JP4083665B2

JP4083665B2 - 車両用衝突検出装置

Info

Publication number: JP4083665B2
Application number: JP2003389017A
Authority: JP
Inventors: 茂郎桃原; 孝博亀井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2005147983A

Description

本発明は、車両の衝突を検出する車両用衝突検出装置に関する。

車両の衝突を検出する車両用衝突検出装置に関する技術として、六角形状に形成された圧電フィルムを備えたセンサ素子を多数、面状をなすように連続的に配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。このような車両用衝突検出装置では、各センサ素子それぞれに対して、圧電フィルムを両側から挟むように配置されて電圧を検出する電極対が設けられることになり、各センサ素子の電圧値から衝突の位置および大きさを検出することになる。
特表平８−５０９９３４号公報

しかしながら、上記の車両用衝突検出装置では、六角形状に形成された圧電フィルムを面状をなすように連続的に配置する必要があり、また面状に連続的に配置される各圧電フィルムそれぞれに電圧検出用の電極対が必要であるため、製造コストが高くなってしまうという問題があった。加えて、温度補償や故障判定を行う場合には、温度センサ等の別途のセンサが必要であって、この点からも製造コストが高くなってしまうという問題があった。

したがって、本発明は、製造コストを低減することができる車両用衝突検出装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、面状に連続的に広がる一枚の圧電フィルム（例えば実施形態における圧電フィルム１５）に対し該圧電フィルムを両側から挟むように配置されて電圧を検出する電極対（例えば実施形態における電極対１８）を間隔をあけて複数対設けてなる圧電センサ（例えば実施形態における圧電センサ１０）と、該圧電センサの検出結果に基づいて車両の衝突を検出する制御手段（例えば実施形態におけるＳＲＳ制御ユニット２７）とを有し、前記制御手段は、前記圧電フィルム上の一の電極対に所定の電圧をかけた状態での、前記一の電極対とは異なる他の電極対の検出結果に基づいて温度補償および故障判定の少なくともいずれか一方を行うことを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、面状に連続的に広がる一枚の圧電フィルムに対し、複数対の電極対を間隔をあけて設けていることから、電極対が設けられた位置に加わった圧力は勿論のこと、圧電フィルムの電極対が設けられていない位置に加わった圧力についても、この加圧部分から圧電フィルムの面内方向に応力が伝達され、その結果、加圧部分から離れた位置にある電極対で電圧が検出可能となる。そして、各電極対の電圧を総合的に即時分析することで衝突の形態および衝突力の大きさを検出し、どのような衝突であるかの衝突判定を行うことができ、これに基づいて、作動させる衝突安全デバイスの適切な選択を行うことができる。したがって、圧電フィルムを多数並べる必要がなく、また電極対の数も少なくて済むことになるため、製造コストを低減することができる。また、制御手段が、圧電フィルム上の一の電極対に所定の電圧をかけた状態では、圧電フィルムに局所歪みが生じ、この歪みによる応力が圧電フィルムの面内方向に伝達されて離れた位置にある他の電極対で電圧が検出可能となる。そして、他の電極対での電圧は温度によって変化することから、他の電極対での電圧から逆に温度を推定しこれに基づいて温度補償を行うことができる。また、他の電極対の電圧は所定の許容範囲内に収まることになるため、この所定の許容範囲内に収まるか否かで正常か異常かの故障判定を行うことができる。そして、温度センサ等の別途のセンサを用いることなく、これら温度補償および故障判定の少なくともいずれか一方を行うことができ、この点からも製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態の車両用衝突検出装置を図面を参照して以下に説明する。

本実施形態の車両用衝突検出装置１に用いられる圧電センサ（車両用衝突検出センサ）１０は、図１に示すように、車両１１の外表面近傍に設けられて、車両１１への外部からの入力つまり衝突を検出するもので、具体的には、フロントバンパフェース１２の内面に設けられて主として前面衝突を検出する。

