KR20140011833A

KR20140011833A - 차량의 후석 승객 보호 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20140011833A
Application number: KR1020120079199A
Authority: KR
Inventors: 최준열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-01-29

Abstract

본 발명은 차량의 후석 승객 보호 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 전/후석의 편의 기능(즉, 시트의 위치 조절 기능)은 유지하면서도 전방 충돌 발생시 다양한 자세의 후석 승객을 더욱 안전하게 보호할 수 있는 후석 승객 보호 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 주행 동안 선행 차량 정보를 검출하는 전방 감지센서; 자차의 주행상태 정보를 검출하는 주행상태 검출부; 후석의 승객 유무를 감지하는 승객 검출부; 자차의 전방 충돌을 감지하는 전방 충돌센서; 상기 전방 감지센서와 주행상태 검출부, 승객 검출부, 및 전방 충돌센서의 신호에 기초하여 전방 충돌 예측 및 발생시에 전석 및 후석 시트의 위치와 후석 승객 보호용 에어백 장치의 작동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 전석 및 후석 시트의 위치를 조절하는 시트 장치; 상기 전석의 시트에 설치되어 상기 제어부의 제어신호에 따라 후석의 승객을 향해 전개 작동하는 후석 승객 보호용 에어백 장치;를 포함하는 차량의 후석 승객 보호 장치, 및 이의 차량 후석 승객 보호를 위한 제어 방법을 제공한다.

Description

차량의 후석 승객 보호 장치 및 그 제어 방법{Apparatus for protecting rear seat passenger and control method thereof}

본 발명은 후석 승객 보호 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 전방 충돌 발생시에 후석 승객을 더욱 안전하게 보호할 수 있는 후석 승객 보호 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

오늘날 자동차의 기능성 및 편의성과 더불어 승객의 안전에 대한 관심이 높아지면서 차량 사고시 승객을 최대한 안전하게 보호할 수 있는 안전장치의 중요성이 점차 부각되고 있다.

자동차에 탑재되는 다양한 안전장치 중 가장 대표적인 것이 에어백 장치나 시트벨트 장치와 같은 승객 구속장치이며, 이는 차량의 정면 충돌이나 측면 충돌 발생시 에어백 또는 시트벨트를 이용하여 승객을 구속함으로써 승객이 상해를 입는 것을 방지한다.

최근에는 선행 차량과의 충돌 위험도를 판단한 뒤 충돌 위험도에 따라 운전자에게 충돌 위험을 경고하거나 필요한 경우 충돌에 앞서 자동 제동을 수행하여 차량 및 운전자의 피해를 최소화하는 프리-크래쉬-세이프티(PCS:Pre-Crash-Safety) 제어 기술이 개발된 바 있다.

이러한 프리-크래쉬-세이프티 제어는 충돌 전에 시트벨트를 최대한 감아주어 승객을 구속하는 기능, 즉 프리-세이프 시트벨트(PSB:Pre-safe Seat Belt) 기능을 포함한다.

상기 프리-세이프 시트벨트(PSB) 시스템은 모터를 이용하여 시트벨트를 감아주거나 풀어줄 수 있는 시스템으로, 충돌 전에 시트벨트를 모터를 이용하여 최대한 감아 승객을 구속하는 기본 기능 외에, 시트벨트 착용상태에서 벨트의 늘어짐을 방지하거나, 모터를 통해 벨트를 진동시켜 위험 상황을 경고하거나, 주행 상황에 따라 벨트를 적절히 감아주어 운전자의 전방 또는 측면 쏠림을 방지하고 주행 안정성을 확보하는 기능 등을 제공한다.

또한 프리-세이프 시트벨트 기능과 별도로 충돌 초기에 프리텐셔너(pre-tensioner)를 작동시켜 시트벨트를 당겨줌으로써 승객을 안전하게 구속하고 보호하는 기능이 제공되고 있다.

한편, 차량에서 후석(後席)의 경우에 운전석이나 조수석 등의 전석(前席)에 비해 안전장치의 사양이 열악한 실정이고, 후석 승객의 안전에 대한 관련 법규 또한 미비한 상황이다.

특히, 후석 승객이 시트벨트를 착용하지 않은 경우, 승객을 보호할 수 있는 안전장치가 전무하므로 후석 승객이 전석 승객과 직접적으로 충돌하거나, 루프나 전석의 시트, 헤드레스트 등 내장재와 충돌하여 큰 상해를 입을 수 있다.

더욱이 고급 승용차의 경우에 전석 및 후석의 시트 위치를 다양하게 조절할 수 있는 시트 시스템을 탑재하여 편의 기능을 제공하고 있으나, 다양한 시트 위치에서 정면 충돌시 후석 승객을 안전하게 보호할 수 있는 방법이 결여되어 있다.

