JP2006232027A - 車両用衝突検出センサ及びそれを用いた車両用衝突物体判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線数の低減により省スペース化を図り、車両への搭載性を向上させた車両用衝突検出センサ及びそれを用いた車両用衝突物体判別装置を提供する。
【解決手段】マット式感圧センサ１は、物体の衝突によって車両のバンパ４に生じる面圧を個別に検出可能な６４個のセンサセル２０が、バンパ４内で長手方向へ直線状に所定ピッチで配列され且つ８×８のマトリックス状に配線されているので、配線数の低減により、配線部の省スペース化を図ることができ、これによりマット式感圧センサ１の車両への搭載性を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両への衝突を検出する車両用衝突検出センサ及び車両に衝突する物体を判別する車両用衝突物体判別装置に関する。本発明は、好適には車両への衝突物体が歩行者か否かを判定する装置に適用される。

車両衝突における衝突荷重検出のために、従来より種々の技術が公知となっている。たとえば下記の特許文献１は、所定の初期張力を有してバンパリンフォースの前面に沿って横架されたワイヤーの衝突時の張力変化を計測することにより衝突荷重検出を行うことを記載している。

また、下記の特許文献２は、車両前部に横設された一対の平行導線が衝突衝撃により接触するか否かにより衝突を検出することを記載している。

また、下記の特許文献３は、フロントバンパに横設された光漏洩性ファイバの一端に投光ユニットを、他端に受光ユニットを設け、衝突により光漏洩性ファイバが変形、破断して受光ユニットの受光量が減少することにより衝突を検出している。

また、近年、車両衝突に対する歩行者保護に関する要望が強くなっており、それに応じて種々の歩行者保護装置が提案されている。ただ、衝突物体が歩行者でない場合にこれら歩行者保護装置を作動させることはさまざまな悪影響を派生させるために、衝突物体が歩行者か否かを判定することが要望されている。このため、下記の特許文献４は、衝突荷重が所定レベルを超える時間（持続時間）の大きさに基づいて歩行者の判別を行うことを提案している。

更に、下記の特許文献５は、衝突荷重が所定レベルを超えた後の衝突荷重の増加率を用いて歩行者の判別を行うことを提案している。

その他、衝突荷重のピーク値に基づいて歩行者の判別を行うことも提案されている。

結局、従来においては、衝突荷重検出センサを用いて、検出した衝突荷重の波形（大きさを含む）が歩行者と衝突した場合のそれが含まれる所定範囲に含まれるかどうか、言い換えれば衝突荷重の波形が歩行者衝突時のそれに類似するか否かにより衝突物体が歩行者か否かを判定していた。

一方、下記の特許文献６には、車両の座席に複数のセンサセルからなるマット式感圧センサを組み込み、座席の占有状態を検出することにより乗員を検知する旨の技術が開示されている。そして、このマット式感圧センサでは、複数のセンサセルが正方形状に配置されると共に、配線数を少なくするため、個々のセンサセルがマトリックス構成で作動させるように構成されている。
特開２００４−２１２２８１号公報 特開２００４−１５６９４５号公報 特開平７−１９０７３２号公報 特開平１１−０２８９９４号公報 特開平１１−３１００９５号公報 特表２００４−５３２９８０号公報

ところで、特許文献６に記載されているような複数のセンサセルからなるマット式感圧センサは、車両のバンパ内に搭載して車両用衝突検出センサとして使用することも可能である。しかしながら、この場合、マット式感圧センサにおいて大きな配線スペースが必要となるという問題がある。すなわち、特許文献６のようにセンサセルの配置が正方形状に近い場合は、例えば、正方形状に配列された６４個のセンサセルは８×８のマトリックス状に配線することにより、合計１６本の配線で足りるため、大きな配線スペースを必要としない。これに対し、マット式感圧センサを車両用衝突検出センサとして用いる場合、６４個のセンサセルを直線状に配列する必要があり、１×６４のマトリックス状に配線すると合計６５本の配線が必要となってしまう。このように、マット式感圧センサを車両用衝突検出センサとして用いた場合には、配線数が多く必要であることによって配線部に大きな面積が必要となり、車両バンパへの搭載性が悪くなるという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、配線数の低減により省スペース化を図り、車両への搭載性を向上させた車両用衝突検出センサを提供することをその目的としている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．車両のバンパ内で長手方向へｉ個（但し、ｉは１以上の整数）のセンサセルが直線状に所定ピッチで配列され、物体の衝突によって前記バンパに生じる面圧を前記各センサセル毎に検出可能に構成されてなる車両用衝突検出センサであって、
前記ｉ個のセンサセルが、ｎ×ｍ（但し、ｎ，ｍは２以上の整数であり且つｉ≦ｎ×ｍ）のマトリックス状に配線されたことを特徴とする車両用衝突検出センサ。

