JP3700834B2 - 衝突形態判定装置及びこれを用いた乗員保護装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の衝突形態判定装置及びこれを用いた乗員保護装置に関する。特に、車両の衝突形態が対称的であるか、非対称的であるかを簡易かつ迅速に判定可能な衝突形態判定装置、及び車両が非対称衝突したときに確実に乗員保護を図ることができる乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるエアバッグ装置等の乗員保護装置は、車両に搭載された減速度計等により検出される減速度の時間的変化に基づいて、例えばエアバッグ装置の起動タイミグの調整やインフレータの展開出力の調整が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両衝突の形態としては図１に示すように、車両１０の前方全面が衝突対象物と衝突する正突（Ａ）や車両の前面中央に電信柱等が衝突するポール衝突（Ｂ）のような左右対称型の衝突と、車両の正面の片側で衝突対象物と衝突するオフセット衝突（Ｃ）のような非対称型の衝突がある。車両衝突の際における乗員の移動方向や移動量、移動のタイミング等は、衝突の対称・非対称によって異なる。
【０００４】
よって、単に車両に生じる減速度の時間的変化に基づいて、乗員保護装置を適切に駆動させることには限界がある。また、衝突の初期から乗員保護装置をより的確なタイミングで駆動させるためには車両の衝突形態が対称であるか、否かを知ることができれば、これを乗員の保護に活用できる。
【０００５】
車両の衝突形態を判別する装置の１つとして、例えば出願人は車両の前方左右に配置された２つの減速度センサ（フロントセンサ）及び車両本体中央側に配置される減速度センサ（フロアセンサ）により検出される減速度に基づいて、車両に加わる衝撃に応じてエアバック装置の点火判定時期やエアバックの出力状態を制御して乗員保護を確実に行うようにした装置を提案している（特開平１１−２８６２５７号公報及び特開２０００−２１９０９８号公報）。
【０００６】
上記のような乗員保護装置を備える車両であれば、車両の衝突形態を考慮して乗員を確実に保護できる。しかしながら、車両の衝突時において、乗員保護をより確実に実行するといった観点から、乗員保護装置が適切に駆動されるよう多段階の設定がなされていることが望ましい。
【０００７】
本発明は車両衝突の初期において対称性の衝突か、非対称性の衝突かを、判定する衝突形態判定装置を提供することを第１の目的とし、さらにこのような衝突形態判定装置を用いてより適切な乗員保護を図ることを可能とした乗員保護装置を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載される如く、車両内の所定位置に配設され、当該車両の前後方向における車両減速度を所定の周期で検出する第１減速度検出手段と、前記車両が衝突した際の前記車両減速度の第１ピークを検出する第１ピーク検出手段と、前記第１減速度検出手段より前側で車両の左側及び右側の各々に配設され、前記車両前後方向における左及び右減速度を所定の周期で検出する第２減速度検出手段と、前記左及び右減速度各々の左及び右平均車両減速度を算出する平均減速度算出手段と、前記第１ピーク検出手段により前記車両減速度の第１ピークが検出されたときの前記左及び右平均車両減速度に基づいて、前記車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの判定を行う対称・非対称判定手段とを含む、構成により達成される。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、安定的に検出される車両減速度の第１ピークを第１ピーク検出手段が検出することで車両が衝突状態となったことが確認され、さらに平均減速度算出手段が算出した左及び右平均車両減速度を用いて、車両の衝突形態が判定される。よって、車両衝突の初期に、対称衝突したか、又は非対称衝突したかを確実に判定することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載される如く、請求項１記載の衝突形態判定装置において、前記第１ピーク検出手段は、前記第１減速度検出手段により検出された車両減速度の波形に、ウェーブレット変換処理を施して得たウェーブレット位相が、初めてπを越えた後、πを下回る値を示したことに基づいて前記波形の第１ピークを検出する、構成とすることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ウェーブレット変換を用いるので、車両減速度の第１ピークを確実に検出することができる。なお、ウェーブレット変換を用いるとウェーブレット変換後の位相が２πからゼロに転じたときを車両減速度のピーク時刻として検出できる。よって、ウェーブレット変換後の位相が、初めてπを越えた後、πを下回る値を示したときに第１ピークがあったとの判断ができる。
【００１２】
また、請求項３に記載される如く、請求項２記載の衝突形態判定装置において、前記第１ピーク検出手段は、前記ウェーブレット位相が、さらにπを越えたことにより前記波形の第１ボトムまで検出したことに基づいて前記波形の第１ピークを検出する、構成としてもよい。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、車両減速度の第１ピーク後の第１ボトムまで確認してから第１ピークがあったことを検出する。よって、車両減速度の第１ピークをより確実に検出できる。なお、ウェーブレット変換を用いるとウェーブレット変換後の位相がゼロからπとなった時刻に車両減速度のボトムを検出できる。よって、ウェーブレット変換後に位相が初めてπを越えた後、πを下回る値を示し、さらにπとなったときが第１ボトムの時刻となる。
【００１４】
また、請求項４に記載される如く、請求項１から３のいずれかに記載の衝突形態判定装置において、平均減速度算出手段は、移動平均法を用いて最新の前記左及び右平均車両減速度を各々算出する、構成とすることが好ましい。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、刻々と変化する前記左及び右減速度を用いて常に最新の前記左及び右平均車両減速度が算出されるので、確実な対称・非対称判定が可能となる。
【００１６】
また、請求項５に記載される如く、請求項４記載の衝突形態判定装置において、前記対称・非対称判定手段は、前記左平均車両減速度と前記右平均車両減速度との左右比に基づいて前記車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの前記判定を実行するものとすることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、前記左平均車両減速度と前記右平均車両減速度との左右比は車両前方の衝突状態をよく反映するので、対称・非対称判定手段により衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかを確実に判定することができる衝突形態判定装置となる。
【００１８】
上記のような衝突形態判定装置は、車両が対称衝突又は非対称衝突したことを確実に判定するので、乗員保護装置の駆動にこれを適用することで確実な乗員保護が実行できることにもなる。
【００１９】
このような乗員保護装置は、請求項６に記載される如く、請求項１から５のいずれかに記載の衝突形態判定装置を含む乗員保護装置であって、前記対称・非対称判定手段による対称又は非対称の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するシビアリティ判定手段を備える、構成として具現化できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が、車両が対称又は非対称衝突したとの前記衝突形態判定装置側の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するので乗員保護が確実になされる乗員保護装置となる。
【００２１】
また、請求項７に記載される如く、請求項６記載の乗員保護装置において、前記シビアリティ判定手段は、前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と、前記車両の衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とに基づいて、前記乗員保護の緊急度を判定する、構成としてもよい。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が左右比と衝突側の平均車両減速度を用いてシビアリティ判定するので、適切な乗員保護が可能な乗員保護装置となる。
【００２３】
そして、請求項８に記載される如く、請求項７記載の乗員保護装置において、前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と前記車両の衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とで形成したシビアリティ判定マップを備え、前記シビアリティ判定マップには、前記左右比に対して衝突の対称性を判断するために定めた第１閾値と、非対称衝突した車両について乗員保護の観点から許容限界平均車両減速度として定めた第２閾値とが設定され、前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と、前記衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とで特定される特定点が、前記第１閾値及び第２閾値で囲まれるシビアリティ判定領域に属したか、否かにより前記乗員保護の緊急度を判定する、構成とすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段は、シビアリティ判定マップ上で特定点がシビアリティ判定領域に属したか、否かという簡易な判断により、早期に乗員保護の緊急度を判定できる。
