JP2006058197A - 車速計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の車速を検出する車速センサにおける異常と車両の停車時を区別して異常を判定することが可能な車速計測装置を提供する。
【解決手段】 車両の車速に追従して周波数が増加する車速信号を出力する車速センサ５と、車速信号の周波数を検出して車速を演算する車速演算部１２とを備える車速計測装置において、車速センサ５は車速が零のときにも所定周波数の車速信号を出力するように構成され、車速演算部１２は車速信号が当該所定周波数よりも低い周波数を検出したときに異常信号を出力する異常検出手段１２３を備える。車速センサ５は車速が零のときにも所定の周波数信号を出力しているので、車速が零の状態と、車速センサからの車速信号が断された異常状態とを明確に区別することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は自動車等の車速を計測する装置に関し、特に停車時と装置異常とを判別することを可能にした車速計測装置に関するものである。

自動車の車速を計測する車速計測装置は自動車の車速に基づいて各部を制御するための車速信号を得るために利用されており、例えば自動車のオートレベリング装置を制御するために用いられる。オートレベリング装置は、自動車の貨物の積載状態の変化や乗員の違いにより自動車の車体を支持している懸架装置のバネの撓み量が変化し、自動車の車体の前部が路面に対してなす俯仰角度、すなわち自動車の車体の前後方向が路面に対してなす垂直方向の角度（以下、本明細書ではピッチ角と称する）が変化した場合でも、当該自動車の前部に装備されている前照灯の照射方向（光軸）を一定に保持するためのものである。すなわち、自動車のピッチ角の変化に伴って照射方向が上方に向けられると対向車等の他車を眩惑し、照射方向が下方に向けられると自動車の前方の照明が不十分になり、いずれも交通安全の面で好ましくないが、このような自動車のピッチ角変化にかかわらず前照灯の照射方向を一定に保持するためにオートレベリング装置が設けられている。

このオートレベリング装置は、自動車のピッチ角を演算するために車高を検出する車高センサと、検出したピッチ角に応じて前照灯の照射方向を垂直方向に角度調整するための制御信号を出力する制御手段と、制御手段からの制御信号に基づいて前照灯を自動車の車体に対して垂直方向に角度調整するアクチュエータとを備えるものである。さらに、近年では、自動車の走行中における加減速時に生じるピッチ角変化によってオートレベリング装置が動作して不要な照射方向制御を行うことを防止するために自動車の車速を検出する車速センサを設け、この車速センサの検出信号から自動車の停車時を検出し、停車時にのみオートレベリング動作を行うようにしたものも提案されている。

このようなオートレベレリング装置に車速センサを設けた場合には、車速センサに異常が生じた場合には自動車の停車状態を的確に検出することができなくなるために、当該車速センサの異常を検出するための装置が必要となる。特許文献１では車速センサから出力される車速パルスを計測し、その周期に基づいて車速を演算しかつこれを保持する一方で、車速パルスが所定時間の間だけ検出されなくなった場合でも所定以上の車速が保持されている状況に基づいて車速センサの異常を判定している。また、特許文献２では、異なる箇所に設けた２つの車速センサの出力に基づいて車速センサの異常を判定している。
特開平６−９４７３５号公報 特開平５−１８０３２６号公報

特許文献１の技術では、車速センサが断線あるいは短絡する等して車速信号が所定時間だけ検出されないことに基づいて異常を判定しているため、自動車が停車して車速信号が０になると、これを異常として判定してしまうことがある。このことは、逆に見れば車速センサ自体の異常、及び車速センサと制御部とを接続するワイヤハーネスの接続不良や電気的な短絡を適切に検出することができないことであり、異常に対して的確な対応を取ることが難しい。また、特許文献２の技術では、２つの車速センサが必要であるため構成が複雑になるとともに、車速センサと制御部とを接続するためのワイヤハーネスの本数が増えることになり、コスト高の原因となる。また、特許文献１と同様に車速センサが断線或いは短絡しているような場合と自動車が停車している場合とを明確に区別して異常を判定することができない。

