JP3890477B2 - 車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、車輌のロール角速度及びロール角に基づいて、車輌の横転の可能性を検出する車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
車輌の横転を判定する方法として、車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に、車輌の平均的な使用時を基準とした閾値を設定し、センサにより実際に検出したロール角速度及びロール角を二次元マップ上にプロットし、前記ロール角速度及びロール角が前記閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、実際の車輌の使用は、上記の平均的な使用に限定されず、例えば、乗員の人数の増減、搭載物の重量の増減及び搭載物の配置変更等の多様な使用態様があり、これらの使用状態に応じて、車輌の重心位置等の特性が変化する場合がある。また、長年の使用により、例えば、サスペンションの弾性力の減少（へたり）等により車輌の重心位置等の特性が変化しているような場合も考えられる。
【０００４】
このような実際の使用状態に応じた多様な車輌の特性の変化に対して、上記のような平均的な使用を基準として設定された固定の閾値のみを用いた横転判定方法においても横転の判定は確保されるものの、最適な横転の判定が可能であるとは言い難かった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６０７８６号公報
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、車輌のロール角速度及びロール角に基づいて、車輌の横転の可能性を判定する車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置に関し、特に、実際の使用状態に応じた車輌の特性変化に応じて、最適な横転の判定が可能な車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、実際のロール角速度及びロール角が前記閾値を越えた場合に、前記車輌が横転する可能性があると判定する車輌の横転判定方法であって、前記車輌の横加速度を、前記ロール角と共に検出するステップと、前記横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて、前記閾値を変化させるステップとをさらに備えた車輌の横転判定方法が提供される。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、車輌のロール角速度を検出するロール角速度検出手段と、前記車輌のロール角を検出するロール角検出手段と、前記車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、前記ロール角速度検出手段に検出されたロール角速度、及び、前記ロール角検出手段により検出されたロール角が前記閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定する横転判定手段と、を備えた車輌の横転判定装置であって、前記車輌の横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて、前記閾値を変化させる閾値変化手段と、をさらに備えた車輌の横転判定装置が提供される。
【０００９】
本発明では、ロール角速度検出手段が車輌のロール角速度を検出し、ロール角検出手段が車輌のロール角を検出し、当該ロール角速度及びロール角が、車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に設定された所定の閾値を越えた場合に、前記横転判定手段が前記車輌の横転の可能性を判定する車輌の横転判定方法及び横転判定装置において、横加速度検出手段により前記車輌に生じている横加速度を検出し、閾値変化手段が、当該検出された横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて前記閾値を変化させる。
【００１０】
これにより、例えば、乗員の人員の増減、搭載物の重量の増減又は搭載物の配置変更、或いは、サスペンションの弾性力の減少等により、車輌の特性が、閾値の基準となっている平均的な使用状態での車輌特性から変化した場合に、当該車輌の特性変化に応じて閾値を適宜変化させて、車輌の横転の判定の感度を敏感／鈍感にすることが可能となるので、車輌の最適な横転の判定が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る車輌の横転判定装置の全体構成を示すブロック図、図２は本発明の実施形態に係る車輌の横転の判定に使用される二次元マップを示す図、図３は車輌の横転を説明するための図、図４は本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法における閾値の変化の理論を説明するための図であり、図４（Ａ）は基準ロール角にある車輌を示す図、図４（Ｂ）は基準ロール角より大きなロール角にある車輌を示す図、図５は本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法の手順を示すフローチャートである。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定装置１は、ロール角速度及び前記ロール角が所定の閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定し、当該判定結果に基づいて安全装置５０を作動させる装置であり、車輌６１の前進／後退方向を中心とした回転方向（ロール方向）のロール角速度ωを検出するレートセンサ１０と、車輌６１の車速度Ｖを検出する車速センサ２０と、例えば、ステアリング（不図示）等から車輌６１の操舵角φを検出する操舵角センサ３０と、ロール角速度及びロール角に基づいて車輌６１の横転の可能性を判定するコントローラ４０と、当該判定結果に基づいて作動可能な、例えば、カーテンエアバッグやプリテンショナーシートベルト等の安全装置５０と、を備えている。
