JP5168775B2 - 開閉体の開閉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、障害物を検出し、開閉体の開き駆動時に開閉体を障害物に当てないようにした開閉体の開閉制御装置に関する。

運転者の近傍にあるスイッチで、バックドアの開閉を行う車両が知られている。運転者は車両後方を見ながらバックドアを開くが、車両後方は、運転席からの視認性が低いため、バックドアが車両後方に存在する障害物に当たってしまうことが起こり得る。そこで、特許文献１には、車両のバックドアのバンパーにセンサを内蔵し、車両後方の障害物を検出することで、バックドアを障害物に衝突させない技術が開示されている。
特開２００４−２３０９９３号公報

特許文献１に開示されている技術では、バックドアが開き側に駆動しているときに、後方に障害物があることをセンサが検知すると、バックドアを閉扉する。開扉状態のバックドアの開閉角度を考慮していない。このため、後方の障害物が壁面や長い垂直ポールであって、表面が鏡面のようになめらかなものである場合、超音波が障害物に垂直に入射する場合に限り、センサは反射波を受信することができるが、このセンサにより測定されるセンサから障害物までの距離は短いものとなる。したがって、センサが障害物を検知し、バックドアの開き側の駆動を停止した場合であっても、バックドアの開閉角度によっては、バックドアのドアエッジ（ドアの端部）が障害物に当たってしまうことが起こり得るので、その対策が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、開閉体に障害物に当たることを防止し、また、使い勝手がよい開閉体の開閉制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第一の観点に係る開閉体の開閉制御装置は、
車両の後部から突出するように開き駆動される開閉体を駆動する駆動手段と、
前記開閉体に設けられ、少なくとも車両の一方向に存在する障害物を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果と前記開閉体の開閉角度とに基づいて、障害物の位置を判別する判別手段と、
前記開閉体の端部と前記検出手段の位置を両端とした直径を求め、該直径の中央を中心とした半円を車両後部側に求め、該半円の円弧上および半円内に、前記判別手段が判別した障害物が存在するときに前記開閉体の開き駆動を規制制御する制御手段と、
から構成されることを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明の第二の観点に係る開閉体の開閉制御装置は、
車両の後部から突出するように開き駆動される開閉体を駆動する駆動手段と、
前記開閉体に設けられ、少なくとも車両の一方向に存在する障害物を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果と前記開閉体の開閉角度とに基づいて、障害物の位置を判別する判別手段と、
前記開閉体の端部にマージンを設定し、前記開閉体の開放側の端部から前記マージン分だけ離れた端部と前記検出手段の位置を両端とした直径を求め、該直径の中央を中心とした半円を車両後部側に求め、該半円の円弧上および半円内に、前記判別手段が判別した障害物が存在するときに、前記開閉体の開き駆動を規制制御する制御手段と、
から構成されることを特徴とする。

例えば、前記検出手段が障害物を検出する検出範囲は、前記マージンの端部と前記検出手段とを直径の両端とする車両後部側の前記半円の円弧上および半円内である、
ことを特徴とする。

また、前記制御手段は、例えば、前記半円の円弧上および半円内に障害物が存在する場合には前記開閉体の開き駆動を停止もしくは閉じ駆動を行う。

本発明によれば、障害物の位置を判別して開閉体の駆動を制御し、開閉体が障害物に当たることを防止した開閉体の開閉制御装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る開閉体の開閉制御装置を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、開閉体の開閉制御装置１は、たとえば、障害物センサ１００、アクチュエータ２００、ＥＣＵ（Electronic Controller Unit）３００、起動スイッチ４００から構成される。

障害物センサ１００は、たとえば、超音波発信器１０２、超音波受信機１０４、Ａ／Ｄ変換器１０６、通信部１０８、バス１１０から構成される。超音波発信器１０２は、超音波を発生する。超音波受信機は、超音波発信器１０２が発生した超音波を障害物が反射した場合、これを受信し、その障害物までの位置および距離に応じた信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器１０６は、超音波受信機１０４が出力した信号をデジタル信号とする。通信部１０８は、ＥＣＵ３００に接続され、ＥＣＵ３００との信号の送受信を行う。

アクチュエータ２００は、たとえば、駆動モータ２０２と、モータドライバ２０４と、駆動モータ２０２とバックドアとを連結するアーム２０６と、角度出力器２０８と、通信部２１０と、バス２１２とから構成される。
駆動モータ２０２は、モータドライバ２０４は、ＥＣＵ３００からの指令に従い、駆動モータ２０２の回転速度や回転角度を制御する。アーム２０６は、駆動モータ２０２の動作に従い、バックドアを開閉する。角度出力器２０８は、現在のバックドアの位置と、初期状態のバックドア（閉じた状態のバックドア）とのなす角を出力する。通信部２１０は、ＥＣＵ３００と接続され、ＥＣＵ３００との信号の送受信を行う。

