JP2017087970A

JP2017087970A - 車両用衝突対象保護装置

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Publication number: JP2017087970A
Application number: JP2015220484A
Authority: JP
Inventors: 祐介間瀬; Yusuke Mase; 史明長瀬; Fumiaki Nagase; 崇生葛西; Takao Kasai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】衝突対象が歩行者であることが検出されなかった場合においても、衝突対象が二輪車であるか否かを切り分けて二輪車の乗員を保護可能とする。
【解決手段】歩行者との衝突を検出する圧力検出器２４と、圧力検出器２４による検出位置より車両下側における車両の高さ方向に沿った複数の位置の車両用バンパの変形量を各々検出する加速度センサ２６Ａ、２６Ｂと、圧力検出器２４により歩行者との衝突が検出されず、かつ加速度センサ２６Ａ、２６Ｂにより検出された複数の位置における変形量の各々が予め定められた閾値を超えた場合に、アクティブディバイス２８を作動させる制御を行う制御装置１２と、を備える。
【選択図】図１

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、車両用バンパに衝突した衝突対象が歩行者であるか否かを判定し、衝突対象が歩行者であると判定した場合に、歩行者を保護する保護装置を作動させることが提案されている。

例えば、特許文献１には、バンパビームに配置された第１のセンサの出力からバンパビームの変形を監視し、バンパフェイスにおけるバンパビームとほぼ同じ高さの位置に配置された第２のセンサの出力からバンパフェイスへの衝突対象の接触を監視する車両用障害物推定方法が開示されている。

また、特許文献１の技術では、バンパビームより車両下側に位置する車両前部の底部に設けられた底部変形可能部材に配置された第３のセンサの出力から底部変形可能部材の変形を監視する。また、特許文献１の技術では、第３のセンサが底部変形可能部材の変形を検出すると共に、第２のセンサが衝突対象の接触を検出し、かつ底部変形可能部材の初期変形加速度が、第２のセンサが衝突対象の接触を検出した時点における車速及び第１のセンサから出力されたバンパビームの初期変形加速度に対応して設定された閾値以下のときに、衝突対象を歩行者等の特定障害物として推定する。さらに、特許文献１の技術では、衝突対象が特定障害物として推定された場合に、保護装置を作動させる。

特開２００８−００７０５６号公報

ところで、車両が自転車等の二輪車に衝突した場合、車両は最初に二輪車の車輪に衝突するため、バンパビーム等の車両用バンパの上側の位置の変形量は比較的小さい。従って、特許文献１の技術では、衝突対象が二輪車であるか否かを切り分けて、二輪車の乗員を保護するために保護装置を作動させること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、衝突対象が歩行者であることが検出されなかった場合においても、衝突対象が二輪車であるか否かを切り分けて二輪車の乗員を保護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、歩行者との衝突を検出する第１検出部と、前記第１検出部による検出位置より車両下側における車両の高さ方向に沿った複数の位置の車両用バンパの変形量を各々検出する第２検出部と、前記第１検出部により前記歩行者との衝突が検出されず、かつ前記第２検出部により検出された前記複数の位置における前記変形量の各々が予め定められた閾値を超えた場合に、衝突対象保護装置を作動させる制御を行う制御部と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、第１検出部により歩行者との衝突が検出され、第２検出部により、第１検出部による検出位置より車両下側における車両の高さ方向に沿った複数の位置の車両用バンパの変形量が各々検出される。

そして、制御部により、第１検出部により歩行者との衝突が検出されず、かつ第２検出部により検出された複数の位置における変形量の各々が予め定められた閾値を超えた場合に、衝突対象保護装置を作動させる制御が行われる。これにより、衝突対象が歩行者であることが検出されなかった場合においても、衝突対象が二輪車であることが検出されて衝突対象保護装置が作動される。従って、衝突対象が歩行者であることが検出されなかった場合においても、衝突対象が二輪車であるか否かを切り分けて二輪車の乗員を保護することができる。