【００２５】
なお、上記第１閾値及び第２閾値は、全車両に対して設定される共通の値ではなく、車種毎に独自に設定される個別の値である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
図２は本発明の第１実施例である衝突形態判別装置２０のハード構成の概略を示す構成図である。図３は同衝突形態判定装置２０が車両１０に搭載されたときの様子を例示する図である。また、図４は同衝突形態判定装置２０の概略構成を機能ブロックを用いて示す図である。
【００２８】
本実施例の衝突形態判別装置２０は、図２及び図３に示すように、車両１０の中央部コンソール近傍に取付けられ車両の前後方向における車両減速度（以下、フロアＧと称す）を検出するフロアセンサ２２と、車両１０左右のサイドメンバの前方（クラッシュゾーン）に各々取付けられて車両の前後方向における左右での減速度（以下、フロントＬＧ、ＲＧ）を検出する左右フロントセンサ２４、２６とを含む。これら左フロントセンサ２４及び右フロントセンサ２６は、フロアセンサ２２と同様に、各々の側で車両前後方向における減速度を検出する。これらのセンサには電子センサを用いることが望ましい。
【００２９】
衝突形態判別装置２０は、フロアセンサ２２により検出されるフロアＧ、並びに左フロントセンサ２４により検出されるフロントＬＧ及び右フロントセンサ２６により検出されるフロントＲＧに基づいて車両１０の衝突形態を判別するマイクロコンピュータ４０を含む。マイクロコンピュータ４０はＣＰＵ４２を中心として構成されており、所定の処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時的にデータの記憶をするＲＡＭ４６と入出力回路（Ｉ／Ｏ）４８を含む。
【００３０】
ここで図３を参照して説明すると、本実施では左及び右フロントセンサ２４、２６それぞれからの減速度信号は、配線２５、２７を介してマイクロコンピュータ４０側に入力されるようになっている。よって、左及び右フロントセンサ２４、２６側で検出された減速度の生データ、及びフロアセンサ２２側の車両減速度の生データはマイクロコンピュータ４０側で一括して処理される構成である。このように、マイクロコンピュータ４０側で一括処理することは、左及び右フロントセンサ２４、２６側で予め処理したデータを送信する場合と比較して高度なデータ処理が可能となるので好ましい。
【００３１】
上記ＣＰＵ４２は、例えば車両のイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）がオンされた以降、或いはアクセルペダルの踏込みがあった以降等を開始時期とし、これ以後継続的に所定の周期的（例えば２ＫＨｚ）で、フロアセンサ２２により検出されるフロアＧ及び左右フロントセンサ２４、２６により検出されるフロントＬＧ、ＲＧを常時監視するように設定されている。ＣＰＵ４２はフロアセンサ２２並びに左及び右フロントセンサ２４、２６により検出される３つの減速度、フロアＧ、フロントＬＧ及びフロントＲＧを用いて、前記車両１０が衝突状態となったときに、正突等の対称衝突であるか、又は非対称衝突であるかを判定する衝突形態判定部３０を実現する。このＣＰＵ４２が有する構成は、図４に示した衝突形態判別装置２０の機能ブロック図により明らかにされている。
【００３２】
図４において、フロアセンサ２２により検出されるフロアＧ及び左右フロントセンサ２４、２６により検出されるフロントＬＧ、ＲＧは、信号入力部２８を介して衝突形態判定部３０へ供給される。衝突形態判定部３０は、フロアＧの減速度波形における第１ピークを検出する第１ピーク検出部３４、フロントＬＧ、ＲＧ各々の最新の平均値を算出する平均減速度算出部３２、及び対称・非対称判定部３６を備えている。
【００３３】
第１ピーク検出部３４は後述するウェーブレット変換処理を用いてフロアＧ波形の第１ピークを検出する。この第１ピークが検出されることで車両が衝突状態となったことを確認できる。この第１ピーク検出部３４で第１ピークが検出されると、その検出信号は対称・非対称判定部３６へ供給される。
【００３４】
平均減速度算出部３２は、刻々と検出されるフロントＬＧ、ＲＧに基づいて左右各々の平均車両減速度を算出し、対称・非対称判定部３６へ供給する。対称・非対称判定部３６は、第１ピーク検出部３４からの上記検出信号及び平均減速度算出部３２からの左及び右平均車両減速度を用いて、車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの判定を行う。
【００３５】
以下、更に図４に示した衝突形態判別装置２０についてより詳細に説明するが、その前に図５に基づいて本実施例において車両が対称性衝突したのか、非対称衝突したのかを検出するために用いる手法について説明する。
【００３６】
図５には上段から順に、（Ａ）左フロントセンサ２４により検出されるフロントＬＧ、（Ｂ）右フロントセンサ２６により検出されるフロントＲＧ、及び（Ｃ）フロアセンサ２２により検出されるフロアＧの各減速度波形の一例が示されている。
【００３７】
車両１０の前側左右に配設されている左右フロントセンサ２４、２６は、車両衝突時において早期に衝撃を受けるので、一般に早く車両の衝突を検出できる。しかし、衝突後に車両の破壊が進むことに伴って、左右フロントセンサ２４、２６が配設されている周辺状態も早めに変形する。この点に配慮してフロントＬＧ及びフロントＲＧを車両の衝突形態判定に用いることが必要となる。
【００３８】
一方、フロアセンサ２２は、車両本体内に配設されているので左右フロントセンサ２４、２６と比較すると衝突の検出は若干遅れるが、車両中央側に至るような破壊が生じるまではフロアＧを安定的に検出する。
【００３９】
本実施例の衝突形態判別装置２０は、フロアＧを用いて車両の衝突を正確に検出する。そして、車両の衝突を早期かつ確実に検出して乗員保護を図る観点から、フロアＧ波形の第１ピークを用いて車両の衝突を検出する。この第１ピークは車両の衝突初期に検出されるものであり、このときの車体は殆ど破壊されていない状態である。よって、このような時点で車両の衝突を検出し、乗員保護装置を駆動させることができれば確実な乗員保護が実現できる。
【００４０】
本実施例では、信号入力部２８を介して供給されるフロアＧの検出信号に、第１ピーク検出部３４がウェーブレット（Ｗａｖｅｌｅｔ）変換処理を施し、その第１ピーク（第１極大値）を確実に検出する。ここで、第１ピーク検出部３４によるウェーブレット変換処理を用いた第１ピークを検出する方法について、図６及び図７を用いて説明する。
【００４１】
ウェーブレット変換は、フーリエ変換が定常な正弦波の重ね合わせとして時系列信号を表すのに対し、時間的に局在した波（ウェーブレット）の重ね合わせとして表現する方法であり、非定常信号のスペクトル解析、音声認識・合成、画像の情報圧縮、ノイズ除去、異常の検出等の様々な分野で近年広く応用されているデータ変換方法である。
【００４２】
第１ピーク検出部３４では、入力された信号に対して積分の基底として所定の複素関数を用いて積和演算し、ウェーブレット変換値の実数部Ｒと虚数部Ｉとに基づいてその大きさの位相θを演算する。この演算された位相θに基づいて第１極大値の時刻を検出する。以下、第１ピーク検出部３４におけるウェーブレット変換法を用いた第１ピーク検出原理について簡単に説明する。
【００４３】
時系列信号Ｘ（ｔ）のウェーブレット変換係数（ａ，ｂ）は、時間的にも周波数的にも局在した基本ウェーブレット関数ψ（ｔ）を用意し、これを次式（１）に示すようにａ倍スケール変換した後に原点ｂだけシフト変換（平行移動）して得られる相似関数の組ψａ，ｂ（ｔ）を基底関数とする式（２）に例示する展開をする。なお、スケール変換パラメータａは、変換周波数ｆに対して逆関数に比例する関係を有している。
【００４４】
ψａ，ｂ（ｔ） ＝ ａ− 1 ／ 2ψ（（ｔ−ｂ）／ａ）……（１）
Ｘ（ａ，ｂ） ＝ Ｘ（ｔ）ψａ，ｂ（ｔ） ……（２）
本実施例では、基本ウェーブレット関数ψ（ｔ）として、実数部Ｒに対して虚数Ｉがπ／２だけ位相がずれた複素関数として次式（３）に示すＧａｂｏｒ関数を用いている。ここで、式（３）中のω0は周波数ｆによって定まる定数（ω0＝２πｆ）であり、αも定数である。
ψ（ｔ）＝ｅｘｐ（−αｔ2＋ｉω0ｔ）
＝ｅｘｐ（−αｔ2）・（ｃｏｓ（ω0ｔ）＋ｉｓｉｎ（ω0ｔ））…（３）
式（３）において、α＝πとしたときのＧａｂｏｒ関数の時間軸上の表現を図６に示す。図示するように、Ｇａｂｏｒ関数は、時間軸上の−Ｔ〜Ｔの範囲に局在しており、実数部と虚数部の波形の位相がπ／２だけずれている。時系列信号Ｘ（ｔ）に対するウェーブレット変換は、具体的には、スケール変換パラメータａ（式（３）中ではω0）を適当に選択した関数と時系列信号Ｘ（ｔ）との積和演算となる。演算の区間としては、波形が局在している範囲（図６中−Ｔ〜Ｔの範囲）である。この範囲はウインドウと称される。
【００４５】
時系列信号Ｘ（ｔ）のＧａｂｏｒ関数によるウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）は、Ｇａｂｏｒ関数が複素関数であることから複素数になる。図７にウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）の実数部Ｒと虚数部Ｉと大きさＰと位相θとの関係を示す。大きさＰは次式（４）により算出され、位相θは式（５）により求められる。ここで、大きさＰは、ウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）の便宜的な大きさを意味し、無次元量である。また、位相θは実数部Ｒと虚数部Ｉの大きさと符号とにより０〜２πの範囲となる。
