JP2004210256A - ロールオーバ制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過渡状態であるロールオーバの発生の可否を正確に予測判断して、その結果を利用してロールオーバを予防すると共にロールオーバ発生時に安全装置を作動させて搭乗者を保護するロールオーバ制御方法及びその装置を提供する。
【解決手段】車両走行状態の変化を検出する段階と検出された要素を車両動力学方程式により処理し縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出した値をカルマンフィルタで処理して、過渡状態で発生するスリップアングルを予測する。
【選択図】図１

Description

本発明はロールオーバ制御方法及びその装置に関し、より詳しくは、走行中の車両でのロールオーバ（Ｒｏｌｌｏｖｅｒ）発生を予測してロールオーバを予防すると共に、ロールオーバ発生時に安全装置を作動させて搭乗者を保護するロールオーバ制御方法、及びその装置に関する。

上記のように車両のロールオーバを予測する従来技術では、ロールオーバ予測のために使用するモデルが、安定状態（ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）を基にするため、過渡状態であるロールオーバに対する正確な予測ができず、その誤差範囲が広くて、走行車両のロールオーバを予測判断するのに不正確であるという問題点を内包している。
特開２００１−５０９７３号公報 特開２００１−３４７９１０号公報

本発明の目的は、過渡状態であるロールオーバの発生の可否を正確に予測判断し、その結果を利用してロールオーバを予防すると共に、ロールオーバ発生時に安全装置を作動させて搭乗者を保護するロールオーバ制御方法、及びその装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明によるロールオーバ制御方法は、車両走行状態の変化により検出される操向角と、ホイール回転数、ロールアングル、ロールレート、ヨーレート、車速を検出する段階と；前記検出した操向角及びホイール回転数を車両動力学方程式により処理して縦速度、横速度、ヨーレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出する段階と；前記検出したヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速と、前記車両動力学方程式により算出した値を、カルマンフィルタで処理して過渡状態で発生するスリップアングルを予測する段階と；前記段階で予測したスリップアングルに基づいてタイヤ横力を算出する段階と；前記段階で算出したタイヤ横力に基づいてロールオーバ発生の可能性の可否を判定するプレロールオーバ判定サブルーチンを遂行する段階と；前記プレロールオーバ判定サブルーチンでロールオーバ発生の可能性があると判定すると、カルマンフィルタを利用して横速度を予測する段階と；前記段階で予測した横速度に基づいてロールオーバを判定するロールオーバ判定サブルーチンを遂行する段階と；からなることを特徴とする。

前記プレロールオーバ判定サブルーチンは、前記タイヤ横力に基づいて車両旋回走行の可否を判断する段階と；前記段階で車両旋回走行と判断すれば１次警告を出力し、急激な旋回であるか否かを判断する段階と；前記段階で走行車両の急激な旋回であると判断すれば２次警告を出力し、ロールオーバ発生を防止するための制御動作を遂行する段階と；からなることを特徴とする。

前記ロールオーバ判定サブルーチンは、カルマンフィルタにより予測した横速度をロールオーバ発生判定基準値と比べる段階と；前記段階でロールオーバ発生が判断すれば、搭乗者保護のための制御動作をする段階とからなることを特徴とする。

上記のような目的を達成するための本発明によるロールオーバ制御装置は、車両の走行状態変化により変化する操向角、ホイール回転数、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速を検出する車両走行状態検出部と；前記車両走行状態検出部で検出した操向角及びホイール回転数を入力して、予めプログラムされている車両動力学方程式により縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出する車両動力学処理部と；前記車両走行状態検出部で検出したヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速と、前記車両動力学処理部で算出した値を利用して、所定時間の後のスリップアングル、及び横速度を予測するカルマンフィルタ応用部と；前記カルマンフィルタ応用部で予測したスリップアングル値に基づいて、タイヤ横力（Ｔｉｒｅ Ｌａｔｅｒａｌ Ｆｏｒｃｅ）を算出するタイヤ動力学処理部と；前記タイヤ動力学処理部で算出した横力に基づいてロールオーバ発生を予測した後、ロールオーバ発生と予測する時にロールオーバ発生を抑制するプレロールオーバ判定部；前記プレロールオーバ判定部によりロールオーバ発生抑制動作が遂行した後に、前記カルマンフィルタ応用部で算出する横速度に基づいて、ロールオーバ発生の可否を決めてロールオーバ発生時に搭乗者を保護するための動作を遂行するロールオーバ判定部と；を含んだ構成を特徴とする。

