(57)【要約】【課題】  従来のロールオーバセンシング装置は、一対の上下加速度センサは離間して別々に設けられているので、検出軸のずれや取り付け角度誤差があり、上述のとおりこれによって生ずる回転角加速度の検出誤差を補正しなくてはならず、加速度センサをさらに追加する必要がある、処理回路が複雑となるという問題があった。【解決手段】  同一基板上に一対の上下加速度センサを車両の左右に離間して近接配置することで、検出軸のずれや取り付け角度誤差が抑制され、角加速度、角速度、ロール角を制度よく検出することが出来、さらに、処理手段やロールオーバ判定部も同一基板上に配置することで外乱の影響を抑え、安価で信頼性の高いシステムを構成することが出来る。【選択図】        図２
2006226762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の横方向に近接配置して同一基板上に形成した、上下方向の加速度を検出する少なくとも一対の加速度センサを有する検出手段と、
該検知手段からの出力信号を用いて、車両の角加速度及び角速度を求める演算処理手段と、
該演算処理手段によって得られた演算結果により車両のロールオーバの可否を判定するロールオーバ発生判定手段とを備えたロールオーバセンシング装置。
【請求項２】
検出手段に、車両の角速度を検知する角速度センサをさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載のロールオーバセンシング装置。
【請求項３】
検出手段に、車両の横方向の加速度を検知する加速度センサをさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載のロールオーバセンシング装置。
【請求項４】
検出手段に、車両の横方向に近接配置して同一基板上に形成した、上下方向の加速度を検出するさらに別の一対の加速度センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載のロールオーバセンシング装置。
【請求項５】
ロールオーバ発生判定手段は、２つの異なる判定手段から構成され、該２つの判定手段の出力の論理和により車両のロールオーバの可否を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のロールオーバセンシング装置。
【請求項６】
ロールオーバ発生判定手段の出力結果に基づき、保護装置を動作させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のロールオーバセンシング装置。  
【請求項７】
検出手段、演算処理手段及び判定手段が同一の基板に形成され、センシングユニットを構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のロールオーバセンシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両がロールオーバ（転倒）するか否かを判定する車両のロールオーバセンシング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロールオーバセンシングは一対の上下加速度センサを用いて車両のロール角速度を検出することで検知しており、それぞれの上下加速度センサの検出軸、及び取り付け位置のズレによる誤差を補償するため加速度センサを追加するなどの構成を有している（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７２２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなロールオーバセンシング装置にあっては、一対の上下加速度センサは離間して別々に設けられているので、検出軸のずれや取り付け角度誤差があり、上述のとおりこれによって生ずる回転角加速度の検出誤差を補正しなくてはならず、加速度センサをさらに追加する必要がある、処理回路が複雑となるという問題があった。
