(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの光ファイバセンサにより自動車フロント領域における歩行者衝突を検出するセンサ装置に関する。この光ファイバセンサは自動車フロント領域で車幅全体にわたって延在し、フロント領域における物体衝突により変形可能であり、物体衝突により光ファイバセンサから信号が発せされる。少なくとも１つの光ファイバセンサにより自動車フロント領域における歩行者衝突を検出するセンサ装置において、生命体の衝突と非生命体の衝突とを確実に区別できるようにするために、光ファイバセンサに加えて少なくとも１つの赤外線センサが自動車フロント領域に配置されており、この赤外線センサは生命体の衝突と非生命体の衝突を区別する信号を発生する。
2008516824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光ファイバセンサ（５）が設けられており、該光ファイバセンサ（５）は自動車（１）のフロント領域（４）で車幅（１９）全体にわたって延在し、フロント領域（４）における物体（１８，２０，２１）の衝突により変形可能であり、物体（１８，２０，２１）の衝突により該光ファイバセンサ（５）から信号が発せされる、
自動車（１）のフロント領域（４）における歩行者衝突を検出するセンサ装置において、
前記光ファイバセンサ（５）に加えて、少なくとも１つの赤外線センサ（６）が自動車（１）のフロント領域（４）に配置されており、該赤外線センサ（６）は、生命体（１８，２０）の衝突と非生命体（２１）の衝突とを区別する信号を発生することを特徴とする、
歩行者衝突を検出するセンサ装置。
【請求項２】
請求項１記載の歩行者衝突を検出するセンサ装置において、
前記光ファイバセンサ（５）は自動車（１）のフロントバンパ（３）に組み込まれていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の歩行者衝突を検出するセンサ装置において、
前記赤外線センサ（６）は自動車（１）のフロントバンパ（３）に組み込まれていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の歩行者衝突を検出するセンサ装置において、
前記光ファイバセンサ（５）と前記赤外線センサ（６）の信号は制御装置（７）により評価されることを特徴とするセンサ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の歩行者衝突を検出するセンサ装置において、
前記制御装置（７）へ温度センサ（１７）からの信号も供給され、該信号は前記制御装置（７）において光ファイバセンサ（５）と赤外線センサ（６）の信号に加えて評価されることを特徴とするセンサ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の歩行者衝突を検出するセンサ装置において、
前記制御装置（７）へ速度測定器（２２）からの信号も供給され、該信号は前記制御装置（７）において光ファイバセンサ（５）と赤外線センサ（６）と温度センサ（１７）の信号に加えて評価されることを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの光ファイバセンサにより自動車フロント領域における歩行者衝突を検出するセンサ装置に関する。この光ファイバセンサは自動車フロント領域で車幅全体にわたって延在し、フロント領域における物体衝突により変形可能であり、物体衝突により光ファイバセンサから信号が発せされる。
【０００２】
自動車メーカは、事故発生時に正面から車両にぶつかる歩行者にできるかぎり僅かな怪我しか負わせないよう新たに開発される車両を最適化する、という課題を担っている。その際、フロント領域に配置された自動車のボンネットないしはエンジンフードがきわめて適していることが判明した。この場合、ボンネットは歩行者がぶつかるとそれ相応に撓むことから、歩行者の衝突を受け止め吸収して歩行者に作用する力を最低限に抑える。ただし最新の自動車の場合には、エンジンルール内の機器の集積密度が高く、ボンネットの下にはエンジンルーム内にたいていは非常に硬い機器を設けるスペースがほとんど残されていない。つまりたとえば、事故に遭遇した歩行者の上半身がボンネットにぶつかる可能性があり、その際にボンネットが変形して撓むけれども、その変形による変位はたいてい著しく制限されている。それというのもボンネット下方僅か数ｃｍのところにはすでに自動車内燃機関のシリンダヘッドが存在しており、これは事故に遭遇した歩行者に対しひどい重傷を負わせるほど硬いからである。これに対する措置を講じる目的で、歩行者との正面衝突事故発生時に通常の設置位置から動かされ、その位置よりも約１０〜５０ｃｍ持ち上げられるようにしたボンネットが開発された。