JP2011510854A - 車両安全システム - Google Patents

Abstract

側面衝突の発生時に車両（１）の乗員を保護する少なくとも１つの乗員安全装置（６）を含む車両安全システムと、１つ以上の車両センサ（２、３、４、５）から情報を受信して、乗員安全装置（６）を作動させるトリガ信号を生成する制御ユニット（７）とを含み、通常の運転時にはデフォルトの展開アルゴリズムを制御ユニット（７）が使用してトリガ信号を生成すべきか否かを判定し、車両（１）が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測され、さらに車両（１）の縦速度が第１の閾値を超過した場合には、制御ユニット（７）は第１の他の展開アルゴリズムを用いてトリガ信号を生成すべきか否かを判定し、第１の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、デフォルトの展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間でトリガ信号を生成させるよう構成されている。

Description

発明の説明

本発明は車両安全システムに関し、特に、様々なタイプの衝突事故中に車両乗員を保護するシステムに関するものである。

ほとんどの車両は通常、複数の安全装置を備えていて、側面衝突事故において車両乗員を保護する。しかし通常、横方向において、車両乗員と車両外装との距離は比較的短い。これは、車両側部が細いからである。したがって、側面衝突の発生中に乗員を保護するよう構成されている車内サイドエアバッグなどの安全装置は、可能な限り早期に作動することが重要となる。

例えばレーダまたはライダ（LIDAR）検知を用いて側面衝突を予知し、衝撃が発生する事前に１つ以上の適切な車両安全システムを作動させることが可能な場合もある。さもなければ、衝撃センサを用いて側面衝突を検知し、これによって、実際に衝撃が発生して初めて車両安全システムを展開させる場合もある。

安全システムの展開は、展開アルゴリズムに従い、オンボードプロセッサによって制御される。しかし、競合しあう複数の優先事項が存在し、これらを展開アルゴリズムを組み立てる際に考慮しなければならない。一方の優先事項として、上述のように、衝突事故の発生時には、適切な側面衝突安全システムを可能な限り迅速に作動させる必要がある。他方の優先事項として、展開アルゴリズムは、側面衝突安全システムを不必要に展開させてしまう「偽陽性」の判定に対して耐性を有する必要がある。かかる判定は、車両のドアが平均的な力を超える力でバタンと閉められたときや、車両乗員に危害が及ばないほど弱い衝撃の衝突が生じたときに生じ得る。このように、展開アルゴリズムとは、一般的に、これら２つの競合しあう優先事項を折衷させるものであることが分かる。

本発明は、かかるタイプの安全システムを改善することを目的とする。

したがって、本発明の１つの側面によれば、車両安全システムは、側面衝突の発生時に車両乗員を保護する少なくとも１つの乗員安全装置と、１つ以上の車両センサから情報を受信して、乗員安全装置を作動させるトリガ信号を生成する制御ユニットとを含む。通常の運転時にはデフォルトの展開アルゴリズムを制御ユニットが使用してトリガ信号を生成すべきか否かを判定する。車両が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測され、さらに車両の縦速度が第１の閾値を超過した場合には、制御ユニットは第１の他の展開アルゴリズムを用いてトリガ信号を生成すべきか否かを判定する。第１の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、デフォルトの展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間でトリガ信号を生成させるよう構成されている。

有利には、車両が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測されるのは、次のような場合である。すなわち、アンダーステア、オーバーステア、横滑り、衝突回避操作、緊急ブレーキング、および走行中の道路からの車両の逸脱のうち、１つ以上が車両に生じていると判定された場合である。

好ましくは、制御ユニットは複数の基準値を備えていて、これら基準値は、アンダーステア、オーバーステア、横滑り、衝突回避操作、緊急ブレーキングまたは道路からの逸脱のうち１つ以上が生じているか否かを、１つ以上の車両センサで生成される信号から評価するために用いられる。

便利なことには、第２の他の展開アルゴリズムが用いられるのは、車両の縦速度および横速度の両方がそれぞれの閾値を超過し、車両が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測される場合である。

有利には、第２の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、第１の他の展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間でトリガ信号を生成させるよう構成されている。

