JP2009500242A - 歩行者衝突の識別装置 - Google Patents

Abstract

本発明は車両内に配置された歩行者衝突の識別装置に関しており、この識別装置はバンパ領域に配置された歩行者衝突を検出する衝突センサシステムを有する。本発明によれば、測定信号に基づいてバンパがどのような特性を有するかが識別され、識別の結果に応じて衝突信号から導出された信号について保護手段を作動すべきか否かが判別される。

Description

従来技術
本発明は請求項１の上位概念に記載された歩行者衝突の識別装置に関する。

独国公開第１００３９７５５号明細書から、衝突センサが車両フロント部のバンパ領域に設けられ、衝突の際にボンネットが持ち上げられて歩行者が保護される歩行者保護システムが公知である。

本発明の利点
本発明の歩行者衝突の識別装置は、従来技術の装置に比べて、測定信号の評価によりバンパの特性が識別され、これに応じて衝突信号の評価の結果が調整されるという利点を有する。衝突信号は加速度センサまたは接触センサとして構成された衝突センサシステムによって検出される。

測定信号により特にバンパの状態が推論される。なぜならバンパをぶつけながら無理に縦列駐車するいわゆる押しのけ駐車行為その他が行われる場合、衝突を検出しても保護手段をトリガすべきではないが、その後のバンパの機械的特性を考慮しなければならないからである。特にこれによりバンパの剛性が影響を受ける。バンパの剛性はバンパ領域に配置された衝突センサシステムにおいて求められた衝突信号、特に加速度信号に大きな影響を与える。したがってトリガ特性の向上を保証するにはバンパの診断がきわめて有利である。またバンパカバーの裂断を求めることもできる。これらの評価により、歩行者衝突センサシステムの正常な機能を保証するためにバンパを交換しなければならないことをドライバーに報告することができる。

従属請求項に記載されている実施手段および実施形態により、独立請求項に記載されている制御装置の有利な態様が実現される。

有利には、バンパに少なくとも部分的に関連する機械的振動に依存する測定信号が形成される。機械的振動として特にバルク波が用いられる。衝突センサシステムは例えばバルク波受信器として用いられる加速度センサシステムとして構成されている。バルク波を用いて車両の完全性すなわちバンパの状態を分析することができる。これに関連して、裂断またはその他の変化が起こると、バンパにおける信号の伝搬条件に変化が生じる。バンパの反射特性も相応の影響を受ける。機械的振動の送信器は有利にはそれぞれの加速度センサのあいだに組み込まれる。診断は走行フェーズ以外のフェーズで行われ、特に運転開始前が測定に適した時点である。

特に有利には、バンパを評価するためのバルク波信号はボンネットの運動、特にボンネットの閉鎖により形成され、センサによって検出される。当該のセンサは特にボンネットの開放状態を検出する検出装置として用いられる。ボンネットの開放状態の検出とは、ボンネットの開閉を区別するだけでなく、種々の開放角度を検出することも含む。簡単な実施形態では検出装置としてスイッチが設けられる。バンパを規則的に分析するために、当該の識別装置に出力手段を接続し、ドライバーに対してボンネットの開閉を要求することができる。こうした出力手段は自動車ラジオを介したスピーカであってもよいし、またはコンビネーション計器パネルのディスプレイであってもよい。簡単な実施形態では、出力手段は点灯によってドライバーにボンネットの運動を要求するランプである。

有利には、例えばボンネットの閉鎖の力学的エネルギをバンパへ良好に伝達するスペーサ部がボンネットに設けられる。これによりいっそう強いバルク波信号が形成され、バンパの診断能の向上が保証される。当該のスペーサ部は例えば定義された機械的特性を有するゴムスリーブを備えた１つまたは複数のスペーサを有する。

有利には、本発明の識別装置には、どの程度機能が維持されているかをドライバーに表示するシグナリング装置を接続可能である。歩行者衝突の識別がまだ可能であるか否か、または識別が大幅に制限されているか否かは、バンパの診断に応じて求められる。

