JP2005206099A - 車両挙動判定システムおよび乗員保護システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 車両挙動判定システムおよび乗員保護システムにおいて、検出されたロール角速度がノイズの影響を受けて瞬間的な突出値を示す場合においても、精度よく横転判定を行うことができるものとする。
【解決手段】 車両挙動判定システム２０の横転判定部８は、ロール角速度センサ１の信号に基づく車両のロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)に応じて車両の横転を判定する際に、ロール角速度ωの時間変動量Δωが予め設定された閾値Δω０を超えているときは、最新のロール角速度ω(i)を、時系列的に一つ前のロール角速度ω(i-1)に置換したうえで、横転の有無を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両挙動判定システムおよびこの車両挙動判定システムを用いた乗員保護システムに関し、詳細には、車両の少なくともロール角速度に基づく横転判定の改良に関する。
従来より、車両が横転（Rollover：ロールオーバ）した際に、カーテンエアバッグを始めとするエアバッグシステムやシートベルトプリテンショナ装置、アクティブロールオーバ装置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乗員保護システムが知られている（特許文献１）。
この車両の乗員保護システムは、車両のロール角度とロール角速度（ロールレート）とによって規定される２次元値に応じて車両の横転有無を判定し、この横転判定結果に基づいて乗員保護装置の作動を制御するものである。
特開２００２−２００９６２号公報
ところで、上記特許文献１記載の技術において、ロール角速度ωは、主としてロール角速度センサ（ロール角速度検出手段）によって検出されるが、このロール角速度センサは、車両に搭載されたエンジンの点火プラグ等各種機器から発生する高周波ノイズ等の影響を受けて、実際のロール角速度ωを表す正規の信号Ｓにノイズ成分Ｎが重畳した信号を出力することがあり、このようなノイズ成分Ｎを含んだロール角速度値は、瞬間的に突出した値を示す。
そして、このような瞬間的な突出値に基づいて横転判定を行うと、実際には横転に至らない状態であっても、誤った判定結果となる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、検出されたロール角速度がノイズの影響を受けて瞬間的な突出値を示す場合においても、精度よく横転判定を行うことができる車両挙動判定システム、および精度よく乗員保護装置を作動させることができる車両の乗員保護システムを提供することを目的とするものである。
本発明に係る第１の車両挙動判定システムは、少なくとも車両のロール角速度に基づいて車両の横転を判定する横転判定手段を備えた車両挙動判定システムにおいて、前記ロール角速度に対してノイズ成分を除去するノイズカットフィルタを備えたことを特徴とする。
ここで、「少なくとも車両のロール角速度に基づいて」とは、ロール角速度のみに基づくものであってもよいし、車両のロール角速度とその他の物理量（例えば、車両のロール角度等）との組合せに基づくものであってもよいことを意味する。以下の発明においても同様である。
なお、ノイズ成分とは、例えば、実機の車両では起こりえない挙動に対応した信号成分であり、実験的に予め求めておけばよい。
本発明に係る第２の車両挙動判定システムは、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、少なくとも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、車両の横転を判定する横転判定手段を有する車両挙動判定システムにおいて、前記横転判定手段は、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ついて、最新のロール角速度と時系列的に一つ前のロール角速度との差が予め設定された閾値を超えたときは、前記最新のロール角速度を前記一つ前のロール角速度に置換し、この置換された後の最新のロール角速度を用いて前記横転を判定することを特徴とする。
ここで、所定の時間間隔としては、例えば５[msec（ミリ秒）]などが適当であり、また、予め設定された閾値としては、実機の車両では起こりえない挙動に対応した値であればよく、例えば所定の時間間隔が５[msec]の場合には、閾値として５０[deg/sec]（角加速度換算では、１０×１０3[deg/sec2]）などが適当である。
