JP4864429B2

JP4864429B2 - 乗員保護システム

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Publication number: JP4864429B2
Application number: JP2005334505A
Authority: JP
Inventors: 義久緒方
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: JP2007137280A; US20070114769A1; US7635146B2

Description

本発明は、乗員保護システムに関し、詳しくは、車両の側方からの衝突時に乗員を保護する乗員保護システムに関する。

車両には、衝突時に乗員を保護する乗員保護システムが取り付けられている。乗員保護システムには、例えば、衝突時に展開して乗員を保護するエアバッグがある。近年は、車両の前後方向の衝突だけでなく、側方からの衝撃に対する乗員保護システムが求められてきている。このような乗員保護装置は、たとえば、特許文献１に開示されている。側方からの衝撃に対しては、たとえば、乗員が車室の側面に衝突することを防止するカーテンエアバッグや、乗員の変移を抑えるプリテンショナーがある。

車両に側方からの車幅方向の衝撃が加えられると、車両が横転することがある。車両の横転には様々な形態があり、そのひとつにトリップ横転がある。トリップ横転は、車両が横滑り（横方向に変位）した後に、縁石等の段差に足回りが引っ掛かり、車両ボディ等が慣性力によりさらに変位することで生じる横転である。また、別の横転の形態として、フリップ横転がある。フリップ横転は、車両の片側の車輪が縁石等に乗り上げその衝撃により生じる横転である。

従来の乗員保護システムは、加速度センサや角速度センサからの検出信号から横転の判定をし、横転と判定したときにはエアバッグを展開していた。そして、仮に、車両がトリップ横転していると判定した後で、外的要因等により横転に至らなかった場合、本来は不要である非接地側の保護装置（エアバッグ）も起動させてしまう。不要な保護装置（エアバッグ）の起動は、その後の修理費が増えるという問題があった。
特開２００４−２６２４１０号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、車両の横転、転覆時に動作する乗員保護システムにおいて不要な保護装置の動作が生じない乗員保護システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者は車両の横転、転覆時に動作する乗員保護システムについて検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。

本発明の乗員保護システムは、車室内の側面にもうけられた乗員を保護する乗員保護装置と、車両の横方向の加速度を検出する加速度センサおよび車両のロールを検出するロールセンサをもつ検出センサと、検出センサの検出信号が入力され、車両の横転または転覆を判定し、横転時に乗員保護装置を作動させる判定手段と、を有する乗員保護システムであって、判定手段は、乗員保護装置を作動させるに際し、前記加速度センサの加速度信号を２段階で積分して得られる横方向変移量と、前記ロールセンサの角速度信号を積分して得られる角度変移量から乗員の頭部位置を算出し、乗員の頭部が接近している側の乗員保護装置のみを作動させることを特徴とする。つまり、判定手段は、加速度信号からの横方向変移量と角速度変移量から乗員の頭部位置を算出し、算出された値から乗員保護装置の作動の判定を行う。なお、本発明において判定手段は、複数の判定を行う装置を総称したものであり、一体の演算手段であっても、複数の演算手段より構成されてもどちらでもよい。

本発明の乗員保護システムは、横転時に保護すべき頭部位置を算出し、頭部が衝突する部分の乗員保護装置を作動させることで、乗員を保護する。つまり、乗員の頭部が衝突しない部分の乗員保護装置を作動させなくてもよい。この結果、不要な乗員保護装置の動作によるその後の修理費の増加が抑えられる。

請求項２に記載の乗員保護システムでは、判定手段は、検出センサの検出信号から乗員の頭部位置を算出したときに、頭部位置と乗員保護装置との距離が所定の値以下の時は乗員保護装置の作動を禁止する。頭部位置と乗員保護装置の距離が所定の値以下であるときに乗員保護装置の作動を禁止することで、乗員保護装置が作動するときに乗員の頭部と干渉することが抑えられる。つまり、頭部位置が乗員保護装置により近接した位置であると判断したときには、乗員保護装置が作動するときに乗員の頭部に干渉し、乗員の頭部に衝撃を与えるおそれがある。

請求項３に記載の乗員保護システムでは、判定手段は、車両の上下方向の加速度、車幅方向の加速度、サスペンションにかかる荷重の少なくともひとつの信号がさらに入力され、入力された信号を参照して車両の横転または転覆を判定する。つまり、加速度センサおよびロールセンサ以外のセンサからの信号も参照して車両の横転の判定を行うことで、より判定精度が向上し、誤判定が生じなくなる。

