专利名称：车用安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用安全装置，当车辆处于严重碰撞危险时，其通过例如卷绕安全带，改进乘客保护。
背景技术：
已知的乘客约束装置根据碰撞前感应进行致动，从而约束乘客。例如，在JP-A-9-175327公开的乘客约束装置中，当到碰撞的时间(碰撞前可用时间)小于一个预定门限值时，启动安全带卷绕动作，其中，该碰撞前可用时间是通过将到碰撞对象的距离除以相对速度的当前值而获得的值，该预定门限值被设置为至少长于一个最小时间，低于该最小时间时，碰撞避免是不可能的。也就是说，在一个比估计碰撞时间点提前上述预定门限时间的时间点(致动开始时间点)，该车辆乘客约束装置启动安全带卷绕操作，从而约束乘客。
但是，使用这种车辆乘客约束装置，存在一个问题如果碰撞前避免该车辆碰撞的车辆驾驶操作导致实际碰撞时间点偏离估计碰撞时间点，那么，无法在合适的时间点致动该车辆乘客约束装置。
具体而言，如果这样的车辆驾驶操作导致碰撞时间点提前，那么，在充分卷绕安全带之前(在向安全带施加令人满意的拉力之前)，可能会发生碰撞。相反，如果充分考虑防止此类问题而尽可能早地向安全带施加拉力，那么，在很容易通过后续车辆驾驶操作而可能避免碰撞的情况下，安全带的卷绕频繁发生。也就是说，在背景技术的安全带卷绕中，由于在估计所估计碰撞时间点时，根本没有考虑车辆驾驶操作，所以，存在发生这种问题的可能性。
并且，在这种乘客约束装置中，经过估计碰撞时间点后，最好放松安全带，而不管是否已发生碰撞。为此，在从致动开始时间点经过固定时间(致动时间)之后，命令该安全带卷绕装置执行放松操作。
但是，由于将一个从估计碰撞时间点后退预定门限时间的时间点设置为致动开始时间点，所以，当由于车辆速度改变伴随着转向操作导致实际碰撞时间点晚于估计碰撞时间点时，在实际碰撞时间点之前可能已启动安全带的放松操作。通过将从估计碰撞时间点到放松开始时间点的时间设置得更长，可以解决该问题。但是，如此解决问题时，乘客可能会感到恐慌。
并且，背景技术的安全带卷绕装置(乘客约束装置)被设置为总是通过固定的致动上升时间(当前模式)执行卷绕。但是，在某些情况下，如车辆突然离开所导致的事故的情况下，可以想到的是，在认出事故危险和计算估计碰撞时间点的阶段中，可能已经不可能获得一个足以将充分的拉力施加到安全带上的致动上升时间。在这种情况下，最好使安全带卷绕装置的马达以全负荷工作，并且使安全带的卷绕以最高速度执行。但是，如果一直以最高速度执行卷绕，会出现诸如乘客感到恐慌、功率消耗增加之类的问题。
此外，在背景技术的安全带卷绕装置(乘客约束装置)中，在卷绕之后一直向安全带施加固定的拉力。但实际上，执行安全带卷绕的碰撞危险情形包括各种情况，例如未被视为非常危险的情况、司机可以很容易避免碰撞的情况、碰撞不可避免的紧急情况等。因此，在背景技术中，如果在卷绕安全带之后一直施加最大拉力作为固定拉力，则会出现司机感到恐慌的情况。另一方面，如果卷绕之后施加在安全带上的拉力减轻，就会出现无法获得必要乘客保护的问题。
本发明旨在解决上面讨论的问题，本发明的一个目的是提供一种车用安全装置，使用该装置，通过适当地修改乘客保护时机和乘客保护操作，与车辆行驶状态变化对应，可以实现最佳的乘客保护，并将乘客的恐慌保持在最低。
发明内容
在基本结构上，本发明第一至第四个方面包括距离信息检测单元，用于检测到碰撞对象的距离和相对于该碰撞对象的相对速度；乘客保护单元，用于通过在从致动开始时间点经过预定致动上升时间之后完成到乘客保护状态的转换，减轻碰撞伤害；计算与控制单元，用于将当碰撞前可用时间降低到预定第一门限时间时的时间点作为致动开始时间点来命令致动的启动，所述碰撞前可用时间是到根据所检测距离和相对速度而计算出的估计碰撞时间点的时间，所述预定第一门限时间被设置为等于或长于所述致动上升时间。因此，该乘客保护单元的致动通常可以在该估计碰撞时间点之前完成，并且，可以在碰撞时间点保护乘客。并且，由于直到碰撞前可用时间到达该门限值时间时，才执行乘客保护单元的致动启动，所以可以防止乘客感到恐慌。
根据本发明第一方面的车辆乘客约束装置还具有减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度是相对速度的变化率(降低率)。该计算与控制单元根据减速度信息，校正乘客保护单元的致动开始时间点。具体而言，使减速度高时乘客保护单元的致动开始时间点晚于减速度低时的致动开始时间点。所以，即使该车辆的行驶状态发生改变并且实际碰撞时间点偏离估计碰撞时间点，也可以适当地改变该乘客保护单元的致动开始时机。因此，可以实现最佳的乘客保护操作，同时将乘客的恐慌保持在最低。
因此，在本发明的第一个方面中，根据该车辆和碰撞对象的相对速度的变化率(减速度)相关信息，校正该乘客保护单元的致动开始时间点。如果司机在乘客保护单元的致动开始时间点之前执行各种避免碰撞的操作，则实际的碰撞时间点偏离估计的碰撞时间点。因此，碰撞前可用时间(从当前时间点到估计碰撞时间点的时间)和最佳致动开始时间点(当碰撞前可用时间降低到该门限时间时的时间点)也发生波动。在本发明的第一个方面中，由于根据减速度相关信息校正致动开始时间点，所以，在任何时刻都可以设置最佳的致动开始时间点。
