车辆的安全气囊点火控制系统及其控制方法与流程

本申请要求于2018年1月24日提交的韩国专利申请第10-2018-0008704号的优先权，通过引证将其全部内容结合于此以用于所有目的。

本发明涉及车辆，并且更具体地，涉及在使用惯性测量单元(inertialmeasurementunit，imu)的安全气囊点火算法中使用的点火安全技术。

背景技术：

车辆用安全气囊是在车辆碰撞期间允许安全气囊在车辆乘客周围(例如，方向盘或仪表板)瞬间充气以便防止车辆乘客受到冲击的装置，并且是除了座椅安全带之外的典型的乘客保护装置。

在车辆碰撞期间，当安全气囊的主冲击传感器检测到碰撞时，安全气囊控制单元(airbagcontrolunit，acu)可以确定碰撞程度是否对应于安全气囊展开并且驱动充气机(气体发生装置)的点火装置。使用以下方法展开安全气囊：其中驱动点火装置，随着火药爆炸生成气体，并且以高速将所生成的气体瞬间注入到安全气囊中以允许安全气囊充气。

最新的车辆安全气囊具有用于确定车辆是否碰撞的主冲击传感器、使用为用于防止主冲击传感器故障的安全传感器的安全气囊点火算法，即，安全算法。

只有当主冲击传感器和安全传感器使用安全算法都确定碰撞时才引燃安全气囊，防止诸如传感器误差、局部冲击和共振的故障。车辆包括布置在其中的电子稳定控制(esc)系统，用于当车辆的移动不同于驾驶员意图时通过识别车辆的移动使车辆位置稳定，并且分别控制车轮的制动以便促进保持驾驶员意图的方向。esc系统被称为电子式esc系统、电子式稳定控制系统、电子控制驱动稳定系统、稳定控制系统等。

esc系统通过多个传感器(诸如车轮速度传感器、刹车压力传感器、转向角传感器、偏航率传感器、横向加速度传感器和纵向加速度传感器)确定车辆状态和道路状态，并且因此执行旋转、内外车轮的刹车操作等以便稳定控制车辆位置。

近来，已经引进了新型的一种车辆，其中，在esc系统中使用的惯性测量单元(imu)集成到安全气囊控制单元(acu)中以便交换信息。imu可以向加速度传感器和陀螺仪传感器发信号，但是迄今为止，未用于安全气囊的点火安全(safing)。

在本发明的该背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解，并且可不被视为承认或任何形式暗示该信息构成对于本领域技术人员而言已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种车辆安全气囊点火控制系统以及使用其的安全气囊点火控制方法，充分地消除由于相关技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。

本发明的各个方面旨在提供一种车辆的安全气囊点火控制系统和使用该系统的安全气囊点火控制方法，其中，将集成到安全气囊控制单元(acu)中的惯性测量单元(imu)用作安全传感器。

将在以下描述中部分阐述本发明的另外的优点、目标和特征，并且对于本领域普通技术人员来说，部分内容将经以下研究而变得显而易见或者可以从本发明的实践中获知。本发明的目标和其他优点可以通过书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目标和其他优点并且根据本发明的示例性实施方式，如本文中体现和广泛描述的，车辆的安全气囊点火控制系统可包括：惯性测量单元(imu)，包括被配置为检测纵向加速度(ax)的低重力(g)传感器；滤波器，被配置为将低g传感器的第一信号检测范围转换为第二信号检测范围，并且过滤转换的低g传感器的输出以生成第一输出信号；调整器，被配置为对通过滤波器传输的第一输出信号执行零点调整；以及微计算机，被配置为当作为调整器的执行结果的第一输出信号满足安全条件时，利用作为调整器的执行结果的第一输出信号来进行安全点火(firingsafing)。

