(57)【要約】【課題】  検出レンジの異なる加速度検出部を、検出した加速度に応じて切り替えることで、各加速度検出部のハーネスを共用化することができる加速度検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  異なる出力特性を有する複数の加速度検出部５，６と、該加速度検出部により検出された加速度が閾値を超えるか否かを判定する比較部９と、該比較部９による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に参照する加速度検出部５，６を該加速度に応じた出力特性を有する加速度検出部５，６に切り替える切替部８とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度検出部が検出した加速度を予め設定された出力特性に基づいて加速度信号に変換して出力する加速度検出装置であって、変換特性の異なる複数の出力特性を有し、前記加速度の大きさに応じて使用する前記出力特性を切り替えることを特徴とする加速度検出装置。
【請求項２】
前記異なる出力特性を有する複数の加速度検出部と、
該加速度検出部により検出された加速度が所定値を超えるか否かを判定する比較部と、
該比較部による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に参照する加速度検出部を該加速度に応じた出力特性を有する加速度検出部に切り替える切替部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の加速度検出装置。
【請求項３】
前記加速度検出部は、取付角を検出する加速度センサと、衝突時の加速度を検出する加速度センサとからなることを特徴とする請求項２に記載の加速度検出装置。
【請求項４】
前記異なる出力特性を有する複数の信号変換部と、
前記加速度検出部により検出された加速度が所定値を超えるか否かを判定する比較部と、
該比較部による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に参照する信号変換部を該加速度に応じた信号変換部に切り替える切替部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の加速度検出装置。
【請求項５】
前記信号変換部は取付角の検出に対応する変換マップと、衝突時の加速度の検出に対応する変換マップからなることを特徴とする請求項４に記載の加速度検出装置。
【請求項６】
前記比較部と前記切替部との間に、前記比較部による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に、前記加速度に応じた出力特性を有する加速度検出部あるいは信号変換部に切り替えられた状態を所定時間保持する保持部が介在することを特徴とする請求項２から請求項５の何れかに記載の加速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車等の車両に用いられるＧセンサ等の加速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には車両の走行状態を検出するために、あるいは車両衝突時の衝撃を検出するために加速度センサが用いられている。このような加速度センサは必要な場所に別個に取り付けられ、車体に対する取付状態が検出精度に影響を与えるため、例えば、取付角度のバラツキを防止して取り付けられる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２１１０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような加速度センサには前述したように走行状態を検出するための加速度センサや衝突検知用の加速度センサがあるが、このように加速度センサを複数設けると、センサ自体はユニット化して小型化できたとしても、各センサに応じて必要となるハーネスの重量が嵩み、車体重量が増加しコストアップにつながるという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、検出レンジの異なる加速度検出部を、検出した加速度に応じて切り替