JPH1183891A - 衝撃検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体式の加速度センサの自己診断機能を利
用してフィルタ回路を含めた衝撃検出系を自己診断す
る。 【解決手段】 衝撃に伴う加速度を検出する半導体式加
速度センサ１２と、この加速度センサ１２の出力のうち
所定帯域だけを濾波するフィルタ回路１３からなる衝撃
検出系について、加速度センサ１２に外部から診断電圧
を印可して擬似加速度信号を出力させ、そのときのフィ
ルタ回路１３の濾波出力を正規波形と比較し、比較誤差
が許容誤差範囲を逸脱する場合に異常判定を下す。加速
度センサ１２の自己診断機能を利用し、加速度センサ１
２の出力を濾波するフィルタ回路１３を含む衝撃検出系
全体を異常診断することができ、異常が発見された場合
は、加速度センサ１２かフィルタ回路１３の少なくとも
一方に異常が発生したものとして警報を発し、エアバッ
グ装置１６の信頼性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体式の加速度
センサの自己診断機能を利用してフィルタ回路を含めた
衝撃検出系を自己診断するようにした衝撃検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両衝突時の衝撃を感知する衝撃感知セ
ンサには、例えば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
組み込んだ半導体式の加速度センサ等がよく用いられ
る。この種の半導体式の加速度センサは、振動荷重や重
力などの物理量を電気信号に変換する働きを有してお
り、機械式に比べ非常に高い精度を有するものが多い。

【０００３】図６に示すエアバッグ装置１は、半導体式
の加速度センサ２により検出された加速度信号を、判定
すべき衝突に特有の帯域成分を抽出しかつ折り返し歪を
防止するためのフィルタ回路３にて低域濾波し、このフ
ィルタ回路３の出力をＡＤ変換入力ポートを介してディ
ジタル回路構成の衝突判定装置４内に取り込む構成とし
てある。衝突判定装置４は、低域濾波された加速度信号
に各種演算を施し、演算結果をしきい値判別した結果を
総合することで衝突判定を下し、衝突判定とともにエア
バッグ５に対し展開指令を発する。

【０００４】加速度センサ２とフィルタ回路３は、衝撃
検出端として乗員の安全を担う重要な役割を担ってお
り、従って非常に高い動作信頼性が要求されるのは当然
であるが、製品チェックはエアバッグ装置１に組み込む
前に個々に実施していた。ただし、加速度センサ２には
診断入力端子が付設されており、この診断入力端子に診
断電圧を印加したときに、擬似的に加速度信号が出力さ
れる構成になっている。このため、この擬似的な加速度
信号をしきい値判別することで、エアバッグ装置１に組
み込んだ後も動作チェックできるようになっており、こ
うした自己診断に関しては、例えば特開平５−３２２９
２５号公報「自己診断用駆動部を有する半導体加速度セ
ンサー」に詳細に開示されている。このものは、加速度
を受ける重り部を静電力により駆動して擬似的に加速度
信号を発生させるもので、実際に加速度センサに衝撃が
加わっていなくとも、擬似加速度信号を発生させること
ができるようになっている。このため、図６に示すエア
バッグ装置１の場合、衝突判定装置４から加速度センサ
２の診断入力端子に診断電圧を印加し、そのときの加速
度センサ２の出力を衝突判定装置４がしきい値判別する
ことで、加速度センサ２の異常の有無がチェックできる
ようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のエアバッグ
装置１は、エアバッグ５を除いた残りの構成部分が、衝
撃検出装置６を構成しており、この衝撃検出装置６のな
かでも加速度センサ２については自己診断できるように
なっている。しかしながら、加速度センサ２の出力を濾
波するフィルタ回路３については、自己診断する構成に
なっていないため、回路素子に異常がないことを製品検
査等において徹底してチェックしたとしても、検査後に
フィルタ回路３を構成する抵抗の抵抗値やコンデンサの
容量が許容範囲を越えて変化してしまうと、加速度セン
サ２自体は異常でないにも拘わらず、加速度信号を正確
に検出できなくなってしまい、エアバッグを展開すべき
でない状況下においてエアバッグ５の暴発を招いたり、
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
故であるにも拘わらず、展開トリガ信号が遅れることが
ある等の不具合があった。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たものであり、加速度センサに診断電圧を印加して発生
させた擬似加速度信号をフィルタ回路に入力し、そのフ
ィルタ回路からの出力波形を正規波形と比較して診断す
ることにより、フィルタ回路を含む衝撃検出系の異常診
断を可能にすることを目的とするものである。

