JP2773518B2 - Method and apparatus for detecting acceleration - Google Patents
Method and apparatus for detecting accelerationInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝撃加速度を
検出する加速度検出装置に関し、特に加速度センサの特
性を常にチェックする必要のあるエアバッグシステムに
利用する加速度検出方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration detecting device for detecting an impact acceleration of an automobile, and more particularly to an acceleration detecting method and an apparatus used in an airbag system in which it is necessary to constantly check the characteristics of an acceleration sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のエアバッグシステムに用
いる加速度検出装置としては、図４に示すような構成が
知られている。図４において、１０１、１０２は自動車
の車体に取り付けられた２個のフロント加速度センサ、
１０３はエアバッグをふくらませる窒素を発生させるた
めの点火装置、１０４は本装置の故障時に点灯させる警
告灯、１０５は主回路部、１０６は診断回路部、１０７
は電源としてのバッテリ、１０８はイグニッションキー
スイッチである。主回路部１０５は２個のカウル加速度
センサ１０９、１１０と、加速度センサ１０１、１０
２、１０９、１１０や点火装置１０３の故障を検出する
ために一時的に、かつ独立に微小電流を流すための接続
回路１１１と、バッテリ１０７の電圧が下がった場合
や、電源線が切断した場合にバックアップするための昇
圧回路１１２およびバックアップコンデンサ１１３とを
備えている。診断回路部１０６は主回路部１０５の故障
の有無を検出するものであり、昇圧回路１１２や診断回
路部１０６のための回路電源１１４と、接続回路１１１
に接続された故障検出回路１１５と、初期バルブチェッ
ク回路１１６と、故障検出回路１１５と初期バルブチェ
ック回路１１６により故障を検出すると、警告灯１０４
を点灯するための信号を出力する出力回路１１７とを備
えている。2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration as shown in FIG. 4 has been known as an acceleration detecting device used in this type of airbag system. In FIG. 4, reference numerals 101 and 102 denote two front acceleration sensors attached to the body of an automobile,
Reference numeral 103 denotes an ignition device for generating nitrogen for inflating an airbag, 104 denotes a warning light that is turned on when the device fails, 105 denotes a main circuit unit, 106 denotes a diagnostic circuit unit, 107
Is a battery as a power supply, and 108 is an ignition key switch. The main circuit unit 105 includes two cowl acceleration sensors 109 and 110 and acceleration sensors 101 and 10.
2, 109, 110 and the connection circuit 111 for temporarily and independently flowing a small current to detect the failure of the ignition device 103, and the case where the voltage of the battery 107 decreases or the case where the power supply line is disconnected. A booster circuit 112 and a backup capacitor 113 for backup. The diagnostic circuit unit 106 detects whether or not the main circuit unit 105 has a failure. The diagnostic circuit unit 106 includes a circuit power supply 114 for the booster circuit 112 and the diagnostic circuit unit 106, and a connection circuit 111.
When a failure is detected by the failure detection circuit 115, the initial valve check circuit 116, and the failure detection circuit 115 and the initial valve check circuit 116 connected to the
And an output circuit 117 for outputting a signal for turning on.
【０００３】次に、上記従来の加速度検出装置の衝撃検
出動作について説明する。自動車が衝突すると、まず、
フロント加速度センサ１０１、１０２に衝撃が加わり、
その片方、または両方の接点が閉じる。次に、主回路部
１０５が収納されている車体のほぼ中央部に衝撃が加わ
り、主回路部１０５内のカウル加速度センサ１０９、１
１０の片方、または両方の接点が閉じ、点火装置１０３
に着火される。この点火装置１０３の着火により窒素を
発生させ、エアバッグをふくらませることができる。こ
のとき、加速度センサ１０１、１０２と１０９、１１０
が２個ずつ並列に設けられ、衝突の際の不動作を防止す
る並列冗長系として構成されているので、信頼性を向上
させることができる。また、２組の加速度センサ１０
１、１０２と１０９、１１０が直列に接続されているの
で、例えば、検査、点検中のハンマリングなどの誤動作
でエアバッグがふくらむのを防止することができる。Next, the impact detection operation of the above-mentioned conventional acceleration detecting device will be described. When a car crashes,
An impact is applied to the front acceleration sensors 101 and 102,
One or both contacts close. Next, an impact is applied to a substantially central portion of the vehicle body in which the main circuit portion 105 is housed, and the cowl acceleration sensors 109, 1
One or both contacts 10 are closed and the ignition device 103
Is ignited. Nitrogen is generated by the ignition of the ignition device 103, and the airbag can be inflated. At this time, the acceleration sensors 101, 102 and 109, 110
Are provided in parallel two by two, and are configured as a parallel redundant system for preventing a malfunction in the event of a collision, so that the reliability can be improved. Also, two sets of acceleration sensors 10
Since 1, 102, 109 and 110 are connected in series, it is possible to prevent the airbag from inflating due to a malfunction such as hammering during inspection and inspection.
