JP2003517397A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JP2003517397A
JP2003517397A JP2001519394A JP2001519394A JP2003517397A JP 2003517397 A JP2003517397 A JP 2003517397A JP 2001519394 A JP2001519394 A JP 2001519394A JP 2001519394 A JP2001519394 A JP 2001519394A JP 2003517397 A JP2003517397 A JP 2003517397A
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ティモシー ジェイ． ボムヤ，
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オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 第１の磁束（４２）が車両（１６）外部の空間の領域内に延伸するように、車両（１６）の第１の場所（１８）で第１の磁束（４２）を生成し、車両（４２）外部の空間の領域を通して、第１の磁束（４２）を車両（１６）の第２の場所（２０）に導通し、第２の場所（２０）で第１の磁束（４２）を感知し、第２の場所（２０）で感知された磁束（４２）に反応して信号を生成し、歩行者（５４）が第１の磁束（４２）内で位置を探知されたときに、歩行者（５４）を識別し、この識別する動作は信号に反応し、それによって、車両（１６）外部の空間の領域において歩行者（５４）を感知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 図１を参照すると、磁気センサ１０は、個々の第１の場所１８および第２の場
所２０で、車両１６の外面に近接してそれに組み込まれた、少なくとも１つの第
１のコイル１２および少なくとも１つの磁気感知素子１４を含んでいる。たとえ
ば、第１のコイル１２は、正面バンパ２４に近接してその背後で、車両１６の正
面に、ラジエタ支持ビームなどの水平強磁性ビーム２２の中心に設けられており
、複数の磁気感知素子１４．１、１４．２、たとえば複数の第２のコイル２６．
１、２６．２は、第１の場所１８に対して比較的離れた左の場所２０．１および
右の場所２０．２で、同じ水平強磁性ビーム１８に設けられている。
【０００２】 少なくとも１つの第１のコイル１２は、発振器３０によって生成された正弦電
圧を含む、対応する少なくとも１つの第１の信号２８に動作可能に接続されてい
る。たとえば、発振器３０は、マイクロプロセッサ３２によって生成され、その
後バンドパス・フィルタによってフィルタリングされた、水晶安定化（すなわち
、ほぼドリフトなしの）ＴＴＬ方形波信号を含むことができる。発振器３０の発
振周波数は、システム性能を強化するために、予期される雑音源の関数として選
択される。たとえば、そこからの干渉を回避するために、超音波周波数などの、
ＡＣ電力線の周波数（たとえば６０Ｈｚ）とは異なる周波数を選択することがで
きるであろう。発振器３０は、振幅、周波数で変調するか、バーストによって変
調することができる。発振機３０からの信号は、たとえば緩衝増幅器を通してコ
イル・ドライバ３４に送られる。
【０００３】 各少なくとも１つの第１のコイル１２は、結果として得られる磁界が少なくと
も１つの磁気感知素子１４によって検出されるほど十分に強くなるように、第１
のコイル１２に適合したインピーダンスで十分な電力を提供する、関連のコイル
・ドライバ３４によって駆動される。コイル・ドライバ３４には、たとえば短絡
保護も設けられ、第１の信号２８の飽和やクリッピングを回避するように操作さ
れる。コイル・ドライバ３４は、たとえば、可能なバッテリ電圧の関連範囲にわ
たって動作するなど、自動車環境で動作するように設計されている。コイル・ド