以上説明したように本発明によれば、衝突対象が歩行者であることが検出されなかった場合においても、衝突対象が二輪車であるか否かを切り分けて二輪車の乗員を保護することができる、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。実施の形態に係る圧力検出器及び加速度センサの搭載位置の説明に供する正面図である。衝突対象が二輪車である場合における車両の高さ方向の位置及び車両用バンパの変形量の一例を示す散布図である。衝突対象が小動物である場合における車両の高さ方向の位置及び車両用バンパの変形量の一例を示す散布図である。衝突対象が地面に固定された障害物である場合における車両の高さ方向の位置及び車両用バンパの変形量の一例を示す散布図である。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。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。変形例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、圧力検出器２４、加速度センサ２６Ａ、２６Ｂ、及びアクティブディバイス２８を備えている。なお、以下では、加速度センサ２６Ａ、２６Ｂを区別せずに総称する場合は、符号の末尾のアルファベットを省略して説明する。

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２２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、圧力検出器２４、加速度センサ２６Ａ、２６Ｂ、及びアクティブディバイス２８が接続されている。

圧力検出器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、車両と衝突対象との衝突によって発生する圧力を検出する。

加速度センサ２６Ａ、２６Ｂは、車両用バンパにおける圧力検出器２４より車両下側の車両の高さ方向に沿った複数の位置に設けられ、車両と衝突対象との衝突によって発生する加速度を各々検出する。また、本実施の形態では、加速度センサ２６Ｂは、加速度センサ２６Ａより車両下側に設けられている。

アクティブディバイス２８は、車両と衝突対象とが衝突したとき、衝突対象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、圧力検出器２４及び制御装置１２が本発明の第１検出部の一例であり、加速度センサ２６及び制御装置１２が本発明の第２検出部の一例であり、制御装置１２が本発明の制御部の一例である。

次に、図２を参照して、圧力検出器２４及び加速度センサ２６の搭載位置について説明する。

図２に示すように、圧力検出器２４は、車両のグリルに対応する位置Ｐ１に設けられている。また、圧力検出器２４は、車幅方向を長手方向とした圧力チューブ２４Ａ、及び圧力チューブ２４Ａの両端に各々接続された圧力センサ２４Ｂを備えている。圧力センサ２４Ｂは、圧力チューブ２４Ａ内の圧力変化に応じた信号を出力する。以上の構成により、圧力検出器２４は、位置Ｐ１における衝突対象との衝突によって発生する圧力を検出する。

なお、圧力検出器２４の搭載場所としては、例えば、アッパアブソーバ等を適用することができる。また、圧力検出器２４としては、圧力チューブを用いたものに限定されず、例えば、圧力チャンバ等を用いたものを適用してもよい。

また、加速度センサ２６Ａは、車両用バンパの圧力検出器２４より車両下側で、かつ加速度センサ２６Ｂより車両上側の位置Ｐ２に設けられている。また、加速度センサ２６Ａは、車幅方向に沿って間隔を空けて複数（本実施の形態では３つ）設けられている。

また、加速度センサ２６Ｂは、車両用バンパの加速度センサ２６Ａより車両下側の位置Ｐ３に設けられている。また、加速度センサ２６Ｂは、車幅方向に沿って間隔を空けて複数（本実施の形態では３つ）設けられている。加速度センサ２６Ａ、２６Ｂは、例えば、フロントサイドメンバやバンパリインフォースメント等にブラケットを介して搭載することができる。

なお、本実施の形態では、加速度センサ２６を車両の高さ方向の２つの位置Ｐ２、Ｐ３に設けているが、これに限定されない。例えば、加速度センサ２６を車両の高さ方向の３つ以上の位置に設けてもよい。

また、本実施の形態では、加速度センサ２６Ａ、２６Ｂを各々車幅方向に沿って３つ設けているが、例えば車幅方向の中央の位置に１つ設けてもよいし、車幅方向に沿って２つ又は４つ以上設けてもよいし、加速度センサ２６Ａ、２６Ｂの個数は限定されない。また、加速度センサ２６Ａの個数と加速度センサ２６Ｂの個数とは同一でなくてもよい。

次に、車両と衝突対象との衝突を検出する処理について説明する。

車両が歩行者に衝突した場合、衝突によって歩行者がフード上に倒れこむため、車両用バンパの上側の位置での圧力が比較的大きくなる。そこで、本実施の形態では、制御装置１２は、圧力検出器２４の検出結果を用いて、歩行者への衝突を検出する。そして、制御装置１２は、圧力検出器２４の検出結果から衝突対象が歩行者であると判定した場合、アクティブディバイス２８を作動させる。