이에 후석 승객에 대한 안전성을 확보할 수 있는 시스템이 필요하고, 특히 시트 위치에 따라 승객의 보호 공간 및 자세가 다양해짐을 감안하여 후석 승객을 더욱 안전하게 보호할 수 있는 보호 장치의 개발이 절실한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창출한 것으로서, 전/후석의 편의 기능(즉, 시트의 위치 조절 기능)은 유지하면서도 전방 충돌 발생시 다양한 자세의 후석 승객을 더욱 안전하게 보호할 수 있는 후석 승객 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 주행 동안 선행 차량 정보를 검출하는 전방 감지센서; 자차의 주행상태 정보를 검출하는 주행상태 검출부; 후석의 승객 유무를 감지하는 승객 검출부; 자차의 전방 충돌을 감지하는 전방 충돌센서; 상기 전방 감지센서와 주행상태 검출부, 승객 검출부, 및 전방 충돌센서의 신호에 기초하여 전방 충돌 예측 및 발생시에 전석 및 후석 시트의 위치와 후석 승객 보호용 에어백 장치의 작동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 전석 및 후석 시트의 위치를 조절하는 시트 장치; 상기 전석의 시트에 설치되어 상기 제어부의 제어신호에 따라 후석의 승객을 향해 전개 작동하는 후석 승객 보호용 에어백 장치;를 포함하는 차량의 후석 승객 보호 장치를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 제어부는 후석에 승객이 착좌한 상태에서 전방 감지센서 및 주행상태 검출부의 신호로부터 선행 차량과의 충돌 위험도를 산출하고, 산출된 충돌 위험도로부터 전방 충돌이 예측되는 경우 전석 및 후석 시트의 위치를 설정된 기준 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킨 상태에서 전방 충돌센서를 통해 차량의 전방 충돌이 감지되면 후석 승객 보호용 에어백 장치를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 후석 승객 보호 장치는, 상기 제어부의 제어신호에 따라 시트벨트의 순간적인 당김 작동을 수행하는 프리텐셔너를 구비한 후석 승객용 시트벨트 장치; 및 후석 승객의 시트벨트 착용을 감지하는 시트벨트 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부가 시트벨트 센서를 통해 후석 승객의 시트벨트 착용을 감지한 경우 전석 및 후석 시트의 기준 위치 이동 상태에서 차량의 전방 충돌 발생시 상기 프리텐셔너를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 승객 검출부에 의해 후석 시트에 착좌한 승객이 검출되는 단계; 제어부가 후석 시트의 승객이 검출된 상태에서 차량 주행 동안 전방 감지센서를 통해 검출되는 선행 차량 정보와, 주행상태 검출부를 통해 검출되는 자차의 주행상태 정보를 입력받는 단계; 상기 제어부가 선행 차량 정보와 자차의 주행상태 정보로부터 선행 차량과의 충돌 위험도를 산출하고, 산출된 충돌 위험도로부터 전방 충돌이 예측되는 경우 전석 및 후석 시트의 위치를 설정된 기준 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 출력하는 단계; 상기 제어신호에 따라 시트 장치가 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 제어부가 전방 충돌센서를 통해 차량의 전방 충돌을 감지한 경우 후석 승객 보호용 에어백 장치를 작동시키는 단계;를 포함하는 차량의 후석 승객 보호를 위한 제어 방법을 제공한다.

여기서, 본 발명의 제어 방법은, 시트벨트 센서에 의해 후석 승객의 시트벨트 착용상태가 검출되는 단계; 및 상기 제어부가 후석 승객의 시트벨트 착용이 검출된 상태에서 차량의 전방 충돌을 감지한 경우 후석 승객용 시트벨트 장치의 프리텐셔너를 작동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직한 실시예에서, 상기 제어부는 전방 충돌 예측 후 충돌 전 시점에서 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킴과 더불어 후석 승객 보호용 에어백 장치의 작동 여부 및 작동 시점을 결정하기 위한 임계값을 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 값으로 조정하여, 전방 충돌 후 조정된 임계값에 따른 에어백 전개 시간이 설정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 전방 충돌 예측 후 충돌 전 시점에서 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킴과 더불어 프리텐셔너의 작동 여부 및 작동 시점을 결정하기 위한 임계값을 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 값으로 조정하여, 전방 충돌 후 조정된 임계값에 따른 프리텐셔너 작동 시간이 설정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전석 및 후석 시트의 위치 제어는 상기 기준 위치로의 전후 슬라이딩 위치 제어와 시트백 각도 제어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 후석 승객 보호 장치에 의하면, 전방 충돌 예측시 전석 및 후석 시트의 위치를 미리 설정된 기준 위치로 이동시킨 뒤, 전방 충돌을 판단하여 후석 승객 보호용 에어백 장치와 시트밸트 장치를 작동시키도록 구성됨으로써, 전/후석의 편의 기능(즉, 시트의 위치 조절 기능)은 유지하면서도 전방 충돌시 후석 승객을 더욱 안전하게 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치의 주요 작동상태를 도시한 작동상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치에서 후석 승객 보호용 에어백 장치의 전개 작동상태를 나타내는 작동상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치에서 적용 가능한 에어백 쿠션의 만개 형상을 예시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치의 충돌 예상 시간에 따른 작동 순서를 보여주는 도면이다.
도 6a ~ 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치의 전체 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 선행 차량과의 충돌 위험을 판단하여 충돌 회피가 불가한 경우 에어백 장치를 작동시켜 후석 승객을 최대한 안전하게 보호할 수 있는 후석 승객 보호 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치의 주요 작동상태를 도시한 작동상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 후석 승객 보호 장치는, 주행 동안 선행 차량의 정보를 검출하는 전방 감지센서(110)와; 자차의 주행상태 정보를 검출하는 주행상태 검출부(120)와; 후석의 승객 유무를 감지하는 승객 검출부(130)와; 자차의 전방 충돌을 감지하는 전방 충돌센서(140)와; 상기 전방 감지센서(110)와 주행상태 검출부(120), 승객 검출부(130), 및 전방 충돌센서(140)의 신호에 기초하여 전방 충돌 예측 및 발생시에 전석 및 후석 시트의 위치와 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)의 작동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(200)와; 상기 제어부(200)의 제어신호에 따라 전석 및 후석 시트의 위치를 조절하는 시트 장치(210)와; 상기 전석의 시트에 설치되어 상기 제어부(200)의 제어신호에 따라 후석의 승객을 향해 전개 작동하는 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)를 포함한다.

