JP2010127631A - 横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の横方向挙動量を検出する横方向挙動量検出手段のゼロ点を短時間で精度良く補正する。
【解決手段】 規範ヨーレート算出手段Ｍ１および規範横加速度算出手段Ｍ２は、操舵角θおよび車速Ｖに基づいて規範ヨーレートγｒｅｆおよび規範横加速度ＹＧｒｅｆを算出し、直進走行状態判定手段Ｍ３が規範横加速度ＹＧｒｅｆに基づいて車両の直進走行状態を判定すると、ゼロ点補正手段Ｍ４が規範ヨーレートγｒｅｆおよび規範横加速度ＹＧｒｅｆに対するヨーレートγおよび横加速度ＹＧの偏差が減少するようにヨーレートセンサ１４および横加速度センサ１３の出力を補正するので、車両が概ね直線走行状態にあるときに常にヨーレートセンサ１４の出力および横加速度センサ１３の出力のゼロ点補正を行うことができ、そのゼロ点補正を速やかに完了させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、横加速度やヨーレートのような車両の横方向挙動量を検出する横方向挙動量検出手段のゼロ点を補正するためのゼロ点補正装置に関する。

車両の横加速度やヨーレートを検出するためのセンサは、車両が直進走行状態にあるとき（横加速度およびヨーレートがゼロのとき）、ゼロ点に対応する基準電圧を出力するように設定されており、右方向の横加速度やヨーレートが増加するとセンサが出力する電圧が基準電圧から例えば増加し、逆に左方向の横加速度やヨーレートが増加するとセンサが出力する電圧が基準電圧から例えば減少するようになっている。しかしながら、センサの個々の特性のばらつきや経時的な変化により、車両が直進走行状態にあってもセンサがゼロ点に対応する基準電圧を出力しない場合があり、センサのゼロ点補正を行わないとその出力が正しい値を表さない可能性がある。

そこで、ステアリングホイールの操舵角が操舵角センサのゼロ点を通過する時点の横加速度センサの出力値の所定回数の平均値をとり、その平均値が横加速度センサのゼロ点となるようにゼロ点補正を行うものが、下記特許文献１により公知である。
特許第３２１３５４６号公報

しかしながら上記従来のものは、ステアリングホイールの操舵角が操舵角センサのゼロ点を所定回数通過するまで横加速度センサのゼロ点補正が行われないため、車両の運転状態によってはゼロ点補正が行われるまでに長い時間が掛かる場合があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の横方向挙動量を検出する横方向挙動量検出手段のゼロ点を短時間で精度良く補正することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、運転者による操舵装置の操作量を検出する操舵操作量検出手段と、前記操舵操作量検出手段で検出した操舵装置の操作量に基づいて規範横方向挙動量を設定する規範横方向挙動量設定手段と、車両の横方向挙動量を検出する横方向挙動量検出手段と、車両の直進走行状態を判定する直進走行状態判定手段と、前記直進走行状態判定手段が車両の直進走行状態を判定したときに、前記規範横方向挙動量に対する前記横方向挙動量の偏差が減少するように、前記横方向挙動量検出手段の出力を補正するゼロ点補正手段とを備えることを特徴とする横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ゼロ点補正手段は、前記偏差が大きいときほど前記補正量を大きくすることを特徴とする横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記横方向挙動量検出手段はヨーレートセンサおよび横加速度センサであり、前記ゼロ点補正手段は前記ヨーレートセンサおよび前記横加速度センサの出力を同時に補正することを特徴とする横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置が提案される。

