JP2005306097A - 衝撃力緩和装置及び衝撃力緩和方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 後方から他の自動車に追突された場合であっても乗員への衝撃力を緩和することで乗員の安全を確保することができる衝撃力緩和装置及び衝撃力緩和方法を提供する。
【解決手段】 車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段と、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、制動装置の制動力を制御する制動制御手段と、動力装置の出力を制御する動力制御手段とを備え、他の車両による後方からの追突に伴う衝撃力を緩和する衝撃力緩和装置において、検出した加速度が所定値より大きい場合であって、検出した回転速度が所定値より大きいときは、加速を指示する信号を動力制御手段へ送出し、検出した加速度が所定値より大きい場合であって、検出した回転速度が所定値より小さいときは、制動力の減少を指示する信号を制動制御手段へ送出する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、後方から他の車両に追突された場合の衝撃力を緩和する衝撃力緩和装置及び衝撃力緩和方法に関する。

昨今の自動車における電子化の急速な進展に伴い、自動車が他の自動車と衝突した場合等に乗員が受ける衝撃力を緩和するシステムが多々開発されている。他の自動車と衝突した場合等に乗員が受ける衝撃力を緩和するシステムは、衝突した後の運転者に対する衝撃力を緩和する受動型システムと、衝突を予知して未然に衝撃力を緩和する方策を採る能動型システムとに大別できる。

受動型システムとしては、例えばエアーバッグシステムがある。エアーバッグシステムは、自車が他の自動車又は障害物に衝突した場合に生じる前方への慣性力を、衝突を検知した時点で爆発的に展開するエアーバッグで緩和するシステムである。

また、能動型システムとしては、プレクラッシュセーフティシステムがある。プレクラッシュセーフティシステムは、例えば特許文献１に開示しているように、車両の前方にミリ波レーダを取り付け、前方の車両との距離の変化を検出することで衝突予想時間を算出し、例えばブレーキの油圧を増加、シートベルトの張力の増加等により、衝突時の乗員への衝撃力を緩和し、乗員の安全を確保する。
特開２００２−２７４３１８号公報

しかし、エアーバッグシステムは、自車が他の自動車又は障害物に衝突した場合に生じる前方への慣性力を緩和するものであり、他の自動車が後方から追突してきた場合には、後方へ慣性力が生じるため、エアーバッグでは乗員への衝撃力を緩和することができないという問題点があった。

また、特許文献１に開示されているプレクラッシュセーフティシステムでは、ミリ波レーダを自車の前方に取り付けていることから、後方から接近する他の自動車を検知することができず、衝突予想時間を算出することができないことから、衝突時の乗員への衝撃力を緩和し、乗員の安全を確保する対策を講じることができないという問題点があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、後方から他の自動車に追突された場合であっても乗員への衝撃力を緩和することで乗員の安全を確保することができる衝撃力緩和装置及び衝撃力緩和方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る衝撃力緩和装置は、車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段と、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、制動装置の制動力を制御する制動制御手段と、動力装置の出力を制御する動力制御手段とを備え、他の車両による後方からの追突に伴う衝撃力を緩和する衝撃力緩和装置において、前記加速度検出手段で検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断する第１の判断手段と、該第１の判断手段が所定値より大きいと判断した場合、前記制動装置が作動しているか否かを、前記車輪速検出手段で検出する回転速度が所定値より大きいか否かで判断する第２の判断手段と、該第２の判断手段が所定値より大きいと判断した場合、加速を指示する信号を前記動力制御手段へ送出する手段と、前記第２の判断手段が所定値より小さいと判断した場合、制動力の減少を指示する信号を前記制動制御手段へ送出する手段とを備えることを特徴とする。

また、第２発明に係る衝撃力緩和装置は、第１発明において、前記加速度検出手段は、所定のサンプリング間隔で車両の加速度を検出し、前記サンプリング間隔は、前記第１の判断手段が所定値より大きいと判断した時点から衝撃力が最大値に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする。

また、第３発明に係る衝撃力緩和装置は、第１又は第２発明において、前記制動力の減少を指示する信号は、所定間隔で制動装置の作動／不作動を繰り返すよう制御する信号であることを特徴とする。

