特表 2024-508297 自動緊急ブレーキに応答して乗員の動きを推定するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-26

(54)【発明の名称】自動緊急ブレーキに応答して乗員の動きを推定するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   B60R 21/015 20060101AFI20240216BHJP

   B60R 21/00 20060101ALI20240216BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20240216BHJP

   B60T 7/12 20060101ALI20240216BHJP

   B60R 21/263 20110101ALN20240216BHJP

   B60R 22/195 20060101ALN20240216BHJP

【ＦＩ】

B60R21/015 312

B60R21/00 992

B60R21/00 993

G08G1/16 C

B60T7/12 C

B60R21/263

B60R22/195

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023552093

(86)(22)【出願日】2021-02-26

(85)【翻訳文提出日】2023-10-05

(86)【国際出願番号】 IB2021051633

(87)【国際公開番号】W WO2022180429

(87)【国際公開日】2022-09-01

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500045121

【氏名又は名称】ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186716

【弁理士】

【氏名又は名称】真能 清志

(72)【発明者】

【氏名】チャールズ バートレット

(72)【発明者】

【氏名】カイオラ リー

(72)【発明者】

【氏名】キラン バラスブラマニアン

【テーマコード（参考）】

3D018

3D054

3D246

5H181

【Ｆターム（参考）】

3D018MA01

3D018PA05

3D054EE11

3D054EE30

3D246DA01

3D246GB30

3D246GC16

3D246HA86A

3D246HA94A

3D246HA95A

3D246HB12A

3D246LA72Z

5H181AA01

5H181CC04

5H181CC12

5H181CC14

5H181CC27

5H181EE02

5H181FF27

5H181FF32

5H181LL01

5H181LL02

5H181LL04

5H181LL07

5H181LL08

5H181LL09

(57)【要約】

車両の乗員を保護するための作動可能な安全装置を制御する方法は、車両の衝突が差し迫っていることを決定するために、先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）を利用するステップを含む。差し迫った車両衝突の存在の決定に応答して、質量ばねダンパモデルは、感知された車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）を使用して、差し迫った車両衝突の結果として生じる乗員の動きを推定する。推定された乗員の動きを使用して、衝突に応答して、作動可能な安全装置の展開をいかに制御するかを決定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の乗員を保護するための作動可能な安全装置を制御する方法であって、前記方法は、
差し迫った車両衝突を感知するステップと、
前記差し迫った車両衝突の感知に応答して、前記差し迫った車両衝突が発生するときに結果として生じる推定される乗員の動きを計算するステップと、
前記推定される乗員の動きに応答して前記作動可能な安全装置を制御するステップと、を含む方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、前記差し迫った車両衝突を感知するステップは、自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）減速フラグを受信するステップを含む、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、前記ＡＥＢ減速フラグを受信するステップは、先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）をポーリングするステップを含み、前記先進運転者支援システムは、前記車両の近傍の物体を検出するセンサを実装し、検出された前記物体と前記車両との間の相対速度を計算して前記差し迫った車両衝突を感知し、それに応答して前記ＡＥＢ減速フラグを出力する、方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法であって、前記ＡＥＢ減速フラグを、ＡＥＢブレーキプロファイルの持続時間を推定する所定の期間ラッチするステップを更に含む、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、前記差し迫った車両衝突を感知するステップは、自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）ブレーキフラグを受信するステップを含む、方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、前記ＡＥＢ減速フラグを受信するステップは、前記ＡＥＢ減速フラグについて車両安定システムにポーリングするステップを含み、前記ＡＥＢブレーキプロファイルの持続時間全体を通してオンのフラグが立てられる、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法であって、前記推定される乗員の動きを計算するステップは、乗員の動きを推定するために、ばね質量ダンパモデリングを実行するステップを含む、方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法であって、ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、乗員の動きを推定するために、ばね質量ダンパモデルで車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）を評価するステップを含む、方法。

【請求項9】

請求項７に記載の方法であって、前記ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、乗員の頭部の動きを推定する第１ばね質量ダンパモデルと、乗員の胸部の動きを推定する第２ばね質量ダンパモデルと、を実装するステップを含む、方法。

【請求項10】

請求項７に記載の方法であって、前記ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、シートベルトウェビングの繰り出しを可能にするアンロックされた状態でのシートベルトによる乗員の動きを推定する第１ばね質量ダンパモデルと、シートベルトウェビングの繰り出しをブロックするロックされた状態でのシートベルトによる乗員の動きを推定する第２ばね質量ダンパモデルと、を実装するステップを含む、方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法であって、
経時的に車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）の大きさを評価するメトリックを実行するステップと、
機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値未満に留まる車両の前後方向加速度の大きさに応答して、第１ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、
機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値を超える車両の前後方向加速度の大きさに応答して、第２ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、を更に含む方法。

【請求項12】

請求項１０に記載の方法であって、
作動可能な制御式拘束シートベルトのＥ‐ロックステータスをポーリングするステップと、
前記Ｅ‐ロックステータスがオフであることに応答して、第１ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、
前記Ｅ‐ロックステータスがオンであることに応答して、第２ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、を更に含む方法。

【請求項13】

請求項１０に記載の方法であって、
シートベルトのバックルのステータスを感知するステップと、
前記シートベルトのバックルのステータスが外されていることに応答して、第２ばね質量ダンパモデルの実装を防止するステップと、を更に含む、方法。

【請求項14】

請求項７に記載の方法であって、前記ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、
シートベルトウェビングの繰り出しを可能にするアンロックされた状態でのシートベルトによる乗員の頭部の動きを推定する第１ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、
シートベルトウェビングの繰り出しを可能にするアンロックされた状態でのシートベルトによる乗員の胸部の動きを推定する第２ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、
シートベルトウェビングの繰り出しをブロックするロックされた状態でのシートベルトによる乗員の頭部の動きを推定する第３ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、
シートベルトウェビングの繰り出しをブロックするロックされた状態でのシートベルトによる乗員の胸部の動きを推定する第４ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、を含む方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の方法であって、
車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）の大きさを経時的に評価するメトリックを実行するステップと、
機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値未満に留まる車両の前後方向加速度の大きさに応答して、第１および第２ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、
機械式シートベルトロックに関連する前記所定の閾値を超える車両の前後方向加速度の大きさに応答して、第３および第４ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、を更に含む方法。

【請求項16】

請求項１に記載の方法であって、前記推定される乗員の動きに応答して前記作動可能な安全装置を制御するステップは、
エアバッグを膨張させるためにインフレータの第１ステージおよび／または第２ステージを作動させるかどうかを決定するステップ、
エアバッグを膨張させるためにインフレータの第１ステージおよび／または第２ステージを作動させるタイミングを決定するステップ、
エアバッグから膨張流体を排出するための作動可能なベントを作動させるかどうかを決定するステップ、
エアバッグから膨張流体を排出するための作動可能なベントを作動させるタイミングを決定するステップ、
シートベルトのロードリミッタを作動させるかどうかを決定するステップ、
シートベルトのプリテンショナを作動させるかどうかを決定するステップ、および、
乗員にシートベルトを締め付けるために、作動可能な制御式拘束装置（ＡＣＲ）を作動させるかどうかを決定するステップ、の少なくとも１つを含む、方法。

