JP2003215144A - 車速演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い車速域にわたって車速値の応答性及び安
定性を向上させる。 【解決手段】 車速演算装置は、回転数検出手段（４
０）からの回転数信号を変換して得た車速信号を入力す
るなまし補正手段（５２）及びなまし変更手段（５３）
を備える。なまし補正手段は、今回周期にサンプリング
した車速値に第１フィルタ係数を乗じると共に前回周期
のなまし補正後の車速値に第２フィルタ係数を乗じるこ
とにより、車速値に対してなまし補正を行う。なまし変
更手段は、車速値に応じたカットオフ周波数に対応する
第１及び第２フィルタ係数を求める。第２フィルタ係数
ひいてはなまし度合は車速の増大につれて大きくされ、
低速域での実際車速に対する車速演算値の応答性が向上
すると共に高速域での車速演算値の変動が低減して安定
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転数信号から車
速を演算する車速演算装置に関し、特に、広い車速域に
亘って車速を応答性良く安定に演算することができる車
速感応型の車速演算装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】車両では車速に基づいて種々の制
御が実施される。例えば、定速走行装置は一定の目標車
速になるようにスロットルアクチュエータやブレーキア
クチュエータを車速に基づいて制御し、また、自動変速
制御装置はエンジン負荷と車速とに適合した変速段が確
立されるように変速機を制御するものになっている。ま
た、近年、アイドリング時の燃料消費の削減を企図し
て、車両が一時停止する際にエンジン運転を自動的に停
止させると共にその後の車両発進時にエンジンを再始動
させるアイドリングスタート・ストップ（ＩＳＳ）シス
テムが実用化され、このＩＳＳシステムは車速に基づい
て車両の一時停止を判別するようになっている。

【０００３】この様に、車両には車速に応動する種々の
制御装置が装備されるが、車速センサなどから各制御装
置に供給される車速信号が実際車速を適切に表す場合に
のみ、企図した制御が的確に達成される。一般に、車速
センサは、車軸に装着されると共に多数の突起を周縁部
に有するロータと、このロータに対向して車体に固定さ
れたピックアップと、車速信号生成部とを備えている。
車速センサでは、車軸の回転に伴ってロータの各突起が
ピックアップを通過する度にピックアップからパルス信
号（回転数信号）が車速信号生成部に送出され、車速生
成部はパルス信号から車速信号を生成する。

【０００４】車両走行中、車軸や車体は路面その他から
種々の力を受けて振動し、これに伴って車速センサのロ
ータ及びピックアップが振動する。従って、車速が一定
の走行状態においてもロータやピックアップの振動に起
因してピックアップから出力されるパルス信号の発生間
隔に変動が生じ、パルス信号から求められる車速信号値
に変動が生じることがある。そして、一般には、車速が
増大するほど車体や車軸の振動が大きくなるので、車速
信号値の変動は高速域で顕著になる。そこで、従来、こ
の様な車速信号値の変動を抑制するため、車速信号値に
フィルタ処理を施すことが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速域
での変動抑制を企図したフィルタ処理を車速信号値に施
すと、低速域では実際車速に対する車速信号値の応答性
が低下してしまう。そして、車速変化に対する車速信号
値の追従性が低下すると、例えば、ＩＳＳシステム搭載
車両が一時停止して実際車速がゼロにまで低下した際に
も車速信号値が速やかにゼロにならず、このため、ＩＳ
Ｓシステムによるエンジン運転停止に遅れを来すという
不都合が生じるおそれがある。

【０００６】一方、その様な不都合を解消するために低
速域での応答性が向上するようなフィルタ処理を車速信
号値に施すと、高速域での車速信号の変動を十分に抑制
することができなくなる。この場合、たとえば定速走行
制御において車速信号値の変動に起因して不適切な車速
制御が行われて車速変動が生じ、乗り心地が損なわれる
おそれがある。

