(57)【要約】【課題】車両の横転（ロールオーバ）を感知するためのロールオーバ判定装置およびロールオーバ判定プログラムにおいて、ロールオーバをより迅速かつ正確に感知すること。【解決手段】ロールオーバ状態の領域がそれぞれ示されている、ロール角対ロールレートの第１マップ、横方向速度対ロールレートの第２マップ、垂直方向速度対ロールレートの第３マップを保持する。ロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを、ロール角の時系列データから所定時間後のロール角を、横方向速度の時系列データから所定時間後の横方向速度を、垂直方向速度の時系列データから所定時間後の垂直方向速度をそれぞれ刻々算出する。算出された所定時間後のロール角とロールレートとを第１マップに、算出された所定時間後の横方向速度とロールレートとを第２マップに、算出された所定時間後の垂直方向速度とロールレートとを第３マップにそれぞれつき合わせる。【選択図】図１１
2005125963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールオーバ状態の領域がそれぞれ指し示されている、ロール角φ対ロールレートωの第１マップ、横方向速度ｖｙ対ロールレートωの第２マップ、および垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωの第３マップを保持する手段と、
与えられたロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを刻々算出する第１の予測手段と、
ロール角の時系列データから前記所定時間後のロール角を刻々算出する第２の予測手段と、
横方向速度の時系列データから前記所定時間後の横方向速度を刻々算出する第３の予測手段と、
垂直方向速度の時系列データから前記所定時間後の垂直方向速度を刻々算出する第４の予測手段と、
前記算出された所定時間後のロール角と前記算出された所定時間後のロールレートとを前記第１マップにつき合わせてロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第１の判定手段と、
前記算出された所定時間後の横方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを前記第２マップにつき合わせてロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第２の判定手段と、
前記算出された所定時間後の垂直方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを前記第３マップにつき合わせてロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第３の判定手段と、
前記第１、第２、および第３の判定手段のうちいずれかがロールオーバ状態の領域にあると判定した場合にエアバッグ展開信号を出力する手段と
を具備することを特徴とするロールオーバ判定装置。
【請求項２】
前記ロール角の時系列データを、前記与えられたロールレートの時系列データから得る手段と、
前記横方向速度の時系列データを、与えられた横方向加速度の時系列データから得る手段と、
前記垂直方向速度の時系列データを、与えられた垂直方向加速度の時系列データから得る手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のロールオーバ判定装置。
【請求項３】
前記第１、第２、第３、および第４の予測手段が、前記刻々算出の演算を行うのにラグランジェ多項式を利用することを特徴とする請求項１記載のロールオーバ判定装置。
【請求項４】
ロールレートを検出して出力するロールレートセンサと、
横方向加速度を検出して出力する横方向加速度センサと、
垂直方加速度を検出して出力する垂直方向加速度センサと
をさらに具備することを特徴とする請求項２記載のロールオーバ判定装置。
【請求項５】
前記第１、第２、および第３のマップにおける前記ロールオーバ状態の領域を、エネルギ保存則に基づいてあらかじめ前記第１、第２、および第３のマップに伴わせ保持させる手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のロールオーバ判定装置。
【請求項６】
与えられたロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを刻々算出する第１の機能と、
ロール角の時系列データから前記所定時間後のロール角を刻々算出する第２の機能と、
横方向速度の時系列データから前記所定時間後の横方向速度を刻々算出する第３の機能と、
垂直方向速度の時系列データから前記所定時間後の垂直方向速度を刻々算出する第４の機能と、
