JP2005214749A - 乗員保護システムおよび判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単一の加速度センサから検出された加速度波形により、衝突のシビアリティを判定可能な乗員保護システムおよび判定装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 判定装置は、衝突のシビアリティに対応して段階的に乗員保護装置３を駆動する。判定装置は、車両の加速度を検出する単一の加速度センサ２１と、加速度センサ２１に電気的に接続され、検出された加速度の波形から塑性変形パルスを分離検出する塑性変形パルス検出部２０２ｃと、検出された加速度の波形から弾性変形パルスを分離検出する弾性変形パルス検出部２０２ｂと、車両の速度と塑性変形パルスとの間および車両の速度と弾性変形パルスに対する塑性変形パルスのピークの発生タイミングとの間に相関があることを用いて衝突のシビアリティを判定するシビアリティ判定部２０２ｄと、を持つ判定回路２０２と、を備える。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えばエアバッグ装置やシートベルトプリテンショナー装置などの乗員保護装置を車両衝突時に作動させ、乗員を保護する乗員保護システム、および乗員保護システムに用いる判定装置に関する。

特許文献１には、サテライトセンサとフロアＧセンサとを用いて、エアバッグ装置の袋体を二段階に膨張させる乗員保護システム用の判定装置が紹介されている。サテライトセンサは、車両前部に配置されている。フロアＧセンサは、フロアトンネル上のインストルメントパネル下の電子制御ユニット（以下、適宜「ＥＣＵ」と称す）に配置されている。エアバッグ装置には、二つのインフレータが配置されている。判定装置は、サテライトセンサおよびフロアＧセンサから得られる二つの加速度波形の位相差を検出する。そして、検出した位相差から衝突のシビアリティ（ｓｅｖｅｒｉｔｙ、激しさ）を判定する。判定の結果、シビアリティが大きい場合つまり重大事故の場合は、エアバッグ装置の二つのインフレータを、同時に点火する。このように、袋体の膨張圧を高圧とすることで、重大事故の衝撃から乗員を保護している。

一方、判定の結果、シビアリティが小さい場合つまり軽微事故の場合にまで、二つのインフレータを同時に点火すると、事故の衝撃よりも袋体の膨張圧により、乗員が大きな衝撃を受けるおそれがある。このため、軽微事故の場合は、エアバッグ装置の二つのインフレータを段階的に点火する（一段目点火後、一定時間経過後に二段目点火）。このように、袋体の膨張圧を低圧とすることで、袋体の膨張圧から乗員を保護している。
特開平１１−１９４１３７号公報

しかしながら、同文献記載の判定装置によると、サテライトセンサとフロアＧセンサという二つのセンサが必須である。このため、いずれか一つのセンサに不具合が発生すると、シビアリティの判定が困難になってしまう。

本発明の乗員保護システムおよび判定装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、単一の加速度センサから検出された加速度波形により、衝突のシビアリティを判定可能な乗員保護システムおよび判定装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の判定装置は、衝突のシビアリティに対応して段階的に乗員保護装置を駆動するための判定装置であって、車両の加速度を検出する単一の加速度センサと、該加速度センサに電気的に接続され、検出された該加速度の波形から塑性変形パルスを分離検出する塑性変形パルス検出部と、検出された該加速度の波形から弾性変形パルスを分離検出する弾性変形パルス検出部と、該車両の速度と該塑性変形パルスとの間および該車両の速度と該弾性変形パルスに対する該塑性変形パルスのピークの発生タイミングとの間に相関があることを用いて衝突のシビアリティを判定するシビアリティ判定部と、を持つ判定回路と、を備えてなることを特徴とする。

本発明の判定装置は、以下に説明する本発明者の解析、検討の結果、完成されたものである。本発明者は、車両の速度（車両と衝突対象物との相対速度）とシビアリティとの関係に着目した。すなわち、車両の速度が高い程シビアリティは大きくなり、反対に車両の速度が低い程シビアリティは小さくなることに着目した。

以下、車両衝突時における加速度波形を具体的に例示しながら、本発明の判定装置を説明する。ただし、以下の例示は、あくまで説明の便宜上用いるものである。したがって、本発明の判定装置は、以下の例示の内容により限定されるものではない。

図１に、車両衝突時における加速度センサの出力データ、つまり加速度波形を示す。横軸は時間を、縦軸は加速度（減速度）を、それぞれ示す。図中、点線円Ａ、Ｂで囲うように、加速度波形には、車両の構造に起因する特徴的なピークが発現する。ここで、点線円Ａで囲われるピークを第一ピークと呼び、点線円Ｂで囲われるピークを第二ピークと呼ぶことにする。車両の速度が高い程、第一ピーク、第二ピークともに、ピークの高さは高くなる。具体的には、低速データ（１６ｍｐｈ（ｍｉｌｅｓ ｐｅｒ ｈｏｕｒ）以下）、中速データ（２０〜２３ｍｐｈ）、高速データ（３０〜３５ｍｐｈ）の順に、このピークの高さは高くなる。したがって、一見すると、このピークの高さから、車両の速度の高低、つまりシビアリティを判定可能である。