【００４６】
Ｐ＝√（Ｒ2＋Ｉ2） ……（４）
θ＝ｔａｎ−１（Ｉ／Ｒ）…（５）
時系列信号Ｘ（ｔ）の周波数に近い変換周波数ｆの位相θ（ｔ）では、時系列信号Ｘ（ｔ）の振幅が極大（ピーク）となる時刻に２πからゼロに変化し、極小（ボトム）となる時刻にπとなる。
【００４７】
本実施例の第１ピーク検出部３４は、最初に現われる第１ピーク（第１極大値）の時刻ｔ１を検出し、これを衝突形態判定において車両衝突が有ったとの確認に用いる。さらに、最初に現われる第１ボトム（第１極小値）の時刻ｔ２が検出されるまで待てば、第１ピークを出現したことをより確実に確認できる。
【００４８】
すなわち、位相θが最初にπを越え、続いてπを下回ったことを確認することで、位相θが２πからゼロに転じたとして、第１ピークとなった時刻ｔ１を間接的に知る。そして、この後に続く位相θがπとなる時刻に第１ボトムが現われるのである。
【００４９】
先に示した図５の最下段（Ｄ）は、その上段（Ｃ）に示したＧセンサ２２で検出されたフロアＧ波形にウェーブレット変換の処理を施して求めたウェーブレット位相波形である。前述したようにウェーブレット変換法を用いることで、２πからゼロに反転する時刻ｔ１において第１ピークを検出でき、続いてπを越える時刻ｔ２において第１ボトムを検出できる。
【００５０】
本実施例では、図５でウェーブレット位相が最初にπとなる時刻ｔ０から、前記平均減速度算出部３２がフロントＬＧ及びフロントＲＧの左及び右均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）を算出するようにしている。フロントＬＧ及びフロントＲＧから左及び右平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）を求め、衝突の対称性を判断するために行われる処理について説明する。
【００５１】
本発明者等は衝突形態が対称か、非対称かを正確に判定するための検討をし、統計処理における移動平均法を利用すると衝突の初期において精度良く衝突形態を判断できることを確認した。よって、本実施例の衝突形態判定部３０は前記平均減速度算出部３２を用いて左及び右平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）を求め、これを用いる。
【００５２】
ここで、再び図５の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて本実施例で平均減速度算出部３２が行う移動平均処理について簡単に説明する。前述したようにフロントＬＧ及びＲＧはＣＰＵ４２により常時監視されている。この２つの減速度フロントＬＧ及びＲＧに対して平均減速度算出部３２は以下のようなサンプリング処理を行う。
【００５３】
先ず平均減速度算出部３２は、両減速度毎に所定サンプリング回数、例えば連続して検出された２０回分の加算を行ってサンプリング和を得る。これをそのサンプリング回数（２０）で除して平均減速度を得る。この平均減速度を最新なデータとなるように更新する。
【００５４】
図５（Ａ）のフロントＬＧを例に取り説明すると、例えば現時刻Ｔｅでサンプリングした減速度を最新なものとして含み、直前の２０回においてサンプリングされた減速度を加算して２０回分のサンプリング和を得る。このサンプリング和を２０で除して、平均減速度ＬＶ（ｔ）を得る。現時刻Ｔｅ（最新の検出時刻）は刻々と変化するので、常に直前２０回のサンプリングにおける左平均減速度ＬＶ（ｔ）を得るように平均減速度の算出を継続して更新する。
【００５５】
本実施例では、反体側のフロントＲＧに対する平均減速度ＲＶ（ｔ）についても同様に、平均車両減速度を求めている。なお、このように平均車両減速度を求めるためにサンプリングの時間区間は移動平均幅Ｗと称される。
【００５６】
上記平均車両減速度を求める他の方法として積分演算の処理を用いてもよい。ここでも図５のフロントＬＧを例に取り説明する。例えば現時刻Ｔｅから所定前の時刻（Ｔ−ΔＴ）までの所定時間区間ＴＥＲＭを積分区間としてフロントＬＧを時間により積分して減速度積分値を得る。この減速度積分値を（Ｔ−ΔＴ）で除すことで上記平均減速度ＬＶ（ｔ）を得ることができる。この積分処理による所定時間区間ＴＥＲＭは上記移動平均幅Ｗに相当する。
【００５７】
そして、対称・非対称判定部３６が上記のように求めた左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）及び右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）に基づいて衝突の対称性・非対称性を判定する。対称・非対称判定部３６は、先ず右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）と左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）との大小比較を行う。
【００５８】
つぎに、大きい方の平均車両減速度で小さい方の平均車両減速度を除して、０〜１の左右比を算出する。この左右比は正突等の対称性がある衝突形態では１に近い値となり、オフセット衝突のように非対称性衝突では０に近い値となる。
【００５９】
対称・非対称判定部３６は、所定の閾値を左右比０〜１の間に有し、算出された左右比がこの閾値より１に近いと対称性衝突、算出された左右比が閾値より０に近いと非対称性衝突との判定を行う。ここでの閾値は車両毎に衝突試験、シミュレーション等を行った結果に基づいて予め衝突形態判別装置２０内のＲＯＭ４４等に記憶されている。
【００６０】
前述したように、フロントＲ及びフロントＬは車両の衝突初期の状態を検出するが、これに移動平均法による処理を施して得た平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）は平滑化されて客観性が高いデータとなっている。よって、対称・非対称判定部３６は、車両の衝突形態を精度よく判定することができる。
【００６１】
以上のように、衝突形態判別装置２０は、第１ピーク検出部３４を用いて車両１０が衝突初期の状態となったことを確認し、平均減速度算出部３２から供給される右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）と左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）とで車両衝突の対称性を判定する対称・非対称判定部３６を備えるので、車両衝突の初期において確実に車両の衝突形態を判定することができる。上記のような衝突形態判別装置２０を、エアバック装置等の乗員保護装置に適用すれば乗員の保護に有効である。
【００６２】
そこで、上記衝突形態判別装置２０をエアバック装置に適用した場合の例を本発明の第２実施例として説明する。図８はエアバック装置の概要構成を示す図である。なお、図８において前記衝突形態判別装置２０で説明した部位には同一符号を用い、マイクロコンピュータ４０がエアバック装置全体の制御まで実行するように設定されている。
【００６３】
図８に示すエアバック装置５０では、エアバック５２とこのエアバック５２にガスを供給する２個のインフレータ５４、５４と、図示しないガス発生剤に点火する点火装置５６、５６と、前記マイクロコンピュータ４０からの起動信号に基づいて点火装置５６に通電して点火する駆動回路５８、５８とを備える。２個のインフレータ５４を備えるのは、これらを同時に作動させてエアバック５２を高速で展開させる高出力の場合と、これらを時間差をもって展開する低出力の場合があるためである。高出力とするか、低出力とするかは車両の衝突形態に応じて決定される。
【００６４】
本エアバック装置５０は乗員保護の緊急度を判定するシビアリティ判定手段５１を備えている。このシビアリティ判定手段５１は、一般に車両が非対称衝突したときに乗員保護の緊急度が高いので、衝突側のフロントセンサの減速度（ＲＧ又はＬＧ）を参照して乗員保護の緊急度を判定する。このシビアリティ判定手段５１により、車両が非対称衝突状態であり乗員保護の緊急度が高いとされた場合には、高出力でエアバック５２を高速で展開させることになる。
【００６５】
図８において、前記衝突形態判別装置２０はエアバック装置５０を適切に駆動させるための前処理装置として採用されている。本実施例では、車両衝突形態の検出結果及び衝突側の平均車両減速度（ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ））が衝突形態判別装置２０からエアバック装置５０側のシビアリティ判定手段５１に供給される。
【００６６】
なお、ここでの衝突側とはより大きな減速度が検出された側であり、衝突形態判別装置２０において左右比を求める前に行った大小比較で大きいと判定された側である。図５は衝突側が左（Ｌ）側が衝突側である。
【００６７】
シビアリティ判定手段５１は、図９に例示するシビアリティ判定マップを用いて乗員保護の緊急度を判定する。図９に示すシビアリティ判定マップは、衝突の対称・非対称性を示す左右比を縦軸、衝突側の平均車両減速度（ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ））を横軸に形成されている。図９は左側衝突に用いるシビアリティ判定マップを示している。
【００６８】
このシビアリティ判定マップには、２つの閾値が設定されている。第１閾値ＴＨＦは左右比に対して設定される閾値である。この第１閾値ＴＨＦは前述した衝突形態判別装置２０で用いた所定の閾値に相当する。第２閾値ＴＨＳは衝突側の平均車両減速度に対して設定される閾値である。この第２閾値ＴＨＳは非対称衝突であると判定されたときに乗員保護の緊急度に基づいて設定されている。第２閾値ＴＨＳは車両毎にオフセットの衝突試験、シミュレーション等を行い、乗員保護の緊急度が高く、エアバックの高出力展開が必要である平均車両減速度（許容限界平均車両減速度）として設定される。そして、シビアリティ判定マップには第１閾値及び第２閾値で囲まれるシビアリティ判定領域ＳＥＶが形成される。
