JP5159559B2

JP5159559B2 - 車載用加速度センサ零点補正装置

Info

Publication number: JP5159559B2
Application number: JP2008277172A
Authority: JP
Inventors: 秀夫荒木
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: JP2010107244A

Description

この発明は、車両に搭載されて道路勾配の検出に用いられる加速度センサの検出加速度の零点を補正する車載用加速度センサ零点補正装置に関する。

従来、例えばアイドルストップ車は、縦方向（前後方向）の加速度センサ（以下、Ｇセンサという）を搭載し、Ｇセンサの出力に比例した検出加速度（以下、Ｇセンサ加速度という）から走行路の道路勾配を推定して検出し、一定勾配以上の坂道等ではアイドルストップを行わないようにして安全性を確保している。なお、勾配は、Ｇセンサの加速度から車両の走行の実加速度を引いたものである。

また、ヒルスタート機能や自動変速機（ＡＴ）の自動ニュートラル制御（Ｎ制御）機能等を備えた車両も、同様のＧセンサを搭載し、前記アイドルストップ車と同様にして走行路の道路勾配を検出し、検出した道路勾配によってヒルスタート、自動ニュートラル制御をオン、オフしている。

これらの場合、道路勾配は、水平な勾配零点のＧセンサ加速度を基準にしてＧセンサ加速度から検出され、その検出精度がＧセンサ加速度の零点（勾配零点）の精度に依存するため、Ｇセンサ加速度の零点をどのように設定し、補正するのかが重要である。

そして、Ｇセンサ加速度の零点は、工場出荷時等の零点初期学習により、車両をできるだけ水平な場所にセットし、そのときのＧセンサの出力を勾配零点のＧセンサ加速度の出力として記憶することにより初期設定される。

さらに、Ｇセンサの出力がＧセンサを含む車両部品の経時変化、道路状況等の種々の要因によって変化（変動）するため、Ｇセンサ加速度の零点は車両出荷時等に初期設定するだけでは不十分であり、初期設定のままでは道路勾配の誤検出が発生する。

そこで、零点初期学習による初期設定後は、つぎに説明する零点走行学習により、Ｇセンサ加速度の零点をくり返し補正することが提案されている。

零点走行学習は、前記零点初期学習後にくり返し施される補正であり、Ｇセンサ加速度と、車速センサの検出車速の時間変化から求められる加速度（実加速度）とを比較し、実加速度に対するＧセンサ加速度の差（偏差）に応じてＧセンサ加速度の零点を初期設定から少しずつ補正し、長時間かけてＧセンサ加速度の零点のずれを修正する。

なお、前記零点走行学習として、同じ走行路の上りと下りのＧセンサ加速度から検出される道路勾配を加算し、その加算値をＧセンサ加速度の零点のずれとして求め、このずれに応じてＧセンサ加速度の零点を補正することも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７‐１５９４３８号公報（段落［０００２］−［０００５］、［００１１］−［００２３］、図１−図３、図６）

前記アイドルストップ車等の車両姿勢は人や物の乗降によって変化し、例えば、前部座席に人や物が乗ると車両姿勢は前下がりになり、後部座席に人や物が乗ると車両姿勢は前上がりになる。

そして、車両の中央等の所定位置に搭載されたＧセンサの出力が人や物の乗降に基づく車両姿勢の影響を受けるため、Ｇセンサ加速度は人や物の乗降に基づく車両姿勢の変化によっても変化する。

しかしながら、従来はＧセンサ加速度の零点の補正において、人や物の乗降に基づく車両姿勢の変化の影響は全く考慮されていない。そのため、零点初期学習後に零点走行学習等によるＧセンサ加速度の零点の補正をくり返し施しても、人や物の乗降が発生して車両姿勢が変化するとＧセンサ加速度の零点が大きくずれてしまい、Ｇセンサ加速度からの走行路の道路勾配の検出精度が低下する。

そして、走行路の道路勾配の検出精度が低下すると、アイドルストップが不用意に禁止される等のおそれがある。すなわち、アイドルストップ車の例で説明すると、図９に示すように、車両１００の走行路２００が実際には実線の勾配３°のアイドルストップ可能な上り坂であるにもかかわらず、人や物の乗降により車両姿勢が前上がりになると、Ｇセンサ３００のＧセンサ加速度から検出される道路勾配が車両姿勢の変化の影響を受けて例えば５°になり、走行路の道路勾配の誤検出が発生してアイドルストップが不用意に禁止されてしまう。

