JP2878498B2 - Angular acceleration detector - Google Patents
Angular acceleration detectorInfo
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- JP2878498B2 JP2878498B2 JP3261450A JP26145091A JP2878498B2 JP 2878498 B2 JP2878498 B2 JP 2878498B2 JP 3261450 A JP3261450 A JP 3261450A JP 26145091 A JP26145091 A JP 26145091A JP 2878498 B2 JP2878498 B2 JP 2878498B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサを用いた
角加速度検出装置に係り、特に自動車の車体に現れる角
加速度の検出に好適な角加速度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular acceleration detecting device using an acceleration sensor, and more particularly to an angular acceleration detecting device suitable for detecting an angular acceleration appearing on a car body.
【0002】[0002]
【従来の技術】運動する物体の状態を表す物理量の一種
に角速度があるが、この角速度の検出には、従来から、
光ファイバジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートセンサ
等が利用されることが多かった。2. Description of the Related Art Angular velocity is one type of physical quantity representing the state of a moving object.
Optical fiber gyros, vibrating gyros, gas rate sensors, and the like have often been used.
【0003】ところで、近年、自動車の性能向上に伴っ
て、4WS(4輪繰舵システム)、ABS(アンチスキッ
ド・ブレーキ・システム)、ACTIVE−SUS(アク
ティブ・サスペンション・システム)、TCS(駆動力制
御システム)など、自動車の車体に現れる角速度や角加
速度を問題にする制御システムの装備が進み、これに伴
い、例えば特開昭62−70766号公報では、2個の
加速度センサを用い、これらを検出軸が平行になるよう
に、自動車などの車両の角加速度回転軸の両側に等距離
はなして配置し、これら2個の加速度センサの出力差か
ら角加速度を算定する技術について開示しており、この
技術によれば、従来のジャイロなどによる検出装置に比
して安価なため、自動車などに適用して、4WSなど各
種の制御システムの実用化に、可能性を与えることがで
きるようになってきた。In recent years, with the improvement of automobile performance, 4WS (four-wheel steering system), ABS (anti-skid brake system), ACTIVE-SUS (active suspension system), TCS (driving force control) (E.g., a system), a control system that considers angular velocity and angular acceleration appearing in the body of an automobile has been increasingly equipped. With this, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-70666, two acceleration sensors are used to detect A technique for calculating angular acceleration from the output difference of these two acceleration sensors is disclosed, in which the axes are parallel to each other and arranged at equal distances on both sides of the rotational axis of the angular acceleration of a vehicle such as an automobile. According to the technology, it is inexpensive as compared with a conventional gyro-based detection device. Into, it has become possible to provide a possibility.
【0004】また、この公報には、角速度の次元の物理
量が要求される場合には、上記のようにして求めた角加
速度を積分して用いれば良いとする点についても開示さ
れている。なお、この種の装置として、関連するものと
しては、さらに特開昭60−256065号、特開昭6
4−12272号、それに特開平2−37014号の各
公報の記載を挙げることができる。This publication also discloses that when a physical quantity in the dimension of angular velocity is required, the angular acceleration obtained as described above may be integrated and used. It should be noted that as related devices of this type, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
Nos. 4-12272 and JP-A-2-37014.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、2個
の加速度センサの検出軸の取付角精度が角加速度検出精
度を決定する要因である点について充分な配慮がされて
おらず、角加速度の検出精度向上が困難であるという問
題があった。In the above prior art, sufficient consideration is not given to the fact that the mounting angle accuracy of the detection axes of the two acceleration sensors is a factor determining the angular acceleration detection accuracy. However, there is a problem that it is difficult to improve the detection accuracy.
【0006】すなわち、加速度センサを車両などの運動
体に取り付けるにあたっては、多かれ少なかれ取付角度
に誤差を生ずるのが不可避であり、また、経年変化も不
可避である。このとき、角加速度検出面をX−Y平面と
して、Y軸成分を含んだ加速度が運動体に現れると、取
付角度の誤差に起因して、この加速度のY軸成分をX軸
成分として計測してしまい、2個の加速度センサの出力
信号の差分をとって計算した角加速度にも誤差が含まれ
てしまうことになり、精度が落ちてしまうのである。That is, when mounting the acceleration sensor on a moving body such as a vehicle, it is inevitable that an error occurs in the mounting angle more or less, and aging is also unavoidable. At this time, when the acceleration including the Y-axis component appears on the moving body with the angular acceleration detection surface as the XY plane, the Y-axis component of this acceleration is measured as the X-axis component due to an error in the mounting angle. As a result, the angular acceleration calculated by taking the difference between the output signals of the two acceleration sensors includes an error, and the accuracy is reduced.
【0007】本発明の目的は、加速度センサの取付角度
に誤差の存在を前提としても、角加速度検出精度の充分
な保持が可能な角加速度検出装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide an angular acceleration detecting device capable of sufficiently maintaining the angular acceleration detection accuracy even if an error is present in the mounting angle of the acceleration sensor.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、角加速度検出面をX−Y平面とし、加速度検出軸を
X軸と平行にした第一と第二の2個の加速度センサを用
いて、上記平面に垂直なZ軸回りの角加速度を検出する
角加速度検出装置において、Y軸方向の加速度を検出す
る手段を設け、運動体のZ軸回り角加速度が0であると
判断されたとき、第一と第二の加速度センサで検出され
た加速度検出値を、そのときのY軸方向加速度の検出値
の関数として記憶し、以後、Y軸方向の加速度が検出さ
れる毎に、この検出値の関数を補正値として第一と第二
の加速度センサの値を補正するようにしたものである。In order to achieve the above-mentioned object, first and second two acceleration sensors having an XY plane as an angular acceleration detecting surface and an acceleration detecting axis parallel to the X axis are used. In the angular acceleration detecting device for detecting the angular acceleration around the Z axis perpendicular to the plane, means for detecting the acceleration in the Y axis direction is provided, and it is determined that the angular acceleration around the Z axis of the moving body is 0. At this time, the acceleration detection values detected by the first and second acceleration sensors are stored as a function of the detected value of the acceleration in the Y-axis direction at that time, and thereafter, each time the acceleration in the Y-axis direction is detected, The function of the detected value is used as a correction value to correct the values of the first and second acceleration sensors.
