JP4896467B2 - 乗員検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート上に着座する乗員の荷重に基づき乗員の属する領域を調べる乗員検知装置に関する。

従来より、車両の助手席側では、着座している乗員を検知する乗員検知装置を備え、検知した乗員情報に基づいてエアバッグの展開を制御するようにした技術が種々提案されている。

例えば特許文献１（特開２００１−７４５４１号公報）に開示されている乗員検知装置は、シートに着座した乗員（以下「着座乗員」と称する）をクラス分けするために、助手席のシート着座面に作用する乗員荷重を荷重センサで検出し、検出した乗員荷重と予め設定したしきい値とを比較し、この乗員荷重がしきい値以下のときはエアバッグの展開を禁止し、更に、その際、車体前後方向の加速度と車体上下方向の加速度のとの少なくとも一方が所定値を越えたときは、検出した乗員荷重が着座乗員の重量を正確に反映していないと判定し、検出結果を無視する技術が開示されている。

又、特許文献２（特開平１０−１９４０７９号公報）には、車両の挙動を加速度センサで検出し、車両が不安定と判断したときは、荷重センサで検出した乗員荷重が変化しても、着座乗員のクラス分けした結果を変更しないようにして、誤判定を防止する技術が開示されている。
特開２００１−７４５４１号公報 特開平１０−１９４０７９号公報

ところで、例えば、バンク走行中は、加速度が車体の下方に作用するため、各荷重センサで検出する荷重は、実際の加重よりも重い値となって検出される。一方、大人乗車時に急制動を働かせた場合、着座乗員はフロアパネルを踏ん張るため、乗員の体重の一部がフロアパネル側で支えられることとなり、その分、荷重センサで検出する乗員荷重が軽くなる。

又、大人乗車時の高速走行においては、ブレーキ操作が比較的長い時間に亘って継続的に行われる場合が多く、そうすると着座乗員の体重の一部がフロアパネル側で支えられる時間が長くなり、荷重センサで検出する乗員荷重が長期間に亘って実際よりも軽い状態で検出されることになる。

同様に、大人乗車時の旋回時においては着座乗員がシートの左右方向へ振られ、着座乗員が車体のドアなどに触れた場合には、体重の一部が車体側で支えられるため、その分、荷重センサで検出する乗員荷重が軽くなる。

このような場合、上述した特許文献１に開示されているように、検出結果を無視し、或いは特許文献２に開示されているように、着座乗員のクラス分けした結果を固定してしまうと、その分、乗員領域判定の機会が少なくなり、乗員の検知精度を高める上での障害となる問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、車両の挙動が変化しても着座乗員の属する領域を精度良く区分することができ、結果として高い検知精度を実現することのできる乗員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本発明は、シートに着座する乗員の荷重を検出する荷重検出手段と、上記荷重検出手段で検出した値に基づき上記シート上の荷重を演算する荷重演算手段と、上記シートに着座する上記乗員の属する領域を上記荷重と判定しきい値とに基づいて判定する領域判定手段と、車体に作用する加速度を検知する加速度検出手段とを備える乗員検知装置において、上記領域判定手段は、上記加速度検出手段で検知した加速度ベクトルに基づき、該加速度ベクトルが下方に働く場合は前記判定しきい値を予め設定されている判定しきい値よりも増加させ、該加速度ベクトルが上方に働く場合は該判定しきい値を上記予め設定されている判定しきい値よりも減少させることを特徴とする。

本発明によれば、判定しきい値を加速度検知手段で検知した加速度に応じて補正するようにしたので、車両の挙動が変化しても着座乗員の属する領域を精度良く判定することができ、結果として乗員の高い検知精度を実現することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図６に本発明の第１形態を示す。図１には車両用シートに乗員検知装置を配設した状態の斜視図が示されている。

