JP2011079511A - 車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバッグ衝突判別アルゴリズムがより正確に、また速やかに衝突の形態を判別できる車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置を提供する。
【解決手段】車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置１００は、エアバッグ制御器（ＡＣＵ）センサ２からの加速度センシングデータを利用して車両の第１速度信号を検出する第１速度信号検出部１１０と、前方衝突加速度センサ（ＦＩＳ）センサ１からの加速度センシングデータを利用して車両の第２速度信号を検出する第２速度信号検出部１４０と、前記第１速度信号の位相をリードさせ、位相がリードされた前記第１速度信号に対応して変化する上位境界値及び下位境界値を生成する位相リード部１２０と、前記上位境界値及び前記下位境界値を利用して前記第２速度信号を信号処理し、車両の前方衝突速度を推定する前方衝突速度推定部１５０とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置に係り、より詳しくは、エアバッグ制御器内蔵の縦方向加速度センサからの信号を利用して前方衝突加速度センサからの信号をフィルタリングすることにより、衝突信号のセンサ雑音及び外乱の影響を低減させる車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置に関する。

自動車衝突発生時にエアバッグを作動させるためのエアバッグ衝突判別アルゴリズムは、エアバッグ制御器（ＡＣＵ： Ａｉｒｂａｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に内蔵されている縦方向加速度センサで感知された信号に基づき衝突有無を判別する。
しかし、実際の自動車の衝突は、正面衝突、傾斜面衝突、オフセット衝突、中央柱衝突など種々の形態で発生するため、エアバッグ制御器内蔵の縦方向加速度センサ一つだけでは、そのような多様な形態の衝突を区別することができない。従って、最近は自動車の前方、例えば両側ヘッドライトの付近に前方衝突加速度センサを更に取り付け、このようなセンサを利用してより多様な形態の衝突を区別することのできるエアバッグ衝突判別アルゴリズムが用いられている。

しかし、現在用いられている衝突判別アルゴリズム等は、エアバッグ制御器内蔵の縦方向加速度センサに高い比重を置いているが、前方衝突加速度センサから得られるデータは、ただ付随的に用いて衝突形態を判別している実情である。これは前方衝突が発生するとき、前方衝突加速度センサが最初に損傷を被るか、外乱又は雑音の影響を多く受けるので、前方衝突加速度センサから出力される信号に対する別の信号処理作業なしには、前方衝突加速度センサから得られるデータを信頼することができないためである。

図１は、自動車が実際に正面衝突するとき、エアバッグ制御器内蔵の縦方向加速度センサにより感知された速度信号（ＡＣＵ−Ｖｘ１）、左側辺前方衝突加速度センサにより感知された速度信号（ＦＩＳ−ＬＨ−Ｖｘ）、及び右側辺前方衝突加速度センサにより感知された速度信号（ＦＩＳ−ＲＨ−Ｖｘ）を示すグラフである。
正面衝突時に、２つのＦＩＳ（Ｆｒｏｎｔ Ｉｍｐａｃｔ Ｓｅｎｓｏｒ）信号は、同一の形態でＡＣＵ−Ｖｘ１の下に存在しなければならない。しかし、図１は、右側辺前方衝突加速度センサが壊れて正常に動作しないことにより、ＦＩＳ−ＲＨ−Ｖｘが衝突直後一定時間のあいだ『０』の値を維持しながら傾斜が急激に変化している様子を示している。

即ち、前方衝突加速度センサは、車両衝突又は他の外部的な要因により損傷を被る可能性が非常に高いので、前方衝突加速度センサから出力される信号をそのまま用いる場合、正常な衝突の判断が困難であることが分かる。
したがって、より正確に車両の衝突形態を判断するためには、前方衝突加速度センサからのデータの信頼性を確保できる方法が切実に求められているのが実情である。

特開平１０−５９１１８号公報 特開平８−２７８３２５号公報

本発明は、前方衝突加速度センサからのデータの信頼性が確保でき、エアバッグ衝突判別アルゴリズムがより正確に、また速やかに衝突の形態を判別できる車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置は、エアバッグ制御器（ＡＣＵ）センサからの加速度センシングデータを利用して車両の第１速度信号を検出する第１速度信号検出部と、前方衝突加速度センサ（ＦＩＳ）センサからの加速度センシングデータを利用して車両の第２速度信号を検出する第２速度信号検出部と、前記第１速度信号の位相をリードさせ、位相がリードされた前記第１速度信号に対応して変化する上位境界値及び下位境界値を生成する位相リード部と、前記上位境界値及び前記下位境界値を利用して前記第２速度信号を信号処理し、車両の前方衝突速度を推定する前方衝突速度推定部とを含むことを特徴とする。

