JP2007055509A - 側面衝突判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】多様の衝突物を精度良く検出することができるとともに、センサの個数を最小個数に止めることができる側面衝突判定システムを提供する。
【解決手段】側面衝突判定システムは、車両１１の左右側部１２、１３に配置し、車両１１の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第１左センサ１４、第１右センサ１５、第２左センサ１６及び第２右センサ１７と、これらのセンサ１４〜１７の情報を重畳して、合成情報を得る情報合成部２０と、しきい値入力部２１を用いて予め設定したしきい値と合成情報とを比較することで衝突を判定する衝突判定部２２とから構成する。４個のセンサ１４〜１７からの情報を合成すると、左右側部のどこであっても衝突物を検知することができ、この結果、センサの数を最小限に止めることができ、システムの簡素化と低コスト化とを容易に達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は側面衝突判定システムの改良に関する。

近年、乗員保護の一環として、サイドエアバックを装備する車両が増加しつつある。サイドエアバックは側面衝突を受けたときに作動させる。この作動は作動信号に基づくが、作動信号の発生方法に高度の技術を要する。具体的には、車両の横滑りや縁石への乗り上げなどでも大きな横加速度が発生する。この横加速度は通常走行時横加速度と呼ばれるが、この通常走行時横加速度と衝突に伴う側面衝突時横加速度とは区別し難い。

そこで、通常走行時横加速度と側面衝突時横加速度とを区別する技術が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３２０４２０１号公報（請求項１）

特許文献１は請求項１に記載された発明、すなわち「車両の側面変形に起因する変形起因加速度と車両の側方移動に起因する移動起因加速度が合成された合成加速度を検出するとともに、前記移動起因加速度だけを検出し、前記合成加速度から前記移動起因加速度を減算して前記変形起因加速度を検出し、該変形起因加速度と前記移動起因加速度をそれぞれ区間積分して得られる速度変化量か又は区間重積分して得られる変形量をそれぞれしきい値判別し、該各しきい値判別結果を総合して左側面又は右側面の衝突判定を下すことを特徴とする車両の衝突判定方法。」である。

特許文献１の発明では、合成加速度から移動起因加速度を減算して変形起因加速度を検出するため、単なる横移動と側面衝突とを区別することができる。
しかし、速度変形量（又は変形量）をそれぞれしきい値判断することが必須である。このためには複数個のしきい値を予め定める必要がある。
このことは、例えば車両の左に左加速度センサ、右に右加速度センサを配置した場合には、左加速度センサに対応する左しきい値を定め、右加速度センサに対応する右しきい値を定める必要があることに繋がる。

ところで、衝突物は他の車両や路側のポールが考えられる。他の車両は比較的広い面積で側面衝突する。一方、ポールは比較的狭い面積で側面衝突する。
左しきい値もしくは右しきい値を、他の車両を想定して決定した場合には、ポール衝突のように局部的に加速度が作用する一方で車両全体に及ぼす減速作用の小さい衝突形態においては、それぞれの情報間の相関性が薄れてしまうため、一部のセンサの信号が側面衝突判定条件を満足しない可能性がある。

また、衝突物がセンサの近傍に衝突するか離れた部位に衝突するかで、検出加速度は大きく変化する。センサから離れた部位に他の車両が衝突した場合には、検出される加速度が衝突位置に作用する加速度より小さくなり、側面衝突判定条件を満足しない可能性がある。このような現象は、特許文献１が「それぞれしきい値判別する」ことを前提としているからである。

すなわち、特許文献１の技術で、多様の衝突物を検出することができるようにするにはしきい値の設定が難しくなる。また、衝突の部位がセンサから遠いことによる検出漏れを回避するためには、多数個のセンサを車両に設ける必要があり、システムが複雑で高価になる。

