JP3177624B2 - 車両用安全装置の制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアバッグ装置、シー
トベルト拘束装置等の車両用安全装置の制御システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両の乗員の安全を確保するた
め、エアバッグ装置、シートベルト拘束装置等の各種安
全装置が開発されてきている。この種の安全装置を制御
するシステムではいずれも、車両の衝突時に確実に作動
すること、また通常走行時、誤って作動しないようにす
ること、が要請されている。従来のエアバッグ装置の制
御システムでは、車載バッテリーとグランドとの間に、
スキブ作動回路が設けられている。スキブ作動回路に
は、トランジスタ（メインスイッチング手段）、エアバ
ッグのスキブ（起動素子）、安全スイッチが直列に組み
込まれている。スキブは電流が供給された際、点火して
エアバッグを展開させるものである。

【０００３】制御システムはさらに、車両の加速度を検
出する加速度センサと、この加速度センサからのデータ
に基づいて衝突判定を行うマイクロコンピュータを備え
ている。マイクロコンピュータは衝突判定した時に作動
指令信号を出力して上記トランジスタをオンにしスキブ
の通電を実行する。また、安全スイッチは、通常走行時
には、スキブに電流が流れないようにオフ状態になって
おり、マイクロコンピュータで衝突と判定する衝撃レベ
ルよりも低いレベルの衝撃に感応してオン状態になるよ
うに設計されている。これにより、通常走行時に、マイ
クロコンピュータの暴走で作動指令が出力され、トラン
ジスタがオンすることがあっても、安全スイッチがオフ
状態のままなので、エアバッグの誤展開を防止できる。

【０００４】上記スキブの作動回路にはバッテリーによ
り充電される大容量のコンデンサも接続されている。ス
キブ作動回路とバッテリーとの間のハーネスが切断され
ても、このコンデンサを電源としてスキブ作動回路が働
くため、エアバッグは確実に展開する。

【０００５】上記コンデンサはマイクロコンピュータの
バッグアップ電源としても用いられており、バッテリの
ハーネスが切断された時でも、マイクロコンピュータの
作動が確保される。

【０００６】上記マイクロコンピュータは、トランジス
タのオン時間すなわちスキブへの通電時間を点火に必要
とされる時間に制限することが望ましい。その理由を説
明する。車両衝突時にバッテリーのハーネスが切断した
場合、スキブへの通電時間が長いと、コンデンサの電荷
がスキブ通電のために消費され、マイクロコンピュータ
へのバックアップ電源としての役割を果せなくなってし
まう。そうなると、マイクロコンピュータはそれ以上作
動せず、例えば、エアバッグの制御履歴を不揮発性メモ
リへ書き込むことができなくなる。上記理由のため、ス
キブへの通電時間を必要最小限に制限することが望まれ
ているのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記制御システムでは
トランジスタがオンしている設定時間において、安全ス
イッチは当然オンしていることが期待されている。なぜ
なら、安全スイッチはマイクロコンピュータの衝突判定
レベルよりも低いレベルの衝撃でオンするからである。
このようにトランジスタと安全スイッチの両方がオンの
時のみ、エアバッグが展開される。ところが、衝突の態
様によっては、安全スイッチがチャタリングにより繰り
返しオン、オフすることがある。スキブには安全スイッ
チがオフであれば、たとえトランジスタがオンであって
も通電されない。したがって、トランジスタのオン時間
を安全スイッチのオフを考慮せずに短く設定すると、最
悪のの場合、スキブに十分な通電がなされず、エアバッ
グの展開が起こらないという可能性がある。このため、
実際には、安全スイッチのチャタリングを見込んでトラ
ンジスタのオン時間を長くすることによりエアバックの
展開を確保しているが、オン時間が長い分だけコンデン
サの電荷を多く消耗することになる。そこで、エアバッ
ク展開後のマイクロコンピュータの作動を確保するた
め、コンデンサの容量を大きくしなければならなず、大
型化を免れなかった。 本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、安全装置を
確実に作動させることと、コンデンサを小型化すること
との両立を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用安全装置
の制御システムは上記課題を克服するため、図１に示す
構成を備えている。すなわち制御システムは、車両に作
用する加速度を検出する加速度センサ１と、加速度セン
サ１からの加速度データに基づき衝突の有無を判定する
衝突判定手段２と、衝突判定手段２の衝突判定に応答し
て作動指令信号の出力を開始する作動指令信号出力手段
３と、作動指令信号に応答してオンするメインスイッチ
ング手段４と、車両衝撃によりオンする安全スイッチ５
とを、互いに直列に、かつ起動素子６に対して直列に接
続することにより構成された作動回路７と、作動回路７
に電源として接続されたコンデンサ８と、安全スイッチ
５の動作状態を検出する安全スイッチ状態検出手段９
と、作動指令信号出力手段３からの作動指令信号出力の
情報と安全スイッチ状態検出手段９からの安全スイッチ
の動作状態の情報とに基づいて、起動素子６への実際の
通電を認定する通電認定手段１０と、通電認定手段１０
により認定された起動素子６への実際の通電時間を合計
する通電時間計測手段１１とを備えている。作動指令信
号出力手段３は、通電時間計測手段１１で求められた合
計時間が設定時間に達するまで、作動指令信号の出力を
継続し、合計時間が設定時間に達したとき、作動指令信
号の出力を終了する。