本発明は、人や物の乗降に基づく車両姿勢の変化の影響も考慮してＧセンサ加速度の零点を補正し、走行路の道路勾配の検出精度を向上することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の車載用Ｇセンサ零点補正装置は、車両に搭載されて道路勾配の検出に用いられるＧセンサの検出加速度（Ｇセンサ加速度）の零点補正を行う車載用Ｇセンサ零点補正装置であって、前記車両のドアの開、閉を検出するドア検出手段と、前記ドア検出手段のドアの開検出から閉検出までの期間を車両姿勢学習期間として、該車両姿勢学習期間の前記ＧセンサのＧセンサ加速度の変化に応じた車両姿勢の零点補正を前記ＧセンサのＧセンサ加速度に施す姿勢補正手段と、前記車両に搭載された車速センサの検出車速の変化から前記車両の加速度（実加速度）を演算する加速度演算手段と、前記車両の走行中に前記ＧセンサのＧセンサ加速度から検出される道路勾配および前記実加速度に基づいて前記車両の平坦路の定速走行を認識し、前記加速度演算手段が演算する前記平坦路の定速走行中の前記実加速度と前記平坦路の定速走行中の前記ＧセンサのＧセンサ加速度との差に応じた零点補正を前記ＧセンサのＧセンサ加速度に施す走行補正手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

請求項１の本発明の車載用Ｇセンサ零点補正装置の場合、ドア検出手段により人や物の乗降に基づく車両のドアの開、閉を検出すると、その都度、姿勢補正手段によりドアの開検出から閉検出までの車両姿勢学習期間のＧセンサ加速度の変化に応じた零点の補正をＧセンサ加速度に施す。この場合、車両姿勢学習期間には車両の走行が停止するため、車両姿勢学習期間のＧセンサ加速度は車両の走行の影響がなく、人や物の乗降に基づく車両姿勢の変化にしたがって変化する。そのため、人や物の乗降が発生する毎に、姿勢補正手段により、人や物の乗降に基づいて変化する車両姿勢に応じた零点補正をＧセンサ加速度に施すことができる。

さらに、Ｇセンサ加速度から検出される道路勾配が小さく、かつ、前記実加速度も小さい、平坦路の定速走行を検出する毎に、走行補正手段により、平坦路の定速走行中の実加速度とＧセンサ加速度との差に応じた零点の補正をＧセンサ加速度にさらに施し、車両走行中に従来の零点走行学習の補正に代わる零点補正をＧセンサ加速度に施すことができる。

したがって、人や物の乗降に基づく車両の姿勢変化の影響も考慮してＧセンサ加速度の零点を補正し、Ｇセンサ加速度からの走行路の道路勾配の検出精度を著しく向上することができる。

つぎに、本発明の一実施形態について、図１〜図８を参照して詳述する。

図１は車両１に搭載された本実施形態の車載用Ｇセンサ零点補正装置の構成を示し、図２は車両１内のＧセンサ２の位置を示し、図３はＧセンサ２の構成例を示し、図４はＧセンサ２の出力特性例を示す。図５、図６、図７は図１の車載用Ｇセンサ零点補正装置の動作説明用のフローチャートであり、図８は人や物の乗降が発生したときの道路勾配の検出例を示す。

（構成）
図１の車両１は例えばアイドルストップ車である。同図のＧセンサ２は静電型、圧電体型、半導体ひずみゲージ型等の周知の種々のタイプのいずれかの構成であり、車両１の前後方向の傾きを検出するため、図２に示すように車両１のほぼ中央に搭載される。図２において、３ａ、３ｂは前側の運転席、助手席、３ｃは後部座席である。４は車輪である。

そして、静電型の場合、Ｇセンサは概略図３に示すように構成され、振り子状の可動電極２ａと、その前、後の固定電極２ｂ、２ｃとを備える。そして、可動電極２ａが車両１の加減速及び走行路の勾配に応じて垂下状態から前後方向に振れることにより、可銅電極２ａと固定電極２ｂ、２ｃそれぞれとの距離が互いに逆に増減し、可銅電極２ａと固定電極２ｂとの容量又は、可動電極２ａと固定電極２ｂとの容量の変化に基づき、図４の実線の特性に示すようにＧセンサ２の出力（電圧）に比例して検出加速度（Ｇセンサ加速度）が変化する。なお、図４のαはＧセンサ加速度の零点を示し、この零点αを図中の零点α１、α２等にずらして破線の特性に補正することがＧセンサ加速度の零点補正である。

