(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサの出力信号をサンプリングし、サンプリング結果に基づいて車両の衝突を判定する車両用衝突判定方法において、
加速度センサの動作が安定するまでサンプリングを繰り返してサンプリング結果の平均値を求め、
サンプリング結果が所定の基準範囲内にあり、かつサンプリング結果と前記平均値との差分が所定値以下であるときに、加速度センサの動作が安定したと判定し、
加速度センサの動作が安定すると、衝突判定用のサンプリングを含む衝突判定処理を繰り返し、
第１回目の衝突判定処理では、今回の衝突判定処理でのサンプリング結果と前記平均値との比較結果に基づいて衝突を判定し、
第２回目以降の各衝突判定処理では、各回の衝突判定処理でのサンプリング結果とその前の回のサンプリング結果との比較結果に基づいて衝突を判定することを特徴とする車両用衝突判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサから出力される加速度信号に基づいて車両の衝突判定を行う車両用衝突判定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアバッグやシートベルト・プリテンショナといった乗員保護装置には、車両に生じた加速度に基づいて衝突判定を行う車両用衝突判定装置が接続され、当該衝突判定装置により衝突判定がなされると、エアバッグおよびプリテンショナの点火装置が起動される。前記車両用衝突判定装置は、車両に生じた加速度を検知する加速度センサと、加速度センサにより検知された加速度信号に基づいて車両の衝突判定を行う衝突判定部とから構成される。
【０００３】
図５は、従来の衝突判定装置による衝突判定方法を示したフローチャートであり、加速度センサとしては、加速度が生じていない“ゼロＧ”状態での出力保証範囲として、例えば基準電圧２．５Ｖ±０．０５Ｖが保証されている高価な高精度タイプが用いられている。
【０００４】
ステップＳ３０では、衝突判定部において所定のイニシャル処理が実行され、ステップＳ３１では、加速度のサンプリング回数を示すカウント値ｎに初期値“１”がセットされる。
【０００５】
ステップＳ３２では、加速度センサが現在の加速度Ｇに感応して出力する電圧Ｖ（Ｇ）がサンプリングされる。ステップＳ３３では、電源が投入されてから加速度センサの安定に必要な所定時間が経過したか否かが判定され、所定時間が経過するとステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４では、前記ステップＳ３２でサンプリングされた加速度センサの出力電圧Ｖ（Ｇn ）すなわちＶ（Ｇ1 ）が、“ゼロＧ”状態での出力範囲（２．５Ｖ±０．０５Ｖ）に収まっているか否かが判定される。
【０００６】
一般的に、電源投入直後は加速度センサの出力Ｖ（Ｇn ）が安定せず、例えば図４に示したように、“ゼロＧ”状態であっても最初は高く、その後、徐々に低下して“ゼロＧ”状態での出力保証範囲内に落ち着く。したがって、後段の衝突判定部では、出力電圧が２．５Ｖ±０．０５Ｖの出力保証範囲内に収まるのを待って衝突判定を開始し、ステップＳ３５において衝突判定開始フラグＦstableをセットする。
【０００７】
ステップＳ３６では、加速度センサの出力が安定した後の１回目の衝突判定であるか否かが判別され、最初は１回目なのでステップＳ３７へ進む。ステップＳ３７では、前記サンプリングされた今回の出力電圧Ｖ（Ｇn ）すなわちＶ（Ｇ1 ）から基準電圧に相当する２．５Ｖが減ぜられ、差分Ｖ（ΔＧ）として更新登録される。
【０００８】
一方、前記ステップＳ３６において、２回目以降の衝突判定であると判断されると、ステップＳ３８では、加速度センサ２０の出力電圧が今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）としてサンプリングされる。ステップＳ３９では、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）と前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）との差分Ｖ（ΔＧ）が求められる。ステップＳ４０では、前記各差分Ｖ（ΔＧ）に基づいて衝突判定が実行され、差分Ｖ（ΔＧ）が小さいために衝突判定がなされないと、ステップＳ４２においてカウント値ｎをインクリメントしてステップＳ３６へ戻る。また、ステップＳ４０において衝突判定がなされると、ステップＳ４１でエアバッグが起動される。
【０００９】
このように、２回目以降の衝突判定では、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）と前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）との差分Ｖ（ΔＧ）に基づいて衝突判定（ステップＳ３９）が行われる。しかしながら、衝突判定の１回目は“前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）”に相当するＶ（Ｇ0 ）が存在しない。そこで、従来技術ではダミーデータとして“ゼロＧ”相当の“２．５Ｖ”が、１回目の衝突判定における“前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇ0 ）”として採用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
