JP2019191107A

JP2019191107A - 衝突検知装置

Info

Publication number: JP2019191107A
Application number: JP2018087284A
Authority: JP
Inventors: 幸宏澤田; Yukihiro Sawada; 久典三浦; Hisanori Miura; 之靖上野; Yukiyasu Ueno; 山口　敦嗣; Atsushi Yamaguchi; 敦嗣山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: JP7124423B2

Abstract

【課題】搭載自由度の高い衝突検知装置を提供する。【解決手段】衝突検知装置は、車両の加速度を検出する検出部２１を含む加速度センサ２０と、検出部２１が検出した加速度を、検出部２１の搭載された角度に基づいて、所望の座標系の加速度に変換する加速度変換部２３と、加速度変換部２３によって変換された後の加速度に基づいて衝突判定を行う衝突判定部３３を含む演算部３０と、を備える。これによれば、検出部２１の検出方向が所望の方向に対して傾斜している場合にも、所望の方向の加速度を検出することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、加速度センサを備える衝突検知装置に関するものである。

車両に搭載されるエアバッグ制御装置には、自車両が他車両や障害物等に衝突したことを検知する衝突検知装置が用いられる。衝突検知装置では、例えば加速度センサにより検出した車両の加速度に基づいて衝突が検知される（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１６００６６号公報

エアバッグが搭載される車両の種類は、普通乗用車、トラック等の大型車、二輪車など多岐に渡り、車両ごとにエアバッグ制御装置の搭載場所、搭載制約が異なる。また、今後はパーソナルモビリティの開発が進み、車両の種類が増えるだけでなく、車両の小型化も進むと予想される。そして、車両の小型化が進めばエアバッグ制御装置の搭載制約もより厳しくなる。したがって、限られたスペースの中でより自由に搭載できるエアバッグ制御装置が必要となる。

しかしながら、従来のエアバッグ制御装置では、例えば加速度センサの検出方向が車両の前後方向と一致するように加速度センサを搭載する必要があり、搭載の自由度が低い。

本発明は上記点に鑑みて、搭載自由度の高い衝突検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、衝突検知装置であって、車両の加速度を検出する検出部（２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を含む加速度センサ（２０）と、検出部が検出した加速度を、検出部の搭載された角度に基づいて、所望の座標系の加速度に変換する加速度変換部（２３、３４）と、加速度変換部によって変換された後の加速度に基づいて衝突判定を行う衝突判定部（３３）を含む演算部（３０）と、を備える。

これによれば、検出部が検出した加速度を検出部の搭載角度に基づいて所望の座標系に変換する加速度変換部を備えるため、検出部の検出方向が所望の方向に対して傾斜している場合にも、所望の方向の加速度を検出することができる。例えば、検出部を、検出方向が車両の前後方向に対して傾斜するように搭載した場合にも、車両の前後方向の加速度を検出することができる。したがって、衝突検知装置の搭載自由度を向上させることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかるエアバッグ制御装置の構成を示す図である。エアバッグ制御装置が車両に取り付けられた様子を示す斜視図である。エアバッグ制御装置の搭載角度と加速度の係数との関係を示す図である。衝突判定処理のフローチャートである。第２実施形態にかかるエアバッグ制御装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。ここでは、車両に搭載され、車両の加速度に基づいて衝突を検知し、エアバッグを作動させるエアバッグ制御装置に対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。図１、図２に示すように、本実施形態のエアバッグ制御装置１０は、加速度センサ２０と、演算部３０と、ケース４０とを備えている。加速度センサ２０および演算部３０は、ケース４０の内部に配置されている。

図１に示すように、加速度センサ２０は、検出部２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、加速度変換部２３と、通信部２４とを備えている。検出部２１は、車両の加速度を検出するものである。検出部２１は、例えば、半導体基板から製造され、可動部と、固定部と、可動部および固定部に配置された２つの電極とを備え、可動部が変位したときの電極間の静電容量の変化に基づいて加速度を検出する。検出部２１は、検出した加速度に応じた信号をＡ／Ｄ変換部２２に出力する。

図２に示すように、本実施形態では、検出部２１が３つ配置されている。３つの検出部２１をそれぞれ検出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃとする。検出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、互いに垂直な３方向の加速度を検出するように配置されている。なお、図１では加速度センサ２０が備える３つの検出部２１のうち１つのみを図示しているが、他の２つの検出部２１からも加速度に応じた信号がＡ／Ｄ変換部２２に出力される。

