JPH05170120A - 車両のヨー運動量検出装置及びその方法、並びにこれを利用した車両の運動制御装置 - Google Patents
車両のヨー運動量検出装置及びその方法、並びにこれを利用した車両の運動制御装置Info
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- JPH05170120A JPH05170120A JP3056287A JP5628791A JPH05170120A JP H05170120 A JPH05170120 A JP H05170120A JP 3056287 A JP3056287 A JP 3056287A JP 5628791 A JP5628791 A JP 5628791A JP H05170120 A JPH05170120 A JP H05170120A
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- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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Abstract
(57)【要約】
【目的】車両における加速度センサによるヨー運動量検
出特性の経時変化や取付け誤差等によるヨー運動量検出
誤差を自動的に補正する。 【構成】車両100の床面上に、車両の中心軸に対して
左右対な位置に2個の加速度センサGA,GBが取り付け
られ、これら加速度センサからの出力信号により車両の
ヨー運動が検出される。さらに、コントロールユニット
6は、車両の直進走行時等の所定の条件下で加速度セン
サの出力信号を取り込んで、これらを基にしながら、加
速度センサの相互の特性のずれを調整して、正確かつ高
精度のヨー運動量の検出を可能とする。
出特性の経時変化や取付け誤差等によるヨー運動量検出
誤差を自動的に補正する。 【構成】車両100の床面上に、車両の中心軸に対して
左右対な位置に2個の加速度センサGA,GBが取り付け
られ、これら加速度センサからの出力信号により車両の
ヨー運動が検出される。さらに、コントロールユニット
6は、車両の直進走行時等の所定の条件下で加速度セン
サの出力信号を取り込んで、これらを基にしながら、加
速度センサの相互の特性のずれを調整して、正確かつ高
精度のヨー運動量の検出を可能とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両のヨー運動を検出す
る車両のヨー運動量検出装置及びその方法、さらには、
このヨー運動量検出装置及び方法を利用して車両の運動
を制御する車両の運動制御装置に関する。
る車両のヨー運動量検出装置及びその方法、さらには、
このヨー運動量検出装置及び方法を利用して車両の運動
を制御する車両の運動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】移動体の角運動量の検出するものとして
は、例えば、光ジャイロ,振動ジャイロ等を使用したも
のが既に知られている。かかる角運動量の検出装置を車
両に用いる場合、その価格,取り扱い,構造の複雑さ等
が問題となっている。
は、例えば、光ジャイロ,振動ジャイロ等を使用したも
のが既に知られている。かかる角運動量の検出装置を車
両に用いる場合、その価格,取り扱い,構造の複雑さ等
が問題となっている。
【0003】かかる問題点を解決するものが、例えば特
開昭60−88311 号公報により知られており、また、出力
の補正のために代数学的手法を用いるものとして、特開
昭64−25203 号公報により知られるものがある。
開昭60−88311 号公報により知られており、また、出力
の補正のために代数学的手法を用いるものとして、特開
昭64−25203 号公報により知られるものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術においては、加速度センサの特性の経年変化,
加速度センサの取り付け精度(特に、一対の加速度セン
サ間の特性のばらつき)によるヨー運動量検出誤差の発
生が問題となっていた。
従来技術においては、加速度センサの特性の経年変化,
加速度センサの取り付け精度(特に、一対の加速度セン
サ間の特性のばらつき)によるヨー運動量検出誤差の発
生が問題となっていた。
【0005】そこで、本発明は、車両における加速度セ
ンサによるヨー運動量検出特性の経時変化や取り付け等
による誤差を自動的に補正し、高精度のヨー運動量検出
を長期にわたって可能にすることのできる車両のヨー運
動量検出装置及びその方法を提供することを目的とす
る。
ンサによるヨー運動量検出特性の経時変化や取り付け等
による誤差を自動的に補正し、高精度のヨー運動量検出
を長期にわたって可能にすることのできる車両のヨー運
動量検出装置及びその方法を提供することを目的とす
る。
【0006】また、本発明の他の目的は、上記のヨー運
動量検出装置及びその方法を利用した、車両の運動性を
高い精度で安定に制御することの可能な車両の運動制御
装置を提供することにある。
動量検出装置及びその方法を利用した、車両の運動性を
高い精度で安定に制御することの可能な車両の運動制御
装置を提供することにある。
【0007】さらに、本発明の他の目的は、特に、加速
度センサの車両への取り付け時に生じる検出軸のずれ
や、それぞれの製造時に起きる出力特性の不均一性等に
よる誤差を自動的に補正することの可能な車両のヨー運
動量検出装置及びその方法、並びにそれぞれを利用した
車両の運動制御装置を提供することを目的とする。
度センサの車両への取り付け時に生じる検出軸のずれ
や、それぞれの製造時に起きる出力特性の不均一性等に
よる誤差を自動的に補正することの可能な車両のヨー運
