JP3621335B2 - 回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法、並びにこの装置を使用した自動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法、並びにこの装置を使用した自動車に関し、特に、回転角速度が小さいときに、測定誤差を少なくするようにした回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法、並びに、この装置によって検出したハンドルの回転角速度を車体の安定のために使用する自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車において、運転者が安全に及び快適に運転できるように、車体を安定させるための制動制御、サスペンション制御やトラクション制御などの総合車体制御（ビークル スタビリティー コントロール）が行われている。この総合車体制御は、ハンドルの回転角度を回転角度検出装置によって検出し、この検出された回転角度の一定時間当たりの移動量から、回転角速度検出装置によってハンドルの回転角速度（回転させる速さ）を検出し、この検出された回転角速度によって、運転者の意図する走行方向（ハンドルを回し終る方向）を予測し、その予測に基づき車体の制御をするようにしている。
【０００３】
ここで、従来の回転角速度検出装置は、回転体の回転角度に応じた角度信号を出力する回転角度検出装置からの角度信号を、例えば、４００マイクロ秒毎に受信する受信部と、受信した角度信号に基づく角度を記憶させる記憶部と、１０ミリ秒毎に送信する送信部と、送信する直前に記憶された角度と１回前に送信する直前に記憶された角度との差を求め、１００（１秒／１０ミリ秒）を乗算して回転角速度（度／秒）を検出する制御部とから構成されていた。
【０００４】
また、この回転角速度検出装置を自動車に用いる場合には、ハンドルの回転角度に応じた角度信号を出力をするアングルセンサからの角度信号を、上記のように検出し、この検出された回転角速度に基づく回転角速度信号を、車体を安定させるための車体制御に、例えば、１０ミリ秒毎に計算してその結果を送信していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転体を実際に回転させた回転角度と記憶部に記憶される回転角度との間には、回転角度検出装置の精度による回転角度の測定誤差、電気的遅れによる受信時の誤差、アナログからデジタルに変換するときの誤差などが発生し、これら誤差を取り除くことが困難であった。例えば、これら誤差の合計が、最大０．２°となる場合、前述の計算により回転角速度を算出すると、２０（度／秒）の誤差が発生する可能性があった。この誤差は、回転体が大きく回転し、例えば、１０ｍｓ間での回転角度の差が１０°の場合（１０００度／秒）には、２％の誤差率となり、あまり問題とならないが、回転体の回転量が比較的小さい場合、例えば、１０ｍｓ間での回転角度の差が１°の場合（１００度／秒）には、２０％の誤差率となってしまう。このように、実際に回転体の回転する回転角速度が小さいときに、検出する回転角速度の誤差率が非常に大きくなるという問題があった。
【０００６】
また、この回転角速度検出装置を自動車に用いた場合には、この回転角速度検出装置によって検出されたハンドルの回転角速度を、自動車の車体制御に送信すると、例えば、高速道路を高速で走行中に小さな角度でハンドルを回したときに、車体制御に送信される回転角速度の誤差が大きいために、ハンドルを急に回したと誤判断し、必要のないトラクション制御などを行ない、逆に車体が不安定になるなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、この問題を解決するもので、その目的は、回転体の回転する回転角速度が小さいときに、誤差の少ない回転角速度を検出できる装置及び回転角速度を検出する方法、並びに、ハンドルをゆっくり回転させた場合でもより安全に運転できる自動車を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、回転体の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置から角度信号を所定時間毎に受信する受信部と、受信された角度信号に基づく回転角度を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された回転角度のうちの任意の第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を第２の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する制御部とを備え、制御部は、第１の角度と第２の角度との差の大きさが所定値未満のときには、記憶部に記憶された角度の中から、第２の角度よりもさらに前に記憶されかつ第１の角度との差の大きさが所定値以上となる第３の角度を求め、第１の角度と第３の角度との差を第３の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにした。
かかる構成により、誤差を小さく抑えるようにして回転角度の差を除算でき、精度の高い回転角速度を検出することができる。
【０００９】
また、本発明は、制御部は、記憶部に記憶された回転角度の中に、第１の角度との差の大きさが所定値以上となる角度が存在しないときには記憶部に記憶されている回転角度のうち第２の角度のうち任意の回転角度を第４の角度とし、第１の角度と第４の角度との差を第４の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにした。
