JP2017202704A - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突検知および車両へ衝突物が接近したことの検出を精度よく行うことができる車両用衝突検知装置の提供。
【解決手段】車両のバンパーカバーの裏面には、衝突検知センサ３が取り付けられている。衝突検知センサ３の後方には、ミリ波レーダ装置が配置されている。衝突検知センサ３は、ピエゾフィルム３１とピエゾフィルム３１を挟んだ一対のセンサ電極３２とにより形成されている。衝突検知センサ３上において、ミリ波レーダ装置からのミリ波の通過範囲にあるセンサ電極３２は取り除かれ、空間部３２ａが形成されている。空間部３２ａには、複数の長尺状の短冊状電極３２ｂが形成されており、短冊状電極３２ｂはミリ波の偏波方向と直交する方向に延びている。短冊状電極３２ｂの各々の幅寸法Ｄｅｌは、ミリ波の波長λ以下に設定されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両への歩行者等の衝突を検出する車両用衝突検知装置に関する。

車両の前方部に取り付けられた衝突検知センサと、同様に車両の前方部に設けられた衝突予知センサとを備えた車両用衝突検知装置に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。当該車両用衝突検知装置においては、衝突検知センサにより衝突が検知された場合には、車両に搭載された種々の歩行者保護装置が作動される。また、衝突予知センサによって歩行者等の衝突を予知した際には、車両前方部に設けられた下脚サポートを作動させて、歩行者を車両のボンネット上に乗せて衝突を回避している。

特開２００４−１７８１２号公報

ところで、上述した従来技術による車両用衝突検知装置においては、衝突予知センサとして、車両の前方にミリ波を送出するミリ波レーダ装置を使用している。一方、衝突検知センサとしては、一対の電極によって挟まれた圧電フィルムを適用することが可能である。ところが、車両において、バンパーカバーに取り付けられた衝突検知センサの後方にミリ波レーダ装置を配置した場合、送出されたミリ波が誘電率の大きい電極により反射され、車両の前方にある障害物に到達しないという問題があった。これにより、車両において衝突の発生の予知が不十分になる恐れがあった。
ここで、衝突検知センサは、バンパーカバーに対するあらゆる方向からの衝突を検知するために、バンパーカバー上において、できるだけ広範囲に設けられていることが望ましい。そのため、衝突検知センサに対してミリ波レーダ装置の位置を上下または左右にずらすことで、衝突検知センサの後方に位置しないようにすることは困難であった。また、バンパーカバーの構成上、衝突検知センサよりも前方にミリ波レーダ装置を配置することにも困難をともなった。

これに対し、衝突検知センサにおいて、ミリ波レーダ装置からのミリ波が通過する部位の電極を全部取り除いて、ミリ波を透過させるという方法が考えられる。しかしながら、この方法を採用した車両において、電極が一切除去された部位に衝突が発生した場合、衝突検知センサによる衝突検知の精度が低下するという問題が発生する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の衝突検知および車両へ衝突物が接近したことの検出を精度よく行うことができる車両用衝突検知装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る車両用衝突検知装置の発明は、圧電フィルムを挟んだ一対のセンサ電極を有し、車両の前方部に設けられたバンパーカバーの内側面に取り付けられ、バンパーカバーとともに変形することによって、センサ電極間に所定の出力電圧を発生する衝突検知センサと、センサ電極と接続され、衝突検知センサによって発生されたバンパーカバーの変形量に応じた出力電圧に基づいて、バンパーカバーにおいて、衝突物を保護する保護装置の作動を必要とする衝突が発生したことを検出する衝突判定部と、衝突検知センサの後方に設けられ、車両の前方に向けてミリ波を送出するとともに、衝突物に反射した反射波を受信するミリ波レーダ装置と、ミリ波レーダ装置と接続され、ミリ波に対する反射波の反射時間に基づいて、衝突物の接近を検出する衝突予想部と、を備えた車両用衝突検知装置であって、衝突検知センサの少なくとも一部には、双方のセンサ電極が取り除かれた空間部が形成され、空間部には、ミリ波の偏波方向と直交する方向に互いに平行に延び、それぞれ衝突判定部に接続された複数の長尺状の短冊状電極が形成され、隣り合った短冊状電極同士の間にはそれぞれスリットが設けられており、短冊状電極の各々の幅寸法はミリ波の波長以下としている。

