JP4497125B2 - 衝突検出装置 - Google Patents
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Description
このような従来の開示技術によると、荷重センサ等の出力波形が所定範囲内にない場合には、たとえ人が衝突していても固定物による衝突であるとして人の衝突を検出することができないという課題がある。また、荷重センサ等の出力波形が所定範囲内にある場合には、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物であれば、それが人でなくても人との衝突であると誤検出し得るという課題がある。
これに対し、出願人らは、温度検出手段により車両に接近または接触した被検出対象の温度を検出し、人か否かを判断する衝突検出装置を特許文献2に開示している。これによれば、温度信号に基づいて被検出対象が人であると判断し、かつ、衝撃信号が出力されていると判断した場合に、衝突信号を出力するので、例えば、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物が衝突しても、このような固定物は温度信号に基づいて人であるとは判断されないので、確実に人の衝突を検出することができる。したがって、誤検出を防止することができる。
これにより、第1の方向信号出力手段により、熱線を放射する被検出対象の方向を検出し、第2の方向信号出力手段により、超音波を反射する被検出対象の方向を検出するため、衝突信号出力手段により、前記第1の方向信号と前記第2の方向信号との差が第1の範囲内であると判断した場合、被検出対象が熱源、かつ、有体物であることから、人であると判断することができる。第1の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、実体を持たない熱源であり、第2の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、熱線を放射しない物体であると判断することができるので、人とそれ以外のものとを確実に区別することができる。
したがって、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置を実現することができる。
したがって、固定物により衝撃が加えられたと同時期にそれとは異なる方向から人が当該車両に接近していた場合においても誤検出を防止することができる。
したがって、より現実的な交通事故事案に即して誤検出を防止することができる。
また、受信部材により受信された超音波が、超音波が伝達して振動する検出部に、検出部の端部を持ち上げて支持する支持部材を介して伝達可能に構成されているため、超音波を固体の振動として伝達することができるので、超音波の減衰が少なく、検出部に効率よく伝達することができる。
更に、受信部材の受信部と異なる部位に、検出部と受信部材とが非接触であるように支持部材が取り付けられているため、外力を受けた受信部材が検出部側に変位した場合であっても、受信部材が検出部と接触し、破損するおそれがない。
図1は、衝突検出装置を適用した車両のエアバッグシステムの構成概要を示す説明図である。図1(A)は、衝突検出装置の車両への取付位置を示す車両の側面説明図であり、図1(B)は、衝突検出装置の電気的構成およびエアバッグシステムとの接続関係を示すブロック図である。図2は、人検出センサの車両への取付位置を示す説明図である。図2(A)は、人検出センサをフロントバンパに設けた例、図2(B)は、人検出センサをドアミラーの裏側に設けた例、をそれぞれ示すものである。図3は、人検出センサの構成を示す説明図である。図3(A)は、人検出センサを車両外部から見た平面説明図であり、図3(B)は、図3(A)のA−A矢視断面図である。図4は、人検出センサが超音波、または、赤外線を検出した場合の出力値の変化を示す説明図である。図4(A)は、人検出センサが超音波を検出した場合の出力値の変化を示す説明図であり、図4(B)は、人検出センサが赤外線を検出した場合の出力値の変化を示す説明図である。図5は、人検出センサが人を検出する場合の出力値の変化を示す説明図である。図6は、衝突検出装置のECUにより実行される衝突検出処理の流れを示すフローチャートである。
なお、各図では、説明のために一部を拡大して示している。
図1(A)及び(B)に示すように、本エアバッグシステムは、車両80に搭載されており、主に、衝突検出装置1、エアバッグ制御装置50およびエアバッグ70等により構成されている。そして、車両80と図示しない人とが衝突した場合に、車両80のエンジンフード内またはエンジンフード外でエアバッグ70を展開させることによって、衝突した人に加えられる衝撃を軽減することを可能にしている。具体的には、例えば、人と車両80との衝突を検出した衝突検出装置1がエアバッグ制御装置50に対して衝突信号を出力することにより、エアバッグ制御装置50がエアバッグ70やエンジンフードの跳ね上げ機構等を作動させる。これにより、跳ね上げられたエンジンフードの内側または外側でエアバッグ70が展開するため、人に与え得る衝撃を緩和することが可能となる。
更に、エアバッグ制御装置50は、エアバッグ70の展開の準備を行うエアバッグ展開準備装置51を備えている。エアバッグ展開準備装置51は、衝突検出装置1がエアバッグ制御装置50に、エアバッグ70に対して展開を準備させるための展開準備信号を出力することにより、例えば、ガス発生装置の点火準備、エアバック展開の圧縮空気の準備を行うなど、エアバッグ70の展開の準備を行う。
