JP4671795B2 - 動的に決定される閾値を用いた車両拘束装置の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに関し、より詳細には、乗員拘束装置を作動させる車両制御システムに関する。

エアバッグやシートベルトのような拘束装置は、一般に、衝突又は衝突の可能性のある期間に、車両の乗員を傷害から守るために作動させられる。作動及び活性化の正確性及び瞬時性は、拘束装置の有効性の要素である。

幾つかの拘束装置は、自動車の様々な位置で測定された加速度を処理するアルゴリズムを用いて制御される。測定された加速度は、（速度をもたらす）積分、測定された加速度の二乗の和、測定された加速度の傾き、及びそれに類するもののような様々な関数を用いて分析される。関数の出力は、閾値と比較される。閾値と交差した場合に、拘束装置が作動させられる。

衝突の重大性は、一般に、衝突期間に車両において散逸されるエネルギーと関係する。衝突の重大性が低い場合、拘束装置は、作動される必要はないかもしれない。衝突の重大性が高い場合、拘束装置が作動されなければならない。

１つの実施の形態において、本発明は、加速度センサー又は加速度計からの信号を処理して衝突のエネルギーを概算する、作動システム又は拘束装置制御システムを提供する。概算値は、その後、車両の特性に基づき得る動的に決定された閾値と比較され、乗員拘束装置が作動されるべきか否かが決定される。

１つの実施の形態において、本発明は、車両の拘束装置の制御方法を提供する。該方法は、加速度、又は車両の加速度を表す又は示すものを検知するステップと、加速度から、衝突期間に車両において散逸されるエネルギーを示すエネルギー値を決定するステップとを含む。該方法は、また、加速度から、変換された加速度を決定するステップと、変換された加速度に基づいて閾値を取り出すステップと、エネルギー値が閾値を超える場合に拘束装置を作動させるステップとを含む。

もう１つの実施の形態は、車両の拘束装置の制御方法を含む。該方法は、車両の加速度を示す第１の信号を感知するステップと、加速度を示す第１の信号から第２の信号を決定するステップとを含む。該方法は、また、第１の信号及び第２の信号に基づいて確立される閾値を取り出すステップと、第２の信号を閾値と比較するステップと、比較に基づいて拘束装置を作動させるステップとを含む。

更に他の実施の形態は、車両の拘束装置を制御する装置を提供する。該装置は、車両加速度を示す値を有する複数の車両状態を感知するセンサーと、累算値を取得するために値を累算する累算器とを備える。該装置は、また、累算値を変換値に変換する変換器と、累算値が変換値から決定された閾値を超える場合に拘束装置を作動させる信号生成器とを備える。

更に他の実施の形態は車両を提供する。該車両は、拘束装置と、車両加速度を示す複数の値を感知するセンサーと、車両加速度を示す値に基づいて第１の信号及び第２の信号を生成する変換器とを備える。該車両は、また、第１の信号を、第１及び第２の信号に基づく閾値と比較する比較器を有するプロセッサを備える。次いで、プロセッサは、第１の信号が閾値を超える場合に作動信号を生成する。拘束装置は、作動信号を受信すると作動するよう構成される。

本発明の任意の実施の形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の詳細な説明に記載され、添付の図面に示された構成要素の構造及び配置の細部に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施の形態をとることが可能であり、様々な方法で実施又は実行され得る。また、本明細書で利用される表現及び用語は、説明のために利用されるものであり、限定とみなされるべきではない。本明細書における「含む」、「備える」又は「有する」並びにそれらの変形の利用は、その後に列挙されるアイテム及びその均等物だけではなく、更なるアイテムをも含むことを意味する。特に限定されない場合、「接続する」、「結合する」及び「取り付ける」並びにそれらの変形は、本明細書において広い意味で用いられ、直接及び間接の接続、結合及び取り付けを包む。更に、「接続する」及び「結合する」という用語並びにそれらの変形は、物理的又は機械的な接続又は結合に限定されない。

実施の形態の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面を検討することにより、当業者にとって明らかになる。

