(57)【要約】【課題】車両が凹凸路などを走行する状況下であってもヨーレート検出出力の正確化を可能にすること。【解決手段】角速度センサ３は、その検出軸回りの角速度ωを検出して周波数演算処理回路５内の角速度補正部８に与える。傾斜角センサ４は、角速度センサ３の検出軸の基準位置（例えば路面に対する鉛直方向）からの傾斜角度θを検出して周波数演算処理回路５内の角度変化演算部７に与える。角度変化演算部７は、特定の周波数帯域（５Ｈｚ〜２００Ｈｚ）での検出角度θの角度変化量αを算出する。角速度補正部８は、角速度ωに対し１／ｃｏｓαを乗算することにより、鉛直軸回りの角速度ωｖを算出する。これにより、角速度センサ３の検出出力に含まれる１／ｃｏｓα分の検出誤差が補正される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のヨーレートを検出するように配置された角速度センサを備えた車載用角速度検出装置において、
前記角速度センサの検出軸の基準位置からの傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
この傾斜角度検出手段による検出角度の特定周波数帯域での変化量を算出する角度変化量演算手段と、
この角度変化量演算手段により算出された角度変化量に基づいて前記角速度センサの検出出力を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする車載用角速度検出装置。
【請求項２】
前記角度変化量演算手段は、前記傾斜角度検出手段による検出角度の特定周波数帯域での変化量を算出する際に、当該特定周波数帯域の帯域幅を車両の走行速度に応じた値に変化させることを特徴とする請求項１記載の車載用角速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のヨーレートを角速度センサにより検出する車載用角速度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両のカーブ走行時や急ハンドル時において安定性を確保するための制御動作を行う車両安定性制御システムのような運動制御装置においては、車両の旋回に伴う水平面内の運動状態を制御するために、車両のヨーレートを含む種々の運動状態量を検出する構成となっている。この場合に必要となるヨーレートセンサとしては、検出軸回りの角速度に応じたレベルの信号を発生する角速度センサを用いることが一般的となっているが、このようなヨーレートセンサにあっては、その検出出力にオフセットが存在することが避けられない。このため、従来では、車両運動モデルに基づいて車両の推定ヨーレートを算出し、この推定ヨーレートを用いてヨーレートセンサによる検出ヨーレートの零点補正を行うようにした角速度検出装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
但し、ヨーレートセンサの零点は、温度変化によりドリフトする特性があるので、車両運動制御を正確に行うためには、このような温度変化による零点ドリフトの補正も必要となる。また、車両の推定ヨーレートの算出に用いられる車両運動モデルの諸定数は、実際には固定値ではなく、路面状況などにより変化するため、車両の推定ヨーレートには必ず誤差が生じ、ヨーレートの零点補正を正確に行うことが困難になる。そこで、従来では、車両モデルに基づいて第１の車両推定ヨーレートを算出すると共に、左右の車輪速度に基づいて第２の車両推定ヨーレートを算出し、ヨーレートセンサで検出されたヨーレートと、上記第１及び第２の車両推定ヨーレートに基づいて当該ヨーレートセンサの零点補正を行う構成とし、さらに、第１及び第２の車両推定ヨーレートの差の絶対値が所定値より大きい場合に、ヨーレートセンサの零点補正を禁止する構成とした角速度検出装置が提供されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２４６９４８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−５１６６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の角速度検出装置では、車両が凹凸路などを走行した状態時に、ヨーレートセンサの検出軸が目的とする検出対象軸と一致しなくなる事態について全く考慮が払われていないため、このような状態時にはヨーレートを正確に検出することができず、ヨーレートセンサの検出出力に誤差が生じるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両が凹凸路などを走行する状況下であってもヨーレート検出出力の正確化が可能になる車載用角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】