圧電センサ１０は、図２に示すように、面状に連続的に広がる圧電フィルム１５を有している。この圧電フィルム１５は、高分子物質からなるもので、歪みを与えると電荷を発生させ、逆に電荷を与えると歪みを生じるものである。

また、圧電センサ１０は、互いに位置を合わせた状態で圧電フィルム１５を厚さ方向の両側から挟むように配置されて圧電フィルム１５に生じる電荷を電圧として検出する一対の電極１７からなる電極対１８を有している。ここで、圧電フィルム１５の一枚に対して、上記した電極対１８が所定の間隔をあけて複数対設けられている。

圧電フィルム１５は、横方向に長い長方形形状をなしており、電極対１８は、圧電フィルム１５の長さ方向に三対以上、図示例では六対設けられている。つまり、電極対１８は、同一直線上において三対以上所定の間隔をあけて設けられている。電極対１８は、圧電フィルム１５の長さ方向における両端部と中間部とに設けられており、所定の間隔をあけて配置されている。

各電極対１８の電極１７は、長方形形状の薄板或いは金属ペーストや蒸着金属からなっており、圧電フィルム１５の全幅にわたって延在するように、圧電フィルム１５に貼付或いは塗布、もしくは蒸着されている。各電極１７には図１に示す配線２０が接続されている。

上記の圧電センサ１０は、図示は略すが、例えば絶縁材料からなる袋状の被覆部材で全体が被覆された状態でフロントバンパフェース１２の内面に直接、もしくは合成樹脂材料等からなる支持板に貼付されこの支持板を介して取り付けられることになる。このとき、圧電センサ１０は、複数の電極対１８が車幅方向に並べられるように圧電フィルム１５の長さ方向を車幅方向に沿わせ、圧電フィルム１５の幅方向を上下方向に沿わせた状態とされる。

そして、本実施形態の車両用衝突検出装置１は、圧電センサ１０の各電極対１８のそれぞれの配線２０が接続されるシグナルコンディショナ２５をエンジンルーム内に有しており、このシグナルコンディショナ２５は、各電極対１８からの電気信号を信号強度を大きくしノイズの少ない信号にする等の加工を施して車室内のＳＲＳ制御ユニット（制御手段）２７に伝送する。このＳＲＳ制御ユニット２７も本実施形態の車両用衝突検出装置１を構成している。

ＳＲＳ制御ユニット２７は、各電極対１８で検出された電圧値に基づいて衝突の形態および衝突力の大きさ等を判定する。ここで、車両１１には、衝突安全デバイスとして、エアバッグを展開させるエアバッグ装置２９と、シートベルトを強制的に巻き取るシートベルト巻取装置３０と、ボンネットフードを強制的に浮かせるボンネットフード持上装置３１とが設けられている。そして、ＳＲＳ制御ユニット２７は、圧電センサ１０の検出データと図示せぬ車速センサにより検出された車速データと等に基づいて、歩行者との衝突であるかそれ以外の衝突であるのか等を判定し、これらエアバッグ装置２９、シートベルト巻取装置３０およびボンネットフード持上装置３１の作動を制御する。

ＳＲＳ制御ユニット２７は、例えば、各電極対１８の信号から、衝突初期段階でフルラップ衝突なのか、ＰＯＬＥ衝突なのか、オフセット衝突なのか、もしＰＯＬＥ衝突やオフセット衝突ならば左右どちらにどの程度のオフセット量なのか、さらにその衝突の大きさはどの程度なのかを推定し、ＳＲＳ制御ユニット２７内のＧセンサーまたは、サテライトＧセンサーの信号を用いて、衝突の形態、大きさの判定を行う。ＳＲＳ制御ユニット２７は、このような衝突の形態および衝突力の大きさの判定結果に応じてエアバッグ装置２９、シートベルト巻取装置３０およびボンネットフード持上装置３１の各作動を制御する。

