KR20200145051A - 차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20200145051A
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Abstract

본 발명은 차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 3축 가속도센서의 측정값(Acc_x, Acc_y, Acc_z)을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도(V_total)에 기초하여 에어백의 전개를 제어함으로써, 경사충돌시 에어백의 전개 시점을 단축할 수 있어 운전자를 보다 안전하게 보호할 수 있는 차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 에어백 전개 장치에 있어서, 충돌시 3축(x,y,z) 감속도를 측정하는 가속도센서; 및 상기 측정된 3축 감속도를 이용하여 통합감속도를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING UNFOLDING OF AIR BAG IN VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 에어백 전개를 제어하는 기술에 관한 것이다.
차량용 에어백은 차량 충돌시 순간적으로 탑승자 주위(예컨데, 스티어링 휠 또는 인스트루먼트 패널)에서 공기주머니가 부풀어 나와 충격으로부터 차량 탑승객을 보호하는 장치로서, 안전벨트와 더불어 대표적인 탑승객 보호 장치이다.
차량에 충돌이 발생했을 경우, 에어백의 충돌감지 센서가 충돌을 감지하고 에어백 컨트롤 유닛(ACU, Airbag Control Unit)은 에어백 전개가 필요한 정도의 충돌인지 판단하여 인플레이터(Inflator, 가스발생장치)의 점화장치를 가동시킨다. 이렇게 점화장치가 가동되면 화약이 폭발하면서 가스를 발생시키고, 이때 발생한 가스가 순간적으로 공기주머니에 빠른 속도로 주입되어 공기주머니가 팽창하는 방식으로 에어백의 전개가 이루어진다.
일반적으로, 에어백 시스템은 복수의 정면충돌센서(FIS : Front Impact Sensor)와 복수의 측면충돌센서(SIS : Side Impact Sensor)와 이러한 센서로부터의 신호에 기초하여 에어백의 전개를 제어하는 에어백 컨트롤 유닛(ACU : Airbag Control Unit) 및 각 부분의 에어백 모듈 등으로 구성된다. 이때, 에어백 컨트롤 유닛은 차량의 중심에 위치하며 3축(x,y,z) 가속도센서를 구비한다.
ACU는 차량 전방의 가속도 센서인 전방충돌센서의 측정값(FIS_X), 3축 가속도센서의 측정값(ACU_X, ACU_Y)를 이용하여 충돌을 감지하고, 상기 측정값이 임계값을 초과하면 에어백을 전개시킨다. 즉, 종래의 ACU는 ACU_X 신호가 임계치를 초과하면 에어백의 전개를 결정한다. 이때, ACU는 FIS_X 신호가 임계치를 초과하면 ACU_X의 임계치를 낮춰 에어백의 전개를 용이하게 한다.
결국, 차량의 에어백 전개를 제어하는 종래의 기술은 3축 가속도센서의 측정값들 중에서 ACU_X만을 이용하여 에어백의 전개 여부를 결정하기 때문에 경사충돌시 에어백의 전개 시점을 앞당길 수 없어 운전자를 보다 안전하게 보호할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 3축 가속도센서의 측정값(Acc_x, Acc_y, Acc_z)을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도(V_total)에 기초하여 에어백의 전개를 제어함으로써, 경사충돌시 에어백의 전개 시점을 단축할 수 있어 운전자를 보다 안전하게 보호할 수 있는 차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 에어백 전개 장치에 있어서, 충돌시 3축(x,y,z) 감속도를 측정하는 가속도센서; 및 상기 측정된 3축 감속도를 이용하여 통합감속도를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 정면충돌시, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 정면충돌이 아닌 경우, 상기 x축 감속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 차량의 충돌각도가 임계치 이하인 경우에 정면충돌로 판단할 수 있다. 이때, 상기 임계치는 yz축 평면에서 원의 형태를 갖을 수 있다.
