JP2009204459A - 車両用慣性力センサおよび車両の傾斜検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両へのセンサ取付姿勢による出力の誤差を補正することができる車両用慣性力センサおよび車両の傾斜検出方法を実現する。
【解決手段】 加速度センサ11、12を車両40に取り付ける前に、加速度センサ11、12を水平に静止させた状態で取得した基準信号G11、G12と、加速度センサ11、12を車両40に取り付けた後に、車両40を水平に静止させた状態で取得した取付信号G21、G22とを比較して傾斜信号のオフセット値Mを算出する。傾斜信号のオフセット値Mに基づいて、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2を補正し、補正された傾斜信号に基づいて、車両40の傾斜角度θ1、θ2を算出する。これにより、加速度センサ11、12が水平方向から傾いて車両40に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両40の傾斜角度を算出することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】 加速度センサ11、12を車両40に取り付ける前に、加速度センサ11、12を水平に静止させた状態で取得した基準信号G11、G12と、加速度センサ11、12を車両40に取り付けた後に、車両40を水平に静止させた状態で取得した取付信号G21、G22とを比較して傾斜信号のオフセット値Mを算出する。傾斜信号のオフセット値Mに基づいて、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2を補正し、補正された傾斜信号に基づいて、車両40の傾斜角度θ1、θ2を算出する。これにより、加速度センサ11、12が水平方向から傾いて車両40に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両40の傾斜角度を算出することができる。
【選択図】 図2
Description
この発明は、車両の傾斜及び角速度を検出する車両用慣性力センサおよび車両の傾斜検出方法に関する。
従来の車両に搭載して用いる慣性力センサとして、加速度センサと角速度センサを備え、当該車両の傾斜及び角速度を検出するセンサが知られている。このようなセンサでは、車両の静止時などに、加速度センサ、角速度センサのオフセット補正(ゼロ点キャリブレーション)を実施する。例えば、特許文献1には、車両のロールレート、ピッチレートから車両の傾きを算出し、Gセンサ出力、ジャイロ出力を補正する技術が開示されている。
特開2004−150973号公報
特許文献1に示される従来技術では、センサが車両に傾いて取り付けられると、車両上に設定された軸とセンサ上の軸が一致していないため、Gセンサ出力、ジャイロ出力は傾斜している角度に応じた誤差を含んだ値になるが、その誤差を補正することはできないという問題があった。
そこで、この発明は、車両へのセンサ取付姿勢による出力の誤差を補正することができる車両用慣性力センサおよび車両の傾斜検出方法を実現することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両にかかる重力加速度を検出し、傾斜角度に応じた傾斜信号を出力する加速度センサを備えた車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出方法であって、前記車両用慣性力センサには、前記加速度センサを車両に取り付ける前に、前記加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値と、前記加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で取得した第2の傾斜信号値と、が記憶されており、前記加速度センサにより車両の傾斜信号を取得する工程と、前記第1の傾斜信号値と前記第2の傾斜信号値とを比較して傾斜信号のオフセット値を算出する工程と、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記加速度センサから出力された傾斜信号を補正する工程と、前記補正された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
請求項1に記載の発明によれば、加速度センサを車両に取り付ける前に、加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値と、加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で取得した第2の傾斜信号値とを比較して傾斜信号のオフセット値を算出することができる。これにより、加速度センサを車両に取り付けたときの水平方向からのずれを傾斜信号のオフセット値として取得することができる。
そして、傾斜信号のオフセット値に基づいて、加速度センサから出力された傾斜信号を補正し、補正された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出することができる。
これにより、加速度センサが水平方向から傾いて車両に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両の傾斜角度を算出することができるので、車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出精度を向上させることができる。