ライバ３４からの第１の信号２８は、たとえば、電圧信号であっても電流信号で
あってもよい。
【０００４】 コイル・ドライバ３４は、感知／試験回路３６を介して第１のコイル１２を駆
動する。感知／試験回路３６は、第１のコイル１２からの電流または電圧、ある
いは補助感知コイル３８からの信号、あるいはそれら３つの組み合わさったもの
を感知して、第１のコイル１２の動作を確認または試験する。たとえば、補助感
知コイル３８は、第１のコイル１２によって生成される磁束４２を直接感知する
。感知／試験回路３６はたとえば、特に安全拘束アクチュエータ４０の作動を制
御するために用いられたときに、誤った展開や必要時の展開の失敗を防止するた
めに、磁気センサ１０の信頼性を向上させるように第１のコイル１２が開いてい
るか短絡しているかを試験することもできる。少なくとも１つの第１のコイル１
２の完全性、または健全性は、測定サイクル毎に試験される。感知／試験回路３
６は、第１のコイル１２に送られた電力の測定量を提供することもでき、それに
近接した物体の存在および種類を示すことができる。
【０００５】 少なくとも１つの第１のコイル１２は、たとえば、その中の電流を増大させる
ことによって、少なくとも１つの第１のコイル１２によって生成された磁束４２
の量を増大させるように共振される直列であってもよい。少なくとも１つの第１
のコイル１２からの磁束４２は、シート１６上部の占有領域を含む、少なくとも
１つの第１のコイル１２に近接した空間の領域内に延伸し、その中の比較的高導
磁度の材料、たとえばシート・フレームやシート・スプリングなどのスチール部
品に引きつけられる。少なくとも１つの第１のコイル１２は、少なくとも１つの
第１コイル１２と少なくとも１つの磁気感知素子１４との間に空間の領域をさら
に含む、磁気回路４４の一部である。第１のコイル１２をまたいで複数の磁気感
知素子１４．１、１４．２が設けられており、磁気回路４４は、左磁気副回路４
４．１と右磁気副回路４４．２との重ね合わせと考えられる。磁気回路４４内の
増加した磁束は、磁気センサ１０によって受信または検出される信号または複数
の信号におけるより高い信号対雑音比を提供する。少なくとも１つの第１のコイ
ル１２は、関連の温度センサを組み込むことにより、温度の変動を補償すること
ができる。
【０００６】 少なくとも１つの磁気感知素子１４は、少なくとも１つの第２の場所２０で磁
束４２に反応する。少なくとも１つの磁気感知素子１４からの出力は、たとえば
後の回路によるローディングから磁気感知素子１４を保護し、雑音を削減するた
めに比較的低いインピーダンスの出力を提供する、前置増幅器／試験回路４６に
動作可能に接続されている。前置増幅器／試験回路４６は、少なくとも１つの磁
気感知素子１４からの信号も、マイクロプロセッサ３２による処理のための、そ
れに続くアナログ・デジタル変換の前に、適切な信号処理および復調を許容する
のに十分に高いレベルまで増幅する。マイクロプロセッサ３２はデータを収集し
、システムの健全性および完全性を監視し、安全拘束アクチュエータ４０を作動
するか否かを判断する。
【０００７】 前置増幅器／試験回路４６は、たとえば、磁気感知素子１４からの信号を「予
期される」レベルおよび予期される波形（たとえば正弦形状）と比較することに
よっても、磁気感知素子１４の完全性を監視し、磁気感知素子１４の完全性の連
続的試験を提供する。前置増幅器／試験回路４６はたとえば、特に安全拘束アク
チュエータ４０の作動を制御するために用いられるときに、誤った展開や必要時
の展開の失敗を防止するために、磁気センサ１０の信頼性を向上させるように、
少なくとも１つの磁気感知素子１４、たとえば第２のコイル２６が開いているか
短絡しているかを試験することもできる。少なくとも１つの磁気感知素子１４の
完全性、または健全性は、測定サイクル毎に試験される。
【０００８】 磁気感知素子１４は、磁束４２から、磁気回路４４の磁気抵抗に反応して変調
された正弦搬送波を感知する。
【０００９】 一態様によれば、磁気感知素子１４からのこの信号は、前置増幅器／試験回路４