本発明の目的は、車速信号における異常と車両の停車時を明確に区別して異常を判定することが可能な車速計測装置を提供するものである。

本発明は、車両の車速に追従して周波数が増加する車速信号を出力する車速センサと、車速信号の周波数を弁別して車速を演算する車速演算部とを備える車速計測装置において、車速センサは車速が零のときにも所定周波数の車速信号を出力するように構成され、車速演算部は車速信号が当該所定周波数よりも低い周波数を検出したときに異常信号を出力する異常検出手段を備えた構成とする。

車速センサは、車両の車速に比例する周波数の信号を出力する車速信号発生器と、車両の停車時に基準となる所定周波数の信号を発生する停車信号発生器と、車速信号発生器と前記停車信号発生器から出力される各周波数の信号を混合するミキサとを備える。また、車速センサは車速信号としてパルス信号を出力し、車速演算部は、予め設定された時間単位毎にパルス信号をカウントし、そのカウント値から車速を演算しかつ異常を検出する。

本発明によれば、車速センサは車速が零のときにも所定の周波数信号を出力しているので、車速が零の状態と、車速センサからの車速信号が断された異常状態とを明確に区別することができる。これにより、車速が零のときに車速センサからの車速信号に異常が生じたと誤って判定し、前照灯のアクチュエータを動作して前照灯を消灯し、あるいは照射方向を固定してしまう等のフェイルセーフ動作を実行することがなく、適正な照射方向の制御が可能になる。また、車両の走行中にもかかわらず停車であると判定し、走行中に前照灯の照射方向を制御して対向車を眩惑し、あるいは照射範囲を制限する等の交通安全の障害を未然に防止する。

一方、異常と判定したときには、車速センサ自体が故障し、または車速センサと車速演算部を接続するワイヤハーネスが断線し、あるいは電源や接地に短絡し、さらにはワイヤハーネスの端子の接続外れ等の異常を的確に判定することができ、適切なフェイルセーフを実行することが可能になる。また、車速センサの異常を検出するために、車速センサとは別の異常検出手段が不要であり構造が複雑化することがないとともに、異常信号をＥＣＵに送信するための新たなワイヤハーネスを増やす必要もなく、コスト高が生じることもない。

本発明の車速計測装置は、車両のピッチ角の変化に追従して車両用灯具の照射方向を制御する照射方向制御装置の一部として構成されることが好ましい。特に、自動車のピッチ角（自動車の前部が路面に対してなす垂直方向の角度）の変化に追従して前照灯の垂直方向の角度を自動制御するオートレベリング装置に適用することで、自動車の走行時におけるレベリング動作を抑制して、好適なレベリング制御を実現するように構成する。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の車速計測装置を前照灯の照射方向制御装置の一部に備えた自動車の概念構成図であり、自動車ＣＡＲの前部左右に設けられた一対の前照灯２Ｌ，２Ｒの照射方向を制御する制御装置として構成した例である。前記前照灯２Ｌ，２Ｒはそれぞれ左右のアクチュエータ３Ｌ，３Ｒによって自動車の車体に対して照射光軸を垂直方向、すなわち上下方向に角度制御することが可能である。また、前記前照灯２Ｌ，２Ｒの角度制御を行うための各アクチュエータ３Ｌ，３ＲのコントローラとしてＣＰＵを内蔵したＥＣＵ（電子制御ユニット）１が設けられており、前記前照灯が装着されている自動車の前部における垂直方向の傾き、すなわちピッチ角の変化に基づいて前記前照灯の照射方向が路面に対して常に垂直方向に一定の角度となるように制御する。さらに、前記自動車のピッチ角を検出するために、ここでは自動車の前輪と後輪の各部における路面に対する自動車の車高を検出する車高センサ４Ｆ，４Ｒを設けている。車高センサの詳細についての説明はここでは省略するが、例えば、自動車の車軸と車体との垂直方向の間隔を測定する測長センサを用いることができる。そして、これら車高センサで検出した各部の車高に基づいて前記ＥＣＵ１は内蔵ＣＰＵにおいて自動車の車体の前後方向が路面に対してなす垂直方向の角度を演算する。なお、前輪又は後輪の一方にのみ車高センサを設け、この車高センサで検出した車高のみからピッチ角を演算することも可能である。さらに、前輪部には自動車の車速を検出するための後述する車速センサ５が配設されている。