この発明は、安価で信頼性の高いロールオーバセンシング装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るロールオーバセンシング装置は、車両の横方向に近接配置し同一基板上に形成した少なくとも一対の上下方向の加速度を検出する加速度センサを有する検出手段と、該検知手段からの出力信号を用いて、車両の角加速度及び角速度を求める演算処理手段と、該演算処理手段によって得られた演算結果により車両のロールオーバの可否を判定するロールオーバ発生判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、それぞれの上下加速度センサを同一基板上に近接配置することにより、検出軸、及び取り付け位置のズレを抑えることで誤差を抑制できる。そして、誤差のない、あるいは誤差の少ない物理量を用いてロールオーバの判定を行うので、信頼性の高い判断のできるロールオーバセンシング装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるロールオーバセンシング装置のセンシングユニットを車両に取付けた場合の配置を示す図で、図中（ａ）は車両の上面図、（ｂ）は（ａ）中矢印方向、車両後方から見た図で、図２はロールオーバセンシング装置の全体を示す機能ブロック図である。
図において、車両１０の例えば、運転席と助手席との間にロールオーバセンシング装置のユニット１は取付けられ、そのユニット１は、検出手段である加速度センサと演算処理手段を含み、具体的には、少なくとも一対の上下加速度センサ３aと３bは、判定装置４の入力側に位置し、左右横方向（Ｙ方向）に離間して同一基板２上に近接配置し、車両１０の上下方向（Ｚ方向）に作用する加速度を上下方向加速度として検出する。
判定装置４は、演算処理手段４ａ、２つのロールオーバ判定手段４ｂ，４ｃ、論理回路４ｄを備えている。演算処理手段４ａは、上下加速度センサ３aと３bからの上下加速度信号に対するフィルタ処理と、上下加速度センサの出力の差分に基づいて角加速度、角速度、及びロール角度等の物理量の算出、さらにはそれぞれの物理量に対して積算処理、加算処理等の演算処理を行う。ロールオーバ判定手段は、この演算処理手段４aからの演算結果から判定項目を選択し、ロールオーバ判定閾値マップを用いて判定値の評価処理を行い、ロールオーバ発生を判定するロールオーバ発生のメイン判定手段４bと上下加速度センサ３aと３bの上下加速度信号を参照し、ロールオーバ発生の可能性を判別するセーフィング判定手段４cとが必要に応じて設けられている。そして、セーフィング判定手段４cが設けられているときは、２つの判定手段４ｂ，４ｃの出力が論理回路４ｄに入力され、ロールオーバが判定される。一方、セーフィング判定手段４cを持たないときは、ロールオーバ発生のメイン判定手段４ｂの出力が判定出力となる。これらの演算処理手段や判定手段を構成する回路は基板であるプリント配線板２上に加速度センサ３ａ，３ｂとともに、処理回路として配置されるのが通常である。同一基板にセンサ、処理回路を設けるので、配線が容易になり、またユニットをケースに格納すれば、車両への取り付けも容易になる。さらに、同一基板、同一ケースに配置することにより、外部環境（温度）が均一になり、各センサの変動がほぼ同一となる効果がある。
【０００８】
ロールオーバ発生のメイン判定手段４bからのロールオーバ発生の判定出力が起動出力として外部に設けられたサイドエアバック装置等を含む保護装置５の制御回路に供給され、これによりロールオーバ時に保護装置５はサイドエアバックやカーテンエアバック等を展開して運転席や助手席の乗員を保護する。
【０００９】
次に、ロール角、角速度、角加速度を検出する原理を図３に示す。車両にロールが発生する場合、２つの上下加速度センサ３ａ，３ｂには、（ａ）回転による力（遠心力、角加速度による力）と（ｂ）衝撃などの平行的な力（横衝撃加速度、縦衝撃加速度、重力加速度）が生じる。この場合の第１上下加速度センサ３ａに生じる力Fz1と第２上下加速度センサ３ｂに生じる力Fz2を次式に示す。
Fz1=mr1ω2sinθ1+mr1ω'cosθ1+Gz=mGz1                             （１）
Fz2=mr2ω2sinθ2+mr2ω'cosθ2+Gz=mGz2                             （２）
ここで、mはセンサ素子の質量、r1は第１上下加速度センサの回転中心からの距離、r2は第２上下加速度センサの回転中心からの距離、θ1は二つのセンサを結んだ線と第１上下加速度センサに生じる遠心力の向きがなす角度、θ2は二つのセンサを結んだ線と第２上下加速度センサに生じる遠心力の向きがなす角度、ωは回転角速度、ω'は回転角加速度、Gzは縦の力+重力による加速度、Gz1は第１上下加速度センサに生じる加速度、Gz2は第２上下加速度センサに生じる加速度を示す。