本発明に係る第１の車両の乗員保護システムは、本発明に係る第１または第２の車両挙動判定システムと、この車両挙動判定システムによる横転判定結果に応じた動作により乗員を保護する乗員保護装置とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る第２の車両の乗員保護システムは、本発明に係る第１または第２の車両挙動判定システムと、車体の車幅方向についての傾斜の有無を検出する傾斜センサと、前記車両挙動判定システムによる横転判定結果および前記傾斜センサによる傾斜検出結果に応じた動作により乗員を保護する乗員保護装置とを備えたことを特徴とする。
なお、本発明に係る第１または第２の車両の乗員保護システムにおいて、乗員保護装置とは、カーテンエアバッグを始めとするエアバッグシステムやシートベルトプリテンショナ装置、アクティブロールオーバ装置等の、車両横転時に乗員を保護する目的で動作する各種の乗員保護装置を意味する。
また、本発明に係る第１または第２の車両の乗員保護システムにおいて、横転判定結果に応じた動作とは、例えば、乗員保護装置がシートベルトプリテンショナ装置であるときは、シートベルトのゆるみを瞬時に除去するように巻き取る動作若しくはこの巻取り動作の際の巻取り量を変化させること、またはこの動作を行わないこと等であり、乗員保護装置がエアバッグシステムであるときは、エアバッグを膨張させる動作若しくはこの膨張動作の際の膨張量を変化させること、またはこの動作を行わないこと等である。
本発明に係る第１の車両挙動判定システムによれば、ノイズカットフィルタが、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信号のうち、実機車両では起こりえない車両の挙動に対応したノイズ成分、すなわち例えば瞬間的な突出値のような信号成分を除去するため、このようなノイズ成分が除去された後のロール角速度信号を用いて横転判定を行うことができ、横転判定の精度を向上させることができる。
本発明に係る第２の車両挙動判定システムによれば、所定の時間間隔で得られたロール角速度について、最新のロール角速度と一つ前のロール角速度との差が、実機車両では起こりえない挙動に対応した所定の閾値を超えたときは、その最新のロール角速度は、もはや信頼性の低い値であるから、横転判定手段が、この最新のロール角速度値を時系列的に一つ前の信頼性の高いロール角速度値に置き換えたうえで、この置き換えられた後の最新のロール角速度値に基づいて、あるいは、この置き換えられた後の最新のロール角速度値とその他の物理量（例えばロール角度値）とに基づいて横転を判定するため、横転判定精度を向上させることができる。
本発明に係る第１の車両の乗員保護システムによれば、車両挙動判定システムによる精度の向上した横転判定結果に基づいて、乗員保護装置が乗員保護動作を行うため、作動精度を向上させることができる。
本発明に係る第２の車両の乗員保護システムによれば、車両挙動判定システムによる精度が向上した横転判定結果に基づいて、乗員保護装置が乗員保護動作を行うため、作動精度を向上させることができる。
さらに、上述した車両挙動判定システムによる判定結果に、車体傾斜センサによる車幅方向についての傾斜有無の検出結果を加味することにより、より一層の判定精度の向上を図ることができる。
以下、本発明の車両挙動判定システムおよびこの判定システムを用いた乗員保護システムに係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る乗員保護システム５０は、図１に示すように、本発明の一実施形態に係る車両挙動判定システム２０を一部に備えたものであり、車両挙動判定システム２０は、図示しない車両に装着されて、この車両のロール角速度ω(i)に対応した信号を検出するロール角速度センサ１（ロール角速度検出手段）と、ロール角速度センサ１によって検出された信号に基づいてロール角度θ(i)を算出するロール角度算出部４と、ロール角速度センサ１によって検出された信号に対してノイズ成分を除去したロール角速度ω(i)を算出するロール角速度算出部６と、算出されたロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)に基づいて、車両の横転を判定する横転判定部８（横転判定手段）とを備えている。
ここで、ロール角度算出部４、ロール角速度算出部６および横転判定部８は、マイクロコンピュータ９に内蔵されている。
また、この横転判定システム２０は詳しくは、ロール角速度センサ１によって検出された信号から高周波ノイズを除去するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという。）２と、このＬＰＦ２を通過したアナログの出力を所定のサンプリング周期（例えば５[msec]）でデジタル変換処理するＡ／Ｄコンバータ３とを備えており、ロール角度算出部４は、このＡ／Ｄコンバータ３のデジタル出力値に基づいてロール角度θ(i)を算出する。
