JP2007155700A - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で静電容量式のセンサ部における配線の断線故障による誤検知を防止して確実に衝突の発生を検知可能な車両用衝突検知装置を提供する。
【解決手段】車両バンパに歩行者等が衝突すると、センサ部１１において対向電極１２間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これによりＬＣ直列共振回路における共振周波数が低い側にシフトする。一方、センサ部１１のサイドメンバ側電極１２ｂと駆動回路部１６とを接続する配線１４に断線故障が生じると、センサ部１１が駆動回路部１６から遮断され、ＬＣ直列共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトする。よって、衝突発生時と配線１４の断線故障時とで駆動回路部１６と配線１４との接続点１６ｄにおける電圧変化の態様が異なるため、これらを電圧検出値によって容易に区別可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の衝突面の変形によって歩行者等の衝突を検知するための装置に関し、特に、静電容量式のセンサ部を備えた車両用衝突検知装置に関する。

近年、歩行者保護の目的で、車両バンパ部に衝突検知装置を取り付け、衝突時に衝突対象が歩行者か否かを判定し、歩行者衝突の発生と判定した場合には、歩行者を保護するための装置（例えば、歩行者保護用エアバッグ）を作動させる技術が提案されている。

そして、車両への歩行者等の衝突を検知する方式として、従来、コンデンサの容量変化を利用した静電容量型衝突検出センサを用いる方式が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。

この静電容量型衝突検出センサは、衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極とこの対向電極の間に介挿された弾性体より成る誘電体とにより構成される。そして、衝突が発生した場合には、弾性体が潰れることで対向電極間の距離が変化し、静電容量が増加する。

また、この静電容量型衝突検出センサへの入力は、発振器により生成された正弦波信号である。衝突が発生した場合、対向電極が接近して静電容量が増加するため、出力信号の信号波形が衝突発生前に対し変化する。静電容量検出回路は、この変化を検出することで、衝突の発生を検出する。
特開２０００−１７７５１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された装置においては、静電容量検出回路と静電容量型衝突検出センサとの間の配線が断線した場合、静電容量検出回路に入力される信号波形が不定となり、静電容量検出回路と静電容量型衝突検出センサとの間の配線が断線したのか、衝突が発生したのかを出力信号に基づいて判別できないため、衝突の発生を誤検知する可能性があるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で静電容量式のセンサ部における配線の断線故障による誤検知を防止して確実に衝突の発生を検知可能な車両用衝突検知装置を提供することを目的とする。

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．車両への物体の衝突を検出する車両用衝突検知装置において、
車両の衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極及び前記対向電極の間に介挿された誘電体からなるセンサ部と、
前記センサ部の前記対向電極の一方に配線を介して接続され、交流電圧を発生する発振器、前記センサ部に直列に接続されるコイル及び前記センサ部に並列に接続されるコンデンサからなる駆動回路部と、
前記駆動回路部と前記配線との接続点における電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部による電圧検出値に基づいて衝突の発生を判定する衝突判定手段と
を備えたことを特徴とする車両用衝突検知装置。

手段１によれば、センサ部は、車両の衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極及び対向電極の間に介挿された誘電体からなり、衝突面への物体の衝突による対向電極間の距離変動によって静電容量が変化する可変容量コンデンサとして機能する。駆動回路部は、交流電圧を発生する発振器、センサ部に直列に接続されるコイル及びセンサ部に並列に接続されるコンデンサからなり、センサ部の対向電極の一方に配線を介して接続されることにより、可変容量コンデンサとしてのセンサ部と共にＬＣ直列共振回路を形成している。そして、車両の衝突面に物体が衝突すると、センサ部において対向電極間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これによりＬＣ直列共振回路における共振周波数が低い側にシフトする。一方、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断され、ＬＣ直列共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトする。よって、衝突発生時と配線の断線故障時とで駆動回路部と配線との接続点における電圧変化の態様が異なるため、これらを電圧検出値によって容易に区別可能である。従って、駆動回路部を簡単な構成としつつ、衝突判定手段は、電圧検出部による電圧検出値に基づいて配線の断線故障に影響されることなく衝突の発生を正確に判定することができる。

