JP2001512395A - 乗物安全装置制御器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 安全装置制御器（２００）は、衝突時に乗物の搭乗者を保護するための種々の安全装置（４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の起動を可能にする。安全装置は、エアバッグ、シートベルト緊張器、燃料遮断スイッチ、電池切離しスイッチ、非常通報装置および位置通報装置を含む。安全装置制御器は、自己テストを実施し、通信バス（５００）を経由してこれらのテストの結果を中央電子制御装置へ送ることができる。中央電子制御装置（３００）から符号化された指令を受けると、安全装置制御器は、蓄積されたエネルギーを起爆管（スクイブ）または電気機械装置を介して放電し、安全装置を起動する。安全装置の偶発的作動を防止するために、安全装置制御器内に、安全センサ（２７０）を組み込むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 乗物安全装置制御器 背景 本発明は、乗物の衝突時に搭乗者を保護する乗物安全システムに関し、さらに 詳しくは、中央電子制御装置と通信する分散配置された安全装置制御器を利用し て、故障検出と選択的な安全装置の作動とを行う乗物安全システムに関する。 衝突事態を検出しブリッジワイヤまたは半導体起爆管（スクイブ）を点火させ てエアバッグなどの安全装置を作動させる乗物衝突／制御システムが、この分野 で知られている。こうしたシステムは、乗物の大きな衝撃時に確実に動作するこ とが要求される一方、乗物の小さな衝突の時あるいは乗物の衝突がない時には作 動しないことが、保証されていなければならない。一つのタイプの衝突／制御シ ステムは、安全装置の近くに設置され、他の同様のシステムから独立して動作す る。これらのシステムにより安全装置を起動するための処理基準は、連繋する加 速度センサによって検出された加速度の大きさに基づいている。これらの独立し たシステムは、乗物の速度、加速度の方向、搭乗者の着座位置配置などを考慮せ ず、また、構成要素の故障を検出する手段も、こうした故障を運転者に伝える手 段も持たない。これらのシステムの中には、連繋する起爆管の点火または電気機 械装置の作動による、連繋した安全装置の作動を制御するために、マイクロプロ セッサを使用するものもある。 もう一つのタイプの衝突／制御システムは、通常、マイクロプロセッサが組み 込まれた中央制御装置を有し、この中央制御装置は、加速度センサデータを読取 り、連繋する起爆管の点火または電気機械装置によってエアバッグやシートベル ト緊張装置（テンショナー）などの乗物安全装置のすべてを作動させるかとうか を決定する。これらの乗物安全装置は、中央制御装置によって直接制御される。 これらのシステムは、通常、構成要素の故障を検出する限られた手段を有するも のの、どの安全装置を選択的に作動させるかを決定するために、乗物の速度、加 速度の方向、搭乗者の着座位置等の、他の乗物システムから得られるデータを使 用することはしない。この構成において中央制御装置から、直接、乗物安全装置 を作動させることのさらなる問題は、安全装置作動信号が、中央制御装置に、直 接、電線路で伝送される(hardwired)点である。この構成では、電池電圧または 接地への作動信号のケーブルの短絡が、安全装置の偶発的な作動を引き起こしか ねない。誘導過渡現象やその他の電磁妨害現象も、この構成において安全装置の 動作に有害な影響を及ぼす可能性がある。これらのシステムのさらなる問題点は 、乗客座席の数などの、異なる乗物の構成に適合すべく追加の安全装置を付加す ると、追加の構成要素を中央制御装置を付加しなければならない、ということで ある。これは、安全装置の最大装備に適合するように、乗物中での中央制御装置 に必要とされる空間を大きくする。 図面の簡単な説明 図１は、通信バスを経由して電子制御装置と通信する複数の安全装置制御器を 備える乗物安全システムのブロック図である。 