JP2012042289A - 車両の傾斜角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温空気層の変位を検出する傾斜センサを用いて車両の傾斜角度を検出させるものにおいて、その検出精度を向上させることができる車両の傾斜角度検出装置を提供する。
【解決手段】熱源から生じる高温空気層の変位を検出し、その検出に基づいた検出値を継続的に出力することにより、車両の傾斜を検出可能な傾斜センサ２と、該傾斜センサ２から出力された検出値に基づき、車両が転倒したか否かを判定する判定手段５とを具備した車両の傾斜角度検出装置１であって、傾斜センサ２から出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換する変換手段４を備え、当該変換手段４により変換された変換値に基づき、判定手段５による判定が行われるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の傾斜を継続的に検出してその傾斜角度を精度よく検出し得る車両の傾斜角度検出装置に関するものである。

二輪車が転倒した状態においてエンジンが駆動し続けていると二次的事故を誘発する可能性があることに鑑み、二輪車の転倒を判定してエンジンを停止させるべく当該二輪車の傾斜を検出する傾斜検出装置を用いたエンジン停止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかるエンジン停止装置は、振り子として機能する錘の一部に着磁しておき、車両が傾斜することにより当該錘が所定角度振れて着磁部分の磁力を検出しなくなったら転倒したと認識するよう構成されていた。

かかるエンジン停止装置で用いられる傾斜センサは、錘を振り子として機能させた機械的構造を持つため耐久性に限界があるとともに、錘の振れスペースを確保する必要があるといった不具合を有しているため、耐久性を向上させるとともに小型化を図るべく、本出願人は既に、車両の傾斜を電気的に検出し、且つ、傾斜角度に応じた大きさの電圧を連続的に出力し得る傾斜センサ（例えば、所謂ガスレートセンサ）を用いることを提案している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３４０５５２号公報 特開２００５−１８８３６７号公報

しかしながら、上記特許文献２にて開示された従来技術においては、ガスレートセンサの如き傾斜センサ（高温空気層の変位を検出するセンサ）を用いているため、特許文献１にて開示されたものの如く傾斜に伴って固体を振れさせ、その振れを検出するものに比べ、振動に対する反応が鈍く、車両のように駆動中常時振動が付与されるものに好適であるものの、以下の如き問題点もあった。

即ち、ガスレートセンサの如き傾斜センサは、温度特性が悪く、温度変化によって検出値が変動してしまう（特に高温領域及び低温領域における温度変化に伴う検出値の変化は顕著である）ことから、車両の転倒判定時における誤差が生じ易く、精度が悪化してしまう虞があった。特に、二輪車等の車両においては、温度変化が激しい部位に傾斜センサが取り付けられることが多く、車両の転倒判定の精度向上が困難となっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高温空気層の変位を検出する傾斜センサを用いて車両の傾斜角度を検出させるものにおいて、その検出精度を向上させることができる車両の傾斜角度検出装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、熱源から生じる高温空気層の変位を検出し、その検出に基づいた検出値を継続的に出力することにより車両の傾斜を検出可能な傾斜センサを具備した車両の傾斜角度検出装置であって、前記傾斜センサから出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換する変換手段を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両の傾斜角度検出装置において、前記変換手段により変換された変換値に基づき、車両が転倒したか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の車両の傾斜角度検出装置において、前記変換手段は、前記傾斜センサで検出されるＸ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値、又は当該傾斜センサで検出されるＹ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値を得ることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３記載の車両の傾斜角度検出装置において、前記変換手段は、Ｘ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値と、Ｙ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値との両者を求め、前記傾斜センサの車両に対する取付角度に応じて何れか一方の変換値に基づいて前記判定手段による判定が行われることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何れか１つに記載の車両の傾斜角度検出装置において、前記傾斜センサを意図的に傾斜させ、前記判定手段において転倒の判定基準とされる車両の傾斜角度の閾値を設定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、変換手段によって、傾斜センサから出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換するので、高温空気層の変位を検出する傾斜センサを用いて車両の傾斜角度を検出させるものにおいて、その検出精度を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、変換手段により変換された変換値に基づき、車両が転倒したか否かを判定する判定手段を具備したので、高温空気層の変位を検出する傾斜センサを用いて車両の傾斜を検出させるとともに、車両の転倒判定の精度を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、変換手段は、傾斜センサで検出されるＸ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値、又は当該傾斜センサで検出されるＹ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値を得るので、簡易な演算にて温度変化によって変動しない変換値を得ることができ、スムーズ且つ素早く変換値を得ることができる。