前記算出された所定時間後のロール角と前記算出された所定時間後のロールレートとを、ロールオーバ状態の領域が指し示されているロール角φ対ロールレートωの第１マップにつき合わせて該ロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第５の機能と、
前記算出された所定時間後の横方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを、ロールオーバ状態の領域が指し示されている横方向速度ｖｙ対ロールレートωの第２マップにつき合わせて該ロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第６の機能と、
前記算出された所定時間後の垂直方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを、ロールオーバ状態の領域が指し示されている垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωの第３マップにつき合わせて該ロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第７の機能と、
前記第５、第６、および第７の機能における判定のうちいずれかがロールオーバ状態の領域にあるとの判定の場合にエアバッグ展開信号を出力する第８の機能と
をコンピュータに実現させるためのロールオーバ判定プログラム。
【請求項７】
前記ロール角の時系列データを、前記与えられたロールレートの時系列データから得る機能と、
前記横方向速度の時系列データを、与えられた横方向加速度の時系列データから得る機能と、
前記垂直方向速度の時系列データを、与えられた垂直方向加速度の時系列データから機能と
をさらにコンピュータに実現させるための請求項６記載のロールオーバ判定プログラム。
【請求項８】
前記第１、第２、第３、および第４の機能が、前記刻々算出の演算を行うのにラグランジェ多項式を利用することを特徴とする請求項６記載のロールオーバ判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の横転（ロールオーバ）を感知するためのロールオーバ判定装置およびロールオーバ判定プログラムに係り、特に、ロールオーバのより迅速かつ正確な感知に好適なロールオーバ判定装置およびロールオーバ判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両衝突時の乗員の安全のため、フロントエアバッグ、サイドエアバッグなどのエアバッグとこれを動作させる衝突感知のシステムとが開発されている。近年では、これに加えて、車両横転時の乗員の安全のため、カーテンエアバッグとこれを動作させる車両ロールオーバの感知システムとが開発されている。カーテンエアバッグとは、車両ロールオーバ時に、車両のサイド内側で上方から乗員頭部の高さ付近までに展開するように設けられたカーテン状のエアバッグである。
【０００３】
車両のロールオーバを感知するための従来技術には、例えば下記の文献に記載のものがある。特許文献１の技術では、センサとしてロールレートセンサと横Ｇ（加速度）センサとが用いられている。特許文献２の技術では、センサとして横加速度センサと左右の上下加速度センサとが用いられているが、この上下加速度センサはロール角速度の算出に用いられ、この意味で特許文献１とほぼ同じである。
【特許文献１】特開２００３−３４２２６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６０７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両ロールオーバの感知は、ロールオーバ時に遅滞なくカーテンエアバッグを展開させるため迅速性が重要になる。また、各種の原因で生じるロールオーバのすべてに対応して感知することも重要である。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、車両の横転（ロールオーバ）を感知するためのロールオーバ判定装置およびロールオーバ判定プログラムにおいて、ロールオーバをより迅速かつ正確に感知可能なロールオーバ判定装置およびロールオーバ判定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係るロールオーバ判定装置は、ロールオーバ状態の領域がそれぞれ指し示されている、ロール角φ対ロールレートωの第１マップ、横方向速度ｖｙ対ロールレートωの第２マップ、および垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωの第３マップを保持する手段と、与えられたロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを刻々算出する第１の予測手段と、ロール角の時系列データから前記所定時間後のロール角を刻々算出する第２の予測手段と、横方向速度の時系列データから前記所定時間後の横方向速度を刻々算出する第３の予測手段と、垂直方向速度の時系列データから前