(57)【要約】【課題】  車体に設置された加速度センサから得られる加速度情報から速度を算出する上で、車速パルスを用いることなく路面角度を算出し、速度の精度を高める。【解決手段】  車体に設置された加速度センサ１から得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度αを算出する角度算出手段４と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する第一演算手段２と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値Ｔ１より小さいか否かを判断する第一比較手段３とを備え、第一比較手段３の判断の結果、前記ＡxとＡzが０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件を満たしていれば、算出直後の路面角度αを旧路面角度に代わって更新する。【選択図】      図１
2006194677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する角度算出手段と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する第一演算手段と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する第一比較手段とを備えることを特徴とする路面角度の算出装置。
【請求項２】
車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する角度算出手段と、前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する第二演算手段と、前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する第二比較手段とを備えることを特徴とする路面角度の算出装置。
【請求項３】
車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する角度算出手段と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する第一演算手段と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する第一比較手段と、前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する第二演算手段と、前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する第二比較手段と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、ある設定値より小さいと前記第一比較手段が判断し、且つ前記Ａxの標準偏差値が、ある設定値より小さいと前記第二比較手段が判断している時間が、ある設定時間より長いか否かを判断する第三比較手段とを備えることを特徴とする路面角度の算出装置。
【請求項４】
前記角度算出手段が算出した路面角度の前回算出値が、ある設定値以上であるか否か、及び新規算出値が前回算出値より大きいか否かを判断する第四比較手段を備え、前記第四比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の路面角度の算出装置。
【請求項５】
前記角度算出手段が算出した新規算出値と前回算出値との差が、ある設定値より大きいか否かを判断する角度比較手段と、前記角度比較手段が、ある設定値より大きいと判断したときに、前回算出値に、新規算出値と前回算出値の差より十分に小さい値を加えた値を更新後の新規算出値として算出する角度更新手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の路面角度の算出装置。
【請求項６】
前記角度更新手段が算出した路面角度と加速度センサから得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出する速度算出手段と、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、前記速度算出手段が算出した前記車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断する第五比較手段とを備え、前記第五比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をすることを特徴とする請求項５に記載の路面角度の算出装置。
【請求項７】
角度算出手段が車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する工程と、第一演算手段が前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する工程と、第一比較手段が前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する工程とを含むことを特徴とする路面角度の算出方法。
【請求項８】
角度算出手段が車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する工程と、第二演算手段が前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する工程と、第二比較手段が前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する工程とを含むことを特徴とする路面角度の算出方法。
【請求項９】
角度算出手段が車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する工程と、第一演算手段が前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する工程と、第一比較手段が前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する工程と、第二演算手段が前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する工程と、第二比較手段が前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する工程と、第三比較手段が前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、ある設定値より小さいと前記第一比較手段が判断し、且つ前記Ａxの標準偏差値が、ある設定値より小さいと前記第二比較手段が判断している時間が、ある設定時間より長いか否かを判断する工程とを含むことを特徴とする路面角度の算出方法。
【請求項１０】
第四比較手段が、前記角度算出手段が算出した路面角度の前回算出値が、ある設定値以上であるか否か、及び新規算出値が前回算出値より大きいか否かを判断する工程と、前記第四比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする工程とを含むことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の路面角度の算出方法。
【請求項１１】
角度比較手段が、前記角度算出手段が算出した新規算出値と前回算出値との差が、ある設定値より大きいか否かを判断する工程と、前記角度比較手段が、ある設定値より大きいと判断したときに、角度更新手段が前回算出値に、新規算出値と前回算出値の差より十分に小さい値を加えた値を更新後の新規算出値として算出する工程とを含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の路面角度の算出方法。
【請求項１２】