本発明は、多様の衝突物を精度良く検出することができるとともに、センサの個数を最小個数に止めることができる側面衝突判定システムを提供することを課題とする。

請求項１に係る側面衝突判定システムは、車両の左右側部に配置し、車両の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第１左センサ及び第１右センサと、
これらの第１左センサ及び第１右センサよりも前方又は後方に距離をおくと共に車両の左右側部に配置し、車両の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第２左センサ及び第２右センサと、
前記第１左センサから第１左情報を入力し、前記第１右センサから第１右情報を入力し、前記第２左センサから第２左情報を入力し、前記第２右センサから第２右情報を入力し、前記４つの情報を重畳して、合成情報を得る情報合成部と、
予め設定したしきい値と前記合成情報とを比較することで衝突を判定する衝突判定部と、から構成したことを特徴とする。

請求項２に係る側面衝突判定システムは、情報合成部が、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で、４つの情報を重畳して、合成情報を得ることを特徴とする。

請求項３に係る側面衝突判定システムは、情報合成部が、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で４つの情報を重畳した第１の合成情報と、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の極性を一致させて４つの情報を重畳した第２の合成情報と、を得ることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車両の左右側面の前後に配置した、合計４つのセンサからの情報を重畳して合成情報化し、この合成情報をしきい値と比較検討することができるようにした。詳細説明は後述するが、衝突部位がセンサから近いときの合成情報と、遠いときの合成情報と、衝突物が大きいときの合成情報と、衝突物が小さなときの合成情報とには、殆ど差異がない。すなわち、本発明によれば、左右側部のどこであっても衝突物を検知することができる。この結果、センサの数を最小限に止めることができ、システムの簡素化と低コスト化とを容易に達成することができる。

請求項２に係る発明では、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で、４つの情報を重畳して、合成情報を得る。左情報と右情報とは極性を反転した上で重畳すると、移動要素を相殺し、変形要素を残すことができる。変形要素は衝突判定に役立つため、衝突の有無を正確に判定することができ、衝突に対応する処置を的確に講じさせることができる。

請求項３に係る発明では、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で４つの情報を重畳した第１の合成情報と、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の極性を一致させて４つの情報を重畳した第２の合成情報と、を得る。
第１の合成情報から衝突の有無を判定し、第２の合成情報から移動量の大きさを判定することができる。衝突の有無及び移動量の大小から、状況に応じて対応を講じることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、車両の側部に配置するセンサの総数は４個で十分であるが、実施例では６個のセンサを備えた車両で説明する。

図１は本発明に係る側面衝突判定システムの構成図であり、側面衝突判定システムは、車両１１の左右側部１２、１３に配置し、車両１１の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第１左センサ１４及び第１右センサ１５と、これらの第１左センサ及び第１右センサ１４、１５よりも前方又は後方に（この例では後方に）距離Ｌ１をおくと共に車両１１の左右側部１２、１３に配置し、車両１１の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第２左センサ１６及び第２右センサ１７と、これらの第２左センサ１６、第２右センサ１７よりも後方に距離Ｌ２をおくと共に車両１１の左右側部１２、１３に配置し、車両１１の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第３左センサ１８及び第３右センサ１９と、第１左センサ１４から第１左情報を入力し、第１右センサ１５から第１右情報を入力し、第２左センサ１６から第２左情報を入力し、第２右センサ１７から第２右情報を入力し、第３左センサ１８から第３左情報を入力し、第３右センサ１９から第３右情報を入力し、第１左情報、第２左情報及び第３左情報に対して第１右情報、第２右情報及び第３右情報の正負極性を反転した上で（又は反転しないで）、これらの６つの情報を重畳して、合成情報を得る情報合成部２０と、しきい値入力部２１を用いて予め設定したしきい値と合成情報とを比較することで衝突を判定する衝突判定部２２と、から構成する。

以上の構成からなる側面衝突判定システムの作用を次に説明する。
図２は本発明に係る車両の前部に衝突物が当たったときのイメージ図であり、車両１１の右側部１３で且つ第１右センサ１５より前方位置に、他の車両が衝突した様子を示す。このときの衝突力はＦ１であったとする。

