JP3030867B2 - 車体運動方向の推定装置 - Google Patents

車体運動方向の推定装置

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    • B60T2250/06—Sensor zero-point adjustment; Offset compensation
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18036—Reversing

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アンチロック等の車輪
挙動制御に必要な車体の推定車体速度等を算出する装置
に関し、更に詳述すれば、車輪速度や重力式加速度計の
出力に基づいて車体の運動方向を推定する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アンチロック等車輪挙動制御装置におい
て、スリップ又はスピン算出の基礎である車体速度の推
定、及びタイヤと路面の間の摩擦係数の推定は、制御性
能を直接左右する重大な要素である。タイヤ路面間の摩
擦係数の推定は、制御中に到達した車体加速度の推定値
から算出するのが普通であり、車体加速度の推定値は車
体速度の推定値に基づいて算出される。従って、車輪挙
動制御装置の性能は車体速度の推定精度に大きく依存し
ている。
【０００３】ところで、車体速度を車輪速度のみから推
定するのでは車輪に過大なスリップ又はスピンが起ると
著しく推定精度が悪くなる。そこで、信頼できる加速度
計から求められる加速度と、車輪速度との両者の情報に
基づいて、推定車体速度及び推定車体加速度を求めれ
ば、推定精度を著しく高めることができる。加速度計と
しては、一般に重力式加速度計が用いられている。しか
し、通常重力式加速度計は、図６に概略図が示されてい
るように、加速により生じた振動子Ｆの変位量を抵抗体
やピエゾ素子,差動トランス等を用いて電気信号に変換
し、加速度を検出する構成を有し、その出力は＋や−の
符号を伴う。これに対し、車輪速度計は速度の絶対値で
出力される事が多い。
【０００４】従ってこの様な車輪速度計で計測した車輪
速度に基づいて算出された推定車体加速度は車体運動方
向が逆転すると重力式加速度計による加速度と符号が合
わなくなる。そこで何等かの手段で車体運動方向を判別
して符号の整合を取らないと車体後退時の車輪挙動制御
が出来なくなる。
【０００５】ところが重力式加速度計は、取付精度の影
響や電気的なドリフト、ゲイン変動といったやや長期的
な変動のみならず原理上路面傾斜の影響が避けられない
ため、常に零点変動の可能性を孕んでおりその出力の符
号をもって真の加速度の符号とする事が出来ない。
【０００６】当然重力式加速度計を使用する場合は路面
傾斜補正を含めた零点補正をいかに行うかが重要な課題
となり、例えば本出願人による特願平２−４０６７４３
号明細書はこの問題を扱ったものであるが、適切な零点
補正が行われていれば重力式加速度計の出力の零点補正
後の値の符号をもってある程度まで真の加速度の符号を
推定する事が出来る。
【０００７】然るに零点補正は車体運動方向を前提とし
て行われるため、もし車体運動方向を誤認して零点補正
を続けると補正が益々狂って行く場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って重力式加速度計
を使用する場合は、車体運動方向を正しく認識する必要
があるが、この車体の運動方向の推定をいかに行うかが
重要な課題となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る車体運動方
向の推定装置は、単位演算サイクル毎に、車体の少なく
とも一つの車輪の回転速度を計測し、その絶対値を車輪
速度として出力する車輪速度算出手段と、車輪速度より
推定した推定車体加速度Ａwを出力する推定車体加速度
算出手段と、重力式加速度計に基づいて加速度Ａmを計
測し出力する加速度計出力手段と、重力式加速度計の出
力の微分値dＡmと車輪速度より推定した推定車体加速度
の微分値dＡwにより車体運動方向を判別して出力する判
別手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
【作用】車輪速度から推定した車体加速度Ａwの微分値d
Ａwと、重力式加速度計から求めた加速度Ａmの微分値d
Ａmをそれぞれ求め、車輪速度に基づいて推定された推
定車体加速度の微分値を横軸、重力式加速度計の出力の
微分値を縦軸に取ったマップ上でプロットした結果、４
５度線に近い場合を前進、−４５度線に近い場合を後退
