JP4922285B2 - 乗員用の安全装置 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載された乗員用の安全装置に関する。上位概念に記載された安全装置はたとえば、W. Suchowerskyjによる論文『Evolution en matiere de detecteurs de choc』（1141 Ingenieurs de l'Automobile (1982) No.6、第69〜77頁、パリ）から公知である。この安全装置は、少なくとも１つのセンサ、とりわけ加速度に対して感度のあるセンサと、制御装置、並びに乗員保護手段、例えばエアバッグおよびシートベルトテンショナを有する。現在の安全装置は、多段にトリガ可能なエアバッグを有している。事故状況に応じて１つの段、またはすべての段が点火される。安全性の理由から点火は、スイッチ手段が制御装置と関連して対応する点火回路を通電可能またはイネーブルした場合にだけ行うことができる。多くの安全装置でこの通電可能時間は、数１０ｍｓのオーダーにある比較的短い時間インターバルでのみ行われる。
多段トリガ可能なエアバッグで１つの段だけが点火し、少なくとも１つの段がまだアクティベート可能である場合、このことは事故現場での救助スタッフまたは工場でのサービス用員に対する潜在的危険性を意味する。なぜなら、車両が事故で損傷すると、まだアクティベート可能な段が制御不能にトリガすることを確実に排除できないからである。しかし乗員保護手段、とりわけエアバッグのまったく予期しないトリガは、それに対して準備をしていない救助員および／またはサービス用員を傷つけることになる。

さらにベルト力制限器が装備されたシートベルトテンショナでは、ベルト力制限器がシートベルトテンショナのトリガ後、所定の時間が経過して初めてアクティベートされるべきとの要求がある。この要求を満たすために、公知のシステムでは点火回路に対する通電可能時間の延長が手動で入力される。手動入力により、点火回路の制御を行う計算プログラムを調整する。この公知のシステムでは、過度に長いイネーブルインターバルが意図せずに入力されてしまったことによって、乗員保護手段が不所望にトリガすることを防止する機能が弱くなることを最終的に確実に排除することができない。さらに通電可能時間の延長は１つのイネーブルシーケンス内で一度だけ行われるから、トリガ時点が不適切に選択されると、不利なことには、事故が重大であり本来はトリガすべきである後続の段がトリガされないことにつながる。

発明の利点
請求項１の特徴的構成を備える本発明によって、事故の際にアクティベート可能な乗員保護手段の形態のアクチュエータが装備された車両を危険性なしに取り扱うことができる。安全装置が、アクティベートされなかったアクチュエータをアクティベートするための手段を有することによって、場合によりまだ無傷のエアバッグが不所望の時点で展開する危険性を格段に低減することができる。これは例えば事故現場に急行した救助スタッフが負傷した乗員の救助に取り組む場合、またはサービススタッフが事故にあった車両の救出および場合により修理を行う場合である。
本発明の解決手段は、多段にトリガ可能なエアバッグ（いわゆるスマートエアバッグ）でも特別の利点を提供する。そこでは事故の重大性に応じて、１段だけをアクティベートすることができ、残りの段はアクティベートされないことがある。そのため救助スタッフに対して潜在的危険性が生じる。
特に有利には前記の手段が次のようなスイッチ手段を有する。すなわちこのスイッチ手段は、少なくとも１つのアクチュエータを制御するための出力段を、この出力段が通電制御された第１の制御フェーズが経過した後の第２の時間インターバル中に新たに通電制御する。通電可能時間の延長または制御に対する決定を、１つまたは複数の自由に選択可能な点火手段に直接的に結び付けることによって、不要な通電可能時間の延長を最初から排除することができる。一次点火段の点火電流は、通電可能時間の延長のスタート時点を設定するから、通電可能時間の正しい時点と十分な持続時間が保証される。特に有利には安全装置は、アクチュエータ、出力段、およびそれらの制御に関する情報を記憶するための記憶手段を有する。このようにして安全装置の初期化の際に、どのアクチュエータおよび／またはどの出力段を第１の制御フェーズに続いて新たに制御すべきかを設定することができる。例えばこれは多段に制御可能なエアバッグとすることができる。さらに、すでに行われた制御フェーズについての情報も記憶すると有利である。このようにして、すでに繰返し制御されたアクチュエータが再度、通電制御されるのを阻止することができる。これらのアクチュエータは第２の制御試行で大きな確率ですでにアクティベートされているから、新たな制御試行を省略することにより、予備エネルギー源のエネルギーを有利に節約することができる。

