JP2015085760A - 車両衝突判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突の厳しさを安定して判定することができる車両衝突判定装置を提供する。【解決手段】車両衝突判定装置１０は、車両に設けられたセンサ１２と、センサ１２の出力に基づき車両の正面衝突の厳しさを判定する判定部１１と、を備え、センサ１２の出力は、少なくとも１つの方向の加速度を有し、少なくとも１つの方向の加速度は、音響周波数のうちの少なくとも高周波側の周波数成分を含み、判定部１１は、音響周波数のうちの低周波側の周波数成分ではなく、高周波側の周波数成分を有する加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又はエネルギーに相関する物理量を用いて正面衝突の厳しさを判定し、判定した厳しさに基づいて、少なくとも１つの乗員保護装置が作動するときに少なくとも１つの乗員保護装置によって生成される複数の保護力のうち対応する１つの保護力を決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、振動又は加速度を検出するセンサを使い、センサの出力である加速度を表す信号の波形の振動における高周波帯域の出力特性を用いて車両の衝突の厳しさを判定する装置に関する。

例えば特許文献１には、車両衝突判定装置として振動を検出することができるセンサの１つである音響センサの高周波帯域の出力特性を用いて車両の衝突を検知することができる装置が開示されている。特許文献１に示される車両衝突判定装置は、音響センサの出力から周波数帯域の異なるエネルギー変化量ΔＥ１とΔＥ２を計算し、２次元マップ上におけるΔＥ１とΔＥ２の交点が、所定の閾値を超えているか否かを判定する。ΔＥ１とΔＥ２の交点が、所定の閾値を超えているときはエアバッグの展開が必要な衝突が発生したと判定することができる。

特許文献１の記載によると、ΔＥ１の周波数帯域は５ｋＨｚ〜１５ｋＨｚで、ΔＥ２の周波数帯域は１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚであり、エアバッグの展開が必要ではない衝突ではΔＥ２の出力が小さく所定の閾値を超えない。よって、車両衝突判定装置は、衝突が発生したときの音響センサの出力から周波数の異なるエネルギー変化量ΔＥ１とΔＥ２を計算することで、エアバッグの展開が必要な衝突か否かを判定することができる。また、特許文献１の記載によると、車両衝突判定装置が備えられている車両のフロントサイドフレームの前方に特殊設計されたエクステンションフレームが設けられている。このエクステンションフレームは衝突の衝撃を吸収すると２段階で潰れるようになっており、このエクステンションフレームが潰れるときに高周波振動が発生するようになっている。このように発生する高周波振動を音響センサが検出し、音響センサの出力に基づいてエネルギー変化量ΔＥ１とΔＥ２が計算される。

ところで、近年エアバッグ装置、シートベルト装置等の乗員保護装置は複数の保護力を生成することができるものも存在する。例えばエアバッグを展開させるための火薬の点火が２回可能なエアバッグであれば、点火の回数を変更したり、１回目と２回目の点火のタイミングを変更したりすることで複数の保護力を生成することができる。よって、このような乗員保護装置の性能を最大限に発揮するために、車両衝突判定装置は、衝突の厳しさのレベル（シビアリティ）を判定し、複数の保護力の内対応する１つの保護力を決定する必要がある。そのためには、車両衝突判定装置は、エアバッグの展開が必要か否かを判定するだけではなく、衝突の厳しさのレベル（シビアリティ）も判定する必要がある。

ここで、特許文献１に示される車両衝突判定装置は、エアバッグの展開が必要な衝突か否かを判定するために、エクステンションフレームが潰れるときに発生する高周波振動を用いている。したがって、もともと潰れるように設計されているエクステンションフレームから発生する高周波振動では、エアバッグの展開が必要な衝突よりもさらに区別の難易度が高い衝突の厳しさのレベル（シビアリティ）の判定を正確に行うのは困難である。よって、車両衝突判定装置は、センサの低周波帯域の出力である５ｋＨｚ以下の出力を用いて衝突の厳しさ（シビアリティ）を判定する必要がある。例えば、図７には高速衝突（実線）と中速衝突（破線）と低速衝突（二点鎖線）と超低速衝突（点線）の４種類の衝突において、エアバッグ装置のセンサの低周波帯域の出力に基づく移動量と速度とで定まる点をプロットしたグラフが示されている。ここで、例えば高速衝突（実線）と中速衝突（破線）の衝突を厳しさのレベルが高い衝突（シビアリティＨｉ）と判定し、例えば低速衝突（二点鎖線）と超低速衝突（点線）を厳しさのレベルが低い衝突（シビアリティＬｏｗ）と判定したいものとする。そうすると、図７に示されるように限定的な範囲で閾値を設定して判定する必要があるだけでなく、フロントサイドフレームの個体差が波形に影響を及ぼすため、衝突の厳しさ（シビアリティ）においてもセンサの高周波帯域の出力特性を用いて正確な判定をすることが望まれている。

特開２０１３−１０３６８３号公報

本発明の１つの目的は、車両の衝突の厳しさを安定して判定することができる車両衝突判定装置を提供することにある。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

