JP3902866B2 - 車両用衝突判定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサにより得られた加速度信号に基づいて衝突判定を行う車両用衝突判定装置に係り、特に、衝突形態にかかわらず乗員保護装置を適正に起動できるようにした車両用衝突判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するために、エアバックシステムやシートベルト・プリテンショナ等の乗員保護装置が普及している。この種の乗員保護装置では、加速度センサにより得られた加速度信号に基づいて衝突判定を行い、衝突判定がなされるとエアバックやシートベルト・プリテンショナの点火装置を起動し、エアバックを膨脹させると共にシートベルトを巻き込んで乗員を保護する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した乗員保護装置は、基本的に加速度センサにより検知された加速度が予定の基準加速度を超えたことを条件に起動されるが、加速度の大小のみをパラメータとして衝突判定を行うと、必ずしも正確な衝突判定が行えない。このため、一般的には加速度の大小と共に、加速度信号の周波数成分も衝突判定の際のパラメータとして用いられる。
【０００４】
例えば、乗員への衝撃が極めて少ない低速度での衝突時には、乗員保護装置が起動されないようにすることが望ましい。一方、車両が障害物に対して斜めに衝突した場合、乗員に加わる加速度が前記低速での衝突時よりも大きくなって乗員保護装置を起動することが望ましい場合であっても、加速度センサによって検知される加速度が前記低速度での衝突時よりもさらに小さくなる場合がある。
【０００５】
このように、加速度センサによって検知される加速度と、乗員に実際に加わる加速度との相対関係は衝突形態によって逆転し得るため、従来技術では乗員保護装置が不必要に作動しないように、加速度信号に対して高速フーリエ変換処理を実行し、加速度信号の絶対値と周波数とに基づいて衝突判定を行なっていた。
【０００６】
しかしながら、高速フーリエ変換処理では三角関数演算や乗算を多数回実行しなければならない。したがって、短時間で正確な衝突判定を行うためには、高速演算処理の可能なマイクロプロセッサを使用せざるを得ず、衝突判定装置が高価なものとなってしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、簡単かつ安価な構成で正確な衝突判定を短時間で行えるようにした車両用衝突判定装置を提供することにある。
【０００８】
【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、加速度センサが加速度に応答して出力する加速度信号に基づいて衝突判定を行う車両用衝突判定装置において、加速度センサから出力された加速度信号を、そのレベルが小さいほど高い増幅率で増幅する増幅制御手段と、増幅された加速度信号の予定の周波数帯域を減衰させるフィルタ手段と、前記増幅制御手段による増幅率に応じて、前記フィルタ手段の動作を制御するフィルタ制御手段と、前記フィルタ手段の出力信号に基づいて衝突判定を行う衝突判定手段とを設け、前記フィルタ制御手段は、前記増幅制御手段による増幅率が低い場合には、前記フィルタ手段の減衰動作を制限するようにした。
【０００９】
上記した構成によれば、加速度信号は増幅制御手段によって十分に増幅される一方、増幅された加速度信号からは、フィルタ手段によって予定の周波数帯域が選択的に減衰される。したがって、当該フィルタ手段によって減衰させる予定の周波数帯域を、衝突時に検知される加速度が小さくないにもかかわらず乗員保護装置を起動させる必要のない衝突形態（例えば、低速度での正面衝突）に固有の周波数帯域と一致させれば、当該衝突形態における衝突判定を防止できる。
【００１０】
この際、上記とは逆に、衝突時に検知される加速度が大きくないにもかかわらず乗員保護装置を起動させることが望ましい衝突形態（例えば、斜め衝突）では、その際の加速度信号の周波数帯域が前記とは異なるのでフィルタ手段が実質的に機能しない。このため、衝突判定手段には増幅された加速度信号がそのまま入力され、衝突判定を確実に下せるようになる。
【００１１】
【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。
【００１２】