以下で、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
図１は、安全装置のブロック回路図を示す。
図２は、安全装置のブロック回路図を示す。
図３は、フローチャートを示す。
図４は、計数状態と共に機能を時間の関数として示す線図である。
図５は、記憶装置のブロック回路図を示す。

実施例の説明
図１は、乗員用の安全装置１０のブロック回路図を示す。安全装置１０はセンサ１３，１４，１５を有し、これらのセンサは制御装置１１と接続されている。さらに安全装置１０は、同様に制御装置１１と接続されたアクチュエータ１７，１８，１９を有する。センサ１３，１４，１５として加速度および圧力に対して感度のあるセンサが使用され、これらのセンサは前記のパラメータを事故時に検出する。さらにいわゆるプレクラッシュセンサを使用することができる。このセンサは、レーダ、レーザ、超音波およびビデオセンサによって車両周囲を検出し、従って目前に迫る衝突について早期に指示することができる。アクチュエータは、乗員保護手段であり、とりわけエアバッグおよび／またはシートベルトテンショナである。制御装置１１はセンサ１３，１４，１５の出力信号を評価し、これらの出力信号に依存してアクチュエータ１７，１８，１９を制御する。

図２には本発明により構成された安全装置１０の詳細なブロック回路図が示されている。参照番号１３，１４，１５によりセンサが、１７，１８，１９によりアクチュエータが示されている。制御装置１１は少なくとも１つのマイクロコントローラ１１Ａを有する。センサ１３，１４，１５はマイクロコントローラ１１Ａと接続されている。制御装置１１はさらに点火段回路２０と安全回路１１Ｂを有する。マイクロコントローラ１１Ａはこの点火段回路２０および安全回路１１Ｂと接続されている。安全回路１１Ｂは点火段回路２０と接続している。点火段回路２０は点火手段１１Ｇと接続されている。点火手段１１Ｇはさらにアクチュエータ１７，１８，１９，例えばエアバッグおよび／またはシートベルトテンショナと作用接続している。点火段回路２０は点火段１１Ｅ、１１Ｆを有し、これらの点火段はそれぞれ点火手段１１Ｇと直列回路を形成している。有利には各点火手段１１Ｇに対して２つの点火段１１Ｅと１１Ｆが設けられている。点火段１１ＥはＨＳ点火段（ＨＳ＝ハイサイド）とも称される。なぜならこの点火段はバッテリー電圧の正極と点火手段１１Ｇとの間に接続されているからである。点火段１１ＥはＬＳ点火段（ＬＳ＝ローサイド）とも称される。なぜならこの点火段はバッテリー電圧の負極と点火手段１１Ｇとの間に接続されているからである。点火手段１１Ｇとして通常はいわゆる点火ピルが設けられており、この点火ピルは電流の通電によってアクティベートされ、次に乗員保護手段の発射薬をアクティベートする。点火手段１１Ｇを通る通電は、点火段１１Ｅ，１１Ｆが通電接続され、電流が点火手段１１Ｇを通ることができるときに行われる。乗員保護手段、例えばエアバッグは多段に構成することができ、各段には固有の点火手段１１Ｇが配属されている。事故の重大度に応じて、少なくとも１つの段または複数の段が制御され、最適の保護が保証される。点火段回路２０はさらに制御回路１１Ｃを有し、この制御回路は入力側でマイクロコントローラ１１Ａと安全回路１１Ｂに接続されている。出力側で制御回路１１Ｃは出力段１１Ｅ，１１Ｆのそれぞれに接続されている。さらに点火段回路２０は制御回路１１Ｄを有し、この制御回路は入力側で安全回路１１Ｂと、出力側で出力段１１Ｅと接続されている。