【０００７】上述のように、車両停止状態を含む低速域
から高速域までの広い車速域にわたって車速を適切に表
す車速信号値を得ることは困難であり、この結果、その
様な広い車速域全体で車速に応じて制御動作する制御装
置に制御遅れや制御ハンチングなどの不都合が生じるお
それがある。そこで、本発明の目的は、広い車速域にお
いて車速値を簡易な構成で応答性良く安定に演算するこ
とができる車速演算装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、回転数検出手段の検出値に基づいて所定周期で車速
値を演算する車速演算装置において、検出値または車速
値になまし補正を施すなまし補正手段と、車速の増大に
つれてなまし補正によるなまし度合いを大きくするなま
し変更手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】請求項１に係る車速演算装置によれば、な
まし補正におけるなまし度合いは低速域で小さく、従っ
て、低速域で演算される車速値は現在の実際回転数すな
わち実際車速を良好に反映したものになり、実際車速に
対する応答性に優れる。一方、なまし度合いが高速域で
大きくなるため、高速域で演算される車速値は、現在の
実際車速よりも過去の車速をより多く反映したものにな
る。従って、高速域では実際車速の変動に伴う車速値の
変動が抑制され、車速値は安定性に富む。すなわち、本
発明によれば、広い車速域にわたって実際車速に対する
追従性に優れ且つ変動の少ない車速値を演算することが
可能であり、また、その様な車速演算を簡易な構成で実
施可能である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、なまし補正手段
を再帰型１次ローパスフィルタで構成したことを特徴と
する。この好適態様によれば、なまし補正手段の構成が
簡易になる。請求項３に記載の発明は、なまし補正手段
が、今回周期の車速値と前回周期のなまし補正後の車速
値とに重み付けを行うことによりなまし補正を行い、ま
た、なまし変更手段が、車速の増大につれて前回周期の
なまし補正後の車速値に対する重み付けを大きくするこ
とを特徴とする。この好適態様によれば、高速域ではな
まし補正における前回周期のなまし補正後の車速値の重
みが増して今回周期のなまし補正後の車速値に大きく反
映され、これにより車速値の変動が抑制され、また、低
速域ではなまし補正における今回周期のなまし補正前の
車速値の重みが増して今回周期のなまし補正後の車速値
に現在の実際車速が大きく反映され、実際車速に対する
車速値の応答性が向上する。この結果、応答性に優れた
車速値を広い車速域にわたって簡易な構成で安定に演算
可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
車速演算装置を説明する。図１に示すように、本実施形
態の車速演算装置が搭載される車両には、エンジン運転
状態を制御するエンジン制御ＥＣＵ１１と、このエンジ
ン制御ＥＣＵ１１と協同してＩＳＳ制御を行うＩＳＳ用
ＥＣＵ１２と、定速走行制御を行うオートクルーズＥＣ
Ｕ１３と、自動変速用ＥＣＵ１４とが設けられ、これら
のＥＣＵ（電子制御ユニット）１１〜１４は多重伝送路
２０に接続されている。図示を省略するが、これらのＥ
ＣＵは、インターフェース回路部及び通信制御部を介し
て多重伝送路２０に接続されたＣＰＵを備え、多重伝送
路２０を介して相互間および図示しないその他のＥＣＵ
との間で各種信号を授受できるようになっている。

【００１２】ＥＣＵ１１〜１４の各々は、車速演算装置
５０から車速演算値（車速信号）を入力すると共に必要
に応じて図示しないセンサからセンサ信号を入力し、入
力信号に基づいて制御動作するように構成されている。
例えば、オートクルーズＥＣＵ１３は、車速演算値が表
す実際車速が目標車速になるように、図示しないアクセ
ルペダルと無関係に動作可能なスロットル弁（図示略）
をスロットルアクチュエータ３１を介して開閉制御する
と共に図示しないブレーキペダルと無関係に動作可能な
制動装置（図示略）をブレーキアクチュエータ３２を介
して駆動制御するように構成されている。各ＥＣＵの制
御動作は従来公知であり、ここでは説明を省略する。

【００１３】また、車両には例えば従動輪側の車軸の回
転数を検出する回転数検出手段４０が設けられている。
回転数検出手段４０は、車軸に一体回転可能に装着され
たロータ４１と、これに対向して車体に固定されたピッ
クアップ４２とから構成され、ピックアップ４２は車軸
の回転に伴ってロータ周縁部の突起が通過する度にパル
ス信号（回転数信号）を発生するようになっている。