【０００９】

【作用】上記構成の車両用安全装置において、衝突時、
メインスイッチング手段４がオンした状態において、安
全スイッチ５にチャタリング等が起きた場合、安全スイ
ッチ５がオンの時だけ起動素子６への実際の通電がなさ
れ、安全スイッチ５がオフの時は起動素子６への通電は
行われない。そこで、通電認定手段１０は起動素子６へ
の実際の通電を認定する。こうして認定された起動素子
６への実際の通電時間を、通電時間計測手段１１により
計測して合計する。作動終了指令手段１２は、この合計
時間が設定時間に達するまで作動指令信号の出力を継続
し、合計時間が設定時間に達したとき、作動指令信号の
出力を終了し、メインスイッチング手段４をオフさせ
る。これにより、起動素子６には、車両用安全装置を作
動させるのに十分な設定時間だけ電流が供給される。一
方、コンデンサ８には、車両用安全装置作動後にも、例
えば、車両用安全装置の制御履歴を不揮発メモリーに書
き込むための十分な電荷が残される。この結果、安全装
置を確実に作動させることと、コンデンサ８を小型化す
ることとの両立を図ることができる。 また、作動指令信
号出力の情報と安全スイッチの動作状態の情報とに基づ
くことにより、起動素子６への実際の通電の認定を正確
に行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の制御システムをエアバッグ装
置に適用した実施例を図面を参照しながら説明する。図
２は制御システムの回路構成を示している。この制御シ
ステムは、コンデンサ２０とグランドの間に設けられた
スキブ作動回路３０とを備えている。スキブ作動回路３
０には、コンデンサ２０側から順にトランジスタ３１
（メインスイッチング手段）、エアバッグのスキブ３２
（車両用安全装置の起動素子）、安全スイッチ３３が直
列に組み込まれている。コンデンサ２０は昇圧回路を介
してバッテリ（図示しない）に接続されている。上記安
全スイッチ３３は、例えば細長いリードスイッチからな
り、このリードスイッチに沿って移動可能なマグネット
とこのマグネットを押すスプリングが付設されている。
後述するようにマイクロコンピュータ４０が車両衝突と
判定するときの衝撃レベルより低いレベルの衝撃で、マ
グネットがスプリングに抗して移動し、安全スイッチ３
３がオン状態になる。また、安全スイッチ３３は、車両
上において加速度センサ４１とほぼ同位置に配置されて
いる。

【００１１】さらに、制御システムはマイクロコンピュ
ータ４０を有している。このマイクロコンピュータ４０
には、車両の加速度を検出する加速度センサ４１からの
信号が、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）を介して入力され
る。マイクロコンピュータ４０は加速度センサ４１から
のデータに基づいて衝突の有無を判定し、衝突と判定し
たときは、上記トランジスタ３１に作動指令信号を出力
して、トランジスタ３１をオンさせる。また、マイクロ
コンピュータ４０は安全スイッチ３３のスキブ側端子電
圧を入力することにより、安全スイッチ３３の動作状態
を知ることができる。

【００１２】ここで、図３、図４を利用して上記マイク
ロコンピュータ４０によるトランジスタ３１制御の概略
を説明しよう。マイクロコンピュータ４０は安全スイッ
チ３３の動作状態を監視しながら、スキブ３２に設定時
間通電がなされるように、トランジスタ３１を制御す
る。安全スイッチ３３は、車両衝突時に図３に示すよう
に比較的長い時間継続してオンするのが普通である。こ
の場合には、マイクロコンピュータ４０は、安全スイッ
チ３３のオン状態を確認しながら、図３に示すようにト
ランジスタ３１を設定時間（δＴ）だけ継続してオンさ
せる。これにより、スキブ３２は設定時間（δＴ）通電
される。設定時間（δＴ）は３ｍｓで、スキブ３２の点
火を保証するに足る時間であり、必要以上に長くもな
い。

