JP2004262316A - Vehicle turnover detection device and vehicle occupant protective system using the detection device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の横転(ロールオーバー)を検出する車両横転検出装置及びこれを用いた車両乗員保護システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、車両の横転時にカーテンエアバッグやシートベルトプリテンショナ、アクティブロールバー等の乗員保護装置を作動させて、車両の横転に伴う衝撃から乗員を保護する車両乗員保護システムが種々提案されている。このような車両乗員保護システムにおいては、確実に車両が横転すると判断されるときに乗員保護装置を適切に作動させることが求められ、車両の横転判断を極めて高精度に行うことが要求されている。
【0003】
従来の乗員保護システムにおいて、このような車両の横転判断は、車両の前後軸を中心とした回転(ロール)の角速度(ロール角速度)と、この回転による車両の傾斜角(ロール角度)との関係に基づいて行われているのが一般的である(例えば、特許文献1参照。)。そして、ロール角速度とロール角度との関係から車両の横転を判断する場合、横転と判断されるときのロール角速度及びロール角度の取り得る値が車種毎に異なることから、通常は、実車を用いたロールオーバー試験を行い、その試験データを基に、ロールオーバー試験と、非ロールオーバー試験、及びラフロード試験を切り分けるためのキャリブレーションを実施している。そして、このキャリブレーションによって車両の横転を判断するための閾値を設定しており、車両運転中に検出された車両のロール角速度とロール角度とが設定された閾値を越えたときに、車両が横転する状態にあると判定するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−164985号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来の技術では、車両横転判断の閾値を設定するために、車種毎にロールオーバー試験を繰り返し行って、得られた試験データ波形を基にキャリブレーションを行う必要があり、車両の横転判断を実現するために要する労力やコストが多大なものとなっているため、その改善が望まれている。
【0006】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、車種毎にロールオーバー試験や試験データのキャリブレーション等を行うことなく、車両の横転判断のための閾値を適切に設定でき、極めて効率的に高精度な車両の横転判断を実現することが可能な車両横転検出装置及び車両乗員保護システムを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、車両の走行形態によっては、その横転モデルが車両の静止時における横転モデルとほぼ等価のものと考えられる場合があり、そのような横転モデルにおいては、車両の重心高やトレッド幅、慣性モーメント等の車両構造パラメータを用い、ロール中の車両の位置エネルギと運動エネルギの状態から車両の横転を適切に判断できることを見出すに至った。そして、このような横転判断を行う場合には、横転判断に必要な車両構造パラメータを車種毎に書き換えることによって、あらゆる車種において適切な横転判断が可能となる。
【0008】
本発明は、以上のような知見に基づいて創案されたものであり、請求項1に記載の車両横転検出装置は、車両のロール角速度を検出するロール角速度検出手段と、車両の構造パラメータを記憶する記憶手段と、前記ロール角速度検出手段によって検出されたロール角速度に基づいて、車両のロール時における位置エネルギと運動エネルギとを算出し、これら算出した位置エネルギと運動エネルギとが、前記記憶手段に記憶された車両構造パラメータを用いて設定された閾値を越えたときに、車両が横転すると判断する車両横転判断手段とを備えることを特徴としている。
【0009】
また、請求項2に記載の車両横転検出装置は、請求項1に記載の車両横転検出装置において、車両に加わる横方向の加速度を検出する加速度検出手段を更に備え、前記車両横転判断手段が、前記加速度検出手段によって検出された車両に加わる横方向の加速度の状態に応じて、前記閾値に補正を加えることを特徴とするものである。
【0010】
また、請求項3に記載の車両横転検出装置は、請求項1に記載の車両横転検出装置において、前記車両に加わる横方向の加速度の状態に応じた補正係数が前記記憶手段に記憶され、前記車両横転判断手段が、前記記憶手段に記憶された補正係数を用いて前記閾値に対する補正を行うことを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項4に記載の車両乗員保護システムは、請求項1乃至3の何れかに記載の車両横転検出装置により車両が横転すると判断されたときに、乗員保護装置を作動させることを特徴とするものである。
【0012】
【発明の効果】
本発明によれば、記憶手段に記憶された車両構造パラメータを用いて、ロール中の車両の位置エネルギと運動エネルギの状態から車両の横転を適切に判断できるので、車両毎に異なる車両構造パラメータを書き換えるのみで、あらゆる車種に容易に対応することが可能となる。したがって、車種毎に実車を用いたロールオーバー試験や試験データのキャリブレーションを行う必要がなく、精度の高い車両の横転判断を極めて効率的に実現することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
本発明を適用した車両乗員保護システムの全体構成を図1に示す。この車両乗員保護システムは、車両が横転(ロールオーバー)するかどうかを判断して、横転すると判断した場合にカーテンエアバッグやシートベルトプリテンショナ、アクティブロールバー等の乗員保護装置を作動させることで、車両横転時における乗員の保護を図るものであり、ロール角速度センサ1や横Gセンサ2、EEPROM3、車両横転判断部4、傾斜センサ5、乗員保護装置作動部6等を備えて構成される。
