JP2008145152A - 加速度検出装置および加速度センサのドリフト誤差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 坂路および道路の混雑状況による影響を排除でき、より正確なゼロ点補正を実現することができる加速度検出装置および加速度センサのドリフト誤差補正方法を提供する。
【解決手段】 加速度検出装置は、車両が所定距離走行する毎のＧセンサ出力値を平均化してＧセンサ出力値のゼロ点からのドリフト量を算出するドリフト量算出部１３と、ドリフト量に基づいて、Ｇセンサ出力値のゼロ点補正を行うゼロ点補正部１４と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加速度検出装置および加速度センサのドリフト誤差補正方法の技術分野に属する。

従来の加速度検出装置では、車両停止毎に得られた加速度センサ出力値を平均化し、これを加速度センサのゼロ点からのドリフト量として加速度センサ出力値から加減算することで、坂路の影響を排除しつつ、加速度センサのゼロ点補正を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−１５９４３８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、車両停止時の加速度センサ出力値を用いるため、例えば、自宅の駐車場が傾斜している等、坂路に停車する機会が多い場合には、正確なドリフト量を検出できず、ゼロ点補正の精度が悪いという問題があった。

本発明は上記課題に対してなされたもので、その目的とするところは、坂路および道路の混雑状況による影響を排除でき、より正確なゼロ点補正を実現することができる加速度検出装置および加速度センサのドリフト誤差補正方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
車両に搭載された加速度センサからの加速度センサ出力値に基づいて、車両の加速度を検出する加速度検出装置において、
車両が所定距離走行する毎の加速度センサ出力値を平均化して加速度センサ出力値のゼロ点からのドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
前記ドリフト量に基づいて、加速度センサ出力値のゼロ点補正を行うゼロ点補正手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の加速度検出装置では、車両が所定距離走行する毎の加速度センサ出力値を平均化してドリフト量が算出され、このドリフト量に基づいてゼロ点補正が行われる。すなわち、車両走行時の加速度センサ出力値を平均することで、停車時の勾配の影響を排除したドリフト量を算出することができる。また、加速度センサ出力値のサンプリング周期を距離ベースとすることで、道路の混雑状況の影響を排除したドリフト量を算出することができる。
この結果、坂路および道路の混雑状況による影響を排除でき、より正確なゼロ点補正を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の加速度検出装置を適用したニュートラル制御装置を示すシステム構成図である。車載エンジン１の出力は、このエンジン１に連結された自動変速機２によって所定の変更を受けた後、アウトプットシャフト３から出力される。車両には、エンジン１や自動変速機２等を後述する各種センサ等の検出値に基づき制御するためのエンジンコントローラ（ECU）４および自動変速機コントローラ（ATCU）５が設けられている。両コントローラ４，５は、互いに通信可能に接続され、ニュートラル制御手段を構成する。

車両には、アクセル開度センサ６、ブレーキスイッチ７、車速センサ８、加速度センサ（Ｇセンサ）９、シフトセンサ１０等の各種センサが搭載されている。

アクセル開度センサ６は、アクセル開度信号をECU４に出力する。ブレーキスイッチ７は、各車輪に設けられたブレーキ（不図示）が踏み込まれた状態にあるか否かをあらわすブレーキスイッチ信号をECU４に出力する。車速センサ８は、各車輪に設けられた車輪速センサにより得られる各車輪の回転速度に基づいて、車両の走行速度（車速）を検出し、車速信号をECU４に出力する。Ｇセンサ９は、車両に作用する加速度に応じた加速度信号を検出し、加速度信号をECU４に出力する。シフトセンサ１０は、自動変速機２のシフトポジションを検出し、シフトポジション信号をATCU５に出力する。

図１に示したニュートラル制御手段（ECU４，ATCU５）において、自動変速機２のシフトポジションが前進走行ポジションで、アクセル操作が行われず、ブレーキ操作により車両が停止状態であって、かつ、路面勾配が所定角度以下である場合、車両の発進時に係合される自動変速機２のクラッチ（係合要素）を解放してニュートラル状態とするニュートラル制御を実施する。