【００１３】上記安全スイッチ３３は車両衝突の態様に
よっては、図４に示すようにチャタリングし小刻みにオ
ン、オフを繰り返す。この場合には、マイクロコンピュ
ータ４０は、トランジスタ３１がオンでしかも、安全ス
イッチ３３がオン状態になっている時間（δＴ１とδＴ
２で示されている）をスキブ３２の通電時間と認識し、
この合計が上記設定時間（δＴ）になるまで、トランジ
スタ３１のオン状態を維持し、この合計時間が設定時間
に達した時に、トランジスタ３１をオフにする。マイク
ロコンピュータ４０は安全スイッチ３３がオフしている
時間（Ｔｏｆｆで示される）時間を、実際にスキブ３２
へ通電されていない時間として認識する。このようにし
て、安全スイッチ３３がチャタリングしていても確実に
スキブ３２に設定時間通電することができ、エアバッグ
を確実に展開できる。なお、従来のシステムでは安全ス
イッチ３３の状態と関係なくトランジスタ３１を設定時
間オンしていたので、Ｔｏｆｆの時間は実際にはスキブ
３２に通電されていないのに、通電されているとみなし
ていた。

【００１４】次に、衝突によりバッテリーのハーネスが
切れ、しかも安全スイッチ３３がチャタリングをしてい
るもとでの、コンデンサ２０の電圧変化を図４を参照し
ながら説明する。車載バッテリーのハーネスが切断され
ると、それ以降、電源としてコンデンサ２０しか利用で
きない状態になる。まず、コンデンサ２０の電圧はバッ
テリー断以後、トランジスタ３１がオンになるまでは、
マイクロコンピュータ４０による電力消費だけなので緩
やかに減少する。トランジスタ３１および安全スイッチ
３３がともにオンしている時間（δＴ１）ではスキブ３
２での電力消費が加わるので、コンデンサ２０の電圧は
急激に減少する。安全スイッチ３３がオフの時間（Ｔｏ
ｆｆ）ではスキブ３２での電力消費がないので、コンデ
ンサ２０の電圧変化は再び緩やかになる。そして、再び
トランジスタ３１と安全スイッチ３３がオンになる時間
（δＴ２）では、コンデンサ２０の電圧は再び急激に減
少する。そして、トランジスタ３１のオフ後はコンデン
サ２０の電圧はゆるやかに減少する。このように、大き
な電力消耗を伴うスキブ３２の通電時間がエアバッグ展
開に必要とされる設定時間に制限されるので、コンデン
サ２０の電圧はマイクロコンピュータ４０を作動させる
のに十分なレベルを維持しており、例えばマイクロコン
ピュータ４０による不揮発性メモリへの制御履歴書き込
みを確保できる。

【００１５】次に、マイクロコンピュータ４０によって
実行されるスキブ通電のためのタイマー割り込みプログ
ラムを図５のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップ１０１では、フラグＴＥが１にセットさ
れているか否かを判断する。このフラグＴＥは上記スキ
ブ３２への通電動作終了の事実を示すものである。最初
のプログラムサイクルではまだフラグＴＥはセットされ
ていないので、ステップ１０１の判断結果はＮＯとな
り、ステップ１０２に進む。ステップ１０２では、フラ
グＴＧがセットされているか否かを判断する。このフラ
グＴＧは衝突と判定された事実を示すもので、上記同
様、最初のプログラムサイクルにおいては、フラグＴＧ
はまだセットされていないので、ステップ１０２の判断
結果はＮＯとなり、ステップ１０３に進む。ステップ１
０３では、加速度センサ４１からの加速度信号を入力す
る。次に、ステップ１０４で加速度を積分する。次に、
ステップ１０５では、加速度積分値と予め設定されたス
レッショルド値を比較し、衝突の有無を判断する。加速
度積分値がスレッショルド値を越えていないと判断した
時、すなわち衝突していないと判断した時はメインプロ
グラムに戻る。通常走行時には上記ステップ１０１〜１
０５を繰り返し周期的に実行する。

