JP4384779B2 - 車両の横転判定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上で、ロール角およびロール角速度が大きいところ（原点から離れた領域）に横転領域を設定するとともに、ロール角およびロール角速度が小さいところ（原点を含む領域）に非横転領域を設定し、センサで検出した実際のロール角およびロール角速度をマップ上にプロットした履歴ラインが前記非横転領域から前記横転領域に入ったとき、車両が横転する可能性が有ると判定してアクティブロールバーを起立させるものが、特開平７−１６４９８５号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両にルーフキャリヤを装着して重量の大きい荷物を搭載したような場合は、通常の状態に比べて車両の重心位置が高くなるため、通常の状態では特に問題とならないロール角θあるいはロール角速度ωが発生しただけでも車両が横転に至る可能性がある。しかしながら、ロール角およびロール角速度をパラメータとする従来の二次元マップは、荷物の積載による重心位置の高さの変化を考慮していないために正確な横転可能性の判定が難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定する際に、車両の重心位置の高さを考慮して横転可能性の判定精度を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、車両が定常旋回しているときの車速、操舵角及びロール角に基づいて、車両の重心位置の高さを算出し、その算出した重心位置の高さに応じて前記敷居値ラインを変化させることを特徴とする、車両の横転判定方法が提案され、
また請求項２に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、直線走行している車両が操舵されたときの車両の車速、操舵角速度及びロール角速度に基づいて、車両の重心位置の高さを算出し、その算出した重心位置の高さに応じて前記敷居値ラインを変化させることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、車両の横転可能性の有無を判定する敷居値ラインを車両の重心位置の高さに応じ変化させるので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を補償して正確な判定を行うことができる。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、車両の重心位置が高くなるに応じて前記敷居値ラインを原点側に移動させ、車両の重心位置が低くなるに応じて前記敷居値ラインを反原点側に移動させることを特徴とする横転判定方法が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、車両の重心位置が高くなって横転可能性が増加すると敷居値ラインが原点側に移動し、車両の重心位置が低くなって横転可能性が減少すると敷居値ラインが反原点側に移動するので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を的確に補償することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の横転の種類を示す図、図２はロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図、図３は車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ、図４はエアカーテンの制御系のブロック図、図５は横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図、図６は履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図、図７は作用を説明するフローチャート、図８は車両の重心高ｈを算出する手法の説明図、図９は重心位置の高さによるエアカーテンの展開タイミングの変化を説明する図である。
【００１１】
図１は車両の横転の種類を原因別に分類して示すものである。車両の横転の種類は、横転に至る過程における車両挙動に応じて「単純回転」、「単純回転＋横滑り速度」および「発散」に分類され、「単純回転」型の横転は、更に「フリップオーバー」、「クライムオーバー」および「フォールオーバー」に細分類される。「単純回転＋横滑り速度」型の横転の代表的なものは「トリップオーバー」と呼ばれ、また「発散」型の横転の代表的なものは「ターンオーバー」と呼ばれる。
【００１２】
「フリップオーバー」は、車両の左右一方の車輪が障害物に乗り上げて発生する横転である。「クライムオーバー」は、底部を障害物に乗り上げてタイヤが路面から浮き上がった車両が側方に倒れて発生する横転である。「フォールオーバー」は、車両の左右一方の車輪が路肩を踏み外して落下する横転である。「トリップオーバー」は、車両が横滑りして左右一方のタイヤが縁石等に衝突したときに、この縁石を支点とするロールモーメントにより発生する横転である。「ターンオーバー」は、ダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、そのステアリングホイールの操作の周波数が車両のサスペンションの固有振動の周波数に接近していると、車両のロール角が共振により発散して発生する横転である。
【００１３】