【００６９】
シビアリティ判定手段５１は、車両が衝突したときに上記シビアリティ判定マップを用いて、左右比と衝突側平均車両減速度（ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ））とで特定される点が、前記シビアリティ判定領域ＳＥＶに属したときに乗員保護の緊急度が高いとして、エアバック５２が高出力で展開されるように駆動回路５８、５８を設定する。
【００７０】
以下さらに、前記エアバック装置５０についてその動作を説明する。図１０はマイクロコンピュータ４０がエアバック装置のシビアリティ判定まで実行するルーチンについて示すフローチャートである。このルーチンは、例えば車両のＩＧスイッチがオンされたとき等から実行される。
【００７１】
上記衝突判別処理ルーチンが実行されると、マイクロコンピュータ４０のＣＰＵ４２は、フロアセンサ２２からフロアＧを読込む（ステップ１００）。このときに左及び右フロントセンサ２４、２６からのフロントＬＧ、ＲＧを読込むようにしてもよい。第１ピーク検出手段３４はフロアＧ波形にウェーブレット変換処理を施し、第１ピークの検出準備に入る（ステップ１０２）。ウェーブレット位相が最初にπを越えたときに、平均減速度算出部３２がフロントＬＧ、ＲＧから左及び右平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）の算出を開始する（ステップ１０６）。上記ステップ１００で左及び右フロントセンサ２４、２６からのフロントＬＧ、ＲＧを読込んでいないときには、このステップ１０６で読込みを開始する様にしてもよい。
【００７２】
続くステップ１０８とステップ１１０は、フロアＧ波形の第１ピークを検出するステップである。本ルーチンでは、ウェーブレット位相が最初にπを下回ったこと（ステップ１０８）及びその後にπを越えたこと（ステップ１１０）まで検出して、第１ピークを確認する。前述したようにこのステップ１１０は第１ピークをより確実に検出するために設けたものであり、省略してもよい。
【００７３】
上記のように第１ピークが確認されると、対称・非対称判定部３６は左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）及び右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）の大小比較を行った後（ステップ１１２）、左右比を算出してシビアリティ判定部５１へ供給する（ステップ１１４）。
【００７４】
さらに、シビアリティ判定部５１は上記左右比及び大きい方の平均車両減速度ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ）とで特定された特定点が、シビアリティ判定マップ内のシビアリティ判定領域ＳＥＶに属したか、否かを判別する。特定点がシビアリティ判定領域ＳＥＶに属しているときには乗員保護の緊急度が高いのでエアバックが高出力展開されるように設定して（ステップ１１８）、本ルーチンによる処理を終了する。
【００７５】
なお、特定点がシビアリティ判定領域ＳＥＶに属していないときには、乗員保護の緊急度が低いと予想される。よって、図１０に示すように低出力展開を設定して（ステップ１２０）、本ルーチンによる処理を終了する。但し、本ルーチンによる処理が終了した後においても、更に車両の状態が変化する場合も予想される。よって、このような場合を想定して本ルーチンで特定点がシビアリティ判定領域ＳＥＶに属していないと判定された場合には、ステップ１２０でさらに他の衝突形態を対象とした判定を行い、適切なシビアリティ判定が実行されるようにすることが望ましい。
【００７６】
以上説明したエアバック装置５０のシビアリティ判定手段までの構成は、乗員保護装置を的確に起動させるための一起動装置と捉えることができる。すなわち、他の起動装置と共に多段に設けるという形態で本発明を利用することでより確実な乗員保護が実現できる。
【００７７】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の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された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７８】
なお、特許請求範囲の第１減速度検出手段はフロアセンサ２２に、第２減速度検出手段はフロントセンサ２４、２６に、第１ピーク検出手段は第１ピーク検出部３４に、平均減速度算出手段は平均減速度算出部３２に、対称・非対称判定手段は対称・非対称判定部３６に、シビアリティ判定手段はシビアリティ判定部５１に、それぞれ対応している。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、車両衝突の初期に、対称衝突したか、又は非対称衝突したかを確実に判定することができる。
【００８０】
また、請求項２記載の発明によれば、ウェーブレット変換を用いるので、車両減速度の第１ピークを確実に検出することができる。
【００８１】
また、請求項３記載の発明によれば、車両減速度の第１ピークをより確実に検出できる。
【００８２】
また、請求項４記載の発明によれば、刻々と変化する前記左及び右減速度を用いて常に最新の前記左及び右平均車両減速度が算出されるので、確実な対称・非対称判定が可能となる。
【００８３】
また、請求項５記載の発明によれば、対称・非対称判定手段により衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかを確実に判定することができる衝突形態判定装置となる。
【００８４】
また、請求項６に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が、車両が対称又は非対称衝突したとの前記衝突形態判定装置側の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するので乗員保護が確実になされる乗員保護装置となる。
【００８５】
なお、請求項７に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が左右比と衝突側の平均車両減速度を用いてシビアリティ判定するので、適切な乗員保護が可能な乗員保護装置となる。
【００８６】
また、請求項８に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段は、シビアリティ判定マップ上で特定点がシビアリティ判定領域に属したか、否かという簡易な判断により、早期に乗員保護の緊急度を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の衝突形態を示し、（Ａ）は正突、（Ｂ）はポール衝突、（Ｃ）はオフセット衝突について示す図である。
【図２】第１実施例の衝突形態判定装置の概略構成を機能ブロックで示す図である。
【図３】図２に示す衝突形態判定装置のハード構成の概略を示す構成図である。
【図４】図２に示す衝突形態判定装置が車両に搭載されている様子を例示した図である。
【図５】（Ａ）は左フロントセンサにより検出されるフロントＬＧ、（Ｂ）は右フロントセンサにより検出されるフロントＲＧ、（Ｃ）はフロアセンサにより検出されるフロアＧの各減速度波形例を示し、（Ｄ）は（Ｃ）にウェーブレット変換の処理を施して求めたウェーブレット位相波形である。
【図６】Ｇａｂｏｒ関数の時間軸上の表現を例示する説明図である。
【図７】ウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）の実数部Ｒと虚数部Ｉと大きさＰと位相θとの関係を示す説明図である。
【図８】第２実施例のエアバック装置の概要構成を示す図である。
【図９】シビアリティ判定マップ例を示す図である。
【図１０】第２実施例のエアバック装置により実行されるシビアリティ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車両
２０ 衝突形態判定装置
２２ フロアセンサ
２４ 左フロントセンサ
２６ 右フロントセンサ
３０ 衝突形態判定部
３２ 平均減速度算出部
３４ 第１ピーク検出部
３６ 対称・非対称判定部
５０ エアバック装置
５１ シビアリティ判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の衝突形態判定装置及びこれを用いた乗員保護装置に関する。特に、車両の衝突形態が対称的であるか、非対称的であるかを簡易かつ迅速に判定可能な衝突形態判定装置、及び車両が非対称衝突したときに確実に乗員保護を図ることができる乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるエアバッグ装置等の乗員保護装置は、車両に搭載された減速度計等により検出される減速度の時間的変化に基づいて、例えばエアバッグ装置の起動タイミグの調整やインフレータの展開出力の調整が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両衝突の形態としては図１に示すように、車両１０の前方全面が衝突対象物と衝突する正突（Ａ）や車両の前面中央に電信柱等が衝突するポール衝突（Ｂ）のような左右対称型の衝突と、車両の正面の片側で衝突対象物と衝突するオフセット衝突（Ｃ）のような非対称型の衝突がある。車両衝突の際における乗員の移動方向や移動量、移動のタイミング等は、衝突の対称・非対称によって異なる。
【０００４】
よって、単に車両に生じる減速度の時間的変化に基づいて、乗員保護装置を適切に駆動させることには限界がある。また、衝突の初期から乗員保護装置をより的確なタイミングで駆動させるためには車両の衝突形態が対称であるか、否かを知ることができれば、これを乗員の保護に活用できる。
