JP2007145113A - ヨーレート検出装置及びこれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】一定位置旋回可能な車両に搭載し、ヨーレート検出の高い精度を維持することのできるヨーレート検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】一定位置旋回可能な車両（３０）に搭載されるヨーレート検出装置（１）は、測定ヨーレートを取得するヨーレートセンサ（４）、操舵角センサ（２）、輪速センサ（３）により取得したデータを用いて推定ヨーレートを算出するヨーレート演算回路（５）、車両が一定位置に留まり、当該一定位置での旋回状態にあるか否かを判断する車両停止状態判定回路（７）、一定位置旋回判定回路（５）を備える。さらに、車両が一定位置に留まっていると判断したときに、測定ヨーレートが正常であると判定することのできる正常出力範囲を推定ヨーレートに基づいて算出するヨーレート出力範囲演算回路（８）、ヨーレート出力比較回路（１０）、さらに、ヨーレートセンサ異常判定回路（１１）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載するヨーレート検出装置、特に四輪独立操舵機構及び四輪独立駆動機構を備えている等、一定位置旋回可能な車両に搭載するヨーレート検出装置及びこれを備えた車両に関する。

従来、車両には車両の状態を把握するためのヨーレート検出手段（ヨーレートセンサ）を装着されている。このようなヨーレート検出手段は、ヨーレートセンサの検出値が、車両の生じ得るヨーレート変化を越えるような急変を示すようになったときにヨーレートセンサの故障と判断したり、或いはヨーレートセンサを２個１組として設置し、両センサの検出値の差が設定値よりも大きくなったとき、センサ異常であると判定したりすることが行われている。また、このような故障検出ではヨーレートの検出値を小さくしてしまうような故障には対応することができず、また、ヨーレートセンサを２個１組とするとコスト高となってしまう問題があることから、これらの問題を解決するための提案が特許文献１にされている。

特許文献１には、ヨーレート検出手段の検出値の変化率と、操舵角検出手段や車速検出手段の検出値に基づいて算出される推定ヨーレートの変化率とを比較してヨーレート検出手段の異常を判定する提案がされている。

特開平６−３３６１７３号公報

以上説明したように特許文献１記載のヨーレート検出手段の異常判別装置は、複数のヨーレート検出手段を備えることなく、検出値が小さくなるような異常を含めて異常の検出を行おうとするものである。
しかしながら、特許文献１記載のヨーレート検出手段の異常判別装置では、車両旋回中にタイヤが横滑りを起こした場合等に、操舵角等から予想される車両の進路と実際の車両の進路とにずれが生じ、正確な推定ヨーレートを算出できないおそれがある。このように従来のヨーレート検出手段の異常判別装置には改善の余地があった。

一方、近年、狭いスペース内で方向転換を行うことができる車両として、四輪独立操舵機構及び四輪独立駆動機構を備えた車両の提案がされている。こうした車両においても、姿勢制御等を適切に行うためにヨーレート検出手段を装着し、正確なヨーレートを検知することが求められる。

そこで、本発明は、一定位置旋回可能な車両に搭載し、ヨーレート検出の高い精度を維持することのできるヨーレート検出装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための、本発明のヨーレート検出装置は、一定位置旋回可能な車両に搭載するヨーレート検出装置であって、測定ヨーレートを取得するヨーレート検出手段と、操舵角検出手段により取得したデータと車輪速検出手段により取得したデータを用いて推定ヨーレートを算出するヨーレート演算手段と、車両が一定位置に留まり、当該一定位置での旋回状態にあるか否かを判断する車両状態判定手段と、当該車両状態判定手段により車両が一定位置における旋回状態であると判断したときに、前記測定ヨーレートと前記推定ヨーレートとの比較結果に基づいて前記ヨーレート検出手段の異常を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。また、このようなヨーレート検出装置では、前記車両状態判定手段により車両が一定位置に留まっていると判断したときに、前記測定ヨーレートが正常であると判定することのできる正常出力範囲を前記推定ヨーレートに基づいて算出するヨーレート出力範囲演算手段と、前記ヨーレート検出手段による測定ヨーレートが前記正常出力範囲内であるか否かの比較を行うヨーレート出力比較手段と、を備えた構成とすることもできる（請求項２）。

