KR20220099864A - 차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 검출하는 검출부, 차량의 내부 공간에 형성된 내장재의 복수 위치에 각각 설치되는 복수의 에어백 모듈을 포함하는 에어백부로서, 에어백 모듈은 수축 상태에서 작동 가스의 공급에 따라 팽창된 후 작동 가스의 유출에 따라 수축 상태로 복원되도록 구성되는, 에어백부, 에어백부로 공급되는 작동 가스를 단속하는 밸브부, 및 검출부에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정하고, 밸브부에 대한 제어를 통해 복수의 에어백 모듈 중 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법{AIR BAG DEVICE OF VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 실내의 전방위에 대하여 탑승자를 보호할 수 있는 차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
차량용 에어백은 충돌 사고 발생 시 에어백 쿠션을 전개시켜 탑승자에게 가해지는 충격을 완화하고, 승객이 차체 밖으로 튕겨 나가는 것을 방지하는 안전 장치이다. 차량용 에어백은 정면 충돌시 앞좌석 승객을 보호하는 운전석 에어백(DAB, Driver Air-Bag)과 동승석 에어백(PAB, Passenger Air-Bag), 측면 충돌시 승객의 옆을 보호하는 사이드 에어백(SAB, Side Air-Bag)과 커튼 에어백(CAB, Curtain Air-Bag), 그리고 측면 충돌 시 운전자와 동승석 탑승자 간의 충돌, 뒷자석 탑승자 간의 충돌로 인한 상해를 방지하기 위한 센터 에어백 등으로 구분될 수 있다.
상기와 같은 종래의 에어백 시스템은 탑승자가 차량 시트에 정상적으로 착좌한 상태를 전제하기 때문에 탑승자의 착좌 상태에 따라서는 에어백 전개로 인해 오히려 탑승자에게 상해를 유발하는 상황이 빈번하게 발생하고 있으며, 또한 종래의 에어백 시스템은 1회성 전개의 한계가 있어 에어백 전개 후 관련 부품들을 전체적으로 교체해야 함에 따라 시간적 및 비용적 소모가 과다하게 발생하는 문제점이 있다.
또한, 자율 주행 차량의 경우 운전 제어권이 탑승자로부터 차량 시스템으로 이양되기 때문에, 운전 제어권을 갖지 않는 탑승자의 착좌 상태는 고정된 정상 착좌 상태가 아닌, 탑승자가 의도하는 동작에 따라 매우 다양하게 가변될 수 있으며, 따라서 탑승자의 정상 착좌 상태를 전제하는 종래의 에어백 시스템으로는 자율 주행 차량의 탑승자를 완벽하게 보호하지 못하는 한계를 갖는다. 나아가, 자율 주행 차량에는 운전 제어권을 갖지 않는 탑승자를 위한 다양한 엔터테인먼트 설비(예: 테이블, 디스플레이 등)가 설치될 수 있는 점을 고려할 때, 종래의 고정된 위치(예: 스티어링 휠 중앙 혼, 대쉬보드)에 설치되는 에어백 시스템의 장착 공간을 확보하는데 한계가 존재한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 1회성 전개에 국한되는 에어백 시스템의 한계를 극복하여 재사용이 가능하도록 구성되고, 탑승자의 다양한 착좌 상태를 커버하여 충돌로부터 탑승자를 효과적으로 보호하며, 종래의 에어백 시스템과도 호환이 가능하도록 구성되는, 차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 에어백 장치는 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 검출하는 검출부, 상기 차량의 내부 공간에 형성된 내장재의 복수 위치에 각각 설치되는 복수의 에어백 모듈을 포함하는 에어백부로서, 상기 에어백 모듈은 수축 상태에서 작동 가스의 공급에 따라 팽창된 후 작동 가스의 유출에 따라 수축 상태로 복원되도록 구성되는, 에어백부, 상기 에어백부로 공급되는 작동 가스를 단속하는 밸브부, 및 상기 검출부에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 상기 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정하고, 상기 밸브부에 대한 제어를 통해 상기 복수의 에어백 모듈 중 상기 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 상기 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 차량의 충돌 정보는 상기 차량의 충격량 정보를 포함하고, 상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 충격량 정보로부터 획득되는 충격 방향과, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈(pose)에 기초하여 상기 타격 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 에어백 모듈은, 내장재와 차체 프레임 사이에 설치되어, 작동 가스의 공급에 따라 팽창되어 해당 내장재를 상기 탑승자 방향으로 팽창시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 내장재를 차체 프레임에 대하여 위치 가변적으로 결합시키며 상기 에어백 모듈의 비산을 방지하는 테더부를 더 포함하되, 상기 테더부는 신축 가능한 탄성 부재로 구현되어, 상기 에어백 모듈의 수축 상태에서 내장재를 차체 프레임에 밀착 고정시키고 상기 에어백 모듈의 팽창과 함께 신장되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 에어백 모듈은, 내장재를 커버하는 보호막 스킨과, 상기 보호막 스킨 및 내장재의 외측면 사이에 설치되는 쿠션부를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 차량에는, 상기 에어백부가 설치된 위치와 다른 위치에서 상기 에어백부와 독립적으로 설치되어, 미리 정의된 정상 착좌 조건에 따라 상기 탑승자가 착좌하고 있을 경우 상기 탑승자를 보호하도록 상기 제어부에 의해 제어되는 컨벤셔널 에어백 시스템이 적용되어 있으며, 상기 에어백부 및 상기 컨벤셔널 에어백 시스템에 