前記左右の前照灯２Ｌ，２Ｒは左右対称の構成であり、図２を参照して右側の前照灯２Ｒで代表して説明すると、ランプボディ２１とレンズ２２とで構成されるランプ室２３内には光源としてのバルブ２０を装着したリフレクタ２４がエイミング機構２５およびレベリング機構２６によって上下方向に傾動可能に支持されている。前記エイミング機構２５は、前記リフレクタ２４の背面の上部左右２箇所に後方に突出した状態でエイミングナット２５１が固定られ、これらエイミングナット２５１にはランプボディ２１に軸転操作可能に支持されたエイミングスクリュ２５２に螺合されている。なお、同図には手前側のエイミングナットとエイミングスクリュのみが図示されている。また、前記レベリング機構２６は、前記ランプボディ２１に前記アクチュエータ３Ｒが装着されており、このアクチュエータ３Ｒによって前記リフレクタ２４を上下方向に傾動させる。すなわち、前記アクチュエータ３Ｒはモータ３１を駆動源としてランプの前後方向に直線移動されるアジャスティングロッド３２が設けられており、このアジャスティングロッド３２の先端に設けたボール部３２１が前記リフレクタ２４の背面一部に設けたボール受け２６１に嵌合されている。

この前照灯２Ｒでは、エイミングスクリュ２５２を手操作で軸転したときに、エイミングナッド２５１が螺進され、リフレクタ２４の左右上部をランプの前後方向に移動してリフレクタ２４を垂直方向に傾動させ、エイミング調整ができるようになっている。また、その一方で、アクチュエータ３Ｒのモータ３１を回転してアジャスティンクロッド３２を軸方向、すなわちランプの前後方向に移動させることで、リフレクタ２４を垂直方向に傾動させ、レベリング調整ができるようになっている。前照灯２Ｌについても同様である。

前記左右のアクチュエータ３Ｒ，３Ｌはそれぞれ３本のワイヤハーネスＷＨによって前記ＥＣＵ１と電気的に接続されている。３本のワイヤハーネスＷＨは電源ラインＶＬ、制御信号ラインＣＬ、接地（ＧＮＤ）ラインＧＬであり、特に制御信号ラインＣＬにはＥＣＵ１から前照灯２Ｒ，２Ｌのリフレクタ１４の傾動角度を設定するための制御信号が出力される。右側のアクチュエータ３Ｒで代表して示すように、アクチュエータ３Ｒは制御信号ラインＣＬから入力されてくる制御信号に基づいてモータ３１を制御する駆動ＩＣ３３が設けられている。この駆動ＩＣ３３は、前記制御の信号レベルに基づいてモータ３１に所要の電流を印加してモータ３１を所要の回転位置に制御してアジャスティングロッド３２の突出量を制御し、これによりリフレクタ２４を傾動駆動し、前照灯２Ｒの照射方向を制御信号に追従した角度に制御することが可能になる。左側のアクチュエータ３Ｌも同じ構成である。

一方、コントローラとしての前記ＥＣＵ１はピッチ角演算部１１、車速演算部１２、レベリング角演算部１３を備えている。特に前記ピッチ角演算部１１には前記車高センサ４Ｆ，４Ｒが接続され、前記車速演算部１２には前記車速センサ５が接続されている。前記ピッチ角演算部１１は、前記車高センサ４Ｆ，４Ｒからの車高信号に基づいて所要のアルゴリズムでの演算を行い、自動車のピッチ角を演算する。また、前記レベリング角演算部１３は、ピッチ角演算部１１で演算したピッチ角から前記前照灯２Ｒ，２Ｌが車体に対してなす垂直方向の傾動角度を演算し、当該レベリング角度に設定するための制御信号を演算する。この制御信号は前記制御ラインＣＬを通して前記アクチュエータ３Ｒ，３Ｌの駆動ＩＣ３３に送られ、前述のようにモータ３１を制御することになる。

