JP4011084B2 - 排気時間可変アルゴリズム - Google Patents

Description

本発明は、アウトオブポジションの乗員との接触を作動中に判定し、それによって、アウトオブポジションの乗員の、起こる可能性のある負傷を低減するように作動力を軽減するアクティブな乗員拘束システムに関する。一般に、アクティブな拘束器に対して、拘束器の完全な動作によって負傷させられる場合があるように位置している乗員が「アウトオブポジション」の乗員と見なされる。

エアバッグのようなアクティブな安全拘束器を動作させるか否か、およびどの程度の力を生じるように動作させるかを判定するために自動車内の乗員の位置を求める多くのシステムが開発されてきている。公知の幾つかのシステムは、乗員がエアバッグに近付きすぎて着席しているか否かを判定し、および、それによって、事故の発生時にエアバッグを点火させないべきであるのを判定する場合もあり、または、エアバッグを比較的弱い力を生じるように点火させるべきであるのを判定する場合もある。

エアバッグに取り付けられた複数の細片を備えるエアバッグモジュールが特許文献１に開示されている。エアバッグの展開の間、細片が伸びる速さを評価してエアバッグの展開の速さを求めることができる。
米国特許第６１２９３７９号明細書

本発明は、エアバッグの展開中に伸ばされる細片が作用する複数のセンサからの情報を評価するアルゴリズムを提供する。

一実施態様において、各細片は、細片が、展開の間に通過するセンサに周波数を発生する交互に変わっているパターンを含んでいる。発生した周波数は、細片がセンサを通過する速さに基づいており、またこれはエアバッグの展開の速さに基づいている。コントローラが、エアバッグの展開の間の時間にわたる周波数と、周波数の変化を評価する。エアバッグの展開の速さの低下が、システムの具体的な構成および具体的な乗物に応じて、信号の周波数の低下によって示される場合がある。エアバッグの展開の速さの低下が、エアバッグが乗員と接触したことを示す場合がある。

乗物２１に組み込まれた乗員安全システム２０が図１に模式的に示されている。乗員安全システム２０は、一般に、この例ではエアバッグモジュール２２であるアクティブな拘束器２２を含んでいる。エアバッグモジュール２２は、エアバッグ２４と、選択的に動作可能な排気口２７を備えるエアバッグインフレータ２６を含んでいる。乗員安全システム２０は、慣性センサ、加速度計、ボール・イン・チューブセンサのような１つまたは複数の衝突センサ、または何らかの他の慣性センサまたは他の衝突センサまたはそれらの組み合わせを含む衝突判定モジュール２８をさらに含んでいる。コントローラ３０が、一般に、プロセッサを備えるＣＰＵ、メモリ、および、本明細書に記載する機能を果たすのに必要な他のハードウェアとソフトウェアを含んでいる。すなわち、コントローラ（３）は、コンピュータによって実行されると、エアバッグシステムを制御するための、後述する複数のステップが行われるコンピュータプログラムが格納された、コンピュータが読取り可能な媒体を含んでいる。

概して、コントローラ３０は、衝突判定モジュール２８からの情報に基づいて、エアバッグモジュール２２を点火すべきか否か、エアバッグモジュール２２を何時点火させるべきか、および、エアバッグインフレータ２６の力が可変である場合、エアバッグモジュール２を、どの程度の力を生じるように点火させるべきかを判定する。コントローラ３０は、エアバッグモジュール２２の排気口２７によって、エアバッグ２４が乗員および／またはアウトオブポジションの乗員に接触したのがコントローラ３０によって判定されたのに基づいて、エアバッグ２４の膨張をいつでも止めることができる。

