JP4605484B2 - 乗員保護システムのセンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両衝突時に乗員を保護するエアバッグ等の乗員保護装置に用いられるＥＣＵ（電子制御ユニット）と、このＥＣＵと差動電圧電流通信を行い且つ接地されていないセンサ装置からの放射ノイズを低減する乗員保護システムのセンサ装置に関する。

近年、エアバッグやシーベルトプリテンショナ等の乗員保護装置が多くの車両に装着されており、この乗員保護装置を備える乗員保護システムは、図１に示すように、車両１０の前方両サイドに搭載されたフロントセンサ装置１１ａ，１１ｂと、助手席や後部座席に搭載されたセーフティセンサ装置１２ａ，１２ｂと、車両１０の両サイドに搭載された複数のセンサ装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１４ａ，１４ｂ，１４ｃとを有し、これらセンサ装置がエアバッグ用のＥＣＵ１５に接続されて成る通信装置を備えている。この通信装置の各センサ装置１１ａ〜１４ｃで衝突加速度等を検出し、この検出に応じてＥＣＵ１５で図示せぬエアバッグを作動させるようになっている。

このようなＥＣＵ１５と各センサ装置１１ａ〜１４ｃとは、電圧の低いＬレベルサイドが一定電圧で、電圧の高いＨレベルサイドのみ電圧を振幅させる通信を行うように一対の通信ラインで接続された構成がある。この場合、Ｈレベルサイドのみ振幅するため通信ラインからノイズが放射される。

そこで、その放射ノイズを低減するため現在では図２（ａ）に示すように、ＥＣＵ１５とセンサ装置１３ａとを差動電圧電流通信を行うように、Ｌレベルサイドの通信ラインＶＬとＨレベルサイドの通信ラインＶＨとで接続している。但し、センサ装置１３ａは各センサ装置１１ａ〜１４ｃの中から代表して示したものである。

また、センサ装置１３ａは、ＥＣＵ１５と通信を行う通信部１７と、通信部１７に接続されたセンサ１８と、通信部１７とセンサ１８とを接続する一対の電源ラインとグランドラインとの間に接続されたコンデンサ１９とを備えて構成されている。このような構成において、ＥＣＵ１５と通信部１７とが所定の通信時はコンデンサ２０にチャージされた電荷でセンサ装置１３ａが作動し、通信アイドル時はＥＣＵ１５からの電源供給によりセンサ装置１３ａが作動する。センサ装置１３ａはＥＣＵ１５からのコマンドによりセンサ１８からの出力をＡＤ変換して通信部１７よりＥＣＵ１５にＡＤ変換されたデータを送信する。

このＥＣＵ１５とセンサ装置１３ａとの通信では、図２（ｂ）に示すように、Ｈレベルサイドの通信ラインＶＨに伝送されるＨレベルサイド信号波形ＶＨｓと、Ｌレベルサイドの通信ラインＶＬに伝送されるＬレベルサイド信号波形ＨＬｓとが逆相となっている。つまり、Ｌレベルサイド信号波形ＨＬｓを、Ｈレベルサイド信号波形ＶＨｓと逆相に振幅させることで発生ノイズをキャンセルして放射ノイズを低減させていた。

この種の従来技術として特許文献１に記載の通信装置があり、この通信装置においても同様に通信ラインの放射ノイズを低減することが実施されている。
特開２００５−２７７５４６号公報