記所定時間後の垂直方向速度を刻々算出する第４の予測手段と、前記算出された所定時間後のロール角と前記算出された所定時間後のロールレートとを前記第１マップにつき合わせてロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第１の判定手段と、前記算出された所定時間後の横方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを前記第２マップにつき合わせてロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第２の判定手段と、前記算出された所定時間後の垂直方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを前記第３マップにつき合わせてロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第３の判定手段と、前記第１、第２、および第３の判定手段のうちいずれかがロールオーバ状態の領域にあると判定した場合にエアバッグ展開信号を出力する手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、この装置には、ロールオーバ判定に利用されるマップが、ロール角φ対ロールレートωの第１マップ、横方向速度ｖｙ対ロールレートωの第２マップ、および垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωの第３マップの３つ保持される。これらの３つのマップにより車両の状態を判定するので、より正確に各種の原因で生じるロールオーバを感知可能である。
【０００８】
また、予測手段として、与えられたロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを刻々算出する第１の予測手段、ロール角の時系列データから所定時間後のロール角を刻々算出する第２の予測手段、横方向速度の時系列データから所定時間後の横方向速度を刻々算出する第３の予測手段、垂直方向速度の時系列データから所定時間後の垂直方向速度を刻々算出する第４の予測手段が具備される。これらにより、所定時間だけ先だって将来のロールレート、ロール角、横方向速度、および垂直方向速度がわかるので、より早い車両状態認知が可能である。したがって、ロールオーバをより迅速かつ正確に感知可能になる。
【０００９】
なお、この装置に具備される上記の各手段は、マイクロプロセッサやメモリなどのハードウエアと、このハードウエア上で動作する基本プログラムやアプリケーションプログラムなどのソフトウエアとにより構成することができる。これは以下で言及する各手段についても同様である。
【００１０】
また、本発明に係るロールオーバ判定プログラムは、与えられたロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを刻々算出する第１の機能と、ロール角の時系列データから前記所定時間後のロール角を刻々算出する第２の機能と、横方向速度の時系列データから前記所定時間後の横方向速度を刻々算出する第３の機能と、垂直方向速度の時系列データから前記所定時間後の垂直方向速度を刻々算出する第４の機能と、前記算出された所定時間後のロール角と前記算出された所定時間後のロールレートとを、ロールオーバ状態の領域が指し示されているロール角φ対ロールレートωの第１マップにつき合わせて該ロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第５の機能と、前記算出された所定時間後の横方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを、ロールオーバ状態の領域が指し示されている横方向速度ｖｙ対ロールレートωの第２マップにつき合わせて該ロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第６の機能と、前記算出された所定時間後の垂直方向速度と前記算出された所定時間後のロールレートとを、ロールオーバ状態の領域が指し示されている垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωの第３マップにつき合わせて該ロールオーバ状態の領域にあるか否かを刻々判定する第７の機能と、前記第５、第６、および第７の機能における判定のうちいずれかがロールオーバ状態の領域にあるとの判定の場合にエアバッグ展開信号を出力する第８の機能とをコンピュータに実現させるためのものである。
【００１１】
すなわち、このプログラムでは、ロールオーバ判定に利用されるマップが、ロール角φ対ロールレートωの第１マップ、横方向速度ｖｙ対ロールレートωの第２マップ、および垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωの第３マップの３つ組み入れられる。これらの３つのマップにより車両の状態を判定するので、より正確に各種の原因で生じるロールオーバを感知可能である。
