JPWO2018147110A1 - 車両の転倒検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の傾斜を検出する際に外乱要因によるノイズが影響した場合であっても、誤作動を防止することができる転倒検出装置を提供する。【解決手段】転倒検出装置１は、自動二輪車Ｍに搭載されている。転倒検出装置１は、インターバル調整装置３で決定されたインターバルで加速度を検出する加速度センサ２と、検出された角度が所定の閾値を超えたか判定する閾値判定装置４と、閾値越えの判定をカウントするカウント装置５と、カウントが所定回数連続した場合に自動二輪車Ｍが転倒したと判定する転倒判定装置６を備える。インターバル調整装置３は、ホワイトノイズを元に生成したパルスをインターバルとしているので、加速度センサ２で検出する値に連続してノイズが影響することがない。【選択図】図２

Description

本発明は、自動二輪車等の車両の転倒を検出する装置に関する。

従来より、自動二輪車等の車両において、転倒した際にエンジンを停止させる処理が行われている。例えば、特許文献１においては、車両の傾斜を検出する傾斜角度検出手段と、ライダが車両を操作しているか否かを検出するライダ操作検出手段を備え、ライダが車両を操作していない状態で車両の傾斜角度が所定の角度を超えた角度で持続する場合、車両が転倒したものとみなしてエンジンを停止するエンジン制御装置が開示されている。

このように、特許文献１では、車両の傾斜角度が大きい場合であっても、ライダが操作を行っている場合は転倒とは判断しないようにして、エンジン制御装置の誤作動を防止している。

特開２００６−３０７７８２号公報

この種の転倒検出装置においては、特許文献１に記載の装置のように、実際には転倒ではない場合にエンジン停止手段が作動しないよう、誤作動を防止する手段が設けられている。

一方で、自動二輪車等の車両においては、外部からの電磁波や路面からの振動、エンジン自体の振動や電気系からのパルス等、数多くの外乱要因がある。これらの外乱要因は、角度検出手段の出力に対するノイズとなって表れることがある。

従来の装置では、傾斜角度検出手段が車両の傾斜角度を一定の間隔（例えば１０ｍｓｅｃに１回）で周期的に傾斜角度を検出している。また、エンジン自体の振動のように一定周期に近い外乱要因もある。そのため、仮に傾斜角度検出手段が車両の傾斜角度を検出している間隔と同一の間隔でノイズが持続した場合には、実際には車両は転倒していないにもかかわらず、転倒しているものと誤って認識されるおそれがある。特に、車両が、転倒していると判断した場合にエンジンを停止させる制御を有している場合には、この誤認識に基づきエンジンが停止してしまうこともある。走行中にもかかわらずエンジンが停止すると、それが原因で転倒事故に繋がることが懸念される。

本発明は、車両の傾斜を検出する際に外乱要因によるノイズが影響した場合であっても、誤作動を防止することができる転倒検出装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の転倒検出装置は、車両の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、前記傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が所定角度以上である場合にカウントするカウント手段と、前記カウント手段のカウントが所定回数連続した場合に前記車両が転倒したと判定する判定手段とを備え、前記傾斜角度検出手段は、前記車両の角度を検出する検出間隔を決定する間隔決定手段を備え、前記間隔決定手段は、前記検出間隔を不定化させることを特徴とする。

本発明の車両の転倒検出装置によれば、傾斜角度検出手段は、間隔決定手段により決定された不定化された検出間隔での角度検出を行うため、外乱要因によって一定周期で発生するノイズが発生した場合であっても、傾斜角度の検出の際に、検出値に毎回ノイズが乗ることはない。このため、仮にノイズが原因で傾斜角度検出手段によって車両の傾斜角度が所定角度以上であるとされた場合であっても、連続してこのような誤検出が行われることがない。従って、カウント手段の出力は連続して発生しないので、判定手段は前回の傾斜角度の検出結果が誤検出であると判断でき、車両の転倒の誤判定を防止することができる。

