JP2005003640A

JP2005003640A - 超音波センサ及びこれを用いた障害物検知装置

Info

Publication number: JP2005003640A
Application number: JP2003170468A
Authority: JP
Inventors: 興治 ▲崎▼山; Koji Sakiyama
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】超音波センサの取り付け前において、予めＩＤ番号等の識別データを超音波センサ毎に設定しておく必要をなくし、設置上の手間が軽減する。
【解決手段】複数の超音波センサ１に、電源電圧線２１及び接地線２３が接続されると共に、ＥＣＵ２より制御信号を送信するための信号線２２が接続される。超音波センサ１には、電源電圧線２１から電源電圧の供給を受けるための端子Ｔ１と、接地線を接続するための端子Ｔ４と、信号線２２を接続するための端子Ｔ３が設けられる。この他、各超音波センサを識別するためのＩＤ番号を付与するための識別用端子Ｔ２及びＴ５が設けられ、それぞれ電源電圧線２１と接地線２３とが選択的に接続される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波を物体に向けて放射して物体における反射波を受信して、この反射波を解析することにより物体への距離を判定する超音波センサ、及び、そのような超音波センサを利用して自動車の車体等から障害物までの距離を検出し、その距離が所定距離以内となった場合に警報等を発して運転者等に注意を促す障害物検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車車両の周辺にある障害物の有無と、そのおよその距離を検知し、これにより自動車が障害物に衝突することを防止する障害物検知装置が、近年高級車を中心として導入されつつある（例えば非特許文献１参照）。障害物を検知するセンサとしては、超音波センサが通常用いられる。
【０００３】
この文献では、自動車の後方から所定距離以内の障害物を検知するバックソナーと、自動車の４つのコーナ部から所定距離以内の障害物を検知するクリアランスソナーとを設けている。クリアランスソナーは、自動車の４つのコーナ部のそれぞれに超音波センサを設けることにより構成される。また、バックソナーは、自動車後方のリアバンパーの複数箇所に超音波センサを設置することにより構成される。これら複数の超音波センサが、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）からの制御信号により制御され、１個ずつ順々に、例えば０．２ｍｓ間隔で作動し、障害物への距離を判定している。
【０００４】
【非特許文献１】
ヴォクシー新型車解説書（トヨタ自動車株式会社編、Ｐ３−１０４〜１１３、２００１年１１月１６日発行）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、自動車の多機能化（パワーウインドウ、ＡＢＳ、カーナビゲーションシステム、カーステレオなど）の進展のため、各装置をネットワーク接続し、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）により集中制御することが行われている。このため、各装置にはＩＤ番号等の識別データが割り当てられ、ＥＣＵはこの識別データを指定して各装置を制御する。
障害物検知装置においても、上記のように、多数の超音波センサを順次動作させる制御を行う場合には、個々の超音波センサそれぞれに、異なるＩＤ番号を割り振る必要がある。
【０００７】
従来、このように個々の超音波センサに異なるＩＤ番号を割り振るには、予め１つ１つの超音波センサに、アドレス設定用スイッチなどにより異なるＩＤ番号を与え、その後、ＩＤ番号ごとに予め決められた場所に各超音波センサを設置していた。すなわち、これら個々の超音波センサは機能の面では全く同一であるにも拘わらず、ＩＤ番号を逐一確認しつつ、予め決められた場所に取り付けなければならず、設置上の手間が大きかった。
