WO2017006560A1 - 車両用衝突センサおよびそれを使用した車両用衝突検知装置 - Google Patents

車両用衝突センサおよびそれを使用した車両用衝突検知装置 Download PDF

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亜星 若林
田辺　貴敏
和久 橋本
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle collision sensor that detects a collision of a pedestrian or the like with a vehicle and a vehicle collision detection device using the vehicle collision sensor.
  • the collision to the front end of the vehicle is detected through the buffer, so that the occurrence of the collision in the vehicle is accurate. It has been found that there is a possibility that it cannot be detected well. That is, when a collision occurs in the bumper cover at the front end of the vehicle, the impact due to the collision is attenuated while propagating to the buffer. For this reason, for example, when the impact due to the collision is small, the detection tube disposed behind the buffer cannot accurately detect the pressure increase due to the impact due to the collision.
  • the collision object to the bumper cover is an object that needs to operate a pedestrian protection device such as a pedestrian or a bicycle, or a workpiece fixed on the ground such as a curbstone.
  • a pedestrian protection device such as a pedestrian or a bicycle
  • a workpiece fixed on the ground such as a curbstone.
  • An object of the present disclosure is to provide a vehicle collision sensor that can accurately detect that a vehicle collision has occurred, and a vehicle collision detection device using the vehicle collision sensor.
  • a vehicle collision sensor that detects a collision with a bumper cover provided at a front portion of a vehicle includes a piezoelectric polymer film that forms an output voltage according to a deformation amount of the bumper cover. ing.
  • the piezoelectric polymer film is formed by applying at least one of a stretching process and a polarization process to a piezoelectric polymer material in a predetermined processing direction, and the predetermined processing direction is in the vehicle width direction with respect to the inner surface of the bumper cover. They are attached so that they match and the predetermined processing direction does not match the vertical direction.
  • the vehicle collision sensor includes the piezoelectric polymer film that generates an output voltage corresponding to the deformation amount of the bumper cover. Accordingly, it is possible to detect a collision in the bumper cover of the vehicle based on the output voltage that is directly affected by the deformation amount of the bumper cover.
  • the piezoelectric polymer film is attached to the bumper cover so that the predetermined processing direction matches the vehicle width direction and does not match the vertical direction.
  • the deformation of the bumper cover in the vehicle width direction increases the output voltage generated by the piezoelectric polymer film and reduces the output voltage due to the deformation in the vertical direction, thereby increasing the difference between the two output voltages. can do. Therefore, if a voltage threshold value is set between both output voltages or detection voltages, a bumper cover can be reliably detected by a deformation in the vehicle width direction, while the bumper cover is deformed in the vertical direction. It is possible not to detect a collision of a ground workpiece or the like.
  • the vehicle collision detection device compares the output voltage formed by the vehicle collision sensor and the piezoelectric polymer film or the detection voltage formed based on the output voltage with a predetermined voltage threshold, and outputs the output voltage or When the detected voltage is equal to or higher than the voltage threshold, a collision determination unit that detects that a collision that requires the operation of a protective device that protects the collision object has occurred on the bumper cover of the vehicle is provided.
  • the collision determination unit compares the output voltage formed by the piezoelectric polymer film or the detection voltage formed based on the output voltage with the predetermined voltage threshold, and the output voltage or detection voltage is the voltage threshold. In the above case, it is detected that a collision has occurred in the bumper cover of the vehicle. Accordingly, it is possible to accurately detect that a collision has occurred in the bumper cover of the vehicle based on the output voltage or the detection voltage that directly affects the deformation amount of the bumper cover.
  • the vehicle collision sensor and the vehicle collision detection device using the vehicle collision sensor are intended not only for pedestrian collisions but also for all collision detections that require the activation of pedestrian protection devices such as bicycles and strollers.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is the block diagram which showed the structure of the pedestrian protection system. It is the figure which showed the front view of the vehicle by which the collision generate
  • FIG. 2 is a front side view of a vehicle schematically showing a state in which a pedestrian or the like collides with a bumper cover.
  • FIG. 2 is a front side view of a vehicle schematically showing a state in which a ground workpiece collides with a bumper cover. It is the figure showing the graph which showed the relationship between the vehicle width direction position and deformation amount of the bumper cover at the time of the collision generation represented to FIG.
  • FIG. 5B is a graph showing a relationship between a height direction position and a deformation amount at a bumper cover collision position when the collision shown in FIG. 5B occurs. It is the perspective view which showed the extending
  • a pedestrian protection system 1 (corresponding to a vehicle collision detection device) according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the direction indication indicates the direction with respect to the vehicle VE.
  • the indication “front” indicates that the direction of the arrow corresponds to the front of the vehicle VE.
  • the pedestrian collision with the vehicle VE is mainly described.
  • the vehicle collision detection device detects not only the pedestrian collision but also all the collision detections that require the pedestrian protection device 5 to operate. It is targeted.
  • a front bumper 21 (corresponding to a front portion of the vehicle) is attached to the front end portion of the vehicle VE.
  • the front bumper 21 extends in the left-right direction and includes a bumper cover 22 and a bumper absorber 23.
