(57)【要約】【課題】車輛ロール状態が生じたときを判断し、この判断に応じて安全システムをトリガーするロールセンサシステムを提供する。【解決手段】角速度センサにより角速度を得、この角速度から陸上車輛のロール軸に対する角度を得る。角速度及び角度が安全システム作動イベントと対応する場合には、ロールセンサシステムが安全システムにトリガー信号を提供する。角速度センサの出力のドリフトを検出し、これを補償するのを補助する傾斜センサを含む。車輛安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを判断する上で傾斜センサの出力を有効にするため角速度センサの出力を使用する。【選択図】　　図３
2004029008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輛のロール状態を検出し、これに応じて安全システムを作動するための陸上車輛ロールセンサシステムにおいて、
前記車輛の少なくとも一つのロール軸を中心として敏感であり、前記少なくとも一つのロール軸を中心とした角速度を表す角速度出力信号を発生する角速度センサ、
入力及び出力を含み、前記入力のところで前記角速度出力信号を受け取って前記角速度出力信号を時間で積分し、積分角度を発生する積分器、
前記陸上車輛の前記少なくとも一つのロール軸に対して垂直な少なくとも一つの傾斜軸線に沿って敏感な第１傾斜センサであって、前記少なくとも一つの傾斜軸線は、前記陸上車輛のＸ軸及びＹ軸のうちの一方であり、第１傾斜センサ出力を発生する第１傾斜センサ、
前記陸上車輛の前記Ｚ軸に対して敏感であり、第２傾斜センサ出力を発生する第２傾斜センサ、
前記積分角度、前記角速度出力信号、前記第１傾斜センサ出力、及び前記第２傾斜センサ出力を受け取って、前記第１及び第２の傾斜センサ出力から現在の傾斜角度を計算するために接続され、前記現在の傾斜角度を前記積分角度と比較し、前記現在の傾斜角度と前記積分角度との間の差が所定量よりも大きい場合、ドリフトを補償するため、前記積分角度を調節し、比較後に少なくとも前記積分角度が所望の安全システム作動イベントと相関する場合に安全システムトリガー信号を発生するプロセッサ、及び
前記プロセッサから前記トリガー信号を受け取るため、及び前記安全システムをトリガー信号の受信に基づいて作動するために作動的に連結された少なくとも一つの安全システム展開制御ユニットを含む、陸上車輛ロールセンサシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の陸上車輛ロールセンサシステムにおいて、前記プロセッサは、比較後、前記ドリフト補償角速度センサ角度及び前記角速度が安全システムトリガーイベントと対応する場合に安全システムトリガー信号を発生する、陸上車輛ロールセンサシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の陸上車輛ロールセンサシステムにおいて、前記ロール軸は、前記陸上車輛の前記Ｘ軸であり、前記第１傾斜軸線はＹ軸である、陸上車輛ロールセンサシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の陸上車輛ロールセンサシステムにおいて、前記車輛の前記Ｙロール軸に対して敏感な第２角速度センサを更に含み、この第２角速度センサは、前記Ｙロール軸を中心とした角速度を表す第２角速度出力信号を発生し、前記第２角速度出力信号が前記積分器に追加に加えられ、第２積分角度を発生する、陸上車輛ロールセンサシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の陸上車輛ロールセンサシステムにおいて、前記車輛の前記Ｘ軸に沿って敏感であり、Ｘ軸出力を発生する第３傾斜センサを追加に含み、前記プロセッサによって前記第２傾斜角度出力及び前記Ｘ軸出力を使用して現在の第２傾斜角度を発生し、前記第２積分角度は、前記現在の第２傾斜角度と前記第２積分角度との間の差が所定量よりも大きい場合、ドリフトを補償するように調節され、前記プロセッサは、更に、比較後に前記第２角速度出力信号及び前記第２積分角度が所望の安全システム作動イベントと相関する場合に安全システムトリガー信号を発生する、陸上車輛ロールセンサシステム。
【請求項６】
陸上車輛のロール状態を検出し、これに応じて安全システムを作動するため、車輛ロールセンサシステムで使用する角速度センサの出力のドリフトを補正する方法において、
（ａ）前記陸上車輛の少なくとも一つのロール軸を中心とした動きに対して敏感な角速度センサを提供する工程、
（ｂ）前記陸上車輛の前記少なくとも一つのロール軸に対して垂直な少なくとも一つの傾斜軸線に沿って敏感な第１傾斜センサを提供する工程、
（ｃ）前記陸上車輛の前記Ｚ軸に対して敏感な第２傾斜センサを提供する工程、
（ｄ）前記ロール軸を中心とした角速度の変化を表す出力信号を前記角速度センサから得る工程、
（ｅ）前記角速度を表す前記出力信号を時間で積分し、角速度センサ角度を表す出力信号を得る工程、
（ｆ）前記第１及び第２の傾斜センサから、前記少なくとも一つの傾斜軸線に沿った瞬間的チルトを表す信号を得る工程、
（ｇ）前記角速度センサ角度を前記瞬間的チルト角度と比較して差の値を得る工程、
（ｈ）前記角速度センサ角度を前記差の値の少なくとも一部によって調節し、ドリフトを補償する工程、
（ｉ）少なくとも前記ドリフトを補償した角速度センサ角度が安全システムトリガーイベントと対応するかどうかを判断する工程、及び
（ｊ）前記判断工程において安全システムトリガーイベントが生じたと判断された場合に安全システムトリガー信号を発生する工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記判断工程は、前記ドリフトを補償した角速度センサ角度及び前記角速度が安全システムトリガーイベントと対応するかどうかを判断する、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記判断工程（ｉ）は、前記ドリフト補償角速度センサ角度及び前記角速度をルックアップ表と比較し、前記ドリフト補償角速度センサ角度及び前記角速度の両方が前記ルックアップ表のトリガーイベントと対応する場合に前記トリガー信号を発生する工程を更に含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記調節工程は、前記差角速度が所定の閾値よりも大きい場合にのみ行われる、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記発生工程がトリガー信号を発生しない場合、工程（ａ）乃至（ｉ）を繰り返し、前記次の工程（ａ）乃至（ｉ）中、前記差角度を差速度に変換し、工程（ｃ）で得られた前記出力角速度を前記差速度によって調節し、ドリフトを補償する、方法。
【請求項１１】
陸上車輛のロール状態を検出し、これに応じて安全システムを作動するための車輛ローラーセンサシステムにおいて、
前記陸上車輛の少なくとも前記Ｘロール軸を中心として敏感であるように整合させた、角速度センサ出力信号を発生する、ドリフトを被り易い角速度センサ、
前記陸上車輛の少なくとも前記Ｙ軸に沿って敏感な、第１傾斜センサ出力信号を発生する第１傾斜センサ、
前記陸上車輛の少なくとも前記Ｚ軸に対して敏感な、第２傾斜センサ出力信号を発生する第２傾斜センサ、