さらに、コントロールユニット９には、Ａ／Ｄコンバータ３のデジタル出力値に対してノイズカット処理を施すノイズカットデジタルフィルタ５が設けられており、ロール角度算出部４は、このノイズカットデジタルフィルタ５の出力に基づいて、ノイズ成分が除去されたロール角度θ(i)を算出し、ロール角速度算出部６は、このノイズカットデジタルフィルタ５の出力に基づいて、ノイズ成分が除去されたロール角速度ω(i)を算出する。
また、車両挙動判定システム２０には、横転判定部８が車両の横転を判定する際の比較対象となるロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)の閾値、並びに後述するロール角速度の時間変化量Δω（＝ω(i)−ω(i-1)）の閾値Δω０が記憶されたＥＥＰＲＯＭ１０が備えられている。このロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)の閾値は、図２（ａ），（ｂ）に示すロール角度θ(i)とロール角速度ω(i)との関数ω(i)＝ｆ(θ(i))で表される閾値ラインとして記憶されており、横転判定部８は、得られた実際のロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)とによって規定される２次元値（座標点）が、この閾値ラインよりも上方に存在するときは横転有り（横転判定）と判定し、この閾値ラインよりも下方に存在するときは横転無し（非横転判定）と判定する。
一方、横転判定部８は、ロール角速度ω(i)の対時間変動量Δωが、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶された閾値Δω０を超えた値であるときは、算出された最新のロール角速度ω(i)を、時系列的に一つ前に算出されたロール角速度ω(i-1)に置換したうえで、ロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)に基づいて横転有無を判定する。
なお、閾値Δω０としては、通常の車両の横転挙動においては指示し得ない値であって、例えば５[msec]の時間間隔でロール角速度ω(i)が算出される本実施形態においては、５０[deg／sec]（ロール角加速度α（＝（ω(i)−ω(i-1)）／Δｔ）換算では、１０×１０3[deg／sec2]に相当）が設定されている。
また、乗員保護システム５０は、この車両挙動判定システム２０に加えて、車両挙動判定システム２０による横転判定結果に応じた動作により乗員を保護する乗員保護装置４０が備えられている。
この乗員保護装置４０としては、カーテンエアバッグを始めとするエアバッグシステムやシートベルトプリテンショナ装置が装備されている。
さらに、この乗員保護システム５０には、車体の車幅方向について所定の角度の傾斜有無を検出する傾斜ＳＷ３１（傾斜センサ）と、この傾斜ＳＷ３１の出力によるチャタリングを防止するためのＬＰＦ３２と、ＬＰＦ３２の出力を、傾斜有りを表す傾斜ＯＮ信号と傾斜無しを表す傾斜ＯＦＦ信号とに二値化処理して傾斜ＯＮ信号のみを出力する二値化処理部３３と、二値化処理部３３の出力と、車両挙動判定システム２０の横転判定結果とのＡＮＤ条件（傾斜ＯＮ信号および横転判定）においてのみ、乗員保護装置４０に動作指示信号を出力するＡＮＤ回路３４とを備えている。
次に、本実施形態に係る車両挙動判定システム２０による作用を、図１のブロック図および図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、ロール角速度センサ１が車両のロール角速度ω(i)に対応した信号Ｓを連続的に検出し（＃１）、この検出された信号ＳはＬＰＦ２に入力され、ＬＰＦ２は、入力された信号Ｓから高周波ノイズをアナログ信号領域でカットしてＡ／Ｄコンバータ３に出力し、Ａ／Ｄコンバータ３が、例えば５[msec]にサンプリング間隔で、入力された信号Ｓをデジタル信号Ｄに変換し、マイクロコンピュータ９のノイズカットデジタルフィルタ５が、Ａ／Ｄコンバータ３からの出力であるデジタル信号Ｄに対してデジタル信号領域でノイズ成分の除去を行い、ノイズ除去後のデジタル信号Ｄに基づいてロール角速度算出部６が、５[msec]の時間間隔のロール角速度ω(i)を算出する（＃２）。
以上の作用によってそれぞれ算出されたロール角度θ(i)およびロール角速度ω(i)は横転判定部８に入力され、横転判定部８は、入力されたロール角速度ωの時間変動量Δω（＝ω(i)−ω(i-1)）を算出し、この算出されたロール角速度の時間変動量Δωと、ＥＥＰＲＯＭ１０に予め記憶されたロール角速度ωの時間変動量Δωの閾値Δω０とを大小比較する（＃３）。
