JP2001260835A - 車両の横転判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両のロール角およびロール角速度に基づい
て該車両が横転する可能性の有無を判定する際に、ロー
ル共振現象による横転に的確に対応できるようにする。 【解決手段】 車両のロール角θおよびロール角速度ω
をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインＳを
設定し、車両の実際のロール角θおよびロール角速度ω
の履歴ラインが前記敷居値ラインＳを原点側の非横転領
域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転
する可能性が有ると判定する。車両のロール角速度ωが
減少しながらロール角θがフルバンプロール角θＦＢに
達した後に前記ロール角速度ωが急激に増加する場合に
は、ロール共振現象による横転が発生し易い状態にある
と判定して敷居値ラインＳを原点側に移動させるので、
横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のロール角お
よびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の
有無を判定するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のロール角およびロール角速度をパ
ラメータとする二次元マップ上で、ロール角およびロー
ル角速度が大きいところ（原点から離れた領域）に横転
領域を設定するとともに、ロール角およびロール角速度
が小さいところ（原点を含む領域）に非横転領域を設定
し、センサで検出した実際のロール角およびロール角速
度をマップ上にプロットした履歴ラインが前記非横転領
域から前記横転領域に入ったとき、車両が横転する可能
性が有ると判定してアクティブロールバーを起立させる
ものが、特開平７−１６４９８５号公報により公知であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばダブ
ルレーンチェンジのような運転操作の過程でステアリン
グホイールを左に急激に操作したために車両が大きく左
にロールしてフルバンプロール角に達すると、左車輪の
懸架ばねが限界まで縮み、右車輪の懸架ばねが限界まで
伸びる場合がある。このように左右の車輪の懸架ばねが
限界まで伸縮すると、懸架ばねの弾性によるロールモー
メントの緩衝作用が失われるため、左ロール角速度急激
に増加して車両が横転に至る可能性がある。このような
ロール共振現象による横転は急激に発生するため、通常
の二次元マップ上に設定した横転領域および非横転領域
による判定では遅れを生じてしまい、的確なタイミング
でエアカーテン等の乗員拘束装置を作動させられなくな
る可能性がある。

【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車
両が横転する可能性の有無を判定する際に、ロール共振
現象による横転に的確に対応できるようにすることを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、車両のロール
角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ
上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およ
びロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点
側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったとき
に車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判
定方法において、ロール角速度が減少しながらロール角
がフルバンプロール角に達した後に前記ロール角速度が
増加した場合に、前記敷居値ラインを原点側に移動させ
ることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。

【０００６】上記構成によれば、車両のロール角速度が
減少しながらロール角がフルバンプロール角に達した後
に前記ロール角速度が増加する場合には、ロール共振現
象による横転が発生し易い状態にあると判定して敷居値
ラインを原点側に移動させるので、ロール角およびロー
ル角速度の履歴ラインが敷居値ラインの非横転領域から
横転領域に横切り易くして横転可能性有りの判定を早め
に行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００８】図１〜図９は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は車両の横転の種類を示す図、図２はロール角
θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を
説明する図、図３は車両の横転可能性の有無を判定する
ためのマップ、図４はエアカーテンの制御系のブロック
図、図５は横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを
算出する手法の説明図、図６は履歴ラインが横転領域に
あるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図、図
７は作用を説明するフローチャート、図８は車両がフル
バンプした状態を示す図、図９はロール共振が発生した
ときの敷居値ラインの移動を示す図である。

【０００９】図１は車両の横転の種類を原因別に分類し
て示すものである。車両の横転の種類は、横転に至る過
程における車両挙動に応じて「単純回転」、「単純回転
＋横滑り速度」および「発散」に分類され、「単純回
転」型の横転は、更に「フリップオーバー」、「クライ
ムオーバー」および「フォールオーバー」に細分類され
る。「単純回転＋横滑り速度」型の横転の代表的なもの
は「トリップオーバー」と呼ばれ、また「発散」型の横
転の代表的なものは「ターンオーバー」と呼ばれる。

【００１０】「フリップオーバー」は、車両の左右一方
の車輪が障害物に乗り上げて発生する横転である。「ク
ライムオーバー」は、底部を障害物に乗り上げてタイヤ
が路面から浮き上がった車両が側方に倒れて発生する横
転である。「フォールオーバー」は、車両の左右一方の
車輪が路肩を踏み外して落下する横転である。「トリッ
プオーバー」は、車両が横滑りして左右一方のタイヤが
縁石等に衝突したときに、この縁石を支点とするロール
モーメントにより発生する横転である。「ターンオーバ
ー」は、ダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェン
ジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリン
グホイールを左右に交互に操作したような場合に、その
ステアリングホイールの操作の周波数が車両のサスペン
ションの固有振動の周波数に接近していると、車両のロ
ール角が共振により発散して発生する横転である。

