JPWO2008126423A1 - 乗員保護装置の起動装置 - Google Patents

Abstract

乗員保護装置の起動装置は、車両の挙動を検出する角速度あるいは加速度センサ１１と、これらセンサ１１からの出力に基づく物理量に対し、減算量が異なる２種類以上の演算を行う演算処理部１３１、１３２と、各演算処理部１３１、１３２からの出力の絶対値を比較する比較部１３３と、絶対値が最小となる演算処理部１３１、１３２の出力値を選択する選択部１３４と、選択された出力値に基づき乗員保護装置の起動要否を判定する判定部１３５と、を備えて構成される。

Description

この発明は、エアバッグ等、乗員保護装置の起動装置に関するものである。

車両に設置されるセンサから得られる信号には通常ドリフト成分が含まれ、このドリフト成分は、温度等の環境変化により、一時的に正常状態より大きくなる場合がある。ドリフト成分の影響としては、例えば、角速度センサからの出力を積分して車両の角度を算出する際に、このドリフト成分も積分され、したがって、実際の角度に対して大きな誤差が生じる場合がある。このため、積分の前処理として角速度センサからのドリフト成分を除去することが必要になる。

従来、上記した問題を解決するために、高周波除去フィルタを用いて振動ジャイロ等からのセンサ信号のドリフト成分を抽出し、センサ信号から減算して除去するドリフト補正方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２７７７４号公報

特許文献１に開示された技術によれば、ドリフト成分は除去されるが、定常状態のセンサからドリフト成分に対し設定した高周波除去フィルタでは減算量が小さく、このため、環境変化により一時的に発生したドリフト成分の除去に時間を要する問題があった。
したがって、高周波除去フィルタのカットオフ周波数や次数を大きくして、ドリフト成分を抑制できるレベルまで減算量を大きくする必要がある。

しかしながら、カットオフ周波数や次数を高く設定した場合には、横転等、対象とする物理現象に対し、出力信号の後半部で減算量がセンサ出力に対して過剰となるオーバーシュート現象が発生するという問題がある。
車両の乗員保護装置を起動する起動装置において、オーバーシュート量が大きい場合、例えば、左回りの車両の横転現象に対して右回りにオーバーシュート成分が発生し、このとき、右回り対応用に車両に搭載された乗員保護装置を誤起動させる可能性がある。

この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、環境変化により一時的に発生したドリフト成分に対して早急にドリフト成分を除去でき、かつ、対象とする物理現象に対し出力信号後半部にオーバーシュートが発生しないようなオフセット除去を可能とする乗員保護装置の起動装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するためにこの発明の乗員保護装置の起動装置は、車両の挙動を検出するセンサと、前記センサからの出力に基づく物理量に対し、減算量が異なる２種類以上の演算を行う２種類以上の演算処理部と、前記２種類以上の各演算部からの出力の絶対値を比較する比較部と、前記絶対値が最小となる前記演算処理部の出力値を選択する選択部と、前記選択された出力値に基づき乗員保護装置の起動要否を判定する判定部と、を備えたものである。

この発明によれば、環境変化により一時的に発生したドリフト成分に対して早急にドリフト成分を除去でき、かつ、対象とする物理現象に対し出力信号後半部にオーバーシュートが発生しないようなオフセット除去を可能とした乗員保護装置の起動装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置が車両に搭載された場合の実装形態を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置の内部構成を示すブロック図である。 図２に示す演算処理装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。 図３に示す演算処理部に、低周波成分を抽出するＬＰＦを使用した場合の演算処理動作を説明するために示した図である。 図３に示す演算処理部に、減算量を一定量とする加減算器を使用した場合の演算処理動作を説明するために示した図である。 変動を一定量とした場合の本発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置の演算処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置の比較部１３３と選択部１３４による比較選択処理動作の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置のうち、演算処理装置の動作を説明するために示した動作概念図である。 この発明の実施の形態２に係る乗員保護装置の起動装置のうち、演算処理装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。 図９に示す演算処理装置の角速度センサ出力から起動判定に至る一連の動作を概念的に示した動作概念図である。 この発明の実施の形態２に係る乗員保護装置の起動装置のうち、演算処理装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。 図１１に示した演算処理装置の角速度センサ出力から起動判定に至る一連の動作を概念的に示した動作概念図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置を車両に搭載した場合の実装形態を示す図である。
車両の横転時に乗員を保護する乗員保護装置としてのエアバックシステムは、図１に示されるように、エアバックの起動制御を行う車両中央部に設置されたメインＥＣＵ（Electronic Control Unit）１と、車両の両側面に搭載されるエアバック２とから構成されている。