【０００４】また、主回路部１０５の昇圧回路１１２と
バックアップコンデンサ１１３によりバッテリ１０７の
電圧が下がった場合や、自動車の衝突でバッテリ１０７
からの電源線が切られた場合でも、加速度センサ１０
１、１０２、１０９、１１０を動作させ、点火装置１０
３に着火することができる。接続回路１１１は加速度セ
ンサ１０１、１０２、１０９、１１０、あるいは点火装
置１０３の故障を検出するために一時的に、独立して微
小電流を流すためのものである。また、診断回路部１０
６は主回路部１０５の故障を検出するものである。Further, when the voltage of the battery 107 is reduced by the booster circuit 112 and the backup capacitor 113 of the main circuit section 105, or when the battery 107
Even if the power line from is disconnected, the acceleration sensor 10
1, 102, 109, and 110, and the ignition device 10
3 can be ignited. The connection circuit 111 is for temporarily and independently supplying a minute current to detect a failure of the acceleration sensor 101, 102, 109, 110 or the ignition device 103. The diagnostic circuit unit 10
Reference numeral 6 is for detecting a failure of the main circuit unit 105.
【０００５】次に、印加加速度に比例したアナログ出力
が得られる圧電型加速度センサを用いた、他の従来の加
速度検出装置について図５を参照に説明する。ここで用
いられる圧電型加速度センサは、本出願人が先に出願し
た（特願平２−１３３３７８号）圧電ディスク中心固定
型のものであり、このセンサの特徴として、機械的な加
速度の代わりにある周波数の電気的な信号を印加した場
合にも出力が得られるものである。図５において、先の
従来例と同一の構成については同一符号を記して説明を
省略する。１５１は印加加速度に比例したアナログ出力
が得られる圧電ディスク中心固定型の加速度センサであ
る。１５２は衝撃検出回路であり、加速度センサ１５１
の信号により自動車の衝突時の衝撃を検出する。１５３
は加速度センサ１５１の故障を検出するセンサフェール
検出回路である。１５４はタイマであり、発振器１５５
及びセンサフェール検出回路１５３と衝撃検出回路１５
２とを交互に機能させる。Next, another conventional acceleration detecting device using a piezoelectric acceleration sensor capable of obtaining an analog output proportional to the applied acceleration will be described with reference to FIG. The piezoelectric acceleration sensor used here is of a piezoelectric disk center fixed type filed by the applicant of the present invention (Japanese Patent Application No. 2-133378). The characteristic of this sensor is that instead of mechanical acceleration, An output can be obtained even when an electric signal of a certain frequency is applied. In FIG. 5, the same components as those of the above conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Reference numeral 151 denotes a piezoelectric disk center fixed type acceleration sensor which can obtain an analog output proportional to the applied acceleration. Reference numeral 152 denotes an impact detection circuit, and the acceleration sensor 151
And detects the impact at the time of the collision of the vehicle. 153
Is a sensor failure detection circuit for detecting a failure of the acceleration sensor 151. 154 is a timer, and an oscillator 155
And sensor failure detection circuit 153 and impact detection circuit 15
And 2 function alternately.
【０００６】次に、上記第２の従来例の動作について説
明する。図５において、タイマ１５４により衝撃検出回
路１５２を機能させ、自動車の衝突の検出を行なう。あ
る所定の時間が経過しても衝突が検出されない場合に
は、再び、タイマ１５４により発振器１５５およびセン
サフェール検出回路１５３を機能させ、加速度センサ１
５１の故障検出を数秒以内で行なう。以上の動作を繰り
返して、自動車の衝突検出と加速度センサ１５１の故障
検出とを交互に行なう。故障検出の方法としては、発振
器１５５より一例として、100Ｈzの矩形波電圧を加速度
センサ１５１に印加し、この加速度センサ１５１の出力
より100Ｈzの信号を予め決められた判定基準値と比較す
ることにより加速度センサ１５１が正常か否かを判定す
る。また、衝突検出は衝撃検出回路１５２に衝撃加速度
にとって生じる加速度センサ１５１の出力を印加して衝
突か否かを判断する。Next, the operation of the second conventional example will be described. In FIG. 5, a timer 154 causes an impact detection circuit 152 to function to detect an automobile collision. If the collision is not detected after a predetermined time, the timer 154 causes the oscillator 155 and the sensor failure detection circuit 153 to function again, and the acceleration sensor 1
51 is detected within a few seconds. By repeating the above operation, the collision detection of the automobile and the failure detection of the acceleration sensor 151 are alternately performed. As a method of detecting a failure, for example, a 100 Hz rectangular wave voltage is applied to the acceleration sensor 151 from the oscillator 155, and a signal of 100 Hz is compared with a predetermined determination reference value based on an output of the acceleration sensor 151 to thereby determine the acceleration. It is determined whether the sensor 151 is normal. In the collision detection, the output of the acceleration sensor 151 caused by the impact acceleration is applied to the impact detection circuit 152 to determine whether or not the collision occurs.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加速度検出装置では、加速度センサの周波数特性に
おける印加電圧の周波数付近において、出力が平坦とな
る平坦部感度の出力値のみによって加速度センサが故障
か否かを判断しており、この平坦部出力の７０％（−３
ｄＢ）となる周波数（以下遮断周波数という）のチェッ
クを行っていない。このために、湿度や温度により加速
度センサの特性が徐々に変化するといった経時変化に対
して、平坦部感度の出力値は変化しなくても、遮断周波
数が変化し平坦部の周波数帯域が減少することにより、
印加加速度に対する加速度センサの出力レベルが低下し
てしまうため、衝突を確実に検出ができないという問題
があった。However, in the above-described conventional acceleration detection device, the failure of the acceleration sensor is determined only by the output value of the flat portion sensitivity where the output becomes flat near the frequency of the applied voltage in the frequency characteristic of the acceleration sensor. And 70% of this flat portion output (-3
The frequency (dB) (hereinafter referred to as cut-off frequency) is not checked. For this reason, even if the output value of the flat portion sensitivity does not change with respect to a temporal change such that the characteristics of the acceleration sensor gradually change due to humidity or temperature, the cutoff frequency changes and the frequency band of the flat portion decreases even if the output value of the flat portion sensitivity does not change. By doing
Since the output level of the acceleration sensor with respect to the applied acceleration decreases, there is a problem that the collision cannot be reliably detected.
