(57)【要約】【課題】車両において、その横転をそのまま正確に検出できるようにすることである。【解決手段】車両横転検出システム２０は、車両１０に設けられる２種類のセンサ、すなわちアブソーバ伸びセンサ２２，２３と角度センサ２６と、車両の運行等を制御するＥＣＵ３０と、各センサとの間のインタフェース回路等を含んで構成される。ＥＣＵ３０の横転判断部３２の機能により、各伸びセンサは各車輪の浮き状態を判断し、その結果と、角度センサによる回転角度の変化とに基づいて車両の横転が判断される。その判断に基づき、エンジン停止部３４、ＨＶ遮断部３６の機能により、車両のエンジンの停止、高圧電源の遮断が行われる。【選択図】図１
2006321436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各車輪用のアブソーバに設けられ、アブソーバの伸び状態を検出する伸びセンサと、
各伸びセンサの検出に基づいて各車輪の浮き状態を判断する車輪浮き判断手段と、
少なくとも１つの車輪が浮いていない状態から全車輪が浮いている状態に変化することを検出して車両の横転と判断し、車両のエンジンを停止させる制御部と、
を備えることを特徴とする車両横転検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両横転検出システムにおいて、
車輪浮き判断手段は、アブソーバが最大限伸びたことを検出して車輪の浮きを判断することを特徴とする車両横転検出システム。
【請求項３】
車両に設けられ、車両の前後軸周りの回転角度を検出する角度センサと、
角度センサによる回転角度の変化と横転閾値との比較に基づいて車両の横転を判断し、横転判断に基づいて車両のエンジンを停止させる制御部と、
を備えることを特徴とする車両横転検出システム。
【請求項４】
車両に設けられ、車両の前後軸周りの回転角度を検出する角度センサと、
車両の各車輪用のアブソーバに設けられ、アブソーバの伸び状態を検出する伸びセンサと、
各伸びセンサの検出に基づいて各車輪の浮き状態を判断する車輪浮き判断手段と、
角度センサによる回転角度の変化と、車輪浮き判断手段による車輪の浮き状態とに基づいて車両の横転を判断し、横転判断に基づいて車両のエンジンを停止させる制御部と、
を備えることを特徴とする車両横転検出システム。
【請求項５】
請求項１、３，４のいずれか１に記載の車両横転検出システムにおいて、
制御部は、車両の横転を判断したときに、さらに、車両用電源遮断器を遮断することを特徴とする車両横転検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両横転検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、衝突等を検出する手段が設けられ、その検出に応じて、例えばエンジン等を停止する措置が速やかに取られるように様々の配慮がされている。例えば、特許文献１には、電気自動車に事故等の非常状態が発生したときに、加速度検出器と、車体の一定角度以上の傾斜を検出する傾斜センサとを用いて、複数個のバッテリからなる電気自動車用の高電圧電気エネルギを断接することが開示される。ここでは、メイン接点の断接の他に、各バッテリ間を細切れに断接することが述べられている。
【０００３】
また、特許文献２には、鉄道列車等での事故発生を検知し通報する装置が開示され、そこでは、３軸加速度計と３軸ジャイロとを備え、その検出状態の組み合わせから、脱線、自動車への衝突、横転、転覆、乗り上げ、高所落下等の事故モードを判定することが述べられている。例えば、横転判定は、ロール角と上下加速度とから、車両の上下反転の状態遷移を判断して行われる。また、３軸ジャイロの座標変換マトリクスの誤差を修正するために車輪回転数から速度を用いることも述べられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７０６０２号公報
【特許文献２】特開平１０−２７１６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来技術においては、何かの理由で車両の姿勢に異常が生じた場合に、様々な手段によってそれを検知する仕組みが取られている。これら車両の姿勢の異常の１つに車両の横転があるが、これは特許文献１においては傾斜センサによって車両の傾きを検出でき、また特許文献２では３軸加速度計の計測値の分析によって検出することが述べられる。