滤波器可包括被配置为执行至第二信号检测范围转换的变换器、以及具有第二频带的第二低通滤波器。

第一信号检测范围可以是-5g至+5g，并且第二信号检测范围可以是-30g至+30g。

第二频带可以小于或等于400hz。

调整器可包括偏移消除模块，被配置为调整第一输出信号的零点偏移。

安全条件可以是其中第一输出信号的响应延迟时间在2ms内并且完全执行了零点调整的状态。

该系统可以进一步包括布置在车辆的前方冲击传感器(fis)，其中，当通过调整器未完全执行零点调整或低g传感器故障时，安全可以使用fis的检测信号来进行安全点火。

fis可包括左传感器(fislh)和右传感器(fisrh)，并且微计算机可以利用fis的传感器之中的当发生碰撞时被输入最初数据的传感器的检测信号来进行安全点火。

在本发明的另一方面中，车辆的安全气囊点火控制系统可包括：主冲击传感器，被配置为检测车辆的碰撞；微计算机，被配置为根据通过主冲击传感器检测到的信号确定是否发生碰撞并且控制安全气囊的点火；惯性测量单元(imu)，包括被配置为检测纵向加速度(ax)的低重力(g)传感器；滤波器，被配置为广泛转换低g传感器的第一信号检测范围，该滤波器包括低通滤波器，该低通滤波器被配置为过滤转换的低g传感器的输出并且具有第二频带，并且被配置为生成第一输出信号；调整器，被配置为对通过滤波器传输的第一输出信号执行零点调整；以及前方冲击传感器(fis)，布置在车辆中，其中，当作为调整器的执行结果的第一输出信号满足安全条件时，微计算机利用作为调整器的执行结果的第一输出信号来进行安全点火，并且当不满足安全条件时，利用fis的输出信号来进行安全点火。

fis可包括左传感器(fislh)和右传感器(fisrh)，并且微计算机可以使用fis的传感器之中的当发生碰撞时被输入最初数据的传感器的检测信号来进行安全点火。

在本发明的另一方面中，车辆的安全气囊点火控制方法可包括：通过主冲击传感器检测碰撞；基于通过主冲击传感器检测到的碰撞信号确定是否发生碰撞；将惯性测量单元(imu)的低重力(g)传感器的第一信号检测范围转换为第二信号检测范围；使用具有第二频带的低通滤波器过滤低g传感器的输出以生成第一输出信号；执行用于第一输出信号的零点调整的偏移消除；确定执行零点调整后的第一输出信号是否满足安全条件；并且当在确定安全条件中执行零点调整后的第一输出信号满足安全条件时，利用执行零点调整后的第一输出信号进行安全气囊的安全点火。

第一信号检测范围可以是-5g至+5g，并且第二信号检测范围可以是-30g至+30g。

第二频带可以小于或等于400hz。

可以通过使用软件或零点调整算法的偏移消除模块执行偏移消除。

当零点调整消耗的时间在偏移消除中的预定参考值内时，可以满足安全条件。

当进一步满足其中第一输出信号的响应延迟时间在2ms内并且完全执行了零点调整的状态时，可以满足安全条件。

该方法可以进一步包括当完全执行了零点调整或者在确定安全条件中低g传感器故障时，使用前方冲击传感器(fis)的检测信号执行辅助安全来进行安全点火。

fis可包括左传感器(fislh)和右传感器(fisrh)中的至少一者，并且可以使用fis的传感器之中的当发生碰撞时被输入最初数据的传感器的检测信号来进行安全点火。

辅助安全的执行可以进一步包括确定fis的检测信号是否满足安全条件。

当在辅助安全期间在确定安全条件过程中满足安全条件时，可以利用执行所述零点调整后的第一输出信号来进行安全点火。

本发明的方法和装置具有从附图中将显而易见或在附图中更详细阐述的其他特征和优点，附图被结合在此，并且与以下具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制系统的结构的示图；

图2是图1的安全气囊点火控制系统的操作的流程图；

图3是当图1的惯性测量单元(imu)故障或者未完全执行零点调整时的安全气囊点火控制系统的操作的示图；以及

图4是根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制方法的流程图。

可理解为，附图不一定按比例绘制，呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的微略简化的表示。如在此公开的本发明的具体设计特征(例如，包括具体尺寸、方位、位置以及形状)将部分地由具体预期应用和使用环境确定。

在附图中，附图标记指的是贯穿附图的一些图的本发明的相同或等同的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方式，本发明的实例在附图中示出并且描述如下。尽管将结合本发明的示例性实施方式描述本发明，但是将理解的是本说明并不旨在将本发明局限于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖本发明的示例性实施方式，而且涵盖可包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种可替代物、修改、等同物以及其他实施方式。

现将详细参考本发明的示例性实施方式，在附图中示出了本发明的实例。

为方便和说明清晰起见，可以放大、省略或示意性地示出以下附图中的元件，并且元件的尺寸不完全反应它们的实际尺寸。附图中的相同附图标记指代相同元件。在本发明的示例性实施方式的详细说明中，x轴表示车辆的前进方向(前向)，y轴表示与x轴正交的方向(侧向)，并且z轴表示与xy平面正交的方向。

在下文中，参考附图将描述根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制系统。

图1是根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制系统的结构的示图。图2是图1的安全气囊点火控制系统的操作的流程图。图3是当图1的惯性测量单元(imu)故障或者未完全执行零点调整时的安全气囊点火控制系统的操作的示图。

