JP2007113951A - 車両用回転数表示機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答性が良好で、かつ信頼性の高い、車両用回転数表示機構の制御装置を提供する。
【解決手段】メータＥＣＵは、エンジン回転数Ｎｅを検知するステップ（Ｓ１００）と、Ｎｅの時間変化率ΔＮｅを算出するステップ（Ｓ１１０）と、初期遅れ補正項Ｎｅｓをｆ（ΔＮｅ）により算出するステップ（Ｓ１２０）と、定常遅れ補正項Ｎｅｔをｇ（ΔＮｅ）により算出するステップ（Ｓ１３０）と、アクセルペダル開度を検知するステップ（Ｓ１４０）と、アクセルペダル開度の変化がないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、タコメータへの指示値である指示ＮｅをＮｅ＋Ｎｅｓ＋Ｎｅｔとして算出するステップ（Ｓ１６０）と、指示Ｎｅをタコメータに出力するステップ（Ｓ１７０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載された駆動源等の回転数を表示する技術に関し、特に、応答性が良好で正確に回転数を表示する機構を制御する技術に関する。

車速やエンジン回転数等の車両の状態を運転者に示す計器として、速度計（スピードメータ）、回転速度計（タコメータ）等が、車両に備えられている。これらの計器における表示に基づいて、運転者が車両を運転する。このため、これらの計器については応答性が良好であること、指示値が正確であることが求められる。

たとえば、このような計器（メータ）の指針駆動用に、ステッピングモータを用いたものが知られている。速度計では、走行センサから入力される走行パルスの周期を算出し、その算出周期から車速を算出し、その算出速度に対応する指針の指示位置に相当するステッピングモータの目標位置θを、上述した算出車速から算出して、目標位置θと現位置θ’の差分θ−θ’だけステッピングモータを回転駆動させている。

そして、ステッピングモータを１ステップ分回転駆動させる毎に、その１ステップ分の回転駆動に伴いステッピングモータに電圧を印加する時間を、式Ｔ＝ａ／｜θ−θ’｜（但し、ａ＝定数）により算出し、この式から算出した時間Ｔを置いた後に、ステッピングモータが１ステップ分回転駆動し終えたものとして、ステッピングモータの次の１ステップ分の回転駆動を行わせ、これにより、ステッピングモータを１ステップずつ回転駆動させる周期を、目標位置θと現位置θ’の差分θ−θ’の大きさに応じて変えて、指針がスムーズに回転するようにしている。

ところで、指針の速度変化に対する応答性をよくするためには、ステッピングモータの１ステップの回転駆動にかける時間を短くする必要があり、そのためには、車速の変化に伴う目標位置θと現位置θ’の差分θ−θ’の変動を確認する周期を短くする必要があり、さらにそのためには、式Ｔ＝ａ／｜θ−θ’｜により算出される時間Ｔを短くする必要があり、そのためには、上式中の定数ａを、時間Ｔの短縮に合わせて小さい値に設定する必要が生じる。

しかしながら、定数ａを小さい値に設定して時間Ｔを短くすると、次のような不具合が発生してしまう。すなわち、時間Ｔをあまり短くすると、走行センサからの走行パルスに基づいて車速や目標位置θを算出してから、ステッピングモータが１ステップ分回転駆動し終わるまでの間に、ステッピングモータの次の１ステップ分の回転駆動の要否や回転方向を決定するために必要な、走行センサからの走行パルスを基にした車速や目標位置θの次の算出が、たとえば、車速の低速域のように走行パルスの周期が長くなる速度域では間に合わず、これにより、指針が動いたり止まったりして小刻みな動きになってしまう。

これに鑑み、特開平９−１２６８２１号公報は、車速やエンジン回転数等、車両の走行状態の変化に対する指針駆動の良好な応答性と、指針駆動の円滑性とを兼ね備えた車両用計器の指針駆動方法を開示する。

この方法は、車両の走行状態に応じて変動する走行状態値を、走行センサからの走行パルスの周期に合わせて周期的に算出する毎に、走行状態値指示用の指針が現在の指示値から最新の算出走行状態値に近づく方向に指針駆動用のステッピングモータを１ステップ分ずつ回転駆動させ、ステッピングモータの１ステップ分の回転駆動を、最新の算出走行状態値と指針の現在の指示値との差値に所定の係数を乗じる式により算出した時間をかけて行なうに当たり、所定の係数の値を、最新の走行状態値が低くなるのに応じて増加させるようにした、ことを特徴とする。