これに代えて、意図的に機関振動を行うことによってバルク波信号を励振することもできる。有利にはこの機関振動は車両の始動時に行われる。本発明の識別装置と機関制御装置とを結合し、これらを同期してバルク波信号を記録することもできる。特にバルク波信号を分析する際にパターン比較を行い、バルク波信号の分析を容易にすることもできる。この場合、測定されたバルク波信号は、完全な機能を発揮しているバンパで予測されるバルク波信号と比較されるだけでなく、典型的な事故に遭ったバンパで予測されるバルク波信号とも比較される。このようにするとバンパの故障の正確な分析を行うことができる。

さらにバルク波信号を車両ドアの運動によって発生させることもできる。この場合には、識別装置を車両ドアの運動に同期させて相応のバルク波信号を記録するセンサシステムが必要である。バルク波信号は有利には識別装置の有する加速度センサによって記録される。ただし別個のバルク波センサをあらためて設けてもよい。

バルク波信号を形成する別の手段として、ランプウォッシャ装置やベンチレータ装置、特にクーラーベンチレータと、これらを直接覆っているカバーとを利用することができる。例えばランプウォッシャ装置のモータまたはポンプをパルス状に励振することによって、バンパをテストするバルク波信号を形成することができる。

上述した音波発生器のほか、機械的振動を形成するために、超音波センサまたは超低周波数センサおよび／または可聴周波数センサを利用することもできる。これらのセンサは車両フロント部に組み込まれる。有利には距離センサシステムとして設けられた超音波センサを付加的に機械的振動の形成に利用することができる。

機械的振動を発生させるさらなる手段として、バンパに配置された少なくとも１つの金属ワイヤを測定することもできる。こうした金属ワイヤはファイバとして構成されており、バンパの変化に相応に感応する。電気的測定により有利には裂断または延展などのバンパの変化が推論される。この場合、簡単な通電検査または抵抗測定が行われる。１つの金属ワイヤまたは金属ファイバを測定するだけでなく複数のワイヤまたはファイバを測定するとさらに有利である。

また衝突信号は測定信号そのものであってもよい。加速度センサが用いられる場合、最小の規模の衝突も検出される。その場合、加速度信号またはそこから導出された信号と閾値とが比較される。当該の閾値はノイズ閾値とトリガ閾値とのあいだに位置する。当該の閾値が上方超過されると、例えばカウンタがインクリメントまたはデクリメントされる。もちろん他の計数方式も可能である。カウンタステータスに基づいて衝突信号の評価の結果が調整される。なぜなら衝突が起こるたびにバンパの剛性が変化し、測定される加速度信号も変化するからである。この調整の際にはトリガ閾値がカウンタステータスに応じて変更される。バンパ検査の結果もカウンタステータスに応じてドライバーに出力される。

本発明の別の有利な実施形態によれば、バンパへの衝突に応じて操作されるスイッチがバンパ領域に設けられる。これにより例えば押しのけ駐車行為においてスイッチが開閉され、測定信号が形成される。ここで、スイッチ操作の閾値が上方超過されると、工場への車両持ち込みが必要となる。つまり、衝突によるバンパの損傷が大きく、歩行者保護手段の機能がもはや保証されないことが表される。

また、有利な実施形態では、スイッチはいったん操作されると切り換えられた位置にとどまる。すなわち、スイッチは、いったん閉鎖されると閉鎖されたままとなり、逆にいったん開放されると開放されたままとなる。

スイッチは力学的スイッチであり、例えば加速度に感応するスイッチまたは変形スイッチとして構成される。衝突センサとしての加速度センサには相応の強さの衝突が生じると破断する破断予定位置が設けられており、スイッチのように動作する。破断予定位置が破断すると線路が遮断され、損壊を簡単に検出することができる。

図面
本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。

図１には本発明のバルク波信号の識別の第１の実施例のブロック図が示されている。図２には車両フロント部の部分図が示されている。図３にはコンビネーション計器パネルの概略図が示されている。図４には本発明のバルク波信号の識別の第２の実施例のブロック図が示されている。図５のａには加速度センサを用いた周囲センサシステムの第１の構成、ｂには加速度センサを用いた周囲センサシステムの第２の構成が示されている。図６には加速度信号の識別のブロック図が示されている。図７にはスイッチおよび加速度センサの組み込み位置の部分図が示されている。

