JP2878498B2 - 角加速度検出装置 - Google Patents
角加速度検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサを用いた
角加速度検出装置に係り、特に自動車の車体に現れる角
加速度の検出に好適な角加速度検出装置に関する。
角加速度検出装置に係り、特に自動車の車体に現れる角
加速度の検出に好適な角加速度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】運動する物体の状態を表す物理量の一種
に角速度があるが、この角速度の検出には、従来から、
光ファイバジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートセンサ
等が利用されることが多かった。
に角速度があるが、この角速度の検出には、従来から、
光ファイバジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートセンサ
等が利用されることが多かった。
【０００３】ところで、近年、自動車の性能向上に伴っ
て、４ＷＳ(４輪繰舵システム)、ＡＢＳ(アンチスキッ
ド・ブレーキ・システム)、ＡＣＴＩＶＥ−ＳＵＳ(アク
ティブ・サスペンション・システム)、ＴＣＳ(駆動力制
御システム)など、自動車の車体に現れる角速度や角加
速度を問題にする制御システムの装備が進み、これに伴
い、例えば特開昭６２−７０７６６号公報では、２個の
加速度センサを用い、これらを検出軸が平行になるよう
に、自動車などの車両の角加速度回転軸の両側に等距離
はなして配置し、これら２個の加速度センサの出力差か
ら角加速度を算定する技術について開示しており、この
技術によれば、従来のジャイロなどによる検出装置に比
して安価なため、自動車などに適用して、４ＷＳなど各
種の制御システムの実用化に、可能性を与えることがで
きるようになってきた。
て、４ＷＳ(４輪繰舵システム)、ＡＢＳ(アンチスキッ
ド・ブレーキ・システム)、ＡＣＴＩＶＥ−ＳＵＳ(アク
ティブ・サスペンション・システム)、ＴＣＳ(駆動力制
御システム)など、自動車の車体に現れる角速度や角加
速度を問題にする制御システムの装備が進み、これに伴
い、例えば特開昭６２−７０７６６号公報では、２個の
加速度センサを用い、これらを検出軸が平行になるよう
に、自動車などの車両の角加速度回転軸の両側に等距離
はなして配置し、これら２個の加速度センサの出力差か
ら角加速度を算定する技術について開示しており、この
技術によれば、従来のジャイロなどによる検出装置に比
して安価なため、自動車などに適用して、４ＷＳなど各
種の制御システムの実用化に、可能性を与えることがで
きるようになってきた。
【０００４】また、この公報には、角速度の次元の物理
量が要求される場合には、上記のようにして求めた角加
速度を積分して用いれば良いとする点についても開示さ
れている。なお、この種の装置として、関連するものと
しては、さらに特開昭６０−２５６０６５号、特開昭６
４−１２２７２号、それに特開平２−３７０１４号の各
公報の記載を挙げることができる。
量が要求される場合には、上記のようにして求めた角加
速度を積分して用いれば良いとする点についても開示さ
れている。なお、この種の装置として、関連するものと
しては、さらに特開昭６０−２５６０６５号、特開昭６
４−１２２７２号、それに特開平２−３７０１４号の各
公報の記載を挙げることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、２個
の加速度センサの検出軸の取付角精度が角加速度検出精
度を決定する要因である点について充分な配慮がされて
おらず、角加速度の検出精度向上が困難であるという問
題があった。
の加速度センサの検出軸の取付角精度が角加速度検出精
度を決定する要因である点について充分な配慮がされて
おらず、角加速度の検出精度向上が困難であるという問
題があった。
【０００６】すなわち、加速度センサを車両などの運動
体に取り付けるにあたっては、多かれ少なかれ取付角度
に誤差を生ずるのが不可避であり、また、経年変化も不
可避である。このとき、角加速度検出面をＸ−Ｙ平面と
して、Ｙ軸成分を含んだ加速度が運動体に現れると、取
付角度の誤差に起因して、この加速度のＹ軸成分をＸ軸
成分として計測してしまい、２個の加速度センサの出力
信号の差分をとって計算した角加速度にも誤差が含まれ
てしまうことになり、精度が落ちてしまうのである。
体に取り付けるにあたっては、多かれ少なかれ取付角度
に誤差を生ずるのが不可避であり、また、経年変化も不
可避である。このとき、角加速度検出面をＸ−Ｙ平面と
して、Ｙ軸成分を含んだ加速度が運動体に現れると、取
付角度の誤差に起因して、この加速度のＹ軸成分をＸ軸
成分として計測してしまい、２個の加速度センサの出力
信号の差分をとって計算した角加速度にも誤差が含まれ
てしまうことになり、精度が落ちてしまうのである。
【０００７】本発明の目的は、加速度センサの取付角度
に誤差の存在を前提としても、角加速度検出精度の充分
な保持が可能な角加速度検出装置を提供することにあ
る。
に誤差の存在を前提としても、角加速度検出精度の充分