図２は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの一部（第１象限）を示すもので、縦軸のロール角θは正値（原点の上側）が右ロール角に対応し、横軸のロール角速度ωは正値（原点の右側）が右ロール角速度に対応する。この二次元マップには右下がりの直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居値ラインＳの原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ラインＳの反原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが大きい領域が横転領域とされる。そして車両の実際のロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ると、車両の横転可能性が有ると判定される。
【００１４】
履歴ラインＨ１は、ロール角θおよびロール角速度ωが共に０の状態（原点）から、ロール角速度ωをほぼ０に保持したままロール角θだけをゆっくりと増加させた場合であり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる切片であるａ点においてロール角θが臨界ロール角θＣＲＴに達したときに車両の横転可能性が有ると判定される。このときローリングの支点となるロール方向外側のタイヤを通る鉛直線上に車両の重心位置ＣＧがあり、この状態が車両の横転についての静的な安定限界となる。臨界ロール角θＣＲＴの値は車両の形状や積載状態によって異なるが、一般的に５０°程度である。
【００１５】
尚、ロール角θが０であっても、大きいロール角速度ωが作用していれば車両が横転する可能性がある。このときのロール角速度ωを臨界ロール角速度ωＣＲＴとする。
【００１６】
車両がロール角θの方向と同方向のロール角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって横転が助長されるため、ロール角θが臨界ロール角θＣＲＴより小さい状態であっても横転が発生することになる。例えば、ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ２で示される場合、履歴ラインＨ２が敷居値ラインＳを原点側から反原点側に横切るｂ点において車両の横転可能性が有ると判定される。このときのロール角θは前記臨界ロール角θＣＲＴよりも小さい値となる。
【００１７】
またロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ３で示される場合には、正値のロール角速度ωが速やかに増加から減少に転じ、更に負値へと移行するために履歴ラインＨ３が敷居値ラインＳを横切ることがなく、従って車両の横転可能性が無いと判定される。
【００１８】
図３は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの全体を示すものである。２本の敷居値ラインＳ，Ｓは第１象限および第３象限に設定されており、それらの敷居値ラインＳ，Ｓは初期設定状態において原点を中心とする点対称である。ロール角θが正でロール角速度ωが負である第２象限と、ロール角θが負でロール角速度ωが正である第４象限とに横転領域が設定されていないのは、ロール角θの方向と逆方向のロール角速度ωが発生している状態では車両の横転が発生しないからである。
【００１９】
図３には、図１で説明した種々の横転の種類に対応するロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ４〜Ｈ８が示される。
【００２０】
履歴ラインＨ４は、「フリップオーバー」、「クライムオーバー」、「フォールオーバー」等の「単純回転」型の横転に対応するもので、ロール角θの絶対値およびロール角速度ωの絶対値が単純に増加して横転に至っている。
【００２１】
履歴ラインＨ５は、「トリップオーバー」と呼ばれる「単純回転＋横滑り速度」型の横転に対応するもので、車両が横滑りする過程でタイヤが縁石等に衝突して発生するロールモーメントによりロール角速度ωが急激に増加して横転に至っている。
【００２２】
履歴ラインＨ６，Ｈ７は、「ターンオーバー」と呼ばれる「発散」型の横転に対応するものである。履歴ラインＨ６はダブルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第３象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。履歴ラインＨ７はトリプルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールし、続くレーンチェンジで再度右にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第１象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。
【００２３】
履歴ラインＨ８は、敷居値ラインＳを越える前にロール角θが原点に向かって収束するので、この場合には車両が横転に至ることはない。
【００２４】
図４は、車両の横転時に乗員の頭部を保護するエアカーテンを車室の内側面に沿って展開するための制御系の一例を示すものである。
【００２５】
バッテリ１１および接地部１２間に、エアカーテンを展開するための高圧ガスを発生するインフレータ１３と、点火トランジスタ１４とが直列に接続される。電子制御ユニットＵからの指令で点火トランジスタ１４がＯＮするとインフレータ１３が点火して高圧ガスが発生し、この高圧ガスの供給を受けたエアカーテンが車室の内側面に沿って展開する。車両の横転可能性の有無を判定すべく、電子制御ユニットＵには、車体左右方向の加速度である横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１５からの信号と、車両のロール角速度ωを検出するロール角速度センサ１６からの信号と、車速Ｖを検出する車速センサ１７からの信号と、ステアリングホイールの操舵角δを検出する操舵角センサ１８からの信号とが入力される。
【００２６】
