JP5648051B2 - ヨーレート検出装置 - Google Patents

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    • B60T2250/062Sensor zero-point adjustment; Offset compensation loosing zero-point calibration of yaw rate sensors when travelling on banked roads or in case of temperature variations

Description

本発明は、ヨーレート検出装置に関する。
本願は、2010年6月1日に、日本に出願された特願2010−125947号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、例えば温度変化などによって車両ヨーレートセンサの出力値にオフセット値が生じることが知られている。車両の走行中にこのオフセット値を補正する装置として、左右輪の車輪径比に基づいて左右輪の車輪速差を算出し、この左右輪の車輪速差から車輪速ヨーレートを算出し、さらにこの車輪速ヨーレートにより車両ヨーレートセンサの出力値を較正するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
日本国特開平11−94874号公報
ところで、上記従来技術に係る装置においては、左右輪の車輪径比の算出を、走行開始時の所定時間内かつ直進走行中に限定して実行している。しかしながら、このような走行条件が走行中において必ず満たされるわけではない。このため、走行開始時から1度も車両ヨーレートセンサの較正を行なうことができない虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の走行状態にかかわらずに車両ヨーレートの検出値の較正を適切に行なうことが可能なヨーレート検出装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の各態様は以下の手段を採用した。
〔1〕本発明の第1態様に係るヨーレート検出装置は、車両ヨーレートを検出してその検出値を出力する車両ヨーレート検出手段と、少なくとも左右輪の車輪速を検出して検出値を出力する左右輪速検出手段と、前記左右輪の車輪速の検出値から車輪速ヨーレートを算出する車輪速ヨーレート算出手段と、前記車両ヨーレートの検出値と前記車輪速ヨーレートとの偏差に応じて前記車両ヨーレートの検出値および前記車輪速ヨーレートを補正する補正値を、前記車両ヨーレートの検出値が温度変化によりずれる時間である所定時間内の旋回操作に伴う旋回量に応じて補正する旋回補正係数を算出する旋回補正係数算出手段と、前記車両ヨーレートの検出値と前記車輪速ヨーレートと前記旋回補正係数とに基づいて前記車両ヨーレートの検出値を補正する車両ヨーレート補正手段と、を備える。
〔2〕上記〔1〕に記載のヨーレート検出装置では、前記旋回補正係数算出手段は、前記旋回量が増大することに伴い、前記旋回補正係数の絶対値が増大するようにして、前記旋回補正係数を算出してもよい。
〔3〕上記〔1〕に記載のヨーレート検出装置では、前記車輪速ヨーレート算出手段は、前輪および後輪に対して前記車輪速ヨーレートを算出しており、前記前輪の前記車輪速ヨーレートと前記後輪の前記車輪速ヨーレートとの差が所定値以上であるときに運転者に報知を行なう報知手段をさらに備えていてもよい。
〔4〕上記〔1〕に記載のヨーレート検出装置では、前記車両ヨーレートの検出値と前記旋回補正係数との偏差の積算値の平均値である時間平均値を算出する手段と;前記旋回補正係数により前記時間平均値を補正して時間平均補正値を算出する手段と;前記時間平均補正値により前記車両ヨーレートの検出値を補正する手段と;を備えていてもよい。
〔5〕上記〔4〕に記載のヨーレート検出装置では、前記時間平均補正値により前記車両ヨーレートの検出値を補正する手段が、前輪の時間平均補正値と後輪の時間平均補正値との平均値により前記車両ヨーレートを補正してもよい。
