JP2007118797A - 衝突判定システム - Google Patents

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Abstract

【課題】移動体の衝突を正確に判定可能な衝突判定システムを提供する。
【解決手段】HVECU20は、エアバッグECU30内部の半導体衝突センサの出力を用いて生成される高電圧電源遮断用のセーフィング信号と衝突検知センサ50,56,58の出力とで構成される冗長系に、衝突検知センサ結線異常判定部201〜203の出力をさらに付加した構成において、結線異常判定とセーフィング信号とに同時性が認められたことに応じて車両の前方衝突および後方衝突を判定する。また、HVECU20は、側方衝突検知センサ52の出力と副側方衝突検知センサ54の出力とで構成される冗長系に、衝突検知センサ結線異常判定部204,205の出力をさらに付加した構成において、双方の結線異常判定に同時性が認められたことに応じて車両の側方衝突を判定する。
【選択図】図3

Description

この発明は、衝突判定システムに関し、特に、移動体の衝突を正確に判定する衝突判定システムに関する。
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
ここで、ハイブリッド自動車および電気自動車に搭載される直流電源としては、高出力を得るために高電圧のものが一般に用いられる。高電圧の直流電源を用いた場合、高電圧に対する安全性を保証するために、直流電源を含む電源装置は、絶縁被膜シールド線や高圧部品を収容する保護ケースを用いて配線され、車体による接地(ボディアース)との電気的絶縁が確保されるように設置される。そして、万一の衝突時には、車両火災や感電事故を防止するために、高電圧の電源系統を直ちに遮断する手段が設けられている(たとえば特許文献1〜4参照)。
さらに、車両の乗員を衝突時の衝撃から保護する目的から、エアバッグを装着した自動車が普及しつつある(たとえば特許文献5参照)。前方衝突時の衝撃を緩衝するフロタンタルエアバッグの場合、エンジンルームが衝撃をある程度吸収するクッションとして機能するため、衝突発生からエアバッグ展開までに要する衝突判定時間にある程度の余裕を持たせることができる。一方、衝撃がドアの変形等を伴なって乗員に危害を及ぼしかねない側方衝突については、非常に短い時間内で衝突判定が要求される。
このように、高電圧電源系統の遮断およびエアバッグの展開はいずれも、車両の衝突発生から直ちに作動することが求められるため、車両衝突を正確に判定することが不可欠となる。
たとえば特許文献5は、加速度センサと衝撃感知センサとを用いて正確な衝突判定を下し、コード化指令を用いて着火デバイスを確実に作動させるようにしたエアバッグ起爆装置を開示する。
詳細には、エアバッグ起爆装置のCPUは、加速度信号を検出する加速度センサと衝撃を電気的に感知して閉成する衝撃感知センサとが接続される。そして、CPUは、加速度センサからの加速度信号を所定の演算式を用いて演算し、演算結果が所定のしきい値を超え、かつ衝撃感知センサからの閉成信号が存在するときに衝突判定を下し、所定コードにコード化されたエアバッグ展開指令を発する。
これによれば、加速度センサの外に、半導体式の衝撃感知センサをセーフィングセンサとして機能させる構成とし、これらのセンサをCPUに直接接続したことで、加速度を検出して衝突判定信号を発生するまでの応答が早められる。また、コード化された展開指令をデコードして得た着火指令をもって着火デバイスが駆動されるため、外来ノイズやCPUの暴走などによって着火デバイスが誤作動するのを確実に防止することができる。
特開平11−99903号公報 特開2003−9303号公報 特開2004−7919号公報 特開2004−64626号公報 特開平10−194075号公報
しかしながら、上記の特許文献5のエアバッグ起爆装置によれば、加速度センサおよび衝撃感知センサにおいて、加速度信号および閉成信号を衝突判定手段であるCPUへ伝送するために設けられた配線に断線や噛み込みによる短絡等が生じる、いわゆる結線異常が発生した場合には、CPUがこれらの信号に基づいた衝突判定を正確に行なうことが困難となる。
特に、結線異常が衝突の衝撃力によって引き起こされたものである場合には、衝突発生にも関わらず衝突判定が下されないために、高電圧電源が適切に遮断されない、またはエアバッグが的確に展開しないといった重大な問題に発展する可能性がある。
したがって、車両の安全性能を確保するためには、万一衝突判定手段に異常が生じた場合であっても、車両の衝突判定が正確に行なわれなければならない。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、移動体の衝突を正確に判定可能な衝突判定システムを提供することである。
この発明によれば、衝突判定システムは、各々が移動体の衝突を検知する第1および第2の衝突検知装置と、前記第1および第2の衝突検知装置の出力に応じて衝突確定信号を出力する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記第1および第2の衝突検知装置が衝突を検知したこと、もしくは、前記第1および第2の衝突検知装置の一方の結線異常を判定してから所定の第1の期間内に、他方が衝突を検知したことに応じて、前記衝突確定信号を出力する。
上記の衝突判定システムによれば、冗長系を構成する第1および第2の衝突検知装置において、一方の衝突検知装置の結線異常に、他方の衝突検知装置の出力との同時性が認められる場合には、かかる結線異常が移動体の衝突に起因するものと判断されて衝突が判定される。したがって、衝突検知装置の結線異常が発生したときであっても、移動体の衝突を正確に判定することができる。
好ましくは、前記第1の衝突検知装置は、半導体衝突センサを含み、かつ、前記半導体衝突センサの出力に応じてセーフィング信号を出力する。前記第2の衝突検知装置は、前記移動体の衝突を前記半導体衝突センサとは独立して検知する衝突検知センサを含む。前記制御装置は、前記衝突検知センサの出力に基づいて前記衝突検知センサの結線異常を判定する結線異常判定部と、前記セーフィング信号が出力され、かつ前記衝突検知センサが衝突を検知したこと、もしくは前記衝突検知センサの結線異常を判定してから前記第1の期間内に前記セーフィング信号が出力されたことに応じて、前記衝突確定信号を出力する制御部とを含む。
