JP4481332B2 - ロールオーバ判定装置 - Google Patents
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Description
この従来例のロールオーバ判定装置におけるマッピング方式では、車両左右方向の回転に対してそれぞれ乗員保護装置を起動するため、第1象限および第3象限に判定閾値を設け、車両左右方向の加速度Gyに応じてこの判定閾値を変更している。即ち、判定閾値自体を変数とし、さらに、角速度ω、傾斜角度θvも車両の挙動に応じて変動している(例えば、特許文献1参照)。
また、前記従来例(特許文献1)の2次元マッピング方式を用いた処理の場合、実車走行試験等においてどの程度閾値に近づいたのか、即ち、ロールオーバ現象のシビアリティを単純なパーセンテージを用いて表記することが難しいという問題もあった。
また、計測した角速度成分および算出した角度成分それぞれに所定値の重み付け係数を乗算し、該乗算した双方の成分を加算した値の絶対値が固定値の閾値を越えたときにロールオーバとして判定する構成により、実車走行試験等においてどの程度閾値に近づいたのか、即ち、ロールオーバ現象のシビアリティを単純なパーセンテージを用いて表記することが可能となる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるロールオーバ判定装置の構成を示すブロック図である。
図1において、この実施の形態1によるロールオーバ判定装置は、角速度センサ1、加速度センサ2、積分処理手段3、および判定手段4とで構成される。この判定手段4の後段にエアバッグ制御装置5が設けられている。
上記構成において、角速度センサ1は車両の横転方向の角速度成分を計測し、角速度ωの信号を出力する。この角速度センサ1はロールレートセンサとも称されている。
加速度センサ2は少なくとも車両の左右方向の加速度成分、上下方向の加速度成分のいずれかを計測する。以下の説明においては、加速度センサ2は車両の左右方向の加速度成分Gyを計測し出力するものとする。
この積分処理手段3の構成において、BPF3aは加速度センサ2で計測された車両左右方向の加速度成分Gyから予め設定した特有の振動(周波数)領域の加速度成分を抽出する。この抽出のため、BPF3aには通過させる周波数帯域が予め設定されている。
速度成分算出部3bは加速度センサ2で計測された車両左右方向の加速度成分Gyを時間積分して速度成分Vyを算出する。この速度成分算出部3bはBPF3aに替わるものである(後述)。
積分器3dはω調整部3cより入力した角速度ωsを時間積分し、角度成分θoを算出する。
タイマ部3eは予め設定した一定時間を計測するものであり、ω調整部3cによる角速度ωの調整状態を継続する必要があるときにその継続時間を計測する。例えば、BPF3aにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が小さくなっても角速度ωを小さく調整した状態を継続するが(後述)、この継続時間をタイマ部3eで計測する。
この判定手段4の構成において、乗算器4aは角速度センサ1より入力した角速度ωに重み付け係数αを乗算し、「αω」を出力する。この重み付け係数αは判定手段4に予め設定しておく。
乗算器4bは積分処理手段3の積分器3dより入力した角度成分θoに重み付け係数βを乗算し、「βθo」を出力する。この重み付け係数βについても判定手段4に予め設定しておく。
加算器4cは乗算器4aより入力した「αω」と乗算器4bより入力した「βθo」とを加算し、「αω+βθo」を出力する。
比較器4dは正相入力端(+)に加算器4cより入力した「αω+βθo」の絶対値を、反転入力端(−)に予め設定された閾値Thと比較し、この「αω+βθo」の絶対値が閾値Thを超えたときにはエアバッグ展開の判定信号Soをエアバッグ制御装置5へ出力する。
図2は角速度センサ(ロールレートセンサ)1の測定対象および車両の各種走行モードにおける角速度成分の説明図であり、図2(a)は角速度センサ1の測定対象、図2(b)は旋回走行モードにおいて発生する角速度成分を示し、図2(c)は螺旋走行モードまたはラフロード走行モードにおいて発生する角速度成分を示す。
図2(a)において、ロールレートセンサとして機能する角速度センサ1はロールオーバ(横転)時の車両11のロールレート成分ωxを検出するように設置される。
なお、車両11の中央部には図1の構成を含むエアバッグコントロールユニット12が設置され、側面にはエアバッグ13が設置され、車両11がロールオーバ状態になったときにはエアバッグコントロールユニット12が側面のエアバッグ13に駆動信号を出力し、エアバッグ13を展開制御して車両横転時の乗員を保護する。
また、図2(c)において、車両11が山道のカーブ等において前後方向に傾いた状態で旋回する螺旋走行モード、または起伏の激しい凸凹道等のラフロード走行モードにおいては、車両11がロールしていないにも関わらず、旋回成分ωoに対しロールレート成分ωx(=ωoSinφ)が発生する。このωx(=ωoSinφ)は車両11のロール角度とは関連のない不要な成分(他軸方向成分)である。
この発明は、角速度センサ1で計測した車両の角速度ωを積分して角度を算出する際に、車両左右方向の加速度成分Gyの発生パターンに応じて積分の割合を大きくしたり、または抑制したりすることを特徴とし、この図1の構成においては、加速度成分Gyの発生パターンに応じω調整部3cにおいて角速度ωの大きさを調整することにより積分の割合を大きく、または抑制する。
この角速度ωの大きさを調整する形態として、下記(1)〜(3)がある。
(1)BPF3aにより抽出した加速度成分に基づき角速度ωの割合または絶対値を調整する形態
(2)加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき角速度ωの割合または絶対値を調整する形態
(3)速度成分算出部3bで算出された速度成分Vyに基づき角速度ωの割合または絶対値を調整する形態
(1)BPF3aにより抽出した加速度成分に基づき角速度ωの割合または絶対値を調整する形態
この(1)については図3および図4を用いて説明する。
図3は図2で説明したラフロード走行モードにおける積分の抑制の説明図であり、図3(a)はラフロード走行モードにおいて加速度センサ2で計測された車両左右方向の加速度成分Gyの一例の波形図、図3(b)はBPF3aにより抽出した車両特有の振動領域の加速度成分の一例の波形図、図3(c)は角速度センサ1で計測された角速度ωの一例の波形図、図3(d)は積分器3dによる積分の一例の波形図(絶対値で表示)である。なお、上記図3(a)〜図3(d)に示す各図の横軸は時間(t)である。