図２は、ポイント・ツー・ポイント接続の通信バスを経由して電子制御装置と 通信する複数の安全装置制御器を備える乗物安全システムのブロック図である。 図３は、デイジーチェーン接続された通信バスを経由して電子制御装置と通信 する複数の安全装置制御器を備える乗物安全システムのブロック図である。 図４は、エネルギー蓄積キャパシタを充電するための電力を乗物の電池が直接 供給する構成の安全装置制御器のブロック図である。 図５は、エネルギー蓄積キャパシタを充電する電力変換器に乗物の電池が電力 を供給する構成の安全装置制御器のブロック図である。 図６は、エネルギー蓄積キャパシタを充電する電力変換器に乗物の電池が電力 を供給する構成の安全装置制御器のブロック図である。 発明の詳細な説明 図１を参照すると、本発明の概念に基づく乗物安全システム１００の実施態様 が示されている。乗物安全システム１００は、それぞれが安全装置の作動を制御 するともに、典型的には連繋する安全装置の近傍に配されている複数個の安全装 置制御器２００を有する。図１に示された典型的な安全装置は、これに限定され るものではないが、運転者エアバッグ組立体４１０、乗客エアバッグ組立体４２ ０、シートベルト緊張器組立体４３０、燃料遮断スイッチ組立体４４０、電池切 離しスイッチ組立体４５０、非常通報組立体４６０および位置通報組立体４７０ を含んでいる。各安全装置制御器２００は、通信バス５００を経由して電子制御 装置（ＥＣＵ）３００と通信する。 図１を参照して、ＥＣＵ（電子制御装置）３００は、ＥＣＵ通信インタフェー ス３２０、ＥＣＵ外部データインタフェース３３０、ＥＣＵ診断ポートインタフ ェース３５０、ＥＣＵ加速度センサ３４０、ＥＣＵメモリ３６０およびＥＣＵ制 御回路３１０を有する。ＥＣＵ通信インタフェース３２０は、制御およびデータ 交換のために、ＥＣＵ制御回路３１０に接続されている。ＥＣＵ通信インタフェ ース３２０は、通信バス５００を経て安全装置作動指令と保全（インテグリティ ：integrity）データ指令を安全装置制御器２００に送信する装置を含む。ＥＣ Ｕ通信インタフェース３２０は、さらに、安全装置制御器２００から通信バスを 経て保全データと故障警報メッセージを受信する装置を含み、通信バス５００へ のデータの送受信に使用される通信プロトコルを管理する。 安全装置作動指令と保全データ指令は、特定の安全装置制御器２００を選択す るためのバイナリ符号化アドレス部分と、選択された安全装置制御器２００によ って実行される動作を指定するバイナリ符号化指令部分とからなる。 ＥＣＵ外部データインタフェース３３０は、制御とデータ交換のために、ＥＣ Ｕ制御回路３１０に接続されている。ＥＣＵ外部データインタフェース３３０は 、乗物中の他のシステムとの間でデータの送受信を行う。これらのデータには、 ここで述べるものに限定されるわけではないが、アンセリックス(anthelix)ブレ ーキ装置からの速度データ、アクティブサスペンション装置からのロールオーバ ー・データ、操舵装置からのロールオーバー・データ、乗客座席占有装置(passe nger seat occupancy system)からの乗客座席占有データが含まれる。 ＥＣＵ診断ポートインタフェース３５０は、制御とデータ交換のために、ＥＣ Ｕ制御回路３１０に接続されている。ＥＣＵ診断ポートインタフェース３５０は 、乗物安全システム１００上でサービス診断テストを実施するための外部装置を 含む。このサービス診断テストは、ＥＣＵメモリ３６０の内容の読出し、ＥＣＵ ３００上での診断テストの実行、保全データの収集と故障警報メッセージの生成 による安全装置制御器２００自身に診断テストを実施させること、ならびに、安 全 装置制御器２００からの保全データと故障警報メッセージへのアクセスを含んで いる。乗物安全システム１００のあるものは、国際標準化機関(ISO:Internation al Standards Organization)規格９１４１に合致するＥＣＵ診断ポートインタフ ェース３５０を有する。 ＥＣＵ加速度センサ３４０は、制御とデータ交換のために、ＥＣＵ制御回路３ １０に接続されている。