JP2002515977A - 車両衝突感知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無指向性加速度測定をおこなう車両衝突感知システムが、１）三個以上の好適には自己試験可能の加速度計（10,12,14）をアレーで実質的共面上に軸（8,20,22）を互いに傾け且つ一点近くの領域で交叉させて取り付け組立体(26)、及び２）電子式制御モジュール（30）を含む。加速度計信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）が、関連加速度ベクトル（Ｒ）の重複性を提供する。関連加速度基底ベクトルについて成分の大きさを加速度計信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）から計算して関連安全拘束システム（801,802,803,804）のための衝突判定に用いる。電子式制御モジュール内のアルゴリズム（500,600,700）が、加速度計オフセットを除去し、一つの加速度計からの加速度測定値が他の加速度計からの加速度測定値に基づくその対応見積値と一致して加速度測定値に矛盾がないかを判定し、自己試験を制御し、矛盾のない加速度測定値のみを用いて衝突を検出し、適切に関連安全拘束システム（801,802,803,804）を起動する。

Description

【発明の詳細な説明】 車両衝突感知システム 関連出願の参照 本出願は1996年10月16日付仮出願第60/029,126号の利益を請求する。 発明の分野 本発明は一般的に車両衝突感知用システム及び方法に関し、特に車両安全シス テム内に複数の加速度計を有する無指向性衝突感知用改良システム及び方法に関 する。 発明の背景 車両には搭乗者障害緩和のため車両衝突に応答して起動する安全拘束アクチュ エータを含む場合がある。このような拘束アクチュエータの例には、エアバッグ 、シートベルト・プリテンショナ、及び展開可能膝当てが含まれる。これらの車 両衝突は車両長軸に対し広範囲の方向にわたって生じるが、ある種の拘束アクチ ュエータの有効性には方向依存性があることがある。特定のエアバッグ拘束シス テムは衝突につき拘束システム軸に沿う特定の一方向に最良の搭乗者防護を提供 するが、衝突角度が好適方向から離れると防護水準が低下する。例えば、正面エ アバックシステムは車両長軸に沿う方向を向いた衝突には最良の防護を提供する が、車両長軸に対し測定して衝突角度を有する斜め又は軸外れ衝突には防護を提 供はするが場合によってその程度は小さくなる。大きさで４５度未満の衝突角度 については、衝撃は主として前向きであるが、４５度から１３５度の間の衝突角 度については衝撃は主として横向きで、１３５度から１８０度の間の衝突につい ては、衝撃は主として後向きである。 正面及び横衝撃のエアバッグシステムのいずれも当該技術で公知であり、各シ ステムがそれぞれの範囲の衝突角度内の衝突に際してのみ起動されるのが好適で ある。例えば、正面エアバッグシステムは横衝撃の間に起動されないのが好適で あり、横衝撃エアバッグシステムは正面衝撃の間に起動されないのが好適である 。前記各システムは、展開されないと搭乗者が障害を蒙る衝突の際に好適に展開 される関連角度範囲を有する。 所定の衝突範囲に対して好適に起動される特定の安全拘束アクチュエータをこ こでは安全拘束システムと称し、所定の車両は複数の前記安全拘束システムを有 していてもよい。所定の車両内の各安全拘束システムに対して、搭乗者障害緩和 のために安全拘束システムの起動を必要とするように設定された、各種の激甚度 水準を有する関連する一連の衝突がある。その余の衝突に関しては、搭乗者に対 する拘束に起因する障害の危険性軽減のため、または拘束システム起動に伴う不 要な修理費用を省くため、拘束システムが起動されないのが好適である。 安全拘束システムは衝突関連の加速度を検知し加速度一時間波形から安全拘束 システムに起動信号を送るか否か、及びそいつ送るかを識別する衝突識別システ ムにより起動される。エアバッグシステムについては、この起動信号は一般に、 エアバッグ充満に必要なガスを発生するインフレータ中のガス発生組成物を点火 する点火器を点火するのに十分な大きさの電流と時間とを含んでいる。。衝突識 別システムは一般に関連拘束システム軸に合わせて並んだ拘束感知システム軸を 有する。例えば、正面エアバッグシステムについては、拘束システム軸と拘束感 知軸とは双方とも車両長軸に合わせてあり、横衝撃エアバックについては、拘束 システム軸と拘束感知軸とは双方とも車両長軸に直交している。加速度のオフセ ット成分は時により、特に衝突判定システムに関連するセンサが衝突途中で車両 の構造的変形により回されたとき、軸方向成分と解釈されるが、一般的に、拘束 感知軸に沿う方向を向いた加速度成分が関連拘束システムの起動を判定する。 衝突識別システムは、拘束システム起動を必要とする衝突条件−ＯＮ条件と、 拘束システムを起動しないのが好適な衝突条件−ＯＦＦ条件との間の識別をしな ければならない。これら二つの条件の境界線はしきい条件と呼ばれる。しきいに 近い条件で拘束システムを起動しないのが好適な条件を「しきい−ＯＦＦ」条件 （例えば8MPH）と呼び、一方しきいに近い条件で拘束システムを起動するのが好 適な条件は「しきい−ＯＮ」条件と呼ぶ。 既知の一連の衝突識別システムは一般に、車両衝突帯またはエンジン室内の色 々な位置におかれ取り付けられた複数の機械的識別センサを利用する。各機械的 衝突識別センサは特性減衰水準を有する。これを増やすと、つまり減衰し過ぎる と、センサはデルタ速度スイッチに似た働きをし、減らすと、つまり減衰が足り ないと、センサは加速スイッチに似た働きをする。境界線衝突、つまり「しきい −ＯＦＦ」条件、が安全拘束システムを起動するの防止するため、機械的識別セ ンサは一般に、「しきい−ＯＦＦ」条件が安全拘束システムを起動するのを防止 するよう10-12MPHの範囲のデルタ速度しきい値を持たせて、強く減衰させるが、 対応する「しきい−ＯＮ」性能が変数になるとの関連欠点を伴う。