かかる構成により、回転体がほとんど回転しない場合でも、精度の高い回転角速度を検出することができる。また、第４の角度として、記憶部に記憶されている回転角度のうち最初に記憶された回転角度を選択し、第１の角度と第４の角度との差を第４の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出することによって、さらに精度の高い回転角速度を検出することができる。
【００１０】
さらに、本発明は、制御部は、第１の角度と第２の角度との差の符号が、第２の角度とその直前に記憶された回転角度との差の符号と逆になったときは、記憶部に記憶された回転角度のうち第２の角度よりも前の回転角度を消去するようにした。
かかる構成により、回転体が短時間のうちに頻繁に正／逆回転が繰り返されたようなときでも、精度の高い回転角速度を検出することができる。
【００１１】
また、本発明の自動車は、回転角速度検出装置と、車体を安定させるための車体制御システムとを備え、回転角速度検出装置は、ハンドルの回転角度を検出するアングルセンサから角度信号を受信してハンドルの回転角速度を検出し、検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を車体制御システムに送信するようにした。
かかる構成により、運転者の意図する走行方向をより適確に予測でき、適切な車体制御が可能となる自動車を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法を図１〜図２を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の回転角速度検出装置の構成を示す図である。
図１に示すように、本発明の回転角速度検出装置１１は、受信部１２、記憶部１３、制御部１４、送信部１５から構成されている。
【００１４】
受信部１２は、ハンドルなどの回転体１６の基準角度に対する回転角度を検出する角度検出装置１７から角度信号を所定の時間毎に受信する。
記憶部１３は、受信部１２に受信された角度信号に基づく角度を所定の時間毎記憶する。
制御部１４は、記憶部１３に記憶された回転角度のうち第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を、第２の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する。
送信部１５は、制御部１４によって検出された回転角速度を制御システム１８に送信する。
以上の構成によって、回転角速度検出装置１１は、角度検出装置１７からの角度信号を受信部１２によって受信し、受信された角度信号に基づく角度を記憶部１３に記憶し、記憶された角度から制御部１４によって回転角速度を検出し、検出された回転角速度に基づく回転角速度信号を送信部１５から制御システム１８に送信し、送信された回転角速度信号を使用して制御システム１８は各種の制御を行うようになっている。
【００１５】
次に、図２は本発明の回転角速度検出装置１１の制御部１４が回転角速度を検出する方法を説明するフローチャートである。
図２に示すように、所定の時間ｔｓ（例えば、ｔｓ＝１０ｍｓとする）毎に、角度検出装置１６からの角度信号を受信部１２によって受信すると（Ｓ２１）、記憶する角度の順番を示すカウンタｎとともに受信した角度信号に基づく角度θ（ｎ）を記憶部１３に記憶する（Ｓ２２）。そして、ループ用カウンタαを１にセットし（Ｓ２３）、カウンタｎの値を比較する（Ｓ２４）。
【００１６】
ステップＳ２４において、カウンタｎが０の場合は（主電源がオンになって最初の１回目のみ）、回転角速度が得られないので、回転角速度を不定とし（Ｓ２５）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。カウンタｎが１の場合は、回転角速度ω＝（θ（１）−θ（０））／ｔｓの式によって、回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。カウンタｎが２以上の場合は、例えば、最新に記憶された第１の角度θ（ｎ）と、例えばそのｔｓ前に記憶された第２の角度θ（ｎ−１）との差θ（ｎ）−θ（ｎ−１）の符号と、第２の角度θ（ｎ−１）とそのｔｓ前に記憶された角度θ（ｎ−２）との差θ（ｎ−１）−θ（ｎ−２）の符号とを比較する（Ｓ２９）。
【００１７】
ステップＳ２９において、第１の角度と第２の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−１）の符号と、第２の角度とそのｔｓ前に記憶された角度との差θ（ｎ−１）−θ（ｎ−２）の符号とが、異なる場合（Ｙ）には、第２の角度θ（ｎ−１）をθ（０）、第１の角度θ（ｎ）をθ（１）、カウンタｎを１とし（Ｓ３０）、回転角速度ω＝（θ（１）−θ（０））／ｔｓの式によって、回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。第１の角度と第２の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−１）の符号と、第２の角度とそのｔｓ前に記憶された角度との差θ（ｎ−１）−θ（ｎ−２）の符号とが、同じである場合（Ｎ）には、第１の角度θ（ｎ）とｔｓ・α前に記憶された角度θ（ｎーα）との差の大きさ｜θ（ｎ）−θ（ｎ−α）｜と所定値θｓ（例えば、θｓ＝１０°とする）、とを比較する（Ｓ３１）。
【００１８】
