JP2920530B2 - Control device for occupant restraint system with piezoelectric acceleration sensor - Google Patents

Control device for occupant restraint system with piezoelectric acceleration sensor

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JP2920530B2
JP2920530B2 JP10188086A JP18808698A JP2920530B2 JP 2920530 B2 JP2920530 B2 JP 2920530B2 JP 10188086 A JP10188086 A JP 10188086A JP 18808698 A JP18808698 A JP 18808698A JP 2920530 B2 JP2920530 B2 JP 2920530B2
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acceleration sensor
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sensor
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occupant restraint
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巻衛 諸田
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、エアバッグ装置等
の乗員拘束装置の作動を制御する乗員拘束装置の制御装
置に関するもので、特に、車両の加速度に応じた電圧を
発生する圧電素子からなる圧電型加速度センサを用いた
乗員拘束装置の制御装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】自動車においては、衝突時における乗員
の保護のために、エアバッグ装置等の乗員拘束装置が装
備されることが多くなってきている。そのような乗員拘
束装置は、通常、自動車の衝突時にのみ作動するように
される。したがって、乗員拘束装置の作動を制御する制
御装置には、車両の衝突を検知するセンサを用いること
が必要となっている。その衝突検知センサとしては、一
般に加速度センサが用いられている。加速度センサによ
って所定値よりも大きい車両の減速度、すなわちマイナ
スの加速度が検出されたときには、その車両に衝突が生
じたと判断され、乗員拘束装置が駆動される。 【0003】そのような加速度センサを用いた乗員拘束
装置の制御装置として従来知られているものには、例え
ば特公昭58−22377号公報に示されているような
エアバッグ装置の作動制御装置がある。その制御装置に
おいては、自動車の衝突時にエアバッグ装置を作動させ
るために、圧電型の加速度センサが用いられている。圧
電型加速度センサは、板状の圧電素子を、そのときの加
速度の大きさに応じて歪むようにして取り付け、その歪
みに伴って発生する電気量の変化を取り出すようにした
ものである。したがって、その圧電素子には、一方ある
いは両方の面に、電気量の変化を検出するための電極が
設けられる。そのような圧電型加速度センサは、構造が
簡単で小形軽量であり、しかも測定レベル範囲が広いの
で、自動車に搭載される乗員拘束装置等の制御装置には
最も多く用いられている。上記公報記載の制御装置は、
そのような圧電型加速度センサによって車両に生ずる加
速度を常時検出し、そのときの加速度の大きさに対応し
た電圧を発生させて、その検出電圧が所定値以上のと
き、インフレータを作動させてエアバッグを膨張展開さ
せるようにしたものである。 【0004】このような乗員拘束装置の制御装置に用い
る圧電型加速度センサも、従来は、加速度検出のみを目
的とするもので十分と考えられ、その圧電素子の一面に
設けられる電極は単一のものとされていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで、エアバッグ
装置等の乗員拘束装置は、車両の衝突時には確実に作動
するようにされていなければならない。一方、通常走行
中においても作動するようでは、運転の支障となるおそ
れがある。したがって、その衝突を検知する加速度セン
サは、そのとき車両に生ずる加速度を正確に検出すべ
く、常に正常に保たれていることが必要である。そのた
めに、そのような乗員拘束装置の制御装置に用いられる
加速度センサは、定期的に診断することが不可欠となっ
ている。 【0006】しかしながら、従来の圧電型加速度センサ
は、上述のように加速度を検出するセンサ機能しか有し
ていない。したがって、その診断を行うためには、加振
装置等の特別の付帯設備を設けて、そのセンサに振動や
衝撃等を機械的に与えることが必要となっている。その
ような付帯設備は一般に大形であり、それを乗用車等の
一般的な自動車に常時搭載するということはできない。
しかも、例えばエアバッグ装置の場合には、一度作動さ
せると再使用することができないので、そのようにして
センサの診断を行うとき、インフレータが誤って作動す
ることのないようにしなければならない。そのために、
圧電型加速度センサの診断時には、そのセンサ部分のみ
を車両から取り外すことが必要となる。その結果、従来
のような圧電型加速度センサを用いた乗員拘束装置を装
備した自動車の場合には、その加速度センサの診断を行
うために、自動車自体を定期的に整備工場などに持ち込
むことを余儀なくされている。 【0007】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、乗員拘束装置を車両に設
置したままの状態で、その制御装置に用いられている圧
電型加速度センサの診断をいつでも簡単に行うことがで
きるようにした、乗員拘束装置の制御装置を得ることで
ある。 【0008】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、圧電型加速度センサによって車両の加
速度に対応した電圧を発生させ、その検出電圧が所定値
以上のとき乗員拘束装置を作動させるようにした乗員拘
束装置の制御装置において、その加速度センサの圧電素
子に取り付けられる電極を複数個に分割し、それらの電
極の一部を、圧電素子の歪みに対応した信号を出力する
出力端子として用いるとともに、それらの電極の残り
を、診断電圧信号が入力される入力端子として用いるよ
うにしている。その出力端子には、乗員拘束装置を作動
させる駆動回路と、圧電型加速度センサを自己診断する
診断回路とが接続される。その診断電圧信号は、その診
断電圧信号が入力されたときに出力端子から出力される
信号によっては乗員拘束装置の駆動回路が働かない信
号、例えば十分に低い電圧信号とされる。 【0009】このように構成することにより、車両に加
速度が生じたときには、圧電型加速度センサの圧電素子
が歪んで、その出力端子からそのときの加速度に対応し
た電圧信号が出力される。すなわち、そのセンサによっ
て加速度が検出される。そして、そのときの加速度が著
しく大きく、その加速度センサから所定値以上の電圧が
出力されたときには、車両が衝突したと判断されるの
で、乗員拘束装置を作動させる駆動回路が駆動される。
一方、圧電型加速度センサの入力端子に診断電圧信号を
入力すると、そのセンサが正常であるときには、その入
力電圧に比例して圧電素子に歪みが生じる。すなわち、
車両の加速度によって圧電素子に歪みが生じた状態と等
価になる。そして、圧電型加速度センサの出力端子から
所定の大きさの電圧信号が出力される。したがって、そ
の電圧信号により、センサが正常であることが確認され