여기서, 전방 감지센서(110)는 차량이 주행하고 있는 상태에서 선행 차량의 정보, 즉 선행 차량과의 거리 및 상대속도를 검출하기 위한 구성부로, 이는 차량 전방에 설치되는 레이더(도 2에서 도면부호 111임)나 카메라(도 2에서 도면부호 112임)가 될 수 있다.

통상 ACC(Auto-Cruise Control, Adaptive-Cruise Control)나 SCC(Smart Cruise Control), 또는 PCS(Pre-Crash-Safety) 시스템이 적용된 차량에서는 선행 차량까지의 거리 및 상대속도를 검출하기 위해 레이더(111)나 카메라(112)를 이용하고 있고, 이들 시스템의 ECU, 예컨대 ACC ECU나 PCS ECU가 상기 레이더(111)나 카메라(112)로부터 출력되는 신호를 입력받고 있다.

이에 본 발명의 제어부(200)가 레이더(111)나 카메라(112)의 신호를 직접적으로 입력받도록 구성될 수도 있으나, 선행 차량 정보를 상기 제어부(200)가 ACC ECU나 PCS ECU로부터 입력받도록 한 구성도 본 발명에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

상기 주행상태 검출부(120)는 자차의 차량 속도, 조향각, 요 레이트(yaw rate), 횡 가속도를 검출하는 차량 내 복수의 센서들을 포함하는 구성이 될 수 있고, 이들 센서는 차속 센서(휠 속도센서), 조향각 센서, 요 레이트 센서, 가속도 센서(G 센서)가 될 수 있다.

본 발명의 제어부(200)가 상기 센서들의 신호를 직접적으로 입력받도록 구성될 수도 있으나, 차량 자세제어장치(ESC:Electronic Stability Control)가 적용된 차량에서는 ESC ECU가 상기한 차량 센서들의 신호를 입력받고 있으므로, 제어부(200)가 ESC ECU로부터 자차의 주행상태 정보를 입력받도록 한 구성도 본 발명에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

상기 승객 검출부(130)는 현재 후석에 승객이 착좌하고 있는지를 검출하기 위한 구성부로서, 본 발명에서는 제어부(200)가 승객 검출부(130)의 신호로부터 후석에 승객을 착좌하고 있음을 판단한 경우에만 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)를 전개 작동시키도록 설정된다.

상기 승객 검출부(130)는 법규 규제를 만족하기 위해 성인과 어린이(1/3/6세 어린이, 어린이 시트)를 구분하여 검출하도록 조수석 시트에 설치되고 있는 ODS(Occupant Detection System)의 센서를 후석 시트에 설치하는 것으로 구성이 가능하다.

이러한 센서들로 둔부 패턴을 이용하여 구분하는 패턴 인식 방식, 몸무게에 따른 압력을 검출하는 방식, 승객에 따라 달라지는 커패시턴스를 측정하는 방식 등의 다양한 센서들이 알려져 있으나, 본 발명에서 승객 검출부의 센서로는 후석 시트의 승객 유무를 검출할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

그리고, 상기 전방 충돌센서(140)는 운전석, 조수석 에어백 등 기존 에어백의 전개 여부를 결정하기 위한 통상의 전방 검출센서(FIS:Front Impact Sensor)가 될 수 있다.

한편, 상기 제어부(200)는 전방 감지센서(110)와 주행상태 검출부(120)를 통해 검출된 정보를 기초로 하여 자차와 선행 차량과의 충돌 위험도를 판단하고, 판단된 충돌 위험도에 따라 전방 충돌 발생이 예측되면 경고장치(230)를 작동시켜 운전자에게 경고한다.

