(57)【要約】  風検出装置（１００）は、移動体に対する風向および風圧を検出する。第１圧力検出部（１０１）は、流体の第１方向成分の全圧および静圧を検出する。第１方向は、移動体の進行方向である。第２圧力検出部（１０２）は、流体の第２方向成分の全圧および静圧を検出する。第２方向は、第１方向に直交する方向である。第１動圧算出部（１１１）は、第１圧力検出部（１０１）によって検出された流体の全圧および静圧に基づいて、流体の第１方向成分の動圧を算出する。第２動圧算出部（１１２）は、第２圧力検出部（１０２）によって検出された流体の全圧および静圧に基づいて、流体の第２方向成分の動圧を算出する。風算出部（１２１）は、第１動圧算出部（１１１）によって算出された流体の動圧および第２動圧算出部（１１２）によって算出された流体の動圧に基づいて、移動体の進行方向に対する風向、全風圧、第１方向成分の風圧、第２方向成分の風圧を算出する。
2013001657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の全圧を検出する第１圧力計および当該流体の静圧を検出する第２圧力計を有する第１圧力検出手段と、
前記第１圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第１動圧算出手段と、
前記流体の全圧を検出する第３圧力計および当該流体の静圧を検出する第４圧力計を有する第２圧力検出手段と、
前記第２圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第２動圧算出手段と、
前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第２動圧算出手段によって算出された動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および前記第１方向成分に直交する第２方向成分の風圧を算出する風算出手段と、
を備え、
前記第１圧力検出手段および前記第２圧力検出手段のそれぞれは、開放部を有する中空部材で覆われており、
前記第１圧力検出手段および前記第２圧力検出手段は互いに直交となる向きに配置されていることを特徴とする風検出装置。
【請求項２】
前記第１圧力検出手段および前記第２圧力検出手段はそれぞれピトー管で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
【請求項３】
前記第１動圧算出手段によって算出された動圧をΔＰ1とし、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧をΔＰ2としたときに、全風圧Ｐは、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の風検出装置。
【数１】
2013001657.tif 000020
【請求項４】
前記風向θは、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項３に記載の風検出装置。
【数２】
2013001657.tif 000021
【請求項５】
前記第１方向成分の風圧Ｐxは、下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の風検出装置。
【数３】
2013001657.tif 000022
【請求項６】
前記第２方向成分の風圧Ｐyは、下記式（４）を満たすことを特徴とする請求項４または５に記載の風検出装置。
【数４】
2013001657.tif 000023
【請求項７】
開放部を有する中空部材で覆われ、前記第１圧力検出手段と対向する向きに配置され、かつ、前記流体の全圧を検出する第５圧力計および当該流体の静圧を検出する第６圧力計を有する第３圧力検出手段と、
前記第３圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第３動圧算出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
【請求項８】
前記風算出手段は、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第３動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧と、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧とに基づいて、前記風向、前記全風圧、前記第１方向成分の風圧、および前記第２方向成分の風圧を算出することを特徴とする請求項７に記載の風検出装置。
【請求項９】
開放部を有する中空部材で覆われ、前記第２圧力検出手段と対向する向きに配置され、かつ、前記流体の全圧を検出する第７圧力計および当該流体の静圧を検出する第８圧力計を有する第４圧力検出手段と、
前記第４圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第４動圧算出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または７に記載の風検出装置。
【請求項１０】
前記風算出手段は、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧および前記第４動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧と、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧とに基づいて、前記風向、前記全風圧、前記第１方向成分の風圧、および前記第２方向成分の風圧を算出することを特徴とする請求項９に記載の風検出装置。
【請求項１１】
前記風算出手段は、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第３動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧と、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧および前記第４動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧とに基づいて、前記風向、前記全風圧、前記第１方向成分の風圧、および前記第２方向成分の風圧を算出することを特徴とする請求項９に記載の風検出装置。
【請求項１２】
前記第１圧力検出手段および前記第２圧力検出手段は移動体に設置されており、
前記風向は、前記移動体の進行方向に対する風向であり、
前記第１方向成分の風圧は、前記移動体の進行方向に対する風圧であり、
前記第２方向成分の風圧は、前記移動体の進行方向に直交する方向に対する風圧であることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風向および風圧を検出する風検出装置に関する。ただし、この発明の利用は、風検出装置に限らない。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体の全圧および静圧を測定するピトー管を複数設置し、複数のピトー管の測定値に基づいて移動体に対する風圧を検出する風検出装置が知られている（たとえば、下記特許文献１〜４参照。）。下記特許文献１〜４では、各ピトー管に沿った流線を形成する流体の流れにそれぞれベルヌーイの定理を適用し、各ピトー管によって測定された流体の全圧と静圧との差圧（動圧）に基づいて移動体に対する風圧を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７６９３７号公報
【特許文献２】特表２００７−５３２４０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０６８３８号公報