本発明に従う第１の態様は、車両に設けられたセンサと、
前記センサの出力に基づき前記車両の正面衝突の厳しさを判定する判定部と、
を備え、
前記センサの前記出力は、少なくとも１つの方向の加速度を有し、
前記加速度は、音響周波数のうちの少なくとも高周波側の周波数成分を含み、
前記判定部は、前記音響周波数のうちの低周波側の周波数成分ではなく、前記高周波側の前記周波数成分を有する前記加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量を用いて前記正面衝突の前記厳しさを判定し、判定した前記厳しさに基づいて、少なくとも１つの乗員保護装置が作動するときに前記少なくとも１つの乗員保護装置によって生成される複数の保護力のうち対応する１つの保護力を決定する車両衝突判定装置に関係する。

センサの高周波側の周波数成分の出力のみを用いて正面衝突の厳しさを判定するので、図７に示されるようなセンサの低周波帯域の出力に基づく移動量と速度を用いて正面衝突の厳しさの判定する場合と比較して、バンパー等の骨格の荷重特性の性能に依存することなく、安定した正面衝突の厳しさの判定をすることができる。

本発明に従う第２の態様では、第１の態様において、
前記判定部は、前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と前記車両の前記後方向の前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の積分値とを用いて、前記正面衝突の前記厳しさを判定してもよい。

センサの高周波側の周波数成分を有する加速度を表す波形における振動の振幅に加えて、低周波側の周波数成分を有する加速度を用いて正面衝突の厳しさを判定するので、閾値の設定の自由度が増し、正面衝突の厳しさの精度をさらに向上することができる。

本発明に従う第３の態様では、第２の態様において、
前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と前記積分値とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が、閾値を所定回だけ超える時に、前記判定部は、前記正面衝突の前記厳しさのレベルが高いと判定してもよい。

高周波側の周波数成分を有する加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又はエネルギーに相関する物理量と、低周波側の周波数成分を有する加速度の積分値とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が閾値を所定回超えるときに正面衝突の厳しさのレベルが高いと判定するので、安定した正面衝突の厳しさの判定を実現することができる。

本発明に従う第４の態様では、第３の態様において、
前記所定回は、１回であってもよい。

高周波側の周波数成分を有する加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又はエネルギーに相関する物理量と、低周波側の周波数成分を有する加速度の積分値とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が閾値を１回超えるときに正面衝突の厳しさのレベルが高いと判定するので、閾値を超える回数を１回だけ計測すれば、安定した正面衝突の厳しさの判定を実現することができる。

本発明に従う第５の態様では、第２から第４のいずれか１つの態様において、
前記判定部は、前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の１階積分値と前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の２階積分値とを用いて、前記車両の正面衝突が発生したか否かを判定してもよい。

正面衝突の厳しさを判定する車両衝突判定装置を用いて正面衝突が発生したか否かも判定することができるので、正面衝突が発生したときに、乗員保護装置を作動させることができる。

本発明に従う第６の態様では、第１の態様において、
前記判定部は、前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と現在の時刻とに基づき前記正面衝突の前記厳しさを判定してもよい。

センサが検出した振動又は加速度から演算する要素が１つだけなので、演算量を抑えて正面衝突の厳しさを判定することができる。

本発明に従う第７の態様は、第６の態様において、
前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と前記現在の時刻とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が、閾値を所定回だけ超える時に、前記判定部は、前記正面衝突の前記厳しさのレベルが高いと判定してもよい。

高周波側の周波数成分を有する加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又はエネルギーに相関する物理量と、現在の時刻とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が閾値を所定回超えるときに正面衝突の厳しさのレベルが高いと判定するので、安定した正面衝突の厳しさの判定を、演算量を抑えて実現することができる。

本発明に従う第８の態様では、第７の態様において、
前記所定回は、２回であってもよい。

高周波側の周波数成分を有する加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又はエネルギーに相関する物理量と、現在の時刻とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が閾値を２回超えるときに正面衝突の厳しさのレベルが高いと判定するので、正面衝突の厳しさの判定の安定性をさらに向上することができる。

本発明に従う第９の態様は、第６から第８のいずれか１つの態様において、
前記判定部は、前記車両の前記後方向の前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の１階積分値と前記車両の後方向の前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の２階積分値とを用いて、前記車両の正面衝突が発生したか否かを判定してもよい。

正面衝突の厳しさを判定する車両衝突判定装置を用いて正面衝突が発生したか否かも判定することができるので、正面衝突が発生したときに、乗員保護装置を作動させることができる。