上記の衝突判定システムによれば、半導体衝突センサにてセーフィング用の判定を行なうことによりセーフィング信号を出力し、衝突検知センサに対する冗長系を構成したにも関わらず、衝突検知センサの結線異常によってかかる冗長系が破綻するのを防止することができる。
好ましくは、前記移動体は、前記移動体駆動用の電源と、前記衝突確定信号に応じて前記電源の出力を遮断する遮断部とを含む。
上記の衝突判定システムによれば、移動体の衝突を正確に判定できることから、高電圧電源系統を確実に遮断することが可能となる。
好ましくは、前記移動体は、エアバッグおよびエアバッグ点火装置をさらに含む。前記第1の衝突検知装置は、前記半導体衝突センサとは独立して衝突検知を行なうセーフィングセンサをさらに含み、前記セーフィングセンサが衝突を検知し、かつ前記半導体衝突センサの出力が前記エアバッグを展開させるべき第1の条件を満たしたことに応じて、前記エアバッグ点火装置に対して点火指示を出力し、前記半導体衝突センサの出力が前記第1の条件は満たさないが何らかの衝突が発生したと推定される第2の条件を満たしたことに応じて、前記セーフィング信号を出力する。
上記の衝突判定システムによれば、エアバッグECUに内蔵される半導体衝突センサの出力を用いてエアバッグ展開用の判断条件とは異なる高電圧電源遮断用の判断条件においても判断を行ない、衝突検知センサに対する冗長系が構成されるため、新たなセンサを追加することなく、高電圧電源系統を確実に遮断することが可能となる。
好ましくは、第1の期間は、制御装置が前記セーフィング信号を受信するのに要する期間以上となるように設定される。
上記の衝突判定システムによれば、誤った衝突判定が回避される。そのため、高電圧電源系統遮断の誤作動を防止することができる。
好ましくは、制御装置は、前記第1および第2の衝突検知装置の一方に結線異常が判定されてから所定の第2の期間内に他方に結線異常が判定されたことに応じて、前記衝突確定信号をさらに出力する。
上記の衝突判定システムによれば、冗長系を構成する第1および第2の衝突検知装置において、双方の結線異常に同時性が認められる場合においても、かかる結線異常が移動体の衝突に起因するものと判断されて衝突が判定される。したがって、衝突検知装置の結線異常が発生したときであっても、移動体の衝突を正確に判定することができる。
好ましくは、前記移動体は、前記移動体駆動用の電源と、前記衝突確定信号に応じて前記電源の出力を遮断する遮断部とを含む。前記第1および第2の衝突検知装置は、各々前記移動体の側方衝突を検知する衝突検知センサを含む。
上記の衝突判定システムによれば、衝突発生から極めて短期間に正確な衝突判定が要求される側方衝突については、冗長系に構成された衝突検知装置の全てが結線異常となった場合においても、移動体の衝突が正確に判定される。その結果、高電圧電源系統を確実に遮断することができる。
好ましくは、第1および第2の期間は、制御装置が第1および第2の衝突検知装置の出力を受信するのに要する期間以上となるように設定される。
上記の衝突判定システムによれば、誤った衝突判定が回避される。そのため、高電圧電源系統遮断の誤作動を防止することができる。
この発明によれば、冗長系を構成する第1および第2の衝突検知装置において、一方の衝突検知装置の結線異常に、他方の衝突検知装置の出力との同時性が認められる場合には、かかる結線異常が車両の衝突に起因するものと判断されて移動体の衝突が判定される。
さらに、この発明によれば、第1および第2の衝突検知装置において、双方の結線異常に同時性が認められる場合においても、かかる結線異常が移動体の衝突に起因するものと判断されて車両衝突が判定される。
したがって、衝突検知装置の結線異常が発生したときであっても、移動体の衝突を正確に判定することができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図1は、この発明の実施の形態による衝突判定システムを適用した移動体の概略ブロック図である。なお、本発明の実施の形態では、移動体として自動車が例示されるが、自動二輪車を含むその他の車両、船舶などにも適用可能である。
図1を参照して、自動車100は、直流電源Bと、直流電源Bから電力を受けて駆動される車両負荷10と、直流電源Bから車両負荷10に対する電力供給経路を導通/遮断するシステムメインリレーSMR1〜SMR3と、システムメインリレーSMR1〜SMR3の導通/非導通の制御を行なうハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUとも称する)20とを備える。
直流電源Bは、複数のバッテリモジュールが直列接続された高電圧バッテリからなる。高電圧バッテリである直流電源Bと車両負荷10とを結ぶ高電圧電源系統は、車体による接地(ボディアース)との電気的絶縁が確保されるように、絶縁被膜シールドケーブルなどからなる電力供給線12により配線される。
車両負荷10は、たとえば車輪を駆動する駆動システムであり、この駆動システムは、モータおよびモータを駆動するインバータを含む。
システムメインリレーSMR2は、直流電源Bの正極と車両負荷10との間に接続される。システムメインリレーSMR1は、直流電源Bの正極と車両負荷10との間に抵抗R1を介して接続される。システムメインリレーSMR3は、直流電源Bの負極と車両負荷10との間に接続される。システムメインリレーSMR1〜SMR3は、HVECU20からの遮断確定信号S−HVCUTにより導通/非導通される。
自動車100は、さらに、エアバッグを作動させるためのエアバッグECU30を備える。エアバッグECU30は、車両の衝突を検出すると、エアバッグに対して作動させるための点火を行なうエアバッグ点火装置(図示せず)に対して点火指示を出力する。また、エアバッグECU30は、点火指示とともに、後述するように、HVECU20に対して、電力供給経路の導通/遮断を制御するための信号(遮断信号およびセーフィング信号)を出力する。