６によって増幅され、それに動作可能に接続された同期復調器４８は、正弦搬送
波からの変調信号を抽出する。同期復調器４８からの出力は、Ａ／Ｄ変換器５０
．１を介してマイクロプロセッサ３２にＤＣ連結される。
【００１０】 個々の前置増幅器／試験回路４６．１および４６．２は、個々の磁気感知素子
１４．１および１４．２に動作可能に連結されており、個々の前置増幅器／試験
回路４６．１および４６．２からの出力は、差動増幅器５２の個々の差動入力に
動作可能に連結されており、その出力はＡ／Ｄ変換器５０．２を介してマイクロ
プロセッサ３２に動作可能に連結されている。
【００１１】 上記の磁気センサ１０は様々な方法で実施することができる。特定の回路は、
それがアナログ、デジタルまたは光学的なものであっても、限定的とみなされは
せず、本明細書中の教示に従って当業者が設計できる。たとえば、使用する場合
に、発振器、増幅器、論理素子、変調器、復調器、Ａ／Ｄ変換器は、たとえば、
フィールドエフェクトまたはバイポーラあるいは他のディスクリート・コンポー
ネントなどのトランジスタ、集積回路、演算増幅器または論理回路、あるいはカ
スタム集積回路などを用いる、如何なる既知の種類とすることもできる。さらに
、使用する場合に、マイクロプロセッサは如何なる演算装置とすることもできる
。
【００１２】 少なくとも１つの第１の信号２８に反応して、少なくとも１つの第１のコイル
１２は、その内部で磁束４２を生成するように磁気回路４４において起磁力を生
成する。少なくとも１つの第２の場所２０にある少なくとも１つの磁気感知素子
１４は、そこで少なくとも第１のコイル１２からの起磁力および磁気回路４４の
磁気特性に反応する磁束４２を感知する。
【００１３】 動作に際して、関連の少なくとも１つのコイル・ドライバ３４によって、関連
の少なくとも１つの第１のコイル１２に動作可能に連結された少なくとも１つの
第１の信号２８は、磁気回路４４において磁束４２を生成する、少なくとも第１
のコイル１２における電流を発生させる。磁気回路４４は磁気抵抗Ｒによって特
徴づけられ、ここで、所与の起磁力Ｆに対する磁気回路における磁束の量は、＝
Ｆ／Ｒによって求められる。直列磁気回路の磁気抵抗Ｒは、直列になった個々の
素子の個々の磁気抵抗の合計によって求められる。空気の磁気抵抗は、強磁性材
料の磁気抵抗よりも大幅に大きく、磁気回路４４に入る強磁性材料は磁気回路４
４の磁気抵抗Ｒに影響し、これは磁気感知素子１４が露出される磁束の量に影響
し、この磁束がそこで感知される。車両１６の正面に近接した歩行者５４は、磁
気感知素子１４によって検出するのに十分なほど磁気回路４４における磁束４２
に影響するに足る、鉄含有血液の導磁度から磁気センサ１０によって感知できる
。
【００１４】 第１のコイル１２は、第１のコイル１２が自由空間にあるときには１つの値を
持ち、該コイルが磁気回路４４の一部であるときには別の値を持つ、自己インダ
クタンスを有する。後者の場合には、第１のコイル１２の自己インダクタンスは
磁気回路４４の磁気的特性に左右される。さらに、磁気回路４４の磁気的特性は
、強磁性要素が磁気回路４４の付近に持ち込まれたときに変えられる。したがっ
て、車両１６の正面に近接した歩行者５４は、第１のコイル１２の自己インダク
タンスに影響を与えることができ、第１の場所２２の第１のコイル１２と第２の
場所２０の磁気感知素子１４との間の磁気的連結を変えることができる。
【００１５】 車両１６の正面の強磁性要素は、感知しようとする領域内に磁束４２を集束ま
たは集中させる磁気レンズとして作用することができる。磁束４２は一般的に最
小磁気抵抗の通路に従い、これは通常、最大量の透磁性材料の部分に対応する。
したがって、磁気回路４４は、磁界の形状および範囲をさらに調節するために、
フェライトまたはミューメタル要素あるいは永久磁石で増大することができる。
たとえば、第１のコイル１２および第２のコイル２６．１、２６．２をフェライ
ト磁心５６の周囲に巻き付けて、それらの性能を強化することができる。