と判別する。
【００１１】
【実施例】原理説明 本発明に係る車体運動方向の推定装置は、重力式加速
度計の出力の挙動と車輪速度に基づいて推定された推定
車体加速度の挙動から総合的に判断して車体運動方向を
得ようとするもので、その原理を説明する。
【００１２】重力式加速度計の出力と車輪速度に基づい
て推定された推定車体加速度を縦軸に取り、時間を横軸
に取った時、加速度計の出力と推定車体加速度とが横軸
に対し上下に平行移動的な変化を示す場合は車体運動方
向を前進方向であると判断する一方、上下に鏡像的な変
化を示す場合は後退方向であると判断するものである。
【００１３】この判別のため、車輪速度に基づいて推定
された推定車体加速度の微分値と重力式加速度計の出力
の微分値をそれぞれ横軸、縦軸に取ったマップ上で、４
５度線に近い場合を前進、−４５度線に近い場合を後退
と判別する手法を取る。かかるマップの例を図３,図４,
図５に示す。なお、縦横軸のいずれかに近い時は判別困
難とみなすことができる。従って、前進方向,後退方向
の判別の確実度を、マップ上の等高線で表わすことがで
きる。等高線の値を車体運動方向の判別値Ｚとすれば、
Ｚの符号で車体運動方向を、Ｚの絶対値で判別の確実度
を表示させる事が出来る。
【００１４】Ｚの定義はマップ上のテーブル値としても
良いし、Ｚ＝f(x,y)なる適当な関数形としても良い。
【００１５】今、車輪速度から推定した車体加速度をＡ
w、重力式加速度計の出力加速度をＡm、重力式加速度計
に対する零点補正量を前進側Ａof、後退側Ａob、補正後
の重力式加速度計による加速度を前進側Ａcf、後退側Ａ
cb、補正量修正の速さを前進側kf、後退側kbとすれば、
前進の場合は、次式(１),(２) Ａcf＝Ａm−Ａof (１) Ａof＝Ａof−(Ａw−Ａcf)＊kf (２) の関係が成立し、後退の場合は、次式(３),(４) Ａcb＝−Ａm−Ａob (３) Ａob＝Ａob−(Ａw−Ａcb)＊kb (４) の関係が成立する。なお、式(２)(４)において、０＜k
＜１であり、又Ａc、Ａm、Ａo、Ａwの単位は重力の加速
度と単位演算サイクルの積とする。即ち本明細書では微
分演算はすべて単位演算サイクル間の変化量として表記
する。
【００１６】各単位演算サイクル毎に式(１),(２),
(３),(４)を予め計算しておき、更に車体運動方向の判
別を行う。車体運動方向の判断結果が、前進である場合
は式(１),(２)を採用して加速度Ａcを決定する一方、後
退である場合は式(３),(４)を採用して加速度Ａcを決定
する。
【００１７】なお、上記式(１),(２)の代わりに次式
(５),(６) Ａcf＝Ａm＋Ａof (５) Ａof＝Ａof＋(Ａw−Ａcf)＊kf (６) そして、上記式(３),(４)の代わりに次式(７),(８) Ａcb＝−Ａm＋Ａob (７) Ａob＝Ａob−(Ａw＋Ａcb)＊kb (８) を用いても良い。尚、これら諸式を変換すれば容易に判
るように後退時にＡmを−Ａmとするかわりに、Ａwを−
Ａwとしても同じ結果が得られる。
【００１８】又、上述の式(１),(２),(３),(４)又は式
(５),(６),(７),(８)で行なった零点補正に加えて感度
補正をも行なうようにしても良い。もしkの算出にＡw、
Ａm(およびこれらの微分値)の絶対値だけしか考慮しな
いのであれば、kfとkbは共通に出来るが、これらを符号
付で考慮する場合はkfとkbをそれぞれ独立に算出する必
要がある。
【００１９】Ｚは関数表現を取るならば、次式(９) Ｚ＝f(dＡw,dＡm) (９) と表示する事が出来る。fの一例として f(x,y)＝｜x＋y｜−｜x−y｜ (１０) なる形が考えられる。この形を図３に示す。勿論例えば
図４、図５のような形でも良い。
【００２０】Ｚはノイズの影響やＡwとＡmの持つ時定数
の違いの影響を受けるので、このまま使うよりもフィル
タの速さをc(０＜c＜１)としたフィルタ値Ｚfとして使
う方が良い。フィルタ後の出力Ｚfは、次式(１１) Ｚf＝Ｚf＋(Ｚ−Ｚf)＊c (１１) で表わされる。
【００２１】Ｚf＞０の時はＡcfを用い、Ｚf＜０時はＡ
cbを用いる。Ｚf＝０の時はどちらでも良いが前進側を
とるのが自然であろう。
【００２２】Ｚfはサイクル毎に算出する事も出来る
し、Ｚfの絶対値が一定の値に達したら算出を止めて車
体速度が０になる迄(即ち停止する迄)その符号を保持さ
せ、停止後再度発進すればＺf＝０から算出を再開する
ようにする事も出来る。
【００２３】構成 次に、本発明に係る車体運動方向の推定装置をアンチ
ロック制御装置に組み込んだ構成について説明する。
【００２４】図１は、アンチロック制御装置のブロック
図を示し、１〜４はそれぞれ４つの車輪の回転を検出す
