JP2009274696A - 車両衝突判定装置及び乗員保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】本来ならば乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突が発生した場合における乗員保護装置の誤作動を防止する。
【解決手段】車両に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段にて検出される加速度を基に衝突判定用演算値を算出する演算値算出手段と、前記演算値算出手段にて算出される衝突判定用演算値を基に前記車両の衝突判定を行う衝突判定手段と、前記加速度検出手段にて検出される加速度から所定のオフセット値を減算し、当該減算後の加速度を積分する初期化判断用積分手段と、前記初期化判断用積分手段にて算出される積分値が負の値になった場合、前記演算値算出手段に対して前記衝突判定用演算値の初期化を指示すると共に、前記初期化判断用積分手段に対して前記積分値の初期化を指示する初期化指示手段とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両衝突判定装置及び乗員保護システムに関する。

一般的に、車両衝突時に乗員を保護するためのシステムとして、ＳＲＳ(Supplemental Restraint System)エアバッグシステムが知られている。このＳＲＳエアバッグシステムとは、車両の各部に設置されたサテライトセンサから得られる加速度データを基に衝突が発生したことを検知し、エアバッグやシートベルトプリテンショナ等の乗員保護装置を起動するものである。

このようなＳＲＳエアバッグシステムで用いられる衝突判定手法としては、加速度データを区間積分または累積積分することで車両の速度変化を算出し、この算出した速度変化と所定の衝突判定閾値とを比較することにより、衝突が発生したか（速度変化が衝突判定閾値を超えたか）否かを判定する手法が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
特開平８−２３６７号公報

上記のように、従来では加速度データを区間積分または累積積分することで衝突判定に用いる速度変化を算出する。しかしながら、特に累積積分を行う場合や長い時間区間での区間積分を行う場合は、悪路走行等の振動により発生した小さな加速度が徐々に速度変化として累積され、悪路走行時に本来ならば乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突が発生すると、その軽衝突によって生じる速度変化と今まで累積された速度変化との加算値が衝突判定閾値を超えてしまい、乗員保護装置が誤作動する可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、本来ならば乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突が発生した場合における乗員保護装置の誤作動を防止することが可能な車両衝突判定装置及び乗員保護システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車両衝突判定装置に係る第１の解決手段として、車両に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段にて検出される加速度を基に衝突判定用演算値を算出する演算値算出手段と、前記演算値算出手段にて算出される衝突判定用演算値を基に前記車両の衝突判定を行う衝突判定手段と、前記加速度検出手段にて検出される加速度から所定のオフセット値を減算し、当該減算後の加速度を積分する初期化判断用積分手段と、前記初期化判断用積分手段にて算出される積分値が負の値になった場合、前記演算値算出手段に対して前記衝突判定用演算値の初期化を指示すると共に、前記初期化判断用積分手段に対して前記積分値の初期化を指示する初期化指示手段とを具備することを特徴とする。

また、車両衝突判定装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記初期化判断用積分手段は、前記オフセット値減算後の加速度を１次累積積分することにより、前記積分値として累積速度変化を算出することを特徴とする。

さらに、本発明では、乗員保護システムに係る解決手段として、上述した車両衝突判定装置と、前記車両衝突判定装置による衝突判定結果に応じて起動して前記車両の乗員を保護する乗員保護装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、初期化判断用積分手段にて算出される積分値が負の値になる度に衝突判定用演算値を初期化することにより、衝突判定用演算値に含まれる悪路走行等の振動による微小な累積が随時キャンセルされるため、悪路走行時に乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突が発生しても衝突判定用演算値が衝突判定閾値を超えることはなく、乗員保護装置の誤作動を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る車両衝突判定装置を備える乗員保護システムの構成概略図である。なお、以下では、本実施形態に係る乗員保護システムとして、車両の衝突時に乗員保護装置（エアバッグ及びプリテンショナ）を起動制御するＳＲＳエアバッグシステムを例示して説明する。

この図１に示すように、本実施形態に係る乗員保護システムは、車両１００のフロント部の左側に設置されたフロントクラッシュセンサ（以下、Ｌ−ＦＣＳと称す）１０と、車両１００のフロント部の右側に設置されたフロントクラッシュセンサ（以下、Ｒ−ＦＣＳと称す）２０と、車両１００の内部に設置されたＳＲＳユニット３０と、運転席側に設置された運転席エアバッグ４０及び運転席プリテンショナ５０と、助手席側に設置された助手席エアバッグ６０及び助手席プリテンショナ７０とから概略構成されている。