力Ｆ１の衝突により、車両１１は右側部１３の前部が変形（潰れ変形）するとともに、全体として反時計回りに回転しながら図左へ移動する。
左側部１２に設けた第１〜第３左センサ１４、１６、１８には移動による加速度が作用する。そして、この加速度は衝突部位に近い第１左センサ１４で検出した加速度（第１左情報）が比較的大きく、衝突部位から離れた第２左センサ１６で検出した加速度（第２左情報）が小さくなり、衝突部位からさらに離れた第３左センサ１８で検出した加速度（第３左情報）はさらに小さくなる。

一方、右側部１３に設けた第１〜第３右センサ１５、１７、１９には変形と移動とによる加速度が作用する。そして、この加速度は衝突部位に近い第１右センサ１５で検出した加速度（第１右情報）が最大となり、衝突部位から離れた第２右センサ１７で検出した加速度（第２右情報）が少し小さくなり、衝突部位からさらに離れた第３右センサ１９で検出した加速度（第３右情報）はさらに小さくなる。

図３は本発明のセンサで検出した加速度の波形図であり、横軸は時間、縦軸は加速度を示す。
（ａ）は第１左情報（図２の第１左センサ１４で検出）の波形図であり、比較的大きな加速度が発生したことが分かる。
（ｂ）は第２左情報（図２の第２左センサ１６で検出）の波形図であり、（ａ）よりは小さな加速度が発生したことが分かる。
（ｃ）は第３左情報（図２の第３左センサ１８で検出）の波形図であり、（ｂ）よりは小さな加速度が発生したことが分かる。

（ｄ）は第１右情報（図２の第１右センサ１５で検出）の波形図であり、極めて大きな加速度が発生したことが分かる。なお、（ａ）で示した波形図に対して、正負極性を反転する。この結果、波形図は横軸の上に出現する。
（ｅ）は第２右情報（図２の第２右センサ１７で検出）の波形図であり、（ｄ）よりは小さいが、大きな加速度が発生したことが分かる。なお、（ｂ）で示した波形図に対して、正負極性を反転する。この結果、波形図は横軸の上に出現する。

（ｆ）は第３右情報（図２の第３右センサ１９で検出）の波形図であり、（ｅ）よりは小さい加速度が発生したことが分かる。なお、（ｃ）で示した波形図に対して、正負極性を反転する。この結果、波形図は横軸の上に出現する。
以上に説明した（ａ）〜（ｆ）の情報は、図１の情報合成部２０に伝達される。

図４は本発明に係る情報の合成及び衝突判定を説明する図である。
（ａ）は、図３（ａ）〜（ｆ）の情報を、１枚のグラフに重ねて表示したものであり、横軸の上方に第１〜第３右情報が存在し、横軸の下方に第１〜第３左情報が存在する。次に、６つの曲線を重畳処理する。重畳処理はΣ（第１左情報＋第１右情報＋第２左情報＋第２右情報＋第３左情報＋第３右情報）の計算法（又はこれに類した計算法）で実施する。

第１〜第３右情報には変形と移動との２つの要素を含む。一方、第１〜第３左情報は移動要素のみからなる。そこで、重畳処理を実施すると、変形要素のみからなる合成情報を得ることができる。このことが重畳処理の目的の一つである。

（ｂ）は合成情報の波形図を示す。ところで、車両が単に横移動（衝突は伴わない）をした場合は、横軸の上方に出現する第１〜第３右情報と横軸の下方に出現する第１〜第３左情報の加速度の大きさは、かなり接近する。その結果、合成情報は、「単なる横移動による合成情報」の引き出し線を付したような波形図になる。

実験を重ねることで、衝突を伴う合成情報（Ｆ１による合成情報を含む）及び単なる横移動による合成情報を取得し、両情報を区分することができるしきい値Ｔを設定する。
（ｂ）のグラフに、しきい値Ｔを加える。このしきい値Ｔを加えたことにより、しきい値Ｔを超えない合成情報（単なる横移動による合成情報など）は、衝突を伴わない横移動と判定することができ、しきい値Ｔを超えた合成情報（Ｆ１による合成情報など）は、衝突と判定することができる。