図１に示す車両用シート１は車両の助手席側に配設されている。尚、この車両用シート１は運転席側に配設されていても良いが、走行時の運転席側の車両用シートには大人の乗員が着座しているので、乗員を検知する必要性はあまりない。従って、以下においては、この車両用シート１が助手席側に配設されている場合について説明する。

この車両用シート１は、乗員が着座するシートクッション１ａと、背もたれとなるシートバック１ｂとを有し、シートクッション１ａに設けられているシートフレーム（図示せず）が、車体の前後方向へ延出する左右一対のシートスライダ２を介して車体のフロアパネル（図示せず）に固定されている。

シートスライダ２はフロアパネル側に固定されているロアレール２ａとアッパレール２ｂとを有し、アッパレール２ｂがロアレール２ａに対し、図示しないスライド機構を介して前後方向へスライド自在に支持されている。

又、このシートフレームと左右のアッパレール２ｂとの間の前後左右位置（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に、荷重検出手段として、４個の荷重センサ３ａ〜３ｄが各々配設されている。この各荷重センサ３ａ〜３ｄは、シートフレームに作用する荷重に応じた電圧値を出力する。

更に、このシートフレームに、車体に作用する三次元方向の加速度を検出する、加速度検知手段、或いは三次元加速度検知手段としての三次元加速度センサ６が配設されている。この三次元加速度センサ６は、車両に加わる加速度を三次元方向の各成分ごとに分解して検出するもので、車体上下方向のＺ軸（基軸）とこれに直交する車体前後方向のＸ軸、車体幅方向のＹ軸の３軸に作用する加速度成分を検出する。尚、三次元加速度センサ６は、好ましくは車両用シート１のシートクッション１ａの内部略中央であって、着座乗員が着座する着座面に近接する位置に設けることで、着座乗員に働く加速度をより正確に検出することができる。

図２に示すように、各荷重センサ３ａ〜３ｄ、及び三次元加速度センサ６が乗員領域判定ユニット４の入力側に接続され、この乗員領域判定ユニット４の出力側に、エアバッグ装置１１を構成するエアバッグ制御ユニット（エアバッグ＿ＥＣＵ）１２が接続される。

乗員領域判定ユニット４は、乗員領域判定用電子制御ユニット（乗員領域判定＿ＥＣＵ）２１、不揮発性ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）２２、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）３３を備えている。乗員領域判定＿ＥＣＵ２１は、Ａ／Ｄコンバータ２６と、ＣＰＵ２７、ＲＡＭ２８、ＲＯＭ２９等で構成された周知のマイクロコンピュータとを有している。

Ａ／Ｄコンバータ２６は、各センサ３ａ〜３ｄ，６から出力される電圧値をデジタル信号に変換する。ＲＯＭ２９には、システムを制御するプログラムデータが格納されている。ＣＰＵ２７は、ＲＯＭ２９に格納されているプログラムデータに従い乗員領域判定処理を実行する。又、ＥＥＰＲＯＭ２２には、例えば荷重センサ３ａ〜３ｄに故障が発生した場合とのトラブルデータが格納される。乗員領域判定＿ＥＣＵ２１で演算した乗員情報は、通信Ｉ／Ｆ３３を介してエアバッグ＿ＥＣＵ１２に出力される。

エアバッグ＿ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成された周知のマイクロコンピュータを主体に構成されている。エアバッグ＿ＥＣＵ１２は、図示しないバンパーフェースなど、車体前部に配設されているエアバッグセンサ（図示せず）で検出した車体フレームに伝達される加速度から衝突を検知すると、助手席のダッシュパネルに装備されているエアバッグ１３を展開させ、助手席側の着座乗員に加わる衝撃を吸収し、フロントガラスなどに衝突することを未然に防止する。

