JP5168774B2 - 開閉体の開閉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、障害物を検知し、開閉体の開き駆動時に開閉体を障害物に当てないようにした開閉体の開閉制御装置に関する。

運転者の近傍にあるスイッチで、バックドアの開閉を行う車両が知られている。運転者は車両後方を見ながらバックドアを開くが、車両後方は、運転席からの視認性が低いため、バックドアが車両後方に存在する障害物に当たってしまうことが起こり得る。特許文献１には、車両のバックドアのバンパーにセンサを内蔵し、車両後方の障害物を検出し、バックドアを障害物に衝突させない技術が開示されている。
特開２００４−２３０９９３号公報

特許文献１に開示されている技術では、バックドアが開き側に駆動しているときに、後方に障害物があることをセンサが検知すると、バックドアを閉扉するようにすることで、バックドアを障害物に衝突させないようにしているが、開扉状態のバックドアの開閉角度を考慮していない。したがって、後方の障害物が壁面や長い垂直ポールのようなものである場合、センサが障害物を検知し、バックドアの開扉を停止した場合であっても、バックドアの開閉角度によっては、バックドアのドアエッジ（ドアの端部）が障害物に当たってしまうことが起こり得るので、その対策が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、開閉体に障害物に当たることを防止し、また、使い勝手がよい開閉体の開閉制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の観点に係る開閉体の開閉制御装置は、
車両の後部から突出するように開き駆動される開閉体を駆動する駆動手段と、
前記開閉体に設けられ、少なくとも車両の一方向に存在する障害物を検出する検出手段と、
鉛直方向に対する前記開閉体の角度を測定する角度測定手段と、
前記検出手段の検出結果と、前記角度測定手段が測定した前記開閉体の角度とに基づいて、障害物の位置を判別する判別手段と、
前記角度測定手段が測定した前記開閉体の角度に基づいて、障害物を検出する所定の範囲を定める範囲決定手段と、
前記判別手段が判別した障害物の位置が、前記開閉体の端部と前記検出手段の位置とを両端とする直径により車両後部側に規定される半円の円弧上および該半円内に存在し、且つ、前記所定の範囲内に存在するとき、前記開閉体の開き駆動を規制制御する制御手段と、
から構成されることを特徴とする。

前記範囲決定手段は、前記開閉体の角度が第１の角度に達するまでは前記開閉体の角度の増加とともに前記所定の範囲を広くし、前記開閉体の角度が前記第１の角度を超えたときは前記開閉体の角度の増加とともに前記所定の範囲を狭くする、
ことを特徴としてもよい。

前記範囲決定手段は、前記開閉体の角度が第２の角度以下であるときは、車両後方にある障害物を検知するように前記所定の範囲を定め、前記開閉体の角度が第２の角度を超えたときは、車両後方上部にある障害物を検知するよう前記所定の範囲を定める、
ことを特徴としてもよい。

本発明によれば、障害物の位置を判別して開閉体の駆動を制御し、開閉体が障害物に当たることを防止した開閉体の開閉制御装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る開閉体の開閉制御装置を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、開閉体の開閉制御装置１は、たとえば、障害物センサ１００、アクチュエータ２００、ＥＣＵ（Electronic Controller Unit）３００、起動スイッチ４００から構成される。

障害物センサ１００は、たとえば、超音波発信器１０２、超音波受信機１０４、Ａ／Ｄ変換器１０６、通信部１０８、バス１１０から構成される。超音波発信器１０２は、超音波を発生する。超音波受信機１０４は、超音波発信器１０２が発生した超音波を障害物が反射した場合、これを受信し、その障害物までの位置および距離に応じた信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器１０６は、超音波受信機１０４が出力した信号をデジタル信号とする。通信部１０８は、ＥＣＵ３００に接続され、ＥＣＵ３００との信号の送受信を行う。

アクチュエータ２００は、たとえば、駆動モータ２０２と、モータドライバ２０４と、駆動モータ２０２とバックドアとを連結するアーム２０６と、角度出力器２０８と、通信部２１０と、バス２１２とから構成される。
駆動モータ２０２とモータドライバ２０４は、ＥＣＵ３００からの指令に従い、駆動モータ２０２の回転速度や回転角度を制御する。アーム２０６は、駆動モータ２０２の動作に従い、バックドアを開閉する。角度出力器２０８は、現在のバックドアの位置と、初期状態のバックドア（閉じた状態のバックドア）とのなす角を出力する。通信部２１０は、ＥＣＵ３００と接続され、ＥＣＵ３００との信号の送受信を行う。