【０００６】
しかしながら、横転は、車両が地面に対し横倒しになる特殊な形態で、傾斜センサでは車両の傾きが検出できるが、地面との関係で傾斜センサの検出値が９０度であっても必ずしも横転でないことがある。逆に、横転であるのに、センサの異常検出閾値範囲に止まり、全く異常を検出しない恐れも起こり得る。また、３軸加速度計からロール角と上下加速度に基づく方法についても同様な問題が残る。このように、従来技術では、車両の横転をそのまま正確に検出することが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、車両の横転をそのまま正確に検出できる車両横転検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両横転検出システムは、車両の各車輪用のアブソーバに設けられ、アブソーバの伸び状態を検出する伸びセンサと、各伸びセンサの検出に基づいて各車輪の浮き状態を判断する車輪浮き判断手段と、少なくとも１つの車輪が浮いていない状態から全車輪が浮いている状態に変化することを検出して車両の横転と判断し、車両のエンジンを停止させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、車輪浮き判断手段は、アブソーバが最大限伸びたことを検出して車輪の浮きを判断することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る車両横転検出システムは、車両に設けられ、車両の前後軸周りの回転角度を検出する角度センサと、角度センサによる回転角度の変化と横転閾値との比較に基づいて車両の横転を判断し、横転判断に基づいて車両のエンジンを停止させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る車両横転検出システムは、車両に設けられ、車両の前後軸周りの回転角度を検出する角度センサと、車両の各車輪用のアブソーバに設けられ、アブソーバの伸び状態を検出する伸びセンサと、各伸びセンサの検出に基づいて各車輪の浮き状態を判断する車輪浮き判断手段と、角度センサによる回転角度の変化と、車輪浮き判断手段による車輪の浮き状態とに基づいて車両の横転を判断し、横転判断に基づいて車両のエンジンを停止させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、制御部は、車両の横転を判断したときに、さらに、車両用電源遮断器を遮断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成により、車両の各車輪用のアブソーバに設けられるアブソーバの伸びセンサを用い、その伸びの検出により全車輪の浮きを検出し車両の横転を判断する。したがって、車両の横転をそのまま正確に検出できる。
【００１４】
また、車両の横転を検出すると、車両のエンジンを停止させるので、他の異常検出手段が有効に働かなくてもエンジンを停止できるので、乗員に対する被害の拡大を防止できる。
【００１５】
また、車輪の浮き判断は、アブソーバが最大限伸びたことを検出して行うので、容易に確実に車両の横転を検出できる。
【００１６】
また、車両の前後軸周りの回転角度を検出する角度センサによる回転角度の変化と横転閾値との比較に基づいて車両の横転を判断する。したがって、車両の横転をそのまま正確に検出できる。
【００１７】
また、角度センサと、アブソーバ伸びセンサとを併用するので、異なった側面からの横転検出によって横転判断を相互に補完でき、様々な事態をより迅速に検出でき、エンジンの停止を行うことができる。
【００１８】
また、車両の横転を判断したときに、さらに、車両用電源遮断器を遮断するので、例えば乗員の感電等の被害の拡大を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、高圧電源を搭載するハイブリッド車両についての車両横転検出システムを説明するが、高圧電源を搭載する電気自動車であってもよい。また、高圧電源を搭載しない車両であってもよい。また、車両の車輪は４輪として説明するがそれ以外の車輪数、例えば３輪の自動車であってもよく、トレーラのようにさらに多くの車輪を有する車両であってもよい。
【００２０】