  • the bumper cover 22 is formed of a synthetic resin material, and forms a design surface in the front portion of the vehicle VE.
  • the bumper absorber 23 is provided behind the bumper cover 22 as an impact absorbing material when a collision occurs in the front bumper 21.
  • the bumper absorber 23 is made of a foamed resin such as foamed polypropylene, for example.
  • the bumper absorber 23 is attached to the front surface 24a of the bumper reinforcement 24 at the rear end surface 23a.
  • the bumper reinforcement 24 is a strength member having a hollow interior made of a metal material such as an aluminum alloy, and extends in the left-right direction.
  • the bumper reinforcement 24 is fixed to front ends of a pair of left and right side members 25R and 25L extending in the front-rear direction.
  • the body unit 2 is formed by the front bumper 21, the bumper reinforcement 24, and the side members 25R and 25L described above.
  • a piezo film 3 (corresponding to a piezoelectric polymer film, a vehicle collision sensor) is adhered to the rear surface 22 a (corresponding to the inner surface) which is the rear surface of the bumper cover 22. It is attached by agents.
  • the piezo film 3 is desirably attached to a height at which a pedestrian or the like collides on the vehicle VE.
  • the piezo film 3 is formed only in the upper half of the bumper cover 22 and is not formed in the lower region LR occupying a substantially half region in the lower portion.
  • the piezo film 3 is formed in a thin film shape from a piezoelectric polymer material such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polypeptide, polylactic acid, polymethylglutamate, or polybenzylglutamate.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Piezo films are known per se, and are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-96980, 2007-212436, and 2013-29368.
  • the piezo film 3 has a pair of electrodes (not shown) sandwiching a piezo element.
  • a tensile stress or a compressive stress is applied to the piezo film 3
  • an output voltage (hereinafter referred to as a piezo film voltage Vpz) corresponding to the deformation amount Q of the bumper cover 22 is applied between the electrodes.
  • Vpz an output voltage
  • a pyroelectric (pyro) film may be attached to the bumper cover 22. Further details of the piezo film 3 will be described later.
  • the speed sensor 4 provided in the vehicle VE is attached to the wheel or transmission of the vehicle VE and detects the traveling speed of the vehicle VE.
  • the cowl airbag device 51 is included in the pedestrian protection device 5 (corresponding to a protection device). When a pedestrian collides with the front bumper 21, the cowl airbag device 51 deploys a bag from the engine hood HE shown in FIG. 1 to the lower part of the front window WF, and protects colliding objects such as a pedestrian colliding.
  • a pop-up hood 52 is included in the pedestrian protection device 5.
  • the pop-up hood 52 raises the rear end of the engine hood HE when a pedestrian or the like collides with the front bumper 21.
  • the engine hood HE serves as a buffer member, preventing a pedestrian from colliding with a rigid member such as an engine, and protecting colliding objects such as a colliding pedestrian.
  • a pedestrian protection ECU 6 In the vehicle VE, a pedestrian protection ECU 6 is mounted on a floor tunnel in front of the driver's seat (not shown).
  • the pedestrian protection ECU 6 is a control device formed by an input / output device (not shown), a CPU, a RAM, and the like.
  • the piezo film 3, the speed sensor 4, the cowl airbag device 51, and the pop-up hood 52 are connected to the pedestrian protection ECU 6 by communication lines.
  • the pedestrian protection ECU 6 includes a vehicle speed determination unit 61, a collision determination unit 62, an AND circuit 63, and a protection device driver 64.
  • the vehicle speed determination unit 61 is connected to the speed sensor 4.
  • the vehicle speed determination unit 61 determines whether the vehicle speed detection value Sdet by the speed sensor 4 is equal to or greater than a predetermined first vehicle speed threshold value Sth1 and equal to or less than a predetermined second vehicle speed threshold value Sth2.
  • the vehicle speed determination unit 61 outputs a high (H) signal when the vehicle speed detection value Sdet is not less than the first vehicle speed threshold value Sth1 and not more than the second vehicle speed threshold value Sth2.
  • the collision determination unit 62 is connected to the piezo film 3.
  • the collision determination unit 62 compares the piezo film voltage Vpz input from the piezo film 3 with a predetermined voltage threshold Vth.
  • the piezo film voltage Vpz is equal to or higher than the voltage threshold Vth (corresponding to a voltage threshold or higher)
  • the collision determination unit 62 detects that a collision that requires the operation of the pedestrian protection device 5 has occurred in the bumper cover 22.
  • the H signal is output.
  • a predetermined detection voltage is formed so as to facilitate the calculation process.
  • the collision determination unit 62 determines whether the pedestrian protection device 5 It may be determined that a collision requiring operation has occurred.
  • the pair of input ends of the AND circuit 63 is connected to the vehicle speed determination unit 61 and the collision determination unit 62.
  • the AND circuit 63 outputs an H signal when the vehicle speed determination unit 61 outputs an H signal and the collision determination unit 62 outputs an H signal.
  • the protection device driver 64 is connected to the output terminal of the AND circuit 63, and activates the cowl airbag device 51 or the pop-up hood 52 when the H signal is output from the AND circuit 63.
