JP5429571B2 - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両への衝突を検知する車両用衝突検知装置に関するものである。

近年、多くの車両には、車両への衝突を検知する車両用衝突検知装置が搭載されている。車両用衝突検知装置には、チャンバ部材を用いて、衝突前後のチャンバ部材内部（チャンバ空間）の圧力変化を検出し、衝突を検知するもの（以下、単に車両用衝突検知装置と称する）があり、例えば特開２０１０−１６３１５５号公報（特許文献１）に記載されている。

車両用衝突検知装置は、例えば、エアバッグ等の乗員保護装置や、アクティブフードやカウルエアバッグ等の歩行者保護装置の展開制御に必要な衝突判別に用いられる。衝突判別は、チャンバ空間の圧力上昇に基づく演算値が閾値を超えるか否かにより判別される。

特開２０１０−１６３１５５号公報

上記のような車両衝突検知装置において、１つのチャンバ部材に対し２つの圧力センサを設け、冗長により検知精度を向上させることが行われている。しかし、一方の圧力センサを単に冗長用のセンサとして用いるだけでは、検知精度向上の面では限界があった。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、２つの圧力センサにそれぞれの目的に応じた異なる検知レンジを設定することで、装置全体としての検知精度を向上させる車両衝突検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、車両に搭載され、チャンバ空間が内部に形成され且つ呼吸孔を有するチャンバ部材と、チャンバ空間の圧力を検出する第一圧力センサと、チャンバ空間の圧力を検出する第二圧力センサと、第一圧力センサの検知信号に基づいて車両への衝突を判別する第一判別部と、第二圧力センサの検知信号に基づいて車両への衝突を判別する第二判別部と、第一判別部及び第二判別部の判別結果に基づいて車両への衝突情報を外部に送信する送信部と、を備え、第二判別部の検知レンジの大きさは、第一判別部の検知レンジの大きさと異なり、第一判別部は、車両への衝突物の種類を判別し、第二判別部は、車両への衝突の有無を判別することを特徴とする。

この構成によれば、２つの圧力センサに対して異なる検知レンジが設定されているため、各判別部がそれぞれに個別の衝突判別（例えば判別対象を異にする）を行い、当該別個の判別結果に基づいて最終的な衝突判別を行うことができる。つまり、２つの圧力センサに対し異なる目的・判別対象を設定でき、それぞれに適した別個の衝突判別が可能であるため、各判別部における判別精度は向上し、２つの判別結果に基づいて出される衝突判別、すなわち装置全体としての衝突検知の精度は向上する。また、この構成によれば、第二判別部は、衝突の有無のみを判別できればよく簡易な演算処理で衝突判別を実現できるため、演算負荷を抑制でき、演算用部品のコストを抑制できる。なお、検知レンジとは、機器（演算装置等）が処理するためのセンサ出力信号の最大値と最小値の差などを意味する。

請求項２に記載の発明は、第一判別部が、第一圧力センサの検知信号に基づいて、外気圧による圧力変化及び衝突による圧力上昇値を算出し、第二判別部は、検知レンジが第一判別部より小さく、第二圧力センサの検知信号に基づいて、衝突による圧力上昇値を算出することを特徴とする。

この構成によれば、第二判別部は、検知レンジのほぼ全てを衝突による圧力上昇値の算出に用いることができるため、衝突による圧力上昇値に対するノイズの大きさを相対的に小さくする（すなわち、Ｓ／Ｎ比を向上させる）ことができ、圧力上昇値が少ない衝突判別対象に対して、より高精度な衝突判別ができる。なお、第一判別部の検知レンジは、衝突による圧力変化に加え、外気圧による圧力変化を包含し、車両が走行している標高も算出できる。なお、ノイズ信号の例としては、ＡＤ変換誤差やセンサ検知信号の増幅後の電気ノイズなどが挙げられる。

請求項３に記載の発明は、第一圧力センサは、チャンバ空間の絶対圧を検出し、第二圧力センサは、外気圧に対するチャンバ空間の相対圧を検出することを特徴とする。この構成によれば、第二圧力センサは、相対圧を検出するため、衝突による圧力上昇値のみを効果的に第二判別部に送信することができる。

