JP2012091664A - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】標高による外部環境の変化を考慮し、走行地域に適した衝突判別が可能な車両用衝突検知装置を提供する。
【解決手段】チャンバ空間が内部に形成され且つ呼吸孔を有するチャンバ部材と、チャンバ空間内の圧力を検出する圧力センサ８と、圧力センサ８の検知信号及び閾値に基づいて車両への衝突を判別する判別部１４と、圧力センサ８の出力信号の低周波成分に基づいて車両の標高値を算出する標高値算出手段１２と、圧力センサ８の出力信号の高周波成分に基づいて衝突時の圧力変化を算出する圧力変化算出手段１３と、高周波成分の増幅度及び閾値のうち少なくとも一方を、標高による気圧変化に基づいて補正する補正手段１５と、を備え、補正手段１５は、高周波成分の増幅度及び閾値のうち少なくとも一方を、気圧変化を除く標高による外部環境の変化に基づいてさらに補正する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両への衝突を検知する車両用衝突検知装置に関するものである。

近年、多くの車両には、車両への衝突を検知する車両用衝突検知装置が搭載されている。車両用衝突検知装置には、チャンバ部材を用いて、衝突前後のチャンバ部材内部（チャンバ空間）の圧力変化を検出し、衝突を検知するもの（以下、単に車両用衝突検知装置と称する）があり、例えば特開２０１０−１６３１５５号公報（特許文献１）に記載されている。

上記の車両用衝突検知装置は、例えば、エアバッグ等の乗員保護装置や、アクティブフードやカウルエアバッグ等の歩行者保護装置の展開制御に必要な衝突判別に用いられる。また衝突判別は、チャンバ空間の圧力上昇に基づく演算値が閾値を超えるか否かにより判別される。

また、一般的に、車両用衝突検知装置のチャンバ部材は、チャンバ空間と外部とを連通させる呼吸孔を有している。これにより、チャンバ部材内の圧力は、外気圧に合わせて変化する。車両の走行により、車両走行地域（現在位置）の標高が変化すると外気圧が変化し、それに伴いチャンバ空間内の圧力も変化する。このように、チャンバ空間内の圧力が標高（外気圧）により変化した場合、例えば、同じ衝突物に対して同じ速度で衝突しても、判別に利用する圧力上昇値も変化してしまう。このため、一般的には、外気圧に基づいて閾値またはセンサの感度を補正することで、判別精度を向上させる技術が知られている。

特開２０１０−１６３１５５号公報

従来では、標高による外気圧の変化のみに着目し、閾値等を補正していた。しかしながら、標高の変化のみを考慮するだけでは判別精度に限界があり、走行地域に適したさらなる判別精度の向上は困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、標高による外部環境の変化を考慮し、走行地域に適した衝突判別が可能な車両用衝突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になされた請求項１に記載の発明は、車両に搭載され、空間が内部に形成され且つ呼吸孔を有するチャンバ部材と、チャンバ空間内の圧力を検出する圧力センサと、当該圧力センサの検知信号及び、閾値に基づいて車両への衝突を判別する判別部と、を備える車両用衝突検知装置において、圧力センサの検知信号の低周波成分に基づいて車両の標高値を算出する標高値算出手段と、圧力センサの検知信号の高周波成分に基づいて衝突時の圧力上昇値を算出する圧力上昇値算出手段と、高周波成分の増幅度及び閾値のうち少なくとも一方を、標高による気圧変化に基づいて補正する補正手段と、を備え、補正手段は、高周波成分の増幅度及び閾値のうち少なくとも一方を、気圧変化を除く標高による外部環境の変化に基づいてさらに補正することを特徴とする。

この構成によれば、標高による外部環境の変化を閾値等に反映させることができ、車両の位置する外部環境に応じた衝突判別が可能となる。標高により変化するのは、気圧だけでなく、外部環境（走行環境）も変化する。本発明は、標高による気圧変化を除いた外部環境の変化に応じて、閾値等を補正することができる。つまり、走行地域に適した衝突判別が可能となる。