また、本発明の車両の転倒検出装置において、前記間隔決定手段は、ホワイトノイズを発生するノイズ発生手段と、前記ホワイトノイズからパルス信号を発生させるパルス信号発生手段とを備え、前記パルス信号のパルス間隔を前記検出間隔とすることが好ましい。このように、ホワイトノイズを利用してパルス信号を発生させると、パルス信号のパルス間隔は不定期なものとなるので、間隔決定手段による検出間隔を容易に不定化させることができる。

また、本発明の車両の転倒検出装置において、前記傾斜角度検出手段は、加速度センサを用いて前記車両の垂直起立時の垂直方向への加速度を検出するものであることが好ましい。角度検出手段に加速度センサを用いた場合、車両が転倒すると車両の垂直方向への加速度が減少するので、この加速度の減少によって車両の転倒を検出することができる。一方で、車両が自動二輪車やモーターボート等の場合、旋回時に車体の傾きが大きくなるが、車両の旋回時には車両に遠心力（向心力）が発生するので、この遠心力の垂直方向への分力により車両の垂直方向への加速度が増加する。よって、当該構成によれば、車両の旋回時において車両の傾きが大きくなった場合の誤判定を防止することができる。

本発明によれば、外乱要因により車両の傾斜を検出する手段にノイズが発生した場合であっても、誤作動を防止することができる。

（Ａ）本発明の実施形態である転倒検出装置が自動二輪車に搭載され、停止状態で傾いている状態を示す説明図、（Ｂ）は自動二輪車がカーブを走行している状態の加速度のベクトルを示す説明図。 本実施形態の転倒検出装置の機能的構成を示す説明図。 本実施形態の転倒検出装置におけるインターバル調整装置の一例を示す説明図。 本実施形態の転倒検出装置の作動を示すフローチャート。

本発明の車両の転倒検出装置の実施形態の一例について、図１〜４を参照して説明する。本実施形態の転倒検出装置１は、図１（Ａ）に示すように、自動二輪車（車両）Ｍに搭載されている。

本実施形態の転倒検出装置１は、図２に示すように、傾斜角度検出手段である加速度センサ２及びインターバル調整装置（間隔決定手段）３と、加速度センサ２によって検出された角度が所定の閾値を超えているか判定する閾値判定装置４を備えている。

また、転倒検出装置１は、閾値判定装置４による閾値越えの判定をカウントするカウント装置（カウント手段）５と、カウント装置５によるカウントが所定回数連続した場合に自動二輪車Ｍが転倒したと判定する転倒判定装置（判定手段）６を備えている。また、転倒検出装置１は、自動二輪車Ｍのエンジンを制御するエンジン制御装置７に接続されている。

加速度センサ２は、内部に弾性的に保持された可動部（図示省略）を有しており、この可動部に作用する加速度を検出し、加速度に応じた信号を外部に送信する。また、加速度センサ２は、自動二輪車Ｍが垂直に起立している状態での鉛直方向、即ち、車両の上下方向の加速度を検出するものとなっている。図１（Ａ）においては、符号Ｆｓ’の矢印の方向が加速度センサ２の加速度検出方向である。

図１（Ａ）では、自動二輪車Ｍが停止している状態で、角度θ分だけ傾いている状態を示している。自動二輪車Ｍが停止している状態では、自動二輪車Ｍに生じる加速度は重力加速度ｇのみである。この状態では、加速度センサ２には符号Ｆｓ’の矢印の大きさの力が加わる。

ここで、加速度センサ２に内蔵された可動部の重さをｍとすると、図１における矢印Ｆｓにはｍ・ｇの力が作用している。この場合、矢印Ｆｓにおける分力であるＦｓ’はＦｓ・ｃｏｓθとなる。また、角度θは、次の式で求められる「θ＝ａｃｏｓ｛Ｆｓ’／（ｍ・ｇ）｝」。

この場合、θが０であれば、即ち、自動二輪車Ｍが直立状態であれば、矢印Ｆｓ’＝Ｆｓ＝ｍ・ｇとなり、値は最大となる。一方で、θが９０°に近づけば矢印Ｆｓ’が０に近づく。従って、θの値を矢印Ｆｓ’の大きさから求め、自動二輪車Ｍが転倒していると判断される角度θの値を閾値にして、θが閾値未満になれば転倒と判定し、θが閾値以上の場合は転倒ではないと判定できる。この閾値は、例えば４５°に設定することができる。

