JP6348860B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関し、詳しくは、車両駆動系の正転時と逆転時とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えた車両において前記パルス信号に基づき車両駆動系の回転方向を検出する技術に関する。

特許文献１には、回転電機のロータ周りに配設されて同ロータの回転によって生じる誘起電圧に応じた信号を出力する複数の回転センサを有する内燃機関において、前記複数の回転センサからの信号の出力パターンが正回転時の出力パターンと異なることに基づき内燃機関での逆回転発生を検出する検出手段を備えた制御装置が開示されている。

特開２００６−２３３９１４号公報

正転時と逆転時とで異なるパルス信号を出力する回転センサの出力に基づき、車両駆動系の回転方向（車両の進行方向）を検出する制御装置においては、前記パルス信号が正転時のパルス信号及び逆転時のパルス信号のいずれにも該当しない状態（以下、不定という）がノイズの重畳などによって発生する場合がある。
そして、上記の不定が発生することで、回転方向の切り替わりの検出精度が低下するという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、パルス信号に不定が発生しても車両駆動系の回転方向の切り替わりを精度良く検出できる、車両用制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明に係る車両用制御装置は、車両駆動系の正転時と逆転時とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えた車両に適用され、前記パルス信号に基づき前記車両駆動系の回転方向を検出する検出部を有する車両用制御装置であって、前記検出部は、前記パルス信号毎に回転方向を検出し、連続して同一の回転方向を検出した回数の計数値である連続検出回数が２以上であるときは、連続して検出した回転方向に回転していて回転方向の切り替わりは無いと判定し、前記パルス信号に基づく回転方向の検出結果が正転から逆転に切り替わったとき及び逆転から正転に切り替わったときには、前記連続検出回数を１に設定するとともに前記回転方向の切り替わりを判定し、前記パルス信号が正転時のパルス信号及び逆転時のパルス信号のいずれにも該当しない不定であるときには、前記連続検出回数を零に設定するとともに前回判定した回転方向を保持し、前回が前記不定で回転方向の判定結果が正転に保持されているときに逆転を検出したとき及び前回が前記不定で回転方向の判定結果が逆転に保持されているときに正転を検出したときには、前記連続検出回数を１に設定するとともに前記回転方向の切り替わりを判定する。

上記発明によると、パルス信号にノイズが重畳するなどして不定が発生しても、車両駆動系の回転方向の切り替わりを精度良く検出できるようになる。

本発明の実施形態における車両用制御装置のシステム図である。 本発明の実施形態における回転センサの出力特性を示す図である。 本発明の実施形態における回転方向の検出処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるパルス幅による正転、逆転、不定の判別を説明するための図である。 本発明の実施形態における前回判断状態と今回判断状態との組み合わせによる最終的な回転方向の判断、揺動判定、方向検知カウンタの設定の特性を説明するための図である。 本発明の実施形態における入力パルス信号の変化と回転方向の判断との相関を例示するタイムチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る車両用制御装置の一例を示す構成ブロック図である。
図１において、車両１には動力源としての内燃機関２が搭載され、内燃機関２が発生する動力は変速機３を介して駆動輪４に伝達され、これら内燃機関２、変速機３、駆動輪４などによって車両駆動系が構成される。
変速機３の出力軸３ａには、出力軸３ａの回転を検出する回転センサ５が配置されている。

回転センサ５は、出力軸３ａが所定角度だけ回転する毎に立ち下りエッジ又は立ち上がりエッジとなるパルス信号ＤＲＰを出力するセンサであり、更に、パルス信号ＤＲＰのパルス幅ＷＤＲＰが出力軸３ａの回転方向によって異なるよう構成されていて、パルス周期ＣＤＲＰの計測により出力軸３ａの回転速度の計測が可能であるとともにパルス幅ＷＤＲＰの計測によって出力軸３ａの回転方向の検出が可能に構成されている。

図２に示す例では、パルス信号ＤＲＰは、角度位置の検出がないとハイレベルを保持し、角度位置の検出時に所定パルス幅の間だけローレベルに立ち下がるパルス信号であり、回転センサ５は、パルス信号ＤＲＰのロー期間の幅（パルス幅）が正転時には逆転時よりも短くなるよう構成されていて、例えば、出力軸３ａが正転する（車両１が前進する）ときにロー期間の幅が３０〜６０μｓのパルス信号ＤＲＰを出力し、出力軸３ａが逆転する（車両１が後退する）ときにロー期間の幅が１００〜２００μｓのパルス信号ＤＲＰを出力する。

