JP3925653B2 - 車両の衝突保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、歩行者、自転車または自動２輪車に対する車両の衝突時に、歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間を保護する車両の衝突保護装置に関する。

従来から、バンパーセンサによる車両の衝突検出時に、車速センサによって検出された車速または前後加速度センサから求めた車速が所定の範囲内にあることを条件に、車両のフードを跳ね上げ、車両が歩行者に衝突した際に歩行者をフードによって保護することは知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−９９９０７号公報

しかし、上記従来例は、衝突対象に対する車両の衝突態様とは無関係に、衝突時にフードを常に一定の態様で跳ね上げているので、衝突の態様によっては、歩行者などの衝突対象を充分に保護することができなかった。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、歩行者、自転車または自動２輪車に対する車両の衝突時に、歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間を的確に保護する車両の衝突保護装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、車両のフードの少なくとも一部を上方へ変位させるフードアクチュエータと、人間を含む衝突対象に対する車両の衝突を判定する判定手段と、判定手段によって衝突対象に対する車両の衝突が判定されたとき、フードアクチュエータを制御して、フードを上方へ変位させる第１のフード変位制御手段とを備えた車両の衝突保護装置において、車速が所定車速以上であって一定速度以上の走行中であり、または前後加速度が所定加速度未満であって急減速時であるとき、フードアクチュエータを制御してフードを上方へ変位させ、車速が所定車速以上でなくて一定速度以上の走行中でなく、かつ前後加速度が所定加速度未満でなくて急減速時でないとき、フードアクチュエータを制御してフードを基準位置に復帰させる第２のフード変位制御手段を設けたことにある。

このように構成した本発明によれば、人間を含む衝突対象に対して車両が衝突した際には、判定手段および第１のフード変位制御手段の作用により、フードは上方へ変位する。一方、第２のフード変位制御手段は、車速が所定車速以上であって一定速度以上の走行中であり、または前後加速度が所定加速度未満であって急減速時であるとき、フードアクチュエータを制御してフードを上方へ変位させ、車速が所定車速以上でなくて一定速度以上の走行中でなく、かつ前後加速度が所定加速度未満でなくて急減速時でないとき、フードアクチュエータを制御してフードを基準位置に復帰させる。この第１のフード変位制御手段とは独立した第２のフード変位制御手段の制御により、一定速度以上の走行中または急減速時には、フードは持ち上げられ、センサなどの故障により、判定手段による人間を含む衝突対象に対する車両の衝突の判定が不能であって、フードの跳ね上げ制御ができない状態、フードの跳ね上げに遅れが生じる状態でも、歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間を確実に保護できる。停車時には、フードは下げられているので、意匠性を損なうこともない。

ａ．第1実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明すると、図１は車両の前部分を示す概略平面図である。車両のエンジンルームを覆うフード１１の４すみ下方の左右前後位置には、車体部材に固定されたフードアクチュエータ１２〜１５が組み付けられている。各フードアクチュエータ１２〜１５は電動モータまたは油圧装置により構成されていて、それらの作動により、フード１１の左右前後位置をそれぞれ独立して上方に変位（跳ね上げ）可能としている。

次に、左右前後フードアクチュエータ１２〜１５を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、図１および図２に示すように、レーダ装置２１、カメラ装置２２、バンパーセンサ２３、左前加速度センサ２４、右前加速度センサ２５および操舵角センサ２６に加え、必要に応じてヨーレートセンサ２７、ロールレートセンサ２８および車速センサ２９を備えている。

レーダ装置２１は、車両の前端部に配置されていて、ミリ波、超音波などを車両の進行方向に放射して前方物体からの反射波を受信することにより、前方物体までの距離を検出する。カメラ装置２２は、車室内から前方に向けて配置されたＣＣＤカメラなどからなるもので、車両進路に位置する歩行者、障害物などを撮影する。バンパーセンサ２３は、車体前端部に組み付けたバンパー１６の長さにほぼ等しい長尺状の変位量センサ（または荷重センサ）によって構成されている。そして、このバンパーセンサ２３は、バンパー１６の衝突対象への衝突により、バンパー１６が変位する変位量ＢＰ（またはバンパー１６に付加される荷重ＢＰ）を表す信号を出力する。左右前加速度センサ２４，２５は、バンパー１６の後方近傍であって車幅方向左右位置の車体部材（図示省略）にそれぞれ組み付けられ、バンパー１６の衝突対象への衝突時に発生する加速度Ｇ１，Ｇ２を検出して、同加速度Ｇ１、Ｇ２を表す信号を出力する。

