JP2007062656A

JP2007062656A - 車両用衝突物体判別装置

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Publication number: JP2007062656A
Application number: JP2005253728A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Takato; 哲哉高藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】振動の影響を受けることなく高精度に衝突物体の判別を行うことが可能な車両用衝突物体判別装置を提供する。
【解決手段】バンパ４へ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によってバンパ表皮１２に変形が生じることにより、バンパ表皮１２とバンパリンフォース８との間の距離が変位する。このとき、超音波センサ１ａ〜１ｅが、バンパ表皮１２とバンパリンフォース８との間の距離変位を計測し、コントローラ３が、超音波センサ１ａ〜１ｅによる計測結果に基づいてバンパ４へ衝突した物体の種別（特に、歩行者か否か）を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に衝突する物体を判別する車両用衝突物体判別装置に関する。本発明は、好適には車両への衝突物体が歩行者か否かを判別する装置に適用される。

従来より、車両が歩行者との衝突の際、歩行者を保護する歩行者エアバッグやポップアップフードに関する技術が提案されている。これらの歩行者保護装置を作動させるためには、歩行者の車両への衝突を検知する必要がある。しかし、パイロン等の比較的軽量な歩行者以外の物体と衝突した場合に、歩行者との衝突であると誤検出して歩行者保護装置を作動させると余分な修理費が必要となる。したがって、商品性の観点から衝突物体が歩行者であるか、それ以外の物（特に、パイロンやポストコーン等道路脇に設置された軽量物）であるかを判別可能とする必要があり、当然ながら何も衝突していないときにも誤作動しないようにする必要もある。

例えば、従来、歩行者衝突を検知する手段として加速度センサをバンパに搭載し、バンパの変形速度に基づいて衝突物が歩行者であるかどうかを判別する旨の技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照。）。
特開平１４−１２７８５１号公報特開平１４−３６９９４号公報

しかしながら、上述した加速度センサを用いた従来技術では、バンパ表皮裏面（もしくはバンパアブソーバのバンパ表皮近く）に加速度センサを固定する必要がある。そのバンパ表皮やバンパアブソーバは軽衝突時にエネルギを吸収できるよう柔らかく設計されるので、車両が走行しているときの振動の影響を大きく受ける。そのため、加速度センサでは振動によるノイズが大きくなり実際の衝突がノイズに埋もれて検知できない場合がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、振動の影響を受けることなく高精度に衝突物体の判別を行うことが可能な車両用衝突物体判別装置を提供することをその目的としている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．車両のバンパへ衝突した物体の種別を判別する車両用衝突物体判別装置であって、
前記バンパ内で車幅方向に延在された支持部材と、
その支持部材の車両前方側に空間を隔てて配設され且つ衝突時の荷重に応じて変形する変形可能部材と、
前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測する距離変位計測手段と、
その距離変位計測手段による計測結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別する衝突物体判別回路と
を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。

手段１によれば、車両バンパへ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によって変形可能部材に変形が生じることにより、支持部材と変形可能部材との間の距離が変位する。このとき、距離変位計測手段が、支持部材と変形可能部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、距離変位計測手段による計測結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別（特に、歩行者か否か）を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。

２．前記距離変位計測手段は、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所で前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測し、
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別することを特徴とする手段１に記載の車両用衝突物体判別装置。

手段２によれば、距離変位計測手段が、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所で支持部材と変形可能部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、複数箇所における計測結果を用いてバンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を判別するので、バンパの車幅方向における物体の衝突位置に拘らずに物体の種別を確実に判別することができる。

３．前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果の最大値を前記バンパに生じた最大変位として用いることを特徴とする手段２に記載の車両用衝突物体判別装置。

手段３によれば、衝突物体判別回路が複数箇所における計測結果の最大値をバンパに生じた最大変位として用いるので、極めて簡単な処理で物体の種別を高精度に判別することができる。

４．前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち２個以上の計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする手段２に記載の車両用衝突物体判別装置。

