JP4896467B2 - 乗員検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、シート上に着座する乗員の荷重に基づき乗員の属する領域を調べる乗員検知装置に関する。
従来より、車両の助手席側では、着座している乗員を検知する乗員検知装置を備え、検知した乗員情報に基づいてエアバッグの展開を制御するようにした技術が種々提案されている。
例えば特許文献1(特開2001−74541号公報)に開示されている乗員検知装置は、シートに着座した乗員(以下「着座乗員」と称する)をクラス分けするために、助手席のシート着座面に作用する乗員荷重を荷重センサで検出し、検出した乗員荷重と予め設定したしきい値とを比較し、この乗員荷重がしきい値以下のときはエアバッグの展開を禁止し、更に、その際、車体前後方向の加速度と車体上下方向の加速度のとの少なくとも一方が所定値を越えたときは、検出した乗員荷重が着座乗員の重量を正確に反映していないと判定し、検出結果を無視する技術が開示されている。
又、特許文献2(特開平10−194079号公報)には、車両の挙動を加速度センサで検出し、車両が不安定と判断したときは、荷重センサで検出した乗員荷重が変化しても、着座乗員のクラス分けした結果を変更しないようにして、誤判定を防止する技術が開示されている。
特開2001−74541号公報 特開平10−194079号公報
ところで、例えば、バンク走行中は、加速度が車体の下方に作用するため、各荷重センサで検出する荷重は、実際の加重よりも重い値となって検出される。一方、大人乗車時に急制動を働かせた場合、着座乗員はフロアパネルを踏ん張るため、乗員の体重の一部がフロアパネル側で支えられることとなり、その分、荷重センサで検出する乗員荷重が軽くなる。
又、大人乗車時の高速走行においては、ブレーキ操作が比較的長い時間に亘って継続的に行われる場合が多く、そうすると着座乗員の体重の一部がフロアパネル側で支えられる時間が長くなり、荷重センサで検出する乗員荷重が長期間に亘って実際よりも軽い状態で検出されることになる。
同様に、大人乗車時の旋回時においては着座乗員がシートの左右方向へ振られ、着座乗員が車体のドアなどに触れた場合には、体重の一部が車体側で支えられるため、その分、荷重センサで検出する乗員荷重が軽くなる。
このような場合、上述した特許文献1に開示されているように、検出結果を無視し、或いは特許文献2に開示されているように、着座乗員のクラス分けした結果を固定してしまうと、その分、乗員領域判定の機会が少なくなり、乗員の検知精度を高める上での障害となる問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、車両の挙動が変化しても着座乗員の属する領域を精度良く区分することができ、結果として高い検知精度を実現することのできる乗員検知装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明は、シートに着座する乗員の荷重を検出する荷重検出手段と、上記荷重検出手段で検出した値に基づき上記シート上の荷重を演算する荷重演算手段と、上記シートに着座する上記乗員の属する領域を上記荷重と判定しきい値とに基づいて判定する領域判定手段と、車体に作用する加速度を検知する加速度検出手段とを備える乗員検知装置において、上記領域判定手段は、上記加速度検出手段で検知した加速度ベクトルに基づき、該加速度ベクトルが下方に働く場合は前記判定しきい値を予め設定されている判定しきい値よりも増加させ、該加速ベクトルが上方に働く場合は該判定しきい値を上記予め設定されている判定しきい値よりも減少させることを特徴とする。
本発明によれば、判定しきい値を加速度検知手段で検知した加速度に応じて補正するようにしたので、車両の挙動が変化しても着座乗員の属する領域を精度良く判定することができ、結果として乗員の高い検知精度を実現することができる。
以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図1〜図6に本発明の第1形態を示す。図1には車両用シートに乗員検知装置を配設した状態の斜視図が示されている。
図1に示す車両用シート1は車両の助手席側に配設されている。尚、この車両用シート1は運転席側に配設されていても良いが、走行時の運転席側の車両用シートには大人の乗員が着座しているので、乗員を検知する必要性はあまりない。従って、以下においては、この車両用シート1が助手席側に配設されている場合について説明する。
