JPH09315260A

JPH09315260A - 衝突判定装置の自己診断方法

Info

Publication number: JPH09315260A
Application number: JP8138752A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Saito; 知巳斉藤
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd; NEC Corp
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】加速度センサに接続した折り返し歪み防止用
の低域濾波回路の異常の有無を、仮想衝突信号に対する
衝突判定装置の衝突判定アルゴリズムを利用して診断す
る。【解決手段】加速度センサ２の出力を折り返し歪み除
去用の低域濾波回路３ａを介してＡＤ変換し、ＡＤ変換
された加速度データに基づいて生成した演算値を閾値判
別して衝突判定を下す衝突判定装置に適用され、診断指
令を発して加速度センサ２の出力を仮想的に突変させ、
前記演算値を所定時点で閾値判別して低域濾波回路２ａ
を診断する。診断に当たる自己診断回路２２は、絶対値
ＤＥと短区間積分値ＢＶと短区間積分値微分値ＤＢと長
区間積分値ＣＶの４値がそれぞれ上限閾値と下限閾値に
挟まれた所定の閾値範囲にあるかを判定し、１値でも前
記閾値範囲を外れる場合に異常有りと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサに接
続した折り返し歪み防止用の低域濾波回路の異常の有無
を、仮想衝突信号に対する衝突判定装置の衝突判定アル
ゴリズムを利用して診断するようにした衝突判定装置の
自己診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示す衝突判定装置１は、衝突が発
生したときに車載エアバッグを展開させるための装置で
ある。この衝突判定装置は、加速度センサ２のパルス信
号出力により得られる加速度信号Ｇを、折り返し歪み除
去用の低域濾波回路３ａとディジタル信号処理用の高域
濾波器３ｂとを縦列接続した帯域濾波器３により帯域濾
波し、ＡＤ変換してディジタル信号処理部１ａ内に取り
込み、ディジタル信号処理部１ａ内で絶対値判定と短区
間積分判定と短区間積分値微分判定と長区間積分判定の
４種類の判定を総合して衝突判定を下す。衝突判定と同
時にエアバッグに対し展開信号が出力され、起爆素子の
通電とともにエアバッグが展開する。

【０００３】加速度センサ２としては、ピエゾ抵抗変化
を利用する応力歪みゲージを車両の進行方向に受圧面を
向けて半導体基板上に組み込んだものが用いられるが、
ピエゾ抵抗変化を検出する半導体加速度センサに限ら
ず、圧電素子を用いたもの或いは純粋機械式に弾発ばね
を用いるものなども使用できる。加速度センサ２が出力
するパルス出力信号Ｇは、離散値データに変換する前に
アナログ回路構成の低域濾波回路３ａにおいて、折り返
し歪みの影響を排除すべく高周波成分を除去され、続く
ディジタル信号処理部１ａ内のディジタル回路構成の高
域濾波回路３ｂと短区間積分器４と長区間積分器５に対
し、ＡＤ変換入力ポート経由で送り込まれる。本例の場
合、ＡＤ変換入力ポートにはＡＤ変換機能が付属してお
り、従って加速度センサ２により検出されて帯域制限さ
れた加速度信号は、ＡＤ変換入力ポートを通過するさい
にディジタルの加速度データに変換される。また、折り
返し歪み防止用の低域濾波回路３ａは、加速度信号に含
まれる７０ないし２６０Ｈｚを越える高周波成分例えば
７０Ｈｚを越える高周波成分を除去する濾波特性を有し
ており、次段の高域濾波回路３ｂは、低域濾波回路３ａ
の出力に含まれる２０ないし１７０Ｈｚ以下の低周波成
分例えば２０Ｈｚ以下の低周波成分を除去する濾波特性
を有する。

【０００４】帯域濾波器３により抽出された加速データ
Ｇ（ｋ）は、絶対値回路６に送り込まれ、ここで加速度
信号の正負に関係のない絶対値｜Ｇ（ｋ）｜に変換さ
れ、続く比較器７において一定の基準値Ｅｒを基準にし
きい値判別された後、波形整形器８に送り込まれる。波
形整形器８は、しきい値Ｅｒを越える衝撃力が比較器７
の出力として得られたときに、比較器７の出力を一定時
間だけ時間軸方向に伸長し、少なくとも一定時間は持続
する波形に整形する。本例に示した波形整形器８は、比
較器７の出力の立ち上りでトリガされて３０ｍｓ持続す
るワンショットパルスを生成するワンショット回路８ａ
と、このワンショット回路８ａの出力ワンショットパル
スと比較器７の原出力との論理和をとるオアゲート回路
８ｂとから構成される。このため、絶対値回路６の出力
が危険値を越える急激な衝撃力の変化を示したときは、
波形整形器８の出力が衝突認定の可能性が大であること
を、３０ｍｓの期間に亙って明示し続けることになる。

