JP5783427B2

JP5783427B2 - 乗員傷害レベル推定装置

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Publication number: JP5783427B2
Application number: JP2013001722A
Authority: JP
Inventors: 真吾和波
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: US9235687B2; DE102013113984A1; JP2014133449A; US20140195169A1

Description

本発明は、車両事故による乗員の傷害レベルを推定する乗員傷害レベル推定装置に関する。

特表２００７−５３８２９７号公報には、車両の座席（シート）に組み込まれたマット型センサ、チャイルドシートに組み込まれたトランスポンダ、又は車室内を撮影できるビデオカメラによって、乗員人数、乗車位置、及び傷害の程度を推定する技術が記載されている。これにより、事故があった際に、推定した乗員の怪我の程度のデータを通報と共に医療機関に送信することができる。

特表２００７−５３８２９７号公報

しかしながら、上記ビデオカメラのような複雑かつ大容量の画像データを扱う機器構成が必要な装置では、演算の処理負荷が大きく、かつ演算のミスや不具合が発生する可能性も高くなるため、シンプルな構成でかつ乗員の傷害レベルを精度良く推定できる装置が求められている。精度良く傷害レベルを推定することで、緊急通報時に医療機関等に対して明確な情報を通報でき、迅速な対応による人命救助が可能となる。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、シンプルな構成で乗員の傷害レベルを精度良く推定できる乗員傷害レベル推定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、乗員傷害レベル推定装置であって、乗員が在席しているシート（５１〜５５）を特定する乗員在席検出部（２０１）と、車体のうち前記シートそれぞれの周囲である在席空間を囲むように配置された加速度センサ（１１〜１９、２１）と、前記加速度センサの検出結果に基づいて前記車体の前記在席空間それぞれの変形を推定する変形推定部（２０２）と、前記乗員在席検出部の特定結果と前記変形推定部の推定結果に基づいて、前記在席空間毎の乗員の傷害レベルを推定する傷害推定部（２０３）と、を備える。

この構成によれば、乗員の在席位置を検出すると共に、加速度センサを用いて衝突による車体の変形を推定することで、在席状況の把握及び在席空間の減少量を推定でき、そこから乗員の傷害レベルを推定することができる。これにより、ビデオカメラを用いるなど複雑な演算、及び構成を必要とせず、シンプルな構成で精度の良い乗員の傷害レベルの推定が可能となる。傷害レベルを精度良く推定することで、緊急通報時に医療機関等に対して明確な情報を通報でき、迅速且つ的確な救護活動を促すことができる。また、加速度センサはエアバッグの展開制御のために車両に元々搭載されているセンサを利用することもでき、製造コストの増加も抑制が可能になる。なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本実施形態の乗員傷害レベル推定装置の構成を示す構成図である。本実施形態の乗員傷害レベル推定装置の詳細構成を示す構成図である。本実施形態の乗員傷害レベル推定装置の動作フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、説明に用いる各図は概念図である。以下、本発明を右ハンドル車両（５人乗り）に適用した場合で説明するが、左ハンドル車両の場合には左右が入れ替わる。

本実施形態の乗員傷害レベル推定装置は、図１に示すように、加速度センサ１１〜１９と、エアバッグＥＣＵ２と、無線通信装置（「無線通信部」に相当する）９と、を備えている。各加速度センサ１１〜１９は、車体のうち対応するシート３１〜３５に近接する部位（周囲の部位）４１〜４９に設置されたいわゆるＧセンサである。シート構成は、フロントシートが２席（運転席３１、助手席３２）と、リアシート３が席（左後部座席３３、中央後部座席３４、右後部座席３５）である。各シート３１〜３５には、シートベルト５１〜５５が設置されている。