請求項２に記載の発明は、補正手段は、標高による気圧変化、及び気圧変化を除く標高による外部環境の変化に基づいて設定された補正値を記憶する補正値マップを備えることを特徴とする。

この構成によれば、車両の走行が予定される地域（例えば国や大陸等）に応じて、当該補正値マップを取り替える（あるいは書き換える）だけで、その地域に応じた衝突判別が可能となる。

請求項３に記載の発明は、外部環境の変化が、標高によるノイズ環境の変化であることを特徴とする。この構成によれば、標高によるノイズ環境の変化に応じた衝突判別が可能となる。例えば、ある標高でノイズ環境が良好（ノイズが少ない）である場合、当該標高を走行中は、閾値を小さくし、衝突をより精度よく検知するよう設定することができる。

請求項４に記載の発明は、外部環境の変化が、標高による衝突事故の激しさの変化であることを特徴とする。この構成によれば、標高による衝突事故の激しさを考慮して衝突判別が可能となる。例えば、ある標高で衝突事故の激しさが大きい場合、車両が当該標高を走行中は、閾値を大きくし、相対的にノイズ等による誤判別を防止することができる。なお、衝突事故の激しさは、例えば、衝突が起きたときの車両が受ける平均的な重力加速度（Ｇ）を基準に判断できる。

請求項５に記載の発明は、チャンバ部材が、車両バンパのバンパカバー内でバンパレインフォースメントの前面に配設され、判別部が、車両への歩行者の衝突を判別することを特徴とする。この構成によれば、標高の外部環境に応じた歩行者衝突検知が可能となる。

車両用衝突検知装置１を平面視にて示す全体構成図である。 車両用衝突検知装置１を横から見た要部断面図である。 歩行者保護装置電子制御ユニット１０を示す構成図である。 標高と閾値の関係を示すグラフである。 標高と閾値の関係を示すグラフである。 衝突検知の処理の流れを示す図である。 標高と閾値の関係を示すグラフである。 標高と閾値の関係を示すグラフである。 車両用衝突検知装置１の変形態様を平面視にて示す全体構成図である。 車両用衝突検知装置１の変形態様における信号の流れを示す図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、車両用衝突検知装置を歩行者の衝突を検知する歩行者衝突検知に適用したものを例として、図１〜図３を参照して説明する。

車両用衝突検知装置１は、図１に示すように、車両バンパ２内に配設されたチャンバ部材７と、圧力センサ８と、歩行者保護装置電子制御ユニット（以下、電子制御ユニットをＥＣＵと略記する）１０と、を主体として構成されている。

車両バンパ２は、図１，２に示すように、バンパカバー３、バンパレインフォースメント４、サイドメンバ５、アブソーバ６、及び、チャンバ部材７を主体として構成されている。

バンパカバー３は、車両前端にて車幅方向（左右方向）に延び、バンパレインフォースメント４、アブソーバ６、及びチャンバ部材７を覆うように車体に取り付けられる樹脂（例えば、ポリプロピレン）製カバー部材である。

バンパレインフォースメント４は、バンパカバー３内に配設されて車幅方向に延びる金属製の構造部材であって、図２に示すように、内部中央に梁が設けられた断面を有する中空部材である。

サイドメンバ５は、車両の左右両側に位置して車両前後方向に延びる一対の金属製部材であり、その前端に上述したバンパレインフォースメント４が取り付けられる。

アブソーバ６は、バンパカバー３内でバンパレインフォースメント４の前面４ａの下方側に取り付けられる車幅方向に延びる発泡樹脂製部材であり、車両バンパ２における衝撃吸収作用を発揮する。

