JP2010517000A - 車両の速度を求める方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両のヨーレイトを求める手段、車両が通過するカーブのカーブ曲率を求める手段、ヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を求める手段を有する車両の速度を求める装置に関する。更に本発明は、ヨーレイトを求め、カーブ曲率を求め、かつヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を計算する段階を持つ、車両の速度を求める方法に関する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の速度を求める方法及び装置、特に自動車の実際の速度と回転速度計により表示される速度とを比較する装置及び方法に関する。

従来のように自動車にある回転速度計により表示される速度信号は、車輪の回転速度に基いている。従来の回転速度計の欠点は、車輪速度が車両の実際の速度について不変かつ確実な表現を可能にしないことである。特にタイヤの大きさの変化により偏差が生じる。回転速度計が例えば小さいタイヤで修正され、それから大きいタイヤが取付けられると、修正の際実際の車両速度は基準速度より上にある。従って通常種々の国において、回転速度計により表示される速度信号が定期的に検査を受けることが規定されている。このため車輪速度から直接前進速度を推論できる装置が使用される。これは、例えば外部ローラ上を車輪が動くことによって行われ、それから車両の実際の速度が推論される。従って公知の解決策により、個別車輪速度相互及び外部速度との整合を行うことができる。回転速度信号の定期的な修正は欧州の広い部分で規定されているが、これはタイヤの後になっての変更により容易に回避されるか又は再びそらされる。

従ってタイヤの大きさとは無関係に速度を求めることを可能にする解決策を提供することが望まれる。

この課題は、本発明の局面によれば、車両のヨーレイトを求める手段、車両が通過するカーブのカーブ曲率を求める手段、ヨーレイトとカーブ曲率との商から車両速度を求める手段を有する車両の速度を求める装置によって解決される。従ってヨーレイト及び通過するカーブのカーブ曲率から車両の車両速度が求められる、という認識が本発明の基礎となっている。こうして求められる車両速度は、車両がカーブを通過することに関係するが、このような現象は絶え間なく起こる。その結果車輪の大きさ等のような車両のそれぞれの性質を考慮して車両速度がほぼ絶え間なく整合されるか又は求められることがわかる。それにより時々にのみ行われ従って測定の瞬間に対してのみ当てはまる公知の修正方法の欠点が、本発明により有利に克服される。

有利な構成によれば、車両の走行方向に対して直角に離れている２つの車輪の差速度に基いて車両が通過するカーブのカーブ曲率が求められる。その際走行方向に対して直角に離れている２つの車輪が、カーブを通過する際、異なる大きさの半径を持つ２つのカーブに沿って通過することが、有利に利用される。従って２つの車輪が通過する行程も異なる大きさである。その結果速度従って両車輪の回転速度が相違していなければならないことがわかる。本発明は、この関係を、両車輪の差速度からカーブの曲率を推論するのに有利に利用する。この差方法では、車輪の絶対大きさ（直径）によって生じる誤差がなくなる。特に車両の走行方向に対して直角に離れた２つの車輪例えば両方の前輪又は両方の後輪は一般に同じ大きさであり、同じ強さで摩耗する。これはすべて本発明による装置内で有利に利用される。２つの車輪は、測定を可能にするため、更に特定の最小間隔を持っている。互いに密に隣接している２つの車輪の差測定の測定結果が、車両の対向する側にある車輪における測定より誤差を生じ易いことは明らかである。車輪速度を求めるセンサは一般に入手可能である。カーブ曲率は、一般に両前輪（又は車両にあって対をなして対向する他の車輪）の差速度、対応する車軸（例えば前輪がある前車軸）の輪距及び前輪速度の平均値から有利に求められる。ヨーレイトをカーブ曲率で割った商から、車両速度が求められる。

