JP4029332B2 - Vehicle collision position detection device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用衝突位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歩行者の衝突を検出する車両用衝突検出装置を車両のフロントバンパーに設け、この検出装置が走行中の車両が歩行者に衝突したことを検出したら、車両フロント部の上面に設けたエアバッグなどを作動させたりフードをリフトアップして、車両フロント部の上面に倒れ込む歩行者の衝撃、特にその頭部などに与える衝撃を緩和する車両用歩行者衝突保護装置が提案されている。
【０００３】
上記した車両用衝突検出装置の具体例としては、下記の特許文献１が知られている。特許文献１は、金属微粒子を混練した導電ゴムの両側に電極を設けてなり、長尺に形成されて歩行者がフロントバンパーのどの位置に衝突しても確実に検出できるようにしている。
【０００４】
しかしながら、上記した車両用衝突検出装置では、衝突検出には有効であっても、歩行者以外の衝突対象と歩行者との区別は困難であった。歩行者保護用エアバッグの作動やフードのリフトアップがそれが無用な場合において生じるのを防止するために、衝突対象が歩行者であると確認した場合のみ、これらの歩行者保護用装置を作動させることが好ましい。
【０００５】
衝突対象が歩行者であるかどうかを判定するために、下記の特許文献２は衝突荷重（あるいは変形量）とその持続時間と車速を用いる方法を提案している。
【０００６】
更に説明すると、特許文献２は歩行者衝突時に歩行者の脚部が衝突後、跳ね上げられる現象を利用するものであり、具体的には衝突後に脚部がバンパから離れることによりセンサが検出する荷重の大きさ又は変形量がたとえば車両との衝突時と比較して衝突時点から所定時間経過した後のピーク時点から減衰する波形となるのを利用して歩行者を判定している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８ー２１６８２６号公報
【特許文献２】
特開平１１ー３１００９５号公報
【特許文献３】
特開平１１ー０２８９９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献の歩行者判別技術を用いて歩行者判別を行う場合、衝突荷重や変形量がしきい値以上となる時間（以下、衝突検出持続時間ともいう）は、歩行者の脚部の状態により種々変化することがわかった。
【０００９】
まず、片足だけがバンパに当たって跳ね上げられるまでの時間、又は、歩行者の両足が車両進行方向にそろっている場合などにおいて両足がバンパによりに跳ね上げられるまでの時間は、車速を約４０ｋｍ／ｈとした場合、１０〜２０ｍｓ程度である。後者の場合は、最初にバンパにより跳ね上げられる方の脚部がそれに隣接するもう片方の脚部を付勢するため、その衝突検出持続時間は片足だけがバンパに当たる場合のそれと大きな差異を生じない。
【００１０】
しかしながら、歩行者との衝突ではほとんどの場合において、歩行者の両脚部はバンパーに対してそろっておらず、一方の脚部とバンパーとの間の距離と他方の脚部とバンパーとの間の距離とは上記衝突検出持続時間に影響を与える差異をもっており、その結果、この場合には、両足とも跳ね上げられて、衝突荷重や変形量がしきい値以下となるのは（つまり、衝突検出持続時間が満了するのは）は、上記した片足又は車両進行方向にそろった両足が跳ね上げられる場合に比較してかなり長くなる。つまり、歩行者を判定するのに必要な時間が長くなるので、装置作動に許される時間が短くなり、装置作動が困難となる。
【００１１】
上記特許文献１、２においても、衝突の発生は確実に検出することができるが、衝突位置の検出は困難であった。
【００１２】
この問題に対して、本発明者らは、車両衝突時の左右方向衝突位置を検出し、検出した衝突位置に基づいて歩行者とその他の衝突物とを分別する技術を開発した。
【００１３】
しかしながら、この場合、車両用衝突位置の検出精度が車両の左右端部において低下し、その結果、衝突位置に基づく歩行者判定が不正確となったり、衝突判定に要する時間が長くなったりするという問題があった。
【００１４】
なお、上記した本発明者らの開発になる車両用衝突位置検出装置は、単に歩行者の確認にとどまらず、左右方向における衝突位置を利用するすべての装置に適用することができる。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、衝突位置検出精度を向上可能な車両用衝突位置検出装置を提供することをその目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第一発明の車両用衝突位置検出装置は、車両の前面又は後面に固定されて左右方向へ延在するとともに互いに前後方向へ所定間隔を隔てて配置される第１導電ライン及び第２導電ラインを含み、前記両導電ラインの少なくとも一方は、物体の衝突により衝突位置にて弾性回復可能に変形して他方に電気的に導通するラインセンサと、前記第１導電ラインの所定位置に電圧を印加する電源と、前記第２導電ラインの両端部と所定の定電位源との間に個別に接続される一対の電圧降下検出用の抵抗素子と、前記両抵抗素子の電圧降下に基づいて演算した前記衝突位置をｎビットのデジタル信号により分別する衝突位置検出回路部とを備える車両用衝突位置検出装置であって、
Ｒ１を前記第１導電ラインの左右方向単位距離当たりの電気抵抗値、Ｒ２を前記第２導電ラインの左右方向単位距離当たりの電気抵抗値、Ｒ３を前記両抵抗素子の電気抵抗値、ＳをＲ３／Ｒ１、ｄｘを定数（要求分解能／センサ設置幅）、Ｔを最大許容抵抗比とする場合に、導電ラインの抵抗比（Ｒ２／Ｒ１）を数１に示すＴ以下に設定することを特徴としている。
【００１７】
すなわち、この発明では、バンパーの長手方向に配置されてた一対の導電ラインからなるラインセンサに歩行者が衝突することにより、導電ラインが衝突位置で弾性変形して互いに接触し、これにより導電ラインの電気抵抗が変化することに基づいて衝突位置を検出する。更に説明すると、たとえば第１導電ラインの一端に定電圧を印加し、第２の導電ラインの両端を抵抗素子を通じて接地し、衝突時の抵抗素子の電圧降下の変化に基づいて衝突位置を検出する。この車両用衝突位置検出装置を歩行者衝突判定に用いるには、たとえば、歩行者との衝突においては、衝突後、歩行者の片足の跳ね上げられて他方の足が衝突したままであると衝突位置が変化するためこれを検出すればよい。衝突位置の変化情報にもとづく歩行者判定の詳細自体は本発明の要旨ではないので、詳細説明は省略するものとする。
【００１８】
ただ、本発明者らが先に開発した上記ラインセンサでは、抵抗素子の電圧降下の変化に基づいて衝突位置を検出する。抵抗素子の電圧降下Ｖ１は、本質的に導電ラインの衝突位置から端部までの電気抵抗をＲ１、この端部に接続した抵抗素子の電気抵抗をＲＣ、電源電圧をＶ、衝突位置の単位距離変化をΔＸ、単位距離変化した場合の電圧降下Ｖ１の変化をΔＶ１とすれば、Ｖ１＝（ＲＣ／（ＲＣ＋Ｒ１））Ｖであるので、衝突位置の単位距離変化当たりの電圧降下の変化量ΔＶ１／ΔＸは、導電ラインの左右方向中央部において大きいものの、左右両端部において小さくなってしまい、検出精度が低下してしまう。
【００１９】
この問題に対して、本発明は、導電ラインの抵抗比（Ｒ２／Ｒ１）を上記数１より小さくすることにより、上記衝突位置の単位距離変化当たりの電圧降下の変化量ΔＶ１／ΔＸを、必要な分解能を実現するのに要求される大きさ以上に確保することができ、導電ラインの左右方向両端部においても要求レベルの検出精度を確保できることを見いだしたものである。
【００２０】
好適な態様において、Ｒｃを前記衝突時の前記両導電ラインの接触抵抗、ＣをＲｃ／Ｒ１とする場合に、導電ラインの抵抗比（Ｒ２／Ｒ１）を数２で示すＴ’以下に設定する。これにより、両電気抵抗の接触抵抗が大きい場合においても、要求レベルの検出精度を確保できる。
