JP5013169B2 - 車両のシートベルト制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のシートベルト制御装置に係り、より詳細には、プリテンショナの故障の有無を判定するシートベルト制御装置に関する。

従来、車両と障害物の衝突の際に車両の乗員を保護する安全装置として、シートベルト装置が知られている。シートベルト装置は、車両が前方の障害物に衝突したときに、乗員が前方に投げ出されることを防ぐように乗員を拘束する。

さらに、近年、プリテンショナを備えたシートベルト装置が開発されている。プリテンショナは、車両と障害物との衝突が予知されたときに、衝突に先立って、モータを駆動させてシートベルトを巻き取り、シートベルトの弛み、緩みを無くすことによって乗員を拘束する。これにより、衝突時の乗員の前方移動が効果的に抑制される。

また、車両が障害物と衝突したときに、シートベルトを瞬時に、不可逆的に巻き取るための、火薬爆発式のプリテンショナ手段が知られている（例えば、特許文献１）

特開２０００−９５０６４号公報

ところで、車両と障害物との衝突が予知されて、実際にプリテンショナが作動することは稀である。このため、プリテンショナのモータは、長期間に亘って駆動されないことが多い。モータを長期間駆動させないでいると、例えば、モータの整流子と回転子との間に酸化膜が形成され、整流子と回転子とが固着することがある。その結果、衝突予知時にモータが駆動せず、プリテンショナが作動しなくなるおそれがある。そこで、プリテンショナを試験的に作動させて、プリテンショナの故障の有無を自己診断させることが考えられる。

しかし、プリテンショナ作動時のモータの通電量は、乗員を所定張力で拘束するようにシートベルトを所定量巻き取るように、ＰＩＤ制御等によりフィードバック制御される。
このため、モータに異常がある場合、フィードバッグ制御によりモータの通電量が非常に大きくなってしまう。その結果、モータの回転速度が上がり、モータの作動音が大きくなってしまう。大きな作動音は、車両の乗員に不快感を与える。
また、プリテンショナを試験作動させると、モータから電磁ノイズが発生する。かかる電磁ノイズは、使用中のラジオ等の車載オーディオ機器に耳障りな雑音を発生させることがある。かかる雑音は、車両の乗員に不快感を与える。

そこで、本発明は、プリテンショナのモータの作動音を大きくすることなく、プリテンショナの故障の有無を判定することができる車両のシートベルト制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の車両のシートベルト制御装置は、車両のシートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置と、障害物に対する車両の衝突を予知するための衝突予知手段と、衝突予知手段が衝突を予知した場合に作動して、乗員を所定張力で拘束するように前記シートベルト装置のシートベルトを所定量巻き取るプリテンショナ手段と、プリテンショナ手段を試験作動させて、当該プリテンショナ手段の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備え、プリテンショナ手段は、シートベルトを巻き取るためのモータと、モータの通電量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、を有し、故障判定手段は、試験作動時の前記モータの通電量に基づいて、プリテンショナ手段の故障の有無を判定する通電量判定手段と、プリテンショナ手段の試験作動時に、モータの通電量を制限する通電量制限手段と、を有し、故障判定手段は、プリテンショナ手段の試験作動時に、車載オーディオ機器の作動を停止させるオーディオ停止手段を有することを特徴としている。

このように構成された本発明の車両のシートベルト制御装置によれば、プリテンショナ装置の試験作動時に、モータの通電量を制限する。これにより、プリテンショナのモータの作動音を大きくすることなく、プリテンショナの故障の有無を判定することができる。さらに、プリテンショナの試験作動時に車載オーディオ機器から耳障りな雑音が発生することを防止することができる。

また、本発明において好ましくは、プリテンショナ手段のフィードバッグ制御手段は、ＰＩＤ制御を行う。
プリテンショナ手段のモータをＰＩＤ制御すれば、きめ細かな制御を行うことができる。

また、本発明において好ましくは、故障判定手段の前記通電量制限手段は、前記モータの通電量が、パルス幅変調されている場合に、パルス幅のデューティー値を所定値以下に制限する。
デューティー（ｄｕｔｙ）値を所定以下に制限すれば、モータの通電量を容易に制限することができる。