また、図4はロールオーバ時における積分およびエアバッグ展開の判定の説明図であり、図4(a)はロールオーバ時において加速度センサ2で計測された車両左右方向の加速度成分Gyの一例の波形図、図4(b)はBPF3aによる抽出成分の説明図、図4(c)は角速度センサ1で計測された角速度ωの一例の波形図、図4(d)は積分器3dによる積分の一例の波形図、図4(e)は判定手段4の判定説明図である。なお、上記図4(a)〜図4(e)に示す各図の横軸は時間(t)である。
図3(a)に示すように、ラフロード走行モードでは、加速度成分Gyは正負の極性を有する高周波の振動波形が発生する。また、この振動波形が入力するBPF3aにおいては予め設定した特有の振動(周波数)領域以外は減衰し、ラフロード走行モードを表す図3(b)の振動波形の加速度成分が抽出される。この抽出された加速度成分はロールオーバ判定に無用な不要成分である。また、この抽出される加速度成分のレベルはラフロード走行の状態により大きくまたは小さく変動する。そこで、この抽出される加速度成分に対し閾値Baを設定しておく。
このうち、ω調整部3cに入力した信号の角速度ωはBPF3aにおいて抽出された図3(b)の加速度成分のレベルに応じてその割合または絶対値が調整され、角速度ωsとして出力される。この割合または絶対値の調整は、BPF3aにおいて抽出された加速度成分が前記閾値Baを超えるときには、ω調整部3cはこの閾値Baを超える加速度成分が大きいほど角速度ωsの値を小さく(ω>ωs)するように調整する。このように調整され、ω調整部3cより出力された角速度ωsは積分器3dへ入力する。
上記角速度ωsが入力された積分器3dは、角速度ωsを時間積分し、角度成分θoを算出する。なお、角度成分θoは、「θo=∫ωs(ω,Gy,Gz)dt」で表せる。
ロールオーバ時において、図1の加速度センサ2で計測される車両左右方向の加速度成分Gyは図4(a)に示す波形となる。この図4(a)の波形を前記図3(a)のラフロード走行時の波形と比較した場合、ロールオーバ時には高周波振動のない緩やかな波形となっている。また、正負の極性を有しない片方向(正方向)のみの波形となっている。
極性が片方向のみの波形となるのは、ロールオーバ時には片方しか遠心力が発生しないことによる。このように、ラフロード走行時とロールオーバ時とでは加速度センサ2で計測される車両左右方向の加速度成分Gyは大きく異なっている。このため、ラフロード走行時に発生する特有の振動領域の加速度成分を抽出するように設定されているBPF3aは、図4(b)に示すように、ロールオーバ時では抽出成分は殆ど無く、閾値Baに至らない極小レベルの成分C3が抽出される程度である。
以上説明のラフロード走行またはロールオーバ時における積分器3dの角度成分θoは判定手段4の乗算器4bへ送出される。
加算器4cは入力した「αω」と「βθo」とを加算および絶対値処理し、絶対値「αω+βθo」の信号を比較器4dの正相入力端(+)へ出力する。比較器4dは正相入力端(+)に入力した絶対値「αω+βθo」を、反転入力端(−)に予め設定された閾値Thと比較する。この「αω+βθo」の絶対値が閾値Thを超えたときにはエアバッグ展開の判定信号Soをエアバッグ制御装置5へ出力する。
なお、比較器4dによる上記判定の判定式は、「|αω+βθo|>Th」で表せる。
上記比較器4dにおける比較判定を示すものが図4(e)である。この図4(e)の縦軸は加算器4cの加算出力(絶対値)である「|αω+βθo|」であり、この縦軸上に閾値Thが設定されている。
図4(e)において、波形C5はラフロード走行時の図3(d)の積分波形C2に対応し、波形C6はロールオーバ時の図4(d)の積分波形C4に対応する。
上記判定の説明を前記図2(a)に当て嵌めると、図1の構成(エアバッグ制御装置5含む)が図2(a)のエアバッグコントロールユニット12となり、このエアバッグコントロールユニット12が「|αω+βθo|>Th」と判定したときには、側面のエアバッグ13に対し駆動信号を出力し、エアバッグ13を展開制御する。
以上の説明では、加速度センサ2は車両の左右方向の加速度成分Gyを計測し出力するものとしたが、加速度センサ2は少なくとも車両の左右方向の加速度成分、上下方向の加速度成分のいずれかを計測するもので、上記の車両の左右方向の加速度成分Gyに変わり、車両の上下方向の加速度成分あるいは左右方向の加速度成分と上下方向の加速度成分のベクトル成分でも加速度成分Gyと同様の効果が得られる。
この効果は、以下の実施の形態2,3でも同様である。
(2)加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき角速度ωの割合または絶対値を調整する形態
なお、この(2)の形態は前記(1)の形態に対し、積分処理手段3のω調整部3cによる調整の根拠となるものがBPF3aから加速度センサ2に替わるものであり、その他については前記(1)の形態と同様である。従って、前記(1)の形態と異なる動作について主に説明し、同一動作の部分についての説明は省略する。
また、この(2)については図5を用いて説明する。
図5は積分処理の説明図であり、図5(a)は角速度センサ1で計測された角速度ωの一例の波形図、図5(b)は積分器3dによる積分の一例の波形図、図5(c)は加速度センサ2で計測された車両左右方向の加速度成分Gyの一例の波形図、図5(d)は積分器3dによる積分の一例の波形図である。なお、上記図5(a)〜図5(d)に示す各図の横軸は時間(t)である。
このように角速度ωが2区間で発生した場合、加速度センサ2が設けられていない従来の構成においてはこれら発生区間Aの角速度ωと発生区間Bの角速度ωとは別イベント(事象)として扱われる。
従って、図5(a)の角速度ωを積分器3dで時間積分した場合、図5(b)のように、発生区間Aの角速度ωに対応した積分波形C11aと発生区間Bの角速度ωに対応した積分波形C11bとからなる積分出力となる。なお、積分波形C11aが下降し、積分値0になる概略の期間taは積分値復帰区間を示す。
このような不都合は加速度センサ2で計測される車両左右方向の加速度成分Gyを利用
することで解消される。即ち、計測された加速度成分Gyで角速度ωの割合または絶対値を調整する。