操舵角センサ２６は、図示しない操舵ハンドルの操舵角θhを検出して、同操舵角θhを表す信号を出力する。ヨーレートセンサ２７は、車体に発生するヨーレートを検出して、同ヨーレートを表す信号を出力する。ロールレートセンサ２８は、車体に発生するロールレートを検出して、同ロールレートを表す信号を出力する。車速センサ２９は、車速Ｖを検出して車速Ｖを表す信号を出力する。

これらのセンサ２１〜２９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とする電子制御ユニット３０に接続されている。電子制御ユニット３０は、図３のフード制御プログラムを所定の短時間ごとに実行することにより、左右前後フードアクチュエータ１２〜１５を制御する。

次に、上記のように構成した第１実施形態の動作を説明する。電子制御ユニット３０は、フード制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。フード制御プログラムは図３のステップＳ１０にて開始され、ステップＳ１２にて前方物体との相対速度Ｖabを計算する。具体的には、レーダ装置２１による自車から前方物体までの検出距離を入力して、今回のプログラムの実行による入力距離を今回距離Ｌnewとして設定する。そして、前回のプログラムの実行時に入力した距離（以降、前回距離Ｌoldという）から今回距離Ｌnewを減算した減算値Ｌold−Ｌnewを、このフード制御プログラムの実行時間間隔Δｔで除算することにより、前方物体との相対速度Ｖab（＝(Ｌold−Ｌnew)／Δｔ）を計算する。

次に、ステップＳ１４にて、操舵角センサ２６からの操舵角θhに基づいて車両の進行角θを計算する。この場合、車両の進行角θとは、車両の進行方向が車両の前後方向中心軸線となす角度である。なお、この場合、車両の進行角θを、ヨーレートセンサ２７によって検出されたヨーレート、ロールレートセンサ２８によって検出されたロールレートまたは車速センサ２９によって検出された車速によって補正し、またはこれらのヨーレート、ロールレートおよび車速を用いて計算するようにしてもよい。次に、ステップＳ１６にて、車両進路方向の映像をカメラ装置２２に撮影させるとともに、同撮影した映像を表す映像データを入力して解析する。この解析においては、頭部を画像認識することにより車両進路に人間が存在しているか否かを判定する。具体的には、歩行者が存在するか、自転車または自動２輪車に乗った人間が存在するかを判定する。

前記ステップＳ１６の処理後、ステップＳ１８にて、バンパーセンサ２３および左右前加速度センサ２４，２５からの各信号ＢＰ，Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ入力する。そして、ステップＳ２０にて、前記ステップＳ１６の処理による車両進路上における人間の検出、および前記バンパーセンサ２３および左右前加速度センサ２４，２５からの各信号ＢＰ，Ｇ１，Ｇ２に基づいて、人間を含む衝突対象に対する車両の衝突の有無を判定する。すなわち、歩行者、自転車または自動２輪車との衝突の有無を判定する。具体的には、ステップＳ１６の処理によって人間（歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間）が検出され、かつバンパーセンサ２３および左右前加速度センサ２４，２５からの各信号ＢＰ，Ｇ１，Ｇ２が歩行者、自転車または自動２輪車の衝突を表しているかを判定する。この場合、バンパーセンサ２３によって検出されたバンパー１６の変位量ＢＰ（またはバンパー１６への荷重ＢＰ）から、バンパー１６の変位速度、変位加速度などが計算される。そして、これらの変位量ＢＰ（または荷重ＢＰ）、変位速度、変位加速度などの物理量、および左右前加速度Ｇ１，Ｇ２などが、歩行者、自転車または自動２輪車の衝突を表す程度の範囲内にあるかを判定する。なお、これらの変位量ＢＰ、変位速度、変位加速度、左右前加速度Ｇ１，Ｇ２などと比較される値を厳しく制限して、同ステップＳ１４において、歩行者、自転車または自動２輪車がバンパー１６に衝突したことが検出されるようにすれば、ステップＳ１６の人間の検出は不要となる。

