JP2011037308A - 車両用乗員保護システム - Google Patents

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Abstract

【課題】早期に衝突が発生する条件や可能性を把握し、過度な予備作動を抑制しつつ、衝突発生の際には迅速に機能して乗員を保護することが可能な車両用乗員保護システムを実現する。
【解決手段】自車両が目的地へ向かうルート情報を含む自車情報を取得する自車情報取得部１１と、他車両と自車両との間の車車間通信により受信され、他車両の位置情報を含む他車情報を取得する他車情報取得部１２と、自車情報と他車情報とに基づいて、自車両と他車両との衝突条件を演算する衝突条件演算部１３と、衝突条件に応じて、自車両の衝突に際して乗員の衝突被害を軽減する衝突被害軽減システム４０の内、衝突条件に対応する衝突被害を軽減可能なシステムの作動を準備させる作動準備部１４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の衝突に際して乗員を保護する車両用乗員保護システムに関する。
車両用乗員保護システムとして、車両の衝突に際して衝突の発生直後にエアバッグを膨張させるなど、乗員を保護するシステムが提案され、実用化されている。また、車両周辺の状況や車両の挙動などに基づいて衝突が避けられない状況であることを衝突前に判定して、保護装置を早期に作動させるプリクラッシュシステムも提案され、一部実用化されている。例えば、特表２００７−５００６５０号公報（特許文献１）には、センサ信号に依存して制御されるアダプティブなシートを有するプリクラッシュシステム（車両用乗員保護システム）の例が開示されている。このシステムは、衝突の際に乗員の体がシートベルトの下に潜り込むサブマリン現象を回避するために、シート前方を上昇させたり、シート後部に凹部を設けたり、ベルトテンショナーによりシートベルトの拘束力を強めたりする。また、シートサイドサポート部材が立ち上げられて乗員の横滑りが回避されたり、クッション入りの装置がヘッドレストからカラーのように展開されて乗員の頭部の揺動が回避されたりする。
プリクラッシュシステムにおいては、シートやシートベルトなどをアクチュエータにより駆動する必要があり、できるだけ迅速且つ確実に衝突を検出する必要がある。例えば、自車両が前方及び側方に対して衝突する可能性をいち早く判定するために、ミリ波レーダを複数設けることも提案されている。特開２００９−７４８０３号公報（特許文献２）には、物体検知器として、車両の前方を検知するレーダと、車両の左右それぞれの斜め前方を検知するレーダとの３つのレーダを有する例が記載されている。
また、プリクラッシュシステムにおいてシートやシートベルトなどを駆動するアクチュエータは起動時間を要し、また駆動対象も機械的な作動時間を要するが、これらはできるだけ短縮されることが好ましい。１つの方法として、衝突を検知するのではなく、衝突を予知してプリクラッシュシステムを起動することが考えられる。特開２００７−３１４０１５号公報（特許文献３）には、さらに衝突発生を予知して衝突形態に応じて乗員の着座姿勢を適正状態に修正可能な乗員保護装置の技術が開示されている。例えば、左側突用カメラ、右側突用カメラ、後突用カメラの複数のカメラが備えられ、カメラからの画像信号が解析処理されて衝突発生が予知される。また、具体的な衝突予知方法については言及されていないが、車車間通信を利用して、他車両から得られる時々刻々の位置情報と車速情報を用いて、他車両との車間距離と衝突形態とを演算して、衝突発生を予知することが記載されている。
特表２００７−５００６５０号公報（第１８〜２１段落等） 特開２００９−７４８０３号公報（第１４〜１７段落、図１等） 特開２００７−３１４０１５号公報（第３９〜６０段落等）
衝突を予知して、プリクラッシュシステムを作動させた場合、結果として衝突が発生しなければ、シートやシートベルトなどが無駄に動くこととなる。例えば、頻繁にシートベルトの締め付けが繰り返されたり、運転中にシートの姿勢が変更されたりした場合には、乗員は煩わしさを覚えることになる。また、衝突を予知して警報などを発する場合にも、衝突の可能性を正確に予知し、適切な時期に警報を発しなければ煩わしいものとなる。例えば、早期に警報を発すると、ドライバーが通常の運転により充分に衝突を回避できるようなケースで頻繁に警報が繰り返されることになり、ドライバーは煩わしさを覚える他、警報を信用しなくなる可能性もある。従って、衝突予知の判定は、適正な時期に高い精度でなされることが好ましい。また、プリクラッシュシステムは、衝突の予知の後に高い反応性を有して構成されたり、制御されたりすることが好ましい。しかし、衝突予知の精度の向上やプリクラッシュシステムの反応速度の向上に際しては、アクチュエータや駆動対象の機械的構造を複雑化したり、コストアップしたりする可能性がある。
上記課題に鑑みて、早期に衝突が発生する条件や可能性を把握し、過度な予備作動を抑制しつつ、衝突発生の際には迅速に機能して乗員を保護することが可能な車両用乗員保護システムの実現が望まれる。
上記課題に鑑みた本発明に係る車両用乗員保護システムの特徴構成は、
自車両が目的地へ向かうルート情報を含む自車情報を取得する自車情報取得部と、
他車両と前記自車両との間の車車間通信により受信され、前記他車両の位置情報を含む他車情報を取得する他車情報取得部と、
前記自車情報と前記他車情報とに基づいて、前記自車両と前記他車両との衝突条件を演算する衝突条件演算部と、
前記衝突条件に応じて、前記自車両の衝突に際して乗員の衝突被害を軽減する衝突被害軽減システムの内、前記衝突条件に対応する衝突被害を軽減可能なシステムの作動を準備させる作動準備部と、を備える点にある。