図1(B)に示すように、衝突検出装置1は、車両80に接近または接触した人等の被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第1の方向信号を出力する赤外線検出部と、超音波を送信する送信素子19(図3(A))から送信され被検出対象により反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第2の方向信号を出力する超音波検出部と、を備えた人検出センサ30と、車両80に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両80に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する物理量センサ27と、第1の方向信号と第2の方向信号との差が所定の範囲(第1の範囲)内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力するECU(Electronic Control Unit)21と、により構成されている。
人検出センサ30は、例えば、図2(A)に示すようにフロントバンパ84の左右や図2(B)に示すようにドアミラー86の裏側(鏡面でない側)に、受信部40a(図3(A))を被検出対象側に露出させた状態で設けられている。
受信部材40は、例えば、四角形の平板状に形成されており、車両80内部側の面に検出素子10が縦横方向に2個ずつ計4個が配置され取り付けられている。
送信素子19は、人検出センサ30に隣接して、超音波の送信面を車両80の外部に露出させて取り付けられている。
図3(B)に示すように、検出素子10は、SOI(Silicon On Insulator)構造の四角形状の半導体基板11を用いて形成されている。半導体基板11は、赤外線を透過可能な材料により構成されており、シリコンからなる支持部材11aの上面11m上に、第1絶縁膜11b、シリコン活性層11c、第2絶縁膜11dがこの順番で積層されて形成されている。
半導体基板11の中央部は、MEMS技術により、支持部材11a及び第1絶縁膜11bの中央部が四角形状に除去される。これにより、支持部材11aは中央部が四角形にくり抜かれた平板状に、残されたシリコン活性層11c及び第2絶縁膜11dは、四角形の薄膜状に形成されている。なお、半導体基板11はSi基板に第1絶縁膜11bを成膜し、シリコン活性層11cとしてポリシリコンを成膜して、イオン注入を行うなどして活性化し、その上に第2絶縁膜11dを成膜した基板を用いてもよい。
これにより、支持部材11aにより端部が持ち上げられた検出部15が形成される。検出部15は、所定の共振周波数を有しており、被検出対象で反射されて検出素子10に伝達された超音波を受信し、共振する。そして、この共振により生じる検出部15の変位を圧電式振動検出部12により電圧信号に変換して、超音波を検出する。つまり、圧電式振動検出部12は超音波検出部として機能する。
MEMS技術を利用してこのように作製された検出素子10は、共振周波数が先鋭であり、超音波の受信感度が高いので、方向信号の検出精度を高くすることができる。
また、圧電式振動検出部12は焦電性を有しているので、人等の被検出対象から放射される熱線の強度を検出することができる。つまり、圧電式振動検出部12は赤外線検出部としても機能する。
また、送信素子19は、人検出センサ30と別個に構成してもよい。これにより、超音波の音圧の高い送信素子19を用いることができ、被検出対象において反射する超音波の信号強度を大きくすることができる。
図4には、超音波及び赤外線が検出されたときに検出素子10から出力される出力値の時間変化を示す。図4(A)に示すように、時間t1に送信素子19から送信され、被検出対象により反射された超音波は、受信部材40の受信部40aにて受信され、検出素子10に向かって厚さ方向に伝達される(図3(B))。次に、受信部材40を伝搬する超音波は、支持部材11aを介して固体内の振動(疎密波)として伝達され、時間t2から時間t3の間、検出部15を振動させる。そして、検出部15が振動することにより、図4(A)に示すように、圧電式振動検出部12からECU21に対して波状に変動する電圧信号が時間t2から時間t3の間に出力され、超音波が検出される。ここで、時間差t2−t1に基づいて、被検出対象との距離を算出することができる。
ここで、本実施形態のように、互いに隣り合った各検出素子10の検出部15の中心部の間隔が、超音波の半波長の整数倍に等しくなるように配置すると、受信した超音波の位相差からも時間差を検出することができるので、受信した超音波の時間差を更に精度良く検出することができる。
衝突検出装置1を複数個の検出素子10を用いて構成すると、各検出素子10で受信した赤外線の強度を検出し、その検出された強度の分布に基づいて、被検出対象の存在方向を示す第1の方向信号を出力することができる。
図5に示すように、時間t6から時間t7の間では、検出素子10の出力値が波状に変動する電圧信号が出力されている。このとき、被検出対象は、超音波で検出されているが、赤外線では検出されていないので、熱量を有していない有体物ということになり、例えば、電柱などの障害物を検出したと考えられる。これにより、被検出対象は、人ではないと判断することができる。
ここで、第1の方向信号と第2の方向信号とを比較して、超音波により検出された被検出対象と赤外線により検出された被検出対象との存在方向がほぼ等しいと判断された場合、被検出対象は、熱量を有した有体物ということになる。
つまり、被検出対象は人であると判断することができる。
次に、ECU21のマイコンにより実行される衝突検出処理の流れを図6に基づいて説明する。なお、この衝突検出処理は、当該マイコンを構成するROMに格納される人検出プログラムを当該マイコンのCPUが例えばタイマ割り込み等により所定周期(例えば5ミリ秒)ごとに繰り返し実行することにより実現されている。
