JPH1095305A - 車両の衝突検出装置及び乗員保護装置の起動判定装置 - Google Patents

車両の衝突検出装置及び乗員保護装置の起動判定装置

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JPH1095305A
JPH1095305A JP8250331A JP25033196A JPH1095305A JP H1095305 A JPH1095305 A JP H1095305A JP 8250331 A JP8250331 A JP 8250331A JP 25033196 A JP25033196 A JP 25033196A JP H1095305 A JPH1095305 A JP H1095305A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な衝突形態に応じて、衝突後、短時間
で、しかも信頼性良くエアバッグ展開の有無を判定する
ことができなかった。 【解決手段】 衝突加速度信号２から推定速度信号６を
算出する一次遅れ要素形フィルタ５、推定速度信号６か
ら推定位置信号８を算出する一次遅れ要素形フィルタ
７、上記衝突加速度信号２と推定速度信号６と推定変位
信号８から車両の衝突時に発生する推定衝突力信号１４
を算出する衝突力演算手段１３と、以上より求まる信号
をもとに多次元空間上での軌跡を描き、この軌跡が多次
元空間上に予め設定した閾値を越えたことを判定する多
次元空間衝突判定手段１５から出力される衝突判定信号
１７をエアバッグ展開信号とすることでエアバックを展
開する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の衝突時に短
時間で、かつ信頼性高く、車両の衝突を検出する車両の
衝突検出装置、及び車両の衝突を検出し、乗員保護装置
の起動判定を行う乗員保護装置の起動判定装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両の加速度の大きさから車
両の衝突を検出する衝突検出装置を用いて、エアバッグ
等の乗員保護装置を作動させることが行われているが、
より迅速に且つ確実に車両の衝突を検出するために、例
えば、特開平４―１３５９４７号公報に示されるような
衝突検出装置が知られている。図２５は、従来の車両用
乗員保護装置の駆動回路を示すブロック図であり、図２
６（Ａ）は衝突時の加速度センサの出力の時間変化を示
す線図であり、図２７（Ｂ）は乗員の頭部の変位を示す
線図である。
【０００３】図２５において、６９は車両の衝突等によ
る加速度の変化を検出し、検出結果をアナログ信号ａ
（ｔ）として出力する加速度センサ、７０は時定数Ｔ1
を有し、 加速度センサ１から出力されるアナログ信号
ａ（ｔ）を積分する第１不完全積分回路、７１は第１不
完全積分回路７０と同一機能を有し、第１不完全積分回
路７０からの不完全積分出力ｖ（ｔ）を再度不完全積分
する第２不完全積分回路である。この第２不完全積分回
路７１の時定数Ｔ2は第１不完全積分回路７０の時定数
Ｔ1と同一である。
【０００４】７２は加速度センサ６９の検出出力に第１
係数を付加する第１減衰器からなる第１係数回路、７３
は減衰率がＫである第２減衰器からなる第２係数回路
で、この第２係数回路７３は第１不完全積分回路７０の
不完全積分出力ｖ（ｔ）に第２係数を付加する。そし
て、上記第１係数回路７２の減衰率は第２係数回路７３
の減衰率Ｋの２乗の１／２である。なお、上記減衰率Ｋ
は後述のエアバッグの点火装置に点火電流が供給されて
からエアバッグの膨張が完了するまでに必要な時間ｔｄ
に等しい。
【０００５】７４は加算回路で、この加算回路７４は上
記第２不完全積分回路７１からの出力ｘ（ｔ）、第１係
数回路７２からの出力および第２係数回路７３からの出
力を加算する。７５は加算回路７４からの加算出力が所
定の閾値値を越えると、出力レベルを例えばハイレベル
に切り替える比較回路、７６は駆動回路、７７は乗員保
護装置本体である点火装置で、この点火装置７６は駆動
回路７６の出力に基づいて例えばエアバッグを作動させ
る。
【０００６】次に、この従来装置の動作について説明す
る。まず、車両が一定速度Ｖ0で走行しているときに、
例えば衝突により、図２６（Ａ）に示されるような車両
の前後方向に作用する加速度ａ（ｔ）が加速度センサ６
９によって検出されると、乗員の頭は一定速度ｖ0で投
げ出される一方で、そのときの加速度ａ（ｔ）は乗員に
も作用する。それによって頭は車両に対してある相対速
度、すなわちｖ（ｔ）（ａ（ｔ）の時間積分）で動き出
す。
【０００７】一方、そのときの加速度センサ６９の出力
ａ（ｔ）は第１不完全積分回路７０で積分される。ま
た、頭は動き出すことによって衝突直前の位置を初期位
置とした場合、その位置から時間経過に伴ってｘ（ｔ）
（ｖ（ｔ）の時間積分）だけ変位する。この変位ｘ
（ｔ）は第２不完全積分回路７１によって第１不完全積
分回路７０の出力が積分され求められ、実時間における
乗員の頭の変位予測量が算出される。
【０００８】次に、第１不完全積分回路７０の出力ｖ
（ｔ）は第２不完全積分回路７１によってｔｄが重み付
けされ、ｖ（ｔ）×ｔｄ、すなわちｔｄ時間の間に変位
する量が求められる。さらに、加速度センサ６９の出力
ａ（ｔ）は第１係数回路７２によって１／２（ｔｄ×ｔ
ｄ）だけ重み付けされ、１／２（ｔｄ×ｔｄ）、すなわ
ちｔｄ時間の間に変位する量が求められる。これらの出
力は加算回路７４によって加算され、ｘ（ｔ）＋ｖ
（ｔ）ｔｄ＋１／２ａ（ｔ）×（ｔｄ×ｔｄ）が求めら
れる。すなわち、これは現時点からｔｄ時間後における
乗員の頭の位置の予測値ｘ（ｔ＋ｔｄ）が求められる。
【０００９】この予測位置は比較回路７５に供給され、
図２６（Ｂ）においてエアバッグなどを作動させる位置
を初期位置からｘだけ離れた位置に設定すると、ｘ
（ｔ）で示されるように実際に頭の位置がｘに達する時
刻ｔ２よりもｔｄだけ速い時刻ｔ１に作動するようにさ
れている。
【００１０】以上のように、この従来例においては、乗
員の頭部の変位を加速度信号から上述したような式にし
たがって演算し、この演算された乗員の頭部の変位が所
定量以上になると判定された際に、乗員保護装置を作動
させるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の車両用乗員保護
装置は以上のように構成されているので、次のような問
題点があった。 （１）判定時間を短縮するために、変位信号ｘ（ｔ）に
加速度と速度を係数回路で定数倍して加算した値より得
られる変位予測信号ｘ（ｔ＋ｔｄ）＝ｘ（ｔ）＋ｖ
（ｔ）ｔｄ＋１／２ａ（ｔ）×（ｔｄ×ｔｄ）を演算し
ているが、この変位予測信号ｘ（ｔ＋ｔｄ）は、通常の
判定より乗員の変位分だけ早めに衝突判定することを行
っているものに過ぎず、また、この変位予測信号ｘ（ｔ
＋ｔｄ）は正確に乗員の変位を示すものとは言えないの
で、乗員保護装置の動作の必要がない場合においても、
早まって乗員保護装置を動作させてしまうことがあり、
衝突判定の信頼性が低下していた。
【００１２】（２）正面正突、斜め衝突、柱などへの衝
突、路肩への乗り上げ、大型車への潜り込みなど、さま
ざまな衝突形態に対して対応しておらず、衝突形態によ
っては、必要もないのに乗員保護装置を動作させてしま
ったり、衝突判定が遅れたりしてしまうことがあった。
【００１３】（３）衝突判定に用いるコンパレータでの
閾値が時間変化に対して一定であり、さまざまな衝突形
態に十分対応できず、衝突形態によっては、必要もない
のに乗員保護装置を動作させてしまったり、衝突判定が
遅れたりしてしまうことがあった。 （４）前後方向の正面衝突よりさらに短い衝突判定時間
を要求される側方方向からの衝突に対応するサイドエア
バックの展開の際には、衝突判定が遅れたりしてしまう
ことがあった。
【００１４】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、車両のさまざまな衝突形態に対
応でき、より短時間で信頼性も高い衝突判定を行うこと
ができる車両の衝突検出装置及び乗員保護装置の起動判
定装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車両の衝
突検出装置は、車両の衝突加速度を検出する加速度検出
手段からの加速度に基づいて、車両の衝突を判定する車
両の衝突検出装置であって、衝突加速度に基づいて衝突
時に車両に発生する推定衝突力を算出する衝突力演算手
段と、この推定衝突力に基づいて衝突判定を行う衝突判
定手段とを設けたものである。
【００１６】また、衝突加速度から推定速度を算出する
速度演算手段と、推定速度から推定変位を算出する変位
演算手段とを備え、衝突力演算手段は衝突加速度、推定
速度及び推定変位に基づいて衝突時に車両に発生する推
定衝突力を算出するものである。