すなわち、ニュートラル制御手段は、シフトセンサ１０からのシフトポジション信号が前進走行ポジションであり、アクセル開度センサ６からのアクセル開度信号がゼロであり、ブレーキスイッチ７からのブレーキスイッチ信号がON（ブレーキが踏み込まれた状態）であり、車速センサ８からの車速信号が所定値（≒０）であり、Ｇセンサ９からの加速度信号が所定角度以下の坂路に相当する加速度である場合、ニュートラル制御を実施する。また、ニュートラル制御手段は、ブレーキスイッチOFF等、上述したニュートラル制御実行条件が不成立となった時点で、ニュートラル制御を解除する。

図２は、ECU４に内蔵された加速度検出装置１１の構成を示す制御ブロック図であり、実施例１の加速度検出装置１１は、距離カウンタ１２と、ドリフト量算出部（ドリフト量算出手段）１３と、ゼロ点補正部（ゼロ点補正手段）１４と、を備えている。

距離カウンタ１２は、車両の走行距離をカウントするカウンタであり、車両が所定距離（閾値Ａ）走行する毎に、ドリフト量算出部１３に対しサンプリングフラグ＝１を出力する。カウンタは、カウント値が閾値Ａに到達する毎にリセットされ、サンプリングフラグはゼロとされる。

ドリフト量算出部１３は、サンプリングフラグが１となったとき、Ｇセンサ出力値とドリフト量の前回値とに基づいて、Ｇセンサ９のゼロ点からのドリフト量を算出し、ゼロ点補正部１４に出力する。

ゼロ点補正部１４は、２つの入力値の差分値を出力する比較器であり、Ｇセンサ出力値からドリフト量を減算し、補正後Ｇセンサ出力値を出力する。

[ゼロ点補正制御処理]
図３は、実施例１の加速度検出装置１１で実行されるゼロ点補正制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップS1では、車速センサ８からの車速信号に基づき、車両が走行中であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS1を繰り返す。

ステップS2では、距離カウンタ１２において、カウント値が閾値Ａに到達したか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS2を繰り返す。

ステップS3では、ドリフト量算出部１３において、Ｇセンサ出力値を記憶し、ステップS4へ移行する。

ステップS4では、ドリフト量算出部１３において、ステップS3で記憶したＧセンサ出力値と、ドリフト量の前回値とに基づいて、ドリフト量を算出し、ステップS5へ移行する。

ステップS5では、ゼロ点補正部１４において、Ｇセンサ出力値からドリフト量を減算して補正後Ｇセンサ出力値を出力し、リターンへ移行する。

［ドリフト量算出方法］
ドリフト量算出部１３では、Ｇセンサ出力値とドリフト量の前回値との重み付け和としてドリフト量を算出する。具体的には、Ｇセンサ出力値をｕ、重み付け係数をａ、ドリフト量の前回値をｙ(-1)としたとき、ドリフト量ｙを、下記の式(1)から算出する。
ｙ＝（１−ａ）×ｙ(-1)＋ａ×ｕ

ここで、重み付け係数ａは、ゼロより大きく、かつ、１よりもはるかに小さい値である。また、この重み付け係数ａは、閾値Ａが小さいほど、より小さな値に設定される定数とする。
図４は、重み付け係数ａを変化させた場合の、Ｇセンサ出力値とドリフト量との関係を示す図であり、図に示すように、重み付け係数ａを大きな値に設定するほど、ドリフト量はＧセンサ出力値に近い値となる。

次に、作用を説明する。
［走行中のＧセンサ出力値によるゼロ点補正作用］
特開平７−１５９４３８号公報に記載の加速度センサ補正装置では、車両停止時のＧセンサ出力値をサンプリングしてドリフト量を算出しているため、例えば、自宅の駐車場が傾斜している等、坂路に停車する機会が多い場合には、正確なドリフト量を算出できず、ゼロ点補正の精度が悪化するという問題があった。

これに対し、実施例１の加速度検出装置１１では、車両走行時のＧセンサ出力値を平均することで、Ｇセンサ９のゼロ点からのドリフト量を算出し、このドリフト量を用いてゼロ点補正を行うため、停車時の勾配に影響を受けないドリフト量を算出することができ、ゼロ点補正の精度向上を図ることができる。

［距離サンプリングによるゼロ点補正作用］
図５に示すように、通常の走行において、加速した場合は必ず減速し、坂路は登ったら必ず下るものであるため、車両の加減速度の平均値はゼロとなる。実施例１では、この考え方に基づき、走行中の加減速度を平均化することでＧセンサ９のゼロ点からのドリフト量（ドリフト誤差）を算出し、その値をＧセンサ出力値から減算してドリフト誤差を補正する。