【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、加速度センサの周波数特性の検出を行
い、加速度センサの経時変化に対しても正確にかつ確実
に衝突検出ができ、さらに加速度センサの故障を確実に
検出することのできる優れた加速度検出方法及び装置を
提供することを目的とするものである。The present invention solves such a conventional problem. The present invention detects the frequency characteristic of an acceleration sensor, and can accurately and reliably detect a collision with respect to a temporal change of the acceleration sensor. It is an object of the present invention to provide an excellent acceleration detection method and apparatus capable of reliably detecting a failure of an acceleration sensor.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、分割電極を有する圧電型加速度センサ
と、この加速度センサに予め定めた周波数を有する正弦
波もしくは矩形波の電圧を印加する発振器と、前記電圧
が印加された際の前記加速度センサの出力特性を使用初
期において記憶する記憶器と、この記憶器に記憶された
初期特性と前記加速度センサの使用中において前記電圧
が印加された際の現特性とを比較し、経時変化する前記
現特性に対応して自動車が衝突したか否かを判定する衝
突判定基準値を更新する比較器と、この比較器の比較結
果に基づいて前記加速度センサが故障したか否かを判定
する故障判定手段と、前記更新された衝突判定基準値に
基づいて自動車が衝突したか否かを判定する衝突検出手
段と、この衝突検出手段と前記故障判定手段とを交互に
機能させる手段とを備えたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a piezoelectric acceleration sensor having divided electrodes and a sine wave having a predetermined frequency.
An oscillator for applying a wave or square wave voltage , and the voltage
Using the output characteristics of the acceleration sensor when
A storage unit for storing the period, stored in the storage unit
Initial characteristics and the voltage during use of the acceleration sensor
Is compared with the current characteristics when applied, and changes with time.
Determines whether the vehicle has collided according to the current characteristics.
The comparator that updates the collision judgment reference value and the comparison result of this comparator
Determine whether the acceleration sensor has failed based on the result
Failure determination means, and the updated collision determination reference value
And determining the collision detecting means whether vehicle has collided on the basis, in which a means to function alternately with the collision detection means and the failure determining means.
【００１０】[0010]
【作用】したがって、本発明によれば、加速度センサに
正弦波もしくは矩形波の電圧を印加し、この時の出力波
形より加速度センサの周波数特性における平坦部感度、
低域及び高域遮断周波数を求めて、この周波数特性を初
期において記憶した値と比較して、自動車が衝突したか
否かを判定する衝突判定基準値を変化させることによ
り、加速度センサの経時変化に対しても、正確にかつ確
実に衝突検出ができる。さらに、経時的に変化する加速
度センサの周波数特性と加速度センサの故障を判定する
故障判定基準値とを比較することにより、正確にかつ確
実に加速度センサの故障検出ができる。Therefore, according to the present invention, a voltage of a sine wave or a rectangular wave is applied to the acceleration sensor, and a flat portion sensitivity in the frequency characteristic of the acceleration sensor is obtained from the output waveform at this time.
The low-frequency and high-frequency cutoff frequencies are obtained, and the frequency characteristics are compared with the values stored in the initial stage to change the collision determination reference value for determining whether or not the vehicle has collided. , Collision detection can be performed accurately and reliably. Further, by comparing the frequency characteristic of the acceleration sensor that changes with time and a failure determination reference value for determining the failure of the acceleration sensor, the failure of the acceleration sensor can be accurately and reliably detected.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１２】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１において、１はエアバッグをふくら
ませる窒素を発生させるための点火装置、２は本装置の
故障時に点灯させる警告灯、３は車内のコントローラ、
４は電源としてのバッテリ、５はイグニッションキース
イッチである。コントローラ３において、６は衝撃加速
度に比例した電圧を出力する加速度センサであり、図５
に示すものと同様に機械的な加速度の代わりにある周波
数の電気的な信号を印加した場合にも出力が得られるも
のである。７は発振器であり、加速度センサ６の出力特
性評価用の信号を発生する。８はセンサフェール検出回
路であり、発振器７よりの信号に対する加速度センサ６
の出力特性を検出し、加速度センサ６の故障を判定する
基準値との関係より、加速度センサ６が故障したか否か
を判定する回路である。９は記憶器であり、センサフェ
ール検出回路８より出力される加速度センサ６の初期の
出力特性と現特性とを記憶するものである。１０は比較
器であり、記憶器９の記憶値から衝撃検出の判定基準値
を作成する回路である。１１は衝撃検出回路であり、加
速度センサ６の出力と比較器１０の判定基準値との関係
より、自動車が衝突したか否かを判定する回路である。
１２はタイマであり、衝撃検出と加速度センサ６の故障
検出とを交互に機能させるコントローラとしての動作を
する。１３ａと１３ｂは第１と第２のスイッチであり、
それぞれ通常時にはＯＦＦとなっており、衝撃検出回路
１１からの衝撃検出信号によりＯＮになり、点火装置１
を着火させる。１４は昇圧回路であり、１５はバックア
ップコンデンサであり、バッテリ４の電圧が下がった場
合や、電源線が切断した場合にバックアップする。１６
は昇圧回路１４と電源との間に接続されたレギュレータ
である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an ignition device for generating nitrogen for inflating an airbag, 2 is a warning light that is turned on when the device fails, 3 is a controller in the vehicle,
Reference numeral 4 denotes a battery as a power supply, and reference numeral 5 denotes an ignition key switch. In the controller 3, an acceleration sensor 6 outputs a voltage proportional to the impact acceleration.
