JP4183881B2

JP4183881B2 - 車両用衝突判定装置

Info

Publication number: JP4183881B2
Application number: JP2000095912A
Authority: JP
Inventors: 昌寿早坂
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001277999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝突を判定して、例えばエアバック装置等の乗員保護装置を作動させる車両用衝突判定装置に関し、特に、衝突時の衝撃の大きさに応じて乗員保護装置の動作を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば車両に加わる加速度（或いは減速度）を検出する加速度センサを備えて、加速度センサから出力される加速度信号によって車両の加速度変化を検出すると共に、この加速度信号を時間について１回積分、或いは２回積分して、これらの積分値が所定の各閾値を超えた場合に、例えばエアバック装置やシートベルト・プリテンショナ等の乗員保護装置を起動させる車両用衝突判定装置が知られている。
このような車両用衝突判定装置によって衝突と判定された場合、例えばエアバック装置は、インフレータ内でスクイブによりガス発生剤に点火して、インフレータよりガスを発生させ、このガスによってエアバックを膨らませて乗員と室内部品との２次衝突を抑制する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例による車両用衝突判定装置では、衝突時の衝撃の大きさや、車両内での乗員の位置等に関わらず、検出された加速度信号の演算値が所定の閾値を超えただけで、エアバックが一定の特性で展開されるように設定されている場合があり、衝突の状況に違いがあっても、同一の制御しかできないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、衝突初期の加速度を利用することにより、単純かつ安価な構成で、衝突の激しさに応じた適正な衝突判定を短時間に行うことが可能な車両用衝突判定装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、第１の本発明の車両用衝突判定装置は、車両に作用する加速度を検出する加速度検出手段（例えば、後述する実施の形態での加速度センサ１１）と、前記加速度検出手段にて検出された加速度信号を時間について積分して速度変化（例えば、後述する実施の形態での速度変化ΔＶ）を算出する速度変化算出手段（例えば、後述する実施の形態での速度変化算出部２４）と、前記速度変化に対する時間変化が所定の閾値以下か否かを判定するシビア衝突判定手段（例えば、後述する実施の形態での第１及び第２速度変化判定部２５ａ，２５ｂ及び経過時間算出部２６及び経過時間判定部２７）と、前記シビア衝突判定手段による判定結果に応じて乗員保護装置（例えば、後述する実施の形態でのエアバック装置）の動作を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段（例えば、後述する実施の形態でのシビア衝突信号発生部２８及び非シビア衝突信号発生部２９）とを備えたことを特徴としている。
【０００５】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、衝突時の短時間の間に、車両速度に応じて異なる加速度、すなわち車体の反発減速度の相違を利用して衝突時の衝撃の大きさを検出して、この衝撃の大きさに応じて、例えばエアバック装置やシートベルト・プリテンショナ等の乗員保護装置の起動タイミングや動作、例えばエアバックの展開動作等を適正に制御することができる。
例えば、図１（ａ）〜（ｃ）は、車両速度の異なる正面衝突における加速度信号Ｇ（減速度方向を正とする）の時間変化を示すグラフ図であり、図２は、図１（ａ）〜（ｃ）に対する初期加速度と反発時間（初期加速度の継続時間）を示すグラフ図である。
ここで、図１（ａ）は高速（例えば、約５０ｋｍ／ｈ）での衝突、図１（ｂ）は中速（例えば、約２０ｋｍ／ｈ）での衝突、図１（ｃ）は低速（例えば、約１２ｋｍ／ｈ）での衝突を示しており、衝突時の車両速度が大きいほど初期加速度が大きくかつ反発時間が短くなり、車両速度が小さいほど初期加速度が小さくかつ反発時間が長くなる。すなわち、車両速度が５０ｋｍ／ｈ、２０ｋｍ／ｈ、１２ｋｍ／ｈのそれぞれに対して、順に、最大初期減速度をＧ１、Ｇ２、Ｇ３とし、反発時間をｔ１、ｔ２、ｔ３とすると、Ｇ１＞Ｇ２＞Ｇ３、かつ、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３となっている。