また、本発明において好ましくは、故障判定手段は、エンジン始動直後に、前記プリテンショナ手段を試験作動させる。
これにより、車両のエンジンを始動させるたびに、プリテンショナ手段のモータが駆動される。その結果、モータの整流子と回転子との固着の発生が防止される。

また、本発明において好ましくは、故障判定手段は、イグニッションスイッチのオン操作があったときに、前記プリテンショナ手段を試験作動させる。
これにより、車両を使用するたびに、プリテンショナ手段のモータが駆動される。その結果、モータの整流子と回転子との固着の発生が防止される。

このように、本発明の車両のシートベルト制御装置によれば、プリテンショナのモータの作動音を大きくすることなく、プリテンショナの故障の有無を判定することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の車両のシートベルト制御装置の実施形態を説明する。
まず、図１のブロック図を参照して、第１実施形態の車両のシートベルト制御装置の構成について説明する。図１に示すように、第１実施形態の車両のシートベルト制御装置は、車両のシートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置１と、障害物に対する車両の衝突を予知するための衝突予知手段２と、衝突予知手段２が衝突を予知した場合に作動して、乗員を所定張力で拘束するようにシートベルト装置１のシートベルトを所定量巻き取るプリテンショナ手段３と、プリテンショナ手段３を試験作動させて、当該プリテンショナ手段の故障の有無を判定する故障判定手段４とを備えている。

衝突予知手段２は、自車両の前方へ向けてミリ波レーダ電波を発し、反射波を検知するレーダ装置２１と、レーダ装置２１の検知した前方障害物までの距離、及び自車に対する前方障害物の相対速度等に基づいて、前方障害物が自車と衝突するか否かを判断する衝突予知部２２とを有する。

プリテンショナ手段３は、衝突予知手段が衝突を予知した場合にシートベルトを巻き取るためのモータ３１と、モータ３１への通電量をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを有する。本実施形態では、モータ３１への通電量は、乗員を所定張力で拘束するようにシートベルトを所定量巻き取るように、ＰＩＤ制御される。なお、ＰＩＤ制御のＰは、比例（Proportional）を表し、Ｉは、積分（Integral）を表し、Ｄは、微分（Differential）を表す。また、モータ３１の通電量は、ＰＩＤ制御の下、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）により調節される。

故障判定手段４は、試験作動時のモータ３１の通電量に基づいて、プリテンショナ手段３の故障の有無を判定する通電量判定部４１と、プリテンショナ手段４の試験作動時に、モータ３１の通電量を制限する通電量制限部４２とを有する。通電量制限部４２は、パルス幅のデューティー値を所定値以下（例えば、５０％以下）に制限することによって、モータ３１の通電量を制限する。

次に、図２を参照して、シートベルト装置１、及び本実施形態のシートベルト制御装置の車両上の配置を説明する。シートベルト装置１は、既知の構成であるが、シート１０の外側部で車室内の床に固定されたアンカ１１と、そのアンカ１１に固定されたシートベルト１２とを有する。シートベルト１２には、アンカ１１とショルダーアンカ１４との間にフック部材１５が取り付けられ、フック部材１５は、シート１０の内側部で床に固定されたバックル１６に着脱自在に取り付けられるようになっている。シートベルト１２はまた、アンカ１１からセンターピラー１３の上部に取り付けられたショルダーアンカ１４を通って延び、ショルダーアンカ１４付近からセンターピラー１３内部に導かれる。

センターピラー１３内部の下部には、衝突予知時にシートベルト１２を巻き取るモータ３１が配置されている。また、車両１００の前部には、レーダ装置２１が配置されている。

また、図１に示した衝突予知部２２、フィードバッグ制御部３２、通電量判定部４１及び通電量制限部４２の各部ロックに相当する機能は、例えば、車両１００に搭載されたＥＣＵ（electric control unit：電子制御装置）７のコンピュータにおいて所定のプログラムを実行することにより、或いは、ＥＣＵのＩＣチップにより実現される。

次に、図３を参照して、本発明の第１実施形態の車両のシートベルト制御装置の動作例を説明する。本実施形態では、エンジン始動時にプリテンショナ装置を試験作動させる。

まず、イグニッション（ＩＧ）スイッチ５がオン（ＯＮ）操作される（ステップＳ３１）。
イグニッションスイッチがオンになることにより、シートベルト制御装置も作動可能となる。

