(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のバックホールド手段のトリガ方法であって、
加速度信号（ａ）を測定し、
当該加速度信号（ａ）を時間積分して速度信号（Ｖｒｅｆ、Ｖｔｅｍｐ）に変換し、
該速度信号をトリガ基準の検出のためにトリガ閾値（ΔＶｔ）と比較する形式の方法において、
加速度信号（ａ）をスペクトル周波数分析し、
スペクトル周波数分析により所定の周波数値において発生する最大振幅値（Ａ（ｆ１）〜Ａ（ｆｎ））を比較し、
比較結果に依存して加速度信号（ａ）の積分演算速度を調整する、
ことを特徴とする、自動車のバックホールド手段のトリガ方法。
【請求項２】
周波数分析を高速フーリエ変換または高速フーリエ変換のうちの必要な部分演算によって実行する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
加速度信号（ａ）の所定のタイムステップ毎に、存在する加速度信号（ａ）の設定可能な所定数のタイムステップにより高速フーリエ変換を実行する、請求項１または２項記載の方法。
【請求項４】
各時間部分で、先行する８個、または１６個、または３２個、または６４個、または１２８個、または.２ｎ個の加速度信号（ａ）を変換する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
振幅値（Ａ（ｆ））を、加速度信号（ａ）の周波数スペクトル経過の選択可能なサンプリング周波数（ｆｎ）により、各タイムステップで求める、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
２つの選択可能な振幅値（Ａ（ｆ））を比較し、比較結果に応じて、加速度信号（ａ）の積分演算速度を調整するための信号（Ｓ）を形成する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載された、例えば自動車のバックホールド手段のトリガ方法であって、
加速度信号を測定し、
当該加速度信号を時間積分により速度信号に変換し、
該速度信号をトリガ基準の検出のためにトリガ閾値と比較する形式の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車にバックホールド手段を使用することは公知である。このバックホールド手段は事故の場合に乗客に最大限の安全性を提供する。この種のバックホールド手段は、例えばエアバッグ、シートベルト張引器およびその他の装置である。バックホールド手段の機能は、事故の場合に乗客の運動エネルギーを短時間内に吸収し、しかもその際に乗客に過度に大きな減速値を及ぼさないようにすることである。したがって、バックホールド手段は短時間でトリガしなければならない。
【０００３】
バックホールド手段に対するトリガパルスを形成するために、車両に加速度センサを配置することが公知である。この加速度センサにより、衝突（事故）の結果発生する加速度信号を測定することができる。この加速度信号は速度信号を得るために積分される。速度信号はトリガ閾値と比較され、比較の結果でバックホールド手段に対するトリガパルスが生成される。
【０００４】
バックホールド手段がその役目を最適に果たすことができるようにするため、正面衝突でも側面衝突でも、乗客が例えばエアバッグに接触する前にこれが完全に膨張することが必要である。通常は事故の形態に応じて、トリガ決定は正面衝突の場合は事故開始後の５〜６０ｍｓ以内に、側面衝突の場合は３〜１２ｍｓ後に行わなければならない。
【０００５】
バックホールド装置、特にサイドエアバッグに対してトリガパルスを形成する場合、センサから送出された加速度信号を適時に弁別して、バックホールド装置をトリガすべきかトリガすべきでないか決定することには問題がある。トリガすべきでないのは、例えば自動車速度が小さい場合、またはいわゆるハンマー衝撃の場合であり、これらの場合は乗客に対して傷害の危険性がほとんどない。トリガ信号（トリガパルス）と非トリが信号はトリガ閾値によって相互に分離される。このトリガ閾値は固定の限界値ではなく、最大非トリガ値と最小トリガ値との間の領域によって形成される。バックホールド装置に対してトリガパルスを生成するトリガアルゴリズムは次のように構成され調整される。すなわち、非トリガ値よりも小さな信号はバックホールド装置の点火を惹起せず、トリガ値より大きな信号は適時に点火を引き起こすように構成され調整される。最大非トリガ値と最小非トリガ値との間の信号はトリガしてもトリガしなくてもよい。ここでの欠点は、トリガ閾値が特に問題となる速度での衝突の際にバックホールド装置のトリガを行うべきか否かを適時に識別することである。多くの場合、使用できる時間領域にある加速度信号では十分でない。非トリガ衝突の場合は、バックホールド装置のトリガが必要ないのに、大きな加速度信号が最初の数ミリ秒でトリガ信号になってしまうことがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の欠点を回避し、バックホールド装置のトリガをより確実により高い信頼性をもって行うことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、加速度信号をスペクトル周波数分析し、
