CN103080750B - 加速度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种加速度检测装置，配备有：振动分量消除单元（20），用于消除从停止状态转变至行进状态时通过滤波器（13）的G传感器信号（Gsen-f）中包含的车体振动分量；以及零点校正单元（21），用于通过使用基于消除了车体振动分量的G传感器信号（Gsen-r）的校正值（Gd）来校正通过滤波器（13）的G传感器信号（Gsen-f）的零点位置。

Description

加速度检测装置

技术领域

本发明涉及一种加速度检测装置。

背景技术

在传统加速度检测装置中，基于车辆在停止或静止状态中的加速度传感器信号、以及车辆从静止状态转变至行驶状态的转变状态中的其它加速度传感器信号，计算由于温度改变或老化而导致的漂移(drift)误差，用于在加速度传感器的零点校正中使用。专利文献1中公开了这种与此说明书有关的技术的示例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利申请公布No.2008-145151

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在上述现有技术中，在从静止状态至行驶状态的转变期间检测的加速度信号包括由于制动关闭（brake off）操作而导致出现的车体振动分量，因此加速度检测将错误地校正该量，这导致校正精度的劣化。

本发明的目的是提供一种可以提高漂移误差的校正精度的加速度检测装置。

用于解决该问题的机制

根据本发明，通过基于消除或减小了车体振动分量的加速度信号的校正值来校正加速度传感器信号的零位置。

本发明的效果

因此，根据本发明，通过使用已经消除了车辆振动分量的加速度信号来校正加速度传感器信号的零点位置，由于由在制动关闭时的车辆振动引起的漂移误差而导致的错误校正将被抑制，并且可以实现校正精度的提高。

附图说明

图1是装备有根据第一实施例的加速度检测装置的空挡（neutral）控制装置的示意系统图。

图2是描绘第一实施例的ECU4中容纳的加速度检测装置12的配置的控制框图。

图3是描绘由第一实施例的加速度检测装置12执行的加速度检测处理的流程的流程图。

图4是描绘传统技术中在零点校正时错误校正发生的逻辑的时序图。

图5是描绘第一实施例中的错误校正的禁止（inhibitory）操作的时序图。

图6是描绘第二实施例的ECU4中容纳的加速度检测装置31的配置的控制框图。

图7是描绘由第二实施例的加速度检测装置31执行的加速度检测处理的流程的流程图。

图8是描绘第二实施例中的错误校正的禁止操作的时序图。

参考标记的说明

9       加速度传感器

12、31  加速度检测装置

20、32  校正量约束或限制单元（校正量限制手段）

21      零点校正单元（零点校正手段）

具体实施方式

下面，将基于实施例描述用于实现根据本发明的加速度检测装置的配置。

[第一实施例]

[空挡控制装置]

参考图1，图示了第一实施例的加速度检测装置适用的系统图。发动机1的输出在通过连接至发动机1的自动变速器2的规定改变之后，从输出轴3输出至未示出的驱动轮。车辆装备有发动机控制器（ECU）4和自动变速器控制器（ATCU）5，用于基于下面描述的各种传感器等的输出信号来分别控制发动机1和自动变速器2。控制器4、5均能够彼此通信。

车辆安装有诸如加速器开度（opening）传感器6、制动开关7、车速传感器8、重力传感器（G传感器）9、换挡传感器10、以及点火传感器11的各种传感器。

加速器开度传感器6检测加速器开度并将加速器开度信号输出至ECU4。制动开关7将制动开关信号输出至ECU4，该制动开关信号在制动踏板被压下时指示“开（ON）”并在制动踏板未被压下时指示“关（OFF）”。车速传感器8基于由安装到每个轮子的轮速传感器检测的每个轮子的旋转角度而检测车辆的行驶速度（车速），并且将车速信号输出至ECU4。G传感器9检测作用于车辆上的纵向加速度，并将G传感器信号输出至ECU4。换挡传感器10检测自动变速器2的档位，并将档位信号输出至ATCU5。点火传感器11将点火信号输出至ECU4，该点火信号在开启点火开关时指示“开（ON）”而在关断点火开关时指示“关（OFF）”。

