(57)【要約】少なくとも１つの第１の加速度センサを車両垂直方向に有しており、少なくとも１つの第２の加速度センサを少なくとも１つの車両水平方向に有しているロールオーパプロセスの検出装置が提案されている。本発明の装置のプロセッサは、慣性イベント時にロールオーパアルゴリズムを始動して、垂直方向の各加速度センサ信号に依存して、ロールオーパを検出して、それに依存してアシスタント手段をトリガすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の加速度センサ（３，９）を車両垂直方向に有しており、少なくとも１つの第２の加速度センサ（１，２）を少なくとも１つの車両水平方向に有しているロールオーパプロセスの検出装置において、
プロセッサ（４，１０，１１）は、当該プロセッサ（４，１０，１１）が、慣性イベント（１３）を、少なくとも１つの第２の加速度センサ（１，２）の第１の信号に依存して検出し、前記慣性イベント（Ｉｎｅｒｔｉａｌｅｒｅｉｇｎｉｓｓｅｓ）（１３）の検出後、少なくとも１つの第１の加速度センサ（３，９）の第２の信号をロールオーパプロセスの検出のために評価し、当該評価に依存してアシスタント手段（６，１６）を制御するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
プロセッサ（４，１０，１１）は、慣性イベント（１３）を、前面衝突時又は側面衝突時、又は、車両長手方向又は車両横方向での加速度信号に依存しての、アシスタント手段（６，１６）のトリガとして検出する請求項１記載の装置。
【請求項３】
プロセッサ（４，１０，１１）は、慣性イベント（１３）での車両垂直方向での加速度が負であり、正の勾配を有していることによって、メルクマール（Ｍｅｒｋｍａｌｅｎ）の検査による評価を実行する請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
プロセッサ（４，１０，１１）は、当該プロセッサ（４，１０，１１）が、付加的に、車両横方向での加速度、及び／又は、車両長手方向軸周りの回転速度を、側方運動を検出するために評価する請求項３記載の装置。
【請求項５】
プロセッサ（４，１０，１１）は、車両長手方向での車両加速度を評価するように構成されている請求項1から3迄の何れか1記載の請求項３又は４記載の装置。
【請求項６】
装置は、重力加速度を減算するために、車両垂直方向での加速度をフィルタリングするためのローパスフィルタ（１０，１１）を有する請求項1から5迄の何れか1記載の装置。
【請求項７】
加速度センサ（３，９）は、車両垂直方向に、ゆっくり形成されるオフセット調整を行うようにされている請求項6記載の装置。
【請求項８】
プロセッサ（４，１０，１１）は、ロールオーパプロセスのエラー検出時に、第１の慣性イベント（１３）の後、新規の慣性イベントを監視することができるように構成されている請求項1から7迄の何れか1記載の装置。
【請求項９】
妥当性評価（プロージビリティ）センサ（７，８）が設けられている請求項1から8迄の何れか1記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの第１の加速度センサを車両垂直方向内に有しており、少なくとも１つの第２の加速度センサを少なくとも１つの車両水平方向内に有しているロールオーパプロセスの検出装置に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７４４０８３号公報からは、ロールオーパ装置を、加速度センサによって少なくとも２つの空間方向で、少なくとも１つの回転速度センサで検出して妥当性評価することが公知である。
発明の利点