好ましくは、予め決定された車両速度の閾値は、５〜２０ｋｍ／ｈである。

便利なことには、予め決定された閾値は１５ｋｍ／ｈである。

本発明の他の側面によれば、側面衝突の発生時に車両乗員を保護する、車両の乗員安全装置の制御方法は、１つ以上の車両センサから情報を受信する工程と、受信した信号を展開アルゴリズムに従って分析する工程と、安全装置の作動が必要と判定された場合にトリガ信号を生成して乗員安全装置を作動させる工程とを含む。通常の運転時にはデフォルトの展開アルゴリズムを使用してトリガ信号を生成すべきか否かを決定する。車両が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測され、さらに車両の縦速度が第１の閾値を超過した場合には、第１の他の展開アルゴリズムを用いてトリガ信号を生成すべきか否かを決定する。第１の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、デフォルトの展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間でトリガ信号を生成させるよう構成されている。

本発明の他の側面によれば、コンピュータプログラムは、プログラムがコンピュータ上で実行されたときに上記のすべての工程を実行するよう構成されたコンピュータプログラムコードを含む。

本発明の他の側面によれば、上記のコンピュータプログラムは、コンピュータで読取可能な媒体に実装される。

本発明をより容易に理解するため、その実施形態を、以下、添付図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態である安全システムを有する車両を示す概略図である。 本発明の実施形態であるシステムの意思決定プロセスを示す概略図である。

まず図１に車両１の概略図を示す。当業者には周知の通り、車両１は複数のセンサを有する。これらセンサは、車両１の位置、動きおよび制御を検知するよう構成されている。これらのセンサには一連の加速度計２が含まれ、これら加速度計は車両１の縦方向ｘの加速度ａ_ｘ、横方向ｙの加速度ａ_ｙおよび垂直方向（図１の紙面から真っ直ぐに離れる方向）の加速度ａ_ｚを計測する。車両１の様々な方向への速度も、これら加速度計２からの出力から計測可能である。車両の縦方向の速度ｖ_ｘは速度計から得られる。加速度計２はヨー（yaw）センサも含み、これはヨーレートω_ｚを計測する。ＧＰＳその他の位置計測システム３が設けられていて、これは地球上の車両１の位置を計測する。各センサ４も備えられていて、これらは、ステアリングホイールの角度αと、スロットルの角度βと、車両１のブレーキペダルに加わるブレーキ圧ｐとを検出する。

各側面衝突センサ５は車両１の側面に沿って搭載されていて、それぞれ、センサ５の横方向の加速度を指示する信号を出力するように構成されている。

車両１はサイドエアバッグ６などの１つ以上の安全装置も含み、これによって側面衝突の発生時に車両乗員を保護する。１つ以上のプロセッサを含む制御ユニット７はセンサ２、３、４、５が出力する信号を解析し、各安全装置を作動させるべきか否かを決定する。

これらセンサ２、３、４、５の一部または全部から得られる情報を用いることにより、車両１が危険な側面衝突に巻き込まれそうな状況にあるか否かを判定可能である。とりわけ、かかる衝撃は、車両の制御が失われた場合や失われそうな場合に、より生じ易い。かかる状況は、車両１のアンダーステア、車両１のオーバーステアまたは車両１の横方向へのスリップ（すなわち車両１が横滑りする場合）によって示すことが可能である。車両１に衝突回避操作や緊急ブレーキングが生じたり、あるいは車両１が走行中の道路から逸脱したと見なされたりすると、制御が失われ始めたり、失われそうになったりすることもある。

こうした条件のうちいずれかが成立すると、車両１が危険な側面衝突に巻き込まれている可能性が高まる。また、車両１の縦速度が相当に高い場合には、危険な側面衝突が生じている可能性が高まる。例えば車両速度が５ｋｍ／ｈを超過したとき、とりわけ車両速度が１５ｋｍ／ｈを超過したときには、危険な衝撃の可能性が高いと判断してよい。速度の下限値は次のように選択される。すなわち、その速度を下回ると、たとえ側面衝突が生じても車両乗員に危害が及ぶ可能性が低い速度が選択される。