一般的に機械 的センサは加速度信号に応じて機械的スイッチを閉じることにより作動する。 作動に当たっては、複数の機械的識別センサのいずれかが関連安全拘束システ ムを起動できる。また、普通は安全確保センサを安全拘束システムと直列に置い てシステムの騒音不感度を改善するが、ここで安全拘束システムを起動するには 、センサの感知特性がその関連しきい値を超えた状態をＯＮであらわすとき、機 械的識別センサのいずれかがＯＮであり、かつ安全確保センサがＯＮでなければ ならない。換言すると、安全拘束システムの起動は、複数の機械的識別システム の論理ＯＲ組合せを安全確保センサと論理ＡＮＤと組み合わせて与えられる。安 全確保センサは、典型的には比較的低い切り換えしきい値（例えば1-2G）を持つ 単なる機械的スイッチであるが、これは搭乗者障害を緩和するために必要のなか ったエアバッグ拘束システムの展開により搭乗者が傷付けられることがあるので 、衝突判定には不適である。 既知の別の衝突識別システムは、加速度計を組み込んだ電子式制御モジュール を含む単点識別衝突センサを利用する。これにより電子式制御モジュールが加速 度計の測定する加速度波形を処理し、感知特性にしたがって選択された加速度波 形特性が固有しきい値を超えるとき信号を出力して安全拘束システム起動する。 感知特性は一般的に電子式制御モジュール内のマイクロプロセッサが実行するア ルゴリズムにより与えられる。この起動信号は、電圧水準、電流水準またはスイ ッチ閉鎖などを含む各種の形を取るがそれらに限られない。単点識別衝突センサ は車両内に設置され、普通その位置は、関連拘束システムを起動しなければなら ない衝突の組の範囲内の各衝突のため加速度信号が観測できる位置である。単点 識別衝突センサの例は、米国特許5,067,745、5,365,114、5,396,424、5,495,414 及び5,587,906に見出される。 先行技術は、自己試験可能の衝突センサに基づく加速度計を教示する。米国特 許5,387,819、5,506,454、5,433,101及び5,495,414は、移動電極の電気容量を感 知する加速度計の利用を教示する。それにより静電歪みを用いて感知素子が自己 試験できる。米国特許4,950,914及び5,428,340は、反圧電効果の利用により試験 される圧電感知素子の利用を教示する。米国特許5,375,468及び5,377,523は、バ イブレータと結合した圧電加速度計の利用を教示する。米国特許4,950,915は、 音響エネルギを用いて試験される圧電センサの利用を教示する。米国特許5,440, 913は、通常運転状態下で連続的に試験される二重加速度計の利用を教示する。 先行技術は、共通軸上にある複数の重複した加速度計の使用を教示する。これ により両加速度計信号を処理し比較して、個々の加速度計からの別々の信号が一 定の許容範囲内で等しくないときは信号を拒絶する。この既知の重複したスキー ムは一つの加速軸のみに対して有効である。米国特許5,182,459及び5,363,303は 、各々が試験できる圧電加速度計の利用を教示する。米国特許5,389,822及び5,0 86,276は、ほぼ同一場所に設置された二つの加速度センサのＡＮＤ組合せを教示 する。複数の重複した加速度計が単一軸のみに沿う加速度を感知する。したがっ て無指向性加速度感知を必要とし、それにより複数の感知軸を組み込んだシステ ムにおいては、この安全確保配置は各感知軸用に二つの加速度計を必要とする。 単点識別衝突センサは信頼性改善及び加速度誤測定防止対策のため安全確保セ ンサを含むことがある。電子機械式スイッチまたは安全確保センサを物理的に加 速度計軸と並べておき一定の減速しきい値に達したとき閉じる。アルゴリズムが 車両加速度測定値を処理する。アルゴリズム・プロセッサは他方で電子機械式ス イッチとＡＮＤ関係で構成されたシリコン・スイッチを制御する。したがって、 電子機械式スイッチ閉鎖はＡＮＤ要件を満たすため時間的に加速度信号制御の閉 鎖と一致しなければならない。電子機械式配列は加速度の一軸に沿ってのみ働く 。米国特許5,261,694は、単点識別衝突センサが別途故障した場合に安全確保セ ンサが衝突識別センサとして再構成できることを教示する。この場合この再構成 可能安全確保センサは加速度計に基づいて識別する衝突センサと共通のハウジ ングに同置する。米国特許5,416,360は、信頼性改善のための機械式衝突センサ と電子式衝突センサとの組み合わせを教示する。 加速度誤測防止対策用電子機械式安全確保センサの欠点は下記の通りである。 ａ）既知システム内の複数スイッチは「ＡＮＤ」法で構成されているので、両ス イッチは車両寿命全体にわたり全環境条件下で同時に閉じるよう較正しなければ ならない。 ｂ）電子機械式センサは、大型で高価である。 ｃ）電子機械式センサは、スイッチが正しい順序で閉じないと機能不全と見なさ れる。 d）電子機械式センサは、適時切り換えの失敗または全切り換えの失敗を招く検 出不能な障害モードを有する。 ｅ）電気機械式センサは加速度軸上でのみ作動する。したがって多軸加速度を「 安全確保」する必要があるとき、このシステムは加速度測定の各方向毎に別のセ ンサを必要とする。 先行技術は、衝突方向に基づくエアバッグ起動制御を教示する。米国特許5,60 9,358は、衝突方向と規模との判定用に機械式衝突センサと加速度計に基づく衝 突センサとの組合せを導入し、その上で複数の関連エアバッグ展開の可否を決定 するシステムを開示する。米国特許4.836,024及び5,173,614は、車両長軸の右と 左とに角度的にずらせて反応特性を改め衝撃方向を判定する一対の加速度計を教 示する。米国特許5,202,831、5,234,228及び5,260,203は、衝突方向判定用に縦 方向と横方向との衝突センサの組合せを教示する。