図１は、車両横転検出システム２０の構成を示す図である。図１には、車両横転検出システム２０の対象である車両１０として、車輪の数が４のハイブリッド車が示されている。図１では、車両１０の正面断面が示されているため、車輪１２，１３は２つのみが図示されている。車両１０には、駆動源として、エンジン１４と、図示されていない電動機とが搭載され、さらに電動機への電力供給及び回生時の電力蓄積のための高圧バッテリ、および、高圧バッテリからの電力受給等を遮断するためのシステムメインリレー等と呼ばれる電源遮断器１６が搭載される。
【００２１】
車両横転検出システム２０は、車両１０に設けられる２種類のセンサ、すなわちアブソーバ伸びセンサ２２，２３と角度センサ２６と、車両の運行等を制御する電気制御部（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）３０と、ＥＣＵ３０と各センサとの間のインタフェース回路であるアブソーバ伸びセンサＩ／Ｆ３８、角度センサＩ／Ｆ４０とを含んで構成される。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１４及び電源遮断器１６と接続される。
【００２２】
図１において、車輪１２，１３が２つのみ図示されているのに対応して、アブソーバ伸びセンサ２２、２３は２つのみ図示されているが、実際には４つの車輪に対応してそれぞれ設けられ、各車輪１２，１３等にそれぞれ設けられるアブソーバに設けられてその伸縮状態を検出する伸びセンサである。以下ではアブソーバ伸びセンサの符号は２２，２３を代表として用いるが、実際には４つのアブソーバ伸びセンサが同様の機能を有する。
【００２３】
アブソーバとは、各車輪に設けられる衝撃吸収用部材で、バネとダンパー等で構成される。各アブソーバの一方端は車体に取り付けられ、他方端は各車輪の支持部に取り付けられる。したがって、車両１０が道路上を走行しているときは、車両１０の重量が各アブソーバを介して道路上の車輪に掛けられており、各アブソーバはその分圧縮されている。仮にこの車両を地面から十分高く持ち上げ、各車輪１２，１３等を地面から完全に浮かせたときには、各アブソーバの他方端が自由端となるために、各アブソーバは自由長、すなわち、最大限に伸びた状態となっている。
【００２４】
アブソーバ伸びセンサ２２，２３は、このアブソーバの伸びを検出するために設けられるセンサであり、例えばアブソーバのバネ部に取り付け、その変位を測定する歪センサ等を用いることができる。あるいはバネ部の荷重を測定する小型のロードセル等を用いてもよい。
【００２５】
角度センサ２６は、車両１０の車体に取り付けられ、車体の前後軸周りの回転、いわゆるロール角度を検出するためのセンサである。具体的には加速度センサを用いてそのデータ処理によってロール角度を算出することができる。角度センサ２６の取り付け位置は、車両１０の重心付近が好ましい。
【００２６】
ＥＣＵ３０は、上記のように車両の運行等を制御する電気制御部である。ここではアブソーバ伸びセンサ２２，２３の検出データ及び角度センサ２６の検出データに基づいて車両１０の横転を判断する横転判断部３２、横転を判断した場合にエンジン１４を停止する指示を行うエンジン停止部３４と、電源遮断器１６に指示して車両用高圧電源の遮断を行うＨＶ遮断部３６の機能を有する。これらの機能はソフトウェアを実行することで実現でき、対応する車両制御プログラム、特に車両横転検出プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実現してもよい。
【００２７】
次に横転判断部３２の機能、すなわち車両横転の判断の詳細を図２、図３を用いて説明する。図２はアブソーバ伸びセンサ２２，２３を用いて車両１０の横転を判断する場合の説明図、図３は角度センサ２６を用いて車両１０の横転を判断する場合の説明図で、各図においてそれぞれ、（ａ）は、車両１０が通常の走行状態のように地面８上にある状態、（ｂ）は、車両１０が横転した状態を示す。
【００２８】