前記角速度センサ及び前記第１及び第２の傾斜センサに接続されており、前記角速度センサ出力信号及び前記第１及び第２の傾斜センサ出力信号を受け取り、前記角速度センサ出力信号を演算処理し、前記角速度センサの角速度を表す信号、及び時間で積分した前記角速度センサ出力と対応する角速度から導かれた角度を得るプロセッサを含み、
前記プロセッサは、少なくとも前記Ｙ軸に沿った現在の傾斜角度を表す信号を得るため、前記第１及び第２の傾斜センサ信号を追加に演算処理し、
現在の傾斜角度を前記角速度センサ角度と周期的に比較して差角度値を得る比較器、
前記ドリフト角度値によって前記角速度センサ角度を調節することによって車輛のロール角度を発生し、前記角速度センサ角度の前記ドリフト成分を補償するためのドリフト角度補償回路、
比較回路を含み、少なくとも前記車輛ロール角度を受け取るために前記ドリフト角度補償回路と通信しており、少なくとも前記車輛ロール角度がロール角度閾値よりも大きい場合に安全システムを作動する作動論理回路を含む、車輛ロールセンサシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車輛ロールセンサシステムにおいて、前記現在の傾斜角度は、
現在の傾斜角度＝９０−（ｃｏｓ−１（１／√Ｚ２　＋Ｙ２　）＋ｃｏｓ−１（Ｙ／√Ｚ２　＋Ｙ２　）の方程式に従って計算され、
ここで、Ｙは前記第１傾斜センサ出力と対応する角度であり、ＺはＺ軸第２傾斜センサ出力と対応する角度である、車輛ロールセンサシステム。
【請求項１３】
車輛のロール状態を検出し、これに応じて安全システムを作動するための陸上車輛ロールセンサシステムにおいて、
前記車輛の少なくとも一つのロール軸に沿って敏感であり、前記少なくとも一つのロール軸を中心とした角速度を表す出力信号を発生する角速度センサ、
入力及び出力を含み、前記入力で前記角速度出力を受け取り、前記角速度出力を時間で積分し、角度出力を発生する積分器、
入力及び出力を含み、前記入力で前記角度出力を受け取り、前記角度出力を調節し補正した角度出力を発生する傾斜センサ、
前記補正した角度及び前記角速度を受け取るために接続されており、及び前記角速度信号及び前記角度を相関し、安全システム作動イベントが生じたかどうかを判断するプロセッサであって、前記判断された角速度出力及び前記判断された角度出力が所望の安全システム作動イベントと相関すると安全システムトリガー信号を発生するプロセッサ、及び
前記プロセッサから前記トリガー信号を受け取って前記安全システムをトリガー信号の受信に基づいて作動するように作動的に接続された少なくとも一つの安全システム展開制御ユニットを含む車輛ロールセンサシステム。
【請求項１４】
陸上車輛のロール状態を検出し、これに応じて安全システムを作動するための車輛ロールセンサシステムにおいて、
前記陸上車輛の少なくとも一つのロール軸を中心として敏感であるように整合させた、ドリフトを被り易い角速度センサ出力信号を発生する角速度センサ、
前記少なくとも一つのロール軸に対して垂直な少なくとも一つの軸線に沿って敏感であるように整合させた、傾斜センサ出力信号を発生する傾斜センサ、
前記角速度センサ及び前記傾斜センサに接続されたプロセッサであって、前記角速度センサ出力信号及び前記傾斜センサ出力信号を受け取り、前記角速度センサ出力信号を演算処理し、前記角速度センサの角速度及び時間で積分した前記角速度センサ出力と対応する角速度から導かれた角度を表す信号を得、更に前記傾斜センサ信号を演算処理して前記少なくとも一つの傾斜軸線に沿った傾斜角度を表す信号を得る、プロセッサ、及び
比較回路を含み、少なくとも前記車輛ロール角度を受け取るために前記ドリフト角度補償回路と通信しており、前記角速度センサ出力及び車輛ロール角度が所望の安全システム作動イベントと相関した場合に前記安全システムを作動する作動論理回路を含み、
前記プロセッサは、ｎ個のサンプルについて、ＡＣ　（ｎ−１）＝〔ｋ＊Ａ（ｎ−１）〕＋〔（１−ｋ）＊Ａｉ　（ｎ−１）〕に従ってドリフト補償角速度センサ角度を計算し、ここで、ＡＣ　（ｎ−１）は、サンプルｎ−１についてのドリフト補正した角速度センサ角度であり、Ａｉ　（ｎ−１）は、サンプルｎ−１についての傾斜センサ角度であり、ｋは０と１との間の加重ファクタである、車輛ロールセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、発明の概念が同じである車輛用ロールセンサシステムという標題の２００１年５月２６日に出願された米国特許出願第０９／８１７，６２４号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、車輛用ロールセンサの分野に関する。更に詳細には、本発明は、車輛のロール状態を判断するために角速度を使用すること、及び陸上車輛のロール状態が起こったことを正確に表示するために角速度センサ及び傾斜センサを使用することに関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、車輛のロール状態の検出に加速度計を使用することが知られていた。しかしながら、特定の条件では、ロール状態を正確に予想するため、及び車輛の転覆前に安全システムを作動するため、角速度センサを単独で又は傾斜センサと組み合わせて使用することが望ましい。
【０００４】
従来、ナビゲーションの補助を行う目的で、陸上車輛でジャイロが使用されてきた。これらのシステムでは、温度及び他のファクタにより、ジャイロの出力が経時的にドリフトすることが知られている。ドリフトを最小にする極めて正確なジャイロを利用できるが、これは非常に高価である。車輛のナビゲーション制御を行うためにジャイロを使用した特許が過去にあり、これはジャイロ出力のバイアス又はドリフトを補償するための確立されたシステムを備えている。例えば、マツザキ等に付与された「ジャイロのバイアス補正装置」という表題の米国特許第５，２７０，９６９号には、車輛ナビゲーションシステムで、とりわけ、ジャイロを使用することが開示されており、この特許では、車輛の停止時にバッファメモリーに記憶されたバイアスを使用してジャイロ出力バイアスを補正する。更に、クロッグマンに付与された米国特許第４，３２１，６７８号は、車輛の位置を判断するためにジャイロを使用する。この特許では、磁気ヘッド（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｈｅａｄｉｎｇ）との比較により、ジャイロドリフトの概算値がフィルタで得られ、これを考慮に入れる。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５，２７０，９６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
データを集めてロール状態と非ロール状態との間を見分け、安全システムトリガーイベントが生じたという正確な判断を下すことができる陸上車輛用ロールセンサシステムが必要とされている。
【０００７】
これらの目的、及び他の目的は、以下に開示する本発明によって達成される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施例は、角速度及び角速度から導かれた角度の両方を使用し、車輛安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを判断することに関する。
【０００９】