この構成によれば、空間部において、短冊状電極がミリ波の偏波方向と直交した方向に延びており、隣り合った短冊状電極同士の間にはそれぞれスリットが設けられ、短冊状電極の各々の幅寸法がミリ波の波長以下に形成されている。これにより、ミリ波がセンサ電極により妨げられることがなく空間部を透過できるため、車両において、衝突物の接近を精度よく検出することができる。
また、空間部に複数の短冊状電極が形成されていることにより、空間部に衝突が発生した場合にも、圧電フィルムを挟んだ一対の短冊状電極間に発生した出力電圧に基づいて、衝突が発生したことを検出することができる。
尚、本発明による車両用衝突検知装置は、歩行者衝突のみではなく、自転車、ベビーカーといった保護装置を作動させる必要のあるすべての衝突検知を対象としている。

本発明の実施形態１による歩行者保護システムが取り付けられた車両の平面図 図１のII−II断面図 図２に示した衝突検知センサの拡大断面図 歩行者保護システムの構成を示したブロック図 ピエゾフィルムを挟持するセンサ電極を車両後方から視た場合の正面図 実施形態２によるセンサ電極を車両後方から視た場合の正面図

＜実施形態１の構成＞
図１乃至図５に基づき、本発明の実施形態１による歩行者保護システム１（車両用衝突検知装置に該当する）について説明する。尚、図１乃至図３および図５において方向を示す表示は、車両ＶＥにおける方向を表しており、例えば、「前」という表示は、矢印の方向が車両ＶＥの前方に該当していることを示している。また、以下、車両ＶＥに対する歩行者の衝突を中心に説明しているが、本発明による車両用衝突検知装置は、歩行者衝突のみではなく、歩行者保護装置７を作動させる必要のあるすべての衝突検知を対象としている。

（歩行者保護システムの全体構成）
図１に示したように、車両ＶＥの前端部には、バンパーカバー２が取り付けられている。バンパーカバー２は合成樹脂材料にて形成されており、車両ＶＥにおいて左右方向に延びている。バンパーカバー２は、車両ＶＥの前方部における意匠面を成している。図１および図２に示したように、バンパーカバー２の後面である裏面２ａには、衝突検知センサ３が接着剤等によって取り付けられている。裏面２ａは、内側面に該当する。本実施形態による衝突検知センサ３は、バンパーカバー２の右端部から左端部に亘って形成されている。しかしながら、衝突検知センサ３は、バンパーカバー２上において衝突の検出が必要な部位のみに形成されていてもよい。

図３に示したように、衝突検知センサ３は、ピエゾフィルム３１と、ピエゾフィルム３１を挟んだ一対のセンサ電極３２によって形成されている。ピエゾフィルム３１は、圧電フィルムに該当する。ピエゾフィルム３１は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリペプチド、ポリ乳酸、ポリメチルグルタメート、ポリベンジルグルタメートといった圧電性高分子材料により、薄膜状に形成されている。ピエゾフィルム３１自体は公知であり、例えば、公開特許公報である特開２００４−９６９８０号公報、特開２００７−２１２４３６号公報および特開２０１３−２９３６８号公報等に開示されている。一方、各々のセンサ電極３２は、これに限定されるべきものではないが、本実施形態においては銀ペーストにより形成されている。
衝突によりバンパーカバー２が変形すると、ピエゾフィルム３１はバンパーカバー２とともに変形することにより、センサ電極３２間において、バンパーカバー２の変形量に応じた所定の出力電圧Ｖｐｚ（以下、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚと言う）を発生させる。センサ電極３２の詳細については、後述する。