しかしながら、たとえ車種が同一であっても、車両衝突時における加速度波形はばらつくものであり、そのばらつきを含めて評価するのが一般的である。そこで、加速度波形を、±１０％のばらつきを含めて評価することを考える。つまり、車両の速度が比較的低い場合は、低シビアリティ対応レベルで乗員保護装置を作動させる必要がある。一例としてエアバッグ装置を挙げると、車両の速度が低速の場合、まず一段目のインフレータのみ点火し、袋体の膨張圧を抑える。次いで、乗員に影響がない時間を経た後、二段目のインフレータに点火する。このため、評価には、測定された加速度波形に対し、１１０％の加速度波形が用いられる。つまり、１０％の安全代を確保して、乗員保護装置を的確に作動させる。

これに対し、車両の速度が比較的高い場合は、乗員保護装置を高シビアリティ対応レベルで確実に作動させる必要がある。一例としてエアバッグ装置を挙げると、車両の速度が中速以上の場合、一段目と二段目のインフレータをほぼ同時に確実に点火し、袋体の膨張圧を高圧にする必要がある。このため、評価には、測定された加速度波形に対し、９０％の加速度波形が用いられる。つまり、１０％の安全代を確保して、乗員保護装置の作動を確実なものとする。

図２に、図１の加速度波形に１０％安全代を確保した加速度波形を示す。横軸は時間を、縦軸は加速度（減速度）を、それぞれ示す。また、図中、細線は図１に示した加速度波形を示す。図中、点線円Ａで囲うように、第一ピークの高さは、高速（９０％波形）データが一番高く、次いで低速（１１０％波形）データ、中速（９０％波形）データの順になっていることが判る。また、図中、点線円Ｂで囲うように、第二ピークの高さは、低速（１１０％波形）データが一番高く、次いで高速（９０％波形）データ、中速（９０％波形）データの順になっていることが判る。すなわち、加速度波形のばらつきを考慮すると、第一ピーク、第二ピークともに、車両の速度とピークの高さとが比例しなくなる。

そこで、本発明者は、加速度波形の形状に着目した。すなわち、加速度波形には、車両全体の破損に起因するパルスと、車両各部の破損に起因するパルスとが、混在していると仮定した。そして、この仮定に基づき、本発明者は、車両全体の破損に起因する弾性変形パルスと、車両各部の破損に起因する塑性変形パルスとに、加速度波形を切り分けることに成功した。

図３に、加速度波形と弾性変形パルスとの関係を示す。図に示すように、弾性変形パルスは衝突事象の全体を約１／２周期とする長周期、低周波数のパルスである。図４（ａ）に、図３の模式図を示す。図に示すように、加速度波形は弾性変形パルスと塑性変形パルスとにより表現される。図から、点線円Ａで囲う第一ピーク、点線円Ｂで囲う第二ピークともに、中速データの方が低速データよりも、弾性変形パルスに対するピークの発生タイミングが早い。つまり、車両の速度と、弾性変形パルスに対するピークの発生タイミングとは、比例する。ところが、前述したように、第一ピーク、第二ピークともに、低速データのピーク高さの方が、中速データのピーク高さよりも高い。つまり、車両の速度とピークの高さ（弾性変形パルス＋塑性変形パルス）とは比例しない。

そこで、加速度波形から塑性変形パルスを分離検出する。図４（ｂ）に示すように、加速度波形から塑性変形パルスを分離検出し、塑性変形パルス同士を比較すると、中速データのピーク高さの方が、低速データのピーク高さよりも高くなることが判る。つまり、車両の速度と、塑性変形パルスのピークの高さとが、比例することが判る。

本発明の判定装置は、上述した本発明者の解析、検討の結果、完成されたものである。本発明の判定装置によると、車両の速度と塑性変形パルス、および車両の速度と弾性変形パルスに対する塑性変形パルスのピークの発生タイミングが、それぞれ比例することを利用して、シビアリティを判定することができる。すなわち、単一の加速度センサから得られる加速度波形により、シビアリティを判定することができる。このため、シビアリティ判定の信頼度が高い。

（２）好ましくは、前記シビアリティ判定部は、前記シビアリティ判定部は、前記塑性変形パルスにおいて衝突初期に発現する第一ピークを用いて前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。前出図４（ａ）において点線円Ａで囲うように、衝突初期には塑性変形パルスに第一ピークが発現する。第一ピークの発生タイミングは、車両の速度が速いほど早くなる。