図１（Ｂ）は、自動二輪車Ｍがライダによって運転され、カーブを走行中に生じる加速度の状態を示している。図１（Ｂ）における鉛直方向の矢印Ｆｓは、図１（Ａ）と同様であるが、カーブを走行中は、図１（Ｂ）の矢印Ｆｃの方向に遠心力が発生する。このため、加速度センサ２によって検出される矢印Ｆｓ’の大きさは、矢印Ｆｓと矢印Ｆｃの合成ベクトルとなる。

このため、自動二輪車Ｍが図１（Ａ）の際の角度θと同様の角度θでカーブを走行していたとしても、加速度センサ２で求められる加速度は停止状態に比べて大きくなる。よって、本実施形態においては、自動二輪車Ｍがカーブを走行中に車体の角度を大きく傾けたとしても、転倒していると誤認識することはない。

加速度センサ２における加速度の検出は、インターバル調整装置３から発信される信号のインターバルに応じて行われる。インターバル調整装置３は、図３に示すように、ホワイトノイズ発生手段であるツェナダイオード８と、パルス信号発生手段であるアンプ９、コンパレータ１０、及びカウンタ１１とを備えている。ツェナダイオード８には、電源回路から電源が供給され、コンパレータ１０では基準電圧用電源１２とアンプ９から送られる信号との比較を行っている。なお、図３における符号１３は、抵抗である。

このインターバル調整装置３においては、ツェナダイオード８によってホワイトノイズを発生させ、アンプ９でこれを増幅させ、コンパレータ１０でパルス信号に波形成形する。インターバル調整装置３は、コンパレータ１０からの信号をカウンタ１１でカウントアップし、当該カウントを信号検出のインターバル（検出間隔）のトリガとして加速度センサ２による加速度の検出を行う。

図３における波形は、符号８ａの波形がツェナダイオード８から出力される波形であり、符号９ａの波形がアンプ９から出力される波形であり、符号１０ａの波形がコンパレータ１０から出力される波形を示している。

上記の通り、本実施形態におけるインターバル調整装置３が本発明における間隔決定手段に相当し、本実施形態におけるツェナダイオード８が本発明におけるノイズ発生手段に相当し、本実施形態におけるアンプ９、コンパレータ１０及びカウンタ１１が本発明におけるパルス信号発生手段に相当する。

本実施形態における閾値判定装置４、カウント装置５及び転倒判定装置６は、図示しないＭＰＵ（マイクロプロセッサ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等の電子デバイスと、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムとを備えて構成される。

閾値判定装置４は、加速度センサ２によって検出された角度が所定の閾値を超えているかの判定を行う。カウント装置５は、閾値判定装置４によって、加速度センサ２の出力が閾値未満の判定の際にその回数を累積加算する。一方で、後述するように、閾値判定装置４の判定が閾値以上との判定の際には、累積されたカウントをリセットするように構成されている。転倒判定装置６は、カウント装置５において、カウント数が所定の回数（例えば１００回）を超えた場合に、自動二輪車Ｍが転倒しているものと判定する。

次に、図４を参照して、本実施形態の転倒検出装置１の作動について説明する。自動二輪車Ｍにおいて、ライダにより運転がなされているときは、図示しないイグニッションスイッチがＯＮにされて電源がＯＮとなり、エンジンが動作している。このとき、転倒検出装置１では初期設定がなされ（ＳＴＥＰ１）、前回の走行においてカウント装置５でカウントがなされている場合であってもリセットされる。

次に、転倒検出装置１では、加速度センサ２による加速度検出のインターバルを、インターバル調整装置３からの信号によって決定する（ＳＴＥＰ２）。当該処理により、加速度センサ２による加速度検出のインターバルが不定化される。

次に、加速度センサ２では、この不定化されたインターバルで加速度の検出が行われる（ＳＴＥＰ３）。次に、閾値判定装置４において、加速度センサ２によって検出された加速度と閾値とを比較する。ここで、加速度センサ２によって検出された加速度が、閾値以上であるときは（ＳＴＥＰ４においてＮＯ）、自動二輪車Ｍの角度θが小さい場合である。この場合は、自動二輪車Ｍは転倒していないので、カウント装置５においてループカウンタがリセットされる（ＳＴＥＰ７）。この場合、ＳＴＥＰ２の前に戻り、インターバル調整（ＳＴＥＰ２）、及び加速度の読み取り（ＳＴＥＰ３）が行われる。

