JP2000510407A - 車両の転倒を検出する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両の転倒を適時にかつ高い信頼性を伴って検出できるようにする目的で、加速度センサ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）が設けられており、この加速度センサは、車両（ＦＺ）のヨーイング軸（ｚ）、ローリング軸（ｘ）およびピッチング軸（ｙ）の方向への車両加速度を測定する。さらに少なくとも１つの旋回レートセンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳｙ）が設けられており、この旋回レートセンサは、車両（ＦＺ）のローリング軸（ｘ）および必要に応じて付加的にピッチング軸（ｙ）に関して車両（ＦＺ）の角速度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】 車両の転倒を検出する方法および装置 従来の技術 車両が転倒してしまった場合には、車両に装備されているすべての乗員保護装 置を適時にトリガしなければならない。そのような保護装置としてはたとえば、 セーフガードボーないしロールバー、シートベルトリトラクタ、フロントおよび サイドのエアバッグ、さらにトラックにおける荷台固定装置などが挙げられる。 これらの保護装置をすべて適時にトリガできるようにするためには、垂直方向軸 （ヨーイング軸）、長手方向軸（ローリング軸）および横方向軸（ピッチング軸 ）の方向における車両加速度によって転倒が引き起こされるか否かを、できるか ぎり早期に検出しなければならない。また、それらの乗員保護装置が転倒時にの み実際にトリガされるようにするためにも、転倒ないし転覆と誤って検出されて しまうのが十分に排除されるようにしなければならない。 ドイツ連邦共和国特許出願DE 36 04 216 C2により公知のロールオーバーセン サは、液体の充填されたチャンバから成り、そのチャンバ内にサイズモ質量体と して振り子のように吊された部材が設けられている。この場合、あらゆる方向で 振れの可能な振り子の位 置の変化から電気的な評価回路を用いることで、車両が転倒ないし転覆したか否 かに関する情報が得られる。振り子の原理に基づくこのようなロールオーバーセ ンサの欠点は、車両運動に対して過度に緩慢に反応することであって、その結果 、場合によっては乗員保護装置のトリガのために過度に遅れて転倒が通報される ことになる。 したがって本発明の課題は、車両の転倒を検出する方法および装置において、 それが適時にかつ著しく高い信頼性をもって識別されるよう構成することにある 。 発明の利点 請求項６によれば、車両の転倒を検出する装置は、複数の加速度センサと少な くとも１つの旋回レートセンサによって構成されている。この場合、加速度セン サは、車両のヨーイング軸、ローリング軸およびピッチング軸の方向への車両加 速度を測定し、旋回レートセンサは、車両のローリング軸および必要に応じてピ ッチング軸に関して車両の角速度を測定する。 請求項１によれば、車両の転倒を検出するために以下のステップが実行される 。すなわち、加速度センサを用いて、ヨーイング軸、ローリング軸およびピッチ ング軸の方向で車両の加速度を測定する。次に、測定された３つの加速度値から 加速度ベクトルを算出する。そして車両静止位置における加速度ベクトルに対す る加速度ベクトルの角度変位が所定の限界値を超えたとき、転倒を通報する。こ の場合、ローリング軸および必要に応じて付加的にピッチング軸に関して少なく とも１つの旋回レートセンサにより測定された角速度が大きくなればなるほど、 加速度ベクトルの角度変位に対しいっそう小さい限界値を設定する。 加速度センサの測定値がない場合には、旋回レートにより測定された角速度だ けを転倒の検出に対する判定基準として用いる。 従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されている。 実施例の説明 次に、図面に示された実施例に基づき本発明について詳細に説明する。 図１は、３つの軸と加速度センサと旋回レートセンサを有する車両を示す図で ある。 図２は、加速度ベクトルに対する射影円錐を示す図である。 図３は、本発明による方法のフローチャートである。 図１には車両ＦＺが略示されており、さらにそれに属する直交座標系としてヨ ーイング軸ｚ、ローリング軸ｘならびにピッチング軸ｙが示されている。車両Ｆ Ｚには３つの加速度センサが装備されている。