JPS6189513A - 自動車の傾斜角検出方法および装置 - 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】 この発明は、自動車の（頃斜角検出方法および装置に関
し、傾斜可動体が車体の前後方向乙こ揺動するように設
置された重力利用の傾斜角センサの出力から車体の前後
方向の傾斜を表わす傾斜成分を分離し、これを傾斜角デ
ータとして出力し、あるいは表示しうるようにしたもの
に関する。

【従来の技術］ 重力を利用した傾斜角センサの例としては、たとえば、
実開昭５７−１１６８１５号公報や実開昭５７−１１６
８１６号公報に示されたものがある。これらの傾斜角セ
ンサは基準面の傾斜による可動質点の、基準位置からの
移動量を殿械的または電気的に出力するといった基本構
成を有している。 しかしながら、このような顛２４角センサは、静止して
いる物体や等連立線運動をしている物体の傾斜角は検出
しえても、たとえば、自Ｄ」車のように加速度をもって
運動する物体の加速度運動中の傾斜角を、単独で出力す
ることができない。物体が加速度運動をしているとき、
傾斜角センザ内の可動質点には、重力の加速度による力
以外に、加速度運動による力が作用し、その結果、この
傾斜角センサの出力は、物体の傾斜に起因する成分（傾
斜成分）と物体の加速度運動に起因する成分（加速度成
分）とが重畳したものとなるからである。 一方、加速度運動をする自動車の加速度と車体の傾斜角
が各別に検出できれば、それらのデータを使用すること
により、たとえば、自動車が加速度運動中であると等速
運動中であるとにかかわらず、登はん能力限界警報を発
したり、ある傾斜度を超える時点で二輪駆動から四輪駆
動への自動切換えを行なったり、下り坂である程度以上
の加速度が出たときに、自動的にブレーキが作動するよ
うにするといったことが可能となり、自動ホの安全装備
面での充実を図ることができる。 【発明が解決しようとする課題】 本発明は上述した事情のもとで考え出されたもので、そ
の解決すべき課題は、車体の傾斜による傾斜成分と、車
体の加速度運動による加速度成分が重畳した量として出
力される重力利用の傾斜センサの出力から傾斜成分を抽
出し、これを傾斜データとして出力する方法および装置
を提供することである。

【課題を解決するための手段およびその実施例】上記の
課題を解決するための本発明の方法を以下、図面を参照
しつつ具体的に説明する。 本発明では、第３ａ図に示すように、１個の重力利用の
傾斜センサ１を車体の連部に取付け、これのＩＬＱ斜可
り１体の０点からの振れ角０のうち、（頃斜センサ１自
体の水平からの領ネ４に相当する傾斜成分０工。を決定
する。 上記重力利用の傾斜センサとしては、たとえば、第２図
に示すように、支持枠２内に前後方向に揺動可能に吊さ
れた導体からなる傾斜す動体３に、円弧状の抵抗体４か
らなる位置検出体５を接触させ、その抵抗体４の両端４
ａ、４ｂに一定電圧を印加し、上記抵抗体の一端＝１　
ａと可動傾２１体３間の電位差を出力するように＋（Ｖ
＃成されたものを使用することができる。この（１斜セ
ンザ１は、（ψ斜可動体３と位置検出体５を接触させた
接触型で（ｂるが、回斜Ｉ３Ｊ動体の位置の検出方法と
しては、ｒ４ｆ気抵抗抵抗光学式といった非接触型の方
法を採用すると、検出データをより積度のよいものとす
ることができる。 さて、今、第３ａ図に示すように、自動車６が傾斜角θ
工の斜面方向に速度ｖ３：で登っている場合を例にとっ
て考える。このとき、上記（１，ｉｉ斜センサ１の傾斜
可動体３は、第３ｂ図に示すように、自動ボが等速運動
をしている場合には、鉛直方向を向き（仮想線）、正の
加速運動をしている場合には、上記鉛直方向からさらに
後方に傾いた状態となる。このときの可動体３の０点か
らの振れ角θは、かりに自動車６が止まっていると考え
た場合のｌ−１Ｊ動体３の傾斜量に相当する傾斜成分軸
