(57)【要約】【課題】車両の衝突時などでの乗員の安全を確保する乗員拘束安全システムを備えた車両、および乗員拘束安全装置のセンシングシステムにおいて、多種多様な事象への対応を可能とすること。【解決手段】車両と、車両の複数の部位に分散貼設されたフィルム状の圧電変換性ポリマセンサと、圧電変換性ポリマセンサの出力側に接続され、圧電変換性ポリマセンサからの複数の圧電変換出力を入力として処理を行ってアクチュエータ作動信号を生成する乗員拘束安全制御装置と、乗員拘束安全制御装置からのアクチュエータ作動信号により作動するアクチュエータと、アクチュエータが作動することにより乗員を拘束する拘束部品とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両と、
前記車両の複数の部位に分散貼設されたフィルム状の圧電変換性ポリマセンサと、
前記圧電変換性ポリマセンサの出力側に接続され、前記圧電変換性ポリマセンサからの複数の圧電変換出力を入力として処理を行ってアクチュエータ作動信号を生成する乗員拘束安全制御装置と、
前記乗員拘束安全制御装置からのアクチュエータ作動信号により作動するアクチュエータと、
前記アクチュエータが作動することにより乗員を拘束する拘束部品と
を具備することを特徴とする、乗員拘束安全システムを備えた車両。
【請求項２】
前記圧電変換性ポリマセンサが、前記車両の前端部近傍と該前端部近傍より後退した部位とに少なくとも貼設されていることを特徴とする請求項１記載の、乗員拘束安全システムを備えた車両。
【請求項３】
前記圧電変換性ポリマセンサが、前記車両の窓部ピラーにおける車両としての外側部位と車両としての内側部位とに少なくとも貼設されていることを特徴とする請求項１記載の、乗員拘束安全システムを備えた車両。
【請求項４】
前記圧電変換性ポリマセンサが、前記車両のドアにおける車両としての外側部位と車両としての内側部位とに少なくとも貼設されていることを特徴とする請求項１記載の、乗員拘束安全システムを備えた車両。
【請求項５】
前記乗員拘束安全制御装置が、前記複数の圧電変換出力を入力とする前記処理にニューラルネットワークまたはファジーニューラルネットワークを利用することを特徴とする請求項１記載の、乗員拘束安全システムを備えた車両。
【請求項６】
車両の複数の部位に分散的に貼設可能なフィルム状の圧電変換性ポリマセンサと、
前記圧電変換性ポリマセンサの出力側に接続され、前記圧電変換性ポリマセンサからの複数の圧電変換出力を入力として処理を行ってアクチュエータ作動信号を生成する乗員拘束安全制御装置と
を具備することを特徴とする乗員拘束安全装置のセンシングシステム。
【請求項７】
前記乗員拘束安全制御装置が、前記複数の圧電変換出力を入力とする前記処理にニューラルネットワークまたはファジーニューラルネットワークを利用することを特徴とする請求項６記載の乗員拘束安全装置のセンシングシステム。
【請求項８】
前記乗員拘束安全制御装置からのアクチュエータ作動信号により作動するアクチュエータと、
前記アクチュエータが作動することにより乗員を拘束する拘束部品と
をさらに具備することを特徴とする請求項６記載の乗員拘束安全装置のセンシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時などでの乗員の安全を確保する乗員拘束安全システムを備えた車両、および乗員拘束安全装置のセンシングシステムに係り、特に、多種多様な事象への対応に好適な乗員拘束安全システムを備えた車両、および乗員拘束安全装置のセンシングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の衝突時などにおいて乗員の安全を確保する乗員拘束安全装置のセンシングシステムはよく知られている。例えば、加速度センサと、このセンサ出力により演算を行いアクチュエータ作動信号を生成する制御部と、この信号により作動するアクチュエータ（例えばモータや爆薬を点火させるアクチュエータ）と、アクチュエータの作動により乗員の動きを拘束するシートベルトやエアバッグなどの拘束部品とからなるシステムである。このようなシステムで用いられる制御部の一例として下記文献に記載のものがある
【特許文献１】米国特許第５９３５１８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなシステムは車両事故のうちの限られた事象に対応することはできてもそれ以外の事象に対応していない。これは、どのような種の衝突であるかやその場合のシビアさがどの程度のものかの感知がセンサにより十分にはなされないこと、あるいはそのセンサからの情報を処理演算する制御部もそのような対応がされていないことが要因である。