当自动变速器2的档位在前行或前驱位置，通过制动将车辆保持在停止状态或静止状态而不压下加速器踏板2，并且倾斜道路斜坡小于预定角度（对于上升道路和下降道路两者均为5[%]或更小）时，ECU4将用于松开在车辆启动时接合的（engaged）自动变速器2的离合器（启动离合器）的请求输出至ATCU5，由此在断开驱动力向驱动轮的传递的空挡状态中进行空挡控制。

换言之，如果来自换挡传感器10的档位信号指示前驱位置，加速器开度传感器6的加速器开度信号为零，来自制动开关7的制动开关信号为“开”，来自车速传感器8的车速信号为规定值（≈0），并且来自G传感器9的加速度信号指示对应于5[%]或更小的规定角度的倾斜道路的加速度，则ECU4将执行空挡控制。在不再满足上述用于执行空挡控制的条件中的任何一个（诸如制动开关变为“关”）的时间点，ECU4会结束空挡控制并将请求发送至ATCU5以使自动变速器2的启动离合器工作。

[加速度检测装置]

图2是描绘ECU4中容纳的加速度检测装置12的配置的控制框图，并且，第一实施例的加速度检测装置12配备有滤波器13、振动分量消除单元（振动分量消除手段）20、N控制进入G计算单元14、N控制退出G计算单元15、△G计算单元16、G→斜率或斜度转换单元17、△G估计单元18、校正值计算单元19、以及零点校正单元（零点校正手段）21。

滤波器13去除G传感器信号Gsen[g]中包括的噪声分量（在约20和约30Hz之间的范围内），并用噪声截止滤波器构成。注意，在各实施例中，“消除”也可以包括“减小”。

振动分量消除单元20输出从G传感器信号Gsen-f中消除了制动关闭时的车体振动分量的G传感器信号Gsen-r，所述G传感器信号Gsen-f是在从车辆静止或停止状态到行驶状态的转变时已经通过了滤波器13的信号。在第一实施例中，使用具有约3Hz的截止频率的一阶延迟滤波器。对通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f施加滤波处理，使得消除车辆振动分量。下面详细说明车辆振动分量。

N控制进入G计算单元14基于在从空挡控制开始起已经经过了预定时间之后通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f，计算在N控制进入时的加速度Gin[g]。注意，预定时间是在停止操作期间生成的车辆振动充分收敛（converge）、并且由此估计G传感器信号Gsen不包括与车辆停止关联的车体振动分量的时间。

N控制退出或离开G计算单元15基于从空挡控制结束时、直至响应于自动变速器2中启动离合器的接合而将驱动力向驱动轮传递的开始的时间通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f，计算呈现与N控制进入加速度Gin最远的间隙的N控制退出时的加速度Gout[g]。

更详细地，N控制退出加速度Gout代表在完成已经在具有预定或更大斜坡斜率的倾斜道路上适当实施的空挡控制之后、由于车辆立即倒退而导致产生的加速度的最大绝对值。

△G计算单元16通过从由N控制进入G计算单元14计算的N控制进入加速度Gin中减去由N控制退出G计算单元15计算的N控制退出加速度Gout，计算加速度改变量检测值ΔG[g]。

G→斜率转换单元17将由N控制进入G计算单元14计算的N控制进入加速度Gin转换为路面的斜率A[%]。在第一实施例中，针对上坡或上升道路的斜率由正（+）表示，而针对下坡或下降斜坡的斜率由负（-）表示。

△G估计单元18基于G→斜率转换单元17中获得的路面的斜率A[%]，并通过参考斜率-加速度改变量计算映射图，计算加速度改变量估计值ΔG^[g]。路面斜率与由于在N控制完成时车辆倒退而导致产生的车辆的加速度改变量之间的关系对于同一车辆保持相同。因此，可以通过实验等预先获得斜率-加速度改变量计算映射图。

校正值计算单元19通过从△G计算单元16中所计算的加速度改变量检测值ΔG中减去△G估计单元18中所计算的加速度改变量估计值ΔG^，来计算校正值Gd[g]。

零点校正单元21通过将校正值计算单元19中所计算的校正值Gd加至通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f，来计算校正G传感器信号Gsen的漂移误差的加速度检测值G（零点校正）。