대한 제어가 각각 제1 제어 및 제2 제어로 정의될 때, 상기 제어부는 상기 탑승자의 착좌 상태 정보에 따라 상기 제1 제어 및 상기 제2 제어를 상보적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하는 경우 및 충족하지 않는 경우 각각 상기 제1 제어 및 제2 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 밸브부는, 메인 밸브와, 상기 메인 밸브로부터 상기 복수의 에어백 모듈로 연결되는 각 유로에 각각 구비되는 복수의 서브 밸브를 포함하고, 상기 메인 밸브는, 상기 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템을 구성하는 밸브 유닛에 통합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 밸브부에 대한 제어를 통해 상기 컨벤셔널 에어백 시스템으로 작동 가스가 공급되도록 하고, 상기 밸브부로부터 상기 에어백부로 작동 가스가 공급되는 제1 유로와, 상기 밸브부로부터 상기 컨벤셔널 에어백 시스템으로 작동 가스가 공급되는 제2 유로는 적어도 부분적으로 공통 유로를 공유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 에어백 장치 제어 방법은 제어부가, 상기 검출부에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 획득하는 단계, 상기 제어부가, 상기 획득된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 상기 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 밸브부에 대한 제어를 통해 상기 복수의 에어백 모듈 중 상기 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 상기 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 차량의 충돌 정보는 상기 차량의 충격량 정보를 포함하고, 상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하며, 상기 결정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충격량 정보로부터 획득되는 충격 방향과, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈(pose)에 기초하여 상기 타격 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 차량에는, 상기 에어백부가 설치된 위치와 다른 위치에서 상기 에어백부와 독립적으로 설치되어, 미리 정의된 정상 착좌 조건에 따라 상기 탑승자가 착좌하고 있을 경우 상기 탑승자를 보호하도록 상기 제어부에 의해 제어되는 컨벤셔널 에어백 시스템이 적용되어 있으며, 상기 제어부는, 상기 탑승자의 착좌 상태 정보에 따라 상기 에어백부 및 상기 컨벤셔널 에어백 시스템을 상보적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하고, 상기 획득하는 단계 이후, 상기 제어부가, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 컨벤셔널 에어백 시스템을 제어하는 단계를 더 포함하며, 상기 결정하는 단계 및 상기 팽창시키는 단계는, 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하지 않는 것으로 판단된 경우 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 에어백 장치를 종래의 고정된 위치로부터 확장하여 차량의 내부 공간에 형성된 내장재에 설치함으로써 차량 실내의 전방위에 대하여 탑승자를 보호할 수 있고, 에어백 모듈의 전개를 위한 작동 가스를 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템을 통해 확보함과 동시에 에어백 전개 후 작동 가스가 자연스럽게 유출되어 소멸되도록 하는 구조를 채용함으로써 에어백의 재사용이 가능하며, 차량에 기 적용되어 있는 컨벤셔널 에어백 시스템과 상보적으로 동작하는 방식을 통해 차량의 탑승자를 충돌로부터 보다 완벽하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치에서 에어백부의 구조를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치에서 에어 시스펜션 시스템으로부터 작동 가스가 공급되는 구조를 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치 및 그 제어 방법를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치에서 에어백부의 구조를 보인 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치에서 에어 시스펜션 시스템으로부터 작동 가스가 공급되는 구조를 보인 예시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치는 검출부(100), 에어백부(200), 밸브부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
검출부(100)는 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 검출하여 후술하는 제어부(400)로 전달할 수 있다. 차량의 충돌 정보는 차량과 외부 객체 간의 충돌로 인한 차량의 충격량 정보를 포함할 수 있으며, 상기의 충돌 정보를 검출하기 위해 검출부(100)는 충돌 센서(예: 가속도 센서, 자이로 센서 등)를 포함할 수 있다. 탑승자의 착좌 상태 정보는 차량의 내부 공간에서의 탑승자의 화상 정보를 포함할 수 있으며, 상기의 착좌 상태 정보를 검출하기 위해 검출부(100)는 영상 인식 센서(예: 카메라 센서)를 포함할 수 있다. 검출부(100)에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보는 후술하는 것과 같이 타격 위치를 결정하는데 활용될 수 있다.