本発明のヨーレート検出装置は、四輪独立操舵機構及び四輪独立駆動機構を備えている等、一定位置旋回可能な車両に搭載することを前提としている。車両が一定位置で旋回しているときは、車輪は横滑りしていないことから、操舵角検出手段により取得したデータと車輪速検出手段により取得したデータを用いて算出される推定ヨーレートの精度は高いと考えられる。そこで、本発明では車両が一定位置で停止していたり、一定位置において旋回状態にあったりして、精度高く推定ヨーレートを算出できるタイミングを見計らってその推定ヨーレートとヨーレート検出手段により実測された測定ヨーレートとの比較を行い、ヨーレート検出手段の故障を検出できるようにしたものである。なお、本明細書において、「測定ヨーレート」とは、主としてヨーレートセンサであるヨーレート検出手段により直接的に取得されるヨーレートの値であり、「推定ヨーレート」とは、操舵角検出手段により取得したデータと車輪速検出手段により取得したデータを用いて、演算により得ることのできるヨーレートの値を表すものとする。

前記のように、車両が一定位置で旋回しているときの推定ヨーレートの精度は高いと考えられることから、車両が一定位置において旋回状態にあるタイミングを見計らって、ヨーレート検出手段による検出値の較正を行うことも有効である。そこで、前記のような車両状態判定手段により車両が一定位置における旋回状態であると判断したときに、前記測定ヨーレートを前記推定ヨーレートと一致させるように較正処理を行うヨーレート較正手段を備えた構成とすることもできる（請求項３）。このヨーレート較正手段は、請求項１及び２記載のヨーレート検出装置に装備する構成とすることもできる。

以上のようなヨーレート検出装置を一定位置旋回可能な車両に装備すれば、本発明の車両を構成することができる（請求項４）。

本発明によれば、操舵角検出手段により取得したデータと車輪速検出手段により取得したデータを用いて算出される推定ヨーレートの精度が高いと考えられる車両が一定位置で停止していたり、一定位置で旋回していたりするタイミングでヨーレート検出手段の異常、故障の検出を行い、また、ヨーレート検出手段の較正措置を行えるようにしたので、的確にヨーレート検出手段の異常、故障判定をすることができ、また、適切な較正措置を取ることにより、ヨーレート検出手段による測定ヨーレートの精度を保つことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本発明のヨーレート検出装置１の構成図である。ヨーレート検出装置１は、四輪独立操舵機構及び四輪独立駆動機構を備えた図２に示すような車両３０に装着される。車両３０は四隅に配置された車輪３１にそれぞれモータ３２が装着され、さらに、車輪３１のそれぞれに操舵装置が取り付けられ、前進後退、右折左折のみならず、一定位置において旋回することも可能である。さらに、車輪３１にはそれぞれ操舵角検出手段に相当する操舵角センサ２、車輪速検出手段に相当する車輪速センサ３が取り付けられている。この車輪速センサ３は、車両３０の移動速度ではなく、車輪３１自体の回転速度を検出している。

ヨーレート検出装置１は、測定ヨーレートを取得するヨーレート検出手段に相当するヨーレートセンサ４を備えている。また、各車輪３１に装着された操舵角センサ２、車輪速センサ３から取得データを受け取る一定位置旋回判定回路５、ヨーレート演算手段に相当するヨーレート演算回路６を備えている。また、車輪速センサ３は車両停止状態判定回路７と接続されている。一定位置旋回判定回路５と車両停止状態判定回路７は本発明における車両状態判定手段に相当するものである。ヨーレート検出装置１は、操舵角センサ２、車輪速センサ３からのデータをこれらの回路で演算処理して車両３０の状態を検出し、車両３０が前進も後退もしておらず、一定位置で旋回している状態か否かの判断する。

ヨーレート演算回路６は、操舵角センサ２、車輪速センサ３のデータに基づいて推定ヨーレートを算出する。また、ヨーレート演算回路６には一定位置旋回判定回路５が接続されている。

これらのヨーレート演算回路６、車両停止状態判定回路７は、ヨーレート出力範囲演算手段に相当するヨーレート出力範囲演算回路８と、ヨーレート較正手段に相当するヨーレート較正回路９に接続されている。

