KR102304501B1 - 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 에어백 점화스위치 진단 방법 - Google Patents

고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 에어백 점화스위치 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 에어백 점화스위치 진단 방법은, 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급되는 전원을 저장하는 전원저장부, 상기 전원저장부에서 출력하는 전원을 특정 전압레벨로 조절하여 출력하는 전압조절부, 상기 전압조절부에서 출력되는 전원을 에어백 점화전류로 공급하는 점화스위치, 및 상기 점화전류에 의해 에어백을 전개시키는 에어백 점화회로에 있어서, 릴레이 기능 스위치를 제어하여 상기 점화스위치를 온오프 시키고, 상기 점화스위치를 진단하기 위한 진단스위치를 온오프 시키는 제1 제어부; 상기 진단스위치가 온 됨에 따라 제2 제어부에 인가되는 점화전류의 전압레벨을 드롭시키는 드롭패스를 형성하는 전류 싱크부; 및 상기 점화스위치가 온 됨에 따라 공급되는 점화전류의 전압레벨에 기초하여 상기 에어백의 전개를 제어하되, 상기 진단스위치의 온 상태에서 상기 점화스위치의 온오프에 따라 입력되는 점화전류의 전압레벨 차이값에 기초하여 상기 점화스위치의 정상 여부를 판단하는 제2 제어부;를 포함한다.

Description

고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 에어백 점화스위치 진단 방법{AIR BAG IGNITION CIRCUIT HAVING FAIL-SAFE FUNCTION AND METHOD FOR DIAGNOSING AN AIR BAG IGNITION SWITCH}
본 발명은 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 에어백 점화스위치 진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엠씨유(MCU)가 점화제어를 수행하지 못하는 상태에서 강제로 점화스위치를 오프시키는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 상기 에어백 점화회로에서 점화스위치가 정상 동작하는지를 진단할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에어백은 자동차 사고에 대하여 탑승 인원의 피해를 최소화하기 위한 장치로서 큰 역할을 하고 있다.
그러나 에어백이 전개되지 않아야 되는 상황에서 에어백 점화회로의 오동작으로 인해 점화스위치가 작동하여 에어백이 전개되는 사례도 종종 발생되어 왔다.
따라서 에어백 점화회로는 오동작 시 점화스위치가 작동되지 않도록 고장 안전(Fail Safe) 기능을 구비해야 하며, 또한 점화스위치가 정상 동작 상태인지 아니면 비정상 동작 상태인지를 진단하여 고장을 미리 검출함으로써, 에어백이 전개되어야 할 상황에서 정상적으로 전개될 수 있도록 할 필요가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2010-0027496호(2010.03.11.공개, 에어백 제어 장치 및 에어백 제어 장치의 진단 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 엠씨유(MCU)가 점화제어를 수행하지 못하는 상태에서 강제로 점화스위치를 오프시키는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 상기 에어백 점화회로에서 점화스위치가 정상 동작하는지를 진단할 수 있도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로는, 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급되는 전원을 저장하는 전원저장부, 상기 전원저장부에서 출력하는 전원을 특정 전압레벨로 조절하여 출력하는 전압조절부, 상기 전압조절부에서 출력되는 전원을 에어백 점화전류로 공급하는 점화스위치, 및 상기 점화전류에 의해 에어백을 전개시키는 에어백 점화회로에 있어서, 릴레이 기능 스위치를 제어하여 상기 점화스위치를 온오프 시키고, 상기 점화스위치를 진단하기 위한 진단스위치를 온오프 시키는 제1 제어부; 상기 진단스위치가 온 됨에 따라 제2 제어부에 인가되는 점화전류의 전압레벨을 드롭시키는 드롭패스를 형성하는 전류 싱크부; 및 상기 점화스위치가 온 됨에 따라 공급되는 점화전류의 전압레벨에 기초하여 상기 에어백의 전개를 제어하되, 상기 진단스위치의 온 상태에서 상기 점화스위치의 온오프에 따라 입력되는 점화전류의 전압레벨 차이값에 기초하여 상기 점화스위치의 정상 여부를 판단하는 제2 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 점화스위치와 진단스위치의 온 상태에서 인가되는 점화전류전압(V1)과, 상기 점화스위치는 오프 시키고 상기 진단스위치는 온시킨 상태에서 인가되는 점화전류전압(V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일한지 아닌지 여부에 의해 상기 점화스위치의 정상 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 제어부가 상기 점화스위치를 