(57)【要約】【課題】加速度センサの出力信号をより多くの用途に使用可能な演算装置を提供すること。【解決手段】本開示の一形態は、車載の加速度センサの出力信号から、車両の前後方向における重力加速度を取得する第一取得部と、前記第一取得部で取得した加速度に基づき前記車両の走行路の勾配を推定し、推定した勾配の正接成分を積分することで、前記車両の位置における高度を第一高度として得る第一導出部と、を備えた演算装置に向けられる。【選択図】図１
2018115868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載の加速度センサの出力信号から、車両前後方向の重力加速度を取得する第一取得部と、
前記第一取得部で取得した加速度に基づき前記車両の走行路の勾配を推定し、推定した勾配の正接成分を積分することで、前記車両の位置における高度を第一高度として得る第一導出部と、
を備えた演算装置。
【請求項２】
前記第一導出部で得た第一高度に基づき、前記第一取得部で取得した加速度を補正する補正部と、
をさらに備えた、請求項１に記載の演算装置。
【請求項３】
車載の気圧センサの出力信号から周囲の気圧を取得し、取得した気圧に基づき、前記車両の位置における高度を第二高度として得る第二導出部と、
前記第一導出部で得た第一高度と、前記第二導出部で得た第二高度とに基づき、前記第一取得部で取得した加速度を補正する補正部と、
をさらに備えた、請求項１に記載の演算装置。
【請求項４】
前記加速度センサの出力信号は温度補償される、
請求項１〜３のいずれかに記載の演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加速度センサと共に使用される演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の演算装置としては、特許文献１に記載の傾斜角度算出装置が知られている。この傾斜角度算出装置において、加速度取得部は、移動体の地面に対する垂直方向の垂直加速度を取得する。また、傾斜角度算出部は、取得された垂直加速度と所定の重力加速度とに基づき、地面の傾斜角度を算出する。また、この傾斜角度算出装置では、高度は地図データに記録されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５０２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、加速度センサの出力信号をより多くの用途に使用可能な演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態は、
車載の加速度センサの出力信号から、車両前後方向の重力加速度を取得する第一取得部と、
前記第一取得部で取得した加速度に基づき前記車両の走行路の勾配を推定し、推定した勾配の正接成分を積分することで、前記車両の位置における高度を第一高度として得る第一導出部と、
を備えた演算装置に向けられる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、加速度センサの出力信号をより多くの用途に使用可能な演算装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の第一実施形態に係る演算装置の全体構成を示す図
【図２】図１のＥＣＵの処理手順を示すフロー図
【図３】本開示の第二実施形態に係る演算装置の全体構成を示す図
【図４】図３のＥＣＵの処理手順を示すフロー図
【図５Ａ】本開示の第三実施形態に係る演算装置の第一構成例を示す図
【図５Ｂ】本開示の第三実施形態に係る演算装置の第二構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、上記図面を参照して、本開示に係る各実施形態に係る演算装置について詳説する。
【０００９】
＜０．定義＞
下表１は、本実施形態で使用される頭字語や略語の意味を示す。
【００１０】
【表１】
2018115868.tif 000003
【００１１】
＜１−１．第一実施形態の構成＞
図１に示すように、車両Ｖには、加速度センサ１と、車速センサ３と、ロケータ５と、ＥＣＵ７と、が備わる。
【００１２】
加速度センサ１は、車両Ｖに加わる加速度を表す電気信号を出力する。
【００１３】
車速センサ３は、例えば、車輪に取り付けられ、車速を表すパルス信号を出力する。
【００１４】
ロケータ５は、例えば、ＧＰＳ受信機であって、車両の現在位置を例えば経度・緯度で示す情報（以下、位置情報という）を出力する。
【００１５】
ＥＣＵ７は、演算装置の典型例であって、基板上に実装された各種入力部７１、出力部７３および制御部７５を備えている。
【００１６】