２．車両への物体の衝突を検出する車両用衝突検知装置において、
車両の衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極及び前記対向電極の間に介挿された誘電体からなるセンサ部と、
前記センサ部の前記対向電極の一方に配線を介して接続され、交流電圧を発生する発振器、前記センサ部に直列に接続されるコンデンサ及び前記センサ部に並列に接続されるコイルからなる駆動回路部と、
前記駆動回路部と前記配線との接続点における電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部による電圧検出値に基づいて衝突の発生を判定する衝突判定手段と
を備えたことを特徴とする車両用衝突検知装置。

手段２によれば、センサ部は、車両の衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極及び対向電極の間に介挿された誘電体からなり、衝突面への物体の衝突による対向電極間の距離変動によって静電容量が変化する可変容量コンデンサとして機能する。駆動回路部は、交流電圧を発生する発振器、前記センサ部に直列に接続されるコンデンサ及び前記センサ部に並列に接続されるコイルからなり、センサ部の対向電極の一方に配線を介して接続されることにより、可変容量コンデンサとしてのセンサ部と共にＬＣ並列共振回路を形成している。そして、車両の衝突面に物体が衝突すると、センサ部において対向電極間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これによりＬＣ並列共振回路における共振周波数が低い側にシフトするために電圧変化が生じる。一方、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断され、ＬＣ並列共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトするために電圧変化が生じる。よって、衝突発生時と配線の断線故障時とで駆動回路部と配線との接続点における電圧変化の態様が異なるため、これらを電圧検出値によって容易に区別可能である。従って、駆動回路部を簡単な構成としつつ、衝突判定手段は、電圧検出部による電圧検出値に基づいて配線の断線故障に影響されることなく衝突の発生を正確に判定することができる。

３．前記衝突判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、衝突時の電圧値に基づいて予め設定された衝突判定閾値と比較することにより衝突の発生を判定することを特徴とする手段１又は２に記載の車両用衝突検知装置。

手段３によれば、車両の衝突面に物体が衝突すると、センサ部において対向電極間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これにより共振周波数が低い側にシフトすることにより電圧変化が生じるので、衝突判定手段は、電圧検出部による電圧検出値を、衝突時の電圧値に基づいて予め設定された衝突判定閾値と比較することにより衝突の発生を確実に判定することができる。

４．前記電圧検出部は、所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
前記衝突判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、前記所定周波数における衝突時の電圧値に基づいて予め設定された前記衝突判定閾値と比較することにより衝突の発生を判定することを特徴とする手段３に記載の車両用衝突検知装置。

手段４によれば、電圧検出部は、所定周波数におけるピーク電圧を検出し、車両の衝突面に物体が衝突すると、センサ部において対向電極間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これにより共振周波数が低い側にシフトすることによりインピーダンスが減少して電圧が変化するので、衝突判定手段は、電圧検出部による電圧検出値を、所定周波数における衝突時の電圧値に基づいて予め設定されたが衝突判定閾値と比較することにより衝突の発生を判定することができる。一方、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断されて静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトすることにより、衝突発生時とは異なる電圧変化が生じるので、衝突判定手段は配線の断線故障を衝突の発生と誤検知することがない。

５．前記電圧検出部は、前記センサ部と前記駆動回路部とから形成される共振回路における通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された前記所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
前記衝突判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値が前記衝突判定閾値以下である場合に衝突の発生と判定することを特徴とする手段４に記載の車両用衝突検知装置。

手段５によれば、電圧検出部は、センサ部と駆動回路部とから形成される共振回路における通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された所定周波数におけるピーク電圧を検出する。そして、車両の衝突面に物体が衝突すると、センサ部において対向電極間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これにより共振周波数が低い側にシフトすることによりインピーダンスが減少して通常時よりも電圧が低下するので、衝突判定手段は、電圧検出部による電圧検出値が衝突判定閾値以下である場合に衝突の発生と判定することができる。一方、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断されて静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトすることにより通常時よりも電圧が上昇するので、衝突判定手段は配線の断線故障を衝突の発生と誤検知することがない。

６．前記電圧検出部による電圧検出値に基づいて前記配線の断線故障を判定する故障判定手段を更に備えたことを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の車両用衝突検知装置。