図４および図５に示すように、車体に固定した横加速度センサ１５はイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度Ｇｙを出力する。イグニッションスイッチをＯＮしたとき車両は停止状態にあるため、車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を検出することなく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを横加速度Ｇｙとして検出する。従って、前記横加速度Ｇｙを用いて、車両のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝sin -1Ｇｙにより算出することができる。
【００２７】
以上のようにしてイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度センサ１５の出力に基づいて車両のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより車両のロール角θが算出される。即ち、イグニッションスイッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θの変動分として前記初期値θｉに加算することにより、車両のロール角θが算出される。
【００２８】
横加速度センサ１５は、車両の自由落下時には横加速度Ｇｙを検出できず、また車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を、重力加速度Ｇの車体左右方向の成分である横加速度Ｇｙと識別できずに誤検出してしまうというデメリットを持つが、この横加速度センサ１５が出力する横加速度ＧｙをイグニッションスイッチをＯＮした時点での車両のロール角θの初期値θｉの算出にだけ使用し、その後の車両のロール角θの算出にはロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリットを解消して正確なロール角θを算出することができる。
【００２９】
ところで、車両の横転可能性の大小は重心位置ＣＧの高さに応じて変化する。図８（Ａ）はルーフに荷物を積んでいないために重心位置ＣＧが低い状態の車両を示しており、また図８（Ｂ）はルーフに荷物を積んでいるために重心位置ＣＧが高い状態の車両を示している。両方の車両が同一速度、同一旋回半径で旋回しているとき、そのロール角θは図８（Ｂ）の重心位置ＣＧが高い車両の方が大きくなる。その理由は、重心位置ＣＧに旋回に伴う遠心力が作用したとき、重心位置ＣＧが高い車両の方がロールセンターから遠心力の作用点（つまり重心位置ＣＧ）までの距離が大きいため、ロールモーメントが大きくなるからである。
【００３０】
電子制御ユニットＵは、車速センサ１７で検出した車速Ｖおよび操舵角センサ１８で検出した操舵角δに基づいて車両の重心位置ＣＧの高さを算出する。具体的には、車両が所定の車速Ｖおよび操舵角δで定常旋回しているときのロール角θを検出し、車速Ｖおよび操舵角δをパラメータとする二次元マップに前記ロール角θを適用することにより、車両の重心位置ＣＧの高さｈをマップ検索することができる。あるいは、車速Ｖで直線走行している車両が所定の操舵角速度ｄδ／ｄｔで操舵を行ったときのロール角速度ωを検出し、車速Ｖおよび操舵角速度ｄδ／ｄｔをパラメータとする二次元マップに前記ロール角速度ωを適用することにより、車両の重心位置ＣＧの高さｈをマップ検索することができる。
【００３１】
車両の重心位置ＣＧが最も低くなるときの高さを基準重心高さｈｍｉｎとし、検出された重心高さｈと基準重心高さｈｍｉｎとの偏差ｈ−ｈｍｉｎに応じて横転領域および非横転領域を仕切る敷居値ラインＳ，Ｓを原点に接近する側に移動させる。
【００３２】
而して、上述のようにして算出した車両のロール角θと、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωとが成す座標点の軌跡である履歴ラインを図６に示すマップ上に描き、その履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを原点側から反原点側に横切ったときに、車両が横転する可能性が有ると判定し、点火トランジスタ１４をＯＮしてエアカーテンのインフレータ１３を点火する。このとき、車両の重心位置ＣＧが高くなるに応じて敷居値ラインＳ，Ｓを原点に接近する側に移動するため、履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを横切り易くして横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。
【００３３】
上記作用を、図６および図７に基づいて更に説明する。
【００３４】
先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙ、ロール角速度ω、車速Ｖおよび操舵角δを読み込み、ステップＳ２で横加速度Ｇｙに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを仮に設定する。敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸の切片である臨界ロール角θＣＲＴと横軸の切片である臨界ロール角速度ωＣＲＴとが決まれば確定する。本実施例では横加速度Ｇｙによって車両の横転が助長されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動し、横加速度Ｇｙによって車両の横転が抑制されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠ざかる方向に移動する。これにより、車両の横加速度Ｇｙに応じた適切な横転領域および非横転領域を設定することができる。
【００３５】
