車両の衝突判定装置
【課題】歩行者保護装置と乗員保護装置を備えた車両の衝突判定装置であって、センサに係る装置構成およびＥＣＵに係るシステム構成を簡素化でき、比較的な簡素な演算処理で衝突の対象物の内容と状態を精度よく判別できる車両の衝突判定装置を提供する。
【解決手段】この車両の衝突判定装置は、車両のフロントバンパー１１等に与えられる荷重の時間変化に対応する電圧信号を出力する複数のセンサ素子１６Ａと、複数のセンサ素子により出力された電圧信号に基づき荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出する算出部５５と、荷重変化量に基づき荷重に係る値を算出する荷重算出部５７と、荷重変化量と荷重に係る値との積を算出する手段、積に係る値を所定の基準条件と比較して衝突対象物を判定する手段を含む衝突対象物判別部６３とを備えるように構成される。
【解決手段】この車両の衝突判定装置は、車両のフロントバンパー１１等に与えられる荷重の時間変化に対応する電圧信号を出力する複数のセンサ素子１６Ａと、複数のセンサ素子により出力された電圧信号に基づき荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出する算出部５５と、荷重変化量に基づき荷重に係る値を算出する荷重算出部５７と、荷重変化量と荷重に係る値との積を算出する手段、積に係る値を所定の基準条件と比較して衝突対象物を判定する手段を含む衝突対象物判別部６３とを備えるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の衝突判定装置に関し、特に、車両に衝突した対象物の内容と状態を精度よく判定するのに適した車両の衝突判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両のフロントバンパー等の内部に加速度センサ等の衝突センサを配置し、当該衝突センサから出力される衝突検知信号と、車両に搭載された車速センサから出力される車速信号とによって、歩行者等との衝突を判定するセンサシステムが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載された衝突判定装置は、車両に装備された歩行者保護装置または乗員保護装置等を最適に駆動させるため、衝突発生時に衝突状態と衝突物体を精度良く判定する装置である。その判定の手法では、まず、衝突時のフロントバンパーの変形を、バンパー部材の曲率等に係る状態量として変形センサで検出する。その後、曲率等に係る状態量に基づき荷重状態量を算出し、その他に速度状態量を求め、これらの状態量を利用して衝突状態を判定するようにしている。その結果、例えば、軽量物との高速衝突、重量物との低速衝突、歩行者との衝突等、衝突対象物の内容と状態を容易に判別できるようにしている。実際、上記の衝突判定装置によって歩行者との衝突であると判定した場合には、歩行者保護装置を作動させ、車両のボンネットを跳ね上げて衝突した歩行者の頭部の衝撃を緩和する。
【特許文献１】特開２００６−２４８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
歩行者との衝突を検知する従来の衝突判定装置は、通常、歩行者衝突判定専用のシステムとして構成され、そのため、エアバック等の乗員保護装置とは独立したシステムとして構成されていた。また車両が歩行者保護装置と乗員保護装置を装備する場合に当該車両に衝突判定装置を搭載すると、車両上には多数の衝突センサと複数のＥＣＵが必要となり、衝突判定用のシステムが全体として複雑になるという問題を有していた。
【０００４】
また上記の特許文献１に記載された衝突判定装置の場合には、バンパー部材の曲率に関する演算等を行うので、精度のよい検出が可能であるが、他方で高度な演算を大量に処理することが必要であった。そこで、同等な検出性能を有するシステムであって効率的に検出および演算を行えるシステムが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、歩行者保護装置と乗員保護装置を備えた車両の衝突判定装置であって、センサに係る装置構成およびＥＣＵに係るシステム構成を簡素化することができ、さらに比較的簡素な演算処理で衝突の対象物の内容と状態を精度よく判別することができる車両の衝突判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両の衝突判定装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【０００７】
第１の車両の衝突判定装置（請求項１に対応）は、車両の緩衝用外表面構成部材に与えられる荷重の時間変化に対応する電圧信号を出力する複数の検出手段（センサ素子）と、複数の検出手段により出力された電圧信号に基づき荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出する荷重変化量演算手段と、荷重変化量に基づき荷重に係る値を算出する荷重演算手段と、荷重変化量と荷重に係る値との積を算出する積演算手段と、積に係る値を所定の基準条件と比較して衝突対象物を判定する衝突対象物判定手段と、を備えるように構成される。
【０００８】
上記の車両の衝突判定装置では、フロントバンパー等の衝撃緩衝部材の衝突時の変形でバンパービーム上の各部分に発生する荷重およびその時間変化に係る量を取り出して、軽量物の高速衝突や重量物の低速衝突等のように衝突エネルギーの同等値を基準に衝突内容を正確に判別することが可能となる。
【０００９】
第２の車両の衝突判定装置（請求項２に対応）は、上記の車両の衝突判定装置において、好ましくは、荷重変化量演算手段は、複数の検出手段の各々について、検出手段から出力される電圧信号を補正することにより緩衝用外表面構成部材の剛性を補正する剛性補正手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
第３の車両の衝突判定装置（請求項３に対応）は、上記の車両の衝突判定装置において、好ましくは、複数の検出手段の各々に対してその温度を計測する温度計測手段を備え、荷重変化量演算手段は、複数の検出手段の各々について、対応する温度計測手段が出力する温度情報に基づき、検出手段から出力される電圧信号を補正する温度補正手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第４の車両の衝突判定装置（請求項４に対応）は、上記の車両の衝突判定装置において、好ましくは、荷重変化量演算手段は、複数の検出手段の各々から出力される電圧信号に係る値を加算することにより、荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次の効果を奏する。
フロントバンパー等の衝撃緩衝部材の衝突時の変形でバンパービーム上の各部分に発生する荷重およびその時間変化に係る量を取り出して衝突判断を行うようにしたため、１つの統合化したセンサシステムによって歩行者保護装置または乗員保護装置の作動・非作動を決定する各種態様の衝突を適切に判別することができる。
乗員保護装置の作動判定を行うときには、バンパーセンサによる衝突判別手段を、従来の乗員保護装置の作動補助手段として使用することができ、フロントセンサ等が不要になるので製作コストを低減することができる。
