JP2007509794A - 制御装置および加速度センサ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、制御装置もしくは加速度センサ装置に関する。この場合、制御装置は電子的な安全スイッチを有しており、この安全スイッチはプロセッサとは無関係に、加速度センサ装置の信号に依存して乗員保護手段を駆動制御する出力段の動作を許可し、プロセッサは加速度センサ装置の信号に依存して出力段を駆動制御する。安全スイッチは積分された加速度信号を評価する。

Description

本発明は、独立請求項の上位概念に記載の制御装置ないしは加速度センサ装置に関する。

DE 100 57 916 C2により、電子安全スイッチを備えた乗員保護手段を駆動制御する制御装置が知られており、この場合、安全スイッチはプロセッサには依存せずに別個に加速度センサ装置の信号に依存して出力段を動作可能状態にする。プロセッサはこの信号に依存して、出力段が駆動制御されひいては乗員保護手段が駆動制御されるか否かを判定する。これによりハードウェアには依存しない妥当性ないしは合理性のチェックおよび冗長性が得られる。

発明の利点
これに対し、独立請求項に記載の特徴を備えた本発明による制御装置もしくは本発明による加速度センサ装置のもつ利点とは、安全スイッチがすでに積分された加速度信号を評価することである。なぜならば加速度センサ装置自体が加速度信号を積分するからである。この目的で有利には加速度センサ装置内に積分器が設けられており、この積分器は加速度センサにより発せられる１つまたは複数の加速度信号を積分する。これにより得られる利点とは、プロセッサにおいて、つまり制御装置内のマイクロコントローラにおいて、積分器を省くことができ、それによってマイクロコントローラがいっそう単純に構成されることである。しかも、すでに積分されている加速度信号を安全スイッチが評価できるようになり、したがって加速度信号よりも良好な評価が可能となる。さらに、安全スイッチ自体に積分器あるいは加速度信号平滑化を実現するフィルタを設けることも避けられる。殊にこれによって、生じる可能性のある衝突に対する妥当性をいっそう精確に検出できるようになる。つまり加速度信号を安全スイッチが検査するならば、短期間の加速度ピークによっても制御装置内の出力段が動作許可状態に至らぬよう、安全スイッチが信号を比較する際に用いる閾値をできるかぎり高く設定する必要がある。これに対し積分された加速度信号であると、閾値をそれ相応に低くセットすることができ、これによっていっそう精確な合理性チェックないしは妥当性チェックを達成することができ、したがってそれほど大きい加速度信号をもたらさないトリガケースであっても、出力段の動作がそれにもかかわらず許可されることになる。

従属請求項には、独立請求項に記載された制御装置および加速度センサ装置の有利な実施形態が示されている。

殊に有利には、加速度センサ装置自体が積分器を有しており、したがってケーシング内にこの前処理手段がいっしょに収容されている。付加的にハイパスフィルタ処理手段を設けることができ、これはアナログまたはディジタルで実装されている。有利にはこのハイパスフィルタ処理手段は、発生する可能性のある加速度センサのオフセットドリフトを補償する目的で設けられる。この目的でたとえば、１〜２Ｈｚの１次のハイパスフィルタを後段に接続することができる。これはたとえば未舗装路走行ないしは砂利道走行において有用となる可能性がある。

図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下で詳細に説明する。

図1は、本発明による制御装置のブロック回路図である。

図２は、加速度センサ装置の第１のブロック回路図である。

図３は、加速度センサ装置の第２のブロック回路図である。

図４は信号と時間の関係を示すダイアグラムである。

図５は信号と時間の関係を示す別のダイアグラムである。

発明の詳細な説明
エアバッグ制御装置におけるセンサ信号の冗長的な評価は以前から稼働されているものであり、その目的はエアバッグ、シートベルトテンショナまたはセーフガードボーのような乗員保護手段の駆動制御における高度な安全性を実現するためである。以前は主として機械的なスイッチが用いられており、これはたとえば出力段への電流経路中に配置されていて、それ相応に大きい加速度が生じたときにこの電流経路が導通接続されるように構成されていた。ただし電子的な安全スイッチが用いられることも多くなってきている。このような電子安全スイッチは、センサ信号の評価を行えるような電子構造を有している。したがってこのような電子構造はスイッチ機構または計算機構と非常に類似している。
そこで本発明の提案によれば、加速度センサがすでに積分された加速度信号を送出し、ついで安全スイッチがプロセッサと並行して積分されたこの加速度信号を評価する。これによってプロセッサまたはマイクロコントローラに対し加速度信号を積分する煩雑な機能が省かれ、したがってそれらをもっと簡単に構成することができ、安全スイッチは積分された加速度信号に基づき、衝突が発生しか否かについてセンサ信号をいっそう精確に評価できる。

