JP5042475B2 - 変位情報導出装置、乗員拘束システム、車両、変位情報導出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両構成部材の変位に関する情報を導出する構築技術に関するものである。

従来、車両事故の際の衝突発生を検出する種々の車両衝突センサが知られている。例えば、下記特許文献１には、車両側面衝突の際、車両側面ドアが一定値をこえる衝撃を受けたときに、２つの導電体の絶縁が解除されて互いに導通する構成を用いることによって、当該車両側面ドアの衝突発生を電気信号として検知しようとする構成が開示されている。
特開平５−４５３７２号公報

ところで、車両事故の際、エアバッグなどの乗員拘束システムによって車両乗員を拘束する構成においては、乗員拘束性向上を図る技術に対する要請が高くなってきており、そのためには、車両衝突発生を迅速かつ確実に検出するべく検出特性向上を図るのに有効なセンサを構築する要請が高い。
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車両構成部材の車両衝突時における変位に関する情報の検出に関し、当該検出特性向上を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明が構成される。本発明は、典型的には自動車において車両構成部材の変位に関する情報を導出する技術に対し適用することができるが、自動車以外の車両において、車両構成部材の変位に関する情報を導出する技術に対しても同様に、本発明を適用することが可能である。ここでいう「車両」には、自動車、航空機、船舶、電車、バス、トラック等の各種の車両が包含される。

本発明にかかる変位情報導出装置は、車両衝突により変位する金属製の車両構成部材に関する情報を検出する装置として構成されるものであって、第１コイル、第２コイル、第１検出部、第２検出部、導出部を少なくとも備える。ここでいう「車両衝突」には、車両の側面衝突、正面衝突、背面衝突、横転などが広く包含される。

本発明の第１コイルは、車両衝突により変位する金属製の車両構成部材に対して対向状に配置され、交流電流の通電によって車両構成部材に対し交流磁界を付与するコイルとして構成される。ここでいう「車両構成部材」は、車両を構成する部材であって、その全部または一部が、例えば鋼、銅、アルミニウム、フェライトなどを含む、導電体ないし磁性体として構成される。典型的には、車両衝突に直接的に関与する、車両の外郭を形成する金属製の外部パネル（ドアパネル（ドアスキン）、フロントパネル、リアパネル、ボンネットパネル、トランクパネルなど）によって、この車両構成部材が構成される。
本発明の第２コイルは、第１コイルのコイル周辺のうち、当該第１コイルの外径内であって、当該第１コイルのコイル平面と交差する方向線上に配置されるコイルとして構成される。この第２コイルの配置態様に関しては、第１コイル及び第２コイルのコイル中心が合致する態様、第１コイル及び第２コイルのコイル平面が合致する態様などが包含される。

本発明の第１検出部は、車両衝突の際、通電状態にある第１コイルへ向けて、第１コイルに対し所定距離を隔てて離間した離間領域から離間領域よりも第１コイルに近接した近接領域へと変位する車両構成部材に関し、当該車両構成部材が離間領域にあるときの磁界変化によって生じる誘起電圧に関する情報を、少なくとも第２コイルを介して検出する機能を有する。ここでいう誘起電圧に関する情報には、誘起電圧自体や、誘起電圧の変化に関与する位相や振幅などが包含される。
また、本発明の第２検出部は、当該車両構成部材が近接領域にあるときのインピーダンス変化に関する情報を、少なくとも第１コイルを介して検出する機能を有する。このとき、離間領域及び近接領域の相対位置に関しては、これら離間領域及び近接領域が部分的に合致してもよいし、或いは互いに異なる別々の領域とされてもよい。

ここで、第１コイルに交流電流が通電されると、車両構成部材に交流磁場が与えられ、電磁誘導の法則によって車両構成部材に渦電流が発生する。この渦電流によっても磁界を生じ、その磁界の一部が第１コイルにも錯交する。結局、第１コイルには、流した電流による磁束に、金属体に流れた渦電流による磁束が加算され、これらの磁束によって第１コイルに誘起電圧が発生し磁界が形成されることとなる。結果として、第１コイルに車両構成部材を近接させることによって、第１コイルの交流インピーダンスが変化することとなる。

このとき、第２コイルは、第１コイルの交流インピーダンスの変化に加えて周囲で発生した磁界変化の影響を受け、その磁界変化によって当該第２コイルに誘起電圧が生じるため、この誘起電圧変化に関する情報が第２コイルを介して検出されることとなる。特に、第１コイルの外径内であって、当該第１コイルのコイル平面と交差する方向線上の位置は、磁力線が相対的に大きい磁界ループを描く領域であり、第１コイルに生じる磁界のうち相対的に磁界の強い領域である。従って、当該位置に配置された第２コイルは、特に遠方の離間領域における磁気変化を誘起電圧の変化として検出するのに優れた感度を発揮する。また、この第２コイルは、駆動周波数と異なる周波数成分の信号から周囲の磁気変化を検出する。この磁気変化は、周辺空間の透磁率の変化や、車両構成部材の変形によって生じる磁歪磁界やノイズにより起こる。このように、本発明の第２コイルは、周辺の磁界変化に関する情報を種々検出し、より多くの情報を用いて車両構成部材の変位に関する情報を素早く検出する機能を有する。