本発明に従う第１０の態様は、第５又は第９の態様において、
前記少なくとも１つの方向は、前記後方向を含んでもよい。

１つのセンサで正面衝突の厳しさのレベルと正面衝突の発生の両方を判定することができる。

本発明に従う第１１の態様は、第１から第１０のいずれか１つの態様において、
前記センサは、前記車両の中心線上に配置されてもよい。

センサを車両の中心線上に配置することで衝突による振動の振幅に基づくエネルギーの減衰がより少なくなるので、正面衝突を正確に検出することができる。

本発明に従う第１２の態様では、第１から第１１のいずれか１つの態様において、
前記複数の保護力のうち対応する１つの保護力は、複数の拘束力のうちの１つの対応する拘束力であり、
前記少なくとも１つの乗員保護装置はシートベルト装置を有し、
前記１つの対応する拘束力は、前記正面衝突が発生した後に前記車両の設けられた前記シートベルト装置が乗員を拘束している間に発生してもよい。

正面衝突の厳しさに応じて複数の拘束力のうちの１つの対応する拘束力を決定するので、シートベルト装置は正面衝突の厳しさに応じた拘束力で乗員を拘束することができる。

本発明に従う第１３の態様では、第１から第１２のいずれか１つの態様において、
前記少なくとも１つの乗員保護装置はエアバッグ装置を有し、
前記複数の保護力のうち対応する１つの保護力は、複数の面圧のうちの１つの対応する面圧であり、
前記１つの対応する面圧は、前記正面衝突が発生した後に前記車両に設けられた前記エアバッグ装置の少なくとも１つのエアバッグが展開している間に発生してもよい。

正面衝突の厳しさに応じて複数の面圧のうちの１つの対応する面圧を決定するので、エアバッグ装置は正面衝突の厳しさに応じた面圧でエアバッグを展開させることができる。

本発明に従う車両衝突判定装置の構成の例を示すブロック図である。 図２（Ａ）は車体前部の構造の例を示す斜視図である。図２（Ｂ），（Ｃ）はセンサの配置の例を示す車体前部の側面図である。 図３（Ａ）は正面衝突の厳しさに基づくシートベルトに作用する荷重の変化の例を示す図である。図３（Ｂ）は正面衝突の厳しさに基づくエアバッグのインフレータの点火のタイミングの例を示す図である。 正面衝突における衝突の厳しさ判定の第１のアルゴリズムを示す図である。 正面衝突における衝突の厳しさ判定の第２のアルゴリズムを示す図である。 正面衝突における衝突の厳しさ判定の第３のアルゴリズムを示す図である。 従来技術で正面衝突の厳しさを判定する例を示す図である。 低周波成分を用いてエアバッグの展開が必要な正面衝突か否かを判定する例を示す図である。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

１．全体の構成と動作
図１を用いて、本発明に従う車両衝突判定装置１０の構成の例について説明する。車両衝突判定装置１０は、判定部１１とセンサ１２を備える。ここで、車両衝突判定装置１０は、入出力部１３、演算部１４等をさらに備えることができる。また、入出力部１３から少なくとも１つのエアバッグ２３に備えられているインフレータ２２，２２へ信号を出力することでエアバッグ装置１を構成してもよい。さらに、入出力部１３は、例えばシートベルト制御部３０、トーションバー３１、エネルギー吸収プレート（ＥＡプレート）３２等で構成されるシートベルト装置２のシートベルト制御部３０へ信号を出力してもよい。また、車両がシートベルト装置２を備えるときに、車両衝突判定装置１０はＳＲＳ Ｕｎｉｔ１０として車両に設けられていてもよい。ここで、シートベルト装置２はトーションバー３１、ＥＡプレート３２等の乗員拘束力を可変できる構成を用いて、衝突の厳しさに基づいて乗員拘束力を変化させるものである。トーションバー３１、ＥＡプレート３２等の乗員拘束力を可変できる構成は、例えば特開２０１１−７９３８７号公報に開示されているようなものである。また、シートベルト装置２は、シートベルト制御部３０を設けず、トーションバー３１、ＥＡプレート３２が車両衝突判定装置（ＳＲＳ Ｕｎｉｔ）１０の入出力部１３から信号を直接入力するよう構成されていてもよい。すなわち、車両衝突判定装置（ＳＲＳ Ｕｎｉｔ）１０がシートベルト装置２を制御してもよい。

センサ１２は、少なくとも１つの方向の音響周波数のうちの高周波成分を有する振動又は加速度を検出することができるセンサであり、例えば静電容量式加速度センサ等の音響センサ等が用いられる。ここで、振動とは物体がゆれうごくことをいい、加速度が周期的に発生しているため振動が発生する。本発明において、上述した物体とはバンパー１０１等の車両のフレーム、センサ１２のセンサ素子等に相当する。また、音響周波数は、人が振動を音として知覚できる周波数帯を含み、音響周波数の範囲は、例えば０〜２０ｋＨｚである。音響周波数のうち高周波成分とは例えば１ｋＨｚ以上の周波数帯をいい、１ｋＨｚより小さい周波数帯を低周波成分というが、車両衝突判定装置１０としては１０ｋ〜２０ｋＨｚの周波数帯の高周波成分と、４００Ｈｚ以下の周波数帯の低周波成分を用いるのが好ましい。