チャンバ部材７は、バンパカバー３内でバンパレインフォースメント前面４ａの上方側に配置され、ポリエチレンなどの軟質樹脂からなる車幅方向に延びる略箱状の中空部材である。チャンバ部材７の後端部には下方へ延設された舌状片７ｂが設けられ、チャンバ部材７は、その舌状片７ｂを介してリベット止め等によってバンパレインフォースメント前面４ａに対して固定される。より詳細には、チャンバ部材７は、本体部７１と、延設部７２とを備えている。

本体部７１は、チャンバ部材７の大部分を占めており、車幅方向に延びて内部に厚さ数ｍｍの軟質樹脂の壁面によって囲まれた略密閉状のチャンバ空間７ａを形成している。本体部７１は、底面に僅かに開口した呼吸孔７１ａを有している。呼吸孔７１ａは、外部とチャンバ空間７ａを連通させており、呼吸によりチャンバ空間７ａの圧力を外気圧に合わせることができる。本体部７１は、衝突により変形する部位であり、本体部７１内の圧力変化がチャンバ空間７ａの圧力変化として検出される。本体部７１がチャンバ部材７の機能を発揮する本質的部分である。

延設部７２は、軟質樹脂によって本体部７１と一体的に成形され、本体部７１の車幅方向の略中央部分からバンパレインフォースメント上面４ｂの上方に延び、車体前方側から車体後方側へ延設された部位である。延設部７１ａの内部空間は、本体部７１の内部空間と連通しており、チャンバ空間７ａの一部分を形成している。また、延設部７２の上部には、内部空間（すなわち、チャンバ空間７ａ）を外部に連通させる差込口７２ａが設けられている。

圧力センサ８は、気体圧力を検出可能なセンサ装置であり、チャンバ部材７に組付けられてチャンバ空間７ａ内の圧力変化を検出可能に構成されている。詳細には、圧力センサ８は、センサ本体８１と圧力導入管８２とを備えている。センサ本体８１は、チャンバ部材７の外部にあって、ピエゾ素子などの圧力検知用のセンサ素子等を収容する部位である。センサ本体８１は、圧力に比例した電圧信号を出力し、信号線１０ａを介して歩行者保護装置ＥＣＵ１０へ信号送信する。

圧力導入管８２は、チャンバ空間７ａの圧力をセンサ本体８１に導入する略円筒状の管であり、センサ本体８１から下方に伸びている。圧力導入管８２は、チャンバ部材７の延設部７２に設けられた差込口７２ａに差し込まれている。センサ本体８１は、圧力導入管８２を介してチャンバ空間７ａの圧力を検出する。圧力センサ８は、チャンバ部材７にブラケット等（図示せず）により固定されている。

歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、図示しない歩行者保護装置（たとえば公知の歩行者保護用のエアバッグやフード跳ね上げ装置など）の起動制御を行うための電子制御装置であり、圧力センサ８から出力される信号が伝送線１０ａを介して入力されるように構成されている。歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、圧力センサ８における圧力検出結果に基づいて、車両バンパ２へ歩行者（すなわち、人体）が衝突したか否かを判別する処理を実行する。

具体的に、歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、図３に示すように、主に、周波数分離部１１と、標高値算出部１２と、圧力変化算出部１３と、判別部１４と、補正部１５と、を備えている。周波数分離部１１は、圧力センサ８からの出力信号を低周波成分と高周波成分とに分離する。本実施形態では、周波数分離部１１は、ローパスフィルタ１１ａとハイパスフィルタ１１ｂとを有し、圧力センサ８の出力信号を分離して各フィルタ１１ａ、１１ｂに通すことで周波数成分を分離する。ローパスフィルタ１１ａからは出力信号の低周波成分（例えば０．１Ｈｚ以下）が取り出され、ハイパスフィルタ１１ｂからは出力信号の高周波成分が取り出される。

標高値算出部１２は、ローパスフィルタ１１ａからの出力信号に基づき、車両の現在の標高（標高値）を算出する。換言すると、標高値算出部１２は、圧力センサ８の出力信号の低周波成分に基づいて標高値を算出する。標高の変化による外気圧及びチャンバ空間７ａの圧力変化は、衝突に比べて遥かに緩やかであり、圧力変化の低周波成分を見ることで算出できる。