この車両用シート1は、乗員が着座するシートクッション1aと、背もたれとなるシートバック1bとを有し、シートクッション1aに設けられているシートフレーム(図示せず)が、車体の前後方向へ延出する左右一対のシートスライダ2を介して車体のフロアパネル(図示せず)に固定されている。
シートスライダ2はフロアパネル側に固定されているロアレール2aとアッパレール2bとを有し、アッパレール2bがロアレール2aに対し、図示しないスライド機構を介して前後方向へスライド自在に支持されている。
又、このシートフレームと左右のアッパレール2bとの間の前後左右位置(FL,FR,RL,RR)に、荷重検出手段として、4個の荷重センサ3a〜3dが各々配設されている。この各荷重センサ3a〜3dは、シートフレームに作用する荷重に応じた電圧値を出力する。
更に、このシートフレームに、車体に作用する三次元方向の加速度を検出する、加速度検知手段、或いは三次元加速度検知手段としての三次元加速度センサ6が配設されている。この三次元加速度センサ6は、車両に加わる加速度を三次元方向の各成分ごとに分解して検出するもので、車体上下方向のZ軸(基軸)とこれに直交する車体前後方向のX軸、車体幅方向のY軸の3軸に作用する加速度成分を検出する。尚、三次元加速度センサ6は、好ましくは車両用シート1のシートクッション1aの内部略中央であって、着座乗員が着座する着座面に近接する位置に設けることで、着座乗員に働く加速度をより正確に検出することができる。
図2に示すように、各荷重センサ3a〜3d、及び三次元加速度センサ6が乗員領域判定ユニット4の入力側に接続され、この乗員領域判定ユニット4の出力側に、エアバッグ装置11を構成するエアバッグ制御ユニット(エアバッグ_ECU)12が接続される。
乗員領域判定ユニット4は、乗員領域判定用電子制御ユニット(乗員領域判定_ECU)21、不揮発性ROM(EEPROM)22、通信インターフェース(通信I/F)33を備えている。乗員領域判定_ECU21は、A/Dコンバータ26と、CPU27、RAM28、ROM29等で構成された周知のマイクロコンピュータとを有している。
A/Dコンバータ26は、各センサ3a〜3d,6から出力される電圧値をデジタル信号に変換する。ROM29には、システムを制御するプログラムデータが格納されている。CPU27は、ROM29に格納されているプログラムデータに従い乗員領域判定処理を実行する。又、EEPROM22には、例えば荷重センサ3a〜3dに故障が発生した場合とのトラブルデータが格納される。乗員領域判定_ECU21で演算した乗員情報は、通信I/F33を介してエアバッグ_ECU12に出力される。
エアバッグ_ECU12は、CPU、RAM、ROM等で構成された周知のマイクロコンピュータを主体に構成されている。エアバッグ_ECU12は、図示しないバンパーフェースなど、車体前部に配設されているエアバッグセンサ(図示せず)で検出した車体フレームに伝達される加速度から衝突を検知すると、助手席のダッシュパネルに装備されているエアバッグ13を展開させ、助手席側の着座乗員に加わる衝撃を吸収し、フロントガラスなどに衝突することを未然に防止する。
又、その際、乗員領域判定_ECU21からの乗員領域判定結果を読込み、助手席に着座している乗員が子供或いは空席である場合は、エアバッグ13の展開を禁止する。
乗員領域判定_ECU21で実行される助手席に着座している乗員の判定は、図3、図4のフローチャートに従って処理される。
図3に示す乗員領域判定ルーチンは、イグニッションスイッチをONした後、設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップS1で、各荷重センサ3a〜3dから出力され、A/Dコンバータ26でデジタルデータに変換された電圧値を読込み、ステップS2で、この各荷重センサ3a〜3dから出力される電圧値を合計し、空席を含めた車両用シート1に着座する乗員荷重Wを求める。
その後、ステップS3へ進み、乗員荷重Wに基づき着座乗員の属する領域を判定する乗員領域判定処理を実行し、ステップS4へ進む。ステップS3の乗員領域判定処理は、図4に示す乗員領域判定サブルーチンに従って実行される。
このサブルーチンでは、先ず、ステップS11で、第1、第2の判定しきい値W1.W2を読込む。この各判定しきい値W1,W2は固定値であり、図5、図6に示すように、乗員荷重Wを、空席を示す領域=0、子供を示す領域=1、大人を示す領域=2の3領域に区分する。尚、この各判定しきい値W1,W2は、予め実験などから求めて設定されている固定である。