如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制系统1可包括安全气囊控制单元(acu)100、微计算机200、主冲击传感器300、imu400、滤波器500和调整器600。

在下文中，为了便于描述，微计算机200将与控制器或控制装置可交换地使用。

在此，acu100可包括上述微计算机200、主冲击传感器300、imu400、滤波器500、调整器600等。

acu100可以执行检测碰撞、确定碰撞并且将点火信号传输至充气机的点火装置的集成功能。即，acu100可以接收通过主冲击传感器300检测到的冲击信息、确定安全气囊是否要展开并且根据确定结果发出展开命令。acu100可以使用imu400作为安全传感器，这将在下文进行描述。

微计算机200可以接收来自各个传感器的信息、确定信息并且执行安全气囊点火的逻辑。例如，微计算机200可以基于主冲击传感器300和用作安全传感器的imu400的输出最后确定是否引燃安全气囊并且可以根据确定结果控制是否引燃安全气囊。微计算机200控制是否引燃安全气囊。微计算机200可被称为控制器。

主冲击传感器300可以布置在acu100中以便检测车辆碰撞状态。即，主冲击传感器300可以确定加速和减速值(g值)。主冲击传感器300可以检测正常行驶和急剧加速的车辆的x轴加速度和y轴加速度以便输出电信号的传感器值，并且将传感器值传输至微计算机200。

主冲击传感器300的传感器值可以分为作为车辆的x轴传感器值的acux和作为y轴值的acuy。因此，主冲击传感器300还可以称为acu主传感器。

微计算机200可以将acux传感器值与预定x轴阈值进行比较并且将acuy传感器值与预定y轴阈值进行比较。作为比较结果，当acux传感器值大于或等于x轴阈值或者acuy传感器值大于或等于y轴阈值时，微计算机200可以基于比较结果值和安全传感器的结果值最后确定是否展开安全气囊。

imu400可以被包括在acu100中并且可包括用于测量x和y轴方向上的重力加速度的重力传感器以及用于测量z轴方向上的偏航率(旋转加速度)的偏航率传感器，其是独立元件。

在根据本实施方式的imu400中包括的重力传感器可以是用于测量车辆的x和y轴方向上的加速度的低g传感器410(lowgravitysensor)。低g传感器410可具有用于测量诸如冲击、振动、倾斜、运动或加速度的低力度的优良性能。

电子稳定控制系统(esc)900可以是被配置为稳定车辆位置的装置并且可以使用通过上述imu400的低g传感器410测量的信息控制车辆位置。

例如，基于通过低g传感器410测量的信息检测到不稳定的行驶情况时，esc900可以将数据传输至车辆的发动机和制动器以便自动维持车辆的控制力。

在imu400中包括的低g传感器410主要用于控制esc900，但是根据本发明的示例性实施方式，可以使用检测纵向加速度(ax)的低g传感器用于安全使用。

即，普通的安全算法需要利用与上述主冲击传感器300不同的传感器的单独的安全传感器(加速度传感器)，但是根据本发明的示例性实施方式，可以使用在imu400中预设置的低g传感器410以降低成本。

普通的检测范围，即，低g传感器410的信号检测范围可以被设置为-5至+5g，低g传感器410可以用于控制esc900，并且因此，低g传感器410的分辨率(resolution)与普通的安全传感器相比，可具有优良性能。

然而，由于以下特性难以使用一般的低g传感器410用于碰撞检测的安全。

第一，主冲击传感器300或安全传感器需要具有针对安全气囊展开的快速响应速度特性。

然而，低g传感器410具有约20至约30ms的相位延迟时间。与主冲击传感器300在约2ms内相比，低g传感器410具有低信号响应特性(与约30ms的原始数据相比具有延迟)，并且因此可能难以使用低g传感器410作为安全传感器。

第二，主冲击传感器300或安全传感器需要在初始或正常操作中实时执行零点调整以防止由于不同于实际情况的零点偏移(zero-pointdrift)导致碰撞或确定误差。

然而，主冲击传感器300执行作为数字方法的零点调整，但是低g传感器410可能不执行零点调整。当低g传感器410执行实时零点调整时，可能难以检测车辆的动态情况，并且因此，为了操作esc900传感器本身可能不执行零点调整。

第三，低g传感器410的信号检测范围是-5至+5g，并且在本情况下，存在如下问题：在用于确定是否展开安全气囊的安全使用中信号检测范围太窄。

因此，由于低g传感器410具有慢信号响应特性、不能执行零点调整并且具有窄信号检测范围，难以使用低g传感器410用于安全。然而，当低g传感器410具有增大的信号检测范围和快速信号响应特性以执行零点调整时，可足以使用低g传感器410用于碰撞检测的安全。