そして、傾斜信号のオフセット値に基づいて、加速度センサから出力された傾斜信号を補正し、補正された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出することができる。
これにより、加速度センサが水平方向から傾いて車両に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両の傾斜角度を算出することができるので、車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出精度を向上させることができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車両の傾斜検出方法において、前記車両用慣性力センサは、前記第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されている、という技術的手段を用いる。
請求項2に記載の発明によれば、車両用慣性力センサは、第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されているので、部品交換などのために車両用慣性力センサを車両から取り外し、再度取り付けた場合でも、その取付状態における第2の傾斜信号値を取得し、書き換えることができる。これにより、車両用慣性力センサを再度車両に取り付けた際に、車両用慣性力センサの傾斜が変わっても、新たに水平方向からのずれをオフセット値として取得することができる。
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の車両の傾斜検出方法において、前記車両用慣性力センサは、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出する角速度センサを備えている、という技術的手段を用いる。
請求項3に記載の発明によれば、車両用慣性力センサが角速度センサを備えているため、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出することができる。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の車両の傾斜検出方法において、前記角速度センサは、前記加速度センサと同一平面上に配置されており、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記角速度センサから出力された角速度信号を補正する工程を更に備えた、という技術的手段を用いる。
請求項4に記載の発明によれば、角速度センサが加速度センサと同一平面上に配置されている場合には、傾斜信号のオフセット値に基づいて、角速度センサから出力された角速度信号を補正することができるので、角速度センサによる角速度の検出精度も向上させることができる。
請求項5に記載の発明では、車両にかかる重力加速度を検出し、傾斜角度に応じた傾斜信号を出力する加速度センサを備えた車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出方法であって、前記車両用慣性力センサには、前記加速度センサを車両に取り付ける前に、前記加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値と、前記加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で取得した第2の傾斜信号値と、が記憶されており、前記加速度センサにより車両の傾斜信号を取得する工程と、前記第1の傾斜信号値と前記第2の傾斜信号値とを比較して傾斜角度のオフセット値を算出する工程と、前記加速度センサから出力された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出する工程と、前記傾斜角度のオフセット値に基づいて、車両の傾斜角度を補正する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
請求項5に記載の発明によれば、加速度センサを車両に取り付ける前に、加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値と、加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で取得した第2の傾斜信号値とを比較して傾斜角度のオフセット値を算出することができる。これにより、加速度センサを車両に取り付けたときの水平方向からのずれを傾斜角度のオフセット値として取得することができる。
そして、加速度センサから出力された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出し、傾斜角度のオフセット値に基づいて、車両の傾斜角度を補正することができる。
これにより、加速度センサが水平方向から傾いて車両に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両の傾斜角度を算出することができるので、車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出精度を向上させることができる。
そして、加速度センサから出力された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出し、傾斜角度のオフセット値に基づいて、車両の傾斜角度を補正することができる。