【0009】[0009]
【作用】運動体にY軸方向加速度が加わり、このY軸方
向加速度が、第一と第二の加速度センサの取付角度誤差
によってX軸方向加速度として検出されても、それが、
このときのY軸方向加速度の関数として与えられ、これ
により第一と第二の加速度センサの検出値が補正される
ので、2個の加速度センサの差分をとって角加速度を算
出しても誤差を生じることはない。When a Y-axis direction acceleration is applied to a moving body and the Y-axis direction acceleration is detected as an X-axis direction acceleration due to a mounting angle error between the first and second acceleration sensors,
This is given as a function of the acceleration in the Y-axis direction at this time, and the detection values of the first and second acceleration sensors are corrected. Therefore, even if the difference between the two acceleration sensors is calculated to calculate the angular acceleration, the error is calculated. Does not occur.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明による角加速度検出装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図1は本発明
を自動車のヨー角加速度検出に適用した場合の一実施例
で、図1の(a)は上面図で(b)は側面図であり、これらの
図において、自動車1の前後方向をX軸、左右方向をY
軸、上下方向をZ軸とした上で、第一の加速度センサ2
と第二の加速度センサ3を、自動車1の車体の重心点か
らY軸方向に等間隔で、距離Lを隔てて配置し、それぞ
れのセンサの加速度検出方向がX軸方向となるように固
定する。さらに、補正用の第三の加速度センサ4を、第
一と第二の加速度センサ2、3の中間に位置するように
して、その加速度検出方向がY軸方向となるようにして
固定する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an angular acceleration detecting device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to the detection of yaw angular acceleration of an automobile. FIG. 1 (a) is a top view and FIG. 1 (b) is a side view. Direction is X axis, left and right direction is Y
Axis, the vertical direction is the Z axis, and the first acceleration sensor 2
And the second acceleration sensor 3 are arranged at equal intervals in the Y-axis direction and at a distance L from the center of gravity of the vehicle body of the automobile 1, and fixed so that the acceleration detection direction of each sensor is in the X-axis direction. . Furthermore, the third acceleration sensor 4 for correction is fixed so that it is located between the first and second acceleration sensors 2 and 3 and the acceleration detection direction is the Y-axis direction.
【0011】このとき、第一と第二の加速度センサ2、
3の検出軸を正確にX軸方向と一致させることは困難
で、経時的な車体の歪みも含めると、どうしても0±2
°程度の角度誤差が見込まれる。そこでいま、第二の加
速度センサ3について、X軸、Y軸、Z軸まわりの取付
角度誤差を各々Δθx、Δθy、Δθzと定義するが、
このうち、X軸まわりの取付誤差は加速度検出値に影響
しないので、Δθy、Δθzについてのみ考慮する。At this time, the first and second acceleration sensors 2,
It is difficult to accurately match the detection axis of No. 3 with the X-axis direction.
An angle error of about ° is expected. Therefore, for the second acceleration sensor 3, the mounting angle errors around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as Δθx, Δθy, and Δθz, respectively.
Of these, the mounting error around the X-axis does not affect the acceleration detection value, so only Δθy and Δθz are considered.
【0012】図2は、信号処理装置の一実施例で、第一
の加速度センサ2、第二の加速度センサ3、それに補正
用の第三の加速度センサ4の信号は、それぞれA/D変
換器21でデジタル信号に変換され、CPU20に入力
される。また、ハンドル舵角センサ22と車速センサ2
3の信号も、このCPU20に入力される。なお、車速
センサ23は複数の車輪速センサであってもよい。FIG. 2 shows an embodiment of the signal processing apparatus. The signals of the first acceleration sensor 2, the second acceleration sensor 3, and the third acceleration sensor 4 for correction are respectively converted by an A / D converter. The signal is converted into a digital signal at 21 and input to the CPU 20. The steering angle sensor 22 and the vehicle speed sensor 2
The signal of No. 3 is also input to the CPU 20. Note that the vehicle speed sensor 23 may be a plurality of wheel speed sensors.
【0013】CPU20はROM24とRAM25と共
にコンピュータを構成するが、このコンピュータは、例
えば自動車1のABS(アンチスキッド・ブレーキ・シ
ステム)や航空機の姿勢制御装置など、他の目的に使用
されるコンピュータであってもよく、これに、本発明に
よる角加速度の演算処理をソフトの形で組み込んでもよ
い。勿論、角加速度の演算処理専用に設けても良いこと
は、言うまでもない。The CPU 20 constitutes a computer together with the ROM 24 and the RAM 25. This computer is a computer used for other purposes, such as an anti-skid brake system (ABS) of the automobile 1 or an attitude control device of an aircraft. Alternatively, the arithmetic processing of the angular acceleration according to the present invention may be incorporated in the form of software. Of course, it goes without saying that it may be provided only for the calculation processing of the angular acceleration.