次いで、ステップS12へ進み、三次元加速度センサ6で検出したXYZ軸三次元直交座標系に作用した加速度の各座標軸成分に基づいて、加速度の方向及び大きさを示す加速度ベクトルを解析する。
その後、ステップS13へ進み、加速度ベクトルに基づき、マップを補間計算付で参照して各判定しきい値W1,W2を補正する補正量ΔWを設定する。
一般に、この種の乗員検知装置は、車両用シート1上の着座乗員の荷重を、各荷重センサ3a〜3dで検出し、その検出結果に基づいて、この着座乗員が大人か、子供か、或いは空席かを判定する。しかし、バンク走行時、旋回走行時、悪路走行時、或いは急制動を働かせた場合、加速度ベクトルの方向に体重が移動するため、その分、荷重センサ3a〜3dで検出する荷重合計値が、実際の荷重と異なる値を示すことになる。
例えば、バンク走行中は、加速度が車体の下方に作用するため、荷重センサ3a〜3dで検出する荷重合計値は、実際の加重よりも重い値となって検出される。
一方、大人着座時に急制動を働かせた場合は、着座乗員は車体前方へ移動するため、フロアパネルを踏ん張ることになる。すると、着座乗員の体重の一部はフロアパネルに支えられることになるので、その分、荷重センサ3a〜3dで検出する荷重合計値は、実際よりも軽く検出されることになる。
同様に、大人着座時の旋回走行時は、加速度ベクトルが遠心力の作用する方向に発生するため、着座乗員は車体の左右方向へ振られ、その際、着座乗員がドアなどの車体側面に押し付けられた場合は、着座乗員の体重の一部が車体側面に支えられることになるので、荷重センサ3a〜3dの合計値はより軽い値が検出される。
このように、各荷重センサ3a〜3dで検出した荷重に基づいて算出した乗員荷重Wが、着座乗員の重量を正確に反映していない場合、この荷重に基づいて、着座乗員を判定すると、例えば実際の着座乗員が子供であるにも拘わらず大人と誤判定される可能性があり、或いは、実際の着座乗員が大人であるにも拘わらず、子供と誤判定される可能性がある。
ステップS13では、加速度ベクトルの影響を受けても、着座乗員を領域別に精度良く区分するために、各判定しきい値W1,W2を補正する補正量ΔWを加速度ベクトルに基づいて設定する。すなわち、加速度ベクトルに基づき補正量マップを補間計算付で参照して、加速度ベクトルに応じた補正量ΔWを設定する。この補正量ΔWは、各判定しきい値W1,W2をシフトさせるものであるため、正の値のみならず、負の値も有している。
例えば加速度ベクトルが下方に働く場合は、荷重が実際より重く検出されるので正の値となり、又、加速度ベクトルが上方或いは側方へ働く場合は荷重が実際より軽く検出されるので負の値となる。尚、加速度ベクトルが設定値以下のときは、ΔW=0として設定する。この設定値は予め実験などから求めたものであり、補正量マップに込まれていても良い。
次いで、ステップS14へ進み、前回の演算ルーチン実行時に演算した乗員情報、すなわち、着座乗員の属する領域の値(大人=2、子供=1、空席=0)を読込む。
そして、ステップS15で、読込んだ領域の値が2か否か、すなわち着座乗員は大人か否かを調べ、領域=2の大人場合は、ステップS16へ進み、又、領域=1の子供、或いは領域=0の空席の場合は、ステップS17へ進む。
ステップS16へ進むと、加速度ベクトルの方向を調べ、前後、上下、或いは左右に働いている場合は、ステップS19へジャンプする。又、加速度ベクトルが前後、上下、或いは左右の何れにも働いていない場合は、しきい値を補正する必要が無いため、ステップS18へ進み、補正量ΔWを0とした後(ΔW←0)、ステップS19へ進む。
又、領域が1或いは0の、着座乗員が子供或いは空席と判定されてステップS17へ進むと、加速ベクトルが上下方向に働いているか否かを調べ、上下方向に働いている場合は、ステップS19へジャンプし、上下方向以外の方向へ働いている場合、或いは何れの方向にも働いていない場合は、しきい値を補正する必要が無いため、ステップS18へ進み、補正量ΔWを0とした後(ΔW←0)、ステップS19へ進む。
ステップS19へ進むと、ステップS11で読込んだ各判定しきい値W1,W2に補正量ΔWを加算して、今回の各判定しきい値W1,W2を設定する([W1,W2]←[W1,W2]+ΔW)。
