JP2006292625A

JP2006292625A - 車速演算装置

Info

Publication number: JP2006292625A
Application number: JP2005116007A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Fujishima; 広道藤島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】車両の速度と車輪速が一致しない場合であっても、精度よく車両の速度を演算する車速演算装置を提供すること。
【解決手段】所定時間Ｔ１毎に車体の減速度を検出する減速度センサ１１と、所定時間Ｔ２より大きい所定時間Ｔ１毎に車速を検出する車速センサ１２と、車速センサにより検出された車速を加速度センサにより検出された加速度により補正する車速補正手段１３と、減速度センサにより検出された減速度に基づき車両の減速量を推定する減速量推定手段と、車速検出手段により車速が検出された場合、該車速と所定時間略Ｔ１前に検出された車速との差異を、減速量推定手段により推定された減速量と比較する比較手段１４と、を有し、比較手段による比較の結果、差異が減速量以下の場合、車速検出手段により検出された車速を車両の速度とする、ことを特徴とする車速演算装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の速度を演算する車速演算装置に関し、特に、減速度を用いて車両の速度を演算する車速演算装置に関する。

車両に衝撃が加わったことを検知して乗員や接触対象を保護するため、エアバッグを展開したりフードを跳ね上げる技術が提案されている（以下、保護制御という）。保護制御では、車両の速度が小さい場合、乗員や接触対象に与える衝撃も小さいので、車両速度に応じてエアバッグの展開等の是非を判定することが多い。

図１は、保護制御を作動させるか否かを車両の速度と衝撃の大きさに応じて判定する保護制御判定マップの一例を示す。保護制御判定マップは、ＯＮ領域とＯＦＦ領域に領域が分割されており、ＯＮ領域で保護制御が作動するように判定される。図１に示すように車両の速度が大きいほど保護制御が作動する場合が多くなる。

車両の速度を車輪の回転数から求める場合（以下、車輪の回転数から求めた車速を車輪速という）、車輪がロックしたり空転している場合には、車両の速度と車輪速と一致しないため、精度のよい保護制御が困難となる。

このため、車両の速度と車輪速とが一致しない走行状況を検出して、保護制御の必要な状態を精度よく判定する制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の制御方法では、ブレーキ操作直前の車輪速をブレーキ操作時間と減速度により補正して車両の速度を演算することで、車輪がロック等しても精度よく保護制御を行うことを図る。
特開平１１−９９９０７号公報

しかしながら、特許文献１記載の制御方法では、ブレーキ操作時間が長くなるにつれ演算結果の車両の速度に含まれる誤差が増大するという問題がある。

上記問題に鑑み、本発明は、車両の速度と車輪速が一致しない場合であっても、精度よく車両の速度を演算する車速演算装置を提供することを目的とする。

上記問題に鑑み、本発明は、所定時間Ｔ２（例えば図３のΔＴ２）毎に車体の減速度を検出する減速度センサ（例えばＧセンサ１１）と、所定時間Ｔ２より大きい所定時間Ｔ１（例えば図３のΔT１）毎に車速を検出する車速センサ（例えば車速センサ１２）と、車速センサにより検出された車速を加速度センサにより検出された加速度により補正する車速補正手段１３と、減速度センサにより検出された減速度に基づき車両の減速量を推定する減速量推定手段と、車速検出手段により車速が検出された場合、該車速と所定時間略Ｔ１前に検出された車速との差異を、減速量推定手段により推定された減速量と比較する比較手段（例えば判定手段１４）と、を有し、比較手段による比較の結果、差異が減速量以下の場合、車速検出手段により検出された車速を車両の速度とする、ことを特徴とする車速演算装置を提供する。

本発明によれば、車両の速度と車輪速が一致しない場合であっても、精度よく車両の速度を演算する車速演算装置を提供することができる。「所定時間略Ｔ１前に検出された車速」とは、厳密に検出時刻を指定するものではなく、車速センサ１２が一つ前に検出した車速であればよい。

本発明は、車速センサにより検出された車速を加速度センサにより検出された減速度により補正することで、次の車輪速が検出されるまで車両の速度を高精度に演算できる。また、減速度から推定された減速量と２つの車速との差異を比較することで、車輪速が正常に検出されない車輪速のロストを検出できる。ロストが生じていなければ、車速検出手段により検出された車速を車両の速度とすることで、減速度により補正した車両の速度に誤差が蓄積されることが防止される。