請求項４に記載の発明は、チャンバ部材が、車両バンパのバンパカバー内でバンパレインフォースメントの前面に配設され、判別部が、車両への歩行者の衝突を判別することを特徴とする。この構成によれば、より高精度で且つコストを抑制した歩行者衝突検知装置を実現することができる。

車両用衝突検知装置１を平面視にて示す全体構成図である。 車両用衝突検知装置１を横から見た第一圧力センサ８を含む断面図である。 車両用衝突検知装置１を横から見た第二圧力センサ９を含む断面図である。 車両用衝突検知装置１の主構成を示す構成図である。 第一判別部１１の処理フローを示す図である。 判別工程における閾値を示す模式図である。 第二判別部１２の処理フローを示す図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、車両用衝突検知装置を歩行者の衝突を検知する歩行者衝突検知に適用したものを例として、図１〜図７を参照して説明する。

車両用衝突検知装置１は、図１〜図３に示すように、車両バンパ２内に配設されたチャンバ部材７と、第一圧力センサ８と、第二圧力センサ９と、歩行者保護装置電子制御ユニット（以下、電子制御ユニットをＥＣＵと略記する）１０と、を主体として構成されている。

車両バンパ２は、バンパカバー３、バンパレインフォースメント４、サイドメンバ５、アブソーバ６、及び、チャンバ部材７を主体として構成されている。

バンパカバー３は、車両前端にて車幅方向（左右方向）に延び、バンパレインフォースメント４、アブソーバ６、及びチャンバ部材７を覆うように車体に取り付けられる樹脂（例えば、ポリプロピレン）製カバー部材である。

バンパレインフォースメント４は、バンパカバー３内に配設されて車幅方向に延びる金属製の構造部材であって、図２に示すように、内部中央に梁が設けられた中空部材である。

サイドメンバ５は、車両の左右両側に位置して車両前後方向に延びる一対の金属製部材であり、その前端に上述したバンパレインフォースメント４が取り付けられる。

アブソーバ６は、バンパカバー３内でバンパレインフォースメント４の前面４ａの下方側に取り付けられる車幅方向に延びる発泡樹脂製部材であり、車両バンパ２における衝撃吸収作用を発揮する。

チャンバ部材７は、バンパカバー３内でバンパレインフォースメント前面４ａの上方側に配置され、ポリエチレンなどの軟質樹脂からなる車幅方向に延びる略箱状の中空部材である。チャンバ部材７の後端部には下方へ延設された舌状片７ｂが設けられ、チャンバ部材７は、その舌状片７ｂを介してリベット止め等によってバンパレインフォースメント前面４ａに対して固定される。より詳細には、チャンバ部材７は、本体部７１と、２つの延設部７２、７３とを備えている。

本体部７１は、チャンバ部材７の大部分を占めており、車幅方向に延びて内部に厚さ数ｍｍの軟質樹脂の壁面によって囲まれた略密閉状のチャンバ空間７ａを形成している。本体部７１は、底面に僅かに開口した呼吸孔７１ａを有している。呼吸孔７１ａは、外部とチャンバ空間７ａを連通させており、呼吸によりチャンバ空間７ａの圧力を外気圧に合わせることができる。つまり、チャンバ空間７ａの圧力（絶対圧）は、外気圧が変化することでも変化する。本体部７１は、衝突により変形する部位であり、本体部７１内の圧力変化がチャンバ空間７ａの圧力変化として検出される。本体部７１がチャンバ部材７の機能を発揮する本質的部分である。

延設部７２は、図１及び図２に示すように、軟質樹脂によって本体部７１と一体的に成形され、本体部７１の車幅方向の略中央部分からバンパレインフォースメント上面４ｂの上方に延び、車体前方側から車体後方側へ延設された部位である。延設部７１ａの内部空間は、本体部７１の内部空間と連通しており、チャンバ空間７ａの一部分を形成している。また、延設部７２の上部には、内部空間（すなわち、チャンバ空間７ａ）を外部に連通させる差込口７２ａが設けられている。

もう一方の延設部７３は、図１及び図３に示すように、上記延設部７２と同構成であって、差込口７３ａを有している。延設部７３は、延設部７２と離間して形成されている。

第一圧力センサ８は、気体圧力を検出可能なセンサ装置であり、チャンバ部材７に組付けられてチャンバ空間７ａ内の圧力上昇値を検出可能に構成されている。詳細には、第一圧力センサ８は、図２に示すように、センサ本体８１と、圧力導入管８２と、を備えている。

