JP6310837B2

JP6310837B2 - 傾斜角度検出装置

Info

Publication number: JP6310837B2
Application number: JP2014238090A
Authority: JP
Inventors: 泰久辻田
Original assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: JP2016097888A

Description

本発明は、車両の停止位置の傾斜角度を検出する傾斜角度検出装置に関する。

車両の制御を行う制御装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載車両の制御装置では、アクセルペダルのアクセル開度や、ブレーキペダルの操作量などに基づいてエンジンの制御を行っている。

特開２０１４−１８１６４４号公報

ところで、車両の走行を制御するために車両の停止位置の勾配（傾斜角度）を検出することが望まれている。
本発明の目的は、車両の停止位置の傾斜角度を検出することができる傾斜角度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する傾斜角度検出装置は、車輪と一体となって回転する歯車と該歯車の回転をパルスとして検出するパルス検出部とを有するアンチロックブレーキシステムを搭載した車両に設けられ、前記車両の停止位置の傾斜角度を検出する傾斜角度検出装置であって、前記車輪の回転に伴い前記車輪に生じる遠心力が作用する方向に延びる第１検出軸、及び、前記第１検出軸と交差するとともに重力加速度を検出する第２検出軸を有し、前記第１検出軸によって検出される加速度を第１加速度検出値、前記第２検出軸によって検出される加速度を第２加速度検出値として出力する加速度センサと、前記パルス検出部のパルスのカウント値から前記車輪の回転角度である第１回転角度を算出する第１算出部と、前記加速度センサの前記第１加速度検出値と前記第２加速度検出値から前記車輪の回転角度である第２回転角度を算出する第２算出部と、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との差分を前記停止位置の傾斜角度として検出する傾斜角度検出部とを備える。

車両が傾斜した場所で停止した場合、車両は停止位置の傾斜に従って傾く。車両が傾くと歯車全体も車両とともに傾くため、車両が平坦な場所で停止した場合と、傾斜した場所で停止した場合とでＡＢＳによって検出される第１回転角度は同一となる。車両が停止している場合、第１検出軸が検出する加速度と第２検出軸が検出する加速度は、重力加速度の分力である。このため、第１検出軸が検出する加速度と第２検出軸が検出する加速度から、重力加速度が作用する方向（鉛直方向）に対する第２検出軸の傾き（回転角度）を算出することができる。このため、第２検出軸が鉛直方向を向いているときの車輪の回転角度に、鉛直方向に対する第２検出軸の回転角度を加減することで、加速度センサによって第２回転角度を算出することができる。車両が平坦な場所で停止した場合、第１回転角度と第２回転角度は同一の値となる。また、車両が傾斜した場所で停止した場合、車両の傾きとともに加速度センサも傾く。結果として、傾斜に関わらず常に同一方向（鉛直方向）に作用する重力加速度に対して、第２検出軸は停止位置の傾斜角度分だけ傾くため、車両が平坦な場所で停止した場合と、傾斜した場所で停止した場合とで、第２回転角度の値が傾斜角度の分だけずれる。車両が平坦な場所で停止したときの第２回転角度は、第１回転角度と同一であるため、第１回転角度と第２回転角度の差分から車両の停止位置の傾斜を検出することができる。

上記傾斜角度検出装置について、前記車両の走行に関する制御を行う制御装置に前記傾斜角度検出部によって検出した前記傾斜角度を出力する出力部を有することが好ましい。
これによれば、傾斜角度検出部によって検出した停止位置の傾斜角度を車両の走行に関する制御に用いることができる。

上記傾斜角度検出装置について、前記歯車、前記パルス検出部、及び前記加速度センサは、複数の車輪のそれぞれに対応して設けられ、前記第１算出部は、車輪毎に対応して前記第１回転角度を算出し、前記第２算出部は、車輪毎に対応して前記第２回転角度を算出し、前記傾斜角度検出部は、車輪毎に前記第１回転角度と前記第２回転角度との差分を検出するとともに、前記差分の平均値を前記停止位置の傾斜角度として検出することが好ましい。

これによれば、車輪毎に第１回転角度と第２回転角度との差分を検出して、差分の平均値を傾斜角度とできるため、傾斜角度の検出精度が向上する。
上記傾斜角度検出装置について、前記複数の車輪は、３つ以上の車輪であり、前記傾斜角度検出部は、車輪毎に対応して算出した前記差分のうち、１つの車輪に対応する前記差分と、他の各車輪に対応する前記差分との差の全てが、予め定められた許容差を超えている場合には、前記他の車輪に対応した前記差分の平均値を前記停止位置の傾斜角度として検出することが好ましい。

これによれば、複数の差分のうち、１つの差分に大きな計測誤差が生じた場合には、大きな計測誤差が生じた差分を含めずに傾斜角度を算出することができる。このため、傾斜角度の検出精度が向上する。

上記傾斜角度検出装置について、前記加速度センサの第１加速度検出値が、走行判定用閾値以上となったときに前記車両が走行していると判断し、前記第１加速度検出値が予め設定された時間以上、前記走行判定用閾値未満のときに前記車両が停止していると判断する走行判断部を備え、前記走行判断部によって前記車両が停止したと判断されたときに、前記傾斜角度検出部に前記第２回転角度に関するデータを送信する送信部を備えることが好ましい。