実施例の説明
車両では歩行者保護手段がますます多く用いられるようになってきている。歩行者保護手段には歩行者衝突を識別する衝突センサも含まれる。衝突センサに適するのはバンパ領域に配置されている複数の加速度センサである。加速度センサは例えばバンパカバーの内側に左右対称に組み込まれている。ただし当該の加速度センサの加速度信号は特にバンパの剛性に影響を受ける。押しのけ駐車行為またはその他の歩行者保護手段をトリガすべきでない衝突状況によってもバンパないしバンパカバーの剛性およびその他の機械的特性は変化し、その影響により加速度センサで測定される加速度信号も変化するからである。

本発明によればバンパを監視して診断を行う手段が提供される。本発明の診断は意図的に励振された測定信号によって行われる。測定信号は種々の方式で励振される機械的振動によって形成される。測定には特にバルク波信号が適している。バルク波信号は、例えばボンネットの閉鎖、機関の揺動、車両ドアの閉鎖、ランプウォッシャ装置による振動または機関室のクーラーベンチレータによる振動によって形成される。これらの音波発生器のほか、それぞれの加速度センサの中央に送信器を配置してもよい。また周囲センシングのために設けられている超音波センサを機械的振動の形成のために利用することもできる。

そのほか衝突信号自体を前述したように測定信号としてもよいし、また少なくとも１つの金属ワイヤをバンパの検査に用いてもよい。

ボンネットの閉鎖により車両フロント部に所定の強さで再現可能な振動が発生され、この振動が歩行者保護手段のセンサシステム、すなわち加速度センサシステムによって記録される。別個にバルク波センサを設けてもよいが、加速度センサをバルク波センサとして用いると有利である。ボンネット閉鎖を表す特徴的な信号は所定のトレランス領域内部に存在する。この場合、センサ信号の定義された対称性と所定の数学的演算による値領域とが得られる。数学的演算として特に加速度信号の積分ないし絶対値信号の積分が適している。

信号の記録はボンネットの開放状態を検出するスイッチによって開始される。つまりスイッチの信号が機関室からバンパへ送出され、場合により変化したバンパの状態を表すバルク波信号が記録され、バンパが診断される。得られた信号は信号評価の通常の手法により処理される。特に、所定の状況で予測される信号値が記憶されており、この信号値との比較が行われ、パターン識別が実現される。これは相応の閾値を問い合わせることにより行われる。フロントエンドの損傷には損傷によるもの以外のバンパカバーの振動特性も含まれている。したがってボンネットの閉鎖による励振が行われる場合、他のセンサ信号も生じうる。

センサ信号およびそこから導出された値が所定のトレランス領域から外れる場合、その偏差は制御部へ供給され、例えば警報灯が点灯される。ここで、当該の偏差はフロントエンド要素の損傷に基づいて、車両ユーザ自身の実行する機関室の所定のメンテナンス作業、例えばオイルレベル、フロントガラス洗浄水のレベル、ランプ交換時期などの監視と組み合わされる。例えば押しのけ駐車行為などの誤用衝突状況の後、または、ボンネットが所定の時間にわたって開放されない場合所定の時間が経過した後に、車両のユーザに対して警報灯によりボンネットの開閉が要求される。これにより能動的な歩行者保護手段の診断が行われる。

警報灯のほか、他の出力手段、例えば音響出力装置、ヘッドアップディスプレイ、コンビネーション計器パネル、ナビゲーションシステムのディスプレイまたは他のディスプレイへの出力を行ってもよい。

本発明によればバンパの診断にスイッチを用いることもできる。バンパの剛性に影響する衝突が発生すると工場への車両持ち込みが示唆される。すなわち、バンパに配置されたスイッチの操作により測定信号が形成され、これによりドライバーに対して工場への車両持ち込みの必要性が表示される。

バルク波信号によって検出されたバンパの変化に応じて、歩行者保護手段の加速度信号の評価に対する影響を考慮に入れることができる。加速度信号またはそこから導出された積分信号、微分信号または二重積分信号は、通常のように閾値に対して検査される。当該の閾値は通常ダイナミックに形成される。つまり加速度信号そのものまたは他のパラメータに依存して１つまたは複数の閾値が変更される。ただし、例えばバンパの損傷に基づく変化があったとき、歩行者保護手段の駆動を維持するために閾値を増大することもありうる。