る。また、センサが異常であると、診断電圧信号を入力
しても、出力端子からはその入力信号に対応した大きさ
の電圧信号が出力されない。あるいは電圧信号が全く出
力されない。それによって、センサが異常であることが
認識される。その場合、診断電圧信号は乗員拘束装置の
駆動回路を働かせない信号とされているので、圧電型加
速度センサに診断電圧信号を入力しても、乗員拘束装置
が作動することはない。このようにして、その圧電型加
速度センサは、加速度を検出するセンサ機能とセンサ自
体の異常を検出する自己診断機能とを有するものとな
る。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図中、図1及び図2は本発明による
乗員拘束装置の制御装置に用いられる圧電型加速度セン
サの一例を示すもので、図1はそのセンサの縦断面図で
あり、図2は図1の矢印A方向から見たそのセンサの要
部の平面図である。図1から明らかなように、この圧電
型加速度センサは円筒形のケース1を備えている。その
ケース1は金属又は導電性樹脂によって形成されてお
り、その底面の中央部には突出部1aが設けられてい
る。そして、その突出部1aに、金属薄板からなる円形
の振動子2の中心部が適宜の固定手段によって固定され
ている。その振動子2の外周端縁部は自由とされてい
て、振動子2が撓み変形することにより、その外周端縁
部がケース1に対して相対的に変位可能とされている。
振動子2には、圧電セラミックスによって形成された圧
電素子3の一方の面が面接合されている。また、その圧
電素子3の他方の面には、銀によって形成された薄板状
の電極4が貼り付けられている。図2から明らかなよう
に、その電極4は4個に分割して形成されている。そし
て、それら分割された第1ないし第4電極4a〜4d
は、それぞれ互いに絶縁されている。このようにして、
圧電型加速度センサ5が形成されている。 【0011】この圧電型加速度センサ5を車両の衝突検
知センサとして用いる場合には、その衝突によって振動
子2が撓むようにしてケース1が車体に固定される。例
えばそのケース1の軸線が車両の走行方向に一致するよ
うにされる。そして、その振動子2は、ケース1及び車
体を介してアースされる。 【0012】図3は、その圧電型加速度センサ5が組み
込まれた、本発明による乗員拘束装置の制御装置の一例
としての自動車用エアバッグ装置の作動制御装置を示す
回路図である。この図から明らかなように、圧電型加速
度センサ5の互いに対向する第1及び第3電極4a,4
cには、第1及び第2出力線6,7がそれぞれ接続され
ている。それらの出力線6,7は1本に結線されて増幅
器8の非反転入力端子に接続されている。その増幅器8
の出力端子は第1計算回路9に接続されている。また、
その計算回路9の出力側は第1駆動回路10に接続され
ている。そして、その駆動回路10は、エアバッグを膨
張展開させるインフレータ11の第1スイッチを構成す
る第1トランジスタ12のベースに接続されている。イ
ンフレータ11の通電回路には、そのインフレータ11
の第2スイッチとして、もう1つの第2トランジスタ1
3が第1トランジスタ12と並列に設けられている。増
幅器8の出力端子は、その第2トランジスタ13のベー
スにも、第2計算回路14及び第2駆動回路15を介し
て接続されている。さらに、インフレータ11は、第3
スイッチ16を介して電源17に接続されている。その
第3スイッチ16は、例えば慣性体によって加速度を検
出する機械的な加速度センサ等によって作動されるもの
である。第1及び第2計算回路9,14は、車両の衝突
時にその車両に生じるような極めて大きい減速度に対応
する大きさの増幅器8の出力が入力されたときにのみ、
第1及び第2駆動回路10,15にそれぞれ出力信号を
送るようにされている。したがって、増幅器8の出力が
比較的小さいときには、計算回路9,14のいずれから
も信号は出力されない。 【0013】一方、圧電型加速度センサ5の第2及び第
4電極4b,4dには、第1及び第2入力線18,19
がそれぞれ接続されている。それらの入力線18,19
は1本に結線されてパルス発生回路20に接続されてい
る。そのパルス発生回路20には、診断回路21も接続
されている。また、その診断回路21には増幅器8の出
力端子が接続されており、診断回路21の出力側は表示
ランプ22に接続されている。パルス発生回路20から
発生されるパルス信号は、比較的電圧の低いものとされ
ている。 【0014】次に、このように構成されたエアバッグ装
置の作動制御装置の作用について説明する。前述したよ
うに、圧電型加速度センサ5は、例えばそのケース1の
軸線が自動車の走行方向に一致するようにして車体に固
定されている。したがって、自動車が走行を始め、車両
に加速度が生じると、その加速度に応じてセンサ5の振
動子2が撓み、その外周端縁部がケース1に対して相対
的に変位する。そして、そのような振動子2の相対変位
によって圧電素子3にその相対変位に比例した歪みが生
じ、圧電素子3がその歪み量に比例した大きさの電圧を
発生する。その電圧は、第1及び第3電極4a,4cか
ら出力される。すなわち、第1及び第3電極4a,4c
はセンサ5の出力端子を構成している。その場合、第1
及び第3電極4a,4cは互いに対向して配置されてい
るので、それらの出力は平均化されたものとなる。した
がって、それらの電極4a,4cから出力される電圧信
号は精度のより高いものとなる。こうして、圧電型加速
度センサ5によって、車両に生じた加速度が検出され
る。 【0015】第1及び第3電極4a,4cからの出力信
号は、第1及び第2出力線6,7を通して増幅器8の非
反転入力端子に入力され、増幅される。増幅された出力
信号は第1及び第2計算回路9,14に入力される。車
両の加速度が所定値より小さいときには、増幅器8の出
力も小さいので、各計算回路9,14は出力信号を何ら
発することがない。したがって、エアバッグ装置は作動
しない。 【0016】自動車が衝突等によって所定値を超える大
きな減速度を受けると、センサ5の出力信号も極めて大
きくなる。したがって、各計算回路9,14が演算によ
りそれを判断し、出力信号を発する。そして、その出力
信号によって各駆動回路10,15が作動して、第1及
び第2トランジスタ12,13を導通させる。すなわ
ち、第1及び第2スイッチが閉じる。一方、そのように
大きな減速度が車両に生じると、機械的な加速度センサ
も作動するので、第3スイッチ16も閉じる。したがっ
て、インフレータ11の通電回路が閉成される。その結
果、インフレータ11が作動して火薬を爆発させ、エア
バッグ(図示せず)を膨らませる。それによって、乗員
は座席に保持される。その場合、第1計算回路9、第1
駆動回路10、及び第1トランジスタ12からなる回路
と、第2計算回路14、第2駆動回路15、及び第2ト
ランジスタ13からなる回路とが並列に設けられている
ので、どちらか一方の回路が故障したとしても、エアバ
ッグ装置は作動する。すなわち、圧電型加速度センサ5
からの信号伝達回路は冗長系を構成している。また、車
両の減速度が大きくないのに、何らかの原因で第1及び
第2スイッチと第3スイッチ16とのいずれか一方が閉
成したとしても、インフレータ11の通電回路は閉成さ
れない。したがって、インフレータ11は作動せず、エ
アバッグ装置の誤作動が防止される。 【0017】このようにして、このエアバッグ装置の作
動制御装置により、自動車に生じる加速度を常時監視し
て、車両の衝突時にはそのエアバッグ装置を確実に作動
させるとともに、通常走行時における誤作動は防止され
るようにすることができる。 【0018】一方、圧電型加速度センサ5が正常に作動
するかどうかを診断するに当たっては、パルス発生回路
20から、診断電圧パルス信号を出力させる。そのパル
ス信号は、センサ5の第2及び第4電極4b,4dに入
