JP5288478B2 - 車速パルス検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車内バスを通じて車速パルスを伝送する車速パルス処理装置に係り、特に、車内バスの負担軽減を図った車速パルス処理装置に関するものである。

一般に、車載用ナビゲーション装置には、車速や移動距離を検出するために車速パルス処理装置が組み込まれている。車速パルス処理装置は、タイヤの回転速度をデジタル信号である車速パルスとして処理するようになっており、自車位置を特定する上で不可欠である。

車速パルス処理装置による車速の検出手法としては、単位時間あたりの車速パルス数を計測する方法（例えば特許文献１）や、車速パルスの周期から車速を導く方法（例えば特許文献２）等がある。さらには、特許文献３に記載されているように、波形のエッジ間のパルス幅を用いて車速信号の先読みを行う技術など、種々の改良がなされている。

ここで、車速パルス処理の概要に関して、図９及び図１０を参照して説明する。図９はタイヤの回転に伴う車速パルスの波形図、図１０は一般的な車速パルス数の説明図を示している。

タイヤの外周長（Ｌ）にタイヤの回転数を掛ければ車両の移動距離を求めることができるので、まず、タイヤ１回転当たりの車速パルス数を設定して、１パルス当たりの移動距離を計算する。つまり、タイヤの外周長（Ｌ）を車速パルス数で割ることにより、１パルス当たりの車両の移動距離（ｌ）を求める。

設定される車速パルスの数は車種によって異なるが、国内の車種では２又は４パルスが一般的である。車速パルス数を２と設定して、タイヤ１回転につき２パルス出力するとした場合、タイヤの外周長（Ｌ）を車速パルス数２で割った値が、１パルス当たりの移動距離（ｌ）になる（ｌ＝Ｌ／２）。

そこで、図１０に示すように、サンプリング信号の発生間隔（以下、サンプリング間隔とする）を単位時間ｔ０と設定して、サンプリング間隔で発生した車速パルスのパルス数ｐを計数し、単位時間ｔ０内の車速パルス数ｐに、１パルス当たりの移動距離ｌを掛けることにより、当たりの車両速度ｖを求めることができる（ｖ＝ｐ＊ｌ／ｔ０）。

特開２０００−１６２２２１号公報 特開平０７−２１８５２４号公報 特開２００３−１２７７１０号公報

ところで、車両に多数の情報機器が搭載されて車内のＩＴ化が進む近年、燃料、ハンドルの舵角、エンジン情報等、様々な車内情報が一元管理されており、これらの車内情報は、データ通信の速度や特性を鑑みて、ＣＡＮ、ＭＯＳＴ、１３９４等、各種の車内バスを通じて、情報機器の制御系に伝送されている。

このような現状を受けて、車速パルスの情報伝達に関しても、車内情報の一つとして車内バスを用いてナビゲーション装置に伝送している。すなわち、車速パルス信号を専用線経由で送っていた場合とは異なり、周期的なサンプリングによるパルス数の情報をナビゲーション装置に送るようになっている。

ただし、上記の車内バスによる情報伝送方式では、車速パルス数を、ある一定周期で計測することになるので、サンプリングによる情報の欠落が起きることになる。そのため、同一の単位時間内にカウントされる車速パルス数に誤差が生じた。このように、車内バスを通じて車速パルス情報を伝送した場合、専用線を使用して伝送していれば起きることのなかった情報劣化という問題が生じた。

図１１の説明図を用いて、パルス数の誤差について具体的に説明する。図１１では、前記図１０にて示した車速パルスの発生間隔を、９／１０だけ縮めて示している。このとき、車速パルスの発生間隔はサンプリング間隔よりも小さいため、サンプリング間隔内でカウントされる車速パルス数が「２」ではなく、「３」となる箇所がある。

１パルス当たりの移動距離に車速パルス数を掛けることで、車速が求まるので、車速パルス数が「３」の箇所は、「２」の部分と比べて、車速が１．５倍となる。つまり、実際には車速に変化が無くても、１パルスの増減によって大きな速度誤差が発生した。