【００１２】
また、与えられたロールレートの時系列データから所定時間後のロールレートを刻々算出する第１の機能と、ロール角の時系列データから所定時間後のロール角を刻々算出する第２の機能と、横方向速度の時系列データから所定時間後の横方向速度を刻々算出する第３の機能と、垂直方向速度の時系列データから所定時間後の垂直方向速度を刻々算出する第４の機能とがコンピュータ上で実現される。よって、所定時間だけ先だって将来のロールレート、ロール角、横方向速度、および垂直方向速度がわかるので、より早い車両状態認知が可能である。したがって、ロールオーバをより迅速かつ正確に感知可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、３つのマップと車両の状態予測とによりロールオーバをより迅速かつ正確に感知可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のロールオーバ判定装置の実施態様として、前記ロール角の時系列データを、前記与えられたロールレートの時系列データから得る手段と、前記横方向速度の時系列データを、与えられた横方向加速度の時系列データから得る手段と、前記垂直方向速度の時系列データを、与えられた垂直方向加速度の時系列データから得る手段とをさらに具備するようにしてもよい。用意されるセンサがロールレート検出、横方向加速度検出、および上下方向加速度検出の場合に対応して、これらの検出出力からロール角、横方向速度、および垂直方向速度をあらかじめ得るものである。得られた、ロール角、横方向速度、および垂直方向速度は、それぞれ第２、第３、および第４の予測手段に供給される。
【００１５】
また、実施態様として、前記第１、第２、第３、および第４の予測手段は、前記刻々算出の演算を行うのにラグランジェ多項式を利用する。ラグランジェ多項式を用いると容易に正確な予測を行うことができる。
【００１６】
また、実施態様として、ロールレートを検出して出力するロールレートセンサと、横方向加速度を検出して出力する横方向加速度センサと、垂直方加速度を検出して出力する垂直方向加速度センサとをさらに具備するようにしてもよい。センサを具備することでセンサ込みの装置を構成するものである。
【００１７】
また、実施態様として、前記第１、第２、および第３のマップにおける前記ロールオーバ状態の領域を、エネルギ保存則に基づいてあらかじめ前記第１、第２、および第３のマップに伴わせ保持させる手段をさらに具備するようにしてもよい。第１、第２、および第３のマップにおけるロールオーバ状態の領域は、適用する車両によって異なる。これらの領域は、車両の物理的諸元に応じてエネルギ保存側に基づき決定することができる。そこで、決定された領域を第１、第２、および第３のマップにあらかじめ伴わせ保持させるものである。
【００１８】
本発明のロールオーバ判定プログラムの実施態様として、前記ロール角の時系列データを、前記与えられたロールレートの時系列データから得る機能と、前記横方向速度の時系列データを、与えられた横方向加速度の時系列データから得る機能と、前記垂直方向速度の時系列データを、与えられた垂直方向加速度の時系列データから機能とをさらにコンピュータに実現させてもよい。用意されるセンサがロールレート検出、横方向加速度検出、および上下方向加速度検出の場合に対応して、これらの検出出力からロール角、横方向速度、および垂直方向速度をあらかじめ得るためのプログラムである。
【００１９】
また、実施態様として、前記第１、第２、第３、および第４の機能は、前記刻々算出の演算を行うのにラグランジェ多項式を利用するようにしてもよい。ラグランジェ多項式を用いると容易に正確な予測を行うことができる。
【００２０】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置を車両に適用する場合のシステム構成を示すブロック図である。同図に示すように、このシステムは、ロールレートセンサ１、横方向加速度センサ２、垂直方向加速度センサ３、前置フィルタ４、処理部５、アクチュエータ６、カーテンエアバッグ７を有する。
【００２１】
ロールレートセンサ１、横方向加速度センサ２、垂直方向加速度センサ３は、それぞれ車両に取り付けられる。ロールレートセンサ１はロールレートを、横方向加速度センサ２は横方向加速度を、垂直方向加速度センサ３は垂直方向加速度をそれぞれ電気信号として逐次検出し、検出されたロールレート、横方向加速度、垂直方向加速度を前置フィルタ４に出力する。これらのセンサは例えば周知のものなど利用可能な各種のものを用いることができる。
【００２２】
前置フィルタ４は、センサ１、２、３から入力された電気信号それぞれのノイズ成分を除去するものである。ノイズの除去特性は、使用されるセンサ１、２、３それぞれの性質に鑑みて決定することができる。アナログ信号でのフィルタリングでもディジタル信号に変換された後でのフィルタリングでもよい。前置フィルタ４は、フィルタリングされた信号をそれぞれ処理部５に供給する。なお、前置フィルタ４を出力する時点では、ディジタル信号、アナログ信号両者とも考えられる。アナログ信号で出力の場合には次段の処理部５の冒頭でディジタル化する。