圧力変化算出部１３は、ハイパスフィルタ１１ｂからの出力信号に基づき、衝突時の圧力変化を算出する。換言すると、圧力変化算出部１３は、圧力センサ８の出力信号の高周波成分に基づいて衝突時の圧力変化を算出する。衝突時のチャンバ空間７ａの圧力変化は、瞬間的なものであり、圧力変化の高周波成分を見ることで算出できる。つまり、圧力変化算出部１３は、瞬間ごとの圧力値を算出することができる。本実施形態において、圧力変化算出部１３は、予め設定された増幅度（高周波成分の増幅度）に応じて、ハイパスフィルタ１１ｂからの信号を増幅して圧力変化を算出する。

判別部１４は、予め設定された閾値と、圧力変化算出部１３で算出された圧力変化とに基づいて、車両への歩行者の衝突の有無を判別する。閾値とは、ここでは圧力値であって、高周波成分の圧力値が当該閾値を超えた場合に衝突（ここでは歩行者との衝突）があったと判別するためのものである。閾値が小さい場合、小さな衝突も検知し、閾値が大きい場合、小さな衝突は検知せず大きな衝突のみを検知することとなる。

補正部１５は、標高値に基づいて、閾値及びセンサ感度のうち少なくとも一方を補正する。本実施形態において、センサ感度とは、圧力変化算出部１３に設定された増幅度のことである。一般に、高周波成分の増幅度を大きくすることで、衝突を検知しやすくなるが、電磁波等のノイズをも増幅してしまいノイズを衝突と検知する可能性が高くなる。

補正部１５は、標高値算出部１２で算出された標高値に基づいて、閾値及び増幅度のうち少なくとも一方（以下、閾値等とも称する）を補正する。つまり、補正部１５は、標高による気圧変化に基づいて閾値等を補正する。具体的に、補正部１５は、標高が高くなるほど閾値を下げる（及び／又は増幅度を上げる）補正を行い、標高が低くなるほど閾値を上げる（及び／又は増幅度を下げる）補正を行う。これは、標高が高くなるほど、外気圧が下がりチャンバ空間７ａの空気の密度も小さくなることから、同じ衝突でも圧力の変化量が小さくなるためである。

さらに、補正部１５は、標高による気圧変化を除いた標高による外部環境の変化に基づいて、閾値等を補正するよう設定されている。標高により変化するのは、外気圧だけでなく、外部環境も変化する。補正部１５は、この外部環境の変化にも応じて閾値等を補正する。

ここで、標高による外部環境の変化の例について説明する。例えば、車両が使用される地域が高地に電波基地局等が少ない地域（例えば日本など）である場合、標高が高いところでは、通常走行時（海抜０ｍ付近）よりも電磁波によるノイズが少なくなる。この場合、補正部１５は、図４に示すように、標高による補正に加えて、標高が高くなるほど閾値を下げる（及び／又は増幅度を上げる）補正を行うよう設定される。これにより、ノイズの少ない高地では、その外部環境に応じた衝突を検知しやすい閾値等とすることができる。つまり、高地においてより敏感な衝突検知が可能となる。このように、補正部１５は、標高による補正に加え、さらに標高によるノイズ環境の変化に基づいて、閾値等を補正することができる。