又、その際、乗員領域判定＿ＥＣＵ２１からの乗員領域判定結果を読込み、助手席に着座している乗員が子供或いは空席である場合は、エアバッグ１３の展開を禁止する。

乗員領域判定＿ＥＣＵ２１で実行される助手席に着座している乗員の判定は、図３、図４のフローチャートに従って処理される。

図３に示す乗員領域判定ルーチンは、イグニッションスイッチをＯＮした後、設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で、各荷重センサ３ａ〜３ｄから出力され、Ａ／Ｄコンバータ２６でデジタルデータに変換された電圧値を読込み、ステップＳ２で、この各荷重センサ３ａ〜３ｄから出力される電圧値を合計し、空席を含めた車両用シート１に着座する乗員荷重Ｗを求める。

その後、ステップＳ３へ進み、乗員荷重Ｗに基づき着座乗員の属する領域を判定する乗員領域判定処理を実行し、ステップＳ４へ進む。ステップＳ３の乗員領域判定処理は、図４に示す乗員領域判定サブルーチンに従って実行される。

このサブルーチンでは、先ず、ステップＳ１１で、第１、第２の判定しきい値Ｗ１．Ｗ２を読込む。この各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２は固定値であり、図５、図６に示すように、乗員荷重Ｗを、空席を示す領域＝０、子供を示す領域＝１、大人を示す領域＝２の３領域に区分する。尚、この各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２は、予め実験などから求めて設定されている固定である。

次いで、ステップＳ１２へ進み、三次元加速度センサ６で検出したＸＹＺ軸三次元直交座標系に作用した加速度の各座標軸成分に基づいて、加速度の方向及び大きさを示す加速度ベクトルを解析する。

その後、ステップＳ１３へ進み、加速度ベクトルに基づき、マップを補間計算付で参照して各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を補正する補正量ΔＷを設定する。

一般に、この種の乗員検知装置は、車両用シート１上の着座乗員の荷重を、各荷重センサ３ａ〜３ｄで検出し、その検出結果に基づいて、この着座乗員が大人か、子供か、或いは空席かを判定する。しかし、バンク走行時、旋回走行時、悪路走行時、或いは急制動を働かせた場合、加速度ベクトルの方向に体重が移動するため、その分、荷重センサ３ａ〜３ｄで検出する荷重合計値が、実際の荷重と異なる値を示すことになる。

例えば、バンク走行中は、加速度が車体の下方に作用するため、荷重センサ３ａ〜３ｄで検出する荷重合計値は、実際の加重よりも重い値となって検出される。

一方、大人着座時に急制動を働かせた場合は、着座乗員は車体前方へ移動するため、フロアパネルを踏ん張ることになる。すると、着座乗員の体重の一部はフロアパネルに支えられることになるので、その分、荷重センサ３ａ〜３ｄで検出する荷重合計値は、実際よりも軽く検出されることになる。

同様に、大人着座時の旋回走行時は、加速度ベクトルが遠心力の作用する方向に発生するため、着座乗員は車体の左右方向へ振られ、その際、着座乗員がドアなどの車体側面に押し付けられた場合は、着座乗員の体重の一部が車体側面に支えられることになるので、荷重センサ３ａ〜３ｄの合計値はより軽い値が検出される。

このように、各荷重センサ３ａ〜３ｄで検出した荷重に基づいて算出した乗員荷重Ｗが、着座乗員の重量を正確に反映していない場合、この荷重に基づいて、着座乗員を判定すると、例えば実際の着座乗員が子供であるにも拘わらず大人と誤判定される可能性があり、或いは、実際の着座乗員が大人であるにも拘わらず、子供と誤判定される可能性がある。

ステップＳ１３では、加速度ベクトルの影響を受けても、着座乗員を領域別に精度良く区分するために、各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を補正する補正量ΔＷを加速度ベクトルに基づいて設定する。すなわち、加速度ベクトルに基づき補正量マップを補間計算付で参照して、加速度ベクトルに応じた補正量ΔＷを設定する。この補正量ΔＷは、各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２をシフトさせるものであるため、正の値のみならず、負の値も有している。