手段１によれば、車両のバンパ内で長手方向へｉ個（但し、ｉは１以上の整数）のセンサセルが直線状に所定ピッチで配列されているので、物体の衝突によってバンパに生じる面圧を各センサセル毎に検出することにより、衝突荷重の大きさ、衝突物体の質量、及び衝突物体の幅等を検出することができる。例えば、衝突荷重の大きさは、複数のセンサセルによって検出された面圧を合計することにより算出することができる。衝突物体の質量は、衝突荷重の大きさと車速センサにより検出された車速とに用いて算出することができる。衝突物体の幅は、直線状に配列された複数のセンサセルにおいて所定値以上の面圧が検出された範囲に基づいて検出可能である。

さらに、ｉ個のセンサセルは、ｎ×ｍ（但し、ｎ，ｍは２以上の整数であり且つｉ≦ｎ×ｍ）のマトリックス状に配線されているので、配線数の低減により車両用衝突検出センサの省スペース化を図ることができ、これにより車両への搭載性を向上させることができる。例えば、ｉ＝６４個のセンサセルを配列する場合、１×６４のマトリックス状に配線した場合、合計６５本の配線が必要となるが、８×８のマトリックス状に配線した場合は合計１６本の配線で足りるので、車両用衝突検出センサにおける配線スペースが大幅に縮小される。

２．前記ｎは、ｍと同数であることを特徴とする手段１に記載の車両用衝突検出センサ。

手段２によれば、前記ｎをｍと同数とすることによって、配線数を最小とし、これにより配線部の省スペース効果が最大となる。例えば、６４（＝ｉ）個のセンサセルを配列する場合、４×１６（ｎ＝４，ｍ＝１６）のマトリックス状に配線した場合（ｎとｍとが同数でない場合）は合計２０本の配線となるのに対し、８×８（ｎ＝ｍ＝８）のマトリックス状に配線した場合（ｎとｍとが同数である場合）は合計１６本の配線となり、配線数が最小となる。

３．手段１又は２に記載の車両用衝突検出センサと、
その車両用衝突検出センサによる面圧検出結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判定する衝突物体判別回路と
を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。

手段３によれば、車両用衝突検出センサによってバンパへの衝突による面圧を検出し、衝突物体判別回路は、車両用衝突検出センサによる面圧検出結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を判定することができる。例えば、車両用衝突検出センサを構成する複数のセンサセルによって検出された面圧を合計して衝突荷重を算出し、さらに、衝突荷重の大きさと車速センサにより検出された車速とを用いて算出した衝突物体の質量に基づいて、衝突物体が歩行者であるか他の物体であるかを判定するように構成してもよい。さらに、直線状に配列された複数のセンサセルにおいて所定値以上の面圧が検出された範囲によって検出可能な衝突物体の幅と、上述した衝突物体の質量とに基づいて、衝突物体が歩行者であるか他の物体であるかを判定するように構成してもよい。

本発明によると、車両用衝突検出センサ及び車両用衝突物体判別装置において、配線数の低減により車両用衝突検出センサの省スペース化を図ることができ、これにより車両への搭載性を向上させることができる。

以下、本発明の車両用衝突検出センサを適用した車両用衝突物体判別装置の好適な実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本実施形態の車両用衝突物体判別装置Ｓの全体構成を示すブロック図である。車両用衝突物体判別装置Ｓは、図１に示すように、マット式感圧センサ１と、車速センサ２と、コントローラ３とを主要部として構成されている。コントローラ３は、歩行者保護装置と信号線によって接続されている。尚、マット式感圧センサ１が、本発明の車両用衝突検出センサを、コントローラ３が、衝突物体判別回路をそれぞれ構成するものである。

