JPH03225510A - 車両用磁界検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は車両の横変位等を検出するために、走路に敷
設された誘導ケーブルより発生される交流磁界を検出す
る車両用磁界検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、予め定められた走路（コース）を自動的に走
行する自動操縦車が知られており、工場内の無人搬送車
や耐久走行試験等に用いられている。

そして、この自動操縦車においては、走路に沿った走行
を実現するために、何等かの方法で走路と自軍の位置関
係を把握し、この位置関係か走路よりずれた場合には、
操舵量の補正を行い走行方向を自動的に修正している。

ここで、自軍の走行コースの走行方向における車両の位
置を把握する方法として、走路に誘導ケーブル配置し、
この誘導ケーブルに流通される電流によって発生される
磁界を車両に搭載された磁界検出装置で検出する方法が
ある。

この方法によれば、予め定められた走路に対する自軍の
位置ずれを常時検出することができ、この情報を利用し
て自動操縦を達成することができる。

このような誘導ケーブルにより発生される磁界の検出を
行う磁界検出装置は、通常磁界検出用のコイルを有して
いる。すなわち、通常の場合誘導ケーブルには、励振用
の交流電流が流通されており、これによって交流磁界が
発生されている。コイルを交流磁界中に位置させれば、
このコイルには交流磁界に応じた誘導電流が誘起され、
この誘導電流の大きさにより磁界強度を検出することが
できる。

そして、このコイルに発生する誘導電流の大きさは誘導
ケーブルから磁界検出装置までの距離に対応している。

このため、コイルに発生した誘導電流の強度を検出する
ことにより、誘導ケーブルからコイルまでの距離を検出
することができ、これ基に横変位等を算出することがで
きる。

なお、誘導ケーブルの敷設方式としては、走路の両側に
それぞれ敷設するステレオ方式と、走路の中心に敷設す
る単線方式とがあるが、誘導ケーブルにより発生される
磁界をコイルによって検出するという基本的な構成は同
一である。

ここで、このような自動操縦車の誘導ケーブルを利用し
た計測システムについては、例えば雑誌［自動車技術Ｊ
　Ｖｏ　１．　２５．　Ｎｏ、７．　１９７１発行、・
雑誌「日産技報」第２２号　昭和６１年１２月発行、雑
誌「トヨタ技術」第２０巻第１号昭和４３年６月発行な
どに示されている。

［発明が解決しようとする課題］ このように、誘導ケーブルより発生される磁界をコイル
によって検出することにより、走路上における車両の位
置を把握することができる。

しかし、この磁界検出を実際に行った場合、検出信号に
かなりのノイズが乗り、十分精度のよい検出が行えない
場合が多かった。従って、ノイズを減らし、精度よい検
出を行いたいという課題がある。

そこで、本発明者は、磁界のコイルによる検出実験を種
々行い、エンジン回転数に依存したノイズがあることを
発見した。

すなわち、誘導ケーブルからの磁界が無い状態でコイル
からの検出結果を調ベノ；ところ、第８図（Ａ）、（Ｂ
）に示すような結果が得られた。なお、この例では磁界
センサを車両の前人（Ｆ　Ｌ）、後ろ左（ＲＬ）、前布
（ＦＲ）　、後右（ＲＲ）の４か所に取付けられており
、右側の誘導ケーブルには３．３ｋＨｚ、右側の誘導ケ
ーブルには５゜０ｋＨｚの交流電流が流通されている。

図より、前人の磁界センサにおいては、エンジン回転数
２０００ｒｐｍ付近において通常の誘導ケーブルからの
検出値の１５％程度のノイズが発生し、また前布の磁界
センサにおいてエンジン回転数３０００ｒｐｍ付近に２
１％のノイズの発生した。

更に、電動ファン等のオンオフ実験を行ったところ、こ
のエンジン回転数に依存するノイズは、電気的負荷のオ
ンオフにより影響を受けることも明らかになった。

すなわち、電動ファンのオンオフした時にはノイズが発
生したが、オフした時にはノイズが発生していなかった
。

従って、このようなノイズ発生の原因を突き止め、これ
を除去することにより、誘導ケーブルから発生される磁
界を精度よく検出することができると考えられる。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、車両
に搭載される磁界検出用コイルにおけるノイズを抑制し
た車両用磁界検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る車両磁界検出装置は、車両に搭載され、
車両走行路に敷設された誘導ケーブルより発生される交
流磁界を検出する車両用磁界検出装置であって、交流磁
界に応じた電流を発生するコイルと、このコイルに発生
された電流から車両の高速走行時にオルタネータにおい
て発生する磁界の周波数以上の周波数の電流を選択する
周波数選択手段と、を有することを特徴とする。