手段４によれば、衝突物体判別回路が複数箇所における各計測結果のうち２個以上の計測結果を用いてバンパに生じた最大変位を推定するので、例えば、バンパにおける距離変位の計測箇所の中間に物体が衝突した場合でも、推定された最大変位に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を高精度に判別することができる。

５．前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてｎ次曲線（ｎは３以上の整数）を求め、そのｎ次曲線に基づいて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする手段４に記載の車両用衝突物体判別装置。

手段５によれば、衝突物体判別回路が、複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてｎ次曲線を求め、そのｎ次曲線に基づいてバンパに生じた最大変位を推定するので、距離変位の計測箇所を多数設けることなく、正確に最大変位の推定を行うことができ、その推定された最大変位に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を高精度に判別することができる。

６．前記距離変位計測手段は、前記変形可能部材の裏面又は前記支持部材の前面に配設された超音波センサからなることを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の車両用衝突物体判別装置。

手段６によれば、距離変位計測手段が変形可能部材の裏面又は支持部材の前面に配設された超音波センサからなるので、車両走行時の振動の影響を受けることなく、簡単な構成で確実に変形可能部材と支持部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、距離変位計測手段による計測結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を高精度に判別することができる。

本発明によれば、車両バンパへ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によって変形可能部材に変形が生じることにより、支持部材と変形可能部材との間の距離が変位する。このとき、距離変位計測手段が、支持部材と変形可能部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、距離変位計測手段による計測結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別（特に、歩行者か否か）を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。

以下、本発明の車両用衝突物体判別装置の好適な実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本実施形態の車両用衝突物体判別装置Ｓの全体構成を示すブロック図である。車両用衝突物体判別装置Ｓは、図１に示すように、超音波センサ１ａ〜１ｅと、車速センサ２と、コントローラ３とを主要部として構成されている。コントローラ３は、歩行者保護装置と信号線によって接続されている。尚、超音波センサ１ａ〜１ｅが、本発明の距離変位計測手段を、コントローラ３が、衝突物体判別回路をそれぞれ構成するものである。

図２は、車両のバンパ４付近を透視して示す模式平面図、図３は、バンパ４を透視して示す側面図である。図２及び図３に示すように、車体５内部には車幅方向両側にて車両前後方向に延在するサイドメンバ６，６が設けられている。

サイドメンバ６，６の車両前方側には、バンパリンフォース８が設けられている。バンパリンフォース８は、車両幅方向（左右方向）に延在する構造部材であって、図４に示すように、内部中央に二段の梁が設けられた目の字状断面を有する中空部材である。尚、バンパリンフォース８が、本発明の支持部材を構成するものである。

バンパ４内の上部であってバンパリンフォース８の前面側には、衝突エネルギーを吸収可能な発泡樹脂等の弾性体からなるバンパアブソーバ９が車両幅方向に延在して設けられている。そして、バンパリンフォース８及びバンパアブソーバ９を覆うように車両幅方向に延び、衝突による荷重によって変形可能なバンパ表皮１２が取り付けられている。また、バンパリンフォース８前面の上側の約３分の２の領域にバンパアブソーバ９が対向して設けられ、バンパリンフォース８前面の下側の約３分の１の領域とバンパ表皮１２裏面との間は空間となっている。尚、バンパ表皮１２が、本発明の変形可能部材を構成するものである。

超音波センサ１ａ〜１ｅは、図示しない発信器と受信器とからなり、発信器側から発信された超音波が、物体に反射して受信器側で受け取るまでの時間を計測することにより、その物体までの距離を計測するセンサである。そして、超音波センサ１ａ〜１ｅは、バンパ表皮１２の裏面にバンパリンフォース８前面と空間を挟んで対向するように配設されているため、バンパ表皮１２裏面とバンパリンフォース８前面との間の距離変位を検出することができる。また、発信器と受信器とを一つの振動板で共通化し、発振と受信とを切り替えて距離を測ることもでき、センサをバンパ表皮１２の裏面に配設した場合は、バンパリンフォース８前面で反射した超音波が戻ってくるまでの時間を計測することにより、距離を計測できる。この場合は、よりコンパクトにセンサを配設できる。

