KR100496338B1 - 자동차 에어백 제어방법 - Google Patents

자동차 에어백 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 에어백 제어방법에 관한 것으로, 차량에 설치된 정면 가속도 센서로부터 충돌시 발생하는 차량의 X축 및 Y축 감속도를 입력받는 단계와, 상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 X축 감속도를 분석하여 설정된 기준치를 초과한 경우 정면 에어백 작동부를 제어하여 정면 에어백을 전개하는 단계와, 상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 X축 감속도가 설정된 기준치 이하인 경우 상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 Y축 감속도를 분석하여 Y축 속도값(Vy)을 계산하는 단계와, 상기 계산된 Y축 속도값(Vy)으로 Y축 속도변화값(ΔVy)을 계산하는 단계와, 상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)을 설정해 놓은 임계 속도변화값과 비교하여 설정해 놓은 임계 속도변화값 보다 크면 정면 에어백을 전개하는 단계, 및 상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)이 설정해 놓은 임계 속도변화값 보다 작으면 정면 에어백을 미전개하는 단계를 포함하므로써 경사충돌과 옵셋충돌 등과 같이 구별성이 작은 충돌방식에 대하여 판단 능력을 향상시켜 모든 충돌유형에 대하여 에어백의 적절한 전개가 이루어질 수 있도록 한다.

Description

자동차 에어백 제어방법{A Airbag Control Method of Vehicle}
본 발명은 자동차 에어백 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 충돌사고시 충돌의 분력을 적절하게 사용하여 모든 충돌 유형에 대하여 정면, 우측면 및 좌측면 에어백 중에서 사고 피해를 최소화하는 에어백이 전개될 수 있도록 한 자동차 에어백 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 에어백(airbag)은 자동차의 충돌 사고시 탑승자의 부상 감소를 목적으로 최근에 사용이 급증하고 있는 보조 안전장치이다.
상기 에어백에는 자동차의 정면 충돌시에 운전자와 조향핸들 사이 또는 보조석의 승객과 인스트러먼트 패널 사이에 순간적으로 에어백을 부풀게 하여 충격으로 인한 부상을 저감시키는 전면 에어백 시스템과, 자동차의 측면 충돌시에 운전자 및 승객과 차체 사이에 순간적으로 에어백을 부풀게 하여 충격으로 인한 부상을 저감시키는 측면 에어백 시스템이 있다.
현재의 자동차 에어백 시스템은 자동차 차체의 정면, 우측면 및 좌측면에 각각 설치된 전자식 가속도 센서(Gravity sensor)를 사용하여 각 가속도 센서에서 전달된 가속도 신호를 통해 충돌여부를 판정하고 에어백의 구동을 제어한다.
이와 같은 종래의 에어백 제어방법은 각 가속도 센서의 정면 방향의 충돌여부만을 판단하는 방법에만 한정적으로 적용되는 단일축 감지(Single-Axis Sensing) 방식을 사용한다.
따라서, 종래의 단일축 감지 방식을 사용한 자동차 에어백 제어방법은 도 2에 도시된 바와 같이 Case ① 및 Case ③의 경우와 같이 가속도 센서의 정면 방향의 충돌에 대한 판단 특성은 우수하지만, Case ②의 경우와 같은 경사충돌 및 옵셋(offset)충돌에 대해서는 충돌 판단에 어려움이 있다.
특히, 최근들어 자동차 안정 관련 법규가 강화되고 있어 자동차 제작사들은 차량의 구조를 이러한 법규에 맞게 차량의 앞부분은 약하게(Soft), 엔진 이후부터는 강하게 차량의 구조를 디자인하고 있다. 이런 이유로 기존의 단일축 감지 방식의 에어백 시스템은 충돌 판정에 더욱 어려움이 있다.