図２は、アブソーバ伸びセンサ２２，２３を用いる場合を示す図である。ここで、（ａ）の通常状態においては、アブソーバの両端に車両１０の重量が掛かるため、アブソーバ伸びセンサ２２，２３は、アブソーバが縮んでいる状態の長さＬ１を検出する。なお、アブソーバは、４つの車輪のそれぞれに設けられているが、各アブソーバにかかる荷重が必ずしも各車輪に均等ではないので、各アブソーバ伸びセンサが検出する伸びである長さＬ１の値は実はまちまちで、また車両１０が停止中か走行中かで異なり、走行中でも道路状態によってもかなり異なる。（ｂ）の横転状態では、全ての車輪は地面８から浮いており、全てのアブソーバの他方端は自由端となり、したがって、全てのアブソーバ伸びセンサは、アブソーバが最大限伸びた長さＬ０を検出する。この長さＬ０は、いわば各アブソーバの自由長、あるいは劣化を考慮しなければ初期長さであり、各アブソーバが元々持っている固有の値である。したがって各アブソーバの初期値がそれぞれ異なっていても、予め知ることができる値であり、勿論道路状態等に無関係である。
【００２９】
車両の横転判断は、次の手順で行うことができる。まず、最初に車両が生産される時点等で、各アブソーバを自由長の状態にして、そのときの各アブソーバ伸びセンサ２２，２３の伸び値を検出する（初期伸び検出工程）。そして検出された値をＬ０として各アブソーバ伸びセンサごとに対応付けて記憶する（初期伸び記憶工程）。記憶はＥＣＵ３０の適当なメモリを用いて行うことができる。そして、その後は、車両使用時において常時、あるいはサンプリングにより、各アブソーバ伸びセンサ２２，２３の伸びの値をアブソーバ伸びセンサＩ／Ｆ３８を介して横転判断部３２が取得する（伸び値取得工程）し、記憶されたそれぞれのＬ０を読み出して、実測値と比較する（比較工程）。
【００３０】
４輪のそれぞれに対応する実測値がいずれもＬ０でなければ、４輪とも地面８上にあると判断できる。１つの車輪に対応する伸びの実測値がＬ０の場合は、その車輪が何かの理由で地面８から浮いていると判断できる（各車輪浮き判断工程）。例えば、道路の凹部に１輪だけ掛かってその車輪が空転している場合などである。３つの車輪に対応する伸びの実測値がＬ０であってもまだ横転ではない。全ての車輪、すなわちここでは４輪全てに対応する伸びの実測値がＬ０のとき、初めて横転と判断することができる（横転判断工程）。また、偶然の測定誤差を避けるため、車輪の浮きの判断は、Ｌ０を検出することが所定時間継続したときとすることができる。例えば、Ｌ０が５秒継続するときに、その車輪が浮いていると判断し、全車輪についてその基準で浮きを検出したときに横転と判断することができる。判断の基準の浮き継続時間の設定は、判断の確実性と、迅速性との兼ね合いで決定でき、より迅速に判断したいときは、その判断期間の長さをより短くすることが望ましい。
【００３１】
図３は、角度センサ２６を用いる場合を示す図である。ここで、（ａ）の通常状態においては、車両１０は地面８上において走行等をしているので、角度センサ２６は、その時における車両１０の前後軸周りのロール角度を検出する。ロール角度＝０度は、地面８が水平のときを基準とすることができる。車両１０のロール角度は、道路状況、積荷あるいは乗客の荷重の状況、走行状況等に依存してかなり異なり、走行中の場合には時々刻々変化する。例えば、１０度程度のロール角度の変動は、通常の走行時でも生じうる。（ｂ）の横転状態では、地面８と車両１０の車体横部とが接し、角度センサ２６は、地面８と車体との間の傾き角度θを検出し、一般的にはθ＝９０度に近い値となり、殆どの場合は、（ａ）の通常の場合とは大きく異なる値を示す。
【００３２】
車両の横転判断は、次の手順で行うことができる。まず、最初に車両が生産される時点等で、角度センサ２６の原点を設定する（原点設定工程）。原点は上記のように、車両１０を水平状態に配置し、それを基準として角度センサ２６の検出値の原点を定める。また、そのときに、横転判断の閾値を記憶する（横転閾値記憶工程）。横転閾値は、単に車両が傾いただけでなく、車両の側面が地面８に接することを示す指標とし、θ＝９０度を中心として、適当な幅を設ける。例えば８０〜１１０度の範囲を横転閾値とできる。記憶はＥＣＵ３０の適当なメモリを用いて行うことができる。その後は、車両使用時において常時、あるいはサンプリングにより、角度センサ２６のロール角度の検出値を角度センサＩ／Ｆ４０を介して横転判断部３２が取得する（ロール角度値取得工程）そして予め定めた閾値と比較する（比較工程）。そして閾値の間にロール角度θが入るときに車両横転と判断できる（横転判断工程）。また、偶然の測定誤差を避けるため、横転の判断は、ロール角度θが所定の閾値範囲にあることが所定時間継続したときとすることができる。例えば、θ＝８０〜１１０度が５秒継続するときに、横転と判断するものとできる。判断の基準の閾値継続時間の設定は、判断の確実性と、迅速性との兼ね合いで決定でき、より迅速に判断したいときは、その判断期間の長さをより短くすることが望ましい。
