KR20210149502A - 차량의 승객 보호 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 예상부; 예상부에서 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 추정부; 및 추정부에서 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 차량의 승객 보호 시스템이 소개된다.

Description

차량의 승객 보호 시스템 및 방법 {PASSENGER PROTECTTION SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 승객 보호 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충돌시 운전자 및 탑승자를 보호하기 위하여 안정적이고 신뢰성 있는 에어백 전개를 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에는 차량 사고시에 인플레이터로부터 가스를 유입받아 에어백 쿠션이 팽창함으로써 탑승자를 보호하는 안전장치인 에어백장치가 구비되어 있다. 이러한, 에어백장치들은 차량 충돌시에 인플레이터의 내부에 포함된 가스발생매체의 폭발에 기인하여 발생된 가스가 에어백 쿠션으로 유입됨으로써, 에어백 쿠션이 팽창 전개되어 탑승자를 보호하게 된다.
구체적으로, 에어백장치는 필요에 따라 차량의 각 부위에 설치되는데, 운전석에 앉은 운전자를 보호하기 위하여 스티어링 휠에 장착되어 있는 운전석 에어백장치와, 조수석에 앉은 승객을 보호하기 위하여 글로브 박스 상측에 장착되어 있는 에어백 장치와, 탑승자의 측면을 보호하기 위하여 루프레일을 따라 장착되어 있는 커튼 에어백장치 등이 제안되고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2011-0093133 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하고, 이에 따라 승객 보호 장치를 효과적으로 제어하는 기술을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 승객 보호 시스템은 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 예상부; 예상부에서 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 추정부; 및 추정부에서 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치를 제어하는 제어부;를 포함한다.
예상부에서는, 차량의 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받은 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
차량의 가속도 또는 각속도를 센싱하는 가속도 센서;를 더 포함하고, 예상부에서는, 가속도 센서에서 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 시트 센서;를 더 포함하고, 추정부에서는, 시트 센서에서 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하고, 추정한 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정할 수 있다.
추정부에서는, 시트 센서에서 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
추정부에서는, 시트의 위치를 기반으로 승객의 골반부 초기 위치를 추정하고, 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
시트 센서는 승객의 탑승 여부 또는 시트에 탑승한 승객의 중량을 센싱하고, 추정부에서는 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정할 수 있다.
시트 센서에는 시트벨트의 인출 길이 또는 텅에 슬라이딩된 시트벨트의 위치를 센싱하는 버클센서가 포함되고, 추정부에서는 시트벨트의 인출 길이 또는 시트벨트의 위치를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
시트센서에는 시트백의 틸팅된 각도를 센싱하는 각도센서가 포함되고, 추정부에서는, 각도센서에서 센싱한 시트백의 틸팅 각도를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정할 수 있다.
승객 보호 장치에는 시트 벨트 또는 에어백이 포함되고, 제어부에서는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 시트 벨트 또는 에어백의 작동 여부, 작동 시점 또는 작동량을 제어할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 승객 보호 방법은 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계; 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 단계; 및 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치를 제어하는 단계;를 포함한다.
승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계에서는, 차량의 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받은 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계 이전에, 차량의 가속도 또는 각속도를 센싱하는 단계;를 더 포함하고, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계에서는, 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
승객의 거동을 추정하는 단계 이전에, 시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계;를 더 포함하고, 승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하고, 추정한 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정할 수 있다.
승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트의 위치를 기반으로 승객의 골반부 초기 위치를 추정하고, 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계에서는, 승객의 탑승 여부 또는 시트에 탑승한 승객의 중량을 센싱하고, 승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정할 수 있다.
시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계에서는, 시트벨트의 인출 길이 또는 텅에 슬라이딩된 시트벨트의 위치를 센싱하고, 승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 시트벨트의 인출 길이 또는 시트벨트의 위치를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정할 수 있다.
시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계에서는, 시트백의 틸팅된 각도를 센싱하고, 승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트백의 틸팅 각도를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정할 수 있다.
승객 보호 장치에는 시트 벨트 또는 에어백이 포함되고, 승객 보호 장치를 제어하는 단계에서는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 시트 벨트 또는 에어백의 작동 여부, 작동 시점 또는 작동량을 제어할 수 있다.