動量検出装置及びその方法、並びにそれぞれを利用した
車両の運動制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的は、
まず、車両の床面に平行な面内に、車両の中心軸に対称
な複数の位置に加速度センサを取り付け、上記加速度セ
ンサからの出力信号により車両のヨー運動量を検出し、
さらに、上記車両の直進走行時の所定の条件下で上記加
速度センサの出力信号を取り込み、これら取り込んだ出
力信号を基にして、上記加速度センサの特性を相互に整
正する補正手段を設けた車両のヨー運動量検出装置によ
って達成される。
まず、車両の床面に平行な面内に、車両の中心軸に対称
な複数の位置に加速度センサを取り付け、上記加速度セ
ンサからの出力信号により車両のヨー運動量を検出し、
さらに、上記車両の直進走行時の所定の条件下で上記加
速度センサの出力信号を取り込み、これら取り込んだ出
力信号を基にして、上記加速度センサの特性を相互に整
正する補正手段を設けた車両のヨー運動量検出装置によ
って達成される。
【0009】また、上記の本発明の目的は、上記の車両
のヨー運動量検出装置により得られるヨー運動量に関す
る信号をフィードバック信号として、車両の操舵角を制
御する車両の運動制御装置によっても達成される。
のヨー運動量検出装置により得られるヨー運動量に関す
る信号をフィードバック信号として、車両の操舵角を制
御する車両の運動制御装置によっても達成される。
【0010】さらに、上記の本発明の目的は、車両の床
面に平行な面内に、車両の中心軸に対称な複数の位置に
加速度センサを取り付け、上記加速度センサからの出力
信号により車両のヨー運動量を検出する車両のヨー運動
検出方法において、上記車両の直進走行時の所定の条件
下で上記加速度センサの出力信号を取り込み、これら取
り込まれた出力信号を基にして上記加速度センサの特性
を相互に合わせる調整を行うヨー運動量検出方法により
達成される。
面に平行な面内に、車両の中心軸に対称な複数の位置に
加速度センサを取り付け、上記加速度センサからの出力
信号により車両のヨー運動量を検出する車両のヨー運動
検出方法において、上記車両の直進走行時の所定の条件
下で上記加速度センサの出力信号を取り込み、これら取
り込まれた出力信号を基にして上記加速度センサの特性
を相互に合わせる調整を行うヨー運動量検出方法により
達成される。
【0011】
【作用】上記の本発明になる車両のヨー運動量検出手段
によれば、車両が停止中と判断される条件下で、基準と
する加速度センサに他方の加速度センサの零点を一致さ
せる補正手段の働きにより、(i)経時変化による零点
の変化に起因するヨー運動量検出誤差、(ii)センサ取
付け時に検出軸の角度が水平面より上下方向にずれたこ
とにより生じるヨー運動量検出誤差、(iii)センサ製造
時の零点出力値が設計値からずれることによるヨー運動
量検出誤差等の誤差を抑制することにより、車両のヨー
運動量を精密かつ正確に検出することが可能となり、よ
り好適な車両の運動制御を行うことが可能となる。
によれば、車両が停止中と判断される条件下で、基準と
する加速度センサに他方の加速度センサの零点を一致さ
せる補正手段の働きにより、(i)経時変化による零点
の変化に起因するヨー運動量検出誤差、(ii)センサ取
付け時に検出軸の角度が水平面より上下方向にずれたこ
とにより生じるヨー運動量検出誤差、(iii)センサ製造
時の零点出力値が設計値からずれることによるヨー運動
量検出誤差等の誤差を抑制することにより、車両のヨー
運動量を精密かつ正確に検出することが可能となり、よ
り好適な車両の運動制御を行うことが可能となる。
【0012】また、本発明の実施例によれば、車両の直
進中、正又は負の所定の加速度に達した時、基準とする
加速度センサのスパンに他方のセンサのスパンを一致さ
せることによって、(i)経時変化によってスパンが変
化した時に起こるヨー運動量検出誤差、(ii)センサ取
付け時にその検出軸の角度が基準軸よりも上下又は左右
にずれ、実際の加速度に対するスパンが実加速度とは異
なることにより起こるヨー運動量検出誤差、(iii)セン
サ製造時の、実加速度に対する出力スパンのずれによる
ヨー運動量検出誤差等の誤差を減少し、または零に抑制
することが可能である。
進中、正又は負の所定の加速度に達した時、基準とする
加速度センサのスパンに他方のセンサのスパンを一致さ
せることによって、(i)経時変化によってスパンが変
化した時に起こるヨー運動量検出誤差、(ii)センサ取
付け時にその検出軸の角度が基準軸よりも上下又は左右
にずれ、実際の加速度に対するスパンが実加速度とは異
なることにより起こるヨー運動量検出誤差、(iii)セン
サ製造時の、実加速度に対する出力スパンのずれによる
ヨー運動量検出誤差等の誤差を減少し、または零に抑制
することが可能である。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付の図
面を参照しながら詳細に説明する。
面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】図1には、車両に発生するヨー運動を検出
し、これを利用して車両の運動を安定に制御する車両の
運動制御装置が示されている。この図において、加速度
センサ(以下、Gセンサと称する)を用いて車両のヨー
運動量、具体的にはヨー角加速度,ヨー角速度)を検出
し、これをフィードバック信号として車両のヨー運動を
制御するものである。
し、これを利用して車両の運動を安定に制御する車両の
運動制御装置が示されている。この図において、加速度
センサ(以下、Gセンサと称する)を用いて車両のヨー
運動量、具体的にはヨー角加速度,ヨー角速度)を検出
し、これをフィードバック信号として車両のヨー運動を