また、別の例として、標高により衝突事故発生率が変化する場合、補正部１５は、当該衝突事故の激しさを考慮して閾値等を補正することができる。例えば、車両が使用される地域が高地においては、平地に比べて直線道路が少なく、また起伏が激しいため車両速度が出にくい。また、高地においては運転手は複雑な道路形状のためにより運転に集中する傾向がある。これら等の要因によって、高地における衝突事故の激しさは平地におけるそれよりも小さい傾向がある。具体的に、例えば、衝突時に車両にかかる重力加速度（Ｇ）の値は、平地よりも平均的に小さくなる傾向がある。この場合、補正部１５は、図５に示すように、標高による補正に加えて、標高が高くなるほど閾値を上げる（及び／又は増幅度を下げる）補正を行う。これにより、歩行者でないコーン等（路側帯の障害物など）に衝突した場合や軽い衝突に対し、歩行者衝突と判別することを防止できる。歩行者以外との衝突や軽い衝突で歩行者保護装置が展開すると、使用者の修理コスト等の面で不利となる。この構成であれば、それを防ぐことができる。

補正部１５は、上記のような標高による外部環境の変化に基づいた補正を、標高による気圧変化に基づいた補正に加えて行う。さらに、本実施形態では、補正部１５は、標高による気圧変化、及び気圧変化を除く標高による外部環境の変化に基づいて設定された補正値を記憶する補正値マップを有している。補正値マップは、標高ごとの補正値を記録したデータである。補正部１５は、標高値と補正値マップに基づいて閾値等を補正する。

ここで、衝突検知の流れについて図６を参照して説明する。圧力センサ８は、継続的にチャンバ部材７内の圧力を出力信号として歩行者保護装置ＥＣＵ１０に送信する（Ｓ１０１）。周波数分離部１１は、受信した信号を低周波成分と高周波成分に分離する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。その後、低周波成分を受信した標高値算出部１２が低周波成分に基づいて標高値を算出する（Ｓ１０４）。同時に、高周波成分を受信した圧力変化算出部１３が高周波成分に基づいて圧力変化（圧力値）を算出する（Ｓ１０５）。算出された標高値は、補正部１５に送信され、補正部１５は、標高値及び補正値マップに基づいて判別部１４の閾値（及び／又は周波数分離部１１の増幅度）を補正する（Ｓ１０６）。判別部１４は、圧力変化算出部１３で算出された圧力変化を受信し、圧力値が閾値を超えた場合、歩行者と衝突したと判別し、歩行者保護装置に展開信号を送信する（Ｓ１０７）。反対に、圧力値が閾値を超えていない場合、判別部１４は、衝突していないと判別し、歩行者保護装置に展開禁止信号を送信する（Ｓ１０７）。

以上、本実施形態の車両用衝突検知装置１によれば、標高による外部環境の変化に応じた衝突検知が可能となる。また、本実施形態では補正値マップを用いているため、補正値マップを記録したＲＯＭ等を取り替える、あるいは書き換えるだけで、容易に地域に合わせた補正が可能となる。

なお、周波数分離部１１において、ハイパスフィルタ１１ｂを用いなくてもよい。例えば、高周波成分は、ローパスフィルタ１１ａを介した低周波成分を、圧力センサ８の全体の出力信号から減算しても算出できる。つまり、圧力変化算出部１３は、圧力センサ８からの出力信号とローパスフィルタ１１ａからの出力信号から高周波成分を算出できる。この場合、ハイパスフィルタ１１ｂを用いる必要はない。

また、補正部１５による補正は、上記に限られない。例えば、図７及び図８に示すように、特定の高地（又は低地）となった場合にのみ補正するものでもよい。これにより、走行地域の特殊な外部環境に合わせ、所定の標高以上（又は以下）となったところで衝突検知の感度を変更することができる。

また、歩行者保護装置ＥＣＵ１０内の処理は、予め設定されたプログラムによって実行されてもよい。例えば、標高値算出部１２、圧力変化算出部１３、判別部１４、及び補正部１５は、演算処理装置（ＣＰＵ）がプログラムを実行し、それぞれ処理工程として演算処理してもよい。プログラムや補正値マップは、歩行者保護装置ＥＣＵ１０内の記憶媒体（ＲＯＭ等）に記憶されていてもよい。また、車両用衝突検知装置１は、歩行者保護装置ＥＣＵ１０で実行する処理を一部圧力センサ８側で行う構成であってもよい。

