JP5993128B2 - 車両の能動安全装置及び安全装置能動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は車両の能動安全装置及び安全装置能動制御方法に係り、より詳しくは車両の衝突事故の際に乗客の挙動変化によって短時間で乗客の挙動を能動的に拘束して最適の安全機能を具現する車両の能動安全装置及び安全装置能動制御方法に関する。

車両安全装置の中で代表的なものとして、エアバッグ装置とシートベルト装置などがあり、従来のエアバッグ装置またはシートベルト装置は、図１に示すような作動方式で作動する。すなわち、車両の衝突が発生し、エアバッグＥＣＵまたはＦＩＳ（Ｆｒｏｎｔａｌ Ｉｍｐａｃｔ Ｓｅｎｓｏｒ：正面衝突センサー）などから展開信号が発生すれば、エアバッグが展開し、シートベルトの張力調節装置などが作動して乗客の動きを拘束して保護するようになっている。

ところが、従来の車両安全装置は、車両の衝突によって作動信号が印加されれば、既定の圧力や荷重などの一定の物理量で展開または作動して乗客の保護をはかるようになっているが、車両の衝突状態や速度などによって最適の状態で乗客を保護するのには充分でない面がある。
すなわち、車両の衝突速度や状態などによって乗客の挙動には大きな違いが発生することになる。これを一律の物理量で制限する従来のメカニズムでは、実際に発生した車両事故において最適の状態で乗客を保護することは難しいと言う問題がある。
車両衝突の際、エアバッグの膨脹圧力を調節し、シートベルトを引張る装置に関する先行特許文献１及び２がある。

大韓民国特許公開第１０−２００４−００４１３５０Ａ号 大韓民国特許公開第１０−２００１−００６６０８０Ａ号 特開平０８−２２５０５９号公報

本発明は、車両の衝突事故発生の際、エアバッグ装置やシートベルト装置などの安全装置の作動を車両の衝突状況及びその際の乗客の挙動によって能動的に制御することで、乗客を保護し、車両の安全性を向上させる車両の能動安全装置及び安全装置能動制御方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明は、車両の衝突加速度を検出する衝突検出手段と、前記衝突検出手段からの衝突加速度パルスを用いて車両の挙動を予測し、予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、それによって乗客の安全性が確保される拘束条件を満たす乗客挙動目標値を設定した後、前記乗客挙動目標値を実現するようにするアクティブ安全装置５の駆動量を設定し、前記設定された駆動量によってアクティブ安全装置を駆動するアクティブコントローラーと、前記アクティブコントローラーによって制御されて乗客を保護する前記アクティブ安全装置と、前記アクティブ安全装置の作動結果を感知して前記アクティブコントローラーに提供するスマート検出手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、車両の衝突加速度パルスを用いて車両の挙動を予測する車両挙動予測段階と、予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、それによって乗客の安全性が確保される拘束条件を満たす乗客挙動目標値を設定する乗客挙動予測段階と、前記乗客挙動目標値を実現するようにするアクティブ安全装置の作動量を設定する駆動量設定段階と、前記設定された駆動量によって前記アクティブ安全装置を駆動する装置駆動段階と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、車両の衝突事故発生の際、エアバッグ装置やシートベルト装置などのように車両に乗った乗客の挙動を拘束して乗客の安全をはかるようにする安全装置の作動を車両の衝突状況及びそれによる乗客の挙動によって能動的に制御することで、事故の状況に最適化した方法で乗客を保護して車両の安全性を極大化することができる。

従来の車両に搭載された安全装置の作動を説明するブロック図である。 本発明による車両の能動安全装置の構成を説明するブロック図である。 図２のアクティブコントローラーにおいて乗客の挙動を予測して乗客挙動目標値を決定する過程の例を示す図である。 図２のアクティブコントローラーにおいて車両の挙動を予測することを時間の経過による変位で示すグラフである。 図２のアクティブコントローラーにおいて設定の目標胸部加速度を時間の経過によって示すグラフである。 本発明による車両の安全装置能動制御方法を説明するフローチャートである。

図２〜図５に示す通り、本発明の実施例による車両の能動安全装置は、車両の衝突加速度を検出する衝突検出手段１と、衝突検出手段１からの衝突加速度パルスを用いて車両の挙動を予測し、予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、それによって乗客の安全性が確保される拘束条件を満たす乗客挙動目標値を設定した後、前記乗客挙動目標値を実現するようにするアクティブ安全装置の駆動量を設定し、前記設定された駆動量によってアクティブ安全装置を駆動するアクティブコントローラー３と、アクティブコントローラー３によって制御されて乗客を保護するアクティブ安全装置５と、アクティブ安全装置５の作動結果を感知してアクティブコントローラー３に提供するスマート検出手段７とを含む。