에어백부(200)는 차량의 내부 공간에 형성된 내장재(IM)의 복수 위치에 각각 설치되는 복수의 에어백 모듈(210)을 포함하는 구성으로 정의된다. 에어백 모듈(210)이 설치되는 내장재(IM)로는 차량의 헤드라이닝(Head lining) 내장재, 대시보드(Dashboard) 내장재, 필러(Pillar) 내장재, 도어 내장재 및 기타 차량 내부의 트림 내장재가 해당될 수 있다. 각각의 에어백 모듈(210)은 상기와 같은 각 내장재(IM) 별로 설치될 수 있으며, 제어부(400)에 의해 결정되는 타격 위치에 따라 선택적으로 동작될 수 있다.
본 실시예에서 각각의 에어백 모듈(210)은 수축 상태에서 후술하는 밸브부(300)로부터의 작동 가스의 공급에 따라 팽창된 후 작동 가스의 유출에 따라 수축 상태로 복원되도록 구성될 수 있다. 도 2는 차량의 도어 부분을 도시하고 있으며, 도 3 내지 도 6은 도어 내장재에 대하여 본 실시예의 에어백 모듈(210)이 구현되는 구조의 예시를 도시하고 있다.
도 3은 차체 프레임(F), 에어백 모듈(210) 및 내장재(IM)의 적층 구조를 도시하고 있으며, 도 4는 도 2의 A-A 단면의 전체적인 구조를 부분 확장도와 함께 도시하고 있다. 도 3 및 도 4를 참조할 때, 에어백 모듈(210)은 내장재(IM)의 내측면과 차체 프레임(F) 사이에 설치되어, 에어백 모듈(210)의 외측막(211) 및 내측막(212) 사이로 작동 가스가 공급됨에 따라 팽창되어 해당 내장재(IM)를 탑승자 방향으로 팽창시키도록 구성될 수 있다. 즉, 에어백 모듈(210)은 초기에 수축 상태로 존재하며, 차량의 충돌이 발생함에 따라 제어부(400)의 제어에 의해 작동 가스가 공급되면 팽창하게 된다. 에어백 모듈(210)의 팽창에 따라 해당 내장재(IM)가 탑승자 방향으로 팽창되어 쿠션을 형성하게 되므로 탑승자가 보호될 수 있다. 이 경우, 탑승자의 효과적 보호를 위해, 탑승자와 타격되는 내장재(IM)의 재질은 설계자의 의도에 따라 적절한 재질로 구현될 수 있다.