図１において、５は本発明のドア検出手段を形成するカーテシスイッチであり、一般的には車両１のドア毎に設けられる。６は車速センサであり、車両１の車速（車輪速）を検出する。７はストップランプスイッチであり、ブレーキ操作を検出する。８はスロットル開度センサであり、アクセル操作に基づくエンジンスロットルの開度を検出する。９はマイクロコンピュータ構成の勾配検出部であり、センサ２、６、８の検出出力やスイッチ５、７の接点信号等が入力され、本発明の姿勢補正手段、加速度演算手段、走行補正手段を形成し、図５のステップＡ１〜Ａ４の零点車両姿勢学習処理、図６のステップＢ１〜Ｂ６の零点走行学習処理、図７のステップＣ１、Ｃ２の勾配検出処理を行う。１０は不揮発性メモリのＧセンサ補正値記憶部であり、Ｇセンサ加速度の零点の初期値を記憶するとともに、この初期値に前記零点車両姿勢学習処理の補正および前記零点走行補正の補正が施されたＧセンサ加速度の零点を書き換え自在に記憶する。

１１はマイクロコンピュータ構成のアイドルストップ制御部であり、勾配検出部９の検出勾配（道路勾配）が一定以下（例えば３°以下）になる安全なときにのみ、車速センサ６の検出車速、ストップランプスイッチ７のブレーキ操作の検出、スロットル開度センサ８のエンジンスロットルの開度の検出等に基づき、周知のアイドルストップの制御（エンジンの停止および再始動の制御）を実行する。

（動作）
まず、Ｇセンサ２の検出加速度（Ｇセンサ加速度）の零点の設定、補正について説明する。

Ｇセンサ加速度の零点の設定は、車両１の工場出荷時に、勾配検出部９の従来と同様の零点初期学習により、車両１をできるだけ水平な場所にセットして行われ、そのとき得られるＧセンサ２の出力（例えば２．５Ｖ）が、Ｇセンサ加速度の零点の初期値としてＧセンサ補正値記憶部１０に設定されて記憶されて終了する。

その後は、つぎに説明する勾配検出部９の零点車両姿勢学習および零点走行学習により、Ｇセンサ加速度の零点の補正が施される。

｛零点車両姿勢学習の補正｝
この補正は、人や物の乗降時には車両１のドアが開かれて閉じられることに着目し、勾配検出部９により、カーテシスイッチ５の接点信号がオンからオフに変化して車両１のいずれかのドアの開を検出する毎に、この検出から当該カーテシスイッチ５の接点信号がオフからオンに変化してそのドアの閉を検出するまでの期間（図５のステップＡ１からステップＡ３に至るまでの期間）を車両姿勢学習期間として実行される。

すなわち、車両姿勢学習期間には車両１は停止し、Ｇセンサ加速度は車両１の走行の影響を含まない。そこで、勾配検出部９の姿勢補正手段により、車両姿勢学習期間のＧセンサ２のＧセンサ加速度の変化を人や物の乗降に伴う車両１の姿勢変化として検出し（図５のステップＡ２）、車両姿勢学習期間が終了したときに、検出したＧセンサ２のＧセンサ加速度の変化量（Ｇセンサ２の出力の電圧変化量）を車両姿勢の零点ずれの補正値として確定し、前記初期値（例えば図４の零点αの電圧）に確定した車両姿勢の補正値（例えば図４の変化量−ΔＶ１、＋ΔＶ２の電圧）を加算して前記初期値の零点に車両姿勢の補正を加味した零点を得、この零点を補正が施された零点としてＧセンサ補正値記憶部１０に記憶する（図５のステップＡ４）。このとき、車両姿勢の補正値は、今回（最新）の車両姿勢学習期間に検出したＧセンサ加速度の変化量（最新の変化量）であってよいが、例えば、今回までの複数回の車両姿勢学習期間に検出したＧセンサ加速度の変化量の平均値（平均の変化量）等であってもよい。

零点車両姿勢学習の補正後は、勾配検出部９の勾配検出処理により、Ｇセンサ補正値記憶部１０に記憶された零点車両姿勢学習の補正後の零点を基準にして、検出されたＧセンサ加速度（走行中は実加速度を引いた加速度）から、時々刻々の走行路の道路勾配が推定されて検出される。

