(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突信号を発生する加速度計を持つ衝突センサー、
乗員位置を計測し位置信号を発生する乗員位置検出システム、及び
上記衝突センサー及び乗員位置検出システムに機能的に接続される制御器、
を有する、エアバッグを含む乗員拘束システムを制御する装置であって、
上記制御器が、上記衝突信号及び位置信号に基き、上記エアバッグを点火する適切な時期を求めるアルゴリズムを含み、
上記衝突センサーは調整可能フィルターを含み、そして、上記アルゴリズムが、
上記衝突信号を二回積分することにより予測乗員変位を計算する工程、
該予測乗員変位と位置信号とを比較する工程、及び
上記エアバッグを点火する適切な時期を求めるために、上記比較工程に基き上記調整可能フィルターを調整する工程、
を実行する様に機能する、装置。
【請求項２】
上記調整可能フィルターを調整する上記アルゴリスムの機能が、上記位置信号が上記予測乗員変位に先立つ場合に、低周波数のハイパス・フィルター係数を用いる工程を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記調整可能フィルターを調整する上記アルゴリスムの機能が、上記位置信号が上記予測乗員変位に遅れる場合に、高周波数のハイパス・フィルター係数を用いる工程を有する、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員拘束システムの点火時期を最適化する方法及び装置に関し、より具体的には、エアバッグの点火時期を修正するために乗員センサー入力を用いる先進的な乗員拘束システムの制御アルゴリズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝撃に巻き込まれる乗員のための最適な保護システムを提供することが、先進的な拘束システムの目的である。今までは、乗員を拘束する目的を持つシステムが全て、互いにいかなるフィードバックもなしに独立して作動していた。良く知られているのは、シートベルト・システムであり、それは、乗員を拘束する目的の大部分を達成する様に設計されている。エアバッグは、衝突センサーにより検出される衝突の間に生成される衝突パルスに基き、展開される。適切に着座し、適切に位置している乗員が５インチ（127 mm）移動すると思われる時点よりも30 ms前に、展開が起こる。エアバッグは、シートベルトを補助する拘束力を提供する。
【０００３】
理想的なシステムは、ある荷重限界に到達するまでに、シートベルトに乗員を拘束し始めさせていたであろう。その時点において、エアバッグは衝突センサーにより展開されていて、補助拘束力を発生する準備が出来ていたであろう。
【０００４】
システムのこの目的を達成するために、衝突センサーとは独立した制御システムへフィードバックを与え、乗員の位置がずれているとエアバッグ拘束装置の展開を制限するか又は、促進させる乗員センサーが提案されてきた。しかしながら、これは、衝突センサーを制御ループ内へ組み入れたものではなく、上述の様に、点火時期（time to fire略してTTF）用に５から30個の車両特有の規則に基き、エアバッグを点火させており、衝突センサーと乗員センサーとは独立して作動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
衝突センサーの加速度計は、乗員の「自由体運動」の正確な予測を常時提供するものではない。また、衝突アルゴリズムは、乗員の運動を予測するのに種々の積分法を用いているが、これらの予測は乗員位置の実時間フィードバックを含んだものではない、ということが良く知られている。エアバッグの最適点火時期がより正確に求められる様に、車両乗員の「自由体運動」をより正確に求めるシステムを提供することが、望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、衝突センサー加速度計を用いた点火判断を改良するために、乗員位置センサーを用いることで、従来システムの上述の欠点を解消する。システムを真に適応的でそして閉ループにするために、点火判断は、衝突センサー加速度計信号を補助するものとしての検出乗員位置に基いている。この様にして、特定の乗員が必要とする時点で正確に、エアバッグが提供されることになる。
