KR20190002312A

KR20190002312A - 신호 처리 방법, 슬립 검출 방법, 차량의 제어 방법, 차량의 제어 장치 및 차량

Info

Publication number: KR20190002312A
Application number: KR1020180068693A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 나다
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-01-08
Also published as: CN109204321A; DE102018112848A1; JP6809398B2; CA3007391A1; KR102044718B1; CN109204321B; US20190001953A1; JP2019011966A; US10556580B2; CA3007391C

Abstract

센서가 검출하는 신호를 수신하여, 수신한 신호를 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하고, 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하고, 추출한 신호로 이루어지는 군에 있어서의 상가 평균을 행하고, 상가 평균에 의해 얻어진 값을 사용하여 새로운 신호를 출력함으로써, 일정 주기의 노이즈를 포함하는 신호를 처리한다.

Description

신호 처리 방법, 슬립 검출 방법, 차량의 제어 방법, 차량의 제어 장치 및 차량 {SIGNAL PROCESSING METHOD, SLIP DETECTION METHOD, CONTROL METHOD FOR VEHICLE, CONTROLLER FOR VEHICLE, AND VEHICLE}

본 개시는, 일정 주기의 노이즈를 갖는 신호의 처리 방법, 슬립 검출 방법, 차량의 제어 방법, 차량의 제어 장치 및 차량에 관한 것이다.

센서로부터 얻어지는 신호의 이동 평균값을 산출하여, 측정 대상의 이상을 검지하는 방법이 있다. 특허문헌 1에는, 스티어링 샤프트와 일체인 로터 기어에 설치된 센서로부터 얻어지는 각도의 이동 평균값을 산출하고, 산출한 이동 평균값을 사용하여 기어의 이상을 검지하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2009-98094호 공보

신호의 이동 평균값을 산출함으로써, 신호에 있어서의 노이즈를 제거하는 것을 기대할 수 있다. 그러나 단순히 이동 평균값을 산출하는 것만으로는 얻어지는 신호가 평균화되기 때문에, 신호가 급준하게 변화되는 경우에, 변화된 신호의 피크를, 실제의 피크 발생의 타이밍에 취득할 수 없을 우려가 있다.

본 개시는, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.

(1) 본 개시의 일 형태에 의하면, 일정 주기의 노이즈를 포함하는 신호를 처리하는 신호 처리 방법이 제공된다. 이 방법은, 센서가 검출하는 신호를 수신하여, 수신한 신호를 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하고, 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하고, 추출한 신호로 이루어지는 군에 있어서의 상가 평균을 행하고, 상기 상가 평균에 의해 얻어진 값을 사용하여 새로운 신호를 출력한다.

이 방법에 의하면, 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하여 상가 평균을 행하기 때문에, 센서에 의한 신호의 검출과 노이즈의 제거를 동시에 행하면서, 신호가 급준하게 변화된 경우에, 변화된 신호의 피크를, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

(2) 상기 형태에 있어서, 상기 새로운 신호를 사용하여, 상기 센서가 검출하는 신호에 포함될 수 있는, 상기 노이즈와는 상이한 불규칙한 주파수 성분을 검출해도 된다.

이 방법에 의하면, 신호에 불규칙한 주파수 성분이 발생한 경우에, 불규칙한 주파수 성분을, 주파수 성분의 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

(3) 상기 형태에 있어서, 상기 센서는, 차량의 구동계에 설치되어 있어도 된다.

이 방법에 의하면, 차량의 구동계로부터의 신호의 검출과 노이즈의 제거를 동시에 행하면서, 신호가 급준하게 변화된 경우에, 변화된 신호의 피크를, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

(4) 상기 형태에 있어서, 상기 센서가 검출하는 신호는, 차량의 프로펠러 샤프트에 접속된 모터의 회전각을 검출하는 센서가 검출하는 신호이고, 상기 새로운 신호는, 상기 모터의 회전각의 2계 미분값이어도 된다.

이 방법에 의하면, 프로펠러 샤프트의 비틀림에 기인하는 노이즈를 제거하면서, 신호가 급준하게 변화된 경우에, 변화된 신호의 피크를, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

(5) 상기 형태에 있어서, 상기 센서가 검출하는 신호는, 차량의 기어 기구에 접속된 모터의 회전각을 검출하는 센서가 검출하는 신호이고, 상기 새로운 신호는, 상기 모터의 회전각의 2계 미분값이어도 된다.

