(57)【要約】【課題】  本発明は、ヨーレートセンサのゲイン異常の判定を確実に行うことができるヨーレートセンサの異常判定装置の提供を目的とする。【解決手段】  ヨーレートセンサからの出力値ＹＲを積分する演算手段と、ＥＴＣゲートのレーンの方位角を取得する取得手段と、入場ゲートのＥＴＣレーンの方位角Ａｉｎと退場ゲートのＥＴＣレーンの方位角Ａｏｕｔとの角度差Ａ１とその入退場ゲート間における前記演算手段による積分値Ａ２を比較する比較手段と、その比較結果に基づいてヨーレートセンサのゲイン異常を判断する判断手段とを備えるヨーレートセンサの異常判定装置。【選択図】  図３
2006258645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーレートセンサからの出力値を積分する演算手段と、
基準方向に対するＥＴＣレーンの方向角を取得する取得手段と、
入場ゲートのＥＴＣレーンの方向角と退場ゲートのＥＴＣレーンの方向角との角度差とその入退場ゲート間における前記演算手段による積分値を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいてヨーレートセンサのゲイン異常を判断する判断手段とを備えるヨーレートセンサの異常判定装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記角度差と前記積分値の差が（Ｔｈ＋３６０°×ｍ）より大きく（３６０°×（ｍ＋１）−Ｔｈ）より小さい場合（Ｔｈは所定値、ｍは整数）、ヨーレートセンサのゲイン異常と判断する請求項１記載のヨーレートセンサの異常判定装置。
【請求項３】
前記判断手段は、ヨーレートセンサの周囲温度に応じて、ゲイン異常と判断する閾値を変更する請求項１または２記載のヨーレートセンサの異常判定装置。
【請求項４】
前記周囲温度は、入退場ゲート間における測定値である請求項３記載のヨーレートセンサの異常判定装置。
【請求項５】
前記判断手段によってゲイン異常と判断されたヨーレートセンサの出力値の使用を制限する制限手段を備える請求項１から４のいずれかに記載のヨーレートセンサの異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＴＣ（Electronic  Toll  Collection）システムを利用するヨーレートセンサの異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、センサの誤差が累積されることによって、実際の車両の位置とセンサ情報に基づき推定される車両の位置とのずれをなくすナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。本ナビゲーション装置は、ＥＴＣシステムにおける地上側施設の位置情報に基づいて、センサ情報に基づき推定される車両の位置を修正するものである。
【特許文献１】特開２０００−１８６９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＥＴＣレーン走行中は直進状態であり、車両に生じるヨーレートが零と考えられるため、ＥＴＣレーン走行中にヨーレートセンサの出力値を零点補正することを停車させることなく行うことが可能である。しかしながら、ヨーレートセンサのゲイン異常については、ＥＴＣレーンが真っ直ぐであるという特徴を単に利用しただけでは、その異常を判定することができない。
【０００４】
この点、上述の従来技術のナビゲーション装置は、車両の位置情報を補正するためにＥＴＣシステムの地上側施設の位置情報を用いている。しかしながら、その位置情報を用いてもヨーレートのゲイン異常を判定することはできず、ＥＴＣシステムの地上側施設を単に利用しただけでは、上記の問題点を解決することはできない。
【０００５】
そこで、本発明は、ヨーレートセンサのゲイン異常の判定を確実に行うことができるヨーレートセンサの異常判定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
ヨーレートセンサからの出力値を積分する演算手段と、
基準方向に対するＥＴＣレーンの方向角を取得する取得手段と、
入場ゲートのＥＴＣレーンの方向角と退場ゲートのＥＴＣレーンの方向角との角度差とその入退場ゲート間における前記演算手段による積分値を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいてヨーレートセンサのゲイン異常を判断する判断手段とを備えるヨーレートセンサの異常判定装置が提供される。