えることで、各加速度検出部のハーネスを共用化することができる加速度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、加速度検出部（例えば、実施形態における低Ｇ検出部５、高Ｇ検出部６、Ｇ検出部１２）が検出した加速度を予め設定された出力特性に基づいて加速度信号に変換して出力する加速度検出装置であって、変換特性の異なる複数の出力特性（例えば、実施形態における図３，４、図８，９）を有し、前記加速度の大きさに応じて使用する前記出力特性を切り替えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記異なる出力特性を有する複数の加速度検出部（例えば、実施形態における低Ｇ検出部５、高Ｇ検出部６）と、該加速度検出部により検出された加速度が所定値（例えば、実施形態における閾値）を超えるか否かを判定する比較部（例えば、実施形態における加速度比較部９）と、該比較部による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に参照する加速度検出部を該加速度に応じた出力特性を有する加速度検出部に切り替える切替部（例えば、実施形態における加速度信号切替部８）と、を備える。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記加速度検出部は、取付角を検出する加速度センサ（例えば、実施形態における低Ｇ検出部５）と、衝突時の加速度を検出する加速度センサ（例えば、実施形態における高Ｇ検出部６）とからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、前記異なる出力特性を有する複数の信号変換部（例えば、実施形態における低Ｇ用信号変換マップＭＬ、高Ｇ用信号変換マップＭＨ）と、前記加速度検出部（例えば、実施形態におけるＧ検出部１２）により検出された加速度が所定値（例えば、実施形態における閾値）を超えるか否かを判定する比較部（例えば、実施形態における加速度比較部９）と、該比較部による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に参照する信号変換部を該加速度に応じた信号変換部に切り替える切替部（例えば、実施形態における信号変換装置１３）と、を備える。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、前記信号変換部は取付角の検出に対応する変換マップ（例えば、実施形態における低Ｇ用信号変換マップＭＬ）と、衝突時の加速度の検出に対応する変換マップ（例えば、実施形態における高Ｇ用信号変換マップＭＨ）からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、前記比較部と前記切替部との間に、前記比較部による判定の結果、検出された加速度が所定値を超えた際に、前記加速度に応じた出力特性を有する加速度検出部あるいは信号変換部に切り替えられた状態を所定時間保持する保持部（例えば、実施形態におけるホールドタイマー１０）が介在することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した発明によれば、加速度検出部が検出した加速度の大きさに応じて使用する出力特性を切り替えることが可能となるため、外部出力に用いられるハーネスが一組で済み、重量増加を防止し、コストダウンを図ることができる効果がある。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、加速度検出部を並べて接続して構成できるため構造を簡素化できる効果がある。
【００１３】
請求項３に記載した発明によれば、取付角と衝突との双方を検出することができる効果がある。
【００１４】
請求項４に記載した発明によれば、加速度検出部を増加させる必要がなくなるため、占有スペースを削減できる効果がある。
【００１５】
請求項５に記載した発明によれば、取付角と衝突との双方を検出することができる効果がある。
【００１６】
