JP2000206136A - 車両の速度、走行距離と路面勾配の計測方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の車軸に取り付けた速度発電機からのパ
ルス情報により速度と走行距離を測定する方法における
誤差を減少、特にタイヤの変化、滑りなどがあっても容
易にこれを把握して、測定値の誤差を補正可能となした
計測方法の提供。 【解決手段】 車軸に取り付けた速度発電機からのパル
ス情報の精度、測定値の誤差などを正確に把握するた
め、加速度センサを付加し、回転速度の微分と車輪径の
積算で得られる想定加速度に対する加速度センサで得ら
れる実際の加速度を比較すると、規定外径と異なるタイ
ヤに交換したなどのタイヤの変化、滑りなどを検知可能
とし、さらに勾配上を移動する車の加速度を加速度セン
サと車軸回転計を用いてその加速度の動加速度成分と重
力加速度成分に分離するすることにより、勾配上を移動
する車両の動加速度をより正確に把握できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車や鉄道車
両などの車両の速度と走行距離、走行中の路面の勾配を
計測する方法に係り、加速度センサと車軸回転計を用い
てそれらの計測値を比較若しくは演算処理することによ
り、車軸回転計から得られる車両の速度や走行距離の補
正を可能にし、また走行中の路面勾配を計測可能にした
車両の動加速度に基づく、速度、走行距離、路面勾配の
計測方法とその装置に関する。

【0002】

【従来の技術】自動車における速度や走行距離は、車軸
に取り付けた速度発電機からのパルス情報により得られ
ており、回転(速度)と車輪(タイヤ)の径を積算した値で
測定していた。また、賃走する商業車の料金メーターも
同様に速度発電機からのパルス情報を取り入れている。

【0003】複数の非駆動車軸に設けた速度発電機からのパ
ルス情報を所定計測時間内でパルス数が多いほうを採用
して算出されていた。従って、一般に、タイヤの履き替
えや磨耗のほか、タイヤの滑り等により速度や走行距離
の測定値に誤差が生じることはよく知られるところであ
る。

【0004】そこで、複数の非駆動車軸に設けた速度発電機
からのパルス情報を得て、それぞれパルス周期を測定
し、測定が完了した最新のパルス周期と対応するタイヤ
径に基づいて補正パルス周期を演算し、複数のパルス周
期を比較して最短のものを採用してこれより、走行距離
を算出する方法が提案(特開平6-107178)されている。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】従来の計測方法では、
いずれもパルス情報の精度、測定値の誤差などを正確に
把握する決定的なパラメータを欠いており、タイヤの変
化、滑りなどをチェックすること自体困難であった。

【0006】すなわち、外径が異なる規格外タイヤに交換さ
れても、速度計や走行距離計側ではその変化が把握でき
ず、誤差を補正することができない。

【0007】一方、車両の傾斜、すなわち路面の勾配を測定
するには従来一般に、ジャイロコンパスと同様の機械的
構造を採用する傾斜計が用いられ、そのフロート構造故
に車両が走行中では正確に測定できず、先に停止して勾
配傾斜を測る必要があった。

【0008】また、前記パルス情報に代えて加速度センサを
用いる方法も考えられるが、加速度データを採取しても
カーブや路面の凹凸によりそのデータが影響を受けてお
り、データのどの部分が精度が高いかの把握が困難であ
る。また、勾配がある地点での加速度を計測する場合、
先に停止して勾配傾斜を測る必要があり、先に静止して
重力加速度成分を検知してから同じ勾配上を走行し動加
速度を測定する必要がある。

【0009】この発明は、従来の車両の車軸に取り付けた速
度発電機からのパルス情報により速度と走行距離を測定
する方法における問題を解消し、タイヤの変化、滑りな
どがあっても容易にこれを把握して、測定値の誤差を補
正可能な車両の速度、走行距離計測方法の提供を目的と
し、また、走行中の路面勾配を計測可能にした路面勾配
の計測方法並びに各計測装置の提供を目的としている。

【0010】

【課題を解決するための手段】発明者らは、従来の車軸
に取り付けた速度発電機からのパルス情報の精度、測定
値の誤差などを正確に把握できるパラメータについて鋭
意検討した結果、加速度センサと車軸回転計を併用する
ことに着目し、加速度センサと車軸回転計の計測値を比
較若しくは演算処理することにより、どちらか一方又は
両方の計測値の誤差や信頼性を得ることが可能であるこ
とを知見した。