自動車100は、さらに、車両負荷10および直流電源Bが含まれる高電圧電源系統の破損が生じるおそれがある衝突を検知する複数のハイブリッド車専用のセンサを含む。図1において、自動車100は、前方衝突検知センサ50、側方衝突検知センサ52、副側方衝突検知センサ54、右後方衝突検知センサ56および左後方衝突検知センサ58の5つの衝突検知センサを含む。これらの衝突検知センサ50〜58の出力は、HVECU20との間にそれぞれ結合された配線60〜68を介して、HVECU20へ伝送される。
HVECU20は、衝突検知センサ50〜58の出力を受け、エアバッグECU30から電力供給経路の遮断を制御するための信号を受けると、これらに基づいて、システムメインリレーの導通/非導通を制御する遮断確定信号S−HVCUTを生成する。そして、HVECU20は、その生成した遮断確定信号S−HVCUTをシステムメインリレーSMR1〜SMR3のコイルへ出力する。システムメインリレーSMR1〜SMR3は、遮断確定信号S−HVCUTの電位に応じた電流がコイルを流れることにより導通または非導通される。これにより、電力供給経路が導通または遮断される。
なお、本発明の実施の形態における遮断確定信号S−HVCUTは、この発明による衝突判定システムにおける「衝突確定信号」を構成する。
図1の自動車100において、HVECU20と、車両負荷10と、前方衝突検知センサ50、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54とは、車両において乗員座席の前部領域であるエンジンルーム110に配置される。自動車100がハイブリッド自動車である場合、エンジンルーム110には、エンジンと発電機とがさらに収納される。
そして、直流電源Bと、システムメインリレーSMR1〜SMR3と、右後方衝突検知センサ56および左後方衝突検知センサ58とは、車両において乗員座席の下部領域または後部領域であるトランクルームに配置される。
図2は、図1の自動車100における高電圧電源系統の詳細を説明するための回路図である。
図2を参照して、直流電源Bは、直列に接続されたバッテリモジュール1,3と、バッテリモジュール1および3を直列に接続する経路上に設けられるヒューズ2と、サービスプラグ4とを含む。
バッテリモジュール1,3は、高電圧バッテリであり、たとえば各々が7.2Vのバッテリモジュールが14個直列に接続された構成を有する。サービスプラグ4は、メンテナンス時などの高電圧部が露出してしまう状態を検出し、車両負荷10に電流が流れる経路を遮断する。
エアバッグECU30は、半導体衝突センサ36と、半導体衝突センサ36とは独立に衝突を検知するセーフィングセンサ38と、半導体衝突センサ36およびセーフィングセンサ38の出力に応じてエアバッグ点火装置40に対して点火指示を行ないHVECU20に対して遮断信号S−CUTおよびセーフィング信号S−SAFINGを出力する制御部32と、制御部32で動作させるプログラムを格納する読出専用メモリ(ROM)34とを含む。
セーフィングセンサ38は、半導体衝突センサ36の万一の誤検知に備えて冗長に設けられるセンサであり、2つのセンサが同時に衝突を検知したときにエアバッグの点火が指示される。また、読出専用メモリ34は、たとえばROMに限らずフラッシュメモリのような消去可能なものであってもよい。
HVECU20は、前方衝突検知センサ50、側方衝突検知センサ52、副側方衝突検知センサ54、右後方衝突検知センサ56および左後方衝突検知センサ58の出力と、エアバッグECU30の制御部32からの遮断信号S−CUTおよびセーフィング信号S−SAFINGとに応じてシステムメインリレーSMR1〜SMR3を制御する遮断確定信号S−HVCUTを出力する制御部22と、制御部22で動作させるプログラムを格納する読出専用メモリ(ROM)24とを含む。読出専用メモリ24は、たとえばROMに限らずフラッシュメモリのような消去可能なものであってもよい。
高電圧を車両負荷10に対して供給する場合には、HVECU20は、まずシステムメインリレーSMR1およびSMR3を導通状態とし、続いてシステムメインリレーSMR2を導通状態とした後にシステムメインリレーSMR1を非導通状態に制御する。この動作によって、始めに抵抗R1を経由した制御電流を流すことで、高電圧による突入電流から車両負荷10を保護している。
また、高電圧を遮断する場合には、HVECU20は、システムメインリレーSMR2,SMR3の順に非導通状態とし、それぞれ確実に遮断したことを確認する。
図3は、図2におけるエアバッグECU30と、HVECU20とを説明するためのブロック図である。
図3を参照して、エアバッグECU30は、半導体衝突センサ36と、半導体衝突センサ36とは独立に衝突を検知するセーフィングセンサ38と、半導体衝突センサ36およびセーフィングセンサ38の出力に応じて遮断信号S−CUTおよびセーフィング信号S−SAFINGを出力する制御部32とを含む。
遮断信号S−CUTは、高電圧を直ちに遮断することを指示する信号である。セーフィング信号S−SAFINGは、エアバッグは作動しないが何らかの衝突があったことを示す信号である。
制御部32は、半導体衝突センサ36の出力を各種の条件で判定する判定部33を含む。具体的には、乗員に怪我が生ずるようなおそれのある場合にエアバッグを展開することを判定するエアバッグ展開用判定部301と、高電圧電源系統を破損または露出させるようなおそれのある衝突を判定する高電圧電源遮断用判定部302と、エアバッグは展開しないものの高電圧電源系統を破損等するおそれのある衝突が前方または後方であったことをそれぞれ判定する高電圧電源遮断前方衝突セーフィング用判定部303とおよび高電圧電源遮断後方セーフィング用判定部304とを含む。
制御部32は、さらに、セーフィングセンサ38およびエアバッグ展開用判定部301の出力を受けるAND論理部AND1と、セーフィングセンサ38および高電圧電源遮断用判定部302の出力を受けるAND論理部AND2と、AND論理部AND1,AND2の出力を受けて遮断信号S−CUTを出力するOR論理部OR1と、高電圧電源遮断前方衝突セーフィング用判定部303および高電圧電源遮断後方衝突セーフィング用判定部304の出力を受けてセーフィング信号S−SAFINGを出力するOR論理部OR2とを含む。
OR論理部OR1,OR2からそれぞれ出力された遮断信号S−CUTおよびセーフィング信号S−SAFINGは、エアバッグECU30とHVECU20とを直結する信号線(以下、ジカ線とも称する)を介して直接的にHVECU20に入力されるとともに、通信ライン70を経由して間接的にHVECU20に入力される。
