JP2006317333A

JP2006317333A - 衝突検出装置

Info

Publication number: JP2006317333A
Application number: JP2005141264A
Authority: JP
Inventors: Jun Tsunekawa; 潤恒川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】衝突検出装置の精度を向上させること。
【解決手段】衝突検出装置１は車両の外面部に沿って配設された光ファイバ３と、光ファイバ３の透過光量を検出する透過光量検出手段５、７と、透過光量検手段５、７により検出された透過光量の変化が所定量を超えたとき、車両の外面部に物体が衝突したと判定する衝突判定手段９ａと、光ファイバ３の温度を検出する温度検出手段１１を備えている。また、衝突判定手段９ａは温度検出手段１１より検出された温度に基づいて、所定量を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両への物体の衝突を検出する衝突検出装置に関する。

従来、車両の補強部材に配設された光ファイバの透過光量の変化に基づいて、衝突の検出を行う衝突検出センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該衝突検出センサは、障害物が車両に衝突し光ファイバが変形したときに変化する透過光量に基づいて、衝突を検出する。

また、環境温度、汚れ等によって受光素子の出力変動が生じたときに、回路変更によりこの出力変動に追従させる衝突検出センサが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許第２８９５６６７号公報特開平５−３３０４０１号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す衝突検出センサにおいて、光ファイバの変形抵抗は温度変化によって変動することから、同一の衝突荷重に対する光ファイバの変形量が変動し、透過光量が変動する。したがって、光ファイバの温度変化に起因して、衝突荷重時の透過光量が変動することから、衝突検出装置による衝突の検出精度が低下するおそれがある。

また、上記特許文献２に示す衝突検出センサにおいて、光ファイバの温度検出を行っていないことから、温度環境が原因となる受光素子の出力変動に対して正確に追従できるかは不確定である。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、衝突検出装置の精度を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の外面部に沿って配設された光ファイバと、前記光ファイバの透過光量を検出する透過光量検出手段と、前記透過光量検手段により検出された前記透過光量の変化が所定量を超えたとき、前記車両の外面部に物体が衝突したと判定する衝突判定手段と、を備える衝突検出装置であって、前記光ファイバの温度を検出する温度検出手段を備え、前記衝突判定手段は、前記温度検出手段により検出された前記温度に基づいて、前記所定量を変更することを特徴とする衝突検出装置である。

この一態様によれば、衝突判定手段は温度検出手段により検出された温度に基づいて、所定量を変更する。これにより、温度によって変化する光ファイバの透過光量に対し、温度変化に応じた最適な所定量が設定される。したがって、衝突判定手段の判定精度が向上する。すなわち、衝突検出装置の精度を向上させることができる。

また、この一態様において、前記透過光量検出手段により検出された前記透過光量に対して補正処理を行い、補正透過量を算出する補正手段を更に備え、前記衝突判定手段は前記補正透過量の変化が所定量を超えたとき、前記車両の外面部に物体が衝突したと判定するのが好ましい。これにより、透過光量検出手段によって検出される透過光量が初期状態からずれる傾向にある場合、補正手段により補正処理が行われ、補正透過量が算出される。さらに、衝突判定手段は補正透過量に基づいて衝突判定を行うことから、当該判定の精度が向上する。

さらに、この一態様において、前記透過光量検出手段は、前記光ファイバの一端側に光を入射させる投光部と、該投光部により入射され、前記光ファイバを透過する透過光を前記光ファイバの他端側で受光する受光部と、を有していてもよい。

本発明によれば、衝突検出装置の精度を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用の衝突検出装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る衝突検出装置のシステム構成を示す概略図である。

本実施の形態に係る衝突検出装置１は、車両前部又は後部のバンパ、車両左右ドア等の車両の外面部に沿って配設される光ファイバケーブル３を備えている。

例えば、光ファイバケーブル３はＵ字状に形成され、バンパリインフォースメント（バンパ補強部材）に沿って、モールドゴム等によりモールドされた状態で接着されている。また、バンパリインフォースメントの一端において、光ファイバケーブル３がＵ字状に折り返されている。

このような光ファイバケーブル３は、例えば高屈折率シリコンゴムからなるコア部と、低屈折率シリコンゴムからなるクラッド部とからなり、外周面がフッ素系ゴムで被覆されている。光ファイバケーブル３の一端から入射した光は、コア部とクラッド部の境界面で全反射を繰り返しながら、光ファイバケーブル３の他端に伝送される。