ここで、加速度センサ２によって検出された加速度が閾値未満となった場合（ＳＴＥＰ４においてＹＥＳ）、自動二輪車Ｍの角度θが転倒の判定の閾値を超えるほど大きい場合であるので、転倒判定装置６によってループカウンタのカウント数が所定の値をオーバーしているか否かを検証する（ＳＴＥＰ５）。

本実施形態においては、転倒判定装置６において、ループカウンタが１００回連続してカウントされた場合に自動二輪車Ｍが転倒したと判定する。今回は、加速度センサ２の加速度が閾値未満となった回数が第１回目であるので、ループカウンタはオーバーにはならない（ＳＴＥＰ５においてＮＯ）。この場合、カウント装置５によってループカウンタに１が加算され、ＳＴＥＰ２の前に戻る。

実際に自動二輪車Ｍが転倒している場合は、加速度センサ２によって検出される加速度が閾値未満となる状態が続くので、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ５の処理が繰り返され、ループカウンタがオーバーする状況になる（ＳＴＥＰ５においてＹＥＳ）。この場合は、転倒検出装置１が自動二輪車Ｍが転倒していると判定し、エンジン制御装置７に転倒通知を行う（ＳＴＥＰ６）。エンジン制御装置７では、転倒検出装置１から転倒通知がなされると、イグニッションスイッチをＯＦＦにしてエンジンを停止させる。

本実施形態の転倒判定装置６によれば、加速度センサ２がインターバル調整装置３によって決定された不定化されたインターバルで角度検出を行っている。従って、例えばエンジンの振動や電気系統により生じる一定間隔（一定周期）のノイズが発生した場合であっても、加速度センサ２による加速度検出のインターバルが不定期であり、ノイズが発生する周期に毎回一致することはなくなるため、加速度センサ２によって取得される値にこのノイズが連続して影響することがない。よって、本実施形態の転倒判定装置６は、外乱要因に対する耐性が強いため、車両の転倒の誤判定を防止することができる。

なお、上記実施形態においては、車両として自動二輪車Ｍを例にして説明したが、これに限らず、いわゆるトライクと呼ばれる三輪自動車や、船舶等、状況によっては転倒のおそれがある車両に用いることができる。

本実施形態のインターバル調整装置３では、加速度センサ２による加速検出のインターバルを、ツェナダイオード８を含む回路の回路定数の設定と、カウンタ１１におけるカウントアップの設定を行うことにより行っている。従って、本発明の転倒検出装置１を自動二輪車Ｍ以外の車両に適用するときは、適用する車両の特性に合わせて上記設定を調整することができる。なお、インターバル調整装置３について、ツェナダイオード８等を用いることなく、予め設定された不定期のパルス間隔を繰返し利用するようにしてもよい。

Ｍ…自動二輪車（車両）
１…転倒検出装置
２…加速度センサ
３…インターバル調整装置
４…閾値判定装置
５…カウント装置
６…転倒判定装置
７…エンジン制御装置
８…ツェナダイオード
９…アンプ
１０…コンパレータ
１１…カウンタ

Claims (3)

1. 車両の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が所定角度以上である場合にカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段のカウントが所定回数連続した場合に前記車両が転倒したと判定する判定手段とを備え、
   前記傾斜角度検出手段は、前記車両の角度を検出する検出間隔を決定する間隔決定手段を備え、
   前記間隔決定手段は、前記検出間隔を不定化させることを特徴とする車両の転倒検出装置。
2. 前記間隔決定手段は、
   ホワイトノイズを発生するノイズ発生手段と、
   前記ホワイトノイズからパルス信号を発生させるパルス信号発生手段とを備え、
   前記パルス信号のパルス間隔を前記検出間隔とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の転倒検出装置。
3. 前記傾斜角度検出手段は、加速度センサを用いて前記車両の垂直起立時の垂直方向への加速度を検出するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の転倒検出装置。
   
   

Images