請求項６に記載された発明によれば、比較部による比較結果が出力されても、保持部により所定時間保持された後に切替部による切り替えが行われるため、切替部による切り替えが頻繁に行われることがなく、より一層正確に判定を行える効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５はこの発明の第１実施形態を示している。図１に示すように、車体前端部の図示しないバンパービームに衝突センサ１が取り付けられている。この衝突センサ１はその出力信号に基づいて衝突センサ１の取付状態監視と衝突判定を行うＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２が衝突センサ１の取付状態異常を検出した場合にはＥＣＵ２に接続された警報ランプ４により警報が発せられ、ＥＣＵ２が衝突センサ１により衝突を検出した場合には衝突安全装置、具体的にはエアバッグ３が作動する。
【００１８】
図２に示すように、衝突センサ１は異なる出力特性の低Ｇ検出部（加速度検出部）５と高Ｇ検出部（加速度検出部）６を備えている。これら低Ｇ検出部５と高Ｇ検出部６は加速度を電圧として出力するものであり、各々加速度信号制御部７に接続され、加速度信号制御部７がＥＣＵ２に接続されている。低Ｇ検出部５は−１Ｇ〜＋１Ｇの検出加速度の変化に対して０〜５ボルトの範囲で直線的に増加するように電圧を出力するレンジの狭い出力特性（図３参照）をもつ加速度センサであり、高Ｇ検出部６は−１００Ｇ〜＋１００Ｇの検出加速度の変化に対して０〜５ボルトの範囲で直線的に増加するように電圧を出力するレンジの広い出力特性（図４参照）をもつ加速度センサである。両者は１軸の加速度センサであり、感度方向は車両前後方向に一致し、前方を正とするようにして衝突センサ１に各々が内蔵されている。
【００１９】
加速度信号制御部７は、加速度信号切替部（切替部）８と加速度比較部（比較部）９とホールドタイマー（保持部）１０と信号変換装置１１を備えている。
加速度信号切替部８は、前記低Ｇ検出部５と高Ｇ検出部６からの出力電圧（つまり加速度）に応じて何れかの出力をハード的な切り替えにより選択し、選択された検出信号を信号変換装置１１に出力するものである。加速度比較部９は高Ｇ検出部６からの出力電圧に応じた加速度の絶対値と閾値（例えば、４Ｇ）とを比較し、加速度の絶対値が閾値を超えていた場合に、加速度信号切替部８に切替動作を促すための信号（以下信号Ａという）を出力するものである。この信号Ａが出力された際に加速度信号切替部８が前述した切替動作を行う。
【００２０】
ホールドタイマー１０は加速度比較部９から信号Ａを受けた場合に所定時間（例えば、１００ｍｓ）経過するまで作動する。これにより、ホールドタイマー１０は通常時のように加速度が小さい時や、高加速度が発生してから所定時間が経過した時にはＯＦＦとなる。また、高い加速度が断続的に発生している時にはＯＮとなり、前記信号Ａを所定時間保持するため、高Ｇ検出部６側に切り替えられた状態が保持される。
【００２１】
信号変換装置１１は、加速度信号切替部８から送出される出力信号を加速度信号に変換してＥＣＵ２に送出する。
ここで、信号変換装置１１から出力される信号はデジタル信号であり、０〜５ボルトの電圧値を示す２進数の値である。したがって、低Ｇ検出部５の出力値である場合も高Ｇ検出部６の出力値である場合も共に０〜５ボルトの電圧を示す信号である点では同じである。よって、どちらからの信号であるかを見分ける必要がある。
【００２２】
この実施形態では、低Ｇ検出部５と高Ｇ検出部６とを比較すると、その出力信号の用途の性質上低Ｇ検出部５からの出力信号の更新周期（サンプリング周期）の方を高Ｇ検出部６からの出力信号の更新周期よりも長く設定できる。例えば、更新周期は高Ｇ検出部６の出力信号が１ｍｓに対して、低Ｇ検出部５の出力が１００ｍｓなどに設定される。
よって、加速度信号切替部８から送出される各々の出力信号の更新周期の違いにより、低Ｇ検出部５の出力か高Ｇ検出部６からの出力かを判定し、その結果を含めてデジタル処理された信号が信号変換装置１１からＥＣＵ２に送出される。尚、このような更新周期の検出部は信号変換装置１１に設けられている。
【００２３】
次に、図５のフローチャートに基づいて加速度信号制御部７の動作を説明する。
ステップＳ１において加速度信号切替部８が低Ｇ検出部５からの出力電圧を読み込み、ステップＳ２において加速度信号切替部８が高Ｇ検出部６からの出力電圧を読み込む。