る車輪速センサ、５は重力式加速度計、６は車輪速セン
サからの信号に基づき四輪それぞれの車輪速度を計算す
る車輪速度計算装置、７は四輪の車輪速から最高速や最
低速あるいは平均速等を状況に応じて選択する車輪速度
選択装置、８は選択した車輪速度に基づいて推定した車
体加速度Ａwを計算する推定車体加速度計算装置、９は
重力式加速度計５の出力Ａmの微分値dＡmを出力する微
分回路、１０は車輪速度に基づく推定車体加速度の微分
値dＡwを出力する微分回路、１１は加速度計の零点補正
を行なう際の補正量の修正速度k(時間遅れ)を設定する
加速度計零点補正量修正速度設定装置、１２は微分値d
Ａm及びdＡwの値から図３のマップ上の点の運動方向判
断判別値Ｚを計算又はテーブル上から読み取る運動方向
判断判別値出力装置、１３は微分演算を行なう際に生ず
るノイズ等を式(１１)に従って削除するフィルタ装置、
１４は式(１),(２)に従って、車体が前進しているとし
た場合の補正後の重力式加速度計による加速度Ａcfを計
算する前進側補正計算装置、１５は式(３),(４)に従っ
て、車体が後退しているとした場合の補正後の重力式加
速度計による加速度Ａcbを計算する後退側補正計算装
置、１６はフィルタ装置１３からの判別値Ｚfが正であ
れば前進側、負であれば後進側の補正計算装置１４又は
１５からの出力を切り替え、重力式加速度計による加速
度Ａcを出力する切り替え装置、１７は重力式加速度計
による加速度Ａc又は車輪速度選択装置７から得られる
車輪速度のいずれかに基づいて推定車体速度を算出する
推定車体速度計算装置、１８は推定車輪速度Ｖwに基づ
いて車輪のロック兆候を判別し、アンチロック制御信号
を出力するアンチロック制御判断装置、１９−２２はそ
れぞれアンチロック制御信号に基づいてブレーキ油圧を
制御するソレノイドに送る信号を出力するソレノイド指
令出力、及び２３−２６はそれぞれソレノイドを駆動す
るアクチュエータである。なお、アンチロック制御装置
１５には、推定車輪速度Ｖwの他、車輪速度計算装置６
からの車輪速度や、加速度計零点補正装置１３からの加
速度Ａc等が入力される。
【００２５】次に本発明に係る車体運動方向の推定装置
の動作について、図２に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。
【００２６】ステップ＃１において加速度計出力Ａmを
読み込み、ステップ＃２において車輪速度を車輪速セン
サ１〜４からの出力に基づいて計算する。
【００２７】ステップ＃３で代表車輪速Ｖrを選出し、
ステップ＃４でこれに基づいて推定車体加速度Ａwを計
算する。
【００２８】ステップ＃５において、重力式加速度計の
出力加速度Ａm及び車輪速度に基づく推定車体加速度Ａw
の微分値dＡm,dＡwを計算する。ステップ＃６におい
て、かかる微分値dＡm,dＡwを用いて修正速度kを出力す
る。修正速度kは０〜１の間の値を取り、その決め方
は、本出願人による先の出願である特願平２−４０６７
４３号明細書に詳細に説明されている。
【００２９】ステップ＃７において、前進の場合の補正
計算を式(１),(２)を用いて行ない、前進の場合の補正
後の重力式加速度計による加速度Ａcfを計算し、ステッ
プ＃８において、後退の場合の補正計算を式(３),(４)
を用いて行ない、後退の場合の補正後の重力式加速度計
による加速度Ａcbを計算する。
【００３０】ステップ＃９において、微分値dＡm,dＡw
を用いて車体の運動方向判断のための判別値Ｚを図１の
マップを表わす式(１０)又はテーブルにより出力する。
この判別値Ｚは、ノイズの影響を受けている場合がある
ので、これを除去するためフィルタにかけ、ステップ＃
１０でフィルタ後の判別値Ｚfを出力する。
【００３１】ステップ＃１１でフィルタ後の判別値Ｚf
が正又は０であるか、負であるかを判断し、正又は０で
あれば、車体は前進していると判断がなされ、ステップ
＃１２へ進み、前進の場合の加速度Ａcfを選択する一
方、負であれば、車体は後退していると判断がなされ、
ステップ＃１３へ進み、後退の場合の加速度Ａcbを選択
し、選択された加速度が補正後の重力式加速度計による
加速度Ａcとして設定される。
【００３２】
【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に係る車体
運動方向の推定装置は、重力式加速度計の零点位置が変
位して、出力値の符号が合わなくなっても、重力式加速
度計の出力の微分値及び車輪速度より推定した推定車体
加速度の微分値を用いた判別手段により正しく車体運動
方向を判別することができるので、正しい符号を持った
推定車体加速度を得ることができる。