力される。すなわち、その第2及び第4電極4b,4d
は、診断電圧信号の入力端子となっている。センサ5が
正常に作動する場合には、そのようなパルス信号による
電圧を受けると、圧電素子3は歪みを生じる。すなわ
ち、圧電素子3は機械的に力が加えられた場合と同等の
状態となる。したがって、圧電素子3はその歪みに比例
した電圧を発生する。そして、その発生電圧は、出力端
子である第1及び第3電極4a,4cから出力され、そ
の出力信号が増幅器8により増幅されて診断回路21に
入力される。その診断回路21には、パルス発生回路2
0からの診断パルス信号も入力されている。診断回路2
1は、その診断パルス信号に対して、センサ5から出力
される信号が設定された信号となっているかどうかを判
断する。出力信号が設定どおりの信号となっている場合
には、センサ5が正常であると判定し、診断回路21は
表示ランプ22を点灯させる。したがって、圧電型加速
度センサ5が正常に作動することが確認される。 【0019】また、センサ5が故障等の異常な状態にあ
る場合には、パルス発生回路20からの診断パルス信号
による電圧を受けても、圧電素子3は歪みを全く生じな
いか、あるいは歪みを生じても、その歪みが診断パルス
信号の電圧の大きさに比例しない歪みとなる。そして、
その歪みによって発生する電圧の大きさも、診断パルス
信号の電圧の大きさに比例しないものとなる。したがっ
て、センサ5からは全く信号が出力されないか、あるい
は出力されたとしても、診断パルス信号に対応した設定
信号ではない不良信号となる。診断回路21は、パルス
発生回路20からの信号が入力されたとき、センサ5か
らの信号が入力されないか、そのような不良信号が入力
されるかした場合には、センサ5が異常であると判断
し、表示ランプ22を点灯させない。それによって、圧
電型加速度センサ5が異常であることが認識される。 【0020】このようにして、第2及び第4電極4b,
4dに診断電圧信号を入力することにより、圧電型加速
度センサ5の自己診断を行うことができる。 【0021】ところで、このような圧電型加速度センサ
5の自己診断時におけるセンサ5の出力信号は、エアバ
ッグ装置の駆動回路にも入力される。そのために、その
信号によってインフレータ11が誤作動することが考え
られる。そこで、そのような誤作動を回避するために、
診断時におけるセンサ5の出力信号が計算回路9,14
に入力されても、駆動回路10,15は働かないように
されている。すなわち、前述したように、計算回路9,
14は所定の大きさの信号、すなわち車両の衝突等によ
る極めて大きな信号が入力されたときにのみ、駆動回路
10,15に信号を出力するようにされている。一方、
パルス発生回路20は比較的電圧の低い診断パルス信号
を発信するように設計され、診断時におけるセンサ5の
出力信号が比較的小さくなるようにされている。したが
って、圧電型加速度センサ5の自己診断時に駆動回路1
0,15が作動することはない。 【0022】図4は、本発明による乗員拘束装置の制御
装置に用いられる圧電型加速度センサの他の例を示す、
図2と同様の平面図である。この圧電型加速度センサ5
の場合には、第1電極4aと第3電極4cとは、一対の
第1連結部23,23によって互いに電気的に連結され
ている。また、第2電極4bと第4電極4dとは、同様
に一対の第2連結部24,24によって互いに電気的に
連結されている。このように構成することにより、その
センサ5を例えば図3に示されているエアバッグ装置の
作動制御装置に組み込んだ場合を考えると、第1及び第
3電極4a,4cに接続される出力線6,7のいずれか
一方が断線しても、他方の出力線7,6から出力を確実
に得ることができる。その場合、第1及び第3電極4
a,4cに生じた電圧がともに出力されるので、センサ
5のセンサ機能が低下するようなことはない。すなわ
ち、この圧電型加速度センサ5においては、第1及び第
3電極4a,4cを連結するとともに、それらの各電極
4a,4cにそれぞれ出力線6,7を接続することによ
り、冗長系が形成される。同様に、第2及び第4電極4
b,4dにそれぞれ接続される入力線18,19のいず
れか一方が断線しても、他方の入力線19,18からそ
れら第2及び第4電極4b,4dに診断パルス信号を確
実に入力することができるので、センサ5の自己診断機
能が低下することはない。すなわち、この場合にも、冗
長系が形成される。 【0023】以上説明したように、本発明において用い
られる圧電型加速度センサ5は、加速度を検出するセン
サ機能に加えて、センサ自体の正常又は異常を診断する
自己診断機能をも有するものとなっている。そして、そ
の診断時にエアバッグ装置等の乗員拘束装置が誤作動す
ることもないようにされている。したがって、その圧電
型加速度センサ5を備えた乗員拘束装置の制御装置の診
断は、その乗員拘束装置を車両に搭載したままの状態で
行うことができる。その結果、診断が極めて正確に行わ
れるようになり、センサ5を常に正常状態に維持するこ
とが可能となる。 【0024】なお、上記説明においては、圧電型加速度
センサ5の電極4を4分割するようにしているが、本発
明はこれに限定されるものではなく、分割数は適宜設定
することができる。例えばその電極4は2分割したもの
とすることもできる。その場合には、電極4の一方を信
号出力用として使用し、他方を診断パルス信号入力用と
して使用するようにすればよい。しかしながら、そのよ
うにすると、入出力線がそれぞれ1本ずつとなるので、
冗長系は形成されない。冗長系が形成されるようにする
ためには、電極4は4分割以上に分割することが望まし
い。また、その圧電型加速度センサ5を用いる乗員拘束
装置として、エアバッグ装置を例に挙げて説明したが、
その加速度センサ5を用いた制御装置は、自動車の衝突
時に作動する安全ベルト装置など、他の乗員拘束装置に
も適用することができる。 【0025】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧電型加速度センサの圧電素子に設けられる
電極を複数個に分割して、分割した電極の一部を信号出
力用の出力端子とするとともに、残りを診断電圧信号入
力用の入力端子とするようにしているので、そのセンサ
は、車両の加速度を検出するセンサ機能のほかに、セン
サ自体の状態を自己診断する診断機能をも併せ有するも
のとなる。そして、その出力端子から出力される電圧が
所定値より大きいときには乗員拘束装置を作動させるよ
うにしているので、従来の乗員拘束装置の制御装置と同
様に機能させることができる。また、入力端子に入力す
る診断電圧信号を、そのとき出力端子から出力される信
号によっては乗員拘束装置の駆動回路が働かない信号と
しているので、診断時に乗員拘束装置が誤作動すること
も防止することができる。したがって、乗員拘束装置を
車両に搭載したまま、いつでもその診断を行うことが可
能となり、その制御装置を常に正常状態に保つことがで
