JP3342890B2 - 車両の安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衝突時に作動されて乗
員の保護を行なうためのエアバッグ等の安全装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の車両では、車両の衝突時に作動さ
れて乗員の保護を図るための安全装置を装備したものが
増加する傾向にある。この安全装置としては、衝突時に
車室内に展開されるエアバッグや、衝突時に強制的に引
張り状態（緊張状態）とされるプリテンション式シ−ト
ベルトなどがある。

【０００３】上述したエアバッグ等は、乗員の損傷が想
定されるような衝突時には確実に作動される一方、バン
パが若干変形する程度の軽衝突では作動しないようにす
ることが要求される。このため、車体に取付けたＧセン
サ（加速度センサ）からの出力信号を基に所定の演算を
行なって、この演算結果に基づいてエアバッグ等を作動
させるか否かの判定を行なうことが提案されている。

【０００４】特開平３−１４８３４８号公報、特開平３
−１１４９４４号公報には、Ｇセンサの出力信号に対し
て積分を行なって、積分値を所定の判定レベルと比較す
ることが提案されている。すなわち、上記積分値に基づ
いて、衝突形態や衝突エネルギをみることにより、エア
バッグ等を作動させる必要のある衝突状態か、あるいは
作動させる必要のない衝突状態であるかを判定するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、安全装置に
よる乗員の適切な保護のためには、安全装置を適切な時
期に作動させることが望まれる。例えば、高速正面衝突
のようなときは早い時期に安全装置を作動させることが
要求され、また車体の一部に衝突を生じるポ−ル衝突の
ようなときは比較的遅い時期に安全装置を作動させるこ
とが望まれるものである。

【０００６】この一方、バンパが変形して済む程度の低
速正面衝突のようなときは、安全装置が作動しないよう
にすることが望まれるものである。しかしながら、安全
装置の作動が要求されるポ−ル衝突と、安全装置の作動
が要求されない低速正面衝突とを明確に区別することば
むずかいしいものとなる。

【０００７】この点を詳述すると、低速正面衝突と通常
走行速度でのポ−ル衝突とは、ある所定時間での積分値
を比較すると、その積分値にあまり違いがでないため、
明確に区別することがむずかしいものとなる。より具体
的には、低速正面衝突時の場合に得られるＧセンサの出
力信号の波形は、ピ−ク値は比較的小さいものの比較的
大きな時間巾を有する波形がかなりの長い時間継続して
出現し、この結果、積分値としてはかなり大きいものと
なる。この一方、ポ−ル衝突の場合に得られるＧセンサ
の出力信号の波形は、比較的大きなピ−ク値が出現する
ものの、その時間巾はかなり小さく、したがって積分値
は低速正面衝突時とさほど変わらない値となってしま
う。

【０００８】低速正面衝突とポ−ル衝突とを区別するた
め、Ｇセンサ出力値の波形のピ−ク値の大小関係をみる
こと、すなわち大きなピ−ク値が出現したときにポ−ル
衝突であってエアバッグ等を作動させる必要があると判
定することが考えられる。しかしながら、ポ−ル衝突の
際に得られるピ−ク値の大きさは、悪路走行等の際にも
出現する程度のレベルであって、このピ−ク値を単に加
味しただけでは、誤ってエアバッグ等を作動させてしま
う可能性が極めて高くなる。

