JP5886608B2 - Wheel rotation angle detection device - Google Patents

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、ABS(アンチロックブレーキシステム)を有する車両において、そのABS信号を利用して車輪回転角度を高精度で検出しうる車輪回転角度検出装置に関する。   The present invention relates to a wheel rotation angle detection device capable of detecting a wheel rotation angle with high accuracy using an ABS signal in a vehicle having an ABS (anti-lock brake system).

近年、タイヤのサイドウォール部に複数の歪センサをタイヤ周方向の異なる位置に取り付け、所定の車輪回転角度位置にてタイヤ歪を同時に測定することにより、それによって得たセンサ出力からタイヤに作用する前後力、横力、上下力等を推定する技術が、例えば下記の特許文献1、2などに提案されている。この技術では、車輪回転角度位置毎に推定式が異なるため、車輪回転角度を高精度で検出することが必要であり、そのためロータリエンコーダ等を別途車軸側に取り付けている。   In recent years, a plurality of strain sensors are mounted on tire sidewalls at different positions in the circumferential direction of the tire, and the tire strain is simultaneously measured at a predetermined wheel rotation angle position, thereby acting on the tire from the sensor output obtained thereby. Techniques for estimating longitudinal force, lateral force, vertical force, and the like have been proposed in, for example, the following Patent Documents 1 and 2. In this technique, since the estimation formula differs for each wheel rotation angle position, it is necessary to detect the wheel rotation angle with high accuracy. For this reason, a rotary encoder or the like is separately attached to the axle side.

しかしロータリエンコーダ等を用いる場合、その取り付けのために専用治具を作成する必要があり又検出装置も大がかりになるため、コストや作業性に不利を招くとともに取り付けスペースなどに制約を受けるなど設計の自由度を低下させるという問題も生じる。   However, when using a rotary encoder, etc., it is necessary to create a dedicated jig for its installation, and the detection device becomes large, which is disadvantageous in terms of cost and workability, and is restricted in terms of installation space. There is also the problem of reducing the degree of freedom.

そのため、ABSを有する車両において使用されているABS制御用のABS信号を利用して車輪回転角度を検出することが望まれる。   Therefore, it is desired to detect the wheel rotation angle using an ABS signal for ABS control used in a vehicle having an ABS.

ここでABS信号は、車輪の回転速度を検出する車輪速センサから出力される電圧信号であって、車輪一回転につきN周期の正弦波状の波形をなす。   Here, the ABS signal is a voltage signal output from a wheel speed sensor that detects the rotational speed of the wheel, and forms an N-cycle sinusoidal waveform for each rotation of the wheel.

具体的には、前記車輪速センサには、一般に、車軸と一体回転可能に取り付くロータと、このロータに対向して取り付く磁気センサとが用いられている。前記ロータは、その外周に複数の歯部を形成したギヤー状、或いは外周面にN極、S極の複数の磁極部を交互に順次着磁させた円盤状をなす。又前記磁気センサは、前記ロータの回転により各前記歯部または磁極部が通過する際の磁束変化を検出し、正弦波状の電圧信号として出力する。   Specifically, for the wheel speed sensor, generally, a rotor that is attached so as to be integrally rotatable with an axle and a magnetic sensor that is attached to face the rotor are used. The rotor has a gear shape in which a plurality of tooth portions are formed on the outer periphery thereof, or a disc shape in which a plurality of magnetic pole portions of N poles and S poles are alternately magnetized sequentially on the outer peripheral surface. The magnetic sensor detects a change in magnetic flux when each tooth portion or magnetic pole portion passes due to rotation of the rotor, and outputs it as a sinusoidal voltage signal.

従ってABS信号では、車輪一回転当たりの波形の周期Nは、前記ロータにおける歯部の形成数、または磁極部の対(N極、S極を一対とする。)の形成数と位置している。しかし前記ロータは小型小径であるため、前記歯部等の形成数には限界があり、従来においては48個程度に設定されている。即ち、ABS信号の波形の周期Nも48個程度である。従って、このABS信号を、そのまま車輪回転角度検出用の角度信号として用いた場合には、7.5度(=360度/48)毎の角度信号しか得ることができず、例えば2度以下、さらには1度以下の高精度で車輪回転角度を検出することが困難となる。   Therefore, in the ABS signal, the period N of the waveform per rotation of the wheel is positioned as the number of teeth formed in the rotor or the number of pairs of magnetic poles (N pole and S pole are paired). . However, since the rotor has a small size and a small diameter, there is a limit to the number of teeth and the like, which is conventionally set to about 48. That is, the period N of the ABS signal waveform is about 48. Therefore, when this ABS signal is used as it is as an angle signal for detecting the wheel rotation angle, only an angle signal of 7.5 degrees (= 360 degrees / 48) can be obtained. Furthermore, it becomes difficult to detect the wheel rotation angle with high accuracy of 1 degree or less.