本発明の実施形態である各車両安全システムは、デフォルトの展開アルゴリズムを含み、このアルゴリズムは、少なくとも各側面衝突センサ５からのデータを解析し、１つ以上の安全装置を展開させて車両乗員を側面衝突から保護すべきか否かを決定するよう、構成されている。個々の安全装置のタイプに応じて、アルゴリズムは、安全装置を作動させるモードを決定してもよい。このデフォルトの展開アルゴリズムは、従来の展開アルゴリズムと類似していてよく、横方向の加速度の積分値が閾値Ｔｈ_３を超過したときに安全装置を展開させてよい。

車両の制御ユニット７は、少なくとも第１の他の展開アルゴリズムも含んでいて、このアルゴリズムは、車両１が危険な側面衝突に巻き込まれている可能性が高いと判定された場合に用いられる。かかる判定がなされると、横方向の加速度の積分値の閾値、すなわち、それを超過すると展開が生じる閾値が、低い値Ｔｈ_４まで低下する。

好ましい実施形態においては、第２の他の展開アルゴリズムを用いてもよい。このアルゴリズムは、危険な側面衝突が生じている可能性がさらに高まったと判定された場合に用いてよい。第２の他の展開アルゴリズムを用いるときは、横方向の加速度の積分値の閾値、すなわち、それを超過すると展開が生じる閾値が、より低い値Ｔｈ_５まで低下する。

上述のように、デフォルトのアルゴリズム用の閾値Ｔｈ_３は、以下のように設定する必要がある。すなわち、あらゆる不適切な事象、例えば車両１のドアが乱暴に閉められたときや、車両１の乗員に一切危害が及ばないほど弱い衝撃の衝突が生じたときには、各安全システムが作動しないような値に設定する必要がある。

しかし、車両１が危険な側面衝突に遭遇しそうな状態にあると判定されると、衝撃センサ５の横方向の加速度の積分値と比較される閾値を低下させることが可能である。これは、各安全システムが早期に作動することで得られる利点のほうが、各安全システムが誤作動する潜在的なリスクよりも重視されるからである。

例えば、車両１の運転者が急な曲がり角を高速で通過しようとすると、車両１は横滑りして道路から逸脱しそうになる。かかる場合、制御ユニット７は、車両の各センサ２、３、４が出力する情報から、次の事象のうち１つ以上を判定可能である。すなわちアンダーステア状態が生じていること、車両が横方向へスリップしていること、および車両が道路から逸脱していること、である。これらの状況下では、車両１は全体として横方向に比較的高速で移動している可能性があり、車両１が柱状物、樹木等の物体に衝突し、それによる衝撃が車両乗員に危害を及ぼすおそれが大きい。

こうした状況下では、車両のドアをバタンと閉めるといったような、各安全システムを誤作動させる事象であるリスクは小さい。

本発明の好ましい実施形態では、第１の他の展開アルゴリズムは、次のような状況下で用いられる。すなわち、車両１が制御不能となったあるいは制御不能となることが予測されたとき、および車両の縦速度が所定の安全縦速度閾値Ｔｈ_１を超過したときである。

有利な実施形態では、第２の他の展開アルゴリズムは、次のような状況下で用いられる。すなわち、車両が制御不能となったあるいは制御不能となることが予測されたとき、および車両の縦速度・横速度の両方が所定の安全閾値Ｔｈ_１、Ｔｈ_２を超過したときである。

図２には、いずれの展開アルゴリズムを使用するかを決定する意思決定プロセスの概略図を示す。

意思決定プロセスは複数の意思決定要素を含み、これらは、特殊な車両動作が生じているか否かを判定するよう構成されている。特殊な車両動作とは、車両制御が失われたこと、あるいは車両制御が失われそうであることを示す動作である。

オーバーステア／アンダーステア意思決定要素８は、ヨーレートセンサ２、ステアリングホイール角度センサ４および車両１の縦速度に関する情報のうち、一部または全部からの入力を受けることが可能であり、これによって、車両１にアンダーステアまたはオーバーステアが起こっていることを判定する。