これにより、加速度センサが水平方向から傾いて車両に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両の傾斜角度を算出することができるので、車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出精度を向上させることができる。
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の車両の傾斜検出方法において、前記車両用慣性力センサは、前記第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されている、という技術的手段を用いる。
請求項6に記載の発明によれば、車両用慣性力センサは、第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されているので、部品交換などのために車両用慣性力センサを車両から取り外し、再度取り付けた場合でも、その取付状態における第2の傾斜信号を取得し、書き換えることができる。これにより、車両用慣性力センサを再度車両に取り付けた際に、車両用慣性力センサの傾斜が変わっても、新たに水平方向からのずれをオフセット値として取得することができる。
請求項7に記載の発明では、請求項5または請求項6に記載の車両の傾斜検出方法において、前記車両用慣性力センサは、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出する角速度センサを備えている、という技術的手段を用いる。
請求項7に記載の発明によれば、車両用慣性力センサが角速度センサを備えているため、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出することができる。
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の車両の傾斜検出方法において、前記角速度センサは、前記加速度センサと同一平面上に配置されており、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記角速度センサから出力された角速度信号を補正する工程を更に備えた、という技術的手段を用いる。
請求項8に記載の発明によれば、角速度センサが加速度センサと同一平面上に配置されている場合には、傾斜信号のオフセット値に基づいて、角速度センサから出力された角速度信号を補正することができるので、角速度センサによる角速度の検出精度も向上させることができる。
請求項9に記載の発明では、車両にかかる重力加速度センサと、車両の水平方向の角速度を検出し、角速度に応じた角速度信号を出力する角速度センサとを備えた車両用慣性力センサであって、前記加速度センサを車両に取り付ける前に、前記加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値を記憶させる第1の記憶手段と、前記加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で、前記加速度センサにより取得した第2の傾斜信号値を記憶させる第2の記憶手段と、前記第1の傾斜信号と前記第2の傾斜信号とを比較した値に基づいて車両の傾斜角度を補正するオフセット補正部と、を備えた、という技術的手段を用いる。
請求項9に記載の発明によれば、第1の記憶手段に、加速度センサを車両に取り付ける前に、加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値を記憶させることができ、第2の記憶手段に、加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で、加速度センサにより取得した第2の傾斜信号値を記憶させることができる。そして、オフセット補正部において、第1の傾斜信号値と第2の傾斜信号値とを比較した値に基づいて車両の傾斜角度を補正することができるので、加速度センサが水平方向から傾いて車両に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両の傾斜角度を算出することができ、車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出精度を向上させることができる。
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の車両用慣性力センサにおいて、前記第2の記憶手段は、前記第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されている、という技術的手段を用いる。
請求項10に記載の発明によれば、車両用慣性力センサは、第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されているので、部品交換などのために車両用慣性力センサを車両から取り外し、再度取り付けた場合でも、その取付状態における第2の傾斜信号値を取得し、書き換えることができる。これにより、車両用慣性力センサを再度車両に取り付けた際に、車両用慣性力センサの傾斜が変わっても、新たに水平方向からのずれをオフセット値として取得することができる。
請求項11に記載の発明では、請求項9または請求項10に記載の車両用慣性力センサにおいて、前記車両用慣性力センサは、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出する角速度センサを備えている、という技術的手段を用いる。
請求項11に記載の発明によれば、車両用慣性力センサが角速度センサを備えているため、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出することができる。