여기서, 경고장치(230)는 차량에 구비된 경고등이거나 경고음 발생부, 또는 모터를 통해 시트벨트를 진동시키는 후석 승객용 시트벨트 장치(240)가 될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 후석 승객 보호 장치는 차량의 후석 승객이 착용할 수 있도록 구비되는 후석 승객용 시트벨트 장치(240)를 더 포함할 수 있으며, 상기 후석 승객용 시트벨트 장치(240)는 외부의 전기적인 신호에 의해 시트벨트를 순간적으로 당겨주는 당김 작동을 통하여 후석 승객을 구속하는 프리텐셔너를 구비한 것이 될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(200)는 긴박한 충돌 위험 상황에서 운전자의 의지로 충돌 회피가 불가한 경우 또는 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 경우에 브레이크 제어부와의 협조 제어를 통해 차량의 자동 제동이 이루어지도록 한다.

예컨대, 충돌 위험도가 높은 상황에서 상기 제어부(200)가 브레이크 페달의 작동 상태를 검출하기 위한 브레이크 센서(150)의 신호로부터 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않음을 판단한 경우 자동 제동을 위한 제어신호를 출력하며, 결국 이 제어신호를 브레이크 제어부가 입력받아 차량의 브레치크 장치(250)를 제어함으로써 차량을 강제 제동시킨다(액티브 브레이크(active brake) 제어).

여기서, 브레이크 제어부는 ESC ECU가 될 수 있으며, 통상적으로 ESC ECU는 운전자가 브레이크 페달을 밟은 경우 차량 제동을 위해 요구되는 제동토크의 연산 및 분배를 수행하면서 유압 브레치크 장치(250)의 유압 제어(솔레노이드 밸브 제어)를 통해 차량의 제동력을 제어하도록 되어 있다.

또한 ESC ECU는 충돌 위험 상황에서 운전자가 브레이크 페달을 밟아주게 되면 상기 제어부(200)와의 협조 제어를 통해 브레이크 제동압을 단계적으로 증대시켜 운전자 의지대로 차량이 정지될 수 있도록 하고, 이를 통해 선행 차량과의 충돌 회피가 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 제어부(200)가 ESC ECU로부터 브레이크 센서(150)의 신호를 전달받아 운전자가 브레이크 페달을 밟았음을 인식하게 되면 충돌 위험도에 따른 신호를 ESC ECU로 출력하게 되고, 이에 ESC ECU가 충돌 위험도에 따라 기 설정된 초기 유압을 확보하기 위한 프리-필(pre-fill) 단계→약한 제동력을 발생시키는 프리-브레이크(pre-brake) 단계→추가 제동력을 발생시키는 브레이크 어시스트(brake assist) 단계로 브레이크 제동압을 증대시켜 단시간 내에 차량이 정지할 수 있도록 하는 제동 제어를 수행하는바, 이를 통해 충돌 회피가 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 제어부(200)는 충돌 위험도로부터 긴박한 충돌 위험 상황임을 판단하게 되면 모터를 통해 시트벨트를 최대한 감아주어 후석 승객의 구속이 안정적으로 이루어지도록 시트벨트 장치(240)의 작동을 제어하게 된다(시트벨트 권취(retraction) 작동을 통한 승객 구속 실시).

이와 더불어, 본 발명에서는 상기 제어부(200)가 충돌 발생을 예측한 후 충돌 위험도가 미리 설정된 설정치 이상으로 높은 수준임을 판단한 경우 차량을 강제로 정지시키기 위한 액티브 브레이크 제어(강제 제동력 발생) 및 시트벨트에 의한 승객 구속 제어와 더불어 전석과 후석 시트의 위치를 미리 설정된 기준 위치로 이동시킨다.

본 발명에서 상기한 시트 위치 제어는 전석과 후석 시트의 전후 슬라이딩 위치 제어와 더불어 시트백 리클라이닝 제어를 모두 포함하며, 제어부(200)가 시트 제어부(160)로부터 전석 및 후석 시트의 현재 위치 정보를 입력받은 뒤 각 시트의 위치가 기준 위치에 있지 않을 경우 기준 위치로 이동시킨다.

이때, 제어부(200)가 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 출력하고, 시트 제어부(160)가 상기 제어부(200)에서 출력되는 제어신호에 따라 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시키도록 시트 장치(210)(시트 슬라이딩 장치 및 리클라이닝 장치)의 작동을 제어하는 방식이 채택될 수 있다.

여기서, 전석 및 후석 시트의 위치를 충돌 전에 미리 기준 위치로 이동시키는 과정이 필요한 이유는, 충돌 후 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)의 작동시에 후석 승객의 안전 및 보호를 위한 에어백의 적절한 팽창 및 전개 공간을 확보하면서, 정확한 전, 후석 간의 위치, 전석과 후석 승객 간의 위치를 확보한 상태에서 에어백이 전개되도록 하여 후석 승객을 보다 안전하게 보호하기 위함이다.

평상시 승객 편의를 위해서는 전석과 후석 시트의 위치, 즉 전석(운전석 또는 조수석 등) 및 후석 시트의 전후 위치, 시트백의 각도 등이 승객 의지에 따라 적절히 조절되어야 하지만, 충돌시에는 후석 승객을 보호하기 위해 그 위치가 정확한 기준 위치에 고정되어 있도록 하는 것이 바람직하다.