ＥＣＵ３００は、たとえば、通信部３０２、ＣＰＵ３０４（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０６、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０８、計時部３１０、バス３１２から構成される。通信部３０２は、他の機器と接続される部分であって、他の機器と信号の送受信を行う。ＣＰＵ３０４は、障害物センサ１００の出力およびアクチュエータ２００の角度出力器２０８の出力から、障害物がバックドアのドアパネルから見てどの位置にあるかを計算する処理を行う。また、ＣＰＵ３０４は、起動スイッチ４００から「開」信号を受信すると、アクチュエータ２００のモータドライバ２０４に、バックドアを開くよう駆動モータ２０２を駆動させ、「閉」信号を受信すると、モータドライバ２０４に、バックドアを閉じるよう駆動モータ２０２を駆動させる。ＲＯＭ３０８は、ＣＰＵ３０４の計算プログラムを記憶し、また、障害物センサ１００およびバックドアのドアエッジの初期位置（バックドアが閉じているときの座標）と、後述するマージンの設定値を記憶する。ＲＡＭ３０６は、ＣＰＵ３０４の演算のワークエリアを提供する。計時部３１０は、現在時刻を計時する。

起動スイッチ４００は、バックドアの開閉をＣＰＵ３０４に指示するための信号を出力するスイッチである。

続いて、開閉体の開閉制御装置１の障害物センサをバックドアの後部に設置した場合の障害物検出方法について、図２乃至図８を参照して説明する。

図２乃至図８においては、障害物センサ１００は、バックドア５００が閉じられているときに路面の鉛直方向に対し約４０〜５０度、好ましくは、４５度の角度をなした状態でバックドア５００に取り付けられたものとする。

また、バックドア５００が障害物に衝突しない安全性を高めるため、バックドア５００にはマージン５１０を設けてあるものとする。すなわち、マージン５１０の分だけバックドアが長い仮想のバックドアと障害物との衝突判定を行う。

図２は、障害物センサ１００をバックドア５００の後部に設置し、バックドア５００を閉じた状態における、障害物６００の位置とバックドア５００の位置との関係を示す図である。図３は、障害物センサ１００をバックドア５００の後部に設置し、バックドア５００が開いた状態における、障害物６００の位置とバックドア５００の位置との関係を示す図である。

障害物６００が壁面や長い垂直ポールのようなものであり、表面が鏡面のように滑らかであって、超音波が障害物の表面上で散乱せずに反射する場合、障害物センサ１００が発生した超音波が障害物６００に垂直に入射する場合に限り、障害物６００に垂直に反射する反射波が存在する。バックドア５００がぶつかる直前には、図２および図３に示されるように、この垂直に反射する反射波の長さを一辺の長さとし、障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジ（マージン５１０を含む）との距離を斜辺の長さとする直角三角形ができる。したがって、バックドア５００のドアエッジが障害物６００に衝突しないようにするには、ＣＰＵ３０４は、バックドア５００が駆動している間に、上述の直角三角形ができるような位置に障害物６００が存在するか否かを判別し、上述の直角三角形ができる位置に障害物が存在すると判別した場合は、バックドア５００の駆動を止める信号を送信する、またはバックドア５００を開かせないようにする必要がある。

障害物６００の位置が、障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジ（マージン５１０を含む）との距離を斜辺の長さとする直角三角形ができる位置にあるか否かを判別するには、障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジ（マージン５１０を含む）とを直径の両端とする半円の円弧上および半円内に、障害物６００が存在するか否かを判別することで実現できる。

しかし、この方法では、図４に示すように、バックドア５００から障害物６００までの距離が、障害物センサ１００が本来検知すべきバックドア５００からの障害物６００の距離よりも遠距離であっても、上述の半円に含まれる直角三角形を形成する場合がある。図４の場合、バックドア５００を開ける空間的余裕がまだあるが、バックドア５００が開かないため、ユーザにとってはバックドア５００の使い勝手が悪いという問題がある。

この問題は、図５乃至図８に示すように、バックドア５００の開き角度に応じて、障害物センサ１００が障害物６００を検知する検知範囲を決定し、障害物６００がその検知範囲内に位置するかどうかを判別することで解決できる。たとえば、図５および図６に示すように、バックドア５００が開いている状態（図６）では、バックドア５００が閉じている状態（図５）よりも検知範囲を広く設定する。バックドア５００の開き角度が大きくなると検知範囲を広くなり、そして、図７に示すようにバックドア５００の開き角度が４５度（障害物センサ１００のセンサ軸が地面と水平になった状態）となったときに検知範囲が最大になるように設定する。

バックドア５００の開き角度が４５度を超える場合は、障害物センサ１００の取り付け角（４５度）を考慮すると、障害物センサ１００の向きが車両の後方上部を向くことになる。図８のように障害物センサ１００の向きが車両の後方上部を向く場合は、車両後方の障害物６００ではなく車両の後方上部の障害物６１０を検知するように、障害物センサ１００の検知範囲を設定する。バックドア５００の開き角度が４５度を超える場合は、バックドアの開き角度が増すと、検知範囲を狭くしていくように設定する。