制御するものである。
【0015】この装置の構成については、2個のGセン
サGA,GBと、その他のセンサ14が設けられ、さら
に、車両のヨー運動を制御するための装置として、例え
ばアンチロック・ブレーキ・システム(以下、ABSと
称する)15,四輪操舵システム(以下、4WSと称す
る)16等を備えている。さらに、上記センサからの信
号を入力し、所定の演算処理を行ってABSや4WS等
のアクチュエータを制御するためのコントロール・ユニ
ット6が設けられている。
サGA,GBと、その他のセンサ14が設けられ、さら
に、車両のヨー運動を制御するための装置として、例え
ばアンチロック・ブレーキ・システム(以下、ABSと
称する)15,四輪操舵システム(以下、4WSと称す
る)16等を備えている。さらに、上記センサからの信
号を入力し、所定の演算処理を行ってABSや4WS等
のアクチュエータを制御するためのコントロール・ユニ
ット6が設けられている。
【0016】まず、2個のGセンサGA,GBについて説
明すると、これら一対のセンサは、図2にも示す様に、
車両の床面に平行な平面上に、車両の進行方向(図の左
方向)の車両14の中心線Lに対して左右対称な位置に
取り付けられている。その取り付け方向は、やはり図2
に矢印IとIIで示す方向に、すなわち車両の進行方向と
は反対の方向に向けて取り付けられている。
明すると、これら一対のセンサは、図2にも示す様に、
車両の床面に平行な平面上に、車両の進行方向(図の左
方向)の車両14の中心線Lに対して左右対称な位置に
取り付けられている。その取り付け方向は、やはり図2
に矢印IとIIで示す方向に、すなわち車両の進行方向と
は反対の方向に向けて取り付けられている。
【0017】この様なGセンサについて、さらにその詳
細を説明すると、図4にも示す様に、このGセンサは静
電サーボ方式を利用した半導体Gセンサであり、この図
に示した例では、図の上下方向に加速度が加わることに
よって慣性体30に慣性力が働き、カンチレバー31が
たわんで、作用する加速度の方向にその位置を移動しよ
うとする。同時に、慣性体30と絶縁板32,33に設
けられた電極34,35との間の空隙の大きさも変化に
応じて、上下2つの電極34,35と慣性体とで形成さ
れているコンデンサの静電容量を変化させ様とする。
細を説明すると、図4にも示す様に、このGセンサは静
電サーボ方式を利用した半導体Gセンサであり、この図
に示した例では、図の上下方向に加速度が加わることに
よって慣性体30に慣性力が働き、カンチレバー31が
たわんで、作用する加速度の方向にその位置を移動しよ
うとする。同時に、慣性体30と絶縁板32,33に設
けられた電極34,35との間の空隙の大きさも変化に
応じて、上下2つの電極34,35と慣性体とで形成さ
れているコンデンサの静電容量を変化させ様とする。
【0018】一般的に、コンデンサの静電容量は、以下
の様に表わされ、 C=εS/d ここで、εは空気の誘電率、Sは電極の面積、dは空隙
の大きさである。すなわち、本発明で使用するGセンサ
は、この静電容量の加速度依存性から加速度検出回路3
6で加速度を検出する。すなわち、検出した加速度に応
じてフィードバック量を制御し、もって、慣性体30の
位置を常に2つの電極34と35の中央に位置させる、
いわゆる静電サーボ方式の加速度検出回路36では、静
電容量Cの変化量ΔCを検出器37で検出し、この検出
した変化量ΔCを増幅器38で増幅し、この信号が零
(0)になる様に、例えばパルス幅変換(PWM)イン
バータ39を制御する。また、その出力を変換器40で
変換した電圧信号を上記上下に配置された電極34,3
5に印加することにより、両者の間に働く静電気力によ
って慣性体30が常に一定(電極34,35の間の中
央)になる様に制御する。そして、上記PWMインバー
タ39の制御信号をローパス・フィルタ41を介して増
幅器42に入力し、その出力から求める加速度を得るも
のである。
の様に表わされ、 C=εS/d ここで、εは空気の誘電率、Sは電極の面積、dは空隙
の大きさである。すなわち、本発明で使用するGセンサ
は、この静電容量の加速度依存性から加速度検出回路3
6で加速度を検出する。すなわち、検出した加速度に応
じてフィードバック量を制御し、もって、慣性体30の
位置を常に2つの電極34と35の中央に位置させる、
いわゆる静電サーボ方式の加速度検出回路36では、静
電容量Cの変化量ΔCを検出器37で検出し、この検出
した変化量ΔCを増幅器38で増幅し、この信号が零
(0)になる様に、例えばパルス幅変換(PWM)イン
バータ39を制御する。また、その出力を変換器40で
変換した電圧信号を上記上下に配置された電極34,3
5に印加することにより、両者の間に働く静電気力によ
って慣性体30が常に一定(電極34,35の間の中
央)になる様に制御する。そして、上記PWMインバー
タ39の制御信号をローパス・フィルタ41を介して増
幅器42に入力し、その出力から求める加速度を得るも
のである。
【0019】このGセンサの出力と加速度との関係が、
図5中に実線で示されている。この出力特性(すなわ
ち、図中に実線18で表わされる)を、本Gセンサの基
本出力特性と呼ぶ。
図5中に実線で示されている。この出力特性(すなわ
ち、図中に実線18で表わされる)を、本Gセンサの基
本出力特性と呼ぶ。
【0020】また、その他のセンサ14には、サイドブ
レーキ・スイッチ41,フットブレーキ・スイッチ4
2,車輪速センサ3,ハンドル舵角センサ4,車速セン
サ等、既知の各種センサが含まれている。
レーキ・スイッチ41,フットブレーキ・スイッチ4
2,車輪速センサ3,ハンドル舵角センサ4,車速セン
サ等、既知の各種センサが含まれている。
【0021】次に、再び図1に戻り、車両のヨー運動を