비정상으로 판단함에 따라 경고를 출력하는 경고등;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 전원저장부에서 출력되는 전원을 상기 릴레이 기능 스위치에 공급하여 상기 릴레이 기능 스위치에 연계되어 동작하는 상기 점화스위치를 오프 상태로 상시 유지시키는 고장 안전 패스가 더 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 릴레이 기능 스위치는, 상기 제1 제어부의 점화스위치제어 신호에 따라 온오프 되어 상기 점화스위치를 온오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 릴레이 기능 스위치는, 상기 제1 제어부의 점화스위치제어 신호에 따라 온 되거나 오프 되는 제1 스위치(SW1); 및 상기 제1 스위치가 온 되거나 오프 됨에 따라 그에 동기되어 온 되거나 오프 되는 제2 스위치(SW2);를 포함하고, 상기 제2 스위치(SW2)가 온 또는 오프 됨에 따라 상기 점화스위치(SW3)의 게이트와 소스를 연결하거나 분리하여 상기 점화스위치(SW3)를 오프 또는 온 시키도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 릴레이 기능 스위치의 제1, 제2 스위치(SW1, SW2)를 npn 또는 NMOS 트랜지스터로 구성할 경우, 상기 점화스위치(SW3)는 PMOS 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 점화스위치와 진단스위치는 에어백 전개를 위한 대전류에 대응하기 위하여 FET(Field Effect Transistor)로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 에어백 점화스위치 진단 방법은, 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로의 점화스위치 진단 방법에 있어서, 제1 제어부가 점화스위치와 진단스위치를 온 시키면, 제2 제어부가 내부에 인가되는 점화전류전압(V1)을 검출하는 단계; 상기 제1 제어부가 상기 점화스위치를 오프 시키고 상기 진단스위치는 온 시키면, 상기 제2 제어부가 내부에 인가되는 점화전류전압(V2)을 검출하는 단계; 상기 제2 제어부가 상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일한지 아닌지 판단하는 단계; 및 상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일하면, 상기 제2 제어부는 상기 점화스위치가 정상인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일하지 않으면, 상기 제2 제어부는 상기 점화스위치가 비정상인 것으로 판단하여 경고등을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 제어부는, 충돌 상황에서만 내부스위치를 온 시키며, 상기 내부스위치가 오프되었을 때에는 상기 점화스위치가 온 되어도 에어백으로 점화전류가 전달되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 엠씨유(MCU)가 점화제어를 수행하지 못하는 상태에서 강제로 점화스위치를 오프시키는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 상기 에어백 점화회로에서 점화스위치가 정상 동작하는지를 진단할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 점화스위치 진단을 위한 전류 싱크부의 동작을 설명하기 위한 전류 경로를 보인 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 점화스위치 진단을 위한 제2 제어부의 동작을 설명하기 위한 전류 경로를 보인 예시도.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 고장 안전 경로(Fail-Safe Path)의 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 특정 상황에서 에어백 전개 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 점화스위치 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로 및 에어백 점화스위치 진단 방법의 일 실시예를 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 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로의 개략적인 구성을 보인 예시도로서, 차량이 시동되지 않았을 경우에(즉, 에어백 점화회로에 전원이 공급되지 않았을 경우에) 모든 스위치들(SW1~SW4)이 오프된 상태가 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로는, 전원공급부(110), 제1 제어부(120), 제2 제어부(130), 전원저장부(140), 전압조절부(150), 전류싱크부(160), 에어백(170), 및 에어백경고등(180)을 포함한다. 그리고 에어백(170) 전개를 위해 상기 전원공급부(110)로부터 제2 제어부(130)에 전원을 공급하는 복수의 스위치(SW1~SW4)를 포함한다. 그리고 설명이 생략된 부호(R1~R4)는 저항을 의미한다.