これにより、持ち上げられたボンネットとエンジンルーム内の機器との間に一種の衝撃吸収ゾーンが発生し、これによって事故に遭遇した歩行者が著しく硬い機器にダイレクトにはぶつからないようになる。事故発生時にこのようにボンネットを持ち上げることができるようにするには、最初に物体の正面衝突を迅速かつ確実に検出し、しかもぶつかった物体が歩行者であるのか非生命体すなわち生命をもたない物体であるのかを区別できるセンサを調達しなければならない。歩行者が事故に巻き込まれると、歩行者を傷つけないようにするためにボンネットが通常の設置位置から動かされて、数ｃｍ持ち上げられることになる。ただし非生命体との衝突であるならば、ボンネットはいかなる場合でもその通常の設置位置から動かされてはならない。なぜならばボンネットを、自動車乗員を保護するためにエネルギーを吸収する部材として働かせなければならないからである。
【０００３】
DE 102 56 950 A1により、歩行者保護システムおよび歩行者保護方法が知られている。この文献には自動車用の光学式センサについて述べられており、これは自動車のフロント領域に組み込まれている。光ファイバセンサは光源と検出器ならびに２つの光ファイバを有しており、これらの光ファイバは光源から発せられた光を搬送して検出器へ転送する。２つの光ファイバは支持体材料に配置されている。この場合、一方の光ファイバには感応領域が設けられているのに対し、他方の光ファイバには感応領域は設けられていない。光ファイバの一方の端部に光源からの光が入力結合され、それによって光は光ファイバ中を案内され、残留強度で最後に光ファイバの他方の端部へ到達する。そこにおいて検出器により、残留強度を測定することができる。そして光ファイバセンサの感応領域がたとえば物体の衝突により変形すると、これによってこの領域に発生する光強度に対して作用が及ぼされ、ひいては検出器により検出される強度にも作用が及ぼされる。
【０００４】
光ファイバを利用した場合、光ファイバセンサの評価ユニットにおいて実行される煩雑なソフトウェアソリューションにより、フロント領域に衝突した物体が生命体すなわち生命をもつ物体であるのか非生命体すなわち生命をもたない物体であるのかを区別しようとしている。冒頭で述べたとおり、ボンネットを本来の設置位置から動かして持ち上げるべきであるのか、または本来の固定位置にとどめておくべきであるのか、についてのこのような判定はきわめて重要である。事故発生時に生命体と非生命体とをこのように区別するのは非常に難しく、煩雑なプログラムによったとしても満足の得られるようには解決できない。
【０００５】
したがって本発明の課題は、少なくとも１つの光ファイバセンサにより自動車フロント領域における歩行者衝突を検出するセンサ装置において、生命体の衝突と非生命体の衝突とを確実に区別できるようにすることである。
【０００６】
本発明によればこの課題は、光ファイバセンサに加えて少なくとも１つの赤外線センサが自動車フロント領域に配置されており、この赤外線センサは生命体の衝突と非生命体の衝突とを区別するための信号を発生することにより解決される。
【０００７】
本発明により得られる利点とは、自動車が生命体と衝突したのか非生命体と衝突したのかを明確かつきわめて高速に判別することのできる信号が供給されることである。光ファイバセンサを介した光伝送の特徴的な変化に基づき生命体の衝突と非生命体の衝突との区別を行おうとする煩雑な計算プログラムおよびそれに付随するハードウェアは、本発明のように赤外線センサを光ファイバセンサと組み合わせて利用することによってもはや不要となる。
【０００８】
本発明の１つの実施形態によれば、光ファイバセンサは自動車のフロントバンパに一体的に組み込まれている。その際、バンパの一部分を、物体との衝突時に容易に変形可能に構成することができ、それによって光ファイバセンサも事故発生時に適切に変形して、信号を最適に発生させることができるようになる。
【０００９】
本発明の１つの実施形態によれば、赤外線センサは自動車のフロントバンパに一体的に組み込まれている。このポジションにおいて赤外線センサは物体をもっとも早く検出し、それによって生命体と非生命体との区別を早期に行うことができる。
【００１０】
１つの実施形態によれば、光ファイバセンサと赤外線センサの信号が制御装置により評価される。この制御装置において、事故の種類に関する利用可能な情報がまとめられて評価される。これにより制御装置は、ボンネットをその本来の設置位置から持ち上げるべきか否かの判定を下す。この判定を、制御装置において迅速かつ確実に行うことができる。
【００１１】