【００２１】
第二発明の車両用歩行者衝突検出装置は、車両の前面又は後面に固定されて左右方向へ延在するとともに互いに前後方向へ所定間隔を隔てて配置される第１導電ライン及び第２導電ラインを含み、前記両導電ラインの少なくとも一方は、物体の衝突により衝突位置にて弾性回復可能に変形して他方に電気的に導通するラインセンサと、前記第１導電ラインの所定位置に電圧を印加する電源と、前記第２導電ラインの端部と所定の定電位源との間に個別に接続される定電流回路部と、前記定電流回路部の電圧降下に基づいて前記衝突位置を決定する衝突位置検出回路部とを備えることを特徴としている。本発明によれば、導電ラインの左右方向各部における衝突位置の単位距離変化当たりの電圧降下の変化量ΔＶ１／ΔＸを一定とすることができるので、優れた検出精度を実現することができる。
【００２２】
好適な態様において、前記衝突位置検出回路部は、前記第２導電ラインの両端と前記定電位源との間に個別に設けられた一対の前記定電流回路部の電圧降下の差に基づいて前記衝突位置を検出する。このようにすれば、一対の導電ラインの接触抵抗の変動による検出精度の低下をキャンセルすることができ、優れた衝突位置検出精度を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用衝突位置検出装置を用いた歩行者衝突保護装置の好適な実施形態を具体的に説明する。
【００２４】
（実施態様１）
この実施形態の歩行者衝突保護装置の模式図を図１に示し、この装置を用いた車両の模式斜視図を図２に示し、図３に車両用衝突位置検出装置に用いるラインセンサの模式断面図を示す。車両用衝突位置検出装置は、ラインセンサ１と検出回路部２と電源４とからなり、後述するラインセンサ１は、電源４から直流電力を給電されて衝突位置に関する電圧を検出回路部２に出力する。検出回路部２は入力された上記電圧をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換し、このデジタル信号をマイコンにて処理して衝突位置などの情報を判別し、この情報に基づいて歩行者との衝突を判別した場合に歩行者保護用のエアバッグ３を作動させる。
【００２５】
（ラインセンサ）
ラインセンサ１は、車両のフロントバンパーとしてのバンパーカバー５に貼着されて左右方向に延設されたテープ状の感圧式可変抵抗体（感圧フィルムともいう）からなる。この感圧フィルムは、周知のように、カーボンなどを分散した導電性ゴムなどの弾性フィルムの両面に所定の非抵抗を有する導電フィルムをそれぞれ張り付けて構成されている。ラインセンサ１は、図３に示すようにバンパカバー５の前面に固定されてもよく、あるいはバンパカバー５の後面に固定されてもよい。なお、図５において、６はバンパリーンフォースであり、７はバンパリーンフォース６の前面に貼着されたウレタンフォーム製の緩衝部材である。感圧フィルムの各一対の導電フィルムの一方は接地され、他方は抵抗素子を通じて高位電源電位が印加されている。
【００２６】
上記したラインセンサ１としては、上記した感圧フィルムの代わりに所定間隔を隔てて対面する２枚の導電板（導電ライン）の弾性変形を利用してもよい。導電板弾性変形型ラインセンサの一例を図４を参照して説明する。図４において、ラインセンサ１は、導電板１５、１６、スペーサ１７、コンタクタ１８、１９、リブ２０を有している。導電板１５はバンパーカバー５に固定され、導電板１６は電気絶縁性のスペーサ１７を介して導電板１５に指示されている。もちろん、導電板１６はスペーサ１７を介してバンパーカバー５に直接支持されることもできる。導電板１６は所定間隙を隔てて導電板１５に対面しており、コンタクタ１８は導電板１５に、コンタクタ１９は導電板１６にそれぞれ固定されて互いに小間隔を隔てて対面している。導電板１６は良好な弾性を有する金属材料により形成されている。図４の（ａ）は通常状態を示し、図４の（ｂ）は衝突状態を示す。導電板１６に衝突荷重が掛かると、導電板１６が弾性変形して凹み、コンタクタ１８、１９が接触して、導電板１５、１６間が短絡される。
【００２７】
（検出回路部）
上記した検出回路部２の衝突位置検出原理を図５を参照して以下に説明する。ただし、この実施例では、上記導電板に相当する長尺の電極として模式的に図示した導電ライン１００、１０１を用いるものとし、導電ライン１０１は弾性を有して衝突により導電ライン１００に接触し、衝突がなくなった場合に自己の弾性により導電ライン１０Ｏから離れるものとする。
【００２８】
図５において、導電ライン１００は比抵抗Ｒ１をもつ抵抗ラインであり、導電ライン１０１は比抵抗Ｒ２をもつ抵抗ラインである。Ｒｃは導電ライン１００、１０１が接触した場合の接触抵抗値であるが、この実施例ではＲｃは０とみなす。上記比抵抗とは、左右方向単位距離あたりの電気抵抗値を意味する。
【００２９】
導電ライン１０１の一端には直流電源電圧Ｖが印加され、導電ライン１００の一端は抵抗値Ｒ３をもつ抵抗素子１０３を通じて接地され、導電ライン１００の他端は抵抗値Ｒ３をもつ抵抗素子１０４を通じて接地されている。検出回路部２の一部を構成する電圧検出手段１０５は抵抗素子１０３の電圧降下Ｖ１を検出し、検出回路部２の一部を構成する電圧検出手段１０６は抵抗素子１０４の電圧降下Ｖ２を検出する。
【００３０】
Ｐは実際の衝突位置であり、Ｘは導電ライン１００のうち直流電源電圧Ｖが印加される一端Ｅ１から衝突位置Ｐまでの真実の距離を示し、１−Ｘは導電ライン１００のうち直流電源電圧Ｖが印加されない他端Ｅ２から衝突位置Ｐまでの真実の距離を示す。したがって、導電ライン１００のＥ１−Ｐ間の抵抗値はＸ・Ｒ１となり、導電ライン１０１のＥ１−Ｐ間の抵抗値はＸ・Ｒ２となり、導電ライン１００のＥ２−Ｐ間の抵抗値は（１−Ｘ）・Ｒ１となる。距離Ｘは、以下に説明するように電圧降下Ｖ１又は電圧降下Ｖ２のどちらか又は両方を用いて算出することができる。
【００３１】
まず、電圧降下Ｖ１、Ｖ２の両方を用いての距離Ｘは下記数３を用いて算出することができる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
上記式を用いて算出した距離Ｘ、すなわち電圧降下Ｖ１、Ｖ２のみを用いて算出した距離Ｘを算出距離Ｘ１と称する。次に、電圧降下Ｖ１だけを用いての距離Ｘは下記数４を用いて算出することができる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
上記式を用いて算出した距離Ｘ、すなわち電圧降下Ｖ１のみを用いて算出した距離Ｘを算出距離Ｘ２と称する。次に、電圧降下Ｖ２だけを用いての距離Ｘは、下記数５を用いて算出することができる。
【００３６】
【数５】
【００３７】
上記式を用いて算出した距離Ｘ、すなわち電圧降下Ｖ２のみを用いて算出した距離Ｘを算出距離Ｘ３と称する。
【００３８】
衝突状態における歩行者の上記算出距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の時間的な推移を図６に示す。
【００３９】
Ｔ０は右足が衝突した時点、Ｔ１は左足が衝突した時点であり、右足は衝突したままである。Ｔ２は右足が跳ね上げられてラインセンサから離れた時点、Ｔ３は左足が跳ね上げられてラインセンサから離れた時点を示す。
【００４０】
電圧降下Ｖ１、Ｖ２を用いて算出した算出距離Ｘ１、電圧降下Ｖ１を用いて算出した算出距離Ｘ２、及び、電圧降下Ｖ２を用いて算出した算出距離Ｘ３は、時点Ｔ１と時点Ｔ２との間の期間、すなわち導電ライン１００、１０１が二点にて接触している場合において図６に示す変化を示す。これら距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３のうちの二つを用いれば、時点Ｔ２を時点Ｔ１と分別して検出することができる。この時点Ｔ２は、他の足が衝突したままであるにもかかわらず、先に衝突した足が先に跳ね上げられる時点である。したがって、一方の足が衝突したままであっても時点Ｔ２にて歩行者と衝突したと判定することができる。なお、時点Ｔ１における検出距離を歩行者判定に用いないのは、歩行者以外の衝突物においても、Ｘ１〜Ｘ３のこのような変化を生じる場合があるためである。
