トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験

【発明の名称】 車輪角加速度検出装置、自動車及び車輪角加速度検出方法
【発明者】 【氏名】石毛 高博
【課題】車輪角加速度の検出精度が向上する車輪角加速度検出装置を提供する。

【構成】車両の車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段で検出した車体加速度及び車両の各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段で検出した車輪加速度に基づき、車輪角加速度を演算する車輪角加速度演算手段とを備えたことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、
車両の各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、
前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき車輪角加速度を演算する車輪角加速度演算手段と、を備えたことを特徴とする車輪角加速度検出装置。
【請求項２】
前記車輪角加速度演算手段は、前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき、前記車体加速度を車軸中心の加速度に近似して、以下の（１）式を用いて車輪角加速度を演算することを特徴とする請求項１記載の車輪角加速度検出装置。
【数１】


ここで、αK：車輪角加速度、ａK：車輪加速度、ａ0：車体加速度、ωK：車輪角速度、ｒrK：車体重心位置から車輪加速度検出手段までの相対距離である。
【請求項３】
車両の置かれている状態、或いは前記車輪加速度検出手段の状態の少なくとも何れかに基づき、前記車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なう補正手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の車輪角加速度検出装置。
【請求項４】
前記補正手段は、車両の停止状態において、前記回転体に装着した前記車輪加速度検出手段の初期位置角度を演算し、この初期位置角度に基づいて前記車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことを特徴とする請求項３記載の車輪角加速度検出装置。
【請求項５】
前記車輪加速度検出手段が、ホイールセンタを通過する鉛直方向に対して直交せずに傾角を持って前記回転体に装着されている場合に、前記補正手段は、前記傾角に基づいて前記車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことを特徴とする請求項３又は４記載の車輪角加速度検出装置。
【請求項６】
前記車輪が特定の対地キャンバ角で傾いている場合に、前記補正手段は、前記対地キャンバ角に基づいて前記車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことを特徴とする請求項３から５記載の何れか１項に記載の車輪角加速度検出装置。
【請求項７】
車両の停止状態において路面の傾斜角を検出したときに、前記補正手段は、前記路面の傾斜角に基づいて前記車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことを特徴とする請求項３から６記載の何れか１項に記載の車輪角加速度検出装置。
【請求項８】
前記車輪角加速度演算手段は、特定のサンプリング時間に回転する前記車輪加速度検出手段の回転角度を検出し、この回転角度を前記サンプリング時間で除算することで前記車輪角速度を演算することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の車輪角加速度検出装置。
【請求項９】
車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、
各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、
前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき、前記車体加速度を車軸中心の加速度に近似して、以下の（１）式を用いて車輪角加速度を演算する車輪角加速度演算手段と、を備えたことを特徴とする自動車。
【数２】


ここで、αK：車輪角加速度、ａK：車輪加速度、ａ0：車体加速度、ωK：車輪角速度、ｒrK：車体重心位置から車輪加速度検出手段までの相対距離である。
【請求項１０】
車両の車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、
車両の各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、車輪角加速度演算手段と、を備え、
前記車輪角加速度演算手段は、前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき、前記車体加速度を車軸中心の加速度に近似して、以下の（１）式を用いて車輪角加速度を演算することを特徴とする車輪角加速度検出方法。
【数３】