前記車速センサ５は、図３に内部構成を示すように、自動車の車速、すなわち前輪の回転数に対応する周波数のパルス信号を出力する車速パルス発生部５１と、自動車の停車時を判別するために基準となる周波数のパルス信号を発生する停車パルス発生部５２と、前記車速パルス信号と停車パルス信号とを混合して周波数変換するミキサ５３とを備えている。前記車速パルス発生部５１は、図示は省略するが例えば車速と密接な関係のある前輪に連動して回転する磁性体と、この磁性体の周囲一部に配置したリードスイッチで構成することができ、車速信号として磁性体の回転周期に対応した周期（周波数）のパルス信号を車速パルス信号として出力するようになっている。また、前記停車パルス発生器５２は、予め設定された比較的に周波数の低いパルス信号として、ここでは５０Ｈｚの周波数（周期２０ｍｓｅｃ）のパルス信号を停車パルス信号として発生する。前記車速センサ５は信号ラインＳＬによって前記ＥＣＵ１に接続されており、前記ミキサ１２１で周波数変換した出力パルス信号を車速信号として信号ラインＳＬを通して前記ＥＣＵ１に出力する。

前記ＥＣＵ１の車速演算部１２は、前記ミキサ５３から出力されるパルス信号をタイマ１２２で設定された時間だけカウントするパルスカウンタ１２１と、カウントしたパルス数を予め設定した基準値１２４と比較して異常を判定する判定部１２３と、カウントしたパルス数に基づいて車速を演算する演算部１２５とを備えている。前記タイマ１２２は１００ｍｓｅｃを１カウント時間として設定されており、パルスカウンタ１２１はこの１カウント時間毎にリセットされ、リセット間毎にパルス数をカウントし、カウント値を出力する。演算部１２５は前記パルスカウンタ１２１からの出力に基づいて所定の演算を行い車速を出力する。前記基準値１２４には、前記１カウント時間に停車パルス信号をカウントしたときのカウント値「５」が基準カウント値として設定されている。すなわち、前記した５０Ｈｚのパルス信号を１００ｍｓだけカウントとするとカウント値は「５」となり、このカウント値「５」を基準カウント値して設定する。前記判定部１２３はパルスカウンタ１２１から出力される出力カウント値とこの基準カウント値「５」とを比較し、出力カウント値が「５」よりも小さいの場合に異常を出力するように構成されている。

以上の構成の照射方向制御装置の動作について説明する。自動車の積載量や乗員の変化によって自動車のピッチ角が変化されると、これは車高センサ４Ｆ，４Ｒで検出される車高信号の変化としてＥＣＵ１に入力される。ＥＣＵ１では、ピッチ角演算部１１において車高信号に基づいてピッチ角を演算するとともに、演算したピッチ角から路面に対する前照灯２Ｒ，２Ｌの照射方向の変化を認識し、当該照射方向を所定の角度となるように車体に対する前照灯２Ｒ，２Ｌの適切なレベリング角を演算し、このレベリング角に設定するための制御信号を生成する。この制御信号は制御信号ラインＣＬを通してアクチュエータ３Ｒ，３Ｌに送出する。アクチュエータ３Ｒ，３Ｌでは、制御信号ラインＣＬを通して入力される制御信号に基づいて所要の回転角度位置までモータ３１を回転させる。これにより、アジャスティングロッド３２を軸移動して前照灯２Ｒ，２Ｌのリフレク２４を垂直方向に傾動駆動し、前照灯２Ｒ，２Ｌの照射方向を制御信号に追従したレベリング角度、すなわち路面に対して一定の角度となる方向に設定する。これにより、いわゆるオートレベリング制御が行われ、自動車のピッチ角の変化にかかわらず前照灯の照射方向を好適な方向に保持し、他車に対する眩惑や十分な照明を実現して安全交通を確保する上で有効となる。