この特徴構成によれば、自車両の衝突に際して乗員の衝突被害を軽減する衝突被害軽減システムを、より早期から衝突に備えさせることが可能となる。自車両と他車両との衝突条件を演算することにより、衝突の事前検知の精度も向上する。衝突条件の演算に際しては、自車両が目的地に向かうルート情報と、車車間通信によって得られた他車両の位置情報とが用いられる。従って、自車両がこれから通る経路に関係する他車両に絞って衝突条件を演算することができる。また、自車両の経路に対する他車両の関わり方も事前に把握できるので、衝突条件は高い精度で演算される。このため、過度な警戒により無駄に衝突被害軽減システムを作動させることもない。従って、本構成によれば、早期に衝突が発生する条件や可能性を把握し、過度な予備作動を抑制しつつ、衝突発生の際には迅速に機能して乗員を保護することが可能な車両用乗員保護システムが実現できる。
また、本発明に係る車両用乗員保護システムにおける前記衝突条件は、前記衝突条件が成立する可能性及び衝突形態を含むと好適である。
衝突被害軽減システムは、単一の装置（システム）ではなく、前面衝突、側面衝突、後面衝突、オフセット衝突などの衝突形態に応じてそれぞれ適切なものが準備されていることが多い。従って、衝突条件が衝突形態を含んで演算されると、衝突被害軽減システムの内、当該衝突形態に対応する衝突被害を軽減可能なシステムの作動が適切に準備される。また、同時に複数の衝突形態が想定される場合があるので、衝突条件が成立する可能性に応じて優先順位が設定されると、確率の高い衝突形態に対応する衝突被害を軽減可能なシステムの作動が適切に準備される。
また、本発明に係る車両用乗員保護システムの前記衝突被害軽減システムは、前記他車両を検出して衝突の可能性を判定するプリクラッシュ制御システムと、実際の衝突に際して前記乗員の身体を保護する保護システムとを有し、前記作動準備部は、前記プリクラッシュ制御システムに対して、前記他車両を検出する感度を調整させると好適である。
衝突の可能性を判定するプリクラッシュ制御システムが他車両を検出する感度が調整されると、衝突の可能性の判定精度が向上し、判定時期が早くなる可能性が高くなる。その結果、保護システム等を作動させて乗員の衝突被害を軽減するための準備時間に余裕が生まれ、乗員保護効果が向上する。
また、本発明に係る車両用乗員保護システムの前記衝突被害軽減システムが、前記他車両を検出して衝突の可能性を判定するプリクラッシュ制御システムと、実際の衝突に際して前記乗員の身体を保護する保護システムとを有する場合、前記作動準備部は、前記保護システムに対して、衝突に際して最速で所定の作動を完了可能な状態まで準備させると好適である。
保護システムが、衝突に際して最速で所定の作動を完了可能な状態まで準備されていると、衝突が発生した際に迅速に保護システムが機能（作動）するので乗員の衝突被害が良好に軽減される。
また、本発明に係る車両用乗員保護システムの前記衝突被害軽減システムは、衝突発生後に作動する最終作動システムと、衝突発生前であって衝突が不可避であると判定される衝突前第１時刻で作動する第１システムと、前記衝突前第１時刻より前であって衝突の可能性が高いと判定される衝突前第２時刻で作動する第２システムと、前記衝突前第２時刻より前であって衝突の可能性が有ると判定される衝突前第３時刻で作動する第３システムとを有し、第４システムとして機能する前記作動準備部は、前記衝突前第３時刻よりも前に、前記衝突被害軽減システムの作動を準備させると好適である。
本構成によれば、衝突の可能性が有ると判定される衝突前第３時刻よりも前に、衝突条件が演算され、その衝突条件に応じて作動準備部が衝突被害軽減システムの作動を準備させる。従って、衝突前第３時刻における衝突の可能性の判定自体の精度も向上させることができ、当該判定の時期も早めることが可能となる。また、衝突の可能性が有ると判定された後に作動したり、作動の準備がなされたりするシステムについても衝突前第３時刻よりも前から準備することが可能となるので、乗員の衝突被害が良好に軽減される。つまり、本構成によれば、早期に衝突が発生する条件や可能性を把握し、過度な予備作動を抑制しつつ、衝突発生の際には迅速に機能して乗員を保護することが可能な車両用乗員保護システムを提供することが可能となる。
車両のシステム構成の一例を模式的に示すブロック図 乗員保護システムの構成の一例を模式的に示すブロック図 プリクラッシュシートバックの一例を示す図 プリクラッシュヘッドレストの一例を示す図 自車両周辺の他車両や物体の検知範囲の一例を示す図 プリクラッシュ制御準備処理の一例を示す図 プリクラッシュ制御準備処理の一例を示す図 プリクラッシュ制御準備処理の一例を示す図 プリクラッシュ制御準備処理の一例を示す図 プリクラッシュ制御の一連の流れの一例を示す図
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の車両用乗員保護システムは、衝突などが生じた際にその被害を軽減する衝突安全システム（パッシブセーフティシステム）と、事前に衝突などを予測して被害を軽減するという予防安全システム（アクティブセーフティシステム）とが融合された総合的な安全システムである。ここでは、このように、衝突（クラッシュ）の発生前から衝突発生後までを広く手当てする総合的な安全システムをプリクラッシュセーフティシステムと称する。パッシブセーフティシステムの一例としては、ＳＲＳ（supplemental restraint system）エアバッグがある。また、アクティブセーフティシステムとしては、衝突に際してシートベルトを引き込んで張力を増強するシートベルトテンショナや、シートの姿勢を変更するアクティブシート（プリクラッシュシート）などがある。
図１は、車両（自車両）８０のシステム構成の一例を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態において車両用乗員保護システム（以下、適否「乗員保護システム」と略称する。）は、プリクラッシュ制御準備システム１０と、プリクラッシュ制御システム２０と、保護システム３０とを有して構成される。厳密に区別されるものではないが、プリクラッシュ制御システム２０は、予防安全システム（アクティブセーフティシステム）に相当し、保護システム３０は、衝突安全システム（パッシブセーフティシステム）に相当する。また、車両用乗員保護システムは、総合的な安全システム（プリクラッシュセーフティシステム）に相当する。また、プリクラッシュ制御システム２０及び保護システム３０は、衝突被害軽減システム４０に相当する。上述したように、衝突被害軽減システム４０は、衝突の発生前から発生後までを広く手当てし、自車両の衝突に際して乗員の衝突被害を軽減するシステムである。車両用乗員保護システムは、衝突被害軽減システム４０としてのプリクラッシュ制御システム２０及び保護システム３０に加え、さらにプリクラッシュ制御準備システム１０を備えて構成される。プリクラッシュ制御準備システム１０は、衝突被害軽減システム４０の有する機能の作動を準備させるシステムである。