加速度センサ１１は、運転席３１右側の車両側部４１（ドア部材又はピラー）内に配置され、車両左右方向（Ｙ軸方向）の加速度を検出する。加速度センサ１１は、運転席３１の在席空間（座席空間）Ａ１を当該運転席３１の周囲で区画する車両側部４１内に配置されている。加速度センサ１２は、運転席３１前方の車両前部４２（ダッシュボード又はボンネット）内に配置され、車両前後方向（Ｘ軸方向）の加速度を検出する。加速度センサ１２は、運転席３１の在席空間Ａ１を当該運転席３１の周囲で区画する車両前部４２内に配置されている。

加速度センサ１３は、助手席３２前方の車両前部４３（グローブボックス又はボンネット）内に配置され、Ｘ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１２は、助手席３２の在席空間Ａ２を当該助手席３２の周囲で区画する車両前部４３内に配置されている。加速度センサ１４は、助手席３２左側の車両側部４４（ドア部材又はピラー）内に配置され、Ｙ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１４は、助手席３２の在席空間Ａ２を当該助手席３２の周囲で区画する車両側部４４内に配置されている。

加速度センサ１５は、左後部座席３３左側の車両側部４５（ドア部材又はピラー）内に配置され、Ｙ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１５は、左後部座席３３の在席空間Ａ３を当該左後部座席３３の周囲で区画する車両側部４５内に配置されている。加速度センサ１６は、左後部座席３３後方の車両後部４６（例えばトランク）内に配置され、Ｘ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１６は、左後部座席３３の在席空間Ａ３を当該左後部座席３３の周囲で区画する車両後部４６内に配置されている。

加速度センサ１７は、中央後部座席３４後方の車両後部４７（例えばトランク）内に配置され、Ｘ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１７は、中央後部座席３４の在席空間Ａ４を当該中央後部座席３４の周囲で区画する車両後部４７内に配置されている。

加速度センサ１８は、右後部座席３５後方の車両後部４８（例えばトランク）内に配置され、Ｘ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１８は、右後部座席３５の在席空間Ａ５を当該右後部座席３５の周囲で区画する車両後部４８内に配置されている。加速度センサ１９は、右後部座席３５右側の車両側部４９（ドア部材又はピラー）内に配置され、Ｙ軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１９は、右後部座席３５の在席空間Ａ５を当該右後部座席３５の周囲で区画する車両側部４９内に配置されている。加速度センサ１１〜１９は、結果として、在席空間Ａ１〜Ａ５と衝突物との間に配置される。

加速度センサ１１〜１９は、配線等によりエアバッグＥＣＵ２に通信可能に接続されている。車室Ａは、主に、車両前部４２、４３と、車両側部４１、４４、４５、４９と、車両後部４６〜４８で区画され、在席空間Ａ１〜Ａ５を含んでいる。加速度センサ１１〜１９は、車室Ａ外に配置されている。

エアバッグＥＣＵ２は、エアバッグ（図示せず）の展開を制御する電子制御ユニットである。エアバッグＥＣＵ２は、車両の中央部に配置されている。なお、本実施形態では、エアバッグＥＣＵ２を利用しているが、他の車載ＥＣＵを用いても良い。

具体的に、エアバッグＥＣＵ２は、車室Ａ内の非露出部分（例えば収容ボックス内）に配置されている。エアバッグＥＣＵ２は、主に、電子回路を備えるマイクロコンピュータ２０と、加速度センサ（「サブ加速度センサ」に相当する）２１と、イベントデータレコーダ２２と、で構成されている。加速度センサ２１は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度、及びＺ軸方向（車両上下方向）の加速度を検出することができる。

ここで、エアバッグＥＣＵ２は、図２に示すように、主にマイクロコンピュータ２０により実現される機能として、乗員在席検出部２０１と、変形推定部２０２と、傷害推定部２０３と、を備えている。

乗員在席検出部２０１は、各シート３１〜３５に配置されたシートベルト５１〜５５の着用の有無を検出し、在席の有無を特定する。乗員在席検出部２０１は、各シートベルト５１〜５５のダンク（図示せず）がバックル（図示せず）に接続（ロック）された際に出力される信号をバックルから受信し、何れのシートベルト５１〜５５が着用されているかを検出する。シートベルト５１〜５５は、装着されたことによりＯＮされるスイッチ（図示せず）を有し、スイッチがＯＮされると乗員在席検出部２０１に信号が送信される。このように、エアバッグＥＣＵ２は、シートベルト５１〜５５に通信可能に接続されており、ダンクがバックルにロックされると着用信号を受信する。