（１）式から（２）式を減算すると、次式で表わされる。
Fz1−Fz2=mω2 (r1sinθ1−r2sinθ2)+mω'(r1cosθ1−r2cosθ2)=m(Gz1−Gz2) （３）
ここで、二つのセンサの距離をΔrとすると、
r1cosθ1−r2cosθ2＝Δr
r1sinθ1＝r2sinθ2
で示されるので、（３）式は次式で表わされる。
ω'  =  (Gz1−Gz2)／Δr                      （４）
（４）式を積分することで、角速度ωを表わすことが出来、さらに積分することで、ロール角θを求めることが出来る。
従来技術の方法では、上下加速度センサ３ａ，３ｂが同一の基板に形成されていないので、取付け誤差が発生するため、上記式（１）、（２）中のＧｚが同一でなく、式通りにＧz1、Ｇz2が求められず、補正が必要となる、あるいは誤差を無視した処理をすることになる。しかし、本発明では完全に同一基板上に形成されるため、誤差は取り付けはんだの厚み等微小であり、２つのセンサの測定軸をほぼ同一にすることができ、上式（１）、（２）中のＧzはほぼ同一となり、上式通りに求めることができる。また、別個に取り付けた場合と異なり、路面上に水平にセンサを配置する必要がなく、基板が傾いて配置された場合においても問題なくロール角速度を検出することができる。
【００１０】
次に、ロールオーバ判定について説明する。ロールオーバ判定を行うには計測または算出される物理量（ロール角度、角速度、上下加速度、回転角速度等）の組み合わせでいくつかの方法がある。図４はロールオーバ判定を行う、ロール角度θと角速度ωとを用いた場合について示し、判定領域R1を示すグラフである。
車両の傾斜角度であるロール角度θと角速度ωがロールオーバ判定閾値ラインL1を超え、判定領域R1に入っていると判定されたときロールオーバ発生の判定出力が起動出力となる。路面形状と車両速度が要因となり車両重心付近を中心に回転するロールオーバ形態のコークスクリュー（Corkscrew）のような大きな加速度、角速度を伴わないロールオーバ発生を検出できる。
【００１１】
一方、カーブトリップ（Curbtrip）のような車両の衝突によるロールオーバモードにおいては、車両横方向の衝突が回転要因であり、その現象が急激で大きな加速度を伴う。このモードの場合、図４に示すロール角度θと角速度ωのロールオーバ判定閾値マップではエアバックの適切なタイミングに間に合わないため角加速度や加速度の大きさに応じた判定が必要となる。
図５はロールオーバ判定を行う上下加速度Gzと角速度ωの判定領域R2を示すグラフである。
カーブトリップモードでは上下加速度Gzと角速度ωがロールオーバ判定閾値ラインL2を超え、判定領域R2に入っていると判定されたとき、または、角加速度ω'が閾値を超えたときにロールオーバ発生の判定出力が起動出力となる。
ロールオーバ発生の可能性を判別するセーフィング判定手段４cは、判定領域R1に入るような傾斜角のバンクカーブを走行時、下向きの検出される上下加速度信号により展開信号（保護装置を展開動作させるエラー信号）を出力しないように作用する機能を有している。
通常、ロールオーバを判定する手段において、誤動作（ロールオーバ判定をしてはいけない場合にＯＮ判定となる）を防止するために、メイン判定とは他にもう一つの判定経路（セーフティング判定）を設ける。本実施の形態においては、セーフティング判定手段として、メイン判定とアルゴリズムを変更させて誤動作を防止する方法について示した。セーフティング判定の閾値はメイン判定よりも低く設定するのが通常である。
【００１２】
ロールオーバするか否かを車両のロール角度θとロール角速度ωとの２次元マップ、上下加速度Gzとω２次元マップ、さらには角加速度ω'等の１つ以上の物理量に関して閾値ラインを用いて判定する方式において、上下加速度センサ信号に基づいて求めた、上下加速度Gz、ロール角度θ、角速度ω、角加速度ω'の値を判定式、もしくはセーフィング機能として付加することにより、信頼性の高いロールオーバセンシングシステムが実現できる。
【００１３】
以上のように、本実施の形態においては、上下加速度センサを同一基板上に配置することにより、検出軸、及び取り付け位置のズレを抑えることで誤差を抑制できる。そして、誤差のない、あるいは誤差の少ない物理量を用いてロールオーバの判定を行うので、信頼性の高い判断のできるロールオーバセンシング装置を提供することが可能となる。さらに、検出手段と処理回路とが同一基板上にあるため外部配線が不要となる効果がある。また、同一基板、同一ケースに配置することにより、外部環境（温度）が均一になり、各センサの変動がほぼ同一となる効果がある。