な保持が可能な角加速度検出装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、角加速度検出面をＸ−Ｙ平面とし、加速度検出軸を
Ｘ軸と平行にした第一と第二の２個の加速度センサを用
いて、上記平面に垂直なＺ軸回りの角加速度を検出する
角加速度検出装置において、Ｙ軸方向の加速度を検出す
る手段を設け、運動体のＺ軸回り角加速度が０であると
判断されたとき、第一と第二の加速度センサで検出され
た加速度検出値を、そのときのＹ軸方向加速度の検出値
の関数として記憶し、以後、Ｙ軸方向の加速度が検出さ
れる毎に、この検出値の関数を補正値として第一と第二
の加速度センサの値を補正するようにしたものである。
め、角加速度検出面をＸ−Ｙ平面とし、加速度検出軸を
Ｘ軸と平行にした第一と第二の２個の加速度センサを用
いて、上記平面に垂直なＺ軸回りの角加速度を検出する
角加速度検出装置において、Ｙ軸方向の加速度を検出す
る手段を設け、運動体のＺ軸回り角加速度が０であると
判断されたとき、第一と第二の加速度センサで検出され
た加速度検出値を、そのときのＹ軸方向加速度の検出値
の関数として記憶し、以後、Ｙ軸方向の加速度が検出さ
れる毎に、この検出値の関数を補正値として第一と第二
の加速度センサの値を補正するようにしたものである。
【０００９】
【作用】運動体にＹ軸方向加速度が加わり、このＹ軸方
向加速度が、第一と第二の加速度センサの取付角度誤差
によってＸ軸方向加速度として検出されても、それが、
このときのＹ軸方向加速度の関数として与えられ、これ
により第一と第二の加速度センサの検出値が補正される
ので、２個の加速度センサの差分をとって角加速度を算
出しても誤差を生じることはない。
向加速度が、第一と第二の加速度センサの取付角度誤差
によってＸ軸方向加速度として検出されても、それが、
このときのＹ軸方向加速度の関数として与えられ、これ
により第一と第二の加速度センサの検出値が補正される
ので、２個の加速度センサの差分をとって角加速度を算
出しても誤差を生じることはない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明による角加速度検出装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図１は本発明
を自動車のヨー角加速度検出に適用した場合の一実施例
で、図１の(a)は上面図で(b)は側面図であり、これらの
図において、自動車１の前後方向をＸ軸、左右方向をＹ
軸、上下方向をＺ軸とした上で、第一の加速度センサ２
と第二の加速度センサ３を、自動車１の車体の重心点か
らＹ軸方向に等間隔で、距離Ｌを隔てて配置し、それぞ
れのセンサの加速度検出方向がＸ軸方向となるように固
定する。さらに、補正用の第三の加速度センサ４を、第
一と第二の加速度センサ２、３の中間に位置するように
して、その加速度検出方向がＹ軸方向となるようにして
固定する。
て、図示の実施例により詳細に説明する。図１は本発明
を自動車のヨー角加速度検出に適用した場合の一実施例
で、図１の(a)は上面図で(b)は側面図であり、これらの
図において、自動車１の前後方向をＸ軸、左右方向をＹ
軸、上下方向をＺ軸とした上で、第一の加速度センサ２
と第二の加速度センサ３を、自動車１の車体の重心点か
らＹ軸方向に等間隔で、距離Ｌを隔てて配置し、それぞ
れのセンサの加速度検出方向がＸ軸方向となるように固
定する。さらに、補正用の第三の加速度センサ４を、第
一と第二の加速度センサ２、３の中間に位置するように
して、その加速度検出方向がＹ軸方向となるようにして
固定する。
【００１１】このとき、第一と第二の加速度センサ２、
３の検出軸を正確にＸ軸方向と一致させることは困難
で、経時的な車体の歪みも含めると、どうしても０±２
°程度の角度誤差が見込まれる。そこでいま、第二の加
速度センサ３について、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの取付
角度誤差を各々Δθｘ、Δθｙ、Δθｚと定義するが、
このうち、Ｘ軸まわりの取付誤差は加速度検出値に影響
しないので、Δθｙ、Δθｚについてのみ考慮する。
３の検出軸を正確にＸ軸方向と一致させることは困難
で、経時的な車体の歪みも含めると、どうしても０±２
°程度の角度誤差が見込まれる。そこでいま、第二の加
速度センサ３について、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの取付
角度誤差を各々Δθｘ、Δθｙ、Δθｚと定義するが、
このうち、Ｘ軸まわりの取付誤差は加速度検出値に影響
しないので、Δθｙ、Δθｚについてのみ考慮する。
【００１２】図２は、信号処理装置の一実施例で、第一
の加速度センサ２、第二の加速度センサ３、それに補正
用の第三の加速度センサ４の信号は、それぞれＡ／Ｄ変
換器２１でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ２０に入力
される。また、ハンドル舵角センサ２２と車速センサ２
３の信号も、このＣＰＵ２０に入力される。なお、車速
センサ２３は複数の車輪速センサであってもよい。
の加速度センサ２、第二の加速度センサ３、それに補正
用の第三の加速度センサ４の信号は、それぞれＡ／Ｄ変