상기 전원공급부(110)는 전원저장부(140)에 전원(즉, 에어백을 전개시키는데 필요한 점화에너지)을 공급한다.
상기 전원저장부(140)는 상기 전원공급부(110)로부터 공급받은 전원을 저장하고 있으며, 사고에 의해 상기 전원공급부(110)로부터 전원을 공급받지 못하더라도 저장된 전원을 이용해 에어백 점화회로를 작동시킨다.
예컨대 상기 전원저장부(140)는 슈퍼커패시터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 제1 제어부(120)는 점화스위치(SW3) 및 진단스위치(SW4)를 제어한다.
예컨대 상기 제1 제어부(120)는 엠씨유(MCU : Micro Control Unit)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 점화스위치(SW3)는 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
상기 제2 제어부(130)는 전류싱크부(160)에 전원을 공급하며, 점화입력(즉, 점화명령)을 받아서 에어백(170)에 점화전류를 전달한다.
예컨대 상기 제2 제어부(130)는 전자제어유니트(ECU : Electronic Control Unit)를 포함한다.
상기 제2 제어부(130)는 점화IC(Firing IC)라고 할 수도 있다.
상기 제2 제어부(130)는 내부의 점화전류입력부에 입력되는 전압값을 에이디컨버터(ADC)를 통해 읽을 수 있다. 또한 상기 제2 제어부(130)는 상기 읽은 전압값을 내부의 진단기(또는 진단부)를 통해 미리 설정된 기준값과 비교하여 정상/비정상을 진단(또는 판단)할 수 있으며, 에어백 경고등(180)에 판단결과(예 : 정상, 비정상)를 출력할 수 있다. 또한 상기 제2 제어부(130)는 내부스위치(또는 내부 스위칭부)를 통해 점화전류를 에어백(170)으로 전달한다.
상기 제1 제어부(120)는 내부의 점화스위치제어 기능을 통해 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 제어한다. 상기 제1 제어부(120)의 제어에 의해 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 제어함으로써, 상기 점화스위치(SW3)가 턴 온 되면 상기 제2 제어부(130)에 점화전류 패스(path)가 형성된다.
예컨대 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)에서 제1 스위치(SW1)는 NPN 타입 트랜지스터로 구현될 수 있고, 제2 스위치(SW2)는 PNP 타입 트랜지스터로 구현될 수 있다.
상기 제1 제어부(120)는 내부의 진단스위치제어 기능을 통해 진단스위치(SW4)를 제어하여 전류 싱크부(160)를 작동시켜 점화스위치(SW3)의 동작을 진단할 수 있다.
상기 전압조절부(150)는 상기 전원저장부(140)를 통해 공급받은 전원을 점화회로의 동작에 필요한 전원(전압레벨)으로 조절하여 출력한다.
상기 전압조절부(150)를 통해 출력되는 전원은 저항(R1, R2, R3)을 통해 분배되어 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 동작시킨다.
통상적으로 상기 저항(R2 : R3)은 1 : 1로 설정함으로써, 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 PNP타입 트랜지스터로 구성할 경우 이미터 전압(Ve)과 베이스 전압(Vb)이 1:1 만큼 차이를 둘 수 있도록 한다. 따라서 상기 저항(R2 : R3)의 비율은 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)의 이미터-베이스 전압(Veb) 특성(즉, 스위치 온 특성)에 따라 조절될 수 있다.
또한 상기 전원저장부(140)에 저장된 전원은 저항(R4)를 통해 릴레이 기능 스위치(SW1)를 제어하는 제1 제어부(120)의 출력단까지 안전 고장 경로(Fail-Safe Path)가 형성된다. 상기 저항(R4)은 안전 고장(Fail-Safe) 기능이 활성화 되었을 때, 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)의 베이스에 인가되는 전류를 제한하기 위한 저항으로서, 상기 저항(R4)의 값은 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)의 베이스 특성(즉, 전류허용범위)에 따라 조절될 수 있다.
