KR20090038847A - 증가된 센서 입력과 처리 아키텍쳐를 사용하여 차량의 롤오버를 검출하는 차량의 롤오버 검출 장치 및 차량의 롤오버 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승객 보호 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 롤오버 센서와 안정화 전자 제어 장치 모두를 사용하는 증가된 센서 입력 아키텍쳐(architecture)를 사용하여 차량의 롤오버 사건을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

증가된 센서 입력과 처리 아키텍쳐를 사용하여 차량의 롤오버를 검출하는 차량의 롤오버 검출 장치 및 차량의 롤오버 검출 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING VEHICLE ROLLOVER USING ENHANCED SENSOR INPUTS AND PROCESSING ARCHITECTURE}

본 발명은 승객 보호 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 증가된 센서 입력과 처리 아키텍쳐(architecture)를 사용하여 차량의 롤오버(rollover)를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량의 롤오버 사건을 검출하기 위해서, 차량에는 차량의 동역학을 검출하는 하나 이상의 센서가 설치된다. 센서는, 센서 신호를 평가하고 검출된 차량의 롤오버 사건의 발생에 응답하여 하나 이상의 작동 가능한 장치의 작동을 제어하는 제어기에 연결된다.

Foo 등의 명의의 미국 특허 제6,600,414호에는 식별 기능 및 안전화 기능 양자를 사용하여 차량의 롤오버를 검출하는 장치와 방법이 개시되어 있다.

Foo 등의 명의의 미국 특허 제6,433,681호에는 롤 속도(roll-rate)에 의해 스위칭되는 한계값을 갖는, 차량의 롤오버를 검출하는 장치 및 방법이 개시되어 있다.

본 발명에 따르면, 증가된 센서 입력과 처리 아키텍쳐을 사용하여 차량의 롤오버를 검출하는 장치 및 방법이 제공된다.

증가된 센서 입력 및 처리 아키텍쳐와 증가된 센서 입력 아키텍쳐에 응답하여 승객 구속 장치를 제어하는 제어기를 포함하는, 차량의 롤오버 사건을 검출하는 차량 롤오버 검출 장치가 제공된다.

롤 각도의 함수인 차량의 롤 속도를 모니터링하고 관련 한계값을 초과하는지의 여부를 판별하는 단계를 포함하는, 차량의 롤오버 사건을 검출하는 차량 롤오버 검출 방법이 제공된다. 상기 차량 롤오버 검출 방법은 또한 차량의 측방 가속도를 모니터링하는 단계와, 차량의 측방 가속도가 소정값을 초과하는지의 여부를 판별하는 단계를 포함한다. 상기 차량 롤오버 검출 방법은 또한 롤오버 조건이 모니터링된 측방 가속도와 롤 각도의 함수인 롤 속도에 응답할 수 있는지의 여부를 결정하고 제1 결정 신호를 출력하는 단계와, 차량의 안정화 전자 제어 장치를 모니터링하는 단계를 포함한다. 상기 차량 롤오버 검출 방법은 또한 안정화 전자 제어 장치가 차량의 롤오버 조건을 나타내는지를 결정하고, 제2 결정 신호를 출력하는 단계와, 제1 결정 신호 및 제2 결정 신호에 응답하여 작동 가능한 구속 장치를 제어하는 단계를 포함한다.

당업자는 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 다음 설명과 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 일례에 따른 증가된 센서 입력과 처리를 사용하는 롤오버 감지 장치를 구비하는 차량의 개략도이고,

도 2 내지 도 16은 본 발명의 실시예의 일례에 따른 증가된 센서 입력과 처리를 사용하는 롤오버 감지 장치의 세부 사항을 보여주는 개략적인 기능적 블럭 다이어그램이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 승객 롤오버 방지 장치(30)의 실시예의 일레가 도시되어 있다. 롤오버 방지 장치(30)는 차량(32)에 장착할 수 있다. 차량(32)은 차량의 안전도를 증가시키는 2개의 장치, 즉 추가 구속 장치("SRS")(40)와 안정화 전자 제어("ESC") 장치(46)를 포함한다.