ステップＳ３ではステップＳ２で読み込まれた出力電圧に対応した加速度の絶対値が閾値（例えば、４Ｇ）を超えるか否かを判定する。ステップＳ３における判定の結果、加速度の絶対値が閾値以下である場合にはステップＳ５に進む。
【００２４】
ステップＳ３における判定の結果、加速度の絶対値が閾値を超える場合には、前記信号Ａの出力を開始してステップＳ４に進み、このステップＳ４でホールドタイマー１０がリセットされてスタートし、所定時間（前述した１００ｍｓ）のカウントが開始されステップＳ５に進む。つまり、高Ｇが発生した場合は、ホールドタイマーの動作に関わらずホールドタイマーをリセットするのである。また、続けて高Ｇが発生した場合もその都度ホールドタイマーはリセットされる。
【００２５】
ステップＳ５ではホールドタイマー１０が作動中か否か、つまり信号Ａが出力されている状態か否かを判定する。この判定は加速度信号切替部８で行われる。ステップＳ５における判定の結果、ホールドタイマー１０が作動していない場合には加速度信号切替部８が低Ｇ検出部５からの信号を受け入れるべく切り替わり、ステップＳ８において信号変換装置１１により低Ｇ検出部５の出力電圧を加速度信号に変換し、ステップＳ７においてこの信号を低Ｇ検出部５の出力であることを示す信号と共にＥＣＵ２にデジタル信号として送信して処理を終了する。
また、ステップＳ５において、ホールドタイマー１０が作動中である場合にはステップＳ６に進み、ステップＳ６において高Ｇ検出部６の出力電圧を加速度信号に変換してステップＳ７に進む。
【００２６】
したがって、ホールドタイマー１０は通常時のように低加速度である時や、高加速度が発生してから所定時間が経過した時にはＯＦＦとなるが、高加速度が断続的に発生している時にはＯＮとなり前記信号Ａを所定時間保持するため高Ｇ検出部６側に切り替えられた状態が保持される。
【００２７】
図６に示すタイミングチャートは、検出された加速度の絶対値が閾値を超えているため高Ｇ検出部６により検出された出力を、前記閾値を超えた後に所定時間だけ保持する状況を示している。同図において（ａ）は加速度の検出結果を、（ｂ）は加速度の絶対値の閾値との比較結果を、（ｃ）は低Ｇ検出部５と高Ｇ検出部６との信号切り替わり状況を示している。（ａ）に示すように検出された加速度が閾値を超えるような衝突が発生した場合には、衝突の際の加速度は周期的に変化する。
【００２８】
そのため、（ｂ）に示すように加速度の絶対値は閾値を超える状態と閾値以下となる状態とが繰り返すこととなる。
しかしながら、この実施形態では検出された加速度が閾値を超えた場合には加速度比較部９から信号Ａが出力されホールドタイマー１０によりこの信号Ａが所定時間保持されるため、（ｃ）に示すように高Ｇ検出部６の出力が維持され細かく切り替わらないので安定した出力が維持される。
【００２９】
上記実施形態によれば、低Ｇ検出部５である低Ｇ用の加速度センサと高Ｇ検出部６である高Ｇ用の加速度センサとが検出した加速度の大きさに応じてどちらの検出部からの出力を用いるかを加速度信号切替部８により切り替えることが可能となるため、加速度信号切替部８から信号変換装置１１を経て外部のＥＣＵ２に出力するために用いられるハーネスが一組で済み、その結果、低Ｇ検出部５と高Ｇ検出部６との各々に対応したハーネスを設けた場合に比較して重量増加を防止しコストダウンを図ることができる。
【００３０】
また、前記低Ｇ検出部５と高Ｇ検出部６と加速度信号制御部７とを一体化したユニット部品として構成する場合に、ハーネスが接続されるコネクターが１つで済むためユニット部品の小型化を図ることができ、配置スペースの制約が少なくなる。
【００３１】
また、検出された加速度の絶対値が閾値を超えたことを検出した際に加速度比較部９により信号Ａが出力され、この信号Ａが出力された際に、この加速度に応じて加速度信号切替部８を高Ｇ検出部６である高Ｇ用の加速度センサ側に切り替えることができるため、低Ｇ検出部５である低Ｇ用の加速度センサと高Ｇ検出部６である高Ｇ用の加速度センサを並べて接続して構成できる。したがって、構造を簡素化できる。
【００３２】