【０００７】
より具体的には、本発明は、加速度信号を発生する加速度計を持つ衝突センサー及び、位置信号を発生する乗員位置センサーに、機能的に接続される乗員拘束システムを持つ車両における、車両衝突の発生を検出する方法を、提供する。衝突センサーは、調整可能フィルターを含む。その方法は、
A. 加速度信号を二回積分することにより予測乗員変位を計算する工程、
B. 予測乗員変位と位置信号とを比較する工程、及び
C. 予測乗員変位が位置信号に密接に相関し、それにより乗員拘束システムの制御を理想化する様に、比較工程に基き調整可能フィルターを調整する工程、
を有する。
【０００８】
エアバッグを持つ乗員拘束システムを制御する装置も提供され、その装置は、車両減速度を計測しそして加速度信号（又は衝突信号）を発生する衝突センサー加速度計、乗員位置を計測し位置信号を発生する乗員位置検出システム及び、衝突センサー加速度計と乗員位置検出システムに機能的に接続される制御器を含み、制御器は、加速度計信号と位置信号とに基きエアバッグを点火させる適切な時期を決定するアルゴリズムを含み、衝突センサーは、調整可能フィルターを含み、そして、上記アルゴリズムが、上記加速度信号（衝突信号）を二回積分することにより予測乗員変位を計算する工程、該予測乗員変位と位置信号とを比較する工程、及び上記エアバッグを点火する適切な時期を求めるために、上記比較工程に基き上記調整可能フィルターを調整する工程、を実行する様に機能する。
【０００９】
調整可能フィルターの調整工程は、低めの周波数の加速度が２回積分される様に、行われるのが好ましく、それがエアバッグの理想的な点火を与える。言い換えると、調整は、位置信号が予測乗員変位よりも進んでいる場合に低周波数ハイパス・フィルター係数を用いる工程及び、位置信号が予測乗員変位より遅れる場合に高周波数ハイパス・フィルター係数を用いる工程、を有する。
【００１０】
【発明の効果】
従って、本発明は、衝突センサー加速度計と関連させて乗員位置センサーを用い、乗員拘束装置の点火システムを改良することが出来る。
【００１１】
更に、衝突センサー加速度計の二重積分値と乗員位置センサーとの間の比較に基き、衝突センサーのフィルターを調節する、適応閉ループ制御システムを提供している。本発明の上記の目的、構成、効果などは、添付の図面に関連して読む場合には、発明を実施する最良の態様の以下の詳細な説明から容易に、明らかになろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明による先進的な拘束システムを取り入れた車両10が概略的に示されている。図１に示されたシステムは、説明目的のみのためであり、限定する意図はない。本発明は、多くの種類の乗員拘束システムで用いても良いことが、理解されるであろう。
【００１３】
図示される様に、車両10はシートバック14及びシートクッション16を持つシート12を含む。シートベルト18は、主制御器20へ機能的に接続されているスイッチ22を含む、ベルト・バックル20に取付けられる。シートベルト18は、フロア取付部26にも接続され、それはベルト引出センサー28及びベルト制御器24を組込んでおり、それぞれが主制御器24へ電気的に接続されている。シート12もまた、シート位置センサー32及びシートバック角度センサー34を含み、それぞれが主制御器24へ接続されている。本発明には、赤外線センサーなど、いかなる種類のセンサーも用いることが出来る。
【００１４】
車両10はまた、ハウジング42内に取付けられ、図１中の想像線で示される膨張位置40'までエアバッグを膨張するインフレーター40により展開可能である膨張可能エアバッグ40を持つインストルメント・パネル36を含む。ベント装置46は、所望量の膨張用流体をエアバッグ40から排出し所望の展開量を実現するために、ハウジング44と連通されている。
【００１５】
インストルメント・パネル36はまた、制御器24と電気接続されている乗員位置センサー48及び、同じく制御器24と電気接続される加速度計を含む衝突センサー50を、含む。勿論、乗員位置センサー48はドライバー位置を検出するのに用いても、助手席乗員位置を検出するのに用いても良い。衝突センサー50は、加速度計に付随する調整可能フィルター52を含む。
