(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の慣性姿勢を検出するための方法において、
車両の上下軸線（ｚ）方向、横軸線（ｙ）方向及び縦軸線（ｘ）方向で、或いは車両の上下軸線（ｚ）方向、横軸線（ｙ）方向又は縦軸線（ｘ）方向で車両（ＦＺ）の加速度（ａｚ，ａｙ，ａｘ）を測定し、
車両の縦軸線（ｘ）に関連した車両（ＦＺ）の姿勢角度（φｘ）及び車両の横軸線（ｙ）に関連した姿勢角度（φｙ）、或いは車両の縦軸線（ｘ）に関連した車両（ＦＺ）の姿勢角度（φｘ）又は車両の横軸線（ｙ）に関連した姿勢角度（φｙ）を、車両の横軸線（ｙ）方向又は縦軸線（ｘ）方向での加速度（ａｙ，ａｘ）からも、また車両の上下軸線（ｚ）方向の加速度（ａｚ）からも以下の式；
0004043529.tif 000003
に従って算出し、
２つの角度φｘ１及びφｘ２又はφｙ１及びφｙ２のうちの小さい方の角度の慣性−姿勢角度（φｘ，φｙ）としてみなすことを特徴とする、車両の慣性姿勢を検出するための方法。
【請求項２】
車両縦軸線（ｘ）を中心とした回転角度（αｘ）及び車両横軸線（ｙ）を中心とした回転角度（αｙ）、或いは車両縦軸線（ｘ）を中心とした回転角度（αｘ）又は車両横軸線（ｙ）を中心とした回転角度（αｙ）を、１つ又は多数の測定された回転角速度（ωｘ，ωｙ，ωｚ）を積分（３）することによって導き出す際に、積分（３）の下限を、算出された１つ又は複数の姿勢角度（φｘ，φｙ）とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
車両の慣性姿勢を検出するための装置において、
車両の上下軸線（ｚ）方向、横軸線（ｙ）及び縦軸線（ｘ）方向での、或いは車両の上下軸線（ｚ）方向、横軸線（ｙ）又は縦軸線（ｘ）方向での加速度（ａｚ，ａｙ，ａｘ）を測定する加速度センサ（ＢＺ，ＢＹ，ＢＸ）が設けられており、
縦軸線（ｘ）に関連した車両（ＦＺ）の姿勢角度（φｘ）及び横軸線（ｙ）に関連した姿勢角度（φｙ）、或いは縦軸線（ｘ）に関連した車両（ＦＺ）の姿勢角度（φｘ）又は横軸線（ｙ）に関連した姿勢角度（φｙ）を、車両の横軸線（ｙ）又は縦軸線（ｘ）方向の加速度（ａｙ，ａｘ）からも、また車両の上下軸線（ｚ）方向の加速度（ａｚ）からも次の式；
0004043529.tif 000004
に従って導き出す手段（１，２）が設けられており、
前記手段（１，２）が、２つの角度（φｘ１，φｘ２又はφｙ１及びφｙ２）のうちの小さい方の角度を、慣性−姿勢角度（φｘ，φｙ）として規定するようになっていることを特徴とする、車両の慣性姿勢を検出するための装置。
【発明の詳細な説明】
従来技術
まだ公開されていない、ドイツ連邦共和国特許出願第１９６０９７１７．１号明細書には、車両のロールオーバー状態を検出するための装置について記載されている。車両が転倒した場合には、車両に組み込まれた保護装置が適時作動するようにしなければならない。この保護装置とは、例えばロールオーバーバー（Ueberrollbuegel）、シートベルトテンショナー（Gurtstraffe）、種々のエアバッグである。これらのすべての保護装置が瞬時に作動することができるようにするために、車両がその上下軸線、縦軸線及びその横軸線を中心にした回転が車両の転倒に至るからどうかをできるだけ早期に検知する必要がある。ロールオーバー状態の間違った決定は、できるだけ排除しなければならないので、保護装置は、例えば車両が急斜面上で停止しているか又はカーブ走行時にゆっくりと回転する場合には、作動しないようにしなければならない。ロールオーバー検出の際に間違った決定が行われないようにするために慣性姿勢（Inertiallage）つまり地面に不動に配置された座標系に対する車両の初期姿勢を検知する必要がある。