（好適な抵抗値の設定例１）
上述したように、数３は、Ｖ２、Ｖ１とＲ３／Ｒ１の値により距離Ｘを計算することができることを示し、Ｒ３／Ｒ１が位置判定上重要なパラメータになることを示している。同じく、数４、数５はそれぞれ、Ｖ１、Ｖ２、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３から距離Ｘを計算できることを示す。なお、この実施例ではＸは０から１までの値とし、Ｘ＝０は電圧印加端（右端または左端）に衝突したことを表し、Ｘ＝１が電圧非印加端に衝突したことを示すものとする。したがって、導電ライン１００、１０１の左右方向全長をＬ（ここでは１２００ｍｍとする）とすれば衝突位置の基準端からの実長はＸ・Ｌで表される。たとえば、Ｘ＝０．３である場合、Ｘは３６０ｍｍに相当し、電圧印加端Ｅ１からの距離Ｘが３６０ｍｍであることを示す。以下において、Ｒ３は電圧降下検出用の抵抗素子の抵抗値とする。式の簡素化のため、二つの導電ライン間の接触抵抗値は無視できると仮定する。
【００４１】
抵抗比Ｒ３／Ｒ１を０．１とした場合における距離ＸとＶ１とＶ２とＶ２／Ｖ１との関係を図７に示す。この関係は、Ｒ３／Ｒ１＝０．１を数６、数７の式に代入して求めることができる。ただし、数６、数７は、図５に示す接触抵抗Ｒｃを無視した式である数４、数５を接触抵抗Ｒｃを考慮して展開した式である。したがって、数６、数７の接触抵抗Ｒｃを０とおけば、数４、数５を接触抵抗Ｒｃを考慮せずに展開した式となる。
【００４２】
【数６】
【００４３】
【数７】
【００４４】
図７からわかるように、衝突位置がセンタから右側である場合は電圧Ｖ１の傾きが小さくなり、衝突位置がセンタから左側である場合は電圧Ｖ２の傾きが小さくなる。設定された分解能で等間隔で電圧を読み込むことを考えると、傾きの大きい部分で分解能が高く、傾きが小さい部分で分解能が悪くなる。従って、図７に示すＲ３／Ｒ１が０．１である場合には、分解能が悪くなっていることがわかる。
【００４５】
次に、上記と同様にして求めた抵抗比Ｒ３／Ｒ１が１である場合における距離ＸとＶ１とＶ２とＶ２／Ｖ１との関係を図８に示す。図８から、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２／Ｖ１は距離Ｘによる変化率が均等化されており、どの位置に衝突したとしても位置検知分解能が高くなることがわかる。
【００４６】
次に、人間の足との衝突について考える。
【００４７】
人間の足の太さは５０〜１５０ｍｍ程度であり、足は直立しているので、左右の足がバラバラに衝突するのは、両足の中心間の間隔が１００ｍｍ以上離れる場合と考えることができる。したがって、衝突時に両足が１００ｍｍ以上離れている場合には、図６の電圧推移に基づいて歩行者を判定する必要があり、このために離れている左右の足を区別して検知しようとすると、検出回路部２の位置検知精度を５０ｍｍ以下とすることが必要となる。
【００４８】
もちろん、検出回路部２の入力段をなすＡ／Ｄコンバータの分解能を大きくすれば、図７の場合も図８の場合も上記分解能を達成することができる。しかし、このように、検出回路部２の分解能を大きくすることは、検出回路部２の信号処理部（通常はマイコンによるソフトウエア処理）の演算負担を格段に増大し、その結果として検出回路部のコストアップだけでなく、歩行者判定に要する時間が長くなってしまう不具合が生じてしまう。
【００４９】
（抵抗値設定方式）
最適な抵抗値設定方式を以下に説明する。
【００５０】
分解能がもっとも悪くなるのは、Ｖ１、Ｖ２の傾きが最も小さいくなる導電ラインの左右端においてである。そこで、この時の分解能が目標とする５０ｍｍを満足する抵抗値の組み合わせの範囲を発見すればよい。つまり、ｘ＝０のときのＶ２と、そこから５０ｍｍ離れた位置に衝突したときのＶ２の値との差が、電圧の分解能以上あれば良い。
【００５１】
次に、ｘを０〜１の間の値、導電ラインの端におけるＶ２の値をＶ２（０）とすると、ｘは０であるので数７は数８となる。
【００５２】
【数８】
【００５３】
また、導電ラインのこの端Ｅ１から微小距離ｄｘ離れた位置におけるＶ２の値をＶ２（ｄｘ）とすると、数７は数９となる。
【００５４】
【数９】
【００５５】
ここで、ｎを検出回路部２の入力電圧読み取り分解能とすれば、数１０を満足すれば分解能が得られることがわかる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
したがって、数１０が成立する抵抗比の範囲を求めればよい。たとえば、ｄｘを、最小判別きょり５０ｍｍをセンサ設置範囲Ｌ＝１２００ｍｍで割った値１／２４とするものと仮定し、検出回路部２の入力電圧読み取り分解能を８ビットとすると、数６に示すＶ１が存在する範囲は図９に示す斜線部となる。すなわち、この斜線範囲内において衝突位置検知分解能５０ｍｍが達成できる。また、検出回路部２の電圧の読み込み分解能を９ビットとした場合に数６に示すＶ１が存在する範囲は図１０に示す斜線部となる。すなわち、この斜線範囲内において衝突位置検知分解能５０ｍｍが達成できる。なお、図９、図１０の斜線領域は、互いに１００ｍｍ離れた２衝突点を分別可能な抵抗比の範囲である。
【００５８】
（実施例２）
実施例１では接触抵抗Ｒｃが非常に小さいと仮定したが、導電ライン間の接触抵抗が大きい場合においても、分解能を確保することができる抵抗比の設定方式を以下に説明する。
【００５９】
この場合には、数８、数９においてＲｃを追加して、数１０が成立する抵抗比の範囲を求めればよい。この場合の抵抗比Ｒ２／Ｒ１の範囲を数２に示す。
【００６０】
検出回路部２の入力電圧読みとり分解能を８ビットとした場合における抵抗比の範囲を図１１に斜線にて示す。図１１において、Ｒｃ／Ｒ１が１以下であれば、実施例１で規定した範囲（図９）を概略含むことになることがわかる。したがって、実施例１で規定した範囲（図９）は、Ｒｃ／Ｒ１が１以下において有効であり、通常は実施例１の範囲（図９）に設定すればよいことがわかる。しかし、接触抵抗があらかじめわかっている場合にはＲ１，Ｒ２，Ｒ３の設定可能範囲が変化するので、数２を満たす範囲に設定することが好適である。
（実施例３）
本発明の車両用衝突部位検出装置の他の実施例を以下に説明する。ただし、この実施例では、導電ライン１００が電源接続側、導電ライン１０１が電圧検出側とする。
【００６１】
図１２において、点Ｐは衝突点は導電ライン１００、１０１であり、接触抵抗０で接触している。導電ライン１００の右端は接地され、導電ライン１０１の両端には定電流回路部２００が接続されている。定電流回路部２００は、高い抵抗値を持つベース電流制限抵抗２０１を通じて定電圧Ｖｃが印加され、エミッタに定電圧Ｖｘ（ここでは５Ｖ）が印加されたＰＮＰトランジスタ２０２からなる。なお、トランジスタ２０２のエミッタに所定抵抗のエミッタ抵抗を追加してもよい。この実施例では、導電ライン１００を接地することができるので、雨天時などにおいても導電ライン１００の車体への漏電を無視することができる。
【００６２】
定電圧はたとえば、抵抗素子と定電圧ダイオードとの直列回路に直流電圧を印加し、抵抗素子と定電圧ダイオードの接続点の電圧をボルテージホロワオペアンプ回路などで電流増幅すればよい。もちろん、上記した定電流回路の他にオペアンプなどを用いた更に精密な種々の定電流回路を採用してもよい。
【００６３】
２０３、２０４はＡ／Ｄコンバータ、２０５はマイコン構成の検出回路部である。導電ライン１０１の両端電圧Ｖ１、Ｖ２はＡ／Ｄコンバータ２０３、２０４にてデジタル信号に変換された後、検出回路部２０５に読み込まれる。この実施例において、衝突位置を算出する方法を以下に説明する。
【００６４】
（非衝突状態）
非衝突状態においては、トランジスタ２０２は飽和状態となって、そのコレクタ電圧Ｖ１、Ｖ２はほぼエミッタ電圧Ｖｘ（たとえば５Ｖ）に等しくなる。そこで、ｒ・ｉｃを２Ｖに設定する場合、Ｖ１、Ｖ２が３Ｖより大きいかどうかを判定し、大きい場合には非衝突状態と判定することができる。
