JPH0792472B2 - 乗物の衝突検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、乗物、特に自動車の
衝突検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】乗員拘束システムを用いて乗物中で衝突
を検知したり評価する周知の方法および回路装置では、
加速度の測定値を積分あるいは多重積分して所定のしき
い値に達するまで評価が行われる。しきい値は大体経験
値であって、側面衝突、反対方向の衝突、がたつき、悪
路の走行運転、あるいは床面や石の接触から正面衝突を
区別するために使用される。換言すれば、最も危険な衝
突の場合、つまり走行方向に対して約 45 °以下の角度
で正面衝突することを検知することにある。このような
装置は、例えば本出願人のドイツ特許第 38 16 587号明
細書に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、衝
突検知に対して高い信頼性を有し、マイクロコンピュー
タあるいはマイクロプロセッサ中に収納できる簡単なア
ルゴリズムを利用し、しきい値を任意に調節できる、特
に高めることができる、衝突検知装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、前記乗物の正または負の加速度を表す加速度信
号 a(t) を与える加速度センサ１０ａ，少なくとも第一
遅延加速度信号 a(t−Δtp1)と第二遅延加速度信号 a(t
−Δtp2)を発生するため、少なくとも比較的短い第一遅
延期間Δtp1 と比較的長い第二遅延期間Δtp2 の間、前
記加速度信号 a(t) を保管する一つの記憶器１４，少な
くとも第一速度差分信号 vp1と第二速度差分信号 vp2を
発生させるため、前記少なくとも第一遅延加速度信号 a
(t−Δtp1)と第二遅延加速度信号 a(t−Δtp2)をそれぞ
れ前記加速度信号 a(t) から引算し、引算結果を積分す
る手段１５_1,１３₁ ；１５_2,１３₂ ，乗物の衝突を検知
するため、前記第一速度差分信号 vp1を第一しきい値 S
1 と比較する手段２３，遅い衝突を検知するため、前記
第一速度差分信号 vp1を第二しきい値 S3 と比較する手
段２１，早い衝突を検知するため、前記第一速度差分信
号 vp1を第三しきい値 S2 と比較する手段２２，衝突の
終わりを検知するため前記第二速度差分信号 vp2を第四
しきい値 S4 と比較し、遅い衝突の検出に応答してこの
遅い衝突の検出を止める手段４，前記第二速度差分信号
vp2から前記第一速度差分信号 vp1を引算する手段１５
₄ ，および前記第一速度差分信号 vp1と第二速度差分信
号 vp2の間の差を第五しきい値と比較し、前記差が第五
しきい値以上の時、早い衝突の検知を止める手段１
６″，から成る、乗員拘束システムを作動させるため乗
物の衝突を検出する装置によって解決されている。

【０００５】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に示し、よ
り詳しく説明する。図１に示す基本原理は、先ず強度が
要求されている作動しきい値以下となる衝突を検知する
ことに基づく。これによって、運転の仕方の影響（悪
路、石との接触、等）に対して、および乱用（がたつき
等）に対して高い安全性が得られる。符号１０を測定装
置に、符号１１を電算機を備えた評価装置に、符号１２
をＡ／Ｄ変換器に、符号１５を減算器に、符号１４を F
IFO （ファーストイン・ファーストアウト）シフトレジ
スタに、符号１６をしきい値切換開閉器に、そして符号
１７を作動装置（点火ピル）に付ける。

【０００６】こうして、上記方法は初期段階の車速が急
激に低下する（これは正面衝突に相当する）か、あるい
は車速がより長い期間にわたって低下する（これは側面
衝突に相当する）かを評価する。

【０００７】両方の判定基準の一方が充分な強度で満た
されれば、乗員拘束システムが作動する。その場合、正
面衝突と側面衝突の強度条件、つまり関連する作動パラ
メータは衝突検知前の加速度上昇に応じて変わる。

【０００８】特に、正面衝突と側面衝突を区別し、上記
方法を必要な作動しきい値に簡単に合わせることができ
る。衝突強度は、図２の所謂速度差分Δv を評価して検
知される。速度差分とは、その時の車速 v(t) と時点 t
−Δtpの車速 v(t-tp)の間の差である。即ち、Δv ＝ v
(t) − v(t-tp)それ故、信号Δv は時間間隔Δtp内で低
下した車速の目安となる。

【０００９】上記の方法は、この発明の基本原理によれ
ば、種々の機能、つまり、衝突検知、側面衝突検知およ
び正面衝突検知の機能に分割される。これに対するブロ
ック回路図は図４に与えてある。