車両における衝突は、通常の走行中のみならず、イグニッションスイッチを投入した直後に発生する場合もある。例えば、マニュアルミッション搭載車では、ニュートラル以外のギアポジションで誤ってエンジンキーを回すと車両が移動して衝突する場合があり、このような場合には、イグニッションスイッチが投入されてから衝突が発生するまでの時間はごくわずかである。したがって、車両用衝突判定装置においても、イグニッションスイッチが投入されてから衝突判定が可能になるまでの待機時間を短縮することが望ましい。
【００１１】
しかしながら、上記した従来技術では、１回目の衝突判定において、前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）すなわちＶ（Ｇ0 ）の代わりに基準電圧Ｖref （＝２．５Ｖ）が固定値として代入される。したがって、１回目から衝突判定が正確に行われるようにするためには、出力保証範囲が基準電圧Ｖref ±０．０５Ｖ程度である高精度の加速度センサを用いなければならず、コストダウンが難しいという問題があった。
【００１２】
さらに、出力保証範囲として、基準電圧Ｖref ±０．０５Ｖが保証されている高価な加速度センサと、例えば基準電圧Ｖref ±０．２Ｖの安価な加速度センサとについて、動作が安定するまでに要する時間を比較すると、図４に示したように、安価な加速度センサは時刻ｔ1 において安定状態に達するのに対して、高価な加速度センサは時刻ｔ2 まで安定しない。したがって、上記した従来技術では、電源が投入されて衝突判定が可能になるまでの待機時間が長くなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、高価な加速度センサを用いることなく、電源投入から衝突判定が可能になるまでの待機時間を短くできるようにした車両用衝突判定方法および装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1) 加速度センサの出力信号をサンプリングし、サンプリング結果に基づいて車両の衝突を判定する車両用衝突判定方法において、サンプリング結果に基づいて加速度センサの動作状態を判定し、加速度センサの動作が安定するまで前記サンプリング結果の平均値を求め、加速度センサの動作が安定すると衝突判定用のサンプリングを開始し、第１回目の衝突判定では、今回のサンプリング結果と前記平均値とに基づいて衝突を判定し、第２回目以降の衝突判定では、今回のサンプリング結果と前回のサンプリング結果とに基づいて衝突を判定する。
(2) 車両の衝突を検知してエアバッグ等の乗員保護装置を起動する車両用衝突判定装置において、加速度センサと、加速度センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、加速度センサの動作状態を判定する動作状態判定手段と、前記サンプリング結果の平均値を求める平均値演算手段と、今回のサンプリング結果と前記平均値とを比較する第１の比較手段と、今回のサンプリング結果と前回のサンプリング結果とを比較する第２の比較手段と、前記動作状態判定手段により加速度センサの動作が安定したと判定されると、初めは前記第１の比較手段による比較結果に基づいて衝突を判定し、その後は、前記第２の比較手段による比較結果に基づいて衝突を判定する衝突判定手段とを具備した。
【００１５】
上記した構成によれば、加速度センサの動作が安定するまで当該加速度センサのサンプリング結果の平均値を求め、加速度センサの動作が安定すると、第１回目の衝突判定では、加速度センサの今回のサンプリング結果と、前回までの平均値との差分に基づいて衝突判定が実行される。
【００１６】
ここで、加速度センサの今回のサンプリング結果と、それまでの平均値との差は、加速度に変化が生じなければサンプリング結果の絶対値にかかわらず小さくなり、加速度に変化が生じれば大きくなる。したがって、上記した構成によれば、高精度の加速度センサを用いることなく、第１回目の衝突判定から正確な衝突判定が可能になる。
【００１７】
さらに、高精度の加速度センサを用いる場合に比べて、加速度センサの動作が安定するまでの時間が短くなるので、電源投入から衝突判定が可能になるまでの待機時間が短くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した車両用乗員保護装置の主要部の構成を示したブロック図である。加速度センサ２０は、車両の前後方向に生じる加速度を検知して加速度信号を出力する。この加速度センサ２０は、加速度が生じていない“ゼロＧ”状態での出力保証範囲が、基準電圧２．５Ｖ±０．２Ｖの廉価版である。
【００１９】
