CN102782506A

CN102782506A - 车辆状态检测装置及车辆状态检测系统

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Publication number: CN102782506A
Application number: CN2010800651252A
Authority: CN
Inventors: 平冈裕二
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: CN102782506B; WO2011111098A1; JP5452708B2; JPWO2011111098A1; US20120259499A1; DE112010005363T5

Abstract

一种车辆状态检测装置，在各个轴上设置加速度传感器（1、2、3），从而能够对三个轴各自的方向上的加速度进行检测，并且包括运算部（7），该运算部（7）由各个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对车辆状态检测装置相对于车辆的安装倾斜进行修正，并对车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

Description

车辆状态检测装置及车辆状态检测系统

技术领域

本发明涉及对车辆的正面碰撞、侧面碰撞等状态进行检测的车辆状态检测装置，以及除了车辆的正面碰撞、侧面碰撞外还能检测出车辆的侧翻（日文：横転）及侧滑等状态的车辆状态检测系统。

背景技术

通常，在车辆安全气囊系统中所使用的车辆状态检测装置上装载有加速传感器，以在车辆的前方（发动机室内等）对车辆的正面碰撞进行检测，或是在车辆的侧面（支柱内）对侧面碰撞进行检测。因此，通过安装部位来检测的加速度的灵敏度轴向是确定的。

如上所述，在安全气囊系统中，要求可检测出来自车辆正面的碰撞和来自侧面的碰撞，但近年来，提出了一种通过对车辆的侧翻及侧滑进行检测来使安全性更高的系统。

目前，一般来说，为了检测侧翻而需要设置陀螺传感器（对横摇率（rollrate）进行检测）和两个加速度传感器（对左右方向和上下方向进行检测），而为了检测出侧滑则需要设置陀螺传感器（对偏航角速度（yaw rate）进行检测）和两个加速度传感器（对前后方向和左右方向进行检测）。

因而，当要在安全气囊系统中追加对侧翻和侧滑的检测功能时，必须追加共计两个陀螺传感器和一个加速度传感器（不算上重复的检测方向）。

另一方面，关于从多个部位的加速度来计算出各加速度的方法，能够从单纯的物理式来求出，这在专利文献1、专利文献2等中已公开。另外，专利文献3中给出了对装置的倾斜进行修正的方法的启示。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11－295335号公报

专利文献2：日本专利特开平7－72165号公报

专利文献3：日本专利特许第2878498号公报

发明内容

然而，上述专利文献1和专利文献2中公开的均为在多个部位安装一个轴方向的加速度传感器，一旦装置是倾斜安装的，就会产生检测误差。而专利文献3公开的则是根据车辆的运动来相对地对装置的倾斜进行修正的方法，因此，误差较大。而且，上述专利文献均是对一个轴的旋转方向进行检测，因而存在不能兼用于对车辆的正面碰撞、侧面碰撞、侧翻及侧滑等的检测这样的技术问题。

本发明为了解决上述问题而作，其目的在于提供一种能用较少的传感器来准确地对车辆的正面碰撞和侧面碰撞等进行检测的车辆状态检测装置及能在不使用陀螺传感器的情况下对车辆的侧翻和侧滑等状态进行检测的车辆状态检测系统。

本发明的车辆状态检测装置包括运算部，该运算部由三个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对上述安装倾斜进行修正，从而能准确地对上述车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

本发明的车辆状态检测装置的三个轴中的一个轴的加速度传感器将车辆的左右方向设定为检测方向，且上述车辆状态检测装置包括运算部，该运算部由其余两个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对在由这两个轴形成的平面上的、旋转方向上的装置安装倾斜进行识别，并对上述车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

本发明的车辆状态检测系统是将如下所述构成的车辆状态检测装置安装在车辆的左右两侧的系统，上述车辆状态检测装置包括运算部，该运算部由三个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对上述安装倾斜进行识别，并准确地对上述车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测，或者是上述车辆状态检测装置的三个轴中的一个轴的加速度传感器将车辆的左右方向设定为检测方向，且包括运算部，该运算部由其余两个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对在由这两个轴形成的平面上的、旋转方向上的装置安装倾斜进行识别，并对上述车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