以上のように、車速パルス情報を専用線ではなく車内バスを介して伝送した結果、サンプリングによる誤差の発生という不具合を招いていた。したがって、違う速度でも同じパルス数になったり、反対に、同じ速度でも違うパルス数になってしまった。このようなサンプリングによる誤差を小さくするためには、サンプリング信号の発生間隔、つまりサンプリング間隔を短くすることが有効であると考えられる。

しかしながら、サンプリング間隔を短くするということは、車速パルス数の情報伝送によって車内バスを占有する時間が多くなることに他ならない。このため、車内バスの負荷が増大して、車内バスのトラフィック問題を招くことになり、車内情報の伝送効率が低下するおそれがあった。

車内バスにて伝送される情報量は、ＩＴ化の進行と相まって、増大傾向にある。そのため、ナビゲーション装置における各種センサー等との融合化を図り、互いに連携する制御系のパフォーマンスを考え合わせると、車内バスの負荷を高めるようなサンプリング間隔の短縮は、非現実的である。

そこで従来から、サンプリング間隔を短縮することなく（つまり車内バスに対する負荷を増大させることなく）、サンプリングによる誤差を確実に解消して、車両の詳細な動きをリアルタイムで正確に検出できる車速パルス処理装置が求められていた。

本発明は、以上の問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、車内バスに負荷をかけずに車速パルスの情報を伝送することにより、制御系の効率低下を防ぐと同時にサンプリングによる誤差の発生を抑えることができ、車速パルス数並びに自車位置の検出精度を高めて信頼性の向上を図った車速パルス処理装置を提供することにある。

上記の目的を実現するために、請求項１の発明は、タイヤの回転に伴って出力される車速パルスを検出する車速パルス検出手段と、前記車速パルス検出手段の検出した前記車速パルスのパルス数を、サンプリング信号の周期内で計数する車速パルス計数手段とを有しており、前記車速パルス計数手段の計数した前記パルス数を、車内バスを通じて伝送するように構成した車速パルス処理装置において、前記車速パルス間の経過時間を計時するパルス間時間の計時手段を備え、前記計時手段は、基準クロック信号を発信する基準クロックと、隣接する２つの車速パルス間の時間を前記基準クロック信号でカウントする第１のクロックカウンターと、所定のサンプリング信号により前記第１のクロックカウンターの値をロードして前記基準クロック信号でカウントを開始する第２のクロックカウンターと、前記サンプリング信号の次のサンプリング信号により前記第２のクロックカウンターの値を取り込むラッチと、を備え、前記パルス間時間は、前記第１のクロックカウンターと前記第２のクロックカウンターの値に基づいて、前記次のサンプリング信号の直前の車速パルスが、隣接するパルス間時間のうち先のパルス間時間の終了点とされるとともに、次のパルス間時間の開始点とされるものであり、前記車内バスを通じて前記パルス間時間を前記車速パルス数と共に伝送するように構成したことを特徴とするものである。

以上の本発明においては、計時手段が車速パルス間時間を計時して、このパルス間時間を、車速パルス数と共に車内バスを通じて伝送するので、これらの情報を車速パルス検出用データとして利用することができる。すなわち、計時したパルス間時間の長さと対応させつつ、車速パルス数を把握することが可能となる。このように車速パルス間時間を基準にして車速パルス数をとらえることにより、サンプリングによる情報の欠落を補って、誤差の発生を抑えることができる。

また、本発明では、車内バスを通じて伝送する情報量としては、車速パルス数とパルス間時間を送るだけなので、サンプリング間隔を短くする必要がなく、車内バスの占有時間は従来と変わりはない。そのため、車内バスのトラフィック問題が起きる心配がなく、各種センサー等との融合化も容易である。