図１は、車両１００の概略的な平面図を示す。車両１００は、４つの車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄを有する。車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄは、図示される通り、２つの軸１０８Ａ及び１０８Ｂに接続される。４つの車輪は、複数の車輪速度センサー１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ及び１１２Ｄによりモニターされる。車輪速度センサー１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ及び１１２Ｄは、電子処理ユニット（「ＥＣＵ」）１１６に結合される。車両１００は、また、フロント・バンパー・センサー１２０、リア・バンパー・センサー１２４、複数の側面衝撃センサー１２８、及び加速度計１３０Ａ及び１３０Ｂのような他のセンサーを含む。車輪速度センサー１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ及び１１２Ｄ、フロント・バンパー・センサー１２０、リア・バンパー・センサー１２４、複数の側面衝撃センサー１２８、及びセンサー１３０Ａ及び１３０Ｂは、一般に、独立のセンサーとして示される。これらのセンサー１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１２０、１２４、１２８、１３０Ａ及び１３０Ｂは、また、例えばＥＣＵ１１６に結合され得るセンサー・アレイのような、複数のセンサー・アレイ内の複数のセンサーを含み得る。温度センサーのような他の種別のセンサーもまた、車両１００において利用され得る。

車両１００は、また、フロント・エアバッグ１３２及びサイド・エアバッグ１３６のような複数の拘束装置を含む。図１はエアバッグ拘束装置だけを示すが、車両１００において、シートベルトテンショナー、及び頭部並びに胸部のエアバッグのような、他の種別の拘束装置が利用され得る。

１つの実施の形態において、制御システム２００（図２）は、非作動衝突状態と作動衝突状態とを区別するために利用される。制御システム２００は、センサー１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ及び１１２Ｄ、フロント・バンパー・センサー１２０、リア・バンパー・センサー１２４、側面衝撃センサー１２８、及びセンサー１３０Ａ並びに１３０Ｂを含むセンサー・アレイ２０４からの入力を受信する。

１つの実施の形態において、センサー１３０Ａ及び１３０Ｂのそれぞれは、車両１００の特定の状態を検知及びモニターする。例えば、センサー１３０Ａ及び１３０Ｂは、車両１００が経験した加速度を示す車両の状態を感知するために利用される。幾つかの実施の形態において、センサー１３０Ａ及び１３０Ｂは、車両１００の運動のような車両状態を検知する。感知された状態は、車両１００の加速度を示す校正信号に変換及び加工される。センサー１３０Ａ及び１３０Ｂが任意の校正回路又はマイクロプロセッサを備える場合、運動は、センサー１３０Ａ及び１３０Ｂの内部で、校正された形態に変換され得る。そうではない場合、状態は、本技術分野において既知の方法で、他の外部処理により校正信号に加工され得る。更に、フロント・バンパー・センサー１２０、リア・バンパー・センサー１２４、側面衝撃センサー１２８のような他のセンサーが、衝突のような事象を検知又は感知するために利用され得る。以下において、センサー１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１２０、１２４、１２８、１３０Ａ、１３０Ｂ、又はセンサー・アレイ２０４により出力された信号の値を、集合的に、感知された値又は値と呼ぶ。

ＥＣＵ１１６は、センサー・アレイ２０４から値を受信するプロセッサ２１２を含む。プロセッサ２１２は、センサー・アレイ２０４からの値をハイパス・フィルター２１４でフィルター処理し、メモリ２１６に蓄積されたプログラムに従って値を処理する。メモリ２１６は、プロセッサ２１２の外部にあるように示されているが、プロセッサ２１２の内部にあってもよい。同様に、ハイパス・フィルター２１４はプロセッサ２１２の内部にあるように示されているが、プロセッサ２１２の外部にあってもよい。更に、プロセッサ２１２は、汎用マイクロコントローラ、汎用マイクロプロセッサ、専用マイクロプロセッサ又はコントローラ、信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、又はそれに類するものであっても良い。幾つかの実施の形態において、上記の制御システム２００及びその機能は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、及びそれに類するものの組合せにより実現される。より詳細には、図２に示すように、プロセッサ２１２は（以下に説明する）他のモジュールと通信する。これらのモジュールは、ハードウェアで実現されるかのように示されるが、これらのモジュールの機能は、例えばメモリ２１６に蓄積されてプロセッサ２１２により実行され得るようなソフトウェアで実現されてもよい。