ここで、αK：車輪角加速度、ａK：車輪加速度、ａ0：車体加速度、ωK：車輪角速度、ｒrK：車体重心位置から車輪加速度検出手段までの相対距離である。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪角加速度を検出する車輪角加速度検出装置、自動車及び車輪角加速度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪角加速度は、例えば車輪のスリップ率や制動・駆動力など、車輪の運動状態を制御して車両の運動を制御する車両の走行安定制御装置において使用される。
車輪角加速度を検出する従来方法として、下記（２）式で示すように、車輪速パルスセンサを用いてパルスエッジをサンプリング周期ｄｔ毎に検出し、得られたパルスの周波数に基づいて今回の車輪角速度ωK（Ｚ）を演算するとともに、すでに演算している前回の車輪角速度ωK（Ｚ−１）との差分を取ることで車輪角加速度αKを検出する方法が知られている（例えば特許文献１）。
αk＝（ωk（Ｚ）−ωk（Ｚ−１））／ｄｔ ……… （２）
【０００３】
なお、車輪角速度ωk及び車輪角加速度αkに付しているｋは、前後左右の車輪の違いを示し、例えば、ｋ＝１は左前輪を示し、ｋ＝２は左後輪を示し、ｋ＝３は右前輪を示し、ｋ＝４は右後輪を示している。また、Ｚは、自然数である。
【特許文献１】特開２００５−１１４７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の車輪角加速度を検出する方法は、車輪の急低速、急ロックが発生するような状況においては、車輪速パルスセンサのパルス分解能が落ちてエッジが所定の時間検出されなくなり、その所定時間の間において前回の車輪角速度ωk（Ｚ−１）と同一の車輪角速度ωk（Ｚ）を出力するため、角加速度αkの差分演算で０（ゼロ）が出力され、本来の車輪角加速度と異なる値を検出してしまう。
【０００５】
このように、従来の車輪角加速度を検出する方法は、前回の車輪角速度ωk（Ｚ−１）と今回の車輪角速度ωk（Ｚ）の差分を取ることが必須であり、サンプリングが荒くなる場合には、車輪角加速度αkの検出精度が落ちてしまう事態が生じていた。
本発明の課題は、車輪角加速度の検出精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、車両の車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、車両の各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき車輪角加速度を演算する車輪角加速度演算手段と、を備えたことを特徴とする車輪角加速度検出装置である。
【０００７】
また、本発明は、車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき、前記車体加速度を車軸中心の加速度に近似して、以下の（１）式を用いて車輪角加速度を演算する車輪角加速度演算手段と、を備えたことを特徴とする自動車を提供するものである。
【０００８】
【数４】


【０００９】
ここで、αK：車輪角加速度、ａK：車輪加速度、ａ0：車体加速度、ωK：車輪角速度、ｒrK：車体重心位置から車輪加速度検出手段までの相対距離である。
さらに、本発明は、車両の車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、車両の各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、車輪角加速度演算手段と、を備え、前記車輪角加速度演算手段は、前記車体加速度検出手段で検出した前記車体加速度及び前記車輪加速度検出手段で検出した前記車輪加速度に基づき、前記車体加速度を車軸中心の加速度に近似して、以下の（１）式を用いて車輪角加速度を演算することを特徴とする車輪角加速度検出方法を提供するものである。
【００１０】
【数５】