이 방법에 의하면, 기어 기구의 백래쉬(Backlash)에 기인하는 노이즈를 제거하면서, 신호가 급준하게 변화된 경우에, 변화된 신호의 피크를, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

(6) 상기 형태에 있어서, 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하는 것은, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 추출을 행하면서, 추출한 군에 포함되는 각 신호에 연관되는 상기 센서에 의한 검출 시간이, 전회 추출한 군에 포함되는 각 신호에 연관되는 상기 센서에 의한 검출 시간으로부터 시프트되도록, 복수의 군을 추출하는 것이어도 된다.

이 방법에 의하면, 복수의 군을 추출할 수 있다.

(7) 상기 형태의 신호 처리 방법에 있어서 구해진 상기 2계 미분값을 사용하여, 상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출해도 된다.

이 방법에 의하면, 차량에 슬립이 발생한 것을, 지연 없이 검출할 수 있다.

(8) 상기 형태의 슬립 검출 방법을 사용하여 상기 차량을 제어하는 차량의 제어 방법이며, 상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출한 경우에, 상기 모터에 대한 요구 토크량을 저감해도 된다.

이 방법에 의하면, 차량에 슬립이 발생한 경우에, 지연 없이 슬립을 해소할 수 있다.

(9) 본 개시의 다른 형태에 의하면, 차량의 제어 장치가 제공된다. 이 제어 장치는, 상기 차량의 모터의 회전각을 검출하는 센서가 검출하는 신호이며, 일정 주기의 노이즈를 포함하는 신호를 수신하여, 수신한 신호를 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하고, 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하고, 추출한 신호로 이루어지는 군에 있어서의 상가 평균을 행하고, 상기 상가 평균에 의해 얻어진 값이며, 상기 회전각의 2계 미분값을, 새로운 신호로서 출력하고, 상기 2계 미분값을 사용하여, 상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출하고, 상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출한 경우에, 상기 모터에 대한 요구 토크량을 저감하도록 구성되어 있어도 된다.

이 제어 장치에 의하면, 차량에 슬립이 발생한 경우에, 지연 없이 슬립을 해소할 수 있다.

본 개시는, 상술한 방법이나 제어 장치 이외의 다양한 형태로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 신호 처리 방법, 차량의 제어 방법을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램, 그 컴퓨터 프로그램을 기억한 일시적이지 않은 기억 매체, 신호 처리 방법을 실현하는 신호 처리 장치, 신호 처리 장치를 구비하는 차량, 차량의 제어 장치를 구비하는 차량 등의 형태로 실현할 수 있다.

도 1은 차량의 일부를 나타내는 개략 구성도.
도 2는 제어 장치에 의해 실행되는 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 제어 장치에 의해 산출되는 속도 등을 계측 시간마다 나타내는 표.
도 4는 속도 V와, 시상수 속도 Vsm과, 상가 평균 속도 Vlpfav를 비교한 도면.
도 5는 가속도 A와, 상가 평균 속도 Vlpfav의 미분에 의해 산출되는 가속도 Aav와, 가속도 Aav를 또한 시상수 처리한 시상수 가속도 Asm을 비교한 도면.
도 6은 시상수의 크기와 위상의 차에 대해 설명하기 위한 도면.
도 7은 시상수의 크기와 위상의 차에 대해 설명하기 위한 도면.

도 1은, 차량(100)의 일부를 나타내는 개략 구성도이다. 차량(100)은, 모터(20)가 발생하는 동력을, 후륜(60)의 구동력으로서 사용한다.

모터(20)의 동력은, 도시하지 않은 트랜스미션을 통해 프로펠러 샤프트(30)에 출력된다. 프로펠러 샤프트(30)는 차동 기어(40)와 트랜스미션을 연결한다. 프로펠러 샤프트(30)의 동력이 차동 기어(40)에 입력되면, 구동축(50)을 통해 후륜(60)이 구동된다. 차동 기어(40)를 「기어 기구」라고도 칭한다. 모터(20), 차동 기어(40) 등, 차량(100)을 구동하기 위해 사용되는 기구를, 차량(100)의 「구동계」라고도 칭한다.

모터(20)에는, 리졸버(25)가 설치되어 있다. 리졸버(25)는, 모터(20) 내의 로터에 있어서의 회전각을 검출하고, 제어 장치(90)에 송신한다. 리졸버(25)에 의해 검출되는 회전각으로 이루어지는 신호는, 프로펠러 샤프트(30)에 발생하는 비틀림이나, 프로펠러 샤프트(30)와 차동 기어(40)의 접속 부분에 있어서의 백래쉬에 의해, 일정 주기의 노이즈를 포함하고 있다. 회전각으로 이루어지는 신호는, 모터(20)의 회전의 변동 등에 의해, 일정 주기의 노이즈와는 상이한 불규칙한 주파수 성분을 포함할 수 있다.