ＥＣＵ３００は、通信部３０２、ＣＰＵ３０４（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０６、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０８、計時部３１０、バス３１２から構成される。
通信部３０２は、他の機器に通信を介して接続され、信号の送受信を行う。
ＣＰＵ３０４は、障害物センサ１００の出力およびアクチュエータ２００の角度出力器２０８の出力から、障害物がバックドアのドアパネルから見てどの位置にあるかを計算する処理を行う。また、ＣＰＵ３０４は、起動スイッチ４００から「開」信号を受信すると、アクチュエータ２００のモータドライバ２０４に、バックドアを開くよう駆動モータ２０２を駆動させ、「閉」信号を受信すると、モータドライバ２０４に、バックドアを閉じるよう駆動モータ２０２を駆動させる。
ＲＡＭ３０６は、ＣＰＵ３０４の演算のワークエリアを提供する。
ＲＯＭ３０８は、ＣＰＵ３０４の計算プログラムを記憶し、また、障害物センサ１００と、バックドアのドアエッジの初期位置（バックドアが閉じているときの座標）と、後述するマージンとを記憶する。
計時部３１０は、現在時刻を計時する。
バス３１２は、ＥＣＵ３００内の各部の間でデータを伝送する。

起動スイッチ４００は、バックドアの開閉をＣＰＵ３０４に指示するための信号を出力するスイッチである。

続いて、開閉体の開閉制御装置１の障害物センサ１００をバックドア５００の後部に設置した場合の障害物検出方法について、図２および図３を用いて説明する。

図２は、障害物センサ１００をバックドア５００の後部に設置し、バックドア５００を閉じた状態における、障害物６００の位置とバックドア５００の位置との関係を示す図である。図３は、障害物センサ１００をバックドア５００の後部に設置し、バックドア５００を開いた状態における、障害物６００の位置とバックドア５００の位置との関係を示す図である。

図２および図３に示すように、バックドア５００が障害物６００に衝突させないという安全性を高めるため、障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジとの距離に、マージン５１０を設定している。すなわち、マージン５１０の分だけ障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジとの距離が長い仮想のバックドア５００が存在するものとして、障害物６００が衝突するか否かを判別する。

障害物６００が壁面や長い垂直ポールのようなものであり、表面が鏡面のように滑らかであって、超音波が障害物６００の表面上で散乱せずに反射する場合、障害物センサ１００が発生した超音波が障害物６００に垂直に入射する場合に限り、障害物６００から垂直に反射する反射波が存在し、障害物センサ１００はこれを受信することができる。それ以外の反射波は、障害物センサ１００では受信できない。バックドア５００が障害物６００に衝突する直前には、図２および図３に示されるように、この垂直に反射する反射波の長さを一辺の長さとし、障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジ（マージン５１０を含む）との距離を斜辺の長さとする直角三角形ができる。したがって、バックドア５００のドアエッジが障害物６００に当たらないようにするには、ＣＰＵ３０４は、上述の直角三角形ができるような位置に障害物６００が存在するか否かを判別し、上述の直角三角形ができる位置に障害物６００が存在すると判別した場合は、バックドア５００の駆動を止める信号を送信しなければならない。

障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジ（マージン５１０を含む）との距離を斜辺の長さとする直角三角形の残りの頂点は、図２および図３に示すように、障害物センサの現在の位置およびバックドア５００のドアエッジの現在の位置（マージン５１０を含む）を直径の両端とする車両後部側の半円ＨＣの円周に存在する。障害物６００がこの円周に存在するならば、障害物６００の位置を頂点とし、障害物センサ１００とバックドア５００のドアエッジ（マージン５１０を含む）との距離を斜辺の長さとする直角三角形ができるからである。

なお、障害物６００から垂直に反射する反射波を捕らえることを保証するには、障害物センサ１００の検知範囲が、バックドア５００のドアエッジの位置（マージン５１０を含む）と障害物センサ１００の位置とを直径の両端とする車両後部側の半円ＨＣを含む必要がある。バックドア５００のドアエッジの位置と障害物センサ１００の位置とを直径の両端とする半円ＨＣの円弧上に障害物６００が存在する場合、この直径に対応する角は直角となるから、この半円ＨＣを含む範囲を障害物センサ１００の検知範囲とすれば、障害物６００から垂直に反射する反射波を捕らえることができるからである。

図２および図３においては、障害物センサ１００は、バックドア５００が閉じられているときに、路面の鉛直方向に対し４５度の角をなすように、バックドア５００に取り付けられたものとする。ここで、路面の鉛直方向に対し４５度の角をなすとは、障害物センサ１００の超音波発信器１０２の超音波放射面に垂直な軸が、路面の鉛直方向に対し４５度の角をなしていることをいう。