衝突検出手段１にはＦＩＳなどのような衝突センサーを使うことができる。もちろん、アクティブコントローラー３は従来のエアバッグＥＣＵなどからも車両の衝突加速度についての情報を得ることができる。この場合には、エアバッグＥＣＵが衝突検出手段１として機能する。
アクティブコントローラー３は、アクティブ安全装置５の駆動結果をスマート検出手段７から受け、アクティブ安全装置５をフィードバック制御するように構成される。

すなわち、アクティブコントローラー３は、所定周期ごとに繰り返して車両挙動及び乗客の挙動を予測して乗客の挙動目標値を設定し、乗客の挙動目標値を基準値（Ｃｇ＿ｒｅｆ：胸部加速度基準値）とし、スマート検出手段７から提供されるアクティブ安全装置５の駆動結果を補正値（Ｃｇ）とし、基準値（Ｃｇ＿ｒｅｆ）に補正値（Ｃｇ）を適用してアクティブ安全装置５の駆動量を再設定するフィードバック制御をするように構成される。

したがって、車両の衝突が発生すれば、アクティブコントローラー３は、その衝突事故の状況に応じて繰り返して乗客の挙動目標値を決定し、それによってアクティブ安全装置５を駆動し、その駆動による結果である乗客の挙動を短時間で反映して継続的にアクティブ安全装置５をフィードバック制御することで、車両が被った衝突事故に最適化した状態でアクティブ安全装置５が作用し、その最適状態で乗客を拘束して安全性を一層向上させるようにしたものである。
アクティブコントローラー３は、乗客挙動目標値の基準値（Ｃｇ＿ｒｅｆ）に補正値（Ｃｇ）を適用した結果の値を独立変数とし、それによってアクティブ安全装置５の駆動量を従属変数とする第１線形モデルを用いてアクティブ安全装置５の駆動量を設定する。

また、アクティブコントローラー３は、スマート検出手段７から提供される信号を独立変数とし補正値（Ｃｇ）を従属変数とする第２線形モデルを用いて補正値（Ｃｇ）を決定するように構成される。
一方、アクティブ安全装置５は、アクティブコントローラー３の制御によって短時間でその作動量が変化するように構成される。例えば、エアバッグ装置の場合には、インフレータからエアバッグクッションに供給される膨脹ガスの流量及び流速を制御するか、ベントホールの開閉量を制御するか、あるいはテザーの引張力を制御するなどの制御が短時間でなされるように構成することができる。
また、シートベルト装置の場合には、ウェビング解けに抵抗する力を可変するか、ウェビングを能動的に引くか放すことができるようにするなどの制御が短時間でなされるように構成することができる。

一方、スマート検出手段７は、アクティブ安全装置５の作動による乗客の挙動を短時間で測定してアクティブコントローラー３に提供するように構成される。例えば、シートの解れ量を短時間で感知し、その解れ量または解れの速度、加速度などについての情報を検出し、これを乗客の挙動に換算できるようにするか、あるいは乗客のモーションを短時間で撮影する映像の変化によって乗客の挙動を検出するように構成することもできる。

ここで、アクティブコントローラー３が衝突検出手段１からの車両の衝突加速度についての情報を受けて乗客挙動目標値を設定する過程を図３〜図５に基づいて詳細に説明する。
アクティブコントローラー３は、衝突検出手段１からの衝突加速度パルスを最小二乗平均誤差（Ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）法で処理して車両の挙動を予測し、予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、乗客の予測された挙動によって乗客の安全性が確保される拘束条件として、乗客の総胸部挙動が衝突直前の乗客胸部からステアリングホイールまでの距離より小さい条件と、衝突が終わる時点の胸部速度は０となる条件とを満たすように最適化して、乗客挙動目標値である目標胸部加速度を設定する。

図４のグラフは車両の衝突発生後に経過する時間によって車両の挙動、即ち、変位を１０ｍｓｅｃ単位で予測したものを示すものであり、図５のグラフは予測された車両の挙動によって予測される乗客の挙動が乗客の安全性が確保される拘束条件を満たすために設定される乗客挙動目標値である目標胸部加速度が時間の経過とともに変化する状況を示すものである。

次に、本発明による車両の安全装置能動制御方法について説明する。
車両の安全装置能動制御方法は、図６に示すように、車両の衝突加速度パルスを用いて車両の挙動を予測する車両挙動予測段階（Ｓ１０）と、予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、それによって乗客の安全性が確保される拘束条件を満たす乗客挙動目標値を設定する乗客挙動予測段階（Ｓ２０）と、乗客挙動目標値を実現するようにするアクティブ安全装置５の作動量を設定する駆動量設定段階（Ｓ３０）と、設定された駆動量によってアクティブ安全装置５を駆動する装置駆動段階（Ｓ４０）とを含む。
また、装置駆動段階（Ｓ４０）の後、アクティブ安全装置５の駆動による乗客の挙動を感知し、駆動量設定段階（Ｓ３０）でこれを反映してアクティブ安全装置５の作動量を設定するフィードバック制御を行う。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明は、車両の衝突事故の際に乗客の挙動変化によって短時間で乗客の挙動を能動的に拘束して最適な安全機能を具現する技術に適用可能である。