【０００９】したがって、本発明の目的は、衝撃の大き
さに応じて安全装置の作動時期を適切に設定し得ると共
に、安全装置を作動させるか否かの衝突状態の区別を明
確になし得るようにした車両の安全装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、車体に取付けられたＧセンサと、前記Ｇセンサの
出力値を、ピ−ク値の大きい波形についてはピ−ク値の
小さい波形に比して大きな増幅率で増幅する増幅手段
と、前記増幅手段で増幅後の前記出力値を積分する第１
積分手段と、前記Ｇセンサの出力値を、前記増幅手段で
増幅することなく積分する第２積分手段と、前記第１積
分手段で積分された第１積分値と前記第２積分手段で積
分された第２積分値との両方の積分値に基づいて、乗員
保護用の安全装置を作動させるか否かを判定する第１判
定手段と、前記Ｇセンサで検出された加速度が所定値以
上であることを判定する第２判定手段と、を備え、前記
第１積分手段は、前記第２判定手段によって前記所定値
以上の加速度が判定されたときから所定時間分の積分を
繰り返し行う移動積分を行うように設定され、前記第２
積分手段は、前記第２判定手段によって前記所定値以上
の加速度が判定されたときから継続して積分を行う連続
積分を行うように設定されている、ような構成としてあ
る。

【００１１】上記構成を前提として、次のような構成を
合わせて採択することができる。すなわち、

【００１２】前記増幅手段で増幅された前記出力値に対
して所定のバイアス処理を行なうバイアス手段をさらに
備え、前記第１積分手段が、前記バイアス処理された後
の前記出力値を積分する、ようにすることができる。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に記載された本発明によれば、
増幅手段によって、Ｇセンサ出力値のピ−ク値が強調さ
れた格好で第１積分値が得られることになるので、比較
的大きなピ−ク値が出現するポ−ル衝突と大きなピ−ク
値が出現しない低速正面軽衝突とを積分値をみることに
よってを明確に区別しつつ、ピ−ク値の大きさすなわち
衝突時の衝撃の大きさに合せた適切な時期に安全装置を
作動させることができる。勿論、悪路走行等の際に出現
するノイズとしての単発的な大きなピ−ク値によっては
第１積分値が急激には大きくされないので、この単発的
なピ−ク値に起因して誤って安全装置を作動させてしま
うような事態も防止される。特に、移動積分によって得
られる第１積分値は、連続積分を行って得られる第２積
分値に比して古い値のセンサ値が反映される度合いが小
さくなるので、ノイズとしての単発的な大きなピ−ク値
の影響を効果的に排除することができる。

【００１４】また、連続積分されることによって古い値
の反映率が第１積分値よりも大きくされた第２積分値を
得る第２積分手段を別途設けてあるので、安全装置を遅
く作動させることにも効果的に対応できる。そして、第
２積分値は、増幅されないセンサ出力値を用いるように
してあるので、ノイズとしての単発的なピーク値が第２
積分値に大きく反映されてしまって安全装置を誤って作
動させてしまうというような事態が防止される。

【００１５】請求項２に記載したような構成とすること
により、高いピ−ク値のみをより強調して、上述の効果
をより高めることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１の説明 図１において、１、２はそれぞれエアバッグを膨張、展
開させるためのガス圧を得るためのインフレ−タであ
り、１は運転席エアバッグ用、２は助手席エアバッグ用
とされている。３はバッテリ、４はイグニッションスイ
ッチであり、イグニッションスイッチ４を経た後のバッ
テリ電圧が、昇圧回路５によって昇圧される。昇圧回路
５で昇圧された電圧は、インフレ−タ１、２の起爆用と
して用いられるもので、昇圧回路５からインフレ−タ
１、２に対する給電経路には、互いに直列に、スイッチ
イングトランジスタ６と７および低Ｇスイッチ８が接続
されている。

【００１７】低Ｇスイッチ８は、Ｇボ−ルを利用した機
械的な構成とされて車体に固定設置されており、常時は
ＯＦＦとされる一方、車体に比較的小さなＧ例えば重力
加速度の４倍の加速度となる４Ｇが発生したときにＯＮ
とされるものである。これにより、イグニッションスイ
ッチ４がＯＮされていることを条件として、各スイッチ
イングトランジスタ６、７および低Ｇスイッチがそれぞ
れＯＮされたときに、昇圧回路５からの高い電圧がイン
フレ−タ１、２に印加されて当該インフレ−タ１、２が
起爆され、対応するエアバッグが車室内に膨張、展開さ
れることになる。