また、車両用衝突検知装置１は、歩行者衝突検知に限られず、例えばエアバッグの展開制御（エアバッグＥＣＵ）に係る衝突検知に用いられてもよい。

＜変形態様＞
また、本実施形態の変形態様としては、圧力センサ８と同様の圧力センサを複数備えたものが挙げられる。車両用衝突検知装置１００は、図９及び図１０に示すように、２つの圧力センサ８ａ、８ｂを有している。

一方の圧力センサ８ａからの出力信号は、歩行者保護装置ＥＣＵ１０内で、衝突有無の判別基準となる。他方の圧力センサ８ｂからの出力信号は、歩行者保護装置ＥＣＵ１０内で、衝突物の判別、すなわち、本実施形態同様に歩行者に衝突したか否かを判別する基準となる。つまり、圧力センサ８ａの出力信号に基づいて、衝突があったか否かが判別され、圧力センサ８ｂの出力信号に基づいて、衝突が歩行者であるか否かが判別される。歩行者保護装置ＥＣＵ１００は、両方の判別で衝突有と判別された場合にのみ、歩行者保護装置に展開信号を送信する。これにより、より正確な判別が可能となる。補正部１５は、圧力センサ８ｂの出力信号に基づく衝突物判別に対して閾値等を補正する。

なお、この場合、歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、圧力センサ８ａ、８ｂに対応して２つのＣＰＵ（又は処理工程）を備えていてもよい。２つの圧力センサ８ａ、８ｂの出力信号を、それぞれ対応するＣＰＵが演算処理することで、より正確で迅速な判別が可能となる。ただし、衝突の有無を判別する方のＣＰＵは、単に衝突の有無だけであるため、閾値も低く、高い処理能力は必要ない。また、補正部１５が、圧力センサ８ａの出力信号に基づく衝突の有無の判別に対して閾値等を補正するようにしてもよい。

１，１００：車両用衝突検知装置、
２：車両バンパ、 ３：バンパカバー、 ４：バンパレインフォースメント、
５：サイドメンバ、 ６：アブソーバ、 ７：チャンバ部材、
８，８ａ，８ｂ：圧力センサ、 １０：歩行者保護装置ＥＣＵ、
１１：周波数分離部、 １２：標高値算出部、 １３：圧力変化算出部、
１４：判別部、 １５：補正部

Claims (5)

1. 車両に搭載され、チャンバ空間が内部に形成され且つ呼吸孔を有するチャンバ部材と、前記チャンバ空間内の圧力を検出する圧力センサと、当該圧力センサの検知信号及び閾値に基づいて前記車両への衝突を判別する判別部と、を備える車両用衝突検知装置において、
   前記圧力センサの出力信号の低周波成分に基づいて前記車両の標高値を算出する標高値算出手段と、
   前記圧力センサの出力信号の高周波成分に基づいて衝突時の圧力上昇値を算出する圧力上昇値算出手段と、
   前記高周波成分の増幅度及び前記閾値のうち少なくとも一方を、標高による気圧変化に基づいて補正する補正手段と
   を備え、
   前記補正手段は、前記高周波成分の増幅度及び前記閾値のうち少なくとも一方を、気圧変化を除く標高による外部環境の変化に基づいてさらに補正することを特徴とする車両用衝突検知装置。
2. 前記補正手段は、前記標高による気圧変化、及び前記気圧変化を除く標高による外部環境の変化に基づいて設定された補正値を記憶する補正値マップを備えた請求項１に記載の車両用衝突検知装置。
3. 前記外部環境の変化は、標高によるノイズ環境の変化である請求項１又は２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記外部環境の変化は、標高による衝突事故の激しさの変化である請求項１又は２に記載の車両用衝突検知装置。
5. 前記チャンバ部材は、車両バンパのバンパカバー内でバンパレインフォースメントの前面に配設され、
   前記判別部は、前記車両への歩行者の衝突を判別する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用衝突検知装置。

Images