본 발명의 차량의 승객 보호 시스템 및 방법에 따르면, 차량의 거동 변화에 따른 승객의 거동 변화를 정확하게 추정하고, 이에 따라 승객 보호 장치를 제어함으로써 효과적으로 승객의 안전을 보장하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 승객 보호 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 탑승한 승객의 초기 위치 추정 모델을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 탑승한 승객의 거동 추정 모델을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 승객 보호 방법의 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 승객 보호 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 승객 보호 시스템은 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 예상부(10); 예상부(10)에서 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 추정부(20); 및 추정부(20)에서 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치(41,42)를 제어하는 제어부(40);를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예상부(10), 추정부(20) 또는 제어부(40)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
예상부(10)는, 차량의 거동을 직접 센싱하거나, 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 입력 받고, 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
구체적으로, 예상부(10)는 차량의 급격한 거동 변화가 발생하는 경우, 차량에 탑승한 승객의 급격한 거동 변화가 발생할 것으로 예상할 수 있다.
추정부(20)는, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하면 승객의 거동을 추정할 수 있다. 구체적으로, 후술하는 것과 같이 승객의 초기 위치를 추정하고, 추정한 승객의 초기 위치로부터 급격한 거동 변화에 따른 승객의 거동을 추정할 수 있다.
제어부(40)는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치(41,42)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(40)는 급격한 거동 변화에 따른 승객의 거동에 따라 승객의 거동을 제한함으로써 승객을 보호하도록 승객 보호 장치(41,42)를 제어할 수 있다.
승객 보호 장치(41,42)에는 차량의 내부에서 전개됨으로써 승객을 지지하는 에어백(42) 및 승객을 시트에 고정하는 시트벨트(41)에 포함된 프리텐셔너 등이 포함될 수 있다.
이에 따라, 승객의 거동을 정확하게 추정하고, 승객 보호 장치(41,42)를 승객의 거동에 따라 제어함으로써 효과적으로 승객의 안전을 보장하는 효과를 갖는다.
일 실시예로 예상부(10)에서는, 차량의 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받은 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
구체적으로, 예상부(10)는 긴급 제어 시스템(12)로부터 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 긴급 제어 시스템(12)은 장애물과 충돌이 예상되는 경우에 충돌을 회피하기 위하여 긴급 제동 제어(AEB: Autonomous Emergency Braking) 또는 긴급 스티어링 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
다른 실시예로, 차량의 가속도 또는 각속도를 센싱하는 가속도 센서(11);를 더 포함하고, 예상부(10)에서는, 가속도 센서(11)에서 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
가속도 센서(11)는 차량의 직선 방향 가속도 또는 회전 방향 각속도를 센싱하는 자이로 센서일 수 있다. 구체적으로, 가속도 센서(11)는 차량의 종방향(X축), 횡방향(Y축) 및 지면에서 수직한 방향(Z축)으로의 가속도를 센싱할 수 있고, Yaw, Roll 및 Pitch 방향으로 회전하는 각속도를 센싱할 수 있다.
예상부(10)에서는 가속도 센서(11)에서 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우에 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
일 실시예로, 예상부(10)는 센싱한 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인지 판단하거나, 다른 실시예로 센싱한 가속도 또는 각속도를 이용한 메트릭(Metric) 값이 기설정된 임계값 이상인지 판단할 수 있다.
예를 들어, 메트릭으로 센싱한 가속도 또는 각속도의 절대값을 기설정된 개수로 합산한 Moving Sum을 이용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 탑승한 승객의 초기 위치 추정 모델을 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 탑승한 승객의 거동 추정 모델을 도시한 것이다.
도 2 내지 3을 더 참조하면, 추정부(20)는, 예상부(10)에서 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우에 승객의 거동을 추정할 수 있다. 구체적으로, 추정부(20)는 승객의 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정할 수 있다.
추정부(20)는 후술하는 시트 센서(30)를 이용하여 승객의 초기 위치를 추정하고, 센싱한 초기 위치에 따른 승객의 초기 위치 추정 모델을 추정하며, 초기 위치 추정 모델로부터 시트벨트(41) 등의 구속장치에 구속된 승객의 거동 추정 모델을 추정할 수 있다.