【０００５】
車両の衝突形態を判別する装置の１つとして、例えば出願人は車両の前方左右に配置された２つの減速度センサ（フロントセンサ）及び車両本体中央側に配置される減速度センサ（フロアセンサ）により検出される減速度に基づいて、車両に加わる衝撃に応じてエアバック装置の点火判定時期やエアバックの出力状態を制御して乗員保護を確実に行うようにした装置を提案している（特開平１１−２８６２５７号公報及び特開２０００−２１９０９８号公報）。
【０００６】
上記のような乗員保護装置を備える車両であれば、車両の衝突形態を考慮して乗員を確実に保護できる。しかしながら、車両の衝突時において、乗員保護をより確実に実行するといった観点から、乗員保護装置が適切に駆動されるよう多段階の設定がなされていることが望ましい。
【０００７】
本発明は車両衝突の初期において対称性の衝突か、非対称性の衝突かを、判定する衝突形態判定装置を提供することを第１の目的とし、さらにこのような衝突形態判定装置を用いてより適切な乗員保護を図ることを可能とした乗員保護装置を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載される如く、車両内の所定位置に配設され、当該車両の前後方向における車両減速度を所定の周期で検出する第１減速度検出手段と、前記車両が衝突した際の前記車両減速度の第１ピークを検出する第１ピーク検出手段と、前記第１減速度検出手段より前側で車両の左側及び右側の各々に配設され、前記車両前後方向における左及び右減速度を所定の周期で検出する第２減速度検出手段と、前記左及び右減速度各々の左及び右平均車両減速度を算出する平均減速度算出手段と、前記第１ピーク検出手段により前記車両減速度の第１ピークが検出されたときの前記左及び右平均車両減速度に基づいて、前記車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの判定を行う対称・非対称判定手段とを含む、構成により達成される。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、安定的に検出される車両減速度の第１ピークを第１ピーク検出手段が検出することで車両が衝突状態となったことが確認され、さらに平均減速度算出手段が算出した左及び右平均車両減速度を用いて、車両の衝突形態が判定される。よって、車両衝突の初期に、対称衝突したか、又は非対称衝突したかを確実に判定することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載される如く、請求項１記載の衝突形態判定装置において、前記第１ピーク検出手段は、前記第１減速度検出手段により検出された車両減速度の波形に、ウェーブレット変換処理を施して得たウェーブレット位相が、初めてπを越えた後、πを下回る値を示したことに基づいて前記波形の第１ピークを検出する、構成とすることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ウェーブレット変換を用いるので、車両減速度の第１ピークを確実に検出することができる。なお、ウェーブレット変換を用いるとウェーブレット変換後の位相が２πからゼロに転じたときを車両減速度のピーク時刻として検出できる。よって、ウェーブレット変換後の位相が、初めてπを越えた後、πを下回る値を示したときに第１ピークがあったとの判断ができる。
【００１２】
また、請求項３に記載される如く、請求項２記載の衝突形態判定装置において、前記第１ピーク検出手段は、前記ウェーブレット位相が、さらにπを越えたことにより前記波形の第１ボトムまで検出したことに基づいて前記波形の第１ピークを検出する、構成としてもよい。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、車両減速度の第１ピーク後の第１ボトムまで確認してから第１ピークがあったことを検出する。よって、車両減速度の第１ピークをより確実に検出できる。なお、ウェーブレット変換を用いるとウェーブレット変換後の位相がゼロからπとなった時刻に車両減速度のボトムを検出できる。よって、ウェーブレット変換後に位相が初めてπを越えた後、πを下回る値を示し、さらにπとなったときが第１ボトムの時刻となる。
【００１４】
また、請求項４に記載される如く、請求項１から３のいずれかに記載の衝突形態判定装置において、平均減速度算出手段は、移動平均法を用いて最新の前記左及び右平均車両減速度を各々算出する、構成とすることが好ましい。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、刻々と変化する前記左及び右減速度を用いて常に最新の前記左及び右平均車両減速度が算出されるので、確実な対称・非対称判定が可能となる。
【００１６】
また、請求項５に記載される如く、請求項４記載の衝突形態判定装置において、前記対称・非対称判定手段は、前記左平均車両減速度と前記右平均車両減速度との左右比に基づいて前記車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの前記判定を実行するものとすることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、前記左平均車両減速度と前記右平均車両減速度との左右比は車両前方の衝突状態をよく反映するので、対称・非対称判定手段により衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかを確実に判定することができる衝突形態判定装置となる。
【００１８】
上記のような衝突形態判定装置は、車両が対称衝突又は非対称衝突したことを確実に判定するので、乗員保護装置の駆動にこれを適用することで確実な乗員保護が実行できることにもなる。
【００１９】
このような乗員保護装置は、請求項６に記載される如く、請求項１から５のいずれかに記載の衝突形態判定装置を含む乗員保護装置であって、前記対称・非対称判定手段による対称又は非対称の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するシビアリティ判定手段を備える、構成として具現化できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が、車両が対称又は非対称衝突したとの前記衝突形態判定装置側の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するので乗員保護が確実になされる乗員保護装置となる。
【００２１】
また、請求項７に記載される如く、請求項６記載の乗員保護装置において、前記シビアリティ判定手段は、前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と、前記車両の衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とに基づいて、前記乗員保護の緊急度を判定する、構成としてもよい。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が左右比と衝突側の平均車両減速度を用いてシビアリティ判定するので、適切な乗員保護が可能な乗員保護装置となる。
【００２３】
そして、請求項８に記載される如く、請求項７記載の乗員保護装置において、前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と前記車両の衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とで形成したシビアリティ判定マップを備え、前記シビアリティ判定マップには、前記左右比に対して衝突の対称性を判断するために定めた第１閾値と、非対称衝突した車両について乗員保護の観点から許容限界平均車両減速度として定めた第２閾値とが設定され、前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と、前記衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とで特定される特定点が、前記第１閾値及び第２閾値で囲まれるシビアリティ判定領域に属したか、否かにより前記乗員保護の緊急度を判定する、構成とすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段は、シビアリティ判定マップ上で特定点がシビアリティ判定領域に属したか、否かという簡易な判断により、早期に乗員保護の緊急度を判定できる。
【００２５】
なお、上記第１閾値及び第２閾値は、全車両に対して設定される共通の値ではなく、車種毎に独自に設定される個別の値である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
図２は本発明の第１実施例である衝突形態判別装置２０のハード構成の概略を示す構成図である。図３は同衝突形態判定装置２０が車両１０に搭載されたときの様子を例示する図である。また、図４は同衝突形態判定装置２０の概略構成を機能ブロックを用いて示す図である。
【００２８】
本実施例の衝突形態判別装置２０は、図２及び図３に示すように、車両１０の中央部コンソール近傍に取付けられ車両の前後方向における車両減速度（以下、フロアＧと称す）を検出するフロアセンサ２２と、車両１０左右のサイドメンバの前方（クラッシュゾーン）に各々取付けられて車両の前後方向における左右での減速度（以下、フロントＬＧ、ＲＧ）を検出する左右フロントセンサ２４、２６とを含む。これら左フロントセンサ２４及び右フロントセンサ２６は、フロアセンサ２２と同様に、各々の側で車両前後方向における減速度を検出する。これらのセンサには電子センサを用いることが望ましい。
【００２９】
