JP2015120442A

JP2015120442A - シートベルト装置

Info

Publication number: JP2015120442A
Application number: JP2013265806A
Authority: JP
Inventors: 正太郎大舘; Shotaro Odate
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-07-02

Abstract

【課題】緊急時以外の状態においてラジオノイズの抑制を行うシートベルト装置を提供する。【解決手段】シートベルト装置１０は、シートベルトを巻き取るベルトリール１５と、ベルトリールを巻き取る電動モータ３１と、車両状態を検出する車両状態検出部７０と、車両状態検出部で検出された車両状態に基づいてパルス幅変調制御により電動モータを制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、車両状態検出部で検出された車両状態のうち、緊急時でない場合は、パルス幅変調制御により生成される波形のうち、波形の振幅の少なくとも立ち上がりが緩やかな波形を選択する。【選択図】図１

Description

本発明は、シートベルト装置に関する。

例えば、特許文献１に、シートベルトリトラクタの信頼性を向上させ、乗員に対する安全性を向上させた車両用シートベルトリトラクタ制御装置の技術が開示されている。

具体的に、車両用シートベルトリトラクタ制御装置は、モータ駆動回路からモータに出力される電流が第１電流となるように、モータ駆動回路をＰＷＭ制御する第１制御モードと、モータ駆動回路からモータに出力される電流が第１電流とは異なる第２電流になるようにモータ駆動回路をＰＷＭ制御する第２制御モードとを備え、第１制御モードのスイッチング周波数と第２制御モードのスイッチング周波数を異ならせる。

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、スイッチング周波数のみを切り替えても生成されるＰＷＭ波形に変化は無く、ＰＷＭ制御に使用される矩形波はインパルス成分を含めてあらゆる周波数成分を有する。したがって、ラジオのＡＭ周波数帯域においては十分なノイズ対策ができておらず、シートベルトを巻き取り、あるいは引き出す毎にラジオを含むアクセサリ機器を視聴している乗員に不快感を与えることがあった。

また、特許文献２に、例えば、衝突が予測される緊急時やそれ以外の通常時に、ベルトの巻き取りや引き出しを行うシートベルトリトラクタ制御装置において、緊急時の通電特性とノイズ性能を両立させる技術が開示されている。

具体的には、モータ駆動回路を構成するＨブリッジ回路のＭＯＳＦＥＴのゲート部にゲート抵抗を挿入し、ＭＯＳＦＥＴのターンオン時間を長く設定することによりスイッチングの速度を遅延させ、ゲート抵抗が挿入されていない場合に比べてノイズの発生を抑制することができる。

しかしながら、特許文献２に開示された技術によってもＰＷＭ制御に使用される波形は依然として矩形波であり、したがって、ノイズ発生の要因になる周波数成分が多数含まれており、本質的にノイズを抑制したことにはならない。また、突入電流を回避できない可能性がある。更に、立ち上がり時間と立ち下がり時間を緩くするために挿入したゲート抵抗により部品点数が増加し、このため故障率が高くなってコストアップの要因にもなる。

特開２０１１−３１６４４号公報特開２０１２−１４４０６９号公報

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、緊急時以外の状態においてラジオノイズの抑制を行うシートベルト装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、シートベルトを巻き取るベルトリールと、前記ベルトリールを巻き取る電動モータと、車両状態を検出する車両状態検出部と、前記車両状態検出部で検出された前記車両状態に基づいてパルス幅変調制御により前記電動モータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記パルス幅変調制御により生成される複数の波形のうち、前記車両状態に対応する一つの波形を選択することを特徴とするシートベルト装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のシートベルト装置において、前記制御部は、前記車両状態検出部で検出された前記車両状態のうち、緊急時でない場合は、前記パルス幅変調制御により生成される前記波形のうち、前記波形の振幅の少なくとも立ち上がりが緩やかな波形を選択することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のシートベルト装置において、前記制御部は、関数（１）にしたがい生成される波形のうち、変数ｎを調整して前記車両状態に対応する一つの波形を選択することを特徴とする。

