CN102278968A - 车辆用倾斜角度检测装置和方法及使用其的倾翻判定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用倾斜角度检测装置和方法及使用其的倾翻判定装置，使用无用分量除去单元2的不灵敏区域(-ωo～+ωo)除去从角速度传感器1输入的角速度检测信号(输入ω)中所包含的无用分量，对于通过该无用分量除去单元2的通过区域(输入ω＞ωo或输入ω＜-ωo)而输出的角速度检测信号(输出ω)，在运算处理单元3中进行积分处理，该积分处理后，使用适合于前述不灵敏区域而规定的固定值的积分值复位值，在积分值复位单元4中进行积分值零复位的处理，对表示车辆的侧倾角度θv的信号进行输出。

Description

车辆用倾斜角度检测装置和方法及使用其的倾翻判定装置

本发明申请是国际申请号为PCT/JP2007/052756，国际申请日为2007年2月15日，进入中国国家阶段的申请号为200780012020.9，名称为“车辆用倾斜角度检测装置及使用该装置的倾翻判定装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种使用角速度传感器来更准确地检测车辆的倾翻(横翻)方向的倾斜角度的车辆用倾斜角度检测装置及使用该装置的倾翻判定装置。

背景技术

作为与车辆上装载角速度传感器来检测车辆的倾斜角度的已有的车辆用倾斜角度检测装置有关的装置，例如有以下的已有例。

作为已有例1，该已有例的目的在于，准确校正检测车辆的旋转角速度的角速度传感器(横摆角速度传感器)的偏置误差，作为其校正方法，是利用卫星播送接收的追尾动作中的陀螺传感器的偏置校正的方式，偏置误差大时，增加偏置误差的校正机会，加快该偏置误差的校正，偏置误差减小时，减少误校正的情况(例如，参照专利文献1)。

另外，作为已有例2，该已有例的目的在于，能够进行角速度传感器的偏置校正，而且能够诊断角速度传感器本身的灵敏度，用偏置校正部根据从多个角速度传感器输出的检测信号所得到的角速度值和车辆停止中的角速度传感器输出的检测信号，求出偏置校正值，并且使用该偏置校正值进行角速度值的偏置校正。然后，用传感器灵敏度诊断部，根据多个角速度传感器的检测信号，检测出车辆正在旋转中，根据车辆旋转中进行偏置校正后的多个角速度传感器的角速度值，进行多个角速度传感器的灵敏度的诊断(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：特许第3413327号公报

专利文献2：特开2005-172662号公报

已有的车辆用倾斜角度检测装置如以上那样构成，在已有例1(专利文献1)及已有例2(专利文献2)的各例中，力图达成其目的。

但是，在将这些已有例的方式用于对侧倾方向的角速度进行检测的角速度传感器时，存在的问题是，需要追加周边设备，且需要更复杂的系统构成等。

本发明正是为了解决上述那样的问题而提出的，其目的在于，得到不需要追加周边设备，而能够以简单的构成准确地检测车辆的侧倾方向的倾斜角度的车辆用倾斜角度检测装置及使用该装置的倾翻判定装置。

发明内容

本发明所涉及的车辆用倾斜角度检测装置，具备：对车辆的侧倾方向的角速度进行检测的角速度传感器；具有从前述角速度传感器输入的角速度检测信号为预先设定的第1角速度值以下的信号时使输出信号的电平为零或进行衰减的不灵敏区域及对超过前述第1角速度值的信号进行输出的通过区域，并对除去无用分量的角速度检测信号进行输出的无用分量除去单元；对从前述无用分量除去单元输入的角速度检测信号进行积分处理，并对表示角度的积分值的信号进行输出的运算处理单元；及使用预先设定的固定值的积分值复位值进行积分值零复位的处理使得从前述运算处理单元输入的信号的表示角度的积分值不发散，并对表示车辆的侧倾方向的倾斜角度的信号进行输出的积分值复位单元。

如上所述，根据本发明，由于其构成如下，即，使用无用分量除去单元的不灵敏区域对从角速度传感器输入的角速度检测信号中所包含的无用分量进行除去，对通过该无用分量除去单元的通过区域而输出的角速度检测信号进行积分处理，该积分处理后，使用固定值的积分值复位值进行积分值零复位的处理，对表示车辆的侧倾方向的倾斜角度的信号进行输出，因此通过利用无用分量除去单元除去噪声等无用分量及积分值零复位的处理，能够使表示角度的积分值不发散而长时间保持，从而可准确地检测车辆的侧倾方向的倾斜角度。

另外，能够不需要追加周边设备，而以简单的构成来检测车辆的侧倾方向的倾斜角度。

附图说明

图1所示为根据本发明实施方式1的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。

图2为根据本发明实施方式1的车辆用倾斜角度检测装置中的角度传感器的测定对象及各种行驶模式的角速度分量的说明图，(a)为角度传感器的测定对象的说明图，(b)为旋转行驶模式中产生的角速度分量的说明图，(c)为螺旋行驶模式中产生的角速度分量的说明图。

图3为根据本发明实施方式1的车辆用倾斜角度检测装置中的积分处理的说明图，(a)为积分处理的构成图，(b)为误差发生的说明图，(c)为积分值复位的说明图。

图4为用于说明根据本发明实施方式1的车辆用倾斜角度检测装置的动作的图，(a)为无用分量除去单元的输入输出特性图，(b)所示为螺旋行驶时由角速度传感器输出的角速度检测信号的一个例子的波形图，(c)为积分值复位的说明图。