【特許文献４】特表２０１０−５１６９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した各特許文献の技術では、たとえば移動体の進行方向からずれた方向から流体が流れている場合（横風）、流体の流れがピトー管の中心軸に平行にならないので、ピトー管によって測定された流体の全圧および静圧に誤差が生じ、流体の動圧を正確に算出することができない。このため、移動体に対する風圧を正確に検出することができないという問題点が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる風検出装置は、流体の全圧を検出する第１圧力計および当該流体の静圧を検出する第２圧力計を有する第１圧力検出手段と、前記第１圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第１動圧算出手段と、前記流体の全圧を検出する第３圧力計および当該流体の静圧を検出する第４圧力計を有する第２圧力検出手段と、前記第２圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第２動圧算出手段と、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第２動圧算出手段によって算出された動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および前記第１方向成分に直交する第２方向成分の風圧を算出する風算出手段と、を備え、前記第１圧力検出手段および前記第２圧力検出手段のそれぞれは、開放部を有する中空部材で覆われており、前記第１圧力検出手段および前記第２圧力検出手段は互いに直交となる向きに配置されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施の形態にかかる風検出装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、風検出装置による風検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施例にかかる圧力センサの構成について示す概念図である。
【図５】図５は、実施例にかかる圧力センサ群の構成について示す概念図である。
【図６】図６は、ナビゲーション装置による風検出について示す説明図である。
【図７】図７は、ナビゲーション装置による風検出について示す説明図である。
【図８】図８は、ナビゲーション装置による風検出について示す説明図である。
【図９】図９は、実施例にかかる圧力センサ群の配置について示す説明図である。
【図１０】図１０は、実施例にかかる圧力センサ群の配置について示す説明図である。
【図１１】図１１は、実施例にかかる圧力センサ群の配置について示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る風検出装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【０００８】
（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる風検出装置の機能的構成を示すブロック図である。実施の形態にかかる風検出装置１００は、移動体に対する風向および風圧を検出する。風検出装置１００は、少なくとも第１圧力検出部１０１、第２圧力検出部１０２、第１動圧算出部１１１、第２動圧算出部１１２、風算出部１２１によって構成される。また、風検出装置１００は、上記構成部に加えて、さらに第３圧力検出部１０３、第４圧力検出部１０４、第３動圧算出部１１３、第４動圧算出部１１４によって構成されてもよい。
【０００９】
第１圧力検出部１０１は、流体の全圧を検出する第１圧力計と、流体の静圧を検出する第２圧力計と、を有する。そして、第１圧力検出部１０１は、移動体の前部に設置され、流体の第１方向成分の全圧および静圧を検出する。移動体の前部とは、たとえば、ボンネットや、フロントバンパー、フロントスポイラーなど、移動体の正面部分である。第１方向とは、たとえば、移動体の進行方向である。
【００１０】
具体的には、第１圧力検出部１０１は、たとえば、流体の全圧および静圧を測定するピトー管で構成される。ピトー管は、流体の全圧を測定する全圧管と、流体の静圧を測定する静圧管とからなる。第１圧力計は、ピトー管の全圧管に接続され、ピトー管によって測定された全圧を検出する。第２圧力計は、ピトー管の静圧管に接続され、ピトー管によって測定された静圧を検出する。
【００１１】
より具体的には、第１圧力検出部１０１は、ピトー管の全圧管の先端部の孔（全圧測定孔）が移動体の進行方向を向くように設置される。そして、第１圧力検出部１０１は、たとえば、移動体の進行方向から吹いてくる風（向かい風）や、移動体の進行方向に対して斜め前方から吹いてくる風の第１方向成分の全圧および静圧を検出する。
【００１２】
また、第１圧力検出部１０１は、開放部を有する中空部材で覆われている。具体的には、少なくとも第１圧力検出部１０１を構成するピトー管が、開放部を有する中空部材で覆われていればよい。第１圧力検出部１０１を中空部材で覆うことによって、流れ場の流れの渦が変化する場合や、せん断の大きな流れ場の場合に、流体の流れの方向をピトー管の中心軸に対して平行にすることができる。これにより、第１圧力検出部１０１によって検出される流体の動圧の誤差を小さくすることができる。
【００１３】
第２圧力検出部１０２は、流体の全圧を検出する第３圧力計と、流体の静圧を検出する第４圧力計と、を有する。そして、第２圧力検出部１０２は、移動体の前部または側部に、第１圧力検出部１０１と直交となる向きで設置され、流体の第２方向成分の全圧および静圧を検出する。移動体の側部とは、たとえば、サイドバンパー、サイドスポイラーなど、移動体の側面部分である。第２方向とは、第１方向に直交する方向であり、たとえば、移動体の進行方向に直交する方向である。
【００１４】
具体的には、第２圧力検出部１０２は、たとえば、ピトー管で構成され、ピトー管の全圧測定孔が移動体の進行方向に直交する方向を向くように、かつピトー管の全圧測定孔が移動体の外部側を向くように設置される。そして、第２圧力検出部１０２は、たとえば、移動体の進行方向に直交する方向から吹いてくる風（横風）や、移動体の進行方向に対して斜め前方や斜め後方から吹いてくる風の第２方向成分の全圧および静圧を検出する。より詳細には、第２圧力検出部１０２は、たとえば、移動体の進行方向に対して左側から吹いてくる風の全圧および静圧を検出する。
【００１５】
また、第２圧力検出部１０２は、開放部を有する中空部材で覆われている。具体的には、少なくとも第２圧力検出部１０２を構成するピトー管が、開放部を有する中空部材で覆われていればよい。第２圧力検出部１０２を中空部材で覆うことによって得られる効果は、第１圧力検出部１０１を中空部材で覆うことによって得られる効果と同様である。
【００１６】
第３圧力検出部１０３は、流体の全圧を検出する第５圧力計と、流体の静圧を検出する第６圧力計と、を有する。そして、第３圧力検出部１０３は、第１圧力検出部１０１と対向する向きで設置され、流体の第１方向成分の全圧および静圧を検出する。具体的には、第３圧力検出部１０３は、移動体の後部に設置され、流体の第１方向成分の全圧および静圧を検出する。移動体の後部とは、たとえば、リアバンパー、リアスポイラーなど、移動体の背面部分である。
【００１７】
より具体的には、第３圧力検出部１０３は、たとえば、ピトー管で構成され、ピトー管の全圧測定孔が第１圧力検出部１０１のピトー管の全圧測定孔の向きに対して反対側を向くように設置される。そして、第３圧力検出部１０３は、たとえば、移動体の進行方向に吹く風（追い風）や、移動体の進行方向に対して斜め後方から吹く風の第１方向成分の全圧および静圧を検出する。
【００１８】
また、第３圧力検出部１０３は、開放部を有する中空部材で覆われている。具体的には、少なくとも第３圧力検出部１０３を構成するピトー管が、開放部を有する中空部材で覆われていればよい。第３圧力検出部１０３を中空部材で覆うことによって得られる効果は、第１圧力検出部１０１を中空部材で覆うことによって得られる効果と同様である。
【００１９】
第４圧力検出部１０４は、流体の全圧を検出する第７圧力計と、流体の静圧を検出する第８圧力計と、を有する。そして、第４圧力検出部１０４は、第１圧力検出部１０１と直交となる向きで、かつ第２圧力検出部１０２と対向する向きで設置され、流体の第２方向成分の全圧および静圧を検出する。具体的には、第４圧力検出部１０４は、移動体の前部または側部に設置され、第２圧力検出部１０２によって検出される流体と対向する向きに流れる流体の第２方向成分の全圧および静圧を検出する。
【００２０】
より具体的には、第４圧力検出部１０４は、たとえば、ピトー管で構成され、ピトー管の全圧測定孔が移動体の進行方向に直交する方向を向くように、かつ第２圧力検出部１０２のピトー管の全圧測定孔の向きに対して反対側を向くように設置される。そして、第４圧力検出部１０４は、たとえば、移動体の進行方向に直交する方向から吹いてくる風（横風）や、移動体の進行方向に対して斜め前方や斜め後方から吹いてくる風の第２方向成分の全圧および静圧を検出する。より詳細には、第４圧力検出部１０４は、たとえば、移動体の進行方向に対して右側から吹いてくる風の全圧および静圧を検出する。
【００２１】
また、第４圧力検出部１０４は、開放部を有する中空部材で覆われている。具体的には、少なくとも第４圧力検出部１０４を構成するピトー管が、開放部を有する中空部材で覆われていればよい。第４圧力検出部１０４を中空部材で覆うことによって得られる効果は、第１圧力検出部１０１を中空部材で覆うことによって得られる効果と同様である。
【００２２】
第１動圧算出部１１１は、第１圧力検出部１０１によって検出された流体の全圧および静圧に基づいて、流体の第１方向成分の動圧を算出する。具体的には、第１動圧算出部１１１は、流体の第１方向成分の動圧として、第１圧力検出部１０１の、第１圧力計によって検出された流体の全圧と第２圧力計によって検出された流体の静圧との差圧を算出する。
