KR100837919B1 - 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법 - Google Patents

자동차 시트의 승객판별장치 및 방법 Download PDF

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조영남
김용선
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기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법에 관한 것으로서, 에어백 모듈의 전개 및 비전개 조건의 세분화를 통한 성능 극대화를 도모할 수 있도록 중량센서를 통한 승객의 중량 감지시 실제 중량을 근사하는 대신에, 그 중량값에 독립 변수를 사용하는 알고리즘을 제시하는 바, 특히 모듈화된 2개의 중량센서에 의해 상기 알고리즘을 구현할 수 있도록 함으로써, 법규 문제 및 필드 크레임을 대폭 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 중량센서를 시트 일측에 2개만 설치하게 되므로 기존의 양측에 4개를 설치하던 시스템과 대비하여 패키지 측면이나 설계 자유도 측면을 대폭 개선할 수 있는 동시에, 원가 절감을 도모할 수 있는 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차, 시트, 승객판별장치, 독립변수, 알고리즘, 중량센서

Description

자동차 시트의 승객판별장치 및 방법{Apparatus and method for detecting passenger in vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별장치를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 조립공차 흡수부재의 장착상태를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 과하중 방지수단의 장착상태를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별방법을 나타내는 플로우챠트,
도 6은 종래 및 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별방법을 통한 성능차이를 나타내는 선형그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 중량검출장치 11 : 중량센서
12 : 센서 하우징 13 : 커버 하우징
14 : 커넥터부 15 : 조립공차 흡수부재
16a,16b : 볼트 고정홀 17 : 볼트
21 : 베이스부재 22 : 시트 레일
본 발명은 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 시트에 착좌하고 있는 승객이 어린이용 시트와 같은 아이용 구속 장치를 이용하는 어린이인지 아닌지를 판정하는 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 에어백 법규 만족을 위하여 대부분의 자동차 회사는 시트에 착좌한 승객이 성인인지 어린이인지를 판별할 수 있는 승객판별장치를 사용하고 있다.
이러한 승객판별장치는, 중량센서 등의 압력 데이터를 전송받는 승객 감지유닛의 전기적인 제어신호를 에어백 제어유닛으로 전송하게 되는바, 이때의 상기 에어백 제어유닛은 이와 같은 전기적인 제어신호를 종합하여 에어백 모듈의 전개 조건을 판단하게 된다.
이때, 상기 중량센서에 의한 임계값의 변화, 즉 시트에 착석한 승객의 중량에 따라 어린이와 성인으로 구분하여 에어백 장치를 작동하게 되는 바, 이러한 성인 및 어린이의 중량 차이를 이용하여 구분하는 자동차 시트의 승객판별장치는 어린이용 시트를 자동차 시트에 장착하여 시트벨트로 고정하게 될 경우, 상기 시트벨트의 고정 하중으로 인하여 압력센서 측에 더 높은 신호가 전송되어 어린이를 성인으로 판단하거나, 정상적이지 않은 자세로 착좌한 성인 및 어린이 중량값의 경계설 정 범위가 작아 성인을 어린이로 또는 어린이를 성인으로 인식할 가능성이 매우 높은 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 중량값의 경계설정 범위를 증대시키기 위하여 기존의 에어백 미전개 조건이었던 3 ~ 6세 어린이를 전개 조건으로 변경하는 세미서프레션(semi-suppress) 승객판별장치가 개시되어 있으나, 이 경우 3 ~ 6세 어린이까지도 상해치를 만족해야 하는 부담이 생기게 된다.
또한, 성인과 어린이의 엉덩이 패턴과 중량 차이를 동시에 고려하여 구분하는 경우, 시트 커버의 바로 하단에 중량센서가 내장된 매트가 장착되므로 승객판별장치의 성능이 시트 디자인의 영향을 많이 받게 되므로 시트의 디자인이 변경되는 경우에 그에 따른 대응이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 에어백 모듈의 전개 및 비전개 조건의 세분화를 통한 성능 극대화를 도모할 수 있도록 중량센서를 통한 승객의 중량 감지시 실제 중량을 근사하는 대신에, 그 중량값에 독립 변수를 사용하는 알고리즘을 제시하는 바, 특히 모듈화된 2개의 중량센서에 의해 상기 알고리즘을 구현할 수 있도록 하여 오동작이 발생하는 일없이 확실하게 성인과 어린이를 판별할 수 있는 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 시트에 착좌하고 있는 승객의 중량을 중량센서로 감지하고 검출된 중량을 근거로 하여 승객이 어린이인지 성인인지를 판정하는 자동차 시트의 승객판별장치에 있어서,
상기 시트의 하단부에 고정된 한 쌍의 베이스부재(21)의 일측 상단에 단면이 홈 형상인 센서 하우징(12)과, 상기 센서 하우징(12)을 커버할 수 있는 커버 하우징(13)과, 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13) 사이에 장착된 2개의 중량센서(11)로 이루어진 중량검출장치(10)가 구비되어지되, 상기 중량센서(11)와, 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13) 사이에는 설계상의 오차로 인해 생기는 조립공차를 제거하여 충격 등으로부터 중량센서(11)를 보호할 수 있도록 조립공차 흡수부재(15)가 설치된 것을 특징으로 한다.