しかし、別の加速度計の軸が 互いに傾いているので、これらの先行技術は別々の信号の検証に必要な重複性(r edundancy)に欠ける。 先行技術は、二個より多い複数の互いに傾いた加速度計を用いる加速度測定を 教示する。米国特許5,547,149は、航空機安全拘束システムに組み込まれた三列 の加速度計のシステムを開示する。各加速度計列は互いに傾き信頼性改善のため 複数の加速度起動センサから構成される。しかし、別個の加速度計列からの加速 度計の利用が、関連加速度ベクトルの基底成分決定のためか、又は別方向からの 加速度測定値の首尾一貫性の試験による信頼性改善のためかの目的に関する教示 はない。 先行技術は、信頼性と障害許容範囲との改善のためストラップダウン航法装置 内の重複加速度計とジャイロ素子とを教示する。米国特許4,914,598では、四個 以上のジャイロ装置と四個以上の加速度計が互いに相対的に傾けられ、共通基準 軸に対し放射状に伸びる各軸を配置され、その軸が共通基準軸に一致する想像上 の円錐上に配置されている。米国特許5,297,052では、同様の複数のジャイロ装 置と加速度計とを十二面体の十二面のうち六面に直交して並べた軸に配置してい る。障害ジャイロ装置はパリテイ関係及び多数決回路の使用により識別される。 重複プロセッサがさらに信頼性を改善する。 発明の要約 本発明は、三個以上の無指向性加速度感知及び安全確保用加速度計のアレーを 、同一面内で、単一中央設置位置から作成することにより上記の問題点を克服す る。生じる三個の加速度信号を組み合わせて互いに検証して、先行技術の検知不 能な障害モードを排除する。三個の加速度計のアレーは単一総合回路板上に比較 的小型で廉価にまとめられる。本発明のシステムは各種の向きで取り付けられ、 加速度計の対称配置を有する好適態様においては、本発明を含む関連電子制御モ ジュールが簡単な再較正手順を受けるだけで９０度増し分で回転できる。 無指向性加速度計は一面内で加速度を測定するので、正面エアバッグシステム と横エアバッグシステムとの組合せのように、複数の拘束軸を有する安全拘束シ ステムの制御に有用である。一面内の不定加速度ベクトルは、二つの関連基底ベ クトルの大きさ、例えば、デカルト面内の縦方向（Ｙ）と横方向（Ｘ）加速度成 分、により表わされる。従って、この加速度ベクトルは二つの自由度を有してお り、ベクトルを定義するには異なる方向を向く最低二つの加速度測定値が必要で ある。加速度ベクトルの定義には二つの前記測定成分だけで十分なので、二つを 超える前記測定成分は重複性を提供し、これは加速度誤測定値の検出と無視との ため利用できる。 したがって、本発明の一つの目的は、無指向性の改善衝突感知システムの提供 にある。 本発明の追加の目的は、信頼性の高い改善衝突感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、電磁気的干渉からの誤起動に比較的不感な改善衝突 感知システムの提供にある。 さらに本発明の目的は、単一センサが故障したときでもベクトル加速度測定値 を作る改善衝突感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、障害許容範囲の大きい改善衝突感知システムの提供 にある。 これらの目的にしたがって、本発明の一つの特徴は、異方向を向く対応感知軸 を有するほぼ共面の三個の加速度計の組込である。 本発明の別の特徴は、共通点付近で一般に交叉する対応感知軸を有するほぼ共 面の三個の加速度計の組込である。 本発明のさらに別の特徴は、第三加速度計の予想加速度を最初の二つの加速度 計の加速度測定値から計算するための、及び次いでこの予想加速度測定値を第三 加速度計の実際測定値と比較して対応する加速度測定値の妥当性を判定するため の手段の組込である。 本発明のさらに別の特徴は、加速度計の各単独対から基底ベクトルの組の成分 を計算するための、及び次いで基底ベクトル成分の関連する組を比較して対応す る加速度測定値の妥当性を判定するための手段の組込である。 本発明のさらに別の特徴は、対応する加速度測定値が妥当性を欠くとき安全拘 束システムの展開を阻止する手段の組込である。 本発明に固有の特徴は、多数の付随した利点を提供する。本発明の先行技術に 対する一つの利点は、最小数の加速度計を用いてベクトル加速度の重複測定値を 提供することである。 本発明の別の利点は、自由度二つの加速度ベクトル測定のため三個の独立の加 速度測定値を使用することからの重複性がシステム信頼性を向上することである 。 本発明の別の利点は、自由度二つの加速度ベクトル測定のため三個の独立の加 速度測定値を使用することからの重複性が電磁気的干渉からの誤起動への不感性 を向上することである。 本発明のさらに別の利点は、自由度二つの加速度ベクトル測定のため三個の独 立の加速度測定値を使用することから重複性が得られて、単一加速度計が障害の とき、ベクトル加速度測定を残りの二つの加速度計からおこなえることである。 本発明のさらに別の利点は、自由度二つの加速度ベクトル測定のため三個の独 立の加速度測定値を使用することから重複性が得られて、単一加速度計が障害の とき、信頼性は劣るが、衝突システムが尚機能することである。 したがって本発明は、整合加速度計の相対的な向きにより重複性を有し、その 重複性がシステムのため安全確保機能を効果的に提供する無指向性加速度感知シ ステムを提供する。本発明は、単一中央位置から縦方向と横方向との双方に検証 された加速度信号を提供する。 本発明は、以下の好適態様の詳細説明を添付図面を参照して読むことにより一 層完全に理解されるであろう。この記述は本発明の衝突感知システムへの応用を 示すが、当業者には本発明が一面内の加速度ベクトル測定値を利用するいずれの システムにもまた応用できることが理解されよう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明にしたがう無指向性感知システムを示す。 図２は、図１に描いた加速度計関連の信号を示す。 