例えば、図３に示すように、車幅方向配列された各電極対１８の位置（図３における位置（ａ）〜（ｆ）は図２における位置（ａ）〜（ｆ）に対応）を横軸にとり、それぞれの位置の電極対１８の検出値を縦軸にとると、位置固定で面積が広い平らな剛壁に前面衝突した場合、各電極対１８の検出値は、ほぼ均等で高い値を示すことになる。このとき、各検出値をなだらかに結ぶ線を引くことで、各電極対１８同士の間の各部の検出値の推定値を得ることができる。この場合、各電極対１８同士の間の各部の検出値の推定値も、図３に実線Ａで示すように、各検出値と同様の値を示すことが推定できる。このようなデータが得られた場合、ＳＲＳ制御ユニット２７は、歩行者との衝突以外の衝突であって破壊モードの衝突であると判定し、乗員保護のため、所定のタイミングでシートベルト巻取装置３０によるシートベルトの巻き取りを行い、所定のタイミングでエアバッグ装置２９を作動させる。つまり、圧電センサ１０は、エアバッグ作動制御用の衝突検出センサとして機能する。

また、位置固定の軟らかい物体に車幅方向にオフセットして衝突した場合、各電極対１８における検出値は、図３に一点鎖線Ｂで示すように、衝突側の電極対１８で高く非衝突側になるほど低くなる。このときも、各検出値をなだらかに結ぶ曲線を引くことで、各電極対１８同士の間の各部の検出値の推定値を得ることができ、衝突力を示す検出値の最大値およびその発生位置も推定できる。この場合は、検出値の最大値が車幅方向の一端部において発生し比較的低い値を示すとともに検出値の発生位置が比較的広範囲に広がることがわかる。このようなデータが得られた場合も、ＳＲＳ制御ユニット２７は、歩行者との衝突以外の衝突であって破壊モード衝突であると判定し、乗員保護のため、所定のタイミングでシートベルト巻取装置３０によるシートベルトの巻き取りを行い、所定のタイミングでエアバッグ装置２９を作動させる。

さらに、電柱等の位置固定で面積の小さい剛体に車幅方向の中央において前面衝突した場合、各電極対１８における検出値は、図３に破線Ｃで示すように、衝突側の電極対１８で高くその車幅方向両側になるほど低くなる。このときも、各検出値をなだらかに結ぶ曲線を引くことで、各電極対１８同士の間の各部の検出値の推定値を得ることができ、衝突力を示す検出値の最大値およびその発生位置も推定できる。この場合は、最大値が電極対１８の配置のない車幅方向の中央において発生し高い値を示すことがわかる。このようなデータが得られた場合も、ＳＲＳ制御ユニット２７は、歩行者との衝突以外の衝突であって破壊モード衝突であると判定し、乗員保護のため、所定のタイミングでシートベルト巻取装置３０によるシートベルトの巻き取りを行い、所定のタイミングでエアバッグ装置２９を作動させる。

なお、衝突力を示す上記検出値の最大値の大きさから、上記のような破壊モード衝突ではなく、例えば縁石等に衝突した非破壊モード衝突であるかを判定することもできるため、このような非破壊モード衝突の場合、ＳＲＳ制御ユニット２７は、例えばエアバッグ装置２９を作動させないように制御することになる。

歩行者に車幅方向の中央において前面衝突した場合、各電極対１８における検出値は、図３に二点鎖線Ｄで示すように、衝突側の電極対１８で高くその車幅方向両側になるほど低くなる。このときも、各検出値をなだらかに結ぶ曲線を引くことで、各電極対１８同士の間の各部の検出値の推定値を得ることができ、衝突力を示す検出値の最大値およびその発生位置も推定できる。この場合も、検出値の最大値が電極対１８の配置のない車幅方向の中央において発生し比較的低い値を示すとともに検出値の発生位置が比較的狭範囲となることがわかる。このようなデータが得られた場合、ＳＲＳ制御ユニット２７は、歩行者との衝突であると判定し、歩行者保護のため、所定のタイミングでボンネットフード持上装置３１を作動させてボンネットフードを浮かせる等する。つまり、圧電センサ１０は、歩行者衝突検出用の衝突検出センサとしても機能する。