삭제
특히, 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13)을 겹쳐 하나의 모듈구조를 구현할 시에 그 겹치는 부위에 볼트(17)가 체결되는 볼트 고정홀(16a,16b)이 형성되어지되, 차량 추돌 사고 시 상기 하우징(12,13)이 과하중에 의해 심하게 변형될 경우, 볼트(17)가 스토퍼 기능을 할 수 있도록 상기 볼트 고정홀(16a,16b)은 일정한 여유 간격이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별방법은, 어린이와 성인의 각종 자세에 대한 데이터를 취득하는 데이터 취득단계와;
최적의 승객식별성능을 나타내기 위한 독립변수 X1k 와 X2k를 선정하는 독립변수 선정단계와;
어린이와 성인 사이의 최소 중량값에서 임의로 결정되는 임계값 T를 설정하는 임계값 설정단계와;
상기 단계에서 산출된 독립변수 X1 및 X2와, 임계값 T를 연산하는 제어부의 제어를 통해 어린이와 성인을 구분하는 승객식별단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별장치를 나타내는 사시도 및 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 조립공차 흡수부재의 장착상태를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 과하중 방지수단의 장착상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 자동차 시트에 착좌하는 승객의 중량에 의해 2개의 중량센서(11)로 이루어진 중량검출장치(10)로부터 출력된 검출값의 합계치로부터 시트에 착좌하고 있는 승객의 중량을 산출하고, 이 산출값과 임계값을 비교하여 시트 상에 착좌한 승객이 성인인지 어린이인지 판정하고, 그 판정된 결과를 통해 에어백의 전개 유무를 판단하도록 하는 바, 기존의 4개의 중량센서를 장착시에 각각의 중량센서에서 산출된 값들을 단지 더하여 승객의 중량을 산출하는 방식, 또는 2개의 중량센서 를 장착하고 여기에 2를 곱하여 4개의 중량센서를 대신하는 방식은 본 발명의 알고리즘에 포함된다.
더욱 상세하게, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 플로어에 장착된 시트에 있어서, 하단부에 좌우 한 쌍의 베이스부재(21)가 고정되고, 각각의 베이스부재(21)의 일측 상단에 단일개의 중량검출장치(10)가 장착되어 있다.
상기 중량검출장치(10)의 상측에 고정되는 시트 레일(22)에 시트가 전후 이동이 가능하도록 구비되어 있다.
상기 중량검출장치(10)는 단면이 홈 형상인 센서 하우징(12)이 구비되고, 상기 센서 하우징(12)을 커버할 수 있는 커버 하우징(13)이 구비되어 있다.
상기 센서 하우징(12)의 중앙부에 로드 셀(road cell)로 이루어진 2개의 중량센서(11)가 장착되어 있다. 이때, 상기 중량센서(11)와 연결되는 와이어하네스 등과 같은 커넥터부(14)는 서로 마주보도록 설치되어 있는 바, 이는 센서 하우징(12)의 양쪽이 아닌, 중심부쪽으로 연결되어 상기 중량검출장치(10)를 외부로 돌출되지 않도록 컴팩트화하기 위함으로써, 패키지 축소에 유리하며, 자동차의 추돌 사고시에 상기 중량센서(11)의 손상을 방지할 수 있도록 되어 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중량센서(11)가 장착되는 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13) 사이에는 설계상의 오차로 인해 생기는 조립공차, 즉 간극을 제거하여 충격 등으로부터 중량센서(11)를 보호할 수 있도록 조립공차 흡수부재(15)가 설치되어 있다.
이때, 상기 조립공차 흡수부재(15)는 중량센서(11)의 하우징부(11a)와, 그 하우징부(11a) 상하에 돌출되어 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13)에 지지되는 지지부(11b) 사이에 설치되는 바, 상측 또는 하측에 설치되거나, 양측에 둘 다 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13)을 겹쳐 하나의 모듈구조를 구현할 시에 그 겹치는 부위에 볼트 고정홀(16a,16b)을 형성하여 볼트 결합하되, 볼트(17)가 체결되는 볼트 고정홀(16a,16b)에 일정한 여유 간격을 주어 차량 추돌 사고 시 상기 중량검출장치(10)의 하우징(12,13)이 과하중에 의해 심하게 변형될 경우, 볼트(17)가 스토퍼 기능을 하여 상기 하우징(12,13) 내에 장착되어 있는 중량센서(11)에 일정량 이상의 과하중이 부여되는 것을 방지하게 된다.