Ｌ−ＦＣＳ１０及びＲ−ＦＣＳ２０は、バスを介してＳＲＳユニット３０と接続されたサテライトセンサであり、それぞれ加速度センサ等の衝突による衝撃を検出するセンサ本体と、ＳＲＳユニット３０とのデータ通信を行う制御回路とがユニット化された構成となっている。これらＬ−ＦＣＳ１０及びＲ−ＦＣＳ２０は、主に正面衝突の衝撃によって発生する加速度を加速度センサで検出し、この加速度センサの出力信号を制御回路によってデジタルデータである加速度データに変換してＳＲＳユニット３０に送信する。

ＳＲＳユニット３０は、ＳＲＳエアバッグシステムを統合的に制御するものであり、上記のＬ−ＦＣＳ１０及びＲ−ＦＣＳ２０から受信した加速度データと、後述する内部に設置された車両の前後方向に作用する加速度を検出する加速度センサ３１ａから得られる加速度データとに基づいて、衝突発生時に乗員保護装置、つまり運転席エアバッグ４０、運転席プリテンショナ５０、助手席エアバッグ６０及び助手席プリテンショナ７０の起動制御を行う。

運転席エアバッグ４０及び助手席エアバッグ６０は、乗員保護装置として設けられたエアバッグであり、ＳＲＳユニット３０による制御の下、衝突発生時に展開して衝突の衝撃から乗員を保護する。運転席プリテンショナ５０及び助手席プリテンショナ７０は、ＳＲＳユニット３０による制御の下、それぞれ運転席側シートベルト、助手席シートベルトを巻き取って、乗員に対するシートベルトの拘束力を増大させるものである。

続いて、図２を参照してＳＲＳユニット３０の内部構成について詳細に説明する。図２に示すように、ＳＲＳユニット３０は、車両衝突判定装置３１、第１セーフィング判定回路３２、第２セーフィング判定回路３３、ＯＲ回路３４、ホールド回路３５、第１ＡＮＤ回路３６及び第２ＡＮＤ回路３７を備えている。さらに、車両衝突判定装置３１は、加速度センサ（加速度検出手段）３１ａ、フィルタ３１ｂ、リセット判断用速度変化算出部（初期化判断用積分手段）３１ｃ、リセット指示部（初期化指示手段）３１ｄ、複数（ｎ個）の衝突判定用演算値算出部（演算値算出手段）３１ｅ１〜３１ｅｎ及び衝突判定部（衝突判定手段）３１ｆを備えている。

加速度センサ３１ａは、車両１００の前後方向に作用する加速度を検出し、その検出した加速度に応じた加速度信号をフィルタ３１ｂに出力する。フィルタ３１ｂは、加速度センサ３１ａから出力される加速度信号からノイズ成分である高周波成分を除去し、除去後の加速度信号をリセット判断用速度変化算出部３１ｃと、各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎに出力する。

リセット判断用速度変化算出部３１ｃは、フィルタ３１ｂから入力される加速度信号をデジタルデータ（つまり加速度データ）に変換すると共に、下記演算式（１）に基づいて、加速度データＧ（ｔ）から所定のオフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔを減算して１次累積積分することにより、リセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒを算出し、その算出結果をリセット指示部３１ｄに出力する。

リセット指示部３１ｄは、リセット判断用速度変化算出部３１ｃにて算出された累積速度変化ΔＶ_Ｒと「０」とを比較し、ΔＶ_Ｒ＜０の場合、つまり累積速度変化ΔＶ_Ｒが負の値になった場合に、リセット判断用速度変化算出部３１ｃ及び各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎに対してリセット信号を出力する。このリセット信号とは、リセット判断用速度変化算出部３１ｃに対して累積速度変化ΔＶ_Ｒのリセット（「０」に初期化）を指示すると共に、各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎに対して衝突判定用演算値のリセットを指示するための信号である。

各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎは、フィルタ３１ｂから入力される加速度信号をデジタルデータ（加速度データＧ（ｔ））に変換すると共に、この加速度データＧ（ｔ）を基に所定の演算処理を行うことにより、それぞれ異なる衝突判定用演算値を算出する。このような衝突判定用演算値としては、例えば、加速度データＧ（ｔ）を１次累積積分することで算出される乗員の移動速度変化や、２次累積積分することで算出される乗員の移動量等が挙げられる。