【００１４】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２によるロールオーバセンシング装置の全体を示す機能ブロック図である。
図６において、車両左右方向に離間して同一基板上に配置し、車両の上下方向に作用する加速度を上下方向加速度として検出する少なくとも一対の上下加速度センサ３aと３b、車両の前後方向軸周りに作用する回転角速度を角速度として検出する角速度センサ２が検出手段として判定装置４の入力側に設けられる。
判定装置４は上下加速度センサ３aと３bからの上下加速度信号、及び角速度センサ６からの角速度信号に対するフィルタ処理と、上下加速度センサの出力の差分に基づいて角加速度、角速度、ロール角度の算出、及び角速度センサ出力の積分、微分演算等による物理量の算出、さらにはそれぞれの物理量に対して積算処理、加算処理等の演算処理を行う演算処理手段４aと、この演算処理手段４aからの演算結果から判定項目を選択し、ロールオーバ判定閾値マップを用いて判定値の評価処理を行いロールオーバ発生を判定するロールオーバ発生のメイン判定手段４bとメイン判定手段４ｂで用いたセンサ以外のセンサから求めた角速度、ロール角度、及び加速度を参照し、ロールオーバ発生の可能性を判別するセーフィング判定手段４cを備える。
【００１５】
ロールオーバ発生判定手段４bからのロールオーバ発生の判定出力が起動出力として外部に設けられたサイドエアバック装置等を含む保護装置５に供給され、これによりロールオーバ時に保護装置５はサイドエアバックやカーテンエアバック等を展開して運転席や助手席の乗員を保護する。
【００１６】
ロールオーバ発生の可能性を判別するセーフィング判定手段４cに使用するセンサは、通常、メインの判定に使用したセンサと異なるものを使用する。そこで、角速度センサによる判定手段と一対の加速度センサによる判定手段の２つを用い、片方をメイン判定、片方をセーフィング判定に使用する。また、演算処理手段４aに関しても、メイン判定とセーフィング判定に対して異なる２つのものを使用することで、完全に独立に判定し、より信頼性を上げることが出来る。
【００１７】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３によるロールオーバセンシング装置の全体を示す機能ブロック図である。
図７において、車両左右方向に離間して同一基板上に配置し、車両の上下方向に作用する加速度を上下方向加速度として検出する少なくとも一対の上下加速度センサ３aと３b、車両の前後方向軸周りに作用する回転角速度を角速度として検出する角速度センサ６、及び車両に作用する加速度を横方向加速度を検出する横加速度センサ７が検出手段として判定装置４の入力側に設けられる。
判定装置４は上下加速度センサ３aと３bからの上下加速度信号、及び横加速度センサ７からの加速度信号、及び角速度センサ６からの角速度信号に対するフィルタ処理と、上下加速度センサの出力の差分に基づいて角加速度、角速度、及びロール角度の算出、及び横加速度センサ、角速度センサ出力の積分、微分演算等による物理量の算出、さらにはそれぞれの物理量に対して積算処理、加算処理等の演算処理を行う演算処理手段４aと、この演算処理手段４aからの演算結果から判定項目を選択し、ロールオーバ判定閾値マップを用いて判定値の評価処理を行いロールオーバ発生を判定するロールオーバ発生のメイン判定手段４bとメイン判定手段４ｂで用いたセンサ以外のセンサから求めた角速度、ロール角度、及び加速度を参照し、ロールオーバ発生の可能性を判別するセーフィング判定手段４cを備える。
【００１８】
ロールオーバ発生判定手段４bからのロールオーバ発生の判定出力が起動出力として外部に設けられたサイドエアバック装置等を含む保護装置５に供給され、これによりロールオーバ時に保護装置５はサイドエアバックやカーテンエアバック等を展開して運転席や助手席の乗員を保護する。
【００１９】
実施の形態２に対して、横加速度センサ７を付加することで、Gy−ωマップによる判定やω−θマップの閾値を可変することが可能になり、さらに車両の傾き、搭乗者の頭の動作などを検出することが出来るので、より信頼性の高いロールオーバセンシング装置を構成することが出来る。
【００２０】