なお、障害物センサ１００は、路面の鉛直方向に対し４０度〜５０度の角をなすようにバックドア５００に取り付けられ、障害物センサ１００の取り付け位置はバックドア５００のドアエッジから４０〜５０ｃｍであって、マージン５１０はバックドア５００のドアエッジから５〜１５ｃｍとすることが好ましい。また、障害物センサ１００は、超音波がバックドア５００に沿う角度で放射されるように取り付けられてもよい。

続いて、車両のバックドア５００を開く方法を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

ユーザは、起動スイッチ４００を操作し、バックドア５００を開く旨の信号をＥＣＵ３００に送信する。ＥＣＵ３００のＣＰＵ３０４は、この信号を受信し、アクチュエータ２００のモータドライバ２０４にバックドアの開信号を送信する（ステップＳ１）。モータドライバ２０４は、この信号を受信し、駆動モータ２０２およびアーム２０６を制御し、バックドア５００を標準の開き速度で開く。

続いて、障害物センサ１００は、障害物６００に対し超音波を発生し、その反射波を受信する。障害物６００が壁面または長いポールのようなものであって、表面が鏡面のように滑らかであれば、受信できる反射波は障害物６００に対して垂直に入射したものの反射波に限られる。また、上述したとおり、障害物センサ１００の検知範囲は、バックドア５００のドアエッジの位置と障害物センサ１００の位置とを直径の両端とする車両後部側の半円ＨＣを含む必要がある。

ＣＰＵ３０４は、ＲＯＭ３０８から計算プログラムおよび障害物センサ１００の初期位置を呼び出し、障害物センサ１００および角度出力器２０８の検出信号とから、障害物６００の位置を求める計算を行う（ステップＳ２）。続いて、ＲＯＭ３０８から計算プログラムと、障害物センサ１００の初期位置とバックドア５００のドアエッジの初期位置とマージン５１０の設定値とを呼び出し、角度出力器２０８の検出信号とから、障害物センサ１００の現在の位置およびバックドア５００のドアエッジの現在の位置（マージン５１０を含む）を計算で求める（ステップＳ３）。

続いて、ＣＰＵ３０４は、ステップＳ３で求めた障害物センサの現在の位置およびバックドア５００のドアエッジの現在の位置（マージン５１０を含む）を直径の両端とする車両後部側の半円ＨＣの内部および円周上に、ステップＳ２で求めた障害物６００の位置が入るかどうかを判別する（ステップＳ４）。

障害物が半円ＨＣの内部又は円周にあると判別した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３０４は、モータドライバ２０４にバックドア５００の閉信号を送信する（ステップＳ５）。モータドライバ２０４は、この信号を受信し、駆動モータ２０２およびアーム２０６を制御して、バックドア５００を閉じる制御を行い、処理は終了する。

一方、ＣＰＵ３０４が、障害物６００の位置が半円ＨＣの内部になく、かつ円周にないと判別した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、ＣＰＵ３０４は、そのままモータドライバ２０４に対してバックドア５００をそのままの速度で開き続けるよう指示する（あるいは何も指示しない）。その後、処理はステップＳ２に戻る。

以上説明したように、本発明に係る開閉体の開閉制御装置１は、障害物センサ１００および角度出力器２０８の出力信号から、バックドア５００のドアエッジの位置および障害物６００の現在の位置を計算し、この計算結果に基づいて、バックドア５００を閉じる。これによって、バックドア５００の近傍に障害物６００が存在したとしても、バックドア５００に障害物６００が衝突するおそれが低減する。特に、壁面や長い垂直ポールのような障害物６００であって、表面が鏡面のように滑らかなもののようなものであっても、未然にバックドア５００の衝突を防止でき、バックドア５００の使い勝手が向上する。

また、バックドア５００の開扉処理のステップにおいて、バックドア５００にマージン５１０を設け、実際のバックドア５００よりマージン５１０の分だけ長い仮想のバックドア５００に基づいて、障害物６００との位置判定を行っている。これによって、バックドア５００が障害物６００に当たらなくすることができ、開閉体の開駆動時の安全性が高まる。

この発明は、上述の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

ステップＳ５において、バックドア５００を閉じる制御を行って処理を終了したが、制御はこれに限られない。たとえば、バックドア５００を停止させる制御を行ってもよい。また、バックドア５００の開き速度を落として開き駆動を継続させる制御を行ってもよい。

上述の実施形態では、バックドア５００にマージン５１０を設けて、障害物６００との位置判定を行ったが、マージン５１０を設定しなくともよい。すなわち、図５及び図６に例示するように、障害物センサ１００とバックドア５００の真の端部とを直径の両端とする車両後部側の半円ＨＣを描く。そして、この半円ＨＣの内部および円周上に、ステップＳ２で求めた障害物６００が位置するかどうかを判別し、位置する場合には、バックドア５００の開閉速度を低下しあるいは停止させる。この場合には、ＲＯＭ３０８にマージン５１０の設定値を登録する必要はない。