特開2010−215180号公報JP 2010-215180 A 特開2010−215178号公報JP 2010-215178 A

そこで本発明は、ABS信号を利用しながら、例えば2度以下、さらには1度以下の高精度で車輪回転角度を検出しうる車輪回転角度検出装置を提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide a wheel rotation angle detection device that can detect a wheel rotation angle with high accuracy of, for example, 2 degrees or less, or even 1 degree or less, using an ABS signal.

上記課題を解決するために、本願請求項1の発明は、車輪の回転速度を検出する車輪速センサから出力され、かつ車輪一回転につきN周期の正弦波状の波形をなすABS(アンチロックブレーキシステム)信号を用いて、車輪回転角度を検出する車輪回転角度検出装置であって、
(1)前記ABS信号を受け取る受信部、
(2)受け取ったABS信号を時間について微分することにより、前記ABS信号の波形よりも1/4周期の位相をずらした位相ずれ波形をなすABS微分信号を生成する微分信号生成ステップと、
前記ABS信号をその振幅中心を閾値として2値化し、該ABS信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P1、P2を生成する第1の角度信号生成ステップと、
前記ABS微分信号をその振幅中心を閾値として2値化し、該ABS微分信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P3、P4を生成する第2の角度信号生成ステップとを行い、これにより前記ABS信号の一周期の波形毎に、少なくとも前記4つの角度信号P1〜P4を含む角度信号Pを生成する角度信号生成部、および
(3)車輪一回転毎に前記角度信号Pをカウントすることにより車輪回転角度を検出する角度計算部
を有する演算器を具えるとともに、
前記角度信号生成部は、前記ABS微分信号と、車輪の回転速度に応じた係数とを積算することにより、前記ABS微分信号を、車輪の回転速度によって変動しない一定振幅のABS微分信号に変換する定振幅演算ステップを含み、この一定振幅のABS微分信号を用いて、前記第2の角度信号生成ステップを行うことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 of the present application is an ABS (anti-lock brake system) which is output from a wheel speed sensor for detecting the rotation speed of a wheel and forms a sine wave waveform of N cycles per one rotation of the wheel. ) A wheel rotation angle detection device that detects a wheel rotation angle using a signal,
(1) a receiver for receiving the ABS signal;
(2) a differential signal generating step for generating an ABS differential signal having a phase shift waveform in which the phase of the quarter signal is shifted from the waveform of the ABS signal by differentiating the received ABS signal with respect to time;
A first angle signal generation step of binarizing the ABS signal with the amplitude center as a threshold, and generating angle signals P1 and P2 of the binarized edge pulse for each waveform of the ABS signal;
A second angle signal generation step of binarizing the ABS differential signal with the amplitude center as a threshold and generating the angle signals P3 and P4 of the binarized edge pulse for each waveform of the ABS differential signal; Thus, for each waveform of one cycle of the ABS signal, an angle signal generator that generates an angle signal P including at least the four angle signals P1 to P4, and (3) the angle signal for each rotation of the wheel An arithmetic unit having an angle calculation unit for detecting the wheel rotation angle by counting P is provided .
The angle signal generation unit integrates the ABS differential signal and a coefficient corresponding to the rotational speed of the wheel to convert the ABS differential signal into an ABS differential signal having a constant amplitude that does not vary depending on the rotational speed of the wheel. A constant amplitude calculation step is included, and the second angle signal generation step is performed using the ABS differential signal having a constant amplitude .

また請求項2では、前記角度信号生成部は、
前記一定振幅のABS微分信号の振幅中心を0として該一定振幅のABS微分信号の絶対値からなる微分絶対値信号を作成する絶対値信号作成ステップと、
前記一定振幅のABS微分信号の波形頂点から1/8周期を位置ずれさせた位相位置における微分絶対値信号の値を閾値として微分絶対値信号を2値化し、該ABS微分信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P5〜P8を生成する第3の角度信号生成ステップとを行い、
これにより前記角度信号生成部は、前記ABS信号の一周期の波形毎に、前記8つの角度信号P1〜P8からなる角度信号Pを生成することを特徴としている。
In the present invention, the angle signal generator is
An absolute value signal generating step of generating a differential absolute value signal consisting of the absolute value of the constant amplitude ABS differential signal amplitude center of the constant amplitude of the ABS differential signal as 0,
Binarizing the differential absolute value signal values of the differential absolute value signal in the constant amplitude ABS phase position which gave deviated 1/8 cycle from the waveform apex of fine partial signal as a threshold value, one cycle of the ABS differential signal Performing a third angle signal generation step for generating angle signals P5 to P8 of the binarized edge pulse for each waveform of
Thereby, the angle signal generation unit generates an angle signal P composed of the eight angle signals P1 to P8 for each waveform of one cycle of the ABS signal.

また請求項では、タイヤ又はホイールに取り付き該タイヤ又はホイールと一体回転する反射板と、この反射板を検出することにより車輪一回転毎の回転基準位置を設定する光センサとからなる回転基準位置設定手段を具えることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention , there is provided a rotation reference position comprising a reflection plate attached to the tire or wheel and rotating integrally with the tire or wheel, and an optical sensor for setting a rotation reference position for each rotation of the wheel by detecting the reflection plate. It is characterized by comprising setting means.