【００１１】
ここで、αK：車輪角加速度、ａK：車輪加速度、ａ0：車体加速度、ωK：車輪角速度、ｒrK：車体重心位置から車輪加速度検出手段までの相対距離である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、運転者が急ブレーキをかけて車輪が急低速、或いは急ロック状態になっても、連続して入力する車体加速度及び車輪加速度に基づいて車輪角加速度を高精度に検出することができる車輪角加速度検出装置を提供することができる。
また、本発明によると、運転者が急ブレーキをかけて車輪が急低速、或いは急ロック状態になっても、連続して入力する車体加速度及び車輪加速度に基づいて車輪角加速度を高精度に検出することができる自動車を提供することができる。
さらに、本発明によると、運転者が急ブレーキをかけて車輪が急低速、或いは急ロック状態になっても、連続して入力する車体加速度及び車輪加速度に基づいて車輪角加速度を高精度に検出することができる車輪角加速度検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明に係る車両の構成を示す。
図１に示すように、車両の左前輪ＷＦＬ、左後輪ＷＬＬ、図示しない右前輪及び右後輪の各ホイール２に、それぞれ車輪加速度センサ４が装着されているとともに、車体６に、車体加速度センサ８と、演算処理部（プロセッサ）１０が搭載されている。
【００１４】
図２は、車両の左前輪ＷＦＬを車幅方向の左側から詳細に示したものであり、車輪加速度センサ４は、左前輪ＷＦＬのホイール２のリム面１２に装着されている。また、他の車輪（左後輪ＷＬＬ、右前輪及び右後輪）のホイール２のリム面１２にも、それぞれ車輪加速度センサ４が装着されている。
また、車体加速度センサ８の搭載場所は車体６のいずれの場所で良いが、本実施形態では、図２に示すように、車体加速度センサ８は左前輪ＷＦＬの車軸中心の延長線上において車体６に搭載されているものとして説明する。
【００１５】
車輪加速度センサ４は車輪加速度ａKを検出し、その検出値を演算処理部１０に出力する。ここで、車輪加速度ａKに付しているＫは、前後左右の車輪の違いを示し、例えば、Ｋ＝１は左前輪を示し、Ｋ＝２は左後輪を示し、Ｋ＝３は右前輪を示し、Ｋ＝４は右後輪を示している。以下、この車輪加速度ａK以外の値の場合も同様とする。
車体加速度センサ８は車体加速度ａ0を検出し、その検出値を演算処理部１０に出力する。
【００１６】
演算処理部１０は、車輪角加速度αKを演算する。
図３は、演算処理部１０の構成を示すブロック図であり、この演算処理部１０は、センサ補正部１４と、車輪角速度演算部１６とで構成されている。センサ補正部１４は、車輪加速度センサ４の検出値の補正を行い、車輪角速度演算部１６は、車輪角加速度αKの演算を行なう。
次に、センサ補正部１４が行なう車輪加速度センサ４の検出値の補正方法と、車輪角速度演算部１６が行なう車輪角加速度αKの演算方法について説明する。
【００１７】
（車輪加速度センサ４の検出値の補正方法）
先ず、センサ補正部１４が行なう車輪加速度センサ４の検出値の補正方法について説明する。
車両の停止時には、車輪加速度センサ４の加速度検出の精度低下を防止するため、車輪加速度センサ４の検出値の補正が行なわれている。
この際、車輪加速度センサ４がホイール２のリム面に傾角を持って装着されている（リム面１２が、ホイールセンタを通過する鉛直方向に対して直交していない）場合、車輪が特定の対地キャンバ角で傾いている場合、さらには路面に傾斜が存在している場合には、重力加速度が、車輪加速度センサ４に対して鉛直方向のみでなく、前後方向又は左右方向にも作用する。したがって、鉛直方向以外に重力加速度が作用することを加味して、以下のような車輪加速度センサ４の検出値の補正を行なう。
【００１８】
最初に、車輪加速度センサ４がホイール２のリム面に傾角を持って装着されている場合の車輪加速度センサ４の補正量の導出について説明する。
図４は、右前輪を車両前後方向の前方から示した図であり、ホイール２のリム面１２が、ホイールセンタＷ．Ｃ．を通過して鉛直方向に延在している仮想線Ｌに対して傾角ψで延在しているものとする。
【００１９】
ここで、図５に示すように、車両の停止時、車輪加速度センサ４で検出される車輪加速度ａKの回転接線方向の加速度成分をａKx、回転法線方向の加速度成分をａKz、回転接線方向及び回転法線方向に対して垂直方向（以下、回転垂直方向と称する）の加速度成分をａKyとする。
また、車両の停止状態における車輪加速度センサ４の初期位置の角度（初期位置角度）θを、下記（３）式、（４）式から演算する。
【００２０】
【数６】


【００２１】
ここで、車輪加速度センサ４の検出値に対応する初期位置角度θの値は、表１に示す通りとなる。ここで、回転法線方向の加速度成分ａKzが「０」であり、回転接線方向の加速度成分をａKxが、＋ｇ（重力加速度：９．８m/sec2）である場合には、θ＝９０°とする。また、回転法線方向の加速度成分ａKzが「０」であり、回転接線方向の加速度成分をａKxが、−ｇである場合には、θ＝２７０°とする。
【００２２】
【表１】


【００２３】
また、下記（５）式及び（６）式、若しくは下記（７）式を用いることで、回転垂直方向の加速度成分をａKyの補正量ａKy´と、回転法線方向の加速度成分をａKzの補正量ａKz´を演算する。
【００２４】
【数７】