図３は、本発明を組み込んだシステムの態様を示す。 図４は、本発明を組み込んだシステムの別の態様を示す。 図５ａと５ｂとは、本発明にしたがう関連オフセット・ドリフト追跡用アルゴリ ズムの流れ図である。 図６ａと６ｂとは、本発明にしたがう関連衝突アルゴリズムの流れ図である。 図７は、本発明にしたがう関連プルーフ質量移動用静電歪み検証アルゴリズムの 流れ図である。 図８は、本発明の環境を示す。 図９は、本発明の一態様にしたがう不定加速度ベクトルの測定を示す。 図１０は、本発明の別の態様にしたがう不定加速度ベクトルの測定を示す。 図１１は、本発明にしたがう関連加速度感知アルゴリズムの流れ図である。 発明の詳細な説明 図１を参照すると、加速度計組立体26はアレーとして実質的に共通平面、例え ば板16、の上に取り付けられた三個の加速度計10、12及び14を含む。加速度計10 は車両長軸18と平行の向きになっており、軸外れ衝突を含む前後衝撃及び斜め衝 突に感応する。加速度計12は車両横軸20と平行の向きになっており、横衝撃又は 斜め衝撃に感応する。加速度計14は、車両の縦軸18と横軸20との中間の、好適に は各軸18と20とに対して45度の角度θの、軸22に沿う向きになっている。加速度 計14はまた、システムの関連対称性により、図１に示す45度位置から90度増し分 で置くこともできる。加速度計10、12及び14は、共通交点を共有するのが好適で ある。加速度計14は、加速度計10及び12からの測定値検証に用いられる重複測定 値を提供する。加速度計組立体26はさらに、図12に示すように車両24内でその中 心に置くのが好適な、電子式制御モジュール30に取り付けられる。各加速度計10 、12及び14は、対称的な、ゼロ中心の、例えば＋／−40Ｇの、二極式加速度測定 値を提供するのが好適である。車両衝突特性にしたがって、加速度計計測範囲は 普通＋／−30Ｇから＋／−250Ｇである。さらに各加速度計10、12及び14は、電 子的および機械的双方で試験できるのが好適である。 図２を参照すると、加速度計10、12及び14は、図１でそれぞれ関連軸18、20及 び22と一線に並んだそれぞれの関連感知軸11、13及び15を有する。さらに、加速 度計10、12及び14からの変換加速度測定値がそれぞれ有極信号10.1、12.1及び14 .1として出力される。好適システムにおいては、加速度計10、12及び14はまた、 その作動性試験用手段を組み込んでいる。例えば、信号10.2、12.2又は14.2を用 いて各加速度計のプルーフ質量を静電的に歪ませ、それにより関連加速度信号10 .1、12.1又は14.1の出力を生じる手段などである。 図３及び８を参照すると、加速度計組立体26は、加速度信号10.1、12.1及び14 .1を処理して一個以上の関連安全拘束システム801、802，803又は804の展開を保 証するに十分な激甚度の車両衝突が起こった否かを判定する電子式制御モジュー ル30内に組み込まれている。図８は、運転者用と助手席用と双方の正面エアバッ グ安全拘束システムそれぞれ801と802を、それぞれのエアバッグ811と812を展開 して示す。図８はさらに、運転者用と助手席用と双方の横エアバッグ安全拘束シ ステムそれぞれ803と804を、それぞれのエアバッグ813と814を展開して示す。図 ３を参照すると、各加速度信号10.1、12.1及び14.1はそれぞれアンチ・ アライアシング・フィルタ32を通過する。これは約400Hzの遮断周波数を有する ベッセル・フィルタ、これが望ましい線型位相特性を有する、が好適である。濾 過された加速度信号は次いでそれぞれのアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバー タ34で見本抽出され関連マイクロプロセッサ／ＤＳＰ36によりそれぞれ加速度計 10、12及び14からの出力に相当する信号「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」として読み込ま れる。マイクロプロセッサ／ＤＳＰ36は信号を以下に記述するアルゴリズムにし たがって処理し、また各安全拘束システム801、802，803又は804にそれぞれ関連 付けられた衝突感知アルゴリズムにしたがって処理して、各安全拘束システム80 1、802，803又は804に関連する衝突激甚度が十分大きいときは、デジタル出力44 が関連起動信号を発生し、これが翻って関連点火回路46を起動して関連点火信号 48.1、48.2、48.3又は48.4を発生し、これが関連安全拘束システム801、802，80 3又は804を起動する。さらに、マイクロプロセッサ／ＤＳＰ36が、加速度障害そ の他のエラーを検出したときは、デジタル出力49が、例えば光、ブザー、音響発 生器又は音声発生器などの車内警報装置850、を起動する警報信号50を発生し、 車両搭乗者に障害発生を警告する。当業者は、デジタル出力44又は49の機能はデ ジタル−アナログ・コンバータによってもまた実行できることを理解するであろ う。電子式制御モジュール30の構成部品は車両用バッテリのような電源42から電 力を得る。 図４を参照すると、本発明の好適態様における制御モジュールは、個々の加速 度計10、12及び14の試験用手段を組み込んでおり、それによりそれぞれの各加速 度計10、12および14のためマイクロプロセッサ／ＤＳＰがそれぞれの試験信号10 .2、12.2又は14.2を出力ポート38上に、デジタル出力として又はデジタル−アナ ログコンバータを経由して発生し、これが加速度計10、12及び14のプルーフ質量 を、加速度によるのと同様に、撓ませてそれぞれの出力信号10.1、12.1又は14.1 を発生する。これをアンチ・アライアス・フィルタ32が濾過しマイクロプロセッ サ／ＤＳＰ36が力学的加速度により生じた加速度信号と同様に測定する。 