【０００５】一方、短区間と長区間の各区間積分器４，
５により行われる区間積分は、ＡＤ変換入力ポートを通
過するさいに離散値化された加速度データＧ（ｋ）を、
短区間積分器４が１０ないし１４ｍｓ例えば１４ｍｓの
積分区間で、また長区間積分器５が例えば９０ｍｓの積
分区間でそれぞれ区間積分することにより行われる。長
区間積分出力は、続く比較器９において一定の基準値Ｅ
ｒｌを基準にしきい値判別され、一定の基準値Ｅｒｌを
越える長区間積分値が得られる場合に、判定回路１０内
の３入力１出力型のオアゲート回路１１に対しハイレベ
ルの信号を供給する。なお、判定回路１０は、オアゲー
ト回路１１の外に２個のアンドゲート回路１２，１３を
内蔵しており、アンドゲート回路１２，１３の出力と上
記比較器９の出力がオアゲート回路１１に供給される。

【０００６】短区間積分器４の出力は、一対の比較器１
４，１５と微分器１６とに供給される。比較器１４，１
５は、短区間積分出力をそれぞれ一定の基準値ＶｒＳ
１，ＶｒＳ２を基準にしきい値判別する。微分器１６
は、短区間積分出力をシンプソンの公式に従ったアルゴ
リズムを用いて時間微分し、得られた時間微分値を比較
器１７に供給する。ちなみに、シンプソンの公式によれ
ば、時間微分値は短区間積分出力の現在値Ｖ（ｋ）とそ
の３サンプル前までのデータＶ（ｋ−１），Ｖ（ｋ−
２），Ｖ（ｋ−３）とを用い、｛（Ｖ（ｋ）＋３Ｖ（ｋ−１）−３Ｖ（ｋ−２）−Ｖ
（ｋ−３）｝／６なる演算により導出される。比較器１７は、短区間積分
出力の時間微分値を一定の基準値αｒを基準にしきい値
判別し、しきい値判別出力をアンドゲート回路１３に供
給して比較器１５の出力の論理積演算に供する。

【０００７】ところで、上記従来の衝突判定装置は、Ａ
Ｄ変換に伴う折り返し歪みを除去するための低域濾波回
路３ａがアナログ回路構成であり、その構成要素である
抵抗やコンデンサのショート或いはオープンが発生した
場合に、エアバッグを展開させるべきでない軽い衝突や
或いは縁石乗り上げやポットホール走行時に暴発を招い
たり、或いはその逆にエアバッグを速やかに展開させる
べき事故にも拘わらず、展開トリガ信号が遅れることが
ある等の不具合を招く一因となっていた。このため、従
来は、低域濾波回路３ａを構成する抵抗やコンデンサを
分割したり二重に設けたりした冗長な回路構成を採用
し、これにより暴発や不発さらには展開時間遅れ等の事
故の発生を未然に防止する構成としていた。例えば、図
５に例示した低域濾波回路３ａでは、演算増幅器を用い
たアクティブ・ローパスフィルタを構成する上で、縦列
接続した一対の入力抵抗Ｒ１，Ｒ２を非反転入力端子に
接続するとともに、出力端子と反転入力端子を結ぶ帰還
路に帰還抵抗Ｒ３，Ｒ４を縦列接続し、さらに入力抵抗
Ｒ１とＲ２の接続点を帰還コンデンサＣ１を介して出力
端子に接続するとともに、非反転入力端子をコンデンサ
Ｃ２を介して接地した構成をとっていた。ただし、帰還
抵抗Ｒ３，Ｒ４の合算抵抗値は、入力抵抗Ｒ１，Ｒ２の
合算抵抗値に等しい値とされる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の衝突判定装
置の折り返し歪み防止用の低域濾波回路３ａは、回路素
子が故障する事故発生確率から見て有利であるとして冗
長な回路構成をとるものであり、分割したり或いは二重
に設けた回路素子の両方が故障してしまえば、折り返し
歪みの除去はおろか衝突判定すら出来ない状態に陥って
しまう。このため、低域濾波回路３ａを構成する回路素
子に異常がないことを出荷検査等において徹底してチェ
ックしておく必要がある。しかしながら、仮に徹底した
品質管理態勢を敷いたとしても、出荷後に生じた異常に
関しては、定期検査等において発見するしかなく、定期
検査にて発見できない異常が厄介な問題の種となる上、
定期検査の方法自体にも問題を抱えるものであった。