图5所示为根据本发明实施方式2的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。

图6为用于说明根据本发明实施方式2的车辆用倾斜角度检测装置的动作的说明图，(a)为图1的无用分量除去单元的输入输出说明图，(b)为图5的无用分量除去单元的输入输出说明图，(c)为积分值复位的说明图。

图7所示为根据本发明实施方式3的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。

图8所示为根据本发明实施方式4的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。

图9为根据本发明实施方式4的车辆用倾斜角度检测装置中的无用分量除去单元的输入输出特性的说明图，(a)为实施方式3(图7)中的无用分量除去单元的输入输出特性图，(b)为该实施方式4(图8)中的无用分量除去单元的输入输出特性图。

图10所示为根据本发明实施方式5的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。

图11为根据本发明实施方式5的车辆用倾斜角度检测装置的对于积分值复位单元利用角速度电平判定单元进行积分值复位值设定的说明图。

图12所示为根据本发明实施方式6的倾翻判定装置的构成方框图。

图13为根据本发明实施方式6的倾翻判定装置的动作流程图。

图14为根据本发明实施方式6的倾翻判定装置的另一动作流程图。

具体实施方式

以下，为了更详细说明本发明，根据附图说明实施本发明用的最佳方式。

实施方式1

图1所示为根据本发明实施方式1的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。

图1中，该车辆用倾斜角度检测装置由角速度传感器1、无用分量除去单元2、运算处理单元3、及积分值复位单元4构成。

上述构成中，角速度传感器1是检测车辆在侧倾方向产生的角速度的传感器，由于其检测该侧倾方向的角速度，因此也称为侧倾速率传感器。该角速度传感器1(侧倾速率传感器)例如使用陀螺传感器，利用该陀螺传感器将车辆在侧倾方向产生的物理角速度转换为电压信号。该转换的电压信号成为角速度传感器1的角速度检测信号。该角速度检测信号根据检测的角速度的方向，成为正(+)或负(-)的极性的值。

无用分量除去单元2具有对来自角速度传感器1的角速度检测信号中所包含的噪声等小电平的无用分量进行除去的不灵敏区域、及使电平超过前述不灵敏区域中除去的电平的角速度检测信号通过的通过区域，对除去无用分量的通过区域的角速度信号ω进行输出。

该无用分量除去单元2在其内部具有例如比较器2a，对该比较器2a的一个输入端2b设定规定不灵敏区域的角速度(ωo)，对另一个输入端2c输入来自角速度传感器1的角速度检测信号，从输出端2d对除去无用分量的通过区域的角速度信号ω进行输出。

运算处理单元3对无用分量除去单元2中除去无用分量的角速度信号ω进行运算处理，对表示角度θs的积分值的信号进行输出。该运算处理中积分处理或积分滤波处理是代表性的运算处理。

积分值复位单元4预先设定固定值的积分值复位值，使用前述积分值复位值进行积分值零复位的处理使得从运算处理单元3输入的信号的表示角度θs的积分值不发散，并对表示车辆的侧倾方向的倾斜角度(以下，称为「侧倾角度」)θv的信号进行输出。此外，积分值零复位是通过使从运算处理单元3输入的表示角度θs的积分值的信号衰减或清零处理等来进行的。

在说明根据上述构成的图1的动作之前，对形成该图1的构成的背景进行以下说明。

图2为角速度传感器(侧倾速率传感器)的测定对象及车辆的各种行驶模式的角速度分量的说明图，图2(a)表示角速度传感器的测定对象，图2(b)表示旋转行驶模式中产生的角速度分量，图2(c)表示螺旋行驶模式中产生的角速度分量。

图2(a)中，设置起到作为侧倾速率传感器的功能的角速度传感器，使其检测倾翻(横翻)时的车辆11的侧倾速率分量ωx。

此外，在车辆11的中央部分设置包含图1的构成的气囊控制设备12，在侧面设置气囊13，当上述侧倾速率分量ωx成为较大的值，从而车辆的侧倾角度达到预定角度以上时，气囊控制设备12向侧面的气囊13输出驱动信号，控制气囊13打开，在车辆横翻时保护乘坐人员。

另外，图2(b)中，对于车辆11在水平面上运动的旋转行驶模式，仅产生横摆速率(回转)分量ωz，不产生角速度传感器的测定对象即前述侧倾速率分量ωx。

另外，图2(c)中，对于车辆11在前后方向倾斜的状态下进行旋转的螺旋旋转模式，尽管车辆11没有侧倾，但相对于旋转分量ωo，产生侧倾速率分量该

是与车辆11的侧倾角度无关的无用分量(其它轴向分量)。除了该螺旋旋转模式，对于山路的弯道等车辆11在前后方向倾斜的状态下旋转时也会同样地发生。

由角速度传感器输出这样的无用侧倾速率分量ωx，且仅对该输出进行单纯地积分处理时，积分值发散，对于实际的侧倾角度产生较大误差。以下，用图3来说明该误差。

图3为积分处理的说明图，图3(a)为积分处理的构成图，图3(b)为误差产生的说明图，图3(c)为积分值复位的说明图。

另外，图3(b)中，特性图C1是用时间(ms)表示横轴、用角速度ω(deg/sec)表示纵轴的图，是螺线行驶模式中由角速度传感器输出的角速度ω的特性例，特性图C2是用时间(ms)表示横轴、用侧倾角度θv(deg)表示纵轴的图，特性C2a是积分波形图，特性C2b是实际的侧倾角度。

另外，图3(c)的特性图C3是将积分值复位值Δθa、Δθb、Δθc(Δθa＞Δθb＞Δθc)(deg/sec)作为参数、用时间(ms)表示横轴、用侧倾角度θv(deg)表示纵轴的特性例，表示积分值复位的情况。

