JP6565653B2 - 車両用衝突対象保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両と衝突した衝突対象を保護する車両用衝突対象保護装置に関する。

従来、車載カメラにより撮像された画像に基づいて、車両周辺の対象物を検出することが提案されている。

例えば、特許文献１には、車載カメラ等の撮像部により撮像された画像に基づいて、車両周辺の対象物に属性を付加する機能を有する車両用制御装置が開示されている。また、特許文献１に記載の技術では、属性が付加された対象物が車載カメラによる撮像可能範囲外に移動した場合に、車両と対象物との相対位置を検出する相対位置センサにより対象物が検出されている間は属性を保持している。

また、特許文献２には、車載カメラにより撮像された画像に基づいて対象物の種類を判定し、判定結果に応じて衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値を設定する衝突検出装置が開示されている。

特開２０１４−０４３１５６号公報 特開２０１５−１４７５５６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、車両と対象物とが衝突する直前の接近した状態では、対象物の一部が車両のバンパに隠れて対象物を非接触で検出する検出部による検出可能範囲外（例えば、車載カメラによる撮像可能範囲外）に存在する場合がある。さらに、この場合、車両のバンパカバーによる反射等に起因して、相対位置センサが対象物を検出できない場合がある。このため、対象物が上記検出可能範囲内にいる時点での対象物の種類の判定結果を、車両と対象物とが衝突する時点まで保持することができず、上記接触センサの出力に対する閾値を適切に設定するためには改善の余地がある。

本発明は、以上の事実を考慮して成されたもので、対象物が検出部による検出可能範囲外に移動した後においても、衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値を適切に設定することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、車両周辺の検出可能範囲内に存在する対象物を非接触で検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて、前記対象物の種類を判定する判定部と、前記判定部により前記対象物の種類が判定された時点から、種類が判定された対象物と前記車両との衝突が予想される時点までの衝突予想時間に基づいて決定した保持期間の間、前記判定部の判定結果を保持し、保持した判定結果に基づいて、衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値を設定する設定部と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、検出部により、車両周辺の検出可能範囲内に存在する対象物が非接触で検出され、判定部により、検出部による検出結果に基づいて、対象物の種類が判定される。

そして、設定部により、判定部により対象物の種類が判定された時点から、種類が判定された対象物と車両との衝突が予想される時点までの衝突予想時間に基づいて決定した保持期間の間、判定部の判定結果が保持され、保持された判定結果に基づいて、衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値が設定される。従って、対象物が検出部による検出可能範囲外に移動した後においても、衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値を適切に設定することができる。

以上説明したように本発明によれば、対象物が検出部による検出可能範囲外に移動した後においても、衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値を適切に設定することができる、という効果が得られる。

実施の形態に係る車両用衝突対象保護装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係る車両用バンパ周辺の概略構成を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る車両用バンパ周辺の一部の拡大断面図である。 車両と二輪車とが衝突した場合における対象物の有効質量の特性の一例を示す線図である。 実施の形態に係る対象物の全身が撮像可能範囲にある場合における車両及び対象物の側面図である。 実施の形態に係る対象物が車両に接近した場合における車両及び対象物の側面図である。 実施の形態に係る車両用衝突対象保護装置においてアクティブディバイスの作動信号を出力する論理演算の一例を示す概略図である。 実施の形態に係る車両用衝突対象保護装置で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る車両用衝突対象保護装置１０の構成について説明する。図１に示すように、車両用衝突対象保護装置１０は、制御装置１２、車載カメラ２２、接触センサ２４、車速センサ２６、及びアクティブディバイス２８を備えている。

制御装置１２は、ＣＰＵ１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１８、及びＩ／Ｏ２０を含むマイクロコンピュータで構成されている。また、ＣＰＵ１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１８、及びＩ／Ｏ２０は、バス２１を介して互いに接続されている。