【0014】ここで、CPU20は演算処理を行い、そ
のためのソフトやOS、マップ等がROM24に入って
おり、RAM25はワークデータを格納する役割を持
つ。なお、CPU20は、DSP(デジタル・シグナル
・プロセッサ)でもよい。Here, the CPU 20 performs arithmetic processing, and software, an OS, a map, and the like therefor are stored in the ROM 24, and the RAM 25 has a role of storing work data. Note that the CPU 20 may be a DSP (Digital Signal Processor).
【0015】まず、この実施例における、ヨー角加速度
の検出原理から説明する。いま、図1に示すように、車
体1に角加速度ω’が発生したとすると、これにより第
一の加速度センサ2では正方向に、第二の加速度センサ
3では負方向に加速度が発生し、このとき発生する加速
度の絶対値は次式で表せる。First, the principle of detecting the yaw angular acceleration in this embodiment will be described. Now, as shown in FIG. 1, assuming that an angular acceleration ω ′ is generated in the vehicle body 1, an acceleration is generated in the first acceleration sensor 2 in the positive direction and in the second acceleration sensor 3 in the negative direction. The absolute value of the acceleration generated at this time can be expressed by the following equation.
【0016】 G(ω’)=(L*ω’)/2…… ……(1) G(ω’):ω’により発生する加速度 L :第一と第二の加速度センサ間距離 ω’ :ヨー角加速度 各々の加速度センサで検出される加速度は、実際には重
心点での前後方向加速度Gbxを考慮すると、まず加速
度センサ2では次のようになる。G (ω ′) = (L * ω ′) / 2... (1) G (ω ′): acceleration generated by ω ′ L: distance between first and second acceleration sensors ω ′ : Yaw angular acceleration The acceleration detected by each acceleration sensor is actually as follows for the acceleration sensor 2 in consideration of the longitudinal acceleration Gbx at the center of gravity.
【0017】 G1=Gbx+(L*ω’)/2…… ……(2) G1 :加速度センサ2で計測される加速度 Gbx:車両重心点での前後方向加速度 次に、加速度センサ3では、(2)式の第2項の符号だけ
が反対になっている次式となる。G1 = Gbx + (L * ω ′) / 2 (2) G1: acceleration measured by the acceleration sensor 2 Gbx: longitudinal acceleration at the vehicle center of gravity Next, in the acceleration sensor 3, ( Only the sign of the second term in equation (2) is reversed:
【0018】 G2=Gbx−(L*ω’)/2…… ……(3) G2:加速度センサ3で計測される加速度 そうすると、ヨー角加速度は、これら測定した加速度G
1、G2から次式により求められる。G2 = Gbx− (L * ω ′) / 2 (3) G2: acceleration measured by the acceleration sensor 3 Then, the yaw angular acceleration is calculated by the measured acceleration G
1, G2 is obtained from the following equation.
【0019】 ω’=(G1−G2)/L…… ……(4) つまり、原理的には、(4)式の演算でヨー角加速度を求
めることができ、取付角度誤差がなければ、第一と第二
の加速度センサ2、3を用いただけで済むことが判る。Ω ′ = (G1−G2) / L (4) That is, in principle, the yaw angular acceleration can be obtained by the calculation of equation (4), and if there is no mounting angle error, It can be seen that only the first and second acceleration sensors 2 and 3 need to be used.
【0020】次に、これらの加速度センサに取付角度誤
差があった場合について説明する。なお、説明の簡略化
のため、ここでは、加速度センサ3にだけ取付角度誤差
があるものとする。そうすると、(3)式は次の(5)式に書
き換えることができる。Next, a case where there is a mounting angle error in these acceleration sensors will be described. For simplification of description, it is assumed here that only the acceleration sensor 3 has a mounting angle error. Then, equation (3) can be rewritten into the following equation (5).
【0021】 G2={Gbx−(L*ω’)/2}*COS(Δθy)*COS(Δθz) −Gg*SIN(Δθy)−Gby*SIN(Δθz)……(5) Gg :重力G Gby:車両重心点での左右方向加速度 この(5)式において、取付角度誤差Δθy、Δθzは、
上記したように、かなり小さい値であることから、第1
項でのCOS(Δθy)*COS(Δθz)を COS(Δθy)*COS(Δθz)=1 と近似すると、第2項、第3項が誤差となり、(4)式に
代入して計算すると、誤差Δω’は次式となる。G2 = {Gbx− (L * ω ′) / 2} * COS (Δθy) * COS (Δθz) −Gg * SIN (Δθy) −Gby * SIN (Δθz) (5) Gg: gravity G Gby: lateral acceleration at the center of gravity of the vehicle In the equation (5), the mounting angle errors Δθy and Δθz are
As described above, since the value is quite small, the first
If COS (Δθy) * COS (Δθz) in the term is approximated as COS (Δθy) * COS (Δθz) = 1, the second and third terms result in an error. The error Δω ′ is given by the following equation.
【0022】 Δω’={Gg*SIN(Δθy)+Gby*SIN(Δθz)}/L ……(6) そこで、正確なヨー角加速度を演算するためには(6)
式、つまり(5)式の第2項と第3項をゼロにキャンセル
する処理が必要になる。以下、本発明の実施例における
(5)式の第2項と第3項のキャンセル方法について順に
説明する。Δω ′ = {Gg * SIN (Δθy) + Gby * SIN (Δθz)} / L (6) In order to calculate an accurate yaw angular acceleration, (6)
A process of canceling the second term and the third term of the equation, that is, the equation (5), to zero is required. Hereinafter, in Examples of the present invention
The cancellation method of the second and third terms of the equation (5) will be described in order.