一般に、サンプリング信号の前後で車速の変化が大きいと、サンプリング信号の周期内で計数される車速パルスの数が急激に変化して、サンプリングによる誤差が発生し易くなる。この場合、サンプリング信号の周期を修正しなければ、最悪の場合、車速パルス数を検出することができなくなるといった事態になる。

そこで、請求項１の発明では、計時手段にて次のサンプリング信号の直前の車速パルスが、隣接するパルス間時間のうち先のパルス間時間の終了点とされるとともに、次のパルス間時間の開始点とされるパルス間時間を計時するようにしており、隣接するサンプリング間隔で、車速パルスの数が急激に変化しても、計時したパルス間時間に基づいて車速パルス数をとらえるので、サンプリングによる誤差の発生を防ぐことができ、車速パルス数の検出精度を高めることが可能である。

また、第１のクロックカウンターでカウントした車速パルス間時間を、第２のクロックカウンターにロードしてカウントを開始するので、サンプリング信号に挟まれたサンプリング周期内の車速パルス間時間を正確に計時することが可能である。

さらに、請求項２の発明では、請求項１に記載の車速パルス処理装置において、前記車速パルスのパルス数と、前記車速パルス間の経過時間から、車速を計算する車速計算手段を組み込んだことを特徴としている。このような発明によれば、車速パルス処理装置に設けた車速計算手段により車速を求めることで、ナビゲーション装置側のデータ処理の負担を軽くすることができる。

以上説明したように、本発明の車速パルス処理装置によれば、計時手段にて車速パルス間時間を計時し、このパルス間時間を車内バスにより車速パルス数と共に伝送することにより、車内バスに負荷をかけることなく、車速パルスの情報を正確に伝送することができ、制御系の効率低下を防ぎつつサンプリングによる誤差の発生を確実に抑えることが可能となり、車速パルス数の検出精度を高めて、リアルタイムで精度の良い自車位置表示に寄与することができる。

以下、本発明を実施するための形態の一例について、図１〜図７を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態の構成を示すブロック図、図２は本実施形態のタイミング波形図、図３〜図５は本実施形態におけるパルス間時間を説明するための波形図、図６は本実施形態のフローチャート、図７は本実施形態によるＣＡＮメッセージの表示例である。

（１）本実施形態の構成
図１に示すように、本実施形態は、タイヤの回転に伴って出力される車速パルスを検出する車速パルスセンサー１が設けられている。この車速パルスセンサ１ーにはサンプリング信号の周期内で車速パルス数ｐをカウントするパルスカウンター２が接続され、パルスカウンター２には第１のラッチ３が接続されている。第１のラッチ３は、パルスカウンター２のカウントした値を取り込む部分である。

また、車速パルスセンサー１には、第１のクロックカウンター４、第２のクロックカウンター５、第２のラッチ６が順次接続されている。さらに、第１及び第２のクロックカウンター４、５には時間検出用の基準クロック信号を発信する基準クロック７が接続されている。これらクロックカウンター４、５、第２のラッチ６及び基準クロック７を組み合わせることで、車速パルスのパルス間時間ｔ（図２、図３参照）を計時するようになっている。

ここでいう車速パルスのパルス間時間ｔとは、図４に示すように、サンプリング周期内に発生したトータルな車速パルス時間ｔ１、及び、図５に示すように、互いに隣接する２つの車速パルス間の時間つまり１回ごとの車速パルス間時間ｔ２の両方を指す。

このようなパルス間時間ｔを計時する構成要素のうち、基準クロック７は、第１及び第２のクロックカウンター４、５に対し基準クロック信号を与える部分である。第１のクロックカウンター４は、基準クロック７からの基準クロック信号により１回ごとの車速パルス間時間ｔをカウントする部分である。図２では、第１のクロックカウンター４のカウント結果を、カウンター値１として示している。