きる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an occupant restraint device for controlling the operation of an occupant restraint device such as an airbag device. The present invention relates to a control device for an occupant restraint device using a piezoelectric acceleration sensor including a piezoelectric element that generates a corresponding voltage. 2. Description of the Related Art An automobile is often equipped with an occupant restraint device such as an airbag device for protecting an occupant in the event of a collision. Such occupant restraint systems are typically only activated in the event of a vehicle collision. Therefore, it is necessary to use a sensor for detecting a vehicle collision in a control device for controlling the operation of the occupant restraint device. An acceleration sensor is generally used as the collision detection sensor. When the acceleration sensor detects a deceleration of the vehicle larger than a predetermined value, that is, a negative acceleration, it is determined that a collision has occurred in the vehicle, and the occupant restraint device is driven. [0003] Conventionally known as a control device for an occupant restraint device using such an acceleration sensor is an operation control device for an airbag device as disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-22377. is there. In the control device, a piezoelectric acceleration sensor is used to operate the airbag device at the time of a collision of an automobile. In a piezoelectric acceleration sensor, a plate-shaped piezoelectric element is attached so as to be distorted in accordance with the magnitude of acceleration at that time, and a change in the amount of electricity generated due to the distortion is taken out. Therefore, the piezoelectric element is provided with electrodes for detecting a change in the amount of electricity on one or both surfaces. Since such a piezoelectric acceleration sensor has a simple structure, is small and lightweight, and has a wide measurement level range, it is most often used for a control device such as an occupant restraint device mounted on an automobile. The control device described in the above publication is
The acceleration generated in the vehicle is constantly detected by such a piezoelectric acceleration sensor, a voltage corresponding to the magnitude of the acceleration at that time is generated, and when the detected voltage is equal to or higher than a predetermined value, the inflator is activated to operate the airbag. Is expanded and deployed. Conventionally, a piezoelectric acceleration sensor used for a control device of such an occupant restraint system is considered to be sufficient for the purpose of detecting only acceleration, and the electrode provided on one surface of the piezoelectric element is a single electrode. It was supposed to be. [0005] By the way, an occupant restraint device such as an airbag device must be reliably operated at the time of a vehicle collision. On the other hand, if it operates even during normal traveling, it may hinder driving. Therefore, the acceleration sensor for detecting the collision needs to be always kept normally in order to accurately detect the acceleration generated in the vehicle at that time. Therefore, it is essential that the acceleration sensor used in the control device of such an occupant restraint device be periodically diagnosed. However, the conventional piezoelectric acceleration sensor has only a sensor function for detecting acceleration as described above. Therefore, in order to perform the diagnosis, it is necessary to provide special auxiliary equipment such as a vibration device and mechanically apply vibration, impact, and the like to the sensor. Such ancillary equipment is generally large and cannot be always mounted on a general automobile such as a passenger car.