【００１４】
そして、レートセンサ１０、車速センサ２０及び操舵角センサ３０は、それぞれが検出したロール角速度ω、車速度Ｖ及び操舵角φをコントローラ４０に出力可能なようにそれぞれ接続されており、コントローラ４０は、横転判定結果に基づいて安全装置５０に起動信号を出力可能なように安全装置５０のインフレータ（不図示）等に接続されている。
【００１５】
横転判定装置１のコントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、車輌６１のロール角θを演算するロール角演算部４１と、車輌６１の横加速度Ｇを演算する横加速度演算部４２と、図２に示すようなロール角速度ω及びロール角θをパラメータとする二次元マップ上の基準閾値Ｓ０を、ロール角θ及び横加速度Ｇに基づいて変化させるための変化係数αを演算する係数演算部４３と、図２に示す二次元マップ上の閾値と、検出されたロール角速度ω及び演算されたロール角θとを比較し、当該ロール角速度ω及びロール角θが二次元マップ上の横転領域ＲＡ内に位置する場合に、車輌６１が横転する可能性があると判定する横転判定部４４と、を有している。
【００１６】
なお、図２に示す二次元マップ上の基準閾値Ｓ０は、例えば、乗員の人数、搭載物の重量及び配置等が平均的な使用状態での車輌の特性に基づいて設定されており、図４（Ａ）に示すように、この平均的な使用状態の車輌６１が所定の定状円旋回して所定の横加速度Ｇが加わっている場合、当該車輌６１は基準ロール角θ０分ロールし、当該車輌６１の重心位置ｇｖが地面からの高さｈ０となる。
【００１７】
コントローラ４０のロール角演算部４１は、ロール角速度ωを入力可能なようにレートセンサ１０に接続されており、レートセンサ１０により検出されたロール角速度ωに対して積分演算を行うことによりロール角θを算出する。また、このロール角演算部４１は、演算したロール角θを出力可能なように係数演算部４３に接続されていると共に、当該演算したロール角θと共にレートセンサ１０により検出されたロール角速度ωを出力可能なように横転判定部４４に接続されている。また、レートセンサ１０からの出力変動の影響を除去するために、レートセンサ１０とロール角演算部４１との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）１０ａが設けられている。
【００１８】
コントローラ４０の横加速度演算部４２は、車速度Ｖ及び操舵角φを入力可能なように車速センサ２０及び操舵角センサ３０にそれぞれ接続されており、入力された車速度Ｖと操舵角φとから車輌６１の横加速度Ｇを算出する。この横加速度Ｇの具体的な算出方法としては、例えば、車速度Ｖと操舵角φとから、車速度Ｖの横方向（車輌６１の前進／後退に対して直交する方向）の成分である横車速度Ｖｘを算出し、当該横車速度Ｖｘに対して微分演算を行うことにより、横加速度Ｇが算出される。なお、一定の操舵角以上の場合だけ横加速度Ｇを演算するようにして、横加速度及び横傾斜角が小さい直線走行時に生じる誤差をなくし、精度の向上を図るようにしても良い。
【００１９】
このように、本実施形態では、車輌に他の用途で既に設置されている車速センサ及び操舵角センサからの検出結果を用いて横加速度を演算することにより、横転判定装置を安価に構成出来る。
【００２０】
コントローラ４０の係数演算部４３は、ロール角θ及び横加速度Ｇを入力可能なように、ロール角演算部４１及び横加速度演算部４２にそれぞれ接続されており、入力されたロール角θと横加速度Ｇとから、車輌６１の使用状態による特性変化に適応するように基準閾値Ｓ０を変化させるための変化係数αを演算する。この変化係数αの具体的な算出方法としては、例えば、ロール角θを横加速度Ｇで除算することにより、変化係数αを算出する（α＝θ／Ｇ）。
【００２１】
ここで、車輌６１の横転について説明すると、図３に示すように、質量ｍの車輌６１は、ロール角速度ωでのロール回転のロール角速度エネルギーが、当該ロール回転開始前の車輌の重心位置ｇｖからロール回転における当該重心位置ｇｖの最高位置までの高さの差Ｈの位置エネルギーを越えた場合、即ち、（１／２）ｍω２＞ｍｇＨの関係が成立すると車輌６１が横転する。
【００２２】
これに対し、図４（Ｂ）に示すように、上述の基準閾値Ｓ０の設定の際と比較して、例えば、乗員６２が増加し、搭載物６３を搭載し、車輌重心ｇｖ’が地面からの高さｈ１となり重心位置が高くなった場合には（ｈ０＜ｈ１）、基準閾値Ｓ０の場合と比較して重心位置エネルギーの差が小さくなり、横転の可能性が増加する。
【００２３】
そこで、本実施形態の横転判定装置１の係数演算部４３では、この状態の車輌６１に基準閾値Ｓ０と同一の横加速度Ｇが加わっている場合に、車輌６１のロール角が基準ロール角θ０より大きなロール角θ１となるので（θ０＜θ１）、当該ロール角θ１と横加速度Ｇとに基づいて、使用状態により車輌の重心位置が変化したものと判断し、横転の判定を敏感にするように、二次元マップ上の閾値を、基準閾値Ｓ０を原点に近づけた第１の閾値Ｓ１とする第１の変化係数α１を算出する（＝θ１／Ｇ）。この第１の閾値Ｓ１における第１の変化係数α１は、基準閾値Ｓ０における基準変化係数α０（＝θ０／Ｇ）に対して大きな数値となっている（α１＞α０）。
【００２４】