手段６によれば、故障判定手段が、電圧検出部による電圧検出値に基づいて配線の断線故障を判定するので、簡単な構成で、衝突の発生のみならず配線の断線故障をも確実に検知することができる。

７．前記故障判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、前記配線の断線故障時の電圧値に基づいて予め設定された故障判定閾値と比較することにより前記配線の断線故障を判定することを特徴とする手段６に記載の車両用衝突検知装置。

手段７によれば、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断され、共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトすることにより電圧変化が生じるので、故障判定手段は、電圧検出部による電圧検出値を、配線の断線故障時の電圧値に基づいて予め設定された故障判定閾値の比較することにより配線の断線故障を確実に判定することができる。

８．前記電圧検出部は、所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
前記故障判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、前記所定周波数における前記配線の断線故障時の電圧値に基づいて予め設定された前記故障判定閾値と比較することにより前記配線の断線故障を判定することを特徴とする手段７に記載の車両用衝突検知装置。

手段８によれば、電圧検出部は、所定周波数におけるピーク電圧を検出し、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断され、共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトすることによりインピーダンスが増大して電圧が変化するので、故障判定手段は、電圧検出部による電圧検出値を、所定周波数における配線の断線故障時の電圧値に基づいて予め設定された故障判定閾値と比較することにより配線の断線故障を判定することができる。

９．前記電圧検出部は、前記センサ部と前記駆動回路部とから形成される共振回路における通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された前記所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
前記故障判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値が前記故障判定閾値以上である場合に前記配線の断線故障と判定することを特徴とする手段８に記載の車両用衝突検知装置。

手段９によれば、電圧検出部は、センサ部と前記駆動回路部とから形成される共振回路における通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された所定周波数におけるピーク電圧を検出する。そして、センサ部の対向電極の一方と駆動回路部とを接続する配線に断線故障が生じると、センサ部が駆動回路部から遮断され、共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトすることによりインピーダンスが増大して通常時よりも電圧が上昇するので、故障判定手段は、電圧検出部による電圧検出値が故障判定閾値以上である場合に配線の断線故障と判定することができる。

以下、本発明の車両用衝突検知装置を具体化した各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、本発明の第一の実施形態の車両用衝突検知装置Ａを示す全体構成図であり、車両前部の概略構成を平面視により図示している。図２は、車両バンパ１内におけるセンサ部１１付近の詳細構造を示す側面図である。図３は、センサ部１１と駆動回路部１６とから形成されるＬＣ直列共振回路を示す電気回路図である。

本実施形態の車両用衝突検知装置Ａは、車両への歩行者等の衝突を検知して歩行者保護用のエアバッグを展開するためのエアバッグ電子制御装置（以下、エアバッグＥＣＵと称する）２０へ衝突検知信号を出力する装置であり、図１に示すように、車両バンパ１内に配設されたセンサ部１１と、衝突検知電子制御装置（以下、衝突検知ＥＣＵと称する）１５とを備えて構成されている。センサ部１１の配線１４をエアバッグＥＣＵ２０へ直接取込む、衝突検知ＥＣＵ１５の無い構成としても良い。

車両バンパ１は、バンパカバー２、バンパリンフォースメント３、アブソーバ４、サイドメンバ５を主体として構成されている。

バンパカバー２は、車両前端にて車両幅方向に延び、バンパリンフォースメント３及びアブソーバ４を覆うように車体に取り付けられる樹脂（例えば、ポリプロピレン）製カバー部材である。

バンパリンフォースメント３は、バンパカバー２内に配設されて車両幅方向に延びる金属製の梁状部材である。

サイドメンバ５は、車両側面側に位置して車両前後方向に延びる一対の金属製部材であり、その前端に上述したバンパリンフォースメント３がボルト３ａによって締結固定される。尚、ボルト３ａが絶縁性のスペーサ３ｂに挿通されることにより、後述するセンサ部１１の対向電極１２との電気的絶縁が図られている。