【0023】まず、(5)式の第2項は、加速度センサが
Y軸回りの取付誤差角度Δθyを有していることによ
り、言い替えれば検出方向が上または下向きになってい
ることにより、重力Gを拾って誤差となるものである。
従って、この成分をキャンセルするためには、車両が停
止しているときに加速度センサ3の出力値をオフセット
として記憶しておき、以後、出力値の全範囲から差し引
けばよい。First, the second term in equation (5) is based on the fact that the acceleration sensor has a mounting error angle Δθy about the Y axis, in other words, the detection direction is upward or downward, Picking up G causes an error.
Therefore, in order to cancel this component, the output value of the acceleration sensor 3 is stored as an offset when the vehicle is stopped, and then subtracted from the entire range of the output value.
【0024】これに必要な、CPU20による処理動作
を、フローチャートにして図3に示す。この図3のブロ
ック301からブロック306に示した一連の処理は、
タイマー割り込みにより定期的に実行されるもので、ま
ず、ブロック301で車速または車輪速値を読み込み、
ブロック302でX軸方向加速度G1、G2を読込む。
ブロック303では、車両が停止状態にあることを認識
するため、車速がゼロ、又は全ての車輪の回転速度がゼ
ロであるか否かを判定する。FIG. 3 is a flowchart showing the necessary processing operation of the CPU 20 for this. A series of processes shown in blocks 301 to 306 in FIG.
It is executed periodically by a timer interrupt. First, at block 301, the vehicle speed or wheel speed value is read,
In block 302, X-axis direction accelerations G1 and G2 are read.
In block 303, in order to recognize that the vehicle is in a stopped state, it is determined whether the vehicle speed is zero or the rotation speeds of all the wheels are zero.
【0025】しかして、これだけでは、フルブレーキ時
などで全ての車輪がロックした状態でも補正を行ってし
まうので、ブロック304で、加速度センサ2、3によ
り検出されたX軸方向の加速度G1、G2を平均してX
軸方向加速度を求め、これが0±Aの範囲であれば、ブ
ロック305にてオフセット値を更新する。ここで、A
の値としては、0.1G程度の小さい値とする。However, if this is the only case, the correction is performed even when all the wheels are locked during full braking or the like. Therefore, in block 304, the accelerations G1 and G2 in the X-axis direction detected by the acceleration sensors 2 and 3 are detected. X on average
The axial acceleration is obtained, and if this is in the range of 0 ± A, the offset value is updated in block 305. Where A
Is a small value of about 0.1 G.
【0026】ブロック306では、自動車が停止中、走
行中の何れにあるかに関わらず加速度G1、G2の値か
らオフセット値を差し引き、これらの補正値G1’、G
2’を求める。以上の処理を行うことにより、(5)式の
第2項のキャンセルができる。In block 306, the offset values are subtracted from the values of the accelerations G1 and G2 regardless of whether the vehicle is stopped or running, and these correction values G1 ', G
Find 2 '. By performing the above processing, the second term of the equation (5) can be canceled.
【0027】次に、(5)式の第3項をキャンセルする方
法について説明する。Next, a method of canceling the third term of the equation (5) will be described.
【0028】図4は、自動車1が定常円旋回をしている
ときに、横Gが発生する様子を示したもので、回転中心
42と車両の重心41との距離、つまり旋回半径をRと
するとき、車両がωなる角速度で旋回したとすると、次
の(7)式で示す球心加速度が発生する。FIG. 4 shows how the lateral G occurs when the automobile 1 is making a steady circular turn. The distance between the center of rotation 42 and the center of gravity 41 of the vehicle, that is, the turning radius is R. When the vehicle turns at an angular velocity of ω, a spherical acceleration represented by the following equation (7) is generated.
【0029】 Gby=R*ω2…… ……(7) そこで、この実施例では、(5)式の第3項をキャンセル
するために、図5に示すような補正関数を用いるように
なっている。この図5は、定常円旋回時に、横Gである
球心加速度Gbyに対しては現れる筈のないG2’の
値、つまり誤差分G20’を学習して補正関数として作
成したものであり、この実施例では、以後、この補正関
数で求めたG20’を、計測した値G2’から差し引く
ことにより補正を行なうように構成したもので、この実
施例の動作をフローチャートにして図6に示す。Gby = R * ω 2 (7) In this embodiment, a correction function as shown in FIG. 5 is used in order to cancel the third term of the equation (5). ing. FIG. 5 shows a value obtained by learning the value of G2 ′, which should not appear for the ball-center acceleration Gby, which is the lateral G, at the time of steady circular turning, that is, the error G2 0 ′, as a correction function. In this embodiment, the correction is performed by subtracting G2 0 ′ obtained by the correction function from the measured value G2 ′. The operation of this embodiment is shown in a flowchart of FIG. .