【００２５】
そして、車輪加速度センサ４で検出した車輪加速度ベクトルａKを、補正量ａKy´、補正量ａKz´に基づいて補正する。
次に、車輪が特定の対地キャンバ角で傾いている場合の車輪加速度センサ４の補正量の導出について説明する。
【００２６】
図６は、右前輪を車両前後方向の前方から示した図であり、対地キャンバ角がΦとなるように右前輪が傾斜しているものとする。
この場合には、下記（８）式及び（９）式、若しくは下記（１０）式を用いることで、車両の停止時に車輪加速度センサ４で検出される車輪加速度ａKの回転垂直方向の加速度成分をａKy及び回転法線方向の加速度成分ａKzから補正量ａKy´及び補正量ａKz´を演算する。
【００２７】
【数８】


【００２８】
そして、車輪角加速度ベクトルαを演算する際に、車輪加速度センサ４で検出した車輪加速度ベクトルａKを、補正量ａKy´、補正量ａKz´に基づいて補正する。
次に、図７に示すように、路面が特定のピッチ角εで傾斜している場合の車輪加速度センサ４の補正量の導出について説明する。
この場合には、先ず、車両の停止時に、車体加速度センサ８で検出される車体加速度ａ0の車両前後方向の加速度成分ａ0x、鉛直方向の加速度成分ａ0zに基づき、下記（１１）式、（１２）式を用いてピッチ角εを演算する。
【００２９】
【数９】


【００３０】
また、下記（１３）式及び（１４）式、若しくは下記（１５）式を用いることで、回転垂直方向の加速度成分ａKyの補正量ａKy´と、回転法線方向の加速度成分ａKzの補正量ａKz´を演算する。
【００３１】
【数１０】


【００３２】
そして、車輪角加速度ベクトルαを演算する際に、車輪加速度センサ４で検出した車輪加速度ベクトルａKを、補正量ａKy´、補正量ａKz´に基づいて補正する。
さらに次に、図８に示すように、路面が特定のカント角σで傾斜している場合の車輪加速度センサ４の補正量の導出について説明する。
この場合には、先ず、車両の停止時に、車体加速度センサ８で検出される車体加速度ａ0の車幅方向の加速度成分ａ0y、鉛直方向の加速度成分ａ0zに基づき、下記（１６）式、（１７）式を用いてカント角σを演算する。
【００３３】
【数１１】


【００３４】
また、下記（１８）式及び（１９）式、若しくは下記（２０）式を用いることで、回転垂直方向の加速度成分ａKyの補正量ａKy´と、回転法線方向の加速度成分ａKzの補正量ａKz´を演算する。
【００３５】
【数１２】


【００３６】
そして、車輪角加速度ベクトルαを演算する際に、車輪加速度センサ４で検出した車輪加速度ベクトルａKを、補正量ａKy´、補正量ａKz´に基づいて補正する。
【００３７】
（車輪角加速度αKの演算方法）
次に、車輪角速度演算部１６が行なう車輪角加速度αKの演算方法について説明する。ここで、左前輪ＷＦＬ、左後輪ＷＬＬ、右前輪及び右後輪の各ホイール２を、回転体と称する。
先ず、地上に固定した座標系（ωηξζ）を定義し、この座標系の原点から車体重心までの位置ベクトルをベクトルｒ0、車体重心位置から車輪加速度センサ４までの距離ベクトルをベクトルｒrkと定義することで、静止座標系から見た車輪加速度センサ４の位置を表すベクトルｒkは、下記（２１）式で表される。
【００３８】
【数１３】


【００３９】
また、車体重心位置を移動体の原点座標と定義し、移動座標系をｏｘｙｚとする。これにより、車輪加速度センサ４の位置は、車体重心に対する並進運動、回転運動を定義することができる。
そして、前述した（２１）式を微分することで、車輪加速度センサ４の静止座標系に対する速度ベクトルｖKは、下記（２２）式で表すことができる。
【００４０】
【数１４】


【００４１】
なお、（２２）式のｖ0は重心の静止座標系に対する速度ベクトルであり、ｖrは回転座標上の車輪加速度センサ４位置の重心に対する相対速度であり、（ωK×ｒrk）は回転による車輪角速度である。
そして、回転体の座標軸をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とし、ｘ軸回りの角速度をｐ、ｙ軸回りの角速度をｑ、ｚ軸回りのｒとし、軸方向の右回りを正とし、各軸の単位ベクトルをベクトルｉ，ｊ、ｍとすると、前述した車輪角速度ベクトルωKは、下記（２３）式で表される。
【００４２】
【数１５】