ステップＳ３１において、第１の角度とｔｓ・α前に記憶された角度との差の大きさ｜θ（ｎ）−θ（ｎ−α）｜が、所定値θｓ以上のとき（Ｎ）には、例えば、θ（ｎ−α）を第３の角度とし、第１の角度と第３の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−α）を、第３の角度が記憶されてから第１の角度が記憶されるまでに要した時間ｔｓ・αで除算する式、回転角速度ω＝（θ（ｎ）−θ（ｎ−α））／（ｔｓ・α）によって回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。第１の角度とｔｓ・α前に記憶された角度との差の大きさ｜θ（ｎ）−θ（ｎ−α）｜が、所定値θｓ未満のとき（Ｙ）には、カウンタαとカウンタｎとを比較する（Ｓ３２）。
【００１９】
ステップＳ３２において、カウンタαとカウンタｎとが等しいとき（Ｙ）は、記憶された角度の中に、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度が存在しなかったので、例えば、記憶された角度の中で最も古い角度θ（０）を第４の角度とし、回転角速度ω＝（θ（ｎ）−θ（０））／（ｔｓ・α）の式によって回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。カウンタαとカウンタｎとが等しくないとき（Ｎ）は、カウンタαをカウントアップし（Ｓ３３）、ステップＳ３１に戻り、以下これを繰り返す。
【００２０】
以上の動作により、記憶された角度の中の第１の角度と、選ばれた他の１つの角度との差を、２つの角度の記憶された時間の差で除算して、回転角速度を検出している。
ところで、本発明においては、第１の角度θ（ｎ）と第２の角度θ（ｎ−１）との差の大きさが所定値θｓ未満のときには、記憶された角度の中から、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる第３の角度θ（ｎ−α）を求め、第１の角度と第３の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−α）を第３の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間ｔｓ・αで除算して回転角速度を検出するようにしているので、誤差（回転角度検出装置の精度による回転角度の測定誤差、電気的遅れによる受信時の誤差、アナログからデジタルに変換するときの誤差などの合計、例えば、０．２°）に比べて充分に大きい角度θｓ（例えば、１０°以上）を使用して検出することができ、したがって、精度の高い（例えば、誤差率２％以下）検出ができる。
【００２１】
また、ステップＳ３２は、記憶された角度の中に、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度が存在しなかったときの処理で、このステップによって、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度が存在しなかったときは、例えば、記憶された角度の中で最も古い角度θ（０）を第４の角度とし、回転角速度ω＝（θ（ｎ）−θ（０））／（ｔｓ・α）の式によって回転角速度を検出するので、回転体１６がほとんど回転しなかったようなときには、記憶されている角度が記憶された時間の中では、最大の間隔（ｔｓ・α）で除算しているので、誤差率が小さく（従来はｔｓで除算しているので、従来に比較して、誤差率は、１／αとなる）なり、精度のより高い検出ができる。なお、第４の角度として、記憶部１３に記憶された角度の中から第１の角度θ（ｎ）よりも前に記憶された角度のうちの任意の角度を選択することによって、従来の回転角速度検出装置よりも誤差率を小さくすることができ、精度の高い検出ができるのは勿論である。
【００２２】
さらに、ステップＳ２９とステップＳ３０とは、回転体１６の回転方向が逆になったときの処理であり、この２つのステップによって、回転体１６の回転方向が逆になったときには、それ以前の角度を消去するので、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度を求めるときに、逆方向になったとき以前の角度まではさかのぼらず、したがって、回転体１６が短い時間内に細かく正／逆回転をくり返したようなときにでも、回転体１６の正／逆方向が切り換わってから短時間に、回転体１６の回転角速度の正／逆の回転方向を正しく検出できる。
【００２３】
次に、図３は、本発明の回転角速度検出装置１１を使用した自動車の構成を示す図である。なお、図３において、図１と同じ構成については、図１と同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
図３に示すように、本発明の自動車３１は、回転角速度検出装置１１と、車体を安定させるための制御システム１８とを有している。
回転角速度検出装置１１は、回転体であるハンドル１６の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置であるアングルセンサ１７からの角度信号を受信してハンドル１６の回転角速度を検出し、検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を車体制御１８に送信する。
車体制御１８は、例えば、制動制御１８ａ、サスペンション制御１８ｂ、オートレベリング制御１８ｃ、トラクション制御１８ｄなど車体を安全に運転させるための制御システムであって、回転角速度検出装置１１の検出したハンドル１６の回転角速度に基づく回転角速度信号を受信し、受信した回転角速度信号に基づくハンドル１６の回転角速度から、運転者の意図する走行方向（ハンドルを回し終る方向）を予測して車体を安全になるように制御している。
また、回転角速度検出装置１１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ） トランシーバー３２を介して、多重伝送路である車内ＬＡＮシステムへの通信ＢＵＳ３３と接続され、同じく通信ＢＵＳ３３に接続されている車体制御１８や車両の速度を検出する車速センサ４９などと相互に通信可能となっている。