ロールオーバー検出は、前記初期位置からの車両の回転運動が、車両の転倒に至る程度に大きいかどうかを検知する必要がある。従って、ロールオーバー検出時の間違った決定を避けるために、車両の慣性姿勢をできるだけ正確に規定することが重要である。例えば斜面走行時、急カーブ走行時、制動時又は加速時におけるような、ゆっくりとしたダイナミックな車両運動は影響されてはならない。従って本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法及び装置で、車両慣性姿勢を検出する際に妨害の影響ができるだけ十分に排除されるようにすることである。
発明の利点
前記課題は、請求項１若しくは請求項３に記載した特徴に基づいて、車両の上下軸線方向、横軸線方向及び／又は縦軸線方向における車両の加速度が測定され、車両の縦軸線に関連した車両の姿勢角度及び／又は車両の横軸線に関連した車両の姿勢角度が、車両の横軸線方向若しくは縦軸線方向での加速度からも、また車両の上下軸線方向の加速度からも検出されるようになっていることによって、解決された。車両のダイナミックな姿勢変化は、普通は、２つのアルゴリズムのうちの一方に従って算出された姿勢角度だけに作用するので、高い確率を有する他方の姿勢角度が車両の慣性姿勢を間違えることなく表す。姿勢角度を算出するための２つのアルゴリズムは、加速度センサが間違って作動した場合に、同様に冗長性を示す。
ロールオーバー状態においては、原則として、最良の場合、回転角速度を検出することによって検知される車両の非常に迅速な姿勢変化が問題となる。次いで算出された回転角速度から、姿勢角度が積分によって導き出され、この姿勢角度から、車両が転倒に至るかどうかが判断される。算出された回転角速度を積分する際に、ロールオーバー状態のためにも問題のないゆっくりとしたダイナミックな車両運動が影響しないようにし、ひいては姿勢角度がロールオーバー状態の間違った決定がなされないようにするために、従属請求項に従って、回転角速度の積分の下限を、算出された慣性−姿勢角度とすれば、有利である。
以下に図示の実施例を用いて本発明を詳しく説明する。
第１図は、横軸線と上下軸線とに関連した車両の加速成分を示し、
第２図は、縦軸線と上下軸線とに関連した加速成分を示し、
第３図は、車両の慣性−姿勢角度を検出するための機能線図である。
第１図には、車両ＦＺの正面から見た図が概略的に示されていて、第２図には同じ車両ＦＺの側面から見た図が示されている。第１図及び第２図に示した座標系は、車両の上下軸線ｚ、縦軸線ｘ及び横軸線ｙを示している。車両が停止しているか又は非常にゆっくりと動いている場合には、重力加速度ｇだけが車両ＦＺに働く。加速度が、車両の上下方向ｚ、縦方向ｘ及び横方向ｙで測定される場合には、これらの個別に測定された加速度が、重力加速度ベクトルｇの成分である。第１図に示されているように、車両ＦＺはその縦軸線ｘに関連して傾いているので、重力加速度ベクトルｇから加速度成分ａｚが上下軸線ｚ方向に生じ、加速度成分ａｙが横軸線ｙの方向に生じる。第２図に示した車両ＦＺの、横軸線ｙを中心として傾斜状態において、重力加速度ベクトルｇから上下軸線ｚの方向での加速度成分ａｚが生じ、縦軸線ｘの方向での加速度成分ａｘが生じる。
車両ＦＺの慣性姿勢は、値及び方向が確定している加速度ベクトルｇで位置決めされる。重力加速度ベクトルｇに関連して縦軸線ｘを中心とした車両の傾斜角度φｙと、重力加速度ｇに関連して横軸線ｙを中心とした車両の傾斜角度φｘとが、慣性−姿勢角度である。もっぱら重力加速度ベクトルｇが車両ＦＺに働くと、慣性姿勢角度φｘ及びφｙは、以下に詳しく説明されているように、加速度成分ａｚ、ａｘ，ａｙから間違いなく規定することができる。しかしながら車両ＦＺには、車両が停止しているか又は単調に動いている場合だけ、重力加速度が働く。