추가 구속 장치(40)는 롤오버 식별 센서(52)를 구비하는 센서 조립체(50)를 포함한다. 식별 센서(52)는 차량의 롤오버 사건의 발생을 나타낼 수 있는 하나 이상의 차량 작동 특징이나 상태를 감지한다. 롤오버 식별 센서(52)는 감지된 차량 작동 특징(들)에 기초한 특징을 갖는 전기 신호(CCU_4R)를 제공한다. 예로서, 차량의 롤오버 식별 센서(52)는 당업계에서 차량의 X축으로 알려진, 차량의 중앙을 통과하는 차량의 전후 방향 축을 중심으로 한 차량(32)의 각 회전(angular rotation)을 감지하도록 작동하는 롤 속도 센서(roll rate sensor)이다. 차량의 롤오버 식별 센서(52)는 차량에서 차량 중앙 부위에 또는 이러한 차량 중앙 부위 근처에 차량(32)의 X축을 중심으로 한 차량의 회전 속도를 감지하도록 배향되게 장착될 수 있다.

보다 구체적으로, 차량의 롤오버 식별 센서(52)는 차량의 각속도(예컨대, 롤 속도)를 감지하도록 구성되고 반도체 제조 기술을 이용하여 제조된 초소형 구조체일 수 있다. 식별 센서의 감도축을 중심으로 한 제1 방향으로의 각 회전 속도를 감지한 경우, 롤오버 식별 센서(52)로부터의 DC 출력 전압은 양의 값이다. 이와 유사하게, 식별 센서의 감도축을 중심으로 한 다른 방향으로의 각 회전 속도는 음의 센서 출력 전압을 제공한다. 따라서, 롤오버 식별 센서가 차량에 장착되는 경우에 롤오버 식별 센서(52)의 출력 신호는 센서의 감도축을 중심으로 한 각도 방향 및 크기를 포함하는 차량의 각속도를 나타낸다. 롤오버 식별 센서(52)의 감도축은 차량의 중앙을 통과하는 차량(32)의 전후 방향 X축과 동축이다. 당업자라면 차량의 전후 방향 축을 중심으로 한 각속도가 롤 속도 또는 차량(32)의 회전 속도와 일하다는 것을 이해할 것이다.

또한, 센서 조립체(50)는 차량의 측방향, 즉 차량의 Y축 방향으로의 차량의 가속도를 감지하는 Y축 가속도 센서(54)를 포함한다. Y축 가속도 센서(54)는 Y축 방향으로의 차량의 충돌 가속도(crash acceleration)를 나타내는 전기적 특징을 갖는 전기 신호(CCU_1Y)를 출력한다. 센서 조립체(50)는 차량의 전후 방향, 즉 차량의 X축 방향으로의 차량의 가속도를 감지하는 X축 가속도 센서(56)를 더 포함한다. X축 가속도 센서(56)는 X축 방향으로의 차량의 충돌 가속도를 나타내는 전기적 특징을 갖는 전기 신호(CCU_1X)를 출력한다. 센서 조립체(50)는 또한 차량의 상하 방향, 즉 차량의 Z축 방향으로의 차량의 가속도를 감지하는 Z축 가속도 센서(58)를 포함한다. Z축 가속도 센서(58)는 Z축 방향으로의 차량의 충돌 가속도를 나타내는 전기적 특징을 갖는 전기 신호(CCU_6Z)를 출력한다.