本発明によれば、緊急時以外の状態においてラジオノイズの抑制を行うシートベルト装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るシートベルト装置のリトラクタの要部構成を示す図である。車両におけるシートベルト装置の装着状態を示す正面図である。本発明の実施の形態に係るシートベルト装置のモータ駆動回路部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係るシートベルト装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係るシートベルト装置による波形変化の様子を示した図である。本発明の実施の形態によるシートベルト装置の動作を示すタイミング図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、単に本実施形態という）によるシートベルト装置について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態の構成）
図１を用いて、本実施形態に係るシートベルト装置１０の構成について説明する。シートベルト装置１０は、少なくともモータ駆動回路部４０と、制御部５０とから成るＥＣＵ（電子制御ユニット）１００を備え、一例として、例えば、ベルトリール１５と電動モータ３１とから成るリトラクタ１４及びウエビング１６をさらに備える。

ＥＣＵ１００は更に、車両が衝突回避あるいは衝突時の衝撃軽減などの緊急動作時（プリクラッシュモード）にあるか、あるいは、ウエビング１６の装着時や弛み取りの動作時などにおいて乗員の装着快適性を優先するコンフォートモードが実行されている状態にあるかを判定する車両状態検出部７０を含むこともできる。また、シートベルト装置１０は、制御部５０が通電量を調整して電源部４８から供給される電力を電動モータ３１に供給してもよく、ベルトリール１５の軸１５ａには、モータ駆動機構３５を介して電動モータ３１の駆動軸３１ａに接続されていてもよい。また、ベルトリール１５は、フレーム４１内に回転自在に設けられていてもよい。

制御部５０は、車両状態検出部７０で検出された車両状態に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）制御により電動モータ３１を制御する。制御部５０は、ＰＷＭ制御により生成される複数の波形のうち、車両状態に対応する一つの波形を選択する。具体的に、制御部５０は、車両状態検出部７０で検出された車両状態のうち、緊急時でない場合は、ＰＷＭ制御により生成される波形のうち、波形の振幅の少なくとも立ち上がりが緩やかな波形を選択する。ここで、選択される波形は、上記したラジオノイズ抑制のための波形生成を行う関数ｆ（ｘ）で表現できる。

なお、制御部５０は、電流フィードバック制御を実行するように電動モータ３１に対する通電量を制御する。具体的には、所定の張力がウエビング１６にかかるように設定された電流値と電動モータ３１の駆動電流値が一致するように電流フィードバック制御されることによってベルトリール１５を回転させてウエビング１６を巻き取る。

すなわち、制御部５０は、フィードバックされる電動モータ３１の駆動電流値が設定された電流値と一致するようなデューティ比を算出し、デューティオンの期間だけ電動モータ３１に電源部４８の電力を供給するようにＰＷＭによる通電制御を実行する。制御部５０は、フィードバックされる駆動電流値が設定された電流値より低ければ現在のデューティ比より高いデューティ比を算出し、フィードバックされる駆動電流値が設定された電流値より高ければ現在のデューティ比より低いデューティ比を算出する。

図２には、車両に備えられたシート１９に座る乗員を適切に拘束することができるように、シートベルト装置１０を備えた例が示されている。図２には、運転席側が示されているが、助手席側にもシートベルト装置１０が車両に備えられている。シートベルト装置１０は、乗員の一方の肩部と腰部を同時に拘束するウエビング１６を車体の側部に設けられたリトラクタ１４によって巻き取ることができる。

シートベルト装置１０は、ウエビング１６がアッパアンカ１３とセンタアンカ１１とロアアンカ１８の３つのアンカによって支持される３点支持式の構成である。アッパアンカ１３は、車体の側部の上部に設けられている。センタアンカ１１は、シート１９に対しアッパアンカ１３とは反対側の下部に設けられている。ロアアンカ１８は、シート１９に対しアッパアンカ１３側の下部に設けられている。

ウエビング１６は、乗員の一方の肩部を拘束するショルダベルト１６ｂと乗員の腰部を拘束するラップベルト１６ｃからなる。ショルダベルト１６ｂとラップベルト１６ｃとの間（ウエビング１６の折返し部）には、タング２３が取り付けられている。タング２３は、センタアンカ１１に固定されたバックル２４と取外し可能にワンタッチで装着されるように構成されている。