加速度センサ２０から出力された加速度信号は、Ａ／Ｄ変換器３０でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１０に入力される。ＣＰＵ１０は加速度信号を受け取ると、ＲＯＭ５１に予め格納されている衝突判定プログラムを実行し、エアバッグ起動手段としてのスイッチングトランジスタ７１を制御する。ＲＡＭ５２は、前記衝突判定プログラムを実行する際のワークエリアとして機能する。
【００２０】
エアバッグ６１のスクイブ抵抗６１ａは、その一端が電源ラインＬに接続され、その他端はそれぞれ前記スイッチングトランジスタ７１を介して接地されている。前記電源ラインＬには、前記スクイブ抵抗６１ａに電流を供給するためのコンデンサ７３およびバッテリ７４が接続されている。
【００２１】
図２は、前記ＣＰＵ１０の機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００２２】
サンプリング部１０１は、加速度センサ２０の出力電圧Ｖ（Ｇ）を所定の周期でサンプリングする。平均値演算部１０２は、衝突判定開始前のサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）の平均値Ｖave を演算して出力する。動作状態判定部１０４は、加速度センサ２０のサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）を参照し、サンプリング結果Ｖ（Ｇm ）が基準電圧Ｖref ±０．２の範囲内にあり、かつサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）と前記平均値Ｖave との差が所定値以下であれば、衝突判定開始信号Ａ2 を出力する。前記平均値演算部１０２は、前記衝突判定開始信号Ａ2 が検知されるまで平均値Ｖave を演算する。
【００２３】
比較部１０５は、衝突判定開始後、第１回目のサンプリング結果Ｖ（Ｇ1 ）と前記平均値Ｖave との差分Ｖ（ΔＧ1 ）を出力する。データ更新部１０６は、サンプリング部１０１から今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）が出力されるごとに、前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）を出力する。
【００２４】
比較部１０７は、衝突判定開始後、第２回目以降の各今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）と前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）との差分ΔＶ（Ｇn ）を出力する。衝突判定部１０８は、前記衝突判定開始信号Ａ2 を受信すると、前記１回目の差分ΔＶ（Ｇ1 ）または２回目以降の各差分ΔＶ（Ｇn ）に基づいて衝突判定を実行し、衝突判定を下すとエアバッグ起動信号Ａ1 を出力する。この結果、スイッチングトランジスタ７１が導通し、前記コンデンサ７３およびバッテリ７４からエアバッグ６１のスクイブ抵抗６１ａに電流が流れてエアバッグ６１が展開する。
【００２５】
次いで、図３のフローチャートを参照して本発明の動作を詳細に説明する。ステップＳ１１では、ＣＰＵ１０が所定のイニシャル処理を実行する。ステップＳ１２では、衝突判定開始前に前記サンプリング部１０１が加速度をサンプリングした回数を示すカウント値ｍに初期値“１”がセットされると共に、衝突判定開始前におけるサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）の積算値ΣＶm がリセットされる。
【００２６】
ステップＳ１３では、加速度センサ２０の現在の出力電圧Ｖ（Ｇm ）がサンプリング部１０１によりサンプリングされる。ステップＳ１４では、平均値演算部１０２においてサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）の積算値ΣＶｍが求められる。ステップＳ１５では、前記サンプリング回数ｍおよび現在までの積算値ΣＶｍに基づいて、サンプリング結果Ｖ（Ｇm ）の平均値Ｖave が求められる。
【００２７】
ステップＳ１６では、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）が、“ゼロＧ”状態での出力保証範囲である２．５Ｖ±０．２Ｖ内に収まっているか否かが動作状態判定部１０４で判定され、出力保証範囲内にあると、ステップＳ１７ではさらに、加速度センサ２０の動作が安定したか否か、すなわち、加速度センサ２０の出力変動幅が小さいか否かが動作状態判定部１０４で判定される。本実施形態では、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）と現在までの平均値Ｖave との差が±０．００５Ｖ以内であれば、加速度センサ２０の動作が安定したものと判定してステップＳ１８へ進む。
【００２８】
なお、ステップＳ１６において出力電圧Ｖ（Ｇm ）が出力保証範囲から外れていると判定されるか、あるいはステップＳ１７において出力変動幅が十分に小さくないと判定されると、ステップＳ２７では、前記平均値演算部１０２において前記サンプリング回数ｍが“１”だけインクリメントされ、その後、当該処理はステップＳ１３へ戻る。