【００６５】
（衝突状態１）
まず、歩行者の片足だけが導電ライン１００の一点に衝突している場合を説明する。導電ライン１０１の全抵抗はｒ＝ｒ１＋ｒ２とされている。ｒ１は衝突位置Ｐから端Ｅ１までの導電ライン１０１の抵抗値、ｒ２は衝突位置Ｐから端Ｅ２までの導電ラインの抵抗値、ｒｏは導電ライン１００の端Ｅ１から衝突点までの抵抗値、Δｒは接触抵抗とする。なお、導電ライン１００を銅帯などにより作成してその抵抗値を無視してもよい。定電流回路部２００を流れる電流をｉｃとすれば、次の式が成り立つ。
【００６６】
ｒ＝ｒ１＋ｒ２
Ｖ１＝（２（ｒｏ＋Δｒ）＋ｒ１）ｉｃ
よって、２（ｒｏ＋Δｒ）＝ーｒ１＋Ｖ１／ｉｃ
Ｖ２＝（２（ｒｏ＋Δｒ）＋ｒ２）ｉｃ＝（ーｒ１＋Ｖ１／ｉｃ＋ｒ２）ｉｃ
よって、Ｖ２／ｉｃ＝ｒ２ーｒ１＋Ｖ１／ｉｃ
よって、Ｖ１／ｉｃ＝Ｖ２／ｉｃ＋ｒ１ーｒ２
よって、（Ｖ１ーＶ２）／ｉｃ＝ｒ１ーｒ２＝ｒ１ー（ｒーｒ１）＝２ｒ１ーｒ
よって、ｒ１＝（ｒ＋（Ｖ１ーＶ２）／ｉｃ）／２
ｒ２＝（ｒ＋（Ｖ２ーＶ１）／ｉｃ）／２＝ｒ−ｒ１
ｒ１は導電ライン１０１の右端Ｅ１から衝突点Ｐまでの距離に比例するから、これにより衝突位置Ｐを決定することができる。同じく、ｒ２は導電ライン１０２の左端Ｅ２から衝突位置Ｐまでの距離に比例するから、これにより衝突位置Ｐを決定することができる。重要なことは、このようにして求めたｒ１、ｒ２は、接触抵抗Δｒ、導電ライン１００の抵抗ｒｏを含まないので、接触抵抗Δｒ、導電ライン１００の抵抗ｒｏの変動にも関わらず電圧Ｖ１、Ｖ２から正確に衝突位置Ｐを計算できることである。
【００６７】
（衝突状態２）
この後、歩行者のもう一方の足と衝突すると、二カ所において衝突が生じることになるので、上記したｒ２＝（ｒ＋（Ｖ２ーＶ１）／ｉｃ）／２＝ｒーｒ１は成立しない。これにより、２カ所において、又は、広い面積において衝突が生じている最中であることを判定することができる。
【００６８】
（衝突状態３）
次に、歩行者の両足のうち、先に衝突した足が跳ねとばされて導電ライン１００から離れると、衝突状態１と同様の状態となる。ただし、衝突位置Ｐの位置は衝突状態１の位置とは異なる。
【００６９】
したがって、実施例１と同様に上記衝突状態１から衝突状態２を経由して衝突状態３に遷移した場合には、歩行者と判定することができる。
【００７０】
（衝突状態４）
また、歩行者の両足に同時に衝突し、両足が同時に跳ねとばされる場合も考えられる。この場合について考える。ただし、簡素化のためにｒｏ＋Δｒは０であるとする。
【００７１】
ｒ＝ｒ１＋ｒ２
Ｖ１＝ｒ１・ｉｃ
よって、ｒ１＝Ｖ１／ｉｃ
Ｖ２＝ｒ２・ｉｃ
よって、ｒ２＝Ｖ２／ｉｃ
両足が衝突する場合には、上記式より求めたｒ２とｒ１との合計はあらかじめ知られている導電ライン１０１の全抵抗ｒより小さくなり、ｒー（ｒ１＋ｒ２）は２衝突点の幅に等しくなる。この幅が人間の通常の両足幅の範囲であれば、歩行者と判定し、それ以上であればただちに歩行者以外と判定することができる。
【００７２】
（衝突状態５）
また、歩行者の片足又は両足に同時に衝突し、片足又は両足が同時に跳ねとばされる場合も考えられる。この場合については、衝突を判定し、所定時間（車速に連動するしきい値時間）が経過する以前に、これら片足又は揃った両足が跳ねとばされて衝突状態が解消すれば歩行者と判定することができる。
【００７３】
（変形態様）
上記実施例では、電源電圧を常時印加したが、定期的にパルス電圧を印加することにより、電力消費を節約してもよい。
【００７４】
また、交流電圧を印加してもよい。この場合には、衝突部位Ｐにおける導電ライン１００、１０１間の接触が悪く、接触抵抗が大きくなる場合でも、衝突時には、この部位における導電板１５、１６間の静電容量がきわめて大きくなるために交流的に略接触状態となり、上記と同様の検出が可能となる。
【００７５】
また、交流電圧を用いる場合は、実施例２における低抵抗の電源ライン１６を省略してそれを歩行者又は障害物を介した大地にて代用することができる。すなわち、Ｐ点にて歩行者が接触する場合、このＰ点にて歩行者の大きな静電容量により実質的に接地されたと考えることができ、図１２と同様に、電圧Ｖ１、Ｖ２から歩行者の検出を行うことができる。
【００７６】
更に、上述した方法により衝突を検出するまでは、ベース電流制限抵抗２０１の抵抗値を大きくしておいて電力消費を節約し、衝突を検出したら、ベース電流制限抵抗２０１の抵抗値が小さくなるように抵抗切り替え回路により切り替えて、定電流ｉｃを増大して、検出精度を改善するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を用いた車両用歩行者衝突保護装置を示すブロック図である。
【図２】 図１のラインセンサを装備する自動車を示す模式斜視図である。
【図３】 図１のラインセンサの一配置例を示す模式縦断面図である。
【図４】 図１のラインセンサの他構成例を示す模式縦断面であり、（ａ）は図１のラインセンサの一例における通常状態を示す模式縦断面図であり、（ｂ）はこのラインセンサの一例における衝突状態を示す模式縦断面図である。
【図５】 実施例１の車両用衝突位置検出装置を示す回路図である。
【図６】 図９の装置の出力変化を示す図である。
【図７】 図５の回路における衝突位置とラインセンサの出力電圧との関係を示す特性図（Ｒ３／Ｒ１＝０．１）である。
【図８】 図５の回路における衝突位置とラインセンサの出力電圧との関係を示す特性図（Ｒ３／Ｒ１＝１）である。
【図９】 実施例１における必要分解能を得るための抵抗比の範囲を示す図である。
【図１０】 実施例１における必要分解能を得るための抵抗比の範囲を示す図である。
【図１１】 実施例２における必要分解能を得るための抵抗比の範囲を示す図である。
【図１２】 実施例３の車両用衝突位置検出装置を示す回路図である。
【図１３】 図１２の回路における衝突位置とラインセンサの出力電圧との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１ ラインセンサ（衝突検出検出回路部）
２ 検出回路部（衝突検出検出回路部）
１００ 導電ライン
１０１ 導電ライン
１０３ 抵抗素子
１０４ 抵抗素子
２００ 定電流回路部
２０３ Ａ／Ｄコンバータ（衝突位置検出回路部）
２０５ 検出回路部（衝突位置検出回路部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle collision position detection apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a vehicle collision detection device that detects a pedestrian collision is provided on the front bumper of the vehicle, and when this detection device detects that a traveling vehicle has collided with a pedestrian, an airbag provided on the upper surface of the vehicle front portion. For example, a vehicle pedestrian collision protection device has been proposed that alleviates the impact of a pedestrian falling down on the upper surface of the vehicle front portion, particularly the impact applied to the head of the vehicle by lifting the hood or lifting the hood.