本構成は、この第一ピークを用いて、シビアリティを判定するものである。第一ピークは、前出図４（ａ）において点線円Ｂで囲う第二ピークよりも、早く発生する。このため、本構成によると、より早く乗員保護装置を駆動することができる。

ところで、乗員を確実に保護するためには、所定時間内に乗員保護装置を駆動させる必要がある。そして、乗員保護装置を所定時間内に駆動させるためには、衝突〜所定時刻（以下、「駆動要求時刻」と称す）までの間に、乗員保護装置に駆動信号を発信する必要がある。例えば、前出図４（ｂ）に一点鎖線で示すように、第一ピークと第二ピークとの間に、駆動要求時刻が設定されている場合、第一ピークを用いる本構成によると、確実に乗員保護装置を駆動させることができる。

なお、ここで言う第一ピークとは、バンパリンフォースメントおよびサイドフレーム前端部の破壊に対応するピークをいう。ただし、車両構造の違いなどによりピークは異なるため、特に第一、第二ピークにとらわれることなく、多パルスの発生タイミングに相関があればよい。

（３）好ましくは、前記塑性変形パルス検出部は、所定の時間区間内における前記塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１を算出し、前記弾性変形パルス検出部は、所定の時間区間内における前記弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２を算出し、前記シビアリティ判定部は、重み係数Ｗ＝Ｇ１／Ｇ２を用いて、前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。

図５に、車両衝突時における加速度波形の模式図を示す。図に示すように、塑性変形パルスのピーク高さをＬ１、弾性変形パルスの高さをＬ２とすると、車両の速度が速いほどＬ１／Ｌ２が大きくなる。したがって、塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１と弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２との比、つまりＧ１／Ｇ２も、車両の速度が速いほど大きくなる。本構成は、この点に着目し、重み係数Ｗ＝Ｇ１／Ｇ２により、塑性変形パルスの抽出効果を増幅させている。本構成によると、シビアリティの判定が簡単になる。

とりわけ、本構成は、上記（２）の構成と組み合わせるのに好適である。つまり、衝突初期に塑性変形パルスに発現する第一ピークを増幅させるのに好適である。すなわち、前出図４（ａ）に示すように、速度が異なる二つのデータ間における第一ピーク間のシフト幅ＤＡは、第二ピーク間のシフト幅ＤＢよりも小さい。図６に、図４（ａ）の第一ピーク、第二ピーク付近の拡大図を示す。シフト幅ＤＡ、ＤＢ間の差により、図に示すように、第二ピークにおいては、低速データに占める弾性変形パルスの高さＬ２（ＬＢ）と、中速データに占める弾性変形パルスの高さＬ２（ＭＢ）との差が大きい。このため、第二ピークから車両の速度を判定するのは容易である。

これに対し、第一ピークにおいては、低速データに占める弾性変形パルスの高さＬ２（ＬＡ）と、中速データに占める弾性変形パルスの高さＬ２（ＭＡ）との差は小さい。このため、第一ピークから車両の速度を判定するのは困難である。

この点、本構成によると、重み係数Ｗ＝Ｇ１／Ｇ２により、塑性変形パルスの抽出効果を増幅させている。このため、衝突初期における第一ピークを増幅して抽出することができる。したがって、仮に第一ピークを用いても、車両の速度つまりシビアリティを確実に判定することができる。なお、重み係数Ｗ＝Ｇ１／Ｇ２は単独で用いてもよい。あるいは、他のパラメータを、重み係数Ｗに乗じて用いてもよい。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記シビアリティ判定部は、前記重み係数Ｗに、前記加速度センサから検出される加速度の生データ、前記平均加速度Ｇ１、前記平均加速度Ｇ２から選ばれる一つを乗じたシビアリティ演算子Ｓを用いて、前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。本構成によると、シビアリティの判定が簡単になる。また、本構成と上記（２）の構成とを組み合わせると、上記（３）に述べたように、仮に第一ピークを用いても、車両の速度つまりシビアリティを確実に判定することができる。

（５）好ましくは、上記（４）の構成において、前記シビアリティ判定部は、シビアリティ演算子Ｓ＝Ｗ×Ｇ１を用いて、前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。本構成によると、シビアリティの判定が簡単になる。また、本構成と上記（２）の構成とを組み合わせると、上記（３）に述べたように、仮に第一ピークを用いても、車両の速度つまりシビアリティを確実に判定することができる。

（６）好ましくは、前記塑性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１を算出し、前記弾性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２を算出し、前記シビアリティ判定部は、重み係数Ｗ’＝｜Ｇ１−Ｇ２｜／Ｇ２を用いて、前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。