由于将减速度定义为该车辆相对于碰撞对象的相对速度的变化率(降低率)，所以，当减速度高时，这意味着相对速度降低得更快。如果相对速度降低，则碰撞时间点变晚，其中，相对速度即是该车辆和碰撞对象之间的速度差值。因此，通过使减速度高时乘客保护单元的致动开始时间点晚于减速度低时乘客保护单元的致动开始时间点，可以使致动开始时间点适应实际的碰撞时间点。
根据本发明第二个方面的车辆乘客约束装置具有减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度为相对速度的变化率(降低率)。该计算与控制单元根据减速度信息，校正该乘客保护单元的致动停止时间点。具体而言，使减速度低时该乘客保护单元的致动停止时间点早于减速度高时该乘客保护单元的致动停止时间点。因此，可以根据车辆的行驶状态，适当地改变该乘客保护单元的致动停止时间点。相应地，可以实现最佳的乘客保护操作，同时将乘客的恐慌保持在最低。
因此，在本发明第二个方面中，根据该车辆相对于碰撞对象的相对速度的减速度相关信息，校正该乘客保护单元的致动停止时间点。因此，即使司机在该乘客保护单元的致动开始时间点之前执行各种碰撞避免操作而导致实际碰撞时间点偏离估计的碰撞时间点，也可以设置与该偏离相对应的最佳致动停止时间点。
对于此，在相关背景技术的乘客约束装置中，没有预料到由于上述碰撞避免操作而导致实际碰撞时间点偏离估计的碰撞时间点。因此，可能会出现这样的问题由于实际碰撞时间点被延迟，该乘客保护单元的致动在实际碰撞时间点之前停止。如果为了避免此类问题而将致动停止时间点设置为非必要地长，则会出现这样的问题即使不再需要致动该乘客保护单元的情况下，该致动仍继续。在本发明第二个方面中，可以消除此类问题。具体而言，当减速度低时，也就是，当该车辆相对于碰撞对象的相对速度仍然高时，由于碰撞或避免碰撞的后果发生得相对较快，所以，使该乘客保护单元的致动停止时间点提前。
根据本发明第三个方面的乘客约束装置具有减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度是相对速度的变化率(降低率)。该计算与控制单元根据减速度，调整该乘客保护单元的保护致动。具体而言，它使减速度高时该乘客保护单元的保护致动强于减速度低时该乘客保护单元的保护致动。因此，可以根据车辆行驶状态的改变，合适地改变该乘客保护单元的致动。所以，可以实现最佳的乘客保护操作，同时将乘客的恐慌保持在最低。
也就是说，在本发明的第三个方面中，根据该车辆相对于碰撞对象的相对速度的减速度相关信息，当减速度高时，推断出碰撞危险更大并加强该乘客保护单元的保护致动。相应地，因为可以根据碰撞危险有选择性地加强乘客保护操作，所以可以实现良好的乘客保护操作，同时将乘客的恐慌保持在最低。
根据本发明第四个方面的乘客约束装置的计算与控制单元根据碰撞前可用时间，调整乘客保护单元的上升时间。具体而言，使碰撞前可用时间短时乘客保护单元的上升时间比碰撞前可用时间长时乘客保护单元的上升时间短。因此，可以根据车辆行驶状态的改变，适当地改变乘客保护时机和乘客保护操作，并且，可以实现最佳的乘客保护操作，同时将乘客的恐慌保持在最低。
也就是说，根据本发明的第四个方面，当可以推断出碰撞前可用时间离根据距离和相对速度计算出的估计碰撞时间点足够长或附加地考虑减速度时，慢慢执行乘客保护单元的致动上升。相反，如果估计碰撞时间点即将来临并且判定碰撞前可用时间短，则快速地执行乘客保护单元的致动上升。通过这种方式，可以在碰撞前可用时间不充分时，即到估计碰撞时间点的时间不够充分时，快速地完成乘客保护，例如在突然开出(pulling-out)事故的情况中。另一方面，当碰撞前可用时间足够长时，通过使致动上升变慢，可以执行致动上升，而不使乘客感到恐慌，并且可以改善乘客体验的感受。
乘客保护单元的致动上升时间为从当命令致动乘客保护单元时到当乘客保护单元完成乘客保护操作时的时间。众所周知，此类致动延迟，即上升时间，存在于所有电驱动设备中。
在本发明上述第四个方面中，可以提供减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度为相对速度的变化率(降低率)，所述计算与控制单元使减速度高时该乘客保护单元的致动上升时间比减速度低时该乘客保护单元的致动上升时间短。当推断出减速度高并且碰撞危险大时，通过这种方式，可以使该乘客保护单元快速转换到致动完成状态。
通过下面结合附图对优选实施例的描述，本发明的其他特征和有益效果将变得更加清楚。
附图简述
图1是本发明优选实施例中的车用安全装置的结构框图；图2是图1的计算与控制单元的控制操作的流程图的一部分；图3是图1的计算与控制单元的控制操作的流程图的剩余部分；以及图4是在图1的计算与控制单元的控制操作下提供给安全带卷绕装置的马达的电流的命令值改变的时序图。