만약, 전석의 시트백 또는 후석의 시트백이 기준 위치를 벗어나 전방 또는 후방으로 과도하게 젖혀져 있거나, 전석 또는 후석의 전후 위치가 과도하게 전방 또는 후방으로 위치한 경우에는, 에어백 전개 작동시에 에어백의 팽창 위치가 후석 승객과 너무 가까워지거나 멀어지게 되면서, 후석 승객의 전면으로 전개되는 에어백에 의해 뜻하지 않은 승객 상해가 발생하거나, 승객이 에어백에 의해 올바르게 보호될 수 없는 상황이 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 전석 및 후석 시트의 위치가 평상시 해당 승객의 편의성을 우선으로 하는 위치로 조절된 상태일 수 있음을 감안하여, 충돌 발생이 예측될 경우 전석 및 후석 시트의 위치를 확인하여 기준 위치로 이동시키며, 평상시 시트가 편의성을 우선으로 하는 위치에 있도록 하지만 충돌 발생이 예측될 경우 후석 승객을 보호하기 위한 최적 위치로 이동시킨다.

아울러, 상기 제어부(200)는 전방 충돌센서(140)의 신호로부터 자차의 전방 충돌을 판단한 경우에서 후석 승객용 시트벨트 장치(240)의 프리텐셔너와 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)의 작동 조건을 만족하는지를 판단하고, 이때 작동 조건을 모두 만족하는 경우 프리텐셔너와 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)를 작동시켜 후석 승객을 안전하게 구속 및 보호하게 된다.

이때, 제어부(200)는 충돌 발생을 예측한 뒤 충돌 전의 소정 시점에서 전방 충돌 후 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)와 프리텐셔너의 작동 여부와 작동 시점을 결정하기 위한 임계값(threshold)을 조정하는 과정을 거치게 된다.

즉, 제어부(200)가 상기 시점에서 가속도(충돌 속도) 크기 및 정면/옵셋/경사 충돌 등의 충돌 모드에 따라 임계값을 조정하고(가변 임계값 적용), 이후 자차의 충돌을 판단한 경우 조정된 임계값에 따라 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 에어백 전개 시간 및 프리텐셔너 작동 시간(TTF:Time To Fire)이 설정되도록 하여, 상기 후석 승객 보호용 에어백 장치(220) 및 프리텐셔너가 충돌 상황에 맞게 정의되어진 TTF에 따라 전개 및 작동되도록 한다.

이와 같이 본 발명에서 상기 제어부(200)는 모터에 의한 시트벨트의 권취 작동, 시트벨트 장치(240)의 프리텐셔너 작동, 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)의 작동을 제어하게 되며, 이에 제어부는 통상의 차량에서 에어백 장치(220) 및 시트벨트 장치(240)의 제어요소가 되는 에어백 제어부(ACU:Air-bag Control Unit)가 될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 후석 승객 보호 장치는 제어부(200)의 제어신호에 따라 전석 및 후석 시트의 위치를 조절하는 시트 장치(210)를 포함하며, 이때 시트 장치(210)는 전술한 바와 같이 전석 및 후석 시트의 전후 위치를 조절하는 전후 슬라이딩 장치, 전석 및 후석 시트의 시트백 각도를 조절하는 리클라이닝 장치, 그리고 제어부(200)의 제어신호에 따라 전후 슬라이딩 장치 및 리클라이닝 장치의 작동을 제어하여 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시키는 시트 제어부(160)를 포함하는 구성이 된다.

또한 제어부(200)가 승객 검출부(130)를 통해 후석 승객이 탑승함을 확인한 뒤 후석 승객이 시트벨트를 착용하였을 경우에만 모터를 통한 시트벨트 진동 및 권취(retraction) 작동, 프리텐셔너 작동 등 시트벨트 장치(240)의 제어가 이루어지도록 하는바, 이에 본 발명의 후석 승객 보호 장치는 후석 승객의 시트벨트 착용을 감지하는 시트벨트 센서(170)를 포함한다.

상기 시트벨트 센서(170)는 통상의 차량에 기 장착되어 있는 버클 센서가 될 수 있으며, 제어부(200)가 상기 버클 센서의 신호로부터 후석 승객의 시트벨트 착용 여부를 판단한 뒤 후석 승객이 시트벨트를 착용한 상태에서만 벨트 진동, 벨트 권취 작동, 프리텐셔너 작동 등의 시트벨트 제어를 수행한다.

또한 본 발명의 후석 승객 보호 장치는 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)를 포함하며, 상기 에어백 장치(220)는 전석의 시트백에 설치되어 후석 승객을 향해 후방 전개 작동하도록 설치된다.

후석 승객 보호용 에어백 장치(220)에 대해 도면을 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치에서 후석 승객 보호용 에어백 장치의 전개 작동상태를 나타내는 작동상태도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 후석 승객 보호 장치에서 적용 가능한 에어백 쿠션의 만개 형상을 예시한 사시도이다.