なお、正転時のパルス幅及び逆転時のパルス幅は、上記の範囲に限定されるものでないことは明らかである。
また、パルス信号ＤＲＰは、角度位置の検出がないとローレベルを保持し、角度位置の検出時に所定パルス幅の間だけハイレベルに立ち上がるパルス信号とすることができる。また、正転時の方が逆転時よりもパルス幅（μｓ）が長くなる構成とすることができる。
更に、回転方向によるパルス信号ＤＲＰの違いとして、振幅が回転方向によって異なるように回転センサ５を構成したり、周波数が回転方向によって異なるように回転センサ５を構成したり、パルス幅、振幅、周波数のうちの複数が回転方向によって異なるように回転センサ５を構成したりすることができる。

ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータを内蔵する制御装置１０は、回転センサ５が出力するパルス信号ＤＲＰを入力し、出力軸３ａの回転速度の検出処理及び回転方向の検出処理を、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って実行する。つまり、制御装置１０は、出力軸３ａの回転方向を検出する検出部としての機能をソフトウエアとして備えている。

図３のフローチャートは、制御装置１０による回転方向の検出処理の流れを示す。
制御装置１０は、ステップＳ１０１で、回転センサ５が出力するパルス信号ＤＲＰのパルス幅ＷＤＲＰの計測を行う。

次いで、制御装置１０は、ステップＳ１０２に進み、今回のパルス信号のパルス幅ＷＤＲＰが正転時のパルス幅（３０〜６０μｓ）に該当せずかつ逆転時のパルス幅（１００〜２００μｓ）にも該当しないか否かを判定する。
つまり、図４に示すように、パルス幅ＷＤＲＰが０〜３０μｓ、６０〜１００μｓ、２００μｓ以上のいずれかに該当する場合、制御装置１０は、当該パルス幅ＷＤＲＰのパルス信号ＤＲＰを正転時のパルス信号及び逆転時のパルス信号のいずれにも該当しない不定パルス信号として判別する。

不定パルス信号の入力を検出すると、制御装置１０は、ステップＳ１０３に進んで、揺動判定結果を前回値に保持し、次のステップＳ１０４では、方向検知カウンタを零にリセットする（零にまで減算させる）。
上記の揺動判定とは、正転から逆転への切り替わり、又は、逆転から正転への切り替わりを揺動の発生状態として検出する処理であり、揺動有りとは回転方向の切り替わりが発生したことを示し、揺動無しとは回転方向の切り替わりが発生していないことを示す。

また、方向検知カウンタは、同一回転方向の連続検出回数を計数するためのカウンタであり、初期値は零、最大値は２に設定される。
制御装置１０は、ステップＳ１０２で、今回計測したパルス幅ＷＤＲＰが正転時のパルス幅の範囲若しくは逆転時のパルス幅の範囲のいずれかに該当していると検出すると、ステップＳ１０５に進む。換言すれば、制御装置１０は、正転時のパルス幅のパルス信号ＤＲＰ若しくは逆転時のパルス幅のパルス信号ＤＲＰを入力したときにステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５で、制御装置１０は、今回検出した回転方向（正転又は逆転）と前回検出した回転方向（正転又は逆転）とが一致しない状態であるか否か、換言すれば、正転から逆転若しくは逆転から正転への切り替わりが発生したか否かを検出する。
パルス幅ＷＤＲＰに基づく回転方向の検出結果が、正転から逆転若しくは逆転から正転に切り替わった場合、制御装置１０は、ステップＳ１０６へ進んで揺動有りの判定を行った後、ステップＳ１０７へ進んで方向検知カウンタに１をセットする。

また、制御装置１０は、回転方向の切り替わりを検出しなかった場合、ステップＳ１０８に進む。
尚、前回の計測パルス幅が正転時のパルス幅及び逆転時のパルス幅のいずれにも該当せず、前回のパルス信号ＤＲＰが不定パルス信号であった場合は、不定から正転若しくは不定から逆転への切り替わりとなり、この場合、制御装置１０はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８で、制御装置１０は、前回のパルス信号ＤＲＰが、正転時のパルス幅の範囲及び逆転時のパルス幅の範囲のいずれにも該当しないパルス幅ＷＤＲＰである不定パルス信号であったか否かを検出する。
前回のパルス信号ＤＲＰが不定パルス信号であった場合、制御装置１０は、ステップＳ１０９に進み、揺動有り／無しの判定結果を前回のまま保持し、次のステップＳ１１０では、方向検知カウンタに１をセットして、今回検出した回転方向の連続検出回数を計数する。