請求項12に記載の発明では、請求項11に記載の車両用慣性力センサにおいて、前記角速度センサは、前記加速度センサと同一平面上に配置されており、前記オフセット補正部は、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記角速度センサから出力された角速度信号を補正可能に構成されている、という技術的手段を用いる。
請求項12に記載の発明によれば、角速度センサが加速度センサと同一平面上に配置されている場合には、傾斜信号のオフセット値に基づいて、角速度センサから出力された角速度信号を補正することができるので、角速度センサによる角速度の検出精度も向上させることができる。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、慣性力センサの構造を示す説明図である。図2は、第1実施形態の慣性力センサのブロック図である。図3は、車両の側面から見たときの傾斜センサの配置を示す説明図である。図4は、加速度センサの基準出力の取得処理を示すフローチャートである。図5は、第1実施形態の車両の傾斜検出処理を示すフローチャートである。ここで、図1及び図3中の矢印F、B、L、Rの向きは、それぞれ車両40の前(F)、後(B)、左(L)、右(R)の各方向にそれぞれ相当する。
本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、慣性力センサの構造を示す説明図である。図2は、第1実施形態の慣性力センサのブロック図である。図3は、車両の側面から見たときの傾斜センサの配置を示す説明図である。図4は、加速度センサの基準出力の取得処理を示すフローチャートである。図5は、第1実施形態の車両の傾斜検出処理を示すフローチャートである。ここで、図1及び図3中の矢印F、B、L、Rの向きは、それぞれ車両40の前(F)、後(B)、左(L)、右(R)の各方向にそれぞれ相当する。
(慣性力センサの構造)
図1に示すように、慣性力センサ10は、車両の前後方向の加速度を検出し、傾斜角度に応じた検出信号を出力する加速度センサ11と車両の左右方向の加速度を検出し、傾斜角度に応じた検出信号を出力する加速度センサ12と、車両の垂直軸回りの角速度を検出し、角速度に応じた検出信号を出力する角速度センサ13とをセンサとして備えている。
図1に示すように、慣性力センサ10は、車両の前後方向の加速度を検出し、傾斜角度に応じた検出信号を出力する加速度センサ11と車両の左右方向の加速度を検出し、傾斜角度に応じた検出信号を出力する加速度センサ12と、車両の垂直軸回りの角速度を検出し、角速度に応じた検出信号を出力する角速度センサ13とをセンサとして備えている。
加速度センサ11、12、角速度センサ13、マイクロコンピュータ14(以下、「マイコン」)などの電子部品は、基板15に実装されており、この基板15は、箱形状のモジュールケース16に格納されている。なお、図1では、モジュールケース16の上部を除去した形状を示している。
マイコン14は、例えば、ROM、RAM等のメモリ装置やインタフェース装置等を内蔵したいわゆるワンチップマイコンで、加速度センサ11、12、角速度センサ13から入力された信号に基づいて信号処理を行い、車両の傾斜信号及び角速度信号をECU30に送出する。
モジュールケース16は、矩形状の箱形状に成形された樹脂モールド品で、長手方向両側に板状の固定部16bが形成されている。この固定部16bは、車両の所定の位置、例えば、センターコンソールの内部に慣性力センサ10を固定するためのもので取付孔16a、16aが形成されている。
モジュールケース16の短手側面には、筒状のコネクタ17が形成されており、その内部には図略のコネクタピンが内装されている。そして、このコネクタピンを介して、基板15に搭載された加速度センサ11、12、角速度センサ13やマイコン14などと、モジュールケース16の外部に設けられているECU30(図2)などと、を電気的に接続可能にしている。なお、本実施形態では、図3に示すように、慣性力センサ10とECU30との間は、CAN(Control Area Network)31により接続されている。
このように構成される慣性力センサ10は、図3に示すように、車両40の接地面Gにほぼ平行となるように車両40のセンターコンソール41の内部に取り付けられる。ここで、慣性力センサ10は、基板15が車両40の水平前方向に対してθ上方に傾いた状態で取り付けられたものとする。
図2に示すように、マイコン14は、慣性力センサ10を車両40に取り付ける前に慣性力センサ10を水平に静止させた状態で取得した加速度センサ11、12の基準出力G11、G12を記憶する第1記憶部14aと、慣性力センサ10を車両40に取り付けた後に車両40を水平に静止させた状態で取得した加速度センサ11、12の取付出力G21、G22を記憶する第2記憶部14bと、第1記憶部14aに記憶された基準出力G11、G12及び第2記憶部14bに記憶された取付出力G21、G22に基づいて、車両40の傾斜信号を補正するオフセット補正部14cとを備えている。
(基準出力及び取付出力の取得)
加速度センサ11、12の基準出力G11、G12は、図4に示すステップを経て、第1記憶部14aに記憶される。まず、ステップS101では、慣性力センサ10を水平なテスト治具に載置した後に、コネクタ17を介してマイコン14にテスト信号を入力する。
加速度センサ11、12の基準出力G11、G12は、図4に示すステップを経て、第1記憶部14aに記憶される。まず、ステップS101では、慣性力センサ10を水平なテスト治具に載置した後に、コネクタ17を介してマイコン14にテスト信号を入力する。
続くステップ102では、加速度センサ11、12により傾斜角度0°に対応する傾斜信号を検出する。