本発明は、車両走行状態を検出し、カルマンフィルタを利用して各タイヤの横力をリアルタイムで予測することにより、過渡状態であるロールオーバの発生の可否を正確に予測判断し、その結果を利用してロールオーバを予防すると共に、ロールオーバ発生時に安全装置を作動させて搭乗者を保護することができる効果がある。

以下、本発明の実施例を添付図により詳述する。
本実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、ただ一例を提示するものである。
図１は本発明によるロールオーバ制御装置のブロック構成図であり、図２は本発明によるロールオーバ制御方法のフローチャートであり、図３は本発明によるプレロールオーバ判定サブルーチンのフローチャートであり、図４は本発明によるロールオーバ判定サブルーチンのフローチャートである。

図１はロールオーバ制御システム構成ブロック図であり、車両走行状態検出装置１００は、車両の走行状態変化により操向角（Ｓｔｅｅｒ Ａｎｇｌｅ）、ホイール回転数（Ｗｈｅｅｌ ＲＰＭ）、ヨーレート（Ｙａｗ Ｒａｔｅ）、ロールレート（Ｒｏｌｌ Ｒａｔｅ）、ロールアングル（Ｒｏｌｌ Ａｎｇｌｅ）、及び車速（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｐｅｅｄ）を検出する。

ロールオーバ制御装置２００は、車両動力学処理部２１０、カルマンフィルタ応用部２２０、タイヤ動力学処理部２３０、プレロールオーバ判定部２４０、及びロールオーバ判定部２５０を備えており、車両走行状態検出装置１００で検出する操向角、ホイール回転数、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速を入力しカルマンフィルタを利用して過渡状態のスリップアングルを算出した後、ロールオーバ予備判定を遂行して警告信号の出力及びロールオーバ発生制御信号を出力し、ロールオーバ発生判定時に乗客保護のための制御信号を出力する。

能動リアトーイン制御装置３００は、ロールオーバ制御装置２００から出力されるロールオーバ発生制御信号により、車両のリア側タイヤを、能動的にトーイン制御するための制御信号を出力する。
トラクション制御装置４００は、ロールオーバ制御装置２００から出力されるロールオーバ発生制御信号により、車両エンジン出力を低減させるための、エンジン出力低減制御信号を出力する。

ブレーキ制御装置５００は、ロールオーバ制御装置２００から出力されるロールオーバ発生制御信号により、車両の走行車速を低減させるためにブレーキ制御信号を出力する。
駆動装置６００は、エアバック駆動部６１０、シートベルトプリテンショナ駆動部６２０、側面保護駆動部６３０、リアトーイン駆動部６４０、エンジン駆動部６５０、ブレーキ駆動部６６０及び警告部６７０からなり、制御装置２００及び能動リアトーイン制御装置３００、トラクション制御装置４００、ブレーキ制御装置５００から出力される制御信号に同期してロールオーバ発生を防止するために、リアトーイン、エンジンの出力低減、車速低減と共に警告を発生し、ロールオーバ時に搭乗者の安全のためにエアバックを点火し、シートベルトプリテンショナを調節し、側面保護装備を駆動させる。