。と、全４Ｕ口方向の加速度によって傾げられた加速度
成分０工。が重畳したものである。加速度運動をしてい
る場合の可動体３の枢支点からの方向は、第３ｂ図に示
すように、この可動体３にかかる重力の加速度９のベク
トルと斜面方向の加速度−三のベクｔ トルの合成ヘクトルＦの方向と一致していると」るえら
れる。そしてこの合成ベクトルＦの水平方向分力Ｆ工は
、 １”、　＝　ｃｏｓＯ：ｃ（’−王　−・（１）ｔ と表され、また、鉛直方向成分Ｆ、は、Ｆｙ＝　５ｉｎ
Ｏａ：ｃ　−ｇ；　　＋　ｑ　・・・（２）と表される
。 したがって、上記傾斜可動体３の触れ角θのうちの加速
度成分ＯよＧは、 と表される。 一方、傾斜センサ１の出力電圧を■工、。とすると、こ
れは、加速度出力成分Ｖ工Ｇと（頃斜出力成分Ｖ工Ｃと
Ｏ点誤差成分■工。ｆの和であるので、Ｖｚｓ。−Ｖｘ
Ｇ　”　ＶｘＣ”　Ｌｆ＝　Ｋｘｃ　・（９ｘａ　＋　
Ｏｘｃ　＋　ｅｚｏｆ）　・＋＋　（４）と表される。 したがって、上記可動質点３の触れｆＩＩθのうちの傾
斜成分Ｏ工Ｃは、 となる。なお、Ｋ−ｃ　ば比例定数である。 上記式（３）および（′５）において、０３：Ｃおよび
ＯｘＧの２つの蚕以外の量は、既知または測定可能な量
であるので、これら２式から、ＯｘＣおよび９ｘａの解
を求めることは可能である。 本発明では、上記ＯｘｃおよびＯｒａの）Ｗを求めるた
めに、いわゆる収束演算の手法を採用し°ζいる。 すなわち、測定開始時からあらかしめ定められた一定時
間毎に時分割された各シリーズ時間面に次の収束演算を
行なうのである。Ｎシリーズ＆１ての収束２ｉ！ｉ算式
を式（６ａ）および式（６ｂ）　　に示す。 ここで、（ｎ）は、当シ亥シリーズでの演算の繰り返し
奴を示し、したがって、上記式は、ｅ、ｃｃｍ　　から
９３：Ｃ（ｎｌ　　までの数列を表している。この数列
は、繰り返し回数＋ｎ）が多くなるにつれ、そのシリー
ズでの傾斜成分Ｏｘｃの真の値に収束することがｆｉｌ
ｌ’　；２されている。 第１図に本発明方法を実施するための装置の構成例を示
す。 （頃斜センサ１からの出力■５ｏはローパスフィルタ７
で振動成分が除去されるとともにマルチプレクサ８およ
びＡ／Ｄコンバータ９を介して中央処理装置ＣＰＵへ送
られるとともに、車速センサｌＯからの出力ｖ：ｃも同
様にして上記中火処理１．′、：置装Ｐ［Ｊへ送られる
。なお、上記顛♀１七ン１）・１からの出力および車速
センサ１０からの出力は、中央処理装置ＣＩ）　ｔＪに
より、あらかじめ定められた。 リーズ時間開１’？；毎にサンプリングされる。こ−゛
）ｌ−てサンプリングされた（ｖ１糾セン４」１からの
出力■工、。および車速センサ１０からの出力ＶｘをＩ
ＩＩ　、ｔＴ］し、中央処理装置ＣＰＵにおいて次のよ
うにして収束演算が実行される（第５図フローチャート
参照）。 まず、１シリーズ目においては、当該シリーズの開始時
点でサンプリングされたデータに基づいて式（６ａ）に
おける加速度　　ｄｖｚ　　および傾斜セｄ七 ンサ１からの出力値　Ｖχｓｏを決め、この式に適当に
決められた１頃斜角０工。１０．　　　を代入して第１
回目の仮の加速度成分９１”Ｇ（１）　　　を算出し、
これを式（６ｂ）に代入して第２回目の演算のための仮
の傾斜角　０２ｃ（２）　　を算出する。そしてこの仮
の１頃斜角　　０工。（２）　　を再び式（６ａ）に代
入して第２回目の仮の加速度成分軸。、２）　　　を算
出し、これを再び式（６ｂ）に代入して第３回目の演算
のための仮の傾斜角０．Ｃ（３１を算出する。このよう
にして、式（６ｂ）の結果を式（６ａ）に代入するとい
う演算を繰り返す、上記したように、この数列は、その
シリーズでの真の傾斜角錐。の値に収束するから、上記
の演算を繰り返してい（うちに、ある時点での算出傾斜
角０：ｃＣいや０．　とその前回の算出領２４角ｅＩＣ
（ｎ）　　　の差がＯに近づく。このように、ある時点