ＥＣＵ加速度センサ３４０は、乗物に固く取り付けられ 、乗物の１以上の運動軸に沿って加速度の大きさおよび方向を計測し、このデー タをＥＣＵ制御回路３１０に供給する。ＥＣＵ加速度センサ３４０からのデータ は、乗物の衝突に起因する衝撃の重大さと方向とに関連するデータを与える。 ＥＣＵメモリ３６０は、制御とデータ交換のために、ＥＣＵ制御回路３１０に 接続されている。ＥＣＵメモリ３６０は、乗物の衝突パラメータと、乗客の配置 パラメータと、ＥＣＵ加速度センサ３４０からのデータと、ＥＣＵ３００および 安全装置制御器２００からのシステム保全データおよび故障警報メッセージと、 乗物衝突アルゴリズムと、安全装置作動ロジックとを格納する装置を含む。ＥＣ Ｕメモリ３６０は、不揮発性メモリであって、電源が切れたときでもメモリの内 容が消失することはない。 ＥＣＵ制御回路３１０は、ＥＣＵ通信インタフェース３２０、ＥＣＵ外部デー タインタフェース３３０、ＥＣＵ診断ポートインタフェース３５０，ＥＣＵ加速 度センサ３４０及びＥＣＵメモリ３６０を制御しこれらとデータ交換を行うとと もに制御アルゴリズムを実行する装置を含んでいる。安全装置を作動させるかど うかを決定するためにＥＣＵ制御回路３１０で実行される制御アルゴリズムは、 乗物衝突パラメータとＥＣＵ加速度センサ３４０からのデータとに応じて乗物衝 突アルゴリズムを実行し、乗客座席配置パラメータと乗物衝突アルゴリズムとに 応じて安全装置作動ロジックを実行することを含む。ＥＣＵ制御回路３１０は、 また、システム診断テストを実行し、ＥＣＵ外部データインタフェース３３０を 通じて運転者に故障通報を行うことができる。衝突アルゴリズムによって実行さ れる機能の一例として、乗物の速度と加速度に基づき、安全装置の作動を正当化 するに十分なほど乗物の衝突が重大であるかどうかを決定することが挙げられる 。乗物のサスペンションシステムまたは乗物の操舵システムからのロールオーバ ー・データを、安全装置の作動を決定する衝突アルゴリズムへの入力として使用 して、さらに改善を図ることもできる。ＥＣＵ制御回路３１０は、ＥＣＵ外部デ ータインタフェース３３０から得られる乗物ハーネス型式データを使って、乗物 のタイプと装備配置を決定し、このデータを衝突制御アルゴリズムおよび安全装 置作動ロジックへの入力データとして使用することも可能である。 乗物の速度データは、一般には、車のアンセリックス(anthelix)ブレーキシス テムから引出せる。安全装置作動ロジックによって果たされる機能の一例として 、乗客座席占有データに基づき、乗客が位置しているところのみの安全装置の選 択的な作動を可能にすることが、挙げられる。 ＥＣＵ制御回路３１０の好ましい態様は、ＥＣＵ通信インタフェース３２０お よびＥＣＵ外部データインタフェース３３０を制御してこれらとデータの交換を 行い、さらに、ＥＣＵ診断ポートインタフェース３５０を制御し、ＥＣＵ加速度 センサ３４０を制御し、ＥＣＵメモリ３６０の制御するということを含む、ＥＣ Ｕ制御回路３１０の機能を実行するマイクロプロセッサを有している。 一般的な通信バス５００が図１に示されている。図２は、図１と同じ乗物安全 システム１００であるが、ポイント・ツー・ポイント接続の通信バス５１０の構 成のものを示している。図３は、図１と同じ乗物安全システム１００であるが、 デイジーチェイン接続の通信バス５２０の構成のものを示している。図２に示す ポイント・ツー・ポイント接続の通信バス５１０の構成は、図２に示す各安全装 置制御器２００がＥＣＵ３００に接続するためにそれぞれ独立したケーブルを必 要とするため、比較的複雑であって、図３に示すデイジーチェイン接続の通信バ ス５２０の構成より、高価である。 図３のデイジー・チェイン接続の通信バス５２０の構成は、図２に示すポイン ト・ツー・ポイント接続の通信バス５１０の構成より、使用ケーブルの量は少な くて済み、設置作業も容易である。しかしながら、図２の構成では、ケーブル１ 本の断線は安全装置制御器１台を使用不能にするだけであるが、図３の構成では ケーブル１本の断線で、おそらくすべての安全装置制御器が使用不可能になるで あろうから、図２に示す通信バス構成の方が、図３に示すものよりも信頼性に優 れている。