JP4981837B2

JP4981837B2 - 車両用乗員保護装置

Info

Publication number: JP4981837B2
Application number: JP2009097124A
Authority: JP
Inventors: 淳年高田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-04-19
Also published as: JP2009161176A

Description

この発明は、自車両の後方から自車両に対して車両等の物体が衝突する場合、自車両のヘッドレストを移動することにより自車両乗員の頸部保護を行う車両用乗員保護装置に関するものである。

従来、自車両に対して自車両後方から車両等の物体が衝突する際に、自車両乗員の頸部保護を目的として、自車両のヘッドレストを車両前方方向に移動させるようにした車両用乗員保護装置が提案されている。一般的に、車両乗員の頸部とヘッドレストの間にはある間隔が存在するが、自車両が後方から例えば後続車両に追突された場合は、自車両乗員の上半身が後方へ大きく傾斜し、乗員の頸部とヘッドレストの間隔が大きいほど衝突の際に頸部負担が大きくなり、頸部を損傷する。従って、衝突寸前にヘッドレストを車両前方方向へ移動させることによって頚部とヘッドレストの間隔を出来る限り小さくすることで乗員の頸部損傷を軽減する。

下記特許文献１、２には、後方車両との衝突の危険性を予測し、後方車両との衝突が避けられないと判断した場合、ヘッドレストを自車両前方へ移動させて乗員の頸部とヘッドレストの間隔を小さくすることで、乗員の頸部損傷を軽減する車両用乗員保護装置が開示されている。これらの装置は、自車両後方へ電磁波を照射する後方レーダセンサによって検出した後方車両との車間距離と相対速度を元に、後方車両との衝突の危険性を判断している。

特開２００４−９８９１号公報特開２００６−２５６４３９号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に示されたものは、自車両後部に搭載した後方レーダセンサから得られる車間距離と相対速度を元に衝突を予測し、ヘッドレストを自車両前方へ移動させるシステムであるたため、後方レーダセンサを搭載することが必須であり、システムのコストが高くなる。
また、後方レーダセンサが搭載されていても、後方レーダセンサが追い抜き車両を検知することになると、誤ってヘッドレストが作動してしまうため、乗員に煩わしさを感じさせるという問題がある。
また、後方レーダセンサが搭載されていても、急激なカーブを走行する場面では、後方からの車両の急接近を検知できない場合があるため、ヘッドレストが作動すべき場面で作動しないという問題が起こり得る。

この発明は、上述の問題点を解消することのできる車両用乗員保護装置を提案するものである。

この発明による車両用乗員保護装置は、ヘッドレストに対する乗員の頭部の相対位置を検出する頭部相対位置検出手段と、頭部相対位置と、頭部とヘッドレストとの目標間隔とからヘッドレストの位置偏差を算出するヘッドレスト偏差算出手段と、ヘッドレストの位置偏差を受けて乗員頭部とヘッドレストとの間隔を常に一定間隔に保つようアクチュエータ作動指示信号を算出するヘッドレストアクチュエータ制御手段と、自車両の車速及び加速度から自車両の走行状態を判定する走行状態判定手段と、前記走行状態判定手段により自車両が減速中と判定した場合は、目標間隔を所定距離だけ大きくし、停車して所定時間経過後に元の目標間隔に戻す目標間隔算出手段とを備えている。

この発明による車両用乗員保護装置では、乗員の頭部とヘッドレストの間隔を常に一定間隔に保つようにヘッドレストアクチュエータを制御することによって、後方から追突された場合に乗員の頚部損傷を低減させることができる。
また、減速後に停車した直後に、反動によって頭部が車両後方に移動するが、目標間隔を所定距離だけ大きくすることにより、ヘッドレストが頭部に触れてドライバーが煩わしく感じるのを防ぐことができる。
また、所定の加速度を超える加速場面においても反動によって頭部が車両後方に移動するため、減速時と同様の制御を行うことで効果が生まれる。

実施の形態１を示すブロック図である。実施の形態１で実行される処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態１のヘッドレスト目標位置算出処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態１の頭部絶対位置と加速度との関係を説明するための図である。実施の形態２のヘッドレストアクチュエータ制御処理を説明するためのフローチャートである。この発明による車両用乗員保護装置の実施の形態３を示すブロック図である。実施の形態３で実行される処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態３の目標間隔算出処理を説明するためのフローチャートである。