続くステップ103では、傾斜角度0°に対応する傾斜信号から、0点の補正値として基準出力G11、G12を計算する。
続くステップ104では、計算された基準出力G11、G12を第1記憶部14aに記憶させ、処理を終了する。
ここで、基準出力G11、G12は加速度センサ11、12の0点出力となるため、第1記憶部14aは書き換えることができないROMから構成されることが好ましい。
取付出力G21、G22は、車両40に慣性力センサ10を取り付けた後に、車両40を水平板上に静止させた状態で、図4と同様のステップを経て、第2記憶部14bに記憶される。取付出力G21、G22の取得では、ステップ103において、傾斜角度θに対応する傾斜信号から、補正値として取付出力G21、G22を計算する。
慣性力センサ10が車両40に水平に取り付けられた場合には、基準出力G11と取付出力G21とに差異はなく、基準出力G12と取付出力G22とにも差異はない。慣性力センサ10が車両40から傾斜して取り付けられた場合には、基準出力G11、G12と取付出力G21、G22とに、傾斜角度θに対応する差異がそれぞれ生じることになる。
ここで、第2記憶部14bとして、電気的に内容を書き換えることができる記憶手段、例えば、EEPROMを用いる。これによれば、部品交換などのために慣性力センサ10を車両40から取り外し、再度取り付けた場合でも、新たな取付状態における取付出力G21、G22を取得し、書き換えることができる。
なお、本実施形態では、取付出力G21、G22を取得する際に、車両40を水平板上に静止させたが、水平面に対する傾斜角度が明らかになっている面上に車両40を載置してもよい。この場合には、既知の傾斜角度に対応する出力を算出し、取付出力G21、G22を補正すればよい。
(車両の傾斜検出処理)
次に、車両40の傾斜検出処理について説明する。
まず、ステップS1では、所定の検出周期ごとに加速度センサ11、12により車両40の傾斜を検出し、傾斜角度に応じた傾斜信号G1、G3をマイコン14に入力する。
次に、車両40の傾斜検出処理について説明する。
まず、ステップS1では、所定の検出周期ごとに加速度センサ11、12により車両40の傾斜を検出し、傾斜角度に応じた傾斜信号G1、G3をマイコン14に入力する。
続く、ステップS2では、マイコン14において、オフセット補正部14cが、第1記憶部14aに記憶された基準出力G11、G12と、第2記憶部14bに記憶された取付出力G21、G22とを参照し、傾斜信号のオフセット値Mを算出する。傾斜信号のオフセット値Mは、加速度センサ11では、G21−G11となり、加速度センサ12では、G22−G21となる。本実施形態では、慣性力センサ10は、車両40の左右(L,R)方向には傾斜していないため、G22−G21は0となる。つまり、幅方向では、傾斜信号G3を補正する必要がないため、以下では、加速度センサ11により取得した前後(F,B)方向の傾斜信号G1の補正についてのみ説明する。
続く、ステップS3では、傾斜信号のオフセット値M(=G21−G11)に基づいて、加速度センサ11より取得した傾斜信号G1を補正する。具体的には、補正された傾斜信号は、G1−Mとなる。
続く、ステップS4では、補正された傾斜信号G1−Mに基づいて、車両40の傾斜角度θ1を算出し、傾斜角度θ2とともに、ECU30に対して出力する。
続く、ステップS5では、車両40の傾斜角度θ1に基づいて、角速度センサ13により出力された角速度信号Y1を補正して、車両40の水平方向の角速度ωを算出し、ECU30に対して出力し、傾斜検出処理を終了する。
なお、本実施形態では、慣性力センサ10が車両40に対して前後方向に傾斜して取り付けられている場合を例示したが、左右方向に傾斜して取り付けられている場合でも、上述の方法と同様に傾斜検出処理を行うことができる。
本傾斜検出処理において、ステップS4における車両40の傾斜角度θ1、θ2の算出処理と、ステップS5における車両40の角速度ωの算出処理とは、いずれの処理を先に実行してもよい。
(変更例)
本実施形態では、第1記憶部14a及び第2記憶部14bとしてROMを用いたが、他の記憶手段を用いることもできる。例えば、モジュールケース16に基準出力G11、G12、取付出力G21、G22を記憶させた2次元コードや磁気コードを貼り付けて、読み取り可能に構成することもできる。これによれば、基板15上に記憶手段を増設する必要がなく、慣性力センサ10の空きスペースを利用でき、汎用性が高い慣性力センサ10とすることができる。
本実施形態では、第1記憶部14a及び第2記憶部14bとしてROMを用いたが、他の記憶手段を用いることもできる。例えば、モジュールケース16に基準出力G11、G12、取付出力G21、G22を記憶させた2次元コードや磁気コードを貼り付けて、読み取り可能に構成することもできる。これによれば、基板15上に記憶手段を増設する必要がなく、慣性力センサ10の空きスペースを利用でき、汎用性が高い慣性力センサ10とすることができる。
第1記憶部14a、第2記憶部14b、オフセット補正部14cは、慣性力センサ10の外部、例えば、ECU30に設けることもできる。これによれば、慣性力センサ10を小型化することができる。
[第1実施形態の効果]
(1)第1実施形態の慣性力センサ及び車両の傾斜検出方法によれば、加速度センサ11、12を車両40に取り付ける前に、加速度センサ11、12を水平に静止させた状態で取得した基準信号G11、G12と、加速度センサ11、12を車両40に取り付けた後に、車両40を水平に静止させた状態で取得した取付信号G21、G22とを比較して傾斜信号のオフセット値Mを算出することができる。これにより、加速度センサ11、12を車両40に取り付けたときの水平方向からのずれを傾斜信号のオフセット値Mとして取得することができる。