第１の加速度センサＢｚはヨーイ ング軸ｚ方向での車両の加 速度を測定し、第２の加速度センサＢｘはローリング軸ｘ方向での加速度を、さ らに第３の加速度センサＢｙはピッチング軸ｙ方向での加速度を測定する。なお 、これら３つの加速度成分すべてを測定できるようにするために、３つの別個の 加速度センサを必ずしも設けなくてもよい。３個よりも少ない個数の加速度セン サの適切な配置によって３つの加速度成分すべてを測定できるのであれば、これ とは別の加速度センサシステムを使用することもできる。さらにこの車両には、 少なくとも１つの旋回レートセンサＤＲＳｘが設けられており、このセンサによ ってローリング軸ｘを中心とした車両の角速度が測定される。これに加えて、ピ ッチング軸ｙを中心とした車両の角速度を測定する第２の旋回レートセンサＤＲ Ｓｙを設けることもできる。車両の転倒ないしロールオーバーは一般にローリン グ軸ｘを中心にして発生するので、この第２の旋回レートセンサＤＲＳｙは省略 してかまわない。 図３に示されているフローチャートによれば、加速度センサＢｚ，Ｂｘ，Ｂｙ および少なくとも１つの旋回レートセンサＤＲＳｘの測定値から、車両の転倒が 発生したか否かに関する情報を導出することができる。ステップ１においてまず はじめに、加速度センサＢｚ，Ｂｘ，Ｂｙを用いて車両の加速度がｘ，ｙ，ｚ方 向で測定される。ステップ２において、発生した加速度ベクトルＢ１がこれらの 加速度成分から算出され、 その際、この加速度ベクトルは１つの特定の方向と１つの特定の長さを有してい る。 図２には３軸（ｘ，ｙ，ｚ）の投影図が描かれており、この図には算出の結果 得られた加速度ベクトルＢ１が書き込まれている。ｚ軸に位置する加速度ベクト ルＢ０は、車両自体が慣性加速度を有していないとき、つまり静止状態にあると き、あるいは一様に運動しているときに、加速度センサＢｚ，Ｂｘ，Ｂｙにより 測定された重力加速度である。車両が重力加速度を受けると、加速度ベクトルが 静止位置（Ｂ０）から振れ動く（たとえばＢ１）。図２には側面Ｍを有する円錐 が描かれており、この円錐の頂点は座標系の中心に位置し、その回転軸はｚ軸で あるが、車両が安定した位置にある間、加速度ベクトルの振れる領域はこの円錐 で囲まれている。そして加速度ベクトルＢ１が図２に示されているように円錐側 面Ｍを越えて振れ動くと、車両の転倒が発生したものとみなすことができる。 加速度成分のほかにも少なくとも１つの旋回レートセンサによって、１つの軸 （有利にはローリング軸）を中心とした車両の角速度Ｗが測定される（ステップ ３）。ステップ４において、結果として得られた加速度ベクトル｜Ｂ１｜がＧよ りも大きいと判定されれば（ここでＧは重力加速度ｇの０〜たとえば０．０５倍 の範囲内にある）、次のステップ５において測定された加速度Ｗから図２に示し た射影円錐に対するテーパ 角度が導出される。この場合、射影円錐は、転倒情報導出のための補助手段とな っている。その回転軸はやはりｚ軸であり、その頂点は同様に座標系の中心に位 置し、さらにその側面は、車両安定領域を囲む円錐の側面Ｍに対し直交するよう 配置されている。 ステップ３で測定された角速度Ｗが大きくなればなるほど、側面Ｍを有し車両 安定領域を囲む円錐のテーパ角は小さくなり、射影円錐のテーパ角Δは大きくな るはずである。それというのも、角速度Ｗが高い場合には加速度ベクトルの振れ 角度が比較的小さくてもすでに、車両の転倒が発生したとみなすことができるか らである。したがって、角速度Ｗと射影円錐のテーパ角Δとの間の関係は経験的 に求めることができるものである。 ステップ６において、射影円錐への加速度ベクトルＢ１の射影が計算され、こ の場合、加速度ベクトルＢ１から複数の方向Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４への射影が 計算される。図２では実例として、方向Ｒ１への射影Ｂ１’だけが示されている 。転倒情報を計算するためには、この射影Ｂ１’つまり車両安定領域を囲む円錐 の側面Ｍ上に垂直に位置する加速度ベクトルＢ１の成分だけが決定的な役割を果 たす。円錐の側面Ｍ内に位置する加速度ベクトルＢ１の成分は、車両の転倒に対 し影響を及ぼさない。したがってその後のステップにおいては、もっぱら加速度 ベクトルＢ１の射影Ｂ１’ だけが転倒情報のために後続処理される。 ステップ７において、射影Ｂ１’が最大値Ｂ１’ｍａｘに制限される。この制 限は、値Ｂ１’ｍａｘを超えるような極端に大きい加速度によっても車両の転倒 は引き起こされない理由による。