根据本发明的车辆状态检测装置，由于能由三个轴各自的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对车辆状态检测装置相对于车辆的安装倾斜进行修正，因此，能用较少的传感器来对车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度准确地进行检测。

另外，根据本发明的车辆状态检测装置，由于三个轴中的一个轴上的加速度传感器将车辆的左右方向设定为检测方向，且由其余两个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对车辆状态检测装置相对于车辆的安装倾斜进行修正，因此，能用一个轴的加速度传感器可靠地对车辆左右方向上的加速度进行检测，并且能在不受装置相对于车辆的安装角度的在旋转方向上的倾斜的影响，而对前后方向、上下方向的加速度准确地进行检测。

另外，根据本发明的车辆状态检测系统，由于将如下所述构成的车辆状态检测装置安装在车辆的左右两侧，上述车辆状态检测装置在各个轴上设置加速度传感器，从而能对三个轴各自方向上的加速度进行检测，或者上述车辆状态检测装置的三个轴中的一个轴的加速度传感器将车辆的左右方向设定为检测方向，并由其余两个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，从而不仅能从加速度，还能从左右两侧检测结果之差来对旋转方向进行检测。其结果是，除了能对车辆的正面碰撞、侧面碰撞等进行检测之外，还能对车辆的侧翻及侧滑等状态进行检测。

附图说明

图1是本发明实施方式1的车辆状态检测装置的说明图。

图2是将来自该车辆状态检测装置的检测结果输出的通信形态图。

图3是本发明实施方式2的车辆状态检测装置的说明图。

图4是使用图1的车辆状态检测装置的本发明车辆状态检测系统的说明图。

图5是本发明又一车辆状态检测系统的说明图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

实施方式1

图1是本发明实施方式1的车辆状态检测装置的说明图，在X、Y、Z这三个轴上分别设置能对这三个轴各自方向上的加速度进行检测的加速度传感器1、2、3，并包括运算部7，该运算部7由这三个轴的加速度传感器1、2、3的检测结果的矢量和来计算出重力方向。

根据本实施方式1，通过所算出的重力方向来对车辆状态检测装置相对于车辆的安装倾斜进行修正，并能用较少的传感器来准确地对车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

另外，由于上述加速度传感器1、2、3中的至少两个加速度传感器为同一结构，因此，两个加速度传感器的特性相近，这有利于在使用各轴的加速度传感器1、2、3的检测结果的矢量和时缩小误差。

并且，由于各加速度传感器1、2、3包括各自独立的自我诊断功能，因此即使在一个加速度传感器上出现故障，也能通过其余的加速度传感器来进行检测，从而能防止因一个加速度传感器故障而导致无法检测的情况。而自我诊断功能是众所周知的技术，因此省略其详细说明。

另外，运算部7具有将计算出的与车辆状态检测装置相对于车辆的安装倾斜相关的信息输出至外部装置的功能，因此，能减轻在外部装置中由各个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向的负担。另外，通过将车辆状态检测装置相对于车体安装成其重力能施加到所有加速度传感器1、2、3上，从而在任意一个轴X、Y、Z方向上都具有相对于重力方向的倾斜角，从而能更准确地对车辆状态检测装置相对于车体的安装倾斜进行修正。

各加速度传感器1、2、3的输出信号如图2（a）所示设定为在同一信号线上设置时间差来进行输出的结构，藉此能实现装置的简单化。在这种情况下，通过在各加速度传感器1、2、3的输出信号中增加可识别的触发信号或标题信号并输出，就能够在接收该输出信号的一侧容易地识别各加速度传感器1、2、3的输出信号。

除了分别配置在三个轴X、Y、Z上、将检测结果用于计算出重力方向的加速度传感器1、2、3之外，通过增加对车辆左右方向的碰撞进行检测的、测量范围大的加速度传感器，就能准确地检测出所要检测的车辆的左右方向的碰撞。

