JP2006153508A - 角速度センサの中点補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 角速度センサの中点補正の信頼度をより高めること。
【解決手段】 自動車に搭載され、所定の検出対象軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ２０，３０と、ヨーレートセンサ２０，３０の出力に基づいてその中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを定める中点決定手段１１と、中点決定手段１１で定められた各中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎおよびヨーレートセンサ２０，３０の前回分の中点補正値ＹＲ１ａ,ＹＲ２ａに基づいて、自動車の無回転状態を判定する無回転状態判定手段１３と、無回転状態判定手段１３で無回転状態が判定されたときに、中点決定手段１１で定められた各中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎによりヨーレートセンサ２０，３０の前回分の各中点補正値ＹＲ１ａ,ＹＲ２ａを更新するとともに、更新後の中点補正値ＹＲ１ａ,ＹＲ２ａに基づき今回分の前記各中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを補正する補正手段１２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車などの移動体に搭載された角速度センサの中点を補正する角速度センサの中点補正装置に関するものである。

従来におけるセンサ検出値補正装置においては、自動車の車輪速度センサの出力値に基づいてその車両の無回転状態を判定した後、角速度センサの中点を補正するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３１９９８９号公報（段落０００５）

しかしながら、前記したセンサ検出値補正装置においては、角速度センサとは異なる他の車輪速度センサの出力に基づいて車両の無回転判定を行うように構成されていたので、前記した中点補正に対する信頼度をより高めなければならないという課題があった。

そこで、本発明は、このような状況下において、角速度センサの中点補正の信頼度をより高めることが可能な角速度センサの中点補正装置を提供することをその目的とする。

前記課題を解決するため本発明に係る角速度センサの中点補正装置は、移動体に搭載され、所定の検出対象軸回りの角速度を検出する複数の角速度センサと、前記複数の角速度センサの出力に基づいて前記各角速度センサの中点を定める中点決定手段と、前記中点決定手段で定められた各中点および前記各角速度センサの前回分の中点補正値に基づいて、前記移動体の無回転状態を判定する無回転状態判定手段と、前記無回転状態判定手段で無回転状態が判定されたときに、前記中点決定手段で定められた各中点により前記角速度センサの前回分の各中点補正値を更新するとともに、更新後の中点補正値に基づき今回分の前記各中点を補正する補正手段とを備える。
このように構成すると、角速度センサの出力に基づいて、移動体の無回転判定および中点補正の双方を行うことが可能となる。

そして、本発明に係る角速度センサの中点補正装置においては、前記無回転状態判定手段は、前記中間補正値に基づく複数の角速度センサの中点のすべてが無回転状態判定閾値以下であるときに前記移動体が無回転状態にあると判定するようにしてもよい。これにより、移動体の無回転状態を判定することが可能となる。

また、本発明に係る角速度センサの中点補正装置においては、角速度センサの温度センサをさらに備え、前記補正手段は、前記温度センサの検出値が所定の温度範囲内にあることを条件として、前記更新および補正の処理を実行するようにしてもよい。これにより、角速度センサの所定の温度範囲内の状況下で、補正手段における更新および補正の処理を行うことが可能となり、角速度センサの中点補正の信頼度をより一層高めることが可能となる。

本発明によれば、角速度センサを用いて移動体の無回転判定および中点補正の双方を行う自己完結型の処理となり、角速度センサの中点補正の信頼度をより高めることができる。

図１は本発明の実施の形態に係る角速度センサの中点補正装置１を示すブロック図である。図１において、ＥＣＵ１０は、移動体たる自動車に搭載され、中点決定手段１１、補正手段１２、無回転状態判定手段１３およびメモリ１４を具備している。なお、ＥＣＵ１０は、電子制御ユニットの略である。