【００２４】
ここで、図４は、本発明の自動車３１の実施の形態を示す図である。図４に示すように、例えば、回転角速度検出装置１１からの送信信号が、前／後ブレーキ３４を制御する制動制御１８ａに受信され、制動制御１８ａの送信する制御信号によって、前／後ブレーキ３４が制御され、また、回転角速度検出装置１１からの送信信号が、前／後サスペンション３５を制御するサスペンション制御１８ｂに受信され、サスペンション制御１８ｂの送信する制御信号によって、前／後サスペンション３５が制御されることによって、総合車体制御がなされる。
そして、この自動車３１は、本発明の回転角速度検出装置１１を使用しているので、運転者の意図する走行方向を予測するときの誤差が少なくなり、適切な車体制御が可能となり、したがって、より安全に運転できる自動車３１となっている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、回転体の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置から角度信号を所定時間毎に受信する受信部と、受信された角度信号に基づく回転角度を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された回転角度のうちの任意の第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を第２の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する制御部とを備え、制御部は、第１の角度と第２の角度との差の大きさが所定値未満のときには、記憶部に記憶された角度の中から、第２の角度よりもさらに前に記憶されかつ第１の角度との差の大きさが所定値以上となる第３の角度を求め、第１の角度と第３の角度との差を第３の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにしたので、誤差を小さく抑えるようにして回転角度の差を除算でき、精度の高い回転角速度を検出することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、回転角速度検出装置と、車体を安定させるための車体制御システムとを備え、回転角速度検出装置は、ハンドルの回転角度を検出するアングルセンサから角度信号を受信してハンドルの回転角速度を検出し、検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を車体制御システムに送信するようにしたので、運転者の意図する走行方向をより適確に予測でき、適切な車体制御が可能となる自動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転角速度検出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の回転角速度検出方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の自動車の構成を示す図である。
【図４】本発明の自動車の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１１ 回転角速度検出装置
１２ 受信部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１５ 送信部
１６ 回転体（ハンドル）
１７ 回転角検出装置（アングルセンサ）
１８ 車体制御システム
１８ａ 制動制御
１８ｂ サスペンション制御
３１ 自動車
３４ ブレーキ
３５ サスペンション
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法、並びにこの装置を使用した自動車に関し、特に、回転角速度が小さいときに、測定誤差を少なくするようにした回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法、並びに、この装置によって検出したハンドルの回転角速度を車体の安定のために使用する自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車において、運転者が安全に及び快適に運転できるように、車体を安定させるための制動制御、サスペンション制御やトラクション制御などの総合車体制御（ビークル スタビリティー コントロール）が行われている。この総合車体制御は、ハンドルの回転角度を回転角度検出装置によって検出し、この検出された回転角度の一定時間当たりの移動量から、回転角速度検出装置によってハンドルの回転角速度（回転させる速さ）を検出し、この検出された回転角速度によって、運転者の意図する走行方向（ハンドルを回し終る方向）を予測し、その予測に基づき車体の制御をするようにしている。
【０００３】
ここで、従来の回転角速度検出装置は、回転体の回転角度に応じた角度信号を出力する回転角度検出装置からの角度信号を、例えば、４００マイクロ秒毎に受信する受信部と、受信した角度信号に基づく角度を記憶させる記憶部と、１０ミリ秒毎に送信する送信部と、送信する直前に記憶された角度と１回前に送信する直前に記憶された角度との差を求め、１００（１秒／１０ミリ秒）を乗算して回転角速度（度／秒）を検出する制御部とから構成されていた。
【０００４】