【００２３】
第２動圧算出部１１２は、第２圧力検出部１０２によって検出された流体の全圧および静圧に基づいて、流体の第２方向成分の動圧を算出する。具体的には、第２動圧算出部１１２は、流体の第２方向成分の動圧として、第２圧力検出部１０２の、第３圧力計によって検出された流体の全圧と第４圧力計によって検出された流体の静圧との差圧を算出する。
【００２４】
第３動圧算出部１１３は、第３圧力検出部１０３によって検出された流体の全圧および静圧に基づいて、流体の第１方向成分の動圧を算出する。具体的には、第３動圧算出部１１３は、流体の第１方向成分の動圧として、第３圧力検出部１０３の、第５圧力計によって検出された流体の全圧と第６圧力計によって検出された流体の静圧との差圧を算出する。
【００２５】
第４動圧算出部１１４は、第４圧力検出部１０４によって検出された流体の全圧および静圧に基づいて、流体の第２方向成分の動圧を算出する。具体的には、第４動圧算出部１１４は、流体の第２方向成分の動圧として、第４圧力検出部１０４の、第７圧力計によって検出された流体の全圧と第８圧力計によって検出された流体の静圧との差圧を算出する。
【００２６】
第１〜４動圧算出部１１１〜１１４は、流体の全圧と静圧との差圧を算出する構成に代えて、ピトー管によって測定された流体の全圧と静圧との差圧を検出する構成であってもよい（微差圧センサ）。
【００２７】
風算出部１２１は、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の第１方向成分の動圧および第２動圧算出部１１２によって算出された流体の第２方向成分の動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第２方向成分の風圧を算出する。風向とは、たとえば、移動体の進行方向に対する流体の流れの方向である。具体的には、風向とは、移動体の進行方向と流体の流れの方向とのなす角度である。全風圧とは、たとえば、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の第１方向成分の動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の第２方向成分の動圧との総和である。
【００２８】
第１方向成分の風圧とは、移動体の進行方向に対する風圧である。具体的には、第１方向成分の風圧とは、たとえば、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧の第１方向成分である。第２方向成分の風圧とは、移動体の進行方向に直交する方向に対する風圧である。具体的には、第２方向成分の風圧とは、たとえば、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧の第２方向成分である。
【００２９】
より具体的には、風算出部１２１は、たとえば、圧力検出部のピトー管に沿った流線を形成する流体の流れにベルヌーイの定理を適用し、第１，２動圧算出部１１１，１１２によってそれぞれ検出された流体の第１，２方向成分の動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第１方向成分に直交する第２方向成分の風圧を算出する。
【００３０】
さらに、風算出部１２１は、第１〜３動圧算出部１１１〜１１３によって検出された流体の動圧をそれぞれ取得可能な場合、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧および第３動圧算出部１１３によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧とに基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第２方向成分の風圧を算出する。
【００３１】
風算出部１２１が第１，３動圧算出部１１１，１１３による算出値を取得可能な場合、全風圧は、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧および第３動圧算出部１１３によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧との総和である。第１方向成分の風圧は、たとえば、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧および第３動圧算出部１１３によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧の第１方向成分である。
【００３２】
風算出部１２１は、第１，２，４動圧算出部１１１，１１２，１１４によって検出された流体の動圧をそれぞれ取得可能な場合、第１動圧算出部１１１によって算出された動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧および第４動圧算出部１１４によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧とに基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第２方向成分の風圧を算出する。
【００３３】
風算出部１２１が第２，４動圧算出部１１２，１１４による算出値を取得可能な場合、全風圧は、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧および第４動圧算出部１１４によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧との総和である。第２方向成分の風圧は、たとえば、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧および第４動圧算出部１１４によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧の第２方向成分である。
【００３４】
また、風算出部１２１は、第１〜４動圧算出部１１１〜１１４によって検出された流体の動圧をそれぞれ取得可能な場合、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧および第３動圧算出部１１３によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧および第４動圧算出部１１４によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧とに基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第２方向成分の風圧を算出する。
【００３５】
風算出部１２１が第１〜４動圧算出部１１１〜１１４による算出値を取得可能な場合、全風圧は、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧および第３動圧算出部１１３によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧と、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧および第４動圧算出部１１４によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧との総和である。
【００３６】
また、風算出部１２１が第１〜４動圧算出部１１１〜１１４による算出値を取得可能な場合、第１方向成分の風圧は、たとえば、第１動圧算出部１１１によって算出された流体の動圧および第３動圧算出部１１３によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧の第１方向成分である。第２方向成分の風圧は、たとえば、第２動圧算出部１１２によって算出された流体の動圧および第４動圧算出部１１４によって算出された流体の動圧のいずれか大きい動圧の第２方向成分である。
【００３７】
つぎに、風検出装置１００による風検出処理について説明する。図２は、風検出装置による風検出処理の手順を示すフローチャートである。図２のフローチャートにおいて、風検出装置１００は、まず、第１動圧算出部１１１によって、流体の第１方向成分の動圧を算出する（ステップＳ２０１）。第１方向とは、たとえば、移動体の進行方向である。つぎに、風検出装置１００は、第２動圧算出部１１２によって、流体の第２方向成分の動圧を算出する（ステップＳ２０２）。第２方向とは、第１方向に直交する方向である。
【００３８】