また、光ファイバケーブル３の一端側には、白熱灯ランプ、レーザ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源５ａと、光源５ａの光量を調整する光量調整回路５ｂとを有する投光部５が接続されている。投光部５は、所定のトリガー信号を受信すると、光ファイバケーブル３の一端側へ一定の波長を有する光を入射する。

例えば、投光部５は車両のＩＧ（イグニッション）スイッチがオン状態後、オフ状態となるまで、光ファイバケーブル３の一端に対して光を継続的に入射するように構成されていてもよい。また、投光部５は車両のエンジンが駆動しているとき、車速が０以上のときに、光ファイバケーブル３の一端に対して光を継続的に入射するように構成してもよい。

光ファイバケーブル３の他端側には、投光部５から入射され、光ファイバケーブル３内を透過する透過光を受光し、受光量（透過光量）に応じて電気信号を生成する受光部７が接続されている。受光部７は透過光量に応じて電気信号を生成するフォトダイオード等の光変換素子７ａと、光変換素子７ａにより生成された電気信号を所定の増幅率で増幅させる増幅回路７ｂとを有している。

受光部７および投光部５には、受光部７により生成された電気信号の変化に基づいて、バンパ等へ物体が衝突したか否かを判定する衝突判定手段９ａを有するＥＣＵ９が接続されている。衝突判定手段９ａは受光部７からの電気信号が所定値以下になると、バンパに物体が衝突したと判定し、衝突信号を出力する。

例えば、衝突判定手段９ａには、エアバックシステムが接続されていてもよい。この場合、エアバックシステムは衝突判定手段９ａから出力された衝突信号を受信すると、エアバックのインフレータを作動させ、エアバックを展開、膨張させるように構成されている。

なお、ＥＣＵ９はマイクロコンピュータから構成されており、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行するとともに、当該装置１の各部を制御するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＣＰＵの実行プログラムを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有している。上述した衝突判定手段９ａおよび後述する補正手段９ｂは、ＲＯＭに格納され、ＣＰＵが実行するプログラムによって実現されている。

また、ＥＣＵ９には光ファイバケーブル３の左側端部（又は右側端部）および略中央部に夫々１つずつ配設され、光ファイバケーブル３の各部の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ１１が接続されている（図１）。ＥＣＵ９は、これら２つの温度センサ１１により検出された温度に基づいて、光ファイバケーブル３の平均温度を算出し、この平均温度を光ファイバケーブル３の温度としている。

なお、光ファイバケーブル３の略中央部近傍には、エンジンのラジエータを冷却する為の吸気口が配置されている。この為、光ファイバケーブル３の略中央部の温度は、左右側端部の温度と比較して低くなる（例えば、約２０℃低くなる）。したがって、光ファイバケーブル３の左側端部（又は右側端部）および略中央部の２箇所の温度を検出し、２箇所の平均温度を光ファイバケーブル３の温度とすることで、温度差が緩和され光ファイバケーブル３の温度検出のムラを抑制することができる。すなわち、後述する光ファイバケーブル３の透過光量の推定精度が向上させることができる。

また、光ファイバケーブル３には、２つの温度センサ１１が配設されているが、３つ以上の温度センサ１１が配設されていてもよい。これにより、光ファイバケーブル３の温度精度がより向上し、後述する光ファイバケーブル３の透過光量の推定精度をより向上させることができる。

ところで、バンパに物体が衝突すると、光ファイバケーブル３が圧縮変形し、光ファイバケーブル３内を透過する透過光量が減少する（図２）。衝突判定手段９ａは、この透過光量が所定量以下になると、物体がバンパに衝突したと判定し、衝突信号を出力する。

また、光ファイバケーブル３は温度上昇に伴って軟化し変形抵抗が減少する。この為、同一の衝突荷重に対する光ファイバケーブル３の変形量は増加し、光ファイバケーブル３内を透過する透過光量の減少が大きくなる。

図３は光ファイバケーブル３の温度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）のときの、光ファイバケーブル３の透過光量ｙと光ファイバケーブル３に印加される荷重ｘとの関係を示す図である。なお、図３において、縦軸は光ファイバケーブル３の透過光量を示し、横軸は光ファイバケーブル３に印加される荷重を示している。

図３に示す如く、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順で高温になるにしたがって、光ファイバケーブル３の荷重に対する光ファイバケーブル３内の透過光量は、減少傾向にある。