即ち、ステップS101において、人検出センサ30から熱源の温度を示す温度信号も取得し、取得された温度信号に基づいて、熱源の温度が所定範囲内であるか否かを判断する。そして、熱源の温度が所定範囲内であると判断された場合には、熱源は人である可能性が高いので、続くステップS107に処理を移行する。一方、熱源の温度が所定範囲内であると判断されない場合には、熱源は人以外である可能性が高いので、エアバッグ70を展開させる必要はない。そのため、本衝突検出処理を終了する。
第1の方向信号及び第2の方向信号は、車両80の進行方向に対する角度信号として得られるため、例えば、両者の差が5°以内である場合には、第1の方向信号と第2の方向信号とはほぼ等しいので、当該障害物と当該熱源の存在方向はほぼ同じ方向であるという判断をすることができる。
そして、両方向がほぼ同方向であると判断された場合には(S107でYes)、次のステップS111に処理を移行する。一方、両方向がほぼ同方向であると判断されない場合には(S107でNo)、熱源と障害物とが別方向に存在するため、当該障害物は人ではないと判断することができるので、特にエアバッグ70を展開させる必要はない。そのため、続くステップS109において、障害物の存在を警告した後に、本衝突検出処理を終了する。
(1)車両80に設けられ、当該車両80と人との衝突を検出する衝突検出装置1は、人検出センサ30により、車両80に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第1の方向信号を出力し、かつ、被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第2の方向信号を出力する。また、物理量センサ27により、車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する。そして、第1の方向信号と第2の方向信号との差が第1の範囲内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、ECU21により、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力することができる。
これにより、人検出センサ30により、熱線を放射する被検出対象の方向を検出し、かつ、超音波を反射する被検出対象の方向を検出するため、ECU21により、第1の方向信号と第2の方向信号との差が第1の範囲内であると判断した場合、被検出対象が熱源、かつ、有体物であることから、人であると判断することができる。第1の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、実体を持たない熱源であり、第2の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、熱線を放射しない物体であると判断することができるので、人とそれ以外のものとを確実に区別することができる。
したがって、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置1を実現することができる。
したがって、固定物により衝撃が加えられたと同時期にそれとは異なる方向から人が車両に接近していた場合においても誤検出を防止することができる。
したがって、より現実的な交通事故事案に即して誤検出を防止することができる。
また、受信部材40により受信された超音波が、超音波が伝達して振動する検出部15に、検出部15の端部を持ち上げて支持する支持部材11aを介して伝達可能に構成されているため、超音波を固体の振動として伝達することができるので、超音波の減衰が少なく、検出部15に効率よく伝達することができる。
更に、受信部材40の受信部40aと異なる部位に、検出部15と受信部材40とが非接触であるように支持部材11aが取り付けられているため、外力を受けた受信部材40が検出部15側に変位した場合であっても、受信部材40が検出部15と接触し、破損するおそれがない。
(1)人検出センサ30において、図7に示すように、圧電式振動検出部12は支持部材11a側の振動面に形成してもよい。
この構成を用いると、赤外線は半導体基板11を透過せずに圧電式振動検出部12に到達するため、赤外線に対して不透明な基板を用いることができる。また、赤外線の減衰を小さくすることができるので、人検出センサ30の感度を向上させることができる。
図8(A)に示すように、容量式振動検出部60は、第1絶縁膜11b上に形成された第1電極16と、第1電極16に対向して所定のギャップを有するように形成された赤外線を透過可能な材料で形成された第2電極17とにより構成されている。第2電極17の表面には、赤外線を感知し、電圧信号を出力する赤外線感応膜18が形成されている。ここで、赤外線感応膜18としては、カーボン、グラファイト、金黒膜、白金黒膜、SiONなどが好適に用いることができる。
第1電極16には、振動による空気のダンピングの影響を避けるため、貫通形成された孔部16aが形成されている。超音波の伝達経路は、圧電式振動検出部12と同様であり、容量式振動検出部60が超音波を受信して振動すると、第1電極16と第2電極17との間のギャップが変化することにより、各電極によって形成されるコンデンサの容量が変化することにより、超音波を検出することができる。
赤外線は、第1電極16の孔部16aを通過し、第2電極17を透過して、赤外線感応膜18に到達する。
図8(B)に示すように、第1電極16と第2電極17とを入れ替えて、赤外線感応膜18を支持部材11a側の振動面に形成してもよい。この構成を用いると、赤外線は、第2電極17を透過せずに伝搬されるため、赤外線の減衰を小さくすることができる。