추가 구속 제어 장치(40)의 제어기(60)는 센서 조립체(50)로부터의 모든 센서의 신호, 즉 CCU_4R, CCU_1Y 및 CCU_6Z를 모니터링하고, 롤오버 사건 동안에 승객을 보호하는 데 기여하고자 하는 데 유용한 전방 에어백, 측방 에어 쿠션, 시트 벨트 프리텐셔너(pretensioner)와 같은 적절한 작동 가능한 구속 장치를 제어한다. 제어기(60)는, 예컨대 본 발명의 실시예의 일례에 따른 작동 또는 기능을 수행하도록 프로그래밍된 마이크로 컴퓨터이다. 대안으로서, 그러한 기능은 이산(離散) 회로, 아날로그 회로, 아날로그 구성 요소와 이산 구성 요소의 조합 및/또는 특정 용도의 집적 회로를 사용하여 수행될 수 있다.

ESC(46)는 차량의 롤오버 상태의 검출을 향상시키기 위해 다른 입력을 제공하고, 이에 따라 롤오버 상태에 응답하여 구속 장치를 제어하는 것을 더욱 강건하게 하도록 추가의 구속 장치(40)에 연결되어 작동 가능하다. ESC 장치(도 3 참고)는 당업계에 통상적으로 알려져 있는, 복수 개의 감지되는 차량의 작동 파라메터, 즉 차량의 속도 신호, 차량의 측방 가속도 신호(a_y), 조향각 신호(δ), 차량의 요 속도(yaw rate) 신호(ω_z), 및 차량의 측방 슬립각 신호(β)를 출력하는 타입의 것이다.

본 발명에 따르면, 이중 차선 변경, J자형 턴 등의 동안에 직면하는 것과 같은 측방힘에 의해 발생하는 롤오버 사건은 차량의 롤 모드를 일으키는 과도 현상 발생 거동을 포함한다. 이러한 타입의 사건에서, 차량의 측방 가속도(a_y)와 조향 각(δ)은 롤오버 검출의 로버스트성(robustness)을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 소일 트립(soil-trip) 및 커브 주행(curb-trip) 사건과 같은 롤오버 사건에 의해 발생되는 요 불안정성은 차량이 제어 불가능하게 슬라이딩하게 하는 타이어 힘의 포화를 포함한다. 이러한 타입의 사건에 있어서, 차량의 요 속도(ω_z)와 측방 슬립각(β)을 사용하여 롤오버 검출에 대한 로버스트성을 향상시킬 수 있다. 조향각(δ)과 차량의 요 속도(ω_z)를 사용하여 임뱅크먼트 로직(embankment logic)의 로버스트성을 향상시킬 수 있다. 임의의 롤오버 사건에서, 충분히 큰 차량 속도가 필수 요인이다.

도 2 내지 도 16을 참고하면, 증가된 센서 입력을 사용하는 제어 처리가 이해될 것이다. 발명의 명칭이 롤 속도에 의해 스위칭되는 한계값을 갖는 차량의 롤오버를 검출하는 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING VEHICLE ROLLOVER HAVING ROLL-RATE SWITCHED THRESHOLD)인 Foo 등의 명의의 미국 특허 제6,433,681호의 교시가 참고에 의해 본 명세서에 포함된다. 롤 속도 센서(52)로부터의 롤 속도 센서 신호(CCU_4R)는 롤 속도, 롤 각도(롤 속도의 적분) 및 롤 가속도를 결정하는, 제어기(60) 내의 기능부(100)에 접속된다. Y축 가속도계(54)로부터의 CCU_1Y 신호는, 센서(54)에 의해 감지되는 측방 가속도의 평균 운동값인 A_MA_1Y 값을 결정하기 위해 미리 정해진 개수의 샘플링된 가속도 신호를 합산하는 제어기의 평균 운동값 결정 기능부(102)에 접속된다. Z축 가속도계(58)로부터의 CCU_6Z 신호는, 센서(58)에 의해 감지되는 Z축 방향 가속도의 평균 운동값인 A_MA_6Z 값을 결정하기 위해 미리 정해진 개수의 샘플링된 가속도 신호를 합산하는 제어기의 평균 운동값 결정 기능부(104)에 접속된다.