이에, 본 발명의 목적은 양축(X축 및 Y축)의 이중축 감지(Dual-Axis Sensing) 방식을 적용하여 경사충돌과 옵셋충돌 등과 같이 구별성이 작은 충돌방식에 대하여 판단 능력을 향상시켜 모든 충돌유형에 대하여 에어백의 적절한 전개가 이루어질 수 있도록 한 자동차 에어백 제어방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법은 차량에 설치된 정면 가속도 센서로부터 충돌시 발생하는 차량의 X축 및 Y축 감속도를 입력받는 단계와, 상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 X축 감속도를 분석하여 설정된 기준치를 초과한 경우 정면 에어백 작동부를 제어하여 정면 에어백을 전개하는 단계와, 상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 X축 감속도가 설정된 기준치 이하인 경우 상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 Y축 감속도를 분석하여 Y축 속도값(Vy)을 계산하는 단계와, 상기 계산된 Y축 속도값(Vy)으로 Y축 속도변화값(ΔVy)을 계산하는 단계와, 상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)을 설정해 놓은 임계 속도변화값과 비교하여 설정해 놓은 임계 속도변화값 보다 크면 정면 에어백을 전개하는 단계, 및 상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)이 설정해 놓은 임계 속도변화값 보다 작으면 정면 에어백을 미전개하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법을 수행하기 위한 자동차 에어백 시스템에 대한 블럭도이고, 도 2는 차량의 충돌유형을 설명하기 위한 도면이다.
이들 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 자동차 에어백 시스템은 자동차 정면에 장착되어 차량 충돌사고시 차량 정면의 순간적인 감속도를 감지하는 정면 가속도 센서(10)와, 자동차 양쪽 측면에 장착되어 차량 충돌사고시 차량 측면의 순간적인 감속도를 감지하는 좌측면 가속도 센서(12) 및 우측면 가속도 센서(14)가 구비된다. 상기 정면 가속도 센서(10) 및 좌, 우측면 가속도 센서(12)(14)는 충돌시 발생하는 차량의 감속도를 감지하여 그 감속도 만큼의 전압을 발생하는 센서이다.
상기 좌측면 가속도 센서(12) 및 우측면 가속도 센서(14)는 좌측면 에어백 ECU(Electronic Control Unit)(22) 및 우측면 에어백 ECU(24)와 각각 연결되고, 충돌시 발생하는 차량의 감속도를 감지하여 그 감속도 만큼의 전압을 입력한다.
상기 정면 가속도 센서(10)는 차량 충돌시 발생하는 차량의 X축 및 Y축 감속도를 감지하고, 그 감지된 X축 및 Y축 감속도를 중앙 에어백 ECU(40)에 입력한다.
상기 좌, 우측면 에어백 ECU(22)(24) 및 중앙 에어백 ECU(40)는 입력된 감속도에 따른 전압을 분석하여 충돌 여부 판정과 좌, 우측면 에어백(62)(64) 및 정면 에어백(60)의 작동을 판단한다.
상기 좌, 우측면 에어백 ECU(22)(24) 및 중앙 에어백 ECU(40)는 판단결과 좌, 우측면 에어백(62)(64) 및 정면 에어백(60)의 작동이 필요한 경우 각각의 좌, 우측면 에어백 작동부(52)(54) 및 정면 에어백 작동부(50)를 제어하여 각 에어백을 전개한다.
차량의 충돌 유형을 보면 도 2에 도시된 바와 같이 Case ①, ②, ③으로 나타낼 수 있다. 이때, Case ①의 경우에는 정면 X축 가속도값이 크게 나타나고, Case ③의 경우에는 Y축 가속도값이 크게 나타나며, Case ②의 경우에는 X축과 Y축으로 분력이 발생한다.
상기 중앙 에어백 ECU(40)는 상기 Case ②와 같은 경사충돌 및 옵셋충돌 등과 같이 구별성이 작은 충돌이 발생할 경우 양축, 즉 X축 및 Y축의 이중축 감지(Dual-Axis Sensing) 방식을 사용함으로써 적절한 에어백 전개가 이루어지도록 한다.
상기 중앙 에어백 ECU(40)는 상기 정면 가속도 센서(10)를 통해 입력된 X축 가속도값을 읽어들여 상기 X축 가속도값이 설정된 기준치 보다 크면, 즉 Case ①과 같이 정면 가속도 센서(10)의 수직 방향에 가깝게 차량의 충돌이 발생하면 정면 에어백(60)이 작동되도록 제어한다.
