自動車安全研究領域の取り組み

自動車安全研究領域長
谷口 哲夫

独立行政法人 交通安全環境研究所

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所

衝突安全分野（１）小型乗用車対乗用車の正面衝突実験

独立行政法人 交通安全環境研究所

頭部インパクター試験状況

衝突安全分野（２）

ＳＵＶと一般乗用車の実車による側面衝突実験

独立行政法人 交通安全環境研究所

ＳＵＶを模擬した移動台車による側面衝突実験

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所

運動性能分野（１）

大型トラック走行実験

独立行政法人 交通安全環境研究所

シミュレーション試験

運動性能分野（２）中型トラック走行実験

独立行政法人 交通安全環境研究所

ドライバ運転行動調査実験

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所

情報・人間工学分野(1)

ドライバに対する情報提供

独立行政法人 交通安全環境研究所

車車間信号の提示方法

情報・人間工学分野（２）(a) カーブの場合(b) 交差点の場合

可変配光前照灯（AFS）の配光状況
独立行政法人 交通安全環境研究所

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所

電子技術分野

自動車の走行環境における電界強度の測定
独立行政法人 交通安全環境研究所

耐電磁波性能に関する測定

自動車と電磁波
自動車は電子機器によって走っている
自動車の３要素走る
オートマチックトランスミッション、
電子制御燃料噴射、等
曲がる
パワーステアリング等
止まる
ABS等

自動車周辺の電磁波電波を利用した機器の増加
ＴＶ・ラジオ
携帯電話
無線LAN
等

共存しなければならない（不要な電波を出さない・電波に対して耐性を持つ）

独立行政法人 交通安全環境研究所

自動車のEMCとはEMC (ElectroMagnetic Compatibility):電磁適合性考えられる現象
ECUの誤動作
制御信号の誤伝送
制御装置の制御失敗○電磁耐性

Control

ECU
自動車の急発進・制御不能の防止

？

○電磁放射

イグニッションや電子機器からの電磁放射

EngineControl

ECU

独立行政法人 交通安全環境研究所

RadioTV
Telephone 他の通信への妨害の防止
etc.

電磁界シミュレーション？
外部機器へ障害を与えない

EngineControl

ECU

自動車内部の機器に誤作動を起こさせない

電磁波は目に見えない問題の発生過程が複雑

事前に予想される問題を把握

電磁界シミュレーションにより予想される問題について検討

自動車の解析に有効な電磁界シミュレーション手法の検討
自動車の信号伝送系における安全性向上策に関する研究
独立行政法人 交通安全環境研究所

電子技術分野
Maxwell方程式を差分式に置き換えて電界と磁界を計算する
微小な直方体（「セル」）に分割
Z

セル
YX

電界磁界

EZ
HY
EX

HX
EY
HZ

電界と磁界を半セルずらしてセル内に配置

光電界センサによる電界強度の測定状況（治具の校正）
独立行政法人 交通安全環境研究所

電磁界シミュレーション

試験サイトの評価方法
天井なるべく少なく

電波吸収体

アンテナ

アンテナ
屋内試験サイト（電波暗室）

屋外試験サイト
結果は同じ？？

サイトの電磁波伝搬特性の規定
電波吸収体・床面の反射特性等の規定
独立行政法人 交通安全環境研究所

研究の方向性• 運転支援自動化技術： BA、自動ブレーキ、自動操舵• 運転情報提供装置： 高度化したカーナビ、ＨＭＩ技術• バイ・ワイヤ技術： BBW，SBW• ＥＭＣ： 電磁界測定法、超小型光電界センサ• 大型車の走行安全： 横転防止、操縦性・安定性• 衝突時の乗員安全性： 側面衝突、コンパティビリティ
• 歩行者保護： 頭部保護、脚部保護
独立行政法人 交通安全環境研究所

設備計画中のドライビング･シミュレータ（H17年度完成予定）

独立行政法人 交通安全環境研究所

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所

燃料電池自動車実用化促進プロジェクト検討会＜目的＞
燃料電池自動車について，平成１７年度からの普及に向けて，車両の安全・環境の保全に関する保安基準等を検討する．
＜進め方＞
大臣認定のための技術指針をベースに，燃料電池自動車を構成する装置等にふさわしい体系に沿って，基準化に必要なデータ収集を行い，保安基準に規定すべき基準及び試験方法の案を策定する．

保安基準体系

独立行政法人 交通安全環境研究所①保安基準策定に伴い定量化が必要な項目のデータ収集②それぞれの装置，システムに必要な基準試験方法等の策定

安全確保のための保安基準の概念
システムの基準◆水素安全システム
・水素漏れ警報システ
ム◆高電圧安全システム
・絶縁故障時等の警報
システム

・水素ガスの排出量等

タンク

ＦＣ
調圧
バルブ

フィルター

水素漏れ検知システム

個別部品の基準・ガス配管等の水素の部品
・燃料電池スタック等の高電圧の部品等

独立行政法人 交通安全環境研究所

車両全体での基準・水素ガスの滞留防止構造
・衝突時の高電圧系遮断システム
・ガス容器等の取付基準等

全体のスキーム

国土交通省
委託

燃料電池自動車実用化促進プロジェクト
検討会 （交通安全環境研究所）

WG3

WG2

WG1

•排出物分析
•燃費測定法

その他

独立行政法人 交通安全環境研究所

•EMC

環境保全

•感電防止

電磁波安全

•燃料漏れ防止•燃料遮断•ガス容器固定法

高電圧安全

衝突安全

水素安全
•水素漏れ対策
•滞留防止
•燃料規格
•水素排出
（パージ，放出）（燃料電池自動車の保安基準策定に必要な検討を実施）•低温始動性燃料電池自動車の安全上の問題点
排気補給• 高圧水素安全• 高電圧安全• 環境保全35MPa• 衝突安全

