JP2972559B2 - 速度変位測定を用いた車両衝突感知装置及び方法 - Google Patents
速度変位測定を用いた車両衝突感知装置及び方法Info
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Description
テムに関し、更に詳しくは、速度変位測定法(metr
ic)を用いて車両衝突を感知する方法及び装置に関す
る。
衝突に応答して安全拘束具を付勢する車両安全拘束シス
テムは、この技術分野において知られている。このよう
なシステムは、しばしば、車両に設置された加速度計を
含んでおり、マイクロコンピュータなどのコントローラ
が、該加速度計の出力をモニタする。コントローラは、
加速度計出力に基づいて、安全拘束具を付勢すべきであ
る拡開(deployment)衝突イベントと安全拘
束具を付勢すべきでない非拡開衝突イベントとを区別す
るのに用いられるアルゴリズムを含んでいる。これらの
アルゴリズムは、「衝突測定法(crash metr
ics)」として知られている。ある既知の衝突測定法
においては、加速度に基づいて、衝突速度を時間の関数
として、又は、衝突変位を時間の関数としてモニタす
る。衝突速度又は衝突変位が関連するスレショルド値を
超える場合には、拘束具が付勢される。固定されたスレ
ショルド値又は時間の関数として変動するスレショルド
値を用いることが知られている。
て車両衝突を感知する方法及び装置が提供される。衝突
速度は、衝突変位の関数として変動する可変の速度スレ
ショルド値と比較される。本発明による装置は、衝突速
度値を決定する手段と衝突変位値を決定する手段とを備
えている。スレショルド決定手段が、前記衝突変位値と
関数関係をもつ速度スレショルド値を決定する。この装
置は、更に、前記速度決定手段と前記スレショルド決定
手段とに動作的に接続されており、前記衝突速度値が前
記速度スレショルド値よりも大きなときには、車両衝突
条件を示す信号を提供する制御手段を備えている。
は、車両上に設置された加速度計によって提供される衝
突加速度信号に応答して決定される。側面衝撃を感知す
るためには、加速度計は、感度軸が車両の側方の加速度
を感知するように方向付けられて、車両上に設置されて
いる。この構成では、エアバッグが車両に設置され、車
両の搭乗者の側方の移動を拘束する。可変のスレショル
ド値は、本発明のある実施例によれば、衝突変位の放物
関数として決定される。この可変スレショルド値は、別
の実施例によれば、(i)第1の変位値と第2の変位値
との間では線形に増加し、(ii)前記第2の変位値と第
3の変位値との間では一定値であり、(iii)前記第3
の変位値と第4の変位値との間では線形に減少し、(i
v)前記第4の変位値よりも大きな変位値に対しては一
定値である、関数に従って決定される。
両加速度を感知するステップと、前記感知された加速度
から衝突速度値を決定するステップと、前記決定された
衝突速度値から衝突変位値を決定するステップと、を含
んでいる。速度スレショルド値は、前記決定された変位
値に応答して決定される。この方法は、更に、前記決定
された速度値と前記決定された速度スレショルド値とを
比較するステップと、前記比較するステップが前記決定
された速度値が前記決定された速度スレショルド値より
も大きいことを示すときは、付勢信号を提供するステッ
プと、を含んでいる。
システム10が車両ドア12内に設置された状態が示さ
れている。側面拘束システム10は、エアバッグ・アセ
ンブリ16に動作的に接続されているコントローラ14
を備えており、該コントローラは好ましくはマイクロコ
ンピュータで構成される。エアバッグ・アセンブリ16
は、車両ドア12の内部の内装パネル17に接触して設
置されている。当業者であれば、エアバッグ・アセンブ
リ16は、ドア・アーム・レスト(図示せず)や搭乗者
のシート(図示せず)の側面などの他の位置に設置する
ことができることを、容易に理解するであろう。エアバ
ッグ・アセンブリ16は、エアバッグ・ハウジング20