복수 개의 미리 정해진 한계값은 롤 각도값의 함수인 롤 속도값에 의해 정해진다. 이들 한계값은 도 2의 그래프(110)에 도시되어 있다. 최고 레벨 한계값은 롤 속도가 증가함에 따라 약간 감소하는 정상 한계값이라고 한다. 스크루 램프(screw ramp) 한계값은 정상 한계값 레벨 아래의 제1 한계값 레벨이다. 제2 한계값 레벨은 정상 한계값 레벨의 2 단계 아래의 것으로, 하드 소일(hard-soil) 조건에 대한 것이다. 제3 한계값 레벨은 미드 소일(mid-soil) 한계값을 나타내는, 제일 아래에서 2번째의 한계값 레벨이다. 마지막으로, 소프트 소일(soft-soil) 한계값은 본 발명의 예시적인 일실시예에 따른 이러한 제어 방법에서 이용 가능한 최저 한계값이다. 상부 우측 사분면은 일방향으로의 롤오버를 나타내고 하부 좌측 사분면은 다른 방향으로의 롤오버를 나타낸다. 롤 각도의 함수인 롤 속도의 값이 관련 한계값을 초과하는 경우, "A" 값은 디지털 HIGH에 이른다. 다른 관련 한계값이 하드 소일, 미드 소일, 소프트 소일 및 스크루 램프에 대해서 초과되는 경우, 그 상태는 HIGH에 래칭된다.

CCU lY(54)의 운동 평균값은 102에서 결정되고, CCU 6A(58)의 운동 평균값은 104에서 결정된다. 다음에, CCU_4R, CCU_1Y 및 CCU_6Z의 평균 운동값에 기초하여 스크루 램프 조건 또는 임뱅크먼트 조건인지를 결정하는 것은 기능부(120)에서 결정된다. 이것이 하락하는 방법은 도 4 및 도 5로부터 가장 잘 이해된다. 도 4의 조건이나 도 5의 조건이 만족되면(측정값이 빗금치지 않은 박스 안에 있어야 함), 120은 HIGH일 것이다. 120이 HIGH이면, 조건은 래칭될 것이다. "B"가 HIGH가 되기 위해서는, 110 및 120으로부터의 조건 모두가 HIGH이어야 한다. "B"가 HIGH가 되기 위해 필요한 최종 조건이 도 9에 도시되어 있다.

다음에, 기능부(130)에서, CCU_4R의 평균 운동값에 기초하여 HMS-소일 트립 스플리팅 기능(HMS-soil trip splitting fuction)을 결정할지의 여부를 결정한다. 이것이 하락하는 방법은 도 10으로부터 가장 잘 이해된다. 도 10의 조건이 만족되면, 130은 HIGH가 될 것이다. 130이 HIGH일 때, 조건이 래칭될 것이고 "C"는 HIGH일 것이다.

다음에, 기능부(140)에서, 3개의 각각의 조건이 만족되거나 참인지의 여부를 결정한다. 3개의 조건 모두는 CCU_4R, CCU_1Y 및 CCU_6Z의 평균 운동값에 기초하여 결정된다. 우선, 소프트 소일 트립 조건에 대한 향상된 판별(3S)에 대해 모니터링한다. 이것은 도 7로부터 이해될 것이다. 모니터링되는 3개의 조건 모두는 조건이 참이 되도록, 그리고 HIGH 출력이 래팅되도록 참 또는 HIGH이어야 한다(측정값이 빗금치지 않은 영역에 있어야 함). 이것은 "C"가 HIGH가 되기 위해서 필요하다. "C"가 HIGH가 되기 위해 필요한 최종 조건이 도 10에 도시되어 있다.