車体スリップ意思決定要素９は、ヨーレートセンサ２、検出された車両１の横方向の加速度、および車両１の縦速度のうち、一部または全部からの情報を取得することが可能であり、これによって、車両１が横滑りしているか否かを判定する。

道路逸脱意思決定要素１０は、位置計測システム４と、車両１の垂直方向の加速度ａ_ｚとのうち、一方または両方から情報を受け、これによって車両１が走行中の道路から逸脱しているか否かを判定する。

緊急ブレーキング意思決定要素１１は、車両のブレーキペダルに加えられたブレーキ圧ｐと、スロットルペダルの角度βの変化レートとのうち、一方または両方から情報を受け、これによって車両１の運転者が緊急ブレーキング操作を行っているか否かを判定する。

衝突回避操作意思決定要素１２は、ステアリングホイール角度αの変化レートと、車両１の縦速度とのうち、一方または両方の入力を受け、これによって車両１の運転者が衝突回避操作を行っているか否かを判定する。

これらの基準は、その一部をあらゆる組み合わせで用いてもよく、本発明は、これらの基準すべてを考慮するものに限定されない。

これら意思決定要素８、９、１０、１１、１２の各々からの出力は第１のＯＲ要素１３に入力され、第１のＯＲ要素１３は、意思決定ユニット８、９、１０、１１、１２のいずれかが意思決定要素８、９、１０、１１、１２に関する車両状態にあることを示す肯定的な出力を出した場合に、肯定的な出力を出す。

また、縦速度意思決定要素１４は、車両１の縦速度に関する情報を受信し、その値を安全縦速度閾値Ｔｈ_１と比較し、これによって、車両１の縦速度が所定の安全レベルを超過しているか否かを判定する。

横方向速度意思決定要素１５は、車両のヨーレートω_ｚに関する情報と、車両１の横方向ｙの加速度ａ_ｙとを受信し、これによって、横方向の車両１の速度が安全横方向速度閾値Ｔｈ_２を超過しているか否かを判定する。

縦方向および横方向速度意思決定要素１４、１５は、それぞれ、これらの速度がそれぞれの安全閾値Ｔｈ_１、Ｔｈ_２を超過したと判定された場合に、肯定的な出力を出す。

アンダーステア／オーバーステア意思決定要素８、車体スリップ意思決定要素９および道路逸脱意思決定要素１０からの出力は、第２のＯＲ要素１６に供給される。

縦方向および横方向速度意思決定要素１４、１５からの出力と、第２のＯＲ要素１６からの出力とは、第１のＡＮＤ要素１７に入力され、第１のＡＮＤ要素１７の出力は、上記３つの要素からの入力が肯定的であった場合に、肯定的になる。縦速度意思決定要素１４からの出力と、第１のＯＲ要素１３からの出力とは、第２のＡＮＤ要素１８に入力され、第２のＡＮＤ要素１８は、入力が両方とも肯定的であった場合のみ、供給する出力を出す。

側面衝突センサ５からの積分されたデータ、あるいは他の１つ以上の適切なセンサからのデータは、３つの独立したコンパレータ１９、２０、２１に供給され、これらコンパレータはそれぞれ、横方向の加速度ａ_ｙの積分値をそれぞれの閾値と比較する。第１のコンパレータ１９は、加速度の積分値をデフォルトのアルゴリズムの閾値Ｔｈ_３と比較する。第２のコンパレータ２０は、加速度の積分値を、他の展開アルゴリズムで用いられる低下させた閾値Ｔｈ_４と比較する。第３のコンパレータ２１は、加速度の積分値を、第２の他の展開アルゴリズムで用いられるさらに低下させた閾値Ｔｈ_５と比較する。

第３のＯＲ要素２２が設けられていて、これは３つの入力を有する。第３のＯＲ要素２２への入力のいずれかが肯定的である場合、第３のＯＲ要素２２は肯定的な信号を出力し、この肯定的な信号によってサイドエアバッグ６の展開が作動する。

