JP2009090816A - 車両の衝突判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーライドの場合でも誤判定を低減し、乗員保護装置の作動タイミングを適切に行って早期起動を行うことができ、乗員保護装置との連動性を高める。
【解決手段】この車両の衝突判定装置は、車両１１の車体に取り付けられる加速度センサ装置５１Ａ，５１Ｂと、この加速度センサ装置から出力される検知信号が所定の衝突判定値を満たしたとき車両が衝突したと判定する衝突発生判定装置５４とを備え、車体の端部に配置され、近接対象物との距離を検知する距離検知部５２と、近接対象物の高さを検知する高さ検知部５３とを含む近接物検知装置１と、距離検知部により検知された距離に係る信号と高さ検知部により検知された高さに係る信号とに基づいて、所定の衝突判定値５５を変更する変更手段６０とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は車両の衝突判定装置に関し、特に、誤判定を低減しかつ乗員保護装置との連動性を高めるのに好適な車両の衝突判定装置に関するものである。

車両の衝突の例としては、例えば、図９に示すような通常の衝突（バリア衝突）と、図１０に示すようなアンダーライドとがある。図９と図１０のそれぞれで、符号１０１で示された状態は、車両１０２が衝突物体１０３に衝突物体する状態を側面から示している。また各衝突状態に関して２つのグラフ（Ａ），（Ｂ）が示されている。グラフ（Ａ）は衝突時における時間の経過に伴う乗員の前方移動量の変化特性１０４ａ，１０４ｂを示し、グラフ（Ｂ）は衝突時における時間の経過に伴う加速度センサ（Ｇセンサ）の区間積分値の変化特性１０５ａ，１０５ｂを示している。

図９において、通常の衝突は、衝突状態１０１に示すごとく車両１０２の前部が前方の衝突物体１０３に対して正面から衝突する場合をいう。このような通常の衝突での乗員を保護する乗員保護装置（シートベルト装置等）の作動は、乗員保護が必要な乗員移動量（Ｍ１）に達する時点（ｔ１）から装置が作動する時間（Ｔ１）だけ遡って作動開始時刻（ｔ０）が設定される。そこで、作動開始時刻（ｔ０）に間に合うように装置作動閾値（ＯＰ１）を設定し、車両に発生する加速度の区間積分値が当該閾値（ＯＰ１）を超えた時点（ｔ０）で乗員保護装置を作動させるようにしている。

次に図１０に示すアンダーライドの衝突の場合には、通常の衝突の場合に比較して、矢印１０６に示すように衝突物体１０３と車両１０２とのすれ違い量が大きいため、車両１０２に発生する加速度（Ｇ）が小さくなる。その結果、（Ａ）に示した変化特性１０４ｂおよび（Ｂ）に示した変化特性１０５ｂで明らかなように変化の程度が緩やかである。従って、通常の衝突の場合に設定した装置作動閾値（ＯＰ１）を利用して装置を作動させると、乗員保護装置は時刻ｔ３で作動することになる。このため、乗員保護が必要な乗員移動量（Ｍ１）に達する時点（ｔ２）から装置が作動する時間（Ｔ１）だけ遡って作動開始時刻（ｔ４）を設定すると、実際の乗員保護装置の作動時刻（ｔ３）が本来的に当該装置が作動すべき時刻（ｔ４）よりもＴ２だけ遅くなり、乗員保護性能が低下するという可能性がある。

作動が遅れることなく最適なタイミングで乗員保護装置を作動させる従来技術として、特許文献１〜３に記載される起動制御装置等が知られている。
特開平６−３２１０５１号公報 特開２０００−１４２３１２号公報 特開２０００−２３３７０６号公報

図９と図１０を参照して説明したアンダーライドの衝突例の場合の乗員保護装置の作動の遅れの問題は、前述した従来の技術によれば、十分に対応して解決することができないという問題を有していた。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、アンダーライドの衝突の場合にも、誤判定を低減し、乗員保護装置の作動タイミングを適切に行って早期起動を行うことができ、乗員拘束装置等の乗員保護装置との連動性を高めることができる車両の衝突判定装置を提供することにある。

本発明に係る車両の衝突判定装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

第１の車両の衝突判定装置（請求項１に対応）は、車両の車体に取り付けられる衝突検知手段（中央加速度センサ装置等）と、この衝突検知手段から出力される検知信号が所定の衝突判定値を満たしたとき車両が衝突したと判定する判定手段とを備え、さらに、車体の端部に配置され、近接対象物との距離を検知する距離検知手段と、近接対象物の高さを検知する高さ検知手段とを含む近接物検知手段と、距離検知手段により検知された距離に係る信号と高さ検知手段により検知された高さに係る信号とに基づいて、所定の衝突判定値を変更する変更手段とを備えることによって構成される。