【０００７】

【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、衝撃に伴う加速度を検出する半導体式の
加速度センサと、該加速度センサの出力から所定の帯域
成分だけを濾波して出力するフィルタ回路と、診断指令
を発して前記半導体加速度センサの出力を擬似的に突変
させ、前記フィルタ回路の濾波出力を正規波形と比較
し、比較誤差が予め定めた所定の許容誤差範囲を逸脱す
る場合に異常判定を下す診断手段とを具備することを特
徴とするものである。

【０００８】さらにまた、本発明は、前記診断手段が、
前記診断電圧を印加してから複数の異なる所定時間が経
過した時点で、それぞれ前記濾波出力を所定の上限しき
い値及び下限しきい値をもって規定した許容範囲内にあ
るか否かしきい値判別し、一時的にせよ許容範囲を逸脱
する場合は異常有りと報知することを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て、図１ないし図５を参照して説明する。図１は、本発
明の衝撃検出装置をエアバッグ装置に適用した場合の一
実施形態を示すブロック構成図、図２は、図１に示した
フィルタ回路の一例を示す回路図、図３は、図１に示し
た衝突判定装置による診断動作を説明するためのフロー
チャート、図４は、図１に示した抵抗がショートしたと
きのフィルタ回路のステップ応答波形を示す図、図５
は、図２に示したコンデンサがオープンであるときのフ
ィルタ回路の応答波形を示す図である。

【００１０】図１に示す衝撃検出装置１１は、加速度セ
ンサ１２とフィルタ回路１３と衝突判定装置１４とから
構成され、この衝撃検出装置１１にエアバッグ１５を付
加したものがエアバッグ装置１６を構成している。ま
た、検出端末である加速度センサ１２とフィルタ回路１
３に関する異常の有無は、衝突判定手段と診断手段を兼
ねる衝突判定装置１４によって判定される。衝突判定装
置１４は、加速度信号を演算してエアバッグの展開を必
要とする衝突が発生したか否かを判定するとともに、イ
グニッションキーをオンしたときに加速度センサ１２の
診断入力端子に診断電圧を印加し、擬似的に加速度信号
を発生させ、そのときのフィルタ回路１３の濾波出力波
形を分析し、加速度センサ１２とフィルタ回路１３につ
いて異常の有無をチェックする働きをする。

【００１１】本実施形態に示した加速度センサ１２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で
あるが、ピエゾ抵抗変化を検出する加速度センサに限ら
ず、圧電素子を用いた加速度センサや、或いは静電容量
式の半導体式加速度センサを用いることもできる。ただ
し、半導体式加速度センサ１２としては、衝撃が加わっ
ていない状態にあっても、診断入力端子に診断電圧を印
加することにより、擬似的に加速度信号を発生させるこ
とのできるものを用いることが前提となる。

【００１２】また、フィルタ回路１３は、加速度信号に
含まれる特定の周波数を越える高周波成分を除去する濾
波特性を有するものであり、判定対象となる衝突に特有
の加速度信号成分を抽出する働きと、ディジタル回路構
成の衝突判定装置１４のＡＤ変換入力ポートにおけるＡ
Ｄ変換に先立つ折り返し歪みを防止する働きを有するも
のである。本実施形態に示したフィルタ回路１３は、図
２に示したように、演算増幅器１３ａを用いたアクティ
ブ・ローパスフィルタからなり、縦列接続した一対の入
力抵抗Ｒ１，Ｒ２を演算増幅器１３ａの非反転入力端子
に接続し、演算増幅器１３ａの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る、ただし、
帰還抵抗Ｒ３，Ｒ４の合算抵抗値は、入力抵抗Ｒ１，Ｒ
２の合算抵抗値に等しい値とされる。