도 3 및 도 4의 실시예에서는 테더부(T)가 더 구비되며, 테더부(T)는 내장재(IM)를 차체 프레임(F)에 대하여 위치 가변적으로 결합시키며 에어백 모듈(210)의 비산을 방지하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 테더부(T)는 에어백 모듈(210)의 수축 상태에서 내장재(IM)를 차체 프레임(F)에 밀착 고정시키고 에어백 모듈(210)의 팽창과 함께 신장되도록 구성될 수 있다. 테더부(T)의 신축 동작에 따라 에어백 모듈(210)이 팽창할 수 있는 공간이 확보되며, 내장재(IM)가 차체 프레임(F)에 대하여 위치 가변될 수 있다. 상기의 동작을 수행하기 위해 테더부(T)는 신축 가능한 탄성 부재로 구현될 수 있다. 도 4에는 내장재(IM)의 양단에 각각 하나씩 테더부(T)가 구비되는 예시를 도시하고 있으나, 에어백 모듈(210)이 팽창할 수 있는 공간이 확보되고 내장재(IM)가 차체 프레임(F)에 대하여 위치 가변될 수 있는 범위 내에서 테더부(T)의 수는 설계자의 의도 및 실험적 결과에 따라 적절한 수로 선택될 수 있다.
한편, 에어백 모듈(210)은 팽창된 후 작동 가스의 유출에 따라 수축 상태로 복원되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 에어백 모듈(210)의 표면 및 내장재(IM)의 표면 일부를 언코팅 상태로(uncoated) 구현하여 작동 가스가 에어백 모듈(210)의 표면 및 내장재(IM)의 표면상의 언코팅 영역을 통해 자연스럽게 유출되도록 하는 실시예가 마련될 수 있다. 다른 실시예에로서, 에어백 모듈(210) 및 내장재(IM)에 벤트홀(Vent Hole)을 마련하여 작동 가스가 유출되는 물리적인 관통 구조를 채용하는 실시예가 마련될 수도 있다. 이 경우, 벤트홀의 크기는, 에어백 모듈(210)로 작동 가스의 유입 시, 유입 가스량이 벤트홀을 통해 유출되는 유출 가스량보다 상대적으로 크도록 하여 에어백 모듈(210)의 팽창에 영향이 없을 정도로 설계자의 실험적 결과에 의해 최적화되어 미리 정의되어 있을 수 있다.
이에 따라, 초기에 수축 상태로 존재하는 에어백 모듈(210)에 차량의 충돌 발생 시 작동 가스가 공급되어 에어백 모듈(210)이 팽창되고, 에어백 모듈(210)의 팽창에 따라 테더부(T)가 신장되고 해당 내장재(IM)가 탑승자 방향으로 팽창되어 쿠션을 형성하게 됨으로써 탑승자가 보호되며, 이후 상기한 언코팅 영역 또는 벤트홀을 통해 작동 가스가 유출되어 테더부(T)가 압축되고, 압축된 테더부(T)에 의해 내장재(IM)가 차체 프레임(F)에 밀착 고정되게 되어 에어백 모듈(210)은 초기의 수축 상태로 복원될 수 있다.
도 5 및 도 6은 에어백 모듈(210)의 다른 구현 구조의 예시를 보이고 있다. 도 5는 차체 프레임(F), 내장재(IM) 및 에어백 모듈(210)의 적층 구조를 도시하고 있으며, 도 6은 도 2의 A-A 단면의 전체적인 구조를 부분 확장도와 함께 도시하고 있다. 이 실시예에서 에어백 모듈(210)은 내장재(IM)의 외측면에 설치된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 것과 같이 에어백 모듈(210)은 내장재(IM)를 커버하는 보호막 스킨(215)과, 보호막 스킨(215) 및 내장재(IM)의 외측면 사이에 설치되는 쿠션부(213, 214)를 포함하도록 구성될 수 있다. 보호막 스킨(215)은 쿠션부의 외측을 감싸는 구조로 형성되어 쿠션부의 파손을 방지하는 기능을 수행하며, 가죽 또는 프로필렌 계열의 PU, PO, PP의 재질로 구현될 수 있다.
도 5 및 도 6의 예시에서, 에어백 모듈(210)의 쿠션부는 초기에 수축 상태로 존재하며, 차량의 충돌이 발생함에 따라 제어부(400)의 제어에 의해 쿠션부의 외측막(213) 및 내측막(214) 사이로 작동 가스가 공급되면 팽창하게 되어 쿠션을 형성하게 되므로 탑승자가 보호될 수 있다. 작동 가스의 유출을 위해 도 3 및 도 4의 예시와 같이 쿠션부의 표면 및 보호막 스킨(215)의 표면 일부를 언코팅 상태로 구현하는 구조, 또는 쿠션부의 표면 및 보호막 스킨(215)의 표면에 벤트홀을 마련하는 구조가 적용될 수 있다.