また、本発明の車速演算装置の一形態において、比較手段による比較の結果、差異が減速量より大きい場合、車速検出手段により車速が検出された略同時期に、車速補正手段が補正した車速を車両の速度とする、ことを特徴とする。

本発明によれば、差異が減速量より大きい場合ロストが生じていると判定して、車速補正手段が補正した車速を車両の速度とするので、車輪速のロストが生じても車両の速度を精度よく演算することができる。

また、本発明は、所定時間Ｔ２毎に車体の減速度を検出する減速度センサと、所定時間Ｔ２より大きい所定時間Ｔ１毎に車速を検出する車速センサと、車速センサにより検出された車速を加速度センサにより検出された加速度により補正する車速補正手段と、減速度センサにより検出された減速度に基づき車両の減速量を推定する減速量推定手段と、車速検出手段により車速が検出された場合、該車速と、所定時間略Ｔ１前に、車速補正手段により補正された車速との差異を、減速量推定手段により推定された減速量と比較する比較手段と、比較手段による比較の結果、差異が前記減速量以下の場合、車速検出手段により検出された車速を車両の速度とする、ことを特徴とする車速演算装置を提供する。

本発明によれば、既に車輪速のロストが生じていても、車速補正手段により補正された車速に基づき、新たに検出された車輪速にロストが生じているか否かを判定できる。ロストが生じていなければ、車速検出手段により検出された車速を車両の速度とすることで、減速度により補正した車両の速度に誤差が蓄積されることが防止される。

車両の速度と車輪速が一致しない場合であっても、精度よく車両の速度を演算する車速演算装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図２は、本実施の形態の車速演算装置のブロック図を示す。本実施の形態の車速演算装置は、車速センサで検出された車輪速を減速度により補正すると共に、車輪速が正確に検出されているか否かの判定を行い、判定結果に応じて車両の速度を検出する。

Ｇセンサ１１は、加速度又は減速度により生じる静電容量の変化を検出し、変化の大きさに応じた電気信号を車速補正手段１３に送出する。Ｇセンサ１１を車両前後方向と横方向とに備えることで、横方向の加速度と車両前後方向の減速度及び加速度をそれぞれ検出できる。

車速センサ１２は、各車輪に備えられたエンコーダのパルス信号に基づき車両の速度を検出する。以下では、車速センサが検出した車両の速度を車輪速と、実際の車両の速度を車両の速度という。車速センサ１２は、所定の時間内（例えば、ΔＴ１）に検出されるパルス信号の数に基づき車輪速を検出する。なお、車輪速は車輪の数だけ検出されるが、減速中であれば最も大きい車輪速を検出し、加速時であれば最も小さい車輪速を検出することで、車両の速度に基づく車両の制御を安全に行う。

例えば、運転者や自動制動装置により車両が制動されると、車速センサ１２はΔＴ１毎に、Ｇセンサ１１は所定の時間間隔（例えば、ΔＴ２）毎に、検出した車輪速及び減速度を車速補正手段１３、後述する比較手段１４及び速度選定手段１７に送出する。なお、車輪速センサ１２はパルス信号の数をΔＴ１時間の間計数するため、ΔＴ１＞ΔＴ２である。

図３は、車速演算装置が出力する車両の速度を時間の経過と共にプロットした図を示す。図３では、縦軸を車両の速度として時刻ｔ０に制動を開始し、以降ΔT1毎に車輪速Ｐ（ｉ）がＰ（０）、Ｐ（１）…としてプロットされている。減速中であるので、車両の速度は時間の経過と共に小さい値となるが、車速センサ１２はΔＴ１毎に車輪速を検出するものであるため、次の車輪速が検出されるまでは、直近に検出された車輪速（時刻がｔ１＜ｔ＜ｔ２の場合、Ｐ（１））が車輪速として採用される。

したがって、車輪速センサ１２のみにより車両の速度を検出すると、次の車輪速が検出されるまで、実際の車両の速度と車輪速センサ１２により検出された直近の車輪速とが若干異なることとなる。そこで、車速補正手段１３は、車輪速を減速度Ｇにより補正し、次の車輪速が検出されるまでの車両の速度（以下、補正速度という）を算出する。