另外，如图2（b）所示，由于将各加速度传感器1、2、3对同一信号线的输出信号分为电位差和电流差后进行输出，因此，能同时将多个加速度传感器的输出信号加载到一个信号线上，能实现装置的简单化。图示例是同时将Z轴检测信息以电位差输出，并将X轴检测信息以电流差输出的例子。

实施方式2

图3是本发明实施方式2的车辆状态检测装置的说明图，在各个轴上分别设置加速度传感器1、2、3，以能够对三个轴各自的方向进行检测，这三个轴中的一个轴的加速度传感器1将车辆的左右方向设定为检测方向，且由其余两个轴X、Z的加速度传感器1、3的检测结果的矢量和来计算出重力方向。图示例是以使X轴、Z轴倾斜45度的方式将车辆状态检测装置安装到车体上的情况，X轴是－0.7G，Z轴是＋0.7G。另外，当将Z轴沿垂直方向安装时，Z轴为1G，X轴为0G。

根据本实施方式2，由于利用所计算出的重力方向来对车辆状态检测装置的安装倾斜进行修正，因此，能不受在由两个轴构成的平面上的、在旋转方向的装置安装倾斜的影响，而准确地对车辆的前后、左右、上下方向的加速度进行检测。

另外，将用于检测车辆前后或左右方向加速度的加速度传感器以灵敏度轴呈水平的方式配置，且设定为能检测车辆碰撞的测定范围，藉此，通过将碰撞方向的传感器水平配置，不需要进行重力修正，就能构成适用于碰撞检测的测定范围，并能确保与各种用途相适应的测定精度。

另外，运算部7通过将用于计算重力方向的两个轴的检测结果作为矢量合成后的运算值进行输出，从而能减轻在外部装置中由各个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算重力方向的负担。

实施方式3

图4是采用了图1的车辆检测装置的本发明的车辆状态检测系统的说明图，在车辆的左右两侧安装了车辆状态检测装置11、12，这些车辆检测装置11、12在三个轴上分别设置有加速度传感器1、2、3，以能够对三个轴各自方向的加速度进行检测，并且在车辆的前部左右安装了具备加速度传感器4的车辆状态检测装置13、14，还在车辆的中央部安装了具备加速度传感器5、6的控制单元15。

根据上述实施方式3的结构，不仅能检测出加速度，还能从两侧的检测结果之差来检测出旋转方向。即，与在车辆的左右两侧配置一个轴的车辆状态检测装置的现有系统的方式相对的是，本发明的车辆状态检测系统在车辆的左右两侧安装了车辆状态检测装置11、12，且这些车辆状态检测装置11、12在三个轴上分别具有加速度传感器1、2、3，共计增加了四个加速度传感器。然而，利用车辆状态检测装置11、12和前方的车辆状态检测装置13、14以及控制单元15各自装载的加速度传感器1～6，除了能检测出车辆的正面碰撞、侧面碰撞等之外，还能对车辆的侧翻及侧滑等状态进行检测，因此，与现有系统相比，不需要设置两个陀螺传感器。而且，如上所述，陀螺传感器与加速度传感器相比价格昂贵，因此，可因省略了两个陀螺传感器而降低系统的成本。

另外，在现有系统中，用配置于车辆前方的车载状态检测装置和配置于车辆中央的控制单元各自装载的两个加速度传感器对来自前方的碰撞进行检测，并且用配置于车辆左右两侧的车载状态检测装置和配置于车辆中央的控制单元各自装载的两个加速度传感器对来自侧面的碰撞进行检测，但在本发明中，将车辆状态检测装置11、12配置在车辆的左右两侧，利用该车辆检测装置11、12和前方的车辆状态检测装置13、14、或左右两侧的车辆状态检测装置11、12各自装载的加速度传感器，就能对来自前方的碰撞和来自侧面的碰撞进行检测，因此，如图5所示，能削减装载于控制单元15的前方检测用和侧面检测用这两个加速度传感器5、6。