スペクトル周波数分析により所定の周波数値において発生する最大振幅値を比較し、
比較結果に依存して加速度信号の積分演算速度を調整することにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求の範囲第１項の構成を有する本発明は、バックホールド装置のトリガをより確実に、より高い信頼性をもって衝突の形態に合わせて行うことができる、という利点を有する。加速度信号の積分を加速度信号の分析に依存して制御することによって、加速度信号の微分を有利に行うことができる。これにより、事故形態に依存してバックホールド装置のトリガをシフトすることができる。トリガ閾値の擬似シフトは事故形態に依存して行われる。これにより、重大性の少ない事故ではバックホールド装置のトリガが行われない。また最初は比較的軟らかい変形可能な物体、例えば軟らかいドアが存在しているため大きな加速度信号が発生しないような重大事故の場合でも重大な衝突が推定され、これによりバックホールド装置に対するトリガ閾値が急速に跳躍上昇し、バックホールド装置を適時にトリガすることができる。
【０００９】
本発明の有利な構成では、加速度信号の周波数分析が実行される。これは、加速度信号のスペクトルを得るためである。このために加速度信号に高速フーリエ変換を施す。したがって簡単な場合には、加速度信号のスペクトル中の優勢成分を取り出して結晶化することができ、これを相応に評価することができる。この評価の結果に依存して次に非常に有利には、加速度信号の積分を制御することができる。これは積分すべき加速度をクリティカルな状況では比較的に強く評価することにより行われる。これにより、閾値（トリガ閾値）を比較的に急速に上回る。
【００１０】
他の有利な構成は、従属請求項に記載された構成から得られる。
【００１１】
【実施例】
図１にはブロック回路図が示されている。これはバックホールド手段をトリガするためのアルゴリズムを説明するためのものである。図示しない自動車に配置された加速度センサ１０は、衝突の開始と共に車両変位または車両変形により発生する車両加速度に比例する信号を送出する。加速度センサ１０はろ波された加速度信号をトリガアルゴリズム部１２に送出する。トリガアルゴリズム部１２は振幅ひずみ器１４を有し、振幅ひずみ器１４は加速度センサ１０の出力側１５と接続されている。ひずみ器１４は第１の積分器１６、およびこれに並列に接続された第２の積分器１８と接続されている。第１の積分器１６の出力側２０はコンパレータ２４の第１の入力側２２と接続されている。第１の積分器１６の出力側２０はさらに第２の積分器１８に帰還結合している。第２の積分器１８の出力側はコンパレータ２４の第２の入力側と接続されている。加速度センサ１０の出力側１５はさらに関数ブロック３０と接続されている。関数ブロックの出力側３２はコンパレータ２４の第３の入力側３４と接続されている。加速度センサ１０の出力側１５はここでフーリエブロック３６と称される関数ブロックと接続されており、この関数ブロックの出力側３８は第２の積分器１８の入力側４０と接続されている。コンパレータ２４の出力側４２は図示しないバックホールド手段に対する点火コイル４２と接続されている。
【００１２】
図１に示されたブロック回路図に相応するアルゴリズムは以下の機能を実行する。
【００１３】
加速度センサ１０により時間について得られた加速度信号ａはひずみ器１４に供給される。ひずみ器１４は加速度信号ａから重み付けされた加速度信号ａ＊を形成する。重み付けされた加速度信号ａ＊は第１および第２の積分器１６、１８に供給される。第１の積分器１６は加速度信号経過ａ＊から速度基準信号Ｖｒｅｆを時間について算出する。この速度信号Ｖｒｅｆはコンパレータ２４の第１の入力側２２に供給される。第２の積分器１８は加速度信号ａ＊から速度信号Ｖｔｅｍｐを時間について算出する。この速度信号はコンパレータ２４の第２の入力側２８に供給される。第１の積分器１６と第２の積分器１８との帰還結合線路を介して第２の積分器１８の積分特性を制御される。すなわち、第１の積分器１６が選択可能でプログラム可能な公差帯域を移動している限り、第２の積分器１８は第１の積分器１６と同じ積分特性を示す。第１の積分器１６が所定の公差帯域を離れると、第２の積分器１８の積分特性が相応に適合される。
【００１４】