또한, 상기 중앙 에어백 ECU(40)는 상기 X축 가속도값이 설정된 기준치 보다 작으면, 즉 Case ②와 같이 차체와 경사충돌하면 상기 정면 가속도 센서(10)를 통해 입력된 Y축 가속도값을 읽어들여 식 1과 같이 Y축 속도값(Vy)을 구한다.
Vy(t)=Vy(t-1)+|Ay(t)| ------- 식 1
(이때, Vy는 Y축 속도값, Ay는 Y축 가속도값, t는 시간이다.)
상기 Y축 속도값(Vy)은 이전 속도값 (Vy(t-1))에 현재 Y축에 대한 가속도값(Ay)의 절대값을 더하여 구한 것으로, 이는 차량의 충돌시점이전부터 차량충돌이 발생될때까지의 Y축의 속도변화를 구하기 위한 것이다.이와 같이 구한 Y축속도값(Vy)을 이용하여 다음의 식 2를 이용하여 Y축 속도변화값(ΔVy)를 계산한다. ΔVy(t)=|Vy(t)-Vy(t-Δt)| ------- 식 2상기 Y축 속도변화값(ΔVy)은 현재의 Y축 속도값(Vy)에서 과거의 속도값 즉, 차량충돌전의 속도값을 뺀 값의 절대값을 구하여 계산하며, 상기 속도변화값은 차량의 충돌전과 충돌이 진행되는 동안에만 국한하여 계산하는 것으로 이는 Y축에 대한 속도변화의 추세를 보기 위함이다.이와 같은 과정을 통해 Y축 속도변화값(ΔVy)은 소정의 단위시간마다 구하여 에어백을 전개시키기 위한 차량충돌시점을 판단하도록 한다.즉, 소정의 정해진 단위시간 간격을 두고 속도와 Y축에 대한 가속도를 더하여 단위시간마다의 Y축 속도값을 구하고, 이에 따라 속도변화를 계산하여 에어백의 전개시점을 판단하기 위한 차량 충돌시점을 판단할 수 있도록 하는 것이다.
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상기 중앙 에어백 ECU(40)는 식 2에서 계산되어진 Y축 속도변화값(ΔVy)을 설정해 놓은 임계 속도변화값과 비교하여 임계 속도변화값 보다 크면 정면 에어백이 전개되도록 제어하고, 상기 임계 속도변화값 보다 작으면 정면 에어백(60)의 전개를 억제한다.
또한, 상기 중앙 에어백 ECU(40)는 식 1에서 계산되어진 Y축 속도값(Vy)이 정해진 임계 속도값(Vsaf) 보다 크면 측면충돌로 간주하여 정면 에어백(60)의 전개를 억제한다.
마찬가지로 상기 중앙 에어백 ECU(40)는 차량의 충돌 이후 회전에 의한 Y축 가속도값의 상승이 예상되므로 시간(t)의 제약을 두어 충돌 후 설정시간(Tmax)이 경과하면 정면 에어백(60)의 전개를 억제한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 자동차 에어백 시스템의 작용 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
중앙 에어백 ECU(40)는 자동차 정면에 장착된 정면 가속도 센서(10)에서 차량 충돌사고시 감지된 차량 정면의 순간적인 X축 감속도를 입력받는다(S301).
상기 중앙 에어백 ECU(40)는 자동차 정면에 장착된 정면 가속도 센서(10)에서 차량 충돌사고시 감지된 차량 측면의 순간적인 Y축 감속도를 입력받는다(S302).
이때, 상기 정면 가속도 센서(10)를 통해 입력된 순간적인 감속도는 X축 및 Y축 가속도값이 된다.
상기 정면 가속도 센서(10)로부터 X축 및 Y축 가속도값을 입력받은 중앙 에어백 ECU(40)는 입력된 X축 감속도를 분석하여 X축 가속도값이 설정해 놓은 기준치를 초과하는지 판단한다(S303).