図２に示すように、プリクラッシュ制御準備システム１０は、自車情報取得部１１と、他車情報取得部１２と、衝突条件演算部１３と、作動準備部１４との各機能部を有して構成される。自車情報取得部１１は、自車両８０が目的地へ向かうルート情報を含む自車情報を取得する機能部である。具体的には、自車両８０に搭載されるナビゲーションシステム８からルート情報を含むナビゲーション情報を取得する。他車情報取得部１２は、他車両と自車両８０との間の車車間通信により受信され、当該他車両の位置情報を含む他車情報を取得する機能部である。他車両は、当該他車両が搭載するナビゲーションシステムやＧＰＳ（global positioning system）装置などから位置情報を取得する。他車情報取得部１２は、自車両８０に搭載されるアンテナ６及び車車間通信システム７を介して、この他車両の位置情報を含む他車情報を取得する。
衝突条件演算部１３は、自車情報と他車情報とに基づいて、自車両８０と他車両との衝突条件を演算する機能部である。この衝突条件は、自車両８０を基準とした、前面衝突（前突）、側面衝突（側突）、後面衝突（追突）などの衝突形態を含むと好適である。また、衝突条件は、当該衝突条件が成立する（衝突が発生する）可能性を含むと好適である。さらに、衝突発生時の自車両８０の姿勢や速度なども含むと好適である。ここで、姿勢とは、前進走行中、後退中、右左折やカーブなどの旋回中、停車中などである。作動準備部１４は、演算された衝突条件に応じて、衝突被害軽減システム４０の有する複数のシステムの内、当該衝突条件に対応する衝突被害を軽減可能なシステムの作動を準備させる。つまり、衝突被害軽減システム４０は、自車両８０の衝突に際して乗員の衝突被害を軽減する種々の機能を有しているが、その内、当該衝突条件に対応した機能の作動が準備される。
以下、乗員保護システムの構成や制御例について詳述するが、それに先だって自車両９０の全体的なシステム構成について説明する。図１に示すように、乗員保護システム（１０、２０、３０、４０）は、車内ネットワークであるＣＡＮ（controller area network）５０を介して、その他の種々のシステムやセンサ類に接続されている。乗員保護システムは、これら多くのシステムやセンサ類と協働して、乗員保護機能を発揮する。
車車間通信システム７は、車両同士が直接情報をやりとりする車車間通信を制御するシステムである。つまり、自車両８０と自車両以外の他車両との間で直接、通信を実施し、情報の授受を行うシステムである。車車間通信システム７は、道路脇に設けられた中継器（路側器）を介した車路車間通信を行う機能も有して構成されていてもよい。車車間通信は、例えば、７００ＭＨｚ帯（７１５Ｍ〜７２５ＭＨｚ程度）の周波数帯の電波が利用され、この帯域に対応したアンテナ６が車両に搭載される。見通しのよい場所であれば、約２７０〜３００ｍ程度、電波を遮る建物の多い市街地であれば９０ｍ程度の範囲内の他車両との間で通信が可能である。尚、道路脇に設けられた路側器と車両との間の通信である路車間通信に利用される５．８ＧＨｚ帯の電波を用いて車車間通信や車路車間通信を行うことを妨げるものではない。車車間通信システム７は、自車両８０と他車両との間で、車両の位置や、速度、進行方向、車両情報（識別情報（ＩＤ情報）・サイズ・カテゴリー・年式等）等の情報のやりとりを行う。車両がナビゲーションシステムを搭載しているような場合には、目的地や経路の情報をやりとりしてもよい。
ナビゲーションシステム８は、道順案内などを行ないドライバーの運転を支援するシステムである。不図示のＧＰＳ装置や、不図示のジャイロなどの自律航法装置などにより、現在位置を特定し、システムに記憶された地図と照らし合わせることでドライバーの運転を支援する。本実施形態においてモニタ装置９は、ナビゲーションシステム８のＧＵＩ（graphic user interface）として機能する表示部９ａやタッチパネル９ｂを備えている。上述したように、ナビゲーションシステム８は、プリクラッシュ制御準備システム１０と連携する。
ブレーキシステム５１は、ドライバーにより操作されるブレーキペダルの操作量をブレーキセンサ６３により検出して、不図示のアクチュエータを介して車両に制動力を付加してブレーキ力を増強させるブレーキアシストなどを有した電動ブレーキシステムである。例えば、ブレーキのロックを抑制するＡＢＳ（anti lock braking system）や、コーナリング時の車両の横滑りを抑制する横滑り防止装置（ESC : electronic stability control）、ＢＢＷ（brake-by-wire）システムも含まれる。ブレーキシステム５１は、衝突被害軽減システム４０として機能することも可能である。例えば、ドライバーにより操作されるブレーキペダルの操作量に拘わらずブレーキの油圧を高めるブレーキアシストや、自動的にブレーキを掛ける緊急ブレーキとして機能させることもできる。
パワーステアリングシステム５２は、例えば、ドライバーにより操作されるステアリングホイールの操作量を蛇角センサ６６やトルクセンサ６７により検出して不図示のアクチュエータによりアシストトルクを付加する電動パワーステアリング（EPS : electric power steering）システムである。駐車支援機能を含む運転支援システム５５を備える場合には、ステアリングホイールや操舵輪を不図示のアクチュエータにより駆動することによって自動操舵を行わせることも可能である。