速度算出手段が、前記角度更新手段が算出した路面角度と加速度センサから得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出する工程と、第五比較手段が、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、前記速度算出手段が算出した前記車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断する工程と、前記第五比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする工程とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の路面角度の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車体に設置された加速度センサから得られる加速度から速度を算出する際に、速度の値の精度を高める目的で、路面角度をより正確に求める路面角度の算出装置及び算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車体に設置された例えば２軸加速度センサの加速度情報から車体の速度を算出する場合、速度は加速度を時間で積分することにより得られるが、路面に勾配がある場合には車体の角度の影響が速度に表れるため、路面角度の情報を取得する必要がある。
【０００３】
通常は加速度センサから得られる重力加速度を含む加速度情報と、車速パルスから得られる車体の速度を時間で微分した車体の加速度とを比較し、加速度センサからの加速度が、速度から得られる加速度より大きければ上り勾配であり、小さければ下り勾配であると判断している。
【０００４】
加速度センサから得られる加速度と、車速パルスから得られる車体の移動距離を２回微分して得られた加速度とを減算し、減算の結果、求められた加速度と重力加速度から路面角度を得る方法もある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５３３５２号公報（段落００４０〜００４８、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の方法では角度情報を得るために、いずれも車速パルスを用いる関係から、安定した速度・角度情報が得られる反面、車体の種類毎に配線や電気的パルスの種類が異なるため、配線を統一できない問題がある。
【０００７】
本発明は上記背景より、車速パルスを用いる方法の問題点を解決するために創案されたものであり、車速パルスを用いることなく、加速度センサから得られる加速度情報から路面角度を算出する路面角度の算出装置及び算出方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する角度算出手段と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する第一演算手段と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する第一比較手段とを備えることを構成要件とする。加速度センサは２軸加速度センサ等、少なくともＡxとＡzの２方向の加速度を検出する機能を有すればよく、静電容量型や圧電素子型、振動型等の形式は問われない。
【０００９】
図７において加速度センサ１が検出する加速度成分Ａxの内、重力加速度ｇの路面に平行な成分をＡgxとし、路面に平行な車体加速度をＡaとすれば、Ａx＝Ａgx＋Ａaであるから、Ａa＝０のとき、すなわち車体が停止しているか、等速で走行しているときはＡx＝Ａgx（ｇsinα）、Ａz＝ｇcosαより│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＝０が成立する。これに対し、図８に示すようにＡa≠０のとき、すなわち車体が上り勾配、または下り勾配に向かって加速しているときにはＡgxにＡaが加わるため、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＞０となる。Ａa≠０であって、路面角度が大きい場合にもＡgxが大きくなるため、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＞０となる。ここで、路面角度αはｇ sinαとなってＡxに表れるのに対し、車体の加速度ＡaはＡxに直接表れ、路面角度αより車体加速度Ａaの影響がＡx2＋Ａz2の値に顕著に表れる。
【００１０】
そこでＡx2＋Ａz2がｇ2より極端に大きくならない範囲で、すなわち│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値がある設定値Ｔ１より小さい範囲で、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＝０から│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＞０へ移行したこと、換言すれば０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１であることの条件を満たしている時点で角度算出手段によって算出されている路面角度を維持することにすれば、車体加速度Ａaの影響を受けることなく、加速度センサから得られた加速度成分Ａxを路面角度αの影響による値として抽出することが可能になる。従って請求項１で言う、ある設定値Ｔ１とは、Ａx2＋Ａz2の値に車体加速度Ａaの影響が表れない範囲において、路面角度αの影響が表れる値を言い、路面の状況、サスペンション、車体速度等の諸々の条件から決められる。次元は（m/s2）2である。
【００１１】
角度算出手段は加速度センサから得られた加速度成分Ａx及びＡzから路面角度αを算出する。図７に示すように路面角度αが０°に近い範囲、例えば０°〜５°程度の範囲ではtanα＝Ａx/Ａzであるから、α＝tan-1（Ａx/Ａz）より路面角度α（ラジアン）が算出される。路面角度αは必要に応じて度（°）に変換される。
第一演算手段は一定の時刻毎に│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算し、計算された│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とある設定値Ｔ１との比較を第一比較手段が時刻毎に行い、路面角度αの算出に用いられたＡxとＡzが０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件を満たしているか否かの判断をする。この判断の結果、０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件を満たしていれば、算出直後の路面角度αが旧路面角度に代わって更新される。満たさなければ、算出直後の路面角度αに更新されることなく、算出前の旧路面角度が維持される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する角度算出手段と、前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する第二演算手段と、前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する第二比較手段とを備えることを構成要件とする。第二演算手段は√Σ（Ａxn−Ａxav）2、すなわちＡxの標準偏差値を計算する。Σはｎを１から路面角度算出時の時刻回Ｎまで合計することを意味する。
【００１３】
請求項１における路面角度α算出のために用いられる数値│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│には実際の車体の加速度Ａaに直接関係のない、路面に垂直な加速度成分Ａzが含まれているため、エンジンの振動や路面の凹凸による車体の振動、あるいはサスペンションの振動を拾い、Ｚ方向へのブレ（Ａzのブレ（変動））の影響が出る可能性がある。例えばＡaが発生してＡxが大きくなっているにも拘らず、Ａzが小さいためにＡx2＋Ａz2が大きくならず、Ａaが０に近く、Ａxが小さいにも拘らず、Ａzが大きいためにＡx2＋Ａz2が大きくなる現象が起こる可能性がある。Ａzは車体が重力加速度ｇと同じ下向きの加速度を受けたときに大きくなり、上向きの加速度を受けたときに小さくなる。
【００１４】