对图3(a)的积分处理部21，螺旋行驶模式中例如从角速度传感器输入图3(b)所示的特性图C1的角速度ω的信号时，积分处理部21对该角速度ω的信号进行积分处理，输出图3(b)所示的特性C2a的积分波形的表示侧倾角度θv的信号。与此不同的是，实际的侧倾角度如特性C2b所示那样近似为0(deg)，积分处理部21中进行积分处理的特性C2a的侧倾角度θv大大偏离特性C2b所示的实际的侧倾角度，成为误差。这样，螺旋行驶模式中由角速度传感器输出无用的侧倾速率分量ωx，且仅对该输出进行单纯地积分处理时，积分值发散，对于实际的侧倾角度产生较大误差。为了抑制这样积分处理的侧倾角度θv与实际的侧倾角度的背离，如图3(c)所示，通过设定使积分值各以一定量向0复位的积分值复位值(Δθ)，可抑制积分值的发散，并可抑制误差的发生。但是，该积分值复位值(Δθ)有最佳值，需要根据与实际的侧倾角度背离的程度来进行设定。例如该积分值复位值(Δθ)较大时，可考虑到是所希望的角度分量的衰减增大的情况。

图3(c)的特性图C3中，将存在Δθa＞Δθb＞Δθc的关系的三种复位值中的积分值复位值Δθa作为积分值复位值(Δθ)设定，用该Δθa进行积分值复位处理时，与实际的侧倾角度没有背离，能够得到图3(b)的特性C2b。

另一方面，积分值复位值(Δθ)与积分值的保持时间有关，积分值复位值(Δθ)越小，积分值的保持时间越长，侧倾角度的检测精度提高，作为检测侧倾角度的装置是优选的。

因而，积分值复位值(Δθ)需要尽量采用小的值，通过预先从角速度传感器的输出信号中除去噪声等无用分量，对该除去处理后的信号进行积分处理，能够减小积分值复位值(Δθ)，而且即使是该较小的积分值复位值(Δθ)，也能够抑制与实际的侧倾角度的背离。

以上是形成该图1的构成的背景，根据本发明的车辆用倾斜角度检测装置的动作目的在于，达到下述(1)、(2)的相反的必要条件。

(1)保持检测的侧倾角度。为此，需要延长积分值的保持时间。

(2)防止因螺旋行驶或山路弯道等车辆11在前后方向倾斜的状态下旋转时产生的无用的其它轴向的角速度分量、或者由角速度传感器输出的漂移分量及噪声等无用分量而导致的积分值的发散，使得相对于实际的侧倾角度不产生误差。

下面，使用图4说明图1的动作。

图4为用于说明图1的动作的图，图4(a)为无用分量除去单元2的输入输出特性图，图4(b)为螺旋行驶时从角速度传感器1输出的角速度检测信号的一个例子的波形图，图4(c)为积分值复位的说明图。

另外，图4(a)表示输出角速度ω(纵轴)(以下，称为「输出ω」)相对于输入角速度ω(横轴)(以下，称为「输入ω」)的关系，图中的-ωo～+ωo(以下，省略符号「+」)的范围表示无用分量除去单元2中的输入ω的不灵敏区域，使输出ω为0从而除去噪声等无用分量。这里，设「ωo」为第1角速度值。

此外，上述不灵敏区域也可以使输入ω衰减从而除去噪声等无用分量，但在以下说明中，设使输出ω为0的动作。

相对于上述不灵敏区域，输入ω＞ωo或输入ω＜(-ωo)的区域是通过区域，使电平超过用前述不灵敏区域除去的电平的角速度检测信号通过，以与输入ω相同的电平输出。

图4(b)为包含直流(DC)分量的角速度ωa并以该角速度ωa为中心、以ωa+fs·(角速度ωb)变化的传感器输出的波形图的例子，其成为无用分量除去单元2的输入ω。此外，设ωa＞ωb。

图4(c)的特性图C11所示为用时间(ms)表示横轴、用侧倾角度θv(deg)表示纵轴的积分值复位情况的例子的图，其表示设无用分量除去单元2没有不灵敏ωo的区域时、将积分值复位值Δθ1、Δθ2、Δθ3(Δθ1＜Δθ2＜Δθ3)(deg/sec)作为参数进行复位处理的状态。

另外，图4(c)的特性图C12表示设特性图C11的不灵敏ωo的区域为图4(b)的±ωa(deg/sec)、且将与特性图C11相同的积分值复位值Δθ1、Δθ2(deg/sec)作为参数进行复位处理的状态。

从角速度传感器1输出的角速度检测信号(＝输入ω)输入至图4(a)所示的输入输出特性的无用分量除去单元2。该输入输出特性如前所述，具有-ωo～ωo的范围的不灵敏区域，对于|输入ω|≤ωo的范围，使输出ω＝0，从而除去其它轴向分量及偏置·噪声等无用分量。通过除去该无用分量，可减小积分值复位单元4中的积分值复位值。

与此不同的是，输入ω＞ωo或输入ω＜(-ωo)的分量是通过区域的分量，分别设输出ω＝输入ω。通过该无用分量除去单元2的输出ω的信号输入至运算处理单元3，在这里进行积分处理。将进行积分处理的信号作为表示角度θs(deg)的信号向积分值复位单元4送出。向该积分值复位单元4送出的角度θs的信号根据输入ω的极性(±)，成为θs＞0或θs＜0。