ＲＯＭ１６には、車両と衝突対象との衝突を検出して衝突対象を保護するためのプログラム、及び衝突の検出に用いられる閾値等が記憶されている。また、ＲＯＭ１６に記憶されたプログラムをＣＰＵ１４が実行することにより車両と衝突対象との衝突を検出して衝突対象を保護する制御が行われる。また、ＲＡＭ１８は、プログラムを実行する際のキャッシュメモリ等として使用される。

Ｉ／Ｏ２０には、車載カメラ２２、接触センサ２４、車速センサ２６、及びアクティブディバイス２８が接続されている。

車載カメラ２２は、例えばステレオカメラであり、車両の前方を撮像することにより、車両に衝突する可能性を有する車両の前方の対象物を検出する予防センサとして機能する非接触の検出器である。接触センサ２４は、車両用バンパの予め定められた位置（詳細は後述）に設けられ、車両と対象物との衝突によって発生する圧力を検出する。車速センサ２６は、自車両の速度を検出する。

アクティブディバイス２８は、車両と対象物とが衝突したとき、対象物が歩行者又は二輪車である場合に、歩行者又は二輪車の乗員を保護するための保護装置を作動するためのディバイスである。アクティブディバイス２８としては、例えば、フードを上昇させて歩行者等への衝撃を吸収するポップアップフードを作動させるガスジェネレータや、フード上に展開するエアバッグ装置を作動させるインフレータ等のディバイスを適用することができる。

なお、本実施の形態では、車載カメラ２２が本発明の検出部の一例であり、制御装置１２が本発明の判定部及び設定部の一例である。

図２は、車両用バンパ周辺の概略構成の一例を示す分解斜視図である。なお、図２では、矢印ＵＰ、矢印ＦＲ、矢印ＯＵＴは、車両の上下方向の上側、車両の前後方向の前側、車両の車幅方向の外側（左側）を示す。

車両用バンパ３０は、例えば、乗用車等の車両の前部に備えられている。車両用バンパ３０は、フロントバンパカバー３２、バンパリインフォースメント３４、及びアブソーバ３８を備えている。また、アブソーバ３８の車両後側には、圧力チューブ４６及び圧力センサ４８を含む接触センサ２４が配置されている。

フロントバンパカバー３２は、バンパリインフォースメント３４を車両前側から覆っており、バンパリインフォースメント３４等を介して車体に取り付けられている。フロントバンパカバー３２の下部には、バンパリインフォースメント３４の車両後側に配置されたラジエータ４２に風を導入するための開口部３２Ａが形成されている。バンパリインフォースメント３４は、車幅方向に延びる長尺状に形成されて車両に配置されている。アブソーバ３８は、車幅方向を長手方向として配置されている。アブソーバ３８は、フロントバンパカバー３２の車両後側に配置されている。

また、車両用バンパ３０の上方、例えば、車室内のリアビューミラーのステイ等の位置には、車載カメラ２２が取り付けられている。

図３は、車両用バンパ３０の周辺の概略構成の一部の拡大断面である。バンパリインフォースメント３４は、アルミ系等の金属材料により中空の略矩形柱状に形成されて、車幅方向を長手方向としてフロントバンパカバー３２の車両後側に配置されている。

アブソーバ３８は、ウレタンフォーム等の発泡樹脂材により構成されており、フロントバンパカバー３２とバンパリインフォースメント３４との間に設けられると共に、車幅方向を長手方向として長尺状に形成されている。また、アブソーバ３８は、長手方向から見た断面視で略矩形状に形成されている。また、アブソーバ３８は、バンパリインフォースメント３４の所定部位（例えば上部）の車両前側に隣接して配置され、バンパリインフォースメント３４の前面３４Ａに固定されている。また、アブソーバ３８の後面３８Ａには、後述する圧力チューブ４６を保持する保持溝部４４が形成されている。保持溝部４４は、側断面視で車両後側へ開放された略Ｃ字形状（詳しくは、車両後側へ一部開放された円形状）に形成されて、アブソーバ３８の長手方向に貫通されている。