【０００４】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、車両の衝突時などでの乗員の安全を確保する乗員拘束安全システムを備えた車両、および乗員拘束安全装置のセンシングシステムにおいて、多種多様な事象への対応が可能な乗員拘束安全システムを備えた車両、および乗員拘束安全装置のセンシングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明に係る、乗員拘束安全システムを備えた車両は、車両と、前記車両の複数の部位に分散貼設されたフィルム状の圧電変換性ポリマセンサと、前記圧電変換性ポリマセンサの出力側に接続され、前記圧電変換性ポリマセンサからの複数の圧電変換出力を入力として処理を行ってアクチュエータ作動信号を生成する乗員拘束安全制御装置と、前記乗員拘束安全制御装置からのアクチュエータ作動信号により作動するアクチュエータと、前記アクチュエータが作動することにより乗員を拘束する拘束部品とを具備することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る乗員拘束安全装置のセンシングシステムは、車両の複数の部位に分散的に貼設可能なフィルム状の圧電変換性ポリマセンサと、前記圧電変換性ポリマセンサの出力側に接続され、前記圧電変換性ポリマセンサからの複数の圧電変換出力を入力として処理を行ってアクチュエータ作動信号を生成する乗員拘束安全制御装置とを具備することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、いずれの場合も、センサとして、車両の複数の部位に分散して貼設されたフィルム状の圧電変換性ポリマからなるものを用いる。このようなセンサは、車両でのその配置位置に大きな融通性がある。したがって、車両の各部における情報を並列的に多数検出することが容易であり、多種多様な事象に応じた車両情報を得ることができる。制御部ではこのような複数の車両情報を用いて演算を行いアクチュエータ作動信号を生成する。よって、多種多様な事象への対応が可能な乗員拘束安全システムを備えた車両あるいは乗員拘束安全装置のセンシングシステムが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両事故において車両各部での情報が多数容易に得られるので多種多様な事象への対応が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の、乗員拘束安全システムを備えた車両の実施態様として、前記圧電変換性ポリマセンサは、前記車両の前端部近傍と該前端部近傍より後退した部位とに貼設される。このようなセンサの配置により車両正面がつぶれるような衝突の場合にそのシビアさを容易に感知できる。
【００１０】
また、実施態様として、前記圧電変換性ポリマセンサは、前記車両の窓部ピラーにおける車両としての外側部位と車両としての内側部位とに貼設される。このようなセンサの配置により車両側面がへこむような衝突の場合にそのシビアさを容易に感知できる。
【００１１】
また、実施態様として、前記圧電変換性ポリマセンサは、前記車両のドアにおける車両としての外側部位と車両としての内側部位とに貼設される。この場合も、センサにより車両側面がへこむような衝突の場合にそのシビアさを容易に感知できる。
【００１２】
また、実施態様として、前記乗員拘束安全制御装置は、前記複数の圧電変換出力を入力とする前記処理にニューラルネットワークまたはファジーニューラルネットワークを利用するようにしてもよい。複数のセンサからの出力信号により所定のアクチュエータ作動信号を生成するための高速処理の一例である。ファジーニューラルネットワークの場合には、衝突の形態を中間的に分類し、その分類結果に応じて最終的なアクチュエータ作動信号の生成をすることができる。
【００１３】
また、乗員拘束安全装置のセンシングシステムの実施態様として、前記乗員拘束安全制御装置は、前記複数の圧電変換出力を入力とする前記処理にニューラルネットワークまたはファジーニューラルネットワークを利用するようにしてもよい。これも同様である。
【００１４】
また、実施態様としての乗員拘束安全装置のセンシングシステムは、前記乗員拘束安全制御装置からのアクチュエータ作動信号により作動するアクチュエータと、前記アクチュエータが作動することにより乗員を拘束する拘束部品とをさらに具備するようにしてもよい。
【００１５】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全装置のセンシングシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、この乗員拘束安全装置のセンシングシステムは、複数の圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…と、前置フィルタ２と、乗員拘束安全制御装置としての処理部３と、複数のアクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…と、複数の拘束部品５ａ、５ｂ、５ｃとを有する。