そして、傾斜信号のオフセット値Mに基づいて、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2を補正し、補正された傾斜信号に基づいて、車両40の傾斜角度θ1、θ2を算出することができる。
これにより、加速度センサ11、12が水平方向から傾いて車両40に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両40の傾斜角度を算出することができるので、慣性力センサ10による車両40の傾斜検出精度を向上させることができる。
また、ブラケットなどを用いて慣性力センサ10の水平を保つ必要がないため、コストダウン及び軽量化を図ることができる。
(1)第1実施形態の慣性力センサ及び車両の傾斜検出方法によれば、加速度センサ11、12を車両40に取り付ける前に、加速度センサ11、12を水平に静止させた状態で取得した基準信号G11、G12と、加速度センサ11、12を車両40に取り付けた後に、車両40を水平に静止させた状態で取得した取付信号G21、G22とを比較して傾斜信号のオフセット値Mを算出することができる。これにより、加速度センサ11、12を車両40に取り付けたときの水平方向からのずれを傾斜信号のオフセット値Mとして取得することができる。
そして、傾斜信号のオフセット値Mに基づいて、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2を補正し、補正された傾斜信号に基づいて、車両40の傾斜角度θ1、θ2を算出することができる。
これにより、加速度センサ11、12が水平方向から傾いて車両40に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両40の傾斜角度を算出することができるので、慣性力センサ10による車両40の傾斜検出精度を向上させることができる。
また、ブラケットなどを用いて慣性力センサ10の水平を保つ必要がないため、コストダウン及び軽量化を図ることができる。
(2)第2記憶部14bは、取付出力G21、G22を書き換え可能に構成されているので、部品交換などのために慣性力センサ10を車両40から取り外し、再度取り付けた場合でも、その取付状態における取付出力を取得し、書き換えることができる。これにより、慣性力センサ10を再度車両に取り付けた際に、車慣性力センサ10の傾斜が変わっても、新たに水平方向からのずれを傾斜信号のオフセット値Mとして取得することができる。
(3)角速度センサ13は、加速度センサ11、12と同一基板15上に配置されており、傾斜信号のオフセット値Mに基づいて、角速度センサ13から出力された角速度信号Y1を補正することができるので、角速度センサ13による角速度の検出精度も向上させることができる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態について、図を参照して説明する。図6は、第2実施形態の車両の傾斜検出処理を示すフローチャートである。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
本発明の第2実施形態について、図を参照して説明する。図6は、第2実施形態の車両の傾斜検出処理を示すフローチャートである。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
本実施形態は、車両40の傾斜検出処理において、第1実施形態と異なっている。図6に示すように、まず、ステップS11では、所定の検出周期ごとに加速度センサ11、12により車両40の傾斜を検出し、傾斜角度に応じた傾斜信号G1、G3をマイコン14に入力する。
続く、ステップS12では、マイコン14において、オフセット補正部14cが、第1記憶部14aに記憶された基準出力G11、G12と、第2記憶部14bに記憶された取付出力G21、G22とを参照し、傾斜信号の差G21−G11、G22−G21より、各方向の傾斜角度のオフセット値を算出する。ここでは、傾斜信号の差G21−G11より、この値に対応する前後方向の傾斜角度θが算出されることになる。
続く、ステップS13では、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2に基づいて、車両40の傾斜角度θ1’、θ2’を算出する。ここで、算出された傾斜角度θ1’には、車両40の傾斜角度θが重畳されている。
続く、ステップS14では、傾斜角度のオフセット値θに基づいて、車両40の傾斜角度を補正する。つまり、車両40の傾斜角度の補正値として、傾斜角度θ1’−θを算出し、車両40の傾斜角度θ1として、傾斜角度θ2とともに、ECU30に対して出力する。
続く、ステップS15では、車両40の傾斜角度θ1に基づいて、角速度センサ13により出力された角速度信号Y1を補正して、車両40の水平方向の角速度ωを算出し、ECU30に対して出力し、傾斜検出処理を終了する。
[第2実施形態の効果]
(1)第2実施形態の慣性力センサ及び車両の傾斜検出方法によれば、加速度センサ11、12を車両40に取り付ける前に、加速度センサ11、12を水平に静止させた状態で取得した基準信号G11、G12と、加速度センサ11、12を車両40に取り付けた後に、車両40を水平に静止させた状態で取得した取付信号G21、G22とを比較して傾斜角度のオフセット値θを算出することができる。これにより、加速度センサ11、12を車両40に取り付けたときの水平方向からのずれを傾斜角度のオフセット値θとして取得することができる。