また乗員保護装置の作動が必要でない衝突のときに、従来の乗員保護装置の作動手段か、またはバンパーセンサのどちらかに不具合が生じた場合にも乗員保護装置を正確に作動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、車両の前部に設けたフロントバンパーの構造を平面的に示した模式図である。図１中、上方が車両の前方になる。図１で、符号１１で示した部材は、図示しない車体の前部に取り付けたフロントバンパーである。フロントバンパー１１は、平面形状として見ると、全体的に板状の形態を有し、またその背面部には衝撃緩衝部材１２を備えている。衝撃緩衝部材１２を備えたフロントバンパー１１は、車両の前部に対して衝突する物体が存在するときに、その衝撃を緩和するための緩衝機構として機能する。フロントバンパー１１は、衝突時に衝突対象物によって変形することになる。フロントバンパー１１は、車体の前部の外表面を構成する緩衝用部材である。図１中では、便宜的に、例えば、質量ｍの柱状物体１３が、前方から衝突速度Ｖで衝突したときの一状態例が示されている。
【００１５】
なお、車両の外表面を構成する緩衝用部材は上記のフロントバンパー１１に限定されない。リヤバンパーや車体側部等の車両の緩衝用等の任意の外表面部材であってもかまわない。
【００１６】
上記のフロントバンパー１１において、その左右両側部１１ａ，１１ｂは車体側に向けて湾曲されている。またフロントバンパー１１の前壁面１１ｃがバンパーフェースを形成している。フロントバンパー１１の背部には、さらに上記衝撃緩衝部材１２に結合されるバンパービーム１４が配置される。バンパービーム１４は、左右の２つのサイドフレーム１５の先端部に取り付けられ、車両の車体の一部を構成している。
【００１７】
上記の衝撃緩衝部材１２とバンパービーム１４の間にはセンサユニット１６が設置されている。センサユニット１６は、フロントバンパー１１またはバンパービーム１４の長手方向に沿って配置された帯状のフィルム形態を有するものである。センサユニット１６は、例えば、一列状に配列された複数のセンサ素子１６Ａによって分割状態で構成されている。複数のセンサ素子１６Ａのそれぞれは、同じ形状および構成を有し、分割され、かつ独立している。センサ素子１６Ａは矩形平板の形状を有する。複数のセンサ素子１６Ａは、一平面を形成するように配列されている。
【００１８】
上記のセンサ素子１６Ａの一例を図２に示す。図２はセンサ素子１６Ａの斜視図を示している。当該センサ素子１６Ａには、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）で作られた圧電フィルム１６Ａ−１が用いられる。圧電フィルムの両側面には電極１６Ａ−２が設けられている。かかる圧電フィルムで形成されるセンサ素子１６Ａでは、図２中の上下の両面からセンサ素子面（圧電フィルム面）に対して垂直な荷重（ｆ）が加わるとすると、センサ素子１６Ａの上面に電荷＋Ｑ、下面に電界−Ｑが発生する。当該発生する電界Ｑは「圧電定数×荷重（ｆ）」により求められる。すなわちセンサ素子１６Ａは、荷重ｆに比例した電荷Ｑを出力するという特性を有する。
【００１９】
上記センサ素子１６Ａを電気的等価回路で表現すると、図３の破線ブロック２３で示すごとく、交流電源２１とコンデンサ２２で表現される。センサ素子１６Ａが荷重ｆを受けると、圧電フィルムの圧電作用に基づき交流電源２１から電流が生じ、コンデンサ２２に蓄電される。センサ素子１６Ａに印加される荷重ｆは交流電源２１として表現される。その結果、コンデンサ２２に蓄電される電荷Ｑは、荷重ｆに比例した電荷となる。図３に示した等価回路２３で、点Ａはセンサ素子１６Ａの出力端子である。接地端子の電位に対して出力端子Ａに生じる電圧（Ｖ１）は、コンデンサ２２の静電容量をＣとするとき、「電荷Ｑ／静電容量Ｃ」として求められる。等価回路２３に対しては、コンデンサ２２に対して並列に抵抗２４（抵抗値Ｒ）が接続され、さらに続いて出力インピーダンス変換用アンプ２５、出力調整用アンプ２６がカスケードに接続される。出力調整用アンプ２６の出力端子２６ａから電圧Ｖ２が出力される。センサ素子１６Ａの等価回路２３と、その出力側に設けられたアンプ回路とによって１つのセンサ素子回路装置が作られる。
【００２０】
上記において、アンプ２６から出力される電圧Ｖ２は、付設されたアンプ回路等により、点Ａに生じた電圧Ｖ１の時間微分値に比例し、換言すれば電荷Ｑの時間微分値に比例するように設定されている。さらに云えば、出力電圧Ｖ２は、荷重ｆの時間微分すなわち時間変化に比例するように電気回路的に設計されている。
【００２１】
等価回路的には交流電源２１として表現された荷重ｆは交流電流として発生する。当該交流電流の周波数としては、衝突現象周波数として０〜２００Ｈｚの周波数範囲が対応する。このため、上記衝突現象周波数範囲がカットオフ周波数以下の微分特性範囲内に含まれるように設定されることが望ましい。カットオフ周波数の設定は、衝突現象周波数範囲に対応する、コンデンサ２２の静電容量Ｃと抵抗２４の抵抗値Ｒとにより決定される。抵抗２４の抵抗値Ｒを適宜に選択することにより、衝突現象周波数範囲を決定するカットオフ周波数（ｆｒｃ＝１／２πＣＲ）を可変にすることができる。
【００２２】
複数のセンサ素子１６Ａの各々は、上記のように抵抗２４とアンプ２５，２６をその出力段に備えることにより「センサ素子回路装置」として構成されている。本実施形態の説明では、センサ素子１６Ａは、抵抗２４とアンプ２５，２６を備えたセンサ素子回路装置であるとして扱う。センサ素子回路装置として構成された各センサ素子１６Ａは、上記のフロントバンパー１１のバンパーフェースに対して柱状物体１３の衝突で荷重ｆが加わると、フロントバンパー１１および衝撃緩衝部材１２等が変形することによって、バンパービーム１４上の各部分に作用する「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」を検出し、出力する。
【００２３】
上記の結果、後述するように、本実施形態に係る衝突判定装置での判定処理では、センサユニット１６としての出力電圧は、複数個（ｎ個）のセンサ素子１６Ａの各々から出力される電圧（上記の出力電圧Ｖ２）に基づいてΣ（ｄｆ／ｄｔ）を算出して用いられる。ここで「Σ」は、ｎ個のセンサ素子１６Ａの出力電圧の総和をとることを意味する。
【００２４】
次に、図４を参照して、上記のセンサユニット１６を利用して構成される衝突判定装置を説明する。図４は衝突判定装置のシステムブロック図を示す。衝突判定装置の要部の機能部は、車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）内のマイコン内に構築される。衝突判定装置３０は、大きな部分に分けると、検知部３１と演算部３２と判定部３３と保護装置３４とから構成されている。本実施形態による車両では、保護装置として、一例として、歩行者保護装置３４Ａと乗員保護装置３４Ｂを備えている。歩行者保護装置３４Ａは例えば衝突時に作動するボンネット跳ね上がり装置であり、乗員保護装置３４Ｂは例えばシートベルト装置やエアバッグ装置である。
【００２５】