【００１８】インフレ−タ１、２に対する起爆用電源と
して、コンデンサを利用したバックアップ電源９が構成
され、スイッチイングトランジスタ１０がＯＮされるこ
とにより、イグニッションスイッチ３がＯＦＦされてい
てもしばらくの間は、当該バックアップ電源からインフ
レ−タ１、２に対して起爆用電圧が給電可能とされてい
る。

【００１９】Ｕはマイクロコンピュ−タを利用して構成
された制御ユニットで、そのＣＰＵが符号１１で示され
る。このＣＰＵ１１には、車体に取付けたＧセンサ（加
速度センサ）ＧＳ、モニタ回路１２、１３からの信号が
入力される。また、ＣＰＵ１１からは、前記昇圧回路
５、スイッチイングトランジスタ６、７、１０の他、警
報ランプ１４、警報ブザ−１５に対して出力される。上
記モニタ回路１２は、インフレ−タ１、２の給電回路の
断線等の異常を検出するものである。モニタ回路１３は
警報ランプ１４への給電経路の断線等の異常を検出する
ものであり、警報ランプ１４が作動しないときに、ＣＰ
Ｕ１１はブザ−１５を作動させる。そして、ＣＰＵ１１
の異常がウオッチドッグタイマ１６により監視される。

【００２０】図２の説明 制御ユニットＵすなわちＣＰＵ１１による制御内容の概
略を図２に基づいて説明する。先ず、Ｐ（ステップ−以
下同じ）１において、２００μｓｅｃ毎の所定タイミン
グであるか否かが判別される。このＰ１の判別でＹＥＳ
のときは、Ｐ２において、ＧセンサＧＳからの信号が取
込まれ、この後Ｐ３において、ＧセンサＧＳによって４
Ｇ以上の加速度が検出されたか否かが判別される。

【００２１】Ｐ３の判別でＹＥＳのときは、Ｐ４におい
て、後述する出力波形のための計算が行なわれる。そし
て、Ｐ５において、Ｐ４での計算結果が、所定の判定値
以上であるか否かが判別される。Ｐ５の判別でＹＥＳの
ときは、Ｐ６において、スイッチイングトランジスタ
６、７をＯＮすることによりにインフレ−タ１、２を起
爆させる。この後、Ｐ７において、Ｐ６でのスイッチイ
ングトランジスタ６、７のＯＮ開始後３００ｍｓｅｃが
経過したか否かが判別される。このＰ７の判別でＮＯの
ときはＰ６へ戻って、スイッチイングトランジスタ６、
７がＯＮ作動され続ける。Ｐ７の判別でＹＥＳとなる
と、スイッチイングトランジスタ６、７がＯＦＦされ
て、これ以上のインフレ−タ１、２への起爆動作が停止
される。

【００２２】前記Ｐ５の判別でＮＯのときは、Ｐ９にお
いて、４Ｇの加速度検出から２００ｍｓｅｃ経過したか
否かが判別される。この２００ｍｓｅｃは、４Ｇの加速
度検出からエアバッグを展開させるのに要求される最長
時間よりも長い時間、すなわちエアバッグを展開させる
必要性のないことが確認された後の時間となる。このＰ
９の判別でＹＥＳのときは、Ｐ１０において各種パラメ
−タ、例えば後述する積分値等が全てクリアされる。

【００２３】Ｐ３の判別でＮＯのときは、Ｐ１１におい
て、モニタ回路１２、１３等を利用した制御系の故障診
断が行なわれる。Ｐ１の判別でＮＯのときは、Ｐ１２に
おいて、昇圧回路５に対する昇圧のための制御が行なわ
れる。