中点決定手段１１は、複数の角速度センサ（以下「ヨーレートセンサ」という）２０，３０の出力に基づいて、各ヨーレートセンサ２０，３０の中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを定めるものである。ヨーレートセンサ２０，３０は、所定の検出対象軸回りの角速度を検出するため、車両に搭載されている。ここでは、同一軸回りの角速度を検出するために２個のヨーレートセンサ２０，３０が準備されている。このヨーレートセンサ２０，３０の出力特性を図２に示す。

図２において、縦軸を出力電圧、横軸を角速度であらわしている。出力電圧は、−１００（deg/sec）〜＋１００（deg/sec）の角速度の範囲で、０．５（Ｖ）〜４．５（Ｖ）に収まっている。この場合において、中点決定手段１１は、出力電圧が、２．５（Ｖ）を基準として、プラス・マイナス２０（ｍＶ）の変動幅に所定時間収まっていると判断したとき、前記したヨーレートセンサ２０，３０の中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを定める。具体的には、中点決定手段１１は、ヨーレートセンサ２０，３０の出力電圧について、所定時間分の積分値を平均化してその中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを定める。

図１に戻って、補正手段１２は、中点決定手段１１で定められた各中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎから、メモリ１４に格納されている各中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａを減算する。この算定式を式（１）（２）であらわす。なお、中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａは、初期値が０で設定されている。

ＹＲ１ｍ＝ＹＲ１ｎ−ＹＲ１ａ （１）
ＹＲ２ｍ＝ＹＲ２ｎ−ＹＲ２ａ （２）

また、補正手段１２は、後記する無回転状態判定手段１３で無回転状態が判定されたときに、前記した各中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎにより、メモリ１４に格納されている各中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａを更新する。この算定式を式（３）（４）であらわす。なお、式（３）のＹＲ１ｏはヨーレートセンサ２０の初期中点を、式（４）のＹＲ２ｏはヨーレートセンサ３０の初期中点をそれぞれあらわしている。これらの初期中点ＹＲ１ｏ，ＹＲ２ｏはメモリ１４にあらかじめ格納されている。

ＹＲ１ａ＝ＹＲ１ｎ−ＹＲ１ｏ （３）
ＹＲ２ａ＝ＹＲ２ｎ−ＹＲ２ｏ （４）

さらに、補正手段１２は、温度センサ４０の出力値が許容範囲内であることを条件に、更新後の中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａに基づき、中点決定手段１１で定められた今回分の各中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを再補正する。この再補正では、前記した式（１）（２）を用いてＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍを求める。
温度センサ４０は、ヨーレートセンサ２０，３０の周囲温度を検出するものであり、ここでは、ヨーレートセンサ２０，３０と一体に構成されているものとする。

そして、補正手段１２は、再補正後の各中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎを外部制御デバイス５０に送信するようになっている。外部制御デバイス５０は、横滑り防止制御、ステアリングアシスト制御、アダプティブクルーズ制御、ナビゲーション制御など、自動車の各種制御に関するものである。このように構成することにより、自動車の各種制御の制御性を向上することが可能となっている。

無回転状態判定手段１３は、中点決定手段１１で定められた各中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎ、および各ヨーレートセンサ２０，３０の中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａに基づいて、自動車の無回転状態を判定する。具体的には、無回転状態判定手段１３は、式（３）（４）で求められた各中点ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍのすべてが、メモリ１４の無回転判定閾値ＴＨｃ以下であるときに無回転状態にあると判定する。ここでは、例えば、無回転判定閾値ＴＨｃを１ｄｅｇ／ｓｅｃに設定しておく。

メモリ１４には、前記した無回転判定閾値ＴＨｃや中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａ、初期中点ＹＲ１ｏ，ＹＲ２ｏのほかにも、補正判定閾値ＴＨａおよび故障判定閾値ＴＨｂが格納されている。補正判定閾値ＴＨａは、後記するヨーレートセンサ２０，３０の経時（耐久）変動分が許容範囲内かどうかを判定するためのものであり、ここでは、例えば、２ｄｅｇ／ｓｅｃが設定されている。また、補正判定閾値ＴＨａは、ヨーレートセンサ２０，３０の故障の有無を判断するためのものであり、ここでは、例えば、１ｄｅｇ／ｓｅｃが設定されている