検知部３１には、前述したセンサユニット１６が含まれる。センサユニット１６には前述のごとく複数個（ｎ個）のセンサ素子１６Ａが含まれるものとする。センサユニット１６からは実際にはｎ個のセンサ素子１６Ａの出力信号（上記の出力電圧Ｖ２）が出力されているが、図４では説明の便宜上、１つのセンサ素子１６Ａの出力信号（Ｖ２）のみが取り出された状態が示され、その他のセンサ素子１６Ａの各出力信号（Ｖ２）の図示は簡略化して示されている。検知部３１には、さらに、速度センサ４１と加速度センサ４２が設けられている。速度センサ４１と加速度センサ４２には元々車両に搭載されているセンサが用いられる。
【００２６】
演算部３２は、速度センサ４１に対しては速度算出部５１を備え、加速度センサ４２に対しては時間積分器５２とΔＶunit算出部５３を備える。速度算出部５１は、速度センサ４１から供給される車速検知信号に基づいて車両の速度（ｖ）を算出し、車両の速度（ｖ）に係る信号（速度信号）を出力する。また時間積分器５２は、加速度センサ４２から供給される加速度検知信号に対して一定の時間の間積分演算を行い、得られた積分信号を出力する。ΔＶunit算出部５３は、時間積分器５２から供給される積分信号に基づいて「ΔＶunit」を算出し、ΔＶunitに係る信号を出力する。ここで「ΔＶunit」は、後段に設けられた乗員保護装置の作動許可を判定するための速度変化量を意味している。
【００２７】
演算部３２は、さらに、センサユニット１６に含まれる複数のセンサ素子１６Ａの各々が出力する信号に対して、直列に接続されたノイズカットＬＰＦ（Low Pass Filter）５４および「荷重の時間変化」算出部５５の第１の演算ルートと、直列に接続された時間積分器５６および荷重算出部５７の第２の演算ルートとが設けられている。第１および第２の２つの演算ルートは並列に設けられている。「荷重の時間変化」算出部５５で演算される「荷重の時間変化」は前述した「ｄｆ／ｄｔ」である。荷重算出部５７で演算される「荷重」は前述した「ｆ」である。
【００２８】
１つのセンサ素子１６Ａから出力される検知信号（「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号）は第１および第２の演算ルートに与えられる。第１の演算ルートでは、ノイズカットＬＰＦ５４によって「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号に含まれる高周波ノイズ成分がカットされ、その後に「荷重の時間変化」算出部５５によって「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号から「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」が算出される。他方、第２の演算ルートでは、時間積分器５６によって「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号を積分演算し、その結果得られた出力信号に基づき次段の荷重算出部５７によって荷重ｆが算出される。
【００２９】
図４の演算部３２において、第１および第２の演算ルートはセンサユニット１６に含まれる１つのセンサ素子１６Ａについてのみ示したが、その他の残りのすべてのセンサ素子１６Ａについても同様な構成の第１および第２の演算ルートが設けられている。
【００３０】
次に、判定部３３は、速度判定部６１と、ΔＶunit判定部６２と、衝突判別部６３と、歩行者保護装置作動指令部６４と、乗員保護装置作動指令部６５を備えている。
【００３１】
速度判定部６１は、上記の歩行者保護装置３４Ａを作動させる場合の車両の速度条件を決めるための判定要素である。速度算出部５１から供給される速度に係る信号が基準速度よりも大きい場合には、速度条件充足信号を歩行者保護装置作動指令部６４に供給する。
【００３２】
ΔＶunit定部６２は、上記の乗員保護装置３４Ｂを作動させる場合の車両の速度変化量条件を決めるための判定要素である。ΔＶunit算出部５３から供給される速度変化量（ΔＶunit）に係る信号が基準速度変化量よりも大きい場合には、速度変化量条件充足信号を乗員保護装置作動指令部６５に供給する。
【００３３】
衝突判別部６３には、センサユニット１６に含まれる複数のセンサ素子１６Ａの各々に関して、「荷重の時間変化」算出部５５から出力される「荷重の時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号（（ｄｆ／ｄｔ）信号）と、荷重算出部５７から出力される荷重ｆに係る信号（ｆ信号）が入力されている。衝突判別部６３は、複数のセンサ素子１６Ａの各々に係る（ｄｆ／ｄｔ）信号とｆ信号に基づいて、図５に示される処理手順に従って衝突判別処理を実行する。
【００３４】
図５のフローチャートに従って、衝突判別部６３によって実行される衝突判別処理を説明する。
【００３５】
この場合において、衝突判別処理は、実際上、前述した速度判定部６１およびΔＶunit判定部６２、さらに歩行者保護装置作動指令部６４および乗員保護装置作動指令部６５を含んだ状態で、判定部３３の全体で行われる。その中でも、センサユニット１６からの出力情報を取り扱う衝突判別部６３の機能は主要機能として位置づけられる。
【００３６】
最初のステップＳ１１では、センサユニット１６に含まれる複数個（ｎ個）のセンサ素子１６Ａの各々から出力される電圧に基づき、荷重の時間変化（ｄｆ／ｄｔ）の総和すなわちΣ（ｄｆ／ｄｔ）を算出し、かつ荷重ｆの総和すなわちΣｆを算出する。荷重の時間変化（ｄｆ／ｄｔ）の総和（Σ（ｄｆ／ｄｔ））、および荷重ｆの総和（Σｆ）は、センサユニット１６としての出力情報として用いられる。
【００３７】
その後、第１の判定ステップＳ１２と第２の判定ステップＳ１３によって衝突判別が行われる。第１の判定ステップＳ１２で、ＮＯであるときには歩行者保護装置３４Ａと乗員保護装置３４Ｂのいずれも非作動とする指令処理（ステップＳ１４）が実行され、ＹＥＳであるときには歩行者保護装置３４Ａと乗員保護装置３４Ｂのうちのいずれかを作動させるための判定を行う第２の判定ステップＳ１３に移行する。第２の判定ステップＳ１３で、ＮＯであるときには歩行者保護装置３４Ａを作動させる指令処理（ステップＳ１５）が実行され、ＹＥＳであるときには乗員保護装置３４Ｂを作動させる指令処理（ステップＳ１６）が実行される。ステップＳ１５で生成される指令信号は、図４において、歩行者保護装置作動指令部６４から歩行者保護装置３４Ａへ与えられ、歩行者保護装置３４Ａを作動させる。ステップＳ１６で生成される指令信号は、乗員保護装置作動指令部６５から乗員保護装置３４Ｂに与えられ、乗員保護装置３４Ｂを作動させる。
【００３８】
次に、上記の第１の判定ステップＳ１２および第２の判定ステップＳ１３の各々で設定されている判定条件について、図６を参照して説明する。
【００３９】
図６は、複数のタイプの衝突状態を判別するための条件を図解するグラフを示す。図６では２次元座標系が示されているが、ここで横軸は荷重の総和（Σｆ）を意味し、縦軸は「荷重の時間変化」の総和（Σ（ｄｆ／ｄｔ））を示している。
【００４０】