したがって、光ファイバケーブル３の温度に応じて、物体がバンパに衝突したときの判断基準となる所定量を変更することで、物体が衝突したときの衝突判定をより正確に行うことができる。

例えば、光ファイバケーブル３へ印加される荷重ｘがα以上となるときに、物体がバンパに衝突したと判断できると仮定する。また、各温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のときの透過光量ｙと荷重ｘとの関係の近似式を夫々ｙ＝Ａ×ｆ_ａ（ｘ）、ｙ＝Ｂ×ｆ_ｂ（ｘ）、ｙ＝Ｃ×ｆ_ｃ（ｘ）とする。各近似式にｘ＝αを代入することにより、各温度においてバンパに物体が衝突したと判断できる透過光量の所定量ｙ_ａ＝Ａ×ｆ_ａ（α）、ｙ_ｂ＝Ｂ×ｆ_ｂ（α）、ｙ_ｃ＝Ｃ×ｆ_ｃ（α）が夫々算出される。

すなわち、温度がＴ１のときは透過光量ｙがｙ_ａ以下のとき、温度がＴ２のときは透過光量ｙがｙ_ｂ以下のとき、温度がＴ３のときは透過光量ｙがｙ_ｃ以下のとき、物体がバンパに衝突したと判断できる。なお、各近似式は温度の測定誤差、ＥＣＵ９の処理負荷軽減等を考慮して一定の温度帯を持つように設定されてもよい。

例えば、温度センサ１１により検出された平均温度がＴ℃として、透過光量の各所定量を、ｔ１≦Ｔ＜ｔ２のときはｙ_ａ＝Ａ×ｆ_ａ（α）、ｔ２≦Ｔ＜ｔ３のときはｙ_ｂ＝Ｂ×ｆ_ｂ（α）、ｔ３≦Ｔ＜ｔ４のときはｙ_ｃ＝Ｃ×ｆ_ｃ（α）と設定してもよい。

なお、上述したα、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｙ_ａ、ｙ_ｂ、ｙ_ｃは予め実験的に最適な値が求められ、ＥＣＵ９のＲＯＭに設定される。

次に、上述のように構成された衝突検出装置１における処理フローについて、説明する。

図４は衝突検出装置１の処理フローを示すフローチャートである。なお、図４に示す処理ルーチンは所定の微小時間毎、例えば１ｍｓ毎に繰返し実行される。

まず、ＥＣＵ９はＩＧスイッチからのオン信号を受信すると、投光部５に制御信号を送信して、光ファイバケーブル３の一端から光を継続的に入射させる（Ｓ１００）。投光部５により入射された光は、光ファイバケーブル３を透過する透過光として受光部７により継続的に受光される。

次に、衝突判定手段９ａは２つの温度センサ１１により検出された温度に基づいて、光ファイバケーブル３の平均温度Ｔを算出する（Ｓ１１０）。

その後、衝突判定手段９ａは算出された平均温度Ｔに応じた透過光量の所定量ｙ_ａ、ｙ_ｂ、ｙ_ｃを設定する（Ｓ１２０）。

衝突判定手段９ａは受光部７により受光された透過光量が所定量以下であるか否かを判定する（Ｓ１３０）。

衝突判定手段９ａは透過光量が所定量以下であると判定したときは、物体がバンパに衝突したと判定して、衝突信号を出力する（Ｓ１４０）。一方、衝突判定手段９ａは透過光量が所定量より大きいと判定したときは、物体がバンパに衝突していないと判定して、衝突信号を出力しない（Ｓ１５０）。

以上、衝突判定手段９ａは温度センサ１１により検出された平均温度に基づいて、物体がバンパに衝突したか否かの判断基準となる透過光量の所定量を変更することにより、衝突判定の精度を向上させることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記一実施例において、ＥＣＵ９は透過光量の０点補正を行う補正手段９ｂを更に有していてもよい。

図５に示す如く、光変換素子７ａと光ファイバケーブル３の端面との距離が初期状態からずれる等の原因で、初期状態の透過光量の変化（１）から一定量、ずれた状態の透過光量の変化（２）となることがある。この場合、従来の衝突検出装置において、初期状態の透過光量（１）は所定量以下とならないにもかかわらず、ずれた状態の透過光量（２）は所定量以下となることから、衝突の誤検出に繋がるおそれがある。したがって、補正手段９ｂにより透過光量の０点補正を行うことにより、衝突の誤検出防止することができる。