これによれば、車両が停止したときにのみ第２回転角度に関するデータを送信することで、第２回転角度に関するデータの送信頻度を抑えることができる。

本発明によれば、車両の停止位置の傾斜角度を検出することができる。

傾斜角度検出装置が搭載された車両を示す概略構成図。（ａ）は回転センサユニットを示す概略構成図、（ｂ）はパルス検出部に発生するパルスを示す概略図。ＡＢＳを用いた車輪の第１回転角度の算出方法を説明するための図。センサユニットの構成を示すブロック図。右側加速度センサの検出軸と左側加速度センサの検出軸の関係を示す概略図。右側加速度センサが出力する第１加速度検出値と第２加速度検出値を示す図。左側加速度センサが出力する第１加速度検出値と第２加速度検出値を示す図。右側の車輪の第２回転角度の算出方法を説明するための図。左側の車輪の第２回転角度の算出方法を説明するための図。第１回転角度と第２回転角度の差分を示す図。

以下、傾斜角度検出装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１０は、エンジン１１を搭載しており、エンジン１１を駆動源として走行する。車両１０は、車両１０の走行に関する制御を行う制御装置１２を有している。制御装置１２には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１３、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ１４、及び、運転者によるエンジン１１の始動操作及び停止操作を検出するイグニッションスイッチ１５が接続されている。車両１０の各車輪１６は、ホイール１７とホイール１７に装着されたタイヤ１８とから構成されている。制御装置１２は、アクセルセンサ１３及びブレーキセンサ１４から入力される情報に基づいてエンジン１１を制御する。

車両１０は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）２０及びタイヤ状態監視装置３０を搭載している。ＡＢＳ２０は、ＡＢＳコントローラ２１と、車両１０の４つの車輪１６にそれぞれ対応する回転センサユニット２２とを備えている。ＡＢＳコントローラ２１はマイクロコンピュータ等よりなり、回転センサユニット２２からの信号に基づき各車輪１６の回転速度を求めるとともに、この回転速度に基づき各車輪１６のスリップ率を求める。ＡＢＳコントローラ２１は、車両１０のブレーキペダルが踏み込まれたとき、各車輪１６のスリップ率が所定の許容値を超えないように各車輪１６に対応するブレーキ装置を制御して、各車輪１６に対する制動力を調整する。

タイヤ状態監視装置３０は、４つの車輪１６にそれぞれ取り付けられたセンサユニット３１と、車両１０の車体に設置される受信機５０とを備えている。各センサユニット３１は、タイヤ１８の内部空間に配置されるように、そのタイヤ１８が装着されたホイール１７に対して取り付けられている。各センサユニット３１は、対応するタイヤ１８の状態（タイヤ１８の空気圧、タイヤ１８内の温度）等を検出して、検出されたタイヤ１８の状態を示すデータを含む信号を無線送信する。

まず、ＡＢＳ２０について詳細な説明を行うとともに、ＡＢＳ２０を用いた車輪１６の第１回転角度αの算出方法について説明を行う。
図２（ａ）に示すように、各回転センサユニット２２は、車輪１６の近傍に設けられており、車輪１６と一体回転する歯車２３と、歯車２３の外周面に対向するように配置されたパルス検出部２４を有している。歯車２３の外周面には複数本（本実施形態では４８本）の歯２５が等角度間隔おきに設けられている。

図２（ｂ）に示すように、パルス検出部２４は、歯車２３が回転することで生じるパルスを検出する。ＡＢＳコントローラ２１は、各パルス検出部２４に有線接続され、各パルス検出部２４のパルスのカウント値（以下、パルスカウント値）に基づき、各車輪１６の第１回転角度αを算出する。具体的にいえば、歯車２３は一回転する毎に、歯２５の数に対応した数のパルスをパルス検出部２４に発生させる。ＡＢＳコントローラ２１は、パルス検出部２４に発生したパルスをカウントする。

本実施形態において、ＡＢＳコントローラ２１は、パルスの立ち上がりと立ち下がりをカウントすることで、０〜９５までのカウントを行う。したがって、車輪１６が１回転（３６０度）する間に０〜９５までのカウントが行われるため、３６０度を９６で除算することで、パルスカウント値１につき、車輪１６は３．７５度回転していると把握することができる。

また、本実施形態では、車両１０が平坦な道に停止している場合において、センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある場合を基準位置（＝回転角度が０度）として、基準位置からの回転角度を車輪１６の第１回転角度αとして算出する。更に、本実施形態では、車両１０が平坦な道に停止している場合において、センサユニット３１が、車輪１６の回転位置における最上位置にある場合に、パルス検出部２４によって検出されるパルスの立ち上がりをパルスカウント値０としている。すなわち、車輪１６の回転位置が基準位置の場合に、パルスカウント値が０になるようにしている。

図３に示すように、例えば、パルスカウント値が「３６」であれば、ＡＢＳコントローラ２１は、「３６」に３．７５を乗算して、車輪１６の第１回転角度αは１３５度と算出する。ＡＢＳコントローラ２１は、車輪１６毎に対応して設けられたパルス検出部２４のパルスカウント値を検出して、車輪１６毎に対応して第１回転角度αを算出する。したがって、ＡＢＳコントローラ２１が、車輪１６の第１回転角度αを検出する第１算出部として機能している。

