JP2006138758A - 安定状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各種センサ出力の正確性を向上すると共に、応答性を向上することが可能な安定状態判定装置を提供する。
【解決手段】 Ｇセンサの出力に基づいて車両の停止状態と一定速状態とを判定する安定状態判定装置であって、直交する前後、左右、上下方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ２、左右Ｇセンサ３、上下Ｇセンサ４をそれぞれ設け、各Ｇセンサ２，３，４の出力に基づいて前後加速度、左右加速度、上下加速度の平方和の平方根を算出し、この算出結果が予め設定された閾値以下か否かを判定する安定状態判定部１５を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等の車両の安定状態判定装置に関するものである。

自動車等の車両では停止状態を判定する停止判定装置を設けたものがある。この停止判定装置は、例えば車輪速センサ及びパーキングブレーキスイッチ等のセンサ出力に基づいて車両の停止判定を行うものであり、この中には、車両が停止状態であると判定されると、例えば、ヨーレートセンサ、ロールレートセンサ及びピッチレートセンサ等の各種センサの出力信号の中点補正を行い、常に正確な車両の姿勢や運動状態を検出できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３１９９８９号公報

しかしながら、上述の停止判定装置を用いた場合、車両の安定状態は車両の停止状態でしか判定されないため、前述した各種センサの出力信号を補正する頻度が低くなるという問題がある。
また、車両の停止状態以外で安定状態を検出しようとすると、前述した車輪速センサの検出結果がある程度安定するまで待って判定することになるため、処理が複雑化し判定に要する時間が数秒〜数十秒と長くなり、応答性が悪くなるという問題がある。

そこで、この発明は、各種センサ出力の検出頻度を高め、検出結果の信頼性を向上すると共に、安定状態を迅速に判定することが可能な安定状態判定装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、慣性センサの出力に基づいて車両の停止状態と一定速状態とを判定する安定状態判定装置であって、直交する前後、左右、上下方向の加速度を検出する慣性センサ（例えば、実施の形態における前後Ｇセンサ２、左右Ｇセンサ３、上下Ｇセンサ４）をそれぞれ設け、各慣性センサの出力に基づいて前後加速度、左右加速度、上下加速度の平方和の平方根を算出し、この算出結果が予め設定された閾値以下か否かを判定する安定状態判定部（例えば、実施の形態における安定状態判定部１５）を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、車両の停止状態以外に、等速直線運動等の車両の安定状態を検出することができるため、例えば、ヨーレートセンサ等の各種センサの中点補正の頻度を高めることができる。

請求項２に記載した発明は、前記慣性センサから出力される出力信号を制御上必要な帯域でフィルタリングする制御フィルタ（例えば、実施の形態における制御用ＬＰＦ５，８，１０）と、安定状態判定上必要な周波数帯域でフィルタリングする安定状態判定フィルタ（例えば、実施の形態における安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１）とを設けたことを特徴とする。
このように構成することで、前記制御用のセンサ出力と安定状態判定用のセンサ出力とを分岐して制御用の周波数帯域と安定状態判定用の周波数帯域とを最適化することができる。

請求項１に記載した発明によれば、車両の停止状態以外に、等速直線運動等の車両の安定状態を検出することができるため、例えば、ヨーレートセンサ等の各種センサの中点補正の頻度を高めることができ、したがって、各種センサの検出結果の信頼性の向上を図ると共に安定状態を迅速に判定することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、前記制御用のセンサ出力と安定状態判定用のセンサ出力とを分岐して制御用の周波数帯域と安定状態判定用の周波数帯域とをそれぞれ最適化できるため、通常の制御を行いつつ安定状態判定の精度を向上させることが可能となる効果がある。

次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は自動車等の車両に設けられた慣性センサユニット１のブロック図を示しており、この慣性センサユニット１には、慣性センサである前後Ｇ（Gravity）センサ２と左右Ｇセンサ３と上下Ｇセンサ４とが設けられている。前記前後Ｇセンサ１と左右Ｇセンサ３と上下Ｇセンサ４とはそれぞれ前後、左右、上下方向に対応した計測方向で車体に取り付けられ、これら前後Ｇセンサ２と左右Ｇセンサ３と上下Ｇセンサ４とでいわゆる３軸Ｇセンサが構成されている。前記前後Ｇセンサ２と前記左右Ｇセンサ３と前記上下Ｇセンサ４とは、車体に加速度が作用した時に前後、左右、上下の３軸の各々の方向に作用する加速度の大きさを電気的な出力として各々発生するものである。尚、上記各Ｇセンサ２，３，４の検出方式には、例えば、半導体式、静電容量式等、種々な形式のものが選択可能である。