図５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及び７は、加速度計組立体26からの信号がマイクロ プロセッサ／ＤＳＰ36内で処理されて本発明からの上記の利点を実現するための アルゴリズムの組を示す。概観的に、図５ａ及び５ｂは、個々の加速度計10、12 及び14に存在するオフセット計算のための方法500を示す。図６ａ及び６ｂは、 加速度信号10.1、12.1及び14.1内の情報を拘束アクチュエータ801、802、803又 は804の起動制御に用いる方法600を示す。図７は、静電歪みによるプルーフ質量 移動を加速度計10、12及び14のため検証する方法700を示す。 図５ａ及び５ｂを参照すると、ステップ502で始まる個々の加速度計10、12及 び14の中に存在するオフセットを計算するための方法500は、Ｔ_offset秒毎に起 動される。このＴ_offsetは加速度計に左右されて0.5秒から10秒の間で変動する が一般的には１秒である。各加速度計10、12及び14からの全体でＮ_AVG個の測定 値Ａ_i、Ｂ_i及びＣ_iをステップ504で見本抽出して平均する。ここで、Ｎ_AVGはマ イクロプロセッサ／ＤＳＰ36内での関連割算を簡略化するため２のベキ、例えば 1024、であ び522それぞれにおいて値Ｇ_MAX−Ｇ_Span／２を超えるか又は、ステップ508、516 及び524それぞれにおいて値Ｇ_MIN＋Ｇ_Span／２より小さいかいずれかのときは、 そ だけ増加する。これらそれぞれのカウンタのいずれかがそれぞれステッブ509、 型的には４である、それぞれステップ512、520及び528においてＡ_{Offset_Error} 、Ｂ_{Offset Error}又はＣ_{Offset_Error}を「Mature（完熟）」に設定し、マイクロ プロセッサ／ＤＳＰ36に警報信号50を起動させる。上述のステップにおいて、Ｇ_Span は加速度計の測定範囲であって、＋／−40Ｇ加速度計では80Ｇに等しく、Ｇ_MAX は加速度計回路から出力可能の最大値に相当する基準最大加速度値で、Ｇ_MIN は加速度計回路から出力可能の最小値に相当する基準最小加速度値である。例え ば、０から５ボルトの出力範囲を有する加速度計については、実際の信号水準は 0.25から4.75ボルトの間の範囲である。したがって、Ｇ_MAXは4.75ボルトに相当 する「Ｇ」となり、Ｇ_MINは0.25ボルトに相当する「Ｇ」となる。代わりに、Ｇ_{M AX} とＧ_MINとはそれぞれ加速度計出力回路の上限と下限とに等しいとしても良い 。加速度計出力回路は、パルス幅変調（ＰＷＭ）に基づくこともまたできる。こ の場合、Ｇ_MAXとＧ_MINの値は関連信号周波数に相当する。508、516及び524の試 験にそれぞれ合格す る。方法500で検出されたオフセット・エラーは、例えばモジュール30の取付方 向、長期制動又はコーナーリング加速から、もしくは加速度計内又は関連電子回 路内で蓄積されたオフセットからのいずれかで生じる。 図９は、図１に示した通り加速度システム26の軸18、20及び22それぞれに対応 する軸ｘ₁、ｘ₂及びｘ_cに沿った不定加速度ベクトルＲの投影を示す。軸ｘ₁、ｘ₂ 及びｘ_cに沿って向いた単位ベクトルをそれぞれｘ₁、ｘ₂及びｘ_cであらわす。 加速度ベクトルＲはデカルト基準ベクトルｘ₁及びｘ₂に対し成分（Ｂ，Ａ）を有 する。したがって、単位ベクトルｘ₁及びｘ₂について、ベクトルＲはＲ＝Ｂ・ｘ₁ ＋Ａ・ｘ₂で示される。ここで成分値Ａ及びＢはそれぞれ単位ベクトルｘ₁及び ｘ₂の方向に沿う加速度ベクトルＲの投影に相当し、Ａ＝｜Ｒ｜・sin(θ)及びＢ ＝｜Ｒ｜・cos(θ)である。成分値Ａ及びＢはまたそれぞれ加速度計10及び12に よる加速度ベクトルＲの測定値にも相当する。加速度ベクトルＲの単位ベクトル xc方向への投影は大きさＣを有し、図９の幾何学から分かるように、又はx₁、x₂ 座標系を角度θだけ回転した後の回転x₁軸に沿うＲの投影として見出されるよう に Ｃ＝Ｂ・cos(θ)＋Ａ・sin(θ) （１） である。方程式（１）が同一点において同時に測定された加速度測定値Ａ、Ｂ及 びＣについて満足されるときは、加速度測定値は加速度測定値Ａ及びＢと矛盾し ないと言える。好適には値θは４５度に設定されており、この場合cos(θ)＝sin (θ)＝√２／２なので、方程式（１）は簡単になって、 Ｃ＝(√２／２)・(Ａ＋Ｂ) （２） となる。 図６ａ及び６ｂに示すように、方法600において、ステップ601にしたがうＴ_{sa mple} 毎に、但しＴ_sampleは１マイクロ秒から１０ミリ秒の間で変動し典型的には 約１ミリ秒である、加速度信号Ａ_i、Ｂ_i及びＣ_iがそれぞれ602、603及び604にし たがって見本抽出される。衝突アルゴリズムは、加速度信号Ａ_i、Ｂ_i及びＣ_iの いずれかが加速度計測定範囲Ｇ_Spanのα分の一を超えているとき、ステップ605 で始ま って開始される。ここでαは0.075から0.1の範囲で典型的には0.1なので、α・ Ｇ_Spanの積はほぼ3から10Ｇである。ステップ606においてカウンタＮ_εとＮ_xと が０の値にリセットされる。ステップ607において、方法500で計算された加速度 オフセット値が各加速度信号Ａ_i、Ｂ_i及びＣ_iから差し引かれて無偏倚加速度値 Ａ_i’、Ｂ_i’及びＣ_i’がそれぞれ得られる。ステップ608においてパリテイ方程 式に変えられたＣ_i’が、ステップ609において、方程式（１）にしたがってＡ_i ’及びＢ_i’の値と誤差許容範囲ε内で矛盾しなければ・・・εは普通0から0.3 であって典型的には約0.3である・・・、カウンタＮεがステップ610でリセット される。さもないと、カウンタＮεはステップ650において１だけ増加され、ス テップ652において、値Ｃ_i’がＡ_i’及びＢ_i’の値と矛盾した累積回数を示すカ ウンタＮ_εの値が、・・・１から１０の範囲で典型的には５の・・・Ｎ_εmaxを 超えるとき、ステップ702において、アルゴリズムは方法700にしたがうプルーフ 質量移動検証のため静電歪みを開始するよう励起され、そうでないときはステッ プ607で始まる方法600が繰り返される。