換器２１でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ２０に入力
される。また、ハンドル舵角センサ２２と車速センサ２
３の信号も、このＣＰＵ２０に入力される。なお、車速
センサ２３は複数の車輪速センサであってもよい。
【００１３】ＣＰＵ２０はＲＯＭ２４とＲＡＭ２５と共
にコンピュータを構成するが、このコンピュータは、例
えば自動車１のＡＢＳ(アンチスキッド・ブレーキ・シ
ステム)や航空機の姿勢制御装置など、他の目的に使用
されるコンピュータであってもよく、これに、本発明に
よる角加速度の演算処理をソフトの形で組み込んでもよ
い。勿論、角加速度の演算処理専用に設けても良いこと
は、言うまでもない。
にコンピュータを構成するが、このコンピュータは、例
えば自動車１のＡＢＳ(アンチスキッド・ブレーキ・シ
ステム)や航空機の姿勢制御装置など、他の目的に使用
されるコンピュータであってもよく、これに、本発明に
よる角加速度の演算処理をソフトの形で組み込んでもよ
い。勿論、角加速度の演算処理専用に設けても良いこと
は、言うまでもない。
【００１４】ここで、ＣＰＵ２０は演算処理を行い、そ
のためのソフトやＯＳ、マップ等がＲＯＭ２４に入って
おり、ＲＡＭ２５はワークデータを格納する役割を持
つ。なお、ＣＰＵ２０は、ＤＳＰ(デジタル・シグナル
・プロセッサ)でもよい。
のためのソフトやＯＳ、マップ等がＲＯＭ２４に入って
おり、ＲＡＭ２５はワークデータを格納する役割を持
つ。なお、ＣＰＵ２０は、ＤＳＰ(デジタル・シグナル
・プロセッサ)でもよい。
【００１５】まず、この実施例における、ヨー角加速度
の検出原理から説明する。いま、図１に示すように、車
体１に角加速度ω’が発生したとすると、これにより第
一の加速度センサ２では正方向に、第二の加速度センサ
３では負方向に加速度が発生し、このとき発生する加速
度の絶対値は次式で表せる。
の検出原理から説明する。いま、図１に示すように、車
体１に角加速度ω’が発生したとすると、これにより第
一の加速度センサ２では正方向に、第二の加速度センサ
３では負方向に加速度が発生し、このとき発生する加速
度の絶対値は次式で表せる。
【００１６】 Ｇ(ω’)＝(Ｌ＊ω’)／２…… ……(1) Ｇ(ω’)：ω’により発生する加速度 Ｌ ：第一と第二の加速度センサ間距離 ω’ ：ヨー角加速度 各々の加速度センサで検出される加速度は、実際には重
心点での前後方向加速度Ｇｂｘを考慮すると、まず加速
度センサ２では次のようになる。
心点での前後方向加速度Ｇｂｘを考慮すると、まず加速
度センサ２では次のようになる。
【００１７】 Ｇ１＝Ｇｂｘ＋(Ｌ＊ω’)／２…… ……(2) Ｇ１ ：加速度センサ２で計測される加速度 Ｇｂｘ：車両重心点での前後方向加速度 次に、加速度センサ３では、(2)式の第２項の符号だけ
が反対になっている次式となる。
が反対になっている次式となる。
【００１８】 Ｇ２＝Ｇｂｘ−(Ｌ＊ω’)／２…… ……(3) Ｇ２：加速度センサ３で計測される加速度 そうすると、ヨー角加速度は、これら測定した加速度Ｇ
１、Ｇ２から次式により求められる。
１、Ｇ２から次式により求められる。
【００１９】 ω’＝(Ｇ１−Ｇ２)／Ｌ…… ……(4) つまり、原理的には、(4)式の演算でヨー角加速度を求
めることができ、取付角度誤差がなければ、第一と第二
の加速度センサ２、３を用いただけで済むことが判る。
めることができ、取付角度誤差がなければ、第一と第二
の加速度センサ２、３を用いただけで済むことが判る。
【００２０】次に、これらの加速度センサに取付角度誤
差があった場合について説明する。なお、説明の簡略化
のため、ここでは、加速度センサ３にだけ取付角度誤差
があるものとする。そうすると、(3)式は次の(5)式に書
き換えることができる。
差があった場合について説明する。なお、説明の簡略化
のため、ここでは、加速度センサ３にだけ取付角度誤差
があるものとする。そうすると、(3)式は次の(5)式に書
き換えることができる。
【００２１】 Ｇ２＝｛Ｇｂｘ−(Ｌ＊ω’)／２｝＊ＣＯＳ(Δθｙ)＊ＣＯＳ(Δθｚ) −Ｇｇ＊ＳＩＮ(Δθｙ)−Ｇｂｙ＊ＳＩＮ(Δθｚ)……(5) Ｇｇ ：重力Ｇ Ｇｂｙ：車両重心点での左右方向加速度 この(5)式において、取付角度誤差Δθｙ、Δθｚは、
上記したように、かなり小さい値であることから、第１
項でのＣＯＳ(Δθｙ)＊ＣＯＳ(Δθｚ)を ＣＯＳ(Δθｙ)＊ＣＯＳ(Δθｚ)＝１ と近似すると、第２項、第３項が誤差となり、(4)式に
代入して計算すると、誤差Δω’は次式となる。
上記したように、かなり小さい値であることから、第１
項でのＣＯＳ(Δθｙ)＊ＣＯＳ(Δθｚ)を ＣＯＳ(Δθｙ)＊ＣＯＳ(Δθｚ)＝１ と近似すると、第２項、第３項が誤差となり、(4)式に
代入して計算すると、誤差Δω’は次式となる。
【００２２】 Δω’＝｛Ｇｇ＊ＳＩＮ(Δθｙ)＋Ｇｂｙ＊ＳＩＮ(Δθｚ)｝／Ｌ ……(6) そこで、正確なヨー角加速度を演算するためには(6)
式、つまり(5)式の第２項と第３項をゼロにキャンセル
する処理が必要になる。以下、本発明の実施例における
(5)式の第２項と第３項のキャンセル方法について順に
説明する。
式、つまり(5)式の第２項と第３項をゼロにキャンセル
する処理が必要になる。以下、本発明の実施例における
(5)式の第２項と第３項のキャンセル方法について順に