다음으로, 밸브부(300)는 제어부(400)의 제어에 따라 에어백부(200)로 공급되는 작동 가스를 단속하도록 동작할 수 있다. 도 7에 도시된 것과 같이 밸브부(300)는 메인 밸브(310)와, 메인 밸브(310)로부터 복수의 에어백 모듈(210)로 연결되는 각 유로에 각각 구비되는 복수의 서브 밸브(320)를 포함할 수 있으며, 이때 메인 밸브(310)는 차량에 기 적용되어 있는 에어 서스펜션 시스템(ASS: Air Suspension Sysetm)을 구성하는 밸브 유닛(valve unit)에 통합되어 구성될 수 있다.
도 7은 에어 서스펜션 시스템(ASS)으로부터 밸브부(300)를 통해 에어백 모듈(210)로 작동 가스가 공급되는 구조를 보이고 있다. 에어 서스펜션 시스템(ASS)은 저장 탱크(reservior), 압축부(compressor), 밸브 유닛(valve unit) 및 에어 스프링(air spring)을 포함하도록 구성되며, 압축부(compressor)에 의해 압축된 공기가 에어 스프링(air spring)에 공급되거나, 역으로 에어 스프링(air spring)으로부터 공기가 배출되어 저장 탱크(reservior)에 저장되게 된다. 이때, 밸브 유닛(valve unit)의 각 개폐 밸브(v)는 선택적으로 유로를 단속하게 된다.
밸브부(300)에 포함되는 메인 밸브(310)는 에어 서스펜션 시스템(ASS)의 밸브 유닛(valve unit)을 구성하는 하나의 개폐 밸브(v)로서 밸브 유닛(valve unit)에 통합되어 구성될 수 있으며, 따라서 압축부(compressor)에 의해 압축된 공기가 메인 밸브(310) 및 서브 밸브(320)를 통해 에어백 모듈(210)로 공급되는 구조가 구현될 수 있다. 이에 따라, 에어 서스펜션 시스템(ASS)으로부터 메인 밸브(310) 및 서브 밸브(320)를 통해 작동 가스가 공급되어 에어백 모듈(210)이 팽창되고, 작동 가스의 자연스러운 유출에 따라 에어백 모듈(210)이 수축 상태로 복원되는 구조가 구현되어, 종래의 1회성 전개에 국한되는 에어백 시스템의 한계를 극복하여 재사용이 가능한 에어백 시스템이 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예의 적용 대상이 되는 차량에는 에어백부(200)가 설치된 위치와 다른 위치에서 에어백부(200)와 독립적으로 설치된 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS: Conventional Airbag System)이 적용되어 있을 수 있다. 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)은 차량에 기본적으로 장착되는 운전석 에어백, 동승석 에어백, 사이드 에어백, 커튼 에어백 및 센터 에어백 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 미리 정의된 정상 착좌 조건에 따라 탑승자가 착좌하고 있을 경우 탑승자를 보호하도록 제어부(400)에 의해 제어되도록 동작할 수 있다. 상기한 정상 착좌 조건은 탑승자가 일반적인 포즈로 차량 시트에 착좌하고 있는지 여부를 판단하기 위한 조건으로서 제어부(400)에 미리 정의되어 있을 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 탑승자의 화상 정보로부터 획득되는 탑승자의 현재 포즈와, 탑승자가 차량 시트에 일반적으로 착좌하고 있는 상태에 대응되는 것으로 미리 정의된 기준 포즈와의 유사도 내지 중첩률을 산출하고, 산출된 값이 기준치 이상이면 정상 착좌 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다. 상기한 유사도 내지 중첩률을 산출하기 위한 알고리즘이 제어부(400)에 미리 정의되어 있을 수 있다.