値Ｃ_i’がＡ_i’及びＢ_i’の値と矛盾し ないことが示されたら、ステップ610に続いて無偏倚縦方向加速度成分Ａ_i’をス テップ611において前／後衝突感知アルゴリズムが処理し、ステップ612において 関連点火しきい値を超えているときは、前／後安全拘束システムがステップ613 において起動される。同様に、無偏倚横向加速度成分Ｂ_i’をステップ621におい て横衝撃衝突感知アルゴリズムが処理する。ステップ622において左側に関する 関連点火しきい値を超えているときは、左側安全拘束システムがステップ623に おいて起動される。ステップ624において右側に関する関連点火しきい値を超え ているときは、右側安全拘束システムがステップ625において起動される。ステ ップ630において、すべての安全拘束システムが起動されているときは、ステッ プ640において方法600は完了する。そうでないときは、ステップ632及び634にお いて無偏倚縦方向加速度成分Ａ_i’の大きさ又は無偏倚横向加速度成分Ｂ_i’の大 きさが加速度計測定範囲Ｇ_Spanのα分の一を超えているときは、カウンタＮ_xを 値０にリセットし、そうでなければ、カウンタＮ_xを１だけ増加する。カウンタ Ｎ_xは、Ａ_i’及びＢ_i’の大きさが加速度計測定範囲Ｇ_Spanのα分の一以下であ った累積回数を示す。ステップ638にお いてＮ_xの値がＮ_x-Maxを超えたときは、ステップ640において方法600は完了する が、そうでないと方法600はステップ607で始まって繰り返される。Ｎ_x-Maxの値 はアルゴリズム見本抽出周期Ｔ_sampleにより左右されるが、普通10から15ミリ秒 の周期に相当する値を有する。 ステップ611及び621に組み込まれた衝突感知アルゴリズムは、米国特許5,076, 745、5,282,134、5,337,238、5,363,302、5,365,114、5,394,326、5,490,066、5 ,498,028、5,508,918、5,508,920、5,519,613、5,541,842、5,559,699、5,563,7 91、5,605,501及び5,629,847に示された例のように、当業者には容易に理解でき る。このようなアルゴリズムのためのプログラミングは、Syed Masud Mahmud及 びAnsaf.I.Alerabady、「A New Decision Making Algorithm for Aibag Cntrol( エアバッグ制御のための新意志決定アルゴリズム)」、IEEE Trasactions on Veh icular Technology，44巻3号、1995年8月、690-670頁、にも教示されている。加 えて、固有衝突感知特性と関連アルゴリズムとは本発明の限界となるとは見なさ れない。 図７を参照すると、Ｔ_self-Test秒毎にエレメント701が起動する方法700が、 ステップ702で始まって、静電歪みを利用して加速度計プルーフ質量移動を検証 する。ここでＴ_self-Testは加速度計に左右されて0.5秒から10秒の間で変動する が典型的には約１秒である。ステップ703で選ばれた第一加速度計から始めて、 歪み信号10.2、12.2又は14.2をそれぞれの加速度計にマイクロプロセッサ／ＤＳ Ｐ36の出力ポート38から加えて加速度計のプルーフ質量を撓ませ、マイクロプロ セッサ／DSP36のそれぞれの入力ポート34において、関連加速度信号10.1、12.1 又は14.1をそれぞれ測定する。例えば、試験可能加速度計の一つの型のプルーフ 質量は固定電極とプルーフ質量に付着されているか又はその一部となっている電 極との間の静電力により撓む。その他の試験可能加速度計は、例えば逆圧電効果 のような、異なる機構を用いて試験する。固有の自己点検機構は本発明を限定は しな 差がステップ708のＮ_A連続発現についての誤差しきい値βより大きいときは、ス テップ710において加速度計に連合する障害指示計が完熟歪み障害をマークする 。ここでβは、５％から25％の範囲で典型的にはフルスケール歪みの62.5％に ついて約５％であり、Ｎ_Aは1から10の範囲で典型的には約４である。ステップ71 2、714及び716は完熟歪み障害の設定されていない各加速度計につきステップ704 及び706を繰り返させる。全部の加速度計を試験した後、方法700はステップ718 で完了する。いずれかの障害指示計が完熟歪み障害を示したときは何時でもマイ クロプロセッサ／ＤＳＰ36が警報信号50を起動する。さらに、障害指示計が完熟 歪み障害を示すか、又はステップ708に連合する歪み障害カウンタが０でないか いずれかの加速度計に関連するデータは、方法500、600又は700が遭遇したとき 処理されない。 図１０は、x₁軸に対しそれぞれ角度θ_A、θ_B及びθ_Cをなすそれぞれ加速度計1 0、12及び14のための感知軸x_A、x_B及びx_cの代替配置を示す。ここで加速度計10 、12及び14は必ずしも車両デカルト基底ベクトルx₁及びx₂に揃っていない。ここ での目的は、これらの基底ベクトルに対応する加速度成分を加速度計測定値に基 づいて決定することにある。不定加速度ベクトルＲは基底ベクトルx₁及びx₂に対 する成分（Ｒ_X1、Ｒ_X2）を有する。それぞれ加速度計10、12及び14が測定したと きの、軸x_A、x_B及びx_Cに沿って投影された加速度ベクトルの成分Ａ、Ｂ及びＣの 大きさは、 Ａ＝cos(θ_A)・Ｒx₁＋sin(θ_A)・Ｒ_X2 （３） Ｂ＝cos(θ_B)・Ｒ_X1＋sin(θ_B)・Ｒ_X2 （４） Ｃ＝cos(θ_C)・Ｒ_X1＋sin(θ_C)・Ｒ_X2 （５） で示される。 方程式(3)、(4)及び(5)の任意の単一対を同時に解いて、関連安全拘束システ ム制御に必要な加速度成分（Ｒ_X1、Ｒ_X2）の値が求められる。