KR20150057131A - 자동차의 전복감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Y축 가속도센서로부터 Y축 가속도 값을 입력받는 제1단계; 입력된 상기 Y축 가속도 값이 기 설정된 제1가속도 값보다 큰 경우, 기 저장된 차량의 너비 값을 호출하는 제2단계; 호출된 상기 너비 값과 입력된 상기 Y축 가속도 값을 근거하여 각속도 값을 연산하고, 상기 연산된 각속도 값을 근거하여 차량의 전복각도 값을 연산하는 제3단계; 및 연산된 상기 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 크면, 승객구속장치를 동작시키는 제4단계를 포함하는 자동차의 전복감지방법로서 가속도 센서만을 이용하여 전복여부를 판단하는 자동차의 전복감지방법에 관한 것이다.

Description

자동차의 전복감지방법 {Method for sensing roll over of vehicles}

본 발명은 자동차의 전복감지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측면가속도센서를 이용한 자동차의 전복감지방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 충돌 등의 사고 발생시 운전자에 대한 상해를 최소화하기 위하여 에어백, 시트벨트 구속 장치 등의 승객보호장치가 설치된다. 이러한 승객보호장치를 제어하기 위해서는 차량에 구비된 복수의 센서를 이용하여 차량의 정면 또는 측면에 대한 충돌 여부를 감지하고, 이를 바탕으로 승객보호장치의 작동여부를 결정하여 승객을 보호한다.

다만, 차량의 단순한 충돌이 아닌 차량의 충돌로 인한 차량이 전복되는 경우, 차량의 전복 여부를 감지하여 이에 대응한 승객보호장치의 작동하여야 승객을 충분히 보호할 수 있다. 이러한 종래에는 차량의 전복여부를 감지하기 위해 롤 레이트(roll rate)센서를 사용하여 Roll 각속도를 측정하여 차량의 전복여부를 판단하였다. 즉, 롤 레이트 센서는 차량의 전복 여부를 판단하는 데 필수적인 센서이다.

이러한 롤 레이트 센서는 고가여서 차량의 단가 상승시키고, 롤 레이트 센서를 별도로 장착해야 하는 바, 생산성을 저하하는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측면 가속도 센서를 이용하여 자동차의 전복여부를 감지하는 자동차의 전복감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차의 전복감지방법은 Y축 가속도센서로부터 Y축 가속도 값을 입력받는 제1단계; 입력된 상기 Y축 가속도 값이 기 설정된 제1가속도 값보다 큰 경우, 기 저장된 차량의 너비 값을 호출하는 제2단계; 호출된 상기 너비 값과 입력된 상기 Y축 가속도 값을 근거하여 각속도 값을 연산하고, 상기 연산된 각속도 값을 근거하여 차량의 전복각도 값을 연산하는 제3단계; 및 연산된 상기 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 크면, 승객구속장치를 동작시키는 제4단계를 포함한다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 자동차의 전복감지방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　가속도 센서만으로 자동차의 전복여부를 감지할 수 있는 장점이 있다.

둘째,　저가의 가속도 센서만으로 자동차의 전복여부를 감지할 수 있어 생산단가가 감소하는 장점도 있다.

셋째, 롤 레이트(roll rate)센서를 삭제할 수 있어 부품수가 감소하여 생산성이 향상되는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차에 Y축 가속도 센서의 배치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법에 이용되는 제어구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법을 설명하는 데 참조되는 자동차 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발병의 일 실시예에 따른 각속도와 전복각도에 따른 임계값을 나타낸 그래프이다.

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.

이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 자동차의 전복감지방법을 설명하기 위해 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차에 Y축 가속도 센서의 배치를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법에 이용되는 제어구성을 나타낸 블럭도이다. 나타낸 그래프이다. 도 3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법을 설명하는 데 참조되는 자동차 상태를 나타낸 도면이다.

도 1내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(1)는 가속도 센서, 제어유닛(10) 및 승객구속장치(400)를 포함한다. 또한, 자동차(1)는 차량 구동을 위한 엔진 또는 모터, 미션 등의 구성을 포함하나 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

센서부(100)는 차량의 주행 또는 소정 동작 중에 발생하는 신호를 감지하여 이를 제어유닛(10)의 제어부(200)로 입력한다. 또한 센서부(100)는 차량 내부 및 외부에 복수의 센서를 포함하여 다양한 감지신호를 입력한다. 이때 설치되는 위치에 따라 센서의 종류 또한 상이할 수 있다. 특히 센서부(100)는 에어백 전개 또는 차량의 전복 가능성을 판단하기 위해 사용되는 센서의 센싱값을 제어부(200)로 입력한다.