この車両用計器の指針駆動方法によると、ステッピングモータを１ステップ分だけ回転駆動させるのにかける時間を算出するのに用いる式の、最新の算出走行状態値と指針の現在の指示値との差値に乗じる所定の係数の値を、最新の算出走行状態値が低くなるのに応じて増加させることにより、走行センサからの走行パルスの周期が比較的長くなる走行状態値の低い領域では、ステッピングモータの回転駆動の時間が長くなり、周期が比較的短くなる走行状態値の高い領域では、ステッピングモータの回転駆動の時間が短くなる。従って、走行センサからの走行パルスから算出される車両の走行状態値に基づいて、式によりステッピングモータの回転駆動の時間を算出し、その時間をかけてステッピングモータを１ステップ分回転駆動させるに当たり、走行状態値の高低、すなわち、走行パルスの周期の長短に関係なく、１ステップ分のステッピングモータの回転駆動が終了するよりも前の時点で、走行状態値の次の算出を完了させることが可能となる。そして、これにより、走行状態値の低い領域においては、指針が動いたり止まったりして小刻みな動きになるのを防止して指針を円滑に駆動させることが可能となり、一方、走行状態値の高い領域では、車両の走行状態の変化に対する指針駆動の良好な応答性を得ることが可能となる。
特開平９−１２６８２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された車両用計器の指針駆動方法において、速い回転変化に対しては応答が遅れる。これは、フィードバック補正のために、速い回転変化に対して応答性を向上させるためには、ゲインを大きくする必要があるが、ゲインを大きくするとフィードバック系の安定性が悪化して、表示値が振動する（針振れ）する等の問題があるので、ゲインを大きくできず、その結果、良好な応答性を実現できない。

特に、特許文献１においては、車速に対応させて応答性を調整しているが、これを回転速度計（タコメータ）に適用しても、エンジンの回転数変化は車速のみに依存するものではないので（たとえばギヤ比にも依存する）、エンジンの回転数変化に、精度高い表示を追従させることは難しい。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、応答性が良好で、かつ信頼性の高い、車両用回転数表示機構の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、車両に搭載された動力源の回転数を表示する車両用回転数表示機構を制御する。この制御装置は、動力源の回転数を検知するための検知手段と、回転数の変化率を算出するための算出手段と、回転数の変化率に基づいて、車両用回転数表示機構に対する表示指令値を補正するための補正手段とを含む。

第１の発明によると、回転数の変化率に依存して、表示指令値が補正がされる。車両に搭載された動力源の回転数の変化率が大きいときには、大きな偏差（実際の回転数と表示された回転数）が発生するので、表示指令値の補正の度合いを大きくする。このように、表示指令値の補正の度合いを回転数の変化率に基づいて、関数やマップを用いて算出する。このため、たとえ大きく回転数が変化しても、追従性よく、実際の回転数と表示された回転数との偏差を小さくすることができる。その結果、応答性が良好で、かつ信頼性の高い、車両用回転数表示機構の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御異装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、回転数の変化率に基づいて、回転数が変化したときに発生する初期表示差を補正する初期補正項を算出するための手段を含む。

第２の発明によると、回転数が変化したときに最初に発生する初期表示差を補正するような初期補正項が、回転数の変化率に基づいて算出されて、表示指令値が補正される。このため、回転数が変化した初期の状態における、実際の回転数と表示された回転数との偏差を小さくすることができる。

第３の発明に係る制御異装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、回転数の変化率に基づいて、回転数が変化したときに発生する定常表示差を補正する定常補正項を算出するための手段を含む。

第３の発明によると、回転数が変化したときに定常的に残ってしまう定常表示差を補正するような定常補正項が、回転数の変化率に基づいて算出されて、表示指令値が補正される。このため、回転数が変化した定常的な状態における、実際の回転数と表示された回転数との偏差を小さくすることができる。

第４の発明に係る制御異装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、回転数の変化率に基づいて、回転数が変化したときに発生する初期表示差を補正する初期補正項を算出するための手段と、回転数の変化率に基づいて、回転数が変化したときに発生する定常表示差を補正する定常補正項を算出するための手段と、検知された回転数に、初期補正項および定常補正項を加算して、表示指令値を補正するための手段とを含む。