請求項４に記載の乗員保護システムでは、判定手段は、シートベルトバックルスイッチ、乗員の着座の有無、窓の開閉の有無の少なくともひとつの信号がさらに入力され、入力された信号を参照して乗員保護装置の作動を制御する。さらに、別の車室内の状況を参照して車両の横転の判定を行うことで、より判定精度が向上し、誤判定が生じなくなる。

請求項５に記載の乗員保護システムでは、車室内に乗員の頭部位置を検出する乗員頭部位置検出手段をもち、判定手段は、乗員頭部位置検出手段からの頭部位置の変化量を算出する。つまり、乗員頭部位置検出手段をもつことで、横転前の頭部位置を求めることができ、検出センサの検出信号から頭部位置を算出することができる。より具体的には、横転前には、乗員が正しい位置で着座をしていない場合がある。このような場合においても、乗員頭部位置検出手段で横転前のずれた状態の頭部位置を観測しておくことができる。そして、この観測結果に基づいて横転時の乗員の頭部位置の算出をすることで、算出の精度が向上する。

請求項６に記載の乗員保護システムでは、車室内に乗員の体格を検出する体格検出手段をもち、判定手段は、体格検出手段からの乗員の体格による頭部位置の変化量を算出する。乗員の身長の高低等の乗員の体格の情報を得ておくことで、横転時の乗員の頭部位置をより精度よく判定できる。具体的には、乗員の体格が変化すると、横転による頭部位置の変化量が変化するためである。

請求項７に記載の乗員保護システムでは、乗員保護装置は、カーテンエアバッグである。乗員保護装置がカーテンエアバッグであることで、横転時に車室内の側面に頭部が衝突することが抑えられる。

本発明の乗員保護システムは、横転時に保護すべき頭部位置を算出し、頭部が衝突する部分の乗員保護装置を作動させることで、乗員を保護する。つまり、乗員の頭部が衝突しない部分の乗員保護装置を作動させなくてもよい。この結果、不要な乗員保護装置の動作によるその後の修理費の増加が抑えられる効果を発揮する。

以下、実施例を用いて本発明の乗員保護システムをより詳しく説明する。

（実施例１）
本実施例の乗員保護システムの構成を図１に示した。

本実施例の乗員保護システム１は、角速度センサ２、横方向加速度センサ３、横転判定用ＥＣＵ４、乗員位置算出用ＥＣＵ５、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６、右側カーテンエアバッグ７０および左側カーテンエアバッグ７１を有する。

角速度センサ２、横加速度センサ３、横転判定用ＥＣＵ４、乗員位置算出用ＥＣＵ５、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６、右側カーテンエアバッグ７０および左側カーテンエアバッグ７１は従来の乗員保護システムに搭載された装置と同様の装置である。本実施例においては、角速度センサ２が請求項１のロールセンサに相当し、横加速度センサ３が加速度センサに相当する。そして、横転判定用ＥＣＵ４、乗員位置算出用ＥＣＵ５およびエアバッグ起動制御ＥＣＵ６が請求項１の判定手段に相当する。右側カーテンエアバッグ７０および左側カーテンエアバッグ７１が請求項１の乗員保護装置に相当する。

本実施例の乗員保護システム１は、角速度センサ２および横加速度センサ３のそれぞれが横転判定用ＥＣＵ４および乗員位置算出用ＥＣＵ５のそれぞれに接続されており、各センサ２，３の検出信号を各ＥＣＵ４，５に入力する。そして、横転判定用ＥＣＵ４および乗員位置算出用ＥＣＵ５において演算を行い、算出結果をエアバッグ起動制御ＥＣＵ６に送信し、ＥＣＵ６において各エアバッグ７０，７１の作動の制御を行う。

（乗員保護システムの動作）
以下に、より具体的な乗員保護システム１の動作を説明する。本実施例の乗員保護システム１の動作のフローチャートを図２に示した。

まず、乗員保護システム１の組み付けられた車両が横転したときに、角速度センサ２と横加速度センサ３の検出信号が横転判定用ＥＣＵ４に送信される。横転判定用ＥＣＵ４は、入力された検出信号から車両の横転を判定する。