일 실시예로, 시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 시트 센서(30);를 더 포함하고, 추정부(20)에서는, 시트 센서(30)에서 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하고, 추정한 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정할 수 있다.
시트 센서(30)에는 시트의 위치를 감지하는 시트 위치 센서(32)가 포함된다. 시트 위치 센서(32)는 차량의 내부에 슬라이딩 가능하게 탑재되며, 승객을 하방에서 지지하는 시트쿠션의 슬라이딩 위치를 감지할 수 있다.
또한, 시트 센서(30)에는 시트쿠션으로부터 시트백의 틸팅(tilting)된 각도를 센싱하는 각도센서(33)가 포함될 수 있다. 시트백은 시트쿠션에 회전 가능하게 결합되며, 시트쿠션에 고정시 승객의 후방을 지지할 수 있다.
추정부(20)에서는, 시트 센서(30)에서 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
구체적으로, 추정부(20)는 시트 센서(30)에 포함된 시트 위치 센서(32) 및 각도센서(33)에서 각각 센싱한 시트쿠션의 슬라이딩 위치 및 시트백의 틸팅각을 이용하여 시트의 위치 및 자세를 센싱할 수 있다.
또한, 추정부(20)는 시트의 위치 및 자세를 기반으로 시트에 탑승한 승객의 초기 위치를 추정할 수 있다. 일 실시예로, 추정부(20)는 승객이 시트백 및 시트쿠션에 밀착된 상태로 가정하여 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
여기서, 승객의 기설정된 부위는 승객의 골반부, 머리부, 가슴부 등일 수 있고, 추가로 대퇴부, 종아리부, 또는 팔꿈치부 등이 더 포함될 수 있다.
추가로, 시트 센서(30)에는 시트벨트(41)의 텅이 삽입된 상태로 고정되는 버클에 텅의 삽입 여부를 감지하는 버클센서(34)가 더 포함될 수 있다. 버클센서(34)는 텅의 삽입 여부를 센싱함으로써 승객의 시트벨트(41) 착용 여부를 감지할 수 있다.
버클센서(34)는 승객의 시트벨트(41) 착용 여부를 감지하고, 추정부(20)는 승객이 시트벨트(41)를 착용한 상태인 경우에 승객이 시트백 및 시트쿠션에 밀착된 상태로 가정하여 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
추가로, 버클센서(34)는 텅이 삽입된 상태에서 시트벨트(41)의 인출 길이를 센싱하거나, 텅에 슬라이딩된 시트벨트(41)의 위치를 센싱할 수 있고, 이에 따라 승객의 탑승 여부 또는 탑승한 승객을 복수의 단계(성인 남성, 성인 여성, 아동 등)로 분류할 수 있다.
반대로, 추정부(20)는 승객이 시트벨트(41)를 착용하지 않은 경우에는 승객의 초기 위치를 추정하지 못할 수 있다.
추정부(20)는 차량에 탑승한 승객의 초기 위치 추정 모델을 추정할 수 있다. 승객의 초기 위치 추정 모델은 승객의 기설정된 부위를 조인트 및 링크로 연결한 다관절 모델일 수 있다.
구체적으로 추정부(20)에서는, 시트의 위치를 기반으로 승객의 골반부 초기 위치를 추정하고, 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
특히, 추정부(20)는 버클센서(34)에서 승객이 시트벨트(41)를 착용한 것으로 감지하면, 승객의 골반부가 시트백 및 시트쿠션에 동시에 접촉되는 위치에 위치된 것으로 초기 위치를 추정할 수 있다.
시트 센서(30)는 승객의 탑승 여부 또는 시트에 탑승한 승객의 중량을 센싱하고, 추정부(20)에서는 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정할 수 있다.
구체적으로, 시트 센서(30)에는 시트백에 설치되면서 승객의 탑승 여부를 감지하거나, 탑승한 승객을 분류하는 압력센서(31)가 포함될 수 있다.
일 실시예로, 시트 센서(30)에는 시트백에 인가되는 압력을 센싱하는 압력센서(31)가 포함될 수 있다. 특히, 압력센서(31)는 시트백의 특정한 위치에 위치되어 시트백에 작용하는 중량을 센싱하거나, 복수의 위치에 설치되어 시트백에 작용하는 압력 분포를 감지할 수 있다.