  • the collision object OB1 is an object that needs to operate the pedestrian protection device 5 such as a pedestrian or a bicycle
  • the rearward deformation of the bumper cover 22 results in the bumper cover 22 being pulled toward both ends in the vehicle width direction.
  • the piezo film 3 described above is formed by subjecting a piezoelectric polymer material on a thin film to stretching and polarization.
  • the stretching process refers to a process of aligning molecular wedges in one direction by pulling the piezoelectric polymer material in a certain direction while heating it to some extent.
  • the polarization treatment refers to a process for applying a high voltage to the piezoelectric polymer material so as to align the direction of spontaneous polarization in a certain direction.
  • a direction in which the piezoelectric polymer material is pulled in the stretching process is referred to as a stretching process direction
  • a direction in which a voltage is applied to the piezoelectric polymer material in the polarization process is referred to as a polarization processing direction
  • the stretching treatment direction and the polarization treatment direction are also referred to as predetermined treatment directions.
  • the stretching treatment direction and the polarization treatment direction are both coincident with the longitudinal direction of the piezo film 3, and the directions are indicated by arrows TP in FIG.
  • the piezoelectric film 3 that has been subjected to stretching treatment or polarization treatment can obtain piezoelectricity, and can generate a predetermined voltage by deformation in the stretching treatment direction or polarization treatment direction after the treatment.
  • a stretching method and a polarization method for a piezoelectric polymer material are known and disclosed in JP2010-123845A, JP2010-18726A, JP2013-188667A, and the like. Therefore, further explanation is omitted.
  • the stretching process direction and the polarization process direction match the vehicle width direction (left-right direction) of the vehicle VE. It is installed in the correct direction. Further, the piezo film 3 is attached to the bumper cover 22 in such a direction that neither the stretching process direction nor the polarization process direction coincides with the vertical direction. Accordingly, the piezo film 3 is formed so as to be able to generate a large piezo film voltage Vpz by deformation such as compression or pulling of the bumper cover 22 in the vehicle width direction. On the other hand, the piezo film voltage Vpz generated by the piezo film 3 is significantly reduced by the vertical deformation or the front-back deformation of the bumper cover 22.
  • the deformation direction of the bumper cover 22 matches the stretching process direction and the polarization process direction of the piezo film 3, and the piezo film 3 corresponds to the deformation amount Q of the bumper cover 22 in the vehicle width direction.
  • a piezo film voltage Vpz is generated.
  • the bumper cover 22 is pulled downward. Therefore, in this case, the deformation direction of the bumper cover 22 is different from the stretching process direction and the polarization process direction of the piezo film 3, and the piezo film voltage Vpz generated from the piezo film 3 is reduced.
  • the vehicle speed detection value Sdet of the vehicle VE is input from the speed sensor 4 to the vehicle speed determination unit 61 (S101).
  • the vehicle speed determination unit 61 determines whether or not the vehicle speed detection value Sdet is greater than or equal to the first vehicle speed threshold Sth1 and less than or equal to the second vehicle speed threshold Sth2 (S102). When it is determined that the vehicle speed detection value Sdet is less than the first vehicle speed threshold value Sth1 or exceeds the second vehicle speed threshold value Sth2, this control flow ends.
  • the piezo film voltage Vpz is input from the piezo film 3 to the collision determination unit 62. (S103).
  • the voltage threshold Vth is set between a piezo film voltage Vpz that is generated when a pedestrian or a bicycle collides with the bumper cover 22 and a piezo film voltage Vpz that is generated when a ground workpiece collides.
  • the bumper cover 22 detects that a collision requiring the operation of the pedestrian protection device 5 has occurred (S105), and the pedestrian protection device 5 is activated (S106).
  • S105 when it is determined that the piezo film voltage Vpz is less than the voltage threshold value Vth, this control flow ends.
  • the vehicle collision sensor includes the piezo film 3 that generates the piezo film voltage Vpz corresponding to the deformation amount Q of the bumper cover 22. Then, the collision determination unit 62 compares the piezo film voltage Vpz formed by the piezo film 3 with a predetermined voltage threshold Vth, and when the piezo film voltage Vpz is equal to or higher than the voltage threshold Vth, a collision occurs on the bumper cover 22 of the vehicle VE. Detecting that it occurred. As a result, it is confirmed that a collision requiring the operation of the pedestrian protection device 5 has occurred in the bumper cover 22 of the vehicle VE based on the piezo film voltage Vpz that directly affects the deformation amount Q of the bumper cover 22. , Can be detected accurately.
  • the piezo film 3 is attached to the bumper cover 22 so that the stretching treatment direction and the polarization treatment direction coincide with the vehicle width direction. Accordingly, the piezoelectric film voltage Vpz generated by the piezoelectric film 3 can be increased by the deformation of the bumper cover 22 in the vehicle width direction. Further, the piezo film 3 is attached to the bumper cover 22 so that the stretching process direction and the polarization process direction do not coincide with the vertical direction. Thereby, the piezo film voltage Vpz due to the vertical deformation of the bumper cover 22 can be reduced. Therefore, the vehicle collision sensor can increase the difference between the piezo film voltage Vpz due to deformation in the vehicle width direction and the piezo film voltage Vpz due to deformation in the vertical direction.