【請求項17】

請求項１に記載の方法であって、前記差し迫った車両衝突が発生するときに結果として生じる前記推定される乗員の動きを計算するステップは、
前記推定される乗員の動きを計算するために、感知される乗員の体重を実装するステップ、
車両構造に対する乗員の位置を計算するために、感知されるシートの位置を実装するステップ、
車両構造に対する乗員の位置を計算するために、感知されるシートの傾きを実装するステップ、
車両構造に対する乗員の位置を計算するために、感知されるステアリングホイールおよび／または計器パネルの位置を実装するステップ、
前記推定される乗員の動きを計算するために、感知されるシートベルトのバックルのステータスを実装するステップ、の少なくとも１つを含む、方法。

【請求項18】

請求項１に記載の方法であって、作動可能な制御式拘束具（ＡＣＲ）のシートベルトの繰り出し表示をポーリングするステップと、前記推定される乗員の動きの計算に対するフィードバックとして表示されたシートベルトの繰り出しを実装するステップと、を含む、方法。

【請求項19】

車両安全システムであって、
作動可能な安全装置と、
差し迫った車両衝突を感知するセンサと、
推定される乗員の動きに応答して前記作動可能な安全装置を制御するための請求項１に記載の方法を実行するように構成されたコントローラと、を備える、車両安全システム。

【請求項20】

請求項１９に記載の車両安全システムであって、
前記作動可能な安全装置は、エアバッグインフレータ、作動可能なエアバッグベント、作動可能なシートベルトリトラクタ、およびシートベルトリトラクタを含む作動可能な制御式拘束具（ＡＣＲ）の少なくとも１つを備え、
前記センサは、運転者を運転機能において支援するように構成された先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）のセンサを備え、
前記コントローラは、エアバッグコントロールユニット（ＡＣＵ）を備える、車両安全システム。

【請求項21】

車両安全システムであって、
エアバッグならびに前記エアバッグを膨張および展開させるための膨張流体を供給するように作動可能なインフレータを備えるエアバッグモジュールと、
前記インフレータの作動ならびに前記エアバッグの膨張および展開を制御するように構成されたエアバッグ制御ユニット（ＡＣＵ）であって、車両の前後方向加速度を測定し、それを示す車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）値を提供するように動作する慣性モニタリングユニット（ＩＭＵ）を備える、エアバッグ制御ユニット（ＡＣＵ）と、を備え、
前記ＡＣＵは、先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）および車両安定性制御システムの少なくとも１つから車両自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）表示を取得するように構成され、
前記ＡＥＢ表示に応答して、前記ＡＣＵは、質量ばねダンパモデルを実行し、前記ＩＭＵ＿Ｘ値に基づいて推定される乗員の動きを計算するように構成されている、車両安全システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この記載は、車両の安全システムに関する。より詳細には、この記載は、車両の自動緊急ブレーキが作動されるときに、車両の乗員の動きを推定するための車両安全システムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両安全システムは、作動可能なシートベルトリトラクタおよびエアバッグなど、作動可能な拘束具を含む。車両安全システムはまた、車両の状態および／または乗員の状態を感知するセンサと、センサによって提供される信号を監視するコントローラと、を含む。閾値の大きさを超える車両衝突を検出すると、コントローラは、作動可能な拘束具を作動させて乗員の保護を支援する。

【0003】

先進運転者支援システムは、自動緊急ブレーキなどの機能を提供する。先進運転者支援システムは、車両の周囲の領域を感知して表示するためのレーダ／ライダセンサおよびカメラセンサなどのセンサを含む。先進運転者支援システムはまた、センサから提供される信号を監視するコントローラを含む。自動緊急ブレーキを実装するために、コントローラは、センサからの信号を評価し、差し迫った前面衝突を検出する。差し迫った前面衝突が検出されると、コントローラによって、車両ブレーキが自動的に適用される。

【発明の概要】

【0004】

車両安全システムは、自動緊急ブレーキに応答して乗員の動きを推定する方法を実装する。緊急ブレーキの後に車両が衝突した場合、安全システムは、推定された乗員の動きに応じて、作動可能なシートベルトおよび／またはエアバッグなどの乗員拘束具の作動を適合させることができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一態様によれば、車両の乗員を保護するための作動可能な安全装置を制御する方法は、差し迫った車両衝突を感知するステップを含む。この方法はまた、差し迫った車両衝突の感知に応答して、差し迫った車両衝突が発生するときに結果として生じる推定される乗員の動きを計算するステップを含む。この方法はさらに、推定される乗員の動きに応答して作動可能な安全装置を制御するステップを含む。

【0006】

差し迫った車両衝突を感知するステップは、自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）減速フラグを受信するステップを含むことができる。ＡＥＢ減速フラグを受信するステップは、先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）をポーリングするステップを含むことができる。ＡＤＡＳは、車両の近傍の物体を検出するセンサを実装し、検出された物体と車両との間の相対速度を計算して差し迫った車両衝突を感知し、それに応答してＡＥＢ減速フラグを出力する。ＡＥＢ減速フラグは、ＡＥＢブレーキプロファイルの持続時間を推定する所定の期間ラッチすることができる。

【0007】

差し迫った車両衝突を感知するステップは、自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）ブレーキフラグを受信するステップを含むことができる。ＡＥＢ減速フラグは、ＡＥＢ減速フラグについて車両安定システムにポーリングするステップを含むことができて、ＡＥＢブレーキプロファイルの持続時間全体を通してオンのフラグが立てられる。

【0008】

推定される乗員の動きを計算するステップは、乗員の動きを推定するために、ばね質量ダンパモデリングを実行するステップを含むことができる。ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、乗員の動きを推定するために、ばね質量ダンパモデルで車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）を評価するステップを含むことができる。

【0009】

ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、乗員の頭部の動きを推定する第１ばね質量ダンパモデルと、乗員の胸部の動きを推定する第２ばね質量ダンパモデルと、を実装するステップを含むことができる。

【0010】

ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、シートベルトウェビングの繰り出しを可能にするアンロックされた状態でのシートベルトによる乗員の動きを推定する第１ばね質量ダンパモデルと、シートベルトウェビングの繰り出しをブロックするロックされた状態でのシートベルトによる乗員の動きを推定する第２ばね質量ダンパモデルと、を実装するステップを含むことができる。

【0011】

ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）の大きさを経時的に評価するメトリックを実行するステップを含むことができる。第１ばね質量ダンパモデルは、機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値未満に留まる車両の前後方向加速度の大きさに応答して実装することができる。第２ばね質量ダンパモデルは、機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値を超える車両の前後方向加速度の大きさに応答して実装することができる。

【0012】

ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、作動可能な制御式拘束シートベルトのＥ‐ロックステータスをポーリングするステップを含むことができる。第１ばね質量ダンパモデルは、Ｅ‐ロックステータスがオフであることに応答して実装できる。第２ばね質量ダンパモデルは、Ｅ‐ロックステータスがオンであることに応答して実装できる。

【0013】

方法はまた、シートベルトのバックルのステータスを感知するステップと、シートベルトのバックルのステータスが外されていること応答して第２ばね質量ダンパモデルの実装を防止するステップと、を含むことができる。