各種入力部７１は、構成各部１，３，５からの信号や情報を受信可能であって、制御部７５の制御下で、受信信号や受信情報を制御部７５に転送する。
【００１７】
出力部７３は、例えば、周知の自動変速機用のＥＣＵとデータ通信可能に接続される。出力部７３は、制御部７５で導出された勾配を示す情報を自動変速機用ＥＣＵに送信する。これに応じて、自動変速機用ＥＣＵは、周知の通り、勾配に加え、現在の車速やアクセル開度等に基づき、自動変速機の変速比を切り替える。
【００１８】
他にも、出力部７３は、車両Ｖが自動運転車両の場合、制動装置用ＥＣＵとデータ通信可能に接続されても構わない。この場合、出力部７３は、制御部７５で導出された勾配を示す情報を制動装置用ＥＣＵに送信する。これに応じて、制動装置用ＥＣＵは、周知の通り、勾配や現在の車速等に基づき、車両Ｖに対し所望の制動力を与えるべく制動装置を駆動する。
【００１９】
制御部７５は、予め格納されたプログラムに従って動作して、各種入力部７１への入力信号・入力情報を用いつつ、下記の処理を行う。
【００２０】
＜１−２．本演算装置の処理＞
次に、図１，図２を参照して、ＥＣＵ７の処理について詳説する。
車両Ｖのエンジン始動時、ＥＣＵ７の制御部７５は、ロケータ５から位置情報を、初期位置情報として取得しメモリに格納する（図２のステップＳ００１）。
【００２１】
次に、制御部７５は、予め定められた演算周期が来ると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、第一取得部として機能して、各種入力部７１を介して加速度センサ１の出力信号を取得して、車両Ｖの前後方向における現在の重力加速度を取得する（ステップＳ００５）。
【００２２】
なお、ステップＳ００３でＮＯと判断された場合、制御部７５は、図示したように、ステップＳ００３を再度行っても良い。この場合、制御部７５は他にも、ステップＳ０２３を行っても良い。
【００２３】
詳細は後述するが、本開示では、加速度センサの出力信号が表す加速度の補正値が設定されている場合がある。補正値は、正負の値をとり得る。制御部７５は、ステップＳ００５の次に補正部として機能し、補正値が設定されている場合には、補正処理を行う（ステップＳ００７でＹＥＳ，Ｓ００９）。具体的には、ステップＳ００９において、ステップＳ００５で得られた加速度に補正値が加算される。
【００２４】
なお、ステップＳ００７でＮＯと判断された場合、制御部７５は、ステップＳ００９をスキップしてステップＳ０１１を行う。
【００２５】
次に、制御部７５は、ステップＳ０１１において第一導出部として機能して、まず、次式（１）に従って、現在走行中の路面の勾配を求める。
【００２６】
【数１】
2018115868.tif 000004
【００２７】
ここで、θは勾配、ａｓはステップＳ００５で得られた重力加速度であって、ステップＳ００５またはＳ００９で得られた既知の値である。ｇは重力加速度（既知の値）、ａｖは、車両Ｖに加わる加速度である。ａｖは、本開示では、車速センサ３の出力パルス信号が表す車速の微分値（換言すると、単位時間当たりの車速の変化量）であって、車速センサ３の出力パルス信号を得た制御部７５により算出される。
【００２８】
制御部７５は、ステップＳ０１１において引き続き第一導出部として機能し、本ステップで求めた勾配を表す情報を、出力部７３を介して、自動変速機用ＥＣＵや制動装置用ＥＣＵに送る。以上で、ステップＳ０１１は終了する。
【００２９】
次に、制御部７５は、入力部７１を介して車速センサ３の出力信号を取得して、車両Ｖの現在の走行速度（以下、現在の車速という）を取得する。制御部７５はさらに、現在の車速に、前述の演算周期を乗じて、前回の測定周期から今回の測定周期に至るまでの間に車両Ｖが路面に沿って走行した距離（以下、沿面距離ということがある）を求める（ステップＳ０１３）。
【００３０】
次に、制御部７５は、前回の測定周期から今回の測定周期に至るまでの車両Ｖの鉛直方向における移動距離（即ち高度）（以下、この高度を第一高度という）を、次式（２）に従って求める（ステップＳ０１５）。第一高度（後述の第二高度を含む）は、例えば海水面を基準とする陸地の鉛直方向における距離である。この場合、第一高度は海抜となる。また、日本においては、第一高度は標高であっても良い。なお、標高は、東京湾の平均海面と基準とする陸地の鉛直方向における距離である。
【００３１】
Δｈ＝ｄ・ｔａｎθ  …（２）
ここで、Δｈは第一高度、ｄはステップＳ０１３で得られた沿面距離である。
【００３２】
制御部７５は、これまでの第一高度の積算値に、ステップＳ０１５で求めた第一高度を加算して、第一高度の積算値を更新する（ステップＳ０１７）。
【００３３】