実際には、ポイント・ツー・ポイント接続のバス構成とデイジーチェ イン接続のバス構成の両方を組合わせたものが、乗物安全システムで使われてい る。 図１、図２および図３に示されたバス構成の好ましい態様は、高速、デジタル 電子双方向シリアル通信バスである。別の態様としては、高速、デジタル電子双 方向パラレル通信バスと、高速、デジタル光ファイバ双方向シリアル通信バスが 含まれる。一つのタイプの高速、デジタル電子双方向シリアル通信バスは、２本 の電気伝導体ケーブルを用いて構成される。この２本の電気伝導体ケーブルは、 電気エネルギーを安全装置制御器２００に供給するのに用いられるほか、安全装 置作動指令、保全データ指令、安全装置制御器保全データおよび故障警告メッセ ージを運ぶのにも使用される。 安全装置制御器２００は、典型的には各連繋する安全装置の近くに配置され、 通常は、起爆管、またはラッチ・リレーのような電気機械装置を作動させ、これ により安全装置を作動させる。安全装置制御器２００は、運転者エアバッグ組立 体４１０、乗客エアバッグ組立体４２０、シートベルト緊張器組立体４３０、燃 料遮断スイッチ組立体４４０、電池切離しスイッチ組立体４５０、非常通報組立 体４６０および位置通報組立体４７０を含みこれらに限定されるものでない多種 多様の安全装置組立体内に典型的には取り付けられ、これら安全装置組立体を作 動させる。 図４を参照すると、乗物安全システムにおいて安全装置４００の作動を制御す るための安全装置制御器（ＳＤＣ）２００が示されている。ＳＤＣ（安全装置制 御器）２００は、通常、連繋する安全装置４００の近くに配置され、乗物電池正 電圧６１０および乗物電池負電圧６２０などの電源と、通信バス５００とに接続 される。ＳＤＣ２００は、運転者エアバッグ組立体、乗客エアバッグ組立体、シ ートベルト緊張器組立体、燃料遮断スイッチ組立体、電池切離しスイッチ組立体 、非常通報組立体および位置通報組立体を含みこれらに限定されるものでない多 種多様の安全装置組立体内に典型的には取り付けられ、これら安全装置組立体を 作動させる。ＳＤＣ２００は、安全装置４００を直接作動させたり、起爆管を点 火しこれによって安全装置４００を作動させたり、あるいはラッチ・リレーなど の電気機械装置を作動させこれによって安全装置４００を作動させたりすること が できる。 ＳＤＣ２００は、乗物電池正電圧６１０と乗物電池負電圧６２０からその電力 を受け、ＳＤＣエネルギー蓄積キャパシタ２４０に電力を供給する電力変換器２ ６０を含む。ＳＤＣエネルギー蓄積キャパシタ２４０は、ＳＤＣ安全センサ２７ ０に接続され、ＳＤＣ安全センサ２７０は、ＳＤＣ安全装置作動回路２３０に接 続されている。ＳＤＣ２００は、通信バス５００に接続するＳＤＣ通信インタフ ェース２２０と、ＳＤＣ制御回路２１０とをさらに含む。ＳＤＣ制御回路２１０ は、ＳＤＣ診断回路２５０とＳＤＣ安全装置作動回路２３０にも接続されている 。ＳＤＣ安全装置作動回路２３０は、安全装置４００にも接続されている。 図４に示すＳＤＣエネルギー蓄積キャパシタ２４０は、エネルギーを蓄積し、 乗物電池正電圧６１０と乗物電池負電圧６２０とからその電力を受けるＳＤＣ電 力変換器２６０によって供給される電圧レベルまで、充電される。一般には、乗 物電池正電圧６１０と乗物電池負電圧６２０の間の電位差は、１２ボルトである 。ＳＤＣ電力変換器２６０によってＳＤＣエネルギー蓄積キャパシタ２４０に供 給される電圧は、一般には２５ボルトである。ＳＤＣ電力変換器２６０は、典型 的には、ＤＣ−ＤＣコンバータである。 安全装置制御器２００の別の構成では、ＳＤＣ電力変換器２６０は、安全装置 制御器を構成する電子回路に対しても安定化された電圧を供給する。安全装置制 御器２００の上述した態様の別の変形例では、ＳＤＣ電力変換器２６０は、独立 した乗物電池端子からではなく、むしろ、シリアル通信バスを構成するのに使用 される２本の電気伝導体ケーブルから電力を受ける。ＳＤＣエネルギー蓄積キャ パシタ２４０は、ＳＤＣ安全センサ２７０を経てＳＤＣ安全装置作動回路２３０ にも接続される。ＳＤＣ安全センサ２７０は、安全装置４００の偶発的動作ある いは誤動作を防止する、電気機械式加速度センサである。 