ここで、ＥＣＵ１では、車速センサ５によって自動車の車速を検出し、自動車の走行中には前記レベリング角演算部１３からの出力を停止してレベリング動作を行わないようにする。これは、自動車の走行中は加減速時に自動車の車体に加えられる重力加速度の変化によって自動車のピッチ角が変化し、レベリング動作を行なってしまうことがあるが、このような走行中の瞬時的なピッチ変化によってレベリング動作を行うと前照灯の照射方向が安定せず、対向車を眩惑したり前方を十分に照明することができず、交通安全の面から好ましくない。そこで、このＥＣＵ１では、自動車の停車時を検出し、停車時にのみレベリング動作を行うように構成している。また、その一方で、同じ交通安全の面から、車速センサ５の異常、あるいは車速センサ５からＥＣＵ１に至るまでの信号ラインＳＬにおける異常を検出し、異常が生じたときにはレベリング動作を停止させるように構成している。

すなわち、車速センサ５において、車速パルス発生部５１で発生される車速パルス信号は図４（ａ）に示すように、車速の増加に伴って所定の特性で周波数が増加する周波数信号である。なお、図４ではパルスカウンタにおいてパルス信号を単位時間当たりでカウントするカウント値として表している。また、この特性ではパルス数は実際にはデジタル値をとるがここでは便宜的に直線で示している。一方、停車パルス発生器５２で発生される停車パルス信号は、５０Ｈｚの周波数信号であり、図４（ｂ）に示すように単位時間当たりのパルス信号のカウント値は「５」で一定である。これらのパルス信号をミキサ５３で混合することで、図４（ｃ）のように、自動車の車速が「０」のとき、すなわち停車時にはパルス信号のカウント値が最小の「５」となり、そこから車速が増加するのに伴ってカウント値が徐々に増加する特性となる。この車速パルス信号が信号ラインＳＬを介してＥＣＵ１に入力される。

ＥＣＵ１の車速演算部１２では、図５にフローチャートを示すように、車速センサ５から出力されてくるパルス信号をパルスカウンタ１２１で１カント時間（１００ｍｓｅｃ）だけカウントする（Ｓ１０１）。次いで、カウントしたカウント値を判定部１２３において基準値「５」と比較する（Ｓ１０２）。また、並行してカウント値を演算部１２５に入力し、ここで所定の演算式で車速を演算する（Ｓ１０３）。この演算式については詳細な説明は省略するが、例えば、図４（ｃ）のような一次特性の場合には、カウント値を「Ｎｘ」とすると、車速Ｖｘ＝ｋ・（Ｎｘ−５）となる。ここで、ｋは係数（車速／パルスカウント数）であり、図４（ｃ）の特性の傾きになる。

この演算の結果、Ｖｘ＝０のときには車速が「０」、すなわち自動車は停車していることになる。また、Ｖｘが「０」よりも大きいときには、当該値の車速で自動車が走行していることを判定する。このとき車速センサ５は異常がなく、また車速センサ５からＥＣＵ１にまで至る信号ラインＳＬについても異常が生じていないことになる。

ところが、ステップＳ１０２での比較において、カウント値「Ｎｘ」が「５」よりも小さい場合、通常ではカウント値が「０」の場合には、車速センサ５からパルス信号が正常に出力されていないと判定される。この場合には、車速センサ５に異常が生じて車速パルス信号が出力されないか、あるいは車速センサ５に接続している信号ラインＳＬが断線し、あるいは接地や電源に短絡して正常な出力パルス信号が送出されていないと判断されるので、このとき判定部１２３からは異常信号を出力することになる（Ｓ１０４）。この異常信号を出力したときには、ＥＣＵ１は例えば制御信号をフェイルセーフ信号としてアクチュエータ３Ｒ，３Ｌに出力し、レベリング動作を停止させる等のフェイルセーフを実行することになる。