【0014】

ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、シートベルトウェビングの繰り出しを可能にするアンロックされた状態でのシートベルトによる乗員の頭部の動きを推定する第１ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、シートベルトウェビングの繰り出しを可能にするアンロックされた状態でのシートベルトによる乗員の胸部の動きを推定する第２ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、シートベルトウェビングの繰り出しをブロックするロックされた状態でのシートベルトによる乗員の頭部の動きを推定する第３ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、シートベルトウェビングの繰り出しをブロックするロックされた状態でのシートベルトによる乗員の胸部の動きを推定する第４ばね質量ダンパモデルを実装するステップと、を含むことができる。

【0015】

ばね質量ダンパモデリングを実行するステップは、車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）の大きさを経時的に評価するメトリックを実行するステップを含むことができる。第１および第２ばね質量ダンパモデルは、機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値未満に留まる車両の前後方向加速度の大きさに応答して実装することができる。第３および第４ばね質量ダンパモデルは、機械式シートベルトロックに関連する所定の閾値を超える車両の前後方向加速度の大きさに応答して実装することができる。

【0016】

推定される乗員の動きに応答して作動可能な安全装置を制御するステップは、以下のいずれかを含むことができる。すなわち、
・エアバッグを膨張させるためにインフレータの第１ステージおよび／または第２ステージを作動させるかどうかを決定するステップ。
・エアバッグを膨張させるためにインフレータの第１ステージおよび／または第２ステージを作動させるタイミングを決定するステップ。
・エアバッグから膨張流体を排出するための作動可能なベントを作動させるかどうかを決定するステップ。
・エアバッグから膨張流体を排出するための作動可能なベントを作動させるタイミングを決定するステップ。
・シートベルトのロードリミッタを作動させるかどうかを決定するステップ。
・シートベルトのプリテンショナを作動させるかどうかを決定するステップ。
・乗員にシートベルトを締め付けるために、作動可能な制御式拘束装置（ＡＣＲ）を作動させるかどうかを決定するステップ。

【0017】

差し迫った車両衝突が発生するときに結果として生じる推定される乗員の動きを計算するステップは、以下のいずれかを含むことができる。すなわち、
・推定される乗員の動きを計算するために、感知される乗員の体重を実装するステップ。
・車両構造に対する乗員の位置を計算するために、感知されるシートの位置を実装するステップ。
・車両構造に対する乗員の位置を計算するために、感知されるシートの傾きを実装するステップ。
・車両構造に対する乗員の位置を計算するために、感知されるステアリングホイールおよび／または計器パネルの位置を実装するステップ。
・推定される乗員の動きを計算するために、感知されるシートベルトのバックルのステータスを実装するステップ。

【0018】

方法はまた、作動可能な制御式拘束具（ＡＣＲ）のシートベルトの繰り出し表示をポーリングするステップと、推定される乗員の動きの計算に対するフィードバックとして表示されたシートベルトの繰り出しを実装するステップと、を含むことができる。

【0019】

車両安全システムは、作動可能な安全装置と、差し迫った車両衝突を感知するセンサと、推定される乗員の動きに応答して作動可能な安全装置を制御するための本明細書に開示される方法を実行するように構成されたコントローラと、を含む。作動可能な安全装置は、エアバッグインフレータ、作動可能なエアバッグベント、作動可能なシートベルトリトラクタ、およびシートベルトリトラクタを含む作動可能な制御式拘束具（ＡＣＲ）のいずれかを含むことができる。センサは、運転者を運転機能において支援するように構成された先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）のセンサを含むことができる。コントローラは、エアバッグコントロールユニット（ＡＣＵ）を含むことができる。

【0020】

車両安全システムは、エアバッグならびにエアバッグを膨張および展開させるための膨張流体を供給するように作動可能なインフレータを備えるエアバッグモジュールを含む。車両安全システムはエアバッグ制御ユニット（ＡＣＵ）を含む。ＡＣＵは、インフレータの作動ならびにエアバッグの膨張および展開を制御するように構成されている。ＡＣＵは慣性モニタリングユニット（ＩＭＵ）を含む。慣性モニタリングユニット（ＩＭＵ）は、車両の前後方向加速度を測定し、それを示す車両の前後方向加速度（ＩＭＵ＿Ｘ）値を提供するように動作する。ＡＣＵは、先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）および車両安定性制御システムの少なくとも１つから車両自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）表示を取得するように構成されている。ＡＥＢ表示に応答して、ＡＣＵは、質量ばねダンパモデルを実行し、ＩＭＵ＿Ｘ値に基づいて推定される乗員の動きを計算するように構成されている。

【0021】

ＡＥＢ表示に応答して、ＡＣＵは、質量ばねダンパモデルを実行して、ＩＭＵ＿Ｘ値に基づいて推定される乗員の動きを計算するように構成される。

【0022】

一態様によれば、車両安全システム（慣例では、出願が完了すると、ここに言い換えられた請求項を挿入する）。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】一構成例による、車両の乗員の保護を支援する安全システムの概略図である。

【図2】安全システムにおいて実装されるアルゴリズムの一部分を示すブロック図である。

【図3】安全システムにおいて実装されるアルゴリズムの一部分を示すフローチャートである。

【図4】安全システムにおいて実装されるアルゴリズムによって実装されるメトリックの図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明は、衝突の場合に乗員に与えられる保護を高めるために、乗員の動きの推定を実装する車両安全システムに関する。このシステムは、推定される乗員の動きに応答して、エアバッグおよびシートベルトなどの作動可能な保護装置の作動を適合させることができる。

【0025】

車両安全システム
図１を参照すると、一構成例によれば、車両１２は、車両の乗員２０の保護を支援する車両安全システム１０を含む。システム１０は、本明細書ではエアバッグ制御ユニット（ＡＣＵ）５０と称される中央制御ユニットを含む。安全システム１０は、ＡＣＵ５０に動作可能に接続された車両センサ５２を含む。車両センサ５２は、シート重量センサ、シート占有センサ、シート位置センサ、シートリクライニングセンサ、およびシートベルトのバックルのラッチセンサなどの車両／乗員の状態センサを含む。

【0026】

車両センサ５２はまた、車両加速度を測定するために使用されるセンサ（例えば、加速度計）を含むこともできる。これらの加速度には、前後方向（Ｘ軸）、横方向（Ｙ軸）、および垂直方向（Ｚ軸）が含まれる。ピッチ、ロール、およびヨーなどの他の加速度も測定することができる。車両センサはＡＣＵ５０の外部にあり、ＡＣＵ５０に接続されているものとして示されているが、前述の加速度計などのいくつかのセンサは、ＡＣＵ５０自体に実装できることが理解されよう。ＡＣＵ５０におけるこのセンサの束は、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）５４と総称することができる。ＩＭＵ５４は、Ｘ軸（ＩＭＵ＿Ｘ）、Ｙ軸（ＩＭＵ＿Ｙ）、およびＺ軸（ＩＭＵ＿Ｚ）に沿う車両加速度信号を生成することができる。

【0027】

図１において、車両センサ５２は、前述の状態信号をＡＣＵ５０に直接提供するものとして示される。しかしながら、ＡＣＵ５０は、車両ベースのコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス８８を介して、他のコントローラまたはモジュールからこれらの信号の一部またはすべてを取得することもできる。例えば、車両１２は、乗員分類システム（ＯＣＳ）を含むことができる。乗員分類システムは、システム１０によって与えられる保護を適合させるために、多様なシートベースのセンサ、シートベルトセンサ、および車内に取り付けられたカメラさえ利用する。別の例として、車両１２は、車内カメラ、車内レーダセンサ、シート重量センサ、バックルセンサ、シート位置センサ、シート角度センサなどの複数の車内センサからのデータを処理するための車内モニタリングシステム（ＩＭＳ）を含むことができる。ＩＭＳは、センサからの情報を使用することができて、カメラが感知する乗員の位置、レーダが感知する乗員の位置、シート重量センサに測定された乗員の体重、シート位置センサに測定された前方／後方位置、シート角度センサに測定された乗員のリクライニング位置、バックルセンサに測定された乗員の締め付け状態などの情報を使用して、車両の乗員を分類することができる。