つまり、本構成は、上記（３）の構成におけるＷの代わりにＷ’を用いてシビアリティを判定するものである。本構成によると、シビアリティの判定が簡単になる。また、本構成は、上記（２）の構成と組み合わせるのに好適である。本構成によると、衝突初期における第一ピークを増幅して抽出することができる。したがって、仮に第一ピークを用いても、車両の速度つまりシビアリティを確実に判定することができる。

（７）好ましくは、上記（６）の構成において、前記シビアリティ判定部は、前記平均加速度Ｇ２が所定のしきい値よりも大きい場合、シビアリティ演算子Ｓ’＝Ｗ’×｜Ｇ１−Ｇ２｜を用いて、前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。本構成によると、シビアリティの判定が簡単になる。また、本構成は、上記（２）の構成と組み合わせるのに好適である。本構成によると、衝突初期における第一ピークを増幅して抽出することができる。したがって、仮に第一ピークを用いても、車両の速度つまりシビアリティを確実に判定することができる。

（８）好ましくは、前記塑性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１を算出し、前記弾性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２を算出し、前記シビアリティ判定部は、該平均加速度Ｇ２が所定のしきい値よりも小さい場合、シビアリティ演算子Ｓ’’＝｜Ｇ１−Ｇ２｜を用いて、前記シビアリティを判定する構成とする方がよい。

つまり、本構成は、Ｇ２＜しきい値の場合に限り、シビアリティ演算子Ｓ’’＝｜Ｇ１−Ｇ２｜を用いて、シビアリティを判定するものである。ここで言う「しきい値」とは、シビアリティ演算子の条件付き場合分けのことである。

また、Ｇ２＜しきい値の場合に限り、シビアリティ演算子Ｓ’’＝｜Ｇ１−Ｇ２｜を用いるのは、衝突速度が低い場合、確実に低シビアリティ対応レベルで乗員保護装置を作動させるために必要だからである。

（９）好ましくは、前記塑性変形パルス検出部は、ハイパスフィルタを用いて前記塑性変形パルスを分離検出する構成とする方がよい。本構成は、塑性変形パルスの周波数が、弾性変形パルスの周波数よりも、高いことを利用して塑性変形パルスを分離検出するものである。本構成によると、比較的簡単に塑性変形パルスを分離検出することができる。

（１０）好ましくは、前記塑性変形パルス検出部は、前記加速度の波形から前記弾性変形パルスを除去することにより、前記塑性変形パルスを分離検出する構成とする方がよい。加速度の波形は、弾性変形パルスと塑性変形パルスとから形成されている。この点に鑑み、本構成は、加速度波形から弾性変形パルスを除去することにより、塑性変形パルスを分離検出するものである。本構成によると、塑性変形パルスを単独で検出するためのフィルタ等を配置する必要がない。

（１１）好ましくは、前記弾性変形パルス検出部は、ローパスフィルタを用いて前記弾性変形パルスを分離検出する構成とする方がよい。本構成は、弾性変形パルスの周波数が、塑性変形パルスの周波数よりも、低いことを利用して弾性変形パルスを分離検出するものである。本構成によると、比較的簡単に弾性変形パルスを分離検出することができる。

（１２）好ましくは、前記弾性変形パルス検出部は、前記加速度の波形から前記塑性変形パルスを除去することにより、前記弾性変形パルスを分離検出する構成とする方がよい。前述したように、加速度の波形は、弾性変形パルスと塑性変形パルスとから形成されている。本構成は、加速度波形から塑性変形パルスを除去することにより、弾性変形パルスを分離検出するものである。本構成によると、弾性変形パルスを単独で検出するためのフィルタ等を配置する必要がない。

（１３）好ましくは、前記加速度センサおよび前記判定回路は、前記乗員保護装置用の電子制御ユニット内にモジュール化され配置されている構成とする方がよい。本構成によると、加速度センサと判定回路とが離間して配置されている場合と比較して、省スペース性に優れている。また、複数車種間において、加速度センサおよび判定回路を、共用化しやすい。

（１４）好ましくは、上記（１３）の構成において、前記電子制御ユニットは、前記車両の車室付近における車幅方向中央部に配置されている構成とする方がよい。本構成によると、衝突時の衝撃により加速度センサが破損しにくい。このため、衝突時の衝撃が大きい場合であっても、確実にシビアリティ判定を行うことができる。

（１５）また、上記課題を解決するため、本発明の乗員保護システムは、車両の加速度を検出する単一の加速度センサと、該加速度センサに電気的に接続され、検出された該加速度の波形から塑性変形パルスを分離検出する塑性変形パルス検出部と、検出された該加速度の波形から弾性変形パルスを分離検出する弾性変形パルス検出部と、該車両の速度と該塑性変形パルスとの間および該車両の速度と該弾性変形パルスに対する該塑性変形パルスのピークの発生タイミングとの間に相関があることを用いて衝突のシビアリティを判定するシビアリティ判定部と、を持つ判定回路と、を有する判定装置と、該判定装置に電気的に接続され、該シビアリティに対応して段階的に駆動される乗員保護装置と、を備えてなることを特徴とする。