そして、風検出装置１００は、風算出部１２１によって、ステップＳ２０１，Ｓ２０２において算出された流体の第１方向成分の動圧および流体の第２方向成分の動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第２方向成分の風圧を算出し（ステップＳ２０３）、本フローチャートによる処理を終了する。その後、風検出装置１００は、たとえば、ステップＳ２０３において検出した移動体に対する風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および第２方向成分の風圧に基づいて、移動体の電力消費量などを算出してもよい。
【００３９】
また、風検出装置１００は、ステップＳ２０１において、さらに、第３動圧算出部１１３によって流体の第１方向成分の動圧を算出してもよい。風検出装置１００は、第３動圧算出部１１３によって流体の第１方向成分の動圧を算出した場合、ステップＳ２０３において、第１動圧算出部１１１によって検出された流体の第１方向成分の動圧と第３動圧算出部１１３によって検出された流体の第１方向成分の動圧とのいずれか大きい動圧を用いる。
【００４０】
風検出装置１００は、ステップＳ２０２において、さらに、第４動圧算出部１１４によって流体の第２方向成分の動圧を算出してもよい。風検出装置１００は、第４動圧算出部１１４によって流体の第２方向成分の動圧を算出した場合、ステップＳ２０３において、第２動圧算出部１１２によって検出された流体の第２方向成分の動圧と第４動圧算出部１１４によって検出された流体の第２方向成分の動圧とのいずれか大きい動圧を用いる。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態にかかる風検出装置１００は、互いに直交する向きで設置された複数の圧力検出部を備える。より詳細には、風検出装置１００は、ピトー管の全圧測定孔が移動体の進行方向（第１方向）を向くように設置された第１圧力検出部１０１と、ピトー管の全圧測定孔が移動体の進行方向に直交する方向（第２方向）を向くように設置された第２圧力検出部１０２と、を備える。これにより、風検出装置１００は、互いに直交する向きで設置した第１，２圧力検出部１０１，１０２によって流体の第１方向成分および第２方向成分を検出可能であるので、移動体の進行方向に対して流体の流れがずれている場合でも正確に風向および風圧を検出することができる。
【００４２】
また、風検出装置１００は、移動体の進行方向に平行に設置された複数の圧力検出部を備える。より詳細には、風検出装置１００は、ピトー管の全圧測定孔が移動体の前方を向くように設置された第１圧力検出部１０１と、ピトー管の全圧測定孔が移動体の後方を向くように設置された第３圧力検出部１０３と、を備える。これにより、風検出装置１００は、第１，３圧力検出部１０１，１０３によって移動体の前方および後方から流れる流体を検出可能であるので、より正確に風向および風圧を検出することができる。
【００４３】
さらに、風検出装置１００は、移動体の進行方向に直交する方向に平行に設置された複数の圧力検出部を備える。より詳細には、風検出装置１００は、ピトー管の全圧測定孔が移動体の外部の左側を向くように設置された第２圧力検出部１０２と、ピトー管の全圧測定孔が移動体の外部の右側を向くように設置された第４圧力検出部１０４と、を備える。これにより、風検出装置１００は、第２，４圧力検出部１０２，１０４によって移動体の左側および右側から流れる流体を検出可能であるので、より正確に風向および風圧を検出することができる。
【００４４】
このように、移動体に対する風向および風圧を正確に算出することができるため、たとえば、電気を動力源として走行するＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）車やＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）車、ＰＨＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）車などにおける消費電力を正確に算出することができる。これにより、移動体における安全対策や消費電力低減を図ることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、車両などの移動体に搭載されるナビゲーション装置によって、本発明の風検出装置を実施した場合の一例について説明する。【００４６】
（ナビゲーション装置のハードウェア構成）
つぎに、ナビゲーション装置３００のハードウェア構成について説明する。図３は、ナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図３において、ナビゲーション装置３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、磁気ディスクドライブ３０４、磁気ディスク３０５、光ディスクドライブ３０６、光ディスク３０７、音声Ｉ／Ｆ（インターフェース）３０８、マイク３０９、スピーカ３１０、入力デバイス３１１、映像Ｉ／Ｆ３１２、ディスプレイ３１３、カメラ３１４、通信Ｉ／Ｆ３１５、ＧＰＳユニット３１６および各種センサ３１７を備えている。各構成部３０１〜３１７は、バス３２０によってそれぞれ接続されている。【００４７】
まず、ＣＰＵ３０１は、ナビゲーション装置３００の全体の制御を司る。ＲＯＭ３０２は、ブートプログラム、データ更新プログラム、風検出プログラムなどのプログラムを記録している。また、ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。すなわち、ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３をワークエリアとして使用しながら、ＲＯＭ３０２に記録された各種プログラムを実行することによって、ナビゲーション装置３００の全体の制御を司る。【００４８】
風検出プログラムには、複数の圧力センサ（各種センサ３１７）によってそれぞれ検出された流体の全圧および静圧に基づいて流体の動圧を算出した後、流体の動圧に基づいて風向および風圧を検出する処理手順が記述されている。具体的には、風検出プログラムが実行されることにより、流体の第１方向成分の全圧と静圧との差圧（流体の第１方向成分の動圧）および流体の第２方向成分の全圧と静圧との差圧（流体の第２方向成分の動圧）が算出され、流体の第１，２方向成分の動圧に基づいて風向、全風圧、第１方向成分の風圧および第２方向成分の風圧が算出される。【００４９】
磁気ディスクドライブ３０４は、ＣＰＵ３０１の制御にしたがって磁気ディスク３０５に対するデータの読み取り／書き込みを制御する。磁気ディスク３０５は、磁気ディスクドライブ３０４の制御で書き込まれたデータを記録する。磁気ディスク３０５としては、たとえば、ＨＤ（ハードディスク）やＦＤ（フレキシブルディスク）を用いることができる。【００５０】
また、光ディスクドライブ３０６は、ＣＰＵ３０１の制御にしたがって光ディスク３０７に対するデータの読み取り／書き込みを制御する。光ディスク３０７は、光ディスクドライブ３０６の制御にしたがってデータが読み出される着脱自在な記録媒体である。光ディスク３０７は、書き込み可能な記録媒体を利用することもできる。着脱可能な記録媒体として、光ディスク３０７のほか、ＭＯ、メモリカードなどを用いることができる。【００５１】
磁気ディスク３０５および光ディスク３０７に記録される情報の一例としては、地図データなどが挙げられる。地図データは、カーナビゲーションシステムにおいて経路探索処理や経路誘導処理に用いられ、建物、河川、地表面などの地物（フィーチャ）をあらわす背景データ、道路の形状をリンクやノードなどであらわす道路形状データなどを含んでいる。【００５２】
音声Ｉ／Ｆ３０８は、音声入力用のマイク３０９および音声出力用のスピーカ３１０に接続される。マイク３０９に受音された音声は、音声Ｉ／Ｆ３０８内でＡ／Ｄ変換される。マイク３０９は、たとえば、車両のダッシュボード部などに設置され、その数は単数でも複数でもよい。スピーカ３１０からは、所定の音声信号を音声Ｉ／Ｆ３０８内でＤ／Ａ変換した音声が出力される。【００５３】
入力デバイス３１１は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えたリモコン、キーボード、タッチパネルなどが挙げられる。入力デバイス３１１は、リモコン、キーボード、タッチパネルのうちいずれか１つの形態によって実現されてもよいが、複数の形態によって実現することも可能である。【００５４】
映像Ｉ／Ｆ３１２は、ディスプレイ３１３に接続される。映像Ｉ／Ｆ３１２は、具体的には、たとえば、ディスプレイ３１３全体を制御するグラフィックコントローラと、即時表示可能な画像情報を一時的に記録するＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ  ＲＡＭ）などのバッファメモリと、グラフィックコントローラから出力される画像データに基づいてディスプレイ３１３を制御する制御ＩＣなどによって構成される。【００５５】