상기한 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)은 주지된 것과 같이 인플레이터에서 발생한 작동 가스를 공급받아 팽창하도록 동작한다. 이에 더하여, 본 실시예에서는 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)이 밸브부(300)의 메인 밸브(310)(즉, 상기한 에어 서스펜션 시스템(ASS))로부터 작동 가스를 추가적으로 공급받아 팽창될 수 있는 구조를 채용한다. 즉, 에어 서스펜션 시스템(ASS)으로부터 작동 가스를 공급받아 본 실시예에서 마련된 에어백부(200)를 동작시키는 구성을, 차량에 기 적용되어 있는 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)에 확장 적용함으로써 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)의 보호 동작을 더 개선시키는 구성을 채용한다. 이 경우, 도 7에 도시된 것과 같이 메인 밸브(310)로부터 에어백부(200)로 작동 가스가 공급되는 제1 유로와, 메인 밸브(310)로부터 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)으로 작동 가스가 공급되는 제2 유로는 적어도 부분적으로 공통 유로를 공유할 수 있으며, 이에 따라 본 실시예의 구성을 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)으로 확장 적용함에 따라 수반되는 공간상의 요구를 최소화할 수 있다. 한편, 상기한 공통 유로에서 연장되는 제2 유로(즉, 제2 유로 중 공통 유로에 해당하지 않는 유로)상에는, 필요치 않은 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)의 동작을 제한하기 위해 작동 가스의 공급을 단속하는 체크 밸브(CV)가 마련되어 있을 수 있다.
다음으로, 제어부(400)는 검출부(100)에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재(IM)의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정하고, 밸브부(300)에 대한 제어를 통해 복수의 에어백 모듈(210) 중 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 대상 에어백 모듈을 팽창시킬 수 있다. 상기의 동작을 수행하는 제어부(400)는 전술한 에어 서스펜션 시스템(ASS)을 제어하는 ECU에 기능적으로 통합되어 구현될 수 있다.
먼저, 타격 위치를 결정하는 과정에 대하여 설명하면, 전술한 것과 같이 차량의 충돌 정보는 차량의 충격량 정보를 포함하고, 탑승자의 착좌 상태 정보는 차량의 내부 공간에서의 탑승자의 화상 정보를 포함할 수 있으며, 이에 따라 제어부(400)는 충격량 정보로부터 획득되는 충격 방향과, 화상 정보로부터 획득되는 탑승자의 포즈에 기초하여 타격 위치를 결정할 수 있다.
즉, 충격량 정보는 충격량의 크기 및 충격 방향을 포함하는 벡터 정보에 해당하며, 화상 정보로부터 획득되는 탑승자의 포즈를 통해 탑승자의 머리 위치가 검출될 수 있으므로, 제어부(400)는 충격 방향과 탑승자의 현재 머리 위치를 토대로, 탑승자의 머리와 타격이 예상되는 내장재(IM)의 위치, 즉 타격 위치를 결정할 수 있다.
타격 위치가 결정되면, 제어부(400)는 밸브부(300)에 대한 제어를 통해 복수의 에어백 모듈(210) 중 타격 위치에 설치된 에어백 모듈(대상 에어백 모듈로 정의한다)로 작동 가스가 공급되도록 하여 대상 에어백 모듈을 팽창시키도록 동작할 수 있다. 즉, 타격 위치와 그에 따른 대상 에어백 모듈이 결정되면, 제어부(400)는 메인 밸브(310)를 개방시키고 대상 에어백 모듈에 연결된 서브 밸브(320)를 개방시켜 대상 에어백 모듈이 팽창되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탑승자의 포즈, 예를 들어 탑승자가 시트에 누워서 수면을 취하고 있거나, 서 있는 상태로 있거나, 시트에 앉아 독서 또는 디스플레이를 시청하고 있는 등 다양한 포즈에서도, 탑승자의 보호를 위한 대상 에어백 모듈이 결정되어 동작됨으로써 탑승자를 효과적으로 보호할 수 있게 된다.
제어부(400)는 탑승자의 착좌 상태 정보에 따라 에어백부(200) 및 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)을 상보적으로 제어할 수도 있다. 설명의 편의를 위해 에어백부(200) 및 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)에 대한 제어부(400)의 제어를 각각 제1 제어 및 제2 제어로 정의한다.
