JP2014141158A - 乗員保護制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突事故時以外でエアバッグ等が暴発することを防ぐ。
【解決手段】本発明の乗員保護制御装置は、エアバッグＥＣＵ４である。その筐体４０は、衝突事故による電源喪失時にも蓄電手段５２から給電されてエアバッグ等の保護手段３を作動させる制御手段６と、衝突事故によらない電源喪失を判定しその場合には衝撃がかかっても制御手段６への給電を停止させる安全装置７とを内蔵している。安全装置７は、外部電源１の電源電圧の低下時点と内蔵Ｇセンサによる衝撃検知時点とのタイミングに基づき、衝撃が衝突事故によるものであるか否かを判定する。それゆえ、ＥＣＵ４を車両から取り外す際などに衝撃がかかっても、保護手段３は暴発しないで済む。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗員保護制御装置に関する。本発明は、例えばエアバッグなど人員の保護手段を備えた車両に搭載されるエアバッグＥＣＵにも適用することができる。

特許文献１には、エアバッグの不要な展開を防止する目的で発明された「車両用エアバッグ装置の作動制御装置」つまりエアバッグＥＣＵが開示されている。

このＥＣＵでは、車両の外板のへこみにより衝突事故を検知するタッチセンサを装備して事故時にエアバッグを展開させるにあたり、もしも駐車時等に衝突されてタッチセンサがオンになってしまった場合に生じるエアバッグの無用な展開を防ぐようになっている。すなわち、イグニッションスイッチが切れている間にタッチセンサがオンになってしまうと、その旨を検知して禁止回路を起動し、その禁止状態を維持する手段がＥＣＵに内蔵されている。それゆえ、そのまま不用意にイグニッションスイッチを入れてしまっても、禁止回路の作用によりエアバッグのスクイブへの給電がなされないようになっており、エアバッグの無用かつ危険な展開が防止されるようになっている。

特開平６−２３９１６９号公報

前述のような乗員保護装置ばかりではなく、近年の傾向として、例えば万一の事故時に歩行者も保護するなど多様な人員保護装備が自動車に付加されるようになってきている。すると、その装備の種類によっては従来のように事故の直後にだけ（例えば０．１秒間程度だけ）、バッテリからの給電が途絶えてもエアバッグＥＣＵの機能が保たれる蓄電器を内蔵しているだけでは容量不足になる場合もあり得よう。その結果、蓄電器などの容量を増やさざるを得なくなり、車載バッテリのような外部電源からの給電が途絶えても従来よりも長い時間にわたってエアバッグＥＣＵが機能し続け、衝撃を感知するとエアバッグ等の保護手段を作動させるようになる可能性が生じる。

すなわち、例えばバッテリからの給電が途絶えたうえでエアバッグＥＣＵを車体から外す際やたまたま工具が同ＥＣＵに当たってしまった場合などには、衝突事故時に相当する程度の衝撃加速度が同ＥＣＵにかかることがあり得よう。そのような場合に同ＥＣＵ内のバックアップ電源によって同ＥＣＵが誤動作をしてしまう可能性があると、エアバッグなどの保護手段を無用に作動させてしまうことになりかねない。すると、いくつものエアバッグユニット等を交換しなくてはならなくなって無用な費用が発生したり、たまたまエアバッグやシートベルトなどの近くにいる人員を驚かせてしまったりするなどの不都合が生じてしまう可能性が残る。

そこで、衝突事故時以外にエアバッグＥＣＵなどの乗員保護制御装置に衝突事故に相当する程度の加速度がかかった上に外部電源からの給電が途絶えた場合にも、保護手段が無用に起動されることがないようにする必要性が新たに生じる。すなわち本発明は、事故時以外に衝撃加速度がかかっても保護手段を無用に作動させることがない乗員保護制御装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための本願発明の構成とその構成がもたらす作用効果とについて、本項では簡潔に説明する。

［構成］
本発明の乗員保護制御装置（４）は、蓄電手段（５２）および制御手段（６）と、これらの手段を内蔵する筐体（４０）とを有する。この蓄電手段は、車両に搭載された外部電源（１）から電力が供給されると所定容量の蓄電をする機能をもつ。一方、この制御手段は、この蓄電手段から給電されることができ、この車両に装備された複数の各種センサ（２）から各種のセンサ信号を受け取ると、これらセンサ信号に基づく衝突判定をして前記車両の衝突事故時に乗員を含む人員の保護手段（３）を適正に作動させる機能をもつ。