具体实施例方式
首先描述本发明上述第一至第四个方面相关的车用安全装置的基本结构。发明第一至第四个方面相关的车用安全装置包括一个距离信息检测单元，用于检测到碰撞对象的距离和相对于该碰撞对象的相对速度；一个乘客保护单元，用于通过在从致动开始时间点经过预定致动上升时间之后完成到乘客保护状态的转换，减轻碰撞伤害；以及一个计算与控制单元，用于当碰撞前可用时间降低到一个预定门限时间时命令致动的启动，该碰撞前可用时间是到根据所检测距离和相对速度而计算出的估计碰撞时间点的时间，该预定门限时间被设置为等于或长于致动上升时间。
作为距离信息检测单元，可以使用雷达式距离测量装置，其向碰撞对象发射电磁波、声波和激光，然后接收反射波，并根据从波发射到波接收的时间，计算距离，或者使用摄像式距离测量装置，其拍摄碰撞对象的图像，然后处理该图像，计算距离。由于这种类型的距离测量装置是公知的，所以这里不再赘述。根据定期获得的距离信息的差别信息，可以计算出相对速度。最好将已知的FMCW(频率调制连续波)类型的毫米波雷达用作该距离信息检测单元，因为它可以同时检测到碰撞对象的距离和相对速度。
作为乘客保护单元，除了向安全带施加预定级别拉力的已知安全带卷绕装置外，也可以使用在碰撞过程中提供乘客保护作用的任何设备。安全带卷绕装置通常有一个马达，作为卷绕安全带和产生拉力的装置。但是，只要能实现增加安全带拉力的功能，也可以使用其他装置。
以普通微处理器单元的形式提供该计算与控制单元。但是，为了使控制操作高速，也可以增加特殊的计算电路和存储器电路。或者，用专用数字逻辑电路构成该计算和控制单元。该计算与控制单元至少基于距离和相对速度，计算估计碰撞时间点或与之逻辑等价的信号(例如碰撞前可用时间)。此外，该计算与控制单元根据估计碰撞时间点或等价信号，确定到估计碰撞时间点的时间(碰撞前可用时间)是否已经达到或低于某个门限值时间。如果判定到估计碰撞时间点的时间(碰撞前可用时间)已经达到或低于该门限值时间，该计算与控制单元命令乘客保护单元至少在某固定时间内执行乘客保护操作。必须将该门限时间设置为至少长于从开始致动该乘客保护单元时到转换为乘客保护状态完成时的致动上升时间。设置该乘客保护单元执行保护操作的上述固定时间，使得保护操作的结束至少晚于在命令乘客保护单元启动致动时估计出的估计碰撞时间点。
也可以使该车辆为时间空间中的一个参考点(原点)并根据碰撞对象的行进历史来预测该碰撞对象后续的相对地点，然后计算该相对地点到达参考点的时间点作为估计的碰撞时间点。该时间空间表示为两个距离维度x(如车辆前进方向)和y(车辆左右方向)以及一个时间维度t。在该时间空间中，该车辆为一个参考点，到碰撞对象的距离表示为从参考点(原点)到碰撞对象x-y平面中坐标点的距离，而相对速度表示为该距离的微分。换言之，在距离方向中的速度分量中，也就是说，碰撞对象在x-y平面中的相对速度矢量中，该相对速度表示为向原点的方向中的矢量分量。
本发明中的减速度实际上表示相对速度的微分，即，距离的实际二次微分或与距离的二次微分具有正相关的量。该减速度构成本发明中减速度相关的信息。但是，距离信息检测单元有时会花费时间来计算距离测量和相对速度。因此，可以用某些类型的车载传感器检测对连接该车辆和碰撞对象的方向中的速度分量有影响的司机的车辆驾驶操作(驾驶控制量或其改变)或其引起的车辆状态(车辆驾驶装置的状态量、车辆的加速/减速状态或其改变)，然后将其用作减速度相关信息。在这种情况中，由于减速度相关信息是根据碰撞之前执行的避免碰撞或减轻碰撞伤害的司机车辆驾驶操作而获取的，所以，可以获得具有很好响应的必要信息。
具体而言，该减速度信息检测单元可以是包括以下至少之一的部件刹车下压传感器，用于检测刹车踏板的下压量；车载刹车压力传感器，用于检测刹车压力；车载加速度传感器，用于检测该车辆的减速度；车载偏航率传感器，用于检测偏航率；或车载转向角传感器，用于检测转向角信号。此外，该减速度信息检测单元可以有一个加速踏板下压传感器，用于检测加速踏板的下压量，或者一个节流阀角度传感器，用于检测节流阀的角度。
例如，当执行刹车操作时，减速度发生改变，这可以根据刹车踏板的下压量、刹车压力、减速或它们的改变而检测到。当执行转向操作时，由于该车辆的前进方向发生改变，所以，作为距离方向中相对速度变化率的减速度也发生改变。可以根据偏航率或转向角度或它们的改变，检测到该转向操作。此外，加速踏板操作导致该车辆加速，或通过引擎制动而放慢速度，从而改变减速度。可以从加速踏板下压量或节流阀的角度或它们的改变，检测加速踏板操作所导致的减速度改变。
如果根据该车辆的车辆驾驶操作或通过车载传感器检测到的车辆驾驶操作所导致的车辆状态，执行乘客保护单元的致动时机控制和致动等级控制，例如，与对相对速度执行微分处理的情况相比，响应更好。
下面描述根据本发明的车用安全装置的一个优选实施例。图1是车用安全装置的优选实施例的结构框图。该车用安全装置包括距离传感器1，对应于本发明所指的距离信息检测单元；车辆驾驶操作传感器2，对应于所指的计算与控制单元；安全带卷绕装置4，对应于所指的乘客保护单元。