상기 전류 싱크부(160)는 상기 점화스위치(SW3)의 상태를 진단하기 위해 전압 드롭(Voltage Drop)을 형성한다. 상기 저항(R1)은 상기 전압조절부(150)에서부터 상기 전류 싱크부(160)까지의 전압 드롭 패스를 형성하는데, 이때 상기 저항(R1)은 점화스위치(SW3)의 게이트로 인가되는 전류를 억제하는 역할을 하며, 상기 저항(R1)의 값은 상기 점화스위치(SW3)의 특성(즉, NMOS의 특성(전류허용범위))에 따라 조절될 수 있다.
이하 상기 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 점화회로의 정상적인 에어백 전개 동작에 대해서 설명한다.
상기 전압조절부(150)는 상기 점화스위치(SW3)의 NMOS 게이트를 구동하는 역할을 수행하며, 상기 전원저장부(140)는 상기 전원공급부(110)로부터 전원을 공급받아 에너지(에어백 전개를 위한 에너지)를 저장하고 있다.
이때 만약 차량에 충돌(충격)이 발생할 경우, 상기 제1 제어부(120)는 상기 제2 제어부(130)에 점화 명령(즉, 에어백 점화 명령)을 출력한다.
예컨대 상기 제1 제어부(120)는 내부의 점화스위치제어 기능을 통해 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 제어하여 점화스위치(SW3)를 가동하고, 이에 따라 상기 점화스위치(SW3)를 통해 상기 전원저장부(140)의 전원이 제2 제어부(130)에 인가되고, 상기 제2 제어부(130)의 내부스위치가 턴 온 되어 상기 전원저장부(140)에서 공급되는 전원을 에어백(170)에 인가함으로써 점화전류가 흘러 상기 에어백을 전개시킨다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 점화스위치 진단을 위한 전류 싱크부의 동작을 설명하기 위한 전류 경로를 보인 예시도이다. 이때 도 2의 구성은 도 1의 구성과 동일하므로, 각 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여 상기 제1 제어부(120)가 점화스위치(SW3)를 오프(OFF)시키고 진단스위치(SW4)를 온(ON)시키는 경우에 대해서 설명한다.
상기 제1 제어부(120)가 내부의 점화스위치제어 기능을 통해 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 온 시키는 경우, 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)와 반대로 동작하는 점화스위치(SW3)가 오프 된다.
이때 상기 제1 제어부(120)가 내부의 진단스위치제어 기능을 통해 진단스위치(SW4)를 온 시키면, 상기 전압조절부(150)를 통해 공급되는 전압이 저항(R1) 및 릴레이 기능 스위치(SW2)를 통해서 제2 제어부(130)의 내부 점화전류입력부에 입력되는데, 이때 진단스위치(SW4)가 온 된 상태이기 때문에 상기 전압조절부(150)에서 저항(R1)을 통해 전류싱크부(160)로 흐르는 경로(진단 PATH)가 형성되어 전압 드롭이 발생하고, 상기 전압조절부(150)에서 인가되는 전압에서 상기 드롭된 전압을 차감한 만큼의 전압이 상기 제2 제어부(130)의 내부 점화전류입력부에 입력된다.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 점화스위치 진단을 위한 제2 제어부의 동작을 설명하기 위한 전류 경로를 보인 예시도이다. 이때 도 3의 구성은 도 1의 구성과 동일하므로, 각 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하여 상기 제1 제어부(120)가 점화스위치(SW3)를 온(ON)시키고 진단스위치(SW4)를 온(ON)시키는 경우에 대해서 설명한다.
상기 제1 제어부(120)가 내부의 점화스위치제어 기능을 통해 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 오프 시키는 경우, 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)와 반대로 동작하는 점화스위치(SW3)가 온 된다.
이때 상기 제1 제어부(120)가 내부의 진단스위치제어 기능을 통해 진단스위치(SW4)가 온 된 상태이므로, 상기 전원저장부(140)에서 공급되는 전압이 점화스위치(SW3)의 특성(즉, NMOS의 특성(스위치 온 특성, Vgs))을 통해 상기 전압조절부(150)에서 공급된 전압으로 정제(또는 조절)되어서 상기 제2 제어부(130)의 내부 점화전류입력부에 입력된다.