以下この発明について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
本実施の形態における車両用乗員保護装置の構成を図１に示す。この装置は次のような構成要素からなっている。即ち、ヘッドレストに対する車両乗員の頭部の相対位置を検出する頭部相対位置検出手段１０１、自車両（以下単に車両と呼ぶ）の加速度を検出する加速度検出手段１０２、車両の速度を検出する車速検出手段１０３、ヘッドレストの位置を検出するヘッドレスト位置検出手段１０４、ヘッドレスト位置検出手段１０４で検出したヘッドレスト位置と、頭部相対位置検出手段１０１で検出した頭部相対位置とから、頭部の絶対位置を算出する頭部絶対位置算出手段１０５、頭部絶対位置算出手段１０５で算出した頭部絶対位置と、加速度検出手段１０２で検出した加速度とから、ヘッドレスト目標位置を算出するヘッドレスト目標位置算出手段１０６、ヘッドレスト位置検出手段１０４で検出したヘッドレスト位置と、ヘッドレスト目標位置算出手段１０６で算出したヘッドレスト目標位置とから、ヘッドレストの位置偏差（以下ヘッドレスト偏差と呼ぶ）を算出するヘッドレスト偏差算出手段１０７、加速度検出手段１０２で検出した加速度と、車速検出手段１０３で検出した車速とから、車両の走行状態を判定する走行状態判定手段１０８、ヘッドレスト偏差算出手段１０７で算出したヘッドレスト偏差と、走行状態判定手段１０８で判定した走行状態判定結果とから、アクチュエータ作動指示信号を出力するヘッドレストアクチュエータ制御手段１０９、ヘッドレストアクチュエータ制御手段１０９が出力したアクチュエータ作動指示信号によって作動するヘッドレストアクチュエータ１１０からなる。

図２は、図１に示す車両用乗員保護装置内で実行される処理を説明するためのフローチャートであり、符号２０１〜２１１は各処理ステップを示している。

ステップ２０１：ＲＡＭ初期化処理により後述の変数(Xrel、Xh、A、V、Xabs、Xtrgt、D)を初期化する。
ステップ２０２：本フローチャートの演算周期を２０ｍｓに制御するためのステップ。前回の実行周期から２０ｍｓ経過するまで本ステップに待機し、２０ｍｓが経過すればステップ２０３へ進む。
ステップ２０３：頭部相対位置検出手段１０１で検出した頭部相対位置Xrelを取得する。頭部相対位置Xrelは、通常、静電容量センサなどのポジションセンサによって検出するが、頭部とヘッドレストとの間隔が検出できるものであればこの限りではない。
ステップ２０４：ヘッドレスト位置検出手段１０４で検出したヘッドレスト位置Xhを取得する。ヘッドレスト位置Xhは、通常、ポジションセンサによって検出するが、エンジン始動時またはエンジン停止時に初期化し、その後のヘッドレスト移動量を常に記憶したものをヘッドレスト位置Xhとして与えてもよい。
ステップ２０５：加速度検出手段１０２で検出した車両の加速度Aを取得する。
ステップ２０６：車速検出手段１０３で検出した車速Vを取得する。
ステップ２０７：ステップ２０４で検出したヘッドレスト位置Xhと、ステップ２０３で検出した頭部相対位置Xrelとから、頭部絶対位置算出手段１０５で頭部絶対位置Xabsを算出する。
ステップ２０８：ステップ２０７で算出した頭部絶対位置Xabsと、ステップ２０５で検出した加速度Aとから、ヘッドレスト目標位置算出手段１０６でヘッドレスト目標位置Xtrgtを算出する。
ステップ２０９：ステップ２０４で検出したヘッドレスト位置Xhと、ステップ２０８で算出したヘッドレスト目標位置Xtrgtとから、ヘッドレスト偏差算出手段１０７でヘッドレスト偏差Dを算出する。
ステップ２１０：ステップ２０５で取得した加速度Aと、ステップ２０６で検出した車速Vとから、走行状態判定手段１０８で車両の走行状態を判定する。ここで走行状態とは、具体的には、車両の加速走行状態、定速走行状態、減速走行状態のいずれかである。
ステップ２１１：ステップ２０９で算出したヘッドレスト偏差Dと、ステップ２１０で判定した走行状態判定結果から、ヘッドレストアクチュエータ制御手段１０９でアクチュエータ作動指示信号を出力する。

