JP2008261878A

JP2008261878A - コンパス測定のモータ磁気擾乱を補償するシステム及び方法

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Publication number: JP2008261878A
Application number: JP2008159141A
Authority: JP
Inventors: Thomas R Olson; トーマスアール．オルソン、; Todd R Witkowski; トッドアール．ウィッコウスキー、; Thomas S Wright; トーマスエス．ライト、
Original assignee: Johnson Controls Technology Co
Current assignee: Johnson Controls Technology Co
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2008-10-30
Also published as: JP2006519981A; WO2004076973A1; US7322117B2; US20070028471A1; EP1599701A1

Abstract

【課題】車両アクセサリーによって生成される干渉磁場のために車両コンパス測定値を補
正する。
【解決手段】車両アクセサリーによって生成される干渉磁場のために車両コンパス測定値
を補正する方法であって、該干渉磁場は、コンパス測定エラーをもたらすのに十分な強度
を有し、該方法は、車両アクセサリーの動作を監視し、車両アクセサリーの動作特性を検
出する。その後、測定信号或いはタイミング信号が、動作特性に基づいて生成される。方
向指示用の磁場が、測定信号に応じて測定され、オフセット或いは補正値が、少なくとも
測定された磁場及び前記車両アクセサリーの動作の特性のうち１つに基づいて、決定され
る。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気方位センシングシステム、特に車両に使用されるシステムに関する。

車両の計器パネル（或いはクラスタ）は、一般的に、電子コンパスにとって不適当な環
境であると考察されている。車両の計器パネルに一体化された電子コンパスは、コンパス
測定値に影響を及ぼし得る多様な磁場擾乱を検出する。干渉磁場は、多様な車両のサブシ
ステム、例えば、車両冷暖房空調設備用のモーター、オーディオシステム等により引き起
こされ、典型的にはその大きさが変動する。干渉磁場の１つの重大な原因は、多様な車両
機能、例えば速度、毎分回転数、油圧、燃料レベル等のゲージの針を計器パネル上で駆動
するために使用されるステッピング・モータである。計器表示ゲージ用のステッピング・
モータは、車両の計器パネルに一体化される電子コンパスの磁場センサに近接し得る。

このため、例えばステッピング・モータのようなモータによって引き起こされる磁場擾
乱を補償するシステム及び方法が必要とされる。

従来の解決手段は、車両アクセサリー、例えばステッピング・モータによって生成され
る磁場擾乱を、車両での使用に伴ってほとんど変動しない磁気オフセット定数として見な
すものである。従って、それぞれの車両アクセサリーのオフセットは、計算され、メモリ
に格納される。磁気オフセット定数は、特定のサブシステムが稼動した場合に、アクセス
され得る。

ある実施形態において、車両アクセサリーによって生成される干渉磁場であって、コン
パス測定エラーを引き起こすのに十分な強度を有する干渉磁場について車両コンパス測定
値を補正するための方法は、この車両アクセサリーの動作を監視し、この車両アクセサリ
の動作特性を検出し、この動作特性に基づいて測定信号を生成し、この測定信号に応じて
方向指示用の磁場を測定し、少なくとも測定された磁場及び車両アクセサリーの動作特性
に基づいて、補正値を決定する。この車両アクセサリーは、計器パネル上の車両機能ディ
スプレイを駆動するために使用されるステッピング・モータであってよい。ステッピング
・モータの動作特性は、作動サイクル中のモータの位置であってよい。ある実施形態にお
いて、補正値は、一連の測定磁場の平均値を決定することにより、決定される。

他の実施形態において、車両アクセサリーによって生成される干渉磁場について、車両
コンパス測定値を補正する方法であって、この干渉磁場は、コンパス測定エラーを引き起
こすのに十分な強度を有し、この方法は、方向指示用の磁場を測定する磁場センサと、こ
の磁場センサに結合され、磁場センサを制御して、磁場センサによって測定された磁場を
処理するコンパス制御回路と、このコンパス制御回路に結合されるアクセサリー制御回路
とを具備し、このアクセサリー制御回路は、車両アクセサリーを制御して、コンパス制御
回路に車両アクセサリーの動作特性に基づいて方向指示用の磁場を測定するよう指示する
測定信号を、コンパス制御回路に供給する。ある実施形態において、補正値は、一連の測
定磁場の平均値を決定することにより、決定される。

