JP2015063197A - 乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバッグを展開すべき衝突形態と展開すべきでない衝突形態との区別を明確に行えるようにする。【解決手段】Ｇセンサ３により検出される検出加速度から、抽出手段２ａにより４００ＨｚのＬＰＦを通した高周波成分と５０ＨｚのＬＰＦを通した低周波成分とを抽出し、演算出段２ｂにより、抽出した高周波成分から時間に対する速度変化ΔＶを演算するとともに、抽出した低周波成分から時間に対する移動量変化ΔＳを演算し、導出手段２ｃにより高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの実相関関係を導出し、判定手段２ｅにより、記憶手段２ｄに予め記憶しておいた規定の高速での高速衝突時における第１基準相関関係および規定の低速での低速衝突時における第２基準相関関係に基づいて設定されたしきい値と、導出した実相関関係とを比較してエアバッグを展開するかどうかを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された加速度検出手段により検出された検出加速度に基づいてエアバッグを展開させる乗員保護装置に関するものである。

一般に、車両の衝突時における乗員の安全性の確保を目的として、エアバッグを搭載することが行われており、加速度センサ（Ｇセンサ）などの加速度検出手段により検出される加速度が、通常、エアバッグを展開して乗員を保護すべきかどうか判断し、乗員を保護しなければならない加速度であるときにはエアバッグを展開し、そうでないときにはエアバッグを展開しないように制御することが行われる。

このとき、１０ｋｍ／ｈ前後の低速でもエアバッグを展開するようにした場合、エアバッグ展開の際の乗員への衝撃が衝突の衝撃よりも過大になってしまうなどの不都合があることから、１０ｋｍ／ｈ前後の低速では必ずしもエアバッグを展開する必要がないのに対し、５０ｋｍ／ｈなどの所定速度以上の高速で衝突する場合にはエアバッグを確実に展開して乗員を保護する必要がある。

そこで、所定速度以上の高速で衝突する場合にエアバッグを確実に展開するように、従来、車両に搭載された加速度センサ（Ｇセンサ）などにより計測される加速度波形から、衝突のシビアリティを判定してエアバッグを展開するかどうかを判断することが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−２１４７４９号公報（段落０００９，００１３〜００１８および図１〜図４）

しかし、上記した特許文献１に記載のように、加速度波形から衝突のシビアリティを判定する場合、加速度センサの精度のばらつきや車体骨格のばらつきなどに起因して、高速、中速、低速それぞれでの加速度波形に明確な差が出ないという問題がある。

また、上記した加速度波形以外に、Ｇセンサなどの加速度検出手段により計測された衝突加速度データに対して区間積分などのフィルタ処理を施し、該フィルタ処理後の衝突加速度データを、エアバッグの展開閾値を設定した時間に対する速度変化と移動量変化との相関関係を表すマップに当てはめ、エアバッグを展開すべきかどうかを判断することも考えられている。

しかし、この場合も、実際に検出される衝突加速度データ自体が衝突速度の違いを反映できない車体構造の場合、つまりどのような衝突形態での検出加速度かを判別できないものである場合には、エアバッグを展開すべき衝突形態と展開すべきでない衝突形態との区別を明確に行うことができず、エアバッグを展開すべきであるのに展開できなかったり、エアバッグを展開すべきではないのに展開されるという誤動作が生じるおそれがある。また、エアバッグを展開すべき衝突形態での場合には、エアバッグの展開をより早期に開始することも望まれている。

本発明は、エアバッグを展開すべき衝突形態と展開すべきでない衝突形態との区別を明確に行えるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の乗員保護装置は、車両に搭載された加速度検出手段により検出された検出加速度に基づいてエアバッグを展開させる乗員保護装置において、前記加速度検出手段による前記検出加速度から、予め設定された第１周波数帯のフィルタを通した高周波成分および前記第１周波数帯よりも低い第２周波数帯のフィルタを通した低周波成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記高周波成分から積分により時間に対する速度変化を演算するとともに、前記抽出手段により抽出された前記低周波成分から積分により時間に対する移動量変化を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された前記高周波成分の前記速度変化と前記低周波成分の前記移動量変化との実相関関係を導出する導出手段と、前記導出手段により予め求めておいた規定の高速での衝突時における前記速度変化と前記移動量変化との第１基準相関関係、および、規定の低速での衝突時における前記速度変化と前記移動量変化との第２基準相関関係に基づいて設定されたしきい値と、前記導出手段により導出される実相関関係とを比較して、前記エアバッグを展開するかどうか判定する判定手段とを備えることを特徴としている（請求項１）。