另外，在图5的结构中，不需要将陀螺传感器和加速度传感器全部装载在控制单元15上，因此，能使为了准确发挥这些加速度传感器的功能而要确保足够刚性的控制单元15的壳体结构得以简化。此外，可消除对控制单元15因加速度传递和旋转角测量的问题而配置在车辆中央具有足够刚性的底面上这样的、在设置部位上的制约。

另外，在图4、图5所示的结构中，将在各个轴方向具有加速度传感器的车辆状态检测装置11、12设置在车辆的左右两侧，因此，能在各侧对三个轴方向的加速度进行运算，以进行车辆状态检测，因此能够构成系统的双重系统。

如上所述，在能对车辆的正面碰撞、侧面碰撞、侧翻、侧滑进行检测的车辆状态检测系统中，通过使用本发明的车辆状态检测装置，如下表所示，具有如下很多优点：与现有系统相比，能将所需要的加速度传感器的数量减少两个陀螺传感器和两个加速度传感器，可实现控制单元15的壳体结构的简化，并可提高安装到车辆上的安装部位的自由度。

表

另外，图示例示出了在车辆状态检测装置11或12的内部设置运算部7的结构，但该运算部7也可以设在控制单元15内。在这种情况下，将车辆状态检测装置11或12的加速度传感器1、2、3的输出信号通过图2（a）或图2（b）的通信方式传送到控制单元15。

工业上的可利用性

本发明能有效地应用于在车辆上装载的安全气囊系统中。

Claims

1.一种车辆状态检测装置，其安装在车辆上，并在各个轴上包括加速度传感器，从而能对三个轴各自的方向上的加速度进行检测，其特征在于，包括运算部，该运算部从各所述加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对所述安装倾斜进行修正，并对所述车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

2.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，以能对三个轴各自的方向的加速度进行检测的方式设置在各个轴上的加速度传感器中的、至少两个加速度传感器为相同结构。

3.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，以能对三个轴各自的方向的加速度进行检测的方式设置在各个轴上的加速度传感器包括各自独立的自我诊断功能。

4.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，运算部具有将计算出的与重力方向相关的信息输出至外部的功能。

5.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，三个轴的任一方向均相对于重力方向具有倾斜角。

6.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，运算部在同一信号线上设置时间差来将各加速度传感器的输出信号输出。

7.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，运算部在各加速度传感器的输出信号中增加可识别的触发信号或标题信息后输出。

8.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，增加能对车辆的左右方向的碰撞进行检测的加速度传感器。

9.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，运算部将各加速度传感器的输出信号分为电位差和电流差后输出。

10.如权利要求1所述的车辆状态检测装置，其特征在于，运算部将计算重力方向的三个轴的检测结果作为矢量合成后的运算结果进行输出。

11.一种车辆状态检测装置，其安装在车辆上，并在各个轴上具有加速度传感器，从而能在同一平面上对三个轴各自的方向上的加速度进行检测，其特征在于，所述三个轴中的一个轴上的加速度传感器将车辆的左右方向设定为检测方向，并且包括运算部，该运算部从其余两个轴的加速度传感器的检测结果的矢量和来计算出重力方向，以对由这两个轴构成的平面上的、旋转方向上的装置安装倾斜进行修正，并对所述车辆的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测。

12.如权利要求11所述的车辆状态检测装置，其特征在于，将对车辆的前后、左右方向的加速度进行检测的加速度传感器配置成使灵敏度轴相对于车辆呈水平的状态，从而能对车辆的碰撞进行检测。

13.如权利要求11所述的车辆状态检测装置，其特征在于，运算部将计算重力方向的两个轴的检测结果作为矢量合成后的运算结果进行输出。

14.一种车辆状态检测系统，其特征在于，将权利要求1或11所述的车辆状态检测装置安装在车辆的左右两侧。

15.如权利要求14所述的车辆状态检测系统，其特征在于，通过对在车辆的左右两侧检测到的三个轴方向上的加速度进行运算，能检测出车辆状态。