コントローラ３は、マイコンを内蔵する信号処理回路であって、超音波センサ１ａ〜１ｅの出力信号及び車速センサ２の出力信号に基づいて衝突物体が歩行者かどうかを判別し、この判別により衝突物体が歩行者と判断した場合に歩行者保護装置（例えば、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）を作動させる。

次に、物体の衝突によって生じるバンパ４の最大変位を、超音波センサ１ａ〜１ｅからの出力に基づいて求める方法について図４を参照しつつ説明する。図４（ａ）において、左の図は、質量Ｍの物体がバンパ４に衝突する前の状態を模式的に表わしている。図４（ａ）の右のグラフは、超音波センサ１ａ〜１ｅからの各センサ出力（Ｘ１〜Ｘ５）を表わしており、出力値はいずれも０となっている。図４（ｂ）において、左の図は、物体がバンパ４に衝突中の状態を模式的に表わし、右のグラフは、超音波センサ１ａ〜１ｅからの各出力を表わしている。図４（ｂ）左の図より、物体がバンパ４の超音波センサ１ｄ配設位置と超音波センサ１ｅ配設位置との間の領域に衝突することにより、当該衝突箇所を中心としてバンパ４に変形が生じていることが示されている。また、図４（ｂ）右のグラフより、超音波センサ１ｂ〜１ｄに出力が発生し、それらのセンサ出力Ｘ２〜Ｘ４の大きさは、Ｘ４＞Ｘ３＞Ｘ２の順となっている。そして、超音波センサ１ａ〜１ｅからの出力Ｘ１〜Ｘ５のうち、最大出力であるＸ４をバンパ４の最大変位とする（数式では、Ｘ＝ｍａｘ（Ｘ１〜Ｘ５）＝Ｘ４のように表わされる）。

次に、車両用衝突物体判別装置Ｓにおける衝突物体判別処理について図５のフローチャートを参照しつつ説明する。

最初に、タイマＴ１、衝突荷重Ｆの積分及び物体の質量Ｍにそれぞれ０を設定して初期化する（ステップ１。以下、Ｓ１と略記する。他のステップも同様。）。次に、車輪速度Ｖを車輪速センサ５から読み込み（Ｓ２）、車輪速度Ｖが閾値Ｖｔｈを超えているか否かを判定する（Ｓ３）。車輪速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以下である場合（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ１へ戻る。閾値Ｖｔｈは、例えば、１０〜３０ｋｍ／ｈ程度に設定される。

車輪速度Ｖが閾値Ｖｔｈを超えている場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、超音波センサ１ａ〜１ｅの出力に基づいて上述した方法によって求められたバンパ４の最大変位としてのバンパ変位Ｘ（Ｔ１）を読み込む（Ｓ４）。続いて、バンパ変位Ｘ（Ｔ１）が閾値Ｘｔｈ０を超えているか否かを判定する（Ｓ５）。閾値Ｘｔｈ０は、例えば、１０ｍｍ程度に設定される。バンパ変位Ｘ（Ｔ１）が閾値Ｘｔｈ０以下である場合（Ｓ５：Ｎｏ）、Ｓ１へ戻る。

バンパ変位Ｘ（Ｔ１）が閾値Ｘｔｈ０を超えている場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、バンパ変位Ｘ（Ｔ１）を衝突加重Ｆ（Ｔ１）へ、コントローラ３のＲＯＭに記憶されたテーブルにより変換する（Ｓ６）。次に、衝突荷重の時間ｔによる積分を演算して運動量変化を求める（Ｓ７）。運動量変化＝力積（＝ＭＶ）の関係が成立することから、式を変形することによって質量Ｍが求められる（Ｓ８）。そして、質量Ｍが閾値Ｍｔｈ０を超えているか否かを判定する（Ｓ９）。閾値Ｍｔｈ０は、例えば、２ｋｇ程度に設定される。質量Ｍが閾値Ｍｔｈ０以下である場合（Ｓ９：Ｎｏ）、Ｓ４へ戻る。この場合、衝突物体が歩行者以外のパイロン等であると判定されるので、歩行者保護装置の作動は実行されない。