加速度信号ａも同じように関数ブロック３０に供給される。この間数ブロックは加速度信号ａの最大値に依存して、その出力側に関数ΔＶｔを形成する。この間数曲線は、加速度信号ａが小さいときに信号ΔＶｔが大きく、加速度信号ａが大きいときにこれに対して比較的小さな信号ΔＶｔが発生されるように選択されている。形成された信号ΔＶｔはトリガ閾値として用いられ、コンパレータ２４の第３の入力側３４に供給される。コンパレータ２４はその入力側２２、２８、３４に印加される信号Ｖｒｅｆ、Ｖｔｅｍｐ、ΔＶｔを比較し、バックホールド装置に対する点火源４２へトリガパルスを出力する。このトリガパルスは、信号Ｖｒｅｆまたは信号Ｖｔｅｍｐが信号ΔＶｔと等しいかこれより大きいときに出力される。これにより、加速度センサ１０により検出された加速度信号ａに戻る信号ＶｒｅｆまたはＶｔｅｍｐが信号ΔＶｔよりも大きくなるのが急速であればあるほど、より急速にコンパレータ２４は点火源４２に対してトリガパルスを形成する。
【００１５】
ろ波されていない加速度信号ａも同じようにフーリエブロック３６に供給される。このフーリエブロックは後で説明するいわゆる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し、これから求められた信号を第２の積分器１８の入力側４０に送出する。このＳにより示された信号により第２の積分器１８の積分速度を調整することができる。信号Ｓが１よりも大きければ積分速度が増大され、また信号Ｓが１より小さければ積分速度は減少される。したがって、信号Ｓが大きければ大きいほど、第２の積分器１８はより急速に重み付けられた加速度信号ａ＊を積分する。これによって、信号ΔＶｔにより定められるトリガ閾値をより急速に上回ることができ、ひいてはコンパレータ２４が比較的早期にトリガパルスを点火源４２に出力するようになる。この方法手段は、重大な衝突の際にまず自動車の比較的軟らかい部分がまず当たり、そのため初めは大きな加速度信号ａが発生しない場合に特に有意義である。ろ波された加速度信号ａの積分に依存する信号ＶｒｅｆとＶｔｅｍｐが最初は小さい場合には、トリガ閾値ΔＶｔを上回ることがないこともある。このことは、積分器１８の急速な積分によって回避される。これにより、初めは加速度信号ａが小さくても、バックホールド装置が適時にトリガされるようになる。
【００１６】
図２から図５に示された実施例に基づいて、フーリエブロック３６の機能を説明する。図面に示された実施例は、いわゆる側面衝突の際に発生する信号経過に相当し、車両長手軸に対して横方向に作用するバックホールド装置、例えばサイドエアバッグのトリガに用いる。側面からの衝突の際には乗客が非常に急速に自動車の変形領域に直接到達するからこの場合は、正面衝突とは異なりバックホールド装置を急速にトリガする必要がある。
【００１７】
図面には２次元表示でｘ軸には加速度信号ａの周波数スペクトルがｚ軸にプロットされた振幅と共に示されている。ｘ軸の周波数は正規化されている。それぞれ所属の３次元表示では、さらに付加的にｙ軸に時間経過ｔが示されている。フーリエブロック３６は各タイムステップで加速度信号ａのフーリエ分析を実行する。ここでは存在する周波数スペクトルの周波数値１からｎが考慮されている。ここでは各タイムステップの際に、高速フーリエ変換または先行する３２個の加速度値のＦＦＴに必要な部分演算だけが（先行するタイムステップに対して）実行される。このフーリエ変換によって各タイムステップにより計算がシフトする。すなわち、瞬時の加速度値と共に先行する３１個の加速度値が変換される。このフーリエ変換は連続的に実行され、各新たなサイクルの際に、すなわち、各新たなタイムステップの際に新たに計算される。したがって各タイムステップ毎に、図面に示された信号像が得られ、ここでは変換された加速度値が周波数、時間および振幅に依存して図示されている。従って各タイムステップにより新たな図表が得られ、この図表は加速度信号ａの経過に依存している。高速フーリエ変換によって検出された加速度スペクトル密度はサンプリング周波数１からｎに依存して次に加速度信号ａの評価に使用することができる。加速度スペクトル密度の振幅経過Ａ（ｆ）は種々異なる周波数値においてそれぞれ異なる高さを示し、所定の周波数値において最大値を識別することができる。所定の周波数値において発生する最大値Ａ（ｆ１）からＡ（ｆｎ）の比較を信号Ｓの生成に利用することができる。この比較は第２の積分器１８（図１）の積分演算速度を定める。加速度信号ａをリアルタイム評価する場合に、フーリエ変換された加速度値の振幅経過が得られる。この加速度値は振幅Ａ（ｆ）の曲線経過を比較的に高い周波数について示す。次に振幅Ａ（ｆ）を微分するために（ここで微分は所定の衝突に対して典型的な周波数値について行うことができる）、信号Ｓが検出される。例えば振幅Ａ（ｆ１）を振幅Ａ（ｆ３）により割り算すれば、Ａ（ｆ１）がＡ（ｆ３）より大きいことを仮定する場合に、１より大きな信号Ｓが得られる。この信号は第２の積分器１８の積分演算速度を加速する。