一方、車両が二輪車に衝突した場合、二輪車の車輪が車両用バンパに衝突する。従って、この場合、図３Ａに示すように、車両用バンパの下側における車両の高さ方向の複数の位置での車両用バンパの変形量は比較的大きく、車両用バンパの上側の位置での車両用バンパの変形量は比較的小さい。なお、図３Ａ〜図３Ｃの縦軸は、車両の高さ方向の位置を示し、図３Ａ〜図３Ｃの横軸は車両用バンパの変形量を示している。また、図３Ａ〜図３Ｃの一点鎖線は、前述した位置Ｐ１に対応する車両の高さ方向の位置を示し、図３Ａ〜図３Ｃの破線は後述する閾値ＴＨを示している。

また、車両が小動物に接触した場合、図３Ｂに示すように、接触位置における車両用バンパの変形量は比較的大きいが、接触位置以外の位置での車両用バンパの変形量は比較的小さい。

さらに、車両が路上ポール等の地面に固定された障害物に接触した場合、該障害物は地面に固定されていて車両側には倒れこまない。従って、この場合、図３Ｃに示すように、車両用バンパの下部の変形量は比較的大きいが、車両用バンパの車両の高さ方向の位置が高くなるほど車両用バンパの変形量は小さくなる。

そこで、本実施の形態では、加速度センサ２６の搭載位置である位置Ｐ２、Ｐ３において、衝突対象が二輪車であるか否かを判定するための閾値ＴＨを予め定めておく。そして、制御装置１２は、位置Ｐ２、Ｐ３の各々について加速度センサ２６の検出結果から導出される車両用バンパの変形量が各々閾値ＴＨを超えた場合に、衝突対象が二輪車であると判定する。

なお、閾値ＴＨは、例えば、車両の実機を用いた実験やコンピュータ・シミュレーション等により、車両用バンパにおける位置Ｐ２、Ｐ３の各々における変形量が、二輪車が衝突した場合の変形量の下限値として予め得られた値を適用すればよい。

そして、制御装置１２は、圧力検出器２４の検出結果から衝突対象が歩行者であると判定しなかった場合においても、加速度センサ２６の検出結果から衝突対象が二輪車であると判定した場合は、アクティブディバイス２８を作動させる。

次に、図４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４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、図４に示す処理は、ＲＯＭ１６に予め記憶されたプログラムをＣＰＵ１４により実行することによって行われる。また、図４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。

図４のステップ１００で、ＣＰＵ１４は、圧力検出器２４により検出された圧力を取得する。次のステップ１０２で、ＣＰＵ１４は、各加速度センサ２６Ａにより検出された加速度を各々取得する。次のステップ１０４で、ＣＰＵ１４は、各加速度センサ２６Ｂにより検出された加速度を各々取得する。

次のステップ１０６で、ＣＰＵ１４は、ステップ１００で取得された圧力から衝突対象の有効質量を導出する。具体的には、ＣＰＵ１４は、ステップ１００で取得された圧力を時間で積分して力積［Ｎ／ｓ］を算出する。そして、ＣＰＵ１４は、算出した力積を図示しない車速センサにより検出された車速［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）を積算することにより、有効質量を導出する。

次のステップ１０８で、ＣＰＵ１４は、衝突対象が歩行者であるか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ１４は、ステップ１０６で導出された有効質量が閾値を超えた場合に衝突対象が歩行者であると判定する。ＣＰＵ１４は、この判定が肯定判定となった場合はステップ１１８に移行する一方、否定判定となった場合はステップ１１０に移行する。なお、この場合の閾値は、例えば、車両の実機を用いた実験やコンピュータ・シミュレーション等により、上記有効質量が、歩行者が衝突した場合の有効質量の下限値として予め得られた値を適用すればよい。

ステップ１１０で、ＣＰＵ１４は、ステップ１０２で取得された加速度に基づいて、位置Ｐ２における車両用バンパの変形量を導出する。具体的には、ＣＰＵ１４は、ステップ１０２で取得された各加速度センサ２６Ａにより検出された加速度のうち、最大の加速度を時間で２階積分することによって位置Ｐ２における車両用バンパの変形量を導出する。なお、ＣＰＵ１４は、ステップ１０２で取得された各加速度センサ２６Ａにより検出された加速度の平均値を時間で２階積分することによって位置Ｐ２における車両用バンパの変形量を導出してもよい。