【００１１】図２は車両の横転可能性を判定するための
二次元マップの一部（第１象限）を示すもので、縦軸の
ロール角θは正値（原点の上側）が右ロール角に対応
し、横軸のロール角速度ωは正値（原点の右側）が右ロ
ール角速度に対応する。この二次元マップには右下がり
の直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居
値ラインＳの原点側、つまりロール角θおよびロール角
速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ライン
Ｓの反原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ω
が大きい領域が横転領域とされる。そして車両の実際の
ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ
３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側
の横転領域に横切ると、車両の横転可能性が有ると判定
される。

【００１２】履歴ラインＨ１は、ロール角θおよびロー
ル角速度ωが共に０の状態（原点）から、ロール角速度
ωをほぼ０に保持したままロール角θだけをゆっくりと
増加させた場合であり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる
切片であるａ点においてロール角θが臨界ロール角θＣ
ＲＴに達したときに車両の横転可能性が有ると判定され
る。このときローリングの支点となるロール方向外側の
タイヤを通る鉛直線上に車両の重心位置ＣＧがあり、こ
の状態が車両の横転についての静的な安定限界となる。
臨界ロール角θＣＲＴの値は車両の形状や積載状態によ
って異なるが、一般的に５０°程度である。

【００１３】尚、ロール角θが０であっても、大きいロ
ール角速度ωが作用していれば車両が横転する可能性が
ある。このときのロール角速度ωを臨界ロール角速度ω
ＣＲＴとする。

【００１４】車両がロール角θの方向と同方向のロール
角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって
横転が助長されるため、ロール角θが臨界ロール角θＣ
ＲＴより小さい状態であっても横転が発生することにな
る。例えば、ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラ
インがＨ２で示される場合、履歴ラインＨ２が敷居値ラ
インＳを原点側から反原点側に横切るｂ点において車両
の横転可能性が有ると判定される。このときのロール角
θは前記臨界ロール角θＣＲＴよりも小さい値となる。

【００１５】またロール角θおよびロール角速度ωの履
歴ラインがＨ３で示される場合には、正値のロール角速
度ωが速やかに増加から減少に転じ、更に負値へと移行
するために履歴ラインＨ３が敷居値ラインＳを横切るこ
とがなく、従って車両の横転可能性が無いと判定され
る。

【００１６】図３は車両の横転可能性を判定するための
二次元マップの全体を示すものである。２本の敷居値ラ
インＳ，Ｓは第１象限および第３象限に設定されてお
り、それらの敷居値ラインＳ，Ｓは初期設定状態におい
て原点を中心とする点対称である。ロール角θが正でロ
ール角速度ωが負である第２象限と、ロール角θが負で
ロール角速度ωが正である第４象限とに横転領域が設定
されていないのは、ロール角θの方向と逆方向のロール
角速度ωが発生している状態では車両の横転が発生しな
いからである。

【００１７】図３には、図１で説明した種々の横転の種
類に対応するロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラ
インＨ４〜Ｈ８が示される。

【００１８】履歴ラインＨ４は、「フリップオーバ
ー」、「クライムオーバー」、「フォールオーバー」等
の「単純回転」型の横転に対応するもので、ロール角θ
の絶対値およびロール角速度ωの絶対値が単純に増加し
て横転に至っている。

【００１９】履歴ラインＨ５は、「トリップオーバー」
と呼ばれる「単純回転＋横滑り速度」型の横転に対応す
るもので、車両が横滑りする過程でタイヤが縁石等に衝
突して発生するロールモーメントによりロール角速度ω
が急激に増加して横転に至っている。

【００２０】履歴ラインＨ６，Ｈ７は、「ターンオーバ
ー」と呼ばれる「発散」型の横転に対応するものであ
る。履歴ラインＨ６はダブルレーンチェンジでの横転を
示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車
両が次のレーンチェンジで左にロールする過程でロール
角θの絶対値が発散し、第３象限の敷居値ラインＳを越
えて横転に至っている。履歴ラインＨ７はトリプルレー
ンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェン
ジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロ
ールし、続くレーンチェンジで再度右にロールする過程
でロール角θの絶対値が発散し、第１象限の敷居値ライ
ンＳを越えて横転に至っている。

【００２１】履歴ラインＨ８は、敷居値ラインＳを越え
る前にロール角θが原点に向かって収束するので、この
場合には車両が横転に至ることはない。

【００２２】図４は、車両の横転時に乗員の頭部を保護
するエアカーテンを車室の内側面に沿って展開するため
の制御系の一例を示すものである。

【００２３】バッテリ１１および接地部１２間に、エア
カーテンを展開するための高圧ガスを発生するインフレ
ータ１３と、点火トランジスタ１４とが直列に接続され
る。電子制御ユニットＵからの指令で点火トランジスタ
１４がＯＮするとインフレータ１３が点火して高圧ガス
が発生し、この高圧ガスの供給を受けたエアカーテンが
車室の内側面に沿って展開する。車両の横転可能性の有
無を判定すべく、電子制御ユニットＵには、車体左右方
向の加速度である横加速度Ｇｙを検出する横加速度セン
サ１５からの信号と、車両のロール角速度ωを検出する
ロール角速度センサ１６とからの信号とが入力される。