センサ１２の構成例としては、何れも図示されていないセンサ素子、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等で構成されている。センサ素子は、加速度が入力されることによりセンサ素子が有する静電容量等の物理量の変化を表す波形信号を生成し、その物理量の変化を表す波形信号は例えばＨＰＦ及びＬＰＦにより低周波成分及び高周波成分に分けられる。分けられたそれぞれの周波数帯の成分をＣＰＵ及びメモリを用いて、例えば高周波側の周波数成分を有する高周波加速度信号及び低周波側の周波数成分を有する低周波加速度信号が演算される。その後、例えば演算された高周波加速度信号及び低周波加速度信号は、入出力インターフェースを介して車両衝突判定装置１０の入出力部１３又は判定部１１又は演算部１４に出力される。また、センサ１２はセンサ素子の分解能が高く、例えば２０ｋＨｚ以上の周波数帯の物理量の変化を表す波形信号を生成することができる場合は、ＨＰＦの代わりに例えば１０ｋ〜２０ｋＨｚの周波数帯の物理量の変化のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を設けてもよい。ここで、センサ素子は加速度を検出するものであるが、センサ素子の出力である物理量の変化を表す波形信号から、センサ１２は加速度が周期的に発生しているために生じる振動も検出することが可能である。よってセンサ１２では加速度だけではなく振動も検出することが可能である。

また、センサ１２はセンサ素子と入出力インターフェースのみから構成されてもよい。その場合車両衝突判定装置１０は、例えば衝突判定装置１０内にＨＰＦ及びＬＰＦを備え、加速度信号の演算は、演算部１４にて行うようにしてもよい。

図２を用いて、センサ１２の配置の例を説明する。図２（Ａ）は、車体の前部構造の構成例を示す斜視図である。図２（Ａ）に示されるように車両の前方からバンパー１０１、左右のフロントサイドフレームエクステンション１０２，１０２、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３、ダッシュボードロア１０４、フロントフロア１０５の順で配置されている。ここで、ダッシュボードロア１０４とは、エンジンルーム１０６と乗員室１０７とを区別するものである。なお、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３は、バンパー１０１よりも強度が強いことが好ましい。センサ１２は、特に正面衝突があった場合にバンパー１０１が受ける衝撃によって発生する高周波成分を有する振動が左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３を伝達した後に、検出することができる場所に配置されるのが好ましい。

センサ１２の好ましい配置の例としては、図２（Ｂ）に示されるように、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３に伝達した高周波成分を有する振動をダッシュボードロア１０４を介してフロントフロア１０５で検出することができるようにフロントフロア１０５上にセンサ１２が配置されることが挙げられる。この場合、図２（Ａ）に示される車両の車幅方向の中心を通って車両前後方向へ延びる車幅中心線ＣＬ上にセンサ１２が配置されることで振動の振幅に基づくエネルギーの減衰がより少なくなるため、正面衝突を正確に検出することができる。また、センサ１２の好ましい配置の他の例としては、図２（Ｃ）に実線で示されるように、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３の各々とダッシュボードロア１０４の結合付近に２つセンサ１２，１２のうち対応する１つのセンサ１２が配置されることが挙げられる。または図２（Ｃ）に点線で示されるように、ダッシュボードロア１０４上であって左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３の各々の直後に２つセンサ１２，１２のうち対応する１つのセンサ１２が配置されることが挙げられる。これらの場合、車両衝突判定装置１０は左右のセンサ１２，１２の出力の差を考慮することで斜め方向からの衝突を判定することができる。

ここで、高周波振動の発生について説明する。高周波振動は、例えばバンパー１０１、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３等の硬いフレームが塑性変形を開始するときに発生する。例えば正面衝突が起きると、バンパー１０１が衝突の衝撃を受けて塑性変形を開始し、バンパー１０１の高周波振動が発生する。その後バンパー１０１は塑性変形をしていくが、塑性変形をしている間は高周波振動がほとんど発生しないため、一度高周波振動が途切れる。バンパー１０１の塑性変形が終わると、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３が塑性変形を始めるが、その左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３が塑性変形を開始するときに、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３の高周波振動が発生する。つまり、正面衝突が起きるとバンパー１０１の先端で一度高周波振動が出力され、その後左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３でもう一度高周波振動が出力されることになる。バンパー１０１から左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３までは、前後方向に距離があるため、高周波振動がバンパー１０１で発生してから、高周波振動が左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３で発生するまでの時間差は、衝突速度に基づいて変動する。

すなわち、これらの高周波振動は、衝突により車体が損壊することに基づいて生じるものである。一方、低周波振動は、衝突により車体後方へ生じる加速度（減速度）に基づいて生じるものであり、低周波振動とは車体後方へ生じる加速度（減速度）と同じものである。