【００２３】
処理部５は、３つのフィルタリングされた信号が供給されると、これらを用いて、逐次、エアバッグ展開信号を出力するか否かの判定を下すための処理を行う。その処理のための制御アルゴリズムおよび判定の基準となる３つのマップを保持している。ハードウエア的には、マイクロプロセッサ、半導体メモリなどからなる。エアバッグ展開信号を出力すると判定された場合には、その出力信号はアクチュエータ６に供給される。
【００２４】
アクチュエータ６は、エアバッグ展開信号が供給された場合、カーテンエアバッグ７を展開させるべく所定の動作を行う。例えば、爆薬を点火して高圧ガスを発生させこれをカーテンエアバッグ７内に供給するのごとくである。カーテンエアバッグ７は、普段は、車両の内部側面の上方に収められており、アクチュエータ６がオンすると内側面に沿って膨張・展開する。
【００２５】
図２は、本実施形態を説明するため必要な車両の諸元一部および座標系を示す図である。図２に示すように、座標系としては、車両の進行方向にｘ軸を取り、横方向がｙ軸、垂直方向がｚ軸である。なお、座標系は車両ではなく空間に固定している。車両は、重心高さｈ、車輪中心間幅Ｔが定められる。角度α（＝ｔａｎ−１（２ｈ／Ｔ））は、ロールオーバに関連して車両の静的な安定性に関係している。
【００２６】
図２において、ロール角φはｘ軸周りの角度であり、ロールレートωはｘ軸周りの角速度である。また、車両は、質量がＭで、ｘ軸周りの慣性能率がＩｘｘであるとする。これらの諸元は以下の説明中で必要に応じて用いる。
【００２７】
図３は、各種の原因で発生するロールオーバのパターンを示す図である。図３（ａ）は、カーブトリップと呼ばれるものである。これは、ハンドルを切ることにより路面より横方向に反力を受けその状態で側方が例えば縁石に接触した場合（すなわち例えば横滑りした場合など）に生じる。この場合、車両の慣性力Ｆ２とタイヤが受ける路面および縁石からの反力Ｆ１とが回転モーメントを生じさせ、縁石が支点となって横転（ロールオーバ）する可能性がある。
【００２８】
図３（ｂ）は、コークスクリューと呼ばれるものである。これは、横方向の傾斜が徐々にきつくなる路面を高速度で通過しようとする場合に生じる。路面からは斜面の傾きに逆らうようにタイヤが反力Ｆ１を受け、一方車両には傾斜に対してほぼ平行方向に慣性力Ｆ１が生じる。したがって、これらの反力Ｆ１、慣性力Ｆ２により回転モーメントが生じロールオーバの可能性がある。
【００２９】
図３（ｃ）は、エンバンクメントと呼ばれるものである。これは、道路の側方に斜面が形成されている場合などに何らかの原因によりその斜面に車両がつかまり、その状態からもとの路面上に戻ろうとハンドルを切った場合が典型である。この場合、タイヤは斜面から反力Ｆ１を受け、一方車両には慣性力Ｆ２がほぼ斜面と平行方向に生じる。したがって、これらの反力Ｆ１、慣性力Ｆ２により回転モーメントが生じロールオーバの可能性がある。
【００３０】
図３（ｄ）は、サンドピットと呼ばれるものである。これは、車両としては図３（ａ）と似た状態であるが、路面としては図示するように車両横方向に砂のようなグリップ力が相対的に大きいものが位置する場合である。この場合も、車両の慣性力Ｆ２とタイヤが受ける路面からの反力Ｆ１とが回転モーメントを生じさせ、横転（ロールオーバ）する可能性がある。本実施形態は、以上のような各種の原因で生じるロールオーバに対して的確なエアバッグ展開信号を生成するものである。これを以下説明する。
【００３１】
図４は、処理部５が行う処理の一部である、車両の挙動を規定するパラメータの予測計算の方法を示す図である。この図では、車両の挙動を規定するパラメータとしてロールレートωを挙げている。ロールレートωが処理部５に時系列的に逐次入力されると、例えば図４に示すようにｔ０、ｔ１、ｔ２においてそれぞれω０、ω１、ω２と記録される。これに対して、例えばｔ２時点で時間ｔにおけるωｔを予測するには、ラグランジェ多項式を利用する。すなわち、
ω（ｔ）＝ω０（ｔ−ｔ１）（ｔ−ｔ２）／（（ｔ０−ｔ１）（ｔ０−ｔ２））
＋ω１（ｔ−ｔ０）（ｔ−ｔ２）／（（ｔ１−ｔ０）（ｔ１−ｔ２））
＋ω２（ｔ−ｔ０）（ｔ−ｔ１）／（（ｔ２−ｔ０）（ｔ２−ｔ１））
として求める。このような予測計算は、計算負荷として大きくはなく高速かつ容易な計算が可能である。本実施形態では、カーテンエアバッグを遅滞なく展開させるため例えば２０ｍｓ先の挙動を予測計算する。
【００３２】
図５は、上記のような予測計算に基づき、あるロールオーバ事象において、予測ロールレートを時系列的に計算した結果の一例を示すグラフである。図５において、細線が実際に入力されてきたロールレートωであり、太線が入力されてきたロールレートωから上記のようにして２０ｍｓ先のロールレートを逐次予測計算したものである。図示するようにほぼ適切な予測がなされていることがわかる。