図２に示すように、ケース４０は、ねじ穴が形成された凸部４１を備えており、このねじ穴を通る図示しないねじによって、車両の取付面１００に固定されている。検出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの検出方向は、各検出部２１の搭載された角度によっては車両の前後方向、左右方向、上下方向に対して傾斜する。傾斜角度は、本実施形態では後述する角度設定部３２に記憶されている。

Ａ／Ｄ変換部２２は、検出部２１から入力された信号をＡ／Ｄ変換して加速度変換部２３に出力するものである。また、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部２２は、加速度検出の分解能を設定する。具体的には、３方向の加速度のうち、後述する数式１〜３における係数が所定の閾値よりも大きいものについては、係数が閾値以下のものに比べて分解能を大きくする。Ａ／Ｄ変換部２２は、分解能設定部に相当する。

加速度変換部２３は、検出部２１が検出した加速度を、車両の前後方向、左右方向、上下方向の加速度に変換するものである。通信部２４は演算部３０との通信を行うものであり、加速度変換部２３には、通信部２４を介して、演算部３０から車両の前後、左右、上下方向に対する各検出部２１の検出方向の傾斜角度が入力される。加速度変換部２３は、この角度を用いて加速度の変換を行い、加速度変換部２３が変換した加速度は、通信部２４を介して演算部３０に入力される。加速度の変換方法の詳細については後述する。

演算部３０は、加速度センサ２０と共に１つの基板上に配置されたＣＰＵで構成されている。図１に示すように、演算部３０は、通信部３１と、角度設定部３２と、衝突判定部３３とを備えている。

通信部３１は、通信部２４との通信を行うものである。前述したように、角度設定部３２には車両の前後方向等に対する加速度の検出方向の傾斜角度が記憶されており、この傾斜角度は、通信部３１および通信部２４を介して加速度変換部２３に入力される。

衝突判定部３３は、加速度変換部２３から通信部２４および通信部３１を介して入力された加速度に基づいて衝突判定を行い、判定結果に応じて図示しないエアバッグを作動させるものである。

加速度の変換方法について説明する。本実施形態では、回転による座標変換を用いて加速度を変換する。直交座標系であるｘ_０ｙ_０ｚ_０座標系をｚ_０軸まわりに回転角γで回転させた座標系をｘ_１ｙ_１ｚ_１座標系とし、ｘ_１ｙ_１ｚ_１座標系をｙ_１軸まわりに回転角βで回転させた座標系をｘ_２ｙ_２ｚ_２座標系とする。また、ｘ_２ｙ_２ｚ_２座標系をｘ_２軸まわりに回転角αで回転させた座標系をｘ_３ｙ_３ｚ_３座標系とすると、ｘ_０ｙ_０ｚ_０座標系での座標と、ｘ_３ｙ_３ｚ_３座標系での座標との関係は、公知の方法で求められる。

ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０方向をそれぞれ車両の前後、左右、上下方向とし、ｘ_３、ｙ_３、ｚ_３方向をそれぞれ検出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの検出方向とすると、α、β、γは、各検出部２１の車両への搭載角度によって定まる。具体的には、α、β、γは、角度設定部３２が記憶した車両の前後、左右、上下方向に対する各検出部２１の検出方向の傾斜角度となる。そして、車両の前後、左右、上下方向の加速度をａ_ｘ０、ａ_ｙ０、ａ_ｚ０とし、各検出部２１が検出した加速度をａ_ｘ３、ａ_ｙ３、ａ_ｚ３とすると、加速度ａ_ｘ０等と加速度ａ_ｘ３等との関係は、数式１〜３で表される。

（数１）
ａ_ｘ０＝ａ_ｘ３ｃｏｓβｃｏｓγ＋ａ_ｙ３（ｓｉｎαｓｉｎβｃｏｓγ−ｃｏｓαｓｉｎγ）＋ａ_ｚ３（ｃｏｓαｓｉｎβｃｏｓγ＋ｓｉｎαｓｉｎγ）
（数２）
ａ_ｙ０＝ａ_ｘ３ｃｏｓβｓｉｎγ＋ａ_ｙ３（ｓｉｎαｓｉｎβｓｉｎγ＋ｃｏｓαｃｏｓγ）＋ａ_ｚ３（ｃｏｓαｓｉｎβｓｉｎγ−ｓｉｎαｃｏｓγ）
（数３）
ａ_ｚ０＝−ａ_ｘ３ｓｉｎβ＋ａ_ｙ３ｓｉｎαｃｏｓβ＋ａ_ｚ３ｃｏｓαｃｏｓβ
加速度変換部２３は、角度設定部３２から入力されたα、β、γと、検出部２１が検出した加速度ａ_ｘ３、ａ_ｙ３、ａ_ｚ３とをこれらの式に代入して、車両の前後、左右、上下方向の加速度ａ_ｘ０、ａ_ｙ０、ａ_ｚ０を算出する。