ここで、車両に正面衝突が生じたときの車両衝突判定装置１０を備えるエアバッグ装置１とシートベルト装置２の動作を説明する。ここでは、図２（Ｂ）に示されるようにセンサ１２はフロントフロア１０５に配置されているものとして説明する。車両に正面衝突が生じると、まずバンパー１０１が衝撃を受ける。バンパー１０１が受けた衝撃により低周波成分の加速度及び高周波成分の振動が生じ、左右のフロントサイドフレームエクステンション１０２，１０２、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３、ダッシュボードロア１０４を介してフロントフロア１０５に伝達する。フロントフロア１０５に配置されたセンサ１２が生じた加速度から低周波成分を検出し低周波加速度信号が出力される。

演算部１４は、図８に示されるように、入力した低周波加速度信号の波形における加速度の１階積分値（速度）を縦軸に、２階積分値（移動量）を横軸に取り、速度と移動量とで定まる点をプロットしたグラフを作成する。判定部１１は、プロットすることによって得られる曲線が例えばプリテンショナ閾値（ＰＴ閾値）、例えばエアバッグ閾値（ＡＢ閾値）を超えるか否かを判定する。判定部１１が、曲線がＰＴ閾値を超えたと判定したときは、例えば図示されていないプリテンショナの作動が必要な正面衝突が生じたと判定し、入出力部１３からプリテンショナ作動信号を出力する。また、判定部１１が、曲線がＡＢ閾値を超えたと判定したときは、例えば少なくとも１つのエアバッグ２３の展開が必要な正面衝突が生じたと判定し、入出力部１３からエアバッグ作動信号を出力する。例えば図８には、高速衝突（実線）と中速衝突（破線）と低速衝突（二点鎖線）と超低速衝突（点線）の４種類の衝突が発生したときの曲線が示されている。図８には高速衝突（実線）と中速衝突（破線）と低速衝突（二点鎖線）の３種類の衝突は、プリテンショナの作動及び少なくとも１つのエアバッグ２３の展開が必要な正面衝突と判定され、超低速衝突（点線）は、プリテンショナの作動及び少なくとも１つのエアバッグ２３の展開が必要ない正面衝突であると判定された例が示されている。例えば、低速衝突とは、正面衝突であって時速２６ｋｍで壁に衝突したとき（ＦＲ２６ｋ）である。

シートベルト装置２のシートベルト制御部３０はプリテンショナ作動信号を入力すると、例えば図示されていないプリテンショナが作動し図示されていないスプールを回転させることで、図示されていないウエビングを巻取り乗員を拘束する。プリテンショナが作動した後に、トーションバー３１の一方端をロック及びＥＡプレート３２の作動がなされると、図３（Ａ）に示される点ａから点ｂまでのように、トーションバー３１及びＥＡプレート３２に設定された荷重までシートベルトに作用する荷重が上昇する。シートベルトに作用する荷重がトーションバー３１及びＥＡプレート３２に設定された荷重を超えると、トーションバー３１によるねじれ及びＥＡプレート３２でのエネルギー吸収により、図３（Ａ）に示される点ｂから点ｃまでのようにシートベルトに作用する荷重が一定に保たれる。

ここで、判定部１１が、正面衝突であると判定し、後述する衝突の厳しさのレベル（シビアリティ）が高い（Ｈｉ）と判定したときは、乗員をシートベルトによって高い拘束力で拘束するために、シートベルト制御部３０はトーションバー３１及びＥＡプレート３２の双方を作動させたままにする。一方、判定部１１が、シビアリティが一定時間内（例えば後述する少なくとも１つのインフレータ２２の１回目の点火タイミングから５［ｍｓ］以内）にＨｉであると判定しないときは、シビアリティが低い（Ｌｏｗ）と判定する。シビアリティがＬｏｗのときは、シビアリティがＨｉのときと比較して乗員を低い拘束力で拘束するために、シートベルト制御部３０はＥＡプレート３２の作動を停止させて、トーションバー３１のみが作動しシートベルトに作用する荷重を吸収する。トーションバー３１のみが作動するときは、トーションバー３１及びＥＡプレート３２の双方が作動するときと比較してシートベルトに作用する荷重が低い荷重で一定に保たれる。すなわち、図３（Ａ）における点ｃから伸びる点線で示されるシートベルトに作用する荷重は、点ｃにおけるシートベルトに作用する荷重より低い荷重で一定に保たれる。

また、エアバッグ作動信号が出力されると、エアバッグ装置１の少なくとも１つのインフレータ２２が点火し少なくとも１つのエアバッグ２３を展開させる。ここで、判定部１１が、正面衝突であると判定し、シビアリティがＨｉであると判定したときは、図３（Ｂ）に示されるＨｉの場合のインフレータ２２の点火タイミングの例のように、２つのインフレータ２２，２２が点火する。すなわち、第１回目の点火タイミングで図１に示されるインフレータ２２の１つが点火する。そして第２回目の点火タイミングで図１に示されるもう１つのインフレータ２２が点火する。シビアリティがＨｉのときは、第１回目の点火タイミングから第２回目の点火タイミングまでの時間差は例えば５［ｍｓ］である。シビアリティがＨｉのときは、２つのインフレータ２２，２２がほぼ同時に点火することで、少なくとも１つのエアバッグ２３は展開時の面圧が高く設定される。