【0030】図6において、まずブロック601では、
自動車1の車速V、ハンドル舵角θと前後加速度補正値
G1’、G2’、それに横加速度G3をそれぞれ読み込
む。続くブロック602からブロック604までは、車
両が定常円旋回を行っていることを判断する処理で、こ
れらの条件が全て満たされたとき、自動車1は定常円旋
回しているものと判断するのであり、まずブロック60
2ではハンドル舵角θが右または左に所定値θth 以上
切られているか否かを判定する。なお、この所定値θth
としては、5°程度の角度を設定すればよい。Referring to FIG. 6, first, at block 601,
The vehicle speed V of the automobile 1, the steering angle θ, the longitudinal acceleration correction values G1 ′, G2 ′, and the lateral acceleration G3 are read. Subsequent blocks 602 to 604 are processes for determining that the vehicle is performing a steady circular turning. When all of these conditions are satisfied, it is determined that the vehicle 1 is performing a steady circular turning. First, block 60
In step 2, it is determined whether the steering angle θ is turned to the right or left by a predetermined value θth or more. Note that this predetermined value θth
May be set at an angle of about 5 °.
【0031】ブロック603では、旋回中、ハンドル舵
角θが一定に保たれているか否かを判定する。ここで、
判定値θth’としては、1°/sec 程度の角速度を用い
る。そしてブロック604では、車速Vが旋回中に一定
に保たれているか否かを判定するのである。In block 603, it is determined whether or not the steering angle θ is kept constant during turning. here,
As the judgment value θth ′, an angular velocity of about 1 ° / sec is used. Then, in block 604, it is determined whether or not the vehicle speed V is kept constant during turning.
【0032】ブロック605とブロック606では、自
動車1が定常円旋回状態のときの処理を行う。まず、ブ
ロック605では、横加速度G3と、補正した前後加速
度G1’、G2’を、それぞれのメモリエリアにGby
0 、G10’、G20’としてストアする。次に、ブロッ
ク606では、2種の補正ゲインGAIN1、GAIN
2を求める。以降、ブロック607では、常時、横加速
度G3の値から求まる誤差分加速度を差し引いて補正値
G1”、G2”を求めるのである。In blocks 605 and 606, processing is performed when the vehicle 1 is in a steady circular turning state. First, in block 605, the lateral acceleration G3 and the corrected longitudinal accelerations G1 ′ and G2 ′ are stored in the respective memory areas by Gby.
0 , G1 0 ′, and G2 0 ′. Next, in block 606, two types of correction gains GAIN1 and GAIN
Ask for 2. Thereafter, in block 607, the correction values G1 "and G2" are always obtained by subtracting the acceleration corresponding to the error obtained from the value of the lateral acceleration G3.
【0033】以上の処理を行うことにより、(5)式の第
3項のキャンセルができ、求めた補正値G1”、G2”
を(4)式に代入することにより、正確なヨー角加速度が
求められる。従って、この実施例によれば、加速度セン
サにより高精度の角加速度検出が可能になり、ローコス
トの角加速度検出装置を容易に得ることができる。By performing the above processing, the third term of the equation (5) can be canceled, and the obtained correction values G1 ", G2"
Is substituted into equation (4), an accurate yaw angular acceleration can be obtained. Therefore, according to this embodiment, high-accuracy angular acceleration can be detected by the acceleration sensor, and a low-cost angular acceleration detector can be easily obtained.
【0034】次に、本発明の他の一実施例について説明
する。この実施例は、上記した実施例における第三の加
速度センサ4を使わずに、推定した横Gを基にして補正
を行うようにしたものである。まず、図4に示した定常
円旋回中の車両では、次の(8)式に示す関数が成り立
つ。Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the correction is performed based on the estimated lateral G without using the third acceleration sensor 4 in the above-described embodiment. First, the function shown in the following equation (8) is established in the vehicle that is performing a steady circular turning shown in FIG.
【0035】 V=R*ω…… ……(8) そこで、これを(7)式に代入すると、(9)式が得られる。V = R * ω (8) Then, when this is substituted into the expression (7), the expression (9) is obtained.
【0036】 Gby=V*ω…… ……(9) ここで、ヨー角速度ωは、速度Vとハンドル舵角θの関
数となっているので、図7に示したように、これらの関
係をマップ化して予めROM24に記憶しておき、速度
Vとハンドル舵角θによりマップ検索してヨー角速度ω
を算出すれば、(9)式によりGbyが推定できるから、
こうして推定したGbyをG3に代入して図6の処理を
実行することにより、第三の加速度センサ4を用いた場
合と同様にして、前後加速度の補正値G1”、G2”を
求めることができる。Gby = V * ω (9) Here, since the yaw angular velocity ω is a function of the velocity V and the steering wheel angle θ, these relations are determined as shown in FIG. A map is stored in advance in the ROM 24, and a map search is performed based on the speed V and the steering angle θ to obtain the yaw angular velocity ω.
Is calculated, Gby can be estimated by the equation (9).
By substituting the estimated Gby into G3 and executing the processing of FIG. 6, the correction values G1 ″ and G2 ″ of the longitudinal acceleration can be obtained in the same manner as in the case where the third acceleration sensor 4 is used. .
【0037】ところで、以上の実施例では、図1に示し
たように、自動車1の左側と右側に加速度センサ2、3
を取り付けた場合のものであるが、図8(a)、(b)に示す
ように、自動車1の前後に取り付けても、同様の補正を
行なうことにより、正確なヨー角加速度を求めることが
できる。従って、この実施例によれば、第三の加速度セ
ンサが不要になるから、高精度の角加速度検出装置をさ
らにローコストで提供することができる。By the way, in the above embodiment, as shown in FIG.
8 (a) and 8 (b), it is possible to obtain an accurate yaw angular acceleration by performing the same correction even when the vehicle 1 is mounted in front of and behind the vehicle 1. it can. Therefore, according to this embodiment, since the third acceleration sensor becomes unnecessary, a high-accuracy angular acceleration detecting device can be provided at a lower cost.