【0015】
ロール角速度センサ1は、車両の前後軸を中心とした回転(ロール)の角速度(ロール角速度)を検出するものである。このロール角速度センサ1からの出力信号は、高周波ノイズ除去用フィルタ(LPF:Low Pass Filter)7でフィルタリングされた後、A/Dコンバータ8でAD変換されて、車両横転判断部4に読み込まれる。
【0016】
横Gセンサ2は、車両横方向の加速度(横G)を検出するものである。この横Gセンサ2からの出力信号は、高周波ノイズ除去用フィルタ(LPF)9でフィルタリングされた後、A/Dコンバータ10でAD変換されて、車両横転判断部4に読み込まれる。
【0017】
EEPROM3は、車両の構造パラメータを記憶しておくものである。本発明を適用した車両乗員保護システムにおいては、詳細を後述するように、このEEPROM3に記憶された車両構造パラメータを用いて、車両横転判断部4において車両の横転が判断されるようになっている。
【0018】
車両横転判断部4は、ロール角速度センサ1からの信号に基づいて、現在の車両の回転に伴う運動エネルギと、回転により移動する重心の位置エネルギとをそれぞれ算出し、これら運動エネルギと位置エネルギとが所定の閾値を越えたときに、車両が横転すると判断するものである。
【0019】
ここで、車両横転判断部4における横転判断の具体的手法について説明する。車両の片側2車輪を固定軸(車輪と路面との摩擦係数が無限大)とした場合の車両の横転は、図2の車両横転モデルに基づいて考察される。図2において、OGは車両の重心位置、Hは車両の重心高、Lは車輪接地面から重心位置までの距離、Wはトレッド幅、Mは車両重量、gは重力加速度(9.8m/sec2)をそれぞれ示している。
【0020】
この図2に示す横転モデルから、車両の回転(ロール)に伴って移動する現在の重心の位置エネルギXは、下記式(1)によって求められる。ここで、Φは、ロール角速度センサ1から得られる角速度信号(deg/sec)の積分値(∫Φdt)で求められる車両ロール角度であり、ΦOは90度からSSA(Static Stability Angle)を引いた角度(90−arctan((W/2)/H))である。なお、SSAは、車両の重心位置(OG)が最も高くなるときのロール角度Φを示すものであり、arctan((W/2)/H)で表される。
【0021】
X=Mg(Lsin[ΦO+Φ]−H) ・・・(1)
また、図2に示す横転モデルから、車両の回転(ロール)に伴う運動エネルギYは、下記式(2)によって求められる。ここで、IOは重心(OG)回りの慣性モーメントであり、また、ωは、ロール角速度センサ1から得られる角速度信号(deg/sec)をrad/sec単位に置き換えた値である。
【0022】
Y=1/2(IO+ML2)ω2 ・・・(2)
以上の式(1)及び式(2)による計算で必要なパラメータのうち、重心回りの慣性モーメントIO、車両重量M、車輪接地面から重心位置までの距離L、トレッド幅W、車両の重心高Hは、それぞれ車両の構造から導かれる車両構造パラメータであり、車両毎に予め決められている値、言い換えると、車両毎に異なる値である。本発明を適用した車両乗員保護システムにおいては、これらの車両構造パラメータをEEPROM3に記憶させておくようにしている。そして、車両横転判断部4において、これらの車両構造パラメータを用いて、現在の車両の回転に伴う運動エネルギと回転により移動する重心の位置エネルギとが、車両が横転するのに必要なエネルギとなっているかどうかを判断することで、車両が横転する状態にあるかどうかを検出するようにしている。
【0023】
車両が横転するのに必要なエネルギは、下記式(3)によって求められる。
【0024】
1/2(IO+ML2)ω2+Mg(Lsin[ΦO+Φ]−H)=Mg(L−H) ・・・(3)
上記式(3)において、1/2(IO+ML2)ω2は車両の回転に伴う運動エネルギYであり、Mg(Lsin[ΦO+Φ]−H)は車両の回転に伴って移動する重心の位置エネルギXである。したがって、位置エネルギ(Nm1/2)をX軸、運動エネルギ(Nm1/2)をY軸としたグラフ上に上記式(3)をプロットすると、図3に示すように、Y=−X+Mg(L−H)のラインで表される。そして、このラインが横転判断の基本閾値として用いられ、車輪と路面との摩擦係数が無限大であると考えられる状況においては、基本的には、車両の回転に伴う運動エネルギと回転により移動する重心の位置エネルギとがこの基本閾値を越えたときに、車両が横転するものと判断できる。なお、Mg(L−H)は、車両構造パラメータによって決まる固定値であり、EEPROM3に記憶された車両構造パラメータを読み出すことで、当該車両における横転判断の基本閾値が決定されることになる。
【0025】
以上は、車両の片側2車輪を固定軸(車輪と路面との摩擦係数は無限大)とした場合について考察したが、図4に示すように車輪が横滑りして、車輪と路面との摩擦係数がゼロとなっている場合についても、同様の考え方が成り立つ。
【0026】
この場合の車両の回転(ロール)に伴って移動する現在の重心の位置エネルギXは、上述した例と同様に、上記式(1)によって求められる。また、車両の回転(ロール)に伴う運動エネルギYは、下記式(4)によって求められる。
【0027】
Y=1/2(ML2cos[ΦO+Φ]2+IO)ω2 ・・・(4)
そして、車両が横転するのに必要なエネルギは、下記式(5)によって求められる。
【0028】
1/2(ML2cos[ΦO+Φ]2+IO)ω2+Mg(Lsin[ΦO+Φ]−H)=Mg(L−H) ・・・(5)
上記式(5)において、1/2(ML2cos[ΦO+Φ]2+IO)ω2は車両の回転に伴う運動エネルギYであり、Mg(Lsin[ΦO+Φ]−H)は車両の回転に伴って移動する重心の位置エネルギXである。したがって、位置エネルギ(Nm1/2)をX軸、運動エネルギ(Nm1/2)をY軸としたグラフ上に上記式(5)をプロットすると、上述した例と同様に、Y=−X+Mg(L−H)のラインで表される。そして、このラインが横転判断の基本閾値として用いられ、車輪と路面との摩擦係数がゼロであると考えられる状況においては、基本的には、車両の回転に伴う運動エネルギと回転により移動する重心の位置エネルギとがこの基本閾値を越えたときに、車両が横転するものと判断できる。