また、第４発明に係る衝撃力緩和方法は、車輪の回転速度及び車両の加速度を検出し、他の車両による後方からの追突に伴う衝撃力を緩和する衝撃力緩和方法において、検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断する第１の判断ステップと、該第１の判断ステップが所定値より大きいと判断した場合、制動装置が作動しているか否かを、検出する回転速度が所定値より大きいか否かで判断する第２の判断ステップと、該第２の判断ステップが所定値より大きいと判断した場合、加速を指示する信号を、動力装置の出力を制御する装置へ送出するステップと、前記第２の判断ステップが所定値より小さいと判断した場合、制動力の減少を指示する信号を、前記制動装置の制動力を制御する装置へ送出するステップとを備えることを特徴とする。

また、第５発明に係る衝撃力緩和方法は、第４発明において、前記加速度検出ステップは、所定のサンプリング間隔で車両の加速度を検出し、前記サンプリング間隔は、前記第１の判断ステップが所定値より大きいと判断した時点から衝撃力が最大値に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする。

また、第６発明に係る衝撃力緩和方法は、第４又は第５発明において、前記制動力の減少を指示する信号は、所定間隔で制動装置の作動／不作動を繰り返すよう制御する信号であることを特徴とする。

第１又は第４の発明では、車両の加速度が所定値より大きい場合、車輪の回転速度が所定値より大きいときは、走行中であると判断し、後方から追突された衝撃力を逃がすべくさらなる加速を行う。また、車輪の回転速度が所定値より小さいときは、制動装置が作動しているものと判断し、後方から追突された衝撃力を逃がすべく制動力を減少させる。これにより、走行中に後方から他の自動車に追突された場合又は車が停止中に後方から他の自動車に追突された場合であっても、前者の場合にはさらに加速することで、後者の場合には制動装置を緩めることで、それぞれ追突による衝撃力を緩和することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

第２又は第５の発明では、所定のサンプリング間隔で車両の加速度を検出し、加速度を検出するサンプリング間隔が、他の自動車による後方からの追突を検出した時点、すなわち車両の加速度が所定値より大きくなった時点から追突による衝撃力が最大値となるまでの時間よりも短い。これにより、他の自動車による後方からの追突時から追突による衝撃力が最大となるまでの間に、必ず他の自動車により追突された事実を検知することができ、追突による衝撃力が最大となる前に衝撃力を緩和する対策を講じることで、衝撃力が最大値にまで到達することを未然に防止することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

第３又は第６の発明では、制動力の減少は、所定間隔で制動装置の作動／不作動を繰り返すよう制御することにより実現する。これにより、ポンピングブレーキを具現化することができ、車輪のロックを未然に防止しつつ、追突による衝撃力を緩和することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

第１又は第４の発明によれば、走行中に後方から他の自動車に追突された場合又は車が停止中に後方から他の自動車に追突された場合であっても、前者の場合にはさらに加速することで、後者の場合には制動装置を緩めることで、それぞれ追突による衝撃力を緩和することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

第２又は第５の発明によれば、他の自動車による後方からの追突時から追突による衝撃力が最大となるまでの間に、必ず他の自動車により追突された事実を検知することができ、追突による衝撃力が最大となる前に衝撃力を緩和する対策を講じることで、衝撃力が最大値にまで到達することを未然に防止することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

第３又は第６の発明によれば、ポンピングブレーキを具現化することができ、車輪のロックを未然に防止しつつ、追突による衝撃力を緩和することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係る衝撃力緩和装置の構成を示すブロック図である。図１において、車両の加速度を検出する加速度センサ１、及び各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ２、２、２、２が、車載ＬＡＮ８を介して演算装置３に接続されている。

演算装置３には、制動装置５の動作を制御する第１のＥＣＵ４（電子制御ユニット）と、動力装置７の動作を制御する第２のＥＣＵ６とが、車載ＬＡＮ８を介して接続されている。本実施の形態では、動力装置７がエンジンである場合について説明する。

加速度センサ１は、圧力形加速度センサ、抵抗歪形加速度センサ、静電容量形加速度センサ等、種々の方式が開発されている。例えば、静電容量形加速度センサは、加速度を静電容量に置換する方式であり、特に静電サーボ・静電容量形加速度センサは、高精度かつ小型化が可能である方式として注目されている。