  • the piezo film 3 is attached to the bumper cover 22 as a piezoelectric polymer film, the piezo film voltage Vpz corresponding to the deformation amount Q of the bumper cover 22 can be generated with high accuracy.
  • the piezo film 3 is not formed in the lower region LR occupying a substantially half region below the bumper cover 22. Therefore, when the workpiece fixed on the ground collides with the bumper cover 22 and the bumper cover 22 is pulled downward, the generation of the piezo film voltage Vpz can be further reduced. Accordingly, it is possible to prevent erroneous detection due to a collision of a ground workpiece or the like.
  • the lower region LR does not necessarily have to occupy substantially half of the lower portion of the bumper cover 22. That is, if the lower region LR is a region that can reduce the generation of the piezo film voltage Vpz when the bumper cover 22 is pulled downward, the lower region LR is located at an arbitrary portion and region in the lower portion of the bumper cover 22. Can be formed.
  • the stretching treatment direction and the polarization treatment direction of the piezo film 3 do not have to completely match the vehicle width direction. That is, if the piezo film voltage Vpz when the bumper cover 22 is deformed in the vehicle width direction due to a collision can be increased, the stretching process direction and the polarization process direction may vary depending on the process process or assembly. There may be a slight shift in the width direction.
  • the piezo film 3 may be formed by applying only one of a stretching process and a polarization process to the piezoelectric polymer material.
  • the piezo film 3 may have a plurality of stretching treatment directions or a plurality of polarization treatment directions.

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Abstract

車両（ＶＥ）の前方部（２１）に設けられたバンパーカバー（２２）への衝突を検出する車両用衝突センサは、圧電性高分子フィルム（３）を有する。圧電性高分子フィルム（３）は、圧電性高分子材料に、延伸処理および分極処理のうちの少なくとも一方を所定処理方向に施して形成される。圧電性高分子フィルム（３）は、バンパーカバーの内側面（２２ａ）に対し、所定処理方向が車幅方向に合致し、かつ、所定処理方向が上下方向と一致しないように取り付けられ、バンパーカバーの変形量（Ｑ）に応じた出力電圧（Ｖｐｚ）を形成する。

Description

車両用衝突センサおよびそれを使用した車両用衝突検知装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年７月８日に出願された日本特許出願２０１５－１３６７５２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、車両への歩行者等の衝突を検出する車両用衝突センサおよびそれを使用した車両用衝突検知装置に関する。
　バンパーカバーの後方に緩衝体を設け、緩衝体とクロスメンバーとの間に検出用チューブを配置し、車両前端部への歩行者の衝突を検知する車両用衝突検知装置に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。当該従来技術による衝突検知装置は、バンパーカバーにおける広範囲の部位に対する衝突の検知を可能にすることを意図したものである。この従来技術においては、車幅方向に長く延びた検出用チューブ内に閾値以上の圧力が発生した場合に、バンパーカバーへの歩行者の衝突が発生したことを検知している。
特表２０１４－５０５６２９号公報
　しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、上述した従来技術による車両用衝突検知装置においては、車両前端部への衝突を、緩衝体を介して検知しているため、車両における衝突の発生を精度よく検出することができないおそれがあることが見出された。すなわち、車両前端部のバンパーカバーにおいて衝突が発生した場合、当該衝突による衝撃は、緩衝体に伝播する間に減衰する。このため、例えば、衝突による衝撃が小さい場合、緩衝体の後方に配置された検出用チューブでは、衝突の衝撃による圧力の上昇を精度よく検知することはできなかった。
　また、この種の車両用衝突検知装置が搭載された車両においては、歩行者保護装置を作動させる必要があるか否かを判定する必要があった。そのため、車両用衝突検知装置は、バンパーカバーへの衝突物が、歩行者や自転車といった歩行者保護装置を作動させる必要のある物体であるか、縁石等の地上に固定された工作物のような歩行者保護装置の作動の必要のない物体であるかを区別しなければならない。これに対し、上述した検出用チューブでは、衝突物の種類に拘わらず、衝突により検出用チューブ内の圧力が一様に上昇し、これらの衝突物を区別することは困難であった。
　本開示の目的は、車両への衝突が発生したことを精度よく検出することができる車両用衝突センサおよびそれを使用した車両用衝突検知装置を提供することにある。
　本開示の一態様において、車両の前方部に設けられたバンパーカバーへの衝突を検出する車両用衝突センサは、バンパーカバーの変形量に応じた出力電圧を形成する圧電性高分子フィルムを有している。圧電性高分子フィルムは、圧電性高分子材料に、延伸処理および分極処理のうちの少なくとも一方を所定処理方向に施して形成され、バンパーカバーの内側面に対し、所定処理方向が車幅方向に合致し、かつ、所定処理方向が上下方向と一致しないように取り付けられる。
　この構成によれば、車両用衝突センサは、バンパーカバーの変形量に応じた出力電圧を発生する圧電性高分子フィルムを備えている。これにより、バンパーカバーの変形量が直接的に影響する出力電圧に基づいて、車両のバンパーカバーにおける衝突の検出を可能にすることができる。
　また、圧電性高分子フィルムは、バンパーカバーに対し、所定処理方向が車幅方向に合致し、かつ、上下方向と一致しないように取り付けられている。これにより、バンパーカバーの車幅方向への変形によって、圧電性高分子フィルムが発生する出力電圧を増大させるとともに、上下方向への変形による出力電圧を低減させて、双方の出力電圧の差を大きくすることができる。したがって、双方の出力電圧または検出電圧の間に電圧閾値を設定すれば、バンパーカバーの車幅方向への変形によって、歩行者等による衝突を確実に検出できる一方、バンパーカバーを上下方向に変形させる地上工作物等の衝突を検出しないようにすることができる。
　また、車両用衝突検知装置は、車両用衝突センサと、圧電性高分子フィルムによって形成された出力電圧または出力電圧に基づいて形成された検出電圧を、所定の電圧閾値と比較し、出力電圧または検出電圧が電圧閾値以上の場合、車両のバンパーカバーに衝突物を保護する保護装置の作動を必要とする衝突が発生したことを検出する衝突判定部と、を備えている。
　この構成によれば、衝突判定部は、圧電性高分子フィルムによって形成された出力電圧または出力電圧に基づいて形成された検出電圧を所定の電圧閾値と比較し、出力電圧または検出電圧が電圧閾値以上の場合、車両のバンパーカバーに衝突が発生したことを検出している。これにより、バンパーカバーの変形量が直接的に影響する出力電圧または検出電圧に基づいて、車両のバンパーカバーに衝突が発生したことを正確に検出することができる。
　車両用衝突センサおよびそれを使用した車両用衝突検知装置は、歩行者衝突のみではなく、自転車、ベビーカーといった歩行者保護装置を作動させる必要のあるすべての衝突検知を対象としている。
一実施形態による歩行者保護システムが取り付けられた車両の平面図である。 図１のII－II断面図である。 歩行者保護システムの構成を示したブロック図である。 バンパーカバーに衝突が発生した車両の前方視を示した図である。 バンパーカバーに歩行者等が衝突した状態を模式的に示した車両の前部側面図である。 バンパーカバーに地上工作物が衝突した状態を模式的に示した車両の前部側面図である。 図５Ａに表した衝突発生時のバンパーカバーの車幅方向位置と変形量との関係を示したグラフを表した図である。 図５Ｂに表した衝突発生時において、バンパーカバーの衝突位置における高さ方向位置と変形量との関係を示したグラフを表した図である。 ピエゾフィルムにおける延伸処理方向および分極処理方向を示した斜視図である。 図７に示したピエゾフィルムをフロントバンパーに取り付けた状態の一部を破断させて示した斜視図である。 実施形態による歩行者保護システムの制御フローチャートを示した図である。
　図１乃至図９に基づき、一実施形態による歩行者保護システム１（車両用衝突検知装置に該当する）について説明する。尚、各々の図において方向を示す表示は、車両ＶＥに対する方向を表しており、例えば、「前」という表示は、矢印の方向が車両ＶＥの前方に該当していることを示している。また、以下、車両ＶＥに対する歩行者の衝突を中心に説明しているが、車両用衝突検知装置は、歩行者衝突のみではなく、歩行者保護装置５を作動させる必要のあるすべての衝突検知を対象としている。
　（歩行者保護システムの全体構成）
　図１に示したように、車両ＶＥの前端部には、フロントバンパー２１（車両の前方部に該当する）が取り付けられている。フロントバンパー２１は左右方向に延びており、バンパーカバー２２とバンパーアブソーバー２３とを含んでいる。バンパーカバー２２は、合成樹脂材料にて形成されており、車両ＶＥの前方部における意匠面を成している。バンパーアブソーバー２３は、フロントバンパー２１において衝突が発生した場合の衝撃吸収材として、バンパーカバー２２の後方に設けられている。バンパーアブソーバー２３は、例えば、発泡ポリプロピレンのような発泡樹脂によって形成されている。