本発明の車輪回転角度検出装置は、叙上の如く構成しているため、ABS信号から、このABS信号の一周期の波形毎に、1/4周期ずつ位相を違えた4つの角度信号P1〜P4を含む角度信号Pを生成することができる。従って、ABS信号をそのまま車輪回転角度検出用の角度信号として用いた場合に比して、角度検出の分解能を4倍以上に高めることができる。即ち、ABS信号が、例えば車輪一回転当たり48周期の正弦波状波形をなす場合、車輪回転角度を少なくとも1.875度(=7.5度/4)以下の分解能にて高精度で検出することが可能となる。   Since the wheel rotation angle detection device of the present invention is configured as described above, four angle signals P1 to P1 whose phases are different from each other by ¼ period for each waveform of the ABS signal from the ABS signal. An angle signal P including P4 can be generated. Therefore, the angle detection resolution can be increased four times or more as compared with the case where the ABS signal is used as it is as an angle signal for detecting the wheel rotation angle. That is, for example, when the ABS signal has a sinusoidal waveform with 48 cycles per rotation of the wheel, the wheel rotation angle is detected with high accuracy with a resolution of at least 1.875 degrees (= 7.5 degrees / 4) or less. Is possible.

本発明の車輪回転角度検出装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the wheel rotation angle detection apparatus of this invention. 角度信号生成部における処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process in an angle signal generation part. ABS信号のグラフである。It is a graph of an ABS signal. ABS信号とABS微分信号との位相のズレを示すグラフである。It is a graph which shows the shift | offset | difference of the phase of an ABS signal and an ABS differential signal. (A)は第1の角度信号生成ステップによる角度信号P1、P2の生成を示す説明図であり、(B)は第2の角度信号生成ステップによる角度信号P3、P4の生成を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the production | generation of angle signals P1 and P2 by a 1st angle signal production | generation step, (B) is explanatory drawing which shows the production | generation of angle signals P3 and P4 by a 2nd angle signal production | generation step. is there. 角度信号P1〜P8の位相を示すグラフである。It is a graph which shows the phase of angle signal P1-P8. (A)はABS信号の振幅と車輪の回転角度との関係を示すグラフ、(B)は、ABS微分信号の振幅と車輪の回転角度との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the amplitude of the ABS signal and the rotation angle of the wheel, and (B) is a graph showing the relationship between the amplitude of the ABS differential signal and the rotation angle of the wheel. 第3の角度信号生成ステップによる角度信号P5〜P8の生成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the production | generation of the angle signals P5-P8 by the 3rd angle signal production | generation step.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は、本発明の車輪回転角度検出装置1を示す概念図であり、前記車輪回転角度検出装置1は、ABS信号を受け取る受信部2と、受け取ったABS信号からその一周期の波形毎に角度信号P1〜P4を含む角度信号Pを生成する角度信号生成部3と、車輪一回転毎に前記角度信号Pをカウントすることにより車輪回転角度を検出する角度計算部4とを有する演算器5を具える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a wheel rotation angle detection device 1 according to the present invention. The wheel rotation angle detection device 1 includes a receiving unit 2 that receives an ABS signal and a waveform of one cycle from the received ABS signal. An arithmetic unit 5 having an angle signal generation unit 3 that generates an angle signal P including the angle signals P1 to P4, and an angle calculation unit 4 that detects the wheel rotation angle by counting the angle signal P every rotation of the wheel. With

又前記車輪回転角度検出装置1には、車輪一回転毎の回転基準位置Qoを設定する回転基準位置設定手段9がさらに設けられるとともに、前記演算器5には、前記回転基準位置設定手段9からの信号から、車輪一回転毎の回転基準信号を生成して前記角度計算部4に送る回転基準位置信号生成部10が付設されている。   The wheel rotation angle detection device 1 is further provided with a rotation reference position setting means 9 for setting a rotation reference position Qo for each rotation of the wheel, and the computing unit 5 includes the rotation reference position setting means 9. A rotation reference position signal generation unit 10 that generates a rotation reference signal for each rotation of the wheel and sends it to the angle calculation unit 4 is attached.