第１のコンパレータ１９で判定された横方向の加速度ａ_ｙの積分値が、デフォルトの展開アルゴリズムで用いられる閾値Ｔｈ_３を超過している場合、第３のＯＲ要素２２へ肯定的な入力が行われる。したがって、横方向の加速度ａ_ｙの積分値がこのデフォルトの閾値Ｔｈ_３を超過すると、サイドエアバッグ６は、他のいかなるセンサからの出力にも拘らず、作動する。

第２のコンパレータ２０からの出力は、第２のコンパレータ２０が、第１の他の展開アルゴリズムで用いられる低下させた閾値Ｔｈ_４を横方向の加速度ａ_ｙの積分値が超過していると判定すると、肯定的になる。第２のコンパレータ２０からの出力は第３のＡＮＤ要素２３に入力され、第３のＡＮＤ要素２３は、第２のＡＮＤ要素１８の出力も入力として有している。第３のＡＮＤ要素２３の出力は、第３のＯＲ要素２２の入力となる。したがって、次の場合にサイドエアバッグ６が作動することが分かる。すなわち、横方向の加速度ａ_ｙの積分値が、第１の他の展開アルゴリズムで用いられる低下させた閾値Ｔｈ_４を超過し、車両の縦速度ｖ_ｘが適切な安全閾値Ｔｈ_１を超過し、アンダーステアリング／オーバーステアリング、車体スリップ、道路からの逸脱または緊急ブレーキング、あるいは回避操作のうち１つ以上が車両に生じていると判定された場合である。

第３のコンパレータ２１の出力は第４のＡＮＤ要素２４に供給され、第４のＡＮＤ要素２４は、第１のＡＮＤ要素１７からの出力も入力として有している。

したがって次の場合にサイドエアバッグ６が作動することが分かる。すなわち、横方向の加速度ａ_ｙの積分値が、第２の他の展開アルゴリズムで用いられるさらに低下させた閾値Ｔｈ_５を超過し、縦方向および横方向速度のそれぞれの安全閾値Ｔｈ_１、Ｔｈ_２が両方とも超過され、オーバーステア／アンダーステア、車体スリップまたは道路からの逸脱のいずれかが生じていると判定された場合である。

上述のように、第１または第２の他の展開アルゴリズムが用いられるとき、横方向の加速度ａ_ｙの積分値との比較に用いられる閾値は低下し、これによって事実上、他の各展開アルゴリズムは、起こりうる側面衝突に対して、より感度が高くなる。その結果、各安全システムは、現実の側面衝突が発生したとき、より早い段階で作動することとなる。

全体として、任意の数の異なる他の展開アルゴリズムを用いてよいことが分かる。そうした他の展開アルゴリズムでは、低下させた閾値を用いて、横方向の加速度の積分値（あるいはこれに代えてあらゆる他の物量）のレベルを判定する。このレベルは、ある安全装置を作動させるときに、満たすべき様々な他の基準を用いて、検出する必要がある。

車両１が危険な側面衝突に遭いそうな状態にあると判定されたが、側面衝突が生じず、車両１が安全に停止しあるいは安全な方法で再び走行を開始したときには、上述の状態はもはや解消され、車両１がもはや危険な側面衝突に遭いそうな状態にないと判定される。かかる場合、したがって、側面衝突安全システム用のデフォルトの展開アルゴリズムが再び用いられることとなる。

以上の実施形態では、他の各展開アルゴリズムは、起こりうる側面衝突に対して、より感度が高くなっている。これは横方向の加速度ａ_ｙの積分値との比較に用いられる閾値を低下させることによって行なわれる。しかし本発明はこれに限られるものではなく、側面衝突が生じている可能性または生じそうな可能性を評価するあらゆる適切な閾値または基準を低下させるか、あるいは、他の展開アルゴリズムが側面衝突に対してより高感度になるよう設定してよい。

本発明の各実施形態によれば、各側面衝突安全システムを状況に応じて最も適切な方法で作動させる柔軟なシステムが提供され、かかるシステムによって乗員の安全性が著しく向上することが分かる。