バックル２４にはバックルスイッチ２７が内蔵されている。バックルスイッチ２７は、バックル２４にタング２３が装着されているときにオン信号を出力し、バックル２４からタング２３が装着されていないときはオン信号を出力しない。バックルスイッチ２７は、図１に示されるＥＣＵ１００と接続されている。

図３にモータ駆動回路部４０の回路図が示されている。モータ駆動回路部４０は、制御部５０によるＰＷＭ制御により、入出力端子４７ａ，４７ｂを介して接続される電動モータ３１に通電される電流の通電量および通電方向を制御する。モータ駆動回路部４０は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタ（MOSFET：Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）で構成されるＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のスイッチング素子を備えている。そして、図示省略した車載バッテリから電力が供給される電源部４８の正極側端子４８ｐに接続された２つのハイ側スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなるハイサイドアーム、および電源部４８の負極側端子４８ｎである車両ＧＮＤに接続された２つのロー側スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなるローサイドアームがブリッジ状に接続された、いわゆるＨブリッジ回路で構成されている。

例えば、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のドレインは全て電源部４８との間で直流電流の授受を行う正極側端子に接続され、スイッチング素子Ｑ３のソースは入出力端子４７ｂを介してスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続され、スイッチング素子Ｑ４のソースは入出力端子４７ａを介してスイッチング素子Ｑ２のドレインに接続され、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のソースは全て負極側端子となる接地端子に接続されている。ハイサイドアームとローサイドアームとの２つの接続点間には電動モータ３１接続されている。

なお、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）のゲート端子には、いずれもゲート電圧生成回路４４により生成されるゲート・ソース間電圧が印加される。ゲート電圧生成回路４４は、制御部５０の出力信号に応じて上記した関数ｆ（ｘ）で示す電流波形を生成して各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）をオンもしくはオフする。このことにより、Ｈブリッジ回路に接続された電動モータ３１が制御されるようになっている。制御部５０は、車両状態検出部７０で検出された車両状態に基づいてモータ駆動回路部４０を制御してＰＷＭ駆動により電動モータ３１を制御する。制御部５０は、ＰＷＭ制御により生成される複数の波形のうち、車両状態に対応する一つの波形を選択してゲート電圧生成回路４４によるゲート電圧の生成を制御する。

制御部５０は、車両状態検出部７０で検出された車両状態のうち、緊急時でない場合は、ＰＷＭ制御により生成される波形のうち、波形の振幅の少なくとも立ち上がりが緩やかな波形を選択する。制御部５０は、上記した波形生成関数ｆ（ｘ）にしたがい生成される波形のうち、変数Ｎを調整することにより車両状態に対応する一つの波形を選択してもよい。すなわち、ＰＷＭ制御によりゲート電圧生成回路４４を介して各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオン／オフ駆動する。

なお、ここでいう車両状態とは、車両に所定値以上の加速度が発生して衝突回避あるいは衝突時の衝撃軽減などの動作時（プリクラッシュ）、あるいは、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビング１６の装着時や弛み取りの動作時などにおいて乗員の装着快適性を優先するコンフォートモードが実行されている状態をいう。コンフォートモード時、制御部５０は、電動モータ３１に対して、例えば、１０〜２０Ａの程度の駆動電流を通電するプリクラッシュモードに比べて１Ａ程度の比較的低い駆動電流を通電する通電制御も行う。

（実施形態の動作）
以下、図４に示すフローチャートを参照しながら、図１〜図３に示す本実施形態に係るシートベルト装置１０の動作について詳細に説明する。

図４において、制御部５０は、まず、シートベルトの巻き取り要求を検知すると（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、車両状態検出部７０から車両状態に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。具体的に、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビング１６の装着時や弛み取りの動作時などにおいて乗員の装着快適性を優先するコンフォートモードが実行されているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

コンフォートモードが実行されていれば（ステップＳ１０３“コンフォート”）、制御部５０は、ＰＷＭ制御により生成される波形のうち、上記した波形生成関数（１）の変数Ｎを例えば、“１”に設定する。このことにより、矩形波によらない、波形の振幅の立ち上がりと立ち下がりが緩やかな波形（サイン波）により電動モータ３１に対して駆動電流を供給するためにゲート電圧生成回路４４を制御する（ステップＳ１０４）。