例えばカーブ走行時又は制動時或いは加速時には、車両ＦＺに、車両の３つの軸線方向でさらに加速度成分が働く。第１図には、車両がカーブの斜面を走行し、それによって遠心加速度を受けた時に、車両がその横軸線ｙ方向で付加的な加速成分ａｙ′を受けることが示されている。測定された加速度成分ａｚとａｙ＋ａｙ′とから導き出されたベクトルａｒは、重力加速度ベクトルｇとは異なっている。加速度成分ａｚと、ａｙ＋ａｙ′とから算出された慣性−姿勢角度は、もはや正しい慣性姿勢として重力加速度ベクトルｇにさらに与えられることはない。このような場合でも、車両の実際の慣性姿勢をほぼ間違いなしに表す慣性−姿勢角度が、どのようにして検出されるかについて、第３図を用いて以下に説明する。
車両の加速度センサＢＸ，ＢＹ，ＢＺは、車両の縦軸線ｘ、横軸線ｙ及び上下軸線ｚの方向で加速度ａｘ，ａｙ，ａｚを測定する。機能ブロックにおいて、各加速度成分ａｘ，ａｙ及びａｚから、姿勢角度φｘ１、φｘ２及び／又は姿勢角度φｙ１及びφｙ２が以下の方程式（１）及び（２）から算出される。
0004043529.tif 000002
縦軸線ｘ方向又は横軸線ｙ方向に対するダイナミックな車両運動に基づいて、重力加速度ｇから計算される加速度に加えて、付加的な加速度成分が生じると、検出された姿勢角度φｘ１若しくはφｙ１は、本来の姿勢角度つまり車両の慣性−姿勢角度よりも大きい。
車両の上下軸線ｚの方向における重力加速度ｇから導き出される加速度ａｚは、例えば車両が路面に空いた穴を通過する際に得られる付加的な加速度成分に重ねられる。この場合、前記方程式（２）に従って計算された姿勢角度φｘ２若しくはφｙ２は、実際の慣性−姿勢角度よりも大きい。このような問題があるにも拘わらず、車両の実際の慣性姿勢をできるだけ小さい誤差で与える姿勢角度φｘ若しくはφｙを検出することができるようにするために、機能ブロック２において、算出された２つの姿勢角度φｘ１及びφｘ２若しくは姿勢角度φｙ１及びφｙ２のうちの小さい方の角度を選択し、この選択された小さい姿勢角度が慣性−姿勢角度φｘ若しくはφｙとして用いられる。算出された２つの姿勢角度φｘ１，φｘ２若しくはφｙ１，φｙ２のうちの小さい方の角度は、大きい方の角度よりも、高い確率で実際の慣性角度φｘ若しくはφｙに相当する。何故ならば、小さい方の角度は、ダイナミックな車両運動に帰因する付加的な加速度成分から導き出されるからである。
前もって規定された慣性−姿勢角度φｘ若しくはφｙは、ロールオーバー検出において有利な形式で機能ブロック３で使用される。ロールオーバー過程においては、原則として車両の非常に迅速な姿勢変化が問題となっており、この迅速な姿勢変化は、最良の場合には、車両の縦軸線ｘを中心とした回転角速度ωｘ、横軸線ｙを中心とした回転角速度ωｙ、及び上下軸線ｚを中心とした回転角速度ωｚを検出することによって、検出することができる。測定された回転角速度ωｘ，ωｙ及びωｚから、姿勢角度αｘ，αｙが積分によって導き出され、この姿勢角度を用いて、車両が転倒してその結果、保護装置（例えばエアバッグ、シートベルト）を作動させる必要があるかどうかが決定される。測定された回転角速度ωｘ、ωｙ、ωｚを積分する際に、ロールオーバーの危険のないダイナミックな車両運動に影響を与えず、それから導き出される姿勢角度αｘ，αｙがロールオーバーに関連した間違え決定を生ぜしめないようにするために、回転角速度の積分を、算出された慣性−姿勢角度φｘ，φｙを用いて開始すれば、有利である。
【図１】
0004043529.tif 000005
【図２】
0004043529.tif 000006
【図３】
0004043529.tif 000007