ある時刻n-1における速度をＶn-1、次の時刻nにおける速度をＶn、加速度センサから得られる路面に平行な加速度成分をＡx、路面の傾斜角度（路面角度）をαとすれば、ＶnはＶn＝Ｖn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtから求められる。ここで、車体加速度Ａaが発生したときにはＡxが大きくなり、求めるべきＶnが大きくなる筈であるにも拘らず、エンジンの振動等の影響でＡzが小さいとすれば、tanα＝Ａx/Ａzが大きく、ｇsinαが大きくなるため、Ｖnが実際の大きさより小さい値として算出されることになる。
【００１５】
Ａxには車体加速度Ａaの影響が顕著に表れるから、図９に示すようにＡxと│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の同一時間軸上での対応関係から分かるように、車体の加速によりＡxが十分に増加する場合には│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値も大きくなるべきである。ところが、Ｚ方向へのブレの影響によりＡxが十分増加しているにも拘らず、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│が減少してしまう（増加しない）場合があり、このような場合にＶnが誤差を含むことになる。
【００１６】
一方、Ａxが小さいときにはtanα自体が小さく、０に近いから、Ａzが大きいためにＡx2＋Ａz2が大きくなっても、算出される路面角度αへの誤差は小さい。このことから、Ａaの発生によりＡxが大きくなったときに、エンジンの振動等に起因するＡzによる誤差の影響が路面角度αに表れ易いと言えるため、路面角度αの算出上、Ａxの変動の大きい範囲を除外すれば、路面角度αへの誤差を低減することが可能である。
【００１７】
Ａxの標準偏差値は、ある単位時間内でのＡxの変動の度合いを表すことから、図１０に示すようにＡxの変動が大きいとき、すなわちＡxと複数のデータの平均値Ａxavとの差が大きいとき程、Ａxの標準偏差値が大きくなるため、Ａxの標準偏差値を用いてＡxの変動の大きい範囲を除外することでＡzのブレの影響を低減することが可能となる。
【００１８】
例えば車体が停止状態から加速、減速を経て停止状態に至る過程では図１１に破線で示すように横軸に時間を取ったとき、Ａxは放物線に似た曲線を描く。Ａxの増減に伴い、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│も本来、上に凸の放物線状の曲線を描くべきところ、実線で示すように加速中にサスペンションのばねが収縮状態から伸長状態に移行するときのように車体が上向きの加速度を受けたときには、Ａzが小さくなる結果、曲線が下に凸になることがある。ここで、請求項１の条件のみから路面角度αの適否を判断するとすれば、Ａz2が小さい一方、車体が加速中で、Ａx2が大きく、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＞Ｔ１であるにも拘らず、見かけ上は│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１となっているため、ＡxとＡzを用いたときに誤った路面角度αを算出することになる。
【００１９】
これに対し、Ａxの標準偏差値は図１１に太線で示すように速度変化の大きい範囲である加速中には平均値Ａxavとの差があるため、上に凸の曲線を描き、速度変化の小さい範囲である等速運転中には平均値Ａxavとの差が小さいため、下に凸の曲線を描き、平均値Ａxavとの差を顕著に表す。そこで、Ａxの標準偏差値がある設定値Ｔ２より小さいこと（Ａxの標準偏差値＜Ｔ２）を条件に加えれば、車体加速度Ａaの変化ΔＡaの小さい、すなわちＡzの影響が表れにくい範囲である加速直後と停止直前のＡxのみを拾うことが可能になる。図１１では同一の時間軸の上に次元の異なるＡxと│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│、及びＡxの標準偏差値を重ねているが、あくまでも便宜的な操作に過ぎない。
【００２０】
Ａxの標準偏差値は車体加速度Ａaの変化ΔＡaが大きいときに増加し、小さいときに減少するが、Ａxの標準偏差値＜Ｔ２の条件は０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件と併用できることから、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１のみによって生ずる誤差を拾わなければよいため、Ｔ２は例えば│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＝０のときから、最初に│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│がピークを迎えるまでの間の範囲で設定される。次元はＡxと同じm/s2である。
【００２１】
請求項２では角度算出手段は加速度センサから得られた加速度成分Ａx及びＡzから路面角度αを算出し、第二演算手段がＡxの標準偏差値を計算し、第二比較手段が路面角度αの算出に用いられたＡxとＡzがＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件を満たしているか否かの判断をする。この判断の結果、Ａxの標準偏差値＜Ｔ２の条件を満たしていれば、算出直後の路面角度αが旧路面角度に代わって更新される。満たさなければ、新規算出直後の路面角度αに更新されることなく、新規算出直前の旧路面角度が維持される。
【００２２】
請求項３に記載の発明は車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する角度算出手段と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する第一演算手段と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する第一比較手段と、前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する第二演算手段と、前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する第二比較手段と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、ある設定値より小さいと前記第一比較手段が判断し、且つ前記Ａxの標準偏差値が、ある設定値より小さいと前記第二比較手段が判断している時間が、ある設定時間より長いか否かを判断する第三比較手段とを備えることを構成要件とする。
【００２３】
図１２に示すように車体にＸ方向負の向きの加速度Ａaが作用した場合、加速度センサの出力Ａxは重力加速度ｇのＸ方向成分Ａgxと負の加速度Ａaの和（│Ａx│＝│Ａgx＋Ａa│）となり、Ａx2＋Ａz2が小さくなる傾向がある。このため、例えば車体加速度Ａa≒−２Ａgxで、Ａx≒−Ａgxとなったときには│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│≒０となり、路面角度αが正であるのに、負であると認識されることがあり、Ｘ方向負の向きの車体加速度によっても│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１が成立することがある。このような状況は車体がＸ方向正の向きに走行中にブレーキを掛ける、Ｘ方向負の向きに走行中に加速する等により発生する。
【００２４】
しかしながら、このような変則的な状況が長い時間に亘って継続することは稀であると考えられるため、このような状況下にある車体のＡxを拾わないようにするために、請求項１における０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件と、請求項２におけるＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続して起こった場合に限り、算出直後の路面角度αを旧路面角度に代わって更新することにすることにより、精度の高い角度を算出することが可能になる。一定時間Ｔ３継続して起こらなければ、新規算出直後の路面角度αに更新されることなく、新規算出直前の旧路面角度が維持される。