さらに他の実施形態において、モータ制御回路によって制御されるモータにより引き起
こされる磁場擾乱を補償する車両コンパスシステムは、地球磁場をセンスしてこの地球磁
場に対して磁場センサの方向指示を表す方位信号を生成する磁場センサと、この磁場セン
サからの方位信号のサブセットに基づいて方位付け情報を生成する制御回路とを含み、こ
の方位信号のサブセットは、モータ制御回路から受信されるタイミング信号に基づき決定
される。さらなる実施形態において、方位信号のサブセットは、タイミング信号が、モー
タが実質的に作動していないことを示す場合にのみ、受信される方位信号に基づく。代替
的に、方位信号のサブセットは、タイミング信号が、モータ磁場信号が正弦波上の所定の
振幅である場合に、受信される方位信号に基づいてよい。

さらに他の実施形態において、車両コンパスシステムは、地球磁場をセンスしてこの地
球磁場に対して磁場センサの方向指示を表す方位信号を生成する磁場センサと、車両の計
器パネルに結合されるモータを駆動するモータ駆動信号を生成するよう構成されるモータ
制御回路とを含み、このモータ制御回路は、モータ駆動信号に基づいてタイミング信号を
供給するよう構成される。このシステムは、さらに、磁場センサからの方位信号のサブセ
ットに基づいて方位付け情報を生成するよう構成される制御回路を含み、この方位信号の
サブセットは、モータ制御回路から受信されるタイミング信号に基づき決定される。さら
なる実施形態において、この方位信号のサブセットは、タイミング信号が、モータが実質
的に作動していないことを示す場合にのみ、受信される方位信号に基づく。代替的に、方
位信号のサブセットは、タイミング信号が、モータ磁場信号が正弦波上の所定の振幅であ
る場合に、受信される方位信号に基づいてよい。

本発明は、添付図面と共に以下の詳細な説明からより容易に理解される。

図１は、例えば自動車のような車両１０と、前方フロントガラス１４の下方に位置する
計器パネル１２を含むこの車両１０の前方領域とを示す。計器パネル１２は、例えばゲー
ジ等の、車両機能ディスプレイであって、多様な車両機能、例えば速度、毎分回転数、油
圧、燃料レベル、バッテリー状態、エンジン温度等を表示する車両機能ディスプレイを含
むディスプレイ（或いはクラスタ）１６を有する。計器パネル１２はまた、温度設定制御
機器２０及びファン速度制御スイッチ２２を含み得る温度制御システム１８を含む。さら
に、計器パネル１２はまた、好適には車両の計器表示１６に近接して、或いはこれと一体
化されて位置する電子コンパス３０を含むが、このコンパス３０は、計器パネル内、オー
バーヘッドコンパートメント、或いは他の所望の車両内部要素のいずれかに位置し得る。

計器パネル１２は、典型的にはまた、たとえば、オーディオシステム２６及び他の車両
アクセサリーと同様に、冷暖房空調システム用の、１つ以上のベンチレータ出力２４を含
む。計器ディスプレイ１６中のゲージは、例えばゲージ針位置を制御するステッピング・
モータを利用する。ゲージは、例えば、速度、毎分回転数、油圧、燃料レベル、エンジン
温度等を示すために使用され得る。ステッピング・モータは、コンパス３０の磁場センサ
に干渉し得る磁場を生成する。他の車両サブシステム、例えば後方ウインドウ霜取り装置
、ウインカー、及びサンルーフもまた、干渉磁場の原因を提供し得る。

図２は、本発明の実施形態に係る電子コンパスを含む計器パネルのブロックダイヤグラ
ムを示す。計器パネル２００は、電気コンパス２０２と、計器又はアクセサリー制御回路
２１０とを含む。計器パネル２００はまた、モータ２１２（例えば、ステッピング・モー
タ、サーボ・モータ等）と、計器２１４（例えば、速度、毎分回転数等用のゲージ）とを
含む。計器又はアクセサリー制御回路２１０は、計器パネルの多様な装置を制御するため
使用され、これは、モータ２１２の動作および、モータ２１２用のモータ制御回路の動作
等を含む。計器制御回路２１０は、モータ駆動信号を供給して、モータ２１２を駆動及び
制御するため使用され得る。計器又はアクセサリー制御回路２１０は、このため、モータ
が作動しているか停止しているかと同様、作動中のモータ２１２の位置を決定することが
できる。計器制御回路２１０は、好適には、プリント回路基板、及びマイクロプロセッサ
を具備する。計器制御回路２１０は、多様なタイプの制御回路、デジタル及び／又はアナ
ログ回路を含んでよく、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積
回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル・ロジック、及び／又は多様な入力／出力、制御、解
析、及びここで説明される他の機能を実行するよう構成される他の回路を含んでよい。