센서부(100)는 가속도 센서를 포함하며, 가속도 센서는 차량의 전방에 배치된 X축 가속도 센서(21,22), 차량의 양측면에 배치된 Y축 가속도 센서(23,24) 및 차량의 중심에 배치된 Z축 가속도 센서(25)를 포함한다. 가속도 센서는 차량이 충돌시 이를 센싱하여 그 출력신호를 제어부(200)에 입력한다. 가속도 센서는 차량의 진행방향을 기준으로 차량의 측면방향 및 차량의 수직 방향으로 설치되어 가속도를 감지한다. 이때, 차량의 진행방향을 X축으로 할 때, 차량의 측면방향은 Y축이고, 차량의 수직방향은 Z축이며, 이하 각 진행방향에 대하여 상기와 같이 X축, Y축, Z축을 기준으로 설명한다.

가속도 센서는 이동하는 차량의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서이다. 따라서, 가속도 센서를 이용하면 차량의 운동상태를 상세하게 감지할 수 있다. Y축 가속도 센서(23,24)는 차량의 측면가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서이고, Z축 가속도 센서(25)는 차량의 수직방향의 가속도나 충격의 세기를 측정한다. 또한, 가속도 센서의 측정값은 LPF(Low Pass Filter)를 거쳐 고주파 노이즈가 제거되어 제어부(200)에 입력된다.

Y축 가속도 센서(23,24)는 차량의 좌측 또는 우측에 각각 설치되며, 상세히는 차량의 좌우측의 중간부분에 배치된 비필라(B-Pillar)에 설치된다. 따라서, 측면충돌 또는 차량의 전복시 Y축 가속도 센서(23,24)가 이를 센싱하여 그 출력신호를 제어유닛(10)에 입력한다.

Z축 가속도 센서(25)는 차량의 중심에 배치된 제어유닛(10)에 내장되거나, 차량의 중심에 배치된다. Z축 가속도 센서(25)는 차량의 상하방향으로의 가속도를 센싱하여 그 출력신호를 제어유닛(10)에 입력한다. Z축 가속도 센서(25)가 상하방향의 가속도를 센싱함으로써, 차량의 전복여부를 정확하게 판단할 수 있다.

이하, Ay1은 차량의 우측에 구비된 Y축 가속도 센서(23)가 센싱한 Y축 가속도 값으로 정의하고, Ay2는 차량의 좌측에 구비된 Y축 가속도 센서(24)가 센싱한 Y축 가속도 값으로 정의한다. 또한, Az는 차량의 중심에 구비된 Z축 가속도 센서(25)가 센싱한 Z축 가속도 값으로 정의한다.

X축 가속도 센서(21,22)는 차량의 전방의 좌우측에 각각 설치되며, 상세히는 프론트 사이드 멤버 또는 라디에이터 서포트 어퍼 멤버의 좌우측에 각각 설치된다. X축 가속도 센서(21,22)는 차량의 전방 충돌시 X축 가속도 센서(21,22)가 이를 센싱하여 그 출력신호를 제어유닛(10)에 입력한다.

제어유닛(10)은 차량의 중심에 배치되고, 제어유닛(10)의 내부에 Z축 가속도 센서(25)가 내장될 수 있다. 제어유닛(10)은 승객구속장치(400)를 제어하는 제어부(200) 및 자동차(1) 이상여부를 판단하기 위한 기준데이터 등이 저장된 데이터부(300)를 포함한다.

제어부(200)는 차량 내에 구비되는 승객구속장치(400)를 제어한다. 제어부(200)는 차량 충돌 시에 승객을 보호하기 위해 승객구속장치(400)를 작동시켜 승객을 보호한다. 또한, 제어부(200)는 가속도 센서의 측정값을 근거하여 자동차(1)의 전복 가능성을 판단하고 자동차(1)의 전복이 예상될 경우, 승객구속장치(400)를 작동시켜 승객을 보호한다.