１ 衝突検出手段
３ アクティブコントローラー
５ アクティブ安全装置
７ スマート検出手段
Ｓ１０ 車両挙動予測段階
Ｓ２０ 乗客挙動予測段階
Ｓ３０ 駆動量設定段階
Ｓ４０ 装置駆動段階

Claims (5)

1. 車両の衝突加速度を検出する衝突検出手段（１）と、
   前記衝突検出手段（１）からの衝突加速度パルスを用いて車両の挙動を予測し、予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、それによって乗客の安全性が確保される拘束条件を満たす乗客挙動目標値を設定した後、前記乗客挙動目標値を実現するアクティブ安全装置（５）の駆動量を設定し、前記設定された駆動量によってアクティブ安全装置（５）を駆動するアクティブコントローラー（３）と、
   前記アクティブコントローラー（３）によって制御されて乗客を保護する前記アクティブ安全装置（５）と、
   前記アクティブ安全装置（５）の作動結果を感知して前記アクティブコントローラー（３）に提供するスマート検出手段（７）と、を含んでなり、
   前記アクティブコントローラー（３）は、
   所定周期ごとに繰り返して、車両挙動及び乗客の挙動を予測して前記乗客の挙動目標値を設定し、前記乗客の挙動目標値を基準値（Ｃｇ＿ｒｅｆ）とし、前記スマート検出手段（７）から提供される前記アクティブ安全装置（５）の駆動結果を補正値（Ｃｇ）とし、前記基準値（Ｃｇ＿ｒｅｆ）に前記補正値（Ｃｇ）を適用して前記アクティブ安全装置（５）の駆動量を再設定するフィードバック制御を行うように構成され、
   前記乗客挙動目標値の基準値（Ｃｇ＿ｒｅｆ）に前記補正値（Ｃｇ）を適用した結果値を独立変数とし、それによって前記アクティブ安全装置（５）の駆動量を従属変数とする第１線形モデルを用いて前記アクティブ安全装置（５）の駆動量を設定し、前記スマート検出手段（７）から提供される信号を独立変数とし、前記補正値（Ｃｇ）を従属変数とする第２線形モデルを用いて前記補正値（Ｃｇ）を決定するように構成され、
   前記衝突検出手段（１）からの衝突加速度パルスを最小二乗平均誤差（Ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）法で処理して車両の挙動を予測し、前記予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、前記乗客の予測された挙動によって乗客の安全性が確保される拘束条件として、乗客の総胸部挙動が衝突直前の乗客胸部からステアリングホイールまでの距離より小さくなければならない条件と、衝突が終わる時点の胸部速度は０とならなければならない条件とを満たすように最適化して、前記乗客挙動目標値である目標胸部加速度を設定することを特徴とする車両の能動安全装置。
2. 前記アクティブコントローラー（３）は、前記アクティブ安全装置（５）の駆動結果を前記スマート検出手段（７）から受けて前記アクティブ安全装置（５）をフィードバック制御するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両の能動安全装置。
3. 前記アクティブ安全装置（５）は前記アクティブコントローラー（３）の制御によってその作動量が変化するように構成され、
   前記スマート検出手段（７）は前記アクティブ安全装置（５）の作動による乗客の挙動を測定して前記アクティブコントローラー（３）に提供するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の能動安全装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された車両の能動安全装置が実行する車両の安全装置能動制御方法であって、
   車両の衝突加速度パルスを用いて車両の挙動を予測する車両挙動予測段階（Ｓ１０）と、
   予測された車両の挙動によって乗客の挙動を予測し、それによって乗客の安全性が確保される拘束条件を満たす乗客挙動目標値を設定する乗客挙動予測段階（Ｓ２０）と、
   前記乗客挙動目標値を実現するようにするアクティブ安全装置（５）の作動量を設定する駆動量設定段階（Ｓ３０）と、
   前記設定された駆動量によって前記アクティブ安全装置（５）を駆動する装置駆動段階（Ｓ４０）と、を含んでなることを特徴とする車両の安全装置能動制御方法。
5. 前記装置駆動段階（Ｓ４０）の後、前記アクティブ安全装置（５）の駆動による乗客の挙動を感知し（Ｓ５０）、前記駆動量設定段階（Ｓ３０）でこれを反映して前記アクティブ安全装置（５）の作動量を設定するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の車両の安全装置能動制御方法。

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