また、角速度センサ２と横加速度センサ３の検出信号は、乗員位置算出用ＥＣＵ５にも送信される。乗員位置算出用ＥＣＵ５は、入力された検出信号から車室内の乗員の頭部位置を算出する。

乗員位置算出用ＥＣＵ５においては、角速度センサ２の検出信号（角速度）を積分してロール角度を検出する。そして算出されたロール角度から、乗員の頭部位置を算出する。また、横加速度センサ３の検出信号（加速度）を積分して横方向（車両の幅方向）の速度を算出し、横方向（車両の幅方向）の速度を積分して横方向の変移量を算出し、乗員の頭部位置を算出する。

横転判定用ＥＣＵ４の判定結果と乗員位置算出用ＥＣＵ５において算出された乗員の頭部位置は、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６に送信される。そして、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６は、横転判定用ＥＣＵ４が横転と判定し、かつ乗員位置算出用ＥＣＵ５の算出結果（頭部位置）が対応した各エアバッグ７０，７１の一方でありかつ頭部が接近するエアバッグを展開する。これにより、展開が許可されたエアバッグが開き、乗員の頭部を保護する。なお、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６は、乗員位置算出用ＥＣＵ５の算出結果から、乗員の頭部が接近しない側のエアバッグの展開を許可しない。

さらに、本実施例の乗員保護システムにおいては、乗員の頭部がエアバッグに接近する方向に変位しかつその距離がエアバッグの展開時にエアバッグ装置と頭部が干渉する位置であると乗員位置算出用ＥＣＵ５が算出したときには、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６は、エアバッグの展開を禁止する。

上記したように、本実施例の乗員保護システム１は、不要なエアバッグが展開しない構成となっている。これにより、不要なエアバッグの展開によるその後の修理費の増加が抑えられた構成となっている。

（実施例２）
本実施例の乗員保護システム１は、実施例１の乗員保護システムにさらに、上下方向の加速度を検出する上下加速度センサ８と、回転中心算出用ＥＣＵ９とを備えたシステムである。本実施例の乗員保護システムの構成を図３に示した。

上下加速度センサ８は、車両の上下方向の加速度を検出する。

回転中心算出用ＥＣＵ９は、角速度センサ２、横加速度センサ３および上下加速度センサ８の検出信号から車両の回転中心を算出する。回転中心算出用ＥＣＵ９による回転中心の算出は、以下のようにして行うことができる。

図４に示したように、車両に横転等により角速度ωが発生したとする。計測点Ｘには、ωにより、以下の数１式に示される直線運動速度Ｖｒが発生する。

ここで、ｒは車両の回転中心から計測点Ｘまでの距離を示す。

そして、このＶｒを車両の上下方向と幅方向に分解すると、以下の数２〜３式に示される上下方向の速度Ｖｒｚと幅方向の速度Ｖｒｙが得られる。

一方、計測点Ｘにおける加速度センサで計測される加速度から車両の傾きφによる重力Ｇの影響を排除すると、以下の数４〜５式に示される上下方向の加速度Ｇｚ１と幅方向の加速度Ｇｙ１が得られる。

そして、加速度Ｇｚ１と加速度Ｇｙ１を積分すると、上下方向の速度ＶＧｚ１と幅方向の速度ＶＧｙ１が得られる。

Ｖｒｚ、ＶｒｙとＶＧｚ１、ＶＧｙ１とを比較すると、角速度ωにより、車両がＡ点を中心に持ち上がっているのか、Ｂ点を中心に落下しているのかが特定できる。つまり、車両の回転が特定できる。この回転にもとづいて、乗員の頭部が車室の右側面に近接しているのか、左側面に近接しているのかを算出する。また、各側面と乗員の頭部との距離も算出できる。

（乗員保護システムの動作）
以下に、より具体的な乗員保護システム１の動作を説明する。本実施例の乗員保護システム１の動作のフローチャートを図５に示した。

また、角速度センサ２、横加速度センサ３と上下加速度センサ８の検出信号は、回転中心算出用ＥＣＵ９にも送信される。回転中心算出用ＥＣＵ９は、入力された検出信号から車両の回転中心を算出する。

角速度センサ２と横加速度センサ３の検出信号と回転中心算出用ＥＣＵ９の算出結果は、乗員位置算出用ＥＣＵ５にも送信される。乗員位置算出用ＥＣＵ５は、入力された検出信号および算出結果から車室内の乗員の頭部位置を算出する。