三つの加速度測定 値Ａ、Ｂ及びＣが与えられると、方程式対(3)-(4)、(3)-(5)及び(4)-(5)をそれ ぞれ解いて成分（Ｒ_X1、Ｒ_X2）につき三組の解が得られる。次いでこれらの解を 比較して関連測定値の有効性を判定する。代わりに、加速度測定値の一つが無効 であるか又は利用出来ないときは、対応する有効性の目安はないけれども、他の 二つの有効で利用可能の測定値を含む方程式を解いて良い。 図１１は、図１０にしたがって配置された加速度計からベクトル加速度測定値 を得るための方法1100を示す。ステップ1102から加速度測定値Ａが有効と判定 され、ステップ1104から加速度測定値Ｂが有効と判定されたときは、ステップ11 06において方程式(3)及び(4)を方法1160にしたがって同時に解いて加速度基底成 分x₁ ⁽¹⁾及びx₂ ⁽¹⁾を得る。次いで、ステップ1108から加速度測定値Ｃが有効と判 定されたときは、ステップ1110において方程式(3)及び(5)を方法1160にしたがっ て同時に解いて加速度基底成分x₁ ⁽²⁾及びx₂ ⁽²⁾を得、ステップ1112において方程 式(4)及び(5)を方法1160にしたがって同時に解いて加速度基底成分x₁ ⁽³⁾及びx₂ ^{( 3)} を得 x₁ ⁽¹⁾、x₁ ⁽²⁾、x₁ ⁽³⁾及びx₂ ⁽¹⁾、x₂ ⁽²⁾、x₂ ⁽³⁾から計算する。ステップ1116にお いて基底成分値の間の最大差を各成分について計算し、ステップ1118及び1120に おいて、これらの計算差の何れかがしきい値を超えるときは、ステップ1126にお いて障害条件を設定し、方法をステップ1128において完了する。そうでなければ 、ステップ 設定して方法をステップ1124において完了する。ステップ1102において加速度測 定値Ａが無効であると判定されたとき、それぞれステップ1144及び1146において 加速度測定値Ｂ又はＣのいずれかが無効であると判定されたときはステップ1152 において障害条件を設定してステップ1154において方法を完了するが、そうでな いときはステップ1148において方程式(4)及び(5)を方法1160にしたがって同時に 解いて加速度基底成分x₁及びx₂を得、ステップ1150において方法を完了する。ス テップ1104において加速度測定値Ｂが無効であると判定されたとき、それぞれス テップ1134において加速度測定値Ｃが無効であると判定されたときは、ステップ 1140において障害条件を設定してステップ1142において方法を完了するが、そう でないときはステップ1136において方程式(3)及び(5)を方法1160にしたがって同 時に解いて加速度基底成分x₁及びx₂を得、ステップ1138において方法を完了する 。方法1100はその後各継続点につき適時に繰り返される。 本発明は、車両安全システムに組み込まれたとき極めて信頼性が高い筈である 。本発明の信頼性は各関連種障害モードの発生見込みに支配されるがいずれにせ よこれらの障害モードは検出可能である。 一つの障害モードにおいては、加速度計全部が使うアナログ−デジタル・コン バータの障害は、車両運転中リアルタイムでそれらの線型試験を繰り返しおこな って検出できる。アナログ−デジタル・コンバータ参照に失敗したときは、参照 に関連する集積回路ピンがインピーダンスを通じて車両接地に短絡している可能 性がある。この障害モードは、車両運転中にリアルタイムでハーフスケール比較 を固定デバイダに対し繰り返しおこなうことで検出できる。 別の障害モードにおいて、加速度計10、12又は14のいずれか又は全部の障害は 、車両発進時毎に各加速度計個々に機械的／電気的自己試験をおこなうことで検 出できる。さらに別の障害モードにおいて、加速度計10、12又は14のいずれか又 は全部からの出力が障害のときは、関連集積回路ピンのインピーダンスを通じた 車両接地への短絡又はモジュール電源もしくはバッテリへの短絡が、各加速度計 10、12又は14に出力ドリフト試験を車両運転中にリアルタイムでおこなって検出 できる。さらに、本開示システムの無指向性が−電子機械式センサを持つ単一加 速度計の組合せから校正された−先行技術システムの、不良道路状態により電子 機械的センサが同時に閉鎖されたときの加速度計出力の短絡により起こる、不注 意点火問題を解決する。 さらに別の障害モードにおいて、電磁場により起こされる加速度計偽出力は本 発明の無指向性センサ冗長により検出される。そうでなければ障害として検出さ れる三つの明らかに矛盾のない加速度信号を誘導電磁場が起こし得る可能性は極 めて小さい。 当業者は、図５−７及び図１１の方法にしたがって加速度信号を処理するマイ クロプロセッサ／ＤＳＰ36の機能が、デジタル回路、アナログ回路、リレー論理 、デジタル・コンピュータ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、又 はそれらの全体又は一部を含みそれらに限られない、各種の手段で実行できるこ とを理解するであろう。 特定の態様を詳細に記述したが、当業者は、開示技術全体に照らしてこれら詳 細に対する各種修正例及び代替例が開発できることを理解するであろう。したが って、開示された特定の態様は例示的な意味のみであって、添付の請求の範囲の 全体及びそれらのいずれかの又はすべての等価物が示す、本発明の範囲を限定す るものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＧＢ，ＪＰ，Ｋ Ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ．互いに相対的に傾き且つある点近くの領域で交叉する両軸を有する少な くとも三個以上の複数の実質的に共通平面の加速度計と、 ｂ．前記複数の加速度測定値の少なくとも一つから少なくとも一つの加速度 基底値を決定するための手段と、 ｃ．少なくとも一つの前記加速度基底値を出力するための手段と、 を含む加速度センサ。 ２．ｄ．ある一つの加速度計についての加速度を、他の一つの加速度計の加速度 測定値から推定するための手段と、 ｅ．