【０００６】
ここで、衝突時の車両速度に応じた初期加速度と反発時間との関係を抽出するために、下記数式（１）及び数式（２）を設定する。
【０００７】
【数１】

【０００８】
【数２】

【０００９】
すなわち、加速度信号Ｇを時間について一回積分して、所定の時間区間（例えば０≦ｔ≦ｎ）での速度変化ΔＶ_n、又は累積の速度変化として無限区間（つまり０≦ｔ≦∞）での速度変化ΔＶ_∞を算出する。これらの速度変化ΔＶ_n，ΔＶ_∞（以下において、共に速度変化ΔＶと呼ぶ）は、例えば図３に示す図１（ａ）〜（ｃ）に対する各速度変化ΔＶの時間変化を示す図のように、衝突時の車両速度の大きさに応じて異なる変化を示す。
ここで、速度変化ΔＶに対して、例えば２つの閾速度変化ΔＶ_TH1、ΔＶ_TH2（ΔＶ_TH1≦ΔＶ_TH2）を設定しておき、速度変化ΔＶが一方の閾速度変化ΔＶ_TH1を超えて他方の閾速度変化ΔＶ_TH2に至るまでの経過時間ΔＴを測定する。
すると、この経過時間ΔＴは高速での衝突ほど短くなり、例えば図３に示すように、高速での衝突（図３に示す実線ａ）における経過時間ΔＴ１は、中速での衝突（図３に示す一点破線ｂ）における経過時間ΔＴ２よりも短くなり、低速での衝突（図３に示す二点破線ｃ）では、速度変化ΔＶが他方の閾速度変化ΔＶ_TH2に至ることなく減少する。
【００１０】
従って、経過時間ΔＴに対して、少なくとも１つ以上（例えば１つ）の閾経過時間ΔＴ_THを設定しておき、経過時間ΔＴを閾経過時間ΔＴ_THと比較することで、衝突時の衝撃の大きさつまり激しさを判定することができる。例えば、経過時間ΔＴが閾経過時間ΔＴ_TH以下であれば、高速での衝突、つまり激しい衝突であると判定する。
そして、激しい衝突と判定された場合には、例えばエアバックを急展開して乗員の保護を優先する。逆に、激しい衝突では無いと判定された場合には、例えばエアバックを多段階に展開する等によって緩展開させる。
これにより、衝突の状況に応じて適正にエアバック装置等の乗員保護装置を制御することができる。
なお、速度変化ΔＶとしては、有限区間での速度変化ΔＶ_nを用いても良いし、無限区間での速度変化ΔＶ_∞を用いても良く、例えば激しい衝突を判定する場合には、中低速での衝突に比べて、高速での衝突に対する速度変化ΔＶが顕著な変化を示す方を選択すればよい。
【００１１】
さらに、第２の本発明の車両用衝突判定装置では、前記シビア衝突判定手段は、前記速度変化が２つの閾速度変化（例えば、後述する実施の形態での第１閾速度変化ΔＶ_TH1，第２閾速度変化ΔＶ_TH2）の間に位置する経過時間（例えば、後述する実施の形態での経過時間ΔＴ）を検出する経過時間検出手段（例えば、後述する実施の形態での経過時間算出部２６）と、前記経過時間が閾時間（例えば、後述する実施の形態での閾経過時間ΔＴ_TH）以下か否かを判定する経過時間判定手段（例えば、後述する実施の形態での経過時間判定部２７）とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、速度変化が２つの異なる閾速度変化の間に位置する経過時間が、閾時間以下の場合には、速度変化の時間変化が小さく、激しい衝突であると判断でき、逆に、経過時間が閾時間よりも大きい場合には、速度変化の時間変化は相対的に大きく、激しい衝突ではないと判断できる。
【００１３】
さらに、第３の本発明の車両用衝突判定装置は、前記加速度信号に基づいて乗員の移動量（例えば、後述する実施の形態での乗員移動量Ｓ）を算出する移動量算出手段（例えば、後述する実施の形態での乗員移動量算出部２１）と、前記乗員の移動量が閾移動量（例えば、後述する実施の形態での閾移動量Ｓ_TH）以上か否かを判定する移動量判定手段（例えば、後述する実施の形態での乗員移動量判定部２２）と、前記移動量判定手段による判定結果に応じて前記速度変化算出手段の動作を制御する制御手段（例えば、後述する実施の形態での速度変化算出制御部２３）とを備え、前記制御手段は、前記移動量が前記閾移動量以上の場合に、前記速度変化の算出を停止させることを特徴としている。
【００１４】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、乗員の移動量が閾移動量よりも小さい場合には、加速度信号に基づいて速度変化を算出して、この速度変化に基づいて、衝突時の衝撃の大きさ、つまり激しい衝突であるか否かの判定処理を実行する。そして、激しい衝突であると判定された場合には、例えばエアバックを急展開させて乗員の保護を計る。
一方、乗員の移動量が閾移動量以上の場合には、激しい衝突であるか否かの判定処理は実行せず、衝突時の衝撃の大きさに関わらずに、例えば一定の特性でエアバックを緩展開させる。
これにより、衝突時の衝撃の大きさに加えて、車両内での乗員の移動量に応じてエアバック装置等の乗員保護装置を適切に作動させることができる。