상기 판단결과 X축 가속도값이 설정해 놓은 기준치를 초과하면, 정면 에어백 ECU(40)는 도 2에 도시된 Case ①에 가까운 정면충돌이라 판단하고 정면 에어백 작동부(50)를 제어하여 정면 에어백(60)을 전개한다(S308).
한편, 상기 판단결과 X축 가속도값이 설정해 놓은 기준치 이하이면, 정면 에어백 ECU(40)는 도 2에 도시된 Case ②에 가까운 경사충돌이라 판단하고 입력된 Y축 가속도값을 읽어들여 Y축 속도값(Vy)을 계산한다(S304). 이때, Y축 속도값(Vy)은 아래 식 1과 같이 과거의 속도값에 현재의 Y축 가속도값(Ay)의 절대값을 더하여 계산한다.
Vy(t)=Vy(t-1)+|Ay(t)| ------- 식 1
(이때, Vy는 Y축 속도값, Ay는 Y축 가속도값, t는 시간이다.)
상기 중앙 에어백 ECU(40)는 상기 계산된 Y축 속도값(Vy)으로 Y축 속도변화값(ΔVy)을 계산한다(S305). 이때, 중앙 에어백 ECU(40)는 상기 식 1을 통하여 계산되어진 Y축 속도값(Vy)을 이용하여 식 2와 같이 현재의 Y축 속도값(Vy)에서 과거의 속도값을 뺀 값의 절대값을 구하여 Y축 속도변화값(ΔVy)을 계산한다.
ΔVy(t)=|Vy(t)-Vy(t-Δt)| ------- 식 2
상술한 바와 같이 Y축 속도변화값(ΔVy)을 구한 중앙 에어백 ECU(40)는 상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)과 설정해 놓은 임계 속도변화값을 비교 판단한다(S306).
단계 S306의 판단결과 Y축 속도변화값(ΔVy)이 임계 속도변화값 보다 크면 중앙 에어백 ECU(40)는 설정된 임계 시간(Tmax)이 지난 후(S307), 상기 단계 S304에서 계산된 Y축 속도값(Vy)이 설정해 놓은 임계 속도값(Vsaf) 보다 큰지를 비교한다(S308). 이때, 상기 중앙 에어백 ECU(40)는 차량의 충돌 이후 회전에 의한 Y축 가속도값의 상승이 예상되므로 시간(t)의 제약을 두어 충돌 후 설정시간(Tmax)이 경과하면 정면 에어백(60)의 전개를 억제한다(S307)(S310).즉, 차량의 경사충돌 후 Y축 가속도값(Ay)이 차량 회전에 의해 상승하는 시간을 감안하여 임계치의 설정시간(Tmax)를 설정하는 것으로, 상기 설정된 임계시간(Tmax)이 초과된 시점에서 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)이 설정해 높은 임계 속도변화값(Vsaf)보다 클 경우 정면 에어백 ECU가 측면충돌에 의한 차량 회전임을 판단하여 정면 에어백을 미전개시키도록 하기 위함이다.이때, 단계 S308의 비교결과 상기 Y축 속도값(Vy)이 설정해 놓은 임계 속도값(Vsaf) 보다 작으면, 상기 중앙 에어백 ECU(40)은 차량의 충돌이 경사충돌 또는 옵셋충돌이라 판단하여 정면 에어백(60)을 전개한다(S309).상기 비교결과 상기 Y축 속도값(Vy)이 설정해 놓은 임계 속도값(Vsaf) 보다 크면, 상기 중앙 에어백 ECU(40)는 충돌사고가 도 2에 도시된 Case ③에 가까운 측면충돌로 판단하여 정면 에어백(60)의 전개를 억제하게 되는 것이다(S310).
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따라서, 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법은 양축, 즉 X축 및 Y축의 이중축 감지(Dual-Axis Sensing) 방식을 적용하여 경사충돌과 옵셋충돌 등과 같이 구별성이 작은 충돌방식에 대하여 판단 능력을 향상시켜 모든 충돌유형에 대하여 에어백의 적절한 전개가 이루어질 수 있다.