図２は、この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置の内部構成を示すブロック図である。
この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置は図１に示すＥＣＵ１に実装され、角速度センサ１１と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１２と、演算処理装置１３と、駆動装置１４とにより構成される。

図２の構成において、角速度センサ１１で計測される角速度は電圧信号に変換され、次にＡ／Ｄ変換器１２によりデジタル信号に変換される。そして、例えば、マイクロコンピュータで構成される演算処理装置１３が、後述する演算処理を実行することにより横転の大小を判定する。
演算処理装置１３は、通常の横転を角速度ωの波形積分で得られる角度成分θにより判定し、積分値があらかじめ設定した起動閾値を超えた場合に、駆動装置１４から点火信号が出力され、エアバッグ２が作動する。

図３は、図２に示す演算処理装置１３の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
演算処理装置１３は、図３にその機能構成が示されるように、演算処理部１３１と、演算処理部１３２と、比較部１３３と、選択部１３４と、判定部１３５と、により構成される。

上記構成において、まず、演算処理部１３１と演算処理部１３２は、角速度センサ１１、Ａ／Ｄ変換器１２を介して得られる入力（角速度）に対し、異なる２種類以上の減算量に基づく減算処理を実行し、それぞれ比較部１３３へ出力する。
比較部１３３は、演算処理部１３１と、演算処理部１３２により出力される値の絶対値を比較し、その結果を選択部１３４へ供給する。選択部１３４は、比較部１３３により比較された絶対値の中で、絶対値が最小のものを選択して判定部１３５へ出力する。判定部１３５は、選択部１３４により選択された絶対値があらかじめ設定された閾値（ＴＨＲ）を超えた場合に、横転が発生したものと判定し、接続される駆動装置１４に起動信号を出力する。

図４は、図３に示す演算処理部１３１と演算処理部１３２に低周波成分を抽出するＬＰＦを使用した場合の演算処理動作を説明するために示した動作概念図である。
図４（ａ）は、角速度センサ１１にドリフト成分が重畳した場合のω（角速度）対Ｔ（時間）の特性を示し、太矢印を境に左が演算前、右が演算後の波形を示す。

図４（ａ）に示されるように、ＬＰＦ処理により減算量は一定時間経過後、角速度センサ１１出力と同じ値に収束する。矢印右に示されるように、演算処理後、算出された減算量により角速度センサ１１出力の減算処理を行い、一定時間経過後はドリフト成分が除去されていることがわかる。
図４（ｂ）は、車両が横転した場合の動作を示している。ＬＰＦ処理では遅延特性が含まれるため、矢印右に示されるように、減算処理後は、角速度センサ１１の出力に含まれないマイナス成分のオーバーシュートが発生する。減算量は、ＬＰＦのカットオフ周波数や次数を対象とするドリフト現象の時定数に応じて調整することで、例えば、演算処理部１３１では、定常ドリフト成分を除去できる程度に、また、減算処理部１３２は一時的に大きなドリフト成分を除去できる程度に設定するものとする。カットオフ周波数を高く設定すれば出力信号が小さくなり、低く設定すれば出力信号が大きくなることは周知の通りである。

なお、上記した説明では、ＬＰＦにより算出した低周波成分を角速度センサ１１出力から減算する処理について説明したが、これらの処理は角速度センサ１１出力に対し、直接、ＨＰＦ処理を実行した場合と等価であることは自明である。

