(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のロール角（θ）およびロール角速度（ω）をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ライン（Ｓ）を設定し、車両の実際のロール角（θ）およびロール角速度（ω）の履歴ラインが前記敷居値ライン（Ｓ）をその原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、
車両の重心位置（ＣＧ）に作用する外力（Ｆ）に基づいて、前記敷居値ライン（Ｓ）を原点に近づく方向あるいは原点から遠ざかる方向に移動させることを特徴とする車両の横転判定方法。
【請求項２】
前記外力（Ｆ）は車両の重心位置（ＣＧ）に作用する重力（Ｆｖ）および遠心力（Ｆｈ）の合力であることを特徴とする、請求項１に記載の車両の横転判定方法。
【請求項３】
前記外力（Ｆ）が車両の横転を助長する方向に作用する場合には前記敷居値ライン（Ｓ）を原点側に移動させ、前記外力（Ｆ）が車両の横転を抑制する方向に作用する場合には前記敷居値ライン（Ｓ）を反原点側に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両の横転判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のロール角およびロール角速度に基づいて、該車両が横転する可能性が有るか否かを判定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上で、ロール角およびロール角速度が大きいところ（原点から離れた領域）に横転領域を設定するとともに、ロール角およびロール角速度が小さいところ（原点を含む領域）に非横転領域を設定し、センサで検出した実際のロール角およびロール角速度をマップ上にプロットした履歴ラインが前記非横転領域から前記横転領域に入ったとき、車両が横転する可能性が有ると判定してアクティブロールバーを起立させるものが、特開平７−１６４９８５号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の重心位置には鉛直方向下向きの重力が作用し、また車両が旋回すると重心位置に旋回方向外向きの遠心力が作用するため、それら重力および遠心力の合力によって旋回方向外側の車輪の接地点を支点とするモーメントが発生する。遠心力が大きい場合には前記合力は前記車輪の接地点の外側を通るため、該接地点まわりに車両の横転を促進するモーメントが発生し、また遠心力が小さい場合には前記合力は前記車輪の接地点の内側を通るため、該接地点まわりに車両の横転を抑制するモーメントが発生する。
【０００４】
しかしながら上記従来のものは、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとして車両の横転可能性の判定を行うだけで、車両に作用する重力および遠心力の影響を考慮していないため、横転可能性の判定精度を充分に高めることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性が有るか否かを判定する際に、車両の重心位置に作用する外力の影響を考慮して横転可能性の判定精度を充分に高めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインをその原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、車両の重心位置に作用する外力に基づいて、前記敷居値ラインを原点に近づく方向あるいは原点から遠ざかる方向に移動させることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、車両の重心位置に作用する外力に基づいて前記敷居値ラインを移動させるので、前記外力に基づいて発生するロールモーメントを考慮して横転可能性の判定精度を高めることができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記外力は車両の重心位置に作用する重力および遠心力の合力であることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、車両の重心位置に作用する重力および遠心力の合力により発生するロールモーメントの影響を考慮して横転可能性の判定精度を一層高めることができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記外力が車両の横転を助長する方向に作用する場合には前記敷居値ラインを原点側に移動させ、前記外力が車両の横転を抑制する方向に作用する場合には前記敷居値ラインを反原点側に移動させることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、車両の重心位置に作用する外力が車両の横転を助長する場合には敷居値ラインが原点側に移動し、前記外力が車両の横転を抑制する場合には敷居値ラインが反原点側に移動するので、車両の横転可能性の判定精度を一層高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の横転の種類を示す図、図２はロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図、図３は車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ、図４はエアカーテンの制御系のブロック図、図５は横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図、図６は履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図、図７は作用を説明するフローチャート、図８は重心位置に作用する外力の横転可能性への影響を説明する図である。
【００１４】