この図5(c)に示す加速度成分Gyには閾値Gaが予め設定されており、計測された加速度成分Gyの波形C12がこの閾値Gaを超えるときには、ロールオーバモード継続中として発生区間Aの角速度ωと発生区間Bの角速度ωとを同一イベントとして扱う。
そこで、ω調整部3cは閾値Gaを超える加速度成分Gyが大きいほど角速度ωsの値を大きくするように調整する。このようにω調整部3cにおいて調整された角速度ωsは積分器3dへ入力する。
上記角速度ωsが入力された積分器3dは、角速度ωsを時間積分し、角度成分θoを算出する。このように算出された角度成分θoは図5(d)の波形図となり、前記図5(b)の場合に比べ、角度成分θoが大きな値になっている。この大きな値の角度成分θoが判定手段4の乗算器4bへ入力し、以下、前記(1)の形態で説明した動作となり、ロールオーバの判定が行われる。
(3)速度成分算出部3bで算出された速度成分Vyに基づき角速度ωの割合または絶対値を調整する形態
この(3)の形態は前記(1)または(2)の形態に対し、積分処理手段3のω調整部3cによる調整の根拠となるものを速度成分算出部3bとしたものである。このため、BPF3aは不要である。この速度成分算出部3bを使用する点を除くその他については前記(1)または(2)の形態と同様である。従って、前記(1)または(2)の形態と異なる動作について主に説明し、同一動作の部分についての説明は省略する。
また、この(3)については前記図5を利用して説明する。
そこで、ω調整部3cは閾値Vaを超える速度成分Vyが大きいほど角速度ωsの値を大きくするように調整する。このようにω調整部3cにおいて調整された角速度ωsは積分器3dへ入力する。
上記角速度ωsが入力された積分器3dは、前記(2)の形態と同様に角速度ωsを時間積分し、図5(d)の波形図の角度成分θoを算出する。図5(d)の角度成分θoは図5(b)の場合に比べ、角度成分θoが大きな値になっている。この大きな値の角度成分θoが判定手段4の乗算器4bへ入力し、以下、前記(1)の形態で説明した動作となり、ロールオーバの判定が行われることとなる。
図6は角速度ωの調整例を示す関係図であり、図6(a)はBPF3aで抽出した加速度成分の絶対値レベルと角速度ωsの割合(rate(%))との関係図、図6(b)はBPF3aで抽出した加速度成分の絶対値レベルと角速度ωsのレベルとの関係図、図6(c)は加速度センサ2で計測した加速度成分Gy(またはVy)の絶対値レベルと角速度ωsの割合(rate(%))との関係図、図6(d)は加速度センサ2で計測した加速度成分Gy(またはVy)のレベルと角速度ωsのレベルとの関係図である。
BPF3aで抽出した加速度成分のレベルに応じてω調整部3cにおいて角速度ωを調整する形態は大別して角速度ωの割合(rate)による調整形態と、角速度ωのレベルによる調整形態に分けられる。
このうち、角速度ωの割合(rate)による調整形態は、例えば図6(a)に示す特性C21〜特性C24のパターンが挙げられる。この図6(a)の縦軸の「rate」はω調整部3cにおけるω調整の割合(%)を表し、ω調整部3cの入出力レベル関係で表せば、「ωs=ω×rate」のrateである。ここで、式中のωは角速度センサ1より入力した角速度ωのレベル、ωsはω調整部3cの出力レベルである。
また、角速度ωのBPF3aで抽出した加速度成分の絶対値レベルによる調整形態は、例えば図6(b)に示す特性C25〜特性C28のパターンが挙げられる。この図6(b)の縦軸の「Δω」はω調整部3cにおけるω調整量を表し、ω調整部3cの入出力レベル関係で表せば、「ωs=ω−Δω」のΔωである。ここで、式中のωおよびωsは図6(a)の説明と同様である。
上述のように、縦軸を「Δω」としていることにより、特性C25〜特性C28のパターンの全体的概略傾向として、BPF3aで抽出した加速度成分のレベルの大きさに応じて「Δω」を大きくするように調整する。この調整は加速度成分のレベルの大きさに応じてω調整部3cの出力レベルωsを小さくするように調整することを意味する。
このうち、角速度ωの割合(rate)による調整形態は、例えば図6(c)に示す特性C29〜特性C32のパターンが挙げられる。この図6(c)の縦軸の「rate」は前記図6(a)の説明と同様である。これらパターンの全体的概略傾向として、加速度成分Gyの大きさに応じて出力の角速度ωsの割合(rate)を大きくするように調整する。
この図6(d)の縦軸の「Δω」はω調整部3cにおけるω調整量を表し、ω調整部3cの入出力レベル関係で表せば、「ωs=ω+Δω」のΔωである。ここで、式中のωおよびωsは図6(a)の説明と同様である。
上述のように、縦軸を「Δω」としていることにより、特性C33〜特性C36のパターンの全体的概略傾向として、加速度成分Gyの大きさに応じて「Δω」を大きくするように調整する。この調整は加速度成分Gyのレベルの大きさに応じてω調整部3cの出力レベルωsを大きくするように調整することを意味する。
以上説明の特性C21〜特性C36のいずれの特性を選択するかは任意である。
図7は同一イベントとして扱う構成に関する説明図であり、図7(a)は同一イベントとして扱う判定基準の説明図、図7(b)は同一イベントとして判定したときの処理の説明図である。
前記図5で説明したように、一見、別個のイベントであっても、実態はこれらイベントが連続している同一イベントである場合がある。この同一イベントか否かの判定はロールオーバ状態か否かの判定の精度に大きな影響を与える。
図7(a)において、波形C41は横軸を時間(t)、縦軸をBPFの出力値、または加速度G、または速度Vで表したものである。ここで、BPF値はBPF3aで抽出した加速度成分のレベル、Gは加速度センサ2で計測した車両の左右方向または上下方向の加速度成分のレベル、Vは速度成分算出部3bで前記Gを時間積分して算出した速度成分のレベルである。
上記波形C41に対し閾値(Kとする)を設定する。なお、この閾値KはBPF値、G、またはVのそれぞれに対応した値であり、前記(1)〜(3)の各形態の説明と対応させれば、BPF値の場合のKは「K=Ba」であり、Gの場合のKは「K=Ga」であり、Vの場合のKは「K=Va」である。
また、図7(a)中のTa,Tb,Tcは調整の有無の区間を表す。
このように、調整有りの区間と調整無しの区間とが交互するような場合、積分処理手段3は同一イベントとして判定し、図7(b)に示すように、調整有りの区間終了後も一定時間Tsは調整有りの区間を継続するように処理する。この結果、調整有りの区間Taの開始から一定時間Tsの終了までの区間が連続した調整有りの区間となり、一定時間Tsが終了した以降が調整無しの区間となる。この一定時間Tsは積分処理手段3のタイマ部3eに予め設定しておき、計測管理する。