請求項１記載の手段によれば、車両が凹凸路などを走行するのに応じて、車両に搭載された角速度センサの検出軸と路面に対する鉛直軸との角度が変化した場合には、その角速度センサによるヨーレート検出出力が不正確になる。このような場合には、角速度センサの検出軸の基準位置からの傾斜角度が傾斜角度検出手段により検出されると共に、その検出角度の特定周波数帯域での変化量が角度変化量演算手段により算出されるようになり、これに応じて、補正手段が、上記のように算出された角度変化量に基づいて前記角速度センサの検出出力を補正するようになる。これにより、車両が凹凸路などを走行する状況下であってもヨーレート検出出力の正確化を実現できることになる。この場合、上記傾斜角度検出手段による検出角度の変化量には、車両の走行に応じたランダムな振動周波数成分が含まれることになるが、請求項１記載の手段では、角度変化量演算手段において特定周波数帯域での変化量のみが算出される構成となっているから、不要な振動周波数成分を除去することが可能になり、以てヨーレート検出出力の正確化を実現できるものである。
【０００９】
また、上述した振動周波数成分の範囲は車両の走行速度に応じて変化するという事情があるが、請求項２記載の手段によれば、角度変化量演算手段において、上記検出角度の特定周波数帯域での変化量を算出する際に、当該特定周波数帯域の帯域幅を車両の走行速度に応じた値に変化させる構成となっているから、車両の走行速度の如何にかかわらず不要な振動周波数成分の除去を正確に行い得るようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図４を参照しながら説明する。図１には、本実施例による車載用の角速度検出装置１の全体構成が機能ブロックの組合せにより示され、図２には、車両２が凹凸路を走行している状態が模式的に示されている。
【００１１】
図１において、角速度センサ３、傾斜角センサ４（傾斜角度検出手段に相当）及び周波数演算処理回路５は、同一基板に実装することによりユニット化されたセンサユニット６を構成するものであり、そのセンサユニット６は、図２に示すように、車両２のヨーレートを内部の角速度センサ３により検出できる位置に配置される。
【００１２】
図１において、角速度センサ３は、その検出軸Ａ１（図２参照）回りの角速度ωを検出して周波数演算処理回路５に与える。傾斜角センサ４は、角速度センサ３の検出軸Ａ１の基準位置（例えば路面に対する鉛直方向）からの傾斜角度θを検出して周波数演算処理回路５に与える。
【００１３】
上記傾斜角センサ４としては、種々の形態のものを利用できるが、例えば、特開２００２−２４３４９４号公報に見られるように、加速度センサを利用することも可能である。すなわち、角速度センサ３の検出軸Ａ１と直交する方向の加速度を検出するように加速度センサを設け、この加速度センサによる検出加速度と、車両２の車速信号から求めた実加速度と、重力加速度及び車両に対する角速度センサ３の取付け角度との間に成立する関係式から傾斜角度θを求める構成とすることができる。尚、センサユニット６が車両安定性制御システム用のものであった場合には、当該センサユニット６内に加速度センサも収納されることになるから、この加速度センサを傾斜角センサ４として利用する構成とすれば、コストダウンを実現できることになる。
【００１４】
周波数演算処理回路５は、傾斜角センサ４により検出された傾斜角度θが入力される角度変化演算部７（角度変化量演算手段に相当）と、この角度変化演算部７による演算出力及び角速度センサ３により検出された角速度ωが入力される角速度補正部８（補正手段に相当）とにより構成されている。
【００１５】
この場合、図２に示すように、角速度センサ３の検出軸Ａ１回りの角速度をω、路面に対し鉛直方向の軸Ａ２（ヨーレート検出の対象となる軸）回りの角速度をωｖ、特定の周波数帯域（車両２の走行に伴う不要な振動周波数成分を排除できる例えば５Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度の範囲の帯域）での検出軸Ａ１の鉛直軸Ａ２に対する角度変化量をαとすると、次式が成立する。
【００１６】
ωｖ＝ω／ｃｏｓα
従って、角速度センサ３の出力は、その検出軸Ａ１の鉛直軸Ａ２からの角度変化量αの存在により、その傾斜方向（図２の例では車両２の進行方向）に対して１／ｃｏｓα分の検出誤差を含むことになる。
【００１７】
周波数演算処理回路５は、このような誤差を補正するために設けられたもので、例えば図３のような回路要素の組合せにより構成できる。すなわち、図３において、角度変化演算部７は、微分回路７ａ、通過周波数帯域が２００Ｈｚ以下のローパスフィルタ７ｂ、通過周波数帯域が５Ｈｚ以上のハイパスフィルタ７ｃ及び積分回路７ｄにより構成され、角速度補正部８は、演算回路８ａ及び乗算器８ｂにより構成される。
【００１８】
具体的には、傾斜角センサ４により検出された傾斜角度θを微分回路７ａにより微分し、その微分出力を、ローパスフィルタ７ｂ及びハイパスフィルタ７ｃを通した後に、積分回路７ｄにより積分することにより角度変化量αを得る。次に、積分回路７ｄの出力を受ける演算回路８ａにおいて１／ｃｏｓαを算出し、乗算器８ｂにおいて角速度センサ３による検出角速度ωに対し１／ｃｏｓαを乗算する。これにより、鉛直軸Ａ２回りの角速度ωｖを算出するものであり、以て角速度センサ３の検出出力に含まれる１／ｃｏｓα分の検出誤差を補正する。
【００１９】