前記前後Ｇセンサ２は、この前後Ｇセンサ２に並列に接続された前後Ｇセンサ２用の制御フィルタである制御用ＬＰＦ（Low Pass Filter）５と安定状態判定用ＬＰＦ（安定状態判定フィルタ）６とを経由してＣＰＵ（Central Processing Unit）７に接続されている。同様に、前記左右Ｇセンサ３、前記上下Ｇセンサ４もそれぞれ並列に接続された前記左右Ｇセンサ３用の制御用ＬＰＦ８、安定状態判定用ＬＰＦ９と前記上下Ｇセンサ４用の制御用ＬＰＦ１０、安定状態判定用ＬＰＦ１１とを経由してＣＰＵ７に接続されている。

上記制御用ＬＰＦ５，８，１０と安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１とは、上述した各Ｇセンサ２，３，４から出力される信号の周波数成分の内、前記制御用ＬＰＦ５，８，１０と前記安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１との両者に各々設定された後述する遮断周波数よりも高い周波数成分が通過しないようにフィルタリングするローパスフィルタである。尚、前記制御用ＬＰＦ５，８，１０と安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１とは、コイル、コンデンサ等の素子で構成されたものであり、一般に、これらの素子の定数は出力される信号のレベルが遮断周波数で−３（ｄＢ）程度に減衰するように設定される。

前記制御用ＬＰＦ５，８，１０は、主に車両に加速度が作用している時に各Ｇセンサ２，３，４から出力される信号をフィルタリングするために用いられるものであり、比較的高い所定の遮断周波数（例えば、約１５Ｈｚ）が設定されている。このように、遮断周波数として比較的高い周波数を設定することで、前記制御用ＬＰＦ５，８，１０から出力される信号の感度を上昇させ、応答性を向上させることが可能となる。

一方、前記安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１は、主に車両に加速度が作用していない時に各Ｇセンサ２，３，４から出力される信号をフィルタリングするためのものであり、比較的低い所定の遮断周波数（例えば、約１０Ｈｚ）が設定されている。車両の安定状態において、各Ｇセンサ２，３，４から出力される信号のレベルが極めて低く、感度や応答性が多少低下しても安定状態を問題なく判定できるが、出力信号にノイズが重畳している場合には著しくＳ／Ｎ比が悪化し、安定状態の判定に悪影響を及ぼす虞がある。そのため、前記安定状態判定用ＬＰＦでは、ノイズ除去性能を向上させるために遮断周波数が比較的低い周波数に設定されている。

ところで、前記各制御用ＬＰＦ５，８，１０の各出力信号は前記ＣＰＵ７に設けられた前後Ｇデータ格納部１２と左右Ｇデータ格納部１３と上下Ｇデータ格納部１４とに入力されている。これら前後Ｇデータ格納部１２、左右Ｇデータ格納部１３、上下Ｇデータ格納部１４は、前記制御用ＬＰＦ５，８，１０から入力された信号に基づいて、前後加速度、左右加速度、上下加速度の大きさを算出し、この算出された各加速度の情報を一時的に格納するものであり、加速度情報を制御上必要とする種々の制御システムに図示しない車内ＬＡＮを介して接続されている。尚、各Ｇデータ格納部１２，１３，１４に格納された加速度の情報はＣＰＵ７の制御処理で利用するようにしても良い。

上述した各安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１の各出力信号は、ＣＰＵ７内に設けられた安定状態判定部１５に入力されている。この安定状態判定部１５は、各安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１から入力された信号に基づいて、前後加速度、左右加速度、上下加速度の大きさを算出すると共に、これら前後加速度、左右加速度、上下加速度から車体に作用する加速度の方向と大きさつまりベクトル和を算出し、この算出された加速度の大きさに基づいて安定状態判定を行うものである。

さらに、前記安定状態判定部１５は、車両が安定状態であると判定した場合には、車両が安定状態であることを示す信号を各種制御システムに向けて出力している。ここで、例えば、ヨーレートセンサ、ピッチレートセンサ、ロールレートセンサ等の各種制御システムでは、前記安定状態判定部１５から車両が安定状態であることを示す信号を受け取り、各センサの検出値に対して中点補正を行っている。