ディスプレイ３１３には、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、あるいは文字や画像などの各種データが表示される。ディスプレイ３１３としては、たとえば、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどを用いることができる。【００５６】
カメラ３１４は、車両内部あるいは外部の映像を撮影する。映像は静止画あるいは動画のどちらでもよく、たとえば、カメラ３１４によって車両外部を撮影し、撮影した画像をＣＰＵ３０１において画像解析したり、映像Ｉ／Ｆ３１２を介して磁気ディスク３０５や光ディスク３０７などの記録媒体に出力したりする。【００５７】
通信Ｉ／Ｆ３１５は、無線を介してネットワークに接続され、ナビゲーション装置３００およびＣＰＵ３０１のインターフェースとして機能する。ネットワークとして機能する通信網には、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車内通信網や、公衆回線網や携帯電話網、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＬＡＮ、ＷＡＮなどがある。通信Ｉ／Ｆ３１５は、たとえば、公衆回線用接続モジュールやＥＴＣ（ノンストップ自動料金支払いシステム）ユニット、ＦＭチューナー、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）／ビーコンレシーバなどである。【００５８】
ＧＰＳユニット３１６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の現在位置を示す情報を出力する。ＧＰＳユニット３１６の出力情報は、後述する各種センサ３１７の出力値とともに、ＣＰＵ３０１による車両の現在位置の算出に際して利用される。現在位置を示す情報は、たとえば緯度・経度、高度などの、地図データ上の１点を特定する情報である。【００５９】
各種センサ３１７は、車速センサ、圧力センサ、角速度センサなどの、車両の位置や挙動を判断するための情報や、車両に対する風向および風圧を判断するための情報を出力する。圧力センサは、たとえば車両の前部、側部および後部のバンパーやスポイラーなど、複数箇所にそれぞれ設置される。各種センサ３１７の出力値は、ＣＰＵ３０１による車両の現在位置の算出や、速度や方位の変化量の算出、車両に対する風向および風圧の算出に用いられる。【００６０】
圧力センサは、たとえば、ピトー管および２つの圧力計を備えている。ピトー管は、流体の全圧を測定する全圧管と、流体の静圧を測定する静圧管とを備えている。第１圧力計は、ピトー管の全圧管に接続され、ピトー管によって測定された流体の全圧を検出する。第２圧力計は、ピトー管の静圧管に接続され、ピトー管によって測定された流体の静圧を検出する。【００６１】
図１に示した風検出装置１００の第１圧力検出部１０１、第２圧力検出部１０２、第３圧力検出部１０３、第４圧力検出部１０４、第１動圧算出部１１１、第２動圧算出部１１２、第３動圧算出部１１３、第４動圧算出部１１４、風算出部１２１は、上述したナビゲーション装置３００におけるＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、磁気ディスク３０５、光ディスク３０７などに記録されたプログラムやデータを用いて、ＣＰＵ３０１が所定のプログラムを実行し、ナビゲーション装置３００における各部を制御することによってその機能を実現する。【００６２】
（圧力センサの構成）
まず、車両に設置される圧力センサ（各種センサ３１７）の構成について説明する。図４は、実施例にかかる圧力センサの構成について示す概念図である。圧力センサ４００は、ピトー管４０１、第１圧力計４０２、第２圧力計４０３を備えている。圧力センサ４００は、ピトー管４０１の軸中心と車両の進行方向とが等しくなるように、たとえば車両の正面部分、背面部分に設置される。また、圧力センサ４００は、ピトー管４０１の軸中心と車両の進行方向に直交する方向とが等しくなるように、たとえば車両側面部分に設置される。そして、圧力センサ４００は、流体４３０の全圧および静圧を検出する。【００６３】
ピトー管４０１は、流体４３０の全圧を測定する全圧管４１１と、流体４３０の静圧を測定する静圧管４２１と、を備えている。全圧管４１１の先端部には、流体４３０の全圧を測定するための孔（全圧測定孔）４１２が設けられている。静圧管４２１の側壁部には、流体４３０の静圧を測定するための孔（静圧測定孔）４２２が設けられている。【００６４】
ピトー管４０１は、たとえば、全圧管４１１と静圧管４２１とを平行に配置した構成となっている。全圧測定孔４１２および静圧測定孔４２２は互いに直交する方向に開口している。ピトー管４０１はＬ字状の断面形状を有していてもよい。Ｌ字状のピトー管４０１の場合、ピトー管４０１の全圧測定孔４１２側の直線部分に、静圧測定孔４２２が設けられる。【００６５】
第１圧力計４０２は、全圧管４１１に接続され、ピトー管４０１によって測定された流体４３０の全圧を検出する。具体的には、第１圧力計４０２は、全圧管４１１の全圧測定孔４１２が設けられた端部に対して反対側の端部の孔に接続されている。第２圧力計４０３は、ピトー管４０１の静圧管４２１に接続され、ピトー管によって測定された流体４３０の静圧を検出する。具体的には、第２圧力計４０３は、静圧管４２１の静圧測定孔４２２と異なる孔に接続されている。【００６６】
このような圧力センサ４００は、流体４３０の流れの中に設置される。そして、ピトー管４０１に沿った流線を形成する流体４３０の流れにベルヌーイの定理が適用されることで、流体４３０の動圧が算出される。図４において、ピトー管４０１に沿った流線を形成する流体４３０の流れを、任意点４２３からピトー管４０１の全圧測定孔４１２が設けられた側の先端部の頂点４１３に向かう矢印で示す。任意点４２３は、ピトー管４０１の中心軸の延長線上に位置する点である。また、流体４３０の流れをピトー管４０１の中心軸に平行な流れで示しているが、流体４３０の流れがピトー管４０１の中心軸に対して傾いている場合、ピトー管４０１は、流体４３０の、ピトー管４０１の中心軸に平行な方向の成分を測定する。【００６７】
（ナビゲーション装置３００による風圧・風速検出の概要）
つぎに、ナビゲーション装置３００による風圧・風速検出方法について説明する。車両に対する風圧および風速は、上述したピトー管４０１の中心軸の延長線上に位置する任意点４２３における風圧および風速にほぼ等しい。このため、圧力センサ４００を流体４３０の流れの中に設置し、任意点４２３における風圧および風速を算出することにより、車両に対する風圧および風速が検出される。【００６８】
圧力センサ４００が流体４３０の流れの中に設置されることにより、圧力センサ４００によって流体４３０の流れがせき止められ、圧力センサ４００の表面に流体４３０の速度（風速）がゼロとなる点（よどみ点）が発生する。具体的には、流体４３０の流れがピトー管４０１の全圧測定孔４１２が設けられた側の先端部でせき止められるため、ピトー管４０１の先端部の頂点４１３がよどみ点となる（以下、よどみ点４１３とする）。【００６９】
よどみ点４１３における流体４３０の全圧は、流体４３０のエネルギー保存則（静圧＋動圧＝全圧（一定））により、任意点４２３における流体４３０の全圧と等しい。このため、よどみ点４１３における風速Ｖ1とし、任意点４２３における風速Ｖ2とした場合、よどみ点４１３と任意点４２３との間に、下記式（１）が成り立つ。【００７０】
【数１】
2013001657.tif 000003
【００７１】
上記式（１）において、左辺第１項は、よどみ点４１３における流体４３０の静圧である。左辺第２項は、よどみ点４１３における流体４３０の動圧である。すなわち、上記式（１）の左辺は、よどみ点４１３における流体４３０の全圧である。右辺第１項は、任意点４２３における流体４３０の静圧である。右辺第２項は、任意点４２３における流体４３０の動圧である。すなわち、上記式（１）の右辺は、任意点４２３における流体４３０の全圧である。ρは、流体４３０の密度である。【００７２】
よどみ点４１３における風速Ｖ1はゼロであるので、上記式（１）において、左辺第２項はゼロとなり、左辺第１項のみが残る。このため、上記式（１）の左辺第１項のＰ1は、よどみ点４１３における流体４３０の全圧である。また、よどみ点４１３における風速Ｖ1がゼロであるので、よどみ点４１３における流体４３０の全圧Ｐ1と任意点４２３における流体４３０の静圧Ｐ2との差圧（Ｐ1−Ｐ2）をΔＰとすることにより、上記式（１）は、下記式（２）であらわされる。また、下記式（２）によって、下記式（３）が成り立つ。【００７３】
【数２】
2013001657.tif 000004
【００７４】
【数３】
2013001657.tif 000005
【００７５】