本例の回転基準位置設定手段9は、タイヤTa又はホイールTbに取り付き該タイヤTa又はホイールTbと一体回転する反射板7と、この反射板7を検出することにより車輪一回転毎の回転基準位置Qoを設定する光センサ8とから構成される。前記反射板7としては、タイヤTa(又はホイールTb)に貼り付けるシール状体、及びタイヤTa(又はホイールTb)に直接塗布されるインク等の印刷体を含むことができる。又光センサ8は、例えば光反射型センサであって、前記反射板7が光センサ8下を通過するのを検出するとともに、その検出時を車輪一回転毎の回転基準位置Qoとして設定する。   The rotation reference position setting means 9 of this example includes a reflector 7 that is attached to the tire Ta or the wheel Tb and rotates integrally with the tire Ta or the wheel Tb, and a rotation reference position for each rotation of the wheel by detecting the reflector 7. And an optical sensor 8 for setting Qo. The reflection plate 7 may include a seal-like body that is attached to the tire Ta (or wheel Tb) and a printing body such as ink that is directly applied to the tire Ta (or wheel Tb). The optical sensor 8 is, for example, a light reflection type sensor. The optical sensor 8 detects that the reflecting plate 7 passes under the optical sensor 8, and sets the detection time as the rotation reference position Qo for each rotation of the wheel.

又前記ABS信号は、前述した如く、車輪Tの回転速度を検出する車輪速センサ6から出力される電圧信号であって、例えば図3に示すように、車輪一回転につきN周期、本例では48周期で振幅する正弦波状の波形として出力される。前記車輪速センサ6としては、従来のものが好適に使用できる。   The ABS signal is a voltage signal output from the wheel speed sensor 6 for detecting the rotational speed of the wheel T, as described above. For example, as shown in FIG. It is output as a sinusoidal waveform with amplitude in 48 cycles. As the wheel speed sensor 6, a conventional one can be suitably used.

次に、前記演算器5は、演算処理プログラムが書き込まれた演算処理可能な集積回路、又は前記集積回路を組み込んだ電子回路基板、又は前記電子回路基板を組み込んだ演算処理装置などであって、前記受信部2と、角度信号生成部3と、角度計算部4と、回転基準位置信号生成部10とを含んで構成される。   Next, the arithmetic unit 5 is an integrated circuit capable of arithmetic processing in which an arithmetic processing program is written, an electronic circuit board incorporating the integrated circuit, an arithmetic processing device incorporating the electronic circuit board, or the like. The receiver 2 includes an angle signal generator 3, an angle calculator 4, and a rotation reference position signal generator 10.

なお前記受信部2は、前記車輪速センサ6からのABS信号を受け取り、一時的に記憶する。   The receiving unit 2 receives the ABS signal from the wheel speed sensor 6 and temporarily stores it.

又前記角度信号生成部3は、図2にそのフローチャートを示すように、
(ア)受け取ったABS信号を時間tについて微分することにより、前記ABS信号の波形よりも1/4周期の位相をずらした位相ずれ波形をなすABS微分信号を生成する微分信号生成ステップと、
(イ) 前記ABS信号をその振幅中心を閾値として2値化し、該ABS信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P1、P2を生成する第1の角度信号生成ステップと、
(ウ) 前記ABS微分信号をその振幅中心を閾値として2値化し、該ABS微分信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P3、P4を生成する第2の角度信号生成ステップとを行う。
In addition, the angle signal generation unit 3 is shown in the flowchart in FIG.
(A) a differential signal generation step of generating an ABS differential signal having a phase shift waveform in which the phase of the quarter signal is shifted from the waveform of the ABS signal by differentiating the received ABS signal with respect to time t;
(A) A first angle signal generation step of binarizing the ABS signal with the amplitude center as a threshold and generating the angle signals P1 and P2 of the binarized edge pulse for each waveform of the ABS signal. When,
(C) A second angle signal that binarizes the ABS differential signal with the amplitude center as a threshold value and generates the angle signals P3 and P4 of the binarized edge pulse for each waveform of the ABS differential signal. Generation step.

前記角度信号生成部3は、さらに、
(エ) 前記ABS微分信号の振幅中心を0として該ABS微分信号の絶対値からなる微分絶対値信号を作成する絶対値信号作成ステップと、
(オ) 前記ABS微分信号の波形頂点から1/8周期を位置ずれさせた位相位置における微分絶対値信号の値を閾値として微分絶対値信号を2値化し、該ABS微分信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P5〜P8を生成する第3の角度信号生成ステップとを行う。
The angle signal generator 3 further includes:
(D) an absolute value signal creation step of creating a differential absolute value signal composed of the absolute value of the ABS differential signal with the amplitude center of the ABS differential signal set to 0;
(E) binarizing the differential absolute value signal values of the differential absolute value signal as a threshold value in the phase position which gave deviated 1/8 cycle from the waveform apex of the ABS fine minute signal, one period of the ABS differential signal The third angle signal generation step of generating the angle signals P5 to P8 of the binarized edge pulse for each waveform.

これにより本例の角度信号生成部3では、前記ABS信号の一周期の波形毎に、1/8周期ずつ位相を違えた8つの角度信号P1〜P8からなる角度信号Pを生成でき、ABS信号をそのまま角度信号として用いた場合に比して、角度検出の分解能を8倍に高めることができる。   As a result, the angle signal generation unit 3 of the present example can generate an angle signal P composed of eight angle signals P1 to P8 whose phases are different by 1/8 period for each waveform of one period of the ABS signal. The angle detection resolution can be increased by a factor of 8 compared to the case where is used as an angle signal as it is.