如上所述，如此计算的加速度检测值G用于决定是否实施空挡控制。

[加速度检测处理]

图3是示出由第一实施例的加速度检测装置12执行的处理的流程的流程图。现在对每个步骤进行描述。只要点火开关被开启，就以预定计算周期重复地执行此控制。

在步骤S1中，判定点火开关是否已经被关断，并且，如果“是（YES）”，则控制进行至步骤S11，而如果“否（NO）”，则控制进行至步骤S2。

在步骤S2中，判定是否已经开始空挡控制，并且，如果“是”，则控制进行至步骤S3，而在“否”判定时，控制进行至步骤S10。

在步骤S3中，在N控制进入G计算单元14中，计算在N控制进入时的加速度Gin[g]。

在步骤S4中，判定是否已经完成了空挡控制。如果“是”，则控制进行至步骤S5，而如果“否”，则重复步骤S4。

在步骤S5中，振动分量消除单元20计算G传感器信号Gsen-r，该信号在G传感器信号已经通过滤波器13之后消除车体振动分量。

在步骤S6中，在N控制退出G计算单元15中，计算在N控制退出时的加速度Gout[g]（空挡控制退出加速度）。

在步骤S7中，△G计算单元16通过从步骤S3中所计算的N控制进入时的加速度Gin中减去步骤S6中所计算的N控制退出时的加速度Gout，来计算加速度改变量检测值ΔG[g]。

在步骤S8中，△G估计单元18基于G→斜率转换单元17所转换的路面斜率A[%]、并通过参考斜率-加速度改变量计算映射图，来计算加速度改变量估计值ΔG^[g]。

在步骤S9中，校正值计算单元19通过从步骤S7中所计算的加速度改变量检测值ΔG中减去步骤S8中计算的加速度改变量估计值ΔG^，来计算校正值Gd[g]。因此，校正值Gd将在ΔG>ΔG^的情况下取为正值，而在ΔG<ΔG^的情况下，获得负值。

在步骤S9中，在零点校正单元21中，通过将校正值Gd加至通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f，来计算加速度检测值G，由此校正了G传感器信号Gsen的漂移误差。注意，如果控制从步骤S9前进至此步骤，则通过使用步骤S9中计算的校正值Gd计算加速度检测值G，并更新所存储的校正值Gd。另一方面，如果控制从步骤S2进行至此步骤，则使用所存储的校正值Gd计算加速度检测值G。

在步骤S11中，在零点校正单元21中，将校正值Gd复位（为零），并且，控制返回。

现在，描述操作。

[由于在车辆倒退（roll back）时的加速度改变量而导致的零点校正操作]

当驾驶员在倾斜道路上执行空挡控制期间将脚从制动踏板松开时，车辆倒退，直到自动变速器2的启动离合器开始接合为止。在第一实施例中的加速度检测装置12中，通过利用由于此倒退而导致发生的此加速度改变，校正G传感器信号Gsen的漂移误差。更具体地，通过计算基于G传感器信号Gsen的改变（N控制进入加速度Gin-N控制退出加速度Gout）的加速度改变量检测值ΔG、以及通过静止车辆的G传感器信号Gsen估计的加速度改变量估计值ΔG^两者，基于两者的差，计算校正值Gd以校正G传感器信号Gsen的漂移误差，由此对G传感器信号Gsen执行零点校正。

如果随着时间和温度改变，在G传感器信号中存在漂移误差，则基于G传感器信号Gsen计算的N控制进入加速度Gin与真值（实际的加速度）偏离了漂移误差。另一方面，代表N控制进入加速度Gin与N控制退出加速度Gout之间的差的加速度改变量检测值ΔG不受漂移误差影响（即，不包括漂移误差）。因此，通过采用加速度改变量检测值ΔG与加速度改变量估计值ΔG^之间的差，可以精确地获得用于抵消G传感器信号Gsen的漂移误差的校正值Gd，并且可以实现更准确的零点校正。

[由于车辆振动而导致的错误校正的禁止操作]