【００１７】また、衝突判定手段は、推定衝突力、衝突
加速度、推定速度及び推定変位を変数とする多次元座標
上での座標値によって衝突判定を行うものである。
【００１８】また、衝突力演算手段は、質量、減衰器、
ばねからなる１自由度モデルに車両をモデル化し、推定
衝突力を演算するものである。
【００１９】また、衝突判定手段は、搭乗者の車両に対
する推定相対変位を演算し、この推定相対変位及び推定
衝突力に基づいて衝突判定を行うものである。
【００２０】また、衝突加速度から推定速度を算出する
一次遅れ要素形フィルタと、推定速度から推定変位を算
出する一次遅れ要素形フィルタとを設けたものである。
【００２１】この発明に係る乗員保護装置の起動判定装
置は、車両の衝突加速度を検出する加速度検出手段から
の衝突加速度に基づいて衝突時に車両に発生する推定衝
突力を算出する衝突力演算手段と、この推定衝突力に基
づいて乗員保護装置の起動判定を行う起動判定手段とを
設けたものである。
【００２２】また、衝突加速度から推定速度を算出する
速度演算手段を備え、移動判定手段は推定速度が閾値以
上である場合に乗員保護装置を起動させると共に、閾値
は衝突力の大きさに基づいて決定されるものである。
【００２３】また、それぞれ異なった方向の衝突加速度
を検出するように車両に設定された複数の加速度検出手
段を設け、起動判定手段は複数の加速度検出手段の出力
に基づいて乗員保護装置の起動判定を行うものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１における
車両の衝突検出装置を示すブロック図、図２は衝突検出
装置内部の衝突力演算手段の原理を示す１自由度の質量
−減衰器−ばねモデルを示す概念図、図３は衝突検出装
置内部の衝突力演算手段の１自由度の質量−減衰器−ば
ねモデルに基づいた推定衝突力の演算手順を示すブロッ
ク図、図４は車両の衝突検出装置における１自由度の質
量−減衰器−ばねモデルに衝突力ｆを加えたときに車両
等価質量に生ずる加速度、速度、変位の時刻歴応答波形
のシミュレーション結果を示す波形図である。
【００２５】図５は衝突検出装置における一次遅れ要素
フィルタの周波数応答特性の一例を示す特性図、図６は
衝突検出装置における推定衝突力の原理を示す推定速
度、推定変位、衝突力のシミュレーション結果を示した
波形図、図７は多次元空間衝突判定手段における弾性的
衝突における衝突力と速度との関係を示す説明図、図８
は多次元空間衝突判定手段における弾性的衝突での推定
衝突力と推定速度との関係を示す説明図、図９は多次元
空間衝突判定手段における弾性的衝突での推定衝突力と
推定変位との関係を示す説明図、図１０は多次元空間衝
突判定手段における弾性的衝突での推定衝突力と加速度
との関係を示す説明図である。
【００２６】図１１は、多次元空間衝突判定の原理を示
すために例示した車両のドア閉めと他車両側突とを示す
説明図、図１２は多次元空間衝突判定手段におけるドア
閉め時に生じる推定衝突力と推定速度との関係を示す説
明図、図１３は多次元空間衝突判定手段における低速度
の側突を想定したときに生じる推定衝突力と推定速度と
の関係を示す説明図、図１４は多次元空間衝突判定手段
における中速度の側突を想定したときに生じる推定衝突
力と推定速度との関係を示す説明図、図１５は多次元空
間衝突判定手段における高速度の側突を想定したときに
生じる推定衝突力と推定速度との関係を示す説明図、図
１６は多次元空間衝突判定手段において、衝突力を横軸
に速度を縦軸に取った平面上での閾値の設定の一例を示
す説明図である。
【００２７】図１において、１は車両の前後方向や、左
右方向への加速度を検出する車両衝突加速度検出装置、
２は車両衝突加速度装置１の出力信号である衝突加速度
信号、５は衝突加速度信号２を推定速度信号に変換する
一次遅れ要素形フィルタ、６は一次遅れ要素形フィルタ
５により出力される推定速度信号、７は推定速度信号６
を推定変位信号に変換する一次遅れ要素形フィルタ、８
は一次遅れ要素形フィルタ７により出力される推定変位
信号、１３は衝突加速度信号２と速度推定信号６と変位
推定信号８を入力にして車両の衝突力を演算する衝突力
演算手段、１４は衝突力演算手段１３から出力される推
定衝突力信号である。
【００２８】１５は推定衝突力信号１４および衝突加速
度信号２と推定速度信号６と推定変位信号８からなる複
数の信号を変数とした多次元空間上でこれらの軌跡を描
き、この軌跡が予め多次元空間上に設定した閾値を越え
たかどうか、すなわち、推定衝突力信号１４および衝突
加速度信号２と推定速度信号６と推定変位信号８により
決定される多次元空間上での座標が、ＯＮ領域にあるの
かＯＦＦ領域にあるのかを判定し、ＯＮ領域であれば乗
員保護装置を作動させる衝突判定信号を出力し、ＯＦＦ
領域であれば衝突判定信号を出力しない多次元空間衝突
判定手段である。
【００２９】１６は一次遅れ要素形フィルタ５と一次遅
れ要素形フィルタ７と衝突力演算手段１３および多次元
空間衝突判定手段１５からなるコントローラ、１７は多
次元空間衝突判定手段１５から出力される衝突判定信号
であり、この衝突判定信号１７が出力されることで、車
両に設置されたエアバッグやシートベルトプリテンショ
ン装置などの車両の衝突時の衝撃から乗員を保護する乗
員保護装置が作動する。
【００３０】次に、図２において、１８は車両を１自由
度でモデル化したときの車両等価質量、１９は車両等価
質量１８に加わる車両等価減衰、２０は車両等価質量１
８を支持する車両等価ばね、２１は衝突の際に車両等価
質量１８に加わる衝突力（ｆ）、２２は車両等価質量１
８と車両等価減衰１９と車両等価ばね２０からなる１自
由度モデルに衝突力（ｆ）２１が加わった際に車両等価
質量１８に生ずる車両等価変位（ｘ1）である。
【００３１】次に、図３において、衝突力演算手段に上
述した１自由度モデルを用いたときの衝突力演算手段１
３について説明する。９は車両等価質量１８の定数値を
入力である衝突加速度信号２に乗算演算してその乗算結
果を出力する質量係数乗算器、１０は車両等価減衰１９
の定数値を入力である推定速度信号６に乗算演算してそ
の乗算結果を出力する質量係数乗算器、１１は車両等価
ばね２０の定数値を入力である推定変位信号８に乗算演
算してその乗算結果を出力するばね係数乗算器、１２は
上記の質量係数乗算器９と質量係数乗算器１０とばね係
数乗算器１１の出力値を加算する加算器、１３は上記の
質量係数乗算器９と質量係数乗算器１０とばね係数乗算
器１１と加算器１２から構成される衝突力演算手段、１
４は加算器の演算結果として求まる推定衝突力信号であ
る。
【００３２】次に動作について説明する。一般に、車両
が障害物に衝突したり、車両に他の車両が衝突した際
に、車両に衝突力が発生する。この２物体の両者に発生
する衝突力は、これら２物体の質量、速度、衝突面の形
状、衝突面の弾性定数などによって異なる。例えば、両
者を構成する材料に塑性変形が生じない弾性衝突、すな
わち、衝突速度が低い衝突およびハンマたたきやドア閉
めなどのエアバッグを展開しない衝突であれば、発生す
る衝突力はほぼ正弦半波で近似できる波形となることが
Hertzの接触理論としてよく知られている。
【００３３】このときには、車体および搭乗者である人
体に対し被害を与える度合いは、発生した衝突力の最大
値Ｆmaxではなく、発生した衝突力ｆ(t)の時間tに関す
る積分値、すなわち、力積Ｆ・t（＝ｆ(t)dtの時間積
分）の大きさにより強く影響される。
【００３４】また、衝突する壁面が硬い場合、一般に衝
突力の最大値Ｆmaxおよびこれに付随して発生する加速
度の最大値ａmaxは大きくなる。しかし、衝突する箇所
が硬いが衝突速度が小さいい場合、衝突力の最大値Ｆma
xが大きくなっても発生する力積Ｆ・tは小さい。同じこ
とが、車両を手持ちのハンマなどで叩いた場合やドアを
強く閉めた場合にもあてはまり、弾性的衝突により衝突
力の最大値Ｆmaxおよび最大加速度ａmaxが大きい加振力
が発生するが、その力積は小さく車体および搭乗者への
衝撃の度合いは極めて小さい。
【００３５】一方、車両が塑性破壊を生じて大きく破損
する衝突の場合、すなわち、エアバッグを展開しなけれ
ばならないような衝突速度が速い激しい衝突では、発生
する衝突力は弾性衝突の場合と異なり、一般に、最大発
生力Fmaxと力積Ｆ・tがともに大きくなる。また、特殊な
衝突において、例えば、大型車への小型車の潜り込み衝
突などでは、両者の衝突面の弾性が弱い状態となる場合
があり、発生する衝突力の最大値Ｆmaxと最大加速度ａm
axが比較的小さいくなるときがある。しかしながら、そ
の際に発生する衝突力の持続時間は長いため力積Ｆ・tの
値は極めて大きくなる。
【００３６】よって、衝突力と力積の考えに基づき衝突
判定を行えば、発生する衝突力の最大値Ｆmaxと最大加
速度ａmaxが比較的小さい場合でも車両破壊と搭乗者へ
の衝撃の度合いを正確に判定できる。すなわち、車体に