このステップＳ２０の判定の結果、前記衝突が生じていなければ、ステップＳ２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２〜Ｓ３４の処理を実行することなく、ステップＳ３６にてこのフード制御プログラムの実行を終了する。一方、前記衝突が生じると、ステップＳ２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２２以降に進む。ステップＳ２２においては、前記ステップＳ１６による撮影画像に基づいて歩行者、自転車または自動２輪車に乗っている人間が衝突時に車両前端部に突入してくる位置を表す座標値（ｘ1，ｙ1）を計算する。カメラ装置２２は、図４(Ａ)に示すように、車室内上部から車両前方を撮影している。そして、図４(Ｂ)に示すように、ステップＳ１６の処理によって検出されている人間の頭部の車幅方向位置および高さをそれぞれ座標値ｘ1，ｙ１として決定する。

次に、ステップＳ２４にて、前記ステップＳ１８の処理によって入力したバンパーセンサ２３からのバンパー１６の変位量ＢＰ（または荷重ＢＰ）および前記ステップＳ１２の処理によって計算した相対速度Ｖabに基づいて、衝突対象を判別するとともに、同判別結果に応じて後述の計算で利用する係数ｋ1，ｋ2を決定する。この場合における判定は、衝突対象が歩行者、自転車または自動２輪車のいずれかであるかを判定するもので、図５に示すバンパーセンサ２３からの変位量ＢＰ（または荷重）と相対速度Ｖabとの関係によって決まる領域を規定するテーブルを参照する。すなわち、前記検出されたバンパー１６の変位量ＢＰ（または荷重ＢＰ）と相対速度Ｖabによって決まる点が、歩行者の領域に属するか、それ以外の領域（自転車または自動２輪車の領域）に属するかにより、衝突対象を判別する。係数ｋ1，ｋ2は、予め決められた値であり、歩行者に比べて自転車または自動２輪車の方が大きな値に設定される。

前記ステップＳ２４の処理後、ステップＳ２６にて、前記計算した座標値ｘ1，ｙ1、係数ｋ1，ｋ2、相対速度Ｖabおよび進行角θを用いて、人間（歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人）の落下位置(α，β)を計算する。なお、この落下位置（α，β）は、図６に示すように、フード１１の左前端位置Ａを基点した横方向距離と縦方向距離とで表される。この落下位置(α，β)は、例えば、下記式(１)〜(３)を用いて計算される。
ｄ＝ｋ1・ｙ1＋ｋ2・Ｖab …(１)
α＝ｘ1＋ｄ・sinθ …(２)
β＝ｄ・cosθ …(３)
なお、上記式(１)〜(３)は、背が高くかつ相対速度Ｖabが大きいほど、人間が大きな距離ｄだけ飛ばされることを表している。また、歩行者よりも、自転車または自動２輪車に乗った者が大きな距離ｄだけ飛ばされることも表している。さらに、この距離ｄに進行角θが考慮されて、落下位置(α，β)が計算される。

この落下位置(α，β)の計算後、ステップＳ３０にて、下記不等式(４)(５)を満足するかにより、人間の落下位置(α，β)がフード１１上であるかを判定する。
０≦α≦Ｗ …(４)
０≦β≦Ｈ …(５)
ただし、Ｗはフード１１の幅を表し、Ｈはフード１１の前後長さを表す。

前記不等式(４)(５)を満足していて落下位置(α，β)がフード１１上であれば、ステップＳ２８にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３０に進む。ステップＳ３０においては、人間の落下の前後位置を表す値βとＨ／２とを比較することにより、人間の落下の前後位置がフード１１の前後方向の中央位置よりも後方であるか否かを判定する。いま、β＞Ｈ／２であって、人間の落下の前後位置がフード１１の前後方向の中央位置よりも後方であれば、ステップＳ３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３２の処理を実行する。ステップＳ３２においては、左右後フードアクチュエータ１４，１５を駆動制御することにより、図７(Ａ)に示すように、フード１１の後部を上方へ変位すなわち跳ね上げる。一方、β≦Ｈ／２であって、人間の落下の前後位置がフード１１の前後方向の中央位置よりも前方であれば、ステップＳ３０にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ３４の処理を実行する。ステップＳ３４においては、左右前フードアクチュエータ１２，１３を駆動制御することにより、図７(Ｂ)に示すように、フード１１の前部を上方へ変位すなわち跳ね上げる。

また、前記不等式(４)または(５)を満足しなくて落下位置(α，β)がフード１１上でなければ、ステップＳ２８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３０〜Ｓ３４の処理を実行することなく、ステップＳ３６にてこのフード制御プログラムの実行を終了する。したがって、この場合には、フード１１の上方への変位すなわち跳ね上げ制御は行われない。なお、この場合には、図示しないプログラムの実行により、車室内のエアバックを展開するなどの乗員保護措置が優先してとられる。