第一演算手段が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する時刻単位で時間を区切ったとき、上記変則的な状況は複数の時刻に亘って継続することはないと考えられるため、Ｔ３はこの複数の時刻に亘る時間として設定される。次元はsecである。
【００２５】
請求項４に記載の発明は請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記角度算出手段が算出した路面角度の前回算出値が、ある設定値以上であるか否か、及び新規算出値が前回算出値より大きいか否かを判断する第四比較手段を備え、この第四比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をすることを構成要件とする。路面角度の前回算出値αoldが、ある設定値Ｎ°以上であるか否かの判断の際にはα（ラジアン）とＮ（度）のいずれか一方の次元が他方の次元に変換される。
【００２６】
角度算出手段が算出した路面角度の前回算出値（旧路面角度）がある設定値以上であり、且つ新規算出値（新規算出直後の路面角度）が前回算出値より大きいと第四比較手段が判断したときには後述のように新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性がある。このような誤差を維持しないよう、請求項４では第四比較手段の判断を経由してから、請求項１における第一比較手段が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をし、請求項２における第二比較手段がＡxの標準偏差値とＴ２との比較をし、請求項３における第三比較手段が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの比較をする。上記した第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする、とは第一比較手段と第二比較手段のいずれかが判断をする場合と、第一乃至第三比較手段のいずれもが判断をする場合があることを言う。
【００２７】
このように請求項４では第四比較手段の判断結果に応じて第一比較手段が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をし、第二比較手段がＡxの標準偏差値とＴ２との比較をし、第三比較手段が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの比較をし、第一乃至第三比較手段のそれぞれの判断結果に従って算出直後の路面角度αを旧路面角度に代わって更新するか否かが決まるため、角度算出手段が算出した路面角度の精度が向上する。第一乃至第三比較手段で比較の対象となるＴ１、Ｔ２、Ｔ３には後述のように前回算出値αoldの大きさと新規算出値αnewが増加傾向か減少傾向かによって異なる値が用いられる。
【００２８】
請求項２、もしくは請求項３のように請求項１の条件を更に絞っても、路面の状況、エンジンの振動、前後のサスペンションのばね定数の差等により、誤った角度を算出する可能性が皆無とは言えない。例えば加速度センサが得た加速度Ａx、Ａzの変化が車体の加速度Ａaの変化ΔＡaに起因する場合、その変化は加速中か減速中のエンジンの振動や、サスペンションのばね特性に依存していることが多い。
【００２９】
また特殊な路面でない限り、現実的な路面角度として想定される最大値、例えば±５°〜７°以上の角度を一度算出した場合に、次回の算出値が更に増加傾向になることは考えにくいため、この想定される最大値程度の角度を一度算出したときに次に算出される角度が増加傾向であれば、その算出値には誤差を含んでいる可能性が高い。逆に前回算出値αoldが±５°〜７°以上であっても、次回の新規算出値αnewが減少傾向であれば、新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が低いと言える。
【００３０】
そこで、前回算出値αoldの大きさから現在の路面の状況（角度）を把握した上で、前回算出値αoldと新規算出値αnewとの比較から路面角度が増加傾向であるか、減少傾向であるかの判断を加え、例えば第四比較手段が、前回算出値αoldの絶対値が、ある設定値Ｎ°以上で、且つ新規算出値αnewの絶対値が前回算出値αoldの絶対値より大きいと判断したとき、すなわち前回算出値αoldが例えば±５°〜７°以上であり、且つ新規算出値αnewの絶対値が増加傾向であれば、新規算出値αnewに誤差を含まないように厳しい値に設定されたＴ１、Ｔ２、Ｔ３を用いて第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが比較をすることで、エンジンの振動やサスペンションの影響を低減し、より正確な角度を算出することが可能になる。
【００３１】
具体的には図１３に示すように現実的に想定され得る最大の路面角度の絶対値Ｎ°（例えば５°〜７°であるが、状況により変動する）を設定しておいたとき、前回算出値αoldの絶対値がＮ°以上であるときに、新規算出値αnewの絶対値が前回算出値αoldの絶対値より大きい場合には（条件２、６）、新規算出値αnewが想定され得る最大の路面角度±Ｎ°を超えて増加傾向にあるから、新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が高いと考えられる。これらの場合、第一乃至第三比較手段において比較されるＴ１、Ｔ２、Ｔ３には、前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新しにくい、厳しい値が与えられる。
【００３２】
前回算出値αoldの絶対値がＮ°未満の場合には、新規算出値αnewの絶対値が増加傾向であっても（条件１、５）、新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が低いと考えられる。また前回算出値αoldの絶対値がＮ°以上であっても、新規算出値αnewの絶対値が減少傾向である場合も（条件３、７）、誤差を含んでいる可能性が低いと考えられる。前回算出値αoldの絶対値がＮ°未満で、新規算出値αnewの絶対値が減少傾向である場合も（条件４、８）、誤差を含んでいる可能性が低いと考えられる。これらの場合には第一乃至第三比較手段において比較されるＴ１、Ｔ２、Ｔ３に、前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新し易い、緩やかな値が与えられる。
【００３３】
具体的には上記のある設定値Ｎ°を図１６に示すように前回算出値αoldがいずれかに属する複数の角度帯に区分したとき、角度帯毎に新規算出値αnewが前回算出値αoldより増加傾向にあるか、減少傾向にあるかによって場合分けをしておき、その場合毎に上記第一乃至第三比較手段で比較されるＴ１、Ｔ２、Ｔ３の値を予め決めておき、その場合分けされた条件毎に第一乃至第三比較手段においてＴ１、Ｔ２、Ｔ３の値との比較をすることになる。Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の値は分けられた場合毎に異なる。
【００３４】
例えば前回算出値αoldが図１６に示す角度帯１に属しているときに新規算出値αnewが増加傾向にある場合には、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３としてそれぞれある決まった値のＴ11、Ｔ21、Ｔ31が用いられ、前回算出値αoldが角度帯１に属しているときに新規算出値αnewが減少傾向にある場合には、別の値のＴ12、Ｔ22、Ｔ32が用いられる。このように角度帯毎に新規算出値αnewが増加傾向にあるか減少傾向にあるかによって２通りに場合が分けられ、図１６に示すように角度帯を正負併せて６通りに分けたときには６×２の１２通りのＴ１、Ｔ２、Ｔ３が予め用意される。
【００３５】