【0038】次に、本発明のさらに別の一実施例につい
て説明する。図1の実施例では、第一、第二、第三の3
個の加速度センサの出力をヨー角速度ωの検出にだけ使
用した場合のものであるが、これらの加速度センサは、
上記したように、例えば4WS(4輪繰舵システム)、A
BS(アンチスキッド・ブレーキ・システム)、ACTI
VE−SUS(アクティブ・サスペンション・システ
ム)、或いはTCS(駆動力制御システム)など、自動車
の車体に現れる角速度や角加速度を問題にする制御シス
テムなど、他の種々の制御に利用可能である。Next, still another embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of FIG. 1, the first, second and third
Although the outputs of the acceleration sensors are used only for detecting the yaw angular velocity ω, these acceleration sensors
As described above, for example, 4WS (four-wheel steering system), A
BS (anti-skid brake system), ACTI
The present invention can be used for various other controls, such as a VE-SUS (active suspension system) or a control system that considers angular velocity and angular acceleration appearing in the body of an automobile, such as a TCS (driving force control system).
【0039】そこで、以下に説明する実施例では、これ
らの加速度センサの出力を自動車のACTIVE−SU
Sと、ABSにも共用したものである。Therefore, in the embodiment described below, the outputs of these acceleration sensors are used in the ACTIVE-SU of the automobile.
It is shared by S and ABS.
【0040】図9において、90はACTIVE−SU
S制御装置(C/U)で、ここでは加速度センサ4により
検出した自動車1の横Gを用いて、この自動車1のサス
ペンションを制御するようになっている。また、91は
ABS制御装置(C/U)で、ここでは加速度センサ2と
加速度センサ3により検出した自動車1の前後Gをブレ
ーキ制御に利用している。In FIG. 9, reference numeral 90 denotes ACTIVE-SU.
The S controller (C / U) controls the suspension of the vehicle 1 using the lateral G of the vehicle 1 detected by the acceleration sensor 4. Reference numeral 91 denotes an ABS control device (C / U) which uses the front and rear G of the vehicle 1 detected by the acceleration sensor 2 and the acceleration sensor 3 for brake control.
【0041】一方、この実施例では、ABS制御装置9
1で正確なヨー角加速度ω’を求めるように構成してあ
り、そうすると横Gの信号が必要となるので、このた
め、ACTIVE−SUS制御装置90とABS制御装
置91の間を通信可能な構成にしてある。On the other hand, in this embodiment, the ABS control device 9
1 to obtain an accurate yaw angular acceleration ω ′, which requires a lateral G signal. For this reason, the communication between the ACTIVE-SUS control device 90 and the ABS control device 91 can be performed. It is.
【0042】これにより、ABS制御装置91では、加
速度センサ2及び加速度センサ3の信号に加え、加速度
センサ4の信号も得られるので、上記したように、ヨー
角加速度の検出と補正が可能になる。Thus, the ABS control device 91 can obtain the signal of the acceleration sensor 4 in addition to the signals of the acceleration sensor 2 and the acceleration sensor 3, so that the detection and correction of the yaw angular acceleration can be performed as described above. .
【0043】また、このとき、ACTIVE−SUS制
御装置90は、加速度センサ4の信号をABS制御装置
91に送信するだけでなく、このABS制御装置91で
演算したヨー角加速度ω’を受信し、これをサスペンシ
ョン制御に用いることも可能であり、従って、この実施
例によれば、自動車の高性能化に充分に応えることがで
きる。At this time, the ACTIVE-SUS control device 90 not only transmits the signal of the acceleration sensor 4 to the ABS control device 91 but also receives the yaw angular acceleration ω ′ calculated by the ABS control device 91, This can be used for suspension control. Therefore, according to this embodiment, it is possible to sufficiently respond to high performance of an automobile.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、加速度センサを用いる
だけで、高精度の角加速度の検出が可能になるので、従
来のジャイロなどによる検出装置に比してローコストに
なり、自動車などに適用して、4WSなど各種の制御シ
ステムの実用化に充分に寄与することができる。According to the present invention, it is possible to detect angular acceleration with high accuracy only by using an acceleration sensor, so that the cost is lower than that of a conventional detecting device using a gyro or the like, and the present invention is applied to automobiles and the like. Thus, it is possible to sufficiently contribute to the practical use of various control systems such as 4WS.
【0045】また、本発明によれば、自動車に適用した
場合には、車速信号とハンドル舵角信号により横Gを推
定して補正処理ができ、更に低いコストで正確なヨー角
加速度を検出することができ、正確な制御を行なうこと
ができる。Further, according to the present invention, when applied to an automobile, the lateral G can be estimated by the vehicle speed signal and the steering angle signal to perform the correction processing, and the yaw angular acceleration can be accurately detected at a lower cost. And accurate control can be performed.
【図1】本発明による回転角加速度検出装置の一実施例
を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of a rotational angular acceleration detecting device according to the present invention.
【図2】本発明の一実施例における信号処理系のブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram of a signal processing system according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of one embodiment of the present invention.
【図4】自動車における定常旋回時の横Gの発生状態の
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a state of occurrence of a lateral G during a steady turn in an automobile.
【図5】本発明の一実施例における補正関数の説明図で
ある。FIG. 5 is an explanatory diagram of a correction function in one embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of one embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施例において使用される定常ヨー
角速度マップの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a steady yaw angular velocity map used in one embodiment of the present invention.