また、角速度センサ６を取り外し、上下加速度センサ３aと３bと横加速度センサ７で構成し、横加速度センサ７をセーフィング機能としても使用することで、安価なロールオーバセンシング装置を構成することが出来る。
【００２１】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４によるロールオーバセンシング装置の全体を示す機能ブロック図である。
図８において、車両左右方向に離間して同一基板上に配置し、車両の上下方向に作用する加速度を上下方向加速度として検出する二対の上下加速度センサ３aと３b、上下加速度センサ８ａ、８ｂが検出手段として判定装置４の入力側に設けられる。
判定装置４は上下加速度センサ３aと３b、８ａと８ｂからの上下加速度信号、及び角速度信号に対するフィルタ処理と、上下加速度センサの出力の差分に基づいて角加速度、角速度、及びロール角度の算出、さらにはそれぞれの物理量に対して積算処理、加算処理等の演算処理を行う演算処理手段４aと、この演算処理手段４aからの演算結果から判定項目を選択し、ロールオーバ判定閾値マップを用いて判定値の評価処理を行いロールオーバ発生を判定するロールオーバ発生のメイン判定手段４bとメイン判定手段４ｂで用いたセンサ以外のセンサから求めた角速度、ロール角度、及び加速度を参照し、ロールオーバ発生の可能性を判別するセーフィング判定手段４cを備える。
【００２２】
ロールオーバ発生判定手段４bからのロールオーバ発生の判定出力が起動出力として外部に設けられたサイドエアバック装置等を含む保護装置５に供給され、これによりロールオーバ時に保護装置５はサイドエアバックやカーテンエアバック等を展開して運転席や助手席の乗員を保護する。
【００２３】
メイン判定、セーフィング判定ともに、上下加速度センサのみで構成することで、安価なロールオーバセンシング装置を構成することが出来る。
【００２４】
上記、実施の形態２〜４においては実施の形態１と異なり、セーフティング判定手段としてセンサを別個のものにして誤動作を防止する方法について示した。この場合、メイン判定手段とアルゴリズムは同じものであっても、異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１によるロールオーバセンシング装置のセンシングユニットを車両に設置した配置を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は車両後方から見た図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるロールオーバセンシング装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】一対の加速度センサから角速度を検出する原理を説明するための図で、図中それぞれ（ａ）は回転により生じる力、（ｂ）は平行に生じる力によって角速度を検出する原理を説明するための図である。
【図４】角速度ωとロール角度θによるロールオーバ判定２次元マップを示す図である。
【図５】角速度ωと上下加速度Gzによるロールオーバ判定２次元マップを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２によるロールオーバセンシング装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３によるロールオーバセンシング装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４によるロールオーバセンシング装置の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ロールオーバセンシングユニット、  ２  基板、  
３ａ、３ｂ、８ａ、８ｂ  上下加速度センサ、  ４  判定装置、４ａ  演算処理手段、
４ｂ  ロールオーバ発生のメイン判定手段、４ｃ  セーフィング判定手段、
５  保護装置、  ６  角速度センサ、  ７  横加速度センサ、  １０  車両。
【図１】
2006226762.tif 000003
【図２】
2006226762.tif 000004
【図３】
2006226762.tif 000005
【図４】
2006226762.tif 000006
【図５】
2006226762.tif 000007
【図６】
2006226762.tif 000008
【図７】
2006226762.tif 000009
【図８】
2006226762.tif 000010