質量Ｍが閾値Ｍｔｈ０を超えている場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）、衝突物体が歩行者であると判定され、歩行者保護装置の作動が実行される。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の車両用衝突物体判別装置Ｓによれば、バンパ４へ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によってバンパ表皮１２に変形が生じることにより、バンパ表皮１２とバンパリンフォース８との間の距離が変位する。このとき、超音波センサ１ａ〜１ｅが、バンパ表皮１２とバンパリンフォース８との間の距離変位を計測し、コントローラ３が、超音波センサ１ａ〜１ｅによる計測結果に基づいてバンパ４へ衝突した物体の種別（特に、歩行者か否か）を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。

また、超音波センサ１ａ〜１ｅが、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所でバンパ表皮１２とバンパリンフォース８との間の距離変位を計測し、コントローラ３が、複数箇所における計測結果を用いてバンパ４に生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいてバンパ４へ衝突した物体の種別を判別するので、バンパ４の車幅方向における物体の衝突位置に拘らずに物体の種別を確実に判別することができる。

また、コントローラ３が超音波センサ１ａ〜１ｅによる複数箇所における計測結果の最大値をバンパ４の最大変位として用いるので、極めて簡単な処理で物体の種別を高精度に判別することができる。尚、同時に複数の歩行者と衝突しても、１箇所当りのバンパ４の変位は変わらないので、１箇所の最大値に基づいて歩行者判別すれば正確な判定が可能である。

（変形態様）
上記実施形態では、距離変位計測手段として超音波センサを用いる構成としたが、他の方式のセンサを用いる構成としてもよい。例えば、レーザ光を用いた光学式センサやポテンショメータ等を用いてもよい。また、センサの個数も５個に限られず、これより少ない個数としてもよく、さらに多くの個数としてもよい。

また、上記実施形態では、超音波センサ１ａ〜１ｅによる複数箇所における計測結果の最大値をバンパ４の最大変位として用いる構成としたが、コントローラ３が、超音波センサ１ａ〜１ｅによる複数箇所における各計測結果のうち２個以上の計測結果を用いてバンパ４に生じた最大変位を推定する構成としてもよい。より詳細には、超音波センサ１ａ〜１ｅによる複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてｎ次曲線（ｎは３以上の整数）を求め、そのｎ次曲線に基づいてバンパ４に生じた最大変位を推定するように構成してもよい。

ここで、バンパ４の最大変位を求める方法の変形例について図６を参照しつつ説明する。まず、最大出力を示したセンサを含む４つのセンサを選び、４個の出力を変数として、三次曲線ｙ＝ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃｘ＋ｄを求め、この曲線において最大出力センサ近傍の極大値をバンパ４の最大変位とする。本変形例によれば、バンパ４内で隣接する２つの距離変位計測箇所の中間に物体が衝突した場合でも、推定された最大変位に基づいて衝突物体の種別を高精度に判別することができ、センサの個数を最小限に抑えることができる。