【００１６】
圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…は、変形を受けることにより圧電変換現象が生じて起電力を発生するポリマ（圧電変換性ポリマ）を受容素子として用いたセンサである。圧電変換性ポリマには、例えばポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）などがある。このような圧電変換性ポリマを用いたセンサは、フィルム状などの扁平な形状（ＰＶＦＤでは厚さは例えば２５μｍ）に容易に形成され得、車両の各部位に必要に応じて多数貼設することができる。すなわち、このような配置により、各種の事象時における車両状態に関する情報を並列的に検知するのに向いている。また、衝撃に対して破壊することがほとんどない点でもセンサとして有用である。圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…の出力は、前置フィルタ２に導かれる。
【００１７】
なお、ＰＶＦＤの圧電変換特性は、ＰＺＴのようなセラミックの圧電変換性材料より、電気量から機械量への変換係数として小さいが、反対の変換係数としては大きく、この意味でＰＶＦＤは、アクチュエータとしてよりセンサ応用として好適な性質を備えている。
【００１８】
前置フィルタ２は、圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…からの圧電変換出力信号からノイズ成分を除去するものである。ノイズの除去特性は、使用される圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…の性質に鑑みて決定することができる。アナログ信号でのフィルタリングでもディジタル信号に変換された後でのフィルタリングでもよい。前置フィルタ２は、フィルタリングされた信号をそれぞれ処理部３に供給する。なお、フィルタリングされた信号は前置フィルタ２を出力する時点では、ディジタル信号、アナログ信号両者とも考えられる。
【００１９】
処理部３は、フィルタリングされた信号が供給されると、これらを用いて、逐次、アクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…それぞれを作動させるか否かの判定を下すための処理を行う。その処理のための制御アルゴリズムを保持している。アクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…の少なくともいずれかを作動させるべきと判定がなされた場合には、対応するアクチュエータに作動信号を供給する。処理部３には、多数の入力が供給されて高速に処理が可能なものとして例えばニューラルネットワークやファジーニューラルネットワークを利用することができる（後述する）。また、このような処理を行うハードウエアとしては、例えば、マイクロプロセッサやメモリなどによるディジタル信号処理、ホログラフィを利用した光学的信号処理など公知のものを使用することができる。また、高速処理に対応するため可能性としては遺伝子アルゴリズムを利用することも考えられる。
【００２０】
アクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…は、処理部３から作動信号が供給された場合、それぞれいずれかの拘束部品５ａ、５ｂ、５ｃ、…を乗員の拘束のため動作させる。ここで、アクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…は具体的には例えば爆薬の点火部やモータなどであり、拘束部品５ａ、５ｂ、５ｃ、…は、例えば各種のエアバッグやシートベルトである。アクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…の作動により、拘束部品５ａ、５ｂ、５ｃ、…は、各種のエアバッグの展開やシートベルトのプリテンションの形で動作する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両における圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…の配置部位の例を示す図である。図２に示すように、圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…の配置部位の例として、前端第１のフレーム部１１、前バンパー部１２、前端第２のフレーム部１３、エンジンルーム側部１４、前ピラー部１５、中ピラー部１６、後ろピラー部１７、後部１８、ルーフ部１９、後ドア部２１、前ドア部２２、前サイド部２３、前サイド内側部２４などが考えられる。このような各部へのセンサの分散配置により、衝突により車両がどのような状態になっているのかを並列的に素早く検知することができる。
【００２２】