本願発明者は、例えば５５ｋｍ／ｈの高速での高速衝突時において、図２（ａ）中の実線に示すように、高速衝突時に加速度検出手段により検出される検出加速度が４００Ｈｚ以上の高周波成分を多く含み、このような高速衝突時の加速度検出手段の出力信号（検出加速度）を５０Ｈｚのローパスフィルタ（以下、ローパスフィルタをＬＰＦという）に通すことで、同図（ａ）中の１点差線に示すように検出加速度が減衰されるため、検出加速度を２回積分して得られる時間に対する移動量変化ΔＳが、５０ＨｚのＬＰＦを通すことにより４００ＨｚのＬＰＦを通した場合よりも小さくなり、同図（ｂ）中の実線に示すように、高速衝突時における検出加速度の４００ＨｚのＬＰＦ通過後の高周波成分の速度変化ΔＶ（縦軸）と５０ＨｚのＬＰＦ通過後の低周波成分の移動量変化ΔＳ（横軸）との相関関係は、同図（ｂ）中の１点差線に示す１つの同周波のＬＰＦを通した場合よりも左方にシフトすることを見出した。

一方、例えば１３ｋｍ／ｈの低速での低速衝突時には、加速度検出手段により検出される検出加速度は高速衝突時のような高周波成分を含まず、図３（ａ）中の実線に示すように、車両構造物であるサイドメンバが衝突により潰れ始める時間領域（図３（ａ）中の丸囲み部分）において検出加速度に大きなピークが生じるため、このような低速衝突時の加速度検出手段の出力信号（検出加速度）を５０ＨｚのＬＰＦに通すと、同図（ａ）中の１点差線に示すように、サイドメンバが潰れ始める時間領域で加速度が増幅され、そのため検出加速度を２回積分して得られる時間に対する移動量変化ΔＳが、５０ＨｚのＬＰＦを通すことにより４００ＨｚのＬＰＦを通した場合よりも大きくなり、同図（ｂ）中の実線に示すように、低速衝突時における検出加速度の４００ＨｚのＬＰＦ通過後の高周波成分の速度変化ΔＶ（縦軸）と５０ＨｚのＬＰＦ通過後の低周波成分の時間に対する移動量変化ΔＳ（横軸）との相関関係は、同図（ｂ）中の１点差線に示す１つの同周波のＬＰＦを通した場合よりも右方にシフトすることを見出した。

そこで、規定の高速（例えば、５５ｋｍ／ｈ）での衝突時における検出加速度を第１周波数帯である４００ＨｚのＬＰＦに通した高周波成分および第２周波数帯である５０ＨｚのＬＰＦに通した低周波成分をそれぞれ抽出し、高周波成分を１回積分して得られる時間に対する速度変化と、低周波成分を２回積分して得られる時間に対する移動量変化との相関関係である高速衝突時の第１基準相関関係を予め求めるとともに、規定の低速（例えば、１３ｋｍ／ｈ）での衝突時における検出加速度を４００ＨｚのＬＰＦに通した高周波成分および５０ＨｚのＬＰＦを通した低周波成分をそれぞれ抽出し、高周波成分を１回積分して得られる時間に対する速度変化と、低周波成分を２回積分して得られる時間に対する移動量変化との相関関係である低速衝突時の第２基準相関関係として予め求めておき、これら高速衝突時と低速衝突時の相関関係より、高速衝突時ではエアバッグを展開しかつ低速衝突時ではエアバッグを展開しないようなしきい値を設定し、記憶手段に記憶させておく。

そして、実際に加速度検出手段により検出される検出加速度から高周波成分と低周波成分とを抽出し、抽出した高周波成分を１回積分して時間に対する速度変化を演算するとともに、抽出した低周波成分を２回積分して時間に対する移動量変化を演算し、これら演算した高周波成分の速度変化と低周波成分の移動量変化との相関関係を実際の実相関関係として導出し、エアバッグを展開させるべき閾値を超える衝突かどうかの判定を行えばよいことになる。