また、車輌６１のサスペンションの弾力性が減少しているような場合にも、上記の乗員や搭載物が増加した場合と同様に、同一の横加速度に対してロール角が大きくなるので、横転の判定を敏感にするように、二次元マップ上の基準閾値Ｓ０を原点に近づける変化係数を算出する。
【００２５】
これに対し、上述の基準閾値Ｓ０の設定の際と比較して、例えば、乗員や搭載物が減少し、特に図示しないが、車輌重心が高さｈ２となり重心位置が低くなった場合には（ｈ０＞ｈ２）、基準閾値Ｓ０の場合と比較して重心位置エネルギーの差が大きくなるので、横転する可能性が低くなる。そのため、本実施形態の横転判定装置１の係数演算部４３では、この状態の車輌６１に横加速度Ｇが加わっている場合に、車輌６１のロール角が基準ロール角θ０より小さなロール角θ２となるので（θ０＞θ２）、ロール角θ２と横加速度Ｇとに基づいて、使用状態により車輌の重心位置が変化したものと判断し、横転の判定を鈍感にするように、二次元マップ上の閾値を、基準閾値Ｓ０を原点から遠ざけた第２の閾値Ｓ２とする第２の変化係数α２（＝θ２／Ｇ）を算出する。この第２の閾値Ｓ２における第２の変化係数α２は、基準閾値Ｓ０における基準変化係数α０に対して小さな数値となっている（α２＜α０）。
【００２６】
この係数演算部４３は、演算した閾値変化変数αを出力可能なように横転判定部４４に接続されている。また、横加速度演算部４２と係数演算部４３との間には、時定数が長いローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）４３ｂが設けられており、動的な動きによる誤差を吸収可能なように構成されている。なお、変化係数αの算出方法は、本発明では上記の算出方法に特に限定されることなく、車輌特性の非線形性を考慮して、例えば、テーブルルックアップや近似高次数関数により算出しても良い。
【００２７】
コントローラ４０の横転判定部４４は、上記のように算出された変化係数αを入力可能なように係数演算部４３に接続されており、先ず、入力された変化係数αの値に応じて、閾値Ｓを適宜変化させる。
【００２８】
より具体的には、基準変化係数α０より大きな第１の変化係数α１が入力された場合には（α０＜α１）、基準閾値Ｓ０を二次元マップの原点に近づけるような第１の閾値Ｓ１に変化させて横転領域ＲＡを拡大させる。このように閾値を二次元マップ上の原点に近づけることにより、横転の判定を敏感にすることが出来る。
【００２９】
これに対し、基準変化係数α０より小さな変化係数α２が入力された場合には（α０＞α２）、基準閾値Ｓ０を二次元マップの原点から遠ざける第２の閾値Ｓ２に変化させて横転領域ＲＡを縮小させる。このように閾値を二次元マップ上の原点から遠ざけることにより、横転の判定を鈍感にすることが出来る。
【００３０】
なお、基準閾値Ｓ ０ から第１の閾値Ｓ１又は第２の閾値Ｓ２への変動量は、車輌６１の開発段階時において、変化係数αをパラメータとして設定されるものである。
【００３１】
さらに、この横転判定部４４は、ロール角速度ω及びロール角θを入力可能なように、ロール角演算部４１に接続されており、図２に示す二次元マップ上に、入力されたロール角速度ω及びロール角θをプロットし、当該ロール角速度ω及びロール角θが横転領域ＲＡ内に位置する場合には、車輌６１が横転する可能性があると判定し、横転領域ＲＡ内に位置しない場合には、車輌６１が横転する可能性はないと判定する。
【００３２】
例えば、図２に示すように、ロール角速度ω及びロール角θのプロットＬ１が、二次元マップ上の横転領域ＲＡ内に達しない場合には車輌６１が横転する可能性はないと判定する。これに対し、図２に示すように、ロール角速度ω及びロール角θのプロットＬ２が、二次元マップ上の横転領域ＲＡ内に達するような場合には、車輌６１が横転する可能性があると判定する。
【００３３】
そして、コントローラ４０の横転判定部４４は、ロール角速度ω及びロール角θが横転領域ＲＡ内に位置して、車輌６１が横転する可能性があると判定した場合には、安全装置５０に起動信号を出力し、安全装置５０は、当該起動信号に基づいて、例えば、カーテンエアバッグやプリテンショナーシートベルトのインフレータ等が作動し、車輌６１の横転に備えて乗員を保護する。
【００３４】
次に、図５に示すフローチャートに従って、本発明の実施形態に係る横転検出装置の動作について説明する。
【００３５】
先ず、レートセンサ１０が車輌６１のロール角速度ωを検出して、当該ロール角速度ωがコントローラ４０のロール角演算部４１に入力される（図５のステップＳ１０）。そして、コントローラ４０のロール角演算部４１が、入力されたロール角速度ωに対し積分演算を行い、車輌６１のロール角θを算出する（ステップＳ２０）。
【００３６】
次に、ステップＳ１０のロール角速度ωの検出と同時に、車速センサ２０により検出された車輌６１の車速度Ｖと、操舵角センサ３０により検出された車輌６１の操舵角φとが、コントローラ４０の横加速度演算部４２に入力される（ステップＳ３０）。そして、コントローラ４０の横加速度演算部４２が、入力された車速度Ｖと操舵角φとから、車速度Ｖの横方向の成分である横車速度Ｖｘを算出し、当該横車速度Ｖｘを微分することにより、車輌６１の横加速度Ｇを算出する（ステップＳ４０）。
【００３７】
次に、ロール角演算部４１により演算されたロール角θと、横加速度演算部４２により演算された横加速度Ｇとが、係数演算部４３に入力され、当該係数演算部４３が、入力されたロール角θと横加速度Ｇとから変化係数αを算出する（ステップＳ５０）。
【００３８】