また、この回転角速度検出装置を自動車に用いる場合には、ハンドルの回転角度に応じた角度信号を出力をするアングルセンサからの角度信号を、上記のように検出し、この検出された回転角速度に基づく回転角速度信号を、車体を安定させるための車体制御に、例えば、１０ミリ秒毎に計算してその結果を送信していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転体を実際に回転させた回転角度と記憶部に記憶される回転角度との間には、回転角度検出装置の精度による回転角度の測定誤差、電気的遅れによる受信時の誤差、アナログからデジタルに変換するときの誤差などが発生し、これら誤差を取り除くことが困難であった。例えば、これら誤差の合計が、最大０．２°となる場合、前述の計算により回転角速度を算出すると、２０（度／秒）の誤差が発生する可能性があった。この誤差は、回転体が大きく回転し、例えば、１０ｍｓ間での回転角度の差が１０°の場合（１０００度／秒）には、２％の誤差率となり、あまり問題とならないが、回転体の回転量が比較的小さい場合、例えば、１０ｍｓ間での回転角度の差が１°の場合（１００度／秒）には、２０％の誤差率となってしまう。このように、実際に回転体の回転する回転角速度が小さいときに、検出する回転角速度の誤差率が非常に大きくなるという問題があった。
【０００６】
また、この回転角速度検出装置を自動車に用いた場合には、この回転角速度検出装置によって検出されたハンドルの回転角速度を、自動車の車体制御に送信すると、例えば、高速道路を高速で走行中に小さな角度でハンドルを回したときに、車体制御に送信される回転角速度の誤差が大きいために、ハンドルを急に回したと誤判断し、必要のないトラクション制御などを行ない、逆に車体が不安定になるなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、この問題を解決するもので、その目的は、回転体の回転する回転角速度が小さいときに、誤差の少ない回転角速度を検出できる装置及び回転角速度を検出する方法、並びに、ハンドルをゆっくり回転させた場合でもより安全に運転できる自動車を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、回転体の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置から角度信号を所定時間毎に受信する受信部と、受信された角度信号に基づく回転角度を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された回転角度のうちの任意の第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を第２の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する制御部とを備え、制御部は、第１の角度と第２の角度との差の大きさが所定値未満のときには、記憶部に記憶された角度の中から、第２の角度よりもさらに前に記憶されかつ第１の角度との差の大きさが所定値以上となる第３の角度を求め、第１の角度と第３の角度との差を第３の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにした。
かかる構成により、誤差を小さく抑えるようにして回転角度の差を除算でき、精度の高い回転角速度を検出することができる。
【０００９】
また、本発明は、制御部は、記憶部に記憶された回転角度の中に、第１の角度との差の大きさが所定値以上となる角度が存在しないときには記憶部に記憶されている回転角度のうち第２の角度のうち任意の回転角度を第４の角度とし、第１の角度と第４の角度との差を第４の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにした。
かかる構成により、回転体がほとんど回転しない場合でも、精度の高い回転角速度を検出することができる。また、第４の角度として、記憶部に記憶されている回転角度のうち最初に記憶された回転角度を選択し、第１の角度と第４の角度との差を第４の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出することによって、さらに精度の高い回転角速度を検出することができる。
【００１０】
さらに、本発明は、制御部は、第１の角度と第２の角度との差の符号が、第２の角度とその直前に記憶された回転角度との差の符号と逆になったときは、記憶部に記憶された回転角度のうち第２の角度よりも前の回転角度を消去するようにした。
かかる構成により、回転体が短時間のうちに頻繁に正／逆回転が繰り返されたようなときでも、精度の高い回転角速度を検出することができる。
【００１１】
また、本発明の自動車は、回転角速度検出装置と、車体を安定させるための車体制御システムとを備え、回転角速度検出装置は、ハンドルの回転角度を検出するアングルセンサから角度信号を受信してハンドルの回転角速度を検出し、検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を車体制御システムに送信するようにした。
かかる構成により、運転者の意図する走行方向をより適確に予測でき、適切な車体制御が可能となる自動車を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転角速度検出装置及び回転角速度検出方法を図１〜図２を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の回転角速度検出装置の構成を示す図である。
図１に示すように、本発明の回転角速度検出装置１１は、受信部１２、記憶部１３、制御部１４、送信部１５から構成されている。
【００１４】
受信部１２は、ハンドルなどの回転体１６の基準角度に対する回転角度を検出する角度検出装置１７から角度信号を所定の時間毎に受信する。
記憶部１３は、受信部１２に受信された角度信号に基づく角度を所定の時間毎記憶する。
