JP4997778B2 - 乗員保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の衝突時に乗員を保護するための乗員保護装置に関する。

車両の衝突時において乗員を保護するための装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この装置では、交差点に進入する車両を検出して衝突を予測し、衝突の可能性があると判定したときには、車両の減速又は停止制御を行っている。
特開２００２−１４０７９９号公報

しかしながら、例えば車両後部に他車両が衝突しそうなときに減速すると、却って車両中央部に衝突してしまうことも考えられる。このように、衝突の可能性のみを判定し車両の減速により衝突回避動作を行っていたのでは、乗員の適切な保護が必ずしも図られない。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、衝突時における乗員の適切な保護を図ることが可能な乗員保護装置を提供することを目的とする。

本発明に係る乗員保護装置は、自車両の減速を制御する減速制御手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、他車両に関する情報を検出する他車両情報検出手段と、自車両の走行状態と他車両に関する情報とに基づいて、自車両の側面に対する他車両の衝突部位を推定する衝突部位推定手段と、を備え、減速制御手段は、衝突部位推定手段で推定した衝突部位が車両側面後部である場合、前記自車両の減速を禁止することを特徴とする。

この乗員保護装置では、衝突部位に応じて自車両を減速制御することができるため、衝突による被害を低減して乗員の適切な保護を図ることが可能となる。

すなわち、減速により車両側面中央部のキャビンに他車両が衝突し、却ってダメージが拡大するのを防止することができる。

衝突部位が車両側面中央部を含めこれよりも前方であると推定された場合、減速制御手段は減速制御を行うと好ましい。このようにすれば、衝突位置をずらすことで、ダメージを軽減することができる。

減速制御手段は、少なくとも車両側面中央部への衝突を回避するように減速制御を行うと好ましい。このようにすれば、キャビンへの衝突を防いでダメージを大幅に軽減することができる。

走行状態検出手段は、自車両の車速と、操舵角及びヨーレートの少なくともいずれかとを検出すると好ましい。

本発明によれば、衝突時における乗員の適切な保護を図ることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る乗員保護装置のブロック構成図である。図１に示すように、乗員保護装置１０は、装置全体の制御を行う制御ＥＣＵ１２と、測距センサ（他車両情報検出手段）１４と、操舵角センサ（走行状態検出手段）１６と、車速センサ（走行状態検出手段）１８と、ブレーキＥＣＵ（減速制御手段）２０と、エアバックアクチュエータ２２と、シートベルトアクチュエータ２４とを備えている。

制御ＥＣＵ１２には、測距センサ１４、操舵角センサ１６、及び車速センサ１８等の各種センサが接続されている。この制御ＥＣＵ１２は、衝突推定部（衝突部位推定手段）２６を有している。衝突推定部２６は、測距センサ１４、操舵角センサ１６、及び車速センサ１８により検出されたデータに基づいて、他車両が自車両に衝突する部位を推定する。その詳細については、後述する。

測距センサ１４は、例えば自車両の前面中央部や前部左右側部に設けられたミリ波レーダであり、他車両の位置（方位及び距離）及び相対速度を他車両に関する情報として検出する。操舵角センサ１６は、自車両の操舵角を検出し、車速センサ１８は、自車両の車速を検出する。

また制御ＥＣＵ１２には、ブレーキＥＣＵ２０、エアバックアクチュエータ２２、及びシートベルトアクチュエータ２４が接続されている。

ブレーキＥＣＵ２０は、ホイールシリンダの油圧を調整するブレーキアクチュエータに目標油圧信号を送り、ブレーキアクチュエータを制御してホイールシリンダの油圧を調整することで、自車両の減速制御を行う。

エアバックアクチュエータ２２は、インフレータを作動させ、サイドエアバックを展開させる。シートベルトアクチュエータ２４は、シートベルトの巻取装置を作動させ、シートベルトを巻き取って緊張させる。