As in the case shown in FIG. 7, an output can be obtained also when an electric signal of a certain frequency is applied instead of the mechanical acceleration. Reference numeral 7 denotes an oscillator, which generates a signal for evaluating the output characteristics of the acceleration sensor 6. Reference numeral 8 denotes a sensor failure detection circuit, which is an acceleration sensor 6 for a signal from the oscillator 7.
Is a circuit for detecting whether or not the acceleration sensor 6 has failed based on the relationship between the output characteristic of the acceleration sensor 6 and a reference value for determining whether or not the acceleration sensor 6 has failed. Reference numeral 9 denotes a memory for storing the initial output characteristics and the current characteristics of the acceleration sensor 6 output from the sensor failure detection circuit 8. Reference numeral 10 denotes a comparator, which is a circuit that creates a determination reference value for impact detection from the value stored in the storage device 9. Reference numeral 11 denotes a shock detection circuit which determines whether or not the vehicle has collided based on the relationship between the output of the acceleration sensor 6 and the reference value of the comparator 10.
Reference numeral 12 denotes a timer, which operates as a controller for alternately performing impact detection and failure detection of the acceleration sensor 6. 13a and 13b are first and second switches,
Each of the ignition devices is normally off and is turned on by an impact detection signal from the impact detection circuit 11.
To ignite. Reference numeral 14 denotes a booster circuit, and reference numeral 15 denotes a backup capacitor, which backs up when the voltage of the battery 4 drops or when the power supply line is disconnected. 16
Is a regulator connected between the booster circuit 14 and the power supply.
【００１３】次に、上記実施例の動作について説明す
る。電源が投入されてからシステムのイニシャライズが
終了した後、まず、タイマ１２により発振器７を機能さ
せると共に、センサフェール検出回路８を機能させ、衝
撃検出回路１１の機能を停止させる。ここで、発振器７
より加速度センサ６の出力特性評価用の信号が加速度セ
ンサ６に印加され、この加速度センサ６の出力がセンサ
フェール検出回路８に印加される。センサフェール検出
回路８においては、加速度センサ６の出力特性（周波数
特性）が検出されて、この特性が記憶器９及び比較器１
０に出力されるとともに、加速度センサ６が故障したか
否かを判定する基準値と加速度センサ６の出力とが比較
されて加速度センサ６の故障が判定される。Next, the operation of the above embodiment will be described. After the system is initialized after the power is turned on, first, the timer 12 causes the oscillator 7 to function, the sensor failure detection circuit 8 to function, and the function of the shock detection circuit 11 to stop. Here, the oscillator 7
A signal for evaluating the output characteristics of the acceleration sensor 6 is applied to the acceleration sensor 6, and the output of the acceleration sensor 6 is applied to the sensor failure detection circuit 8. The sensor failure detection circuit 8 detects an output characteristic (frequency characteristic) of the acceleration sensor 6, and the characteristic is stored in the memory 9 and the comparator 1.
The output of the acceleration sensor 6 is compared with a reference value for determining whether or not the acceleration sensor 6 has failed, and the output of the acceleration sensor 6 is determined.
【００１４】次に、加速度センサ６の周波数特性の検出
方法について説明する。発振器７により作成されて加速
度センサ６に印加される電圧波形としては、図２に示す
ように２種類のものがある。図２（ａ）は加速度センサ
６の周波数特性を示しており、ｆ0は印加電圧の周波数
であり、加速度センサ６の出力はｆ0を中心にして平坦
部を有した特性となる。平坦部の出力を 100％とした場
合に、出力が70％（−３ｄＢ）となる周波数でｆ0の高
域側がｆH（高域遮断周波数）であり、ｆ0の低域側がｆ
L（低域遮断周波数）である。図２（ｂ）及び図２
（ｃ）は発振器７よりの出力電圧波形を示しており、そ
れぞれ正弦波及び矩形波の出力電圧波形である。Next, a method of detecting the frequency characteristic of the acceleration sensor 6 will be described. There are two types of voltage waveforms created by the oscillator 7 and applied to the acceleration sensor 6, as shown in FIG. FIG. 2A shows the frequency characteristics of the acceleration sensor 6, where f 0 is the frequency of the applied voltage, and the output of the acceleration sensor 6 has a characteristic having a flat portion centered on f 0 . When the output of the flat portions is 100%, the output is 70% - high frequency side of the f 0 at become frequency (3 dB) is f H (upper cutoff frequency), the low-frequency side of the f 0 is f
L (low cutoff frequency). FIG. 2 (b) and FIG.