【００１６】衝突時には、加速度積分値が増大してスレ
ッショルド値を越えるので、ステップ１０５で肯定判断
されステップ１０６に進む。ステップ１０６で上記フラ
グＴＧをセットした後ステップ１０７に進む。次のプロ
グラムサイクルではステップ１０２で肯定判断されてス
テップ１０７に進むので、ステップ１０３〜１０５を繰
り返す必要はない。ステップ１０７ではトランジスタ３
１をオンにする。次に、ステップ１０８では、安全スイ
ッチ３３がオンか否かを判断してオン状態であれば、次
のステップ１０９に進み、タイマーカウンタ（ＴＣ）を
カウントアップする。つまりトランジスタ３１および安
全スイッチ３３がオンの場合だけ、スキブ３２への通電
がなされていると認定してその時間を計測することにな
る。ステップ１０８でオフ状態と判断すれば、これは安
全スイッチ３３のチャタリング等によるいわゆる歯抜け
とみて、ステップ１０９の時間計測をパスしてメインプ
ログラムに戻る。次に、ステップ１０９に続くステップ
１１０ではカウンタ（ＴＣ）の値が、設定値Ｎ（前述し
た設定時間δＴに相当する）に達したか否かを判断す
る。ステップ１１０で否定判断した場合には、メインプ
ログラムに戻る。このようにして、スキブ３２への通電
時間が設定時間に達するまで、ステップ１０１、１０
２、１０７〜１１０を繰り返し実行する。

【００１７】スキブ３２への通電時間が設定時間に達す
ると、ステップ１１０で肯定判断しステップ１１１に進
む。ステップ１１１では、トランジスタ３１をオフにす
る。これにより、エアバッグ装置のスキブ３２への通電
を終了させる。次に、ステップ１１２ではフラグＴＥを
セットする。次のステップ１１３では、エアバッグ制御
履歴の記憶を行う。すなわち、フラグＴＥ，ＴＧの状態
を不揮発メモリー例えば、ＥＥＰＲＯＭ等に書き込む。
例えば、フラグＴＥ，フラグＴＧがともに１であれば、
衝突判定もスキブ３２への通電も行われた事実が確かに
あったことがわかる。これにより、衝突時のエアバッグ
の不展開の原因の明確化に役立つ。ステップ１１３実行
後、メインプログラムに戻る。

【００１８】次のプログラムサイクルのステップ１０１
では、フラグＴＥがセットされているので、肯定判断
し、他の全てのステップをパスしてメインプログラムに
戻る。これにより、以後いかなる事態が起きてもスキブ
３２への通電は阻止される。例えば、二重衝突が起こっ
た時、１度目の衝突でのみスキブ３２への通電を実行す
るので、二度目の衝突ではスキブ３２への通電は実行さ
れない。これにより、コンデンサ２０は再度のスキブ３
２への通電により消耗せず、他の利用のためのバックア
ップ電源として確保される。

【００１９】次に本発明の他の実施例を図６のフローチ
ャートに従って説明する。この実施例では、図５のステ
ップ１０１〜１０７およびステップ１１１〜１１３は同
じであり、図５のステップ１０８〜１１０の代わりに図
６のステップ２０１〜２０５が実行される。つまりステ
ップ１０７でトランジスタ３１がオンされると次のステ
ップ２０１に進む。ここでタイマカウンタ（ＴＡ）をカ
ウントアップする。これにより、トランジスタ３１がオ
ンされている時間が計測される。次のステップ２０２で
安全スイッチ３３のスイッチ状態を判断する。ここで、
スイッチ状態がオフであればステップ２０３に進み、他
のタイマカウンタ（ＴＢ）をカウントアップする。これ
により安全スイッチ３３がオフの時間が計測される。安
全スイッチ３３がオンならば、ステップ２０４に進み、
カウンタ（ＴＡ）からカウンタ（ＴＢ）の値を引き減算
値Ｘを得る。この減算値Ｘはトランジスタ３１のオンと
安全スイッチ３３のオンによって得られるスキブ３２へ
の実際の通電時間を表している。次のステップ２０５で
減算値Ｘの値が設定値Ｎに達したか否かを判断し、肯定
判断のときにはステップ１１１で、トランジスタ３１を
オフにしスキブ３２への通電を終了させる。上記説明か
ら明らかなように、減算値Ｘの演算は、実際のスキブ３
２への通電時間の認定と、その認定時間の計測を意味し
ている。

【００２０】さらに、他の実施例を図７のフローチャー
トに従って説明する。この実施例では、図５の全てのス
テップ１０１〜１１３が実行されるが、ステップ１０８
で否定判断された場合、ステップ３０１〜３０２が挿入
される。つまりステップ１０８で安全スイッチ３３のス
イッチ状態を判断し、オンと判断すれば、ステップ１０
９以降にすすむ。ステップ１０８で安全スイッチ３３が
オフと判断すれば、ステップ３０１に進む。ステップ３
０１では設定値Ｎからカウンタ（ＴＣ）の値を引くこと
により、設定値Ｎを更新する。この設定値Ｎは必要十分
なスキブへの通電時間から既に通電された時間、つまり
カウンタ（ＴＣ）の値を引いた値で、残りどれだけの通
電時間が必要かを示している。次のステップ３０２でカ
ウンタ（ＴＣ）の値を０に戻し、次のメインプログラム
に戻る。これは、次のプログラムサイクルで安全スイッ
チ３３がオンになった時点（ステップ１０８で肯定判断
がなされた時）から、ステップ１０９で再び１からタイ
マカウンタ（ＴＣ）をカウントアップすることを意味し
ており、このカウンタ（ＴＣ）の値と上記更新された設
定値Ｎの値を比べる（ステップ１１０）ことにより、ス
キブ３２への通電を設定時間にすることができる。