本発明の他の実施例は、車輛のロールを予想するため、及びロール状態で車輛安全システムを作動するため、陸上車輛用ロールセンサシステムで角速度センサを使用することに関する。その実施例では、角速度センサ出力のドリフトを、車輛が動いているときを含み定期的に補償する。
【００１０】
本発明の他の実施例では、ロールセンサシステムは、車輛ロール状態を正確に予測し検出するため、傾斜センサ及び角速度センサの両方を使用する。
本発明の別の実施例では、精度を確保するため、傾斜センサ出力及び傾斜センサ出力又はそれらの何れかから導かれた信号を、角速度センサ出力から得られた及び／又は導かれた値と比較し、傾斜センサ出力が有効であるかどうかを判断する。有効である場合には、車輛安全システムをトリガーするかどうかを判断するために傾斜センサ出力を基準にする。
【００１１】
本発明の関連した目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の原理の理解を促す目的のため、添付図面に示す実施例を参照し、特定の用語を使用してこれを説明する。それにも拘わらず、これは本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本願に例示した本発明の原理の変更及び更なる変形は、本発明が属する分野の当業者が通常思いつくものであると考えられるということは理解されるべきである。
【００１３】
次に図１を参照すると、ここには、安全システム２０を備えた大型トラック１０等の商業用車輛の一部を切除した図が示してある。本発明は、大型トラック、大型機械（農業用機械又は建設用機器）、並びに図２に示す乗用車等の任意の種類の陸上車輛で使用できる。上掲の種類の車輛の多くは、プリテンショナ、シートベルト、及びエアバッグ等の安全システムを備えている。本発明は、ロールセンサシステム３０が車輛の転覆を判断したときにこのような安全システムを作動するのに使用できる。車輛が少なくとも一つのロール軸を中心として転覆し、そのため車輛安全システムを作動させるのが望ましいというロールセンサシステム３０による判断は、以下に説明するように、本明細書中、トリガーイベント又は作動イベントと呼ばれる。
【００１４】
本発明で有用な一つの安全システムは、テンプリン等に付与された米国特許第５，４５１，０９４号に開示されている。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。テンプリン等の特許は、特定の車輛条件が確認されたときに車輛座席及び乗員を車輛のフロアに向かって移動するための座席−安全システムを開示する。しかしながら、テンプリン等の特許は、本発明で有用な安全システムの一例に過ぎない。所望であれば、上文中に説明した安全システムの代わりに、又はこれに加えて、図示していないけれども、プリテンショナ、前方エアバッグ、サイドパネルエアバッグ、及び／又は天井エアバッグ等の他の安全システムを作動させることができる。図１は、テンプリン等の特許に開示の移動可能な座席を含む安全システムを示す。
【００１５】
次に図２を参照すると、この図は、本発明を使用できる乗用車４０が示してある。長さ方向Ｘ軸４２は車輛４０の長さを通って延びている。長さ方向Ｙ軸４４がＸ軸４２に対して垂直に車輛４０の幅を通って延びている。図２のＺ平面内でＸ軸４２及びＹ軸４４に対して垂直なＺ軸が追加に示してある。本発明の目的について、本明細書中、Ｘ軸４２を車輛の「Ｘロール軸」と呼ぶことができ、これに対し、Ｙ軸４４を、随意であるが、追加のＹロール軸としてモニターできる。Ｘ軸及びＹ軸は両方とも、基準としての地球表面即ち地面に対して平行に固定されている。
【００１６】
次に図３を参照すると、この図には、図１に示す安全システムを作動するために車輛で使用できるロールセンサシステム３０のブロックダイヤグラムが示してある。ロールセンサシステム３０は、車輛の乗員座席フロアボードの下（図１の２０参照）に、好ましくは乗員又は運転者の下に取り付けることができる。ロールセンサシステム３０は、車輛のＸ軸（図２の４２）を中心とした動きに対して敏感であるように車輛に取り付けられた角速度センサ１５０を含む。随意であるが、第２角速度センサ（図示せず）を、Ｙ軸（図２の４４）を中心とした動きに対して敏感であるように車輛に取り付けてもよい。
【００１７】
角速度センサ１５０は、車輛のＸロール軸４２を中心とした動きの角速度を表す信号をＣＰＵに連続的に提供する。角速度センサ１５０及びＣＰＵ１６０の両方に車輛のバッテリーによって電力を提供でき、又は別の態様では、別の電源を含む。車輛のバッテリーを使用してロールセンサシステム３０に電力を提供する場合には、電力は、車輛のイグニッションのスタート時に先ず最初にこのシステムに電力ライン１７４を介して入出力制御装置１７０に供給される。電力ライン１７４の先端は、電力供給装置（図示せず）に接続されている。更に、入出力制御装置１７０は、安全システム展開制御ユニット（図示せず）とライン１７２を介して電力的に通信している。かくして、ＣＰＵ１６０は、安全システムを展開しようとする場合、展開制御ユニット（ＤＣＵ）にＩ／Ｏユニット１７０を介してトリガー信号を伝達する。随意であるが、Ｉ／Ｏ制御装置１７０は、出力信号を信号ライン１７６を介して診断システムに提供できる。この診断システムは、ロールセンサシステム３０の機能性をモニターするため、及び所望であればダッシュボードに表示するために使用される。
【００１８】
角速度の決定を行うことができる任意の適当な角速度センサを図３の角速度センサ１５０として使用できる。例えば、本発明の一実施例では、ソリッドステートジャイロを使用して角速度を発生する。しかしながら、これは、角速度を決定するための他の装置が周知であるため、限定を意味するものではなく、本発明と関連して他のソリッドステート装置を使用できる。本例の目的のため、角速度センサ１５０は、車輛のＸロール軸を中心とした変化の角速度を表す電圧を発生する種類のセンサである。上述のように、所望であれば、追加のＹロール軸を中心とした角速度をモニターすることもできる。本発明で使用できる一つのこのような角速度センサは、ナカムラに付与された米国特許第５，３７５，３３６号に記載されている。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。角速度を得るため、電圧の読みをＣＰＵ１６０によって角速度センサ１５０から定期的に得る。例えば、一つのこのような角速度センサでは、最初、ジャイロ電圧出力は、通常は２．５０Ｖである。角速度が＋８０°／秒になると、出力が５．００Ｖになる。角速度が−８０°／秒に上昇すると、出力が０．００Ｖになる。
【００１９】
更に、本車輛ロールセンサシステム３０は、チルト信号即ち傾斜信号を表す電圧をＣＰＵ１６０に提供する傾斜センサ１４０を含んでもよい。軸線に沿った重力加速度を計測できる加速度計等の任意の適当な傾斜センサを傾斜センサ１４０として選択できる。本発明のこの実施例の目的のため、傾斜センサ１４０は、アナログデバイス（ＡＮＡＬＯＧ　ＤＥＶＩＣＥ）社が販売しているＡＤＸＬ２０２等の加速度計として選択できる。ＡＤＸＬ２０２は、Ｙ軸４４に沿って敏感であり、重力に対して垂直であるように取り付けることができる。この関係により、車輛が平らな表面上にあるとき、ＡＤＸＬ２０２加速度計の出力は０Ｇである。例えば、ＡＤＸＬ２０２を使用し、車輛がＸ軸を中心として−Ｙ軸に沿った方向でチルトした場合、出力は、チルトの程度に応じて周知の方法で０Ｇから−１．００Ｇまで変化する（−１．００Ｇは、Ｙ軸に対して−９０°と対応する）。これと対応して、車輛がＸ軸を中心として第１方向と反対方向にチルトした場合、出力は、チルトの程度に応じて０Ｇから＋１．００Ｇまで変化する（＋１．００ＧはＹ軸に対して９０°と対応する）。更に、特定の例示の加速度計は、所望であれば、車輛のＹ軸に対する傾斜を表す出力を（Ｘ軸出力に加えて）発生するように追加に整合させることができる。ここで、上文中に名称を記載した加速度計の特徴を一例として使用するが、これは、他の加速度計及び／又は傾斜センサを本発明のこの実施例で使用できるため、限定を意味するものではない。更に、別の態様では、所望であれば、他の軸線に対する傾斜を検出するため、二つ又はそれ以上の別の傾斜センサを使用してもよい。