つまり、路面角度が図４（ａ）に模式的に示すように変化する凹凸路を車両２が走行する状況下では、路面の変化に応じて車両２が振動し、これにより、傾斜角センサ４による検出角度θが同図（ｂ）に示すように変動する場合には、同図（ｃ）に示すように特定の周波数帯域（５Ｈｚ〜２００Ｈｚ）での検出角度θについての角度変化量αが算出されるものであり、これに基づいて検出誤差の補正が行われるものである。尚、周波数演算処理回路５の機能は、図３に示した各回路要素の組合せにより実現できるが、当該周波数演算処理回路５をマイコン化し、そのマイコンのソフトウエアプログラムにより実現しても良い。
【００２０】
図１に戻って、角速度検出装置１には、例えば車両モデルに基づいてヨーレートを算出するヨーレート推定部９及びヨーレート補正部１０が設けられている。このヨーレート推定部９は、例えば［従来技術］の項で挙げた特許文献２に見られるように、車輪速度センサなどから与えられる車速、舵角センサから与えられる前操舵角及び後相舵角などを用いた演算によりヨーレートを推定し、その推定ヨーレートωｅを出力する構成のものである。
【００２１】
また、ヨーレート補正部１０は、周波数演算処理回路５から出力される角速度ωｖの零点補正（オフセット補正）を、ヨーレート推定部９からの推定ヨーレートωｅに基づいて行う構成のものである。
【００２２】
要するに、上記した本実施例の構成によれば、車両２が凹凸路などを走行するのに応じて、車両２に搭載された角速度センサ３の検出軸Ａ１と路面に対する鉛直軸Ａ２との角度が周期的に変化するような状況下であっても、その角速度センサ３による検出出力を、傾斜角センサ４による検出出力の特定周波数帯域での変化量αに基づいて的確に補正できるものであり、これによりヨーレート検出出力の正確化を実現できるものである。また、上記のように補正された後のヨーレート検出出力の零点補正を、ヨーレート推定部９による推定ヨーレートωｅに基づいて正確に行い得るものである。この場合、傾斜角センサ４による検出出力の変化量には、車両２の走行に応じたランダムな振動周波数成分が含まれることになるが、角度変化演算部７において５Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数帯域での変化量αのみが算出される構成となっているから、不要な振動周波数成分を除去することが可能になり、以てヨーレート検出出力の正確化を実現できるものである。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図５には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
すなわち、この第２実施例は、傾斜角センサ４による検出出力の変化量に含まれる振動周波数成分の範囲が、車両２の走行速度に応じて変化するという事情に対処するために、データ取得手段１１を設けたことに特徴を有する。このデータ取得手段１１は、車速と、ローパスフィルタ７ｂ及びハイパスフィルタ７ｃの各通過周波数帯域とを関連付けたデータテーブルを備えており、それら周波数帯域は、車両２が該当する車速で走行するときに発生する不要な振動周波数成分を排除できる値に設定されている。データ取得手段１１は、車速信号が与えられたときに、上記データテーブルから当該車速に対応した周波数帯域データを抽出し、角度変化演算部７に与える。角度変化演算部７では、内部のローパスフィルタ７ｂ及びハイパスフィルタ７ｃの各通過周波数帯域をデータ取得手段１１から与えられた周波数帯域データに応じた状態に変更する。
【００２４】
従って、角度変化演算部７において、傾斜角センサ４による検出出力の特定周波数帯域での変化量αを算出する際に、当該特定周波数帯域の帯域幅が車両２の走行速度に応じた値に変化されることになるから、車両２の走行速度の如何にかかわらず不要な振動周波数成分の除去を正確に行い得るようになり、結果的に、ヨーレート検出出力の正確化に寄与できるようになる。
【００２５】
尚、この第２実施例では、車速に応じた特定周波数帯域をデータテーブルを用いて取得する構成としたが、車速を変数とした関数演算により特定周波数帯域を算出する構成としても良いことは勿論である。
【００２６】
（他の実施の形態）
その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、以下に述べるような変形或いは拡張が可能である。
傾斜角センサ４による検出出力の特定周波数帯域での変化量αが予め設定された閾値を超える場合に、角速度補正部８による補正動作を禁止する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す全体の機能ブロック図
【図２】車両の走行状態を模式的に示す図
【図３】周波数演算処理回路の具体的構成例を示す図
【図４】路面の傾斜角度と傾斜角センサによる検出角度及び特定の周波数帯域での検出角度の変化量との関係を示す特性図
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
１は角速度検出装置、２は車両、３は角速度センサ、４は傾斜角センサ（角度検出手段）、５は周波数演算処理回路、６はセンサユニット、７は角度変化演算部（角度変化量演算手段）、８は角速度補正部（補正手段）、９はヨーレート推定部、１０はヨーレート補正部を示す。
【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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