次に、タイヤ状態監視装置３０について詳細な説明を行う。
図４に示すように、各センサユニット３１は、圧力センサ３２、温度センサ３３、加速度センサ３４、コントローラ３５、送信回路３６、送信アンテナ３７及びバッテリ３８を備えている。センサユニット３１は、バッテリ３８の電力供給によって動作する。コントローラ３５はセンサユニット３１の動作を統括的に制御する。圧力センサ３２は、対応するタイヤ１８内の圧力（タイヤ１８の空気圧）を検出して、その検出によって得られたタイヤ１８の空気圧データをコントローラ３５に出力する。温度センサ３３は、対応するタイヤ１８内の温度を検出して、その検出によって得られたタイヤ１８内の温度データをコントローラ３５に出力する。圧力センサ３２及び温度センサ３３は、タイヤ状態検出部としてタイヤの状態を検出している。

加速度センサ３４は自身に作用する加速度を検出する。加速度センサ３４は、車輪１６と一体となって回転する。加速度センサ３４は、例えば、ピエゾ抵抗型や静電容量型の加速度センサとして周知のものであり、加速度に応じた加速度検出値（電圧）を出力する。加速度センサ３４は、検出軸に沿った方向の加速度成分を検出可能な加速度センサが用いられ、この加速度センサ３４によって加速度が検出されるようになっている。

図５に示すように、本実施形態の加速度センサ３４は、互いに直交する第１検出軸４１と第２検出軸４２とを有している。加速度センサ３４は、センサユニット３１が車輪１６の最上位置にあるときに、第１検出軸４１が鉛直方向、すなわち、車両１０の上下方向を向き、第２検出軸４２が鉛直方向及び車軸の軸方向に直交する方向、すなわち、車両１０の前後方向を向く。以下の説明において、適宜、車両１０の右側の車輪１６に設けられている加速度センサ３４を右側加速度センサ３４Ａ、左側の車輪１６に設けられている加速度センサ３４を左側加速度センサ３４Ｂとして説明を行う。

各車輪１６に設けられているセンサユニット３１は、全て同一のセンサユニット３１であり、センサユニット３１（加速度センサ３４）の車輪１６への取付態様も全て同一であるが、右輪の車輪１６と左側の車輪１６とは、車軸を挟んで１８０度反転した状態で取り付けられる。これにより、右側加速度センサ３４Ａと左側加速度センサ３４Ｂでは、第１検出軸４１の向きは同一となるが、第２検出軸４２の向きが反対方向となる。したがって、全ての加速度センサ３４の第１検出軸４１が鉛直方向上方を向いている状態では、右側加速度センサ３４Ａの第２検出軸４２は後方を向き、左側加速度センサの第２検出軸４２は前方を向いている。なお、図面では説明の便宜上、各車輪１６に設けられているセンサユニット３１を同一位置（最上位置）としているが、実際には各車輪１６毎にセンサユニット３１の位置（回転角度）は異なる。

車輪１６の回転に伴い各加速度センサ３４には遠心力が作用し、加速度センサ３４が検出する加速度は変化する。第２検出軸４２は、遠心力が作用する方向に対して直交しているため、車輪１６の回転に伴い第２検出軸４２によって検出される加速度は、重力加速度となる。第１検出軸４１は、車輪１６の回転位置に関わらず、遠心力が作用する方向に延びているため、車輪１６の回転に伴い第１検出軸４１によって検出される加速度は、遠心加速度に重力加速度を加えたものとなる。

加速度センサ３４の第１検出軸４１、及び、第２検出軸４２によって検出される加速度は、加速度検出値としてコントローラ３５に出力される。以下の説明において、第１検出軸４１によって検出される加速度を第１加速度検出値、第２検出軸４２によって検出される加速度を第２加速度検出値として説明を行い、車両１０が前進するときの車輪１６の回転方向を前転として説明を行う。また、以下の説明では、車両１０が停止している場合の第１加速度検出値及び第２加速度検出値について説明するため、第１検出軸４１及び第２検出軸４２によって検出される加速度は、重力加速度のみとなる。

図６に示すように、センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある場合、前述のように、右側加速度センサ３４Ａの第１検出軸４１は鉛直方向上方を向き、第２検出軸４２は車両１０の後方を向いている。この状態では、第１検出軸４１は−１Ｇを検出し、第２検出軸４２は０Ｇを検出する。

センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある状態から、車輪１６が９０度前転すると、右側加速度センサ３４Ａの第１検出軸４１は車両１０の前方を向き、第２検出軸４２は鉛直方向上方を向く。この状態では、第１検出軸４１は０Ｇを検出し、第２検出軸４２は−１Ｇを検出する。

センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある状態から、車輪１６が１８０度前転すると、右側加速度センサ３４Ａの第１検出軸４１は鉛直方向下方を向き、第２検出軸４２は車両１０の前方を向く。この状態では、第１検出軸４１は＋１Ｇを検出し、第２検出軸４２は０Ｇを検出する。

センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある状態から、車輪１６が２７０度前転すると、右側加速度センサ３４Ａの第１検出軸４１は車両１０の後方を向き、第２検出軸４２は鉛直方向下方を向く。この状態では、第１検出軸４１は０Ｇを検出し、第２検出軸４２は＋１Ｇを検出する。

図７に示すように、センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある場合、前述のように、左側加速度センサ３４Ｂの第１検出軸４１は鉛直方向上方を向き、第２検出軸４２は車両１０の前方を向いている。この状態では、第１検出軸４１は−１Ｇを検出し、第２検出軸４２は０Ｇを検出する。左側加速度センサ３４Ｂの第１検出軸４１と、右側加速度センサ３４Ａの第１検出軸４１とは同一方向を向いているため、車輪１６が回転したときの第１加速度検出値の変位は同様である。このため、以下の左側加速度センサ３４Ｂの説明では、第２加速度検出値のみに着目して説明を行う。

センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある状態から、車輪１６が９０度前転すると、左側加速度センサ３４Ｂの第２検出軸４２は鉛直方向下方を向く。この状態では、第２検出軸４２は＋１Ｇを検出する。

センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある状態から、車輪１６が１８０度前転すると、左側加速度センサ３４Ｂの第２検出軸４２は車両１０の後方を向く。この状態では、第２検出軸４２は０Ｇを検出する。

センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある状態から、車輪１６が２７０度前転すると、左側加速度センサ３４Ｂの第２検出軸４２は鉛直方向上方を向く。この状態では、第２検出軸４２は−１Ｇを検出する。

上記したように、車輪１６が前転したときの第１加速度検出値の変位は、右側加速度センサ３４Ａと左側加速度センサ３４Ｂとで同一であるのに対して、第２加速度検出値の変位は、右側加速度センサ３４Ａと左側加速度センサ３４Ｂで異なっている。右側加速度センサ３４Ａと左側加速度センサ３４Ｂでは、それぞれの第２検出軸４２が反対方向を向くようになっているため右側加速度センサ３４Ａの第２加速度検出値と、左側加速度センサ３４Ｂの第２加速度検出値とは、車輪１６の回転位置が同一位置のときに正負が反転して検出される。

図４に示すように、制御部としてのコントローラ３５は、ＣＰＵ３５ａ、記憶部３５ｂ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部３５ｂには各センサユニット３１に固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各センサユニット３１を受信機５０において識別するために使用される情報であり、センサユニット３１毎に個別に付与されている。

コントローラ３５は、タイヤ１８の空気圧データ、タイヤ１８内の温度データ、及び、ＩＤコードを含むデータを、送信部としての送信回路３６に出力する。送信回路３６は、コントローラ３５からのデータを変調して送信信号を生成し、送信信号を送信アンテナ３７から無線送信する。

走行判断部としてのコントローラ３５は、第１加速度検出値が走行判定用閾値以上となったときに、車両１０が走行していると判断し、第１加速度検出値が、予め設定された時間以上、走行判定用閾値未満のときに車両１０が停止していると判断する。車両１０の走行に伴い、第１加速度検出値は大きくなる。このため、公差などを考慮して、車両１０が停車しているときに検出される第１加速度検出値よりも大きい値を走行判定用閾値として設定することで、車両１０が走行しているか否かを判断することができる。走行判定用閾値は、記憶部３５ｂに記憶されている。また、車両１０の停止を判断するために予め設定された時間は、例えば、通常の走行時の一時的な停止時間よりも長い時間に設定される。

コントローラ３５は、車両１０が停止していると判断したときには、車両１０が走行していると判断したときに比べて、低頻度で送信信号を送信させることで、バッテリ３８の電力消費を抑えている。

図１に示すように、受信機５０は、受信コントローラ５１と、受信回路５２と、受信アンテナ５３とを備えている。受信機５０の受信コントローラ５１には、表示器５４が接続されている。受信コントローラ５１はＣＰＵ５１ａ及び記憶部５１ｂ（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部５１ｂには受信機５０の動作を統括的に制御するプログラムが記憶されている。受信回路５２は、各センサユニット３１から受信アンテナ５３を通じて受信された送信信号を復調して、受信コントローラ５１に送る。

受信コントローラ５１は、受信回路５２からの送信信号に基づき、送信元のセンサユニット３１に対応するタイヤ１８の状態（タイヤ１８の空気圧及びタイヤ１８内の温度）を把握する。受信コントローラ５１は、タイヤ１８の空気圧に関する情報等を表示器５４に表示させる。

次に、加速度センサ３４を用いた車輪１６の第２回転角度βの算出方法について説明する。加速度センサ３４を用いた車輪１６の第２回転角度βの算出は、第１加速度検出値と第２加速度検出値を用いて行われる。右側加速度センサ３４Ａと左側加速度センサ３４Ｂでは、第２加速度検出値の値が異なるため、右側の車輪１６と左側の車輪１６では、第２回転角度βの算出方法が異なる。まず、右側の車輪１６の第２回転角度βの算出方法について説明する。なお、ＡＢＳ２０を用いた車輪１６の第１回転角度αの算出と、加速度センサ３４を用いた車輪１６の第２回転角度βの算出で、基準位置は同一である。

図８に示すように、車両１０が停止している場合、加速度センサ３４の第１検出軸４１と第２検出軸４２は、重力加速度の分力を検出している。ここで、車輪１６の基準位置は、車両１０が平坦な場所に停止している場合において、センサユニット３１が車輪１６の最上位置にあるときを基準にしているため、センサユニット３１の最上位置からの回転角度が車輪１６の第２回転角度βと同一となる。特に、第１検出軸４１は、センサユニット３１が最上位置にあるときに鉛直方向上方を向いているため、鉛直方向に対する第１検出軸４１の傾き（回転角度）は、車輪１６の第２回転角度βと同一となる。したがって、重力加速度をＧとすると、第１検出軸４１が検出する第１加速度検出値Ｇ_Ｚは以下の（１）式、第２検出軸４２が検出する第２加速度検出値Ｇ_Ｘは以下の（２）式から算出することができる。

