JP2769379B2 - 車体制御装置 - Google Patents

車体制御装置

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JP2769379B2
JP2769379B2 JP2052630A JP5263090A JP2769379B2 JP 2769379 B2 JP2769379 B2 JP 2769379B2 JP 2052630 A JP2052630 A JP 2052630A JP 5263090 A JP5263090 A JP 5263090A JP 2769379 B2 JP2769379 B2 JP 2769379B2
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政善 鈴木
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車体制御装置に係り、特に、静電容量式加速
度センサの検出信号によりサスペンションやトラクショ
ン,アンチロックブレーキ等を制御する車体制御装置に
関する。
〔従来の技術〕
自動車の各種制御は、ディジタル信号で演算処理を行
うCPUを搭載した制御装置で行うのが一般的になってき
ており、各種センサのアナログ検出信号をA/D変換器で
ディジタル信号に変換してから制御装置に取り込む様に
なっている。例えば、特開平1−95923号公報や特開平
1−95924号公報記載の従来技術では、加速度センサの
アナログ出力信号をA/D変換器でディジタル信号に変換
し、制御装置に入力するようになっている。
車体制御ではなく、エンジン制御に使用する制御装置
として、エアフローセンサの検出出力信号をアナログ信
号ではなく、直接にディジタル信号となるように工夫し
たものが、特開昭56−51619号公報に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した加速度センサを用いる制御装置は、アナログ
検出信号をディジタル信号に変換するためのA/D変換器
が必要であり、制御装置の入力部の構成が複雑になりコ
ストがかさむという問題がある。近年の自動車制御にあ
っては、エンジン制御はエンジン制御用の制御装置、車
体制御は車体制御用の制御装置と、夫々CPUを搭載した
制御装置を別々に設けるのが普通になってきており、1
台の自動車には数種類から多い車種で2,30種類もの制御
装置を搭載するようになっている。従って、個々の制御
装置のコストの低廉化を図らないと、全体として非常に
高価なものになってしまう。また、エンジン回りにセン
サを取り付けた場合、エンジンからのノイズや温度の影
響が信号線に乗りやすく、それに対する対策を講じる
と、これもコストを上昇させる原因となってしまうとい
う問題がある。特に、温度の影響による補償をCPUの演
算処理で行うと、CPUの負担が大きくなり、他の処理に
影響が出てしまう。更に、個々の加速度センサは特性に
バラツキがあるが、この従来技術はその特性のバラツキ
に対応して検出出力を調整することができず、高精度の
制御ができないという問題もある。
エアフローセンサの出力をディジタル信号とし、直接
この出力信号を制御装置に入力できるようにした従来技
術は、A/D変換器を設けなくて良いという利点はある
が、本来アナログ信号として出力されるセンサ出力をデ
ィジタル信号として出力させるための特別な回路構成が
必要である。この回路構成は、熱線式エアフローセンサ
特有の回路であり、この従来技術を本発明の対象である
車体制御装置に適用することはできない。
本発明の目的は、加速度センサの出力信号をA/D変換
器を通さずにディジタル制御装置に入力することがで
き、更に、特別なノイズ対策が不要でしかも個々のセン
サの特性によらず高精度の制御を可能にする車体制御装
置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、車体に加わる加速度を静電容量式加速度
センサで検出し該加速度に応じて車体の制御を行う車体
制御装置において、静電容量式加速度センサの出力電圧
に応じたパルス幅変調信号を該静電容量式加速度センサ
の電極間にフィードバックし該静電容量式加速度センサ
の可動電極が加速度を受けたときに動かないように制御
する静電サーボ回路と、該静電サーボ回路から出力され
る前記パルス幅変調信号を取り込みゼロ点調整を行って
出力するゼロ・スパン調整回路と、入力段に波形整形回
路を有し前記ゼロ・スパン調整回路の出力信号を取り込
んで演算処理し車体制御を行うディジタル制御回路とを
備えることで、達成される。
〔作 用〕 静電容量式加速度センサに取り付けられる静電サーボ
回路は、可動電極が加速度を受けて動こうとしたとき、
この動きによる静電容量の変化に対応するパルス幅変調
信号を生成しこれを該センサの電極間に印加して可動電
極の動く方向と逆方向に吸引力を働かせ、可動電極が動