このような加速作用はたとえば、縁石の上を通 過したときや路面が急に平坦でなくなったときに生じる可能性がある。上述のよ うな制限を設けないと、実際には転倒が生じていないのにもかかわらず、著しく 高い加速度の発生に基づき転倒が発生したと予測されてしまう。 次のステップ８において、速度Ｖ１になるよう、加速度ベクトルＢ１の制限さ れた射影Ｂ１’が積分される。この速度Ｖ１はステップ９において、ステップ７ における加速度Ｂ１’と同じ理由で最大値Ｖ１ｍａｘに制限される。続いてステ ップ１０において速度Ｖ１が積分され、結果として距離Ｓ１が得られる。そして ステップ１１においてこの距離Ｓ１も、速度Ｖ１と加速度Ｂ１’のように最大値 に制限される。加えて距離Ｓ１は、最小値Ｓ１ｍｉｎ（たとえば０）に制限され る。距離Ｓ１が経験的に求められた長さＳｎ１（ステップ１２）を超えた場合、 転倒の発生が通報される（ステップ１３）。しかし距離Ｓ１が長さＳｎ１よりも 短いままであれば、これまで述べてきた手順全体が新たに実行される。 すでに述べたように、加速度ベクトルＢ１の複数の 方向Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４での射影が考察され、それらすべてから距離が導出 される。このようにして求められた距離のうち１つでも限界値Ｓｎｉ（ｉ＝１， ２，３．．．）を超えると、転倒の発生が通報され、その結果、安全装置がトリ ガされることになる。 車両が持ち上がって宙に浮いてしまい、それによって転倒に至るような場合、 加速度ベクトルＢｚ，Ｂｘ，Ｂｙはおそらくは非常に小さい加速度を測定するで あろうから、その場合にはステップ４に続いてステップ１４において、測定され た角速度Ｗが経験的に求められた所定の閾値ＷＳよりも大きいか否かが問い合わ せられることになる。実際に大きいのであれば、車両の転倒に至るものとするこ とができる。そしてそれに応じて転倒発生を通報することができる（ステップ１ ３）。これに対し、測定された角速度Ｗが閾値ＷＳを下回ったままであれば、こ の手順が新たに始められる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年２月７日（１９９８．２．７） 【補正内容】 位置の変化から電気的な評価回路を用いることで、車両が転倒したか否かに関す る情報が得られる。振り子の原理に基づくこのようなロールオーバーセンサの欠 点は、車両運動に対して過度に緩慢に反応公知である。この場合、ロールオーバ ー現象を検出できるようにするため、この装置は、車両のヨーイング軸、ローリ ング軸およびピッチング軸の方向への車両加速度を測定するための加速度センサ と、ローリング軸に関して車両（ＦＺ）の角速度を測定する少なくとも１つの旋 回レートセンサを有している。 本発明の課題は、転倒が適時にかつ高い信頼性を伴って検出されるようにした 、車両の転倒を検出する方法および装置を提供することにある。 発明の利点 請求項６によれば、車両の転倒を検出する装置は、複数の加速度センサと少な くとも１つの旋回レートセンサによって構成されている。この場合、加速度セン サは、車両のヨーイング軸、ローリング軸およびピッチング軸の方向への車両加 速度を測定し、旋回レートセンサは、車両のローリング軸および必要に応じてピ ッチング軸に関して車両の角速度を測定する。さらに、測定された３つの加速度 値から加速度ベクトルを計算する手段が設けられており、この手段により、車両 の静止位置における重力加速度に対する加速度ベクトルの角度変位が所定の限界 値を超えると、転倒が通報 され、その際にこの手段により、旋回レートセンサにより測定された角速度が大 きければ大きいほどいっそう小さい限界値が設定される。 請求項１によれば、車両の転倒を検出するために以下のステップが実行される 。すなわち、加速度センサを用いて、ヨーイング軸、ローリング軸およびピッチ ング軸の方向で車両の加速度を測定する。次に、測定された３つの加速度値から 加速度ベクトルを算出する。そして車両静止位置における加速度ベクトルに対す 請求の範囲 ６．