前回算出値αoldが６°であって、新規算出値αnewが７°であったとき、既に現実的な路面角度として想定される最大値に近い６°を算出しておきながら、更に増加傾向にあることで新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性があるため、上記Ｔ11、Ｔ21、Ｔ31には前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新しにくいような値が設定される。逆に前回算出値αoldが６°であって、新規算出値αnewが５°であったときには減少傾向にあることで新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が低いと考えられるため、上記Ｔ12、Ｔ22、Ｔ32には前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新し易いような値が設定される。ここで、Ｔ12、Ｔ22、Ｔ32の値は緩い条件で設定されるのに対し、Ｔ11、Ｔ21、Ｔ31の値は厳しい条件で設定されるため、Ｔ11、Ｔ21、Ｔ31は例えばＴ12、Ｔ22、Ｔ32 の90％等となるように決められる。
【００３６】
このように前回算出値αoldが属する角度帯毎に新規算出値αnewが増加傾向にあるか、減少傾向にあるかの２通りに場合分けをし、新規算出値αnewが誤差を含む可能性がある場合に前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新しにくい値が与えられ、誤差を含む可能性が低い場合に前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新し易い値が与えられたＴ１、Ｔ２、Ｔ３を用いて第一乃至第三比較手段での比較が行われることで、仮に前回算出値αoldが誤差を含んでいる場合にも、新規算出値αnewの算出時には誤差を修正し、正確な値に復帰させることが可能となる。
【００３７】
請求項５に記載の発明は請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、角度算出手段が算出した新規算出値と前回算出値との差が、ある設定値より大きいか否かを判断する角度比較手段と、前記角度比較手段が、ある設定値より大きいと判断したときに、前回算出値に、新規算出値と前回算出値の差より十分に小さい値を加えた値を更新後の新規算出値として算出する角度更新手段とを備えることを構成要件とする。
【００３８】
実際の車道においては路面角度αが急激に変化することは考えにくいため、前回算出値の角度αold（°）と新規算出値の角度αnew（°）の差αdif（°）が、ある設定値Ｍ°、例えば４°〜５°より大きい場合には、新規角度αnewが誤差を含んでいる可能性が高いと考えられる。そこで、角度差αdifがＭ°（例えば５°）より大きい場合に、新規角度αnewとして前回角度αoldに、想定される角度差の最大値より十分に小さい、例えばΔα（１°〜２°）を加えた値（αnew＝αold＋Δα）を用いることにより、新規算出値の誤差を低減することが可能になる。角度差αdifが５°以下であった場合には、前回角度αoldにその角度差αdifを加えた値（αnew＝αold＋αdif）、すなわち新規算出値をそのまま新規角度αnewとして用いればよい。
【００３９】
請求項６に記載の発明は請求項５に記載の発明において、角度更新手段が算出した路面角度と加速度センサから得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出する速度算出手段と、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、速度算出手段が算出した車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断する第五比較手段とを備え、この第五比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をすることを構成要件とする。第五比較手段による判断精度の面からは、中速を含めた３通り以上の速度帯に車体速度を区分することが適切である。
【００４０】
速度算出手段は前記のように、前回算出した速度をＶn-1、加速度センサから得られる路面に平行な加速度成分をＡx、前回算出した路面角度をαから、Ｖn＝Ｖn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtとして新規速度Ｖnを求める。
【００４１】
例えば渋滞中のように一定時間以上、低速で走行中であれば、加速と減速が交互に繰り返されることに起因するサスペンションの影響によって車体の角度が変化し易いのに対し、高速での定速走行中には車体の角度が変化しにくいことから、低速走行中か高速走行中かの前提条件の相違によって角度更新手段が算出する角度の精度に差異が生ずる。
【００４２】
そこで、図１４に示すように車体の速度を低速、中速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分し、その速度帯毎に、請求項１における第一比較手段が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をし、請求項２における第二比較手段がＡxの標準偏差値とＴ２との比較をし、請求項３における第三比較手段が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの比較をすることにより、各比較手段での比較に速度帯が反映されるため、速度の大きさに起因する誤差を低減することが可能になる。上記した第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする、とは第一比較手段と第二比較手段のいずれかが判断をする場合と、第一乃至第三比較手段のいずれもが判断をする場合があることを言う。
【００４３】
例えば継続した低速での走行中には、加速と減速の繰り返しにより車体角度が変化し易く、その影響が加速度センサからの情報Ａx、Ａzに表れ易いため、請求項１における第一比較手段が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１であると判断しても、その判断を前提とする路面角度αの信頼性が疑わしいことがある。
【００４４】
このような場合に、請求項４のように速度帯毎に用意されているＴ１、Ｔ２、Ｔ３を用いて第一比較手段が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をし、第二比較手段がＡxの標準偏差値とＴ２との比較をし、第三比較手段が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの比較をすることで、第一乃至第三比較手段のそれぞれの判断結果に従って算出直後の路面角度αを旧路面角度に代わって更新するか否かが決まるため、角度更新手段が算出した路面角度の精度が向上する。
【００４５】
請求項４におけるＴ１、Ｔ２、Ｔ３と同様、請求項６においても例えば現在の速度帯が図１４に示す低速の速度帯に属しているときには、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３としてそれぞれある決まった値のＴ11、Ｔ21、Ｔ31が用いられ、高速の速度帯に属しているときには、別の値のＴ12、Ｔ22、Ｔ32が用いられる。このように速度帯毎に場合が分けられ、図１４に示すように速度帯を正負併せて６通りに分けたときには６通りのＴ１、Ｔ２、Ｔ３が予め用意される。
【００４６】
請求項７に記載の発明は角度算出手段が車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する工程と、第一演算手段が前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する工程と、第一比較手段が前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する工程とを含むことを構成要件とし、請求項１に記載の発明に対応する。
【００４７】
請求項８に記載の発明は角度算出手段が車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する工程と、第二演算手段が前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する工程と、第二比較手段が前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する工程とを含むことを構成要件とし、請求項２に記載の発明に対応する。