加速度センサ１０は、各車両ごとに所定の位置に固定され、加速度の大小に応答した電圧レベルの加速度信号Ｓ1 を出力する。Ａ／Ｄ変換機能部２０は、前記加速度センサ１０から出力された加速度信号Ｓ1 をデジタル信号Ｄ1 に変換して出力する。
【００１３】
増幅制御部３０は、前記加速度信号Ｄ1 のピーク値が予定の電圧レベルまで増幅されるように、前記加速度信号Ｄ1 を、そのレベルが小さいほど高い増幅率で増幅する。この増幅制御部３０は、デジタル信号Ｄ1 のピーク値に基づいて増幅率を決定する増幅率決定部３１と、前記デジタル信号Ｄ1 を前記決定された増幅率で増幅（変倍）する増幅部３２とによって構成される。
【００１４】
フィルタ４０は、増幅制御部３０から出力されたデジタル信号Ｄ2 の予定帯域（本実施形態では、１００〜２００Ｈｚ）のみを減衰して出力する。フィルタ制御部５０は、前記増幅制御部３０の増幅率決定部３１で決定された増幅率を入力され、増幅率が小さい場合には前記フィルタ４０の減衰動作を制限する。衝突判定部６０は、前記フィルタ４０の出力信号Ｄ3 に基づいて衝突判定を行い、衝突判定がなされると、エアバック７０やシートベルト・プリテンショナ８０の点火装置を起動して乗員を保護する。
【００１５】
図２は、車両の代表的な３つの衝突形態において前記加速度センサ１０から出力される加速度信号Ｓ1 の特徴および各衝突形態における衝突判定の是非を一覧表示した図である。
【００１６】
一般に、加速度信号Ｓ1 のピーク値が前記加速度センサ１０の最大定格（例えば、５０Ｇ）近傍の衝突判定レベル（例えば、４０Ｇ）にまで達する高速度での正面衝突では、加速度信号Ｓ1 の周波数帯域が５０〜２００Ｈｚの範囲となる。
【００１７】
また、乗員保護装置を起動させる必要のない（＜４０Ｇ）、例えば加速度信号のピーク値が３０Ｇを示す程度の低速度での正面衝突では、加速度信号Ｓ1 の周波数帯域が１００〜２００Ｈｚの範囲となる。
【００１８】
さらに、車両が障害物に斜めに衝突する斜め衝突では、乗員保護装置を起動させることが望ましい程の衝撃が乗員に加わる場合であっても、加速度信号Ｓ1 のピーク値は小さいレベル（例えば、１５Ｇ程度）までしか到達せず、その周波数帯域は１００Ｈｚ以下および２００Ｈｚ以上の範囲となってしまう。
【００１９】
以上のように、低速度での正面衝突と斜め衝突とを比較すると、乗員保護装置を起動させる必要のない低速度での正面衝突の方が、乗員保護装置を起動させることが望ましい斜め衝突の場合よりも加速度信号Ｓ1 のピーク値が大きくなる逆転現象が生じる。また、加速度信号Ｓ1 の周波数帯域は各衝突形態ごとに異なり、相互に重ならない。
【００２０】
このようなことから、本実施形態では、検知された加速度が十分に大きい場合（例えば、高速度での正面衝突）には、実質的に無条件で衝突判定を下すと共に、検知された加速度が十分には大きくない場合には、各加速度信号を後の衝突判定部において衝突判定が下される程度に十分に増幅すると共に、増幅された加速度信号を対象に、低速度での正面衝突に固有の周波数帯域１００〜２００Ｈｚのみを選択的に減衰させることで、前記低速度での正面衝突時と斜め衝突時との加速度信号レベルの逆転現象を解消するようにした。
【００２１】
図３は、上記した３つの代表的な衝突形態における図１の各部における加速度信号の波形を示した図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。また、ここでは加速度センサ１０として５０Ｇ対応の加速度センサ（検知可能な最大加速度の絶対値が５０Ｇ）を用い、衝突判定部６０が各乗員保護装置７０、８０を起動させる衝突判定レベルが４０Ｇであるものと仮定する。
【００２２】
(1) 高速度での正面衝突
車両が高速度で障害物に正面衝突し、その加速度信号のピーク値が衝突判定レベルである４０Ｇを超えると、前記増幅制御部３０の増幅率決定部３１は増幅率を“１”に決定する。このように、本実施形態では加速度センサ１０で検知された加速度のピーク値が衝突判定レベルを超えると、増幅制御部３０による増幅率が“１”（増幅せず）に設定される。
【００２３】
前記フィルタ制御部５０は、前記増幅率決定部３１で決定された増幅率に基づいてフィルタ４０の動作を制御し、上記したように増幅率が“１”であると、フィルタ４０に対してフィルタ処理を禁止する。したがって、増幅制御部３０から出力された加速度信号は、いずれの周波数帯域も減衰されることなく衝突判定部６０へ入力される。衝突判定部６０は加速度信号のレベルを判定し、ここでは衝突判定レベルである４０Ｇを超えているのでエアバック７０およびシートベルト・プリテンショナ８０の各点火装置を起動する。
【００２４】