【0028】

ＡＣＵ５０はまた、両方共に図１に示される作動可能な制御式拘束装置（ＡＣＲ）６０およびフロントエアバッグ７０など、車両１２における１つまたは複数の作動可能な保護装置を作動させるように動作可能に接続される。ＡＣＵ５０が作動させることができる他の作動可能な保護装置には、カーテンエアバッグ、胸部エアバッグ、サイドエアバッグ、およびニーエアバッグが含まれる。車両センサ５２から得られた信号に応答して、ＡＣＵ５０は、乗員の保護が必要な衝突などの事象の発生を決定し、それに応答して作動可能な拘束具の作動および／または展開を制御するように動作する。

【0029】

図１に示されるように、車両１２の乗員２０は車両シート３０上に位置する。シート３０は、シートを車両１２のフロア１４上に取り付けるためのシートベース３２を含む。ベースは、乗員２０が座るボトムクッション３４、乗員がもたれかかるシートバック３６、および乗員の頭部２２を受けるヘッドレスト３８を支持する。

【0030】

シートベルト４０は、ＡＣＲ６０に接続される。図１に示される例示的な構成において、シートベルト４０は、乗員のラップ（腰からひざ頭までのももの上の部分）２６を横切って伸長可能なラップベルト部分４２と、乗員の肩の上および胸部／胴体２４を横切って伸長可能なショルダーベルト部分４４と、を含む従来の３点式シートベルトである。バックル４６は、図１に示される締め付けられた状態で、シートベルト４０を固定する。Ｄリング４８は、シートベルト４０をＡＣＲ６０に導く。

【0031】

ＡＣＲ６０は、従来のシートベルトリトラクタの用途を果たす。ＡＣＲは、シートベルトウェビングを繰り出し、乗員２０が、肩部分４４およびラップ部分４２を乗員の胴部を横切って伸ばし、バックル４６を、図１に示される、留められて拘束された状態に係合させることを可能にする。ＡＣＲはまた、乗員２０がシートベルト４０のバックルを外し、乗員を拘束されていない状態にすると、シートベルトウェビングを巻き取る。追加的に、ＡＣＲ６０は、プリテンショナおよび／またはロードリミッタとして機能できるようにするコンポーネントを含むように構成することができる。この目的のために、ＡＣＲ６０は、慣性ロック機構を含む。慣性ロック機構は、例えば、車両の負の加速度に、または本明細書で使用されるような、所定のレベル以上の減速度に応答してロック位置に移動するように構成された磁気ボールまたは球体を含むことができる。

【0032】

ＡＣＲ６０はまた、シートベルトウェビングの繰り出しおよび巻き取りを能動的に制御するように構成されたモータを含む。ＡＣＲ６０は、ＡＣＵ５０に作動的に接続されている。ＡＣＵ５０は、シートベルトウェビングを能動的に繰り出し、巻き取るようにＡＣＲを制御するように動作可能である。ここで記載するように、ＡＣＵ５０は、車両センサから受信したデータの評価を通して決定された車両状態に応答して、ＡＣＲ６０の動作を制御するように構成されている

【0033】

ノーマル運転状態が感知されると、ＡＣＵ５０は、図１に示されるように、シートベルト４０を、ノーマル拘束状態とし、ベルトからたるみを取り除いてベルトを乗員の胴部に対して維持するのにちょうど十分な軽い量の力で乗員２０に対して引かれる状態にするように構成される。ノーマル拘束状態において、ＡＣＲ６０は、普通のシートベルトリトラクタとして機能し、例えば、乗員が前かがみになった場合に容易に繰り出すことができる軽い量の力で、シートベルトウェビングを巻き取る。

【0034】

慣性ロック機構は、車両の減速度が所定のレベルを超えるとリトラクタをロックし、シートベルトの繰り出しを防止する。衝突が発生すると、ＡＣＵ５０は、その事象を感知し、ＡＣＲ６０を作動させて、衝突事象に応答して所望の張力制御を提供するように構成される。従来の荷重制限もここで行うことができる。しかしながら典型的に、それは、本質的に受動的であり、トーションバー/トーションスプリングなどの構造を通じて機械的に提供される。

【0035】

ＡＣＲ６０によって与えられる１つの利点は、例えばオフロード走行、不整地、横滑り、エアボーンの車両状態である危険な運転状態などである、危険な車両状態の検出に応答して、シートベルト４０を強化された拘束状態におくことである。強化された拘束状態において、ＡＣＲ６０は、乗員が車両シート３０に拘束される度合いを強化するために、乗員２０の周囲にシートベルト４０を張る。いったん運転状態がノーマルであると決定されると、ＡＣＵ５０は、ＡＣＲ６０を制御して、シートベルト４０をノーマル拘束状態におくことができる。有利なことに、ＡＣＲ６０は、車両の危険な状態が検出されたときにシートベルト４０を強化された拘束状態におくことができ、危険な車両状態が終了したときにシートベルトをノーマル拘束状態におくことができる。

【0036】

図１に示されるフロントエアバッグ７０は、助手席用フロントエアバッグである。運転席用フロントエアバッグなどの他のフロントエアバッグを、安全システム１０に実装することができる。その制御および展開は、図示のエアバッグ７０に関して本明細書で記載したのと同じ、または類似の方法で、制御することができる。フロントエアバッグ７０は、車両１２の計器パネル１６に取り付けられ、インフレータ７２を作動させるＡＣＵ５０に応答して展開可能である。展開されると、フロントエアバッグ７０は、計器パネルと乗員２０との間に位置し、車両１２の計器パネル、ルーフ７４、およびフロントガラス７６によって境界付けられる空間を、少なくとも部分的に埋める。

【0037】

強化された乗員保護を提供するために、インフレータ７２は、車両衝突に応答して常に作動される第１ステージまたはプライマリステージ、および感知された状態がその使用を指示する場合にのみ作動される第２ステージまたはセカンダリステージを備える、２段階のインフレータとすることができる。第２ステージが作動されるかどうかに影響を与えることができる検知された状態には、衝突のシビアリティ、乗員のサイズ、シートの位置、バックルのラッチされた表示などが含まれる。例えば、第１ステージおよび第２ステージは、乗員が大きく（例えば大柄な男性）、シート３０が計器パネル１６から遠くに位置する場合に、両方とも作動することができる。別の例として、第１ステージは、乗員が小さく（例えば小柄な女性または子供）、シート３０が計器パネル１６の近くに位置する場合にのみ作動することができる。