［作用コ 本発明者は、電気的負荷のオンオフの影響を受けること
及びエンジン回転数に依存するという事実より、このノ
イズは車両に搭載されているオルタネータにおいて発生
する磁界によるものではないかと推定した。

オルタネータにおいて発生する磁界の周波数ｆは次式で
表される。

ｆ−ＮＸｎＸＭ／６０ ここで、Ｎはエンジンの回転数（’　ｐｍ）　、ｎはエ
ンジン回転数とオルタネータの回転数の比を決定するブ
ーり比、Ｍはオルタネータの回転数と発生する磁界の比
率を決定するオルタネータの極数であり、６０は分単位
のエンジン回転数（ｒｐｍ）から秒単位の周波数（Ｈｚ
）を算出するための換算係数である。

そして、この実験に用いた車両についてのプーリ比（−
７，８）　、オルタネータ極数Ｍ（１２）を代入したと
ころ、上述のノイズが発生するエンジン回転数と一致し
た。そこで、このノイズはオルタネータの回転によって
生じる交流磁界に起因するものであると考えられる。

そこで、オルタネータにおいて発生する磁界がコイルに
影響を与えないようにすればよい。

この発明においては、コイルにおいて選択する電流を車
両の高速走行時にオルタネータにおいて発生する磁界の
周波数以上の周波数の電流を選択するように構成し、通
常の走行時にオルタネータに発生する磁界の影響がコイ
ルの検出結果に及ばないようにした。このため、誘導ケ
ーブルにより発生される磁界を精度よく検出することが
できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について、図面に基づいて説
明する。

第１図は、この発明に係る車両用磁界検出装置の信号処
理系を示す概略構成図であり、走路の両側には、誘導ケ
ーブル１．２が敷設されている。

一方、車両１００には、その前方の左右に２つの磁界セ
ンサ２０ａ、２０ｂが取付けられている。

そして、これ磁界センサ２０ａ、２０ｂは、コイル２２
ａ、２２ｂ、コンデンサ２４ａ、２４ｂからなっており
、この出力側は交流増幅器２６ａ２６ｂ１バンドパスフ
イルタ２８、全波整流部３０ａ、３０ｂを介し減算器３
２に接続されている。

従って、コイル２２のインダクタンス及びコンデンサの
キャパシタンスで特定される周波数の電波に磁界センサ
２０が共振し、この共振周波数の電流が交流増幅器２６
に入力される。そして、交流増幅器２６はこの電流を増
幅してバンドパスフィルタ２８に供給し、バンドパスフ
ィルタ２８は誘導ケーブル１又は２からの発生磁界に応
じた周波数の交流電流以外のものを排除する。

また、バンドパスフィルタ２８を通過した電流は、全波
整流部３０において交流電流の強度を表す直流電圧に変
換され、減算器３２により磁界センサ２０ａ、２０ｂに
おいて検出した誘導ケーブル１．２からの磁界強度の差
を表す信号Ｅが得られる。

そして、この信号Ｅは、第１図における走路の中心をＯ
ｍとし、誘導ケーブル１側への変位を性正、誘導ケーブ
ル２側への変位を負とした場合に、第２図に示すような
特性を有する。そこで、検出信号Ｅにより、横変位を得
ることができる。

ここで、この実施例においては、第３図に示すように誘
導ケーブル１．２に８．３ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの励振
電源２００が接続されており、この周波数の電流が誘導
ケーブル１，２に供給されている。このため、磁界セン
サ２ｏにおける共振周波数も８．３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ
程度に設定されている。そこで、誘導ケーブル１，２に
より発生される磁界、磁界センサ２０に誘起される電流
もこの周波数のものとなる。

従って、バンドパスフィルタ２８　ａ　、　　２８　ｂ
　ハ、それぞれ８．３ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの交流電流
を通過させる特性のものが採用されている。

そして、第４図に磁界センサ２０の高さ２１１゜５ｍｍ
、センサ間距離１００ｍｍとした場合の全波整流器３０
の出力を示す。なお、この例では、左側の誘導ケーブル
１からの８．３Ｈｚの磁界を検出する磁界センサを前方
（ＦＬ）後左（ＲＬ）の２つ、右側の誘導ケーブル２か
らの１０ｋＨｚの磁界を検出する磁界センサ２０を前方
（ＦＲ）、後右（ＲＲ）の２つ、合計４つの磁界センサ
２０の検出結果（全波整流器３０の出力）を示している
。また、磁界センサ２０は車両１０に第５図に示すよう
に取付けている。