また、例えば特開２００６−８８９１２号公報には、衝突判定用演算値として、下記演算式（２）に基づいて、加速度データＧ（ｔ）を現在時刻ｔｐに対する所定の時間幅ｎの時間区間（ｔｐ−ｎ≦ｔ≦ｔｐ）で１次区間積分することにより算出される乗員の移動速度変化ΔＶｎや、下記演算式（３）に基づいて、加速度データＧ（ｔ）を現在時刻ｔｐに対する所定の時間幅ｎの時間区間で２次区間積分することにより算出される乗員の移動量ΔＳｎや、下記演算式（４）に基づいて、加速度データＧ（ｔ）を現在時刻ｔｐに対する所定の時間幅ｎの異なる時間区間（ｔｐ−２ｎ≦ｔ≦ｔｐ−ｎ、ｔｐ−ｎ≦ｔ≦ｔｐ）で１次区間積分することで算出される差分積分値（加速度変化）ΔＧｎ等を使用することが記載されている。

衝突判定部３１ｆは、上記のように各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎにて算出された衝突判定用演算値が、乗員保護装置の種類毎に設定された（つまりエアバッグとプリテンショナとで別個に設定された）衝突判定閾値を超えたか否かを判定することで衝突判定を行い、その判定結果に応じて運転席プリテンショナ５０及び助手席プリテンショナ７０の起動許可／禁止を示すＰ／Ｔ信号を第１ＡＮＤ回路３６に出力し、また、運転席エアバッグ４０及び助手席エアバッグ６０の起動許可／禁止を示すＡ／Ｂ信号を第２ＡＮＤ回路３７に出力する。
なお、例えば、上述した移動速度変化ΔＶｎ、移動量ΔＳｎ及び加速度変化ΔＧｎ等を衝突判定用演算値として用いた場合の衝突判定手法については、特開２００６−８８９１２号公報に記載の技術を採用することができる。

第１セーフィング判定回路３２は、Ｌ−ＦＣＳ１０から受信した加速度データを基にセーフィング判定を行い、その判定結果に応じて衝突の有無を示すセーフィング信号をＯＲ回路３４に出力する。具体的には、この第１セーフィング判定回路３２は、加速度データを一次区間積分して得られる積分値（速度変化）と所定の閾値とを比較して、この速度変化が閾値を越えた場合に衝突有りを示すハイレベルのセーフィング信号を出力する。第２セーフィング判定回路３３は、Ｒ−ＦＣＳ２０から受信した加速度データを基に第１セーフィング判定回路３２と同様のセーフィング判定を行い、その判定結果に応じて衝突の有無を示すセーフィング信号をＯＲ回路３４に出力する。

ＯＲ回路３４は、第１セーフィング判定回路３２から入力されるセーフィング信号と第２セーフィング判定回路３３から入力されるセーフィング信号との論理和信号をホールド回路３５に出力する。ホールド回路３５は、ＯＲ回路３４の出力信号の状態を保持する機能を有し、特にＯＲ回路３４の出力信号の状態がハイレベル（衝突有りを示す状態）に遷移した場合は、このハイレベルの状態を所定時間（例えば１００ｍｓ）保持した信号を第１ＡＮＤ回路３６及び第２ＡＮＤ回路３７に出力する一方、ＯＲ回路３４の出力信号の状態がローレベル（衝突無しを示す状態）であれば、ローレベルの状態を保持した信号を第１ＡＮＤ回路３６及び第２ＡＮＤ回路３７に出力する。なお、このホールド回路３５におけるホールド時間（１００ｍｓ）は、ＯＲ回路３４の出力信号（セーフィング判定結果）が衝突有りを示すハイレベルに遷移してから、少なくとも衝突判定部３１ｆから出力されるＰ／Ｔ信号及びＡ／Ｂ信号がハイレベルに遷移するまでに要する時間より長く設定されている。

第１ＡＮＤ回路３６は、ホールド回路３５の出力信号と、衝突判定部３１ｆから出力されるＰ／Ｔ信号との論理積信号を、運転席プリテンショナ５０及び助手席プリテンショナ７０を起動するためのＰ／Ｔ起動信号として出力する。第２ＡＮＤ回路３７は、ホールド回路３５の出力信号と、衝突判定部３１ｆから出力されるＡ／Ｂ信号との論理積信号を、運転席エアバッグ４０及び助手席エアバッグ６０を起動するためのＡ／Ｂ起動信号として出力する。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る乗員保護システム（特に車両衝突判定装置３１）の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、図３のフローチャートで示す動作は、加速度センサ３１ａから出力される加速度信号を加速度データＧ（ｔ）に変換する際のサンプリングタイミング毎に実行されるものである。