本発明の導出部は、車両構成部材が第１コイルに対し離間領域にあるときに第２コイルを介して第１検出部によって検出された情報、及び車両構成部材が第１コイルに対し近接領域にあるときに第１コイルを介して第２検出部によって検出された情報に基づいて、車両構成部材の変位に関する情報を導出する機能を有する。これにより、車両衝突の際の車両構成部材の変位に関する情報が、導出部によって導出されることとなる。なお、ここでいう「車両構成部材の変位に関する情報」としては、車両構成部材の変位距離、変位速度、変位加速度などが挙げられる。

ここで、従来よりコイルセンサを用いて車両構成部材を検出する場合、車両構成部材の検出感度を向上させるのに有効な技術に対する要請がある。というのも、コイルセンサによる対象物の検出感度を確保するために、対象物に近接した位置にコイルセンサを配置すると、所望の検出ストロークが確保できないという問題が生じる。一方、遠方の対象物を基準にするとコイルセンサの大型化が必要となるという問題や設置場所の制約を受けるという問題が生じる。また、車両構成部材とコイルセンサとが相対的に離間した状態と、相対的に近接した状態とでは、検出特性が変化することが知られている。具体的には、車両構成部材と検出領域との間の距離に対する交流インピーダンスの変化が単純比例ではなく、車両構成部材がコイルセンサの検出領域に近づくにつれてその変化の割合が増加し、特に近接位置において急激に増大する。

そこで、本発明者らは、コイルセンサの検出感度を高めるべく、この種のコイルセンサの構成について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、前述のような構成の第１コイル及び第２コイルを用いるとともに、車両構成部材の変位に伴う情報を、離間領域においては第２コイルを主体に検出し、近接領域においては第１コイルを主体に検出することを想到したのである。これにより、コイルサイズを増すことなく車両構成部材の検出感度を離間領域から近接領域にわたって高める（検出距離を広げる）ことが可能となり、車両構成部材の変位に関する情報を導出する際の所望の検出特性が得られることとなる。
従って、このような構成によれば、車両構成部材の変位に関する情報の検出特性向上を図る変位情報導出装置を提供することができる。更なる作用効果として、コイルセンサを大型化することなく検出感度を確保することが可能となり、コイルセンサの小型化及び検出感度向上の両立を図ることができる。

なお、本発明において導出部によって導出された、車両構成部材の変位に関する情報は、車両衝突の際に車両乗員の拘束を行うべく作動するエアバッグ装置やシートベルト装置などの乗員拘束装置の制御、車両衝突の報知などを行うべく表示出力や音声出力を行う報知装置の制御、またその他の制御対象の制御に適宜用いられる。典型的には、車両構成部材の変位に関する情報に基づいて、車両衝突が実際に発生したと判定した場合に、エアバッグ装置やシートベルト装置に制御信号が出力される構成を採用し得る。

この変位情報導出装置は、第１コイル及び第２コイルのコイル中心が合致するように構成されている。
このような構成によれば、第１コイルに対する第２コイルの配置に関し、第１コイルに生じる磁界のうち相対的に磁界の強い領域に第２コイルを配置することとなり、当該位置に配置された第２コイルは、遠方の離間領域における磁気変化を誘起電圧の変化として検出するのに優れた感度を発揮する。

この変位情報導出装置は、第１コイル及び第２コイルのコイル平面が合致するように構成されている。
このような構成によれば、第１コイルに対する第２コイルの配置に関し、第１コイルに生じる磁界のうち更に磁界の強い領域に第２コイルを配置することとなり、当該位置に配置された第２コイルは、遠方の離間領域における磁気変化を誘起電圧の変化として検出するのに更に優れた感度を発揮する。

本発明にかかる乗員拘束システムは、前記の変位情報導出装置、乗員拘束装置、制御装置を少なくとも備える。
本発明の乗員拘束装置は、車両衝突の際に車両乗員を拘束するべく作動する手段として構成される。ここでいう「乗員拘束装置」には、エアバッグ装置（エアバッグモジュール）やシートベルト装置などの乗員拘束デバイスが包含される。
本発明の制御装置は、導出部にて導出された情報、すなわち車両構成部材の変位に関する情報に基づいて、乗員拘束装置を制御する機能を少なくとも有する装置として構成される。典型的には、車両構成部材の変位に関する情報に基づいて、車両衝突が実際に発生したと判定した場合に、エアバッグ装置やシートベルト装置に制御信号が出力される構成を採用し得る。また、車両構成部材の変位に関する情報に基づいて、衝突発生時における衝突エネルギーを推定し、エアバッグ装置やシートベルト装置における乗員拘束態様を可変とする構成を採用し得る。なお、この制御装置は、当該乗員拘束装置の制御専用として構成されてもよいし、或いは車両のエンジン走行系統や電装系統を駆動制御する手段と兼用とされてもよい。
このような構成によれば、変位情報導出装置によって得られた、車両構成部材の変位に関する精度の高い情報を用いて乗員拘束装置が制御されることとなり、これによって車両乗員の拘束徹底が図られる。