コンパス２０２は、コンパス制御回路２０４と、磁気センサ２０６と、ディスプレイ２
０８とを含む。磁気センサ２０６は、フラックスゲート型センサ、磁気誘導型センサ、磁
気抵抗型センサ、ありは地球の磁場をセンスして（例えば、方向指示のために磁場を測定
する）、コンパス制御回路２０４に、これを表す信号（たとえば、方位信号）を供給する
ことの可能な他の装置であってよい。選択されたセンサは、例えば米国特許５，８７８，
３７０号に記載されるように、当業者に公知である従来の手法で、信号処理を要求し、コ
ンパス制御回路２０４データ入力に信号フォーマットを提供し、ここで、該米国特許は、
参照により本発明の開示の一部をなす。コンパス制御回路２０４は、磁気センサ２０６に
より供給される方位信号に基づいて、方位付け情報を生成する。コンパス制御回路２０４
は、好適には、プリント回路基板及びマイクロプロセッサを具備する。コンパス制御回路
２０４は、多様な制御回路、デジタル及び／又はアナログ回路を含んでよく、マイクロプ
ロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル
・ロジック、及び／又は多様な入力／出力、制御、解析、及びここで説明される他の機能
を実行するよう構成される他の回路を含んでよい。

モータ２１２は、破線２１６で示されるように、磁気センサ２０６に十分に近接して位
置づけられてよく、これにより、磁気センサ２０６によってセンスされる磁場に干渉する
。図２から図４についての以下の説明は、ステッピング・モータを参照するが、モータは
、一般的に周期的な磁場或いは磁気擾乱を生成する他のタイプのモータ或いはアクセサリ
ーであってよいことが理解されるべきである。上記のとおり、ステッピング・モータ２１
２は、コンパス２０２の磁気センサ２０６に干渉し得る磁場を生成することが可能であり
、これにより、少なくとも一時的に、干渉磁場に起因する誤った方向指示表示（或いは方
位付け）をコンパスディスプレイ２０８上に引き起こす。ステッピング・モータの磁気擾
乱は、一般的には、モータが作動している場合（例えば、計器ディスプレイのゲージの針
が動いている場合）、周期的である。磁気センサ２０６に近接するステッピング・モータ
２１２により生成される磁場は、ステッピング・モータ２１２が動いている場合には、図
３に示されるように、正弦波３０２或いは余弦波に近似する。ステッピング・モータによ
り引き起こされる磁気擾乱を補償するため、計器又はアクセサリー制御回路２１０及びコ
ンパス制御回路２０４は、以下図４とともに説明される一時的磁場擾乱を補正するための
補償値或いはオフセット値を決定するよう構成される。

図４は、本発明の実施形態に係る、干渉磁場を補償するための方法を示す。上記のとお
り、計器制御回路２１０は、ステッピング・モータ２１２に結合され、ステッピング・モ
ータ２１２の動作を制御する。従って、計器制御回路２１０は、ステッピング・モータ２
１２が動作しているか停止しているかと同様、作動サイクル中常にステッピング・モータ
２１２の位置を監視することが可能となる。図４のブロック４０２において、ステッピン
グ・モータ２１２の位置が、計器制御回路２１０によって検知される。ステッピング・モ
ータ２１２の位置は、ステッピング・モータの磁石の回転位置、ステッピング・モータが
作動しているか停止しているか、ステッピング・モータ磁場波形の位置（例えば、振幅）
等に関するデータを含む。ステッピング・モータ２１２の位置に基づいて、ブロック４０
４において、計器制御回路２１０は、コンパス制御回路２０４に、測定信号或いはタイミ
ング信号を送出する。この測定信号は、コンパス２０２に、磁気センサ２０６を用いて地
球の磁場の測定値をいつ取得するかを指示する。

好適には、ステッピング・モータ２１２が作動している場合、計器制御回路２１０は、
コンパス２０２に、ステッピング・モータ磁場波形の頂点、最下点、及び中心位置に対応
するときに測定値を取得するよう指示する。代替的に、計器制御回路２１０は、コンパス
２０２に、ステッピング・モータ磁気波形上の一致点に対応するときに測定値を取得する
よう指示してもよい。好適には、この一致点は、ステッピング・モータ磁場波形の最大及
び／又は最小値に対応する。ある実施形態において、計器制御回路２１０は、コンパス２
０２に（例えば、測定信号或いはタイミング信号を介して）、いつ測定を開始し、終了す
るかを指示する。