制御するための装置7としては、既に、ABS15と4
WS16とを述べたが、ABS15は、さらにABS制
御部10とABSアクチュエータ12とから構成され、
他方、4WS16は、4WS制御部11と4WSアクチ
ュエータ13とから構成されている。
制御するための装置7としては、既に、ABS15と4
WS16とを述べたが、ABS15は、さらにABS制
御部10とABSアクチュエータ12とから構成され、
他方、4WS16は、4WS制御部11と4WSアクチ
ュエータ13とから構成されている。
【0022】また、コントロール・ユニット6は、ハー
ド的には図3にも示す様に、セントラル・プロセッシン
グ・ユニット(CPU)150と、記憶装置としてのリ
ード・オンリ・メモリ(ROM)151とランダム・ア
クセス・メモリ(RAM)152とから構成されてい
る。すなわち、CPU150は所定の四則演算や比較演
算,入出力信号の制御を実行し、ROM151は上記演
算等に使用する定数やプログラム等を格納し、RAM1
52は変数等を格納するために使用される。また、この
コントロール・ユニット6は、その制御内容的には、図
1に示す様に、ヨー運動量演算部8と、ヨー運動量推定
部9と、ABS制御部10と、4WS制御部11とから
構成されており、これら構成部間の信号の流れが図中の
矢印で示されている。
ド的には図3にも示す様に、セントラル・プロセッシン
グ・ユニット(CPU)150と、記憶装置としてのリ
ード・オンリ・メモリ(ROM)151とランダム・ア
クセス・メモリ(RAM)152とから構成されてい
る。すなわち、CPU150は所定の四則演算や比較演
算,入出力信号の制御を実行し、ROM151は上記演
算等に使用する定数やプログラム等を格納し、RAM1
52は変数等を格納するために使用される。また、この
コントロール・ユニット6は、その制御内容的には、図
1に示す様に、ヨー運動量演算部8と、ヨー運動量推定
部9と、ABS制御部10と、4WS制御部11とから
構成されており、これら構成部間の信号の流れが図中の
矢印で示されている。
【0023】まず、ヨー運動量推定部9には、ハンドル
舵角センサ4からの信号θf と、車速センサ5からの信
号Vとが入力されており、これらの信号に基づいて車両
のヨー運動量ωT 及びd/dt(ωT)を推定することと
なる。
舵角センサ4からの信号θf と、車速センサ5からの信
号Vとが入力されており、これらの信号に基づいて車両
のヨー運動量ωT 及びd/dt(ωT)を推定することと
なる。
【0024】ヨー運動量演算部8には、GセンサGA,
GBからの出力信号と、サイドブレーキ・スイッチ1か
らの信号SSと、フットブレーキ・スイッチ2からの信
号FSと、車輪速センサ3からの信号WVと、ハンドル
舵角センサ4からの信号θf と、ABS制御部10から
の信号FABS とが入力され、後述する方法により、ヨー
運動量であるωS とd/dt(ωS)を算出する。
GBからの出力信号と、サイドブレーキ・スイッチ1か
らの信号SSと、フットブレーキ・スイッチ2からの信
号FSと、車輪速センサ3からの信号WVと、ハンドル
舵角センサ4からの信号θf と、ABS制御部10から
の信号FABS とが入力され、後述する方法により、ヨー
運動量であるωS とd/dt(ωS)を算出する。
【0025】一方、上記のABS制御部10には、フッ
トブレーキ・スイッチ2からの信号FSと、車輪速セン
サ3からの信号WVと、車速センサ5からの信号Vと、
ヨー運動量検出部8からのヨー運動量信号ωS ,d/d
t(ωS)と、ヨー運動量推定部9からのヨー運動量推定
信号ωT ,d/dt(ωT)とが入力され、これらの信号
を基にして、制動力を確保しつつヨー運動を制御出来る
様な信号をABSアクチュエータ12に出力する。
トブレーキ・スイッチ2からの信号FSと、車輪速セン
サ3からの信号WVと、車速センサ5からの信号Vと、
ヨー運動量検出部8からのヨー運動量信号ωS ,d/d
t(ωS)と、ヨー運動量推定部9からのヨー運動量推定
信号ωT ,d/dt(ωT)とが入力され、これらの信号
を基にして、制動力を確保しつつヨー運動を制御出来る
様な信号をABSアクチュエータ12に出力する。
【0026】また、4WS制御部11には、ヨー運動量
演算部8からのヨー運動量信号ωS,d/dt(ωS)と、
ハンドル舵角センサ4からの信号θfと、車速センサ5
からの信号Vと、ヨー運動量推定部9からのヨー運動量
推定信号ωT,d/dt(ωT)とが入力され、これらの信
号に基づいて車両のヨー運動を制御するための制御信号
を4WSアクチュエータ13に出力する。
演算部8からのヨー運動量信号ωS,d/dt(ωS)と、
ハンドル舵角センサ4からの信号θfと、車速センサ5
からの信号Vと、ヨー運動量推定部9からのヨー運動量
推定信号ωT,d/dt(ωT)とが入力され、これらの信
号に基づいて車両のヨー運動を制御するための制御信号
を4WSアクチュエータ13に出力する。
【0027】次に、上記ヨー運動量演算部8においてG
センサGA,GBからの出力信号SGA,SGBに基づいて、
車両のヨー運動量ωS ,d/dt(ωS)を求める方法に
ついて、図6を参照しながら、以下詳細に説明する。
センサGA,GBからの出力信号SGA,SGBに基づいて、
車両のヨー運動量ωS ,d/dt(ωS)を求める方法に
ついて、図6を参照しながら、以下詳細に説明する。
【0028】まず、GセンサGA,GBからの信号SGA,
SGBは、Gセンサ出力取込部19に取り込まれ、ここで
フィルタリングされて雑音成分等が取り除かれることと
なる。
SGBは、Gセンサ出力取込部19に取り込まれ、ここで
フィルタリングされて雑音成分等が取り除かれることと
なる。
【0029】上記Gセンサ出力取込部19においてフィ
ルタリングされた信号SGA,SGBの特性は、Gセンサ自