尚、実施の形態の操舵角センサ１１は本発明に操舵操作量検出手段に対応し、実施の形態のヨーレートセンサ１４および横加速度センサ１３は本発明の横方向挙動量検出手段に対応し、実施の形態の規範ヨーレート算出手段Ｍ１および規範横加速度算出手段Ｍ２は本発明の規範横方向挙動量設定手段に対応し、実施の形態のヨーレートオフセット量ＯＦＳ１および横加速度オフセット量ＯＦＳ２は本発明の偏差に対応し、実施の形態のヨーレートγおよび横加速度ＹＧは本発明の車両の横方向挙動量に対応し、実施の形態の規範ヨーレートγｒｅｆおよび規範横加速度ＹＧｒｅｆは本発明の規範横方向挙動量に対応し、実施の形態の操舵角θは本発明の操舵装置の操作量に対応する。

請求項１の構成によれば、操舵操作量検出手段が運転者による操舵装置の操作量を検出すると、規範横方向挙動量設定手段が操舵操作量検出手段で検出した操舵装置の操作量に基づいて規範横方向挙動量を設定し、直進走行状態判定手段が車両の直進走行状態を判定すると、ゼロ点補正手段が規範横方向挙動量に対する横方向挙動量の偏差が減少するように横方向挙動量検出手段の出力を補正するので、車両が概ね直線走行状態にあるときに常に横方向挙動量検出手段の出力のゼロ点補正を行うことができ、そのゼロ点補正を速やかに完了させることができる。

また請求項２の構成によれば、ゼロ点補正手段は偏差が大きいときほど補正量を大きくするので、横方向挙動量検出手段のゼロ点を一層速やかに補正することができる。

また請求項３の構成によれば、ゼロ点補正手段はヨーレートセンサの出力および横加速度センサの出力を同時に補正するので、例えばヨーレートおよび横加速度からタイヤのスリップ角の微分値を算出するような場合に、その算出精度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はヨーレートセンサおよび横加速度センサのゼロ点補正を行う電子制御ユニットに接続された各センサを示す図、図２は電子制御ユニットの回路構成を示す図、図３はヨーレートセンサおよび横加速度センサのゼロ点補正の手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、電子制御ユニットＵには、ステアリングホイールの操舵角θを検出する操舵角センサ１１と、車速Ｖを検出する車速センサ１２と、車両の横加速度ＹＧを検出する横加速度センサ１３と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１４とが接続される。電子制御ユニットＵは、それらの操舵角θ、車速Ｖ、横加速度ＹＧおよびヨーレートγに基づいて、横加速度センサ１３およびヨーレートセンサ１４のゼロ点を補正する。

図２に示すように、電子制御ユニットＵは、規範ヨーレート算出手段Ｍ１と、規範横加速度算出手段Ｍ２と、直進走行状態判定手段Ｍ３と、ゼロ点補正手段Ｍ４とを備えており、規範ヨーレート算出手段Ｍ１には車速Ｖおよび操舵角θが入力され、規範横加速度算出手段Ｍ２には車速Ｖおよび規範ヨーレートγｒｅｆが入力され、直進走行状態判定手段Ｍ３には規範横加速度ＹＧｒｅｆが入力され、ゼロ点補正手段Ｍ４には直進走行状態判定信号、規範横加速度ＹＧｒｅｆ、規範ヨーレートγｒｅｆ、横加速度ＹＧおよびヨーレートγが入力される。

規範ヨーレート算出手段Ｍ１は、車速Ｖおよび操舵角θに基づいて、その車速Ｖおよび操舵角θにおいて車両に発生しているはずである規範ヨーレートγｒｅｆを算出する。即ち、操舵角θが決まると車両の旋回半径Ｒが決まり、その旋回半径Ｒおよび車速Ｖから規範横加速度γｒｅｆをγｒｅｆ＝Ｖ／Ｒにより算出する。

規範横加速度算出手段Ｍ２は、規範ヨーレート算出手段Ｍ１で算出した規範ヨーレートγｒｅｆに車速Ｖを乗算することで規範横加速度ＹＧｒｅｆをＹＧｒｅｆ＝Ｖ² ／Ｒにより算出する。