上記の衝突判定装置では、衝突判定の基準となる衝突判定値を、事前に衝突状態を判定することにより通常衝突またはアンダーライドに応じて変更し設定し直すようにしたため、実際に起き得る衝突状態に応じて適切な判定を行い、乗員保護装置を適切なタイミングで作動させることが可能となる。

第２の車両の衝突判定装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、変更手段は、距離が所定値以下でありかつ高さが所定値以上であるときに所定の衝突判定値を低減するように変更することを特徴とする。

第３の車両の衝突判定装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、衝突検知手段は、車体の外縁近傍に配置される縁部センサ装置と、車体の中央付近に配置される中央センサ装置とを備え、変更手段は、縁部センサ装置に対応する衝突判定値または中央センサ装置に対応する衝突判定値のうち少なくとも一方を変更するように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、距離検知手段により検知された距離に係る信号と高さ検知手段により検知された高さに係る信号とに基づいて、衝突状態を判定し、衝突状態に応じた所定の衝突判定値を変更する変更手段を設けるようにしたため、アンダーライドの衝突の場合にも、誤判定を低減し、乗員保護装置の作動タイミングを適切に行って早期起動を行うことができ、乗員拘束装置等の乗員保護装置との連動性を高めることができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

本発明に係る車両の衝突判定装置の実施形態を説明するに当たり、まず図１〜図５を参照して、アンダーライド等の判定の仕方について説明する。乗用自動車等の車両の衝突には、主に、図１に示すアンダーライドの場合と、図２に示す通常衝突の場合とがある。図１および図２において、車両１１の前部１１ａにはレーザレーダ装置１２が設けられている。レーザレーダ装置１２は、バンパ１３の高さ位置でかつ当該バンパ１３の中央位置に設置されている。

図１に示したアンダーライドが生じる場合には、車両１１の前方に存する衝突物体は例えばトラック１４等の車両である。トラック１４の後部は、高い車高を有し、衝突時にアンダーライドが起きやすい。図２に示した通常衝突が生じる場合には、車両１１の前方に存する衝突物体は例えば通常の乗用自動車１５である。車両１１と乗用自動車１５の車高はほぼ等しい。

レーザレーダ装置１２は、通常、車両１１の長手方向の軸に一致した方向で前方に向かってレーザ光１６を間欠的に（パルス的波形で）発射し、かつ前方対象物から反射されて戻るその反射波を受け、その後の信号処理に基づき、車両１１の前方に存する可能性のある障害物（衝突可能性物体を含む）の存在の情報（距離と高さ等）を取得する。

さらに、本実施形態に係るレーザレーダ装置１２は、図１においてレーザ光１６ａ，１６ｂ，１６ｃに示すように、前方に発射するレーザ光１６を前方上側すなわち前方の高さ方向に掃引する。その結果、前方の対象物から反射して戻ってくる反射波を受けて、その後の信号処理に基づいて、掃引での距離に係る情報と掃引方向の情報とから車両前方に存する可能性のある障害物に関する高さの分布を取得し、さらに当該高さ分布に基づいて距離極小値の高さを算出する。

図３と図４を参照して、高さ分布に基づいて距離極小値の高さを算出する計算方法を説明する。図３は、（Ａ）で１つのパルス状の送信波１７と、（Ｂ）で１つのパルス状の受信波１８を示している。送信波１７と受信波１８の間は、受信波１８の受信時刻ｔ１１と送信波１７の送信時刻ｔ１２との差Δｔとなっている。また図４では、レーザレーダ装置１２から前方上方に発射したレーザ光１６を示し、当該レーザ光１６に関してレーザ光掃引方向である角度α、距離Ｌ、高さＨが定義されている。

上記の関係において、レーザレーダ装置１２から発射されるレーザ光の伝搬速度がＶであるとすると、距離Ｌは「Ｌ＝０．５×Ｖ×Δｔ」の式で求められる。また高さＨは距離Ｌの鉛直方向投影長さになり、「Ｈ＝Ｌ×ｓｉｎα」の式で求められる。以上のごとくして、車両１２の前方に存在する障害物の高さ分布について、レーザ光１６を高さ方向に掃引することにより距離Ｌと高さＨを算出でき、高さ分布に関する値を距離との関係で検討（比較）することにより、距離極小値の高さを算出することができる。