前記微分信号生成ステップでは、前記ABS信号を時間tについて微分することにより、ABS微分信号を生成する。   In the differential signal generation step, an ABS differential signal is generated by differentiating the ABS signal with respect to time t.

ここで、前記ABS信号は、車輪一回転につきN周期で振幅する正弦波状の波形をなし、ABS信号Vabsは、下記式(1)にて近似できる。
abs=A×SIN(ωt+θ)+B −−−(1)
A:ABS信号の振幅
B:ABS信号のシフト値
ω:角速度(ω=2×π×f)
t:時間
θ:位相
f:周波数
なお前記図3では、ABS信号は、該ABS信号から前記シフト値Bを減算することによって振幅中心Voを0に補正した補正波形として示されており、簡略化のために、本明細書では、ABS信号の波形、ABS微分信号の波形、微分絶対値信号の波形は、それぞれ各波形の振幅中心Voを0に補正した補正波形にて図示されている。
Here, the ABS signal has a sinusoidal waveform with N cycles per wheel rotation, and the ABS signal V abs can be approximated by the following equation (1).
V abs = A × SIN (ωt + θ) + B −−− (1)
A: ABS signal amplitude B: ABS signal shift value ω: Angular velocity (ω = 2 × π × f)
t: time θ: phase f: frequency In FIG. 3, the ABS signal is shown as a corrected waveform in which the amplitude center Vo is corrected to 0 by subtracting the shift value B from the ABS signal. For this reason, in this specification, the waveform of the ABS signal, the waveform of the ABS differential signal, and the waveform of the differential absolute value signal are shown as corrected waveforms in which the amplitude center Vo of each waveform is corrected to 0, respectively.

そして、前記式(1)に示すABS信号Vabsを時間tについて微分することにより、下記の微分式(2)で示されるABS微分信号(dVabs/dt)を得ることができる。
dVabs/dt=A×ω×COS(ωt+θ)
=A×ω×SIN(ωt+θ+π/2)−−−(2)
The ABS differential signal (dV abs / dt) represented by the following differential equation (2) can be obtained by differentiating the ABS signal V abs shown in the equation (1) with respect to time t.
dV abs / dt = A × ω × COS (ωt + θ)
= A × ω × SIN (ωt + θ + π / 2) −−− (2)

図4にABS信号の波形と、ABS微分信号の波形とを略示するように、ABS微分信号の波形は、ABS信号の波形よりもπ/2、即ち1/4周期の位相をずらした位相ずれ波形をなすことがわかる。   As shown in FIG. 4 schematically showing the waveform of the ABS signal and the waveform of the ABS differential signal, the waveform of the ABS differential signal is π / 2, that is, a phase in which the phase of the 1/4 cycle is shifted from the waveform of the ABS signal. It can be seen that a shift waveform is formed.

次に、第1の角度信号生成ステップでは、前記ABS信号から、その一周期の波形毎に角度信号P1、P2を生成する。具体的には、図5(A)に示すように、ABS信号を、その振幅中心Voを閾値として2値化し、方形波状の2値化信号をうる。そしてこの2値化信号から、その立ち上がり及び立ち下がりであるエッジの位置を夫々検出し、このエッジの位置に同期してパルス信号を発生させることにより、このパルス信号である2値化のエッジパルスを、角度信号P1、P2として生成させる。   Next, in the first angle signal generation step, angle signals P1 and P2 are generated from the ABS signal for each waveform of one cycle. Specifically, as shown in FIG. 5A, the ABS signal is binarized using the amplitude center Vo as a threshold value to obtain a square wave binarized signal. Then, from the binarized signal, the positions of the rising and falling edges are detected, and a pulse signal is generated in synchronization with the edge position, whereby the binarized edge pulse as the pulse signal is generated. Are generated as angle signals P1 and P2.

又前記第2の角度信号生成ステップでは、前記ABS微分信号から、その一周期の波形毎に角度信号P3、P4を生成する。具体的には、図5(B)に示すように、ABS微分信号を、その振幅中心Voを閾値として2値化して、方形波状の2値化信号をうる。そしてこの2値化信号から、その立ち上がり及び立ち下がりであるエッジ位置を夫々検出し、このエッジ位置に同期してパルス信号を発生させることにより、このパルス信号である2値化のエッジパルスを、角度信号P3、P4として生成させる。   In the second angle signal generation step, angle signals P3 and P4 are generated for each waveform of the cycle from the ABS differential signal. Specifically, as shown in FIG. 5B, the ABS differential signal is binarized using the amplitude center Vo as a threshold value to obtain a square wave binarized signal. Then, the edge position that is the rising edge and the falling edge is detected from the binarized signal, and the pulse signal is generated in synchronization with the edge position, whereby the binarized edge pulse that is the pulse signal is The angle signals P3 and P4 are generated.