【０００７】
本局面によれば、ゲイン異常がなければ、入場ゲートのＥＴＣレーンの方向角と退場ゲートのＥＴＣレーンの方向角との角度差とその入退場ゲート間に検出されたヨーレートの積分値は実質同一となるので、実質同一であればゲインは正常と判断し、実質同一でなければ異常と判断することができる。
【０００８】
また、前記判断手段は、前記角度差と前記積分値の差が（Ｔｈ＋３６０°×ｍ）より大きく（３６０°×（ｍ＋１）−Ｔｈ）より小さい場合（Ｔｈは所定値、ｍは整数）、ヨーレートセンサのゲイン異常と判断することが好適である。
【０００９】
これにより、入退場ゲート間で車両がランプウェイやパーキングで旋回すると、前記の積分値はその旋回分積算されてしまうので、そのような旋回が起こったとしても、ゲインの異常と誤判断しないようにすることができる。
【００１０】
また、前記判断手段は、前記検出手段の周囲温度に応じてゲイン異常と判断する閾値を変更するようにし、特に、周囲温度は入退場ゲート間における測定値であることが好ましい。これにより、ヨーレートセンサからの出力値が温度変化の影響によってずれてしまっていても、ゲインの異常と誤判断しないようにすることができる。
【００１１】
また、前記判断手段によってゲイン異常と判断されたヨーレートセンサの出力値の使用を制限する制限手段を備えることが好適である。これにより、異常と判断されたヨーレートセンサによって生じる車両制御への影響を確実に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヨーレートセンサのゲイン異常の判定を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１４】
まず、図１を参照しながら、本発明を実施する際に利用するＥＴＣシステムについて簡単に説明する。図１は、ＥＴＣシステムのゲート近辺の概略図である。車両検知器３がＥＴＣレーン９への車両の進入を検知すると、ゲートアンテナ２から車両に向けて電波が照射される。その電波を受信したＥＴＣ車載器１０とゲートアンテナ２との間で通行確認や料金情報等のデータ通信が行われ、開閉バー７が開く。
【００１５】
また、ＥＴＣレーン９は真っ直ぐに造られており、コンクリートの縁石８等で隣のレーンに移動できないようになっている。したがって、ゲートアンテナ２からの電波を受信したタイミングでは、車両は真っ直ぐにＥＴＣレーン９上を走っている状況である。
【００１６】
図２は、本発明のヨーレートセンサの異常判定装置の実施例形態を示す図である。
【００１７】
ＥＴＣ車載器１０は、上述したように、ゲートアンテナ２との間で無線通信を行うものである。車両がＥＴＣレーン９を走行しているか否かは、ＥＴＣ車載器１０のゲートアンテナ２からの電波受信有無によって判断できる。その電波の受信があった場合、車両がＥＴＣレーン９を走行していると判断することができる。
【００１８】
ヨーレートセンサ１１は、車両に搭載され、車両のヨー運動によって発生する角速度を検出するものである。
【００１９】
方位角取得手段１２は、基準方向を真北としたときの方向角、すなわち方位角を取得するものである。例えば、真北を基準０°に右回りを＋側と定義するならば、真東は９０°、真西を２７０°となる。もちろん、方位角の基準方向は真北でなくてもよく、ある一方向を基準方向とし正となる回転方向の向きを定義すればよい。
【００２０】
特に、本発明ではＥＴＣレーン９の伸びる向きの方位角を必要とする。ＥＴＣレーン９の方位角は、例えば、ナビゲーションシステムの地図データベースに記憶されている。地図データベースには、全国各地に設けられたＥＴＣゲートに関する識別番号や座標位置等の各種情報が記憶され、その記憶された各種情報の中の一つにＥＴＣレーン９の方位角がある。
【００２１】
ここで、ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）受信機によるＧＰＳ衛星からの受信情報と地図データベース内の詳細な地図情報に基づいて、車両の地図上での位置情報を取得するものである。したがって、ナビゲーションシステムは、車両が全国各地にある何処のＥＴＣゲートのＥＴＣレーン９を走行しているかを認識できるとともに、その走行しているＥＴＣレーン９の方位角を地図データベースから取得することができる。したがって、ナビゲーションシステムは、ＥＴＣレーン９の方位角を取得する有効な手段の一つである。
【００２２】
