JP4254590B2 - 車両衝突解析システム - Google Patents

Description

本発明は、加速度センサの加速度信号を、衝突判定のみならず、衝突に伴う車体の変形の推定に利用する車両衝突解析システムに関する。

近年、車両の衝突時に乗員を重大事故から保護するエアバッグ装置を装備した車両が増えている。加速度センサで検知した加速度信号と予め記憶した基準値（閾値）とを比較し、後者が前者を超えたとき、エアバッグを展開させている。

衝突事故が発生した場合、車体の損壊程度に応じて乗員のけがの程度も変わり、これに応じて手当の緊急度が変わる。こうした事情を考慮して、従来の車両事故解析システム（特許文献１参照）では車両を損壊程度や車体の最大変形量を無線機でサービスセンタに通報している。
特開平１１−３４８６９７号公報

上記従来例では、車両の損壊程度や最大変形量はカメラで撮影した画像や、その場に居合わせた人の口頭説明により通報している。しかし、これでは損壊程度等の通報は客観性に欠け、サービスセンタ側も実体を把握しにくい。カメラの画像では表面の損壊状況が分かっても、内部の損壊状況の詳細は分かり難い。また、口頭による説明は抽象的で誤解が生じやすいのみならず、説明者の説明の仕方には個人差もあるからである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の変形、損壊状況をより客観的に解析、推定できる車両事故解析システムを提供することを目的とする。

本願の発明者は、従来は主にエアバッグ装置等の作動の判定に使用されていた加速度センサの加速度信号を、車体の変形、損壊状況の推定に利用することを思い付いて、本発明を完成した。

本発明に係る車両衝突解析システムは、請求項１に記載したように、車両の所定部分に取り付けられ車体に加わる加速度を検知する複数の加速度センサと；複数の加速度センサから加速度信号を受けて衝突の激しさを判定する衝突判定部と；衝突判定部から指令信号を受けて作動し乗員を保護する乗員保護装置と；前記複数の加速度センサにおける加速度信号の発生順序に基づいて前記車体の変形場所を推定する変形推定部と；変形推定部での推定結果を外部に知らせる通信装置と；から成る。

この車両衝突解析システムにおいて、加速度センサからの信号により衝突判定部で衝突の危険を判定し、乗員保護装置を作動させる。これと併行して、加速度センサからの信号により変形推定部で車体の変形場所を推定し、通信装置で外部に知らせる。

請求項２の車両衝突解析システムは、請求項１において、変形推定部は、複数の加速度センサにおける加速度信号の発生順序及び加速度信号の振幅に基づき、車体の変形場所を推定する。請求項３の車両衝突解析システムは、請求項１又は２において、変形推定部は、各加速度センサにおける加速度信号の振幅及び／又は加速度信号積分値の立上がりの傾斜に基づき、車体の変形場所の変形程度、変形が及んでいる範囲を推定する。

請求項４の車両衝突解析システムは、請求項１〜３のいずれか一項において、車体は前端部の剛性が小さい衝撃吸収部、前方寄りの剛性が大きいエンジン保持部、及び中央部の剛性が大きいキャビン部を含み；前端部にフロント加速度センサが装備され、キャビン部にセンタ加速度センサ及びサイド加速度センサが装備され、後端部にリア加速度センサが装備されている。

本発明に係る車両衝突解析システムによれば、車両が衝突した場合に、変形推定部が衝突形態や、衝突に伴う車体の変形場所を加速度信号に基づき推定するので、推定が正確で客観的である。また、推定結果を通信装置が外部に知らせるので、外部のサービスセンタ等は必要な体態を整えることができる。

請求項２の車両衝突解析システムによれば、変形推定部が加速度信号の発生順序及び加速度信号の振幅に基づき、車体の変形場所をより正確に推定できる。請求項３の車両衝突解析システムによれば、変形推定部が加速度信号の振幅及び／又は加速度信号積分値の立上がりの傾斜に基づき車体の変形場所、及び衝突に伴う車体の変形の程度をより正確に推定できる。よって、サービスセンタ等は個々の車体の破損、変形状況に応じて、乗員のけがの手当や、変形した車両の回収に必要な体態を整えることができる。

請求項４の車両衝突解析システムによれば、コスト面からの制約等に応じて、加速度センサの配置場所や個数を変更することにより、車体の変形推定領域を、一方向から全方向まで任意に変えることができる。