しかし振幅の割り算において、振幅Ａ（ｆ３）が振幅Ａ（ｆ１）よりも大きければ、１より小さな信号Ｓを算出することとなる。このことは、第２の積分器１８の積分演算速度の緩慢化につながることとなる。加速度信号ａから得られる周波数のうちどの周波数の際に単純な衝突が生じ、また複雑な衝突が生じるかという既知の確率に基づいて、振幅値Ａ（ｆ）の微分によって周波数スペクトル（サンプリング周波数）が選択可能な場合、確実で信頼度の高いバックホールド装置のトリガを調整することができる。例えばいわゆる側面衝突の際には非常に短い応答時間しかないので、これによりバックホールド装置の特性を最適化することができる。すなわち、バックホールド装置をこれが適時にトリガするよう調整することができる。
【００１８】
図２には、速度が１７ｋｍ／ｈでの側面衝突に対する信号経過の例が示されている。ここでは、３２の加速度値によりｔ＝０ｍｓから６０ｍｓまでの時間で高速フーリエ変換が実行されている。加速度スペクトル密度の振幅Ａ（ｆ）は時間方向で最初に大きく上昇し、振幅Ａ（ｆ３）で最大値を有していることがわかる。この最大値は振幅Ａ（ｆ１）より上にある。この場合、１より小さな信号Ｓはフーリエブロック３６により形成されることとなる。これによって、第２の積分器１８は比較的緩慢に積分し、したがっていわゆる非トリガが決定される。このようにして、信号Ｖｔｅｍは信号ΔＶｔを越えて上昇せず、コンパレータ２４はトリガパルスを形成しない。
【００１９】
図３には、いわゆるハンマー衝撃に基づく別の例が示されている。最初の２０ｍｓが観測される。加速度スペクトル密度の振幅経過は同じように時間について急峻な上昇を示す。ここで振幅値Ａ（ｆ３）は振幅値Ａ（ｆ１）より大きい。したがってここでも１より小さな信号Ｓが識別され、すでに説明したようにコンパレータ２４はトリガしない。
【００２０】
図４は、２７ｋｍ／ｈでの側面衝突における加速度スペクトル密度の経過を示す。０から６０ｍｓの時間経過が記録されている。振幅経過Ａ（ｆ）は時間経過で緩慢な上昇を示す。この上昇は最大ピーク値に突然移行する。振幅値Ａ（ｆ１）は振幅値Ａ（ｆ３）よりも大きい。したがって、加速度密度のピークは低いサンプリング周波数にある。振幅値Ａ（ｆ１）を振幅値Ａ（ｆ３）により微分すると、この振幅値が大きくなり、したがって信号Ｓは同じように１より大きくなる。これにより第２の積分器１８は重み付けされた加速度信号ａ＊を急速に積分するようになり、信号ΔＶｔにより設定された閾値をより早期に上回るようになる。したがってトリガの場合が識別され、コンパレータ２４はトリガパルスをバックホールド装置に出力する。
【００２１】
図５には、５４ｋｍ／ｈの速度による衝突に基づく別の例が示されている。ここでは、振幅値Ａ（ｆ）が直ちに大きな値に達し、時間方向で降下することがわかる。低い周波数での振幅値Ａ（ｆ）も同じように非常に大きく、比較的に高い周波数の方向で減少する。サンプリング周波数１での振幅値Ａ（ｆ１）は、サンプリング周波数３での振幅値Ａ（ｆ３）より大きく、すなわちフーリエブロック３６によって１より大きな信号Ｓが形成される。これによってトリガが識別され、コンパレータ２４はすでに述べたように、バックホールド装置を急速にトリガする。
【００２２】
全体として本発明の方法によりより高速に、より確実にバックホールド装置のトリガと非トリガを衝突の形態に依存して決定することのできることが明らかである。加速度信号ａの前記のフーリエ変換によって簡単に決定補助手段が得られる。この決定補助手段によりトリガ閾値を有利に調整することができる。加速度信号ａの積分を制御することによって、トリガ閾値への到達を促進ないし遅延することができる。このことによって、衝突の開始時に非トリガ信号の上昇がトリガ信号の上昇よりも大きくても非トリガとトリガを区別することができる。ここに単に側面衝突の例で示されたトリガの場合と非トリガの場合とはもちろん、全体として、自動車に発生する他の衝突の場合に適用することができる。例えば正面衝突、斜め衝突等の場合でも、加速度信号ａの相応の周波数スペクトル分析によってバックホールド装置のトリガ特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】衝突識別のための回路装置のブロック回路図である。
【図２】種々異なる衝突の場合の線図である。
【図３】種々異なる衝突の場合の線図である。
【図４】種々異なる衝突の場合の線図である。
【図５】種々異なる衝突の場合の線図である。
【符号の説明】
１０  加速度センサ
１２  トリガアルゴリズム部
１４  振幅ひずみ器
１６、１８  積分器
【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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