減速度ＧはΔＴ２毎に検出されるので、ΔT2時間に生じる車両の速度の変化量と減速度Ｇには
速度の変化量＝減速度Ｇ×ΔＴ２
の関係がある。したがって、次の車輪速が検出されるまでの所定時刻ｔにおける車両の補正速度Ｖｔ（ｉｊ）は、

Ｖｔ（ｉｊ）＝直前のＶｔ（ｉｊ）− 減速度Ｇ×ΔＴ２ …（１）

となる。なお、ｉは車速センサ１２により車輪速が検出される毎に付される連番を、ｊは次の車輪速が検出されるまでの間に補正速度Ｖｔ（ｉｊ）が算出される毎に付される連番を、それぞれ示す。したがって、（１）式は次のように書き換えてもよい。

Ｖｔ（ｉｊ）＝Ｖｔ（ｉj-1）− 減速度Ｇ×ΔＴ２ …（１’ ）

なお、本実施の形態に用いる減速度Gは、主に車両前後方向の減速度であるが、横方向の減速度を用いて補正速度Ｖｔ（ｉｊ）等を算出してもよい。かかる場合、減速度Gは、前後方向の減速度をGx、横方向の減速度をGyとして、次のように表すことができる。横方向の減速度Gyを用いて補正速度Ｖｔ（ｉｊ）を算出することで、車両が横滑りしていても精度よく補正速度Ｖｔ（ｉｊ）を算出できる。

G ＝ √（Gx^２＋Gy^２） …（２）

減速度Ｇが検出されるΔＴ２毎に、補正速度Ｖｔ（ｉｊ）を算出し車輪速を補正することで次の車輪速が検出されるまでの間においても正確な車両の速度の演算が可能となる。算出された補正速度Ｖｔ（ｉｊ）は速度選定手段１７に送出される。なお、減速度Ｇには制動中でなくてもわずかなオフセットが現れることがあるので、Ｇ＞Ｇ０（オフセット判定値）の場合にのみ式（１）の補正を行うことが好適である。

ところで、車輪センサ１２は、車両の急操舵や、ロック、スピン、電気的なノイズの影響等により車輪速を正常に検出しない場合がある（以下、車輪速のロストという）。したがって、車輪速のロストが生じた場合に検出された車輪速は、車両の速度を正確に検出したものでない。このため、判定手段１４は、車輪速のロストが生じたか否かを判定し、判定結果を速度選定手段１７に送出する。

判定手段１４による車輪速のロストの判定方法について説明する。車輪速のロストが生じた場合、減速量推定手段が車両の減速度Ｇから推定する減速量と、車輪速から算出される減速量とが異なると予測できる。例えば、車輪がロックした場合、車輪速はほぼゼロとなるが、実際の車両の速度はまだゼロとなっていないので、車輪速から算出される減速量は車両の減速度Ｇから推定される減速量よりも大きい。

したがって、判定手段１４は、検出された車輪速と前回（ΔＴ１前）に検出された車輪速との差が、減速度Ｇから推定される減速量Ｖｔｈよりも大きい場合、車輪速のロストが生じたと判定する。

減速量推定手段は減速度Ｇから減速量Ｖｔｈを、

により推定する。式（３）のＶｔｈは、ΔＴ１間の減速量を減速度Ｇで積分し定数Ｋ（＞１）を乗じたものである。定数Ｋはロストが生じたことが明らかな場合にロストを検出するために１より大とした。

したがって、判定手段１４は、

｜Ｐ（ｉ）−Ｐ（ｉ−１）｜ ≧ Ｖｔｈ …（４）

の場合、ロストが生じていると判定する。判定結果は、速度選定手段１７に送出される。

速度選定手段１７は、車速センサ１２、車速補正手段１３及び判定手段１４から送出される、車輪速、補正速度及び判定結果に基づき、保護制御作動手段１６に送出する車両の速度を選定する。すなわち、速度選定手段１７は、
・車速補正手段１３から補正速度が送出され、車速センサ１２から車輪速が送出されない場合、補正速度を車両の速度として選定する。
・車速補正手段１３から補正速度が送出され、車速センサ１２から車輪速が送出された場合であって、判定手段１４がロストが生じていないと判定した場合、車輪速を車両の速度として選定する。
・車速補正手段１３から補正速度が送出され、車速センサ１２から車輪速が送出された場合であって、判定手段１４がロストが生じていると判定した場合、補正速度を車両の速度として選定する。