In addition, for example, in the case of an airbag device, once activated, it cannot be reused. Therefore, when diagnosing the sensor in this manner, it is necessary to prevent the inflator from erroneously operating. for that reason,
When diagnosing a piezoelectric acceleration sensor, it is necessary to remove only the sensor part from the vehicle. As a result, in the case of a vehicle equipped with a conventional occupant restraint system using a piezoelectric acceleration sensor, the vehicle itself must be regularly brought to a maintenance shop or the like in order to diagnose the acceleration sensor. Have been. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a piezoelectric acceleration sensor used in a control device of an occupant restraint apparatus while the occupant restraint apparatus is installed in a vehicle. It is an object of the present invention to obtain a control device for an occupant restraint device, which can easily make a diagnosis at any time. According to the present invention, a voltage corresponding to the acceleration of a vehicle is generated by a piezoelectric acceleration sensor. In the control device of the occupant restraint device that operates the restraint device, the electrode attached to the piezoelectric element of the acceleration sensor is divided into a plurality of parts, and a part of the electrodes is used as a signal corresponding to the distortion of the piezoelectric element. The electrodes are used as output terminals, and the rest of the electrodes are used as input terminals to which a diagnostic voltage signal is input. A drive circuit for operating the occupant restraint device and a diagnostic circuit for performing self-diagnosis of the piezoelectric acceleration sensor are connected to the output terminal. The diagnostic voltage signal is a signal in which the drive circuit of the occupant restraint device does not operate depending on the signal output from the output terminal when the diagnostic voltage signal is input, for example, a sufficiently low voltage signal. With this configuration, when acceleration occurs in the vehicle, the piezoelectric element of the piezoelectric acceleration sensor is distorted, and a voltage signal corresponding to the acceleration at that time is output from its output terminal. That is, the acceleration is detected by the sensor. When the acceleration at that time is extremely large and a voltage equal to or higher than a predetermined value is output from the acceleration sensor, it is determined that the vehicle has collided, and the drive circuit for operating the occupant restraint device is driven.
On the other hand, when a diagnostic voltage signal is input to the input terminal of the piezoelectric acceleration sensor, when the sensor is normal, distortion occurs in the piezoelectric element in proportion to the input voltage. That is,
This is equivalent to a state where the piezoelectric element is distorted by the acceleration of the vehicle. Then, a voltage signal of a predetermined magnitude is output from the output terminal of the piezoelectric acceleration sensor. Therefore, the voltage signal confirms that the sensor is normal. Further, if the sensor is abnormal, even if a diagnostic voltage signal is input, a voltage signal of a magnitude corresponding to the input signal is not output from the output terminal. Alternatively, no voltage signal is output. Thereby, it is recognized that the sensor is abnormal. In this case, since the diagnostic voltage signal is a signal that does not activate the drive circuit of the occupant restraint device, the occupant restraint device does not operate even if the diagnostic voltage signal is input to the piezoelectric acceleration sensor. Thus, the piezoelectric acceleration sensor has a sensor function of detecting acceleration and a self-diagnosis function of detecting abnormality of the sensor itself. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an example of a piezoelectric acceleration sensor used in a control device of an occupant restraint system according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the sensor, and FIG. It is the top view of the principal part of the sensor seen from the arrow A direction. As is apparent from FIG. 1, the piezoelectric acceleration sensor includes a cylindrical case 1. The case 1 is formed of a metal or a conductive resin, and has a protruding portion 1a at the center of the bottom surface. The center of the circular vibrator 2 made of a thin metal plate is fixed to the protruding portion 1a by an appropriate fixing means. The outer peripheral edge of the vibrator 2 is free, and the outer peripheral edge can be displaced relative to the case 1 by bending and deforming the vibrator 2.