HVECU20は、衝突検知センサ50〜58の各々について、HVECU20に結合される配線60〜68に断線や噛み込み等による結線異常が生じたか否かを判定する衝突検知センサ結線異常判定部201〜205と、前方衝突検知センサ50,右後方衝突検知センサ56,左後方衝突検知センサ58の出力およびこれら衝突検知センサに対応する衝突検知センサ結線異常判定部201〜203の出力を受けるOR論理部OR5と、側方衝突検知センサ52の出力および側方衝突検知センサ結線異常判定部204の出力を受けるOR論理部OR6と、副側方衝突検知センサ54の出力および副側方衝突検知センサ結線異常判定部205の出力を受けるOR論理部OR7とを含む。
HVECU20は、さらに、ジカ線を経由した遮断信号S−CUTおよび通信ライン70を経由した遮断信号S−CUTを受けるOR論理部OR3と、ジカ線を経由したセーフィング信号S−SAFINGおよび通信ライン70を経由したセーフィング信号S−SAFINGを受けるOR論理部OR4とを含む。
HVECU20は、さらに、ジカ線に結線異常が生じたか否かを判定するジカ線結線異常判定部206と、通信ライン70に断線または短絡が生じたか否かを判定する通信ライン断線/短絡判定部207と、これら2つの判定部206,207の出力の論理積を演算するAND論理部AND3と含む。
HVECU20は、さらに、OR論理部OR4およびOR論理部OR5の出力の論理積を演算するAND論理部AND4と、OR論理部OR6およびOR論理部OR7の出力の論理積を演算するAND論理部AND5と、AND論理部AND3,AND4,AND5およびOR論理部OR3,OR4の出力を受けて高電圧電源系統を遮断することを確定する遮断確定信号S−HVCUTを出力するOR論理部OR8とを含む。
この発明による自動車100は、HVECU20に、衝突検知センサ50〜58の結線異常を判定する衝突検知センサ結線異常判定部201〜205を設けた点、および、衝突検知センサ結線異常判定部201〜205の出力を遮断確定信号S−HVCUTの生成に用いた点を特徴的な構成とする。
これらの構成によれば、エアバッグECU30からの遮断信号S−CUTおよびセーフィング信号S−SAFINGと、衝突検知センサ50〜58の出力とに基づいて遮断確定信号S−HVECUを生成する方法では困難とされていた、衝突検知センサ50〜58に結線異常が発生したときの車両衝突判定が実行可能となる。その結果、車両の衝突を確実に判定して高電圧電源系統を遮断することができる。
以下に、この発明による車両衝突判定方法、および、これに基づく遮断確定信号S−HVCUTの生成方法について説明する。最初に、比較のために、衝突検知センサ結線異常判定部201〜205を有しない場合における遮断確定信号S−HVCUTの生成方法を示す。
図4は、図2におけるエアバッグECU30の制御部32で実行される制御フローを示した図である。
図4を参照して、最初に、セーフィングセンサ38が衝突を検知して導通したか否かが判断される(ステップS01)。セーフィングセンサ38が衝突を検知したと判断されると、続いて、半導体衝突センサ36の出力がエアバッグ展開条件に合致しているか否かが判断される(ステップS02)。なお、セーフィングセンサ38が衝突を検知していないときには、処理はステップS06に進む。
そして、ステップS02において半導体衝突センサ36の出力がエアバッグ展開条件に合致したと判断されると、エアバッグに対する点火の指示が行なわれる(ステップS03)。さらに、処理はステップS05に進み、HVECU20に対して遮断信号S−CUTが出力される。
なお、ステップS02におけるエアバッグ展開条件としては、エアバッグが実際に展開するような衝突を衝突実験で予め求めておき、これに対応する半導体衝突センサ36の出力をマップとしてエアバッグ展開用判定部301に蓄積しておく。
さらに、半導体衝突センサ36の出力は衝撃を表わす加速度であることから、この加速度の変化を予め衝突実験で求めておいた種々の判定条件と比較することにより、エアバッグ展開用の判定以外にも、以下に述べる高電圧電源の遮断を行なう判定や何らかの衝突が起こったことの判定にも用いることができる。
すなわち、ステップS02において半導体衝突センサ36の出力がエアバッグ展開条件に合致していないと判断された場合には、半導体衝突センサ36の出力が高電圧電源遮断条件に合致しているか否かが判断される(ステップS04)。そして、ステップS04において高電圧電源遮断条件に合致したと判断されると、HVECU20に対して遮断信号S−CUTが出力される。
一方、ステップS04において半導体衝突センサ36の出力が高電圧電源遮断条件に合致していないと判断されると、半導体衝突センサ36の出力が前方衝突条件に合致しているか否かが判断される(ステップS06)。なお、前方衝突条件とは、前方衝突検知センサ50が実際に作動するような衝突を衝突実験で求め、これに対応する半導体衝突センサ36の出力がマップとして高電圧電源遮断用前方衝突セーフィング用判定部303に蓄積されたものである。
そして、ステップS06において、半導体衝突センサ36の出力が前方衝突条件に合致したと判断されると、HVECU20に対して、エアバッグは展開しないが何らかの衝突があったことを示すセーフィング信号S−SAFINGが出力される(ステップS08)。
一方、ステップS06において半導体衝突センサ36の出力が前方衝突条件に合致していないと判断されると、処理はステップS07に進み、半導体衝突センサ36の出力が後方衝突条件に合致しているか否かが判断される。なお、後方衝突条件とは、右後方衝突検知センサ56または左後方衝突センサ58が実際に作動するような衝突を衝突実験で求め、これに対応する半導体衝突センサ36の出力がマップとして高電圧電源遮断用後方衝突セーフィング用判定部304に蓄積されたものである。
そして、ステップS07において、半導体衝突センサ36の出力が後方衝突条件に合致したと判断されると、HVECU20に対してセーフィング信号S−SAFINGが出力される(ステップS08)。一方、半導体衝突センサ36の出力が後方衝突条件に合致していない場合には、処理が終了する。