【００１３】診断手段である衝突判定装置１４は、イグ
ニッションキーをオンしたときに診断指令を発し、加速
度センサ１２の出力を擬似的に突変させ、フィルタ回路
１３の濾波出力Ｖ（ｔ）を正規波形と比較し、比較誤差
が所定の許容誤差範囲を逸脱するときに異常判定を下す
働きをする。より詳しくは、診断電圧を印加してから複
数の異なる所定時間、ここでは時間ｔ１，ｔ２（ｔ１＜
ｔ２）が経過した時点で、それぞれ濾波出力Ｖ（ｔ）を
所定の上限しきい値及び下限しきい値をもって規定した
許容範囲内にあるか否かしきい値判別し、一時的にせよ
許容範囲を逸脱する場合は異常有りと報知する。ここで
は、時間ｔ１における上限しきい値と下限しきい値は、
Ｖｕ１，Ｖｌ１に設定してあり、時間ｔ２における上限
しきい値と下限しきい値は、Ｖｕ２，Ｖｌ２に設定して
ある。

【００１４】ここで、イグニッションキーをオンする
と、まず、図３の判断ステップ（１０１）に続くステッ
プ（１０２）において、衝突判定装置１４が加速度セン
サ１２の診断入力端子に診断電圧を印加し、フィルタ回
路１３の出力波形を分析する。このとき、ステップ（１
０３）では、診断電圧の印加から時間ｔ１が経過したと
きの濾波出力Ｖ（ｔ１）が、上限しきい値Ｖｕ１と下限
しきい値Ｖｌ１に挟まれた許容範囲内にあるか否かが判
定される。その結果、許容範囲を逸脱することが判れ
ば、直ちにステップ（１０６）に移行し、異常有りとし
て警報を発し、エアバッグ装置１６自体の動作を停止さ
せる。

【００１５】一方また、時間ｔ１において許容範囲を逸
脱していないことが判ると、ステップ（１０４）におい
て、診断電圧の印加から時間ｔ２が経過したときの濾波
出力Ｖ（ｔ２）が、上限しきい値Ｖｕ２と下限しきい値
Ｖｌ２に挟まれた許容範囲内にあるか否かを判定する。
その結果、許容範囲を逸脱することが判れば、直ちにス
テップ（１０６）に移行し、異常有りとして警報を発し
てエアバッグ装置１６自体を動作停止させる。しかし、
時間ｔ２において許容範囲を逸脱していないことが判っ
た場合は、ステップ（１０５）において、異常なしと判
定し、診断動作を終える。

【００１６】例えば、フィルタ回路１３の入力抵抗Ｒ１
がショートした場合、フィルタ回路１３は立ち上がり時
定数が短縮されるため、そのステップ応答波形は、図４
に一点鎖線で示したように相当早期に立ち上がることに
なる。その結果、判断ステップ（１０３）における判断
が否定され、その時点で異常判定が下される。一方ま
た、帰還コンデンサＣ１のオープン事故が発生した場
合、フィルタ回路１３のステップ応答波形は、図５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
がり曲線全体は正規の立ち上がり波形に類似したものと
なる。このため、判断ステップ（１０３）における判断
では異常判定できないことがあるが、続く判断ステップ
（１０４）における判断が否定されるため、その時点で
異常判定が下されることになる。なお、加速度センサ１
２自体が異常をきたした場合は、フィルタ回路１３が正
常であっても、当然のことながら、低域濾波出力に異常
が発見されるため、衝撃検出系の異常を早期に発見する
ことができる。

【００１７】このように、上記衝撃検出装置１１によれ
ば、衝撃に伴う加速度を検出する半導体式の加速度セン
サ１２と、この加速度センサ１２の出力のうち所定帯域
だけを濾波するフィルタ回路１３からなる衝撃検出系に
ついて、加速度センサ１２に外部から診断電圧を印可し
て擬似加速度信号を出力させ、そのときのフィルタ回路
１３の濾波出力を正規波形と比較し、比較誤差が許容誤
差範囲を逸脱する場合に異常判定を下す構成としたか
ら、加速度センサ１２の自己診断機能を利用し、加速度
センサ１２の出力を濾波するフィルタ回路１３を含む衝
撃検出系全体を異常診断することができ、異常が発見さ
れた場合は、加速度センサ１２かフィルタ回路１３の少
なくとも一方に異常が発生したものとして警報を発する
ことで、エアバッグ装置１６の信頼性を十分に高めるこ
とができる。