[0003]
As a specific example of the above-described vehicle collision detection device, the following patent document1 isAre known. In Patent Document 1, electrodes are provided on both sides of a conductive rubber kneaded with metal fine particles, which are formed in a long shape so that a pedestrian can reliably detect any position on the front bumper..
[0004]
However, in the above-described vehicle collision detection device, it is difficult to distinguish a collision target other than a pedestrian from a pedestrian, even if it is effective for collision detection. In order to prevent the activation of pedestrian protection airbags and hood lift-ups when they are useless, these pedestrian protection devices are only activated when it is confirmed that the collision target is a pedestrian. It is preferable to make it.
[0005]
In order to determine whether the collision target is a pedestrian,2Proposed a method that uses collision load (or deformation), its duration and vehicle speeddo itYes.
[0006]
To explain further, Patent Literature2Is a phenomenon in which a pedestrian's legs are flipped up after a collision when a pedestrian collides. Specifically, the magnitude or deformation of the load detected by the sensor when the legs move away from the bumper after the collision. For example, a pedestrian is determined by using a waveform that attenuates from a peak point after a predetermined time has elapsed from the point of collision as compared to a collision with a vehicle.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-216826
[Patent Document 2]
JP 11-310095 A
[Patent Document 3]
JP-A-11-028994
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the patent text mentioned aboveTributeWhen pedestrian discrimination is performed using a pedestrian discrimination technique, the time during which the collision load or deformation amount exceeds a threshold (hereinafter also referred to as collision detection duration) varies depending on the state of the pedestrian's legs. I understood it.
[0009]
First, the vehicle speed is about 40 km / h until the time when only one foot hits the bumper, or when both feet of the pedestrian are aligned in the vehicle traveling direction. Is about 10 to 20 ms. In the latter case, the first leg raised by the bumper urges the other leg adjacent to it, so the collision detection duration does not differ significantly from that when only one foot hits the bumper. .
[0010]
However, in most cases in a collision with a pedestrian, the legs of the pedestrian are not aligned with the bumper, and the distance between one leg and the bumper and the distance between the other leg and the bumper. The distance has a difference that affects the collision detection duration. As a result, in this case, both feet are bounced up and the collision load and deformation amount are below the threshold (that is, the collision detection). The duration is expired) is considerably longer than the case where one foot or both feet aligned in the vehicle traveling direction are flipped up. In other words, since the time required to determine the pedestrian becomes longer, the time allowed for the device operation becomes shorter and the device operation becomes difficult.
[0011]
In Patent Documents 1 and 2, the occurrence of a collision can be reliably detected, but the detection of the collision position is difficult.
[0012]
In response to this problem, the present inventors have developed a technique for detecting a collision position in the left-right direction at the time of a vehicle collision, and separating a pedestrian from other collision objects based on the detected collision position.
[0013]
However, in this case, the detection accuracy of the vehicle collision position decreases at the left and right ends of the vehicle, and as a result, the pedestrian determination based on the collision position becomes inaccurate or the time required for the collision determination increases. There was a problem.
[0014]
The above-described vehicle collision position detection device developed by the present inventors can be applied not only to the confirmation of a pedestrian but also to all devices using the collision position in the left-right direction.
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a vehicle collision position detection device capable of improving collision position detection accuracy.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle collision position detecting device including a first conductive line and a second conductive line that are fixed to a front surface or a rear surface of a vehicle and extend in the left-right direction and are disposed at a predetermined interval in the front-rear direction. And at least one of the two conductive lines applies a voltage to a predetermined position of the first conductive line, and a line sensor that is deformed so as to be elastically recoverable at the collision position due to the collision of an object and is electrically connected to the other. A power source, a pair of voltage drop detecting resistance elements individually connected between both ends of the second conductive line and a predetermined constant potential source, and the calculation based on the voltage drops of the two resistance elements A collision position detection device for a vehicle comprising a collision position detection circuit unit that classifies a collision position by an n-bit digital signal,
R1 is an electric resistance value per unit distance in the left-right direction of the first conductive line, R2 is an electric resistance value per unit distance in the left-right direction of the second conductive line, R3 is an electric resistance value of the both resistance elements, and S is R3 / R1, dx are constants (required resolution / sensor installation width), and T is the maximum allowable resistance ratio, the resistance ratio (R2 / R1) of the conductive line is set to be equal to or less than T shown in Formula 1. Yes.
[0017]
That is, in this invention, when a pedestrian collides with a line sensor composed of a pair of conductive lines arranged in the longitudinal direction of the bumper, the conductive lines are elastically deformed at the collision position and come into contact with each other. The collision position is detected based on the change in the electrical resistance. More specifically, for example, a constant voltage is applied to one end of the first conductive line, both ends of the second conductive line are grounded through a resistance element, and a collision position is detected based on a change in voltage drop of the resistance element at the time of collision. . In order to use this vehicle collision position detection device for pedestrian collision determination, for example, in a collision with a pedestrian, if the pedestrian's one leg jumps up after the collision and the other leg still collides, Since the position changes, this may be detected. Since the details of the pedestrian determination based on the change information of the collision position are not the gist of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
[0018]
However, in the above-described line sensor developed by the present inventors, the collision position is detected based on the change in the voltage drop of the resistance element. The voltage drop V1 of the resistive element is essentially the electrical resistance R1 from the collision position to the end of the conductive line, RC the resistance of the resistance element connected to this end, V the power supply voltage, the unit distance of the collision position If the change is ΔX and the change in the voltage drop V1 when the unit distance is changed is ΔV1, then V1 = (RC / (RC + R1)) V. Therefore, the change amount ΔV1 / of the voltage drop per unit distance change at the collision position. Although ΔX is large at the center in the left-right direction of the conductive line, it becomes small at both the left and right ends, and the detection accuracy is lowered.
[0019]
In order to solve this problem, the present invention requires the amount of change ΔV1 / ΔX of the voltage drop per unit distance change of the collision position by making the resistance ratio (R2 / R1) of the conductive line smaller than the above formula 1. It has been found that it is possible to ensure more than the size required to achieve a high resolution and to ensure the required level of detection accuracy at both ends of the conductive line in the left-right direction.
[0020]
In a preferred embodiment, when Rc is the contact resistance of the two conductive lines at the time of the collision and C is Rc / R1, the resistance ratio (R2 / R1) of the conductive lines is set to T ′ or less expressed by Equation 2. . Thereby, even when the contact resistance of both electric resistances is large, the required level of detection accuracy can be ensured.
[0021]
A vehicle pedestrian collision detection device according to a second aspect of the present invention is a first conductive line and a second conductive line that are fixed to the front or rear surface of the vehicle, extend in the left-right direction, and are arranged at predetermined intervals in the front-rear direction. And at least one of the two conductive lines is deformed so as to be elastically recoverable at the collision position due to the collision of an object and electrically connected to the other, and a voltage is applied to a predetermined position of the first conductive line. The collision position is determined on the basis of a voltage drop in the constant current circuit unit, a constant current circuit unit individually connected between the power source to be connected, an end of the second conductive line and a predetermined constant potential source And a collision position detection circuit unit. According to the present invention, since the change amount ΔV1 / ΔX of the voltage drop per unit distance change of the collision position in each part of the conductive line in the left-right direction can be made constant, excellent detection accuracy can be realized.