前記一つの加速度計についての推定加速度を、前記一つの加速度計から の測定値と比較するための手段と、 ｆ．エラーしきい値を記憶するメモリであって、それにより前記一つの加速 度計についての推定加速度がエラーしきい値より大きいことにより前記一つの加 速度計からの測定値と相違するとき、少なくとも一つの加速度基底値を出力する ための手段が抑止される、メモリと、 をさらに含む、請求項１に記載の加速度センサ。 ３．ｄ．加速度計の各単独対からの加速度測定値から、複数の加速度基底ベクト ルの関連成分を決定するための手段と、 ｅ．エラーしきい値を記憶するメモリであって、それにより加速度基底ベク トルの複数の関連成分がエラーしきい値より大きいことにより互いに相違すると き、少なくとも一つの加速度基底値を出力するための手段が抑止される、メモリ と、 をさらに含む、請求項１に記載の加速度センサ。 ４．加速度計のいずれかが障害かどうかを検出する手段であって、それにより加 速度計の一つが障害のとき、少なくとも一つの加速度基底値を決定するための手 段が、障害でない他の加速度計からの一つ以上の加速度測定値にのみに依存する 手段をさらに含む、請求項１に記載の加速度センサ。 ５．ａ．互いに相対的に傾き且つある点近くの領域で交叉する両軸を有する三個 以上の複数の実質的に共通平面の加速度計と、 ｂ．前記複数の加速度測定値の少なくとも一つから少なくとも一つの加速度 基底値を決定するための手段と、 ｃ．少なくとも一つの前記加速度基底値の時系列成分の選択のための手段と 、 ｄ．前記時系列に基づいて安全拘束システムを起動すべきか否かを判定する ための手段と、 を含む、安全拘束システム起動制御用の装置。 ６．エラーしきい値を記憶するメモリであって、それにより前記一つの加速度計 についての推定加速度が前記エラーしきい値より大きいことにより前記一つの加 速度計からの測定値と相違する加速度基底値は時系列に含まれない、メモリをさ らに含む、請求項５に記載の安全拘束システム起動制御用の装置。 ７．エラーしきい値を記憶するメモリであって、それにより前記加速度基底ベク トルの複数の関連成分がエラーしきい値より大きいことにより互いに相違する加 速度基底値は時系列に含まれない、メモリをさらに含む、請求項５に記載の安全 拘束システム起動制御用の装置。 ８．加速度計のいずれかが障害かどうかを検出する手段であって、それにより加 速度計の一つが障害のとき、少なくとも一つの加速度基底値を決定するための手 段が、障害でない他の加速度計からの一つ以上の加速度測定値にのみに依存する 、手段ををさらに含む、請求項５に記載の安全拘束システム起動制御用の装置。 ９．ａ．互いに相対的に傾き且つある点近くの領域で交又する両軸を有する三個 以上の複数の実質的に共通平面の加速度計から加速度測定をおこなうステップと 、 ｂ．複数の加速度計の少なくとも一つからの加速度測定値を用いて少なくと も一つの加速度基底値を決定するステップと、 ｃ．少なくとも一つの加速度基底値を出力するステップと、 の各ステップを含む加速度感知方法。 １０．ｄ．ある一つの加速度計について加速度を、他の一つの加速度計の加速度 測定値から推定するステップと、 ｅ．前記一つの加速度計についての推定加速度を、前記一つの加速度計から の測定値と比較するステップであって、それにより前記一つの加速度計について の推定加速度がエラーしきい値より大きいことにより前記一つの加速度計からの 測定値と相違するとき、少なくとも一つの加速度基底値を出力するステップを抑 止する、ステップと、 の各ステップをさらに含む、請求項９に記載の加速度感知方法。 １１．加速度計の各単独対からの加速度測定値から、複数の加速度基底ベクトル の関連成分を決定するステップであって、それにより加速度基底ベクトルの複数 の関連成分がエラーしきい値より大きいことにより互いに相違するとき、少なく とも一つの加速度基底値を出力するステップを抑止する、ステップをさらに含む 、請求項９に記載の加速度感知方法。 １２．加速度計のいずれかが障害であるかどうかを検出するステップであって、 それにより少なくとも一つの加速度基底値の決定が、障害でない他の加速度計か らの一つ以上の加速度測定値にのみ依存する、ステップをさらに含む、請求項９ に記載の加速度感知方法。 １３．ａ．互いに相対的に傾き且つある点近くの領域で交叉する両軸を有する三 個以上の複数の実質的に共通平面の加速度計から加速度測定をおこなうステップ と、 ｂ．前記複数の加速度計の少なくとも一つからの前記加速度測定値を用いて 少なくとも一つの加速度基底値を決定するステップと、 ｃ．前記基底値の時系列に基づいて安全拘束システムを起動すべきか否かを 判定するステップと、 の各ステップを含む安全拘束システム起動制御の方法。 １４．前記一つの加速度計についての推定加速度がエラーしきい値より大きいこ とにより前記一つの加速度計からの測定値と相違する加速度基底値を時系列に含 まない、請求項１３に記載の安全拘束システム起動制御の方法。 １５．加速度基底ベクトル関連の複数の成分がエラーしきい値より大きいことに より互いに相違する加速度基底値を時系列に含まない、請求項１３に記載の安全 拘束システム起動制御の方法。 １６．加速度計の一つが障害のとき、少なくとも一つの加速度基底値を決定する ための手段が、障害でない他の加速度計からの一つ以上の加速度測定値のみに依 存する、請求項１３に記載の安全拘束システム起動制御の方法。 １７．加速度測定値からオフセットを除くステップをさらに含む、請求項１３に 記載の安全拘束システム起動制御の方法。 １８．加速度測定値からオフセットを除くステップをさらに含む、請求項１４に 記載の安全拘束システム起動制御の方法。 １９．加速度測定値からオフセットを除くステップをさらに含む、請求項１５に 記載の安全拘束システム起動制御の方法。 ２０．加速度測定値からオフセットを除くステップをさらに含む、請求項１６に 記載の安全拘束システム起動制御の方法。