【0038】

先進運転者支援システム
車両１２はまた、この記載の目的のために、車両安全システム１０の一部とみなされる先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）８０を含むこともできる。ＡＤＡＳ８０は、駐車、車線変更、衝突回避、アダプティブクルーズコントロール、電子安定性制御、アンチロックブレーキ、緊急ブレーキ、トラクションコントロール、死角情報システム、車線逸脱警報などの機能で、車両の運転者を支援する。先進運転者支援システムは、開発され続けており、アクティブステアリングおよび自動運転機能などの追加的機能を提供することができるため、運転者のいない車両も登場するかもしれない。

【0039】

ＡＤＡＳ８０は、多様なＡＤＡＳセンサ８２およびカメラ８４と通信する１つまたは複数のコントローラを含む。センサ８２およびカメラ８４は、車両１２およびその周囲に関する情報をＡＤＡＳ８０に提供する。ＡＤＡＳ８０は、そのデータを使用して、上に挙げた多様な機能を実行するために必要な計算を実行する。ＡＤＡＳ８０は、多くの機能を実行できるため、１つまたは複数の特定のＡＤＡＳの機能を実行するタスクを課された多様な個別のコントローラまたはモジュールを含むことができる。例えば、ＡＤＡＳ８０は、安定性制御モジュールおよび／またはアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）モジュールを含むことができる。

【0040】

ＡＤＡＳ８０およびその関連するセンサ８２およびカメラ８４の概略図は、車両１２に実装され得る任意の、そしてすべてのシステムアーキテクチャを包含することを意図している。図１に示されるように、ＡＤＡＳ８０は、ＣＡＮバス８８を介してＡＣＵ５０とデータを送受信することができる。

【0041】

乗員の動きの推定
車両安全システム１０は、制御アルゴリズムを実装するように構成される。この制御アルゴリズムは、差し迫った衝突の場合に、感知された車両および／または乗員データを利用して乗員の動きを推定し、その推定された乗員の動きを使用して、作動可能な保護装置、すなわち、ＡＣＲ６０および／またはフロントエアバッグ７０の作動および展開を適合させる。この制御アルゴリズムは、例えば、ＡＣＵ５０において実行することができる。衝突が差し迫っているという決定は、ＡＤＡＳ８０によって行うことができる。

【0042】

ＡＤＡＳ８０は、車両および車両の前方にある他の車両／物体の距離と相対速度を継続的に評価し、衝突が差し迫っているかどうかを決定する。最初に、ＡＤＡＳ８０は、自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）減速フラグを発行し、運転者にブレーキが必要であることを視覚／聴覚／触覚で警告する。状態が解決されない、または悪化すると、ＡＤＡＳ８０および／または安定性制御モジュールは、ＡＥＢブレーキフラグを発行する。ＡＥＢブレーキフラグによって、車両のブレーキが自動的に適用される。部分制動から完全制動まで段階的に自動ブレーキを実行することができる車両もある。

【0043】

有利なことに、システム１０によって実装される制御アルゴリズムは、ＡＥＢフラグを利用して、感知された車両の前後方向加速度（すなわち、負の加速度、または本明細書で使用されるような、減速度）に基づいて、車両に対する乗員の動きの推定をトリガする。推定される乗員の動きは、車両に対する乗員の頭部および乗員の胸部の動きについて計算される。シートベルト３０は繰り出されるように構成されており、いったん車両の減速度が所定のレベルを超えると、ＡＣＲ６０のシートベルト慣性機構はシートベルトの繰り出しを阻止する。そのため、推定された乗員の動きは、最初の乗員の動きは本質的に拘束されていないという事実も、考慮に入れている。したがって、推定された乗員の動きは、シートベルトのアンロックされた成分およびシートベルトのロックされた成分を含む。

【0044】

質量ばねダンパモデル
車両安全システム１０によって実装される制御アルゴリズムは、質量ばねダンパモデルを利用して、車両に対する乗員の動きを推定する。衝突に応答して乗員の動きを推定するための質量ばねダンパモデルの使用は、Fooらの米国特許第５，９３５，１８２号に開示されている。その開示は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。システム１０において実装される質量ばねダンパのモデリングは、Fooらによって開示されたものと類似または同一の方法で、ＡＣＵ５０によって実行される。このモデリングの原理については、次の段落で記載する。

【0045】

乗員の質量ばねモデルは、既知の、または推定された質量を有する乗員を考慮に入れる。車両衝突の場合、衝突の結果として生じる車両加速度によって、乗員は車両に対して前方に動く。したがって、車両加速度がモデルへの入力となる。これは、乗員の動きを推定するために使用される。シートベルトは乗員の前方への動きに逆らう。このために、モデルは、シートベルトの拘束を表すばね定数ｋを実装する。このモデルはまた、繰り出し、伸縮、荷重制限など、シートベルトシステムに起因する乗員への摩擦効果を表す減衰定数ｃも実装する。

【0046】

乗員の頭部と胴体が異なる質量を有すること、胴体がシートベルト４０によってシート３０により密接に拘束されること、および頭部が胴体に対して動くことができることを考慮して、システム１０は、質量ばね減衰モデルを使用して、頭部の動きを胴体の動きとは別に推定することができる。エアバッグ７０に衝突するのは乗員の胸部であるため、推定される胴体の動きに関する計算は、本明細書では胸部の動きと称される。これらの動きを推定するためにシステム１０によって実行される計算は、頭部と胸部の両方に対して同じである。唯一の違いは、頭部／胸部の質量およびそれらに関連する、ばね定数および減衰定数である。

【0047】

追加的に、衝突シナリオにおいて、シートベルトは最初にシートベルトウェビングを繰り出す。そして、最終的にＡＣＲ６０はシートベルト４０をロックし、荷重制限機能が引き継ぐ。このため、車両の衝突が、シートベルトがロックされていない繰り出し状態からシートベルトがロックされて荷重制限される状態へと進行するにつれて、質量ばねダンパモデルにおいて実装されるばね定数および減衰定数が変化する。シートベルトのロックの前には、モデルにおいて実装される定数は、ばね定数および減衰定数においてシートベルトをほとんど考慮していない。いったんシートベルトがロックされると、シートベルトが乗員の動きに対して有する著しい影響を考慮して、ばね定数および減衰定数が変更される。このため、システム１０は、質量ばねダンパモデリングを使用して乗員の動きを推定するための、４つの異なる数式を実装する。すなわち、
・シートベルトの力なしの、推定される頭部の動き。
・シートベルトの力なしの、推定される胸部の動き。
・シートベルトの力ありの、推定される頭部の動き。
・シートベルトの力ありの、推定される胸部の動き。

【0048】

これらの数式は非常に類似しているため、乗員の動きに関する1つの数式を導出すれば、他の数式の導出を十分に伝えることができる。したがって、推定される乗員の動きを決定するための数式の導出は、この数式が上に列挙した頭部の数式および胸部の数式を表すものであることを理解した上で、推定が行われる身体部分に言及することなく、以下に示される。以下の変数は、システム１０において実装される質量ばねダンパモデリングによって実装される。すなわち、

【数1】

【0049】

乗員の動きのための数式は、以下の通りである。すなわち、

【数2】

【0050】

【数3】

を数式の両側に加えると、以下の通りである。すなわち、

【数4】

【0051】

乗員が車両に対して動く距離を表す相対座標ｘを定義する。すなわち、

【数5】

【0052】

数式（３）を数式（２）に代入すると、一般的な乗員の動きに関する数式が得られる。すなわち、

【数6】

【0053】

数式（４）を使用すると、推定される車両に対する乗員の動き、x、は、車両加速度

【数7】

の入力に基づいて計算することができる。このことから、システム１０は、シートベルトの力のシナリオがある場合とない場合の両方で、乗員の頭部と胸部に特有の推定される動きを決定するために、４つの異なる質量ばねダンパモデルを、外挿法によって推定でき、また実装できることが理解されるであろう。
シートベルトの力なしの、推定される頭部の動き。