そして、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2に基づいて、車両40の傾斜角度θ1’、θ2’を算出し、傾斜角度のオフセット値θに基づいて補正し、車両40の傾斜角度θ1、θ2を算出することができる。
これにより、加速度センサ11、12が水平方向から傾いて車両40に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両40の傾斜角度を算出することができるので、慣性力センサ10による車両40の傾斜検出精度を向上させることができる。
また、ブラケットなどを用いて慣性力センサ10の水平を保つ必要がないため、コストダウン及び軽量化を図ることができる。
(1)第2実施形態の慣性力センサ及び車両の傾斜検出方法によれば、加速度センサ11、12を車両40に取り付ける前に、加速度センサ11、12を水平に静止させた状態で取得した基準信号G11、G12と、加速度センサ11、12を車両40に取り付けた後に、車両40を水平に静止させた状態で取得した取付信号G21、G22とを比較して傾斜角度のオフセット値θを算出することができる。これにより、加速度センサ11、12を車両40に取り付けたときの水平方向からのずれを傾斜角度のオフセット値θとして取得することができる。
そして、加速度センサ11、12から出力された傾斜信号G1、G2に基づいて、車両40の傾斜角度θ1’、θ2’を算出し、傾斜角度のオフセット値θに基づいて補正し、車両40の傾斜角度θ1、θ2を算出することができる。
これにより、加速度センサ11、12が水平方向から傾いて車両40に取り付けられた場合でも、その傾きを補正して車両40の傾斜角度を算出することができるので、慣性力センサ10による車両40の傾斜検出精度を向上させることができる。
また、ブラケットなどを用いて慣性力センサ10の水平を保つ必要がないため、コストダウン及び軽量化を図ることができる。
(2)第2記憶部14bは、取付出力G21、G22を書き換え可能に構成されているので、部品交換などのために慣性力センサ10を車両40から取り外し、再度取り付けた場合でも、その取付状態における取付出力を取得し、書き換えることができる。これにより、慣性力センサ10を再度車両に取り付けた際に、車慣性力センサ10の傾斜が変わっても、新たに水平方向からのずれを傾斜角度のオフセット値θとして取得することができる。
(3)角速度センサ13は、加速度センサ11、12と同一基板15上に配置されており、傾斜角度のオフセット値θに基づいて、角速度センサ13から出力された角速度信号Y1を補正することができるので、角速度センサ13による角速度の検出精度も向上させることができる。
[その他の実施形態]
角速度センサ13の0点出力は慣性力センサ10の取付姿勢の影響を受けないため、基準出力G11、G12とともに取得した角速度センサ14の基準出力と、取付出力G21、G22とともに取得した角速度センサ14の取付出力とを比較し、その差分が閾値以上であれば、角速度センサ14の特性変動と判定することもできる。
また上記実施例では、各1軸検出型のGセンサを用いているが、2軸検出型のGセンサ1台を用いても同様の効果を得ることができる。
さらに、慣性センサに関わらず車両の傾斜補正を必要とするセンサシステム、例えば日射センサやライトセンサなどにも応用することができる。
角速度センサ13の0点出力は慣性力センサ10の取付姿勢の影響を受けないため、基準出力G11、G12とともに取得した角速度センサ14の基準出力と、取付出力G21、G22とともに取得した角速度センサ14の取付出力とを比較し、その差分が閾値以上であれば、角速度センサ14の特性変動と判定することもできる。
また上記実施例では、各1軸検出型のGセンサを用いているが、2軸検出型のGセンサ1台を用いても同様の効果を得ることができる。
さらに、慣性センサに関わらず車両の傾斜補正を必要とするセンサシステム、例えば日射センサやライトセンサなどにも応用することができる。
[各請求項と実施形態との対応関係]
第1記憶部14aが請求項1に記載の第1の記憶手段に、第2記憶部14bが第2の記憶手段に、基準出力G11、G12が第1の傾斜信号値に、取付出力G21、G22が第2の傾斜信号値にそれぞれ対応する。
第1記憶部14aが請求項1に記載の第1の記憶手段に、第2記憶部14bが第2の記憶手段に、基準出力G11、G12が第1の傾斜信号値に、取付出力G21、G22が第2の傾斜信号値にそれぞれ対応する。
10 慣性力センサ
11 加速度センサ
12 加速度センサ
13 角速度センサ
14 マイクロコンピュータ
14a 第1記憶部(第1の記憶手段)
14b 第2記憶部(第2の記憶手段)
14c オフセット補正部
15 基板
16 モジュールケース
40 車両
G1、G2 傾斜出力
G11、G12 基準出力(第1の傾斜信号値)
G21、G22 取付出力(第2の傾斜信号値)
M 傾斜信号のオフセット値
Y1 角速度出力
θ 傾斜角度のオフセット値
θ1 車両の前後方向の傾斜角度
θ2 車両の左右方向の傾斜角度
ω 車両の角速度
11 加速度センサ
12 加速度センサ
13 角速度センサ
14 マイクロコンピュータ
14a 第1記憶部(第1の記憶手段)
14b 第2記憶部(第2の記憶手段)
14c オフセット補正部
15 基板
16 モジュールケース
40 車両
G1、G2 傾斜出力
G11、G12 基準出力(第1の傾斜信号値)
G21、G22 取付出力(第2の傾斜信号値)
M 傾斜信号のオフセット値
Y1 角速度出力
θ 傾斜角度のオフセット値
θ1 車両の前後方向の傾斜角度
θ2 車両の左右方向の傾斜角度
ω 車両の角速度