図２は、車両のバンパ４付近を透視して示す模式平面図、図３は、バンパ４をＡ線矢視方向から透視して示す斜視図、図４は、図２のＢ線矢視方向における側面図である。図２乃至図４に示すように、車体５内部には車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバー６，６が設けられ、サイドメンバー６，６の前端に、車両幅方向（左右方向）に延びるバンパリンフォース７が取り付けられている。バンパリンフォース７の前面には発砲樹脂等の弾性体からなるバンパアブソーバ８が取り付けられ、バンパリンフォース７及びバンパアブソーバ８を覆うように車両幅方向に延びるバンパカバー９が取り付けられている。また、マット式感圧センサ１は、バンパリンフォース７に沿ってバンパ長手方向に延びる直線状の全体形状を有する感圧センサであって、バンパリンフォース７とバンパアブソーバ８との間に挟設されている。尚、本実施形態では、マット式感圧センサ１がバンパリンフォース７前面の上部近傍及び下部近傍にそれぞれ１本ずつ配設されている（図３及び図４参照）。

コントローラ３は、マイコンを内蔵する信号処理回路であって、マット式感圧センサ１及び車速センサ２の出力信号に基づいて衝突物体が歩行者かどうかを判別し、この判別により衝突物体が歩行者と判断した場合に歩行者保護装置（たとえば公知の歩行者保護用のエアバッグやフード跳ね上げ装置など）を作動させる。

次に、マット式感圧センサ１の構成について図面を参照しつつ説明する。図５（ａ）は、マット式感圧センサ１の表面（車両前方側の面）側の配線パターンを示す図であり、（ｂ）は裏面（車両後方側の面）側の配線パターンを示す図である。図６は、マット式感圧センサ１におけるセンサセル２０の内部構造を示す断面図である。

マット式感圧センサ１には、６４個のセンサセル２０が直線状に所定ピッチ（例えば、２０ｍｍ程度）で直線状に配列されている。具体的には、図５に示すように、Ｃ１〜Ｃ８の８個のセンサセル２０を１組として、Ｒ１〜Ｒ８まで８組のセンサセル群が左から右へ直線状に配列されている。このように配列された６４個のセンサセル２０が、８行×８列のマトリックス状に配線されている。すなわち、Ｒｎ（ｎは、１〜８の整数）に属するＣ１〜Ｃ８の８個のセンサセル２０は、１本の配線によって互いに接続されている。また、Ｃｍ（ｍは、１〜８の整数）に属するＲ１〜Ｒ８の８個のセンサセル２０は、１本の配線によって互いに接続されている。つまり、マット式感圧センサ１における配線パターンは、図７に示すようなセンサセル２０を正方形状に配列し且つ８×８のマトリックス状に配線した場合の配線パターンと実質的に同一である。従って、６４個のセンサセル２０の接続に用いられる配線は、合計１６本（表面、裏面各８本）である。そして、配線領域は、配線ピッチを１ｍｍとし、配線領域の上下に各１ｍｍの余白を設ける場合、１ｍｍ×６＋１ｍｍ×２＝８ｍｍとなるので、少なくとも８ｍｍの上下幅があれば足りることになる。尚、各センサセル２０の配線抵抗を合わせることが望ましい。

一方、図９は、センサセルを直線状に配列し且つこれらを１×６４のマトリックス状に配線した比較例におけるマット式感圧センサ１０１の配線パターンを示している。比較例のマット式感圧センサ１０１では、６４個のセンサセルの接続に用いられる配線は合計６５本（表面６４本、裏面１本）である。従って、比較例における配線領域は、配線ピッチを１ｍｍとし、配線領域の上下に各１ｍｍの余白を設ける場合、１ｍｍ×６３＋１ｍｍ×２＝６５ｍｍとなり、６５ｍｍ以上の大きな上下幅が必要であることがわかる。