生じる加速度や速度の最大値などを直接衝突判定に用い
るよりも、車体に加わる衝突力およびその力積に換算し
て衝突判定に利用することが、実際に車両と搭乗者への
衝撃力の影響の度合いを評価する上で原理的に適してい
る。
【００３７】ここでは、図２に示した１自由度モデルに
より、弾性的衝突である衝突速度の低い衝突およびハン
マ叩きやドア閉めなどの非破壊衝突現象、すなわちエア
バッグを展開しない衝突にいて車体に生ずる加速度、速
度、変位を解析により示して、本発明による衝突力推定
の原理を明らかにする。図２に示す１自由度モデルの運
動方程式を求めると次のようになる。
【００３８】
【数１】
【００３９】この式（１）のように、（加速度ｘ1）に
質量ｍ1を乗じた値と（速度ｘ1）に減衰定数ｃ1を乗じ
た値と（変位ｘ1）とばね定数ｋ1を乗じた値を足しあわ
せたものが衝突力ｆとなる。
【００４０】図３は上記の式（１）の関係をブロック図
で示したものである。すなわち、衝突時の車両を１自由
度モデルで近似して質量ｍ1と減衰ｃ1とばねｋ1に適切
な定数値を設定することで、車両に設けた衝突加速度検
出装置１から得られる衝突加速度信号２および、これか
ら推定される推定速度信号６、推定変位信号８を与え、
これらの乗算結果を加算器１４で足しあわせることで、
推定衝突力信号１４を演算することができる。
【００４１】ここで、図４、図５、図６を用いて、図２
で示した１自由度モデルにより、検出された車両の加速
度に基づいた衝突力ｆの推定について説明する。図４は
図２で示す１自由度モデルに具体的な定数値を与え、そ
の過渡振動特性を計算機によりシミュレーションした結
果である。この図４において、３０は１自由度モデルに
加えた正弦半波時間τ＝５ms、最大加振力Ｆmax＝１２
５tonfの正弦半波状の衝突力波形、３１は車体等価質量
ｍ1＝１００kg、車体等価減衰ｃ1＝６４kgf・s／cm、車
体等価ばねｋ1＝１００tonf／cmの定数値を与えた１自
由度モデルに上記衝突力波形３０を加えたときの車両等
価加速度波形、同じく、３２は車両等価速度波形、３３
は車両等価変位波形である。
【００４２】車両の衝突時に、衝突加速度検出装置１か
ら得られる信号は、加速度波形３１のみであり、速度波
形３２と変位波形３３はこの加速度波形３１を基に推定
する必要がある。なお、各定数値は車両の重量などをそ
のまま用いたものではなく、車両の振動特性を予め実験
と解析から求め、１自由度に近似したときに適切な値と
なるように求めた定数値の一例である。
【００４３】図５は衝突加速度信号２から速度信号と位
置信号を推定するために用いる前述の図１に示した１次
遅れ要素形フィルタの周波数応答特性の一例である。３
４は一次遅れ要素フィルタ５の時定数Ｔ1を遮断周波数
ｆc＝２Ｈｚとなるように与えたときの周波数特性であ
り、上段の図はゲイン特性、下段の図は位相特性を示
す。同じく、３５は一次遅れ要素形フィルタ５と一次遅
れ要素形フィルタ７が直列に二段接続したときの周波数
特性である。
【００４４】なお、この図５においては、一次遅れ要素
形フィルタ７の時定数Ｔ2を一次遅れ要素形フィルタ５
の時定数Ｔ1と等しく置いたときの周波数特性を示して
いるが、時定数Ｔ1と時定数Ｔ2は等しくしても等しくし
なくても良く、特に制約を与えるものではない。一次遅
れ要素形フィルタ５の伝達特性Ｇ1（ｓ）をラプラス演
算子ｓを用いて記述すると次式（２）で与えられる。
【００４５】
【数２】
【００４６】また、時定数Ｔ1と遮断周波数ｆcの関係は
次式（３）で与えられる。
【００４７】
【数３】
【００４８】同様に、一次遅れ要素形フィルタ５と一次
遅れ要素形フィルタ７が直列に二段接続したときの伝達
特性Ｇ2（ｓ）は次式（４）で与えられる。
【００４９】
【数４】
【００５０】また、図５に示されるように、一次遅れ要
素形フィルタ５の伝達特性Ｇ1（ｓ）は遮断周波数ｆc以
上では積分１／ｓの特性を有し、ｆc以下ではＴ1の一定
値になることが分かる。すなわち、衝突の際に生ずる高
周波のみを積分し、通常の走行時に生じる低周波数成分
や加速度センサのＤＣドリフト成分などのノイズは積分
しないので、単純積分１／ｓを行う場合と異なり、出力
結果が飽和することがなく、一定時間毎に積分器の出力
をリセットする必要がない。
【００５１】また、図５の位相関係より加速度をＧ
1（ｓ）で一回積分して得られる推定速度信号は加速度
信号に比べ９０度、Ｇ2（ｓ）で二回積分して得られる
推定変位信号は加速度に比べ１８０度位相が遅れること
が分かる。すなわち、推定変位信号のみを衝突判定に用
いると加速度信号の情報より判定時間が位相１８０度の
分だけ遅れることを示している。ここで、推定衝突力
は、加速度信号と推定速度信号と推定変位信号とより求
められるものであるので、上述したような判定時間の遅
れは、推定変位信号のみを用いた場合より改善されてい
るものである。
【００５２】図６は、図４に示したシミュレーションに
より得られる車両等価加速度波形３１を用いて、これを
衝突の際に車両に生じる衝突加速度信号２と仮定して、
前述の図５の周波数特性３４、３５を有する１次遅れ要
素形フィルタ５および７を用いて得られる推定速度と推
定変位のシミュレーション結果である。
【００５３】３６は車両等価加速度波形３１を入力した
ときの１次遅れ要素形フィルタ５の出力である車両推定
速度波形、３７は車両等価加速度波形３１を入力したと
きの１次遅れ要素形フィルタ５、７の二段の出力である
車両推定変位波形、３８は上記車両等価加速度波形３１
に図２で示した車両等価質量（ｍ1）１８を乗じた値、
推定速度波形３６に車両等価減衰（ｃ1）１９を乗じた
値、推定変位波形３７に車両等価ばね（ｋ1）２０を乗
じた値とを加算器１２で足しあわせた推定衝突力（ｆ）
である。
【００５４】図６の推定速度波形３６と推定変位波形３
７は図４の車両等価速度波形３２と車両等価変位波形３
３とほぼ同じ波形が得られている。同様に、図６に示し
た推定衝突力（ｆ）３８は、図４に示す衝突力波形３０
とはほぼ同じ波形が得られている。このことから、車両
を近似する１自由度モデルの定数値が正しく与えられれ
ば、衝突加速度から正確な推定衝突力の演算が可能であ
ることが分かる。
【００５５】次に、図７、図８、図９、図１０におい
て、衝突検出装置内部の多次元空間衝突判定手段におけ
る軌跡の一例を平面上に示し、衝突判定の原理を説明す
る。図７の３９は、図４に示した１自由度モデルに加え
る衝突力波形３０を横軸に、このとき車両等価質量に生
ずる車両等価速度波形３２を縦軸にして描いた平面にお
ける軌跡である。図８の４０は、図６に示した衝突力演
算手段により求められた推定衝突力波形（ｆ）３８を横
軸に、推定速度波形３６を縦軸にして描いた平面におけ
る軌跡である。
【００５６】図７に示した衝突力−速度の平面軌跡３９
は、１自由度モデルの線形的振動の挙動を示す軌跡を描
いており、衝突力０で速度０の原点から速度と衝突力が
ともに増加し、次いで、速度が減少し衝突力が最大とな
った時点で速度はほぼ０となり、やがて、速度は負方向
となり衝突力も減少していく。正弦半波の衝突力は図４
に示したように５ms以降は０の値となるが、速度には５
ms以降にも残留振動が生じており、図７の平面上では、
衝突力０上で速度が最大約±０．５m/sの直線を繰り返
し減衰しながら描いている。
【００５７】一方、図８に示した推定衝突力−推定速度
の平面軌跡４０も、衝突力が若干負方向へずれているこ
とを除けば、衝突力−速度の平面軌跡３９とほぼ同一の
軌跡を描いており、衝突加速度信号４から一次遅れ要素
形フィルタ５や衝突力演算手段１３により演算された推
定衝突力信号１４と推定速度信号６が平面および多次元
空間上の軌跡でも十分衝突時の挙動を再現できることが
分かる。
【００５８】一般に、衝突力ｆと速度ｘ1を乗じた値は
力学における仕事率であり、これは熱力学の物理量に換
算すると一定時間当たりに発生する熱量に相当する。こ
れは人体に対し衝突による衝撃力の影響の度合いを評価
する物理的定数に適している。平面上で衝突力と速度の
軌跡を見ることは、衝突力と時間の関係を見るよりも、
衝突現象の挙動をより特徴づけて判別することが可能で
ある。
【００５９】図９の４１は、上記の図６に示した図３の
衝突力演算手段によれ求められた推定衝突力波形（ｆ）
３８を横軸に、推定変位波形３７を縦軸にして描いた平
面上の軌跡である。同じく、図１０の４２は、推定衝突
力波形（ｆ）３８を横軸に、車両加速度信号４に相当す
る加速度波形３１を縦軸にして描いた平面上の軌跡であ
る。上記の衝突力−速度の平面に、これらの変位と加速
度の平面を加えた多次元空間上の軌跡で衝突現象を特徴
づけることにより、さらに詳細な衝突判定が可能であ
る。
【００６０】図１１、図１２、図１３、図１４、図１
５、図１６において、衝突検出装置の衝突判定の原理を
より具体的に明示、説明する。ここではサイドエアバッ
グの展開における衝突を例に取り上げ説明する。図１１