【００１４】車速演算装置５０は、ピックアップ４２か
らパルス信号を入力してパルス周波数を電圧に変換して
車速信号を得る周波数・電圧変換器５１と、変換器５１
からの車速信号（広義には回転数検出手段４０からの回
転数信号）に基づいて車速値を演算する車速演算部５５
と、車速演算部５５における車速値に対してなまし補正
を施すなまし補正手段５２と、車速の増大につれてなま
し補正手段５２によるなまし度合を増大させるなまし変
更手段５３とを備えている。車速演算部５５、なまし補
正手段５２及びなまし変更手段５３は、例えばマイクロ
コンピュータやメモリなどから構成されている。

【００１５】本実施形態のなまし補正手段５２は、車速
演算部５５から入力した車速値に対して所定周期でなま
し補正を行う再帰型１次ローパスフィルタとして構成さ
れている。図２に示すように、なまし補正手段（ローパ
スフィルタ）５２は、機能的には、図示しないサンプリ
ング回路でサンプリングした今回周期の車速値Ｘ（ｎ）
に第１フィルタ係数ａを乗算する第１乗算器５２ａと、
一次遅れ要素５２ｂと、この一次遅れ要素５２ｂから入
力した前回周期のなまし補正後の車速値Ｙ（ｎ−１）に
第２フィルタ係数ｂを乗算する第２乗算器５２ｃと、第
１及び第２乗算器の出力を加算した後にフィルタ係数
ａ、ｂの和で除して今回周期のなまし補正後の車速値Ｙ
（ｎ）を求める除算機能付きの加算器５２ｄとを有して
いる。

【００１６】加算器５２ｄで求められた今回周期のなま
し補正後の車速値Ｙ（ｎ）は、一次遅れ要素５２ｂ、エ
ンジン制御ＥＣＵ１１、ＩＳＳ用ＥＣＵ１２及びオート
クルーズＥＣＵ１３に供給される。なお、今回周期のな
まし補正後の車速値Ｙ（ｎ）は次式で表される。 Ｙ（ｎ）＝｛ａ・Ｘ（ｎ）＋ｂ・Ｙ（ｎ−１）｝／（ａ
＋ｂ） 一方、なまし変更手段５３は、機能的には、図１に示す
ようにカットオフ周波数算出部５３ａとフィルタ係数算
出部５３ｂとを有している。カットオフ周波数算出部５
３ａは、車速演算部５５から入力した車速値に適合する
カットオフ周波数ｆｃを図３に例示する車速・カットオ
フ周波数特性線に従って算出するようになっている。

【００１７】図３において、全車速域は、車速ＶＬ（例
えば４０Ｋｍ／ｈ）を上限車速とする低速域と、車速Ｖ
H（例えば８０Ｋｍ／ｈ）を下限車速とする高速域と、
低速域と高速域間にある中速域との３つに区分されてい
る。カットオフ周波数ｆｃは、低速域では第１のカット
オフ周波数値ｆｃ１（例えば１Ｈｚ）をとり、中速域で
は車速の増大につれて第１のカットオフ周波数値ｆｃ１
から第２のカットオフ周波数値ｆｃ２（例えば０．２Ｈ
ｚ）まで減少するような値をとり、高速域では第２のカ
ットオフ周波数値ｆｃ２をとる。

【００１８】そして、なまし補正手段５２におけるなま
し補正の演算周期をＴとしたとき、カットオフ周波数ｆ
ｃと第１及び第２フィルタ係数ａ、ｂとの間には以下の
関係が成立する。 ｆｃ＝ａ／２πＴ（ａ＋ｂ） そこで、なまし変更手段５３のフィルタ係数算出部５３
ｂは、カットオフ周波数算出部５３ａにより算出された
カットオフ周波数ｆｃに対応する第１及び第２フィルタ
係数ａ、ｂを、例えば図示しないルックアップテーブル
から求める。カットオフ周波数ｆｃが例えば１Ｈｚと大
きい値をとる低速域では、第１フィルタ係数ａの値が大
きく、また、第２フィルタ係数ｂの値（なまし度合）が
小さくなる。これとは逆に、高速域ではカットオフ周波
数ｆｃが例えば０．２Ｈｚと小さい値になるので、第１
フィルタ係数ａの値は小さく、第２フィルタ係数ｂの値
は大きくなる。

