JPS625185A - 横加速度検出装置 - 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） この発明は、車両における横加速度を、ロール運動によ
る影響を排除して、正確番こ検出できるようにし九横那
速度検出装置に関する。

（従米の技術） 近年、車両の操安性や乗心地の改善等を行うたメニ、マ
イクロコンピュータ等の制御回路を用いて、運動特性を
解析して、サスペンションやステアリング系の制御を行
う技術が種々提案されているＯ このような車両の運動特性の解析を行うのに用いられる
運動変数のひとつｌこ車両の横加速度がある。

従来、この横刀口速［−検出する方法として、第５図に
示すように、車両のバネ上２に、重心鳴の真上に位置す
るように加速度センサ１を取付°け、車軸５に平行な方
向の加速度、すなわち、横加速度αを検出する方法が一
般に用いられていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の横加速度検出装置は、車両の
ロール運動による影響を考慮していないため、その検出
値には誤差が生じていた。

すなわち、車両か旋回運動をする場合ｉこは、バネ下３
の上でバネ上２がロールするため、バネ上２に設けられ
ている加速度センサ１の位置が変位し、この変位に伴う
加速度が生じる。この加速度は、ロール角力ロ速度グ（
但し、グはロール角である〕に比例し、加速度センサ１
の感知部の地上高’ｋ　Ｈｓ、　　ロールセンタ６の地
上高ｅ　Ｈｙｊとすれば、（Ｈｓ−Ｈｐ）’ｌとなシ、
前記加速度センタ１に対しては横加速度検出時−（Ｈｓ
　−Ｈ，２１）　”ｌの値として作用する（以下「ロー
ル角加速度成分」と言う）。

このため、加速度センサ１で検出される加速度αＳ（以
下「加速度検出値」と言う）は、上記ロール角加速度成
分−（ＨＢ　−Ｈｐ　）　’ｌ　を含むものとなり１真
の横加速度α（Ｙ軸方向に生じる加速度であシ、α＝Ｆ
／Ｍ、但し、Ｆはコーナリングフォース、Ｍは車両質量
である）を検出することができない。

また、加速度センサ１は、上記車両の。−ル運動に伴っ
て、第６図に示すように、感知方向がロール角ダだけ傾
くことになる。

この友め、加速度センサ１には、真の横加速度αの分力
成分αＣＯＳダと、重力加速度ｇの分力成分ｇ　ｓｉｎ
ダと、前記ロール角力ロ速度成分−（Ｈｓ−Ｈ，６）ｌ
”とが混入することになる。

すなわち、加速度センサ１で得られる加速度検出値αＳ
は、 αＳ＝αｃｏｓｍ＋ｇｓｉｎｍ−（Ｈａ−Ｈｐ　）　ｌ
　　　・・・（１）なる関係で表わされる。

ここで、ロール角ダは、大きくても５°程度と小さな角
度であるため、ＣＯＳダニ１　、　ｓｉｎグ二ダと近似
することができ、これにより、上記（１）式は、αｓ”
α十ｇｌ　　（Ｈｓ　　Ｈｐ）；　　　　　・・・（２
）と表わせる。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するためＧこ、第１・の発明は、車両
バネ上の所定位置に取付けられて、車両の横方向に生じ
る加速ｌｉｔ検出する加速度センナさ、該加速度センナ
から得られる加速度検出値から、車両のロール運動に伴
って生じるロール角加速度成分を除去するロール角加速
度成分除去手段とを具備する。

また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、
前記加速度センサから得られる加速度検出値から、車両
のロール運動に伴って前記力ロ速度検出値に混入する重
力加速度の分力成分を除去する重力加速度分力成分除去
手段を具備する。

（作用） 第１の発明は、前記（２）式に示したように、誤差成分
を含む加速度検出値α８から、ロール角加速度成分會取
シ除くことによって、正確な横加速度αの検出が行える
。

第２の発明は、上記誤差成分を含む加速度検出値α８か
ら、ロール角加速度成分と重力加速度分力成分の両者を
取り除くことによって、より正確な横加速度の検出が行
える。

（実施例） 第１図は、第１の発明の一実施例の構成を示すブロック
線図である。

加速度センサ１は、前記従来例と同様番こ、第５図に示
される如く、車両のバネ上２の重心４の真上位置に取付
けられ、車両の横方向に生じる加速度を検出する。

ロール角加速度成分除去回路１ｏは、バイパスフィルタ
】１と乗算器１２、および乗算器１２の出力を刀口速髪
センサ１の出力から差引く減算器】３とから構成されて
いる。