前述の如く、前記ABS微分信号とABS信号Vabsとは、互いに1/4周期位相がずれている。そのため、図6に概念的に示すように、前記角度信号P1〜P4も、互いに1/4周期ずつ位相がずれた、即ち一周期を均等に4分割するパルス信号として形成される。 As described above, the ABS differential signal and the ABS signal V abs are out of phase with each other by a quarter period. Therefore, as conceptually shown in FIG. 6, the angle signals P1 to P4 are also formed as pulse signals whose phases are shifted from each other by a quarter period, that is, one period is equally divided into four.

ここで、前記ABS信号は、図7(A)に示すように、車輪の回転速度Vwに依存してその振幅Aが変動する特性を有し、又同様に前記ABS微分信号も、図7(B)に示すように、前記回転速度Vwに依存してその振幅A×ωが変動する特性を有する。そのため、前記ABS微分信号を、車輪の回転速度Vwを考慮せずに後述する第3の角度信号生成ステップを行った場合には、車輪の回転速度毎に周期が変わる結果、角度信号の誤差が大きくなって精度が低下するという問題が生じる。   Here, as shown in FIG. 7A, the ABS signal has a characteristic that its amplitude A varies depending on the rotational speed Vw of the wheel. Similarly, the ABS differential signal is also shown in FIG. As shown in B), the amplitude A × ω varies depending on the rotational speed Vw. Therefore, when the ABS differential signal is subjected to a third angle signal generation step, which will be described later, without considering the wheel rotation speed Vw, the period changes for each wheel rotation speed, resulting in an error in the angle signal. There arises a problem that the accuracy increases as the size increases.

そこで前記角度信号生成部3において定振幅演算ステップを行い、前記ABS微分信号を、車輪の回転速度Vwによって変動しない一定振幅のABS微分信号に変換する。そして、この一定振幅のABS微分信号を用いて、第3の角度信号生成ステップを行う。なお本例では、前記第2の角度信号生成ステップにおけるABS微分信号にも、前記一定振幅のABS微分信号を用いている。   Therefore, a constant amplitude calculation step is performed in the angle signal generation unit 3 to convert the ABS differential signal into an ABS differential signal having a constant amplitude that does not vary depending on the rotational speed Vw of the wheel. Then, a third angle signal generation step is performed using the ABS differential signal having a constant amplitude. In this example, the ABS differential signal having the constant amplitude is also used as the ABS differential signal in the second angle signal generation step.

前記定振幅演算ステップは、前記ABS微分信号と、車輪の回転速度Vwに応じた係数Kとを積算することにより、ABS微分信号の振幅A×ωを一定化する。具体的には、前記振幅A×ωの逆数1/(A×ω)を求め、この逆数1/(A×ω)を前記係数Kとして前記ABS微分信号に積算する。前記振幅A×ωは、前記図7(B)に示すように、回転速度Vwに対して略線形の関係を有し、従って、前記振幅A×ωは、下記式(3)のように、回転速度Vwの一次式で近似させることができる。式中のa、bは定数であり、事前テストにより予め求めることができる。
A×ω=a×Vw+b −−−(3)
The constant amplitude calculation step makes the amplitude A × ω of the ABS differential signal constant by integrating the ABS differential signal and a coefficient K corresponding to the rotational speed Vw of the wheel. Specifically, the reciprocal 1 / (A × ω) of the amplitude A × ω is obtained, and the reciprocal 1 / (A × ω) is added as the coefficient K to the ABS differential signal. As shown in FIG. 7B, the amplitude A × ω has a substantially linear relationship with the rotation speed Vw. Therefore, the amplitude A × ω is expressed by the following equation (3): It can be approximated by a linear expression of the rotation speed Vw. In the formula, a and b are constants and can be obtained in advance by a preliminary test.
A × ω = a × Vw + b −−− (3)

従って、前記式(3)によって求まる振幅A×ωの逆数Kを、ABS微分信号の値に掛けることにより、回転速度Vwによって変動しない一定振幅のABS微分信号に変換することができる。   Accordingly, by multiplying the value of the ABS differential signal by the inverse number K of the amplitude A × ω obtained by the above equation (3), it can be converted into an ABS differential signal having a constant amplitude that does not vary with the rotational speed Vw.

次に、前記一定振幅のABS微分信号に対して、絶対値信号作成ステップの処理を行う。この絶対値信号作成ステップでは、図8に示すように、前記一定振幅のABS微分信号の振幅中心Voを0として該一定振幅のABS微分信号の絶対値からなる微分絶対値信号を作成する。   Next, an absolute value signal creation step is performed on the ABS differential signal having the constant amplitude. In this absolute value signal creation step, as shown in FIG. 8, a differential absolute value signal composed of the absolute value of the ABS differential signal having the constant amplitude is created with the amplitude center Vo of the ABS differential signal having the constant amplitude set to 0.