次に、ＥＣＵ１０を含む車両内部の要部を図３に示す。ＥＣＵ１０は、液圧ユニットと一体構造となり、このＥＣＵ１０にはヨーレートセンサ２０，３０および温度センサ４０が接続されている。これらのセンサ２０〜４０は、一体構造となっている。そして、舵角センサ６０やＡＢＳ車輪速センサ７０も車両に搭載されている。なお、図３では、前記した各センサ２０〜４０のほかにも、図示しない横方向センサや前後方向センサが一体に構成されているものとする。

図４は中点補正装置の処理手順を示す図である。
まず、点火装置（Ignition）が起動（ＯＮ）した場合、補正手段１２は、ヨーレートセンサ２０，３０からの出力に基づいて定められた中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎを中点決定手段１１から読み込む（Ｓ１１）。
続いて、補正手段１２は、中点決定手段１１から読み込んだ中点ＹＲ１ｎ,ＹＲ２ｎから、メモリ１４の中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａを減算する。具体的には、補正手段１２は、ＹＲ１ｍ＝ＹＲ１ｎ−ＹＲ１ａ（式（１））およびＹＲ２ｍ＝ＹＲ２ｎ−ＹＲ２ａ（式（２））により、補正後の中点ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍを求める（Ｓ１２）。なお、このときの中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａはともに「０」である。

次に、補正手段１２は、Ｓ１２で求めた補正後の中点ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍ双方の差（ここではＹＲ１ｍ−ＹＲ２ｍの絶対値）が、メモリ１４の故障判定閾値ＴＨｂ以上かどうかを判断する（Ｓ１３）。そして、この判断の結果、ＴＨｂ以上の場合（Ｓ１３の「Ｙｅｓ」）、補正手段１２は、Ｓ２２に進み、ヨーレートセンサ２０，３０についての故障フラッグを生成し、その旨を示すデータを外部制御デバイス５０に送信する（Ｓ２１）。このようにして、ヨーレートセンサ２０，３０の故障状態を診断することが可能となる。

他方、Ｓ１３における判断において、ＹＲ１ｍ−ＹＲ２ｍの絶対値がＴＨｂ未満の場合（Ｓ１３の「Ｎｏ」）、無回転状態判定手段１３は、まず、Ｓ１２で求めた中点ＹＲ１ｍの絶対値が、メモリ１４に格納されている無回転判定閾値ＴＨｃ以上かどうかを判断し（Ｓ１４）、判断の結果、ＴＨｃ以上のときは、後記するＳ２１に進み、他方、ＴＨｃ未満のときは（Ｓ１４の「Ｎｏ」）、Ｓ１５に進む。

Ｓ１５では、無回転状態判定手段１３は、Ｓ１２で求められた中点ＹＲ２ｍの絶対値が、メモリ１４に格納されている無回転判定閾値ＴＨｃ以上かどうかを判断し、判断の結果、ＴＨｃ以上のときは、後記するＳ２１に進み、他方、ＴＨｃ未満のときは（Ｓ１５の「Ｎｏ」）、Ｓ１６に進む。このように、無回転状態判定手段１３は、中点ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍと無回転判定閾値ＴＨｃとに基づいて、車両の無回転状態を判定する。

Ｓ１６では、補正手段１２は、温度センサ４０の検出値ｔｅｍｐを入力し、この検出値ｔｅｍｐがあらかじめ設定された温度範囲（Ｔ０（＝０度）以上、Ｔ１（＝３０度）以下）内にあるかどうかを判断し、判断の結果、その温度範囲内にある場合（Ｓ１６の「Ｙｅｓ」）、Ｓ１７に進む。