또한, 상기 제어부는 x축 감속도와 yz축 평면상의 감속도에 기초하여 상기 충돌각도를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 x축 감속도의 제곱과 y축 감속도의 제곱 및 z축 감속도의 제곱을 합한 값의 제곱근을 통합감속도로서 산출할 수 있다.
이러한 본 발명의 장치는 상기 결정된 전개 시점에 에어백을 전개하는 에어백 전개부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가속도센서는 차량의 중심에 위치하여 x축은 차량의 종방향, y축은 차량의 횡방향, z축은 차량의 수직방향으로 각각 설정될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 에어백 전개 방법에 있어서, 충돌시 3축(x,y,z) 감속도를 측정하는 단계; 상기 측정된 3축 감속도를 이용하여 통합감속도를 산출하는 단계; 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는, 정면충돌시, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정할 수 있다.
또한, 상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는, 차량의 충돌각도가 임계치 이하인 경우에 정면충돌로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 임계치는 yz축 평면에서 원의 형태를 갖을 수 있다.
또한, 상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는, x축 감속도와 yz축 평면상의 감속도에 기초하여 상기 충돌각도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 통합감속도를 산출하는 단계는, x축 감속도의 제곱과 y축 감속도의 제곱 및 z축 감속도의 제곱을 합한 값의 제곱근을 통합감속도로서 산출할 수 있다.
또한, 상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는, 정면충돌이 아닌 경우, 상기 x축 감속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 방법은 상기 결정된 전개 시점에 에어백을 전개하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 3축(x,y,z)은 차량의 중심을 원점으로 하여 x축은 차량의 종방향, y축은 차량의 횡방향, z축은 차량의 수직방향인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치 및 그 방법은, 3축 가속도센서의 측정값(Acc_x, Acc_y, Acc_z)을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도(V_total)에 기초하여 에어백의 전개를 제어함으로써, 경사충돌시 에어백의 전개 시점을 단축할 수 있어 운전자를 보다 안전하게 보호할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치에 대한 구성도,
도 2 는 본 발명에 이용되는 3축 가속도센서의 구조도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치에 구비된 제어부가 통합감속도를 산출하는 과정을 나타내는 도면,
도 4a는 본 발명에 이용되는 정면충돌시 운전자의 거동을 나타내는 일예시도,
도 4b는 본 발명에 이용되는 저속 경사충돌시 운전자의 거동을 나타내는 일예시도,
도 4c는 본 발명에 이용되는 가드레일 경사충돌시 운전자의 거동을 나타내는 일예시도,
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치의 제1 성능 분석도,
도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치의 제2 성능 분석도,
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치의 제3 성능 분석도,
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치가 정면충돌을 판단하는데 이용되는 임계치를 나타내는 도면,
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 방법에 대한 흐름도,
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치에 대한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치는, 저장부(10), 3축 가속도센서(20), 에어백 전개부(30), 및 제어부(40)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치를 실시하는 방식에 따라 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구현될 수도 있고, 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(10)는 3축 가속도센서의 측정값(Acc_x, Acc_y, Acc_z)을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도(V_total)에 기초하여 에어백의 전개를 제어하는 과정에서 요구되는 각종 로직과 알고리즘 및 프로그램을 저장할 수 있다.
저장부(10)는 3축 가속도센서의 측정값(Acc_x, Acc_y, Acc_z)을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도(V_total)에 기초하여 에어백의 전개를 제어하는 각 과정에서 요구되는 임계치를 저장할 수 있다.
저장부(10)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
다음으로, 3축 가속도센서(20)는 x축 가속도(Acc_x), y축 가속도(Acc_y), z축 가속도(Acc_z)를 측정한다. 이때, 3축 가속도센서(20)에 의해 측정된 값이 플러스(+) 값이면 가속도로 판단할 수 있고, 마이너스(-) 값이면 감속도로 판단할 수 있다. 따라서, 충돌시 3축 가속도센서(20)에 의해 측정된 값은 감속도가 된다. 일례로, 3축 가속도센서(20)는 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 갖을 수 있다.
