KR20140025780A - 에어백 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예의 에어백 장치는 차체의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향' 이라한다)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라 함)의 가속도를 측정하는 가속도 센서; 상기 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z방향의 각속도를 측정하는 각속도 센서; 상기 가속도 센서와 상기 각속도 센서가 측정한 가속도 및 각속도를 이용하여 측정된 상기 차체의 상기 Y 방향의 속도가, 기설정된 값 이상인 경우, 에어백의 전개허용치를 낮추는 전자제어장치;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 제어방법은 차량의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향' 이라한다)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향' 이라한다)의 가속도를 측정하는 단계; 상기 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z 축의 각속도를 측정하는 단계; 상기 가속도 및 각속도를 이용하여 상기 Y 방향의 속도를 검출하는 단계; 상기 Y방향의 속도가 기설정된 값 이상인 경우, 에어백 전개허용치를 낮추는 단계;를 포함한다.

Description

에어백 장치 및 그 제어방법{Airbag System and Control Method Thereof}
본 발명의 일 실시예는 차량의 전복이 예상되는 경우, 에어백 전개허용치를 낮추어 에어백 전개 판단 시간을 앞당겨, 운전자를 보호하는 에어백 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 에어백 제어유닛(Airbag Control Unit : ACU, 이하, 'ACU' 라 한다.)은 차량의 충돌 사고 발생시 차체에 설치된 각종 감지부(예를 들어, 가속도 센서 등)로부터 획득한 데이터에 기초하여 에어백을 전개할지 여부를 판정하는 안전장치의 제어부이다.
그리고, 차체 자세 제어부((Electronic Stability Control : ESC, 이하, 'ESC' 라 한다.)는 주행하는 차량의 자세를 차체에 설치된 각종 감지부(예를 들면, 조향각 센서, 가속도 센서 및 롤오버 센서 등)로부터 획득한 데이터에 기초하여 롤오버 판정되면, 전복 방지를 위하여 브레이크의 작동을 제어하는 안전장치의 제어부이다.
일반적으로, ACU는 상기 가속도 센서를 통하여 차량 주행 중의 X 방향 및 Y 방향의 속도 변화인 가속도를 감지한 후, 감지된 가속도가 설정 가속도를 초과할 경우 에어백 쿠션의 전개 여부를 결정하게 된다.
차량이 전복되는 경우, 승객의 부상 정도가 다른 차량사고에 비하여 클 수 있다. 차량이 전복되는 사고가 발생하는 경우, 에어백이 차량이 전복된 이후에 전개되어 운전자 또는 승객을 부상으로부터 보호하지 못하는 경우가 발생되고 있다. 따라서, 차량의 전복을 빠르게 감지하고, 신속하게 에어백을 전개하는 것이 중요한 주제로 부각되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 차량의 전복사고에서 차량 운전자 및 승객을 보호하기 위한 에어백 장치 및 에어백 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 장치는 차체의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'라 한다.)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라 한다.)의 가속도를 측정하는 가속도 센서; 상기 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z방향의 각속도를 측정하는 각속도 센서; 상기 가속도 센서와 상기 각속도 센서가 측정한 가속도 및 각속도를 이용하여 측정된 상기 차체의 상기 Y 방향의 속도가, 기설정된 값 이상인 경우, 에어백의 전개허용치를 낮추는 전자제어장치;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 제어방법은 차량의 전진 및 후진방향(이하, 'Y방향'이라 한다.)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라 한다.)의 가속도를 측정하는 단계; 상기 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z 축의 각속도를 측정하는 단계; 상기 가속도 및 각속도를 이용하여 상기 Y 방향의 속도를 검출하는 단계; 상기 Y방향의 속도가 기설정된 값 이상인 경우, 에어백 전개허용치를 낮추는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 장치는 차량 전복 사고를 미리 예측하고 에어백을 전개하여 차량의 운전자 및 승객을 부상으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 장치는 차량의 Y 방향의 속도 및 차량의 조향각등을 반영하여, 좀 더 정확하게 전복여부를 판단하여 에어백을 전개할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 장치는 차량의 Y 방향의 가속도 및 Z 축의 각속도가 기설정된 값 이하로 떨어지는 경우, 측정된 Y 방향의 속도를 초기화하여, 추후에 발생할 전복사고를 더 정확하게 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 에어백 장치는 차량의 조향각과 Z 축의 각속도가 기설정된 값 이상이 되는 경우, Y 방향의 속도를 파악하여, 차량 전복의 위험성이 높을 때, 에어백이 전개될 수 있도록 할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 에어백 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예의 에어백 장치의 에어백 전개허용치가 낮아짐을 보여주는 그래프,
도 3 은 본 발명의 일 실시예의 에어백 제어방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 장치는 차체의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'이라한다.)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라한다.)의 가속도를 측정하는 가속도 센서, 상기 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z방향의 각속도를 측정하는 각속도 센서(30), 상기 가속도 센서와 상기 각속도 센서(30)가 측정한 가속도 및 각속도를 이용하여 측정된 상기 차체의 상기 Y 방향의 속도가, 기설정된 값 이상인 경우, 에어백의 전개허용치를 낮추는 전자제어장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 도 1 은 본 발명의 일 실시예의 에어백 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 을 참조하면, 에어백 장치는 전자 안정성 제어 시스템(이하, 'ESC' 시스템)와 연결될 수 있다.