【００２０】
図３のロールセンサシステム３０は以下のように作動する。ＣＰＵ１６０は、角速度を表す入力信号を角速度センサ１５０から受け取り、Ｙ軸に沿った（Ｘ軸を中心とした）車輛の傾斜角度を表す入力信号を傾斜センサ１４０から受け取る。上述のように、所望であれば、Ｙ軸を中心としたロールを検出するため、追加の角速度信号及び傾斜信号（図３には示さず）を提供する。これらの装置の作動は、角速度センサ１５０及び傾斜センサ１４０と関連して説明したのと同じである。ＣＰＵ１６０は、角速度センサ及び傾斜センサからの信号に基づいて、車輛のロール状態が起こっているのか又はロールが切迫しているのかを決定する。このような決定がなされたとき、ＣＰＵ１６０は作動信号をＩ／Ｏ装置及びライン１７２介して安全システムに伝達する。
【００２１】
次に、本発明の第１実施例を図３及び図４と関連して以下に詳細に説明する。図３及び図４を参照すると、先ず最初に、電力をロールセンサシステム３０に供給する（工程８１）。角速度センサ１５０は、初期角度から現在の角度までの傾斜角度の変化を判断することによって、ロール速度を決定することしかできない。電力をロールセンサシステム３０に加えてから最初の数秒で、角速度センサからの初期出力値を多数の回数（即ち１秒当たり５０回乃至１００回）で平均し、平均初期ジャイロオフセット値を表す初期角速度センサオフセット電圧を得る。この初期角速度センサオフセット電圧の読みＶ０　をＣＰＵ１６０のメモリーに記憶する。
【００２２】
初期角速度センサオフセット値を記憶した後、ＣＰＵ１６０に第１角速度センサ出力電圧を提供する。本例では、ＣＰＵ１６０は、角速度センサオフセット値Ｖ０　を現在の角速度センサ出力Ｖから差し引くことによって、角速度センサ角度を決定する（工程８２）。上文中に説明したように、電圧は、車輛のＸ軸、即ちロール軸を中心とした角速度センサの角速度を表し、差Ｖ−Ｖ０　は、電力が最初に加えられたときからの角速度センサ／車輛角度の変化を表す。
【００２３】
工程８３に示すように、ＣＰＵ６０は、角速度センサ出力から得られた角速度を表す電圧信号を使用し、時間で積分し、Ｘ軸に対する角速度センサ／車輛角速度を決定する。一般的には、ＣＰＵ１６０は、以下の方程式を使用してＸ軸に対する車輛の角度を決定する。
【００２４】
【式１】
2004029008.tif 000003
【００２５】
ここで、∝＝角度、Ｒ＝角速度、及びｔ＝時間である。
更に詳細には、ＣＰＵは、以下の方程式によって角度を決定する。
【００２６】
【式２】
2004029008.tif 000004
【００２７】
ここで、∝＝角度、Ｖ＝角速度センサ電圧の読み、Ｖ０　＝初期休止電圧、Ｃ＝角速度センサのゲイン定数、及びＳ＝サンプリング速度である。角速度センサのゲイン定数Ｃは、各角速度センサ１５０について個々に決定され、値は工場で設定される。サンプリング速度Ｓは、一秒間に１回乃至１０００回の範囲内にある。好ましくは、角速度センサ電圧のサンプリングを１秒間に２５回乃至２００回行う。更に好ましくは、角速度センサ電圧のサンプリングを１秒間に５０回乃至１００回行う。本例では、角速度センサ電圧のサンプリングを１秒間に１００回行う。工場で決定された定数Ｃ及びＳを組み合わせ、以下の方程式を導出できる。
【００２８】
【式３】
2004029008.tif 000005
【００２９】
ここで、∝＝角度、Ｖ＝角速度センサ電圧の読み、Ｖ０　＝初期休止電圧、Ｇ＝ゲインであり、このゲインＧは工場で製造中に計算されて設定される。各試料について、電力が加えられる時間に亘って加算が行われる。角速度センサだけを使用する場合、先ず最初に電力がシステム３０に加えられたとき、加算角速度センサ角速度アキュムレータ値をＣＰＵ１６０でゼロに設定する。図３の本実施例におけるように、角速度センサ１５０を傾斜センサと関連して使用し、角速度センサのドリフトを決定するのを補助する場合、傾斜センサからの最初に検出された値を使用して初期アキュムレータ値を設定できる。
【００３０】
アキュムレータ値の設定後、各試料について、角速度センサ速度（Ｖ−Ｖ０　）を角速度センサアキュムレータの値に加え、これを新たな角速度センサアキュムレータ値として記憶する。その後、角速度センサアキュムレータ値を角速度センサゲインＧ（上文中に説明したように工場で設定される）で除することにより、現在の角速度センサ角度が得られる。これにより、角速度を角度に変換する。
【００３１】
その後、角度（角速度信号から得られた）及び現在の電圧Ｖについての角速度（Ｖ−Ｖ０　）を表す信号の両方をＣＰＵ１６０で計算する。計算した現在の角度及び工程８２で決定された現在の角速度の両方が車輛転覆条件又は安全システムトリガーイベントと対応する場合には、ＣＰＵ１６０が信号を安全システム展開制御ユニット（ＤＣＵ）に送り、安全システムを作動させる。角速度及び角度は、これらがＣＰＵ１６０に記憶された特定の閾値と等しいか或いはこれを越えた場合でもトリガーイベントと対応する。一実施例では、安全システムトリガーイベント角度及び角速度は、ＣＰＵ１６０によってアクセスできるメモリーに記憶されたルックアップ表で相関している。しかしながら、本発明をルックアップ表の使用に限定しようとするものではない。これは、本発明では、トリガーイベントを判断するために情報を記憶する他の手段が考えられるためである。例えば、角度及び角速度を方程式を使用して適切に量り、ＣＰＵで計算することができ、その結果は、所定の閾値を越えた場合、安全システムトリガーイベントと対応する。
【００３２】
展開制御ユニットは、安全システムの展開を制御するための当該技術分野で周知の種類のユニットであってもよく、火工ガス発生器、加圧ガス源、及び／又は上文中で触れたことにより開示された内容が本明細書中に含まれたものとした米国特許第５，４５１，０９４号に示されている装置を含む他の周知の安全システム作動装置を作動させるのに使用できる。
【００３３】
角速度から得られた角度及び現在の角速度を表す信号がトリガーイベントと対応しない場合には、ロールセンサシステム１３０は工程８２に戻り、新たな現在の角速度を計算し、プロセスを８２−８５で繰り返す。かくして、新たな角速度を累積された角速度値に追加し、ゲインＧで除し、結果的に得られた角度及び新たな角速度信号をＣＰＵ１６０で使用し、安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを決定する。このサイクルを電力がロールセンサシステム１３０に加えられる全期間に亘って、又はトリガーイベント信号が発生されるまで繰り返す。
【００３４】