衝突形態判別装置２０は、フロアセンサ２２により検出されるフロアＧ、並びに左フロントセンサ２４により検出されるフロントＬＧ及び右フロントセンサ２６により検出されるフロントＲＧに基づいて車両１０の衝突形態を判別するマイクロコンピュータ４０を含む。マイクロコンピュータ４０はＣＰＵ４２を中心として構成されており、所定の処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時的にデータの記憶をするＲＡＭ４６と入出力回路（Ｉ／Ｏ）４８を含む。
【００３０】
ここで図３を参照して説明すると、本実施では左及び右フロントセンサ２４、２６それぞれからの減速度信号は、配線２５、２７を介してマイクロコンピュータ４０側に入力されるようになっている。よって、左及び右フロントセンサ２４、２６側で検出された減速度の生データ、及びフロアセンサ２２側の車両減速度の生データはマイクロコンピュータ４０側で一括して処理される構成である。このように、マイクロコンピュータ４０側で一括処理することは、左及び右フロントセンサ２４、２６側で予め処理したデータを送信する場合と比較して高度なデータ処理が可能となるので好ましい。
【００３１】
上記ＣＰＵ４２は、例えば車両のイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）がオンされた以降、或いはアクセルペダルの踏込みがあった以降等を開始時期とし、これ以後継続的に所定の周期的（例えば２ＫＨｚ）で、フロアセンサ２２により検出されるフロアＧ及び左右フロントセンサ２４、２６により検出されるフロントＬＧ、ＲＧを常時監視するように設定されている。ＣＰＵ４２はフロアセンサ２２並びに左及び右フロントセンサ２４、２６により検出される３つの減速度、フロアＧ、フロントＬＧ及びフロントＲＧを用いて、前記車両１０が衝突状態となったときに、正突等の対称衝突であるか、又は非対称衝突であるかを判定する衝突形態判定部３０を実現する。このＣＰＵ４２が有する構成は、図４に示した衝突形態判別装置２０の機能ブロック図により明らかにされている。
【００３２】
図４において、フロアセンサ２２により検出されるフロアＧ及び左右フロントセンサ２４、２６により検出されるフロントＬＧ、ＲＧは、信号入力部２８を介して衝突形態判定部３０へ供給される。衝突形態判定部３０は、フロアＧの減速度波形における第１ピークを検出する第１ピーク検出部３４、フロントＬＧ、ＲＧ各々の最新の平均値を算出する平均減速度算出部３２、及び対称・非対称判定部３６を備えている。
【００３３】
第１ピーク検出部３４は後述するウェーブレット変換処理を用いてフロアＧ波形の第１ピークを検出する。この第１ピークが検出されることで車両が衝突状態となったことを確認できる。この第１ピーク検出部３４で第１ピークが検出されると、その検出信号は対称・非対称判定部３６へ供給される。
【００３４】
平均減速度算出部３２は、刻々と検出されるフロントＬＧ、ＲＧに基づいて左右各々の平均車両減速度を算出し、対称・非対称判定部３６へ供給する。対称・非対称判定部３６は、第１ピーク検出部３４からの上記検出信号及び平均減速度算出部３２からの左及び右平均車両減速度を用いて、車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの判定を行う。
【００３５】
以下、更に図４に示した衝突形態判別装置２０についてより詳細に説明するが、その前に図５に基づいて本実施例において車両が対称性衝突したのか、非対称衝突したのかを検出するために用いる手法について説明する。
【００３６】
図５には上段から順に、（Ａ）左フロントセンサ２４により検出されるフロントＬＧ、（Ｂ）右フロントセンサ２６により検出されるフロントＲＧ、及び（Ｃ）フロアセンサ２２により検出されるフロアＧの各減速度波形の一例が示されている。
【００３７】
車両１０の前側左右に配設されている左右フロントセンサ２４、２６は、車両衝突時において早期に衝撃を受けるので、一般に早く車両の衝突を検出できる。しかし、衝突後に車両の破壊が進むことに伴って、左右フロントセンサ２４、２６が配設されている周辺状態も早めに変形する。この点に配慮してフロントＬＧ及びフロントＲＧを車両の衝突形態判定に用いることが必要となる。
【００３８】
一方、フロアセンサ２２は、車両本体内に配設されているので左右フロントセンサ２４、２６と比較すると衝突の検出は若干遅れるが、車両中央側に至るような破壊が生じるまではフロアＧを安定的に検出する。
【００３９】
本実施例の衝突形態判別装置２０は、フロアＧを用いて車両の衝突を正確に検出する。そして、車両の衝突を早期かつ確実に検出して乗員保護を図る観点から、フロアＧ波形の第１ピークを用いて車両の衝突を検出する。この第１ピークは車両の衝突初期に検出されるものであり、このときの車体は殆ど破壊されていない状態である。よって、このような時点で車両の衝突を検出し、乗員保護装置を駆動させることができれば確実な乗員保護が実現できる。
【００４０】
本実施例では、信号入力部２８を介して供給されるフロアＧの検出信号に、第１ピーク検出部３４がウェーブレット（Ｗａｖｅｌｅｔ）変換処理を施し、その第１ピーク（第１極大値）を確実に検出する。ここで、第１ピーク検出部３４によるウェーブレット変換処理を用いた第１ピークを検出する方法について、図６及び図７を用いて説明する。
【００４１】
ウェーブレット変換は、フーリエ変換が定常な正弦波の重ね合わせとして時系列信号を表すのに対し、時間的に局在した波（ウェーブレット）の重ね合わせとして表現する方法であり、非定常信号のスペクトル解析、音声認識・合成、画像の情報圧縮、ノイズ除去、異常の検出等の様々な分野で近年広く応用されているデータ変換方法である。
【００４２】
第１ピーク検出部３４では、入力された信号に対して積分の基底として所定の複素関数を用いて積和演算し、ウェーブレット変換値の実数部Ｒと虚数部Ｉとに基づいてその大きさの位相θを演算する。この演算された位相θに基づいて第１極大値の時刻を検出する。以下、第１ピーク検出部３４におけるウェーブレット変換法を用いた第１ピーク検出原理について簡単に説明する。
【００４３】
時系列信号Ｘ（ｔ）のウェーブレット変換係数（ａ，ｂ）は、時間的にも周波数的にも局在した基本ウェーブレット関数ψ（ｔ）を用意し、これを次式（１）に示すようにａ倍スケール変換した後に原点ｂだけシフト変換（平行移動）して得られる相似関数の組ψａ，ｂ（ｔ）を基底関数とする式（２）に例示する展開をする。なお、スケール変換パラメータａは、変換周波数ｆに対して逆関数に比例する関係を有している。
【００４４】
ψａ，ｂ（ｔ） ＝ ａ− 1 ／ 2ψ（（ｔ−ｂ）／ａ）……（１）
Ｘ（ａ，ｂ） ＝ Ｘ（ｔ）ψａ，ｂ（ｔ） ……（２）
本実施例では、基本ウェーブレット関数ψ（ｔ）として、実数部Ｒに対して虚数Ｉがπ／２だけ位相がずれた複素関数として次式（３）に示すＧａｂｏｒ関数を用いている。ここで、式（３）中のω0は周波数ｆによって定まる定数（ω0＝２πｆ）であり、αも定数である。
ψ（ｔ）＝ｅｘｐ（−αｔ2＋ｉω0ｔ）
＝ｅｘｐ（−αｔ2）・（ｃｏｓ（ω0ｔ）＋ｉｓｉｎ（ω0ｔ））…（３）
式（３）において、α＝πとしたときのＧａｂｏｒ関数の時間軸上の表現を図６に示す。図示するように、Ｇａｂｏｒ関数は、時間軸上の−Ｔ〜Ｔの範囲に局在しており、実数部と虚数部の波形の位相がπ／２だけずれている。時系列信号Ｘ（ｔ）に対するウェーブレット変換は、具体的には、スケール変換パラメータａ（式（３）中ではω0）を適当に選択した関数と時系列信号Ｘ（ｔ）との積和演算となる。演算の区間としては、波形が局在している範囲（図６中−Ｔ〜Ｔの範囲）である。この範囲はウインドウと称される。
【００４５】
時系列信号Ｘ（ｔ）のＧａｂｏｒ関数によるウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）は、Ｇａｂｏｒ関数が複素関数であることから複素数になる。図７にウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）の実数部Ｒと虚数部Ｉと大きさＰと位相θとの関係を示す。大きさＰは次式（４）により算出され、位相θは式（５）により求められる。ここで、大きさＰは、ウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）の便宜的な大きさを意味し、無次元量である。また、位相θは実数部Ｒと虚数部Ｉの大きさと符号とにより０〜２πの範囲となる。
【００４６】
Ｐ＝√（Ｒ2＋Ｉ2） ……（４）
θ＝ｔａｎ−１（Ｉ／Ｒ）…（５）
時系列信号Ｘ（ｔ）の周波数に近い変換周波数ｆの位相θ（ｔ）では、時系列信号Ｘ（ｔ）の振幅が極大（ピーク）となる時刻に２πからゼロに変化し、極小（ボトム）となる時刻にπとなる。
【００４７】
本実施例の第１ピーク検出部３４は、最初に現われる第１ピーク（第１極大値）の時刻ｔ１を検出し、これを衝突形態判定において車両衝突が有ったとの確認に用いる。さらに、最初に現われる第１ボトム（第１極小値）の時刻ｔ２が検出されるまで待てば、第１ピークを出現したことをより確実に確認できる。
【００４８】
すなわち、位相θが最初にπを越え、続いてπを下回ったことを確認することで、位相θが２πからゼロに転じたとして、第１ピークとなった時刻ｔ１を間接的に知る。そして、この後に続く位相θがπとなる時刻に第１ボトムが現われるのである。
【００４９】
先に示した図５の最下段（Ｄ）は、その上段（Ｃ）に示したＧセンサ２２で検出されたフロアＧ波形にウェーブレット変換の処理を施して求めたウェーブレット位相波形である。前述したようにウェーブレット変換法を用いることで、２πからゼロに反転する時刻ｔ１において第１ピークを検出でき、続いてπを越える時刻ｔ２において第１ボトムを検出できる。
【００５０】