障害物の検知範囲の広さと、バックドア５００の開き角度との関係は、図９に示すグラフのようになる。すなわち、バックドア５００の開き角度が４５度に達するまでは障害物の検知範囲の広さが増加し、４５度を超えると検知範囲が狭くなる。

なお、障害物センサ１００の取り付け角度は、路面の鉛直方向に対し４０度〜５０度をなし、障害物センサ１００の取り付け位置はバックドア５００のドアエッジから４０〜５０ｃｍであって、マージン５１０はバックドア５００のドアエッジから５〜１５ｃｍとすることが好ましい。

続いて、車両のバックドア５００を開く方法を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

ユーザは、起動スイッチ４００を操作し、バックドア５００を開く旨の信号をＥＣＵ３００に送信する。ＥＣＵ３００のＣＰＵ３０４は、この信号を受信し、アクチュエータ２００のモータドライバ２０４にバックドアの開信号を送信する（ステップＳ１）。モータドライバ２０４は、この信号を受信し、駆動モータ２０２およびアーム２０６を制御し、バックドア５００を標準の開き速度で開く。

続いて、障害物センサ１００は、障害物６００または障害物６１０に対して発射した超音波の反射波を受信する。また、角度出力器２０８は、バックドア５００が開いた角度を出力する。ＣＰＵ３０４は、ＲＯＭ３０８から計算プログラムと、障害物センサ１００の初期位置とを呼び出し、障害物センサ１００の検出信号と角度出力器２０８の検出信号とから、障害物６００または障害物６１０の位置を求める計算を行い（ステップＳ２）、ＲＯＭ３０８から計算プログラムと、障害物センサ１００の初期位置およびマージン５１０の設定値とを呼び出し、角度出力器２０８の検出信号とから、障害物センサ１００の検知範囲を計算で求める（ステップＳ３）。角度出力器２０８の検出信号から、バックドア５００の開き角度および障害物センサ１００の向きが判別できるから、車両後方にある障害物６００を検知するように検知範囲を定めるか、車両後方上部にある障害物６１０を検知するように検知範囲を定めるかが決まる。

続いて、ＣＰＵ３０４が、ステップＳ３で求めた障害物センサの検知範囲内に、ステップＳ２で求めた障害物６００または障害物６１０の現在の位置が入るかどうかを判別する（ステップＳ４）。障害物６００または障害物６１０が検知範囲内に入ると判別した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３０４は、モータドライバ２０４にバックドア５００の閉信号を送信する（ステップＳ５）。モータドライバ２０４は、この信号を受信し、駆動モータ２０２およびアーム２０６を制御して、バックドア５００を閉じる制御を行い、処理を終了する。

一方、ＣＰＵ３０４が、障害物６００および障害物６１０の位置が検知範囲内にないと判別した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、ＣＰＵ３０４は、そのままモータドライバ２０４に対してバックドア５００をそのままの速度で開け続けるよう指示する（あるいは何も指示しない）。その後、処理はステップＳ２に戻る。

以上説明したように、本発明に係る開閉体の開閉制御装置１は、障害物センサ１００および角度出力器２０８の出力信号から、障害物センサ１００の適切な検知範囲を計算し、この検知範囲内に障害物が入るかどうかに基づいて、バックドア５００を閉じる制御を行う。これによって、バックドア５００の近傍に障害物６００が存在したとしても、バックドア５００に障害物６００が衝突するおそれが低減する。特に、ガラス面や長い垂直ポールのようなもののように、バックドア５００の開閉角度によっては衝突する場合のある障害物６００に当たらなくすることができ、バックドア５００の使い勝手が向上する。

また、本発明に係る開閉体の開閉制御装置１は、バックドア５００の開き角度に基づいて障害物センサ１００の検知範囲を適切に定めることで、障害物６００が車両から離れていても障害物センサ１００が反応してしまいバックドア５００が閉まったり開かなかったりするというバックドア５００の不利便性を改善する。

また、本発明に係る開閉体の開閉制御装置１は、車両後方にある障害物６００に限らず、車両後方上部にある障害物６１０を検知することで、障害物６００に限らず、障害物６１０とバックドア５００との衝突をも未然に防ぐことができる。

この発明は、上述の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

ステップＳ５において、バックドア５００を閉じる制御を行って処理を終了したが、制御はこれに限られない。たとえば、バックドア５００を停止させる制御を行ってもよい。また、バックドア５００の開き速度を落として開き駆動を継続させる制御を行ってもよい。