本発明の有利な局面によれば、回転速度計により表示される速度をヨーレイト及びカーブ曲率から求められる車両速度と比較するように、装置が構成されている。有利なようにそれから回転速度計の表示される速度を、カーブ曲率及びヨーレイトから求められる車両速度について検査することができる。表示される回転速度の従来の検査方法とは異なり、本発明による検査は、車両が本発明による装置を備えている場合、車両の作動の際絶え間なく行うことができる。

本発明の別の有利な局面によれば、車両が僅かな運動又は限られた運動を示す限り、車両速度を求めるように装置が構成されている。本発明の有利な局面によれば、測定されるヨーレイトが少なくとも１５°／ｓである場合にのみ、整合が行われる。これにより小さすぎる車両運動による誤差の影響が生じないようにすることができる。

本発明の別の有利な局面によれば、車輪のかじ取り角が２０°より小さい時にのみ車両速度を求めるように、装置が構成されている。これは、きつすぎるカーブ走行による不利な効果を考慮している。更に車両基準速度が少なくとも１０ｋｍ／ｈである場合測定を行うように、装置が構成されている。これによっても不利な測定条件及びそれによる誤差の影響が回避される。

本発明の別の有利な局面によれば、車両の制動機が操作されていない場合にのみ車両速度を求めるように、装置が構成されている。本発明の有利な局面によれば、ヨーレイトの勾配も限定される。例えばヨーレイトの最大変化が開始値に対して＋／−１°／ｓを超過しない場合にのみ車両速度を求めるように、装置が構成されている。

本発明の別の有利な局面によれば、測定の際横加速度を一緒に考慮するように、装置が構成されている。即ち横加速度を求める別のセンサが設けられているので、横加速度が最大３ｍ／ｓ^２を超過しない場合にのみ、ヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度が求められる。装置が車両の横加速度を検出するセンサ及び／又はヨーレイトを検出するセンサ及び／又は左の車輪の車輪回転数ｖ＿ｌｉ及び右の車輪の速度ｖ＿ｒｅを求めるセンサを備えていると有利である。

本発明の別の局面によれば、横加速度に関係する車輪荷重変化を考慮してカーブ曲率を計算するか、又は横加速度に関係する車輪負荷変化に基く特別な係数だけカーブ曲率を修正するように、装置が構成されている。カーブ走行の際車両が片側へ傾くので、外側の車輪が一般に内側の車輪より強く圧縮される、ということがその際考慮される。この変形は、計算方法の範囲内で、ヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度の算定の際考慮することができる。

ヨーレイト、ヨーレイトの変化、車輪におけるかじ取り角、車両基準速度、制動機の操作、車両の横加速度、通過するカーブのカーブ半径、制御機能特にＥＳＣ，ＡＢＳ又はＡＳＲに基く少なくとも１つの条件が、少なくとも所定の期間満たされている場合車両速度を求めるように、装置が構成されていると、有利である。これは、例えば処理時間において生じるプログラム実行の期間により規定される期間とすることができる。特別な構成では、例えば少なくとも４００ｍｓに相当する１３０のプログラム実行の有利な学習期間が生じる。この期間は効果的な学習を行うのに充分な長さである。本発明による装置において考慮されている有効な測定範囲に対する限定は、最大速度（例えば最大４０ｋｍ／ｈ）の規定又は最大カーブ半径（例えば５０ｍ）の規定によっても行われる。この最大カーブ半径は０．０２のカーブ曲率に相当する。本発明の別の有利な局面によれば、ＥＳＣ，ＡＢＳ又はＡＳＲのような制御機能は、測定中は活動的でない。本発明の前記の局面は、車両速度の測定の際有利に異なる条件を考慮すべきであるという認識に基いている。それにより測定結果への誤差の影響が有利に減少される。

前述した課題は、本発明によれば、まずヨーレイトを求め、それからカーブ曲率を求め、最後にヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を計算する方法によっても、解決される。本発明による解決策では、ヨーレイトがこのために設けられるセンサを介して求められる。本発明による方法は、本発明による装置の前述した構成を有利に考慮する。