そして、この大小比較の結果、算出されたロール角速度ωの時間変動量Δωが閾値Δω０よりも大きいときは、横転判定部８は、通常起こり得ない車両挙動であると判定する。すなわち、横転判定部８は、ロール角速度センサ１によって検出された信号Ｓはノイズの影響により信頼性の低い信号となっていると判定し、この最新のロール角速度ω(i)を、時系列的に一つ前のロール角速度ω(i-1)に置き換える（＃４）。一方、算出されたロール角速度ωの時間変動量Δωが閾値Δω０よりも大きくないときは、上述した置換処理（＃４）は行わない。
横転判定部８は、ステップ４（＃４）の置換処理を行った場合には、置換処理して得られたロール角速度ω(i)に基づいてロール角度θ(i)を算出するように、ロール角度算出部４を制御し、ロール角度算出部４は、置換処理して得られたロール角速度ω(i)に基づいてロール角度θ(i)を算出し（＃５）、算出して得られたロール角度θ(i)は横転判定部８に入力される。
一方、置換処理を行わなかった場合には、ロール角度算出部４が、ノイズカットデジタルフィルタ５によるノイズ除去後のデジタル信号Ｄに基づいてロール角度θ(i)を算出するように、横転判定部８がロール角度算出部４を制御し、ロール角度算出部４は、この制御にしたがって、ロール角度θ(i)を算出し（＃５）、算出して得られたロール角度θ(i)は横転判定部８に入力される。
なお、ロール角度算出部４は、時間積分を行うことにより５[msec]ごとのロール角度θ(i)を算出する。
横転判定部８は、以上の処理によって得られたロール角速度ω(i)およびロール角度θ(i)からなる２次元値（θ(i)，ω(i)）について、ＥＥＰＲＯＭ１０に予め記憶された、ロール角度θおよびロールレートωにより規定される閾値ライン（図２参照）と大小比較して、横転の有無を判定する（＃６）。
この横転の判定（＃６）は、具体的には、入力されたロール角度θ(i)およびロールレートω(i)とによって規定される座標点（θ(i)，ω(i)）が、図２に示した閾値ラインよりも上方領域（横転判定領域）に存在するときは横転有り（横転判定）と判定し、この閾値ラインよりも下方領域（非横転判定領域）に存在するときは横転無し（非横転判定）と判定する。
そして、ステップ６（＃６）において得られた横転判定結果は、ＡＮＤ回路３４に出力される。
このように、算出されたロール角速度ω(i)が車両のノイズ等によって瞬間的に突出した値を示し（図２（ａ）参照）、従来であれば、この突出値に基づく横転判定によって横転有りと誤判定されるような場合であっても、本実施形態に係る車両挙動判定システム２０によれば、横転判定部８が、このような実機車両では起こり得ない挙動に対応した突出値を時系列的に一つ以前のロール角速度値に置換した（図２（ｂ）参照）うえで、横転判定を行う（＃６）ため、横転判定精度を向上させることができる。
一方、本実施形態の乗員保護システム５０のＡＮＤ回路３４には、上述した車両挙動判定システム２０の横転判定結果に加えて、傾斜ＳＷ３１によって検出され、チャタリング防止用のＬＰＦ３２を介して二値化処理部３３を通過した傾斜検出結果が入力される。
そして、ＡＮＤ回路３４は、車両挙動判定システム２０による横転判定結果が横転有りの判定結果と傾斜ＳＷによる傾斜有りの傾斜検出結果（傾斜ＯＮ信号）とのＡＮＤ条件のとき、乗員保護装置４０に対して乗員保護装置４０の作動を行わせる作動信号を出力し、その他の条件の場合には、乗員保護装置４０に対する作動信号の出力を行わない。
乗員保護装置４０は、ＡＮＤ回路３４から作動信号が入力されたときは、乗員保護動作を行い、作動信号が入力されないときは、乗員保護動作を行わない。
以上のように、本実施形態に係る乗員保護システム５０によれば、車両挙動判定システム２０による横転判定精度の向上により、乗員保護装置の動作精度を向上させることができる。
さらに、傾斜ＳＷ３１による傾斜検出結果を加味した動作条件で動作するため、動作の信頼性を一層向上させることができる。
なお、図４〜図９は、ロール角速度ωの時間変動量Δωの閾値Δω０を設定するための実験結果を示すものであり、図４は、車両の横転態様のうちターンオーバ形式の横転におけるロール角速度ωの５[msec]間隔の時間変動量Δω[deg/sec]を時間間隔５[msec]で示したグラフであり、図５は、図４のうち時間２．０[sec]から３．０[sec]までの範囲について拡大したグラフである。ただし、これらの各グラフの右端の縦軸は、上記ロール角速度ωの時間変動量Δω[deg/sec]を角加速度（＝Δω／Δｔ[deg/sec2]）に換算した値であり、以下の各グラフについても同様である。