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、多数の超音波センサを含む場合であっても、その設置前にはＩＤ番号等を設定しておく必要がなく、設置後に簡単にＩＤ番号等を設定することができ、設定の手間が少ない障害物検知装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る超音波センサは、振動子により送波器に振動を与えて超音波を発生させ、物体で反射した前記超音波を受波器で受信して前記物体までの距離を判定する超音波センサにおいて、駆動のための駆動電圧を供給する駆動電圧線を接続するための駆動電圧端子と、他の超音波センサとの識別のため前記駆動電圧線を前記他の超音波センサとはその接続状態において異なるように接続する識別用端子と、前記接続状態に係るデータを含んだ制御信号を外部から入力させるための制御信号用端子と、前記制御信号に含まれる前記接続状態に係るデータと、前記識別用端子の接続状態とを比較し、この比較結果に基づいて前記振動子の動作を開始させる比較部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る超音波センサによれば、制御用端子への駆動電圧線の接続状態により、複数の超音波センサが識別される。すなわち、各超音波センサは、制御信号に含まれる接続状態に係るデータと、識別用端子への駆動電圧線の接続状態とを比較部において比較し、この比較結果に応じて振動子の動作を開始させる。このため、本発明では、超音波センサの取り付け前において、予め識別データを設定しておく必要がない。このため、障害物検知装置の組立ての際、各超音波センサの識別データを逐一確認しつつ適切な場所に取り付ける、というような、設置上の手間から解放される。
【００１０】
本発明において、前記識別用端子への前記駆動電圧線の接続状態を判定する接続状態判定部と、前記接続状態判定部で判定された接続状態を識別データとして記憶する記憶部とを備え、前記比較部は、前記制御信号に含まれる前記接続状態に係るデータと、前記記憶部に記憶された前記識別データとを比較するように構成することができる。
また、この超音波センサにおいて、前記識別用端子は、ｎ（ｎ≧１）個設けられ、各識別用端子への前記駆動電圧線の接続又は非接続により、外部から見て２^ｎ個の超音波センサが識別可能なようにすることができる。
また、この超音波センサにおいて、前記駆動電圧線として、電源電圧を与える電源電圧線と、接地電位を与える接地線とを前記駆動電圧端子及び前記識別用端子に接続するようにすることができる。
【００１１】
上記目的達成のため、本発明に係る障害物検知装置は、振動子により送波器に振動を与えて超音波を発生させ、物体で反射した前記超音波を受波器で受信して前記物体までの距離を判定する複数の超音波センサと、これら複数の超音波センサに駆動電圧を供給する駆動電圧線と、これら複数の超音波センサを識別する識別情報を含んだ制御信号を前記複数の超音波センサに向けて出力し、前記複数の超音波センサのうちの少なくとも１つを選択的に動作させる制御装置とを備えた障害物検知装置において、前記複数の超音波センサは、駆動電圧の供給を受けるために前記駆動電圧線を接続するための駆動電圧端子と、前記複数の超音波センサを識別するため前記駆動電圧線を、前記複数の超音波センサごとに接続状態が異なるように接続するための識別用端子と、前記制御装置からの前記制御信号を入力させるための制御信号用端子と、前記制御信号に含まれる前記接続状態に関するデータと、前記記憶部に記憶される前記識別データとを比較して、この比較結果に基づいて前記振動子の動作を開始させる比較部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波センサ１の構造を示している。
この超音波センサ１は、電源電圧を各部へ供給するための電源部１０と、信号の入出力処理や、信号変換処理等を担当する通信ＩＣ１１と、制御部１２と、発振・受信回路１３と、増幅器１４と、送受波器１５と、増幅器１６と、メモリ１７とを備えている。
発振・受信回路１３は、内蔵される圧電振動子（図示せず）により振動波を発生させるものである。その振動波は、増幅器１４で増幅させた後送受波器１５に出力される。これにより超音波が送受波器１５から出力される。また、発振・受信回路１３は、障害物で反射され送受波器１５で受信された超音波を、増幅器１６で増幅させた後受信する機能も備えている。
【００１３】
制御部１２は、発振・受信回路１３を制御すると共に、発振・受信回路１３からの出力信号を解析し、障害物と超音波センサ１との間の距離を判定する機能を有する。また、メモリ１７は、後述するように、超音波センサ１の識別情報としてのＩＤ番号を記憶するためのものである。
