JP2643160B2

JP2643160B2 - 車速検出装置

Info

Publication number: JP2643160B2
Application number: JP19793587A
Authority: JP
Inventors: 正敏渋谷
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1987-08-07
Filing date: 1987-08-07
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPS6441864A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、自動車の速度をより正確に測定する車速検
出装置に関するものである。

【従来の技術】従来、自動車の車速を検出する技術としては、以下に
述べるようなものがある。（１）第１の従来技術は、駆動軸の回転数を利用して
検出するものである。第５図に、駆動軸の回転数を利用して車速を検出する
車速検出装置を示す。第５図において、５−１は駆動
軸、５−２はメータギヤ、５−３は電磁ピックアップ、
５−４はファイナルギヤ、５−５はタイヤである。タイヤ５−５の半径をＲとすれば、タイヤ１回転で走
行する距離は２πＲである。従って、単位時間内の回転
数がわかれば車速は求まる。そこで、それを求めるため
に、駆動軸５−１の回転数をメータギヤ５−２を介して
電磁ピックアップ５−３で検出する。メータギヤ５−２
およびファイナルギヤ５−４における減速比を考慮すれ
ば、タイヤ５−５の回転数が求まり、車速が求められ
る。（２）第２の従来技術としては、電波や音波（超音
波）のドップラー効果を利用して車速を検出するものが
ある。電波や音波を地面に向けて発射する発信装置と、
その反射波を受ける受信装置とを自動車に設け、自動車
の移動により生ずるトップラー効果を検出して、車速を
求めるというものである。（３）第３の従来技術としては、光学式センサを利用
したものがある（実開昭60−137376号公報）。これは、
進行方向に１列に間隔をおいて複数個の光学式センサを
自動車に設置し、地面から各々が受信する光学的パター
ンの時間的ズレ（進行方向後方に設置した光学式センサ
からは、前方のそれと同じパターンが時間的に遅れて受
信される）から、車速を求めるというものである。

【発明が解決しようとする問題点】

（問題点）第１の従来技術（駆動軸の回転数を利用）には、精度
が悪いという問題点があった。第２の従来技術（電波や音波のドップラー効果を利
用）には、自動車が振動した場合（振動は自動車につき
ものであり、常時起こると覚悟しなければならないこと
であるが）、測定精度が悪くなると共に、装備する装置
が高価であるという問題点があった。第３の従来技術（光学式センサを利用）には、泥や汚
れが付着した場合、測定不能となるという問題点があっ
た。（問題点の説明）第１の従来技術の問題点について、若干説明してお
く。第１の従来技術では、ファイナルギヤ５−４の減速比
やタイヤ５−５の有効半径の関係を、メータギヤ５−２
の減速比で近似するわけであるが、その近似を正確を行
うことは、なかなか困難なことである。タイヤの空気圧
が増減したり、或いはタイヤを交換したりすると、実際
の有効半径はその都度変化し、車速の正確な検出は望め
なくなる。そのため、この技術による車速検出装置は、一般に、
数％大きめの値が出力されるように設計されているのが
実情である。しかし、精度が悪い車速検出装置を用いていたので
は、より高度なナビゲーション技術を適用する場合に、
支障を来すことになる。例えば、ナビゲーション技術の
１つにマップマッチング法があるが、正確な車速が検出
できないと地図上における自車の位置を正確に把握でき
なくなってしまう。従って、このような面からも、安価
でしかもより精度の高い車速検出装置が要望されてい
た。本発明は、以上のような問題点を解決することを目的
とするものである。

【問題点を解決するための手段】前記問題点を解決するため、本発明では、従来技術に
よる車速検出技術（例えば、駆動軸の回転数を利用して
車速を検出する技術）を基本としつつも、これに前輪ア
クスルと後輪アクスルとに取り付けた振動センサからの
出力により補正を施し、より精度を高めることとした。即ち、本発明の車速検出装置では、車速検出手段と、
前輪アクスルと後輪アクスルの同じ側にそれぞれ取り付
けた振動センサと、該振動センサからの出力の時間差，
前輪アクスルと後輪アクスル間の距離および前記車速検
出手段からの車速検出信号より、補正係数を演算する手
段と、該補正係数による補正を前記車速検出信号に施す
ことにより車速を演算する手段とを具えることとした。

【作用】

前輪アクスルと後輪アクスルの同サイドにそれぞれ取
り付けた振動センサは、従来技術で検出した車速検出信
号を補正してより正確な車速を求める補正係数を算出す
るためのデータを提供する。即ち、各振動センサからは、車速に応じた時間差をも
って、同じパターンの出力が得られる。従って、前，後
輪アクスル間の距離と前記時間差とより真の車速を算出
することができる。常時、この真の車速が算出できれば
よいが、振動が少なく、上記時間差が認識出来ない時は
算出できない。そこで、真の車速が検出できた時、従来
技術で検出したその時点での車速検出信号との比をとっ
ておき、補正係数とする。そうして、時間差が認識でき
ない時に、前記車速検出信号をこの補正係数で補正す
る。補正して得た車速は、より精度の高い値となる。