直進走行状態判定手段Ｍ３は、規範横加速度算出手段Ｍ２で算出した規範横加速度ＹＧｒｅｆが所定値（例えば、０．１Ｇ）以下のとき、車両が直進走行状態にあると判定する。

規範ヨーレート算出手段Ｍ１、規範横加速度算出手段Ｍ２および直進走行状態判定手段Ｍ３に接続されたゼロ点補正手段Ｍ４は、直進走行状態判定手段Ｍ３が車両の直進走行状態を判定したときに、横加速度センサ１３およびヨーレートセンサ１４のゼロ点を補正する。

ゼロ点補正手段Ｍ４が出力する横加速度ＹＧの補正量±ΔＹＧは、横加速度センサ１３が出力する横加速度ＹＧに加算されて補正された横加速度ＹＧが算出され、またゼロ点補正手段Ｍ４が出力するヨーレートγの補正量±Δγは、ヨーレートγセンサ１４が出力するヨーレートγに加算されて補正されたヨーレートγが算出される。

次に、ゼロ点補正手段Ｍ４の機能を中心に、図３のフローチャートを参照しながら本実施の形態の作用を説明する。

先ずステップＳ１で直進走行状態判定手段Ｍ３が規範横加速度ＹＧｒｅｆが０．１Ｇ以下であって車両が直進走行中であると判定すると、ステップＳ２で規範ヨーレート算出手段Ｍ１が規範ヨーレートγｒｅｆをγｒｅｆ＝Ｖ／Ｒにより算出する。続くステップＳ３〜Ｓ６はゼロ点補正手段Ｍ４により行われる処理で、ステップＳ３でヨーレートオフセット量ＯＦＳ１を、ヨーレートセンサ１４が出力するヨーレートγから規範ヨーレートγｒｅｆを減算することで算出する。

ＯＦＳ１＝γ−γｒｅｆ
車両の直進走行中には、旋回半径Ｒは無限大あるために規範ヨーレートγｒｅｆはゼロになるはずであるが、規範横加速度ＹＧｒｅｆが０．１Ｇ以下という条件は車両が完全な直進走行中であることを保証するものではなく、また旋回半径Ｒを算出する根拠となる操舵角θも誤差を含んでいるため、規範ヨーレートγｒｅｆは完全にゼロになる保証は無い。また車両の直進走行中にはヨーレートγセンサ１４が出力するヨーレートγはゼロになるはずであるが、車両が完全な直進走行中であることが保証されておらず、かつヨーレートセンサ１４の出力も誤差を含んでいるため、ヨーレートγは完全にゼロになる保証は無い。よって、ヨーレートオフセット量ＯＦＳ１もゼロにならず、所定の値を持つのが通常である。

続くステップＳ４でヨーレートオフセット量ＯＦＳ１がゼロ以上であれば、ヨーレートγが規範ヨーレートγｒｅｆ以上であるため、ステップＳ５でヨーレートセンサ１４が出力するヨーレートγから予め設定された一定の補正量Δγを減算する補正を行う。一方、前記ステップＳ４でヨーレートオフセット量ＯＦＳ１がゼロ未満であれば、ヨーレートγが規範ヨーレートγｒｅｆ未満であるため、ステップＳ６でヨーレートセンサ１４が出力するヨーレートγに予め設定された一定の補正量Δγを加算する補正を行う。

このように、ループ毎にヨーレートセンサ１４が出力するヨーレートγを補正量Δγずつ増減する補正を行うことで、補正されたヨーレートγがゼロ点補正手段Ｍ４にフィードバックされ（図２参照）、ヨーレートセンサ１４が出力するヨーレートγはループ毎に正しい値、つまり直進走行状態に対応する値に収束して行き、ヨーレートセンサ１４のゼロ点が較正される。

