JP2014211351A - 車輪速検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極低速時の車輪速を精度よく検出可能な車輪速検出装置を提供する。【解決手段】車両の車輪と一体に回転する被検出部を検出する車輪速センサ２と、車輪速センサ２からの検出信号を波形整形した車輪速パルスを基に所定周期の演算タイミング毎に車輪速を検出する車輪速検出部３と、を備え、車輪速検出部３は、加速度に応じて周波数が変化する第１クロックを出力する第１発振器７と、車輪速パルスの周期が長く今回の演算タイミングで車輪速パルスを基に車輪速の演算ができないとき、前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間である今回サイクルでカウントされた第１クロックのパルス数から現在の加速度を求め、求めた現在の加速度で前回の演算タイミングで検出した車輪速を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速を演算する車輪速演算部９と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪速検出装置に関するものである。

従来より、車輪速センサからの検出信号を波形整形した車輪速パルスを基に、車輪速を求めることが行われている。車輪速検出装置では、車輪速パルスを基に所定周期の演算タイミング毎に車輪速を検出している。なお、検出した車輪速は、例えば車速や走行距離を演算するために用いられている。

ところで、車輪速センサの車輪１回転あたりのパルス数をＥ、車輪の径をｒ（ｍ）とすると、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）のときの１秒当たりの車輪速パルス数Ｐは、Ｐ＝Ｅ×（Ｖ／３．６）／２πｒとなる。演算タイミングの周期（計測周期という）をＴ秒とすると、その間のパルス数はＴ×Ｐとなり、これが１以下（例えば、Ｅ＝５６、ｒ＝０．３５６、Ｔ＝０．０５とすると、Ｖ＝２．８ｋｍ／ｈ以下）になると、計測周期内に車輪速パルスが存在しないことになり、極低速に車輪速の検出が困難になる場合があった。

特許文献１では、この問題を解決するため、極低速時には、１サイクル前の演算タイミングでの車輪速Ｖｗ（ｉ−１）と２サイクル前のタイミングでの車輪速Ｖｗ（ｉ−２）の差分ΔＶｗを求め、１サイクル前の演算タイミングでの車輪速Ｖｗ（ｉ−１）にΔＶｗを加算することで、現在の車速Ｖｗ（ｉ）を求める方法が提案されている。

特開平８−９４６５９号公報 特開平５−１３３９６７号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、実際の加減速度情報を用いずに加速度が一定であると仮定して車輪速を演算しているため、実際の車両の加減速挙動とは必ずしも一致せず、特に加速・減速時に車輪速の検出精度が低下してしまうという問題がある。

また、特許文献１の方法では、２サイクル分の車輪速が求まらないと以降の車輪速の演算ができないので、車両が停止状態から発進する際には、ある程度車速が大きくならないとΔＶｗを演算することができず、発進直後の極低速時の車輪速を精度良く検出することができないという問題がある。

近年、前方車両との車間距離を一定に保って追従走行する車間距離制御装置（ＡＣＣ）において、発進から停止までの全車速で制御を行うものが開発されている。このような制御において、発進直後からスムーズに追従走行させようとすると、発進直後等の極低速での車速を正確に得ることが求められる。そのため、極低速での車輪速を精度よく求めたいという要求がある。

本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、極低速時の車輪速を精度よく検出可能な車輪速検出装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、車両の車輪と一体に回転する被検出部を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサからの検出信号を波形整形した車輪速パルスを基に所定周期の演算タイミング毎に車輪速を検出する車輪速検出部と、を備え、前記車輪速検出部は、加速度に応じて周波数が変化する第１クロックを出力する第１発振器と、車輪速パルスの周期が長く今回の演算タイミングで車輪速パルスを基に車輪速の演算ができないとき、前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間である今回サイクルでカウントされた前記第１クロックのパルス数から現在の加速度を求め、求めた現在の加速度で前回の演算タイミングで検出した車輪速を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速を演算する車輪速演算部と、を備えている車輪速検出装置である。