上記〔1〕の態様に係るヨーレート検出装置によれば、車両ヨーレートの検出値に加えて、左右輪速から算出された車輪速ヨーレートと旋回補正係数とを用いることにより、車両の直進走行中に限らずに旋回走行中であっても車両ヨーレートの検出値を補正することができる。
さらに、左右輪の車輪速を検出することにより、車両ヨーレートを検出すると同時に、左輪と右輪との車輪径比、すなわち空気圧差を算出できる。この左輪と右輪との間の空気圧差を車両ヨーレートの検出値の補正に用いることにより、車両ヨーレートの補正精度を向上させることができる。
また、上記〔2〕に係るヨーレート検出装置によれば、旋回量が増大することに伴い、旋回補正係数の絶対値が増大するように変化することで、旋回走行中における車両ヨーレートの検出値の補正精度を向上させることができる。
また、上記〔3〕に係るヨーレート検出装置によれば、左右前輪および左右後輪の車輪速ヨーレートを算出することにより、車輪速ヨーレートと同時に左右前輪と左右後輪との車輪径比、すなわち空気圧差が算出される。このことから、左右前輪の車輪速ヨーレートと左右後輪の車輪速ヨーレートとの差が所定値以上である場合に、左右前輪と左右後輪との空気圧差が異常であると判定できる。このため、いずれかの車輪が空気圧の低下などの異常を起こしていることを判断でき、これらの異常を運転者に適切に報知することができる。
また、上記〔4〕に係るヨーレート検出装置によれば、前記旋回補正係数により前記時間平均値を補正して時間平均補正値を算出し、前記時間平均補正値により前記車両ヨーレートの検出値を補正することにより、車両ヨーレートの補正精度を向上できる。
また、上記〔5〕に係るヨーレート検出装置によれば、前記前輪の時間平均補正値と前記後輪の時間平均補正値との平均値により前記車両ヨーレートを補正することにより、旋回走行中における車両ヨーレートの検出値の補正精度を向上できる。
本発明の一実施形態に係るヨーレート検出装置の構成図である。 同実施形態における旋回補正係数と旋回極性時間(左旋回時間または右旋回時間)との対応関係の一例を示す図である。 同実施形態における時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの差に対する所定の閾値と、車速との対応関係の例を示す図である。 同実施形態におけるヨーレート検出装置の動作を示すフローチャートである。
以下、本発明のヨーレート検出装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態によるヨーレート検出装置10は、例えば図1に示すように車両に搭載され、車体センサ部11と、制御部12と、報知装置13とを備えて構成されている。
車体センサ部11は、例えば、車両ヨーレートセンサ21と、4輪の車輪速センサ22FL,22FR,22RL,22RRと、舵角センサ23とを備えて構成されている。
車両ヨーレートセンサ21は、車両のヨーレート(車両重心の上下方向軸回りの回転角速度)を検出して、検出値の信号を出力する。
各車輪速センサ22FL,22FR,22RL,22RRは、順次、左前輪と、右前輪と、左後輪と、右後輪との車輪速を検出して、各車輪速Sfl,Sfr,Srl,Srrの検出値を出力する。
舵角センサ23は、運転者により操作されるステアリングホイールの舵角(操舵角)あるいは操舵角に応じた実舵角(転舵角)を検出して、舵角検出値raを出力する。
制御部12は、例えば、前輪車輪速ヨーレート算出部31と、後輪車輪速ヨーレート算出部32と、空気圧差(前輪)算出部33と、空気圧差(後輪)算出部34と、旋回補正係数算出部35と、前輪車輪速ヨーレート補正部36と、後輪車輪速ヨーレート補正部37と、車両ヨーレートセンサ補正部38と、空気圧低下判定部39とを備えて構成されている。
前輪車輪速ヨーレート算出部31は、前輪の各車輪速センサ22FL,22FRから出力される左前輪の車輪速の検出値Sflおよび右前輪の車輪速の検出値Sfrに基づき、予め記憶している所定の車輪速ヨーレートマップなどを参照して前輪車輪速ヨーレートYfを算出し、その算出値を出力する。
後輪車輪速ヨーレート算出部32は、後輪の各車輪速センサ22RL,22RRから出力される左後輪の車輪速の検出値Srlおよび右後輪の車輪速の検出値Srrに基づき、予め記憶している所定の車輪速ヨーレートマップなどを参照して後輪車輪速ヨーレートYrを算出し、その算出値を出力する。