次いで、エンジンスタータが回転する（ステップＳ３２）。
なお、スマート・キーレス・エントリー・システムなど、エンジンキーを使用しない場合は、例えば、スタートボタンの押下により、エンジンが始動する。

次いで、故障判定手段４が、エンジンが始動したか否かを判定する（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３でエンジンが始動したと判定した場合、故障判定手段４は、プリテンショナ手段３を試験作動させるため、モータ３１に通電する（ステップＳ３４）。試験作動のための通電は、所定の時間、例えば、数秒間から数十秒間行えばよい。また、モータ３１への通電量は、フィードバッグ制御部３２によりＰＩＤ制御される。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）のグラフに、モータ３１の通電量の時間変化を示す。各グラフの横軸は時間を表し、縦軸は電流値を表す。図４（ａ）のグラフは、プリテンショナ手段３に故障がなく、モータ３１が正常に回転する場合のモータ３１の通電量の時間変化を示す。また、図４（ｂ）のグラフは、プリテンショナ手段３に故障があり、モータ３１が正常に回転しない場合のモータ３１の通電量の時間変化を示す。

モータ３１が正常な場合、図４（ａ）のグラフ中の曲線Ｉに示すように、通電される電流値は、試験作動直後に一時的に高くなった後、低くなる。したがって、プリテンショナ手段３の試験作動による高いモータ音は一時的なものである。

これに対して、モータ３１に異常がある場合、図４（ｂ）のグラフ中の破線IIに示すように、ＰＩＤ制御によって、モータ３１の通電量が増加し続ける。その結果、ＰＷＭにおいてデューティー値が制限されなければ、例えば、デューティー値１００％まで、通電量が増加してしまうことになる。その結果、プリテンショナ試験作動による高いモータ音が継続することになる。継続する高いモータ音は、車両の乗員に不快感を与える。

そこで、本発明では、プリテンショナ装置３を試験作動させる場合には、通電量制限部４２が、モータ３１の通電量を制限する。具体的には、モータ３１に通電される電流のパルス幅のデューティー値を所定値以下（例えば、５０％以下）に制限する。その結果、図４（ｂ）のグラフ中の曲線IIIに示すように、モータ３１の通電量が、一定の電流値（Ｉｍａｘ）以下に制限される。その結果、モータ３１に異常がある場合においても、モータ音の増大が抑制される。

続いて、故障反転手段４の通電量判定部４１は、モータ３１の通電量に基づいて、プリテンショナ手段の故障の有無を判定する（ステップＳ３５）。判定に当たっては、例えば、モータ３１への通電開始から所定時間ｔ経過後（例えば、ｔ＝１秒）のモータ３１の通電量が、所定の閾値（Ｉ_T）以上か否かを判定するとよい。所定の閾値（Ｉ_T）は、モータ３１の正常時の通電量と、異常時の通電量との間の値を、経験的に求めるとよい。

ステップＳ３５で、図４（ａ）に示すように、所定時間ｔ経過後の通電量が閾値以上の場合、通電量判定部４１は、プリテンショナ手段３が故障していると判定する（ステップＳ３７）。その場合、車両のインパネ上の警告灯を点灯させる等して、乗員に異常を報知するようにするとよい。

また、ステップＳ３５で、図４（ｂ）に示すように、所定時間経ｔ過後の通電量が閾値未満の場合、通電量判定部４１は、プリテンショナ手段３が故障していないと判定する（ステップＳ３６）。その場合、車両のインパネ上にプリテンション手段３が正常である旨を標示するようにしてもよい。

このように、本発明によれば、プリテンショナのモータの作動音を大きくすることなく、プリテンショナの故障の有無を判定することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
まず、図５のブロック図を参照して、第２実施形態の車両のシートベルト制御装置の構成について説明する。図１に示すように、第２実施形態の車両のシートベルト制御装置は、故障判定手段４に、プリテンショナ手段３の試験作動時に、車載オーディオ機器６の作動を停止させるオーディオ停止部４３を設けた点を除いては、図１に示した第１実施形態の構成と同じである。このため、同一要素の詳細な説明を省略する。