前記第１速度信号検出部及び前記第２速度信号検出部は、それぞれ受信された加速度センシングデータを積分して前記第１速度信号及び前記第２速度信号を検出することを特徴とする。

前記位相リード部はＡＣＵセンサとＦＩＳセンサの位置の差に伴う前記第１速度信号と前記第２速度信号の位相の差だけ前記第１速度信号の位相をリードさせ、位相リード値

は

により計算されることを特徴とする。
ここで、Ａｘは衝撃量に伴う前記エアバッグ制御器（ＡＣＵ）センサからの加速度値、ａ_ｐは極点（ｐｏｌｅ）値、ａ_ｚは零点（ｚｅｒｏ）値、ｋは利得値、ｖは衝突時前車との相対速度、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は衝突試験データにより得られたパラメータを表わす。

前記位相リード部は、前記関数でパラメータ（ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２）の大きさを調節して前記上位境界値及び前記下位境界値を生成することを特徴とする。

前記前方衝突速度推定部は、前記上位境界値及び前記下位境界値を利用して前記第１速度信号をフィルタリングすることを特徴とする。

前記前方衝突速度推定部は、前記第２速度信号で上位境界値以上の速度値を有する部分は前記上位境界値にマッチングさせ、前記上位境界値と下位境界値との間にある部分はその信号をそのまま受け入れ、前記下位境界値以下の速度値を有する部分は下位境界値にマッチングさせることを特徴とする。

本発明によれば、信頼性の高いＡＣＵセンサからのデータを利用し、ＦＩＳセンサが正常状態時に予想される速度信号を推定することによって、
より正確で速やかに車両の衝突形態を判別することができる。

自動車が実際に正面衝突時、エアバッグ制御器内蔵の縦方向加速度センサを介し感知された速度信号、左側辺前方衝突加速度センサを介し感知された速度信号、及び右側辺前方衝突加速度センサを介し感知された速度信号を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る衝突信号処理装置の構成を示す構成図である。 ＡＣＵセンサ及びＦＩＳセンサの設置位置を示す図である。 本発明に係る衝突信号処理装置の衝突信号処理方法を表わすフローチャートである。 図１のグラフに上位境界値及び下位境界値を追加したグラフである。 図５における第２速度信号を、本発明の信号処理方法に基づき推定した形状を示すグラフである。

以下、図を参照し本発明について詳しく説明する。
図２は、本発明の一実施例に係る衝突信号処理装置１００の構成を示す構成図である。
本発明の衝突信号処理装置１００は、速度信号検出部１１０、１４０、位相リード部１２０、ローパスフィルタ１３０及び前方衝突速度推定部１５０を含む。
速度信号検出部１１０は、エアバッグ制御器内蔵の縦方向加速度センサ（以下、「ＡＣＵセンサ」と記す）２でセンシングされた加速度データを積分処理することにより、ＡＣＵセンサ２を介し獲得された車両の衝突速度に対する信号（第１速度信号）を検出する。即ち、速度信号検出部１１０は、自動車の衝突時にＡＣＵセンサ２により感知された車両走行方向の減加速度（−Ｇ）値を時間積分することにより、車両走行方向の速度値を表わす速度信号を出力する。本発明では、加速度信号よりは速度信号が信号処理においてより明らかな特徴を見せるので、加速度信号を直接利用せず、これを速度信号に変換したあと、その速度信号を用いて信号処理を行う。

位相リード（ｐｈａｓｅ ｌｅａｄ）部１２０は、第１速度信号の位相をリード（ｌｅａｄ）させて第１速度信号と、速度信号検出部１４０から出力される前方衝突加速度センサ（以下、「ＦＩＳセンサ」と記す）１に対する速度信号（第２速度信号）との間の位相差を補償する。即ち、図３に示す通り、ＦＩＳセンサ１ａ、１ｂは車両の前方に設けられる反面、ＡＣＵセンサ２ａ、２ｂは車両の中央部にあるエアバッグ制御器内に設けられるので、正面衝突の発生時、ＦＩＳセンサ１ａ、１ｂからの信号がＡＣＵセンサ２ａ、２ｂからの信号より先にエアバッグ制御器に受信される。したがって、第１速度信号と第２速度信号との間には位相差が発生し、位相リード部１２０はそのような位相差を補償するため第１速度信号の位相をリードさせる。