エンジン制御システム５３は、スロットルセンサ６８やアクセルセンサ６９などと連携し、燃料噴射量や点火タイミングなどのエンジンの運転制御を行うシステムである。トランスミッション制御システム５４は、シフトポジションセンサ６１や車輪速センサ６２などの各種センサや、エンジン制御システム５３などと連携して、最適なトランスミッションの選択と切り換えなどの制御を行うシステムである。その他、カメラ２３と連携したモニタシステムや駐車支援システムを含む運転支援システム５５、空気圧センサ６４やクリアランスソナー６５と連携した安全制御システム（不図示）などのシステムも構築される。
図１に示す各種センサ６１〜６９は、単一のシステムと連携するものではなく、適宜複数のシステムと連携する。また、各種センサ６１〜６９は、直接ＣＡＮ５０に接続される場合もあれば、各種システム５１〜５５などを介して接続される場合もある。例えば、車両の車輪の回転量や単位時間当たりの回転数を検出する車輪速センサ６２は、ブレーキシステム５１に備えられている場合もある。ブレーキシステム５１が、ＡＢＳや、横滑り防止装置である場合、ＣＡＮ５０を介すことなく直接、車輪速センサ６２の検出結果を受け取れば、迅速に各種制御が実行される。つまり、図１に示すシステムやセンサ、及びこれらの接続形態は一例であり、図示の形態に限定されるものではない。
保護システム３０には、ＳＲＳエアバッグを制御するエアバッグ制御システム３１や、シートベルトテンショナを制御するシートベルト制御システム３２や、アクティブシートを制御するシート制御システム３３などが含まれる。シート制御システム３３は、通常時には、乗員がシートの姿勢を調整するためのアクティブシートシステムとして機能する。保護システム３０として機能する際には、プリクラッシュシートシステムとして機能する。エアバッグ制御システム３１は、エアバッグを展開させるアクチュエータ３６などを駆動制御する。シートベルト制御システム３２は、シートベルトを引き込むアクチュエータ３７などを駆動制御する。シート制御システム３３は、シートを動かすアクチュエータ３８を駆動制御する。それぞれのシステムが駆動制御するアクチュエータは単一に限らず、複数のアクチュエータが制御されてもよい。また、上記は一例であり、保護システム３０として、他の機構が備えられていてもよい。
エアバッグ制御システム３１は、運転席や助手席に設けられたＳＲＳエアバッグを制御するものに限定されるものではない。側突時に対応するためにドアから展開されてドアへの衝突を抑制するサイドエアバッグや、ドアに沿って天井から展開されて窓やピラーへの衝突を抑制するカーテンエアバッグ、膝への衝撃を抑制するためステアリングやグローブボックスの下から展開されるニーエアバッグ、後部座席の乗員同士の衝突を抑制するために天井から後部座席の中央の乗員間の空間に向かって展開される後席センターエアバッグなどを制御するシステムを有していてもよい。
アクティブシート（プリクラッシュシート）の一例としては、図３に示すように、所定角度以上に寝た状態となっているシートバック９２を引き起こして、シートベルトによる乗員保護効果が最大限に得られる状態とするものがある。ここでは、プリクラッシュシートバックと称する。つまり、シートバック９２を正しい位置へ戻すことで、シートベルトによる乗員の拘束力を高め、衝突時の乗員への衝撃を緩和する。保護システム３０として機能するプリクラッシュシートでは、一般的なアクティブシートよりも高速な作動が求められる。例えば、１秒当たり１０°でシートバック９２が引き起こされる。
また、アクティブシートの一例として、特に自車両への追突に際して乗員の頭部及び頸部への衝撃を緩和し、むち打ち傷害を軽減するために、図４に示すようにヘッドレスト９１の位置を移動させ、乗員の頭部とヘッドレスト９１との隙間を詰めるものもある。ここでは、プリクラッシュヘッドレストと称する。ヘッドレスト９１の内部に不図示のセンサを内蔵し、このセンサで頭部位置を検出して適切な位置までヘッドレスト９１を移動させると好適である。この他、衝突時に乗員が慣性力によってシートベルトの下に潜り込むサブマリン現象を抑制するためにシートクッション９３の前方を上昇させてもよい（プリクラッシュシートクッション）。シートクッション９３の上昇は、シートクッション９３の下にエアバッグを内蔵し、このエアバッグを展開することによって行ってもよい（シートクッションエアバッグ）。また、シートベルトやエアバッグの効果を最大限に引き出すために、シート９０の全体を前後にスライドさせてもよい（プリクラッシュシート）。
但し、シート９０上に乗員が着座していなければアクティブシートの作動は無駄であり、また、乗員の体格などに応じて最適なシート９０の姿勢も異なることから、シート制御システム３３は、乗員検知センサ４１の検出結果を利用すると好適である。乗員検知センサ４１は、トーションバー式のものや、圧電センサ式のものが公知である。シートベルト制御システム３２やエアバッグ制御システム３１も乗員検知センサ４１の検出結果を利用して制御を行う。特に、チャイルドシートを用いて子供が乗車している際には、エアバッグを作動させない方が好ましく、乗員検知センサ４１の検出結果を利用して乗員判別などが実施されると好適である。また、シートベルト制御システム３２は、シートベルトのバックルに設けられた不図示のバックルスイッチの出力に基づいて乗員の有無やシートベルトの使用状態を判定すると好適である。
エアバッグ制御システム３１をはじめとして、保護システム３０の種々のシステムは、その他、バンパ圧力センサ４２や、加速度センサ４３などの検出結果に基づいて制御を行う。衝突や急制動などによる自車両の急な減速に伴う大きな加速度や、他車両や物体と自車両との衝突によりパンパに加わる圧力などに基づいて衝突などの事象の発生を検出して、その事象に応じた制御を実施する。バンパ圧力センサ４２や、加速度センサ４３などは、当然ながら、複数搭載されていてもよい。例えば、加速度センサ４３は、ドアやピラー、車両中央などに複数配置されていると好適である。複数の加速度センサ４３の検出結果は、単独で用いられても良いし、複数の結果を加味して用いられても良いし、他のセンサやレーダなどの検出結果と共に用いられてもよい。