图4是描绘传统技术中在零点校正时错误校正发生的逻辑的时序图。假定车辆停在上坡道路上。

在时间t1，满足空挡控制执行条件，并且开始空挡控制。

在时间t2，基于在从空挡控制开始起已经经过了预定时间之后通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f，计算N控制进入加速度Gin。

在时间t3，因为驾驶员将脚从制动踏板上松开以退出空挡控制，所以在t3直至t4的时段内，发生车辆倒退。

在时间t4，从已经通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f中，将位置距N控制进入加速度最远的这样的G传感器信号Gsen-f识别为N控制退出加速度Gout，以获得加速度改变量检测值ΔG和加速度改变量估计值ΔG^两者。然后根据该两者之间的差计算校正值Gd，此后且在直到下个空挡控制将结束为止的时间段内，将使用通过该校正值Gd而校正了漂移误差的加速度检测值G，来针对空挡控制进行斜率确定。

这里，在从时间t3至时间t4的时段期间，当车辆从静止状态转变至驾驶状态时，G传感器信号Gsen包括由于制动关闭而导致产生的车体振动分量。关于车体振动分量，假设下列两个情况。

（a）由于通过制动关闭使得传动系中的扭矩（其是由于车辆响应于制动开启而停止所产生的）释放而导致的振动（为约5Hz）

（b）由与归因于（a）或车辆倒退而产生的车辆姿态或姿势改变引起的悬架冲程改变关联的悬架振动而导致的振动。

这些车体振动分量可能不能被置于G传感器9的下游的噪声截止滤波器13消除，并仍包含在已经通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f中。因此，通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f以如图4中所示的大幅度振荡。因此，从峰值点中选择具有与N控制进入加速度Gin最远距离的这样的峰值点作为N控制退出加速度。然后，加速度改变量检测值Gd（=ΔG-ΔG^）变得小于通过车辆倒退所检测的值，从而计算出过大的校正值Gd（=ΔG-ΔG^）。因此，对于在时间t4之后的时间段，因为加速度检测值G将被校正为小于对应于路面的实际斜率的加速度，所以，甚至平坦道路也可能被错误地确定为具有超过5%斜率的倾斜道路，并且，可能不允许空挡控制，导致关联的燃料消耗恶化。

相反，在第一实施例的加速度检测装置中，在N控制退出G计算单元15的上游（即在其之前），由振动分量消除单元20对已经通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f进行滤波处理，所述振动分量消除单元20消除G传感器信号Gsen-f中包括的由于车辆振动而导致的频率分量。因为将滤波处理的截止频率设置在约3Hz，所以可以获得这样的G传感器信号Gsen-r，其不包括归因于传动系中的扭力释放（twisting release）而产生的振动的频率分量（为约5Hz）、以及归因于悬架振动而产生的振动的频率分量（为约12至13Hz）。因此，通过在时间t3与时间t4之间的时段期间获得通过振动分量消除单元20之后的G传感器信号Gsen-r（其中去除了车辆振动分量），可以抑制由于在制动关闭时的车体振动而导致的过度校正量的计算，并且，可以禁止这样的情形：与对应于实际路面斜率的加速度相比，过于温和地校正加速度检测值G。

在第一实施例中，当点火开关已经关断时，将校正值Gd复位（至零）。通常，对于从已经关断点火开关的时间到下个开启时间的时间段，因为G传感器9的环境温度改变，所以G传感器信号Gsen的漂移误差也改变。假定将不复位校正值Gdlim，则在直至执行空挡控制的时段期间，G传感器信号Gsen将有可能被校正了偏离实际漂移误差的校正值。因此，通过在每次关断点火开关时复位校正值Gd，将在下个行进期间抑制G传感器信号Gsen的错误校正。

现在描述技术效果。

第一实施例的加速度检测装置12具有下列效果。

（1）加速度检测装置12配备有：振动分量消除单元20，其消除在通过滤波器13之后、或在滤波器13的下游的G传感器信号中包括的车体振动分量；以及零点校正单元21，用以通过基于消除了车体振动分量之后的G传感器信号Gsen-r的校正值Gd，校正通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f的零点位置。