【実施例】

まず最初に、本発明で採用した補正の基本的原理につ
いて説明し、次に実施例について説明する。（本発明で採用する補正の基本的原理）従来技術により検出した車速（以下、その典型的なも
のである駆動軸の回転数を利用して検出した車速という
ことで説明を進める）を補正して、より正確な車速を求
めるのであるが、その補正係数は、前輪アクスルと後輪
アクスルに取り付けた振動センサから得られる振動パタ
ーンの時間的ズレを基にして求める。第２図に、振動センサの取り付け位置を示す。第２図
において、２−１は路面の凹凸部、２−２は前輪、２−
３は前輪アクスル、２−４は前輪用振動センサ、２−５
は後輪、２−６は後輪アクスル、２−７は後輪用振動セ
ンサ、２−８は路面である。第２図では、前輪用振動センサ２−4,後輪用振動セン
サ２−７は、進行方向Ａに向かって左側の車輪に近く設
けられているが、右側でもよい。要は、同じ側であれば
よい。その理由は、前輪用振動センサ２−４から得られ
る振動パターンと同じ振動パターンを、時間差をもって
後輪用振動センサ２−７からも得んがためである。第３図に、振動センサの出力波形を示す。第３図
（イ）は前輪用振動センサ２−４からの検出信号であ
り、第３図（ロ）は後輪用振動センサ２−７からの検出
信号である。例えば、前輪２−２が時点t₁に凹凸部２−１を踏むこ
とによって前輪用振動センサ２−４から大きな振動パル
スP_Fが出て来たとする。後輪用振動センサ２−７も同じ
側に設けられているから、後輪２−５も時点t₂にこの凹
凸部２−１を踏み、後輪用振動センサ２−７からも同じ
く大きな振動パルスP_Rが得られる。なお、大きな振動パ
ルスP_F,P_Rが生起したことは、第３図に示すように検知
用の信号レベルL_F,L_Rを設定しておき、信号がそれを越
えることにより検知する。時点t₂の時点t₁に対する時間遅れτは、第２図におい
て、後輪２−５が、前後輪間の距離Ｌだけ走行するに要
した時間にほかならない。これより車速が算出できる。
振動センサからの出力により算出される車速をV₁とする
と、V₁は次式で求められる。これで正確な車速は求まるわけであるが、常時、これ
に頼ることは出来ない。なぜなら、車速の測定に都合の
よい凹凸部２−１が、常に路面２−８に現れてくれるわ
けではないからである。現れない期間においては、車速
が検出できないということになってしまう。そこで、駆動軸の回転数を利用する従来技術による車
速も検出しておき、上記のV₁が得られた時の該車速をV₂
とした場合、両者の比ηを取る。見方を変えれば、ηは、駆動軸の回転数を利用して得
られた車速V₂に掛けることによって正確な車速を算出す
ることを可能とする補正係数、と理解される。従って、路面２−８に凹凸部２−１が無く、V₁が算出
できない期間にあっても、以前に求めておいた補正係数
ηを利用して、より正確な車速を得ることが出来る。即
ち、上記期間にあっては、駆動軸の回転数を利用して得
た車速をV₄とし、正確な車速V₃とすれば、V₃は、 V₃＝ηV₄ として求まる。以上が、本発明で採用する補正の基本的原理である。（実施例）第１図に、本発明の実施例にかかわる車速検出装置の
システムを示す。車速検出信号（駆動軸の回転数を検出した信号）がカ
ウンタ１−２に入れられる。これにより、号）がカウン
タ１−２に入れられる。これにより、精度は悪いながら
も一応車速V₄が求められる。前輪用振動センサ２−4,後輪用振動センサ２−７から
の前輪振動検出信号，後輪振動検出信号は、それぞれレ
ベル判定部１−3,1−４に入力される。ここで、第３図
のレベルL_F,L_Rより大かどうか判定される。タイマ・ラ
ッチ回路１−6,1−７は、信号処理上の便のために設け
られたものである。１−５は、自動車が直進しているかどうかの信号を受
けるためのI/O装置である。直進信号を車速演算に加味
する理由は、直進している時でなければ、正しい補正係
数ηが求められないからである。なぜなら、自動車がカ
ーブして走行している場合には、前輪の走行軌跡と後輪
の走行軌跡とは必ずしも一致せず、前輪が踏んだ凹凸部
２−１を後輪が踏むとは限らないからである。第４図に、直進検出装置を示す。第４図において、４
−１はハンドル、４−２はホーンスイッチ、４−３はス
テアリング、４−4,4−５はホーンブラシ、４−６は直
進検出ブラシ、４−7,4−８はホーン電極、４−９は直
進検出電極、４−10はホーン、４−11はバッテリ、４−
12は直進検出部である。ハンドル４−１が直進位置にある場合に、直進検出ブ
ラシ４−６が直進検出電極４−９と接触するようにして
おく。直進検出ブラシ４−６はホーンブラシ４−５と接
続され、ホーンブラシ４−５には、ホーン電極４−８を
介してバッテリ４−11の電圧が常時印加されている。従
って、直進検出ブラシ４−６は直進検出電極４−９と接
触する直進時のみ、直進検出部４−12に通電して直進信
号を発する。以上の入力信号は、中央演算処理部CPU1−１にて所要
の演算処理を施され、タイマ回路１−10や車速出力部１
−11を経て、補正車速パルスや補正車速データとして出
力される。補正車速パルスは、例えば、トリップメータ
に送られ、走行距離を表示する。補正車速データは、例
えば、ナビゲータシステムに送られる。次に、車速演算ユニット１によって、より正確な車速
（以下、「実車速」という）V₃を求める処理を説明す
る。第６図は、実車速V₃を求める処理手順を示す図であ
る。第６図の説明における番号〜は、第６図の処理
〜に対応する。直進走行をしているかどうかを判別する。それに
は、前述した直進信号が来ているかどうかを調べればよ
い。直進走行でない場合は排除するため、処理により