次に、マット式感圧センサ１の内部構造について、図７を参照しつつ説明する。マット式感圧センサ１は、図７に示すように、一対の樹脂フィルム１０、１０の間にスペーサフィルム１３を介挿し、これらのフィルムを接着層１４を介して貼り合わせることによって形成されたものである。樹脂フィルム１０は、長尺状を呈しており、平面視正方形状の導電インク層１１が所定ピッチで直線状に配列形成され、各導電インク層１１を覆うように感圧インク層１２がそれぞれ積層形成されている。尚、樹脂フィルム１０及びスペーサフィルム１３は、各種の樹脂により形成可能であるが、具体的には、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を好適に用いることが可能である。スペーサフィルム１３には、導電インク層１１と同数の平面視正方形状の開口１３ａが、導電インク層１１の配列と同一ピッチで直線状に配列形成され、各開口１３ａはそれぞれ感圧インク層１２に面している。つまり、表側の樹脂フィルム１０の感圧インク層１２と裏側の樹脂フィルム１０の感圧インク層１２との間には、スペーサフィルム１３の厚さによって規定される内部空間１５が形成されている。つまり、センサセル２０は、表側の樹脂フィルム１０に形成された一対の導電インク層１１及び感圧インク層１２と、内部空間１５を挟んでこれらに対向する裏側の樹脂フィルム１０に形成された一対の導電インク層１１及び感圧インク層１２とから構成されている。尚、感圧インク層１２は、図８のグラフに示すように、加えられる圧力が大きくなるに従って電気抵抗値が低下する特性を有している。

続いて、マット式感圧センサ１における荷重検出作用について説明する。最初にＲ１を構成する８個のセンサセル２０に１本の配線を通じて、図示しないプルアップ抵抗を介して５Ｖの電圧が印加される。この状態で、Ｒ１のＣ１からＣ８のセンサセル２０に接続された配線を通して、順次、プルアップ抵抗とセンサセル２０の間の電位が検出される。センサセル２０の位置で所定値以上の衝突荷重が表側（前側）の樹脂フィルム１０へ後方へ向けて加えられると、樹脂フィルム１０及び感圧インク層１２が撓み、厚さ方向に圧縮される。上述したように、センサセル２０が非圧縮状態では電気抵抗値が５Ｖとなり、感圧インク層１２が圧縮されると厚さ方向の電気抵抗値が減少して０Ｖに近づくため、定電流を導電インク層１１に通電することにより、導電インク層１１の電位は衝突荷重に応じて０〜５Ｖの範囲で変化する。同様に、Ｒ２からＲ８についても、順次、５Ｖの電圧が印加されて、それぞれＣ１からＣ８のセンサセル２０に接続された配線を通して、順次、電位が検出される。このようにして、マット式感圧センサ１に設けられた６４個のセンサセル２０の内、どのセンサセル２０にどれだけの面圧が発生したかを検出することができる。

次に、車両用衝突物体判別装置Ｓにおける衝突物体判別処理について説明する。コントローラ３は、マット式感圧センサ１の各センサセル２０からそれらの作動状態を、車速センサ５から車速をそれぞれ読み込む。マット式感圧センサ１の各センサセル２０において検出された衝突荷重を加算して合計衝突荷重すなわち車両に対して前方から作用する全衝突荷重を演算する。次に、合計荷重を予め記憶するマップに車速とともに代入して衝突物体の質量を求める。衝突物体の質量は合計荷重を車速変化率で割った値である。衝突物体の質量が歩行者のそれに相当するかを判定し、相当する場合に歩行者との衝突と決定する。この場合、コントローラ３からの出力信号に基づいて歩行者保護装置が作動される。一方、衝突物体の質量が歩行者のそれに相当しないと判定された場合は、歩行者以外の物体との衝突と決定する。この場合、歩行者保護装置は作動されない。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態のマット式感圧センサ１によれば、車両のバンパ４内で長手方向へｉ個（但し、ｉは１以上の整数。上記実施形態では、ｉ＝６４。）のセンサセル２０が直線状に所定ピッチで配列されているので、物体の衝突によってバンパ４に生じる面圧を各センサセル２０毎に検出することにより、衝突荷重の大きさ、衝突物体の質量、及び衝突物体の幅等を検出することができる。

さらに、ｉ個のセンサセル２０は、ｎ×ｍ（但し、ｎ，ｍは２以上の整数であり且つｉ≦ｎ×ｍ。上記実施形態では、ｎ＝ｍ＝８。）のマトリックス状に配線されているので、配線数の低減によりマット式感圧センサ１の省スペース化を図ることができ、これにより車両への搭載性を向上させることができる。