なお、図4で示した制御を行なうプログラムは、記録媒体である図2のROM34に格納されており、コンピュータである制御部32によって読出されて実行される。
図4に示すように、エアバッグECU30は、本来、エアバッグの誤作動防止のために冗長に設けられていた半導体衝突センサ36およびセーフィングセンサ38に対して、エアバッグ展開用の判定条件とは独立した高電源電圧遮断用の判定条件を適用することにより、高電圧電源系統が誤って遮断されることを防止している。
また、半導体衝突センサ36の出力を、高電圧電源遮断用前方衝突セーフィング用判定部303および高電圧電源遮断用後方衝突セーフィング用判定部304によってエアバッグは展開しないが何らかの衝突があったことを検知するように用いることにより、衝突検知センサ50,56,58に対するセーフィングセンサとしての役割をエアバッグECU30に持たせることができる。
図5は、図2におけるHVECU20の制御部22で行なわれる制御フローを示した図である。なお、図5の制御フローは、HVECU20が図2の衝突検知センサ結線異常判定部201〜205を持たない場合において制御部22で実行されるものである。
図5を参照して、まず処理が開始されると、エアバッグECU30から遮断信号S−CUTが出力されているか否かが判断される(ステップS11)。遮断信号S−CUTが出力されたと判断されると、処理はステップS17に進み、高電圧電源系統を遮断することを確定する遮断確定信号S−HVCUTが出力される。一方、遮断信号S−CUTが出力されていないと判断されると、続いて、エアバッグECU30からセーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS12)。このとき、セーフィング信号S−SAFINGの出力がなければ、処理は終了する。
一方、ステップS12においてセーフィング信号S−SAFINGが出力されている場合には、ステップS13〜S16に従って、衝突検知センサ50〜58のいずれかが衝突を検知しているか否かが判断される。そして、衝突検知センサ50〜58のいずれかが衝突を検知していたと判断されると、遮断確定信号S−HVCUTが出力される(ステップS17)。
具体的には、ステップS13では、前方衝突検知センサ50が衝突を検知しているか否かが判断される。そして、前方衝突検知センサ50が衝突を検知していた場合には、処理はステップS17に進む。
一方、前方衝突検知センサ50が衝突を検知していない場合には、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS14)。なお、側方衝突の検知については、二重に配置された衝突検知センサ52,54の出力のいずれもが衝突を検知したか否かに基づいて判断される。すなわち、衝撃がドアの変形を伴なって乗員に危害を及ぼしかねない側方衝突については、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54により冗長系を構成して、衝突発生からの非常に短い期間内での正確な衝突判定を図る趣旨である。そして、ステップS14において側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54のいずれもが衝突を検知していた場合には、処理はステップS17に進む。
一方、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54のいずれもが衝突を検知していない場合には、右後方衝突検知センサ56が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS15)。そして、右後方衝突検知センサ56が衝突を検知していた場合には、処理はステップS17に進む。
一方、右後方衝突検知センサ56が衝突を検知していない場合には、左後方衝突検知センサ58が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS16)。そして、左後方衝突検知センサ58が衝突を検知していた場合には、処理はステップS17に進む。一方、左後方衝突検知センサ58が衝突を検知していない場合には、処理は終了する。
図5の制御フローによれば、エアバッグECU30に内蔵される半導体衝突センサ36の出力を用いて、これに対してセーフィング用の判定が行なうことによりセーフィング信号S−SAFINGを出力し、衝突検知センサ50〜58に対する冗長系が構成される。これにより、誤って高電圧電源系統が遮断されることが防止される。したがって、新たなセンサを追加することなく、エアバッグを展開させる必要はないが高電圧電源を遮断したほうがよい場合には、高電圧電源を遮断することができる。
しかしながら、図5に示す制御フローでは、衝突検知センサ50〜58とHVECU20との間に配設された配線60〜68の断線や噛み込み短絡等によって対応する衝突検知センサに結線異常が発生した場合には、衝突検知センサ自体が衝突を検知することができず、冗長系が破綻するという問題が起こり得る。
詳細には、図6を参照して、衝突検知センサ(例えば前方衝突検知センサ50とする)は、接点が機械的に導通/非導通されるリレーRyからなる検知部501と、リレーRyが導通/非導通されたことに応じてノードN1に駆動される電位に基づいて、衝突を検知したことを示す信号OUTを生成して出力する出力部502とを有する。
検知部501のリレーRyは、前方衝突時の衝撃力を受けると、接点が瞬間的に導通される。そして、接点が導通される極めて短い期間において、ノードN1の電位が略接地電位に低下する。
出力部502の比較器COMは、このノードN1の電位の変化を所定の基準電位と比較し、その比較結果に基づいてH(論理ハイ)およびL(論理ロー)の2値の間を遷移する信号を生成する。比較器COMの出力ノードに接続されるラッチ回路LAは、比較器COMの出力信号において、所定の期間T内にLレベルへの立下りとHレベルへの立上りとが連続して現われたことに応じて、衝突検知を示す信号OUTを出力する。なお、出力部502は、HVECU20の制御部22に一体化させて設けてもよい。
図7は、図6の前方衝突検知センサ50の出力信号OUTの出力波形である。
図7を参照して、出力部502のノードN1の電位は、リレーRyの接点が非導通状態(オフ状態)である通常時においては、電源電圧(+5V)と内部抵抗の分圧比とで決まる所定の電位(例えば2.7V)を示す。