このように、実施例の車速センサ５では車速が零のときにも所定の周波数のパルス信号を出力しているので、車速が零の状態と、車速センサ５からの車速信号が断された異常状態とを明確に区別することができる。これにより、車速が零の停車時に車速センサ５からの車速信号に異常が生じたと誤って判定し、アクチュエータ３Ｒ，３Ｌを動作して前照灯２Ｒ，２Ｌを消灯し、あるいは照射方向を固定してしまう等のフェイルセーフ動作を実行することがなく、適正な照射方向の制御が可能になる。また、逆に自動車の走行中にもかかわらず停車であると判定し、走行中に前照灯の照射方向を制御して対向車を眩惑し、あるいは照射範囲を制限する等の交通安全の障害を未然に防止する。

一方、異常と判定したときには、車速センサ５自体が故障し、または車速センサ５とＥＣＵ１とを接続する信号ラインＳＬが断線し、あるいは電源や接地に短絡し、さらには信号ラインＳＬの端子の接続外れ等の異常を的確に判定することができ、適切なフェイルセーフを実行することが可能になる。また、車速センサ５の異常を検出するために、車速センサ５とは別の異常検出手段が不要であり構造が複雑化することがないとともに、異常信号をＥＣＵ１に送信するための新たな信号ラインを増やす必要もなく、コスト高が生じることもない。

ここで、前記実施例では車速センサは車速に対応した周波数のパルス信号を出力した例について説明したが、信号レベルが連続的に変化する連続波からなるアナログの周波数信号を出力する構成であってもよい。この場合には、車速演算部は周波数弁別器として構成すればよい。

なお、一般的なセンサの出力として電圧を出力するセンサがあるが、このセンサを車速センサに適用した場合には信号ラインが電源に短絡したような場合には常時最大電圧が出力されてしまい、車速センサやワイヤハーネスの異常を判定することができないが、本発明のように周波数信号として出力し、かつその周波数を判定することで車速センサやワイヤハーネスの異常を正確に検出することが可能になる。

本発明の車速計測装置を装備した自動車の概略構成図である。 前照灯とアクチュエータの構成図である。 車速センサの内部構成を示す構成図である。 車速信号の周波数特性（パルスカウント値）を示す特性図である。 車速計測及び異常検出の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＥＣＵ（コントローラ）
２Ｒ，２Ｌ 前照灯
３Ｒ，３Ｌ アクチュエータ
４Ｆ，４Ｒ 車高センサ
５ 車速センサ
１１ ピッチ角演算部
１２ 車速演算部
１３ レベリング角演算部
５１ 車速パルス発生部
５２ 停車パルス発生部
５３ ミキサ
１２１ パルスカウンタ
１２２ タイマ
１２３ 判定部
１２４ 基準値
１２５ 演算部
ＷＨ ワイヤハーネス
ＶＬ 電源ライン
ＣＬ 制御信号ライン
ＧＬ 接地ライン
ＳＬ 信号ライン

Claims (4)

1. 車両の車速に追従して周波数が増加する車速信号を出力する車速センサと、前記車速信号の周波数を弁別して車速を演算する車速演算部とを備える車速計測装置において、前記車速センサは車速が零のときにも所定周波数の車速信号を出力するように構成され、前記車速演算部は車速信号が前記所定周波数よりも低い周波数を検出したときに異常信号を出力する異常検出手段を備えていることを特徴とする車速計測装置。
2. 前記車速センサは、車両の車速に比例する周波数の信号を出力する車速信号発生器と、車両の停車時に基準となる所定周波数の信号を発生する停車信号発生器と、前記車速信号発生器と前記停車信号発生器から出力される各周波数の信号を混合するミキサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の車速計測装置。
3. 前記車速センサは車速信号としてパルス信号を出力し、前記車速演算部は、予め設定された時間単位毎に前記パルス信号をカウントし、そのカウント値から車速を演算しかつ異常を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車速計測装置。
4. 前記車速計測装置は、車両のピッチ角の変化に追従して車両用灯具の照射方向を制御する照射方向制御装置の一部として構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車速計測装置。
   
   

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