別の実施形態によれば、制御装置には温度センサの信号も供給され、この信号は制御装置において光ファイバセンサと赤外線センサの信号に加えて評価される。これにより赤外線センサを個々の外気温に合わせて較正することができ、このことによって生命体と非生命体とをさらに厳密に区別できるようになる。
【００１２】
さらに有利であるのは、速度測定器からの信号も制御装置へ供給され、この信号が制御装置において光ファイバセンサと赤外線センサと温度センサの信号に加えて評価されることである。車両速度に関するこの付加的な情報も、ボンネットを持ち上げるための判定に対して重要な量となり得るものである。
【００１３】
本発明によれば多数の実施形態が可能である。それらのうちの１つを図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、ボンネットとバンパを有する自動車を示す図である。図２は、自動車エンジンルームの側面図である。図３は、人間との事故の状況を示す図である。図4は、光ファイバセンサを備えたバンパを示す図である。図5は、生命体との事故の状況を示す図である。図6は、非生命体との事故の状況を示す図である。
【００１５】
図１には、ボンネット２とバンパ３を有する自動車が描かれている。バンパ３は自動車のフロント領域４に配置されており、光ファイバセンサ５を有している。さらにバンパ３には赤外線センサ６が配置されている。
【００１６】
図２は、自動車１のエンジンルームの側面図である。さらにここにはエンジンフードないしはボンネット２とバンパ３も描かれている。エンジンルーム内でボンネット２の下には、エンジンブロック１０と第１のアセンブリ１１と第２のアセンブリ１２が存在している。ボンネット２は、事故に巻き込まれた人間９の衝突を有利には完全に吸収できるよう、一般に薄く撓みやすい鋼板により製造されている。しかしながら図２にはっきりと描かれているように、自動車１のボンネット２の下には高い集積密度でアセンブリ１０，１１，１２が存在しており、これらは一般に非常に硬くかつ撓まない材料によって製造されている。たとえばエンジンブロック１０は通常はボンネットの僅か数ｃｍ下に配置されており、このため事故に遭遇してボンネット２にぶつかった人９がひどい怪我を負うおそれがある。
【００１７】
このことを避けるため、バンパ３に光ファイバセンサ５が配置されており、これによって物体の衝突を検出することができる。ただしこの光ファイバセンサ５を用いて、生命体２０が車両にぶつかったのか非生命体２１が車両にぶつかったのかを判定することについては問題がある。制御装置７においてプログラムを実行することができ、このプログラムによれば、光ファイバセンサ５の変形特性およびその結果得られたファイバを介して伝送された光の特徴的な強度に基づき、生命体２０と非生命体２１との判別が実現される。しかしながらこの判定はまったく申し分ない状態では実行されず、衝突物体が生命体であるのか非生命体であるのかの判別が可能になるまでに、プログラムは一般に長い計算時間とかなり高い計算能力を必要とする。
【００１８】
したがって自動車１のフロント領域４に赤外線センサ６が配置されており、この赤外線センサ６は衝突した物体から発せられた赤外線放射８に基づき、事故の相手が生命体２０であるのか非生命体２１であるのかを識別する。これらすべての情報は制御装置７へ供給され、制御装置７はボンネットリフティング機構１３をアクティブにすべきか否かを判定する。さらに制御装置７には温度センサ１７から現在の外気温に関する情報も供給され、これによって赤外線センサ６を較正することができる。冬季のたとえば外気温が低いときには、人間９は暖かい服を着用しており、そのため人間９から発せされる赤外線スペクトルは、人間９が薄着をしている夏期の外気が高いときとは異なる結果となる。温度センサ１７が現在の外気温に関する情報を提供するならば、赤外線センサ６の信号を制御装置においてこのような状況に応じて評価することができる。これに加えて、ボンネット２のリフティングに対する判定をさらに別の情報によって支援する目的で、制御装置７に速度測定器２２の信号も供給することができる。
【００１９】