【００２４】図３、図４の説明 図３は、低速正面衝突時におけるＧセンサＧＳの出力値
の波形を示し、図４は、通常走行時でのポ−ル衝突の際
のＧセンサＧＳからの出力値の波形を示す。この図３、
図４を比較して理解されるように、低速正面衝突の際
は、１つの波形はそれぞれそのピ−ク値が比較的小さい
ものの、時間巾がかなり大きいものとなる。この一方、
ポ−ル衝突の際は、１つの波形のピ−ク値は比較的大き
いものの、時間巾は小さいものとなる。

【００２５】したがって、ある所定時間分だけ、上述の
ような波形を示すＧセンサＧＳの出力値を積分しただけ
では、図３の場合に得られる積分値と、図４の場合に得
られる積分値との間にははさほど差はなく、低速正面衝
突とポ−ル衝突とを区別することがむずかしいものとな
る。

【００２６】図５の説明 次に、図５を参照しつつ、図２のＰ４とＰ５とについて
詳述する。先ず、ＧセンサＧＳからの出力信号（出力
値）が、ロ−パスフィルタＳ０を通過される。このフィ
ルタＳ０による処理は、実施例では、ロ−パスフィルタ
の第１処理と、ハイパスフィルタによる第２処理との２
段階の処理で行なわれる。この後、増幅回路ＳＢによっ
て、後述するようにＧセンサＧＳからの出力信号が増幅
される。さらに、バイアス回路ＳＡによって、低車速
（１０ｋｍ／ｈ程度の速度）で正面衝突した際の平均加
速度となるＧL 分だけ、ＧセンサＧＳからの出力値から
減算される。このＳＡでの処理は、エアバッグを作動さ
せる必要性のない低車速成分をカットするためになされ
る。

【００２７】バイアス回路ＳＡでの処理後は、衝突形態
情報に関する計算（ＳＣおよびＳＦ１）と、速度情報に
関する計算（ＳＦ２）とが行なわれる。衝突形態情報の
計算結果は、第１積分値Ｂとして示され、車速（車速変
化）情報に関する計算結果は第２積分値Ａとして示され
る。そして、第１積分値Ｂと第２積分値Ａとが加算回路
ＳＧによって加算されて、加算値Ｃが算出される。そし
て最後に、判定回路ＳＨによって、加算値Ｃが所定の判
定レベルよりも大きいか否かが判定される。勿論、この
判定回路Ｃでの判定結果が、図３のＰ５での判定結果と
なる。

【００２８】増幅回路ＳＢでの増幅は、実施例では図５
に示す増幅回路ＳＢに付記した式にしたがって指数関数
的に行なうようにしてある。この式においては、１５Ｇ
のところで増幅率が１となり、１５Ｇを越える大きいＧ
が入力されたときは入力値が大きいほど増幅率が大きく
される（ピ−ク値の強調）。また、入力値が１５Ｇより
も小さいときは増幅率が１よりも小さくて、入力値が小
さいほど増幅率も小さくなる（実質的にこの領域は減衰
となる）。

【００２９】上記１５Ｇの設定は、悪路走行等でノイズ
として単発的にあらわれるピ−ク値が１０Ｇ前後である
ことを勘案して、このノイズが増幅されないようするた
めに設定されている。したがって、上記式中の１５は、
１０〜２０、好ましくは１０〜１５の範囲で適宜設定し
得るものである。勿論、増幅率の変更は、線形的に行な
うこともできる。

【００３０】上述の衝突形態情報に関する計算は次のよ
うにして行なわれる。先ず、波形修正回路ＳＣにおい
て、減衰ラインＣＲを用いて、ピ−ク値をより強調した
波形修正が行なわれる。この波形修正は、１つの波形毎
にそのピ−ク値から所定の減衰度合で減衰するように設
定された減衰ラインＣＲによって行なわれる。このよう
な減衰ラインＣＲは、ピ−ク値が大きいものの時間幅が
小さい波形を、ピ−ク値をそのままに維持しつつ、ピ−
ク値の大きさに応じて時間幅を大きくするような修正と
なる。なお、減衰ラインＣＲは、線形あるいは指数関数
のような非線形に設定することができる。