図１は車両の横転の種類を原因別に分類して示すものである。車両の横転の種類は、横転に至る過程における車両挙動に応じて「単純回転」、「単純回転＋横滑り速度」および「発散」に分類され、「単純回転」型の横転は、更に「フリップオーバー」、「クライムオーバー」および「フォールオーバー」に細分類される。「単純回転＋横滑り速度」型の横転の代表的なものは「トリップオーバー」と呼ばれ、また「発散」型の横転の代表的なものは「ターンオーバー」と呼ばれる。
【００１５】
「フリップオーバー」は、車両の左右一方の車輪が障害物に乗り上げて発生する横転である。「クライムオーバー」は、底部を障害物に乗り上げてタイヤが路面から浮き上がった車両が側方に倒れて発生する横転である。「フォールオーバー」は、車両の左右一方の車輪が路肩を踏み外して落下する横転である。「トリップオーバー」は、車両が横滑りして左右一方のタイヤが縁石等に衝突したときに、この縁石を支点とするロールモーメントにより発生する横転である。「ターンオーバー」は、ダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、そのステアリングホイールの操作の周波数が車両のサスペンションの固有振動の周波数に接近していると、車両のロール角が共振により発散して発生する横転である。
【００１６】
図２は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの一部（第１象限）を示すもので、縦軸のロール角θは正値（原点の上側）が右ロール角に対応し、横軸のロール角速度ωは正値（原点の右側）が右ロール角速度に対応する。この二次元マップには右下がりの直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居値ラインＳの原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ラインＳの反原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが大きい領域が横転領域とされる。そして車両の実際のロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ると、車両の横転可能性が有ると判定される。
【００１７】
履歴ラインＨ１は、ロール角θおよびロール角速度ωが共に０の状態（原点）から、ロール角速度ωを０にほぼ保持したままロール角θだけをゆっくりと増加させた場合であり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる切片であるａ点においてロール角θが臨界ロール角θＣＲＴに達したときに車両の横転可能性が有ると判定される。このときローリングの支点となるロール方向外側のタイヤを通る鉛直線上に車両の重心位置ＣＧがあり、この状態が車両の横転についての静的な安定限界となる。臨界ロール角θＣＲＴの値は車両の形状や積載状態によって異なるが、一般的に５０°程度である。
【００１８】
尚、ロール角θが０であっても、大きいロール角速度ωが作用していれば車両が横転する可能性がある。このときのロール角速度ωを臨界ロール角速度ωＣＲＴとする。
【００１９】
車両がロール角θの方向と同方向のロール角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって横転が助長されるため、ロール角θが臨界ロール角θＣＲＴより小さい状態であっても横転が発生することになる。例えば、ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ２で示される場合、履歴ラインＨ２が敷居値ラインＳを原点側から反原点側に横切るｂ点において車両の横転可能性が有ると判定される。このときのロール角θは前記臨界ロール角θＣＲＴよりも小さい値となる。
【００２０】
またロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ３で示される場合には、正値のロール角速度ωが速やかに増加から減少に転じ、更に負値へと移行するために履歴ラインＨ３が敷居値ラインＳを横切ることがなく、従って車両の横転可能性が無いと判定される。
【００２１】
図３は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの全体を示すものである。２本の敷居値ラインＳ，Ｓは第１象限および第３象限に設定されており、それらの敷居値ラインＳ，Ｓは初期設定状態において原点を中心とする点対称である。ロール角θが正でロール角速度ωが負である第２象限と、ロール角θが負でロール角速度ωが正である第４象限とに横転領域が設定されていないのは、ロール角θの方向と逆方向のロール角速度ωが発生している状態では車両の横転が発生しないからである。
【００２２】
図３には、図１で説明した種々の横転の種類に対応するロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ４〜Ｈ８が示される。
【００２３】
履歴ラインＨ４は、「フリップオーバー」、「クライムオーバー」、「フォールオーバー」等の「単純回転」型の横転に対応するもので、ロール角θの絶対値およびロール角速度ωの絶対値が単純に増加して横転に至っている。
【００２４】
履歴ラインＨ５は、「トリップオーバー」と呼ばれる「単純回転＋横滑り速度」型の横転に対応するもので、車両が横滑りする過程でタイヤが縁石等に衝突して発生するロールモーメントによりロール角速度ωが急激に増加して横転に至っている。
【００２５】
履歴ラインＨ６，Ｈ７は、「ターンオーバー」と呼ばれる「発散」型の横転に対応するものである。履歴ラインＨ６はダブルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第３象限の敷居値ラインＳを越えて横転するに至っている。履歴ラインＨ７はトリプルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールし、続くレーンチェンジで再度右にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第１象限の敷居値ラインＳを越えて横転するに至っている。
【００２６】
履歴ラインＨ８は、敷居値ラインＳを越える前にロール角θが原点に向かって収束するので、この場合には車両の横転に至ることはない。
【００２７】