【数8】

シートベルトの力なしの、推定される胸部の動き。

【数9】

シートベルトの力ありの、推定される頭部の動き。

【数10】

シートベルトの力ありの、推定される胸部の動き。

【数11】

【0054】

図２は、車両安全システム１０において実装される乗員の動きの推定アルゴリズム１００を示すブロック図である。乗員の頭部および胸部の動きの推定数式（５）～（８）は、アルゴリズム１００において実装される質量ばねダンパモデリング関数１１０において実装される。図２における乗員の動きの推定アルゴリズム１００は、モデリング関数１１０において実装される前にセンサデータが受ける信号調整の一部も示す。本明細書に示される車両安全システムの構成例において、アルゴリズム１００の少なくとも一部を、ＡＣＵ５０において実装することができる。

【0055】

図２に示されるように、ＡＣＵ５０に組み込まれたＩＭＵ５４によって測定された車両の前後方向加速度信号ＩＭＵ＿Ｘは、信号からエンジン振動または道路振動などの高周波ノイズを除去するために、ローパスフィルタリング関数（ＬＰＦ１０２）に提供される。この目的のために、ＬＰＦ１０２は、例えば、カットオフ周波数＝８Ｈｚを有することができる。ＬＰＦ１０２からのローパスフィルタされた加速度信号は、フィルタされた加速度信号を平滑化するために、加速度の移動平均計算関数（ＡＭＡ１０４）に提供される。この目的のために、ＡＭＡ１０４は、調整可能なウィンドウを有する。ウィンドウは、一実施形態において、０．０５秒にすることができる。

【0056】

ＡＭＡ１０４からのフィルタされた移動平均信号は、システムにおいてノイズとして作用する可能性のある小さな加速度をフィルタアウトするデッドゾーンフィルタ１０６に提供される。一実施形態において、デッドゾーンフィルタ１０６は、±０．０５Ｇの範囲の加速度をフィルタアウトすることができる。ブロック１０６からの調整された信号は、質量ばねダンパモデル関数１１０に提供される。質量ばねダンパモデル関数１１０は、上記の数式（５）～（８）における

【数12】

のように、調整された車両の前後方向加速度ＩＭＵ＿Ｘを評価して、シートベルトの力ありの場合となしの場合の両方で、乗員の頭部および胸部の動きを推定するように構成される。

【0057】

また図２に示すように、自動緊急ブレーキ減速フラグ（ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬ）は、ラッチブロック１０８に提供される。本明細書に示すシステム１０の構成例において、ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグは、ＡＣＵ５０によってＡＤＡＳ６０からＣＡＮバス８８を介して取得することができる。ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグは、ＡＤＡＳ６０が車両１２の進路にある別の車両などの物体を検出したこと、衝突が続いて起こる可能性があること、車両の減速が必要であること、を示す。したがって、ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグは、自動緊急ブレーキを実行するためのコマンドである。ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬ信号は、ＡＥＢブレーキプロファイル全体を通して維持されないため、ブロック１０８で所定の期間ラッチされる。この期間は、ＡＤＡＳ６０によって実装されるブレーキ作動プロファイルに調整することができる。ラッチ期間は、例えば、約３秒とすることができる。

【0058】

ラッチブロック１０８は、質量ばねダンパモデル関数１１０のためのブールスイッチとして作用する。質量ばねダンパモデル関数１１０は、作動されるラッチブロック１０８またはオンであるラッチブロック１０８に応答して、数式（５）～（８）の乗員の動きの推定計算を実行するために作動される。図２に示されるように、質量ばねダンパモデル関数１１０は、自動ブレーキシナリオを検出するＡＤＡＳ６０に応答して生じる乗員の頭部および胸部の推定される変位および速度を生成することができる。モデル１１０によって実行される質量ばねダンパ計算は、既知であり、例えば、参照により本明細書に組込まれる前述のFooらの米国特許第５，９３５，１８２号に開示された方法で実行することができる。

【0059】

シートベルトの力の切り替え
図３は、質量ばねダンパモデル関数１１０によって実装されるシートベルトの力の切り替えプロセスまたは関数１２０を示すフローチャートである。図３に示されるように、切り替え関数１２０は、モデル関数１１０がアクティブである間、すなわち、ラッチブロック１０８がオンで関数を作動させている間に連続的に更新されるループ関数である

【0060】

ステップまたはブロック１２２では、シートベルトの作動力がオンであるかどうかについての決定が行われる。この決定は、ＡＣＲ６０の慣性ロック機構が作動されているかどうかである。慣性ロック機構は機械的であり、例えば、所定のレベル以上の車両の減速度に応答してロック位置に移動するように構成された磁気ボールまたは球体であるため、この決定のためにポーリングされ得るアクティブな信号はない。したがって、この決定は、以下の図４に関連して説明されるソフトウェアモデリングを介して行われる。

【0061】

ブロック１２２において、「オフ」とラベル付けされた線によって示されるように、シートベルトの作動力がオンでないと決定された場合、関数１２０は、ステップまたはブロック１２６に進み、シートベルトの力なしのシナリオのための頭部および胸部のばね定数および減衰定数を使用する数式（５）および（６）がモデルにおいて実装される。次に、関数１２０はステップまたはブロック１２８に進み、数式（５）および（６）を使用して乗員の変位および速度が計算される。

【0062】

ブロック１２２において、「オン」とラベル付けされた線によって示されるように、シートベルトの作動力がオンであると決定された場合、関数１２０はステップまたはブロック１２４に進み、シートベルトの力ありのシナリオのための頭部および胸部のばね定数および減衰定数を使用する数式（７）および（８）がモデルにおいて実装される。次に、関数１２０はステップまたはブロック１２８に進み、数式（７）および（８）を使用して乗員の変位および速度が計算される。

【0063】

シートベルトの力の決定
図４は、シートベルトの作動力がオンであるかオフであるかを決定するためのソフトウェアメトリックを示す図である。このメトリックの決定は、図３の切り替えプロセス／関数１２０のステップまたはブロック１２２で実装される。

【0064】

図４に示されるように、モデルは、概して１５０で示される、シートベルトの力の作動メトリックとして実装される。シートベルトの力の作動メトリック１５０は、例えば、システムにおいて実装される乗員の動きの推定アルゴリズム１００のコンポーネントまたはモジュールとして、システム１０において実装される。シートベルトの力の作動メトリック１５０は、例えば、ＡＣＵ５０において実装される質量ばねダンパモデルモデル１１０のコンポーネントまたはモジュールとすることができる。