圧力チューブ４６は、車幅方向の両端に設けられた圧力センサ４８に接続され（図２参照）、圧力チューブ４６及び圧力センサ４８により、接触センサ２４を構成する。すなわち、接触センサ２４は、長尺状に形成された圧力チューブ４６と、圧力チューブ４６の圧力変化に応じた信号を出力する圧力センサ４８と、を含んで構成される。また、圧力チューブ４６は、断面略円環状の中空構造体として構成される。圧力チューブ４６の外径寸法は、アブソーバ３８の保持溝部４４の内径寸法に比して僅かに小さく設定されており、圧力チューブ４６の長手方向の長さは、アブソーバ３８の長手方向の長さに比して長く設定される。圧力チューブ４６は、保持溝部４４内に組み付けられる（嵌め込まれる）ことにより、圧力チューブ４６がアブソーバ３８の長手方向に沿って配置される。

アブソーバ３８の保持溝部４４内に圧力チューブ４６が組み付けられた状態では、アブソーバ３８の長手方向から見た断面視で、圧力チューブ４６の外周面がアブソーバ３８の後面３８Ａと接するか、又は僅かに隙間を空けて配置される。これにより、圧力チューブ４６が、バンパリインフォースメント３４の前面３４Ａに隣接して配置される。そして、車両後側への荷重がアブソーバ３８に作用してアブソーバ３８が圧力チューブ４６を押圧するときに、バンパリインフォースメント３４によって圧力チューブ４６に対して反力が生じる。圧力チューブ４６の車幅方向両端に設けられた圧力センサ４８は、制御装置１２に電気的に接続され、圧力チューブ４６が変形することで、圧力チューブ４６内の圧力変化に応じた信号が圧力センサ４８から制御装置１２へ出力される。

なお、図２では、圧力センサ４８を、圧力チューブ４６の両端に設けた一例を示しているが、これに限定されない。例えば、圧力チューブ４６の何れか一方の端部に圧力センサ４８を設けてもよく、また圧力チューブ４６の中腹部に圧力センサ４８を設けてもよく、さらにこれらを組み合わせて３つ以上の圧力センサ４８を設けてもよい。さらに、圧力チューブ４６及び圧力センサ４８により構成される接触センサ２４を、車両用バンパ３０の上下方向に複数配設してもよい。

次に、対象物への衝突を検出するための閾値について説明する。

車両と対象物との衝突として、車両用バンパ３０に対象物が衝突した際に、車両用バンパ３０の変形量は対象物の種類によって異なる。例えば、車両用バンパ３０に歩行者が衝突した場合、車両用バンパ３０に歩行者が直接衝突するので、車両用バンパ３０の変形量は比較的大きくなる。そこで、車両用バンパ３０に歩行者が衝突した場合における変形量により算出される有効質量について予め求めておき、車両と対象物との衝突を検出するための閾値ＴＨとして第１閾値ｔｈ１を設定する。これにより、車両用バンパ３０の変形量により算出される有効質量が第１閾値ｔｈ１を超えている場合、車両が歩行者に衝突したことを検出することができる。なお、この閾値ＴＨは、アクティブディバイス２８を作動させるための接触センサ２４の出力に対する閾値である。

一方、例えば、車両が自転車等の二輪車の後方に衝突した場合、先に二輪車の車輪が車両用バンパ３０に衝突するため、歩行者に衝突した場合の変形量（により算出される有効質量）に比べて小さな変形量（有効質量）になると考えられる。

図４に、乗員を乗せた二輪車の後方に車両が衝突した場合における対象物の有効質量の特性の一例を特性曲線５０として示す。車両と二輪車とが衝突した場合、車両用バンパ３０の変形量の特性は、接触段階と衝突段階との各々の特性を有する。すなわち、特性曲線５０は、接触段階として二輪車の車輪に衝突したときの変形量に対応する有効質量の第１特性５２、および衝突段階として時間差をもって二輪車の乗員が車両用バンパ３０に衝突したときの変形量に対応する有効質量の第２特性５４を含む。しかしながら、第１特性５２及び第２特性５４の各々の特性における有効質量は、歩行者検出のために設定した第１閾値ｔｈ１に到達しない。