車両ボデー４の前面４ａには、衝突検知センサ３の後方に位置するように、複数のミリ波レーダ装置５が取り付けられている。本実施形態によるミリ波レーダ装置５は、車両ボデー４の左右中央部４ＣＣ、右コーナー部４ＲＣおよび左コーナー部４ＬＣにそれぞれ一つずつ取り付けられている。ミリ波レーダ装置５は、車両ボデー４のどの部位に取り付けられていてもよい。また、取り付けられるミリ波レーダ装置５の数は、１つ以上であればいくつであってもよい。図２に示すように、ミリ波レーダ装置５は、車両ＶＥの前方に向けてミリ波を送出するとともに、歩行者等である前方障害物ＯＢに反射した反射波を受信している。尚、前方障害物ＯＢは衝突物に該当する。

車両ＶＥに設けられた速度センサ６（図１示）は、車両ＶＥの図示しない車輪またはトランスミッション等に取り付けられ、車両ＶＥの走行速度を検出している。
歩行者保護装置７は、カウルエアバッグ装置、ポップアップフード等を含んでいる。歩行者保護装置７は、フロントバンパー２に歩行者等が衝突した際に作動して、歩行者等を保護する。尚、歩行者保護装置７は保護装置に該当する。

（歩行者保護ＥＣＵの構成）
車両ＶＥにおいて、図示しない運転席前側のフロアトンネル上には、歩行者保護ＥＣＵ８が取り付けられている。歩行者保護ＥＣＵ８は、図示しない入出力装置、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により形成された制御装置である。図１に示したように、歩行者保護ＥＣＵ８には、上述した衝突検知センサ３、ミリ波レーダ装置５、速度センサ６および歩行者保護装置７が接続されている。
図４に示したように、歩行者保護ＥＣＵ８は、衝突判定部８１、車速判定部８２、衝突予想部８３、第１ＡＮＤ回路８４、第２ＡＮＤ回路８５、保護装置ドライバー８６およびブレーキドライバー８７を含んでいる。

衝突判定部８１は、衝突検知センサ３のセンサ電極３２に接続されている。衝突判定部８１は、衝突検知センサ３から入力されたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを、所定の電圧閾値Ｖｔｈと比較する。衝突判定部８１は、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが電圧閾値Ｖｔｈ以上の場合、バンパーカバー２に歩行者保護装置７の作動を必要とする衝突が発生したことを検出し、ハイ（Ｈ）信号を出力する。

車速判定部８２は、速度センサ６に接続されている。車速判定部８２は、速度センサ６による車速検出値Ｓｄｅｔが、所定の第１車速閾値Ｓｔｈ１以上であり、かつ、第１車速閾値Ｓｔｈ１よりも大きい所定の第２車速閾値Ｓｔｈ２以下であるか否かを判定する。車速判定部８２は、車速検出値Ｓｄｅｔが、第１車速閾値Ｓｔｈ１以上であり、かつ、第２車速閾値Ｓｔｈ２以下である場合に、Ｈ信号を出力する。

衝突予想部８３は、ミリ波レーダ装置５に接続されている。衝突予想部８３は、ミリ波レーダ装置５から前方に送出されたミリ波に対する、前方障害物ＯＢから反射した反射波の反射時間Ｔｒｅを算出している。衝突予想部８３は、算出した反射時間Ｔｒｅに基づいて、前方障害物ＯＢの接近を検出している。衝突予想部８３は、反射時間Ｔｒｅが、所定の時間閾値Ｔｔｈ以下である場合に、前方障害物ＯＢの接近を検出してＨ信号を出力する。

第１ＡＮＤ回路８４の一対の入力端は、衝突判定部８１および車速判定部８２に接続されている。第１ＡＮＤ回路８４は、衝突判定部８１においてＨ信号が出力されており、かつ、車速判定部８２においてＨ信号が出力されている場合に、Ｈ信号を出力する。
保護装置ドライバー８６は、第１ＡＮＤ回路８４の出力端および歩行者保護装置７に接続されている。保護装置ドライバー８６は、第１ＡＮＤ回路８４からＨ信号が出力されている場合に、歩行者保護装置７を作動させる。

