(57)【要約】【課題】人体とそれ以外の導電性物体とを正確に判別可能な車両用障害物判別装置を提供する。【解決手段】交流電源１から給電されるとともに交流インピーダンスが接近導電体の接近の度合いに応じて変化する車載の交流インピーダンス回路２１を含むセンサ部２と、交流インピーダンス回路２１から取り出した交流インピーダンス変化に応じて変化する電気量に基づいて接近導電体の検出又はその種類を判別する判別部３とを備え、交流電源１は、抵抗成分と容量成分とを含む人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数の交流電圧を交流インピーダンス回路２１に給電する。よって、人体接近時に交流インピーダンス回路２１より出力される電気量と導電性樹脂を含む他の導電体接近時の電気量とを区別可能であり、判別部３は接近導電体が人体であるか否かを正確に判別できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から給電されるとともに交流インピーダンスが接近導電体の接近の度合いに応じて変化する車載の交流インピーダンス回路を含むセンサ部と、
前記交流インピーダンス回路から取り出した前記交流インピーダンス変化に応じて変化する電気量に基づいて前記接近導電体の検出又はその種類を判別する判別部と、
を備える車両用障害物判別装置において、
前記交流電源は、抵抗成分と容量成分とを含む導電体の電気的等価モデルにおいて、その抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数の交流電圧を前記交流インピーダンス回路に給電することを特徴とする車両用障害物判別装置。
【請求項２】
前記交流電源は、抵抗成分と容量成分とを含む人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数の交流電圧を前記交流インピーダンス回路に給電することを特徴とする請求項１に記載の車両用障害物判別装置。
【請求項３】
前記判別部は、前記交流インピーダンス回路より出力される電気量に関して人体接近時の出力値と他の導電体接近時の出力値との間に予め閾値を設定し、その閾値に基づいて前記接近導電体が人体であるか否かを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用障害物判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両への障害物の接近とその種類とを非接触に判別する装置に関し、特に歩行者の接近を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、歩行者保護の目的で、車両バンパ部に障害物判別装置を取り付け、車両衝突時に衝突対象が歩行者か否かを判定し、歩行者と判定した場合には、歩行者を保護するための装置（例えば、フードやカウルエアバッグ）を作動させる技術が提案され、かつ、実用化が検討されている。
【０００３】
先行する歩行者判別技術として、特許文献１、２は、導電体である衝突対象とセンサの電極板との間の静電容量変化に基づいて歩行者と導電体との間の静電容量の差を電気的に検出する導電性をもつ接近体の接近を検出する方式（静電容量式接近体検出方式）を提案している。
【０００４】
一方、本出願人は、特許文献３において、人体・金属・樹脂製物体の接近・衝突時に生じる電気的特性の違いにより人体と他の物体とを判別する検出方式を提案している。すなわち、本出願人提案の検出等価モデルは、各検知物接近時に起こる電気的特性として、人体は静電容量変化があること、金属は磁束変化があること、絶縁体である樹脂は静電容量及び磁束のいずれにも変化が無いという違いがあることを利用し、これらの接近物体を判別するものである。
【特許文献１】特開２０００−１７７５１４号公報
【特許文献２】特開２０００−３２６８０８号公報
【特許文献３】特開２００４−２５６０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、車両に接近・衝突する可能性のある樹脂は、絶縁性の樹脂とは限られず、メタリック塗装を施した樹脂等の導電性を有する樹脂の場合もある。ここで、導電性樹脂は、絶縁性の樹脂とは異なって人体と同様に静電容量変化が生じ、人体接近時に類似した電気的特性変化が発生する。よって、上述した従来の検出モデルでは、車両に接近・衝突する物体が人体である場合と導電性樹脂である場合との切り分けが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、人体とそれ以外の導電性物体とを正確に判別可能な車両用障害物判別装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【０００８】
１．交流電源から給電されるとともに交流インピーダンスが接近導電体の接近の度合いに応じて変化する車載の交流インピーダンス回路を含むセンサ部と、
前記交流インピーダンス回路から取り出した前記交流インピーダンス変化に応じて変化する電気量に基づいて前記接近導電体の検出又はその種類を判別する判別部と、
を備える車両用障害物判別装置において、
前記交流電源は、抵抗成分と容量成分とを含む導電体の電気的等価モデルにおいて、その抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数の交流電圧を前記交流インピーダンス回路に給電することを特徴とする車両用障害物判別装置。
【０００９】