図３はステップ２０８(ヘッドレスト目標位置算出処理)の詳細を説明するためのフローチャートで、符号３０１〜３０８は各処理ステップを示している。

図３はステップ２０８（ヘッドレスト目標位置算出手段）の詳細を説明するためのフローチャートである。
ステップ３０１：ステップ２１０で判定した走行状態判定結果より、１回以上の加減速を検出した場合はステップ３０２へ、それ以外の場合はステップ３０７へ進む。
ステップ３０２：乗員によるシートポジションの変更、シートベルトの脱着、またはドアオープンを検出した場合、ステップ３０３へ進み、それ以外の場合は乗員、シートポジションの変更がないものとしてステップ３０７へ進む。
ステップ３０３：ステップ２０７で得られた頭部絶対位置Xabsとステップ２０５で得られた加速度Aとから、図４のような、分布特性を算出する。この分布特性は、自車両が加速を開始した時点からの加速度と頭部位置の関係を蓄積したものであり、ステップ３０２でシートポジションの変更、シートベルトの着脱、ドアオープンを検出するまで継続する。
ステップ３０４：ステップ３０３で得られた分布特性から、図４に示すような近似式を導出する。近似式f(A)は、演算周期ごとに導出する。
ステップ３０５：ステップ３０４で導出した近似式f(A)に基づき、所定加速度Ac時の頭部絶対位置f(Ac)を算出し、頭部絶対位置f(Ac)から所定値Xcだけ差し引いた位置をヘッドレスト目標位置Xtrgtとする(式１参照)。

ステップ３０６：ステップ３０５で算出したヘッドレスト目標位置Xtrgtの最大値を、Xabs-C（ここでCは一定の値）に制限することで、ヘッドレストが頭部に当たるのを防ぐ。
ステップ３０７：乗員によるシートポジションの変更、シートベルトの着脱、ドアオープンを検出したとして、ステップ３０３で得られた頭部絶対位置Xabsと加速度Aの分布特性をリセットする。
ステップ３０８：乗員によるシートポジションの変更、シートベルトの着脱、ドアオープンを検出したとして、ヘッドレスト目標位置Xtrgtを０とする。

実施の形態２．
この実施の形態２における車両用乗員保護装置の構成は実施の形態１に示す装置と同じである。図５は本実施の形態に係る、図２のステップ２１１(ヘッドレストアクチュエータ制御処理)の詳細を説明するためのフローチャートであり、符号５０１〜５０３は各処理ステップを示している。

ステップ５０１：ステップ２１０（図２参照）で判定した走行状態判定結果より、当該車両が減速中と判定した場合は、ステップ５０２へ進み、それ以外の場合はヘッドレストアクチュエータ制御処理を終了する。
ステップ５０２：下記の式２を満たす場合、すなわちヘッドレストが頭部に当たらない場合のみステップ５０３へ進み、それ以外の場合はヘッドレストアクチュエータ制御処理を終了する。

ステップ５０３：ステップ２０９（図２参照）で算出したヘッドレスト偏差Dに基づき、ヘッドレストアクチュエータに対して、アクチュエータ作動指示信号を出力する。

一般的に車両の減速時は、後方車両が追突する可能性が高くなるが、本実施の形態では、当該車両の加速度から走行状態を予測し、減速走行と判断した場合にヘッドレストを目標位置まで移動させることによって、後方から追突された時の乗員の頸部損傷を低減させることができるとともに、頭部絶対位置とヘッドレスト目標位置からヘッドレストが頭部に当たらない場合のみヘッドレストアクチュエータを作動させるため、乗員に煩わしさを感じさせない車両用乗員保護装置を実現することができる。

実施の形態３．
本発明における請求項１〜５に係る実施の形態について説明する。本実施の形態における車両用乗員保護装置の構成を図６に示す。この装置の構成要素は次の通りである。

車両の速度を検出する車速検出手段６０１、車両の加速度を検出する加速度検出手段６０２、車速検出手段６０１で検出した車速Vと、加速度検出手段６０２で検出した加速度Aとから、車両の走行状態を判定する走行状態判定手段６０３、ヘッドレストに対する乗員の頭部の相対位置を検出する頭部相対位置検出手段６０４、走行状態判定手段６０３で判定した走行状態判定結果から、頭部とヘッドレスト間の目標間隔を算出する目標間隔算出手段６０５、頭部相対位置検出手段６０４で検出した頭部相対位置と、目標間隔算出手段６０５で算出した目標間隔とから、ヘッドレストの位置偏差（以下ヘッドレスト偏差と呼ぶ）を算出するヘッドレスト偏差算出手段６０６、ヘッドレスト偏差算出手段６０６で算出したヘッドレスト偏差に基づき、アクチュエータ作動指示信号を出力するヘッドレストアクチュエータ制御手段６０７、ヘッドレストアクチュエータ制御手段６０７が出力したアクチュエータ作動指示信号によって作動するヘッドレストアクチュエータ６０８からなる。