数式１は、位相リード部１２０で位相リード値

を計算する伝達関数を表わす。
［数式１］

ここで、Ａｘは衝撃量に伴うＡＣＵセンサ２からの加速度値を表わし、ａ_ｐは極点（ｐｏｌｅ）値、ａ_ｚは零点（ｚｅｒｏ）値、ｋは利得値、ｖは衝突時前の車との相対速度を表わす。このとき、定数ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は、車両の出庫以前に実施された車両に対する衝突試験を介し得られた衝突試験データを組み合わせることにより得られる。

さらに、位相リード部１２０は、リードされた第１速度信号を利用し、第２速度信号を推定するための上位境界値及び下位境界値を生成して出力する。このような上位境界値と下位境界値は、数式１で極点値と零点値を決定するパラメータ等を適宜変更することにより得ることができる。このとき、各境界値を定めるパラメータ等は、数回の衝突試験を介してＦＩＳセンサ１が正常に動作した場合の試験データを利用し、最も適した境界値が決定されるように定められる。
ローパスフィルタ１３０は、位相リード部１２０の出力信号で低い帯域の周波数成分だけを通過させることにより、位相リード部１２０の出力信号から雑音成分を除去する。

速度信号検出部１４０は、ＦＩＳセンサ１でセンシングされた加速度データを積分処理することにより、ＦＩＳセンサ１を介し獲得された車両の衝突速度に対する信号（第２速度信号）を検出する。即ち、速度信号検出部１４０は自動車の衝突時にＦＩＳセンサ１によって感知された車両走行方向の減加速度（−Ｇ）値を時間積分することにより、車両走行方向の速度値を表わすパルス信号を出力する。
前方衝突速度推定部１５０は、第２速度信号、上位境界値及び下位境界値を利用してＦＩＳセンサ１を介し獲得され得る前方衝突速度を推定する。即ち、前述のように、ＦＩＳセンサ１が衝突と同時に破損されるか、衝突以前に既に損傷を被った場合、第２速度信号が異常な形態で出力される。

したがって、前方衝突速度推定部１５０は、上位境界値と下位境界値を利用して第２速度信号を信号処理することにより、ＦＩＳセンサ１が正常に動作した場合に予想される前方衝突速度を推定する。このため、前方衝突速度推定部１５０は、速度信号検出部１４０から出力される第２速度信号のうち上位境界値と下位境界値の範囲にある信号は、そのまま受け入れる。一方、前方衝突速度推定部１５０では、上位境界値と下位境界値を外れる信号は、それぞれそのレベルを上位境界値と下位境界値にマッチングさせる。

図４は、本発明に係る衝突信号処理装置の衝突信号処理方法を表わすフローチャートである。
ＦＩＳセンサ１及びＡＣＵセンサ２が取り付けられた車両が正面衝突する場合、先ずＦＩＳセンサ１が衝突に伴う車両走行方向の減加速度（−Ｇ）値を感知し、その値を速度信号検出部１４０に出力する。次に、ＡＣＵセンサ２が衝突に伴う車両走行方向の減加速度（−Ｇ）値を感知し、その値を速度信号検出部１１０に出力する。そうすると、速度信号検出部１１０、１４０は、それぞれＡＣＵセンサ２及びＦＩＳセンサ１から受信される加速度データを時間積分し、車両走行方向の速度値を表わす第１速度信号及び第２速度信号を図１のような形態で出力する（ステップ４１０）。

図１において、細い実線で表示したものがＡＣＵセンサ２からの加速度データを時間積分した第１速度信号を表わし、細い点線及び一点鎖線がそれぞれ左側ＦＩＳセンサ１ａ及び右側ＦＩＳセンサ１ｂからの加速度データを時間積分した第２速度信号を表わす。
このとき、ＦＩＳセンサ１とＡＣＵセンサ２の位置の差により第１速度信号の位相が第２速度信号の位相より遅れる（ｌａｇ）現象が発生することになる。
したがって、位相リード部１２０は、数式１の関数値を利用し、第１速度信号の位相をその遅れた分だけリード（ｌｅａｄ）させる。これと同時に、位相リード部１２０は数式１で、第１速度信号の位相リードのためのパラメータ（ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２）と異なる既に設定されたパラメータ（ａ３〜ａ６、ｂ３〜ｂ６）を利用して上位境界値と下位境界値を生成する（ステップ４２０）。

例えば、上位境界値に対する極点及び零点のためのパラメータとしてａ３、ａ４、ｂ３、ｂ４が用いられ、下位境界値に対する極点及び零点のためのパラメータとしてａ５、ａ６、ｂ５、ｂ６が用いられ得る。
このとき、パラメータ等は車両の出庫前に実施される車両衝突試験により獲得された衝突試験データ等を利用して決定される。このとき、各境界値に対するパラメータはＦＩＳセンサの種類、車両の種類などを反映し、車両の設計者の意図に沿って適宜変化させることができる。