【００１９】以下、上記構成の車速演算装置５０の作用
を説明する。車両走行中、車軸ひいてはロータ４１の回
転に伴ってピックアップ４２からパルス信号（回転数信
号）が車速演算装置５０の周波数・電圧変換器５１に供
給される。この変換器５１ではパルス信号が車速信号に
変換され、車速信号は、車速演算部５５に入力されて車
速値が演算された後、車速値がなまし補正手段５２に供
給されると共になまし変更手段５３のカットオフ周波数
算出部５３ａに供給される。

【００２０】カットオフ周波数算出部５３ａでは、図３
に示す車速・カットオフ周波数特性線に従って車速値に
対応するカットオフ周波数ｆｃが求められる。次に、な
まし変更手段５３のフィルタ係数算出部５３ｂでは、こ
のカットオフ周波数ｆｃに対応する第１及び第２フィル
タ係数ａ、ｂが求められる。また、なまし補正手段５２
では車速値が所定周期でなまし補正される。このため、
なまし補正手段５２の図示しないサンプリング回路によ
り車速値が所定周期でサンプリングされる。そして、今
回周期の車速値Ｘ（ｎ）に第１フィルタ係数ａが乗じら
れて車速値Ｘ（ｎ）に重み付けが施され、また、前回周
期のなまし補正後の車速値Ｙ（ｎ−１）に第２フィルタ
係数ｂが乗じられて重み付けされ、これにより今回周期
の車速値Ｘ（ｎ）になまし補正が施されて今回周期のな
まし補正後の車速値Ｙ（ｎ）が求められる。このなまし
補正演算で用いられる第１フィルタ係数ａの値は既述の
ように車速の増大につれて小さくされ、その一方で、第
２フィルタ係数ｂの値が大きくされるので、なまし補正
手段５２でのなまし補正によるなまし度合は車速の増大
につれて大きくなる。

【００２１】この様に、低速域では、なまし度合いを小
さくするので、なまし補正後の車速値Ｙ（ｎ）は現在の
実際車速を良好に反映したものになり、実際車速に対す
る車速値の応答性が良くなる。一方、高速域では、なま
し度合いが大きくなるので、なまし補正後の車速値Ｙ
（ｎ）は現在の実際車速よりも過去の車速をより多く反
映したものになり、実際車速の変動に伴う車速値の変動
が抑制されて車速値は安定する。

【００２２】図４は、時間経過につれて車速が増大する
ような運転状態における車速値の変化を示す。図４中、
太い実線は本実施形態のフィルタ機能を備えた車速演算
装置５０によるものを表し、細い実線はフィルタ機能の
ない従来装置による車速演算値を示し、また、破線は、
高速域での変動抑制を企図してフィルタ処理を行う従来
装置による車速演算値を示す。

【００２３】図４から分かるように、回転数信号や車速
信号などの入力信号に基づいて求めた車速値にフィルタ
処理を施さない場合は、図４に細い実線で示すように高
車速域において車速値が車体振動などに起因して大きく
変動し、また、高速域での変動を抑制するようなフィル
タ処理を車速値に施すと図４に破線で示すように低速域
では実際車速に対する車速値の応答性が低下する。これ
に対して、本実施形態の車速演算装置５０によれば、図
４に太い実線で示すように、実際車速に対する追従性に
優れると共に変動の少ない車速値を低車速域から高車速
域にわたって求めることができる。しかも、本実施形態
の車速演算装置５０は一つのフィルタ５２により構成さ
れ、構成が簡易である。このため、車速演算装置５０に
大容量メモリを用いる必要がなく、車速演算のための制
御処理も簡易になる。また、車両停止状態（車速ゼロ）
を含む低速域から高速域までの広い車速域全体において
適切な車速値が求まるので、広い車速域で制御動作する
制御装置たとえば自動変速用ＥＣＵ１４に制御遅れや制
御ハンチングが生じることがなく、企図したとおりの制
御結果を得ることができる。また、車速演算に関して応
答性や安定性に欠ける車速域がないので、制御対象とな
る車速域を異にする多数の制御装置（例えばＥＣＵ１１
〜１４）に対して一つの車速演算装置５０を共通に使用
することができ、構成の簡易化ひいては低コスト化が図
られる。