そして、前記低Ｇ検出部５である低Ｇ用の加速度センサと高Ｇ検出部６である高Ｇ用の加速度センサを備えていることにより、低Ｇ検出部５である低Ｇ用の加速度センサの出力信号により取付角度状況を検出することができると共に、高Ｇ検出部６である高Ｇ用の加速度センサの出力信号により衝突状況を検出することができる。よって、衝突状況を検出する前提として取付角度にズレがないことを把握できるため衝突状況の検出を正確に行うことができる。また、この取付角度状況に異常があれば警報ランプ４により警報が発せられるため速やかに対処できる。
【００３３】
また、ホールドタイマー１０を設け、高Ｇ検出部６の出力を所定時間保持するため、高Ｇ検出部６が検出した衝突時の加速度の変化によって加速度の絶対値が閾値を超えたり閾値以下となる状況が生じても、高Ｇ検出部６の出力が安定して維持され細かく切り替わらないので、加速度信号切替部８による切替が頻繁に行われることがなく、より一層正確に判定を行える。
【００３４】
次に、第２実施形態を図７〜図１０に基づいて説明する。
この実施形態では、図７に示すように、この実施形態では衝突センサ１’は単一のＧ検出部（加速度検出部）１２を備えている。このＧ検出部１２は衝突により発生する高い加速度を検出可能な広い検出レンジを備えている。感度方向は車両前後方向に一致し、前方を正とするようにして内蔵されている。
【００３５】
加速度信号制御部７’は、加速度比較部９とホールドタイマー１０と信号変換装置（切替部）１３とを備え、取付角の検出に対応する低Ｇ用信号変換マップ（信号変換部、変換マップ）ＭＬと衝突時の加速度の検出に対応する高Ｇ用信号変換マップ（信号変換部、変換マップ）ＭＨを備えている。加速度比較部９は、Ｇ検出部１２から出力される出力電圧（つまり加速度）を取り込んで加速度の絶対値が閾値（例えば、４Ｇ）を超えるか否かを比較判定してホールドタイマー１０に出力する。ホールドタイマー１０は、加速度の絶対値が閾値を超えると所定時間（例えば、１００ｍｓ）経過するまで作動する。
【００３６】
これにより、ホールドタイマー１０は通常時のように低加速度の時や、高加速度が発生してから所定時間が経過した時にはＯＦＦとなる。また、高加速度が断続的に発生している時にはＯＮとなり加速度の絶対値が閾値を超えていた場合に高Ｇ用信号変換マップＭＨを選択することを促す信号（以下、信号Ａという）を所定時間保持するため、高Ｇ用信号変換マップＭＨが選択された状態が保持される。
【００３７】
信号変換装置１３は、Ｇ検出部１２から送出される出力電圧に対応する加速度を低Ｇ用信号変換マップＭＬと高Ｇ用信号変換マップＭＨの２種類マップに基づいて変換値に変換してＥＣＵ２に送出する。
ここで、ホールドタイマー１０が作動している間は高Ｇ用信号変換マップＭＨを用い、ホールドタイマー１０が作動していない時は低Ｇ用信号変換マップＭＬを用いて、検出加速度を加速度信号に変換する。つまり低Ｇ用信号変換マップＭＬと高Ｇ用信号変換マップＭＨの何れかをソフト的に切り替えて用いることとなる。
【００３８】
図８は低Ｇ用信号変換マップＭＬの特性例を示し、図９は高Ｇ用信号変換マップＭＨの特性例を示している。図８に示す低Ｇ用信号変換マップＭＬでは衝突センサ１’の取付状態の傾き検出に用いる−１Ｇ〜＋１Ｇの範囲を０〜２５５の数値に比例するように割り当てている。一方、高Ｇ用信号変換マップＭＨでは衝突検出に用いる−１００Ｇ〜＋１００Ｇという広い範囲を０〜２５５の数値に比例するように割り当てている。ここで、信号変換装置１３がＥＣＵ２に出力する加速度信号はデジタル信号であり、検出加速度を前記マップにしたって置き換えた変換値を２進数にする他に、その変換値が低Ｇ用信号変換マップＭＬで変換されたものか、高Ｇ用信号変換マップＭＨで変換されたものかを区別するための符号を含ませている。
【００３９】
具体的には前述した０〜２５５の８ビットの数値の前に判別ビットとして１ビットを確保し、この判別ビットの値が「０」の時は低Ｇ用信号変換マップＭＬで変換されたものであり「１」の時には高Ｇ用信号変換マップＭＨで変換されたものとして区別している。
【００４０】
次に、図１０のフローチャートに基づいて加速度信号制御部７’の動作を説明する。
ステップＳ１０においてＧ検出部１２からの出力電圧を読み込み、ステップＳ１１においてステップＳ１０で読み込まれた出力電圧に対応した加速度の絶対値が閾値（例えば、４Ｇ）を超えるか否かを判定する。この判定は加速度比較部９で行われる。ステップＳ１１における判定の結果、加速度の絶対値が閾値以下である場合にはステップＳ１３に進む。