上記のごとき車両１１に装備されたレーザレーダ装置１２による計測機能および車両搭載コンピュータによる信号演算処理機能に基づいて、衝突が発生した場合に当該衝突の状態がアンダーライドであるか否かが判定される。

図５は、アンダーライドであるか否かを判定するための判定ロジックを説明する図である。図５に示したグラフの座標系において、横軸は計測により算出される距離Ｌを意味し、縦軸は計測により算出される高さＨを意味している。

高さＨを表す縦軸において、高さＨ０は、車両１１の前部１１ａに設けられたバンパ１３の中央の高さを示している。また高さＨ１と高さＨ２の範囲Ｒ１はバンパ衝撃吸収範囲を意味している。さらに、高さＨと距離Ｌとの組合せに基づいて３つの範囲２１，２２，２３が定義される。範囲２１，２２，２３を定義する距離Ｌにおける所定の値Ｌ１を通る直線２４は衝突回避限界を意味している。範囲２１は「通常衝突の判定領域」であり、範囲２２は「アンダーライドの判定領域」であり、範囲２３は「オーバーライドの判定領域」である。ここで「オーバーライド」とは、高さの低い衝突物体に対して車両が乗り上げるような状態で生じる衝突状態である。

また図５においては、上記のレーザレーダ装置１２等の計測機能等に基づいて算出された第１の高さ分布に係る特性３１と、第２の高さ分布に係る特性３２が図示されている。第１の高さ分布に係る特性３１では距離極小値３１Ａが求められ、第２の高さ分布に係る特性３２では距離極小値３２Ａが求められている。

図５で示した座標系において、算出された上記の距離極小値３１Ａ，３２Ａと範囲２１，２２，２３との位置関係に基づいて、特性３１と特性３２に関する衝突状態を判定することができる。すなわち、距離極小値３１Ａは「通常衝突の判定領域」である範囲２１内に存在するので、第１の高さ分布に係る特性３１は通常衝突の場合の特性であることを判定できる。また距離極小値３２Ａは「アンダーライドの判定領域」である範囲２２内に存在するので、第２の高さ分布に係る特性３２はアンダーライドの場合の特性であることを判明できる。

判定基準は次の通り定義される。
（１）衝突回避限界距離Ｌ１より近くかつバンパ衝撃吸収範囲Ｒ１より高い範囲２２に距離極小値が存在する場合にはアンダーライドであると判定する。
（２）衝突回避限界距離Ｌ１より近くかつバンパ衝撃吸収範囲Ｒ１内の範囲２１に距離極小値が存在する場合には通常衝突であると判定する。
（３）衝突回避限界距離Ｌ１より近くかつバンパ衝撃吸収範囲Ｒ１より低い範囲２３に距離極小値が存在する場合にはオーバーライドであると判定する。

上記のごとくして、レーザレーダ装置１２の計測機能等に基づいて得られる高さ分布に係る特性における距離極小値を求め、当該距離極小値が範囲２２に存在することを判定することにより、生じ得る衝突がアンダーライドであることを事前に知ることができる。以上の衝突状態に係る判定基準に基づいてアンダーライドの場合の乗員保護装置の作動制御を行う車両の衝突判定装置の実施形態を以下に説明する。

図６〜図８を参照して車両の衝突判定装置５０を説明する。図６は衝突判定装置の機能ブロック図を示し、図７は衝突判定に係る処理のフローチャートを示し、図８は変化特性に係るグラフを示す。

図６において、前述の車両１１では、その車体のほぼ中央位置に設けられる衝突検知を行う中央加速度センサ（Ｇセンサ）装置５１Ａと、その車体のほぼ先端等に設けられる衝突検知を行う端部加速度センサ（Ｇセンサ）装置５１Ｂと、車体の先端部等に配置され近接対象物（衝突物体等）との距離を検知するための前述したレーザレーダ装置１２とが装備されている。端部加速度センサ装置５１Ｂはクラッシュゾーンに配置されている。レーザレーダ装置１２は、前述した通り、本来的なレーザ光を前方に発射することに基づく距離計測（距離検知）の構成に加えて、高さ方向の掃引を行う構成に基づく高さ計測（高さ検知）の構成を有している。そのため、近接物検知手段であるレーザレーダ装置１２は、距離検知部５２と高さ検知部５３とを備えている。距離検知部５２は上記の距離Ｈを計測・検知し、高さ検知部５３は上記の高さＨを計測・検知する。