ステッピング・モータ２１２が停止している場合、ステッピング・モータにより生成さ
れる磁場オフセットは、一般的に安定である。好適には、計器制御回路２１０は、ステッ
ピング・モータ２１２が停止している場合、例えばモータがステッピング・モータ磁場波
形の頂点、最下点、及び中間点に対応するときにのみ停止するよう規制する測定信号或い
はタイミング信号を供給する。従って、固定ステッピング・モータの磁場が測定され得る
点が存在する。

ブロック４０６において、コンパス２０２は、計器制御回路２１０により供給される指
示（例えば、測定信号或いはタイミング信号を介して）に基づいて、地球の磁場の測定値
を取得する。ブロック４０８において、ステッピング・モータにより引き起こされる擾乱
について、コンパス測定値を補正するためのオフセットが決定される。上記のとおり、あ
る実施形態において、計器制御回路２１０は、コンパス２０２に（例えば、測定信号或い
はタイミング信号を介して）、ステッピング・モータのサイクル中、ステッピング・モー
タ磁場波形の対称性ある箇所、例えば、ステッピング・モータ磁場波形の頂点、最下点、
及び中心点に対応するときに、磁気測定値を取得するよう指示する。コンパス制御回路２
０４は、これらの点で収集されたデータを平均して、ステッピング・モータにより生成さ
れた磁場用のオフセットを決定する。磁気データの平均値は、ステッピング・モータ用の
オフセット或いは補正値である。代替的に、計器制御回路２１０は、コンパス２０２に、
磁場波形上の一致点に対応するときに測定値を取得する指示する測定信号或いはタイミン
グ信号を供給してよい。好適には、コンパス制御回路２０４は、磁場波形が最大値及び／
又は最小値のときに、測定値を取得するよう指示される。コンパス制御回路２０４は、測
定値、例えば最大及び最小磁界強度を供給して、計器制御回路２１０に指示する。計器制
御回路２１０は、磁気情報を使用して、コンパスにより測定されたデータ点のそれぞれの
オフセットを決定する。代替的に、コンパス制御回路２０４は、磁気情報に基づいてオフ
設定を決定し、このオフセットを計器制御回路２１０に供給する。ある実施形態において
、コンパス制御回路２０４或いは計器制御回路２１０のいずれかにより決定されるオフセ
ット或いは補正値は、メモリ（図示せず）に格納される。

ブロック４１０において、コンパス測定値は、計器制御回路２１０及び／又はコンパス
制御回路２０４により決定される補償値或いはオフセット値に基づき、調整される。調整
された磁気測定値は、ブロック４１２において、車両の方位付け情報を示す表示（或いは
方位付け情報）を生成する。

好適な及び他の例示的実施形態として示された電子コンパス及び計器の要素の構成及び
配置は、例示に過ぎない点に留意すべきである。本開示においては、本発明のいくつかの
実施形態のみが詳細に説明されたが、本開示をレビューする当業者であれば、開示された
発明主題の新規な教示及び利点から本質的に離れることなく、多数の変形（例えば、サイ
ズ、外形寸法、構造、多様な要素の形状及び比率、回路コンポーネントの変形、測定のタ
イミング、エラー訂正の数、補償の程度、パラメータ値、取り付けの配置、材料、カラー
、配向等）が可能であることは容易に理解し得る。従って、こうしたすべての変形は、こ
こに開示された本発明の範囲内に含まれることが意図される。方法ステップのあらゆるプ
ロセスの順序或いは手順は、代替的実施形態に従って、変更し、或いは再順序付けされ得
る。他の置換、変形、変更及び／又は省略は、ここで明示的に開示された本発明の例示的
実施形態から離れることなく、好適な及び他の例示的実施形態の設計、動作条件、及び配
列について、なし得る。

本発明の例示的実施形態に係る電子コンパスが組み込まれた車両計器パネルの斜視図である。本発明の例示的実施形態に係る電子コンパスを含む計器パネルのブロックダイヤグラムである。ステッピング・モータの動作により生成される磁場の作用を示す例示的波形図である。他の例示的実施形態に係る干渉磁場を補償する方法を示すフローチャートである。