説明する。
【００２３】まず、(5)式の第２項は、加速度センサが
Ｙ軸回りの取付誤差角度Δθｙを有していることによ
り、言い替えれば検出方向が上または下向きになってい
ることにより、重力Ｇを拾って誤差となるものである。
従って、この成分をキャンセルするためには、車両が停
止しているときに加速度センサ３の出力値をオフセット
として記憶しておき、以後、出力値の全範囲から差し引
けばよい。
Ｙ軸回りの取付誤差角度Δθｙを有していることによ
り、言い替えれば検出方向が上または下向きになってい
ることにより、重力Ｇを拾って誤差となるものである。
従って、この成分をキャンセルするためには、車両が停
止しているときに加速度センサ３の出力値をオフセット
として記憶しておき、以後、出力値の全範囲から差し引
けばよい。
【００２４】これに必要な、ＣＰＵ２０による処理動作
を、フローチャートにして図３に示す。この図３のブロ
ック３０１からブロック３０６に示した一連の処理は、
タイマー割り込みにより定期的に実行されるもので、ま
ず、ブロック３０１で車速または車輪速値を読み込み、
ブロック３０２でＸ軸方向加速度Ｇ１、Ｇ２を読込む。
ブロック３０３では、車両が停止状態にあることを認識
するため、車速がゼロ、又は全ての車輪の回転速度がゼ
ロであるか否かを判定する。
を、フローチャートにして図３に示す。この図３のブロ
ック３０１からブロック３０６に示した一連の処理は、
タイマー割り込みにより定期的に実行されるもので、ま
ず、ブロック３０１で車速または車輪速値を読み込み、
ブロック３０２でＸ軸方向加速度Ｇ１、Ｇ２を読込む。
ブロック３０３では、車両が停止状態にあることを認識
するため、車速がゼロ、又は全ての車輪の回転速度がゼ
ロであるか否かを判定する。
【００２５】しかして、これだけでは、フルブレーキ時
などで全ての車輪がロックした状態でも補正を行ってし
まうので、ブロック３０４で、加速度センサ２、３によ
り検出されたＸ軸方向の加速度Ｇ１、Ｇ２を平均してＸ
軸方向加速度を求め、これが０±Ａの範囲であれば、ブ
ロック３０５にてオフセット値を更新する。ここで、Ａ
の値としては、０．１Ｇ程度の小さい値とする。
などで全ての車輪がロックした状態でも補正を行ってし
まうので、ブロック３０４で、加速度センサ２、３によ
り検出されたＸ軸方向の加速度Ｇ１、Ｇ２を平均してＸ
軸方向加速度を求め、これが０±Ａの範囲であれば、ブ
ロック３０５にてオフセット値を更新する。ここで、Ａ
の値としては、０．１Ｇ程度の小さい値とする。
【００２６】ブロック３０６では、自動車が停止中、走
行中の何れにあるかに関わらず加速度Ｇ１、Ｇ２の値か
らオフセット値を差し引き、これらの補正値Ｇ１’、Ｇ
２’を求める。以上の処理を行うことにより、(5)式の
第２項のキャンセルができる。
行中の何れにあるかに関わらず加速度Ｇ１、Ｇ２の値か
らオフセット値を差し引き、これらの補正値Ｇ１’、Ｇ
２’を求める。以上の処理を行うことにより、(5)式の
第２項のキャンセルができる。
【００２７】次に、(5)式の第３項をキャンセルする方
法について説明する。
法について説明する。
【００２８】図４は、自動車１が定常円旋回をしている
ときに、横Ｇが発生する様子を示したもので、回転中心
４２と車両の重心４１との距離、つまり旋回半径をＲと
するとき、車両がωなる角速度で旋回したとすると、次
の(7)式で示す球心加速度が発生する。
ときに、横Ｇが発生する様子を示したもので、回転中心
４２と車両の重心４１との距離、つまり旋回半径をＲと
するとき、車両がωなる角速度で旋回したとすると、次
の(7)式で示す球心加速度が発生する。
【００２９】 Ｇｂｙ＝Ｒ＊ω2…… ……(7) そこで、この実施例では、(5)式の第３項をキャンセル
するために、図５に示すような補正関数を用いるように
なっている。この図５は、定常円旋回時に、横Ｇである
球心加速度Ｇｂｙに対しては現れる筈のないＧ２’の
値、つまり誤差分Ｇ２0’を学習して補正関数として作
成したものであり、この実施例では、以後、この補正関
数で求めたＧ２0’を、計測した値Ｇ２’から差し引く
ことにより補正を行なうように構成したもので、この実
施例の動作をフローチャートにして図６に示す。
するために、図５に示すような補正関数を用いるように
なっている。この図５は、定常円旋回時に、横Ｇである
球心加速度Ｇｂｙに対しては現れる筈のないＧ２’の
値、つまり誤差分Ｇ２0’を学習して補正関数として作
成したものであり、この実施例では、以後、この補正関
数で求めたＧ２0’を、計測した値Ｇ２’から差し引く
ことにより補正を行なうように構成したもので、この実
施例の動作をフローチャートにして図６に示す。
【００３０】図６において、まずブロック６０１では、
自動車１の車速Ｖ、ハンドル舵角θと前後加速度補正値
Ｇ１’、Ｇ２’、それに横加速度Ｇ３をそれぞれ読み込
む。続くブロック６０２からブロック６０４までは、車
両が定常円旋回を行っていることを判断する処理で、こ
れらの条件が全て満たされたとき、自動車１は定常円旋
回しているものと判断するのであり、まずブロック６０
２ではハンドル舵角θが右または左に所定値θth 以上
切られているか否かを判定する。なお、この所定値θth
としては、５°程度の角度を設定すればよい。
自動車１の車速Ｖ、ハンドル舵角θと前後加速度補正値