本発明にかかる更なる乗員拘束システムでは、前記の変位情報導出装置のコイルは、車両構成部材としての車両ドアのドアアウタパネルに対して対向状に配置される構成とされる。また、乗員拘束装置は、車両側面衝突の際、車両乗員を拘束する構成とされる。この場合、乗員拘束装置としてエアバッグ装置を用いる場合には、エアバッグがシート、ピラー、上部ルーフレールなどに収容される形態のエアバッグ装置を採用することができる。このような構成によれば、特に車両側面衝突の際の車両乗員の拘束徹底が図られる。

本発明にかかる車両は、エンジン走行系統、電装系統、駆動制御装置、車両構成部材、センサ装置、制御信号出力装置を少なくとも備える車両である。
エンジン走行系統は、エンジン及び車両の走行に関与する系統として構成される。電装系統は、車両に使われる電機部品に関与する系統として構成される。駆動制御装置は、エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う機能を有する装置として構成される。車両構成部材は、車両を構成するとともに、車両衝突により変位する金属製の部材として構成される。この車両構成部材は、例えば、車両の外郭を形成する金属製（例えば鋼、銅、アルミニウム、フェライトなどを含む金属製）の外部パネル（ドアパネル、フロントパネル、リアパネル、ボンネットパネル、トランクパネルなど）によって構成される。センサ装置は、車両構成部材の変位に関する情報を導出する機能を有する装置として構成される。

本発明では、このセンサ装置が、前記の変位情報導出装置によって構成される。制御信号出力装置は、センサ装置にて導出された情報に基づいて、制御対象に制御信号を出力する機能を有する装置として構成される。ここでいう「制御対象」には、車両衝突の際に車両乗員の拘束を行うべく作動するエアバッグ装置やシートベルト装置などの乗員拘束装置、車両衝突の報知などを行うべく表示出力や音声出力を行う報知装置などの制御対象が包含される。この制御信号出力装置は、制御対象の制御の専用に設けられてもよいし、エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う駆動制御装置と兼用とされてもよい。
このような構成によれば、変位情報導出装置によって得られた、車両構成部材の変位に関する精度の高い情報を、車両に関する種々の制御対象の制御に用いる車両が提供されることとなる。

本発明にかかる変位情報導出方法では、車両衝突により変位する金属製の車両構成部材に対して対向状に配置される第１コイルと、第１コイルのコイル周辺のうち、当該第１コイルの外径内であって、当該第１コイルのコイル平面と交差する方向線上に配置される第２コイルを用いる。第１コイルの外径が第２コイルの外径よりも大きくなるように構成するとともに、第１コイルのコイル中心と第２コイルのコイル中心が互いに合致し、且つ第１コイルのコイル平面と第２コイルのコイル平面が互いに合致するように、第１コイルの内方に第２コイルを配置する。そして、車両衝突の際、通電状態にある前記第１コイルへ向けて、前記第１コイルに対し所定距離を隔てて離間した離間領域から前記離間領域よりも前記第１コイルに近接した近接領域へと変位する前記車両構成部材に関し、当該車両構成部材が離間領域にあるときの磁界変化によって生じる誘起電圧に関する情報を、第２コイルを介して第１の検出部によって検出する一方、当該車両構成部材が近接領域にあるときのインピーダンス変化に関する情報を、第１コイルを介して第２の検出部によって検出する。更に、車両構成部材が第１コイルに対し離間領域にあるときに第２コイルを介して第１検出部によって検出された情報、及び車両構成部材が第１コイルに対し近接領域にあるときに第１コイルを介して第２検出部によって検出された情報に基づいて、車両構成部材の変位に関する情報を導出する。この方法に際し、実質的に請求項１に記載の変位情報導出装置を用いることができる。
従って、このような方法によれば、車両構成部材の車両衝突時における変位に関する情報の検出特性向上を図ることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、特に車両衝突により変位する金属製の車両構成部材に対して対向状に配置される第１コイルと、第１コイルのコイル周辺のうち、当該第１コイルの外径内であって、当該第１コイルのコイル平面と交差する方向線上に配置される第２コイルを用い、車両構成部材が離間領域にあるときの磁界変化によって生じる誘起電圧に関する情報を、第２コイルを介して検出する一方、当該車両構成部材が近接領域にあるときのインピーダンス変化に関する情報を、第１コイルを介して検出する構成を採用することによって、車両構成部材の車両衝突時における変位に関する情報の検出特性向上を図ることが可能となった。