（Ａ）は、エアバッグを展開しない衝突現象の一例であ
るドア閉め、図１１（Ｂ）は車両へ他車両が側方方向か
ら衝突する一例を図示した説明図である。
【００６１】この図１１において、４３は車両、４４は
車両４３のドア、４５は車両４３に衝突する追突車両で
ある。側方からの追突車両４５の追突速度が小さい場合
は、エアバッグを展開しないが、追突速度が大きい場合
はエアバッグを展開する。一般に、衝突判定の基準は、
衝突実験の際に車両に搭載したダミー人形に加わる衝撃
力の大きさから決まる。また、エアバッグ展開までに許
容される判定時間は、ダミー人形が車内のハンドルやガ
ラスや側面のドアなどへ衝突するまでに要する時間とエ
アバッグに点火信号が与えられてからエアバッグが膨張
して展開完了するのに必要な時間などから決まる。
【００６２】図１２、１３はエアバッグを展開しない、
すなわち、ＯＦＦ要件における推定衝突力と推定速度の
平面の一例である。図１２の４６は、ドア閉めの際に生
ずる衝突加速度信号２を想定して描いた推定衝突力−推
定速度の平面軌跡である。図１３の４７は、低速度で車
両が側方から衝突した際に生ずる衝突加速度信号２を想
定して描いた推定衝突力−推定速度の平面軌跡である。
【００６３】図１４、１５はエアバッグを展開する、す
なわち、ＯＮ要件における推定衝突力と推定速度の平面
の一例である。図１４の４８は、中速度で車両が側方か
ら衝突した際に生ずる衝突加速度信号２を想定して描い
た推定衝突力−推定速度の平面軌跡、図１５の４９は、
高速度で車両が側方から衝突した際に生ずる衝突加速度
信号２を想定して描いた推定衝突力−推定速度の平面軌
跡である。
【００６４】図１６は上記の図１２のドア閉め時の平面
軌跡４６と図１３の（低速度）側突の平面軌跡４７の衝
突判定がＯＦＦとなるように、かつ、図１４の（中速
度）側突の平面軌跡４８と図１５の（高速度）側突の平
面軌跡４９が極力短い時間で衝突判定がＯＮとなるよう
に、衝突力−速度の平面に設けた閾値設定の一例であ
る。この図において、５０はＯＮ領域とＯＦＦ領域を識
別する閾値であり、この閾値５０は衝突力が小さい場合
と衝突力が大きい場合とでＯＮ／ＯＦＦ判定の速度の大
きさが異なり、衝突力が小さい場合には少なくともドア
閉め時の最大推定速度より大きく、衝突力が大きい場合
には少なくとも、乗員保護装置を起動させる必要のない
低速度側突の最大推定速度より小さくされている。
【００６５】ここで、図１６より明らかなように平面上
で軌跡を描きこれに閾値５０を用いた領域判定を行うこ
とで、ＯＦＦ要件の平面軌跡４６と４７が、ＯＮ要件の
平面軌跡４８と４９と明瞭に識別できる。
【００６６】なお、ここには図示していないが、衝突力
−変位、および、衝突力−加速度の平面でも同様な閾値
による判別が上記衝突力−速度の平面判定に加えること
が可能であり、これらを多次元空間上の閾値判別として
用いることによって、より一層詳細に、衝突判定を決定
できることは言うまでもない。
【００６７】さらに、ここでは、車両を１自由度近似し
てでモデル化したが、車両のモデル化は２次以上の多自
由度モデルでも一向に差し支えない。これにより演算量
は増すが、衝突力の推定精度を向上し、より高度な衝突
判定を行うことも可能である。
【００６８】実施の形態２．実施の形態２は、車両及び
搭乗者を１自由度モデルで近似したものである。図１７
は、実施の形態２の衝突力−搭乗者変位演算手段におい
て、車両を模擬する１自由度モデルと搭乗者の動きを模
擬する１自由度モデルを示す説明図、図１８は、衝突力
−搭乗者変位演算手段の一例を示すブロック図である。
これらの図において、上記実施の形態１と同様の構成を
持つものは、同一符号を付して説明を省略する。
【００６９】図１７において、２３は車両に乗っている
搭乗者を１自由度モデルで近似したときの搭乗者等価質
量ｍ2、同じく、２４は搭乗者等価減衰ｃ2、２５は搭乗
者等価ばねｋ2、２６は搭乗者等価変位である。なお、
車両は図２において示したものと同様に１自由度モデル
で与えている。図１８において、２７は衝突加速度信号
２と推定速度信号６と推定変位信号８を基に搭乗者の変
位を演算する搭乗者変位演算手段、２８は図１において
示した衝突力演算手段と同様な衝突力演算手段と搭乗者
変位演算手段２７を組み合わせた衝突力−搭乗者変位演
算手段、２９は衝突力−搭乗者変位演算手段２８より出
力される搭乗者等価推定変位信号であり、同じく、衝突
力−搭乗者変位演算手段２８からは推定衝突力１４も出
力される。
【００７０】次に動作について説明する。図１７に示し
たように車両と搭乗者をそれぞれ１自由度でモデル化し
たときの運動方程式は次式（５）で与えられる。
【００７１】
【数５】
【００７２】ここで、車両の加速度ｘ1が加速度検出装
置１で測定され与えられるので、式（５）の２番目の式
より、搭乗者と車両の相対変位（ｘ2−ｘ1）と車両の加
速度ｘ1の関係を表す伝達関数Ｇ3（ｓ）を求めると次式
（６）のようになる。
【００７３】
【数６】
【００７４】この式（６）より、車両の加速度ｘ1を入
力としてＧ3（ｓ）に加えれば、出力として搭乗者と車
両の相対変位（ｘ2−ｘ1）が得られることが分かる。一
方、車両に加わる衝突力ｆは式（５）の第１式におい
て、搭乗者の質量と減衰とばねの値は車両のそれらの値
に比べ十分小さい（ｍ2<<ｍ1、ｃ2<<ｃ1、ｋ2<<ｋ1）と
仮定することで、式（１）の場合と同様に、車両の加速
度ｘ1から求めることができる。
【００７５】ここでは、図示していないが、式（６）の
関係から求まる搭乗者と車両の相対変位（ｘ2−ｘ1）を
多次元空間衝突判定手段１５の信号の一つとして加える
ことにより、衝突判定に利用可能な新たな軌跡を多次元
空間に描くことができ、より詳細で緻密な衝突判定が可
能である。
【００７６】なお、ここでは、搭乗者を１自由度でモデ
ル化したが、搭乗者のモデル化は２次以上の多自由度モ
デルにより搭乗者をモデル化しても一向に差し支えな
い。これにより演算量は増すが、変位量の推定が向上
し、より高度な衝突判定を行うことが可能であることは
いうまでもない。
【００７７】実施の形態３．この実施の形態３は、上述
した実施の形態１の図１６に示されるような閾値設定に
加え、非破壊衝突の場合において、乗員保護装置が作動
することがないようにしたものである。図１９は、この
実施の形態３の車両の衝突検出装置における多次元空間
衝突判定手段の衝突力を横軸に速度を縦軸に取った平面
において、非破壊衝突を判別する閾値の設定の一例を示
す説明図である。また、実施の形態１、２と同様の構成
を持つものは同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】この図１９において、５１はドア閉めやハ
ンマ叩きによるＯＦＦ要件の衝突加速度信号２をＯＮ要
件の衝突加速度信号２と区別するために、上記多次元空
間衝突判定手段１５の多次元空間から一平面を取り出し
て得られる２次元空間の一つである衝突力を横軸に速度
を縦軸に取った平面において設定した非破壊衝突判別用
閾値の一例である。なお、図１９において、本実施の形
態に直接関係しない領域は一部省略している。
【００７９】次に動作について説明する。前述の実施の
形態１における図７、図８、図１２に示したように、塑
性変形の生じないドア閉めやハンマ叩きなどの弾性衝突
では、衝突力はある一定値以上には大きくならないが、
硬いもの同志がぶつかるため大きな加速度と速度が生じ
ることがあり、図１９の４６の軌跡のように上に凸の半
円弧上の軌跡を描く。一方、車両の側面に他車両が低速
で衝突した場合、例えばドア部の外装をなす柔らかく薄
い鋼板が凹むため、瞬間的に大きな加速度や速度は生じ
ないが、最終的に生じる衝突力はドア閉めの場合の値よ
り大きくなり、例えば、図１９の４７の軌跡を描く。
【００８０】これら２通りの衝突をいずれもＯＦＦ要件
として判定するためには、上記衝突力と速度の平面上
で、（i）第１の衝突力（ｆ1）と第２の衝突力（ｆ2）
との間では速度は一定値（ｖ3）であり、（ii）上記第
２の衝突力（ｆ2）と第３（ｆ3）の衝突力との間では速
度は線形的に減少し、（iii）上記第３の衝突力（ｆ3）
と第４の衝突力（ｆ4）との間では速度は一定値（ｖ1）
であり、（iv）上記第４の衝突力（ｆ4）よりも大きい
衝突力に対しては速度は線形的に増加する閾値を提供す
ることで、上記図１６の閾値５０よりも短い時間でＯＮ
用件の衝突判定が可能である。
【００８１】実施の形態４．この実施の形態４は、二段
衝突を判別可能とするように閾値を設定するものであ
る。図２０は、実施の形態４の車両の衝突検出装置にお
ける多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に速度を縦
軸に取った平面において、二段階衝突を判別する閾値設
定の一例を示す説明図である。なお、上述した各実施の
形態と同様の構成を持つものは同一符号を付して説明を