【００２４】図４および図５に示すように、車体に固定
した横加速度センサ１５はイグニッションスイッチをＯ
Ｎしたときの横加速度Ｇｙを出力する。イグニッション
スイッチをＯＮしたとき車両は停止状態にあるため、車
両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を検出するこ
となく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを
横加速度Ｇｙとして検出する。従って、前記横加速度Ｇ
ｙを用いて、車両のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝
sin ^-1Ｇｙにより算出することができる。

【００２５】以上のようにしてイグニッションスイッチ
をＯＮしたときの横加速度センサ１５の出力に基づいて
車両のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初
期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより車
両のロール角θが算出される。即ち、イグニッションス
イッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ１６が
出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θ
の変動分として前記初期値θｉに加算することにより、
車両のロール角θが算出される。

【００２６】横加速度センサ１５は、車両の自由落下時
には横加速度Ｇｙを検出できず、また車両の旋回に伴う
遠心力に起因する横加速度を、重力加速度Ｇの車体左右
方向の成分である横加速度Ｇｙと識別できずに誤検出し
てしまうというデメリットを持つが、この横加速度セン
サ１５が出力する横加速度Ｇｙをイグニッションスイッ
チをＯＮした時点での車両のロール角θの初期値θｉの
算出にだけ使用し、その後の車両のロール角θの算出に
はロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの
積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリット
を解消して正確なロール角θを算出することができる。

【００２７】而して、上述のようにして算出した車両の
ロール角θと、ロール角速度センサ１６が出力するロー
ル角速度ωとが成す座標点の軌跡である履歴ラインを図
６に示すマップ上に描き、その履歴ラインが敷居値ライ
ンＳ，Ｓを原点側から反原点側に横切ったときに、車両
が横転する可能性が有ると判定し、点火トランジスタ１
４をＯＮしてエアカーテンのインフレータ１３を点火す
る。

【００２８】上記作用を、図６および図７に基づいて更
に説明する。

【００２９】先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙおよび
ロール角速度ωを読み込み、ステップＳ２で横加速度Ｇ
ｙに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを確定する。
敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸の切片である臨界
ロール角θＣＲＴと横軸の切片である臨界ロール角速度
ωＣＲＴとが決まれば確定する。本実施例では横加速度
Ｇｙによって車両の横転が助長されるときには、臨界ロ
ール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に
減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動
し、横加速度Ｇｙによって車両の横転が抑制されるとき
には、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ω
ＣＲＴが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠
ざかる方向に移動する。これにより、車両の横加速度Ｇ
ｙに応じた適切な横転領域および非横転領域を設定する
ことができる。

【００３０】尚、第１象限の敷居値ラインＳが原点から
遠ざかる方向に移動するときには第３象限の敷居値ライ
ンＳは原点に近づく方向に移動し、第１象限の敷居値ラ
インＳが原点に近づく方向に移動するときには第３象限
の敷居値ラインＳは原点から遠ざかる方向に移動する。

【００３１】臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角
速度ωＣＲＴが決まると、敷居値ラインＳ，Ｓの方程式
は、 θ＝−（θＣＲＴ／ωＣＲＴ）ω±θＣＲＴ で与えられる（図３参照）。

【００３２】続いて、現在のロール角θ１およびロール
角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあるか非横転領
域にあるかを判定する。即ち、ステップＳ３で、上記敷
居値ラインＳの方程式のωに現在のロール角速度ω１の
値を代入して判定値θ２を算出する。判定値θ２は直線
ω＝ω１と敷居値ラインＳとの交点Ｑのθ座標である。
続くステップＳ４で、判定値θ２と現在のロール角θ１
とを比較し、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立していれば、ス
テップＳ５で現在のロール角θ１およびロール角速度ω
１の成す座標点Ｐが横転領域にあると判定され、｜θ２
｜＜｜θ１｜が成立しなければ、ステップＳ６で現在の
ロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが
非横転領域にあると判定される。図６には、座標点Ｐが
横転領域にある場合（｜θ２｜＜｜θ１｜）が示されて
いる。

【００３３】ところで、車両が急激なダブルレーンチェ
ンジ等を行う際に、車両のロール角がフルバンプロール
角（左右一方の車輪の懸架ばねが限界まで収縮し、左右
他方の車輪の懸架ばねが限界まで伸長するロール角であ
り、一般的に８°±２°程度）に達すると、ロール共振
による急激な横転が発生する場合がある。