なお、所定の車輪速ヨーレートマップとは、例えば、左右の車輪速の差(つまり、左前輪と右前輪との車輪速の差、または、左後輪と右後輪との車輪速の差)と、ヨーレートつまり各車輪速ヨーレートYf,Yrとの所定の対応関係を示すマップである。
空気圧差(前輪)算出部33は、前輪車輪速ヨーレート算出部31から出力される前輪車輪速ヨーレートYfの算出値と、車両ヨーレートセンサ21から出力される車両ヨーレート(検出値)Ysとに基づき、例えば前輪車輪速ヨーレートYfと車両ヨーレート(検出値)Ysとの差から、時間的な平均値(時間平均値ΔAsf)を算出する。次いで、この時間平均値ΔAsfなどにより所定の空気圧差マップをマップ検索して、左前輪と右前輪との空気圧差Afを算出する。
空気圧差(後輪)算出部34は、後輪車輪速ヨーレート算出部32から出力される後輪車輪速ヨーレートYrの算出値と、車両ヨーレートセンサ21から出力される車両ヨーレート(検出値)Ysとに基づき、例えば後輪車輪速ヨーレートYrと車両ヨーレート(検出値)Ysとの差から、時間的な平均値(時間平均値ΔAsr)を算出する。次いで、この時間平均値ΔAsrなどにより所定の空気圧差マップをマップ検索して、左後輪と右後輪との空気圧差Arを算出する。
なお、所定の空気圧差マップとは、例えば、各前後輪の車輪速ヨーレートYf,Yrと車両ヨーレート(検出値)Ysとの差と、各前後輪の空気圧差Af、Arとの所定の対応関係を示すマップである。
旋回補正係数算出部35は、舵角センサ23から出力される舵角検出値Raに基づき、予め記憶している所定のマップなどを参照して、旋回補正係数Kpを算出する。
なお、旋回補正係数Kpは、車両ヨーレート(検出値)Ysの車両ヨーレートセンサ21の温度変化などによるずれに対応する時間に相当する所定時間内の運転者による旋回操作に伴う車両の旋回量に基づいて算出された係数である。所定のマップは、例えば図2に示すように、車両の旋回量に対応する旋回極性時間(つまり左旋回時間または右旋回時間)と、旋回補正係数Kpとの所定の対応関係を示すマップである。そして、左旋回時の車両ヨーレートYsを正の値かつ右旋回時の車両ヨーレートYsを負の値として、左旋回時間および右旋回時間が各所定時間tL,tR未満では旋回補正係数Kpはゼロとなるように設定されている。また、左旋回時間が所定時間tL(例えば、10sなど)を超えて増大することに伴い、旋回補正係数Kpはゼロから正方向に増大傾向に変化し、かつ、右旋回時間が所定時間tR(例えば、10sなど)を超えて増大することに伴い、旋回補正係数Kpはゼロから負方向に減少傾向に変化するように設定されている。
前輪車輪速ヨーレート補正部36は、旋回補正係数算出部35により算出された旋回補正係数Kpに基づき、前輪車輪速ヨーレート算出部31から出力された前輪車輪速ヨーレートYfを補正する。より具体的には、前輪車輪速ヨーレート補正部36は、空気圧差(前輪)算出部33により算出される前輪車輪速ヨーレートYfと車両ヨーレート(検出値)Ysとの偏差の時間的な平均値(時間平均値ΔAsf)を旋回補正係数Kpにより補正する。そして、この補正により得られる補正値(時間平均補正値ΔAsfd)により前輪車輪速ヨーレートYfを補正し、補正後の前輪車輪速ヨーレートYfdを出力する。
後輪車輪速ヨーレート補正部37は、旋回補正係数算出部35により算出された旋回補正係数Kpに基づき、後輪車輪速ヨーレート算出部32から出力された後輪車輪速ヨーレートYrを補正する。より具体的には、後輪車輪速ヨーレート補正部37は、空気圧差(後輪)算出部34により算出される後輪車輪速ヨーレートYrと車両ヨーレート(検出値)Ysとの偏差の時間的な平均値(時間平均値ΔAsr)を旋回補正係数Kpにより補正する。そして、この補正により得られる補正値(時間平均補正値ΔAsrd)により後輪車輪速ヨーレートYrを補正し、補正後の後輪車輪速ヨーレートYrdを出力する。