の内部に収納されている。カバー22が、エアバッグ・
ハウジング20の1つの側面を形成し、収納されたエア
バッグ18を覆っている。カバー22は、エアバッグ1
8の膨張の際に容易に開くように設計されている。
的に接続されている。膨張流体源24は、発火可能なガ
スを生じる材料及び/又は加圧流体が収納された容器で
ある。点火装置(igniter)すなわちスキブ(s
quib)26が、膨張流体源24に動作的に接続さ
れ、付勢された際には、エアバッグ18の膨張を実行す
る。点火装置18は、コントローラ14によって制御さ
れている。コントローラ14は、加速度計28に動作的
に接続されている。加速度計28は、側方衝突イベント
又は側面衝撃の間に生じる車両の側方加速度を示す加速
度信号30を出力する。種々のタイプの既知の加速度セ
ンサ中の任意のものを用いることができる。加速度計2
8は、その感度軸29が、車両の長軸と垂直になるよう
に方向付けらている。このように方向付けることによ
り、加速度計28は、車両の長軸に垂直な成分を有する
衝突に対して高感度で検出できることになる。別の実施
例では、加速度計28を、車両ドア内ではなく車両の別
の位置に、その感度軸が車両の長軸に垂直になるよう
に、設置することができる。
が、加速度計28から供給される加速度信号30をモニ
タしている。コントローラ14の内部のアナログ・デジ
タル(A/D)変換器32が、アナログ信号である加速
度信号30をデジタルの加速度信号に変換する。変換率
は既知のサンプリング規準に従って選択され、アナログ
信号の加速度信号30の信頼できるデジタル出力が得ら
れる。それぞれのタイミングのアナログ・デジタル変換
の後で、A/D変換器32は、デジタルの加速度信号3
4を、速度決定機能すなわち速度演算回路36に提供す
る。加速度信号34は、変換タイミングにおける加速度
信号30のアナログ値に対応するデジタル値を有する。
衝突速度値を決定し、加速度信号に応答して衝突速度信
号38を出力する。衝突速度信号38の値は、加速度信
号を積分することによって決定される。マイクロコンピ
ュータでは、この積分は、デジタル変換された加速度信
号34の値を順次加算することによって達成される。変
換器32がアナログ・デジタル変換を行うたびに、新た
に変換された値が速度演算回路36に提供される。速度
演算回路36は、この新たに変換された値と、それまで
に加算された値とを加算する。加算の結果は、衝突速度
を示す値を有する信号、すなわち衝突速度信号38とし
て出力される。
走行している場合、すなわち、加速度も減速度も生じて
いない場合には、デジタルに変換された加速度信号34
と衝突速度信号38との値は、共にゼロである。車両が
別の車両によって側面に衝突されると、この車両は、突
然の加速度を有することになり、これによりアナログの
加速度信号30はゼロではないある値を有することにな
る。この非ゼロの加速度信号30が第1のタイミングで
A/D変換器32によって変換され、変換された後のデ
ジタル加速度信号34がa1の値を有するものとする。
速度演算回路36は、a1とそれ以前の値、この場合は
ゼロであるが、とを加算し、a1の値を有する衝突速度
信号38を提供する。第2のタイミングでA/D変換器
32によって変換された加速度信号34が、a2の値を
有するものとすると、速度演算回路36は、a2とそれ
以前の値a1とを加算し、(a1+a2)の値を有する衝
突速度信号38を出力する。第3のタイミングでA/D
変換器32によって変換された加速度信号34が、a3
の値を有するものとすると、速度演算回路36は、a3
とそれ以前の値(a1+a2)とを加算し、(a1+a2+
a3)の値を有する衝突速度信号38を出力する。
ロ帰還)回路39を含んでいる。このゼロ・リターン回
路39は、加速度信号がゼロになるときに、タイマを使
用せずに衝突速度信号38をゼロにリセットする。本発
明の一実施例によれば、ゼロ・リターン回路39は、速
度信号から小さな値の定数を反復的に減算して、衝突速