因此，抑制了由于由制动关闭操作引起的车辆振动而导致的漂移误差的错误校正，由此提高了校正精度。

（2）振动分量消除单元20被配置为消除由传动系中的扭力释放引起的（约5Hz的）车辆振动分量，使得可以基于G传感器信号Gsen-r计算校正值Gd，G传感器信号Gsen-r的归因于传动系中的扭力释放的振动分量被消除，由此抑制了漂移误差的错误校正。

（3）振动分量消除单元20被配置为消除由悬架振动引起的（约12至13Hz的）车辆振动分量，使得可以基于G传感器信号Gsen-r计算校正值Gd，G传感器信号Gsen-r的归因于悬架振动的振动分量被消除，由此抑制了漂移误差的错误校正。

（4）因为振动分量消除单元20被配置为对通过了滤波器13之后的多个G传感器信号Gsen-f进行滤波处理，所以可以从通过了滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f中有效地消除车体振动分量。

[第二实施例]

[加速度检测处理]

图6是描绘第二实施例的ECU4中并入的加速度检测装置31的配置的控制框图。第二实施例的加速度检测装置配备有滤波器13、振动分量消除单元（振动分量消除手段）33、N控制进入G计算单元14、N控制退出G计算单元15、△G计算单元16、加速度估计单元32、校正值计算单元19、以及零点校正单元21。

振动消除单元33从在从静止到行驶状态的转变时通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f中消除制动关闭时的车体振动分量，用以输出G传感器信号Gsen-r。在第二实施例中，在空挡控制完成与由于自动变速器2中的启动离合器的接合开始而开始将驱动力传递至驱动轮的时间之间的时段期间，在呈现与N控制进入加速度Gin的最远或最遥远间隙的这样的G传感器信号Gsen可用的预定时间段期间获得的多个G传感器信号Gsen-f将被平均化，以输出Gsen-r。

N控制退出G计算单元15将从消除车体振动分量的振动分量消除单元33输出的G传感器信号Gsen-r设置为N控制退出加速度Gout。

加速度估计单元32基于△G计算单元16所计算的加速度改变量检测值ΔG、并参考加速度改变量-斜率相当（equivalent）加速度计算映射图，来计算加速度估计值G^[g]。由于响应于N控制完成的车辆倒退和路面斜率而产生的加速度改变量对于同一车辆是相同的，并且，可以将路面斜率转换为加速度，因此可以通过实验预先获取加速度改变量-斜率相当加速度计算映射图。

校正值计算单元19通过从加速度估计单元32中所计算的加速度估计值G^中减去N控制进入加速度Gin，计算校正值Gd[g]。

图7是描绘由第二实施例的加速度检测装置31执行的加速度检测处理的流程的流程图。现在，对每个步骤进行描述。注意，通过对执行与图3中所示的第一实施例相同处理的步骤赋予相同步骤编号，省略重复描述。

在步骤S20中，振动分量消除单元33计算G传感器信号Gsen-r，其从已经通过了滤波器13的G传感器信号中消除车体振动。

在步骤S21中，加速度估计单元32基于步骤S6中计算的加速度改变量检测值ΔG、并参考加速度改变量-斜率相当加速度计算映射图，计算加速度估计值G^[g]。

在步骤S22中，校正值计算单元19通过从步骤S21中所计算的加速度估计值G^中减去N控制进入加速度Gin，计算校正值Gd[g]。

现在，对操作进行描述。

[基于在车辆倒退时的加速度改变量的零点校正操作]

第二实施例的加速度检测装置31基于可从G传感器信号Gsen的改变（即，N控制进入加速度Gin-N控制退出加速度Gout）推出的加速度估计值G^与N控制进入加速度Gin之间的差，计算用于校正G传感器信号Gsen的漂移误差的校正值Gd，以便执行G传感器信号的零点校正。

当由于温度改变或老化而在G传感器信号中发生漂移误差时，基于G传感器信号计算的N控制进入加速度Gin与真值偏离了漂移误差。另一方面，从N控制进入加速度Gin与N控制退出加速度Gout之间的差计算的加速度估计值G^不受漂移误差的影响（即不包括漂移误差）。因此，通过采用加速度估计值G^与N控制进入加速度Gin之间的差，可以精确地获得抵消G传感器信号Gsen中的漂移误差的校正值，使得将实现甚至更准确的零点校正。