상기와 같이 점화스위치(SW3)의 온 및 진단스위치(SW4)의 온 일 때, 상기 제2 제어부(130)로 인가되는 점화전류전압을 측정하고, 또한 상기 점화스위치(SW3)의 오프 및 진단스위치(SW4)의 온 일 때, 상기 제2 제어부(130)로 인가되는 점화전류전압을 측정하여, 상기 두 가지 경우의 측정 전압(즉, 점화전류전압) 간의 차이가 미리 설정된 기대치(즉, 기준이 되는 전압 차이값)와 오차 범위 내에서 동일하게 검출될 경우에 상기 점화스위치(SW3)가 정상인 것으로 판단할 수 있고, 상기 두 가지 경우의 측정 전압(즉, 점화전류전압) 간의 차이가 미리 설정된 기대치(즉, 기준이 되는 전압 차이값)와 다를 경우 상기 점화스위치(SW3)가 비정상인 것으로 판단할 수 있다.
즉, 상기 점화스위치(SW3)의 온, 및 상기 진단스위치(SW4)의 온 상태에서 점화전류입력전압(VFire)은 상기 전압조절부(150)에서 공급된 전압(VRegulator)과 같고(이상적인 경우에는 VFire=VRegulator, 실제 특성을 고려할 경우에는 VFire=VRegulator-Vgs), 상기 점화스위치(SW3)의 오프, 및 상기 진단스위치(SW4)의 온 상태에서 점화전류입력전압(VFire)은 상기 전압조절부(150)에서 공급된 전압(VRegulator)에서 저항(R1)의 양단 전압(VR1)을 차감한 전압(이상적인 경우에는 VFire=VRegulator-VR1, 실제 특성을 고려할 경우에는 VFire=VRegulator-Veb(즉, SW2 스위치 온 특성)-VR1)과 같다. 따라서 상기 두 가지 경우에 측정된 점화전류전압(VFire) 간의 차이값(이상적인 경우에는 ΔVFire = VRegulator - (VRegulator ?? VR1), 실제 특성을 고려할 경우에는 ΔVFire = (VRegulator-Vgs) - (VRegulator-Veb-VR1))이 미리 설정된 기대치(즉, 기준이 되는 전압 차이값)와 오차 범위 내에서 같으면 상기 점화스위치(SW3)가 정상인 것으로 판단하고, 다를 경우 상기 점화스위치(SW3)가 비정상인 것으로 판단할 수 있다.
이때 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2) 중에서 제2 스위치(SW2)가 상기 점화스위치(SW3)의 소스와 게이트 사이에 연결되어 양단을 단락시키거나 개방시켜 상기 점화스위치(SW3)의 전압차(Vgs)를 조절하여 상기 점화스위치(SW3)가 온오프될 수 있도록 하는 중요한 역할을 수행한다.
예컨대 상기 제2 스위치(SW2)가 있기 때문에 상기 점화스위치(SW3)의 온오프 제어가 가능하게 된다. 즉, 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2) 중에서 제1 스위치(SW1)가 온 되면 제2 스위치(SW2)도 온 되고, 이에 따라 상기 점화스위치(SW3)의 게이트와 소스가 연결됨으로써 전압차(Vgs)가 0이 되어서 상기 점화스위치(SW3)가 오프된다. 반대로 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2) 중에서 제1 스위치(SW1)가 오프 되면 제2 스위치(SW2)도 오프 되고, 이에 따라 상기 점화스위치(SW3)의 게이트와 소스가 분리됨으로써 상기 점화스위치(SW3)의 소스 전압(로드에 따라 소스 전압이 형성됨)이 전류에 따라 형성되어 게이트 전압과 차이가 발생하여 상기 점화스위치(SW3)가 온 된다.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 고장 안전 경로(Fail-Safe Path)의 동작을 설명하기 위한 예시도이다. 이때 도 4의 구성은 도 1의 구성과 동일하므로, 각 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하여 상기 제1 제어부(120)가 제어 불능 상태가 되었을 때 에어백 미전개 동작에 대해서 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 제어부(120)가 제어 불능 상태(즉, Floating 상태)가 되었을 때, 상기 제1 제어부(120)는 점화스위치제어를 위한 신호를 출력할 수 없다.