例えば加速度ベクトルが下方に働く場合は、荷重が実際より重く検出されるので正の値となり、又、加速度ベクトルが上方或いは側方へ働く場合は荷重が実際より軽く検出されるので負の値となる。尚、加速度ベクトルが設定値以下のときは、ΔＷ＝０として設定する。この設定値は予め実験などから求めたものであり、補正量マップに込まれていても良い。

次いで、ステップＳ１４へ進み、前回の演算ルーチン実行時に演算した乗員情報、すなわち、着座乗員の属する領域の値（大人＝２、子供＝１、空席＝０）を読込む。

そして、ステップＳ１５で、読込んだ領域の値が２か否か、すなわち着座乗員は大人か否かを調べ、領域＝２の大人場合は、ステップＳ１６へ進み、又、領域＝１の子供、或いは領域＝０の空席の場合は、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１６へ進むと、加速度ベクトルの方向を調べ、前後、上下、或いは左右に働いている場合は、ステップＳ１９へジャンプする。又、加速度ベクトルが前後、上下、或いは左右の何れにも働いていない場合は、しきい値を補正する必要が無いため、ステップＳ１８へ進み、補正量ΔＷを０とした後（ΔＷ←０）、ステップＳ１９へ進む。

又、領域が１或いは０の、着座乗員が子供或いは空席と判定されてステップＳ１７へ進むと、加速ベクトルが上下方向に働いているか否かを調べ、上下方向に働いている場合は、ステップＳ１９へジャンプし、上下方向以外の方向へ働いている場合、或いは何れの方向にも働いていない場合は、しきい値を補正する必要が無いため、ステップＳ１８へ進み、補正量ΔＷを０とした後（ΔＷ←０）、ステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１９へ進むと、ステップＳ１１で読込んだ各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２に補正量ΔＷを加算して、今回の各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を設定する（［Ｗ１，Ｗ２］←［Ｗ１，Ｗ２］＋ΔＷ）。

その結果、図５に示すように、バンク走行時には、各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２が、補正量ΔＷ分だけ増加された値にシフトされる。又、図６に示すように、例えば大人乗車時に高速道路を走行中に比較的長い距離で制動を働かせた場合には、各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２が、補正量ΔＷ分だけ減少された値にシフトされる。尚、図６においては便宜的に第２の判定しきい値Ｗ２のみを示しているが、当然、第１の判定しきい値Ｗ１も減少方向へ補正量ΔＷの分だけシフトされる。

その後、ステップＳ２０，Ｓ２１で、乗員荷重Ｗと第１、第２の判定値Ｗ１とを比較し、着座乗員の属する領域を区分する。先ず、ステップＳ２０では、乗員荷重Ｗと第１の判定しきい値Ｗ１とを比較する。そして、乗員荷重Ｗが第１の判定しきい値Ｗ１以下のときは（Ｗ≦Ｗ１）、車両用シート１は空席であると判定し、ステップＳ２２へ進み、領域を、空席を示す「０」に設定して（領域←０）、図３のステップＳ４へ進む。

又、ステップＳ２０で、乗員荷重Ｗが第１の判定しきい値Ｗ１よりも大きいと判定したときは（Ｗ＞Ｗ１）、ステップＳ２１で、乗員荷重Ｗと第２の判定しきい値Ｗ２とを比較する。そして、乗員荷重Ｗが第２の判定しきい値Ｗ２以下のときは（Ｗ１＜Ｗ≦Ｗ２）、着座乗員は子供であると判定し、ステップＳ２３へ進み、領域を、子供を示す「１」で設定して（領域←１）、図３のステップＳ４へ進む。

一方、ステップＳ２１で、乗員荷重Ｗが第２の判定しきい値Ｗ２よりも大きい場合は（Ｗ＞Ｗ２）、着座乗員は大人であると判定し、ステップＳ２４へ進み、領域を、大人を示す「２」で設定して（領域←２）、図３のステップＳ４へ進む。