第２ＡＮＤ回路８５の一対の入力端は、車速判定部８２および衝突予想部８３に接続されている。第２ＡＮＤ回路８５は、車速判定部８２においてＨ信号が出力されており、かつ、衝突予想部８３においてＨ信号が出力されている場合に、Ｈ信号を出力する。
ブレーキドライバー８７は、第２ＡＮＤ回路８５の出力端および車両ＶＥのブレーキ装置ＢＫに接続されている。ブレーキドライバー８７は、第２ＡＮＤ回路８５からＨ信号が出力されている場合に、ブレーキ装置ＢＫを作動させる。

（センサ電極の詳細な構成）
以下、図５に基づいて、センサ電極３２の詳細な構成について説明する。図５においては、ピエゾフィルム３１を挟んでいる一対のセンサ電極３２のうち、後方にあるセンサ電極３２のみを示している。一対のセンサ電極３２のうち、前方にあるセンサ電極３２についても、後方から視た場合に、図５に示したセンサ電極３２と同一の位置に同一の構成を有している。図５に示したように、衝突検知センサ３の双方のセンサ電極３２には、その一部が取り除かれた空間部３２ａが形成されている。本実施形態において、空間部３２ａは矩形状に形成され、センサ電極３２の下縁部まで到達していることにより、その下端部は開放されているが、この形状に限定されるべきものではない。空間部３２ａは、センサ電極３２上において、ミリ波レーダ装置５から送出されたミリ波の通過範囲のみに形成することが望ましい。

空間部３２ａには、複数の長尺状の短冊状電極３２ｂが形成されている。短冊状電極３２ｂはセンサ電極３２と同一の材料にて形成され、ミリ波レーダ装置５から送出されるミリ波の偏波方向と直交する方向に、互いに平行に延びている。図５において、ミリ波の偏波方向は左右方向であるため、短冊状電極３２ｂは上下方向に延在している。ミリ波の偏波方向を上下方向とし、短冊状電極３２ｂが左右方向に延在するようにしてもよい。それぞれの短冊状電極３２ｂは、歩行者保護ＥＣＵ８の衝突判定部８１に接続されている。各々の短冊状電極３２ｂの幅寸法Ｄｅｌは、ミリ波レーダ装置５から送出されるミリ波の波長λ以下に設定されている。
また、空間部３２ａにおいて、左右方向に隣り合った短冊状電極３２ｂ同士の間および短冊状電極３２ｂと空間部３２ａの左右縁との間には、それぞれスリット３２ａ１が形成されている。各々のスリット３２ａ１は、センサ電極３２が形成されていない部位であって上下方向に延在しており、その幅寸法Ｄｇａは短冊状電極３２ｂの幅寸法Ｄｅｌ以上に設定されている。

＜実施形態１の作用効果＞
本実施形態によれば、センサ電極３２の空間部３２ａにおいて、短冊状電極３２ｂがミリ波の偏波方向と直交した方向に延びており、隣り合った短冊状電極３２ｂ同士の間にはそれぞれスリット３２ａ１が設けられている。そして、短冊状電極３２ｂの各々の幅寸法Ｄｅｌは、ミリ波の波長λ以下に形成されている。短冊状電極３２ｂがミリ波の偏波方向と直交した方向に延びていても、短冊状電極３２ｂの幅寸法Ｄｅｌが、ミリ波の波長λより大きい場合、ミリ波がすべて短冊状電極３２ｂに衝突して、衝突検知センサ３を透過できないことが、経験的、実験的に分かっている。したがって、短冊状電極３２ｂがミリ波の偏波方向と直交した方向に延び、かつ、その幅寸法Ｄｅｌがミリ波の波長λ以下に形成されていることにより、ミリ波がセンサ電極３２により妨げられることがなく、空間部３２ａを透過できる。このため、車両ＶＥにおいて前方障害物ＯＢの接近を精度よく検出することができる。