ボンネット閉鎖の再現性を保証するために、相互に迅速に当接するボンネットとバンパカバーとのあいだに１つまたは複数のスペーサを設けることができる。スペーサは定義された機械的特性を有するゴムスリーブに固定される。スペーサを介してボンネットの力学的エネルギは定義されたとおりにバンパカバーへ結合され、特徴的なセンサ信号が形成される。

意図的な機関振動、例えば機関制御装置を介して短時間だけ機関を始動させてこれを故意に強く揺動させることにより、診断を行ってもよい。こうした機関振動によりバンパカバーにおいて定義された信号が発生し、この信号が歩行者保護手段の加速度センサにより検出される。損傷はボンネットの閉鎖による振動の場合と同様に識別される。また、診断中すなわち機関を揺動させているあいだ、車両のユーザに対して情報灯またはテキスト表示を介して診断経過が報告される。

バンパカバーの励振は、前述したように、相応の制御装置を介して、ランプウォッシャ装置のモータまたはポンプをパルス状に励振することにより行われる。バンパカバーを励振する別の手段として、バンパカバーに隣接して配置されている電気式クーラーベンチレータを揺動させてもよい。

図１には本発明のバルク波信号の識別のブロック図が示されている。ブロック１０では励振が行われ、機械的振動としてのバルク波信号が形成される。バルク波信号の形成は前述したようにボンネットの閉鎖、機関の揺動、車両ドアの閉鎖、ランプウォッシャ装置またはクーラーベンチレータのモータまたはポンプの振動により行われる。ブロック１１ではバルク波信号が相応の特性変化を起こしたバンパへ送出され、ブロック１２で受信されたバルク波信号が分析される。ブロック１３ではバルク波信号が評価される。ブロック１４では評価の結果に応じて表示が行われる。例えば、破断や開孔を表す特性が検出されて歩行者保護手段の正常な機能が保証されなくなった場合、バンパを交換すべきことが表示される。

さらに、ブロック１５ではバンパ領域に配置された加速度センサの評価アルゴリズムに対する影響が考慮される。このとき、加速度信号またはそこから導出された信号がバンパの状態に応じてそれぞれ異なる閾値と比較される。ブロック１２でのバルク波信号の検出はこの実施例では歩行者保護手段の加速度センサによって行っているが、付加的に固有に構成されたバルク波センサを用いることもできる。バルク波信号は歩行者保護手段の制御装置において評価されるので、相応の計算能力およびメモリ容量は既に用意されていると考えることができる。
Ａ）当該の制御装置に表示手段ないしアクチュエータとを接続して励振信号の形成を保証することができる。
Ｂ）当該の制御装置にボンネットの閉鎖または車両ドアの閉鎖により生じた信号を検出するセンサを接続して表示を保証することができる。

図２には車両のフロントエンドが示されている。フロントエンド２１はボンネット２０、スペーサ部２２およびボンネットの開放状態を表すスイッチ２５を有する。またバンパ２３も存在しており、このバンパにはスペーサ部２２を介してボンネット２０の力学的エネルギ２４が伝達される。これによりバンパ２３は励振され、その振動から得られたバルク波信号が評価される。

図３には車両のコンビネーション計器パネルの概略図が示されている。フィールド３２として、ドライバーに対して車両ドアまたはボンネットの開閉を要求する信号、または、診断が行われた場合にバンパ状態に関する情報の信号を表示するディスプレイが示されている。さらに、ドライバーに対して警報灯３１によってバンパを交換すべきことまたは能動的診断を行うべきことのシグナリングが行われる。能動的診断とはドライバーにボンネットまたは車両ドアの再開閉を行わせることである。