ここで、制御ＥＣＵ１２の衝突推定部２６における衝突推定の手順について説明する。まず、ミリ波レーダ１４により他車両Ｎの位置及び相対速度を検出する。ここで、図２に示すように、自車両Ｍの前面中央を原点とするｘｙ座標系を設定すると、他車両（物標１ともいう）Ｎの座標は、現在の座標を（ｘ_１，ｙ_１）とし、他車情報取得の更新周期をＴとし、ｉ＝０〜ｎ（ｎは自然数）としたとき、

と表せる。

これを用いて、物標１の過去の軌跡ｎ点と現在の１点の合計ｎ+１点で、近似直線を求める。このとき、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは定数）を変形して、ｘ＝ｙ／ａ−ｂ／ａ＝ａ’ｙ＋ｂ’として、各直線近似を行う。これは、ミリ波レーダの特性で、ｙ方向よりｘ方向の方がぶれが大きいことを考慮したためである。なお、ａとｂとは、１）現点と過去１点の２点で求めたもの、２）最小２乗法で求めたもの、３）ロバスト推定で求めたもの、４）ＲＡＮＳＡＣ（ランダムサンプルコンセンサス）で求めたものを検討しておく。

そうして求めたｙ＝ａｘ＋ｂと、

ｘ≧０のとき、ｘ＝０．５Ｌ_ｘ 自車両の右側面の延長直線

ｘ＜０のとき、ｘ＝−０．５Ｌ_ｘ 自車両の左側面の延長直線
との交点Ｐを（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）とする。また物標１との相対速度ｖ_ｒのｘ，ｙ成分を

とし、これをミリ波レーダ１４により得る。これより、物標１の絶対速度ｖ_１は、

となる。このとき、ｖ_０は自車両Ｍの車速ｖ_０＝（０，ｖ_０）で表されるように、自車両Ｍのｙ方向の車速である。

なお、自車両Ｍの前面中央部のレーダ１４で他車両Ｎに関する情報を取得した場合は、そのままのデータを用いてもよいが、図３に示すように、前部左右側部のレーダ１４で情報を取得した場合は、前面中央部に付いているとした座標変換を行う必要がある。ミリ波レーダ１４の取り付け位置が、図３に示す位置であるとする。前部左側部のレーダ１４で取得した物標１の座標を、自車両前面中央部を原点とした座標に置き換えるには、θ回転させた後に、ｘ，ｙ位置をオフセットさせればよい。したがって、

と変換すればよい。なお、ＯＦ_ｘＦＬ及びＯＦ_ｙＦＬは、図３（ｂ）に示すように、それぞれｘ方向及びｙ方向のオフセット量である。θは、レーダの傾きである。

衝突部位の具体的な推定は、まずｘ＜０で考えると、自車両Ｍの左側面に当たる場合、衝突時間ＴＴＣ_ＬＳは、

となる。また、前述した交点Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）は、

と求められる。このとき、図４に示すように、自車両Ｍの前から何ｍの位置に当たるかを表す値ｙ_ｃは、

で求められる。自車両Ｍの長さをＬ_ｙとすると、０≦ｙ_ｃ≦Ｌ_ｙならば、自車両Ｍの左側面に他車両Ｎが衝突することになる。ここで、図２に示すように、他車両Ｎの幅のｘ，ｙ成分をそれぞれ（Ｌ_１ｘ，Ｌ_１ｙ）とする。ミリ波レーダ１４は、他車両Ｎの右端手前を捕っていると仮定すると、この場合はＬ_１ｙを考慮する必要があるため、