本発明は、前記の方法の段階を含みかつ別の段階を持つ回転速度計の検査方法にも関し、この別の段階において回転速度計により示される速度信号と本発明により求められる車両速度とを比較し、それから回転速度計の信号を評価する。

本発明は、車両におけるディスプレイのような表示装置にも関する。表示装置は、本発明によれば、本発明による前述した局面に基いて、表示装置を備えた車両のヨーレイト及び車両が通過するカーブのカーブ曲率に関して規定される速度情報を表す電気信号用の入力端を表示装置が持つように、変更されている。それに応じて装置は、ヨーレイト及び車両が通過するカーブのカーブ曲率を求める手段、及びヨーレイトとカーブ曲率との商から車両速度を求める手段を含むことができる。これらの手段は、電気的に又は別のやり方で回転速度計に結合されて、回転速度計による速度表示を計算される速度と比較することができる。

添付図面を参照して実施例により本発明が以下に説明される。

本発明の実施例による学習範囲を示すグラフを示す。 本発明の有利な局面に関して、カーブ走行の際車輪速度の状態を説明するための簡単化された図を示す。 本発明の好ましい実施例の簡単化されたブロック図を示す。

図１は、本発明の回転速度信号の観察を行うことができる学習範囲の例を図解する線図を示す。Ｘ軸は車両の速度ｖに相当し、Ｘ軸に対してＹ軸にはヨーレイトが°／ｓで記入されている。更に異なる横加速度ａｑの曲線が示されている。ヨーレイトが１５°／ｓより大きい場合、本発明による方法に基いて原則的に例えば修正を行うことができる。これはもちろん例としての値であるに過ぎない。車両が１０ｋｍ／ｈより低速であると、更に修正をやめることができる。カーブの曲率及び走行速度に応じて、ａｑ＿ｇｒｅｎｚ従って最大横加速度によって描かれる最大値が得られる。最小速度１０ｋｍ／ｈ最少ヨーレイトｇｒ＿ｍｉｎ＝１５°／ｓ及び最大横加速度ａｑ＿ｇｒｅｎｚにより区画される範囲内で、効果的な検査を行うことができる。これらの関係が以下に説明される。

本発明の好ましい実施例では、センサにより測定されるヨーレイト及び現在のカーブ半径の逆数を示すカーブ曲率により、車両速度が計算される。カーブ半径は両前輪の回転数の差から求められる。これらの関数が図２に示されている。両方のタイヤＲ＿ｌｉ及びＲ＿ｒｅは、例えば車両の前、中間又は後の対向する側にある。両方のタイヤＲ＿ｌｉ及びＲ＿ｒｅの間隔ｓのため、半径Ｒのカーブ走行の際、両方の車輪Ｒ＿ｌｉ及びＲ＿ｒｅ異なる速度ｖ＿ｌｉ及びｖ＿ｒｅを持たねばならない。これら両方の速度の差はΔｖである。両方の車輪のちょうど中間に、速度ｖ＿ｍｉｔｔｅｌがある。本発明の好ましい実施例では、ヨーレイトを求める適当なセンサ及び前輪Ｒ＿ｌｉ，Ｒ＿ｒｅにある回転数センサが設けられている。センサ信号特にヨーレイトを求めるセンサのオフセット及びドリフトによる誤差の影響が、まず修正される。カーブ曲率は現在のカーブ半径の逆数である。その計算は、入力量の選択に基いて、車輪速度の絶対レベルとは無関係であり、次のように行われる。