前記車輪速検出部は、一定周波数の第２クロックを出力する第２発振器をさらに備え、前記車輪速演算部は、前前回の演算タイミングから前回の演算タイミングまでの期間である前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりまでの車輪速パルスのパルス数Ｎｕを求めると共に、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりから今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりまでの車輪速パルスのパルス数Ｎｄを求め、Ｎｕ＋Ｎｄが２より小さいときに、今回サイクルでカウントされた前記第１クロックのパルス数から現在の加速度を求め、求めた現在の加速度で前回の演算タイミングで検出した車輪速を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速を演算するように構成されてもよい。

前記車輪速検出部は、一定周波数の第２クロックを出力する第２発振器をさらに備え、前記車輪速演算部は、Ｎｕ＋Ｎｄが２以上であるとき、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりまでの前記第２クロックのパルス数から第１経過時間Ｔｕを求めると共に、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりまでの前記第２クロックのパルス数から第２経過時間Ｔｄを求め、（Ｎｕ＋Ｎｄ）／（Ｔｕ＋Ｔｄ）に比例した車輪速を演算するように構成されてもよい。

本発明によれば、極低速時の車輪速を精度よく検出可能な車輪速検出装置を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る車輪速検出装置のブロック図である。 図１の車輪速検出装置における各信号のタイムチャートの一例を示す図である。 図１の車輪速検出装置の制御フローを示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る車輪速検出装置のブロック図である。

図１に示すように、車輪速検出装置１は、図示しない車両の車輪と一体に回転する被検出部を検出する車輪速センサ２と、車輪速センサ２からの検出信号を波形整形した車輪速パルスを基に所定周期の演算タイミング毎に車輪速を検出する車輪速検出部３と、を備えている。

被検出部は、例えば車輪と一体に回転する強磁性体の歯車状部材からなるエキサイタであり、車輪速センサ２は、例えばエキサイタの歯が近接したときに検出信号を出力する電磁ピックアップである。

車輪速センサ２からの検出信号は、波形整形回路４に入力され、この波形整形回路４で矩形波パルスとなるように波形整形され、車輪速パルスとして演算装置５に入力される。

また、演算装置５には演算タイミング発生器６が接続されており、演算タイミング発生器６で生成される演算タイミングを示す信号が演算装置５に入力されるようになっている。演算装置５は、例えば車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に搭載される。

車輪速検出部３は、加速度に応じて周波数が変化する第１クロックを出力する第１発振器７と、一定周波数の第２クロックを出力する第２発振器８と、演算装置５に搭載された車輪速演算部９と、を備えている。

第１発振器７としては、入力電圧に応じて出力する第１クロックの周波数を制御する電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いるとよい。ここでは、車両に備えられた加速度センサ１０からの信号を電圧レベル変換器１１を介して第１発振器７に入力するように構成している。また、本実施の形態では、第１発振器７に図示しない電源装置により基準電圧を印加しており、この基準電圧に対応する第１クロックの周波数を基準として、加速度に応じて周波数が増減した第１クロックを演算装置５に出力するように構成している。

なお、本実施の形態では、加速度センサ１０の検出信号であるアナログ電圧出力をそのまま使用するので、Ａ／Ｄ変換器等は不要である。また、加速度に対してどの程度周波数を変化させるかという感度（Ｈｚ／（ｍ／ｓ²））については、加速度センサ１０の感度（Ｖ／（ｍ／ｓ²））および第１発振器７の感度（Ｈｚ／Ｖ）を選択することで適宜調整可能である。

第２発振器８は、一定周波数の第２クロックを生成するものである。なお、第１発振器７、第２発振器８は演算装置５の一部であってもよい。

車輪速演算部９は、車輪速センサ２より入力された車輪速パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出し、演算タイミング発生器６より演算タイミングを示す信号が入力されるごとに車輪速の演算を行うように構成される。