第４の発明によると、回転数が変化したときに最初に発生する初期表示差を補正するような初期補正項が、回転数の変化率に基づいて算出されるとともに、回転数が変化したときに定常的に残ってしまう定常表示差を補正するような定常補正項が、回転数の変化率に基づいて算出される。これらの補正項が検知された動力源の回転数に加算されて、表示指令値が補正される。このため、回転数が変化した初期の状態および回転数が変化した定常的な状態における、実際の回転数と表示された回転数との偏差を小さくすることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に本発明の実施の形態に係る制御装置であるメータＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００を含む制御ブロック図を示す。コンビネーションメータ２３０は、タコメータ２１０やスピードメータ２２０、ターンシグナルライト、各種警告灯が組み合わされ、運転席に対向する位置に設けられる。

図１に示すように、メータＥＣＵ２００は、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ１００と通信可能に接続されている。エンジンＥＣＵ１００には、アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサ１１０およびエンジン回転数センサ１２０が接続されてる。エンジンＥＣＵ１００は、これらのセンサからの信号に基づいて検知したアクセルペダル開度およびエンジン回転数Ｎｅを、メータＥＣＵ２００に送信する。

なお、図１に示す制御ブロック図は一例であって、本発明がこのような構成に限定されるものではない。たとえば、アクセル開度センサ１１０やエンジン回転数センサ１２０が、メータＥＣＵ２００に直接接続されていてもよい。

図２を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置であるメータＥＣＵ２００において実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、メータＥＣＵ２００は、エンジン回転数Ｎｅを検知する。このとき、エンジンＥＣＵ１００から受信した信号であって、エンジン回転数センサ１２０が検知した信号に基づいて、エンジン回転数Ｎｅが検知される。

Ｓ１１０にて、メータＥＣＵ２００は、エンジン回転数Ｎｅの時間変化率ΔＮｅを検知する。この時間変化率は単位時間あたりのエンジン回転数の変化分となる。

Ｓ１２０にて、メータＥＣＵ２００は、初期遅れ補正項Ｎｅｓを、関数ｆを用いて、ｆ（ΔＮｅ）により算出する。Ｓ１３０にて、メータＥＣＵ２００は、定常遅れ補正項Ｎｅｔを、関数ｇを用いて、ｇ（ΔＮｅ）により算出する。初期遅れ補正項Ｎｅｓおよび定常遅れ補正項Ｎｅｔは、エンジン回転数Ｎｅの時間変化率ΔＮｅにより算出される。

すなわち、図３に示すように、横軸を時間軸として、縦軸を実エンジン回転数およびタコメータ２１０の表示値とすると、急激にエンジン回転数Ｎｅが変化したときに、ΔＮｅが大きくなる。このような場合にもフィードバック補正で、タコメータ２１０の表示値を速やかに実エンジン回転数に追従させるためには、フィードバックゲインを大きくしなければならないが、フィードバックゲインを大きくするとフィードバック制御系の安定性が補償できない。このため、本実施の形態に係る制御装置であるメータＥＣＵ２００は、初期表示差に対応する初期遅れ補正項Ｎｅｓと、定常表示差に対応する定常遅れ補正項Ｎｅｔとを算出して、これらを用いてタコメータ２１０の指示値を補正するのである。

Ｓ１４０にて、メータＥＣＵ２００は、アクセルペダル開度を検知する。このとき、エンジンＥＣＵ１００から受信した信号であって、アクセル開度センサ１１０が検知した信号に基づいて、アクセルペダルの開度が検知される。

Ｓ１５０にて、メータＥＣＵ２００は、アクセルペダル開度が変化したか否かを判断する。アクセルペダル開度が変化すると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、この処理は終了する。アクセルペダル開度の変化に対応させてさらにエンジン回転数Ｎｅが変化してしまうので、Ｓ１００からの処理を再度行わなければならないためである。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１６０へ移される。

Ｓ１６０にて、メータＥＣＵ２００は、指示Ｎｅを、エンジン回転数Ｎｅ＋初期遅れ補正項Ｎｅｓ＋定常遅れ補正項Ｎｅｔとして算出する。ここで、初期表示差に対応する初期遅れ補正項Ｎｅｓと、定常表示差に対応する定常遅れ補正項Ｎｅｔとで、エンジン回転数が補正されたことになる。