【０００９】例えば、図５に示した低域濾波回路３ａに
おいて、入力抵抗Ｒ１がショートした場合、低域濾波回
路３ａのステップ応答波形は、図６に一点鎖線で示した
ように、立ち上がり時定数が短縮されたことを受けて相
当早期に立ち上がることになる。従って、このステップ
応答波形を分析することで低域濾波回路３ａの回路素子
の異常を検知することは可能である。しかしながら、帰
還コンデンサＣ１のオープン事故が発生した場合、低域
濾波回路３ａのステップ応答波形は、図７に一点鎖線で
示したように、立ち上がり傾斜は非常に急峻になるもの
の、立ち上がり点が後方にずれるため、立ち上がり曲線
自体は許容範囲内に含まれてしまい、低域濾波回路３ａ
のステップ応答波形を観察しただけでは、帰還コンデン
サＣ１の異常が発見できないといった問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題を解決したものであ
り、加速度センサに接続した折り返し歪み防止用の低域
濾波回路の異常の有無を、仮想衝突信号に対する衝突判
定装置の衝突判定アルゴリズムを利用して診断すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、加速度センサの出力を折り返し歪み除去
用の低域濾波回路を介してＡＤ変換し、ＡＤ変換された
加速度データに基づいて生成した演算値を閾値判別して
衝突判定を下す衝突判定装置に適用され、診断指令を発
して前記加速度センサの出力を仮想的に突変させ、前記
演算値を所定時点で閾値判別して前記低域濾波回路を診
断することを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明は、前記衝突判定装置が、前
記加速度データの絶対値を算出する絶対値回路と、前記
加速度データを現在値まで比較的短い区間に亙って積分
し、短区間積分値を算出する短区間積分器と、前記短区
間積分値を時間微分して短区間積分値微分値を算出する
短区間積分値微分器と、前記加速度を現在値まで比較的
長い区間に亙って積分し、長区間積分値を算出する長区
間積分器とを具備し、前記診断は、前記絶対値と短区間
積分値と短区間積分値微分値と長区間積分値の４値がそ
れぞれ上限閾値と下限閾値に挟まれた所定の閾値範囲に
あるかを判定し、１値でも前記閾値範囲を外れる場合に
異常有りと判定することを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１，２を参照して説明する。図１は、本発明の自
己診断方法を適用した衝突判定装置の一実施形態を示す
回路構成図、図２は、図１に示した自己診断回路による
自己診断動作を説明するためのフローチャート、図３
は、自己診断時に観察される図１に示した回路各部の信
号波形図である。

【００１４】図１に示す衝突判定装置２１は、従来の衝
突判定装置１のディジタル信号処理部１ａ内に自己診断
回路２２を設け、イグニッションキーを操作するつど低
域濾波回路３ａに対する自己診断が行われるよう構成し
たものである。この自己診断回路２２は、イグニッショ
ンキーの操作に伴うバッテリ電源の投入を受けて自己診
断を開始し、加速度センサ２に対し診断指令としてパル
ス電圧を印加し、仮想的に例えば２５Ｇ程度の加速度信
号を発生させ、加速度センサ２の出力の突変に対するデ
ィジタル信号処理部１ａ内各部の演算値の応答を所定時
点で閾値判別し、低域濾波回路３ａを診断するものであ
る。具体的には、自己診断回路２２には、診断指令を発
した後所定時間τが経過した時点で絶対値回路６と短区
間積分器４と微分器１６と長区間積分器５の各出力が供
給され、絶対値ＤＥと短区間積分値ＢＶと短区間積分値
微分値ＤＢと長区間積分値ＣＶの４値がそれぞれ上限閾
値と下限閾値に挟まれた所定の閾値範囲にあるかを判定
し、１値でも閾値範囲を外れる場合に異常有りと判定す
る。

【００１５】まず、図２のステップ（１０１）におい
て、自己診断回路２２は、加速度センサ２の自己診断入
力部に対し診断指令として図３（Ａ）に示したパルス電
圧を印加する。続く判断ステップ（１０２）において、
加速度センサ２から図３（Ｂ）に示す自己診断信号が出
力されたかどうかを判定する。加速度センサ２が応答し
ない場合は、ステップ（１０６）において、異常有りの
判定を下す。加速度センサ２から自己診断信号が出力さ
れると、次に判断ステップ（１０３）において、低域濾
波回路２３ａの濾波出力の波形の乱れの有無或いは濾波
出力自体の有無が判断される。この場合も、濾波出力波
形が乱れていたり、濾波出力自体が存在しない場合は、
ステップ（１０６）に移行して異常発生を報知する。

