(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）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、
車体にその左右方向に離間して一対の上下加速度センサ（１６Ｌ，１６Ｒ）を配置し、それぞれの上下加速度センサ（１６Ｌ，１６Ｒ）が出力する左右の上下加速度（ＧｚＬ，ＧｚＲ）の差分を算出し、一方、車体に固定の横加速度センサ（１５）が車両の停止状態で検出した車両の横加速度（Ｇｙ）を用いて、車両のロール角（θ）の初期値（θｉ）を予め算出しておき、それらロール角（θ）の初期値（θｉ）及び左右の上下加速度（ＧｚＬ，ＧｚＲ）の差分に基づいて前記ロール角速度（ω）を検出することを特徴とする、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の有無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、車両の横転可能性を判定するためのパラメータであるロール角速度は、一般にロール角速度センサによって検出される。しかしながらロール角速度センサは加速度センサに比べて高価であるため、安価な加速度センサを用いてロール角速度を検出することができればコストダウンに寄与することができる。
【０００４】
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の有無を判定する際に、安価な加速度センサを用いてロール角速度を検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【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、車体にその左右方向に離間して一対の上下加速度センサを配置し、それぞれの上下加速度センサが出力する左右の上下加速度の差分を算出し、一方、車体に固定の横加速度センサが車両の停止状態で検出した車両の横加速度を用いて、車両のロール角の初期値を予め算出しておき、それらロール角の初期値及び左右の上下加速度の差分に基づいて前記ロール角速度を検出することを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、車体左右方向に離間して配置した一対の上下加速度センサを用いてロール角速度を検出するので、高価な角速度センサが不要になってコストダウンが可能になる。しかも車体の左右位置での上下加速度の差分に基づいてロール角速度を検出するので、重力加速度の車体上下方向成分や旋回に伴う遠心加速度の車体上下方向成分の影響を相殺して正確なロール角速度を検出することができる。また車両の停止状態で横加速度センサが出力する横加速度をロール角の初期値の算出に使用し、そのロール角の初期値と、その後に検出した左右の上下加速度の差分とに基づいてロール角速度を正確に算出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜図９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は車両のロール角θが０であり、かつロール角速度ωおよび旋回角速度を持たない場合の上下加速度センサの出力を説明する図、図９は車両がロール角θ、ロール角速度ωおよび旋回角速度を持つ場合の上下加速度センサの出力を説明する図である。
【０００９】
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。
【００１０】
「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。
【００１１】
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。
【００１２】
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をほぼ０に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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。  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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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を越えて横転に至っている。
【００２０】
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、この場合には車両が横転に至ることはない。
【００２１】
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。
【００２２】
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を算出すべく、車体上下方向の加速度である上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲを検出する一対の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒからの信号とが入力される。上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒは車体左右方向に離間した位置にそれぞれ設けられる（図８参照）。
【００２３】
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（遠心加速度）を検出することなく、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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲからロール角速度ωを算出する手法を、図８および図９に基づいて説明する。
【００２６】
図８は、車両が水平状態（θ＝０）にあってロール角速度ωを持たない場合を示している。この場合、左右の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒが検出する上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲは共に重力加速度そのものとなる。
【００２７】