図５は、図１のグラフに上位境界値と下位境界値を共に表示したグラフであって、太い点線が上位境界値を表わし、太い一点鎖線が下位境界値を表わす。
本発明では、境界値等と第１速度信号の決定において、同一の関数を用いながらパラメータだけを異にし、上位境界値及び下位境界値が相対速度に従って第１速度信号と共に変化するようにする。
位相リード部１２０でリードされた第１速度信号と上下位境界値等は、ローパスフィルタ１３０により雑音が除去されたあと、前方衝突速度推定部１５０に印加される。

前方衝突速度推定部１５０は、速度信号検出部１４０から印加された第２速度信号を、上位境界値及び下位境界値と比べて車両の前方衝突速度を推定する（ステップ４３０）。即ち、前方衝突速度推定部１５０は、上位境界値及び下位境界値を利用して第２速度信号を信号処理することにより、ＦＩＳセンサ１が正常に動作するときに予想される車両の前方衝突速度を推定する。
このため、前方衝突速度推定部１５０は、第２速度信号で上位境界値以上の速度値を有する部分は上位境界値にマッチングさせ（ステップ４３２）、上位境界値と下位境界値の間にある部分はその信号をそのまま受け入れ（ステップ４３４）、下位境界値以下の速度値を有する部分は下位境界値にマッチングさせる（ステップ４３６）。即ち、上位境界値と下位境界値を利用した第２速度信号に対するフィルタリング作業を行う。

図６は、図５における第２速度信号を、本発明の信号処理方法に基づき推定した形状を示している。
このように上位境界値と下位境界値を利用した推定作業により、ＦＩＳセンサ１が正常に動作するときに得られる速度信号と類似する信号を得ることができる。
このように推定された速度信号は、エアバッグ衝突判別アルゴリズムに用いられることにより、より正確で速やかに衝突の形態を判別することができるようになる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１ ＦＩＳセンサ
２ ＡＣＵセンサ
１１０、１４０ 速度信号検出部
１２０ 位相リード部
１３０ ローパスフィルタ
１５０ 前方衝突速度推定部

Claims (7)

1. エアバッグ制御器センサからの加速度センシングデータを利用して車両の第１速度信号を検出する第１速度信号検出部と、
   前方衝突加速度センサセンサからの加速度センシングデータを利用して車両の第２速度信号を検出する第２速度信号検出部と、
   前記第１速度信号の位相をリードさせ、位相がリードされた前記第１速度信号に対応して変化する上位境界値及び下位境界値を生成する位相リード部と、
   前記上位境界値及び前記下位境界値を利用して前記第２速度信号を信号処理し、車両の前方衝突速度を推定する前方衝突速度推定部と
   を含むことを特徴とする車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
2. 前記第１速度信号検出部及び前記第２速度信号検出部は、それぞれ受信された加速度センシングデータを積分して前記第１速度信号及び前記第２速度信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
3. 前記位相リード部は、前記第１速度信号と前記第２速度信号の位相の差だけ前記第１速度信号の位相をリードさせることを特徴とする請求項１に記載の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
4. 前記位相リード部の位相リード値
   

   

   は、
   

   

   により計算されることを特徴とする請求項３に記載の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
   ここで、Ａｘは衝撃量に伴う前記エアバッグ制御器（ＡＣＵ）センサからの加速度値、ａ_ｐは極点（ｐｏｌｅ）値、ａ_ｚは零点（ｚｅｒｏ）値、ｋは利得値、ｖは衝突時前車との相対速度、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は衝突試験データにより得られたパラメータを表わす。
5. 前記位相リード部は、前記関数でパラメータの大きさを調節して前記上位境界値及び前記下位境界値を生成することを特徴とする請求項４に記載の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
6. 前記前方衝突速度推定部は、前記上位境界値及び前記下位境界値を利用して前記第１速度信号をフィルタリングすることを特徴とする請求項１に記載の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
7. 前記前方衝突速度推定部は、前記第２速度信号で上位境界値以上の速度値を有する部分は前記上位境界値にマッチングさせ、前記上位境界値と下位境界値との間にある部分はその信号をそのまま受け入れ、前記下位境界値以下の速度値を有する部分は下位境界値にマッチングさせることを特徴とする請求項１に記載の車両の前方衝突加速度センサの衝突信号処理装置。
   

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