【００３３】
図６は、同様に、上記のような予測計算に基づき、上記と同様のロールオーバ事象において、予測ロール角を時系列的に計算した結果の一例を示すグラフである。図６において、細線が実際に入力されてきたロール角φであり、太線が入力されてきたロール角φから上記のようにして２０ｍｓ先のロール角を予測計算した結果である。図示するようにほぼ適切な予測がなされていることがわかる。なお、この場合実際に入力されるロール角φは、実際に入力されるロールレートωをあらかじめ積分して求めておく。
【００３４】
図７は、同様に、上記のような予測計算に基づき、上記と同様のロールオーバ事象において、予測横方向速度を時系列的に計算した結果の一例を示すグラフである。図７において、細線が実際に入力されてきた横方向速度ｖｙであり、太線が入力されてきた横方向速度ｖｙから上記のようにして２０ｍｓ先の横方向速度を予測計算した結果である。図示するようにほぼ適切な予測がなされていることがわかる。なお、この場合実際に入力される横方向速度ｖｙは、実際に入力される横方向加速度をあらかじめ積分して求めておく。
【００３５】
図８は、同様に、上記のような予測計算に基づき、上記と同様のロールオーバ事象において、予測垂直方向速度を時系列的に計算した結果の一例を示すグラフである。図８においても横方向（あるいは横方向速度ｖｙ）を垂直方向（あるいは垂直方向速度ｖｘ）と読み替えて図７の場合の説明と同様のことが言える。以上により、ロールレートω、ロール角φ、横方向速度ｖｙ、垂直方向速度ｖｘの予測計算について説明した。
【００３６】
次に、以上の予測計算の結果を用いてロールオーバ判定を行う方法（制御アルゴリズム）について説明する。ロールオーバを発生させるエネルギは、車両のポテンシャルエネルギ、横方向運動エネルギ、垂直方向運動エネルギの３通りが考えられる。すなわち、これらのいずれかのエネルギが、ロールオーバに至らしめるような回転エネルギに変換され得ると考える。
【００３７】
ポテンシャルエネルギＥｐについては、回転エネルギＥｒとの間でエネルギ保存則により次式：
Ｅｒ＋Ｅｐ＝Ｃｒ（Ｃｒは一定）……（１）
が成り立つ。ここで、Ｅｒ＝（１／２）Ｉｘｘω２（ｔ）である。また、Ｅｐについては、図９を参照するに次式のようになる。（なお、図９は、車両のポテンシャルエネルギが回転エネルギに変換される説明のための図であり、一点鎖線の状態からポテンシャルエネルギが低下して実線の状態（ロール角φ）で回転エネルギを得たことを示している。）
Ｅｐ＝Ｍｇ・Δη（ただしｇは重力加速度）
＝Ｍｇ（ｈ−√（ｈ２＋Ｔ２／４）・ｓｉｎ（α―φ））
≒Ｍｇ（ｈ−√（ｈ２＋Ｔ２／４）・
（α−α３／６−（１−α／２）φ＋（α／２）φ２＋φ３／３））
近似記号「≒」以降は、すなわち、ｓｉｎを多項式展開して３次まで考慮したものである。
【００３８】
以上のＥｒ、Ｅｐを式（１）に代入することにより、次式を得る。
（１／２）Ｉｘｘω２（ｔ）＋Ｍｇ（ｈ−√（ｈ２＋Ｔ２／４）・
（α−α３／６−（１−α／２）φ＋（α／２）φ２＋φ３／３））＝Ｃｒ……（２）
この式（２）におけるロールレートωとロール角φとの関係をグラフ化すると図１０（ａ）に示すようになる。図１０（ａ）のこの曲線は等エネルギ曲線であり、あらかじめＣｒを所定に定めておけば（これは、ロールオーバが生じるロール角度を特定しておけばと同等である。）、そのときの曲線がロールオーバ状態になるか否かのスレッショルドを示す曲線を示すことになる。φとωとが曲線の外側に位置する場合にはロールオーバ状態に至り、内側の場合にはロールオーバには至らない。
【００３９】
ただし、実際には、回転エネルギが与えられてそれが元にようにゼロの状態に戻る場合には、φとωと関係は、サスペンションなどの変形により履歴現象が生じるので図１０（ａ）に示す「実際的なスレッショルド」に示すような内側の曲線になる。したがって、ロールオーバ状態に至るか否かを判断するスレッショルドとして実際的に適切なのは、「実際的なスレッショルド」のような内側にとられた曲線である。具体的にどのように内側にとられた曲線にするかは、実際の車両のサスペンションなどの条件を考慮して定めることができる。また、曲線とする代わりに折れ線によって近似し簡略化してもよい。
【００４０】
横方向運動エネルギＥｙおよび垂直方向運動エネルギＥｙについては、それぞれ、回転エネルギＥｒとの間でエネルギ保存則により次式：
Ｅｒ＋Ｅｙ＝Ｃｙ（Ｃｙは一定）……（３）
Ｅｒ＋Ｅｚ＝Ｃｚ（Ｃｚは一定）……（４）
が成り立つ。ここで、ここで、Ｅｒ＝（１／２）Ｉｘｘω２（ｔ）である。また、Ｅｙ＝（１／２）Ｍｖｙ２、Ｅｚ＝（１／２）Ｍｖｚ２である。ここで、ｖｙは横方向速度、ｖｚは垂直方向速度である。
【００４１】
以上を式（３）、（４）に代入することにより、次式を得る。
（１／２）Ｉｘｘω２（ｔ）＋（１／２）Ｍｖｙ２＝Ｃｙ……（５）
（１／２）Ｉｘｘω２（ｔ）＋（１／２）Ｍｖｚ２＝Ｃｚ……（６）