車両ヨーレートセンサ補正部38は、少なくとも前輪車輪速ヨーレート補正部36により算出された時間平均補正値ΔAsfdまたは後輪車輪速ヨーレート補正部37により算出された時間平均補正値ΔAsrdに基づき、車両ヨーレートセンサ21から出力される車両ヨーレート(検出値)Ysを補正する。例えば、車両ヨーレートセンサ補正部38は、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの平均値ΔAsにより車両ヨーレート(検出値)Ysを補正する。
空気圧低下判定部39は、前輪車輪速ヨーレート補正部36により算出された時間平均補正値ΔAsfdと後輪車輪速ヨーレート補正部37により算出された時間平均補正値ΔAsrdとに基づき、例えば、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの差が所定の閾値以上であるか否かを判定する。そして、この差が所定の閾値以上である場合には、左右前輪と左右後輪との車輪径比、すなわち左右前輪と左右後輪の車輪の空気圧差が異常(例えば、一方が圧力低下状態に陥っている場合など)であると判定する。この判定がなされることにより、報知装置13から、車両の運転者に警報が報知される。
なお、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの差に対する所定の閾値は、例えば図3に示すように、車速に応じて変化する。具体的には、車速が増大することに伴い、閾値の絶対値が増大傾向に変化するように設定されている。
なお、報知装置13は、例えば、触覚的伝達装置と、視覚的伝達装置と、聴覚的伝達装置とを備えて構成されている。
触覚的伝達装置は、例えばシートベルト装置や操舵制御装置などである。具体的には、空気圧低下判定部39から出力される制御信号に応じて、例えばシートベルトに所定の張力を発生させることにより、自車両の乗員が触覚的に知覚可能な締め付け力を作用させたり、例えば自車両の運転者が触覚的に知覚可能な振動(ステアリング振動)をステアリングホイールに発生させたりする。
視覚的伝達装置は、例えば表示装置などであって、空気圧低下判定部39から入力される制御信号に応じて、例えば表示装置に所定の情報を表示したり、所定の灯体を点滅させたりする。
聴覚的伝達装置は、例えばスピーカなどであって、空気圧低下判定部39から入力される制御信号に応じて所定の音や音声などを出力する。
この実施形態によるヨーレート検出装置10は上記構成を備えている。次に、このヨーレート検出装置10の動作について説明する。
先ず、例えば図4に示すステップS01においては、車両ヨーレートセンサ21から出力される車両ヨーレート(検出値)Ysを取得する。
次に、ステップS02においては、前輪の各車輪速センサ22FL,22FRから出力される左前輪の車輪速の検出値Sflおよび右前輪の車輪速の検出値Sfrに基づき前輪車輪速ヨーレートYfを算出し、後輪の各車輪速センサ22RL,22RRから出力される左後輪の車輪速の検出値Srlおよび右後輪の車輪速の検出値Srrに基づき後輪車輪速ヨーレートYrを算出する。
次に、ステップS03においては、所定時間(例えば、車両ヨーレート(検出値)Ysが温度変化によるずれに相当する時間であり、車両ヨーレート(検出値)Ysの補正を実行する周期であって、50sなど)が経過したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS04に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS08に進む。
そして、ステップS04においては、車両ヨーレート(検出値)Ysと各車輪速ヨーレートYf,Yrとの偏差ΔYsf=(Ys−Yf),ΔYsr=(Ys−Yr)を算出する。
そして、ステップS05においては、例えば車両ヨーレート(検出値)Ysまたは各車輪速ヨーレートYf,Yrなどに基づき、車両の旋回方向を検出する。
そして、ステップS06においては、各偏差ΔYsf,ΔYsrの積算値を算出する。
そして、ステップS07においては、車両の旋回時間を積算して、上述したステップS01に戻る。なお、車両の旋回時間の積算は、左旋回と右旋回とで符号が反転して実行される。このため、旋回時間の積算により得られる積算値(旋回極性時間)は、旋回方向の偏りに対応した値となる。