そして、実施例１では、Ｇセンサ出力値のサンプリング方法を、時間サンプリングではなく距離サンプリングとしている。
例えば、自宅が山の麓、勤務先が山の上にあり、車両を通勤用途のみに用いているとき、行きは渋滞でいつもノロノロ運転（図６(a)）、帰りは渋滞が無くスムーズに帰ることができるとする（図６(b)）。

上記条件下において、一定時間毎にＧセンサ出力値をサンプリングする方法を採用した場合、算出されるドリフト量は、図７に示すように、行きの勾配側に偏った値となるため、正確なゼロ点補正を行うことができない。

これに対し、実施例１の加速度検出装置１１では、ある一定距離走行する毎にドリフト量を１回演算するというような距離サンプリングを採用している。すなわち、道路の混雑状況にかかわらず、行き帰りの走行距離は同一であるため、登って下りれば加減速度の平均値は差し引きゼロとなり、正確なドリフト量を算出することができる。

［重み付け和によるドリフト量算出作用］
実施例１では、ドリフト量算出部１３において、Ｇセンサ出力値とドリフト量の前回値との重み付け和としてドリフト量を算出するため、ドリフト量の前回値のみ記憶しておくことで、ドリフト量の算出が可能となる。つまり、過去のＧセンサ出力値の保存が不要であるため、メモリ等の記憶容量低減および演算速度の向上を共に図ることができる。

また、実施例１では、ドリフト量算出部１３において、式(1)を参照してドリフト量を算出している。そして、Ｇセンサ出力値ｕの重み付け係数ａを、ａ≪１とし、Ｇセンサ出力値ｕの重み付け係数をドリフト量の前回値ｙ(-1)の重み付け係数（１−ａ）よりもはるかに小さな値に設定している。

図４に示したように、重み付け係数ａを大きくした場合、ドリフト量が今回検出されたＧセンサ検出値に応じて大きく変化してしまう。したがって、例えば、Ｇセンサ検出値に大きなノイズ成分が含まれている場合、ドリフト量にノイズ成分が上乗せされ、正確なドリフト量が算出されないおそれがある。

よって、実施例１では、重み付け係数ａを１よりもはるかに小さな値に設定し、１回のＧセンサ検出値がドリフト量に与える影響を小さくすることで、走行距離に応じてドリフト量が徐々に補正され、センサノイズ等の影響を小さく抑えることができる。

さらに、実施例１では、重み付け係数ａを、閾値Ａが小さいほど、すなわちサンプリング距離が短いほど小さな値に設定している。例えば、重み付け係数ａを変えずにサンプリング距離を1/2とした場合、補正速度が２倍となるのに伴い、Ｇセンサ検出値がドリフト量に与える影響の度合いも２倍となるため、走行距離に応じてドリフト量を徐々に補正することができない。

よって、実施例１では、サンプリング距離が短いほど重み付け係数ａを小さな値とすることで、サンプリング距離にかかわらず、Ｇセンサ出力値がドリフト量に与える影響の度合いを一定に保ち、ドリフト量を徐々に補正することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の加速度検出装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 加速度検出装置１１は、車両が所定距離走行する毎のＧセンサ出力値を平均化してＧセンサ出力値のゼロ点からのドリフト量を算出するドリフト量算出部１３と、ドリフト量に基づいて、Ｇセンサ出力値のゼロ点補正を行うゼロ点補正部１４と、を備える。これにより、坂路および道路の混雑状況による影響を排除でき、より正確なゼロ点補正を実現することができる。

(2) ドリフト量算出部１３は、Ｇセンサ出力値とドリフト量の前回値との重み付け和としてドリフト量を算出するため、過去のＧセンサ出力値の保存が不要となり、メモリ等の記憶容量低減および演算速度の向上を共に図ることができる。

(3) ドリフト量算出部１３は、Ｇセンサ出力値の重み付け係数ａを、ドリフト量の前回値の重み付け係数（１−ａ）よりもはるかに小さい値に設定するため、走行距離に応じてドリフト量を徐々に補正することができ、センサノイズ等の影響を小さく抑えることができる。