ここで、センサユニット３１が車輪１６の最上位置にある場合、第１検出軸４１は鉛直方向上方、すなわち、重力加速度が作用する方向（鉛直方向下方）に対して反対方向を向いているため、Ｇ_Ｚは０より小さい値となる。また、第２検出軸４２は鉛直方向に直交するため、Ｇ_Ｘは０となる。したがって、Ｇ_Ｚ＜０、Ｇ_Ｘ＝０の場合、第２回転角度β＝０度となる。

センサユニット３１が車輪１６の前転方向に対する車輪１６の最上位置と、車輪１６の最下位置との間（０度より大きく、１８０度より小さい範囲）にある場合、第２検出軸４２は、水平状態（鉛直方向に直交している状態）に比べて鉛直方向上方に向けて傾いているため、Ｇ_Ｘは０より小さい値となる。したがって、Ｇ_Ｘ＜０の場合、０度＜第２回転角度β＜１８０度となる。ここで、第２検出軸４２の鉛直方向に対する傾きｍは、以下の（３）式から算出することができる。

（３）式の取り得る範囲は、−π／２＜ｍ＜π／２である。そして、第２検出軸４２が鉛直方向上方を向くのは、車輪１６の回転角度が９０度のときなので、９０度に鉛直方向に対する第２検出軸４２の傾きを減算することで、車輪１６の第２回転角度βを算出することができる。したがって、０度＜第２回転角度β＜１８０度の範囲内において、第２回転角度βは、以下の（４）式から算出することができる。

センサユニット３１が車輪１６の最下位置にある場合、第１検出軸４１は鉛直方向下方、すなわち、重力加速度が作用する方向と同一方向を向いているため、Ｇ_Ｚは０より大きい値となる。また、第２検出軸４２は、鉛直方向に直交するため、Ｇ_Ｘは０となる。したがって、Ｇ_Ｚ＞０、Ｇ_Ｘ＝０の場合、第２回転角度β＝１８０度となる。

センサユニット３１が車輪１６の前転方向に対する車輪１６の最下位置と、車輪１６の最上位置との間（１８０度より大きく、３６０度より小さい範囲）にある場合、第２検出軸４２は、水平状態に比べて鉛直方向下方に向けて傾いているため、Ｇ_Ｘは０より大きい値となる。したがって、Ｇ_Ｘ＞０の場合、１８０度＜第２回転角度β＜３６０度となる。ここで、第２検出軸４２が鉛直方向下方を向くのは、車輪１６の回転角度が２７０度のときである。鉛直方向への第２検出軸４２の傾きは、（３）式から算出できるため、１８０度＜第２回転角度β＜３６０度の範囲内において、第２回転角度βは、以下の（５）式から算出することができる。

例えば、Ｇ_Ｘ＜０、Ｇ_ｚ／Ｇ_ｘ＝−１の場合、ｍ＝−４５度となり、（４）式から、第２回転角度β＝１３５度となる。

次に、左側の車輪１６の第２回転角度βの算出方法について説明する。なお、第２回転角度β＝０度、第２回転角度β＝１８０度の場合の算出方法は、右側の車輪１６と同一であるため、説明を省略する。

図９に示すように、右側の車輪１６の場合と同様に、左側の車輪１６の第２検出軸４２の鉛直方向に対する傾きは、（３）式から算出することができる。しかしながら、前述したとおり、第２加速度検出値は、右側加速度センサ３４Ａと、左側加速度センサ３４Ｂとで正負が反転している。このため、左側加速度センサ３４Ｂでは、（２）式に換えて、以下の（６）式からＧ_Ｘを算出する。

また、０度＜第２回転角度β＜１８０度の範囲内において、第２回転角度βは、以下の（７）式から算出することができる。なお、左側加速度センサ３４Ｂでは、第２検出軸４２の向きが右側加速度センサ３４Ａと反対方向となっているため、Ｇ_Ｘ＞０の場合、０度＜第２回転角度β＜１８０度となる。また、Ｇ_Ｘ＜０の場合、１８０度＜第２回転角度β＜３６０度となる。

同様に、１８０度＜第２回転角度β＜３６０度の範囲内において、第２回転角度βは、以下の（８）式から算出することができる。

各車輪１６に設けられたセンサユニット３１のコントローラ３５は、それぞれ、加速度センサ３４の第１加速度検出値及び第２加速度検出値から、自身が設けられた車輪１６の第２回転角度βを算出する。したがって、車輪１６毎に設けられたセンサユニット３１のコントローラ３５は、それぞれのセンサユニット３１が設けられた車輪１６毎に第２回転角度βを算出している。したがって、各センサユニット３１のコントローラ３５が、第２算出部として機能している。

次に、ＡＢＳ２０を用いて算出した車輪１６の第１回転角度αと、加速度センサ３４を用いて算出した車輪１６の第２回転角度βから車両１０の停止位置の傾斜角度を検出する方法について説明する。

ＡＢＳコントローラ２１は、車輪１６毎に対応して第１回転角度αを算出して、この第１回転角度αを受信コントローラ５１に出力する。また、各センサユニット３１のコントローラ３５は、車両１０が停止したと判断すると、送信信号に第２回転角度βを示すデータを含めて受信機５０に送信を行う。