図４は、車両の横転時に乗員の頭部を保護するエアカーテンを車室の内側面に沿って展開するための制御系の一例を示すものである。
【００２８】
バッテリ１１および接地部１２間に、エアカーテンを展開するための高圧ガスを発生するインフレータ１３と、点火トランジスタ１４とが直列に接続される。電子制御ユニットＵからの指令で点火トランジスタ１４がＯＮするとインフレータ１３が点火して高圧ガスが発生し、この高圧ガスの供給を受けたエアカーテンが車室の内側面に沿って展開する。車両の横転可能性の有無を判定すべく、電子制御ユニットＵには、車体左右方向の加速度である横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１５からの信号と、車両のロール角速度ωを検出するロール角速度センサ１６からの信号と、車体上下方向の加速度である上下加速度Ｇｚを検出する上下加速度センサ１７からの信号とが入力される。
【００２９】
図４および図５に示すように、車体に固定した横加速度センサ１５はイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度Ｇｙを出力する。イグニッションスイッチをＯＮしたとき車両は停止状態にあるため、車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を検出することはなく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを横加速度Ｇｙとして検出する。従って、前記横加速度Ｇｙを用いて、車両のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝sin−１Ｇｙにより算出することができる。
【００３０】
以上のようにしてイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度センサ１５の出力に基づいて車両のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより車両のロール角θが算出される。即ち、イグニッションスイッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θの変動分として前記初期値θｉに加算することにより、車両のロール角θが算出される。
【００３１】
横加速度センサ１５は、車両の自由落下時には横加速度Ｇｙを検出できず、また車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を、重力加速度Ｇの車体左右方向の成分である横加速度Ｇｙと識別できずに誤検出してしまうというデメリットを持つが、この横加速度センサ１５が出力する横加速度ＧｙをイグニッションスイッチをＯＮした時点での車両のロール角θの初期値θｉの算出にだけ使用し、その後の車両のロール角θの算出にはロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリットを解消して正確なロール角θを算出することができる。
【００３２】
而して、上述のようにして算出した車両のロール角θと、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωとが成す座標点の軌跡である履歴ラインを図６に示すマップ上に描き、その履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを原点側から反原点側に横切ったときに、車両が横転する可能性が有ると判定し、点火トランジスタ１４をＯＮしてエアカーテンのインフレータ１３を点火する。
【００３３】
上記作用を、図６および図７に基づいて更に説明する。
【００３４】
先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙおよびロール角速度ωを読み込み、ステップＳ２で横加速度Ｇｙに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを確定する。敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸の切片である臨界ロール角θＣＲＴと横軸の切片である臨界ロール角速度ωＣＲＴとが決まれば確定する。本実施例では横加速度Ｇｙによって車両の横転が助長されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動し、横加速度Ｇｙによって車両の横転が抑制されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠ざかる方向に移動する。これにより、車両の横加速度Ｇｙに応じた適切な横転領域および非横転領域を設定することができる。
【００３５】
尚、第１象限の敷居値ラインＳが原点から遠ざかる方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点に近づく方向に移動し、第１象限の敷居値ラインＳが原点に近づく方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点から遠ざかる方向に移動する。
【００３６】
臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが決まると、敷居値ラインＳ，Ｓの方程式は、
θ＝−（θＣＲＴ／ωＣＲＴ）ω±θＣＲＴ
で与えられる（図３参照）。
【００３７】
続いて、現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する。即ち、ステップＳ３で、上記敷居値ラインＳの方程式のωに現在のロール角速度ω１の値を代入して判定値θ２を算出する。判定値θ２は直線ω＝ω１と敷居値ラインＳとの交点Ｑのθ座標である。続くステップＳ４で、判定値θ２と現在のロール角θ１とを比較し、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立していれば、ステップＳ５で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあると判定され、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立しなければ、ステップＳ６で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが非横転領域にあると判定される。図６には、座標点Ｐが横転領域にある場合（｜θ２｜＜｜θ１｜）が示されている。
