JP2008247358A - シートベルト制御装置およびシートベルト制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】故障検知や装着状態の判定を実行可能な、簡易で小型、低コストのシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法を提供すること。
【解決手段】直流モータ３２の端子間電圧を電圧モニタ回路３３が監視して保持し、電圧検出部１２が保持された電圧値を読み取ってモータ制御１１およびシートベルト異常判定部１３に出力する。シートベルト異常判定部１３は、この電圧値とバックル接続検出機構２１が出力するバックルの接続状態とに基づいてシートベルトの異常状態を判定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、シートベルトの巻上げを制御するシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法に関し、特にシートベルトの故障や非装着者の検出を行なうシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法に関する。

従来、車両乗員の安全を確保するため、乗員の体を座席に拘束するシートベルトが広く用いられてきた。また、シートベルトが装着されているか否かを判定する装着判定手段として、シートベルトのバックルの受け具への挿入状態を検知する技術や画像処理によって装着状態を認識する技術（例えば特許文献１参照。）も知られている。

特に近年では、乗員がシートベルトを装着した後、一旦シートベルトを限界まで巻き上げてから適度な弛みを与える機能や、衝突の発生を予測して事前にシートベルトを巻き上げて拘束状態を強化する機能など、シートベルトの制御に高度な機能が採用されている。

そのため、シートベルト制御機構における故障の発生や、乗員のシートベルトの装着状態を精度良く検知する技術が求められてきた（例えば特許文献２参照。）。

特開２００５−２５４９４９号公報 特開２０００−７１９３９号公報

ところで、上述した特許文献２では、バックルの接続状態に加えてシートベルトの巻き量を検知して、故障診断を行なっていた。また、モータに流れる電流を検出するためシャント抵抗を設け、電流値のフィードバックによってモータの駆動制御を行なっていた。

しかしながら、シートベルトの巻き量を検知するためには、巻き量検出のための検出器や、検出器の出力を増幅する増幅回路が必要であり、部品材料費の増加や製造コストの上昇が引き起こされるとともに、装置構成が複雑で大型になるという問題点があった。

同様に、モータの電流検出用抵抗（シャント抵抗）や、その出力の増幅のための増幅回路によっても部品材料費の増加や製造コストの上昇が引き起こされるとともに、装置構成の複雑化や大型化を招く。

本発明は、上述した従来技術における問題点を解消するためになされたものであり、部品点数を減少させて装置構成を簡素化し、低コストで小型のシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法は、シートベルトの巻上げを行なうモータの端子間電圧を検知するとともに、シートベルトが装着されているか否かを判定する。そして、端子間電圧の検知結果からシートベルトの引き出しが行なわれたか否かを判定し、該判定結果と装着判定手段による装着判定結果とを用いてシートベルトにおける異常状態の有無を判定する。

本発明によればシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法は、モータの端子間電圧を利用して故障判定を行なうので、シートベルトの巻き量を検出するための構成を削除し、簡易で小型、低コストのシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明によればシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法は、モータの端子間電圧をモータの動作制御にフィードバックするので、シャント抵抗とその周辺回路を削除し、簡易で小型、低コストのシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例であるシートベルト制御装置１の概要構成を示す概要構成図である。同図に示したように、シートベルト制御装置１は、その内部に演算ユニット１０、バックル接続検出機構２１、警報機２２、直流モータ駆動回路３１、直流モータ３２、電圧モニタ回路３３およびシートベルト巻き上げ機構３４を有する。

シートベルト巻上げ機構３４は、シートベルトの巻上げ、引き出しを行なう物理機構であり、直流モータ３２の回転によってシートベルトを巻き上げることが出来る。また、シートベルト３４が利用者によって引き出された場合には、直流モータに逆起電力が生じる。シートベルト巻上げ機構と直流モータはシートベルト制御装置内に備わる必要は無く、シートベルト制御装置外にあってもよい。

直流モータ駆動回路３１は、演算ユニット１０からの制御を受けて直流モータ３２を駆動する。電圧モニタ回路３３は、直流モータ３２が駆動回路によって駆動された場合や、逆起電力によって回転した場合に発生するモータの端子間電圧を監視し、その電圧値を保持する。

バックル接続検出機構２１は、シートベルトのバックルが受け具に挿入されているか否かを検出する検出機構である。また、警報機２２は、シートベルトに異常が発生した場合に乗員に警報を発する装置である。警報機２２としては、例えばブザー、スピーカ、インジケータ、ディスプレイなどを用いることが出来る。尚、警報機２２はシートベルト制御装置外にあっても良く、またナビやオーディオ装置やインジケータに出力して警告するシステムでもよい。