以上により、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
例えば閾値を前記従来例のように変数とした場合と、この実施の形態1のように固定値とした場合とを比較した場合、判定処理のステップ数を略半分に低減することができる。
また、前記加速度成分から不要成分を抽出するBPF3aを積分処理手段3に設け、この不要成分が所定の閾値より大きいときには、ラフロード走行としてこの不要成分の大きさに応じて角速度ωsを小さく調整することにより、積分器3dによる時間積分を抑制し、ロールオーバモードとしてシビアリティの高い条件のみを抽出することができる。
上記BPF3aに関し、他軸方向の角速度成分が混在するラフロード走行モードでは車両固有の振動数で左右方向または上下方向に振動するため、BPF3aを用いて振動成分の大きさを算出し、算出された振動成分の大きさが大きい場合にはラフロード走行モードであると判断し、角速度ωsを小さくして時間積分を抑制するようにしたものである。
上記加速度成分に関し、左右方向または上下方向の加速度が大きい場合、乗員は車両の片側に寄せられ、車外放出の確率が大きくなるため、左右方向または上下方向の加速度が大きい場合には角速度ωsを大きくし、時間積分の割合を大きくしてより早いタイミングでエアバッグを展開するようにしたものである。
また、前記加速度成分を時間積分して速度成分を算出する速度成分算出部3bを積分処理手段3に設け、この速度成分が所定の閾値より大きいときには、この速度成分の大きさに応じて角速度ωsを大きくするように調整することにより、積分器3dによる時間積分の割合を大きくし、ロールオーバモードとしてシビアリティの高い条件のみを抽出することができる。
上記速度成分に関しても、前記加速度成分の場合と同様の理由から角速度ωsを大きくし、時間積分の割合を大きくしてより早いタイミングでエアバッグを展開するようにしたものである。
例えば装置開発過程において、リアルタイムでシビアリティの確認が可能であり、誤判定が発生しそうなモードの抽出ができ、シビアリティの高い走行状態のみを重点的に繰り返し実施することで、実車で想定される非横転モードの最大値を把握でき、閾値として反映することで、誤判定することなく、より信頼性の高い判定が可能となる。
上記BPF3aに関し、左右方向または上下方向の振動成分が大きい場合、ラフロード走行モード継続中として積分値を抑制するようにしたものである。
上記加速度成分に関し、左右方向または上下方向の加速度が大きい場合、ロールオーバモードが継続中として、一定時間は角速度成分を大きく調整した状態を継続し、積分値を保持するようにしたものである。
また、前記速度成分が所定の閾値より大きいときには、この速度成分がこの閾値より小さくなってから一定時間は角速度成分を大きく調整した状態を継続することにより、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
上記速度成分に関しても、前記加速度成分の場合と同様の理由から一定時間は角速度成分を大きく調整した状態を継続し、積分値を保持するようにしたものである。
図8はこの発明の実施の形態2によるロールオーバ判定装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一のものには同一符号を付してある。
図8において、この図8の構成が図1と異なる点は図1の積分処理手段3に替え、積分処理手段21を設けている点であり、その他については図1の構成と同一である。
図1の積分処理手段3では、加速度センサ2で計測される車両左右方向の加速度成分Gyの発生パターンに基づき、角速度ωの割合等を調整することにより積分の割合を大きくまたは抑制したが、この図8の積分処理手段21では積分処理の際の積分値零復帰処理に用いる復帰量の大きさを前記加速度成分Gyの発生パターンに基づいて調整する。
従って、以下の説明においては上記相違点である積分処理手段21に関して主に説明し、図1と同一符号のものに関する説明は省略する。
積分処理手段21は角速度センサ1より入力した角速度ωをもとに角度成分θoを算出するものであり、BPF21a(または、速度成分算出部21b)、積分器21c、およびタイマ部21dとで構成される。このうち、BPF21a(または、速度成分算出部21b)、およびタイマ部21dについては図1のBPF3a(または、速度成分算出部3b)、およびタイマ部3eと同一機能のものであり、その説明は省略する。
以下の説明では積分器21cとして説明する。
この積分処理手段21は前記のように、加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき復帰量Δθsを調整し、この調整した復帰量Δθsを用いて積分値零復帰処理を実施しつつ、角速度センサ1より入力した角速度ωを時間積分して角度成分θoを算出する。図8はこの積分処理手段21で算出した角度成分θoを使用してロールオーバ判定する構成である。
上記復帰量Δθsを調整する形態として、実施の形態1と同様に下記(1)〜(3)がある。
(1)BPF3aにより抽出した加速度成分に基づき復帰量Δθsを調整する形態
(2)加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき復帰量Δθsを調整する形態
(3)速度成分算出部3bで算出された速度成分Vyに基づき復帰量Δθsを調整する形態
(1)BPF21aにより抽出した加速度成分に基づき復帰量Δθsを調整する形態
この(1)については前記図3および図4を利用して説明する。なお、これら図3および図4の利用において前記説明と重複する部分についての説明は省略する。
ラフロード走行時等のように、加速度成分Gyから予め設定した特有の振動領域の加速度成分(図3(b))がBPF21aにより抽出され、この抽出された加速度成分(不要成分)が閾値Baを超えるときには、積分器21cはこの閾値Baを超える加速度成分が大きいほど復帰量Δθsを大きくするように調整する。
このように復帰量Δθsを調整する一方、積分器21cは角速度センサ1より入力した角速度ωを時間積分して角度成分θoを算出し、同算出後の一定時間経過後に、前記調整した復帰量Δθsを用いて積分値を零に復帰させる復帰処理を実施する。
なお、上記角度成分θoは、「θo=∫ωdt−Δθ(Gy,Gz)」で表せる。