One surface of a piezoelectric element 3 formed of piezoelectric ceramics is surface-bonded to the vibrator 2. A thin plate-shaped electrode 4 made of silver is attached to the other surface of the piezoelectric element 3. As is apparent from FIG. 2, the electrode 4 is divided into four parts. Then, the divided first to fourth electrodes 4a to 4d
Are insulated from each other. In this way,
A piezoelectric acceleration sensor 5 is formed. When the piezoelectric acceleration sensor 5 is used as a vehicle collision detection sensor, the case 1 is fixed to the vehicle body such that the vibrator 2 is bent by the collision. For example, the axis of the case 1 is made to coincide with the traveling direction of the vehicle. The vibrator 2 is grounded via the case 1 and the vehicle body. FIG. 3 is a circuit diagram showing an operation control device of an automobile airbag device as an example of a control device of an occupant restraint device according to the present invention, in which the piezoelectric acceleration sensor 5 is incorporated. As is apparent from this figure, the first and third electrodes 4a and 4a of the piezoelectric acceleration sensor 5 facing each other.
The first and second output lines 6 and 7 are connected to c, respectively. The output lines 6 and 7 are connected to one and connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 8. The amplifier 8
Are connected to the first calculation circuit 9. Also,
The output side of the calculation circuit 9 is connected to the first drive circuit 10. The drive circuit 10 is connected to the base of a first transistor 12 that forms a first switch of an inflator 11 that inflates and deploys an airbag. The energizing circuit of the inflator 11 includes the inflator 11
As a second switch, another second transistor 1
3 is provided in parallel with the first transistor 12. The output terminal of the amplifier 8 is also connected to the base of the second transistor 13 via the second calculation circuit 14 and the second drive circuit 15. Further, the inflator 11 has a third
It is connected to a power supply 17 via a switch 16. The third switch 16 is operated by, for example, a mechanical acceleration sensor that detects acceleration by an inertial body. The first and second calculation circuits 9, 14 are only activated when the output of the amplifier 8, which has a magnitude corresponding to a very large deceleration, such as occurs in a vehicle during a collision, is input.
Output signals are sent to the first and second drive circuits 10 and 15, respectively. Therefore, when the output of the amplifier 8 is relatively small, no signal is output from any of the calculation circuits 9 and 14. On the other hand, the first and second input lines 18 and 19 are connected to the second and fourth electrodes 4b and 4d of the piezoelectric acceleration sensor 5, respectively.
Are connected respectively. Those input lines 18, 19
Are connected to a single line and connected to the pulse generation circuit 20. A diagnosis circuit 21 is also connected to the pulse generation circuit 20. The output terminal of the amplifier 8 is connected to the diagnostic circuit 21, and the output side of the diagnostic circuit 21 is connected to the display lamp 22. The pulse signal generated from the pulse generation circuit 20 has a relatively low voltage. Next, the operation of the operation control device for an airbag device configured as described above will be described. As described above, the piezoelectric acceleration sensor 5 is fixed to the vehicle body, for example, such that the axis of the case 1 coincides with the traveling direction of the automobile. Therefore, when the vehicle starts running and acceleration occurs in the vehicle, the vibrator 2 of the sensor 5 bends in accordance with the acceleration, and the outer peripheral edge is displaced relative to the case 1. The relative displacement of the vibrator 2 causes distortion in the piezoelectric element 3 in proportion to the relative displacement, and the piezoelectric element 3 generates a voltage having a magnitude proportional to the amount of the distortion. The voltage is output from the first and third electrodes 4a and 4c. That is, the first and third electrodes 4a, 4c
Constitutes an output terminal of the sensor 5. In that case, the first
Since the third electrode 4a and the third electrode 4c are arranged to face each other, their outputs are averaged. Therefore, the voltage signals output from the electrodes 4a and 4c have higher accuracy. Thus, the acceleration generated in the vehicle is detected by the piezoelectric acceleration sensor 5. Output signals from the first and third electrodes 4a and 4c are input to the non-inverting input terminal of the amplifier 8 through the first and second output lines 6 and 7, and are amplified. The amplified output signal is input to the first and second calculation circuits 9 and 14. When the acceleration of the vehicle is smaller than the predetermined value, the output of the amplifier 8 is also small, so that each of the calculation circuits 9 and 14 does not emit any output signal. Therefore, the airbag device does not operate. When the vehicle receives a large deceleration exceeding a predetermined value due to a collision or the like, the output signal of the sensor 5 becomes extremely large. Therefore, each of the calculation circuits 9 and 14 determines the result by an operation and generates an output signal. Then, the respective drive circuits 10 and 15 are operated by the output signal, and the first and second transistors 12 and 13 are turned on. That is, the first and second switches are closed. On the other hand, when such a large deceleration occurs in the vehicle, the mechanical acceleration sensor also operates, so that the third switch 16 is also closed. Therefore, the energization circuit of the inflator 11 is closed. As a result, the inflator 11 operates to explode the explosive and inflate an airbag (not shown). Thereby, the occupant is held in the seat. In that case, the first calculation circuit 9, the first
Since the circuit including the drive circuit 10 and the first transistor 12 and the circuit including the second calculation circuit 14, the second drive circuit 15, and the second transistor 13 are provided in parallel, one of the circuits is provided. Even if it fails, the airbag device operates. That is, the piezoelectric acceleration sensor 5