以下、今回の演算タイミングで演算する車輪速をＶｗ（ｉ）、前回の演算タイミングの車輪速をＶｗ（ｉ−１）、演算タイミングの周期をＴ、現在の加速度をα、とする。また、前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間を今回サイクル、前前回の演算タイミングから前回の演算タイミングまでの期間を前回サイクルと呼称する。

図２に示すように、極低速時には、車輪の回転が遅くなるため、車輪速パルスの周期が長くなる。そのため、短い演算タイミングごとに車輪速パルスに基づいて車輪速を求めることは困難になる。

そこで、本実施の形態では、車輪速パルスの周期が長く今回の演算タイミングで車輪速パルスを基に車輪速Ｖｗ（ｉ）の演算ができないとき、すなわち極低速時には、今回サイクルでカウントされた第１クロックのパルス数から現在の加速度αを求め、求めた現在の加速度αで前回の演算タイミングで検出した車輪速Ｖｗ（ｉ−１）を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速Ｖｗ（ｉ）を演算するように、車輪速演算部９を構成している。

具体的には、車輪速演算部９は、演算タイミングを示す信号を受信すると、まず、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりまでの車輪速パルスのパルス数Ｎｕを求めると共に、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりから今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりまでの車輪速パルスのパルス数Ｎｄを求める。

車輪速演算部９は、Ｎｕ＋Ｎｄが２以上であるときには、通常時用の車輪速の演算を行い、Ｎｕ＋Ｎｄが２より小さいときには、極低速時用の車輪速の演算を行う。

車輪速演算部９は、Ｎｕ＋Ｎｄが２より小さいとき、すなわち極低速時用の車輪速の演算では、今回サイクルでカウントされた第１クロックのパルス数から現在の加速度αを求め、求めた現在の加速度αを用いて、下式（１）
ΔＶｗ（ｉ）＝α（ｉ）×Ｔ ・・・（１）
により車輪速増減ΔＶｗ（ｉ）を求め、下式（２）
Ｖｗ（ｉ）＝Ｖｗ（ｉ−１）＋ΔＶｗ（ｉ） ・・・（２）
により前回の演算タイミングで検出した車輪速Ｖｗ（ｉ−１）を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速Ｖｗ（ｉ）を演算するように構成される。

また、車輪速演算部９は、Ｎｕ＋Ｎｄが２以上であるとき、すなわち通常時用の車輪速の演算では、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりまでの第２クロックのパルス数から第１経過時間Ｔｕを求めると共に、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりまでの第２クロックのパルス数から第２経過時間Ｔｄを求め、下式（３）
Ｖｗ（ｉ）＝ｋ×（Ｎｕ＋Ｎｄ）／（Ｔｕ＋Ｔｄ） ・・・（３）
により車輪速Ｖｗ（ｉ）を演算するように構成される。

次に、車輪速検出装置１の制御フローを図３を用いて説明する。

図３に示すように、まず、ステップＳ１にて、変数ｉに０、Ｖｗ（−１）に０を初期値として代入し、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、車輪速演算部９がＮｕ＋Ｎｄが２以上か判定する。ステップＳ２でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ３に進み、上述の式（３）より車輪速Ｖｗ（ｉ）を求めて、ステップＳ７に進む。

ステップＳ２でＮＯと判定された場合、ステップＳ４にて、今回サイクルでの第１クロックのクロック数より、現在の加速度α（ｉ）を求める。なお、図示していないが、ｉ＝０であるときには初期値としてα（０）＝０が代入される。

その後、ステップＳ５にて、上述の式（１）により車輪速増減ΔＶｗ（ｉ）を求め、ステップＳ６にて、上述の式（２）により車輪速Ｖｗ（ｉ）を求めて、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ｉをインクリメントしてステップＳ８に進む。ステップＳ８では、エンジン停止等により車輪速の演算を終了するか判定し、ＮＯと判定された場合ステップＳ２に戻って車輪速の演算を続行し、ＹＥＳと判定された場合処理を終了する。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る車輪速検出装置１では、加速度に応じて周波数が変化する第１クロックを出力する第１発振器７と、車輪速パルスの周期が長く今回の演算タイミングで車輪速パルスを基に車輪速の演算ができないとき、今回サイクルでカウントされた第１クロックのパルス数から現在の加速度α（ｉ）を求め、求めた現在の加速度α（ｉ）で前回の演算タイミングで検出した車輪速Ｖｗ（ｉ−１）を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速Ｖｗ（ｉ）を演算する車輪速演算部９と、を備えている。