【００１６】 少なくとも１つの第１のコイル１２に掛かる電力ならびに、少なくとも１つの
第１の信号２８に関連した少なくとも１つの磁気感知素子１４からの信号の利得
および／または位相の両方が継続的に監視されて、シート占有状態のリアルタイ
ム磁気シグナチャとしてマイクロプロセッサ３２のメモリ５８に記憶される。リ
アルタイム磁気シグナチャは、関連の安全拘束アクチュエータ４０（たとえば少
なくとも１つの外部エアバッグ）を展開して、歩行者５４が車両１８により負傷
するのを保護すべきかどうかを判断するために、少なくとも１つの他の比較に値
する磁気シグナチャ（たとえば、防止されていない車両を表す少なくとも１つの
正常な磁気シグナチャ、あるいは歩行者シナリオ（scenarios）または他の障害
物を表す様々な磁気シグナチャ）と比較される。正常なシグナチャは、車両１６
の小さい動揺を追跡するように、経時的に更新することができる。
【００１７】 磁気センサ１０は、短絡または開いた状態について少なくとも１つの第１のコ
イル１２および第２のコイル２６．１および２６．２それぞれを試験することに
より、または別個の感知コイル３８を用いて少なくとも１つの第１のコイル１２
によって生成された磁束４２を使用することにより、個々のコイルの健全性およ
び完全性のリアルタイムな確認を提供する。
【００１８】 コイルまたは感知素子は、フェライトまたは他の高導磁性磁心を組み込むこと
ができる。また、同調性の高いコイル（highly tuned coils）を磁気信号生成に
用いることができる。さらに、コイル・ボビンの幅および長さは、磁束１２を方
向づけるように適合させることができる。
【００１９】 少なくとも１つの第１のコイル１２および少なくとも１つの第２のコイル２６
の場所、直径および間隔は、人探知機からの信号の性能を最大化するように適合
することができる。さらに、バンパ、グリル、ボンネットおよびワイパーの溝に
設けられた第１のコイル１２および第２のコイル２６は、衝突前に適時に適切な
安全拘束システム４０を展開するために、磁気センサ１０が歩行者の５４軌道に
追従することを可能にする。
【００２０】 さらに、磁気センサ１０と関連する信号は、以下を含むがこれらには限定され
ない様々な方法で生成、適合または処理することができる。 １．磁気シグナチャのＡＭ、ＦＭまたはパルス復調。 ２．マルチトーン、マルチフェーズ・エレクトロニクス。 ３．低コスト純正弦波生成のための、磁気的にバイアスが掛けられた、移相発振
器。 ４．コヒーレントな合成または位相固定搬送波ハードウエアまたはマイクロプロ
セッサ・ベースのシステム。 ５．Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ自己調節または自己試験アルゴリズムを介した、マイクロプ
ロセッサ利得またはオフセット調整のシステム。 ６．磁気較正のためにシステム安全化磁界に「基準」を設けること。 ７．非可聴周波数。 ８．コヒーレントな正弦波生成のためのマイクロプロセッサＤ／Ａ変換器を含む
、安定化のためのマイクロプロセッサ生成水晶安定周波数。 ９．広帯域システム・エレクトロニクス。 １０．送信コイルへの信号の閉ループ利得および位相制御（すなわち、遅延ライ
ンとして働くＡＧＣ）であって、利得および位相制御信号はセンサ出力として用
いられるもの。 １１．少なくとも１つの第１のコイルで励磁されたヒンジ付近でまたはヒンジで
の衝撃を検出するために、コイル・ドライバによって送られる電力、特にバイパ
ス電力を監視すること。 １２．信号対雑音比を改善するように少なくとも１つの第１のコイル１２に流れ
る電流を増加させる直列共振コイル・ドライバ回路であって、少なくとも１つの
第１のコイル１２への関連の電流は、少なくとも１つの第１のコイル１２の継続
的な自己試験ならびに、少なくとも１つの第１のコイル１２によって消費される
電力の測定量を提供するために監視されるもの。 １３．第２のコイル２６の代わりに、別の種類の磁気感知素子１４、たとえば、
ホール・エフェクト装置を用いること。