身の特性の変化、Gセンサの周辺温度の変化、Gセンサ
の取付け位置や角度のずれ等により、図5に示したGセ
ンサの基本出力特性18とは異なるものとなってくる。
例えば、Gセンサの取付け位置や角度のずれにより、G
センサの検知軸(図4において慣性体30が移動する方
向であり、図の上下方向)が水平方向に対して所定の角
度だけ傾斜した場合、Gセンサ出力は重力加速度による
影響を受けることとなり、その出力特性は上記の基本出
力特性と異なってくる。
ルタリングされた信号SGA,SGBの特性は、Gセンサ自
身の特性の変化、Gセンサの周辺温度の変化、Gセンサ
の取付け位置や角度のずれ等により、図5に示したGセ
ンサの基本出力特性18とは異なるものとなってくる。
例えば、Gセンサの取付け位置や角度のずれにより、G
センサの検知軸(図4において慣性体30が移動する方
向であり、図の上下方向)が水平方向に対して所定の角
度だけ傾斜した場合、Gセンサ出力は重力加速度による
影響を受けることとなり、その出力特性は上記の基本出
力特性と異なってくる。
【0030】そこで、例えば、上記一対のGセンサ
GA,GBの出力信号SGA,SGBが図7(A)に示す様な
特性となった場合には、零点補正部20の働きにより、
Gセンサに加わる加速度が0Gに相当する時の(例えば
車両の停止時等)センサの出力値(SG1−0,SG2
−0)に基づいて零点補正基準出力値(SGS)を決定
し、この基準出力(SGS)の値と非基準出力(SG1,S
G2)の値との差により、非基準出力特性を平行移動させ
て基準出力と非基準出力との中立点を一致させる。以上
の操作により、Gセンサの出力特性は、図7(B)に符
号SG1′とSG2′で示す様、その中立点が一致した特性
となる。
GA,GBの出力信号SGA,SGBが図7(A)に示す様な
特性となった場合には、零点補正部20の働きにより、
Gセンサに加わる加速度が0Gに相当する時の(例えば
車両の停止時等)センサの出力値(SG1−0,SG2
−0)に基づいて零点補正基準出力値(SGS)を決定
し、この基準出力(SGS)の値と非基準出力(SG1,S
G2)の値との差により、非基準出力特性を平行移動させ
て基準出力と非基準出力との中立点を一致させる。以上
の操作により、Gセンサの出力特性は、図7(B)に符
号SG1′とSG2′で示す様、その中立点が一致した特性
となる。
【0031】さらに、スパン補正部21において、Gセ
ンサに加わる加速度が所定の値になった時の出力値によ
り、スパン補正基準出力を決定し、基準出力SGSの傾き
と非基準出力SG1′,SG2′の傾きとの比較により、非
基準出力特性を変換し、もって、図7(C)に示される
様な、中立点及びその傾きが一致した出力特性SG1″と
SG2″を得ることとなる。
ンサに加わる加速度が所定の値になった時の出力値によ
り、スパン補正基準出力を決定し、基準出力SGSの傾き
と非基準出力SG1′,SG2′の傾きとの比較により、非
基準出力特性を変換し、もって、図7(C)に示される
様な、中立点及びその傾きが一致した出力特性SG1″と
SG2″を得ることとなる。
【0032】次に、ヨー運動量演算部22では、上述の
様な方法でその出力特性が補正された出力信号によりヨ
ー運動量を算出する。このヨー運動量の算出原理につい
て、図2を参照しながら、以下に詳述する。
様な方法でその出力特性が補正された出力信号によりヨ
ー運動量を算出する。このヨー運動量の算出原理につい
て、図2を参照しながら、以下に詳述する。
【0033】すなわち、車両14の重心23を原点と
し、X−Y座標を取る。この時、Y軸の正方向を車両進
向方向(図の左側方)に取り、X軸の正方向を上側方に
取る。また、上記一対のGセンサGA,GBは上記Y軸に
対して対称に配置され、上記X−Y平面は車両の床面に
平行であるものとする。
し、X−Y座標を取る。この時、Y軸の正方向を車両進
向方向(図の左側方)に取り、X軸の正方向を上側方に
取る。また、上記一対のGセンサGA,GBは上記Y軸に
対して対称に配置され、上記X−Y平面は車両の床面に
平行であるものとする。
【0034】ここで、車両の重心23からGセンサ
GA,GBの配置点A,Bに引いた直線をRA,RBとする
と、X軸からA点及びB点に向って引いた直線RA,RB
までの角度θA,θBとの間には以下の関係式が成立す
る。
GA,GBの配置点A,Bに引いた直線をRA,RBとする
と、X軸からA点及びB点に向って引いた直線RA,RB
までの角度θA,θBとの間には以下の関係式が成立す
る。
【0035】θB=π−θA また、GセンサGA,GBは既述の様に加速度の検出にお
いて方向性を持っており、図中の矢印I,IIで示す方向
を正極とする。
いて方向性を持っており、図中の矢印I,IIで示す方向
を正極とする。
【0036】図2に示すGセンサGA,GBの配置構造に
おいて、ロールに関する成分は検出されない。また、ピ
ッチに関する成分は、GセンサGA,GBからの出力信号
SGA,SGBとの差分を取ることによってキャンセルする
ことが出来る。そこで、図のA点及びB点におけるY軸
方向速度vA,vBは、並進運動のY軸方向成分速度vg
とヨー回転運動の周速度のY軸方向成分速度との合成速
度となる。従って、GセンサGA,GBによる検出加速度
信号SGA,SGBは次式の様に求まる。
おいて、ロールに関する成分は検出されない。また、ピ
ッチに関する成分は、GセンサGA,GBからの出力信号
SGA,SGBとの差分を取ることによってキャンセルする
ことが出来る。そこで、図のA点及びB点におけるY軸
方向速度vA,vBは、並進運動のY軸方向成分速度vg
とヨー回転運動の周速度のY軸方向成分速度との合成速
度となる。従って、GセンサGA,GBによる検出加速度
信号SGA,SGBは次式の様に求まる。