省略する。
【００８２】この図２０において、５２は車両のドア部
薄肉鋼板やバンパなどの剛性が低く柔らかい部分に最初
に衝突して衝撃力が緩和された後に車両フレーム部など
の剛性が高く硬い部分にさらに衝突が進むような２段階
衝突を識別するＯＦＦ要件の衝突加速度信号２をＯＮ要
件の衝突加速度信号２と区別するために、上記多次元空
間衝突判定手段１５の多次元空間から一平面を取り出し
て得られる２次元空間の一つである衝突力を横軸に速度
を縦軸に取った平面において設定した二段衝突判別用閾
値の一例である。なお、図２０において、本実施の形態
に直接関係しない領域は一部省略している。
【００８３】次に動作について説明する。例えば、車両
の側面に他車両が低速で衝突した場合、ドア部の外装を
なす柔らかく薄い鋼板が凹むため、瞬間的に大きな加速
度や速度は生じないが、最終的に生じる衝突力はドア閉
めの場合の値より大きくなり、例えば、図２０の４７の
軌跡を描く。一定の範囲以上に、柔らかい部分の衝突破
壊が進むと、やがて塑性破壊が、車両のフレームなどの
剛性の硬い部分に達し、実施の形態３におけるドア閉め
の平面と似かよった、図２０の４７の軌跡のように衝突
力（ｆ4）を越えた時点で衝突力は大きくないが、発生
する加速度と速度が瞬時的に大きくなる平面上の軌跡を
描く。
【００８４】この衝突をＯＦＦ要件として確実に判定す
るとともに、ＯＮ要件の加速度信号を速やかに判定する
ためには、上記衝突力と速度の平面上で、上記実施の形
態３の閾値に加え、（i）上記第４（ｆ4）の衝突力と第
５の衝突力（ｆ5）との間では速度は線形的に増加し、
（ii）上記第５の衝突力（ｆ5）と第６の衝突力（ｆ6）
との間では速度は第４の衝突力（ｆ4）と第５の衝突力
（ｆ5）との間の傾きの数倍の急峻な傾きで線形的に増
加し、（iii）上記第５の衝突力（ｆ5）よりも大きい衝
突力に対しては速度は一定値（ｖ4）である閾値を提供
することで、上記二段衝突が生じても、ＯＮ要件衝突と
ＯＦＦ要件衝突を明瞭に判定し、二段衝突による誤動作
を防ぐことが可能である。
【００８５】実施の形態５．この実施の形態５において
は、加速度検出装置の車両内の取り付け位置及び複数の
加速度検出装置を組み合わせて用いることについて説明
するものである。図２１は、実施の形態５を示す車両の
衝突検出装置における、前後方向と側方方向の衝突加速
度を検知できるように車両衝突加速度検出装置を設置し
た車両を示す説明図である。なお、上述した各実施の形
態と同様の構成を持つものについては同一符号を付して
説明を省略する。
【００８６】この図２１は、車両の（ａ）上面図と
（ｂ）側面図を示すものであり、図中の５３は車両４３
の中央部前方に取り付け車両の前後方向および側方方向
の２軸の加速度を検出するフロント加速度検出装置、５
４はフロント加速度検出装置５３の衝突加速度信号２を
基に衝突判定を行い、この衝突判定信号１７に基づき展
開する車両の運転席に取り付けたフロントエアバッグ、
５５は同じく助手席に設けた助席フロントエアバッグで
ある。
【００８７】５６は車両の側方方向の加速度を検出する
ために車両４３の運転席側の側面に取り付けた運席側−
側方方向加速度検出装置、５６は同じく助手席側に取り
付けた助席側−側方方向加速度検出装置、５８は運席側
−側方方向加速度検出装置５６および助席側−側方方向
加速度検出装置５７の衝突加速度信号２を基に衝突判定
を行い、この衝突判定信号１７に基づき展開する車両の
座席の側方に取り付けたサイドエアバッグである。
【００８８】次に動作について説明する。図２１に示す
ように、前後方向および側方方向の２軸の加速度を検出
するフロント加速度検出装置５３、運席側−側方方向加
速度検出装置５６、助席側−側方方向加速度検出装置５
７の３つの加速度検出装置を組み合わせて用いること
で、側面衝突、斜め衝突、正面衝突、後方衝突などのあ
らゆる方向からの衝突加速度を正確に測定できるもので
ある。
【００８９】また、これら複数の衝突加速度信号を上述
した実施の形態１、２、３、４において示されたコント
ローラに組み合わせて用い、コントローラ内部の一次遅
れ要素形フィルタ５および７で推定速度信号６、推定変
位信号８に変換し、前後方向衝突力と側方方向衝突力を
衝突演算手段１３により求め、これらの全ての信号を組
み合わせて多次元空間衝突判定手段で衝突判定すること
により、側面衝突、斜め衝突、正面衝突、後方衝突など
のあらゆる方向からの衝突に適切に対応して、フロント
エアバッグ５５、助席フロントエアバッグ５５およびサ
イドエアバッグ５８の展開判定が可能である。
【００９０】また、フロントエアバッグ５５、助席フロ
ントエアバッグ５５およびサイドエアバッグ５８を、組
み合わせて展開させて、衝突方向に応じた乗員の保護を
行うことができるものである。
【００９１】実施の形態６．この実施の形態６は、コン
トローラの一部をアナログ演算器を用いて構成するもの
である。図２２は、実施の形態６における車両の衝突検
出装置を示すブロック図である。なお、上述した各実施
の形態と同様の構成を持つものは、同一符号を付して説
明を省略する。
【００９２】この図２２において、５９はアナログ素子
で構成された一次遅れ要素、６０は衝突加速度信号２を
入力としたときの一次遅れ要素５９の出力である推定速
度信号、６１はアナログ素子で構成された一次遅れ要
素、６２は推定速度信号６０を入力としたときの一次遅
れ要素６１の出力である推定変位信号、６３はアナログ
素子で構成された衝突力演算手段、６４は衝突力演算手
段６３の出力である推定衝突力信号、６５は上記したア
ナログ素子をまとめて構成したアナログ演算器、６６は
衝突加速度信号２、推定速度信号６０、推定変位信号６
２および推定衝突力信号６４の複数のアナログ信号を入
力するマルチプクサ、６７はマルチプレクサ６６とＡ／
Ｄコンバータ３、多次元空間衝突判定手段１５を含むデ
ィジタルコントローラである。
【００９３】次に動作について説明する。衝突加速度信
号２から推定速度信号を得るのに式（２）の特性を有す
る一次遅れ要素形フィルタ５９を、オペアンプ一つと抵
抗とコンデンサを組み合わせたアナログ素子のみで構成
している。１次遅れ要素形フィルタ６１も同様にアナロ
グ素子のみで構成できる。同様に、衝突力演算手段１３
も図３に示されるような１自由度モデルで構成すれば、
上述のオペアンプ、コンデンサ、抵抗で乗算器と加算器
が構成できるため、アナログ素子のみで衝突力演算手段
６３として構成できる。
【００９４】このようにアナログ素子で衝突加速度信号
２から推定速度信号６０、推定変位信号６２、推定衝突
力信号６４を求め、これらの信号をディジタルコントロ
ーラに設けたマルチプレクサ６６を介してＡ／Ｄコンバ
ータ３に入力し、ディジタルコントローラ６７に含まれ
る多次元空間衝突判定手段１５により衝突判定を行い衝
突判定信号１７を出力する。
【００９５】一般に、高次のフィルタをディジタル演算
器で構成する場合、特に高周波数領域における積分動作
を含むような場合、データのサンプリング周期を速くす
る必要があり、これに応じてディジタルコントローラの
制御演算周期も速くする必要がある。しかし、上述した
ように１次遅れ要素形フィルタ６０および６１と衝突力
演算手段６３をアナログ演算器６５で構成することによ
り、演算速度を上げることが可能であり、演算速度の速
い高価なディジタルＣＰＵを用いなくても速答性に優れ
た衝突検出装置の構成が可能である。
【００９６】実施の形態７．上述した実施の形態６にお
いては、コントローラの一部にアナログ演算器を用いて
いたが、この実施の形態７はコントローラをディジタル
素子によって構成するものである。図２３は、この実施
の形態７における車両の衝突検出装置を示すブロック
図、図２４は、衝突検出装置における計算処理の主制御
の一例を示すフローチャートである。なお、上述した各
実施の形態には同一符号を付して説明を省略する。
【００９７】これらの図において、６８は前述した一次
遅れ要素形フィルタ５および７と衝突力演算手段１３お
よびをまとめ１つのディジタル演算器（ＣＰＵ）で構成
した、Ａ／Ｄコンバータ３含むディジタルコントローラ
である。ここで、コントローラをディジタル演算器によ
り構成する際には、高速なサンプリング周期が要求され
るが、近年のディジタル演算素子の発達は目覚ましいも
のがあり、演算速度は年を追う毎に高速化され、コスト
も急速に低下している。このように、コストが低く演算
が高速なディジタル演算素子を利用することにより、コ
ントローラをディジタル演算素子で構成可能である。
【００９８】次に、上記実施の形態７の動作を図２３に
示されるディジタルコントローラ６８により処理する過
程を図２４に示されるフローチャートに従い説明する。
まず、処理Ｆ１００で動作が開始し、処理Ｆ１０１で予
め設定されたサンプリング時間Ｔに従って、Ａ／Ｄコン
バータ３を介して車両衝突加速度検出装置１からの加速