【0011】また発明者らは、前記パラメータについて種々
検討した結果、加速度センサを付加し、回転速度の微分
と車輪径の積算で得られる想定加速度に対する加速度セ
ンサで得られる実際の加速度を比較すると、規定外径と
異なるタイヤに交換したなどのタイヤの変化、滑りなど
を把握する手段として有効であり、また走行試験におけ
る試験結果の信頼性を容易に判断できることを知見し、
この発明を完成した。

【0012】さらに発明者らは、勾配上を移動する車の加速
度を加速度センサと車軸回転計を用いてその加速度の動
加速度成分と重力加速度成分に分離するすることによ
り、勾配上を移動する車両の動加速度をより正確に把握
できることを知見し、この発明を完成した。

【0013】

【発明の実施の形態】この発明は、回転(速度)と車輪の
径を積算した値で行われていた、従来の車軸パルス情報
による速度、走行距離の測定において、パルス情報によ
る想定加速度に対して加速度センサで得られる実際の加
速度を比較することにより、タイヤの交換や摩耗などの
変化、滑りなどを把握することを特徴としている。

【0014】また、回転速度と車輪外径の積から得られる想
定速度に対しそれの更正に加速度センサから得られる加
速度値を積分して得られる速度を使用すると、微小な誤
差も時間と共に増大し、全体的な平均値が得られる程度
のデータ量を蓄積するとかなりの誤差を生ずるが、この
発明においては、回転速度の微分値と車輪外径の積から
得られる想定加速度を加速度センサから得られる加速度
と比較するため、より精度を向上させることが可能であ
る。

【0015】例えば、自動車の非駆動車軸に設けた速度発電
機からの車軸パルス出力から得られた加速度をA、自動
車の前後の加速度センサ出力をBとした場合、A-BをCと
し、別途採取したある模範的(Typical)な(A-B)値をC'と
して、C-C'が0より大きく離れている場合、車軸パルス
出力Aは正しくないことになる。

【0016】また、上記の車軸パルス出力Aに対して、自動
車の左右の加速度をDとし、別途採取したある模範的な
加速度値をD'としたTypical(D-D')と、同様に自動車の
上下の加速度をEとし、別途採取したある模範的な加速
度値をE'としたTypical(E-E')のいずれかが0より大きく
離れている場合、車軸パルス出力Aは正しくないことに
なる。

【0017】従って、予め設定されたタイヤの外径と異なる
タイヤが装着された際、不適な空気圧のタイヤでの走行
時などは容易に検知でき、またタイヤの摩耗の度合いも
検知でき、交換時期の判断も可能である。

【0018】さらに、Typical(A-B)値によってタイヤ特性の
検知、区別が可能で、既知のタイヤと各種の路面状態で
前記B、D、E値を予め測定しておくことにより、未知の
路面もしくはタイヤで走行したときのB、D、E値等と比
較して路面状態もしくはタイヤ特性を推定でき、例えば
走行試験における試験結果の信頼性を容易に判断できる
ことになる。

【0019】なお、この発明における加速度などの比較、演
算は、上述の(A-B)値や(D-D')値の想定等に限定されな
いことは言うまでもなく、絶対値や平均値を得るのに、
時間の概念の有無、平方根、立方根などの種々の重みな
どを付加するなど、公知の数学的ないずれの思想も採用
可能であり、目的とする制御、解析の対象に応じて適宜
選定されるものである。

【0020】また一方、従来、車軸パルス情報のみでは走行
距離等の把握はできても、その軌跡の曲がり具合や路面
状態を知ることは困難であり、データの精度を把握する
ことが困難であったが、この発明において、さらに3軸
加速度センサを付加し、カーブ時の遠心力による横向き
加速度、劣悪な舗装状態による上下加速度を検知するこ
とにより、直進加速度データの信頼度を把握することが
可能となる。

【0021】路面勾配の検知は、加速度センサのみでこれを
行うと、検出したい車の動加速度とそれとほぼ同じ大き
さで発生する路面勾配による重力加速度の漏れ込み部分
が生じるが、この発明では動加速度成分と重力加速度成
分に分離が可能で、さらに、勾配がある地点で加速度を
計測する場合、先に停止して勾配傾斜を測る必要がな
い。