図２は、静電容量形加速度センサの概略構成を示すブロック図である。図２において、検出素子たるゲージ部１１は、対向配置される２個の固定電極１２、１３と、加速度に応答して位置が変化する可動電極１４等で構成される。可動電極１４は、シリコンビーム１５に支持され、固定電極１２、１３の間に介在する。固定電極１２、１３はアルミニウム等の金属であり、それぞれガラス基板１６、１７に蒸着等されている。可動電極１４と各固定電極１２、１３との間には初期ギャップが約３μｍ程度設定されている。

可動電極１４は、静電サーボ制御系回路１８を構成する容量検出器１８１、パルス幅変調器１８２、反転回路１８３を介して固定電極１２、１３の間で所定位置（一般には固定電極１２と１３との中間位置）を保つように静電サーボ制御される。

上述した構成の加速度センサ１では、固定電極１２と可動電極１４との間には静電容量Ｃ１が、固定電極１３と可動電極１４との間には静電容量Ｃ２が存在する。加速度Ｇがゲージ部１１に加わると、可動電極１４は加速度に基づく慣性力のため加速度方向と反対方向に変位する。このため、両電極感の距離が変化し、静電容量Ｃ１、Ｃ２が変化する。

容量検出器１８１は、Ｃ１とＣ２との差△Ｃを検出するよう動作し、検出した△Ｃに比例した電圧Ｖ_C を出力する。パルス幅変調器１８２は、入力された電圧Ｖ_C の値に比例したパルス幅（なお、パルス幅は所定周期において可変制御されるためデューティを有する）を有するパルス電圧Ｖ_E を発生する。パルス電圧Ｖ_E が固定電極１２に印加され、また反転回路１８３を介して、パルス電圧Ｖ_E の反転電圧／Ｖ_E が固定電極１３に印加される。

印加されるパルス電圧Ｖ_E 及び反転電圧／Ｖ_E のデューティ（パルス幅）は、Ｃ１とＣ２との差△Ｃ（絶対値）が生じると、Ｃ１、Ｃ２のうち静電容量が大きくなる側、すなわち固定電極１２又は１３と可動電極１４とのギャップが小さくなる側の固定電極に印加するデューティを△Ｃに相当する分小さくし、静電容量が小さくなる側、すなわちギャップが大きくなる側の固定電極に印加するデューティを△Ｃに相当する分大きくなるよう制御する。デューティの変動を電圧変換機１８４で変換して出力電圧Ｖo を検知することで、加速度を検出することが可能となる。

図３は、車輪速センサ２の一例であるピックアップコイル式車輪速度センサの構成を示す例示図である。車輪速センサ２としては、ピックアップコイル式車輪速度センサに限定されるものではなく、他のどのような方式のセンサであってもよい。

図３に示すように、ケーシング内に磁石２３を配置してあり、磁石２３の一方の極に強磁性体のポールピース２２を、他方の極にバックヨーク２４を配置し、ポールピース２２の周囲にコイル２１を巻き付けている。

斯かる車輪速センサ２は、車軸に取り付けられたロータ（歯車）近傍に配置することにより、当該ロータの歯の凹凸によってポールピース２２を通る磁束が変化し、磁束の変化に伴ってコイル２１に生じる正弦波状の起電力に基づく周波数に基づいて車輪の回転速度を検知する。

図４は、本発明の実施の形態に係る衝撃力緩和装置の演算装置３の構成を示すブロック図である。演算装置３は、少なくとも、ＭＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、各センサ１、２、２、・・・、及び各ＥＣＵ４、６と車載ＬＡＮ８を介してデータ送受信可能に接続する通信手段３４、及び上述したハードウェアを接続する内部バス３５で構成する。

ＭＰＵ３１は、内部バス３５を介して演算装置３の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ３３に記憶されている処理プログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。

ＲＡＭ３２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。ＲＯＭ３３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、処理プログラム、例えば加速度センサ１からの出力信号に基づいて他の車両に追突されたか否かを判断するプログラム、車輪速センサ２からの出力信号に基づいて他の車両に追突された時点で走行中であるのか停止中であるのか判断するプログラム、ＥＣＵ４、６に対して制御信号を送出するプログラム等を記憶する。通信手段３４は、内部バス３５に接続されており、車載ＬＡＮ８に接続されることにより、処理に必要とされるデータを送受信する。

上述した構成の各センサで検出した信号に基づく演算装置３の動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る衝撃力緩和装置の演算装置３における処理手順のフローチャートである。なお、図５は、他の車両により後方から追突される場合について説明しており、車輪の回転速度、車両の加速度ともに、車両の進行方向を正とする。