【００３３】
横転閾値はまた別の観点から設定されるものを用いてもよい。例えば、横転は、図３（ａ）の通常状態における車両１０の重心が低い通常安定位置から、車両１０の外形で定まる横転のためのもう１つの横転安定位置に移動することであり、その安定位置間の移動は徐々に移るのではなく、２安定位置の間におけるポテンシャルの山を越えるときに一気に起こる。そのポテンシャルの山を越えるときの回転角度は、車両１０の重心位置と車両１０の外形等でほぼ定まり、道路８の形状によらない。例えば、ある車両では、図３（ｂ）における回転角度θ＝６０度が横転状態側に行くか、元の通常状態側に戻るかの境目であることがある。したがって、この車両１０の重心位置と車両１０の外形等で定めることができる横転状態側に倒れることと通常状態側に戻ることの境目の限界回転角度を、横転閾値とすることができる。
【００３４】
また、横転の前には、何らかのロール角度に変化の予兆があることが多いので、ロール角度θの判断基準に、先ほどの横転閾値と異なる予知閾値を設けてもよい。例えば図３（ａ）の通常走行時のロール角度の変動が経験上分かっているときは、その通常変動幅と、先ほどの横転閾値との間の適当な値を、予知閾値として設定し、横転の判断を２段構えとすることもできる。
【００３５】
このように、角度センサ２６と、アブソーバ伸びセンサ２２，２３とは、異なる側面で横転判断を行うことができるので、これら２つのセンサを横転判断に補完する関係で併用することができる。例えば、角度センサ２６で第１段階の横転判断を行い、その後にさらにアブソーバ伸びセンサ２２，２３で第２段階の横転判断を行うこととすれば、異なる側面で横転を判断するので、より正確に横転を判断でき、１種類のセンサのみを用いる場合に比較し、判断時間も短くできる。また、同時に双方のセンサの検出結果を用いて、総合的に横転の前段階か、すでに横転したかの判断を行うこととしてもよい。
【００３６】
上記のように、横転判断部３２が横転判断を行う（横転判断工程）と、引き続き、その結果に基づき、エンジン停止部３４の機能により、エンジン１４にエンジン停止の指令が出される（エンジン停止工程）。この指令を出すタイミングは、横転判断後ただちに行ってもよく、また、適当な判断猶予期間の後に行ってもよい。例えば横転判断後５秒をおいてエンジン停止指令を出すこととしてもよい。また、ＨＶ遮断部３６の機能により、電源遮断器１６に車両用高圧電源の受給を遮断する指令が出される（ＨＶ遮断工程）。この指令を出すタイミングも、エンジン停止の場合と同様に適当な判断猶予期間をおくことができる。これにより乗員、および必要な場合の救助員等の関係者の感電等の被害を予防できる。
【００３７】
このように、車両の横転の検出を、現実の横転現象を忠実にあらわすアブソーバ伸び、車輪の浮き、横転閾値の角度変化等に基づいて行うので、車両の横転をそのまま正確に検出できる。また、車両に設けられる各種衝撃センサは、例えばエアバッグの起動のため等に用いられ、必ずしも車両横転を検出しないことがありえるが、そのような場合でも、車両横転をそのまま正確に検出し、エンジン停止、高圧電源遮断等の措置を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る実施の形態における車両横転検出システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、アブソーバ伸びセンサを用いて車両の横転を判断する場合の説明図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、角度センサを用いて車両の横転を判断する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  車両、１２，１３  車輪、１４  エンジン、１６  電源遮断器、２０  車両横転検出システム、２２，２３  アブソーバ伸びセンサ、２６  角度センサ、３０  ＥＣＵ、３２  横転判断部、３４  エンジン停止部、３６  ＨＶ遮断部、３８  アブソーバ伸びセンサＩ／Ｆ、４０  角度センサＩ／Ｆ。
【図１】
2006321436.tif 000003
【図２】
2006321436.tif 000004
【図３】
2006321436.tif 000005