図９（ａ），（ｂ）は、例えば車両が急激な左旋回を行ったために旋回内輪である左車輪が浮き上がり、右車輪の接地点ｐを支点として右方向に傾いた状態を示している。このとき、車両の右向きのロール角はθであり、車両の右向きのロール角速度はωであるとする。この状態で左右の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒが検出する上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲには、重力加速度の車体上下方向成分と、旋回に伴う水平方向の旋回加速度の車体上下方向成分との和であるＧｚＬ１，ＧｚＲ１（図９（ａ）参照）に加えて、車両のローリングに伴う遠心加速度の車体上下方向成分ＧｚＬ２，ＧｚＲ２（図９（ｂ）参照）が含まれる。
【００２８】
重力加速度の車体上下方向成分と、旋回に伴う水平方向の旋回加速度の車体上下方向成分との和である上下加速度ＧｚＬ１，ＧｚＲ１（図９（ａ）参照）の値は、左側の上下加速度センサ１６Ｌが検出する値ＧｚＬ１および右側の上下加速度センサ１６Ｒが検出する値ＧｚＲ１が一致する。
【００２９】
それに対して、車両のローリングに伴う遠心加速度の車体上下方向成分ＧｚＬ２，ＧｚＲ２（図９（ｂ）参照）は、ローリングの支点となる右車輪の接地点ｐから左右の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒまでの距離ｒａ，ｒｂが異なっており、かつ右車輪の接地点ｐおよび左右の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒを結ぶ直線の方向と車体左右方向とが成す角度αａ，αｂが異なっているため、左側の上下加速度センサ１６Ｌが検出する値（つまりＧｚＬ２）および右側の上下加速度センサ１６Ｒが検出する値（つまりＧｚＲ２）は一致しない。
【００３０】
従って、上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒが検出する上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲの差分を算出すると、重力加速度の車体上下方向成分と、旋回に伴う水平方向の遠心加速度の車体上下方向成分との和であるＧｚＬ１，ＧｚＲ１は相殺されて０になるため、車両のローリングに伴う遠心加速度の車体上下方向成分ＧｚＬ２，ＧｚＲ２の差分（つまり、ＧｚＬ２−ＧｚＲ２）が得られることになる。
【００３１】
このとき、車両のローリングの支点となる右車輪の接地点ｐと左右の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒとの幾何学的な位置関係が既知であることから、車両のローリングに伴う遠心加速度の車体上下方向成分ＧｚＬ２，ＧｚＲ２の差分に基づいて車両のロール角速度ωを算出することができる。
【００３２】
以上のように、高価な角速度センサを必要とせずに、安価な上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒを用いてロール角速度ωを検出することが可能になる。しかも車体の左右位置に離間して配置した一対の上下加速度センサ１６Ｌ，１６Ｒの出力の差分に基づいてロール角速度ωを検出するので、車両の旋回運動により発生する上下加速度成分の影響を相殺し、必要とされるロール角速度ωだけを検出することができる。
【００３３】
また、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加速度を、重力加速度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。
【００３４】
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。
【００３５】
上記作用を、図６および図７に基づいて更に説明する。
【００３６】
先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙおよび左右の上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲを読み込み、ステップＳ２で上下加速度ＧｚＬ，ＧｚＲの差分ＧｚＬ−ＧｚＲに基づいて車両のロール角速度ωを算出する。続くステップＳ３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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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Ｓ４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Ｓ５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Ｓ７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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車体左右方向に離間して配置した一対の上下加速度センサを用いてロール角速度を検出するので、高価な角速度センサが不要になってコストダウンが可能になる。しかも車体の左右位置での上下加速度の差分に基づいてロール角速度を検出するので、重力加速度の車体上下方向成分や旋回に伴う遠心加速度の車体上下方向成分の影響を相殺して正確なロール角速度を検出することができる。その上、車両の停止状態で横加速度センサが出力する横加速度をロール角の初期値の算出に使用し、そのロール角の初期値と、その後に検出した左右の上下加速度の差分とに基づいてロール角速度を正確に算出することができる。
【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】  車両のロール角θが０であり、かつロール角速度ωおよび旋回角速度を持たない場合の上下加速度センサの出力を説明する図
【図９】  車両がロール角θ、ロール角速度ωおよび旋回角速度を持つ場合の上下加速度センサの出力を説明する図
【符号の説明】
ＧｚＬ      上下加速度
ＧｚＲ      上下加速度
Ｓ          敷居値ライン
θ          ロール角
θｉ ロール角の初期値
ω          ロール角速度
１５ 横加速度センサ
１６Ｌ      上下加速度センサ
１６Ｒ      上下加速度センサ
【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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