アブソーバ４は、バンパカバー２内でバンパリンフォースメント３の前面に取り付けられ、車両バンパ１における衝撃吸収作用を有する部材である。

センサ部１１は、静電容量式の衝突センサであり、車両の衝突面である車両バンパ１内に配設され、一定間隔を隔てて配設された対向電極１２及び対向電極１２の間に介挿された誘電体１３から構成される。対向電極１２は、より詳細には、バンパリンフォースメント３と左右のサイドメンバ５との間にそれぞれ挟設され、バンパリンフォースメント３のサイドメンバ５側の面に設置された電極１２ａと、サイドメンバ５のバンパリンフォースメント３側端部に設置されアースより絶縁された電極１２ｂとからなる。尚、バンパリンフォースメント側電極１２ａは、アースに接地されている。一方、サイドメンバ側電極１２ｂは、衝突検知ＥＣＵ１５内の駆動回路部１６と配線１４を介して電気的に接続されている。センサ部１１は、上述した構成を有することにより、車両バンパ１への物体の衝突による対向電極１２間の距離変動によって静電容量が変化する可変容量コンデンサとして機能する。

衝突検知ＥＣＵ１５は、図３に示すように、駆動回路部１６と、ピークホールド器１７と、マイコン１８とを備えている。

駆動回路部１６は、センサ部１１の対向電極１２の一方であるサイドメンバ側電極１２ｂに配線１４を介して接続され、発振器１６ａと、コイル１６ｂと、ダイアグ用コンデンサ１６ｃとを備え、可変容量コンデンサとしてのセンサ部１１と共にＬＣ直列共振回路を形成している。

発振器１６ａは、正弦波の交流電圧を発生し、コイル１６ｂを通じてセンサ部１１及びダイアグ用コンデンサ１６ｃに対して入力する。

コイル１６ｂは、発振器１６ａに接続されると共に、センサ部１１とダイアグ用コンデンサ１６ｃとからなる並列回路に対して直列に接続される。

ダイアグ用コンデンサ１６ｃは、センサ部１１に並列に接続されるとともに、アースに接地されている。

ピークホールド器１７は、配線１４と駆動回路部１６との接続点１６ｄに接続され、ピーク電圧値を検出してマイコン１８へ出力する電気回路である。

マイコン１８は、Ａ−Ｄ変換器を内蔵する公知のマイクロコンピュータであり、ピークホールド器１７から入力されるピーク電圧値（アナログ信号）をデジタル値に変換し、衝突発生の判定及び配線１４における断線故障の判定を実行する。マイコン１８は、衝突発生と判定した場合、配線２１を介してエアバッグＥＣＵ２０へ衝突検知信号を出力する。また、マイコン１８は、配線１４の断線故障と判定した場合、配線２１を介してエアバッグＥＣＵ２０へ故障検知信号を出力する。

尚、エアバッグＥＣＵ２０は、図示しない歩行者保護用エアバッグの展開制御を行うための電子制御装置であり、衝突検知ＥＣＵ１５から出力される衝突検知信号及び故障検知信号が配線２１を介して入力されるように構成されている。エアバッグＥＣＵ２０は、衝突検知ＥＣＵ１５から出力される衝突検知信号及び図示しない車速センサから出力される車速信号に基づいて歩行者保護用エアバッグの展開制御を実行する。

次に、ＬＣ直列共振回路を形成するセンサ部１１及び駆動回路部１６によって衝突の発生及び配線１４の断線故障が検出可能となる原理について説明する。

一般的に、ＬＣ直列共振回路のインピーダンスＺは、静電容量をＣ、インダクタンスをＬとしたとき、Ｚ＝ｊωＬ＋１／（ｊωＣ）で表され、電流Ｉは、Ｉ＝Ｖ／（ｊωＬ＋１／（ｊωＣ））で表される。従って、ｊωＬ＝−１／（ｊωＣ）のとき、すなわち、ω＝１／√（ＬＣ）のとき、共振回路に最大電流が流れる。つまり、ｆ＝１／（２π√（ＬＣ））で表される周波数（すなわち、共振周波数）で最大電流が流れる。