一方、ロールオーバ時ではBPF21aによる抽出成分は殆ど無く、閾値Baに至らない。従って、積分器21cにおいては復帰量を大きく調整することなく角速度センサ1より入力した角速度ωを時間積分して角度成分θoを算出する。この角度成分θoは復帰量が大きく調整されていないため、積分抑制されることなく、図4(d)に示すように、積分波形C2(図3(d))の角度成分θoより大きい値の積分波形C4の角度成分θoとなる(C4のθo>C2のθo)。このように、ロールオーバ時ではラフロード走行に比べ大きな値の角度成分θoが積分器21cより出力される。出力された角度成分θoの信号は判定手段4の乗算器4bへ入力する。
(2)加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき復帰量Δθsを調整する形態
この(2)については前記図5を利用して説明する。
例えば実施の形態1と同様に、角速度センサ1において図5(a)の角速度ωが計測される一方、加速度センサ2において図5(c)の加速度成分Gyが計測されたとする。
この計測された加速度成分Gyの波形C12が閾値Gaを超えるときには、ロールオーバモード継続中として発生区間Aの角速度ωと発生区間B(図5(a))の角速度ωとを同一イベントとして扱う。
そこで、積分器21cは閾値Gaを超える加速度成分Gyが大きいほど復帰量を小さくするように調整する。このように復帰量を小さく調整した状態で積分器21cは角速度センサ1より入力した角速度ωを時間積分し、角度成分θoを算出する。このように算出された角度成分θoは図5(d)の積分波形図となり、角度成分θoが大きな値になっている。この大きな値の角度成分θoが判定手段4の乗算器4bへ入力する。
(3)速度成分算出部21bで算出された速度成分Vyに基づき復帰量Δθsを調整する形態
この(3)についても前記図5を利用して説明する。
例えば実施の形態1と同様に、角速度センサ1において図5(a)の角速度ωが計測される一方、加速度センサ2において図5(c)の加速度成分Gyが計測されたとする。
速度成分算出部21bは上記計測された加速度成分Gyを時間積分し、速度成分Vyを算出する。
この算出された速度成分Vyの波形C12が閾値Vaを超えるときには、ロールオーバモード継続中として発生区間Aの角速度ωと発生区間B(図5(a))の角速度ωとを同一イベントとして扱う。
そこで、積分器21cは閾値Vaを超える速度成分Vyが大きいほど復帰量を小さくするように調整する。このように復帰量を小さく調整した状態で積分器21cは角速度センサ1より入力した角速度ωを時間積分し、角度成分θoを算出する。このように算出された角度成分θoは図5(d)の波形図となり、角度成分θoが大きな値になっている。この大きな値の角度成分θoが判定手段4の乗算器4bへ入力する。
図9は復帰量の調整例を示す関係図であり、図9(a)はBPF21aで抽出した加速度成分の絶対値レベルと復帰量Δθsとの関係図、図6(b)は加速度センサ2で計測した加速度成分Gy(またはVy)の絶対値レベルと復帰量Δθsとの関係図である。
BPF21aで抽出した加速度成分のレベルに応じて復帰量Δθsを調整する形態は、例えば図9(a)に示す特性C51〜特性C54のパターンが挙げられる。これら特性C51〜特性C54のパターンの全体的概略傾向として、BPF21aで抽出した加速度成分のレベルの大きさに応じて復帰量を大きくするように調整する。
また、速度成分算出部21bで算出された速度成分Vyに応じて復帰量を調整する形態((3)の各形態)については、前記図9(b)の横軸を加速度Gyから速度Vyに置き換えればよい。
以上説明の特性C51〜特性C58のいずれの特性を選択するかは任意である。
図7で説明した内容はこの実施の形態2の構成についても適用される。
図7において、BPF値、またはG値、またはV値の波形C41が閾値Kを超えことによる復帰量調整有りの区間(Ta,Tc)と、閾値Kに満たないことによる復帰量調整無しの区間(Tb)とが交互するような場合(図7(a))、積分処理手段3は同一イベントとして判定し、図7(b)に示すように、調整有りの区間終了後も一定時間Tsは復帰量調整有りの区間を継続するように処理する。この結果、調整有りの区間Taの開始から一定時間Tsの終了までの区間が連続した調整区間となり、一定時間Tsが終了した以降が調整無しの区間となる。
これにより、この実施の形態2の構成においても、実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
従来の2次元マッピング方式のような複雑な処理を用いることなく単純な構成でロールオーバを判定することができる。即ち、演算処理が前記従来例のように時間を要することなく簡略化され、高速化処理、消費電力の低減化、または、図2の構成にCPUを使用した場合におけるCPU負荷の軽減、さらには、判定アルゴリズムの簡略化により、ロールオーバ判定装置の信頼性を向上することができる。
また、実施の形態1のBPF3aと同機能のBPF21aを積分処理手段21に設け、抽出した不要成分が所定の閾値より大きいときには、ラフロード走行としてこの不要成分の大きさに応じて復帰量Δθsを大きく調整することにより、積分器21cによる時間積分を抑制し、ロールオーバモードとしてシビアリティの高い条件のみを抽出することができる。
上記BPF3aに関し、他軸方向の角速度成分が混在するラフロード走行モードでは車両固有の振動数で左右方向または上下方向に振動するため、BPF3aを用いて振動成分の大きさを算出し、算出された振動成分の大きさが大きい場合にはラフロード走行モードであると判断し、復帰量Δθsを大きくして時間積分を抑制するようにしたものである。
上記加速度成分に関し、左右方向または上下方向の加速度が大きい場合、乗員は浮き上がり車両の片側に寄せられ、車外放出の確率が大きくなるため、左右方向または上下方向の加速度が大きい場合には復帰量Δθsを小さくし、時間積分の割合を大きくしてより早いタイミングでエアバッグを展開するようにするようにしたものである。
また、実施の形態1の速度成分算出部3bと同機能の速度成分算出部21bを積分処理手段21に設け、算出した速度成分が所定の閾値より大きいときには、この速度成分の大きさに応じて復帰量Δθsを小さくするように調整することにより、積分器21cによる時間積分の割合を大きくし、ロールオーバモードとしてシビアリティの高い条件のみを抽出することができる。
上記速度成分に関しても、前記加速度成分の場合と同様の理由から復帰量Δθsを小さくし、時間積分の割合を大きくしてより早いタイミングでエアバッグを展開するようにするものである。