制御部１４は、記憶部１３に記憶された回転角度のうち第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を、第２の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する。
送信部１５は、制御部１４によって検出された回転角速度を制御システム１８に送信する。
以上の構成によって、回転角速度検出装置１１は、角度検出装置１７からの角度信号を受信部１２によって受信し、受信された角度信号に基づく角度を記憶部１３に記憶し、記憶された角度から制御部１４によって回転角速度を検出し、検出された回転角速度に基づく回転角速度信号を送信部１５から制御システム１８に送信し、送信された回転角速度信号を使用して制御システム１８は各種の制御を行うようになっている。
【００１５】
次に、図２は本発明の回転角速度検出装置１１の制御部１４が回転角速度を検出する方法を説明するフローチャートである。
図２に示すように、所定の時間ｔｓ（例えば、ｔｓ＝１０ｍｓとする）毎に、角度検出装置１６からの角度信号を受信部１２によって受信すると（Ｓ２１）、記憶する角度の順番を示すカウンタｎとともに受信した角度信号に基づく角度θ（ｎ）を記憶部１３に記憶する（Ｓ２２）。そして、ループ用カウンタαを１にセットし（Ｓ２３）、カウンタｎの値を比較する（Ｓ２４）。
【００１６】
ステップＳ２４において、カウンタｎが０の場合は（主電源がオンになって最初の１回目のみ）、回転角速度が得られないので、回転角速度を不定とし（Ｓ２５）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。カウンタｎが１の場合は、回転角速度ω＝（θ（１）−θ（０））／ｔｓの式によって、回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。カウンタｎが２以上の場合は、例えば、最新に記憶された第１の角度θ（ｎ）と、例えばそのｔｓ前に記憶された第２の角度θ（ｎ−１）との差θ（ｎ）−θ（ｎ−１）の符号と、第２の角度θ（ｎ−１）とそのｔｓ前に記憶された角度θ（ｎ−２）との差θ（ｎ−１）−θ（ｎ−２）の符号とを比較する（Ｓ２９）。
【００１７】
ステップＳ２９において、第１の角度と第２の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−１）の符号と、第２の角度とそのｔｓ前に記憶された角度との差θ（ｎ−１）−θ（ｎ−２）の符号とが、異なる場合（Ｙ）には、第２の角度θ（ｎ−１）をθ（０）、第１の角度θ（ｎ）をθ（１）、カウンタｎを１とし（Ｓ３０）、回転角速度ω＝（θ（１）−θ（０））／ｔｓの式によって、回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。第１の角度と第２の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−１）の符号と、第２の角度とそのｔｓ前に記憶された角度との差θ（ｎ−１）−θ（ｎ−２）の符号とが、同じである場合（Ｎ）には、第１の角度θ（ｎ）とｔｓ・α前に記憶された角度θ（ｎーα）との差の大きさ｜θ（ｎ）−θ（ｎ−α）｜と所定値θｓ（例えば、θｓ＝１０°とする）、とを比較する（Ｓ３１）。
【００１８】
ステップＳ３１において、第１の角度とｔｓ・α前に記憶された角度との差の大きさ｜θ（ｎ）−θ（ｎ−α）｜が、所定値θｓ以上のとき（Ｎ）には、例えば、θ（ｎ−α）を第３の角度とし、第１の角度と第３の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−α）を、第３の角度が記憶されてから第１の角度が記憶されるまでに要した時間ｔｓ・αで除算する式、回転角速度ω＝（θ（ｎ）−θ（ｎ−α））／（ｔｓ・α）によって回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。第１の角度とｔｓ・α前に記憶された角度との差の大きさ｜θ（ｎ）−θ（ｎ−α）｜が、所定値θｓ未満のとき（Ｙ）には、カウンタαとカウンタｎとを比較する（Ｓ３２）。
【００１９】
ステップＳ３２において、カウンタαとカウンタｎとが等しいとき（Ｙ）は、記憶された角度の中に、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度が存在しなかったので、例えば、記憶された角度の中で最も古い角度θ（０）を第４の角度とし、回転角速度ω＝（θ（ｎ）−θ（０））／（ｔｓ・α）の式によって回転角速度を検出し（Ｓ２８）、カウンタｎをカウントアップし（Ｓ２６）、終了する（Ｓ２７）。カウンタαとカウンタｎとが等しくないとき（Ｎ）は、カウンタαをカウントアップし（Ｓ３３）、ステップＳ３１に戻り、以下これを繰り返す。
【００２０】
以上の動作により、記憶された角度の中の第１の角度と、選ばれた他の１つの角度との差を、２つの角度の記憶された時間の差で除算して、回転角速度を検出している。
ところで、本発明においては、第１の角度θ（ｎ）と第２の角度θ（ｎ−１）との差の大きさが所定値θｓ未満のときには、記憶された角度の中から、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる第３の角度θ（ｎ−α）を求め、第１の角度と第３の角度との差θ（ｎ）−θ（ｎ−α）を第３の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間ｔｓ・αで除算して回転角速度を検出するようにしているので、誤差（回転角度検出装置の精度による回転角度の測定誤差、電気的遅れによる受信時の誤差、アナログからデジタルに変換するときの誤差などの合計、例えば、０．２°）に比べて充分に大きい角度θｓ（例えば、１０°以上）を使用して検出することができ、したがって、精度の高い（例えば、誤差率２％以下）検出ができる。