図６の座標系の中では、横軸で２つの荷重総和値ＦＡ ，ＦＢが示され、縦軸では２つの「荷重の時間変化」に関する総和値［ｄｆ／ｄｔ］Ａ，［ｄｆ／ｄｔ］Ｂ が示されている。これらの４つの値は経験則的に得られた値である。これらの４つの値に基づいて２つのグラフｐＡ，ｐＢが求められている。第１のグラフｐＡは、ＦＡと［ｄｆ／ｄｔ］Ａで定められ、「エネルギ増加傾向」状態量を示すグラフであり、中央部は双曲線形状をなし、両端部は垂直線と水平線による直線形状になっている。この第１のグラフｐＡは歩行者保護装置閾値を規定する。また第２のグラフｐＢ、ＦＢと［ｄｆ／ｄｔ］Ｂで定められ、第１のグラフｐＡの上方に位置し、「エネルギ増加傾向」状態量を示すグラフであり、中央部は双曲線形状をなし、両端部は垂直線と水平線による直線形状になっている。この第２のグラフｐＢは乗員保護装置閾値を規定する。その結果、上記の２つのグラフｐＡ，ｐＢに基づいて、座標系の面上で４つの領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤが定義される。
【００４１】
以上において、衝突判別部６３で、荷重の総和（Σｆ）および「荷重の時間変化」の総和（Σ（ｄｆ／ｄｔ））を算出し（ステップＳ１１）、これらの総和値の変化の軌跡の位置を図６の座標系上の４つの領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤを基準にして判断すると、車両の衝突状態を判別することが可能となる。
【００４２】
例えば図６において、変化軌跡Ｇ１が生じると、この変化軌跡Ｇ１は領域ＲＡで生じ、「小変形」の衝突として保護装置３４Ａ，３４Ｂはいずれも非作動（ＯＦＦ）とされる。ここで「小変形」の衝突とは、例えばボール、前車が跳ね上げた小石など軽量物が高速で衝突した場合である。
【００４３】
また図６において、変化軌跡Ｇ２が生じると、この変化軌跡Ｇ２は領域ＲＢで生じ、「低速」の衝突として保護装置３４Ａ，３４Ｂはいずれも非作動（ＯＦＦ）とされる。ここで「低速」の衝突とは、電柱、標識などの道路上固定物に低速で衝突した場合である。
【００４４】
また図６において、変化軌跡Ｇ３が生じると、この変化軌跡Ｇ３は領域ＲＣで生じ、歩行者保護装置３４Ａを作動（ＯＮ）させる。同様に変化軌跡Ｇ４が生じると、この変化軌跡Ｇ４は領域ＲＤで生じ、乗員保護装置３４Ｂを作動（ＯＮ）させる。変化軌跡Ｇ４が生じるような衝突は、乗員保護を必要とする固定壁や車両との衝突である。
【００４５】
図６を参照して説明した衝突状態を判別するための条件に基づいて、前述した判定ステップＳ１２，Ｓ１３の判定条件が設定される。すなわち、判定ステップＳ１２では、「Σ（ｄｆ／ｄｔ）≧［ｄｆ／ｄｔ］Ａ 、かつΣｆ≧ＦＡ 、かつΣ（ｄｆ／ｄｔ）＊Σｆ≧ｐＡ、かつｖ（車速）≧ｖＡ（基準車速）？」が判定条件となる。また判定ステップＳ１３では、「Σ（ｄｆ／ｄｔ）≧［ｄｆ／ｄｔ］Ｂ 、かつΣｆ≧ＦＢ 、かつΣ（ｄｆ／ｄｔ）＊Σｆ≧ｐＢ、かつΔＶunit≧ΔＶＡ（基準速度変化量）？」が判定条件となる。上記において、記号＊は積の演算を意味する。
【００４６】
上記の実施形態の説明では、センサユニット１６に含まれる複数のセンサ素子１６Ａの出力は一般的に「ｄｆ／ｄｔ」であるとした。しかし、各センサ素子１６Ａの出力「ｄｆ／ｄｔ」は、ｎ番目のセンサ素子１６Ａのセンサ出力を［ｄｆ／ｄｔ］ｎとするとき、より好ましくは、「Ｃｓｎ＊Ｃｔｎ＊［ｄｆ／ｄｔ］ｎ」として求めることもできる。ここで、「Ｃｓｎ」はバンパー長手方向の剛性分布に応じてセンサ素子ごとに設定された一定の補正係数であり、「Ｃｔｎ」は随時モニタされている温度によってセンサ素子ごとに設定されている補正係数である。ここで記号＊は積の演算を意味する。
上記の場合には、センサユニット１６の出力電圧は、２つの補正係数「Ｃｓｎ」と「Ｃｔｎ」を考慮して、Σ（Ｃｓｎ＊Ｃｔｎ＊［ｄｆ／ｄｔ］ｎ）として与えられる。
上記の補正係数の設定は、検知部３１内に設けてセンサ素子１６Ａの出力の段階で含ませることもできるし、または演算部３２内にて演算要素として設定することもできる。
【００４７】
通常的には、各センサ素子１６Ａから出力される電圧信号を補正することにより緩衝用外表面構成部材の剛性を補正する剛性補正手段を備える。
【００４８】
また温度補償の場合には、複数のセンサ素子１６Ａの各々に対してその温度を計測する温度計測手段を備え、演算部３２で、複数のセンサ素子１６Ａの各々について、対応する温度計測手段が出力する温度情報に基づき、センサ素子の出力信号を補正する温度補正手段を備える。
【００４９】
上記の実施形態にかかる衝突判定装置の構成によれば、歩行者保護装置の作動判定を行うとき、車速センサから得られる車両速度が所定値以上であることをセーフィングセンサとして用いることができる。またそれによって、歩行者保護装置の作動が必要でない車速であるときには、バンパーセンサに不具合が生じた場合でも、歩行者保護装置の誤作動を防止することができるという利点がある。
【００５０】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
なお、上記の実施形態では複数のセンサ素子１６Ａのそれぞれを同じ矩形平板の形状としたが、これに限られるものではなく、フロントバンパー１１の形状や剛性に合わせて複数のセンサ素子１６Ａは個別に異なる形状あるいは異なる寸法にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、乗用自動車等の車両の衝突発生時の際の衝突内容の正確な判定に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】車両前部のフロントバンパーの構造の模式平面図である。
【図２】センサ素子の構成を示す斜視図である。
【図３】センサ素子の等価回路と検出回路を示す電気回路図である。
【図４】本発明に係る車両の衝突判定装置のシステム構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】衝突判定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】衝突判定の判定条件を説明するための解説図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１ フロントバンパー
１２ 衝撃緩衝部材
１４ バンパービーム
１６ センサユニット
１６Ａ センサ素子
１６Ａー１ 圧電フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の衝突判定装置に関し、特に、車両に衝突した対象物の内容と状態を精度よく判定するのに適した車両の衝突判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両のフロントバンパー等の内部に加速度センサ等の衝突センサを配置し、当該衝突センサから出力される衝突検知信号と、車両に搭載された車速センサから出力される車速信号とによって、歩行者等との衝突を判定するセンサシステムが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載された衝突判定装置は、車両に装備された歩行者保護装置または乗員保護装置等を最適に駆動させるため、衝突発生時に衝突状態と衝突物体を精度良く判定する装置である。その判定の手法では、まず、衝突時のフロントバンパーの変形を、バンパー部材の曲率等に係る状態量として変形センサで検出する。その後、曲率等に係る状態量に基づき荷重状態量を算出し、その他に速度状態量を求め、これらの状態量を利用して衝突状態を判定するようにしている。その結果、例えば、軽量物との高速衝突、重量物との低速衝突、歩行者との衝突等、衝突対象物の内容と状態を容易に判別できるようにしている。実際、上記の衝突判定装置によって歩行者との衝突であると判定した場合には、歩行者保護装置を作動させ、車両のボンネットを跳ね上げて衝突した歩行者の頭部の衝撃を緩和する。