　バンパーアブソーバー２３は、その後端面２３ａにおいてバンパーリインフォースメント２４の前面２４ａに取り付けられている。バンパーリインフォースメント２４は、アルミニウム合金のような金属材料によって、内部が中空に形成された強度部材であって左右方向に延びている。バンパーリインフォースメント２４は、前後方向に延びた左右一対のサイドメンバ２５Ｒ、２５Ｌの前端部に固定されている。上述したフロントバンパー２１、バンパーリインフォースメント２４およびサイドメンバ２５Ｒ、２５Ｌによって、ボデーユニット２が形成されている。
　図１および図２に示したように、バンパーカバー２２の後面である裏面２２ａ（内側面に該当する）には、ピエゾフィルム３（圧電性高分子フィルム、車両用衝突センサに該当する）が接着剤等によって取り付けられている。ピエゾフィルム３は、車両ＶＥ上において、歩行者等が衝突する高さに取り付けられることが望ましい。図２に示したように、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２の上半分のみに形成され、下方部において略半分の領域を占める下部領域ＬＲには形成されていない。ピエゾフィルム３は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリペプチド、ポリ乳酸、ポリメチルグルタメート、ポリベンジルグルタメートといった圧電性高分子材料により、薄膜状に形成されている。ピエゾフィルム自体は公知であり、例えば、特開２００４－９６９８０号公報、特開２００７－２１２４３６号公報および特開２０１３－２９３６８号公報等に開示されている。
　ピエゾフィルム３は、ピエゾ素子を挟んだ一対の電極（図示せず）を有している。衝突によりバンパーカバー２２が変形すると、ピエゾフィルム３には、引っ張り応力または圧縮応力が加わり、電極間において、バンパーカバー２２の変形量Ｑに応じた出力電圧（以下、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚと言う）を発生させる。ピエゾフィルム３に代えて、焦電体（パイロ）フィルムをバンパーカバー２２に取り付けてもよい。ピエゾフィルム３のさらなる詳細については、後述する。
　車両ＶＥに設けられた速度センサ４は、車両ＶＥの車輪またはトランスミッション等に取り付けられ、車両ＶＥの走行速度を検出している。
　カウルエアバッグ装置５１は、歩行者保護装置５（保護装置に該当する）に含まれている。カウルエアバッグ装置５１は、フロントバンパー２１に歩行者が衝突した際に、図１に示したエンジンフードＨＥ上からフロントウィンドウＷＦ下部にかけてバッグを展開させ、衝突した歩行者等の衝突物を保護する。
　また、ポップアップフード５２も、歩行者保護装置５に含まれている。ポップアップフード５２は、フロントバンパー２１に歩行者等が衝突した際に、エンジンフードＨＥの後端を上昇させている。これによって、エンジンフードＨＥが緩衝部材となって、歩行者がエンジンなどの剛性を有した部材に衝突することを防ぎ、衝突した歩行者等の衝突物を保護する。
　（歩行者保護ＥＣＵの構成）
　車両ＶＥにおいて、図示しない運転席前側のフロアトンネル上には、歩行者保護ＥＣＵ６が取り付けられている。歩行者保護ＥＣＵ６は、図示しない入出力装置、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により形成された制御装置である。図１に示したように、歩行者保護ＥＣＵ６には、上述したピエゾフィルム３、速度センサ４、カウルエアバッグ装置５１およびポップアップフード５２が、通信線によって接続されている。
　図３に示したように、歩行者保護ＥＣＵ６は、車速判定部６１、衝突判定部６２、ＡＮＤ回路６３および保護装置ドライバー６４を含んでいる。
　車速判定部６１は、速度センサ４に接続されている。車速判定部６１は、速度センサ４による車速検出値Ｓｄｅｔが、所定の第１車速閾値Ｓｔｈ１以上であり、かつ、所定の第２車速閾値Ｓｔｈ２以下であるか否かを判定する。車速判定部６１は、車速検出値Ｓｄｅｔが、第１車速閾値Ｓｔｈ１以上であり、かつ、第２車速閾値Ｓｔｈ２以下である場合に、ハイ（Ｈ）信号を出力する。
　衝突判定部６２は、ピエゾフィルム３に接続されている。衝突判定部６２は、ピエゾフィルム３から入力されたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを、所定の電圧閾値Ｖｔｈと比較する。衝突判定部６２は、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが電圧閾値Ｖｔｈ以上（電圧閾値以上に該当する）の場合、バンパーカバー２２に歩行者保護装置５の作動を必要とする衝突が発生したことを検出し、Ｈ信号を出力する。また、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚに基づいて、演算処理を行いやすいように、所定の検出電圧を形成し、検出電圧が電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合に、衝突判定部６２において、歩行者保護装置５の作動を必要とする衝突が発生したと判定してもよい。
　ＡＮＤ回路６３の一対の入力端は、車速判定部６１および衝突判定部６２に接続されている。ＡＮＤ回路６３は、車速判定部６１においてＨ信号が出力されており、さらに、衝突判定部６２においてＨ信号を出力している場合に、Ｈ信号を出力する。
　保護装置ドライバー６４は、ＡＮＤ回路６３の出力端に接続されており、ＡＮＤ回路６３からＨ信号が出力されている場合に、カウルエアバッグ装置５１またはポップアップフード５２を作動させる。
　（衝突時にバンパーカバーに発生する変形量特性）
　ここで、後述するピエゾフィルム電圧Ｖｐｚの特性に関する理解を容易にするために、衝突によってバンパーカバー２２に発生する変形量Ｑの特性について説明する。図４に示したように、車両ＶＥのバンパーカバー２２に対し、前方から衝突物ＯＢが衝突すると、バンパーカバー２２に圧縮または引っ張りといった変形が発生する。尚、図４において、衝突物ＯＢは、図５Ａに示した衝突物ＯＢ１および図５Ｂに示した衝突物ＯＢ２を包括して表している。