本実施例では、図５でウェーブレット位相が最初にπとなる時刻ｔ０から、前記平均減速度算出部３２がフロントＬＧ及びフロントＲＧの左及び右均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）を算出するようにしている。フロントＬＧ及びフロントＲＧから左及び右平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）を求め、衝突の対称性を判断するために行われる処理について説明する。
【００５１】
本発明者等は衝突形態が対称か、非対称かを正確に判定するための検討をし、統計処理における移動平均法を利用すると衝突の初期において精度良く衝突形態を判断できることを確認した。よって、本実施例の衝突形態判定部３０は前記平均減速度算出部３２を用いて左及び右平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）を求め、これを用いる。
【００５２】
ここで、再び図５の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて本実施例で平均減速度算出部３２が行う移動平均処理について簡単に説明する。前述したようにフロントＬＧ及びＲＧはＣＰＵ４２により常時監視されている。この２つの減速度フロントＬＧ及びＲＧに対して平均減速度算出部３２は以下のようなサンプリング処理を行う。
【００５３】
先ず平均減速度算出部３２は、両減速度毎に所定サンプリング回数、例えば連続して検出された２０回分の加算を行ってサンプリング和を得る。これをそのサンプリング回数（２０）で除して平均減速度を得る。この平均減速度を最新なデータとなるように更新する。
【００５４】
図５（Ａ）のフロントＬＧを例に取り説明すると、例えば現時刻Ｔｅでサンプリングした減速度を最新なものとして含み、直前の２０回においてサンプリングされた減速度を加算して２０回分のサンプリング和を得る。このサンプリング和を２０で除して、平均減速度ＬＶ（ｔ）を得る。現時刻Ｔｅ（最新の検出時刻）は刻々と変化するので、常に直前２０回のサンプリングにおける左平均減速度ＬＶ（ｔ）を得るように平均減速度の算出を継続して更新する。
【００５５】
本実施例では、反体側のフロントＲＧに対する平均減速度ＲＶ（ｔ）についても同様に、平均車両減速度を求めている。なお、このように平均車両減速度を求めるためにサンプリングの時間区間は移動平均幅Ｗと称される。
【００５６】
上記平均車両減速度を求める他の方法として積分演算の処理を用いてもよい。ここでも図５のフロントＬＧを例に取り説明する。例えば現時刻Ｔｅから所定前の時刻（Ｔ−ΔＴ）までの所定時間区間ＴＥＲＭを積分区間としてフロントＬＧを時間により積分して減速度積分値を得る。この減速度積分値を（Ｔ−ΔＴ）で除すことで上記平均減速度ＬＶ（ｔ）を得ることができる。この積分処理による所定時間区間ＴＥＲＭは上記移動平均幅Ｗに相当する。
【００５７】
そして、対称・非対称判定部３６が上記のように求めた左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）及び右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）に基づいて衝突の対称性・非対称性を判定する。対称・非対称判定部３６は、先ず右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）と左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）との大小比較を行う。
【００５８】
つぎに、大きい方の平均車両減速度で小さい方の平均車両減速度を除して、０〜１の左右比を算出する。この左右比は正突等の対称性がある衝突形態では１に近い値となり、オフセット衝突のように非対称性衝突では０に近い値となる。
【００５９】
対称・非対称判定部３６は、所定の閾値を左右比０〜１の間に有し、算出された左右比がこの閾値より１に近いと対称性衝突、算出された左右比が閾値より０に近いと非対称性衝突との判定を行う。ここでの閾値は車両毎に衝突試験、シミュレーション等を行った結果に基づいて予め衝突形態判別装置２０内のＲＯＭ４４等に記憶されている。
【００６０】
前述したように、フロントＲ及びフロントＬは車両の衝突初期の状態を検出するが、これに移動平均法による処理を施して得た平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）は平滑化されて客観性が高いデータとなっている。よって、対称・非対称判定部３６は、車両の衝突形態を精度よく判定することができる。
【００６１】
以上のように、衝突形態判別装置２０は、第１ピーク検出部３４を用いて車両１０が衝突初期の状態となったことを確認し、平均減速度算出部３２から供給される右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）と左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）とで車両衝突の対称性を判定する対称・非対称判定部３６を備えるので、車両衝突の初期において確実に車両の衝突形態を判定することができる。上記のような衝突形態判別装置２０を、エアバック装置等の乗員保護装置に適用すれば乗員の保護に有効である。
【００６２】
そこで、上記衝突形態判別装置２０をエアバック装置に適用した場合の例を本発明の第２実施例として説明する。図８はエアバック装置の概要構成を示す図である。なお、図８において前記衝突形態判別装置２０で説明した部位には同一符号を用い、マイクロコンピュータ４０がエアバック装置全体の制御まで実行するように設定されている。
【００６３】
図８に示すエアバック装置５０では、エアバック５２とこのエアバック５２にガスを供給する２個のインフレータ５４、５４と、図示しないガス発生剤に点火する点火装置５６、５６と、前記マイクロコンピュータ４０からの起動信号に基づいて点火装置５６に通電して点火する駆動回路５８、５８とを備える。２個のインフレータ５４を備えるのは、これらを同時に作動させてエアバック５２を高速で展開させる高出力の場合と、これらを時間差をもって展開する低出力の場合があるためである。高出力とするか、低出力とするかは車両の衝突形態に応じて決定される。
【００６４】
本エアバック装置５０は乗員保護の緊急度を判定するシビアリティ判定手段５１を備えている。このシビアリティ判定手段５１は、一般に車両が非対称衝突したときに乗員保護の緊急度が高いので、衝突側のフロントセンサの減速度（ＲＧ又はＬＧ）を参照して乗員保護の緊急度を判定する。このシビアリティ判定手段５１により、車両が非対称衝突状態であり乗員保護の緊急度が高いとされた場合には、高出力でエアバック５２を高速で展開させることになる。
【００６５】
図８において、前記衝突形態判別装置２０はエアバック装置５０を適切に駆動させるための前処理装置として採用されている。本実施例では、車両衝突形態の検出結果及び衝突側の平均車両減速度（ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ））が衝突形態判別装置２０からエアバック装置５０側のシビアリティ判定手段５１に供給される。
【００６６】
なお、ここでの衝突側とはより大きな減速度が検出された側であり、衝突形態判別装置２０において左右比を求める前に行った大小比較で大きいと判定された側である。図５は衝突側が左（Ｌ）側が衝突側である。
【００６７】
シビアリティ判定手段５１は、図９に例示するシビアリティ判定マップを用いて乗員保護の緊急度を判定する。図９に示すシビアリティ判定マップは、衝突の対称・非対称性を示す左右比を縦軸、衝突側の平均車両減速度（ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ））を横軸に形成されている。図９は左側衝突に用いるシビアリティ判定マップを示している。
【００６８】
このシビアリティ判定マップには、２つの閾値が設定されている。第１閾値ＴＨＦは左右比に対して設定される閾値である。この第１閾値ＴＨＦは前述した衝突形態判別装置２０で用いた所定の閾値に相当する。第２閾値ＴＨＳは衝突側の平均車両減速度に対して設定される閾値である。この第２閾値ＴＨＳは非対称衝突であると判定されたときに乗員保護の緊急度に基づいて設定されている。第２閾値ＴＨＳは車両毎にオフセットの衝突試験、シミュレーション等を行い、乗員保護の緊急度が高く、エアバックの高出力展開が必要である平均車両減速度（許容限界平均車両減速度）として設定される。そして、シビアリティ判定マップには第１閾値及び第２閾値で囲まれるシビアリティ判定領域ＳＥＶが形成される。
【００６９】
シビアリティ判定手段５１は、車両が衝突したときに上記シビアリティ判定マップを用いて、左右比と衝突側平均車両減速度（ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ））とで特定される点が、前記シビアリティ判定領域ＳＥＶに属したときに乗員保護の緊急度が高いとして、エアバック５２が高出力で展開されるように駆動回路５８、５８を設定する。
【００７０】
以下さらに、前記エアバック装置５０についてその動作を説明する。図１０はマイクロコンピュータ４０がエアバック装置のシビアリティ判定まで実行するルーチンについて示すフローチャートである。このルーチンは、例えば車両のＩＧスイッチがオンされたとき等から実行される。
【００７１】
上記衝突判別処理ルーチンが実行されると、マイクロコンピュータ４０のＣＰＵ４２は、フロアセンサ２２からフロアＧを読込む（ステップ１００）。このときに左及び右フロントセンサ２４、２６からのフロントＬＧ、ＲＧを読込むようにしてもよい。第１ピーク検出手段３４はフロアＧ波形にウェーブレット変換処理を施し、第１ピークの検出準備に入る（ステップ１０２）。ウェーブレット位相が最初にπを越えたときに、平均減速度算出部３２がフロントＬＧ、ＲＧから左及び右平均車両減速度ＬＶ（ｔ）、ＲＶ（ｔ）の算出を開始する（ステップ１０６）。上記ステップ１００で左及び右フロントセンサ２４、２６からのフロントＬＧ、ＲＧを読込んでいないときには、このステップ１０６で読込みを開始する様にしてもよい。