尚、第１象限の敷居値ラインＳが原点から遠ざかる方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点に近づく方向に移動し、第１象限の敷居値ラインＳが原点に近づく方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点から遠ざかる方向に移動する。
【００３６】
臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが決まると、敷居値ラインＳ，Ｓの方程式は、
θ＝−（θＣＲＴ／ωＣＲＴ）ω±θＣＲＴ
で与えられる（図３参照）。
【００３７】
続くステップＳ３で、車速Ｖ、操舵角δおよびロール角θ（あるいはロール角速度ω）に基づいて車両の重心高さｈを算出した後、ステップＳ４で、重心高さｈと基準重心高さｈｍｉｎとの偏差ｈ−ｈｍｉｎに応じて横転領域および非横転領域を仕切る敷居値ラインＳ，Ｓを原点に接近する側に移動させる。これにより、重心高さｈに応じた敷居値ラインＳ，Ｓの位置が最終的に確定する。
【００３８】
続いて、現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する。即ち、ステップＳ５で、最終的に確定した敷居値ラインＳの方程式のωに現在のロール角速度ω１の値を代入して判定値θ２を算出する。判定値θ２は直線ω＝ω１と敷居値ラインＳとの交点Ｑのθ座標である。続くステップＳ６で、判定値θ２と現在のロール角θ１とを比較し、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立していれば、ステップＳ７で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあると判定され、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立しなければ、ステップＳ８で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが非横転領域にあると判定される。図６には、座標点Ｐが横転領域にある場合（｜θ２｜＜｜θ１｜）が示されている。
【００３９】
図９は車両の重心位置の高さに応じたエアカーテンの展開タイミングの変化を示すもので、車両の重心位置が低いとき（通常時）には実線で示す敷居値ラインＳが設定され、実線で示す車両の履歴ラインはＲ１で前記敷居値ラインＳを横切ってエアカーテンが展開する。一方、車両の重心位置が高いときには破線で示す敷居値ラインＳ′が設定され、破線で示す車両の履歴ラインはＲ２で前記敷居値ラインＳ′を横切ってエアカーテンが展開する。このように、車両の重心位置が高いために横転が発生し易いときには、横転可能性有りの判定を早めに行ってエアカーテンの性能を有効に発揮させることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４１】
例えば、実施例では車両の横転可能性の有無の判定をエアカーテンの展開制御に適用しているが、それをサイドエアバッグの展開制御や格納式ロールバーの展開制御等の他の用途に適用することができる。また車両のロール角θの初期値θｉを、重力加速度Ｇの車体上下方向の成分である上下加速度Ｇｚを用いて、θｉ＝cos -1Ｇｚにより算出することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車両の横転可能性の有無を判定する敷居値ラインを車両の重心位置の高さに応じ変化させるので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を補償して正確な判定を行うことができる。
【００４３】
また特に請求項３の発明によれば、車両の重心位置が高くなって横転可能性が増加すると敷居値ラインが原点側に移動し、車両の重心位置が低くなって横転可能性が減少すると敷居値ラインが反原点側に移動するので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を的確に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両の横転の種類を示す図
【図２】 ロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図
【図３】 車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ
【図４】 エアカーテンの制御系のブロック図
【図５】 横加速度度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図
【図６】 履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図
【図７】 作用を説明するフローチャート
【図８】 車両の重心高ｈを算出する手法の説明図
【図９】 重心位置の高さによるエアカーテンの展開タイミングの変化を説明する図
【符号の説明】
ＣＧ 重心位置
ｈ 重心位置の高さ
Ｓ 敷居値ライン
θ ロール角
ω ロール角速度
Ｖ 車速
δ 操舵角
ｄδ／ｄｔ 操舵角速度
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上で、ロール角およびロール角速度が大きいところ（原点から離れた領域）に横転領域を設定するとともに、ロール角およびロール角速度が小さいところ（原点を含む領域）に非横転領域を設定し、センサで検出した実際のロール角およびロール角速度をマップ上にプロットした履歴ラインが前記非横転領域から前記横転領域に入ったとき、車両が横転する可能性が有ると判定してアクティブロールバーを起立させるものが、特開平７−１６４９８５号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両にルーフキャリヤを装着して重量の大きい荷物を搭載したような場合は、通常の状態に比べて車両の重心位置が高くなるため、通常の状態では特に問題とならないロール角θあるいはロール角速度ωが発生しただけでも車両が横転に至る可能性がある。しかしながら、ロール角およびロール角速度をパラメータとする従来の二次元マップは、荷物の積載による重心位置の高さの変化を考慮していないために正確な横転可能性の判定が難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定する際に、車両の重心位置の高さを考慮して横転可能性の判定精度を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、車両が定常旋回しているときの車速、操舵角及びロール角に基づいて、車両の重心位置の高さを算出し、その算出した重心位置の高さに応じて前記敷居値ラインを変化させることを特徴とする、車両の横転判定方法が提案され、