上記の車両走行状態検出装置１００は、操向角を検出する操向角検出部１１０と；車両の４輪ホイール回転数を検出するホイール回転数検出部１２０と；ロールアングルを検出するロールアングル検出部１３０と；ロールレートを検出するロールレート検出部１４０と；ヨーレートを検出するヨーレート検出部１５０と；車速を検出する車速検出部１６０とからなる。

上記のロールオーバ制御装置２００は、車両走行状態検出装置１００の操向角検出部１１０、ホイール回転数検出部１２０で検出する操向角、及びホイール回転数を入力して予めプログラムされている車両動力学方程式により、縦速度（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、横速度（Ｌａｔｅｒａｌ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル（Ｓｌｉｐ Ａｎｇｌｅ）、スリップ比を算出する車両動力学処理部２１０と；車両走行状態検出装置１００のロールアングル検出部１３０、ロールレート検出部１４０、ヨーレート検出部１５０、及び車速検出部１６０で検出されるロールアングル、ロールレート、ヨーレート及び車速を入力して、車両動力学処理部２１０から縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を入力して、スリップアングルを予測するカルマンフィルタ応用部２２０と；カルマンフィルタ応用部２２０で予測されるスリップアングル値を利用して、各タイヤの横力を演算して決めるタイヤ動力学処理部２３０と；タイヤ動力学処理部２３０で決定し出力される横力を比べて車両回転によるロールオーバ発生を予測した後、ロールオーバ発生が予測される時に、ロールオーバ発生を抑制するための所定の制御信号を出力するプレロールオーバ判定部２４０と；プレロールオーバ判定部２４０から出力される制御信号により可変される車両の走行状態を再入力して、カルマンフィルタ応用部２２０で演算して算出する車両の横加速度を比べて、車両横転の可否を決定した後に、車両横転予測時に搭乗者を保護するための保護装置駆動制御信号を出力するロールオーバ判定部２５０とからなる。

上記の駆動装置６００は、ロールオーバ制御装置２００のロールオーバ判定部２５０から出力される制御信号に同期して、車両横転時に搭乗者の安全をはかるためにエアバックを展開させるエアバック駆動部６１０と；ロールオーバ制御装置２００のロールオーバ判定部２５０から出力される制御信号に同期して、車両横転時に搭乗者の安全をはかるために搭乗者のシートベルトプリテンショナを調節する、シートベルトプリテンショナ駆動部６２０と；ロールオーバ制御装置２００のロールオーバ判定部２５０から出力される制御信号に同期して、車両横転時に搭乗者の安全をはかるために車両の側面が潰れて車両内へ侵入することを防止するために駆動する側面保護駆動部６３０と；能動リアトーイン制御装置３００から出力する制御信号に同期して、車両のリア側タイヤがトーインになれるように駆動するリアトーイン駆動部６４０と；トラクション制御装置４００から出力する制御信号に同期して、車両のエンジン出力を低減させるエンジン駆動部６５０と；ブレーキ制御装置５００から出力する制御信号に同期して、車両の走行車速を低減させるブレーキ駆動部６６０と；ロールオーバ制御装置２００から出力する警告信号により制御されて、ロールオーバが発生し得ることを、警告ランプを点灯させるか、あるいは、警告音を発生させて運転者に警告する警告部６７０とからなっている。

上記の構成からなるロールオーバ制御装置及びその方法を、添付した図２、図３及び図４を参照して詳しく説明する。
車両を走行させるために運転者がエンジンを始動すれば、車両走行状態検出装置１００は車両の走行状態変化により可変する操向角、ホイール回転数、ロールアングル、ロールレート、ヨーレート及び車速を検出するＳ１００。
続いて、ロールオーバ制御装置２００が車両走行状態検出装置１００で検出した操向角、ホイール回転数、ロールアングル、ロールレート、ヨーレート及び車速を入力して、車両のロールオーバを判断する。