, Constitute a redundant system. Further, even if one of the first and second switches and the third switch 16 is closed for some reason even if the deceleration of the vehicle is not large, the energizing circuit of the inflator 11 is not closed. Therefore, the inflator 11 does not operate, and malfunction of the airbag device is prevented. In this way, the operation control device of the airbag device constantly monitors the acceleration generated in the vehicle, and reliably operates the airbag device in the event of a collision of the vehicle. Can be prevented. On the other hand, in diagnosing whether the piezoelectric acceleration sensor 5 operates normally, the pulse generation circuit 20 outputs a diagnostic voltage pulse signal. The pulse signal is input to the second and fourth electrodes 4b and 4d of the sensor 5. That is, the second and fourth electrodes 4b, 4d
Are input terminals for a diagnostic voltage signal. When the sensor 5 operates normally, the piezoelectric element 3 is distorted when receiving a voltage based on such a pulse signal. That is, the piezoelectric element 3 is in the same state as when a force is applied mechanically. Therefore, the piezoelectric element 3 generates a voltage proportional to the distortion. Then, the generated voltage is output from the first and third electrodes 4a and 4c, which are output terminals, and the output signal is amplified by the amplifier 8 and input to the diagnostic circuit 21. The diagnostic circuit 21 includes a pulse generation circuit 2
A diagnostic pulse signal from 0 is also input. Diagnostic circuit 2
1 judges whether the signal output from the sensor 5 is a set signal with respect to the diagnostic pulse signal. If the output signal is as set, the sensor 5 determines that the sensor 5 is normal, and the diagnostic circuit 21 turns on the display lamp 22. Therefore, it is confirmed that the piezoelectric acceleration sensor 5 operates normally. When the sensor 5 is in an abnormal state such as a failure, the piezoelectric element 3 does not generate any distortion or receives the distortion even when receiving the voltage based on the diagnostic pulse signal from the pulse generating circuit 20. Even if it occurs, the distortion is not proportional to the magnitude of the voltage of the diagnostic pulse signal. And
The magnitude of the voltage generated by the distortion is not proportional to the magnitude of the voltage of the diagnostic pulse signal. Therefore, no signal is output from the sensor 5, or even if it is output, it becomes a failure signal that is not a setting signal corresponding to the diagnostic pulse signal. The diagnostic circuit 21 determines that the sensor 5 is abnormal when the signal from the pulse generation circuit 20 is input, when the signal from the sensor 5 is not input, or when such a defective signal is input. Then, the display lamp 22 is not turned on. Thereby, it is recognized that the piezoelectric acceleration sensor 5 is abnormal. Thus, the second and fourth electrodes 4b, 4b,
The self-diagnosis of the piezoelectric acceleration sensor 5 can be performed by inputting the diagnostic voltage signal to 4d. By the way, the output signal of the sensor 5 at the time of self-diagnosis of the piezoelectric acceleration sensor 5 is also input to the drive circuit of the airbag device. Therefore, the signal may cause the inflator 11 to malfunction. Therefore, in order to avoid such a malfunction,
Output signals of the sensor 5 at the time of diagnosis are calculated by the calculation circuits 9 and 14.
, The drive circuits 10 and 15 do not operate. That is, as described above, the calculation circuit 9,
Reference numeral 14 is designed to output a signal to the drive circuits 10 and 15 only when a signal of a predetermined magnitude, that is, an extremely large signal due to a vehicle collision or the like is input. on the other hand,
The pulse generation circuit 20 is designed to transmit a diagnostic pulse signal having a relatively low voltage, so that the output signal of the sensor 5 at the time of diagnosis is relatively small. Therefore, when the piezoelectric acceleration sensor 5 performs self-diagnosis, the driving circuit 1
0,15 does not work. FIG. 4 shows another example of the piezoelectric acceleration sensor used in the control device of the occupant restraint device according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view similar to FIG. 2. This piezoelectric acceleration sensor 5
In the case of (1), the first electrode 4a and the third electrode 4c are electrically connected to each other by the pair of first connecting portions 23,23. Similarly, the second electrode 4b and the fourth electrode 4d are electrically connected to each other by a pair of second connection portions 24, 24. With this configuration, considering that the sensor 5 is incorporated in, for example, the operation control device of the airbag device shown in FIG. 3, the output line connected to the first and third electrodes 4a and 4c. Even if one of the lines 6 and 7 is broken, an output can be reliably obtained from the other output lines 7 and 6. In that case, the first and third electrodes 4
Since the voltages generated at a and 4c are both output, the sensor function of the sensor 5 does not deteriorate. That is, in the piezoelectric acceleration sensor 5, a redundant system is formed by connecting the first and third electrodes 4a and 4c and connecting the output lines 6 and 7 to the electrodes 4a and 4c, respectively. You. Similarly, the second and fourth electrodes 4