【００２１】
また、ステップＳ３２は、記憶された角度の中に、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度が存在しなかったときの処理で、このステップによって、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度が存在しなかったときは、例えば、記憶された角度の中で最も古い角度θ（０）を第４の角度とし、回転角速度ω＝（θ（ｎ）−θ（０））／（ｔｓ・α）の式によって回転角速度を検出するので、回転体１６がほとんど回転しなかったようなときには、記憶されている角度が記憶された時間の中では、最大の間隔（ｔｓ・α）で除算しているので、誤差率が小さく（従来はｔｓで除算しているので、従来に比較して、誤差率は、１／αとなる）なり、精度のより高い検出ができる。なお、第４の角度として、記憶部１３に記憶された角度の中から第１の角度θ（ｎ）よりも前に記憶された角度のうちの任意の角度を選択することによって、従来の回転角速度検出装置よりも誤差率を小さくすることができ、精度の高い検出ができるのは勿論である。
【００２２】
さらに、ステップＳ２９とステップＳ３０とは、回転体１６の回転方向が逆になったときの処理であり、この２つのステップによって、回転体１６の回転方向が逆になったときには、それ以前の角度を消去するので、第１の角度θ（ｎ）との差の大きさが所定値θｓ以上となる角度を求めるときに、逆方向になったとき以前の角度まではさかのぼらず、したがって、回転体１６が短い時間内に細かく正／逆回転をくり返したようなときにでも、回転体１６の正／逆方向が切り換わってから短時間に、回転体１６の回転角速度の正／逆の回転方向を正しく検出できる。
【００２３】
次に、図３は、本発明の回転角速度検出装置１１を使用した自動車の構成を示す図である。なお、図３において、図１と同じ構成については、図１と同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
図３に示すように、本発明の自動車３１は、回転角速度検出装置１１と、車体を安定させるための制御システム１８とを有している。
回転角速度検出装置１１は、回転体であるハンドル１６の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置であるアングルセンサ１７からの角度信号を受信してハンドル１６の回転角速度を検出し、検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を車体制御１８に送信する。
車体制御１８は、例えば、制動制御１８ａ、サスペンション制御１８ｂ、オートレベリング制御１８ｃ、トラクション制御１８ｄなど車体を安全に運転させるための制御システムであって、回転角速度検出装置１１の検出したハンドル１６の回転角速度に基づく回転角速度信号を受信し、受信した回転角速度信号に基づくハンドル１６の回転角速度から、運転者の意図する走行方向（ハンドルを回し終る方向）を予測して車体を安全になるように制御している。
また、回転角速度検出装置１１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ） トランシーバー３２を介して、多重伝送路である車内ＬＡＮシステムへの通信ＢＵＳ３３と接続され、同じく通信ＢＵＳ３３に接続されている車体制御１８や車両の速度を検出する車速センサ４９などと相互に通信可能となっている。
【００２４】
ここで、図４は、本発明の自動車３１の実施の形態を示す図である。図４に示すように、例えば、回転角速度検出装置１１からの送信信号が、前／後ブレーキ３４を制御する制動制御１８ａに受信され、制動制御１８ａの送信する制御信号によって、前／後ブレーキ３４が制御され、また、回転角速度検出装置１１からの送信信号が、前／後サスペンション３５を制御するサスペンション制御１８ｂに受信され、サスペンション制御１８ｂの送信する制御信号によって、前／後サスペンション３５が制御されることによって、総合車体制御がなされる。
そして、この自動車３１は、本発明の回転角速度検出装置１１を使用しているので、運転者の意図する走行方向を予測するときの誤差が少なくなり、適切な車体制御が可能となり、したがって、より安全に運転できる自動車３１となっている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、回転体の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置から角度信号を所定時間毎に受信する受信部と、受信された角度信号に基づく回転角度を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された回転角度のうちの任意の第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を第２の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する制御部とを備え、制御部は、第１の角度と第２の角度との差の大きさが所定値未満のときには、記憶部に記憶された角度の中から、第２の角度よりもさらに前に記憶されかつ第１の角度との差の大きさが所定値以上となる第３の角度を求め、第１の角度と第３の角度との差を第３の角度が記憶されたときから第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにしたので、誤差を小さく抑えるようにして回転角度の差を除算でき、精度の高い回転角速度を検出することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、回転角速度検出装置と、車体