【0037】 SGA=d/dt(vA)=d/dt(vg)+RA・d/dt(ω)・cosθA SGB=d/dt(vB)=d/dt(vg)+RB・d/dt(ω)・cosθB また、検出加速度の差分ΔGを求めると、 ΔG=SGA−SGB =d/dt(ω)・(RAcosθA−RBcosθB) となり、ここで、RAcosθA−RBcosθB=Rであること
から、 d/dt(ω)=ΔG/R となる。なお、ここでRは2つのGセンサGA,GBの取
り付け幅を表わしている。
から、 d/dt(ω)=ΔG/R となる。なお、ここでRは2つのGセンサGA,GBの取
り付け幅を表わしている。
【0038】この様にして、GセンサGA,GBからの検
出信号SGA,SGBから車両のヨー角加速度d/dt(ω)
が求められる。
出信号SGA,SGBから車両のヨー角加速度d/dt(ω)
が求められる。
【0039】以上に述べた動作を実行するフローチャー
トの詳細が、添付の図8及び図9に示されている。
トの詳細が、添付の図8及び図9に示されている。
【0040】すなわち、上記図6で説明したGセンサ出
力取込部19に対応するステップ201,202では、
例えば10ビットA/D変換器により、1ms毎にGセ
ンサ出力SGA,SGBを取り込み、取り込んだ4個のデー
タの平均値を5ms毎に上記Gセンサ出力取込部19へ
の出力信号SG1,SG2としている。
力取込部19に対応するステップ201,202では、
例えば10ビットA/D変換器により、1ms毎にGセ
ンサ出力SGA,SGBを取り込み、取り込んだ4個のデー
タの平均値を5ms毎に上記Gセンサ出力取込部19へ
の出力信号SG1,SG2としている。
【0041】さらに、零点補正部20に対応するステッ
プ203〜213では、例えば、(i)車両の停止中に
(例えば、サイドブレーキ及びフットブレーキの少なく
ともどちらか一方がオンとなっており、(ii)車体速度
が10km/h以下であり、(iii)全ての車輪速度が1
0km/h以下であり、さらに、(iv)Gセンサ出力S
G1,SG2の値が基本出力特性の中立点(即ち、0Gに相
当する点)付近(例えば、最大検出加速度に対応する出
力の±10%以内)にある時、各センサGA,GBの出力
の中立点SG1−φ,SG2−φを更新する。この更新
は、上記の(i)〜(iv)の条件を満たせば繰り返し行わ
れ、時間的な温度変化等による出力特性の中立点のずれ
に対応している。
プ203〜213では、例えば、(i)車両の停止中に
(例えば、サイドブレーキ及びフットブレーキの少なく
ともどちらか一方がオンとなっており、(ii)車体速度
が10km/h以下であり、(iii)全ての車輪速度が1
0km/h以下であり、さらに、(iv)Gセンサ出力S
G1,SG2の値が基本出力特性の中立点(即ち、0Gに相
当する点)付近(例えば、最大検出加速度に対応する出
力の±10%以内)にある時、各センサGA,GBの出力
の中立点SG1−φ,SG2−φを更新する。この更新
は、上記の(i)〜(iv)の条件を満たせば繰り返し行わ
れ、時間的な温度変化等による出力特性の中立点のずれ
に対応している。
【0042】また、上記の条件(i)〜(iv)は、車速セ
ンサ5,車輪速センサ3,GセンサGA,GBの検出動作
を総合的に確認するという目的をも達成している。さら
に、上記においては、中立点はGセンサGA,GBからの
出力信号SGA,SGBにより2つ発生するが、これらの内
のどちらか一方を基準として出力すれば良い。本実施例
では、上記中立点の大小を比較し、それらの大きな方を
基準とする構成となっている。また他の方法としては、
小さな方を基準とする方式、あるいは、基本出力の中立
点に近い方を基準とする方式、基本出力を基準とする方
式等が考えられる。以上の方法は、計算量,Gセンサ出
力の他の制御部分への利用等により、他の適切な方法が
選択されることとなる。
ンサ5,車輪速センサ3,GセンサGA,GBの検出動作
を総合的に確認するという目的をも達成している。さら
に、上記においては、中立点はGセンサGA,GBからの
出力信号SGA,SGBにより2つ発生するが、これらの内
のどちらか一方を基準として出力すれば良い。本実施例
では、上記中立点の大小を比較し、それらの大きな方を
基準とする構成となっている。また他の方法としては、
小さな方を基準とする方式、あるいは、基本出力の中立
点に近い方を基準とする方式、基本出力を基準とする方
式等が考えられる。以上の方法は、計算量,Gセンサ出
力の他の制御部分への利用等により、他の適切な方法が
選択されることとなる。
【0043】その後、基準出力の中立点と非基準出力と
の中立点との差を常に非基準出力へ印加し、2つの出力
の中立点を一致させる。そして、この点を共通点SG−
φとする。
の中立点との差を常に非基準出力へ印加し、2つの出力
の中立点を一致させる。そして、この点を共通点SG−
φとする。
【0044】次に、スパン補正部21は、車両の直進中
(例えば、(イ)ハンドル舵角が±2度以内であり、
(ロ)車体速が10km/h以上)に適当な加速度(例
えば、(ハ)減速度0.5G)を検出し、車両のヨー運動
がなく(例えば、(ニ)非駆動輪速の差が1km/h以
下で、(ホ)アンチスキッド・ブレーキ・システム(A
BS)が作動していない場合)、そして、(ヘ)信号S
G1′とSG2′との差が小さい(0.1G以下)時に、
スパン補正用ゲインSPAN−N,SPAN−Wを更新
する。なお、上記の適当な加速度とは、車両において中
立点からの絶対量が出来るだけ大きく取れる制動時が望
ましいが、加速時でもかまわない。また、スパン補正用
ゲインは、上記の条件(イ)〜(ヘ)を満足した時、信号
SG−φと信号SG1′あるいはSG2′との差を取
り、その大きい方の値をSPAN−Wとし、小さい方の
値をSPAN−Nとする。すなわち、スパンの大きい方