제어 장치(90)는, CPU(91)와 메모리(92)를 갖는 마이크로컴퓨터에 의해 구성되어 있고, CPU(91)가 메모리(92)에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 리졸버(25)의 검출 신호를 처리하는 신호 처리 장치로서 기능한다. 제어 장치(90)는, 인터페이스(93)를 통해 리졸버(25)의 검출 신호인 회전각을 수신한다. 본 실시 형태에서는, 제어 장치(90)는, 수신한 회전각을 미분한 값(각속도)을 모터(20)의 회전수로 변환한다. 제어 장치(90)는, 모터(20)의 회전수를 사용하여 속도를 산출하고, 제어 장치(90)는 속도를 미분하여 가속도를 산출한다. 또한, 제어 장치(90)는, 수신한 회전각을 미분하여 각속도를 산출하고, 각속도를 미분하여 각가속도를 산출해도 된다.

도 2는, 제어 장치(90)에 의해 실행되는 신호 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 2를 참조하여 제1 실시 형태에 있어서의 신호 처리에 대해 설명한다. 제어 장치(90)는, 리졸버(25)의 검출 신호를 수신하여, 수신한 신호를 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하는, 샘플링 처리를 행한다(스텝 S10). 노이즈의 주기 및 샘플링 주기는, 제어 장치(90)의 메모리(92)에 미리 기억되어 있다.

제어 장치(90)는, 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호값 군으로부터, 노이즈의 주기의 1/2의 간격, 즉, 노이즈 주기의 반주기의 간격으로 복수 개의 신호값을 추출하는, 추출 처리를 행한다(스텝 S20). 또한, 추출 처리의 간격은, 엄밀하게 반주기가 아니어도 되고, 예를 들어 반주기의 ± 약 10％의 간격이어도 된다. 추출되는 신호값의 개수는 짝수 개이고, 적어도 2개, 처리 시간과 정밀도의 밸런스로부터 4개 또는 6개인 것이 바람직하지만, 8개 이상이어도 된다. 추출 처리에서는, 임의의 시작점으로부터 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 추출한 짝수 개의 신호값을 하나의 군으로 하여, 시작점을 시프트하면서, 즉, 시작점에 상이한 오프셋값을 부여하면서, 복수의 군이 추출되어도 된다.

제어 장치(90)는, 추출한 신호값으로 이루어지는 각 군에 있어서의 상가 평균값을 산출하는, 상가 평균 처리를 행한다(스텝 S30). 본 실시 형태에 있어서의 상가 평균 처리는, 추출된 짝수 개의 신호값의 단순 산술 평균값을 구함으로써 실행된다. 신호가 포함되는 노이즈가 일정 주기의 노이즈, 즉, 정현파형의 노이즈인 경우, 샘플링 신호값을 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 추출한 짝수 점을 사용함으로써, 노이즈의 진폭 값은 정부 역전의 근사값, 즉, 근사하는 절댓값을 취하기 때문에, 상가 평균값은 작은 값으로 되어, 신호로부터 노이즈 성분을 저감 또는 실질적으로 소실시킬 수 있다.

제어 장치(90)는, 각 군에 있어서 상가 평균 처리에 의해 얻어진 값을 새로운 신호로서 출력하는, 출력 처리를 행한다(스텝 S40).

이상 설명한 제1 실시 형태에 관한 신호 처리 방법에 의하면, 검출 신호로부터 샘플링된 신호값 군으로부터 노이즈 주기의 반주기의 간격으로 복수의 신호값을 추출하고, 상가 평균값을 산출하여 새로운 신호로서 출력하므로, 센서에 의한 신호의 검출과 노이즈의 제거를 동시에 행할 수 있다. 따라서, 위상 지연을 최소한으로 억제하면서, 또한 간이하게 대상 신호로부터 노이즈 성분을 저감 또는 실질적으로 소실시키는 것이 가능하고, 신호가 급준하게 변화된 경우에, 변화된 신호의 피크를, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

이하, 더 구체적인 예를 사용하여 제2 실시 형태에 관한 신호 처리 방법에 대해 설명한다. 또한, 도 2를 사용한 설명에 있어서, 제1 실시 형태에 있어서의 설명과 중복되는 설명에 대해서는 설명을 생략한다. 제어 장치(90)는, 리졸버(25)의 검출 신호를 수신하여, 수신한 신호를 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하는, 샘플링 처리를 행한다(도 2, 스텝 S10). 본 실시 형태에서는, 노이즈의 주파수는 8.33(Hz)이고, 노이즈의 주기는 120(ms)이다. 제어 장치(90)는, 리졸버(25)의 검출 신호를 노이즈의 주기보다 짧은 10(ms)의 주기로 샘플링하고, 속도 V(m/s)를 산출한다.