また、ステップS08においては、旋回時間の積算値(旋回極性時間、つまり左旋回時間tLまたは右旋回時間tR)に応じて、例えば図2に示すようなマップなどを参照して、旋回補正係数Kpを算出する。
次に、ステップS09においては、各偏差ΔYsf,ΔYsrの積算値の平均値(時間平均値ΔAsf,ΔAsr)を算出する。
次に、ステップS10においては、旋回補正係数Kpにより各時間平均値ΔAsf,ΔAsrを補正して、各時間平均補正値ΔAsfd(=ΔAsf+Kp),ΔAsrd(=ΔAsr+Kp)を算出する。
次に、ステップS11においては、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの差(ΔAsfd−ΔAsrd)が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS13に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS12に進む。
次に、ステップS12においては、前後の車輪の空気圧が異常(例えば、低下状態など)であると判定して、車両の運転者に警報を報知する。
次に、ステップS13においては、各時間平均補正値ΔAsfd,ΔAsrdにより各前輪車輪速ヨーレートYfおよび後輪車輪速ヨーレートYrを補正し、補正後の前輪車輪速ヨーレートYfd(=Yf+ΔAsfd)および後輪車輪速ヨーレートYrd(=Yr+ΔAsrd)を出力する。さらに、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの平均値ΔAs(=(ΔAsfd+ΔAsrd)/2)により車両ヨーレート(検出値)Ysを補正して、補正後の車両ヨーレート(検出値)Ysd(=Ys+ΔAs)を出力し、エンドに進む。
上述したように、本発明の実施形態によるヨーレート検出装置10によれば、車両ヨーレートセンサ21から出力される車両ヨーレート(検出値)Ysと各車輪速ヨーレートYf,Yrと旋回補正係数Kpとに基づき、車両の直進走行中に限らずに旋回走行中であっても車両ヨーレート(検出値)Ysを補正することができる。
また、車両の旋回量(つまり、左旋回時間または右旋回時間)が増大することに伴い、旋回補正係数Kpが増大傾向に変化することで、車両ヨーレート(検出値)Ysの補正精度を向上させることができる。
さらに、各車輪速ヨーレートYf,Yrの算出に用いられる左右前輪および左右後輪の車輪速の検出値は、車両ヨーレートに加えて、左右輪の車輪径比つまり左右輪の空気圧差にも関連している。すなわち、左右前輪と左右後輪との車輪径比から、左右前輪と左右後輪の車輪の空気圧差を判断することができる。
具体的には、前輪および後輪毎に各車輪速ヨーレートYf,Yrと車両ヨーレート(検出値)Ysとの偏差の時間的な平均値(時間平均値ΔAsf,ΔAsr)により左右前輪と左右後輪との空気圧差を算出し、さらに、この空気圧差を車両ヨーレート(検出値)Ysの補正に用いることによって、車両ヨーレート(検出値)Ysの補正精度を向上させることができる。しかも、例えば各車輪に空気圧センサを設ける必要無しに、左右前輪と左右後輪との空気圧差を算出することから、装置構成に要する費用を削減することができる。
また、前輪車輪速ヨーレートYfと後輪車輪速ヨーレートYrとの差に対応する時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの差が所定の閾値以上であるときには、いずれかの車輪の空気圧の低下などにより前後輪の空気圧差が異常であると判定できる。したがって、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの差が所定の閾値以上である場合に、運転者に警報を報知することで前後輪の空気圧差の異常を適切に知らせることができる。
なお、上述した実施の形態において、車両ヨーレートセンサ補正部38において、時間平均補正値ΔAsfdと時間平均補正値ΔAsrdとの平均値ΔAs(=(ΔAsfd+ΔAsrd)/2)により車両ヨーレート(検出値)Ysを補正するとしたが、車両ヨーレートセンサ補正部38の動作はこれに限定されない。例えば車両ヨーレートセンサ補正部38において、時間平均補正値ΔAsfdまたは時間平均補正値ΔAsrdの何れかのみにより車両ヨーレート(検出値)Ysを補正してもよい。