(C) shows an output voltage waveform from the oscillator 7, which is a sine wave and a square wave output voltage waveform, respectively.
【００１５】図３は、図２（ａ）（ｂ）に示す電圧を印
加した場合の加速度センサ６の出力電圧波形を示してい
る。図３（ａ）は正弦波の電圧を印加した場合であり、
図３（ｂ）は矩形波の電圧を印加した場合であり、図３
（ｃ）は図２（ｂ）の一部を拡大したものである。図３
に示すように、正弦波を印加した場合には出力も同一周
波数の正弦波となり、矩形波を印加した場合には図３
（ｃ）に示すような立上り及び立下り特性を有する同一
周波数の矩形波となる。FIG. 3 shows an output voltage waveform of the acceleration sensor 6 when the voltages shown in FIGS. 2A and 2B are applied. FIG. 3A shows a case where a sine wave voltage is applied.
FIG. 3B shows a case where a rectangular wave voltage is applied.
2C is an enlarged view of a part of FIG. FIG.
As shown in FIG. 3, when a sine wave is applied, the output becomes a sine wave of the same frequency, and when a rectangular wave is applied, FIG.
A rectangular wave having the same frequency and rising and falling characteristics as shown in FIG.
【００１６】加速度センサ６の周波数特性を検出するに
は、正弦波及び矩形波の場合とも、ある周波数（ｆ0）
の信号を印加した際の加速度センサ６の出力（図２
（ａ）の平坦部出力）を 100％とした時に、周波数を変
化させて加速度センサ６の出力が周波数がｆ0の場合の7
0％（−３ｄＢ）となる周波数を、ｆ0の高域側をｆ
H（高域遮断周波数）とし、ｆ0の低域側をｆL（低域遮
断周波数）とすれば、これらの値を検出することによ
り、加速度センサ６の周波数特性を検出することができ
る。このように、正弦波及び矩形波の場合とも、印加す
る信号の周波数を変化させて、ｆHとｆLを求めることが
できるが、この場合には発振器７の回路が複雑になるの
で、周波数を一定の値に固定して求める方法を次に説明
する。In order to detect the frequency characteristics of the acceleration sensor 6, a certain frequency (f 0 ) is used for both the sine wave and the rectangular wave.
The output of the acceleration sensor 6 when the signal of FIG.
When the output of the flat portion (a)) is set to 100%, the frequency is changed so that the output of the acceleration sensor 6 becomes 7 when the frequency is f 0.
0% (−3 dB) is defined as a frequency higher than f 0 and f
If H (high cut-off frequency) is set and f L (low cut-off frequency) is set on the lower side of f 0 , the frequency characteristics of the acceleration sensor 6 can be detected by detecting these values. Thus, with the case of a sine wave and a rectangular wave, by changing the frequency of the applied signal, can be obtained f H and f L, since the circuit of the oscillator 7 is complicated in this case, the frequency Next, a method of fixing the constant to a constant value will be described.
【００１７】図３（ｃ）に示すように、矩形波を印加し
た場合の出力は、ｆH（高域遮断周波数）とｆL（低域遮
断周波数）とに関連して決定される立上がり及び立下が
り特性が得られる。印加電圧の周波数ｆ0は、ｆLの測定
精度から考慮して、図２（ａ）に示す平坦部の範囲内
で、下記に示す（数１）を満足することが望ましい。[0017] As shown in FIG. 3 (c), the output in the case of applying a rectangular wave, the rising is determined in relation to f H (high cutoff frequency) f L (low cutoff frequency) and Fall characteristics can be obtained. The frequency f 0 of the applied voltage desirably satisfies the following (Equation 1) within the range of the flat portion shown in FIG. 2A in consideration of the measurement accuracy of f L.
【００１８】[0018]
【数１】 (Equation 1)
【００１９】図３（ｃ）における、立上がり波形
（ＶH）は、ｆH及び加速度センサ６に内蔵されているロ
ーパスフィルタのロールオフより算出できる。ここで、
平坦部出力をＶ0、立上がり波形の時定数をτH、ローパ
スフィルタの次数をｎとすれば、Ｖ H、τHは下記の（数
２）（数３）となる。The rising waveform in FIG.
(VH) Is fHAnd a sensor built in the acceleration sensor 6.
-It can be calculated from the roll-off of the pass filter. here,
Flat section output is V0, The time constant of the rising waveform is τH, Ropa
Assuming that the order of the filter is n, V H, ΤHIs the following (number
2) (Equation 3)
【００２０】[0020]
【数２】 (Equation 2)
【００２１】[0021]
【数３】 (Equation 3)
【００２２】一方、立下がり波形（ＶL）は、ｆL及び加
速度センサ６に内蔵されているローパスフィルタのロー
ルオフより算出できる。ここで、立下がり波形の時定数
をτ L、ローパスフィルタの次数をｍとすれば、ＶL、τ
Lは下記の（数４）（数５）となる。On the other hand, the falling waveform (VL) Is fLAnd
Low of the low-pass filter built in the speed sensor 6
It can be calculated from the Luoff. Where the time constant of the falling waveform
To τ L, If the order of the low-pass filter is m, VL, Τ
LBecomes the following (Equation 4) and (Equation 5).