また、前記ｎがｍと同数（実施形態では、ｎ＝ｍ＝８。）とされているので、配線数が最小となり、これにより配線の省スペース効果が最も大きくなる。例えば、６４（＝ｉ）個のセンサセル２０を配線する場合、４×１６（ｎ＝４，ｍ＝１６）のマトリックス状に配線した場合（ｎとｍとが同数でない場合）は合計２０本の配線となるのに対し、８×８（ｎ＝ｍ＝８）のマトリックス状に配線した場合（ｎとｍとが同数である場合）は合計１６本の配線となり、配線数が最小となる。

また、本実施形態の車両用衝突物体判別装置Ｓは、マット式感圧センサ１と、マット式感圧センサ１による面圧検出結果に基づいてバンパ４へ衝突した物体の種別を判定する衝突物体判別回路としてのコントローラ３を備えているので、マット式感圧センサ１によってバンパ４への衝突による面圧を検出し、コントローラ３は、マット式感圧センサ１による面圧検出結果に基づいてバンパ４へ衝突した物体の種別を判定することができる。

（変形態様）
上記実施例では、マット式感圧センサ１をバンパリンフォース７とバンパアブソーバ８との間に配設したが、他の部位に配設してもよいことはもちろんである。例えば、バンパカバー９とバンパアブソーバ８との間に配設してもよい。或いは、バンパ４下部における衝撃吸収用に下部バンパアブソーバが設けられる構成では、バンパカバー９と下部バンパアブソーバとの間にマット式感圧センサ１を配設してもよい。

また、マット式感圧センサ１に代えて、複数のセンサセルを有する公知の種々の感圧センサのいずれを採用してもよい。

また、樹脂フィルム１０に長尺状のゴム板を貼り付けて衝突荷重がかからない場合の現状復帰性を向上させたり、センサセル２０における荷重検出感度を調整する構成としてもよい。

また、上述したセンサセル２０の個数や配列ピッチは、単なる一例であり、車幅や要求される精度に応じて適宜変更して実施される。

なお、上記実施形態は歩行者判定について説明したが、歩行者以外の判定についても同様に行うことができる。また、マット式感圧センサ１の作動パターンから衝突物体の幅を検出したり、衝突荷重の波形から衝突物体の剛性を演算したりして、これらのパラメータを歩行者判別に追加することも可能である。

また、上記実施形態では、衝突物体の判別処理において、マット式感圧センサ１により検出される衝突荷重と車速センサ５により検出される車速とを用いた例を示したが、車速を用いることなく、衝突荷重のみを用いる構成としてもよい。

本発明の実施形態における車両用衝突物体判別装置の全体構成を示すブロック図である。 車両のバンパ付近を透視して示す模式平面図である。 図２でバンパをＡ線矢視方向から透視して示す斜視図である。 図２のＢ線矢視方向におけるバンパの側面図である。 （ａ）は本実施形態のマット式感圧センサの表面側の配線パターンを、（ｂ）は裏面側の配線パターンをそれぞれ示す図である。 センサセルを正方形状に配列し且つ８×８のマトリックス状に配線した配線パターンを示す図である。 マット式感圧センサのセンサセルの内部構造を示す断面図である。 感圧インク層の圧力−電気抵抗特性を示すグラフである。 （ａ）は比較例のマット式感圧センサの表面側の配線パターンを、（ｂ）は裏面の配線パターンをそれぞれ示す図である。

符号の説明

１ マット式感圧センサ（車両用衝突検出センサ）
３ コントローラ（衝突物体判別回路）
４ バンパ
６ サイドメンバー
７ バンパリンフォース
８ バンパアブソーバ
９ バンパカバー
２０ センサセル
Ｓ 車両用衝突物体判別装置

Claims (3)

1. 車両のバンパ内で長手方向へｉ個（但し、ｉは１以上の整数）のセンサセルが直線状に所定ピッチで配列され、物体の衝突によって前記バンパに生じる面圧を前記各センサセル毎に検出可能に構成されてなる車両用衝突検出センサであって、
   前記ｉ個のセンサセルが、ｎ×ｍ（但し、ｎ，ｍは２以上の整数であり且つｉ≦ｎ×ｍ）のマトリックス状に配線されたことを特徴とする車両用衝突検出センサ。
2. 前記ｎは、ｍと同数であることを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突検出センサ。
3. 請求項１又は２に記載の車両用衝突検出センサと、
   その車両用衝突検出センサによる面圧検出結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判定する衝突物体判別回路と
   を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。

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