【特許文献１】特開２００６−２４８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
歩行者との衝突を検知する従来の衝突判定装置は、通常、歩行者衝突判定専用のシステムとして構成され、そのため、エアバック等の乗員保護装置とは独立したシステムとして構成されていた。また車両が歩行者保護装置と乗員保護装置を装備する場合に当該車両に衝突判定装置を搭載すると、車両上には多数の衝突センサと複数のＥＣＵが必要となり、衝突判定用のシステムが全体として複雑になるという問題を有していた。
【０００４】
また上記の特許文献１に記載された衝突判定装置の場合には、バンパー部材の曲率に関する演算等を行うので、精度のよい検出が可能であるが、他方で高度な演算を大量に処理することが必要であった。そこで、同等な検出性能を有するシステムであって効率的に検出および演算を行えるシステムが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、歩行者保護装置と乗員保護装置を備えた車両の衝突判定装置であって、センサに係る装置構成およびＥＣＵに係るシステム構成を簡素化することができ、さらに比較的簡素な演算処理で衝突の対象物の内容と状態を精度よく判別することができる車両の衝突判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両の衝突判定装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【０００７】
第１の車両の衝突判定装置（請求項１に対応）は、車両の緩衝用外表面構成部材に与えられる荷重の時間変化に対応する電圧信号を出力する複数の検出手段（センサ素子）と、複数の検出手段により出力された電圧信号に基づき荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出する荷重変化量演算手段と、荷重変化量に基づき荷重に係る値を算出する荷重演算手段と、荷重変化量と荷重に係る値との積を算出する積演算手段と、積に係る値を所定の基準条件と比較して衝突対象物を判定する衝突対象物判定手段と、を備えるように構成される。
【０００８】
上記の車両の衝突判定装置では、フロントバンパー等の衝撃緩衝部材の衝突時の変形でバンパービーム上の各部分に発生する荷重およびその時間変化に係る量を取り出して、軽量物の高速衝突や重量物の低速衝突等のように衝突エネルギーの同等値を基準に衝突内容を正確に判別することが可能となる。
【０００９】
第２の車両の衝突判定装置（請求項２に対応）は、上記の車両の衝突判定装置において、好ましくは、荷重変化量演算手段は、複数の検出手段の各々について、検出手段から出力される電圧信号を補正することにより緩衝用外表面構成部材の剛性を補正する剛性補正手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
第３の車両の衝突判定装置（請求項３に対応）は、上記の車両の衝突判定装置において、好ましくは、複数の検出手段の各々に対してその温度を計測する温度計測手段を備え、荷重変化量演算手段は、複数の検出手段の各々について、対応する温度計測手段が出力する温度情報に基づき、検出手段から出力される電圧信号を補正する温度補正手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第４の車両の衝突判定装置（請求項４に対応）は、上記の車両の衝突判定装置において、好ましくは、荷重変化量演算手段は、複数の検出手段の各々から出力される電圧信号に係る値を加算することにより、荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次の効果を奏する。
フロントバンパー等の衝撃緩衝部材の衝突時の変形でバンパービーム上の各部分に発生する荷重およびその時間変化に係る量を取り出して衝突判断を行うようにしたため、１つの統合化したセンサシステムによって歩行者保護装置または乗員保護装置の作動・非作動を決定する各種態様の衝突を適切に判別することができる。
乗員保護装置の作動判定を行うときには、バンパーセンサによる衝突判別手段を、従来の乗員保護装置の作動補助手段として使用することができ、フロントセンサ等が不要になるので製作コストを低減することができる。
また乗員保護装置の作動が必要でない衝突のときに、従来の乗員保護装置の作動手段か、またはバンパーセンサのどちらかに不具合が生じた場合にも乗員保護装置を正確に作動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、車両の前部に設けたフロントバンパーの構造を平面的に示した模式図である。図１中、上方が車両の前方になる。図１で、符号１１で示した部材は、図示しない車体の前部に取り付けたフロントバンパーである。フロントバンパー１１は、平面形状として見ると、全体的に板状の形態を有し、またその背面部には衝撃緩衝部材１２を備えている。衝撃緩衝部材１２を備えたフロントバンパー１１は、車両の前部に対して衝突する物体が存在するときに、その衝撃を緩和するための緩衝機構として機能する。フロントバンパー１１は、衝突時に衝突対象物によって変形することになる。フロントバンパー１１は、車体の前部の外表面を構成する緩衝用部材である。図１中では、便宜的に、例えば、質量ｍの柱状物体１３が、前方から衝突速度Ｖで衝突したときの一状態例が示されている。
【００１５】
なお、車両の外表面を構成する緩衝用部材は上記のフロントバンパー１１に限定されない。リヤバンパーや車体側部等の車両の緩衝用等の任意の外表面部材であってもかまわない。
【００１６】
上記のフロントバンパー１１において、その左右両側部１１ａ，１１ｂは車体側に向けて湾曲されている。またフロントバンパー１１の前壁面１１ｃがバンパーフェースを形成している。フロントバンパー１１の背部には、さらに上記衝撃緩衝部材１２に結合されるバンパービーム１４が配置される。バンパービーム１４は、左右の２つのサイドフレーム１５の先端部に取り付けられ、車両の車体の一部を構成している。
【００１７】
上記の衝撃緩衝部材１２とバンパービーム１４の間にはセンサユニット１６が設置されている。センサユニット１６は、フロントバンパー１１またはバンパービーム１４の長手方向に沿って配置された帯状のフィルム形態を有するものである。センサユニット１６は、例えば、一列状に配列された複数のセンサ素子１６Ａによって分割状態で構成されている。複数のセンサ素子１６Ａのそれぞれは、同じ形状および構成を有し、分割され、かつ独立している。センサ素子１６Ａは矩形平板の形状を有する。複数のセンサ素子１６Ａは、一平面を形成するように配列されている。
【００１８】
上記のセンサ素子１６Ａの一例を図２に示す。図２はセンサ素子１６Ａの斜視図を示している。当該センサ素子１６Ａには、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）で作られた圧電フィルム１６Ａ−１が用いられる。圧電フィルムの両側面には電極１６Ａ−２が設けられている。かかる圧電フィルムで形成されるセンサ素子１６Ａでは、図２中の上下の両面からセンサ素子面（圧電フィルム面）に対して垂直な荷重（ｆ）が加わるとすると、センサ素子１６Ａの上面に電荷＋Ｑ、下面に電界−Ｑが発生する。当該発生する電界Ｑは「圧電定数×荷重（ｆ）」により求められる。すなわちセンサ素子１６Ａは、荷重ｆに比例した電荷Ｑを出力するという特性を有する。