続くステップＳ７で規範横加速度算出手段Ｍ２が規範横加速度ＹＧｒｅｆをＹＧｒｅｆ＝Ｖ² ／Ｒにより算出する。続くステップＳ８〜Ｓ１１はゼロ点補正手段Ｍ４により行われる処理で、ステップＳ８で横加速度オフセット量ＯＦＳ２を、横加速度センサ１４が出力する横加速度ＹＧから規範横加速度ＹＧｒｅｆを減算することで算出する。

ＯＦＳ２＝ＹＧ−ＹＧｒｅｆ
車両の直進走行中には、旋回半径Ｒは無限大あるために規範横加速度ＹＧｒｅｆはゼロになるはずであるが、規範横加速度ＹＧｒｅｆが０．１Ｇ以下という条件は車両が完全な直進走行中であることを保証するものではなく、また旋回半径Ｒを算出する根拠となる操舵角θも誤差を含んでいるため、規範横加速度ＹＧｒｅｆは完全にゼロになる保証は無い。また車両の直進走行中には横加速度センサ１３が出力する横加速度ＹＧはゼロになるはずであるが、車両が完全な直進走行中であることが保証されておらず、かつ横加速度センサ１３の出力も誤差を含んでいるため、横加速度ＹＧは完全にゼロになる保証は無い。よって、横加速度オフセット量ＯＦＳ２もゼロにならず、所定の値を持つのが通常である。

続くステップＳ９で横加速度オフセット量ＯＦＳ２がゼロ以上であれば、横加速度ＹＧが規範横加速度ＹＧｒｅｆ以上であるため、ステップＳ１０で横加速度センサ１３が出力する横加速度ＹＧから予め設定された一定の補正量ΔＹＧを減算する補正を行う。一方、前記ステップＳ９で横加速度オフセット量ＯＦＳ２がゼロ未満であれば、横加速度ＹＧが規範横加速度ＹＧｒｅｆ未満であるため、ステップＳ１１で横加速度センサ１３が出力する横加速度ＹＧに予め設定された一定の補正量ΔＹＧを加算する補正を行う。

このように、ループ毎に横加速度センサ１３が出力する横加速度ＹＧを補正量ΔＹＧずつ増減する補正を行うことで、補正された横加速度ＹＧがゼロ点補正手段Ｍ４にフィードバックされ（図２参照）、横加速度センサ１３が出力する横加速度ＹＧはループ毎に正しい値、つまり直進走行状態に対応する値に収束して行き、横加速度センサ１３のゼロ点が較正される。

以上のように、車両が概ね直線走行状態にあるとき、例えば実施の形態では規範横加速度ＹＧｒｅｆが０．１Ｇ以下のときに、常に横加速度センサ１３およびヨーレートセンサ１４のゼロ点補正が実行されるので、横加速度センサ１３およびヨーレートセンサ１４のゼロ点誤差を常に小さい状態に維持して横加速度ＹＧおよびヨーレートγを用いた制御の精度を高めることができる。

また横加速度センサ１３のゼロ点補正とヨーレートセンサ１４のゼロ点補正とを同時に行うので、例えば横加速度ＹＧおよびヨーレートγからタイヤのスリップ角の微分値を算出するような場合に、横加速度センサ１３およびヨーレートセンサ１４のゼロ点補正をそれぞれ別個に行う場合に比べて、タイヤのスリップ角の微分値の算出精度を高めることができる。

次に、図４に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

図３のフローチャートのステップＳ５，Ｓ６ではヨーレートγの補正量Δγが予め設定された一定値であり、ステップＳ１０，Ｓ１１では横加速度ＹＧの補正量ΔＹＧが予め設定された一定値であるが、第２の実施の形態ではヨーレートγの補正量Δγおよび横加速度ＹＧの補正量ΔＹＧが可変値とされる。

図４（Ａ）は、ヨーレートオフセット量ＯＦＳ１の絶対値｜ＯＦＳ１｜からヨーレートγの補正量Δγを検索するマップを示すもので、｜ＯＦＳ１｜が増加するに伴ってヨーレートγの補正量Δγがリニアに増加するように設定される。