また請求項２に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、直線走行している車両が操舵されたときの車両の車速、操舵角速度及びロール角速度に基づいて、車両の重心位置の高さを算出し、その算出した重心位置の高さに応じて前記敷居値ラインを変化させることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、車両の横転可能性の有無を判定する敷居値ラインを車両の重心位置の高さに応じ変化させるので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を補償して正確な判定を行うことができる。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、車両の重心位置が高くなるに応じて前記敷居値ラインを原点側に移動させ、車両の重心位置が低くなるに応じて前記敷居値ラインを反原点側に移動させることを特徴とする横転判定方法が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、車両の重心位置が高くなって横転可能性が増加すると敷居値ラインが原点側に移動し、車両の重心位置が低くなって横転可能性が減少すると敷居値ラインが反原点側に移動するので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を的確に補償することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の横転の種類を示す図、図２はロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図、図３は車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ、図４はエアカーテンの制御系のブロック図、図５は横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図、図６は履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図、図７は作用を説明するフローチャート、図８は車両の重心高ｈを算出する手法の説明図、図９は重心位置の高さによるエアカーテンの展開タイミングの変化を説明する図である。
【００１１】
図１は車両の横転の種類を原因別に分類して示すものである。車両の横転の種類は、横転に至る過程における車両挙動に応じて「単純回転」、「単純回転＋横滑り速度」および「発散」に分類され、「単純回転」型の横転は、更に「フリップオーバー」、「クライムオーバー」および「フォールオーバー」に細分類される。「単純回転＋横滑り速度」型の横転の代表的なものは「トリップオーバー」と呼ばれ、また「発散」型の横転の代表的なものは「ターンオーバー」と呼ばれる。
【００１２】
「フリップオーバー」は、車両の左右一方の車輪が障害物に乗り上げて発生する横転である。「クライムオーバー」は、底部を障害物に乗り上げてタイヤが路面から浮き上がった車両が側方に倒れて発生する横転である。「フォールオーバー」は、車両の左右一方の車輪が路肩を踏み外して落下する横転である。「トリップオーバー」は、車両が横滑りして左右一方のタイヤが縁石等に衝突したときに、この縁石を支点とするロールモーメントにより発生する横転である。「ターンオーバー」は、ダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、そのステアリングホイールの操作の周波数が車両のサスペンションの固有振動の周波数に接近していると、車両のロール角が共振により発散して発生する横転である。
【００１３】
図２は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの一部（第１象限）を示すもので、縦軸のロール角θは正値（原点の上側）が右ロール角に対応し、横軸のロール角速度ωは正値（原点の右側）が右ロール角速度に対応する。この二次元マップには右下がりの直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居値ラインＳの原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ラインＳの反原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが大きい領域が横転領域とされる。そして車両の実際のロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ると、車両の横転可能性が有ると判定される。
【００１４】
履歴ラインＨ１は、ロール角θおよびロール角速度ωが共に０の状態（原点）から、ロール角速度ωをほぼ０に保持したままロール角θだけをゆっくりと増加させた場合であり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる切片であるａ点においてロール角θが臨界ロール角θＣＲＴに達したときに車両の横転可能性が有ると判定される。このときローリングの支点となるロール方向外側のタイヤを通る鉛直線上に車両の重心位置ＣＧがあり、この状態が車両の横転についての静的な安定限界となる。臨界ロール角θＣＲＴの値は車両の形状や積載状態によって異なるが、一般的に５０°程度である。