上記式（２）に示すように、任意点４２３における流体４３０の動圧は、よどみ点４１３における流体４３０の全圧Ｐ1と任意点４２３における流体４３０の静圧Ｐ2との差圧ΔＰと等しくなる。したがって、よどみ点４１３における流体４３０の全圧Ｐ1と任意点４２３における流体４３０の静圧Ｐ2との差圧ΔＰを算出することで、任意点４２３における流体４３０の動圧、すなわち車両に対する風圧が検出される。【００７６】
よどみ点４１３における流体４３０の全圧Ｐ1は、第１圧力計４０２によって検出される。また、ピトー管４０１は流体４３０の流れに対して平行に設置されるので、任意点４２３における風速Ｖ2は、静圧測定孔４２２における風速にほぼ等しい。このため、任意点４２３における流体４３０の静圧Ｐ2は、静圧測定孔４２２における流体４３０の静圧にほぼ等しい。したがって、任意点４２３における流体４３０の静圧Ｐ2は、第２圧力計４０３によって検出される。【００７７】
流体４３０の密度ρは、定数として扱われてもよいし、温度や大気圧に基づいて算出されてもよい。流体４３０の密度ρは、たとえば、下記式（４）を用いて算出される。下記式（４）において、Ｐ0は大気圧であり、ｔは温度である。【００７８】
【数４】
2013001657.tif 000006
【００７９】
（ナビゲーション装置３００による風検出の概要）
つぎに、実施例にかかる圧力センサの構成について説明する。実施例にかかるナビゲーション装置３００が搭載された車両には、たとえば、図４に示すピトー管４０１からなる圧力センサ４００が複数設置されている。以下、車両に設置された複数の圧力センサを圧力センサ群とする。たとえば、車両の前部および側部にそれぞれ１つの圧力センサを設置する。これら２つの圧力センサは、互いに直交となる向きに配置される。【００８０】
図５は、実施例にかかる圧力センサ群の構成について示す概念図である。図５に示すように、圧力センサ群のうちの一方の圧力センサ（以下、第１圧力センサとする）５００ａは、ピトー管５０１ａの軸中心が車両の進行方向ｘ０に平行になるように設置されている。ピトー管５０１ａの全圧測定孔５０２ａは、たとえば、車両の進行方向ｘ０を向いている。ピトー管５０１ａは、たとえば、Ｉ字状の断面形状を有する。【００８１】
ピトー管５０１ａの全圧測定孔５０２ａ側の端部は、開放部を有する外筒（中空部材）５０３ａで覆われている。図５の紙面右上に、第１圧力センサ５００ａのピトー管５０１ａの全圧測定孔５０２ａ側の端部の断面図を示す。ピトー管５０１ａの全圧測定孔５０２ａが設けられた側に対して反対側の端部には、差圧センサ５０４ａが接続されている。具体的には、差圧センサ５０４ａは、チューブ５０５ａを介してピトー管５０１ａの全圧管に接続され、チューブ５０６ａを介してピトー管５０１ａの静圧管に接続されている。【００８２】
圧力センサ群のうちの他方の圧力センサ（以下、第２圧力センサとする）５００ｂは、ピトー管５０１ｂの軸中心が車両の進行方向に直交する方向ｙ０に平行になるように設置されている。ピトー管５０１ｂの全圧測定孔５０２ｂは、たとえば、車両の進行方向に直交する方向ｙ０で、かつ車両の外部のたとえば左側を向いている。ピトー管５０１ｂは、たとえば、Ｌ字状の断面形状を有する。【００８３】
ピトー管５０１ｂの全圧測定孔５０２ｂ側の端部は、開放部を有する外筒５０３ｂで覆われている。具体的には、図示を省略するが、第１圧力センサ５００ａのピトー管５０１ａの全圧測定孔５０２ａ側の端部の断面構造と同様である。ピトー管５０１ｂの全圧測定孔５０２ｂが設けられた側に対して反対側の端部には、差圧センサ５０４ｂが接続されている。具体的には、差圧センサ５０４ｂは、チューブ５０５ｂを介してピトー管５０１ｂの全圧管に接続され、チューブ５０６ｂを介してピトー管５０１ｂの静圧管に接続されている。【００８４】
つぎに、図５に示す圧力センサ群を用いて、車両の進行方向ｘ０に対して斜め方向から流れてくる流体の風算出方法について説明する。図６〜８は、ナビゲーション装置による風検出について示す説明図である。図６，７において、圧力センサ群は車両（不図示）に設置されている。流体は、車両の進行方向ｘ０に対して角度θだけずれた方向（流体の流れの方向）ｘ１から車両に向って流れている。車両の進行方向ｘ０に対する角度θは、車両に対する風向である。外筒内を通過する流管６００，７００を形成する流線を実線の矢印で示す。外筒内を通過しない流線を符号ｘ０，ｘ１の矢印よりも細かい点線の矢印で示す。図８には、全風圧Ｐ、全風圧Ｐの第１方向成分の風圧Ｐxおよび全風圧Ｐの第２方向成分の風圧Ｐyを示す。【００８５】
まず、車両の進行方向ｘ０（第１方向）における風圧の算出方法について説明する。図６に示すように、ピトー管５０１ａは、ピトー管５０１ａを覆う外筒５０３ａを通過する流線（実線で示す流体）の束である流管６００の全圧および静圧を測定する。流管６００の任意点６０１における断面積Ａ1は、外筒５０３ａの断面積Ａ0としたときにＡ0・ｃｏｓθとなる。任意点６０１は、外筒５０３ａの外部に位置する。【００８６】
流管６００の、任意点６０１における流量と外筒５０３ａ内における流量とは等しい。このため、任意点６０１における風速Ｖとし、外筒５０３ａ内における風速Ｖxとしたときに、下記式（５）が成り立つ。そして、下記式（５）より、外筒５０３ａ内における風速Ｖxは、下記式（６）であらわされる。【００８７】
【数５】
2013001657.tif 000007
【００８８】
【数６】
2013001657.tif 000008
【００８９】
したがって、上記式（２）の任意点における風速Ｖ2に上記式（６）の外筒５０３ａ内における風速Ｖxを代入することにより、第１圧力センサ５００ａによって検出される流体の全圧と静圧との差圧（第１方向成分の動圧）ΔＰ1は、下記式（７）であらわされる。下記式（７）において、外筒５０３ａ内における流体の流れの方向はピトー管５０１ａの中心軸に平行であるとし、圧力係数を１とする。【００９０】
【数７】
2013001657.tif 000009
【００９１】
つぎに、車両の進行方向に直交する方向ｙ０（第２方向）における風圧の算出方法について説明する。図７に示すように、ピトー管５０１ｂは、ピトー管５０１ｂを覆う外筒５０３ｂを通過する流線（実線で示す流体）の束である流管７００の全圧および静圧を測定する。流管７００の任意点７０１における断面積Ａ2は、外筒５０３ｂの断面積Ａ0としたときにＡ0・ｓｉｎθとなる。任意点７０１は、外筒５０３ｂの外部に位置する。【００９２】
流管７００の、任意点７０１における流量と外筒５０３ｂ内における流量とが等しい。このため、任意点７０１における風速Ｖとし、外筒５０３ｂ内における風速Ｖyとしたときに、下記式（８）が成り立つ。そして、下記式（８）より、外筒５０３ｂ内における風速Ｖyは、下記式（９）であらわされる。【００９３】
【数８】
2013001657.tif 000010
【００９４】
【数９】
2013001657.tif 000011
【００９５】
したがって、上記式（２），式（９）により、第２圧力センサ５００ｂによって検出される流体の全圧と静圧との差圧（第２方向成分の動圧）ΔＰ2は、下記式（１０）であらわされる。下記式（１０）において、外筒５０３ｂ内における流体の流れの方向はピトー管５０１ｂの中心軸に平行であるとし、圧力係数を１とする。【００９６】
【数１０】
2013001657.tif 000012
【００９７】
そして、第２方向の動圧ΔＰ2を第１方向成分の動圧ΔＰ1によって除算することにより、上記式（７），式（１０）を用いて下記式（１１），式（１２）に示すように風向θが算出される。【００９８】
【数１１】
2013001657.tif 000013
【００９９】
【数１２】
2013001657.tif 000014
【０１００】
また、車両に対する風向θの流体によって車両が受ける全風圧Ｐは、下記式（１３）であらわされる。そして、全風圧Ｐの第１方向成分の風圧Ｐxは、下記式（１４）であらわされる。全風圧Ｐの第２方向成分の風圧Ｐyは、下記式（１５）であらわされる。【０１０１】
【数１３】
2013001657.tif 000015
【０１０２】
【数１４】
2013001657.tif 000016
【０１０３】
【数１５】
2013001657.tif 000017
【０１０４】
つぎに、第１方向成分の動圧ΔＰ1を検出する第１圧力センサ５００ａ、および第２方向の動圧ΔＰ2を検出する第２圧力センサ５００ｂをそれぞれ複数設置する場合の風算出方法について説明する。図９〜１１は、実施例にかかる圧力センサ群の配置について示す説明図である。まず、第１圧力センサ５００ａおよび第２圧力センサ５００ｂをそれぞれ複数設置する場合の各第１，２圧力センサ５００ａ，５００ｂの配置の一例について説明する。【０１０５】
図９に示すように、車両９００の前部に１つの第１圧力センサ５００ａおよび２つの第２圧力センサ５００ｂを配置してもよい。具体的には、第１圧力センサ５００ａは、第１圧力センサ５００ａを構成するピトー管の軸中心が車両の進行方向ｘ０に平行になるように、かつピトー管の全圧測定孔が車両の進行方向ｘ０を向くように設置される。【０１０６】