そして、時刻t1から時刻t2までの期間T(100m秒程度)において車両が前方衝突する衝突現象が発生した場合、衝突による衝撃力を受けて、リレーRyの接点が期間Tだけ導通(オン)される。これにより、ノードN1の電位の出力波形は、直線LN1で示すように、期間Tにおいて一時的に略接地電位に低下する。
出力部502は、ノードN1の電位の出力波形に、極めて短い期間Tの間に、低電位への立下りと高電位への立上りとが現われたことに基づいて、車両が前方衝突したことを検知してHレベルの信号OUTを出力する。
一方、衝突の衝撃力を受けて、前方衝突検知センサ50とHVECU20との間の配線60に噛込みによる短絡が発生した場合には、ノードN1の電位は、直線LN2で示すように、時刻t1に接地電位に立下り、所定の期間T_std(1秒程度)が経過した時刻t3以降においてもその電位に固定される。また、図示は省略するが、配線60に断線が生じた場合には、ノードN1の電位は立下らず、高電位に固定される。したがって、前方衝突検知センサ50は、衝突を検知することができない。
特に、図1の自動車100では、HVECU20が車両負荷10とともにエンジンルーム110に搭載されたことを受けて、衝突検知センサ50〜58とHVECU20とを結ぶ配線60〜68についても、エンジンルーム110内部を引き回されることとなる。エンジンルーム110には、一般に、歩行者を保護する観点から、車両の衝突時には凹状に変形して衝突の衝撃力を吸収できる空間として衝撃吸収部、いわゆるクラッシャブルゾーンが確保される。そのため、車両の衝突によってエンジンルーム110の一部が変形したときには、配線60〜68に噛み込みや断線が発生する可能性が高くなる。
かかる結線異常に備えて配線60〜68には、通常、プロテクタなどの保護部材を設ける手段が講じられるものの、万一車両の衝突時に結線異常が生じた場合においては、衝突検知センサ50〜58が検知不能となったことに起因して遮断確定信号S−HVCUTが出力されないため、高電圧電源系統が適切に遮断されないという事態を招いてしまう。
しかしながら、配線60〜68に発生した結線異常が車両の衝突に起因するものであると判断できれば、配線60〜68に結線異常が生じた事実に基づいて車両の衝突を判定することが可能となる。
そこで、この発明によるHVECU20は、図3に示すように、衝突検知センサ50〜58の結線異常を判定する衝突検知センサ結線異常判定部201〜205をさらに有し、エアバッグECU30からのセーフィング信号S−SAFINGと衝突検知センサ50,56,58の出力とで構成される冗長系に、衝突検知センサ結線異常判定部201〜203の出力をさらに付加した構成により、車両の前方衝突および後方衝突を判定することとする。
また、HVECU20は、側方衝突検知センサ52の出力と副側方衝突検知センサ54の出力とで構成される冗長系に、衝突検知センサ結線異常判定部204,205の出力をさらに付加した構成により、車両の側方衝突を判定することとする。
図8は、この発明の実施の形態による高電圧電源の遮断方法を説明するためのタイミングチャートである。
図8を参照して、時刻t1から時刻t2までの期間Tに起きた衝突現象により、配線60に短絡が生じた場合を仮定する。
このときの前方衝突検知センサ50のノードN1の電位は、上述したように低電位(接地電位)に固定された状態となる。
図3の前方衝突検知センサ結線異常判定部201は、ノードN1の電位が時刻t1から所定の期間T_stdが経過した時刻t3においても低電位であることを検出して、配線60が結線異常と判定する。そして、前方衝突検知センサ結線異常判定部201は、結線異常フラグを立てる(すなわち、結線異常フラグを“0”から“1”とする)。
そして、HVECU20は、時刻t3から所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されたと判断されると、車両が衝突したと判定して、遮断確定信号S−HVCUTを出力する。
ここで、所定の期間T1は、結線異常判定とセーフィング信号S−SAFINGの出力との間に同時性が認められる時間であって、かつ、エアバッグECU30からHVECU20までの通信に要する時間以上となるように設定される。これは、結線異常判定とセーフィング信号S−SAFINGの出力との間に同時性が認められれば、結線異常が衝突に起因するものと判断して衝突と判定できることによる。なお、所定の期間T1は、セーフィング信号S−SAFINGの通信遅れや処理遅れなどを考慮して、5秒程度に設定される。
図9は、この発明の実施の形態による高電圧電源遮断の他の方法を説明するためのタイミングチャートである。
図9を参照して、時刻t1から時刻t2までの期間Tに起きた衝突現象により、副側方衝突検知センサ54とHVECU20とを結ぶ配線64に短絡が生じた場合を仮定する。なお、副側方衝突検知センサ54と冗長に設けられた側方衝突検知センサ52については、配線62に結線異常が生じていないものとする。
この場合、副側方衝突検知センサ54のノードN1の電位は、上述したように低電位(接地電位)に固定された状態となる。図3の副側方衝突検知センサ結線異常判定部205は、ノードN1の電位が時刻t1から所定の期間T_stdが経過した時刻t3においても低電位であることを検出して、配線64が結線異常と判定する。そして、前方衝突検知センサ結線異常判定部201は、結線異常フラグを“1”とする。
一方、結線異常が生じていない側方衝突検知センサ52のノードN1の電位は、衝突の衝撃力に応じて、期間Tにおいて立下りと立上りとが現われる。側方衝突検知センサ52は、このノードN1の電位の変化を検出して、衝突を検知したことを示す信号OUTを出力する。
そして、HVECU20は、側方衝突検知センサ52からの出力を受け、かつ、時刻t3から所定の期間T2内に副側方衝突検知センサ54の結線異常判定フラグが“1”であると判断されると、車両が衝突したと判定して、遮断確定信号S−HVCUTを出力する。
ここで、所定の期間T2は、側方衝突検知センサ52の出力と、副側方衝突検知センサ54の結線異常判定との間に同時性が認められる時間であって、かつ、副側方衝突検知センサ54からHVECU20までの通信に要する時間以上となるように設定される。これは、冗長系を構成する一方の衝突検知センサの結線異常判定と他方の衝突検知センサの出力との間に同時性が認められれば、結線異常が衝突に起因するものと判断して衝突と判定できることによる。なお、所定の期間T2は、通信遅れや処理遅れなどを考慮して、200m秒程度に設定される。