と拡張され、このときに自車両左側面に他車両Ｎが衝突することになる。

次に、自車両Ｍの前面に衝突する場合の衝突時間ＴＴＣ_Ｆは、

で求められる。このとき、自車両前面の中央から何ｍの位置に当たるかを表す値ｘ_ｃは、

となる。よって、−０．５Ｌ_ｘ≦ｘ_ｃ≦０．５Ｌ_ｘならば、自車両Ｍの前面に衝突することになる。更に、他車両Ｎのｘ方向の幅を考慮して拡張すると、

と書き直される。以上により、左前方から他車両Ｎが迫ってくるとき、上記（１）式及び（２）式が共に成立しない場合は衝突が無く、片方の式だけが成立する場合はその衝突が起きる。また、両方が成立する場合は、ＴＴＣ_ＬＳとＴＴＣ_Ｆを比較して、小さい方の場合の衝突が起きる。なお、右前方から他車両Ｎが迫ってくるときも同様にして衝突部位を推定することができる。

このように、上記した値ｘ_ｃ及び値ｙ_ｃを利用して、図４に示すように、衝突部位が車両前面（Ｆ）、車両側面前部（ＦＳ）、車両側面中央部（ＣＳ）、及び車両側面後部（ＢＳ）のいずれであるか、更にはより精密な衝突位置を推定することができる。

次に、本実施形態に係る乗員保護装置１０の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、測距センサとしてのミリ波レーダ１４により、他車両Ｎの位置及び相対速度を検出する。また、操舵角センサ１６及び車速センサ１８により、自車両Ｍの走行状態として操舵角及び車速を検出する。これらのデータは制御ＥＣＵ１２に送られ、衝突推定部２６は、自車両Ｍに対する他車両Ｎの衝突を推定する（ステップＳ１）。衝突推定の手順は、前述した通りである。

次に、ステップＳ２において制御ＥＣＵ１２は衝突するか否かを判定し、他車両Ｎとの衝突がないと判定した場合には、処理を終了する。一方、ステップＳ２において衝突すると判定した場合は、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、制御ＥＣＵ１２は衝突部位が自車両Ｍの側面であるか否かを判定し、自車両Ｍの側面でない、すなわち、衝突部位が自車両Ｍの前面であると判定した場合には、ステップＳ４に進んでＰＣＳ（プレクラッシュセーフティ）等の衝突緩和制御を行う。ここでは、制御ＥＣＵ１２がブレーキＥＣＵ２０に最大限減速を行うよう指示する。このように、制御ＥＣＵ１２は減速制御手段の一部を構成している。なお、衝突緩和制御として警報発動や操舵支援を行ってもよい。そして、ステップＳ９に進み、制御ＥＣＵ１２はシートベルトアクチュエータ２４を制御して、シートベルトを巻き取って緊張させてから、処理を終了する。

一方で、ステップＳ３において衝突部位が自車両Ｍの側面であると判定した場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、制御ＥＣＵ１２は衝突部位が車両側面中央部よりも前方であるか否かを判定し、車両側面中央部よりも前方でない、すなわち、衝突部位が車両側面後部であると判定した場合には、ステップＳ６に進んで減速制御を禁止する。次に、ステップＳ８に進み、制御ＥＣＵ１２はエアバックアクチュエータ２２を制御して、サイドエアバックを展開させる。そして、ステップＳ９に進み、制御ＥＣＵ１２はシートベルトアクチュエータ２４を制御して、シートベルトを巻き取って緊張させてから、処理を終了する。

また、ステップＳ５において衝突部位が車両側面中央部よりも前方であると判定した場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、制御ＥＣＵ１２がブレーキＥＣＵ２０を制御して、自車両Ｍの減速制御を行う。減速制御では、次の（３）式に基づいて、制御開始のタイミングを決定する。

ここで、ΔＳは衝突位置の移動距離（ｍ）であり、Ｇは目標減速度（ｍ／ｓ／ｓ）であり、Ｔは減速必要時間（Ｓ）である。（３）式において、移動距離ΔＳと目標減速度Ｇとを代入することで、減速必要時間Ｔが求められる。これにより求めた減速必要時間Ｔに、減速指示や油圧の立ち上がり遅れ（例えば、５００ｍｓ）を考慮して、衝突のＴ＋５００ｍｓ前に制御を開始する。