しかし、上述した従来技術においては、ＥＣＵに接続されるセンサ装置が接地されておらず、Ｌレベルサイドを基準として動作する回路素子並びにＬレベルサイドの導電パターンが存在する。この回路素子や導電パターンから図３（ａ）に符号ＬＮ１で示す波形の電圧変化時に放射ノイズが発生して、車両のラジオＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）帯に悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＥＣＵに差動電圧電流通信を行うように接続され且つ接地されていないセンサ装置から発生する放射ノイズを低減することができ、これにより車両のラジオＡＭ帯に悪影響を及ぼさないようにすることができる乗員保護システムのセンサ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、車両衝突時に乗員を保護する乗員保護装置の制御を行う電子制御ユニットであるＥＣＵに、ＨレベルサイドとＬレベルサイドの一対の通信ラインで差動電圧電流通信を行うように接続され且つ接地されていない複数のプリント配線層と、これらプリント配線層の間に介挿された絶縁層とを有し、当該複数のプリント配線層にＬレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子が形成されて成る乗員保護システムのセンサ装置において、前記複数のプリント配線層の間に絶縁層を介して介挿され、前記Ｈレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターンが形成された特定のプリント配線層を備えることを特徴とする。

この構成によれば、Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子から発生される放射ノイズに対して、Ｈレベルサイドの導電パターンから逆相の放射ノイズが発生され、この発生した放射ノイズでＬレベルサイドの放射ノイズが所定量打ち消される。このため、センサ装置の電荷変化が小さくなってセンサ装置から発生されるＬレベルサイドの放射ノイズが低減する。従って、車両のラジオＡＭ帯に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の乗員保護システムのセンサ装置においては、前記特定のプリント配線層は、このプリント配線層に形成されたＨレベルサイドの導電パターンの面積が、前記Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子との合計面積と略一致していることを特徴とする。

この構成によれば、Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子から発生される放射ノイズに対して、Ｈレベルサイドの導電パターンから逆相の放射ノイズが発生され、この発生した放射ノイズでＬレベルサイドの放射ノイズが略打ち消される。このため、センサ装置の電荷変化が小さくなってセンサ装置から発生されるＬレベルサイドの放射ノイズが低減する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の乗員保護システムのセンサ装置においては、前記Ｈレベルサイドの導電パターンと、前記Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子とが、略対向状態に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、Ｈレベルサイドの導電パターンと、Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子とが、略対向状態に配置されているので、Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子から発生される放射ノイズに対して、Ｈレベルサイドの導電パターンからの逆相の放射ノイズが略対向状態に発生される。このため、Ｈレベルサイドの放射ノイズでＬレベルサイドの放射ノイズをより効果的に打ち消すことができる。従って、センサ装置の電荷変化がより小さくなってセンサ装置から発生されるＬレベルサイドの放射ノイズがより低減される。

請求項４に記載の発明は、車両衝突時に乗員を保護する乗員保護装置の制御を行う電子制御ユニットであるＥＣＵに、ＨレベルサイドとＬレベルサイドの一対の通信ラインで差動電圧電流通信を行うように接続され且つ接地されていない複数のプリント配線層と、これらプリント配線層の間に介挿された絶縁層とを有し、当該複数のプリント配線層にＬレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子が形成されて成る乗員保護システムのセンサ装置において、前記複数のプリント配線層におけるＬレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子が形成された以外の空領域に、前記Ｈレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターンを形成したことを特徴とする。

この構成によれば、Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子から発生される放射ノイズに対して、Ｈレベルサイドの導電パターンから逆相の放射ノイズが発生され、この発生した放射ノイズでＬレベルサイドの放射ノイズが所定量打ち消される。このため、センサ装置の電荷変化が小さくなってセンサ装置から発生されるＬレベルサイドの放射ノイズが低減する。従って、車両のラジオＡＭ帯に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

以上説明したように本発明によれば、ＥＣＵに差動電圧電流通信を行うように接続され且つ接地されていないセンサ装置から発生する放射ノイズを低減することができ、これにより車両のラジオＡＭ帯に悪影響を及ぼさないようにすることができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図４は、本発明の実施形態に係る乗員保護システムのセンサ装置の構成を示し、（ａ）はセンサ装置を構成する多層プリント基板の側面図、（ｂ）はセンサ装置を構成する各層の回路が形成されたプリント配線層の平面図である。