での算出傾斜角　Ｏ工Ｃ（ｎ＋ｌ＋　とその前回の算出
傾斜角９ｒｃ（ｎ）　　　の差がきわめて０に近づいた
とき、その算出傾斜角ＯｘＣ（ｎ＋１１　　は真の傾斜
角０よＣにきわめて近いと考えられる。したがって、本
発明では、上記の連続する回の算出傾斜角０：ｃＣ（ｎ
＋１淘よび　ｅｒ、ｃ　（ｎ）　　の差があらかじめ定
められた微小値Ｃより小となった時点で当該シリーズで
の収束演算を停止し、最終の算出傾斜角０、。（ｎ＋１
１　　を当該シリーズでの（頃斜可動体の振れ角θの傾
斜成分、すなわち、車体の傾斜角９ｚ（と決定する。 さらに、２シリーズ目以降もその２シリーズ目でサンプ
リングされた車速データおよび傾斜センザ出力に基づい
て上記と同様の演算により２シリーズ目での傾斜角０Ｉ
Ｃを決定すればよいが、この２シリーズ目以降は次のよ
うにするとさらに効率的な演算を行える。すなわち、前
シリーズで決定された傾斜角９１”Ｃを一旦メモリに格
納しておき、それを読み出してそれを当該シリーズでの
最初の仮の傾斜角　０□Ｃ（１）　　として使用するの
である。 各シリーズ間の時間間隔はそれほど長くはなく、したが
って連続する２つのシリーズにおける傾斜角には大きな
変化がないと考えられるので、このようにして当該シリ
ーズでの最初の仮の傾斜角９ｘｃ　（１１として前回シ
リーズで決定された傾斜角ｅａｔｃを使用することによ
り、そのシリーズでの傾斜角９ｘｃを決定するまでの演
算の繰り返し回数が少くなるのである。 上記のように各シリーズ毎に決定された傾斜角０：ｃｃ
は、時々刻々適当な表示装置１１に表示されたり、また
、次シリーズ演算での最初の仮の傾斜角として使用する
ためにメモリ１２に一時記憶させたり、あるいは登はん
力限界警報装置等の制御装置の入力データとして利用さ
れる。この様子を第４ａ図に示す。 なお、車体の加速度Ｏ工Ｇは、上記収束演算において各
シリーズ毎にサンプリングされる車速データを微分演算
することにより求められ、これを上記傾斜角データと同
様に表示装置１１に出力することもできる。この様子は
第４ｂ図に示される」なお、本発明の範囲は、上述した
実施例に限定されないことは勿論である。たとえば、上
記実施例では、各シリーズ間隔をあらかしめ設定された
間隔としており、したがって、車速センサ１０および傾
斜センサ１からのデータのサンプリング間隔も一定であ
るが、各シリーズ演算が終了した時点で次シリーズ演算
のだめのサンプリングをし、即座に演算を開始するよう
にしてもよい。また、シリーズ毎に決められる加速度」
は、上記実施ｔ 例のように車速センサからの出力を微分演算して得るほ
か、車体の前後方向に向けられた軸方向加速度センサか
らの出力を直接サンプリングするようにしてもよい。 【効果］ 以上のように本発明の加速度および傾斜角検出方法では
、重量利用の傾斜センサをＮ［Ｉｄ用い、この（頃斜セ
ンサからの出力データを演算処理することにより、その
可動質点の触れ角の傾斜成分を決定するようにしいるの
で、自動車が加速度運動をしているとしていないにかか
わらず、その自動車が走行する斜面の（頃斜を検出する
ことができる。 上記のように検出された傾斜データは、たとえば、登は
ん力限界警報装置や、登はん時の二輪・四輪自動切換え
、等の安全装備を実現するだめの有効なデータとなりう
る。 また、センサとしてたとえばジャイロメータ等の複雑、
微妙かつ高価な機構ではなく、振子式の単なる重力利用
の傾斜センサを利用しているので、装置を安価に構成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するだめの装置例のブロック
図、第２図は１頃斜センサの−Ｖｊ）の構造説明図、第
３ａ図および第３ｂ図は本発明方法の原理説明図、第４
ａ図および第４ｂ図は各シリーズ間隔毎に１項斜角θ工
。が決定かつ出力される様子、および加速度が出力され