度信号38を徐々にゼロまで減少させる。衝突速度信号
38がゼロに達した際には、ゼロ・リターン回路は、減
算を停止する。別の実施例では、ゼロ・リターン回路3
9は、決定された速度信号の値の僅かな割合を該速度信
号から減算する。速度信号の値が所定の値まで減少して
からは、速度信号からある定数を減算して、ゼロに達す
るまでその減算を反復実行する。この後者の実施例にお
いては、前者の実施例とほとんど同様に機能するが、衝
突速度信号38の更新された値は、所定の値に至るまで
は指数関数的に、その後では線形に、値がゼロになるま
でゼロに収束していく。これ以外のゼロ・リターン回路
の構成を用いることもできることは言うまでもない。ゼ
ロ・リターン回路39を用いたことの目的は、加速度が
累算されてその結果エアバッグが不所望に拡開しないよ
うにすることである。ゼロ・リターン回路39により、
真の車両衝突状態が示されない、すなわち「古い」加速
度値の影響を除去することができる。
提供される。変位決定回路40は、衝突速度信号38を
積分することによって衝突変位の値を決定し、衝突変位
信号42を出力する。マイクロコンピュータでは、この
積分は、衝突速度信号38を時間経過にしたがって加算
することによって達成される。変位決定回路40は、そ
れに関連して、所定の衝突速度信号38がゼロになる際
に衝突変位信号の値を徐々にゼロに戻すためのゼロ・リ
ターン(ゼロ帰還)回路41を有している。
には、衝突速度信号38と衝突変位信号42とは、共に
値はゼロである。加速度計28から加速度信号30が出
力されると、速度決定回路40が速度値V1を決定す
る。この際に、変位決定回路40が、V1とそれ以前の
値(この場合はゼロ)とを加算し、V1の値を有する更
新された衝突変位信号42を出力する。速度決定回路3
6による次のタイミングでの衝突速度信号38の値がV
2であれば、変位決定回路40は、V2と衝突変位信号
42のそれ以前の値(V1)とを加算し、(V1+V2)
の値を有する更新された衝突変位信号42を出力する。
同様にして、その次のタイミングでの衝突速度信号38
の値がV3である場合には、変位決定回路40は、V3と
衝突変位信号42のそれ以前の値とを加算し、(V1+
V2+V3)の値を有する更新された衝突変位信号42を
出力する。速度信号38をゼロに戻す場合は、ゼロ・リ
ターン回路41は、所定の衝突変位信号42を、ゼロ・
リターン回路39に関連して上記に説明したように、徐
々にゼロに戻す。これによって、変位の累積による影響
が除去される。
定回路44に提供される。速度スレショルド決定回路4
4は、衝突変位信号42の値と関数関係を有する速度ス
レショルド信号46を提供する。衝突変位信号42の値
と速度スレショルド信号46の値との間の種々の関数関
係が、本発明ではあらかじめ考慮されている。この関数
関係は、それぞれの車両のプラットフォームに対して、
経験的に決定されることが好ましい。速度スレショルド
信号46は、比較器48の一方の入力へ供給され、一
方、衝突速度信号38が比較器48の他方の入力に供給
されている。比較器48は、衝突速度信号38の値と速
度スレショルド信号46の値とを比較する。衝突速度信
号38の値が速度スレショルド信号46の値よりも小さ
いときには、比較器48の出力信号50が低レベルであ
り、これにより、非拡開衝突状態すなわち非衝突イベン
トを示している。衝突速度信号38の値が速度スレショ
ルド信号46の値よりも大きいときには、比較器48の
出力信号50が高レベルであり、これは拡開衝突状態を
示している。
ブリ16に付勢信号すなわち比較器48の出力信号50
を提供して、バッグの拡開を制御する。比較器48の出
力信号50は、トランジスタ52のベースに接続されて
おり、トランジスタ52のエミッタは接地され、コレク
タはスキブ26の一端に接続されている。スキブ26の
他端は、ダイオード54を介してバッテリ(電源)に接
続されている。衝突条件がエアバッグ16の拡開を要求
するときには、出力信号50は高レベルであり、これに
より、トランジスタ52をオンして十分な電流をスキブ