バックドア５００の前方、すなわち障害物センサ１００とは逆の方向に、別途、障害物センサを設け、バックドア５００を閉じる際に、その障害物センサが所定の距離内に障害物を検知した場合、ＣＰＵ３０４は、モータドライバ２０４にバックドア５００を閉じる速度を落とす、またはバックドア５００を停止させるように指示してもよい。このようにすることで、たとえば、車体５１０とバックドア５００との間でユーザや障害物を挟みこむおそれを減らすことができる。

バックドア５００が障害物６００にぶつかるおそれが高まるのは、特に、車両を後退させながら、ユーザがバックドア５００を開けるときである。したがって、車両が後退しているときに限り、本発明の開閉体の開閉制御装置１が使用可能となるようにしてもよい。たとえば、ギアがバックギアに入っていることをＣＰＵ３０４が通知されたときに、ＣＰＵ３０４が障害物センサ１００からの信号を受け付けるようにすることで実現できる。

報知手段を設け、バックドア５００の開動作や停止中や閉動作中などの状態をユーザに報知してもよい。これは、バックドア５００の動作の変更内容を示す信号をＣＰＵ３０４がモータドライバ２０４のほか報知手段に送信し、報知手段はその信号の内容に応じてバックドア５００の動作の違いをユーザに報知することで実現できる。
たとえば、報知手段として警告音発信器を設け、バックドア５００の現在の動作の内容を、警告音発信器が発生する警告音でユーザに報知してもよい。また、報知手段としてハザードランプを用い、バックドア５００の現在の動作の内容を、ハザードランプの明滅状態を変化させることでユーザに報知してもよい。

開閉体の制御装置のブロック図である。 バックドアが閉じている場合における、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。 バックドアが開いている場合における、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。 バックドアの開扉のフローチャートである。 バックドアの端部にマージンを設けない場合に、バックドアが閉じている状態における、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。 バックドアの端部にマージンを設けない場合に、バックドアが開いている状態における、車両および障害物を車両の横部から見た場合の図である。

符号の説明

１００ 障害物センサ（検出手段）
１０２ 超音波発信器
１０４ 超音波受信機
１０６ Ａ／Ｄ変換器
１０８ 通信部
１１０ バス
２００ アクチュエータ（駆動手段）
２０２ 駆動モータ
２０４ モータドライバ
２０６ アーム
２０８ 角度出力部
２１０ 通信部
２１２ バス
３００ ＥＣＵ（判別手段、制御手段）
３０２ 通信部
３０４ ＣＰＵ
３０６ ＲＡＭ
３０８ ＲＯＭ
３１０ 計時部
３１２ バス
４００ 起動スイッチ
５００ バックドア
５１０ 車体
６００ 障害物

Claims (4)

1. 車両の後部から突出するように開き駆動される開閉体を駆動する駆動手段と、
   前記開閉体に設けられ、少なくとも車両の一方向に存在する障害物を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果と前記開閉体の開閉角度とに基づいて、障害物の位置を判別する判別手段と、
   前記開閉体の端部と前記検出手段の位置を両端とした直径を求め、該直径の中央を中心とした半円を車両後部側に求め、該半円の円弧上および半円内に、前記判別手段が判別した障害物が存在するときに前記開閉体の開き駆動を規制制御する制御手段と、
   から構成されることを特徴とする開閉体の開閉制御装置。
2. 車両の後部から突出するように開き駆動される開閉体を駆動する駆動手段と、
   前記開閉体に設けられ、少なくとも車両の一方向に存在する障害物を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果と前記開閉体の開閉角度とに基づいて、障害物の位置を判別する判別手段と、
   前記開閉体の端部にマージンを設定し、前記開閉体の開放側の端部から前記マージン分だけ離れた端部と前記検出手段の位置を両端とした直径を求め、該直径の中央を中心とした半円を車両後部側に求め、該半円の円弧上および半円内に、前記判別手段が判別した障害物が存在するときに、前記開閉体の開き駆動を規制制御する制御手段と、
   から構成されることを特徴とする開閉体の開閉制御装置。
3. 前記検出手段が障害物を検出する検出範囲は、前記マージンの端部と前記検出手段とを直径の両端とする車両後部側の前記半円の円弧上および半円内である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の開閉体の開閉制御装置。
4. 前記制御手段は、前記半円の円弧上および半円内に障害物が存在する場合には前記開閉体の開き駆動を停止もしくは閉じ駆動を行う請求項１または２に記載の開閉体の開閉制御装置。

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