利用上述运算处理单元3的积分处理所得到的表示角度θs(deg)的信号，如前所述，由于是对输出ω单纯进行积分的信号，因此包含较大的误差，与实际的侧倾角度背离。为了抑制与该实际的侧倾角度的背离，积分值复位单元4中进行使积分值向0复位的处理。但是，使该积分值向0复位的处理中，如前所述，需要根据与实际的侧倾角度的背离的程度来设定最佳的积分值复位值。

作为表示上述积分值复位单元4中的积分值零复位的情况的图4(c)的特性图C11和特性图C12的状态，使特性图纵轴的积分值(deg)为0的积分值复位值成为抑制与实际的侧倾角度背离的最佳的积分值复位值。因而，设为没有不灵敏区域时的特性图C11中，不将积分值复位值设定为Δθ3时，相对于实际的侧倾角度产生背离，而不灵敏区域为±ωa的特性图C12中，通过使积分值复位值为小于该Δθ3的积分值复位值Δθ2，能够长时间保持积分值，消除与实际的侧倾角度的背离。

如上所述，积分值复位值的设定也与无用分量除去单元2的不灵敏区域的设定有关。因而，上述最佳积分值复位值将设定的不灵敏区域(±ωa)作为根据条件，预先对每台车辆通过测量等来掌握，将掌握的积分值复位值作为固定值预先对积分值复位单元4进行设定。将该设定的固定值的积分值复位值例如设为前述Δθ2。

设定上述固定值Δθ2的积分值复位单元4对于从运算处理单元3送出的信号θs，在「θs＞0」时，作为θv＝θs-Δθ2输出，在「θs＜0」时，作为θv＝θs+Δθ2输出。从该积分值复位单元4输出的θv成为表示实际的侧倾角度的信号，可抽取所需要的侧倾角度分量。

如上所述，根据本实施方式1，由于其构成如下，即，使用无用分量除去单元2的不灵敏区域对从角速度传感器1输入的角速度检测信号(输入ω)中所包含的无用分量进行除去，对通过该无用分量除去单元2的通过区域而输出的角速度检测信号(输出ω)进行积分处理，该积分处理后，使用适合于前述不灵敏区域而规定的固定值的积分值复位值进行积分值零复位的处理，对表示车辆的侧倾角度θv的信号进行输出，因此通过利用无用分量除去单元1除去其它轴向的角速度分量或偏置·噪声等无用分量及积分值零复位的处理，能够使通过积分处理的积分值不发散而长时间保持，从而可准确地检测车辆的侧倾角度θv。

另外，能够不需要追加周边设备，而以简单的构成来检测车辆的侧倾角度θv。

实施方式2

图5所示为根据本发明实施方式2的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。另外，对于与图1相同的部分，付予同一标号。

图5中，该图5的构成与图1的不同点在于，设置输入输出特性与图1的无用分量除去单元2不同的无用分量除去单元31、及设置积分值复位值与图1的积分值复位单元4不同的积分值复位单元32。以下，主要说明这些不同点，关于与图1同一标号的部分的说明则省略。

无用分量除去单元31中，该无用分量除去单元31的输入输出特性与图1的无用分量除去单元2的输入输出特性的不同点在于，如方框内所图示那样，对于超过不灵敏区域(±ωo)的分量「|输入ω|＞ωo」，减去偏置量即ωo，作为输出ω。将减去该偏置量ωo的输出ω在运算处理单元3中进行积分处理。以下，具体说明上述输入输出关系的不同。

图1的无用分量除去单元2的情况如前所述，对于输入ω＞ωo，设输出ω＝输入ω，对于|输入ω|≤ωo，设输出ω＝0，对于输入ω＜(-ωo)，设输出ω＝输入ω。

与此不同的是，无用分量除去单元31的情况是，对于输入ω＞ωo，设输出ω＝输入ω-ωo，对于|输入ω|≤ωo，设输出ω＝0，对于输入ω＜(-ωo)，设输出ω＝输入ω+ωo。

对于进行以上那样的输入输出特性的动作所得到的优点，用图6进行说明。

图6为用于说明图5的动作的图，图6(a)为图1的无用分量除去单元2的输入输出说明图，图6(b)为无用分量除去单元31的输入输出说明图，图6(c)为积分值复位的说明图。

另外，设图6(a)、(b)所示的输入ω的波形图与前述图4(b)所例示的螺旋行驶时由角速度传感器1输出的角速度检测信号的波形图相同，无用分量除去单元31的不灵敏ωo的区域设定为图4(b)的波形的±ωa(deg/sec)。

图6(a)中，对无用分量除去单元2输入图示波形的信号(ω)时，对于该输入ω的无用分量除去单元2的输出ω中，包含螺旋行驶中产生的无用的直流(DC)分量(偏置量)ωa。因此，图1的积分值复位单元4需要对该无用的直流分量ωa也进行积分值复位处理并除去，需要增大积分值复位值。如前所述，积分值复位值越小，积分值的保持时间越长，越能提高侧倾角度θv的检测精度，是所希望的。因而，最好使积分值复位值为尽量小的值。

与此相对的图6(b)中，对于该输入ω的无用分量除去单元31的输出ω中，减去无用的直流(DC)分量(偏置量)ωa而除去。因而，积分值复位单元32只要对减去该直流分量ωa的输出ω进行积分值复位处理即可。由此，能够减小积分值复位单元32中设定的积分值复位，积分值的保持时间延长，侧倾角度θv的检测精度提高。

另外，图6(c)中，特性图C21是与图4(c)的特性图C12同类型的特性图，表示设无用分量除去单元31的不灵敏ωo的区域为与该特性图C 12相同的±ωa(deg/sec)、且利用积分值复位值Δθ1(deg/sec)进行复位处理的状态。该积分值复位值Δθ1是与图4(c)的特性图C11及特性图C12相同的积分值复位值，如前所述，存在Δθ1＜Δθ2＜Δθ3的关系。