次に、演算処理部１３１、演算処理部１３２として変動を一定量した場合の減算処理について、図５、図６を参照しながら説明する。
図５は、図３に示す演算処理部１３１と演算処理部１３２に、減算量を一定量とする加減算器を使用した場合の演算処理動作を説明するために示した動作概念図であり、図４同様、図５（ａ）は、角速度センサ１１にドリフト成分が重畳した場合のω（角速度）対Ｔ（時間）の関係を示し、太矢印を境に左が演算前、右が演算後の波形を示す。

図６は、変動を一定量とした場合のこの発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置の演算処理の流れを示すフローチャートである。
図６に示されるように、例えば、演算処理部１３１は、角速度センサ１１の出力と、設定された一定の減算量とを比較し（ステップＳＴ６１）、角速度センサ１１の出力が減算量よりも大きい場合には（ステップＳＴ６１“ＹＥＳ”）、減算量を一定値（Δ）だけ加算し（ステップＳＴ６２）、角速度センサ１１出力が減算量よりも小さい場合には（ステップＳＴ６１“ＮＯ”）、減算量を一定値（Δ）だけ減算する処理を実行する（ステップＳＴ６３）。演算処理部１３２も演算処理部１３１と同様に動作する。

このように、変動量を一定量とすることで、横転現象に係る入力値が大きい場合でも過剰な減算を抑制することが可能であり、あらかじめドリフト成分の変化量が把握できるケースについては適用すれば有効である。
したがって、ドリフト成分の変化量が把握できる場合とできない場合に応じ、物理量の大小に応じて減算量を変動させるタイプ（ＬＰＦ使用）と、あらかじめ定義された一定量の減算量とを切替え使用することにより、想定値以上のドリフト成分の入力があった場合でも出力値の発散を抑制可能であり、かつ、過剰な減算を抑制できるといった効果が得られる。

図７は、この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置の起動装置の比較部１３３と選択部１３４による比較選択処理動作の流れを示すフローチャートである。
図７のフローチャートに示されるように、比較部１３３は、演算処理部１３１による減算処理出力（ＯＵＴ１）と、減算処理部１３２による減算処理出力（ＯＵＴ２）の絶対値の大きさを比較し（ステップＳＴ７１）、選択部１３４は、絶対値が最小となる減算処理出力（ＯＵＴ）を選択して判定部１３５へ供給する。ここでは、│ＯＵＴ１│＞│ＯＵＴ２│の場合（ステップＳＴ７１“ＹＥＳ”）、減算処理出力ＯＵＴ２を選択して駆動装置１４へ供給し（ステップＳＴ７２）、│ＯＵＴ１│≦│ＯＵＴ２│の場合（ステップＳＴ７１“ＮＯ”）、減算処理出力ＯＵＴ１を選択して判定部１３５へ出力する（ステップＳＴ７３）。

図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る乗員保護装置のうちの演算処理装置１３の動作を説明するために示した動作概念図である。
以下、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す動作概念図を参照しながら、図２、図３に示す演算処理装置１３の動作について詳細に説明する。

図８（ａ）は、定常状態における演算処理装置１３の動作を示している。ここでは、演算処理装置１３（比較部１３３および選択部１３４）は、演算処理部１３１、演算処理部１３２による減算処理後の絶対値が小さい方の出力値（│ＭＩＮ値│）を比較選択（ここでは、減算処理結果の双方に差がないため、いずれの出力でも可）することにより、ドリフト成分が除去されていることがわかる。
一方、図８（ｂ）には、一時的な環境変化が生じた場合における演算処理装置１３の動作が示されている。ここでは、演算処理装置１３（比較部１３３および選択部１３４）は、演算処理部１３１、演算処理部１３２による減算処理後の絶対値が小さい方の出力値（│ＭＩＮ値│）を比較選択（演算処理部１３２を選択）することで、オフセットの発生が抑制されていることがわかる。

また、図８（ｃ）には、横転等、物理的な事象が発生した場合における演算処理装置１３の動作が示されている。ここでも図８（ｂ）同様、演算処理装置１３（比較部１３３および選択部１３４）は、演算処理部１３１、演算処理部１３２による減算処理後の絶対値が小さい方の出力値（│ＭＩＮ値│）を比較選択（前半部は演算処理部１３１を選択、後半部は演算処理部１３２を選択）することでオーバーシュートの発生が抑制されていることがわかる。