또한, 제어부(200)는 가속도 센서가 입력한 Y축 가속도 값, Z축 가속도 값, 데이터부(300)에서 호출한 차량의 너비 값 등을 근거하여 각속도 값과 전복각도 값 등을 연산 또는 판단을 한다.

승객구속장치(400)는 차량에 구비된 에어백 장치와 시트벨트 구속장치를 포함한다. 승객구속장치(400)는 제어부(200)가 차량의 전복됨을 판단한 경우에 작동한다. 단, 실시예에 따라 디스플레이부를 더 포함할 수 있고, 차량의 충돌 또는 전복여부를 승객에게 알려줄 수 있다.

도 7은 본 발병의 일 실시예에 따른 각속도와 전복각도에 따른 임계값을 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, 제어부(200)는 센서부(100)의 가속도 센서의 감지 값을 입력받아 차량의 전복 가능성을 판단하는데, 이때 제어부(200)에서 연산된 각속도 값에 따라 차량의 전복여부에 대한 전복각도 값을 변경하여 판단에 적용한다.

제어부(200)는 차량의 전복 감지시, 가속도센서의 감지 값과 차량의 주행상태에 따라 전복 유형을 분석하여 각각의 전복유형에 따른 상이한 기준을 적용할 수도 있다.

먼저 각속도(ω) 값은

으로 연산된다. 여기서 l은 차량의 너비 값으로 정의한다. 또한 전복각도(ψ) 값은 각속도(ω)를 시간에 대해 적분하여 연산된다. 따라서 각속도(ω) 값에 대응한 전복각도(ψ) 값이 임계값보다 크면 제어부(200)는 차량의 전복된 것으로 판단하여 승객구속장치(400)를 작동시킨다.

또한, 그래프를 보면, 각속도(ω) 값이 클수록 전복각도(ψ)에 대한 임계값은 작아진다. 따라서, 각속도(ω) 값과 임계값은 반비례 관계에 있다. 즉, 자동차(1)의 각속도 값이 클수록 제어부(200)가 차량의 전복을 판단하는 임계값은 작게 연산되고, 자동차(1)의 각속도 값이 작을수록 제어부(200)가 차량의 전복을 판단하는 임계값은 크게 연산된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법을 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하면, 자동차(1)의 제어부(200)는 센서부(100)의 복수의 센서 중, 차량의 우측에 배치된 Y축 가속도센서로부터 Y축 가속도 값 및 Z축 가속도센서로부터 Z축 가속도 값을 입력받는다. 제어부(200)는 데이터부(300)로부터 기 설정된 제1가속도 값을 호출한다. 제어부(200)는 Y축 가속도 값이 기 설정된 제1가속도 값보다 큰 경우, 데이터부(300)로부터 기 저장된 차량의 너비 값을 호출한다.

또한, 제어부(200)는 데이터부(300)로부터 기 설정된 Z축 가속도 범위를 호출하고, Z축 가속도 값이 기 설정된 Z축 가속도 범위 밖이면, 각속도 값을 연산한다. 제어부(200)는 호출된 너비 값과 입력된 Y축 가속도 값을 근거하여 각속도 값을 연산한다. 각속도(ω) 값은

으로 연산된다. 여기서 l은 차량의 너비 값으로서 차량의 유형 및 형상에 따라 달라 질 수 있으며, 데이터부(300)에 기 저장된 값이다.

제어부(200)는 각속도(ω)를 적분하여 전복각도 값을 연산한다. 제어부(200)는 연산된 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 크면 차량의 전복 상태를 판단한다. 다만, 제어부(200)는 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 작으면 차량의 전복하지 않는 것으로 판단한다. 여기서 임계값은 각속도(ω) 값에 따라 변동되는 전복각도 값으로써, 각속도(ω) 값과 임계값은 반비례관계에 있다. 제어부(200)는 차량의 전복 상태를 판단하면, 차량에 구비된 승객구속장치(400)를 작동한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 전복감지방법을 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하면, 자동차의 제어부(200)는 센서부의 복수의 센서 중, 차량의 우측에 배치된 Y축 가속도 센서(23)로부터 Y축 가속도 값을 입력받는다. 제어부(200)는 데이터로부터 기 설정된 제1가속도 값을 호출한다. 제어부(200)는 Y축 가속도 값이 기 설정된 제1가속도 값보다 큰 경우, 데이터부(300)로부터 기 저장된 차량의 너비 값(l) 및 기 저장된 차량의 우측에 배치된 Y축 가속도센서 장착높이 값(h)을 호출한다.