【００１５】
尚、ロール角θが０であっても、大きいロール角速度ωが作用していれば車両が横転する可能性がある。このときのロール角速度ωを臨界ロール角速度ωＣＲＴとする。
【００１６】
車両がロール角θの方向と同方向のロール角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって横転が助長されるため、ロール角θが臨界ロール角θＣＲＴより小さい状態であっても横転が発生することになる。例えば、ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ２で示される場合、履歴ラインＨ２が敷居値ラインＳを原点側から反原点側に横切るｂ点において車両の横転可能性が有ると判定される。このときのロール角θは前記臨界ロール角θＣＲＴよりも小さい値となる。
【００１７】
またロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ３で示される場合には、正値のロール角速度ωが速やかに増加から減少に転じ、更に負値へと移行するために履歴ラインＨ３が敷居値ラインＳを横切ることがなく、従って車両の横転可能性が無いと判定される。
【００１８】
図３は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの全体を示すものである。２本の敷居値ラインＳ，Ｓは第１象限および第３象限に設定されており、それらの敷居値ラインＳ，Ｓは初期設定状態において原点を中心とする点対称である。ロール角θが正でロール角速度ωが負である第２象限と、ロール角θが負でロール角速度ωが正である第４象限とに横転領域が設定されていないのは、ロール角θの方向と逆方向のロール角速度ωが発生している状態では車両の横転が発生しないからである。
【００１９】
図３には、図１で説明した種々の横転の種類に対応するロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ４〜Ｈ８が示される。
【００２０】
履歴ラインＨ４は、「フリップオーバー」、「クライムオーバー」、「フォールオーバー」等の「単純回転」型の横転に対応するもので、ロール角θの絶対値およびロール角速度ωの絶対値が単純に増加して横転に至っている。
【００２１】
履歴ラインＨ５は、「トリップオーバー」と呼ばれる「単純回転＋横滑り速度」型の横転に対応するもので、車両が横滑りする過程でタイヤが縁石等に衝突して発生するロールモーメントによりロール角速度ωが急激に増加して横転に至っている。
【００２２】
履歴ラインＨ６，Ｈ７は、「ターンオーバー」と呼ばれる「発散」型の横転に対応するものである。履歴ラインＨ６はダブルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第３象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。履歴ラインＨ７はトリプルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールし、続くレーンチェンジで再度右にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第１象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。
【００２３】
履歴ラインＨ８は、敷居値ラインＳを越える前にロール角θが原点に向かって収束するので、この場合には車両が横転に至ることはない。
【００２４】
図４は、車両の横転時に乗員の頭部を保護するエアカーテンを車室の内側面に沿って展開するための制御系の一例を示すものである。
【００２５】
バッテリ１１および接地部１２間に、エアカーテンを展開するための高圧ガスを発生するインフレータ１３と、点火トランジスタ１４とが直列に接続される。電子制御ユニットＵからの指令で点火トランジスタ１４がＯＮするとインフレータ１３が点火して高圧ガスが発生し、この高圧ガスの供給を受けたエアカーテンが車室の内側面に沿って展開する。車両の横転可能性の有無を判定すべく、電子制御ユニットＵには、車体左右方向の加速度である横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１５からの信号と、車両のロール角速度ωを検出するロール角速度センサ１６からの信号と、車速Ｖを検出する車速センサ１７からの信号と、ステアリングホイールの操舵角δを検出する操舵角センサ１８からの信号とが入力される。
【００２６】
図４および図５に示すように、車体に固定した横加速度センサ１５はイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度Ｇｙを出力する。イグニッションスイッチをＯＮしたとき車両は停止状態にあるため、車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を検出することなく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを横加速度Ｇｙとして検出する。従って、前記横加速度Ｇｙを用いて、車両のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝sin -1Ｇｙにより算出することができる。
【００２７】
以上のようにしてイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度センサ１５の出力に基づいて車両のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより車両のロール角θが算出される。即ち、イグニッションスイッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θの変動分として前記初期値θｉに加算することにより、車両のロール角θが算出される。