さらに、図9のように冗長系を構成する一方の衝突検知センサに結線異常が生じた場合に限らず、双方の衝突検知センサに結線異常が生じた場合であっても、衝突と判定することができる。これは、双方の衝突検知センサに結線異常が生じるケースは、衝突による場合を除いて極めて稀であると判断できることを根拠とする。
図10は、図2におけるHVECU20の制御部22で行なわれる制御フローを示した図である。なお、図10の制御フローは、図5の制御フローのステップS12以降を、結線異常判定手段を含んだ構成での制御フローに変更したものである。
図10を参照して、図5のステップS11(図示せず)において、遮断信号S−CUTが出力されていないと判断されると、前方衝突検知センサ50が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS21)。前方衝突検知センサ50が衝突を検知していた場合には、続いて、セーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS22)。そして、セーフィング信号S−SAFINGが出力されていると判断されると、処理はステップS33に進み、高電圧電源系統を遮断することを確定する遮断確定信号S−HVCUTが出力される。
一方、前方衝突検知センサ50が衝突を検知していない場合には、結線異常フラグが“1”であって、かつ所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS23)。そして、結線異常フラグが“1”であり、かつ所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されたと判断される場合には、結線異常が衝突に起因するものと判断されて、処理はステップS33に進む。
一方、ステップS23において、結線異常フラグが“1”でない、もしくは所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されていない場合には、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS24)。ステップS24において側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54がいずれも衝突を検知していた場合には、処理はステップS33に進む。
一方、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54の一方のみが衝突を検知している場合、もしくはいずれも衝突を検知していない場合には、処理はステップS25およびS26に進む。
すなわち、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54の一方のみが衝突を検知していると判断された場合には、所定の期間T2内に他方の結線異常フラグが“1”となったか否かが判断される(ステップS25)。そして、所定の期間T2内に結線異常フラグが“1”となったと判断される場合には、結線異常が側方衝突に起因するものと判断されて、処理はステップS33に進む。
また、側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54のいずれもが衝突を検知していないと判断された場合には、所定の期間T2内に双方の結線異常フラグが“1”となったか否かが判断される(ステップS26)。ステップS26において、所定の期間T2内に双方の結線異常フラグが“1”となったと判断された場合には、結線異常が側方衝突に起因するものと判断されて処理はステップS33に進む。
一方、ステップS25,S26から側方衝突検知センサ52および副側方衝突検知センサ54のいずれもが衝突を検知しておらず、かつ、いずれも結線異常していないと判断された場合には、右後方衝突検知センサ56が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS27)。右後方衝突検知センサ56が衝突を検知していた場合には、続いて、セーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS28)。そして、セーフィング信号S−SAFINGが出力されていると判断されると、処理はステップS33に進む。
一方、右後方衝突検知センサ56が衝突を検知していない場合には、結線異常フラグが“1”であって、かつ所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS29)。そして、結線異常フラグが“1”であり、かつ所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されたと判断される場合には、結線異常が衝突に起因するものと判断されて、処理はステップS33に進む。
一方、ステップS29において、結線異常フラグが“1”でない、もしくは所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されていない場合には、左後方衝突検知センサ58が衝突を検知しているか否かが判断される(ステップS30)。左後方衝突検知センサ58が衝突を検知していた場合には、続いて、セーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS31)。そして、セーフィング信号S−SAFINGが出力されていると判断されると、処理はステップS33に進む。
一方、左後方衝突検知センサ58が衝突を検知していない場合には、結線異常フラグが“1”であって、かつ所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されているか否かが判断される(ステップS32)。そして、結線異常フラグが“1”であり、かつ所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されたと判断される場合には、結線異常が衝突に起因するものと判断されて、処理はステップS33に進む。