上記したこの発明の実施の形態１によれば、演算処理装置１３が、減算量の異なる２種類以上の減算処理を実行し、絶対値が最小となる減算出力を選択することにより、環境変化により一時的に発生したドリフト成分に対して早急にドリフト成分を除去でき、また、対象とする物理現象に対して出力信号後半部にオーバーシュートが発生しないようなオフセット除去が可能となる。したがって、信頼性の高い乗員保護装置を提供することができる。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る乗員保護装置の起動装置のうち、演算処理装置１３の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
図３に示す実施の形態１との差異は、選択部１３４と判定部１３５の間に、選択部１３４により選択される減算処理結果を積分処理する積分部１３６を追加挿入したことにある。この積分部１３６の追加挿入以外は、図３に示す実施の形態１と同じ構成を有するため、積分部１３６についてのみ以下に説明する。なお、図８において、図３に示すブロックと同一符号が付されたブロックは、図３に示すブロックと同じ名称、および機能を持つものとする。

図１０は、図９に示す演算処理装置１３の動作について、角速度センサ１１の出力から判定部１３５によるエアバッグ２の起動判定に至る一連の流れを概念的に示した動作概念図である。ここでは、横転現象が多段階で連続して発生するケースを想定して説明する。
実施の形態１で説明したように、比較部１３３で、演算処理部１３１と演算処理部１３２の減算処理出力値ωを単純に比較した場合、図１０（ｂ）に示されるように、単発では乗員保護装置の起動閾値のレベルには至らないが、図１０（ｃ）に示されるように、選択部１３４を介して出力された減算処理出力値を積分処理することによる累積効果により角度成分θが起動閾値（ＴＨＲ）のレベルを超え、このことにより、駆動装置１４によるエアバッグ２の起動が可能になる。

上記したこの発明の実施の形態２に係る乗員保護装置の起動装置によれば、選択部１３４で選択された値を積分部１３６で積分処理して判定部１３５に供給することにより、単発では起動閾値に至らなかったケースであっても物理量の累積結果により、エアバッグ２の起動が可能となる。

実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態２に係る乗員保護装置の起動装置のうち、演算処理装置１３の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
図３に示す実施の形態１との差異は、演算処理部１３１、演算処理部１３２の入力段に、角速度センサ１１により出力される物理量を積分処理する積分部１３７を付加したことにある。積分部１３７を付加した以外は、図３に示す実施の形態１と同じ構成を有するため、積分部１３７についてのみ以下に説明する。なお、図１１において、図３に示すブロックと同一符号が付されたブロックは、図３に示すブロックと同じ名称、および機能を持つものとする。

図１２は、図１１に示した演算処理装置１３の動作について、角速度センサ１１出力から判定部１３５によるエアバッグ２の起動判定に至る一連の流れを概念的に示した動作概念図である。図１２中、実線は横転現象（作動要件）、破線は横転せずに元の状態に戻った非横転現象（非作動要件）を示している。
積分部１３７は、図１２（ａ）に示した角速度センサ１１の出力を積分することにより、図１２（ｂ）の角度（θ）対時間（Ｔ）特性に示す積分波形を生成し、演算処理部１３１、演算処理部１３２へ供給する。この積分波形上は、非作動用件との差異がないため、この積分値では車両が横転したことを識別することができない。

図１２（ｂ）に示した積分値に対して、演算処理部１３１、演算処理部１３２で減算処理を実行した後の出力値を、図１２（ｃ）（ｄ）に示してある。図１２（ｃ）に示されるように、減算量が少なく設定された演算処理部１３１では、非作動要件がプラス側で大きく起動閾値を超える。これに対し、減算量が大きく設定された演算処理部１３２では、マイナス側にオーバーシュート成分が大きく発生し、非作動要件がマイナス側の起動閾値を大きく超える。
しかしながら、選択部１３４では、絶対値が最小の減算処理出力を選択するため（前半の出力信号部分では演算処理部１３２、後半の出力信号部分では演算処理部１３１）、図１２（ｅ）に示されるように、作動要件のみ起動閾値を超え、非作動領域を維持することが可能である。