かないように動作する。このパルス幅変調信号つまりデ
ューティ電圧波形は、センサが受けた加速度の大きさと
パルス幅とが比例する信号である。つまり、静電サーボ
式の静電容量式加速度センサは、何等特別の回路を設計
することなく、このパルス幅変調信号を直接にディジタ
ル制御装置に入力することができる。信号線にノイズが
乗ったり信号線の容量によりパルス波形になまりが生じ
ても、何のフィルタも付加することなく、ディジタル制
御装置の入力段に設けられた波形整形回路によりノイズ
成分等は除去される。従来の静電容量式加速度センサで
は、上述したパルス幅変調信号をアナログ信号に変換
し、それを再びA/D変換器でディジタル信号に変換して
いたが、本発明の構成により、A/D変換器は不要とな
る。
静電容量式加速度センサの個々の特性にバラツキがあ
っても、ゼロ・スパン調整回路でその出力特性を調整す
ることができるので、センサの特性によって制御特性が
変わることはない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る車体制御装置の全
体構成図である。静電容量式加速度センサ10の加速度検
出部9は、シリコンカンチレバー1の先端部に形成した
可動電極2と、これに対向して配置された固定電極3,4
からなる。図示しない車体に加わる加速度Gの大きさと
方向に応じて、可動電極2が固定電極3,4間を図示の例
では上下し、この上下動による可動電極2と固定電極3,
4との間の静電容量の変化ΔCから、可動電極2の上下
動の変位つまり加速度の大きさを検出することができ
る。
この固定電極3,4及び可動電極2(カンチレバー1を
介して)は、静電サーボ回路5と電気的に接続されてい
る。ここで、可動電極2と固定電極3との間に印加され
ている電圧をV1、可動電極2と固定電極4との間に印加
されている電圧をV2とする。可動電極2と固定電極3,4
との間には、夫々の印加電圧V1,V2に応じた静電気力が
働く、この静電気力は、可動電極2と、固定電極3,4と
の間のギャップが一定であれば、電圧V1,V2により一義
的に定まる。それゆえ、電圧V1,V2を変化させること
で、可動電極2に任意の静電気力を働かせることができ
る。つまり、可動電極2の変位を静電容量の変化から検
出し、この変位が所定値d0になるように、可動電極2と
固定電極3,4間に静電気力をフィードバック制御的に印
加する。これにより、加速度Gにより可動電極2に働く
力と、静電気力とをバランスさせることができる。この
バランスさせたときの静電気力を電圧V1,V2から検出す
ることで、加速度Gの検出が可能となる。
次に、静電サーボ回路5について説明する。この静電
サーボ回路5は、ΔC検出部6と、増幅器7と、パルス
幅変調器8とにより構成されている。本実施例の場合、
容量の変位ΔCが零となるように、可動電極2に対する
固定電極3,4に印加する電圧V1,V2を変化させる。例え
ば、電圧V1,V2を矩形波とし、そのパルス幅を変化させ
ることで電圧V1,V2を変化させ、可動電極2を固定電極
3,4間の中央位置に保持させる。尚、本実施例の場合、
電圧V1は電圧V2と逆位相でその大きさは等しくしてあ
る。そして、電圧V1のデューティ電圧波形のパルス幅に
より可動電極2が受けた加速度Gを検出するようになっ
ている。
第2図,第3図に、デューティ電圧波形と加速度Gの
関係を示す。両図において、デューティ電圧波形V1のデ
ューティ比をTw/Tで表し、第3図では、縦軸に加速度G
を、横軸にデューティ比をとっている。この図に示され
るように、静電容量式加速度センサ10から加速度Gに比
例した信号V1=デューティ電圧波形が出力される。
次に、制御回路20について説明する。制御回路20は、
MPU,RAM,ROM等を備え、制御対象(サスペンション,ト
ラクション,ブレーキシステム等)21を制御するため
に、静電容量式加速度各種センサからの検出信号を取り
込んで各種演算を行う。上述した静電容量式加速度セン
サ10のパルス幅変調器8の出力信号は、ディジタル信号
のため、これを制御回路20が直接取り込んでディジタル
演算することができる。静電容量式加速度センサ10のパ
ルス幅変調器8から信号線25を通して制御回路20に直接
入力される電圧V1(デューティ電圧波形)は、先ず、波
形整形回路22でパルスエッジが整形される。静電容量式
加速度センサ10は車体のエンジンルームや足回り箇所の
様に、電気ノイズや温度環境の悪い所に設置され、ここ
から制御回路20が設置される場所まで信号線25で接続さ
れるので、センサ10の検出信号が制御回路20に至るまで
には、ノイズが重畳したり信号線の容量でパルスエッジ
がなまったりしてしまい、なまった信号を基に演算処理
すると、高精度の制御はできない。しかし、波形整形回
路線22で整形した信号を使用することで、高精度制御が
可能となる。
波形整形回路22で波形整形された加速度センサ検出信
号は、ディジタル入力ポート23に入力される。デューテ