また、第２のクロックカウンター５は、サンプリング信号によって第１のクロックカウンター４の値をロードして（図２中の白抜き矢印）、基準クロック信号によるカウントを開始するようになっている。図２では、第２のクロックカウンター４のカウント結果を、カウンター値２として示している。さらに、第２のラッチ６が、次のサンプリング信号をトリガーとして第２のクロックカウンター５の値をラッチ値として取り込むようになっており、これによりサンプリング周期内の車速パルス間時間ｔを計時している。

また、上記第１及び第２のラッチ３、６には車速パルスの処理を司るためのマイコン８が接続されている。このマイコン８は、第１のラッチ３の取り込んだ車速パルス数ｐ及び第２のラッチ６の取り込んだ車速パルス間時間ｔをバス（ＣＡＮ）上へ転送する部分である。さらにマイコン８は、パルスカウンター２、第１及び第２のラッチ３、６並びに第２のクロックカウンター４に対して所定の周期でサンプリング信号を発信している。

（２）本実施形態の動作
続いて、本実施形態の動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。まず、パルスカウンター２をクリア状態にした上で（Ｓ１０１）、第１のクロックカウンター４のカウンター値１を、第２のクロックカウンター５にロードする（Ｓ１０２）。続いて、パルスカウンター２にてパルス数ｐをカウントし始め（Ｓ１０３）、さらには第２のクロックカウンター５によるカウンター値２のカウントを開始する（Ｓ１０４）。

Ｓ１０２において、ロードされるカウンター値１は、車速パルスセンサー１にて車速パルスの検出を行い（Ｓ１０５）、車速パルスが検出されない間は（Ｓ１０５のＮｏ）、第１のクロックカウンター４にてカウンター値１をカウントし続けることにより得ている（Ｓ１０６）。

車速パルスセンサー１が車速パルスを検出すれば（Ｓ１０５のＹｅｓ）、第１のクロックカウンター４におけるカウンター値１をクリアして（Ｓ１０７）、Ｓ１０１に戻り、車速パルスの検出を再開して、カウンター値１をカウントし直す。

Ｓ１０８では、マイコン８から発信されるサンプリング信号の有無を確認し、サンプリング信号が無い間は（Ｓ１０８のＮｏ）、パルスカウンター２によるパルス数ｐのカウント（Ｓ１０３）と、第２のクロックカウンター５によるカウンター値２のカウントを続ける（Ｓ１０４）。

また、サンプリング信号が検出された場合は（Ｓ１０８のＹｅｓ）、第１のラッチ３はパルス数ｐを保存し（Ｓ１０９）、第２のラッチ６はパルス間時間ｔを保存して（Ｓ１１０）、マイコン８がこれら車速パルス数ｐ及び車速パルス間時間ｔをバス（ＣＡＮ）上へ転送する（Ｓ１１１）。

図７にＣＡＮのメッセージ例を示す。すなわち、従来では車速パルス数ｐしか転送していなかったが、本実施形態では、車速パルス数ｐとパルス間時間ｔを一緒に転送するようになっている。

（３）本実施形態の作用効果
以上のような本実施形態においては、第１のクロックカウンター４でカウントを開始した車速パルス間時間ｔを、第２のクロックカウンター５にロードしてカウントを開始するので、サンプリング信号に挟まれたサンプリング周期内の車速パルス間時間ｔを、トータルに計時することができる。

このようにして車速パルス間時間ｔを計時し、このパルス間時間ｔを車速パルス数ｐと共に車内バスを通じて伝送するため、２種類の情報を車速検出用のデータとして利用可能である。すなわち、計時したパルス間時間ｔと対応させて車速パルス数ｐを把握することができる。したがって、サンプリング間隔内でカウントされる車速パルス数に誤差が生じることがない。

また、本実施形態では、マイコン８により車速パルス数ｐ及び車速パルス間時間ｔをバス（ＣＡＮ）上へ転送するので、車速パルスの情報量が増大しておらず、伝送に際して車内バスが占有されることがない。このため、車内バスのトラフィック問題が起きる懸念がない。