図１に戻って、しきい値入力部２１を用いて、しきい値Ｔを衝突判定部２２に与え、衝突判定部２２では取得した合成情報がしきい値Ｔを超えていないときは横移動、超えているときには衝突と判定する。

次に、衝突部位を変えたときに得られた合成情報を説明する。
図５は本発明に係る車両の右側部中央部に衝突物が当たったときのイメージ図であり、車両１１の右側部１３で且つ第１右センサ１５と第２右センサ１７との中間位置に、他の車両が衝突した様子を示す。このときの衝突力はＦ２であったとする。

図６は図５に対応する情報の合成及び衝突判定を説明する図である。
（ａ）は６つの情報を１枚のグラフに重ねて表したものであり、図５に示すとおりに、第１右センサ１５と第２右センサ１７との中間位置に力Ｆ２が作用したため、第１右情報と第２右情報は、ぼぼ同じレベルの情報となる。衝突部位から遠い第３右情報は小さな加速度となって現れる。６つの情報を合成すると（ｂ）となる。
（ｂ）はＦ２による合成情報を示す。この合成情報もしきい値Ｔを超えているため、衝突と判定することができる。

図７は本発明に係る車両の右側部後部に衝突物が当たったときのイメージ図であり、車両１１の右側部１３で且つ第３右センサ１９より後方位置に、他の車両が衝突した様子を示す。このときの衝突力はＦ３であったとする。

図８は図７に対応する情報の合成及び衝突判定を説明する図である。
（ａ）は６つの情報を１枚のグラフに重ねて表したものであり、図７に示すとおりに、第３右センサ１９の後方位置に力Ｆ３が作用したため、第３右情報が最大となり、第２右情報がそれに続き、第１右情報は小さくなる。６つの情報を合成すると（ｂ）となる。
（ｂ）はＦ３による合成情報を示す。この合成情報もしきい値Ｔを超えているため、衝突と判定することができる。

図９は本発明に係る車両の右側部にポールが当たったときのイメージ図であり、車両１１の右側部１３で且つ第１右センサ１５の近傍に、ポール（細い棒）が衝突した様子を示す。このときの衝突力はＦ４であったとする。

図１０は図９に対応する情報の合成及び衝突判定を説明する図である。
（ａ）は６つの情報を１枚のグラフに重ねて表したものであり、図９に示すとおりに、第１右センサ１５の近傍に力Ｆ４が作用するので第１右情報が最大となる。また、衝突物はポールであり、変形領域が小さいため、第２右情報などは小さくなる。
また、通常の衝突では大きな値になる第１左情報（図６（ｂ）参照）は、この例では小さくなる。６つの情報を合成すると（ｂ）となる。

（ｂ）はＦ４による合成情報を示す。すなわち、衝突物がポールであるにも拘わらず、大きな合成情報が得られる。これは第１右情報と第１左情報との差が大きいことに起因する。この結果、Ｆ４による合成情報はしきい値Ｔを超え、衝突と判定することができる。

図４（ｂ）で示したＦ１による合成情報、図６（ｂ）で示したＦ２による合成情報及び図８（ｂ）で示したＦ３による合成情報の大きさは、ほぼ同一である。このことから、本発明によればセンサを車両側部の前後左右に合計４個（実施例では６個）設けたので、衝突の部位が何処であっても、１つのしきい値だけで、衝突の判定を行うことができると言える。

また、図４（ｂ）で示したＦ１による合成情報と図１０（ｂ）で示したＦ４による合成情報の大きさは、ほぼ同一である。このことから、本発明によればセンサを車両側部の前後左右に合計４個（実施例では６個）設けたので、衝突物の大きさに左右されることなく、１つのしきい値だけで衝突の判定を行うことができると言える。