従って、センサ部１１の静電容量をＣ_ａ、ダイアグ用コンデンサ１６ｃの静電容量をＣ_ｂ、コイル１６ｂのインダクタンスをＬとしたとき、図３に示すＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆは、ｆ＝１／（２π√（Ｌ（Ｃ_ａ＋Ｃ_ｂ）））となる。尚、ダイアグ用コンデンサ１６ｃの検出精度への影響を少なくするために、ダイアグ用コンデンサ１６ｃの静電容量をセンサ部１１の静電容量よりも十分に小さく設定する（つまり、Ｃ_ｂ≪Ｃ_ａである）ことが好ましい。

ここで、図４に示すように、配線１４が×印部分で断線故障（センサオープン故障）した場合、共振周波数ｆが、ｆ＝１／（２π√（ＬＣ_ｂ））にシフトする（すなわち、高くなる）ため、容易に断線故障の検出を行うことができる。

尚、ダイアグ用コンデンサ１６ｃ（Ｃ_ｂ）が無く、Ｃ_ａ及びＬのみでＬＣ直列共振回路が形成された従来構成では共振周波数が不定となるため、容易に断線故障と判断することができなかった。つまり、ＬＣ直列共振回路に静電容量Ｃ_ｂを並列に挿入することでセンサ部１１に接続される配線１４の断線故障を容易に判断することが可能となる。

次に、車両バンパ１への衝突発生時の駆動回路部１６の接続点１６ｄにおける電圧変化について説明する。図５は、衝突発生に伴う共振周波数の低下を説明するためのインピーダンスと周波数との関係を示す示すグラフである。車両バンパ１への物体の衝突により、対向電極１２間の距離が縮小し、静電容量Ｃ_ａが大きくなる（以下、衝突時の静電容量をＣ_ａ’（＞Ｃ_ａ）とする。）。このため、共振周波数は、ｆ_０＝１／（２π√Ｌ（Ｃ_ａ＋Ｃ_ｂ））から低い側にシフトして、ｆ_１＝１／（２π√（Ｃ_ａ’＋Ｃ_ｂ））となる。計測周波数をｆとすると、その計測点でのインピーダンスが、Ｚ_０＝１／（ｊω（Ｃ_ａ＋Ｃ_ｂ））からＺ_１＝１／（ｊω（Ｃ_ａ’＋Ｃ_ｂ））に減少する（Ｚ_０＞Ｚ_１）。尚、計測周波数ｆは、通常時の共振周波数ｆ_０を基準として衝突時の共振周波数ｆ_１側（すなわち、低周波数側）に設定されている。

そして、発振器１６ａが供給する最大電圧をＶ、衝突前の接続点１６ｄにおける電圧をＶ_０とすると、Ｖ_０＝（Ｚ_０×Ｖ）／（ｊωＬ＋Ｚ_０）となる。また、衝突後の接続点１６ｄにおける電圧をＶ_１とすると、Ｖ_１＝（Ｚ_１×Ｖ）／（ｊωＬ＋Ｚ_１）となり、常にＶ_０＞Ｖ_１となる。従って、接続点１６ｄにおけるピーク電圧が所定の閾値以下である場合に衝突発生と判定可能である。

次に、配線１４の断線故障時の駆動回路部１６の接続点１６ｄにおける電圧変化について説明する。図６は、配線１４の断線故障に伴う共振周波数の上昇を説明するためのインピーダンスと周波数との関係を示すグラフである。配線１４が断線した場合、共振回路における静電容量が、Ｃ_ａ＋Ｃ_ｂからＣ_ｂに減少するため、共振周波数は、ｆ_０＝１／（２π√Ｌ（Ｃ_ａ＋Ｃ_ｂ））から高い側にシフトして、ｆ_２＝１／（２π√（ＬＣ_ｂ））となり、計測周波数ｆにおけるインピーダンスが、Ｚ_０＝１／（ｊω（Ｃ_ａ＋Ｃ_ｂ））からＺ_２＝１／（ｊωＣ_ｂ）に増大する（Ｚ_２＞Ｚ_０）。このため、配線１４に断線が生じる前後の接続点１６ｄにおける電圧Ｖ_０，Ｖ_２は、上述した衝突時とは逆の関係、Ｖ_０＜Ｖ_２が常に成立する。従って、接続点１６ｄにおけるピーク電圧が所定の閾値以上である場合に配線１４の断線故障と判定可能である。