前記乗員保護制御装置は、前記筐体内に、前記蓄電手段から給電されこの蓄電手段と前記制御手段とを接続する安全装置（７）をさらに有することを特徴とする。この安全装置は、電源監視手段（７１）、内蔵Ｇセンサ（７３）、減速度監視手段（７２）、論理回路（７４）およびスイッチ手段（７６）をもつ。

ここで、この電源監視手段は、前記外部電源から供給される電圧を観測して電源喪失を判定する機能をもつ。一方、この内蔵Ｇセンサは、前記乗員保護制御装置にかかる加速度を検出する機能をもち、この減速度監視手段は、この内蔵Ｇセンサからの加速度信号に基づき特定減速度を検出する機能をもつ。

そして、この論理回路は、この特定減速度の検出時点である衝撃時点と前記電源喪失の検出時点である停電時点との時間関係に基づいて、この電源喪失が前記衝突事故以外に起因しているという衝突事故の否定判定を行う機能をもつ。さらに、このスイッチ手段は、この論理回路がこの否定判定を下した場合には、前記蓄電手段から前記制御手段への給電を遮断する機能をもつ。

［作用効果］
以上の構成をもつ乗員保護制御装置を装備した車両に、万が一にも衝突事故が起きてしまい、大きな衝撃加速度がかかった場合を想定してみよう。すると、本発明の乗員保護制御装置が有する安全装置も特定減速度を検出するが、この安全装置が判定に時間をかけている間に、複数の各種センサからの信号に基づいて瞬時に制御手段が衝突判定を行い、乗員を含む人員の保護手段を適正に起動させる。

逆に、衝突事故ではない場合には、車両に装備された各種センサからの信号に基づいて制御手段が保護手段を起動させてしまうことはない。この状態で、車両に搭載された乗員保護制御装置を取り外したり同装置に工具などが当たったりして大きな衝撃が乗員保護制御装置にかかったとしても、安全装置が作動してスイッチ手段が蓄電手段から制御手段への給電を遮断する。それゆえ、蓄電手段がまだ有効な電圧を保っていても制御手段が作動することはなくなり、制御手段によって保護手段が無用に作動してしまうこともなくなる。

したがって、本発明の乗員保護制御装置によれば、車両の衝突事故時以外に乗員保護制御装置に衝撃がかかったうえ外部電源も喪失した場合には、制御手段への電力供給が遮断される。その結果、制御手段が保護手段を無用に起動してしまうことは防止されるという効果がある。

実施例１としての乗員保護制御装置を含むシステム概念図 実施例１での判定ロジックの概要を示すフローチャート 実施例１での安全装置の作用を例示するタイムチャート

本発明の「乗員保護制御装置」がもつ実施形態については、当業者に本発明を実施できるだけの理解が得られるよう以下の記載で明確かつ十分に説明する。

（構成）
本発明の実施例１としての乗員保護制御装置は、図１に示すように、自動車用のエアバッグＥＣＵ４（ＥＣＵ４と呼ぶ）であり、衝突事故時に乗員を適正に保護する乗員保護手段の起動機能と歩行者を保護するなど他の保護手段の起動機能とを担う。

本実施例のＥＣＵ４は、蓄電手段としてのバックアップコンデンサ５２（ＢＵＣ５２と呼ぶ）と、マイコンおよびインターフェースを含む制御手段６と、これらを内蔵して車体に固定されるケーシングたる筐体４０とを有する。さらに筐体４０には、直流電源の電圧安定化素子５１と、ＢＵＣ５２から給電されＢＵＣ５２と制御手段６とを接続する安全装置７とが内蔵されている。

そして、図略のイグニッションスイッチを入れると、ＥＣＵ４には外部電源としてのバッテリ１（定格直流電圧１２Ｖ）の正極端子から配線１１を通じて給電されるようになっている。この給電は、ＥＣＵ４から図略の車体アースを経て配線１２でバッテリ１の負極端子に回帰する回路に沿って行われる。ＢＵＣ５２は所定容量の蓄電をする機能をもち、安全装置７にはＢＵＣ５２から直接給電される。

制御手段６は、安全装置７のスイッチ手段７６を介してＢＵＣ５２から給電され、当該車両（図略）に装備された複数の各種センサ２から各種のセンサ信号を受け取る。各種センサ２は、当該車両の衝突事故を検知するための車両衝突センサ類２１と歩行者や自転車に衝突したことなどを検知するためのその他のセンサ類２２との二系列からなる。各種センサ２は、ＥＣＵ４の制御手段６に含まれる図略のインターフェースを介して制御手段６の各種判定機能を担うマイコン（図略）に接続されている。