プリクラッシュ制御システム２０は、実際に衝突などの事象が発生する前に、事象が発生する可能性を予測し、保護システム３０やその他のシステムを作動させる。プリクラッシュ制御システム２０は、ミリ波レーダ２１などにより検出された自車両の近傍の他車両や物体などの情報に基づいて、実際に衝突が発生するよりも前に衝突などの可能性を予測する。そして、その予測に基づいて、保護システム３０を作動させる。また、プリクラッシュ制御システム２０は、その予測に基づいて、モニタ装置９のスピーカ９ｃや不図示のブザーなどを介して警報メッセージや警報音によりドライバーに報知してもよい。さらにパワーステアリングシステム５２やシート制御システム３３と連携して、ステアリングホイールを振動させたり、シート９０を振動させたりしてドライバーに報知してもよい。
本実施形態においては、ミリ波レーダ２１は、車両（自車両）８０に複数搭載されている。例えば、車両８０の前部には、図５に示すように、直進方向Ｅ１及び左右の斜め前方Ｅ２，Ｅ３を検出範囲Ｅとする３つのミリ波レーダ２１が搭載される。これによって、正面衝突の対象となる他の車両１０１（他車両１００）の他、側突の対象となる他の車両１０２やオフセット衝突の対象となる他の車両１０３についても良好に検出することができる。また、車両８０の後部には、後方Ｅ４を検出範囲Ｅとするミリ波レーダ２１（後方レーダ）も搭載される。これにより、自車両８０に対して追突の可能性のある後続の車両１０４も良好に検出することができる。一例として、ミリ波レーダ２１の検知距離は３０〜５０ｍ、検知角度は３０〜４０°である。
プリクラッシュ制御システム２０は、例えば、前方に衝突の可能性があると予測した場合には、ブレーキシステム５１を介してブレーキ力を増強させるブレーキアシストを実行する。これにより、前方の他車両や物体に近づく速度が抑制され、衝突の回避や衝突までの時間の確保ができる。また、プリクラッシュ制御システム２０は、エンジン制御システム５３を介してエンジン回転数を下げたり、トランスミッション制御システム５４を介してシフトダウンによりエンジンブレーキを付加させたりしてもよい。
また、衝突の可能性が非常に高く、衝突が不可避と判定されるような場合には、シート制御システム３３やシートベルト制御システム３２に対して駆動指令を発して、シート９０を動かしたり、シートベルトテンショナを作動させたりして衝突に備えてもよい。あるいは、プリクラッシュ制御システム２０は、衝突が不可避と判定した場合には、ブレーキシステム５１を介して緊急ブレーキを作動させてもよい。また、側突などの際には、衝突発生の直前に、サイドエアバッグや、カーテンエアバッグ、後席センターエアバッグなどを作動させ始めてもよい。車両の中央に配置される加速度センサ４３は、ドアやピラーなどに配置される加速度センサ４３よりも検知時間が長い。ミリ波レーダ２１により、衝突前に衝突が不可避なことが検知されるとエアバッグを早いタイミングで展開させることが可能となる。
また、プリクラッシュ制御システム２０は、例えば、後方から追突の可能性があると予測した場合には、シート制御システム３３に対して、ヘッドレスト９１の位置調整やシートバック９２の引き起こしの準備を開始させる。もちろん、追突の可能性の高さに応じて、ヘッドレスト９１の位置調整やシートバック９２の引き起こしを実行させる駆動指令を発してもよい。尚、前方及び後方の何れの場合であっても、衝突（追突）の可能性があると判定された際には、モニタ装置９のスピーカ９ｃやその他の不図示の音響発生装置を介して、警報を発してもよい。ドライバーによる自主的な減速や車線変更などにより、衝突や追突を回避できる場合がある。
プリクラッシュ制御準備システム１０とプリクラッシュ制御システム２０とは、同一のハードウェアを利用して構成され、プログラムなどによって、機能により区分されてもよい。図２に示すように、プリクラッシュ制御準備システム１０とプリクラッシュ制御システム２０とは、プリクラッシュＥＣＵ（electronic control unit）１として構成される。プリクラッシュＥＣＵ１は、ＣＰＵ（central processing unit）２を中核として、プログラムメモリ３やワークメモリ４、レーダＩＦ（レーダ・インターフェース）回路５、その他不図示の周辺回路などを有して構成される。ＣＰＵ２は、プログラムメモリ３に格納されたプログラムやパラメータを利用して各種演算処理を実行する。また、ＣＰＵ２は、必要に応じてワークメモリ４に一時的にデータなどを格納して演算を実行する。ここでは、プログラムメモリ３やワークメモリ４が、ＣＰＵ２とは別のメモリである例を示しているが、ＣＰＵ２と同一のパッケージ内に集積されていてもよい。また、本例では、ＣＰＵ２を中核としたが、ＤＳＰ（digital signal processor）など、他の論理演算プロセッサや論理回路を中核としてプリクラッシュＥＣＵ１が構成されてもよい。レーダＩＦ回路５は、ミリ波レーダ２１の感度や指向性などを調整したり、ミリ波レーダ２１の検出結果を受け取ったりするインターフェース回路である。
以下、具体的な例を用いて乗員保護の制御形態について説明する。まず、プリクラッシュ制御準備システム１０による制御例について説明する。プリクラッシュ制御準備システム１０による処理は、ＣＰＵ２を中核とするプリクラッシュＥＣＵ１において実行される。図６は、自車情報と他車情報とに基づいて生成された、ある時刻における自車両８０と他車両１００との地図上での位置関係を示している。
プリクラッシュＥＣＵ１（自車情報取得部１１）は、ナビゲーションシステム８から地図情報及び自車位置情報を取得する。図６において、自車両８０は矢頭状に示されており、矢の方向が進行方向である。ナビゲーションシステム８には、乗員によって目的地が設定される。ナビゲーションシステム８は、データベース上に記憶された一般道路や高速道路などの道路種別や車線数などの道路属性情報、光ビーコンやＦＭラジオ放送などから取得した渋滞や工事などの道路状況、ユーザにより設定された時間や通行料金などに応じた演算条件などに基づいて、設定された目的地までの経路を演算する。この経路は、ルート情報Ｒとしてナビゲーションシステム８からプリクラッシュ制御準備システム１０に伝達される。図６において、自車両８０から道路に沿って描かれた破線Ｒは、ナビゲーションシステム８によって設定されたルート情報を示している。