【0022】図1に示すごとく、勾配θを有する路面上を移
動する車両おいて、加速度センサを2軸分使用しそれら
の値をそれぞれAcc1、Acc2として下記の連立方程式を形
成し、未知数を道路勾配θと前進方向の動加速度Amの2
個と仮定し、これを加速度センサ2個からの入力信号に
て解析的に解くことを検討する。

【0023】Acc1+Acc2=√(2)×cosθ ……… (1) Acc1-Acc2=√(2)×(sinθ-Am)

【0024】上記の(1)式より明らかなように、ここではθ
の極性を特定できないため、Amに車軸パルス情報からの
想定加速度を一時的に代入し、θの極性を確定してから
再度解析することにより、正確な勾配θ値を得ることが
できる。

【0025】

【実施例】実施例1 自動車の車輪全てに車軸パルスを発生する発電機を設
け、発電機からの情報で速度、走行距離値を得る構成の
速度計と走行距離計を有する自動車において、加速度セ
ンサと演算装置を装着して、車輪回転速度の微分値と車
輪径との積で得られた想定加速度値と、加速度センサで
得られる実加速度値とを比較して、タイヤの外径変化及
び滑りを検知する構成により、各タイヤの空気圧の減少
を警告できるシステムとなった。

【0026】実施例2 実施例1の構成において、さらに演算装置に車輪の外径
変化及び/又は滑りの検出により、前記速度、走行距離
値を補正するプログラムを組み込み、速度計と走行距離
計の誤差を測定したところ、前述した従来の4輪からの
車軸パルスで補正する方式に対して、この発明の場合は
誤差が1/2以下となった。従って、走行距離による営業
車の管理がより正確にでき、車載の燃料消費率を表示す
るメーターの精度も大きく向上した。

【0027】実施例3 実施例2の構成において、車両の複数軸の加速度を加速
度センサで測定する構成となし、実施例1の想定加速度
値を用いて、前記センサからの加速度の動加速度成分と
重力加速度成分に分離するプログラムを組み込み、路面
の実勾配θを得るシステムとした。これによって自動車
が走行する際にリアルタイムに道路の実勾配をメーター
に表示することが可能となった。

【0028】実施例4 実施例3の構成において、常時加速度を検出しており、
路面の勾配と自動車が停止したことを検知して、運転者
が車を離れる際にパーキングブレーキのかけ忘れを警告
するシステムを構成することができた。

【0029】

【発明の効果】この発明は、加速度センサと車軸回転計
を用いてそれらの計測値を比較若しくは演算処理するこ
とにより、車軸回転計から得られる走行距離の補正を可
能にし、また走行中の路面勾配を計測可能にしたもの
で、速度計や走行距離計の精度向上のみならず、不正防
止のほか、規格外タイヤの検知、過度に磨耗したタイヤ
での走行や不適な空気圧のタイヤでの走行を検知して事
故防止を図ることが可能である。

【0030】また、この発明による車両の速度、走行距離と
路面勾配の計測方法は、1〜2軸加速度センサのみを用い
た方法に比較し、測定データの信頼性が大きく向上し、
さらに走行中の路面状態の検知も可能になり、事故防止
に寄与する。

【0031】さらに、この発明による計測方法は、走行中に
勾配がわかるため、速度の出しすぎ等の際に予告を発す
ることができ、また、高効率のエンジン出力とギヤ比の
選択を容易にしたり、自動的にエンジンブレーキをかけ
る判断基準を設定できたり、標高差が容易に測定できて
地図の作成が容易になるなどの効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図1】勾配θを有する路面上を移動する車両の重力、
動加速度、センサーの加速度との関係を示す説明図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 車軸回転計からの情報で速度、走行距離
   値を得るに際し、車輪回転速度の微分値と車輪径との積
   で得られた想定加速度値と、加速度センサで得られる実
   加速度値とを比較して、車輪の外径変化及び/又は滑り
   を検知し、前記速度、走行距離値を補正する車両の速
   度、走行距離計測方法。
2. 【請求項2】 勾配θを有する路面上を移動する車両の
   複数軸の加速度を加速度センサで測定し、車輪回転速度
   の微分値と車輪径との積で得られた想定加速度値を用い
   て、前記センサからの加速度の動加速度成分と重力加速
   度成分に分離して、路面の実勾配θを得る路面勾配の計
   測方法。
3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、加速度
   センサと車軸回転計、並びに前記計器からの情報を演
   算、補正、表示する演算制御手段とからなる、車両の速
   度、走行距離と路面勾配の計測装置。