本発明の発明者は、ミリ波レーダ装置５から送出されたミリ波の衝突検知センサ３に対する透過率を、センサ電極３２に空間部３２ａが形成されていない場合と、センサ電極３２に短冊状電極３２ｂを含んだ空間部３２ａが形成されている場合とで比較してみた。それによると、センサ電極３２に空間部３２ａが形成されていない場合、ミリ波の送出方向に対する方位角が０°（正面）の位置において、ミリ波の衝突検知センサ３に対する透過率は１０％程度となる。これに対して、上述した本実施形態による空間部３２ａを有するセンサ電極３２の場合、ミリ波の衝突検知センサ３に対する透過率を約９０％台に維持することができた。上述したミリ波の透過率とは、ミリ波レーダ装置５から送出されたミリ波の量で、衝突検知センサ３を透過したミリ波の量を除した値（％）である。

また、本実施形態によれば、空間部３２ａに複数の短冊状電極３２ｂが形成されていることにより、空間部３２ａに衝突が発生した場合にも、ピエゾフィルム３１を挟んだ短冊状電極３２ｂ同士の間にピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが発生する。したがって、短冊状電極３２ｂ間のピエゾフィルム電圧Ｖｐｚに基づいて、空間部３２ａに衝突が発生したことを検出することができる。
また、空間部３２ａの形成により、ミリ波が衝突検知センサ３を透過できるため、衝突検知センサ３に対するミリ波レーダ装置５の配置の自由度を増大させることができる。

また、左右方向に並んだ短冊状電極３２ｂ同士の間および短冊状電極３２ｂと空間部３２ａの周縁との間に形成されたスリット３２ａ１の幅寸法Ｄｇａは、短冊状電極３２ｂの幅寸法Ｄｅｌ以上に設定されている。これにより、スリット３２ａ１を介して、衝突検知センサ３に対するミリ波の透過性能をより向上させることができ、前方障害物ＯＢの接近をより精度よく検出することができる。
また、圧電フィルムとして、ピエゾフィルム３１をバンパーカバー２に取り付けているため、バンパーカバー２の変形量に応じたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを精度よく発生させることができる。

＜実施形態２の構成＞
図６に基づき、本発明の実施形態２による衝突検知センサ３Ａについて説明する。尚、図６において方向を示す表示は、図５と同様に車両ＶＥにおける方向を表している。また、図６においては、ピエゾフィルム３１を挟んでいる一対のセンサ電極３２Ａのうち、後方にあるセンサ電極３２Ａのみを示している。一対のセンサ電極３２Ａのうち、前方にあるセンサ電極３２Ａについても、後方から視た場合に、図６に示したセンサ電極３２Ａと同一の位置に同一の構成を有している。

本実施形態において、双方のセンサ電極３２Ａは、空間部３２ａに設けられた短冊状電極３２ｂの上端部同士を互いに接続する連結電極３２ｃを有している。連結電極３２ｃは、空間部３２ａの上縁部において左右方向に直線状に延在しており、センサ電極３２と一体化している。連結電極３２ｃは、ミリ波レーダ装置５からのミリ波の通過範囲外に形成されている。連結電極３２ｃは、短冊状電極３２ｂの下端部同士を互いに接続するように、空間部３２ａの下縁部に形成されていてもよい。本実施形態による衝突検知センサ３Ａに関するその他の構成は、実施形態１による衝突検知センサ３と同様であるため、これ以上の説明は省略する。

＜実施形態２の作用効果＞
本実施形態によれば、空間部３２ａにおいて、短冊状電極３２ｂの上端部同士を互いに接続する連結電極３２ｃが形成され、連結電極３２ｃはセンサ電極３２と一体化されている。したがって、それぞれの短冊状電極３２ｂがセンサ電極３２と接続され、その検出面積を増大させることができる。衝突検知センサ３の検出感度はセンサ電極３２の面積に依存するため、これにより、空間部３２ａに衝突が発生した場合に、その衝突検知感度を向上させることができる。