다음에, 미드 소일 트립 조건에 대한 증가된 판별(3M)에 대해 모니터링한다. 이것은 도 8로부터 이해될 것이다. 모니터링되는 3개의 조건 모두는 조건이 참이 되도록, 그리고 HIGH 출력이 래치외도록 참 또는 HIGH이어야 한다(측정값이 빗금치지 않은 영역에 있어야 함). 이것은 "D"가 HIGH가 되기 위해서 필요하다. "D"가 HIGH가 되기 위해 필요한 최종 조건이 도 11에 도시되어 있다.

다음에, 하드 소일 트립 조건에 대한 향상된 판별(3H)에 대해 모니터링한다. 이것은 도 9로부터 이해될 것이다. 모니터링되는 3개의 조건 모두는 조건이 참이 되도록, 그리고 HIGH 출력이 래칭되도록 참 또는 HIGH이어야 한다(측정값이 빗금치지 않은 영역에 있어야 함). 이것은 "E"가 HIGH가 되기 위해 필요하다. "E"가 HIGH가 되기 위해 필요한 최종 조건이 도 12에 도시되어 있다.

도 13 내지 도 15를 참고하면, 롤오버 장치와 결합된 안정화 전자 제어 장치로부터의 증가된 입력이 이해될 것이다. 도 13을 참고하면, CCU_ 1Y 및 CCU_6Z의 평균 운동값을 관련 한계값과 비교하고, 이들 평균 운동값이 "A" 조건이 판별 함수로서 사용되는, 즉 A = HIGH가 전개 조건인 안정화 함수로서 부가 조건이 된다. 다음에, ESC 장치로부터의 값이 기능부(200)에 도시한 로직을 조건으로 하는데, 즉 차량 속도는 속도 한계값보다 크고(AND), ((ω_z > ω_z_thr) 및 (ω_z/δ > ω_zδ)) 또는(OR) ((a_y > a_y_thr) 및 (a_y/δ_thr))이어야 한다. 이들 조건 모두가 참이면, A'는 HIGH일 것이다.

도 13을 참고하면, CCU_6Z의 평균 운동값을 관련 한계값과 비교하고, 이 평균 운동값이 "B" 조건이 판별 함수로서 사용되는, 즉 B = HIGH가 전개 조건인 안정화 함수로서 부가 조건이 된다. 다음에, ESC 장치로부터의 값이 기능부(210)에 도시한 로직을 조건으로 하는데, 즉 차량 속도는 속도 한계값보다 크고(AND), δ > δ한계값 이며(AND), ω_z > ω_z_한계값이어야 한다. 이들 조건 모두가 참이면, B'는 HIGH일 것이다.

도 14를 참고하면, CCU_1Y의 평균 운동값을 관련 한계값과 비교하고, 이 평균 운동값이 "C" 조건이 판별 함수로서 사용되는, 즉 C = HIGH가 전개 조건인 안정화 함수로서 부가 조건이 된다. 다음에, ESC 장치로부터의 값이 기능부(220)에 도시한 로직을 조건으로 하는데, 즉 차량 속도는 속도 한계값보다 크고(AND), ((ω_z > ω_z_thr) 및 (β > β_thr))이거나, 또는(OR) ((a_y > a_y_thr) 및 (δ_y/δ_thr))이어야 한다. 이들 조건 모두가 참이면, C'는 HIGH일 것이다.

도 14를 참고하면, CCU_1Y의 평균 운동값을 관련 한계값과 비교하고, 이 평균 운동값을 "D" 조건이 판별 함수로서 사용되는, 즉 D = HIGH가 전개 조건인 안정화 함수로서 부가 조건이 된다. 다음에, ESC 장치로부터의 값이 기능부(230)에 도시한 로직을 조건으로 하는데, 즉 차량 속도는 속도 한계값보다 크고(AND), ((ω_z > ω_z_thr) 및 (β > β_thr))이거나, 또는(OR) ((a_y > a_y_thr) 및 (δ_y/δ_thr))이어야 한다. 이들 조건 모두가 참이면, D'는 HIGH일 것이다.