이때 본 실시예에 따른 점화회로는 고장 안전 경로(Fail-Safe PATH)를 통해서 상기 전원저장부(140)에서 출력되는 전압이 릴레이 기능 스위치(SW1)의 베이스로 인가된다. 즉, 상기 고장 안전 경로(Fail-Safe PATH)를 통해서 인가된 전압에 의해 상기 릴레이 기능 스위치(SW1)가 온 됨으로써 상기 점화스위치(SW3)는 오프된다. 상기 점화스위치(SW3)가 오프되면 점화전류가 흐를 수 없게 된다.
이때 상기 고장 안전 경로(Fail-Safe PATH)를 통해서 상기 릴레이 기능 스위치(SW1)의 베이스에 과전류가 인가되지 않도록 저항(R4) 값을 설정할 수 있다.
예컨대 본 실시예에서는 상기 저항(R4)을 100KΩ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
이하 노멀 상태(차량 충격이 없는 상태)에서 에어백 미전개를 위한 동작을 설명한다.
상기 제1 제어부(120)는 노멀 상태에서 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 온 시킨다. 본 실시예에서는 상기 제1 제어부(120)가 제어 불능 상태(즉, Floating 상태)가 되어 하이 레벨의 제어신호(점화스위치제어 신호)를 출력하지 못하였을 때를 대비해 고장 안전 경로(Fail-Safe Path)를 통해 인가된 전압에 의해 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 온 시킨다.
상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)가 온 됨에 따라 그와 반대로 동작하는 점화스위치(SW3)는 오프된다. 즉, 평상시 점화스위치(SW3)를 오프 시켜놓아서 에어백 전개전류를 제2 제어부(130)를 통해 흐르지 못하게 한다. 이에 따라 상기 제2 제어부(130)가 오동작을 하더라도 고장 안전 기능을 수행한다. 즉, 상기 제2 제어부(130)의 내부스위치도 오프가 된다.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 특정 상황에서 에어백 전개 동작을 설명하기 위한 예시도이다. 이때 도 5의 구성은 도 1의 구성과 동일하므로, 각 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하여 특정 상태(차량 충격이 발생한 상태)에서 에어백 전개를 위한 동작을 설명한다.
상기 제1 제어부(120)는 특정 상태에서 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 오프 시킨다. 예컨대 상기 릴레이 기능 스위치(SW1)가 NPN타입 트랜지스터인 경우에 상기 제1 제어부(120)는 로우(Low) 레벨의 신호를 출력하여 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)를 오프 시킬 수 있다.
상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)가 오프 됨에 따라 그와 반대로 동작하는 점화스위치(SW3)는 온 된다. 이에 따라 상기 제2 제어부(130)에 점화 전류가 인가됨으로써, 상기 제2 제어부(130)의 내부스위치도 온 되고, 상기 전원저장부(140)로부터 에어백(170)에 점화전류 경로가 형성되어 상기 에어백(170)을 전개시킨다.
참고로 상기 도 1 내지 도 5에 도시된 점화회로에 포함된 각 구성요소들에 대한 수치 값에 대해서 설명한다. 다만 이 수치 값들은 본 실시예에 대한 동작의 이해를 위해서 예시적으로 기재된 것이므로, 다른 실시예에서는 다른 값으로 변경될 수 있음에 유의한다.
먼저 상기 저항(R4)의 값은 릴레이 기능 스위치(SW1)의 베이스 특성(전류허용범위)에 따라 조절될 수 있다. 즉, 전류저장부(140)의 용량/R4 가 릴레이 기능 스위치(SW1)의 베이스 전류허용범위보다 작게 설정한다.
다음 저항(R1)의 값은 통상 수백옴(ohm) 정도이며, 점화스위치(SW3)의 특성(즉, NMOS의 Gate 특성(전류허용범위))에 따라 조절될 수 있다. 물론 설계자(또는 사용자)가 저항(R1)을 통해서 원하는 점화스위치 진단을 위한 전압 드롭(Voltage Drop)을 설정할 수도 있다. 즉, 전압 드롭(Voltage Drop)은 저항(R1)과 싱크 전류(I_sink)의 곱(I_sink * R1)에 의해 산출할 수 있기 때문에, 저항(R1)값을 변경하여 점화전류입력부에 진단을 위한 입력전압을 조절할 수 있는 것이다.