【0029】
以上のように、車輪と路面との摩擦係数が無限大であると考えられる状況や、車輪と路面との摩擦係数がゼロであると考えられる状況においては、基本的には、EEPROM3に記憶された車両構造パラメータに基づいて決定される基本閾値を用いて車両の横転を判断できる。ただし、実際には、乗員の数や荷物の積載状態等に応じて、車両重量や重心高等が微妙に変わってくることも考えられる。このような場合には、最大乗員数や最大積載重量等、予めワースト条件を考慮してそのエネルギ量としてのマージンを加味して基本閾値を設定すればよい。
【0030】
また、実際には、車両が走行する路面の状態によって摩擦係数が様々であり、この点についても考慮する必要がある。このような路面状態に依存する車輪と路面との摩擦係数は、車両の横方向の加速度(横G)から間接的に判断することができる。そこで、本発明を適用した車両乗員保護システムにおいては、車両横転判断部4において、横Gセンサ2からの信号、すなわち、車両に加わる横Gの発生状態に応じて、基本閾値に対して等エネルギ的マージンを増減させるようにして補正を加え、この補正した閾値(図3中破線で示したライン)を用いて車両の横転を判断するようにしている。
【0031】
位置エネルギと運動エネルギで定めた基本閾値に対して補正を加える場合、位置エネルギと運動エネルギとで補正するエネルギ量の割合が同等になることから、車両に加わる横Gの発生状態に応じて何パーセントのマージンを増減させるかといった情報(補正係数)を記憶しておくことで、このような基本閾値の補正は容易に行うことができる。このような情報は、予め実験等によって横Gの発生状態に応じた最適なマージン量を求めておき、上述した車両構造パラメータと共にEEPROM3等に記憶させておけばよい。
【0032】
また、車両の横転形態においては、車輪と路面との摩擦係数が急激に変化する場合もあり、このような摩擦係数の変化も車両の横転判断に反映させる必要がある。そこで、本発明を適用した車両乗員保護システムにおいては、車両横転判断部4において、横Gセンサ2からの信号に基づいて、車両横方向の減速Gが急激に変化したと判断されるときに、車輪と路面との摩擦係数が急激に変化したと判断して、その変化の度合いに応じて基本閾値を補正し、この補正した閾値を用いて車両の横転を判断するようにしている。
【0033】
具体的な例を挙げて説明すると、車両が急カーブを高速走行したために横転する場合のような、いわゆるターンオーバー系の横転時には、車輪と路面との摩擦係数が急激に変化することはない。また、車両の片輪が障害物等に乗り上げた場合や道路脇に脱輪した場合に横転するような、いわゆるフォールオーバー系の横転時にも、車輪と路面との摩擦係数が急激に変化することはない。これに対して、図5に示すように、車輪が横滑りしながら横転する、いわゆるトリップ系の横転時には、車輪と路面との摩擦係数が急激に大きくなり、それに伴って大きな減速Gが発生する場合もある。
【0034】
トリップ系の横転時における車両横方向減速Gの発生具合を図6(a)に、ロール角度の発生具合を図6(b)にそれぞれ示す。これら図6(a)及び図6(b)に示すように、トリップ系の横転時には、大きな減速Gが発生している点での車両のロール角度は小さいが、この点において車両は横転に至るだけのエネルギ量を十分に持っている。車輪と路面との摩擦係数μが急激に変化した時点での車両のロール角度は数度程度であることから、このときの車両横方向の減速Gは、Yhg(車両の横方向の減速G)=μRz/M≒μMg/M=μgで表される(Rzは垂直抵抗力で、Rz=Mgcosθであるが、ロール角度が非常に小さいことからほとんどMgで表される。)。したがって、車輪と路面との摩擦係数μは、μ=Yhg/gで表される。
【0035】
以上のことから、車両横転判断部4では、横Gセンサ2からの信号に基づいて、車両横方向の減速Gが急激に変化したと判断されるときに、車輪と路面との摩擦係数が急激に変化したと判断して、横転判断のための基本閾値を補正するようにしている。ここで、基本閾値の補正は、例えば図7(a)及び図7(b)に示すように、減速Gの変化の度合い、すなわち車輪と路面との摩擦係数の変化の度合いに応じてレベル分けして行うようにすればよい。
【0036】
また、実際には車両毎に異なるサスペンションの特性についても考慮する必要があり、この点に関しては、上述した基本閾値に対して、サスペンション補正係数としての等エネルギ的マージンを付加するような補正を行えばよい。このサスペンション補正係数、すなわち等エネルギ的マージン量は、上述した車両の重心回りの慣性モーメントIOや、車両重量M、車輪接地面から重心位置までの距離L、トレッド幅W、車両の重心高H等のパラメータと共に、車両構造パラメータとしてEPROM3に記憶させておくようにすればよい。
【0037】
車両横転判断部4では、ロール角速度センサ1からの信号に基づいて算出された現在の車両の回転に伴う運動エネルギと、回転により移動する重心の位置エネルギとが、上述した基本閾値、或いはこの基本閾値を補正した閾値を越えたときに、車両が横転する状態にあると判断して、Hiレベルの横転検出信号を出力する。そして、この車両横転判断部4からの横転検出信号は、AND回路11に入力される。
【0038】
また、本発明を適用した車両乗員保護システムにおいては、車両の傾斜に伴ってオンする傾斜センサ5が設けられており、この傾斜センサ5からの出力信号が、LPF12にてチャタリングが除去された後、傾斜判断ブロック13から車両傾斜信号として出力され、AND回路11に入力されるようになっている。そして、AND回路11において、車両横転判断部4からの横転検出信号と傾斜判断ブロック13からの車両傾斜信号とのアンド条件が成立したときに、車両が確実に横転するものと判断されて、乗員保護装置作動部6によってカーテンエアバッグやシートベルトプリテンショナ、アクティブロールバー等の乗員保護装置が作動され、車両横転時における乗員の保護が図られるようになっている。
【0039】