τ＝０にする。なお、この処理は、必須というわけではない。カー
ブ走行時に得たηも含めて、妥当でない値のηは処理
で排除されるからである。直進走行時であれば、駆動軸の回転数から求めた車
速V₄が、所定値（例えば、50km/h）より大かどうか判別
する。これは高速走行しているかどうかを調べるためで
ある。本発明における補正は、自動車が第２図のＬ
（ｍ）の距離を一定の速度を保ったまま走行した時に求
めた補正係数ηを用いた場合に、正しく行われる。しかし、低速で走行する場合には、その距離Ｌを走行
する時間が長く、その間に車速変動を生じている可能性
が高い。高速で走行する場合には、距離Ｌを走行するの
に僅かの時間しかかからないから、その間に車速変動を
生じている可能性は低い。そこで、補正係数ηを算出す
るに際しては、低速走行時を排除する。低速走行時に
は、処理によりτ＝０にする。なお、この処理も必須のものではない。なぜなら、
低速走行でも車速変動なしに走行している限り、補正係
数ηは正しく算出されるからである。直進走行で且つ高速走行している時に、τの値とし
て０でない値が得られた場合（つまり、第３図に示した
ようなパルスが現れ、なにがしかのτが得られた場合）
には、補正係数ηの算出の準備をする必要がある。その
ために、ここでτ＝０かどうか調べる。第３図の時間遅れτと、予め分かっている距離Ｌを
基に、前述の車速V₁を算出する。このV₁と駆動軸の回転数より求めた車速V₂を基に、
補正係数ηを算出する。補正係数ηを算出し終えると、車速演算ユニット１
内のτの値を記憶するメモリの値は、０に戻しておく。その理由は、いま算出したηは、いまの走行状態には
適した補正係数であるが、別のスピードで走行した時の
補正係数としては、必ずしも最適とは限らない（例え
ば、走行状態によって車両の有効半径が微妙に相違した
りして）。走行状態に合わせて、ηも更新してやること
が望ましい。そこで、一度補正係数ηを算出し終えた
ら、次回の算出に備えてτ＝０に戻しておく。測定に誤りがなかったかどうかのチェックをする。
チェックは、ηが１と0.9との間にあるかどうかで行
う。いくら駆動軸の回転数を利用して求めた車速の精度
が悪いといっても、正しい車速V₁との間に10％以上もの
誤差があるということはまず考えられないから、これを
目安にチェックするのである。前述したように、駆動軸
の回転数より求める車速は、実際よりも多少（数％）大
きめになるように設計されているから、ηは１と0.9の
間に納まる筈である。 ηの誤りを少なくするために、ディジタル・フィル
タ処理を施す。この処理は、データ採取上のノイズの影
響等をできるだけ排除するために行われる、一般的手法
の１つである。η_Ｎは、その処理を施した後の補正係数
である。かくして得られた補正係数を用いて、実車速V₃を算
出する。この補正係数が用いられるのは、車輪が次に新たな凹
凸部２−１を踏んで、新たな補正係数が算出されるまで
である。上記処理は、時間遅れτが正しく測定されていること
を前提にしているが、悪路等で、凹凸部２−１が連続的
に存在している場合には、時間遅れτがなかなか正確に
は測定しにくい。そこで、そのような場合に備えて時間
遅れτに対する対策が必要となるが、それを次に説明す
る。第７図に、時間遅れτに関する処理手順を示す。第３
図の振動パルスP_FとがP_Rとかが検出されると、そのパル
スの立ち上がり（またはこのパルスを波形整形して得た
パルスの立ち上がり）エッジにより、中央処理装置CPU1
−１に対して割り込み要求をすると共に、発生時刻t₁あ
るいはt₂が記憶されるようになっている。以下の説明の番号〜は、第７図の処理〜に対
応する。割り込み要求があった場合、その要求が前輪からの
振動パルスによるものが後輪からのものか判別する。割り込み要求が前輪からのものであった場合、前回
の前輪の振動パルスP_Fが出てから、予め定めている設定
時間τ_１以上経過した後に来たものかどうか判断する。
補正係数は１個の振動だけで算出でき、暫くの間はその
補正係数が使えるから、凹凸部２−１が連続的に相当す
る場合、最初の１個の振動について処理すればよい。そ
こで、上記の暫くの間に相当する適当な時間τ_１を設定
して、その時間τ_１内に生じた振動は無視し、それを経
過した後に入って来た振動の信号については、また新た
な補正係数を算出すべく所定の処理を施してやる。設定時間τ_１が経過した後に来たものであるとき
は、その割り込み時刻t₁を記憶する。時刻t₁での、駆動軸の回転数を利用して測定した車
速V₅を記憶する。割り込み要求が発生した時刻（t₁,t₂）を記憶す
る。記憶しておかないと、次回の処理をする時に、，
の処理が出来ないからである。前輪によるもの、後輪
によるものを別々に記憶しておく。割り込み要求が後輪からのものであった場合、前回
の後輪の振動パルスP_Rが出てから、予め定めている設定
時間τ_１以上経過した後に来たものかどうか判断する。
処理と同趣旨である。後輪の振動パルスが、前回のものから設定時間τ_１
以上経過した後に来たものである場合には、現時刻t₂と
前記時刻t₁とよりτを求める。割り込み要求の発生時刻t₂を記憶する。処理と同
趣旨である。次回の処理をする時に，の処理を可能
にするためである。現車速（つまり時刻t₂における駆動軸の回転数を利
用して測定した車速）と、前記車速V₅（つまり、時刻t₁
における駆動軸の回転数を利用して測定した車速）とを
比較する。比較した結果、両者の差が大である場合は、τは０
にしてしまい、利用しない。差が小の時のみ利用する。
一定な速度を保ちつつ距離Ｌを走行した時に算出した補
正係数のみ、正しい補正を行ってくれるから、その場合
のみ採用するためである。