センサ本体８１は、チャンバ部材７の外部にあって、圧力検出用のセンサ素子等を収容した部位である。本実施形態では、圧力検出用のセンサ素子として一般的なピエゾ素子（圧電素子）８１１を用いており、チャンバ空間７ａの絶対圧を検出する。ここでの絶対圧は、真空に対する相対圧であり、ピエゾ素子８１１における後述する基準空間Ａは、真空となっている。センサ本体８１は、圧力に比例した電圧信号を出力し、信号線１０ａを介して歩行者保護装置ＥＣＵ１０へ信号送信する。

圧力導入管８２は、チャンバ空間７ａの圧力をセンサ本体８１に導入する略円筒状の管であり、センサ本体８１から下方に伸びている。圧力導入管８２は、チャンバ部材７の延設部７２に設けられた差込口７２ａに差し込まれている。センサ本体８１は、圧力導入管８２を介してチャンバ空間７ａの圧力を検出する。

第二圧力センサ９は、延設部７３に設置され、図３に示すように、センサ本体９１と、圧力導入管９２と、外圧導入管９３と、を有している。センサ本体９１は、センサ基板部９１１と、収容部９１２と、を有している。ピエゾ素子９１１は、収容部９１２の内部に配置される。ピエゾ素子９１１は、圧力検出の基準となる圧力をもつ基準空間Ａを有している。ピエゾ素子９１１は、基準空間Ａの圧力に対する素子外部の圧力を検出している。ピエゾ素子９１１は、基準空間Ａを裏面側に開放する貫通孔Ｂを有している。

収容部９１２は、内部に空間を形成し、当該内部空間は、圧力導入管９２によりチャンバ空間７ａと連通している。この構成は、第一圧力センサ８と同様の構成である。ここで、第二圧力センサ９においては、収容部９１２が、ピエゾ素子９１１の裏面が設置された壁面に、貫通孔Ｂに対応した貫通孔Ｃを有している。

外圧導入管９３は、一端が外部に開口し、他端が貫通孔Ｃに連通した導入路を有する管である。つまり、外圧導入管９３は、センサ本体９１に接続され、外部と貫通孔Ｃとを連通させている。これにより、ピエゾ素子９１１の基準空間Ａは、貫通孔Ｂ、貫通孔Ｃ、及び外圧導入管９３を介して、外部と連通している。つまり、ピエゾ素子９１１の基準となる圧力は、外気圧となる。ピエゾ素子９１１は、外気圧に対するチャンバ空間７ａの圧力、すなわち相対圧を検出する。センサ本体９１は、圧力に比例した電圧信号を出力し、信号線１０ａを介して歩行者保護装置ＥＣＵ１０へ信号送信する。

なお、第一圧力センサ８は延設部７２に、第二圧力センサ９は延設部７３に、それぞれブランケット等（図示せず）により固定されている。

歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、図示しない歩行者保護装置（たとえば公知の歩行者保護用のエアバッグやフード跳ね上げ装置など）の起動制御を行うための電子制御装置であり、圧力センサ８、９から出力される信号が伝送線１０ａを介して入力されるように構成されている。歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、両圧力センサ８、９における圧力検知信号に基づいて、車両バンパ２へ歩行者（すなわち、人体）が衝突したか否かを判別する処理を実行する。具体的に、歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、図４に示すように、主に、第一判別部１１と、第二判別部１２と、送信部１３と、を備えている。

第一判別部１１は、第一圧力センサ８からの出力信号を受信し、当該検知信号に基づいて衝突を判別するものである。具体的に、第一判別部１１は、ＣＰＵ（中央処理演算装置）を有する演算処理装置であって、ＣＰＵの性能に応じた所定の検知レンジを有している。第一判別部１１は、設定されたプログラムに基づき以下の工程を実行する。

まず、第一判別部１１は、図５に示すように、検知レンジ内における第一圧力センサの出力信号を低周波成分と高周波成分とに分離する（Ｓ１０１：周波数分離工程）。この工程では、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタが用いられる。続いて、第一判別部１１は、分離された低周波成分に基づいて、車両が現在走行している標高（標高値）を算出する（Ｓ１０２：標高値算出工程）。外気圧の変化による圧力変化は、比較的緩やかな変化であるため、検知レンジ内の低周波成分を見ることで算出でき、外気圧から標高値が算出できる。