図７は、図６に示す車両用乗員保護装置内で実行される処理を説明するためのフローチャートで、符号７０１〜７０９は各処理ステップを示している。

ステップ７０１：ＲＡＭ初期化処理により、後述の変数(V、A、Strgt、Xrel、D)を初期化する。
ステップ７０２：本フローチャートの演算周期を２０ｍｓに制御するためのステップ。前回の実行周期から２０ｍｓ経過するまで本ステップに待機し、２０ｍｓが経過すればステップ７０３へ進む。
ステップ７０３：車速検出手段６０１で検出した車速Vを取得する。
ステップ７０４：加速度検出手段６０２で検出した加速度Aを取得する。
ステップ７０５：ステップ７０３で検出した車速Vと、ステップ７０４で検出した加速度Aから、走行状態を判定する。ここで走行状態とは、具体的には、車両の加速走行状態、定速走行状態、減速走行状態のいずれかである。
ステップ７０６：ステップ７０５で判定した走行状態判定結果に基づき、頭部とヘッドレスト間の目標間隔Strgtを算出する。
ステップ７０７：頭部相対位置検出手段６０４で検出した頭部相対位置Xrelを取得する。
ステップ７０８：ステップ７０７で取得した頭部相対位置Xrelと、ステップ７０６で算出した目標間隔Strgtに基づき、ヘッドレスト偏差Dを算出する。
ステップ７０９：ステップ７０８で算出したヘッドレスト偏差Dと、ステップ７０５で判定した走行状態判定結果に基づき、アクチュエータ作動指示信号を出力する。

図８は、ステップ７０６(目標間隔算出処理)の詳細を説明するためのフローチャートで、符号８０１〜８０４は各処理ステップを示している。

ステップ８０１：ステップ７０５で車両が減速中または減速停止後τ秒以内と判定した場合はステップ８０２に進み、それ以外の場合はステップ８０４に進む。また、所定値を超える加速場面と判定した場合において同様の処理を実施してもよい。
ステップ８０２：ステップ７０４で取得した加速度Aに基づき、所定距離Scを算出する。所定距離Scは、減速が終了した瞬間に頭部が車両後方に下がることで、ヘッドレストに頭部が触れるのを防ぐため、目標間隔Strgtに加算する値である。また、減速終了後の停止直後に、反動によって車両後方に移動する頭部の移動量は、加速度Aによって変化するため、所定距離Scを減速中の加速度Aによって変化させてもよい。また、この手法は、減速から停車する場面に限らず、所定の加速度を超える加速が終了した場面にも、同様に適用することができる。
ステップ８０３：通常走行時の目標間隔Sに所定距離Scを加算した間隔を目標間隔Strgtとして算出する。
ステップ８０４：減速停止後τ秒経過していれば、反動によって頭部が車両後方へ移動する可能性は低くなるため、目標間隔Strgtを通常走行時の値Sに戻す。また、所定の加速度を越える加速の終了後、τ秒経過した場合も同様の処理を実施する。

この発明による車両用乗員保護装置は、車両追突時の乗員の保護に利用される。

１０１、６０４：頭部相対位置検出手段、
１０２、６０２：加速度検出手段、
１０３、６０１：車速検出手段、
１０４：ヘッドセスト位置検出手段、
１０５：頭部絶対位置算出手段、
１０６：ヘッドレスト目標位置算出手段、
１０７、６０６：ヘッドレスト偏差算出手段、
１０８、６０３：走行状態判定手段、
１０９、６０７：ヘッドレストアクチュエータ制御手段、
１１０、６０８：ヘッドレストアクチュエータ。

Claims

ヘッドレストに対する乗員の頭部の相対位置を検出する頭部相対位置検出手段と、頭部相対位置と、頭部とヘッドレストとの目標間隔とからヘッドレストの位置偏差を算出するヘッドレスト偏差算出手段と、ヘッドレストの位置偏差を受けて乗員頭部とヘッドレストとの間隔を常に一定間隔に保つようアクチュエータ作動指示信号を算出するヘッドレストアクチュエータ制御手段と、自車両の車速及び加速度から自車両の走行状態を判定する走行状態判定手段と、前記走行状態判定手段により自車両が減速中と判定した場合は、目標間隔を所定距離だけ大きくし、停車して所定時間経過後に元の目標間隔に戻す目標間隔算
出手段とを備えていることを特徴とする車両用乗員保護装置。
請求項１に記載の車両用乗員保護装置であって、前記目標間隔算出手段は、自車両の減速度に応じて前記目標間隔の所定距離を算出するようにしたことを特徴とする車両用乗員保護装置。
請求項１に記載の車両用乗員保護装置であって、前記目標間隔算出手段は、前記走行状態判定手段により自車両が所定の加速度を上回る加速中と判定した場合は、目標間隔を所定距離だけ大きくし、加速が終了して所定時間経過後に元の目標間隔に戻すものであることを特徴とする車両用乗員保護装置。
請求項３に記載の車両用乗員保護装置であって、前記目標間隔算出手段は、自車両の加速度に応じて前記目標間隔の所定距離を算出するようにしたことを特徴とする車両用乗員保護装置。