そして、図３のステップＳ４へ進むと、ステップＳ３で区分した、着座乗員の属する領域情報をエアバッグ＿ＥＣＵ１２へ、通信Ｉ／Ｆ３３を介して出力して、ルーチンを抜ける。

エアバッグ＿ＥＣＵ１２では、乗員領域判定＿ＥＣＵ２１から送られてきた領域情報に基づき、エアバッグ１３の展開動作を制御する。すなわち、例えば、領域＝０或いは１の、空席或いは着座乗員が子供と判定されているときは、エアバッグ１３に対して展開禁止とし、領域＝２の大人と判定されたときのみ展開可能状態とする。或いは、領域＝１のときは少なくとも子供の可能性があるため、エアバッグ１３の膨張圧などを低く設定する。

このように、本形態では、乗員荷重Ｗと判定しきい値Ｗ１，Ｗ２とを比較して、着座乗員の属する領域を区分にするに際し、判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を、車体に作用する加速度ベクトルに応じて補正するようにしたので、バンク走行や、大人乗車時の高速走行時の制動、旋回走行などのように、車両の挙動が長時間に亘って変化する場合であっても、着座乗員の属する領域を精度良く判定することができる。

例えば、バンク走行時は車体の下方へ比較的大きな値の加速度ベクトルが発生するため、各荷重センサ３ａ〜３ｄからの信号に基づいて設定される乗員荷重Ｗが、実際の重量よりも重い値となるが、本形態では、図５に示すように、各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を、加速度ベクトルに応じて設定した補正量ΔＷ分だけ増加方向へシフトさせるようにしたので、着座乗員の属する領域を精度良く設定することができる。

又、大人乗車時の高速走行時に制動を働かせた場合は、車体前方へ比較的大きな加速度ベクトルが発生し、着座乗員の体重の一部がフロアパネル側で支えられ、各荷重センサ３ａ〜３ｄからの信号に基づいて設定される乗員荷重Ｗが、実際の重量よりも軽い値となるが、本形態では、図６に示すように、各判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を、加速度ベクトルに応じて設定した補正量ΔＷ分だけ減少方向へシフトさせるようにしたので、着座乗員の属する領域を精度良く設定することができる。

その結果、車両の挙動が長時間に亘って変化しても乗員荷重Ｗの検出結果を無視せずに、着座乗員の属する領域を設定することができ、着座乗員の属する領域を設定する機会が増え、高い区分精度を実現することができる。

尚、本形態では、領域＝２の着座乗員が大人の場合、加速度ベクトルが上下方向、前後方向、或いは左右方向に働いているときに、補正量ΔＷでしきい値Ｗ１，Ｗ２を補正するようにしているが（ステップＳ１６参照）、加速度ベクトルが上下方向に働いた場合にのみ、補正量ΔＷでしきい値Ｗ１，Ｗ２を補正し、それ以外の方向に働いた場合は、補正量ΔＷを０として、しきい値Ｗ１，Ｗ２を補正せず、演算処理を簡素化するようにしても良い。

又、図７に本発明の第２形態による乗員領域判定サブルーチンを示す。このサブルーチンは、第１形態の図４に示す乗員領域判定サブルーチンに代えて適用するものである。

上述した第１形態では、加速度ベクトルに基づいて、第１、第２の判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を補正するようにしたが、本形態では、判定しきい値Ｗ１，Ｗ２の補正は行わず、加速度ベクトルが設定値以上のときは、最後に設定した領域情報を維持するようにしたものである。

すなわち、このサブルーチンでは、先ず、ステップＳ１１で、第１、第２の判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を読込み、ステップＳ１２で、三次元加速度センサ６で検出した加速度の各座標軸成分に基づいて加速度ベクトルを解析する。尚、このステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、第１形態と同様である。