このマイコンは、ソフトウェアとして故障判定部６１、衝突判定部６２および点火判定部６３をもつ。同マイコンの点火判定部６３でなされた判定に基づき、制御手段６がもつ図略の保護手段インターフェースを通じて保護手段３が適正に作動するようになっている。保護手段３には、エアバッグやシートベルト・プリテンショナなどの乗員保護手段の他に、歩行者保護手段なども含まれている。すなわち制御手段６は、内蔵Ｇセンサ７３および各種のセンサ類２からのセンサ信号に基づく衝突判定をして当該車両の衝突事故時に乗員保護手段および歩行者保護手段を含む各種の保護手段３を適正に作動させる機能をもつ。

安全装置７は、電源監視手段７１、内蔵Ｇセンサ７３、減速度監視手段７２、論理回路７４およびスイッチ手段７６をもつ。これらのうち電源監視手段７１、減速度監視手段７２および論理回路７４はマイコン（図略）を中心とした回路装置であり、図略の同一ボード上に配置されて筐体４０内に緩衝支持されている。

ここで、電源監視手段７１は、ＥＣＵ４のバッテリ端子（図略）に筐体４０の内部で接続されており、バッテリ１からＥＣＵ４に供給される直流電圧を観測して電源喪失を判定する機能をもつ。一方、内蔵Ｇセンサ７３は、ＥＣＵ４の筐体４０に固定されており、ＥＣＵ４にかかる加速度を検出する機能をもち、減速度監視手段７２は、内蔵Ｇセンサ７３からの加速度信号に基づき特定減速度を検出する機能をもつ。

そして、論理回路７４は、この特定減速度の検出時点（衝撃時点と呼ぶ）と前述した電源喪失の検出時点（停電時点と呼ぶ）との時間関係に基づいて、この電源喪失が衝突事故以外に起因しているという衝突事故否定判定（否定判定と呼ぶ）を行う機能をもつ。さらに、スイッチ手段７６は、論理回路７４がこの否定判定を下した場合にはＢＵＣ５２から制御手段６への給電を遮断する機能をもつ半導体スイッチング素子である。

安全装置７のより詳細な構成については、以下の作用効果の項で安全装置７を中心とするＥＣＵ４の作用と併せて説明する。

（作用）
本実施例の乗員保護制御装置たるＥＣＵ４は、以上のように構成されているので、次のように作用する。

万が一にも衝突事故が起きてしまい、ＥＣＵ４を装備した車両に大きな衝撃加速度がかかった場合を想定してみよう。すると、ＥＣＵ４が有する安全装置７も特定減速度を検出するが、安全装置７が判定に時間をかけている間に、内蔵Ｇセンサ７３および複数の各種センサ２からの信号に基づいて瞬時に制御手段６が衝突判定をしてしまう。その結果、ＥＣＵ４の制御手段６からの起動信号により、乗員保護手段や歩行者保護手段など各種の保護手段３のうち適切なものが瞬時に作動して人員を事故の衝撃から保護する。

逆に、衝突事故ではない場合には、当該車両に装備された内蔵Ｇセンサ７３および各種のセンサ類２からの信号に基づいて制御手段６が乗員保護手段を含む保護手段３を起動させてしまうことはない。この状態で、当該車両に搭載されたＥＣＵ４を取り外したりＥＣＵ４に工具などが当たったりして大きな衝撃がＥＣＵ４にかかったとしても、安全装置７が作動して保護手段３の暴発を防ぐことができる。

すなわち、安全装置７の論理回路７４のインターフェース（図略）からスイッチ手段７６に遮断信号７５が送られ、瞬時にスイッチ手段７６がＢＵＣ５２から制御手段６への給電を遮断してしまう。それゆえ、もはや制御手段６が作動することはなくなり、制御手段６によって乗員保護手段を含む保護手段３が無用に作動してしまうこともなくなる。

この際に作動する安全装置７の手順は、図２のフローチャートに示すように、比較的単純な論理に則って行われる。

すなわち、図略のイグニッションスイッチが入ってバッテリ１からＥＣＵ４への電源供給が始まると、ＥＣＵ４の制御手段６および安全装置７でそれぞれ初期診断が自動的に行われる。そして、いずれも異常なしと判定されれば、図２に示す安全装置７のロジックが機能し始める。

先ず判定ステップＳ１で、安全装置７の内蔵Ｇセンサ７３の信号に基づき、規定値以上の衝撃加速度があったと減速度監視手段７２で判定されれば、初めて判定ステップＳ２に進みバッテリ１からの供給電圧の低下を待つことになる。もし不幸にして衝突事故であれば、たとえバッテリ１からの給電が途絶えてもＢＵＣ５２から給電がなされ、この時点で制御手段６が各種のセンサ類２からの信号に基づいて事故判定を下し、即座に適正な保護手段３の起動が行われる。