【００１５】
また、例えば図３（ｄ）に示すオフセット衝突時の速度変化ΔＶの時間変化を示すグラフ図のように、初期加速度が小さいオフセット衝突では、車両の変形が進むに連れて速度変化ΔＶが増加して、時間遅れのある立ち上がり特性を示す。
この場合、衝突開始から徐々に乗員が移動しており、例えば乗員の移動量が所定閾値以上の場合には、激しい衝突であるか否かの判定処理は実行せず、衝突時の衝撃の大きさに関わらず、例えば一定の特性でエアバックを緩展開させる。
【００１６】
さらに、第４の本発明の車両用衝突判定装置は、前記加速度信号に基づいて衝突を検出する衝突判定手段（例えば、後述する実施の形態での衝突判定部１２）を備え、前記制御信号発生手段は、前記シビア衝突判定手段による判定結果及び前記衝突判定手段による衝突の検出に基づいて前記制御信号を発生することを特徴としている。
【００１７】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、例えば、衝突判定手段により衝突と判定された場合にはエアバックを緩展開させるように設定しておき、さらに、衝突判定手段により衝突と判定され、かつ、シビア衝突判定手段により激しい衝突であると判定された場合にはエアバックを急展開させるように設定することで、衝突の状態に応じてエアバック装置等の乗員保護装置を適正に制御することができる。
しかも、激しい衝突と判定される際には、衝突判定手段での判定結果と、シビア衝突判定手段での判定結果との、２つの判定結果に基づいて判断されるため、より一層、確実に判定処理を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る車両用衝突判定装置ついて添付図面を参照しながら説明する。
図４は本発明の一実施形態に係る車両用衝突判定装置１０の構成図である。本実施の形態による車両用衝突判定装置１０は、加速度センサ（Ｇセンサ）１１と、衝突判定部１２と、シビア衝突検知部１３とを備えて構成されている。
衝突判定部１２は、例えば、加速度センサ１１から出力される加速度信号Ｇからノイズ成分である高周波成分を除去する例えばローパスフィルタ等からなるフィルタ処理部と、フィルタ処理後の加速度信号Ｇを入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、デジタル化された加速度信号Ｇを時間について１回積分、或いは２回積分して、これらの積分値が所定の各閾値を超えた場合に衝突と判定する判定部とを備えている。
【００１９】
そして、シビア衝突検知部１３は、乗員移動量算出部２１と、乗員移動量判定部２２と、速度変化算出制御部２３と、速度変化算出部２４と、第１速度変化判定部２５ａ、第２速度変化判定部２５ｂと、経過時間算出部２６と、経過時間判定部２７と、シビア衝突信号発生部２８とを備えて構成されている。
乗員移動量算出部２１は、加速度センサ１１から出力される加速度信号Ｇを時間について２回積分して、車両内の乗員移動量Ｓを算出する。
乗員移動量判定部２２は、乗員移動量算出部２１にて算出された乗員移動量Ｓが閾移動量Ｓ_THよりも大きいか否かを判定して、この判定結果に基づく指令信号を出力する。
【００２０】
速度変化算出制御部２３は、乗員移動量判定部２２での判定結果に応じて、例えば乗員移動量Ｓが閾移動量Ｓ_THよりも大きい場合には、後述する速度変化算出部２４の動作を停止する。すなわち、速度変化算出制御部２３は例えばスイッチ等からなり、乗員移動量判定部２２での判定結果に応じて、速度変化算出部２４に対する加速度信号Ｇの入力を遮断する。
速度変化算出部２４は、加速度信号Ｇに基づいて、例えば上記数式（１）又は上記数式（２）により、速度変化ΔＶを算出する。
【００２１】
第１速度変化判定部２５ａは、速度変化算出部２４にて算出された速度変化ΔＶが、所定の第１閾速度変化ΔＶ_TH1よりも大きいか否かを判定して、例えば速度変化ΔＶが所定の第１閾速度変化ΔＶ_TH1を超えた時刻ｘを出力する。
第２速度変化判定部２５ｂは、速度変化算出部２４にて算出された速度変化ΔＶが、所定の第２閾速度変化ΔＶ_TH2よりも大きいか否かを判定して、例えば速度変化ΔＶが所定の第２閾速度変化ΔＶ_TH2を超えた時刻ｙを出力する。
なお、第１及び第２閾速度変化ΔＶ_TH1，ΔＶ_TH2に対して、例えばΔＶ_TH1＜ΔＶ_TH2とされている。
【００２２】
経過時間算出部２６は、第１及び第２速度変化判定部２５ａ，２５ｂから出力された時刻ｘ，ｙに基づいて、速度変化ΔＶが第１閾速度変化ΔＶ_TH1と第２閾速度変化ΔＶ_TH2との間に存在する経過時間ΔＴ（ΔＴ＝ｙ−ｘ）を算出する。
経過時間判定部２７は、経過時間算出部２６にて算出された経過時間ΔＴが、閾経過時間ΔＴ_TH以下か否かを判定して、この判定結果に基づく指令信号を出力する。
【００２３】