　図５Ａに示したように、衝突物ＯＢ１が、歩行者または自転車といった歩行者保護装置５を作動させる必要のある物体であった場合、それらは衝突時において、車両ＶＥの前端部に対して上方から倒れこむことが多い。これにより、図６Ａに示したように、バンパーカバー２２は、車幅方向の衝突位置において後方へと変形する。バンパーカバー２２の後方への変形は、結果的に、バンパーカバー２２を車幅方向の両端部に向けて引っ張ることになる。
　これに対し、図５Ｂに示したように、衝突物ＯＢ２がポール、縁石等の地上の工作物であった場合、これらは下端部が地上に固定されているため、衝突時において、車両ＶＥの下側に入り込むことが多い。このため、バンパーカバー２２は、図６Ｂに示したように、衝突位置において下方へと引っ張られることになる。
　（ピエゾフィルム電圧の特性）
　前述したピエゾフィルム３は、薄膜上の圧電性高分子材料に対し、延伸処理および分極処理が施されて形成されている。延伸処理とは、圧電性高分子材料に対し、ある程度の加熱をしながら一定方向に引っ張って、分子のくさりを一方向に揃える加工を言う。また、分極処理とは、圧電性高分子材料に対し、高い電圧を加えて自発分極の向きを一定の方向に揃える加工を言う。以下、延伸処理において圧電性高分子材料を引っ張る方向を延伸処理方向と言い、分極処理において圧電性高分子材料に電圧を加える方向を分極処理方向と言う。延伸処理方向と分極処理方向は、所定処理方向とも言う。
　本実施形態において、延伸処理方向と分極処理方向は、ともにピエゾフィルム３の長手方向に一致しており、図７において、当該方向を矢印ＴＰにて示している。延伸処理または分極処理が施されたピエゾフィルム３は圧電性を得ることができ、処理後、延伸処理方向または分極処理方向への変形によって、所定の電圧を発生することができる。圧電性高分子材料に対する延伸処理の方法および分極処理の方法については公知であり、特開２０１０－１２３８４５号公報、特開２０１０－１８７２６号公報および特開２０１３－１８８６６７号公報等に開示されているため、これ以上の説明は省略する。
　図８に示すように、延伸処理および分極処理が施されたピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２に対し、延伸処理方向および分極処理方向が、車両ＶＥの車幅方向（左右方向）と合致するような向きに取り付けられている。また、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２に対し、延伸処理方向および分極処理方向がともに上下方向と一致しないような向きに取り付けられている。これにより、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２の車幅方向の圧縮または引っ張りといった変形により、大きなピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを発生することが可能に形成されている。その一方、バンパーカバー２２の上下方向の変形または前後方向の変形によって、ピエゾフィルム３が発生するピエゾフィルム電圧Ｖｐｚは著しく低減される。
　上述したように、バンパーカバー２２に対して、歩行者または自転車が衝突した場合、バンパーカバー２２は車幅方向に引っ張られる。したがって、この場合、バンパーカバー２２の変形方向が、ピエゾフィルム３の延伸処理方向および分極処理方向と一致しており、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２の車幅方向への変形量Ｑに応じたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを発生する。
　一方、バンパーカバー２２への衝突物が、縁石等の地上の工作物であった場合、バンパーカバー２２は下方に引っ張られる。したがって、この場合、バンパーカバー２２の変形方向は、ピエゾフィルム３の延伸処理方向および分極処理方向とは異なっており、ピエゾフィルム３から発生されるピエゾフィルム電圧Ｖｐｚは低減される。
　（歩行者保護システムの制御方法）
　以下、図９に基づいて、歩行者保護ＥＣＵ６による、歩行者保護システム１の制御方法について説明する。最初に、速度センサ４から車速判定部６１に対し、車両ＶＥの車速検出値Ｓｄｅｔが入力される（Ｓ１０１）。次に、車速判定部６１によって、車速検出値Ｓｄｅｔが、第１車速閾値Ｓｔｈ１以上であり、かつ、第２車速閾値Ｓｔｈ２以下であるか否かが判定される（Ｓ１０２）。車速検出値Ｓｄｅｔが、第１車速閾値Ｓｔｈ１未満、または、第２車速閾値Ｓｔｈ２を越えていると判定された場合、本制御フローを終了する。車速検出値Ｓｄｅｔが、第１車速閾値Ｓｔｈ１以上であり、かつ、第２車速閾値Ｓｔｈ２以下であると判定された場合、ピエゾフィルム３から衝突判定部６２に向けて、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが入力される（Ｓ１０３）。
　衝突判定部６２に入力されたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚは、電圧閾値Ｖｔｈ以上であるか否かが判定される（Ｓ１０４）。電圧閾値Ｖｔｈは、バンパーカバー２２に歩行者または自転車が衝突した場合に発生するピエゾフィルム電圧Ｖｐｚと、地上工作物が衝突した場合に発生するピエゾフィルム電圧Ｖｐｚとの間に設定されている。ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが、電圧閾値Ｖｔｈ以上であると判定された場合、バンパーカバー２２において、歩行者保護装置５の作動を必要とする衝突が発生したことを検出し（Ｓ１０５）、歩行者保護装置５を作動させる（Ｓ１０６）。Ｓ１０４において、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが、電圧閾値Ｖｔｈ未満であると判定された場合、本制御フローを終了する。