演算装置３のＭＰＵ３１は、加速度センサ１が検出した車両の加速度を示す信号及び車輪速センサ２、２、２、２が検出した車輪の回転速度を示す信号を受け付け（ステップＳ５０１）、ＭＰＵ３１は、受け付けた加速度が所定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ５０２）。

ＭＰＵ３１が、受け付けた加速度が所定値より大きいと判断した場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、すなわち、他の車両により後方から追突されたことを検出した場合、ＭＰＵ３１は、受け付けた車輪の回転速度が所定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ５０３）

ＭＰＵ３１が、受け付けた車輪の回転速度が所定値より大きいと判断した場合（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）、すなわち、車両が走行中に他の車両により後方から追突されたと判断した場合、ＭＰＵ３１は、動力装置７の動作を制御する第２のＥＣＵ６に対して、加速を指示する信号を送出する（ステップＳ５０４）。

図６は、車両が他の車両に追突された時点からの伝播する衝撃力の大きさを時系列に示す図である。図６のように、車両が走行中に他の車両により後方から追突された場合、追突された時点（ｔ＝０）から、追突による衝撃力Ｆが車両に伝播し、衝撃力Ｆが最大値Ｆmaxとなるまでには所定の時間Δｔmaxを要する。したがって、加速度センサ１で加速度を検出するサンプリング間隔をΔｔmaxより短くし、ＭＰＵ３１が、受け付けた加速度が所定値より大きいと判断した時点ｔ１から、衝撃力を緩和する対策を講じる場合、例えば追突による衝撃力Ｆが最大値Ｆmaxまで到達せず、Ｆ１まで緩和することが可能となる。

ＭＰＵ３１から送出された加速を指示する信号を受け取った第２のＥＣＵ６は、例えば燃料噴射弁の開度を大きくする等の動作指示を動力装置７に対して行い、それにより後方から追突した車両との速度差を減少させ、追突による衝撃力Ｆを例えばＦ１まで緩和することが可能となる。

また、ＭＰＵ３１が、受け付けた車輪の回転速度が所定値より小さいと判断した場合（ステップＳ５０３：ＮＯ）、すなわち、車両が停止中に他の車両により後方から追突されたと判断した場合、ＭＰＵ３１は、制動装置５の動作を制御する第１のＥＣＵ４に対して、制動力の減少を指示する信号を送出する（ステップＳ５０５）。

すなわち、車両が停止中は制動装置５が作動中であり、他の車両により後方から追突された場合、車輪が路面とロックすることにより衝撃力が倍加するおそれがある。そこで、制動装置５の動作を制御する第１のＥＣＵ４に対して、車輪が路面とロックすることを防止すべく制動力の減少を指示する信号、例えば所定の間隔で制動装置の作動／不作動を繰り返すよう制御する信号を送出することにより、車輪が路面とロックすることなく制動することができる。したがって、図６と同様、追突による衝撃力Ｆが最大値Ｆmaxまで到達せず、Ｆ１まで緩和することが可能となる。

なお、後方から他の車両に追突された場合、追突された衝撃力に対して応答動作が遅れることなく確実にΔｔmax以内の短時間で第１のＥＣＵ４又は第２のＥＣＵ６を作動させ、加速動作又はポンピングブレーキ動作を実行させる必要がある。

一般に、他の車両に追突されてから、衝撃力が最大値に到達するまでの時間Δｔmaxは、両者の時速差が約１５ｋｍ／ｈの場合で約１０ｍｓｅｃ程度、両者の時速差が約２５ｋｍ／ｈの場合で約２０ｍｓｅｃ程度である。したがって、加速度センサ１のサンプリング間隔を５〜６ｍｓｅｃに設定することで、ＭＰＵ３１は、追突された衝撃力に対して応答動作が遅れることなく加速動作又はポンピングブレーキ動作を実行させ、後方からの追突による衝撃力を効果的に緩和することが可能となる。なお、車輪速センサ２、２、・・・のサンプリング間隔を、加速度センサ１のサンプリング間隔と同等に設定しておくことは言うまでもない。