[对由于车体振动而导致的错误校正的禁止操作]

图8是描绘第二实施例中的对错误校正的禁止操作的时序图。

关于时间t1与t3之间的时段，由于如图4和图5中图示的相同操作而省略描述。

在时间t3，因为驾驶员将脚从制动踏板松开以退出空挡控制，所以，对于在t3直至t4之间的时段，发生车辆倒退。

在时间t4，从已经通过滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f中，将这样的G传感器信号Gsen-f平均化并设置为N控制退出加速度Gout，以获得加速度改变量检测值ΔG和加速度改变量估计值ΔG^两者。然后从该两者计算校正值Gd，接着，即，直到下个空挡控制结束为止，将使用通过该校正值Gd而校正了漂移误差的加速度检测值G，来针对空挡控制进行斜率确定。

在第二实施例中的加速度检测装置31中，在N控制退出G计算单元15的上游（或在进入N控制退出G计算单元15之前）对已经通过滤波器13的G传感器信号应用平均化处理，因此，消除了G传感器信号Gsen-f中包括的车体振动分量。对G传感器信号Gsen-f的平均化处理将使得没有由于传动系中的扭力释放而导致的振动和与悬架振动相关的振动的这样的G传感器信号Gsen-r可用。

因此，可以抑制由于在制动关闭时的车体振动而导致的过度校正值Gd的计算，禁止相对于与实际路面斜率对应的加速度而过于温和地校正加速度检测值G。

接下来，将描述技术效果。

在第二实施例的加速度检测装置31中，除了第一实施例的效果（1）至（3）之外，还可以实现下列效果。

（5）振动分量消除单元20对在从静止状态至行驶状态的转变时获得的在多个滤波器13之后的G传感器信号Gsen-f应用平均化处理，使得可以从已经通过滤波器13的G传感器信号Gsen-f中有效消除车体振动分量。

（其它示例）

虽然以上已经参考实施例描述了用于执行本发明的配置，但是本发明的具体配置不限于这些实施例，并且，在不背离本发明的主旨的情况下的设计改变等可以包括在本发明内。

例如，用于滤波处理的滤波器不限于一阶延迟或滞后滤波器，而是可以使用如二阶滞后滤波器或带通路（band-path）滤波器的滤波器。

用于平均化处理的方法不限于算术平均化处理，而是可以使用几何平均或调和平均。

根据本发明的加速度检测值G的校正方法不限于空挡控制完成，而是可以以与实施例同样的效果适用于空闲停止控制的结束时。

Claims (5)

1.一种加速度检测装置，包括：

加速度传感器，搭载于车辆上；

滤波器，去除来自加速度传感器的加速度传感器信号中包括的噪声分量；

振动分量消除单元，消除来自所述滤波器的在从车辆静止状态至行驶状态的转变时的加速度传感器信号中包括的车体振动分量，以及

零点校正单元，通过基于消除了所述车体振动分量之后的加速度传感器信号、以及来自所述滤波器的当通过制动将车辆保持停止在倾斜道路上时的停止操作期间生成的车辆振动充分收敛后的加速度传感器信号的校正值，校正所述加速度传感器信号的零点位置。

2.如权利要求1所述的加速度检测装置，其中

所述振动分量消除单元被配置为消除所述加速度传感器信号中由传动系中的扭力释放引起的车体振动分量。

3.如权利要求1或2所述的加速度检测装置，其中

所述振动分量消除单元还被配置为消除所述加速度传感器信号中由悬架振动引起的车体振动分量。

4.如权利要求1或2所述的加速度检测装置，其中

所述振动分量消除单元被配置为对从所述车辆静止状态至所述行驶状态转变时获得的多个加速度传感器信号应用滤波处理。

5.如权利要求1或2所述的加速度检测装置，其中

所述振动分量消除单元被配置为对从所述车辆静止状态至所述行驶状态转变时获得的多个加速度传感器信号应用平均化处理。