る様子を表わすグラフ、第５図は中央処理装置で行なわ
れる収束演算のプログラム例を示すフローチャートであ
る。 ■・・・傾斜センサ、３・・・傾斜可動体、６・・・自
動車、１０・・・車速センサ、１１・・・表示装置、Ｉ
２・・・メモリ、ｃｐｕ・・・中央処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　重力利用の傾斜センサからの出力データＶ＿χ
   ＿ｓ＿ｏと、車速センサからの出力データＶ＿χを微分
   演算するなどして得られる加速度データ▲数式、化学式
   、表等があります▼とを各時分割されたシリーズ毎にサ
   ンプリングし、中央処理装置により次のステップからな
   る演算を行なうことにより、各シリーズにおける車体の
   傾斜角を決定することを特徴とする、自動車の傾斜角検
   出方法、（ａ）適当に定められた最初の仮の傾斜角 θ＿χ＿ｃ＿（＿１＿）を下記式Ａに代入することによ
   り、第２回目の演算のための仮の傾斜角 θ＿χ＿ｃ＿（＿２＿）を算出すること、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ｂ）上記ステップフ（ａ）で算出された仮の傾斜角θ
   ＿χ＿ｃ＿（＿２＿）を再び式Ａに代入して次回演算の
   ための仮の傾斜角θ＿χ＿ｃ＿（＿３＿）を算出し、以
   後、各回の演算結果θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿＋＿１＿）を
   次の演算の仮の傾斜角θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿）として式
   Ａに代入する演算を繰り返すこと、 （ｃ）連続する回の演算結果の差があらかじめ定められ
   た微小値εより小さくなったと き、すなわち、 ｜θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿＋＿１＿）−θ＿χ＿ｃ＿（＿
   ｎ＿）｜≦εとなったときにそのシリーズでの繰り返し
   演算を停止し、最終の演算結果θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿＋
   ＿１＿）を車体の傾斜角θ＿χ＿ｃとして出力すること
   、（ｄ）上記ステップ（ａ）ないしステップ（ｃ）を時
   分割されたシリーズ毎に実行すること。
2. （２）　次の各手段を備える自動車の傾斜角検出装置、 （ａ）車体の前後方向に揺動可能な傾斜可動体を備えた
   傾斜センサ、 （ｂ）車体の加速度検出手段、 （ｃ）上記傾斜センサの出力データＶ＿χ＿ｓ＿ｏおよ
   び加速度検出手段の出力データ▲数式、化学式、表等が
   あります▼を各時分割されたシリーズ時間毎にサンプリ
   ングした後、適当に定めた仮の傾斜角θ＿χ＿ｃ＿（＿
   １＿）を式Ａに代入して得られた結果を次回演算の ための仮の傾斜角θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿）として演算し
   、以後、上記式Ａによる演算結果を次回演算 の仮の傾斜角θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿）として演算し、こ
   れを連続する回の演算結果θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿＋＿１
   ＿）θ＿χ＿ｃ＿（＿ｎ＿）の差があらかじめ定められ
   た微小値より小さくなるまで繰り返すことを各シリーズ
   毎に行なう演算手段、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ｄ）上記演算手段における各シリーズ毎の最終結果を
   車体の傾斜角として表示する表示手段。