도 15를 참고하면, CCU_1Y의 평균 운동값을 관련 한계값과 비교하고, 이 평균 운동값이 "E" 조건이 판별 함수로서 사용되는, 즉 E = HIGH가 전개 조건인 안정화 함수로서 부가 조건이 된다. 다음에, ESC 장치로부터의 값이 기능부(240)에 도시한 로직을 조건으로 하는데, 즉 차량 속도는 속도 한계값보다 크고(AND), ((ω_z > ω_z_thr) 및 (β > β_thr))이거나, 또는(OR) ((a_y > a_y_thr) 및 (δ_y/δ_thr))이어야 한다. 이들 조건 모두가 참이면, E'는 HIGH일 것이다.

도 16을 참고하면, A', B', C', D' 및 E'가 OR 기능부(260)에 접속되는 최종 전개 제어 로직이 도시되어 있다. 출력 A' 내지 E' 중 임의의 것이 HIGH인 경우, 차량(32)에서 작동 가능한 구속 장치가 작동될 것이다. 당업자라면 모든 구속 장치가 일시에 작동될 필요는 없으며, 간단한 예로서 단일 작동만이 도시되어 있는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 본 발명자들에 의해 기존에 개발된 맵핑 기술을 사용하여 충돌 사건 동안에 복수의 장치를 상이한 시기에 작동시키는 것을 고려한다. 미국 특허 제6,433,681호, 미국 특허 제6,600,414호, 미국 특허 제6,439,007호, 미국 특허 제6,186,539호, 미국 특허 제6,018,693호, 미국 특허 제5,935,182호의 교시 모두가 참고에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명의 전술한 설명으로부터, 당업자라면 개량, 변경 및 수정을 이해할 것이다. 그러한, 해당 기술에 속하는 개량, 변경 및 수정은 첨부된 청구 범위에 포함된다.

Claims (5)

1. 차량의 롤오버(rollover) 사건을 검출하는 차량 롤오버 검출 장치로서,

   차량의 롤오버 사건을 검출하기 위한 증가된 센서 입력 아키텍쳐(architecture)와,

   승객 구속 장치를 제어하기 위해 증가된 센서 입력 아키텍쳐에 응답하는 제어기

   를 포함하는 차량 롤오버 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 증가된 센서 입력 아키텍쳐는 안정화 전자 제어 센서와 차량 롤오버 센서를 포함하는 것인 차량 롤오버 검출 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 안정화 전자 제어 센서는 차량 속도 센서, 조향각 센서, 측방 슬립각 센서, 요 속도(yaw rate) 센서 및 측방 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것인 차량 롤오버 검출 장치.
4. 제2항에 있어서, 차량 롤오버 센서는 차량 롤오버 센서, Y축 측방 가속도계(accelerometer) 및 Z축 가속도계를 포함하는 것인 차량 롤오버 검출 장치.
5. 차량의 롤오버 사건을 검출하는 차량 롤오버 검출 방법으로서,

   관련 한계값을 초과하는지의 여부를 결정하기 위해서 롤 각도의 함수인 차량의 롤 속도를 모니터링하는 단계와,

   차량의 측방 가속도를 모니터링하는 단계와,

   차량의 측방 가속도가 소정값을 초과하는지의 여부를 결정하는 단계와,

   롤오버 조건이 모니터링되는 측방 가속도와 롤 각도의 함수인 롤 속도에 반응할 수 있는지의 여부를 결정하고, 제1 결정 신호를 출력하는 단계와,

   차량의 안정화 전자 제어 장치를 모니터링하는 단계와,

   안정화 전자 제어 장치가 차량의 롤오버 조건을 나타내는지 결정하고, 제2 결정 신호를 출력하는 단계, 그리고

   제1 결정 신호 및 제2 결정 신호에 응답하여 작동 가능한 구속 장치를 제어하는 단계

   를 포함하는 차량 롤오버 검출 방법.

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