それに対して、独立請求項の各要件を有するロールオーパプロセスの検出用の、本発明の装置の有する利点は、殊に、車両横軸、つまり、ｙ軸周りの回転（Ｕｅｂｅｒｓｃｈｌａｅｇｅ）を、付加的なセンサなしに検出することができる点にある。殊に、本発明によると、車両内の複数個所で加速度を測定し、各測定値の比較から車両が回転運動していることを導出するようにしなくて済む。その代わり、有利に、ｙ軸周りの回転時の重力加速度が、車両固定の座標系で、測定されたｚ方向、つまり、車両垂直方向での加速度の変化に作用することを利用するのである。そのような測定は、車両内の、任意のどの個所でも可能であり、つまり、中央のエアバッグ制御装置内のセンサ装置を用いても可能である。つまり、ハードウェアの付加的な費用コストを掛けずに、ｙ軸周りの回転時の乗員保護を最適化することができる。しかし、ｙ軸回転のセンシングでの本発明の主な利用の他に、本発明の装置を用いて、ｘ軸、つまり、車両長手（縦）軸周りの回転をセンシングすることが可能である。
【０００３】
そのために、センシング時にｘ軸とｙ軸とを交換しさえすればよい。殊に、車両横軸上での回転時には、ｘ方向とｚ方向での加速度センサを回転のセンシングのために利用し、その際、車両乗員の保護のために相応のアシスタントシステムを作動することができる。
【０００４】
従属請求項に記載した手段によって、従属請求項に記載の、ロールオーパプロセスの検出用の装置を有利に改善することができる。
【０００５】
特に有利には、ロールオーパイベントの測定乃至検出が開始される慣性イベントは、アシスタントシステムのトリガである。択一的に、所定個所でのフロントトリガアルゴリズム又はサイドエアバッグアルゴリズムは、相応の信号をロールオーパプロセス検出アルゴリズムに送出するようにすることができる。この信号は、車両長手方向又は車両横方向で測定された加速度信号、又は、これら測定された加速度の積分に依存しているにすぎないようにしてもよい。従って、慣性イベントは、本発明の方法にとってのスタートイベントである。
【０００６】
更に、ロールオーパプロセスの検出時に、車両垂直方向での以下のメルクマールが加速時に評価されるという利点がある。加速度は、先ず慣性イベントの場合に先ず負であり、つまり、車両底部の方向を向いている。それと同時に、車両垂直方向加速度は、正の勾配を有している必要がある。その理由は、その際、回転時に１ｇから０ｇに緩慢な変化が生じているからである。有利には、車両横方向での付加的な加速度を観測するとよい。それにより、例えば、ｙ方向での加速度の積分値形成を介して、側方の運動は生じていないことを確認することができる。即ち、これにより、ｘ軸周りの回転が指示される。択一的、又は、補完的に、ｘ軸周りの回転速度センサが設けられている場合、その信号の評価によって、ｘ軸周りの回転を除外することができる。しかし、車両が回転している場合、適切なやり方で処理された、車両長手方向、つまり、ｘ方向での加速度信号が、高周波振動の僅かな成分と、正の勾配のあるｇの下側の小さな値を、車両が最終的に垂直方向に位置する迄有する。そうすることによって、車両がもはや道路上でジグザグ走行（Ｓｃｈｌｅｕｄｅｒ）プロセスではないことを知ることができる。
【０００７】
更に有利には、車両固定のシステムでのｚ方向加速度の測定値から、適切なローパスフィルタによって、重力加速度の成分が、ｚ方向での全加速度から減算され、その結果、測定された加速度が−ｇ（即ち、車両が正常位置にあり、重力加速度は下向きである）から、０ｇ（車両は垂直方向に位置している）を経て、＋１ｇ（車両はルーフ上に位置している）に変化する。その際、走行運転中ｚ方向加速度信号を、ｙ軸回転の測定が誤らないようにするために、十分にゆっくりオフセット調整が行われるように確実にする必要がある。このオフセット調整は、状況に応じて遮断するとよい。付加的に、ｘ方向加速度信号を評価するとよく、その信号の経過は、定性的に以下のようになる：