第２圧力センサ５００ｂは、第２圧力センサ５００ｂを構成するピトー管の軸中心が車両の進行方向に直交する方向ｙ０に平行になるように設置される。また、２つの第２圧力センサ５００ｂのうちの一方の第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔは、第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔを構成するピトー管の全圧測定孔が車両の進行方向ｘ０に対して左側を向くように設置される。２つの第２圧力センサ５００ｂのうちの他方の第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔは、第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔを構成するピトー管の全圧測定孔が車両の進行方向ｘ０に対して右側を向くように設置される。【０１０７】
また、図１０に示すように、車両１０００の前部に１つの第１圧力センサ５００ａを配置し、車両１０００の進行方向ｘ０に対して左側部および右側部にそれぞれ第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔおよび第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔを配置してもよい。第１圧力センサ５００ａ、第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔおよび第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔの向きは、図９に示す車両９００の各圧力センサと同様である。【０１０８】
このように第１圧力センサ５００ａ、第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔおよび第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔを設置した場合の風算出方法について説明する。図１０に示す車両１０００を例に説明する。車両に対する風向θは、図６〜８に示す風向と同様である。具体的には、流体１０１０は、車両１０００の車両方向ｘ０に対して角度θだけずれた左斜め前方から車両１０００に向かって流れている。【０１０９】
流体１０１０の流線の束である流管１００１は、車両１０００の左側部に配置された第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔの外筒５０３ｂ＿ｌｅｆｔ内を通過する。したがって、上記式（１０）を用いて、第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftが算出される。【０１１０】
一方、車両１０００の右側部における流体１０１０の流線１００２は、車両１０００の車体に遮られ、車両１０００の車体表面に沿って車両１０００の右側部に配置された第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔに直交する方向に流れる。このため、流体１０１０の流線１００２は第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔの外筒内にほぼ流れず、上記式（１０）を用いて算出される第２方向成分の動圧ΔＰ2_rightは第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftよりも小さくなる。【０１１１】
したがって、第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftおよび第２方向成分の動圧ΔＰ2_rightのうち、値の大きい第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftを選択することで、第２方向成分の動圧ΔＰ2が算出される。また、第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔによって検出された第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftが選択されたことで、車両１０００に対する風向θは、車両１０００の進行方向ｘ０に対して左側に傾いた値として算出される。【０１１２】
具体的には、上記式（１０）により、第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftおよび第２方向成分の動圧ΔＰ2_rightが算出される。そして、下記式（１６）に示すように、第２方向成分の動圧ΔＰ2_leftおよび第２方向成分の動圧ΔＰ2_rightのいずれか大きい動圧が第２方向成分の動圧ΔＰ2として選択される。その後、上記式（１２）〜式（１５）により、車両１０００に対する風向θ、全風圧Ｐ、第１方向成分の風圧Ｐxおよび第２方向成分の風圧Ｐyが検出される。【０１１３】
【数１６】
2013001657.tif 000018
【０１１４】
また、図１１に示すように、車両１１００の後部に、１つの第１圧力センサ５００ａ＿ｒｅａｒを配置してもよい。第１圧力センサ５００ａ＿ｒｅａｒは、第１圧力センサ５００ａ＿ｒｅａｒを構成するピトー管の軸中心が車両の進行方向ｘ０に平行になるように、かつピトー管の全圧測定孔が車両の進行方向ｘ０に対して反対側を向くように設置される。車両１１００の前部に配置された第１圧力センサ５００ａ＿ｆｒｏｎｔ、車両１１００の側部に配置された第２圧力センサ５００ｂ＿ｌｅｆｔおよび第２圧力センサ５００ｂ＿ｒｉｇｈｔの配置位置および向きは、図１０に示す車両１０００の各圧力センサと同様である。【０１１５】
このように車両１１００の前部および後部にそれぞれ第１圧力センサ５００ａ＿ｆｒｏｎｔおよび第１圧力センサ５００ａ＿ｒｅａｒが設置されている場合、第１方向成分の動圧ΔＰ1_frontおよび第１方向成分の動圧ΔＰ1_rearのいずれか値の大きい動圧を選択することで、第１方向成分の動圧ΔＰ1が検出される。【０１１６】
具体的には、上記式（７）により、第１方向成分の動圧ΔＰ1_frontおよび第１方向成分の動圧ΔＰ1_rearが算出される。そして、下記式（１７）に示すように、第１方向成分の動圧ΔＰ1_frontおよび第１方向成分の動圧ΔＰ1_rearのいずれか大きい風圧が第２方向成分の動圧ΔＰ1として選択される。その後、上記式（１２）〜式（１５）により、車両１０００に対する風向θ、全風圧Ｐ、第１方向成分の風圧Ｐxおよび第２方向成分の風圧Ｐyが算出される。【０１１７】
【数１７】
2013001657.tif 000019
【０１１８】
上記式（１）〜（１７）は、たとえば、ナビゲーション装置３００のＲＯＭ３０２に記録された風検出プログラムに組み込まれている。そして、ナビゲーション装置３００は、風検出プログラムを実行し、車両に対する風向θ、全風圧Ｐ、第１方向成分の風圧Ｐxおよび第２方向成分の風圧Ｐyを算出する。【０１１９】
以上説明したように、ナビゲーション装置３００によれば、互いに直交する向きで設置された複数の圧力検出部を備える。より詳細には、ナビゲーション装置３００は、ピトー管の全圧測定孔が車両の進行方向（第１方向）を向くように設置された第１圧力センサと、ピトー管の全圧測定孔が車両の進行方向に直交する方向（第２方向）を向くように設置された第２圧力センサと、を備える。これにより、ナビゲーション装置３００は、互いに直交する向きで設置した第１，２圧力センサによって流体の第１方向成分および第２方向成分を検出可能であるので、車両の進行方向に対して流体の流れがずれている場合でも正確に風向および風圧を検出することができる。【０１２０】
また、ナビゲーション装置３００は、車両の進行方向に平行に設置された複数の圧力センサを備える。より詳細には、ナビゲーション装置３００は、ピトー管の全圧測定孔が車両の前方を向くように設置された第１圧力センサと、ピトー管の全圧測定孔が車両の後方を向くように設置された第３圧力センサと、を備える。これにより、ナビゲーション装置３００は、第１，３圧力センサによって車両の前方および後方から流れる流体を検出可能であるので、より正確に風向および風圧を検出することができる。【０１２１】
さらに、ナビゲーション装置３００は、車両の進行方向に直交する方向に平行に設置された複数の圧力検出部を備える。より詳細には、ナビゲーション装置３００は、ピトー管の全圧測定孔が車両の外部の左側を向くように設置された第２圧力センサと、ピトー管の全圧測定孔が車両の外部の右側を向くように設置された第４圧力センサと、を備える。これにより、ナビゲーション装置３００は、第２，４圧力センサによって車両の左側および右側から流れる流体を検出可能であるので、より正確に風向および風圧を検出することができる。【０１２２】