ヨーレート出力範囲演算回路８は、ヨーレートセンサ４により検出された測定ヨーレートの値が正常であると判定することのできる範囲を算出する。すなわち、測定ヨーレートの値と推定ヨーレートの値とにずれが生じている場合であっても、そのずれが僅かなものであり、正常に作動していると判断できる範囲を算出し、設定するものである。ヨーレート出力範囲演算回路８にはヨーレート出力比較手段に相当するヨーレート出力比較回路１０が接続されており、ヨーレート出力演算回路８により演算、設定された正常な出力範囲内に測定ヨーレートが収まっているか否かの比較を行う。このため、ヨーレート出力比較回路１０はヨーレートセンサ４とも接続されている。ヨーレート出力比較回路１０には異常判定手段に相当するヨーレートセンサ異常判定回路１１が接続されており、ヨーレート出力比較回路１０における比較結果に基づいてヨーレートセンサ４が異常であるか否かの判定を行う。

ヨーレート較正回路９は、測定ヨーレートの値と推定ヨーレートの値とにずれが生じている場合に、推定ヨーレートの値と測定ヨーレートの値とが一致するようにヨーレートセンサ４の較正措置を行うための回路である。このため、ヨーレート較正回路９はヨーレートセンサ４とも接続されている。

以上のように構成されるヨーレート検出装置１の動作につき、図３に示したフロー図に基づいて説明する。
まず、ステップＳ１１では、車両停止状態判定回路７が、車輪速センサ３からのデータに基づいて車両が停止中であるか否かの判断を行う。このステップＳ１１においてＹｅｓと判断される場合、すなわち、車両３０が停止中で、その時点でのヨーレートが“０”であると判断されたときはステップＳ１２へ進む。
なお、ヨ―レート演算回路６は、操舵角センサ２、車輪速センサ３からのデータに基づいて常時推定ヨーレートの算出を行っている。

ステップＳ１２では、ヨーレート出力範囲演算回路８によって、ヨーレートセンサ４による測定ヨーレートが正常であると判断することのできる正常出力範囲を算出する。この正常出力範囲は推定ヨーレートに基づいて算出するが、車両３０が停止状態にあるときは、推定ヨーレートは“０”であるから適切な正常出力範囲を算出することができる。図４は正常出力範囲を示したグラフである。正常出力範囲は推定ヨーレート“０”から縦軸方向に所定範囲を取り、図４中、破線で示したようにセンサ出力公差上限及びセンサ出力公差下限を設定してその範囲が算出され、定められる。

ステップＳ１２で正常出力範囲を算出した後は、ステップＳ１３へ進んで、ヨーレート出力比較回路１０により測定ヨーレートが正常出力範囲内であるか否かの判断を行う。この判断によりＮｏと判断されたとき、すなわち測定ヨーレートが正常出力範囲を越えている場合はステップＳ２２へ進んでヨーレートセンサ異常判定回路１１が、ヨーレートセンサ４は異常であるとの判定をする。この際、警告灯を表示させる等してヨーレートセンサの異常を知らせる構成とすることもできる。

一方、ステップＳ１３でＹｅｓと判断されたとき、すなわち、図４中、太実線で示したようにヨーレートセンサの出力（測定ヨーレート）が正常出力範囲内であるときには、ステップＳ１４へ進んでヨーレートセンサ４自体は正常であるとの判定をする。さらに、このタイミングでヨーレート較正回路９により、ヨーレートセンサ４による測定ヨーレートが“０”となるようにヨーレートセンサ４のオフセット量を調整し、０点較正を行う（ステップＳ１５）。すなわち、推定ヨーレートに基づいてヨーレートセンサ４の較正を行う様子を表した図５中、点線で示した０点及びゲインの較正が行われていない状態から破線で示すような０点較正を行って、０点を一致させる。このような措置を採ることによりヨーレートセンサ４の検出値を高精度に維持することができる。

ステップＳ１５において０点較正を行った後はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、操舵角、車輪速に基づいて、一定位置旋回判定回路５により車両３０が、その場、すなわち一定位置で旋回している状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１６においてＹｅｓと判定されたときはステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、ヨ―レート演算回路６が、操舵角センサ２、車輪速センサ３からのデータに基づいて推定ヨーレートの算出を行う。さらに、ステップＳ１８では、この推定ヨーレートに基づいてヨーレート出力範囲演算回路８によって、ヨーレートセンサ４による測定ヨーレートが正常であると判断することのできる正常出力範囲を算出する。