【００１８】また、診断手段である衝突判定装置１４
が、診断電圧を印加してから異なる所定時間ｔ１，ｔ２
が経過した時点で、それぞれ濾波出力を所定の上限しき
い値及び下限しきい値をもって規定した許容範囲内にあ
るか否かしきい値判別し、一時的にせよ許容範囲を逸脱
する場合は異常有りと報知する構成としたから、フィル
タ回路１３の濾波出力の単一時点におけるしきい値判別
結果だけではなく、複数時点におけるしきい値判別結果
に基づいて異常判定することで、正規波形に非常に近い
波形の濾波出力であっても、回路異常に根差す相違点を
明瞭に識別することができ、上限しきい値と下限しきい
値により上下から規定した複数の許容範囲をもって、些
細な異常も見逃すことなく加速度センサ１２とフィルタ
回路１３を診断することができる。

【００１９】なお、上記実施形態では、フィルタ回路１
３をアクティブ・フィルタで構成した場合を例にとった
が、他の回路構成の低域濾波回路や帯域濾波回路或いは
高域濾波回路で構成することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
衝撃に伴う加速度を検出する半導体式の加速度センサ
と、この加速度センサの出力のうち所定帯域だけを濾波
するフィルタ回路からなる衝撃検出系について、加速度
センサに外部から診断電圧を印可して擬似加速度信号を
出力させ、そのときのフィルタ回路の濾波出力を正規波
形と比較し、比較誤差が許容誤差範囲を逸脱する場合に
異常判定を下す構成としたから、加速度センサの自己診
断機能を利用し、加速度センサの出力を濾波するフィル
タ回路を含む衝撃検出系全体を異常診断することがで
き、また異常が発見された場合は、加速度センサかフィ
ルタ回路の少なくとも一方に異常が発生したものとして
警報を発することで、例えばエアバッグ装置のごとく車
両乗員の生命を守るシステムの信頼性を高めることがで
きる等の優れた効果を奏する。

【００００】また、診断手段が、前記診断電圧を印加し
てから複数の異なる所定時間が経過した時点で、それぞ
れ前記濾波出力を所定の上限しきい値及び下限しきい値
をもって規定した許容範囲内にあるか否かしきい値判別
し、一時的にせよ許容範囲を逸脱する場合は異常有りと
報知する構成としたから、フィルタ回路の濾波出力の単
一時点におけるしきい値判別結果だけではなく、複数時
点におけるしきい値判別結果に基づいて異常判定するこ
とで、正規波形に非常に近い波形の濾波出力であって
も、回路異常に根差す相違点を明瞭に識別することがで
き、上限しきい値と下限しきい値により上下から規定し
た複数の許容範囲をもって、些細な異常も見逃すことな
く加速度センサとフィルタ回路を診断することができる
等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の衝撃検出装置をエアバッグ装置に適用
した場合の一実施形態を示すブロック構成図である。

【図２】図１に示したフィルタ回路の一例を示す回路図
である。

【図３】図１に示した衝突判定装置による診断動作を説
明するためのフローチャートである。

【図４】図１に示した抵抗がショートしたときのフィル
タ回路のステップ応答波形を示す図である。

【図５】図２に示したコンデンサがオープンであるとき
のフィルタ回路の応答波形を示す図である。

【図６】従来の衝撃検出装置をエアバッグ装置に適用し
た場合の一例を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１１ 衝撃検出装置 １２ 加速度センサ １３ フィルタ回路 １４ 診断手段（衝突判定装置）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝撃に伴う加速度を検出する半導体式の
   加速度センサと、該加速度センサの出力から所定の帯域
   成分だけを濾波して出力するフィルタ回路と、診断指令
   を発して前記半導体加速度センサの出力を擬似的に突変
   させ、前記フィルタ回路の濾波出力を正規波形と比較
   し、比較誤差が予め定めた所定の許容誤差範囲を逸脱す
   る場合に異常判定を下す診断手段とを具備することを特
   徴とする衝撃検出装置。
2. 【請求項２】 前記診断手段は、前記診断電圧を印加し
   てから複数の異なる所定時間が経過した時点で、それぞ
   れ前記濾波出力を所定の上限しきい値及び下限しきい値
   をもって規定した許容範囲内にあるか否かしきい値判別
   し、一時的にせよ許容範囲を逸脱する場合は異常有りと
   報知することを特徴とする請求項１記載の衝撃検出装
   置。