【００２１】上記説明から明らかなように、設定値Ｎの
更新（ステップ３０１）とタイマカウンタ（ＴＣ）リセ
ット（ステップ３０２）とタイマカウンタ（ＴＣ）のカ
ウントアップ（ステップ１０９）で、スキブ３２への通
電時間の認定と認定時間の計測が実質的に行われる。

【００２２】なお、上記実施例は、本発明をエアバッグ
装置の制御システムに適用した場合を説明したが、本発
明はそれ以外のシートベルト拘束装置等の車両用安全装
置の制御システムにも勿論適用できる。また、コンデン
サ２０に残された電荷をマイクロコンピュータ４０以外
の構成部のバックアップ電源として利用してもよい。ま
た、車両用安全装置の作動をより確実なものとするため
に、システム上問題とならない程度まで上記設定値Ｎを
３ｍｓより大としても構わない。また、トランジスタ３
１がオンの最中に、安全スイッチ３３がオフ故障して２
度とオンしなかった場合、トランジスタ３１と安全スイ
ッチ３３の両者のオンしている時間が設定時間に達して
いなくても、一定時間経過後はトランジスタ３１をオフ
にし、その時のシステムの作動履歴を不揮発メモリに書
き込んでもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１に係る
発明では、安全装置を確実に作動させることと、コンデ
ンサを小型化することとの両立を図ることができる。ま
た、起動素子への実際の通電の認定を正確に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御システムの基本的構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の制御システムの一実施例を示す回路図
である。

【図３】衝突時に安全スイッチが正常に作動した場合
の、トランジスタと安全スイッチの動作状態を示すタイ
ムチャートである。

【図４】衝突時に安全スイッチがチャタリングしバッテ
リーが断となった場合の、トランジスタと安全スイッチ
の動作状態とコンデンサの電圧変化を示すタイムチャー
トである。

【図５】上記実施例においてマイクロコンピュータで実
行されるプログラムのフローチャートである。

【図６】マイクロコンピュータで実行されるプログラム
の他の態様を示すフローチャートである。

【図７】マイクロコンピュータで実行されるプログラム
の他の態様を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 加速度センサ ２ 衝突判定手段 ３ 作動指令信号出力手段 ４ メインスイッチング手段 ５ 安全スイッチ ６ 起動素子 ７ 作動回路 ８ コンデンサ ９ 安全スイッチ状態検出手段 １０ 通電認定手段 １１ 通電時間計測手段 ２０ コンデンサ ３０ 作動回路 ３１ メインスイッチング手段（トランジスタ） ３２ 起動素子（スキブ） ３３ 安全スイッチ ４０ マイクロコンピュータ ４１ 加速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 21/16 - 21/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）車両に作用する加速度を検出する加
   速度センサと、 （ロ）上記加速度センサからの加速度データに基づき衝
   突の有無を判定する衝突判定手段と、 （ハ）上記衝突判定手段の衝突判定に応答して作動指令
   信号の出力を開始する作動指令信号出力手段と、 （ニ）作動指令信号に応答してオンするメインスイッチ
   ング手段と、車両衝撃によりオンする安全スイッチと
   を、互いに直列に、かつ起動素子に対して直列に接続す
   ることにより構成された作動回路と、 （ホ）上記作動回路に電源として接続されたコンデンサ
   と、（ヘ）上記安全スイッチの動作状態を検出する安全スイ
   ッチ状態検出手段と、 （ト）上記作動指令信号出力手段からの作動指令信号出
   力の情報と上記安全スイッチ状態検出手段からの上記安
   全スイッチの動作状態の情報とに基づいて、 上記起動素
   子への実際の通電を認定する通電認定手段と、 （チ）上記通電認定手段により認定された上記起動素子
   への実際の通電時間を合計する通電時間計測手段とを備
   え、 上記作動指令信号出力手段が、上記通電時間計測手段で
   求められた合計時間が設定時間に達するまで、上記作動
   指令信号の出力を継続し、上記合計時間が上記設定時間
   に達したとき、上記作動指令信号の出力を終了すること
   を特徴とする車両用安全装置の制御システム。