つまり、不定から正転若しくは不定から逆転に切り替わったときに、制御装置１０はステップＳ１０９、ステップＳ１１０に進むことになる。
一方、前回検出した回転方向（正転又は逆転）と今回検出した回転方向（正転又は逆転）とが一致し、同一の回転方向が２回以上連続して検出されている場合、制御装置１０は、ステップＳ１１１に進み、揺動無し（回転方向の切り替わり無し）の判定を行い、次のステップＳ１１２では、方向検知カウンタの値を前回値から１だけインクリメントして２にする。

なお、方向検知カウンタの値は最大値が２に設定されていて、制御装置１０は、ステップＳ１１２に進んだときに前回の方向検知カウンタの値が２であった場合は、方向検知カウンタの値を２に保持する。
上記のようにして、制御装置１０は、パルス信号ＤＲＰのパルス幅ＷＤＲＰの計測値に基づいて回転方向を判別し、回転方向の判別結果に基づき揺動有り／無しの判定を行うとともに方向検知カウンタの増減を制御する。

そして、ステップＳ１１３で制御装置１０は、今回揺動無しの判定を行ったか否かを判断し、同じ回転方向が連続している揺動無しの状態であれば、ステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１４で制御装置１０は、出力軸３ａの回転速度をパルス周期に基づき算出し、算出した回転速度を最新検出値に設定する。

次いで、制御装置１０は、ステップＳ１１５に進み、方向検知カウンタの値と前回まで回転方向の確定結果とに基づき、回転方向（車両進行方向）の確定処理を実施する。制御装置１０は、方向検知カウンタの値が２である場合は今回検出した回転方向を最終的な回転方向として確定し、方向検知カウンタの値が１又は０である場合は前回の確定結果をそのまま保持する。
一方、制御装置１０は、揺動有りの判定を行った場合、ステップＳ１１３からステップＳ１１６へ進み、出力軸３ａの回転速度をパルス周期の最新計測値に基づいて更新する処理を停止させ、前回における回転速度の計測値を保持させる。

つまり、回転方向が切り替わるときには、パルス周期が実際の回転速度とは異なる値を示すようになって、回転速度を誤検出する可能性がある。そこで、制御装置１０は、揺動有りの判定を行った場合に、パルス周期に基づく回転速度の更新を停止し、回転速度の検出誤差が増大することを抑制する。

図５は、図３のフローチャートに示した回転方向の検出処理の特性を、前回判断状態と今回判断状態との組み合わせ毎に示す図である。
図５において、前回判断状態は、前回において確定された回転方向を示し、「（不定）」の記載は、前回が不定パルスであったために回転方向の確定が前々回から引き継がれたことを示す。

また、今回判断状態は、パルス幅ＷＤＲＰに基づく正転、逆転、不定の判別結果を示し、係る前回判断状態と今回判断状態との組み合わせ毎に３段に分けて表示されるのが今回の最終的な判断結果であり、上段が今回確定される回転方向、中段が揺動判定結果、下段が方向検知カウンタの値を示す。中段の「−」マークは前回判定結果の保持、中段の「×」マークは揺動有りの判定結果、中段の「○」マークは揺動無しの判定結果を示す。
なお、車両１の停止時、つまり、出力軸３ａの回転が停止している状態では、制御装置１０は、回転方向を不定確定とし、かつ、揺動無しの判定結果を設定し、更に、方向検知カウンタの値を零にリセットする。更に、停止状態から出力軸３ａが回り始めた発進時には、制御装置１０は、初回のパルス信号ＤＲＰを、パルス幅が正転時若しくは逆転時に該当していても不定パルスとし、かつ、揺動有りの判定を行う。

図５に示すように、制御装置１０は、今回のパルス信号ＤＲＰが不定パルスである場合、前回判断状態に関わらず、前回に確定された回転方向を保持させ、かつ、方向検知カウンタの値を零にリセットする。
また、制御装置１０は、前回正転を検出していて今回も正転を検出した場合は、回転方向を正転（車両前進状態）に確定させ、揺動無しの判定を下し、更に方向検知カウンタの値を２にする。同様に、制御装置１０は、前回逆転を検出していて今回も逆転を検出した場合は、回転方向を逆転（車両後退状態）に確定させ、揺動無しの判定を下し、更に方向検知カウンタの値を２にする。