図１には本発明による制御装置のブロック図が示されている。制御装置ＳＧのケーシングには加速度センサＳが設けられており、これによって少なくとも車両長手方向において加速度を捉えることができる。加速度センサＳを車両横断方向において加速度を捕捉できるように構成することもできる。この目的で、車両長手方向および車両横断方向において、あるいはこれに対し所定の角度の方向において、センサ素子が応答するように構成することができる。また、車両垂直方向において加速度に応答するセンサも使用できる。このようなセンサを、たとえばロールオーバ検出用にＢピラーおよび／またはＣピラーに組み込んでおくことができる。センサＳは、データ出力側を介してマイクロコントローラＣおよび電子安全スイッチＳＣＯＮと接続されている。マイクロコントローラμＣは、第２のデータ入力側を介してインタフェースコンポーネントＩＦから信号を受け取る。データ出力側を介して、マイクロコントローラμＣは出力段コンポーネントＦＬＩＣと接続されている。
制御装置ＳＧ内のコンポーネントとマイクロコントローラμＣとの間の通信は、有利にはいわゆるＳＰＩ（シリアルペリフェラルインタフェースバス）を介して実行される。このバスはマスタ・スレーブバスとして組織されており、ここでマイクロコントローラμＣはマスタであり、接続されているコンポーネントはスレーブである。ただしインタフェースコンポーネントＩＦの信号は、マイクロコントローラμＣだけでなく、安全スイッチのＳＣＯＮの第２のデータ入力側へも供給される。安全スイッチＳＣＯＮは、データ出力側を介して出力段コンポーネントＦＬＩＣと接続されている。インタフェースコンポーネントＩＦには、制御装置ＳＧの外部で周辺センサＰＡＳと接続されている。一例としてこの図にはただ１つのコンポーネントＰＡＳしか描かれていないが、車両内のもっと多くのコンポーネントが組み込まれている可能性がある。加速度センサＰＡＳをたとえば、Ｂピラーにおける側面衝突センシングのために配置させることができるし、正面衝突センサとして冷却グリルに配置させることもできる。ここでは見やすくするため、やはり制御装置ＳＧ内に設けられている他のコンポーネントは描かれていない。ただしそれらのコンポーネントは本発明の説明にとって重要ではない。この場合、出力段コンポーネントＦＬＩＣには個々のエアバッグ、シートベルトテンショナ、セーフガードボーのための点火回路が接続されている。

次に、この装置の機能について説明する。

センサＳとセンサＰＡＳを介して、事故に起因して車両が受ける加速度が測定され、ついでそれらのセンサ信号が積分された加速度信号としてセンサＳおよびセンサＰＡＳから送出される。センサＳおよびセンサＰＡＳからのセンサ信号は、それぞれプロセッサμＣおよび安全コンポーネントすなわち安全スイッチＳＣＯＮにより互いに無関係に評価される。プロセッサμＣにおいて複雑なトリガアルゴリズムが実行され、このアルゴリズムによれば信号分析に基づき、乗員保護手段をトリガすべきか否か、およびどの乗員保護手段をトリガすべきかが決定される。これと並行して、安全スイッチＳＣＯＮはセンサ信号を単純な一定の閾値を用いて評価する。単純なアルゴリズムを安全スイッチＳＣＯＮにおいて実行させることも可能である。さらに、安全スイッチＳＣＯＮがプロセッサμＣに対するウォッチドック機能を実行することも可能である。ただしこれらについてはここでは示さない。さて、本発明にとって重要であるのは、センサＳとセンサＰＡＳが積分された加速度信号をすでに送出するので、プロセッサμＣ自体は積分自体を実行する必要がなく、安全スイッチＳＣＯＮは積分されたそれらの信号に基づき閾値との比較を行うことができ、つまりはプロセッサμＣによるトリガ判定の合理性チェックないしは妥当性チェックをいっそう精確に実行することができる点にある。安全スイッチＳＣＯＮがこのようなトリガケースを識別すると、この安全スイッチＳＣＯＮは出力段コンポーネントＦＬＩＣをイネーブル状態にしてその動作を許可し、その結果、プロセッサμＣの点火命令が発生したときに出力段が導通接続可能となって、点火電流を通流させることができるようになる。

図２には第１の実施例として、センサＳまたはセンサＰＡＳの内部構造が説明されている。センサ素子２０は信号を増幅器２１へ送出し、これによって信号が増幅される。この場合、センサ素子２０をたとえば薄膜またはフィンガ構造体とすることができる。ただし、加速度を捕捉するために他のコンセプトを用いることもできる。増幅された信号はその後、増幅器２１からアナログ／ディジタルコンバータ２２へ送出される。アナログ／ディジタルコンバータ２２はセンサ信号のディジタル化を実行する。ディジタル化されたセンサ信号は、ついでコンポーネント２３において積分される。次にコンポーネント２４において、電子的なハイパスフィルタ処理が行われる。このハイパスフィルタ処理は、発生する可能性のあるセンサのオフセットドリフトを補償する目的で必要とされる。つまりこの種のハイパスフィルタ処理を行わないならば、トリガケースが生じていなくてもセンサにおける上述のオフセットドリフトによってトリガ信号が引き起こされるおそれがある。