図６において黒点１０５〜１１２は他車両１００を示し、矢印は各他車両１００の進行方向を示している。つまり、図６に示された他車両１０５〜１１２は、自車両８０との車車間通信が成立した他車両１００である。車車間通信システム７は、他車両１００と車車間通信を行い、少なくとも他車両１００の位置情報や識別情報（ＩＤ情報）を含む他車情報を受け取る。連続して通信が成立すれば、位置情報の変化から進行方向や速度を演算することも可能であるが、車車間通信でこれらの情報も得ることができると好適である。プリクラッシュＥＣＵ１（他車情報取得部１２）は、車車間通信システム７より、このような他車情報を取得する。尚、他車両１００がナビゲーションシステムを搭載している場合には、他車情報としてさらに他車両１００の目的地やルート情報などのナビゲーション情報を取得してもよい。
上述したようにして、地図情報、自車位置情報、ルート情報、他車位置情報などを取得することによって、図６に示すような自車両８０と他車両１００との相関関係が地図上に定義される。これは、必ずしもイメージデータとして形成される必要はなく、例えばワークメモリ４上などにおいて、データとして存在すれば充分である。図６を参照すれば、自車両８０のルートＲ上に交差点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが存在する。例えば、先に自車両８０が到達する交差点の順に、交差点における衝突条件が演算される。ここで、衝突条件とは、自車両８０と他車両１００とによる衝突が発生する可能性や、時期、衝突の形態などである。尚、本実施形態では、説明を容易にするために、便宜的に交差点における衝突を例として説明するが、後続車による追突や、対向車線からのはみ出しなど、交差点外における衝突条件も演算されることを妨げるものではない。
図７は、交差点Ａにおける衝突の可能性を演算した結果を模式的に示す図である。例えば、側道から本線へ合流しようとしている他車両１０６が減速することなく本線へ流入するとする。図７に示すように、本線上を直進する自車両８０と他車両１０６とは、概ね同時刻にルートＲ上の概ね同一地点に存在する可能性があると演算される。他車両１０６と自車両８０とがほぼ同時刻に交差点Ａに到達した場合には、自車両８０に対して側突される可能性がある（パターンａ）。また、若干、他車両１０６が交差点Ａに早く到達した場合には、自車両８０が他車両１０６に追突する可能性がある（パターンｂ）。逆に、若干、自車両８０が交差点Ａに早く到達した場合には、他車両１０６が自車両８０に追突する可能性がある（パターンｃ）。
このように（ａ）〜（ｃ）の衝突条件が考えられる。このような衝突条件に対応し、これを回避するためには、実際の他車両１０６の動向を早期に検知することが望ましい。そこで、プリクラッシュ制御準備システム１０の作動準備部１４は、プリクラッシュ制御システム２０に対して、左前方の監視の強化を指示する。これを受けたプリクラッシュ制御システム２０は、左前方の範囲Ｅ２を検知範囲とするミリ波レーダ２１の感度を上げたり、検知情報を取得する間隔を短くしたりするべく、レーダ感度調整指令＃１を発する（図２参照）。具体的には、「左・正面・右・左・・・」の順にミリ波レーダ２１の検知情報を取得していたとすれば、「左・正面・左・右・左・・・」と、左前方の検知情報を得る回数を増やすような処理も含まれる。つまり、指向性の調整を含め、ミリ波レーダ２１による他車両１００の検知能力の調整（向上）が指示される。
また、作動準備部１４は、ドライバーが回避行動を取り易くするためにブレーキシステム５１に対してブレーキアシストの準備指令を発してもよい。この指令は、プリクラッシュ制御システム２０を介してブレーキシステム５１に伝達してもよい。本実施形態のように、同一のＣＰＵ２を中核としてプリクラッシュ制御準備システム１０とプリクラッシュ制御システム２０とが構築されている場合には、何れであっても問題ないことは明らかである。尚、この例のように、複数のパターンが考えられる場合には、それぞれの発生する可能性（確率）を演算し、その可能性に応じた順に作動準備の指令が発せられると好適である。
さらに、万が一、衝突が発生してしまった場合に備えて、エアバッグやシートベルトテンショナ、シートバック９２を作動させるための準備指令＃３２、＃３４、＃３６が発せられる。これらの準備指令により、例えば、アクチュエータの電源を投入して、作動指令を受けた後に遅滞なく作動可能としたり、機械的なクリアランスを詰めておいて作動指令を受けた後に最短で目標位置へ到達させたりする準備が実行される。
図８は、交差点Ｂにおける衝突の可能性を演算した結果を模式的に示す図である。他車両１０８が通常の速度で走行していれば、自車両８０が交差点Ｂに到達するまでに他車両１０８は交差点Ｂを通過することになる。但し、他車両１０８が減速した場合には、交差点Ｂにおいて自車両８０と衝突する可能性がある。例えば、交差点Ｂが信号の無い交差点であり、他車両１０８が減速して通過するような場合に、自車両８０が他車両１０８に衝突する可能性がある。そこで、作動準備部１４は、プリクラッシュ制御システム２０に対して、左前方及び正面の監視の強化を指示する。これを受けたプリクラッシュ制御システム２０は、正面の範囲Ｅ１及び左側方の範囲Ｅ２を検知範囲とするミリ波レーダ２１の感度を上げたり、検知情報を取得する間隔を短くしたりするべく、レーダ感度調整指令＃１を発する。
図９は、交差点Ｃにおける衝突の可能性を演算した結果を模式的に示す図である。自車両８０は、交差点Ｃにおいて右折することになる。従って、減速すると共に、対向車が存在した場合には一時停車する可能性がある。図６を参照すれば、自車両８０の後方に他車両１０５が存在する。交差点Ｃにおいて、自車両８０に追いついた他車両１０５は、自車両８０に追突する可能性がある。そこで、作動準備部１４は、プリクラッシュ制御システム２０に対して、後方の監視の強化を指示する。これを受けたプリクラッシュ制御システム２０は、後方Ｅ４を検知範囲とするミリ波レーダ２１の感度を上げたり、検知情報を取得する間隔を短くしたりするべく、レーダ感度調整指令＃１を発する。また、追突される場合に備えて、ヘッドレスト９１を作動させるための準備指令＃３８が発せされる。この準備指令により、例えば、アクチュエータの電源を投入して、作動指令を受けた後に遅滞なく作動可能としたり、機械的なクリアランスを詰めておいて作動指令を受けた後に最短で目標位置へ到達させたりする準備が実行される。