更に、制御装置１０は、前回正転を検出した状態や、前回不定パルスを検知したことによって前々回の正転判定を継続させている状態において、今回逆転パルスを検知すると、揺動有りの判定を下す。同様に、制御装置１０は、前回逆転を検出した状態や、前回不定パルスを検知したことによって前々回の逆転判定を継続させている状態において、今回正転パルスを検知すると、揺動有りの判定を下す。

図６のタイムチャートは、車両１の停止から発進して再度停止するまでの間における回転方向検出（前進／後退判定）、揺動有り／無し判定、方向検知カウンタの変化の一例を示す。
図６において、「今回状態」はパルス幅ＷＤＲＰが正転、逆転、不定のいずれに該当しているかを示し、「判断状態」は制御装置１０における回転方向の検知結果を示し、「方向検知」は回転方向の検知結果と方向検知カウンタとから制御装置１０によって確定された車両の進行方向（回転方向）の確定結果を示す。

図６において、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの車両停止状態で、制御装置１０は、不定パルスを検知することになり、回転方向を不定とし、揺動無しの判定を行い、更に、方向検知カウンタを零に保持する。
時刻ｔ１で正転パルスを入力すると、制御装置１０は、初回パルスであることから不定パルスと判断して方向検知カウンタを零に保持する一方、揺動有りの判定を下す。

時刻ｔ２で正転パルスを再度入力すると、制御装置１０は、方向検知カウンタを１にするが、揺動有りの判定を継続させる。
時刻ｔ３で正転パルスを再度入力すると、時刻ｔ２での検知に続けて連続して正転パルスを検知したことになるので、制御装置１０は、方向検知カウンタを２にし、揺動無しの判定を行い、車両の進行方向を前進（出力軸３ａの回転方向を正転）に確定させる。

時刻ｔ４で逆転パルスを入力すると、制御装置１０は、逆転パルス検知の初回として方向検知カウンタを１にし、正転から逆転への切り替わりに基づき揺動有りの判定を下すが、逆転検知が連続していないので、車両の進行方向としては前回の前進状態（出力軸３ａの正転状態）に保持させる。
時刻ｔ５で再度逆転パルスを入力すると、制御装置１０は、逆転パルスを連続して検知したことに基づき、方向検知カウンタを２にし、揺動無しの判定を行い、更に、車両の進行方向を後退に（出力軸３ａの回転方向を逆転に）確定させる。

時刻ｔ６で不定パルスを入力すると、制御装置１０は、方向検知カウンタを零にリセットし、前回の揺動無しの判定及び後退の確定を保持するとともに、逆転パルス後の不定パルスの検知状態（図６に示す逆（不）の状態）を検出する。
時刻ｔ７で逆転パルスを入力すると、制御装置１０は、逆転パルス検知の初回として方向検知カウンタを１にするが、前回の揺動無しの判定及び後退の確定を保持する。

時刻ｔ８で不定パルスを検知すると、制御装置１０は、方向検知カウンタを零にリセットし、前回の揺動無しの判定及び後退の確定を保持するとともに、逆転パルス後の不定パルスの検知状態を検出する。
時刻ｔ９で正転パルスを入力すると、制御装置１０は、正転パルス検知の初回として方向検知カウンタを１にし、逆転から正転への切り替わりとして揺動有りの判定を下すが、正転パルスは複数回連続していないので、後退の確定を保持する。

時刻ｔ１０で再度正転パルスを入力すると、制御装置１０は、正転パルスを連続して検知したことに基づき、方向検知カウンタを２にし、揺動無しの判定を行い、更に、車両の進行方向を後退から前進に（出力軸３ａの回転方向を逆転から正転に）切り替えて確定させる。
時刻ｔ１１で不定パルスを入力すると、制御装置１０は、方向検知カウンタを零にリセットするが、前回の揺動無しの判定及び前進の確定を保持するとともに、正転パルス後の不定パルスの検知状態（図６に示す正（不）の状態）を検出する。