逆に衝突事故ではなく、それ以外の原因で何らかの大きな衝撃がＥＣＵ４にかかったのであれば、判定ステップＳ２で、電源監視手段７１がバッテリ１からの供給電圧の低下が所定時間の経過後に起こったか否かを判定する。そして、このような電源電圧の低下状態（停電状態と呼ぶ）が所定時間後に起こったならば、事故によらずＥＣＵ４の取り外し等により起こった可能性が高い。なお、ＥＣＵ４に大きな衝撃がかかることなく済めば、安全装置７で通常の運用状態にあると判定され、ＥＣＵ４の制御手段６は通常通りに機能し続ける。

このことをより確実に確認するために、次の判定ステップＳ３で、この停電状態が別の所定時間が経過するまで続いており瞬断ではないことを電源監視手段７１が確認する。この確認が終われば、安全装置７のロジックは処理ステップＳ４に進み、論理回路７４が遮断信号７５をスイッチ手段７６に送り、スイッチ手段７６はＢＵＣ５２から制御手段６への給電を即座に遮断する。その結果、もはや制御手段６は機能を完全に喪失してしまうから、制御手段６が電圧低下などにより誤動作を起こして各種の保護手段３が暴発してしまうような不都合はなくなる。

ここで図３のタイムチャートを例にとり、以上の作用と、安全装置７がもつＥＣＵ４の復旧作用について説明する。

先ず、運転者がイグニッションスイッチを入れるなりしてＥＣＵ４にバッテリ１からの定格電圧１２Ｖがかかり、ＢＵＣ５２が十分に蓄電されて制御手段６および安全装置７に正常な電力が供給され始める。すると、前述のようにＥＣＵ４の制御手段６および安全装置７でそれぞれ初期診断が自動的に行われ、いずれも正常と判定されれば制御手段６および安全装置７を含むがＥＣＵ４が機能し始める。

ある時点で内蔵Ｇセンサ７３により検出される所定方向への加速度信号が既定値すなわち所定加速度Ｇｔｈ１を越えると、減速度監視手段７２は特定減速度の検出と判定し、論理回路７４はその時点（「衝撃時点」と呼ぶ）からの計時を始める（図２中のＳ１通過に相当）。

一方、電源監視手段７１は常にバッテリ１からの供給電圧を監視している。そして、バッテリ１からの直流電圧が、その定格電圧１２Ｖの第一所定パーセンテージに当たる第一電圧閾値Ｖｔｈ１［Ｖ］を割り込んだならば、電源監視手段７１は電源喪失の検出と判定する。この電源喪失の検出時点をもって「停電時点」と呼び、この電源喪失状態をもって「停電状態」と呼ぶことにする。

そのうえで論理回路７４は、衝撃時点から停電時点に至るまでの経過時間が第一所定時間Ｔ１を越えているか否かを判定する（図２中のＳ２に相当）。さらに論理回路７４は、停電状態が第一所定時間Ｔ１の経過時点からさらに第二所定時間Ｔ２が経過するまで続いたことをもって、この衝撃加速度は衝突事故に起因するものではないという衝突事故の否定判定を行う（図２中のＳ３通過に相当）。

この否定判定が行われると、論理回路７４は遮断信号７５をスイッチ手段７６に送り、スイッチ手段７６がＢＵＣ５２から制御手段６への給電を遮断してしまう（図２中のＳ４に相当）。その結果、もはや制御手段６は機能を完全に喪失してしまうから、制御手段６が誤動作を起こして各種の保護手段３が暴発してしまうような不都合はなくなる。

安全装置７は、以上のようにして必要時に制御手段６を機能停止させる判定ロジックをもつとともに、バッテリ１からの給電が回復してきた際には、それを観測して回復判定を下し制御手段６の機能を回復させるロジックも備えている。この際、前述のようにＢＵＣ５２から制御手段６への給電は遮断されているので、ＢＵＣ５２に残された蓄電容量の許す限り安全装置７は機能し続けることができる。

すなわち、図３の右半部でバッテリ１の電圧が回復してきた場合、定格電圧の第二所定パーセンテージにあたる第二電圧閾値Ｖｔｈ２を越えたことをもって、電源監視手段７１は電源回復状態と判定する。そして、この状態が第三所定時間Ｔ３を越えて続いた場合には、電源監視手段７１は制御手段６を再起動させて良いものと判定し、スイッチ手段７６に復旧信号を送ってスイッチ手段７６の接続を回復してＢＵＣ５２から制御手段６への給電を再開させる。すなわち、論理回路７４は、このような回復ロジックをも内蔵している。