도 3은, 제어 장치(90)에 의해 산출되는 속도 V 등을 계측 시간마다 나타내는 표이다. 도 3의 란 1에 나타낸 계측 시간의 간격은, 샘플링 주기이기도 하다. 란 2에는, 속도 V(m/s)가 나타나 있다.

본 실시 형태에서는, 제어 장치(90)는, 이하의 식(1)에 의해, 속도 V를 시상수 처리하여 시상수 속도 Vsm(m/s)을 산출한다. 도 3의 란 3에는, 시상수 속도 Vsm이 나타나 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「*」는 승산을 나타낸다.

(Δt+α)는 시상수이고, Δt는 노이즈의 주기이다. i는 1 이상의 정수이다. 연산 주기는, 샘플링 주기이다. 시상수는, 반드시 노이즈의 주기와 동일한 값은 아니어도 된다. α는, 0 이상의 값이며, 신호에 따라서 적절하게 변경 가능하다. 본 실시 형태에서는, α를 10으로 하고, 시상수를 130(ms)으로 한다.

다음으로, 제어 장치(90)는, 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 노이즈의 주기의 1/2의 간격, 즉, 노이즈의 주기의 반주기의 간격으로 복수 추출하는, 추출 처리를 행한다(도 2, 스텝 S20). 제어 장치(90)는, 추출 처리에서는, 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 추출을 행하면서, 추출한 군에 포함되는 각 신호에 연관되는 센서에 의한 검출 시간이, 전회 추출한 군에 포함되는 각 신호에 연관되는 센서에 의한 검출 시간으로부터 시프트되도록, 복수의 군을 추출한다.

도 3에 나타낸 예에서는, 제어 장치(90)는, 노이즈 주기 120ms의 반주기인 60ms 간격으로, 각 군에 대해 시상수 속도 Vsm을 짝수 개, 예를 들어 이하와 같이 4개 추출한다.

계측 시간 0, 60, 120, 180(ms)에 있어서의 시상수 속도 Vsm의 군

계측 시간 10, 70, 130, 190(ms)에 있어서의 시상수 속도 Vsm의 군

계측 시간 20, 80, 140, 200(ms)에 있어서의 시상수 속도 Vsm의 군

계측 시간 30, 90, 150, 210(ms)에 있어서의 시상수 속도 Vsm의 군

계측 시간 40, 100, 160, 220(ms)에 있어서의 시상수 속도 Vsm의 군

계측 시간 50, 110, 170, 230(ms)에 있어서의 시상수 속도Vsm의 군

···.

제어 장치(90)는, 추출한 신호로 이루어지는 각 군에 있어서의 상가 평균값을 산출하는, 상가 평균 처리를 행한다(도 2, 스텝 S30). 본 실시 형태에 있어서의 상가 평균 처리는, 각 군으로부터 추출된 짝수 개의 시상수 속도 Vsm의 단순 산술 평균값을 구함으로써 실행된다. 제어 장치(90)는, 리졸버(25)로부터 신호를 수신하면, 상술한 샘플링, 속도 V의 산출, 시상수 속도 Vsm의 산출 및 시상수 속도 Vsm의 추출 처리를 실행한다. 상가 평균 속도 Vlpfav는, 각 군에 포함되는 Vsm에 대해 구해지고, 도 3에 나타낸 예로 말하면, 마크가 부여된 계측 시간 0, 60, 120, 180(ms)에 있어서의 시상수 속도 Vsm이 정렬된 후, 이하의 식(2)를 사용하여 산출된다.

Xlfp[n]는 상가 평균(Vlpfav)이고, Δt는 노이즈 주기의 반주기이고, Δts는 샘플링 주기이다. n은 0 이상의 정수이다. 또한, 식(2)는 하나의 군이 4개의 데이터에 의해 구성되는 경우를 나타내지만, 1개의 군에서의 데이터의 수는, 4개에 한정되지 않고, 짝수이면 되고, 적어도 2개, 처리 시간과 정밀도의 밸런스로부터 6개인 것이 바람직하지만, 8개 이상이어도 된다. 식(2)는, 1개의 군에 있어서의 데이터의 수에 따라서 변경 가능하다.