傾斜角度検出部としての受信コントローラ５１は、第１回転角度αと第２回転角度βから車両１０の傾斜角度を検出する。
図１０に示すように、ＡＢＳ２０を用いて算出した車輪１６の第１回転角度αは、基準位置からのパルスカウント値、すなわち、基準位置からの歯車２３の移動量である。車両１０が傾斜した場所（例えば、坂路）で停止すると、車両１０は停止位置の傾斜に応じて傾く。車両１０が傾くことで、歯車２３全体も停止位置の傾斜に応じて傾く。このため、第１回転角度αは、路面に対する車輪１６の回転角度といえる。したがって、車両１０が平坦な場所で停止しても、傾斜した場所で停止しても、第１回転角度αは同一の値となる。

加速度センサ３４を用いて算出した車輪１６の第２回転角度βは、鉛直方向に対する第２検出軸４２の傾きから算出している。車両１０が傾斜した場所で停止すると、第２検出軸４２は停止位置の傾斜角度分だけ傾くのに対して、重力加速度は、常に一定方向に作用している。このため、第２回転角度βは、水平面に対する車輪１６の回転角度といえる。したがって、車輪１６が平坦な場所で停止した場合と、傾斜した場所で停止した場合とで、停止位置の傾斜角度分だけ算出される第２回転角度βの値が異なる。このため、車両１０が平坦な場所で停止した場合の第２回転角度βに対する、車両１０が傾斜した場所で停止した場合の第２回転角度βの差分を停止位置の傾斜角度とみなすことができる。

前述したように、第１回転角度αは、車両１０が平坦な場所で停止しても、傾斜した場所で停止しても同一の値となる。したがって、第１回転角度αは、常に、車両１０が平坦な場所で停止した場合の第２回転角度βを表しているといえる。このため、第１回転角度αと第２回転角度βの差分（α−β）が車両１０の停止位置の傾斜角度といえる。

本実施形態では、車輪１６毎に第１回転角度αと第２回転角度βを算出しているため、４つの車輪１６毎に第１回転角度αと第２回転角度βの差分が算出される。受信コントローラ５１は、車輪１６毎に算出された４つの差分の平均値を車両１０の停止位置の傾斜角度として検出する。この際、４つの差分のうち、１つの差分だけ他の３つの差分と大きく異なり、その１つの差分と他の３つの差分の差の全てが、予め定められた許容差を超えている場合には、１つの差分を除いて他の３つの差分の平均値を停止位置の傾斜角度とする。この許容差は、加速度センサ３４や、ＡＢＳ２０の公差を考慮して、傾斜角度の算出に支障を来さない範囲内で設定される。

受信コントローラ５１は、第１回転角度αと第２回転角度βの差分が正の値であれば、車両１０の停止位置を上り傾斜、第１回転角度αと第２回転角度βの差分が負の値であれば、車両１０の停止位置が下り傾斜と判断する。換言すれば、受信コントローラ５１は、傾斜した場所で、車両１０が上向きに停止しているか、下向きに停止しているかを判断する。本実施形態では、ＡＢＳ２０、加速度センサ３４、コントローラ３５、及び、受信コントローラ５１から傾斜角度検出装置が構成されている。

次に、本実施形態の傾斜角度検出装置の作用について説明する。
車両１０が停止すると、コントローラ３５は、第１加速度検出値から車両１０が停止したと判断する。コントローラ３５は、車両１０が停止したと判断すると、第２回転角度βを示すデータを含んだ送信信号を送信回路から受信機５０に向けて送信させる。また、ＡＢＳコントローラ２１は、第１回転角度αを示すデータを受信コントローラ５１に出力している。

受信コントローラ５１は、ＡＢＳコントローラ２１から入力される車輪１６毎に対応した第１回転角度αと、各センサユニット３１から送信される車輪１６毎に対応した第２回転角度βとの差分の平均値から車両１０の停止位置の傾斜角度を検出している。

受信コントローラ５１は、車両１０の停止位置の傾斜角度を検出すると、検出した傾斜角度を示すデータを制御装置１２に出力する。したがって、受信コントローラ５１が出力部として機能している。制御装置１２は、受信コントローラ５１から入力された傾斜角度に応じて車両１０の走行に関する制御を行う。車両１０の停止位置が上り傾斜の場合には、車両１０の加速力が不足しやすく、車両１０の停止位置が下り傾斜の場合には、車両１０の加速力が過剰になりやすい。このため、制御装置１２は、車両１０の停止位置が傾斜している場合には、傾斜角度に応じて車両１０の加速力を調整する。

制御装置１２は、車両１０の停止位置が上り傾斜の場合、発進時に、傾斜角度に応じて、アクセルセンサ１３によって検出されるアクセル開度に応じた加速力よりも大きな加速力が生じるようにエンジン１１の回転数を制御する。また、制御装置１２は、車両１０の停止位置が下り傾斜の場合、発進時に、傾斜角度に応じて、アクセルセンサ１３によって検出されるアクセル開度に応じた加速力よりも小さな加速力が生じるようにエンジン１１の回転数を制御する。具体的にいえば、制御装置１２は、エンジン１１への吸気量の調整を行うスロットルバルブや、エンジン１１へ燃料を供給するインジェクタなどを制御して、エンジン１１の回転数を制御することで、加速力の調整を行う。加速力の調整は、車両１０の走行時間が予め定められた時間を超えたり、車両１０の走行距離が予め定められた距離を超えた場合に解除される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ＡＢＳ２０によって車輪１６の第１回転角度αを算出し、センサユニット３１によって車輪１６の第２回転角度βを算出し、第１回転角度αと第２回転角度βの差分を車両１０の停止位置の傾斜角度としている。このため、ＡＢＳ２０とセンサユニット３１の加速度センサ３４を用いて、車両１０の停止位置の傾斜角度を検出することができる。