このとき、実際の車両衝突時に検出される検出加速度自体が、高速衝突時のものか低速衝突時のものかを明確に区別し難いものであっても、上記したように４００ＨｚのＬＰＦおよび５０ＨｚのＬＰＦを通すことによって、高速衝突時の速度変化ΔＶと移動量変化ΔＳとの相関を、１つの同周波のＬＰＦを通した場合よりも移動量変化ΔＳを小さくシフトさせることができるとともに、低速衝突時の速度変化ΔＶと移動量変化ΔＳとの相関を、１つの同周波のＬＰＦを通した場合よりも移動量変化ΔＳを大きくシフトさせることができ、高速衝突および低速衝突における速度変化ΔＶと移動量変化ΔＳとのそれぞれの相関に大きな格差を形成することができ、検出加速度が高速衝突時のものか低速衝突時のものかを区別してエアバッグを展開すべきかどうかの判断を明確に行うことが可能になる。

したがって、請求項１に係る発明によれば、実際に加速度検出手段により検出される検出加速度から、抽出手段により第１周波数帯のフィルタを通した高周波成分と第２周波数帯のフィルタを通した低周波成分とを抽出し、演算出段により、抽出した高周波成分から時間に対する速度変化を演算するとともに、抽出した低周波成分から時間に対する移動量変化を演算し、導出手段により高周波成分の速度変化と低周波成分の移動量変化との実相関関係を導出し、判定手段により、記憶手段に予め記憶しておいたしきい値と比較することで、実際の衝突形態が高速の衝突形態か低速の衝突形態かの区別を明確に行うことができ、エアバッグを展開すべき高速の衝突形態であるときにエアバッグを確実に展開することができる一方、エアバッグを展開すべきでない低速の衝突形態であるときにはエアバッグが誤って展開することを未然に防止できる。

また、上記したように、エアバッグを展開すべき高速の衝突形態と、展開すべきでない低速の衝突形態との区別を明確に行えるため、エアバッグを展開すべき高速の衝突形態であることを早期に判断して、エアバッグを極力早いタイミングで展開する制御を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態にかかる乗員保護装置のブロック図である。 高速衝突時における検出動作説明図である。 低速衝突時における動作説明図である。 図１の動作説明用フローチャートである。

つぎに、本発明に係る乗員保護装置の一実施形態について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、エアバッグ装置１のエアバッグの展開は、マイクロコンピュータ構成のエアバッグＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２により制御されるようになっており、車両の所定位置に配設されＥＣＵ２内に設けられた加速度検出手段である加速度センサ（Ｇセンサ）３により検出される検出加速度に基づき、エアバッグＥＣＵ２により、車両が障害物と衝突してエアバッグを展開させるか否かを判定する。

ところで、エアバッグＥＣＵ２は、図１に示すように、抽出手段２ａ、演算手段２ｂ、導出手段２ｃ、記憶手段２ｄおよび判定手段２ｅを備える。

上記したとおり、本願発明者は、５５ｋｍ／ｈの高速での高速衝突時において、Ｇセンサ３の検出加速度を５０ＨｚのＬＰＦに通すと、高周波成分が除去されて検出加速度が減衰され、検出加速度を２回積分して得られる時間に対する移動量変化ΔＳが、５０ＨｚのＬＰＦを通すことにより４００ＨｚのＬＰＦを通した場合よりも小さくなるため、高速衝突時における検出加速度の４００ＨｚのＬＰＦ通過後の高周波成分の速度変化ΔＶ（縦軸）と、検出加速度の５０ＨｚのＬＰＦ通過後の低周波成分の移動量変化ΔＳ（横軸）との相関関係が、１つの同周波のＬＰＦを通した場合よりも左方にシフトすることを実験的に検証した（図２参照）。