上記作動説明のように、上記第１実施形態においては、人間の頭部位置(ｘ1，ｙ1)、衝突時の相対速度Ｖab、車両の進行角θ、および歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間の別により、人間の落下位置(α，β)を計算した。そして、この落下位置(α，β)に応じてフード１１を上方へ変位させる位置が制御される。したがって、上記第１実施形態によれば、歩行者、自転車または自動２輪車に対する車両の衝突時に、歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間を的確に保護、すなわち衝突対象を的確に保護できるようになる。また、フード１１を一部だけ上方へ変位させるのみでよいことが多く、フード１１の速やかな上方への変位も可能となる。

なお、上記第１実施形態においては、人間の落下位置(α，β)がフード１１上である場合には、フード１１の前後方向位置についてのみ考慮した。しかし、これに代えまたは加えて、フード１１の幅方向位置を考慮するようにしてもよい。例えば、幅方向位置αとフード１１の幅の半値Ｗ／２との比較により、人間の落下位置(α，β)がフード１１上の左部であれば左前後フードアクチュエータ１２，１４を駆動制御して、フード１１の左部を上方へ変位（跳ね上げ）させるようにしてもよい。また、人間の落下位置(α，β)がフード１１上の右部であれば右前後フードアクチュエータ１３，１５を駆動制御して、フード１１の右部を上方へ変位（跳ね上げ）させるようにしてもよい。さらに、フード１１の前後方向位置および左右方向位置の両者を考慮して、左右前後フードアクチュエータ１２〜１５のうちのいずれか一つまたは二つを駆動制御するようにしてもよい。

ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、構成的には、図１および図２に示した第１実施形態と同様に構成されている。しかし、電子制御ユニット３０は、図３のフード制御プログラムに代えて図８のフード制御プログラムを実行する。この図８のフード制御プログラムは、図３のステップＳ１２の処理を省略するとともに、図３のステップＳ２２〜Ｓ３４の処理に代えてステップＳ４０〜Ｓ４４の処理を実行する。以下、この第２実施形態の動作について説明するが、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

ステップＳ２０にて、「Ｙｅｓ」すなわち歩行者、自転車または自動２輪車に対して車両が衝突したと判定すると、ステップＳ４０にてバンパー１６における衝突位置を検出する。具体的には、カメラ装置２２による撮影画像に基づいて車幅方向の衝突位置（上記実施形態の座標値ｘ1に相当）を検出する。また、バンパーセンサ２３からの信号ＢＰが、衝突によるバンパー１６の変位位置を表すものであれば、バンパーセンサ２３からの信号ＢＰに基づいて衝突位置を検出するようにしてもよい。

次に、ステップＳ４２にて、前記検出した衝突位置および前記ステップＳ１４の処理により計算した車両の進行角θに応じて、人間がフード１１上を移動する方向を計算する。そして、ステップＳ４４にて、この計算した人間のフード１１上における移動方向に基づいて、同移動方向に沿ってフード１１が傾斜するように左右前後フードアクチュエータ１２〜１５を駆動制御する。例えば、図９に示すように、衝突位置がＸであって移動方向Ｙであれば、移動方向後部の位置が最も高くなるようにフード１１を移動方向に沿って傾斜させるように、左右前後フードアクチュエータ１２〜１５を駆動制御する。この場合、右後フードアクチュエータ１５が最大高さまでフード１１を持ち上げ、右前フードアクチュエータ１３および左後フードアクチュエータ１４の順に低くなるようにフード１１を持ち上げる。

このように、上記第２実施形態においては、車両衝突時に衝突対象である人間の移動方向を計算して、この計算した移動方向に沿ってフード１１を傾斜させるようにした。したがって、上記第２実施形態によっても、歩行者、自転車または自動２輪車に対する車両の衝突時に、歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間を的確に保護、すなわち衝突対象を的確に保護できるようになる。また、フード１１を一部だけ上方へ変位させるのみでよいことが多く、フード１１の速やかな上方への変位も可能となる。

ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、構成的には、図１および図２に示した第１実施形態と同様に構成されているが、各種センサ２１〜２９に加えて加速度センサ４０も備えている。この加速度センサ４０は、車両全体の前後加速度Ｇxを検出するものである。また、電子制御ユニット３０は、図３のフード制御プログラムに代えて図１０のフード制御プログラムを実行する。以下、この第３実施形態の動作について説明するが、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