도 2 는 본 발명에 이용되는 3축 가속도센서의 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 3축 가속도센서는 기판(100)상에서 일 방향(D1)을 따라 배열된 x축 가속도센서(100), y축 가속도센서(200) 및 z축 가속도센서(300)와, z축 가속도센서(300)를 기판(100)에 연결하는 변형부(400)를 포함할 수 있다.
x축 가속도센서(100)는 기판(100)상에서 수평 방향인 x축 방향의 가속도를 측정한다.
y축 가속도센서(200)는 기판(100)상에서 수평 방향인 y축 방향의 가속도를 측정한다.
z축 가속도센서(300)는 x축 가속도센서(100) 및 y축 가속도센서(200)의 사이에 위치하며, 기판(100)에 수직한 z축 방향의 가속도를 측정한다.
변형부(400)는 기판(100) 및 z축 가속도센서(300)에 연결되어 z축 가속도센서(300)를 기판(100)에 고정시키는 역할을 수행한다.
z축 가속도센서(300)는 변형부(400)에 의해 기판(100)에 연결된다. 수직 방향의 가속도가 인가되는 경우, z축 가속도센서(300)는 변형부(400)에 연결된 부분을 기준축으로 하여 상/하 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 변형부(400)에 연결된 부분으로부터 z축 가속도센서(300)의 끝단까지의 거리가 z축 가속도센서(300)의 회전반경(R')이 된다.
이러한 z축 가속도센서(300)는 제1 영역(310) 및 제2 영역(320)을 포함할 수 있다.
제1 영역(310)은 z축 가속도센서(300)의 각 부분 중 x축 가속도센서(100) 및 y축 가속도센서(200)의 사이에 위치하며, 변형부(400)와 연결되는 부분이다. 이러한 제1 영역(310)은 각 가속도 센서(100, 200, 300)가 배열되는 방향(D1)을 따라 소정의 제1 길이(L1)를 가질 수 있다.
제2 영역(320)은 제1 영역(310)에 연결되는 부분으로서, z축 가속도센서(300)의 최외곽에 위치한다. 이러한 제2 영역(320)은 z축 가속도센서(300)의 끝단에 위치하므로 제1 영역(310)에 비해 상대적으로 큰 회전반경을 갖게 된다.
따라서, 제2 영역(320)이 z축 가속도센서(300)의 주된 감지영역이 될 수 있다.
한편, z축 가속도센서(300)의 제2 영역(320)은 각 가속도센서(100, 200, 300)가 배열되는 방향(D1)을 따라 소정의 제2 길이(L2)를 갖는다. 이때, 제2 길이(L2)는 전술한 제1 길이(L1) 이상일 수 있다. 즉, 일 방향(D1)을 따라 z축 가속도센서(300)의 제2 영역(320)의 길이가 제1 영역(310)의 길이와 같거나 더 클 수 있다.
z축 가속도센서(300)는 x축 가속도센서(100) 및 y축 가속도센서(200) 사이에 위치한다. 따라서, z축 가속도센서(300)의 주된 감지영역인 제2 영역(320)의 길이를 제1 영역(310)과 같거나 더 크게 할 경우, 제2 영역(320)은 x축 가속도센서(100) 및 y축 가속도센서(200)의 일부분을 둘러싸는 형태로 확장되어 z축 가속도센서(300)의 감지 영역의 면적을 증가시킬 수 있다.
z축 가속도센서(300)를 가운데에 배치하게 되면 x축 가속도센서(100) 및 y축 가속도센서(200)로 인하여 얻어지는 여분의 영역을 z축 가속도센서(300)의 감지 영역으로 할당할 수 있으므로 동일한 면적을 사용하면서도 z축 가속도센서(300)의 감지성능을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 에어백 전개부(30)는 제어부(40)의 제어하에 에어백을 전개시키는 역할을 수행한다.