【００２４】以上で本発明の一実施形態についての説明
を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々
に変形可能である。例えば、上記実施形態では再帰型１
次ローパスフィルタをなまし補正手段を構成したが、バ
タワースフィルタやカルマンフィルタなどのその他のフ
ィルタをなまし補正手段として用いても良い。また、上
記実施形態では今回周期の車速値及び前回周期のなまし
補正後の車速値のそれぞれを重み付けして車速信号にな
まし補正を施したが、単位時間あたりのパルス数又は所
定パルス数あたりの時間（検出値に相当する）をなまし
補正した後に車速値を演算するようにしても良い。

【００２５】また、上記実施形態では全車速域を低速
域、中速域および高速域の３つに区分すると共に図３に
示す車速・カットオフ周波数特性線に従って各車速域で
のカットオフ周波数ひいてはフィルタ係数を求めるよう
にしたが、全車速域を低速域と高速域とに２分し或いは
４つ以上の車速域に区分しても良く、また、車速・カッ
トオフ周波数特性線も種々に変形可能である。例えば、
全車速域において車速の増大につれてカットオフ周波数
を連続的に減少可能である。

【００２６】更に、本発明の車速演算装置は、図１に示
すような制御装置と共に使用することに限定されず、車
速に基づいて制御動作する一つ以上の制御装置と共に使
用可能である。また、図１に示す周波数・電圧変換器は
必須要素ではなく、その様な変換器を車速演算装置に外
付けしたり、各電子制御ユニット１１〜１４中に組み込
むようにしても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明は、回転数検出手段の検
出値に基づいて所定周期で車速値を演算する車速演算装
置において、検出値または車速値になまし補正を施すな
まし補正手段と車速の増大につれてなまし補正によるな
まし度合いを大きくするなまし変更手段とを備えるの
で、広い車速域にわたって実際車速に対する応答性に優
れると共に変動が少なくて安定性に富む車速値を簡易な
構成で演算することができる。

【００２８】請求項２の発明は、なまし補正手段を再帰
型１次ローパスフィルタで構成したので、構成が簡易で
ある。請求項３の発明は、なまし補正手段が、今回周期
の車速値と前回周期のなまし補正後の車速値とに重み付
けを行うことによりなまし補正を行い、また、なまし変
更手段が、車速の増大につれて前回周期のなまし補正後
の車速値に対する重み付けを大きくするので、応答性に
優れた車速値を広い車速域にわたって簡易な構成で安定
に演算可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による車速演算装置を電子
制御ユニットと共に示す概略ブロック図である。

【図２】図１に示したなまし補正手段の機能を示す図で
ある。

【図３】図１に示したなまし変更手段でのカットオフ周
波数算出に用いられる車速・カットオフ周波数特性線を
例示する図である。

【図４】車速増大時における時間経過に伴う図１の車速
演算装置による車速演算値の変化を従来装置によるもの
と比較して示す図である。

【符号の説明】

１１〜１４ 電子制御ユニット ４０ 回転数検出手段 ５０ 車速演算装置 ５２ なまし補正手段 ５３ なまし変更手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出物の回転数を検出する回転数検出
   手段から入力した検出値に基づいて所定周期で車速値を
   演算する車速演算装置において、 前記検出値または前記車速値になまし補正を施すなまし
   補正手段と、 車速の増大につれて前記なまし補正によるなまし度合い
   を大きくするなまし変更手段とを備えることを特徴とす
   る車速演算装置。
2. 【請求項２】 前記なまし補正手段を再帰型１次ローパ
   スフィルタで構成したことを特徴とする請求項１に記載
   の車速演算装置。
3. 【請求項３】 前記なまし補正手段が、今回周期の前記
   車速値と前回周期のなまし補正後の車速値とに重み付け
   を行うことにより前記なまし補正を行い、また、前記な
   まし変更手段が、車速の増大につれて前記前回周期のな
   まし補正後の車速値に対する重み付けを大きくすること
   を特徴とする請求項１または２に記載の車速演算装置。