次に、制御部７５は、車両Ｖがエンジン始動時の位置に戻ってきたか否かを判断する（ステップＳ０１９）。具体的には、ステップＳ０１９において、制御部７５は、ロケータ５から現在の位置情報を取得し、取得した位置情報がステップＳ００１で格納された初期位置情報と実質上同じ位置とみなせるか否かを判断する。
【００３４】
ステップＳ０１９でＮＯと判断された場合、制御部７５は、ステップＳ０２１をスキップして、後述のステップＳ０２３を行う。
【００３５】
それに対し、ステップＳ０１９でＹＥＳと判断された場合、車両Ｖがエンジン始動時の位置に戻ってきたことになる。この場合、ステップＳ０１７で得られる第一高度の積算値は実質的にゼロになるはずである。しかし、加速度センサ１の出力信号に基づく加速度に、加速度センサ１の個体差等に起因する系統誤差が重畳されている場合、第一高度の積算値は、実質的にゼロとはならないことが多い。
【００３６】
上記のことから、ステップＳ０１９でＹＥＳと判断された場合、制御部７５は、ステップＳ０１７で得られた第一高度の積算値がゼロに近づくような補正値であって、ステップＳ００９で用いる補正値を設定する（ステップＳ０２１）。
【００３７】
なお、補正値は、様々な方法で得ることが可能であるが、本演算装置７の設計・開発段階の実験やシミュレーションにより定めた値で良い。具体的には、実験等により、設計・開発者は、第一高度の積算値毎に補正値を求め、第一高度の積算値毎に補正値を記述したテーブルを作成し、制御部７５のメモリに格納する。ステップＳ０２１において、制御部７５は、このテーブルを参照して、現在の第一高度の積算値に対応する補正値を選択して設定する。他にも、制御部７５は、第一高度の積算値を代入すると補正値を導出出来る関数を予め保持しておいても良い。
【００３８】
このステップＳ０２１の後、または、ステップＳ０１９でＮＯと判断された場合、制御部７５は、例えば運転者がキーオフにするか否かに基づき、図２の処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ０２３）。
【００３９】
ステップＳ０２３でＮＯと判断された場合、制御部７５は、ステップＳ００３に戻る。それに対し、ステップＳ０２３でＹＥＳと判断された場合、制御部７５は、図２の処理を終了する。
【００４０】
＜１−３．本演算装置の作用・効果＞
以上説明した通り、本ＥＣＵ（演算装置）７によれば、加速度センサ１の出力信号に基づき第一高度を導出出来るので、加速度センサの出力信号をより多くの用途に使用可能な演算装置を提供することが出来る。
【００４１】
特に、本ＥＣＵ（演算装置）７のように、第一高度の積算値に基づき、加速度センサ１の出力信号より得られる加速度を補正することで、ステップＳ０１１で求められる勾配の精度を高めることが出来る。その結果として、自動変速機の誤変速の可能性を低減したり、搭乗者が違和を感じにくい良好な制動力を制動装置が車両Ｖに与えたりすることが出来る。
【００４２】
＜２−１．第二実施形態の構成＞
第二実施形態の車両Ｖには、図３に示すように、第一実施形態の車両Ｖ（図１を参照）に備わる構成と比較すると、ロケータ５が無い点と、気圧センサ９がさらに備わる点とで相違する。これ以外に、両実施形態の間に構成面の相違は無いので、図３において、図１に示す構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００４３】
気圧センサ９は、大気圧を表す電気信号をＥＣＵ７に出力する。
【００４４】
なお、本実施形態のＥＣＵ（演算装置）７には、第一実施形態のものと比較して構成上の相違は無いが、機能・処理面での相違は生じる。以下、機能・処理面での相違点について説明する。
【００４５】
各種入力部７１は、構成各部１，３，５，９からの信号や情報を受信して、受信信号や受信情報を制御部７５に転送する。
【００４６】
出力部７３に関しては、第一実施形態のものと同様である。
【００４７】
制御部７５は、予め格納されたプログラムに従って動作して、各種入力部７１への入力信号・入力情報を用いつつ、下記の処理を行う。
【００４８】
＜２−２．本演算装置の処理＞
図４は、図２と比較して、ステップＳ００１の代わりにステップＳ１０１を含み、ステップＳ０１９，Ｓ０２１の代わりにＳ１０３〜Ｓ１０９を含み、さらに、ステップＳ１１１をさらに含む点で相違する。それ以外に両フロー図の間に相違点は無いので、図４において、図２のステップに相当するものには同一ステップ番号を付け、それぞれの説明を省略または簡素化する。
【００４９】
制御部７５は、ステップＳ１０１において、第一高度の積算値を初期化する。具体的には、前回の処理終了直前のステップＳ１１１で記憶した第一高度の積算値が初期値として設定される。
【００５０】