【００１６】
上述の種々の部品の構造及び部品に関する詳細は、追加的な背景技術と共に、米国特許5,413,378, 5,439,249, 5,546,307, 5,537,422及び5,626,359号に、見ることができ、それぞれの公報は、引用することにより、ここに組込まれる。
【００１７】
本発明は、乗員位置センサー48及び衝突センサー50からの信号を用い、エアバッグ展開時期を改良する、制御器24のアルゴリズムで、特に特徴付けられるものである。特に、本発明による動的乗員位置検出システムは、乗員の瞬間的な位置を求め、この計測された信号を、乗員の自由体位置を予測する衝突センサー加速度計50の信号の二回積分値と比較する。ここで用いられる様に、「二回積分」という用語は適切なアナログ又はデジタル計算を指し、いかなる種類の数学的モデルにより求めても良い。
【００１８】
背景情報を用いることにより、図２は、現実の頭位置（線A）を、衝突センサーからの加速度信号の二回積分値（線B）と共に表している、変位対時間のグラフを示す。このグラフから明らかな様に、時速35マイル（約56 Km/h）でのバリアへの衝突について、２つの計側値は衝突事象に亘って殆ど同じ経路を辿っている。
【００１９】
図３は、同じ２つの曲線を、より現実的なつまり時速45マイル（約72 Km/h）での車と車の衝突について、示している。この事象において、頭の位置Aは、1インチ（25.4mm）程度つまり点火時期（TTF）において20%程、二回積分値より進んでいる。この「進み」が起こる理由は、車両の速度変化が長い期間に亘って起こるということであり、その速度変化が、バリアー衝突に比べて現実の衝突をより表している。乗員が、正しくベルトを締めているか、適切な位置にあるか、又は全くベルトを締めていないかの様な他の因子が、進み又は遅れに影響することになる。この長い速度パルスは、低い減速度において、乗員の変位を大きくしてしまう。この状況においては、エアバッグ展開が所望の時期よりも遅れることがあり得る。
【００２０】
上記の状況をより悪化させるもう一つの問題は、単一点の電子衝突センサーにおいて、ハイパス・フィルター処理が積分及び他の論理計算を再設定又は再確立するのに必要とされ、それが更に、２つの曲線を離すことになるであろう、ということである。このフィルター処理は、定数が原因の積分値の飽和が起きないことが、必要とされる。実世界において、ハイパス・フィルターを物理的に代表するものは、存在しない。ハイパス・フィルターは、「ボール・アンド・チューブ」衝突センサー内でその原位置までボールを引き戻す磁石に類似しているとも言え、それは縁石乗り上げの様な小さな事象がエアバッグを点火させるのを、防止するものである。磁力は、ボールをその原位置へ引き戻すのに充分な程強力である。ハイパス・フィルターは加速度計データに対し同じ事を行なう。つまり、同じ縁石乗り上げが加速パルスを起こし、もしハイパス・フィルターがなければ、エアバッグを点火させる閾値に到達するのに、数百ミリ秒しかかからないであろう。それで、その様な偶発的なエアバッグの点火を避けるために、データは連続的にリセットされなければならない。
【００２１】
縁石乗り上げ状況は、衝突センサー技術の実装が実世界に適応出来ない状況を、表したものとなっている。また、その様な積分型検出は全て、積分データが連続的にリセットされなければならないという制約のもとに、機能しなければならない。
【００２２】
電子衝突センサーの様な、連続的アルゴリズミック・システムがハイパス・フィルター処理を実現する場合に用いられる方法が、主要な考慮事項となる。ハイパス・フィルター処理のカットオフ周波数についての考慮は重要である。選択周波数が高すぎる場合には、低周波数信号がフィルターにより減衰されるので、長期で速度が変化する衝突に対して充分な応答性を持たないという危険がある。反対に、低すぎるカットオフ周波数が選択された場合には、その後に縁石乗り上げが続くブレーキ事象の様な、偶発的な事象のために、展開閾値に容易に到達するという危険がある。
【００２３】