を基準出力とし、非基準出力に比(SPAN−W/SP
AN−N)を掛けることにより、スパンの補正を行う。
(例えば、(イ)ハンドル舵角が±2度以内であり、
(ロ)車体速が10km/h以上)に適当な加速度(例
えば、(ハ)減速度0.5G)を検出し、車両のヨー運動
がなく(例えば、(ニ)非駆動輪速の差が1km/h以
下で、(ホ)アンチスキッド・ブレーキ・システム(A
BS)が作動していない場合)、そして、(ヘ)信号S
G1′とSG2′との差が小さい(0.1G以下)時に、
スパン補正用ゲインSPAN−N,SPAN−Wを更新
する。なお、上記の適当な加速度とは、車両において中
立点からの絶対量が出来るだけ大きく取れる制動時が望
ましいが、加速時でもかまわない。また、スパン補正用
ゲインは、上記の条件(イ)〜(ヘ)を満足した時、信号
SG−φと信号SG1′あるいはSG2′との差を取
り、その大きい方の値をSPAN−Wとし、小さい方の
値をSPAN−Nとする。すなわち、スパンの大きい方
を基準出力とし、非基準出力に比(SPAN−W/SP
AN−N)を掛けることにより、スパンの補正を行う。
【0045】また、基準出力には、上記方法の他に、ス
パンの小さいものを基準とする方法と、基準出力とのス
パンに近いものを基準とする方法等があり、やはり、計
算量,Gセンサの他の部分への利用等により、適切な方
法を選択すればよい。
パンの小さいものを基準とする方法と、基準出力とのス
パンに近いものを基準とする方法等があり、やはり、計
算量,Gセンサの他の部分への利用等により、適切な方
法を選択すればよい。
【0046】上記の更新動作は、上記の条件を満たす度
に行われ、温度変化等によるスパンの変化に対応するこ
ととなる。また、上記の条件は、車輪速センサ,Gセン
サ等の動作を確認する目的もある。
に行われ、温度変化等によるスパンの変化に対応するこ
ととなる。また、上記の条件は、車輪速センサ,Gセン
サ等の動作を確認する目的もある。
【0047】さらに、ヨー運動量演算部22は、上記の
方法により補正された出力信号SG1″とSG2″との
間の差を取り、これにGセンサ取り付け距離及び単位に
係る係数GAINを掛けることにより、いわゆるヨー角
加速度(d/dt(ω))を算出する。
方法により補正された出力信号SG1″とSG2″との
間の差を取り、これにGセンサ取り付け距離及び単位に
係る係数GAINを掛けることにより、いわゆるヨー角
加速度(d/dt(ω))を算出する。
【0048】その後、以上の様にして検出されたヨー運
動量をフィードバック信号として、車両14のヨー運動
を制御するが、この方法について以下に説明する。図1
1(A)に示す様な、いわゆるスプリット・ミュー
(μ)路(すなわち、車両の左右の車輪の摩擦係数が違
うような路面)において、車両を急激に制動すると、車
両は反時計回りのヨー運動を行う。この時の車両ヨー角
θ及び車両ヨー速度ωが図11(B)に示されている。
また、この図中、実線により示される曲線81と83は
4輪操舵システムを作動しない場合の車輪のヨー角及び
ヨー角速度を表わし、破線の曲線82と84は4輪操舵
システムを作動した場合の車輪のヨー角及びヨー角速度
を表わしている。この様なヨー運動が発生すると、運転
者は対処することが出来ない状態となり、危険である。
このヨー運動は、車両の各車輪に働く力のアンバランス
によって生起するものであり、車輪のブレーキ力や操舵
角を操作することにより、この危険な状態を回避するこ
とが可能になる。そこで、本発明では、上記により検出
されたヨー運動量をフィードバック信号として4輪操舵
システム(4WS)を操作し、もって、車両のヨー運動
を制御しようとするものである。
動量をフィードバック信号として、車両14のヨー運動
を制御するが、この方法について以下に説明する。図1
1(A)に示す様な、いわゆるスプリット・ミュー
(μ)路(すなわち、車両の左右の車輪の摩擦係数が違
うような路面)において、車両を急激に制動すると、車
両は反時計回りのヨー運動を行う。この時の車両ヨー角
θ及び車両ヨー速度ωが図11(B)に示されている。
また、この図中、実線により示される曲線81と83は
4輪操舵システムを作動しない場合の車輪のヨー角及び
ヨー角速度を表わし、破線の曲線82と84は4輪操舵
システムを作動した場合の車輪のヨー角及びヨー角速度
を表わしている。この様なヨー運動が発生すると、運転
者は対処することが出来ない状態となり、危険である。
このヨー運動は、車両の各車輪に働く力のアンバランス
によって生起するものであり、車輪のブレーキ力や操舵
角を操作することにより、この危険な状態を回避するこ
とが可能になる。そこで、本発明では、上記により検出
されたヨー運動量をフィードバック信号として4輪操舵
システム(4WS)を操作し、もって、車両のヨー運動
を制御しようとするものである。
【0049】図10は、この車両のヨー運動制御を行う
4WSの操舵角θr の算出方法を示すフローチャートで
あり、このルーチンは一定時間(例えば、5ms)毎に
起動されて実行される。
4WSの操舵角θr の算出方法を示すフローチャートで
あり、このルーチンは一定時間(例えば、5ms)毎に
起動されて実行される。
【0050】まず、処理71では、車輪速センサ3から
の車速Vを求め、A/D変換器等を介して取り込む。次
に、処理72では、ハンドル舵角θf を、やはり、A/
D変換器等を介して取り込む。この時、ハンドル舵角θ
f から一次時間微分成分d/dt(θf)をも同時に求め
る。処理73では、上記の取り込んだ信号V,θf ,d
/dt(θf)から、目標ヨー角加速度d/dt(ωT)を
決定する。さらに、処理74では、ヨー運動量演算部2
2(図6を参照)により求められたヨー角加速度d/d
t(ωS)を取り込む。そして、処理75では、取り込ま