手段１によれば、交流電源が抵抗成分と容量成分とを含む導電体の電気的等価モデルにおいて、その抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数の交流電圧を、センサ部に含まれる交流インピーダンスが接近導電体の接近の度合いに応じて変化する車載の交流インピーダンス回路に給電し、判別部が交流インピーダンス回路から取り出した交流インピーダンス変化に応じて変化する電気量に基づいて接近導電体の検出又はその種類を判別する。尚、ここで言う接近導電体とは、電気絶縁体レベルよりも小さい比抵抗を有する物体を云う。従って、人体及び導電性樹脂はここで云う接近導電体に含まれるものとする。
【００１０】
すなわち、本発明は、人体を含む導電性物体自体が持つ抵抗成分・容量成分に着目し、物体が接近・衝突する際にそれらの抵抗成分・容量成分の違いが周波数特性の違いとして現れることを利用したものである。センサ部に含まれる交流インピーダンス回路に給電する交流電源の駆動周波数が、抵抗成分と容量成分とを含む導電体の電気的等価モデルにおいて、その抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数に設定されることにより、人体接近時に交流インピーダンス回路より出力される電気量と導電性樹脂を含む他の導電体接近時の電気量とを区別可能であるので、判別部は接近導電体が人体であるか否かを正確に判別することができる。
【００１１】
２．前記交流電源は、抵抗成分と容量成分とを含む人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数の交流電圧を前記交流インピーダンス回路に給電することを特徴とする手段１に記載の車両用障害物判別装置。
【００１２】
手段２によれば、交流電源が抵抗成分と容量成分とを含む人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数の交流電圧を、センサ部に含まれる交流インピーダンスが接近導電体の接近の度合いに応じて変化する車載の交流インピーダンス回路に給電し、判別部が交流インピーダンス回路から取り出した交流インピーダンス変化に応じて変化する電気量に基づいて接近導電体の検出又はその種類を判別する。センサ部に含まれる交流インピーダンス回路に給電する交流電源の駆動周波数が、抵抗成分と容量成分とを含む人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数に設定されることにより、人体と他の導電性物体との共振特性の違いが最も大きくなるので、判別部は接近導電体が人体であるか否かを極めて正確に判別することができる。
【００１３】
３．前記判別部は、前記交流インピーダンス回路より出力される電気量に関して人体接近時の出力値と他の導電体接近時の出力値との間に予め閾値を設定し、その閾値に基づいて前記接近導電体が人体であるか否かを判別することを特徴とする手段１又は２に記載の車両用障害物判別装置。
【００１４】
手段３によれば、判別部が、交流インピーダンス回路より出力される電気量に関して人体接近時の出力値と他の導電体接近時の出力値との間に予め設定された閾値に基づいて、接近導電体が人体であるか否かを簡単な処理で正確に判別することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、センサ部に含まれる交流インピーダンス回路に給電する交流電源の駆動周波数が、抵抗成分と容量成分とを含む導電体の電気的等価モデルにおいて、その抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数に設定されることにより、人体接近時に交流インピーダンス回路より出力される電気量と導電性樹脂を含む他の導電体接近時の電気量とを区別可能であるので、判別部は接近導電体が人体であるか否かを正確に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の車両用障害物判別装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１７】
本実施形態の車両用障害物判別装置は、図１に示すように、交流電源１と、センサ部２と、判別部３とから構成される。
【００１８】
交流電源１は、低出力インピーダンスの正弦波発振器であり、センサ部２に含まれる交流インピーダンス回路２１に交流電圧Ｖｉを給電する。
【００１９】
センサ部２は、交流インピーダンス回路２１と、交流インピーダンス回路２１に対して直列接続された電圧降下検出抵抗２２と、同じく交流インピーダンス回路２１に対して直列接続された接地コンデンサ２３とからなる。交流インピーダンス回路２１は、図示しない車両のバンパ内に配設されたコイル２１１と、コイル２１１と直列接続された抵抗素子２１３と、コイル２１１及び抵抗素子２１３と並列接続されたコンデンサ２１２とからなる。コイル２１１は磁束変化検出用の部材として設けられており、静電容量変化検出用の部材として図示しない電極を設けることが好ましいが、電極の代わりにコイル２１１の一部を静電容量検出用の部材として利用することも可能である。
【００２０】
交流電源１は、交流インピーダンス回路２１の一端に接続され、交流電源１の他端、電圧降下検出抵抗２２、及び接地コンデンサ２３の他端はそれぞれ接地されている。電圧降下検出抵抗２２の電圧降下は判別部３に入力される。ここで重要なことは、交流電源１の発振周波数ｆ（交流インピーダンス回路２１の駆動周波数）は、抵抗成分と容量成分とを含む導電体の電気的等価モデルにおいて、その抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数（ここでは、例として人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数）とされている点にある。判別部３は、電圧降下検出抵抗２２の電圧降下すなわち出力電圧Ｖｏを整流し、平滑し、その振幅をデジタル信号に変換してマイコンに取り込まれ、このマイコンが障害物の種類とその接近を検出し、判別・検出結果を判定信号として図示しない歩行者保護装置の制御装置へ送出する。この種の判別部３自体の回路構成は周知であり、説明を省略する。もちろん、判別部３をハードウエア回路により構成してもよいことは明白である。