【００１９】
上記センサ素子１６Ａを電気的等価回路で表現すると、図３の破線ブロック２３で示すごとく、交流電源２１とコンデンサ２２で表現される。センサ素子１６Ａが荷重ｆを受けると、圧電フィルムの圧電作用に基づき交流電源２１から電流が生じ、コンデンサ２２に蓄電される。センサ素子１６Ａに印加される荷重ｆは交流電源２１として表現される。その結果、コンデンサ２２に蓄電される電荷Ｑは、荷重ｆに比例した電荷となる。図３に示した等価回路２３で、点Ａはセンサ素子１６Ａの出力端子である。接地端子の電位に対して出力端子Ａに生じる電圧（Ｖ１）は、コンデンサ２２の静電容量をＣとするとき、「電荷Ｑ／静電容量Ｃ」として求められる。等価回路２３に対しては、コンデンサ２２に対して並列に抵抗２４（抵抗値Ｒ）が接続され、さらに続いて出力インピーダンス変換用アンプ２５、出力調整用アンプ２６がカスケードに接続される。出力調整用アンプ２６の出力端子２６ａから電圧Ｖ２が出力される。センサ素子１６Ａの等価回路２３と、その出力側に設けられたアンプ回路とによって１つのセンサ素子回路装置が作られる。
【００２０】
上記において、アンプ２６から出力される電圧Ｖ２は、付設されたアンプ回路等により、点Ａに生じた電圧Ｖ１の時間微分値に比例し、換言すれば電荷Ｑの時間微分値に比例するように設定されている。さらに云えば、出力電圧Ｖ２は、荷重ｆの時間微分すなわち時間変化に比例するように電気回路的に設計されている。
【００２１】
等価回路的には交流電源２１として表現された荷重ｆは交流電流として発生する。当該交流電流の周波数としては、衝突現象周波数として０〜２００Ｈｚの周波数範囲が対応する。このため、上記衝突現象周波数範囲がカットオフ周波数以下の微分特性範囲内に含まれるように設定されることが望ましい。カットオフ周波数の設定は、衝突現象周波数範囲に対応する、コンデンサ２２の静電容量Ｃと抵抗２４の抵抗値Ｒとにより決定される。抵抗２４の抵抗値Ｒを適宜に選択することにより、衝突現象周波数範囲を決定するカットオフ周波数（ｆｒｃ＝１／２πＣＲ）を可変にすることができる。
【００２２】
複数のセンサ素子１６Ａの各々は、上記のように抵抗２４とアンプ２５，２６をその出力段に備えることにより「センサ素子回路装置」として構成されている。本実施形態の説明では、センサ素子１６Ａは、抵抗２４とアンプ２５，２６を備えたセンサ素子回路装置であるとして扱う。センサ素子回路装置として構成された各センサ素子１６Ａは、上記のフロントバンパー１１のバンパーフェースに対して柱状物体１３の衝突で荷重ｆが加わると、フロントバンパー１１および衝撃緩衝部材１２等が変形することによって、バンパービーム１４上の各部分に作用する「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」を検出し、出力する。
【００２３】
上記の結果、後述するように、本実施形態に係る衝突判定装置での判定処理では、センサユニット１６としての出力電圧は、複数個（ｎ個）のセンサ素子１６Ａの各々から出力される電圧（上記の出力電圧Ｖ２）に基づいてΣ（ｄｆ／ｄｔ）を算出して用いられる。ここで「Σ」は、ｎ個のセンサ素子１６Ａの出力電圧の総和をとることを意味する。
【００２４】
次に、図４を参照して、上記のセンサユニット１６を利用して構成される衝突判定装置を説明する。図４は衝突判定装置のシステムブロック図を示す。衝突判定装置の要部の機能部は、車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）内のマイコン内に構築される。衝突判定装置３０は、大きな部分に分けると、検知部３１と演算部３２と判定部３３と保護装置３４とから構成されている。本実施形態による車両では、保護装置として、一例として、歩行者保護装置３４Ａと乗員保護装置３４Ｂを備えている。歩行者保護装置３４Ａは例えば衝突時に作動するボンネット跳ね上がり装置であり、乗員保護装置３４Ｂは例えばシートベルト装置やエアバッグ装置である。
【００２５】
検知部３１には、前述したセンサユニット１６が含まれる。センサユニット１６には前述のごとく複数個（ｎ個）のセンサ素子１６Ａが含まれるものとする。センサユニット１６からは実際にはｎ個のセンサ素子１６Ａの出力信号（上記の出力電圧Ｖ２）が出力されているが、図４では説明の便宜上、１つのセンサ素子１６Ａの出力信号（Ｖ２）のみが取り出された状態が示され、その他のセンサ素子１６Ａの各出力信号（Ｖ２）の図示は簡略化して示されている。検知部３１には、さらに、速度センサ４１と加速度センサ４２が設けられている。速度センサ４１と加速度センサ４２には元々車両に搭載されているセンサが用いられる。
【００２６】
演算部３２は、速度センサ４１に対しては速度算出部５１を備え、加速度センサ４２に対しては時間積分器５２とΔＶunit算出部５３を備える。速度算出部５１は、速度センサ４１から供給される車速検知信号に基づいて車両の速度（ｖ）を算出し、車両の速度（ｖ）に係る信号（速度信号）を出力する。また時間積分器５２は、加速度センサ４２から供給される加速度検知信号に対して一定の時間の間積分演算を行い、得られた積分信号を出力する。ΔＶunit算出部５３は、時間積分器５２から供給される積分信号に基づいて「ΔＶunit」を算出し、ΔＶunitに係る信号を出力する。ここで「ΔＶunit」は、後段に設けられた乗員保護装置の作動許可を判定するための速度変化量を意味している。
【００２７】
演算部３２は、さらに、センサユニット１６に含まれる複数のセンサ素子１６Ａの各々が出力する信号に対して、直列に接続されたノイズカットＬＰＦ（Low Pass Filter）５４および「荷重の時間変化」算出部５５の第１の演算ルートと、直列に接続された時間積分器５６および荷重算出部５７の第２の演算ルートとが設けられている。第１および第２の２つの演算ルートは並列に設けられている。「荷重の時間変化」算出部５５で演算される「荷重の時間変化」は前述した「ｄｆ／ｄｔ」である。荷重算出部５７で演算される「荷重」は前述した「ｆ」である。
【００２８】
１つのセンサ素子１６Ａから出力される検知信号（「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号）は第１および第２の演算ルートに与えられる。第１の演算ルートでは、ノイズカットＬＰＦ５４によって「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号に含まれる高周波ノイズ成分がカットされ、その後に「荷重の時間変化」算出部５５によって「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号から「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」が算出される。他方、第２の演算ルートでは、時間積分器５６によって「荷重ｆの時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号を積分演算し、その結果得られた出力信号に基づき次段の荷重算出部５７によって荷重ｆが算出される。
【００２９】