以上説明したように、本発明を適用した車両乗員保護システムによれば、EEPROM3に記憶された車両構造パラメータを用いて、車両横転判断部4において的確に車両の横転判断を行うことができるので、車両毎に異なる車両構造パラメータを書き換えるのみで、あらゆる車種に容易に対応することが可能となる。したがって、従来のように、車種毎に実車を用いたロールオーバー試験を繰り返し行って、得られた試験データ波形を基にキャリブレーションを行う必要がなく、精度の高い車両の横転判断を極めて効率的に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した車両乗員保護システムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】車両の片側2車輪を固定軸とした場合の車両の横転モデルを示す図である。
【図3】位置エネルギをX軸、運動エネルギをY軸としたグラフ上で、車両横転判断の基本閾値を表した図である。
【図4】車輪と路面との摩擦係数がゼロとなっている場合の車両の横転形態を示す図である。
【図5】車輪と路面との摩擦係数が急激に増加するトリップ系の横転形態を示す図である。
【図6】トリップ系の横転時における車両横方向減速Gとロール角度の発生具合を示す図である。
【図7】基本閾値の補正を、減速Gの変化の度合いに応じてレベル分けして行う例を説明する図である。
【符号の説明】
1 ロール角速度センサ
2 横Gセンサ
3 EEPROM
4 車両横転判断部
5 傾斜センサ
6 乗員保護装置作動部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle rollover detection device that detects rollover of a vehicle and a vehicle occupant protection system using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various vehicle occupant protection systems have been proposed in which an occupant protection device such as a curtain airbag, a seat belt pretensioner, or an active roll bar is operated when a vehicle rolls over to protect the occupant from an impact caused by the vehicle rolling over. . In such a vehicle occupant protection system, it is required to properly operate the occupant protection device when it is determined that the vehicle rolls over without fail, and it is required to perform the rollover determination of the vehicle with extremely high accuracy. .
[0003]
In the conventional occupant protection system, such a rollover determination of the vehicle is made based on the relationship between the angular velocity (roll angular velocity) of rotation (roll) about the longitudinal axis of the vehicle and the inclination angle (roll angle) of the vehicle due to this rotation. It is generally performed based on (for example, refer to Patent Document 1). When judging the rollover of the vehicle from the relationship between the roll angular velocity and the roll angle, since the roll angular velocity and the roll angle at which the rollover is determined are different for each vehicle type, the actual vehicle is usually used. A rollover test is performed, and calibration for separating a rollover test, a non-rollover test, and a rough road test is performed based on the test data. A threshold value for determining the rollover of the vehicle is set by this calibration. When the roll angular velocity and the roll angle of the vehicle detected during driving of the vehicle exceed the set threshold values, the vehicle rolls over. Is determined.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-164985