図３には、人間９との事故の状況が描かれている。この場合、人間９は自動車１の正面にぶつかっている。人間９の脚部１８によってバンパ３が変形し、その際、そこに配置されている光ファイバセンサ５も変形して、それに応じた信号が制御装置７へ送られる。人間９は生命体２０であるので、ここではバンパ３に配置されている赤外線センサ６へ特徴的な赤外線放射８が送出される。赤外線センサ６の信号は制御装置７において評価され、場合によっては温度センサ１７から供給された外気温に合わせて較正される。これらすべての情報から制御装置７は、生命体２０がぶつかったのでボンネット２を持ち上げるべきであるという判定を算出する。図３には、ボンネットリフティング方向１５が矢印で描かれている。ボンネットのリフティングは少なくとも１つのボンネットリフティング機構１３により行われ、これについてはたとえばDE 102 56 950 A1に記載されている。ぶつかった人間９は衝突方向１４でボンネット２へ向かって動き、このときボンネット２はリフティングされたことからエンジンブロック１０および第１のアセンブリ１１と第２のアセンブリ１２から約１５〜５０ｃｍほど離れた状態にある。ボンネット２はうまい具合に変形可能な薄い金属板によって構成されているので、ぶつかった人間９はリフティングされたボンネット２により比較的柔らかく受け止められ、このことにより怪我を負うリスクが著しく低減される。非生命体２１との事故の状況については図６に描かれており、あとで説明する。
【００２０】
図４には、少なくとも１つの光ファイバセンサ５が組み込まれているバンパ３が示されている。この光ファイバセンサ５は光ファイバから成り、これに対し光結合器１６から光が入力結合され、この光は光ファイバセンサ５を通って搬送され、その後、再び光結合器１６において一般にはフォトダイオードにより読み出される。光ファイバ５を通って搬送された光の強度は、光ファイバセンサ５における変形の位置と度合いに対する尺度である。図４には、光ファイバセンサ５が（変形が生じていないときの）まえもって決められた組み込み位置で描かれている。光結合器１６において所定の一定の光強度が測定される。光ファイバセンサ５は、ほぼ車幅１９全体にわたって延在している。光結合器１６からの強度情報は制御装置７へ供給され、そこにおいて処理される。
【００２１】
さらにバンパ３には赤外線センサ６も配置されており、赤外線センサ６は制御装置７へ信号を送出する。制御装置７は赤外線センサ６からの赤外線スペクトルを評価し、場合によってはそれを外気温センサ１７から供給された温度情報に合わせて較正する。そして赤外線センサ６が、生命体２０に対応づけられるスペクトルを供給しているのであれば、その情報を光ファイバセンサ５の信号と比較する。光ファイバセンサ５がいかなる変形も表していなければ、制御装置７はボンネットリフティング信号をトリガしない。赤外線放射８を発する生命体２０が光ファイバセンサ５を変形させることなく車両前方の近くを通過したのであれば、ボンネットは元の位置に確実にとどまり続ける。さらに別の信号として制御装置７に対し、ボンネットリフティングのために速度測定器２２の信号を供給することができる。この場合、ボンネット２を持ち上げるべきか否かの判定に車両速度も関与させることができる。
【００２２】
さて、図５には生命体２０との事故の状況について描かれている。この場合、人間９の脚部１８がバンパ３にぶつかり、それを変形させている。これにより光ファイバセンサ５も人間９の脚部１８によって変形し、これにより光結合器１６は光強度信号を受け取って制御装置７へ転送し、制御装置７はバンパ３に衝突が発生して変形したことを指示する。衝突した物体は生命体２０であるので、それによって特徴的な赤外線放射８が送出され、それが赤外線センサ６によって検出される。赤外線センサ６は捕捉されたスペクトルを制御装置７へ供給し、この場合、制御装置７は、外気温と車速とを用いながら、人間９が衝突したのでボンネット２を持ち上げるべきであるとの判定を下す。さらに考えられるのは、ボンネットを持ち上げるべきか否かを判定するのみならず、最適な保護機能を保証するためにはどの程度までそれを持ち上げなければならないのかも判定することである。これに関連して、車両の現在速度が重要な役割を果たす。光ファイバセンサ５と赤外線センサ６と外気温センサ１７と速度測定器２２からの情報を組み合わせることによって、衝突物体を保護すべきか否かおよびどのように保護すべきであるのかについて、いっそう確実な判定が下される。
【００２３】
図6には、非生命体２１との事故の状況について描かれている。この場合、自動車１のフロント領域４に配置された光ファイバセンサ５によってバンパ３の変形が検出されるが、その際に赤外線センサ６は生命体２０に特徴的な赤外線スペクトルを検出しない。このような事故の状況では制御装置７は、車両乗員２３を事故により発生する力から効果的に保護するためにボンネット２を本来の位置に保持するよう、確実に判定しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ボンネットとバンパを有する自動車を示す図
【図２】自動車エンジンルームの側面図
【図３】人間との事故の状況を示す図
【図４】光ファイバセンサを備えたバンパを示す図
【図５】生命体との事故の状況を示す図
【図６】非生命体との事故の状況を示す図
【国際調査報告】
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