その結果、図5に示すように、バンク走行時には、各判定しきい値W1,W2が、補正量ΔW分だけ増加された値にシフトされる。又、図6に示すように、例えば大人乗車時に高速道路を走行中に比較的長い距離で制動を働かせた場合には、各判定しきい値W1,W2が、補正量ΔW分だけ減少された値にシフトされる。尚、図6においては便宜的に第2の判定しきい値W2のみを示しているが、当然、第1の判定しきい値W1も減少方向へ補正量ΔWの分だけシフトされる。
その後、ステップS20,S21で、乗員荷重Wと第1、第2の判定値W1とを比較し、着座乗員の属する領域を区分する。先ず、ステップS20では、乗員荷重Wと第1の判定しきい値W1とを比較する。そして、乗員荷重Wが第1の判定しきい値W1以下のときは(W≦W1)、車両用シート1は空席であると判定し、ステップS22へ進み、領域を、空席を示す「0」に設定して(領域←0)、図3のステップS4へ進む。
又、ステップS20で、乗員荷重Wが第1の判定しきい値W1よりも大きいと判定したときは(W>W1)、ステップS21で、乗員荷重Wと第2の判定しきい値W2とを比較する。そして、乗員荷重Wが第2の判定しきい値W2以下のときは(W1<W≦W2)、着座乗員は子供であると判定し、ステップS23へ進み、領域を、子供を示す「1」で設定して(領域←1)、図3のステップS4へ進む。
一方、ステップS21で、乗員荷重Wが第2の判定しきい値W2よりも大きい場合は(W>W2)、着座乗員は大人であると判定し、ステップS24へ進み、領域を、大人を示す「2」で設定して(領域←2)、図3のステップS4へ進む。
そして、図3のステップS4へ進むと、ステップS3で区分した、着座乗員の属する領域情報をエアバッグ_ECU12へ、通信I/F33を介して出力して、ルーチンを抜ける。
エアバッグ_ECU12では、乗員領域判定_ECU21から送られてきた領域情報に基づき、エアバッグ13の展開動作を制御する。すなわち、例えば、領域=0或いは1の、空席或いは着座乗員が子供と判定されているときは、エアバッグ13に対して展開禁止とし、領域=2の大人と判定されたときのみ展開可能状態とする。或いは、領域=1のときは少なくとも子供の可能性があるため、エアバッグ13の膨張圧などを低く設定する。
このように、本形態では、乗員荷重Wと判定しきい値W1,W2とを比較して、着座乗員の属する領域を区分にするに際し、判定しきい値W1,W2を、車体に作用する加速度ベクトルに応じて補正するようにしたので、バンク走行や、大人乗車時の高速走行時の制動、旋回走行などのように、車両の挙動が長時間に亘って変化する場合であっても、着座乗員の属する領域を精度良く判定することができる。
例えば、バンク走行時は車体の下方へ比較的大きな値の加速度ベクトルが発生するため、各荷重センサ3a〜3dからの信号に基づいて設定される乗員荷重Wが、実際の重量よりも重い値となるが、本形態では、図5に示すように、各判定しきい値W1,W2を、加速度ベクトルに応じて設定した補正量ΔW分だけ増加方向へシフトさせるようにしたので、着座乗員の属する領域を精度良く設定することができる。
又、大人乗車時の高速走行時に制動を働かせた場合は、車体前方へ比較的大きな加速度ベクトルが発生し、着座乗員の体重の一部がフロアパネル側で支えられ、各荷重センサ3a〜3dからの信号に基づいて設定される乗員荷重Wが、実際の重量よりも軽い値となるが、本形態では、図6に示すように、各判定しきい値W1,W2を、加速度ベクトルに応じて設定した補正量ΔW分だけ減少方向へシフトさせるようにしたので、着座乗員の属する領域を精度良く設定することができる。
その結果、車両の挙動が長時間に亘って変化しても乗員荷重Wの検出結果を無視せずに、着座乗員の属する領域を設定することができ、着座乗員の属する領域を設定する機会が増え、高い区分精度を実現することができる。
尚、本形態では、領域=2の着座乗員が大人の場合、加速度ベクトルが上下方向、前後方向、或いは左右方向に働いているときに、補正量ΔWでしきい値W1,W2を補正するようにしているが(ステップS16参照)、加速度ベクトルが上下方向に働いた場合にのみ、補正量ΔWでしきい値W1,W2を補正し、それ以外の方向に働いた場合は、補正量ΔWを0として、しきい値W1,W2を補正せず、演算処理を簡素化するようにしても良い。
又、図7に本発明の第2形態による乗員領域判定サブルーチンを示す。このサブルーチンは、第1形態の図4に示す乗員領域判定サブルーチンに代えて適用するものである。