図４の演算部３２において、第１および第２の演算ルートはセンサユニット１６に含まれる１つのセンサ素子１６Ａについてのみ示したが、その他の残りのすべてのセンサ素子１６Ａについても同様な構成の第１および第２の演算ルートが設けられている。
【００３０】
次に、判定部３３は、速度判定部６１と、ΔＶunit判定部６２と、衝突判別部６３と、歩行者保護装置作動指令部６４と、乗員保護装置作動指令部６５を備えている。
【００３１】
速度判定部６１は、上記の歩行者保護装置３４Ａを作動させる場合の車両の速度条件を決めるための判定要素である。速度算出部５１から供給される速度に係る信号が基準速度よりも大きい場合には、速度条件充足信号を歩行者保護装置作動指令部６４に供給する。
【００３２】
ΔＶunit定部６２は、上記の乗員保護装置３４Ｂを作動させる場合の車両の速度変化量条件を決めるための判定要素である。ΔＶunit算出部５３から供給される速度変化量（ΔＶunit）に係る信号が基準速度変化量よりも大きい場合には、速度変化量条件充足信号を乗員保護装置作動指令部６５に供給する。
【００３３】
衝突判別部６３には、センサユニット１６に含まれる複数のセンサ素子１６Ａの各々に関して、「荷重の時間変化」算出部５５から出力される「荷重の時間変化（ｄｆ／ｄｔ）」に係る信号（（ｄｆ／ｄｔ）信号）と、荷重算出部５７から出力される荷重ｆに係る信号（ｆ信号）が入力されている。衝突判別部６３は、複数のセンサ素子１６Ａの各々に係る（ｄｆ／ｄｔ）信号とｆ信号に基づいて、図５に示される処理手順に従って衝突判別処理を実行する。
【００３４】
図５のフローチャートに従って、衝突判別部６３によって実行される衝突判別処理を説明する。
【００３５】
この場合において、衝突判別処理は、実際上、前述した速度判定部６１およびΔＶunit判定部６２、さらに歩行者保護装置作動指令部６４および乗員保護装置作動指令部６５を含んだ状態で、判定部３３の全体で行われる。その中でも、センサユニット１６からの出力情報を取り扱う衝突判別部６３の機能は主要機能として位置づけられる。
【００３６】
最初のステップＳ１１では、センサユニット１６に含まれる複数個（ｎ個）のセンサ素子１６Ａの各々から出力される電圧に基づき、荷重の時間変化（ｄｆ／ｄｔ）の総和すなわちΣ（ｄｆ／ｄｔ）を算出し、かつ荷重ｆの総和すなわちΣｆを算出する。荷重の時間変化（ｄｆ／ｄｔ）の総和（Σ（ｄｆ／ｄｔ））、および荷重ｆの総和（Σｆ）は、センサユニット１６としての出力情報として用いられる。
【００３７】
その後、第１の判定ステップＳ１２と第２の判定ステップＳ１３によって衝突判別が行われる。第１の判定ステップＳ１２で、ＮＯであるときには歩行者保護装置３４Ａと乗員保護装置３４Ｂのいずれも非作動とする指令処理（ステップＳ１４）が実行され、ＹＥＳであるときには歩行者保護装置３４Ａと乗員保護装置３４Ｂのうちのいずれかを作動させるための判定を行う第２の判定ステップＳ１３に移行する。第２の判定ステップＳ１３で、ＮＯであるときには歩行者保護装置３４Ａを作動させる指令処理（ステップＳ１５）が実行され、ＹＥＳであるときには乗員保護装置３４Ｂを作動させる指令処理（ステップＳ１６）が実行される。ステップＳ１５で生成される指令信号は、図４において、歩行者保護装置作動指令部６４から歩行者保護装置３４Ａへ与えられ、歩行者保護装置３４Ａを作動させる。ステップＳ１６で生成される指令信号は、乗員保護装置作動指令部６５から乗員保護装置３４Ｂに与えられ、乗員保護装置３４Ｂを作動させる。
【００３８】
次に、上記の第１の判定ステップＳ１２および第２の判定ステップＳ１３の各々で設定されている判定条件について、図６を参照して説明する。
【００３９】
図６は、複数のタイプの衝突状態を判別するための条件を図解するグラフを示す。図６では２次元座標系が示されているが、ここで横軸は荷重の総和（Σｆ）を意味し、縦軸は「荷重の時間変化」の総和（Σ（ｄｆ／ｄｔ））を示している。
【００４０】
図６の座標系の中では、横軸で２つの荷重総和値ＦＡ ，ＦＢが示され、縦軸では２つの「荷重の時間変化」に関する総和値［ｄｆ／ｄｔ］Ａ，［ｄｆ／ｄｔ］Ｂ が示されている。これらの４つの値は経験則的に得られた値である。これらの４つの値に基づいて２つのグラフｐＡ，ｐＢが求められている。第１のグラフｐＡは、ＦＡと［ｄｆ／ｄｔ］Ａで定められ、「エネルギ増加傾向」状態量を示すグラフであり、中央部は双曲線形状をなし、両端部は垂直線と水平線による直線形状になっている。この第１のグラフｐＡは歩行者保護装置閾値を規定する。また第２のグラフｐＢ、ＦＢと［ｄｆ／ｄｔ］Ｂで定められ、第１のグラフｐＡの上方に位置し、「エネルギ増加傾向」状態量を示すグラフであり、中央部は双曲線形状をなし、両端部は垂直線と水平線による直線形状になっている。この第２のグラフｐＢは乗員保護装置閾値を規定する。その結果、上記の２つのグラフｐＡ，ｐＢに基づいて、座標系の面上で４つの領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤが定義される。
【００４１】
以上において、衝突判別部６３で、荷重の総和（Σｆ）および「荷重の時間変化」の総和（Σ（ｄｆ／ｄｔ））を算出し（ステップＳ１１）、これらの総和値の変化の軌跡の位置を図６の座標系上の４つの領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤを基準にして判断すると、車両の衝突状態を判別することが可能となる。
【００４２】
例えば図６において、変化軌跡Ｇ１が生じると、この変化軌跡Ｇ１は領域ＲＡで生じ、「小変形」の衝突として保護装置３４Ａ，３４Ｂはいずれも非作動（ＯＦＦ）とされる。ここで「小変形」の衝突とは、例えばボール、前車が跳ね上げた小石など軽量物が高速で衝突した場合である。
【００４３】
また図６において、変化軌跡Ｇ２が生じると、この変化軌跡Ｇ２は領域ＲＢで生じ、「低速」の衝突として保護装置３４Ａ，３４Ｂはいずれも非作動（ＯＦＦ）とされる。ここで「低速」の衝突とは、電柱、標識などの道路上固定物に低速で衝突した場合である。
【００４４】
また図６において、変化軌跡Ｇ３が生じると、この変化軌跡Ｇ３は領域ＲＣで生じ、歩行者保護装置３４Ａを作動（ＯＮ）させる。同様に変化軌跡Ｇ４が生じると、この変化軌跡Ｇ４は領域ＲＤで生じ、乗員保護装置３４Ｂを作動（ＯＮ）させる。変化軌跡Ｇ４が生じるような衝突は、乗員保護を必要とする固定壁や車両との衝突である。
【００４５】
図６を参照して説明した衝突状態を判別するための条件に基づいて、前述した判定ステップＳ１２，Ｓ１３の判定条件が設定される。すなわち、判定ステップＳ１２では、「Σ（ｄｆ／ｄｔ）≧［ｄｆ／ｄｔ］Ａ 、かつΣｆ≧ＦＡ 、かつΣ（ｄｆ／ｄｔ）＊Σｆ≧ｐＡ、かつｖ（車速）≧ｖＡ（基準車速）？」が判定条件となる。また判定ステップＳ１３では、「Σ（ｄｆ／ｄｔ）≧［ｄｆ／ｄｔ］Ｂ 、かつΣｆ≧ＦＢ 、かつΣ（ｄｆ／ｄｔ）＊Σｆ≧ｐＢ、かつΔＶunit≧ΔＶＡ（基準速度変化量）？」が判定条件となる。上記において、記号＊は積の演算を意味する。
【００４６】
上記の実施形態の説明では、センサユニット１６に含まれる複数のセンサ素子１６Ａの出力は一般的に「ｄｆ／ｄｔ」であるとした。しかし、各センサ素子１６Ａの出力「ｄｆ／ｄｔ」は、ｎ番目のセンサ素子１６Ａのセンサ出力を［ｄｆ／ｄｔ］ｎとするとき、より好ましくは、「Ｃｓｎ＊Ｃｔｎ＊［ｄｆ／ｄｔ］ｎ」として求めることもできる。ここで、「Ｃｓｎ」はバンパー長手方向の剛性分布に応じてセンサ素子ごとに設定された一定の補正係数であり、「Ｃｔｎ」は随時モニタされている温度によってセンサ素子ごとに設定されている補正係数である。ここで記号＊は積の演算を意味する。