ここでΔｖは両前輪の差速度、ｓは前車軸の輪距、ｖは前輪速度の平均値である。それから車両速度は

になり、ここでＧＲは測定されるヨーレイトである。こうして求められる車両速度は、回転速度計に表示される速度信号と比較される。前輪速度の平均値ｖは回転速度計の信号に一致する。なぜならば、車輪速度が回転速度計の速度信号に整合されているからである。実際の車両速度とこの平均値との比較から、実際の物理的速度からの回転速度計信号の相対偏差が計算される。有利な測定の前提条件が満たされる限り、各プログラム循環における偏差が加算される。学習条件が充分長く存在すると、この和から相対偏差の平均値が求められる。この平均値は、例えば多数の曲線走行により繰返し確認される。この確認は、新しい平均値が規定された範囲内にある場合に高められるいわゆる信頼値を介して評価される。複数のカーブについてデータを評価するため、それぞれの信頼で重み付けされる平均値から、全偏差が計算される。信頼値全偏差において規定された値に達すると、車両と回転速度計の速度との相対偏差の求められて濾波される平均値が評価される。全偏差が規定された範囲に留まると、回転速度計信号の有効な検証のフラグがセットされる。偏差が限界値を上回ると、指示（例えば適当なビット又はフラグが）がセットされる。これにより誤差を持つ回転速度計信号に関する情報の表示または出力が行われる。これは新たな修正の要求を伴ってもよい。更にこれにより、実際の車両速度が回転速度計の速度信号からあまり離れていない限り、誤差のない機能がもはや保証されない個々の制御機能例えばＥＳＣの部分的な停止を行うこともできる。

学習条件のために、特別な状況又は車両の運動に対する制限が設けられる。本発明によるこれらの関係の若干の局面が、図１により既に説明された。別の局面が以下に再度詳細に説明される。制限として、車両速度の可能な検出を行うために、個々に従って各パラメータに対して個々に又はすべて一緒に満たされねばならない多数のパラメータが考慮される。まずＥＳＣ，ＡＢＳ又はＡＳＲのように特別な制御機能が活動的でないことが保証されねばならない。更に実際の車両速度に対する回転速度計速度の残留偏差のみを求めるため、使用される車輪速度が検査される。場合によっては相互及び回転速度計に対する整合を前もって行わねばならないので、車両速度を後で求める際、この整合が終了されている。同じことが別の必要な入力量に対しても当てはまり、即ち場合によっては必要なその学習機能が終了していなければならない。これはセンサ信号のオフセット修正及びドリフト修正に対しても当てはまる。利用可能な結果を得るため、機能の作用が例えば小さい運動の段階に限定される。対応する境界条件は、例えば有利な構成では少なくとも１５°／ｓである測定ヨーレイトに関係していてもよい。同様に固有のセンサにより求められる横加速度を、例えば最大３ｍ／ｓ^２に限定することができる。極端なカーブ走行を測定から除くために、更に車輪におけるかじ取り角を最大２０°又は類似な最大限界値に規定することができる。車両基準速度も同様に最小値又は最大値に限定することができる。たとえば１０ｋｍ／ｈの最小速度を規定することができる。ヨーレイトの変化も、この変化が特定の最大値を超過しないように考慮することができる。こうして開始値の最大変化を＋／−１°／ｓに規定することができる。最後に有利な構成では、車両が求める学習間隔は特定の最小長さを持つことができる。このための有利な値は４００ｍｓである。この値は、本発明によりプログラムされている。通常の処理装置を持つ特別な構成では、１３０のプログラム実行の数から得られる。しかし別の値も考えられる。前記の境界条件から、別の制御を求めることができる。こうして例えば４０ｋｍ／ｈの最大平均速度が得られる。有利な構成では、カーブ半径は最大５０ｍに限定可能であり、これは０．０２のカーブ曲率ＫＫｍｉｎに相当する。

本発明の有利な構成では、カーブ曲率が横加速度に関係する車輪荷重変化の影響だけカーブ走行の際修正される。これは例えば修正されないカーブ曲率の特別な値の加算によって行うことができる。このような修正の際、例えば車両の重心の高さ及び車軸荷重を考慮することができる。全体として、カーブ走行の際車両が求心力又は遠心力のため片側へ傾き、外側車輪が内側車輪より強く圧縮される、という事実が考慮される。そのため車輪の半径従って回転速度が変化し、車両速度を精確に求めるため、この変化を考慮することができる。