【図8】本発明の他の一実施例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
【図9】本発明のさらに別の一実施例を示す説明図であ
る。FIG. 9 is an explanatory view showing still another embodiment of the present invention.
1 自動車 2 第一の加速度センサ 3 第二の加速度センサ 4 第三の加速度センサ Reference Signs List 1 automobile 2 first acceleration sensor 3 second acceleration sensor 4 third acceleration sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 健治 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 菅原 早人 茨城県勝田市大字高場2520番地 日立オ ートモテイブエンジニアリング株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭55−18959(JP,A) 特開 昭63−134319(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 15/00 - 15/135 G01P 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Ota 2520 Oaza Takaba, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd.Automotive Equipment Division (72) Inventor Hayato Sugawara 2520 Odaikaba, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi (56) References JP-A-55-18959 (JP, A) JP-A-63-134319 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) ) G01P 15/00-15/135 G01P 21/00
Claims (9)
の距離を隔てて配置され、且つ各々の検出方向がX軸に
平行となるように取り付けられた第一と第二の加速度セ
ンサを用い、これら第一と第二の加速度センサの出力の
差分から上記X−Y平面に垂直なZ軸回りの回転角加速
度を検出する方式の角加速度検出装置において、上記第
一と第二の加速度センサを結ぶ直線上にY軸方向の加速
度を検出する第三の加速度センサを設け、この第三の加
速度センサの出力により、上記運動体のY軸方向加速度
と、上記第一と第二の加速度センサの取付角度誤差によ
って生ずる回転角加速度の検出誤差を補正するように構
成したことを特徴とする角加速度検出装置。1. A first and a second unit which are arranged at a predetermined distance in a Y-axis direction on an XY plane of a moving body and are attached so that respective detection directions are parallel to the X-axis. In an angular acceleration detecting device of a type which uses an acceleration sensor and detects a rotational angular acceleration around a Z axis perpendicular to the XY plane from a difference between outputs of the first and second acceleration sensors, A third acceleration sensor for detecting the acceleration in the Y-axis direction is provided on a straight line connecting the two acceleration sensors, and the output of the third acceleration sensor is used to calculate the acceleration of the moving body in the Y-axis direction and the first and second acceleration sensors. An angular acceleration detecting device configured to correct a rotational angular acceleration detection error caused by a mounting angle error of the second acceleration sensor.
自動車であり、上記X軸方向が上記自動車の前後方向、
上記Y軸方向が上記自動車の左右方向、そして上記Z軸
方向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の
加速度センサが前後方向の加速度を検出して、その差分
から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、上
記第三の加速度センサで検出した上記左右方向の加速度
によって上記ヨー角加速度が補正されるように構成され
ていることを特徴とする角加速度検出装置。2. The vehicle according to claim 1, wherein the moving body is an automobile, and the X-axis direction is a front-rear direction of the automobile.
The Y-axis direction is the left-right direction of the vehicle, and the Z-axis direction is the up-down direction of the vehicle. The first and second acceleration sensors detect the acceleration in the front-rear direction, and the yaw of the vehicle is determined from the difference. An angular acceleration detection device configured to determine an angular acceleration, wherein the yaw angular acceleration is corrected by the lateral acceleration detected by the third acceleration sensor.
自動車であり、上記X軸方向が上記自動車の左右方向、
上記Y軸方向上記自動車の前後方向、そして上記Z軸方
向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の加
速度センサが上記左右方向の加速度を検出して、その差
分から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、
上記第三の加速度センサで検出した上記前後方向の加速
度によってヨー角加速度が補正されるように構成されて
いることを特徴とする角加速度検出装置。3. The vehicle according to claim 1, wherein the moving body is an automobile, and the X-axis direction is a left-right direction of the automobile.
The Y-axis direction is the longitudinal direction of the vehicle, and the Z-axis direction is the up-down direction of the vehicle. The first and second acceleration sensors detect the acceleration in the left-right direction, and the yaw of the vehicle is determined from the difference. Configured to determine angular acceleration,
An angular acceleration detecting device, wherein the yaw angular acceleration is corrected by the longitudinal acceleration detected by the third acceleration sensor.
の距離を隔てて配置され、且つ各々の検出方向がX軸に
平行となるように取り付けられた第一と第二の加速度セ
ンサを用い、これら第一と第二の加速度センサの出力の
差分から上記X−Y平面に垂直なZ軸回りの回転角加速
度を検出する方式の角加速度検出装置において、上記Y
軸方向の加速度を推定する加速度推定手段を設け、この
加速度推定手段の出力により、上記運動体のY軸方向加
速度と、上記第一と第二の加速度センサの取付角度誤差
によって生ずる回転角加速度の検出誤差を補正するよう
に構成したことを特徴とする角加速度検出装置。4. A first and a second unit which are arranged at a predetermined distance in the Y-axis direction on the XY plane of the moving body and are attached so that their detection directions are parallel to the X-axis. In the angular acceleration detecting device of the type in which an acceleration sensor is used to detect a rotational angular acceleration around a Z-axis perpendicular to the XY plane from a difference between outputs of the first and second acceleration sensors,
An acceleration estimating means for estimating an axial acceleration is provided, and an output of the acceleration estimating means provides a Y-axis acceleration of the moving body and a rotational angular acceleration caused by a mounting angle error between the first and second acceleration sensors. An angular acceleration detection device configured to correct a detection error.