バックドア５００の前方、すなわち障害物センサ１００とは逆の方向に、別途、障害物センサを設け、バックドア５００を閉じる際に、その障害物センサが所定の距離内に障害物を検知した場合、ＣＰＵ３０４は、モータドライバ２０４にバックドア５００を閉じる速度を落とす、またはバックドア５００を停止させるように指示してもよい。このようにすることで、たとえば、車体とバックドア５００との間でユーザや障害物を挟みこむおそれを減らすことができる。

バックドア５００が障害物にぶつかるおそれが高まるのは、特に、車両を後退させながら、ユーザがバックドア５００を開けるときである。したがって、車両が後退しているときに限り、本発明の開閉体の開閉制御装置１が使用可能となるようにしてもよい。たとえば、ギアがバックギアに入っていることをＣＰＵ３０４が他のＥＣＵから通知されたときに、ＣＰＵ３０４が障害物センサ１００からの信号を受け付けるようにすることで実現できる。

従来の三次元座標によるパネル検知により、障害物センサ１００による障害物６００や障害物６１０の検出の補完を行ってもよい。

報知手段を設け、バックドア５００の開動作や停止中や閉動作中などの状態をユーザに報知してもよい。これは、バックドア５００の動作の変更内容を示す信号をＣＰＵ３０４がモータドライバ２０４のほかにその報知手段に送信し、報知手段はその信号の内容に応じてバックドア５００の動作の違いをユーザに報知することで実現できる。
たとえば、報知手段として警告音発信器を設け、バックドア５００の現在の動作の内容を、警告音発信器が発生する警告音でユーザに報知してもよい。また、報知手段としてハザードランプを用い、バックドア５００の現在の動作の内容を、ハザードランプの明滅状態を変化させることでユーザに報知してもよい。

開閉体の開閉制御装置のブロック図である。 バックドアが閉じている場合における、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。 バックドアが開いている場合における、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。 バックドアが閉じている場合において、障害物センサから障害物が離れていてもバックドアが開かないことがあることがあることを示す、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。 バックドアが閉じている場合における、障害物センサの検知範囲を示す図である。 バックドアが開いている場合における、障害物センサの検知範囲を示す図である。 バックドアが開いている場合における、障害物センサの検知範囲を示す図である。 バックドアが開いていて障害物センサの向きが車両の後方上部を向いている場合における、障害物センサの検知範囲を示す図である。 障害物の検知範囲とバックドアの開き角度との関係を示すグラフである。 バックドアの開扉のフローチャートである。

符号の説明

１００ 障害物センサ（判別手段）
１０２ 超音波発信器
１０４ 超音波受信機
１０６ Ａ／Ｄ変換器
１０８ 通信部
１１０ バス
２００ アクチュエータ（駆動手段）
２０２ 駆動モータ
２０４ モータドライバ
２０６ アーム
２０８ 角度出力器（角度測定手段）
２１０ 通信部
２１２ バス
３００ ＥＣＵ（範囲決定手段、制御手段）
３０２ 通信部
３０４ ＣＰＵ
３０６ ＲＡＭ
３０８ ＲＯＭ
３１０ 計時部
３１２ バス
４００ 起動スイッチ
５００ バックドア
６００ 障害物
６１０ 障害物

Claims (3)

1. 車両の後部から突出するように開き駆動される開閉体を駆動する駆動手段と、
   前記開閉体に設けられ、少なくとも車両の一方向に存在する障害物を検出する検出手段と、
   鉛直方向に対する前記開閉体の角度を測定する角度測定手段と、
   前記検出手段の検出結果と、前記角度測定手段が測定した前記開閉体の角度とに基づいて、障害物の位置を判別する判別手段と、
   前記角度測定手段が測定した前記開閉体の角度に基づいて、障害物を検出する所定の範囲を定める範囲決定手段と、
   前記判別手段が判別した障害物の位置が、前記開閉体の端部と前記検出手段の位置とを両端とする直径により車両後部側に規定される半円の円弧上および該半円内に存在し、且つ、前記所定の範囲内に存在するとき、前記開閉体の開き駆動を規制制御する制御手段と、
   から構成されることを特徴とする開閉体の開閉制御装置。
2. 前記範囲決定手段は、前記開閉体の角度が第１の角度に達するまでは前記開閉体の角度の増加とともに前記所定の範囲を広くし、前記開閉体の角度が前記第１の角度を超えたときは前記開閉体の角度の増加とともに前記所定の範囲を狭くする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の開閉体の開閉制御装置。
3. 前記範囲決定手段は、前記開閉体の角度が第２の角度以下であるときは、車両後方にある障害物を検知するように前記所定の範囲を定め、前記開閉体の角度が第２の角度を超えたときは、車両後方上部にある障害物を検知するよう前記所定の範囲を定める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の開閉体の開閉制御装置。

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