度信号２をディジタル値に変換した加速度信号４として
ディジタルコントローラ６８内部に取り込む、処理Ｆ１
０２のディジタルフィルタとして構成される推定速度演
算ルーチンにより加速度信号４を推定速度信号６に変換
する。
【００９９】同様にして、処理Ｆ１０３のディジタルフ
ィルタとして構成される推定変位演算ルーチンにより推
定速度信号６を推定変位信号８に変換し、処理Ｆ１０４
の推定衝突力演算ルーチンにより加速度信号４と推定速
度信号６および推定変位信号８に予め設定した車体をモ
デル化した１自由度モデルの各定数値を乗算演算と加算
演算して推定衝突力信号１４に変換する。以上の演算処
理ルーチンにより得られた加速度信号４と推定速度信号
６と推定変位信号８および推定衝突力信号１４をもとに
これらにより描かれる多次元空間上の軌跡が予め多次元
空間衝突判定手段１５の閾値を越えたかを処理Ｆ１０５
により判定し、処理Ｆ１０５の判定がＹＥＳならば、処
理Ｆ１０６に進み、衝突判定信号１７をＯＮとして、処
理Ｆ１０７においてエアバッグが展開し、処理Ｆ１０８
で動作は停止する。
【０１００】一方、処理Ｆ１０５の判定がＮＯならば、
繰り返し処理Ｆ１０１の加速度データの入力に戻り、同
様の処理を繰り返す。なお、図２４のフローチャートで
はＦ１０２、Ｆ１０３、Ｆ１０４の各演算処理ルーチン
は直列に接続されて図示されているが、ディジタルコン
トローラを構成するＣＰＵにタイマー割り込みなどの多
重割り込み処理機能がある場合は、これらの処理ルーチ
ンを並列に処理することも可能である。
【０１０１】以上のようにコントローラ全てをディジタ
ル素子と上述のソフトウェアで構成できるので、アナロ
グ素子において問題となる耐ノイズ性が向上し、また、
部品点数も大幅に低減できるので素子の故障による誤動
作の頻度を低減し、衝突判定の信頼性を向上することが
できる。
【０１０２】なお、上記各実施の形態において、衝突判
定信号によって、点火装置に点火電流が供給されてエア
バッグを点火させることとしてもよく、また、シートベ
ルト緊張装置を作動させる構成であってもよい。
【０１０３】上述したように、上記各実施の形態は、車
両のさまざまな衝突形態に対応でき、車両を物理的なモ
デルで考慮することで設定定数値との対応を明確にし、
さらに、多次元空間の概念を採り入れたよりきめ細かな
閾値を与えることで、より短時間で信頼性も高い衝突判
定を行うことができ、正面衝突や斜め衝突のエアバッグ
の展開判定のみならず側方からの衝突におけるサイドエ
アバックにも適用可能な車両の衝突検出装置を得ること
ができるものである。
【０１０４】また、上述した各実施の形態においては、
車両の衝突加速度を検出する装置１からの衝突加速度信
号２がコントローラ１６に入力され、加速度信号２から
推定速度信号６を算出する一次遅れ要素形フィルタ５、
推定速度信号６から推定位置信号８を算出する一次遅れ
要素形フィルタ７、上記衝突加速度信号２と推定速度信
号６と推定変位信号８から車両の衝突時に発生する推定
衝突力信号１４を算出する衝突力演算手段１３と、以上
より求まる信号（衝突加速度信号２、推定速度信号６、
推定変位信号８、推定衝突力信号１４）をもとに多次元
空間上での軌跡を描き、この軌跡が多次元空間上に予め
設定した閾値を越えたことを判定する多次元空間衝突判
定手段１５とを設けるものであり、この多次元空間衝突
判定手段１５から出力される衝突判定信号１７をエアバ
ッグ展開信号とすることでエアバックを展開し，搭乗者
を車両の衝突時の衝撃から安全に保護するものである。
【０１０５】特に、車両が衝突したり車両に他の車両が
衝突した場合に、より短時間で、しかも信頼性良くエア
バッグ展開の有無を判定してエアバックを展開できるた
め、搭乗者を衝突事故から安全に守ることが可能になる
ものである。
【０１０６】また、上記各実施の形態には次のような発
明も記載されている。車両の衝突検出装置が、車両の衝
突加速度を検出する衝突加速度検出装置、推定速度信号
を算出する一次遅れ要素形フィルタ、推定速度信号から
推定位置信号を算出する一次遅れ要素形フィルタ、衝突
加速度信号と推定速度信号と推定位置信号から衝突時に
車両に発生する推定衝突力信号を算出する衝突力演算手
段、以上より求まる推定衝突力信号、加速度信号、推定
速度信号、推定変位信号からなる複数の信号を基に多次
元空間上での軌跡を描き、予め多次元空間上に設定した
閾値をこの軌跡が越えたことを判定して衝突判定信号を
出力する多次元空間衝突判定手段を設けたことによっ
て、車両の衝突加速度を車両衝突加速度検出装置で検出
し、車両の衝突加速度から推定速度信号を一次遅れ要素
形フィルタで算出し、推定速度信号から一次遅れ要素形
フィルタで推定位置信号を算出し、衝突加速度信号と推
定速度信号と推定位置信号から衝突時に車両に発生する
推定衝突力信号を衝突力演算手段で算出し、この推定衝
突力信号に基づき衝突判定を行うので、人体へ加わる衝
撃力との物理的な対応が良く取れた信頼性の高い衝突判
定が可能である。さらに、衝突力信号、加速度信号、推
定速度信号、推定変位信号からなる複数の信号を基に多
次元空間上の軌跡を描くので、車両の運動をより詳細に
特徴づけて表現でき、多次元空間上に予め設定した閾値
によるきめ細かい衝突判定を用いることで、さまざまな
衝突形態においても短時間で信頼性の高い衝突判定が可
能である。また、車両の衝突加速度から一次遅れ要素形
フィルタにより推定速度信号と推定位置信号推定し、さ
らに、これらの信号を衝突力演算手段に与えて衝突時の
衝突力を推定し、これらの信号（推定衝突力、加速度信
号、推定速度信号、推定変位信号）をもとに多次元空間
衝突判定手段内部で軌跡を描いて、予め設定した閾値を
越えたことで衝突判定するように構成したので、信頼性
が高く判定時間の短い衝突判定信号を生成できる効果が
ある。
【０１０７】また、車両の衝突検出装置に、多次元空間
衝突判定手段の内部モデルに車両の動きを模擬して衝突
力を演算する質量、減衰器、ばねからなる１自由度モデ
ルを用い、加速度信号、速度信号、位置信号を入力にし
て、推定衝突力信号を出力する衝突力演算手段が設けら
れているので、推定衝突信号を出力する衝突力演算手段
にの内部モデルに、車両の物理モデルを１次近似した質
量、減衰器、ばねによる１自由度モデルを用いているの
で、演算は（加速度×車両等価質量）と（推定速度×車
両等価減衰）と（推定変位×車両等価変位）の掛け算３
回、これらの値を足し合わせる足し算２回の演算量の少
ない計算で衝突力を推定できるので、計算能力の低い演
算器で十分計算可能である。さらに、演算される推定衝
突力は変位信号よりも位相情報が進んだ時間遅れの少な
い信号であり、より短時間で衝突判定が可能であるとと
もに、人体へ加わる衝撃力との物理的な対応が良く取れ
るので信頼性の高い衝突判定が可能である。また、衝突
力演算手段の内部モデルに車両の動きを模擬して衝突力
を演算する質量、減衰器、ばねからなる１自由度モデル
を用いた構成としたので、実際に搭乗者に影響する衝突
力を演算でき、衝突判定の信頼性を向上できる効果があ
る。また、１自由度の簡易モデルで衝突力の推定が可能
なため、衝突力推定演算に要する演算付加が小さくでき
る効果があり、さらに、アナログ演算素子でも構成でき
る効果がある。
【０１０８】また、車両の衝突検出装置に、多次元空間
衝突判定手段の内部モデルに車両を模擬する１自由度モ
デルに加え、搭乗者の動きを模擬する多自由度モデルを
加えることで、加速度信号、速度信号、位置信号を入力
にして、推定衝突力信号と搭乗者とエアバック間の変位
信号を出力する衝突力−搭乗者変位演算手段が設けられ
ているので、衝突力演算手段の内部モデルにおいて、車
両を模擬する１自由度モデルに加え、搭乗者の動きを模
擬する多自由度モデルを加えることで搭乗者とエアバッ
ク間の相対変位を演算するので、搭乗者に加わる衝撃力
に加え、搭乗者がエアバッグに衝突するまでの時間と変
位の関係を衝突判定の情報に加えることができるため、
より高精度の衝突判定が可能である。また、衝突力演算
の内部モデルに車両を模擬する１自由度モデルに加え、
搭乗者の動きを模擬する多自由度モデルを加えた構成と
したので、搭乗者とエアバック間の推定相対変位を演算
することができ、この相対変位も信号の一つに加えて、
多次元空間衝突判定手段で衝突判定を行えば、より高精
度で信頼性が高く、判定時間を短縮した衝突判定ができ
る効果がある。
【０１０９】また、多次元空間判定手段の閾値は、多次
元空間衝突判定手段の多次元空間から一平面を取り出し
て得られる２次元空間の一つである衝突力を横軸に速度
を縦軸に取った平面において、ドア閉めやハンマ加振な
どの非破壊衝突を識別する機能を有する閾値であるの
で、多次元空間衝突判定手段の多次元空間から一平面を
取り出して得られる２次元空間の一つである衝突力を横
軸に速度を縦軸に取った平面において、ドア閉めやハン
マ加振などの非破壊衝突を識別する機能を有する閾値を