【００１０】速度差分 vp1（時間Δtp1 により形成され
る) がしきい値 S1 以上になると、衝突が検知される。
こうして、アンドゲート１と２が作動するので、側面衝
突と正面衝突の判定基準が有効になる。

【００１１】信号 vp1がしきい値 S2 以上（ S2 ＞ S1
）となり、同時に低下する車速が v＝ vp1の時、正面
衝突である。この場合、システムの作動はアンドゲート
２を介して行われる。

【００１２】信号 vp1が衝突検知時点から測って、時間
間隔 td 内でしきい値 S3 （ S3 ＞S2 ）以上の場合、
側面衝突である。それ故、衝突検知の時点でラッチがセ
ットされ、このラッチが再トリガー可能なモノステーブ
ルマルチバイブレータを介してアンドゲート１を時間 t
d の間、導通状態にする。

【００１３】信号 vp2 (時間 tp2により形成され、tp2
＞ tp1) がしきい値 S4 以下の時、ラッチがリセットさ
れる。こうして、衝突の終わりが検知される。衝突の検
知に関して、作動しきい値 S2 と S3 を衝突前の加速度
の上昇に応じて可変する。

【００１４】加速度の上昇は、時間間隔 tap内で加速度
差分 ap を形成して検知される（図３の原理）。しきい
値 S2 と S3 の可変は信号 ap をしきい値 aS と比較し
て行われる。

【００１５】信号 ap がある値 aS ＋ daS以上になる
と、しきい値 S2 と S3 はそれぞれ値dS2- または dS3-
ほど低下する。同じように ap が値 aS − daS 以下
になると、しきい値 S2 と S3 は値 dS2+ または dS3+
ほど上昇する。

【００１６】加速度の差 ap が値 aS − daSと aS ＋ d
aSの間にあると、しきい値 S2 と S3 は不変に保持され
る。この方法を必要な作動しきい値に合わせることは、
大体三つのステップで行われる。即ち、最も遅い必要な
0°衝突でも、判定基準「正面衝突」に関する作動が行
われるように tp1や S2 を選ぶ。最も遅い 30 °衝突
で、判定基準「側面衝突」に関する作動が行われるよう
に S3 と td を選ぶ。最も遅い 0°または 30 °衝突
で、この衝突を確実に検知するように S1 を選ぶ。遅い
衝突で aS 以下となり、早い衝突で aS 以上になるよう
に aS を選ぶ。（ここで、角度は乗物の長手中心軸に対
して°で指定している）速度差分を形成するため、車速
ｖ(t) が必要である。この車速は、前記の中で見通しを
良くするため、加速度から積分により形成された。

【００１７】実際には、このような加速度積分では、オ
フセット誤差等のため積分器の距離ドリフトを計算する
必要がある。従って、補助的な安定処置が必要になる。
図３から、速度差分が加速度差分Δa Δa ＝ a(t) − a(t−Δtp) を積分してどのように形成されるかも分かる。

【００１８】図３の積分器１３のオバーフローは、Δv
が高域濾波器１８を通過すると、記憶されることにより
防止されている。こうして、積分結果はただ一時的な中
間値として存在する。

【００１９】この構成の他の利点は、加速度ａが１バイ
ト値であり、速度に対して２バイトの分解能が必要であ
ることに注意すると明らかになる。従って、図１の構成
では、２バイトの幅を有するΔtpの記憶器と、２バイト
値間の差を形成することが必要となる。図３の構成を実
現するには、その都度１バイトの分解能で充分である。

【００２０】信号 vp1, vp2 と ap を発生するにはただ
一個の記憶器１４しか必要でなく、その応答時間は最も
長い遅延時間、つまりtp2 に相当する必要がある。正面
衝突の判定基準には、低下する車速 vを信号 vp1と比較
することが必要である。しかし、時間 tp にわたる vか
ら形成された信号 vp が 0＜ t＜ tp の時間間隔内で信
号 vと同じであること注意すれば、車速信号 vは対応す
るより長い時間 tp の信号 vp に置き換えられる。

【００２１】この場合には、tp2 がそれに応じて長いの
でv ＝ vp2とできる。得られた構成は図４に見ることが
できる。加速度センサ１０ａ，例えば圧電センサは、加
速度 a(t) （ここでは負) を検出する。測定信号は図４
の３つの通路、第一通路 1・・m ・・・, 第二または中
間通路に分割される。第二通路は、第一通路と同じよう
に、加算点１５₂ に、次いで積分器１３₃ に通じ、この
積分器１３₂ は vp1を得るために、また加算点１５₁ は
vp2を得るためにある。