【００３１】この後、第１積分回路ＳＦ１によって、波
形修正された後の波形に基づいて、４０ｍｓｅｃの移動
積分が行なわれて、第１積分値Ｂが算出される。なお、
実施例では、積分に際しては、波形の中心を境にして、
上側の波形（車体減速度を示す）と下側の波形（車体加
速度を示す）とを、それぞれ絶対値化して積算されてい
く（加算のみで減算はされない）。

【００３２】一方、車速情報に関する計算は、第２積分
回路ＳＦ２によって、４０ｍｓｅｃの移動積分が行なわ
れて、第２積分値Ａが算出される。この第２積分回路Ｓ
Ｆ２による積分も、波形の上側部分と下側部分との両方
を加算するようにして、積分に際して減算成分を含まな
いようにしてある。

【００３３】前記第１積分値Ａと第２積分値Ｂとは、加
算回路ＳＧによって加算されるが、重み付け係数ｋによ
って、両積分値ＡとＢとをどの程度重視するかの処理を
も合わせて行なわれる。すなわち、ｋを小さい値にする
ことにより第２積分値Ａをより重視した加算値Ｃを得る
ことになり、ｋを大きい値にすることにより第１積分値
Ｂをより重視した加算値Ｃを得ることになる。

【００３４】判定回路ＳＨでは、所定の判定レベルと加
算値Ｃとを比較して、加算値Ｃが判定レベルを越えたと
きにのみ、インフレ−タ１、２を作動させる必要性のあ
る衝突時であるとして、起爆信号が出力される。なお、
判定レベルは、所定の一定値として設定されている。

【００３５】前述した図５の例では、第１積分回路ＳＦ
１と第２積分回路ＳＦ２との前処理部分を多く共通化し
て、計算の簡単化を図ることができる。また、両方の積
分共に移動積分とすることにより、計算時間も早くな
る。なお、図５において、第２積分回路ＳＦ２を連続積
分とすることもできる。この場合は、判定回路ＳＨでの
判定レベルを、時間の経過に応じて徐々に大きくなるよ
うに変更するのが好ましい。

【００３６】図６〜図１２の説明 図６〜図１２は、それぞれ本発明の他の実施例を示すも
ので、図５に対応したものである。なお、図６〜図１２
において、用いられている回路の符号は実質的に図５の
場合と同じなので（ただし、連続積分を符号ＳＥで、ま
た移動積分を符号ＳＦとして示す）、各実施例における
全体の説明は省略して、その特徴のみを説明する。

【００３７】図６の場合は、減衰ラインＣＲを利用した
波形修正回路ＳＣを無くして、もっぱら増幅回路ＳＢに
よって、単発的に生じるノイズとしての大きなピ−ク値
の悪影響を回避するものとなる。なお、図６において、
両方の積分を共に移動積分としてもよく、この場合は積
分演算を単一のロジックとして、制御プログラムの設定
が容易となる。

【００３８】図７においては、積分回路はただ１つであ
り、全体として簡潔なロジックとしつつ、計算時間も短
くすることができる。

【００３９】図８においては、図７の利点は犠牲になる
が、、２つの積分回路による機能分担の利点が得られ
る。

【００４０】図９においては、エアバッグを絶対確実に
かつ早い時期に作動させる必要性のある重衝突の判定を
確実かつすみやかに行なう上で有利となる。なお、図９
において、両方の積分を共に移動積分としてもよく、こ
の場合は、積分の計算ロジックを共通化できることにな
る。