一方、判定部１１が、シビアリティが一定時間内（例えば１回目の点火タイミングから５［ｍｓ］以内）にＨｉであると判定しないときは、シビアリティがＬｏｗであると判定し、図３（Ｂ）に示されるＬｏｗ１又はＬｏｗ２の点火タイミングで２つのインフレータ２２，２２又は１つのインフレータ２２のみが点火する。Ｌｏｗ１の点火タイミングで２つのインフレータ２２，２２が点火するときは、第１回目の点火タイミングで図１に示されるインフレータ２２の１つが点火し、第２回目の点火タイミングで図１に示されるもう１つのインフレータ２２が点火する。Ｌｏｗ１のときは、第１回目の点火タイミングから第２回目の点火タイミングまでの時間差は例えば４０［ｍｓ］である。また、Ｌｏｗ２の点火タイミングで１つのインフレータ２２のみが点火するときは、図３（Ｂ）に示されるＬｏｗ２のように第１回目の点火タイミングで図１に示される１つのインフレータ２２が点火する。シビアリティがＬｏｗのときは、２つのインフレータ２２，２２を間隔を空けて点火又は１つのインフレータ２２のみを点火するので、シビアリティがＨｉのときと比較して少なくとも１つのエアバッグ２３は展開時の面圧が低く設定される。ここで、Ｌｏｗ１の点火タイミングのときはＬｏｗ２の点火タイミングと比較して、少なくとも１つのエアバッグ２３は展開している時間が長く設定される。

上述したように、判定部１１は、図３（Ｂ）に示されるＨｉの場合のインフレータ２２の点火タイミングにおける第２回目の点火タイミングまでに、シビアリティがＨｉである旨の判定を行わなくてはならない。よって、以下に示される２．シビアリティ判定方法では、車両の衝突が発生してから、例えば第１回目のインフレータの点火後５［ｍｓ］が経過する前に、判定部１１が、シビアリティがＨｉであるか否かの判定ができるように閾値が設定されている必要がある。

２．シビアリティ判定方法
２−１．第１のアルゴリズム
図４を用いてシビアリティを判定する第１のアルゴリズムを説明する。第１のアルゴリズムは、センサ１２が検出した車両の少なくとも１つの方向、例えば車両の後方向の振動又は加速度についての高周波加速度信号の波形における振動の振幅に基づくエネルギー又はエネルギーに相関する物理量と、車両の後方向の振動又は加速度についての低周波加速度信号の波形における加速度の積分値とに基づいてシビアリティが判定されるアルゴリズムである。高周波側の周波数成分に基づくエネルギーとは、高周波加速度信号の波形における振動の振幅の２乗を、積分した値である。また、高周波側の周波数成分の振幅に基づくエネルギーに相関する物理量とは、エネルギーが変化するとそれに関係して変化する物理量であり、例えば高周波加速度信号の波形における振動の振幅の絶対値を積分した値、エネルギーをｎ乗した値、高周波加速度信号の波形における振動の振幅の絶対値又はエネルギーにｎを積算及び／又は加算した値等である。ここで、ｎは定数である。また、低周波加速度信号の波形における加速度を積分した値は１階積分値（速度）でもよく２階積分値（移動量）でもよい。なお、上述したエネルギー、エネルギーに相関する物理量、加速度の絶対値は演算部１４で演算される。

図４には演算部１４により作成される、横軸に移動量、縦軸にエネルギーを取ったグラフが示されている。図４に示される４つの曲線は例えば高速衝突（実線）と中速衝突（破線）と低速衝突（二点鎖線）と超低速衝突（点線）の４種類の衝突における移動量とエネルギーとで定まる点を演算部１４がプロットすることにより得られた曲線である。各々の曲線は、エネルギーの値が突出するタイミングが２回ある。正面衝突が生じた際に衝突の衝撃が車体のバンパー（Ｂｕｍｐｅｒ）１０１に入力したときが、１回目のエネルギー値が突出するタイミングであり、その衝突の衝撃が車体の左右のフロントサイドフレーム（Ｓ／ＦＲＭ）１０３，１０３に入力したときが、２回目のエネルギー値が突出するタイミングである。これは上述したとおりに、硬いフレームであるバンパー１０１、左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３が塑性変形を開始するときに高周波振動が生じるからである。

図４に示される例によると、高速衝突（実線）、中速衝突（破線）、低速衝突（二点鎖線）、超低速衝突（点線）の何れもが、正面衝突が起きてすぐ（移動量が小さいとき）にエネルギーの値が突出する１回目のタイミングがきている。一方、エネルギーの値が突出する２回目のタイミングは、高速衝突（実線）が最も早く（移動量が小さく）、低速衝突（二点鎖線）が最も遅い（移動量が大きい）。これは、衝突する速さが速い方が衝突の対象物がバンパー１０１に当たってから左右のフロントサイドフレーム１０３，１０３に当たるまでの時間が短いためである。また、エネルギーの値は、高速衝突（実線）が最も高く、低速衝突（二点鎖線）が最も低い。これは、衝突により入力するエネルギー密度が衝突の速度に依存するためである。