ステップＳ１８で正常出力範囲を算出した後は、ステップＳ１９へ進んで、ヨーレート出力比較回路１０により測定ヨーレートが正常出力範囲内であるか否かの判断を行う。この判断によりＮｏと判断されたとき、すなわち測定ヨーレートが正常出力範囲を越えている場合はステップＳ２２へ進んでヨーレートセンサ異常判定回路１１が、ヨーレートセンサ４は異常であるとの判定をする。この際、警告灯を表示させる等してヨーレートセンサの異常を知らせる構成とすることもできる。

一方、ステップＳ１９でＹｅｓと判断されたとき、すなわち、図４中、太実線で示したようにヨーレートセンサの出力（測定ヨーレート）が正常出力範囲内であるときには、ステップＳ２０へ進んでヨーレートセンサ４自体は正常であるとの判定をする。さらに、このタイミングでヨーレート較正回路９により、ヨーレートセンサ４による測定ヨーレートのゲインが推定ヨーレートと一致するようにヨーレートセンサ４を調整し、ゲイン較正を行う。すなわち、推定ヨーレートに基づいてヨーレートセンサ４の較正を行う様子を表した図５中、破線で示した０点較正のみを行った状態から実線で示すような０点較正及びゲイン較正を行って、推定ヨーレートの値と一致させる。このような措置を採ることによりヨーレートセンサ４の検出値を高精度に維持することができる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、図３に示した各ステップも適宜入れ換えて実施することができる。

本発明のヨーレート検出装置の構成図である。 四輪独立操舵機構及び四輪独立駆動機構を備えた車両の説明図である。 ヨーレート検出装置の動作の一例を説明するフロー図である。 ヨーレートセンサの正常出力範囲を示したグラフである。 推定ヨーレートに基づいてヨーレートセンサの較正を行う様子を表した図である。

符号の説明

１ ヨーレート検出装置
２ 操舵角センサ
３ 車輪速センサ
４ ヨーレートセンサ
５ 一定位置旋回判定回路
６ ヨーレート演算回路
７ 車両停止状態判定回路
８ ヨーレート出力範囲演算回路
９ ヨーレート較正回路
１０ ヨーレート出力比較回路
１１ ヨーレートセンサ異常判定回路
３０ 車両
３１ 車輪
３２ モータ

Claims (4)

1. 一定位置旋回可能な車両に搭載するヨーレート検出装置であって、
   測定ヨーレートを取得するヨーレート検出手段と、
   操舵角検出手段により取得したデータと車輪速検出手段により取得したデータを用いて推定ヨーレートを算出するヨーレート演算手段と、
   車両が一定位置に留まり、当該一定位置での旋回状態にあるか否かを判断する車両状態判定手段と、
   当該車両状態判定手段により車両が一定位置における旋回状態であると判断したときに、前記測定ヨーレートと前記推定ヨーレートとの比較結果に基づいて前記ヨーレート検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とするヨーレート検出装置。
2. 請求項１記載のヨーレート検出装置において、
   前記車両状態判定手段により車両が一定位置に留まっていると判断したときに、前記測定ヨーレートが正常であると判定することのできる正常出力範囲を前記推定ヨーレートに基づいて算出するヨーレート出力範囲演算手段と、
   前記ヨーレート検出手段による測定ヨーレートが前記正常出力範囲内であるか否かの比較を行うヨーレート出力比較手段と、
   を備えたことを特徴とするヨーレート検出装置。
3. 一定位置旋回可能な車両に搭載するヨーレート検出装置であって、
   測定ヨーレートを取得するヨーレート検出手段と、
   操舵角検出手段により取得したデータと車輪速検出手段により取得したデータを用いて推定ヨーレートを算出するヨーレート演算手段と、
   車両が一定位置に留まり、当該一定位置で旋回状態にあるか否かを判断する車両状態判定手段と、
   当該車両状態判定手段により車両が一定位置における旋回状態であると判断したときに、前記測定ヨーレートを前記推定ヨーレートと一致させるように較正処理を行うヨーレート較正手段と、
   を備えたことを特徴としたヨーレート検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のヨーレート検出装置を備えたことを特徴とする車両。
   

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