図４には本発明の用いられる歩行者保護システムのブロック図が示されている。ここでは例えば２つの加速度センサ４０，４１がバンパ領域に配置されている。さらにバンパの中央部に別のセンシング方向に感応するセンサを設けてもよい。この実施例での２つの加速度センサは車両長手方向の加速度に感応する。２つの加速度センサ４０，４１は相応の信号増幅部およびディジタル変換部を有しており、信号伝送線路を介して制御装置４２に接続されている。制御装置４２はプロセッサ、メモリ手段および加速度センサからのデータを受け取るインタフェースモジュールを有する。プロセッサは特にマイクロコントローラである。データはプロセッサにおいて処理され、これが衝突を表している場合、トリガアルゴリズムによってエアバッグ装置またはボンネット持ち上げ装置などの人員保護手段４３を作動すべきか否かが識別される。ただし歩行者保護システムが診断モードにあるとき、例えば制御装置４２から出力手段４５を介してドライバーに対してバルク波信号の形成を能動的に行ってもらうよう表示するかまたはバルク波信号を自動的に励振することにより、バンパがテストされる。センサ４４を介してデータが制御装置４３に伝達されると、加速度センサ４０，４１によって記録されたバルク波信号が分析される。分析の際には、正常に機能しているバンパまたは損傷したバンパに特徴的なバルク波信号の記憶値との比較が行われる。これに基づいてドライバーにはバンパを交換すべきことがシグナリングされるか、閾値を増大することによりアルゴリズムが相応に変更される。

図５のａには加速度センサおよび超音波センサの第１の構成が示されている。車両フロント部に歩行者衝突を検出するための２つの加速度センサＢ１，Ｂ２が対称に配置されている。２つの加速度センサＢ１，Ｂ２の中央に、機械的振動をバンパに印加するための超音波センサＵＳが配置されており、これによりバンパの状態が監視される。

図５のｂには加速度センサおよび超音波センサの第２の構成が示されている。同じ素子には同じ参照番号を付してある。この第２の構成では、距離センサとして構成された２つの超音波センサＵＳ１，ＵＳ２が用いられる。２つの超音波センサＵＳ１，ＵＳ２は機械的振動の形成にも用いられるので、バンパに機械的振動が与えられるように配置されている。

図６には衝突信号を測定信号として用いるブロック図が示されている。ブロック６０では加速度信号ａが加速度センサシステムによって記録される。ブロック６１では加速度信号が積分され、ブロック６２で積分値が設定されたノイズ閾値と比較される。ブロック６３では加速度信号の積分値が閾値と比較され、非トリガ状況が識別される。当該の閾値はノイズ閾値とトリガ閾値とのあいだに存在する。閾値の上方超過に応じてブロック６５でカウンタがインクリメントされ、カウンタステータスに応じてブロック６４でトリガ閾値が増大される。この実施例では加速度信号ａからトリガ閾値が求められる。ただし他の手段によってこれを設定してもよい。ブロック６６では加速度信号の積分値と所定のトリガ閾値とが比較される。トリガ閾値が上方超過されると、歩行者保護手段がトリガされる。

図７にはセーフティスイッチ７１および加速度センサ７２の組み込み位置が示されている。複数のセーフティスイッチ７１および複数の加速度センサ７２がともにバンパ７３に取り付けられている。

セーフティスイッチ７１は例えばハムリンスイッチ方式またはこれに類似の方式にしたがって動作するスイッチである。このスイッチでは永久磁石である質量体がばねによって静止位置に保持される。衝突による減速度が充分に大きい場合、永久磁石はばねの慣性により押されて左方へ運動する。このときスイッチ内部の磁界はリードコンタクト（Schutzgaskontakt）が閉成されるように作用する。

有利にはセーフティスイッチ７１は押しのけ駐車行為の後にも開放されず、閉鎖されたままとなるように構成されている。

セーフティスイッチ７１が閉鎖された状態で車両が始動されると、工場への車両持ち込みを促す警報灯が駆動される。この場合には工場でバンパ７３が検査される。

スイッチのばねおよび質量体は、バンパ７３が損傷し、システムの機能が損傷を受けるような加速度のもとで接触するように選定されている。このようになると歩行者保護システムはもはや正常に動作しない。