다음으로, 제어 장치(90)는, 상가 평균 처리에 의해 얻어진 값을 새로운 신호로서 출력하는, 출력 처리를 행한다(도 2, 스텝 S40). 본 실시 형태에서는, 제어 장치(90)는, 이하의 식(3)을 사용하여, 상가 평균 속도 Vlpfav에 기초하는 가속도 Aav(m/s²)를 산출한다. 제어 장치(90)는 또한, 이하의 식(4)를 사용하여, 가속도 Aav를 시상수 처리하고, 시상수 가속도 Asm(m/s²)을 산출한다. 상가 평균 속도 Vlpfav, 상가 평균에 기초하여 산출된 가속도 Aav, 시상수 가속도 Asm은 「새로운 신호」에 포함된다. 도 3의 란 4에는, 상가 평균 속도 Vlpfav, 란 5에는 가속도 Aav, 란 6에는 시상수 가속도 Asm이, 각각 나타나 있다.

(Δt+β)는 시상수이고, Δt는 노이즈의 주기이다. 시상수는, 반드시 노이즈의 주기와 동일한 값은 아니어도 된다. β는, 0 이상의 값이며, 신호에 따라서 적절하게 변경 가능하다. 또한, β는, 상기 식(1)에 있어서의 α와 동일한 값이 아니어도 된다. 본 실시 형태에서는, β를 0으로 하고, 시상수를 120(ms)으로 한다.

가속도 Aav, 시상수 가속도 Asm은, 상가 평균 속도 Vlpfav와 마찬가지로, 추출 대상이 되는 신호가 정렬된 시점에서 산출 가능하다. 이상의 방법에 의해, 제어 장치(90)는, 하나의 군에 있어서의 신호가 정렬된 이후, 상기한 일련의 처리를 반복하여, 상가 평균 속도 Vlpfav, 가속도 Aav 및 시상수 가속도 Asm의 출력을 행한다.

이하, 상기한 노이즈 주기의 대략 반주기의 간격으로 추출 처리에 의한 효과, 및 각 군에 있어서의 상가 평균값을 산출하는 효과에 대해 설명한다.

도 4는 속도 V와, 시상수 속도 Vsm과, 상가 평균 속도 Vlpfav를 비교한 도면이다. 도 4에 있어서 종축은 속도, 횡축은 계측 시간이다. 시상수 속도 Vsm은, 시상수 처리에 의해, 속도 V에 비해 노이즈가 저감된다. 상가 평균 속도 Vlpfav는, 시상수 속도 Vsm에 비해, 더욱 노이즈가 저감된다. 이 저감은, 속도의 미분값인 가속도에 있어서, 더욱 현저하다.

도 5는 가속도 A와, 상가 평균 속도 Vlpfav의 미분에 의해 산출되는 가속도 Aav와, 가속도 Aav를 다시 시상수 처리한 시상수 가속도 Asm을 비교한 도면이다. 도 5에 있어서 종축은 가속도, 횡축은 계측 시간이다. 가속도 A는, 속도 V를 미분함으로써 산출된 값이며, 도 3의 란 7에 나타나 있다. 상가 평균 속도 Vlpfav를 사용하여 산출되는, 시상수 가속도 Asm, 가속도 Aav는, 가속도 A에 비해 노이즈가 저감된다. 일정 주기의 노이즈, 즉, 정현파형의 노이즈를 포함하는 신호를 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 추출한 짝수 점을 사용하는 경우, 노이즈의 진폭 값은 정부 역전의 근사값, 즉, 근사하는 절댓값을 취하기 때문에, 상가 평균값은 작은 값으로 되어, 신호로부터 노이즈 성분이 실질적으로 소실 또는 저감되기 때문이다. 또한, 상가 평균 속도 Vlpfav의 미분에 의해 산출되는 가속도 Aav의 상승 위상과, 속도 V의 미분에 의해 산출되는 가속도 A의 상승 위상은, 거의 동일하였다.