を安定させるための車体制御システムとを備え、回転角速度検出装置は、ハンドルの回転角度を検出するアングルセンサから角度信号を受信してハンドルの回転角速度を検出し、検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を車体制御システムに送信するようにしたので、運転者の意図する走行方向をより適確に予測でき、適切な車体制御が可能となる自動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転角速度検出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の回転角速度検出方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の自動車の構成を示す図である。
【図４】本発明の自動車の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１１ 回転角速度検出装置
１２ 受信部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１５ 送信部
１６ 回転体（ハンドル）
１７ 回転角検出装置（アングルセンサ）
１８ 車体制御システム
１８ａ 制動制御
１８ｂ サスペンション制御
３１ 自動車
３４ ブレーキ
３５ サスペンション
Claims (7)
- 回転体の基準角度に対する回転角度を検出する回転角度検出装置から角度信号を所定時間毎に受信する受信部と、
前記受信された角度信号に基づく前記回転角度を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記回転角度のうちの任意の第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を前記第２の角度が記憶されたときから前記第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１の角度と前記第２の角度との差の大きさが所定値未満のときには、前記記憶部に記憶された角度の中から、前記第２の角度よりもさらに前に記憶されかつ前記第１の角度との差の大きさが前記所定値以上となる第３の角度を求め、前記第１の角度と前記第３の角度との差を前記第３の角度が記憶されたときから前記第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにしたことを特徴とする回転角速度検出装置。 - 前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記回転角度の中に、前記第１の角度との差の大きさが前記所定値以上となる角度が存在しないときには、前記記憶部に記憶されている回転角度のうち前記第２の角度のうち任意の回転角度を第４の角度とし、
前記第１の角度と前記第４の角度との差を前記第４の角度が記憶されたときから前記第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の回転角速度検出装置。 - 前記制御部は、前記第１の角度と前記第２の角度との差の符号が、前記第２の角度とその直前に記憶された回転角度との差の符号と逆になったときは、前記記憶部に記憶された前記回転角度のうち前記第２の角度よりも前の回転角度を消去するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の回転角速度検出装置。
- 所定時間毎に回転体の回転角度を検出し、
前記検出した回転角度を記憶し、
前記記憶された前記回転角度のうちの任意の第１の角度とそれ以前に記憶された第２の角度との差を求め、
該差を前記第２の角度が記憶されたときから前記第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出する方法であって、
前記差の大きさが所定値未満のときには、前記記憶された回転角度の中から、前記第２の角度よりもさらに前に記憶されかつ前記第１の角度との差の大きさが前記所定値以上となる第３の角度を求め、
前記第１の角度と前記第３の角度との差を前記第３の角度が記憶されたときから前記第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにしたことを特徴とする回転角速度検出方法。 - 前記記憶された前記回転角度の中に、前記第１の角度との差の大きさが前記所定値以上となる回転角度が存在しないときには、前記記憶された前記回転角度のうち前記第２の角度のうちの任意の回転角度を第４の角度とし、
前記第１の角度と前記第４の角度との差を前記第４の角度が記憶されたときから前記第１の角度が記憶されたときまでに要した時間で除算して回転角速度を検出するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の回転角速度検出方法。 - 前記第１の角度と前記第２の角度との差の符号が、前記第２の角度とその直前に記憶された回転角度との差の符号と逆になったときは、前記記憶された前記回転角度のうち前記第２の角度よりも前の角度を消去するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の回転角速度検出方法。
- 請求項１乃至３に記載の回転角速度検出装置と、
車体を安定させるための車体制御とを備え、
前記回転角速度検出装置は、ハンドルの回転角度を検出するアングルセンサから角度信号を受信して前記ハンドルの回転角速度を検出し、
前記検出した回転角速度に基づく回転角速度信号を前記車体制御に送信するようにしたことを特徴とする自動車。
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