そこで、本実施の形態では、車両用バンパ３０に乗員を乗せた二輪車が衝突した場合における有効質量について予め求めておき、閾値ＴＨとして第１閾値ｔｈ１より小さい第２閾値ｔｈ２を設定する。これにより、車両用バンパ３０の変形量により算出される有効質量が第２閾値ｔｈ２を超えている場合、二輪車の乗員に衝突したことを検出することができる。

しかしながら、常時、閾値ＴＨとして第２閾値ｔｈ２を設定したのでは、乗員を乗せた二輪車以外の対象物が衝突した場合であっても衝突が検出される。このため、本実施の形態では、車載カメラ２２により撮像される車両前方の対象物を検出する。すなわち、車載カメラ２２の撮像画像から、車両に衝突する可能性を有する車両前方の対象物を検出する。そして、車載カメラ２２の撮像画像から、車両に衝突する可能性を有する車両前方の対象物の種類が自転車等の二輪車であると判定された場合に、閾値ＴＨを、歩行者検出用の第１閾値ｔｈ１から二輪車検出用の第２閾値ｔｈ２へ変更する。

ところで、図５Ａに示すように、乗員を乗せた二輪車が、車両の前端から比較的離れた位置で、かつ車載カメラ２２による撮像可能範囲内の位置に存在する場合、乗員及び二輪車の全身が車載カメラ２２により撮像される。このため、この場合、車載カメラ２２による撮像画像から対象物の種類が二輪車であると判定することができる。

一方、図５Ｂに示すように、乗員を乗せた二輪車が、車両と二輪車とが衝突する直前の、車両の前端に接近した位置に存在する場合、乗員の上半身の部分が車載カメラ２２により撮像される。このため、この場合、車載カメラ２２による撮像画像から対象物の種類が二輪車であると判定することができない。

従って、この場合、車載カメラ２２による撮像画像から対象物の種類を判定して、閾値ＴＨを設定すると、対象物が二輪車の場合であっても、閾値ＴＨが歩行者検出用の第１閾値ｔｈ１に設定される場合がある。

そこで、本実施の形態では、制御装置１２は、車載カメラ２２による撮像画像から対象物の種類が二輪車であると判定した場合、判定を行った時点から、車両と対象物との衝突が予想される衝突予想時間の間、判定結果を保持する。そして、制御装置１２は、判定結果を衝突予想時間の間、保持した後、該判定結果に基づいて、アクティブディバイス２８を作動させるための接触センサ２４の出力に対する閾値ＴＨを設定する。

例えば、図６に示すように、幅条件成立６０の出力は、車載カメラ２２から出力された撮像画像から特定された対象物の幅が、二輪車の幅条件を満たした場合にハイレベルの信号となり、満たしていない場合にローレベルの信号となる。また、高さ条件成立６２の出力は、車載カメラ２２から出力された撮像画像から特定された対象物の高さが、二輪車の高さ条件を満たした場合にハイレベルの信号となり、満たしていない場合にローレベルの信号となる。

そして、幅条件成立６０の出力、及び高さ条件成立６２の出力の論理積６４が二輪車認識信号としてホールド７０に入力される。

一方、相対速度演算６６は、対象物距離信号に基づいて、車両と対象物との相対速度（以下、単に「相対速度」という。）を算出する。対象物距離信号は、例えば、車載カメラ２２による撮像画像や、ミリ波レーダ又は超音波レーダ等のレーダの出力等を用いて検出された車両と対象物との距離を示す信号である。そして、相対速度演算６６は複数の異なる時点で検出された対象物距離信号、及び検出間隔の差に基づいて、相対速度を算出する。また、衝突時間演算６８は、対象物距離信号、及び相対速度演算６６から入力された相対速度に基づいて、対象物の種類を判定した時点から、対象物と車両とが衝突すると予想される時点までの時間（以下、「衝突予想時間」という。）を算出する。