車輛安全システムをトリガーするときを決定するために角度及び角速度の両方を使用することによって、転覆状態を予想する上で一つの変数だけが決定的であるということがない。このようにして、様々なロール角度／角速度組み合わせに対する応答を変化させることができ、方程式によって、又はルックアップ表で計画できる。例えば、角速度センサからの角度及び角速度の両方を使用することによって、角速度を表す信号が大きく、及びかくして車輛が急に転覆する場合と判断された場合には、角速度センサ角度が小さい場合でもトリガーイベント信号を発生するようにルックアップ表をプログラムできる。逆に、角速度センサ角度が大きいが角速度が低い場合にトリガー信号を発生するようにシステムのルックアップ表を設定することもできる。かくして、角度及び角速度の両方を使用することによって様々なトリガー点を設定でき、その結果、急に転覆する車輛（Ｖ−Ｖ０　が大きい）は、比較的ゆっくりと転覆する車輛（Ｖ−Ｖ０　が小さい）よりも早い時点でトリガーできる。このため、ゆっくりと転覆する車輛には、安全システムのトリガー前に立て直す機会が与えられる。
【００３５】
更に、多くの角速度センサの出力は、温度及び他の変化により経時的にドリフトする。本システムは、角速度を表す信号を時間に亘って積分するため、ドリフトによる角速度の誤差が角度に連続的に追加され、かくして角速度の小さな誤差が大きな積分誤差となる。かくして、上文中に説明したように、ドリフト補償ロールセンサシステム３０（図１及び図３参照）は、角速度センサ１５０に加えて傾斜センサ１４０を含む。
【００３６】
本実施例では、傾斜センサ１４０は、車輛がそのＸ軸を中心として±Ｙ方向にチルトする場合に非ゼロ出力を提供するようにＹ軸に沿って敏感であるように取り付けられる。しかしながら、本明細書中に説明したように、随意であるが、選択された傾斜センサは、例えば車輛がＹ軸を中心として±Ｘ方向にチルトした場合に第２出力信号を提供するため、他の軸線に沿って敏感であってもよい。同様に、第２傾斜センサを使用し、Ｙ軸を中心とした±Ｘ方向での傾斜を表す出力信号を提供できる。このような場合には、第２角速度センサ（角速度センサ１５０と同様のセンサ）を設け、Ｙ軸を中心として敏感な角速度出力を発生する。第２角速度センサからの出力及び±Ｘ方向での傾斜信号がＣＰＵ１６０に追加に提供される。これらの装置の作動は、実際には、本実施例と関連して角速度センサ１５０及び傾斜センサ１４０と関連して本明細書中に説明したのと同じである。
【００３７】
傾斜センサ１４０は、とりわけ、最初に電力をロールセンサシステム１３０に供給したとき、Ｙ軸に対する車輛の最初の傾斜角度を決定するのに使用できる。追加として、傾斜センサ１４０からの信号をＣＰＵ１６０で使用し、角速度センサに経時的に及ぼされるドリフトを補償する。本実施例に従って傾斜センサ１４０を使用する場合、車輛が動いている場合の角速度センサ出力ドリフトが補償される。
【００３８】
電力が最初にロールセンサシステム１３０に加えられたとき、角速度センサ１５０には固定された基準がない。かくして、車輛に最初に加わった何らかの傾斜に拘わらず、初期角速度センサ出力が提供される。上述のように、一つの特定の例では、角速度センサは、初期電圧出力が公称的には２．５Ｖである。角速度が＋８０°／秒に至ると、出力は５．００Ｖになる。角速度が−８０°／秒に至ると、出力は０．００Ｖになる。続いて起こる角速度センサ出力の何らかの変化は、角速度センサの初期位置からの変化と対応し、ドリフトの結果である。
【００３９】
傾斜センサ１４０を使用し、初期角速度センサ角度を以下のように決定できる。図５を参照すると、傾斜センサ又は加速度計が車輛のＹ軸４４に沿って敏感であるように取り付けられている場合には、初期車輛角度Ａ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｙ）である。ここで、Ｙは、加速度計によって検出したＧｓでの加速度である。図５では、角度Ａは、Ｙ軸４４に対する車輛ロール角度と対応し、これは、上文中に説明したように、地面に対して平行に維持される。更に、ｇは重力加速度である。Ｙは、加速度計がＹ軸に沿って検出したＧ’ｓの量である。かくして、最初、電力をロールセンサシステム１３０に最初に供給したとき、車輛が休止状態にある場合、車輛チルトについての初期開始角度を傾斜センサ１４０を使用して決定できる。ＣＰＵ１６０のメモリーに記憶されたこの初期チルト角度Ａは、車輛のチルトを決定するために角速度センサ出力と組み合わせて使用するための基準を提供する。一実施例では、初期チルト角度Ａに工場で設定した角速度センサゲインファクタＧを乗じ、これを初期角速度Ｇアキュムレータ値として記憶し、角速度センサについての初期基準角度を提供する。
【００４０】
追加として、車輛の作動中、角速度センサ１５０からの角速度センサ出力のドリフトをＣＰＵ１６０で傾斜センサ１４０の出力を使用して補償できる。例えば、傾斜センサ１４０の検出された角度をＣＰＵ１６０に提供し、これを計算された角速度センサ角度と比較する。本発明の一実施例では、０長期間（０　ｌｏｎｇ　ｔｅｒｍ）に対して平均する横方向加速度について補償するため、傾斜センサ１４０の出力を長期間に亘って平均し、その結果を使用して角速度センサのドリフトを補正する。例えば、現在の傾斜センサ角度（瞬間毎に変化し易い）を、算出された角速度センサ角度に対して比較するのでなく、予め平均した傾斜センサ角度で時間に亘って平均した傾斜センサ１４０の値を、算出された角速度センサ出力角度と比較する。別の態様では、図８と関連して以下に更に詳細に論じるように、横方向加速度成分を含まない現在の傾斜センサ角度を得て、これを平均した傾斜センサ角度の代わりに使用する。算出された二つの角度が所定量よりも大きく異なる場合には、角速度センサ角度を、角速度センサ角度と平均した傾斜センサ角度との間の差の一部によって調節し、ドリフトを補償する。ドリフト補償角速度センサ角度を使用し、安全システムトリガーイベントが発生したかどうかを判断する。
【００４１】
別の態様では、特定の時点で、例えば、現在の傾斜センサ角度がゼロに等しい場合、角速度センサ１５０からの任意の正味角度出力をドリフトと判断し、ドリフトの量をＣＰＵ１６０に記憶する。ドリフトを補償するため、このドリフト値を角速度センサ１５０出力角度値から減じる。追加として、図６と関連して以下に説明するように、本実施例では、角速度センサ出力値を長い期間に亘って平均し、これを使用して角速度センサ角度の決定で使用される初期角速度センサオフセットの読みを更新する。
【００４２】
上文中に説明したように、ドリフト補償角速度センサ角度が得られた後、ＣＰＵ１６０は、少なくともその角度を分析し、安全速度を作動する上で適切であるかどうかを判断する。本発明の一つの好ましい実施例では、角速度センサ速度及びドリフト補償角速度センサ角度の両方をＣＰＵ１６０で分析し、安全システムトリガーイベントが生じたかどうかについて判断する。上述のように、システムは、ＣＰＵがアクセスできるメモリーに記憶された予め設定されたルックアップ表を使用してもよいし、或いは、安全システムトリガーイベントの発生を判断するためにＣＰＵが計算を行ってもよい。角度及び角速度の両方が安全システムを作動させるのが望ましいイベントと対応するとＣＰＵ１６０が判断した場合、トリガー信号が入出力（Ｉ／Ｏ）装置１７０を介して展開制御ユニットに送られ、このユニットが火工ガス発生器又は何らかの他の周知の安全作動装置を使用して安全システムを作動する。本実施例では、初期角速度センサ角度及び／又はドリフトを決定するのに傾斜センサを使用できるけれども、傾斜センサ出力は、安全システムをトリガーするのに触接的には使用されない。というよりはむしろ、角速度及び角速度センサ信号（これらは両方とも角速度センサから得られる）は、傾斜センサ値を使用して調節できるが、安全システムをトリガーするかどうかを決定するのに使用される。
