JP2003262648A - 加速度センサの出力補正装置および出力補正方法 - Google Patents

加速度センサの出力補正装置および出力補正方法

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JP2003262648A JP2002065722A JP2002065722A JP2003262648A JP 2003262648 A JP2003262648 A JP 2003262648A JP 2002065722 A JP2002065722 A JP 2002065722A JP 2002065722 A JP2002065722 A JP 2002065722A JP 2003262648 A JP2003262648 A JP 2003262648A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度センサの基準電圧初期値を最適なタイ
ミングで取り込み、オフセット補正処理回路の時定数を
車両停止時と走行時で切替えることにより初期の基準値
への収束を早め、走行時のノイズ等の外乱による影響を
排除する。 【解決手段】 加速度センサの出力補正装置において、
制御手段３は、前記加速度センサ１に自己診断チェック
信号を入力させ、この自己診断チェック信号の入力前に
加速度センサ出力のオフセット補正演算処理を行う演算
処理手段１２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、加速度センサ出
力のオフセットを０点に補正する加速度センサの出力補
正装置および出力補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、特開平５−４５３７３号公報に
示された従来の加速度センサの出力補正装置の構成を示
すブロック図であり、同図において、２１は加速度セン
サのブリッジ部、２２は演算増幅器、２３，２４および
２５は各々ローパスフィルタを構成する演算増幅器、コ
ンデンサおよびフィードバック抵抗である。コンデンサ
２４およびフィードバック抵抗２５でローパスフィルタ
の時定数（Ｔ＝ＣＲ）を決定し、この時定数から決定さ
れる周波数以上の信号は減衰するようになっている。演
算増幅器２３からは直流成分に近い信号、すなわちオフ
セット分が出力される。演算増幅器２３の出力は演算増
幅器２２の非反転入力端子２６に取り込まれ、加速度セ
ンサからの信号が入力される反転入力端子２７との差、
すなわち、オフセット分が除去された信号が増幅されて
出力端子２８に現れるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加速度センサの補正装置は、演算増幅器２２，２３、コ
ンデンサ２４、フィードバック抵抗２５等の回路部品か
らなるハードウエアで構成しているため、部品のばらつ
きにより時定数が大きく変化し、また、部品の制約（抵
抗値、容量値等）を受けることで補正能力が制限される
と共に、この種のハードウエアフィルタは温度やノイズ
の影響を受けやすく、部品劣化による補正能力低下が発
生しやすいという課題があった。
【０００４】この発明は、上記ような課題を解決するた
めになされたもので、ソフト的な演算手段により高精度
のオフセット補正を可能にした加速度センサの出力補正
装置および出力補正方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る加速度セ
ンサの出力補正装置は、制御手段において、加速度セン
サに自己診断チェック信号を入力させ、この自己診断チ
ェック信号の入力前に前記加速度センサ出力のオフセッ
ト補正演算処理を行う演算処理手段を備えているもので
ある。
【０００６】この発明に係る加速度センサの出力補正装
置は、制御手段において、加速度センサの自己診断チェ
ック信号の入力前に前記オフセット補正演算処理の初期
値の取り込みを行うものである。
【０００７】この発明に係る加速度センサの出力補正装
置は、制御手段において、オフセット補正演算処理回路
の時定数が電源投入直後は小さく常時は大きくなるよう
に設定されているものである。
【０００８】この発明に係る加速度センサの出力補正装
置は、制御手段において、オフセット補正演算処理回路
の時定数を切替えるタイミングを自己診断チェック以前