【００７２】
続くステップ１０８とステップ１１０は、フロアＧ波形の第１ピークを検出するステップである。本ルーチンでは、ウェーブレット位相が最初にπを下回ったこと（ステップ１０８）及びその後にπを越えたこと（ステップ１１０）まで検出して、第１ピークを確認する。前述したようにこのステップ１１０は第１ピークをより確実に検出するために設けたものであり、省略してもよい。
【００７３】
上記のように第１ピークが確認されると、対称・非対称判定部３６は左平均車両減速度ＬＶ（ｔ）及び右平均車両減速度ＲＶ（ｔ）の大小比較を行った後（ステップ１１２）、左右比を算出してシビアリティ判定部５１へ供給する（ステップ１１４）。
【００７４】
さらに、シビアリティ判定部５１は上記左右比及び大きい方の平均車両減速度ＲＶ（ｔ）又はＬＶ（ｔ）とで特定された特定点が、シビアリティ判定マップ内のシビアリティ判定領域ＳＥＶに属したか、否かを判別する。特定点がシビアリティ判定領域ＳＥＶに属しているときには乗員保護の緊急度が高いのでエアバックが高出力展開されるように設定して（ステップ１１８）、本ルーチンによる処理を終了する。
【００７５】
なお、特定点がシビアリティ判定領域ＳＥＶに属していないときには、乗員保護の緊急度が低いと予想される。よって、図１０に示すように低出力展開を設定して（ステップ１２０）、本ルーチンによる処理を終了する。但し、本ルーチンによる処理が終了した後においても、更に車両の状態が変化する場合も予想される。よって、このような場合を想定して本ルーチンで特定点がシビアリティ判定領域ＳＥＶに属していないと判定された場合には、ステップ１２０でさらに他の衝突形態を対象とした判定を行い、適切なシビアリティ判定が実行されるようにすることが望ましい。
【００７６】
以上説明したエアバック装置５０のシビアリティ判定手段までの構成は、乗員保護装置を的確に起動させるための一起動装置と捉えることができる。すなわち、他の起動装置と共に多段に設けるという形態で本発明を利用することでより確実な乗員保護が実現できる。
【００７７】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の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された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７８】
なお、特許請求範囲の第１減速度検出手段はフロアセンサ２２に、第２減速度検出手段はフロントセンサ２４、２６に、第１ピーク検出手段は第１ピーク検出部３４に、平均減速度算出手段は平均減速度算出部３２に、対称・非対称判定手段は対称・非対称判定部３６に、シビアリティ判定手段はシビアリティ判定部５１に、それぞれ対応している。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、車両衝突の初期に、対称衝突したか、又は非対称衝突したかを確実に判定することができる。
【００８０】
また、請求項２記載の発明によれば、ウェーブレット変換を用いるので、車両減速度の第１ピークを確実に検出することができる。
【００８１】
また、請求項３記載の発明によれば、車両減速度の第１ピークをより確実に検出できる。
【００８２】
また、請求項４記載の発明によれば、刻々と変化する前記左及び右減速度を用いて常に最新の前記左及び右平均車両減速度が算出されるので、確実な対称・非対称判定が可能となる。
【００８３】
また、請求項５記載の発明によれば、対称・非対称判定手段により衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかを確実に判定することができる衝突形態判定装置となる。
【００８４】
また、請求項６に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が、車両が対称又は非対称衝突したとの前記衝突形態判定装置側の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するので乗員保護が確実になされる乗員保護装置となる。
【００８５】
なお、請求項７に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段が左右比と衝突側の平均車両減速度を用いてシビアリティ判定するので、適切な乗員保護が可能な乗員保護装置となる。
【００８６】
また、請求項８に記載の発明によれば、シビアリティ判定手段は、シビアリティ判定マップ上で特定点がシビアリティ判定領域に属したか、否かという簡易な判断により、早期に乗員保護の緊急度を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の衝突形態を示し、（Ａ）は正突、（Ｂ）はポール衝突、（Ｃ）はオフセット衝突について示す図である。
【図２】第１実施例の衝突形態判定装置の概略構成を機能ブロックで示す図である。
【図３】図２に示す衝突形態判定装置のハード構成の概略を示す構成図である。
【図４】図２に示す衝突形態判定装置が車両に搭載されている様子を例示した図である。
【図５】（Ａ）は左フロントセンサにより検出されるフロントＬＧ、（Ｂ）は右フロントセンサにより検出されるフロントＲＧ、（Ｃ）はフロアセンサにより検出されるフロアＧの各減速度波形例を示し、（Ｄ）は（Ｃ）にウェーブレット変換の処理を施して求めたウェーブレット位相波形である。
【図６】Ｇａｂｏｒ関数の時間軸上の表現を例示する説明図である。
【図７】ウェーブレット変換Ｘ（ａ，ｂ）の実数部Ｒと虚数部Ｉと大きさＰと位相θとの関係を示す説明図である。
【図８】第２実施例のエアバック装置の概要構成を示す図である。
【図９】シビアリティ判定マップ例を示す図である。
【図１０】第２実施例のエアバック装置により実行されるシビアリティ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車両
２０ 衝突形態判定装置
２２ フロアセンサ
２４ 左フロントセンサ
２６ 右フロントセンサ
３０ 衝突形態判定部
３２ 平均減速度算出部
３４ 第１ピーク検出部
３６ 対称・非対称判定部
５０ エアバック装置
５１ シビアリティ判定部
Claims (8)
- 車両内の所定位置に配設され、当該車両の前後方向における車両減速度を所定の周期で検出する第１減速度検出手段と、
前記車両が衝突した際の前記車両減速度の第１ピークを検出する第１ピーク検出手段と、
前記第１減速度検出手段より前側で車両の左側及び右側の各々に配設され、前記車両前後方向における左及び右減速度を所定の周期で検出する第２減速度検出手段と、
前記左及び右減速度各々の左及び右平均車両減速度を算出する平均減速度算出手段と、
前記第１ピーク検出手段により前記車両減速度の第１ピークが検出されたときの前記左及び右平均車両減速度に基づいて、前記車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの判定を行う対称・非対称判定手段とを含む、
ことを特徴とする衝突形態判定装置。 - 請求項１記載の衝突形態判定装置において、
前記第１ピーク検出手段は、前記第１減速度検出手段により検出された車両減速度の波形に、ウェーブレット変換処理を施して得たウェーブレット位相が、初めてπを越えた後、πを下回る値を示したことに基づいて前記波形の第１ピークを検出する、ことを特徴とする衝突形態判定装置。 - 請求項２記載の衝突形態判定装置において、
前記第１ピーク検出手段は、前記ウェーブレット位相が、さらにπを越えたことにより前記波形の第１ボトムまで検出したことに基づいて前記波形の第１ピークを検出する、ことを特徴とする衝突形態判定装置。 - 請求項１から３のいずれかに記載の衝突形態判定装置において、
平均減速度算出手段は、移動平均法を用いて最新の前記左及び右平均車両減速度を各々算出する、ことを特徴とする衝突形態判定装置。 - 請求項４記載の衝突形態判定装置において、
前記対称・非対称判定手段は、前記左平均車両減速度と前記右平均車両減速度との左右比に基づいて前記車両の衝突形態が対称であるか、又は非対称であるかの前記判定を実行することを特徴とする衝突形態判定装置。 - 請求項１から５のいずれかに記載の衝突形態判定装置を含む乗員保護装置であって、
前記対称・非対称判定手段による対称又は非対称の判定結果を用いて、乗員保護の緊急度を判定するシビアリティ判定手段を備える、ことを特徴とする乗員保護装置。 - 請求項６記載の乗員保護装置において、
前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と、前記車両の衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とに基づいて、前記乗員保護の緊急度を判定することを特徴とする乗員保護装置。 - 請求項７記載の乗員保護装置において、
前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と前記車両の衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とで形成したシビアリティ判定マップを備え、
前記シビアリティ判定マップには、前記左右比に対して衝突の対称性を判断するために定めた第１閾値と、非対称衝突した車両について乗員保護の観点から許容限界平均車両減速度として定めた第２閾値とが設定され、
前記シビアリティ判定手段は、前記左右比と、前記衝突側の左平均車両減速度又は右平均車両減速度とで特定される特定点が、前記第１閾値及び第２閾値で囲まれるシビアリティ判定領域に属したか、否かにより前記乗員保護の緊急度を判定することを特徴とする乗員保護装置。
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