各々が、複数の明るい領域および暗い領域のようなパターンを含んでいる（３４ａ，３４ｂ，３４ｃとして示された３つおよび３４ｄであり、全体を３４として示す）複数の細片３４が、エアバッグ２４の様々な点に接続されている。あるいは、このパターンは、複数の穴または切れ込み、複数の電気接続部、磁気パターン、または光学的、機械的、または磁気的などのようなパターンを交互に有していてもよい。このパターンは、同量の複数の黒領域と白領域を備える規則的なものであるのが好ましいが、このパターンは、互いに異なる量の黒領域と白領域を有することもでき、細片３４の長さにわたって変化している空白部を有することもできる。

各細片３４ａ，ｂ，ｃ，ｄのパターンはセンサ３６ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれを通過して、細片３４がセンサ３６を通過する速さに基づいて変化する信号を発生する。例えば、パターンが、複数の明るい領域と暗い領域からなる規則的なパターンである場合、各センサ３６は光学センサ３６であり、各信号は、その周波数が各細片３４の速さに基づいて変化する。好ましい実施形態において、センサ３６には、経験的に予期される最高の周波数の、少なくとも２倍の周波数でサンプリングさせるのが好ましい。センサ３６からの信号を評価する具体的な技術について以下により詳細に説明する。

図２は、エアバッグ２４の、障害物無しでの通常の展開の間の、１つの細片３４用の１つのセンサ３６の出力のグラフである。センサ３６の出力の周波数は、展開中にエアバッグ２４および細片３４の速さが速くなるにつれて高くなっている。他の細片３４用の、他のセンサ３６の出力も同様であるが、エアバッグ２４の具体的な構成に応じて変わる場合がある。このグラフにおいて、５ボルトのサンプルが、細片３４がそれに付属するセンサ３６を通って引かれた時の、細片３４の、明るい領域に対応し、０．２ボルトのサンプルが細片３４の、暗い領域に対応している。図２において、最初は、サンプルが、暗い領域において採られる前に多くのサンプルが明るい各領域から採られ、その逆も同様であるのが分かる。展開中に細片の速さが速くなるにつれて、各領域（明るい領域または暗い領域）において採られるサンプルの数が急速に減少し、これらに対応する、結果として生じる高い値と低い値の幅がどんどん狭くなり、信号の周波数がどんどん高くなっている。

図３は、３歳の乗員がエアバッグドア上にいる場合のシミュレーションの間の、図２と同様のグラフである。センサ３６の出力の周波数は、エアバッグ２４が乗員に衝突した時に低くなっている。

図４は、エアバッグドアから約１５センチメートル（６インチ）の所の３歳の乗員をシミュレートした同様のグラフである。センサ３６の出力の周波数は、やはり、エアバッグ２４が乗員に衝突した時に低くなっている。

本発明において、コントローラ３０は、センサ３６からの信号を監視することによってエアバッグ２４の、展開中の速さを監視している。この例では、コントローラ３０は、センサ３６の出力の周波数を監視している。コントローラ３０が、速さの変化（または速さの変化が無いこと）が、アウトオブポジションの乗員が衝撃を受けたことを示していると判定した場合に、コントローラ３０は、エアバッグインフレータ２６の排気口２７を動作させ、それによって、膨張ガスがエアバッグインフレータ２６からエアバッグ２４の外に放出され、したがって、エアバッグ２４の膨張が止められ、またはエアバッグ２４の膨張力が弱められる。コントローラ３０は、時間・周波数解析を行うこと、例えば、速さ（すなわち周波数）を、エアバッグ２４の膨張開始からの時間にわたって変化する閾値と比較することによって、エアバッグ２４が乗員に衝突したのを判定する。