Claims (12)
- 車両にかかる重力加速度を検出し、車両の傾斜角度に応じた傾斜信号を出力する加速度センサを備えた車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出方法であって、
前記車両用慣性力センサには、前記加速度センサを車両に取り付ける前に、前記加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値と、前記加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で取得した第2の傾斜信号値と、が記憶されており、
前記加速度センサにより車両の傾斜信号を取得する工程と、
前記第1の傾斜信号値と前記第2の傾斜信号値とを比較して傾斜信号のオフセット値を算出する工程と、
前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記加速度センサから出力された傾斜信号を補正する工程と、
前記補正された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出する工程と、を備えたことを特徴とする車両の傾斜検出方法。 - 前記車両用慣性力センサは、前記第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両の傾斜検出方法。
- 前記車両用慣性力センサは、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出する角速度センサを備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両の傾斜検出方法。
- 前記角速度センサは、前記加速度センサと同一平面上に配置されており、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記角速度センサから出力された角速度信号を補正する工程を更に備えたことを特徴とする請求項3に記載の車両の傾斜検出方法。
- 車両にかかる重力加速度を検出し、車両の傾斜角度に応じた傾斜信号を出力する加速度センサを備えた車両用慣性力センサによる車両の傾斜検出方法であって、
前記車両用慣性力センサには、前記加速度センサを車両に取り付ける前に、前記加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値と、前記加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で取得した第2の傾斜信号値と、が記憶されており、
前記加速度センサにより車両の傾斜信号を取得する工程と、
前記第1の傾斜信号と前記第2の傾斜信号とを比較して傾斜角度のオフセット値を算出する工程と、
前記加速度センサから出力された傾斜信号に基づいて、車両の傾斜角度を算出する工程と、
前記傾斜角度のオフセット値に基づいて、車両の傾斜角度を補正する工程と、を備えたことを特徴とする車両の傾斜検出方法。 - 前記車両用慣性力センサは、前記第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されていることを特徴とする請求項5に記載の車両の傾斜検出方法。
- 前記車両用慣性力センサは、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出する角速度センサを備えていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の車両の傾斜検出方法。
- 前記角速度センサは、前記加速度センサと同一平面上に配置されており、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記角速度センサから出力された角速度信号を補正する工程を更に備えたことを特徴とする請求項7に記載の車両の傾斜検出方法。
- 車両にかかる重力加速度を検出し、車両の傾斜角度に応じた傾斜信号を出力する加速度センサを備えた車両用慣性力センサであって、
前記加速度センサを車両に取り付ける前に、前記加速度センサを水平に静止させた状態で取得した第1の傾斜信号値を記憶させる第1の記憶手段と、
前記加速度センサを車両に取り付けた後に、車両を所定の傾斜角度で静止させた状態で、前記加速度センサにより取得した第2の傾斜信号値を記憶させる第2の記憶手段と、
前記第1の傾斜信号値と前記第2の傾斜信号値とを比較した値に基づいて車両の傾斜角度を補正するオフセット補正部と、を備えたことを特徴とする車両用慣性力センサ。 - 前記第2の記憶手段は、前記第2の傾斜信号値が書き換え可能に構成されていることを特徴とする請求項9に記載の車両用慣性力センサ。
- 前記車両用慣性力センサは、車両に対して垂直軸回りの角速度を検出する角速度センサを備えていることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の車両用慣性力センサ。
- 前記角速度センサは、前記加速度センサと同一平面上に配置されており、前記オフセット補正部は、前記傾斜信号のオフセット値に基づいて、前記角速度センサから出力された角速度信号を補正可能に構成されていることを特徴とする請求項11に記載の車両用慣性力センサ。
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- 2008-02-28 JP JP2008047136A patent/JP2009204459A/ja active Pending
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