また、BPF21aにより抽出した不要成分が所定の閾値より大きいときには、この不要成分がこの閾値より小さくなってから一定時間は復帰量を大きく調整した状態を継続することにより、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
また、前記加速度成分が所定の閾値より大きいときには、この加速度成分がこの閾値より小さくなってから一定時間は復帰量を小さく調整した状態を継続することにより、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
また、前記速度成分が所定の閾値より大きいときには、この速度成分がこの閾値より小さくなってから一定時間は復帰量を小さく調整した状態を継続することにより、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
図10はこの発明の実施の形態3によるロールオーバ判定装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一のものには同一符号を付してある。
図10において、この図10の構成が図1と異なる点は図1の積分処理手段3に替え、積分処理手段31を設けている点であり、その他については図1の構成と同一である。
この図10の積分処理手段31は、加速度センサ2で計測される車両左右方向の加速度成分Gyの発生パターンに応じて積分処理後の角度成分を調整するものである。
従って、以下の説明においては上記相違点である積分処理手段31に関して主に説明し、図1と同一符号のものに関する説明は省略する。
このうち、BPF31a(または、速度成分算出部31b)、積分器31c、およびタイマ部31eについては図1のBPF3a(または、速度成分算出部3b)、積分器3d、およびタイマ部3eと同一機能のものであり、その説明は省略する。
θ調整部31dは、加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき、積分器3dにより角速度ωを時間積分して算出した角度成分θaの割合または絶対値を調整し、角度成分θoとして出力する。
この積分処理手段31は前記のように、加速度センサ2で計測した加速度成分Gyに基づき、積分器31cにより算出した角度成分θaの大きさをθ調整部31dにおいて調整し、角度成分θoとして出力する。図10はこの積分処理手段31で算出した角度成分θoを使用してロールオーバ判定する構成である。
上記角度成分θaの大きさを調整する形態として、実施の形態1と同様に下記(1)〜(3)がある。
(1)BPF3aにより抽出した加速度成分に基づき角度成分θaの割合または絶対値を調整する形態
(2)加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき角度成分θaの割合または絶対値を調整する形態
(3)速度成分算出部3bで算出された速度成分Vyに基づき角度成分θaの割合または絶対値を調整する形態
(1)BPF3aにより抽出した加速度成分に基づき角度成分θaの割合または絶対値を調整する形態
この(1)については前記図3および図4を利用して説明する。なお、これら図3および図4の利用において前記説明と重複する部分についての説明は省略する。
ラフロード走行時等のように、加速度成分Gyから予め設定した特有の振動領域の加速度成分(図3(b))がBPF31aにより抽出され、この抽出された加速度成分(不要成分)が閾値Baを超えるときには、θ調整部31dはこの閾値Baを超える加速度成分が大きいほど角度成分θaを小さくするように調整する。このように、積分器31cにより時間積分処理した後の角度成分θaを小さく調整した状態であっても、積分処理手段31全体としては積分抑制したことと等価であり、その出力θoは図3(d)の積分抑制された積分波形C2となる。この積分抑制はBPF31aにおいて抽出される不要な加速度成分が大きいほど抑制度合いは大きくなる。このように積分抑制された角度成分θoの信号は判定手段4の乗算器4bへ入力する。
なお、この実施の形態3における判定手段4による判定式は下記のように表せる。
判定式:|αω+βθo>|Th
(2)加速度センサ2で計測した車両左右方向の加速度成分Gyに基づき角度成分θaの割合または絶対値を調整する形態
この(2)については前記図5を利用して説明する。
例えば実施の形態1と同様に、角速度センサ1において図5(a)の角速度ωが計測される一方、加速度センサ2において図5(c)の加速度成分Gyが計測されたとする。
この計測された加速度成分Gyの波形C12が閾値Gaを超えるときには、ロールオーバモード継続中として発生区間Aの角速度ωと発生区間B(図5(a))の角速度ωとを同一イベントとして扱う。
そこで、θ調整部31dは閾値Gaを超える加速度成分Gyが大きいほど角度成分θaを大きくするように調整し、角度成分θoとして出力する。このように調整出力された角度成分θoは図5(d)の波形図となり、角度成分θoが大きな値になっている。この大きな値の角度成分θoが判定手段4の乗算器4bへ入力する。
(3)速度成分算出部3bで算出された速度成分Vyに基づき角度成分θaの割合または絶対値を調整する形態
この(3)についても前記図5を利用して説明する。
例えば実施の形態1と同様に、角速度センサ1において図5(a)の角速度ωが計測される一方、加速度センサ2において図5(c)の加速度成分Gyが計測されたとする。
速度成分算出部31bは上記計測された加速度成分Gyを時間積分し、速度成分Vyを算出する。
この算出された速度成分Vyの波形C12が閾値Vaを超えるときには、ロールオーバモード継続中として発生区間Aの角速度ωと発生区間B(図5(a))の角速度ωとを同一イベントとして扱う。
そこで、θ調整部31dは閾値Vaを超える速度成分Vyが大きいほど角度成分θaを大きくするように調整し、角度成分θoとして出力する。このように調整出力された角度成分θoは図5(d)の波形図となり、角度成分θoが大きな値になっている。この大きな値の角度成分θoが判定手段4の乗算器4bへ入力する。
この角度成分θaの具体的な調整の形態については、前記図6(a)〜図6(d)に示す関係図の縦軸および横軸を以下のように置換すればよい。
図6(a)の縦軸は調整出力である角度成分θoの割合(rate(%))を表す軸にする。
この場合、「θo=θa×rate」の関係となる。
図6(b)の縦軸は調整出力である角度成分θoのレベルを表すΔθにする。