水素燃料電池
燃料電池＋

酸素
電流

水素タンク
空気ポンプ
水素タンク 空気ポンプ

独立行政法人 交通安全環境研究所−駆動モータ
駆動モータ

「高圧水素安全」に対する基本的考え方• 水素漏れ量が安全範囲（濃度４％）を越えると水素供給を遮断すること• 漏れても車室内に侵入させず，かつ車体内に滞留させないこと• 衝突時に水素を大量に漏らさないこと• 火災時に水素をタンクから逃がして爆発を防ぐこと
独立行政法人 交通安全環境研究所

車室内への水素侵入試験
水素漏れがあっても車室内に侵入しないこと（車室は密閉構造）

水素センサ
圧力計

水素センサ
放出

水素センサ水素センサ

水素タンク
マスフロー
メータ

ノズル

水素が漏れた場合、車室内に進入しないことを確認できた。
独立行政法人 交通安全環境研究所

車体内の水素滞留の防止策
水素濃度センサーを設置し、安全基準（４％）を超えたら遮断
水素漏れを検知する装置の配置例

モータルーム車室（客室＋荷室）

Ⅰ．１区画の場合

水素構成部品を設置している区
画
水素漏れを検知する装置（例Ⅰ-1） 水素構成部品がモータルームと隔離されている車室床下に配置

水素配管等
PCU
駆動
モータ

FC

Tank Tank（例Ⅰ-2） 水素構成部品が車室床下に配置（検知装置が２つ）

PCU
駆動
モータ

Ⅱ．２区画の場合（例Ⅱ-1） 水素構成部品がモータルームと車室床下に配置

PCU
FC

Tank Tank

独立行政法人 交通安全環境研究所

FC

駆動
モータ

Tank Tank

衝突時の水素漏れ許容限界

下方向放出火炎の比較試験
燃 料
ノズル径[mm]10.27.0

水素4.02.01.0

火炎最高温度（℃）• 現行車以上に周囲に災害を与えないこと• ガソリンと同等の発熱量 （30g/min)→131L/min
ノズル径：7.0mm

1000
800
600
400
2000
水素30cm10.2

メタン
7.04.07.0

ガソリン
1.00.16最大輻射（kW/m2）

0cm

メタン

ガソリン

ノズル径：7.0mm

21.5
10.50
水素メタン

ガソリン

水素漏れ許容量をガソリンと等価発熱量となる漏れ量で規定することは妥当
独立行政法人 交通安全環境研究所

火災時のタンクからの水素放出• 高圧タンク →（高熱）→ 爆発• ＰＲＤ放出 （ＰＲＤ：安全容器弁）

周囲への被害を最小に• 水素の放出方向を規定 or• 水素の放出できない方向を規定

ＰＲＤ放出時の水素燃焼試験を実施
独立行政法人 交通安全環境研究所

ＰＲＤ放出時の水素燃焼試験• 下方向、水平方向、上方向等への放出• 火炎範囲、火炎温度、熱流速、燃料速度等を評価

下斜め４５°方向

水平方向

独立行政法人 交通安全環境研究所

上方向

ＰＲＤ放出時の水素燃焼試験（ビデオ1）

1m
steel plate
2m×2m

1m

nozzlesteel plate
2m×2m
0.3m

0.3m
75°

独立行政法人 交通安全環境研究所

nozzleＰＲＤ放出時の水素燃焼試験（ビデオ2）

1m

nozzlesteel plate
2m×2m

0.3m
45°

独立行政法人 交通安全環境研究所

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所

大型車のホイール･ボルト折損による車輪脱落事故に係る調査検討会
背景･目的● ホイール･ボルト折損による車輪脱落事故の増加● 原因調査・分析● ホイール･ボルト折損防止対策の検討

独立行政法人 交通安全環境研究所

大型車の車輪の構造折損したホイール・ボルト

独立行政法人 交通安全環境研究所

6055

発生件数
人身事故

50件数

4030
20

179

1020501

1999年

2000年

22

2002年

2003年

0

2001年

63

暦年

車輪脱落事故発生状況(99〜04 ： 90件）

独立行政法人 交通安全環境研究所

2004年（〜9月16日）

ホイールボルト折損状況

車体の形状別事故発生件数

トラック･ダンプ
トラクタ
バス
トレーラ

トレーラ
24%
トラック
35%

バス
9%

トラクタ
8%
ダンプ
22%

独立行政法人 交通安全環境研究所

ホイールボルト応力実験状況

独立行政法人 交通安全環境研究所

ホイール・ボルト応力実験結果例
3000

歪 (με)

2000

1000

0-10000

1,000

時間 (s)

独立行政法人 交通安全環境研究所

2,000

3,000

締付トルクと軸力の関係(過大締付,アルミホイール)
インナーナット締付（潤滑有）アウターナット締付（潤滑有）

インナーナット締付（潤滑有、過大締付）
300

塑性変形したため、ここで中止

軸力 (kN)

200

100

00200

400
600
締付トルク (N･m）

独立行政法人 交通安全環境研究所

800

1000

ホイール・ボルト折損要因

独立行政法人 交通安全環境研究所

自動車安全研究領域の研究
z 衝突安全分野
衝突時の乗員保護、歩行者保護など

z 運動性能分野
操縦安定性、ブレーキ、ドライバ特性など

z 情報・人間工学分野
ヒューマンインターフェース、視聴覚情報処理、灯火類など

z 電子技術分野
ＥＭＣ、電磁界解析、電子機器の安全性など○ 燃料電池自動車の実用化研究（横断的研究）○ 自動車の安全技術に関する検討・調査
独立行政法人 交通安全環境研究所