【００１６】一方、低域濾波回路３ａから図３（Ｃ）に
示す乱れのない濾波出力が得られた場合は、判断ステッ
プ（１０４）において、診断指令を発してから一定時間
τが経過した時点で、絶対値判定と短区間積分判定と短
区間積分値微分判定と長区間積分判定の４種類の判定を
行う。これら４種類の判定を行うタイミングを規定する
時間τは、低域濾波回路３ａの遮断周波数によっても異
なるが、図３（Ｃ）に示した低域濾波回路３ａの濾波出
力が整定するのに要する時間の１／２或いはそれに近い
時間に経験値に基づいて設定される。ここで、ＤＥは絶
対値出力を、ＢＶは短区間積分出力を、ＤＢは短区間積
分値微分出力を、ＣＶは長区間積分出力を指すが、これ
ら４個の演算値ＤＥ，ＢＶ，ＤＢ，ＣＶの閾値範囲は、
図３（Ｄ）〜（Ｇ）に示したように、各演算値に添え字
Ｌを付した閾値下限と各演算値に添え字Ｈを付した閾値
上限とに挟まれた範囲として規定してある。

【００１７】従って、判断ステップ１０４において、Ｄ
ＥＬ＜ＤＥ＜ＤＥＨ，ＢＶＬ＜ＢＶ＜ＢＶＨ，ＤＢＬ＜
ＤＢ＜ＤＢＨ，ＣＶＬ＜ＣＶ＜ＣＶＨであることが確認
された場合は、低域濾波回路３ａに異常のないことが判
り、ステップ（１０５）において異常無しと結論付けら
れる。また、判断ステップ（１０４）において、絶対値
出力ＤＥか短区間積分出力ＢＶか短区間積分値微分出力
ＤＢか長区間積分出力ＣＶのいずれか一つが所定の閾値
範囲を逸脱する場合は、低域濾波回路３ａを構成する回
路素子のいずれかに異常が認められるため、ステップ
（１０６）へ移行し、警報ランプ等を点灯して異常を報
知する。また、衝突判定装置自体は、異常が解消される
まで衝突判定を中止する。

【００１８】なお、図５に例示した回路構成の低域濾波
回路３ａにおいて、帰還コンデンサＣ１がオープン事故
を起こした場合、低域濾波回路３ａの濾波出力を観察し
ただけでは異常を発見できないと述べたが、本実施例の
事故診断法によれば、この種のオープン事故が発生した
ときに、微分器１６の出力すなわち短区間積分値微分出
力ＤＢの値が閾値範囲を逸脱するため、直ちに異常を発
見することができる。また、低域濾波回路３ａの入力抵
抗Ｒ１がショートした場合は、短区間積分値ＢＶが最初
に閾値範囲を逸脱するため、直ちに異常を発見すること
ができる。

【００１９】このように、上記自己診断方法によれば、
加速度センサ２の出力を折り返し歪み除去用の低域濾波
回路３ａを介してＡＤ変換し、ＡＤ変換された加速度デ
ータに基づいて生成した演算値を閾値判別して衝突判定
を下す衝突判定装置に適用され、診断指令を発して加速
度センサ３ａの出力を仮想的に突変させ、前記演算値を
所定時点で閾値判別して低域濾波回路を診断するように
したから、低域濾波回路３ａのステップ応答波形を観察
しただけでは発見することのできない回路素子の異常
を、衝突判定に用いるアルゴリズムを利用して間接的に
判定することができ、しかも衝突判定のアルゴリズムの
大半が利用できるため、車両のイグニッションキーを操
作した時点で診断指令を発しさえすれば、簡単かつ確実
に低域濾波回路３ａの自己診断が可能である。

【００２０】また、自己診断回路２２が、絶対値ＤＥと
短区間積分値ＢＶと短区間積分値微分値ＤＢと長区間積
分値ＣＶの４値がそれぞれ上限閾値と下限閾値に挟まれ
た所定の閾値範囲にあるかを判定し、１値でも前記閾値
範囲を外れる場合に異常有りと判定するようにしたか
ら、自己診断を４種類の演算値に基づいて多角的に行う
ことができ、低域濾波回路３ａのステップ応答波形には
現れにくい回路素子の異常を、加速度データの区間積分
値やその時間微分値を観察して的確に発見することがで
きる。