【００３８】
ところで、図８（Ａ）に示すように、仮に車両がロール角＝０の状態で左旋回しているとき、車両の重心位置ＣＧには鉛直方向下向きの重力Ｆｖと水平方向右向きの遠心力Ｆｈとが作用する。車両がロール角＝０の状態であれば車両の上下方向が鉛直方向に一致するため、上下加速度センサ１７で検出した上下加速度Ｇｚに車体質量ｍを乗算した上下力Ｆｚ（＝ｍ×Ｇｚ）は前記重力Ｆｖに一致し、また車両の左右方向が水平方向と一致するため、横加速度センサ１５で検出した横加速度Ｇｙに車体質量ｍを乗算した横力Ｆｙ（＝ｍ×Ｇｙ）は前記遠心力Ｆｈに一致する。図８（Ａ）では重力Ｆｖおよび遠心力Ｆｈの合力Ｆが旋回外輪である右車輪の接地点Ｐを通っているが、前記合力Ｆが前記接地点Ｐの内側を通るときには、接地点Ｐまわりの反時計方向のロールモーメントにより車両の横転が抑制され、逆に前記合力Ｆが前記接地点Ｐの外側を通るときには、接地点Ｐまわりの時計方向のロールモーメントにより車両の横転が促進される。
【００３９】
しかしながら、実際には車両が旋回するとロール角θが発生するため、図８（Ｂ）に示すように、車両の重心位置ＣＧに作用する重力Ｆｖの方向および遠心力Ｆｈの方向が、上下加速度センサ１７で検出した上下力Ｆｚの方向および横加速度センサ１５で検出した横力Ｆｙの方向とそれぞれロール角θだけずれることになる。尚、上下力Ｆｚおよび横力ｙは、重力Ｆｖ、遠心力Ｆｈおよびロール角θと以下のような関係にある。
【００４０】
Ｆｚ＝Ｆｖ cosθ−Ｆｈ sinθ
Ｆｙ＝Ｆｈ cosθ＋Ｆｖ sinθ
図８（Ｂ）に示すように、上下加速度センサ１７の出力から算出した上下力Ｆｚと横加速度センサ１５の出力から算出した横力Ｆｙとの合力Ｆは、重力Ｆｖおよび遠心力Ｆｈの合力Ｆと一致する。従って、車両のロール角θが０でない場合でも、上下加速度センサ１７の出力から算出した上下力Ｆｚと横加速度センサ１５の出力から算出した横力Ｆｙとの合力Ｆを求めれば、それが重力Ｆｖおよび遠心力Ｆｈの合力Ｆと一致するため、前記合力Ｆが旋回外輪の接地点Ｐの内側を通れば車両の横転が抑制され、逆に前記合力Ｆが前記接地点Ｐの外側を通れば車両の横転が促進されることになる。
【００４１】
而して、車両の重心位置ＣＧに作用する重力Ｆｖおよび遠心力Ｆｈの合力Ｆによって車両の横転が抑制される場合には、図６に示すように、マップの敷居値ラインＳを原点から遠ざかる方向（矢印Ｂ方向）に移動させて横転可能性有りの判定を遅らせ、また車両の重心位置ＣＧに作用する重力Ｆｖおよび遠心力Ｆｈの合力Ｆによって車両の横転が促進される場合には、マップの敷居値ラインＳを原点に接近する方向（矢印Ａ方向）に移動させて横転可能性有りの判定を早めることにより、前記合力Ｆに基づいて発生するロールモーメントを考慮して横転可能性の判定精度を高めることができる。
【００４２】
以上のように、本実施例では車両の横加速度Ｇｙによりマップの敷居値ラインＳ，Ｓを移動させ、かつ車両の重心位置ＣＧに作用する重力Ｆｖおよび遠心力Ｆｈに基づいてマップの敷居値ラインＳ，Ｓを移動させるので、車両の横転可能性を正確に判定してエアカーテンを的確なタイミングで展開することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４４】
例えば、実施例では車両の横転可能性の有無の判定をエアカーテンの展開制御に適用しているが、それをサイドエアバッグの展開制御や格納式ロールバーの展開制御等の他の用途に適用することができる。また車両のロール角θの初期値θｉを、重力加速度Ｇの車体上下方向の成分である上下加速度Ｇｚを用いて、θｉ＝cos−１Ｇｚにより算出することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、車両の重心位置に作用する外力に基づいて、前記敷居値ラインを原点に近づく方向あるいは原点から遠ざかる方向に移動させるので、前記外力に基づいて発生するロールモーメントを考慮して横転可能性の判定精度を高めることができる。
【００４６】
また請求項２に記載された発明によれば、車両の重心位置に作用する重力および遠心力の合力により発生するロールモーメントの影響を考慮して横転可能性の判定精度を一層高めることができる。
【００４７】
また請求項３に記載された発明によれば、車両の重心位置に作用する外力が車両の横転を助長する場合には敷居値ラインが原点側に移動し、前記外力が車両の横転を抑制する場合には敷居値ラインが反原点側に移動するので、車両の横転可能性の判定精度を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両の横転の種類を示す図
【図２】  ロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図
【図３】  車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ
【図４】  エアカーテンの制御系のブロック図
【図５】  横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図
【図６】  履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図
【図７】  作用を説明するフローチャート
【図８】  重心位置に作用する外力の横転可能性への影響を説明する図
【符号の説明】
ＣＧ        重心位置
Ｆ          合力（外力）
Ｆｈ        遠心力
Ｆｖ        重力
Ｓ          敷居値ライン
θ          ロール角
ω          ロール角速度
【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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