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional techniques as described above, in order to set a threshold value for determining the rollover of the vehicle, it is necessary to repeatedly perform a rollover test for each vehicle type and perform calibration based on the obtained test data waveform, Since the labor and cost required to realize the rollover judgment of the vehicle are enormous, improvement thereof is desired.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and does not perform a rollover test, calibration of test data, and the like for each vehicle type, and appropriately sets a threshold value for determining a rollover of the vehicle. It is an object of the present invention to provide a vehicle rollover detection device and a vehicle occupant protection system capable of extremely efficiently and highly accurately determining a rollover of a vehicle.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, depending on the running mode of the vehicle, the rollover model may be considered to be substantially equivalent to the rollover model when the vehicle is stationary. In a simple rollover model, it has been found that the rollover of the vehicle can be properly determined from the state of the potential energy and the kinetic energy of the rolled vehicle using vehicle structural parameters such as the height of the center of gravity of the vehicle, the tread width, and the moment of inertia. . When such a rollover determination is performed, the vehicle structure parameters necessary for the rollover determination are rewritten for each vehicle type, so that an appropriate rollover determination can be made for all types of vehicles.
[0008]
The present invention has been made based on the above knowledge, and a vehicle rollover detecting device according to claim 1 stores a roll angular velocity detecting means for detecting a roll angular velocity of a vehicle, and a structural parameter of the vehicle. And calculating the potential energy and the kinetic energy of the vehicle at the time of rolling based on the roll angular velocity detected by the roll angular velocity detecting means. The calculated potential energy and kinetic energy are stored in the storage means. A vehicle rollover judging means for judging that the vehicle rolls over when a threshold value set using the stored vehicle structure parameters is exceeded.
[0009]
Further, the vehicle rollover detection device according to
[0010]
Further, in the vehicle rollover detection device according to
[0011]
A vehicle occupant protection system according to a fourth aspect operates the occupant protection device when the vehicle rollover detection device according to any one of the first to third aspects determines that the vehicle rolls over. Is what you do.