なお、上述した実施の形態において、各空気圧差(前輪)算出部33および空気圧差(後輪)算出部34は、各車輪速ヨーレートYf,Yrと車両ヨーレート(検出値)Ysとの差の時間的な平均値(時間平均値ΔAsf,ΔAsr)により各空気圧差(前輪,後輪)を算出するとしたが、これに限定されず、例えば各車輪速ヨーレートYf,Yrと車両ヨーレート(検出値)Ysとの差に関連するほかの値に基づいて各空気圧差(左右前輪,左右後輪)を算出してもよい。
10 ヨーレート検出装置
11 車体センサ部
12 制御部
13 報知装置(報知手段)
21 車両ヨーレートセンサ(車両ヨーレート検出手段)
22FL,22FR,22RL,22RR 車輪速センサ(左右輪速検出手段)
23 舵角センサ
31 前輪車輪速ヨーレート算出部(車輪速ヨーレート算出手段)
32 後輪車輪速ヨーレート算出部(車輪速ヨーレート算出手段)
35 旋回補正係数算出部(旋回補正係数算出手段)
38 車両ヨーレートセンサ補正部(車両ヨーレート補正手段)
39 空気圧低下判定部(報知手段)
Sfl,Sfr,Srl,Srr 左右輪速検出値
Af 左前輪と右前輪との空気圧差
Ar 左後輪と右後輪との空気圧差
Ra 舵角検出値

Claims (7)

  1. 両ヨーレートを検出してその検出値を出力する車両ヨーレート検出手段と、
    少なくとも左右輪の車輪速を検出して検出値を出力する左右輪速検出手段と、
    前記左右輪の車輪速の検出値から車輪速ヨーレートを算出する車輪速ヨーレート算出手段と、
    前記車両ヨーレートの検出値と前記車輪速ヨーレートとの偏差に応じて前記車両ヨーレートの検出値および前記車輪速ヨーレートを補正する補正値を、前記車両ヨーレートの検出値が温度変化によりずれる時間である所定時間内の旋回操作に伴う旋回量に応じて補正する旋回補正係数を算出する旋回補正係数算出手段と、
    前記車両ヨーレートの検出値と前記車輪速ヨーレートと前記旋回補正係数とに基づいて前記車両ヨーレートの検出値を補正する車両ヨーレート補正手段と、
    を備えることを特徴とするヨーレート検出装置。
  2. 前記旋回補正係数算出手段は、前記旋回量が増大することに伴い、前記旋回補正係数の絶対値が増大するようにして、前記旋回補正係数を算出することを特徴とする請求項1に記載のヨーレート検出装置。
  3. 前記車輪速ヨーレート算出手段は、前輪および後輪に対して前記車輪速ヨーレートを算出しており、
    前記前輪の前記車輪速ヨーレートと前記後輪の前記車輪速ヨーレートとの差が所定値以上であるときに運転者に報知を行なう報知手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項1に記載のヨーレート検出装置。
  4. 前記車両ヨーレート補正手段が、
    前記車両ヨーレートの検出値と前記車輪速ヨーレートとの偏差の積算値の平均値である時間平均値を算出する手段と、
    前記旋回補正係数により前記時間平均値を補正して時間平均補正値を算出する手段と、
    前記時間平均補正値により前記車両ヨーレートの検出値を補正する手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のヨーレート検出装置。
  5. 前記時間平均補正値により前記車両ヨーレートの検出値を補正する手段が、前輪の時間平均補正値と後輪の時間平均補正値との平均値により前記車両ヨーレートを補正することを特徴とする請求項4に記載のヨーレート検出装置。
  6. 車速が増大することに伴い、前記所定値の絶対値が増加傾向に変化することを特徴とする請求項3に記載のヨーレート検出装置。
  7. 前記旋回操作に伴う前記旋回量は車両の旋回時間にわたる積算によって算出されるものであり、
    前記積算は左旋回と右旋回とで符号が反転して算出されることを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載のヨーレート検出装置。
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