また、ナビゲーションシステムではなく、ＥＴＣレーン９の方位角を取得する方法として、各ＥＴＣゲートに備えられたゲートアンテナ２からの通信情報の中に、そのＥＴＣゲートのＥＴＣレーン９の方位角の情報を含めてもよい。この場合、ＥＴＣレーン９の方位角は、ＥＴＣ車載器１０によって取得され得る。
【００２３】
温度センサ１３は、ヨーレートセンサ１１の周囲温度を検出するものである。ヨーレートセンサ１１は、車種等の違いによって座席下やトランクやエンジンルーム等のさまざまな場所に設置されるため、その設置場所に応じて使用すべき温度センサが異なる。例えば、ヨーレートセンサ１１が座席下に設置されていれば、エアコン制御等のために必要な車室内の温度を測定する車室内温度センサを流用することができる。また、エンジンルーム内に設置されていれば、エンジンの吸気温センサを流用することができる。もちろん、専用の温度センサをあらたに設けてもよい。また、可能であるならば、ヨーレートセンサ１１自体の温度を直接測定する温度センサを使用してもよい。
【００２４】
ＥＣＵ３０は、ＥＴＣ車載器１０、ヨーレートセンサ１１、方位角取得手段１２及び温度センサ１３からの情報に基づいて、ヨーレートセンサ１１のゲイン異常を判断するものである。ＥＣＵ３０は、より具体的な例を挙げれば、ヨーレートセンサ１１をはじめ、図示しない操舵角センサや横加速度センサや車輪速センサ等による検出値に基づいて車両の挙動安定制御をするＶＳＣ（Vehicle  Stability  Control）ＥＣＵである。車両の挙動安定制御（ＶＳＣ制御）を簡略して説明するならば、ＶＳＣＥＣＵは、ヨーレートセンサ１１により検出されたヨーレートと操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて所定の演算によって算出された推定ヨーレートとの差分が所定の閾値を超えると、オーバーステア若しくはアンダーステアになっているとして、ＶＳＣ制御を開始する。言い換えれば、その差分が大きいほど、車両の挙動変化が大きいことを示す。
【００２５】
なお、上述したように、ヨーレートは、操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて推定することが可能である。直進状態からステアリングが切られると車両の前輪にはスリップ角がつくので、その前輪にはコーナリングフォースが発生する。コーナリングフォースは、車両の横方向運動を開始させると同時にヨー運動を開始させる。したがって、このような関係があるので、操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて、ヨーレートの推定値を算出することが可能である。
【００２６】
次に、本発明のヨーレートセンサの異常判定装置の実施例形態の制御動作について説明する。
【００２７】
図３は、ＶＳＣＥＣＵが実行するヨーレートセンサの異常判定の制御フローを表したものである。本説明では、図４の場面を想定して説明する。図４は、車両が、ＥＴＣ入場ゲートＡから有料道路に入り、いくつかのインターチェンジ（ＩＣ）を通り過ぎて、ＥＴＣ退場ゲートＢから有料道路を出る様子を示した図である。
【００２８】
図３のステップ１０において、ＶＳＣＥＣＵは、ＥＴＣ入場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信フラグＥＴＣｉｎの状態をＥＴＣ車載器１０から取得する。ＥＴＣ車載器１０は、ＥＴＣ入場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信があった場合、フラグＥＴＣｉｎを１にする。ＥＴＣ入場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信がない状態では、フラグＥＴＣｉｎは０（初期値）のままである。ＥＴＣｉｎ＝１ならば、ステップ１２に移行する。ＥＴＣｉｎ＝０ならば、ステップ１４に移行する。
【００２９】
ステップ１２において、ＶＳＣＥＣＵは、ＥＴＣ区間走行中フラグＦに１を立てる。Ｆの初期値は０であり、Ｆ＝０はＥＴＣ区間外の走行中であることを表す。一方、Ｆ＝１は、ＥＴＣ入場ゲートからＥＴＣ退場ゲートまでの区間（ＥＴＣ区間）を車両が走行していることを表す。また、ステップ１２では、方位角取得手段１２によって取得されたＥＴＣ入場ゲートのＥＴＣレーン９の方位角Ａｉｎが確定する（図４でいえば、ＥＴＣ入場ゲートＡの矢印の方位角）。
【００３０】