【００２３】[0023]
【数４】 (Equation 4)
【００２４】[0024]
【数５】 (Equation 5)
【００２５】ｍとｎは予め設定された既知の値であり、
また衝撃検出に使用される加速度センサ６の特性は、ｆ
L≪ｆH であるために、出力が最大値となる時（ｔ＝ｔ
1）での出力電圧（ＶMAX）をＶ0としても誤差は少な
い。つまり、例えば、ｔ1＝４τH とみなして計算して
も、誤差は２％程度でしかなくかつ相対的に判断できれ
ばよい。よって、ｆHは（数３）より下記の（数６）に
より計算できる。M and n are known values set in advance,
The characteristic of the acceleration sensor 6 used for impact detection is f
Since L ≪f H , when the output reaches the maximum value (t = t
Even if the output voltage (V MAX ) in 1 ) is V 0 , the error is small. That is, for example, even if the calculation is performed assuming that t 1 = 4τ H , the error is only about 2% and it is sufficient that the error can be relatively determined. Therefore, f H can be calculated from (Equation 3) by the following (Equation 6).
【００２６】[0026]
【数６】 (Equation 6)
【００２７】また、τLは、下記の（数７）の関係よ
り、（数８）となる。Further, τ L is given by (Equation 8) from the following relationship (Equation 7).
【００２８】[0028]
【数７】 (Equation 7)
【００２９】[0029]
【数８】 (Equation 8)
【００３０】よって、ｆLは、（数５）と上記の（数
８）から下記の（数９）により計算できる。Thus, f L can be calculated from (Equation 5) and the above (Equation 8) by the following (Equation 9).
【００３１】[0031]
【数９】 (Equation 9)
【００３２】このように、加速度センサ６に印加する電
圧波形が矩形波の場合には、固定周波数であっても、ｆ
H（高域遮断周波数）及びｆL（低域遮断周波数）を計算
により求めることができ、加速度センサ６の出力特性
（周波数特性）を検出することができる。As described above, when the voltage waveform applied to the acceleration sensor 6 is a rectangular wave, f
H (high cut-off frequency) and f L (low cut-off frequency) can be obtained by calculation, and the output characteristics (frequency characteristics) of the acceleration sensor 6 can be detected.
【００３３】検出された加速度センサ６の周波数特性は
記憶器９のメモリに記憶される。この際に、使用開始時
の初期値と使用途中の現特性とを別々に記憶される。加
速度センサ６は長時間使用すると湿度や温度変化により
内部の振動子の特性の変化などにより、ｆH及びｆLの値
が変化して平坦部の周波数帯域が減少することがある。
このような場合には、衝撃加速度に対応した加速度セン
サ６の出力レベルが減少するために、自動車が衝突した
か否かを判定する衝突判定基準値を初期状態から変更す
る必要が発生する。比較器１０は記憶器９に記憶された
初期特性と現特性との比較を行い、現特性に対応して必
要に応じて衝突判定基準値を更新し、その値を衝撃検出
回路１１に送信する。The detected frequency characteristics of the acceleration sensor 6 are stored in the memory of the storage unit 9. At this time, the initial value at the start of use and the current characteristic during use are separately stored. Due to changes in the characteristics of the internal oscillator by humidity and temperature changes when an acceleration sensor 6 is prolonged use, the frequency band of the flat portion the value of f H and f L are changed may be reduced.
In such a case, since the output level of the acceleration sensor 6 corresponding to the impact acceleration decreases, it is necessary to change the collision determination reference value for determining whether the vehicle has collided from the initial state. The comparator 10 compares the initial characteristic stored in the storage unit 9 with the current characteristic, updates the collision determination reference value as needed according to the current characteristic, and transmits the updated value to the shock detection circuit 11. .
【００３４】また、センサフェール検出回路８において
は、平坦部の出力値（Ｖ0）とｆH及びｆLの値とから、
加速度センサ６の故障を判定するための故障判定基準値
を設定しており、この基準値と現特性との関係より、加
速度センサ６が故障したか否かを判定する。ここでも
し、故障と判定された場合には、警告灯２を点灯し衝撃
検出動作を停止する。In the sensor failure detection circuit 8, the output value (V 0 ) of the flat portion and the values of f H and f L are calculated from
A failure determination reference value for determining a failure of the acceleration sensor 6 is set, and it is determined whether the acceleration sensor 6 has failed based on a relationship between the reference value and the current characteristic. If it is determined that a failure has occurred, the warning lamp 2 is turned on and the impact detection operation is stopped.