上記の場合には、センサユニット１６の出力電圧は、２つの補正係数「Ｃｓｎ」と「Ｃｔｎ」を考慮して、Σ（Ｃｓｎ＊Ｃｔｎ＊［ｄｆ／ｄｔ］ｎ）として与えられる。
上記の補正係数の設定は、検知部３１内に設けてセンサ素子１６Ａの出力の段階で含ませることもできるし、または演算部３２内にて演算要素として設定することもできる。
【００４７】
通常的には、各センサ素子１６Ａから出力される電圧信号を補正することにより緩衝用外表面構成部材の剛性を補正する剛性補正手段を備える。
【００４８】
また温度補償の場合には、複数のセンサ素子１６Ａの各々に対してその温度を計測する温度計測手段を備え、演算部３２で、複数のセンサ素子１６Ａの各々について、対応する温度計測手段が出力する温度情報に基づき、センサ素子の出力信号を補正する温度補正手段を備える。
【００４９】
上記の実施形態にかかる衝突判定装置の構成によれば、歩行者保護装置の作動判定を行うとき、車速センサから得られる車両速度が所定値以上であることをセーフィングセンサとして用いることができる。またそれによって、歩行者保護装置の作動が必要でない車速であるときには、バンパーセンサに不具合が生じた場合でも、歩行者保護装置の誤作動を防止することができるという利点がある。
【００５０】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
なお、上記の実施形態では複数のセンサ素子１６Ａのそれぞれを同じ矩形平板の形状としたが、これに限られるものではなく、フロントバンパー１１の形状や剛性に合わせて複数のセンサ素子１６Ａは個別に異なる形状あるいは異なる寸法にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、乗用自動車等の車両の衝突発生時の際の衝突内容の正確な判定に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】車両前部のフロントバンパーの構造の模式平面図である。
【図２】センサ素子の構成を示す斜視図である。
【図３】センサ素子の等価回路と検出回路を示す電気回路図である。
【図４】本発明に係る車両の衝突判定装置のシステム構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】衝突判定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】衝突判定の判定条件を説明するための解説図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１ フロントバンパー
１２ 衝撃緩衝部材
１４ バンパービーム
１６ センサユニット
１６Ａ センサ素子
１６Ａー１ 圧電フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の緩衝用外表面構成部材に与えられる荷重の時間変化に対応する電圧信号を出力する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段により出力された前記電圧信号に基づき前記荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出する荷重変化量演算手段と、
前記荷重変化量に基づき前記荷重に係る値を算出する荷重演算手段と、
前記荷重変化量と前記荷重に係る値との積を算出する積演算手段と、
前記積に係る値を所定の基準条件と比較して衝突対象物を判定する衝突対象物判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両の衝突判定装置。
【請求項２】
前記荷重変化量演算手段は、前記複数の検出手段の各々について、前記検出手段から出力される前記電圧信号を補正することにより前記緩衝用外表面構成部材の剛性を補正する剛性補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両の衝突判定装置。
【請求項３】
前記複数の検出手段の各々に対してその温度を計測する温度計測手段を備え、
前記荷重変化量演算手段は、前記複数の検出手段の各々について、対応する前記温度計測手段が出力する温度情報に基づき、前記検出手段から出力される前記電圧信号を補正する温度補正手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両の衝突判定装置。
【請求項４】
前記荷重変化量演算手段は、前記複数の検出手段の各々から出力される前記電圧信号に係る値を加算することにより、前記荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の衝突判定装置。
【請求項１】
車両の緩衝用外表面構成部材に与えられる荷重の時間変化に対応する電圧信号を出力する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段により出力された前記電圧信号に基づき前記荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出する荷重変化量演算手段と、
前記荷重変化量に基づき前記荷重に係る値を算出する荷重演算手段と、
前記荷重変化量と前記荷重に係る値との積を算出する積演算手段と、
前記積に係る値を所定の基準条件と比較して衝突対象物を判定する衝突対象物判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両の衝突判定装置。
【請求項２】
前記荷重変化量演算手段は、前記複数の検出手段の各々について、前記検出手段から出力される前記電圧信号を補正することにより前記緩衝用外表面構成部材の剛性を補正する剛性補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両の衝突判定装置。
【請求項３】
前記複数の検出手段の各々に対してその温度を計測する温度計測手段を備え、
前記荷重変化量演算手段は、前記複数の検出手段の各々について、対応する前記温度計測手段が出力する温度情報に基づき、前記検出手段から出力される前記電圧信号を補正する温度補正手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両の衝突判定装置。
【請求項４】
前記荷重変化量演算手段は、前記複数の検出手段の各々から出力される前記電圧信号に係る値を加算することにより、前記荷重の時間変化に対応する荷重変化量を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の衝突判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−５１２９８（Ｐ２００９−５１２９８Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１８４２９（Ｐ２００７−２１８４２９）
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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