본 발명에서 후석 승객 보호용 에어백 장치에 대한 상세한 구성은 도면상 예시하지 않았으나 기본 구성에 있어서 통상의 차량용 에어백 장치와 비교하여 차이가 없으며, 가스를 발생시키는 인플레이터, 상기 인플레이터에 의해 발생된 가스가 주입됨으로써 후석 승객을 향해 후방 전개되어 충격을 흡수하는 에어백 쿠션, 및 전석의 시트백 프레임에 마운팅되고 상기 인플레이터와 에어백 쿠션 등이 수납되는 에어백 하우징을 포함하여 구성된다.

이러한 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)에서는 제어부(200)의 제어신호에 따라 인플레이터가 작동하여 가스를 발생시키고, 이때 발생한 가스의 주입에 의해 에어백 쿠션(221)이 팽창되면서 전석 시트백 후면의 도어를 개방한 뒤 후방으로 전개되는바, 후석 승객의 충격을 흡수하게 된다.

상기 에어백 쿠션(221)은 도 4에 나타낸 바와 같이 후석 승객의 어깨를 구속하는 상단의 돌출부(222), 후석 승객의 머리를 구속하는 상단의 분할부(223), 후석 승객의 가슴을 구속하는 중앙의 가슴 구속부(224), 후석 승객의 무릎을 구속하는 하단의 무릎 구속부(225)가 일체로 형성된 만개(滿開) 형상을 가지는 것이 적용될 수 있다.

그 밖에 본 발명의 후석 승객 보호 장치는 제어부(200)가 후술하는 바와 같이 브레이크 페달의 작동 상태를 확인한 뒤 액티브 브레이크 제어, 시트의 기준 위치 이동, 시트벨트 권취 작동, 임계값(후석 승객 보호용 에어백 장치 및 시트벨트 장치의 프리텐셔너에 대한 임계값) 조정 등을 수행하는바, 이를 위해 브레이크 페달의 작동 상태를 검출하기 위한 브레이크 센서(150)를 포함한다.

이때, 상기 제어부(200)가 브레이크 센서(150)의 신호를 직접적으로 입력받도록 구성될 수도 있으나, 브레이크 페달 작동 신호를 ESC ECU를 통해 전달받도록 한 구성도 본 발명에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 제어부가 전방 감지센서를 통해 검출된 선행 차량 정보와 주행상태 검출부를 통해 검출된 자차의 주행상태 정보를 기초로 하여 충돌 위험도를 판단하고, 후석의 승객 유무, 시트벨트 착용 여부, 시트 제어부로부터 전달된 전석 및 후석 시트의 위치 정보, 브레이크 페달 작동 여부, 충돌 발생 여부 등을 판단하여, 경고장치의 작동, 브레치크 장치의 작동, 후석 승객 구속을 위한 후석 시트벨트 장치의 권취 작동, 전석 및 후석 시트의 기준 위치 이동, 후석 승객 구속장치인 후석 승객 보호용 에어백 장치와 후석 시트벨트 장치의 프리텐셔너 작동 등을 제어하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 후석 승객 보호 장치의 제어 과정에 대한 구체적인 예를 도 5, 도 6a ~ 도 6c를 참조로 하여 설명하기로 한다.

도 5와 도 6a ~ 도 6c는 본 발명에 따라 후석 승객을 보호하기 위한 제어 과정을 설명하기 위한 도면으로, 도 5는 충돌 발생이 예측되고 난 뒤 충돌 예상 시간에 따른 작동 과정을 보여주는 도면이고, 도 6a ~ 도 6c는 전체 제어 과정의 순서도이다.

먼저, 제어부(200)는 승객 검출부(130) 및 시트벨트 센서(170)를 통해 후석 승객의 유무와 후석 승객의 시트벨트 착용 여부를 판단하게 된다(S11,S12).

이때, 승객 검출부(130)를 통해 후석에 승객이 착좌하고 있지 않음을 판단한 경우 본 발명의 후석 승객 보호 장치는 작동을 하지 않으며, 이 경우 통상의 제어 알고리즘에 따라 전석의 승객 구속장치(에어백 장치 및 시트벨트 장치)만 작동하게 된다(S11').

만약, 제어부(200)가 승객 검출부(130)의 신호로부터 후석에 승객이 착좌하고 있음을 판단함과 더불어 시트벨트 센서(170)의 신호로부터 후석 승객이 시트벨트를 착용하고 있음을 판단한 경우, 전방 충돌에 대해 후석 승객이 안전하게 보호될 수 있도록 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)와 시트벨트 장치(240)의 작동이 후술하는 바와 같이 제어된다.

반면, 후석에 승객이 착좌하고 있으나 후석 승객이 시트벨트를 착용하지 않은 것으로 판단한 경우, 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)만 작동시키고 시트벨트 장치(240)의 경우에는 작동시키지 않는다.