제어부(400)는, 탑승자의 화상 정보로부터 획득되는 탑승자의 포즈가 앞서 설명한 정상 착좌 조건을 충족하지 않는 경우 제1 제어를 수행할 수 있다. 즉, 탑승자가 일반적인 포즈가 아닌, 시트에 누워서 수면을 취하고 있거나, 서 있는 상태로 있거나, 시트에 앉아 독서 또는 디스플레이를 시청하고 있는, 비정상적인 착좌 상태로 있는 경우 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)을 통해 탑승자를 충분히 보호할 수 없으므로, 제어부(400)는 타격 위치를 결정하고 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 제1 제어를 수행할 수 있다. 이 경우, 제어부(400)는 불필요한 제2 제어가 수행되지 않도록 앞서 설명한 체크 밸브(CV)를 폐쇄시킬 수 있다.
반면, 탑승자의 화상 정보로부터 획득되는 탑승자의 포즈가 정상 착좌 조건을 충족하는 경우 제어부(400)는 제1 제어를 수행할 수 있다. 즉, 탑승자가 차량 시트에 일반적인 포즈로 착좌하고 있는 상태에서는 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)만으로 탑승자를 보호할 수 있으므로, 제어부(400)는 불필요한 제1 제어를 생략하고 제2 제어만을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어백 장치 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 차량의 에어백 장치 제어 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복적인 설명은 배제하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 제어부(400)는 검출부(100)에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 획득한다(S100).
이어서, 제어부(400)는 탑승자의 화상 정보로부터 획득되는 탑승자의 포즈가 정상 착좌 조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S200).
S200 단계에서 탑승자의 포즈가 정상 착좌 조건을 충족하지 않는 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 S100 단계에서 획득된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재(IM)의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정한다(S300).
이어서, 제어부(400)는 밸브부(300)에 대한 제어를 통해 복수의 에어백 모듈(210) 중 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 제1 제어를 수행한다(S400).
한편, S200 단계에서 탑승자의 포즈가 정상 착좌 조건을 충족하는 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 컨벤셔널 에어백 시스템(CAS)을 팽창시키는 제2 제어를 수행한다(S500).
이와 같이 본 실시예는 에어백 장치를 종래의 고정된 위치로부터 확장하여 차량의 내부 공간에 형성된 내장재에 설치함으로써 차량 실내의 전방위에 대하여 탑승자를 보호할 수 있고, 에어백 모듈의 전개를 위한 작동 가스를 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템을 통해 확보함과 동시에 에어백 전개 후 작동 가스가 자연스럽게 유출되어 소멸되도록 하는 구조를 채용함으로써 에어백의 재사용이 가능하며, 차량에 기 적용되어 있는 컨벤셔널 에어백 시스템과 상보적으로 동작하는 방식을 통해 차량의 탑승자를 충돌로부터 보다 완벽하게 보호할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 검출부
200: 에어백부
210: 에어백 모듈
211, 213: 외측막
212, 214: 내측막
215: 보호막 스킨
300: 밸브부
310: 메인 밸브
320: 서브 밸브
400: 제어부
F: 차체 프레임
IM: 내장재
T: 테더부
CAS: 컨벤셔널 에어백 시스템
ASS: 에어 서스펜션 시스템
CV: 체크 밸브

Claims (13)

  1. 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 검출하는 검출부;
    상기 차량의 내부 공간에 형성된 내장재의 복수 위치에 각각 설치되는 복수의 에어백 모듈을 포함하는 에어백부로서, 상기 에어백 모듈은 수축 상태에서 작동 가스의 공급에 따라 팽창된 후 작동 가스의 유출에 따라 수축 상태로 복원되도록 구성되는, 에어백부;
    상기 에어백부로 공급되는 작동 가스를 단속하는 밸브부; 및
    상기 검출부에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 상기 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정하고, 상기 밸브부에 대한 제어를 통해 상기 복수의 에어백 모듈 중 상기 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 상기 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 충돌 정보는 상기 차량의 충격량 정보를 포함하고, 상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 충격량 정보로부터 획득되는 충격 방향과, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈(pose)에 기초하여 상기 타격 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에어백 모듈은, 내장재와 차체 프레임 사이에 설치되어, 작동 가스의 공급에 따라 팽창되어 해당 