慣性イベントが車両前面衝突である場合、これにより、車両の強いブレーキングに基づいて、ｘ方向加速度の高い積分値と共に、高周波振動が生じる。続いて、適切な形式で処理されるｘ方向加速度信号が、値１ｇに達する、即ち、車両は垂直方向に位置しており、最後に再び０ｇに低下し、車両はルーフ上に位置している。
【０００８】
最後に、慣性イベントに続いて、ｙ軸周りの車両の回転が生じない場合には、ｙ軸ロールオーパアルゴリズムが作動し続ける最長時点が定められるようにしても有利である。有利な手段では、適切な検出によって車両の固有の運動が行われる時点を検出してもよい。車両がもはや動かない場合には、予め決められた所定時点に達する迄、所定時間待機し、それから、ｙ軸回転用のアシスタント手段のトリガがもはや可能でないようにするとよい。別の手段では、この時点が、慣性イベントの時点後所定の時間に決められる。この時点を、他の観点に基づいて、例えば、乗員保護システムの作動用、所要センサの作動用の電流給電が行えることに基づいて決めてもよい。更に、ｙ軸回転用に設けられた乗員保護システムをトリガするのに他のイベントを入れてもよく、その結果、ｙ軸回転を更にセンシングする必要はない。
図面
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【０００９】
その際
図１は、本発明の装置のブロック接続図、
図２は、ｙ軸でのロールオーパプロセスを示す図、
図３は、本発明の装置の別のブロック接続図、
図４は、ｙ方向での車両衝突の時間経過を示す図
である。
【００１０】
実施例の説明
最近のロールオーパセンシング用システムには、通常、マイクロメカニック回転速度センサが設けられており、マイクロメカニック回転速度センサは、数値積分を介して、回転角の算出も行える。回転速度情報と、回転角情報との組合せにより、ロールオーパを予測することができ、従って、傾きセンサの固定角度限界値を介してのトリガよりもコープスト且つフレキシブルなトリガ判定を行うことができるようになる。従って、回転速度センサをベースとするロールオーパセンシングシステムにより、ロールオーパセンシングの本来の用途、キャブリオレのロールオーパバーのトリガに対して付加的に、ベルトテンショナー及びエアバッグのような非可逆的アシスタント手段をトリガすることもできるようになる。
【００１１】
それでも、傾きセンサは、ｘ軸もｙ軸も中心にした各傾き、並びに、各々任意の組合せをセンシングするという利点を有しており、それに対して、回転速度センサは、１つのセンシング方向しか有していない。理論的には、この欠点は、各々ｘ軸及びｙ軸用に２つの回転速度センサを使用することにより、容易に克服することができる。しかし、統計上、現場での全てのロールオーパプロセスの大多数は、ｘ軸、つまり、車両長手方向軸を中心にして回転するものであり、その結果、コスト上の理由から、１つしか回転速度センサは通常使われない。従って、ｙ軸周りの回転のセンシングは、現在のシステムでは通常行われない。
【００１２】
アシスタント手段のトリガ用の現在のシステムは、回転速度センサの他に、前面衝突及び側面衝突のセンシング用のｘ軸方向加速度及びｙ軸方向加速度の測定用のセンサ装置も有している。更に、多数のｙセンサ及びｘセンサの場合、セーフティ機能として、即ち、回転速度センサをベースとする、ロールオーパイベント時のトリガ判定用の独立した妥当性評価（プロージビリティ）パスとして使用される。
【００１３】
本発明によると、ｙ軸上での回転をセンシングするため、従って、相応のアシスタント手段を車両乗員の保護のために作動するために、ｘ方向及びｚ方向での加速度センサが使用される。従って、殊に、本発明の装置によると、車両での別の付加的なセンサ装置を必要とせずに、ｙ軸での回転をセンシングすることができる。そのような測定は、車両内の任意のどの点でも可能であり、つまり、中央のエアバッグ制御装置内のセンサ装置でも可能である。つまり、付加的な費用コストを掛けずに、ｙ軸周りの回転の際の乗員保護のハードウェアのために最適化することができる。しかし、本発明の装置によると、ｘ軸上での回転もセンシングすることもできる。そのために、本発明の場合に限って、ｘ軸とｙ軸とを交換しさえすればよい。