また、上記実施形態では、図５のフローチャートにおいて、運動量変化＝力積、という関係を利用して衝突物体の質量Ｍを求める構成としたが（Ｓ７〜Ｓ８）、運動エネルギ＝バンパアブソーバの変形エネルギ、という関係を利用して衝突物体の質量Ｍを求める構成としてもよい。以下、衝突物体判別処理の変形例について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。尚、Ｓ１〜Ｓ６は、図５のフローチャートと同一であるので説明を省略する。Ｓ６に続いて、衝突荷重の変位Ｘによる積分を演算して運動エネルギを求める（Ｓ７’）。運動エネルギ＝バンパアブソーバの変形エネルギ（＝１／２・ＭＶ²）の関係が成立することから、式を変形することによって質量Ｍが求められる（Ｓ８’）。そして、質量Ｍが閾値Ｍｔｈ０を超えているか否かを判定し（Ｓ９）、質量Ｍが閾値Ｍｔｈ０以下である場合（Ｓ９：Ｎｏ）、Ｓ４へ戻る。質量Ｍが閾値Ｍｔｈ０を超えている場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）、衝突物体が歩行者であると判定され、歩行者保護装置の作動が実行される。

また、本発明を適用可能なバンパは、図３に示した構造のものには限られない。本発明は、歩行者衝突時における歩行者の脚部を保護するために、衝撃時に迅速な荷重応答と効率的なエネルギー吸収を達成するよう設計されたバンパ構造のものに対しても適用可能である。例えば、図８（ａ）は、内部を空洞状とした鋼板製のバンパアブソーバ９を設け、バンパ表皮１２近傍のバンパアブソーバ９内面にバンパリンフォース８前面と対向するように超音波センサ１を配設した例を示している。図８（ｂ）は、側面視Ｗ字状のバンパアブソーバ９が設けられ、バンパアブソーバ９下方の空間部内でバンパ表皮１２裏面にバンパリンフォース８前面と対向するように超音波センサ１を配設した例を示している。図８（ｃ）は、バンパアブソーバ９の上下方向中央に空間部が形成され、その空間部内でバンパ表皮１２裏面にバンパリンフォース８前面と対向するように超音波センサを配設した例を示している。

さらに、本発明を、バンパ内にクリアランスソナーとして使用する超音波センサを配設するバンパ構造のものに対して適用してもよい。この場合、同一方式の超音波センサを用いることによってバンパ内での搭載スペース確保が容易となる。

本発明の実施形態における車両用衝突物体判別装置の全体構成を示すブロック図である。本実施形態のバンパ付近を透視して示す模式平面図である。本実施形態のバンパ付近を透視して示す側面図である。（ａ）は物体衝突前のバンパの状態を示す模式図及び超音波センサの出力を示すグラフであり、（ｂ）は物体衝突中のバンパの状態を示す模式図及び超音波センサの出力を示すグラフである。衝突物体判別処理を示すフローチャートである。バンパの最大変位を求める方法の変形例を説明する図である。衝突物体判別処理の変形例を示すフローチャートである。（ａ）〜（ｃ）は脚部保護バンパに本発明を適用した第１〜第３の実施例の内部を透視して示す側面図である。

符号の説明

１ａ〜１ｅ超音波センサ（距離変位計測手段）
３コントローラ（衝突物体判別回路）
４バンパ
８バンパリンフォース（支持部材）
９バンパアブソーバ
１２バンパ表皮（変形可能部材）
Ｓ車両用衝突物体判別装置

Claims

車両のバンパへ衝突した物体の種別を判別する車両用衝突物体判別装置であって、
前記バンパ内で車幅方向に延在された支持部材と、
その支持部材の車両前方側に空間を隔てて配設され且つ衝突時の荷重に応じて変形する変形可能部材と、
前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測する距離変位計測手段と、
その距離変位計測手段による計測結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別する衝突物体判別回路と
を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
前記距離変位計測手段は、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所で前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測し、
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突物体判別装置。
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果の最大値を前記バンパに生じた最大変位として用いることを特徴とする請求項２に記載の車両用衝突物体判別装置。
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち２個以上の計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする請求項２に記載の車両用衝突物体判別装置。
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてｎ次曲線（ｎは３以上の整数）を求め、そのｎ次曲線に基づいて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする請求項４に記載の車両用衝突物体判別装置。
前記距離変位計測手段は、前記変形可能部材の裏面又は前記支持部材の前面に配設された超音波センサからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用衝突物体判別装置。