26に流し、スキブ26をトリガさせる。コンデンサ5
6がグランドとダイオード54のカソードとの間に接続
されている。コンデンサ56は、この技術分野では公知
なように、車両のバッテリが車両の衝突の間に万一断絶
された場合でも、スキブ26に十分な電流が与えられる
ように、バックアップ電源として機能する。
46と衝突変位信号42との間の関数関係が示されてい
る。速度スレショルド信号46の値(VTで示す)が縦
軸上に示され、衝突変位信号42の値(Xで示す)が横
軸上に示されている。衝突変位信号がゼロ、すなわち変
位ゼロでは、速度スレショルド信号46はVT0の初期値
を有し、この値は車両に関連して経験的に決定される。
変位の値がゼロからX1では、速度スレショルド値V
Tは、変位の値Xと共に線形に増加する。これによっ
て、システムは、車両エアバッグ16の急速な拡開を要
求する急速進展型の衝突状態を検出することが可能にな
る。X1とX2との間の変位の値に対しては一定の速度ス
レショルド値VTが提供され、従来型の車両衝突状態の
検出が可能になる。X2とX3との間の変位の値に対して
は、速度スレショルドVTは変位の関数として線形に減
少する。これによって、システムは、緩慢進展型の衝突
状態を検出することが可能になる。速度スレショルドV
Tは、変位がX3に等しいか、またはそれを超えるときに
一定の値に設定される。
位との間の関数関係の別の例が図解されている。また、
変位の関数としての4つの異なる衝突イベントに対する
速度の値が図解されている。縦軸は衝突速度であり、横
軸は衝突変位Xである。101〜104の線はそれぞ
れ、1)ドア12への50KPH(km/時)での衝
突、2)ドア12への26KPHでの衝突、3)ドア1
2への17KPHでの衝突、4)ドア12をそれた、す
なわちドア12に直接ではなく車両の側面への、50K
PHでの衝突、を表している。それぞれの線は、衝突速
度と衝突変位とがそれに伴う衝突状態についてどのよう
に関連しているかを示すものである。線110は、衝突
変位信号42の値の関数として速度スレショルド信号4
6の値を表している。X1よりも小さいか等しい衝突変
位値に対しては、速度スレショルド信号46は第1の反
転した放物線関係を有する。X1よりも大きな衝突変位
値に対しては、速度スレショルド信号46は第2の反転
した放物線関係を有する。
ルド信号46の第1の反転した放物線関係の形状によっ
て、システムは、急速型の拡開衝突において必要である
ように、それほどの変位が生じる前に衝突を検出するこ
とが可能になる。たとえば、50KPHの衝突は、シス
テムに、変位X2で車両エアバッグ16を付勢させるこ
とになる。X1よりも大きい変位に対する速度スレショ
ルド信号46の第2の反転した放物線関係の形状によっ
て、システムは、緩慢型の拡開衝突の間に生じ得るよう
に、より大きな変位を有する衝突状態を検出することが
可能になる。たとえば、50KPHのドアから外れた衝
突状態は、システムに、変位X3で車両エアバッグ16
を付勢させることになる。第2の反転した放物線関係に
よって提供される速度スレショルド信号46の変動がな
ければ(たとえば、一定の速度スレショルドでは)、こ
のようなドアから外れた衝突状態は、更に大きな変位が
生じるまで検出されない可能性があるが、本発明におい
ては検出することができる。
載されている速度スレショルド信号46と衝突変位信号
42との間の関数関係は唯一のものではないことを理解
するであろう。これらの特定の関数関係に関する記述
は、それらの関数関係に本発明を限定することを全く意
図していない。関心の対照である車両のプラットフォー
ムを経験的にテストして所望の拡開条件を予め決定する
ことによって、スレショルド関数もまた決定することが
できる。スレショルド値は、変位の関数の方程式、また
は、スレショルドと変位とに関する予め記憶された値を
有するルックアップテーブルを用いることによって決定
することができる。
れる制御プロセスのフローチャートが示されている。本