【００４３】
次に図６を参照すると、この図には、本明細書中に説明したロールセンサシステム等のロールセンサシステムの特定の作動のフローダイアグラム２３０が示してある。ロールセンサシステムは、本実施例において、好ましくは、ソリッドステートジャイロ等のソリッドステート角速度センサである角速度センサ、及びロール軸に対する車輛の位置を決定するための傾斜センサを含む。最初、電力を最初に加えたとき、角速度センサ２３１が、初期角速度センサ出力電圧を表す電圧出力を演算処理回路に提供する。
【００４４】
工程２３２では、演算処理回路は、電力がロールセンサシステムに加えられる最初の約数秒に亘って、最初の数個の角速度センサ出力電圧を記憶し平均する。第１期間で得られた平均電圧を角速度センサ初期電圧又は角速度センサオフセット電圧として記憶する。
【００４５】
角速度センサオフセット電圧を最初に記憶した後、プロセッサが角速度センサ速度を工程２３３で計算する。角速度センサ速度は、未処理の角速度センサ出力値から記憶された角速度センサオフセット値を減じることによって計算する。
【００４６】
図６に示すように、次いで、工程２３３で計算した角速度センサ速度を、工程２３４、２３５、及び２４４で使用するために提供する。工程２３４及び２３８では、角速度センサ速度を時間で積分し、方程式（１）−（３）と関連して上文中に説明したように角度を計算する。更に詳細には、電力がロールセンサシステムに最初に加えられたとき、プロセッサが角速度センサアキュムレータ値を、アクセルの角度を乗じた角速度センサゲイン（角速度センサゲインは、角速度センサの読みを方程式（１）−（３）と関連して上文中に説明したように角度に変換する予め設定された工場較正値である）と等しくなるように設定する。これは、角速度センサ用の初期基準角度をプロセッサに提供する。次いで、角速度センサアキュムレータ値を工程２３４及び２３８で角速度センサ速度（これは、角速度センサオフセット値を減じた未処理の角速度センサ出力値）を現存の角速度センサアキュムレータ値に加えることによって更新する。次いで、角速度センサ角度を、工程２３８で、角速度センサアキュムレータ値を角速度センサゲインで除することによって決定する。この角速度センサ角度を工程２３９に提供し、オフセットドリフトを計算し除去する。
【００４７】
角速度センサが出力情報をプロセッサに提供するのと同時に、本実施例では加速度計である傾斜センサが、工程２４０で電圧出力をプロセッサに提供する。別の態様では、図８及び図９と関連して更に詳細に論じられるように、二つの傾斜センサを使用し、傾斜軸線に沿った車輛の瞬間的チルトを表す、横方向加速度成分がない現在の傾斜角度を計算できる。工程２４１では、プロセッサは加速度計出力電圧を角度に変換する。一実施例では、加速度計角度を以下のように計算する。
【００４８】
【式４】
2004029008.tif 000006
【００４９】
ここで、加速度計値は、加速度計からの未処理の現在の読みであり、加速度計オフセット及び加速度計ゲインは、加速度計の読みを角度に変換するのに使用される工場で設定される較正値である。次いで、結果的に得られた加速度計角度を工程２４２で低域フィルタに通し、その結果、角速度センサドリフトを補償する目的のため、プロセッサを使用してオフセットドリフト成分値を計算する。
【００５０】
図５と関連して上文中に説明したように、低域フィルタに通した加速度計角度は、全ての以前の加速度計角度の読みが平均され、この平均値を工程２３８から得られた角速度センサ角度値と比較する。二つの角度間の差が予め設定された値よりも大きい場合には、この差はドリフトによる。工程２４３では、ドリフト補償角速度センサ角度を計算し、ここで、ドリフトに帰せられる工程２３９で計算された角度値を工程２３４及び２３８で計算した角速度センサ角度から差し引く。
【００５１】
本実施例の工程２４４において、プロセッサは、工程２４３で得られたドリフト補償角速度センサ角度及び工程２３３で計算された角速度センサ速度を、予め設定されたルックアップ表と比較する。図６の実施例の特定の作動では、ルックアップ表を使用し、安全システムトリガーイベントが生じたのかどうかを判断する。角度及び速度の両方がルックアップ表に記載の安全装置トリガーイベントと対応する場合には、プロセッサは安全システム展開制御ユニットに信号を送出する。安全システムは、テンプリン等に付与された米国特許第５，４５１，０９４号に記載された種類であってもよいし、プリテンショナ、標準的な乗員用エアバッグ、又は他の周知の安全システムを含んでもよい。速度及び角度がトリガーイベントと対応しない場合には、工程２３１での新たな未処理の角速度センサの読み及び工程２４０での新たな未処理の加速度計の読みを得ることによって、プロセスを続行する。
【００５２】
図５と関連して上文中に説明したように、角速度センサ値を、追加として、長い期間に亘って平均し、工程２３２で使用される角速度センサ初期値又は角速度センサオフセット値を更新するのに使用する。図６に示すように、工程２３３で計算された速度を工程２３５で低域フィルタに通す。工程２３３での角速度センサ速度を表す出力電圧が角速度センサオフセット値の特定の範囲内にある場合には、新たな角速度センサオフセット値を、低域フィルタに通した角速度センサ速度として設定する。更に、新たな角速度センサオフセット値を記憶した場合、角速度アキュムレータ値が以下のように追加に更新される。
【００５３】
【式５】
2004029008.tif 000007
【００５４】
ここで、Ｆ３は追加の低域フィルタ機能を表し、角速度センサオフセットは新たに計算した角速度センサオフセット値である。かくして、転覆トリガーイベントの発生が角速度センサを使用して検出されたときに安全システムを作動するためのロールセンサシステムを説明した。上文中に説明したように、陸上車輛の安全システムを何時トリガーするかの判断に、角速度センサからの角速度、並びに角速度から導かれたロール角度を使用できる。更に、本明細書中に説明したように、ロール角度及びロール速度を検出するための角速度センサを含み、初期角速度センサ角度及び角速度センサドリフトを傾斜センサを使用して補償するが、傾斜センサの出力を安全システムのトリガーに直接的には使用しないロールセンサシステムが提供される。更に、車輛が動いているときにドリフト補償計算を正確に行うことができる。
【００５５】
随意であるが、ドリフトが加わらない正確な角速度センサを使用する場合、傾斜センサ（図３の１４０）を省略してもよい。このようなシステムでは、車輛転覆状態の発生を、ＣＰＵ１６０が、角速度センサからの角速度を使用してこれを時間で積分し、車輛角度を決定することによって、予想し及び／又は判断する。ＣＰＵ（図３の１６０）は、次いで、上文中に説明したように、角速度及び角速度から得られた角度に基づいてトリガーイベント信号を発生する。しかしながら、このような実施例では、所望のロール軸に関する初期車輛角度を決定するために傾斜センサを提供するのが望ましい。
【００５６】
本発明の別の実施例では、図１及び図３に示すような車輛ロールセンサシステムが提供される。このシステムでは、傾斜センサ出力を使用して安全システムトリガーイベントが生じたのかどうかを判断し、角速度センサを使用して傾斜センサのチェック機構を提供する。例えば、特定の高Ｇ旋回状態では、傾斜センサに加わる横方向加速度は、理論的には或る程度顕著な車輛ロール角度を示すことができる。これを補償するため、本明細書中に説明した車輛ロールセンサシステムでは、角速度センサ信号から得られた角度に対して有効であることがわかった場合にのみ、傾斜センサ角度を使用して安全システムを作動する。