일례로, 에어백 전개부(30)는 ACU(Airbag Control Unit)의 전기신호에 의해 작동되는 인플레이터와, 상기 인플레이터를 고정시켜 주는 마운팅플레이트와, 상기 인플레이터에서 발생된 질소가스에 의해 팽창되는 백(Bag)과, 상기 백의 전면에 설치되어 백의 전개에 의해 갈라지는 패드커버로 구성될 수 있다.
인플레이터는 화약, 점화제, 가스 발생제, 디퓨저 및 스크린 등이 함유되어, 충돌시 전기신호에 의해 급격히 연소하면서 다량의 질소가스가 발생하고, 이렇게 발생한 질소가스는 디퓨저, 스크린을 통해 백으로 보내진다.
백은 안쪽면에 고무가 코팅된 나이론제의 화학섬유로 구현되며, 상기 인플레이터의 질소가스에 의해 팽창되고, 그 후 충격에 의해 운전자가 백에 부딪히게 되면 수축되어 충격을 완화한다.
다음으로, 제어부(40)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다. 이러한 제어부(40)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있고, 물론 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어부(40)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(40)는 3축 가속도센서의 측정값(Acc_x, Acc_y, Acc_z)을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도(V_total)에 기초하여 에어백의 전개를 제어할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 제어부(40)가 3축 가속도값에 기초하여 통합감속도를 산출하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치에 구비된 제어부가 통합감속도를 산출하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량(301)의 중심을 기준으로 종방향은 x축, 횡방향은 y축, 수직방향은 z축으로 각각 설정한다. 따라서, Acc_x는 벡터로서 종방향 가속도를 나타내고, Acc_y는 벡터로서 횡방향 가속도를 나타내며, Acc_z는 벡터로서 수직방향 가속도를 나타낸다. 이때, 차량(301)이 장애물(302)과 충돌한 경우에는 Acc_x는 종방향 감속도를 나타내고, Acc_y는 횡방향 감속도를 나타내며, Acc_z는 수직방향 감속도를 나타낸다.
또한, Acc_yz는 벡터로서 yz 평면상에서의 가속도 또는 감속도를 나타내고, Acc_total은 벡터로서 통합감속도를 나타내며, Deg_c는 x축과 Acc_total 벡터가 이루는 충돌각도를 나타낸다.
일례로, 제어부(40)는 충돌시 하기의 [수학식 1]을 이용하여 통합감속도(Acc_total)를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
또한, 제어부(40)는 에어백의 전개 시점을 결정하는 과정에서 상기 통합감속도의 적용 여부를 결정하기 위해, 하기의 [수학식 2]를 이용하여 상기 충돌각도(Deg_c)를 산출할 수 있다. 이때, 상기 충돌각도는 차량(301)의 전방충돌 여부를 추정하는데 이용될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
즉, 제어부(40)는 상기 산출한 충돌각도(Deg_c)가 임계치 이하이면 차량(301)의 전방충돌로 판단하여 상기 통합감속도(Acc_total)를 기반으로 에어백의 전개 시점을 결정하고, 상기 임계치를 초과하면 전방충돌이 아닌 것으로 판단하여 종방향 감속도(Acc_x)에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정한다. 이때, 제어부(40)는 종래의 기술에서 에어백의 전개 시점을 결정하는데 이용되는 정보들을 더 이용할 수 있지만, 이는 본 발명의 요지가 아니므로 구체적인 설명은 생략한다.
이렇게 차량(301)의 정면충돌을 대상으로 통합감속도를 적용해야 하는 이유에 대해 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 4a는 본 발명에 이용되는 정면충돌시 운전자의 거동을 나타내는 일예시도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 차량이 장애물과 정면충돌한 경우에도 실제 운전자는 정확히 스티어링 휠의 중앙에 부딪치지 않고, 소정 각도 좌/우측으로 이격된 부위에 부딪친다. 즉, 차량과 장애물 사이에 정면충돌이 발생해도 운전자는 스티어링 휠의 중앙에 부딪치기 쉽지 않기 때문에 종방향 감속도(Acc_x)에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 방식보다는 통합감속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 것이 정확도가 더 높다.