다음 상기 전류 싱크부(160)의 전류량도 실시예에 따라 유동적으로 조절될 수 있다. 예컨대 전압조절부(150)의 전압/R1 가 점화스위치(SW3)의 특성(즉, NMOS의 Gate 특성(전류허용범위))에 따라 조절될 수 있다.
다음 상기 전류 싱크부(160)의 전류량은 30mA내외가 바람직하며, 전압 드롭(Vdrop)은 저항(R1)과 싱크 전류(I_sink)의 곱(I_sink * R1)에 의해 산출할 수 있고, 전압조절부(150)의 전압보다는 작게 설정되는 것이 바람직하다.
다음 상기 전압조절부(150)의 출력 전압값은 통상적으로 27V 이며, 상기 전원저장부(140)의 출력 전압값은 통상적으로 33V 정도이다. 참고로 통상적인 에어백 시스템의 전원저장부(140)의 출력 전압값은 24V~33V 이지만, 본 실시예에서는 33V인 것으로 가정한다.
또한 상기 저항(R2)와 저항(R3)의 저항값 비율은 1:1이며, 릴레이 기능 스위치(SW2)의 이미터-베이스 전압(Veb) 특성(스위치 ON 특성)에 따라 조절될 수 있다.
상기 제2 제어부(130)의 내부스위치는 특정 조건(예 : 충돌)에서만 ON 되는 특성이 있으며, 따라서 점화스위치(SW3)가 온 되어도 상기 제2 제어부(130)의 내부스위치가 오프 되면, 에어백(170)으로 점화전류가 전달되지 않으므로 에어백은 전개되지 않는다.
한편 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)와 점화스위치(SW3)는 서로 반대로 동작한다. 가령 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)가 온 되면 상기 점화스위치(SW3)는 오프 되고, 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)가 오프 되면 상기 점화스위치(SW3)는 온 된다. 아울러 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2) 및 점화스위치(SW3)는 FET(Field Effect Transistor) 또는 BJT(Bipolar Junction Transistor)로 구현될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)는 npn 또는 NMOS, 상기 점화스위치(SW3)는 PMOS로 구성함으로써 상기 릴레이 기능 스위치(SW1, SW2)와 상기 점화스위치(SW3)가 반대로 동작되도록 하고, 또한 상기 점화스위치(SW3)와 진단스위치(SW4)는 에어백 전개를 위한 대전류가 흐르므로 FET로 구성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 점화스위치 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 제어부(120)는 점화스위치(SW3)와 진단스위치(SW4)를 온 시킨다(S101).
이에 따라 제2 제어부(130)는 내부의 점화전류입력부로 인가되는 점화전류전압(V1)을 검출한다(S102).
다음 상기 제1 제어부(120)는 상기 점화스위치(SW3)는 오프 시키고, 상기 진단스위치(SW4)는 온 시킨다(S103).
그리고 상기 제2 제어부(130)는 내부의 점화전류입력부로 인가되는 점화전류전압(V2)을 검출한다(S104).
다음 상기 제2 제어부(130)는 상기 검출된 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치(즉, 기준이 되는 전압 차이값)와 오차 범위 내에서 동일한지 아닌지를 판단한다(S105).
상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치(즉, 기준이 되는 전압 차이값)와 오차 범위 내에서 동일하면(S105의 예) 상기 점화스위치(SW3)가 정상인 것으로 판단하여 진단을 종료하고, 만약 상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치(즉, 기준이 되는 전압 차이값)와 동일하지 않으면(S105의 아니오) 상기 점화스위치(SW3)가 비정상인 것으로 판단하여 경고등을 점등한다(S106).