この場合、「θo=θa−Δθ」の関係となる。ここで、「Δθ」はθ調整部31dにおける角度調整量を表し、前述のΔωに対応する。
図6(d)の縦軸は調整出力である角度成分θoのレベルを表すΔθにし、横軸を加速度Gyまたは速度Vyにする。
この場合、「θo=θa+Δθ」の関係となる。ここで、「Δθ」は上記図6(b)の場合と同様である。
以上のように置換した関係図の特性C21〜特性C36のうちから任意の特性を選択すればよい。
図7で説明した内容はこの実施の形態3の構成についても適用される。
図7において、BPF値、またはG値、またはV値の波形C41が閾値Kを超えことによる角度成分調整有りの区間(Ta,Tc)と、閾値Kに満たないことによる角度成分調整無しの区間(Tb)とが交互するような場合(図7(a))、積分処理手段3は同一イベントとして判定し、図7(b)に示すように、調整有りの区間終了後も一定時間Tsは角度成分調整有りの区間を継続するように処理する。この結果、調整有りの区間Taの開始から一定時間Tsの終了までの区間が連続した調整区間となり、一定時間Tsが終了した以降が調整無しの区間となる。
これにより、この実施の形態3の構成においても、実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
従来の2次元マッピング方式のような複雑な処理を用いることなく単純な構成でロールオーバの判定ができ、演算処理の簡略化により、高速化処理、消費電力の低減化、または、図3の構成にCPUを使用した場合におけるCPU負荷の軽減が可能となり、さらには、判定アルゴリズムの簡略化により、ロールオーバ判定装置の信頼性を向上することができる。
また、実施の形態1のBPF3aと同機能のBPF31aを積分処理手段31に設け、抽出した不要成分が所定の閾値より大きいときには、ラフロード走行としてこの不要成分の大きさに応じて角度成分θaを小さく調整することにより、積分処理手段31全体として時間積分を抑制し、ロールオーバモードとしてシビアリティの高い条件のみを抽出することができる。
また、前記加速度成分が所定の閾値より大きいときには、この加速度成分の大きさに応じて角度成分θaを大きく調整することにより、積分処理手段31全体として時間積分の割合を大きくし、ロールオーバモードとしてシビアリティの高い条件のみを抽出することができる。
また、この実施の形態2の構成は積分処理手段31を除き、実施の形態1の構成と同様であり、従って、この実施の形態3においてもロールオーバ現象のシビアリティを単純なパーセンテージを用いて表記することが可能となる。
また、BPF31aにより抽出した不要成分が所定の閾値より大きいときには、この不要成分がこの閾値より小さくなってから一定時間は角度成分θaを小さく調整した状態を継続することにより、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上することができる。
また、前記速度成分が所定の閾値より大きいときには、この速度成分がこの閾値より小さくなってから一定時間は角度成分θaを大きく調整した状態を継続することにより、別個のイベントであっても実態が同一のイベントである場合に不連続な処理とならずに適切に対処でき、ロールオーバ状態か否かの判定の精度を向上できる。
Claims (21)
- 車両の横転方向の角速度成分を計測する角速度センサと、
車両の少なくとも左右方向の加速度成分、上下方向の加速度成分のいずれかを計測する加速度センサと、
前記加速度センサで計測した加速度成分に基づき、前記角速度センサで計測した角速度成分の大きさを調整し、該調整した角速度成分を時間積分して角度成分を算出する積分処理手段と、
前記角速度センサで計測した角速度成分および前記積分処理手段で算出した角度成分それぞれに予め設定した重み付け係数を乗算し、該乗算した双方の成分を加算した値の絶対値が予め設定した閾値を越えたときにはロールオーバ判定の信号を出力する判定手段とを備え、
前記加速度センサで計測した加速度成分から予め設定した特有の振動領域の加速度成分を抽出するフィルタが前記積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、前記フィルタにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記抽出した加速度成分の大きさに応じて角速度成分を小さくするように調整することを特徴とするロールオーバ判定装置。 - 積分処理手段は、加速度センサで計測した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記計測した加速度成分の大きさに応じて角速度成分を大きくするように調整することを特徴とする請求項1記載のロールオーバ判定装置。
- 加速度センサで計測した加速度成分を時間積分して速度成分を算出する速度成分算出部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、速度成分算出部で算出した速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記算出した速度成分の大きさに応じて角速度成分を大きくするように調整することを特徴とする請求項1記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、フィルタにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は角速度成分を小さく調整した状態を継続することを特徴とする請求項1記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、加速度センサで計測した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は角速度成分を大きく調整した状態を継続することを特徴とする請求項2記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、速度成分算出部で算出した速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は角速度成分を大きく調整した状態を継続することを特徴とする請求項3記載のロールオーバ判定装置。
- 車両の横転方向の角速度成分を計測する角速度センサと、
車両の少なくとも左右方向の加速度成分、上下方向の加速度成分のいずれかを計測する加速度センサと、