減速制御は、少なくとも側面中央部への衝突を回避するように行う。従って、衝突位置の移動距離ΔＳは、次のようにして定める。例えば、図４に示すように、衝突部位が車両側面前部ＦＳである場合は、もともと側面中央部ＣＳへの衝突は有り得ないため、予め定められた距離（例えば１〜２ｍ）だけ衝突位置をずらすように減速制御してもよいし、自車両Ｍの前から何ｍの位置に当たるかを表す値ｙ_ｃを用いて、側突や衝突自体を避けるような距離をその都度演算し、その距離だけ衝突位置をずらすように減速制御してもよい。

一方、衝突部位が車両側面中央部ＣＳである場合は、側面中央部ＣＳへの衝突を避けるような予め定められた距離（少なくとも側面中央部ＣＳの長さ）だけ衝突位置をずらすように減速制御してもよいし、自車両Ｍの前から何ｍの位置に当たるかを表す値ｙ_ｃを用いて、側面中央部ＣＳへの衝突を避けるような距離をその都度演算し、その距離だけ衝突位置をずらすように減速制御してもよい。

ステップＳ７において上記のような減速制御を行った後、ステップＳ８に進み、制御ＥＣＵ１２はエアバックアクチュエータ２２を制御して、サイドエアバックを展開させる。そして、ステップＳ９に進み、制御ＥＣＵ１２はシートベルトアクチュエータ２４を制御して、シートベルトを巻き取って緊張させてから、処理を終了する。

このように、本実施形態に係る乗員保護装置１０では、衝突部位に応じて自車両Ｍを減速制御することができるため、衝突による被害を低減して乗員の適切な保護を図ることが可能となる。特に、衝突部位が車両側面後部であると推定された場合に減速を禁止するため、減速により車両側面中央部のキャビンに他車両Ｎが衝突し、却ってダメージが拡大するのを防止することができる。

また、衝突部位が車両側面中央部を含めこれよりも前方であると推定された場合に減速制御を行うため、衝突位置をずらすことで、ダメージを軽減することができる。特に、少なくとも車両側面中央部への衝突を回避するように減速制御を行うため、キャビンへの衝突を防いで、ダメージを大幅に軽減することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、衝突が発生すると推定したときに、衝突部位に応じた減速制御を行っていた。これに限らず、衝突が発生すると推定したときに、衝突角度αに応じて、減速制御してもよい。

すなわち、自車両Ｍに対する他車両Ｎの衝突角度αは、図２に示すように、次式により求めることができる。

この式により求められた衝突角度αが０度に近い場合、例えば閾値として１０度未満の場合は、図６に示すように、車両前面に衝突する前突の可能性が高いため、減速度Ｇ_MAXで最大限減速を行う。一方、衝突角度αが９０度に近い場合、例えば閾値として７０度以上９０度以下の場合は、車両側面に衝突する側突の可能性が高いため、減速を禁止して可能な限り衝突回避を試みる。そして、衝突角度αが１０度以上７０度未満の場合は、衝突角度αが大きくなるに従い、減速度Ｇ_MAXからゼロまで減少させ、その減速度で車両の減速を行う。衝突推定部２６は、このように決定されたマップを、予め持っておく。

このようにすれば、図７のフローチャートを参照して、上記した実施形態と同様にステップＳ１で衝突を推定し、ステップＳ２で衝突しないと判定した場合は、処理を終了する。一方、ステップＳ２において衝突すると判定した場合は、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、衝突推定部２６において衝突角度αを計算し、さらにステップＳ４に進んで図６に示すマップを利用して、制御ＥＣＵ１２はブレーキＥＣＵ２０に衝突角度αに応じた減速制御を行うよう指示する。そして、ステップＳ９に進み、制御ＥＣＵ１２はシートベルトアクチュエータ２４を制御して、シートベルトを巻き取って緊張させてから、処理を終了する。なお、衝突角度αが例えば７０度以上９０度以下で９０度に近い場合は、制御ＥＣＵ１２はエアバックアクチュエータ２２を制御して、サイドエアバックを展開させると好ましい。