したがって、各種センサー等との融合化が容易であって、ＩＴ化の進む車両の制御系にあって良好なパフォーマンスを維持することができる。これにより、車速パルス数の検出精度を高めることが可能であり、リアルタイムで精度の良い自車位置表示が実現する。

（４）他の実施形態
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、各部材の構成や配置等は適宜変更可能である。例えば、計時手段により、サンプリング信号の周期を跨ぐようにして前記パルス間時間を計時するように構成した実施形態も包含する。

図８に示すように、サンプリング信号の前後で車速の変化が大きい場合、サンプリング信号の周期内で計数される車速パルスの数が急激に変化するので、誤差が発生し易く、最悪の場合、車速パルス数を検出することができなくなる。

そこで、計時手段にて、サンプリング信号の周期を跨ぐようにしてパルス間時間を計時し、サンプリング間隔に対して車速パルスの数が急激に変化した場合でも、この変化から影響を受けることなく、計時したパルス間時間ｔに基づいて車速パルス数ｐを正確にとらえることができる。すなわち、サンプリング信号の前後で車速が大きく変化しても、サンプリングによる誤差の発生を確実に抑えることができ、車速パルス数の検出精度をいっそう高めることが可能である。

また、他の実施形態として車速パルスのパルス数ｐと車速パルス間時間ｔから、車速を計算する車速計算手段を組み込んでも良い。このような実施形態によれば、車速パルス処理装置に設けた車速計算手段によって車速を求めることができ、ナビゲーション装置側におけるデータ処理の負担軽減に貢献することが可能である。

本発明に係る代表的な実施形態の構成を示すブロック図。 本実施形態のタイミング波形図。 本実施形態におけるパルス間時間を説明するための波形図。 本実施形態におけるパルス間時間を説明するための波形図。 本実施形態におけるパルス間時間を説明するための波形図。 本実施形態のフローチャート。 本実施形態によるＣＡＮメッセージの表示例。 本発明に係る他の実施形態を示す説明するための波形図。 タイヤの回転に伴う車速パルスの波形図。 一般的な車速パルス数の説明図。 パルス数の誤差についての説明図。

１…車速パルスセンサー
２…パルスカウンター
３…第１のラッチ
４…第１のクロックカウンター
５…第２のクロックカウンター
６…第２のラッチ
７…基準クロック
８…マイコン
ｔ…車速パルス間時間
ｐ…車速パルス数

Claims (2)

1. タイヤの回転に伴って出力される車速パルスを検出する車速パルス検出手段と、前記車速パルス検出手段の検出した前記車速パルスのパルス数を、サンプリング信号の周期内で計数する車速パルス計数手段とを有しており、前記車速パルス計数手段の計数した前記パルス数を、車内バスを通じて伝送するように構成した車速パルス処理装置において、
   前記車速パルス間の経過時間を計時するパルス間時間の計時手段を備え、
   前記計時手段は、
   基準クロック信号を発信する基準クロックと、
   隣接する２つの車速パルス間の時間を前記基準クロック信号でカウントする第１のクロックカウンターと、
   所定のサンプリング信号により前記第１のクロックカウンターの値をロードして前記基準クロック信号でカウントを開始する第２のクロックカウンターと、
   前記サンプリング信号の次のサンプリング信号により前記第２のクロックカウンターの値を取り込むラッチと、を備え、
   前記パルス間時間は、前記第１のクロックカウンターと前記第２のクロックカウンターの値に基づいて、前記次のサンプリング信号の直前の車速パルスが、隣接するパルス間時間のうち先のパルス間時間の終了点とされるとともに、次のパルス間時間の開始点とされるものであり、
   前記車内バスを通じて前記パルス間時間を前記車速パルス数と共に伝送するように構成したことを特徴とする車速パルス処理装置。
2. 前記車速パルスのパルス数と、前記車速パルス間の経過時間から、車速を計算する車速計算手段を組み込んだことを特徴とする請求項１に記載の車速パルス処理装置。

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