また、ステップＳ０１７の次に、制御部７５は、ステップＳ１０３において、ステップＳ０１７で更新された第一高度の積算値が予め定められた下限値から上限値までの範囲内か否かを判断する。下限値および上限値は、様々な方法で得ることが可能であるが、例えば、第一高度の積算値としてはあり得ない値に設定されても良い。この場合、下限値は例えば−１０００ｍに、上限値は例えば５０００ｍに設定される。また、下限値および上限値は他にも、本演算装置の設計・開発段階の実験やシミュレーションにより定めた値で良い。
【００５１】
ステップＳ１０３でＹＥＳと判断された場合、制御部７５は、ステップＳ１０５〜Ｓ１０９をスキップして、後述のステップＳ０２３を行う。
【００５２】
それに対し、ステップＳ１０３でＮＯと判断された場合、ステップＳ０１７で得られる第一高度の積算値が明らかに異常値を示しており、加速度センサ１の出力信号に基づく加速度に、加速度センサ１の個体差等に起因する系統誤差が重畳されているとみなすことが出来る。
【００５３】
上記のことから、ステップＳ１０３でＹＥＳと判断された場合、制御部７５は、各種入力部７１を介して気圧センサ９の出力信号を取得して、ステップＳ０１５の実行時とほぼ同じ時点における高度を第二高度の現在値として取得する（ステップＳ１０５）。
【００５４】
次に、制御部７５は、第二高度の現在値と、ステップＳ０１７で得た第一高度の積算値とを比較する（ステップＳ１０７）。
【００５５】
次に、制御部７５は、ステップＳ０１７で得られた第一高度の積算値がステップＳ１０７で得られた差分値に近づくような補正値であって、ステップＳ００９で用いる補正値を設定すると共に、ステップＳ０１７で得られた第一高度の積算値をステップＳ１０５で得られた第二高度の値に設定する（ステップＳ１０９）。
【００５６】
また、制御部７５は、ステップＳ０２３でＹＥＳと判断すると、次回の処理開始直後のステップＳ１０１のために、現在の第一高度の積算値を不揮発性メモリ（図示せず）に保存する（ステップＳ１１１）。その後、図４の処理は終了する。
【００５７】
＜２−３．本演算装置の作用・効果＞
以上説明した通り、本ＥＣＵ（演算装置）７によれば、＜１−３．本演算装置の作用・効果＞の記載と同様の作用・効果を奏する。
【００５８】
＜３−１．第三実施形態の構成＞
第三実施形態の車両Ｖには、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第一および第二実施形態の車両Ｖ（図１，図３を参照）に備わる加速度センサ１に代えて、温度補償機能付き加速度センサ１ａが備わっている。これ以外に、両実施形態の間に構成面の相違は無いので、図５Ａ，図５Ｂにおいて、図１，図３に示す構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００５９】
図５Ａおよび図５Ｂにおいて、温度補償機能付き加速度センサ１ａは、加速度を表す検出信号を、内蔵の温度センサの検出結果に基づき補償する。温度補償機能付き加速度センサ１ａは、このような温度補償後の検出信号を、ＥＣＵ（演算装置）７に出力する。
【００６０】
ＥＣＵ（演算装置）は、温度補償済みの出力信号に基づき、図２または図４の処理を行う。
【００６１】
＜３−２．本演算装置の作用・効果＞
本ＥＣＵ（演算装置）７によれば、温度補償後の検出信号を用いて処理を行うため、第一実施形態または第二実施形態よりも高精度な勾配を求めることが可能となる。
【００６２】
＜３−３．付記＞
上記第三実施形態では、温度補償機能付きの加速度センサ１ａにより自身の温度特性を補償していた。しかし、これに限らず、ＥＣＵ（演算装置）７側において、加速度センサ１の温度特性を補償しても構わない。この場合、加速度センサ１の温度は、加速度センサ１に設けられた温度センサより検出しても構わない。また、別場所に設けられた温度センサの検出結果が加速度センサ１の温度と等価とみなされても構わない。
【００６３】
上記に加え、ＥＣＵ７は、加速度センサ１の温度および第一高度の積算値の組み合わせごとに、補正値を記述したテーブルを予め保持しておき、ステップＳ０２１において、加速度センサ１の現在の温度と、ステップＳ０１７で得られた第一高度の積算値との組み合わせに対応した値をテーブルから選択して、これを補正値と設定しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本開示の演算装置は、加速度センサの出力信号から有効活用でき、乗用車や商用車等に好適である。
【符号の説明】
【００６５】
７  ＥＣＵ（演算装置）
【図１】
2018115868.tif 000005
【図２】
2018115868.tif 000006
【図３】
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【図４】
2018115868.tif 000008
【図５Ａ】
2018115868.tif 000009
【図５Ｂ】
2018115868.tif 000010