본 발명의 제어 과정에 대한 다음의 설명에서 제어부가 후석에 승객이 탑승하여 시트벨트를 착용한 상태임을 판단한 경우로 가정하여 설명하나, 상기와 같이 후석 승객이 시트벨트를 미착용한 상태라면, 시트벨트 장치의 작동, 즉 모터를 통한 시트벨트의 진동, 시트벨트를 최대로 감아주는 승객 구속을 위한 시트벨트의 권취 작동, 프리텐셔너의 작동 등은 이루어지지 않으므로, 다음의 제어 과정 설명에서 시트벨트 장치의 작동은 제외하고 이해해야 할 것이다(시트벨트 장치를 제외한 나머지는 시트벨트 착용상태와 미착용상태가 동일함).

다음으로, 후석 승객 착좌 및 시트벨트 착용상태에서 제어부(200)는 차량 주행 동안 시트 제어부(160)로부터 전석 및 후석 시트의 위치 정보를 수신하고(S13), 주행상태 검출부(120)의 신호와 전방 감지센서(110)의 신호로부터 충돌 위험도를 산출하여 선행 차량과의 충돌 발생을 예측한다(S14,S15).

이때, 충돌 위험도는 충돌 예상 시간, 즉 현재로부터 선행 차량과의 충돌까지 남은 시간을 의미하는 TTC(Time To Collision)가 될 수 있으며, 상기 제어부(200)가 주행상태 검출부(120)를 통해 검출되는 자차의 주행상태 정보와 전방 감지센서(110)를 통해 검출되는 선행 차량과의 거리 및 상대속도 등 선행 차량 정보를 토대로 선행 차량과의 충돌 예상 시간을 산출하게 된다.

참고로 충돌 예상 시간(TTC) 값이 작을수록 전방 충돌 위험도가 높은 상황(충돌 가능성이 높은 상황)이며, 자차의 주행상태 정보와 선행 차량 정보로부터 충돌 예상 시간을 산출하는 과정에 대해서는 공지의 기술이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이후 제어부(200)가 충돌 예상 시간을 산출한 뒤 충돌 예상 시간이 미리 설정된 제1값인 것으로 판단한 경우, 예컨대 충돌 2.5초 ~ 3초 전인 것으로 판단한 경우(S16), 경고장치(230)를 작동시켜 운전자에게 충돌 발생을 경고하고(경고등/경고음 발생부 작동 또는 벨트 진동)(S17), 브레이크 제어부로 하여금 프리-필 제어를 수행하도록 하여 브레이크 장치(250)의 초기 유압을 확보한다.

또한 제어부(200)는 충돌 예상 시간이 제2값, 예컨대 2.5초 전인 상태에서 브레이크 센서(150)를 통해 운전자가 브레이크 페달을 밟은 것으로 판단하게 되면(S18,S19), 브레이크 제어부와 함께 프리-브레이크, 브레이크 어시스트 제어를 수행함으로써 제동압을 단계적으로 증대시켜 충돌 회피를 시도하고, 이때 후석 승객이 안정적으로 구속될 수 있도록 모터 구동을 제어하여 후석의 시트벨트를 감아주는 권취 작동(운전자가 브레이크 페달을 밟은 경우 자동으로 PSB의 권취 작동이 이루어짐)을 수행한다(S20,S21).

만약, 운전자 의지로 충돌 회피가 불가하거나 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 경우, 제어부(200)는 프리-브레이크, 브레이크 어시스트 제어를 실시하여 제동압을 증대시킨 후(S22), 충돌 예상 시간이 제3값, 예컨대 1.0초 전인 상태에서 액티브 브레이크 제어를 수행하여 차량을 강제로 정지시킨다(S23,S24).

이때, 제어부(200)는 전석과 후석의 시트 위치를 미리 설정된 기준 위치로 이동시키고, 후석의 시트벨트를 감아주는 PSB의 강제 권취 작동(운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 경우)과 더불어, 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)와 프리텐셔너의 작동 여부를 결정하기 위한 임계값의 조정 과정을 수행하게 된다(S24).

이어 전방 충돌센서(140)를 통해 차량의 전방 충돌이 감지되면(S24), 후석 시트벨트 장치(240)의 프리텐셔너와 후석 승객 보호용 에어백 장치(220)의 작동 여부를 결정하며(S26,S27), 작동 조건을 모두 만족하면 프리텐셔너와 에어백 장치(220)를 작동시킨다(S28).

물론, 전방 충돌이 발생하지 않을 경우 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치에서 원래의 위치로 복원시킨다(S25').