以下、安全装置１０の機能を図３に示されたフローチャートに基づいて説明する。安全装置１０は通常は車両の始動によりスイッチオンされる。スイッチオンによりセンサ１３，１４，１５もアクティブとなり、とりわけ加速度（加速度センサ）、圧力（圧力センサ）、並びに車両周囲からのデータ（プレクラッシュセンサ）を検出する。センサ１３，１４，１５の出力信号は制御装置のマイクロコントローラ１１Ａに供給される。マイクロコントローラ１１Ａは、センサ１３，１４，１５の出力信号を評価する。出力信号の評価によりクリティカルな事故状況が推定されると、マイクロコントローラ１１Ａは制御信号を点火段回路２０と安全回路１１Ｂに出力する。この制御信号により安全回路１１Ｂはロック解除され、制御回路１１Ｃと共に出力段１１Ｅと１１Ｆを次のように制御する。すなわち２つの出力段１１Ｅと１１Ｆが導通に接続され、これにより電流が点火手段１１Ｇを流れることができ、点火手段１１Ｇがこれらの出力段１１Ｅ，１１Ｆと直列に接続される。電流の通過によって点火手段１１Ｇはアクティベートされ、従ってさらにアクチュエータ１７，１８，１９をアクティベートすることができる。

この経過を、図３に示されたフローチャートに基づいてステップごとに説明する。ステップ３１で安全装置１０がスイッチオンされる。ステップ３２で例えばセンサ１３により加速度ａが測定される。ステップ３３で、加速度ａが所定の閾値Ｓを上回っているか否かが検出される。上回っていなければステップ３３Ａに分岐し、ステップ３２にリターンして加速度ａが測定される。加速度ａの測定で、所定の閾値Ｓを上回っていれば、ステップ３３Ｂを介してステップ３４に移行する。ステップ３４では制御回路１１Ｃと安全回路１１Ｂによって、点火段回路２０の出力段１１Ｅ，１１Ｆが次のように制御される。すなわち、これらの出力段が接続され、電流が点火手段１１Ｇを流れることができるように制御される。
次にステップ３５では乗員保護手段（アクチュエータ１７，１８，１９）、例えばエアバッグおよび／またはシートベルトテンショナのアクティベートが行われる。ここで特に有利には出力段１１Ｅと１１Ｆは制限された時間の間だけ通電可能とされる。例えば数１０ｍｓ、とりわけ３２ｍｓの間だけである。このことにより有利には、点火手段１１Ｇのアクティベート後にさらに電流が流れるのが阻止される。さらに電流が流れることは点火手段１１Ｇの短絡の際に生じることがある。しかしこのような不要な電流は予備エネルギー源を不要に負荷することとなる。この予備エネルギー源は、車両バッテリーが事故により破損した場合に、さらなる点火手段１１Ｇをアクティベートするための唯一のエネルギー源として使用される。予備エネルギー源として通常は大容量のコンデンサが使用される。
ステップ３４により点火電流が流れ始めると直ちに、ステップ３４Ａを介してステップ３６へ移行する。ステップ３６では、制御回路１１Ｄがアクティブとなり、点火電流を検出して評価する。この制御回路１１Ｄが、通電制御された出力段１１Ｅ，１１Ｆを流れる電流を第１の時間インターバル内に検出すると直ちに、この制御回路１１Ｄは制御信号を安全回路１１Ｂに送出する。この制御信号は、安全回路１１Ｂには通電可能時間の延長希望を意味し、安全回路は、出力段１１Ｅ，１１Ｆを付加的な持続時間の間、通電可能にするよう作用する。

このことを図４に基づいて説明する。図４は、カウンタＺの状態を時間ｔの関数として示す。すなわち本発明の有利な変形実施例では制御回路１１ＤがカウンタＺを有する。制御回路１１Ｄから出力された制御信号は、このカウンタＺの状態に依存する。例えば制御回路１１Ｄは時点ｔ０で、通電制御された出力段１１Ｅ，１１Ｆを流れる電流を検出し、カウンタＺはカウントアップを始める。３２ｍｓ後に時点ｔ１に達し、安全回路１１Ｂによって元から設定されていた通電可能時間が終了する。この時点ｔ１でカウンタＺの状態は有利にはリセットされる。しかしまだアクティベートされていな点火手段１１Ｇが存在する場合、制御回路１１Ｄの制御信号によって安全回路１１Ｂは所定の時間インターバルｔ１−ｔ２、または択一的にｔ１−ｔ３の間、ロック解除される。有利な変形実施例では、例えば２５６ｍｓと５１２ｍｓの異なる持続時間を設定することもできる。この付加的な時間インターバルでは、それぞれ通電制御された出力段１１Ｅ，１１Ｆを介して、場合によりアクティベートされていない点火手段１１Ｇに十分に大きな点火電流を供給することができ、これをアクティベートすることができる。アクティベートされた点火手段１１Ｇは次に場合によりまだアクティベートされていない乗員保護手段をトリガすることができる。これによって救助スタッフおよび／または工場でのサービス用員に対する危険性を緩和することができる。