提供するので、ドア閉めなどの非破壊衝突で衝突判定を
誤りエアバッグを展開させるなどの誤動作を防ぐことが
可能である。また、多次元空間衝突判定手段の多次元空
間から一平面を取り出して得られる２次元空間の一つで
ある衝突力を横軸に速度を縦軸に取った平面において、
ドア閉めやハンマ加振などの非破壊衝突を識別する機能
を閾値に加えた構成としたので、これらのＯＦＦ要件衝
突で不用意にエアバッグ展開する誤動作を防ぐとともに
ＯＮ要件衝突では短時間にエアバッグを展開できる効果
がある。
【０１１０】また、多次元空間判定手段の閾値は、多次
元空間衝突判定手段の多次元空間から一平面を取り出し
て得られる２次元空間の一つである衝突力を横軸に速度
を縦軸に取った平面において、車両のドア部薄肉鋼板や
バンパなどの剛性が低く柔らかい部分に最初に衝突して
衝撃力が緩和された後に車両フレーム部などの剛性が高
く硬い部分にさらに衝突が進むような２段階衝突を識別
する機能を有す閾値であるので、車両のドア部鋼板やバ
ンパなどの剛性が低く柔らかい部分に最初に衝突して衝
撃力が緩和された後に車両フレーム部などの剛性が高く
硬い部分にさらに衝突が進むような２段階衝突を識別す
る機能を有する閾値を提供するので、２段階衝突におい
て衝突判定を誤りエアバッグを展開させるなどの誤動作
を防ぐことが可能である。また、多次元空間衝突判定手
段の多次元空間から一平面を取り出して得られる２次元
空間の一つである衝突力を横軸に速度を縦軸に取った平
面において、車両のドア部薄肉鋼板やバンパなどの剛性
が低く柔らかい部分に最初に衝突して衝撃力が緩和され
た後に車両フレーム部などの剛性が高く硬い部分にさら
に衝突が進むような２段階衝突を識別する機能を閾値に
加えた構成としたので、これらのＯＦＦ要件衝突で不用
意にエアバッグ展開する誤動作を防ぐとともにＯＮ要件
衝突では短時間にエアバッグを展開できる効果がある。
【０１１１】また、車両の衝突検出装置は、車両の前後
方向と側面方向の加速度を検知するように衝突加速度検
出装置を設けたものであるので、前後方向の車両衝突加
速度検出装置に加えて、車両の側面方向の加速度を検知
するように車両衝突加速度検出装置を設置するので、前
後方向の正面衝突や斜め衝突や他の車両などによる側面
方向の衝突においても、短時間で信頼性の高い衝突判定
が可能であり、フロントエアバッグやサイドエアバッグ
の展開を安全に迅速に行うことができる。また、車両の
前後方向と側方方向の衝突加速度を検知できるように車
両衝突加速度検出装置を設置する構成としたので、側面
衝突、斜め衝突、正面衝突、後方衝突などのあらゆる方
向からの衝突に適切に対応して衝突判定を行うことがで
き、信頼性高く、短時間でフロントエアバッグや助席フ
ロントエアバッグおよびサイドエアバッグを展開できる
効果がある。
【０１１２】また、車両の衝突検出装置は、衝突加速度
から推定速度信号を算出する一次遅れ要素形フィルタと
推定速度信号から推定位置信号を算出する一次遅れ要素
形フィルタと推定衝突力信号を算出する衝突力演算手段
をアナログフィルタなどのアナログ演算器で構成し、多
次元空間衝突判定手段をマルチプレクサとＡ／Ｄコンバ
ータを含むディジタルコントローラにより構成されてい
るので、衝突加速度から推定速度信号を算出する一次遅
れ要素形フィルタと、推定速度信号から推定位置信号を
算出する一次遅れ要素形フィルタと、推定衝突力信号を
算出する衝突力演算手段をアナログフィルタなどのアナ
ログ演算器で構成できるので、高性能なディジタルコン
トローラを用いなくても衝突検出装置の構成が可能であ
る。また、コントローラ内部の一次遅れ要素と衝突力演
算手段をアナログ演算器で構成したので、ディジタルコ
ントローラに演算速度の速い高価なＣＰＵを用いなくて
も衝突衝突検出装置の構成を可能とする効果がある。
【０１１３】また、車両の衝突検出装置は、衝突加速度
から推定速度信号を算出する一次遅れ要素形フィルタと
推定速度信号から推定位置信号を算出する一次遅れ要素
形フィルタと推定衝突力信号を算出する衝突力演算手段
と多次元空間衝突判定手段のすべてをＡ／Ｄコンバータ
を含む１つのディジタルコントローラで構成されたもの
であるので、衝突加速度から推定速度信号を算出する一
次遅れ要素形フィルタと、推定速度信号から推定位置信
号を算出する一次遅れ要素形フィルタと、推定衝突力信
号を算出する衝突力演算手段と多次元空間衝突判定手段
のすべての演算器をＡ／Ｄコンバータを含むディジタル
コントローラで構成できるので、耐ノイズ性の向上、電
子機器の素子数の低減、素子の故障による誤動作の頻度
の低減が可能であり、衝突判定の信頼性を高めることが
できる。また、コントローラ全てをディジタル演算器で
構成したので、アナログ素子において問題となる耐ノイ
ズ性が向上し、部品点数も大幅に低減できるので素子の
故障による誤動作の頻度を低減し、衝突判定の信頼性を
向上する効果がある。
【０１１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る車
両の衝突検出装置は、車両の衝突加速度を検出する加速
度検出手段からの加速度に基づいて、車両の衝突を判定
する車両の衝突検出装置であって、衝突加速度に基づい
て衝突時に車両に発生する推定衝突力を算出する衝突力
演算手段と、この推定衝突力に基づいて衝突判定を行う
衝突判定手段とを設けたものであるので、信頼性が高
く、判定時間の短い衝突判定を行うことができる。
【０１１５】また、衝突加速度から推定速度を算出する
速度演算手段と、推定速度から推定変位を算出する変位
演算手段とを備え、衝突力演算手段は衝突加速度、推定
速度及び推定変位に基づいて衝突時に車両に発生する推
定衝突力を算出するものであるので、位相遅れの少な
く、正確な推定衝突力を算出することができるものであ
る。
【０１１６】また、衝突判定手段は、推定衝突力、衝突
加速度、推定速度及び推定変位を変数とする多次元座標
上での座標値によって衝突判定を行うものであるので、
様々な衝突形態に応じて適切な衝突判定を行うことがで
きるものである。
【０１１７】また、衝突力演算手段は、質量、減衰器、
ばねからなる１自由度モデルに車両をモデル化し、推定
衝突力を演算するものであるので、推定衝突力の演算を
定量的に行うことができ、また、様々な衝突形態に応じ
た閾値の決定を容易にすることができるものである。
【０１１８】また、衝突判定手段は、搭乗者の車両に対
する推定相対変位を演算し、この推定相対変位及び推定
衝突力に基づいて衝突判定を行うものであるので、搭乗
者が車両に衝突することを確実に防止することができる
ものである。
【０１１９】また、衝突加速度から推定速度を算出する
一次遅れ要素形フィルタと、推定速度から推定変位を算
出する一次遅れ要素形フィルタとを設けたものであるの
で、簡単な構成によって推定速度及び推定変位を算出す
ることができるものである。
【０１２０】この発明に係る乗員保護装置の起動判定装
置は、車両の衝突加速度を検出する加速度検出手段から
の衝突加速度に基づいて衝突時に車両に発生する推定衝
突力を算出する衝突力演算手段と、この推定衝突力に基
づいて乗員保護装置の起動判定を行う起動判定手段とを
設けたものであるので、乗員保護装置の起動を迅速に且
つ確実に行うことができるものである。
【０１２１】また、衝突加速度から推定速度を算出する
速度演算手段を備え、移動判定手段は推定速度が閾値以
上である場合に乗員保護装置を起動させると共に、閾値
は衝突力の大きさに基づいて決定されるものであるの
で、衝突状態に応じた適切な閾値の設定が可能となるも
のである。
【０１２２】また、それぞれ異なった方向の衝突加速度
を検出するように車両に設定された複数の加速度検出手
段を設け、起動判定手段は複数の加速度検出手段の出力
に基づいて乗員保護装置の起動判定を行うものであるの
で、車両の衝突方向によらず、適切な乗員保護装置の起
動を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における車両の衝突
検出装置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における衝突力演算
手段内の演算に用いられる１自由度の質量−減衰器−ば
ねモデルを示す概念図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の衝突検出装置内部
の衝突力演算手段の１自由度の質量−減衰器−ばねモデ
ルをもとに推定衝突力の演算手順を示すブロック図であ
る。
【図４】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出装
置における１自由度の質量−減衰器−ばねモデルに衝突
力ｆを加えたときに車両等価質量に生ずる加速度、速
度、変位の時刻歴応答波形のシミュレーション結果を示
す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出装