本発明の車両衝突解析システムは加速度センサ、衝突判定部、乗員保護装置、変形推定部及び通信装置から成る。
＜車両、加速度センサ＞
（イ）車両の車体の形状及び大きさに特別の制約はない。但し、前端の剛性が小さい衝撃吸収部、前方寄りの剛性が大きいエンジン保持部、及び中央の剛性が大きいキャビン部を含むことが望ましい。
（ロ）加速度センサのタイプは半導体式でも、静電容量式でも良い。車体のキャビン部に取り付けたセンタ加速度センサで主に正面衝突を検知し、キャビン部の中間部の左側部及び右側部に取り付けた左右サイド加速度センサで主に側面衝突を検知することができる。また、車体の前端部の左右端に取り付けたフロント加速度センサで主にオフセット衝突を検知し、後端部の左右端に取り付けたリア加速度センサで主に後方衝突を検知することができる。
＜ＥＣＵ＞
（イ）ＥＣＵは衝突判定部及び変形推定部を含む。このうち衝突判定部はよく知られているように、加速度センサから入力される加速度信号と予め記憶した基準値とに基づき、衝突の危険を判定する。
（ロ）変形推定部
変形推定部は加速度センサから入力される加速度信号を解析し、大別して二つの変形、損壊状況を推定する。
ａ．車体の変形を推定する上で最大の関心事は、乗員のけがや死亡に直結するキャビン部の変形、破損状況である。車体の前端からキャビン部までは比較的距離があるが、側部からキャビン部までの距離は短い。よって、同程度の強さの衝突でも、衝突場所が前部か側部かではキャビン部の変形状況は大きく異なる。

また、衝突車両の事故現場からの撤去、回収を考えた場合、その車両が自走できるかどうかで、準備する車両の種類が変わる。自走可能な場合は牽引車を準備すれば良いが、自走不可能な場合はトレーラ等の準備が必要になる。この意味で、衝突部分の特定、衝突部分の変形の程度、衝突の他の部分への影響（変形の及ぶ範囲）に関する情報は重要である。
ｂ．一つ目は、車体のどの部分が衝突したか、換言すれば衝突形態（正面衝突、オフセット衝突、側面衝突等、後方衝突等）の推定である。衝突部分は、例えば複数の加速度センサの加速度信号の発生時間の時間差に基づき推定することができる。

たとえば、正面衝突の場合、衝撃は前部→エンジン保持部→キャビン部と伝播するので、図４（ａ）にｘ１で示すように、まずフロント加速度センサが衝突を検知し、その後、ｘ２で示すように、センタ加速度センサが衝突を検知する。しかし、ｘ３で示すように、サイド加速度センサは検出方向が異なるので殆ど衝撃を検知しない。

また、各加速度センサの加速度信号の振幅の大きさの大小で衝突形態を推定することもできる。衝突エネルギは衝撃の伝播とともに減衰するので、各加速度センサのダイナミックレンジが同じとした場合、フロント加速度センサの加速度信号の振幅が最も大きく、センタ加速度センサのそれが中程度で、サイド加速度センサのそれが最も小さくなる。
ｃ．二つ目は、衝突部分の破損、変形の程度、及び特定部分への衝突による他の部分への影響（変形が及んでいる範囲）の推定である。両者は密接な関係にあり、衝突部分の変形が大きければ他の部分への影響も大きい。

破損、変形の程度は、たとえば各加速度センサの加速度信号の振幅の大小に基づき推定できる。図４（ｂ）に示すように、強い衝突の場合は振幅が大きく、変形の程度が大きく、しかも変形が及んでいる範囲は広い。これに対して、弱い衝突の場合は振幅が小さく、変形の程度が小さく、変形が及んでいる範囲は狭い。

破損、変形の程度はまた、加速度信号積分値の立上がりの急緩に基づき推定することができる。たとえば図４（ｃ）に示すように、強い衝突の場合は積分値の立上がりが急であり、変形の程度が大きく、しかも変形が及んでいる範囲は広い。これに対して、弱い衝突の場合は立上がりが緩やであり、変形の程度が小さく、変形が及んでいる範囲は狭い。
＜乗員保護装置、通信装置＞
乗員保護装置は衝突判定部からの指令により乗員を保護するために作動するもので、エアバッグ装置やプリテンショナ装置が含まれる。通信装置は、車体の変形、損壊状況を外部のサービスステーション等に通報し、これに基づき乗員のけがの手当や衝突車両の回収、撤去に必要な準備をすることができる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１に示すように、車体１０は前端寄りの衝撃吸収部１２と、前方寄りのエンジン及びエンジン保持部１４と、中央のキャビン部１６とから成る。衝撃吸収部１２は剛性が小さく、衝突時に変形して衝突エネルギを吸収する。エンジン及びエンジン保持部１４及び乗員を保護するキャビン部１６は剛性が大きくなっている。