以下、図１〜図６を参照しながら本発明における「乗員拘束システム」の一実施の形態である乗員拘束システム１００について説明する。本実施の形態は、乗員拘束を行う乗員拘束システムとして、展開膨張が可能なエアバッグを用いたエアバッグモジュールを採用している。なお、本実施の形態では、車両室内の右側の車両シート上の車両乗員（運転者）に対し使用されるエアバッグモジュールを記載しているが、本実施の形態のこのエアバッグモジュールの構成は、運転席、助手席、後部座席等のいずれの車両シート上の車両乗員に対しても同様に適用可能である。

本実施の形態の乗員拘束システム１００が、自車両２００に搭載された様子が図１に模式的に示される。詳細については後述するが、この乗員拘束システム１００を構成する衝突検出装置１３０は、本実施の形態では、車両乗員Ｃが乗降する際に開閉する車両ドアに装着されている。この乗員拘束システム１００の衝突検出装置１３０に加え、更にトリム、ピラー等、車体側部材に、別の検出装置や、乗員拘束システムを装着するように構成することもできる。

図１に示すように、本発明における「車両」としての自車両２００には、当該車両を構成する多数の車両構成部材、エンジン及び車両の走行に関与する系統であるエンジン走行系統、車両に使われる電機部品に関与する系統である電装系統、エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う駆動制御手段等を備える。特に本実施の形態では、この自車両２００に乗員拘束システム１００が搭載されている。
この乗員拘束システム１００は、自車両２００の側面衝突（例えば、別車両２１０による側面衝突）時や横転時のような車両事故の際、車両シート上の車両乗員Ｃの保護を行う機能を有する装置として構成される。この乗員拘束システム１００は、エアバッグモジュール１１０、制御ユニット（ＥＣＵ）１２０、衝突検出装置１３０を少なくとも備える。

エアバッグモジュール１１０は、特に図示しないものの、エアバッグ及びガス供給装置を少なくとも備える。当該エアバッグは、膨張及び収縮が可能であり、車両事故発生時において、ガス供給装置からのガス供給によって乗員拘束領域に展開膨張する構成とされる。このエアバッグモジュール１１０が、本発明における「乗員拘束装置」、「制御対象」に対応している。

制御ユニット１２０は、特に図示しないものの、ＣＰＵ（演算処理装置）、入出力装置、記憶装置、駆動装置、周辺装置等によって構成されている。本実施の形態では、この制御ユニット１２０が、エアバッグモジュール１１０と電気的に接続されており、これらの間で検出信号および制御信号のやりとりを行う構成になっている。具体的には、制御ユニット１２０には、衝突検出装置１３０によって検出された検出情報（検出信号）が入力信号として入力されるようになっている。そして、制御ユニット１２０は、衝突検出装置１３０からの入力信号に基づいて、エアバッグモジュール１１０に制御信号の出力を行うようになっている。この制御ユニット１２０が本発明における「制御装置」、「制御信号出力装置」に対応している。
なお、この制御ユニット１２０は、乗員拘束システム１００のみの制御を行う構成であってもよいし、乗員拘束システム１００に加え、当該乗員拘束システム１００の制御以外に、他の車両構成部材に関する制御や、車両全体の制御をあわせて行う構成であってもよい。

衝突検出装置１３０は、車両構成部材である後述するドアアウタパネル１２の変位に関する情報を得るための検出装置（センサ装置）として構成される。この衝突検出装置１３０が、本発明における「変位情報導出装置」、「センサ装置」に相当する。

ここで、図１中の衝突検出装置１３０の駆動回路が図２に示される。
図２に示すように、衝突検出装置１３０は、コイルセンサ１３１、交流電源装置１３５、電流計１３６、電流出力部１３７、第１電圧出力部１３８及び第２電圧出力部１３９を少なくとも備える。図３中のコイルセンサ１３１では、いずれも円形状に複数回巻かれた第１コイル１３３及び第２コイル１３４を別個に示しているが、実際には、これら第１コイル１３３及び第２コイル１３４が、単一のセンサハウジング（後述するセンサハウジング１３２）内に収容される構成になっている。交流電源装置１３５は、制御ユニット１２０からの制御信号に基づいて、コイルセンサ１３１の第１コイル１３３に交流電流を流すための装置である。電流計１３６は、第１コイル１３３に流れる電流を検出する機能を有する。電流出力部１３７は、第１コイル１３３に流れる電流変化に関する情報（位相及び振幅）を検出する機能を有する。第１電圧出力部１３８は、第１コイル１３３における電圧変化に関する情報（位相及び振幅）を検出する機能を有し、第２電圧出力部１３９は、第２コイル１３４における電圧変化に関する情報（位相及び振幅）を検出する機能を有する。