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, the rollover of the vehicle can be properly determined from the state of the potential energy and the kinetic energy of the rolling vehicle using the vehicle structure parameters stored in the storage means. By simply rewriting, it is possible to easily cope with all types of vehicles. Therefore, it is not necessary to perform a rollover test using an actual vehicle or calibrate test data for each vehicle type, and it is possible to extremely efficiently implement a highly accurate vehicle rollover determination.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows the overall configuration of a vehicle occupant protection system to which the present invention is applied. This vehicle occupant protection system determines whether the vehicle rolls over (rolls over), and when it determines that the vehicle rolls over, activates occupant protection devices such as a curtain airbag, a seat belt pretensioner, and an active roll bar. It is intended to protect the occupant when the vehicle rolls over, and includes a roll angular velocity sensor 1, a
[0015]
The roll angular velocity sensor 1 detects an angular velocity (roll angular velocity) of rotation (roll) about the front-rear axis of the vehicle. The output signal from the roll angular velocity sensor 1 is filtered by a high-frequency noise removal filter (LPF: Low Pass Filter) 7, AD-converted by an A /
[0016]
The
[0017]
The EEPROM 3 stores the structural parameters of the vehicle. In the vehicle occupant protection system to which the present invention is applied, as will be described in detail later, the vehicle
[0018]
The vehicle
[0019]
Here, a specific method of the rollover determination in the vehicle
[0020]
From the rollover model shown in FIG. 2, the potential energy X of the current center of gravity that moves with the rotation (roll) of the vehicle is obtained by the following equation (1). Here, Φ is a vehicle roll angle obtained by an integral value (∫Φdt) of an angular velocity signal (deg / sec) obtained from the roll angular velocity sensor 1, and ΦO is obtained by subtracting SSA (Static Stability Angle) from 90 degrees. The angle is (90-arctan ((W / 2) / H)). The SSA indicates the roll angle Φ when the position of the center of gravity (OG) of the vehicle becomes the highest, and is represented by arctan ((W / 2) / H).
[0021]
X = Mg (Lsin [ΦO + Φ] -H) (1)
Further, from the rollover model shown in FIG. 2, the kinetic energy Y associated with the rotation (roll) of the vehicle is obtained by the following equation (2). Here, IO is a moment of inertia around the center of gravity (OG), and ω is a value obtained by replacing the angular velocity signal (deg / sec) obtained from the roll angular velocity sensor 1 in rad / sec units.
[0022]
Y = 1/2 (IO + ML 2 ) ω 2 (2)
Among the parameters required for the calculations by the above equations (1) and (2), the moment of inertia around the center of gravity, the vehicle weight M, the distance L from the wheel contact surface to the center of gravity, the tread width W, the height of the center of gravity of the vehicle H is a vehicle structure parameter derived from the structure of the vehicle, and is a value predetermined for each vehicle, in other words, a value that differs for each vehicle. In the vehicle occupant protection system to which the present invention is applied, these vehicle structure parameters are stored in the
[0023]
The energy required for the vehicle to roll over is determined by the following equation (3).
[0024]
1/2 (IO + ML 2 ) ω 2 + Mg (Lsin [ΦO + Φ] −H) = Mg (L−H) (3)
In the above equation (3), ((IO + ML 2 ) ω 2 is the kinetic energy Y associated with the rotation of the vehicle, and Mg (Lsin [ΦO + Φ] -H) is the potential energy of the center of gravity moving with the rotation of the vehicle. X. Therefore, when the above equation (3) is plotted on a graph with the potential energy (Nm 1/2 ) on the X axis and the kinetic energy (Nm 1/2 ) on the Y axis, as shown in FIG. 3, Y = −X + Mg It is represented by the line (LH). Then, this line is used as a basic threshold value for rollover determination, and in a situation where the friction coefficient between the wheel and the road surface is considered to be infinite, basically, the vehicle moves by kinetic energy and rotation accompanying the rotation of the vehicle. When the potential energy of the center of gravity exceeds the basic threshold value, it can be determined that the vehicle rolls over. Note that Mg (LH) is a fixed value determined by the vehicle structure parameter, and by reading out the vehicle structure parameter stored in the
[0025]
In the above, the case where two wheels on one side of the vehicle are fixed shafts (the coefficient of friction between the wheels and the road surface is infinite) was considered. However, as shown in FIG. Is the same when the value is zero.
[0026]
In this case, the potential energy X of the current center of gravity moving with the rotation (roll) of the vehicle is obtained by the above equation (1), as in the above-described example. The kinetic energy Y associated with the rotation (roll) of the vehicle is obtained by the following equation (4).