距离传感器1包括安装在车辆主体前端的摄像机，用于拍摄前进图；图像处理器，用于处理该摄像机以预定帧速率输出的帧图像然后将碰撞对象存在/不存在以及到碰撞对象的距离和相对速度输出给计算与控制单元3。也就是说，该图像处理器从来自摄像机的帧图像中提取出一个碰撞对象，即该车辆可能碰撞到的对象。此时，如果它提取出一个碰撞对象，那么，它根据所计算距离的改变，计算到该碰撞对象的距离和相对速度。然后，它将该碰撞对象的存在/不存在、距离和相对速度，以数字信号的形式，输出给计算与控制单元3。也可以将距离传感器1替换为具有等价能力的其他装置，如雷达系统。
车辆驾驶操作传感器2包括五个传感器刹车压力传感器、加速度传感器、偏航率传感器、转向角传感器和加速踏板传感器。但是，它也可以包括这些传感器中的一个或多个。此外，可以使用任何传感器，只要它能检测那些改变该车辆在该车辆行进的公路上的二维空间中的速度矢量的车辆驾驶操作或检测这些车辆驾驶操作结果的相关信息。该车辆驾驶操作传感器2将检测到的数据以数字信号的形式，输出给计算与控制单元3。
计算与控制单元3根据从距离传感器1输出的距离数据和相对速度数据以及从车辆驾驶操作传感器2输出的减速度相关信息，控制安全带卷绕装置4的操作。将单位时间的距离变化确定为相对速度，该计算也可以在计算与控制单元3、而非距离传感器1中执行。
安全带卷绕装置4包括安全带卷绕机构；可逆式马达，用于卷绕和放松安全带卷绕机构中的自由端；以及电流控制装置，用于将输入命令对应的电流值施加在该马达上。由于该安全带装置4已经是公知的，所以这里不再赘述。
下面描述该车用安全装置的控制操作的一个例子。该控制操作主要由计算与控制单元3执行。图2是计算与控制单元3执行的控制操作的流程图，下面的描述参考该流程图。
首先，执行复位(步骤S100)，然后，根据从距离传感器1输出的数据，判断碰撞危险范围内是否有碰撞对象(步骤S102)。此时，如果判定碰撞危险范围内有碰撞对象，则处理转入步骤S104，然后，从距离传感器1中读取该碰撞对象相关的距离数据和相对速度数据，并从车辆驾驶操作传感器2中读取减速度相关的信息。
该优选实施例中所指的减速度相关信息表示对减速度有影响的车辆驾驶操作的相关信息或这样的车辆驾驶操作所导致的车辆状态相关信息。也就是说，在该优选实施例中，作为车辆驾驶操作传感器2，提供了刹车压力传感器、加速度传感器、偏航率传感器、转向角传感器和加速踏板传感器，并将从各个传感器读取的刹车压力、加速度(减速度G)、偏航率(车辆角速度)、转向角和加速器下压量用作减速度相关信息。
然后，根据所读取的数据，计算出估计碰撞时间点(S106)。例如，通过将到该碰撞对象的距离除以相对于该碰撞对象的相对速度，计算出估计碰撞时间点。
然后，判断碰撞前可用时间是否大于第一门限值时间，其中，该碰撞前可用时间是从当前时间点到估计碰撞时间点的时间，第一门限值时间是将预定时间加上致动上升时间而获得的，致动上升时间是从当安全带卷绕装置4开始致动时到当它产生所需的预定拉力时的时间(S108)。如果碰撞前可用时间大于第一门限值时间，那么，由于不必立即转换为乘客约束控制，所以，处理返回步骤S102。如果碰撞前可用时间低于第一门限值时间，则处理转入步骤S110，从而转换到乘客约束控制的准备阶段。
在步骤S110中，计算致动开始时间点和致动停止时间点，其中，致动开始时间点是从估计碰撞时间点后退预定第二门限值时间的时间点，致动停止时间点是从估计碰撞时间点前进预定第三门限值时间的时间点。此外，根据减速度相关信息，校正致动开始时间点和致动停止时间点。从该致动开始时间点到该致动停止时间点的时间对应于安全带卷绕装置4的致动时间。第二门限值时间被设置为大于安全带卷绕装置4的正常致动上升时间。
下面具体描述根据减速度相关信息来校正致动开始时间点和致动停止时间点。
首先，对于校正致动开始时间点，如果从减速度相关信息推断出已经执行了与该相对速度的减速度的增加具有正相关的车辆驾驶操作，那么，根据该车辆驾驶操作量和/或该车辆驾驶操作所导致的车辆状态量，延迟致动开始时间点。例如，所读取的刹车压力越大和/或所读取的减速度越大，就越能推断出该相对速度的减速度已经增加并且碰撞将延迟。同样，如果某一方向的偏航率或转向角增加使得该车辆和碰撞目标相互远离对方，则可以判定该相对速度的减速度已经增加并且碰撞将延迟。
相反，如果从减速度相关信息推断出已经执行使相对速度的减速度在负方向增加的车辆驾驶操作，则根据该车辆操作量等，将致动开始时间点提前。例如，如果下压加速踏板，则可以判定碰撞将发生得更快，与该下压量一致。同样，如某一方向的偏航率或转向角度发生改变使得该车辆和碰撞对象相互靠近，则碰撞发生会更早。
作为减速度相关信息，不是刹车压力、减速、偏航率、转向角等的实际大小，而是它们在致动开始时间点之前的变化，可以将其计算出来，然后，根据这些计算出的变化，校正致动开始时间点。尽管上述检测值也与减速度(相对速度的变化率)相关，但这些检测值的改变与减速度的相关度更高。例如，如果在致动开始时间点之前刹车压力已经在增长方向发生改变，则可以假定此后刹车压力会继续增加，并且减速度会因此增加。相反，即使下压刹车踏板，如果刹车压力在降低方向发生改变，则可以假定减速度将在负方向增加。因此，通过根据上述检测值的改变来校正致动开始时间点，可以使致动开始时间点更准确地适应实际的碰撞时间点。