発明の好適実施例によれば、コントローラ14は、図5
に示された制御プロセスを実行するようにプログラムさ
れたマイクロコンピュータである。制御プロセスは、ス
テップ70において開始されるが、開始時にコントロー
ラ14は、内部レジスタ、メモリ位置、及びフラグを初
期値に設定する。ステップ72では、コントローラ14
は、加速度センサ28によって提供されるアナログの加
速度信号30をサンプリングする。ステップ72でのサ
ンプリング時間は、加速度信号30のアナログ・デジタ
ル変換の時間に対応する。
そこでは、コントローラ14が、加速度信号を積分する
ことによって、すなわち、サンプリングされた加速度値
とそれまでの所定の加速度値とを加算することによっ
て、衝突速度を決定する。それまでの所定の衝突速度が
Voldであり現在のサンプリングされた加速度値がa1で
あれば、ステップ74において、Voldとa1とが加算さ
れる。ステップ74ではまた、衝突速度の値から小さな
値のリセット定数Cが減算される。定数Cは、衝突速度
をゼロに戻すようにするためのものである。これが上述
したゼロ・リターン回路の機能によって実行される。加
速度値がゼロになるときには、衝突速度値は、それが実
際にゼロになるまで、各サイクルで定数Cだけ減算され
る。速度値は、ゼロよりも小さくなることはできない。
こでは、衝突速度値がゼロよりも大きいかどうかが決定
される。この決定が否定的なものである場合には、プロ
セスはステップ78に進む。ステップ78では、すべて
の変数を初期値にリセットすることによって、制御プロ
セスをリセットする。ステップ78からは、プロセス
は、ステップ72に戻る。ステップ76での決定が肯定
的である場合には、プロセスは、ステップ80に進む。
ステップ80では、衝突速度の値を積分することによっ
て衝突変位値を決定する。上述のように、この積分は、
加算によって行われる。
で、制御プロセスはステップ82に進み、そこでは、速
度スレショルドVTが決定される。衝突変位と速度スレ
ショルドVTとの間の関数関係は、予め決定されてい
る。図3及び図4が、衝突変位と速度スレショルドとの
間の可能性のある関係を、本発明の2つの実施例に関し
て図解している。コントローラ14は、メモリ内に1つ
の所定の関数関係を記憶しており、それを用いて、ステ
ップ82で速度スレショルドVTを決定する。この関数
関係は、方程式とルックアップ・テーブルに記憶された
値とのどちらかの形態をとる。制御プロセスは、次にス
テップ84に進む。ステップ84では、コントローラ1
4は、ステップ76で決定された衝突速度値を、ステッ
プ82で決定された速度スレショルド値VTと比較す
る。車両エアバッグ16の拡開を要求する衝突状態は、
速度スレショルド値VTよりも大きい衝突速度値となっ
た場合である。そのような衝突条件が得られると、プロ
セスは、ステップ86に進み、そこで、エアバッグ16
が拡開される。しかし、ステップ84が、衝突速度値が
速度スレショルド値VTよりも小さいと決定した場合に
は、プロセスは、ステップ72に戻る。
ば、改良、変更、及び修正を認識することができるであ
ろう。たとえば、本発明は、側面衝撃の検出に関して説
明されてきたが、本発明はまた、前方からの又は後方か
らの衝撃の検出にも応用できる。このような改良、変
更、及び修正が可能であることは当業者にとって明らか
であろう。
る。
す概略ブロック図である。
ショルド値との関係の一例を表すグラフである。
ショルド値との関係の別の例を表すグラフである。
トである。
Claims (7)
- 【請求項1】 車両衝突状態を感知する装置において、 車両の衝突速度値を決定する速度決定手段と、 車両の衝突変位値を決定する変位決定手段と、 前記車両の衝突変位値と関数関係にある速度スレショル
ド値であって、前記車両の衝突変位値が所定の変位基準
値よりも小さいときには、車両の衝突変位値を表す変位
信号の第1の放物線関数によって決定され、前記車両の
衝突変位値が前記変位基準値よりも大きいときには、該
変位信号の第2の放物線関数によって決定される速度ス