図３は本発明の実施例の簡単化された図を示す。このブロック図には、装置１及び回転速度計２が示されている。この場合装置１は回転速度計を駆動する信号７を出力する従来の装置なので、回転速度計は車輪の回転速度に基いて車両速度を従来のように表示する。本発明によれば別の電子装置３が接続され、従来の装置１の出力信号６を処理して、回転速度計の速度とヨーレイト及びカーブ曲率から計算される速度との比較を可能にする。本発明による装置３は、特に車両のヨーレイトを求める手段１１、車両が通過するカーブのカーブ曲率を求める手段１２、及びヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を求める手段１３を含んでいる。更に装置３は、回転速度計により表示される速度をヨーレイト及びカーブ曲率から求められる車両速度と比較する手段１４、及び（ヨーレイト及びカーブ曲率から計算される）実際の速度と回転速度計により表示される速度との偏差を表示する手段１５を持っている。更に装置３は、接続同線９，１０により、ヨーレイト、車輪速度及び車両の横加速度を検出するように構成されるセンサ４，５に接続されている。好ましい実施例では、センサ４，５はヨーレイトを検出するセンサ、車両の横加速度を求めるセンサ、左車輪の車輪回転数ｖ＿ｌｉを求めるセンサ、及び右車輪の速度ｖ＿ｒｅを求めるセンサを含んでいる。これらのセンサの信号は接続導線９，１０により装置３へ伝送され、そこで前述したように処理されるか又は表示される。

Claims (16)

1. 車両のヨーレイトを求める手段、車両が通過するカーブのカーブ曲率を求める手段、ヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を求める手段を有する車両の速度を求める装置。
2. 車両の対向する側にある２つの車輪の差速度に基いてカーブ曲率を求めるように装置が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 回転速度計により表示される速度をヨーレイト及びカーブ曲率から求められる車両速度と比較する手段が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. ヨーレイトが１５°／ｓであると車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
5. 車輪のかじ取り角が２０°より小さい時車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
6. 車両基準速度が少なくとも１０ｋｍ／ｈである場合車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
7. 車両の制動機が操作されていないと車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
8. ヨーレイトの最大変化が開始値に対して＋／−１°／ｓを超過しない場合車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
9. 車両の横加速度を検出するセンサ及び／又はヨーレイトを検出するセンサ及び／又は左の車輪の車輪回転数ｖ＿ｌｉ及び右の車輪の速度ｖ＿ｒｅを求めるセンサが設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
10. ヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を求める際、求められる車両速度を、車両の横加速度を考慮する係数だけ修正するように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
11. ４０ｋｍ／ｈの最大速度まで及び／又は５０ｍの最大カーブ半径まで車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
12. 制御機能特にＥＳＣ，ＡＢＳ又はＡＳＲが活動的でない場合にのみ車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
13. ヨーレイト、ヨーレイトの変化、車輪におけるかじ取り角、車両速度、制動機の操作、車両の横加速度、通過するカーブのカーブ半径、制御機能特にＥＳＣ，ＡＢＳ又はＡＳＲに基く少なくとも１つの条件が、少なくとも所定の期間特に例えば４００ｍｓの期間満たされている場合車両速度を求めるように、装置が構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
14. ヨーレイトを求め、カーブ曲率を求め、かつヨーレイト及びカーブ曲率から車両速度を計算する段階を持つ方法。
15. 回転速度計により示される速度信号と計算される車両速度とを比較し、対応する情報を出力することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 請求項１４に記載の方法により求められる実際の車両速度が請求項１５に記載の方法に基いて回転速度計により示される速度とは相違している、という情報を表示する表示装置。

Images