次に、マイコン１８において実行される衝突検知処理について、図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。尚、図７に示す衝突検知処理ルーチンは、マイコン１８により所定の時間間隔で繰り返し呼び出されて実行される。

まず、ピークホールド器１７より接続点１６ｄにおけるピーク電圧検出値の取り込み（Ａ−Ｄ変換）を行う（ステップ１。以下、ステップ１をＳ１と略記する。他のステップも同様。）。次に、ピーク電圧検出値Ｖ_ｘが衝突判定閾値Ｖ_ｔｈ１以下であるかを判定し（Ｓ２）、衝突判定閾値Ｖ_ｔｈ１以下の場合は（Ｓ２：Ｙｅｓ）、衝突検知信号をエアバッグＥＣＵ２０へ出力し（Ｓ３）、リターンする。ここで、図８（ａ）は、衝突発生時のピーク電圧検出値Ｖ_ｘの変化の一例を示しており、衝突の発生によってピーク電圧Ｖ_ｘが一時的に低下していることが示されている。また、衝突判定閾値Ｖ_ｔｈ１は、予め衝突時の電圧値に基づいて通常時の電圧値Ｖ_０よりも低い所定値に予め設定されている（図８（ａ）参照）。

ピーク電圧検出値Ｖ_ｘが衝突判定閾値Ｖ_ｔｈ１より大きい場合（Ｓ２：Ｎｏ）、故障判定閾値Ｖ_ｔｈ２以上であるかを判定し（Ｓ４）、故障判定閾値Ｖ_ｔｈ２以上の場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、故障検知信号をエアバッグＥＣＵ２０へ出力し（Ｓ５）、リターンする。ここで、図８（ｂ）は、断線故障時のピーク電圧検出値Ｖ_ｘの変化の一例を示しており、断線故障の発生によってピーク電圧Ｖ_ｘが上昇していることが示されている。また、故障判定閾値Ｖ_ｔｈ２は、予め配線１４の断線故障時の電圧値に基づいて通常時の電圧値Ｖ_０よりも高い所定値に設定されている（図８（ｂ）参照）。ピーク電圧検出値Ｖ_ｘが故障判定閾値Ｖ_ｔｈ２より小さい場合（Ｓ４：Ｎｏ）、そのままリターンする。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、車両バンパ１に歩行者等が衝突すると、センサ部１１において対向電極１２間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これによりＬＣ直列共振回路における共振周波数が低い側にシフトする。一方、センサ部１１のサイドメンバ側電極１２ｂと駆動回路部１６とを接続する配線１４に断線故障が生じると、センサ部１１が駆動回路部１６から遮断され、ＬＣ直列共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトする。よって、衝突発生時と配線１４の断線故障時とで駆動回路部１６と配線１４との接続点１６ｄにおける電圧変化の態様が異なるため、これらを電圧検出値によって容易に区別可能である。従って、衝突判定手段としてのマイコン１８は、配線１４の断線故障により衝突を誤検知することなく、電圧検出部としてのピークホールド器１７による電圧検出値Ｖ_ｘに基づいて衝突の発生を正確に判定することができる。

より具体的には、ピークホールド器１７は、通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された所定周波数におけるピーク電圧を検出するので、車両バンパ１に物体が衝突すると、センサ部１１における静電容量が増大し、これにより共振周波数が低い側にシフトすることによりインピーダンスが減少して通常時よりも電圧が低下するので、マイコン１８は、ピークホールド器１７による電圧検出値Ｖ_ｘが衝突判定閾値Ｖ_ｔｈ１以下である場合に衝突の発生と判定することができる。一方、配線１４に断線故障が生じると、センサ部１１が駆動回路部１６から遮断されて静電容量が減少し、共振周波数が高い側にシフトすることにより通常時よりも電圧が上昇するので、マイコン１８は配線１４の断線故障を衝突の発生と誤検知することがない。更に、故障判定手段としてのマイコン１８は、ピークホールド器１７による電圧検出値Ｖ_ｘが故障判定閾値Ｖ_ｔｈ２以上である場合に配線１４の断線故障と判定することができる。