加速度又は変形を検出するセンサの数を、４個で済ませることができるので、側面衝突判定システムを簡素化することができ、低コスト化を達成することができる。

なお、センサの数が４個のときには側面衝突判定システムは次のようになる。
図１において、車両１１の左右側部１２、１３に配置し、車両１１の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第１左センサ１４及び第１右センサ１５と、これらの第１左センサ及び第１右センサ１４、１５よりも前方又は後方に（この例では後方に）距離Ｌ１をおくと共に車両１１の左右側部１２、１３に配置し、車両１１の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第２左センサ１６及び第２右センサ１７と、第１左センサ１４から第１左情報を入力し、第１右センサ１５から第１右情報を入力し、第２左センサ１６から第２左情報を入力し、第２右センサ１７から第２右情報を入力し、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で（又は反転しないで）、これらの４つの情報を重畳して、合成情報を得る情報合成部２０と、しきい値入力部２１を用いて予め設定したしきい値と合成情報とを比較することで衝突を判定する衝突判定部２３と、から側面衝突判定システムを構成すればよい。

センサの総数を４個とした場合にはシステムの簡素化と低コスト化とが達成できる。センサの総数を６個又は８個以上にした場合には、システムがやや複雑になるが、合成情報のレベルをより揃えることができるため、システムの信頼性を高めることができる。
したがって、センサの総数（４個、６個又は８個以上）は任意に決定することができる。

次に、情報合成部２０で、正負極性を反転して４つ以上の情報を重畳するとともに、正負極性を反転しないで４つ以上の情報を重畳する例を説明する。

図１１は正負極性を反転して６つの情報を重畳するとともに判定を行うときの説明図である。
（ａ）は６つの情報を１枚のグラフに重ねて表したものであり、第１〜第３右情報は横軸より上に描くときに、第１〜第３左情報は極性を反転して横軸より下に描いたことを特徴とする。

（ｂ）は６つの情報を重畳して得た合成情報を示す。この合成情報は、正負極性を反転して得たので第１の合成情報を呼ぶことにする。この第１の合成情報は左右の加速度が相殺しあうため、合成後の加速度は小さくなり、しきい値Ｔ（後述するしきい値と区別するために、第１しきい値Ｔと記す。）より小さくなる。すなわち、変形は衝突と判断するよりは遙かに小さい。

図１２は正負極性を反転しないで６つの情報を重畳するとともに判定を行うときの説明図である。
（ａ）は６つの情報を１枚のグラフに重ねて表したものであり、第１〜第３右情報は横軸より上に描くときに、第１〜第３左情報は極性を反転しないで（正負極性を一致させて）横軸より上に描いたことを特徴とする。

（ｂ）は６つの情報を重畳して得た合成情報を示す。この合成情報は、正負極性を一致させて得たので第２の合成情報を呼ぶことにする。この第１の合成情報は左右の加速度が加算しあうため、合成後の加速度は大きくなり、しきい値ｔ（先のしきい値と区別するために、第２しきい値ｔと記す。）より大きくなる。すなわち、移動が大きいと判定することができる。

図１１を用いることで変形の大小を判定することができ、図１２を用いることで移動の大小を判定することができ、両図を総合することで、複数種類の判定を行うことができる。

図１３は本発明に係る総合判定のフロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：第１の合成情報に対する第１しきい値Ｔ及び第２の合成情報に対する第２しきい値ｔを各々設定する。
ＳＴ０２：第１〜第３左情報及び第１〜第３右情報を読込む。
ＳＴ０３：正負極性を反転させて情報を合成する（図１１（ａ）参照）。

ＳＴ０４：第１の合成情報を得る（図１１（ｂ）参照）。
ＳＴ０５：第１の合成情報が、第１しきい値Ｔ以上であるか否かを調べる。
ＳＴ０６：第１の合成情報が、第１しきい値Ｔ以上であれば、衝突信号を発する。この衝突信号に基づいてエアバックを展開させるなどの処置を講じる。