ステップ１４において、ＶＳＣＥＣＵは、Ｆ＝１であるか否かを判定する。Ｆ＝１であれば、ステップ１６に移行する。Ｆ＝０であれば、フローの最初にリターンする。このステップでＦ＝１であれば、ＥＴＣ入場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信をして、ＥＴＣ区間を走行しているということである。
【００３１】
ステップ１６において、ＶＳＣＥＣＵは、ヨー方向の角度（ヨー角度）の演算とヨーレートセンサ１１の最低・最高温度の演算をする。ヨーレートは単位時間当たりのヨー角度であり、本フローは微小周期の逐次演算フローなので、今回演算値であるヨー角度ＹＡ（ｎ）は、前回演算値のヨー角度ＹＡ（ｎ−１）にヨーレートセンサ１１の現在検出値ＹＲ（零点補正後の値）を足すことによって算出することができる。
【００３２】
また、前回演算値のヨーレートセンサ１１の最低温度と温度センサ１３により検出されたヨーレートセンサ１１の現在温度との最小値比較をして、ヨーレートセンサ１１の最低温度を今回演算値として演算する。さらに、前回演算値のヨーレートセンサ１１の最高温度と温度センサ１３により検出されたヨーレートセンサ１１の現在温度との最小値比較をして、ヨーレートセンサ１１の最高温度を今回演算値として演算する。この演算によって、ＥＴＣ区間走行中の最高温度と最低温度が保持される。なお、＊（ｎ）は今回演算値、＊（ｎ−１）は前回演算値を表し、以下同様とする。
【００３３】
ステップ１８において、ＶＳＣＥＣＵは、ＥＴＣ退場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信フラグＥＴＣｏｕｔの状態をＥＴＣ車載器１０から取得する。ＥＴＣ車載器１０は、ＥＴＣ退場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信があった場合、フラグＥＴＣｏｕｔを１にする。ＥＴＣ退場ゲートのゲートアンテナ２からの電波受信がない状態では、フラグＥＴＣｏｕｔは０（初期値）のままである。ＥＴＣｏｕｔ＝１ならば、ステップ２０に移行する。ＥＴＣｏｕｔ＝０ならば、フローの最初にリターンする。
【００３４】
ステップ２０において、ＶＳＣＥＣＵは、ＥＴＣ区間走行中フラグＦを０にする。また、方位角取得手段１２によって取得されたＥＴＣ退場ゲートのＥＴＣレーン９の方位角Ａｏｕｔが確定する（図４でいえば、ＥＴＣ退場ゲートＢの矢印の方位角）。
【００３５】
ステップ２２において、ＶＳＣＥＣＵは、ステップ１２で確定したＥＴＣ入場ゲート方位角Ａｉｎからステップ２０で確定したＥＴＣ退場ゲート方位角Ａｏｕｔの減算によって、ＥＴＣ入退場ゲート角度差Ａ１を演算する。また、ヨー角度積算値Ａ２にステップ１６で演算されたＹＡ（ｎ）を代入する。
【００３６】
ステップ２４において、ＶＳＣＥＣＵは、｜Ａ１−Ａ２｜がステップ２４に記載の関係式を満たすか否かを判断する。ここで、ヨーレートセンサ１１にゲイン異常がなければ、ステップ２２で演算されたＡ１とＡ２は実質同一の値になり、つまり｜Ａ１−Ａ２｜＝０となる。しかし、ＥＴＣ入場ゲートを通過した後に、ランプウェイやサービスエリアのパーキング等で車両が旋回すると、Ａ２はその旋回分積算されてしまい、｜Ａ１−Ａ２｜は０とはならない。そこで、そのような旋回が起こったとしても、ゲインの異常と誤判断しないように、ゲイン異常の判定条件をステップ２４に記載の関係式とする。なお、その関係式において、Ｔｈはヨーレートゲインずれ判定閾値、ｍは０以上の整数を表す。Ｔｈは、ゲイン異常とは認められない予め想定されたマージン（想定誤差）である。
【００３７】
ステップ２４に記載の関係式を視覚的に表現すれば、図５のようになる。｜Ａ１−Ａ２｜が本関係式を満たさない場合（図５中のＮＧと記載以外の範囲）、ヨーレートセンサ１１は正常であるとして、ステップ２６に移行する。｜Ａ１−Ａ２｜が本関係式を満たす場合（図５中のＮＧと記載の範囲）、ヨーレートセンサ１１にゲイン異常のおそれがあるとして、ステップ２８に移行する。    
ステップ２６において、ＶＳＣＥＣＵは、ＶＳＣ制御閾値ＴｈｖｓｃをＴｈｖｓｃ１（通常値）に設定する。ＶＳＣ制御閾値Ｔｈｖｓｃとは、上述したＶＳＣ制御を開始するための閾値である。ヨーレートセンサ１１により検出されたヨーレートと操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて所定の演算によって算出された推定ヨーレートとの差分がＶＳＣ制御閾値Ｔｈｖｓｃの値を超えた場合に、ＶＳＣＥＣＵはＶＳＣ制御を開始する。
【００３８】