[0022]
In a preferred aspect, the collision position detection circuit unit is based on a voltage drop difference between a pair of constant current circuit units individually provided between both ends of the second conductive line and the constant potential source. Detect the collision position. In this way, it is possible to cancel the decrease in detection accuracy due to fluctuations in the contact resistance of the pair of conductive lines, and it is possible to realize excellent collision position detection accuracy.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a pedestrian collision protection device using the vehicle collision position detection device of the present invention will be specifically described.
[0024]
(Embodiment 1)
A schematic view of a pedestrian collision protection device of this embodiment is shown in FIG. 1, a schematic perspective view of a vehicle using this device is shown in FIG. 2, and FIG. 3 is a schematic cross section of a line sensor used in a vehicle collision position detection device. The figure is shown. The vehicle collision position detection device includes a line sensor 1, a detection circuit unit 2, and a power source 4, and the line sensor 1, which will be described later, receives DC power from the power source 4 and outputs a voltage related to the collision position to the detection circuit unit 2. To do. The detection circuit unit 2 converts the input voltage into a digital signal by an A / D converter, processes the digital signal by a microcomputer to determine information such as a collision position, and based on this information, When the collision is determined, the airbag 3 for protecting the pedestrian is activated.
[0025]
(Line sensor)
The line sensor 1 is composed of a tape-like pressure-sensitive variable resistor (also referred to as a pressure-sensitive film) that is attached to a bumper cover 5 as a front bumper of a vehicle and extends in the left-right direction. As is well known, this pressure-sensitive film is configured by pasting conductive films having a predetermined non-resistance on both surfaces of an elastic film such as conductive rubber in which carbon or the like is dispersed. As shown in FIG. 3, the line sensor 1 may be fixed to the front surface of the bumper cover 5, or may be fixed to the rear surface of the bumper cover 5. In FIG. 5, reference numeral 6 denotes a bumper force, and reference numeral 7 denotes a urethane foam cushioning member attached to the front surface of the bumper force 6. One of each pair of conductive films of the pressure-sensitive film is grounded, and the other is applied with a high power supply potential through a resistance element.
[0026]
As the above-described line sensor 1, elastic deformation of two conductive plates (conductive lines) facing each other with a predetermined interval may be used instead of the above-described pressure-sensitive film. An example of the conductive plate elastic deformation type line sensor will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the line sensor 1 includes conductive plates 15 and 16, spacers 17, contactors 18 and 19, and ribs 20. The conductive plate 15 is fixed to the bumper cover 5, and the conductive plate 16 is instructed to the conductive plate 15 via an electrically insulating spacer 17. Of course, the conductive plate 16 can also be directly supported by the bumper cover 5 via the spacer 17. The conductive plate 16 faces the conductive plate 15 with a predetermined gap, the contactor 18 is fixed to the conductive plate 15, and the contactor 19 is fixed to the conductive plate 16 and faces each other with a small gap. The conductive plate 16 is made of a metal material having good elasticity. 4A shows a normal state, and FIG. 4B shows a collision state. When a collision load is applied to the conductive plate 16, the conductive plate 16 is elastically deformed and dents, the contactors 18 and 19 come into contact with each other, and the conductive plates 15 and 16 are short-circuited.
[0027]
(Detection circuit)
The principle of collision position detection of the detection circuit unit 2 will be described below with reference to FIG. However, in this embodiment, the conductive lines 100 and 101 schematically illustrated as long electrodes corresponding to the conductive plate are used, and the conductive line 101 has elasticity and contacts the conductive line 100 by collision. When the collision disappears, the conductive line 10O is separated by its own elasticity.
[0028]
In FIG. 5, the conductive line 100 is a resistance line having a specific resistance R1, and the conductive line 101 is a resistance line having a specific resistance R2. Rc is a contact resistance value when the conductive lines 100 and 101 are in contact with each other, but Rc is regarded as 0 in this embodiment. The specific resistance means an electric resistance value per unit distance in the left-right direction.
[0029]
A DC power supply voltage V is applied to one end of the conductive line 101, one end of the conductive line 100 is grounded through a resistance element 103 having a resistance value R3, and the other end of the conductive line 100 is grounded through a resistance element 104 having a resistance value R3. Has been. The voltage detection means 105 constituting a part of the detection circuit unit 2 detects the voltage drop V1 of the resistance element 103, and the voltage detection means 106 constituting a part of the detection circuit part 2 detects the voltage drop V2 of the resistance element 104. To do.
[0030]
P is an actual collision position, X is a true distance from one end E1 to which the DC power supply voltage V is applied in the conductive line 100 to the collision position P, and 1-X is a DC power supply voltage in the conductive line 100. The true distance from the other end E2 where V is not applied to the collision position P is shown. Therefore, the resistance value between E1 and P of the conductive line 100 is X · R1, the resistance value between E1 and P of the conductive line 101 is X · R2, and the resistance value between E2 and P of the conductive line 100 is (1 -X) · R1. The distance X can be calculated using either or both of the voltage drop V1 and the voltage drop V2, as described below.
[0031]
First, the distance X using both the voltage drops V1 and V2 can be calculated using the following equation (3).
[0032]
[Equation 3]
[0033]
The distance X calculated using the above formula, that is, the distance X calculated using only the voltage drops V1 and V2 is referred to as a calculated distance X1. Next, the distance X using only the voltage drop V1 can be calculated using the following equation (4).
[0034]
[Expression 4]
[0035]
The distance X calculated using the above formula, that is, the distance X calculated using only the voltage drop V1 is referred to as a calculated distance X2. Next, the distance X using only the voltage drop V2 can be calculated using the following equation (5).
[0036]
[Equation 5]
[0037]
The distance X calculated using the above formula, that is, the distance X calculated using only the voltage drop V2 is referred to as a calculated distance X3.
[0038]
OppositionFIG. 6 shows temporal transitions of the calculated distances X1, X2, and X3 of the pedestrian in the collision state.
[0039]
T0 is the time when the right foot collides, T1 is the time when the left foot collides, and the right foot remains collided. T2 indicates a point in time when the right foot is flipped up and separated from the line sensor, and T3 indicates a point in time when the left foot is flipped up and separated from the line sensor.
[0040]
ElectricA calculated distance X1 calculated using the pressure drops V1 and V2, a calculated distance X2 calculated using the voltage drop V1,as well as,The calculated distance X3 calculated using the voltage drop V2 is a period between the time point T1 and the time point T2, that is, when the conductive lines 100 and 101 are in contact at two points.As shown in FIG.Showing change. If two of these distances X1, X2, and X3 are used, the time point T2 can be detected separately from the time point T1. This time point T2 is a time point when the foot that collided first jumps up first even though the other feet still collide. Therefore, it can be determined that the vehicle has collided with the pedestrian at time T2 even if one of the legs still collides. The reason why the detection distance at the time point T1 is not used for the pedestrian determination is that such a change in X1 to X3 may occur even in a collision object other than the pedestrian.
(Preferred resistance value setting example 1)
As mentioned above, the number 3 is, V2, depending on the value of V1 and R3 / R1Distance XThis indicates that R3 / R1 is an important parameter for position determination. Similarly, Equations 4 and 5 are derived from V1, V2, R1, R2, and R3, respectively.Distance XIt can be calculated. In this example,XIs a value between 0 and 1,X= 0 represents a collision with the voltage application end (right end or left end),X= 1 indicates that it has collided with the voltage non-application end. Therefore, if the total length of the conductive lines 100 and 101 in the left-right direction is L (here, 1200 mm), the actual length from the reference end of the collision position isXL. For example,X= 0.3,XCorresponds to 360 mm, and indicates that the distance X from the voltage application terminal E1 is 360 mm. In the following, R3 is the resistance of the resistance element for detecting the voltage dropValue andTo do. For simplicity of the equation, it is assumed that the contact resistance value between the two conductive lines is negligible.