【００２１】なお、上記実施形態では、自己診断回路２
２内で絶対値判定と短区間積分判定と短区間積分値微分
判定と長区間積分判定の４種類の判定を行う構成とした
が、衝突判定用としてディジタル信号処理部１ａ内に既
に備わっている比較器７，１４，１７，９を利用し、こ
れらの比較基準であるＥｒ，Ｖｒｓ１，αｒ，Ｅｒｌ等
を自己診断用に適宜切り替え設定し、比較器７，１４，
１７，９の出力を監視して異常判定を下すようにするこ
ともできる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加速度センサの出力を折り返し歪み除去用の低域濾波回
路を介してＡＤ変換し、ＡＤ変換された加速度データに
基づいて生成した演算値を閾値判別して衝突判定を下す
衝突判定装置に適用され、診断指令を発して前記加速度
センサの出力を仮想的に突変させ、前記演算値を所定時
点で閾値判別して低域濾波回路を診断するようにしたか
ら、低域濾波回路のステップ応答波形を観察しただけで
は発見することのできない回路素子の異常を、衝突判定
に用いるアルゴリズムを利用して間接的に判定すること
ができ、しかも衝突判定のアルゴリズムの大半が利用で
きるため、車両のイグニッションキーを操作した時点で
診断指令を発しさえすれば、簡単かつ確実に低域濾波回
路の自己診断が可能である等の優れた効果を奏する。

【００２３】また、衝突判定装置が、前記加速度データ
の絶対値を算出する絶対値回路と、前記加速度データを
現在値まで比較的短い区間に亙って積分し、短区間積分
値を算出する短区間積分器と、前記短区間積分値を時間
微分して短区間積分値微分値を算出する短区間積分値微
分器と、前記加速度を現在値まで比較的長い区間に亙っ
て積分し、長区間積分値を算出する長区間積分器とを具
備し、前記診断は、前記絶対値と短区間積分値と短区間
積分値微分値と長区間積分値の４値がそれぞれ上限閾値
と下限閾値に挟まれた所定の閾値範囲にあるかを判定
し、１値でも前記閾値範囲を外れる場合に異常有りと判
定するようにしたから、自己診断を４種類の演算値に基
づいて多角的に行うことができ、低域濾波回路のステッ
プ応答波形には現れにくい回路素子の異常を、加速度デ
ータの区間積分値やその時間微分値を観察して的確に発
見することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自己診断方法を適用した衝突判定装置
の一実施形態を示す回路構成図である。

【図２】図１に示した自己診断回路による自己診断動作
を説明するためのフローチャートである。

【図３】自己診断時に観察される図１に示した回路各部
の信号波形図である。

【図４】従来の衝突判定装置の一例を示す回路構成図で
ある。

【図５】図４に示した折り返し歪み除去用低域濾波回路
の一例を示す回路図である。

【図６】図４に示した入力抵抗がショートしたときの低
域濾波回路のステップ応答波形を示す図である。

【図７】図４に示した帰還コンデンサがオープンである
ときの低域濾波回路のステップ応答波形を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ａディジタル信号処理部２加速度センサ３帯域濾波器３ａ低域濾波回路３ｂ高域濾波回路４短区間積分器５長区間積分器６絶対値回路１０判定回路１６微分器２１衝突判定装置２２自己診断回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度センサの出力を折り返し歪み除去
用の低域濾波回路を介してＡＤ変換し、ＡＤ変換された
加速度データに基づいて生成した演算値を閾値判別して
衝突判定を下す衝突判定装置に適用され、診断指令を発
して前記加速度センサの出力を仮想的に突変させ、前記
演算値を所定時点で閾値判別して前記低域濾波回路を診
断することを特徴とする衝突判定装置の自己診断方法。
【請求項２】前記衝突判定装置は、前記加速度データ
の絶対値を算出する絶対値回路と、前記加速度データを
現在値まで比較的短い区間に亙って積分し、短区間積分
値を算出する短区間積分器と、前記短区間積分値を時間
微分して短区間積分値微分値を算出する短区間積分値微
分器と、前記加速度を現在値まで比較的長い区間に亙っ
て積分し、長区間積分値を算出する長区間積分器とを具
備し、前記診断は、前記絶対値と短区間積分値と短区間
積分値微分値と長区間積分値の４値がそれぞれ上限閾値
と下限閾値に挟まれた所定の閾値範囲にあるかを判定
し、１値でも前記閾値範囲を外れる場合に異常有りと判
定することを特徴とする請求項１記載の衝突判定装置の
自己診断方法。