幾つかの実施の形態において、ハイパス・フィルター２１４は、運動センサー１３０Ａ及び１３０Ｂからの加速度値又は信号をフィルター処理する。加速度信号の、カットオフ周波数より上の周波数成分は、ハイパス・フィルター２１４を通過できる。幾つかの実施の形態において、ハイパス・フィルター２１４は、特定の車両及び要件に対して変更及び調整され得る調整可能カットオフ周波数を有する。例えば、測定された加速度は、まずローパス・フィルター処理された加速度を求めるために、所定のウィンドウ内で離散積分及び正規化される。ローパス・フィルター処理された加速度は、その後、感知された加速度から減算されて、ハイパス・フィルター処理された加速度が求められる。

ハイパス・フィルター２１４からのフィルター処理された加速度は、絶対値モジュール２２０で受信される。具体的に、絶対値モジュール２２０において、個々のフィルター処理された加速度の絶対値が取得される。累算器２２４は、次に、或る期間又は所定の時間ウィンドウに渡って感知された連続する絶対値を加算又は累算する。例えば、幾つかの実施の形態において、第１のフィルター処理された加速度及び第２のフィルター処理された加速度が累算器２２４で受信された後に、第１及び第２の加速度が加算されて、車両１００において散逸されるエネルギーを示す値が求められる。累算された値は、一般に、衝突期間のエネルギー・エンベロープ、又は車両１００において散逸されるエネルギーを示す。加速度の絶対値を累算することにより、車両において散逸されるエネルギーが示されるが、フィルター処理された加速度の二乗を加算するような他のエネルギー決定手法が利用されてもよい。

変換器２２８は、加速度モジュール２２０からのフィルター処理され絶対値化された加速度を、少なくとも１つの変換値に変換する。幾つかの実施の形態において、変換器２２８は、改良された加速度を所定の量子化分解能で標本化又は量子化する量子化器２３２を含む。例えば、幾つかの実施の形態において、０ｍｓ^−２から２．９９ｍｓ^−２の加速度量は、３ｍｓ^−２の量子化分解能において標本化又は量子化され、０ｍｓ^−２の変換値が得られる。同様に、３ｍｓ^−２から６ｍｓ^−２の加速度量は、同様の量子化分解能において標本化又は量子化され、３ｍｓ^−２の変換値が得られる。幾つかの他の実施の形態において、変換器２２８は、フィルター処理された加速度を更にフィルター処理して車両１００の速度を示し得る変換値を求めるローパス・フィルター２３６を含む。

更に幾つかの他の実施の形態において、変換器２２８は、量子化器２３２と類似する方法で所定の変換値を求めるためにフィルター処理された加速度をマッピングするマッパー（ｍａｐｐｅｒ）２４０を含む。幾つかの実施の形態において、マッパー２４０に利用されるマッピングされた変換値は、メモリ２１６のルックアップ・テーブルに格納される。幾つかの実施の形態において、マッパー２４０に利用されるマッピングされた変換値は、メモリ２１６に格納されたマッピング公式により決定される。例えば、０ｍｓ^−２から２．９９ｍｓ^−２の加速度量は、１．５ｍｓ^−２の変換値が求められるようマッピングされ得る。同様に、３ｍｓ^−２から６ｍｓ^−２の加速度量は、４．５ｍｓ^−２の変換値が求められるようマッピングされ得る。そのような場合、マッピングされた変換値１．５ｍｓ^−２及び４．５ｍｓ^−２は、メモリ２１６に蓄積され、又は、利用中のアプリケーションに依存する所定のマッピング公式を用いてプロセッサ２１２により決定される。更に幾つかの他の実施の形態において、変換器２２８は、量子化器２３２、ローパス・フィルター２３６、及びマッパー２４０の組合せを利用して、変換値を決定する。更に他の実施の形態において、変換器２２８は、積分器を用いて加速度値を積分し、車両１００の速度を示す変換値を取得する。

変換器２２８からの変換値が取得されると、変換値は、メモリ２１６のルックアップ・テーブルから閾値を取り出すために利用される。閾値は、一般に、変換値と対応する。幾つかの実施の形態において、プロセッサ２１２は、変換値を、対応する閾値が格納されるメモリ２１６のメモリ・アドレスに処理及び加工する。その後、メモリ２１６から閾値が取り出される。幾つかの他の実施の形態において、信号生成器２１４は、変換値を、対応する閾値が格納されるメモリ・アドレスに処理及び加工し、メモリ２１６から閾値を取り出す。即ち、ルックアップ・テーブル２１６は、変換器２２８によって利用される変換に基づいて経験的に決定された複数の変換値を含む。