この式（５）におけるロールレートωと横方向速度ｖｙとの関係をグラフ化すると図１０（ｂ）に示すようになり、また、式（６）におけるロールレートωと垂直方向速度ｖｚとの関係をグラフ化すると図１０（ｃ）に示すようになる。これらの曲線は、式から明らかなように楕円の一部である。
【００４２】
図１０（ｂ）、（ｃ）に示す曲線も図１０（ａ）と同様に等エネルギ曲線であり、あらかじめＣｙ、Ｃｚを所定に定めておけば（これは、ロールオーバに至る横方向速度ｖｙまたは垂直方向速度ｖｚを特定しておけばと同等である。）、そのときの曲線がロールオーバ状態になるか否かのスレッショルドを示す曲線を示すことになる。横方向速度ｖｙまたは垂直方向速度ｖｚとωとが曲線の外側に位置する状態ではロールオーバ状態に至り、内側の場合にはロールオーバには至らない。
【００４３】
また、この場合にも、実際には、回転エネルギが与えられてそれが元にようにゼロの状態に戻る場合に、横方向速度ｖｙまたは垂直方向速度ｖｚとωと関係は、サスペンションなどの変形により履歴現象が生じるので図１０（ｂ）、同（ｃ）に示す「実際的なスレッショルド」に示すような内側の曲線になる。したがって、ロールオーバ状態に至るか否かを判断するスレッショルドとして実際的に適切なのは、「実際的なスレッショルド」のような内側にとられた曲線である。具体的にどのように内側にとられた曲線にするかは、実際の車両のサスペンションなどの条件を考慮して定めることができる。また、曲線とする代わりに折れ線によって近似し簡略化してもよい。
【００４４】
以上より、ロールオーバに至るか否かの判定のためのスレッショルドを、ロール角φ対ロールレートω、横方向速度ｖｙ対ロールレートω、垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωのそれぞれの領域で決めることができた。これらの関係はマップとして処理部５に保持させる。
【００４５】
すでに説明したロールレートω、ロール角φ、横方向速度ｖｙ、垂直方向速度ｖｘの予測計算の結果は、時々刻々とこれら３つのマップにつき合わされる。これによりロールオーバの感知が迅速かつ的確に行われる。すなわち、ひとつは予測計算を用いていることから感知が迅速であること、さらにマップが３種類用意されているので各種の原因で生じるロールオーバにそれぞれ対応できることである。
【００４６】
そしてエアバッグ展開信号を出力は、３つのマップのうちいずれかでロールオーバ判定のスレッショルドを超えた場合に処理部５から発せられる。このようなエアバッグ展開信号の生成・出力は、従来であれば見過ごすであろうロールオーバ事象の発生に対しても対応しより有用なものとなる。
【００４７】
以上説明した処理部５を、動作フローとして示すものが図１１である。図１１は、本発明の一実施形態における処理部５の動作フローを示す流れ図である。同図に示すように、まず、センサ１、２、３より前置フィルタ４を介して入力されるロールレートωからロール角φを得、横方向加速度から横方向速度ｖｙを得、垂直方向加速度から垂直方向速度ｖｚを得る（ステップ１１１）。これらはそれぞれ時々刻々と行われる。
【００４８】
次に、入力されたロールレートωから所定時間後のロールレートを算出・予測し、得られたロール角φから所定時間後のロール角を算出・予測し、得られた横方向速度ｖｙから所定時間後の横方向速度を算出・予測し、得られた垂直方向速度ｖｚから所定時間後の垂直方向速度を算出・予測する（ステップ１１２）。これらもそれぞれ時々刻々と行われる。
【００４９】
次に、予測されたロール角と予測されたロールレートを第１マップ（ロール角φ対ロールレートω）につき合わせ、予測された横方向速度と予測されたロールレートを第２マップ（横方向速度ｖｙ対ロールレートω）にき合わせ、予測された垂直方向速度と予測されたロールレートを第３マップ（垂直方向速度ｖｚ対ロールレートω）につき合わせる（ステップ１１３）。これらもそれぞれ時々刻々と行われる。
【００５０】
そして、第１、第２、第３マップのいずれかでロールオーバ領域であると判定された場合にはエアバッグ展開信号を出力する（ステップ１１４）。これにより動作を終了する。なお、これらの動作を処理部５に行わせるためのプログラムは、不揮発的に処理部５内に保持される。
【００５１】
次に、以上説明のロールオーバ判定装置を実際に各種のロールオーバ事象に適用した場合の結果について説明する。ロールオーバ事象として３つのパターンを試した。図１２、図１３がその一つ目のもの、図１４、図１５が２番目のもの、図１６、図１７が３番目のものについてのそれぞれ結果である。
【００５２】
図１２（ａ）、図１４（ａ）、図１６（ａ）は、それぞれ、時系列に記録されたロールレートωとロール角φをと示している。これらの図でロール角φがそれぞれマーク●で示される角度に達したときにロールオーバが実際に発生している。よってこのときまでの時間が、エアバッグ展開信号を出力するのに必要とされる時間である。
【００５３】