上記（１）にて説明したように、本発明の乗員保護システムによると、単一の加速度センサによりシビアリティを判断することができる。また、シビアリティに応じたレベルで、乗員保護装置を駆動することができる。

（１６）好ましくは、上記（１５）の構成において、前記乗員保護装置は、複数のインフレータと、該インフレータにより膨張され乗員に弾接する袋体と、を持つエアバッグ装置であり、前記判定装置は、前記シビアリティに対応して、点火する該インフレータの数を決定する構成とする方がよい。本発明の乗員保護装置は、本構成のように複段式のエアバッグ装置として具現化するのに特に適している。

（１７）好ましくは、上記（１５）の構成において、前記乗員保護装置は、インフレータと、該インフレータにより膨張され乗員に弾接する袋体と、を持つエアバッグ装置であり、前記判定装置は、前記シビアリティに対応して、該インフレータに対する点火判定を行う構成とする方がよい。つまり、本構成は、シビアリティ判定を点火判定そのものに用いるものである。本発明の乗員保護装置は、本構成のようにエアバッグ装置（上記（１６）の複段式のみならず単段式も含む）として具現化するのに特に適している。

本発明によると、単一の加速度センサから検出された加速度データにより、衝突のシビアリティを判定可能な乗員保護システムおよび判定装置を提供することができる。

以下、本発明の乗員保護システムの実施の形態について説明する。なお、以下の説明は、本発明の判定装置の実施形態についての説明を兼ねるものである。

まず、本実施形態の乗員保護システムの構成について説明する。図７に、本実施形態の乗員保護システムのＥＣＵの配置図を示す。図に示すように、ＥＣＵ２は、車両９のフロアトンネル上のインストルメントパネル９２下に固定されている。図８に、本実施形態の乗員保護システムのブロック図を示す。図に示すように、本実施形態の乗員保護システム１は、ＥＣＵ２とエアバッグ装置３とを備えている。

ＥＣＵ２は、マイコン２０とフロアＧセンサ２１とを備えている。フロアＧセンサ２１は、本発明の加速度センサに含まれる。マイコン２０とフロアＧセンサ２１とにより、本発明の判定装置が構成されている。マイコン２０は、Ｉ／Ｏ回路２００とノイズフィルタ２０１と判定回路２０２とを備えている。また、判定回路２０２は、衝突判定部２０２ａと弾性変形パルス検出部２０２ｂと塑性変形パルス検出部２０２ｃとシビアリティ判定部２０２ｄとを備えている。

エアバッグ装置３は、前出図７のハンドル９３中央、およびインストルメントパネル９２助手席側に配置されている。エアバッグ装置３は、二つのインフレータ（図略）と、袋体（図略）とを備えている。つまり、エアバッグ装置３は、後述する衝突のシビアリティに対応して二段階に駆動される。

次に、本実施形態の乗員保護システムの衝突時の動きについて説明する。図９に、本実施形態の乗員保護システムの衝突時の信号伝達経路を示す。フロアＧセンサ２１の出力データつまり加速度波形は信号線Ｓ１を介して、Ｉ／Ｏ回路２００に伝達される。Ｉ／Ｏ回路２００にて、加速度波形は、デジタル変換される。デジタル変換された加速度波形は、信号線Ｓ２を介して、ノイズフィルタ２０１に伝達される。ノイズフィルタ２０１にて、加速度波形が整形される。波形整形後の加速度波形は、信号線Ｓ３を介して、衝突判定部２０２ａに伝達される。並びに、波形整形後の加速度波形は、信号線Ｓ５を介して、弾性変形パルス検出部２０２ｂに伝達される。弾性変形パルス検出部２０２ｂには、カットオフ周波数６〜７Ｈｚのローパスフィルタ（図略）が配置されている。弾性変形パルス検出部２０２ｂにより、加速度波形から、弾性変形パルスが分離検出される。また、弾性変形パルス検出部２０２ｂにおいては、次式により、検出された弾性変形パルスＧ_E（ｔ）から、時間区間（−３０ｍｓ〜０ｍｓ）における平均加速度Ｇ２が演算される。

すなわち、弾性変形パルス検出部２０２ｂにおいては、まず弾性変形パルスＧ_E（ｔ）を時間区間（−３０ｍｓ〜０ｍｓ）内で区間積分し、次いで区間積分値を時間区間（−３０ｍｓ〜０ｍｓ）で除することにより、平均加速度Ｇ２を算出している。検出された弾性変形パルスは、信号線Ｓ６を介して、衝突判定部２０２ａに伝達される。また、平均加速度Ｇ２は、信号線Ｓ９を介して、シビアリティ判定部２０２ｄに伝達される。