特に有利には、２つ以上のスイッチがバンパに組み込まれる。図７に示されているように各スイッチが加速度センサシステムとして組み込まれていてもよい。

ハムリン方式に代えて、他の方式、例えば所定の負荷がかかると破断してバンパの損傷を表す素子を用いることもできる。例えば加速度センサ内にバンパが重大な損傷を受けたときに検出可能な破断にいたる破断予定位置を設けておくことができる。他のスイッチの方式としては距離の変化を抵抗値の変化へ変換して簡単に電気的検出を行うことのできるリニアポテンショメータが挙げられる。こうした測定原理においてはバンパの変形を変形スイッチまたは歪みセンサによって測定することが前提となる。

また、診断のために、前方衝突を検出および識別するためのスイッチ、いわゆるアップフロントスイッチを利用することもできる。このとき前方衝突に適した組み込み位置を変更する必要はなく、単に付加的な閾値を設定するだけでよい。

本発明のバルク波信号の識別の第１の実施例のブロック図である。 車両フロント部の部分図である。 コンビネーション計器パネルの概略図である。 本発明のバルク波信号の識別の第２の実施例のブロック図である。 加速度センサを用いた周囲センサシステムの第１の構成および第２の構成を示す図である。 加速度信号の識別のブロック図である。 スイッチおよび加速度センサの組み込み位置の部分図である。

Claims (21)

1. バンパ領域（２３）に配置された歩行者衝突を検出する衝突センサシステム（４０，４１）を含む、
   歩行者衝突の識別装置において、
   測定信号に基づいてバンパを評価し、評価の結果に応じて衝突信号から導出された信号について保護手段（４３）を作動すべきか否かを判別するように構成されている
   ことを特徴とする歩行者衝突の識別装置。
2. バンパでの機械的振動に依存する測定信号が求められる、請求項１記載の装置。
3. ボンネット（２０）の運動による測定信号が判別される、請求項２記載の装置。
4. ボンネット（２０）の開放状態を検出する検出装置（２５）が設けられている、請求項３記載の装置。
5. 検出装置（２５）はスイッチを有する、請求項４記載の装置。
6. ドライバーに対してボンネットの開閉を要求する出力を形成する出力手段（３１，３２，４５）に接続されている、請求項３記載の装置。
7. ボンネットの力学的エネルギをバンパへ伝達するスペーサ部（２２）が該ボンネットに対して設けられている、請求項３記載の装置。
8. 識別装置の機能が正常であるかどうかを表示するシグナリング装置（３１，３２）に接続されている、請求項１記載の装置。
9. 機械的振動は機関の振動により励振される、請求項２記載の装置。
10. 車両の始動時に機関の振動がトリガされる、請求項８記載の装置。
11. 機械的振動は車両ドアの運動により形成される、請求項２記載の装置。
12. 機械的振動はランプウォッシャ装置により形成される、請求項２記載の装置。
13. 機械的振動は当該の装置に結合可能なベンチレータ装置により形成される、請求項２記載の装置。
14. 車両フロント部に機械的振動を形成する音波発生器が配置されており、超音波領域および／または超低周波数領域および／または可聴周波数領域の振動が形成される、請求項２記載の装置。
15. 距離センサシステムとして設けられている超音波センサが機械的振動の形成に用いられる、請求項１４記載の装置。
16. バンパに固定された金属ワイヤの測定に基づく測定信号が形成される、請求項１記載の装置。
17. 衝突信号が測定信号として用いられ、該衝突信号がノイズ閾値とトリガ閾値とのあいだの所定の閾値と比較され、衝突信号が該閾値を上回るとカウンタステータスが変更され、カウンタステータスに応じて衝突信号の判別が行われる、請求項１記載の装置。
18. バンパ領域に配置された少なくとも１つのスイッチ（７１）がバンパへの衝突に応じて操作され、該スイッチにより測定信号が受信される、請求項１記載の装置。
19. 少なくとも１つのスイッチ（７１）は操作後に操作された位置にとどまるように構成されている、請求項１８記載の装置。
20. 少なくとも１つのスイッチ（７１）は衝突によって破断する破断予定位置を有しており、該破断によって測定信号が形成される、請求項１８記載の装置。
21. スイッチ（７１）は変形スイッチとして構成されており、該変形を抵抗変化へ変換して測定信号を形成するポテンショメータが設けられている、請求項１８記載の装置。

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