【００４３】
なお、（２３）式では、回転体の座標軸は回転方向をｘ軸、半径方向をｚ軸、回転面に対して垂直方向をｙ軸とし、車体のｙ軸方向と一致させている。そして、車体側においては、進行方向をｘ軸で正、鉛直下向きをｚ軸で正、車幅方向で左向きを正としている。
そして、前述した（２１）式をさらに微分すると、車輪加速度センサ４が出力する車輪加速度ベクトルａKを、下記（２４）式で演算することができる。
【００４４】
【数１６】


【００４５】
なお、（２４）式のａ0は車体加速度ベクトルであり、ａrは車輪加速度センサ４の位置の重心に対する相対加速度ベクトル、２（ωK×Ｖr）は回転によるコリオリ加速度であり、ωK×（ωK×ｒrK）は遠心力、ωK×ｒrKは回転による角加速度である。
ここで、上述した（２４）式の近似式を導出するため、車軸中心（ホイールセンタ）Ｗ．Ｃ．の車体重心に対する運動について考える。
【００４６】
先ず、車両前後方向の運動であるが、車体重心に対して進行方向には回転、並進運動がないので剛体とみなすことができる。厳密にはサスペンションの前後剛性が低い車両の場合、重心に対して数mm程度の前後並進運動が生じるが、微小近似できるため、剛体運動とみなし車両前後方向は車体重心の並進運動と同じに近似することができる。
次に、車両上下方向の変位であるが、サスペンションストロークのバウンド、リバウンドは一般に６０mm、１４０mm程度であるが、車体重心の上下変位はバネ下の変位に比べて微小であり、むしろバネ下での上下変位の影響を考慮するほうが好ましい。
【００４７】
ただし、車輪加速度センサ４の出力は、（２４）式で示したように、ωK×（ωK×ｒrK）の遠心力の影響が大きく、路面凹凸の上下加速度入力に対して車輪加速度センサ４の出力の方が高くなるため、車軸中心の上下加速度の影響は微小と仮定することができる。
例えば、車速Ｖ=１００km/hで走行中の車輪角速度ωは、タイヤ半径ｒtを０．３３ｍとすると、ω＝（Ｖ／３．６）／ｒt＝（１００／３．６）／０．３３＝８４．１［rad／sec］である。したがって、ω2は約７０００［rad／sec2］、上下最大加速度ａz＝１０［m／sec2］としても影響が微小になる。また、車速Ｖが４０km/hの場合には、ω2は約１０００［rad／sec2］となり、１％程度の影響となるため、近似することができる。
【００４８】
さらに、車幅方向の並進、回転運動であるが、直進状態では加速度変化が生じないため近似式の成立は自明である。
車両が旋回運動を行っている時は、車体重心に発生する横加速度に加え、ヨー角加速度ｄγ／ｄｔ（γはヨー角速度）と車体重心から前輪／後輪軸までの距離を掛けた値を足すことで、車軸の加速度を求めることができる。したがって、転舵時においても車軸中心に近似した加速度から回転体の加速度を演算することができる。
【００４９】
上述した近似方法を用いると、車軸中心から回転体までの距離は相対変化が生じないことになり、上記（２４）式において、車輪加速度センサ４の位置の重心に対する相対加速度ベクトルａrと、回転によるコリオリ加速度２（ωK×Ｖr）の成分を０（ゼロ）に近似すると、下記（２５）式が得られ、この（２５）式に基づき、下記（２６）式により車輪角加速度ベクトルαを演算する。
【００５０】
【数１７】