【００４８】
請求項９に記載の発明は角度算出手段が車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出する工程と、第一演算手段が前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算する工程と、第一比較手段が前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値より小さいか否かを判断する工程と、第二演算手段が前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算する工程と、第二比較手段が前記第二演算手段で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値より小さいか否かを判断する工程と、第三比較手段が前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、ある設定値より小さいと前記第一比較手段が判断し、且つ前記Ａxの標準偏差値が、ある設定値より小さいと前記第二比較手段が判断している時間が、ある設定時間より長いか否かを判断する工程とを含むことを構成要件とし、請求項３に記載の発明に対応する。
【００４９】
請求項１０に記載の発明は請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の発明において、第四比較手段が、前記角度算出手段が算出した路面角度の前回算出値が、ある設定値以上であるか否か、及び新規算出値が前回算出値より大きいか否かを判断する工程と、前記第四比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする工程とを含むことを構成要件とし、請求項４に記載の発明に対応する。
【００５０】
請求項１１に記載の発明は請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の発明において、角度比較手段が、前記角度算出手段が算出した新規算出値と前回算出値との差が、ある設定値より大きいか否かを判断する工程と、前記角度比較手段が、ある設定値より大きいと判断したときに、角度更新手段が前回算出値に、新規算出値と前回算出値の差より十分に小さい値を加えた値を更新後の新規算出値として算出する工程とを含むことを構成要件とし、請求項５に記載の発明に対応する。
【００５１】
請求項１２に記載の発明は請求項１１に記載の発明において、速度算出手段が、前記角度更新手段が算出した路面角度と加速度センサから得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出する工程と、第五比較手段が、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、前記速度算出手段が算出した前記車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断する工程と、前記第五比較手段の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする工程とを含むことを構成要件とし、請求項６に記載の発明に対応する。
【発明の効果】
【００５２】
上記の通り、本発明では車速パルスを用いることなく、加速度センサから得られる加速度情報から路面角度を算出するため、車速パルスを用いる場合の配線の問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００５４】
図１は車体に設置された加速度センサ１から得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度αを算出するＣＰＵ、ＭＰＵ等の角度算出手段４と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第一演算手段２と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値Ｔ１より小さいか否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第一比較手段３とを備える請求項１に記載の路面角度算出装置のブロック図を示す。加速度センサには少なくともＡxとＡzの２方向の加速度を検出する機能を有する２軸加速度センサ、３軸加速度センサが使用される。
【００５５】
加速度センサ１がある一定の時刻毎に検出したＡxとＡzのデータは角度算出手段４へ送られ、角度算出手段４がＡxとＡzのデータから、α＝tan-1（Ａx/Ａz）として路面角度αを算出する。角度算出手段４が算出した路面角度αは図４に示す角度保存手段９で保存される。前記ＡxとＡzのデータは第一演算手段２へも送られ、第一演算手段２において一定の時刻毎に│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算し、その結果を第一比較手段３へ送る。
【００５６】
第一比較手段３にはＡx2＋Ａz2の値に車体加速度Ａaの影響が表れず、路面角度αの影響が表れる値として、ある一定の値Ｔ１（（m/s2）2）が予め記憶されており、第一比較手段３は一定の時刻毎に、│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の範囲内にあるか否かを判断し、角度算出手段４がＡxとＡzから新規に路面角度αを算出したときのＡxとＡzが０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件を満たすと第一比較手段３が判断したときに、後述の角度更新手段１１において角度算出手段４が算出した新規路面角度αを前回算出した旧路面角度に代わって更新する。第一比較手段３が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の範囲内にないと判断したときには、新規路面角度αは更新されず、前回算出した旧路面角度が維持される。
【００５７】
更新された新規路面角度αは最終的には、加速度センサ１からのＡxと共に、角度算出手段４から図６に示す速度算出手段１２へ送られ、速度算出手段１２において、一定の時刻毎に算出されている前回の時刻n-1における速度Ｖn-1と、Ａx及びαを用いて今回の時刻nにおける速度ＶnがＶn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtとして算出される。
【００５８】
図２は車体に設置された加速度センサ１から得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出するＣＰＵ、ＭＰＵ等の角度算出手段４と、前記加速度センサ１から得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第二演算手段５と、第二演算手段５で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値Ｔ２より小さいか否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第二比較手段６とを備える請求項２に記載の路面角度算出装置のブロック図を示す。
【００５９】
この場合も、加速度センサ１がある一定の時刻毎に検出したＡxとＡzのデータは角度算出手段４へ送られ、角度算出手段４がＡxとＡzのデータから、α＝tan-1（Ａx/Ａz）として路面角度αを算出する。角度算出手段４が算出した路面角度αは図４に示す角度保存手段９で保存される。
【００６０】
加速度センサ１が検出した一定の時刻毎のＡxnのデータは第二演算手段５へ送られ、第二演算手段５が一定の時刻毎に複数のＡxnの平均値Ａxavを計算し、更に複数のＡxnのデータとＡxavを用いてＡxの標準偏差値である√Σ（Ａxn−Ａxav）2を計算する。第二演算手段５で得られたＡxの標準偏差値は第二比較手段６へ送られる。
【００６１】