そして、ステップＳ３１へ進み、加速度ベクトルが設定値以上か否かを調べ、設定値以上のときは、着座乗員の属する領域を変更せず、そのままルーチンを抜ける。一方、加速度ベクトルが設定値以下のときは、ステップＳ２０へ進み、ステップＳ２０，Ｓ２１で、上述した第１形態と同様、乗員荷重Ｗと第１、第２の判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を比較し、着座乗員の属する領域を設定する。尚、その後の処理は第１形態と同様であるため、説明を省略する。

このように、本形態では、加速度ベクトルが設定値以上のときは、最後に設定した領域情報を維持するようにしたので、誤判定を防止することができる。

尚、ステップＳ３１で行われる処理は、第１形態の図４に示すフローチャートに適用することができる。すなわち、このステップＳ３１を、図４のステップＳ１２とステップＳ１３との間に設け、加速度ベクトルが設定値以上のときは、今回の領域判定は行わず、最後に設定した領域を維持するようにしても良い。

又、本発明は、上述した形態に限るものではなく、例えば、加速度検知手段は、三次元加速度センサ６に限らず、車体の上下に作用する加速度を検知する上下加速度センサ、或いは車体の前後に作用する加速度を検知する前後加速度センサ、或いは上下加速度センサと前後加速度センサとを組み合わせて採用しても良い。すなわち、荷重センサ３ａ〜３ｄが最も影響を受けるのは上下方向の加速度であるため、三次元加速度センサ６に代えて上下加速度センサで検出した加速度に基づいて、着座乗員の属する領域を設定する判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を補正する。或いは上下加速度センサと前後加速度センサとを組み合わせ、この両加速度センサで検出した加速度に基づいて、判定しきい値Ｗ１，Ｗ２を補正する。

又、着座乗員を区分する領域は、エアバック＿ＥＣＵ１２での制御内容に応じて、より細分化するようにしても良い。

第１形態による、車両用シートに乗員検知装置を配設した状態の斜視図 同、乗員検知装置のブロック図 同、乗員領域判定ルーチンを示すフローチャート 同、乗員領域判定サブルーチンを示すフローチャート 同、バンク走行時の乗員荷重と判定しきい値の関係を示す説明図 同、制動時の乗員荷重と判定しきい値の関係を示す説明図 第２形態による、乗員領域判定サブルーチンを示すフローチャート

符号の説明

１ 車両用シート、
２ シートスライダ、
３ａ〜３ｄ 荷重センサ、
４ 乗員領域判定ユニット、
６ 三次元加速度センサ、
１１ エアバッグ装置、
１２ エアバッグ＿ＥＣＵ
１３ エアバッグ、
２１ 乗員領域判定＿ＥＣＵ
Ｗ 乗員荷重、
ΔＷ 補正量
Ｗ１ 第１の判定しきい値、
Ｗ２ 第２の判定しきい値、

Claims (3)

1. シートに着座する乗員の荷重を検出する荷重検出手段と、
   上記荷重検出手段で検出した値に基づき上記シート上の荷重を演算する荷重演算手段と、
   上記シートに着座する上記乗員の属する領域を上記荷重と判定しきい値とに基づいて判定する領域判定手段と、
   車体に作用する加速度を検知する加速度検出手段と
   を備える乗員検知装置において、
   上記領域判定手段は、上記加速度検出手段で検知した加速度ベクトルに基づき、該加速度ベクトルが下方に働く場合は前記判定しきい値を予め設定されている判定しきい値よりも増加させ、該加速度ベクトルが上方に働く場合は該判定しきい値を上記予め設定されている判定しきい値よりも減少させる
   ことを特徴とする乗員検知装置。
2. 上記加速度検出手段は、三次元方向の加速度を検知する三次元加速度検出手段である
   ことを特徴とする請求項１記載の乗員検知装置。
3. 上記領域判定手段は、上記加速度ベクトルが設定値以上の加速度ベクトルを検出したときは前回設定した上記乗員の属する領域を維持する
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載の乗員検知装置。

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