演算ユニット１０は、シートベルト制御装置１を全体制御する制御部であり、その内部にモータ制御部１１、電圧検出部１２、シートベルト異常判定部１３を有する。

電圧検出部１２は、電圧モニタ回路３３と端子Ｐ３〜Ｐ６で接続しており、端子Ｐ３，Ｐ４によって端子間電圧を取得し、取得した電圧値をモータ制御部１１およびシートベルト異常判定部１３に供給する。また、電圧検出部１２は端子Ｐ５，Ｐ６を介して制御信号を送信することによって電圧モニタ回路３３が保持する電圧値をリセットすることができる。

モータ制御部１１は、電圧検出部１２から取得した電圧値に基づいて、直流モータ駆動回路３１に対して駆動信号を出力することで直流モータ３２の動作を制御する。またシートベルト異常判定部１３は、電圧検出部１２から取得した電圧値とバックル接続検出機構２１から取得したバックル接続状態と用いて、シートベルトの状態が発生しているか否かを判定し、異常が発生していると判断した場合には、警報機２２による警報動作を行なう。

図２は、直流モータ駆動回路３１および電圧モニタ回路３３の回路構成の具体例を示す回路図である。なお、同図において電圧モニタ回路３３は破線で囲っている。同図において、端子Ｐ１およびＰ２は、モータ制御１１からＰＷＭ（(Pulse Width Modulation)信号を入力される。このＰＷＭ信号のパルス幅に応じてモータ３２に加わる駆動電圧とその方向が変化する。

電圧モニタ回路３３は、モータ３２の両端の電圧をそれぞれ取得し、コンデンサに蓄積することでその電圧値を保持することが出来る。そして、コンデンサが保持する電圧値は、端子Ｐ３，Ｐ４によって引き出され、電圧検出部１２に出力される。なお、ここでは演算ユニット１０をＤＳＰ（digital signal processor）によって実現することを想定しているので、コンデンサと演算ユニット１０との間にＡＤ変換回路を介在させることとする。

またコンデンサが保持する電圧は、トランジスタの操作によってリセットし、電圧値を０とすることができる。トランジスタのゲートは、それぞれ端子Ｐ５，Ｐ６と接続されており、電圧検出部１２は端子Ｐ５，Ｐ６に制御信号を与えることで電圧値をリセットする。

つづいて、シートベルト異常判定部１３による判定動作について説明する。乗員がシートベルトを装着する場合、図３に示す様に、まずシートベルトが引き出されたことによりモータが回転し、逆起電力が生じてモータ端子電圧がオン状態になる。その後、バックルが挿入されてバックル接続状態がオフ状態からオン状態に変化する。

また、シートベルトは外す場合には、まずバックルが外されて接続状態がオフ状態に変化する。その後、シートベルトが巻き上げるためにモータが駆動され、モータ端子電圧がオン状態となる。

そこで、シートベルト異常判定部１３は、モータ端子電圧が発生するタイミングとバックル接続状態とするタイミングとを比較することで、シートベルトの異常を判定する。

シートベルト異常判定部１３の処理動作を図４に示す。同図に示したように、シートベルト異常判定部１３は、シートベルトが引き出されたか否か、すなわち引き出し方向のモータ端子電圧が発生か否かを監視している（ステップＳ１０１）。そして、シートベルトが引き出された場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、シートベルト異常判定部１３は、所定時間の経過を待ち（ステップＳ１０２）、その後、バックルが接続されているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

その結果、バックルが接続されていれば（ステップＳ１０３）、そのまま通常制御に移行するが、バックルが非接続状態であれば（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、シートベルトが巻き戻されたか否か、すなわち巻き上げ方向のモータ端子電圧が発生したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

その結果、シートベルトが巻き戻されていれば（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、そのまま通常制御に移行するが、シートベルトが巻き戻されていなければ（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、警報機２２を用いた警報処理を行なう。

すなわち、シートベルト異常判定部１３は、シートベルトが引き出されてから所定時間内にバックル接続もシートベルトの巻き上げも行なわれていない場合に、シートベルトが異常な状態にあると判定して警報処理を行なう。

つぎに、モータ制御部１１による制御動作について説明する。まず、直流モータ３２の動作制御を行なう場合（すなわちモータ駆動ＰＷＭ出力がＯＮ状態である場合）、モータ端子間電圧が指令値（目標値）よりも大きいか否かによって、ＰＷＭ出力値制御を行なう。

すなわち、指令値が端子間電圧の検出値よりも大きければ、ＰＷＭのＯＮ−Ｄｕｔｙを大きくしてモータ出力を上げ、指令値が端子間電圧の検出値よりも小さければ、ＰＷＭのＯＮ−Ｄｕｔｙを小さくしてモータ出力を下げる。

そして、指令値が端子間電圧の検出値と同じになった場合に、ＰＷＭの出力を一定する（すなわちＯＮ−Ｄｕｔｙを固定して変更を禁止する。）。

このモータ制御部１１の処理動作を図６に示す。同図に示したように、モータ制御部１１は、まず、モータ駆動が必要であるか否かを判定し（ステップＳ２０１）、必要であるならば、モータ端子間電圧が指令値＞検出値であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