第二比較手段６には例えば図１１に示すように│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＝０のときから、最初に│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│がピークを迎えるまでの間の範囲で設定されたある値Ｔ２（m/s2）が記憶されており、第二比較手段６はこのＴ２よりＡxの標準偏差値が小さいか否かを判断し、角度算出手段４がＡxとＡzから新規に路面角度αを算出したときのＡxが、Ａxの標準偏差値＜Ｔ２の条件を満たすと第二比較手段６が判断したときに、後述の角度更新手段１１において角度算出手段４が算出した新規路面角度αを前回算出した旧路面角度に代わって更新する。第二比較手段６がＡxの標準偏差値＜Ｔ２の範囲内にないと判断したときには、新規路面角度αは更新されず、前回算出した旧路面角度が維持される。更新された新規路面角度αは角度保存手段９で保存される。
【００６２】
図３は車体に設置された加速度センサ１から得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzの値から路面角度を算出するＣＰＵ、ＭＰＵ等の角度算出手段４と、前記ＡxとＡzの値から重力加速度をｇとして│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第一演算手段２と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、且つある設定値Ｔ１より小さいか否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第一比較手段３と、前記加速度センサから得られ、蓄積された複数の時刻毎の、路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、前記各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根を計算するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第二演算手段５と、第二演算手段５で得られたＡxの標準偏差値が、ある設定値Ｔ２より小さいか否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第二比較手段６と、前記│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値が正であり、ある設定値Ｔ３より小さいと前記第一比較手段３が判断し、且つ前記Ａxの標準偏差値が、ある設定値より小さいと前記第二比較手段６が判断している時間が、ある設定時間より長いか否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第三比較手段７とを備える請求項３に記載の路面角度算出装置のブロック図を示す。
【００６３】
第一比較手段３と第二比較手段６における時刻毎の判断結果は第三比較手段７へ送られる。第三比較手段７には車体がＸ方向正の向きに走行中にブレーキを掛ける、Ｘ方向負の向きに走行中に加速する等により発生する変則的な状況が通常は継続して起こらないと考えられる、ある時間Ｔ３が記憶されており、第三比較手段７が第一比較手段３と第二比較手段６における判断時間がＴ３を超えたと判断したときに、後述の角度更新手段１１において角度算出手段４が算出した新規路面角度αを前回算出した旧路面角度に代わって更新する。第三比較手段７が第一比較手段３と第二比較手段６における判断時間がＴ３以下であると判断したときには、新規路面角度αは更新されず、前回算出した旧路面角度が維持される。更新された新規路面角度αは角度保存手段９で保存される。
【００６４】
図４は前記角度算出手段４が算出した路面角度の前回算出値（旧路面角度）αoldが、ある設定値Ｎ°以上であるか否か、及び新規算出値（新規路面角度）αnewが前回算出値αoldより大きいか否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第四比較手段８を備え、この第四比較手段８の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段の少なくともいずれかが判断をする請求項４に記載の路面角度算出装置のブロック図を示す。
【００６５】
角度算出手段４は加速度センサ１からのＡxとＡzのデータを用いて時刻毎にα＝tan-1（Ａx/Ａz）により路面角度αを算出し、この路面角度αは角度保存手段９によって前回算出値として一旦、保存されている。第四比較手段８は前回算出値αoldと、現実的に想定され得る最大の路面角度として設定された値Ｎ°を比較すると共に、新規算出値αnewと前回算出値αoldを比較する。ここで、前回算出値αold（ラジアン）と設定値Ｎ°は次元を統一して比較される。
【００６６】
ここで用いられるＮ°は前回算出値αoldの大きさに応じて図１６に示すように複数の角度帯に区分されており、前記第一乃至第三比較手段３、６、７での比較の対象である設定値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３としては前記のように角度帯毎に新規算出値αnewが前回算出値αoldより増加傾向にあるか、減少傾向にあるかによって異なった、角度帯数×２通りの値が用意されている（Ｔ11/Ｔ21/Ｔ31〜Ｔ1n/Ｔ2n/Ｔ3n）。上記した第四比較手段８が前回算出値αoldとＮ°を比較する、とは具体的には前回算出値αoldがＮ°以上であるか否か、Ｎ°未満であれば、どの角度帯に属するかを判断することを意味する。
【００６７】
前記第一比較手段３が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をし、０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１であると判断したときに、角度更新手段１１が新規算出値αnewを前回算出値αoldに代わって更新し、それ以外のときには新規算出値αnewを更新せず、前回算出値αoldを維持する。同様に第二比較手段６がＡxの標準偏差値とＴ２との比較をし、第二比較手段６が前記Ｔ２よりＡxの標準偏差値が小さいと判断したときに、新規算出値αnewが前回算出値αoldに代わって更新され、それ以外のときには新規算出値αnewは更新されず、前回算出値αoldが維持される。
【００６８】
第三比較手段７は０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの比較をし、第一比較手段３と第二比較手段６における判断時間がＴ３を超えたと判断したときに、新規算出値αnewが前回算出値αoldに代わって更新され、それ以外のときには新規算出値αnewは更新されず、前回算出値αoldが維持される。いずれの場合も更新された路面角度αは角度保存手段９で保存される。
【００６９】
図５は角度算出手段４が時刻毎に算出した新規算出値αnewと前回算出値αoldとの差αdif（°）が、ある設定値Ｍ°(≦Ｎ°）より大きい（αdif＞Ｍ°）か否かを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の角度比較手段１０と、角度比較手段１０が、ある設定値Ｍ°より大きいと判断したときに、前回算出値αoldに、新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdifより十分に小さい値Δαを加えた値を更新後の新規算出値として算出するＣＰＵ、ＭＰＵ等の角度更新手段１１とを備える請求項５に記載の路面角度算出装置のブロック図を示す。更新後の新規算出値αnewは角度保存手段９で保存される。
【００７０】
図６は前記図４、図５に示す角度更新手段１１が算出した路面角度αと加速度センサ１から得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出するＣＰＵ、ＭＰＵ等の速度算出手段１２と、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、速度算出手段１２が算出した車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断するＣＰＵ、ＭＰＵ等の第五比較手段１３とを備え、この第五比較手段１３の判断結果に従って前記第一乃至第三比較手段３、６、７の少なくともいずれかが判断をする請求項６に記載の路面角度の算出装置のブロック図を示す。第五比較手段１３における判断の精度を上げる上では、図１４に示すように車体速度を低速、中速、高速の３通り以上の速度帯に区分することが適切である。