特に有利には点火段回路２０は第１のレジスタＲ１（図５）を有する。この第１のレジスタにより、安全回路１１Ｂにおいて通電可能時間が延長されることになる出力段１１Ｅ，１１Ｆが選択される。このレジスタは安全装置１０の初期化の際にプログラミングされ、このプログラミングを後から変更されないように引き続きロックされる。さらに点火段回路２０は第２のレジスタＲ２を有する。この第２のレジスタには、通電可能時間の延長がすでに行われた出力段１１Ｅ，１１Ｆがマークされている。このレジスタＲ２は、安全装置１０の動作時間中には、行われた変化を記録するために書き込み可能でなければならない。延長のために設けられた制御回路１１Ｄに配置されたカウンタの計数状態Ｚは有利には計数状態がゼロではないことについて監視される。相応する出力段１１Ｅ，１１Ｆの制御と、これにより生じた点火手段を流れる電流に基づき、カウンタの計数状態Ｚはカウントアップされ、安全回路１１Ｂに相応の制御信号が供給される。同時に第２のレジスタＲ２には、どの出力段１１Ｅ，１１Ｆに対して通電可能続時間の延長が要求されたかが記憶される。該当する出力段に対してさらなる延長が要求されても、この要求は拒絶される。

この過程を以下、図５を参照して説明する。図５は、第１のレジスタＲ１と第２のレジスタＲ２を示す。第１のレジスタＲ１はプログラミング可能である。安全装置１０の初期化の際に、レジスタＲ１には入力端Ｅ１を介して、どの出力段１１Ｅ，１１Ｆで通電可能時間の延長を行うべきかという情報が供給され、このレジスタＲ１に記憶される。ここではとりわけ、多段のエアバッグの出力段が問題となる。このような多段のエアバッグの場合、事故時にまず１つの段だけがアクティベートされ、点火された場合に危険性が存する。さらなる段は点火されず、従って不都合な状況では救助スタッフおよび／または事故で損傷した車両に接近する保守人員またはこれを修理する保守人員に対する危険性となる。図５に示された実施例ではレジスタＲ１に、この出力段１１Ｅ.１，１１Ｅ.２，１１Ｆ.１および１１Ｆ.２で通電可能時間の延長が行われたことが記憶される。出力段１１Ｅ，１１Ｆの通電可能時間が延長されると直ちに、相応の情報が第２のレジスタＲ２に書き込まれる（入力端Ｅ２）。これによりこの出力段が新たに通電可能時間を延長されることが阻止される。図５に示された実施例でこれは出力段１１Ｅ.１と１１Ｆ.１である。これらの出力段はすでに以前に通電接続されており、通電可能時間の延長が行われている。この情報を第２のレジスタに記憶することによって、これらの出力段では次のプログラミングサイクルの際に新たに通電可能時間が延長されることが排除される。

本発明は有利にはいわゆるシングル・チップ・システムに使用される。このシングル・チップ・システムでは安全回路１１Ｂ、点火段回路２０、およびそれらの電流供給のコンポーネントが高度に集積化されて１つの半導体チップにまとめられている。同様に本発明の解決手段は、前記の機能が別個の半導体回路で実現されている標準システムに使用しても良好な結果が得られる。

図１は、安全装置のブロック回路図を示す。 図２は、安全装置のブロック回路図を示す。 図３は、フローチャートを示す。 図４は、計数状態と共に機能を時間の関数として示す線図である。 図５は、記憶装置のブロック回路図を示す。

１０ 安全装置
１１ 制御装置
１１Ａ マイクロコントローラ
１１Ｂ 安全回路
１１Ｃ 制御回路
１１Ｄ 制御回路
１１Ｅ 出力段
１１Ｆ 出力段
１１Ｇ 点火手段
１３ センサ
１４ センサ
１５ センサ
１７ アクチュエータ
１８ アクチュエータ
１９ アクチュエータ
２０ 点火段
３１ ステップ
３２ ステップ
３３ ステップ
３３Ａ ステップ
３３Ｂ ステップ
３４ ステップ
３４Ａ ステップ
３５ ステップ
３６ ステップ
３６Ａ ステップ
Ｒ１ レジスタ
Ｒ２ レジスタ
ｔ 時間
ｔ０ 時点
ｔ１ 時点
ｔ２ 時点
ｔ３ 時点
Ｚ カウンタ