与上述校正致动开始时间点一样，还执行对致动停止时间点的校正。例如，减速度大时的估计碰撞时间点晚于减速度小时的估计碰撞时间点。相应地，与延迟致动开始时间点相同，还延迟致动停止时间点。例如，将致动开始时间点和致动停止时间点的延迟时间设置为相等。
或者，不直接校正致动开始时间点和致动停止时间点，也可以根据间接校正的减速度以及致动开始时间点和致动停止时间点的相关信息，校正上述估计碰撞时间点。即，将从校正后的估计碰撞时间点后退第二门限值时间的时间点设置为致动开始时间点，并将从那里前进第三门限值时间的时间点设置为致动停止时间点。在这种情况下，致动开始时间点和致动停止时间点的改变量就是校正估计碰撞时间点的量。
或者，可以只使用上述方法校正致动开始时间点，然后，通过将安全带卷绕装置4的预定致动时间加上校正后的致动开始时间点，获得致动停止时间点。这样，也可以校正致动停止时间点，与减速度的大小一致。
然后，将用于判断是否已到达致动开始时间点的开始计时器设置为到校正后致动开始时间点的时间。此外，将用于判断是否已到达致动停止时间点的停止计时器设置为到校正后的致动停止时间点的时间。然后，启动开始计时器和停止计时器的计时(S112)。此后，根据到致动开始时间点的时间，设置安全带卷绕装置4的致动上升时间(S114)。
在该优选实施例中，为了便于描述，可以将安全带卷绕装置4的致动上升时间设置为两个级别，即普通时间和短时间。为了将该致动上升时间设置为普通时间或短时间，将到该致动开始时间点的时间与预定第四门限值时间进行比较。也就是说，判断到估计碰撞时间点的碰撞前可用时间是否大于通过将预定第四门限值时间加上致动开始时间点而获得的时间。如果到致动开始时间点的时间大于第四门限值时间，则有足够的时间去完成安全带卷绕装置4的致动上升。因此，将致动上升时间设置为普通时间。
在这种情况下，设置提供给安全带卷绕装置4的马达的电流的增加率(在卷绕方向)，使得电流逐渐增加。因此，安全带的卷绕速度为低速，并且，安全带的拉力以较低的增加率而增加。
对于此，如果到致动开始时间点的时间小于第四门限值时间，则将致动上升时间设置为比普通时间要短的短时间。在这种情况下，例如，从电流供应的开始，就将最大可能的电流提供给安全带卷绕装置4的马达。所以，供应给该马达的电流迅速增加，安全带卷绕速度为高速，并且，安全带的压力也以最大的增长率而增加。
将上述第四门限值时间设置为包括0的正值。第四门限值时间包括0的原因如下。将致动开始时间点设置为从估计碰撞时间点后退至少一个安全带卷绕装置4的正常致动上升时间的时间点。因此，如果在致动开始时间点之前还有时间，即使在正常的致动上升时间卷绕该安全带，卷绕也在估计碰撞时间点之前完成。
如果不将致动开始时间点设置为上述两个级别之一，也可以将其设置为三个级别之一或连续地对其进行设置。现在描述一个例子，其中，连续地设置安全带4的致动上升时间。如果到致动开始时间点的时间等于或大于第四门限值时间，那么，与上述例子中相同，将致动上升时间设置为普通时间。如果到致动开始时间点的时间小于第四门限值时间，那么，计算到致动开始时间点的时间和第四门限值时间之间的时间差，并且，将致动上升时间设置得越短，该时间差就越大。
在上述例子中，通过将到致动开始时间点的时间和第四门限值时间进行比较，即根据碰撞前可用时间，设置安全带卷绕装置4的致动上升时间。除此之外，也可以根据前面讨论的减速度相关信息，设置安全带卷绕装置4的致动上升时间。例如，如果从减速度相关信息获得的减速度大于某一预定的减速度，则设置一个短的致动上升时间；如果该减速度低于该预定的减速度，则设置一个普通的致动上升时间。或者，也可以与减速度的大小成比例，连续地改变致动上升时间。
如果减速度高，则实际的碰撞时间点晚于估计的碰撞时间点，但是，当司机执行刹车操作或转向操作使得减速度增加时，常常是存在高危险碰撞的情形。因此，如果减速度高，则希望推断出存在碰撞的高危险，并在碰撞准备期间快速地完成安全带的卷绕。
如果根据这样的减速度大小设置实际上升时间，则优选执行用于根据减速度大小设置安全带最终拉力的处理，后面还将对此进行详细描述。也就是说，如果减速度高并且设置很大的最终压力，那么，由于同时还将安全带的致动上升时间设置为短时间，所以，可以缩短达到最终拉力的所需的时间。
下面描述用于根据减速度相关信息设置最终施加到该安全带的拉力的大小的处理。在步骤S116中执行该处理。
在该优选实施例中，为便于解释，将安全带卷绕装置4的拉力设置为两个等级中的一个。为了将安全带的最终拉力设置为普通拉力(如最大拉力的一半)或强拉力(如最大拉力)，判断从减速度相关信息获得的减速度是否大于预定的减速度。然后，如果该减速度大于预定的减速度，由于可以推断出该情形中碰撞危险很高，所以将安全带的最终拉力设置为强拉力。另一方面，如果该减速度小于预定的减速度，则将安全带的最终拉力设置为普通拉力。采用该方法时，只有估计出碰撞危险很高时，才可以有选择性地使该安全带的拉力很强。如果使该安全带的最终拉力为强拉力，则使最终提供给安全带卷绕装置4的马达的饱和电流值大；如果为普通拉力时，则使饱和电流值小。