도 6 및 도 7은, 시상수의 크기와 위상의 차에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 6에는, 시상수를 60(ms)으로 하고, 상가 평균 속도 Vlpfav로부터 산출된 가속도 Aav에 기초하는 시상수 가속도 Asm과, 시상수를 200(ms)으로 하고, 시상수 속도 Vsm으로부터 산출된 가속도 A200sm이 나타나 있다. 가속도 A200sm은, 추출 처리 및 상가 평균 처리가 실시되어 있지 않다. 도 7에는, 시상수를 60(ms)으로 하고, 상가 평균 속도 Vlpfav로부터 산출된 가속도 Aav에 기초하는 시상수 가속도 Asm과, 시상수를 500ms으로 하고, 시상수 속도 Vsm으로부터 산출한 가속도 A500sm이 나타나 있다. 가속도 A500sm은, 추출 처리 및 상가 평균 처리가 실시되어 있지 않다. 도 6 및 도 7의 가속도 A200sm, A500sm을 비교하면, A500sm의 노이즈는 적다. 이것은, 시상수를 200(ms)으로부터 500(ms)으로 크게 함으로써, 고주파 성분을 원활화할 수 있기 때문이다. 그 때문에, 단순히 신호에 포함되는 노이즈를 제거하는 것이면, 시상수를 크게 해도 된다. 그러나 시상수를 크게 하면, 가속도의 상승 위상이 지연된다. 도 7에 부여한 화살표는, 가속도의 상승 위상의 지연이 현저한 개소를 나타내고 있다. 이것은, 단순히 시상수를 크게 하는 것만으로는, 신호의 피크를, 그 피크 발생의 타이밍에 취득하는 것이 곤란한 것을 나타내고 있다.

이상 설명한 제2 실시 형태에 관한 신호 처리 방법에 의하면, 시상수 처리가 실행되므로, 제1 실시 형태에 관한 신호 처리 방법에 의해 얻어지는 이점 외에도, 더한층의 노이즈의 저감 또는 소실을 도모할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에 관한 신호 처리 방법에 의하면, 단순히 상가 평균을 산출하는 경우나, 단순히 시상수 처리를 행하는 경우에 비해, 피크 발생의 타이밍을 더 정확하게 취득할 수 있다.

추출 처리한 신호로 이루어지는 각 군에 있어서의 상가 평균값을 산출함으로써, 노이즈를 제거 가능하기 때문에, 시상수 처리를 행하는 경우라도, 시상수를 작게 할 수 있다.

상기 각 실시 형태에 있어서는, 노이즈 주기의 대략 반주기, 즉, 반주기의 1배로 추출 처리가 실행되어 있지만, 반주기의 3배, 5배라고 하는 홀수 배로 추출 처리가 실행되어도 된다. 또한, 반주기의 홀수 배를 크게 하면 오래된 시계열의 데이터의 영향을 받기 때문에, 요구되는 노이즈 처리의 레벨에 따라서 홀수 배가 결정되면 된다.

리졸버(25)로부터의 검출 신호에 상이한 노이즈 주기의 복수의 노이즈 성분이 포함되는 경우에는, 상기 각 실시 형태에 있어서의 노이즈 제거 처리가 반복 실행되고, 각 노이즈 주기마다, 각 노이즈 주기의 반주기로 추출 처리가 실행되면 된다. 또한, 검출 신호의 처리 시간 또는 처리 횟수에 제한이 있는 경우에는, 복수의 노이즈 주기로부터 대표 노이즈 주기를 선택하고, 대표 노이즈 주기의 대략 반주기로 추출 처리가 실행되어도 된다. 또한, 복수 회의 추출 처리의 결과, 잔존 노이즈의 노이즈 주기와 계측 샘플링 주기가 개략 일치하는 노이즈까지 도달한 경우에는, 샘플링 주기 또는 샘플링 주기의 정수배, 예를 들어 2 내지 4배의 시상수 처리를 실시한 추출 주기가 사용되어도 된다.

상기에서 추출된 추출 데이터 군에 대해 이동 평균 처리가 실행되어도 되고, 특히 검출 신호에 복수의 노이즈 주기가 포함되어 있는 경우에, 각 노이즈 주기에 대해 얻어진 상가 평균에 대해 다시, 이동 평균 처리가 실행되어도 된다.

상기 각 실시 형태에 있어서의 노이즈 주기의 반주기의 간격에서의 추출 처리에 의한 노이즈 제거 처리는, 어느 단계의 검출 신호에 대해 실행되어도 된다. 즉, 예를 들어 리졸버(25)로부터 검출된 검출 신호, 미분 처리된 검출 신호 중 어느 것에 대해 적용되어도 된다. 또한, 검출 신호에 복수의 노이즈 주기의 노이즈 성분이 포함되는 경우에는, 각 노이즈 주기에 대해, 상이한 단계에서 노이즈 제거 처리가 실행되어도 된다.