【００１４】
この超音波センサ１は、５つの端子Ｔ１〜Ｔ５を備えている。Ｔ１は電源電圧端子であり、超音波センサ１を駆動するための電源電圧を電源部１０に供給する電源電圧線が接続される端子である。
Ｔ２は識別用端子であり、他の超音波センサ１との識別を行うためのＩＤ番号を決定するため、電源電圧線が選択的に接続される端子である。端子Ｔ２と通信ＩＣ１１との間には、抵抗Ｒ１の一端が接続され、他端は接地されている。電源電圧線が端子Ｔ２に接続されている場合には、端子Ｔ２から通信ＩＣ１１への入力は「Ｈ」となり、接続されていない場合には、入力は「Ｌ」となる。
また、Ｔ３は、超音波センサ１をアクティブにするための制御信号を制御部１２に入力させるための信号線を接続するための制御信号用端子である。
また、Ｔ４は、接地電位を与えるための接地線を接続するための接地端子である。
Ｔ５は、識別用端子であり、Ｔ２と同様、他の超音波センサ１との識別を行うためのＩＤ番号を決定するため、接地線が選択的に接続される端子である。端子Ｔ５と通信ＩＣ１１との間には、抵抗Ｒ２の一端が接続され、他端は電源電圧線が常に接続されている端子Ｔ１に接続されている。このため、端子Ｔ５に接地線が接続されているときには、端子Ｔ５から通信ＩＣ１１への入力は「Ｌ」となり、接続されていないときには、入力は「Ｈ」となる。
【００１５】
超音波センサ１は、図２に示すように、コネクタ１８を介して、電源電圧線２１、信号線２２及び接地線２３と接続される。コネクタ１８を超音波センサ１の内壁面に挿入した後、端子Ｔ１〜Ｔ５に対応する位置に設けられた孔Ｈに圧接端子２４を挿入する。これにより、電源電圧線２１、信号線２２及び接地線２３の被覆が除去され、下部に存在する端子Ｔ１〜Ｔ５との電気的な接触が確立される。
このような圧接端子２４を利用することにより、１本の電源電圧線で複数の超音波センサを接続することができ、もって配線の数を少なくすることができる。近年、自動車の多機能化の進展のため、自動車において配線が占める割合は増加の一途を辿っており、このような配線方法は、配線の数はできるだけ少なくしたいという要望に沿うものである。
【００１６】
図３は、車載ＬＡＮの通信プロトコルとして広く採用されているＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）をベースとして、図１に示す超音波センサ１を複数組み込んで形成した障害物検知装置１００を示す。同図（ａ）は、全体の配線図を示すものであり、同図（ｂ）は超音波センサ１との配線状態の一例を示している。ＬＩＮはマスタ・スレーブ方式の多重通信プロトコルである。本実施の形態では、制御装置としてのＥＣＵ２がマスタとして機能し、各超音波センサ１がスレーブとして機能する。すなわち、マスタとしてのＥＣＵ２の指示、具体的には制御信号に従ってスレーブとしての各超音波センサ１が駆動される。
【００１７】
この場合、スレーブとしての複数（図３では１（１）〜１（４）の４つ）の超音波センサ１には、それぞれＩＤ番号を付与する必要がある。マスタとしてのＥＣＵ２は、このＩＤ番号を指定し、これを制御信号中に含ませて送信することにより、スレーブとしての超音波センサ１に動作を指示する。
本実施の形態では、制御部１２が、識別用端子Ｔ２、Ｔ５への電源電圧線２１及び接地線２３の接続状態を判定する接続状態判定部として機能する。
すなわち、各超音波センサ１において、識別用端子Ｔ２への電源電圧線２１の接続の有無、及び識別用端子Ｔ５への接地線２３の接続の有無が制御部１２により判定され、この判定された接続状態に基づいて、その超音波センサ１のＩＤ番号が決定される。各超音波センサ１の制御部１２には、端子Ｔ２、Ｔ５への接続状態に基づきＩＤ番号を決定するための規則を規定したＩＤ番号決定用プログラムが記憶されており、制御部１２は、このＩＤ番号決定用プログラムに沿ってＩＤ番号を決定する。決定されたＩＤ番号は、メモリ１７に記憶される。
【００１８】
本実施の形態では、端子Ｔ２及びＴ５への電源電圧線２１及び接地線２３の接続の有無を、各超音波センサごとに異ならせることにより、２ビット、すなわち４通りのＩＤ番号を表現することを可能にしている。