即ち、車両のロールオーバを判断するロールオーバ制御装置２００は、車両の走行により運転者のステアリング操作により可変する操向角と車両の４輪のホイール回転数が車両動力学処理部２１０に入力されるＳ１１０。
そして、車両の走行に従って可変検出されるロールアングル、ロールレート、ヨーレート及び車速は、カルマンフィルタ応用部２２０に入力されるＳ１２０。
車両動力学処理部２１０は、検出した操向角及びホイール回転数を、車両動力学方程式により処理して縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出し、カルマンフィルタ応用部２２０は検出したヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速と、車両動力学方程式により算出した値を、カルマンフィルタで処理して過渡状態で発生するスリップアングルを予測して出力するＳ１３０。

続いて、ロールオーバ制御装置２００のタイヤ動力学処理部２３０は、カルマンフィルタ応用部２２０で予測して出力されるスリップアングルを入力して、タイヤ動力学方程式により各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）を算出するＳ１４０。
続いて、ロールオーバ制御装置２００のプレロールオーバ判定部２４０が算出した各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）に従って、ロールオーバ発生の可能性の可否を判定するための、プレロールオーバ判定サブルーチンを遂行するＳ１５０。

プレロールオーバ判定サブルーチンは、タイヤ動力学処理部２３０で演算して出力する車両の各タイヤ横力（Ｆ_ｙ）を比べて、ロールオーバ発生の可能性を判断した後、ロールオーバ発生の可能性が判断されれば、警告信号を出力すると同時に、ロールオーバ発生を防止するためにリアトーイン制御、車両走行車速低減、及びエンジン出力低減の制御信号を出力する。

続いて、ロールオーバ制御装置２００のプレロールオーバ判定部２４０から出力するリアトーイン制御、車両走行車速低減、及びエンジン出力低減の制御信号により車両の走行状態が可変された後のロールアングル、ロールレート、ヨーレート及び車速をカルマンフィルタ応用部２２０に入力して、カルマンフィルタ応用部２２０で横速度（Ｖ_ｙ）を算出するＳ１６０。
そして、上記にて算出した横速度（Ｖ_ｙ）を利用して正確なロールオーバ発生を判定するために、ロールオーバ判定部２５０に渡した後、下記のロールオーバ判定サブルーチンを遂行するＳ１７０。
ロールオーバ判定サブルーチンは、カルマンフィルタ応用部２２０で算出される横速度（Ｖ_ｙ）を、ロールオーバ判定部２５０で入力をされて、ロールオーバを判定するための基準値（ＣＳＶ）と比べた後、入力される横速度（Ｖ_ｙ）がロールオーバ判定基準値（ＣＳＶ）より大きいと判定すれば、ロールオーバ発生による車両横転が起きることを予め予測して、車両横転時に搭乗者を保護するためのエアバック展開、車両側面保護、シートベルトプリテンショナ調節を遂行する。

上記の縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出するために使用される車両動力学方程式は、下記の数式１４〜４３で定義される。

縦力（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｆｏｒｃｅ）：Ｆ_ｘ

横力（Ｌａｔｅｒａｌ Ｆｏｒｃｅ）：Ｆ_ｙ

ヨーモーメント（Ｙａｗ Ｍｏｍｅｎｔ）：Ｔ_ｚ

ロールモーメント（Ｒｏｌｌ Ｍｏｍｅｍｎｔ）：Ｔ_ｘ

ここでｍは、車両の総質量である。

前記数式１４〜１７を変換した数式１８〜２３は、次のようになる。
縦速度：Ｖ_ｘ

横速度：Ｖ_ｙ

ヨーレート：ｒ

ロールレート：ｐ

ロールアングル：φ

ここで、Ｋ_ｖｙは

と定義され、
上記のＩ_ｘは、ロールモーメントであり、
Ｉ_ｚは、ヨーモーメントであり、
Ｉ_ｘｚは、ロールとヨーモーメントの積であり、
ｍ_ｓは、スプリングメスであり、
ｈは、地面と車両中心間の長さである。