図４（ａ）に示すセンサ装置２０は、図５に示すＥＣＵ１５に差動電圧電流通信を行うように、Ｌレベルサイドの通信ラインＶＬとＨレベルサイドの通信ラインＶＨとで接続されており、図４（ａ）に示す回路素子１７ａが実装された第１のプリント配線層Ｍ１と、第２のプリント配線層（特定のプリント配線層）Ｍ２と、第３のプリント配線層Ｍ３と、回路素子１７ａが実装された第４のプリント配線層Ｍ４とが、各々の間にガラスエポキシ基板等の絶縁層Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が介挿されて平行に積層されて成る。

各プリント配線層Ｍ１〜Ｍ４には、図４（ｂ）に符号Ｃ１〜Ｃ４で示す複数のスルーホール端子、符号Ｃ５〜Ｃ７で示す複数のｖｉａ（ビア）が形成されており、これらスルーホール端子Ｃ１〜Ｃ４、ｖｉａＣ５〜Ｃ７が絶縁層Ｉ１〜Ｉ３を貫通してプリント配線層に形成された導電パターンを接続している。

第１のプリント配線層Ｍ１には、スルーホール端子Ｃ１に一端が接続されたＨレベルサイドの導電パターンＭ１Ｈと、スルーホール端子Ｃ２に一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ１と、ｖｉａＣ５に一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ２と、ｖｉａＣ６に一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ３と、ｖｉａＣ７に一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ４とが形成されている。各導電パターンＭ１Ｈ，Ｍ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４の他端は、通信部１７を形成してＬレベルサイドを基準として動作する回路素子１７ａに接続されている。

第２のプリント配線層Ｍ２には、スルーホール端子Ｃ１に一端が接続されたＨレベルサイドの導電パターンＭ２Ｈ１と、この導電パターンＭ１Ｈ２の他端に接続された導電パターンＭ２Ｈ２とが形成されている。第３のプリント配線層Ｍ３には何も形成されていない。

第４のプリント配線層Ｍ４には、ｖｉａに一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ４Ｌ１と、ｖｉａに一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ４Ｌ２と、ｖｉａに一端が接続されたＬレベルサイドの導電パターンＭ４Ｌ３とが形成されている。各導電パターンＭ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３の他端は、センサ１８を形成してＬレベルサイドを基準として動作する回路素子１８ａに接続されている。

但し、このように絶縁層Ｉ１〜Ｉ３を介挿したプリント配線層Ｍ１〜Ｍ４を、センサ基板２０Ｍとも称す。

このような構成のセンサ基板２０Ｍにおける本実施形態の特徴は、第２のプリント配線層Ｍ２におけるスルーホール端子Ｃ１から導電パターンＭ２Ｈ１を介して通信ラインＶＨに接続されるＨレベルサイドの導電パターンＭ２Ｈ２の平面上の面積を、第１及び第３のプリント配線層Ｍ１，Ｍ３におけるＬレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子１７ａ，１８ａとの平面上の合計面積と略一致させ、且つＨレベルサイドの導電パターンＭ２Ｈ２と、Ｌレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及び回路素子１７ａ，１８ａとが、上下で略対向状態に配置されるように形成したことにある。

このように形成した理由を説明する。まず、Ｈレベルサイドの通信ラインＶＨの信号電圧がΔＶ変化した場合の通信ラインＶＨの電荷変化ΔＱ１は、次式（１）で表される。
ΔＱ１＝Ｃ１×ΔＶ＝ε×Ｓ１×ΔＶ／ｄ１ …（１）

但し、Ｃ１＝ε×Ｓ１／ｄ１であり、Ｓ１はＨレベルサイドの導電パターンＭ２Ｈ２の面積である。Ｃ１は図５に破線で示すようにＨレベルサイドの通信ラインＶＨに接続された導電パターンと、車載のアンテナ２２との間の結合容量である。εは誘電率、ｄ１が車載のアンテナ２２と導電パターンとの距離である。