이상으로 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 전원공급부 120 : 제1 제어부
130 : 제2 제어부 140 : 전원저장부
150 : 전압조절부 160 : 전류 싱크부
170 : 에어백 180 : 에어백 경고등
SW1~SW4 : 스위치 R1-R4 : 저항

Claims (11)

  1. 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급되는 전원을 저장하는 전원저장부, 상기 전원저장부에서 출력하는 전원을 특정 전압레벨로 조절하여 출력하는 전압조절부, 상기 전압조절부에서 출력되는 전원을 에어백 점화전류로 공급하는 점화스위치, 및 상기 점화전류에 의해 에어백을 전개시키는 에어백 점화회로에 있어서,
    릴레이 기능 스위치를 제어하여 상기 점화스위치를 온오프 시키고, 상기 점화스위치를 진단하기 위한 진단스위치를 온오프 시키는 제1 제어부;
    상기 진단스위치가 온 됨에 따라 제2 제어부에 인가되는 점화전류의 전압레벨을 드롭시키는 드롭패스를 형성하는 전류 싱크부; 및
    상기 점화스위치가 온 됨에 따라 공급되는 점화전류의 전압레벨에 기초하여 상기 에어백의 전개를 제어하되, 상기 진단스위치의 온 상태에서 상기 점화스위치의 온오프에 따라 입력되는 점화전류의 전압레벨 차이값에 기초하여 상기 점화스위치의 정상 여부를 판단하는 제2 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제2 제어부는,
    상기 점화스위치와 진단스위치의 온 상태에서 인가되는 점화전류전압(V1)과,
    상기 점화스위치는 오프 시키고 상기 진단스위치는 온시킨 상태에서 인가되는 점화전류전압(V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일한지 아닌지 여부에 의해 상기 점화스위치의 정상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 제어부가 상기 점화스위치를 비정상으로 판단함에 따라 경고를 출력하는 경고등;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전원저장부에서 출력되는 전원을 상기 릴레이 기능 스위치에 공급하여 상기 릴레이 기능 스위치에 연계되어 동작하는 상기 점화스위치를 오프 상태로 상시 유지시키는 고장 안전 패스가 더 형성된 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 릴레이 기능 스위치는,
    상기 제1 제어부의 점화스위치제어 신호에 따라 온오프 되어 상기 점화스위치를 온오프시키는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 릴레이 기능 스위치는,
    상기 제1 제어부의 점화스위치제어 신호에 따라 온 되거나 오프 되는 제1 스위치(SW1); 및
    상기 제1 스위치가 온 되거나 오프 됨에 따라 그에 동기되어 온 되거나 오프 되는 제2 스위치(SW2);를 포함하고,
    상기 제2 스위치(SW2)가 온 또는 오프 됨에 따라 상기 점화스위치(SW3)의 게이트와 소스를 연결하거나 분리하여 상기 점화스위치(SW3)를 오프 또는 온 시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 릴레이 기능 스위치의 제1, 제2 스위치(SW1, SW2)를 npn 또는 NMOS 트랜지스터로 구성할 경우, 상기 점화스위치(SW3)는 PMOS 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 점화스위치와 진단스위치는 에어백 전개를 위한 대전류에 대응하기 위하여 FET(Field Effect Transistor)로 구성하는 것을 특징으로 하는 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로.
  9. 고장 안전 기능을 갖는 에어백 점화회로의 점화스위치 진단 방법에 있어서,
    제1 제어부가 점화스위치와 진단스위치를 온 시키면, 제2 제어부가 내부에 인가되는 점화전류전압(V1)을 검출하는 단계;
    상기 제1 제어부가 상기 점화스위치를 오프 시키고 상기 진단스위치는 온 시키면, 상기 제2 제어부가 내부에 인가되는 점화전류전압(V2)을 검출하는 단계;
    상기 제2 제어부가 상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일한지 아닌지 판단하는 단계; 및
    상기 두 점화전류전압(V1, V2)의 차이값(V1-V2)이 미리 설정된 기대치와 오차 범위 내에서 동일하면, 상기 제2 제어부는 상기 점화스위치가 정상인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 점화스위치 진단 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제2 제어부는,
    충돌 상황에서만 내부스위치를 온 시키며,
    상기 내부스위치가 오프되었을 때에는 상기 점화스위치가 온 되어도 에어백으로 점화전류가 전달되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에어백 점화스위치 진단 방법.
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