このようにしても、衝突による被害を低減して乗員の適切な保護を図ることが可能となる。特に、容易に演算可能な衝突角度αを用いて減速制御しているため、精度が必要な衝突部位に応じた減速制御を行うときと比べて演算処理の負荷を低減することができる。また、このように衝突角度αは、他車両の相対速度ｖ_ｒと自車両の車速ｖ_０とにより他車両の絶対速度ｖ_１が求まれば容易に演算できるため、ステップＳ１及びステップＳ２における衝突判定を他の簡略な方法で行い、衝突があると判定されたときに、衝突角度αに応じて減速制御することで、演算処理の負荷を大幅に低減することができる。

また、制御ＥＣＵ１２は、ブレーキＥＣＵ２０に衝突角度αに応じた減速制御を行うよう指示するとき、図８に示すように、推定した衝突角度αに応じて制御開始タイミングを変更すると好ましい。なお、図８の例においては、衝突角度αが０度に近く前突の可能性が高いとき、衝突すると思われる時刻を基準として、それから０．６秒前に制御を開始するように早めに制動を開始して、衝突のダメージを低減する。また、衝突角度αが０度から４５度程度までは、それよりも制御の開始タイミングを遅くする。そして、衝突角度αが４５度よりも大きい場合は、衝突ギリギリまで制動を開始せずに可能な限りやり過ごすようにする。このように衝突角度αに応じて制御開始タイミングを変更すれば、衝突のダメージを効果的に低減することができる。

また、上記実施形態では、自車両Ｍの走行状態として、車速と操舵角とを検出していたが、更にヨーレートセンサを設け、自車両Ｍの走行状態として、車速、操舵角、及びヨーレートを検出してもよい。このようにすれば、自車両の走行状態の検出精度が向上する。或いは、操舵角センサ１６の代わりにヨーレートセンサを設け、自車両Ｍの走行状態として、車速とヨーレートを検出してもよい。

本実施形態に係る乗員保護装置のブロック構成図である。 衝突の一例を示す図である。 測距センサの位置関係を示す図である。 衝突部位を示す図である。 本実施形態に係る乗員保護装置の動作を示すフローチャートである。 衝突角度と減速度との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る乗員保護装置の動作の変形例を示すフローチャートである。 衝突角度と制御開始タイミングとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…乗員保護装置、１２…制御ＥＣＵ、１４…測距センサ、１６…操舵角センサ、１８…車速センサ、２０…ブレーキＥＣＵ、２２…エアバックアクチュエータ、２４…シートベルトアクチュエータ、２６…衝突推定部、Ｍ…自車両、Ｎ…他車両、α…衝突角度。

Claims (4)

1. 自車両の減速を制御する減速制御手段と、
   前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   他車両に関する情報を検出する他車両情報検出手段と、
   前記自車両の走行状態と前記他車両に関する情報とに基づいて、自車両の側面に対する他車両の衝突部位を推定する衝突部位推定手段と、を備え、
   前記減速制御手段は、前記衝突部位推定手段で推定した衝突部位が車両側面後部である場合、前記自車両の減速を禁止することを特徴とする乗員保護装置。
2. 前記衝突部位が車両側面中央部を含めこれよりも前方であると推定された場合、前記減速制御手段は減速制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の乗員保護装置。
3. 前記減速制御手段は、少なくとも前記車両側面中央部への衝突を回避するように減速制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の乗員保護装置。
4. 前記走行状態検出手段は、前記自車両の車速と、操舵角及びヨーレートの少なくともいずれかとを検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の乗員保護装置。

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