如图6(c)所示，通过利用积分值复位值Δθ1进行积分值零复位的处理，能够消除与实际的侧倾角度的背离。

与此不同的是，在设例如无用分量除去单元31没有不灵敏区域时，与图4(c)的特性图C11相同，不将积分值复位值设定为Δθ3时，相对于实际的侧倾角度产生背离。

将图6(c)的特性图C21与图4(c)的特性图C11及特性图C12进行比较，通过设定Δθ1～Δθ3中的最小值的积分值复位值Δθ1，能够消除与实际的侧倾角度的背离。另外，由于积分值复位值变为较小的值，从而相对于图1的构成，进一步改善积分值的保持效果。

这样，如前所述，能够减小积分值复位值的理由是由于在无用分量除去单元31中设定不灵敏区域，进一步减去无用的直流(DC)分量(偏置量)ωa而除去。

此外，上述积分值复位值Δθ1将设定的不灵敏区域(±ωa)作为根据条件，预先对每台车辆通过测量等来掌握，作为固定值预先设定，关于这一点与图1的构成相同。

设定上述较小值的固定值Δθ1的积分值复位单元32对于从运算处理单元3送出的信号θs，在「θs＞0」时，作为θv＝θs-Δθ1输出，在「θs＜0＝时，作为θv＝θs+Δθ1输出。从该积分值复位单元4输出的θv成为表示实际的侧倾角度的信号，与图1的构成相比，可抽取精度提高的侧倾角度分量。

如上所述，根据本实施方式2，由于其构成如下，即，在无用分量除去单元31中，对于超过不灵敏区域的输入ω，减去直流(DC)分量而作为输出ω，在运算处理单元3中对该输出ω进行积分处理，该积分处理后，使用适合于前述不灵敏区域而规定的固定值的积分值复位值进行积分值零复位的处理，对表示车辆的侧倾角度θv的信号进行输出，因此抑制积分值的增加，积分值复位单元32只要对减去直流分量的输出ω进行积分值复位处理即可，由此，能够减小积分值复位单元32中设定的积分值复位，积分值的保持时间相比实施方式1进一步延长，能够提高侧倾角度θv的检测精度。

实施方式3

图7所示为根据本发明实施方式3的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。此外，对于与图1或图5相同的部分，付予同一标号。

图7中，该图7的构成与图5的不同点在于，设置输入输出特性与图5的无用分量除去单元31不同的无用分量除去单元41。以下，主要说明这些不同点，关于与图1或图5同一标号的部分的动作说明等则省略。

无用分量除去单元41中，该无用分量除去单元41的输入输出特性与图5的无用分量除去单元31的输入输出特性的不同点如下所述。

图5的无用分量除去单元31对于超过不灵敏区域(±ωo)的分量「|输入ω|＞ωo」，一律减去偏置量即ωo，作为输出ω。与此相对应，无用分量除去单元41对于超过不灵敏区域的分量，随着输入ω增大，将减去量(偏置除去量)从最大值逐渐减小，作为输出ω。

无用分量除去单元41中，例如，设想在最坏情况的螺旋行驶中产生的无用直流分量(偏置分量)的电平，将该电平范围作为不灵敏区域设定。设该不灵敏区域的设定电平为ω1。另外，设角速度传感器1的最大输出电平为ω2。

上述条件中，对于|输入ω|≤ω1，使减去量为最大值，设输出ω＝0，对于|输入ω|＝ω2(最大输出电平)，使减去量为「0」，设输出ω＝输入ω(＝ω2)。

另外，对于ω2＞输入ω＞ω1及(-ω2)＜输入ω＜(-ω1)的各范围，逐渐减小减去量，

对于ω2＞输入ω＞ω1，利用下述「数学式1」求出输出ω。

输出ω＝{ω2/(ω1-ω2)}·(ω1-输入ω)(数学式1)

另外，对于(-ω2)＜输入ω＜(-ω1)，利用下述「数学式2」求出输出ω。

输出ω＝{ω2/(ω1-ω2)}·(-ω1-输入ω)(数学式2)

如上所述，无用分量除去单元41的输入输出特性中，在包含较多无用分量的角速度小的区域增大减去量，在包含较多实际倾翻分量那样的角速度大的区域减小减去量，由此能够更准确地算出车辆的倾翻分量。

如上所述，根据本实施方式3，由于其构成如下，即，在无用分量除去单元41中，对于超过不灵敏区域的输入ω，随着输入ω增大，将减去量从最大值逐渐减小，作为输出ω，在运算处理单元3中对该输出ω进行积分处理，该积分处理后，使用固定值的积分值复位值进行积分值零复位的处理，对表示车辆的侧倾角度θv的信号进行输出，因此在包含较多无用分量的角速度小的区域增大减去量，在包含较多实际倾翻分量那样的角速度大的区域减小减去量，由此能够更准确地算出车辆的倾翻分量，能够进一步提高侧倾角度θv的检测精度。

实施方式4

图8所示为根据本发明实施方式4的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。此外，对于与图1或图5等相同的部分，付予同一标号。

图8中，该图8的构成与图5等的不同点在于，设置输入输出特性不同的无用分量除去单元51。该无用分量除去单元51是将前述的实施方式1(图1)、实施方式2(图5)及实施方式3(图7)的各个无用分量除去单元2、31、41的输入输出特性组合而成的。