とするものである。
【０００９】この発明に係る加速度センサの出力補正装
置は、制御手段において、オフセット補正演算処理回路
の時定数を切替えるタイミングを自己診断チェック以後
とするものである。
【００１０】この発明に係る加速度センサの出力補正装
置は、制御手段において、オフセット補正演算処理回路
の時定数を切替えるタイミングをエアバッグ装置の起動
判定許可直前とするものである。
【００１１】この発明に係る加速度センサの出力補正装
置は、制御手段において、自己診断チェック中はオフセ
ット補正演算処理を中断するものである。
【００１２】この発明に係る加速度センサの出力補正方
法は、制御手段の演算処理手段によって、加速度センサ
に自己診断チェック信号を入力させ、この自己診断チェ
ック信号の入力前に前記加速度センサ出力のオフセット
補正演算手段処理を行うものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。図１は、この発明の加速度センサの出力補正
装置を備えたエアバッグ装置（乗員保護装置）Ａの構成
を示すブロック図である。
【００１４】同図において、１は衝突時の加速度を検出
する加速度センサ、２は加速度センサ１の出力信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、３はＡ／Ｄ変換器
２の出力を取り込むＣＰＵ（制御手段，演算処理手
段）、４はＣＰＵ３のプログラムを格納するＲＯＭ、５
はＣＰＵ３が使用する一時的な記憶手段であるＲＡＭ、
６はＣＰＵ３からの信号により加速度センサ１を擬似的
に動作させ、回路診断を行うための自己診断回路、７は
ＣＰＵ３からの信号でエアバッグ展開用の発熱抵抗体で
あるスクイブ８に電流を供給するエアバッグ駆動回路で
ある。
【００１５】図２は、ＣＰＵ３での加速度センサの出力
補正処理動作の説明図である。ＣＰＵ３への入力信号１
０（加速度センサ１の出力、すなわちＡ／Ｄ変換器２の
出力信号）によりＣＰＵ３の制御でローパスフィルタ処
理が行われ、入力信号１０からオフセット補正演算処理
回路としてのローパスフィルタ処理回路１１の出力を減
算する演算部（演算処理手段）１２で補正演算処理を行
い、補正後出力１３を得ている。
【００１６】図３は、上記エアバッグ装置Ａにおける加
速度センサの出力補正処理動作の原理を示すタイムチャ
ートである。加速度センサ１に電源が投入されると
（ａ）、加速度センサ１がオンし（ｂ）、その出力は所
定の出力安定時間ｔの経過後に基準電圧Ｖｇになって安
定する。このとき、加速度センサ１にばらつきがなく、
かつ電源電圧（例えば５Ｖ）が標準値であるとすると、
基準電圧Ｖｇは標準値（例えば２．５Ｖ）と等しくな
る。しかし、加速度センサ１の構成部品または電源電圧
にばらつきがあると、加速度センサ出力Ｖｇは標準値よ
り大または小の方向にずれてオフセットＶｏｆが発生す
る。また、温度変化により使用中に加速度センサの構成
部品にばらつきが生じ、徐々にオフセットが変動するド
リフトが生ずることもある。
【００１７】上記オフセットＶｏｆが生ずると、エアバ
ッグ装置Ａでは実際に加速度が発生していない場合でも
見かけ上加速度が発生したかのように扱われるため、Ｃ
ＰＵ３での衝突判定動作が誤動作または非作動となる。
このような不都合を改善し、実加速度の値に近づけるた
め、ローパスフィルタ処理回路１１で出力補正を行う。
すなわち、ローパスフィルタ処理回路１１の出力（ｃ）
は、加速度センサ１がオンしてからある時定数により決
定される時間Ｔになるまでなだらかに立ち上がり、電圧
Ｖｔで安定する（簡易的には平均値を求めていることと
同じである）。加速度センサ出力Ｖｇよりローパスフィ
ルタ出力Ｖｔを減算（Ｖｇ−Ｖｔ）することにより、補
正後出力（ｄ）が得られる。タイムチャートに示すよう
に、補正後出力はローパスフィルタの立ち上がり初期で
はオフセットＶｏｆが出るが、最終的には０点（０Ｇ）
に収束することになる。
【００１８】以下、実施の形態によりセンサ出力補正動
作を具体的に説明する。
【００１９】実施の形態１．図４は、本発明の加速度セ
ンサの出力補正装置の実施の形態１の補正動作を示すタ
イムチャートである。加速度センサ１の自己診断チェッ
クを行うため、自己診断回路６から矩形波の自己診断出
力を加速度センサ１に入力する（ｅ）と、加速度センサ