Ｇ１’、Ｇ２’、それに横加速度Ｇ３をそれぞれ読み込
む。続くブロック６０２からブロック６０４までは、車
両が定常円旋回を行っていることを判断する処理で、こ
れらの条件が全て満たされたとき、自動車１は定常円旋
回しているものと判断するのであり、まずブロック６０
２ではハンドル舵角θが右または左に所定値θth 以上
切られているか否かを判定する。なお、この所定値θth
としては、５°程度の角度を設定すればよい。
【００３１】ブロック６０３では、旋回中、ハンドル舵
角θが一定に保たれているか否かを判定する。ここで、
判定値θth’としては、１°／sec 程度の角速度を用い
る。そしてブロック６０４では、車速Ｖが旋回中に一定
に保たれているか否かを判定するのである。
角θが一定に保たれているか否かを判定する。ここで、
判定値θth’としては、１°／sec 程度の角速度を用い
る。そしてブロック６０４では、車速Ｖが旋回中に一定
に保たれているか否かを判定するのである。
【００３２】ブロック６０５とブロック６０６では、自
動車１が定常円旋回状態のときの処理を行う。まず、ブ
ロック６０５では、横加速度Ｇ３と、補正した前後加速
度Ｇ１’、Ｇ２’を、それぞれのメモリエリアにＧｂｙ
0 、Ｇ１0’、Ｇ２0’としてストアする。次に、ブロッ
ク６０６では、２種の補正ゲインＧＡＩＮ１、ＧＡＩＮ
２を求める。以降、ブロック６０７では、常時、横加速
度Ｇ３の値から求まる誤差分加速度を差し引いて補正値
Ｇ１”、Ｇ２”を求めるのである。
動車１が定常円旋回状態のときの処理を行う。まず、ブ
ロック６０５では、横加速度Ｇ３と、補正した前後加速
度Ｇ１’、Ｇ２’を、それぞれのメモリエリアにＧｂｙ
0 、Ｇ１0’、Ｇ２0’としてストアする。次に、ブロッ
ク６０６では、２種の補正ゲインＧＡＩＮ１、ＧＡＩＮ
２を求める。以降、ブロック６０７では、常時、横加速
度Ｇ３の値から求まる誤差分加速度を差し引いて補正値
Ｇ１”、Ｇ２”を求めるのである。
【００３３】以上の処理を行うことにより、(5)式の第
３項のキャンセルができ、求めた補正値Ｇ１”、Ｇ２”
を(4)式に代入することにより、正確なヨー角加速度が
求められる。従って、この実施例によれば、加速度セン
サにより高精度の角加速度検出が可能になり、ローコス
トの角加速度検出装置を容易に得ることができる。
３項のキャンセルができ、求めた補正値Ｇ１”、Ｇ２”
を(4)式に代入することにより、正確なヨー角加速度が
求められる。従って、この実施例によれば、加速度セン
サにより高精度の角加速度検出が可能になり、ローコス
トの角加速度検出装置を容易に得ることができる。
【００３４】次に、本発明の他の一実施例について説明
する。この実施例は、上記した実施例における第三の加
速度センサ４を使わずに、推定した横Ｇを基にして補正
を行うようにしたものである。まず、図４に示した定常
円旋回中の車両では、次の(8)式に示す関数が成り立
つ。
する。この実施例は、上記した実施例における第三の加
速度センサ４を使わずに、推定した横Ｇを基にして補正
を行うようにしたものである。まず、図４に示した定常
円旋回中の車両では、次の(8)式に示す関数が成り立
つ。
【００３５】 Ｖ＝Ｒ＊ω…… ……(8) そこで、これを(7)式に代入すると、(9)式が得られる。
【００３６】 Ｇｂｙ＝Ｖ＊ω…… ……(9) ここで、ヨー角速度ωは、速度Ｖとハンドル舵角θの関
数となっているので、図７に示したように、これらの関
係をマップ化して予めＲＯＭ２４に記憶しておき、速度
Ｖとハンドル舵角θによりマップ検索してヨー角速度ω
を算出すれば、(9)式によりＧｂｙが推定できるから、
こうして推定したＧｂｙをＧ３に代入して図６の処理を
実行することにより、第三の加速度センサ４を用いた場
合と同様にして、前後加速度の補正値Ｇ１”、Ｇ２”を
求めることができる。
数となっているので、図７に示したように、これらの関
係をマップ化して予めＲＯＭ２４に記憶しておき、速度
Ｖとハンドル舵角θによりマップ検索してヨー角速度ω
を算出すれば、(9)式によりＧｂｙが推定できるから、
こうして推定したＧｂｙをＧ３に代入して図６の処理を
実行することにより、第三の加速度センサ４を用いた場
合と同様にして、前後加速度の補正値Ｇ１”、Ｇ２”を
求めることができる。
【００３７】ところで、以上の実施例では、図１に示し
たように、自動車１の左側と右側に加速度センサ２、３
を取り付けた場合のものであるが、図８(a)、(b)に示す
ように、自動車１の前後に取り付けても、同様の補正を
行なうことにより、正確なヨー角加速度を求めることが
できる。従って、この実施例によれば、第三の加速度セ
ンサが不要になるから、高精度の角加速度検出装置をさ
らにローコストで提供することができる。
たように、自動車１の左側と右側に加速度センサ２、３
を取り付けた場合のものであるが、図８(a)、(b)に示す
ように、自動車１の前後に取り付けても、同様の補正を
行なうことにより、正確なヨー角加速度を求めることが
できる。従って、この実施例によれば、第三の加速度セ
ンサが不要になるから、高精度の角加速度検出装置をさ
らにローコストで提供することができる。
【００３８】次に、本発明のさらに別の一実施例につい
て説明する。図１の実施例では、第一、第二、第三の３