コントローラ３０は、図２〜４の、未処理のデータに高速ウオルシュ変換をすることによって、各細片３４用の各センサ３６からの信号を解析するのが好ましい。センサ３６からの信号における特定の周波数成分がウオルシュ変換によって分離される。その後、コントローラ３０は、各センサ３６からの各信号のウオルシュ変換を、周波数を基にした閾値と周期的に比較する。この閾値は周波数と時間の関数である。周波数が、エアバッグ２４の、通常の、障害物の無い動作において時間にわたって変化することが予期されるので、周波数を基にした様々な閾値が時間にわたる各比較の時に用いられる。閾値は、具体的な乗物２１および具体的なエアバッグモジュール２２に基づいて求められる。各センサ３６からの信号は、やはり具体的な用途に基づいて、閾値の、異なる群と比較する必要がある場合もある。コントローラ３０が、１つまたは２つ以上のセンサ３６からの信号のウオルシュ変換がそれらの各閾値を越えたのを判定した場合、コントローラ３０は、エアバッグ２４が乗員に衝突し始めたのを判定する。その場合、コントローラは、エアバッグ２４の膨張力を弱めるためにインフレータの排気口２７を動作させてもよい。コントローラ３０は、センサ３６のいずれか１つが閾値を越えた時に、あるいはセンサ３６の合計値または平均値、または複数のセンサ３６からの信号の、統計学的な他の解析に基づいて、排気口２７を動作させるように構成することができる。

本発明は、外部の乗員位置センサを必要とすること無く、エアバッグ２４の、乗員への衝突を判定し、エアバッグインフレータ２６の排気口２７を動作させることによってアウトオブポジションの乗員の負傷の可能性を低減する。

本発明の、他の技術において、コントローラ３０は、各センサ３６の、各パターン出力（すなわち、黒と白、または穴と穴無し）である出力の、各センサ３６の出力が他のパターン出力に切り替わるまでのサンプルの数を数える。例えば、コントローラ３０は、２５回のブラック出力をサンプリングし、その後、２３回のホワイト出力、その後、２２回のブラック出力などをサンプリングする場合がある。この場合、各パターン出力のサンプルの数は、細片３４の速さ、およびエアバッグ２４の展開の速さに反比例する。

図２のシミュレーション（障害物なし）が、この手法において図５にグラフによって示されている。各パターン出力（例えば黒および白）内で採られたサンプルの数が、時間にわたってグラフにされている。この数は、エアバッグ２４を最初に点火した後、時間にわたって減少しており、これは、エアバッグ２４が加速しているのを示している。

図３のシミュレーション（３歳の乗員がドア上にいる）がこの手法において図６に示されている。各パターン出力内でのサンプリングの回数は、図５におけるほど減少しておらず、これは、エアバッグが、乗員に衝突したために、図５におけるほど加速しなかったのを示している。

３歳の乗員がエアバッグドアから約１５センチメートル（６インチ）の所にいる場合の、図４のシミュレーションがこの手法において図７に示されている。サンプリングの回数は、エアバッグ２４が最初に加速するので最初減少しているが、その後、エアバッグ２４が、乗員に衝突して減速するので再び増加している。

図８〜１０は、このデータを解析する他の技術を示すグラフである。図８〜１０では、「忘却因子」が各パターン出力の各サンプリングから差し引かれ、（ゼロより小さくならいようにカットされた）その結果が合計に累算されている。忘却因子は時間の関数であるのが好ましい。特に、忘却因子は、障害物無しの通常の動作から様々な時点の時に期待されるカウントに近く、またはそれより少し大きくなければならない。したがって、例えば、障害物無しの動作は、図８に示すように、時間にわたってほぼゼロに維持されたグラフという結果になる。

図９では、パターン出力ごとのサンプルの数が期待値より多く、忘却因子より多いので、コントローラ３０は、カウントの累算を開始し、閾値が比較的迅速に超過されている。閾値が超過された時、コントローラ３０は、エアバッグ２４が乗員に衝突したと判定し、排気口２７を動作させる。同様に、図１０において、累算されたカウントが閾値を超えているのが、エアバッグドアから約１５センチメートル（６インチ）離れた乗員への衝突を示している。