その結果、指令値＞検出値であれば（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、ＰＷＭのＯＮ−Ｄｕｔｙを小さくし（ステップＳ２０３）、指令値＜検出値であれば（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、ＰＷＭのＯＮ−Ｄｕｔｙを大きくする（ステップＳ２０４）。

そして、モータ端子間電圧の検出値が指令値と一致していなければ（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、再びステップＳ２０２に移行し、一致したならば（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

すなわち、モータ制御部１１は、直流モータ３２の電圧値を取得し、指令値に一致されるようフィードバック制御を行なう。

以上説明してきたように、本実施例にかかるシートベルト制御装置１は、直流モータ３２の端子間電圧を電圧モニタ回路３３が監視して保持し、電圧検出部１２が保持された電圧値を読み取ってモータ制御１１およびシートベルト異常判定部１３に出力している。

そして、シートベルト異常判定部１３は、この電圧値とバックル接続検出機構２１が出力するバックルの接続状態とに基づいてシートベルトの異常状態を判定するので、シートベルトの巻き量を検出するための構成を削除することができる。これによって、部品材料費や製造コストを抑え、さらに構成の簡易化と小型化を実現することができる。

また、モータ制御部１１は、電圧値をフィードバックすることで直流モータ３２の動作制御を行なうので、シャント抵抗とその周辺回路を削除することができる。これによって、部品材料費や製造コストを抑え、さらに構成の簡易化と小型化を実現することができる。

なお、本実施例に示した構成および動作はあくまで一例であり、本発明を限定するものではない。本発明の構成および動作は適宜変更して実施することができる。例えば、本実施例では、トランジスタの制御によってコンデンサに保持した電荷を開放する構成としているが、例えば図７の電圧モニタ回路３３ａに示すように、自然放電によって電圧値をリセットするようにしても良い。この場合、シートベルと引き出し（電圧保持）からバックル接続までの時間ｔとコンデンサの電荷が抜けるまでの時間とが適合するように、抵抗値を選択し、時定数を設計することが必要である。

また、電圧値の保持（もしくは起電力が発生した事実の記録）についても任意の方式を用いることが出来る。例えば、演算ユニット内にデジタルデータとして記憶させることとしても良い。なお、シートベルトの着脱はＩＧ−ｏｆｆをまたいで行なわれる可能性があるため、ＩＧ−ｏｆｆ状態であっても記憶内容が失われないよう、記憶手段にはＩＧ−ｏｆｆ時にも電源を供給するようにするか、もしくは非揮発性の記憶手段に格納することが望ましい。

以上のように、本発明にかかるシートベルト制御装置およびシートベルト制御方法は、特にシートベルトの故障や非装着者の検出に有用であり、特に部品点数を削減した小型・低コストの装置の実現に適している。

本発明の実施例であるシートベルト制御装置の概要構成を示す概要構成図である。 図１に示した直流モータ駆動回路３１および電圧モニタ回路の構成例を説明する回路図である。 シートベルト装着時の状態推移について説明する説明図である。 シートベルト異常判定部の処理動作を説明するフローチャートである。 直流モータ３２の制御について説明する説明図である。 モータ制御部１１の処理動作を説明するフローチャートである。 自然放電を利用した電圧モニタ回路の構成例を示す回路図である。

符号の説明

１ シートベルト制御装置
１０ 演算ユニット
１１ モータ制御部
１２ 電圧検出部
１３ シートベルト異常判定部
２１ バックル接続検出機構
２２ 警報機
３１ 直流モータ駆動回路
３２ 直流モータ
３３，３３ａ 電圧モニタ回路
３４ シートベルト巻上げ機構
Ｐ１〜Ｐ６ 端子

Claims (5)

1. シートベルトの巻上げを行なうモータの端子間電圧を検知する電圧検知手段と、
   シートベルトが装着されているか否かを判定する装着判定手段と、
   前記端子間電圧の検知結果からシートベルトの引き出しが行なわれたか否かを判定し、該判定結果と前記装着判定手段による装着判定結果とを用いてシートベルトにおける異常状態の有無を判定する異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とするシートベルト制御装置。
2. 前記異常判定手段は、前記シートベルトの引き出しが行なわれてから所定時間経過後に当該シートベルトが非装着状態である場合に異常状態が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載のシートベルト制御装置。
3. 前記電圧検知手段は、前記シートベルトの引き出しが行なわれた場合に生じる逆起電圧を保持することで前記引き出しの有無を判定することを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト制御装置。
4. 前記電圧検知結果を、前記モータの動作制御をさらに用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のシートベルト制御装置。
5. シートベルトの巻上げを行なうモータの端子間電圧を検知する電圧検知工程と、
   シートベルトが装着されているか否かを判定する装着判定工程と、
   前記端子間電圧の検知結果からシートベルトの引き出しが行なわれたか否かを判定し、該判定結果と前記装着判定工程による装着判定結果とを用いてシートベルトにおける異常状態の有無を判定する異常判定工程と、
   を含んだことを特徴とするシートベルト制御方法。

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