本実施形態に係る車両の衝突判定装置５０によれば、基本的構成として、中央加速度センサ装置５１Ａと端部加速度センサ装置５１Ｂから出力される加速度に係る検知信号を入力する衝突発生判定部５４で、当該検知信号が予め定められた所定の衝突判定値５５を満たす場合に車両１１が衝突したと判定される。この場合、衝突発生判定部５４に設定される衝突判定値５５は「通常衝突」を想定して定められている。衝突発生判定部５４は、衝突発生の判定を行ったときには、乗員保護装置５６に対して作動指令信号を出力する。乗員保護装置５６は、シートベルト装置のごとき乗員拘束装置等である。

本実施形態の衝突判定装置５０では、さらに、上記の距離検知部５２で検知された距離Ｌに係る信号と高さ検知部５３で検知された高さＨに係る信号とに基づいて、前述のごとく衝突状態を判定する衝突状態判定部５７を備える。衝突状態判定部５７は、特に、衝突がアンダーライドであると判定したときには、次段の変更指令部５８を経由して上記の衝突判定値を変更する変更指令信号５９を出力させる。衝突状態判定部５７は、変更指令部５８と相俟って、衝突発生判定部５４に設定される衝突判定値５５を変更するための変更手段６０としての機能を有している。

次に、図７および図８を参照して、本実施形態に係る衝突判定装置５０による衝突判定に係る処理の流れを説明する。

図８において、（Ａ）は中央加速度センサ装置５１ＡのＧセンサ区間積分値特性を示し、（Ｂ）は端部加速度センサ装置５１ＢのＧセンサ区間積分値特性を示す。図８の（Ａ）で、符号７１は通常衝突の積分値特性を示し、符号７２はアンダーライドの積分値特性を示す。また図８の（Ｂ）で符号８１は通常衝突の積分値特性を示し、符号８２はアンダーライドの積分値特性を示す。さらに、図８の（Ａ）では中央加速度センサ装置５１Ａの出力する検知信号を用いる場合の通常衝突の閾値ＵＳ１とアンダーライドの閾値ＵＳ２が異なる閾値として設定されている。ＵＳ１＞ＵＳ２の関係がある。また図８の（Ｂ）においても、端部加速度センサ装置５１Ｂの出力する検知信号を用いる場合の通常衝突の閾値ＣＺＳ１とアンダーライドの閾値ＣＺＳ２が異なる閾値として設定され、さらにより小さい閾値すなわちセーフィング閾値（Safing閾値）が設定されている。ＣＺＳ１＞ＣＺＳ２＞セーフィング閾値の関係がある。

ここで、上記の「セーフィング閾値」について説明する。市販の自動車では、前端のセンサ（上記の端部加速度センサ装置に対応）は３つあり、各センサが衝突判定閾値とセーフィング閾値を有している。或る１つのセンサで衝突判定がなされた場合、他のセンサがそれぞれセーフィング閾値に達していない場合には当該唐突の判定を無効とする。このように、単独のセンサのみで衝突を判定せず、冗長性を高めるため、衝突判定に対して付加的に用いるシステムをセーフィングシステムといい、それに用いるセンサをセーフティングセンサという。セーフィティングセンサは、例えば、衝突位置から遠い位置に配置されて、衝突時にＯＮ判定されるように設定される必要があるため、衝突判定の閾値よりも小さいセーフィング閾値を定めて用いる。セーフィングセンサを専用に用いる構成もあるが、本実施形態の場合には、単独で衝突判定の能力を有するように構成しているので、衝突位置に近い側が主センサとして、またそれ以外のセンサがセーフィングセンサとして働句ことができるように、各々がセーフィング閾値と、衝突判定閾値を有するように構成されている。

衝突判定装置５０は、上記の５つの閾値を利用することを前提にして図７に示す判定処理を実行する。これらの５つの閾値は衝突判定値５５内に保存されている。

最初のステップＳ１１では、端部加速度センサ５１Ｂから出力される検知信号に基づいて、セーフィング閾値を超過しているか否かを判定する。判定ステップＳ１１でＹＥＳの場合には次の判定ステップＳ１２に移行し、ＮＯである場合には判定ステップＳ１１による判定が定期的に実行される。