図２Ａは、ハイパス・フィルター２１４、絶対値モジュール２２０及び累算器２２４を用いて、車両１００において散逸されるエネルギーを示す値を算出する、第１の例としてのシステム２５０を示す。ハイパス・フィルター２１４’において加速度がフィルター処理されると、フィルター処理された加速度は、絶対値モジュール２２０’において絶対値化され、幾つかの改良された加速度が求められる。改良された加速度は、期間Ｔ_ｗｉｎに渡り累算器２２４’で累算される。同様に、図２Ｂは、ハイパス・フィルター２１４’’、絶対値モジュール２２０’’及び累算器２２４’’を用いて、車両１００において散逸されるエネルギーを示す値を算出する、第２の例としてのシステム２５４を示す。その場合、ハイパス・フィルター２１４’’は、直接型構成のローパス・フィルター２５８により実現される。この場合、ローパス・フィルター２５８は、Ｔ_ＦＩＲの積分期間を有する積分器２６２と、−１／Ｔ_ＦＩＲの利得を有する増幅器２６６とを含む。ローパス・フィルター処理された加速度は、次に、加算器２７０において加速度に加算され、複数のフィルター処理された加速度が求められる。フィルター処理された加速度は、絶対値モジュール２２０’’で絶対値化され、幾つかの改良された加速度が求められる。改良された加速度は、次いで、累算器２２４’’において、期間Ｔ_ｗｉｎに渡り累算される。もちろん、利用中のアプリケーションに応じて、カスケードの実現形態のようなハイパス・フィルターの他の実現形態も利用され得る。

図３は、作動閾値プロット図３００を示す。変換値はｘ軸３０４に沿って測定され、累算値はｙ軸３０８に沿って測定される。曲線３１２は、変換値及び累算値に基づいて拘束装置が作動される作動イベント又は衝突を示す。曲線３１６は、変換値及び累算値に基づいて拘束装置が動作しないようにされる非作動イベント又は衝突を示す。曲線３２０は、メモリ２１６に蓄積され得る例としての閾値を示す。幾つかの実施の形態において、閾値曲線３２０は、全ての非作動イベントが閾値曲線３２０より下になるよう調整される。一般に、閾値曲線３２０は、異なる回数に渡り累算された累算値、特定の数の状態又は加速度に渡り累算された累算値、累算値から生成された変換値、及びそれに類するものから動的に決定される。例えば、第１の累算値が、第１の時間期間に渡り複数の改良された加速度を累算することにより求められ、第２の累算値が、第２の時間期間に渡る改良された加速度から求められ得る。このように、２つの累算から決定された累算値は異なるため、異なる変換値及び異なる閾値がもたらされる。閾値が超えられると、作動イベント又は衝突が識別される。より詳細には、幾つかの実施の形態において、各変換値に対して、メモリ２１６のルックアップ・テーブルを探索することにより、関連する作動累積値が決定される。更に、ルックアップ・テーブルは、一般に、衝突試験期間中に決定される加速度データを用いて校正される。幾つかの実施の形態においては、非作動衝突に対する加速度データも記録される。

図２に戻って、取り出された閾値が、信号生成器２４４において、累算器２２４からの累算値と比較される。幾つかの実施の形態において、信号生成器２４４は、累算値を取り出された閾値と比較する比較器２４８を含む。信号生成器２４４は、変換値から決定された取り出された閾値を累算値が超えた場合に、即ち作動衝突が識別された場合に、拘束装置２０８を作動させる。具体的に、信号生成器２４４は、累算値が取り出された閾値を上回る場合に、拘束装置を作動する作動信号を生成する。また、信号生成器２４４は、累算値が取り出された閾値より低い場合に、拘束装置を動作させなくする動作不能信号を生成する。

幾つかの実施の形態において、信号生成器２４４は、累算値が取り出された閾値を上回る場合に活性化信号又は作動信号のみを生成し、そうではない場合に動作不能信号を生成しない。このように、拘束装置を作動させる他の作動手法もまた利用され得る。例えば、更に幾つかの他の実施の形態において、信号生成器２４４は、また、他の作動アルゴリズムにより生成された信号と比較器２４８の出力との組合せに基づいて、活性化信号又は作動信号を生成する。即ち、追加の作動手法からの信号が、信号生成器２４４において組み合わされ、処理されて、最終的な作動の決定に至る。