１から基準値Ｖｇに対して微分波形を出力する（ｂ）。
これにより、自己診断チェック時の加速度センサ出力の
変動がローパスフィルタ処理回路１１の出力に表れ
（ｃ）、ＣＰＵ３の演算部１２で補正演算処理（ｆ）し
た後の補正後出力にも同様の変動が現れ、最終的には０
点（０Ｇ）に収束する（ｄ）。
【００２０】この実施の形態１では、補正後出力（ｄ）
に変動が現れるため０点へ収束時間が長くなり、０点精
度の低下するという現象をさけるため、自己診断チェッ
ク前（矩形波の自己診断出力を加速度センサ１に入力す
る前）、好ましくは電源投入と同時にＣＰＵ３で補正演
算処理を行えば、自己診断チェックによる補正後出力の
変動を避けることができ、精度の高い補正が可能とな
る。
【００２１】実施の形態２．図５は、本発明の加速度セ
ンサの出力補正装置の実施の形態２の補正動作を示すタ
イムチャートである。本実施の形態では、自己診断チェ
ック前にＣＰＵ３で補正演算処理を行う場合の具体例を
示している。補正演算処理（ｆ）のための初期値を、自
己診断チェック前に加速度センサ出力から取り込み
（ｂ）、補正後出力を０点に早期に収束させておく
（ｄ）。すなわち、出力安定時間ｔの経過後、加速度セ
ンサ１の出力を初期値としてローパスフィルタ処理回路
１１に取り込んでその出力とする（ｃ）。これにより、
自己診断チェックを開始してもそれによる補正後出力変
動を最小限に抑えることができる。また、初期値を取り
込むことは、ローパスフィルタ処理回路１１の基準値へ
の収束を早める効果もある。
【００２２】実施の形態３．図６は、本発明の加速度セ
ンサの出力補正装置の実施の形態３の補正動作を示すタ
イムチャートである。本実施の形態では、電源投入後は
補正処理のローパスフィルタ処理回路１１の時定数を小
さくしておくことにより（ｇ）、補正後出力の０点への
収束を早め（ｄ）、ある時点ｔ１でローパスフィルタ処
理回路１１の時定数を大きくし（ｈ）、補正感度を小さ
くする。これにより、定常的に発生するセンサ出力
（ｂ）の変動を抑え、補正精度を向上させる。
【００２３】図７は、ローパスフィルタ処理回路１１の
時定数切替え回路の具体例であって、１４は電源立ち上
がり検出手段、１５は時間計測手段、１６はローパスフ
ィルタ用時定数切替手段である。電源投入から所定時間
経過後にローパスフィルタ処理回路１１の時定数を任意
に切替えできるようになっている。
【００２４】実施の形態４．上記実施の形態３におい
て、ローパスフィルタ処理回路１１の時定数を切替える
時点ｔ１を自己診断チェック直前（矩形波発生の直前）
に行うようにする。図８は電源投入と加速度センサ出力
との関係を示す説明図であって、実施の形態４では自己
診断チェック直前Ｐの時間で時定数を切替える。このよ
うに、自己診断チェック前はローパスフィルタ処理回路
１１の時定数を小さくして基準値への収束を早めてお
き、自己診断チェック直前でローパスフィルタ処理回路
１１の時定数を大きくすることで、自己診断チェックの
出力変動による補正後出力の変動を抑えることができ
る。
【００２５】実施の形態５．上記実施の形態３におい
て、ローパスフィルタ処理回路１１の時定数を切替える
時点ｔ１を自己診断チェック直後（矩形波発生の直後、
図８のＱの時間）に行うようにしたものである。これに
より、自己診断チェック前および自己診断チェック中は
ローパスフィルタ処理回路１１の時定数を小さくして基
準値への収束を早め、自己診断チェックの出力変動によ
る補正後出力の変動を抑え、自己診断チェック後は不必
要な衝撃、ノイズ等による変動を抑えることができる。
【００２６】実施の形態６．上記実施の形態３におい
て、ローパスフィルタ処理回路１１の時定数を切替える
時点ｔ１を衝突判定許可となる自己診断チェック後（図
８のＲの時間）に行うようにしたものである。なお、図
８に示すように、電源投入後、約４〜７秒間は自己診断
チェック時間であり、その後に衝突判定許可となる。こ
のように衝突判定許可時間に時定数を切替えることによ
り、自己診断チェック前および自己診断チェック中はロ
ーパスフィルタ処理回路１１の時定数を小さくして基準
値への収束を早め、自己診断チェックの出力変動による
補正後出力の変動を抑え、自己診断チェック後は不必要
な衝撃、ノイズ等による変動を抑えることができる。
【００２７】通常、電源投入直後には加速度が生じない