이와 같이 구성된 중량검출장치(10)에서, 2개의 중량센서(11)를 통한 승객의 중량 감지시 실제 중량을 근사하는 대신에, 그 중량값에 독립 변수를 사용하는 알고리즘을 적용하게 된다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별방법을 나타내는 플로우챠트로서, 이와 같은 알고리즘은 어린이와 성인의 각종 자세에 대한 데이터를 취득하는 데이터 취득단계에 있어서, 어린이용 시트에 착좌한 어린이의 중량을 1부터 i까지 변화시키면서 얻은 값인 Ci와, 성인의 중량을 1부터 j까지 변화시키면서 얻은 값인 Aj에서, Cik 및 Ajk는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각에 적용되는 모듈화된 2개의 중량센서(11)를 통해 중량(S1i, S2i, S1j, S2j)을 측정하게 된다.
이어서, 최적의 승객식별 성능을 나타내기 위한 독립변수 X1k 와 X2k 를 선정하게 되는 바, 상기와 같이 측정된 중량(S1i, S2i, S1j, S2j)에 독립변수 X1k 와 X2k 를 곱하여 더한 값으로 나타낸다.
즉, Cik = X1k * S1i + X2k * S2i , Ajk = X1k * S1j + X2k * S2j로 나타낸다.
이때, 시트에 착좌한 승객이 성인인지 어린이인지 정확하게 감지하여 정밀한 에어백 전개 여부를 판단할 수 있도록 성인의 최소 중량과 어린이용 시트에 착좌한 어린이의 최대 중량 차(-)에서의 최대값을 적용하는 것이 바람직한 바, 상기 Cik의 최대값과 Ajk 의 최소값의 최대 차이값을 산출하게 된다.
즉, MAX[ SUBk = MIN (Ajk)1 j - MAX (Cjk)1 i ]1 k로 나타낸다.
여기서, 상기 Cik 의 최대값과 Ajk 의 최소값의 최대 차이값을 산출하기 위하여 상기 독립변수 X1k 와 X2k는 일정한 규칙에 따라 배열된 데이터의 집합체인 독립변수 데이터 세트(data set)를 이용하여 각각 Cik 및 Ajk에 적용되어 매트릭스(matrix)연산 구조를 이루고, 이를 통해 상기한 바와 같이 Cik 의 최대값과 Ajk 의 최소값의 차이값 중, 가장 큰 값에 대한 독립변수 X1k 와 X2k 를 산출하여 일정한 정수로 결정하게 된다.
상기 독립변수 X1k 와 X2k 가 결정되어 실차에 적용 가능한 함수식(函數式)으 로 산출된 상태에서, 임계값 T를 설정하게 되는 바, 상기 임계값 T는 상기 Cik 의 최대값과 Ajk 의 최소값 사이에서 임의로 결정되는 값 중, 성인의 중량과, 어린이용 시트에 착좌한 어린이의 중량을 구분할 수 있는 최적값을 나타낸다.
여기서, 상기 최적값이란 예컨대, 상기 Cik의 최대값과 Ajk 의 최소값의 최대 차이값을 산출하고, 그때의 독립변수 X1k 와 X2k 가 결정될 경우, 상기 Cik의 최대값과 Ajk 의 최소값의 차이값에서 그 차이값의 중간값으로 결정할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 수학식을 이용하여 산출한 독립변수 X1 및 X2와, 임계값 T을 자동차 시트의 승객판별장치에 내장된 제어부를 통해 설정한 상태에서, 승객이 시트에 착좌할 경우, 상기 2개의 중량센서(11)에서 감지되어 측정되는 승객의 최종 중량 입력값(Winput)은 각각의 중량센서(11)에 입력되는 중량 S1input, S2input에, 최적의 독립변수 X1과 X2를 각각 곱하여 더한 값으로 나타낸다.
즉, Winput = X1 * S1input + X2 * S2input 으로 나타낸다.
이와 같이 연산되어 출력되는 중량 입력값의 결과값이 상기 임계값 T보다 클 경우에는 성인으로 판별하고, 상기 임계값 T보다 작을 경우에는 어린이용 시트에 착좌한 어린이로 판별하여 착좌한 승객이 어린이인지 성인인지를 정확하게 판정할 수 있게 된다.
한편, 첨부한 도 6은 종래 및 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별방법을 통한 성능차이를 나타내는 선형그래프이다.