上記構成の衝突検出装置１３０において、交流電源装置１３５の駆動によって第１コイル１３３に交流電流が通電されると、その周辺の金属体（導電体ないし磁性体）に交流磁場が与えられ、電磁誘導の法則によって金属体に渦電流が発生する。この渦電流によっても磁界を生じ、その磁界の一部が第１コイル１３３にも錯交する。結局、第１コイル１３３には、交流電源装置１３５で流した電流による磁束に、金属体に流れた渦電流による磁束が加算され、これらの磁束によって第１コイル１３３に誘起電圧が発生し磁界が形成されることとなる。第１コイル１３３のこのときの電流変化及び電圧変化に関する情報が、電流出力部１３７及び第１電圧出力部１３８によって検出される。第１コイル１３３に流した電流に対し第１コイル１３３に生じた電圧の比が第１コイル１３３の交流インピーダンスとなるため、結果として第１コイル１３３に金属体を近接させることによって第１コイル１３３の交流インピーダンスが変化することとなる。この第１コイル１３３が、本発明における「第１コイル」に相当する。

このとき、第２コイル１３４は、第１コイル１３３の交流インピーダンスの変化に加えて周囲で発生した磁界変化の影響を受け、その磁界変化によって当該第２コイル１３４に誘起電圧が生じる。この誘起電圧変化に関する情報（位相及び振幅）が第２コイル１３４を介して第２電圧出力部１３９にて検出されることとなる。また、この第２コイル１３４は、交流電源装置１３５の駆動周波数と異なる周波数成分の信号から周囲の磁気変化を検出する。この磁気変化は、周辺空間の透磁率の変化や、金属体の変形によって生じる磁歪磁界やノイズにより起こる。このように、本実施の形態の第２コイル１３４は、周辺の磁界変化に関する情報を種々検出し、より多くの情報を用いて金属体の変位に関する情報を素早く検出する機能を有する。この第２コイル１３４が、本発明における「第２コイル」に相当する。

上記構成の衝突検出装置１３０のコイルセンサ１３１の設置態様が図３を用いて説明される。図３は、車両ドア１０の断面構造を示す図であって、コイルセンサ１３１の設置態様を示す図である。
図３に示すように、車両乗員Ｃの乗降に用いる車両ドア１０において、車両の外側壁を構成する金属板状のドアアウタパネル（「ドアスキン」ともいう）１２と、車両の内側壁を構成するドアインナパネル１４との間に形成（区画）される空間部１６に、コイルセンサ１３１が装着される。具体的には、ドアインナパネル１４の空間部１６側にブラケット１８が設けられ、このブラケット１８にコイルセンサ１３１が保持される構成になっている。図３に示す状態では、コイルセンサ１３１のセンサ表面１３２ａは、当該コイルセンサ１３１の検出対象物であるドアアウタパネル１２に対して対向状に配置される。このドアアウタパネル１２は、例えば鋼、アルミニウム、フェライトなどを含む、導電体ないし磁性体として構成される。なお、ドアアウタパネル１２の内周面１２ａ側に補強用のドアビームを設け、当該ドアビームをドアアウタパネル１２の代わりに検出対象物とすることもできる。

ここで、本実施の形態のコイルセンサ１３１における第１コイル１３３及び第２コイル１３４の具体的な配置関係が図４に示される。
図４に示すように、第１コイル１３３の外径ｄ１は第２コイル１３４の外径ｄ２よりも大きい構成とされる。また、第１コイル１３３の内方に第２コイル１３４が配置されるとともに、これら第１コイル１３３及び第２コイル１３４は、互いのコイル中心が中心線Ｌ１にて合致し、且つ互いのコイル平面（コイル延在面）が合致する構成とされる。すなわち、第２コイル１３４は、第１コイル１３３のコイル周辺のうち、第１コイル１３３のコイル平面と直交する方向線上に配置されるとともに、当該第１コイル１３３の外径内であって、当該第１コイル１３３のコイル平面の中央部に配置されている。このコイル平面の中央部は、図４中の矢印で示す磁力線が相対的に大きい磁界ループを描く領域であり、第１コイル１３３に生じる磁界のうち相対的に磁界の強い領域である。従って、第１コイル１３３のコイル平面中央部に配置された第２コイル１３４は、特に遠方における磁気変化を誘起電圧の変化として検出するのに優れた感度を発揮することとなる。また、第２コイル１３４のインピーダンスを第１コイル１３３よりも相対的に高く設定することによって、誘起電圧の変化の検出感度を更に高めることができる。かくして、このような配置態様の第２コイル１３４を用いることによって、コイルサイズを増すことなく検出対象物の検出感度を高める（検出距離を広げる）ことが可能となる。