フロント左側車輪のスリップアングル：α_ｆｌ

フロント右側車輪のスリップアングル：α_ｆｒ

リア左側車輪のスリップアングル：α_ｒｌ

リア右側車輪のスリップアングル：α_ｒｒ

フロント左側タイヤのスリップ比：Ｓ_ｆｌ

フロント右側車輪のスリップ比：Ｓ_ｆｒ

リア左側車輪のスリップ比：Ｓ_ｒｌ

リア右側車輪のスリップ比：Ｓ_ｒｒ

上記のσ_ｘとσ_ｙは車両の縦と横の弛緩長さ［ｍ］（ｌａｔｅｒａｌ ａｎｄ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ）であり、数式２４〜３１で使用されるスリップアングルのステディステイト（ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）値（α＿ｓｓ）とスリップ比のステディステイト値（Ｓ＿ｓｓ）は、それぞれ下記の数式３２〜４３のように求めることができる。

フロント左側車輪のスリップアングル：α_{ｆｌ＿ｓｓ}

フロント右側車輪のスリップアングル：α_{ｆｒ＿ｓｓ}

リア左側車輪のスリップアングル：α_{ｒｌ＿ｓｓ}

リア右側車輪のスリップアングル：α_{ｒｒ＿ｓｓ}

上記において

であり、

であり、

であり、

である。

上記においてはδ_ｆｏ操向角入力値［ｒａｄ］であり、
Ｋ_ｒｓｆ、Ｋ_ｒｓｒは車両の前、後のロール操縦係数であり、
Ｋ_ｃｓｆ、Ｋ_ｃｓｒは車両の前、後の旋回剛直性であり、
Ｆ_ｙｆｌ、Ｆ_ｙｆｒ、Ｆ_ｙｒｌ、Ｆ_ｙｒｒは各タイヤの横力（Ｎ）である。

そして、各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）を算出するためのタイヤ動力学方程式は下記の数式４４〜４９で定義される。
縦力：Ｆ_ｘ

横力：Ｆ_ｙ

ヨーモーメント：Ｔ_ｚ

ロールモーメント：Ｔ_ｘ

上記にてｔｆまたはｔｒは車両フロントとリアとの間のタイヤ距離、
ｇは重力加速度、
Ｋ_ｒはフロントとリアロール剛直性の和［Ｎ×ｍ／ｒａｄ］、
Ｂ_ｒはフロントとリアロールダンピングの和［Ｎ×ｍ×ｓ／ｒａｄ］である。
数式４４〜４７でＦ_ｘｆ、Ｆ_ｘｒ、Ｆ_ｙｆ、Ｆ_ｙｒは下記の数式４８により算出される。

そして、数式４８で各タイヤの縦力（Ｆ_ｘｆｌ、Ｆ_ｘｆｒ、Ｆ_ｘｒｌ、Ｆ_ｘｒｒ）と、各タイヤの横力（Ｆ_ｙｆｌ、Ｆ_ｙｆｒ、Ｆ_ｙｒｌ、Ｆ_ｙｒｒ）は、数式４９のように算出することができる。
各タイヤの縦力（Ｆ_ｘ）、各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）

である。
上記において、Ｃ_ｘｆとＣ_ｘｒは前、後の縦力剛直性［Ｎ］であり、Ｃ_ｙｆとＣ_ｙｒは前、後の旋回剛直性［Ｎ／ｒａｄ］である。

［プレロールオーバ判定サブルーチン］
図３に示すように、プレロールオーバ判定サブルーチンが開始すれば、ロールオーバ制御装置２００のプレロールオーバ判定部２４０は、タイヤ動力学処理部２３０で算出して出力される各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）を入力されて、入力される各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）のいずれか一つでも‘０’になったか否かを判断するＳ２００、Ｓ２１０、Ｓ２２０。
即ち、各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）が‘０’になったということは、旋回する車両の外側の前、後タイヤのいずれか１つのタイヤが地面から離れることにより、横力（Ｆ_ｙ）が算出されなかったという意味である。