또한 위의 제어 과정에서 후석 승객이 시트벨트를 착용하지 않은 경우에는 전술한 바와 같이 시트벨트 권취 작동 및 프리텐셔너 작동을 위한 제어는 수행하지 않는다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

110 : 전방 감지센서 120 : 주행상태 검출부
130 : 승객 검출부 140 : 전방 충돌센서
150 : 브레이크 센서 160 : 시트 제어부
170 : 시트벨트 센서 200 : 제어부
210 : 시트 장치 220 : 후석 승객 보호용 에어백 장치
230 : 경고장치 240 : 후석 승객용 시트벨트 장치
250 : 브레이크 장치

Claims

주행 동안 선행 차량 정보를 검출하는 전방 감지센서;
자차의 주행상태 정보를 검출하는 주행상태 검출부;
후석의 승객 유무를 감지하는 승객 검출부;
자차의 전방 충돌을 감지하는 전방 충돌센서;
상기 전방 감지센서와 주행상태 검출부, 승객 검출부, 및 전방 충돌센서의 신호에 기초하여 전방 충돌 예측 및 발생시에 전석 및 후석 시트의 위치와 후석 승객 보호용 에어백 장치의 작동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;
상기 제어부의 제어신호에 따라 전석 및 후석 시트의 위치를 조절하는 시트 장치; 및
상기 전석의 시트에 설치되어 상기 제어부의 제어신호에 따라 후석의 승객을 향해 전개 작동하는 후석 승객 보호용 에어백 장치;
를 포함하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 후석에 승객이 착좌한 상태에서 전방 감지센서 및 주행상태 검출부의 신호로부터 선행 차량과의 충돌 위험도를 산출하고, 산출된 충돌 위험도로부터 전방 충돌이 예측되는 경우 전석 및 후석 시트의 위치를 설정된 기준 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킨 상태에서 전방 충돌센서를 통해 차량의 전방 충돌이 감지되면 후석 승객 보호용 에어백 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 전방 충돌 예측 후 충돌 전 시점에서 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킴과 더불어 후석 승객 보호용 에어백 장치의 작동 여부 및 작동 시점을 결정하기 위한 임계값을 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 값으로 조정하여, 전방 충돌 후 조정된 임계값에 따른 에어백 전개 시간(TTF:Time To Fire)이 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부의 제어신호에 따라 시트벨트의 순간적인 당김 작동을 수행하는 프리텐셔너를 구비한 후석 승객용 시트벨트 장치; 및
후석 승객의 시트벨트 착용을 감지하는 시트벨트 센서;
를 더 포함하고, 상기 제어부가 시트벨트 센서를 통해 후석 승객의 시트벨트 착용을 감지한 경우 전석 및 후석 시트의 기준 위치 이동 상태에서 차량의 전방 충돌 발생시 상기 프리텐셔너를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어부는 전방 충돌 예측 후 충돌 전 시점에서 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킴과 더불어 프리텐셔너의 작동 여부 및 작동 시점을 결정하기 위한 임계값을 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 값으로 조정하여, 전방 충돌 후 조정된 임계값에 따른 프리텐셔너 작동 시간(TTF:Time To Fire)이 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전석 및 후석 시트의 위치 제어는 상기 기준 위치로의 전후 슬라이딩 위치 제어와 시트백 각도 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호 장치.
승객 검출부에 의해 후석 시트에 착좌한 승객이 검출되는 단계;
제어부가 후석 시트의 승객이 검출된 상태에서 차량 주행 동안 전방 감지센서를 통해 검출되는 선행 차량 정보와, 주행상태 검출부를 통해 검출되는 자차의 주행상태 정보를 입력받는 단계;
상기 제어부가 선행 차량 정보와 자차의 주행상태 정보로부터 선행 차량과의 충돌 위험도를 산출하고, 산출된 충돌 위험도로부터 전방 충돌이 예측되는 경우 전석 및 후석 시트의 위치를 설정된 기준 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 출력하는 단계;
상기 제어신호에 따라 시트 장치가 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시키는 단계; 및
상기 제어부가 전방 충돌센서를 통해 차량의 전방 충돌을 감지한 경우 후석 승객 보호용 에어백 장치를 작동시키는 단계;
를 포함하는 차량의 후석 승객 보호를 위한 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제어부는 전방 충돌 예측 후 충돌 전 시점에서 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킴과 더불어 후석 승객 보호용 에어백 장치의 작동 여부 및 작동 시점을 결정하기 위한 임계값을 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 값으로 조정하여, 전방 충돌 후 조정된 임계값에 따른 에어백 전개 시간(TTF:Time To Fire)이 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호를 위한 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
시트벨트 센서에 의해 후석 승객의 시트벨트 착용상태가 검출되는 단계; 및
상기 제어부가 후석 승객의 시트벨트 착용이 검출된 상태에서 차량의 전방 충돌을 감지한 경우 후석 승객용 시트벨트 장치의 프리텐셔너를 작동시키는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호를 위한 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제어부는 전방 충돌 예측 후 충돌 전 시점에서 전석 및 후석 시트의 위치를 기준 위치로 이동시킴과 더불어 프리텐셔너의 작동 여부 및 작동 시점을 결정하기 위한 임계값을 가속도 크기 및 충돌 모드에 따른 값으로 조정하여, 전방 충돌 후 조정된 임계값에 따른 프리텐셔너 작동 시간(TTF:Time To Fire)이 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호를 위한 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 전석 및 후석 시트의 위치 제어는 상기 기준 위치로의 전후 슬라이딩 위치 제어와 시트백 각도 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 후석 승객 보호를 위한 제어 방법.