次のステップ１１２で、ＣＰＵ１４は、ステップ１０４で取得された加速度に基づいて、位置Ｐ３における車両用バンパの変形量を導出する。具体的には、ＣＰＵ１４は、ステップ１０４で取得された各加速度センサ２６Ｂにより検出された加速度のうち、最大の加速度を時間で２階積分することによって位置Ｐ３における車両用バンパの変形量を導出する。なお、ＣＰＵ１４は、ステップ１０４で取得された各加速度センサ２６Ｂにより検出された加速度の平均値を時間で２階積分することによって位置Ｐ３における車両用バンパの変形量を導出してもよい。

次のステップ１１４で、ＣＰＵ１４は、衝突対象が二輪車であるか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ１４は、ステップ１１０で導出された変形量、及びステップ１１２で導出された変形量が各々前述した閾値ＴＨを超えた場合に、衝突対象が二輪車であると判定する。ＣＰＵ１４は、この判定が肯定判定となった場合はステップ１１８に移行する一方、否定判定となった場合はステップ１１６に移行する。

ステップ１１６で、ＣＰＵ１４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。ＣＰＵ１４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。

一方、ステップ１１８で、ＣＰＵ１４は、アクティブディバイス２８に対して作動する指示を示す作動信号を出力した後、本処理ルーチンを終了する。本ステップ１１８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。

次に、図５を参照して、以上説明した制御装置１２の制御ロジックについて説明する。

図５に示すように、閾値判定４０の出力は、加速度入力信号Ａ（各加速度センサ２６Ａの出力信号の最大値）により示される加速度から導出される変形量が閾値ＴＨを超えた場合にハイレベルの信号となる。また、閾値判定４０の出力は、該変形量が閾値ＴＨ以下である場合にローレベルの信号となる。

また、閾値判定４２の出力は、加速度入力信号Ｂ（各加速度センサ２６Ｂの出力信号の最大値）により示される加速度から導出される変形量が閾値ＴＨを超えた場合にハイレベルの信号となる。また、閾値判定４２の出力は、該変形量が閾値ＴＨ以下である場合にローレベルの信号となる。

一方、歩行者衝突判定４４の出力は、前述したように、圧力入力信号（圧力検出器２４の出力信号）により示される圧力に基づいて導出される有効質量が閾値を超えた場合にハイレベルの信号となる。また、歩行者衝突判定４４の出力は、該有効質量が該閾値以下である場合にローレベルの信号となる。

そして、閾値判定４０の出力、及び閾値判定４２の出力の論理積４６と、歩行者衝突判定４４の出力との論理和４８が上記作動信号として出力される。従って、車両用バンパにおける位置Ｐ２における変形量、及び位置Ｐ３における変形量の各々が閾値ＴＨを超えた場合で、かつ歩行者との衝突が検出されなかった場合においても、上記保護装置が作動される。

なお、制御装置１２で実行される処理の流れ（図４参照。）は、上記実施の形態で説明した例に限定されない。図６に、制御装置１２で実行される処理の流れの変形例を示す。また、図６における図４と同一の処理を実行するステップについては図４と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。

図６のステップ１１５で、ＣＰＵ１４は、衝突対象が歩行者であるか、又は二輪車であるか否かを判定する。ＣＰＵ１４は、この判定が肯定判定となった場合はステップ１１８に移行する一方、否定判定となった場合はステップ１１６に移行する。なお、本ステップ１１５における衝突対象が歩行者であるか否かを判定する処理は、上記ステップ１０８の処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。また、本ステップ１１５における衝突対象が二輪車であるか否かを判定する処理は、上記ステップ１１４の処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。

なお、上記実施の形態では、車両用バンパの変形量の検出に用いる部材として、加速度センサを適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、車両用バンパの変形量の検出に用いる部材として、圧電フィルムやレーザ変位計等の車両用バンパの変形量を検出可能な他の部材を適用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（第１検出部、第２検出部、制御部）
２４圧力検出器（第１検出部）
２６Ａ、２６Ｂ加速度センサ（第２検出部）

Claims

歩行者との衝突を検出する第１検出部と、
前記第１検出部による検出位置より車両下側における車両の高さ方向に沿った複数の位置の車両用バンパの変形量を各々検出する第２検出部と、
前記第１検出部により前記歩行者との衝突が検出されず、かつ前記第２検出部により検出された前記複数の位置における前記変形量の各々が予め定められた閾値を超えた場合に、衝突対象保護装置を作動させる制御を行う制御部と、
を備えた車両用衝突対象保護装置。