여기서, 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별방법을 통한 성능에 의해 성인 및 어린이에 대한 중량값의 경계설정 범위를 크게 하여(B kg → D kg) 성인을 어린이로 또는 어린이를 성인으로 인식할 가능성을 줄임으로써, 에어백 전개 여부를 정확히 판단할 수 있게 되며, 이로 인하여 종래의 자동차 시트의 승객판별장치 대비, 우수한 성능을 발휘할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 시트의 승객판별장치 및 방법에 의하면, 시트에 착좌한 승객이 성인인지 어린이인지 정확하게 감지하여 에어백 전개 여부를 판단할 수 있도록 승객의 중량 차이를 확대하여 법규 문제 및 필드 크레임을 대폭 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시트 일측에 모듈화된 중량센서를 2개만 설치하게 되므로 기존의 양측에 4개를 설치하던 시스템과 대비하여 패키지 측면이나 설계 자유도 측면을 대폭 개선할 수 있는 동시에, 원가 절감을 도모할 수 있다.

Claims (10)

  1. 차량의 시트에 착좌하고 있는 승객의 중량을 중량센서로 감지하고 검출된 중량을 근거로 하여 승객이 어린이인지 성인인지를 판정하는 자동차 시트의 승객판별장치에 있어서,
    상기 시트의 하단부에 고정된 한 쌍의 베이스부재(21)의 일측 상단에 단면이 홈 형상인 센서 하우징(12)과, 상기 센서 하우징(12)을 커버할 수 있는 커버 하우징(13)과, 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13) 사이에 장착된 2개의 중량센서(11)로 이루어진 중량검출장치(10)가 구비되어지되, 상기 중량센서(11)와, 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13) 사이에는 설계상의 오차로 인해 생기는 조립공차를 제거하여 충격 등으로부터 중량센서(11)를 보호할 수 있도록 조립공차 흡수부재(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조립공차 흡수부재(15)는 중량센서(11)의 하우징부(11a)와, 그 하우징부(11a) 상하에 돌출되어 상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13)에 지지되는 지지부(11b) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 하우징(12) 및 커버 하우징(13)을 겹쳐 하나의 모듈구조를 구현할 시에 그 겹치는 부위에 볼트(17)가 체결되는 볼트 고정홀(16a,16b)이 형성되어지되, 차량 추돌 사고 시 상기 하우징(12,13)이 과하중에 의해 심하게 변형될 경우, 볼트(17)가 스토퍼 기능을 할 수 있도록 상기 볼트 고정홀(16a,16b)은 일정한 여유 간격이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별장치.
  5. 어린이와 성인의 각종 자세에 대한 데이터를 취득하는 데이터 취득단계와;
    최적의 승객식별성능을 나타내기 위한 독립변수 X1k 와 X2k를 선정하는 독립변수 선정단계와;
    어린이와 성인 사이의 최소 중량값에서 임의로 결정되는 임계값 T를 설정하는 임계값 설정단계와;
    상기 단계에서 산출된 독립변수 X1 및 X2와, 임계값 T를 연산하는 제어부의 제어를 통해 어린이와 성인을 구분하는 승객식별단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 취득단계는 어린이용 시트에 착좌한 어린이의 중량을 1부터 i까지 변화시키면서 얻은 값인 Ci와, 성인의 중량을 1부터 j까지 변화시키면서 얻은 값인 Aj를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 독립변수 선정단계는 상기 Ci 및 Aj에서, 각각에 적용되는 2개의 중량센서를 통해 측정되는 중량(S1i, S2i, S1j, S2j)에 독립변수 X1k 와 X2k 를 곱하여 더한 값인 Cik 및 Ajk 를 산출하는 단계(Cik = X1k * S1i + X2k * S2i , Ajk = X1k * S1j + X2k * S2j)와;
    상기 Cik 의 최대값과 Ajk 의 최소값의 최대 차이값을 산출하는 단계(MAX[ SUBk = MIN (Ajk)1 j - MAX (Cjk)1 i ]1 k)와;
    상기 Cik의 최대값과 Ajk의 최소값의 차이값 중, 가장 큰 값에 대한 독립변수 X1k 와 X2k를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 임계값 설정단계는 상기 독립변수 X1k 와 X2k 가 결정되어 실차에 적용 가능한 함수식(函數式)으로 산출된 상태에서 임계값 T를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 승객식별단계는 함수식을 통한 승객의 최종 중량 입력값과, 임계값 T를 비교하여 승객의 성인여부를 판별하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별방법.
  10. 제5항 또는 제8항에 있어서,
    상기 임계값 T는 상기 Cik 의 최대값과 Ajk 의 최소값 사이에서 임의로 결정되는 값 중, 성인의 중량과, 어린이용 시트에 착좌한 어린이의 중량을 구분할 수 있 는 최적값인 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 승객판별방법.
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