　本実施形態によれば、車両用衝突センサは、バンパーカバー２２の変形量Ｑに応じたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを発生するピエゾフィルム３を備えている。そして、衝突判定部６２は、ピエゾフィルム３によって形成されたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを所定の電圧閾値Ｖｔｈと比較し、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚが電圧閾値Ｖｔｈ以上の場合、車両ＶＥのバンパーカバー２２に衝突が発生したことを検出している。これにより、バンパーカバー２２の変形量Ｑが、直接的に影響するピエゾフィルム電圧Ｖｐｚに基づいて、車両ＶＥのバンパーカバー２２に、歩行者保護装置５の作動を必要とする衝突が発生したことを、正確に検知することができる。
　また、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２に対し、延伸処理方向および分極処理方向が車幅方向に合致するように取り付けられている。これにより、バンパーカバー２２の車幅方向への変形によって、ピエゾフィルム３が発生するピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを増大させることができる。また、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２に対し、延伸処理方向および分極処理方向がともに上下方向と一致しないように取り付けられている。これにより、バンパーカバー２２の上下方向への変形によるピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを低減させることができる。したがって、車幅方向への変形によるピエゾフィルム電圧Ｖｐｚと、上下方向への変形によるピエゾフィルム電圧Ｖｐｚとの差を増大させることのできる車両用衝突センサにすることができる。したがって、双方のピエゾフィルム電圧Ｖｐｚの間に電圧閾値Ｖｔｈを設定して、バンパーカバー２２の車幅方向への変形によって、歩行者等による衝突を確実に検出できる一方、バンパーカバー２２を上下方向に変形させる地上の工作物等の衝突を検出しないようにすることができる。
　また、圧電性高分子フィルムとして、ピエゾフィルム３をバンパーカバー２２に取り付けているため、バンパーカバー２２の変形量Ｑに応じたピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを精度よく発生させることができる。
　また、ピエゾフィルム３は、バンパーカバー２２において、下方の略半分の領域を占める下部領域ＬＲには形成されていない。これにより、バンパーカバー２２に対して地上に固定された工作物が衝突し、バンパーカバー２２が下方に引っ張られた場合において、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚの発生をよりいっそう低減することができる。したがって、地上の工作物等の衝突による誤検出を防止することができる。
　尚、下部領域ＬＲは、必ずしもバンパーカバー２２の下方部において、略半分を占める領域でなければならないわけではない。すなわち、下部領域ＬＲは、バンパーカバー２２が下方に引っ張られた場合において、ピエゾフィルム電圧Ｖｐｚの発生を低減することができる領域であれば、バンパーカバー２２の下方部において、任意の部位および領域に形成することができる。
　＜他の実施形態＞
　本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
　ピエゾフィルム３の延伸処理方向および分極処理方向は、車幅方向に対して完全に合致していなくてもよい。すなわち、衝突により、バンパーカバー２２が車幅方向へ変形する時のピエゾフィルム電圧Ｖｐｚを増大させることができれば、延伸処理方向および分極処理方向は、その処理工程上または組付け上のばらつきにより、車幅方向に対する若干のずれがあってもよい。
　また、ピエゾフィルム３は、圧電性高分子材料に対し、延伸処理および分極処理のうちの一方のみを施して形成されていてもよい。
　また、ピエゾフィルム３は、複数の延伸処理方向または複数の分極処理方向を有していてもよい。

 

Claims (4)

  1. 　車両（ＶＥ）の前方部（２１）に設けられたバンパーカバー（２２）への衝突を検出する車両用衝突センサであって、
    　圧電性高分子材料に、延伸処理および分極処理のうちの少なくとも一方を所定処理方向に施して形成され、前記バンパーカバーの内側面（２２ａ）に対し、前記所定処理方向が前記車両の幅方向に合致し、かつ、前記所定処理方向が前記車両の上下方向と一致しないように取り付けられ、前記バンパーカバーの変形量（Ｑ）に応じた出力電圧（Ｖｐｚ）を形成する圧電性高分子フィルム（３）を有する車両用衝突センサ。
  2. 　請求項１に記載の車両用衝突センサと、
    　前記圧電性高分子フィルムによって形成された前記出力電圧または前記出力電圧に基づいて形成された検出電圧を、所定の電圧閾値（Ｖｔｈ）と比較し、前記出力電圧または前記検出電圧が前記電圧閾値以上の場合、前記車両のバンパーカバーに衝突物を保護する保護装置（５）の作動を必要とする衝突が発生したことを検出する衝突判定部（６２）と、
    　を備えた車両用衝突検知装置。
  3. 　前記圧電性高分子フィルムは、
    　前記バンパーカバーの下方部において所定の部位を占める下部領域（ＬＲ）には形成されていない請求項２に記載の車両用衝突検知装置。
  4. 　前記圧電性高分子フィルムは、前記圧電性高分子材料により薄膜状に形成されるピエゾ素子と前記ピエゾ素子を挟んだ一対の電極からなるピエゾフィルムである請求項２または３に記載の車両用衝突検知装置。

     
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