前記加速度センサで計測した加速度成分に基づき、積分値零復帰処理に用いる復帰量を調整するとともに、前記角速度センサで計測した角速度成分を時間積分して角度成分を算出し、同算出後の一定時間経過後に前記調整した復帰量を用いて前記時間積分による積分値を零に復帰させる処理を実施する積分処理手段と、
前記角速度センサで計測した角速度成分および前記積分処理手段で算出した角度成分それぞれに予め設定した重み付け係数を乗算し、該乗算した双方の成分を加算した値の絶対値が予め設定した閾値を越えたときにはロールオーバ判定の信号を出力する判定手段とを備えたロールオーバ判定装置。 - 積分処理手段は、時間積分による積分値を零に復帰させる処理において、前記積分値が正のときには、調整した復帰量を前記積分値から減算し、前記積分値が負のときには、調整した復帰量を前記積分値に加算することを特徴とする請求項7記載のロールオーバ判定装置。
- 加速度センサで計測した加速度成分から予め設定した特有の振動領域の加速度成分を抽出するフィルタが積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、前記フィルタにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記抽出した加速度成分の大きさに応じて復帰量を大きくするように調整することを特徴とする請求項7記載のロールオーバ判定装置。
- 積分処理手段は、加速度センサで計測した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記計測した加速度成分の大きさに応じて復帰量を小さくするように調整することを特徴とする請求項7記載のロールオーバ判定装置。
- 加速度センサで計測した加速度成分を時間積分して速度成分を算出する速度成分算出部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、速度成分算出部で算出した速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記算出した速度成分の大きさに応じて復帰量を小さくするように調整することを特徴とする請求項7記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、フィルタにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は復帰量を大きく調整した状態を継続することを特徴とする請求項9記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、加速度センサで計測した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は復帰量を小さく調整した状態を継続することを特徴とする請求項10記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、速度成分算出部で算出した速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は復帰量を小さく調整した状態を継続することを特徴とする請求項11記載のロールオーバ判定装置。
- 車両の横転方向の角速度成分を計測する角速度センサと、
車両の少なくとも左右方向の加速度成分、上下方向の加速度成分のいずれかを計測する加速度センサと、
前記角速度センサで計測した角速度成分を時間積分して角度成分を算出し、該算出した角度成分の大きさを前記加速度センサで計測した加速度成分に基づいて調整し、該調整後の角度成分を出力する積分処理手段と、
前記角速度センサで計測した角速度成分および前記積分処理手段で算出した角度成分それぞれに予め設定した重み付け係数を乗算し、該乗算した双方の成分を加算した値の絶対値が予め設定した閾値を越えたときにはロールオーバ判定の信号を出力する判定手段とを備えたロールオーバ判定装置。 - 加速度センサで計測した加速度成分から予め設定した特有の振動領域の加速度成分を抽出するフィルタが積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、前記フィルタにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記抽出した加速度成分の大きさに応じて角度成分を小さくするように調整することを特徴とする請求項15記載のロールオーバ判定装置。
- 積分処理手段は、加速度センサで計測した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記計測した加速度成分の大きさに応じて角度成分を大きくするように調整することを特徴とする請求項15記載のロールオーバ判定装置。
- 加速度センサで計測した加速度成分を時間積分して速度成分を算出する速度成分算出部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、速度成分算出部で算出した速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、前記算出した速度成分の大きさに応じて角度成分を大きくするように調整することを特徴とする請求項15記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、フィルタにより抽出した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は角度成分を小さく調整した状態を継続することを特徴とする請求項16記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、加速度センサで計測した加速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この加速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は角度成分を大きく調整した状態を継続することを特徴とする請求項17記載のロールオーバ判定装置。
- 予め設定した一定時間を計測するタイマ部が積分処理手段に設けられ、該積分処理手段は、速度成分算出部で算出した速度成分が予め設定した閾値より大きいときには、この速度成分が前記閾値より小さくなってから前記一定時間は角度成分を大きく調整した状態を継続することを特徴とする請求項18記載のロールオーバ判定装置。
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