自動車であり、上記X軸方向が上記自動車の前後方向、
上記Y軸方向が上記自動車の左右方向、そして上記Z軸
方向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の
加速度センサが前後方向の加速度を検出して、その差分
から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、上
記加速度推定手段が、上記自動車の車輪速度センサとハ
ンドル舵角センサの信号から上記左右方向の加速度を推
定してヨー角加速度を補正するように構成されているこ
とを特徴とする角加速度検出装置。5. The vehicle according to claim 4, wherein the moving body is an automobile, and the X-axis direction is a front-rear direction of the automobile,
The Y-axis direction is the left-right direction of the vehicle, and the Z-axis direction is the up-down direction of the vehicle. The first and second acceleration sensors detect the acceleration in the front-rear direction, and the yaw of the vehicle is determined from the difference. The acceleration estimating means is configured to determine angular acceleration, and the yaw angular acceleration is corrected by estimating the lateral acceleration from the signals of the vehicle wheel speed sensor and the steering wheel angle sensor. An angular acceleration detecting device, characterized in that:
自動車であり、上記X軸方向が上記自動車の左右方向、
上記Y軸方向上記自動車の前後方向、そして上記Z軸方
向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の加
速度センサが上記左右方向の加速度を検出して、その差
分から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、
上記加速度推定手段が、上記自動車の車輪速度センサと
ハンドル舵角センサの信号から上記前後方向の加速度を
推定してヨー角加速度を補正するように構成されている
ことを特徴とする角加速度検出装置。6. The vehicle according to claim 4, wherein the moving body is an automobile, and the X-axis direction is a left-right direction of the automobile,
The Y-axis direction is the longitudinal direction of the vehicle, and the Z-axis direction is the up-down direction of the vehicle. The first and second acceleration sensors detect the acceleration in the left-right direction, and the yaw of the vehicle is determined from the difference. Configured to determine angular acceleration,
An angular acceleration detecting device, wherein the acceleration estimating means is configured to estimate the longitudinal acceleration from the signals of the wheel speed sensor and the steering wheel angle sensor of the automobile to correct the yaw angular acceleration. .
二の加速度センサの信号を入力とする第一の制御装置
と、上記第三の加速度センサの信号を入力とする第二の
制御装置とが独立に設けられていると共に、これら制御
装置間に通信手段が設けられていることを特徴とする角
加速度検出装置。7. The control device according to claim 1, wherein the first control device receives the signals of the first and second acceleration sensors as input, and the second control receives the signals of the third acceleration sensor as inputs. An angular acceleration detecting device, wherein the angular acceleration detecting device is provided independently of the device, and communication means is provided between these control devices.
二の加速度センサの信号を入力とする第一の制御装置
と、上記加速度推定手段の信号を入力とする第二の制御
装置とが独立に設けられていると共に、これら制御装置
間に通信手段が設けられていることを特徴とする角加速
度検出装置。8. The control device according to claim 4, wherein the first control device receives the signals of the first and second acceleration sensors as inputs, and the second control device receives the signals of the acceleration estimation means as inputs. Are independently provided, and a communication means is provided between these control devices.
運動体が自動車であり、上記第一と第二の加速度センサ
の出力が、自動車の4WS(4輪繰舵システム)、ABS
(アンチスキッド・ブレーキ・システム)、ACTIVE
−SUS(アクティブ・サスペンション・システム)、T
CS(駆動力制御システム)のためのCPUを含む制御装
置の中の1にソフトの形で組み込まれ、この制御装置の
CPUを共通に使用して角加速度を検出するように構成
されていることを特徴とする角加速度検出装置。9. The vehicle according to claim 1, wherein the moving body is an automobile, and the outputs of the first and second acceleration sensors are 4WS (four-wheel steering system), ABS of the automobile.
(Anti-skid brake system), ACTIVE
-SUS (Active Suspension System), T
One of the control devices including a CPU for a CS (driving force control system) is incorporated in software in one of the control devices, and is configured to detect angular acceleration using the CPU of the control device in common. An angular acceleration detecting device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3261450A JP2878498B2 (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Angular acceleration detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3261450A JP2878498B2 (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Angular acceleration detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0572223A JPH0572223A (en) | 1993-03-23 |
JP2878498B2 true JP2878498B2 (en) | 1999-04-05 |
Family
ID=17362067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3261450A Expired - Lifetime JP2878498B2 (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Angular acceleration detector |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2878498B2 (en) |
Families Citing this family (6)
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US5456109A (en) * | 1993-03-29 | 1995-10-10 | Delco Electronics Corporation | Thick film rotational accelerometer having two structurally integrated linear acceleration sensors |
TW461180B (en) * | 1998-12-21 | 2001-10-21 | Sony Corp | Digital/analog converter circuit, level shift circuit, shift register utilizing level shift circuit, sampling latch circuit, latch circuit and liquid crystal display device incorporating the same |
JPWO2006028013A1 (en) * | 2004-09-07 | 2008-05-08 | ソフトバンクモバイル株式会社 | Acceleration estimation method, acceleration estimation device, and mobile terminal device |
SG162761A1 (en) | 2005-03-08 | 2010-07-29 | Vodafone Plc | Function halt information notifying method and mobile communication terminal apparatus |
DE102005054208B3 (en) * | 2005-11-14 | 2007-06-14 | Siemens Ag | Method for determining long-term offset drifts of acceleration sensors in motor vehicles |
JP6437882B2 (en) * | 2015-05-29 | 2018-12-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Center of gravity acceleration detection device |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3261450A patent/JP2878498B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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JPH0572223A (en) | 1993-03-23 |
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