｛零点走行学習の補正｝
この零点走行学習の補正は、従来の零点走行学習の補正に代わるＧセンサ加速度の零点の補正であり、前記零点車両姿勢学習の補正後、つぎの車両姿勢学習期間に至るまでの間にくり返し実行される。そして、勾配検出部９の加速度演算手段により車速センサ６の検出車速の時間変化から車両１の加速度（実加速度）を求める（図６のステップＢ１）。また、Ｇセンサ２の出力から最新のＧセンサ加速度を得る（図６のステップＢ２）。さらに、検出されたＧセンサ加速度から道路勾配を推定し、推定した道路勾配が例えば３°以下の平坦路であるか否かを判断するとともに（図６のステップＢ３）、前記実加速度（車両１の真の加速度）が例えば約１．８６ｍ／ｓ^２（≒０．１９Ｇ）以下の定速走行か否かを判断し（図６のステップＢ４）、これらの判断に基づいて車両１の平坦路の定速走行を認識する。なお、前記平坦路の定速走の認識精度を高める場合、ストップランプスイッチ７の接点信号からブレーキペダルが踏まれていないことを検出し、スロットル開度センサ８によりエンジンのスロットル開度が一定以下であることを検出することも認識条件に加えられる。

そして、平坦路の走行中はＧセンサ加速度に道路勾配の影響が含まれず、定速走行中は車両１の加速度がほぼ零になるため、平坦路の定速走行中のＧセンサ加速度は、その零点のずれがない限り、前記実加速度に一致し、ほぼ零になるはずであるが、Ｇセンサ加速度に零点のずれが含まれると、両加速度に誤差が生じ、この誤差からＧセンサ加速度の零点のずれを検出できる。

そこで、車両１の平坦路の走行中を認識すると、実加速度に対するＧセンサ加速度の誤差を求めて（図６のステップＢ５）、最新の実加速度とＧセンサ加速度との差に相当するＧセンサ２の電圧を演算し、この演算結果の電圧を、Ｇセンサ加速度の零点のずれの補正値の電圧として、Ｇセンサ補正値記憶部１０の零点車両姿勢学習の補正が施された零点の電圧に加算し、Ｇセンサ補正値記憶部１０に記憶されたＧセンサ加速度の零点に、零点走行学習の補正をさらに施す（図６のステップＢ６）。

このとき、平坦路の走行中に検出した零点のずれの電圧を、平坦路の走行を認識する毎にＧセンサ補正値記憶部１０の零点の電圧に加算してもよいが、Ｇセンサ加速度の零点に零点車両姿勢学習の補正が既に施されているので、人や物の乗降が発生したとしても、１回の平坦路の走行中に検出する零点のずれは微小であり補正の効果が現れにくいことから、平坦路の走行中に検出した零点のずれの電圧を加算して積算することを、補正の効果が現れると予想される設定回数くり返し、設定回数の零点のずれの電圧の積算値を、Ｇセンサ補正値記憶部１０の零点の電圧に加算して零点走行学習の補正を施すことが効果的である。

そして、前記の零点車両姿勢学習の補正と零点走行学習の補正とが施されることにより、Ｇセンサ補正値記憶部１０に記憶される補正後の零点の電圧は、人や物の乗降が発生して車両１の車両姿勢が変化する毎に、零点車両姿勢学習により施される補正が車両姿勢に応じて更新され、しかも、更新された零点車両姿勢学習の補正後の零点の誤差がその後の零点走行学習の補正によってさらに補正される。

つぎに、勾配検出部９の勾配検出処理について説明すると、例えば車両１のアイドルストップ運転中等にＧセンサ２の出力（電圧）をくり返し取り込み（図７のステップＣ１）、Ｇセンサ補正値記憶部１０の最新の零点を水平（道路勾配０°）な走行路の出力（電圧）として、取り込んだＧセンサの出力を道路勾配に換算し、走行路の道路勾配を推定して検出する（図７のステップＣ２）。なお、車両１の走行中であれば、実際には、例えば車速センサ６の検出車速から得られた実加速度に相当する電圧をＧセンサ２の出力から減算し、減算後のＧセンサ２の出力から道路勾配を検出する。

この場合、検出される道路勾配は、零点車両姿勢学習の補正が施されることにより、人や物の乗降の影響を受けることがない。さらに、その後、つぎに人や物の乗降が発生するまで零点走行学習の補正がくり返し施されてさらに検出の誤差が徐々に絞り込まれ、従来の零点走行学習の補正と同様の学習補正が行われるので道路勾配の検出精度が一層向上する。なお、車両姿勢の補正が既に施されているので、零点走行学習の補正による検出の誤差が短時間に迅速に絞り込まれる利点もある。