Even if one of the input lines 18 and 19 connected to b and 4d is disconnected, the diagnostic pulse signal is reliably input to the second and fourth electrodes 4b and 4d from the other input line 19 and 18. Therefore, the self-diagnosis function of the sensor 5 does not decrease. That is, also in this case, a redundant system is formed. As described above, the piezoelectric acceleration sensor 5 used in the present invention has a self-diagnosis function for diagnosing whether the sensor itself is normal or abnormal, in addition to a sensor function for detecting acceleration. I have. At the time of the diagnosis, an occupant restraint device such as an airbag device does not malfunction. Therefore, the diagnosis of the control device of the occupant restraint device including the piezoelectric acceleration sensor 5 can be performed while the occupant restraint device is mounted on the vehicle. As a result, the diagnosis is performed very accurately, and the sensor 5 can be always maintained in a normal state. In the above description, the electrode 4 of the piezoelectric acceleration sensor 5 is divided into four parts. However, the present invention is not limited to this, and the number of divisions can be set as appropriate. For example, the electrode 4 may be divided into two parts. In that case, one of the electrodes 4 may be used for signal output, and the other may be used for diagnostic pulse signal input. However, in such a case, since each of the input and output lines becomes one,
No redundant system is formed. In order to form a redundant system, it is desirable that the electrode 4 be divided into four or more. Also, as an occupant restraint device using the piezoelectric acceleration sensor 5, an airbag device has been described as an example,
The control device using the acceleration sensor 5 can be applied to other occupant restraint devices such as a safety belt device that operates at the time of an automobile collision. As is apparent from the above description, according to the present invention, the electrode provided on the piezoelectric element of the piezoelectric acceleration sensor is divided into a plurality of parts, and a part of the divided electrodes is used as a signal. Since the output terminal is used as an output terminal and the remaining input terminal is used as an input terminal for inputting a diagnostic voltage signal, the sensor performs self-diagnosis of the state of the sensor itself in addition to the sensor function for detecting vehicle acceleration. It also has a diagnostic function to perform. When the voltage output from the output terminal is greater than a predetermined value, the occupant restraint device is operated, so that it can function in the same manner as a conventional control device for an occupant restraint device. Further, since the diagnostic voltage signal input to the input terminal is a signal in which the drive circuit of the occupant restraint device does not operate depending on the signal output from the output terminal at that time, malfunction of the occupant restraint device during diagnosis is also prevented. be able to. Therefore, the diagnosis can be performed at any time while the occupant restraint device is mounted on the vehicle, and the control device can always be kept in a normal state.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による乗員拘束装置の制御装置に用いら
れる圧電型加速度センサの一例を示す縦断面図である。 【図2】その圧電型加速度センサを図1の矢印A方向か
ら見た要部の平面図である。 【図3】本発明による乗員拘束装置の制御装置の一例と
しての自動車のエアバッグ装置の作動制御装置を示す回
路図である。 【図4】本発明において用いられる圧電型加速度センサ
の他の例を示す、図2と同様の平面図である。 【符号の説明】 3 圧電素子 4 電極 4a 第1電極(出力端子) 4b 第2電極(入力端子) 4c 第3電極(出力端子) 4d 第4電極(入力端子) 5 圧電型加速度センサ 9 第1計算回路 10 第1駆動回路 11 インフレータ 14 第2計算回路 15 第2駆動回路 20 パルス発生回路 21 診断回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a piezoelectric acceleration sensor used for a control device of an occupant restraint device according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of a main part of the piezoelectric acceleration sensor as viewed from the direction of arrow A in FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing an operation control device of an airbag device of an automobile as an example of a control device of an occupant restraint device according to the present invention. FIG. 4 is a plan view similar to FIG. 2, showing another example of a piezoelectric acceleration sensor used in the present invention. [Description of Signs] 3 Piezoelectric element 4 Electrode 4a First electrode (output terminal) 4b Second electrode (input terminal) 4c Third electrode (output terminal) 4d Fourth electrode (input terminal) 5 Piezoelectric acceleration sensor 9 First Calculation circuit 10 First drive circuit 11 Inflator 14 Second calculation circuit 15 Second drive circuit 20 Pulse generation circuit 21 Diagnostic circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 21/00 G01P 15/00 G01P 15/09 B60R 21/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01P 21/00 G01P 15/00 G01P 15/09 B60R 21/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.少なくとも一方の面に電極が設けられ、車両に加速
度が生じたときその加速度の大きさに応じて歪むように
して前記車両に取り付けられる圧電素子からなり、その
圧電素子の歪みに伴う電気量の変化を前記電極から取り
出すことにより、そのときの加速度に対応した電圧を発
生する圧電型加速度センサを備え、 その圧電型加速度センサから出力される検出電圧が所定
値以上のとき乗員拘束装置を作動させるように構成され
ている乗員拘束装置の制御装置において;前記電極が複
数個に分割して形成されており、その分割された電極の
一部は前記圧電素子の歪みに対応した信号を出力する出
力端子とされるとともに、前記電極の他部は診断電圧信
号が入力される入力端子とされていて、 前記出力端子に、前記乗員拘束装置を作動させる駆動回
路と、前記圧電型加速度センサを自己診断する診断回路
とが接続され、 前記入力端子に入力される前記診断電圧信号が、そのと
き前記出力端子から出力される信号によっては前記駆動
回路が働かない信号とされていることを特徴とする、圧
電型加速度センサを備えた乗員拘束装置の制御装置。
(57) [Claims] An electrode is provided on at least one surface, and comprises a piezoelectric element attached to the vehicle so as to be distorted according to the magnitude of the acceleration when acceleration is generated in the vehicle. A piezoelectric acceleration sensor that generates a voltage corresponding to the acceleration at that time by taking out from the electrodes, and is configured to operate the occupant restraint device when a detection voltage output from the piezoelectric acceleration sensor is equal to or more than a predetermined value. The electrode is divided into a plurality of parts, and some of the divided electrodes are output terminals for outputting a signal corresponding to the distortion of the piezoelectric element. In addition, the other part of the electrode is an input terminal to which a diagnostic voltage signal is input, and a drive circuit for operating the occupant restraint device is provided to the output terminal. And a diagnostic circuit for performing self-diagnosis of the piezoelectric acceleration sensor, wherein the diagnostic voltage signal input to the input terminal is a signal at which the drive circuit does not operate depending on a signal output from the output terminal at that time. A control device for an occupant restraint device provided with a piezoelectric acceleration sensor.
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