（２）受信コントローラ５１は、検出した傾斜角度を制御装置１２に出力している。このため、制御装置１２は、停止位置の傾斜角度に応じた車両１０の走行制御を行うことができる。

（３）車輪１６毎に第１回転角度αと第２回転角度βの差分を算出し、差分の平均値を車両１０の停止位置の傾斜角度としている。このため、傾斜角度の検出精度が向上する。
（４）４つの車輪１６のうち、１つの車輪１６に対応した第１回転角度αと第２回転角度βとの差分と、他の３つの車輪１６に対応した第１回転角度αと第２回転角度βとの差分との差の全てが、許容差を超えている場合、他の３つの車輪１６に対応した第１回転角度αと第２回転角度βの差分の平均値を傾斜角度としている。このため、４つの車輪１６のうち、１つの車輪１６に対応した第１回転角度αと第２回転角度βの差分に大きな計測誤差が生じていた場合には、当該差分を除いて傾斜角度が検出されるため、傾斜角度の検出精度が向上する。

（５）送信回路３６から送信される送信信号の全てに第２回転角度βを示すデータを含ませる場合、送信信号のデータ量が多くなり、送信信号を送信するのに要する電力、送信信号を受信するのに要する電力が多くなる。車両１０の停止位置の傾斜角度を検出する必要があるのは、車両１０が停止したときなので、車両１０が停止したと判断したときにのみ、第２回転角度βを示すデータを送信信号に含ませることで、必要なときにのみ第２回転角度βを送信することができ、第２回転角度βを示すデータの送信頻度を抑えることができる。したがって、送信回路３６から送信される送信信号の全てに第２回転角度βを示すデータを含めて送信を行う場合に比べて、バッテリ３８の電力消費を抑えることができる。

（６）ＡＢＳ２０及び加速度センサ３４を用いて車両１０の停止位置の傾斜角度を検出している。制動力を調整するＡＢＳ２０と、タイヤ１８の状態を検出するセンサユニット３１に設けられている加速度センサ３４とを利用して車両１０の停止位置の傾斜角度を検出しているため、停止位置の傾斜を検出するためのジャイロスコープなどを設ける必要がない。このため、車両１０の停止位置の傾斜角度を検出するための専用の部材を設けることなく、車両１０の停止位置の傾斜角度を検出することができるため、部品点数の増加、ひいては、製造コストの増加を抑制することができる。

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
・傾斜角度検出装置によって検出した車両１０の停止位置の傾斜角度を、車両１０の走行に関する制御以外に用いてもよい。

・車輪１６毎に第１回転角度αと第２回転角度βを算出しなくてもよく、各車輪１６のうち、任意の数の車輪１６に対応して第１回転角度αと第２回転角度βを算出してもよい。１つの車輪１６に対応して第１回転角度αと第２回転角度βを算出すれば、第１回転角度αと第２回転角度βの差分が傾斜角度となり、複数の車輪１６に対応して第１回転角度αと第２回転角度βを算出すれば差分の平均値が傾斜角度となる。

・車輪１６毎に対応して算出した第１回転角度αと第２回転角度βの差分のうち、１つの差分と他の差分との差が、許容差を超えている場合であっても、全ての差分の平均値を傾斜角度としてもよい。

・センサユニット３１のコントローラ３５は、車両１０が停止したと判断したときに送信信号に第２回転角度βを示すデータを含めて送信回路３６から送信を行っているが、これに限られない。例えば、イグニッションスイッチ１５がオン操作されたときに、各センサユニット３１に送信信号の送信を要求するトリガ装置を設けてもよい。イグニッションスイッチ１５がオン操作されると、トリガ装置からは、送信信号の送信を要求するトリガ信号が各センサユニット３１に向けて送信される。これにより、イグニッションスイッチ１５のオン操作後、車両１０の走行開始前に車両１０の停止位置の傾斜角度を検出することができる。また、送信回路３６から送信される送信信号の全てに第２回転角度βを示すデータを含めてもよい。

・制御装置１２は、車両１０の走行に関する制御であれば、エンジン１１の制御以外に傾斜角度を用いてもよい。例えば、車両１０を停止する際に、車両１０の傾斜角度に対して、パーキングブレーキの操作量が不足していると判断した場合には、その旨の報知を行ったり、パーキングブレーキの操作量に対応する制動よりも大きな制動が生じるように制御を行ってもよい。

・実施形態では、センサユニット３１のコントローラ３５が第１加速度検出値と第２加速度検出値から第２回転角度βを算出したが、加速度センサ３４によって検出される第１加速度検出値と第２加速度検出値を受信機５０に送信することで、受信コントローラ５１が第２回転角度βを算出してもよい。すなわち、送信回路３６からは、第２回転角度βを示すデータや、第２回転角度βを算出することができる第１加速度検出値及び第２加速度検出値のデータなど、第２回転角度βに関するデータが送信される。

・実施形態では、センサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある場合を基準として、回転角度を検出したが、基準は任意の位置に変更してもよい。
・実施形態では、車輪１６が基準位置のときにパルスカウント値が０になるようにしたが、これに限られない。

・第２検出軸４２は、第１検出軸４１と直交していなくてもよく、若干のずれがあってもよい。
・加速度センサ３４は、少なくとも第１検出軸４１と第２検出軸４２を有していればよく、検出軸が３つ以上の加速度センサ３４であってもよい。