Claims

車両アクセサリーによって生成される干渉磁場のために車両コンパス測定値を補正する
方法であって、該干渉磁場は、コンパス測定エラーをもたらすのに十分な強度を有し、該
方法は、
車両アクセサリーの動作を監視し、
前記車両アクセサリーの動作特性を検出し、
前記動作特性に基づいて測定信号を生成し、
前記測定信号に応じて方向指示用の磁場を測定し、及び
少なくとも測定された磁場及び前記車両アクセサリーの動作特性に基づいて、補正値を
決定することを含む
ことを特徴とする方法。
前記車両アクセサリーは、計器パネル上の車両機能ディスプレイを駆動するよう構成さ
れるステッピング・モータである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記操作の特性は、前記ステッピング・モータの作動サイクル間における前記ステッピ
ング・モータの位置である
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記補正値を決定するステップは、一連の測定磁場の平均値を決定することを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
車両アクセサリーによって生成される干渉磁場のために車両コンパス測定値を補正する
システムであって、該干渉磁場は、コンパス測定エラーをもたらすのに十分な強度を有し
、該システムは、
方向指示のために磁場を測定する磁場センサと、
前記磁場センサに結合され、前記磁場センサを制御して、前記磁場センサにより測定さ
れた磁場を処理するよう構成されるコンパス制御回路と、及び
前記コンパス制御回路に結合され、前記車両アクセサリーを制御して、前記コンパス制
御回路が前記車両アクセサリーの動作特性に基づいて方向指示のための前記磁場を測定す
るよう指示する測定信号を、前記コンパス制御回路に提供するよう構成されるアクセサリ
ー制御回路とを具備する
ことを特徴とするシステム。
前記コンパス制御回路はさらに、少なくとも前記測定された磁場及び前記車両アクセサ
リーの前記動作特性に基づいて、補正値を決定するよう構成される
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
前記アクセサリー制御回路はさらに、少なくとも前記測定された磁場及び前記車両アク
セサリーの前記動作特性に基づいて、補正値を決定するよう構成される
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
前記補正値の決定は、一連の測定磁場の平均値を決定することを含む
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
前記補正値の決定は、一連の測定磁場の平均値を決定することを含む
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
前記車両アクセサリーは、計器パネル上の車両機能ディスプレイを駆動するよう構成さ
れるステッピング・モータである
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
前記動作特性は、作動サイクル中の前記ステッピング・モータの位置である
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
モータ制御回路によって制御されるモータにより引き起こされる磁気擾乱を補償する車
両コンパスシステムであって、該システムは、
地球の磁場をセンスして、前記地球の磁場に対して磁場センサの方位を表す方位信号を
生成するよう構成される磁場センサと、及び
前記磁場センサからの方位信号のサブセットに基づいて、方位付け情報を生成するよう
構成される制御回路とを具備し、
前記方位信号のサブセットは、前記モータ制御回路から受信されるタイミング信号に基
づいて決定される
ことを特徴とする車両コンパスシステム。
前記方位信号のサブセットは、前記タイミング信号が、前記モータが実質的に作動して
いないことを示す場合にのみ、受信される方位信号に基づく
ことを特徴とする請求項１２に記載の車両コンパスシステム。
前記方位信号のサブセットは、前記タイミング信号が、モータ磁場信号が正弦波形上の
所定の振幅であることを示す場合に、受信される方位信号に基づく
ことを特徴とする請求項１２に記載の車両コンパスシステム。
前記モータは、ステッピング・モータである
ことを特徴とする請求項１２に記載の車両コンパスシステム。
前記ステッピング・モータは、車両の計器パネル上の車両機能ディスプレイを駆動する
よう構成される
ことを特徴とする請求項１５に記載の車両コンパスシステム。
地球の磁場をセンスして、前記地球の磁場に対して、磁場センサの方位を表す方位信号
を生成するよう構成される磁場センサと、
車両の計器パネルに結合されるモータを駆動するモータ駆動信号を生成し、前記モータ
駆動信号に基づいてタイミング信号を提供するよう構成されるモータ制御回路と、及び
前記磁場センサからの方位信号のサブセットに基づいて、方位付け情報を生成するよう
構成される制御回路とを具備し、
前記方位信号のサブセットは、前記モータ制御回路から受信されるタイミング信号に基
づいて決定される
ことを特徴とする車両コンパスシステム。