JP4584097B2 - ロールオーバー判定装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のロール角速度およびロール角に基づいて、車両の横転の可能性を検出するロールオーバー判定装置に関するものである。

従来、ロールオーバー判定装置として、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上に閾値ラインを設定し、その閾値を車両の横加速度の大きさによって決め、その横加速度は、横加速度センサを用いることなく、車両の速度とステアリング角度によって求めるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、ロールオーバー判定装置として、車両の横転形態をトリップオーバーに限定し、車両の横加速度によってトリップオーバーの種別を判定して判定条件を変更し、その車両の横加速度の変化量、横加速度の最大値、横加速度の継続時間、車両の速度あるいは横加速度発生前の横速度によってトリップオーバーの種別を判定し、この種別に応じて閾値を変更するものがある（例えば、特許文献２参照）。

また、従来、ロールオーバー判定方法として、車両の横加速度あるいは横速度が車両の横転を助長する方向に作用するとき、閾値ラインを原点に近づく方向に移動させるものがある（例えば、特許文献３参照）。
また、従来、ロールオーバー判定方法として、車両のロール角加速度に従い、閾値ラインを原点に近づける方向あるいは遠ざかる方向に移動するものがある（例えば、特許文献４参照）。
また、従来、ロールオーバー判定方法として、トリップオーバー系の横転を早めに検知し、ロール角速度のロール角微分値あるいはロール角速度の時間微分値で閾値ラインを移動するものがある（例えば、特許文献５参照）。
つまり、上記特許文献２〜５の従来例では、横方向加速度、横速度あるいはロール角速度のロール角微分値またはロール角速度の時間微分値の大きさに応じて、閾値ラインを、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上のマップの原点方向に平行移動するものである。

特開２００５−１５２２号公報 特開２００４−２６２４１０号公報 特開２００１−７１８４４号公報 特開２００１−７４４４２号公報 特開２００１−２６０７０１号公報

ところで、車両のロールオーバーの判定は、車両の回転エネルギーと位置エネルギーの総和が横転限界エネルギーを越えた時に発生することは周知であり、この関係は、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上のマップの横転限界曲線で表せる。
一方、ロールオーバー判定装置は、ロールオーバー発生時に乗員がサイドウインドおよびピラー部に直接衝突することを防止するとともに車外放出による傷害を防止するために、カーテンエアバッグを展開するものである。

よって、カーテンエアバッグは、サイドウインドと乗員の間隙に展開する必要があるが、上記エネルギー判定では車両の横転判定は可能であるが、車両の傾斜や横加速度に伴う乗員の移動量の予測が困難であり、従って、上記の判定タイミングにおいては、カーテンエアバッグが展開したとき、カーテンエアバッグの先端部(下部)が乗員の頭部や肩部に引っ掛かり、正常にカーテンエアバッグが展開しない状況が生じるという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、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上のマップの判定に車両の横転予測機能を付加し、早期に車両の横転の可能性を判定することにより、正常にカーテンエアバッグを展開できるロールオーバー判定装置を得ることを目的とする。

この発明に係るロールオーバー判定装置は、車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、該横方向加速度検出手段で検出された横方向加速度の大きさに応じて、車両のロール角速度およびロール角をパラメータとする二次元マップ上に設定した閾値のロール角軸との切片は変えずに傾きを変更する閾値傾き変更手段とを備えたものである。

この発明は、横方向加速度の大きさに応じて閾値の判定ラインの傾きをロール角軸との切片は変えずに変更することで、車両の傾斜角度が小さいロールオーバーを早期に判定し、迅速且つ確実にカーテンエアバッグを展開することができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を、図１〜図６を参照して説明する。
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ー判定装置を示す構成図である。
図１において、実施の形態１によるロールオーバー判定装置は、車両の前後軸周りの回転速度すなわちロール角速度ωを検出するロール角速度検出手段としてのロール角速度センサ１０と、車両の幅方向に発生する加速度すなわち横方向加速度Ｇｙを検出する横方向加速度検出手段としての横方向加速度センサ２０と、車両の上下軸方向に発生する加速度すなわち上下方向加速度Ｇｚを検出する上下方向加速度手段としての上下方向加速度センサ３０と、これらロール角速度センサ１０および各方向加速度センサ２０，３０の検出出力に基づいて車両の横転を判定するコントローラ４０と、このコントローラ４０からの起動指令を受けて作動する、つまりコントローラ４０の判定結果に応じて車両のカーテンエアバッグ（図示せず）を展開するカーテンエアバッグ展開部５０とを備える。