삭제
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법의 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 청구범위에서 청구하는 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 가속도 센서의 정면 방향의 충돌 여부만을 판단하는 단일축 감지(Single-Axis Sensing) 방법에서는 판단하기 어려웠던 경사충돌 및 옵셋(offset) 충돌에 대하여 충돌 판단 능력을 향상시킴으로써 에어백의 적절한 전개를 통하여 승객의 상해를 최소화하는 효과가 있다.
둘째, 차량의 경사충돌 이후 차량의 회전에 의한 Y축 가속도값의 상승을 예상하여 충돌 후 설정시간이 경과하면 정면 에어백의 전개를 억제함으로써 불필요한 정면 에어백의 전개를 미연에 방지하여 에어백에 의한 승객 부상 가능성을 줄이고, 재설치에 따른 경제적 부담을 줄여 고객 불만을 최소화시킬 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법을 수행하기 위한 자동차 에어백 시스템에 대한 블럭도.
도 2는 차량의 충돌유형을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 에어백 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 정면 가속도 센서 12 : 좌측면 가속도 센서
14 : 우측면 가속도 센서 22 : 좌측면 에어백 ECU
24 : 우측면 에어백 ECU 40 : 중앙 에어백 ECU
50 : 정면 에어백 작동부 60 : 정면 에어백

Claims (4)

  1. 차량에 설치된 정면 가속도 센서로부터 충돌시 발생하는 차량의 X축 및 Y축 감속도를 입력받는 단계;
    상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 X축 감속도를 분석하여 설정된 기준치의 감속도를 초과한 경우 정면 에어백 작동부를 제어하여 정면 에어백을 전개하는 단계;
    상기 정면 가속도 센서로부터 입력된 X축 감속도가 설정된 기준치의 감속도 이하인 경우 정면 가속도 센서로부터 입력된 Y축 감속도를 분석하여 Y축 속도값(Vy)을 계산하는 단계;
    상기 계산된 Y축 속도값(Vy)으로 부터 Y축 속도변화값(ΔVy)을 계산하는 단계;
    상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)을 설정해 놓은 임계 속도변화값과 비교하는 단계와,
    비교결과 Y축 속도변화값(ΔVy)이 임계 속도변화값보다 작으면 정면 에어백 ECU가 차량의 충돌을 경사충돌이나 옵셋충돌로 판단하여 정면 에어백을 전개시키고, 상기 계산된 Y축 속도변화값(ΔVy)이 설정해 놓은 임계 속도변화값보다 크면 정면 에어백 ECU가 차량충돌을 측면충돌로 판단하여 정면 에어백을 미전개시키는 단계와; 를 포함함을 특징으로 하는 자동차 에어백 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 단계에서 Y축 속도변화값(ΔVy)이 설정해 놓은 임계 속도변화값보다 큰 경우에 있어서,
    차량충돌후 소정의 설정된 시간(Tmax) 동안 상기 단계에서 계산된 Y축 속도값(Vy)과 소정의 정해진 임계값(Vsaf)을 비교하고, Y축 속도값(Vy)이 임계값(Vsaf)을 초과하는 경우 정면에어백을 미전개시키고, Y축 속도값(Vy이 임계값(Vsaf)을 초과하지 않는 경우 정면에어백을 전개시키는 단계와,
    차량충돌후 소정의 설정된 시간(Tmax)이 초과되면 정면에어백을 미전개시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 Y축 속도값(Vy)은, 소정의 단위 시간 간격으로 구해지며, 현재의 Y축속도값(Vy)을 구하고자 하는 현 시점(t)에서 단위시간 이전 시점(t-1)의 Y축 속도값(Vy(t-1))에 현 시점(t)에서의 Y축에 대한 가속도값(Ay(t))의 절대값을 더하여 계산하는 Vy(t)=Vy(t-1)+|Ay(t)| ---------식 1를 따르는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 Y축 속도변화값(ΔVy)은 현재시점(t)에서의 Y축 속도값(Vy(t)y)에서 이점 시점(t-Δt)의 Y축 속도값(Vy(t-Δt))의 차의 절대값을 구하는 계산하는 ΔVy(t)=|Vy(t)-Vy(t-Δt)| ------- 식 2을 따르는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 제어방법.
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