ＳＴ０７：ＳＴ０５で否、すなわち第１の合成情報が、第１しきい値Ｔ未満であれば、移動量大信号を発する。
ＳＴ０８：正負極性を一致させて（正負極性を反転させないで）情報を合成する（図１２（ａ）参照）。

ＳＴ０９：第２の合成情報を得る（図１２（ｂ）参照）。
ＳＴ１０：第２の合成情報が、第２しきい値ｔ以上であるか否かを調べる。
ＳＴ１１：第２の合成情報が、第２しきい値ｔ以上であれば、変形大信号を発する。この変形大信号及び先の移動量大信号に基づいてシートベルトのブリテンション作動を促すと共にエアバックを展開させるなどの処置を講じる。

ＳＴ１２：ＳＴ１０で第２の合成情報が、第２しきい値ｔ未満であれば、変形小信号を発する。この変形小信号及び先の移動量大信号に基づいてシートベルトのブリテンション作動を促すなどの処置を講じる。
このように、極性反転合成と極性一致合成とをシリーズで実施することで多様なパターンを判定することができ、場合に応じた乗員保護対策を講じさせることができる。

尚、以上では変形に基づく衝突判定、変形および移動に基づく衝突判定を説明してきたが、本発明はこれに限るものではなく、移動のみに基づいて衝突判定を行うものであってもよい。移動のみに基づく衝突判定は、繰返し作動できるモータ式シートベルト等の可逆式乗員保護装置の作動トリガに好適である。
また、本発明の側面衝突判定システムを適用する車両は、乗用車が好適であるが、その他の四輪車（トラックを含む）、三輪車などでもよく、種類は限定しない。

本発明の側面衝突判定システムを適用する車両は、乗用車が好適である。

本発明に係る側面衝突判定システムの構成図である。 本発明に係る車両の前部に衝突物が当たったときのイメージ図である。 本発明のセンサで検出した加速度の波形図である。 本発明に係る情報の合成及び衝突判定を説明する図である。 本発明に係る車両の右側部中央部に衝突物が当たったときのイメージ図である。 図５に対応する情報の合成及び衝突判定を説明する図である。 本発明に係る車両の右側部後部に衝突物が当たったときのイメージ図である。 図７に対応する情報の合成及び衝突判定を説明する図である。 本発明に係る車両の右側部にポールが当たったときのイメージ図である。 図９に対応する情報の合成及び衝突判定を説明する図である。 正負極性を反転して６つの情報を重畳するとともに判定を行うときの説明図である。 正負極性を反転しないで６つの情報を重畳するとともに判定を行うときの説明図である。 本発明に係る総合判定のフロー図である。

符号の説明

１１…車両、１２…左側部、１３…右側部、１４…第１左センサ、１５…第１右センサ、１６…第２左センサ、１７…第２右センサ、２０…情報合成部、２１…しきい値入力部、２２…衝突判定部。

Claims (3)

1. 車両の左右側部に配置し、車両の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第１左センサ及び第１右センサと、
   これらの第１左センサ及び第１右センサよりも前方又は後方に距離をおくと共に車両の左右側部に配置し、車両の横方向加速度もしくは横方向変位を検出する第２左センサ及び第２右センサと、
   前記第１左センサから第１左情報を入力し、前記第１右センサから第１右情報を入力し、前記第２左センサから第２左情報を入力し、前記第２右センサから第２右情報を入力し、前記４つの情報を重畳して、合成情報を得る情報合成部と、
   予め設定したしきい値と前記合成情報とを比較することで衝突を判定する衝突判定部と、から構成したことを特徴とする側面衝突判定システム。
2. 前記情報合成部が、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で、前記４つの情報を重畳して、合成情報を得ることを特徴とする請求項１記載の側面衝突判定システム。
3. 前記情報合成部が、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の正負極性を反転した上で前記４つの情報を重畳した第１の合成情報と、第１左情報及び第２左情報に対して第１右情報及び第２右情報の極性を一致させて前記４つの情報を重畳した第２の合成情報と、を得ることを特徴とする請求項１記載の側面衝突判定システム。
   

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