차량(100)에 있어서, 프로펠러 샤프트(30)에 접속된 모터(20)에 설치된 리졸버(25)의 검출 신호에, 본 개시의 신호 처리 방법을 적용하는 경우에는, 프로펠러 샤프트의 비틀림에 기인하는 노이즈를 제거하면서, 리졸버(25)의 검출 신호가 급준하게 변화된 경우에, 피크 발생의 타이밍을, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다. 또한, 차량(100)에 있어서, 차동 기어(40) 등의 기어 기구에 접속된 모터(20)에 설치된 리졸버(25)의 검출 신호에, 본 개시의 신호 처리 방법을 적용하는 경우에는, 기어 기구의 백래쉬에 기인하는 노이즈를 제거하면서, 리졸버(25)의 검출 신호가 급준하게 변화된 경우에, 피크 발생의 타이밍을, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다. 모터(20)에 접속되는 기어 기구는, 기어식 감속기나, 변속기라도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 본 실시 형태에서는, 프로펠러 샤프트(30)의 비틀림에 기인하는 노이즈와, 프로펠러 샤프트(30)와 차동 기어(40)의 접속 부분의 백래쉬(Backlash)에 기인하는 노이즈의 양쪽을 제거하면서, 리졸버(25)의 검출 신호가 급준하게 변화된 경우에, 피크 발생의 타이밍을, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

이상의 신호 처리 방법을 사용하여 출력되는 가속도는, 차량(100)에 슬립이 발생한 것을 검출하는, 슬립 검출 방법에 적용 가능하다. 제어 장치(90)는, 산출한 가속도, 즉, 회전각의 2계 미분값을 사용하여, 차량(100)에 슬립이 발생하고 있는지 여부를 검출하도록 구성되어 있어도 된다. 슬립이란, 노면과 차량(100)의 후륜(60) 사이의 슬립이다. 제어 장치(90)는, 예를 들어 공지의 가속도 센서 등을 사용하여 검출된 차량(100)의 차체의 가속도와, 산출된 후륜(60)의 가속도(가속도 Aav, 시상수 가속도 Asm)의 비가, 메모리(92)에 미리 기억된, 슬립 검출을 위한 비의 역치 이상인 경우에, 슬립이 발생한 것을 검출해도 된다. 리졸버(25)의 검출 신호를 처리함으로써 산출되는 가속도는, 노이즈가 제거되고, 또한 위상차가 발생되어 있지 않다. 그 때문에, 가속도를 사용하여 차량(100)에 슬립이 발생한 것을 지연 없이 검출할 수 있다.

제어 장치(90)는, 본 개시의 신호 처리 방법을 사용하여, 차량(100)을 제어해도 된다. 예를 들어, 제어 장치(90)는, 슬립의 발생을 검출한 경우에는, 모터(20)에 대한 요구 토크량을 저감하여, 슬립을 해소하도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같이 하면, 차량(100)에 슬립이 발생한 경우에, 지연 없이 슬립을 해소할 수 있다.

차량(100)은, 구동계에 센서가 설치되어 있으면, 그 종류는 문제되지 않는다. 예를 들어, 차량(100)은, 연료 전지 시스템을 구비하는 차량이어도 된다. 연료 전지 시스템은, 반응 가스를 사용하여 발전하는 연료 전지를 갖고, 차량(100)의 구동계에 포함된다. 또한, 차량(100)은, 커넥티드 카여도 된다. 커넥티드 카란, 통신기를 탑재하여, 클라우드와의 통신에 의해 서비스를 받을 수 있는 자동차이다. 차량(100)이 커넥티드 카인 경우, 예를 들어 노이즈의 주기나 샘플링 주기, 슬립 검출을 위한 역치 등을 통신에 의해 취득하고, 취득한 정보와 센서로부터 검출한 신호에 기초하여 상술한 각 처리를 실행해도 된다. 이러한 형태이면, 차량(100)의 구동계로부터의 신호의 검출과 노이즈의 제거를 동시에 행하면서, 신호가 급준하게 변화된 경우에, 변화된 신호의 피크를, 피크 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다.

예를 들어, 차량(100)은, 화물차, 대형차(LDV/HDT)여도 된다. 화물차, 대형차는, 프로펠러 샤프트(30)가 비교적 길고, 또한 백래쉬가 비교적 크다. 그 때문에, 화물차, 대형차의 모터(20)에 설치된 리졸버(25)의 검출 신호에서는, 노이즈가 현저하다. 이들 차량(100)에 있어서, 상기한 신호 처리 방법을 적용하여 노이즈를 제거하는 것이 효과적이다.