在上述例子中，将安全带的最终拉力设置为两个级别之一，但也可以根据减速度，将安全带的最终拉力设置为三个级别之一或连续地对最终拉力进行设置。
然后，在步骤S118中，判断步骤S112中设置的开始计时器是否已经结束计时。如果该开始计时器没有结束计时，处理等待，直到结束计时，即直至达到致动开始时间点。如果开始计时器结束计时并且达到饱和开始时间点，则处理转入步骤S120。如果步骤S110中计算的致动开始时间点是早于当前时间点的时间点，那么，由于在步骤S112中将致动开始时间点对应的数值(如0)设置在开始计时器的记录器中，所以，经由步骤S114至步骤S120到达S118，延时几乎可以忽略不计。
在步骤S120中，根据在步骤S114中选择的致动上升时间(电流增长率)和步骤S116中选择的最终拉力(饱和电流值)，执行安全带卷绕装置4的马达的电流供应控制，然后，处理转入步骤S122。
在步骤S122中，判断在步骤S112中设置的停止计时器是否已经结束计时。如果该停止计时器没有结束计时，则处理返回步骤S120，并继续电流供应控制。如果该停止计时器已经结束计时，则处理转入步骤S124。
在步骤S124中，对马达供应电流结束时，如果安全带卷绕装置4具有一个将卷绕的安全带恢复到其原始位置的机构，则简单地结束向马达的电流供应。但是，如果简单地结束电流供应而没有将卷绕的安全带恢复到其原始位置，则提供将该马达转为反方向的电流，以放松安全带，然后处理转入步骤S102。
根据图4所示的流程图，现在描述上述控制操作中的安全带卷绕装置4的马达的电流命令值。
时间段ΔT是在向马达供应电流开始时初始的短全负荷驱动时间段。此后在时间点t1和t2之间的时间段为电流以预定增长率而增加的时间段，并且，在该时间段内，安全带拉力以预定增长率而增加。因此，本发明所称的致动上升时间Tg表示从致动开始时间点ts到时间点t2的时间段。并且，在最大电流供应的时间点，或将致动上升时间设置为一个短时间时，在时间点t1到时间点t2内提供固定的最大电流。
在时间点t2，致动上升完成，此后，执行电流供应控制，其中，将一个饱和电流值提供给该马达，直到电流停止时间点te。该饱和电流值的变化对应于步骤S116中该安全带的最终拉力。
本发明不限于上述优选实施例，并且，在本发明的保护范围内，可以做出各种变化和修改。
例如，在上述优选实施例中，来自用于检测司机车辆驾驶操作或其引起的车辆状态的传感器的检测值被用作减速度相关信息。但是，当然也可以从相对速度的改变中计算出减速度，并且，计算出的减速度可用于执行对安全带卷绕装置4的致动开始时间点的校正以及对致动上升时间和最终拉力的设置。
权利要求
1.一种车用安全装置，包括距离信息检测单元，用于检测到碰撞对象的距离和相对于所述碰撞对象的相对速度；乘客保护单元，用于通过在从致动开始时间点经过预定致动上升时间之后完成到乘客保护状态的转换，减轻碰撞伤害；计算与控制单元，用于将当碰撞前可用时间降低到预定第一门限时间时的时间点作为所述致动开始时间点来命令致动的启动，所述碰撞前可用时间是到根据所检测距离和相对速度而计算出的估计碰撞时间点的时间，所述预定第一门限时间被设置为等于或长于所述致动上升时间；以及减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度是所述相对速度的变化率；所述计算与控制单元根据所述减速度信息，校正所述致动开始时间点。
2.如权利要求1所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元根据所述减速度信息，校正所述致动开始时间点，以使得所述减速度高时的致动开始时间点晚于所述减速度低时的致动开始时间点。
3.如权利要求1所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元检测车辆司机的车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，并且，所述计算与控制单元根据所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，获得所述减速度信息。
4.如权利要求3所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元计算所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一的改变量，并根据所述改变量获得所述减速度信息。
5.如权利要求3所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元至少包括以下之一刹车下压传感器，用于检测刹车踏板的下压量；刹车压力传感器，用于检测刹车压力；加速度传感器，用于检测所述车辆的减速度；偏航率传感器，用于检测偏航率；转向角传感器，用于检测转向角度。