因此，根据本发明的示例性实施方式，使用低g传感器410用于检测车辆的前部碰撞的情况下的纵向加速度(ax)，可以使用滤波器500克服低g传感器410的响应速度的延迟。

滤波器500可以将低g传感器410的第一信号检测范围转换为第二信号检测范围并且过滤低g传感器410的输出信号以便生成第一输出信号。在此，第一信号检测范围可以是-5至+5g，其被设置为控制esc900，并且第二信号检测范围可以是-30至+30g，其与用于安全控制的第一信号检测范围相比进行了扩大。

更详细地，如图2所示，滤波器500可包括变换器510和低通滤波器(lpf)520。

变换器510可以将用于检测纵向加速度(ax)的低g传感器410的-5至+5g的第一信号检测范围转换为-30至+30g的第二信号检测范围。

在滤波器500中包括的第二lpf520可具有第二频带并且可以过滤低g传感器410的输出信号以便生成第一输出信号。

因此，imu400可包括用于对第一频带中的低g传感器410的输出信号执行低过滤的第一低通滤波器(lpf)420，以及用于对第二频带中的低g传感器410的输出信号进行低过滤的第二lpf520。

此处，通过第一lpf420传输的信号可以传输至imu400的信号处理器250。

第二lpf520的第二频带可小于或等于与使用的第一频带相比扩大的400hz，以用于安全使用。用于参考，用于控制esc900的第二频带可小于或等于50hz。

滤波器500可以通过变换器510将输出信号(即，从低g传感器410传输的检测信息(原始数据))映射至-30至+30g的第二信号检测范围，并且然后，可以通过第二lpf520传递具有第二频带的输出信号以便生成克服响应速度延迟的第一输出信号。

调整器600可以对通过滤波器500传输的第一输出信号执行零点调整。例如，调整器600可包括使用软件或零点调整算法的偏移消除模块用于调整第一输出信号的零点偏移。

可以保持通过滤波器500传输的输出信号的传感器数据的偏移，诸如，噪声成分。因此，调整器600可以通过从使用的传感器数据去除偏移的偏移消除来完全执行了零点调整以用于安全使用。

然而，通过滤波器500传输的传感器数据具有0偏移而直到零点稳定(与传感器自身支持方法相比)可能会发生几十秒的最大时间延迟。

因此，即使低g传感器410的传感器数据通过滤波器500传输，当在预定时间内没有通过调整器600执行零点调整或者低g传感器410故障时，对应的传感器数据可能不适合用于安全使用。

到目前为止，微计算机200可以确定是否在预定时间内完全执行了零点偏移调整。

作为确定结果，当在预定时间内完全执行了零点偏移调整时，微计算机200可以确定对应的传感器数据是否满足安全条件。

另一方面，当在预定时间内没有完全执行了零点偏移调整时，微计算机200可以基于前方冲击传感器(fis)700的检测信号确定是否满足安全条件。例如，当响应延迟时间在2ms内时，微计算机200可以确定正常完全执行了零点调整并且满足安全条件。

因此，当满足低g传感器410的第一输出信号时，可以在安全气囊的点火安全中使用第一输出信号。

如图1和图2所示，当不满足安全条件时，低g传感器410可能不用作安全传感器并且可以暂时使用布置在车辆中的fis700的检测信息用于安全使用。

fis700的传感器可以布置在不同于安全气囊的主冲击传感器300的发动机舱的前部的两个左和右侧，以便检测车辆的正前方碰撞。前方冲击传感器(fis)700可包括左传感器710和右传感器720，它们可以是当发生碰撞时输入最初数据的传感器并且被布置为提前确定是否发生碰撞和碰撞类型。

因此，当对低g传感器410的第一输出信号未完全执行零点调整或者低g传感器410故障时，可以使用布置在车辆中的fis700的检测信号用于安全使用。此外，当对低g传感器410的检测信号执行零点调整时，低g传感器410可以用作安全传感器。上述控制可以通过微计算机(控制器)200执行。

因此，使用根据本发明的示例性实施方式的车辆安全气囊点火控制系统，可以将集成至安全气囊控制单元(acu)的惯性测量单元(imu)用作安全传感器用于安全气囊点火，并且因此，在acu中可不必设置单独的安全传感器。