다른 실시예로, 시트 센서(30)에는 빛 또는 자기장 등을 이용하여 시트에 승객의 탑승 여부를 판단할 수도 있다.
추정부(20)에서는 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정할 수 있다. 구체적으로, 추정부(20)는 압력센서(31)에서 감지한 중량 또는 압력 분포에 따라 탑승한 승객을 복수의 단계(성인 남성, 성인 여성, 아동 등)로 분류할 수 있다. 구체적으로, 추정부(20)는 탑승한 승객을 복수의 단계로 분류하고, 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 분류한 단계에 각각 기설정된 길이로 추정할 수 있다.
즉, 추정부(20)는 분류한 단계마다 각각 기설정된 골반부와 가슴부 사이의 길이(
Figure pat00001
), 상체의 길이(
Figure pat00002
) 및 목의 길이(
Figure pat00003
) 등으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정할 수 있다.
또한, 추정부(20)는 분류한 단계마다 각각 기설정된 머리부의 유효질량(
Figure pat00004
), 가슴부의 유효질량(
Figure pat00005
) 및 골반부의 유효질량(
Figure pat00006
) 등으로 승객 모델을 추정할 수 있다.
추정부(20)는 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 가슴부 또는 머리부의 초기 위치를 추정할 수 있다.
일 실시예로, 추정부(20)는 아래의 수식을 이용하여 골반부의 초기 위치 좌표(
Figure pat00007
)로부터 골반부에서 이격된 가슴부(
Figure pat00008
) 또는 머리부의 초기 위치 좌표(
Figure pat00009
)를 추정할 수 있다.
Figure pat00010
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
는 승객의 상체 또는 시트백이 연직 방향을 기준으로 회전한 각도를 의미한다.
추정부(20)는 승객의 초기 위치를 기반으로 차량에 탑승한 승객의 거동 추정 모델을 추정할 수 있다.
또한, 승객의 거동 추정 모델은 시트 모델(선형 또는 비선형 스프링-댐퍼 모델), 인체의 조인트에 반력을 나타내는 인체 반력 모델(선형 또는 비선형 스프링-댐퍼 모델) 및 시트벨트(41) 등에 의해 인체를 구속하는 구속장치 모델(선형 또는 비선형 스프링-댐퍼 모델)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 구속장치는 승객이 착용한 시트벨트일 수 있고, 특히 승객의 골반부를 구속하는 lab belt 및 어깨부를 지지하는 shouler belt를 포함할 수 있다.
추정부(20)는 후술하는 시트 센서(30)를 이용하여 승객의 초기 위치를 추정하고, 센싱한 초기 위치에 따른 승객의 초기 위치 추정 모델을 추정하며, 초기 위치 추정 모델로부터 시트벨트(41) 등의 구속장치에 구속된 승객의 거동 추정 모델을 추정할 수 있다.
승객의 거동 추정 모델의 운동방정식은 추정부(20) 내부에 내장되어 있고, 그 특성 파라미터는 미리 튜닝된 값으로 설정할 수 있다. 운동방정식 및 특성 파라미터는 차량 테스트 및 인체 모델 해석 결과를 이용하여 최적화 설계할 수 있다.
또한, 운동방정식 또는 특성 파라미터는 시트에 탑승한 승객에 따라 복수 개로 적용되거나 가변될 수 있다. 구체적으로, 추정부(20)는 시트 센서(30) 중의 압력센서(31)를 이용하여 센싱한 승객의 중량 또는 압력 분포를 이용하여 승객의 특성 파라미터 또는 운동방정식을 설정할 수 있다.
특히, 추정부(20)는 승객 모델의 기설정된 부위(머리부, 가슴부, 골반부 등)에 유효질량을 설정할 수 있고, 유효질량은 탑승한 승객을 분류한 복수의 단계에 따라 기설정될 수 있다.
추정부(20)는 승객 모델의 기설정된 부위에 작용하는 하중 정보를 이용하여 거동 추정 모델을 추정할 수 있다. 구체적으로, 기설정된 부위에 작용하는 하중 정보는 가속도 센서(11)에서 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도를 기반으로 추정할 수 있다.