【0065】

シートベルトの力の作動メトリック１５０は、車両の前後方向加速度ＩＭＵ＿Ｘを経時的に評価する。ブレーキには負の加速度（減速度）が伴うため、メトリック１５０は、負の方向の、すなわち、図４に見られる下向きの、加速度値を示す。メトリック１５０によって評価されるＩＭＵ＿Ｘは、図２のデッドゾーンブロック１０６からの条件付けされて、フィルタされた値とすることができる。メトリック１５０は、ＩＭＵ＿Ｘの負の加速度が、ＡＣＲ６０の慣性ロック機構がロックすべき点に対応する所定の大きさを超えるかどうかを決定する。この大きさは、ＡＣＲ６０の特定の構成、特定の車両プラットフォーム、または車両製造業者からの特定の要件に合わせて調整することができる。図４のシートベルトの力の作動メトリック１５０の実施形態において、図４に破線で示される閾値１５２によって示されるように、ＡＣＲ慣性シートベルトロック機構のロックを示す所定のＩＭＵ＿Ｘ減速度値は０．４Ｇである。しかしながら、この値は、上述したように、調整可能である。

【0066】

メトリック値のシートベルトの力の作動信号のオン／オフ状態との関係が図４に示される。車両の前後方向加速度ＩＭＵ＿Ｘの大きさは、経時的に評価されて、メトリック１５０の横軸上に表され、それが所定の大きさを以上であるかどうかを決定する。図４の実施形態において、所定の大きさは０．４Ｇであり、図４に破線で示される。メトリック１５０のグラフの表示に示されるように、ＩＭＵ＿Ｘを表す曲線１５２は、車両の減速度が生じる時点までゼロＧまたはその付近で推移する。その時点で、メトリックはゼロから離れ、ＩＭＵ＿Ｘの負の加速度の大きさが増加する。この時間、シートベルトの力の作動メトリック１５０の出力は、オフである。

【0067】

ＩＭＵ＿Ｘの負の加速度が閾値１５２をクロスするとき、ＡＣＲ慣性シートベルトロック機構におけるレイテンシを考慮して時間遅延（ΔＴ）をトリガすることができる。この時間遅延の間、シートベルトの力の作動メトリック１５０の出力はオフのままである。いったん時間遅延が満了すると、シートベルトの力の作動メトリック１５０の出力は、オンに移行して、所定の期間またはメトリックの大きさが閾値（０．４Ｇ）を下回るまでオンにラッチされる。

【0068】

メトリック１５０の実装を通して、シートベルトの力の作動オン／オフの決定が、シートベルトの力の切り替え関数１２０のブロック１２２において行われる。関数１２０は、ＡＣＲ慣性シートベルトロック機構がロックされているときに、数式（７）および（８）で使用されるより硬いばね定数および減衰定数が質量ばねダンパモデル関数１００において実装されることを可能にし、機構がロックされていないときに、より硬くないばね定数が数式（５）および（６）で使用されることを可能にする。乗員の動きの推定アルゴリズム１００において実装される定数、パラメータ、および許容誤差の例を以下の表に示す。

【表1】

【0069】

これにより、乗員の動きの推定アルゴリズム１００は、シートベルトのロックされた推定値およびシートベルトのアンロックされた推定値の両方を計算することによって、ＡＤＡＳ８０によって検出された自動ブレーキシナリオに応答して、乗員の動きおよび速度を、より正確に推定することができる。

【0070】

改善された乗員の動きの推定値は、車両安全システム１０によって実装することができて、ＡＣＲ６０および／またはエアバッグ７０の制御展開を改善することができる。例えば、安全システム１０は、改善されて推定された乗員の変位および／または速度に基づいて、異なる時間および／または異なる程度で、シートベルト４０をプレテンションするように構成することができる。別の例として、安全システム１０は、改善されて推定された乗員の変位および／または速度に基づいて、各ステージが起動（fire）されるタイミング、またはそもそも第２ステージが起動されるかどうかなどの、インフレータ７２の第１ステージおよび第２ステージの作動を制御するように構成することができる。

【0071】

乗員の動きの推定アルゴリズムの改善
有利なことに、車両安全システム１０において実装される乗員の動きの推定アルゴリズム１００は、上述の計算および決定を実行するために、ＩＭＵ＿ＸおよびＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬの２つの入力のみに依存しながら、良好な性能を達成することができる。しかしながら、アルゴリズム１００の性能を改善することは可能である。例えば、アルゴリズム１００は、アルゴリズムに追加の入力を提供することによって、アルゴリズムに追加のパラメータを供給することによって、またはアルゴリズムにおいて実行される特定の静的な値またはパラメータを動的にすることによって、改善することができる。

【0072】

初期状態の入力
車両安全システム１０において実装される乗員の動きの推定アルゴリズム１００の性能は、ステアリングホイールおよび／または計器パネルなど、車両構造に対する乗員の推定される位置をより良好に計算するために使用できる追加の入力の提供によって、改善することができる。例えば、ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬが発行された時間の車両構造に対する乗員の位置を知ることによって、乗員の動きの推定アルゴリズム１００は、推定された動きの結果として生じる乗員の位置を決定できる。これは、例えばシートベルトのプリテンショニングおよび／またはインフレータの第１ステージ／第２ステージの作動など、安全装置をいかに展開するかについての決定の通知を支援することができる。

【0073】

初期状態のデータの提供を通してアルゴリズム１００の性能の改善を達成するために、図２において概して１１２で示される、任意の入力を、乗員の動きの推定アルゴリズム１００において実装して、アルゴリズムの性能の洗練および／または改善を支援できる。図２に示されるように、追加の入力１１２は、ＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥフラグおよび１つまたは複数の初期状態の入力を含むことができる。追加的な初期状態の入力には、以下の値を提供できる。

【表2】

【0074】

乗員の体重の入力は、定数ではなく動的変数として、乗員の動きの推定数式（５）～（８）において実装できる。推定された体重ではなく実際の乗員の体重を使用することによって、推定される乗員の頭部および胸部の動きの精度および応答性を改善できる。乗員の実際の体重は、数式において実行される頭部の質量(m_h)にはそれほど大きな影響を与えないかもしれないが、数式において実行される胴体／胸部の質量(m_c)には大きな影響を与える可能性がある。例えば、実際の乗員の体重が乗員の動きの推定アルゴリズム１００において利用可能なとき、胸部の質量（m_c）を、乗員の体重の所定のパーセンテージとして計算することができる。

【0075】

シートの位置入力および／またはシートの傾き入力および／またはステアリングホイール／計器パネルの位置入力を実装して、乗員と車両構造との間の距離の計算を改善することができる。この距離は、推定された乗員の動きおよび／または速度と併せて使用され、保護装置、すなわちエアバッグ７０および／またはＡＣＲ６０の作動をどのように調整するかを決定できる。例えば、これらの入力の任意の組み合わせに基づいて、ＡＣＵ５０は以下を行うことができる。すなわち、
・シートベルトの張りの遅延／加速。
・シートベルトの荷重制限の遅延／加速。
・インフレータの第２ステージ作動の遅延／加速。
・作動可能なエアバックのベンティング（venting）の遅延／加速。