このように、車両に対する風向および風圧を正確に算出することができるため、たとえば、電気を動力源として走行するＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）車やＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）車、ＰＨＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）車などにおける消費電力を正確に算出することができる。これにより、車両における安全対策や消費電力低減を図ることができる。【０１２３】
なお、本実施の形態で説明した風検出方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１００  風検出装置
１０１，１０２，１０３，１０４  圧力検出部（第１〜４）
１１１，１１２，１１３，１１４  動圧算出部（第１〜４）
１２１  風算出部
【図１】
2013001657.tif 000024
【図２】
2013001657.tif 000025
【図３】
2013001657.tif 000026
【図４】
2013001657.tif 000027
【図５】
2013001657.tif 000028
【図６】
2013001657.tif 000029
【図７】
2013001657.tif 000030
【図８】
2013001657.tif 000031
【図９】
2013001657.tif 000032
【図１０】
2013001657.tif 000033
【図１１】
2013001657.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月21日(2011.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の全圧を検出する第１圧力計および当該流体の静圧を検出する第２圧力計を有する第１圧力検出手段と、
前記第１圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第１動圧算出手段と、
前記第１圧力検出手段と直交する向きに配置され、前記流体の全圧を検出する第３圧力計および当該流体の静圧を検出する第４圧力計を有する第２圧力検出手段と、
前記第２圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第２動圧算出手段と、
前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第２動圧算出手段によって算出された動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および前記第１方向成分に直交する第２方向成分の風圧を算出する風算出手段と、
前記第１圧力検出手段と対向する向き、かつ前記第２圧力検出手段と直交する向きに配置され、前記流体の全圧を検出する第５圧力計および当該流体の静圧を検出する第６圧力計を有する第３圧力検出手段と、
前記第３圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第３動圧算出手段と、を備え、
前記第１圧力検出手段、前記第２圧力検出手段および前記第３圧力検出手段のそれぞれは、開放部を有する中空部材で覆われており、
前記風算出手段は、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第３動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧と、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧とに基づいて、前記風向、前記全風圧、前記第１方向成分の風圧、および前記第２方向成分の風圧を算出することを特徴とする風検出装置。
【請求項２】
前記第１圧力検出手段、前記第２圧力検出手段および前記第３圧力検出手段はそれぞれピトー管で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
【請求項３】
前記第１動圧算出手段或いは前記第３動圧算出手段によって算出された動圧をΔＰ1とし、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧をΔＰ2としたときに、全風圧Ｐは、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の風検出装置。
【数１】
2013001657.tif 000035
【請求項４】
前記風向θは、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項３に記載の風検出装置。
【数２】
2013001657.tif 000036
【請求項５】
前記第１方向成分の風圧Ｐxは、下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の風検出装置。
【数３】
2013001657.tif 000037
【請求項６】
前記第２方向成分の風圧Ｐyは、下記式（４）を満たすことを特徴とする請求項４または５に記載の風検出装置。
【数４】
2013001657.tif 000038
【請求項７】
開放部を有する中空部材で覆われ、前記第２圧力検出手段と対向する向きに配置され、かつ、前記流体の全圧を検出する第７圧力計および当該流体の静圧を検出する第８圧力計を有する第４圧力検出手段と、
前記第４圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第４動圧算出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
【請求項８】
前記風算出手段は、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第３動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧と、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧および前記第４動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧とに基づいて、前記風向、前記全風圧、前記第１方向成分の風圧、および前記第２方向成分の風圧を算出することを特徴とする請求項７に記載の風検出装置。
【請求項９】
前記第１圧力検出手段、前記第２圧力検出手段および前記第３圧力検出手段は移動体に設置されており、
前記風向は、前記移動体の進行方向に対する風向であり、
前記第１方向成分の風圧は、前記移動体の進行方向に対する風圧であり、
前記第２方向成分の風圧は、前記移動体の進行方向に直交する方向に対する風圧であることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる風検出装置は、流体の全圧を検出する第１圧力計および当該流体の静圧を検出する第２圧力計を有する第１圧力検出手段と、前記第１圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第１動圧算出手段と、前記第１圧力検出手段と直交する向きに配置され、前記流体の全圧を検出する第３圧力計および当該流体の静圧を検出する第４圧力計を有する第２圧力検出手段と、前記第２圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第２動圧算出手段と、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第２動圧算出手段によって算出された動圧に基づいて、風向、全風圧、第１方向成分の風圧、および前記第１方向成分に直交する第２方向成分の風圧を算出する風算出手段と、前記第１圧力検出手段と対向する向き、かつ前記第２圧力検出手段と直交する向きに配置され、前記流体の全圧を検出する第５圧力計および当該流体の静圧を検出する第６圧力計を有する第３圧力検出手段と、前記第３圧力検出手段によって検出された全圧および静圧に基づいて、前記流体の動圧を算出する第３動圧算出手段と、を備え、前記第１圧力検出手段、前記第２圧力検出手段および前記第３圧力検出手段のそれぞれは、開放部を有する中空部材で覆われており、前記風算出手段は、前記第１動圧算出手段によって算出された動圧および前記第３動圧算出手段によって算出された動圧のいずれか大きい動圧と、前記第２動圧算出手段によって算出された動圧とに基づいて、前記風向、前記全風圧、前記第１方向成分の風圧、および前記第２方向成分の風圧を算出することを特徴とする。
【国際調査報告】
2013001657.tif 000039
2013001657.tif 000040
2013001657.tif 000041
2013001657.tif 000042