したがって、ロストが生じた場合、車輪速Ｐ（ｉ）は補正速度により置き換えられる。図３では、次の車輪速が検出されるまでの補正速度Ｖｔ（ｉｊ）と、置き換えられた補正速度とを区別するため、車輪速Ｐ（ｉ）を置き換えた補正速度をＶｔ（ｉ）とした。

このため、ロストが生じた場合、式（４）のＰ（ｉ−１）は、Ｐ（ｉ−１）が検出された時刻付近における補正速度Ｖｔ（ｉ−１）となる。

｜Ｐ（ｉ）−Ｖｔ（ｉ−１）｜ ≧ Ｖｔｈ …（５）

図２に戻り、バンパセンサ１５はバンパに接触する接触対象が検出された場合、その旨の信号を保護制御作動手段１６に送出する。バンパセンサ１５は、基準値以上の減速度が車両に加わった場合に内部スイッチをオンにしてオン信号を出力するサテライトセンサや、圧縮されると接点が導通するタッチセンサとして構成される。サテライトセンサの場合フロントバンパの内部の所定箇所に、タッチセンサの場合フロントバンパの内部にフロントバンパの略全長に亘って設けられている。そして、フロントバンパの一部に、車両前方の水平方向からの荷重が加わると、接触物の検出信号が保護制御作動手段１６に送出される。

保護制御作動手段１６は、速度選定手段１７から送出された車両の速度、及び、バンパセンサ１５から送出された検出信号に基づき、図１のようなマップを参照して、所定以上の車両の速度でバンパセンサ１５が接触を検出した場合に、フードを跳ね上げるアクティブフードやエアバッグなどを作動させる。

以上の構成により、車両の速度の演算手順を図４のフローチャート図に基づき説明する。車速演算装置は、例えばブレーキ操作があったことを検出して図４の処理を開始する。車両の減速や加速に関わらず常に図４の手順を実行してもよい。

まず、車速補正手段１３は、ノイズやわずかなオフセット以上の減速度Ｇが検出されたか否かを判定する（Ｓ１１）。車速補正手段１３は、減速度Ｇが検出されるまで該判定を繰り返す（Ｓ１１のＮｏ）。

減速度Ｇが検出された場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、車速補正手段１３は、式（１）を用いて補正速度Ｖｔ（ｉｊ）を算出する（Ｓ１２）。式（１）の“直前のＶｔ（ｉｊ）”は例えば車輪速Ｐ（０）である。

次いで、速度選定手段１７は、車輪速が検出されたか否かを判定する（Ｓ１３）。車輪速のパルスを係数する時間ΔＴ１が経過するまでは次の車輪速は検出されないので、車輪速が検出されない場合（ステップＳ１３のＮｏ）、補正速度Ｖｔ（ｉｊ）を車両の速度として保護制御作動手段１６に送出する（Ｓ１４）。車速補正手段１３は、次の車輪速が検出されるまでの間、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。

時間ΔＴ１の時間が経過して車輪速が検出された場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、判定手段１４は、車輪速がロストしたか否かを判定する（Ｓ１５）。上記のように、車輪速のロストが生じていた場合、前回検出された車輪速と今回検出された車輪速との差異は、減速度Ｇから推定されるΔＴ１間の減速量Ｖｔｈよりも大きいので、式（４）により車輪速のロストが生じたか否かを判定できる。なお、前回検出された車輪速にロストが生じていた場合、式（５）によりロストが生じたか否かを判定する。

車輪速にロストが生じていたと判定される場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、速度選定手段１７は検出された車輪速が正確でないと判定して、補正速度Ｖｔ（ｉｊ）を車両の速度Ｖｔ（ｉ）として保護制御作動手段１６に送出する（Ｓ１４）。

ロストが生じていないと判定される場合（ステップＳ１５のＮｏ）、速度選定手段１７は車輪速センサ１２により検出された車輪速を車両の速度Ｐ（ｉ）として保護制御作動手段１６に送出する（Ｓ１６）。

ところで、上記では減速度を例にして車速演算装置について説明したが、本実施の形態の車速演算装置は、加速時にも好適に適用できる。図５は、車速演算装置が出力する加速時における車両の速度を時間の経過と共にプロットした図の一例を示す。なお、図５において、図３と同一内容には同一の表記をしてその説明は省略する。