【００２８】
横加速度センサ１５は、車両の自由落下時には横加速度Ｇｙを検出できず、また車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を、重力加速度Ｇの車体左右方向の成分である横加速度Ｇｙと識別できずに誤検出してしまうというデメリットを持つが、この横加速度センサ１５が出力する横加速度ＧｙをイグニッションスイッチをＯＮした時点での車両のロール角θの初期値θｉの算出にだけ使用し、その後の車両のロール角θの算出にはロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリットを解消して正確なロール角θを算出することができる。
【００２９】
ところで、車両の横転可能性の大小は重心位置ＣＧの高さに応じて変化する。図８（Ａ）はルーフに荷物を積んでいないために重心位置ＣＧが低い状態の車両を示しており、また図８（Ｂ）はルーフに荷物を積んでいるために重心位置ＣＧが高い状態の車両を示している。両方の車両が同一速度、同一旋回半径で旋回しているとき、そのロール角θは図８（Ｂ）の重心位置ＣＧが高い車両の方が大きくなる。その理由は、重心位置ＣＧに旋回に伴う遠心力が作用したとき、重心位置ＣＧが高い車両の方がロールセンターから遠心力の作用点（つまり重心位置ＣＧ）までの距離が大きいため、ロールモーメントが大きくなるからである。
【００３０】
電子制御ユニットＵは、車速センサ１７で検出した車速Ｖおよび操舵角センサ１８で検出した操舵角δに基づいて車両の重心位置ＣＧの高さを算出する。具体的には、車両が所定の車速Ｖおよび操舵角δで定常旋回しているときのロール角θを検出し、車速Ｖおよび操舵角δをパラメータとする二次元マップに前記ロール角θを適用することにより、車両の重心位置ＣＧの高さｈをマップ検索することができる。あるいは、車速Ｖで直線走行している車両が所定の操舵角速度ｄδ／ｄｔで操舵を行ったときのロール角速度ωを検出し、車速Ｖおよび操舵角速度ｄδ／ｄｔをパラメータとする二次元マップに前記ロール角速度ωを適用することにより、車両の重心位置ＣＧの高さｈをマップ検索することができる。
【００３１】
車両の重心位置ＣＧが最も低くなるときの高さを基準重心高さｈｍｉｎとし、検出された重心高さｈと基準重心高さｈｍｉｎとの偏差ｈ−ｈｍｉｎに応じて横転領域および非横転領域を仕切る敷居値ラインＳ，Ｓを原点に接近する側に移動させる。
【００３２】
而して、上述のようにして算出した車両のロール角θと、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωとが成す座標点の軌跡である履歴ラインを図６に示すマップ上に描き、その履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを原点側から反原点側に横切ったときに、車両が横転する可能性が有ると判定し、点火トランジスタ１４をＯＮしてエアカーテンのインフレータ１３を点火する。このとき、車両の重心位置ＣＧが高くなるに応じて敷居値ラインＳ，Ｓを原点に接近する側に移動するため、履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを横切り易くして横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。
【００３３】
上記作用を、図６および図７に基づいて更に説明する。
【００３４】
先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙ、ロール角速度ω、車速Ｖおよび操舵角δを読み込み、ステップＳ２で横加速度Ｇｙに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを仮に設定する。敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸の切片である臨界ロール角θＣＲＴと横軸の切片である臨界ロール角速度ωＣＲＴとが決まれば確定する。本実施例では横加速度Ｇｙによって車両の横転が助長されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動し、横加速度Ｇｙによって車両の横転が抑制されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠ざかる方向に移動する。これにより、車両の横加速度Ｇｙに応じた適切な横転領域および非横転領域を設定することができる。
【００３５】
尚、第１象限の敷居値ラインＳが原点から遠ざかる方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点に近づく方向に移動し、第１象限の敷居値ラインＳが原点に近づく方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点から遠ざかる方向に移動する。
【００３６】
臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが決まると、敷居値ラインＳ，Ｓの方程式は、
θ＝−（θＣＲＴ／ωＣＲＴ）ω±θＣＲＴ
で与えられる（図３参照）。
【００３７】
続くステップＳ３で、車速Ｖ、操舵角δおよびロール角θ（あるいはロール角速度ω）に基づいて車両の重心高さｈを算出した後、ステップＳ４で、重心高さｈと基準重心高さｈｍｉｎとの偏差ｈ−ｈｍｉｎに応じて横転領域および非横転領域を仕切る敷居値ラインＳ，Ｓを原点に接近する側に移動させる。これにより、重心高さｈに応じた敷居値ラインＳ，Ｓの位置が最終的に確定する。
【００３８】