次に、係数演算部４３により算出された変化係数αが横転判定部４４に入力され、当該横転判定部４４が、入力された変化係数αの値を基準変化係数α ０ と比較して、当該比較結果に基づいて、基準閾値Ｓ０を変化させる（ステップＳ６０）。この際、入力された変化係数が、上述の第１の変化係数α１のように、基準変化係数α０より大きな数値である場合には、図２に示すように、車輌６１のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上の基準閾値Ｓ１を原点に近づけるように第１の閾値Ｓ１に変化させて、当該二次元マップ上の横転領域ＲＡを拡大させる。これに対し、入力された変化係数が、上述の第２の変化係数α２のように、基準変化係数α０より小さな数値である場合には、図２に示すように、二次元マップ上の基準閾値Ｓ１を原点から遠ざけるように第２の閾値Ｓ２に変化させて、当該二次元マップ上の横転領域ＲＡを縮小させる。なお、入力された変化係数が、基準変化係数α０と同一の数値である場合には、二次元マップ上の基準閾値Ｓ０を変化させない。
【００３９】
変化係数αの数値に基づいて二次元マップ上の閾値を変化させたら、横転判定部４４は、ロール角演算部４１から入力されたロール角速度ω及びロール角θとを二次元マップ上にプロットし、当該プロットが横転領域ＲＡに入るか否かの判断を行う（ステップＳ７０）。この際、当該プロットが横転領域ＲＡに入ったら車輌６１が横転する可能性があると判定し（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、安全装置５０に対して起動信号を出力し、当該起動信号に基づいて安全装置５０が作動する（ステップＳ８０）。
【００４０】
これに対し、ステップＳ７０の横転判定部４４による判定において、入力されたロール角速度ω及びロール角θのプロットが横転領域ＲＡに入ることがない場合には、車輌６１が横転する可能性がないと判定し（ステップＳ７０においてＮＯ）、ステップＳ１０からステップＳ７０までの動作を繰り返し、車輌６１の横転を常時監視する。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、車輌の横転の可能性の判定に当たり、ロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上の閾値を、ロール角と横加速度とに基づいて適宜変化させて、横転の判定を敏感にしたり、鈍感にしたりすることが可能となるので、車輌の使用状態等による特性変化に対して車輌の最適な横転の判定が可能となる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４３】
例えば、上述の実施形態では、車速センサにより検出された車速度と、操舵角センサにより検出された操舵角とに基づいて横加速度を算出するように説明したが、本発明においては、特にこれに限定されることなく、横加速度を検出するセンサを設け、演算することなく直接的に横加速度を検出するような構成としても良い。
【００４４】
また、上述の実施形態では、レートセンサにより検出されたロール角速度に基づいてロール角を算出するように説明したが、本発明においては、特にこれに限定されることなく、絶対傾斜角センサを設け、演算することなく直接的にロール角を検出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る車輌の横転の判定に使用される二次元マップを示す図である。
【図３】図３は、車輌の横転を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法における閾値の変化の理論を説明するための図であり、図４（Ａ）は、基準ロール角にある車輌を示す図、図４（Ｂ）は基準ロール角より大きなロール角にある車輌を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…横転判定装置
１０…レートセンサ
２０…車速センサ
３０…操舵角センサ
４０…コントローラ
４１…ロール角演算部
４２…横加速度演算部
４３…係数演算部
４４…横転判定部
５０…安全装置
６１…車輌
【技術分野】
本発明は、車輌のロール角速度及びロール角に基づいて、車輌の横転の可能性を検出する車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
車輌の横転を判定する方法として、車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に、車輌の平均的な使用時を基準とした閾値を設定し、センサにより実際に検出したロール角速度及びロール角を二次元マップ上にプロットし、前記ロール角速度及びロール角が前記閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、実際の車輌の使用は、上記の平均的な使用に限定されず、例えば、乗員の人数の増減、搭載物の重量の増減及び搭載物の配置変更等の多様な使用態様があり、これらの使用状態に応じて、車輌の重心位置等の特性が変化する場合がある。また、長年の使用により、例えば、サスペンションの弾性力の減少（へたり）等により車輌の重心位置等の特性が変化しているような場合も考えられる。
【０００４】
このような実際の使用状態に応じた多様な車輌の特性の変化に対して、上記のような平均的な使用を基準として設定された固定の閾値のみを用いた横転判定方法においても横転の判定は確保されるものの、最適な横転の判定が可能であるとは言い難かった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６０７８６号公報