次に、図６のフローチャートを参照して、第２実施形の車両のシートベルト制御装置の動作例を説明する。
まず、上述の第１実施形態と同様に、イグニッションスイッチがオン（ＯＮ）され（ステップＳ６１）、次いで、エンジンスタータが回転する（ステップＳ６２）。

次いで、第２実施形態では、オーディオ停止部４３が、車載のオーディオ機器の作動を停止する（ステップＳ６３）。ここで、停止させるオーディオ機器には、カーラジオ、カーステレオの他、テレビ等のあらゆる車載音響機器を含めることができる。

次いで、上述の第１実施形態と同様に、エンジンの始動を判定し（ステップＳ６５）、次いで、プリテンショナ手段３を試験作動させるため、モータ３１に通電する（ステップＳ３４）。

次いで、第２実施形態では、オーディオ停止部４３が、オーディオ機器の作動の停止を解除する（ステップＳ６６）。

次いで、上述の第１実施形態と同様に、モータ３１の通電量に基づいて、プリテンショナ手段の故障の有無を判定する（ステップＳ６７、Ｓ６８及びＳ６９）。

このように、第２実施形態では、プリテンショナ手段３の試験作動中に、オーディオ機器の作動を停止させた。これにより、通電されたモータ３１から電磁ノイズが発生しても、オーディオ機器から耳障りな雑音が発生することが防止される。

上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態では、エンジン始動後に、プリテンショナ手段を試験作動した例について説明したが、本発明では、試験作動のタイミングはこれに限定されない。例えば、イグニッションのＯＮ操作があったときに、エンジンの作動前であっても、プリテンショナ手段の試験作動を行ってもよい。

本発明の第１実施形態の車両のシートベルト制御装置の構成を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態の車両のシートベルト制御装置の概略配置図である。 本発明の第１実施形態の車両のシートベルト制御装置の動作を説明するフローチャートである。 （ａ）は、プリテンショナが正常な場合のモータの通電量の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、プリテンショナが故障している場合のモータの通電量の時間変化を示すグラフである。 本発明の第２実施形態の車両のシートベルト制御装置の構成を説明するブロック図である。 本発明の第２実施形態の車両のシートベルト制御装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ シートベルト装置
２ 衝突予知手段
３ プリテンショナ手段
４ 故障判定手段
５ イグニッション／エンジン
６ オーディオ機器
７ ＥＣＵ
２１ レーダ装置
２２ 衝突予知部
３１ モータ
３２ フィードバック制御部
４１ 通電量判定部
４２ 通電量制限部
４３ オーディオ停止部
１００ 車両

Claims (5)

1. 車両のシートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置と、
   障害物に対する車両の衝突を予知するための衝突予知手段と、
   前記衝突予知手段が衝突を予知した場合に作動して、前記乗員を所定張力で拘束するように前記シートベルト装置のシートベルトを所定量巻き取るプリテンショナ手段と、
   前記プリテンショナ手段を試験作動させて、当該プリテンショナ手段の故障の有無を判定する故障判定手段と、
   を備え、
   前記プリテンショナ手段は、
   前記シートベルトを巻き取るためのモータと、
   前記モータの通電量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、を有し、
   前記故障判定手段は、
   試験作動時の前記モータの通電量に基づいて、前記プリテンショナ手段の故障の有無を判定する通電量判定手段と、
   前記プリテンショナ手段の試験作動時に、前記モータの通電量を制限する通電量制限手段と、を有し、
   前記故障判定手段は、前記プリテンショナ手段の試験作動時に、車載オーディオ機器の作動を停止させるオーディオ停止手段を有する
   ことを特徴とする車両のシートベルト制御装置。
2. 前記プリテンショナ手段の前記フィードバッグ制御手段は、ＰＩＤ制御を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の車両のシートベルト制御装置。
3. 前記故障判定手段の前記通電量制限手段は、前記モータの通電量が、パルス幅変調されている場合に、パルス幅のデューティー値を所定値以下に制限する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両のシートベルト制御装置。
4. 前記故障判定手段は、エンジン始動直後に、前記プリテンショナ手段を試験作動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両のシートベルト制御装置。
5. 前記故障判定手段は、イグニッションスイッチのオン操作があったときに、前記プリテンショナ手段を試験作動させる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両のシートベルト制御装置。

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