本例では、一時停車した場合に追突されるという衝突条件を例示したが、後続車が自車両８０よりも非常に高速で接近する場合や、渋滞等で自車両８０が減速した場合に後続車との車間距離が縮まる場合もあり得る。追突に限らず、上述した種々の衝突形態を含む衝突条件は、本実施形態において例示した範囲に限定されるものではない。また、衝突条件の演算に際しては、他車両１００が接近する方向、速度なども加味される。さらに、エアバッグの展開速度や、シート９０の各部の位置や姿勢に応じた変更時間なども加味されると好適である。
このように、作動準備部１４により、衝突に備えた準備が整えられる。図１０を利用して、乗員保護システムの一連の制御フローについて整理しておく。図１０において、横軸は、衝突予測時間ＴＴＣ（time to collision）を示している。つまり、衝突発生時刻をゼロ（ｔ０）として、衝突前の時間を定義している。例えば、衝突発生の直前の時刻ｔ１０は、「衝突の可能性が非常に高い時点」であり、「衝突不可避な時点」である。例えば、衝突発生の０．５〜１秒前である。時刻ｔ１０よりも前の時刻ｔ２０は、「衝突の可能性が高い時点」であり、衝突が回避できる可能性もある時刻である。例えば、衝突発生の１〜１．５秒前である。時刻ｔ２０よりもさらに前の時刻ｔ３０は、「衝突の可能性がある時点」であり、ドライバーの運転操作により衝突の回避も可能な時刻である。例えば、衝突発生の２〜３秒前である。時刻ｔ３０よりもさらに前の時刻ｔ４０は、「衝突対象となる車両が存在すると判定された時点」であり、換言すれば、「衝突条件が成立すると判定された時点」である。例えば、衝突発生の３〜５秒前であると好適である。
ここで、衝突発生時刻ｔ０の他、時刻ｔ１０を衝突前第１時刻、時刻ｔ２０を衝突前第２時刻、時刻ｔ３０を衝突前第３時刻、時刻ｔ４０を衝突前第４時刻と定義する。乗員保護システムには、プリクラッシュ制御準備システム１０、プリクラッシュ制御システム２０、保護システム３０が含まれ、これらの中にさらに複数のシステムが含まれる。これら複数のシステムには、上記それぞれの時刻において中核となるシステムがある。衝突発生時刻ｔ０、衝突前第１時刻ｔ１０、衝突前第２時刻ｔ２０、衝突前第３時刻ｔ３０、衝突前第４時刻ｔ４０に対応して、それぞれ、最終作動システム、第１システム、第２システム、第３システム、第４システムと定義する。衝突軽減システム４０としてのプリクラッシュ制御システム２０及び保護システム３０には、この内、最終作動システム、第１システム、第２システム、第３システムが含まれる。
最終作動システムは、衝突発生時刻ｔ０の後、即ち衝突発生後に作動するシステムである。例えば、運転席や助手席に設置されるＳＲＳエアバッグを制御するエアバッグシステム３１が最終作動システムに相当する。図１０では、最終作動システムの作動例として、「エアバッグ展開」を例示している。
第１システムは、衝突発生前であって衝突が不可避であると判定される衝突前第１時刻ｔ１０で作動するシステムである。例えば、サイドエアバッグ、カーテンエアバッグ、後席センターエアバッグなどを制御するエアバッグシステム３１が第１システムに相当する。また、シートベルトテンショナを制御するシートベルト制御システム３２や、シート９０の各部（例えばヘッドレスト９１）を制御するシート制御システム３３、緊急ブレーキとして機能するブレーキシステム５１も第１システムに相当する。尚、第１システムには、最終作動システムとして作動するエアバッグの展開の準備を行うエアバッグシステム３１も含まれる。また、ミリ波レーダ２１の検知結果に応じて、図２に示すように、運転席や助手席のエアバッグ準備指令＃３２や、サイドエアバッグなどのエアバッグ展開指令＃３１、シートベルトテンショナ作動指令＃３３、ヘッドレスト姿勢変更指令＃３７を発するプリクラッシュ制御システム２０も第１システムに含まれる。図１０では、第１システムの作動例として、「シートベルトテンショナの作動」と「エアバッグ展開準備」とを例示している。
第２システムは、衝突前第１時刻ｔ１０より前であって衝突の可能性が高いと判定される衝突前第２時刻ｔ２０で作動するシステムである。例えば、ブレーキの油圧を高めるブレーキアシストを実行するブレーキシステム５１や、シート９０の各部（例えばシートバック９２）を制御するシート制御システム３３などが第２システムに相当する。尚、第２システムには、最終作動システムや第１システムとして作動する種々のエアバッグの展開の準備を行うエアバッグシステム３１や、シート９０の各部（例えばヘッドレスト９１）の作動の準備を行うシート制御システム３３、油圧を上げるためのポンプを駆動するなど緊急ブレーキの準備を行うブレーキシステム５１も含まれる。また、ミリ波レーダ２１の検知結果に応じて、図２に示すように、エアバッグ準備指令＃３２やシートベルトテンショナ準備指令＃３４、ヘッドレスト姿勢変更準備指令＃３８、シートバック指令変更指令＃３５などを発するプリクラッシュ制御システム２０も第２システムに相当する。図１０では、第２システムの作動例として、「ブレーキアシスト」を例示している。
第３システムは、衝突前第２時刻ｔ２０より前であって衝突の可能性が有ると判定される衝突前第３時刻ｔ３０で作動するシステムである。例えば、モニタ装置９のスピーカ９ｃやその他の不図示の音響発生装置を介して、警報を発するプリクラッシュ制御システム２０や、ステアリングホイールを振動させたりシート９０を振動させたりしてドライバーに報知するパワーステアリングシステム５２やシート制御システム３３が第３システムに相当する。また、ミリ波レーダ２１の検知結果に応じて、図２に示すように、シートバック姿勢変更準備指令＃３６を発するプリクラッシュ制御システム２０も第３システムに含めてよい。図１０では、第３システムの作動例として、「衝突警報」を例示している。