ＳＤＣ２００は、通信バス５００から安全装置作動指令および保全データ指令 を受信するＳＤＣ通信インタフェース２２０も有し、安全装置作動指令および保 全データ指令は、ＳＤＣ制御回路に送出される。これらの指令は、典型的には、 特定の安全装置制御器２００を選択するバイナリ符号化アドレス部分と、実行さ れるべき動作を決定するバイナリ符号化指令部分とからなる。ＳＤＣ通信インタ フェース２２０は、また、通信バスプロトコルを処理し、保全データ指令に応答 して、安全装置制御器保全データと故障警報メッセージをＳＤＣ制御回路２１０ から通信バス５００上に送出する。 通信バス５００は以下の変形例のうちの１つから構成できる。すなわち、好ま しい実施態様における高速、デジタル電子双方向シリアル通信バス、代替実施態 様における高速、デジタル電子双方向パラレル通信、および、さらに別の代替実 施態様における高速、デジタル光ファイバ双方向シリアル通信バスである。ＳＤ Ｃ通信インタフェース２２０は、制御とデータ交換のために、ＳＤＣ制御回路２ １０に接続されている。 図４のＳＤＣ２００は、好ましい態様ではマイクロプロセッサであって、ＳＤ Ｃ通信インタフェース２２０、ＳＤＣ診断回路２５０およびＳＤＣ安全装置作動 回路２３０を制御するＳＤＣ制御回路２１０をさらに有する。ＳＤＣ制御回路２ １０は、ＳＤＣ通信インタフェース２２０からの安全装置作動指令とＳＤＣ診断 回路２５０からの動作不良を示さない安全装置制御器保全データとに応じてＳＤ Ｃ安全装置作動回路２３０に送出される、ＳＤＣ安全装置作動信号２８０を生成 する。 典型的にはマルチプレクサとアナログ／デジタルコンバータとからなるＳＤＣ 診断回路２５０は、ＳＤＣ安全センサ２７０、安全装置４００、ＳＤＣエネルギ ー蓄積キャパシタ２４０及びＳＤＣ安全装置作動回路２３０のそれぞれについて の保全データを含む安全装置制御器保全データを読取り、さらに、ＳＤＣ電力変 換器２６０の機能性データを読取る装置を含む。このデータは、ＳＤＣ制御回路 ２１０に提供される。さらに、ＳＤＣ制御回路２１０は、ＳＤＣ通信インタフェ ースから保全データ指令を受けると、ＳＤＣ診断回路２５０から安全装置制御器 保全データを読み取り、安全装置保全データの値を予め設定された限界値と比較 し、限界値を超える場合には故障警報メッセージを生成する。そして、安全装置 保全データと生成された全ての故障警報メッセージとが、ＳＤＣ通信インタフェ ース２２０によって、通信バス５００に送出される。ＳＤＣ制御回路２１０から ＳＤＣ安全装置作動信号２８０を受取ると、ＳＤＣ安全センサ２７０が作動して いれば、ＳＤＣ安全装置作動信号２８０に応答して、ＳＤＣ安全装置作動回路２ ３０は、ＳＤＣエネルギー蓄積キャパシタ２４０に蓄積されたエネルギーを安全 装置４００に結合する。この結果、安全装置４００を介してＳＤＣエネルギー蓄 積キャパシタ２４０が放電し、安全装置４００が作動させられることになる。Ｓ ＤＣ安全装置作動回路２３０は、典型的には、電流スイッチからなる。 図４は、上述した特徴を備える安全装置制御器２００を示している。しかしな がら、この実施態様の説明の範囲と趣旨を免脱することなく、ＳＤＣ２００の数 多くの変形例を構成することができる。図５に示した一例では、図４に示された 内容からＳＤＣ安全センサ２７０が取り除かれている。図６に示す別の例では、 図４に示された内容から、ＳＤＣ安全センサ２７０とＳＤＣ電力変換器の両者が 取り除かれている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． （ａ）エネルギー蓄積キャパシター（２４０）と、 （ｂ）通信バス（５００）からの安全装置作動指令を受信する通信装置（３０ ０）と、 （ｄ）安全装置制御器の保全データを読み取る診断装置（２５０）と、 （ｅ）前記安全装置作動指令および前記保全データに応答して安全装置作動信 号を生成する制御装置（２１０）と、 （ｆ）前記安全装置作動信号に応答して、前記エネルギー蓄積キャパシターに 蓄積されたエネルギーを安全装置に結合し、これによって、前記エネルギー蓄積 キャパシターが前記安全装置を通って放電し、前記安全装置を作動させる、作動 回路（２３０）と、を有する、 乗物安全システムにおける安全装置（４１０，４２０，４３０，４４０，４５ ０，４６０，４７０）の作動を制御するための安全装置制御器（２００）。 ２． さらに、前記エネルギー蓄積キャパシタ（２４０）と前記作動回路（ ２３０）との間に挿入され前記安全装置の誤作動を防ぐための安全センサ（２７ ０）を有する、請求の範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（ ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御する ための安全装置制御器（２００）。 ３． 電力変換器（２６０）をさらに有する請求の範囲第１項または第２項 に記載の乗物安全システムにおける安全装置（４１０，４２０，４３０，４４０ ，４５０，４６０，４７０）の作動を制御するための安全装置制御器（２００） 。 ４． 前記通信バス（５００）が高速、デジタル電子双方向シリアル通信バ スである請求の範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（４１０ ，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御するための 安全装置制御器（２００）。 ５． 前記通信バス（５００）が高速、デジタル電子双方向パラレル通信バ スである請求の範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（４１０ ，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御するための 安全装置制御器（２００）。 ６． 前記通信バス（５００）が高速、デジタル光ファイバ双方向シリアル 通信バスである請求の範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（ ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御する ための安全装置制御器（２００）。 ７． （ａ）前記制御装置（２１０）が、さらに、前記診断回路（２５０） から前記安全装置制御器保全データを読み取り、前記安全装置制御器保全データ を予め設定された限界値と比較し、前記限界値を超える場合には故障警報メッセ ージを発生する装置を含み、 （ｂ）前記通信装置（３００）が、前記制御装置に応答して、前記安全装置制 御器保全データおよび前記故障警報メッセージを前記通信バスに送出する装置を 含む、請求の範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（４１０， ４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御するための安 全装置制御器（２００）。 ８． 前記制御装置（２１０）がさらにマイクロプロセッサを含む請求の範 囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（４１０，４２０，４３０ ，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御するための安全装置制御器（ ２００）。 ９． 前記安全装置制御器が前記安全装置の近傍に配置されている、請求の 範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安全装置（４１０，４２０，４３ ０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を制御するための安全装置制御器 （２００）。 １０． 前記安全装置制御器が起爆管（スクイブ）を作動させ、それによって 安全装置が起動される、請求の範囲第１項に記載の乗物安全システムにおける安 全装置（４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０）の作動を 制御するための安全装置制御器（２００）。