上記したように、この発明の実施の形態３に係る乗員保護装置の起動装置によれば、角速度センサ１１の出力を積分処理し、演算処理部１３１、演算処理部１３２で減算処理後にその絶対値を比較選択することにより、横転成分と非横転成分の識別性が向上し、起動閾値に至らなかった要件であっても物理量の累積結果により乗員保護装置の起動が可能となる。

以上説明のようにこの発明の乗員保護装置の起動装置は、例えば、図３、図９、図１１の実施の形態１、２、３のそれぞれに示されるように、車両の挙動を検出する角速度センサ１１（あるいは加速度センサ）と、これらセンサ１１からの出力に基づく物理量に対し、減算量が異なる２種類以上の演算を行う演算処理部１３１、１３２と、各演算処理部１３１、１３２からの出力の絶対値を比較する比較部１３３と、絶対値が最小となる演算処理部１３１、１３２の出力値を選択する選択部１３４と、選択された出力値に基づき乗員保護装置の起動要否を判定する判定部１３５と、を備えて構成したものであり、環境変化により一時的に発生したドリフト成分に対して早急にドリフト成分を除去でき、対象とする物理現象に対し出力信号後半部にオーバーシュートが発生しないようなオフセット除去を可能とした乗員保護装置の起動装置を提供するものである。

また、図９の実施の形態２に示されるように、積分部１３６を用い、角速度センサ１１により得られる物理量を積分処理して演算処理部１３１、演算処理部１３２に供給することにより、あるいは図１１の実施の形態３に記されるように、積分部１３７を選択部１３４と判定部１３５の間に追加挿入して演算処理部１３１、演算処理部１３２出力を積分処理することにより、単発では起動閾値に至らなかったケースであっても物理量の累積結果によるエアバッグ２の起動が可能となり、あるいは、横転成分と非横転成分の識別性の向上をはかり、起動閾値に至らなかった要件であっても物理量の累積結果により乗員保護装置の起動を可能とするものである。

なお、上記したこの発明の実施の形態１〜３では、車両の挙動を検出するセンサとして角速度センサ１１のみ例示して説明したが、加速度センサを用い、加速度を対象に、前衝突用、または側面側突用の乗員保護装置の起動にも適用できることは自明である。
また、上記したこの発明の実施の形態に係る乗員保護装置の起動装置が有する各構成ブロックの機能は、全てをハードウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をソフトウェアで実現してもよい。例えば、演算処理装置１３（演算処理部１３１、演算処理部１３２、比較部１３３、選択部１３４、判定部１３５、積分部１３６、１３７）におけるデータ処理は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。

以上のように、この発明に係る乗員保護装置の起動装置は、減算量が異なる２種類以上の演算処理の結果の絶対値が最小となる出力値に基づき起動要否を判定するようにしたことにより、一時的に発生したドリフト成分を早急に除去することができ、かつ、オーバーシュートの発生を抑制するようにしたので、車両用のエアバッグ起動装置などに用いるのに適している。

Claims (5)

1. 車両の挙動を検出するセンサと、
   前記センサ出力に基づく物理量に対し、減算量が異なる演算を行う２種類以上の演算処理部と、
   前記２種類以上の各演算処理部からの出力の絶対値を比較する比較部と、
   前記絶対値が最小となる前記演算処理部の出力値を選択する選択部と、
   前記選択された出力値に基づき乗員保護装置の起動要否を判定する判定部と、
   を備えたことを特徴とする乗員保護装置の起動装置。
2. 前記物理量を積分処理して前記演算処理部の入力とする積分部
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の乗員保護装置の起動装置。
3. 前記選択部により選択される前記演算処理部の出力値を積分処理して前記判定部への入力とする積分部
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の乗員保護装置の起動装置。
4. 前記演算処理部は、
   前記センサ出力に基づく物理量にしたがい前記減算量を変動させることを特徴とする請求項１記載の乗員保護装置の起動装置。
5. 前記演算処理部は、
   前記減算量を一定として演算することを特徴とする請求項１記載の乗員保護装置の起動装置。

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