このように構成することで、車両を停止状態から発進させた直後など、車輪速パルスを用いた演算が困難な極低速時においても、実際の加速度α（ｉ）を用いて精度よく車輪速Ｖｗ（ｉ）を検出することが可能になる。

また、本実施の形態によれば、車輪速パルスの周期に対して演算タイミングの周期が短い場合であっても、各演算タイミングで精度よく車輪速を検出できるため、車輪速の演算タイミングを従来よりも短くして、車輪速の検出精度を向上させることも可能になる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、Ｎｕ＋Ｎｄが２より小さいか否かを、通常時用と極低速時用の演算の切替基準としていたが、この切替基準は、通常時の演算方式等によって適宜変更可能である。例えば、今回サイクル内におけるパルスの立ち上がりから立ち上がりまで（または立ち下がりから立ち下がりまで）の第２クロックのパルス数を用いて車輪速を演算することも考えられるが、この場合、立ち上がり（または立ち下がり）の検出回数が２より小さい場合（つまり、今回サイクル内に１周期以上の車輪速パルスが含まれていない場合）に、極低速時用の演算に切り替えるようにしてもよい。

１ 車輪速検出装置
２ 車輪速センサ
３ 車輪速検出部
４ 波形整形回路
５ 演算装置
６ 演算タイミング発生器
７ 第１発振器
８ 第２発振器
９ 車輪速演算部
１０ 加速度センサ
１１ 電圧レベル変換器

Claims (3)

1. 車両の車輪と一体に回転する被検出部を検出する車輪速センサと、
   前記車輪速センサからの検出信号を波形整形した車輪速パルスを基に所定周期の演算タイミング毎に車輪速を検出する車輪速検出部と、を備え、
   前記車輪速検出部は、
   加速度に応じて周波数が変化する第１クロックを出力する第１発振器と、
   車輪速パルスの周期が長く今回の演算タイミングで車輪速パルスを基に車輪速の演算ができないとき、前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間である今回サイクルでカウントされた前記第１クロックのパルス数から現在の加速度を求め、求めた現在の加速度で前回の演算タイミングで検出した車輪速を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速を演算する車輪速演算部と、を備えている
   ことを特徴とする車輪速検出装置。
2. 前記車輪速演算部は、
   前前回の演算タイミングから前回の演算タイミングまでの期間である前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりまでの車輪速パルスのパルス数Ｎｕを求めると共に、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりから今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりまでの車輪速パルスのパルス数Ｎｄを求め、
   Ｎｕ＋Ｎｄが２より小さいときに、今回サイクルでカウントされた前記第１クロックのパルス数から現在の加速度を求め、求めた現在の加速度で前回の演算タイミングで検出した車輪速を補正することで、今回の演算タイミングの車輪速を演算するように構成される
   請求項１記載の車輪速検出装置。
3. 前記車輪速検出部は、一定周波数の第２クロックを出力する第２発振器をさらに備え、
   前記車輪速演算部は、Ｎｕ＋Ｎｄが２以上であるとき、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち上がりまでの前記第２クロックのパルス数から第１経過時間Ｔｕを求めると共に、前回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりから、今回サイクルの車輪速パルスの最後の立ち下がりまでの前記第２クロックのパルス数から第２経過時間Ｔｄを求め、（Ｎｕ＋Ｎｄ）／（Ｔｕ＋Ｔｄ）に比例した車輪速を演算するように構成される
   請求項２記載の車輪速検出装置。

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