本発明は、乗員の位置を評価することと、それを電子衝突センサー加速度計50の二回積分値と常時比較することとの組合わせを、企図するものである。このための制御アルゴリズム60が図４に示されている。ステップ62において、衝突センサー加速度計データがサンプリングされ、加速度計信号の二回積分値を計算することにより、予測乗員変位がステップ64において加速度計データから計算される。ステップ66において、乗員位置センサー・データがサンプリングされ、ステップ68においてこのデータが予測変位と比較される。ステップ70において、乗員位置センサー・データが加速度計予測変位値より大きいか又は等しいかが、判断される。答えが「no」であれば、乗員位置センサーが予測加速度計変位データより遅れており、高周波数ハイパス・フィルター係数が調整可能フィルター52について選択される。判断ブロック70に対する答が「yes」である場合には、乗員位置は予測加速度計移動データに先立ち、そして高周波数ハイパス・フィルター係数が、ステップ72に示される様に、調整可能フィルター52に対し、選択される。判断ブロック70に対する答が「yes」である場合には、乗員位置が予測加速度計移動量データに先立っていて、低周波数のハイパス・フィルター係数が調整可能フィルターに対し選択される。
【００２４】
例えば、乗員位置が衝突センサー加速度計の二回積分値よりも進んでいる場合には、その初期値から調整可能ハイパス・フィルターの値を調整するために、適応フィルター処理法を用いることになろう。ハイパス・フィルターは、図１で部品52として示される。この状況において、衝突センサー加速度計信号の二回積分より乗員位置が進んでおり、ハイパス・フィルター周波数は、例えば、3 Hzから0.3 Hzまでに、調整される。0.3 Hz及び3 Hzのハイパス周波数における状況が、それぞれ図５及び６に、力対時間として図示されている。3 Hzから0.3 Hzまで調整することにより、長い速度変化期間の衝突を検出するより敏感なアルゴリズムが与えられる。
【００２５】
図７及び８は、それぞれ図５及び６の積分値である。これらのグラフは、速度計算において違うフィルターが持つ効果を示し、衝突センサーの点火用計量として用いられるのが一般的なものである。図７及び８を重ね合わせると、3 Hzのハイパス・フィルター周波数で、0.3 Hzのハイパス・フィルター周波数よりも多くの部分が、中間領域中で信号から取り除かれているのを、示すことになろう。それは、乗員位置が加速度計変位データよりも遅れる場合に、望ましい。
【００２６】
上述のアルゴリズムは、車両中での乗員の衝突前位置を予測し計測する際の正確性を向上し、それが、エアバッグが展開される時期を最適化することにより先進拘束システムを最適化する。
【００２７】
発明を実施する最良の態様が詳細に説明されてきたが、本発明が関連する分野の当業者は、添付特許請求の範囲内で発明を実用化する種々の変形例及び実施例を、認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による先進拘束システムを組込む車両の概略側面図である。
【図２】時速35マイル（約56 Km/h）でのバリアー試験についての変位対時間のグラフである。
【図３】時速45マイル（約72 Km/h）での車と車の衝突についての、変位対時間のグラフである。
【図４】本発明による先進拘束システムの制御アルゴリズムのフローチャートである。
【図５】本発明による0.3 Hzのハイパス・フィルターを組込む先進拘束システムにおける力対時間のグラフである。
【図６】本発明による3 Hzのハイパス・フィルターを組込む先進拘束システムの力対時間のグラフである。
【図７】図５のデータから積分された速度対時間を示す。
【図８】図６のデータから積分された速度対時間を示す。
【符号の説明】
24 制御器
48 乗員位置センサー
40 エアバッグ
50 衝突センサー
52 フィルター
【図１】
0004342052.tif 000002
【図２】
0004342052.tif 000003
【図３】
0004342052.tif 000004
【図４】
0004342052.tif 000005
【図５】
0004342052.tif 000006
【図６】
0004342052.tif 000007
【図７】
0004342052.tif 000008
【図８】
0004342052.tif 000009