図４は、幾つかの実施の形態において発生する、ソフトウェア、ファームウェア又はハードウェアにより実行され得る処理を更に説明するフローチャート４００を含む。図示する通り、センサーは、加速度及び他のパラメータを感知する。これは、ブロック４０４に示される。ブロック４０８に示すように、加速度のような車両状態は、（先に説明した通り）ハイパス・フィルター処理され、フィルター処理された加速度が求められる。フィルター処理された加速度は、次に、絶対値モジュール２２０で処理されて、ブロック４１２に示されるように、フィルター処理された加速度の絶対値が求められる。加速度の絶対値は、累算される（ブロック４２０）。累算値は、車両１００において散逸されるエネルギーを示す。ブロック４０４からの加速度の値は、ブロック４１６に示される通り、複数の変換された加速度又は変換値に同様に変換される。これは、上記の手法と同様の方法で実行される。変換値は、ブロック４２４において、メモリ２１６に格納されたテーブル４２８から閾値を取り出すために利用される。ブロック４２４で取り出された閾値は、次に、ブロック４３２において累算値と比較される。累算値が取り出された閾値を上回る場合、ブロック４３６において作動信号が生成される。累算値が取り出された閾値より低い場合、ブロック４４０において動作不能信号が生成される。

本発明の様々な特徴は、添付の特許請求の範囲に示される。

図１は、車両の概略的な平面図である。 図２は、図１の車両における制御システムのブロック図である。 図２Ａは、図１の車両における制御システムのブロック図である。 図２Ｂは、図１の車両における制御システムのブロック図である。 図３は、作動閾値のグラフである。 図４は、本発明の実施の形態において実行される処理のフローチャートである。

Claims (8)

1. 車両の拘束装置を制御する装置であって、
   車両加速度を示す値を有する複数の車両状態を感知するよう構成されたセンサーとであって、その感知された値はハイパス・フィルターによりフィルター処理され、
   車両加速度を示す、その感知されフィルター処理された値の各々に対する絶対値を決定するよう構成された絶対値モジュールと、
   累算値を求めるために、前記感知されフィルター処理された値の各々に対する絶対値を累算するよう構成された累算器と、
   前記感知されフィルター処理された値の各々に対する前記絶対値を変換値に変換するよう構成された変換器と、
   前記累算値が前記変換値及び異なる回数に渡って累算された前記累算値から動的に決定された閾値を超える場合に、前記拘束装置を作動させるよう構成された信号生成器と、
   前記閾値を記憶可能なメモリと、
   を備え、前記変換値は前記絶対値を量子化すること、前記絶対値をマッピングすること、又は前記絶対値をローパス・フィルター処理することのうち１又は複数により決定される装置。
2. 請求項１記載の装置であって、前記累算値が前記変換値及び前記累算値から決定された前記閾値を下回る場合に、前記信号生成器が前記拘束装置を動作させないようにする装置。
3. 請求項１記載の装置であって、更に、前記感知された値をフィルター処理するよう構成されたハイパス・フィルターを備える装置。
4. 請求項１記載の装置であって、前記変換器が、更に、前記変換値を求めるために、
   前記絶対値モジュールと結合され、前記感知された値のそれぞれに対する絶対値をローパス・フィルター処理するよう構成されたローパス・フィルターと、
   前記絶対値モジュールと結合され、前記感知された値のそれぞれに対する絶対値をマッピングするよう構成されたマッパーと、
   前記絶対値モジュールと結合され、前記感知された値のそれぞれに対する絶対値を量子化するよう構成された量子化器と、
   のうちの少なくとも１つを備える装置。
5. 請求項１記載の装置であって、前記信号生成器が、前記累算値と、前記変換値及び前記累算値から決定された前記閾値とを比較するよう構成された比較器を備える装置。
6. 請求項１記載の装置であって、前記センサーが加速度計を含む装置。
7. 請求項１記載の装置であって、更に、前記センサーと結合され、前記変換値を受信して前記閾値を取り出すよう構成されたプロセッサを備える装置。
8. 請求項１記載の装置であって、前記絶対値をマッピングすることは、マッパーにより前記メモリに記憶されたマッピング公式を用いて実行される装置。

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