請求項４の発明によれば、変換手段は、Ｘ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値と、Ｙ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値との両者を求め、傾斜センサの車両に対する取付角度に応じて何れか一方の変換値に基づいて判定手段による判定が行われるので、傾斜センサの取付形態に関わらず車両の転倒判定の精度を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、傾斜センサを意図的に傾斜させ、判定手段において転倒の判定基準とされる車両の傾斜角度の閾値を設定するので、傾斜センサの固体差に基づく精度のばらつきや当該傾斜センサを車両に取り付ける際に生じる実装時のばらつきを排除することができ、車両の転倒判定の精度をより一層向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両の傾斜角度検出装置を示すブロック図 同車両の傾斜角度検出装置における傾斜センサ（Ｘ軸方向）を示す模式図 同車両の傾斜角度検出装置における傾斜センサからの出力を示すグラフ 同車両の傾斜角度検出装置における傾斜センサからの出力（傾斜センサの出力からオフセット値を減算させたもの）を示すグラフ 同車両の傾斜角度検出装置における変換手段による演算結果（図４の出力において、更にＸ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算すると共にＹ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値）を示すグラフ 同車両の傾斜角度検出装置の制御内容を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る車両の傾斜角度検出装置は、二輪車等の車両の傾斜を継続的に検出して車両が転倒したか否かを判定し得るもので、図１に示すように、傾斜センサ２と、制御マイコン３に形成された変換手段４及び判定手段５とから主に構成されている。尚、傾斜センサ２及び制御マイコン３は、一つの基板に実装されており、本実施形態に係る傾斜角度検出装置１を構成するユニット内に収容されている。

傾斜センサ２は、二輪車の傾斜を電気的に検出し、且つ、傾斜角度に応じた大きさの電圧を継続的（リアルタイム）に出力し得るものであり、図２に示すような所謂ガスレートセンサから成るものである。かかるガスレートセンサは、二輪車に固定されるセンサ本体Ｋと、該センサ本体Ｋの略中央に形成された熱源としてのヒーターバーＨと、センサ本体Ｋの縁部に形成されて当該部位の温度を検出し得る検出部Ｂ１及びＢ２とから主に構成されている。尚、同図は、傾斜センサ２のＸ軸方向を示しており、Ｙ軸方向にもＸ軸方向と同様、温度を検出し得る左右一対の検出部が形成されている。

そして、ヒーターバーＨにてセンサ本体Ｋの略中央部分の空気を加熱し、高温空気層Ａを生じさせるとともに、検出部Ｂ１及びＢ２（Ｙ軸方向の検出部も同様）にて温度を常時検出しておく。然るに、車両が倒立状態であってセンサ本体Ｋが同図の状態（水平状態）である場合、高温空気層Ａは当該センサ本体Ｋの略中央に留まっているため、検出部Ｂ１及びＢ２で検出される温度は略同等であり、かかる状態における出力値を０とする。

二輪車の傾斜に伴いセンサ本体Ｋがａ方向に傾くと、慣性の法則に基づいて高温空気層Ａが同図中右側に変位（移動）し、傾斜角度に応じて検出部Ｂ２側で検出される温度が検出部Ｂ１側で検出される温度よりも高くなるため、かかる温度差に応じた大きさの電圧を出力するように構成されている。反対に、二輪車の傾斜に伴いセンサ本体Ｋがｂ方向に傾いた場合も同様に、傾斜角度に応じて検出部Ｂ１側で検出される温度が検出部Ｂ２側で検出される温度よりも高くなるため、かかる温度差に応じた大きさの電圧（ａ方向に傾いた場合の電圧をプラス値とした場合、マイナス値となる）を出力する。尚、Ｙ軸方向についても同様の出力を得る。

即ち、本傾斜センサ２は、二輪車の傾斜に伴いセンサ本体Ｋが傾くことにより高温空気層Ａが変位し、該変位に基づいた大きさの電圧を検出値として継続的（リアルタイム）に出力し、車両の傾斜を検出するセンサから構成されているため、車両の傾斜に伴って固体を振れさせ、その固体の振れを検出するものに比べ、振動に対する反応が鈍く、車両のように駆動中常時振動が付与されるものに好適であり、傾斜角度検出装置１による車両転倒の判定精度を向上させることができる。

変換手段４は、傾斜センサ２と電気的に接続されるとともに、当該傾斜センサ２から出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換するためのものであり、傾斜センサ２で検出されるＸ軸方向の検出値（具体的には、傾斜センサ２のＸ軸方向の検出値からオフセット値を減算した演算値（Ｄ’（Ｘ）；図４参照））をＹ軸方向の検出値（具体的には、傾斜センサ２の検出値からオフセット値を減算した演算値（Ｄ’（Ｙ）；図４参照）で除算した変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ）；図５参照））と、当該傾斜センサ２で検出されるＹ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ）；図５参照）とを得るためのものである。尚、図３、図４及び図５の縦軸の縮尺は適宜変更してある。