さらに、本願発明者は、１３ｋｍ／ｈの低速での低速衝突時において、Ｇセンサ３による検出加速度が高速衝突時のような高周波成分を含まず、車両構造物であるサイドメンバが衝突により潰れ始める時間領域において検出加速度に大きなピークを生じ、低速衝突時における検出加速度を５０ＨｚのＬＰＦに通すことにより、サイドメンバが潰れ始める時間領域で加速度が増幅され、検出加速度を２回積分して得られる時間に対する移動量変化ΔＳが、５０ＨｚのＬＰＦを通すことにより４００ＨｚのＬＰＦを通した場合よりも大きくなるため、低速衝突時における検出加速度の４００ＨｚのＬＰＦ通過後の高周波成分の速度変化ΔＶ（縦軸）と５０ＨｚのＬＰＦ通過後の低周波成分の移動量変化ΔＳ（横軸）との相関関係が、１つの同周波のＬＰＦを通した場合よりも右方にシフトすることを実験的に検証した（図３参照）。

これを踏まえ、抽出手段２ａに、ハードウェアフィルタとして第１周波数帯である４００ＨｚのＬＰＦおよび第１周波数帯よりも低い第２周波数帯である５０ＨｚのＬＰＦを設け、Ｇセンサ３の出力信号を４００ＨｚのＬＰＦおよび５０ＨｚのＬＰＦそれぞれに通過させることによってノイズ除去を行い、Ｇセンサ３による検出加速度から、４００Ｈｚ，５０ＨｚのＬＰＦそれぞれを通過した高周波成分および低周波成分を抽出する。

演算手段２ｂは、ソフトウェアフィルタ処理として、抽出手段２ａにより抽出された検出加速度の高周波成分から、１回の積分演算により時間に対する速度変化ΔＶおよび２回の積分演算により時間に対する移動量変化ΔＳを算出するとともに、抽出手段２ａにより抽出された検出加速度の低周波成分から、１回の積分演算により時間に対する速度変化ΔＶおよび２回の積分演算により時間に対する移動量変化ΔＳを算出する。

導出手段２ｃは、高周波成分の速度変化ΔＶを縦軸、低周波成分の移動量変化ΔＳを横軸とする座標において、高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの関係を２次元的に表わすために、時間をパラメータとして、高周波成分の時間ごとの速度変化ΔＶの値に対する同じ時間での低周波成分の移動量変化ΔＳの値をΔＶ−ΔＳの座標上に順次プロットすることにより、高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの実際の実相関関係を導出する。

記憶手段２ｄは、導出手段２ｃにより、上記した実相関関係の導出と同様の処理手順により、事前に実験的に求めておいた規定の高速（例えば、５５ｋｍ／ｈ）での高速衝突時における高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの第１基準相関関係、および、規定の低速（例えば、１３ｋｍ／ｈ）での低速衝突時における高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの第２基準相関関係から、高速衝突ではエアバッグを展開しかつ低速衝突ではエアバッグを展開しないようなしきい値が設定されてこれを記憶保持する。

判定手段２ｅは、実際の衝突が記憶手段２ｄに記憶されたしきい値を超える衝突かどうかの判定を行い、エアバッグを展開させるべき衝突であればエアバッグ装置１に着火信号を出力する。

このとき、４００ＨｚのＬＰＦおよび５０ＨｚのＬＰＦを通すことによって、５５ｋｍ／ｈの高速衝突時の高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの相関を、同周波のＬＰＦを通させた場合よりも移動量変化ΔＳを小さくシフトさせて強調できるとともに、１３ｋｍ／ｈの低速衝突時の高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの相関を、同周波のＬＰＦを通過させた場合よりも移動量変化ΔＳを大きくシフトさせて強調できるため、実際にＧセンサ３により検出される衝突時の検出加速度の素質が高速衝突時のものか低速衝突時のものかを明確に区別し難いものであっても、Ｇセンサ３の検出加速度が高速衝突によるものか低速衝突によるものかを区別できるように、高速衝突における高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの相関と、低速衝突における相関との間に大きな格差を形成することができる。

次に、エアバッグＥＣＵ２によるエアバッグ装置１のエアバッグの展開制御について、図４のフローチャートを参照して説明する。

図４に示すように、車両の衝突等が生じてＧセンサ３によりそのときの車両の加速度が検出されると（ステップＳ１）、Ｇセンサ３の検出加速度に応じた出力信号がエアバッグＥＣＵ２に入力され、Ｇセンサ３の出力信号が抽出手段２ａの４００ＨｚのＬＰＦおよび５０ＨｚのＬＰＦに通されるハードウェアフィルタ処理が行われ（ステップＳ２）、Ｇセンサ３の検出加速度の高周波成分が抽出されるとともに（ステップＳ３）、Ｇセンサ３の検出加速度の低周波成分が抽出される（ステップＳ４）。