続いて、現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する。即ち、ステップＳ５で、最終的に確定した敷居値ラインＳの方程式のωに現在のロール角速度ω１の値を代入して判定値θ２を算出する。判定値θ２は直線ω＝ω１と敷居値ラインＳとの交点Ｑのθ座標である。続くステップＳ６で、判定値θ２と現在のロール角θ１とを比較し、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立していれば、ステップＳ７で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあると判定され、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立しなければ、ステップＳ８で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが非横転領域にあると判定される。図６には、座標点Ｐが横転領域にある場合（｜θ２｜＜｜θ１｜）が示されている。
【００３９】
図９は車両の重心位置の高さに応じたエアカーテンの展開タイミングの変化を示すもので、車両の重心位置が低いとき（通常時）には実線で示す敷居値ラインＳが設定され、実線で示す車両の履歴ラインはＲ１で前記敷居値ラインＳを横切ってエアカーテンが展開する。一方、車両の重心位置が高いときには破線で示す敷居値ラインＳ′が設定され、破線で示す車両の履歴ラインはＲ２で前記敷居値ラインＳ′を横切ってエアカーテンが展開する。このように、車両の重心位置が高いために横転が発生し易いときには、横転可能性有りの判定を早めに行ってエアカーテンの性能を有効に発揮させることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４１】
例えば、実施例では車両の横転可能性の有無の判定をエアカーテンの展開制御に適用しているが、それをサイドエアバッグの展開制御や格納式ロールバーの展開制御等の他の用途に適用することができる。また車両のロール角θの初期値θｉを、重力加速度Ｇの車体上下方向の成分である上下加速度Ｇｚを用いて、θｉ＝cos -1Ｇｚにより算出することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車両の横転可能性の有無を判定する敷居値ラインを車両の重心位置の高さに応じ変化させるので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を補償して正確な判定を行うことができる。
【００４３】
また特に請求項３の発明によれば、車両の重心位置が高くなって横転可能性が増加すると敷居値ラインが原点側に移動し、車両の重心位置が低くなって横転可能性が減少すると敷居値ラインが反原点側に移動するので、重心位置の高さが横転可能性に与える影響を的確に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両の横転の種類を示す図
【図２】 ロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図
【図３】 車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ
【図４】 エアカーテンの制御系のブロック図
【図５】 横加速度度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図
【図６】 履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図
【図７】 作用を説明するフローチャート
【図８】 車両の重心高ｈを算出する手法の説明図
【図９】 重心位置の高さによるエアカーテンの展開タイミングの変化を説明する図
【符号の説明】
ＣＧ 重心位置
ｈ 重心位置の高さ
Ｓ 敷居値ライン
θ ロール角
ω ロール角速度
Ｖ 車速
δ 操舵角
ｄδ／ｄｔ 操舵角速度
Claims (3)
- 車両のロール角（θ）およびロール角速度（ω）をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ライン（Ｓ）を設定し、車両の実際のロール角（θ）およびロール角速度（ω）の履歴ラインが前記敷居値ライン（Ｓ）の原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、
車両が定常旋回しているときの車速（Ｖ）、操舵角（δ）及びロール角（θ）に基づいて、車両の重心位置（ＣＧ）の高さ（ｈ）を算出し、
その算出した重心位置（ＣＧ）の高さ（ｈ）に応じて前記敷居値ライン（Ｓ）を変化させることを特徴とする、車両の横転判定方法。 - 車両のロール角（θ）およびロール角速度（ω）をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ライン（Ｓ）を設定し、車両の実際のロール角（θ）およびロール角速度（ω）の履歴ラインが前記敷居値ライン（Ｓ）の原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、
直線走行している車両が操舵されたときの車両の車速（Ｖ）、操舵角速度（ｄδ／ｄｔ）及びロール角速度（ω）に基づいて、車両の重心位置（ＣＧ）の高さ（ｈ）を算出し、 その算出した重心位置（ＣＧ）の高さ（ｈ）に応じて前記敷居値ライン（Ｓ）を変化させることを特徴とする、車両の横転判定方法。 - 車両の重心位置（ＣＧ）が高くなるに応じて前記敷居値ライン（Ｓ）を原点側に移動させ、車両の重心位置（ＣＧ）が低くなるに応じて前記敷居値ライン（Ｓ）を反原点側に移動させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両の横転判定方法。
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