【００４１】図１０においては、減衰ラインＣＲによる
波形修正回路ＳＣ２を、減衰ラインＣＲの減衰度合を変
更するものとして設定して、ノイズにより強いものとす
ることができる。この減衰度合の変更は、次のようにな
される。すなわち１つの波形の時間巾が大きいときは小
さいときに比して減衰度合を小さくする（ピ−ク値の強
調に相当）。この一方、１つの波形のピ−ク値が大きい
ときは小さいときに比して減衰度合を大きくする（ノイ
ズとなる単発的な大きなピ−ク値が極力積分値に反映さ
れないようにする）。なお、図１０において、両方の積
分を共に移動積分としてもよい。

【００４２】図１１においては、図１０のものに対し
て、２つの積分回路用の前処理部分を極力共通化する上
で好ましいものとなる。なお、図１１において、両方の
積分を共に移動積分としてもよい。

【００４３】図１２においては、図１０の利点を得つ
つ、極力ロジックを簡潔化する上で好ましいものとな
る。

【００４４】以上実施例について説明したが、積分に際
しては、図５で描かれた波形の中心線を境として波形の
上側部分（車体が減速度を示す方向の波形）のみを積分
するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す制御系統図。

【図２】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図３】低速正面衝突の際に出現されるＧセンサの出力
波形を示す図。

【図４】ポ−ル衝突の際に出現されるＧセンサの出力波
形を示す図。

【図５】Ｇセンサ出力に基づく演算部分と判定部分とを
ブロック図的に示す図。

【図６】本発明の第２実施例を示すもので、図５に対応
した図。

【図７】本発明の第３実施例を示すもので、図５に対応
した図。

【図８】本発明の第４実施例を示すもので、図５に対応
した図。

【図９】本発明の第５実施例を示すもので、図５に対応
した図。

【図１０】本発明の第６実施例を示すもので、図５に対
応した図。

【図１１】本発明の第７実施例を示すもので、図５に対
応した図。

【図１２】本発明の第８実施例を示すもので、図５に対
応した図。

【符号の説明】

１，２：インフレ−タ（エアバッグ用） ６，７：スイッチングトランジスタ（起爆用） １１：ＣＰＵ Ｕ：制御ユニット ＧＳ：Ｇセンサ ＳＡ：バイアス回路 ＳＢ：増幅回路 ＳＦ：積分回路 ＳＦ１：積分回路 ＳＦ２：積分回路 ＳＥ：積分回路 ＳＨ：判定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行友 一雄 広島県安芸郡府中町新地３番１号 ナル デック株式会社内 (72)発明者 佐藤 正己 広島県安芸郡府中町新地３番１号 ナル デック株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−1199（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325349（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113955（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253441（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99962（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114944（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−55031（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 21/16 - 21/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体に取付けられたＧセンサと、 前記Ｇセンサの出力値を、ピ−ク値の大きい波形につい
   てはピ−ク値の小さい波形に比して大きな増幅率で増幅
   する増幅手段と、 前記増幅手段で増幅後の前記出力値を積分する第１積分
   手段と、 前記Ｇセンサの出力値を、前記増幅手段で増幅すること
   なく積分する第２積分手段と、 前記第１積分手段で積分された第１積分値と前記第２積
   分手段で積分された第２積分値との両方の積分値に基づ
   いて、乗員保護用の安全装置を作動させるか否かを判定
   する第１判定手段と、前記Ｇセンサで検出された加速度が所定値以上であるこ
   とを判定する第２判定手段と、 を備え、 前記第１積分手段は、前記第２判定手段によって前記所
   定値以上の加速度が判定されたときから所定時間分の積
   分を繰り返し行う移動積分を行うように設定され、 前記第２積分手段は、前記第２判定手段によって前記所
   定値以上の加速度が判定されたときから継続して積分を
   行う連続積分を行うように設定されている、 ことを特徴
   とする車両の安全装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記増幅手段で増幅された前記出力値に対して所定のバ
   イアス処理を行なうバイアス手段をさらに備え、 前記第１積分手段が、前記バイアス処理された後の前記
   出力値を積分する、 ことを特徴とする車両の安全装置。