この構成を用いると、検出部15に到達する赤外線が、受信部材40における吸収などにより減衰する度合いを小さくすることができるので、検出素子10の感度を向上することができる。
人検出センサ30が、請求項1に記載の第1の方向信号出力手段及び第2の方向信号出力手段に、ECU21が衝突信号出力手段に、物理量センサ27が衝撃信号出力手段にそれぞれ対応する。車輪速センサ25が、請求項3に記載の車速信号出力手段に対応する。
10 検出素子
11a 支持部材
12 圧電式振動検出部
15 検出部
18 赤外線吸収膜
19 送信素子
20 衝突検出装置
21 ECU(衝突信号出力手段)
25 車輪速センサ(車速信号出力手段)
27 物理量センサ(衝撃信号出力手段)
30 人検出センサ(第1の方向信号出力手段、第2の方向信号出力手段)
40 受信部材
50 エアバッグ制御装置
51 エアバッグ展開準備装置
60 容量式振動検出部
70 エアバッグ
80 車両
84 フロントバンパ
85 リアバンパ
86 ドアミラー
Claims (10)
- 車両に設けられ、当該車両と人との衝突を検出する衝突検出装置であって、
前記車両に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて前記被検出対象の存在方向を示す第1の方向信号を出力する第1の方向信号出力手段と、
前記車両に設けられ超音波を送信する送信手段から送信され、前記被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて前記被検出対象の存在方向を示す第2の方向信号を出力する第2の方向信号出力手段と、
前記車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて前記車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する衝撃信号出力手段と、
前記第1の方向信号と前記第2の方向信号との差が第1の範囲内であると判断し、かつ、前記衝撃信号が出力された場合に、前記車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力する衝突信号出力手段と、
を備えたことを特徴とする衝突検出装置。 - 前記衝突信号出力手段は、前記車両に衝撃が加えられたことを検出した検出結果に基づいて前記車両に衝撃が加えられた方向を示す第3の方向信号を出力し、
前記第3の方向信号と前記第1の方向信号との差が第2の範囲内であると判断し、かつ、前記第3の方向信号と前記第2の方向信号との差が第3の範囲内であると判断した場合に、前記衝突信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の衝突検出装置。 - 車速信号を出力する車速信号出力手段を備え、
前記衝突信号出力手段は、前記判断に加え、前記車速信号に基づいて前記車両が移動していると判断した場合に、前記衝突信号を出力することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の衝突検出装置。 - 前記車両は、当該車両が人と衝突した場合に衝突した人に加えられる衝撃を軽減するためのエアバッグと、前記エアバッグに対して展開を準備させるための展開準備信号を入力させることにより、エアバッグを展開する準備を行うエアバッグ展開準備手段を備えており、
前記衝突信号出力手段は、前記第1の方向信号と前記第2の方向信号との差が第1の範囲内であると判断した場合に、前記エアバッグ展開準備手段に対して、前記展開準備信号を出力することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の衝突検出装置。 - 前記被検出対象から放射される熱線の強度を検出するとともに、前記被検出対象にて反射された超音波が伝達して振動することにより超音波を検出することにより、前記第1及び第2の方向信号出力手段として機能する検出部と、
前記検出部の端部を持ち上げて支持する支持部材と、
前記被検出対象にて反射された超音波を受信する受信部が、前記車両において前記被検出対象の存在する空間側に露出する受信部材とを備えており、
前記受信部材の前記受信部と異なる部位には、前記検出部と前記受信部材とが非接触であるように前記支持部材が取り付けられており、
前記受信部により受信された前記超音波が、前記支持部材を介して前記検出部に伝達可能に構成された検出素子を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の衝突検出装置。 - 前記受信部材は、赤外線を透過可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項5に記載の衝突検出装置。
- 前記受信部材の前記検出部に対向する少なくとも一部の領域が、前記受信部材の他の領域より赤外線を透過しやすく形成されていることを特徴とする請求項6に記載の衝突検出装置。
- 前記検出部は、焦電性を有する圧電材料により形成された圧電式振動検出部を備えていることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか1つに記載の衝突検出装置。
- 前記検出部は、振動面に赤外線を検出する赤外線吸収膜が形成された容量式振動検出部を備えていることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか1つに記載の衝突検出装置。
- 前記第1の方向信号出力手段及び前記第2の方向信号出力手段は、前記車両の前方または後方の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1つに記載の衝突検出装置。
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