【００５７】
例えば、次に図７を参照すると、この図には本発明の別の実施例のフローダイヤグラム１８０が示してある。図６と関連して上文中に説明した実施例におけるように、電力をシステムに加えたとき（工程１８１）、傾斜センサ角度及び角速度が角速度センサから得られる（工程１８２）。図５と関連して上文中に説明したように、傾斜センサ角度を使用して初期車輛角度をＣＰＵ１６０に提供する。角速度センサ１５０からの角速度センサ出力で使用するためこの初期車輛角度を記憶する。
【００５８】
ＣＰＵ１６０は、角速度センサ１５０から角速度信号を受け取り、これを上文中に説明したように時間で積分し、角速度から導かれた角度を得る（工程１８３）。ＣＰＵ１６０は傾斜センサ１６０の出力を連続的にモニターし、傾斜センサから傾斜角度を決定する。更に、ＣＰＵは、車輛傾斜角度を角速度から導かれた角度と比較する（工程１８４）。二つの値間の食い違いが所定の有効閾値よりも低い場合には、ＣＰＵは、傾斜センサ出力が有効であると判断する（工程１８５）。有効である場合には、傾斜センサ出力を使用し、車輛安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを判断する（工程１８６）。例えば、傾斜角度が閾値よりも大きく、角速度から導かれた角度と比較することによって有効であることが追加にわかった場合には、ＣＰＵ１６０は安全ＣＰＵトリガー信号を発生する。本実施例では、使用された傾斜角度信号は、所望に応じて、瞬間的に計測された傾斜角度又はフィルタに通した平均した傾斜角度信号のいずれであってもよい。随意であるが、工程１８６に示すように、トリガーイベントが生じたかどうかを判断するため、所望であれば、角速度を、追加として、傾斜角度が有効であることがわかっている場合にはこの傾斜角度と組み合わせて使用できる。例えば、傾斜角度が有効であることがわかった後、ＣＰＵ１６０が傾斜角度及び角速度センサからの角速度をルックアップ表と比較するか或いは、トリガーイベントが生じたかどうかを方程式を使用して計算する。しかしながら、所望であれば、工程１８６は、安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを判断するために傾斜角度だけを使用してもよいということは理解されよう。
【００５９】
角速度から導かれた角度と傾斜センサ角速度との間の比較が所定の閾値量よりも大きいとＣＰＵ１６０が判断した場合には、傾斜センサ角速度は無効であると判断される。随意であるが、ＣＰＵは、角速度から導かれた角度及び／又は角速度を参照し、トリガーイベントが生じたかどうかを判断する（工程１８７）。
【００６０】
追加として、図６の実施例と関連して上文中に説明したように、傾斜角度は、角速度から導かれた角度と比較して有効であるとわかっている場合には、時間で平均し、外力による角速度センサ出力のドリフトを補償するのに使用する。
【００６１】
別の態様では、図７の工程１８３と関連して説明したように傾斜角度を角速度から導かれた角度と比較する代わりに、傾斜角度を短い時間に亘って時間で微分し（現在の傾斜角度−平均した以前の傾斜角度／予め設定された期間）、傾斜角度から導かれた角速度を得る。その後、工程１８４で二つの角度を比較するのではなく、傾斜角度から導かれた角速度を角速度センサの瞬間的出力と比較し、傾斜角度が有効であるかどうかを判断する。傾斜角度から導かれた角速度と瞬間的角速度との間の差が所定の閾値よりも小さい場合には、安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを判断するためにＣＰＵで傾斜角度を使用できる。差が所定の閾値よりも大きい場合には、傾斜角度は無効であると判断される。無効である場合には、ＣＰＵ１６０は積分を行って角速度から導かれた角度を得、この角度及び／又は角速度を使用し、安全システムトリガーイベントが生じたかどうかを判断するか或いは何らかの他の手段を使用する。角速度センサからの瞬間的角速度を使用することによって、角速度センサのドリフトを補償する必要がなくなる。
【００６２】
動いている車輛での作動中、傾斜センサの出力は、粗い道路の振動等による車輛の加速度に対して敏感であり、そのため車輛のチルト角度を試料毎に正確に計測する上での性能が低下するということは理解されよう。しかしながら、傾斜センサの出力を長時間に亘って平均し、車輛チルト角度の正確な平均値を発生できる。従って、車輛チルト角度の正確な平均値を計測するのに傾斜センサだけが適しているが、一般的には、車輛の転覆等の比較的急速な事態中の車輛チルト角度の計測には適していない。
【００６３】
更に、角速度センサ出力は車輛の振動による加速度による影響を比較的受けず、積分した角速度センサ出力は車輛の転覆等の比較的急速な事態中に非常に正確であるということは理解されよう。他方では、角速度センサ出力におけるドリフト及びそれに伴う積分誤差の積み重ねにより、計算した角速度センサ角度におけるドリフト誤差を生じる。従って、車輛の転覆等の比較的急速な事態中の角度及び角速度の変化を計測するのに角速度センサだけが適しているけれども、一般的には、車輛チルト角速度を長時間に亘って計測するには適していない。
【００６４】
本発明によるロールセンサは、角速度センサ角度ドリフト誤差を車輛の作動中の傾斜センサ出力で補償する。ＣＰＵ１６０は、角速度センサ１５０及び傾斜センサ１４０からの出力を、代表的には毎秒２５回乃至２００回のサンプリング速度Ｓで記録する。一つのサンプリング期間中の車輛チルト角度の変化は、そのサンプルについて計算された角度をサンプリング速度Ｓで除することによって計算できる。
【００６５】
【式６】
2004029008.tif 000008
【００６６】
ここで、ΔＡは、一つのサンプルについての度で表した角度変化であり、ωは、度で表した１秒当たりの角速度であり、Ｓは１秒当たりのサンプル数で表したサンプリング速度である。第１サンプリング期間後の新たな車輛チルト角度は、前にＣＰＵ１６０が傾斜センサ１４０から計算し、メモリーに記憶した初期チルト角度に角度の変化を加えることによって計算できる。
【００６７】
【式７】
2004029008.tif 000009
【００６８】
ここで、Ａ（１）は、サンプル１での計算された角度であり、ΔＡ（１）は、上掲の方程式（４）で計算したサインプル１中の度で表した角度変化であり、Ａ（０）は、初期チルト角度である。次いで、前に計算した角速度センサ角度に角度変化を加えることによって、車輛チルト角度を計算できる。
【００６９】
【式８】
2004029008.tif 000010
【００７０】
ここで、ｎは現在のサンプル番号であり、ｎ−１は前のサンプル番号である。傾斜センサ角度１４０によって補正されていない場合には、これらの計算は上記ドリフト誤差を受ける。方程式８で予め計算した車輛チルト角度に代えて、前のサンプルからの傾斜センサ角度の一部を含む補正した車輛チルト角度を使用し、ドリフトを補正した以下の角速度センサ角度を提供する。
【００７１】
【式９】
2004029008.tif 000011
【００７２】