또한, 제어부(200)는 호출된 Y축 가속도센서 장착높이 값(h), 호출된 차량의 너비 값(l) 및 입력된 Y축 가속도 값을 근거하여 Z축 가속도 값을 연산한다. Z축 가속도 값(Az)은

로 연산된다.

제어부(200)는 데이터부(300)에 기 설정된 Z축 가속도 범위를 호출한다. 제어부(200)는 Z축 가속도 값이 기 설정된 Z축 가속도 범위 밖이면 각속도(ω) 값을 연산한다. 각속도(ω) 값은

으로 연산된다. 여기서 l은 차량의 너비 값으로서 차량의 유형 및 형상에 따라 달라 질 수 있으며, 데이터부(300)에 기 저장된 값이다.

제어부(200)는 각속도(ω)를 적분하여 전복각도 값을 연산한다. 제어부(200)는 연산된 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 크면 차량의 전복 상태를 판단한다. 다만, 제어부(200)는 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 작으면 차량의 전복하지 않는 것으로 판단한다. 여기서 임계값은 각속도(ω) 값에 따라 변동되는 전복각도 값으로써, 각속도(ω) 값과 임계값은 반비례관계에 있다. 제어부(200)는 차량의 전복 상태를 판단하면, 차량에 구비된 승객구속장치(400)를 작동한다.

본 발명은 가속도 센서를 이용하여 차량의 전복 가능성을 판단하여 승객구속장치(400)를 작동함으로써 승객을 보호하고 유발될 수 있는 각종 안전사고를 줄일 수 있을 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 자동차 10: 제어유닛
21,22: X축 가속도 센서 23,24: Y축 가속도 센서
25: Z축 가속도 센서 100: 센서부
200: 제어부 300: 데이터부
400: 승객구속장치

Claims (8)

1. Y축 가속도센서로부터 Y축 가속도 값을 입력받는 제1단계;
   입력된 상기 Y축 가속도 값이 기 설정된 제1가속도 값보다 큰 경우, 기 저장된 차량의 너비 값을 호출하는 제2단계;
   호출된 상기 너비 값과 입력된 상기 Y축 가속도 값을 근거하여 각속도 값을 연산하고, 상기 연산된 각속도 값을 근거하여 차량의 전복각도 값을 연산하는 제3단계; 및
   연산된 상기 전복각도 값이 기 설정된 임계값보다 크면, 승객구속장치를 동작시키는 제4단계를 포함하는 자동차의 전복감지방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1단계는 Z축 가속도센서로부터 Z축 가속도 값을 더 입력받는 자동차의 전복감지방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제3단계는 입력된 상기 Z축 가속도 값이 기 설정된 Z축 가속도 범위 밖이면, 상기 각속도 값을 연산하는 차량용 승객 구속장치의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계는 기 저장된 Y축 가속도 센서장착 높이 값을 더 호출하는 자동차의 전복감지방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제3단계는
   호출된 상기 Y축 가속도 센서장착 높이 값, 호출된 상기 차량의 너비 값 및 입력된 상기 Y축 가속도 값을 근거하여 Z축 가속도 값을 연산하고,
   연산된 상기 Z축 가속도 값이 기 설정된 Z축가속도 범위 밖이면, 상기 각속도 값을 연산하는 자동차의 전복감지방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 Z축 가속도 값은 아래 식으로 연산되는 자동차의 전복감지방법.
   식)

   

   
   (Az : Z축 가속도 값, Ay: Y축 가속도 값, h: Y축 가속도 센서장착 높이 값, l: 차량의 너비 값)
7. 제1항에 있어서,
   상기 각속도 값은 아래 식으로 연산되는 자동차의 전복감지방법.
   식)

   

   
   (ω: 각속도 값, Ay: Y축 가속도 값, l: 차량의 너비 값)
8. 제1항에 있어서,
   상기 승객구속장치는,
   에어백 장치 및 시트벨트 구속장치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 자동차의 전복감지방법.

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