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、車輌のロール角速度及びロール角に基づいて、車輌の横転の可能性を判定する車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置に関し、特に、実際の使用状態に応じた車輌の特性変化に応じて、最適な横転の判定が可能な車輌の横転判定方法及び車輌の横転判定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、実際のロール角速度及びロール角が前記閾値を越えた場合に、前記車輌が横転する可能性があると判定する車輌の横転判定方法であって、前記車輌の横加速度を、前記ロール角と共に検出するステップと、前記横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて、前記閾値を変化させるステップとをさらに備えた車輌の横転判定方法が提供される。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、車輌のロール角速度を検出するロール角速度検出手段と、前記車輌のロール角を検出するロール角検出手段と、前記車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、前記ロール角速度検出手段に検出されたロール角速度、及び、前記ロール角検出手段により検出されたロール角が前記閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定する横転判定手段と、を備えた車輌の横転判定装置であって、前記車輌の横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて、前記閾値を変化させる閾値変化手段と、をさらに備えた車輌の横転判定装置が提供される。
【０００９】
本発明では、ロール角速度検出手段が車輌のロール角速度を検出し、ロール角検出手段が車輌のロール角を検出し、当該ロール角速度及びロール角が、車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に設定された所定の閾値を越えた場合に、前記横転判定手段が前記車輌の横転の可能性を判定する車輌の横転判定方法及び横転判定装置において、横加速度検出手段により前記車輌に生じている横加速度を検出し、閾値変化手段が、当該検出された横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて前記閾値を変化させる。
【００１０】
これにより、例えば、乗員の人員の増減、搭載物の重量の増減又は搭載物の配置変更、或いは、サスペンションの弾性力の減少等により、車輌の特性が、閾値の基準となっている平均的な使用状態での車輌特性から変化した場合に、当該車輌の特性変化に応じて閾値を適宜変化させて、車輌の横転の判定の感度を敏感／鈍感にすることが可能となるので、車輌の最適な横転の判定が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る車輌の横転判定装置の全体構成を示すブロック図、図２は本発明の実施形態に係る車輌の横転の判定に使用される二次元マップを示す図、図３は車輌の横転を説明するための図、図４は本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法における閾値の変化の理論を説明するための図であり、図４（Ａ）は基準ロール角にある車輌を示す図、図４（Ｂ）は基準ロール角より大きなロール角にある車輌を示す図、図５は本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法の手順を示すフローチャートである。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定装置１は、ロール角速度及び前記ロール角が所定の閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定し、当該判定結果に基づいて安全装置５０を作動させる装置であり、車輌６１の前進／後退方向を中心とした回転方向（ロール方向）のロール角速度ωを検出するレートセンサ１０と、車輌６１の車速度Ｖを検出する車速センサ２０と、例えば、ステアリング（不図示）等から車輌６１の操舵角φを検出する操舵角センサ３０と、ロール角速度及びロール角に基づいて車輌６１の横転の可能性を判定するコントローラ４０と、当該判定結果に基づいて作動可能な、例えば、カーテンエアバッグやプリテンショナーシートベルト等の安全装置５０と、を備えている。
【００１４】
そして、レートセンサ１０、車速センサ２０及び操舵角センサ３０は、それぞれが検出したロール角速度ω、車速度Ｖ及び操舵角φをコントローラ４０に出力可能なようにそれぞれ接続されており、コントローラ４０は、横転判定結果に基づいて安全装置５０に起動信号を出力可能なように安全装置５０のインフレータ（不図示）等に接続されている。
【００１５】
横転判定装置１のコントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、車輌６１のロール角θを演算するロール角演算部４１と、車輌６１の横加速度Ｇを演算する横加速度演算部４２と、図２に示すようなロール角速度ω及びロール角θをパラメータとする二次元マップ上の基準閾値Ｓ０を、ロール角θ及び横加速度Ｇに基づいて変化させるための変化係数αを演算する係数演算部４３と、図２に示す二次元マップ上の閾値と、検出されたロール角速度ω及び演算されたロール角θとを比較し、当該ロール角速度ω及びロール角θが二次元マップ上の横転領域ＲＡ内に位置する場合に、車輌６１が横転する可能性があると判定する横転判定部４４と、を有している。
【００１６】
なお、図２に示す二次元マップ上の基準閾値Ｓ０は、例えば、乗員の人数、搭載物の重量及び配置等が平均的な使用状態での車輌の特性に基づいて設定されており、図４（Ａ）に示すように、この平均的な使用状態の車輌６１が所定の定状円旋回して所定の横加速度Ｇが加わっている場合、当該車輌６１は基準ロール角θ０分ロールし、当該車輌６１の重心位置ｇｖが地面からの高さｈ０となる。