・歯車２３の歯２５の数は、適宜変更してもよい。歯２５を増やすことで、ＡＢＳ２０の分解能が向上し、第１回転角度αの検出精度が向上する。
・車両１０の駆動源は、モータであってもよい。この場合、制御装置１２は、傾斜角度検出装置によって検出された停止位置の傾斜角度に応じてモータへの印加電圧などを変更する。

・左側の車輪１６に設けられたセンサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある場合に、加速度センサ３４の第２検出軸４２が車両１０の後方を向き、右側の車輪１６に設けられたセンサユニット３１が車輪１６の回転位置における最上位置にある場合に、加速度センサ３４の第２検出軸４２が車両１０の前方を向いてもよい。この場合、左側の車輪１６の第２回転角度βは、実施形態における右側の車輪１６の第２回転角度βと同様の方法で算出し、右側の車輪１６の第２回転角度βは、実施形態における左側の車輪１６の第２回転角度βと同様の方法で算出する。

次に、上記実施形態及び変形例から把握することができる技術的思想について追記する。
（イ）ホイールにタイヤを装着した車輪と一体となって回転する歯車と該歯車の回転をパルスとして検出するパルス検出部とを有するアンチロックブレーキシステムを搭載した車両に設けられ、前記車両の停止位置の傾斜角度を検出する傾斜角度検出装置であって、前記タイヤの状態を検出するタイヤ状態検出部と、前記タイヤ状態検出部によって検出された前記タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を受信機に送信する送信部と、前記車輪の回転に伴い前記車輪に生じる遠心力が作用する方向に延びる第１検出軸、及び、前記第１検出軸と交差するとともに重力加速度を検出する第２検出軸を有し、前記第１検出軸によって検出される加速度を第１加速度検出値、前記第２検出軸によって検出される加速度を第２加速度検出値として出力する加速度センサと、前記第１加速度検出値が走行判定用閾値を超えたときに前記送信部に前記送信信号を送信させる制御部と、前記パルス検出部のパルスのカウント値から前記車輪の回転角度である第１回転角度を算出する第１算出部と、前記加速度センサの前記第１加速度検出値と前記第２加速度検出値から前記車輪の回転角度である第２回転角度を算出する第２算出部と、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との差分を前記停止位置の傾斜角度として検出する傾斜角度検出部とを備える傾斜角度検出装置。

（ロ）請求項１〜請求項５、及び、技術的思想（イ）のうちいずれかに記載の傾斜角度検出装置を搭載した車両。

１０…車両、１２…制御装置、１６…車輪、２０…ＡＢＳ、２１…ＡＢＳコントローラ、２３…歯車、２４…パルス検出部、３４…加速度センサ、３５…コントローラ、４１…第１検出軸、４２…第２検出軸、５１…受信コントローラ。

Claims

車輪と一体となって回転する歯車と該歯車の回転をパルスとして検出するパルス検出部とを有するアンチロックブレーキシステムを搭載した車両に設けられ、前記車両の停止位置の傾斜角度を検出する傾斜角度検出装置であって、
前記車輪の回転に伴い前記車輪に生じる遠心力が作用する方向に延びる第１検出軸、及び、前記第１検出軸と交差するとともに重力加速度を検出する第２検出軸を有し、前記第１検出軸によって検出される加速度を第１加速度検出値、前記第２検出軸によって検出される加速度を第２加速度検出値として出力する加速度センサと、
前記パルス検出部のパルスのカウント値から路面に対する前記車輪の回転角度である第１回転角度を算出する第１算出部と、
前記加速度センサの前記第１加速度検出値と前記第２加速度検出値から水平面に対する前記車輪の回転角度である第２回転角度を算出する第２算出部と、
前記第１回転角度と、前記第２回転角度との差分を前記停止位置の傾斜角度として検出する傾斜角度検出部とを備える傾斜角度検出装置。
前記車両の走行に関する制御を行う制御装置に前記傾斜角度検出部によって検出した前記傾斜角度を出力する出力部を有する請求項１に記載の傾斜角度検出装置。
前記歯車、前記パルス検出部、及び前記加速度センサは、複数の車輪のそれぞれに対応して設けられ、
前記第１算出部は、車輪毎に対応して前記第１回転角度を算出し、
前記第２算出部は、車輪毎に対応して前記第２回転角度を算出し、
前記傾斜角度検出部は、車輪毎に前記第１回転角度と前記第２回転角度との差分を検出するとともに、前記差分の平均値を前記停止位置の傾斜角度として検出する請求項１又は請求項２に記載の傾斜角度検出装置。
前記複数の車輪は、３つ以上の車輪であり、
前記傾斜角度検出部は、車輪毎に対応して算出した前記差分のうち、１つの車輪に対応する前記差分と、他の各車輪に対応する前記差分との差の全てが、予め定められた許容差を超えている場合には、前記他の各車輪に対応した前記差分の平均値を前記停止位置の傾斜角度として検出する請求項３に記載の傾斜角度検出装置。
前記加速度センサの第１加速度検出値が、走行判定用閾値以上となったときに前記車両が走行していると判断し、前記第１加速度検出値が予め設定された時間以上、前記走行判定用閾値未満のときに前記車両が停止していると判断する走行判断部を備え、
前記走行判断部によって前記車両が停止したと判断されたときに、前記傾斜角度検出部に前記第２回転角度に関するデータを送信する送信部を備える請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の傾斜角度検出装置。