【００４１】
ステップＳ１１における判定の結果、加速度の絶対値が閾値を超える場合は加速度比較部９が信号Ａを出力しステップＳ１２に進む。ステップＳ１２ではホールドタイマー１０がリセットされてスタートし、所定時間（前述した１００ｍｓ）のカウントが開始されステップＳ１３に進む。つまり、高Ｇが発生した場合は、ホールドタイマーの動作に関わらずホールドタイマーをリセットするのである。また、続けて高Ｇが発生した場合もその都度ホールドタイマーはリセットされる。
【００４２】
ステップＳ１３ではホールドタイマー１０が作動中か否か、つまり信号Ａが出力されている状態か否かを判定し、作動していないと判定された場合にはステップＳ１７に進み、ステップＳ１７において信号変換装置１３が低Ｇ用信号変換マップＭＬの読み込みを行い、ステップＳ１５で信号変換装置１３により検出加速度を加速度信号（変換値に判別ビットを加えたもの）に変換し、ステップＳ１６においてこの信号をＥＣＵ２に送信して処理を終了する。
ステップＳ１３において、ホールドタイマー１０が作動中である場合にはステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では信号変換装置１３が高Ｇ用信号変換マップＭＨの読み込みを行い、ステップＳ１５に進む。
【００４３】
上記実施形態によれば、１つのＧ検出部１２を用いて検出された加速度の大きさに応じて低Ｇ用信号変換マップＭＬと高Ｇ用信号変換マップＭＨとを切り替えて使い分けることが可能となるため、信号変換装置１３から外部のＥＣＵ２に出力するために用いられるハーネスが増加することがなく、重量増加を防止しコストダウンを図ることができる。また、ハーネスが接続されるコネクターが１つで済むためユニット部品の小型化を図ることができ、配置スペースの制約が少なくなる。
【００４４】
そして、通常時には低Ｇ用信号変換マップＭＬを選択することで衝突センサ１’の傾き検出に用いる±１Ｇ程度の加速度を高い分解能で検出し、衝突判定が必要な高い加速度が発生した時にのみ高Ｇ用信号変換マップＭＨを用いて高加速度まで検出することができる。
【００４５】
加えて、第１実施形態と同様に、ホールドタイマー１０を設け、衝突時の加速度の変化によって加速度の絶対値が閾値を超えたり閾値以下となる状況が生じても、信号変換装置１３からの出力が安定して維持され細かく切り替わらず、より一層正確に判定を行える。      
【００４６】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、第１実施形態において加速度比較部９に高Ｇ検出部６からの信号が入力される場合を例にして説明したが、加速度比較部９に低Ｇ検出部５からの信号を入力するようにして、閾値よりも小さい場合に信号を出力し、このような信号が出力されない場合にホールドタイマー１０により所定時間保持するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態の車両の側面説明図である。
【図２】第１実施形態のブロック図である。
【図３】第１実施形態の低Ｇ検出部の出力特性図である。
【図４】第１実施形態の高Ｇ検出部の出力特性図である。
【図５】第１実施形態のフローチャート図である。
【図６】第１実施形態のタイミングチャート図である。
【図７】第２実施形態のブロック図である。
【図８】第２実施形態の低Ｇ用信号変換マップである。
【図９】第２実施形態の高Ｇ用信号変換マップである。
【図１０】第２実施形態のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４８】
５  低Ｇ検出部（加速度検出部）
６  高Ｇ検出部（加速度検出部）
８  加速度信号切替部（切替部）
９  加速度比較部（比較部）
１０  ホールドタイマー（保持部）
１２  Ｇ検出部（加速度検出部）
１３  信号変換装置（切替部）
ＭＬ  低Ｇ用信号変換マップ（信号変換部、変換マップ）
ＭＨ  高Ｇ用信号変換マップ（信号変換部、変換マップ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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