時刻ｔ１２で逆転パルスを入力すると、制御装置１０は、逆転パルス検知の初回として方向検知カウンタを１にし、正転から逆転への切り替わりとして揺動有りの判定を行うが、逆転パルスが連続する状態ではないので、車両の進行方向は前進確定に保持させる。
時刻ｔ１３で不定パルスを入力すると、制御装置１０は、方向検知カウンタを零にリセットするが、前回の揺動有りの判定及び前進の確定を保持するとともに、逆転パルス後の不定パルスの検知状態（図６に示す逆（不）の状態）を検出する。

時刻ｔ１４で再度不定パルスを入力すると、制御装置１０は、方向検知カウンタを零に保持し、前回の揺動有りの判定及び前進の確定を保持するとともに、逆転パルス後の不定パルスの検知状態を検出する。
時刻ｔ１５で、制御装置１０は、パルス信号ＤＲＰの入力が所定時間以上無いことに基づき車両１の停止（出力軸３ａの回転停止）を検知すると、不定パルスの検知状態に設定し、方向検知カウンタを零に保持し、揺動無しの判定状態に保持する。

以上のように、パルス信号ＤＲＰが、正転時のパルス信号ではなく逆転時のパルス信号でもない不定パルス信号である場合に、制御装置１０は、方向検知カウンタの値（同一回転方向の連続検出回数）を零にリセットする一方、不定パルス検知前の回転方向の判定結果を保持させる。
これにより、例えば、（１）正転パルス信号→（２）逆転パルス信号→（３）不定パルス信号→（４）逆転パルス信号とパルス信号ＤＲＰが変化する場合に、（４）の逆転パルス信号に基づいて回転方向が逆転方向に確定されることが避けられ、不定パルス信号の発生によって回転方向が誤検出されることを抑制できる。

つまり、パルス信号ＤＲＰにノイズが重畳することで、制御装置１０が回転方向を誤検出することを抑制でき、回転方向の誤検出が抑制されることで、揺動判定の精度が向上し、パルス周期に基づく回転速度の検出精度を向上させることができる。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
上記実施形態において、制御装置１０は、変速機３の出力軸３ａの回転方向を検出するが、内燃機関２の出力軸（クランクシャフト）の回転方向の検出を同様に実施することができ、回転方向を検出する駆動系の回転体は出力軸３ａに限定されるものではない。

また、回転方向を検出するための回転センサと、回転速度を検出するための回転センサとを個別に備えることができる。
また、上記実施形態では、連続検出回数が２に達すると、そのときの回転方向を確定させる構成としたが、複数回数を２に限定するものではなく３回以上とすることができる。
そして、回転方向を確定させる連続検出回数を３回以上とする場合、制御装置１０は、不定パルス信号の入力に基づき方向検知カウンタの値を零にリセットさせることができる。

１…車両、２…内燃機関、３…変速機、３ａ…出力軸、５…回転センサ、１０…制御装置

Claims (3)

1. 車両駆動系の正転時と逆転時とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えた車両に適用され、前記パルス信号に基づき前記車両駆動系の回転方向を検出する検出部を有する車両用制御装置であって、
   前記検出部は、前記パルス信号毎に回転方向を検出し、連続して同一の回転方向を検出した回数の計数値である連続検出回数が２以上であるときは、連続して検出した回転方向に回転していて回転方向の切り替わりは無いと判定し、
   前記パルス信号に基づく回転方向の検出結果が正転から逆転に切り替わったとき及び逆転から正転に切り替わったときには、前記連続検出回数を１に設定するとともに前記回転方向の切り替わりを判定し、
   前記パルス信号が正転時のパルス信号及び逆転時のパルス信号のいずれにも該当しない不定であるときには、前記連続検出回数を零に設定するとともに前回判定した回転方向を保持し、
   前回が前記不定で回転方向の判定結果が正転に保持されているときに逆転を検出したとき及び前回が前記不定で回転方向の判定結果が逆転に保持されているときに正転を検出したときには、前記連続検出回数を１に設定するとともに前記回転方向の切り替わりを判定する、車両用制御装置。
2. 前記パルス信号は正転時と逆転時とでパルス幅が異なるパルス信号であり、
   前記検出部は、前記パルス信号のパルス幅の計測値と閾値とを比較して回転方向の検出を行う、請求項１記載の車両用制御装置。
3. 前記検出部は、前記回転方向の切り替わりを検出したときに、前記車両駆動系の回転速度検出値の更新を停止させる、請求項１又は請求項２記載の車両用制御装置。