[0041]
FIG. 7 shows the relationship among the distances X, V1, V2, and V2 / V1 when the resistance ratio R3 / R1 is 0.1. This relationship is R3 / R1 = 0.1The number6, Equation 7Assigned toCan be sought.However, Expressions 6 and 7 are expressions in which Expressions 4 and 5 which are expressions ignoring the contact resistance Rc shown in FIG. 5 are developed in consideration of the contact resistance Rc. Therefore, if the contact resistance Rc of Equations 6 and 7 is set to 0, Equations 4 and 5 are expanded without considering the contact resistance Rc.
[0042]
[Formula 6]
[0043]
[Expression 7]
[0044]
As can be seen from FIG. 7, the slope of the voltage V1 is small when the collision position is on the right side from the center, and the slope of the voltage V2 is small when the collision position is on the left side from the center. Considering that the voltage is read at equal intervals with the set resolution, the resolution is high at a portion with a large inclination and the resolution is deteriorated at a portion with a small inclination. Therefore, it can be seen that when R3 / R1 shown in FIG. 7 is 0.1, the resolution is deteriorated.
[0045]
Next, FIG. 8 shows the relationship among the distances X, V1, V2, and V2 / V1 when the resistance ratio R3 / R1 obtained as described above is 1. From FIG. 8, it can be seen that V1, V2, and V2 / V1 have the same rate of change according to the distance X, and the position detection resolution becomes high regardless of the position of collision.
[0046]
Next, consider the collision with the human foot.
[0047]
Since the thickness of a human foot is about 50 to 150 mm and the feet are upright, it can be considered that the left and right feet collide apart when the distance between the centers of both feet is 100 mm or more. Therefore, when both feet are separated by 100 mm or more at the time of a collision, it is necessary to determine a pedestrian based on the voltage transition of FIG. 6. The position detection accuracy of the circuit unit 2 needs to be 50 mm or less.
[0048]
Of course, if the resolution of the A / D converter forming the input stage of the detection circuit unit 2 is increased, the above resolution can be achieved in both the case of FIG. 7 and the case of FIG. However, increasing the resolution of the detection circuit unit 2 in this way significantly increases the calculation load of the signal processing unit (usually software processing by a microcomputer) of the detection circuit unit 2, and as a result, the detection circuit unit As a result, not only the cost increase but also the time required for pedestrian determination becomes longer.
[0049]
(Resistance value setting method)
The optimum resistance value setting method will be described below.
[0050]
The resolution becomes the worst at the left and right ends of the conductive lines where the slopes of V1 and V2 become the smallest. Therefore, it is only necessary to find a range of combinations of resistance values that satisfy the target resolution of 50 mm. That is, it is sufficient that the difference between V2 when x = 0 and the value of V2 when colliding with a position 50 mm away from it is equal to or higher than the voltage resolution.
[0051]
Next, assuming that x is a value between 0 and 1 and the value of V2 at the end of the conductive line is V2 (0), since x is 0, Expression 7 becomes Expression 8.
[0052]
[Equation 8]
[0053]
Further, if the value of V2 at a position away from the end E1 of the conductive line by a minute distance dx is V2 (dx), Equation 7 becomes Equation 9.
[0054]
[Equation 9]
[0055]
Here, if n is the input voltage reading resolution of the detection circuit unit 2, it can be seen that the resolution can be obtained if Equation 10 is satisfied.
[0056]
[Expression 10]
[0057]
Therefore, the range of the resistance ratio that satisfies Equation 10 may be obtained. For example, assuming that dx is a value 1/24 obtained by dividing the minimum discrimination interval 50 mm by the sensor installation range L = 1200 mm, and the input voltage reading resolution of the detection circuit unit 2 is 8 bits, The range where V1 shown is the hatched portion shown in FIG. That is, a collision position detection resolution of 50 mm can be achieved within this shaded area. Further, when the voltage reading resolution of the detection circuit unit 2 is 9 bits, the range where V1 shown in Equation 6 exists is the shaded portion shown in FIG. That is, a collision position detection resolution of 50 mm can be achieved within this shaded area. The hatched area in FIGS. 9 and 10 is a resistance ratio range in which two collision points 100 mm apart from each other can be distinguished.
[0058]
(Example 2)
In the first embodiment, it is assumed that the contact resistance Rc is very small. However, a method for setting the resistance ratio that can ensure the resolution even when the contact resistance between the conductive lines is large will be described below.
[0059]
In this case, Rc may be added in Equations 8 and 9 to obtain a resistance ratio range in which Equation 10 is established. The range of the resistance ratio R2 / R1 in this case is shown in Equation 2.
[0060]
The range of the resistance ratio when the input voltage reading resolution of the detection circuit unit 2 is 8 bits is shown by hatching in FIG. In FIG. 11, when Rc / R1 is 1 or less, it is understood that the range defined in Example 1 (FIG. 9) is roughly included. Therefore, it can be seen that the range defined in Example 1 (FIG. 9) is effective when Rc / R1 is 1 or less, and is usually set within the range of Example 1 (FIG. 9). However, when the contact resistance is known in advance, the settable range of R1, R2, and R3 changes. Therefore, it is preferable to set the range to satisfy Formula 2.
(Example 3)
Another embodiment of the vehicle collision site detection apparatus of the present invention will be described below. However, in this embodiment, the conductive line 100 is the power supply connection side, and the conductive line 101 is the voltage detection side.
[0061]
In FIG. 12, the point P is the conductive line 100 or 101 at the collision point, and is in contact with a contact resistance of zero. The right end of the conductive line 100 is grounded, and the constant current circuit unit 200 is connected to both ends of the conductive line 101. The constant current circuit unit 200 includes a PNP transistor 202 to which a constant voltage Vc is applied through a base current limiting resistor 201 having a high resistance value, and a constant voltage Vx (here, 5 V) is applied to an emitter. Note that an emitter resistor having a predetermined resistance may be added to the emitter of the transistor 202. In this embodiment, since the conductive line 100 can be grounded, the leakage of the conductive line 100 to the vehicle body can be ignored even in rainy weather..
[0062]
For example, the constant voltage may be obtained by applying a DC voltage to a series circuit of a resistance element and a constant voltage diode and amplifying the voltage at the connection point between the resistance element and the constant voltage diode by a voltage follower operational amplifier circuit or the like. Of course, in addition to the above-described constant current circuit, various more precise constant current circuits using operational amplifiers may be employed.
[0063]
Reference numerals 203 and 204 denote A / D converters, and 205 denotes a detection circuit unit having a microcomputer configuration. Both-end voltages V1 and V2 of the conductive line 101 are converted into digital signals by the A / D converters 203 and 204, and then read into the detection circuit unit 205. In this embodiment, a method for calculating the collision position will be described below.
[0064]
(Non-collision state)
In the non-collision state, the transistor 202 is saturated, and the collector voltages V1 and V2 thereof are substantially equal to the emitter voltage Vx (for example, 5V). Therefore, when r · ic is set to 2V, it is determined whether or not V1 and V2 are larger than 3V.
[0065]
(Collision state 1)
First, a case where only one foot of a pedestrian collides with one point of the conductive line 100 will be described. The total resistance of the conductive line 101 is r = r1 + r2. r1 is a resistance value of the conductive line 101 from the collision position P to the end E1, r2 is a resistance value of the conductive line from the collision position P to the end E2, ro is a resistance value from the end E1 of the conductive line 100 to the collision point, Δr Is the contact resistance. The conductive line 100 may be made of a copper strip or the like and its resistance value may be ignored. If the current flowing through the constant current circuit unit 200 is ic, the following equation is established.