以下，主要说明不同点即无用分量除去单元51的输入输出特性，关于与图1或图5等同一标号的部分的动作说明等则省略。

以下，用图9说明无用分量除去单元51的输入输出特性。

图9为无用分量除去单元51的输入输出特性的说明图，图9(a)为实施方式3(图7)中的无用分量除去单元41的输入输出特性图，图9(b)为该实施方式4(图8)中的无用分量除去单元51的输入输出特性图。

图9(a)所示的图7的无用分量除去单元41中，如前所述，对于超过不灵敏区域的分量，随着输入ω增大，将减去量(偏置除去量)从最大值逐渐减小，作为输出ω。即，将输入输出特性图划分区域时，划分成减去偏置量而使输出ω为0的区域、和将减去量从最大值逐渐减小(衰减)的两个区域。

与此不同的是，图9(b)所示的本实施方式4的无用分量除去单元51中，除了上述两个区域，再加上使输入输出电平为1比1(输出ω＝输入ω)的关系的区域，从而划分成三个区域。即，如图9(b)所示，螺旋行驶模式相当于减去偏置量而使输出ω为0的区域，凹凸不平道路等的不平整道路行驶模式相当于将减去量从最大值逐渐减小(衰减)的区域(衰减区域)，倾翻模式相当于使输入输出电平为1比1(输出ω＝输入ω)的关系的区域。

在这些各个区域中，减去偏置量而使输出ω为0的螺旋行驶模式的区域是实施方式2(无用分量除去单元31)的方式，将减去量从最大值逐渐减小(衰减)的不平整道路行驶模式的区域是实施方式3(无用分量除去单元41)的方式，使输入输出电平为1比1(输出ω＝输入ω)的关系的倾翻模式的区域是实施方式1(无用分量除去单元2)的方式。

如上所述，对于螺旋行驶或角速度传感器1的噪声电平的角速度分量，作为通常行驶状态设为不灵敏区域，在角速度较大的区域，如不平整道路行驶状态那样，作为侧倾分量与噪声分量混合存在的状态，使角速度分量衰减。对于角速度更大的区域，作为倾翻模式，不使角速度衰减而输出。

另外，在与上述不平整道路行驶模式相对应的区域中，根据产生的角速度的大小，相应调整有效分量(侧倾分量)的比例。

通过采用上述输入输出特性，可减小积分值复位单元32中的积分值的复位处理的复位量，实现表示侧倾角度的积分值的长时间保持。由此，表示车辆倾翻的侧倾角度的检测精度提高，能够有助于更准确的倾翻判定。

如上所述，根据本实施方式4，由于其构成如下，即，无用分量除去单元51的输入输出特性划分成减去直流分量而使输出ω为0的区域、随着输入ω增大而将减去量从最大值逐渐减小的区域、及使输入输出电平为1比1(输出ω＝输入ω)的关系的区域的三个区域，在螺旋行驶模式中减去直流分量而使输出ω为0，在凹凸不平道路等的不平整道路行驶模式中将减去量从最大值逐渐减小，在倾翻模式中使输入输出电平为1比1(输出ω＝输入ω)的关系，因此对于噪声分量或螺旋行驶成为不灵敏区域，对于角速度大、侧倾分量与噪声分量混合存在的不平整道路行驶，根据输入ω而使减去量相应从最大值逐渐减小，对于角速度更大的倾翻模式，不使角速度衰减而输出，从而可减小积分值复位单元32中的积分值的复位处理的复位量，实现侧倾角度θv的长时间保持。由此，能够提高表示车辆倾翻的侧倾角度θv的检测精度。

另外，在与上述不平整道路行驶模式相对应的区域中，能够根据产生的角速度的大小，相应调整有效分量(侧倾分量)的比例。

另外，根据上述构成，与实施方式3的构成相比，能够用土壤行驶(soiltrip)、路基(embankment)、坡道(ramp)测试等来进一步改善积分峰值。

实施方式5

图10所示为根据本发明实施方式5的车辆用倾斜角度检测装置的构成方框图。此外，对于与图1或图7等相同的部分，付予同一标号。

图10中，该图10的构成与图1或图7等的不同点在于，设置能够可变设定积分值复位值的积分值复位单元61、及根据角速度传感器1的检测电平对该积分值复位单元61设定积分值复位值的角速度电平判定单元62。以下，主要说明这些不同点，关于与图1或图7等同一标号的部分的动作说明等则省略。

以下用图11说明积分值复位值的可变情况。

图11为对于积分值复位单元61利用角速度电平判定单元62进行积分值复位值设定的说明图，其表示积分值复位值(减去量)Δθ(deg/sec)相对于从角速度传感器1送出的角速度检测信号(＝输入ω)的关系。

图11中，对于输入ω，设定角速度ω3(第2角速度值)及角速度ω4(第3角速度值)。这里，设ω3为螺旋行驶或不平整道路行驶中不产生的电平的角速度，设ω4为角速度传感器1的最大输出电平的角速度。

对于上述设定的ω3，设积分值复位值(减去量)Δθ＝Δθp，对于ω4，设积分值复位值(减去量)Δθ＝Δθq。

这里，Δθp为设想最坏情况的螺旋行驶的最大值，Δθq设为积分值复位值(减去量)Δθ＝0。

另外，在|输入ω|≤ω3的情况下，设积分值复位值(减去量)Δθ＝Δθp。

另外，在ω4≥|输入ω|＞ω3的范围内，根据预先设定的减少特性，设从最大值到零之间的积分值复位值(减去量)Δθ。设该减少特性为例如按照下述「数学式3」的特性。

Δθ＝{Δθp/(-ω4+ω3)}·(|输入ω|-ω4) (数学式3)