本明細書および特許請求の範囲にて用いられる用語「含む」「含んでいる」およびそれらの変形は、特定の特徴、工程または完全体が含まれていることを意味する。これらの用語は、他の特徴、工程または構成物の存在を除外する意味に解釈されるものではない。

上述の記載、後続の特許請求の範囲または添付図面に開示された特徴であって、特定の形態として、または開示された機能を奏する手段として表現され、あるいは開示された結果を達成する方法もしくはプロセスとして適切に表現された特徴は、単独でも、そうした他の特徴とのいかなる組み合わせでも、本発明を多様な形態で実現するために利用可能である。

Claims (10)

1. 側面衝突の発生時に車両（１）の乗員を保護する少なくとも１つの乗員安全装置（６）と、
   １つ以上の車両センサ（２、３、４、５）から情報を受信して、前記乗員安全装置（６）を作動させるトリガ信号を生成する制御ユニット（７）とを含み、
   通常の運転時にはデフォルトの展開アルゴリズムを前記制御ユニット（７）が使用して前記トリガ信号を生成すべきか否かを判定し、
   前記車両（１）が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測され、さらに前記車両（１）の縦速度が第１の閾値を超過した場合には、前記制御ユニット（７）は第１の他の展開アルゴリズムを用いて前記トリガ信号を生成すべきか否かを判定し、第１の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、前記デフォルトの展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間で前記トリガ信号を生成させるよう構成されていることを特徴とする車両安全システム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記車両（１）が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測されるのは、アンダーステア、オーバーステア、横滑り、衝突回避操作、緊急ブレーキング、および走行中の道路からの前記車両（１）の逸脱のうち、１つ以上が車両に生じていると判定された場合であることを特徴とする車両安全システム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記制御ユニット（７）は複数の基準値を備えていて、該基準値は、アンダーステア、オーバーステア、横滑り、衝突回避操作、緊急ブレーキングまたは道路からの逸脱のうち１つ以上が生じているか否かを、前記１つ以上の車両センサ（２、３、４、５）で生成される信号から評価するために用いられることを特徴とする車両安全システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のシステムにおいて、第２の他の展開アルゴリズムが用いられるのは、前記車両（１）の縦速度および横速度の両方がそれぞれの閾値を超過し、該車両（１）が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測される場合であることを特徴とする車両安全システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のシステムにおいて、第２の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、第１の他の展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間で前記トリガ信号を生成させるよう構成されていることを特徴とする車両安全システム。
6. 請求項４または５に記載のシステムにおいて、予め決定された車両速度の閾値は、５〜２０ｋｍ／ｈであることを特徴とする車両安全システム。
7. 請求項６に記載のシステムにおいて、前記予め決定された閾値は１５ｋｍ／ｈであることを特徴とする車両安全システム。
8. 側面衝突の発生時に車両（１）の乗員を保護する、車両（１）の乗員安全装置（６）の制御方法において、
   １つ以上の車両センサ（２、３、４、５）から情報を受信する工程と、
   前記受信した信号を展開アルゴリズムに従って分析する工程と、
   前記乗員安全装置（６）の作動が必要と判定された場合にトリガ信号を生成して該乗員安全装置（６）を作動させる工程とを含み、
   通常の運転時にはデフォルトの展開アルゴリズムを使用して前記トリガ信号を生成すべきか否かを決定し、
   前記車両（１）が制御不能になっていると判定されあるいは制御不能となることが予測され、さらに該車両（１）の縦速度が第１の閾値を超過した場合には、第１の他の展開アルゴリズムを用いて前記トリガ信号を生成すべきか否かを決定し、第１の他の展開アルゴリズムは、側面衝突の発生後、前記デフォルトの展開アルゴリズムを用いる場合より短い時間で前記トリガ信号を生成させるよう構成されていることを特徴とする乗員安全装置の制御方法。
9. コンピュータ上で実行されたときに請求項８に記載のすべての工程を実行するよう構成されたコンピュータプログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
10. 請求項９に記載のコンピュータプログラムにおいて、コンピュータで読取可能な媒体に実装されることを特徴とするコンピュータプログラム。

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