個の加速度センサの出力をヨー角速度ωの検出にだけ使
用した場合のものであるが、これらの加速度センサは、
上記したように、例えば４ＷＳ(４輪繰舵システム)、Ａ
ＢＳ(アンチスキッド・ブレーキ・システム)、ＡＣＴＩ
ＶＥ−ＳＵＳ(アクティブ・サスペンション・システ
ム)、或いはＴＣＳ(駆動力制御システム)など、自動車
の車体に現れる角速度や角加速度を問題にする制御シス
テムなど、他の種々の制御に利用可能である。
て説明する。図１の実施例では、第一、第二、第三の３
個の加速度センサの出力をヨー角速度ωの検出にだけ使
用した場合のものであるが、これらの加速度センサは、
上記したように、例えば４ＷＳ(４輪繰舵システム)、Ａ
ＢＳ(アンチスキッド・ブレーキ・システム)、ＡＣＴＩ
ＶＥ−ＳＵＳ(アクティブ・サスペンション・システ
ム)、或いはＴＣＳ(駆動力制御システム)など、自動車
の車体に現れる角速度や角加速度を問題にする制御シス
テムなど、他の種々の制御に利用可能である。
【００３９】そこで、以下に説明する実施例では、これ
らの加速度センサの出力を自動車のＡＣＴＩＶＥ−ＳＵ
Ｓと、ＡＢＳにも共用したものである。
らの加速度センサの出力を自動車のＡＣＴＩＶＥ−ＳＵ
Ｓと、ＡＢＳにも共用したものである。
【００４０】図９において、９０はＡＣＴＩＶＥ−ＳＵ
Ｓ制御装置(Ｃ／Ｕ)で、ここでは加速度センサ４により
検出した自動車１の横Ｇを用いて、この自動車１のサス
ペンションを制御するようになっている。また、９１は
ＡＢＳ制御装置(Ｃ／Ｕ)で、ここでは加速度センサ２と
加速度センサ３により検出した自動車１の前後Ｇをブレ
ーキ制御に利用している。
Ｓ制御装置(Ｃ／Ｕ)で、ここでは加速度センサ４により
検出した自動車１の横Ｇを用いて、この自動車１のサス
ペンションを制御するようになっている。また、９１は
ＡＢＳ制御装置(Ｃ／Ｕ)で、ここでは加速度センサ２と
加速度センサ３により検出した自動車１の前後Ｇをブレ
ーキ制御に利用している。
【００４１】一方、この実施例では、ＡＢＳ制御装置９
１で正確なヨー角加速度ω’を求めるように構成してあ
り、そうすると横Ｇの信号が必要となるので、このた
め、ＡＣＴＩＶＥ−ＳＵＳ制御装置９０とＡＢＳ制御装
置９１の間を通信可能な構成にしてある。
１で正確なヨー角加速度ω’を求めるように構成してあ
り、そうすると横Ｇの信号が必要となるので、このた
め、ＡＣＴＩＶＥ−ＳＵＳ制御装置９０とＡＢＳ制御装
置９１の間を通信可能な構成にしてある。
【００４２】これにより、ＡＢＳ制御装置９１では、加
速度センサ２及び加速度センサ３の信号に加え、加速度
センサ４の信号も得られるので、上記したように、ヨー
角加速度の検出と補正が可能になる。
速度センサ２及び加速度センサ３の信号に加え、加速度
センサ４の信号も得られるので、上記したように、ヨー
角加速度の検出と補正が可能になる。
【００４３】また、このとき、ＡＣＴＩＶＥ−ＳＵＳ制
御装置９０は、加速度センサ４の信号をＡＢＳ制御装置
９１に送信するだけでなく、このＡＢＳ制御装置９１で
演算したヨー角加速度ω’を受信し、これをサスペンシ
ョン制御に用いることも可能であり、従って、この実施
例によれば、自動車の高性能化に充分に応えることがで
きる。
御装置９０は、加速度センサ４の信号をＡＢＳ制御装置
９１に送信するだけでなく、このＡＢＳ制御装置９１で
演算したヨー角加速度ω’を受信し、これをサスペンシ
ョン制御に用いることも可能であり、従って、この実施
例によれば、自動車の高性能化に充分に応えることがで
きる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、加速度センサを用いる
だけで、高精度の角加速度の検出が可能になるので、従
来のジャイロなどによる検出装置に比してローコストに
なり、自動車などに適用して、４ＷＳなど各種の制御シ
ステムの実用化に充分に寄与することができる。
だけで、高精度の角加速度の検出が可能になるので、従
来のジャイロなどによる検出装置に比してローコストに
なり、自動車などに適用して、４ＷＳなど各種の制御シ
ステムの実用化に充分に寄与することができる。
【００４５】また、本発明によれば、自動車に適用した
場合には、車速信号とハンドル舵角信号により横Ｇを推
定して補正処理ができ、更に低いコストで正確なヨー角
加速度を検出することができ、正確な制御を行なうこと
ができる。
場合には、車速信号とハンドル舵角信号により横Ｇを推
定して補正処理ができ、更に低いコストで正確なヨー角
加速度を検出することができ、正確な制御を行なうこと
ができる。
【図１】本発明による回転角加速度検出装置の一実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例における信号処理系のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】自動車における定常旋回時の横Ｇの発生状態の
説明図である。
説明図である。
【図５】本発明の一実施例における補正関数の説明図で
ある。
ある。
【図６】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】本発明の一実施例において使用される定常ヨー
角速度マップの説明図である。
角速度マップの説明図である。