6.如权利要求1所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元在从当所述碰撞前可用时间到达比所述第一门限时间长的第二门限时间时到当它到达所述第一门限时间时的时间段内，根据所述减速度信息检测单元检测出的减速度信息，校正所述致动开始时间点。
7.如权利要求1所述的车用安全装置，所述乘客保护单元为安全带卷绕装置。
8.一种车用安全装置，包括距离信息检测单元，用于检测到碰撞对象的距离和相对于所述碰撞对象的相对速度；乘客保护单元，用于通过在从致动开始时间点经过预定致动上升时间之后完成到乘客保护状态的转换，减轻碰撞伤害；计算与控制单元，用于将当碰撞前可用时间降低到预定第一门限时间时的时间点作为所述致动开始时间点来命令致动的启动，所述碰撞前可用时间是到根据所检测距离和相对速度而计算出的估计碰撞时间点的时间，所述预定第一门限时间被设置为等于或长于所述致动上升时间，以及将从所述估计碰撞时间点前进预定第三门限时间的时间点作为致动停止时间点来命令致动的停止；以及减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度是所述相对速度的变化率；所述计算与控制单元根据所述减速度信息，校正所述致动停止时间点。
9.如权利要求8所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元根据所述减速度信息，校正所述致动停止时间点，以使得所述减速度低时的致动停止时间点早于所述减速度高时的致动停止时间点。
10.如权利要求8所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元检测车辆司机的车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，并且，所述计算与控制单元根据所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，获得所述减速度信息。
11.如权利要求10所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元计算所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一的改变量，并根据所述改变量获得所述减速度信息。
12.如权利要求10所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元至少包括以下之一刹车下压传感器，用于检测刹车踏板的下压量；刹车压力传感器，用于检测刹车压力；加速度传感器，用于检测所述车辆的减速度；偏航率传感器，用于检测偏航率；转向角传感器，用于检测转向角度。
13.如权利要求8所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元在从当所述碰撞前可用时间到达比所述第一门限时间长的第二门限时间时到当它到达所述第一门限时间时的时间段内，根据所述减速度信息检测单元检测出的减速度信息，校正所述致动停止时间点。
14.如权利要求8所述的车用安全装置，其中，所述乘客保护单元为安全带卷绕装置。
15.如权利要求8所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元根据所述减速度信息，校正所述致动开始时间点，并通过将校正后的致动开始时间点加上所述乘客保护单元的预定致动时间，计算所述致动停止时间点。
16.一种车用安全装置，包括距离信息检测单元，用于检测到碰撞对象的距离和相对于所述碰撞对象的相对速度；乘客保护单元，用于通过在从致动开始时间点经过预定致动上升时间之后完成到乘客保护状态的转换，减轻碰撞伤害；计算与控制单元，用于将当碰撞前可用时间降低到预定第一门限时间时的时间点作为所述致动开始时间点来命令致动的启动，所述碰撞前可用时间是到根据所检测距离和相对速度而计算出的估计碰撞时间点的时间，所述预定第一门限时间被设置为等于或长于所述致动上升时间；以及减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度是所述相对速度的变化率；所述计算与控制单元根据所述减速度信息，调整所述乘客保护单元的保护致动的强度。
17.如权利要求16所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元根据所述减速度信息，调整所述保护致动的强度，以使得所述减速度高时所述乘客保护单元的保护致动强于所述减速度低时所述乘客保护单元的保护致动。
18.如权利要求16所述的车用安全装置，其中，所述乘客保护单元是安全带卷绕设备，并且，所述计算与控制单元通过改变安全带的拉力，调整所述保护致动的强度。