【００１４】
以下では、車両に固定した座標系が利用され、この座標系では、ｘ軸は前方に向かって、ｙ軸は左方に向かって、ｚ軸は上方に向かって指示している。車両が平坦な地面上に位置している場合、重力加速度は、負の方向、即ち、−１ｇの値を有している。
【００１５】
先ず、慣性イベントに基づいてｙ軸ロールオーパアルゴリズムが作動される。慣性イベントとして、ｙ軸周りの回転に先行する信号が使われる。例えば、高速度で傾斜度の急な凹部（Ｇｒａｂｅｎ）に進んだ車両は、車両前面上に、つまり、ｙ軸を中心にして、車両横軸を中心にして回転する危険がある。適切な慣性イベントにより、この場合、フロントアルゴリズム又はｘ方向加速度の高い値、及び／又は、その積分を介して、フロントエアバッグがトリガされる。
【００１６】
ｙ軸回転中、車両内で測定されたｚ方向加速度の比較的緩慢な変化が、車両に固定された座標系の変化に基づいて、重力加速度の作用方向に対して生じる。車両固定の座標系での、ｚ方向加速度の測定値から、適切なローパスフィルタによって、ｚ方向での全加速度うちの重力加速度の成分が減算されると、−１ｇが０ｇ〜１ｇに変化することが予期される。これは、先ず、車両が正常な位置、つまり、垂直方向に位置しており、続いて、ルーフ上に位置していることに相応する。その際、ｚ方向加速度信号のオフセット調整が、状況に応じて遮断されるか、又は、車両運転中、ｙ軸回転の間測定をエラー状態にしないように十分にゆっくりｚ方向加速度信号のオフセット調整が行われる。
【００１７】
付加的に、ｘ方向加速度信号を評価することができ、この信号の経過特性は定性的に以下のようになる：
慣性イベントが車両前面の衝突である場合、この衝突により、車両の急ブレーキに起因してｘ方向加速度についての積分の高い値と共に、高周波振動が生じる。続いて、適切な形式で処理される加速度信号は、１ｇの値に達する。ここで、最終的に再び０ｇに低下するために車両が垂直方向に位置し、その際、車両は、ルーフ上に位置している。
【００１８】
先ず、慣性イベントが検出され、それにより、ｙ軸ロールオーパアルゴリズムが作動される。典型的には、このイベントは、ｘ方向加速度センサを介して検出される前面衝突であることがある。慣性イベントの時点が、以下ｔ０、つまり、ｙ軸ロールオーパアルゴリズムの開始時点として定義する。ロールオーパアルゴリズムの後続の経過での時間軸線が図４に示されている。時点ｔ０（ここでは参照番号２５で示されている）を、ｘ方向加速度信号が新たに十分に強く作動した際に新たにセットすると有意義である。このようにして、車両が例えば先ず、道路上で前面衝突し、次に道路から外れてジグザグ走行（Ｓｃｈｌｅｕｄｅｒ）し、最後に、道路の凹部に回転する場合をカバーする（ａｂｇｅｄｅｃｋｔ）ことができる。ここで、第２の衝突に対処する場合に、ｙ軸回転の開始を判定することは重要である。
【００１９】
図４に参照番号２６で示した、ｔｓｔａｒｔ≧ｔ０の時点ｔｓｔａｒｔで、慣性イベントによって生じた高周波振動は、ｘ，ｙ，ｚ方向で十分に強く振動減衰される。車両に依存して、ｔｓｔａｒｔは、ｔ０であることもある。時点ｔｓｔａｒｔから時点ｔｅｎｄ（ここでは参照番号２９で示されており、ｙロールオーパアルゴリズムの終了時点）乃至時点ｔｆｉｒｅ（参照番号２８で示されており、アルゴリズムのファイアリング判定時点）は、適切なやり方で処理されるｚ方向加速度ａｚが、所定メルクマールで監視される。そのようなメルクマールとして使うことができるのは：
時点ｔｓｔａｒｔで、垂直方向加速度が負である必要があり、付加的に、適切なやり方で処理された信号ａｚが正の勾配を有しており、つまり、−１ｇから０ｇにゆっくり変化する。