내장재를 상기 탑승자 방향으로 팽창시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    내장재를 차체 프레임에 대하여 위치 가변적으로 결합시키며 상기 에어백 모듈의 비산을 방지하는 테더부;를 더 포함하되, 상기 테더부는 신축 가능한 탄성 부재로 구현되어, 상기 에어백 모듈의 수축 상태에서 내장재를 차체 프레임에 밀착 고정시키고 상기 에어백 모듈의 팽창과 함께 신장되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어백 모듈은, 내장재를 커버하는 보호막 스킨과, 상기 보호막 스킨 및 내장재의 외측면 사이에 설치되는 쿠션부를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량에는, 상기 에어백부가 설치된 위치와 다른 위치에서 상기 에어백부와 독립적으로 설치되어, 미리 정의된 정상 착좌 조건에 따라 상기 탑승자가 착좌하고 있을 경우 상기 탑승자를 보호하도록 상기 제어부에 의해 제어되는 컨벤셔널 에어백 시스템이 적용되어 있으며,
    상기 에어백부 및 상기 컨벤셔널 에어백 시스템에 대한 제어가 각각 제1 제어 및 제2 제어로 정의될 때, 상기 제어부는 상기 탑승자의 착좌 상태 정보에 따라 상기 제1 제어 및 상기 제2 제어를 상보적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하는 경우 및 충족하지 않는 경우 각각 상기 제1 제어 및 제2 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 밸브부는, 메인 밸브와, 상기 메인 밸브로부터 상기 복수의 에어백 모듈로 연결되는 각 유로에 각각 구비되는 복수의 서브 밸브를 포함하고,
    상기 메인 밸브는, 상기 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템을 구성하는 밸브 유닛에 통합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 밸브부에 대한 제어를 통해 상기 컨벤셔널 에어백 시스템으로 작동 가스가 공급되도록 하고,
    상기 밸브부로부터 상기 에어백부로 작동 가스가 공급되는 제1 유로와, 상기 밸브부로부터 상기 컨벤셔널 에어백 시스템으로 작동 가스가 공급되는 제2 유로는 적어도 부분적으로 공통 유로를 공유하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
  10. 차량의 에어백 장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 에어백 장치는,
    차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 검출하는 검출부;
    상기 차량의 내부 공간에 형성된 내장재의 복수 위치에 각각 설치되는 복수의 에어백 모듈을 포함하는 에어백부로서, 상기 에어백 모듈은 수축 상태에서 작동 가스의 공급에 따라 팽창된 후 작동 가스의 유출에 따라 수축 상태로 복원되도록 구성되는, 에어백부; 및
    상기 에어백부로 공급되는 작동 가스를 단속하는 밸브부;를 포함하고,
    상기 방법은,
    제어부가, 상기 검출부에 의해 검출된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 획득하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 획득된 차량의 충돌 정보 및 탑승자의 착좌 상태 정보를 토대로 상기 탑승자와의 타격이 예상되는 내장재의 위치로 정의되는 타격 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 밸브부에 대한 제어를 통해 상기 복수의 에어백 모듈 중 상기 타격 위치에 설치된 대상 에어백 모듈로 작동 가스가 공급되도록 하여 상기 대상 에어백 모듈을 팽창시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차량의 충돌 정보는 상기 차량의 충격량 정보를 포함하고, 상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하며,
    상기 결정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충격량 정보로부터 획득되는 충격 방향과, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈(pose)에 기초하여 상기 타격 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 차량에는, 상기 에어백부가 설치된 위치와 다른 위치에서 상기 에어백부와 독립적으로 설치되어, 미리 정의된 정상 착좌 조건에 따라 상기 탑승자가 착좌하고 있을 경우 상기 탑승자를 보호하도록 상기 제어부에 의해 제어되는 컨벤셔널 에어백 시스템이 적용되어 있으며,
    상기 제어부는, 상기 탑승자의 착좌 상태 정보에 따라 상기 에어백부 및 상기 컨벤셔널 에어백 시스템을 상보적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탑승자의 착좌 상태 정보는 상기 차량의 내부 공간에서의 상기 탑승자의 화상 정보를 포함하고,
    상기 획득하는 단계 이후,
    상기 제어부가, 상기 화상 정보로부터 획득되는 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 컨벤셔널 에어백 시스템을 제어하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 결정하는 단계 및 상기 팽창시키는 단계는, 상기 탑승자의 포즈가 상기 정상 착좌 조건을 충족하지 않는 것으로 판단된 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치 제어 방법.
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