プレロールオーバ判定部２４０は、上記において各タイヤのいずれか１つのタイヤに対する横力（Ｆ_ｙ）が‘０’になったと判断されれば、ロールオーバが発生しうることを運転者に警告するための制１次警告信号を出力するＳ２３０。
上記において各タイヤのいずれのタイヤにも横力（Ｆ_ｙ）が‘０’になるタイヤが現われないと判断されれば、プレロールオーバ判定部２４０は時間をｄｔだけ増加させた後、メインルーチンにリターンして車両走行状態を入力する段階Ｓ１１０を遂行するＳ２４０。

プレロールオーバ判定部２４０は第１次警告信号を出力した後、入力される各タイヤの横力（Ｆ_ｙ）のうち、２つのタイヤで‘０’が現われたか否かを判断するＳ２５０。
上記において、旋回する車両の各タイヤのうち２つのタイヤで横力（Ｆ_ｙ）が‘０’になることが判断されれば、プレロールオーバ判定部２４０はロールオーバにより車両が横転しうることを警告するための制２次警告信号を出力するＳ２６０。
プレロールオーバ判定部２４０は、曲線道路を旋回する車両でロールオーバが発生することを防止するために、リアトーイン、エンジン出力低減及び車速低減要求信号を図１に示している能動リアトーイン制御装置３００とトラクション制御装置４００及びブレーキ制御装置５００に出力するＳ２７０。

能動リアトーイン制御装置３００は旋回車両のリア側の車輪を内側に向かせるための、トーイン制御信号を駆動装置６００のリアトーイン駆動部６４０に出力する。
トラクション制御装置４００は車両のエンジン出力を低減させるためにスロットルバルブ開度及び燃料噴射調節制御信号を駆動装置６００のエンジン駆動部６５０に出力する。
ブレーキ制御装置５００は、曲線道路を旋回する車両の車速を低減させるブレーキ作動制御信号を駆動装置６００のブレーキ駆動部６６０に出力する。
駆動装置６００は能動トーイン制御装置３００、トラクション制御装置４００及びブレーキ制御装置５００から出力される制御信号により、旋回車両の車速とエンジン出力を低減すると同時にリア側タイヤをトーインさせることにより、車両がロールオーバするのを最小限に抑える。

続いて、プレロールオーバ判定部２４０は、ロールオーバ防止制御信号を出力した後、メインルーチンにプログラム遂行をリターンして、カルマンフィルタ応用部２２０にロール角、ロールレート、ヨーレート、車速変化を入力して横速度を算出する段階Ｓ１６０を遂行して、旋回中である車両のロールオーバが完全に制御されたか否かを判断するＳ２８０。
上記において、旋回する車両の４個の各タイヤのうち１つのタイヤの横力が‘０’として現われ、その状態で維持されることが判断されれば、プレロールオーバ判定部２４０はロールオーバが発生しうる危険な走行状態であることを運転者に知らせるための警告ランプを点灯して、時間を所定の時間（ｄｔ）だけ増加させた後、車両の走行状態変化によりロールオーバ発生の可否を判断するために、メインルーチンにリターンして車両の走行状態変化を入力をされる段階Ｓ１１０を遂行するＳ２９０、Ｓ２９５。

［ロールオーバ判定サブルーチン］
図４に示すように、ロールオーバ判定サブルーチンＳ３００が開始されれば、ロールオーバ制御装置２００のロールオーバ判定部２５０は、カルマンフィルタ応用部２２０で演算して出力される旋回車両の横速度（Ｖ_ｙ）を入力されて、旋回車両の横速度（Ｖ_ｙ）をロールオーバ発生判断のための第１基準値（ＣＳＶ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）と比べるＳ３１０、Ｓ３２０。