図３、図４は、ともに図２の続図であり、それぞれ車両の別の部位や別の角度からの姿態で示している。圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…の配置部位は、図３に示すように後ろバンパー部２５、２６や、図４に示すようにボンネット部２７なども考えられる。図４における符号１１、１２、１３、２３は図２と同じである。
【００２３】
図５は、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両におけるその前端部での圧電変換性ポリマセンサの配置例を示す図である。この場合には、図５に示すように、圧電変換性ポリマセンサ１１ｓ、１３ｓ（圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…のいずれかに対応）は、それぞれ、車両前端部近傍としての前端第１のフレーム部と、これより後退した位置の前端第２のフレーム部とに貼設される。これらの貼設位置間の距離がｄ１であるとき、衝突で車両前端がつぶれる場合には、それぞれの圧電変換性ポリマセンサ１１ｓ、１３ｓが圧電変換出力を発生する時間の差をΔｔとして、速度ｖｉｎ＝ｄ１／Δｔがその衝突のシビアさを表わすことになる。
【００２４】
すなわち、ｖｉｎが小さければ、圧電変換性ポリマセンサ１１ｓが変形して圧電変換出力を発生してから圧電変換性ポリマセンサ１３ｓが変形して圧電変換出力を発生するまでの時間が大きいので衝撃は小さいことになる。これに対して、ｖｉｎが大きければ、その反対であり衝撃が大きいことを示す。このように、圧電変換性ポリマセンサ１１ｓ、１３ｓにより加速度（ｇ）センサと同様な働きを得ることもできる。
【００２５】
図６は、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両におけるそのピラー部での圧電変換性ポリマセンサの配置例を示す図である。この場合には、図６に示すように、圧電変換性ポリマセンサ１５ｓ１、１５ｓ２（圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…のいずれかに対応）は、それぞれ、前ピラー部１５（または中ピラー部１６、後ろピラー部１７）の車両としての外側部位と内側部位とに貼設される。これらの貼設位置間の距離がｄ２であるとき、衝突で車両側面がへこむ場合には、それぞれの圧電変換性ポリマセンサ１５ｓ１、１５ｓ２が圧電変換出力を発生する時間の差をΔｔとして、上記と同様に、ｄ２／Δｔがその衝突のシビアさを表わすことになる。
【００２６】
図７は、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両におけるそのドア部での圧電変換性ポリマセンサの配置例を示す図である。この場合には、図７に示すように、圧電変換性ポリマセンサ２２ｓ１、２２ｓ２（圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…のいずれかに対応）は、それぞれ、前ドア部２２（または後ろドア部２１）の車両としての外側部位と内側部位とに貼設される。これらの貼設位置間の距離がｄ３であるとき、衝突で車両側面がへこむ場合には、それぞれの圧電変換性ポリマセンサ２２ｓ１、２２ｓ２が圧電変換出力を発生する時間の差をΔｔとして、上記と同様に、ｄ３／Δｔがその衝突のシビアさを表わすことになる。
【００２７】
図８は、圧電変換性ポリマセンサの形状例をいくつか示すものである。いずれも扁平な形状であることは共通しており車両各部（ボディー、シャーシ、ドア、バンパー、ボンネットなど）へ貼設することができる。図８（ａ）に示す形状は、典型的なフィルム状である。その長手方向の両端近くに端子が設けられ圧電変換起電力を出力する。
【００２８】
図８（ｂ）から図８（ｇ）は、それぞれ扁平な線状である。線としての形状は、図示するように各種のものが考えられる。これらの形状は、貼設する車両での部位に応じてその部位で想定される変形で、より効率の高い圧電変換出力が得られることを考慮し、決定することができる。
【００２９】
図９は、本発明の乗員拘束安全装置のセンシングシステムで利用し得る処理部３の構成例を示す図である。この例は、処理部３としてニューラルネットワークを利用したものである。ニューラルネットワーク自体は周知なので以下では要点のみ説明するが、処理部３として利用することにより、多入力の情報から出力を得るのに簡易な構成で高速化処理が可能という利点がある。
【００３０】
図９において、入力ｕ１、ｕ２、…、ｕｍは、それぞれ図１における、前置フィルタ２を介して処理部３に入力された圧電変換性ポリマセンサ１ａ、１ｂ、１ｃ、…からの出力に相当する。入力層９０、トレーニング層（中間層）９１、最大値決定層（出力層）９２内の各要素は、神経細胞をモデル化した多入力・一出力の素子であり、内部状態をそれぞれ有している。多入力にはそれぞれ結合重みｗがあり、入力値と結合重みとの積の加算により内部状態が変化し、それに応じて（すなわち内部状態を関数の変数として）出力がされる。