ホールド７０は、対象物が二輪車であると判定された時点の判定結果を、衝突時間演算６８から入力された衝突予想時間の間、保持（ホールド）する。有効質量Ｌｏ判定７２の出力は、相対速度演算６６から入力された相対速度及び圧力入力信号（接触センサ２４の出力信号）から算出される有効質量が、第２閾値ｔｈ２に設定された閾値ＴＨを超えた場合にハイレベルとなる。また、有効質量Ｌｏ判定７２の出力は、該有効質量が該閾値ＴＨ以下である場合にローレベルの信号となる。

一方、有効質量判定７４の出力は、相対速度演算６６から入力された相対速度及び圧力入力信号から算出される有効質量が、第１閾値ｔｈ１に設定された閾値ＴＨを超えた場合にハイレベルとなる。また、有効質量判定７４の出力は、該有効質量が該閾値ＴＨ以下である場合にローレベルの信号となる。

また、不必要な衝突の検出を抑制するために、相対速度の速度範囲を制限する速度範囲判定７６を行う。例えば、速度範囲判定７６では、低速走行中又は車両停止中にアクティブディバイス２８の作動を抑制するための速度範囲と、アクティブディバイス２８を作動させるための速度範囲が予め定められている。速度範囲判定７６の出力は、相対速度演算６６から入力された相対速度が、アクティブディバイス２８を作動させるための速度範囲内である場合にハイレベルとなる。また、速度範囲判定７６の出力は、相対速度演算６６から入力された相対速度が、アクティブディバイス２８の作動を抑制させるための速度範囲内である場合にローレベルとなる。なお、車速センサ２６により検出された車両の速度を用いて速度範囲判定７６を行ってもよい。

そして、有効質量Ｌｏ判定７２の出力及び有効質量判定７４の論理和７８と、速度範囲判定７６の出力と、の論理積８０がアクティブディバイス２８を作動させるための作動信号として出力される。アクティブディバイス２８は、作動信号としてハイレベルの信号が入力された場合に作動する。

次に、図７を参照して、本実施の形態に係る車両用衝突対象保護装置１０の制御装置１２で実行される処理の一例について説明する。なお、図７は、本実施の形態に係る車両用衝突対象保護装置１０の制御装置１２で実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、本実施の形態では、図７に示す処理は、ＲＯＭ１６に予め記憶されたプログラムを制御装置１２が実行する。また、図７に示す処理は、例えば図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされた場合に実行が開始される。また、本実施の形態では、錯綜を回避するために、図７に示す処理が実行されている間は、車載カメラ２２により所定の撮像間隔で撮像が行われているものとする。

図７のステップ１００で、制御装置１２は、車両と対象物との衝突の判定に用いる閾値ＴＨとして、歩行者検出用の第１閾値ｔｈ１を設定する。次のステップ１０２で、制御装置１２は、車載カメラ２２により撮像された撮像画像を取得し、対象物の種類を特定する。次のステップ１０４で、制御装置１２は、ステップ１０２で特定された対象物の種類が二輪車であるか否かを判定する。制御装置１２は、この判定が肯定判定となった場合はステップ１０６に移行する一方、否定判定となった場合はステップ１１２に移行する。

ステップ１０６で、制御装置１２は、直前のステップ１０４で対象物の種類が二輪車であると判定された時点から、対象物と車両とが衝突すると予想される時点までの衝突予想時間を算出する。例えば、制御装置１２は、車載カメラ２２による撮像画像や、超音波レーダ又は超音波レーダ等のレーダの出力等を用いて車両と対象物との距離を、直前の複数の異なる時点において検出する。また、制御装置１２は、検出した対象物の距離、及び検出間隔の差に基づいて、上記相対速度を算出する。そして、制御装置１２は、直前の車両と対象物との距離、及び算出した相対速度に基づいて、衝突予想時間を算出する。