将上述积分值复位值(减去量)的设定汇总，输入ω在达到ω3之前，设Δθ为恒定，且设为最大值的Δθp，在超过ω3且ω4以下的范围内，按照前述「数学式3」逐渐减小Δθ，在ω4设Δθ为0。若使该关系与行驶模式相对应，则在输入ω到ω3之前为螺旋行驶模式，从ω3到ω4的范围为不平整道路行驶模式，另外在ω4为倾翻模式。此外，由于ω4如前所述设为角速度传感器1的最大输出电平，因此在该前提下，即使是倾翻模式，也不会到「ω4以上」的电平。

角速度电平判定单元62根据来自角速度传感器1的输入ω，对积分值复位单元61设定基于前述图11的积分值复位值(减去量)Δθ，积分值复位单元61使用设定的积分值复位值(减去量)Δθ，对来自运算处理单元3的角度θs的信号进行积分值零复位的处理。例如在「θs＞0」、设定积分值复位值(减去量)Δθ＝Δθp时，积分值复位单元61将其输出θv设为θv＝θs-Δθp，在「θs＜0」、设定积分值复位值(减去量)Δθ＝Δθp时，积分值复位单元61将其输出θv设为θv＝θs+Δθp(实质上是减法)。

另外，在设定积分值复位值(减去量)Δθ＝0时，积分值复位单元61将其输出θv设为θv＝θs。

另外，在0＜Δθ＜Δθp中设定积分值复位值(减去量)Δθ时，若θs为「θs＞0」，则积分值复位单元61从θs减去该设定值作为输出θv，若θs为「θs＜0」，则积分值复位单元61将设定值与θs相加作为输出θv。

如上所述，根据本实施方式5，由于其构成如下，即，设置能够可变设定积分值复位值的积分值复位单元61、及根据角速度传感器1的检测电平对该积分值复位单元61设定积分值复位值的角速度电平判定单元62，在角速度(输入ω)小、车辆没有发生旋转状态的情况下，利用大的积分值复位值进行积分值零复位处理使积分值不发散，在角速度大的状态下，作为车辆的旋转状态继续的情况，设定较小的积分值复位值，因此能够不因无用分量而使积分值发散，从而长时间保持，侧倾角度的检测精度提高，能够检测准确的侧倾角度θv。

另外，由于在包含无用分量的螺旋行驶模式中将积分值复位值设定为最大值(Δθp)，在倾翻区域将积分值复位值设定为「0」，因此在这些螺旋行驶模式或倾翻区域中，能够不使积分值发散而长时间保持，能够检测准确的侧倾角度θv。

另外，在其它轴向的角速度分量混合存在的不平整道路行驶模式的区域中，由于如「数学式3」那样根据预先设定的减少特性设定从最大值到零之间的中间的积分值复位值，因此能够根据产生的角速度的大小，相应调整有效分量(积分值复位值)的比例，由此，不使积分值发散而长时间保持，能够检测准确的侧倾角度θv。

另外，在角速度大的倾翻模式中，积分值复位值减小或为零，积分值θs的损失量减少。

实施方式6

前述实施方式1至实施方式5中对车辆用倾斜角度检测装置进行说明，而这些车辆用倾斜角度检测装置如下所述，可用作为倾翻判定装置。

图12所示为根据本发明实施方式6的倾翻判定装置的构成方框图。

图12中，该倾翻判定装置对车辆用倾斜角度检测装置71设置倾翻判定单元72。其中，车辆用倾斜角度检测装置71也可为实施方式1至实施方式5中说明的任一项。图12的车辆用倾斜角度检测装置71采用实施方式2或实施方式3的构成。

以下，同时使用图13来说明使用实施方式2的车辆用倾斜角度检测装置的倾翻判定装置的动作。

图13为使用实施方式2的车辆用倾斜角度检测装置的倾翻判定装置的动作流程图。

图13的步骤ST1中，从角速度检测传感器1对车辆用倾斜角度检测装置71的无用分量除去单元31产生「输入ω」时，无用分量除去单元31在步骤ST2中是「输入ω＞ωo」时(步骤ST2-是)，在步骤ST3中使「输出ω＝输入ω-ωo」。与此相对应，无用分量除去单元31在步骤ST2中不是「输入ω＞ωo」(步骤ST2-否)、且在步骤ST4中是「|输入ω|≤ωo」时(步骤ST4-是)，在步骤ST5中使「输出ω＝0」。另外，无用分量除去单元31在步骤ST4中不是「|输入ω|≤ωo」时(步骤ST4-否)，在步骤ST6中使「输出ω＝输入ω+ωo」。该「步骤ST4-否」意味着「输入ω＜(-ωo)」。

将上述步骤ST3、步骤ST5或步骤ST6的输出ω向运算处理单元3送出。该运算处理单元3在步骤ST7中对于输出ω进行积分处理，将积分输出θs向积分值复位单元32送出。积分值复位单元32在步骤ST8中是「θs＞0」时(步骤ST8-是)，在步骤ST9中使「侧倾角度θv＝θs-Δθ1」。与此相对应，积分值复位单元32不是「θs＞0」(步骤ST8-否)、且在步骤ST10中是「θs＜0」时(步骤ST10-是)，在步骤ST11中使「侧倾角度θv＝θs+Δθ1」。

另外，积分值复位单元32在步骤ST10中不是「θs＜0」时(步骤ST10-否)，此时θs＝0，使「侧倾角度θv＝0」。

将上述步骤ST9、步骤ST10-否或步骤ST1的侧倾角度θv向倾翻判定单元72送出。

对该倾翻判定单元72输入上述侧倾角度θv的信号，并且也从角速度传感器1输入角速度检测信号(ω)，另外，预先设定成为倾翻判定的基准的阈值θthr。输入上述侧倾角度θv的信号及角速度检测信号(ω)的倾翻判定单元72在步骤ST12中是「θv＞θthr」时(步骤ST12-是)，在步骤ST13中进行「气囊打开」的判定。