乗物に組み込まれた、本発明の乗員安全システムの模式図である。 障害物無しでの通常の展開の間の、センサの出力のグラフである。 ３歳の乗員がエアバッグドア上にいる状態でシミュレートされた展開の間の、センサの出力のグラフである。 ３歳の乗員がエアバッグドアから約１５センチメートル（６インチ）の所にいる状態でシミュレートされた展開の間の、センサの出力のグラフである。 障害物無しでの通常の展開の間の、各パターン出力のサンプリングの回数のグラフである。 ３歳の乗員がエアバッグドア上にいる状態でシミュレートされた展開の間の、各パターン出力のサンプリングの回数のグラフである。 ３歳の乗員がエアバッグドアから約１５センチメートル（６インチ）の所にいる状態でシミュレートされた展開の間の、各パターン出力のサンプリングの回数のグラフである。 障害物無しでの通常の展開の間の、サンプリングの回数の、忘却因子を用いた合計のグラフである。 ３歳の乗員がエアバッグドア上にいる状態でシミュレートされた展開の間の、サンプリングの回数の、忘却因子を用いた合計のグラフである。 ３歳の乗員がエアバッグドアから約１５センチメートル（６インチ）の所にいる状態でシミュレートされた展開の間の、サンプリングの回数の、忘却因子を用いた合計のグラフである。

Claims (7)

1. エアバッグ（２４）と、
   前記エアバッグ（２４）を膨張させることと、前記エアバッグの展開の速さの低下に基づいて前記エアバッグの膨張を減速させることとを、選択的に行うためのエアバッグインフレータ（２６）と、
   前記エアバッグ（２４）の展開の速さを求めるセンサ（３６；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）と、
   前記エアバッグ（２４）に接続された少なくとも１つの細片（３４；３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）であって、前記センサ（３６；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）は前記細片の速さを求めて前記エアバッグの展開の速さを求め、前記少なくとも１つの細片（３４；３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）は、前記細片の速さに基づいて変化する周波数を前記センサ（３６；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）に発生するパターンを含んでいる、少なくとも１つの細片（３４；３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）と、
   前記センサ（３６；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）からの信号に周波数領域変換を行い、前記周波数領域変換を解析して、前記エアバッグ（２４）が乗員に接触したか否かを判定するコントローラ（３０）と、
   を有する乗物エアバッグシステム。
2. 前記コントローラ（３０）は、前記センサ（３６；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）からの信号のウオルシュ変換を行う、請求項１に記載の乗物エアバッグシステム。
3. 前記コントローラ（３０）は、前記エアバッグ（２４）が乗員に接触したか否かを、前記センサ（３６；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）からの周波数の変化を解析することによって判定する、請求項２に記載の乗物エアバッグシステム。
4. （ａ）エアバッグ（２４）の展開の速さを解析するステップと、
   （ｂ）前記エアバッグ（２４）がアウトオブポジションの乗員に接触したか否かを判定するステップと、
   （ｃ）前記ステップ（ｂ）に基づいてエアバッグ（２４）を、膨張を止め、または膨張を続けるように制御するステップと、
   を、コンピュータによって実行された時に行うコンピュータプログラムを格納している、コンピュータ読取り可能な媒体(３０)をさらに含んでいる、請求項１に記載の乗物エアバッグシステム。
5. 前記コンピュータ読取り可能な媒体（３０）は、
   （ｄ）前記エアバッグ（２４）の展開の速さを示す信号を受信するステップと、
   （ｅ）前記ステップ（ｂ）を行うために、前記信号の周波数成分を解析するステップと、
   をさらに行う、請求項４に記載の乗物エアバッグシステム。
6. 前記コンピュータが読取り可能な媒体（３０）は、
   （ｆ）前記ステップ（ｅ）における前記信号の周波数成分を解析するために、周波数領域変換を行うステップ、
   をさらに行う、請求項５に記載の乗物エアバッグシステム。
7. 前記周波数領域変換はウオルシュ変換である、請求項６に記載の乗物エアバッグシステム。

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