そして、本実施形態において、ＳＲＳ制御ユニット２７は、圧電フィルム１５上の一の電極対１８に所定の電圧をかけた状態での、一の電極対１８とは異なる他の電極対１８の検出結果に基づいて温度補償および故障判定を行うようになっている。

具体的に、ＳＲＳ制御ユニット２７は、例えばイグニッションキーのオン時およびその後の所定の時間間隔で、所定の一つの電極対１８を温度補償用電圧印加電極対１８としてこの温度補償用電圧印加電極対１８に所定の電圧をかけるとともに、各タイミングで例えば温度補償用電圧印加電極対１８と隣り合う所定の一つの電極対１８を温度補償用電圧検出電極対１８としてこの温度補償用電圧検出電極対１８で電圧値を検出する。つまり、温度補償用電圧印加電極対１８を介して圧電フィルム１５に所定の電圧をかけた状態では、圧電フィルム１５に歪みが生じ、この歪みによる応力が圧電フィルム１５の面内方向に伝達されて離れた位置にある他の温度補償用電圧検出電極対１８の位置で応力を発生させこの温度補償用電圧検出電極対１８で検出可能な電圧を発生させる。

そして、この温度補償用電圧検出電極対１８で検出される電圧は、温度によって変化することになり、温度が上がれば電圧は高くなり、温度が下がれば電圧は低くなる。ＳＲＳ制御ユニット２７は、温度補償用電圧印加電極対１８に前記所定の電圧を印加したときの温度補償用電圧検出電極対１８で検出される電圧値を各温度毎に記憶したテーブルを有しており、温度補償用電圧検出電極対１８で検出された電圧値をこのテーブルに照らし合わせて温度を割り出す。また、ＳＲＳ制御ユニット２７は、各温度毎に検出値の補正値を記憶したテーブルを有しており、上記した検出値を算出する際に温度から割り出された補正値で補正する。このようにして、温度補償用電圧印加電極対１８を介して圧電フィルム１５に所定の電圧をかけた状態での、温度補償用電圧印加電極対１８とは異なる他の温度補償用電圧検出電極対１８の検出結果に基づいて温度補償を行う。そして、このように温度補償がされた検出値に基づいて上記した衝突の形態および衝突力の大きさの判定を行う。

また、ＳＲＳ制御ユニット２７は、例えばイグニッションキーのオン時に、所定の一つの電極対１８を故障判定用電圧印加電極対１８としてこの故障判定用電圧印加電極対１８に所定の電圧をかけ、このときの故障判定用電圧印加電極対１８とは異なる他のすべての電極対１８を故障判定用電圧検出電極対１８としてこれらの故障判定用電圧検出電極対１８で電圧値を検出する。ＳＲＳ制御ユニット２７は、このときの電圧値の許容範囲を各故障判定用電圧検出電極対１８毎に記憶したテーブルを有しており、各故障判定用電圧検出電極対１８で検出される電圧値をこのテーブルに照らし合わせたときに、電圧値が許容範囲外にある故障判定用電圧検出電極対１８については故障ありと判定する一方、許容範囲外にある故障判定用電圧検出電極対１８がない場合は故障なしと判定する故障判定を行う。なお、上記した故障判定用電圧印加電極対１８を次には故障判定用電圧検出電極対１８とするように故障判定用電圧印加電極対１８を異ならせて上記した故障判定を少なくとも２回行う。そして、これらの故障判定においていずれかの故障判定用電圧検出電極対１８に故障ありと判定した場合は、例えばインストルメントパネルに故障ありを表示させるとともに、この故障判定用電圧検出電極対１８の検出データはキャンセルして上記した衝突の形態および衝突力の大きさの判定を行うようにする。また、故障判定はイグニッションＯＮ時以降の通常使用状態においても、温度補償のための検出出力が、ありえない異常な温度を継続的に出すような場合、それをもって故障と判断することも可能である。

なお、以上の温度補償および故障判定を行っている最中に衝突が生じても衝突の形態および衝突力の大きさの判定に影響を及ぼすことがないように、温度補償時および故障判定時に電極対１８で検出される電圧のレベルは、衝突時に電極対１８で検出される電圧のレベルよりも十分に小さくなるように設定されている。