シビア衝突信号発生部２８は、発生した衝突の衝撃が大きいか否かを判定して、例えばエアバックを急速に展開させるための指令を出力する。このため、シビア衝突信号発生部２８には、衝突判定部１２から、エアバック装置等の乗員保護装置を起動させる必要のある衝突が発生したことを示す起動信号と、シビア衝突検知部１３から、発生した衝突が激しい衝突であることを示すシビア衝突判定信号とが入力され、両信号のＡＮＤ条件を満たす場合に、例えばエアバックを急展開させるための同時点火指令を出力する。
一方、両信号のＡＮＤ条件に対するＮＯＴ信号と、衝突判定部１２からの起動信号とが、非シビア衝突信号発生部２９に入力されており、両信号のＡＮＤ条件、つまりエアバック装置等の乗員保護装置を起動させる必要のある衝突が発生したが、激しい衝突では無いと判定された場合に、例えばエアバックを緩展開させるための多段（例えば２段）点火指令を出力する。
なお、多段点火指令とは、インフレータよりガスを発生させてエアバックを展開させる際に、一度に最高出力でガスを発生させるのではなく、例えば複数のガス発生剤を順次段階的に点火してガスを発生させるものである。
【００２４】
本実施の形態による車両用衝突判定装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用衝突判定装置１０の動作、特に、シビア衝突検知部１３にて、発生した衝突が激しい衝突であるか否かを判定する処理について図５を参照しながら説明する。
図５は車両用衝突判定装置１０の動作を示すフローチャートである。
先ず、図５に示すステップＳ１において、加速度センサ１１により検出された加速度信号Ｇを読み込む。
次に、ステップＳ２において、加速度信号Ｇは乗員移動量算出部２１に送出されて、時間について２回積分されて乗員移動量Ｓが算出され、この乗員移動量Ｓが閾移動量Ｓ_TH以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ７に進み、一連の処理を終了する。
【００２５】
一方、判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ３に進み、速度変化算出制御部２３を介して加速度信号Ｇが速度変化算出部２４に送出され、上記数式（１）又は上記数式（２）により、速度変化ΔＶを算出する。
次に、ステップＳ４において、速度変化ΔＶの時間変化に対する傾き、つまり速度変化ΔＶが所定の第１閾速度変化ΔＶ_TH1から第２閾速度変化ΔＶ_TH2まで変化する際の経過時間ΔＴを算出する。
次に、ステップＳ５において、算出された速度変化ΔＶの時間変化に対する傾きが、所定の閾値以上であるか否かを判定する。つまり、速度変化ΔＶが所定の第１閾速度変化ΔＶ_TH1から第２閾速度変化ΔＶ_TH2まで変化する際の経過時間ΔＴが、閾経過時間ΔＴ_TH以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ７に進み、一連の処理を終了する。
一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ６に進み、激しい衝突が発生したと判断して、例えばエアバックを急速に展開させるための指令等を出力して、ステップＳ７に進み、一連の処理を終了する。
【００２６】
すなわち、エアバック装置等の乗員保護装置の起動が必要と判断された衝突発生時に、乗員移動量Ｓが閾移動量Ｓ_THより小さく、かつ、速度変化ΔＶに対する経過時間ΔＴが閾経過時間ΔＴ_TH以下の場合には、激しい衝突であると判断して、例えばエアバックを急展開させる。
一方、乗員移動量Ｓが閾移動量Ｓ_TH以上、又は、速度変化ΔＶに対する経過時間ΔＴが閾経過時間ΔＴ_THより大きい場合には、例えばエアバックを多段に緩展開させる。
【００２７】
上述したように、本実施の形態による車両用衝突判定装置１０によれば、衝突判定部１２によって衝突と判定されてエアバック装置の起動が指令された場合に、シビア衝突検知部１３での判定結果に応じてエアバックの展開動作を制御することから、衝突状況に応じて適正にエアバックを展開させることができる。
しかも、衝突時の衝撃の大きさに加えて、車両内での乗員の移動量に応じてエアバックの展開動作を制御するため、より一層、適正にエアバックを展開させることができる。
さらに、車両内における乗員の移動量を加速度信号Ｇに基づいて算出することができ、例えば車内を監視するカメラや、例えば座席上での乗員の位置を検出する適宜のセンサ等を必要とせず、車両用衝突判定装置１０を安価に構成することができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、速度変化ΔＶが所定の第１閾速度変化ΔＶ_TH1から第２閾速度変化ΔＶ_TH2まで変化する際の経過時間ΔＴに対して、１つの閾経過時間ΔＴ_THを設定したが、これに限定されず、複数の閾経過時間ΔＴ_TH1，…，ΔＴ_THm（ｍは任意の自然数）を設定しても良い。