【0076】

例えば、これらの入力が、乗員が計器パネル／ステアリングホイールの近くにいる、または乗員がアウトオブポジション（ＯＯＰ）の乗員であることを示す場合、ＡＣＵ５０は、シートベルトのプリテンショニングおよび／または荷重制限の大きさおよび／またはタイミングを増加させるようにＡＣＲ６０を制御するように構成できる。追加的に、ＡＣＵ５０はまた、インフレータ７２の第１ステージ／第２ステージのタイミングを調整できる。ＡＣＵ５０は、近接する乗員／ＯＯＰの乗員のために、そもそも第２ステージを作動させるかどうかを決定できる。ＡＣＵ５０はさらに、近接する乗員／ＯＯＰ乗員に応答して、アクティブベンティング（active venting）を作動させるかどうかを決定できる。別の例として、これらの入力が、乗員が車両構造から十分に離れていることを示す場合、ＡＣＵ５０は、シートベルトのプリテンショニングの張力および／またはタイミングを減少させるようにＡＣＲ６０を制御できる。ＡＣＵ５０はまた、インフレータ７２の第１ステージ／第２ステージのタイミングを調整できる。ＡＣＵ５０はまた、インフレータの第２ステージを作動させる必要があるかどうかを決定できる。ＡＣＵ５０はさらに、乗員と車両構造との間の距離に応答して、アクティブベンティングを作動させるかどうか、またはアクティブベンティングのタイミングを調整するかどうか、を決定できる。

【0077】

バックルのステータスの入力を実装して、乗員がバックルを外した場合のシステム１０の応答を改善できる。バックルのステータスの入力が、乗員がバックルを締めていることを示す場合、システム１０は、上述したように乗員の動きの推定アルゴリズム１００を実装することができる。ＡＣＵ５０は、通常の方法でシートベルトにプレテンションを与えるために、ＡＣＲ６０の作動を制御できる。シートベルトの力ありとシートベルトの力なしの両方の計算（数式（５）～（８））を利用して、乗員の推定された動きに従って、ＡＣＲおよびエアバッグ７０を展開することができる。バックルのステータスの入力は、第１ステージ／第２ステージの作動およびそのタイミング、ならびにアクティブベンティングの作動とそのタイミングを含むかどうかの決定を支援する。

【0078】

しかしながら、バックルのステータスが、乗員がバックルを締めていないことを示す場合、システム１０は、乗員の動きの推定アルゴリズム１００の修正バージョンを実装することができる。このシナリオでは、シートベルトのプリテンショニングは無関係である。したがって、ＡＣＲ６０の作動は、不必要であって、乗員の保護を支援しない。このために、乗員の動きの推定アルゴリズム１００の修正バージョンが起動されて、シートベルトの力なしの計算のみ、すなわち数式（５）および（６）のみを用いて乗員の推定される動きが計算される。その結果、推定される変位および速度は大幅に増加される。

【0079】

推定された乗員の変位および速度のための増加値を考慮し、シートベルトが乗員の保護の支援に効力がないことを認識して、ＡＣＵ５０は、エアバッグ７０の作動を適合させることができる。この適合は、上述したように、エアバッグの作動をさらに適合させるための任意の他の追加の入力の有無にかかわらず、実行できる。例えば、ＡＣＵ５０は、バックルを外した乗員がバックルを締めた乗員よりも早くバッグに衝突するという決定に基づいて、感知された衝突事象に応答してインフレータ７２の第１ステージおよび／または第２ステージをより早く作動させることができる。ＡＣＵ５０はまた、アクティブベンティングを適切に制御できる。

【0080】

ＡＥＢブレーキフラグ（ＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥ）
ＡＥＢブレーキフラグＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥは、車両安定性制御モジュールによって発行され、乗員の動きの推定アルゴリズム１００における実装のために、ＣＡＮバス８８を介してＡＣＵ５０によって受信することができる。ＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥフラグは、ＡＥＢブレーキプロファイル全体を通してアクティブであり、したがって、ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグの実装を補足する、またはそのフラグを完全に置き換えるために、使用できる。例えば、ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグは、上述した方法で使用することができる、すなわち、乗員の動きの推定を開始するためにＯＮにラッチすることができる（図２を参照）。ＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥフラグは、ＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグのラッチを解除し、ブロック１０８における所定のラッチ時間ではなく、ＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥフラグの持続時間に継続する乗員の動きの推定で引き継ぐために使用できる。代替的に、ＡＥＢ＿ＢＲＡＫＥフラグはＡＥＢ＿ＤＥＣＥＬフラグを置き換えて、乗員の動きの推定が実際のＡＥＢブレーキの間にのみ行われるようにすることもできる。

【0081】

Ｅ‐ロックおよびその他のＡＣＲ機能
ＡＣＲ６０のいくつかの構成は、いわゆるＥ‐ロックを含むことができる。Ｅ‐ロック機能は、従来の機械式シートベルトリトラクタロック機構を、ソレノイドなどの電子式ロック機構で置換する。Ｅ‐ロックの作動は、慣性センサを介して制御される。慣性センサは、ＡＣＲ６０にローカルに配置できる、またはＡＣＵ５０内のＩＭＵ＿Ｘ慣性センサにすることもできる。いずれの場合でも、慣性センサが、前述の０．４Ｇなどの、所定の負の加速度値以上であると、慣性感知が実行される場所であればどこでも、ＡＣＲ６０の内部で、またはＡＣＵ５０で、Ｅ‐ロックコマンドを生成することができる。ＡＣＵ５０で実行される場合、Ｅ‐ロックコマンドは、ＣＡＮバス８８を介してＡＣＲ６０に送信できる。

【0082】

Ｅ‐ロック機能は、図４に示されるシートベルトの力の作動メトリック１５０を置き換えることができる。Ｅ‐ロックコマンドは、したがって、シートベルトの力の切り替えプロセスまたは関数１２０（図３を参照）のブロック１２２で行われた決定を置き換えることができる。この場合、決定は、Ｅ‐ロックコマンドが存在するかどうかになろう。Ｅ‐ロックコマンドが存在する場合、プロセス１２０はブロック１２４に進み、シートベルトの力ありの数式（７）および（８）の頭部および胸部のばね定数および減衰定数が、質量ばねダンパモデリングに使用される。Ｅ‐ロックコマンドが存在しない場合、プロセス１２０はブロック１２６に進み、シートベルトの力なしの数式（５）および（６）の頭部および胸部のばね定数および減衰定数が、質量ばねダンパモデリングに使用される。

【0083】

ＡＣＲ６０によって可能になる別の機能には、ＡＣＲインターフェースを介した乗員の動きの推定の改善が伴う。例えば、ＡＣＲ６０は、シートベルトウェビングの繰り出しおよび巻き取りの量を監視またはカウントする繰り出し／巻き取りセンサを含むことができる。これらのセンサは、例えばＣＡＮバス８８を介して、繰り出し値／巻き取り値をＡＣＵ５０に提供できる。これらの値、特に繰り出し値は、推定された動きではなく、乗員の動きの直接の表示を提供するのに有用であり得る。繰り出し値は、したがって、乗員が動く距離を示すのみのフィードバックとしてだけでなく、乗員の動きが開始されたことを示す積極的な表示としても使用できる。

【0084】

本発明の上記の説明から、当業者は、改良、変更、修正を認識するであろう。例えば、本明細書に示されるシートベルトは、ＡＣＲ６０と関連付けられる。システム１０、および、特に本明細書に開示される制御アルゴリズムは、ＡＣＲ６０なしで、また従来のシートベルトリトラクタを有するシートベルトを代わりに使用して、実装できる。もちろん、本明細書で説明するいくつかの機能は、実際は、機能するためにＡＣＲ６０を必要とするが、ＡＣＲは、その存在を必要とする機能のためにのみ必要である。当業者の範囲内である、これらおよび他のそのような改良、変更、および／または修正は、添付の特許請求の範囲によってカバーされるように意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】