一方、ステップS32において、結線異常フラグが“1”でない、もしくは所定の期間T1内にセーフィング信号S−SAFINGが出力されていない場合には、処理は終了する。
なお、図10で示した制御を行なうプログラムは、記録媒体である図2のROM24に格納されており、コンピュータである制御部22によって読出されて実行される。
以上のように、この発明の実施の形態によれば、衝突検知センサに結線異常が生じた場合であっても、当該衝突検知センサと冗長系を構成するセーフィング信号、あるいは他の衝突検知センサの出力との間に同時性が認められることに応じて、車両の衝突を判定することができる。その結果、車両の衝突を正確に判定して確実に高電圧電源を遮断することが可能となる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、高電圧の電源系統を有する移動体の衝突判定システムに利用することができる。
この発明の実施の形態による衝突判定システムを適用した移動体の概略ブロック図である。 図1の自動車における高電圧電源系統の詳細を説明するための回路図である。 図2におけるエアバッグECUと、HVECUとを説明するためのブロック図である。 図2におけるエアバッグECUの制御部で実行される制御フローを示した図である。 図2におけるHVECUの制御部で行なわれる制御フローを示した図である。 図1における前方衝突検知センサを説明するための回路図である。 図6の前方衝突検知センサの出力信号OUTの出力波形である。 この発明の実施の形態による高電圧電源の遮断方法を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態による高電圧電源遮断の他の方法を説明するためのタイミングチャートである。 図2におけるHVECUの制御部で行なわれる制御フローを示した図である。
符号の説明
1,3 バッテリモジュール、2 ヒューズ、4 サービスプラグ、10 車両負荷、12 電力供給線、20 HVECU、22,32 制御部、24,34 読出専用メモリ、30 エアバッグECU、36 半導体衝突センサ、38 セーフィングセンサ、40 エアバッグ点火装置、50 前方衝突検知センサ、52 側方衝突検知センサ、54 副側方衝突検知センサ、56 右後方衝突検知センサ、58 左後方衝突検知センサ、60〜68 配線、70 通信ライン、100 自動車、110 エンジンルーム、201 前方衝突検知センサ結線異常判定部、204 側方衝突検知センサ結線異常判定部、205 副側方衝突検知センサ結線異常判定部、206 ジカ線結線異常判定部、207 通信ライン断線/短絡判定部、301 エアバッグ展開用判定部、302 高電圧電源遮断用判定部、303 高電圧電源遮断前方衝突セーフィング用判定部、304 高電圧電源遮断後方衝突セーフィング用判定部、501 検知部、502 出力部、AND1〜AND5 AND論理部、B 直流電源、COM 比較器、LA ラッチ回路、N1 ノード、OR1〜OR8 OR論理部、R1 抵抗、Ry リレー。

Claims (8)

  1. 各々が移動体の衝突を検知する第1および第2の衝突検知装置と、
    前記第1および第2の衝突検知装置の出力に応じて衝突確定信号を出力する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記第1および第2の衝突検知装置が衝突を検知したこと、もしくは、前記第1および第2の衝突検知装置の一方の結線異常を判定してから所定の第1の期間内に、他方が衝突を検知したことに応じて、前記衝突確定信号を出力する、衝突判定システム。
  2. 前記第1の衝突検知装置は、
    半導体衝突センサを含み、かつ、前記半導体衝突センサの出力に応じてセーフィング信号を出力し、
    前記第2の衝突検知装置は、
    前記移動体の衝突を前記半導体衝突センサとは独立して検知する衝突検知センサを含み、
    前記制御装置は、
    前記衝突検知センサの出力に基づいて前記衝突検知センサの結線異常を判定する結線異常判定部と、
    前記セーフィング信号が出力され、かつ前記衝突検知センサが衝突を検知したこと、もしくは前記衝突検知センサの結線異常を判定してから前記第1の期間内に前記セーフィング信号が出力されたことに応じて、前記衝突確定信号を出力する制御部とを含む、請求項1に記載の衝突判定システム。
  3. 前記移動体は、
    前記移動体駆動用の電源と、
    前記衝突確定信号に応じて前記電源の出力を遮断する遮断部とを含む、請求項2に記載の衝突判定システム。
  4. 前記移動体は、エアバッグおよびエアバッグ点火装置をさらに含み、
    前記第1の衝突検知装置は、
    前記半導体衝突センサとは独立して衝突検知を行なうセーフィングセンサをさらに含み、前記セーフィングセンサが衝突を検知し、かつ前記半導体衝突センサの出力が前記エアバッグを展開させるべき第1の条件を満たしたことに応じて、前記エアバッグ点火装置に対して点火指示を出力し、前記半導体衝突センサの出力が前記第1の条件は満たさないが何らかの衝突が発生したと推定される第2の条件を満たしたことに応じて、前記セーフィング信号を出力する、請求項3に記載の衝突判定システム。
  5. 前記第1の期間は、前記制御装置が前記セーフィング信号を受信するのに要する期間以上となるように設定される、請求項4に記載の衝突判定システム。
  6. 前記制御装置は、前記第1および第2の衝突検知装置の一方に結線異常が判定されてから所定の第2の期間内に他方に結線異常が判定されたことに応じて、前記衝突確定信号をさらに出力する、請求項1に記載の衝突判定システム。
  7. 前記移動体は、
    前記移動体駆動用の電源と、
    前記衝突確定信号に応じて前記電源の出力を遮断する遮断部とを含み、
    前記第1および第2の衝突検知装置は、各々前記移動体の側方衝突を検知する衝突検知センサを含む、請求項6に記載の衝突判定システム。
  8. 前記第1および第2の期間は、前記制御装置が前記第1および第2の衝突検知装置の出力を受信するのに要する期間以上となるように設定される、請求項7に記載の衝突判定システム。
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