本実施形態に係る変換手段４によって変換値を得るための演算方法について以下に説明する。
傾斜センサ２から出力された検出値は、図３に示すように、横軸を傾斜センサ２の傾斜角度及び縦軸を検出値とした場合、所定のオフセット値を中心として傾斜センサ２の傾斜角度に従いＸ軸方向の検出値（Ｄ（Ｘ））とＹ軸方向の検出値（Ｄ（Ｙ））とがそれぞれサイン曲線（ｓｉｎカーブ）或いはコサイン曲線（ｃｏｓカーブ）を描く如く変化している。かかる検出値を受信した変換手段４は、先ず、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ（Ｘ））とＹ軸方向の検出値（Ｄ（Ｙ））とからオフセット値をそれぞれ減算し、図４に示すように、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））及びＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））を得る。

このように、オフセット値を減算した検出値（Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））及びＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ）））は、温度変化（傾斜センサ２の雰囲気温度の変化）によって０点を中心に上下に増減するという特性を持った値であるため、このまま車両の転倒判定に用いた場合、温度特性が悪いものとなってしまう。従って、本実施形態においては、温度変化による変動を排除する（言い換えるならば、温度変化によって変動するパラメータを消去する）ため、変換手段４によって、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算し、その演算結果である変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））を得るとともに、Ｙ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））で除算し、その演算結果である変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））を得るのである。

これらＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算した変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））、及びＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））で除算した変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））は、温度変化に伴う変動がほとんどなく、これを用いて傾斜角度の検出を行わせることにより、温度特性を向上させることができ、温度変化に影響されずに検出精度をより向上させることができる。

また、本実施形態に係る変換手段４は、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算した変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））と、Ｙ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））で除算した変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））との両者を求めており、傾斜センサ２の車両に対する取付角度（例えば、基板Ｋを水平に取り付けた場合と垂直に取り付けた場合）に応じて何れか一方の変換値に基づいて判定手段５による判定が行われるようになっている。

判定手段５は、変換手段４と電気的に接続されるとともに、傾斜センサ２から出力された検出値を演算することにより得られた変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））又は変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））に基づき、車両が転倒したか否かを判定するものである。かかる判定手段５は、車両が具備するＥＣＵ（エンジン制御装置）と電気的に接続されており、車両が転倒したと判定された場合、その旨の信号をＥＣＵに送信して車両のエンジンを停止させ得るようになっている。

更に、本実施形態においては、車両に傾斜センサ２を取り付けた状態で当該車両を傾斜させ、判定手段５において転倒の判定基準とされる車両の傾斜角度の閾値（図３〜５の符号α及びβ）を設定するよう構成されている。これにより、傾斜センサ２の固体差に基づく精度のばらつきや当該傾斜センサ２を車両に取り付ける際に生じる実装時のばらつきを排除することができ、車両の転倒判定の精度をより一層向上させることができる。

次に、上記実施形態に係る車両の傾斜角度検出装置１における制御内容について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、電源が投入されたとき、傾斜角度検出装置１を構成するユニット全体の初期化を行う（Ｓ１）とともに、ティーチングが実施されるか否かが判定される（Ｓ２）。かかるティーチングとは、傾斜センサ２を意図的に傾斜させ、判定手段５において転倒の判定基準とされる車両の傾斜角度の閾値（図３〜５の符号α及びβ）を設定する作業を指すものであり、Ｓ２にてティーチングを行うと判断されたとき、Ｓ３にて車両が転倒したとして判定するための閾値（α及びβ）を設定する。尚、当該ティーチングは、傾斜角度検出装置１の製造工程において必ず実施されるものであり、傾斜角度検出装置１を車両に取り付けた後においては実施しない。

Ｓ２にてティーチングが実施されないと判定された後、又はＳ３におけるティーチングが終了した後、傾斜センサ２からＸ軸方向の検出値（Ｄ（Ｘ））およびＹ軸方向の検出値（Ｄ（Ｙ））（即ち、加工前の生データ）を取得する（Ｓ４）。その後、得られたＸ軸方向の検出値（Ｄ（Ｘ））およびＹ軸方向の検出値（Ｄ（Ｙ））を任意個数だけサンプリングデータとして採取し、それらを平均化する処理（単純平均及び移動平均）を行うことにより、図３で示す如きデータを得る（Ｓ５）。

このようにして得られたデータから、先ず、判定手段５にて、車両の１８０度以上の転倒（即ち、上下反転姿勢となったか否か）及び左右何れの方向の傾斜姿勢となったのかを判定する（Ｓ６）。そして、変換手段４にて、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ（Ｘ））とＹ軸方向の検出値（Ｄ（Ｙ））とからオフセット値をそれぞれ減算し、図４に示すように、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））及びＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））を得るとともに、当該Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算し、その演算結果である変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））を得るとともに、Ｙ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））で除算し、その演算結果である変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））を得る（Ｓ７）。