次に、補正手段９ｂによる透過光量の０点補正の方法について詳細に説明する。図６は補正手段９ｂによる透過光量の０点補正処理のフローを示すフローチャートである。なお、図６に示す処理ルーチンは所定の微小時間毎、例えば５ｍｓ毎に繰返し実行される。

ＥＣＵ９の補正手段９ｂは、所定時間、透過光量の平均値を取得し、ローパスフィルタ演算等を施しノイズを除去する（Ｓ２００）。

次に、補正手段９ｂはこの透過光量の平均値と予め設定された初期状態の透過光量と差（補正量）Δｙを算出とする（Ｓ２１０）。

その後、補正手段９ｂは補正量Δｙが所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ２２０）。

補正手段９ｂは補正量Δｙが所定値以下であると判定したときは、受光部７で受光された透過光量に補正量Δｙを加算又は減算して、補正透過光量を算出する（Ｓ２３０）。

以降の処理において、衝突判定手段９ａは透過光量の代わりに補正透過光量を用いて、上述した（Ｓ１００）乃至（Ｓ１５０）の処理を行う。

一方、補正手段９ｂは補正量Δｙが所定量より大きいと判定したときは、衝突検出装置１に異常があると判断する（Ｓ２４０）。例えば、光ファイバケーブル３に損傷があり、光の漏洩等が発生している場合に、補正量Δｙが所定量より大きくなり、衝突検出装置１に異常があると判定される。

次に、スピーカ、ライト、表示器等の報知手段１３により、異常がユーザに対して報知される（Ｓ２５０）。これにより、ユーザは衝突検出装置１の異常を確実に認識することが可能となり、衝突検出装置１の信頼性が向上する。

なお、補正手段９ｂは受光部７で受光された透過光量に補正量Δｙを加算又は減算することにより透過量の０点補正を行っているが、投光部５の光量調整回路５ｂに光量を増加又は減少させるような制御を行い、透過光量の０点補正を行ってもよい。また、補正手段９ｂは受光部７の増幅回路７ｂにおける増幅率を増加又は減少させるような制御を行い、透過光量の０点補正を行ってもよい。

また、上記実施の形態は衝突検出装置１に適用されているが、加速度センサの０点補正にも適用可能である。

以上、衝突判定手段９ａは補正手段９ｂにより０点補正された補正透過光量に基づいて、物体の衝突判定を行うことから、当該判定の精度が向上する。

本発明は、車両用の衝突検出装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る衝突検出装置のシステム構成を示す概略図である。バンパに物体が衝突したときに光ファイバケーブル内の透過光量が減少する状態を示す図である。光ファイバケーブルの温度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３のときの、光ファイバケーブルの透過光量と光ファイバケーブルに印加される荷重との関係を示す図である。衝突検出装置の処理フローを示すフローチャートである。初期状態の透過光量の変化と、ずれた状態の透過光量の変化を示す図である。補正手段による透過光量の０点補正処理のフローを示すフローチャートである。

符号の説明

１衝突検出装置
３光ファイバケーブル（光ファイバ）
５投光部（透過光量検出手段）
７受光部（透過光量検出手段）
９ＥＣＵ
９ａ衝突判定手段
９ｂ補正手段
１１温度センサ（温度検出手段）
１３報知手段

Claims

車両の外面部に沿って配設された光ファイバと、
前記光ファイバの透過光量を検出する透過光量検出手段と、
前記透過光量検手段により検出された前記透過光量の変化が所定量を超えたとき、前記車両の外面部に物体が衝突したと判定する衝突判定手段と、を備える衝突検出装置であって、
前記光ファイバの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記衝突判定手段は、前記温度検出手段により検出された前記温度に基づいて、前記所定量を変更することを特徴とする衝突検出装置。
請求項１記載の衝突検出装置であって、
前記透過光量検出手段により検出された前記透過光量に対して補正処理を行い、補正透過量を算出する補正手段を更に備え、
前記衝突判定手段は前記補正透過量の変化が所定量を超えたとき、前記車両の外面部に物体が衝突したと判定することを特徴とする衝突検出装置。
請求項１又は２記載の衝突検出装置であって、
前記透過光量検出手段は、前記光ファイバの一端側に光を入射させる投光部と、該投光部により入射され、前記光ファイバを透過する透過光を前記光ファイバの他端側で受光する受光部と、を有することを特徴とする衝突検出装置。