次に、図２のフローチャートに基づいて安定状態判定部の安定状態判定処理を説明する。
まず、ステップＳ１では安定状態判定用ＬＰＦから出力された３軸（前後方向、左右方向、上下方向）のＧデータをＣＰＵ内のメモリに格納する。ステップＳ２ではメモリに格納された前後Ｇデータに基づいて前後Ｇを算出する。ステップＳ３では、前記ステップＳ２と同様に、左右Ｇデータに基づいて左右Ｇを算出する。ステップＳ４では、前記ステップＳ２と同様に、上下Ｇデータに基づいて上下Ｇを算出する。ステップＳ５では安定状態判定部で算出された前後Ｇ、左右Ｇ、上下Ｇの３軸の加速度の平方和の平方根を算出する。ここで、前記平方和の平方根つまりベクトル和は

となり、前記３軸の加速度に基づいて車体に作用する加速度の絶対的な大きさを求めることができる。

ステップＳ６では、ステップＳ５で求めた加速度の大きさが１±Ｘ１±Ｘ２（Ｇ）の範囲内であるか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（１＋Ｘ１±Ｘ２の範囲内）である場合はステップＳ７に進み、判定結果が「ＮＯ」（１＋Ｘ１±Ｘ２の範囲外）である場合はリターンする。ステップＳ７では安定状態判定を行い、ステップＳ８で安定状態であることを示す信号を出力してリターンする。ここで、上記Ｘ１，Ｘ２の値は、車体が安定状態であるとみなせる加速度の許容範囲を示しており、例えば、Ｘ１は０．０５程度の値、Ｘ２は０．０２乃至０．０３程度の値であり、Ｘ１は車体が実質的に安定状態とみなせる程小さい加速度が作用している状態を考慮して設定され、Ｘ２は各Ｇセンサの固体差や配線の長さ等、計測誤差として生じ得る範囲を考慮して設定されたものである。尚、停車中や等速直線運動中の車両に作用する加速度の大きさの理論値は「１」（Ｇ）となる。

したがって、上述した実施の形態によれば、車両の停止状態以外に、等速直線運動等の車両の安定状態を検出することができるため、ヨーレートセンサ等の各種センサの中点補正の頻度を高めることができ、したがって、各種センサの検出結果の信頼性を高めると共に車両の安定状態を迅速に判定することができる。つまり、例えば、停車せずに長距離を移動する高速道路を走行している場合であっても、一定の車速で走行していれば安定状態を検出することが可能となるのである。

また、前記Ｇセンサ２，３，４からの出力信号を前記制御用の出力信号と安定状態判定用の出力信号とに分岐し、これらを各制御用ＬＰＦ５，８，１０と安定状態判定用ＬＰＦ６，９，１１とで制御に最適な周波数帯域と安定状態判定に最適な周波数帯域とに各々フィルタリングすることができるため、通常の制御を行いつつも安定状態の判定精度を向上することができる。すなわち、安定状態を判定するために専用のＧセンサを設けることなく、前記安定状態の判定に用いる出力信号に重畳したノイズを除去して前記ＣＰＵ７に供給すると共に、ＣＰＵ７や種々の制御システムで用いる出力信号として感度が高く応答性の良いものを前記ＣＰＵ７に供給することができる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、ヨーレートセンサ、ピッチレートセンサ、ロールレートセンサ等の各種センサで車両の安定状態を判定し、この判定結果に基づいてＧセンサの中点補正を行うように構成してもよい。
また、上記実施の形態ではＧセンサの計測方向を３軸設けてある場合について説明したが、中点補正を行うセンサの性質に応じて１〜２軸又は３軸以上で静止判定を行う構成としてもよい。

本発明の実施の形態における静止判定装置の構成図である。 本発明の実施の形態における安定状態判定処理のフローチャートである。

符号の説明

２ 前後Ｇセンサ（慣性センサ）
３ 左右Ｇセンサ（慣性センサ）
４ 上下Ｇセンサ（慣性センサ）
５，８，１０ 制御用ＬＰＦ（制御フィルタ）
６，９，１１ 安定状態判定用ＬＰＦ（安定状態判定フィルタ）
１５ 安定状態判定部

Claims (2)

1. 慣性センサの出力に基づいて車両の停止状態と一定速状態とを判定する安定状態判定装置であって、直交する前後、左右、上下方向の加速度を検出する慣性センサをそれぞれ設け、各慣性センサの出力に基づいて前後加速度、左右加速度、上下加速度の平方和の平方根を算出し、この算出結果が予め設定された閾値以下か否かを判定する安定状態判定部を設けたことを特徴とする安定状態判定装置。
2. 前記慣性センサの出力信号を制御上必要な帯域でフィルタリングする制御フィルタと、安定状態の判定上必要な周波数帯域でフィルタリングする安定状態判定フィルタとを設けたことを特徴とする請求項１に記載の安定状態判定装置。
   

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