【００２０】
付加的に、適切なやり方で処理された加速度信号がｘ及びｙ方向ａｘ及びａｙで監視され得る。
【００２１】
例えば、ａｙの積分の形成によって、車両が特有の側方運動を行わない、つまり、ｙ軸周りの回転を示すことを監視することができる。
【００２２】
択一的に、ｘ軸周りの回転速度センサが設けられている場合、ｘ軸周りの回転をｙ軸周りの回転から切り離すために、この回転速度センサの信号を評価することができる。
【００２３】
車両が回転する場合、適切なやり方で処理された信号ａｘが、高周波振動成分が僅かで、正の勾配の、１ｇ以下の小さな値を、車両が垂直方向に位置する迄有している。そうすることによって、車両が道路上でもはやジグザグ走行（Ｓｃｈｌｅｕｄｅｒ）過程にないことを検出することができる。時点ｔｋｒｉｔ（図４に２７で示されているように、車両が垂直方向になっている）は、信号ａｚのゼロ通過によって定義される。ｋｋｒｉｔ≦ｔｆｉｒｅ≦ｔｅｎｄの時点ｔｆｉｒｅ２８に至る迄トリガが妥当乃至プロージブルである場合、適切な乗員保護システムのトリガが行われる。妥当性評価は、信号ａｘ，ａｙ及びａｚの監視によって行われ、つまり、上述のような、時間ｔｓｔａｒｔ〜ｔｅｎｄ内での監視の場合に一般的に説明したのと同様に行われる。これは、例えば、ａｘ及び／又はａｚの勾配監視、又は、ａｘ，ａｙ及びａｚの加速度値の考慮である。慣性イベントで、ｙ軸周りの車両の回転が生じていない場合には、ｙ軸回転アルゴリズムが作動し続ける最長時点ｔｅｎｄを定義することは有意義である。時点ｔｅｎｄを決める有利な手段は、車両の自己運動の適切な検出を介して行われる。車両がもはや動かない場合、時点ｔｅｎｄに達し、従って、ｙ回転用のアシスタント手段がもはやトリガ可能でない状態になる迄、適切な時間の間待機される。別の手段は、ｔｅｎｄを、時点ｔ０後、所定時間に決めることである。時点ｔｅｎｄは、他の観点に基づいて、例えば、乗員保護システムの作動用、乃至、所要センサの作動用の電流供給の利用可能性を決めるようにしてもよい。更に、ｙ軸回転用に設けられた乗員保護システムをトリガする別のイベントが生じ、その結果、ｙ軸回転を更にセンシングする必要がないこともある。
【００２４】
図４には、ｙ軸回転の時間経過が示されている。時点ｔ０で、車両２２は、前面衝突する。これは、慣性イベントとして評価される。時点ｔｓｔａｒｔ２６で、ｚ方向での加速度が監視され、別の方向での加速度の監視が実行される。時点ｔｋｒｉｔ２７で、車両は位置２３に達し、即ち、前面上に垂直方向になる。時点２８、ｔｆｉｒｅで、車両２４は、今度は垂直方向位置から回転し、妥当性がある限り、アシスタント手段がトリガされる。時点ｔｅｎｄ２９で、トリガ又はファイアリングの判定がなされない限り、アルゴリズムが終了される。
【００２５】
本発明の装置は、図３にブロック接続図として示されている。ｘ，ｙ及びｚ方向での加速度を検出する加速度センサ１，２及び３は、プロセッサ４に接続されている。加速度センサ１，２及び３は、ここではデジタルセンサとして構成されており、即ち、加速度センサ１，２及び３は、デジタル信号をプロセッサ４に送出し、従って、それ自体少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器を有している。これら３つのセンサより多くのセンサを用いてもよく、つまり、例えば、ｘ軸周りの回転速度センサを使用してもよい。ｙ軸でのロールオーパセンシングのためには、ｚ方向でのセンサ、つまり、センサ３を使用することしか必要としない。ｘ軸での回転とｙ軸での回転とを区別するために、付加的に、ｘ方向でのセンサ、つまり、センサ１又はｙ方向でのセンサ２を使う必要がある。センサ１及び２、並びに、可能ならば設けられている別のセンサは、更に、ロールオーパセンシングの妥当性評価のために使うことができる。