続いて、第一判別部１１は、標高値に基づいて、衝突判別の基準である閾値を補正する（Ｓ１０３：補正工程）。本実施形態において、この補正は、予め設定された補正値マップ（標高値ごとの補正値を記憶したデータ）に基づいて行われる。なお、補正対象は、高周波成分の増幅度でもよい。

一方、第一判別部１１は、分離された高周波成分に基づいて、衝突に起因して上昇する圧力値を算出する（Ｓ１０４：圧力値算出工程）。衝突による圧力変化は、瞬間的なものであり、検知レンジ内の高周波成分を見ることで算出できる。衝突があった場合、圧力値は上昇する。つまり、衝突時には、圧力値算出工程において、衝突により上昇した圧力値（圧力上昇値）が算出される。

続いて、第一判別部１１は、圧力値算出工程で算出された圧力上昇値（圧力値）と閾値とを比較し、圧力上昇値が閾値を超えた場合、歩行者が衝突したと判別する（Ｓ１０５：判別工程）。閾値は、後述する第二判別部１２の閾値よりも大きく設定されており、コーン等に対する衝突などの小さな衝突は検知せず、歩行者との衝突以上の衝突を検知する。

例えば、第一判別部１１は、図６に示すように、検知レンジが大きいため閾値を大きく設定できる。図６の縦軸はＳ／Ｎ比である。なお、検知レンジは、ＣＰＵが処理できる信号の最大Ｓ／Ｎ比と最小Ｓ／Ｎ比で決まるものであり、ここでは、その最大Ｓ／Ｎ比と最小Ｓ／Ｎ比の差の大きさを意味する。検知信号のノイズに対する大きさが大きくなるほど、Ｓ／Ｎ比は大きくなる。つまり、衝突検知は、圧力上昇によるＳ／Ｎ比の上昇が閾値を超えるか否かによって行われる。

第一判別部１１は、ノイズや路側帯の障害物に対する衝突に対しても、Ｓ／Ｎ比が閾値を超えず、「衝突無し」と判別する。そして、第一判別部１１は、歩行者が衝突した場合、Ｓ／Ｎ比の上昇が大きく、閾値を超えるため、「衝突有」と判別する。つまり、第一判別部１１は、衝突物の種類を判別し、歩行者との衝突を検知する。

第一判別部１１は、後述する送信部１３に判別情報を送信する（Ｓ１０６：送信工程）。第一判別部１１は、検知レンジが大きく、検知信号の高周波成分と低周波成分とを分離することで、標高と衝突の両情報を算出することができる。

一方、第二判別部１２は、第二圧力センサ９からの出力信号を受信し、当該検知信号に基づいて衝突を判別するものである。具体的に、第二判別部１２は、ＣＰＵを有する演算処理装置であって、ＣＰＵの性能は第一判別部１１と比較して限定されている。つまり、第二判別部１２は、検知レンジが第一判別部１１より小さくなっている。第二判別部１２は、設定されたプログラムに基づき以下の工程を実行する。

第二判別部１２は、図７に示すように、第二圧力センサ９からの出力信号に基づいて、圧力値を算出する（Ｓ２０１：圧力値算出工程）。第二圧力センサ９は、上記構成から、チャンバ空間７ａの外気圧に対する相対圧を検出するため、出力信号に「外気圧による圧力変化」の成分が含まれていない。したがって、衝突によるチャンバ空間７ａの圧力上昇のみを効果的に検出することができる。例えば、図６に示すように、ノイズがあったとしても、その大きさは、検知レンジ全体に対する大きさであるため相対的に小さくなる。

第二判別部１２は、周波数分離をすることなく、検知信号から直接、衝突による圧力上昇値を算出できる。さらに、第二判別部１２は、すべての検知レンジを使用して衝突検知が可能となる。

続いて、第二判別部１２は、圧力値算出工程で算出された圧力上昇値（圧力値）と閾値とを比較し、圧力上昇値が閾値を超えた場合、「衝突有」と判別する（Ｓ２０２：判別工程）。図６に示すように、第二判別部１２における閾値は、第一判別部１１より低くなっており、衝突の有無のみを検知できる。そして、第二判別部１２は、判別情報を送信部１３に送信する（Ｓ２０３：送信工程）。