図３に示すように、まず、リセット判断用速度変化算出部３１ｃは、今回のサンプリングタイミングで得られた加速度データＧ（ｔ）を、上記演算式（１）に基づいて１次累積積分することにより、リセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒを算出し、その算出結果をリセット指示部３１ｄに出力する（ステップＳ１）。リセット指示部３１ｄは、リセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒが「０」より小さいか否か、つまり累積速度変化ΔＶ_Ｒが負の値か否かを判定し（ステップＳ２）、累積速度変化ΔＶ_Ｒ≧０の場合（「Ｎｏ」）、リセット判断用速度変化算出部３１ｃ及び各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎに対してリセット信号の出力は行わない。

この場合、各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎは、今回のサンプリングタイミングで得られた加速度データＧ（ｔ）を基に所定の演算処理を行うことにより、それぞれ異なる衝突判定用演算値を算出し、その算出結果を衝突判定部３１ｆに出力する（ステップＳ３）。そして、衝突判定部３１ｆは、各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎにて算出された衝突判定用演算値に基づいて、乗員保護装置の種類毎に衝突判定を行い、その判定結果に応じて運転席プリテンショナ５０及び助手席プリテンショナ７０の起動許可／禁止を示すＰ／Ｔ信号と、運転席エアバッグ４０及び助手席エアバッグ６０の起動許可／禁止を示すＡ／Ｂ信号を出力する（ステップＳ４）。

一方、上記ステップＳ２において、累積速度変化ΔＶ_Ｒ＜０の場合（「Ｙｅｓ」）、リセット指示部３１ｄは、リセット判断用速度変化算出部３１ｃ及び各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎに対してリセット信号を出力する。これにより、リセット判断用速度変化算出部３１ｃは、現在保持しているリセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒの値を「０」にリセットし、また、各衝突判定用演算値算出部３１ｅ１〜３１ｅｎも、それぞれが現在保持している衝突判定用演算値を「０」にリセットする（ステップＳ５）。
以上のようなステップＳ１〜Ｓ５の動作が、ステップＳ４で衝突発生（衝突判定用演算値が衝突判定閾値を超えた）と判定されて運転席エアバッグ４０、運転席プリテンショナ５０、助手席エアバッグ６０及び助手席プリテンショナ７０）が起動されるまで繰り返されることになる。

このような車両衝突判定装置３１の動作により、例えば悪路走行時に本来ならば乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突が発生した場合の乗員保護装置の誤作動を防止することが可能となる。以下、図４〜図６を参照しつつ、乗員保護装置の誤作動を防止できる理由について詳細に説明する。

図４（ａ）は、悪路走行時に加速度センサ３１ａから出力される加速度信号を表し、図４（ｂ）は、図４（ａ）の加速度信号を１次累積積分（この積分は区間積分でも良い）することにより得られる衝突判定用演算値（速度変化ΔＶ）を表している。また、図４（ｃ）は、乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突発生時に加速度センサ３１ａから出力される加速度信号を表し、図４（ｄ）は、図４（ｃ）の加速度信号を１次累積積分することにより得られる速度変化ΔＶを表している。これらの図からわかるように、悪路走行時の速度変化と軽衝突発生時の速度変化とがそれぞれ単独で発生するような場合では、それぞれの速度変化が衝突判定閾値を超えることはなく、乗員保護装置の誤作動は生じない。

一方、図５（ａ）は、悪路走行時に軽衝突が発生した場合の加速度信号を表し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の加速度信号を１次累積積分することにより得られる速度変化ΔＶを表している。これらの図からわかるように、加速度の累積積分（または区間積分）を行った場合、悪路走行時に本来ならば乗員保護装置を起動する必要のない軽衝突が発生すると、その軽衝突によって生じる速度変化と今まで悪路走行によって累積された速度変化との加算値が衝突判定用演算値となって衝突判定閾値を超えてしまい、乗員保護装置が誤作動する可能性がある。