コントローラ４０は、ロール角速度センサ１０で検出されたロール角速度ωを積分処理して車両のロール角Θを算出するロール角算出手段としてのロール角演算部４１と、ロール角速度センサ１０で検出された車両のロール角速度ωと横方向加速度センサ２０で検出された車両の横方向加速度Ｇｙが入力され、後述の二次元マップ上に設定された基準閾値ωｔｈラインの傾きを変更する閾値ライン傾き変更手段としての閾値変更機能部４２と、ロール角演算部４１からの車両のロール角Θおよび閾値変更機能部４２からのロール角速度ωをパラメータとする二次元上の、例えば縦軸をロール角速度ω（ｄｅｇ/ｓ）、横軸をロール角Θ（ｄｅｇ）とする、図３に示すようなマップ（以下、ω−Θマップという）を用い、基準閾値ωｔｈラインの原点側を非横転領域、逆側を横転領域として車両の横転発生の有無を判定する横転判定手段としてのω−Θマップ判定部４３とを備える。ωｏは臨界角速度閾値である。ここで、閾値変更機能部４２は、横方向加速度センサ２０で検出された車両の横方向加速度Ｇｙの大きさに応じてω−Θマップ判定部４３におけるω−Θマップの基準閾値ラインωｔｈの傾きをＡ→Ｂ、Ａ→Ｃのように変更する機能を有する。

また、コントローラ４０は、ロール角速度センサ１０で検出されたロール角速度ωと横方向加速度センサ２０で検出された車両の横方向加速度Ｇｙに基づいてロール角速度ωと車両の横方向加速度Ｇｙの積が０より大きいか、つまりω×Ｇｙ”＞０を判定する極性判定部４４と、横方向加速度センサ２０で検出された車両の横方向加速度Ｇｙに基づいて車両の側面衝突を判定する、横方向加速度Ｇｙが一定値ｓ以上、つまり｜Ｇｙ｜≧Ｓにより側面衝突を判定する側突判定部４５とを備える。この極性判定部４４と側突判定部４５は、実質的にロール角速度ωと横方向加速度Ｇｙの信号の符号の不一致あるいは横方向加速度Ｇｙが所定値ｓを超えるときは一定時間ｔの間、判定を禁止する機能を有する判定禁止手段を構成する。

また、コントローラ４０は、ロール角速度センサ１０で検出されたロール角速度ωの変化量ｄωと上下方向加速度センサ３０で検出された上下方向加速度Ｇｚを乗算し、その乗算値と所定値ｎとを比較するエアバッグ展開制御手段としての比較演算部４６と、側突判定部４５の出力と比較演算部４６の出力の論理積をとるＡＮＤ回路４８と、ω−Θマップ判定部４３の出力、側突判定部４５の出力および極性判定部４４の出力の論理積をとるＡＮＤ回路４９Ａと、ＡＮＤ回路４８の出力とＡＮＤ回路４９Ａの出力の論理和をとるＯＲ回路４９Ｂとを備え、ＯＲ回路４９Ｂの出力がカーテンエアバッグ展開部５０に供給される。

図６は、各センサの極性が正の場合を矢印で示しており、ロール角速度センサ１０の場合はロール角速度ωが右回転、横方向加速度センサ２０の場合は横方向加速度Ｇｙが右方向、上下方向加速度センサ３０の場合は上下方向加速度Ｇｚが上方向の場合が、それぞれ正の信号であることを表している。

次に、動作について、図２〜図６を参照して説明する。
図２は、図１のコントローラ４０の構成（但し、ロール角演算部４１を除く）の模式図であって、閾値変更機能部４２では、横方向加速度センサ２０で検出された車両の横方向加速度Ｇｙの大きさに応じて、図３に示すように、ロール角演算部４１からの車両のロール角Θおよび閾値変更機能部４２からのロール角速度ωをパラメータとする二次元マップを有するω−Θマップ判定部４３の基準閾値ラインωｔｈの傾きを変更する。この際に、閾値変更機能部４２では、図４に示すようなマップを用いて、横方向加速度センサ２０からの横方向加速度Ｇｙを閾値変更に用いる横方向加速度Ｇｙ’に変換する。図４において、破線の特性は未変換の場合であるＧｙ’＝Ｇｙを表し、横方向加速度Ｇｙが実線で示す横方向加速度Ｇｙ’に変換される。この横方向加速度Ｇｙ’は、一定値ａ（例えば１Ｇ）以下の場合は０Ｇと見なし、一定値ｂ（例えば２Ｇ）を越えた場合は一定の加速度と見なす。つまり、横方向加速度Ｇｙ’を閾値変更情報として、横方向加速度Ｇｙが一定値ａ以下の小さい場合は無視するため０Ｇとし、横方向加速度Ｇｙが一定値ｂ以上の大きい場合は一定値とし、横方向加速度センサ２０の低レベル域のノイズ除去と高レベル域での過剰な閾値変更を避けるようにしている。