【００２２】センサ１０ａの測定信号の第三通路は、加
算点１５₃ を介して回路素子１５′で加速度を微分する
ためにある。この回路素子１５′は S2 ± dS2のしきい
値切換器１６′に接続しているので、しきい値を可変で
きる利点がある。ブロック回路図（図４）の中間部分に
は、通路１〜３に分割されていない測定信号が直接第一
加算点１５₁ と第一積分器１３₁ に導入され、そこから
結合点 vp2を経由して他の加算点１５₄ に往き、この加
算点１５₄ は、遅い衝突で遮断させる遮断回路１６″
と、回路のアンドゲート２に接続している。結合点 vp2
は、この遅い衝突通路で信号を作動させるため、しきい
値 S4 の回路２２（vp2 ＜ S4 の時、リセット) ，ラッ
チ４および時間 td のタイミング回路に接続し、この通
路がアンドゲート１に直結している。ラッチ４は分岐通
路Ｓをセットするためこの分岐通路Ｓを経由して、信号
vp1に対する図４で水平で中間の他の通路と、この通路
に付属するしきい値 S1 の回路２３に接続している。更
に、結合点１９はしきい値 S3 ± dS3の回路２１に接続
している。このしきい値回路２１は遅い衝突用の通路を
介して図４の上部のアンドゲート１に接続している。結
合点１９は他方でしきい値 S2 ± dS2の切換器に接続
し、このしきい値切換器はアンドゲート２に直結してい
る。アンドゲート２は早い衝突用の通路をオアゲート２
０に接続し、このオアゲート２０はエヤバッグあるいは
他の拘束システムの点火ピルのような作動回路１７に直
結している。更に、図４から分かるように、上の三つの
通路はゲート１に接続し、下の三つの通路はゲート２に
接続する。何故なら、このゲート２はオアゲート２０に
接続しているからである。最下部の通路は所定のしきい
値に調節されている遮断回路１６″を用いて遅い衝突の
時、遮断だけに使用され、加算点１５₄ に接続されてい
る。この加算点１５₄ には第一積分器１３₁ および第二
積分器１３₂ に通じている。しきい値のオプションによ
る可変は値 aS ＋ daSの切換器１５′を用いてしきい値
S2 ＋ dS2と S3 ＋ dS3の回路１６′，２１で行われ
る。

【００２３】この発明の変形図３の回路構成は、早い衝
突（例えば≧ 35 km/h) と遅い衝突（例えば≦ 23km/h)
を区別するため洗練化できる。この場合、図４の加速
度ａを微分し、この値によりそのようなしきい値の可変
が行われることにより、最大許容作動時間（あるいは非
作動時間）内の初期期間で殆ど等しい大きさの速度差分
が生じる。部分速度 vp1がそのしきい値以下になると作
動が始まる。

【００２４】早い衝突の場合（図６）では、この発明に
よれば、加速度信号のリップルは遅い衝突の場合（図
５）より大きい。図５と図６には、このような衝突の状
況とその可能な評価が例示的に示してある。図５では、
上の曲線が対象物に対して低下する車速で、下の曲線が
加速度である。車速ｖの曲線は、図５と図６で立ち上が
りに関して最初同じで、後で変わる。加速度ａの曲線
は、図５と図６の比較が示すように、図６の加速度に関
してより大きいリップル（振幅）で測定されている。図
６には、目標値が最も遅い許容作動時間として示してあ
り、実測値が実際の作動時間としてかなり下げて示して
ある。この場合、ｘ軸は時間軸で、ｙ軸は速度または加
速度を示し、加速度は10gの単位で示してある（ 1g ＝
9.81 ms重力加速度) 。

【００２５】特許請求の範囲第２項に記載する方法と装
置の他の構成は、遅い（側面）衝突（図８）と早い（正
面）衝突（図７）を区別するために行われる。それに
は、速度差分 vplを低下する車速に似た速度差分と比較
して行われる (これは非常に長いΔtp2 で達成される)
。

【００２６】早い衝突では、部分速度 vp1が初期期間で
低減する車速と同じ大きさである。早い衝突での作動
は、大きい作動しきい値 S3 を有する遅い衝突の場合よ
りも小いさい作動しきい値 S2 を有する通路を介して行
われる (S2 ＜ S3)。

【００２７】遅い衝突では、衝突開始以降のΔtp1 を経
過した後の速度差分 vglが低下する車速 (≒ vp2) より
小さい。この場合、早い衝突を評価する通路が遮断され
る必要がある。そのため、低速衝突（非作動）の区別を
良好にするように、遅い衝突を評価するしきい値 S3 を
早い衝突のしきい値 S2 より大きく設定する。