【図８】本発明の他の一実施例を示す説明図である。
【図９】本発明のさらに別の一実施例を示す説明図であ
る。
る。
１ 自動車 ２ 第一の加速度センサ ３ 第二の加速度センサ ４ 第三の加速度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 健治 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 菅原 早人 茨城県勝田市大字高場2520番地 日立オ ートモテイブエンジニアリング株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭55−18959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134319（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01P 15/00 - 15/135 G01P 21/00
Claims (9)
- 【請求項１】 運動体のＸ−Ｙ平面上でＹ軸方向に所定
の距離を隔てて配置され、且つ各々の検出方向がＸ軸に
平行となるように取り付けられた第一と第二の加速度セ
ンサを用い、これら第一と第二の加速度センサの出力の
差分から上記Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸回りの回転角加速
度を検出する方式の角加速度検出装置において、上記第
一と第二の加速度センサを結ぶ直線上にＹ軸方向の加速
度を検出する第三の加速度センサを設け、この第三の加
速度センサの出力により、上記運動体のＹ軸方向加速度
と、上記第一と第二の加速度センサの取付角度誤差によ
って生ずる回転角加速度の検出誤差を補正するように構
成したことを特徴とする角加速度検出装置。 - 【請求項２】 請求項１の発明において、上記運動体が
自動車であり、上記Ｘ軸方向が上記自動車の前後方向、
上記Ｙ軸方向が上記自動車の左右方向、そして上記Ｚ軸
方向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の
加速度センサが前後方向の加速度を検出して、その差分
から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、上
記第三の加速度センサで検出した上記左右方向の加速度
によって上記ヨー角加速度が補正されるように構成され
ていることを特徴とする角加速度検出装置。 - 【請求項３】 請求項１の発明において、上記運動体が
自動車であり、上記Ｘ軸方向が上記自動車の左右方向、
上記Ｙ軸方向上記自動車の前後方向、そして上記Ｚ軸方
向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の加
速度センサが上記左右方向の加速度を検出して、その差
分から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、
上記第三の加速度センサで検出した上記前後方向の加速
度によってヨー角加速度が補正されるように構成されて
いることを特徴とする角加速度検出装置。 - 【請求項４】 運動体のＸ−Ｙ平面上でＹ軸方向に所定
の距離を隔てて配置され、且つ各々の検出方向がＸ軸に
平行となるように取り付けられた第一と第二の加速度セ
ンサを用い、これら第一と第二の加速度センサの出力の
差分から上記Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸回りの回転角加速
度を検出する方式の角加速度検出装置において、上記Ｙ
軸方向の加速度を推定する加速度推定手段を設け、この
加速度推定手段の出力により、上記運動体のＹ軸方向加
速度と、上記第一と第二の加速度センサの取付角度誤差
によって生ずる回転角加速度の検出誤差を補正するよう
に構成したことを特徴とする角加速度検出装置。 - 【請求項５】 請求項４の発明において、上記運動体が
自動車であり、上記Ｘ軸方向が上記自動車の前後方向、
上記Ｙ軸方向が上記自動車の左右方向、そして上記Ｚ軸
方向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の
加速度センサが前後方向の加速度を検出して、その差分
から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、上
記加速度推定手段が、上記自動車の車輪速度センサとハ
ンドル舵角センサの信号から上記左右方向の加速度を推
定してヨー角加速度を補正するように構成されているこ
とを特徴とする角加速度検出装置。 - 【請求項６】 請求項４の発明において、上記運動体が
自動車であり、上記Ｘ軸方向が上記自動車の左右方向、
上記Ｙ軸方向上記自動車の前後方向、そして上記Ｚ軸方
向が上記自動車の上下方向になり、上記第一と第二の加
速度センサが上記左右方向の加速度を検出して、その差
分から自動車のヨー角加速度を求めるように構成され、
上記加速度推定手段が、上記自動車の車輪速度センサと
ハンドル舵角センサの信号から上記前後方向の加速度を
推定してヨー角加速度を補正するように構成されている
ことを特徴とする角加速度検出装置。 - 【請求項７】 請求項１の発明において、上記第一と第
二の加速度センサの信号を入力とする第一の制御装置