レショルド値を提供するスレッショルド決定手段と、 前記速度決定手段と前記スレショルド決定手段とに動作
的に結合されており、前記車両の衝突速度値が前記速度
スレショルド値よりも大きいときに、車両の衝突状態を
示す信号を発生する制御手段とを備えていることを特徴
とする車両衝突感知装置。 - 【請求項2】 車両衝突状態を感知する装置において、 車両の衝突速度値を決定する速度決定手段と、 車両の衝突変位値を決定する変位決定手段と、 前記車両の衝突変位値と関数関係にある速度スレショル
ド値であって、(I)第1の変位値と第2の変位値との
間では線形に増加し、(II)前記第2の変位値と第3
の変位値との間では一定値であり、(III)前記第3
の変位値と第4の変位値との間では線形に減少し、(I
V)前記第4の変位値よりも大きな変位値に対しては一
定値である速度スレショルド値を提供するスレッショル
ド決定手段と、 前記速度決定手段と前記スレショルド決定手段とに動作
的に結合されており、前記車両の衝突速度値が前記速度
スレショルド値よりも大きいときに、車両の衝突状態を
示す信号を発生する制御手段とを備えていることを特徴
とする車両衝突感知装置。 - 【請求項3】 車両の衝突状態を感知する装置におい
て、 車両の加速度を感知して、衝突加速度を示す衝突加速度
信号を提供する加速度感知手段と、 前記衝突加速度信号を積分して、衝突速度を示す衝突速
度信号を提供する速度決定手段と、 前記衝突速度信号を積分して、衝突変位を示す衝突変位
信号を提供する変位決定手段と、 前記衝突変位と関数関係にある値を有する速度スレショ
ルド値であって、前記衝突変位信号が所定の変位基準値
よりも小さいときには該衝突変位信号の第1の放物線関
数によって決定され、前記衝突変位信号が該変位基準値
よりも大きいときには該衝突変位信号の第2の放物線関
数によって決定される速度スレショルド値を提供するス
レショルド決定手段と、 前記衝突速度信号と前記速度スレショルド値とを比較し
て、前記衝突速度信号が前記速度スレショルド値よりも
大きいときに、付勢信号を提供する手段とを備えている
ことを特徴とする車両衝突感知装置。 - 【請求項4】 車両の衝突状態を感知する装置におい
て、 車両の加速度を感知して、衝突加速度を示す衝突加速度
信号を提供する加速度感知手段と、 前記衝突加速度信号を積分して、衝突速度を示す衝突速
度信号を提供する速度決定手段と、 前記衝突速度信号を積分して、衝突変位を示す衝突変位
信号を提供する変位決定手段と、 前記衝突変位と関数関係にある値を有する速度スレショ
ルド値であって、(I)第1の変位値と第2の変位値と
の間では線形に増加し、(II)前記第2の変位値と第
3の変位値との間では一定値であり、(III)前記第
3の変位値と第4の変位値との間では線形に減少し、
(IV)前記第4の変位値よりも大きな変位値に対して
は一定値である速度スレショルド値を提供するスレッシ
ョルド決定手段と、 前記衝突速度信号と前記速度スレショルド値とを比較し
て、前記衝突速度信号が前記速度スレショルド信号より
も大きいときに、付勢信号を提供する手段とを備えてい
ることを特徴とする車両衝突感知装置。 - 【請求項5】 請求項3又は4記載の車両衝突感知装賃
において、該装置はさらに、車両の側面方向の加速度を
感知するように前記加速度感知手段を設置する手段を備
えていることを特徴とする車両衝突感知装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の車両衝突感知装置におい
て、該装置はさらに、側面衝撃の間に搭乗者を拘束する
付勢可能な拘束手段を備えていることを特徴とする車両
衝突感知装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の車両衝突感知装置におい
て、前記拘束手段はエアバッグを含むことを特徴とする
車両衝突感知装置。
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