図２に示すように、前端（バンパ）１１の左端部付近には左フロントセンサ２０Ｌが、右端部付近には右フロントセンサ２０Ｒが装備されている。また、キャビン部１６の前後方向中間部の左側部のセンタピラー１７の下端部付近には第１左サイドセンサ２７Ｌが装備され、リアピラー１８付近には第２左サイドセンサ２８Ｌが装備されている。なお、車両後端左右にリア加速度センサ（不図示）が装備されている。

図３に示すように、キャビン部１６に装備されたＥＣＵ３０は、衝突判定部３２と変形推定部３５とを含む。衝突判定部３２は加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒ等から入力される加速度信号と、予め記憶した基準値とを比較する。変形推定部３５は加速度信号に基づき、車体１０の変形、破損状況（衝突部分、変形程度及び及んでいる範囲等）を推定するものである。

図２及び図３において、運転席の前方のステアリングホイールには運転者用エアバッグ３７Ｒが収容され、助手席の前方のインパネには同乗者用エアバッグ３７Ｌが収納されている。左ドア又は左助手席には左サイドエアバッグ３７Ｌが収納され、右ドア又は右運転席には右サイドエアバッグ（不図示）が収納されている。これらは衝突判定部３８Ｌからの指令信号により作動する。また、変形推定部３２には外部と通信するための通信装置４０が接続されている。
（作用）
（イ）エアバッグ装置の作動
加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒ等及びＥＣＵ３０内部のセンタ加速度センサからの加速度信号がＥＣＵ３０の衝突判定部３２に設定された閾値を超えたとき、その加速度信号を発した加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒ等に応じて、衝突判定部３２は何れかのエアバッグ３７Ｌ等に作動指令を出す。

たとえば、正面衝突の場合、一般にセンタ加速度センサ２４の加速度信号が大きくなる傾向があり、フロントエアバッグ３７Ｌ，３７Ｒ等が展開される。また、側面衝突時は一般にサイド加速度センサ２７Ｌ，２８Ｌ等の加速度信号が大きくなる傾向があり、サイドエアバッグ３８Ｌ等が展開される
（ロ）車体の変形の推定
車両が衝突すると車体１０が変形、破損する。変形する部分、変形の程度は加わる衝撃の位置、強さに依存する。そこで、上記衝突判定部３２による衝突判定と併行して、変形推定部３５が加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒ等からの加速度信号に基づき、車体１０の変形、破損を推定している。以下、衝突形態別に説明する。
ａ．正面衝突
正面衝突の場合、衝撃は車体１０の前部１１から中央部（エンジン及びエンジン保持部）１４及び後部（キャビン部）１６に伝播する。つまり、エンジン及びエンジン保持部１４は衝撃吸収部１２を介して衝撃が伝播され、キャビン部１６は衝撃吸収部１２及びエンジン保持部１４を介して衝撃が伝播される。

この場合の各加速度センサの加速度信号の大小については上述した。また、センタ加速度センサ２４の加速度信号の発生は、フロント加速度センサ２０Ｌ，２０Ｒの加速度信号の発生よりも遅れる。サイド加速度センサには加速度検出方向が異なるため加速度は殆ど発生しない。変形推定部３５はこれを解析して、正面衝突が発生したことを推定する。

衝撃が小さいときは主に最先端の衝撃吸収部１２のみが変形し、中程度のときは衝撃吸収部１２及びエンジン保持部１４が変形、破損し、大きいときは衝撃吸収部１２、エンジン保持部１４及びキャビン部１６が変形、破損する。そこで、センタ加速度センサ２４、サイド加速度センサ２７Ｌ，２８Ｌ及びフロント加速度センサ２０Ｌ，２０Ｒの加速度信号の振幅や加速度積分値の立上がりの傾きの解析により、正面衝突による変形がどこまで及んでいるか、特にキャビン部１６がどの程度変形、破損しているかどうかを推定できる。なお、後方衝突の場合は基本的に正面衝突の場合に比べて、センサの配置及び検知方向が入れ替わると考えれば良い。
ｂ．オフセット衝突
前方オフセット衝突の場合、先ずフロント加速度センサの左右どちらかに大きな加速度が発生し、次いで反対側のフロント加速度センサ、センタ加速度センサに加速度信号が発生する。これに基づき、変形推定部３５が側面衝突の発生を推定する。
ｃ．側面衝突
側面衝突の場合、車体１０のエンジン保持部１４及び／又はキャビン部１６に相手車両が衝突するので、まず衝突側の左右サイド加速度センサ２７Ｌ，２８Ｌ等に加速度信号が発生し、その後センタ加速度センサ２４及びキャビン反対側のサイド加速度センサに加速度信号が発生する。これに基づき、変形推定部３５が側面衝突の発生を推定する。