波形整形後の加速度波形は、信号線Ｓ１３を介して、塑性変形パルス検出部２０２ｃにも伝達される。塑性変形パルス検出部２０２ｃには、カットオフ周波数６０〜７０Ｈｚのハイパスフィルタ（図略）が配置されている。塑性変形パルス検出部２０２ｃにより、加速度波形から、塑性変形パルスが分離検出される。また、塑性変形パルス検出部２０２ｃにおいては、次式により、検出された塑性変形パルスＧ_P（ｔ）から、時間区間（−１０ｍｓ〜０ｍｓ）における平均加速度Ｇ１が演算される。

すなわち、塑性変形パルス検出部２０２ｃにおいては、まず塑性変形パルスＧ_P（ｔ）を時間区間（−１０ｍｓ〜０ｍｓ）内で区間積分し、次いで区間積分値を時間区間（−１０ｍｓ〜０ｍｓ）で除することにより、平均加速度Ｇ１を算出している。検出された塑性変形パルスは、信号線Ｓ７を介して、衝突判定部２０２ａに伝達される。また、平均加速度Ｇ１は、信号線Ｓ１０を介して、シビアリティ判定部２０２ｄに伝達される。

衝突判定部２０２ａには、前述したように、信号線Ｓ３を介して加速度波形が、信号線Ｓ６を介して弾性変形パルスが、信号線Ｓ７を介して塑性変形パルスが、それぞれ入力される。また、ＲＯＭ（図略）には、予めエアバッグ装置３を駆動するか否かの基準となる衝突しきい値ｔｈ１が記憶されている。図１０に、衝突判定部における判定模式図を示す。図１０（ａ）に示すように、衝突判定部のコンパレータにおいては、弾性変形パルスおよび塑性変形パルスにより補正された加速度波形と、衝突しきい値ｔｈ１との比較が行われる。比較の結果、図１０（ｂ）に示すように、加速度波形の一部が衝突しきい値ｔｈ１を超える場合、前出図９の信号線Ｓ４を介して、エアバッグ装置３に、インフレータ一段目の点火信号が伝達される。また、点火信号は、信号線Ｓ８を介して、アンドゲート２０５に伝達される。

シビアリティ判定部２０２ｄには、前述したように、信号線Ｓ１０を介して平均加速度Ｇ１が、信号線Ｓ９を介して平均加速度Ｇ２が、それぞれ入力される。シビアリティ判定部２０２ｄにおいては、次式により重み係数Ｗ’が演算される。

また、シビアリティ判定部２０２ｄにおいては、次式によりシビアリティ演算子Ｓ’が演算される。

図１１（ａ）に車両衝突時の加速度波形（安全代含む）を、（ｂ）にシビアリティ演算子を、それぞれ示す。図に示すように、シビアリティ演算子Ｓ’を用いると、塑性変形パルスにおいて衝突初期に発現するピークが強調される。このため、図中点線円Ａで囲われる第一ピークが増幅される。

ＲＯＭには、予めインフレータ二段目に点火信号を送るか否かの基準となるシビアリティしきい値ｔｈ２が記憶されている。図１２に、シビアリティ判定部における判定模式図を示す。図１２に示すように、シビアリティ判定部のコンパレータにおいては、シビアリティ演算子Ｓ’と、シビアリティしきい値ｔｈ２との比較が行われる。比較の結果、前出図１１（ｂ）に示すように、シビアリティ演算子Ｓ’の一部がシビアリティしきい値ｔｈ２を超える場合、前出図９の信号線Ｓ１１を介して、アンドゲート２０５に点火信号が伝達される。つまり、車速が中速、高速の場合、アンドゲート２０５に点火信号が伝達される。一方、車速が低速の場合、点火信号は発信されない。

アンドゲート２０５には、前述したように、信号線Ｓ８を介してインフレータ一段目の点火信号が、信号線Ｓ１１を介してインフレータ二段目の点火信号が、それぞれ入力される。両方の信号が入力された場合、アンドゲート２０５から、信号線Ｓ１２を介して、エアバッグ装置３にインフレータ二段目の点火信号が伝達される。

次に、本実施形態の乗員保護システムの効果について説明する。本実施形態の乗員保護システム１によると、車両９の速度と塑性変形パルス、および車両９の速度と弾性変形パルスに対する塑性変形パルスのピークの発生タイミングが、それぞれ比例することを利用して、シビアリティを判定することができる。このため、シビアリティ判定の信頼度が高い。

また、本実施形態の乗員保護システム１によると、前出図１１に示すように、衝突初期に発現する第一ピークを用いてシビアリティを判定することができる。このため、エアバッグ装置３の駆動要求時刻（例えば２０ｍｓ）が経過する前に、シビアリティ判定を行い、エアバッグ装置３に指示を出すことができる。