【００１７】
コントローラ４０のロール角演算部４１は、ロール角速度ωを入力可能なようにレートセンサ１０に接続されており、レートセンサ１０により検出されたロール角速度ωに対して積分演算を行うことによりロール角θを算出する。また、このロール角演算部４１は、演算したロール角θを出力可能なように係数演算部４３に接続されていると共に、当該演算したロール角θと共にレートセンサ１０により検出されたロール角速度ωを出力可能なように横転判定部４４に接続されている。また、レートセンサ１０からの出力変動の影響を除去するために、レートセンサ１０とロール角演算部４１との間には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）１０ａが設けられている。
【００１８】
コントローラ４０の横加速度演算部４２は、車速度Ｖ及び操舵角φを入力可能なように車速センサ２０及び操舵角センサ３０にそれぞれ接続されており、入力された車速度Ｖと操舵角φとから車輌６１の横加速度Ｇを算出する。この横加速度Ｇの具体的な算出方法としては、例えば、車速度Ｖと操舵角φとから、車速度Ｖの横方向（車輌６１の前進／後退に対して直交する方向）の成分である横車速度Ｖｘを算出し、当該横車速度Ｖｘに対して微分演算を行うことにより、横加速度Ｇが算出される。なお、一定の操舵角以上の場合だけ横加速度Ｇを演算するようにして、横加速度及び横傾斜角が小さい直線走行時に生じる誤差をなくし、精度の向上を図るようにしても良い。
【００１９】
このように、本実施形態では、車輌に他の用途で既に設置されている車速センサ及び操舵角センサからの検出結果を用いて横加速度を演算することにより、横転判定装置を安価に構成出来る。
【００２０】
コントローラ４０の係数演算部４３は、ロール角θ及び横加速度Ｇを入力可能なように、ロール角演算部４１及び横加速度演算部４２にそれぞれ接続されており、入力されたロール角θと横加速度Ｇとから、車輌６１の使用状態による特性変化に適応するように基準閾値Ｓ０を変化させるための変化係数αを演算する。この変化係数αの具体的な算出方法としては、例えば、ロール角θを横加速度Ｇで除算することにより、変化係数αを算出する（α＝θ／Ｇ）。
【００２１】
ここで、車輌６１の横転について説明すると、図３に示すように、質量ｍの車輌６１は、ロール角速度ωでのロール回転のロール角速度エネルギーが、当該ロール回転開始前の車輌の重心位置ｇｖからロール回転における当該重心位置ｇｖの最高位置までの高さの差Ｈの位置エネルギーを越えた場合、即ち、（１／２）ｍω２＞ｍｇＨの関係が成立すると車輌６１が横転する。
【００２２】
これに対し、図４（Ｂ）に示すように、上述の基準閾値Ｓ０の設定の際と比較して、例えば、乗員６２が増加し、搭載物６３を搭載し、車輌重心ｇｖ’が地面からの高さｈ１となり重心位置が高くなった場合には（ｈ０＜ｈ１）、基準閾値Ｓ０の場合と比較して重心位置エネルギーの差が小さくなり、横転の可能性が増加する。
【００２３】
そこで、本実施形態の横転判定装置１の係数演算部４３では、この状態の車輌６１に基準閾値Ｓ０と同一の横加速度Ｇが加わっている場合に、車輌６１のロール角が基準ロール角θ０より大きなロール角θ１となるので（θ０＜θ１）、当該ロール角θ１と横加速度Ｇとに基づいて、使用状態により車輌の重心位置が変化したものと判断し、横転の判定を敏感にするように、二次元マップ上の閾値を、基準閾値Ｓ０を原点に近づけた第１の閾値Ｓ１とする第１の変化係数α１を算出する（＝θ１／Ｇ）。この第１の閾値Ｓ１における第１の変化係数α１は、基準閾値Ｓ０における基準変化係数α０（＝θ０／Ｇ）に対して大きな数値となっている（α１＞α０）。
【００２４】
また、車輌６１のサスペンションの弾力性が減少しているような場合にも、上記の乗員や搭載物が増加した場合と同様に、同一の横加速度に対してロール角が大きくなるので、横転の判定を敏感にするように、二次元マップ上の基準閾値Ｓ０を原点に近づける変化係数を算出する。
【００２５】
これに対し、上述の基準閾値Ｓ０の設定の際と比較して、例えば、乗員や搭載物が減少し、特に図示しないが、車輌重心が高さｈ２となり重心位置が低くなった場合には（ｈ０＞ｈ２）、基準閾値Ｓ０の場合と比較して重心位置エネルギーの差が大きくなるので、横転する可能性が低くなる。そのため、本実施形態の横転判定装置１の係数演算部４３では、この状態の車輌６１に横加速度Ｇが加わっている場合に、車輌６１のロール角が基準ロール角θ０より小さなロール角θ２となるので（θ０＞θ２）、ロール角θ２と横加速度Ｇとに基づいて、使用状態により車輌の重心位置が変化したものと判断し、横転の判定を鈍感にするように、二次元マップ上の閾値を、基準閾値Ｓ０を原点から遠ざけた第２の閾値Ｓ２とする第２の変化係数α２（＝θ２／Ｇ）を算出する。この第２の閾値Ｓ２における第２の変化係数α２は、基準閾値Ｓ０における基準変化係数α０に対して小さな数値となっている（α２＜α０）。
【００２６】
この係数演算部４３は、演算した閾値変化変数αを出力可能なように横転判定部４４に接続されている。また、横加速度演算部４２と係数演算部４３との間には、時定数が長いローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）４３ｂが設けられており、動的な動きによる誤差を吸収可能なように構成されている。なお、変化係数αの算出方法は、本発明では上記の算出方法に特に限定されることなく、車輌特性の非線形性を考慮して、例えば、テーブルルックアップや近似高次数関数により算出しても良い。
【００２７】
コントローラ４０の横転判定部４４は、上記のように算出された変化係数αを入力可能なように係数演算部４３に接続されており、先ず、入力された変化係数αの値に応じて、閾値Ｓを適宜変化させる。
【００２８】