上記において第１基準値（ＣＳＶ）は回転体の運動量（Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ）保全により決定され、それによる定義は下記の数式５０により定義される。

上記においてＦａｃｔｏｒは車両によりチューニング（ｔｕｎｉｎｇ）される値で、予め設定される値である。
ｔはトレッド（ｔｒｅａｄ）であり、
ｈは車両の中心軸と地面との距離である。

上記において旋回車両の横速度（Ｖ_ｙ）が、ロールオーバ発生判断基準値である第１基準値（ＣＳＶ）より大きいと判断されれば、ロールオーバ判定部２５０は旋回車両がロールオーバ発生により横転直前であることを予測し、車両横転時に搭乗者を保護するためのエアバックの展開、シートベルトプリテンショナの調節及び車両側面潰れ保護を遂行するための制御信号を出力するＳ３４０。
駆動装置６００のエアバック駆動部６１０は、ロールオーバ制御装置２００のロールオーバ判定部２５０から出力される制御信号に同期してエアバック点火回路を点火してエアバックを展開させ、シートベルトプリテンショナ駆動部６２０は搭乗者が移動することを最小化するためにシートベルトを調節し、側面保護駆動部６３０は車両の側面が潰れて内側に侵入することを防止する。

これにより、走行車両が曲線道路を旋回時に、車両の走行状態変化を入力されてカルマンフィルタ応用部で車両のスリップアングルを正確に予測することで、旋回する車両のロールオーバ発生を防止することができ、ロールオーバ発生による車両横転時に、車両が横転する前に、ロールオーバ発生を予測することにより、搭乗者が受ける傷害を最小限に抑えることができる。

本発明によるロールオーバ制御装置のブロック構成図。 本発明によるロールオーバ制御方法のフローチャート。 本発明によるプレロールオーバ判定サブルーチンのフローチャート。 本発明によるロールオーバ判定サブルーチンのフローチャート。

符号の説明

１００ 車両走行状態検出装置
１１０ 操向角検出部
１２０ ホイール回転数検出部
１３０ ロールアングル検出部
１４０ ロールレート検出部
１５０ ヨーレート検出部
１６０ 車速検出部
２００ 制御装置
２１０ 車両動力学処理部
２２０ カルマンフィルタ応用部
２３０ タイヤ動力学処理部
２４０ プレロールオーバ判定部
２５０ ロールオーバ判定部
３００ 能動リアトーイン制御装置
４００ トラクション制御装置
５００ ブレーキ制御装置
６００ 駆動装置
６１０ エアバック駆動部
６２０ シートベルトプリテンショナ駆動部
６３０ 側面保護駆動部
６４０ リアトーイン駆動部
６５０ エンジン駆動部
６６０ ブレーキ駆動部
６７０ 警告部

Claims (8)

1. 車両走行状態の変化により検出する操向角と、ホイール回転数、ロールアングル、ロールレート、ヨーレート、車速を検出する段階と；
   前記検出した操向角及びホイール回転数を、車両動力学方程式により処理して縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出する段階と；
   前記検出したロールアングル、ロールレート、ヨーレート、及び車速と、前記車両動力学方程式により算出した値を、カルマンフィルタで処理して過渡状態で発生するスリップアングルを予測する段階と；
   前記段階で予測したスリップアングルに基づいてタイヤ横力を算出する段階と；
   前記段階で算出したタイヤ横力に基づいてロールオーバ発生の可能性の可否を判定するプレロールオーバ判定サブルーチンを遂行する段階と；
   前記プレロールオーバ判定サブルーチンでロールオーバ発生の可能性があると判定すればカルマンフィルタを利用して横速度を予測する段階と；
   前記段階で予測した横速度に基づいてロールオーバを判定するロールオーバ判定サブルーチンを遂行する段階と；
   からなることを特徴とするロールオーバ制御方法。
2. 前記縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出する車両動力学方程式は、下記の数式１〜１３で定義していることを特徴とする請求項１に記載のロールオーバ制御方法。
   縦速度：Ｖ_ｘは、
   