システム、例えばエアバッグコントローラのように車両
が動き出し、加速度が発生することがほとんどないシス
テムでは、図８に示すように、電源投入直後、初期の約
４〜７秒間はエアバッグ展開のための衝突判定動作を禁
止し、初期後に衝突判定動作を可能にしている。したが
って、衝突判定動作が開始されたときには、センサ出力
のオフセット変動をなくし、より正確なデータで判定動
作を行うため、初期の間は補正演算処理のローパスフィ
ルタ処理回路１１の時定数を小さくしておき、基準値ま
での収束を早めておく。これにより、初期後の常時では
オフセットがないデータにより衝突判定が可能となる。
【００２８】また、常時では逆にローパスフィルタ処理
回路１１の時定数を大きくすれば、補正後出力の応答性
が悪くなるので、走行時に発生するロードノイズ等の衝
突により発生した衝撃でない加速度により、補正後出力
が変動することなく補正精度を高めることができる。
【００２９】なお、加速度センサ１の自己診断による出
力変動の影響を取り込まないようにするため、自己診断
チェック中は前記オフセット補正演算処理を中断して補
正精度の向上を図ることが好ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、加速
度センサに自己診断チェック信号を入力させ、この自己
診断チェック信号の入力前に該加速度センサ出力のオフ
セット補正演算処理を行うように構成したので、加速度
センサの自己診断チェックによる出力変動を取り込まな
いため、補正演算精度の向上および補正応答時間の短縮
が可能となるという効果がある。
【００３１】この発明によれば、加速度センサの自己診
断チェック信号の入力前にオフセット補正演算処理の初
期値の取り込みを行うように構成したので、自己診断チ
ェックによる出力変動時の信号を取り込まないため、補
正演算精度の向上および補正応答時間の短縮が可能とな
るという効果がある。
【００３２】この発明によれば、オフセット補正演算処
理回路の時定数が電源投入直後は小さく常時は大きくな
るように設定したので、電源投入後は補正後出力の０点
への収束を早め、ある時点で時定数を大きくして補正感
度を小さくすることで、定常的に発生するセンサ出力の
変動を抑え、補正精度を向上させるという効果がある。
【００３３】この発明によれば、オフセット補正演算処
理回路の時定数を切替えるタイミングを自己診断チェッ
ク以前とするように構成したので、自己診断チェック前
はオフセット補正演算処理回路の時定数を小さくして基
準値への収束を早めておき、自己診断チェック直前でオ
フセット補正演算処理回路の時定数を大きくすること
で、自己診断チェックの出力変動による補正後出力の変
動を抑えることができるという効果がある。
【００３４】この発明によれば、オフセット補正演算処
理回路の時定数を切替えるタイミングを前記自己診断チ
ェック以後とするように構成したので、自己診断チェッ
ク前および自己診断チェック中はオフセット補正演算処
理回路の時定数を小さくして基準値への収束を早め、自
己診断チェックの出力変動による補正後出力の変動を抑
え、自己診断チェック後は不必要な衝撃、ノイズ等によ
る変動を抑えることができるという効果がある。
【００３５】この発明によれば、オフセット補正演算処
理回路の時定数を切替えるタイミングを前記エアバッグ
装置の起動判定許可直前とするように構成したので、自
己診断チェック前および自己診断チェック中はオフセッ
ト補正演算処理回路の時定数を小さくして基準値への収
束を早め、自己診断チェックの出力変動による補正後出
力の変動を抑え、自己診断チェック後の起動判定開始直
前では不必要な衝撃、ノイズ等による変動を抑えること
ができるという効果がある。
【００３６】この発明によれば、自己診断チェック中は
オフセット補正演算処理を中断するように構成したの
で、自己診断による出力変動の影響を取り込まず、補正
精度が向上するという効果がある。
【００３７】この発明によれば、制御手段の演算処理手
段によって、加速度センサに自己診断チェック信号を入
力させ、この自己診断チェック信号の入力前に加速度セ
ンサ出力のオフセット補正演算手段処理を行うように構
成したので、加速度センサの自己診断チェックによる出
力変動の影響を受けることがなく、補正演算精度の向上