図３には第２の実施例として、センサＳまたはセンサＰＡＳの内部構造が説明されている。この場合、センサ素子２０に対応するセンサ素子３０が、やはり増幅器２１に対応する増幅器３１と接続されている。増幅器３１の増幅された出力信号は積分器３２によってアナログで積分され、ついでハイパスフィルタ処理部３３において、オフセットドリフトを消去する目的でアナログハイパスフィルタによりフィルタリングされる。このようにして処理された信号はその後、アナログ／ディジタルコンバータ３４においてディジタル化され、したがってこのような信号をセンサＳもしくはセンサＰＡＳからダイレクトに送出させることができ、プロセッサμＣおよび安全スイッチＳＣＯＮによって評価することができる。図２による実施例と図３による実施例をさらに混合させた形態も可能である。

図４には、車両衝突時のセンサＳもしくはセンサＰＡＳのセンサ信号が第１の信号−時間ダイアグラムとして示されている。横座標には時間が示されており、縦座標には信号が任意の単位で示されている。ここでは３０ｋｍ／ｈのポール衝突が扱われている。曲線４０は積分された加速度信号を表す一方、曲線４１は微分された積分信号であり、さらに曲線４２は元の加速度信号であるが、これは３６０Ｈｚの３ポールベッセルフィルタによりフィルタ処理されたものである。

つまり元のセンサ信号４２は３６０Ｈｚのローパスフィルタによりフィルタ処理され、２ｋＨｚ出サンプリングされる。ついでこれらの値が加算され、２Ｈｚでハイパスフィルタ処理される。次に信号は±４８０ＬＳＢ（１０ｂｉｔ）の分解能で伝送される。したがってマイクロコントローラμＣは、簡単な差分形成により信号４１である離散した加速度信号に遡ることができる。積分されたセンサ信号４０は、閾値に応じて１００〜２００ＬＳＢまでであれば加速度発生後約７〜９ｍｓまたは２〜５ｍｓで分解に至ることになる。元のセンサ信号をきわめて良好に再構成することができ、少なくとも信号においてトリガに関連する部分において良好に再構成することができる。その後、ハイパスフィルタ処理により僅かなオフセットのずれが生じる。ハイパスフィルタ処理は、センサの僅かなオフセットドリフトをフィルタリングして除去する目的で必要である。未舗装路走行ないしは砂利道走行に基づきハイパスフィルタ処理が検査された。図５にはその結果が示されている。ここでも信号−時間ダイアグラムが描かれており、この場合も横座標には時間が、縦座標には信号に関する任意の単位が記されている。曲線５０によりハイパスフィルタ処理を行っていない積分された加速度信号が示されており、曲線５１によりハイパスフィルタ処理を行った積分信号が、さらに曲線５２によりローパスフィルタ処理後の加速度信号が示されている。曲線５０によって表されているのは、ハイパスフィルタ処理を行わないとセンサのオフセットドリフトが留意されていないことからトリガに係わる信号が生成されてしまうのに対し、ハイパスフィルタ処理を行えばこのような未舗装路走行ないしは砂利道走行でもトリガに係わる信号は生成されないことである。

本発明による制御装置のブロック回路図 加速度センサ装置の第１のブロック回路図 加速度センサ装置の第２のブロック回路図 信号と時間の関係を示すダイアグラム 信号と時間の関係を示す別のダイアグラム

Claims (5)

1. 電子的な安全スイッチ（ＳＣＯＮ）が設けられており、該安全スイッチ（ＳＣＯＮ）はプロセッサ（μＣ）とは無関係に加速度センサ装置（Ｓ，ＰＡＳ）の信号に依存して出力段（ＦＬＩＣ）の動作を許可し、前記プロセッサ（μＣ）は前記加速度センサ装置（Ｓ，ＰＡＳ）の信号に依存して前記出力段（ＦＬＩＣ）を駆動制御する、
   乗員保護手段を駆動制御するための制御装置（ＳＧ）において、
   前記安全スイッチ（ＳＣＯＮ）は前記加速度センサ装置（Ｓ，ＰＡＳ）の信号として、積分された加速度信号を評価することを特徴とする、
   乗員保護手段を駆動制御するための制御装置。
2. 請求項１記載の制御装置において、
   前記加速度センサ装置（Ｓ，ＰＡＳ）は加速度信号を積分するための積分器を有することを特徴とする制御装置。
3. 請求項１または２記載の制御装置において、
   前記積分された加速度信号をフィルタ処理するためにハイパスフィルタ（２４，３３）が設けられていることを特徴とする制御装置。
4. ケーシングを備えた加速度センサ装置において、
   前記ケーシング内に加速度信号を積分するための積分器（２３，３２）が設けられていることを特徴とする加速度センサ装置。
5. 請求項４記載の加速度センサ装置において、
   前記加速度信号をフィルタ処理するためにハイパスフィルタ（２４，３３）が設けられていることを特徴とする加速度センサ装置。

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