第１のアルゴリズムでは、閾値を２回超えたらシビアリティがＨｉであると判定され、閾値を１回だけ超える又は１回も超えないとシビアリティがＬｏｗであると判定される。ここで、閾値を２回超えるとは、曲線が一度図４に示される網掛けされている領域（Ｈｉの領域）に入り、その後網掛けされていない領域（Ｌｏｗの領域）に入り、再度Ｈｉの領域に入ることをいう。図４に示される例においては、高速衝突（実線）と中速衝突（破線）がシビアリティＨｉと判定され、低速衝突（二点鎖線）がシビアリティＬｏｗと判定される。例えば、低速衝突（二点鎖線）は、正面衝突であって時速２６ｋｍで壁に衝突したとき（ＦＲ２６ｋ）である。また、超低速衝突（点線）は、シビアリティＬｏｗと判定されるが、図８に示される例にて、プリテンショナの作動及び少なくとも１つのエアバッグ２３の展開が必要ない正面衝突であると判定されているので、プリテンショナの作動及び少なくとも１つのエアバッグ２３の展開がされることはない。

２−２．第２のアルゴリズム
図５を用いてシビアリティを判定する第２のアルゴリズムを説明する。第２のアルゴリズムは第１のアルゴリズムと閾値の設定が異なるだけで、それ以外は第１のアルゴリズムと同じである。すなわち、第２のアルゴリズムでは第１のアルゴリズムにおけるエネルギーの値が突出する２回目のタイミングのみを用いてシビアリティが判定される。

第２のアルゴリズムでは、閾値を１回超えたらシビアリティがＨｉであると判定され、閾値を１回も超えないとシビアリティがＬｏｗであると判定される。すなわち曲線が一度図５に示されるＨｉの領域に入ったときにシビアリティがＨｉであると判定される。図５に示される例においては、高速衝突（実線）と中速衝突（破線）がシビアリティＨｉと判定され、低速衝突（二点鎖線）がシビアリティＬｏｗと判定される。第１のアルゴリズムと比較して、判定部１１は閾値を超えた回数を１回だけ計測すればよいため、判定部１１の負担を減らすことができる。

２−３．第３のアルゴリズム
図６を用いてシビアリティを判定する第３のアルゴリズムを説明する。第３のアルゴリズムは、センサ１２が検出した車両の後方向の振動又は加速度についての高周波加速度信号の波形における振動の振幅に基づくエネルギーと現在の時刻とに基づいてシビアリティが判定されるアルゴリズムである。

図６には演算部１４により作成される、横軸に時間、縦軸にエネルギーを取ったグラフが示されている。第１のアルゴリズム及び第２のアルゴリズムと同様に、正面衝突が生じた際に衝突の衝撃が車体のバンパー（Ｂｕｍｐｅｒ）１０１に入力したとき（１回目）と、左右のフロントサイドフレーム（Ｓ／ＦＲＭ）１０３，１０３に入力したとき（２回目）に、エネルギーの値が突出している。ここで、所定の閾値を１回目に超えた時刻をＴ１とし、２回目に超えた時刻をＴ２とする。好ましくは、２回目に閾値を超えた時刻Ｔ２から１回目に閾値を超えた時刻Ｔ１を引いた時間が所定の時間Ｔより小さいときにシビアリティがＨｉであると判定される。すなわち、第３のアルゴリズムではＴ２−Ｔ１＜Ｔの関係が成立するときに、シビアリティがＨｉであると判定される。

第３のアルゴリズムは、演算する値が縦軸であるエネルギーのみなので、第１及び第２のアルゴリズムと比較して演算部１４の負担を少なくすることができる。その一方で、横軸が時間なので閾値の高さを一定に設定する必要があり、第１及び第２のアルゴリズムと比較して閾値の設定の自由度が低い。

第１から第３のアルゴリズムの説明においては、エネルギーを用いた例を説明したが、エネルギーの代わりにエネルギーに相関させる物理量を用いてもよい。また、第１及び第２のアルゴリズムの説明においては、移動量を用いた例を説明したが、移動量の代わりに速度を用いてもよい。

シビアリティの判定には、第１のアルゴリズムから第３のアルゴリズムのいずれか１つのアルゴリズムのみを採用してもよく、全てのアルゴリズムを平行して採用してもよい。全てのアルゴリズムを平行して採用するときは、いずれか１つのアルゴリズムにおいてシビアリティがＨｉであると判定したときに、インフレータ２２，２２及びシートベルト制御部３０をシビアリティがＨｉのときの制御をするのが好ましい。

本実施形態においては、第１から第３までの３つのアルゴリズムが説明されたが、これらに限らず、同様にセンサの出力に基づいてシビアリティの判定ができるアルゴリズムがあればシビアリティの判定に採用してもよい。例えば、正面衝突であって時速２６ｋｍで壁に衝突したとき（ＦＲ２６ｋ）に、判定部１１がシビアリティＬｏｗと判定することができるアルゴリズムが採用されるのが好ましい。