【００３３】従って、車体の車輪挙動制御は、車体前進
時及び車体後退時共に正しく実行することができる。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車体運動方向の推定装置を備え
たアンチロック制御装置のブロック図、
【図２】 図１の運動方向推定装置の動作を表わしたフ
ローチャート、
【図３】 運動方向判断のための判別値のマップを表わ
したグラフ、
【図４】 図３のマップの変形例を表わしたグラフ、
【図５】 図３のマップの別の変形例を表わしたグラ
フ、
【図６】 重力式加速度計の概略図。
【符号の説明】
１〜４ 車輪速センサ ５ 重力式加速度計 ９,１０ 微分回路 １２ 運動方向判断判別値出力装置 １４ 前進側補正計算装置 １５ 後退側補正計算装置

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単位演算サイクル毎に、車体の少なくと
    も一つの車輪の回転速度を計測し、その絶対値を車輪速
    度として出力する車輪速度算出手段と、車輪速度より推
    定した推定車体加速度Ａwを出力する推定車体加速度算
    出手段と、重力式加速度計に基づいて加速度Ａmを計測
    し出力する加速度計出力手段と、重力式加速度計の出力
    の微分値dＡmと車輪速度より推定した推定車体加速度の
    微分値dＡwにより車体運動方向を判別して出力する判別
    手段とを有することを特徴とする車体運動方向の推定装
    置。
  2. 【請求項２】 前記判別手段は、両微分値の符号が同じ
    場合は前進側であると判別する一方、両微分値の符号が
    異なっている場合は、後進側であると判断することを特
    徴とする請求項第１項記載の車体運動方向の推定装置。
  3. 【請求項３】 車体運動方向を判別する手段が、車体運
    動方向を符号とし判別の確からしさを絶対値とした値Ｚ
    を、縦横軸にＡmの微分値とＡwの微分値を取ったマップ
    上の等高線として定義する手段よりなっている事を特徴
    とする請求項第２項記載の車輪挙動制御装置。
  4. 【請求項４】 車体運動方向を判別して出力する手段
    が、演算サイクル毎に車体運動方向を符号とし判別の確
    からしさを絶対値とした値Ｚを算出する手段とＺの値を
    指数フィルター的に平滑化して出力する手段とにより構
    成されている事を特徴とする請求項第３項記載の車輪挙
    動制御装置。
  5. 【請求項５】 演算サイクル毎に、重力式加速度計の出
    力Ａmに可変の補正量Ａofを加え若しくは減ずる事によ
    り、前進を想定した補正後の加速度計による加速度Ａcf
    を出力する手段と、車輪速度からの推定車体加速度Ａw
    と補正後の加速度計による加速度Ａcfの差に補正速度kf
    (０＜kf＜１)を乗じた値を前回演算サイクルに求めた補
    正量Ａofに加え若しくは減ずる事により、今回演算サイ
    クルの前進を想定した補正量Ａofを出力する手段と、重
    力式加速度計の出力Ａm又は車輪速度からの推定車体加
    速度Ａwのうちいずれか一方の符号を逆転させると共
    に、後退を想定した補正速度kb(０＜kb＜１)を用いて、
    後退を想定した補正後の加速度計による加速度Ａcbと、
    後退を想定した補正量Ａobを出力する手段と、車体運動
    方向を判別して出力する手段の出力値に応じて、Ａcf又
    はＡcbの何れかを選択して補正後の加速度計による加速
    度Ａcとして出力する手段とを有する事を特徴とする請
    求項第１項ないし第４項記載の車輪挙動制御装置。
  6. 【請求項６】 判別の確からしさが一定のレベルに達し
    たら、その時の車体運動方向を車体が停止するまで記憶
    保持する手段と、停止後再発進する時は、記憶値をクリ
    アし、改めて車体運動方向の判別を開始する手段を有す
    ることを特徴とする請求項第３項又は第４項記載の車輪
    挙動制御装置。
  7. 【請求項７】 Ｚfの絶対値が一定値に達したらその時
    の符号を車体が停止するまで記憶保持する手段と、停止
    後再発進する時はＺf＝０とした上でＺ及びＺfの計算を
    開始する手段を有することを特徴とする請求項第４項記
    載の車輪挙動制御装置。
JP2407909A 1990-12-27 1990-12-27 車体運動方向の推定装置 Expired - Fee Related JP3030867B2 (ja)

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