Claims (5)

1. 乗員用の安全装置（１０）であって、センサ（１３，１４，１５）と、アクチュエータ（１７，１８，１９）と、少なくとも１つの制御装置（１１）と、前記アクチュエータ（１７，１８，１９）を制御するための出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）を有し、
   前記制御装置（１１）は、前記センサ（１３，１４，１５）および前記アクチュエータ（１７，１８，１９）と接続されており、
   前記制御装置（１１）は、マイクロコントローラ（１１Ａ）と、安全回路（１１Ｂ）と、点火段回路（２０）を含み、
   前記点火段回路（２０）は、制御回路（１１Ｃ，１１Ｄ）と、出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）と、レジスタ（Ｒ１，Ｒ２）を含む形式の安全装置において、
   前記制御回路（１１Ｃ，１１Ｄ）は、前記アクチュエータ（１７，１８，１９）を制御するための前記出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）を、所定の第１の時間インターバル（通電可能時間）の間、通電可能にし、該第１の時間インターバル（ｔ０−ｔ１）の経過後、第２の時間インターバル（ｔ１−ｔ２；ｔ１−ｔ３）の間、引き続き通電可能のままとし、
   前記レジスタ（Ｒ１，Ｒ２）は、制御された前記出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）ないしはアクチュエータ（１７，１８，１９）についての情報を記憶し、
   前記第１のレジスタ（Ｒ１）では、通電可能な第１の時間インターバルが延長されることになる出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）が選択され、
   前記第２のレジスタ（Ｒ２）には、どの出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）に対して、通電可能な第１の時間インターバルの延長が要求されたかが記憶され、
   該当する通電可能な第１の時間インターバルの延長が要求された出力段に対してさらなる延長が要求されても、当該要求は拒絶され、
   前記第２のレジスタ（Ｒ２）は、前記安全装置（１０）の動作時間中には、行われた変化を記録するために書き込み可能である、ことを特徴とする安全装置。
2. 請求項１記載の安全装置において、
   前記第１の時間インターバル（ｔ０−ｔ１）は３２ｍｓである、ことを特徴とする安全装置。
3. 請求項１または２記載の安全装置において、
   前記第２の時間インターバル（ｔ１−ｔ２）は２５６ｍｓである、ことを特徴とする安全装置。
4. 請求項１または２記載の安全装置において、
   前記第２の時間インターバル（ｔ１−ｔ３）は５１２ｍｓである、ことを特徴とする安全装置。
5. 乗員用の安全装置（１０）を制御する方法であって、該安全装置はセンサ（１３，１４，１５）と、アクチュエータ（１７，１８，１９）と、少なくとも１つの制御装置（１１）と、前記アクチュエータ（１７，１８，１９）を制御するための出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）を有し、
   前記制御装置（１１）は、前記少なくとも１つのセンサ（１３，１４，１５）および前記少なくとも１つのアクチュエータ（１７，１８，１９）と接続されており、
   前記制御装置（１１）は、マイクロコントローラ（１１Ａ）と、安全回路（１１Ｂ）と、点火段回路（２０）を含み、
   前記点火段回路（２０）は、制御回路（１１Ｃ，１１Ｄ）と、出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）と、レジスタ（Ｒ１，Ｒ２）を含み、
   前記アクチュエータ（１７，１８，１９）をアクティベートするために所定の第１の持続時間（ｔ０−ｔ１）が設けられている形式の方法において、
   前記所定の第１の時間インターバル（ｔ０−ｔ１）の経過後、第２の時間インターバル（ｔ１−ｔ２；ｔ１−ｔ３）で、未だアクティベートされていないアクチュエータ（１７，１８，１９）を制御することができ、
   通電可能な時間インターバルが延長されることになる出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）が選択され、
   通電可能な時間インターバルの延長がすでに行われた出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）がマークされ、
   当該通電可能な時間インターバルの延長がすでに行われた出力段（１１Ｅ，１１Ｆ）に対してさらなる延長が要求されても、当該延長は拒絶される、ことを特徴とする方法。

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