置における一次遅れ要素フィルタの周波数応答特性の一
例を示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出装
置における推定衝突力の原理を示す推定速度、推定変
位、衝突力のシミュレーション結果を示した説明図であ
る。
【図７】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出装
置における多次元空間衝突判定手段の横軸に速度を縦軸
に取った平面において、弾性的衝突における衝突力と速
度の軌跡を示す説明図である。
【図８】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出装
置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に速
度を縦軸に取った平面において、弾性的衝突での推定衝
突力と推定速度の軌跡を示す説明図である。
【図９】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出装
置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に変
位を縦軸に取った平面において、弾性的衝突での推定衝
突力と推定変位の軌跡を示す説明図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
加速度を縦軸に取った平面において、弾性的衝突での推
定衝突力と加速度の軌跡を示す説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定の原理を示すために例
示した車両のドア閉めと他車両側突を示す説明図であ
る。
【図１２】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、ドア閉め時に生じる
推定衝突力と推定速度の軌跡を示す説明図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、低速度の側突を想定
したときに生じる推定衝突力と推定速度の軌跡を示す説
明図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、中速度の側突を想定
したときに生じる推定衝突力と推定速度の軌跡を示す説
明図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、高速度の側突速を想
定したときに生じる推定衝突力と推定速度の軌跡を示す
説明図である。
【図１６】 この発明の実施の形態１の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、閾値の設定の一例を
示す説明図である。
【図１７】 この発明の実施の形態２の衝突力−搭乗者
変位演算手段において、車両を模擬する１自由度モデル
と搭乗者の動きを模擬する１自由度モデルを示す説明図
である。
【図１８】 この発明の実施の形態２の衝突力−搭乗者
変位演算手段の一例を示すブロック図である。
【図１９】 この発明の実施の形態３の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、非破壊衝突を判別す
る閾値の設定の一例を示す説明図である。
【図２０】 この発明の実施の形態４の車両の衝突検出
装置における多次元空間衝突判定手段の衝突力を横軸に
速度を縦軸に取った平面において、二段階衝突を判別す
る閾値設定の一例を示す説明図である。
【図２１】 この発明の実施の形態５を示す車両の衝突
検出装置における、前後方向と側方方向の衝突加速度を
検知できるように車両衝突加速度検出装置を設置した車
両を示す説明図である。
【図２２】 この発明の実施の形態６を示す車両の衝突
検出装置におけるブロック図である。
【図２３】 この発明の実施の形態７を示す車両の衝突
検出装置におけるブロック図である。
【図２４】 この発明の実施の形態７を示す車両の衝突
検出装置における計算処理の主制御の一例を示すフロー
チャートである。
【図２５】 従来の車両用乗員保護装置の駆動方法を示
すブロック図である。
【図２６】 従来の車両用乗員保護装置の駆動方法にお
いて得られる衝突時の加速度センサの検出出力を示す出
力波形図および変位量を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 車両衝突加速度検出装置、２ 衝突加速度信号、３
Ａ／Ｄコンバータ、４ 加速度信号、５ 一次遅れ要
素形フィルタ、６ 推定速度信号、７ 一次遅れ要素形
フィルタ、８ 推定変位信号、９ 質量係数乗算器、１
０ 減衰係数乗算器、１１ ばね係数乗算器、１２ 加
算器、１３ 衝突力演算手段、１４ 推定衝突力信号、
１５ 多次元空間衝突判定手段、１６ コントローラ、
１７ 衝突判定信号、２７ 搭乗者変位演算手段、２８
衝突力−搭乗者変位演算手段、２９ 搭乗者等価推定
変位信号、４３ 車両、４４ 車両ドア、４５ 追突車
両、５３ フロント加速度検出装置、５４ フロントエ
アバッグ、５５ 助席フロントエアバッグ、５６ 運席
側−側方方向加速度検出装置、５７ 助席側−側方方向
加速度検出装置、５８ サイドエアバッグ、５９ 一次
遅れ要素形フィルタ、６１ 一次遅れ要素形フィルタ、
６３ 衝突力演算手段、６５ アナログ演算器、６６
マルチプレクサ、６７ ディジタルコントローラ、６８
ディジタルコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖本 行弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の衝突加速度を検出する加速度検出
    手段からの加速度に基づいて、車両の衝突を判定する車
    両の衝突検出装置であって、上記衝突加速度に基づいて
    衝突時に車両に発生する推定衝突力を算出する衝突力演
    算手段と、この推定衝突力に基づいて衝突判定を行う衝
    突判定手段とを備えたことを特徴とする車両の衝突検出
    装置。
  2. 【請求項２】 衝突加速度から推定速度を算出する速度
    演算手段と、上記推定速度から推定変位を算出する変位
    演算手段とを備え、衝突力演算手段は上記衝突加速度、
    上記推定速度及び上記推定変位に基づいて衝突時に車両
    に発生する推定衝突力を算出することを特徴とする請求
    項１記載の車両の衝突検出装置。
  3. 【請求項３】 衝突判定手段は、推定衝突力、衝突加速
    度、推定速度及び推定変位を変数とする多次元座標上で
    の座標値によって衝突判定を行うことを特徴とする請求
    項２記載の車両の衝突検出装置。
  4. 【請求項４】 衝突力演算手段は、質量、減衰器、ばね
    からなる１自由度モデルに車両をモデル化し、推定衝突
    力を演算することを特徴とする請求項１ないし請求項３
    のいずれか１項記載の車両の衝突検出装置。
  5. 【請求項５】 衝突判定手段は、搭乗者の車両に対する
    推定相対変位を演算し、この推定相対変位及び推定衝突
    力に基づいて衝突判定を行うことを特徴とする請求項１
    ないしは請求項４のいずれか１項記載の車両の衝突検出
    装置。
  6. 【請求項６】 衝突加速度から推定速度を算出する一次
    遅れ要素形フィルタと、推定速度から推定変位を算出す
    る一次遅れ要素形フィルタとを備えたことを特徴とする
    請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の衝
    突検出装置。
  7. 【請求項７】 車両の衝突加速度を検出する加速度検出
    手段からの衝突加速度に基づいて衝突時に車両に発生す
    る推定衝突力を算出する衝突力演算手段と、この推定衝
    突力に基づいて乗員保護装置の起動判定を行う起動判定
    手段とを備えたことを特徴とする乗員保護装置の起動判
    定装置。
  8. 【請求項８】 衝突加速度から推定速度を算出する速度
    演算手段を備え、移動判定手段は推定速度が閾値以上で
    ある場合に乗員保護装置を起動させると共に、上記閾値
    は衝突力の大きさに基づいて決定されることを特徴とす
    る請求項７記載の乗員保護装置の起動判定装置。
  9. 【請求項９】 それぞれ異なった方向の衝突加速度を検
    出するように車両に設定された複数の加速度検出手段を
    備え、起動判定手段は上記複数の加速度検出手段の出力
    に基づいて乗員保護装置の起動判定を行うことを特徴と
    する請求項７ないしは請求項８のいずれか１項記載の乗
    員保護装置の起動判定装置。
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