即使惯性测量单元(imu)(低g传感器)故障或者未完全执行零点调整，前方冲击传感器也可以用作安全传感器以便稳定控制点火。

在下文中，将描述使用上述车辆安全气囊点火控制系统的安全气囊点火控制方法。

图4是根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制方法的流程图。

参考图4，当车辆发生碰撞时，主冲击传感器300检测碰撞(s100)。在此，主冲击传感器300可以是布置在acu100中的acu-x传感器以便确定车辆的加速和减速值(g值)。

然后，可以基于通过主冲击传感器300检测到的碰撞信号来确定是否发生碰撞(s200)。主冲击传感器300可以将碰撞信号传输至微计算机200并且微计算机200可以确定碰撞信号是否为安全气囊点火所需要的数据值。

然后，低g传感器410的第一信号检测范围可以转换为第二信号检测范围，以便使用通过低g传感器410检测到的信号用于检测作为安全传感器的imu400的纵向加速度(ax)(s300)。

可以通过滤波器500的变换器510执行操作s300并且可以将从低g传感器410传输的信号信息(原始数据)从-5至+5g的第一信号检测范围扩大地转换为-30至+30g的第二信号检测范围。

可以通过变换器510的lpf520过滤转换为第二信号检测范围的低g传感器410的输出，以便生成第一输出信号(s400)。

调整器600可以通过偏移消除(s500)对通过滤波器500传输的第一输出信号执行零点调整。例如，调整器600可包括使用软件或零点调整算法的偏移消除模块用于调整第一输出信号的零点偏移。

因此，可以使用调整器600通过从传感器数据去除偏移的偏移消除(offsetcancellation)完全执行了零点调整用于安全使用。

然而，在通过滤波器500传输的传感器数据具有0偏移而直到零点稳定(与传感器自身支持方法相比)，可能会发生几十秒的最大时间延迟。

因此，微计算机200可以确定是否在预定时间内完全执行了零点调整。

例如，作为确定结果，当在预定时间内完全执行了零点偏移调整时，微计算机200可以确定对应的传感器数据是否满足安全条件。

另一方面，作为确定结果，当在预定时间内没有完全执行了零点偏移调整时，微计算机200可以根据fis700的检测信号确定是否满足安全条件。

即使通过滤波器500传输低g传感器410的传感器数据，当调整器600检测到没有完全执行了零点调整或者低g传感器410故障时，低g传感器410的输出可能不适于用于安全。

因此，微计算机200可以确定低g传感器410的第一输出信号是否满足安全条件(s410)。例如，当用于零点调整所消耗的时间在预定参考值内，信号响应时间、即第一输出信号的处理延迟时间在2ms内并且完全执行了零点调整时，可以满足安全条件。

当满足安全条件时，考虑到主冲击传感器300的输出信号以及低g传感器410的第一输出信号，微计算机200可以确定是否展开安全气囊。

安全条件的设置根据本领域普通技术人员的设计目的可能不同并且在本发明的示例性实施方式中安全条件不受具体限制。

当低g传感器410的第一输出信号满足安全条件时，第一输出信号可用于安全气囊点火的安全使用(s700)。

如图1和图2所示，当不满足安全条件时，低g传感器410不可用作安全传感器并且可以执行暂时使用的其中检测布置在车辆中的前方冲击传感器(fis)700的信息的辅助安全操作用于安全使用(s800)。

因此，当未对低g传感器410的第一输出信号完全执行了零点调整或者低g传感器410故障时，可以使用布置在车辆中的fis700的检测信号用于安全使用。此外，尽管执行辅助安全操作(s800)，但是如果对低g传感器410的信号完全执行了零点调整，则低g传感器410可以重新用作安全传感器。上述控制操作可以通过微计算机(控制器)200执行。

因此，当使用根据本发明的示例性实施方式的车辆安全气囊点火控制系统时，将集成至安全气囊控制单元(acu)的惯性测量单元(imu)可以用作安全传感器用于安全气囊点火，并且因此，在acu中可不必设置单独的安全传感器。

即使惯性测量单元(imu)(低g传感器)故障或者未完全执行零点调整，前方冲击传感器也可以用作安全传感器以便稳定控制点火。

当使用根据本发明的示例性实施方式的车辆的安全气囊点火控制系统和安全气囊点火控制方法时，将集成至安全气囊控制单元(acu)的惯性测量单元(imu)可以用作安全传感器用于安全气囊点火，并且因此，可能不需要单独的安全传感器。

即使惯性测量单元(imu)故障或者当未完全执行零点调整时，可以暂时使用前方冲击传感器用于安全。

出于示出和描述的目的呈现了本发明的具体示例性实施方式的以上描述。以上描述并非旨在是详尽的或者将本发明限于公开的精确形式，并且显而易见，根据上述教导，许多修改和变化是可行的。选择并描述了示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替代和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。