また、図６は、車両の横転態様のうちトリップオーバ形式の横転におけるロール角速度ωの５[msec]間隔の時間変動量Δω[deg/sec]を、時間間隔５[msec]で示したグラフであり、図７は、図６のうち時間０．０[sec]から１．０[sec]までの範囲について拡大したグラフである。
また、図８は、車両の横転態様のうち他のトリップオーバ形式）の横転におけるロール角速度ωの５[msec]間隔の時間変動量Δω[deg/sec]を、時間間隔５[msec]で示したグラフであり、図９は、図８のうち時間０．５[sec]から１．５[sec]までの範囲について拡大したグラフである。
これらの実験結果より、通常の車両の横転挙動においては指示し得ないロール角速度ωの５[msec]間隔での時間変動量Δωの閾値Δω０として、５０[deg/sec]（角加速度換算で１０×１０3[deg／sec2]）が適切であることが確認された。
ただし、本発明の車両挙動判定システムにおいては、閾値はこの値に限定されるものではなく、この車両挙動判定システムが搭載される車両の挙動特性等に応じて、適切に調整することができる。
また、本実施形態の乗員保護システム５０は、車両挙動判定システム２０による横転判定結果および傾斜ＳＷ３１による傾斜検出結果に応じて、乗員保護装置４０を動作させるものであるが、このような傾斜検出結果の加味は、より精度の高い動作を確保するためであり、本発明の乗員保護システム（本発明の第１の乗員保護システム）においては、必ずしも傾斜検出結果を加味して乗員保護装置４０を動作させるものである必要はなく、横転判定システムによる判定結果のみに応じて、乗員保護装置４０を動作させるものであってもよい。
本発明の一実施形態に係る車両挙動判定システムおよび乗員保護システムを示すブロック図である。 ロール角度とロール角速度とによる横転判定の閾値を示す図である。 図１に示した横転判定システムの作用を示すフローチャートである。 ターンオーバ形式の横転におけるロール角速度の時間変動量を示す実験グラフである。 図４の一部時間範囲における拡大図である。 トリップオーバ形式の横転におけるロール角速度の時間変動量を示す実験グラフである。 図６の一部時間範囲における拡大図である。 他のトリップオーバ形式の横転におけるロール角速度の時間変動量を示す実験グラフである。 図８の一部時間範囲における拡大図である。
符号の説明
１ ロール角速度センサ（ロール角速度検出手段）
２，３２ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
３ Ａ／Ｄコンバータ
４ ロール角度算出部
５ ノイズカットデジタルフィルタ
６ ロール角速度算出部
８ 横転判定部（横転判定手段）
９ マイクロコンピュータ
１０ ＥＥＰＲＯＭ
２０ 車両挙動判定システム
３１ 傾斜ＳＷ（傾斜センサ）
３３ 二値化処理部
３４ 論理回路（ＡＮＤ回路）
４０ 乗員保護装置
５０ 乗員保護システム

Claims (4)

  1. 少なくとも車両のロール角速度に基づいて車両の横転を判定する横転判定手段を有する車両挙動判定システムにおいて、
    前記ロール角速度に対してノイズ成分を除去するノイズカットフィルタを備えたことを特徴とする車両挙動判定システム。
  2. 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、少なくとも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、前記車両の横転を判定する横転判定手段とを有する車両挙動判定システムにおいて、
    前記横転判定手段は、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ついて、最新のロール角速度と時系列的に一つ前のロール角速度との差が予め設定された閾値を超えたときは、前記最新のロール角速度を前記一つ前のロール角速度に置換し、この置換された後の最新のロール角速度を用いて前記横転を判定することを特徴とする車両挙動判定システム。
  3. 請求項１または２に記載の車両挙動判定システムと、該車両挙動判定システムによる横転判定結果に応じた動作により乗員を保護する乗員保護装置とを備えたことを特徴とする車両の乗員保護システム。
  4. 請求項１または２に記載の車両挙動判定システムと、車体の車幅方向についての傾斜の有無を検出する傾斜センサと、前記車両挙動判定システムによる横転判定結果および前記傾斜センサによる傾斜検出結果に応じた動作により乗員を保護する乗員保護装置とを備えたことを特徴とする車両の乗員保護システム。
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