Ｓ１７では、補正手段１２は、Ｓ１１で読み込んだ中点ＹＲ１ｎから、メモリ１４に格納されているヨーレートセンサ２０の初期中点ＹＲ１ｏを減算した値の絶対値、すなわちＹＲ１ｎ−ＹＲ１ｏの絶対値が、メモリ１４に格納された補正判定閾値ＴＨａ以上かどうかを判断する。つまり、中点ＹＲ１ｎの経時（耐久）変動分がＴＨａ以上かどうかという判断が行われる。そして、その判断の結果、ＹＲ１ｎの経時変動分（ＹＲ１ｎ−ＹＲ１ｏ）がＴＨａ以上の場合（Ｓ１７の「Ｙｅｓ」）、補正手段１２はＳ２２に進み、ヨーレートセンサ２０についての故障フラッグを生成し、その旨を示すデータを外部制御デバイス５０に送信する（Ｓ２１）。これにより、ヨーレートセンサ２０の故障が診断されることとなる。

他方、Ｓ１７における判断において、中点ＹＲ１ｎの経時（耐久）変動分がＴＨａ未満の場合（Ｓ１７の「Ｎｏ」）、補正手段１２は、ヨーレートセンサ２０の中点補正値ＹＲ１ａを更新してメモリ１４に記録する。この更新により、メモリ１４に格納されたＹＲ１ａは、ＹＲ１ｎ−ＹＲ１ｏ（式（３））により求められた値となる（Ｓ１８）。

次に、補正手段１２は、Ｓ１１で読み込んだ中点ＹＲ２ｎから、メモリ１４に格納されているヨーレートセンサ３０の初期中点ＹＲ２ｏを減算した値の絶対値、すなわちＹＲ２ｎ−ＹＲ２ｏの絶対値が、メモリ１４に格納された補正判定閾値ＴＨａ以上かどうかを判断する（Ｓ１９）。つまり、中点ＹＲ２ｎの経時（耐久）変動分（ＹＲ２ｎ−ＹＲ２ｏ）がＴＨａ以上かどうかという判断が行われる。そして、その判断の結果、ＹＲ２ｎの経時変動分がＴＨａ以上の場合（Ｓ１９の「Ｙｅｓ」）、補正手段１２は、Ｓ２２に進み、ヨーレートセンサ３０についての故障フラッグを生成し、その旨を示すデータを外部制御デバイス５０に送信する（Ｓ２１）。これにより、ヨーレートセンサ３０の故障が診断されることとなる。

他方、Ｓ１９における判断において、中点ＹＲ２ｎの経時変動分がＴＨａ未満の場合（Ｓ１９の「Ｎｏ」）、補正手段１２は、ヨーレートセンサ３０の中点補正値ＹＲ２ａを更新してメモリ１４に記録する。この更新により、メモリ１４に格納されたＹＲ２ａは、ＹＲ２ｎ−ＹＲ２ｏ（式（４））により求められた値となる（Ｓ２０）。

次に、補正手段１２は、Ｓ１８で記録したＹＲ１ａ、およびＳ２０で記録したＹＲ２ａを用いて、Ｓ１１で読み込んだ中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎを再補正する。具体的には、ＹＲ１ｍ＝ＹＲ１ｎ−ＹＲ１ａ（式（１））およびＹＲ２ｍ＝ＹＲ２ｎ−ＹＲ２ａ（式（２））により、ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍを再度求める。そして、補正手段１２は、それらの再補正後の中点ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍに基づく中点のデータ、すなわち[（ＹＲ１ｍ＋ＹＲ２ｍ）／２]を外部制御デバイス５０に送信する。これにより、中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎの経時変動分を考慮した中点のデータに基づいて、外部制御デバイス５０が横滑り防止制御などを含む自動車の各種制御を行うことが可能となる。