閾値変更機能部４２では、変換後の横方向加速度Ｇｙ’とロール加速度センサ１０からのロール角速度ωを乗算し、その乗算値Ｇｙ’×ωをω−Θマップ判定部４３内の減算器４３ａに供給してその基準閾値ωｔｈから差し引いてωｔｈ−Ｇｙ’×ωの値を算出する。そして、減算器４３ａからのωｔｈ−Ｇｙ’×ωの値を比較器４３ｂの一方の入力端子に入力し、比較器４３ｂでは、この一方の入力端子に入力されたωｔｈ−Ｇｙ’×ωの値と、その他方の入力端子に入力されるロール加速度センサ１０からのロール角速度ωの値を比較し、ω＞ωｔｈ−Ｇｙ’×ωの場合に、正の信号“１”をＡＮＤ回路４９Ａの第１の入力端子に供給する。

図３は、横方向加速度センサ２０で検出された横方向加速度Ｇｙの大きさに応じて閾値変更機能部４２より基準閾値ωｔｈラインの傾きが変更される状態を示したもので、実線ａで示す基準閾値ωｔｈの傾きが破線ｂまたはｃで示すような閾値に変更される。即ち、図３において、実線ａで示す基準閾値ωｔｈラインに対して、破線ｂまたはｃは、後述の車両のロール角速度ωと一定の条件下での横方向加速度Ｇｙの積ω×（Ｇｙ−ａ）あるいは比率１／Gｙよる閾値変更結果を表している。
ここで、ω−Θマップ判定部４３におけるω−Θマップの判定に、横転予測機能を付加し、早期に横転の可能性を判定することにより、正常にカーテンエアバッグを展開できるようにしている。その横転予測機能は、車両のロール角速度ωと一定の条件下での横方向加速度Ｇｙの積ω×（Ｇｙ−ａ）あるいは比率１／Gｙで、判定閾値ラインの傾き、つまり基準閾値ωthの傾きを、それぞれ次式に従って変更することにより実現する。

ω≧０のとき、ω≧ωth−ω×Ｇｙ’・・・（１）
ω＜０のとき、ω≦−ωth＋ω×Ｇｙ’・・・（２）
ここで、Ｇｙ'は図４に示すような変換マップで規定され、｜Ｇｙ'｜≦ｂである。

また、後述するように、横方向加速度Ｇｙが一定の閾値以上、即ち｜Ｇｙ｜≧ｓの場合、側面判定部４５における側面衝突の判定アルゴリズムで判定し、さらに、横方向加速度Ｇｙが一定の閾値以上発生した後、一定時間ｔの間に、ロール角速度ωの変化量（ｄω）と上下加速度Ｇｚの積が一定値即ち下記の式（３）で示す閾値を越えるようになった場合には、比較演算部４６でエアバッグの展開制御を行う。
ｄω×(Ｇｚ−１）≧ｎ・・・・・・（３）

また、横方向加速度センサ２０からの横方向加速度Ｇｙが極性判定部４４の乗算部４４ａに供給され、図５に示すようなマップを用いて、横方向加速度センサ２０からの横方向加速度Ｇｙを極性判定のための横方向加速度Ｇｙ”に変換する。図５において、破線の特性は未変換の場合であるＧｙ’＝Ｇｙを表し、実線の特性に沿って横方向加速度ＧｙがＧｙ”に変換される。横軸のｃ＝０．２は一例として、ノイズを除去するため０．２だけバイアスをかけていることを表している。

次いで、極性判定部４４の乗算部４４ａでは、変換後の横方向加速度Ｇｙ”とロール加速度センサ１０からのロール角速度ωを乗算し、その乗算値Ｇｙ”×ωを比較器４４ｂの一方の入力端子に入力し、比較器４４ｂでは、この一方の入力端子に入力された乗算値Ｇｙ”×ωと、その他方の入力端子に入力されている０の値を比較し、Ｇｙ”×ω＞０の場合に、正の信号“１”をＡＮＤ回路４９Ａの第２の入力端子に供給する。

また、側突判定部４５では、比較器４５ａで横方向加速度センサ２０からの横方向加速度Ｇｙの絶対値｜Ｇｙ｜を一定値ｓと比較し、｜Ｇｙ｜≧ｓ場合、ＯＮタイマー４５ｂはその正の出力“１”を一定時間ｔだけ保持する。ＯＮタイマー４５ｂの出力はインバータ４５ｃにより負の信号“０”としてＡＮＤ回路４９ＡのＡＮＤ回路４９Ａの第３の入力端子に供給して、ロールオーバーの判定を一定時間禁止する。