このようにして、得られた変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ）及びＤ（Ｙ／Ｘ））は、図５に示すようなグラフとなり、これら変換値のうち何れか一方（車両に対する傾斜センサ２の取付角度に応じたもの）に基づき、車両が転倒したか否かが判定される（Ｓ８）こととなる。即ち、判定手段５によって、変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ）又はＤ（Ｙ／Ｘ））がＳ３のティーチングで設定された閾値（α、β）を超えたか否かが判定され、閾値（α、β）を超えた場合は、車両が転倒したと判定して、その旨をＥＣＵ６に送信し、エンジンの停止を行わせる一方、閾値（α、β）を超えない場合は、Ｓ４に戻り、再び一連の制御が行われることとなる。

上記実施形態によれば、変換手段４によって、傾斜センサ２から出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値（変換値）に変換するので、傾斜センサ２で検出される検出値のうち温度変化によって変動するパラメータを消去する（温度変化量の除外）ことができ、高温空気層の変位を検出する所謂ガスレートセンサの如き傾斜センサを用いて車両の傾斜角度を検出させるものにおいて、その検出精度を向上させることができる。また、変換手段４により変換された変換値（温度変化によって変動しない変換値Ｄ（Ｘ／Ｙ）又はＤ（Ｙ／Ｘ））に基づき判定手段５による判定が行われるので、所謂ガスレートセンサの如き高温空気層の変位を検出する傾斜センサ２を用いて車両の傾斜を検出させるとともに、車両の転倒判定の精度を向上させることができる。

また更に、変換手段４は、傾斜センサ２で検出されるＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算した変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））、又は当該傾斜センサ２で検出されるＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算した変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））を得るので、簡易な演算にて温度変化によって変動しない変換値を得ることができ、スムーズ且つ素早く変換値を得ることができる。

更に、変換手段４は、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算した変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））と、Ｙ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））で除算した変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））との両者を求め、傾斜センサ２の車両に対する取付角度に応じて何れか一方の変換値に基づいて判定手段５による判定が行われるので、傾斜センサ２の取付形態に関わらず車両の転倒判定の精度を向上させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば判定手段５を具備せず、車両が転倒したか否かを判定しない他の形態の装置（傾斜センサにて検出された車両の傾斜角度をウィンカの自動キャンセル装置等の他の用途に用いるよう構成されたもの）に適用してもよい。また、変換手段４は、Ｘ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））をＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））で除算した変換値（Ｄ（Ｘ／Ｙ））、又はＹ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｙ））をＸ軸方向の検出値（Ｄ’（Ｘ））で除算した変換値（Ｄ（Ｙ／Ｘ））の何れか一方のみを求め、その変換値に基づいて判定手段５による判定が行われるようにしてもよい。また、車両に傾斜センサを取り付けた状態で当該車両を傾斜させることによりティーチングを行ってもよい。

更に、本実施形態においては、変換手段４は、傾斜センサ２で検出されるＸ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値、或いは当該傾斜センサで検出されるＹ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値を得るものとされているが、傾斜センサ２から出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換するものであれば、他の形態のものであってもよい。

傾斜センサから出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換する変換手段を備えた車両の傾斜角度検出装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ 傾斜角度検出装置
２ 傾斜センサ
３ 制御マイコン
４ 変換手段
５ 判定手段

Claims (5)

1. 熱源から生じる高温空気層の変位を検出し、その検出に基づいた検出値を継続的に出力することにより車両の傾斜を検出可能な傾斜センサを具備した車両の傾斜角度検出装置であって、
   前記傾斜センサから出力された検出値を演算し、温度変化によって変動しない値に変換する変換手段を備えたことを特徴とする車両の傾斜角度検出装置。
2. 前記変換手段により変換された変換値に基づき、車両が転倒したか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とする請求項１記載の車両の傾斜角度検出装置。
3. 前記変換手段は、前記傾斜センサで検出されるＸ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値、又は当該傾斜センサで検出されるＹ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値を得ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の傾斜角度検出装置。
4. 前記変換手段は、Ｘ軸方向の検出値をＹ軸方向の検出値で除算した変換値と、Ｙ軸方向の検出値をＸ軸方向の検出値で除算した変換値との両者を求め、前記傾斜センサの車両に対する取付角度に応じて何れか一方の変換値に基づいて前記判定手段による判定が行われることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の車両の傾斜角度検出装置。
5. 前記傾斜センサを意図的に傾斜させ、前記判定手段において転倒の判定基準とされる車両の傾斜角度の閾値を設定することを特徴とする請求項２〜４の何れか１つに記載の車両の傾斜角度検出装置。

Images