ESC 시스템(전자안정성제어시스템, Electronic Stability Control system)은 차량안정성 제어시스템 (VSC:Vehicle Stability Program)이라고도 하며, 차가 옆으로 미끄러지거나 스핀하는 등 급격한 방향 전환 때 각 바퀴의 구동력을 적절하게 조정하여 의도했던 방향을 되찾을 수 있도록 할 수 있다.
ESC 시스템은 ABS에서 한단계 진화한 것으로 자동차가 커브 길을 회전할 때 센서가 조향장치의 위치와 바퀴 회전속도 및 자동차의 원심력 등을 비롯한 모든 상황을 감지하여 자동적으로 4바퀴의 제동제어와 엔진 출력을 조정할 수 있다.
ESC 시스템은 브레이크 모듈과 각종 센서를 포함한다. ABS 가 차량의 진행방향을 주로 제어한다면 ESC는 차량의 횡방향을 제어할 수 있다. ESC는 가속도 센서(20)와 각속도 센서(30)(yaw rate sensor)와 연결될 수 있다. 각속도 센서(30)는 차량의 수직방향 회전각도를 파악할 수 있다.
가속도 센서(20)는 가속도를 측정할 수 있다. 가속도 센서(20)가 측정한 가속도는 두번 적분하면 초기위치로부터의 상대 위치를 얻을 수 있다. 가속도 센서(20)는 초기 각도값에 대한 변환 각속도를 얻어 위치 변환 각속도를 구할 수 있다. 가속도 센서(20)의 하나인 실리콘 가속도 센서(20)는, 힘을 받아들이는 미세 기계구조부와 상기 받아들인 힘을 전기적 신호로 바꾸어 주는 변환 소자부, 정격 출력을 만들어 주는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
가속도 센서(20)는 차체의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'이라한다.)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라한다.)의 가속도를 측정할 수 있다.
차량은 굽어진 도로를 선회주행할 때 도로면이나 가속 상황에 따라서 스핀(spin)을 받게 된다. 자동차의 자전속도는 공전속도에 비해서 조금 빠르게 된다. 각속도 센서(30)(yaw rate sensor)는 자동차의 각속도를 감지할 수 있다. ESC 시스템은 각속도 센서(30)가 감지한 각속도를 기초로 하여, 자동차의 차륜에 능동적인 제동을 가해 반력이 생기도록하여 스핀을 미연에 방지할 수 있게 할 수 있다.
각속도 센서(30)는 각속도를 측정하는 센서로서, 한번 적분을 하면 각도가 되므로 항법 시스템에서 자세를 계산할 수 있다. 각속도계의 종류로는 기계식, 광학식 MEMS 형태가 있다. 기계식 각속도 센서(30)(yaw rate sensor)는 수정진동자를 사용한 진동형 각속도 센서(30)일 수 있다.
각속도 센서(30)는 코리올리의 힘(Coriolis Force : 지구 자전에 의한 가상적인 힘, 전향력이라고도함)에 의해 별도의 진동이 발생한다. 기계식 각속도 센서(30)는 코리올리 힘에 의해 발생하는 질량체의 변위(각도)를 측정함으로써 각속도를 측정할 수 있다. 각속도 센서(30)(yaw rate sensor)는 상하에 전극을 포함할 수 있다. 각속도 센서(30)(yaw rate sensor)는 전극으로 각속도와 가속도를 동시에 측정할 수 있다.