【００２９】
ステップＳ１８では、衝突判定開始後のサンプリング回数を示すカウント値ｎに初期値“１”がセットされる。ステップＳ１９では、衝突判定開始フラグＦstart がセットされ、前記衝突判定開始信号Ａ2 が、動作状態判定部１０４から平均値演算部１０２および衝突判定部１０８へ出力される。
【００３０】
ステップＳ２０では、加速度センサ２０の現在の出力電圧Ｖ（Ｇn ）が、今回のサンプリング結果として前記サンプリング部１０１によりサンプリングされる。ステップＳ２１では、１回目の衝突判定であるか否か、すなわち前記カウント値ｎが“１”であるか否かが判別され、最初は１回目なのでステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、比較部１０５において、第１回目の今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）すなわちＶ（Ｇ1 ）から、前記衝突判定開始直前までのサンプリング結果の平均値Ｖave が減ぜられて差分Ｖ（ΔＧ1 ）が求められる。
【００３１】
一方、前記ステップＳ２１において、衝突判定が第２回目以降（ｎ≧２）と判断されると、ステップＳ２３において、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn ）と前回のサンプリング結果Ｖ（Ｇn-1 ）との差分ΔＶ（ΔＧn ）が比較部１０７により求められる。すなわち、２回目の衝突判定であれば、２回目のサンプリング結果Ｖ（Ｇ2 ）と１回目のサンプリング結果Ｖ（Ｇ1 ）との差分Ｖ（ΔＧ2 ）が求められ、３回目の衝突判定であれば、３回目のサンプリング結果Ｖ（Ｇ3 ）と２回目のサンプリング結果Ｖ（Ｇ2 ）との差分Ｖ（ΔＧ3 ）が求められる。
【００３２】
ステップＳ２４では、前記第１回目の差分Ｖ（ΔＧ1 ）または第２回目以降の各差分ΔＶ（ΔＧn ）に基づいて衝突判定が実行され、衝突判定がなされなければ、ステップＳ２５において、前記カウント値ｎが“１”だけインクリメントされる。また、衝突判定がなされると、ステップＳ２６においてエアバッグ６１が展開される。
【００３３】
上記したように、本実施形態によれば、加速度センサ２０の動作が安定するまでは、当該加速度センサ２０のサンプリング結果Ｖ（Ｇm ）の平均値Ｖave を求め、動作が安定して衝突判定が開始されると、第１回目の衝突判定では、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇ1 ）と、前回までのサンプリング結果の平均値Ｖave との差分に基づいて衝突判定が実行される。
【００３４】
ここで、加速度センサ２０の衝突判定開始直後のサンプリング結果Ｖ（Ｇ1 ）と、それまでのサンプリング結果の平均値Ｖave との差は、加速度に変化が生じなければサンプリング結果Ｖ（Ｇ1 ）の絶対値にかかわらず小さくなり、加速度に変化が生じれば大きくなる。したがって、本実施形態によれば、高精度の加速度センサを用いることなく、第１回目の衝突判定から正確な衝突判定が可能になる。
【００３５】
さらに、本実施形態によれば、高精度の加速度センサを用いる場合に比べて、加速度センサの動作が安定するまでの時間が短くなるので、電源投入から衝突判定が可能になるまでの待機時間を短くすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) 加速度センサの動作が安定するまでは当該加速度センサの出力電圧の平均値Ｖave を求め、動作が安定して衝突判定が開始されると、第１回目の衝突判定では、今回のサンプリング結果Ｖ（Ｇ1 ）と、衝突判定が開始される直前までのサンプリング結果の平均値Ｖave との差分に基づいて衝突判定を実行するので、高精度の加速度センサを用いることなく、第１回目の衝突判定から正確な衝突判定が可能になる。
(2) 高精度の加速度センサを用いる場合に比べて、加速度センサの動作が安定するまでの時間が短くなるので、イグニッションスイッチがオンされてから衝突判定が可能になるまでの待機時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である車両用衝突判定装置のブロック図である。
【図２】図１のＣＰＵ１０の構成を機能的に示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図４】加速度センサの出力電圧特性を示した図である。
【図５】従来技術の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ＣＰＵ、２０…加速度センサ、３０…Ａ／Ｄ変換器、６１…エアバッグ、６１ａ…スクイブ抵抗、７１…スイッチングトランジスタ、７３…コンデンサ、７４…バッテリ
【図１】
0003967477.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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