第４システムは、衝突前第３時刻ｔ３０よりも前（例えば衝突前第４時刻ｔ４０）に、衝突被害軽減システム４０の作動を準備させるシステムである。つまり、プリクラッシュ制御準備システム１０、特に作動準備部１４が第４システムに相当する。プリクラッシュ制御準備システム１０は、図２に示すように、例えばプリクラッシュ制御システム２０を介してミリ波レーダ２１の感度を調整するためのレーダ感度調整指令＃１や、加速度センサ４３などの各種センサの感度を調整するためにセンサ感度調整指令＃２を発する。また、プリクラッシュ制御システム２０を介して、エアバッグ準備指令＃３２や、シートベルトテンショナ準備指令＃３４、シートバック姿勢変更準備指令＃３６、ヘッドレスト姿勢変更準備指令＃３８を発してもよい。図１０では、第４システムの作動例として、「シートベルトテンショナ準備指令」、「エアバッグ準備指令」、「レーダ感度調整指令」を例示している。
以上説明したように、プリクラッシュ制御準備システム１０を有する本発明によれば、プリクラッシュ制御システム２０と保護システム３０とを有して衝突の発生前から衝突時の広い期間に亘って実現されるプリクラッシュセーフティシステムをさらに早期からの対応に拡張することが可能である。本発明によれば、衝突の発生する条件（可能性を含む）を早期に且つ詳細に検証することによって、衝突の事前検知の精度も向上する。ここで、自車情報と他車情報とにより演算された衝突条件を利用すれば、衝突前第３時刻ｔ３０よりも前であっても、衝突軽減システム４０を作動させて、警報を行ったり、シート９０の一部を動かしたりすることが可能である。但し、衝突前第３時刻ｔ３０よりも前では、ドライバーが通常の運転操作で自然と衝突条件を解消してしまうことも多いと考えられる。このため、シート９０やシートベルト、警報装置などの衝突軽減システム４０が無駄に作動して、ドライバーをはじめとする乗員に煩わしさを覚えさせる可能性がある。
例えば、警報の場合であっても、車車間通信や、路車間通信、車路車間通信などで得られた他車情報に基づいて演算された衝突条件にのみ従うとすれば、レーダやカメラの視野の範囲外の車両との衝突が報知されることになる。上述したように、市街地における車車間通信の範囲が約９０ｍ、ミリ波レーダ２１の検知範囲が３０〜５０ｍであるから、このようなケースも発生し得る。当然ながら、この際に衝突の対象となる他車両１００は、ドライバーの視野にも入らないので、ドライバーがその警報を信用しないことも考えられる。しかし、本発明によれば、自車情報と他車情報とにより演算された衝突条件に基づいて、衝突軽減システム４０の作動が準備されるものの、衝突軽減システム４０は作動しないので上述したような煩わしさなどを与えることはない。また、単に他車情報と自車両８０の位置情報とだけによって衝突条件が演算されるのではなく、ルート情報Ｒを用いて自車両８０が走行する経路も加味して衝突条件が演算される。従って、衝突条件の演算精度も高くなり、無駄に衝突軽減システム４０が準備されることもない。
このように、本発明によれば、早期に衝突が発生する条件や可能性を把握し、過度な予備作動を抑制しつつ、衝突発生の際には迅速に機能して乗員を保護することが可能な車両用乗員保護システムを提供することができる。
Ｒ：ルート情報
１１：自車情報取得部
１２：他車情報取得部
１３：衝突条件演算部
１４：作動準備部
２０：プリクラッシュ制御システム（衝突被害軽減システム）
３０：保護システム（衝突被害軽減システム）
４０：衝突被害軽減システム
８０：自車両
１００：他車両
ｔ０：衝突発生時刻
ｔ１０：衝突前第１時刻
ｔ２０：衝突前第２時刻
ｔ３０：衝突前第３時刻
ｔ４０：衝突前第４時刻

Claims (5)

  1. 自車両が目的地へ向かうルート情報を含む自車情報を取得する自車情報取得部と、
    他車両と前記自車両との間の車車間通信により受信され、前記他車両の位置情報を含む他車情報を取得する他車情報取得部と、
    前記自車情報と前記他車情報とに基づいて、前記自車両と前記他車両との衝突条件を演算する衝突条件演算部と、
    前記衝突条件に応じて、前記自車両の衝突に際して乗員の衝突被害を軽減する衝突被害軽減システムの内、前記衝突条件に対応する衝突被害を軽減可能なシステムの作動を準備させる作動準備部と、
    を備える車両用乗員保護システム。
  2. 前記衝突条件は、前記衝突条件が成立する可能性及び衝突形態を含む請求項１に記載の車両用乗員保護システム。
  3. 前記衝突被害軽減システムは、前記他車両を検出して衝突の可能性を判定するプリクラッシュ制御システムと、実際の衝突に際して前記乗員の身体を保護する保護システムとを有し、
    前記作動準備部は、前記プリクラッシュ制御システムに対して、前記他車両を検出する感度を調整させる請求項１又は２に記載の車両用乗員保護システム。
  4. 前記衝突被害軽減システムは、前記他車両を検出して衝突の可能性を判定するプリクラッシュ制御システムと、実際の衝突に際して前記乗員の身体を保護する保護システムとを有し、
    前記作動準備部は、前記保護システムに対して、衝突に際して最速で所定の作動を完了可能な状態まで準備させる請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用乗員保護システム。
  5. 前記衝突被害軽減システムは、衝突発生後に作動する最終作動システムと、衝突発生前であって衝突が不可避であると判定される衝突前第１時刻で作動する第１システムと、前記衝突前第１時刻より前であって衝突の可能性が高いと判定される衝突前第２時刻で作動する第２システムと、前記衝突前第２時刻より前であって衝突の可能性が有ると判定される衝突前第３時刻で作動する第３システムとを有し、
    第４システムとして機能する前記作動準備部は、前記衝突前第３時刻よりも前に、前記衝突被害軽減システムの作動を準備させる請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用乗員保護システム。
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