ここで、上記の各種の割合や時間などの数値は車両の種類によって適正な範囲が大きく異なるが、参考のための一例を挙げるならば、バッテリ１の定格電圧が１２Ｖのごく一般的な自動車の場合には、例えば次のような数値設定が適当であろう。すなわち、第一電圧閾値Ｖｔｈ１は６Ｖ（第一所定パーセンテージは５０％）であり、第一所定時間Ｔ１は５００ミリ秒であり、第二所定時間Ｔ２は５００ミリ秒であるとする。一方、第二電圧閾値Ｖｔｈ２は７Ｖ（第二所定パーセンテージは約５８％）であり、第三所定時間は５００ミリ秒であるとする。

（効果）
したがって、本実施例の乗員保護制御装置たるＥＣＵ４によれば、車両の衝突事故時以外にＥＣＵ４に衝撃がかかったとしても、安全装置７が作動してＢＵＣ５２から制御手段６への電力供給が遮断される。その結果、制御手段６が誤動作して保護手段３を無用に起動してしまった結果、高価な保護手段３の交換が必要になったり、たまたま保護手段３の付近にいた人員を驚かせたりする不都合は防止されるという効果がある。

１：外部電源としてのバッテリ １１，１２：バッテリからの電源配線
２：センサ類 ２１：車両衝突センサ ２２：その他の各種センサ
３：保護手段（各種エアバッグやプリテンショナなどの乗員保護手段を含む）
４：本発明の「乗員保護制御装置」としてのエアバッグＥＣＵ（ＥＣＵと略す）
５１：電圧安定化素子 ５２：蓄電手段たるバックアップコンデンサ（ＢＣＵ）
６：乗員保護制御手段（制御手段と略す）
６１：故障判定部 ６２：衝突判定部 ６３：点火判定部
７：安全装置
７１：電源監視手段 ７２：減速度監視手段 ７３：内蔵Ｇセンサ
７４：論理回路 ７５：遮断信号 ７６：スイッチ手段

Claims (3)

1. 車両に搭載された外部電源（１）から電力が供給されると所定容量の蓄電をすることができる蓄電手段（５２）と、
   この蓄電手段から給電されることができこの車両に装備された複数の各種センサ（２）から各種のセンサ信号を受け取るとこれらセンサ信号に基づく衝突判定をして前記車両の衝突事故時に乗員を含む人員を保護する保護手段（３）を作動させる制御手段（６）と、
   この蓄電手段およびこの制御手段を内蔵する筐体（４０）とを有する、
   乗員保護制御装置（４）において、
   前記筐体に内蔵されており前記蓄電手段から給電されこの蓄電手段と前記制御手段とを接続する安全装置（７）をさらに有し、
   この安全装置は、
   前記外部電源から供給される電圧を観測して電源喪失を判定する電源監視手段（７１）と、
   前記乗員保護制御装置にかかる加速度を検出する内蔵Ｇセンサ（７３）と、
   この内蔵Ｇセンサからの加速度信号に基づき特定減速度を検出する減速度監視手段（７２）と、
   この特定減速度の検出時点である衝撃時点と前記電源喪失の検出時点である停電時点との時間関係に基づいてこの電源喪失が前記衝突事故以外に起因しているという衝突事故の否定判定を行う論理回路（７４）と、
   この論理回路がこの否定判定を下した場合には前記蓄電手段から前記制御手段への給電を遮断するスイッチ手段（７６）とをもつことを特徴とする、
   乗員保護制御装置。
2. 前記減速度監視手段は、所定方向への前記加速度が所定加速度（Ｇｔｈ１）を越えたことをもって前記特定減速度の検出と判定し、
   前記電源監視手段は、前記外部電源からの前記電圧が定格電圧の第一所定パーセンテージを割り込んだことをもって前記電源喪失の検出と判定し、
   前記論理回路は、前記衝撃時点から前記停電時点に至るまでの前記経過時間が第一所定時間（Ｔ１）を越えており、かつ前記電源喪失が検出されている停電状態がこの第一所定時間の経過時点からさらに第二所定時間（Ｔ２）が経過するまで続いたことをもって、前記否定判定を行う判定ロジックをもつ、
   請求項１記載の乗員保護制御装置。
3. 前記電源監視手段は、前記外部電源からの前記電圧が前記定格電圧の第二所定パーセンテージを越えたことをもって電源回復状態と判定し、
   前記論理回路は、この電源回復状態が第三所定時間（Ｔ３）を越えて続いた場合に前記スイッチ手段を閉じて前記制御手段への給電を再開させる回復ロジックをもつ、
   請求項２記載の乗員保護制御装置。

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