また、シート３２、３３、３５には、チャイルドシートの固定具６１〜６３（ここではＩＳＯ−ＦＩＸ式）が設置されている。乗員在席検出部２０１は、固定具６１〜６３にチャイルドシートのコネクタが接続（ロック）された際に出力される信号を受信し、何れのシート３２、３３、３５にチャイルドシートが装着されているかを検出する。固定具６１〜６３は、チャイルドシートが装着されるとＯＮされるスイッチ（図示せず）を有し、スイッチがＯＮされるとエアバッグＥＣＵ２に信号が送信される。

このように、乗員在席検出部２０１は、シートベルト５１〜５５の着用の有無、及びチャイルドシートの装着の有無を検出することで、乗員が在席しているシート３１〜３５を検出する。本実施形態の乗員在席検出部２０１又は傷害推定部２０３は、シートベルト５１〜５５のスイッチＯＮ及びチャイルドシートのスイッチＯＮの少なくとも一方の受信により、対応するシート３１〜３５に対し「乗員有り」と判定する。乗員在席検出部２０１とシートベルト５１〜５５及び固定具６１〜６３により乗員在席検出部（乗員検出手段）が構成されているともいえる。

変形推定部２０２は、加速度センサ１１〜１９の検出結果及び加速度センサ２１の検出結果に基づいて、車体の変形を推定する。具体的に、変形推定部２０２は、加速度センサ１１〜１９又は加速度センサ２１の検出結果が所定の閾値（衝突閾値）を超えた場合、「衝突有り」と判定する。そして、変形推定部２０２は、各加速度センサ１１〜１９の検出結果（加速度）を２回積分して第一変位（ｂ１）を演算する。また、変形推定部２０２は、衝突有りと判定した場合に、加速度センサ２１のＸ軸・Ｙ軸方向の検出結果を２回積分して第二変位（ｂ２）を演算する。そして、各加速度センサ１１〜１９に対して、軸方向を一致させて第一変位から第二変位を減算し（ｂ１−ｂ２）、衝突による変位（衝突変位）を算出する。

例えば、加速度センサ１１の検出結果（Ｙ軸方向の加速度）に基づく第一変位から加速度センサ２１のＹ軸方向の加速度に基づく第二変位を引いた値が衝突変位となる。在席空間Ａ１であれば、加速度センサ１１での衝突変位と加速度センサ１２での衝突変位に基づいて減少量が算出される。つまり、本実施形態では、在席空間Ａ１の減少量は、加速度センサ１１、１２、２１の検出結果に基づいて算出される。在席空間Ａ２の減少量は、加速度センサ１３、１４、２１の検出結果に基づいて算出される。在席空間Ａ３の減少量は、加速度センサ１５、１６、２１の検出結果に基づいて算出される。在席空間Ａ４の減少量は、加速度センサ１７、２１の検出結果に基づいて算出される。在席空間Ａ５の減少量は、加速度センサ１８、１９、２１の検出結果に基づいて算出される。

なお、変形推定部２０２での演算は他の方法であっても良く、例えば、両者（加速度センサ１１〜１９の検出結果と加速度センサ２１の検出結果）を減算してから２回積分しても良く、又は両者の値をデータベース（両者の値と衝突変位の関係）で参照して該当する衝突変位を導いても良い。

変形推定部２０２は、加速度に基づいて変位を演算し、シート３１〜３５付近の車体の変位量（在席空間Ａ１〜Ａ５の減少量）を算出する。つまり、変形推定部２０２は、車体（又は車室空間）の変形を推定する。変形推定部２０２は、推定結果（演算結果）を傷害推定部２０３に送信する。