センサ装置２０は、ＥＣＵ１５と差動電圧電流通信を実施しているため、Ｈレベルサイドの通信ラインＶＨの信号電圧がΔＶ変化した時のＬレベルサイド通信ラインＶＬの信号電圧の変化は−ΔＶで与えられる。従って、その時の通信ラインＶＬの電荷変化ΔＱ２は、次式（２）で表される。
ΔＱ２＝Ｃ２×ΔＶ＝ε×Ｓ２×ΔＶ／ｄ２ …（２）

但し、Ｃ２＝ε×Ｓ２／ｄ２であり、Ｓ２はＬレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子１７ａ，１８ａの合計の面積である。Ｃ２は図５に破線で示すようにＬレベルサイドの通信ラインＶＬに接続された導電パターンと、車載のアンテナ２２との間の結合容量である。εは誘電率、ｄ２が車載のアンテナ２２と導電パターンとの距離である。

従って、この時のセンサ装置２０を構成するセンサ基板２０Ｍ上の電荷変化ΔＱは、次式（３）で表される。
ΔＱ＝ΔＱ１＋ΔＱ２＝ε×ΔＶ×（Ｓ１／ｄ１−Ｓ２／ｄ２） …（３）

ここで、アンテナ２２とセンサ基板２０Ｍとの距離が遠い場合は、ｄ１≒ｄ２とみなせるので、上式（３）は次式（４）で表される。
ΔＱ＝ε×ΔＶ×（Ｓ１−Ｓ２）／ｄ１ …（４）

従って、センサ基板２０Ｍ上の電荷変化ΔＱにより電界が発生して図３（ａ）に示す放射ノイズＬＮ１となることから、電荷変化ΔＱを小さくすることでセンサ基板２０Ｍからの放射ノイズＬＮ１の低減が可能となる。

その電荷変化ΔＱを小さくするため、本実施形態の乗員保護システムのセンサ装置２０は、Ｈレベルサイド導電パターンＭ２Ｈ２の面積を、Ｌレベルサイド導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子１７ａ，１８ａとの合計面積と略一致させ、且つＨレベルサイドの導電パターンＭ２Ｈ２と、Ｌレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及び回路素子１７ａ，１８ａとが、上下で略対向状態に配置されるように形成した。

この形成によって、図３（ｂ）に示すように、Ｈレベルサイド導電パターンＭ２Ｈ２から放射ノイズＬＮ１と逆相の放射ノイズＨＮ１が発生され、放射ノイズＬＮ１を略打ち消すことで、センサ基板２０Ｍ上の電荷変化ΔＱが小さくなってセンサ装置２０からの放射ノイズＬＮ１の低減が可能となる。従って、車両のラジオＡＭ帯に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

また、上記では、センサ基板２０Ｍを、Ｈレベルサイド導電パターンＭ２Ｈ２の面積と、Ｌレベルサイド導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及び回路素子１７ａ，１８ａとの合計面積とが略一致し、且つＨレベルサイドの導電パターンＭ２Ｈ２が、Ｌレベルサイドの導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及び回路素子１７ａ，１８ａに、上下で略対向状態に配置されるように構成した。しかし、センサ基板２０Ｍを、Ｈレベルサイド導電パターンＭ２Ｈ２の面積と、Ｌレベルサイド導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及び回路素子１７ａ，１８ａとの合計面積とが略一致する構成のみでも、センサ装置２０からの放射ノイズＬＮ１の低減が可能となる。

また、センサ基板２０Ｍには、Ｈレベルサイド導電パターンＭ２Ｈ２を設けたプリント配線層Ｍ２を備えたが、これに代え、プリント配線層Ｍ１又はＭ２のＬレベルサイド導電パターンＭ１Ｌ１〜Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１〜Ｍ４Ｌ３及び回路素子１７ａ，１８ａが形成された以外の空領域に、Ｈレベルサイド導電パターンを設けても良い。この構成の場合も、放射ノイズＬＮ１の低減が可能となる。