続いて、制御部５０は、ノイズの発生を監視して一定値以上のノイズ抑制の程度が認められるまで（ステップＳ１０５“ＹＥＳ”）変数Ｎの変更による調整（例えば、“１”→“２”→“３”）を繰り返し（ステップＳ１０６）、一定値以上のノイズ抑制効果が得られた時点の変数Ｎを用いてモータ駆動回路部４０を制御し、電動モータ３１に対してサイン波によるモータ駆動電流を出力し（ステップＳ１０７）、シートベルトの巻き取り終了を検知して（ステップＳ１０８“ＹＥＳ”）電動モータ３１の駆動を停止する（ステップＳ１０９）。

なお、ステップＳ１０３で、車両状態検出部７０がプリクラッシュモードを示していた場合（ステップＳ１０３“プリクラッシュ”）、制御部５０は、ＰＷＭ制御により生成される波形のうち、上記した波形生成関数（１）の変数Ｎを例えば、“３４”に設定することにより、矩形波によるＰＷＭ駆動を選択し（ステップＳ１１０）、波形生成を行なってモータ駆動回路部４０にモータ駆動電流を供給し（ステップＳ１０７）、シートベルトの巻き取り終了を検知して（ステップＳ１０８“ＹＥＳ”）電動モータ３１の駆動を停止する（ステップＳ１０９）。

図５に、上記した波形生成関数ｆ（ｘ）を用いて変数Ｎを徐々に増加させていった場合に生成されるＰＷＭ駆動による波形生成の変化の様子が示されている。図５に示すように変数Ｎを、例えば１〜４３の範囲で変化させることにより、サイン波から矩形波に変換することができる。

図６（ａ）に、矩形波によるＰＷＭ駆動時のモータ駆動電流の波形が、図６（ｂ）にサイン波によるＰＷＭ駆動時のモータ駆動電流の波形が示されている。図６（ａ）に示すように、上記した波形生成関数ｆ（ｘ）の変数Ｎに比較的大きな値を設定した矩形波によるＰＷＭ駆動では、電動モータ３１にＡＭラジオのノイズ発生原因となるインパルス成分を含む矩形波のモータ駆動電流が出力される。これに対し、図６（ｂ）に示すように、上記した波形生成関数ｆ（ｘ）の変数Ｎに比較的小さな値を設定することにより、ラジオノイズが発生しにくい、振幅の立ち上がりと立下がりが緩やかなサイン波によるモータ駆動電流が生成され出力される。

（実施形態の効果）
以上説明のように、本実施形態に係るシートベルト装置１０によれば、コンフォートモードのような緊急時以外のシートベルトの巻き取り時、ＰＷＭ制御により駆動される電動モータ３１に供給する電流波形を、矩形波から、立ち上がりと立ち下がりが比較的緩やかなサイン波に設定することで突入電流の発生を回避し、ラジオノイズの発生を抑制することができる。また、車両状態がプリクラッシュ等の緊急状態にある場合は、ＰＷＭ制御に用いるモータ駆動電流の波形を矩形波に変更することで、初期の電動モータ３１の駆動力を強く設定することができ、したがって、適切にシートベルトの巻き取りが可能になる。

１０…シートベルト装置、１５…ベルトリール、３１…電動モータ、４０…モータ駆動回路部、４４…ゲート電圧生成回路、４８…電源部、５０…制御部、７０…車両状態検出部、１００…ＥＣＵ

Claims

シートベルトを巻き取るベルトリールと、
前記ベルトリールを巻き取る電動モータと、
車両状態を検出する車両状態検出部と、
前記車両状態検出部で検出された前記車両状態に基づいてパルス幅変調制御により前記電動モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記パルス幅変調制御により生成される複数の波形のうち、前記車両状態に対応する一つの波形を選択することを特徴とするシートベルト装置。
前記制御部は、
前記車両状態検出部で検出された前記車両状態のうち、緊急時でない場合は、前記パルス幅変調制御により生成される前記波形のうち、前記波形の振幅の少なくとも立ち上がりが緩やかな波形を選択することを特徴とする請求項１記載のシートベルト装置。
前記制御部は、
関数（１）にしたがい生成される波形のうち、変数Ｎを調整して前記車両状態に対応する一つの波形を選択することを特徴とする請求項１または２記載のシートベルト装置。