また、加速度センサ１及び車輪速センサ２、２、・・・のサンプリング間隔を、５〜６ｍｓｅｃと比較的速く設定するためには、例えば位相進み回路を各センサに付加することで具現化することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、走行中に後方から他の自動車に追突された場合又は車が停止中に後方から他の自動車に追突された場合であっても、前者の場合にはさらに加速することで、後者の場合には制動装置を緩めることで、それぞれ追突による衝撃力を緩和することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

また、他の自動車による後方からの追突時から追突による衝撃力が最大となるまでの間に、必ず他の自動車により追突された事実を検知することができ、追突による衝撃力が最大となる前に衝撃力を緩和する対策を講じることで、衝撃力が最大値にまで到達することを未然に防止することができ、乗員の安全を確保することが可能となる。

なお、本実施の形態では、加速度センサ１を車輪速センサ２、２、・・・と別個に設けているが、斯かる形態に限定されるものではなく、例えば車輪速センサ２、２、・・・の検出結果に基づいて演算装置３が加速度を算出するものであってもよい。

また、本実施の形態では、動力装置７がエンジンである場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、モータであっても良いし、ハイブリッド型の推進装置であっても良い。

本発明の実施の形態に係る衝撃力緩和装置の構成を示すブロック図である。 静電容量形加速度センサの概略構成を示すブロック図である。 ピックアップコイル式車輪速度センサの構成を示す例示図である。 本発明の実施の形態に係る衝撃力緩和装置の演算装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る衝撃力緩和装置の演算装置における処理手順のフローチャートである。 車両が他の車両に追突された時点からの伝播する衝撃力の大きさを時系列に示す図である。

符号の説明

１ 加速度センサ
２ 車輪速センサ
３ 演算装置
４ 第１のＥＣＵ
５ 制動装置
６ 第２のＥＣＵ
７ 動力装置
８ 車載ＬＡＮ
３１ ＭＰＵ
３２ ＲＡＭ
３３ ＲＯＭ
３４ 通信手段
３５ 内部バス

Claims (6)

1. 車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段と、
   車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
   制動装置の制動力を制御する制動制御手段と、
   動力装置の出力を制御する動力制御手段とを備え、他の車両による後方からの追突に伴う衝撃力を緩和する衝撃力緩和装置において、
   前記加速度検出手段で検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断する第１の判断手段と、
   該第１の判断手段が所定値より大きいと判断した場合、前記制動装置が作動しているか否かを、前記車輪速検出手段で検出する回転速度が所定値より大きいか否かで判断する第２の判断手段と、
   該第２の判断手段が所定値より大きいと判断した場合、加速を指示する信号を前記動力制御手段へ送出する手段と、
   前記第２の判断手段が所定値より小さいと判断した場合、制動力の減少を指示する信号を前記制動制御手段へ送出する手段と
   を備えることを特徴とする衝撃力緩和装置。
2. 前記加速度検出手段は、所定のサンプリング間隔で車両の加速度を検出し、前記サンプリング間隔は、前記第１の判断手段が所定値より大きいと判断した時点から衝撃力が最大値に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする請求項１記載の衝撃力緩和装置。
3. 前記制動力の減少を指示する信号は、所定間隔で制動装置の作動／不作動を繰り返すよう制御する信号であることを特徴とする請求項１又は２記載の衝撃力緩和装置。
4. 車輪の回転速度及び車両の加速度を検出し、他の車両による後方からの追突に伴う衝撃力を緩和する衝撃力緩和方法において、
   検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断する第１の判断ステップと、
   該第１の判断ステップが所定値より大きいと判断した場合、制動装置が作動しているか否かを、検出する回転速度が所定値より大きいか否かで判断する第２の判断ステップと、
   該第２の判断ステップが所定値より大きいと判断した場合、加速を指示する信号を、動力装置の出力を制御する装置へ送出するステップと、
   前記第２の判断ステップが所定値より小さいと判断した場合、制動力の減少を指示する信号を、前記制動装置の制動力を制御する装置へ送出するステップと
   を備えることを特徴とする衝撃力緩和方法。
5. 前記加速度検出ステップは、所定のサンプリング間隔で車両の加速度を検出し、前記サンプリング間隔は、前記第１の判断ステップが所定値より大きいと判断した時点から衝撃力が最大値に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする請求項４記載の衝撃力緩和方法。
6. 前記制動力の減少を指示する信号は、所定間隔で制動装置の作動／不作動を繰り返すよう制御する信号であることを特徴とする請求項４又は５記載の衝撃力緩和方法。
   
   

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