例えば、図３（ｂ）に示すように、複数の超音波センサ１の電源電圧線２１及び接地線２３の接続状態を、次にようにすることができる。図３（ｂ）において、各端子Ｔ１〜Ｔ５のうち、黒丸で表示されたものは線２１−２３と接続されていることを示し、白丸は接続されていないことを示している。
・超音波センサ１（１）端子Ｔ２、Ｔ５共に接続させる
・超音波センサ１（２）端子Ｔ２は接続させ、Ｔ５は非接続とする
・超音波センサ１（３）端子Ｔ２は非接続とし、Ｔ５は接続させる
・超音波センサ１（４）端子Ｔ２、Ｔ５はいずれも接続させる
これにより、各超音波センサ１には異なるＩＤ番号が割り振られることになる。
【００１９】
ＥＣＵ２は、前述のＩＤ番号決定プログラムが割り振る４種類のＩＤ番号を記憶しており、そのいずれかを制御信号中で指定して、４つの超音波センサ１のうちの１つを動作させる。
各超音波センサ１の制御部１２は、この制御信号中に含まれるＩＤ番号を、メモリ１７に記憶されているＩＤ番号と対比して、両者が一致する場合に、ＥＣＵにその旨を示す信号（ＡＣＫ）を送り返すと共に、発振・受信回路１３を動作させて、超音波を送受波器１５から発生させる。一致しない場合には、発振・受信回路１３の動作は行わない。すなわち、本実施の形態では、制御部１２が、制御信号に含まれるＩＤ番号に係るデータと、メモリ１７に記憶されたＩＤ番号とを比較する比較部として機能する。
なお、本実施の形態において、信号線２２は、ツイストペアケーブル、フラットケーブルなど、様々なものが適用でき、その形式は問わない。
【００２０】
［第２の実施の形態］
図４及び図５は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波センサ１´及び障害物検知装置１００´を示している。図１及び図３と同一の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この実施の形態では、図５（ａ）に示すように、電源電圧線２１と信号線２２とに代えて、電源電圧にＥＣＵ２からの制御信号を重畳して送信する電源電圧線２１´を設け、配線の数を少なくしている。図５（ｂ）に示すように、電源電圧線２１´と接地線２３とを、両者をより合わせたツイスト・ペア・ケーブルとすることにより、更に配線の数を少なくすることもできる。
【００２１】
信号線２２が省略されたため、図４に示す超音波センサ１では、制御信号用端子Ｔ３が省略されており、端子Ｔ１が、制御信号用端子を兼用している。制御信号は、電源電圧線２１´中の電気信号から、電源電圧のみをバンドパスフィルタ１９により除去して、このバンドパスフィルタ１９を通過した信号を制御信号として、通信ＩＣ１１を介して制御回路１２に供給している。
この実施の形態でも、端子Ｔ２及びＴ５への電源電圧線２１´及び接地線２３の接続の有無は、各超音波センサ１毎に異ならされ、各超音波センサの制御部１２は、この接続状態に基づいて、自身のＩＤ番号を、ＩＤ番号決定プログラムに従って決定し、メモリ１７に記憶させることができる。
【００２２】
以上の実施の形態では、各超音波センサ１において、識別用端子が、Ｔ２及びＴ５の計２個設けられ、これにより４種類のＩＤ番号の付与を可能にしているが、この識別用端子の数は、接続したい超音波センサの数に応じて変更することができる。識別用端子をｎ個（ｎ≧１）設けた場合、各識別用端子への前記駆動電圧線の接続又は非接続を替えることにより、２^ｎ個のＩＤ番号が付与でき、これにより、２^ｎ個以下の超音波センサ１を１つのＥＣＵの下に設置することが可能になる。
【００２３】
また、上記の実施の形態では、通信ＩＣ１１により各信号の入出力処理や信号変換処理を実行させていたが、ＩＣでなくディスクリートの部品により信号変換処理等を実行させてもよいし、また、通信ＩＣ１１は、制御部１２と一体にしても構わない。
また、上記の実施の形態では、ＬＩＮに基づくマスタースレーブ方式のプロトコルを適用したが、本発明はこれに限らず、例えばトークン・パッシング方式などにも適用可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明に係る超音波センサ及び障害物検知装置によれば、ＩＤ番号等の識別データを、超音波センサの取り付け前に設定しておく必要がなく、識別用端子への駆動電源線の接続により、ＩＤ番号を自動的に割り振ることができ、識別データの設定の手間を少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波センサ１の構造を示すブロック図である。