일 실시예로, 승객 모델의 머리부에 작용하는 하중은 아래와 같이 추정할 수 있다.
Figure pat00013
여기서,
Figure pat00014
는 머리부의 유효질량,
Figure pat00015
는 머리부의 가속도이다.
Figure pat00016
Figure pat00017
는 승객의 상체(어깨)에서 머리부(유효질량 중심)까지의 거리이고,
Figure pat00018
는 승객의 머리부 속도이며,
Figure pat00019
는 가속도 센서(11)에서 센싱한 차량의 가속도이고,
Figure pat00020
는 가속도 센서(11)에서 센싱한 차량의 각속도이다.
추가로, 승객 모델의 가슴부 및 골반부에 작용하는 하중 또한 동일한 방식으로 추정할 수 있다.
승객 보호 장치(41,42)에는 시트벨트(41) 또는 에어백(42)이 포함되고, 제어부(40)에서는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 시트벨트(41) 또는 에어백(42)의 작동 여부, 작동 시점 또는 작동량을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(40)는 시트벨트(41)의 프리텐셔너 또는 에어백(42)의 인플레이터 등을 제어할 수 있다.
일 실시예로, 제어부(40)는 승객의 가슴부 또는 골반부가 전방으로 이동하는 거동이 추정되면 시트벨트(41)가 당겨지도록 프리텐셔너의 작동을 제어할 수 있다.
다른 실시예로, 제어부(40)는 승객의 머리부가 전방으로 이동하는 거동의 경우에는 전방 에어백(42)을 전개할 수 있고, 승객이 아동이거나 체구가 작은 여성인 경우 또는 승객이 비정상적인 자세로 착좌한 상태 등에 의해 에어백(42)의 전개가 불필요한 경우 에어백(42)을 전개하지 않거나, 저압 전개 조건을 만족하는 경우 저압으로 전개할 수 있다.
또 다른 실시예로, 제어부(40)는 승객이 측방으로 이동하는 거동인 경우에는 사이드 에어백(42)(Side Airbag) 또는 운전석과 조수석 사이의 Far-side Airbag을 사전 전개하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 승객 보호 방법의 순서도이다.
도 4를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 승객 보호 방법은 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계(S200); 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 단계(S400); 및 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치(41,42)를 제어하는 단계(S500);를 포함한다.
승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계(S200)에서는, 차량의 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받은 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계(S200) 이전에, 차량의 가속도 또는 각속도를 센싱하는 단계(S100);를 더 포함하고, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계(S200)에서는, 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상할 수 있다.
승객의 거동을 추정하는 단계(S400) 이전에, 시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계(S300);를 더 포함하고, 승객의 거동을 추정하는 단계(S400)에서는, 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하고, 추정한 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정할 수 있다.
승객의 거동을 추정하는 단계(S400)에서는, 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
승객의 거동을 추정하는 단계(S400)에서는, 센싱한 시트의 위치를 기반으로 승객의 골반부 초기 위치를 추정하고, 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 부위의 초기 위치를 추정할 수 있다.
시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계(S300)에서는, 승객의 탑승 여부 또는 시트에 탑승한 승객의 중량을 센싱하고, 승객의 거동을 추정하는 단계(S400)에서는, 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정할 수 있다.
승객 보호 장치(41,42)에는 시트벨트(41) 또는 에어백(42)이 포함되고, 승객 보호 장치(41,42)를 제어하는 단계(S500)에서는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 시트벨트(41) 또는 에어백(42)의 작동 여부, 작동 시점 또는 작동량을 제어할 수 있다.
구체적으로 승객 보호 장치(41,42)를 제어하는 단계(S500)에서는, 시트벨트(41)를 제어할 필요가 있는지 판단하고(S510), 시트벨트(42)의 당겨짐 또는 풀림을 제어할 필요가 있는 경우 시트벨트(42)를 제어할 수 있다(S520).
또한, 승객 보호 장치(41,42)를 제어하는 단계(S500)에서는, 에어백(41)의 전개를 제어할 필요가 있는지 판단하고(S530) 에어백(41)의 전개를 제어할 수 있다(S550,S560).