この第３実施形態においては、電子制御ユニット３０は、フード制御プログラムをステップＳ５０にて開始して、ステップＳ５０〜ステップＳ５８からなる処理を所定の短時間ごとに繰り返し実行する。ステップＳ５２においては、車速センサ２９によって検出された車速Ｖが所定車速Ｖ0以上であるか、または加速度センサ４０によって検出された前後加速度Ｇxが所定加速度Ｇ0未満であるかを判定する。車速Ｖが所定車速Ｖ0以上であり、または前後加速度Ｇxが所定加速度Ｇ0未満であれば、ステップＳ５２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５４にて左右前後フードアクチュエータ１２〜１５をそれぞれ駆動制御して、フード１１の左右前後４箇所を同時に持ち上げる。これにより、フード１１は、図１１に示すように、所定高さだけ全体的に持ち上げられる。

一方、車速Ｖが所定車速Ｖ0以上でなく、かつ前後加速度Ｇxが所定加速度Ｇ0未満でなければ、ステップＳ５２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５６にて左右前後フードアクチュエータ１２〜１５をそれぞれ駆動制御して、フード１１の左右前後４箇所を基準位置に復帰させる。これにより、フード１１は、図１１に示すように、もとの基準状態に復帰する。

上記説明からも理解できるように、上記第３実施形態においては、一定速度以上の走行中または急減速時には、フード１１は持ち上げられる。したがって、この第３実施形態によれば、各種センサ２１〜２８の故障時であってフード１１の跳ね上げ制御ができない状態、フード１１の跳ね上げに遅れが生じる状態でも、歩行者、自転車または自動２輪車に乗った人間を確実に保護できる。したがって、この第３実施形態を上記第１または第２実施形態と併用し、上記第１または第２実施形態における各種センサ２１〜２８の故障時に作動させるようにしてもよい。また、停車時には、フード１１は下げられているので、意匠性を損なうこともない。

以上、本発明の第１ないし第３実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記第１ないし第３実施形態においては、バンパーセンサ２３として、バンパー１６の変位量を検出する変位量センサまたはバンパー１６に付与される荷重を検出する荷重センサを用いるようにした。しかし、これに代えて、バンパー１６の変形速度、変形加速度またはこれらに関係した物理量を検出するセンサを利用してもよい。また、左右前加速度センサ２３，２４に代えて、バンパー１６の後端部の変位量または同後端部の受ける荷重を検出する変位量センサまたは荷重センサを用いるようにしてもよい。

本発明の第１ないし第３実施形態に係る車両の前部を示す概略平面図である。 前記車両を制御するための電気制御装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係り、図２の電子制御ユニットにより実行されるフード制御プログラムのフローチャートである。 (Ａ)はカメラ装置による歩行者の撮影状態を示す図であり、(Ｂ)は同撮影画像を示す図である。 バンパーセンサ出力と相対速度とによって決まる衝突対象を表す特性図である。 衝突時における人間のフード上の移動を説明するための説明図である。 (Ａ)(Ｂ)は、それぞれ本発明の第１実施形態に係る車両のフードの変位状態を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係り、図２の電子制御ユニットにより実行されるフード制御プログラムのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る車両のフードの変位状態を説明するための説明図である。 本発明の第３実施形態に係り、図２の電子制御ユニットにより実行されるフード制御プログラムのフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る車両のフードの変位状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１１…フード、１２〜１５…フードアクチュエータ、１６…バンパー、２１…レーダ装置、２２…カメラ装置、２３…バンパーセンサ、２４，２５，４０…加速度センサ、２６…操舵角センサ、２７…ヨーレートセンサ、２８…ロールレートセンサ、２９…車速センサ、３０…電子制御ユニット。

Claims (1)

1. 車両のフードの少なくとも一部を上方へ変位させるフードアクチュエータと、
   人間を含む衝突対象に対する車両の衝突を判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記衝突対象に対する車両の衝突が判定されたとき、前記フードアクチュエータを制御して、フードを上方へ変位させる第１のフード変位制御手段とを備えた車両の衝突保護装置において、
   車速が所定車速以上であって一定速度以上の走行中であり、または前後加速度が所定加速度未満であって急減速時であるとき、前記フードアクチュエータを制御してフードを上方へ変位させ、車速が所定車速以上でなくて一定速度以上の走行中でなく、かつ前後加速度が所定加速度未満でなくて急減速時でないとき、前記フードアクチュエータを制御してフードを基準位置に復帰させる第２のフード変位制御手段を設けたことを特徴とする車両の保護装置。

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