上述した第1形態では、加速度ベクトルに基づいて、第1、第2の判定しきい値W1,W2を補正するようにしたが、本形態では、判定しきい値W1,W2の補正は行わず、加速度ベクトルが設定値以上のときは、最後に設定した領域情報を維持するようにしたものである。
すなわち、このサブルーチンでは、先ず、ステップS11で、第1、第2の判定しきい値W1,W2を読込み、ステップS12で、三次元加速度センサ6で検出した加速度の各座標軸成分に基づいて加速度ベクトルを解析する。尚、このステップS11,S12の処理は、第1形態と同様である。
そして、ステップS31へ進み、加速度ベクトルが設定値以上か否かを調べ、設定値以上のときは、着座乗員の属する領域を変更せず、そのままルーチンを抜ける。一方、加速度ベクトルが設定値以下のときは、ステップS20へ進み、ステップS20,S21で、上述した第1形態と同様、乗員荷重Wと第1、第2の判定しきい値W1,W2を比較し、着座乗員の属する領域を設定する。尚、その後の処理は第1形態と同様であるため、説明を省略する。
このように、本形態では、加速度ベクトルが設定値以上のときは、最後に設定した領域情報を維持するようにしたので、誤判定を防止することができる。
尚、ステップS31で行われる処理は、第1形態の図4に示すフローチャートに適用することができる。すなわち、このステップS31を、図4のステップS12とステップS13との間に設け、加速度ベクトルが設定値以上のときは、今回の領域判定は行わず、最後に設定した領域を維持するようにしても良い。
又、本発明は、上述した形態に限るものではなく、例えば、加速度検知手段は、三次元加速度センサ6に限らず、車体の上下に作用する加速度を検知する上下加速度センサ、或いは車体の前後に作用する加速度を検知する前後加速度センサ、或いは上下加速度センサと前後加速度センサとを組み合わせて採用しても良い。すなわち、荷重センサ3a〜3dが最も影響を受けるのは上下方向の加速度であるため、三次元加速度センサ6に代えて上下加速度センサで検出した加速度に基づいて、着座乗員の属する領域を設定する判定しきい値W1,W2を補正する。或いは上下加速度センサと前後加速度センサとを組み合わせ、この両加速度センサで検出した加速度に基づいて、判定しきい値W1,W2を補正する。
又、着座乗員を区分する領域は、エアバック_ECU12での制御内容に応じて、より細分化するようにしても良い。
第1形態による、車両用シートに乗員検知装置を配設した状態の斜視図 同、乗員検知装置のブロック図 同、乗員領域判定ルーチンを示すフローチャート 同、乗員領域判定サブルーチンを示すフローチャート 同、バンク走行時の乗員荷重と判定しきい値の関係を示す説明図 同、制動時の乗員荷重と判定しきい値の関係を示す説明図 第2形態による、乗員領域判定サブルーチンを示すフローチャート
符号の説明
1 車両用シート、
2 シートスライダ、
3a〜3d 荷重センサ、
4 乗員領域判定ユニット、
6 三次元加速度センサ、
11 エアバッグ装置、
12 エアバッグ_ECU
13 エアバッグ、
21 乗員領域判定_ECU
W 乗員荷重、
ΔW 補正量
W1 第1の判定しきい値、
W2 第2の判定しきい値、

Claims (3)

  1. シートに着座する乗員の荷重を検出する荷重検出手段と、
    上記荷重検出手段で検出した値に基づき上記シート上の荷重を演算する荷重演算手段と、
    上記シートに着座する上記乗員の属する領域を上記荷重と判定しきい値とに基づいて判定する領域判定手段と、
    車体に作用する加速度を検知する加速度検出手段と
    を備える乗員検知装置において、
    上記領域判定手段は、上記加速度検出手段で検知した加速度ベクトルに基づき、該加速度ベクトルが下方に働く場合は前記判定しきい値を予め設定されている判定しきい値よりも増加させ、該加速ベクトルが上方に働く場合は該判定しきい値を上記予め設定されている判定しきい値よりも減少させる
    ことを特徴とする乗員検知装置。
  2. 上記加速度検出手段は、三次元方向の加速度を検知する三次元加速度検出手段である
    ことを特徴とする請求項1記載の乗員検知装置。
  3. 上記領域判定手段は、上記加速度ベクトルが設定値以上の加速度ベクトルを検出したときは前回設定した上記乗員の属する領域を維持する
    ことを特徴とする請求項1或いは2記載の乗員検知装置。
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