특히, 에어백(41)을 저압으로 전개하는 조건(승객의 비정상적인 거동 등)을 만족하는지 판단하고(S540), 저압 전개 조건을 만족하는 경우에는 저압으로 에어백(41)을 전개할 수 있다(S550).
추가로, 에어백(41)의 전개 조건을 만족하지 않는 경우(S530) 초기화 조건을 만족하는지 판단할 수 있다(S600). 일 실시예로 초기화 조건은 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 시점부터 기설정된 시간의 경과 여부일 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 예상부 11 : 가속도 센서
12 : 긴급 제어 시스템 20 : 추정부
30 : 시트 센서 40 : 제어부
41 : 시트벨트 42 : 에어백

Claims (20)

  1. 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 예상부;
    예상부에서 승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 추정부; 및
    추정부에서 추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 차량의 승객 보호 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    예상부에서는, 차량의 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받은 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    차량의 가속도 또는 각속도를 센싱하는 가속도 센서;를 더 포함하고,
    예상부에서는, 가속도 센서에서 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 시트 센서;를 더 포함하고,
    추정부에서는, 시트 센서에서 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하고, 추정한 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    추정부에서는, 시트 센서에서 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    추정부에서는, 시트의 위치를 기반으로 승객의 골반부 초기 위치를 추정하고, 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 부위의 초기 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    시트 센서는 승객의 탑승 여부 또는 시트에 탑승한 승객의 중량을 센싱하고,
    추정부에서는 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    시트 센서에는 시트벨트의 인출 길이 또는 텅에 슬라이딩된 시트벨트의 위치를 센싱하는 버클센서가 포함되고,
    추정부에서는 시트벨트의 인출 길이 또는 시트벨트의 위치를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    시트센서에는 시트백의 틸팅된 각도를 센싱하는 각도센서가 포함되고,
    추정부에서는, 각도센서에서 센싱한 시트백의 틸팅 각도를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    승객 보호 장치에는 시트 벨트 또는 에어백이 포함되고,
    제어부에서는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 시트 벨트 또는 에어백의 작동 여부, 작동 시점 또는 작동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 시스템.
  11. 차량의 거동 또는 차량의 거동을 제어하는 제어 신호를 기반으로 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계;
    승객의 급격한 거동 변화를 예상한 경우, 승객의 거동을 추정하는 단계; 및
    추정한 승객의 거동을 기반으로 승객 보호 장치를 제어하는 단계;를 포함하는 차량의 승객 보호 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계에서는, 차량의 제동 제어 신호 또는 스티어링 제어 신호를 입력 받은 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계 이전에, 차량의 가속도 또는 각속도를 센싱하는 단계;를 더 포함하고,
    승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 단계에서는, 센싱한 차량의 가속도 또는 각속도가 기설정된 임계값 이상인 경우, 승객의 급격한 거동 변화를 예상하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    승객의 거동을 추정하는 단계 이전에, 시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계;를 더 포함하고,
    승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하고, 추정한 초기 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 거동을 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트의 위치 또는 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위의 초기 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트의 위치를 기반으로 승객의 골반부 초기 위치를 추정하고, 추정한 골반부의 초기 위치 및 시트의 자세를 기반으로 승객의 기설정된 부위 중 골반부에서 이격된 부위의 초기 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계에서는, 승객의 탑승 여부 또는 시트에 탑승한 승객의 중량을 센싱하고,
    승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 승객의 중량을 기반으로 승객의 기설정된 부위 사이의 길이를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계에서는, 시트벨트의 인출 길이 또는 텅에 슬라이딩된 시트벨트의 위치를 센싱하고,
    승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 시트벨트의 인출 길이 또는 시트벨트의 위치를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    시트의 위치 또는 자세를 센싱하는 단계에서는, 시트백의 틸팅된 각도를 센싱하고,
    승객의 거동을 추정하는 단계에서는, 센싱한 시트백의 틸팅 각도를 기반으로 승객의 초기 위치 또는 자세를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    승객 보호 장치에는 시트 벨트 또는 에어백이 포함되고,
    승객 보호 장치를 제어하는 단계에서는, 추정한 승객의 거동을 기반으로 시트 벨트 또는 에어백의 작동 여부, 작동 시점 또는 작동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 승객 보호 방법.
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