【図２】超音波センサ１を、電源電圧線２１、信号線２２、及び接地線２３と接続する手法を示す。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る障害物検知装置１００の構造を示す。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る超音波センサ１´の構造を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る障害物検知装置１００´の構造を示す。
【符号の説明】
１、１´・・・超音波センサ、１００、１００´・・・障害物検知装置、２・・・ＥＣＵ、１０・・・電源部、１１・・・通信ＩＣ、１２・・・制御部、１３・・・発振・受信回路、１４、１６・・・増幅器、１５・・・送受波器、Ｔ１・・・電源電圧端子、Ｔ２、Ｔ５・・・識別用端子、Ｔ３・・・制御信号用端子、Ｔ４・・・接地端子、１７・・・メモリ、１８・・・コネクタ、１９・・・バンドパスフィルタ、２１・・・電源電圧線、２２・・・信号線、２３・・・接地線、２４・・・圧接端子。

Claims

振動子により送波器に振動を与えて超音波を発生させ、物体で反射した前記超音波を受波器で受信して前記物体までの距離を判定する超音波センサにおいて、
駆動のための駆動電圧を供給する駆動電圧線を接続するための駆動電圧端子と、
他の超音波センサとの識別のため前記駆動電圧線を前記他の超音波センサとはその接続状態において異なるように接続する識別用端子と、
前記接続状態に係るデータを含んだ制御信号を外部から入力させるための制御信号用端子と、
前記制御信号に含まれる前記接続状態に係るデータと、前記識別用端子の接続状態とを比較し、この比較結果に基づいて前記振動子の動作を開始させる比較部と
を備えたことを特徴とする超音波センサ。
前記識別用端子への前記駆動電圧線の接続状態を判定する接続状態判定部と、
前記接続状態判定部で判定された接続状態を識別データとして記憶する記憶部とを備え、
前記比較部は、前記制御信号に含まれる前記接続状態に係るデータと、前記記憶部に記憶された前記識別データとを比較するようにされた請求項１に記載の超音波センサ。
前記識別用端子は、ｎ個（ｎ≧１）設けられ、各識別用端子への前記駆動電圧線の接続又は非接続により、外部から見て２^ｎ個の超音波センサが識別可能なようにされた請求項１又は２記載の超音波センサ。
前記駆動電圧線として、電源電圧を与える電源電圧線と、接地電位を与える接地線とを前記駆動電圧端子及び前記識別用端子に接続するようにされた請求項１又は２記載の超音波センサ。
振動子により送波器に振動を与えて超音波を発生させ、物体で反射した前記超音波を受波器で受信して前記物体までの距離を判定する複数の超音波センサと、
これら複数の超音波センサに駆動電圧を供給する駆動電圧線と、
これら複数の超音波センサを識別する識別情報を含んだ制御信号を前記複数の超音波センサに向けて出力し、前記複数の超音波センサのうちの少なくとも１つを選択的に動作させる制御装置と
を備えた障害物検知装置において、
前記複数の超音波センサは、
駆動電圧の供給を受けるために前記駆動電圧線を接続するための駆動電圧端子と、
前記複数の超音波センサを識別するため前記駆動電圧線を、前記複数の超音波センサごとに接続状態が異なるように接続するための識別用端子と、
前記制御装置からの前記制御信号を入力させるための制御信号用端子と、
前記制御信号に含まれる前記接続状態に関するデータと、前記記憶部に記憶される前記識別データとを比較して、この比較結果に基づいて前記振動子の動作を開始させる比較部と
を備えたことを特徴とする障害物検知装置。
この識別用端子への前記駆動電圧線の接続状態を判定する接続状態判定部と、
前記判定部で判定された接続状態を識別データとして記憶する記憶部とを備え、
前記比較部は、前記制御信号に含まれる前記接続状態に係るデータと、前記記憶部に記憶された前記識別データとを比較するようにされた請求項５記載の障害物検知装置。
前記識別用端子は、ｎ個（ｎ≧１）設けられ、各識別用端子への前記駆動電圧線の接続又は非接続により、外部から見て２^ｎ個の超音波センサが識別可能なようにされた請求項５記載の障害物検知装置。
前記駆動電圧線として、電源電圧を与える電源電圧線と、接地電位を与える接地線とを前記駆動電圧端子及び前記識別用端子に接続するようにされた請求項５又は６記載の障害物検知装置。