傷害推定部２０３は、乗員在席検出部２０１の検出結果と変形推定部２０２の推定結果に基づいて、乗員の傷害レベルを推定する。傷害推定部２０３は、変形推定部２０２の推定結果（車体の変位量又は在席空間Ａ１〜Ａ５の減少量）が示すシート位置又は在席空間Ａ１〜Ａ５と、乗員在席検出部２０１が乗員を検出したシート位置とを比較し、乗員が在席しているシート位置の車体変位量（空間減少量）に応じて、傷害レベルを決定する。

傷害推定部２０３には、乗員在席位置の車体変位量が大きいほど「傷害レベルが高い」と推定する。本実施形態の傷害推定部２０３は、予め設定された緊急閾値以上となると傷害レベルが高いと推定する。傷害推定部２０３は、乗員在席位置の車体変位量が小さい又は０である場合（ここでは減少量が緊急閾値未満の場合）、乗員の「傷害レベルが小さい」と推定する。また、傷害推定部２０３は、チャイルドシートが装着されている位置の車体変位量が大きい場合、「幼児の傷害レベルが高い」と推定する。なお、傷害推定部２０３は、乗員位置を確認してからその位置での減少量を見て傷害レベルを推定しても良いし、すべてのシートの減少量を演算した後に乗員位置を確認し傷害レベルを推定するようにしても良い。傷害レベルは、乗員の怪我の度合いや緊急度を表すものである。

傷害推定部２０３は、乗員の傷害レベルを推定した場合、イベントデータレコーダ２２に推定結果や他のＥＣＵからの情報などの事故情報を記録すると共に、無線通信装置９に対し所定機関への通報指示を送信する。イベントデータレコーダ２２は、不揮発性メモリであって、傷害推定部２０３の推定結果（本実施形態では乗員在席位置情報、変形位置情報、及び変形量情報を含む）のほかに、衝突事故の際の情報（車速、ブレーキ指令、及びＧＰＳによる位置情報等）を記録する。

無線通信装置９は、無線により外部との通話やデータ通信を可能とする装置（ここでは通信ＥＣＵ）である。所定機関とは、車両メーカ等のオペレーションサービス機関である車両管理センタ（オペレーションセンタ）や、消防、又はドクターヘリを有する救急病院等である。無線通信装置９は、傷害レベルが推定されると自動的に、当該傷害レベル情報を含む事故情報と共に所定機関に事故があった旨を通報する。

ここで本実施形態の乗員傷害レベル推定装置の動作（主にエアバッグＥＣＵ２の動作）の流れについて説明する。図３に示すように、まず乗員が在席しているシート５１〜５５の位置が検出される（Ｓ１０１）。そして、衝突事故が起こると、加速度センサ１１〜１９のうち少なくとも１つ又は加速度センサ２１の検知結果に基づき衝突が検知される（Ｓ１０２）。衝突が検知されると、衝突時の乗員の在席位置情報（乗員のシート占有状態）がイベントデータレコーダ２２に記録される（Ｓ１０３）。同時に、加速度センサ１１〜１９及び衝突時の加速度センサ２１から検知結果が変形推定部２０２に送信される（Ｓ１０４）。そして、検知結果に基づいて、加速度センサ１１〜１９が配置された各位置の車体の変形量が演算され（２回積分）、各在席空間Ａ１〜Ａ５の減少量が算出される（Ｓ１０５）。

続いて、傷害推定部２０３により、在席空間Ａ１〜Ａ５のうち減少量が緊急閾値以上の在席空間Ａ１〜Ａ５があるか否かが判定される（Ｓ１０６）。減少量が緊急閾値以上の在席空間Ａ１〜Ａ５がある場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、乗員在席検出部２０１の検出結果に基づき、衝突を検知した際に、当該在席空間Ａ１〜Ａ５に対応するシート３１〜３５に乗員が在席していたか否か（乗員が占有していたか否か）が判定される（Ｓ１０７）。乗員が在席していた場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、「傷害レベルが高い」と推定される（Ｓ１０８）。