각속도 센서(30)는 차체의 X방향 및 Y방향과 수직인 Z방향의 각속도를 측정할 수 있다.
광학식 각속도 센서(30)는 각속도 인가시 생기는 광의 경로차에 의한 위상차(간섭 정도)를 측정함으로써 각속도를 측정하게 된다. MEMS 형태의 각속도계는 기계식과 비슷한 원리를 사용하며 저가 또는 소형으로 그 응용이 활발히 진행되고 있다.
각속도 센서(30)(yaw rate sensor)는 진동자에 교류전압이 가해지면, 변형을 일으켜 진동이 발생될 수 있다. 진동자는 일정한 진동수를 가지고 좌/우로 흔들릴 수 있다. 자동차가 일정한 각속도로 선회를 하면, 센서의 검출자는 코리올리의 힘에 이해 진동을 가하는 방향과 직각으로 기울어 지면서 교류전압이 출력될 수 있다.
에어백 시스템은 엔진제어시스템(EMS : Engine Management System, 이하 EMS라 한다)과 연결될 수 있다. EMS는 연료의 효율적인 연소를 위해서 흡기와 배기의 최적조건을 맞추어 저연비 저공해 배기가스, 고출력을 실현하여 주는 엔진 통합관리 시스템이다.
에어백 장치는 상기 가속도 센서(20)와 상기 각속도 센서(30)가 측정한 가속도 및 각속도를 수신하여 에어백(50) 전개여부를 결정하는 전자제어장치(10)를 포함할 수 있다.
전자제어장치(10)는 측정된 가속도값 및 각속도값을 이용하여 측정된 상기 차체의 상기 Y 방향의 속도가, 기설정된 값 이상인 경우, 에어백(50)의 전개허용치를 낮출 수 있다.
상기 각속도 센서(30), 가속도 센서(20), ESC 시스템과 전자제어장치(10)는 CAN 통신 수단으로 상호간에 통신을 수행할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
에어백 장치는 차량의 조향각을 검출할 수 있는 조향각 센서(40)를 더 포함할 수 있다. 조향각 센서(40)는 차량의 조향각에 대한 신호를 ESC 시스템에 송신할 수 있다.
전자제어장치(10)는 각속도 센서(30) 및 가속도 센서(20)와 캔 버스로 연결될 수 있다. 전자제어장치(10)는 차량의 조향각 및 z방향의 각속도가 기설정된 값 이상인 경우, y 방향의 속도를 측정할 수 있다.
자동차는 차속센서(60)를 더 포함할 수 있다. 차속센서는 x 방향의 차속을 감지할 수 있다. 차속센서는 차량의 바퀴축으로 바퀴가 돌아가는 속도를 계산하여 차량의 x축방향의 속도를 계산할 수 있다.
전자제어장치(10)는 차량의 x 방향의 속도 및 y 방향의 가속도 및 z축의 각속도를 이용하여 y 방향의 속도를 측정할 수 있다. y 방향의 속도를 구하는 식은 하기와 같다.
vy(y방향의 속도) = ∑(ay(y방향의 가속도) + vx(x방향의 속도)*wz(z축의 각속도))
도 2 는 본 발명의 일 실시예의 에어백 장치의 에어백(50) 전개허용치가 낮아짐을 보여주는 그래프이다.
도 2 에 도시된 그래프의 y 축은 차량의 z축의 각속도일 수 있다. 그래프의 x 축은 차량이 기울은 정도를 각도로 표시한 것일 수 있다. 그래프의 검은 선은 에어백(50) 전개를 허용하는 허용치일 수 있다.
도 2 를 참조하면, 전자제어장치(10)는 차량의 y 축 속도가 기설정된 값 이상이 되는 경우, 상기 에어백(50) 전개를 허용하는 허용치가 낮출 수 있다. 전자제어장치(10)는 낮은 허용치에 해당하는 경우, 에어백(50)을 전개하여, 차량이 전복하는 경우, 운전자 및 승객을 안전하게 보호할 수 있다.
전자제어장치(10)는 상기 가속도 센서(20) 및 상기 각속도 센서(30)로부터 얻은 측정값이 상기 검은 선에 해당하는 경우. 에어백(50)을 전개할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예의 에어백 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 일 실시예의 에어백 제어방법은 차량의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'이라한다.)과 상기 차량의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라한다.)의 가속도를 측정하는 단계(S110), 상기 차량의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z 축의 각속도를 측정하는 단계(S120), 상기 가속도 및 각속도를 이용하여 상기 Y 방향의 속도를 검출하는 단계(S140), 상기 Y방향의 속도가 기설정된 값 이상인 경우, 에어백 전개허용치를 낮추는 단계(S150);를 포함할 수 있다.