図より明らかなように、エンジン回転に依存する大きな
ノイズはいずれのセンサにおいても５０００ｒｐｍ以上
の個所において発生しており、５０００ｒｐｍ以下のエ
ンジン回転数においては最大ノイズが通常の検出値の２
％と無視できるレベルとなっている。通常の自動車走行
において、エンジン回転数が５００Ｏｒ　ｐｍ以上とな
る場合は希であり、この実施例の磁界センサにより、オ
ルタネータより放射される磁界の影響を排除できること
が理解される。

次に、磁界センサ２０の高さを５３０ｍｍとした場合の
エンジン回転数と金波整流器３０出力の関係を第６図に
示す。この例より前方（ＦＬ）に取り付けた磁界センサ
２０において３０００ｒｐｍ付近で１０９６程度のノイ
ズが発生している。この１０％という値は、従来例と比
べかなり改善されているが、磁界センサ２０のノイズと
しては、無視できない値である。また、磁界センサ２０
の取付は位置は、車両の種類等によりこのようなノイズ
の大きな場所に限定されてしまう場合もある。

これを改善するために、この実施例においてはは、誘導
ケーブル１．２に流す励振電流の電流量を増加している
。すなわち、従来においては、励振電流は２００ｍＡ程
度であったが、この実施例においては励磁電流をＩＡ程
度に増加している。

このように励振電流量を増加すると、上述のオルタネー
タより放射される磁界によるノイズのレベルが相対的に
減少し、ノイズレベルが無視できる程度となる。すなわ
ち、この実施例では、励磁電流を増加することにより、
ノイズが上述の１０％から２％に減少し、無視できるレ
ベルになっている。

一方、誘導ケーブル１．２のインピーダンスは第７図に
示すように６０〜７０ｋＨｚ付近にピークが存在する。

そして、インピーダンスの上昇は誘導ケーブル１，２に
おける損失の上昇を意味する。従って、使用周波数帯域
において、インピーダンスがなるべく低い方がよい。

そこで、誘導ケーブル１，２における周波数は、インピ
ーダンスが急激に上昇し始め、また晴天時、雨天時のイ
ンピーダンスの差が大きくなる３０ｋＨｚ以下とする必
要がある。そして、好ましくは、誘導ケーブル１又は２
全体におけるエネルギー損失を１５０Ｗ程度に抑えたい
。このため、周波数は１７．５ｋＨｚ以下とするとよい
。

なお、この実施例における走行コースの距離は７００ｍ
程度であり、ＩＯＷの余裕をみてエネルギー損失を１５
０Ｗ以下ということは、誘導ケブル１００ｍ当りの最大
損失を２０ｗ以下とすることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係る車両用磁界検出装
置によれば、オルタネータから放射される磁界の影響を
最小限に抑制し、十分な精度の磁界検出を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る磁界検出装置の構成
を示すブロック図、 第２図は検出信号Ｅと横変位の関係を示す特性図、 第３図は誘導ケーブルの配置を示す説明図、第４図は磁
界センサの出力におけるノイズとエンジン回転数の関係
を示す特性図、 第５図は磁界センサの取付位置を示す説明図、第６図は
磁界センサの出力におけるノイズとエンジン回転数の関
係を示す特性図、 第７図は誘導ケーブルのインピーダンスと周波数の関係
を示す特性図、 第８図は従来の磁界センサの出力におけるノイズとエン
ジン回転数の関係を示す特性図である。 １．２　　・・・　誘導ケーブル ２０　・・・　磁界センサ ２２　・・・　コイル ２４　・・・　コンデンサ ２８　・・・　バンドパスフィルタ ３０　・・・　全波整流器 １００　・・・　車両 ２００　・・・　励振電源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両に搭載され、車両走行路に敷設された誘導ケーブル
   より発生される交流磁界を検出する車両用磁界検出装置
   であって、 交流磁界に応じた電流を発生するコイルと、このコイル
   に発生された電流から車両の高速走行時にオルタネータ
   において発生する磁界の周波数以上の周波数の電流を選
   択する周波数選択手段と、 を有することを特徴とする車両用磁界検出装置。