본 개시의 신호 처리 방법은, 리졸버(25)의 검출 신호에 한정되지 않고, 일정 주기의 노이즈를 포함하는 신호에 적용 가능하다. 예를 들어, 연료 전지 등의 출력 전압을, 인버터에서 이용 가능한 고압 전압으로 승압하는 전력 변환기에 있어서는, IGBT(Insulated Gate Bipolor Transistor)의 스위칭에 의해, 얻어지는 전류값이나 전압값에 일정 주기의 노이즈가 발생한다. 본 개시의 신호 처리 방법에 의해, 이 전류값이나 전압값을 처리해도 된다. 이 경우에는, 제어 장치(90)는, 전류 센서나 전압 센서가 검출하는 신호를 수신하여, 수신한 신호를 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하고, 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하고, 추출한 신호로 이루어지는 군에 있어서의 상가 평균값을 산출하고, 상가 평균 처리에 의해 얻어진 전류값이나 전압값을 새로운 신호로서 출력해도 된다. 제어 장치(90)는, 상가 평균 처리에 의해 얻어진 전류값이나 전압값을, 예를 들어 미분함으로써, 전류 센서, 전압 센서가 검출하는 신호에 포함되는, 일정 주기의 노이즈와는 상이한 불규칙한 주파수 성분을 검출하도록 구성되어 있어도 된다. 이러한 형태이면, 신호에 불규칙한 주파수 성분이 발생한 경우에, 불규칙한 주파수 성분을, 주파수 성분의 발생으로부터 지연 없이 취득할 수 있다. 제어 장치(90)는, 검출한 주파수 성분에 기초하여, 연료 전지 시스템의 각 부를 제어하도록 구성되어 있어도 된다.

본 개시는, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태 중의 기술적 특징은, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절하게 바꾸거나, 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 전술한 실시 형태에 있어서의 구성 요소 중, 독립 청구항에 기재된 요소 이외의 요소는, 부가적인 요소이며, 적절하게 생략 가능하다.

Claims

일정 주기의 노이즈를 포함하는 신호를 처리하는 방법이며,
센서가 검출하는 신호를 수신하여, 수신한 신호를 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하고,
상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하고,
추출한 신호로 이루어지는 군에 있어서의 상가 평균을 행하고,
상기 상가 평균에 의해 얻어진 값을 사용하여 새로운 신호를 출력하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 새로운 신호를 사용하여, 상기 센서가 검출하는 신호에 포함될 수 있는, 상기 노이즈와는 상이한 불규칙한 주파수 성분을 검출하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센서는, 차량의 구동계에 설치되어 있는, 방법.
제3항에 있어서,
상기 센서가 검출하는 신호는, 차량의 프로펠러 샤프트에 접속된 모터의 회전각을 검출하는 센서가 검출하는 신호이고,
상기 새로운 신호는, 상기 모터의 회전각의 2계 미분값인, 방법.
제3항에 있어서,
상기 센서가 검출하는 신호는, 차량의 기어 기구에 접속된 모터의 회전각을 검출하는 센서가 검출하는 신호이고,
상기 새로운 신호는, 상기 모터의 회전각의 2계 미분값인, 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하는 것은, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 추출을 행하면서, 추출한 군에 포함되는 각 신호에 연관되는 센서에 의한 검출 시간이, 전회 추출한 군에 포함되는 각 신호에 연관되는 상기 센서에 의한 검출 시간으로부터 시프트되도록, 복수의 군을 추출하는 것인, 방법.
제4항 또는 제5항에 기재된 방법에 있어서 구해진 상기 2계 미분값을 사용하여, 상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출하는, 슬립 검출 방법.
제7항에 기재된 슬립 검출 방법을 사용하여 상기 차량을 제어하는 차량의 제어 방법이며,
상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출한 경우에, 상기 모터에 대한 요구 토크량을 저감하는, 차량의 제어 방법.
차량의 제어 장치이며,
상기 제어 장치는,
상기 차량의 모터의 회전각을 검출하는 센서가 검출하는 신호이며, 일정 주기의 노이즈를 포함하는 신호를 수신하여, 수신한 신호를 상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링하고,
상기 노이즈의 주기보다 짧은 주기로 샘플링된 신호를, 상기 노이즈의 주기의 1/2의 간격으로 복수 추출하고,
추출한 신호로 이루어지는 군에 있어서의 상가 평균을 행하고,
상기 상가 평균에 의해 얻어진 값이며, 상기 회전각의 2계 미분값을, 새로운 신호로서 출력하고,
상기 2계 미분값을 사용하여, 상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출하고,
상기 차량에 슬립이 발생한 것을 검출한 경우에, 상기 모터에 대한 요구 토크량을 저감하도록 구성되어 있는, 차량의 제어 장치.
제9항에 기재된 차량의 제어 장치를 구비하는, 차량.