また、本実施形態の乗員保護システム１によると、加速度波形に加えて、弾性変形パルスおよび塑性変形パルスも衝突判定部２０２ａに入力される。このため、衝突判定の精度が高い。

また、本実施形態の乗員保護システム１によると、フロアＧセンサ２１および判定回路２０２は、ＥＣＵ２内にモジュール化され配置されている。このため、加速度センサと判定回路とが離間して配置されている場合と比較して、省スペース性に優れている。また、複数車種間において、加速度センサおよび判定回路を共用化しやすい。

また、本実施形態の乗員保護システム１によると、ＥＣＵ２は、フロアトンネル上のインストルメントパネル９２下に固定されている。このため、衝突時の衝撃によりフロアＧセンサ２１が破損しにくい。したがって、衝撃の大小に依らず、確実にシビアリティ判定を行うことができる。

また、本実施形態の乗員保護システム１によると、インフレータ一段目の点火信号が信号線Ｓ８を介して、アンドゲート２０５に伝達される。このため、インフレータ一段目が点火される前に、インフレータ二段目が点火されるおそれがない。

以上、本発明の乗員保護システムおよび判定装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定するものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態においては、車両９の前方衝突に対応させてエアバッグ装置を段階的に駆動したが、車両９の後方衝突に対応させてシートベルトプリテンショナー装置を段階的に駆動してもよい。また、上記実施形態の乗員保護システムおよび判定装置は、単独で使用してもよく、従来から使用されている乗員保護システムと併用してもよい。例えば、車両９前部や側部などに配置されたサテライトセンサ９１（前出図７参照）からの加速度波形とフロアＧセンサ２１からの加速度波形とを用いて衝突判定を行い、フロアＧセンサ２１からの加速度波形を用いてシビアリティ判定を行ってもよい。また、ここで言うフィルタは、一次のフィルタに限らず、高次のフィルタなど各種フィルタで代用してもよい。また、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は特に限定しない。例えば、５Ｈｚから１０Ｈｚ間の任意の周波数としてもよい。

また、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタのうちいずれか一方を撤去してもよい。ローパスフィルタを撤去する場合、ハイパスフィルタにより塑性変形パルスを分離検出する。また、加速度波形と塑性変形パルスとの差により、弾性変形パルスを分離検出する。ハイパスフィルタを撤去する場合、ローパスフィルタにより弾性変形パルスを分離検出する。また、加速度波形と弾性変形パルスとの差により、塑性変形パルスを分離検出する。こうすると、部品点数が少なくて済む。

また、上記実施形態においては、平均加速度Ｇ１、Ｇ２を、区間積分値の平均値を求めることにより演算した。しかしながら、所定の時間区間内において複数回加速度をサンプリングし、サンプリングした加速度の和をサンプリング回数で除すことにより、平均加速度Ｇ１、Ｇ２を演算してもよい。

車両衝突時における加速度波形の一例を示すグラフである。 図１の加速度波形に１０％安全代を確保した加速度波形を示すグラフである。 加速度波形と弾性変形パルスとの関係を示すグラフである。 （ａ）は図３の模式図、（ｂ）は（ａ）から弾性変形パルスと塑性変形パルスとを分離した模式図である。 車両衝突時における加速度波形の模式図である。 図４（ａ）の第一ピーク、第二ピーク付近の拡大図である。 第一実施形態の乗員保護システムのＥＣＵの配置図である。 同実施形態の乗員保護システムのブロック図である。 同乗員保護システムの衝突時の信号伝達経路図である。 同乗員保護システムの衝突判定部における判定模式図である。 （ａ）は車両衝突時の加速度波形（安全代含む）、（ｂ）はシビアリティ演算子を示すグラフである。 同乗員保護システムのシビアリティ判定部における判定模式図である。

符号の説明

１：乗員保護システム、２：ＥＣＵ、２０：マイコン、２００：Ｉ／Ｏ回路、２０１：ノイズフィルタ、２０２：判定回路、２０２ａ：衝突判定部、２０２ｂ：弾性変形パルス検出部、２０２ｃ：塑性変形パルス検出部、２０２ｄ：シビアリティ判定部、２１：フロアＧセンサ（加速度センサ）、２０５：アンドゲート、３：エアバッグ装置、９：車両、９１：サテライトセンサ、９２：インストルメントパネル、９３：ハンドル。

Claims (17)