また、サイド加速度センサ２７Ｌ，２８Ｌの加速度信号の振幅の大きさ等により、変形推定部３５が変形が及んでいる範囲を推定する。但し、衝突部分と乗員との距離が短いので、乗員の安全上、キャビン部１６に許される変形量は正面衝突の場合に比べて狭い。
（ハ）変形、破損状況の通報
こうして変形推定部３５で推定した車体の変形、破損状況に関する情報は通信装置４０を通してサービスセンタ等に通報される。サービスセンタでは、車体の変形、損壊状況に応じて衝突車両の回収や、予想される乗員のけがの手当に必要な準備態勢を整える。
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、衝突の危険があるときは、衝突判定部３２からの指令によりエアバッグ３７Ｌ、３８Ｒ等が展開し、乗員の車体へのうち付け等を防止、緩和する。

第２に、車体１０のどの部分が衝突したかを客観的に推定できる。これは、複数の加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒ，２４，２７Ｌ，２８Ｌ等における加速度信号の発生順序や、加速度信号の振幅の大小を利用して、変形場所を推定しているからである。衝突部分に近い加速度センサが先に加速度信号を発生し、しかも一般に振幅が大きいので、加速度信号の発生順序の解析により衝突場所を正確に推定できる。

第３に、衝突部分の影響が車体１０のどの範囲まで及んでいるかを客観的に推定できる。これは、各加速度センサ２０Ｌ，２０Ｒ，２４，２７Ｌ，２８Ｌ等における加速度信号の振幅及び／又は加速度信号積分値の立上がりの傾斜を利用して、変形程度を推定しているからである。例えば、正面衝突でフロント加速度センサ２０Ｌ，２０Ｒや、センタ加速度センサ２４からの加速度信号の振幅が所定値以下の場合、主に車体の衝撃吸収部１２が破損し、エンジン保持部１４及びキャビン部１６は殆ど破損していないと推定する。これに対して、振幅が所定値を超えた場合、衝撃吸収部１２のみならず、エンジン保持部１４及び／又はキャビン部１６も破損していると推定する。

第４に、車両衝突解析システムの構築が容易である。車体１０の変形、損壊の推定にフロント加速度センサ２０Ｌ、２０Ｒ等の加速度信号を利用しているので、エアバッグの衝突判定システムに新たな判定ロジックを追加すれば良く、システム全体を新規に構築する必要がない。

本発明の実施例が適用される車体の斜視図である。 同じく車両の斜視図である 本発明の実施例を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は加速度センサにおける加速度信号を示す説明図である。

符号の説明

１０：車体 １２：衝突吸収部
１４：エンジン保持部 １６：キャビン部
１７，１８：ピラー ２０Ｌ，２０Ｒ：フロント加速度センサ
２４：センタ加速度センサ ３０：ＥＣＵ
３２：衝突判定部 ３５：変形推定部
３７Ｌ，３７Ｒ：エアバッグ ４０：通信装置

Claims (4)

1. 車両の所定部分に取り付けられ車体に加わる加速度を検知する複数の加速度センサと、
   前記複数の加速度センサから加速度信号を受けて、衝突の激しさを判定する衝突判定部と、
   前記衝突判定部から指令信号を受けて作動し乗員を保護する乗員保護装置と、
   前記複数の加速度センサにおける加速度信号の発生順序に基づいて前記車体の変形場所を推定する変形推定部と、
   前記変形推定部での推定結果を外部に知らせる通信装置と、
   から成ることを特徴とする車両衝突解析システム。
2. 前記変形推定部は、前記複数の加速度センサにおける加速度信号の前記発生順序及び加速度信号の振幅に基づき、前記車体の変形場所を推定する請求項１に記載の車両衝突解析システム。
3. 前記変形推定部は、前記各加速度センサにおける加速度信号の振幅及び／又は加速度信号積分値の立上がりの傾斜に基づき、前記車体の変形場所の変形程度、変形が及んでいる範囲を推定する請求項１又は２に記載の車両衝突解析システム。
4. 前記車体は前端部の剛性が小さい衝撃吸収部、前方寄りの剛性が大きいエンジン保持部、及び中央部の剛性が大きいキャビン部を含み、
   前記前端部にフロント加速度センサが装備され、前記キャビン部にセンタ加速度センサ及びサイド加速度センサが装備され、後端部にリア加速度センサが装備されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両衝突解析システム。

Images