図５には、本実施の形態の第１コイル１３３に関する磁界の広がりを説明する図が示される。本発明者らは、第１コイル１３３に関する磁界の広がりを確認するべく、コイル周辺部における磁界強度を測定するテストを実施した。具体的には、第１コイル１３３のコイル平面の上方の所定位置（例えば、第１コイル１３３の外径ｄ１の半分の高さの位置）において、コイル中心から左右方向に位置を変化させた場合の磁界強度を測定した。この測定の結果、第１コイル１３３のコイル平面の中央部における磁界強度Ｖ１を多少下回ったものの、左右方向に関してはコイル中心において最も高い磁界強度Ｖ２が得られることが確認された。従って、第２コイル１３４の配置に関しては、第１コイル１３３のコイル周辺のうち、当該第１コイル１３３の外径内であって、そのコイル中心が第１コイルのコイル中心に概ね合致することが好ましく、更に好ましくは、図４に示すように、第１コイル１３３のコイル平面の中央部に第２コイル１３４を配置する。

ここで、コイルセンサ１３１の動作及び作用を図３に加え、図６を参照しながら説明する。図６は、車両ドア１０の断面構造を示す図であって、自車両２００の側面衝突によって車両ドア１０のドアアウタパネル１２が変形する過程を示す図である。

いま、車両衝突（図１中における自車両２００への別車両２１０の側面衝突）によって、図３中に示す車両ドア１０のドアアウタパネル１２が側方（図３中の右側）から衝撃を受け、コイルセンサ１３１へ向けて変位（「変形」ないし「移動」ともいう）する場合について考える。この場合、図３中に示すドアアウタパネル１２は、例えば図６に示す状態に至る。図６に示す状態は、ドアアウタパネル１２が二点鎖線で示す位置（図３に示す状態）から実線で示す位置まで変位し、ドアアウタパネル１２の各部位のうち、コイルセンサ１３１に対向する部位が当該コイルセンサ１３１に近接した状態である。

図３に示す状態から図６に示す状態に至るまで、コイルセンサ１３１から相対的に離間した離間領域から相対的に近接した近接領域までドアアウタパネル１２が変位するとき、ドアアウタパネル１２の変位（変形）に伴う情報が、コイルセンサ１３１を介して連続的ないし一定時間毎に検出され、制御ユニット１２０において処理される。この制御ユニット１２０において処理によって、ドアアウタパネル１２の変位に関する情報が導出されることとなる。

具体的には、図３に示す位置や、図６に至る位置までのような離間領域にドアアウタパネル１２がある場合には、コイルセンサ１３１のうち、主に前述のように遠方における磁気変化の感度特性が高い第２コイル１３４によって、ドアアウタパネル１２の変位に伴う検出がなされる。このとき、第２コイル１３４は、当該第２コイル１３４に生じる誘起電圧変化を検出するとともに、交流電源装置１３５の駆動周波数と異なる周波数成分の信号から周囲の磁気変化を検出する。この磁気変化は、周辺空間の透磁率の変化や、金属体の変形によって生じる磁歪磁界やノイズにより起こる。このように、本実施の形態では、ドアアウタパネル１２が離間領域にあるときの磁界変化によって生じる誘起電圧に関する情報を検出する機構が、第２コイル１３４、制御ユニット１２０等を用いて構成されており、当該機構が本発明における「第１検出部」に相当する。

一方、図６に示す位置やその周辺位置のような近接領域にドアアウタパネル１２がある場合には、コイルセンサ１３１のうち、主に第１コイル１３３を介して、ドアアウタパネル１２の変位に伴う検出がなされる。このとき、第１コイル１３３は、交流インピーダンス変化を検出する。このように、本実施の形態では、ドアアウタパネル１２が近接領域にあるときのインピーダンス変化に関する情報を検出する機構が、第１コイル１３３、制御ユニット１２０等を用いて構成されており、当該機構が本発明における「第２検出部」に相当する。ドアアウタパネル１２の離間領域及び近接領域の相対位置に関しては、これら離間領域及び近接領域が部分的に合致してもよいし、或いは互いに異なる別々の領域とされてもよい。

そして、制御ユニット１２０は、第２コイル１３４の周囲の磁界変化に関する情報や、交流インピーダンスの変化と、ドアアウタパネル１２の変位に関する情報との相関を予め記憶しており、実際の検出された情報をこの相関にあてはめることによってドアアウタパネル１２の変位に関する情報を導出する。このドアアウタパネル１２の変位に関する情報としては、変位距離、変位速度、変位加速度などを適宜用いることができる。

更に、ドアアウタパネル１２の変位に関し導出された情報に基づいて、自車両２００の側面衝突に関する情報が導出され、側面衝突に関するこの情報に基づいてエアバッグモジュール１１０が制御される。側面衝突に関するこの情報としては、側面衝突が実際に発生したか否かの情報をはじめ、側面衝突発生時における衝突エネルギーなどの情報を適宜用いることができる。この制御によりエアバッグモジュール１１０のエアバッグが展開膨張し、当該エアバッグが、車両乗員（図１中の車両乗員Ｃ）の側部（頭部、首部、肩部、胸部、腹部、膝部、下肢部など）に作用する衝撃力を緩和しつつ乗員拘束を行う。
なお、自車両２００の衝突に関する情報の導出においては、コイルセンサ１３１による検出情報に加え、更にその他のセンサにより検出情報を用いることもできる。その他のセンサとして、例えば、自車両２００に作用する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を検出する加速度センサを用いることができる。