【発明の効果】

以上述べた如く、本発明の車速検出装置では、前輪ア
クスルと後輪アクスルの同じ側にそれぞれ取り付けた振
動センサと、該振動センサからの出力の時間差，前輪ア
クスルと後輪アクスル間の距離および車速検出信号より
補正係数を演算する手段と、該補正係数による補正を前
記車速検出信号に施すことにより車速を演算する手段と
を有することとしたので、車速が精度よく検出できるよ
うになった。検出する車速の精度が向上するに伴い、車速検出装置
からの信号によって動作させるトリップメータに表示さ
れる走行距離も正確になる。また、車速データをマップ
マッチング法のナビゲータシステムに利用した場合、地
図上の自車位置の認識が正確に出来るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図…本発明の実施例にかかわる車速検出装置のシス
テム図第２図…振動センサの取り付け位置を示す図第３図…振動センサの出力波形図第４図…直進検出装置を示す図第５図…従来の車速検出装置第６図…実車速V₃を求める処理手順を示す図第７図…時間遅れτに関する処理手順を示す図図において、１は車速演算ユニット、１−２はカウン
タ、１−3,1−４はレベル判定部、１−５はI/O装置、１
−6,1−７はタイマ・ラッチ回路、１−８はプログラム
メモリ、１−９はデータメモリ、１−10はタイマ、１−
11は車速出力部、２−１は凹凸部、２−２は前輪、２−
３は前輪アクスル、２−４は前輪用振動センサ、２−５
は後輪、２−６は後輪アクスル、２−７は後輪用振動セ
ンサ、２−８は路面、４−２はホーンスイッチ、４−4,
4−５はホーンブラシ、４−６は直進検出ブラシ、４−
7,4−８はホーン電極、４−９は直進検出電極、４−10
はホーン、５−１は駆動軸、５−２はメータギヤ、５−
３は電磁ピックアップ、５−４はファイナルギヤであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車速検出手段と、前輪アクスルと後輪アクスルの同じ側にそれぞれ取り付
けた振動センサと、該振動センサからの出力の時間差，前輪アクスルと後輪
アクスル間の距離および前記車速検出手段からの車速検
出信号より、補正係数を演算する手段と、該補正係数による補正を前記車速検出信号に施すことに
より車速を演算する手段とを具えたことを特徴とする車速検出装置。