より具体的には、基準変化係数α０より大きな第１の変化係数α１が入力された場合には（α０＜α１）、基準閾値Ｓ０を二次元マップの原点に近づけるような第１の閾値Ｓ１に変化させて横転領域ＲＡを拡大させる。このように閾値を二次元マップ上の原点に近づけることにより、横転の判定を敏感にすることが出来る。
【００２９】
これに対し、基準変化係数α０より小さな変化係数α２が入力された場合には（α０＞α２）、基準閾値Ｓ０を二次元マップの原点から遠ざける第２の閾値Ｓ２に変化させて横転領域ＲＡを縮小させる。このように閾値を二次元マップ上の原点から遠ざけることにより、横転の判定を鈍感にすることが出来る。
【００３０】
なお、基準閾値Ｓ ０ から第１の閾値Ｓ１又は第２の閾値Ｓ２への変動量は、車輌６１の開発段階時において、変化係数αをパラメータとして設定されるものである。
【００３１】
さらに、この横転判定部４４は、ロール角速度ω及びロール角θを入力可能なように、ロール角演算部４１に接続されており、図２に示す二次元マップ上に、入力されたロール角速度ω及びロール角θをプロットし、当該ロール角速度ω及びロール角θが横転領域ＲＡ内に位置する場合には、車輌６１が横転する可能性があると判定し、横転領域ＲＡ内に位置しない場合には、車輌６１が横転する可能性はないと判定する。
【００３２】
例えば、図２に示すように、ロール角速度ω及びロール角θのプロットＬ１が、二次元マップ上の横転領域ＲＡ内に達しない場合には車輌６１が横転する可能性はないと判定する。これに対し、図２に示すように、ロール角速度ω及びロール角θのプロットＬ２が、二次元マップ上の横転領域ＲＡ内に達するような場合には、車輌６１が横転する可能性があると判定する。
【００３３】
そして、コントローラ４０の横転判定部４４は、ロール角速度ω及びロール角θが横転領域ＲＡ内に位置して、車輌６１が横転する可能性があると判定した場合には、安全装置５０に起動信号を出力し、安全装置５０は、当該起動信号に基づいて、例えば、カーテンエアバッグやプリテンショナーシートベルトのインフレータ等が作動し、車輌６１の横転に備えて乗員を保護する。
【００３４】
次に、図５に示すフローチャートに従って、本発明の実施形態に係る横転検出装置の動作について説明する。
【００３５】
先ず、レートセンサ１０が車輌６１のロール角速度ωを検出して、当該ロール角速度ωがコントローラ４０のロール角演算部４１に入力される（図５のステップＳ１０）。そして、コントローラ４０のロール角演算部４１が、入力されたロール角速度ωに対し積分演算を行い、車輌６１のロール角θを算出する（ステップＳ２０）。
【００３６】
次に、ステップＳ１０のロール角速度ωの検出と同時に、車速センサ２０により検出された車輌６１の車速度Ｖと、操舵角センサ３０により検出された車輌６１の操舵角φとが、コントローラ４０の横加速度演算部４２に入力される（ステップＳ３０）。そして、コントローラ４０の横加速度演算部４２が、入力された車速度Ｖと操舵角φとから、車速度Ｖの横方向の成分である横車速度Ｖｘを算出し、当該横車速度Ｖｘを微分することにより、車輌６１の横加速度Ｇを算出する（ステップＳ４０）。
【００３７】
次に、ロール角演算部４１により演算されたロール角θと、横加速度演算部４２により演算された横加速度Ｇとが、係数演算部４３に入力され、当該係数演算部４３が、入力されたロール角θと横加速度Ｇとから変化係数αを算出する（ステップＳ５０）。
【００３８】
次に、係数演算部４３により算出された変化係数αが横転判定部４４に入力され、当該横転判定部４４が、入力された変化係数αの値を基準変化係数α ０ と比較して、当該比較結果に基づいて、基準閾値Ｓ０を変化させる（ステップＳ６０）。この際、入力された変化係数が、上述の第１の変化係数α１のように、基準変化係数α０より大きな数値である場合には、図２に示すように、車輌６１のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上の基準閾値Ｓ１を原点に近づけるように第１の閾値Ｓ１に変化させて、当該二次元マップ上の横転領域ＲＡを拡大させる。これに対し、入力された変化係数が、上述の第２の変化係数α２のように、基準変化係数α０より小さな数値である場合には、図２に示すように、二次元マップ上の基準閾値Ｓ１を原点から遠ざけるように第２の閾値Ｓ２に変化させて、当該二次元マップ上の横転領域ＲＡを縮小させる。なお、入力された変化係数が、基準変化係数α０と同一の数値である場合には、二次元マップ上の基準閾値Ｓ０を変化させない。
【００３９】
変化係数αの数値に基づいて二次元マップ上の閾値を変化させたら、横転判定部４４は、ロール角演算部４１から入力されたロール角速度ω及びロール角θとを二次元マップ上にプロットし、当該プロットが横転領域ＲＡに入るか否かの判断を行う（ステップＳ７０）。この際、当該プロットが横転領域ＲＡに入ったら車輌６１が横転する可能性があると判定し（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、安全装置５０に対して起動信号を出力し、当該起動信号に基づいて安全装置５０が作動する（ステップＳ８０）。
【００４０】
これに対し、ステップＳ７０の横転判定部４４による判定において、入力されたロール角速度ω及びロール角θのプロットが横転領域ＲＡに入ることがない場合には、車輌６１が横転する可能性がないと判定し（ステップＳ７０においてＮＯ）、ステップＳ１０からステップＳ７０までの動作を繰り返し、車輌６１の横転を常時監視する。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、車輌の横転の可能性の判定に当たり、ロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上の閾値を、ロール角と横加速度とに基づいて適宜変化させて、横転の判定を敏感にしたり、鈍感にしたりすることが可能となるので、車輌の使用状態等による特性変化に対して車輌の最適な横転の判定が可能となる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４３】