又第3の角度信号生成ステップでは、同図に示すように、前記一定振幅のABS微分信号の波形頂点Jから1/8周期を位置ずれさせた位相位置における微分絶対値信号の値Mを閾値として前記微分絶対値信号を2値化し、これにより方形波状の2値化信号を求める。そしてこの2値化信号から、その立ち上がり及び立ち下がりであるエッジ位置を夫々検出し、このエッジ位置に同期してパルス信号を発生させることにより、このパルス信号である2値化のエッジパルスを、角度信号P5〜P8として生成させる。 Also in the third angle signal generating step, as shown in the figure, the value of the differential absolute value signal in the constant amplitude ABS phase position which gave deviated 1/8 cycle from the waveform vertex J of fine minute signal M Is used as a threshold value to binarize the differential absolute value signal, thereby obtaining a square wave-like binarized signal. Then, the edge position that is the rising edge and the falling edge is detected from the binarized signal, and the pulse signal is generated in synchronization with the edge position, whereby the binarized edge pulse that is the pulse signal is The angle signals P5 to P8 are generated.

この角度信号P5〜P8は、前記図6に一点鎖線で示すように、前記角度信号P1〜P4に対して1/8周期ずつ位置ずれし、従って、前記角度信号P1〜P8は、互いに1/8周期ずつ位相ずれした、即ち、一周期を均等に8分割するパルス信号として形成される。   The angle signals P5 to P8 are displaced by 1/8 period with respect to the angle signals P1 to P4 as indicated by a one-dot chain line in FIG. It is formed as a pulse signal that is phase-shifted by 8 periods, that is, equally dividing one period into eight.

次に、前記角度計算部4では、前記回転基準位置信号生成部10からの回転基準信号を受け、この回転基準信号から角度信号Pのカウントを開始する。即ち、車輪一回転毎に前記角度信号Pをカウントすることができ、前記回転基準位置Qoからの車輪回転角度を検出しうる。なお前記回転基準信号は、それまでカウントした角度信号Pのカウント数をリセットするリセット信号としても機能する。   Next, the angle calculator 4 receives the rotation reference signal from the rotation reference position signal generator 10 and starts counting the angle signal P from this rotation reference signal. That is, the angle signal P can be counted for each rotation of the wheel, and the wheel rotation angle from the rotation reference position Qo can be detected. The rotation reference signal also functions as a reset signal for resetting the count number of the angle signal P counted so far.

このように本発明の車輪回転角度検出装置1は、角度信号生成部3による第1、第2の角度信号生成ステップにより、ABS信号の一周期当たり1/4周期ずつ均等に位相を違えた4つの角度信号P1〜P4を生成することができる。従って、ABS信号をそのまま車輪回転角度検出用の角度信号として用いた場合に比して、角度検出の分解能を4倍に高めることができる。即ち、ABS信号が、例えば車輪一回転当たり48周期の正弦波状波形をなす場合、分解能を1.875度に高めることができる。   As described above, the wheel rotation angle detection device 1 according to the present invention has the same phase difference of ¼ period per one period of the ABS signal by the first and second angle signal generation steps by the angle signal generation unit 3. Two angle signals P1-P4 can be generated. Therefore, the angle detection resolution can be increased four times as compared with the case where the ABS signal is used as it is as an angle signal for detecting the wheel rotation angle. That is, when the ABS signal has a sinusoidal waveform with 48 cycles per rotation of the wheel, for example, the resolution can be increased to 1.875 degrees.

又本例のように、角度信号生成部3により第1〜第3の角度信号生成ステップをさらに行う場合には、ABS信号の一周期当たり1/8周期ずつ均等に位相を違えた8つの角度信号P1〜P8を生成することができる。従って、ABS信号をそのまま車輪回転角度検出用の角度信号として用いた場合に比して、角度検出の分解能を8倍に高めることができる。即ち、ABS信号が、例えば車輪一回転当たり48周期の正弦波状波形をなす場合、分解能を約0.94度に高めることができる。   In addition, as in this example, when the first to third angle signal generation steps are further performed by the angle signal generation unit 3, eight angles that are equally out of phase by 1/8 period per period of the ABS signal. Signals P1-P8 can be generated. Therefore, the angle detection resolution can be increased by a factor of eight compared to the case where the ABS signal is used as it is as an angle signal for detecting the wheel rotation angle. That is, when the ABS signal has a sinusoidal waveform with 48 cycles per rotation of the wheel, for example, the resolution can be increased to about 0.94 degrees.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

1 車輪回転角度検出装置
2 受信部
3 角度信号生成部
4 角度計算部
5 演算器
6 車輪速センサ
7 反射板
8 光センサ
9 回転基準位置設定手段
T 車輪
Ta タイヤ
Tb ホイール
Vw 回転速度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wheel rotation angle detection apparatus 2 Reception part 3 Angle signal generation part 4 Angle calculation part 5 Calculator 6 Wheel speed sensor 7 Reflector 8 Optical sensor 9 Rotation reference position setting means T Wheel Ta Tire Tb Wheel Vw Rotation speed

Claims (3)