Ｓ１７０にて、メータＥＣＵ２００は、指示Ｎｅ信号を、タコメータ２１０に出力する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る制御装置であるメータＥＣＵ２００の動作について説明する。

車両の走行中に運転者によりアクセルペダルが大きく踏み込まれてその状態が維持されると、エンジン回転数が急激に上昇する。エンジン回転数センサ１２０で検知されたエンジン回転数Ｎｅがタコメータ２１０に表示される。このときに、本実施の形態に於いては以下のようにしてタコメータ２１０の指示値が補正される。

エンジン回転数センサ１２０により検知されたエンジン回転数Ｎｅの時間変化率ΔＮｅが算出される（Ｓ１００、Ｓ１１０）。図４に示す初期表示差に対応する初期遅れ補正項ＮｅｓがΔＮｅを引数とした関数ｆを用いて算出される（Ｓ１２０）。図４に示す定常表示差に対応する定常遅れ補正項ＮｅｔがΔＮｅを引数とした関数ｇを用いて算出される（Ｓ１３０）。

アクセルペダル開度の変化がないと（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、タコメータ２１０への指示Ｎｅを、エンジン回転数センサ１２０により検知されたエンジン回転数Ｎｅに、初期遅れ補正項Ｎｅｓおよび定常遅れ補正項Ｎｅｔを加算して算出される（Ｓ１６０）。このようにして算出された指示Ｎｅを表わす指示Ｎｅ信号がタコメータ２１０に出力される。

このようにすると、図４に示すように、初期表示差については一部が残るものの、図３の初期表示差がより早く消滅する。これは、初期表示差に対応する初期遅れ補正項Ｎｅｓを用いて指示Ｎｅを算出したためである。また、図４に示すように、定常表示差についても図３に示すよりも小さくなっている。これは、定常表示差に対応する定常遅れ補正項Ｎｅｔを用いて指示Ｎｅを算出したためである。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるメータＥＣＵにおいては、大きくエンジン回転数が変化した場合であっても、初期表示差に対応する初期補正項Ｎｅｓと定常表示差に対応する定常補正項Ｎｅｔとで、検知されたエンジン回転数Ｎｅを補正して、表示Ｎｅ信号を生成して、タコメータに表示させる。このため、フィードバックゲインを大きくすることなく、安定性を維持しながらも、初期表示差も定常表示差も少なくして、実エンジン回転数とタコメータとの表示を極めて近づけることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置であるメータＥＣＵを含む制御ブロック図である。 図１のメータＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 実際のエンジン回転数とタコメータ指示値との関係を示す図（その１）である。 実際のエンジン回転数とタコメータ指示値との関係を示す図（その２）である。

符号の説明

１００ エンジンＥＣＵ、１１０ アクセル開度センサ、１２０ エンジン回転数センサ、２００ メータＥＣＵ、２１０ タコメータ、２２０ スピードメータ、２３０ コンビネーションメータ。

Claims (4)

1. 車両に搭載された動力源の回転数を表示する車両用回転数表示機構の制御装置であって、
   前記動力源の回転数を検知するための検知手段と、
   前記回転数の変化率を算出するための算出手段と、
   前記回転数の変化率に基づいて、前記車両用回転数表示機構に対する表示指令値を補正するための補正手段とを含む、車両用回転数表示機構の制御装置。
2. 前記補正手段は、前記回転数の変化率に基づいて、前記回転数が変化したときに発生する初期表示差を補正する初期補正項を算出するための手段を含む、請求項１に記載の車両用回転数表示機構の制御装置。
3. 前記補正手段は、前記回転数の変化率に基づいて、前記回転数が変化したときに発生する定常表示差を補正する定常補正項を算出するための手段を含む、請求項１に記載の車両用回転数表示機構の制御装置。
4. 前記補正手段は、
   前記回転数の変化率に基づいて、前記回転数が変化したときに発生する初期表示差を補正する初期補正項を算出するための手段と、
   前記回転数の変化率に基づいて、前記回転数が変化したときに発生する定常表示差を補正する定常補正項を算出するための手段と、
   前記検知された回転数に、前記初期補正項および前記定常補正項を加算して、表示指令値を補正するための手段とを含む、請求項１に記載の車両用回転数表示機構の制御装置。

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