19.如权利要求16所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元检测车辆司机的车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，并且，所述计算与控制单元根据所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，获得所述减速度信息。
20.如权利要求19所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元计算所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一的改变量，并根据所述改变量获得所述减速度信息。
21.如权利要求19所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元至少包括以下之一刹车下压传感器，用于检测刹车踏板的下压量；刹车压力传感器，用于检测刹车压力；加速度传感器，用于检测所述车辆的减速度；偏航率传感器，用于检测偏航率；转向角传感器，用于检测转向角度。
22.如权利要求16所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元在从当所述碰撞前可用时间到达比所述第一门限时间长的第二门限时间时到当它到达所述第一门限时间时的时间段内，根据所述减速度信息检测单元检测出的减速度信息，调整所述乘客保护单元的保护致动。
23.一种车用安全装置，包括距离信息检测单元，用于检测到碰撞对象的距离和相对于所述碰撞对象的相对速度；乘客保护单元，用于通过在从致动开始时间点经过预定致动上升时间之后完成到乘客保护状态的转换，减轻碰撞伤害；以及计算与控制单元，用于将当碰撞前可用时间降低到预定第一门限时间时的时间点作为所述致动开始时间点来命令致动的启动，所述碰撞前可用时间是到根据所检测距离和相对速度而计算出的估计碰撞时间点的时间，所述预定第一门限时间被设置为等于或长于所述致动上升时间；以及所述计算与控制单元致动所述乘客保护单元，以使所述碰撞前可用时间短时的所述致动上升时间比所述碰撞前可用时间长时的所述致动上升时间短。
24.如权利要求23所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元根据到所述致动开始时间点的可用时间是否等于或长于预定的第四门限时间，确定所述碰撞前可用时间的长度。
25.如权利要求24所述的车用安全装置，其中，将所述预定的第四门限时间设置为包括0的正值。
26.如权利要求23所述的车用安全装置，其中，所述乘客保护单元为安全带卷绕设备，并且，所述计算与控制单元通过改变安全带的卷绕速度，调整所述致动上升时间。
27.如权利要求23所述的车用安全装置，还包括减速度信息检测单元，用于检测减速度相关的减速度信息，所述减速度为所述相对速度的变化率，并且，其中所述计算与控制单元根据所述减速度信息，调整所述致动上升时间。
28.如权利要求27所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元根据所述减速度信息，调整所述致动上升时间，以使得所述减速度高时的所述致动上升时间短于所述减速度低时的所述致动上升时间。
29.如权利要求27所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元检测车辆司机的车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，并且，所述计算与控制单元根据所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一，获得所述减速度信息。
30.如权利要求29所述的车用安全装置，其中，所述计算与控制单元计算所述车辆驾驶操作和所述车辆驾驶操作所导致的车辆状态中至少之一的改变量，并根据所述改变量获得所述减速度信息。
31.如权利要求29所述的车用安全装置，其中，所述减速度信息检测单元至少包括以下之一刹车下压传感器，用于检测刹车踏板的下压量；刹车压力传感器，用于检测刹车压力；加速度传感器，用于检测所述车辆的减速度；偏航率传感器，用于检测偏航率；转向角传感器，用于检测转向角度。
全文摘要
在一种用于机动车辆的乘客约束装置中，当该车辆相对于碰撞对象的相对速度由于碰撞前执行的车辆驾驶操作而发生改变时，实际的碰撞时间点偏离从该车辆和碰撞对象的距离和相对速度计算出来的估计碰撞时间点。为了解决该问题，根据减速度相关信息，改变安全带卷绕装置的致动时机、致动上升时间和安全带拉力，其中，所述减速度为相对速度的降低率。
文档编号B60R21/01GK1732101SQ20038010780
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月25日 优先权日2002年12月26日
发明者伊佐冶和美, 加藤秀树 申请人:株式会社电装, 丰田自动车株式会社