また、比較演算部４６では、ロール角速度センサ１０で検出されたロール角速度ωの変化量ｄωと上下方向加速度センサ３０で検出された上下方向加速度Ｇｚ−１を乗算器４６ａで乗算し、その乗算値ｄω×(Ｇｚ−１）と所定値ｎを比較器４６ｂで比較し、ＡＮＤ回路４８の他方の入力端子に入力する。このＡＮＤ回路４８の一方の入力端子には、上述の側突判定部４５のＯＮタイマー４５ｂの出力が入力されるようになされている。

従って、横方向加速度の絶対値｜Ｇｙ｜が一定値ｓを超えた場合は、上述の如くロールオーバーの判定を一定時間禁止し、その間のロール角速度ωの変化量ｄωと上下加速度Ｇｚの積が一定の閾値を越えた場合は、カーテンエアバッグ展開部５０を介してエアバッグの展開制御を行なう。つまり、横方向加速度の絶対値｜Ｇｙ｜が一定値ｓを超えた場合は、側突と判定し、側突でエアバッグの展開を判定・制御し、その間の一定時間内はω−Θマップに基づくロールオーバー判定を禁止している。しかし、その後も、ロール角速度ωの変化量ｄωと上下加速度を重力加速度補正したＧｚ−１の積が一定値を越える場合はロールオーバ発生と判断して展開判定できるようにしている。

上述の如く、本実施の形態によれば、車両の横加速度、上下加速度、ロール角速度の変化量によって、閾値ラインの傾きを変えることで、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上のマップの判定に車両の横転予測機能を付加し、早期に車両の横転の可能性を判定することにより、正常にカーテンエアバッグを展開できるロールオーバー判定装置を得ることができる。この結果、図３に曲線ｄで示す非ロールオーバーの衝撃が加わっても、ω−Θマップの閾値ωthラインの傾きがＡ→Ｂ、Ａ→Ｃのように変わるだけで、曲線Ｄで示す横転することなく復帰する車両の履歴ラインでカーテンエアバックを不用意に展開させることがない。このため、想像線で示したように、曲線Ｂ`、Ｃ`のように閾値ωthラインを平行移動させた従来装置では、カーテンエアバックを展開させてしまうことを解消できる。

この発明の実施の形態１によるロールオーバー判定装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるロールオーバー判定装置における要部の構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態１によるロールオーバー判定装置の動作を説明するための判定閾値の変更を示す特性図である。 この発明の実施の形態１によるロールオーバー判定装置における横方向加速度ＧｙをＧｙ’に変換するための図である。 この発明の実施の形態１によるロールオーバー判定装置におけるロール角速度ωと横方向加速度Ｇｙの極性が一致しているかを判定するための図である。 この発明の実施の形態１によるロールオーバー判定装置における各センサの極性が正の場合を示す図である。

符号の説明

１０ ロール角速度センサ、２０ 横方向加速度センサ、３０ 上下方向加速度センサ、４０ コントローラ、４１ ロール角演算部、４２ 閾値変更機能部、４３ ω−Θマップ判定部、４４ 極性判定部、４５ 側突判定部、４６ 比較演算部、４８，４９Ａ ＡＮＤ回路、４９Ｂ ＯＲ回路、５０ カーテンエアバッグ展開部。

Claims (4)

1. 車両のロール角速度を検出するロール角速度検出手段と、該ロール角速度検出手段の検出出力に基づいて上記車両のロール角を算出するロール角算出手段とを備え、上記車両のロール角速度およびロール角をパラメータとする二次元マップで示す閾値を越える否かでロールオーバーを判定するロールオーバー判定装置において、
   上記車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、
   該横方向加速度検出手段で検出された横方向加速度の大きさに応じて上記閾値のロール角軸との切片は変えずに傾きを変更する閾値傾き変更手段と
   を備えたことを特徴とするロールオーバー判定装置。
2. 上記車両のロール角速度および横方向加速度の信号の符号の不一致または上記横方向加速度が一定値を超えるときは一定時間、上記横転判定手段における判定を禁止する判定禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のロールオーバー判定装置。
3. 上記閾値傾き変更手段は、上記閾値の傾きの変更に用いる横方向加速度が一定値以下の場合は０Ｇと見なし、一定値を越えた場合は一定の加速度と見なすことを特徴とする請求項１または請求項２記載のロールオーバー判定装置。
4. 上記車両の上下方向加速度を検出する上下方向加速度検出手段と、上記判定禁止手段で判定が一定時間禁止された間、上記上下方向加速度検出手段で検出された上下方向加速度と上記ロール角速度検出手段で検出されたロール角速度の変化量の積が一定の閾値を越えた場合はエアバッグの展開制御を行なうエアバッグ展開制御手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のロールオーバー判定装置。

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