도 4b는 본 발명에 이용되는 저속 경사충돌시 운전자의 거동을 나타내는 일예시도이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 차량이 저속(일례로 30kph)으로 장애물과 경사충돌한 경우 경사각도에 따라 운전자의 거동이 결정된다. 즉, 운전석측 헤드 라이트 부분과 장애물이 충돌한 경우 운전자는 스티어링 휠의 중앙이 아닌 좌측으로 경사각도만큼 이격된 부위에 부딪친다. 이때, 상기 부위는 스티어링 휠 영역이 될 수도 있고 운전석측 도어 영역이 될 수도 있다.
도 4c는 본 발명에 이용되는 가드레일 경사충돌시 운전자의 거동을 나타내는 일예시도이다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 차량이 가드레일과 경사충돌한 경우 경사각도에 따라 운전자의 거동이 결정된다. 즉, 차량의 정면 좌측 부분과 가드레일이 충돌한 경우 운전자는 스티어링 휠의 중앙이 아닌 좌측으로 경사각도만큼 이격된 부위에 부딪친다. 이때, 상기 부위는 스티어링 휠 영역이 될 수도 있고 운전석측 도어 영역이 될 수도 있다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치의 제1 성능 분석도로서, 차량이 장애물과 저속으로 경사충돌한 경우를 나타낸다.
도 5a에서, '510'은 통합감속도(Acc_total)를 나타내고, '520'은 종방향 감속도(Acc_x)를 나타내며, '530'은 횡방향 감속도(Acc_y)를 나타내고, '540'은 수직방향 감속도(Acc_z)를 나타내며, '550'은 충돌각도(Deg_c)의 임계치를 나타내고, '560'은 충돌각도(Deg_c)를 나타낸다.
에어백의 전개 시점을 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치가 통합감속도를 이용하여 전개 시점을 결정한 경우(570)가, 종래의 방식인 종방향 감속도를 이용하여 에어백의 전개 시점을 결정한 경우(580)에 비해 5ms 단축한 것을 알 수 있다(590). 즉, 에어백의 요구 전개시간이 50ms인 점을 고려할 때 본 발명의 방식이 종래의 방식에 비해 10% 성능 향상되었음을 알 수 있다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치의 제2 성능 분석도로서, 차량이 가드레일과 경사충돌한 경우를 나타낸다.
도 5b에서, '610'은 통합감속도(Acc_total)를 나타내고, '620'은 종방향 감속도(Acc_x)를 나타내며, '630'은 횡방향 감속도(Acc_y)를 나타내고, '640'은 수직방향 감속도(Acc_z)를 나타내며, '650'은 충돌각도(Deg_c)의 임계치를 나타내고, '660'은 충돌각도(Deg_c)를 나타낸다.
에어백의 전개 시점을 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치가 통합감속도를 이용하여 에어백의 전개 시점을 결정한 경우(670)가, 종래의 방식인 종방향 감속도를 이용하여 전개 시점을 결정한 경우(680)에 비해 10ms 단축한 것을 알 수 있다(690). 즉, 에어백의 요구 전개시간이 120ms인 점을 고려할 때 본 발명의 방식이 종래의 방식에 비해 13% 성능 향상되었음을 알 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치의 제3 성능 분석도로서, 상황별로 종방향 감속도 대비 통합감속도의 상승률을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 32kph 정면 소프트 폴, 40kph 옵셋 충돌, 22.4kph 정면충돌, 15kph 옵셋 충돌, 16kph 정면충돌, 26kph 30도 좌경사 충돌, 56kph 정면충돌, 26kph 30도 우경사 충돌, 40kph 스몰 오버랩, 50kph 가드레일, 40kph 쓸림 폴, 40kph 중앙 분리대의 순서로 감속도 상승률이 점점 높아지는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 순서로 에어백의 전개 시점의 단축률이 점점 커지는 것을 알 수 있다.