一方、ヨーレートセンサ１１にゲイン異常のおそれがあると判断したＶＳＣＥＣＵは、ステップ１６で演算されたヨーレートセンサ１１の最高温度と最低温度の差が温度変化判定閾値Ｔｈｔより小さいか否かを判断する（ステップ２８）。小さければ、ヨーレートセンサ１１のヨーレートのゲイン異常としてＶＳＣ制御を禁止する（ステップ３０）。それに対して、Ｔｈｔ以上であれば、ＶＳＣ制御閾値をＴｈｖｓｃ１より大きいＴｈｖｓｃ２に設定する（ステップ３２）。
【００３９】
そして、ステップ３４において、ＶＳＣＥＣＵは、ヨーレートセンサ１１の最高・最低温度を現在の温度に初期化して、本フローの最初にリターンする。
【００４０】
つまり、ステップ２８〜３４では、ヨーレートセンサ１１の零点ドリフトや製造ばらつき等をゲイン異常の判定をする際に考慮している。ヨーレートセンサは、温度変化による零点ドリフトが発生したり、ゲイン変化が大きいものが製造ばらつきによって生産されたりすることがある。そのため、ヨーレートの変化が大きくても、ＥＴＣ区間においてヨーレートセンサ１１の温度変化が大きい場合は、異常でない可能性が高いので、異常とは確定せずに、ＶＳＣ制御閾値の拡大に留めている。したがって、ＶＳＣ制御閾値を大きな値に設定すれば、車両の挙動変化がより大きくならなければその閾値を超えないことになるので、ＶＳＣ制御をさせにくくしている。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４２】
例えば、ヨーレートを検出するヨーレートセンサのゲイン異常についての説明であったが、横加速度センサや操舵角センサのゲイン異常の判定についても、上記同様にして、本発明によって行うことができる。「横加速度＝ヨーレート×車速」の関係にあるので、横加速度を車速で除算することによって、ヨーレートセンサを用いずにヨーレートを演算することができる。したがって、横加速度センサにより検出された横加速度に基づいて演算された推定ヨーレートを、上記実施例のヨーレートとして当てはめれば、横加速度センサのゲイン異常も判定することができる。また、上述しているように、操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて演算された推定ヨーレートを、上記実施例のヨーレートとして同様に当てはめれば、操舵角センサのゲイン異常も判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＥＴＣシステムのゲート近辺の概略図である。
【図２】本発明のヨーレートセンサの異常判定装置の実施例形態を示す図である。
【図３】ＶＳＣＥＣＵが実行するヨーレートセンサの異常判定の制御フローを表したものである。
【図４】ＥＴＣ入場ゲートＡから有料道路に入ってＥＴＣ退場ゲートＢから出るまでの車両の様子を示した図である。
【図５】｜Ａ１−Ａ２｜の値についてゲイン異常と判定される角度範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
２            ゲートアンテナ
３            車両検知器
７            開閉バー
８            縁石
９            ＥＴＣレーン
１０          ＥＴＣ車載器
１１          ヨーレートセンサ
１２          方位角取得手段
１３          温度センサ
３０          ＥＣＵ
ＥＴＣｉｎ    ＥＴＣ入場ゲートからの電波受信フラグ
ＥＴＣｏｕｔ  ＥＴＣ退場ゲートからの電波受信フラグ
Ｆ            ＥＴＣ区間走行中フラグ
ＹＡ          ヨー角度
ＹＲ          ヨーレート値（零点補正後）
Ａｉｎ        ＥＴＣ入場ゲート方位角
Ａｏｕｔ      ＥＴＣ退場ゲート方位角
Ａ１          ＥＴＣ入退場ゲート角度差
Ａ２          ヨー角度積算値
ＴＭＰ        ヨーレートセンサの温度
ＴＭＰｍｉｎ  ＥＴＣ区間最低温度
ＴＭＰｍａｘ  ＥＴＣ区間最高温度
Ｔｈ          ヨーレートゲインずれ判定閾値
ｎ            インクリメント定数
Ｔｈｔ        温度変化判定閾値
Ｔｈｖｓｃ    ＶＳＣ制御閾値
Ｔｈｖｓｃ１  通常のＶＳＣ制御閾値
Ｔｈｖｓｃ２  ヨーレートゲインずれ時のＶＳＣ制御閾値（Ｔｈｖｓｃ１＜Ｔｈｖｓｃ２）
【図１】
2006258645.tif 000003
【図２】
2006258645.tif 000004
【図３】
2006258645.tif 000005
【図４】
2006258645.tif 000006
【図５】
2006258645.tif 000007