JP3094792B2

JP3094792B2 - 対地車速検出装置

Info

Publication number: JP3094792B2
Application number: JP06126133A
Authority: JP
Inventors: 良雄向山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH07333334A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対地車速検出装置に係
り、特に車両の対地速度をより正確に検出できるよう構
成した対地車速検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、低摩擦の路面をより安全に走行す
る装置として、路面の摩擦が低いとき駆動トルクを制御
して車輪の空転を防止するトラクション制御装置、ある
いは摩擦が低い路面で制動したときに車輪がロックしな
いように制動力を制御するアンチロックブレーキ装置等
が開発されている。これらのトラクション制御装置また
はアンチロックブレーキ装置等においては、車輪スリッ
プ時に上記装置の制御を行う上で正確な車速を得る必要
がある。

【０００３】しかし、車輪の回転速度から車速を求める
従来の車速検出装置においては、車輪がスリップしやす
い雨で濡れた路面あるいは雪路や凍結した路面を走行す
ると、スリップ状態の車輪の回転速度から速度を算出す
るため、実際の車速、即ち対地速度とずれた値を検出す
ることとなる。従って、上記トラクション制御装置やア
ンチロックブレーキ装置を備える自動車においては、上
記車輪の回転速度から車速を求めるものでなく、スリッ
プ状態においても実際の車速を精度良く検出する他の方
法が要求されている。

【０００４】そこで考案されたものとして、超音波を地
表面に向けて送信した送信波と地表面で反射した反射波
とが車速に応じて周波数差を生じることを利用し、地表
面に対する車体の速度を検出する対地車速検出装置があ
る。

【０００５】この種の対地車速検出装置では、例えば超
音波センサを用いており、車速に応じて送信信号と受信
信号の周波数が変化するドップラシフトが得られるよう
に超音波が路面に照射される際の路面に対する照射角度
（送信角θ）がある角度に設定されている。このような
超音波センサを使用して対地車速を測定する構成では、
この照射角度が小さくなるほど路面で反射した超音波の
受信強度が小さくなり、照射角度が９０°に近づくとド
ップラシフトが小さくなって車速を検出することができ
なくなる。

【０００６】ところが、制動時あるいは加速時には、車
両が前後方向に傾くピッチングが生じるため、例えば車
両の後部バンパ近傍に超音波センサが設けられている
と、上記車体のピッチングにより超音波の照射角度が変
化してしまう。これにより、同一の車速でもドップラシ
フトが変化することになり、計測された車速に誤差が生
じる。

【０００７】そこで、上記超音波センサの照射角度の変
化を具体的に抑制する対地車速検出装置として、例えば
特願平６−１００４２号公報に開示されているものがあ
る。この装置では、超音波センサの指向角度を車両に対
し変更可能に取り付け、車両のピッチングに応じて上記
照射角度を可変制御することにより、超音波の路面に対
する照射角度変動を抑制し、超音波センサによる車速の
測定誤差の発生を防止するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特願平６
−１００４２号公報の装置では、超音波センサの指向角
度を複雑な指向角度変化駆動装置により可変制御する必
要がある。そして、車両のピッチングにより超音波セン
サの照射角度が急激に変化するのに伴い、前記照射角度
が変化したことを検知してから指向角度変化駆動装置を
駆動し照射角度を変更しようとしても、動作速度に限界
があるため急激な照射角度の変化に追従しきれなくな
る。従って、超音波の路面に対する照射角度が最適値を
外れ、上記のように車速を正確に測定しきれないといっ
た課題がある。

【０００９】そこで、本発明は上記課題に鑑み、送受信
可能な第１と第２の送受信器を設け、その送受信器の送
信側と受信側を車両の走行条件に応じて切り換えること
により、ピッチング等による急激な照射角度の変化に対
する応答性を良好にすることで、車速を正確に計測する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】地表面に向けて送信波を
送信し、地表面から送信波の反射波を受信波として受信
する第１と第２の送受信器を車両に搭載し、しかも送受
信器の指向軸線と地表面との間に挟まれる照射角度を第
１と第２の送受信器とで異ならせて配置され、送信波と
受信波の周波数から対地車速を演算する対地車速検出装
置において、車両のピッチングを検出するピッチング検
出手段と、ピッチング検出手段によりピッチングが検出
されたときに第１と第２の送受信器の送信側と受信側と
を相互に切り換える送受信器切替え手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の対地車速検出装置では、車両にピッチ
ングが生じ車両の地表面との相対角度が変化したとき、
即ち第１と第２の送受信器の地表面に対する照射角度が
変化すると、第１および第２の送受信器のうち送信側の
送受信器を受信側に、受信側の送受信器を送信側に相互
に切り換えることにより、第１と第２の送受信器を固定
したままで送信側の照射角度を変更することができる。
即ち、車両のピッチング等の急激な照射角度の変化に対
し、瞬時に照射角度を変更、追従することができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の対地車速検出装置の実施例
におけるブロック構成図である。図１において、第１の
送受信器である送受信器１が地表面３に対し照射角度が
９０°となるように配置されている。また、第２の送受
信器である送受信器２が前記送受信器１より車両前方
に、地表面３に対し所定の照射角度５５°にて車両後方
に向けて配置されている。そして、車両にピッチング等
の外乱による影響がないときには送受信器１を受信側
に、また送受信器２を送信側に設定され、且つ送受信器
２から地表面３に向けて発せられた送信信号の反射波
が、受信信号として送受信器１に伝播されるように設定
されている。