【００２１】 磁気センサ１０は、シート状の生命のある物体と生命のない物体とを区別する
ように、歩行者５４の脈動血流に反応する磁束４２の周波数のドップラー・シフ
トから、車両１６上に近接した歩行者５４を検出するようにさらに適合すること
ができる。幼児は比較的速い心拍度数を有することで知られており、これはより
大きいドップラー・シフトを提供するものと予測できる。
【００２２】 具体的実施態様を上記の詳細な説明で詳細に説明し付属の図面に示したが、当
業者はこの開示の全体的教示に鑑みて、これらの詳細に対する様々な変更および
代替物を開発できることを理解するであろう。したがって、開示した特定の構成
は例示的にすぎず、本発明の範囲に関する限定ではないことを意図しており、本
発明には特許請求の範囲およびそのあらゆる均等物の完全な広がりが与えられる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 磁気センサの第１の態様の図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年３月２６日（２００１．３．２６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】 動作に際して、関連の少なくとも１つのコイル・ドライバ３４によって、関連
の少なくとも１つの第１のコイル１２に動作可能に連結された少なくとも１つの
第１の信号２８は、磁気回路４４において磁束４２を生成する、少なくとも第１
のコイル１２における電流を発生させる。磁気回路４４は磁気抵抗Ｒによって特
徴づけられ、ここで、所与の起磁力Ｆに対する磁気回路における磁束の量φは、
φ＝Ｆ／Ｒによって求められる。直列磁気回路の磁気抵抗Ｒは、直列になった個
々の素子の個々の磁気抵抗の合計によって求められる。空気の磁気抵抗は、強磁
性材料の磁気抵抗よりも大幅に大きく、磁気回路４４に入る強磁性材料は磁気回
路４４の磁気抵抗Ｒに影響し、これは磁気感知素子１４が露出される磁束の量に
影響し、この磁束がそこで感知される。車両１６の正面に近接した歩行者５４は
、磁気感知素子１４によって検出するのに十分なほど磁気回路４４における磁束
４２に影響するに足る、鉄含有血液の導磁度から磁気センサ１０によって感知で
きる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ．車両外部の空間の領域に第１の磁束が延伸するように、
    前記車両の第１の場所で前記第１の磁束を生成することと、 ｂ．前記車両外部の前記空間の領域を通して、前記第１の磁束を前記車両の第
    ２の場所に導通することと、 ｃ．前記第２の場所で前記第１の磁束を感知することと、 ｄ．前記第２の場所で感知された前記磁束に反応して信号を生成することと、 ｅ．歩行者が前記第１の磁束内で位置を探知されたときに、該歩行者を識別す
    ることであって、該識別する動作は前記信号に反応することと、 を含む、車両外部の空間の領域で歩行者を感知する方法。
  2. 【請求項２】 歩行者を車両との衝突から保護するように安全拘束アクチュ
    エータの作動を制御することをさらに含み、前記安全拘束アクチュエータの作動
    を制御する動作は、前記識別する動作に反応する、請求項１に記載の車両外部の
    空間の領域で歩行者を感知する方法。
JP2001519394A 1999-08-26 2000-08-26 磁気センサ Pending JP2003517397A (ja)

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US15086899P 1999-08-26 1999-08-26
US60/150,868 1999-08-26
PCT/US2000/023515 WO2001015109A1 (en) 1999-08-26 2000-08-26 Magnetic sensor

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