【００７１】
第五比較手段１３の判断結果は第一比較手段３、第二比較手段６及び第三比較手段７のそれぞれに送られ、第一乃至第三比較手段３、６、７は第五比較手段１３の判断結果、すなわち車体速度が低速、中速、高速のいずれの速度帯であるかの判断結果に基づいてそれぞれの設定値との比較を行う。第一比較手段３は速度帯毎に│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をし、第一比較手段３が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１であると判断したときに、角度更新手段１１が新規算出値αnewを前回算出値αoldに代わって更新し、それ以外のときには新規算出値αnewを更新せず、前回算出値αoldを維持する。
【００７２】
低速で走行中であれば、加速と減速の繰り返しに起因するサスペンションの影響によって車体の角度が変化し易いのに対し、高速での定速走行中には車体の角度が変化しにくい傾向があるから、例えば低速で走行中であるとの前提において第一比較手段３が│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値とＴ１との比較をしたときに、０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１であると判断しても、路面角度αの影響ではなく、車体の角度に起因する結果である可能性が高いと考えられるため、第五比較手段１３の判断を経由した上で、第一比較手段３での判断から新規算出値αnewを採用するか否か（路面角度αを更新するか否か）を角度更新手段１１が決めることになる。
【００７３】
同様に速度帯毎に第二比較手段６がＡxの標準偏差値とＴ２との比較をし、第二比較手段６が前記Ｔ２よりＡxの標準偏差値が小さいか否かを判断し、小さいと判断したときに、角度更新手段１１が新規算出値αnewを前回算出値αoldに代わって更新し、それ以外のときには新規算出値αnewを更新せず、前回算出値αoldを維持する。ここでも低速で走行中であるとの前提において第二比較手段６がＡxの標準偏差値＜Ｔ２であると判断しても、車体の加減速による可能性があると考えられるため、第五比較手段１３の判断を経由した上で、第二比較手段６での判断から新規算出値αnewを採用するか否か（路面角度αを更新するか否か）を角度更新手段１１が決めることになる。
【００７４】
第三比較手段７は速度帯毎に０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの比較をし、第三比較手段７が第一比較手段３と第二比較手段６における判断時間がＴ３を超えたと判断したときに、角度更新手段１１が新規算出値αnewを前回算出値αoldに代わって更新し、それ以外のときには新規算出値αnewを更新せず、前回算出値αoldを維持する。
【００７５】
図６に示す路面角度算出装置の作業手順の一例を図１５に示す。ここでは加速度センサ１から得られた加速度情報Ａx、Ａzを用いて第一演算手段２が時刻毎に│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│の値を計算し、第二演算手段５がＡxの標準偏差値を計算する。一方、角度算出手段４が時刻毎に路面角度αを算出すると共に、新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdif（αnew−αold）（°）を計算する。
【００７６】
第四比較手段８は前回算出値（旧路面角度）αoldが図１６に示す前記いずれの角度帯に属するか、及び新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdifから、新規算出値αnewの絶対値が増加傾向であるか否かを判断し、増加傾向でなければ、第五比較手段１３が、速度算出手段１２が算出した車体速度が低速、中速、高速のいずれの速度帯に属するかを判断する。ここで例えば中速、高速のいずれかの速度帯に属すると判断したときには、更に続いて第三比較手段７が０＜│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３継続するか否かの判断をする。新規算出値αnewの絶対値が増加傾向である場合には、前記のように誤差を含んでいる可能性が高いため、以後の作業は継続されない。
【００７７】
第三比較手段７がＴ３以下であると判断したときには新規算出値αnewは更新されずに前回算出値αoldが維持され、Ｔ３より大きいと判断したときには、更に角度比較手段１０が、新規算出値αnewと前回算出値αoldとの差αdif（αnew−αold）が、ある設定値Ｍ°(≦Ｎ°）より大きいか否かを判断する。
【００７８】
算出値の差αdifが設定値Ｍ°以下であると角度比較手段１０が判断したときには、角度更新手段１１が前回算出値に差を加えた値（αold＋αdif）を新規算出値αnewとして前回算出値αoldを更新する。角度比較手段１０がＭ°より大きいと判断したときには、角度更新手段１１が前回算出値αoldに、新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdifより十分に小さい値Δα（１°〜２°）を加えた値（αold＋Δα）を更新後の新規算出値αnewとして算出し、前回算出値αoldを更新する。速度算出手段３はこの更新後の新規算出値αnewに基づき、改めて車体速度Ｖnを算出する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第一演算手段と第一比較手段、及び角度算出手段を備える路面角度算出装置のブロック図である。
【図２】第二演算手段と第二比較手段、及び角度算出手段を備える路面角度算出装置のブロック図である。
【図３】第三比較手段を備える路面角度算出装置のブロック図である。
【図４】第四比較手段を備える路面角度算出装置のブロック図である。
【図５】角度比較手段を備える路面角度算出装置のブロック図である。
【図６】速度算出手段と第五比較手段を備える路面角度算出装置のブロック図である。
【図７】傾斜した路面上の車体に搭載された加速度センサが検出する加速度成分を示した概要図である。
【図８】車体に加速度が発生したときの加速度センサが検出する加速度成分を示した概要図である。
【図９】路面に平行な加速度成分Ａxと│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│を同一の時間軸上で比較した様子を示したグラフである。
【図１０】時刻毎の路面に平行な加速度成分Ａxnと、複数のＡxnの平均値Ａxavとの関係を示したグラフである。
【図１１】ＡxとＡxの標準偏差値、及び│Ａx2＋Ａz2−ｇ2│を同一の時間軸上で比較した様子を示したグラフである。
【図１２】車体に下り勾配の向きに加速度が発生したときの加速度センサが検出する加速度成分を示した概要図である。
【図１３】現実的に想定される範囲の路面角度の絶対値Ｎ°に対する路面角度の変化の傾向毎に第一乃至第三比較手段における判断を分割する場合の分割例を示したグラフである。
【図１４】速度帯毎に第一乃至第三比較手段における判断を分割する場合の速度帯の分割例を示したグラフである。
【図１５】図６に示す路面角度算出装置の作業手順の一例を示したフローチャートである。
【図１６】第四比較手段での比較のために前回算出値αoldの属する角度を６通りの角度帯に区分した場合の説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    加速度センサ
２    第一演算手段
３    第一比較手段
４    角度算出手段
５    第二演算手段
６    第二比較手段
７    第三比較手段
８    第四比較手段
１０  角度比較手段
１１  角度更新手段
１２  速度算出手段
１３  第五比較手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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