ここで、ＡＣ　（ｎ−１）は、サンプルｎ−１についてのドリフト補正車輛チルト角度であり、Ａｉ　（ｎ−１）は、サンプルｎ−１についての傾斜センサ角度であり、ｋは０と１との間の加重ファクタ（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ）であり、式（９）を式（８）に入れて以下の式を得る。
【００７３】
【式１０】
2004029008.tif 000012
【００７４】
加重ファクタｋは、傾斜角度センサが角速度センサ角度に必要な補正量について、及び傾斜センサが平均を行う時間の量について選択できる。例えばｋ＝０．９９５を選択した場合には、傾斜センサによる角度センサ角度補正は、各サンプルについての傾斜センサ角度の読みの１−ｋ倍即ち０．００５倍である。傾斜センサ出力の一定値について、２００サンプルの繰り返し後の角速度センサ角度補正は、傾斜センサ出力の約０．６３倍である。かくして、加重ファクタｋを使用する角速度補正計算方法は、傾斜センサ角度について低域フィルタの作動を効果的に行う平均方法であり、時間定数θは、
【００７５】
【式１１】
2004029008.tif 000013
【００７６】
かくして、加重ファクタｋは、持続時間が通常は５秒以下の、更に代表的には持続時間が１秒程度しかかからない車輛の転覆中、計算された角速度センサ角度が、主として、角速度センサ出力の積分によるように選択できる。更に、車輛の通常の作動中、計算された角速度センサ角度は、主として、平均した傾斜角度出力により、角度センサ積分ドリフトが効果的に補償される。
【００７７】
加重ファクタｋの選択は、角速度センサのドリフト特性、傾斜角度センサの精度、車輛の転覆時の予想持続時間、及びセンサのサンプル速度を含む幾つかのファクタに影響を及ぼすということは理解されよう。
【００７８】
特定の実施例では、加重ファクタｋは変数であり、車輛の通常の作動中に変化する。例えば、これらの実施例のうちの一つにおいて、ＣＰＵ１６０が傾斜角度センサ出力を時間に亘って計測し、計算が計測の分散が低いことを示す場合には、傾斜角度センサ１４０が角速度センサ角度計算に大きな影響を及ぼすことができるように加重ファクタｋを調節できる。これは、例えば、車輛が滑らかな道路上で作動している場合に車輛チルト角度計測の精度を向上する。車輛が悪路を走っており、そのため傾斜角度センサ出力の分散が大きくなる場合には、角速度センサ１５０が角速度センサ角度計算に大きな影響を及ぼすことができるように加重ファクタｋを調節する。
【００７９】
次に図８を参照すると、この図には、全体に参照番号３００を付した本発明の別の実施例が示してある。この実施例では、傾斜センサ角度を導き、これを使用して角速度センサ１５０のドリフトを補償する。図８の実施例では、傾斜センサ１４０の代わりにＸ／Ｙ傾斜センサ３１０及びＺ傾斜センサ３２０を使用する。これらの傾斜センサ３１０及び３２０を組み合わせて使用し、車輛の現在のチルトを導き、横方向加速度によるチルト計算における誤差を導く。Ｘ／Ｙ傾斜センサ３１０は、Ｘ軸又はＹ軸のいずれかに沿って（車輛の選択されたロール軸に応じて）敏感であり、Ｚ傾斜センサ３２０は車輛のＺ軸に沿って敏感である。傾斜センサ３１０及び３２０は、本明細書中上文中に開示したように、加速度計であるのがよい。更に、上文中に説明したように、所望であれば、陸上車輛のＸ軸及びＹ軸に沿ったチルトを表す加速度計出力を使用できるように、デュアル出力加速度計（アナログデバイス（ＡＮＡＬＯＧ　ＤＥＶＩＣＥ）社が販売しているＡＤＸＬ２０２等）を使用してもよい。このような実施例では、第２角速度センサ（図示せず）が更に含まれていてもよい。
【００８０】
好ましい実施例では、主として、車輛のＸ軸を中心としたロールを検出するのが望ましい。このような実施例では、傾斜センサ３１０を整合させ、車輛のＹ軸に沿った傾斜を示す出力を発生する。
【００８１】
次に図９を図８と組み合わせて参照すると、この図にはチルトした車輛が示してある。横方向加速度Ｌがゼロである場合には、以下の方程式を使用してチルト角度Ａを決定できる。
【００８２】
【式１２】
2004029008.tif 000014
【００８３】
ここで、Ｙは、Ｙ軸に沿って計測した加速度であり、Ｚは、Ｚ軸に沿って計測した加速度である。
車輛の横方向加速度Ｌが作用する場合には、横方向加速度Ｌ及び重力加速度Ｇの組み合わせにより加速度ベクトルＲが発生する。この結果的Ｒは、傾斜センサ３１０及び３２０からのＹ及びＺの結果的ベクトルでもある。Ｇ＝１ｇとすると、傾斜角度Ａを以下の方程式を使用して計算できる。
【００８４】
【式１３】
2004029008.tif 000015
【００８５】
【式１４】
2004029008.tif 000016
【００８６】
横方向加速度Ｌの正弦を傾斜センサからのＹ及びＺによって決定できないということは理解されよう。現在の好ましい実施例では、横方向加速度Ｌの計算を、傾斜角度Ａの正確さを証明するための誤差表示として使用できる。横方向加速度Ｌが増大すると、傾斜角度Ａの正確さが低下する。横方向加速度Ｌが所定の閾値を越えた場合、傾斜角度Ａの計算は、オフセットドリフト補償についてのその使用を一次的に停止する。横方向加速度Ｌが閾値以下に低下すると、傾斜角度Ａはオフセットドリフト補償についての使用を再開する。所望であれば、かくして計算された横方向加速成分を、アンチロックブレーキ又は横方向加速度によって追加に影響される他の構成要素等の他の車輛システムに提供できる。
【００８７】
更に、結果的Ｒは以下の方程式を使用して決定できる。
【００８８】
【式１５】
2004029008.tif 000017
【００８９】
現在の好ましい実施例では、結果的Ｒは、傾斜センサ３１０及び３２０の適正な機能を証明するのに使用できる。重力Ｇによる加速度が常にＲの成分であるため、結果的Ｒの長期間に亘る平均は常に１ｇ以上でなければならない。結果的Ｒの長期間に亘る平均が１ｇよりも低下すると、これは、傾斜センサ３１０及び３２０の一方又は両方の故障を意味する。
【００９０】
本発明を添付図面及び以上の説明に例示し且つ説明したが、これらは例示であって限定ではなく、単に好ましい実施例を示し且つ説明したものであって、本発明の精神の範疇の全ての変形及び変更が保護されるのが望ましいということは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】安全システムを備えた商業的大型トラック等の商業的車輛又は大型車輛の一部を切除した図である。
【図２】方向軸線を重ねた車輛の平面図である。
【図３】安全システムと関連して有用なロールセンサシステムのブロックダイヤグラムである。
【図４】一つのロールセンサの作動のフローダイヤグラムである。
【図５】ロール角度と検出された角度との間の特定の幾何学的関係を示す概略図である。
【図６】ロールセンサシステムの一実施例の作動のフローダイヤグラムである。
【図７】ロールセンサシステムの一実施例の作動のフローダイヤグラムである。
【図８】安全システムと関連して有用なロールセンサシステムの別の実施例のブロックダイヤグラムである。
【図９】ロール角度と検出された角度との間の特定の幾何学的関係を示す概略図である。
【符号の説明】
１０　大型トラック
２０　安全システム
３０　ロールセンサシステム
４０　乗用車
４２　長さ方向Ｘ軸
４４　長さ方向Ｙ軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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