ここで、本実施形態では、上述したように、衝突判定用演算値の算出と並行して、オフセット値減算後の加速度を１次累積積分することでリセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒを算出し、この累積速度変化ΔＶ_Ｒが負の値になった場合に全ての衝突判定用演算値とリセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒをリセットする。このような本実施形態の動作を、図５に示す悪路走行時に軽衝突が発生した場合に適用した例を図６に示す。

図６（ａ）は、悪路走行時に軽衝突が発生した場合におけるリセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒを表し、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すリセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒに応じてリセットされる衝突判定用演算値（ここでは図５（ｂ）に示す軽衝突によって生じる速度変化と悪路走行によって累積された速度変化との加算値ΔＶ）を表したものである。これらの図からわかるように、リセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒが負の値になる度に衝突判定用演算値ΔＶがリセットされることにより、衝突判定用演算値ΔＶに含まれる微小な累積が随時キャンセルされ、リセット無しの場合の図５（ｂ）と比べて全体的な値が低下することになる。

すなわち、本実施形態によれば、悪路走行時に軽衝突が発生しても衝突判定用演算値が衝突判定閾値を超えることはなく、乗員保護装置の誤作動を防止することができる。なお、実際に乗員保護装置の起動が必要な程の大きな衝突が発生した場合には、一定のオフセット値を減算してリセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒを算出しても、この累積速度変化ΔＶ_Ｒが「０」より小さくなることはないので、衝突判定用演算値を誤ってリセットすることはなく、正確に乗員保護装置を起動することができる。

なお、上記実施形態では、加速度データＧ（ｔ）からオフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔを減算して１次累積積分することにより、リセット判断用の累積速度変化ΔＶ_Ｒを算出したが、リセット判断用のパラメータの算出手法としてはこれに限らず、加速度データＧ（ｔ）からオフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔを減算して２次累積積分することで累積移動量を算出しても良いし、または、長い時間区間での１次区間積分や２次区間積分を行っても良い。

本発明の一実施形態に係る車両衝突判定装置を備える乗員保護システムの構成概略図である。 本発明の一実施形態に係るＳＲＳユニット３０の詳細説明図である。 本発明の一実施形態に係る車両衝突判定装置３１の動作を表すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両衝突判定装置３１の動作に関する第１説明図である。 本発明の一実施形態に係る車両衝突判定装置３１の動作に関する第２説明図である。 本発明の一実施形態に係る車両衝突判定装置３１の動作に関する第３説明図である。

符号の説明

１００…車両、１０、２０…フロントクラッシュセンサ、３０…ＳＲＳユニット、４０…運転席エアバッグ、５０…運転席プリテンショナ、６０…助手席エアバッグ、７０…助手席プリテンショナ、３１…車両衝突判定装置、３２…第１セーフィング判定回路、３３…第２セーフィング判定回路、３４…ＯＲ回路、３５…ホールド回路、３６…第１ＡＮＤ回路、３７…第２ＡＮＤ回路、３１ａ…加速度センサ、３１ｂ…フィルタ、３１ｃ…リセット判断用速度変化算出部、３１ｄ…リセット指示部、３１ｅ１〜３１ｅｎ…衝突判定用演算値算出部、３１ｆ…衝突判定部

Claims (3)

1. 車両に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記加速度検出手段にて検出される加速度を基に衝突判定用演算値を算出する演算値算出手段と、
   前記演算値算出手段にて算出される衝突判定用演算値を基に前記車両の衝突判定を行う衝突判定手段と、
   前記加速度検出手段にて検出される加速度から所定のオフセット値を減算し、当該減算後の加速度を積分する初期化判断用積分手段と、
   前記初期化判断用積分手段にて算出される積分値が負の値になった場合、前記演算値算出手段に対して前記衝突判定用演算値の初期化を指示すると共に、前記初期化判断用積分手段に対して前記積分値の初期化を指示する初期化指示手段と、
   を具備することを特徴とする車両衝突判定装置。
2. 前記初期化判断用積分手段は、前記オフセット値減算後の加速度を１次累積積分することにより、前記積分値として累積速度変化を算出することを特徴とする請求項１記載の車両衝突判定装置。
3. 請求項１または２に記載の車両衝突判定装置と、
   前記車両衝突判定装置による衝突判定結果に応じて起動して前記車両の乗員を保護する乗員保護装置と、
   を具備することを特徴とする乗員保護システム。

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