[0027]
Y = 1 / (ML 2 cos [ΦO + Φ] 2 + IO) ω 2 (4)
The energy required for the vehicle to roll over is obtained by the following equation (5).
[0028]
1/2 (ML 2 cos [ΦO + Φ] 2 + IO) ω 2 + Mg (Lsin [ΦO + Φ] −H) = Mg (L−H) (5)
In the above equation (5), ((ML 2 cos [ΦO + Φ] 2 + IO) ω 2 is the kinetic energy Y associated with the rotation of the vehicle, and Mg (Lsin [ΦO + Φ] −H) is associated with the rotation of the vehicle. This is the potential energy X of the moving center of gravity. Therefore, when the above equation (5) is plotted on a graph in which the potential energy (Nm 1/2 ) is on the X axis and the kinetic energy (Nm 1/2 ) is on the Y axis, Y = −X + Mg, as in the example described above. It is represented by the line (LH). Then, this line is used as a basic threshold value for rollover judgment, and in a situation where the friction coefficient between the wheel and the road surface is considered to be zero, basically, the kinetic energy accompanying the rotation of the vehicle and the center of gravity moving due to the rotation When the potential energy exceeds the basic threshold value, it can be determined that the vehicle rolls over.
[0029]
As described above, in a situation in which the friction coefficient between the wheel and the road is considered to be infinite or a situation in which the friction coefficient between the wheel and the road is considered to be zero, the data is basically stored in the
[0030]
Further, actually, the friction coefficient varies depending on the state of the road surface on which the vehicle runs, and it is necessary to consider this point. Such a coefficient of friction between the wheel and the road surface depending on the road surface condition can be indirectly determined from the lateral acceleration (lateral G) of the vehicle. Therefore, in the vehicle occupant protection system to which the present invention is applied, in the vehicle
[0031]
When correcting the basic threshold value defined by the potential energy and the kinetic energy, the ratio of the energy amounts corrected by the potential energy and the kinetic energy becomes equal. By storing information (correction coefficient) as to whether the margin of the percentage should be increased or decreased, such correction of the basic threshold value can be easily performed. Such information may be stored in advance in an
[0032]
In a rollover mode of the vehicle, the friction coefficient between the wheel and the road surface may change abruptly, and such a change in the friction coefficient needs to be reflected in the rollover determination of the vehicle. Therefore, in the vehicle occupant protection system to which the present invention is applied, when the vehicle
[0033]
Explaining with a specific example, during a so-called turnover type rollover such as when the vehicle rolls over a sharp curve at high speed, the friction coefficient between the wheels and the road surface does not change abruptly. In addition, the friction coefficient between the wheel and the road surface changes suddenly even during a so-called fallover rollover in which one wheel of the vehicle rolls over an obstacle or falls off the side of the road. There is no. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the wheels roll over while skidding, that is, when the vehicle rolls over in a so-called trip system, the friction coefficient between the wheels and the road surface increases rapidly, and a large deceleration G occurs accordingly. There is also.
[0034]
FIG. 6A shows how the vehicle lateral deceleration G occurs when the trip system rolls over, and FIG. 6B shows how the roll angle occurs. As shown in FIGS. 6A and 6B, when the trip system rolls over, the roll angle of the vehicle at the point where the large deceleration G occurs is small, but at this point the vehicle rolls over. Just have enough energy. Since the roll angle of the vehicle at the time when the friction coefficient μ between the wheel and the road surface suddenly changes is about several degrees, the vehicle lateral deceleration G at this time is Yhg (vehicle lateral deceleration G). = ΜRz / M ≒ μMg / M = μg (Rz is a perpendicular resistance, Rz = Mgcosθ, but is almost represented by Mg because the roll angle is very small). Therefore, the friction coefficient μ between the wheel and the road surface is represented by μ = Yhg / g.
[0035]
As described above, when the vehicle
[0036]
In addition, in practice, it is necessary to consider the characteristics of suspensions that differ from vehicle to vehicle, and in this regard, correction is performed on the above-described basic threshold value so as to add an equal energy margin as a suspension correction coefficient. Just do it. The suspension correction coefficient, that is, the equal energy margin amount is, for example, the inertia moment IO around the vehicle center of gravity, the vehicle weight M, the distance L from the wheel contact surface to the center of gravity, the tread width W, the center of gravity H of the vehicle, and the like. These parameters may be stored in the
[0037]
In the vehicle
[0038]
Further, in the vehicle occupant protection system to which the present invention is applied, an inclination sensor 5 that is turned on in accordance with the inclination of the vehicle is provided, and an output signal from the inclination sensor 5 is provided after chattering is removed by the
[0039]
As described above, according to the vehicle occupant protection system to which the present invention is applied, the vehicle
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a vehicle occupant protection system to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a rollover model of a vehicle when two wheels on one side of the vehicle are used as fixed axes.