【００３５】センサフェール検出回路８における加速度
センサ６の故障判定が終了すると、タイマ１２の制御に
より、センサフェール検出回路８の機能を停止させ、衝
撃検出回路１１を機能させる。衝撃検出回路１１におい
ては、比較器１０よりの衝突判定基準値と加速度センサ
６に印加される衝撃加速度による出力との関係より、自
動車が衝突したか否かを検出する。ここでもし、衝突し
たと検出されると衝撃検出信号が発っせられて、第１及
び第２のスイッチ１３ａ，１３ｂがＯＮになり、点火装
置１を着火させ窒素を発生させ、エアバッグをふくらま
せる。When the failure determination of the acceleration sensor 6 in the sensor failure detection circuit 8 is completed, the function of the sensor failure detection circuit 8 is stopped by the control of the timer 12, and the impact detection circuit 11 is made to function. The impact detection circuit 11 detects whether or not the automobile has collided based on the relationship between the collision determination reference value from the comparator 10 and the output based on the impact acceleration applied to the acceleration sensor 6. Here, if it is detected that a collision has occurred, an impact detection signal is issued, the first and second switches 13a and 13b are turned on, and the ignition device 1 is ignited to generate nitrogen and inflate the airbag. .
【００３６】所定の時間だけ衝撃検出動作が継続する
と、再びタイマ１２の制御により、センサフェール検出
回路８による加速度センサ６の故障判定がおこなわれ
る。以上の動作を繰り返すことにより、衝撃検出と加速
度センサ６の故障検出とを交互に機能させることができ
る。When the shock detection operation is continued for a predetermined time, the failure of the acceleration sensor 6 is determined by the sensor failure detection circuit 8 under the control of the timer 12 again. By repeating the above operation, the impact detection and the failure detection of the acceleration sensor 6 can function alternately.
【００３７】このように、上記実施例によれば、加速度
センサ６に矩形波もしくは正弦波の電圧を印加し、出力
波形より加速度センサ６の周波数特性における平坦部感
度（Ｖ0）、低域遮断周波数（ｆL）及び高域遮断周波数
（ｆH）を求めて、この周波数特性を初期において記憶
した特性値と現特性値と比較することにより、加速度セ
ンサの経時変化を確実に検出することができる。そし
て、加速度センサの経時変化にともない、自動車が衝突
したか否かを判定する衝突判定基準値を変化させること
により、加速度センサの経時変化に対しても、正確にか
つ確実に衝突検出ができる。また、タイマ１２の制御に
より衝突検出と加速度センサ６の故障検出とを交互に行
うことにより、加速度センサ６の経時変化に対しても、
加速度センサ６の周波数特性からなる故障判定基準値と
現特性値とを比較することにより、確実に加速度センサ
６の故障を検出することができる。As described above, according to the above embodiment, a rectangular wave or a sine wave voltage is applied to the acceleration sensor 6, and the flat portion sensitivity (V 0 ) in the frequency characteristic of the acceleration sensor 6 and the low-frequency cutoff are obtained from the output waveform. By obtaining the frequency (f L ) and the high-frequency cutoff frequency (f H ), and comparing the frequency characteristics with the characteristic values stored initially and the current characteristic values, it is possible to reliably detect the temporal change of the acceleration sensor. it can. Then, by changing the collision determination reference value for determining whether or not the vehicle has collided with the temporal change of the acceleration sensor, it is possible to accurately and reliably detect the collision even with the temporal change of the acceleration sensor. Further, by alternately performing the collision detection and the failure detection of the acceleration sensor 6 under the control of the timer 12, even with the lapse of time of the acceleration sensor 6,
The failure of the acceleration sensor 6 can be reliably detected by comparing the failure determination reference value including the frequency characteristic of the acceleration sensor 6 with the current characteristic value.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明は、上記実施例からも明らかなよ
うに、加速度センサに矩形波もしくは正弦波の電圧を印
加し、出力波形より加速度センサの周波数特性における
平坦部感度、低域遮断周波数及び高域遮断周波数を求め
て、この周波数特性を初期において記憶した特性値と現
特性値と比較することにより、加速度センサの経時変化
を確実に検出することができるという効果を有する。As is clear from the above embodiment, the present invention applies a rectangular wave or sine wave voltage to the acceleration sensor and obtains a flat portion sensitivity and a low cutoff frequency in the frequency characteristic of the acceleration sensor from the output waveform. By obtaining the high-frequency cutoff frequency and comparing the frequency characteristic with the characteristic value stored at the beginning and the current characteristic value, it is possible to reliably detect a change with time of the acceleration sensor.
【００３９】また、加速度センサの周波数特性の経時変
化を検出し、この変化にともない、自動車が衝突したか
否かを判定する衝突判定基準値を変化させることによ
り、加速度センサの経時変化に対しても、正確にかつ確
実に衝突検出ができるという効果を有する。Further, by detecting a temporal change of the frequency characteristic of the acceleration sensor and changing the collision determination reference value for judging whether or not the automobile has collided with this change, the temporal change of the acceleration sensor can be detected. This also has the effect that the collision can be detected accurately and reliably.
【００４０】さらに、タイマの制御により衝突検出と加
速度センサの故障検出とを交互に行うことにより、加速
度センサの経時変化に対しても、加速度センサの周波数
特性からなる故障判定基準値と現特性値とを比較するこ
とにより、確実に加速度センサの故障を検出することが
できる。Further, by alternately performing the collision detection and the failure detection of the acceleration sensor under the control of the timer, the failure determination reference value based on the frequency characteristic of the acceleration sensor and the current characteristic value can be obtained even when the acceleration sensor changes over time. By comparing with the above, a failure of the acceleration sensor can be reliably detected.