【００３４】図９の実線は、車両がダブルレーンチェン
ジを行った際にロール共振により横転に至る履歴ライン
を示している。

【００３５】先ず、マップ上のａ点（原点）から左にレ
ーンチェンジを行うべくステアリングホイールを左に切
ると、車体は左にロールしながら左に方向を変え、左側
のレーン上に移動する。続いて左側のレーン上から元の
右側のレーン上に復帰すべくステアリングホイールを右
に切ると、それまで左方向にロールしていた車両は右方
向にロールし、右方向のロール角速度ωを次第に減少さ
せながら右方向のロール角θがフルバンプロール角θＦ
Ｂに接近する。そして右方向のロール角θがフルバンプ
ロール角θＦＢに達し（ｂ点参照）、図８に示すように
車体右側の懸架ばね１７Ｒが完全に収縮し、車体左側の
懸架ばね１７Ｌが完全に伸長すると、両懸架ばね１７
Ｌ，１７Ｒの弾性によるロールモーメントの緩衝作用が
失われるため、右ロール角速度ωがｃ点に向けて急激に
増加し、その過程で敷居値ラインＳを越えて車両が横転
に至ることになる。

【００３６】図９の破線は、車両が単純なレーンチェン
ジを行った際にロール共振により横転に至る履歴ライン
を示している。

【００３７】マップ上のａ点（原点）から右にレーンチ
ェンジを行うべくステアリングホイールを右に切ると、
右方向のロール角θが単調に増加するとともに、右方向
のロール角速度ωが一旦増加してから減少に転じ、やが
て右方向のロール角θがフルバンプロール角θＦＢに達
する（ｂ点参照）。その結果、前述したダブルレーンチ
ェンジの場合と同様に、両懸架ばね１７Ｌ，１７Ｒの弾
性によるロールモーメントの緩衝作用が失われるため、
右ロール角速度ωがｄ点に向けて急激に増加し車両が横
転に至ることになる。

【００３８】このようなロール共振による横転が発生す
る場合の履歴ラインには、図９に楕円で囲った領域Ａに
示される特徴、即ち、ロール角速度ωが減少しながらロ
ール角θがフルバンプロール角θＦＢに達した後に前記
ロール角速度ωが急激に増加するという特徴がある。従
って、このような特徴を持つ履歴ラインが検出された場
合には、短時間の内にロール共振による横転が発生する
可能性が高いと判定し、図９に示すように敷居値ライン
Ｓを原点に接近する方向に移動させる。これにより、車
両の横転に先立ってエアカーテンを早期に展開して乗員
を確実に拘束することができる。

【００３９】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００４０】例えば、実施例では車両の横転可能性の有
無の判定をエアカーテンの展開制御に適用しているが、
それをサイドエアバッグの展開制御や格納式ロールバー
の展開制御等の他の用途に適用することができる。また
車両のロール角θの初期値θｉを、重力加速度Ｇの車体
上下方向の成分である上下加速度Ｇｚを用いて、θｉ＝
cos ^-1Ｇｚにより算出することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、車両のロール角速度が減少しながらロール角
がフルバンプロール角に達した後に前記ロール角速度が
増加する場合には、ロール共振現象による横転が発生し
易い状態にあると判定して敷居値ラインを原点側に移動
させるので、ロール角およびロール角速度の履歴ライン
が敷居値ラインの非横転領域から横転領域に横切り易く
して横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の横転の種類を示す図

【図２】ロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転
可能性との関係を説明する図

【図３】車両の横転可能性の有無を判定するためのマッ
プ

【図４】エアカーテンの制御系のブロック図

【図５】横加速度度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを
算出する手法の説明図

【図６】履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあ
るかを判定する手法を示す図

【図７】作用を説明するフローチャート

【図８】車両がフルバンプした状態を示す図

【図９】ロール共振が発生したときの敷居値ラインの移
動を示す図

【符号の説明】

Ｓ 敷居値ライン θ ロール角 θＦＢ フルバンプロール角 ω ロール角速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高畠 理 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D045 BB01 BB37 GG30

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のロール角（θ）およびロール角速
   度（ω）をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラ
   イン（Ｓ）を設定し、車両の実際のロール角（θ）およ
   びロール角速度（ω）の履歴ラインが前記敷居値ライン
   （Ｓ）の原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に
   横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する
   車両の横転判定方法において、 ロール角速度（ω）が減少しながらロール角（θ）がフ
   ルバンプロール角（θＦＢ）に達した後に前記ロール角
   速度（ω）が増加した場合に、前記敷居値ライン（Ｓ）
   を原点側に移動させることを特徴とする車両の横転判定
   方法。