上記バイパスフィルタＪ１の伝達特性りは、であるよう
に設計されている。

ここで、 工ｘ：車両のロール慣性モーメント に９６二ロール剛性 Ｏｓ　：ショックアブソーバによる減衰率Ｈｇ：重心点
の地上高 Ｍ　＝車両質量 である。

上記式（３）は、次のようにして導かれたものである。

車両のロール運動は、車両の重心点に働く横加連間αを
入力とした場合、ロール角グの関数で表わすと次式（４
）のようになる。

ま九、前記式（２）　ｔ”、 α８＝α−（Ｈ８−Ｈｇ）グ　　　　　　　　　　　・
・・（５）とみなして、この式（５）ｔ一式（４）に代
入すると、Ｘｘｌ　＝　−Ｋｐｍ−Ｏｆ！ｊ１ ＋（Ｈｇ−与）Ｍ（αＳ＋（Ｉｓ−Ｈｙｔ）’ｌ　）　
・・・（６）となる〇 そして、この式（６）をラプラス変換して整理すれζｆ
１ となる。

従って、上記式（７）の右辺で表わされる伝達関数を、
上記バイパスフィルタ１１の伝達特性りとすれば、２次
のバイパスフィルタとなり、加速度センサ１の出力αｓ
を、バイパスフィルタ１】に入力することで、ロール角
加速度りが得られることになる。

そして、このバイパスフィルタ】】の出力を乗算器１２
で−（Ｈｓ　−Ｈ，１）倍すれば、乗算器１２のよって
、減算器１８により、加速度センサ゛】の出力α６と乗
算器１８の出力−（ＨＢ−〜）ｉとの差を求めることに
より、 α８＋　（ＨｓＨ，１）　’ｌ　　　　　　”・（８）
なる演算が行われる。この演算は、前記（２）式からロ
ール角加速度成分−（Ｈ８−Ｈつ）ｊを・取り除く演算
であるから、結果として、減算器１３の出力は、真の横
加速度αに近い値αｔ（重力加速度分力成分ｇダを含む
値）となる〇 第２図は、上記ロール角加速度成分除去回路１０の具体
的回路の構成例を示す図である。

ハイハスフィルタ１４は、上記バイパスフィルタ１１に
相当するもので、オペアンプ１６′ｔ″用いたバイパス
フィルタによって一１ｉを形成し、オペアンプ】７によ
シ反転出力ｉを形成する。このバイパスフィルタ】４は
、上記伝達特性りを保有するように、各定数（抵抗値２
よび容量）が設定されている。

差動増幅器１５は、前記乗算器１２と減算器１８の働き
を行うもので、抵抗Ｒｓ亡低抵抗。の値を設定すること
で・　αｓ＋（Ｈ，−Ｈつ）ｉの反転出力が得られるも
のである０尚、前記α、　＋　（ＨｓＨ，１）　１０反
転出力は、図示しないコンピュータの制御回路内で必要
に応じて更に反転させα、＋（Ｈｓ−Ｈつ）ｉとして処
理すればよい。

次に第８図に、第２の発明の一笑施例の構成を示す。

不実施例は、前記第１図番こ示した、第１の発明の実施
例の構成に加えて、重力加速度分力成分除去回路２０を
設けたものである。な３、ロール角加速度成分除去回路
１０を構成するバイパスフィルタ］　］　１．は、重力
加速度分力成分を考慮することで、伝達特性りが若干具
なっている。

重力加速度分力成分除去回路２０に８けるローパスフィ
ルタ２１の伝達特性には、 であシ、ロール角加速度成分除去回路１０に２けるバイ
パスフィルタｌｌｔの伝達特性りは１・・・（１０） である。

これらの式（９）　、　（］ｏ）は次のように七で導か
れたものである。

前記（４）式に示したように、車両のロール運動は、 で表わされる。この式（４）に、前記（２）式を代入す
ると、 Ｌｘｌ’＝　　（Ｋ、１１＋（Ｈｇ　　Ｈｐ）Ｗｌｌ−
０，ｔｌ十（ＨｇＨｐ）Ｍ（αｓ十（Ｈａ　　Ｈｙｔ）
　”ｊＪ　”（１１）となり、この（１１）式をラプラ
ス変換して整理すれば、上記（９）　、　（］０）式が
得られるｏ（９）式からもわかるように、重力茄速度分
力取分除去回路２０に８けるローパスフィルタ２１の伝
達特性には、加速度センサの取付は位置と車両のロール
運動のロールセンタ位置との差に基づいて設定されてし
）るＯ そして、上記式（９）の右辺は、ｐ＜６１　／ａｓ（８
１であるから、 となり、これは、加速度センサ１の出力α８をローパス
フィルタ２１＃こ入力することで、ロール角グが得られ
ることを示している。

そして、このローパスフィルタ２１の出力を乗算器２２
で５倍すれば、乗算器２２の出力はｇりとなる０ また、ロール角力ロ速度成分除去回路１０に２いては、
バイパスフィルタｌｌｔからロール角加速匿ン°が得ら
れ、乗算器１２からは、−（Ｉｓ−Ｈｐ）ダが出力され
る０ 従って、減算器２３により、フロ速度センサ１の出力α
８から乗算器１２および２２の出力−（Ｈ６−与＞”ｉ
ｓよびｇｓｔ−差引くことにより、αｓ　　ｇｌ　＋　
（Ｈｓ　　Ｈｐ）ｌ　　　　　、　”・（１２）なる演
算が行われる０この演算は、前記（２）式からロール角
加速度成分−＜ＨＢ−Ｈｌ）”ｌと重力加速度分力成分
ｇｅｔを取除く演算であるから、結果として、減算器２
３の出力は・真の横那速度α、となる。