1. 衝突のシビアリティに対応して段階的に乗員保護装置を駆動するための判定装置であって、
   車両の加速度を検出する単一の加速度センサと、
   該加速度センサに電気的に接続され、検出された該加速度の波形から塑性変形パルスを分離検出する塑性変形パルス検出部と、検出された該加速度の波形から弾性変形パルスを分離検出する弾性変形パルス検出部と、該車両の速度と該塑性変形パルスとの間および該車両の速度と該弾性変形パルスに対する該塑性変形パルスのピークの発生タイミングとの間に相関があることを用いて衝突のシビアリティを判定するシビアリティ判定部と、を持つ判定回路と、
   を備えてなる判定装置。
2. 前記シビアリティ判定部は、前記塑性変形パルスにおいて衝突初期に発現する第一ピークを用いて前記シビアリティを判定する請求項１に記載の判定装置。
3. 前記塑性変形パルス検出部は、所定の時間区間内における前記塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１を算出し、
   前記弾性変形パルス検出部は、所定の時間区間内における前記弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２を算出し、
   前記シビアリティ判定部は、重み係数Ｗ＝Ｇ１／Ｇ２を用いて、前記シビアリティを判定する請求項１に記載の判定装置。
4. 前記シビアリティ判定部は、前記重み係数Ｗに、前記加速度センサから検出される加速度の生データ、前記平均加速度Ｇ１、前記平均加速度Ｇ２から選ばれる一つを乗じたシビアリティ演算子Ｓを用いて、前記シビアリティを判定する請求項３に記載の判定装置。
5. 前記シビアリティ判定部は、シビアリティ演算子Ｓ＝Ｗ×Ｇ１を用いて、前記シビアリティを判定する請求項４に記載の判定装置。
6. 前記塑性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１を算出し、
   前記弾性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２を算出し、
   前記シビアリティ判定部は、重み係数Ｗ’＝｜Ｇ１−Ｇ２｜／Ｇ２を用いて、前記シビアリティを判定する請求項１に記載の判定装置。
7. 前記シビアリティ判定部は、前記平均加速度Ｇ２が所定のしきい値よりも大きい場合、シビアリティ演算子Ｓ’＝Ｗ’×｜Ｇ１−Ｇ２｜を用いて、前記シビアリティを判定する請求項６に記載の判定装置。
8. 前記塑性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記塑性変形パルスの平均加速度Ｇ１を算出し、
   前記弾性変形パルス検出部は、所定時間区間内における前記弾性変形パルスの平均加速度Ｇ２を算出し、
   前記シビアリティ判定部は、該平均加速度Ｇ２が所定のしきい値よりも小さい場合、シビアリティ演算子Ｓ’’＝｜Ｇ１−Ｇ２｜を用いて、前記シビアリティを判定する請求項１に記載の判定装置。
9. 前記塑性変形パルス検出部は、ハイパスフィルタを用いて前記塑性変形パルスを分離検出する請求項１に記載の判定装置。
10. 前記塑性変形パルス検出部は、前記加速度の波形から前記弾性変形パルスを除去することにより、前記塑性変形パルスを分離検出する請求項１に記載の判定装置。
11. 前記弾性変形パルス検出部は、ローパスフィルタを用いて前記弾性変形パルスを分離検出する請求項１に記載の判定装置。
12. 前記弾性変形パルス検出部は、前記加速度の波形から前記塑性変形パルスを除去することにより、前記弾性変形パルスを分離検出する請求項１に記載の判定装置。
13. 前記加速度センサおよび前記判定回路は、前記乗員保護装置用の電子制御ユニット内にモジュール化され配置されている請求項１に記載の判定装置。
14. 前記電子制御ユニットは、前記車両の車室付近における車幅方向中央部に配置されている請求項１３に記載の判定装置。
15. 車両の加速度を検出する単一の加速度センサと、
    該加速度センサに電気的に接続され、検出された該加速度の波形から塑性変形パルスを分離検出する塑性変形パルス検出部と、検出された該加速度の波形から弾性変形パルスを分離検出する弾性変形パルス検出部と、該車両の速度と該塑性変形パルスとの間および該車両の速度と該弾性変形パルスに対する該塑性変形パルスのピークの発生タイミングとの間に相関があることを用いて衝突のシビアリティを判定するシビアリティ判定部と、を持つ判定回路と、
    を有する判定装置と、
    該判定装置に電気的に接続され、該シビアリティに対応して段階的に駆動される乗員保護装置と、
    を備えてなる乗員保護システム。
16. 前記乗員保護装置は、複数のインフレータと、該インフレータにより膨張され乗員に弾接する袋体と、を持つエアバッグ装置であり、
    前記判定装置は、前記シビアリティに対応して、点火する該インフレータの数を決定する請求項１５に記載の乗員保護システム。
17. 前記乗員保護装置は、インフレータと、該インフレータにより膨張され乗員に弾接する袋体と、を持つエアバッグ装置であり、
    前記判定装置は、前記シビアリティに対応して、該インフレータに対する点火判定を行う請求項１５に記載の乗員保護システム。

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