傷害レベルが高いと推定されると、乗員在席検出部２０１の検出結果に基づき、乗員の拘束装置がチャイルドシートか否かが判定される（Ｓ１１０）。チャイルドシートであった場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、「幼児の傷害レベルが高い」と推定されると共に、無線通信装置９により所定機関に当該傷害レベル、幼児である旨（幼児用救護設備が必要である旨）、及び事故情報が通報される（Ｓ１１１）。傷害推定部２０３は、傷害レベルが高いと推定すると、緊急度が大きいと判定する。また、乗員の拘束装置がチャイルドシートでなかった場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）、「傷害レベルが高い」と推定されると共に、無線通信装置９により所定機関に当該傷害レベル、幼児でない旨（幼児用救護設備が不要である旨）、及び事故情報が通報される（Ｓ１１２）。

一方、減少量が緊急閾値以上の在席空間Ａ１〜Ａ５がない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、又は減少量が緊急閾値以上の在席空間Ａ１〜Ａ５に乗員が在席していない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、「傷害レベルが低い」と推定される（Ｓ１０９）。傷害レベルが推定されると、無線通信装置９により所定機関に傷害レベル及び事故情報が通報される（Ｓ１１３）。傷害推定部２０３は、傷害レベルが低いと推定すると、緊急度が小さいと判定する。傷害推定部２０３が、例えば緊急度が高いと推定したときのみ通報指示をするように、緊急度に応じて通報指示の有無を変更するように設定しても良い。また、傷害レベルや緊急度をさらに細かく分類して増やしても良い。

本実施形態の乗員傷害レベル推定装置によれば、衝突の際、シート３１〜３５周囲の車両ボディに設置された加速度センサ１１〜１９に基づいて車体の変形を演算し、当該変形量と乗員在席位置に基づいて乗員の傷害レベルを推定するため、ビデオカメラ等の精密機器は必要なく、複雑な制御・演算・構成は必要としない。したがって、本実施形態によれば、加速度センサを用いたシンプルな構成とすることができ、製造コスト増加が抑制されると共に、演算ミス等が抑制された精度の良い傷害推定が可能となる。また、本実施形態では、エアバッグＥＣＵ２のエアバッグ展開判定に冗長性を持たせるためのサテライトＧセンサを、加速度センサ１１〜１９として利用することができ、またエアバッグＥＣＵ２に搭載された加速度センサを加速度センサ２１として利用でき、コスト面でさらに有利となる。

また、本実施形態によれば、乗員の傷害レベルが推定されると、無線通信装置９により所定機関に傷害レベルの情報が自動通報される。これにより、医療機関等による迅速な救護活動が可能となる。また、本実施形態によれば、チャイルドシート搭載の有無（乗員が幼児であるか否か）の情報も通報されるため、より適切な救護活動を促すことができる。

また、本実施形態によれば、シートベルト５１〜５５の着用の有無及びチャイルドシートの装着の有無により乗員の有無を判別している。これにより、衝突時の乗員位置を確実に把握することができる。また、乗員がシート３１〜３５に拘束されていることが把握できるため、在席空間Ａ１〜Ａ５の減少と傷害レベルが密接に関係している状況であることも把握でき、推定された傷害レベルの信頼性も向上する。

また、本実施形態によれば、加速度センサ１１〜１９が在席空間Ａ１〜Ａ５を区画する車両側部（４１、４４、４５、４９）、車両前部（４２、４３）、又は車両後部（４６、４７、４８）に配置されているため、より直接的に在席空間Ａ１〜Ａ５の減少量を算出することができる。すなわち、本実施形態によれば、精度良く車体の変形が推定でき、ひいては傷害レベルの推定も精度良く実行できる。なお、加速度センサ１１〜１９は、車室Ａを区画する車両ボディに設置されていても良い。