すなわち、走行路の実際の道路勾配が車両１の走行にしたがって図８の実線ａに示すように同図の左から右に変化する際に、例えば地点ｐａで前部座席（助手席３ｂ）に人や物が乗って車両姿勢が前下がりになり、その後、地点Ｐｂで後部座席に人や物が乗って車両姿勢が前下がりになったとすると、本実施形態の零点車両姿勢学習の補正および零点走行学習の補正を全く施さなければ、Ｇセンサ加速度から検出される道路勾配は、同図の一点破線ｂに示すように車両姿勢の変化にしたがって実際の道路勾配から大きくずれるが、零点車両姿勢学習の補正および零点走行学習の補正を施す本実施形態の場合はＧセンサ加速度から検出される道路勾配が実線ａに一致する。また、零点車両姿勢学習の補正のみを施して零点走行学習の補正を施さない場合は、Ｇセンサ加速度から検出される道路勾配が同図の破線ｃに示すように実際の道路勾配に対して例えば１°程度の残存誤差を含み、この残存誤差は絞り込まれることがない。本実施形態の場合は、零点走行学習の補正により前記残存誤差が絞り込まれてほぼ零になる。

そして、勾配検出部９の勾配検出処理により検出された道路勾配がアイドルストップ制御部１１に送られる。

アイドルストップ制御部１１は、検出された道路勾配が例えば３°以下の安全な場合にのみ、ストップランプスイッチ７の接点信号からのブレーキペダルの踏み込みの検出、スロットル開度センサ８によるエンジンスロットルの開度の検出および車速センサ６の検出車速等に基づき、周知のアイドルストップの制御（エンジン停止、エンジン再始動等の制御）を実行し、検出された道路勾配が例えば３°より大きくなると、自動的にアイドルストップの制御を禁止する。そして、検出された道路勾配が人や物の乗降に基づく車両姿勢の影響を受けないので、人や物の乗降に伴う走行路の道路勾配の誤検出によりアイドルストップが不用意に禁止されたりすることがなく、アイドルストップの性能が向上する。

以上のように、本実施形態の場合、人や物の乗降に基づく車両姿勢の変化の影響も考慮してＧセンサ加速度の零点を補正し、走行路の道路勾配の検出精度を向上することができ、さらには、検出された道路勾配に基づくアイドルストップの制御性能を向上することができる。なお、車両１がヒルスタート機能やＡＴのＮ制御機能を備える場合、勾配検出部９の勾配検出処理により検出された道路勾配が一定以上になると、ヒルスタートやＮ制御を禁止してオフすることにより、検出された道路勾配に基づくヒルスタートやＮ制御の制御性能を向上することができる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、車両１のドアの開、閉はカーテシスイッチ５の接点信号以外の車内の信号等から検出してもよいのは勿論である。

また、平坦路の定速走行の認識条件やアイドルストップを禁止する道路勾配の条件等は、実施形態の条件に限るものではなく、実験等に基づいて適当に設定してよいのは勿論である。

さらに、勾配検出部９、アイドルストップ制御部１１の処理や制御の手法等はどのようであってもよい。

そして、本発明は、アイドルストップ車やヒルスタート機能やＡＴのＮ制御機能を備えた車両等の走行路の道路勾配の検出が必要な種々の車両の車載用加速度センサ零点補正装置に適用することができる。

本発明の一実施形態のブロック図である。図１の加速度センサの設置例の説明図である。図１の加速度センサの構成例の説明図である。図１の加速度センサの特性例の説明図である。図１の勾配検出部の零点車両姿勢学習による補正のフローチャートである。図１の勾配検出部の零点走行学習による補正のフローチャートである。図１の勾配検出部の勾配検出のフローチャートである。本発明の一実施形態の効果の説明図である。従来例の説明図である。

符号の説明

１車両
２加速度センサ（Ｇセンサ）
５カーテシスイッチ
６車速センサ
９勾配検出部

Claims

車両に搭載されて道路勾配の検出に用いられる加速度センサの検出加速度の零点補正を行う車載用加速度センサ零点補正装置であって、
前記車両のドアの開、閉を検出するドア検出手段と、
前記ドア検出手段のドアの開検出から閉検出までの期間を車両姿勢学習期間として、該車両姿勢学習期間の前記加速度センサの検出加速度の変化に応じた車両姿勢の零点補正を前記加速度センサの検出加速度に施す姿勢補正手段と、
前記車両に搭載された車速センサの検出車速の変化から前記車両の加速度を演算する加速度演算手段と、
前記車両の走行中に前記加速度センサの検出加速度から検出される道路勾配および前記加速度演算手段が演算する加速度に基づいて前記車両の平坦路の定速走行を認識し、前記加速度演算手段が演算する前記平坦路の定速走行中の前記車両の加速度と前記平坦路の定速走行中の前記加速度センサの検出加速度との差に応じた零点補正を前記加速度センサの検出加速度に施す走行補正手段とを備えたことを特徴とする車載用加速度センサ零点補正装置。