次に、本発明の第二の実施形態について図９を参照しつつ説明する。尚、第一の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明を省略する。図９は、第二の実施形態におけるセンサ部１１と駆動回路部１６とから形成されるＬＣ並列共振回路を示す電気回路図である。

上記第一の実施形態では、センサ部１１と共にＬＣ直列共振回路を形成するように駆動回路部１６を構成したが、本実施形態では、センサ部１１と共にＬＣ並列共振回路を形成するように駆動回路部１６を構成したものである。

すなわち、本実施形態では、駆動回路部１６においてコイル１６ｂがセンサ部１１に並列に接続されると共に、ダイアグ用コンデンサ１６ｃがセンサ部１１に直列に接続され、センサ部１１と駆動回路部１６とでＬＣ並列共振回路を形成している。

ここで、センサ部１１とコイル１６ｂとの並列部分における回路インピーダンスをＺ_ｐ０、ダイアグ用コンデンサ１６ｃのインピーダンスをＺ_ｑとすると、Ｚ_ｐ０＝ｊωＬ／（１−ω^２Ｃ_ａＬ）、Ｚ_ｑ＝１／（ｊωＣ_ｂ）と表される。

そして、車両バンパ１への衝突発生時、センサ部１１の静電容量がＣ_ａからＣ_ａ’へ増大し（Ｃ_ａ＜Ｃ_ａ’）、インピーダンスＺ_ｐ０がＺ_ｐ１＝ｊωＬ／（１−ω^２Ｃ_ａ’Ｌ）に低下する。そして、衝突前後の接続点１６ｄの電圧をＶ_０，Ｖ_１とすると、Ｖ_０＝Ｚ_ｐ０・Ｖ／（Ｚ_ｐ０＋Ｚ_ｑ０）からＶ_１＝Ｚ_ｐ１・Ｖ／（Ｚ_ｐ１＋Ｚ_ｑ）に低下する（Ｖ_０＞Ｖ_１）。

一方、配線１４における断線故障時は、コイル１６ｂ（Ｌ）とダイアグ用コンデンサ１６ｃ（Ｃ_ｂ）とのＬＣ直列共振回路が形成され、回路インピーダンスは、Ｚ_ｐ０＝ｊωＬ／（１−ω^２Ｃ_ａＬ）からＺ_ｐ２＝ｊωＬに変化して正常時よりもインピーダンスが上昇するため、断線故障時の電圧Ｖ_２はＶ_０よりも高くなる。

これらのことから、図９の回路構成によっても、上記第一の実施形態と同様に、所定の計測周波数における接続点１６ｄのピーク電圧検出値に基づいて、図７に示す衝突検知処理により衝突の発生及び配線１４の断線故障の検知を行うことができる。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、車両バンパ１に歩行者等が衝突すると、センサ部１１において対向電極１２間の距離が一時的に縮小して静電容量が増大し、これによりＬＣ並列共振回路における共振周波数が低い側にシフトするために電圧変化が生じる。一方、配線１４に断線故障が生じると、センサ部１１が駆動回路部１６から遮断され、ＬＣ並列共振回路における静電容量が減少して共振周波数が高い側にシフトするために電圧変化が生じる。よって、衝突発生時と配線１４の断線故障時とで駆動回路部１６と配線１４との接続点における電圧変化の態様が異なるため、これらを電圧検出値によって容易に区別可能である。従って、衝突判定手段としてのマイコン１８は、上記第一の実施形態と同様に、配線１４の断線故障により衝突を誤検知することなく、電圧検出部としてのピークホールド器１７による電圧検出値Ｖ_ｘに基づいて衝突の発生を正確に判定することができる。更に、故障判定手段としてのマイコン１８は、ピークホールド器１７による電圧検出値Ｖ_ｘに基づいて配線１４の断線故障を判定することができる。

尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。

本発明は、静電容量式のセンサ部を有する車両用衝突検知装置において簡単な構成で配線の断線故障による誤検知を防止して確実に衝突の発生を検知することが必要な場合に利用可能である。