根据该判定结果，对车辆侧面的气囊进行气囊打开控制(未图示)的动作，保护倾翻时的乘坐人员。

将上述说明应用于前述图2(a)(实施方式1)时，则由车辆用倾斜角度检测装置71及倾翻判定单元72构成的部分成为图2(a)的气囊控制设备12，该气囊控制设备12在判定为「θv＞θthr」时，对侧面的气囊13输出驱动信号，控制气囊13进行打开。

与上述判定相反，倾翻判定单元72在步骤ST12中不是「θv＞θthr」时(步骤ST12-否)，不进行「气囊打开」的判定而待机，直到新的θv输入。

接着，使用图14对使用实施方式3的车辆用倾斜角度检测装置时的倾翻判定装置的动作进行说明。此外，同时使用图12。

图14为使用实施方式3的车辆用倾斜角度检测装置的倾翻判定装置的动作流程图。

图14的步骤ST11中，从角速度检测传感器1对车辆用倾斜角度检测装置71的无用分量除去单元41产生「输入ω」时，无用分量除去单元41在步骤ST12中是「输入ω＞ω1」时(步骤ST12-是)，在步骤ST13中利用图示的计算式求出输出ω。该计算式是前述「数学式1」。

与此不同的是，无用分量除去单元41在步骤ST12中不是「输入ω＞ω1」(步骤ST12-否)、且在步骤ST14中是「|输入ω|≤ω1」时(步骤ST14-是)，在步骤ST15中使「输出ω＝0」。

另外，无用分量除去单元41在步骤ST14中不是「|输入ω|≤ω1」时(步骤ST14-否)，在步骤ST16中利用图示的计算式求出输出ω。该计算式是前述「数学式2」。该「步骤ST14-否」意味着「输入ω＜(-ω1)」。

将上述步骤ST13、步骤ST15或步骤ST16的输出ω向运算处理单元3送出。

对于以下的步骤ST17～步骤ST23，由于与图13的步骤ST7～步骤ST13进行同一动作，因此说明省略。

如上所述，根据本实施方式6，由于使用实施方式1至实施方式5的车辆用倾斜角度检测装置来构成倾翻判定装置，因此能够根据高精度的车辆用倾斜角度检测装置71中检测的准确的侧倾角度θv来进行倾翻判定，在车辆倾翻时控制气囊打开，适时保护乘坐人员。

工业上的实用性

如上所述，本发明所涉及的车辆用倾斜角度检测装置及使用该装置的倾翻判定装置，由于不需要追加周边设备，而能够以简单的构成准确地检测车辆的侧倾方向的倾斜角度，因此适用于在车辆的侧倾角度达到预定角度以上时，控制气囊打开以保护车辆横翻时的乘坐人员的气囊控制设备。

Claims (4)

1.一种车辆用倾斜角度检测装置，其特征在于，具备：

对车辆在侧倾方向产生的角速度进行检测的角速度传感器；

在由所述角速度传感器检测出的角速度位于由第1角速度的正值和负值规定的不灵敏区域内的情况下，所述检测出的角速度衰减为零或规定值，在由所述角速度传感器检测出的角速度超过所述不灵敏区域的情况下，衰减量随着所述检测出的角速度的增大而逐渐减小地衰减该检测出的角速度，将进行了所述衰减的角速度作为角速度检测信号进行输出的无用分量除去单元；

对从所述无用分量除去单元输入的角速度检测信号进行积分处理，并对表示角度的积分值的信号进行输出的运算处理单元；以及

预先设定固定值的积分值复位值，进行通过在从所述运算处理单元输入的信号所表示的角度为正时从该角度减去所述积分值复位值，在所述角度为负时在该角度加上所述积分值复位值来算出车辆的侧倾方向的倾斜角度的积分值零复位的处理，对由该处理得到的表示倾斜角度的信号进行输出的积分值复位单元。

2.一种倾翻判定装置，其特征在于，具备：

如权利要求1所述的车辆用倾斜角度检测装置；以及

在从所述积分值复位单元输出的倾斜角度超过预先设定的值的情况下，输出用于驱动乘坐人员保护装置的信号的倾翻判定单元。

3.一种车辆用倾斜角度检测方法，其特征在于，具备：

对车辆在侧倾方向产生的角速度进行检测的步骤；

在所述检测出的角速度位于由第1角速度的正值和负值规定的不灵敏区域内的情况下，所述检测出的角速度衰减为零或规定值，在所述检测出的角速度超过所述不灵敏区域的情况下，衰减量随着所述检测出的角速度的增大而逐渐减小地衰减该检测出的角速度，将进行了所述衰减的角速度作为角速度检测信号进行输出的步骤；

对所述角速度检测信号进行积分处理，并对表示角度的积分值的信号进行输出的运算处理单元；以及

预先设定固定值的积分值复位值，进行通过在所述积分值所表示的角度为正时从该角度减去所述积分值复位值，在所述角度为负时在该角度加上所述积分值复位值来算出车辆的侧倾方向的倾斜角度的积分值零复位的处理，对由该处理得到的表示倾斜角度的信号进行输出的步骤。

4.如权利要求3所述的车辆用倾斜角度检测方法，其特征在于，还具备：

在所述倾斜角度超过预先设定的值的情况下，输出用于驱动乘坐人员保护装置的信号的步骤。

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