れた加速度信号d/dt(ωT)とd/dt(ωS)との偏
差Δd/dt(ω)を求め、処理76では、このΔd/d
t(ω)より操舵角θr を算出して4WSを操作すること
となる。本実施例によれば、この4WSの操作によって
車両の安全性を確保し、図11(B)に符号82と84
で示す様な運動量を示すこととなる。
の車速Vを求め、A/D変換器等を介して取り込む。次
に、処理72では、ハンドル舵角θf を、やはり、A/
D変換器等を介して取り込む。この時、ハンドル舵角θ
f から一次時間微分成分d/dt(θf)をも同時に求め
る。処理73では、上記の取り込んだ信号V,θf ,d
/dt(θf)から、目標ヨー角加速度d/dt(ωT)を
決定する。さらに、処理74では、ヨー運動量演算部2
2(図6を参照)により求められたヨー角加速度d/d
t(ωS)を取り込む。そして、処理75では、取り込ま
れた加速度信号d/dt(ωT)とd/dt(ωS)との偏
差Δd/dt(ω)を求め、処理76では、このΔd/d
t(ω)より操舵角θr を算出して4WSを操作すること
となる。本実施例によれば、この4WSの操作によって
車両の安全性を確保し、図11(B)に符号82と84
で示す様な運動量を示すこととなる。
【0051】
【発明の効果】以上の本発明の詳細な説明からも明らな
様に、本発明によれば、加速度センサ自身の特性やその
取り付け構造等に起因する種々のヨー運動量検出誤差を
取り除いて正確な車両のヨー運動量の検出が可能とな
り、この正確なヨー運動の検出結果を利用することによ
り、運動制御性に優れた車両の運動制御装置を提供する
ことを可能とするという技術的にも極めて優れた効果を
発揮する。
様に、本発明によれば、加速度センサ自身の特性やその
取り付け構造等に起因する種々のヨー運動量検出誤差を
取り除いて正確な車両のヨー運動量の検出が可能とな
り、この正確なヨー運動の検出結果を利用することによ
り、運動制御性に優れた車両の運動制御装置を提供する
ことを可能とするという技術的にも極めて優れた効果を
発揮する。
【図1】本発明の実施例であるヨー運動量検出装置及び
これを利用した車両の運動制御装置の概略構造を示すブ
ロック図である。
これを利用した車両の運動制御装置の概略構造を示すブ
ロック図である。
【図2】車両への加速度センサの取付け構造を説明する
車両の上面図である。
車両の上面図である。
【図3】上記車両の運動制御装置の制御部の構造を示す
回路図である。
回路図である。
【図4】上記車両の運動制御装置の加速度センサの一例
を示す回路構成図である。
を示す回路構成図である。
【図5】上記加速度センサの出力特性を示すグラフであ
る。
る。
【図6】上記車両の運動制御装置の制御動作を説明する
動作ブロック図である。
動作ブロック図である。
【図7】上記加速度センサの出力補正方法を示すグラフ
である。
である。
【図8】上記加速度センサの出力補正方法の詳細を示す
フローチャートの一例である。
フローチャートの一例である。
【図9】上記加速度センサの出力補正方法の詳細を示す
フローチャートの一例である。
フローチャートの一例である。
【図10】上記車両の運動制御装置のヨー運動量フィー
ドバック制御方法の詳細を示すフローチャートである。
ドバック制御方法の詳細を示すフローチャートである。
【図11】上記ヨー運動量フィードバック制御を説明す
る状態説明図及び出力信号波形図である。
る状態説明図及び出力信号波形図である。
1〜5…センサ、GA,GB…加速度センサ、6…コント
ロールユニット、7…ヨー運動制御装置、8…ヨー運動
量検出部。
ロールユニット、7…ヨー運動制御装置、8…ヨー運動
量検出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 105:00 113:00 (72)発明者 堀越 茂 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 嶋田 耕作 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 菅原 早人 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】車両の床面に平行な面内に、車両の中心軸
に対称な複数の位置に加速度センサを取り付け、上記加
速度センサからの出力信号により車両のヨー運動量を検
出し、さらに、上記車両の直進走行時の所定の条件下で
上記加速度センサの出力信号を取り込み、これら取り込
んだ出力信号を基にして、上記加速度センサの特性を相
互に整正する補正手段を設けたことを特徴とする車両の
ヨー運動量検出装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の車両のヨー運動量検出装
置において、上記加速度センサは、車両の前後方向の中
心線に対して左右対称な位置に配置され、かつ、その加
速度検出方向を車両の前後方向に向けて取り付けられた
ことを特徴とする車両のヨー運動量検出装置。 - 【請求項3】請求項1に記載の車両のヨー運動量検出装
置により得られるヨー運動量に関する信号をフィードバ
ック信号として、車両の操舵角を制御することを特徴と
する車両の運動制御装置。 - 【請求項4】車両の床面に平行な面内に、車両の中心軸
に対称な複数の位置に加速度センサを取り付け、上記加
速度センサからの出力信号により車両のヨー運動量を検
出する車両のヨー運動検出方法において、上記車両の直
進走行時の所定の条件下で上記加速度センサの出力信号
を取り込み、これら取り込まれた出力信号を基にして上
記加速度センサの特性を相互に合わせる調整を行うこと
を特徴とする車両のヨー運動量検出方法。
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