および補正応答時間の短縮を可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の加速度センサの出力補正装置を備
えたエアバッグ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 出力補正処理動作の説明図である。
【図３】 センサ出力補正処理動作の原理を示すタイム
チャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１のセンサ出力補正動
作を示すタイムチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２のセンサ出力補正動
作を示すタイムチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態３のセンサ出力補正動
作を示すタイムチャートである。
【図７】 ローパスフィルタの時定数切替え回路の一例
を示すブロック図である。
【図８】 電源投入と加速度センサ出力との関係を示す
説明図である。
【図９】 従来の加速度センサの出力補正装置のブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１ 加速度センサ、２ Ａ／Ｄ変換器、３ ＣＰＵ（制
御手段，演算処理手段）、４ ＲＯＭ、５ ＲＡＭ、６
自己診断回路、７ エアバッグ駆動回路、８スクイ
ブ、１０ 入力信号、１１ローパスフィルタ処理（オフ
セット補正演算処理回路）、１２演算部（演算処理手
段）、１３ 補正後出力、１４ 電源立ち上がり検出手
段、１５ 時間計測手段、１６ ローパスフィルタ用時
定数切替手段、Ａ エアバッグ装置。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加速度センサと、該加速度センサの出力
    を処理して衝突判定およびエアバッグ起動処理を行う制
    御手段を備えた加速度センサの出力補正装置において、 前記制御手段は、前記加速度センサに自己診断チェック
    信号を入力させ、この自己診断チェック信号の入力前に
    前記加速度センサ出力のオフセット補正演算処理を行う
    演算処理手段を備えていることを特徴とする加速度セン
    サの出力補正装置。
  2. 【請求項２】 制御手段は、加速度センサの自己診断チ
    ェック信号の入力前に加速度センサ出力からオフセット
    補正演算処理の初期値の取り込みを行うことを特徴とす
    る請求項１記載の加速度センサの出力補正装置。
  3. 【請求項３】 制御手段は、オフセット補正演算処理回
    路の時定数が、電源投入直後は小さく常時は大きくなる
    ように設定されていることを特徴とする請求項１又は請
    求項２記載の加速度センサの出力補正装置。
  4. 【請求項４】 制御手段は、オフセット補正演算処理回
    路の時定数を切替えるタイミングを自己診断チェック以
    前とすることを特徴とする請求項３記載の加速度センサ
    の出力補正装置。
  5. 【請求項５】 制御手段は、オフセット補正演算処理回
    路の時定数を切替えるタイミングを自己診断チェック以
    後とすることを特徴とする請求項３記載の加速度センサ
    の出力補正装置。
  6. 【請求項６】 制御手段は、オフセット補正演算処理回
    路の時定数を切替えるタイミングをエアバッグ装置の起
    動判定許可直前とすることを特徴とする請求項３記載の
    加速度センサの出力補正装置。
  7. 【請求項７】 制御手段は、自己診断チェック中はオフ
    セット補正演算処理を中断することを特徴とする請求項
    １から請求項６のうちのいずれか１項記載の加速度セン
    サの出力補正装置。
  8. 【請求項８】 加速度センサの出力を取り込む制御手段
    によって衝突判定およびエアバッグ起動処理を行う加速
    度センサの出力補正方法において、前記制御手段の演算
    処理手段によって、前記加速度センサに自己診断チェッ
    ク信号を入力させ、この自己診断チェック信号の入力前
    に前記加速度センサ出力のオフセット補正演算手段処理
    を行うことを特徴とする加速度センサの出力補正方法。
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