その後、補正手段１２は、引き続き、ヨーレートセンサ２０，３０からの出力に基づいて定められた中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎ（ｎ＝ｎ＋ｉ）を中点決定手段１１から読み込む（Ｓ２３）。そして、補正手段１２は、Ｓ２４に進み、Ｓ２３で読み込んだ中点ＹＲ１ｎ，ＹＲ２ｎ、すなわちＹＲ１ｎ＋ｉ，ＹＲ２ｎ＋ｉから、メモリ１４の中点補正値ＹＲ１ａ，ＹＲ２ａを減算する。具体的には、補正手段１２は、ＹＲ１ｍ＝ＹＲ１ｎ＋ｉ−ＹＲ１ａ（式（１）参照）およびＹＲ２ｍ＝ＹＲ２ｎ＋ｉ−ＹＲ２ａ（式（２）参照）により、補正後の中点ＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍを求める。なお、このときに用いるＹＲ１ａは、Ｓ１８で記録した前回分の中点補正値をあらわし、ＹＲ２ａは、Ｓ２０で記録した前回分の中点補正値をあらわしている（Ｓ２４）。

そして、補正手段１２は、Ｓ２４で求めたＹＲ１ｍ，ＹＲ２ｍに基づく中点のデータ、すなわち[（ＹＲ１ｍ＋ＹＲ２ｍ）／２]を外部制御デバイス５０に送信する（Ｓ２５）。これにより、中点ＹＲ１ｎ＋ｉ，ＹＲ２ｎ＋ｉの経時変動分を考慮して、外部制御デバイス５０が横滑り防止制御などを含む自動車の各種制御を行うことが可能となる。

このようにして、補正手段１２は、その後、点火装置（IＧ）がオフ（ＯＦＦ）するまでの間(Ｓ２６の「Ｎｏ」)、Ｓ２３からＳ２５までの処理を繰り返し行う。このようにして、中点ＹＲ１ｎ＋ｉ，ＹＲ２ｎ＋ｉの経時変動分を常に考慮して、外部制御デバイス５０が横滑り防止制御などを含む自動車の各種制御を行うことが可能となる。よって、ヨーレートセンサ２０，３０を用いて自動車の無回転判定および中点補正の双方を行う自己完結型の処理が可能となり、ヨーレートセンサの中点補正の信頼度をより高めることができる。

なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されない。中点補正装置１の構成および処理手順は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、変更して構成するようにしてもよい。例えば、移動体として自動車を例に説明したが、例えば、航空機や船舶などの移動体に適用するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る角速度センサの中点補正装置を示すブロック図である。 図１に示したヨーレートセンサの出力特性を示す図である。 図１に示したＥＣＵを含む車両内部の要部を示す図である。 図１に示した中点補正装置の処理手順を示す図である。

符号の説明

１０ ＥＣＵ
１１ 中点決定手段
１２ 補正手段
１３ 無回転状態判定手段
１４ メモリ
２０，３０ ヨーレートセンサ(角速度センサ)
４０ 温度センサ
５０ 外部制御デバイス

Claims (3)

1. 移動体に搭載され、所定の検出対象軸回りの角速度を検出する複数の角速度センサと、
   前記複数の角速度センサの出力に基づいて前記各角速度センサの中点を定める中点決定手段と、
   前記中点決定手段で定められた各中点および前記各角速度センサの前回分の中点補正値に基づいて、前記移動体の無回転状態を判定する無回転状態判定手段と、
   前記無回転状態判定手段で無回転状態が判定されたときに、前記中点決定手段で定められた各中点により前記角速度センサの前回分の各中点補正値を更新するとともに、更新後の中点補正値に基づき今回分の前記各中点を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする角速度センサの中点補正装置。
2. 前記無回転状態判定手段は、前記中点補正値に基づく複数の角速度センサの中点のすべてが無回転状態判定閾値以下であるときに前記移動体が無回転状態にあると判定することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサの中点補正装置。
3. 前記角速度センサの温度センサをさらに備え、
   前記補正手段は、前記温度センサの検出値が所定の温度範囲内にあることを条件として、前記更新および補正の処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサの中点補正装置。

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