次に、演算手段２ｂにより、抽出された高周波成分から、１回の積分演算によって時間に対する速度変化ΔＶおよび２回の積分演算により時間に対する移動量変化ΔＳが算出されるとともに（ステップＳ５）、抽出された低周波成分から、１回の積分演算によって時間に対する速度変化ΔＶおよび２回の積分演算により時間に対する移動量変化ΔＳが算出される（ステップＳ６）。

そして、実際の衝突が記憶手段２ｄに記憶されたしきい値を超える衝突かどうかの判定がなされ（ステップＳ７）、この判定結果がＹＥＳであれば、判定手段２ｅからエアバッグ装置１にインフレータを着火してエアバッグを展開させるための着火信号が出力され（ステップＳ８）、その後動作は終了する。一方、ステップＳ７の判定結果がＮＯであれば、次のステップＳ９に移行し、判定手段２ｅからエアバッグ装置１へは着火信号が出力されず（ステップＳ９）、その後動作は終了する。

したがって、上記した実施形態によれば、Ｇセンサ３により検出される検出加速度から、抽出手段２ａにより４００ＨｚのＬＰＦを通した高周波成分と５０ＨｚのＬＰＦを通した低周波成分とを抽出し、演算出段２ｂにより、抽出した高周波成分から時間に対する速度変化ΔＶを演算するとともに、抽出した低周波成分から時間に対する移動量変化ΔＳを演算し、導出手段２ｃにより高周波成分の速度変化ΔＶと低周波成分の移動量変化ΔＳとの実相関関係を導出し、判定手段２ｅにより、記憶手段２ｄに予め記憶しておいたしきい値と比較することで、実際の衝突形態が高速の衝突形態か低速の衝突形態かの区別を明確に行うことができ、エアバッグを展開すべき高速の衝突形態であるときにエアバッグを確実に展開することができる一方、エアバッグを展開すべきでない低速の衝突形態であるときにはエアバッグが誤って展開することを未然に防止できる。

また、エアバッグを展開すべき高速の衝突形態と、展開すべきでない低速の衝突形態との区別を明確に行えるため、エアバッグを展開すべき高速の衝突形態であることを早期に判断することができ、その結果、エアバッグを展開すべきときにエアバッグを極力早いタイミングで展開することができ、車両衝突時に早期にエアバッグを展開して乗員を確実に保護することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、上記した実施形態では加速度検出手段をＧセンサ（加速度センサ）３とした場合について説明したが、これ以外に加速度を検出できるセンサ等を用いてもよい。

また、上記した実施形態では、第１周波数帯を４００Ｈｚ、第２周波数帯を５０Ｈｚとして説明したが、特にこれらの周波数に限定されるものではなく、要するに第２周波数帯が第１周波数帯よりも低ければよい。

また、上記した実施形態では、規定の高速を５５ｋｍ／ｈ、規定の低速を１３ｋｍ／ｈとしたが、これらの速度に限定されるものでないのは勿論である。

１ …エアバッグ装置
２ａ …抽出手段
２ｂ …演算手段
２ｃ …導出手段
２ｅ …判定手段
３ …Ｇセンサ（加速度検出手段）

Claims (1)

1. 車両に搭載された加速度検出手段により検出された検出加速度に基づいてエアバッグを展開させる乗員保護装置において、
   前記加速度検出手段による前記検出加速度から、予め設定された第１周波数帯のフィルタを通した高周波成分および前記第１周波数帯よりも低い第２周波数帯のフィルタを通した低周波成分を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された前記高周波成分から積分により時間に対する速度変化を演算するとともに、前記抽出手段により抽出された前記低周波成分から積分により時間に対する移動量変化を演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算された前記高周波成分の前記速度変化と前記低周波成分の前記移動量変化との実相関関係を導出する導出手段と、
   前記導出手段により予め求めておいた規定の高速での衝突時における前記速度変化と前記移動量変化との第１基準相関関係、および、規定の低速での衝突時における前記速度変化と前記移動量変化との第２基準相関関係に基づいて設定されたしきい値と、前記導出手段により導出される実相関関係とを比較して、前記エアバッグを展開するかどうか判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする乗員保護装置。

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