【００１３】発信源１３には、送信周波数切換え増幅回
路１２およびＥＣＵ１５を介して発信器となる送受信器
１または送受信器２が接続されている。従って、発信器
となる送受信器１または送受信器２には、所定周波数、
所定電力の超音波信号が供給されることになる。

【００１４】受信器となる送受信器１または送受信器２
には、ＥＣＵ１５、プリアンプ４，フィルタ５，アンプ
６を介してミキシング回路７が接続されている。そし
て、このミキシング回路７には、更に上記した発信源１
３が送信周波数切換え増幅回路１２を介して接続されて
いる。即ち、このミキシング回路７には、送受信器１ま
たは送受信器２から出力される検出信号と、送受信器１
または送受信器２に供給される発信信号とが供給され
る。

【００１５】そして、そのミキシング回路７は、これら
検出信号と発信信号とを混合することにより、具体的に
は検出信号と発信信号とを乗算することにより、後述の
両者の周波数差に相当する周波数のうねりを伴った信号
を生成，出力する。更にその信号をノイズを削除し出力
信号を増幅するローパスフィルタ・アンプ回路８を介す
ことにより、上記の周波数差を振動周波数とするうねり
を抽出し、そのうねりを最終的な出力信号として出力す
る。

【００１６】そして、上記ローパスフィルタ・アンプ回
路８より出力された出力信号は、予め所定の電圧が掛け
られたコンパレータ９に入力される。従って、ローパス
フィルタ・アンプ回路８より出力される電圧が予め掛け
られていた所定の電圧よりも高圧である場合にはハイレ
ベル信号が、その逆の場合にはローレベル信号がそれぞ
れコンパレータ９から出力され、いわゆる矩形波の出力
信号となる。

【００１７】コンパレータ９の出力端子は、対地車速演
算回路１４に接続されている。従って、コンパレータ９
から送られてきた矩形波の出力信号において、ハイレベ
ルに立ち上がる時の周期を信号として取り出し、この周
波数を検出することにより車速を検出し、対地車速デー
タを要求する外部システムに向けて出力する。

【００１８】また、ローパスフィルタ・アンプ回路８よ
り出力される出力信号はＦ／Ｖ変換器１０および送信周
波数切換え回路１１を介して、前記送信周波数切換え増
幅回路１２に接続されている。すなわち、ローパスフィ
ルタ・アンプ回路８より出力されたうねりのある信号を
Ｆ／Ｖ変換器１０を介し電圧に変換され、その電圧を基
に送信周波数切換え回路１１により最適な送信周波数を
決定し、前記送信周波数切換え増幅回路１２に最適な送
信周波数が供給される。

【００１９】従って、かかる構成によれば、車両停車中
は送信側の送受信器２から発せられた送信信号は、地表
面３で反射され、受信側の送受信器１で受信される。こ
の時、送受信器２の発する送信信号の周波数と送受信器
２が受信する受信信号の周波数は、車速が０であるから
送信信号と受信信号とが伝播する経路状態が全く同一と
なるため、検出される信号と送信信号との間に周波数
差、即ちドップラシフトは生じない。

【００２０】つまり、この場合は、ミキシング回路７に
対して周波数差のない２つの信号が供給されるに過ぎ
ず、検出信号と発信信号とを乗算してもうねりが生じる
ことはなく、何らの変動も示さない信号が出力されるこ
とになる。

【００２１】これに対して、車両に車速が生じた場合
は、送受信器２から出力された送信信号が送受信器１に
到達する伝播過程において、送信信号として出力された
超音波信号には、車速に応じたドップラシフトが生じ
る。従って、送受信器２から出力された際の送信信号の
周波数と、送受信器１に到達した際の受信信号の周波数
との間には、ドップラシフトに起因して車速に応じた周
波数差が生ずる。