加速度センサ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）が設けられており、該加速度センサによ り、車両（ＦＺ）のヨーイング軸（ｚ）、ローリング軸（ｘ）およびピッチング 軸（ｙ）の方向への車両加速度が測定され、 少なくとも１つの旋回レートセンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳｙ）が設けられており 、該旋回レートセンサにより、車両（ＦＺ）のローリング軸（ｘ）および必要に 応じて付加的にピッチング軸（ｙ）に関して、車両（ＦＺ）の角速度が測定され る、 車両の転倒を検出する装置において、 測定された３つの加速度値から加速度ベクトル（Ｂ１）を計算する手段が設け られており、 該手段により、車両（ＦＺ）の静止位置における重力加速度（Ｂ０）に対する 加速度ベクトル（Ｂ１）の角度変位が所定の限界値を超えると、転倒が通報され 、 該手段により、旋回レートセンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳｙ）により測定された角 速度が大きければ大きいほどいっそう小さい限界値が設定されることを特徴とす る、 車両の転倒を検出する装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル ヘンネ ドイツ連邦共和国 Ｄ―74374 ツァーバ ーフェルト シラーシュトラーセ 33

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車両の転倒を検出する方法において、 加速度センサ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）を用いて、車両（ＦＺ）のヨーイング軸（ ｚ）とローリング軸（ｘ）とピッチング軸（ｙ）の方向への車両加速度を測定し 、 測定された３つの加速度値から、生じた加速度ベクトル（Ｂ１）を計算し、 車両（ＦＺ）の静止位置における加速度ベクトル（Ｂ０）に対する加速度ベク トル（Ｂ１）の角度変位が所定の限界値を超えたとき、転倒を通報し、 少なくとも１つの旋回レートセンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳｙ）により、ローリン グ軸（ｘ）および必要に応じて付加的にピッチング軸（ｙ）に関して測定された 角速度が大きければ大きいほど、加速度ベクトル（Ｂ１）の角度変位に対しいっ そう小さい限界値を設定することを特徴とする、 車両の転倒を検出する方法。 ２．加速度センサ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の測定値がないときには、旋回レートセ ンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳｙ）により測定された角速度だけから、転倒検出のため の判定基準を導出する、請求項１記載の方法。 ３．複数の方向（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）における加速度ベクトル（Ｂ１）の射影（ Ｂ１’）を計算し、該加 速度ベクトル（Ｂ１）の各射影（Ｂ１’）を２回にわたり積分し、２回にわたり 積分された射影（Ｂ１’）のうちの一方が方向に依存する閾値（Ｓｎ１）を超え たとき、転倒を通報する、請求項１記載の方法。 ４．加速度ベクトル（Ｂ１）の射影（Ｂ１’）を限界加速度値に制限し、該限界 加速度値よりも上では転倒を引き起こす車両（ＦＺ）の加速は存在しない、請求 項３記載の方法。 ５．加速度ベクトル（Ｂ１）の射影（Ｂ１’）の１回目の積分および／または２ 回目の積分によって生じた信号を所定の値に制限し、該値よりも上では車両（Ｆ Ｚ）の転倒は引き起こされない、請求項３記載の方法。 ６．車両の転倒を検出する装置において、 加速度センサ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）が設けられており、該加速度センサにより 、車両（ＦＺ）のヨーイング軸（ｚ）、ローリング軸（ｘ）およびピッチング軸 （ｙ）の方向への車両加速度が測定され、 少なくとも１つの旋回レートセンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳｙ）が設けられており 、該旋回レートセンサにより、車両（ＦＺ）のローリング軸（ｘ）および必要に 応じて付加的にピッチング軸（ｙ）に関して、車両（ＦＺ）の角速度が測定され ることを特徴とする、 車両の転倒を検出する装置。 ７．測定された３つの加速度値から加速度ベクトル（Ｂ１）を計算する手段が設 けられており、該手段により、車両（ＦＺ）の静止位置における加速度ベクトル （Ｂ０）に対する加速度ベクトル（Ｂ１）の角度変位が所定の限界値を超えると 、転倒の発生が通報され、該手段により、旋回レートセンサ（ＤＲＳｘ，ＤＲＳ ｙ）により測定された角速度が大きくなればなるほど、いっそう小さい限界値が 設定される、請求項６記載の装置。