車両における乗員保護システムの通信装置のＥＣＵと各センサ部を示す図である。 （ａ）従来の乗員保護システムのセンサ装置の回路構成を示す図、（ｂ）ＥＣＵとセンサ装置とを接続する通信ラインの伝送信号の波形図である。 （ａ）従来のセンサ装置のＬレベルサイドの導電パターン及び回路素子から発生する放射ノイズの波形図、（ｂ）新たに形成したＨレベルサイドの導電パターンから発生する放射ノイズの波形図である。 本発明の実施形態に係る乗員保護システムのセンサ装置の構成を示し、（ａ）はセンサ装置を構成する多重プリント基板の側面図、（ｂ）はセンサ装置を構成する各層の回路が形成されたプリント配線層の平面図である。 上記実施形態に係る乗員保護システムのセンサ装置の回路構成を示す図である。

符号の説明

１０ 車両
１１ａ，１１ｂ フロントセンサ装置
１２ａ，１２ｂ セーフィングセンサ装置
１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，２０ センサ装置
１５ ＥＣＵ
１７ 通信部
１７ａ，１８ａ 回路素子
１８ センサ
１９ コンデンサ
２２ 車両のアンテナ
Ｍ１ 第１のプリント配線層
Ｍ２ 第２のプリント配線層
Ｍ３ 第３のプリント配線層
Ｍ４ 第４のプリント配線層
Ｃ１〜Ｃ４ スルーホール端子
Ｃ５〜Ｃ７ ｖｉａ（ビア）
Ｉ１〜Ｉ３ 絶縁層
Ｍ１Ｈ，Ｍ２Ｈ１，Ｍ２Ｈ２ Ｈレベルサイドの導電パターン
Ｍ１Ｌ１，Ｍ１Ｌ２，Ｍ１Ｌ３，Ｍ１Ｌ４，Ｍ４Ｌ１，Ｍ４Ｌ２，Ｍ４Ｌ３ Ｌレベルサイドの導電パターン
ＬＮ１ Ｌレベルサイドの放射ノイズ
ＨＮ１ Ｈレベルサイドの放射ノイズ
ＶＬ Ｌレベルサイドの通信ライン
ＶＨ Ｈレベルサイドの通信ライン
ＶＨｓ Ｈレベルサイド信号波形
ＶＬｓ Ｌレベルサイド信号波形

Claims (4)

1. 車両衝突時に乗員を保護する乗員保護装置の制御を行う電子制御ユニットであるＥＣＵに、ＨレベルサイドとＬレベルサイドの一対の通信ラインで差動電圧電流通信を行うように接続され且つ接地されていない複数のプリント配線層と、これらプリント配線層の間に介挿された絶縁層とを有し、当該複数のプリント配線層にＬレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子が形成されて成る乗員保護システムのセンサ装置において、
   前記複数のプリント配線層の間に絶縁層を介して介挿され、前記Ｈレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターンが形成された特定のプリント配線層
   を備えることを特徴とする乗員保護システムのセンサ装置。
2. 前記特定のプリント配線層は、このプリント配線層に形成されたＨレベルサイドの導電パターンの面積が、前記Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子との合計面積と略一致していることを特徴とする請求項１に記載の乗員保護システムのセンサ装置。
3. 前記Ｈレベルサイドの導電パターンと、前記Ｌレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子とが、略対向状態に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の乗員保護システムのセンサ装置。
4. 車両衝突時に乗員を保護する乗員保護装置の制御を行う電子制御ユニットであるＥＣＵに、ＨレベルサイドとＬレベルサイドの一対の通信ラインで差動電圧電流通信を行うように接続され且つ接地されていない複数のプリント配線層と、これらプリント配線層の間に介挿された絶縁層とを有し、当該複数のプリント配線層にＬレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子が形成されて成る乗員保護システムのセンサ装置において、
   前記複数のプリント配線層におけるＬレベルサイドの導電パターン及びＬレベルサイドを基準として動作する回路素子が形成された以外の空領域に、前記Ｈレベルサイドの通信ラインに接続される導電パターンを形成した
   ことを特徴とする乗員保護システムのセンサ装置。

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