図４（Ｂ）は、横加速度オフセット量ＯＦＳ２の絶対値｜ＯＦＳ２｜から横加速度ＹＧの補正量ΔＹＧを検索するマップを示すもので、｜ＯＦＳ２｜が増加するに伴って横加速度ＹＧの補正量ΔＹＧがリニアに増加するように設定される。

このように、ヨーレートオフセット量ＯＦＳ１の絶対値および横加速度オフセット量ＯＦＳ２の絶対値が大きいときに、ヨーレートγの補正量Δγおよび横加速度ＹＧの補正量ΔＹＧを大きくすることで、ヨーレートセンサ１４および横加速度センサのゼロ点を一層速やかに較正することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では直進走行状態判定手段Ｍ３が規範横加速度ＹＧｒｅｆに基づいて車両の直進走行状態を判定しているが、規範ヨーレートγｒｅｆに基づいて車両の直進走行状態を判定しても良い。

第１の実施の形態に係るヨーレートセンサおよび横加速度センサのゼロ点補正を行う電子制御ユニットに接続された各センサを示す図 電子制御ユニットの回路構成を示す図 ヨーレートセンサおよび横加速度センサのゼロ点補正の手順を示すフローチャート 第２の実施の形態に係るヨーレート補正量および横加速度補正量を検索するマップを示す図

符号の説明

１１ 操舵角センサ（操舵操作量検出手段）
１３ 横加速度センサ（横方向挙動量検出手段）
１４ ヨーレートセンサ（横方向挙動量検出手段）
Ｍ１ 規範ヨーレート算出手段（規範横方向挙動量設定手段）
Ｍ２ 規範横加速度算出手段（規範横方向挙動量設定手段）
Ｍ３ 直進走行状態判定手段
Ｍ４ ゼロ点補正手段
ＯＦＳ１ ヨーレートオフセット量（偏差）
ＯＦＳ２ 横加速度オフセット量（偏差）
ＹＧ 横加速度（車両の横方向挙動量）
ＹＧｒｅｆ 規範横加速度（規範横方向挙動量）
γ ヨーレート（車両の横方向挙動量）
γｒｅｆ 規範ヨーレート（規範横方向挙動量）
θ 操舵角（操舵装置の操作量）

Claims (3)

1. 運転者による操舵装置の操作量（θ）を検出する操舵操作量検出手段（１１）と、
   前記操舵操作量検出手段（１１）で検出した操舵装置の操作量（θ）に基づいて規範横方向挙動量（γｒｅｆ，ＹＧｒｅｆ）を設定する規範横方向挙動量設定手段（Ｍ１，Ｍ２）と、
   車両の横方向挙動量（γ，ＹＧ）を検出する横方向挙動量検出手段（１４，１３）と、 車両の直進走行状態を判定する直進走行状態判定手段（Ｍ３）と、
   前記直進走行状態判定手段（Ｍ３）が車両の直進走行状態を判定したときに、前記規範横方向挙動量（γｒｅｆ，ＹＧｒｅｆ）に対する前記横方向挙動量（γ，ＹＧ）の偏差（ＯＦＳ１，ＯＦＳ２）が減少するように、前記横方向挙動量検出手段（１４，１３）の出力を補正するゼロ点補正手段（Ｍ４）と、
   を備えることを特徴とする横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置。
2. 前記ゼロ点補正手段（Ｍ４）は、前記偏差（ＯＦＳ１，ＯＦＳ２）が大きいときほど前記補正量を大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置。
3. 前記横方向挙動量検出手段はヨーレートセンサ（１４）および横加速度センサ（１３）であり、前記ゼロ点補正手段（Ｍ４）は前記ヨーレートセンサ（１４）および前記横加速度センサ（１３）の出力を同時に補正することを特徴とする、請求項１に記載の横方向挙動量検出手段のゼロ点補正装置。

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