【図１】本発明の一実施例における加速度検出装置のブ
ロック図FIG. 1 is a block diagram of an acceleration detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）同装置に用いる加速度センサの周波数特
性 （ｂ）加速度センサに印加する正弦波の電圧波形 （ｂ）加速度センサに印加する矩形波の電圧波形FIG. 2 (a) Frequency characteristics of an acceleration sensor used in the same device (b) Sine wave voltage waveform applied to acceleration sensor (b) Rectangular waveform voltage waveform applied to acceleration sensor
【図３】（ａ）加速度センサに正弦波を印加した時の出
力波形図 （ｂ）加速度センサに矩形波を印加した時の出力波形図 （ｃ）（ｂ）の波形の拡大図3A is an output waveform diagram when a sine wave is applied to the acceleration sensor; FIG. 3B is an output waveform diagram when a rectangular wave is applied to the acceleration sensor; FIG.
【図４】従来の第一の加速度検出装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a first conventional acceleration detection device.
【図５】従来の第二の加速度検出装置のブロック図FIG. 5 is a block diagram of a second conventional acceleration detection device.
１ 点火装置 ２ 警告灯 ３ コントローラ ６ 加速度センサ ７ 発振器 ８ センサフェール検出回路 ９ 記憶器 １０ 比較器 １１ 衝撃検出回路 １２ タイマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition device 2 Warning light 3 Controller 6 Acceleration sensor 7 Oscillator 8 Sensor failure detection circuit 9 Storage device 10 Comparator 11 Shock detection circuit 12 Timer
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−102372（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−239964（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241467（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87826（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−58114（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−8768（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−5114（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−110977（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01P 15/00 G01P 15/09 G01P 21/00Continuation of the front page (56) References JP-A-1-102372 (JP, A) JP-A-3-239964 (JP, A) JP-A-5-119055 (JP, A) JP-A-63-241467 (JP) JP-A-5-87826 (JP, A) JP-A-1-58114 (JP, U) JP-A-3-8768 (JP, U) JP-A-5-5114 (JP, U) 4-110977 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01P 15/00 G01P 15/09 G01P 21/00
Claims (2)
使用した加速度検出装置において、前記加速度センサに
予め定めた周波数を有する正弦波もしくは矩形波の電圧
を印加し、前記電圧が印加された際の加速度センサの出
力特性を使用初期において記憶し、この初期特性と前記
加速度センサの使用中において前記電圧が印加された際
の現特性とを比較し、前記加速度センサが故障したか否
かを判定するとともに、経時変化する前記現特性に対応
して自動車が衝突したか否かを判定する衝突判定基準値
を更新し、この更新された衝突判定基準値に基づいて自
動車が衝突したか否かを判定することを特徴とする加速
度検出方法。1. An acceleration detecting device using a piezoelectric acceleration sensor having divided electrodes, wherein the acceleration sensor
A voltage of a sine wave or a rectangular wave having a predetermined frequency is applied, and the output of the acceleration sensor when the voltage is applied is output.
The force characteristics are stored at the beginning of use, and the initial characteristics and
When the above voltage is applied while using the acceleration sensor
The current characteristics of the acceleration sensor to determine whether the acceleration sensor has failed.
And respond to the current characteristics that change over time
Collision judgment reference value to judge whether the car has collided
Is updated and based on the updated collision determination reference value,
A method for detecting the degree of acceleration, comprising determining whether or not a moving vehicle has collided .
と、この加速度センサに予め定めた周波数を有する正弦
波もしくは矩形波の電圧を印加する発振器と、前記電圧
が印加された際の前記加速度センサの出力特性を使用初
期において記憶する記憶器と、この記憶器に記憶された
初期特性と前記加速度センサの使用中において前記電圧
が印加された際の現特性とを比較し、経時変化する前記
現特性に対応して自動車が衝突したか否かを判定する衝
突判定基準値を更新する比較器と、この比較器の比較結
果に基づいて前記加速度センサが故障したか否かを判定
する故障判定手段と、前記更新された衝突判定基準値に
基づいて自動車が衝突したか否かを判定する衝突検出手
段と、この衝突検出手段と前記故障判定手段とを交互に
機能させる手段とを備えた加速度検出装置。2. A piezoelectric acceleration sensor having divided electrodes, and a sine having a predetermined frequency for the acceleration sensor.
An oscillator for applying a wave or square wave voltage , and the voltage
Using the output characteristics of the acceleration sensor when
A storage unit for storing the period, stored in the storage unit
Initial characteristics and the voltage during use of the acceleration sensor
Is compared with the current characteristics when applied, and changes with time.
Determines whether the vehicle has collided according to the current characteristics.
The comparator that updates the collision judgment reference value and the comparison result of this comparator
Determine whether the acceleration sensor has failed based on the result
Failure determination means, and the updated collision determination reference value
An acceleration detection device comprising: collision detection means for determining whether a vehicle has collided based on the collision detection means; and means for causing the collision detection means and the failure determination means to function alternately.
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