図１２（ｂ）、図１４（ｂ）、図１６（ｂ）は、それぞれ、ロール角φ対ロールレートωのマップ（第１マップ）上にプロットした予測値の軌跡である（折れ線近似したスレッショルドも示されている。）。軌跡上には要求時間経過の時の位置がマーク（●）されている。図１３（ａ）、図１５（ａ）、図１７（ａ）は、それぞれ、横方向速度ｖｙ対ロールレートωのマップ（第２マップ）上にプロットした予測値の軌跡である（折れ線近似したスレッショルドも示されている。）。同様に予測値の軌跡上には要求時間経過の時の位置がマーク（●）されている。図１３（ｂ）、図１５（ｂ）、図１７（ｂ）は、それぞれ、垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωのマップ（第３マップ）上にプロットした予測値の軌跡である（折れ線近似したスレッショルドも示されている。）。同様に予測値の軌跡上には要求時間経過の時の位置がマーク（●）されている。
【００５４】
１番目の例では、第１マップ（図１２（ｂ））において要求時間内の感知ができてきる。第２、第３マップでは要求時間内での感知がされていない。２番目の例では、第２マップ（図１５（ａ））においてのみ要求時間内での感知がされており、第１、第３マップにおいては要求時間内での感知がされていない。３番目の例では、第１および第３マップにおいて要求時間内での感知がされており、第２マップにおいては要求時間内での感知がされていない。要求時間内での感知がされた第１マップと第３マップとを比べると第３マップ（図１７（ｂ））での方が感知が早い。
【００５５】
これらの結果から、本実施形態によれば、各種原因で発生するロールオーバに対応して抜けなくしかも要求される時間内にカーテンエアバッグの展開をすることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置を車両に適用する場合のシステム構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態を説明するため必要な車両の諸元一部および座標系を示す図。
【図３】各種の原因で発生するロールオーバのパターンを示す図。
【図４】図１中の処理部５が行う処理の一部である、車両の挙動を規定するパラメータの予測計算の方法を示す図。
【図５】予測計算に基づき、あるロールオーバ事象において、予測ロールレートを時系列的に計算した結果の一例を示すグラフ。
【図６】予測計算に基づき、あるロールオーバ事象において、予測ロール角を時系列的に計算した結果の一例を示すグラフ。
【図７】予測計算に基づき、あるロールオーバ事象において、予測横方向速度を時系列的に計算した結果の一例を示すグラフ。
【図８】予測計算に基づき、あるロールオーバ事象において、予測垂直方向速度を時系列的に計算した結果の一例を示すグラフ。
【図９】車両のポテンシャルエネルギが回転エネルギに変換される説明のための図。
【図１０】ロール角φ対ロールレートωのマップ（第１マップ）を模式的に示す図（図１０（ａ））、横方向速度ｖｙ対ロールレートωのマップ（第２マップ）を模式的に示す図（図１０（ｂ））、および垂直方向速度ｖｚ対ロールレートωのマップ（第３マップ）を模式的に示す図（図１０（ｃ））。
【図１１】本発明の一実施形態における処理部５の動作フローを示す流れ図。
【図１２】本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置をあるロールオーバ事象に適用した場合の結果を示す図。
【図１３】図１２の続図であって、本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置をあるロールオーバ事象に適用した場合の結果を示す図。
【図１４】本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置を別のロールオーバ事象に適用した場合の結果を示す図。
【図１５】図１４の続図であって、本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置を別のロールオーバ事象に適用した場合の結果を示す図。
【図１６】本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置をさらに別のロールオーバ事象に適用した場合の結果を示す図。
【図１７】図１６の続図であって、本発明の一実施形態に係るロールオーバ判定装置をさらに別のロールオーバ事象に適用した場合の結果を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１…ロールレートセンサ、２…横方向加速度センサ、３…垂直方向加速度センサ、４…前置フィルタ、５…処理部、６…アクチュエータ、７…カーテンエアバッグ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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