(2) 低速度での正面衝突
車両が低速度で障害物に衝突し、その加速度信号のピーク値が衝突判定レベルである４０Ｇ以下の３０Ｇであると、前記増幅制御部３０の増幅率決定部３１は増幅率を“１．３３”（＝４０Ｇ／３０Ｇ）に決定する。このように、本実施形態では加速度信号のピーク値が衝突判定レベルを下回ると、ピーク値が少なくとも衝突判定レベル（４０Ｇ）まで到達するように、前記増幅制御部３０における増幅率が決定される。
【００２５】
フィルタ制御部５０は、前記増幅率決定部３１で決定された増幅率が“１”より大きい、すなわち加速度信号が増幅されていると、フィルタ４０に対して周波数帯域１００〜２００Ｈｚに対するフィルタ処理を指示する。したがって、増幅制御部３０から出力された加速度信号は、フィルタ４０によって１００〜２００Ｈｚの周波数帯域を減衰される。
【００２６】
上記したように、低速度での正面衝突において検知される加速度信号の周波数帯域は１００〜２００Ｈｚなので、フィルタ４０から出力される加速度信号のレベルが非常に小さくなる。このため、衝突判定部６０では非衝突と判定され、エアバック７０およびシートベルト・プリテンショナ８０は起動されない。
【００２７】
(3) 斜め衝突
車両が障害物に対して斜めに衝突し、その加速度信号のピーク値が衝突判定レベル以下の１５Ｇであると、前記増幅制御部３０の増幅率決定部３１は増幅率を“２．６７”（＝４０Ｇ／１５Ｇ）に決定する。フィルタ制御部５０は、前記増幅率決定部３１で決定された増幅率が“１”よりも大きいので、フィルタ４０に対して前記周波数帯域１００〜２００Ｈｚに対するフィルタ処理を指示する。したがって、増幅制御部３０から出力された加速度信号は、フィルタ４０によって１００〜２００Ｈｚの周波数帯域を減衰される。
【００２８】
ところが、上記したように斜め衝突では、加速度信号の周波数帯域が１００Ｈｚ以下および２００Ｈｚ以上なので、フィルタ４０は実質的に機能せず、加速度信号のレベルは増幅後の高レベル（衝突判定レベル）を維持したまま衝突判定部６０へ入力されることになる。したがって、衝突判定部６０は衝突判定を下し、エアバック７０およびシートベルト・プリテンショナ８０を起動する。
【００２９】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、衝突時に検知される加速度が大きくないにもかかわらず乗員保護装置を起動させることが望ましい第１の衝突形態（斜め衝突）での加速度信号が、衝突時に検知される加速度が小さくないにもかかわらず乗員保護装置を起動させる必要のない第２の衝突形態（低速度での正面衝突）での加速度信号のレベルを上回るように、検知された加速度信号を一様に増幅すると共に第２の衝突形態に固有の周波数帯域のみを選択的に減衰するので、第１の衝突形態での加速度信号レベルが第２の衝突形態での加速度信号レベルよりも大きくなる。
【００３０】
したがって、衝突判定部では入力される加速度信号の大小のみに基づいて衝突判定を正確に行えるようになり、簡単かつ安価な構成で正確な衝突判定を短時間で行える車両用衝突判定装置を提供することが可能になる。
【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】車両の代表的な３つの衝突形態において加速度センサから出力される加速度信号の特徴および各衝突形態における衝突判定の是非を一覧表示した図である。
【図３】図１の各部の信号波形を３つの代表的な衝突形態ごとに示した図である。
【符号の説明】
１０…加速度センサ、２０…Ａ／Ｄ変換部、３０…増幅制御部、４０…フィルタ、５０…フィルタ制御部、６０…衝突判定部、７０…エアバック、８０…シートベルト・プリテンショナ

Claims (1)

1. 加速度センサが加速度に応答して出力する加速度信号に基づいて衝突判定を行う車両用衝突判定装置において、
   加速度センサから出力された加速度信号を、そのピーク値が小さいほど高い増幅率で増幅する増幅制御手段と、
   増幅された加速度信号の予定の周波数帯域を減衰させるフィルタ手段と、
   前記増幅制御手段による増幅率に応じて、前記フィルタ手段の動作を制御するフィルタ制御手段と、
   前記フィルタ手段の出力信号に基づいて衝突判定を行う衝突判定手段とを具備し、
   前記フィルタ制御手段は、前記増幅制御手段による増幅率が低い場合には、前記フィルタ手段の減衰動作を制限することを特徴とする車両用衝突判定装置。

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