図５は加速中の車輪速であるので、車両の速度は時間の経過と共に大きい値となる。車速補正手段１３は、次の車輪速が検出されるまで、加速度Ｇに基づき式（６）を用いて直前の車両速度から補正速度Vｔ（ｉｊ）を算出する。車輪速が検出された場合、加速度により算出された補正速度でなく、検出された車輪速を車両の速度とする。

Ｖｔ（ｉｊ）＝直前のＶｔ（ｉｊ）＋加速度Ｇ×ΔＴ２ …（６）

また、車輪の空転等による車輪速のロストが生じたか否かを、判定手段１４が式（４）に基づき判定する。なお、Ｖｔｈは減速度の場合と同様、式（３）により推定される。ロストが生じてなければ、車輪速センサ１２により検出された車輪速を車両の速度Ｐ（ｉ）とし、ロストが生じていた場合、車速補正手段１３により算出された補正車速Ｖｔ（ｉｊ）を車両の速度Ｖｔ（ｉ）とする。

以上のように本実施の形態によれば、減速時や加速時に、車輪速センサにより次に車輪速が検出されるまでの間に車両の速度が変化しても、減速度又は加速度Ｇを用いて車両の速度を精度よく演算できる。減速度又は加速度を検出するたびに車両の速度を補正するので、経時的に増大する誤差を低減できる。

また、車輪速センサにより車輪速が検出された場合には、車輪速により車両の速度を更新するので、減速度又は加速度を用いた補正により誤差が蓄積されることがない。更に、車輪速が車輪のロックや空転などによりロストされても、減速度又は加速度により補正した車輪速を車両の速度とできるので、車輪がロック等しても車両の速度に基づき行う制御を精度よく実行できる。すなわち、アクティブフードやエアバッグなど車両の速度に応じて行われる制御を精度よく実行できる。

保護制御を作動させるか否かを車両の速度と衝撃の大きさに応じて判定する保護制御判定マップの一例である。車速演算装置のブロック図である。車速演算装置が出力する車両の速度を時間の経過と共にプロットした図の一例である。車両の速度を演算する手順を示すフローチャート図の一例である。車速演算装置が出力する車両の速度を時間の経過と共にプロットした図の一例をある。

符号の説明

１１Ｇセンサ
１２車速センサ
１３車速補正手段
１４判定手段
１５バンパセンサ
１６保護制御作動手段
１７車速選定手段

Claims

所定時間Ｔ２毎に車体の減速度を検出する減速度センサと、
所定時間Ｔ２より大きい所定時間Ｔ１毎に車速を検出する車速センサと、
前記車速センサにより検出された車速を前記加速度センサにより検出された加速度により補正する車速補正手段と、
前記減速度センサにより検出された前記減速度に基づき車両の減速量を推定する減速量推定手段と、
前記車速検出手段により車速が検出された場合、該車速と所定時間略Ｔ１前に検出された車速との差異を、前記減速量推定手段により推定された減速量と比較する比較手段と、を有し、
前記比較手段による比較の結果、前記差異が前記減速量以下の場合、前記車速検出手段により検出された車速を車両の速度とする、
ことを特徴とする車速演算装置。
前記比較手段による比較の結果、前記差異が前記減速量より大きい場合、前記車速検出手段により車速が検出された略同時期に、前記車速補正手段が補正した車速を車両の速度とする、
ことを特徴とする請求項１記載の車速演算装置。
所定時間Ｔ２毎に車体の減速度を検出する減速度センサと、
所定時間Ｔ２より大きい所定時間Ｔ１毎に車速を検出する車速センサと、
前記車速センサにより検出された車速を前記加速度センサにより検出された加速度により補正する車速補正手段と、
前記減速度センサにより検出された前記減速度に基づき車両の減速量を推定する減速量推定手段と、
前記車速検出手段により車速が検出された場合、該車速と、所定時間略Ｔ１前に、前記車速補正手段により補正された車速との差異を、前記減速量推定手段により推定された減速量と比較する比較手段と、を有し、
前記比較手段による比較の結果、前記差異が前記減速量以下の場合、前記車速検出手段により検出された車速を車両の速度とする、
ことを特徴とする車速演算装置。
前記比較手段による比較の結果、前記差異が前記減速量より大きい場合、前記車速検出手段により車速が検出された略同時期に、前記車速補正手段が補正した車速を車両の速度とする、
ことを特徴とする請求項３記載の車速演算装置。