일례로, 제어부(40)는 하기의 [수학식 3]을 이용하여 감속도 상승률(%)을 산출할 수 있다.
[수학식 3]
D = ((Acc_total - Acc_x) ÷ Acc_x) × 100
여기서, D는 감속도 상승률을 나타내고, Acc_total은 통합감속도를 나타내며, Acc_x는 종방향 감속도를 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 장치가 정면충돌을 판단하는데 이용되는 임계치를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(40)는 3축(x,y,z) 상에서 충돌각도(Deg_c)가 원(710)의 내부 위치하면, 즉 충돌각도(Deg_c)가 임계치(TH_deg) 이하이면 차량의 충돌을 정면충돌로 판단한다. 물론, 제어부(40)는 충돌각도(Deg_c)가 임계치(TH_deg)를 초과하면 정면충돌로 판단하지 않는다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 3축 가속도센서(20)가 충돌시 3축(x,y,z) 감속도를 측정한다(801). 이때, 3축 가속도센서(20)는 가속도와 감속도를 모두 측정하는 센서로서 충돌시에는 감속도를 측정한다.
이후, 제어부(40)는 상기 측정된 3축 감속도를 이용하여 통합감속도를 산출한다(802).
이후, 제어부(40)는 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출한다(803).
이후, 제어부(40)는 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정한다(804).
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 전개 제어 방법은 컴퓨팅 시스템을 통해서도 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 시스템 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive), 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 저장부
20: 3축 가속도 센서
30: 에어백 전개부
40: 제어부

Claims (18)

  1. 충돌시 3축(x,y,z) 감속도를 측정하는 가속도센서; 및
    상기 측정된 3축 감속도를 이용하여 통합감속도를 산출하고, 상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하며, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 제어부
    를 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    정면충돌시, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    정면충돌이 아닌 경우, 상기 x축 감속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량의 충돌각도가 임계치 이하인 경우에 정면충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    x축 감속도와 yz축 평면상의 감속도에 기초하여 상기 충돌각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 임계치는,
    yz축 평면에서 원의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    x축 감속도의 제곱과 y축 감속도의 제곱 및 z축 감속도의 제곱을 합한 값의 제곱근을 통합감속도로서 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 전개 시점에 에어백을 전개하는 에어백 전개부
    를 더 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도센서는,
    차량의 중심에 위치하여 x축은 차량의 종방향, y축은 차량의 횡방향, z축은 차량의 수직방향으로 각각 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 장치.
  10. 충돌시 3축(x,y,z) 감속도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 3축 감속도를 이용하여 통합감속도를 산출하는 단계;
    상기 산출된 통합감속도를 누적하여 통합속도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계
    를 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는,
    정면충돌시, 상기 산출된 통합감속도와 통합속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는,
    차량의 충돌각도가 임계치 이하인 경우에 정면충돌로 판단하는 단계
    를 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는,
    x축 감속도와 yz축 평면상의 감속도에 기초하여 상기 충돌각도를 산출하는 단계
    를 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 임계치는,
    yz축 평면에서 원의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 통합감속도를 산출하는 단계는,
    x축 감속도의 제곱과 y축 감속도의 제곱 및 z축 감속도의 제곱을 합한 값의 제곱근을 통합감속도로서 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계는,
    정면충돌이 아닌 경우, 상기 x축 감속도에 기초하여 에어백의 전개 시점을 결정하는 단계
    를 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 결정된 전개 시점에 에어백을 전개하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 3축(x,y,z)은,
    차량의 중심을 원점으로 하여 x축은 차량의 종방향, y축은 차량의 횡방향, z축은 차량의 수직방향인 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 전개 제어 방법.
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