ここで、従来よりコイルセンサを用いてドアアウタパネル１２のような対象物を検出する場合、対象物の検出感度を向上させるのに有効な技術に対する要請がある。というのも、コイルセンサによる対象物の検出感度を確保するために、対象物に近接した位置にコイルセンサを配置すると、所望の検出ストロークが確保できないという問題が生じる。一方、遠方の対象物を基準にするとコイルセンサの大型化が必要となるという問題や設置場所の制約を受けるという問題が生じる。そこで、本発明者らは、コイルセンサの検出感度を高めるべく、この種のコイルセンサの構成について鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、前述のように、ドアアウタパネル１２の変位に伴う情報を、離間領域においては第２コイル１３４を主体に検出し、近接領域においては第１コイル１３３を主体に検出することを想到したのである。これにより、コイルサイズを増すことなくドアアウタパネル１２の検出感度を離間領域から近接領域にわたって高める（検出距離を広げる）ことが可能となり、ドアアウタパネル１２の変位に関する情報を導出する際の所望の検出特性が得られることで、自車両２００の側面衝突の発生を素早く検出することが可能となった。

以上のように、本実施の形態によれば、ドアアウタパネル１２の変位に関する情報の検出特性向上を図る衝突検出装置１３０及び衝突検出方法を提供することができる。具体的には、ドアアウタパネル１２とコイルセンサ１３１とが相対的に離間した離間領域から相対的に近接した近接領域にわたって、コイルセンサ１３１によるドアアウタパネル１２の検出特性を安定化させることが可能となる。更なる作用効果として、コイルセンサ１３１を大型化することなく検出感度を確保することが可能となり、コイルセンサ１３１の小型化及び検出感度向上の両立を図ることができる。
また、本実施の形態によれば、衝突検出装置１３０によって得られた、ドアアウタパネル１２の変位に関する精度の高い情報を用いてエアバッグモジュール１１０が迅速に制御されることとなり、これによって車両乗員の拘束徹底が図られる。
また、本実施の形態によれば、衝突検出装置１３０によって得られた、ドアアウタパネル１２の変位に関する精度の高い情報を、車両に関する種々の制御対象の制御に用いる車両２００が提供されることとなる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、コイルセンサ１３１の構成に関し、第１コイル１３３のコイル平面の中央部に第２コイル１３４を配置する場合について記載したが、本発明では、第１コイル１３３の外径内であって、当該第１コイル１３３のコイル平面と交差する方向線上の各部位に第２コイル１３４を配置することが可能である。

また、上記実施の形態では、側面衝突の発生を検出する技術に適用する衝突検出装置１３０について記載したが、本発明では、当該衝突検出装置１３０の構成を、側面衝突以外の前面衝突（フルラップ衝突、オフセット衝突、ポール正面衝突、斜め衝突など）、後面衝突、横転などにおいて車両衝突を検出する技術に対し適用することもできる。その場合、本実施の形態のように、車両ドア１０に搭載したコイルセンサ１３１の設置箇所は、車両の衝突の態様に応じて適宜設定することができる。

また、上記実施の形態では、ドアアウタパネル１２の変位に関する情報を、車両衝突の際に車両乗員の拘束を行うべく作動するエアバッグモジュール１１０の制御に用いる場合について記載したが、本発明では、ドアアウタパネル１２の変位に関する情報を、やシートベルト装置などの乗員拘束装置の制御や、車両衝突の報知などを行うべく表示出力や音声出力を行う報知装置の制御などに用いることもできる。

また、上記実施の形態では、自動車に装着される乗員拘束システムの構成について記載したが、自動車をはじめ、航空機、船舶、電車、バス、トラック等の各種の車両に装着される乗員拘束システムの構成に対し本発明を適用することができる。

本実施の形態の乗員拘束システム１００が、自車両２００に搭載された様子を模式的に示す図である。 図１中の衝突検出装置１３０の駆動回路を示す図である。 本実施の形態の車両ドア１０の断面構造を示す図であって、コイルセンサ１３１の設置態様を示す図である。 本実施の形態のコイルセンサ１３１における第１コイル１３３及び第２コイル１３４の具体的な配置関係を示す図である。 本実施の形態の第１コイル１３３に関する磁界の広がりを説明する図である。 本実施の形態の車両ドア１０の断面構造を示す図であって、自車両２００の側面衝突によって車両ドア１０のドアアウタパネル１２が変形する過程を示す図である。