車輪の回転速度を検出する車輪速センサから出力され、かつ車輪一回転につきN周期の正弦波状の波形をなすABS(アンチロックブレーキシステム)信号を用いて、車輪回転角度を検出する車輪回転角度検出装置であって、
(1)前記ABS信号を受け取る受信部、
(2)受け取ったABS信号を時間について微分することにより、前記ABS信号の波形よりも1/4周期の位相をずらした位相ずれ波形をなすABS微分信号を生成する微分信号生成ステップと、
前記ABS信号をその振幅中心を閾値として2値化し、該ABS信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P1、P2を生成する第1の角度信号生成ステップと、
前記ABS微分信号をその振幅中心を閾値として2値化し、該ABS微分信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P3、P4を生成する第2の角度信号生成ステップとを行い、これにより前記ABS信号の一周期の波形毎に、少なくとも前記4つの角度信号P1〜P4を含む角度信号Pを生成する角度信号生成部、および
(3)車輪一回転毎に前記角度信号Pをカウントすることにより車輪回転角度を検出する角度計算部
を有する演算器を具えるとともに、
前記角度信号生成部は、前記ABS微分信号と、車輪の回転速度に応じた係数とを積算することにより、前記ABS微分信号を、車輪の回転速度によって変動しない一定振幅のABS微分信号に変換する定振幅演算ステップを含み、この一定振幅のABS微分信号を用いて、前記第2の角度信号生成ステップを行うことを特徴とする車輪回転角度検出装置。
Wheel rotation angle detection that detects the wheel rotation angle using an ABS (anti-lock brake system) signal that is output from a wheel speed sensor that detects the rotation speed of the wheel and that has an N-cycle sinusoidal waveform for each rotation of the wheel. A device,
(1) a receiver for receiving the ABS signal;
(2) a differential signal generating step for generating an ABS differential signal having a phase shift waveform in which the phase of the quarter signal is shifted from the waveform of the ABS signal by differentiating the received ABS signal with respect to time;
A first angle signal generation step of binarizing the ABS signal with the amplitude center as a threshold, and generating angle signals P1 and P2 of the binarized edge pulse for each waveform of the ABS signal;
A second angle signal generation step of binarizing the ABS differential signal with the amplitude center as a threshold and generating the angle signals P3 and P4 of the binarized edge pulse for each waveform of the ABS differential signal; Thus, for each waveform of one cycle of the ABS signal, an angle signal generator that generates an angle signal P including at least the four angle signals P1 to P4, and (3) the angle signal for each rotation of the wheel An arithmetic unit having an angle calculation unit for detecting the wheel rotation angle by counting P is provided .
The angle signal generation unit integrates the ABS differential signal and a coefficient corresponding to the rotational speed of the wheel to convert the ABS differential signal into an ABS differential signal having a constant amplitude that does not vary depending on the rotational speed of the wheel. A wheel rotation angle detection apparatus comprising a constant amplitude calculation step, and performing the second angle signal generation step using the ABS differential signal having a constant amplitude .
前記角度信号生成部は、
前記一定振幅のABS微分信号の振幅中心を0として該一定振幅のABS微分信号の絶対値からなる微分絶対値信号を作成する絶対値信号作成ステップと、
前記一定振幅のABS微分信号の波形頂点から1/8周期を位置ずれさせた位相位置における微分絶対値信号の値を閾値として微分絶対値信号を2値化し、該ABS微分信号の一周期の波形毎に前記2値化のエッジパルスの角度信号P5〜P8を生成する第3の角度信号生成ステップとを行い、
これにより前記角度信号生成部は、前記ABS信号の一周期の波形毎に、前記8つの角度信号P1〜P8からなる角度信号Pを生成することを特徴とする請求項1記載の車輪回転角度検出装置。
The angle signal generator is
An absolute value signal generating step of generating a differential absolute value signal consisting of the absolute value of the constant amplitude ABS differential signal amplitude center of the constant amplitude of the ABS differential signal as 0,
Binarizing the differential absolute value signal values of the differential absolute value signal in the constant amplitude ABS phase position which gave deviated 1/8 cycle from the waveform apex of fine partial signal as a threshold value, one cycle of the ABS differential signal Performing a third angle signal generation step for generating angle signals P5 to P8 of the binarized edge pulse for each waveform of
2. The wheel rotation angle detection according to claim 1, wherein the angle signal generation unit generates an angle signal P composed of the eight angle signals P <b> 1 to P <b> 8 for each waveform of one cycle of the ABS signal. apparatus.
タイヤ又はホイールに取り付き該タイヤ又はホイールと一体回転する反射板と、この反射板を検出することにより車輪一回転毎の回転基準位置を設定する光センサとからなる回転基準位置設定手段を具えることを特徴とする請求項1又は2記載の車輪回転角度検出装置。
A rotation reference position setting means comprising a reflection plate attached to the tire or wheel and rotating integrally with the tire or wheel, and an optical sensor for setting a rotation reference position for each rotation of the wheel by detecting the reflection plate is provided. The wheel rotation angle detection device according to claim 1 or 2, characterized in that.
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