【００２２】次に、図１におけるＥＣＵ１５が送受信器
１と送受信器２の送信，受信を切り換える動作について
図２に示す送受信器切換え制御のフローチャートを参照
し説明する。

【００２３】送受信器の切換え制御が行われていない初
期の状態においては、送受信器１は受信側に、送受信器
２は送信側に設定されている。先ずステップ１００に進
み、車両の４ヵ所の懸架装置各々に取り付けられた車高
センサ１８，１９，２０，２１により車両の初期車高を
読み込み、記憶する。次に、ステップ１０２に進みブレ
ーキが掛けられているのか否かを示すブレーキ信号セン
サ１６の信号を入力する。次に、ステップ１０４へ進
み、上記信号によってブレーキが掛けられていると判断
されれば、ステップ１１４へ進み、ブレーキが掛けられ
ていない時にはステップ１０６へ進む。

【００２４】そして、ブレーキが掛かっていないと判断
されて、ステップ１０６へ進むと、車高センサ１８，１
９，２０，２１により現在の車高を読み込む。そして、
ステップ１０８へ進み、車高センサ１８，１９，２０，
２１各々の取り付け位置とステップ１００において読み
込み記憶された初期の車高値とから、初期状態、即ち基
準となる傾きを演算し、ステップ１０６にて車高センサ
１８，１９，２０，２１から現在の車高値から車両が初
期状態よりどれだけ傾いたか車両のピッチを演算する。
即ち、車両のピッチを演算することにより、車両に固定
された送受信器１および送受信器２の照射角度の初期状
態と比べてどれだけ傾いたかを検出するのである。そし
て、ステップ１１０へ進み、前記ステップ１０８で求め
た車両のピッチ量によって、車両の前部が沈み込むよう
な車両の姿勢変化であるノーズダイブであるか否かを判
断する。即ち、ピッチ量が所定値よりも大きければ車両
がノーズダイブしていると判断し、ステップ１１４へ進
み、ノーズダイブしていなければ１１２へ進む。

【００２５】ステップ１１０にて、ノーズダイブしてい
ると判断されたとき、またはステップ１０４にてブレー
キがＯＮの状態と判断されたときにはステップ１１４，
１１８へ進み、送受信器１を送信側に、そして送受信器
２を受信側に切り換えるように設定し、そしてステップ
１２０へ進む。

【００２６】また、ステップ１１０で、、車両がノーズ
ダイブしていないと判断されてステップ１１２へ進む
と、送受信器１を受信側に、そしてステップ１１６へ進
み送受信器２を送信側に設定し、次にステップ１２０へ
進む。

【００２７】ステップ１２０では、送受信器１および２
が各々送信側または受信側に設定したのに従って、送受
信器１および２を同時に切り換え、最終的にステップ１
０２へ進み、前記１０２から１２０の一連のフローを繰
り返すことにより、常に最適な送受信器の照射角度に設
定することができる。

【００２８】ここで、送受信器切換え手段とは、送受信
器切換え制御のフローチャートにおけるステップ１０
４，および１１０〜１２０の送信側の送受信器を受信側
に、他方を送信側に切り換える部分に相当する。また、
ピッチング検出手段とは、ステップ１００，１０６，１
０８による車高センサ１８，１９，２０，２１による車
両のピッチを算出し、このピッチから車両の角度の変化
量、即ち送受信器１および送受信器２の角度の偏差量を
求め、送受信器１および送受信器２の照射角度の偏差量
を算出する部分と、ステップ１０２のブレーキによる車
高の変化を算出し、上記と同様に送受信器１および送受
信器２の照射角度の偏差量を算出する部分に相当する。

【００２９】図３に、本実施例のモデル図を示す。ここ
で、図３（ａ）は車両がピッチングを起こしていない通
常時のモデル図であり、図３（ｂ）は車両がピッチング
を起こしたようなときに送受信器切換え制御を行った時
のモデル図である。

【００３０】先ず、図３（ａ）において、送受信器１は
受信器として作用しており、送受信器２は送信器として
作用している。即ち、送信側である送受信器２の照射角
度は所定の偏差量を越えていない状態にある。そして、
送受信器２から送信された送信波は地表面３の反射点Ｐ
₀にて拡散反射し、その反射波を送受信器１が受信す
る。