なお、本実施形態のＡ／Ｄ変換部２２は、数式１〜３における各係数の大きさに応じて、加速度検出の分解能を設定する。具体的には、ａ_ｘ３、ａ_ｙ３、ａ_ｚ３のうち、係数の絶対値が所定の閾値よりも大きいものについては、加速度の絶対値への寄与が大きいので、加速度検出の分解能を大きくして誤差を小さくする。また、係数の絶対値が閾値以下のものについては、通信や演算処理にかかる時間を短縮するために、加速度検出の分解能を小さくする。

例えば閾値を０．５とすると、γ＝３０°のとき、図３（ａ）の斜線で示す領域においては、ａ_ｘ０の式におけるａ_ｘ３の係数ｃｏｓβｃｏｓγの絶対値が０．５よりも大きくなる。また、図３（ｂ）、図３（ｃ）の斜線で示す領域においては、それぞれ、ａ_ｘ０の式におけるａ_ｙ３の係数ｓｉｎαｓｉｎβｃｏｓγ−ｃｏｓαｓｉｎγの絶対値、ａ_ｚ３の係数ｃｏｓαｓｉｎβｃｏｓγ＋ｓｉｎαｓｉｎγの絶対値が、０．５よりも大きくなる。

Ａ／Ｄ変換部２２は、例えばα＝４５°、β＝３０°、γ＝３０°の場合には、ａ_ｘ３およびａ_ｚ３の係数の絶対値が０．５よりも大きく、ａ_ｙ３の係数の絶対値が０．５以下となるため、ａ_ｘ３およびａ_ｚ３の検出の分解能を所定の基準値よりも大きくし、ａ_ｙ３の検出の分解能を基準値以下とする。また、Ａ／Ｄ変換部２２は、例えばα＝７５°、β＝６０°、γ＝３０°の場合には、ａ_ｙ３およびａ_ｚ３の係数の絶対値が０．５よりも大きく、ａ_ｘ３の係数の絶対値が０．５以下となるため、ａ_ｙ３およびａ_ｚ３の検出の分解能を所定の基準値よりも大きくし、ａ_ｘ３の検出の分解能を基準値以下とする。

エアバッグ制御装置１０では、電源がオンされると、Ａ／Ｄ変換部２２および加速度変換部２３の設定の初期化が行われる。具体的には、角度設定部３２に記憶された傾斜角度が通信部３１、通信部２４を介して加速度変換部２３に入力され、加速度変換部２３は、この傾斜角度を用いて数式１〜３の各係数を算出し、記憶する。また、加速度変換部２３が算出した係数はＡ／Ｄ変換部２２に入力され、Ａ／Ｄ変換部２２において分解能の設定が行われる。

初期化が終了すると、エアバッグ制御装置１０は、車両の走行中、図４に示す衝突判定処理を繰り返し実行する。ステップＳ１では、エアバッグ制御装置１０は、加速度のデータを取得する。具体的には、各検出部２１が加速度を検出し、検出した加速度に応じたアナログ信号を出力する。そして、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換部２２がデジタル信号に変換し、加速度変換部２３に出力する。Ａ／Ｄ変換の分解能は、エアバッグ制御装置１０の初期化時に設定された分解能とされる。

エアバッグ制御装置１０はステップＳ１からステップＳ２に進み、加速度のデータを車両の前後、左右、上下方向の加速度に変換する。具体的には、加速度変換部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された加速度を、初期化時に設定された係数を用いて、数式１〜３により変換する。

エアバッグ制御装置１０はステップＳ２からステップＳ３に進む。ステップＳ３では、衝突判定部３３はステップＳ２にて算出された加速度が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。例えば、衝突判定部３３は、加速度の絶対値（ａ_ｘ０ ^２＋ａ_ｙ０ ^２＋ａ_ｚ０ ^２）^１／２を閾値と比較する。