本発明の第一の実施形態の車両用衝突検知装置を示す全体構成図である。 車両バンパ内におけるセンサ部付近の詳細構造を示す側面図である。 第一の実施形態におけるセンサ部と駆動回路部とから形成されるＬＣ直列共振回路を示す電気回路図である。 配線の断線故障時を示す電気回路図である。 衝突発生に伴う共振周波数の低下を説明するためのインピーダンスと周波数との関係を示すグラフである。 配線の断線故障に伴う共振周波数の上昇を説明するためのインピーダンスと周波数との関係を示すグラフである。 衝突検知処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は衝突発生時のピーク電圧検出値の変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は配線の断線故障時のピーク電圧検出値の変化の一例を示すグラフである。 第二の実施形態におけるセンサ部と駆動回路部とから形成されるＬＣ並列共振回路を示す電気回路図である。

符号の説明

Ａ 車両用衝突検知装置
１ 車両バンパ（車両の衝突面）
１１ センサ部
１２ 対向電極
１３ 誘電体
１４ 配線
１５ 衝突検知ＥＣＵ
１６ 駆動回路部
１６ａ 発振器
１６ｂ コイル
１６ｃ ダイアグ用コンデンサ（コンデンサ）
１７ ピークホールド器（電圧検出部）
１８ マイコン（衝突判定手段、故障判定手段）

Claims (9)

1. 車両への物体の衝突を検出する車両用衝突検知装置において、
   車両の衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極及び前記対向電極の間に介挿された誘電体からなるセンサ部と、
   前記センサ部の前記対向電極の一方に配線を介して接続され、交流電圧を発生する発振器、前記センサ部に直列に接続されるコイル及び前記センサ部に並列に接続されるコンデンサからなる駆動回路部と、
   前記駆動回路部と前記配線との接続点における電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部による電圧検出値に基づいて衝突の発生を判定する衝突判定手段と
   を備えたことを特徴とする車両用衝突検知装置。
2. 車両への物体の衝突を検出する車両用衝突検知装置において、
   車両の衝突面に一定間隔を隔てて配設された対向電極及び前記対向電極の間に介挿された誘電体からなるセンサ部と、
   前記センサ部の前記対向電極の一方に配線を介して接続され、交流電圧を発生する発振器、前記センサ部に直列に接続されるコンデンサ及び前記センサ部に並列に接続されるコイルからなる駆動回路部と、
   前記駆動回路部と前記配線との接続点における電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部による電圧検出値に基づいて衝突の発生を判定する衝突判定手段と
   を備えたことを特徴とする車両用衝突検知装置。
3. 前記衝突判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、衝突時の電圧値に基づいて予め設定された衝突判定閾値と比較することにより衝突の発生を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記電圧検出部は、所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
   前記衝突判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、前記所定周波数における衝突時の電圧値に基づいて予め設定された前記衝突判定閾値と比較することにより衝突の発生を判定することを特徴とする請求項３に記載の車両用衝突検知装置。
5. 前記電圧検出部は、前記センサ部と前記駆動回路部とから形成される共振回路における通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された前記所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
   前記衝突判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値が前記衝突判定閾値以下である場合に衝突の発生と判定することを特徴とする請求項４に記載の車両用衝突検知装置。
6. 前記電圧検出部による電圧検出値に基づいて前記配線の断線故障を判定する故障判定手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用衝突検知装置。
7. 前記故障判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、前記配線の断線故障時の電圧値に基づいて予め設定された故障判定閾値と比較することにより前記配線の断線故障を判定することを特徴とする請求項６に記載の車両用衝突検知装置。
8. 前記電圧検出部は、所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
   前記故障判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値を、前記所定周波数における前記配線の断線故障時の電圧値に基づいて予め設定された前記故障判定閾値と比較することにより前記配線の断線故障を判定することを特徴とする請求項７に記載の車両用衝突検知装置。
9. 前記電圧検出部は、前記センサ部と前記駆動回路部とから形成される共振回路における通常時の共振周波数を基準として衝突時の共振周波数側に設定された前記所定周波数におけるピーク電圧を検出し、
   前記故障判定手段は、前記電圧検出部による電圧検出値が前記故障判定閾値以上である場合に前記配線の断線故障と判定することを特徴とする請求項８に記載の車両用衝突検知装置。

Images