FIG. 3 is a diagram showing a basic threshold value for vehicle rollover determination on a graph in which potential energy is set on the X axis and kinetic energy is set on the Y axis.
FIG. 4 is a diagram illustrating a rollover mode of a vehicle when a friction coefficient between wheels and a road surface is zero.
FIG. 5 is a view showing a rollover mode of a trip system in which a friction coefficient between a wheel and a road surface rapidly increases.
FIG. 6 is a diagram showing how a vehicle lateral deceleration G and a roll angle occur when the trip system rolls over.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which correction of a basic threshold is performed by dividing the level according to the degree of change in deceleration G;
[Explanation of symbols]
1 Roll
4 Vehicle rollover judging unit 5
Claims (4)
車両の構造パラメータを記憶する記憶手段(3)と、
前記ロール角速度検出手段(1)によって検出されたロール角速度に基づいて、車両のロール時における位置エネルギと運動エネルギとを算出し、これら算出した位置エネルギと運動エネルギとが、前記記憶手段(3)に記憶された車両構造パラメータを用いて設定された閾値を越えたときに、車両が横転すると判断する車両横転判断手段(4)とを備えることを特徴とする車両横転検出装置。A roll angular velocity detecting means (1) for detecting a roll angular velocity of the vehicle;
Storage means (3) for storing structural parameters of the vehicle;
Based on the roll angular velocity detected by the roll angular velocity detecting means (1), potential energy and kinetic energy of the vehicle at the time of rolling are calculated, and the calculated potential energy and kinetic energy are stored in the storage means (3). A vehicle rollover detecting means for determining that the vehicle rolls over when a threshold value set using a vehicle structure parameter stored in the vehicle rollover is used.
前記車両横転判断手段(4)が、前記加速度検出手段(2)によって検出された車両に加わる横方向の加速度の状態に応じて、前記閾値に補正を加えることを特徴とする請求項1に記載の車両横転検出装置。The vehicle further includes acceleration detection means (2) for detecting a lateral acceleration applied to the vehicle,
The vehicle rollover judging means (4) corrects the threshold value according to a state of a lateral acceleration applied to the vehicle detected by the acceleration detecting means (2). Vehicle rollover detection device.
前記車両横転判断手段(4)は、前記記憶手段(3)に記憶された補正係数を用いて前記閾値に対する補正を行うことを特徴とする請求項2に記載の車両横転検出装置。A correction coefficient according to the state of the lateral acceleration applied to the vehicle is stored in the storage means (3),
The vehicle rollover detection device according to claim 2, wherein the vehicle rollover determination unit (4) performs correction on the threshold using a correction coefficient stored in the storage unit (3).
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006118061A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rollover determination device |
JP2007168598A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Occupant crash protection device for vehicle |
JP2010221808A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | Safety device and surrounding ground level detection device operated by detecting surrounding ground level of vehicle |
JP2012518564A (en) * | 2009-02-20 | 2012-08-16 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method and apparatus for classifying vehicle collisions |
JP2015169453A (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 国立大学法人東京海洋大学 | Overturning risk alarm device |
CN106604848A (en) * | 2014-06-24 | 2017-04-26 | 罗伯特·博世有限公司 | Automatic alerting device and automatic alerting method |
WO2021238136A1 (en) * | 2020-12-04 | 2021-12-02 | 肇庆学院 | Hmm-rf hybrid model-based heavy vehicle rollover warning method and system |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003053928A patent/JP2004262316A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006118061A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rollover determination device |
JP2007168598A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Occupant crash protection device for vehicle |
JP2012518564A (en) * | 2009-02-20 | 2012-08-16 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method and apparatus for classifying vehicle collisions |
JP2010221808A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | Safety device and surrounding ground level detection device operated by detecting surrounding ground level of vehicle |
JP2015169453A (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 国立大学法人東京海洋大学 | Overturning risk alarm device |
CN106604848A (en) * | 2014-06-24 | 2017-04-26 | 罗伯特·博世有限公司 | Automatic alerting device and automatic alerting method |
WO2021238136A1 (en) * | 2020-12-04 | 2021-12-02 | 肇庆学院 | Hmm-rf hybrid model-based heavy vehicle rollover warning method and system |
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