【００２８】遅い衝突では、衝突開始を検知してから限
定された時間間隔 td 内でのみしきい値 S1 (S1 ＜ S2)
により作動する必要がある。何故なら、さもなければ乗
客が膨らんだエヤバッグで座席に打ち付けられるか、頭
を喉のところのエヤバッグで押すことになるからであ
る。

【００２９】図７と図８に示す曲線は実際の試験のもの
である。座標系と例示的に示す寸法の指定は図５と図６
と同じ系で与えられている。この発明による移動しきい
値法の応用の利点は、ここでは特に明確に認識できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による装
置により最も危険な衝突である走行方向に対して角度 4
5 °までの正面衝突を他の衝突と区別できる。衝突検知
に対して高い信頼性を有し、マイクロコンピュータある
いはマイクロプロセッサ中に収納できる簡単なアルゴリ
ズムを利用し、しきい値を任意に調節、特に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の衝突検知方法の原理を示すブロッ
ク回路図である。

【図２】 衝突強度を検出する速度差分Δv の定義を与
えるグラフである。

【図３】 加速度の上昇を検出する加速度差分 ap を形
成する原理を示すブロック回路図である。

【図４】 信号通路を３の通路に分割し、遅い衝突と早
い衝突に分割して作動信号を取り出す回路のブロック図
である。

【図５】 低速衝突の場合の加速度と低下する速度を示
す実測値のグラフである。

【図６】 高速衝突の場合の加速度と低下する速度を示
す実測値のグラフである。

【図７】 早い（正面）衝突の場合の加速度と低下する
速度を示す実測値のグラフである。

【図８】 遅い（側面）衝突の場合の加速度と低下する
速度を示す実測値のグラフである。

【符号の説明】

１０ 測定装置 １１ 評価装置 １３ 積分器 １４ FIFO シフトレジスタ １５ 減算器 １６ しきい値切換器 １７ 作動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフオンス・ウエールル ドイツ連邦共和国、シユローベンハウゼ ン、セバスチアン−クナイプ−ストラー セ、３ (72)発明者 ハインツ・バデル ドイツ連邦共和国、カールスフルト、アド リアン−フオン−リードル−ストラーセ、 ３ (72)発明者 アンドレアス・ベルニット ドイツ連邦共和国、シユローベンハウゼ ン、ザンクト−セバスチアン−ストラー セ、30 (72)発明者 ハンス・シユピース ドイツ連邦共和国、プフアツフエンホーフ エン、シースシユテツテ、12 (72)発明者 ギユンテル・フエント ドイツ連邦共和国、シユローベンハウゼ ン、バルトハーザル−ラツヒエル−ストラ ーセ、３ (72)発明者 ペーター・ホラ ドイツ連邦共和国、シユローベンハウゼ ン、アムバツハストラーセ、57 (56)参考文献 特開 平４−325348（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−143965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−92078（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗員拘束システムを作動させるため乗物
   の衝突を検出する装置にあって、 前記乗物の正または負の加速度を表す加速度信号（a
   (t)) を与える加速度センサ（１０ａ）， 少なくとも第一遅延加速度信号（a(t −Δtp1)）と第二
   遅延加速度信号（a(t−Δtp2)）を発生するため、少な
   くとも比較的短い第一遅延期間（Δtp1)と比較的長い第
   二遅延期間（Δtp2)の間、前記加速度信号（a(t)) を保
   管する一つの記憶器（１４）， 少なくとも第一速度差分信号（vp1)と第二速度差分信号
   （vp2)を発生させるため、前記少なくとも第一遅延加速
   度信号（a(t −Δtp1)）と第二遅延加速度信号（a(t −
   Δtp2)）をそれぞれ前記加速度信号（a(t)) から引算
   し、引算結果を積分する手段（１５_1,１３₁ ；１５_2,１
   ３₂ ）， 乗物の衝突を検知するため、前記第一速度差分信号（vp
   1)を第一しきい値（S1）と比較する手段（２３）， 遅い衝突を検知するため、前記第一速度差分信号（vp1)
   を第二しきい値（S3）と比較する手段（２１）， 早い衝突を検知するため、前記第一速度差分信号（vp1)
   を第三しきい値（S2）と比較する手段（２２）， 衝突の終わりを検知するため前記第二速度差分信号（vp
   2)を第四しきい値（S4）と比較し、遅い衝突の検出に応
   答してこの遅い衝突の検出を止める手段（４）， 前記第二速度差分信号（vp2)から前記第一速度差分信号
   （vp1)を引算する手段（１５₄ ），および 前記第一速度差分信号（vp1)と第二速度差分信号（vp2)
   の間の差を第五しきい値と比較し、前記差が第五しきい
   値以上の時、早い衝突の検知を止める手段（１６″）， から成ることを特徴とする装置。