エアバッグ制御装置１０は、衝突判定部３３によって加速度が閾値よりも大きいと判定されるとステップＳ４に進み、加速度が閾値よりも大きくないと判定されるとステップＳ５に進む。ステップＳ４では、衝突判定部３３は、衝突判定をＯＮにして、衝突判定処理を終了する。ステップＳ５では、衝突判定部３３は、衝突判定をＯＦＦにして、衝突判定処理を終了する。衝突判定をＯＮにすることにより、図示しないエアバッグが作動し、車両の乗員の保護が図られる。

以上説明したように、本実施形態では、検出部２１が検出した加速度を、検出部２１の搭載角度に基づいて車両の前後、左右、上下方向の加速度に変換するため、エアバッグ制御装置１０を自由な角度で車両に搭載することができる。これにより、ケース４０等の設計を変更せずにエアバッグ制御装置１０を多様な車種や車両内の部位に搭載し、所望の方向の加速度を検出することが可能となる。したがって、ケース４０を車両ごとに開発することが不要となり、製造コストを低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して加速度センサ２０および演算部３０の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、本実施形態の加速度センサ２０は加速度変換部２３を備えず、Ａ／Ｄ変換部２２の出力が通信部２４を介して演算部３０に入力される。演算部３０は変換部３４を備えており、変換部３４は角度設定部３２から入力された傾斜角度を用いて数式１〜３の各係数を算出し、各係数の絶対値に応じて分解能を設定する。変換部３４は、分解能設定部に相当する。変換部３４が設定した分解能は通信部３１、通信部２４を介してＡ／Ｄ変換部２２に入力され、Ａ／Ｄ変換部２２は入力された分解能でＡ／Ｄ変換を行う。

また、変換部３４は算出した各係数を用いて、加速度センサ２０から入力された加速度を変換する。変換部３４は、加速度変換部に相当する。衝突判定部３３は、変換部３４が変換した加速度に基づいてステップＳ３の判定を行い、判定結果に応じて衝突判定をＯＮにする。

このように、演算部３０において加速度の変換と分解能の設定を行う本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態において、演算部３０が変換部３４を備え、変換部３４で分解能を設定してもよい。また、上記第２実施形態において、Ａ／Ｄ変換部２２で分解能を設定してもよい。

また、上記第１実施形態では、加速度センサ２０を３軸の加速度センサとしたが、１軸の加速度センサ２０を３つ配置することで、異なる３つの方向の加速度を検出可能な構成としてもよい。また、１軸の加速度センサ２０と２軸の加速度センサ２０とを配置してもよい。また、上記第１実施形態では検出部２１が検出した加速度を車両の前後、左右、上下方向の加速度に変換したが、他の所望の方向の加速度に変換してもよい。

また、上記第１実施形態では、車両の前後、左右、上下方向に対する検出方向の傾斜角度があらかじめ角度設定部３２に記憶されているが、この傾斜角度をエアバッグ制御装置１０の内部または外部に備えられた図示しない角度センサによって検出してもよい。また、本発明をエアバッグ制御装置以外の装置に適用してもよい。

２０加速度センサ
２１検出部
２３加速度変換部
３０演算部
３３衝突判定部
３４変換部

Claims

衝突検知装置であって、
車両の加速度を検出する検出部（２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を含む加速度センサ（２０）と、
前記検出部が検出した加速度を、前記検出部の搭載された角度に基づいて、所望の座標系の加速度に変換する加速度変換部（２３、３４）と、
前記加速度変換部によって変換された後の加速度に基づいて衝突判定を行う衝突判定部（３３）を含む演算部（３０）と、を備える衝突検知装置。
前記加速度変換部には、前記検出部が検出した加速度を所望の座標系の加速度に変換するための変換係数が記憶されている請求項１に記載の衝突検知装置。
前記加速度変換部は、前記検出部が検出した加速度に前記変換係数を乗じて所望の座標系の加速度を算出する請求項２に記載の衝突検知装置。
前記加速度変換部は、前記加速度センサに含まれている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の衝突検知装置。
前記加速度変換部は、前記演算部に含まれている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の衝突検知装置。
前記検出部の搭載された角度に応じて加速度検出の分解能を設定する分解能設定部（２２、３４）を備える請求項１ないし５のいずれか１つに記載の衝突検知装置。
前記分解能設定部は、前記加速度センサに含まれている請求項６に記載の衝突検知装置。
前記分解能設定部は、前記演算部に含まれている請求項６に記載の衝突検知装置。