１１図は、上記第８図に示した実施例の具体的回路の構
成例を示す図である。

バイパスフィルタ１４ｔは、前記第２図に示しタバイパ
スフィルタ１４における各定数値とは若干具なる定数値
を用いることで、前記（］０）式に示す伝達特性Ｌｔ″
保有する０また、ローノ（スフイルタ２４は、各定数値
の設定により、前記（９）式に示す伝達特性Ｋｔ−保有
している。

そして、差動増幅器２５は、゛前記乗算器１２ｇよび２
２と、減算器２８の働きを行うもので、抵抗Ｒｇ　、Ｒ
ｓ　＊　Ｈｐ６の値を設定することで１α５−ｇｌ　＋
（ＨＢ　　Ｈｐ）　ｌ’の反゛転出力がＶ％られるもの
である０尚、前記αｓ　　ｇｌ　＋　（Ｉｓ　　Ｈｐ）
　ｌの反転出力は図示しないコンピュータの制御回路内
で、必要に応じて更に反転させαＢ−ｇグ＋（Ｈｓ−Ｈ
ｐ）　’ｌとして処理すればよいＯ なお、上記各実施例では、アナログ回路を用Ｉ／また例
を示したが、これは、例えば、加速度センサ１の出力ｆ
ｔ　Ａ／Ｄ変換した後、デジタル量として処理する回路
（マイクロコンビエータを含む）で実現することも可能
である。

また、上記各実施例では、フィルタ回路を用Ｇ）て、力
ロ速度センサ１の出力α８から、ロール角グあるいはロ
ール角加速度ｉｔ−求める例を示したが、これは、直接
にロール角ダを検出するセ／す（例えば、レート積分ジ
ャイロや車両の左右の車高変化からロール角を検出する
もの等）を用いても良いＯ （発明の効果） 以上詳細に説明したように、第１の発明は、車両バネ上
に加速度センサを取付けて、この加速度センサから得ら
れる車両横方向に生じる加速度の検出値から車両のロー
ル運動に伴って生じるロール角加速度成分を除去するよ
うに１また、第２の発明は、ざらｌこ、上記加速度セン
サから得られる加速度検出値から、上記ロール角加速度
成分と、車両ノロール運動に伴って前記加速度検出値に
混入する重力加速度の分力成分を除去するようにしたこ
とによって、第１．第２の発明ともに、より正確な横加
速度の検出を行うことが可・能となる。

また、各発明の横加速度検出装置全、車両の運動特性の
解析等を行う制御装置等の検出器ξして適用することに
より、制御精度をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例の構成図、第２図は第１
図中のロール角加速度成分除去回路の具体的構成を示す
回路図、 第３図は第２の発明の一実施例の構成図、第４図は第３
図に示した実施例の具体的構成を示す回路図、 第５図は加速度センサの取付は位置と車両のロール時に
生じるロール角加速度を示す図、第６図は車両のロール
時に生じる重力加速度の分力を示す図である。 １・・・加速度センサ　　　２・・バネ上１０・・・ロ
ール角加速度成分除去回路１１　、　ｌｌｔ　、　１４
　、１４ｔ・・・バイパスフィルタ１２　、２２・・・
乗算器　　　１３　、２３・・・減算器１５　、２５・
・・差動増幅器 ２０・・・重力加速度分力成分除去回路α８・・・加速
度検出値　　α・・・（真の）横加速区ｇ・・・重力加
速度　　　　ダ・・・ロール角グ・・ロール角加速度 特許出願人　日産自動車株式会社 第１図 第２図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両バネ上の所定位置に取付けられて、車両の横方
   向に生じる加速度を検出する加速度センサと、 該加速度センサから得られる加速度検出値から、車両の
   ロール運動に伴つて生じるロール角加速度成分を除去す
   るロール角加速度成分除去手段とを具備することを特徴
   とする横加速度検出装置。 ２、車両バネ上の所定位置に取付けられて、車両の横方
   向に生じる加速度を検出する加速度センサと、 該加速度センサから得られる加速度検出値から、車両の
   ロール運動に伴つて生じるロール角加速度成分を除去す
   るロール角加速度成分除去手段と、前記加速度センサか
   ら得られる加速度検出値から、車両のロール運動に伴つ
   て前記加速度検出値に混入する重力加速度の分力成分を
   除去する重力加速度分力成分除去手段とを具備すること
   を特徴とする横加速度検出装置。 ３、前記重力加速度成分除去手段の伝達特性は、前記加
   速度センサの取付け位置と、車両のロール運動のロール
   センタ位置との差に基づいて設定することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の横加速度検出装置。