【００２１】
ここで、本発明において着目される障害物である検知物自体の電気的等価モデルについて説明する。検知物自体の等価モデルは、抵抗成分及び容量成分を有するものとして、図２（ａ）〜（ｃ）に示す３パターンの等価モデルＺ１〜Ｚ３が考えられる。図２（ａ）に示す等価モデルＺ１は、抵抗成分と、容量成分と、抵抗成分及び容量成分の直列成分とを並列接続してなる。図２（ｂ）に示す等価モデルＺ２は、抵抗成分と容量成分とを並列接続してなり、等価モデルＺ１に対して直列成分が無視できる場合である。図２（ｃ）に示す等価モデルＺ３は、抵抗成分と容量成分とを直列接続してなり、等価モデルＺ１に対して並列成分が無視できる場合である。
【００２２】
次に、検知物の等価モデルにおける周波数特性について説明する。ここでは、簡単のため、等価モデルＺ３における周波数特性の計算例を図３に示す。図３は、検知物［１］（抵抗値１ｋΩ）、検知物［２］（抵抗値５ｋΩ）及び検知物［３］（抵抗値１００ｋΩ）がセンサ部２に接近した場合の周波数特性の推移を計算により求めたものである。検知物の抵抗成分が異なれば、容量成分（センサ部−検知物間容量、及び検知物−大地間容量の合成）の違いに対して共振特性が推移する軌跡が異なり、両成分の大きさによって推移した波形は、一意に決まり他の検知物の波形と一致することはない。よって、例えば、抵抗値が人体相当（１ｋΩ）の検知物［１］は、図３に示すＡ領域に含まれるが、それ以上の抵抗値を有する検知物［２］（抵抗値５ｋΩ）及び検知物［３］（抵抗値１００ｋΩ）はＡ領域には含まれない。
【００２３】
本実施形態の車両用障害物判別装置では、交流電源１がセンサ部２の交流インピーダンス回路２１を人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数Ｂで駆動すると共に、判別部３が、人体接近時の出力値としての電圧入出力比（図３の縦軸成分Ｖｏ／Ｖｉ）と他の導電体接近時の出力値としての電圧入出力比との間に予め設定された閾値に基づいて、人体と他の導電性物体とを簡単な処理で正確に判別することができる。具体的には、図３において、入出力比（Ｖｏ／Ｖｉ）が閾値以上の場合は人体であると判別し、入出力比が閾値未満の場合は、人体以外の導電体であると判別する。一方、従来のモデルでは抵抗成分は考慮していないため、上記の特性が表現できないことは明らかであり、本実施形態のように、人体と導電性樹脂を含む他の導電体との切り分けを実施することは不可能である。尚、本実施形態では、交流電源１の駆動周波数が、人体と他の導電性物体との共振特性の違いが最も大きくなる周波数である人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数Ｂに設定されているので、人体と他の導電性物体とが極めて正確に判別される。
【００２４】
ここで、図４（ａ）〜（ｃ）に各種検知物の接近による周波数特性の推移の実測例を示す。尚、図４（ａ）は人体による特性の実測例を、図４（ｂ）はメタリック塗装を施した樹脂製バンパによる特性の実測例を、図４（ｃ）はゴムパイロンによる特性の実測例をそれぞれ示している。人体に対して、他の二種類の導電性樹脂はいずれも抵抗値が大きく（それぞれ順に５ｋΩ、１００ｋΩ）、周波数Ｂでの出力振幅変化量が人体に比べ小さくなるため、上述したようなＡ領域を利用することにより、人体とそれ以外の物体との切り分けが可能であることがわかる。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。例えば、前記実施形態では、交流電源１の駆動周波数を人体の電気的等価モデルの共振周波数に略等しい周波数Ｂに設定した例を示したが、これには限定されない。つまり、交流電源１の駆動周波数が、導電体の電気的等価モデルにおいてその抵抗成分及び容量成分の違いにより人体と他の導電体とで電気的等価モデルの周波数特性の違いが大きく現れる周波数（例えば、人体の電気的等価モデルの共振周波数を中心とする所定範囲の周波数）に設定されていれば、人体と他の導電性物体とを正確に判別することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、交流インピーダンス回路を含むセンサ部を有する各種の車両用障害物判別装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態における車両用障害物判別装置の全体構成を示す等価回路図である。
【図２】検知物の等価モデルＺ１〜Ｚ３を示す図である。
【図３】等価モデルＺ３における周波数特性の推移の計算例を示す図である。
【図４】各種検知物の接近による周波数特性の推移の実測例を示す図であり、（ａ）は人体による特性の実測例を、（ｂ）はメタリック塗装を施した樹脂製バンパによる特性の実測例を、（ｃ）はゴムパイロンによる特性の実測例をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００２８】
１  交流電源
２  センサ部
３  判別部
２１  交流インピーダンス回路
Ｚ，Ｚ１〜Ｚ３  検知物の電気的等価モデル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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