送信部１３は、第一判別部１１及び第二判別部１２からの判別情報に基づいて、衝突情報（歩行者の衝突の有無）を外部（電装機器等）に送信する。具体的に、送信部１３は、両判別部１１、１２が「衝突有」と判別した場合に、歩行者保護装置に衝突信号（作動命令）を送信する。本実施形態において、送信部１３は、論理回路のＡＮＤ回路を用いて構成されている。

このように、本実施形態の車両衝突検知装置１によれば、２つの圧力センサ８、９及び判別部１１、１２により、二重の衝突判別が可能となり、より高精度な衝突判別が可能となる。また、第一判別部１１と第二判別部１２の検知レンジが異なっているため、検知レンジが小さいほうに、安価なＣＰＵを用いることができる。つまり、判別の二重化に伴うコスト増加を抑制することができる。例えば、第一圧力センサ８と第一判別部１１とをメインセンサとし、第二圧力センサ９と安価な第二判別部１２とをセーフィングセンサとして用いることができる。

また、第二圧力センサ９は、相対圧を検出するため、衝突による圧力上昇のみを効果的に検出できる。したがって、第二判別部１２は、検知レンジ全体で衝突に関する検知信号を見ることができる。つまり、本実施形態によれば、第二判別部１２に高価なＣＰＵを用いずとも、性能の低いものでも十分に且つ精度よく衝突の有無が検知できる。

なお、車両用衝突検知装置１は、上記に限られない。例えば、車両用衝突検知装置１は、判別部１１、１２で実行する処理を一部圧力センサ８、９側で行う構成であってもよい。また、第一判別部１１と第二判別部１２は、別々のＥＣＵとして配置されてもよい。

また、第一判別部１１で実行する周波数分離工程は、ハイパスフィルタを用いずに行ってもよい。例えば、高周波成分は、ローパスフィルタ１１ａを介した低周波成分を、圧力センサ８の全体の出力信号から減算しても算出できる。第一判別部１１は、このように演算により周波数分離を実行してもよい。

また、車両用衝突検知装置１は、歩行者衝突検知に限られず、例えばエアバッグの展開制御（エアバッグＥＣＵ）に係る衝突検知に用いられてもよい。

１：車両用衝突検知装置、
２：車両バンパ、 ３：バンパカバー、 ４：バンパレインフォースメント、
５：サイドメンバ、 ６：アブソーバ、 ７：チャンバ部材、
８：第一圧力センサ、 ９：第二圧力センサ、 １０：歩行者保護装置ＥＣＵ、
１１：第一判別部、 １２：第二判別部、 １３：送信部

Claims (4)

1. 車両に搭載され、チャンバ空間が内部に形成され且つ呼吸孔を有するチャンバ部材と、
   前記チャンバ空間の圧力を検出する第一圧力センサと、
   前記チャンバ空間の圧力を検出する第二圧力センサと、
   前記第一圧力センサの検知信号に基づいて前記車両への衝突を判別する第一判別部と、
   前記第二圧力センサの検知信号に基づいて前記車両への衝突を判別する第二判別部と、
   前記第一判別部及び前記第二判別部の判別結果に基づいて前記車両への衝突情報を外部に送信する送信部と、
   を備え、
   前記第二判別部の検知レンジの大きさは、前記第一判別部の検知レンジの大きさと異なり、
   前記第一判別部は、前記車両への衝突物の種類を判別し、
   前記第二判別部は、前記車両への衝突の有無を判別することを特徴とする車両用衝突検知装置。
2. 前記第一判別部は、前記第一圧力センサの検知信号に基づいて、外気圧による圧力変化及び衝突による圧力上昇値を算出し、
   前記第二判別部は、検知レンジが前記第一判別部より小さく、前記第二圧力センサの検知信号に基づいて、衝突による圧力上昇値を算出する請求項１に記載の車両用衝突検知装置。
3. 前記第一圧力センサは、前記チャンバ空間の絶対圧を検出し、
   前記第二圧力センサは、外気圧に対する前記チャンバ空間の相対圧を検出する請求項１又は２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記チャンバ部材は、車両バンパのバンパカバー内でバンパレインフォースメントの前面に配設され、
   前記判別部は、前記車両への歩行者の衝突を判別する請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用衝突検知装置。

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