가속도 센서(20)는 차량의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'이라한다.)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라한다.)의 가속도를 측정할 수 있다(S110).
각속도 센서(30)는 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z 축의 각속도를 측정할 수 있다(S120). 본 단계는 순서도 상에서 가속도 측정단계 이후에 진행되는 것으로 도시되었으나, 그에 한정하지 아니하고, 가속도 측정보다 앞서거나, 동시에 이루어질 수 있다.
전자제어장치는 가속도 센서(20)와 각속도 센서(30)가 측정한 데이터 및 차량의 조향각 등을 수신할 수 있다. 전자제어장치는 가속도 센서 및 각속도 센서가 측정한 값이 시작조건을 만족하는 경우(S130), y방향의 속도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 전자제어장치는 차량의 조향각 및 각속도가 기설정된 값 이상인 경우(S130), 가속도 센서(20) 및 각속도 센서(30)가 측정한 데이터를 기초로 차량의 y 방향의 속도를 검출할 수 있다(S140).
차량의 y 방향의 속도가 기설정된 값 이상인 경우, 에어백(50) 전개허용치를 낮출 수 있다(S150). 차량이 전복되는 경우, 전개되는 에어백(50)은 에어백(50) 전개허용치로 차량이 길이방향 축(X축)을 중심으로 회전하려고 하는 성질인 롤링(rolling) 정도 및 시간당 롤링 정도를 반영할 수 있다.
에어백 제어방법은 상기 Y 방향의 가속도와 상기 Z축의 각속도가 기설정된 값 이하로 떨어지는 경우, 검출된 상기 Y 방향의 속도를 초기화하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다. Y 방향의 속도 데이터를 초기화하여 추후 차량의 각속도와 조향각이 기설정된 값 이상이 되는 경우, 에어백 전개허용치를 낮출지 여부를 더 정확하게 파악할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 차량의 사고 발생에 따른 도어의 락킹 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
10 : 전자제어장치
20 : 가속도 센서
30 : 각속도 센서
40 : 조향각 센서
50 : 에어백

Claims (8)

  1. 차체의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'이라한다.)과 상기 차체의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라한다.)의 가속도를 측정하는 가속도 센서;
    상기 차체의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z방향의 각속도를 측정하는 각속도 센서;
    상기 가속도 센서와 상기 각속도 센서가 측정한 가속도 및 각속도를 이용하여 측정된 상기 차체의 상기 Y 방향의 속도가, 기설정된 값 이상인 경우, 에어백의 전개허용치를 낮추는 전자제어장치;를 포함하는 에어백 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 조향각을 측정하는 조향각 센서를 더 포함하는 에어백 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자제어장치는 차량의 조향각 및 상기 Z방향의 각속도가 기설정된 값 이상인 경우, 상기 Y 방향의 속도를 측정하는 에어백 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자제어장치는 상기 각속도 센서 및 상기 가속도 센서와 캔 버스(CAN BUS)로 연결되는 에어백 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각속도 센서는 수정진동자를 포함한 진동형 센서인 에어백 장치.
  6. 차량의 전진 및 후진방향(이하, 'X방향'이라한다.)과 상기 차량의 좌측 및 우측방향(이하, 'Y방향'이라한다.)의 가속도를 측정하는 단계;
    상기 차량의 상기 X방향 및 상기 Y방향과 수직인 Z 축의 각속도를 측정하는 단계;
    상기 가속도 및 각속도를 이용하여 상기 Y 방향의 속도를 검출하는 단계;
    상기 Y방향의 속도가 기설정된 값 이상인 경우, 에어백 전개허용치를 낮추는 단계;를 포함하는 에어백 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 Y 방향의 속도를 검출하는 단계에서,
    상기 차량의 조향각 및 상기 Z방향의 각속도가 기설정된 값 이상인 경우, 상기 Y 방향의 속도를 측정하는 에어백 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 Y 방향의 가속도와 상기 Z축의 각속도가 기설정된 값 이하로 떨어지는 경우, 검출된 상기 Y 방향의 속도를 초기화하는 단계;를 더 포함하는 에어백 제어방법.
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