判定ステップＳ１２では、前述したレーザレーダ装置１２および衝突状態判定部５７の機能に基づいて、アンダーライド判定があったか否かが判定される。判定ステップＳ１２でＹＥＳの場合には次の判定ステップＳ１３に移行し、ＮＯの場合には判定ステップＳ１６に移行する。

次の判定ステップＳ１３では、アンダーライド閾値ＣＺＳ２が超過されているか否かが判定される。判定ステップＳ１３でＹＥＳの場合には次の処理ステップＳ１４が実行され、ＮＯの場合には判定ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１４では、衝突判定値５５で設定される中央加速度センサ装置５１Ａのための閾値が、通常衝突の閾値ＵＳ１からアンダーライドの閾値ＵＳ２に切り替えられる。この切替え処理は前述の通り変更指令部５８からの変更指令信号５９に基づいて行われる。

次の判定ステップＳ１５では、中央加速度センサ装置５１Ａから出力される検知信号が、新たに設定されたアンダーライドの閾値ＵＳ２を超過したか否かを判定する。判定ステップＳ１５でＹＥＳである場合には、アンダーライドに応じて乗員保護装置５６を作動させる（ステップＳ１７）。判定ステップＳ１５でＮＯである場合には、最初のステップＳ１１に戻る。

また判定ステップＳ１６は通常衝突の場合に判定を行う。判定ステップＳ１６では、２つの加速度センサ装置５１Ａ，５１Ｂから出力される各検知信号について、通常衝突の閾値ＵＳ１，ＣＺＳ１が共に超過したか否かが判定される。判定ステップＳ１６でＹＥＳである場合には、通常衝突に応じて乗員保護装置５６を作動させる（ステップＳ１７）。判定ステップＳ１６でＮＯである場合には、最初のステップＳ１１に戻る。

上記において、処理ステップＳ１４では中央加速度センサ装置５１Ａから出力される検知信号に関して閾値を切り替えるようにしたが、代わりに端部加速度センサ装置５１Ｂから出力される検知信号に関して閾値を切り替えるようにすることもできる。さらに両方の加速度センサ装置の閾値を同時に切り替え、２つの検知信号を用いて判定することもできる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明に係る車両の衝突判定装置は、乗用自動車等の衝突判定および乗員保護装置の作動制御に利用される

アンダーライドの衝突状態を示す状態図である。 通常衝突の衝突状態を示す状態図である。 レーザレーダ装置による送信波と受信波との関係示す波形図である。 レーザレーダ装置による距離Ｌと高さＨを算出する方法を説明する図である。 通常衝突とアンダーライドを判別するための考え方を説明する図である。 本発明に係る車両の衝突判定装置の実施形態を示すブロック図である。 本実施形態に係る衝突判定装置の衝突判定の特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。 ２つのタイプの加速度センサ装置で得られるセンサ出力変化特性を示すグラフである。 通常衝突のセンサ出力変化特性を示すグラフである。 アンダーライドのセンサ出力特性を示すグラフである。

符号の説明

１１ 車両
１２ レーザレーダ装置
１３ バンパ
１４ トラック
１５ 乗用自動車
１６ レーザ光
３１ 第１の高さ分布に係る特性
３１Ａ 距離極小値
３２ 第２の高さ分布に係る特性
３２Ａ 距離極小値

Claims (3)

1. 車両の車体に取り付けられる衝突検知手段と、この衝突検知手段から出力される検知信号が所定の衝突判定値を満たしたとき前記車両が衝突したと判定する判定手段とを備える車両の衝突判定装置において、
   前記車体の端部に配置され、近接対象物との距離を検知する距離検知手段と、近接対象物の高さを検知する高さ検知手段とを含む近接物検知手段と、
   前記距離検知手段により検知された前記距離に係る信号と前記高さ検知手段により検知された前記高さに係る信号とに基づいて、前記所定の衝突判定値を変更する変更手段と、
   を備えることを特徴とする車両の衝突判定装置。
2. 前記変更手段は、前記距離が所定値以下でありかつ前記高さが所定値以上であるときに前記所定の衝突判定値を低減するように変更することを特徴とする請求項１記載の車両の衝突判定装置。
3. 前記衝突検知手段は、前記車体の外縁近傍に配置される縁部センサ装置と、前記車体の中央付近に配置される中央センサ装置とを備え、
   前記変更手段は、前記縁部センサ装置に対応する衝突判定値または前記中央センサ装置に対応する衝突判定値のうち少なくとも一方を変更するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の車両の衝突判定装置。

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