プロセッサ４は、加速度信号の上述の評価を実行する。しかし、その際、ｙ軸でのロールオーパプロセス用のアルゴリズムが、慣性イベントが検出された場合に初めて作動される。上述のように、そのような慣性イベントとしては、例えば、前面衝突があり、その際には、フロントエアバッグがトリガされる。この慣性イベントは、ｙ軸でのロールオーパプロセスの開始の場合に典型的なものである必要がある。ｘ軸周りのロールオーパプロセスをセンシングするために必要なことは、相応の慣性イベントを決めることである。ここでは、例えば、側面衝突を慣性イベントにすることができる。プロセッサ４がロールオーパプロセスを検出すると、プロセッサ４は、トリガ判定を行った場合、時点ｔｆｉｒｅで、相応の信号を点火回路制御部５に伝送し、この点火回路制御部５は、アシスタント手段６，例えば、エアバッグ又はベルトテンショナー又はロールオーパバーをトリガする。
【００２６】
図１には、ブロック図として、本発明の装置乃至本発明の方法が示されている。フィルタ及び評価ユニット１０には、ｘ方向での加速度７及びｙ方向での加速度８、並びに、ｚ方向での加速度９が記憶されている。フィルタ及び評価ユニット１０は、妥当性評価を実行する。フィルタ及び評価ユニット１１は、メインパスを示す。ここには、単に、ｚ方向９での加速度信号だけが記憶されている。慣性事象１３は、カウンタ１２をスタートする。このカウンタは、エンドイベント１４によって停止することができる。カウンタ１２は、フィルタ及び評価ユニット１１とメインパスで接続されている。両フィルタ及び評価ユニット１０及び１１が、アシスタント手段のトリガを決定すると、つまり、両方がトリガ判定をなすと、このことが、結合部１５で、１つの信号にされ、乗員保護アプリケーション１６がトリガされる。
【００２７】
慣性イベント１３は、カウンタ１２をスタートし、それにより、ｙ軸ロールオーパアルゴリズムがスタートする。測定された加速度７，８，９は、メインパス及び妥当性評価用のフィルタ及び評価ユニット１０及び１１に供給される。カウンタ１２は、フィルタ及び評価ユニット１１及び１０を制御することができ、その際、時点ｔｓｔａｒｔ及びｔｅｎｄ並びにｔｋｒｉｔとｔｆｉｒｅとの間の時間が決定される。任意に、アルゴリズムのエンド時点ｔｅｎｄが、外部エンドイベントによって特定されうる。メインパス及び妥当性評価用のフィルタ及び評価ユニット１０及び１１の判定は、有利なアプリケーションで論理アンドゲート１５によって結合され、従って、乗員保護アプリケーション１６用のトリガ判定が行われる。
【００２８】
図２には、車両に固定した座標系１８の、正常位置にある自動車１７での状態が示されている。ここでは、車両底部２１の方向で重力加速度が求められる。車両２０がｙ軸を中心にして回転すると、座標系１８も一緒に回転する。重力加速度２１の方向は、車両に対して相対的にシフトする。
【００２９】
上述のように、ｘ及びｙセンサ及びｘ及びｙの各方向の交換により、よく生起する、ｘ軸周りの回転も、本発明の装置により検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の装置のブロック接続図
【図２】ｙ軸でのロールオーパプロセスを示す図
【図３】本発明の装置の別のブロック接続図
【図４】ｙ方向での車両衝突の時間経過を示す図
【図１】
2005534576.tif 000003
【図２】
2005534576.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005534576.tif 000006
【国際調査報告】
2005534576.tif 000007
2005534576.tif 000008
2005534576.tif 000009
2005534576.tif 000010