【００３１】
このようなネットワークにおいて、各重みｗが適切に設定されている場合には、周知のように、各入力ｕ１、ｕ２、…、ｕｍの大きさなどの組み合わせに応じて最大値決定層９２の各出力Ｆがなされる。ここで、各出力Ｆは、それぞれ図１におけるアクチュエータ４ａ、４ｂ、４ｃ、…への作動信号に対応している。よって、適切な拘束部品５ａ、５ｂ、５ｃ、…などを動作させることができる。各重みｗは、周知のように学習過程を経ることにより適切化することができる。例えば誤差逆伝播法などにより学習させることができる。
【００３２】
図１０は、本発明の乗員拘束安全装置のセンシングシステムで利用し得る処理部３の別の構成例を示す図である。この例は、処理部３としてニューラルネットワークにファジー要素を含むいわゆるファジーニューラルネットワークを利用したものである。図１０において図９と同様の要素には同符合を付している。ファジー要素を含めることにより、例えば衝突の形態を推測し、より精度の高い適切な各出力Ｆを得ることができる。
【００３３】
図１０に示すように、このファジーニューラルネットワークは、入力層１００、加算層１０１、第１のトレーニング層１０２、第２のトレーニング層１０３、最大値決定層（出力層）１０４を有する。ファジーニューラルネットワーク自体も周知なので以下では要点のみ説明する。入力層１００、加算層１０１、第２のトレーンング層１０３、最大値決定層１０４内の各要素は、図９で説明した各要素と基本的に同機能のものである。
【００３４】
これらの要素のほかに、トレーニング層１０２を構成するファジー関数要素φ１、…が設けられる。これらの要素はそれぞれ例えば衝突の各形態に対応して設けられる。このような構成により、ネットワーク内で衝突形態の分類がされさらにこれに基づき適切な各出力Ｆが出力されることになる。
【００３５】
図９、図１０に示すような構成の処理部３を用いることにより、当然ながら図５ないし図７において説明したような衝突のシビアさに応じた各出力Ｆを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全装置のセンシングシステムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両における圧電変換性ポリマセンサの配置部位の例を示す図。
【図３】図２の続図であって、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両における圧電変換性ポリマセンサの配置部位の例を示す図。
【図４】図３の続図であって、本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両における圧電変換性ポリマセンサの配置部位の例を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両におけるその前端部での圧電変換性ポリマセンサの配置例を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両におけるそのピラー部での圧電変換性ポリマセンサの配置例を示す図。
【図７】本発明の一実施形態に係る乗員拘束安全システムを備えた車両におけるそのドア部での圧電変換性ポリマセンサの配置例を示す図。
【図８】本発明の乗員拘束安全装置のセンシングシステムで利用し得る圧電変換性ポリマセンサの形状の例を示す図。
【図９】本発明の乗員拘束安全装置のセンシングシステムで利用し得る処理部の構成例を示す図。
【図１０】本発明の乗員拘束安全装置のセンシングシステムで利用し得る処理部の別の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ，１ｂ，１ｃ…圧電変換性ポリマセンサ、２…前置フィルタ、３…処理部、４ａ，４ｂ，４ｃ…アクチュエータ、５ａ，５ｂ，５ｃ…拘束部品、１１…前端第１のフレーム部、１１ｓ…圧電変換性ポリマセンサ、１２…前バンパー部、１３…前端第２のフレーム部、１３ｓ…圧電変換性ポリマセンサ、１４…エンジンルーム側部、１５…前ピラー部、１５ｓ１，１５ｓ２…圧電変換性ポリマセンサ、１６…中ピラー部、１７…後ろピラー部、１８…後部、１９…ルーフ部、２１…後ドア部、２２…前ドア部、２２ｓ１，２２ｓ２…圧電変換性ポリマセンサ、２３…前サイド部、２４…前サイド内側部、２５，２６…後ろバンパー部、２７…ボンネット部、９０…入力層、９１…トレーンング層、９２…最大値決定層、１００…入力層、１０１…加算層、１０２…第１のトレーニング層、１０３…第２のトレーニング層、１０４…最大値決定層。
【図１】
2005125964.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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