また、本実施形態によれば、車体の変形を推定するにあたり、車体全体の加速度（車体の移動に伴う加速度）を検出する加速度センサ２１の検出結果を利用している。これにより、加速度センサ１１〜１９の検出結果のうち、車体全体の加速度（車体の移動に伴う加速度）を除き、車体の変形に関係する加速度を抽出することができる。本実施形態では、車体の変形に関係する加速度に基づいて車体の変形を演算するため、車体の変形を精度良く推定することができる。

（変形態様）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、変形推定部２０２は、加速度センサ２１の検出結果を用いず、加速度センサ１１〜１９の検出結果に基づいて車体の変形を算出しても良い。例えば、変形推定部２０２は、単純に加速度センサ１１〜１９の検出結果を２回積分し、変位を算出して車体の変形量（空間減少量）を算出しても良い。これによって、よりシンプルに乗員の傷害レベルを推定できる。ただし、本実施形態のほうが推定精度の面で優れている。

また、乗員位置の検出は、乗員在席検出部２０１が、例えばシート３１〜３５に搭載された静電容量式、圧力式、又は荷重式の乗員検知装置（図示せず）からの乗員検出信号に基づいて行っても良い。また、チャイルドシートの装着の有無が、チャイルドシートとシートとの間での通信によって検出されても良い。

また、変形の推定は、検出結果が衝突閾値を超えた加速度センサ１１〜１９、あるいは検出結果が衝突閾値を超えた加速度センサ１１〜１９が配置された在席空間Ａ１〜Ａ５周囲の加速度センサ１１〜１９についてのみ行っても良い。この場合でも、変形を推定したシート位置と乗員を検出したシート位置が一致するか否か、及び衝突変位が緊急閾値を超えるか否かによって傷害レベルの段階が決まる。また、加速度センサ１１〜１９の設置位置（側面、前面、後面）に応じて、変形しやすさの重み付けを演算に組み込んでも良い。

１１〜１９：加速度センサ、２：エアバッグＥＣＵ、
２０：マイクロコンピュータ、２０１：乗員在席検出部、２０２：変形推定部、
２０３：傷害推定部、２１：加速度センサ（サブ加速度センサ）、
２２：イベントデータレコーダ、３１〜３５：シート、
４１、４４、４５、４９：車両側部、４２、４３：車両前部、
４６、４７、４８：車両後部、５１〜５５：シートベルト、
６１〜６３：固定具、９：無線通信装置（無線通信部）、
Ａ：車室、Ａ１〜Ａ５：在席空間

Claims

乗員が在席しているシート（５１〜５５）を特定する乗員在席検出部（２０１）と、
車体のうち前記シートそれぞれの周囲である在席空間を囲むように配置された加速度センサ（１１〜１９、２１）と、
前記加速度センサの検出結果に基づいて前記車体の前記在席空間それぞれの変形を推定する変形推定部（２０２）と、
前記乗員在席検出部の特定結果と前記変形推定部の推定結果に基づいて、前記在席空間毎の乗員の傷害レベルを推定する傷害推定部（２０３）と、
を備える乗員傷害レベル推定装置。
前記傷害推定部が傷害レベルを推定した場合に所定機関に事故情報を通報する無線通信部（９）を備える請求項１に記載の乗員傷害レベル推定装置。
前記乗員在席検出部は、前記シートに配置されたシートベルトの着用の有無を検出する請求項１又は２に記載の乗員傷害レベル推定装置。
前記乗員在席検出部は、前記シートにチャイルドシートが設置されたか否かを検出する請求項３に記載の乗員傷害レベル推定装置。
前記加速度センサは、前記シートに対応する在席空間（Ａ１〜Ａ５）を当該シートの周囲で区画する車両側部（４１、４４、４５、４９）、車両前部（４２、４３）、又は車両後部（４６、４７、４８）に配置される請求項１〜４の何れか一項に記載の乗員傷害レベル推定装置。
前記車体の中央部に配置されたサブ加速度センサ（２１）を備え、
前記変形推定部は、前記加速度センサと前記サブ加速度センサの検出結果に基づいて前記車体の変形を推定する請求項１〜５の何れか一項に記載の乗員傷害レベル推定装置。