また、連結電極３２ｃを介して、各々の短冊状電極３２ｂがセンサ電極３２と接続されることにより、短冊状電極３２ｂを歩行者保護ＥＣＵ８の衝突判定部８１に対して個別に接続する必要がなく、製造の容易な歩行者保護システム１にすることができる。
また、連結電極３２ｃは、ミリ波の送出範囲外に形成されている。これにより、連結電極３２ｃにより、衝突検知センサ３に対するミリ波の透過が妨げられることがなく、前方障害物ＯＢの車両ＶＥへの接近を精度よく検出することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
短冊状電極３２ｂは、ミリ波レーダ装置５から送出されるミリ波の偏波方向に対して、厳密に直交する方向に延びていなければならないわけではない。短冊状電極３２ｂは、ミリ波が衝突検知センサ３を透過できるという効果を有するのであれば、ミリ波の偏波方向に対して直交する方向から若干ずれた方向に延びていても構わない。
空間部３２ａにおいては、センサ電極３２が取り除かれたスリット３２ａ１があることにより、衝突が発生した場合の検出感度が僅かながら低下する場合がある。これに対して、ピエゾフィルム３１の厚みを増大させることによって、その衝突検出感度を補償するようにしてもよい。

図面中、１は歩行者保護システム（車両用衝突検知装置）、２はバンパーカバー、２ａは裏面（内側面）、３，３Ａは衝突検知センサ、５はミリ波レーダ装置、７は歩行者保護装置（保護装置）、３１はピエゾフィルム（圧電フィルム）、３２，３２Ａはセンサ電極、３２ａは空間部、３２ａ１はスリット、３２ｂは短冊状電極、３２ｃは連結電極、８１は衝突判定部、８３は衝突予想部、Ｄｅｌは短冊状電極の幅寸法、Ｄｇａはスリットの幅寸法、ＯＢは前方障害物（衝突物）、ＶＥは車両、Ｖｐｚはピエゾフィルム電圧（出力電圧）、λはミリ波の波長を示している。

Claims (5)

1. 圧電フィルム（３１）を挟んだ一対のセンサ電極（３２、３２Ａ）を有し、車両（ＶＥ）の前方部に設けられたバンパーカバー（２）の内側面（２ａ）に取り付けられ、該バンパーカバーとともに変形することによって、前記センサ電極間に所定の出力電圧（Ｖｐｚ）を発生する衝突検知センサ（３、３Ａ）と、
   前記センサ電極と接続され、前記衝突検知センサによって発生された前記バンパーカバーの変形量に応じた前記出力電圧に基づいて、前記バンパーカバーにおいて、衝突物（ＯＢ）を保護する保護装置（７）の作動を必要とする衝突が発生したことを検出する衝突判定部（８１）と、
   前記衝突検知センサの後方に設けられ、前記車両の前方に向けてミリ波を送出するとともに、前記衝突物に反射した反射波を受信するミリ波レーダ装置（５）と、
   前記ミリ波レーダ装置と接続され、前記ミリ波に対する前記反射波の反射時間（Ｔｒｅ）に基づいて、前記衝突物の接近を検出する衝突予想部（８３）と、
   を備えた車両用衝突検知装置（１）であって、
   前記衝突検知センサの少なくとも一部には、双方の前記センサ電極が取り除かれた空間部（３２ａ）が形成され、該空間部には、前記ミリ波の偏波方向と直交する方向に互いに平行に延び、それぞれ前記衝突判定部に接続された複数の長尺状の短冊状電極（３２ｂ）が形成され、隣り合った前記短冊状電極同士の間にはそれぞれスリット（３２ａ１）が設けられており、前記短冊状電極の各々の幅寸法（Ｄｅｌ）は前記ミリ波の波長（λ）以下である車両用衝突検知装置。
2. 各々の前記スリットの幅寸法（Ｄｇａ）は、前記短冊状電極の前記幅寸法以上である請求項１記載の車両用衝突検知装置。
3. 前記空間部において、前記短冊状電極の端部同士を接続した連結電極（３２ｃ）が形成され、前記連結電極は前記センサ電極と接続されている請求項１または２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記連結電極は、前記ミリ波の通過範囲外に形成されている請求項３記載の車両用衝突検知装置。
5. 前記圧電フィルムは、ピエゾフィルム（３１）である請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の車両用衝突検知装置。

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