この場合、衝突時の衝撃の大きさを、より一層詳細に分類することができ、この衝撃の大きさに応じて、例えば３段階以上の多段階にエアバックを展開させることができる。
【００２９】
さらに、本実施形態においては、速度変化ΔＶに対して第１及び第２閾速度変化ΔＶ_TH1，ΔＶ_TH2を設定するとしたが、これに限定されず、例えば１つの閾速度変化ΔＶ_TH3を設定しておき、速度変化ΔＶが閾速度変化ΔＶ_TH3を超えた時点で激しい衝突であると判定しても良い。
この場合、第２速度変化判定部２５ｂと、経過時間算出部２６と、経過時間判定部２７とを省略することができ、装置の構成を単純化して製作費用の削減に資することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の本発明の車両用衝突判定装置によれば、衝突時の短時間の間に、車両速度に応じて異なる加速度、すなわち車体の反発減速度の相違を利用して衝突時の衝撃の大きさを検出して、この衝撃の大きさに応じて、例えばエアバック装置やシートベルト・プリテンショナ等の乗員保護装置の起動タイミングや動作を適正に制御することができる。
さらに、第２の本発明の車両用衝突判定装置によれば、速度変化の時間変化を判定する際に、この速度変化が、２つの閾速度変化の間に位置する経過時間を検出して閾時間と比較するため、激しい衝突になるほど短時間で判定を行うことができる。
さらに、第３の本発明の車両用衝突判定装置によれば、衝突時の衝撃の大きさに加えて、車両内での乗員移動量に応じて、エアバック装置等の乗員保護装置を適切に作動させることができる。
さらに、第４の本発明の車両用衝突判定装置によれば、衝突の状態に応じて、より一層適切に、エアバック装置等の乗員保護装置を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両速度の異なる正面衝突における加速度信号Ｇの時間変化を示すグラフ図である。
【図２】図１（ａ）〜（ｃ）に対する初期加速度と反発時間を示すグラフ図である。
【図３】図１（ａ）〜（ｃ）に対する速度変化ΔＶの時間変化を示すグラフ図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用衝突判定装置の構成図である。
【図５】図４に示す車両用衝突判定装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０車両用衝突判定装置
１１加速度センサ（加速度検出手段）
１２衝突判定部（衝突判定手段）
２１乗員移動量算出部（移動量算出手段）
２２乗員移動量判定部（移動量判定手段）
２３速度変化算出制御部（制御手段）
２４速度変化算出部（速度変化算出手段）
２５ａ第１速度変化判定部（シビア衝突判定手段）
２５ｂ第２速度変化判定部（シビア衝突判定手段）
２６経過時間算出部（経過時間検出手段、シビア衝突判定手段）
２７経過時間判定部（経過時間判定手段、シビア衝突判定手段）
２８シビア衝突信号発生部（制御信号発生手段）
２９非シビア衝突信号発生部（制御信号発生手段）

Claims

車両に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段にて検出された加速度信号を時間について積分して速度変化を算出する速度変化算出手段と、
前記速度変化が第１閾速度変化から第２閾速度変化まで変化する際の経過時間を検出する経過時間検出手段と、
前記経過時間が閾経過時間以下か否かを判定する経過時間判定手段と、
該経過時間判定手段による判定結果に応じて乗員保護装置の動作を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と
を備えたことを特徴とする車両用衝突判定装置。
前記加速度信号に基づいて乗員の移動量を算出する移動量算出手段と、
前記乗員の移動量が閾移動量以上か否かを判定する移動量判定手段と、
前記移動量判定手段による判定結果に応じて前記速度変化算出手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記移動量が前記閾移動量以上の場合に、前記速度変化の算出を停止させることを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突判定装置。
前記加速度信号に基づいて衝突を検出する衝突判定手段を備え、
前記制御信号発生手段は、前記経過時間判定手段による判定結果及び前記衝突判定手段による衝突の検出に基づいて前記制御信号を発生することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の車両用衝突判定装置。