   

   横速度：Ｖ_ｙは、
   

   

   ヨーレート：ｒは、
   

   

   ロールレート：ｐは、
   

   

   ロールアングル：φは、
   

   

   スリップアングルαは、
   フロント左側車輪のスリップアングル：α_ｆｌ
   

   

   フロント右側車輪のスリップアングル：α_ｆｒ
   

   

   リアー左側車輪のスリップアングル：α_ｆｌ
   

   

   リアー右側車輪のスリップアングル：α_ｒｒ
   
   

   

   スリップ比Ｓ、
   フロント左側車輪のスリップ比：Ｓ_ｆｌ
   

   

   フロント右側車輪のスリップ比：Ｓ_ｆｒ
   

   

   リア左側車輪のスリップ比：Ｓ_ｒｌ
   

   

   リア右側車輪のスリップ比：Ｓ_ｒｒ
   

   
3. 前記プレロールオーバ判定サブルーチンは、
   前記タイヤ横力に基づいて車両旋回走行の可否を判断する段階と；
   前記段階で車両旋回走行と判断すれば１次警告を出力し、急激な旋回であるか否かを判断する段階と；
   前記段階で走行車両の急激な旋回であると判断すれば２次警告をし、ロールオーバ発生を防止するための制御動作を遂行する段階と；
   からなる請求項１に記載のロールオーバ制御方法。
4. 車両旋回走行の判断は、タイヤが地面から離れる現象に基づいて判断するが、１つのタイヤが地面から離れる現象と判断すれば１次警告を出力し、２つのタイヤが地面から離れる現象と判断すれば急激な旋回走行と判断して２次警告を出力することを含む請求項３に記載のロールオーバ制御方法。
5. ロールオーバ発生を防止するための制御動作は、走行車両のリア側タイヤトーイン制御、車両エンジン出力の低減制御、及び車両走行車速の低減制御を含むことを特徴とする請求項３に記載のロールオーバ制御方法。
6. 前記ロールオーバ判定サブルーチンは、カルマンフィルタにより予測した横速度をロールオーバ発生判定基準値と比べる段階と；
   前記段階でロールオーバ発生と判断すれば、搭乗者を保護するための制御動作を行う段階と；
   からなる請求項１に記載のロールオーバ制御方法。
7. 搭乗者保護のための制御動作は、エアバック駆動、シートベルトプリテンショナ駆動及び側面保護駆動を含むことを特徴とする請求項６に記載のロールオーバ制御方法。
8. 車両の走行状態変化により変化する操向角、ホイール回転数、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速を検出する車両走行状態検出部と；
   前記車両走行状態検出部で検出した操向角及びホイール回転数を入力して、予めプログラムされている車両動力学方程式により縦速度、横速度、ヨーレート、ロールレート、ロールアングル、スリップアングル、スリップ比を算出する車両動力学処理部と；
   前記車両走行状態検出部で検出したヨーレート、ロールレート、ロールアングル、及び車速と、前記車両動力学処理部で算出した値を利用して、所定時間の後のスリップアングル及び横速度を予測するカルマンフィルタ応用部と；
   前記カルマンフィルタ応用部で予測したスリップアングル値に基づいて、タイヤ横力を算出するタイヤ動力学処理部と；
   前記タイヤ動力学処理部で算出した横力に基づいて、ロールオーバ発生を予測した後、ロールオーバ発生が予測される時に、ロールオーバ発生を抑制するプレロールオーバ判定部；
   前記プレロールオーバ判定部により、ロールオーバ発生抑制動作を遂行した後に、前記カルマンフィルタ応用部で算出する横速度に基づいて、ロールオーバ発生の可否を決めてロールオーバ発生時に搭乗者を保護するための動作を遂行するロールオーバ判定部と；
   を含んだ構成を特徴とするロールオーバ制御装置。

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