(4) ドリフト量算出部１３は、Ｇセンサ出力値をｕ、重み付け係数をａ、ドリフト量の前回値をｙ(-1)としたとき、ドリフト量ｙを、式(1)に基づいて算出するため、走行距離に応じてドリフト量を徐々に補正することができ、センサノイズ等の影響を小さく抑えることができる。

(5) ドリフト量算出部１３は、所定距離が短いほど、重み付け係数ａをより小さな値に設定するため、サンプリング距離にかかわらず、Ｇセンサ出力値がドリフト量に与える影響の度合いを一定に保ち、ドリフト量を徐々に補正することができる。

(6) 車両に搭載されたＧセンサ９からのＧセンサ出力値のゼロ点からの誤差を補正するＧセンサのドリフト誤差補正方法において、車両が所定距離走行する毎のＧセンサ出力値を平均化してＧセンサ出力値のゼロ点からのドリフト量を算出し、ドリフト量に基づいて、Ｇセンサ出力値のゼロ点補正を行う。これにより、坂路および道路の混雑状況による影響を排除でき、より正確なゼロ点補正を実現することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、本発明の加速度検出装置をニュートラル制御装置の路面勾配検出手段として用いた例を示したが、本発明の加速度検出装置は、車両に搭載される加速度センサのゼロ点補正を行う装置として、他の車両制御装置に適用することができる。

実施例１の加速度検出装置を適用したニュートラル制御装置を示すシステム構成図である。 実施例１のECU４に内蔵された加速度検出装置１１の構成を示す制御ブロック図である。 実施例１の加速度検出装置１１で実行されるゼロ点補正制御処理の流れを示すフローチャートである。 重み付け係数ａを変化させた場合の、Ｇセンサ出力値とドリフト量との関係を示す図である。 Ｇセンサ検出値の平均補正によるドリフト量算出方法を示すＧセンサ出力波形図である。 往路と復路で道路状況が異なる場合の時間サンプリングの問題点を示す説明図である。 時間サンプリングによるゼロ点補正の問題点を示すＧセンサ出力波形図である。 実施例１の距離サンプリングによるゼロ点補正作用を示すＧセンサ出力波形図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ アウトプットシャフト
４ ECU
５ ATCU
６ アクセル開度センサ
７ ブレーキスイッチ
８ 車速センサ
９ 加速度センサ
１０ シフトセンサ
１１ 加速度検出装置
１２ 距離カウンタ
１３ ドリフト量算出部
１４ ゼロ点補正部

Claims (6)

1. 車両に搭載された加速度センサからの加速度センサ出力値に基づいて、車両の加速度を検出する加速度検出装置において、
   車両が所定距離走行する毎の加速度センサ出力値を平均化して加速度センサ出力値のゼロ点からのドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
   前記ドリフト量に基づいて、加速度センサ出力値のゼロ点補正を行うゼロ点補正手段と、
   を備えることを特徴とする加速度検出装置。
2. 請求項１に記載の加速度検出装置において、
   前記ドリフト量算出手段は、加速度センサ出力値とドリフト量の前回値との重み付け和として前記ドリフト量を算出することを特徴とする加速度検出装置。
3. 請求項２に記載の加速度検出装置において、
   前記ドリフト量算出手段は、前記加速度センサ出力値の重み付け係数を、前記ドリフト量の前回値の重み付け係数よりも小さい値に設定することを特徴とする加速度検出装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の加速度検出装置において、
   前記ドリフト量算出手段は、加速度センサ出力値をｕ、重み付け係数をａ、ドリフト量の前回値をｙ(-1)としたとき、ドリフト量ｙを、下記の式、
   ｙ＝（１−ａ）×ｙ(-1)＋ａ×ｕ
   ただし、ａ≪１
   に基づいて算出することを特徴とする加速度検出装置。
5. 請求項４に記載の加速度検出装置において、
   前記ドリフト量算出手段は、前記所定距離が短いほど、重み付け係数ａをより小さな値に設定することを特徴とする加速度検出装置。
6. 車両に搭載された加速度センサからの加速度センサ出力値のゼロ点からの誤差を補正する加速度センサのドリフト誤差補正方法において、
   車両が所定距離走行する毎の加速度センサ出力値を平均化して加速度センサ出力値のゼロ点からのドリフト量を算出し、
   前記ドリフト量に基づいて、加速度センサ出力値のゼロ点補正を行うことを特徴とする加速度センサのドリフト誤差補正方法。

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