１０…車両ドア
１２…ドアアウタパネル
１２ａ…内周面
１４…ドアインナパネル
１６…空間部
１８…ブラケット
１００…乗員拘束システム
１１０…エアバッグモジュール
１２０…制御ユニット（ＥＣＵ）
１３０…衝突検出装置
１３１…コイルセンサ
１３２…センサハウジング
１３２ａ…センサ表面
１３３…第１コイル
１３４…第２コイル
１３５…交流電源装置
１３６…電流計
１３７…電流出力部
１３８…第１電圧出力部
１３９…第２電圧出力部
２００…自車両
２１０…別車両
Ｃ…車両乗員

Claims (5)

1. 車両衝突により変位する金属製の車両構成部材に対して対向状に配置されるとともに、交流電流が通電されることで、前記車両構成部材に対し交流磁界を付与する第１コイルと、
   前記第１コイルのコイル周辺のうち、当該第１コイルの外径内であって、当該第１コイルのコイル平面と交差する方向線上に配置される第２コイルと、
   車両衝突の際、通電状態にある前記第１コイルへ向けて、前記第１コイルに対し所定距離を隔てて離間した離間領域から前記離間領域よりも前記第１コイルに近接した近接領域へと変位する前記車両構成部材に関し、当該車両構成部材が前記離間領域にあるときの磁界変化によって生じる誘起電圧に関する情報を、前記第２コイルを介して検出する第１検出部と、当該車両構成部材が前記近接領域にあるときのインピーダンス変化に関する情報を、前記第１コイルを介して検出する第２検出部と、
   前記車両構成部材が前記第１コイルに対し前記離間領域にあるときに前記第２コイルを介して前記第１検出部によって検出された情報、及び前記車両構成部材が前記第１コイルに対し前記近接領域にあるときに前記第１コイルを介して前記第２検出部によって検出された情報に基づいて、前記車両構成部材の変位に関する情報を導出する導出部と、
   を備え、
   前記第１コイルの外径が前記第２コイルの外径よりも大きくなるように構成されるとともに、前記第１コイルのコイル中心と前記第２コイルのコイル中心が互いに合致し、且つ前記第１コイルのコイル平面と前記第２コイルのコイル平面が互いに合致するように、前記第１コイルの内方に前記第２コイルが配置されていることを特徴とする変位情報導出装置。
2. 請求項１に記載の変位情報導出装置と、
   車両衝突の際、車両乗員を拘束する乗員拘束装置と、
   前記導出部にて導出された情報に基づいて、前記乗員拘束装置を制御する制御装置と、
   を備える構成であることを特徴とする乗員拘束システム。
3. 請求項２に記載の乗員拘束システムであって、
   前記変位情報導出装置の第１コイル及び第２コイルは、前記車両構成部材としての車両ドアのドアアウタパネルに対して対向状に配置され、
   前記乗員拘束装置は、車両側面衝突の際、車両乗員を拘束する構成とされることを特徴とする乗員拘束システム。
4. エンジン走行系統と、電装系統と、前記エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う駆動制御装置と、車両衝突により変位する金属製の車両構成部材と、前記車両構成部材の変位に関する情報を導出するセンサ装置と、前記センサ装置にて導出された情報に基づいて、制御対象に制御信号を出力する制御信号出力装置と、を備える車両であって、
   前記センサ装置は、請求項１に記載の変位情報導出装置によって構成されていることを特徴とする車両。
5. 車両衝突により変位する金属製の車両構成部材に対して対向状に配置される第１コイルと、前記第１コイルのコイル周辺のうち、当該第１コイルの外径内であって、当該第１コイルのコイル平面と交差する方向線上に配置される第２コイルを用い、前記第１コイルの外径が前記第２コイルの外径よりも大きくなるように構成するとともに、前記第１コイルのコイル中心と前記第２コイルのコイル中心が互いに合致し、且つ前記第１コイルのコイル平面と前記第２コイルのコイル平面が互いに合致するように、前記第１コイルの内方に前記第２コイルを配置し、
   車両衝突の際、通電状態にある前記第１コイルへ向けて、前記第１コイルに対し所定距離を隔てて離間した離間領域から前記離間領域よりも前記第１コイルに近接した近接領域へと変位する前記車両構成部材に関し、当該車両構成部材が前記離間領域にあるときの磁界変化によって生じる誘起電圧に関する情報を、前記第２コイルを介して第１の検出部によって検出する一方、当該車両構成部材が前記近接領域にあるときのインピーダンス変化に関する情報を、前記第１コイルを介して第２の検出部によって検出し、
   更に、前記車両構成部材が前記第１コイルに対し前記離間領域にあるときに前記第２コイルを介して前記第１検出部によって検出された情報、及び前記車両構成部材が前記第１コイルに対し前記近接領域にあるときに前記第１コイルを介して前記第２検出部によって検出された情報に基づいて、前記車両構成部材の変位に関する情報を導出することを特徴とする、変位情報導出方法。

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