[0066]
r = r1 + r2
V1 = (2 (ro + Δr) + r1) ic
Therefore, 2 (ro + Δr) = − r1 + V1 / ic
V2 = (2 (ro + Δr) + r2) ic = (− r1 + V1 / ic + r2) ic
Therefore, V2 / ic = r2−r1 + V1 / ic
Therefore, V1 / ic = V2 / ic + r1-r2
Therefore, (V1−V2) / ic = r1−r2 = r1− (rr1) = 2r1-r
Therefore, r1 = (r + (V1−V2) / ic) / 2
r2 = (r + (V2-V1) / ic) / 2 = r-r1
Since r1 is proportional to the distance from the right end E1 of the conductive line 101 to the collision point P, the collision position P can be determined by this. Similarly, since r2 is proportional to the distance from the left end E2 of the conductive line 102 to the collision position P, the collision position P can be determined by this. Importantly, since r1 and r2 obtained in this way do not include the contact resistance Δr and the resistance ro of the conductive line 100, the voltage V1, regardless of the variation of the contact resistance Δr and the resistance ro of the conductive line 100, The collision position P can be accurately calculated from V2.
[0067]
(Collision state 2)
After this, if it collides with the other leg of the pedestrian, a collision will occur at two locations, so that r2 = (r + (V2−V1) / ic) / 2 = r−r1 is not established. Thereby, it can be determined that the collision is occurring in two places or in a wide area.
[0068]
(Collision state 3)
Next, when the foot that collided first out of both feet of the pedestrian jumps off and leaves the conductive line 100, the state is the same as in the collision state 1. However, the position of the collision position P is different from the position of the collision state 1.
[0069]
Therefore, in the same manner as in the first embodiment, when the collision state 1 transits to the collision state 3 via the collision state 2, it can be determined as a pedestrian.
[0070]
(Collision state 4)
It is also conceivable that the pedestrian's feet collide at the same time and both feet are jumped at the same time. Think about this case. However, it is assumed that ro + Δr is 0 for simplification.
[0071]
r = r1 + r2
V1 = r1 · ic
Therefore, r1 = V1 / ic
V2 = r2 · ic
Therefore, r2 = V2 / ic
When both feet collide, the sum of r2 and r1 obtained from the above equation is smaller than the total resistance r of the conductive line 101 known in advance, and r− (r1 + r2) is equal to the width of the two collision points. . If this width is within the range of the normal width of both feet of a human, it is determined that the person is a pedestrian, and if it is more than that, it can be immediately determined that the person is not a pedestrian.
[0072]
(Collision state 5)
Moreover, the case where the pedestrian collides with one or both feet at the same time and the one or both feet jump at the same time is also conceivable. In this case, a collision is determined, and if the collision state is resolved by the jump of one or both feet before the predetermined time (threshold time linked to the vehicle speed) elapses, it is determined as a pedestrian. can do.
[0073]
(Modification)
In the above embodiment, the power supply voltage is always applied, but power consumption may be saved by applying a pulse voltage periodically.
[0074]
An alternating voltage may be applied. In this case, even when the contact between the conductive lines 100 and 101 at the collision site P is poor and the contact resistance increases, the capacitance between the conductive plates 15 and 16 at this site becomes extremely large at the time of collision. It becomes a substantially contact state in alternating current, and detection similar to the above is possible.
[0075]
Moreover, when using an alternating voltage, the low resistance power supply line 16 in Example 2 can be omitted, and it can be substituted by the ground via a pedestrian or an obstacle. That is, when a pedestrian contacts at point P, it can be considered that the pedestrian is substantially grounded due to the large capacitance of the pedestrian at this point P. Can be detected.
[0076]
Further, until the collision is detected by the above-described method, the resistance value of the base current limiting resistor 201 is increased to save power consumption, and when the collision is detected, the resistance value of the base current limiting resistor 201 is decreased. Further, the detection accuracy may be improved by increasing the constant current ic by switching with a resistance switching circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a pedestrian collision protection device for a vehicle using the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an automobile equipped with the line sensor of FIG.
3 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of an arrangement of the line sensor in FIG. 1. FIG.
4 is a schematic longitudinal sectional view showing another configuration example of the line sensor in FIG. 1, (a) is a schematic longitudinal sectional view showing a normal state in an example of the line sensor in FIG. 1, and (b) is this line sensor. It is a model longitudinal cross-sectional view which shows the collision state in an example of a sensor.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the vehicle collision position detection apparatus according to the first embodiment.
6 is a diagram showing a change in output of the apparatus of FIG. 9;
7 is a characteristic diagram (R3 / R1 = 0.1) showing the relationship between the collision position and the output voltage of the line sensor in the circuit of FIG.
8 is a characteristic diagram (R3 / R1 = 1) showing the relationship between the collision position and the output voltage of the line sensor in the circuit of FIG.
9 is a diagram showing a range of resistance ratios for obtaining a necessary resolution in Example 1. FIG.
10 is a diagram showing a range of a resistance ratio for obtaining a necessary resolution in Example 1. FIG.
11 is a diagram showing a range of resistance ratios for obtaining a necessary resolution in Example 2. FIG.
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a vehicle collision position detection apparatus according to a third embodiment.
13 is a characteristic diagram showing the relationship between the collision position and the output voltage of the line sensor in the circuit of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Line sensor (collision detection detection circuit)
2 Detection circuit (collision detection detection circuit)
100 conductive line
101 Conductive line
103 Resistance element
104 Resistance element
200 Constant current circuit
203 A / D converter (collision position detection circuit)
205 Detection circuit (collision position detection circuit)
Claims (4)
Ｒ１を前記第１導電ラインの左右方向単位距離当たりの電気抵抗値、Ｒ２を前記第２導電ラインの左右方向単位距離当たりの電気抵抗値、Ｒ３を前記両抵抗素子の電気抵抗値、ＳをＲ３／Ｒ１、ｄｘを定数（要求分解能／センサ設置幅）、Ｔを最大許容抵抗比とする場合に、抵抗比（Ｒ２／Ｒ１）を数１で示す関数値Ｔ以下に設定することを特徴とする車両用衝突位置検出装置。
R1 is an electric resistance value per unit distance in the left-right direction of the first conductive line, R2 is an electric resistance value per unit distance in the left-right direction of the second conductive line, R3 is an electric resistance value of the both resistance elements, and S is R3 / R1, dx are constants (required resolution / sensor installation width), and T is the maximum allowable resistance ratio, the resistance ratio (R2 / R1) is set to be equal to or less than the function value T shown in Equation 1. Vehicle collision position detection apparatus.
Ｒｃを前記衝突時の前記両導電ラインの接触抵抗、ＣをＲｃ／Ｒ１とする場合に、抵抗比（Ｒ２／Ｒ１）を数２で示す関数値Ｔ’以下に設定することを特徴とする車両用衝突位置検出装置。
Wherein the Rc when the collision contact resistance of both conductive lines, and characterized by setting a C to if you and Rc / R1, the resistance ratio (R2 / R1) below the function value T 'indicated by the number 2 A vehicle collision position detection device.
前記第１導電ラインの所定位置に電圧を印加する電源と、
前記第２導電ラインの端部と所定の定電位源との間に個別に接続される定電流回路部と、
前記定電流回路部の電圧降下に基づいて前記衝突位置を決定する衝突位置検出回路部と、
を備えることを特徴とする車両用衝突位置検出装置。A first conductive line and a second conductive line that are fixed to the front or rear surface of the vehicle and extend in the left-right direction and are arranged at a predetermined interval in the front-rear direction, at least one of the two conductive lines being an object A line sensor that is deformed so as to be elastically recoverable at the collision position due to the collision and electrically connected to the other,
A power supply for applying a voltage to a predetermined position of the first conductive line;
A constant current circuit unit individually connected between an end of the second conductive line and a predetermined constant potential source;
A collision position detection circuit unit for determining the collision position based on a voltage drop of the constant current circuit unit;
A vehicle collision position detection device comprising:
前記衝突位置検出回路部は、前記第２導電ラインの両端と前記定電位源との間に個別に設けられた一対の前記定電流回路部の電圧降下の差に基づいて前記衝突位置を検出することを特徴とする車両用歩行者衝突検出装置。The vehicle collision position detection device according to claim 3,
The collision position detection circuit unit detects the collision position based on a voltage drop difference between a pair of constant current circuit units individually provided between both ends of the second conductive line and the constant potential source. A pedestrian collision detection device for a vehicle characterized by the above.
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