例えば、上述の実施形態では、車速センサにより検出された車速度と、操舵角センサにより検出された操舵角とに基づいて横加速度を算出するように説明したが、本発明においては、特にこれに限定されることなく、横加速度を検出するセンサを設け、演算することなく直接的に横加速度を検出するような構成としても良い。
【００４４】
また、上述の実施形態では、レートセンサにより検出されたロール角速度に基づいてロール角を算出するように説明したが、本発明においては、特にこれに限定されることなく、絶対傾斜角センサを設け、演算することなく直接的にロール角を検出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る車輌の横転の判定に使用される二次元マップを示す図である。
【図３】図３は、車輌の横転を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法における閾値の変化の理論を説明するための図であり、図４（Ａ）は、基準ロール角にある車輌を示す図、図４（Ｂ）は基準ロール角より大きなロール角にある車輌を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る車輌の横転判定方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…横転判定装置
１０…レートセンサ
２０…車速センサ
３０…操舵角センサ
４０…コントローラ
４１…ロール角演算部
４２…横加速度演算部
４３…係数演算部
４４…横転判定部
５０…安全装置
６１…車輌
Claims (6)
- 車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、実際のロール角速度及びロール角が前記閾値を越えた場合に、前記車輌が横転する可能性があると判定する車輌の横転判定方法であって、
前記車輌の横加速度を、前記ロール角と共に検出するステップと、
前記横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて、前記閾値を変化させるステップとをさらに備えた車輌の横転判定方法。 - 車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、実際のロール角速度及びロール角が前記閾値を越えた場合に、前記車輌が横転する可能性があると判定する車輌の横転判定方法であって、
前記車輌の横加速度を、前記ロール角と共に検出するステップと、
前記横加速度と前記ロール角とに基づいて、前記閾値を変化させるステップとをさらに備え、
前記閾値を変化させるステップにおいて、
前記車輌に所定の横加速度が生じている際に、所定のロール角より大きなロール角が生じた場合に、前記閾値を前記二次元マップの原点に近づけるように変化させ、
前記車輌に所定の横加速度が生じている際に、前記所定のロール角より小さなロール角が生じた場合に、前記閾値を前記二次元マップの原点から遠ざけるように変化させる車輌の横転判定方法。 - 前記車輌の横加速度は、前記車輌の車速度と操舵角とから算出される請求項１又は２記載の車輌の横転判定方法。
- 車輌のロール角速度を検出するロール角速度検出手段と、
前記車輌のロール角を検出するロール角検出手段と、
前記車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、前記ロール角速度検出手段に検出されたロール角速度、及び、前記ロール角検出手段により検出されたロール角が前記閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定する横転判定手段と、を備えた車輌の横転判定装置であって、
前記車輌の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記横加速度と前記ロール角とから前記車輌の重心位置の変化を判断し、これに基づいて、前記閾値を変化させる閾値変化手段と、をさらに備えた車輌の横転判定装置。 - 車輌のロール角速度を検出するロール角速度検出手段と、
前記車輌のロール角を検出するロール角検出手段と、
前記車輌のロール角速度及びロール角をパラメータとする二次元マップ上に所定の閾値を設定し、前記ロール角速度検出手段に検出されたロール角速度、及び、前記ロール角検出手段により検出されたロール角が前記閾値を越えた場合に、車輌が横転する可能性があると判定する横転判定手段と、を備えた車輌の横転判定装置であって、
前記車輌の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記横加速度と前記ロール角とに基づいて、前記閾値を変化させる閾値変化手段と、をさらに備え、
前記閾値変化手段は、
前記車輌に所定の横加速度が生じている際に、所定のロール角より大きなロール角が生じた場合に、前記閾値を前記二次元マップの原点に近づけるように変化させ、
前記車輌に所定の横加速度が生じている際に、前記所定のロール角より小さなロール角が生じた場合に、前記閾値を前記二次元マップの原点から遠ざけるように変化させる車輌の横転判定装置。 - 前記車輌の車速度を検出する車速検出手段と、
前記車輌の操舵角を検出する操舵角検出手段と、をさらに備え、
前記車輌の横加速度は、前記車速度と前記操舵角とから算出される請求項４又は５記載の車輌の横転判定装置。
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