また、本実施形態において、積分値は、例えば微小時間（例えば１０［ｍｓ］）等の一定区間を設定して定積分した区間積分値であってもよく、衝突が始まった時刻を時刻０として、時刻０から現在の時刻までを定積分した全区間積分値であってもよい。

３．変形例
本実施形態においては、１つのセンサ１２で高周波側の周波数帯における物理量の変化及び低周波側の周波数帯における物理量の変化を検出しているが、低周波側の周波数帯における物理量の変化のみを検出するセンサ１２とは異なる他のセンサをさらに設けてもよい。この場合は、センサ１２は例えば高周波側の周波数帯における物理量の変化のみを検知するものでもよいし、例えばＨＰＦを設けて高周波加速度信号のみを出力してもよい。また、低周波側の周波数帯における物理量の変化のみを検出する他のセンサは、例えば低周波側の周波数帯における物理量の変化のみを検出するものでもよいし、例えばＬＰＦを設けて低周波加速度信号のみを出力してもよい。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１・・・エアバッグ装置、２・・・シートベルト装置、１０・・・車両衝突判定装置、１１・・・判定部、１２・・・センサ、１３・・・入出力部、１４・・・演算部、２２・・・インフレータ、２３・・・エアバッグ、３０・・・シートベルト制御部、３１・・・トーションバー、３２・・・ＥＡプレート、１０１・・・バンパー、１０２・・・フロントサイドフレームエクステンション、１０３・・・フロントサイドフレーム、１０４・・・ダッシュボードロア、１０５・・・フロントフロア。

Claims (13)

1. 車両に設けられたセンサと、
   前記センサの出力に基づき前記車両の正面衝突の厳しさを判定する判定部と、
   を備え、
   前記センサの前記出力は、少なくとも１つの方向の加速度を有し、
   前記加速度は、音響周波数のうちの少なくとも高周波側の周波数成分を含み、
   前記判定部は、前記音響周波数のうちの低周波側の周波数成分ではなく、前記高周波側の前記周波数成分を有する前記加速度を表す波形における振動の振幅に基づくエネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量を用いて前記正面衝突の前記厳しさを判定し、判定した前記厳しさに基づいて、少なくとも１つの乗員保護装置が作動するときに前記少なくとも１つの乗員保護装置によって生成される複数の保護力のうち対応する１つの保護力を決定する車両衝突判定装置。
2. 前記判定部は、前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と前記車両の前記後方向の前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の積分値とを用いて、前記正面衝突の前記厳しさを判定する、請求項１に記載の車両衝突判定装置。
3. 前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と前記積分値とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が、閾値を所定回だけ超える時に、前記判定部は、前記正面衝突の前記厳しさのレベルが高いと判定する、請求項２に記載の車両衝突判定装置。
4. 前記所定回は、１回である、請求項３に記載の車両衝突判定装置。
5. 前記判定部は、前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の１階積分値と前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の２階積分値とを用いて、前記車両の正面衝突が発生したか否かを判定する、請求項２乃至４の何れか１項に記載の車両衝突判定装置。
6. 前記判定部は、前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と現在の時刻とに基づき前記正面衝突の前記厳しさを判定する、請求項１に記載の車両衝突判定装置。
7. 前記エネルギー又は前記エネルギーに相関する物理量と前記現在の時刻とで定まる点をプロットすることによって得られる曲線が、閾値を所定回だけ超える時に、前記判定部は、前記正面衝突の前記厳しさのレベルが高いと判定する、請求項６に記載の車両衝突判定装置。
8. 前記所定回は、２回である、請求項７に記載の車両衝突判定装置。
9. 前記判定部は、前記車両の前記後方向の前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の１階積分値と前記車両の後方向の前記低周波側の前記周波数成分を有する前記加速度の２階積分値とを用いて、前記車両の正面衝突が発生したか否かを判定する、請求項６乃至８の何れか１項に記載の車両衝突判定装置。
10. 前記少なくとも１つの方向は、前記後方向を含む、請求項５又は９に記載の車両衝突判定装置。
11. 前記センサは、前記車両の中心線上に配置される、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の車両衝突判定装置。
12. 前記複数の保護力のうち対応する１つの保護力は、複数の拘束力のうちの１つの対応する拘束力であり、
    前記少なくとも１つの乗員保護装置はシートベルト装置を有し、
    前記１つの対応する拘束力は、前記正面衝突が発生した後に前記車両の設けられた前記シートベルト装置が乗員を拘束している間に発生する、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の車両衝突判定装置。
13. 前記少なくとも１つの乗員保護装置はエアバッグ装置を有し、
    前記複数の保護力のうち対応する１つの保護力は、複数の面圧のうちの１つの対応する面圧であり、
    前記１つの対応する面圧は、前記正面衝突が発生した後に前記車両に設けられた前記エアバッグ装置の少なくとも１つのエアバッグが展開している間に発生する、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の車両衝突判定装置。

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