横転判定用ＥＣＵ４の判定結果と乗員位置算出用ＥＣＵ５において算出された乗員の頭部位置および回転中心算出用ＥＣＵ９において算出された車両の回転状態は、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６に送信される。そして、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６は、横転判定用ＥＣＵ４が横転と判定し、かつ乗員位置算出用ＥＣＵ５の算出結果（頭部位置）が対応した各エアバッグ７０，７１の一方でありかつ頭部が接近するエアバッグを展開する。このとき、回転中心算出用ＥＣＵ９において算出された車両の回転も参照され、乗員の頭部位置が算出される。これにより、展開が許可されたエアバッグが開き、乗員の頭部を保護する。なお、エアバッグ起動制御ＥＣＵ６は、乗員位置算出用ＥＣＵ５の算出結果から、乗員の頭部が接近しない側のエアバッグの展開を許可しない。

上記したように、本実施例の乗員保護システム１は、実施例１のシステムと同様に、不要なエアバッグが展開しない構成となっている。これにより、不要なエアバッグの展開によるその後の修理費の増加が抑えられた構成となっている。

（実施例の変形形態）
上記した各実施例の乗員保護システム１は、シートベルトバックルスイッチ、乗員の着座の有無を検出する検出手段、窓の開閉を検出する検出手段、乗員の頭部位置を検出する乗員頭部位置検出手段、乗員の体格を検出する体格検出手段を備えてもよい。これらの手段を備えたときには、これらの手段の検出結果はＥＣＵ５，６に送信され、乗員の頭部位置の算出やエアバッグ７０，７１の展開の制御の判定に参照することができる。

これらの制御手段の検出結果がＥＣＵ５，６に入力されることで、エアバッグ７０，７１の展開の制御の精度が向上する。

実施例１の乗員保護システムの構成を示した図である。実施例１の乗員保護システムの動作のフローチャートである。実施例２の乗員保護システムの構成を示した図である。実施例２の回転中心の算出の概要を示した図である。実施例２の乗員保護システムの動作のフローチャートである。

符号の説明

１：乗員保護システム２：角速度センサ
３：横加速度センサ４：横転判定用ＥＣＵ
５：乗員位置算出用ＥＣＵ６：エアバッグ起動制御ＥＣＵ
７０：右側カーテンエアバッグ７１：左側カーテンエアバッグ
８：上下加速度センサ９：回転中心算出用ＥＣＵ

Claims

車室内の側面にもうけられた乗員を保護する乗員保護装置と、
車両の横方向の加速度を検出する加速度センサおよび該車両のロールを検出するロールセンサをもつ検出センサと、
該検出センサの検出信号が入力され、該車両の横転または転覆を判定し、横転時に該乗員保護装置を作動させる判定手段と、
を有する乗員保護システムであって、
該判定手段は、乗員保護装置を作動させるに際し、前記加速度センサの加速度信号を２段階で積分して得られる横方向変移量と、前記ロールセンサの角速度信号を積分して得られる角度変移量から乗員の頭部位置を算出し、該乗員の頭部が接近している側の該乗員保護装置のみを作動させることを特徴とする乗員保護システム。
前記判定手段は、前記検出センサの前記検出信号から前記乗員の前記頭部位置を算出したときに、該頭部位置と前記乗員保護装置との距離が所定の値以下の時は該乗員保護装置の作動を禁止する請求項１記載の乗員保護システム。
前記判定手段は、前記車両の上下方向の加速度、車幅方向の加速度、サスペンションにかかる荷重の少なくともひとつの信号がさらに入力され、入力された信号を参照して該車両の横転または転覆を判定する請求項１記載の乗員保護システム。
前記判定手段は、シートベルトバックルスイッチ、乗員の着座の有無、窓の開閉の有無の少なくともひとつの信号がさらに入力され、入力された信号を参照して前記乗員保護装置の作動を制御する請求項１記載の乗員保護システム。
前記車室内に乗員の頭部位置を検出する乗員頭部位置検出手段をもち、
前記判定手段は、該乗員頭部位置検出手段からの頭部位置の変化量を算出する請求項１記載の乗員保護システム。
前記車室内に乗員の体格を検出する体格検出手段をもち、
前記判定手段は、該体格検出手段からの該乗員の体格による頭部位置の変化量を算出する請求項１記載の乗員保護システム。
前記乗員保護装置は、カーテンエアバッグである請求項１記載の乗員保護システム。