ィ値の測定は、例えばパルスの立ち上がりや立ち下がり
を基準に、MPU内のクロックで前記TwやTの時間幅を計
数することで算出する。
制御回路20は、図示しない車速センサ等の検出信号と
前述した加速度センサ10の検出信号とからブレーキ時の
車輪ロック等を演算処理することで知り、車輪ロックを
解除するための制御信号を出力ポート24から制御対象21
に出力する。
本実施例によれば、ディジタル演算処理装置がそのま
ま処理することのできる加速度に比例したデューティ電
圧波形を加速度センサが出力しそれを直接に制御装置側
が取り込む構成のため、従来必要であったA/D変換器が
不要となり、制御装置の構成が簡易となり製造コストの
低減や小型化が図れるという効果がある。また、制御装
置に設けられている波形整形回路をそのまま利用してノ
イズの除去や波形のなまりを矯正できるので、特別のノ
イズ除去フィルタ等も不要になるという効果もある。
第4図は、本発明の第2実施例に係る静電容量式加速
度センサの構成図である。本実施例の静電容量式加速度
センサ10では、該センサ10側に、ゼロ・スパン調整回路
11と温度補償回路12を設けた点が第1実施例と異なるの
みで、他の構成は第1実施例と同じである。本実施例の
場合、ゼロ・スパン調整回路11は、パルス幅変調器8の
出力側と信号線25との間に設けられ、デューティ電圧波
形と加速度との関係を調整するものであり、これによ
り、個々のセンサ10のゼロ点調整をすることが可能とな
る。また、温度補償回路12は、これを設けることで、制
御回路20側でのソフトウェアによる温度補正用演算処理
が不要となり、MPUの負担が軽減する。これらを設ける
ことで、ソフトウェアが簡略化され、また、より一層の
高精度の制御が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、以下の効果がある。
(a)サーボ式の静電容量式加速度センサに本来備わっ
ているパルス幅変調器の出力信号をそのままセンサ出力
として直接ディジタル制御装置に取り込む構成としたの
で、新たな回路構成の設計なしにA/D変換器やハードフ
ィルタが不要となり、制御装置の簡易化が達成でき、省
スペース化や低コスト化が図れる。
(b)サーボ式静電容量式加速度センサにゼロ・スパン
調整回路を設けたので、センサ毎にゼロ点調整が可能と
なり、高精度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る車体制御装置の構成
図、第2図はデューティ電圧波形図、第3図は加速度と
デューティ比との関係を示すグラフ、第4図は本発明の
第2実施例に係る車体制御装置の構成図である。 2……可動電極、3,4……固定電極、5……静電サーボ
回路、6……ΔC検出部、8……パルス幅変調器、9…
…加速度検出部、10……静電容量式加速度センサ、11…
…ゼロ・スパン調整回路、12……温度補償回路、20……
制御回路、21……制御対象、22……波形整形回路、25…
…信号線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 祥太郎 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 特開 平1−95923(JP,A) 特開 平1−95924(JP,A) 特開 昭56−51619(JP,A) 特開 昭62−27666(JP,A) 特開 平1−253657(JP,A) 特開 昭58−10661(JP,A) 特開 平2−110383(JP,A) 特開 平1−253657(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 15/125

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体に加わる加速度を静電容量式加速度セ
    ンサで検出し該加速度に応じて車体の制御を行う車体制
    御装置において、静電容量式加速度センサの出力電圧に
    応じたパルス幅変調信号を該静電容量式加速度センサの
    電極間にフィードバックし該静電容量式加速度センサの
    可動電極が加速度を受けたときに動かないように制御す
    る静電サーボ回路と、該静電サーボ回路から出力される
    前記パルス幅変調信号を取り込みゼロ点調整を行って出
    力するゼロ・スパン調整回路と、入力段に波形整形回路
    を有し前記ゼロ・スパン調整回路の出力信号を取り込ん
    で演算処理し車体制御を行うディジタル制御回路とを備
    えることを特徴とする車体制御装置。
JP2052630A 1990-03-06 1990-03-06 車体制御装置 Expired - Lifetime JP2769379B2 (ja)

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