と、上記第三の加速度センサの信号を入力とする第二の
制御装置とが独立に設けられていると共に、これら制御
装置間に通信手段が設けられていることを特徴とする角
加速度検出装置。 - 【請求項８】 請求項４の発明において、上記第一と第
二の加速度センサの信号を入力とする第一の制御装置
と、上記加速度推定手段の信号を入力とする第二の制御
装置とが独立に設けられていると共に、これら制御装置
間に通信手段が設けられていることを特徴とする角加速
度検出装置。 - 【請求項９】 請求項１または４の発明において、上記
運動体が自動車であり、上記第一と第二の加速度センサ
の出力が、自動車の４ＷＳ(４輪繰舵システム)、ＡＢＳ
(アンチスキッド・ブレーキ・システム)、ＡＣＴＩＶＥ
−ＳＵＳ(アクティブ・サスペンション・システム)、Ｔ
ＣＳ(駆動力制御システム)のためのＣＰＵを含む制御装
置の中の１にソフトの形で組み込まれ、この制御装置の
ＣＰＵを共通に使用して角加速度を検出するように構成
されていることを特徴とする角加速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3261450A JP2878498B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 角加速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3261450A JP2878498B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 角加速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572223A JPH0572223A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2878498B2 true JP2878498B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=17362067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3261450A Expired - Lifetime JP2878498B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 角加速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2878498B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5456109A (en) * | 1993-03-29 | 1995-10-10 | Delco Electronics Corporation | Thick film rotational accelerometer having two structurally integrated linear acceleration sensors |
| TW461180B (en) * | 1998-12-21 | 2001-10-21 | Sony Corp | Digital/analog converter circuit, level shift circuit, shift register utilizing level shift circuit, sampling latch circuit, latch circuit and liquid crystal display device incorporating the same |
| JPWO2006028013A1 (ja) | 2004-09-07 | 2008-05-08 | ソフトバンクモバイル株式会社 | 加速度推定方法、加速度推定装置及び移動端末装置 |
| JP4521401B2 (ja) | 2005-03-08 | 2010-08-11 | ソフトバンクモバイル株式会社 | 機能停止情報通知方法及び移動通信端末装置 |
| DE102005054208B3 (de) * | 2005-11-14 | 2007-06-14 | Siemens Ag | Verfahren zur Bestimmung von Langzeit-Offset-Drifts von Beschleunigungssensoren in Kraftfahrzeugen |
| JP6437882B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2018-12-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 重心点加速度検出装置 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3261450A patent/JP2878498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0572223A (ja) | 1993-03-23 |
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