次のステップ１０８で、制御装置１２は、ステップ１０６で算出された衝突予想時間の間、待機する。本ステップ１０８の処理により、ステップ１０４での判定結果が衝突予想時間の間、保持（ホールド）される。なお、本ステップ１０８において、制御装置１２は、例えば衝突予想時間に所定のマージンを加味した保持期間の間待機することによって、該保持期間の間、ステップ１０４での判定結果を保持してもよい。

次のステップ１１０で、制御装置１２は、車両と対象物との衝突の判定に用いる閾値ＴＨとして、二輪車検出用の第２閾値ｔｈ２を設定する。ステップ１１２で、制御装置１２は、接触センサ２４により検出された圧力を取得し、取得した圧力から対象物の有効質量を算出する。具体的には、制御装置１２は、取得した圧力を時間で積分して力積［Ｎ／ｓ］を算出する。そして、制御装置１２は、算出した力積を相対速度［ｋｍ／ｈ］で除算して、単位を変換するための値（本実施の形態では３．６）を乗算することにより、有効質量を算出する。

次のステップ１１４で、制御装置１２は、ステップ１１２で算出された有効質量が、ステップ１００又はステップ１１０で設定された閾値ＴＨを超えているか否かを判定する。制御装置１２は、この判定が肯定判定となった場合はステップ１１６に移行する一方、否定判定となった場合はステップ１１８に移行する。

ステップ１１６で、制御装置１２は、アクティブディバイス２８を作動させる指示を示す作動信号を出力する。本ステップ１１６の処理により上記保護装置が作動され、歩行者又は二輪車の乗員が保護される。ステップ１１８で、制御装置１２は、予め定められた終了タイミングが到来したか否かを判定する。制御装置１２は、この判定が否定判定となった場合はステップ１００に戻る一方、肯定判定となった場合は本処理ルーチンを終了する。上記終了タイミングとして、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態とされたタイミングを適用することができる。

なお、上記実施の形態では、車載カメラ２２により撮像された画像を用いて対象物を検出する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、超音波レーダ、ミリ波レーダ等のレーダやライダー（LIDER：Laser Imaging Detection and Ranging）等の非接触で対象物を検出する検出器を用いて対象物を検出する形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、衝突対象として二輪車を含めた場合を説明したが、二輪車に限定されるものではなく、一輪車又は三輪車でもよく、これ以上の数の車輪を備えたものでもよい。また、上記実施の形態では、二輪車の一例として自転車を適用した場合について説明したが、自転車に限定されるものではなく、軽車両を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、車両の前方側を例に挙げて説明したが、車両の後方側に適用する形態としてもよい。

また、上記実施の形態における制御装置１２で行われる処理は、プログラムを実行することにより行われるソフトウェア処理として説明したが、ハードウェアで行われる処理としてもよい。また、制御装置１２で行われる処理は、ソフトウェア及びハードウェアの双方を組み合わせて行われる処理としてもよい。また、ＲＯＭに記憶されるプログラムは、各種記憶媒体に記憶して流通させてもよい。

さらに、本発明は、上記の形態例に限定されるものではなく、上記の形態例以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 車両用衝突対象保護装置
１２ 制御装置（判定部、設定部）
２２ 車載カメラ（検出部）
２４ 接触センサ
３０ 車両用バンパ
４６ 圧力チューブ
４８ 圧力センサ

Claims (1)

1. 車両周辺の検出可能範囲内に存在する対象物を非接触で検出する検出部と、
   前記検出部による検出結果に基づいて、前記対象物の種類を判定する判定部と、
   前記判定部により前記対象物の種類が判定された時点から、種類が判定された対象物と前記車両との衝突が予想される時点までの衝突予想時間に基づいて決定した保持期間の間、前記判定部の判定結果を保持し、保持した判定結果に基づいて、衝突対象保護装置の作動に用いる接触センサの出力に対する閾値を設定する設定部と、
   を備えた車両用衝突対象保護装置。