以上に述べた本実施形態の車両用衝突検出装置１によれば、圧電センサ１０が、面状に連続的に広がる一枚の圧電フィルム１５に対し、複数対の電極対１８を間隔をあけて設けていることから、電極対１８が設けられた位置に加わった圧力は勿論のこと、圧電フィルム１５の電極対１８が設けられていない位置に加わった圧力についても、この加圧部分から圧電フィルム１５の面内方向に圧力が伝達されることから、加圧部分から離れた位置にある電極対１８で電圧値が検出可能となる。そして、各電極対１８の電圧値を総合することで衝突の形態および衝突力の大きさを検出し、どのような衝突であるかの衝突判定を行うことができ、これに基づいて、作動させる衝突安全デバイスの適切な選択を行うことができる。したがって、圧電フィルム１５を多数並べる必要がなく、また電極対１８の数も少なくて済むことになるため、製造コストを低減することができる。

また、ＳＲＳ制御ユニット２７が、一の電極対１８を介して圧電フィルム１５に所定の電圧をかけた状態では、圧電フィルム１５に歪みが生じ、この歪みが圧電フィルム１５の面内方向に伝達されて離れた位置にある他の電極対１８で電圧が検出可能となる。そして、他の電極対１８での電圧は温度によって変化することから、他の電極対１８での電圧から逆に温度を推定しこれに基づいて温度補償を行うことができる。また、他の電極対１８の電圧は所定の許容範囲内に収まることになるため、この所定の許容範囲内に収まるか否かで正常か異常かの故障判定を行うことができる。そして、温度センサ等の別途のセンサを用いることなく、これら温度補償および故障判定を行うことができ、この点からも製造コストを低減することができる。

なお、以上においては、圧電センサ１０をフロントバンパフェース１２の内面に設けて主として前面衝突を検出する場合を例にとり説明したが、例えば、リヤバンパフェースの内面に設けて主として後面衝突を検出したり、ドア外板の内面に設けて主として側面衝突を検出したりすることも勿論可能である。

また、以上においては、圧電フィルム１５の長さ方向に電極対１８を並べる場合を例にとり説明したが、圧電フィルム１５の長さ方向および幅方向（上下方向）にマトリックス状に電極対１８を並べて各電極対１８で電圧値を検出するようにしても良い。

さらに、以上において、シグナルコンディショナ２５は、信号強度を大きくしＳＲＳ制御ユニット２７に対しノイズの少ない信号を送る役目をしているが、このシグナルコンディショナ２５内である程度の信号処理を行い、歩行者衝突かその他の衝突かを判断する機能等をもっていても良い。ここで、シグナルコンディショナ２５からＳＲＳ制御ユニット２７への信号はアナログ信号であってもデジタル信号であっても良い。

加えて、図１に示すように各電極対１８の出力を一つのシグナルコンディショナ２５で処理する方式をとることもできるが、シグナルコンディショナ２５を各電極対１８毎に独立して設けても良い。

本発明の一実施形態の車両用衝突検出装置が用いられた車両の前部を概略的に示す平面図である。本発明の一実施形態の車両用衝突検出装置の圧電センサを示す斜視図である。本発明の一実施形態の車両用衝突検出装置における各衝突形態の出力特性を示す特性線図である。

符号の説明

１１車両
１２フロントバンパフェース
１５圧電フィルム
１８電極対
２７ＳＲＳ制御ユニット（制御手段）

Claims

面状に連続的に広がる一枚の圧電フィルムに対し該圧電フィルムを両側から挟むように配置されて電圧を検出する電極対を間隔をあけて複数対設けてなる圧電センサと、
該圧電センサの検出結果に基づいて車両の衝突を検出する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記圧電フィルム上の一の電極対に所定の電圧をかけた状態での、前記一の電極対とは異なる他の電極対の検出結果に基づいて温度補償および故障判定の少なくともいずれか一方を行うことを特徴とする車両用衝突検出装置。