【００３１】次に車両にピッチングが生じ、図３（ｂ）
のように送受信器１および送受信器２の照射角度がそれ
ぞれピッチ角θ₁だけずれることにより、送信側の送受
信器２から送信された送信波は、地表面３の反射点Ｐ₂
にて反射され、受信側の送受信器１により受信されるこ
ととなる。この時、送信側の送受信器２の照射角度の偏
差量θ₁が所定量を越えていれば、送受信器１を送信側
に、送受信器２を受信側に切り換えられ、送受信器１か
ら送信された送信波は、地表面３の反射点Ｐ₁にて反射
され、受信側の送受信器２により受信されることとな
る。

【００３２】このように、送信側の送受信器の照射角度
が小さくなる方向に所定の偏差量以上変化すれば、送信
側の送受信器と受信側の送受信器を相互に切り換えるこ
とにより、送信器側の照射角度を送信状態の悪くならな
い角度に保つことができ、対地車速を精度良く測定する
ことができる。

【００３３】図４は、この送受信器の切換えを表した切
換え制御図である。図４において、初め送受信器１は直
線で示される受信側に、送受信器２は波線で示される送
信側に設定されている。そして、図２におけるステップ
１０２および１０４において、ブレーキ信号がＯＮの時
に、ピッチング検出手段により照射角度の偏差量が所定
値以上と判定され、送受信器切換え手段および送受信器
切換え制御手段により送受信器１と送受信器２とが切換
えられる。また、図２におけるステップ１０６〜１１０
において、ノーズダイブが検出されると、上述のように
照射角度の偏差量が所定値以上と判定されたため、送受
信器１と送受信器２とが瞬時に切り換えられる。

【００３４】従って、制動時のように車両がピッチング
状態にあっても、地表面３に対する照射角度が大きく変
化しいないため、送受信器１および送受信器２による対
地速度を測定する際にドップラシフトが影響を受けるこ
とがなく、対地速度を正確に測定することができる。よ
って、送信周波数と受信周波数の間に生じる周波数差の
うち、装置の傾斜による測定誤差が抑制される。

【００３５】また、この切換えは電気的な回路により行
われ、瞬時に送受信器の切換えが行われるため、急激な
車両のピッチングに対し即座に切換え対応することがで
きる。また、送受信器自体は車両に固定したまま送受信
器の照射角度を切り換えることができるため、装置の信
頼性，耐久性が向上する。

【００３６】本実施例において、車高を測定するのに車
高センサ１８〜２１を用いていたが、車高センサ１８〜
２１の代わりにＧセンサを設けて急制動時のノーズダイ
ブによるピッチング量を検出するようにしても良いのは
勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明の対地車速検出装置では、車両に
ピッチングが生じ車両の地表面との相対角度が変化した
とき、即ち第１と第２の送受信器の地表面に対する照射
角度が変化すると、第１および第２の送受信器のうち送
信側の送受信器を受信側に、受信側の送受信器を送信側
に相互に切り換えることにより、第１と第２の送受信器
を固定したままで送信側の照射角度を変更することがで
きる。即ち、車両のピッチング等の急激な照射角度の変
化に対し、瞬時に照射角度を変更、追従することがで
き、対地車速の測定精度が向上する。しかも装置を簡略
化することができ、装置の信頼性，耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体構成を表すブロック構成図

【図２】対地車速検出の制御フローチャート

【図３】対地車速検出のモデル図

【図４】対地車速検出の送受信器切換え制御図

【符号の説明】

１・・・送受信器２・・・送受信器３・・・地表面４・・・プリアンプ５・・・フィルタ６・・・アンプ７・・・ミキシング回路８・・・ローパスフィルタ・アン
プ回路９・・・コンパレータ１０・・・Ｆ／Ｖ変換器１１・・・送信周波数切換え回路１２・・・送信周波数切換え増幅
回路１３・・・発信源１４・・・対地車速演算回路１５・・・ＥＣＵ１６・・・ブレーキ信号センサ１７・・・シフトポジションセン
サ１８、１９、２０、２１・・・車高センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地表面に向けて送信波を送信し、前記地
表面から前記送信波の反射波を受信波として受信する第
１と第２の送受信器を車両に搭載し、しかも送受信器の
指向軸線と前記地表面との間に挟まれる照射角度を前記
第１と第２の送受信器とで異ならせて配置され、前記送
信波と前記受信波の周波数から対地車速を演算する対地
車速検出装置において、車両のピッチングを検出するピ
ッチング検出手段と、該ピッチング検出手段によりピッ
チングが検出されたときに前記第１と第２の送受信器の
送信側と受信側とを相互に切り換える送受信器切替え手
段とを備えたことを特徴とする対地車速検出装置。