【００５１】
【数１８】


【００５２】
次に、演算処理部１０が行なう処理手順について、図９から図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、これらフローチャートは、例えば１０msec程度に設定されたサンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込によって実行される。このフローチャートでは、特に通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた結果が随時記憶装置に更新記憶されるとともに、必要な情報やプログラムは随時記憶装置から読み込まれる。
【００５３】
図９のメインフローチャートでは、先ず、ステップＳ１でイグニッションスイッチのＯＮ状態を判定し、イグニッションスイッチがＯＮである場合にはステップＳ２に移行し、イグニッションスイッチがＯＦＦである場合には、リターンに移行する。
また、ステップＳ１の判定でイグニッションスイッチがＯＮである場合に移行するステップＳ２では、車輪加速度センサ４で検出した車輪加速度ａKを読み込むとともに、車体加速度センサ８で検出した車体加速度ａ0を読み込んでからステップＳ３に移行する。
【００５４】
次いで、ステップＳ３ではセンサ補正処理ルーチンを行ってからステップＳ４に移行する。
次いで、ステップＳ４では、車輪角加速度演算処理ルーチンを行なう。
前述したセンサ補正処理ルーチンは、図１０のフローチャートで示す処理を実行する。
図１０のフローチャートは、先ず、ステップＳ５において車両が停止状態であるか否かを判定する。この車両の停止状態の判定方法は、例えば車輪加速度センサ４の検出値が特定時間の間で変化しない場合に、車両が停止状態であると判断する。
【００５５】
このステップＳ５において車両が停止状態にある場合にはステップＳ６に移行し、車両が走行状態である場合にはリターンに移行する。
ステップＳ５の判定で車両が停止状態である場合に移行するステップＳ６では、読み込んだ車体加速度ａ0の鉛直方向の加速度成分ａ0Zが、重力加速度ｇ（９．８m/sec2）と同一値であるか否かを判定する。
【００５６】
このステップＳ６において鉛直方向の加速度成分ａ0Zが重力加速度ｇと同一値である場合には、ステップＳ９に移行し、加速度成分ａ0Zと重力加速度ｇとが同一値でない場合には、ステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、前述した（１２）式、（１７）式を用いてピッチ角ε、カント角σを演算する。
【００５７】
次いで、ステップＳ８では、演算したピッチ角ε、カント角σに基づき、前述した（１３）式及び（１４）式、或いは（１５）式、（１８）式及び（１９）式、或いは（２０）式を用いて、車輪加速度ａKの回転垂直方向の加速度成分ａKyの補正量ａKy´及び回転法線方向の加速度成分ａKzの補正量ａKz´を演算する。
次いで、ステップＳ９では、予め設定されている傾角ψ、対地キャンバ角Φを読み込む。
【００５８】
次いで、ステップＳ１０では、車輪加速度センサ４の回転接線方向の加速度成分ａKx及び回転法線方向の加速度成分ａKzに基づき、前述した（４）式を用いて車輪加速度センサ４の初期位置角度θを演算する。ここで、回転法線方向の加速度成分ａKzが「０」であり、回転接線方向の加速度成分ａKxが、＋ｇ（重力加速度：９．８m/sec2）である場合には、θ＝９０°とする。また、回転法線方向の加速度成分ａKzが「０」であり、回転接線方向の加速度成分ａKxが、−ｇである場合にも、θ＝２７０°とする。
【００５９】
次いで、ステップＳ１１では、演算した初期位置角度θをセンサ角度前回値θｂとして記憶する。
次いで、ステップＳ１２では、演算した初期位置角度θに基づいて、回転法線方向の加速度成分ａKz＝ｇ×sinθ、回転接線方向の加速度成分をａKx＝ｇ×cosθを演算する。
次いで、ステップＳ１３では、傾角ψ＝０（ゼロ）であるか否かを判定し、ψ＝０である場合にはステップＳ１５に移行し、ψ≠０である場合にはステップＳ１４に移行する。
【００６０】
ステップＳ１４では、傾角ψに基づき、前述した（５）式及び（６）式、或いは（７）式を用いて、車輪加速度ａKの回転垂直方向の加速度成分ａKyの補正量ａKy´´及び回転法線方向の加速度成分ａKzの補正量ａKz´を演算する。
次いで、ステップＳ１５では、対地キャンバ角Φ＝０（ゼロ）であるか否かを判定し、Φ＝０である場合にはリターンに移行し、Φ≠０である場合にはステップＳ１６に移行する。
【００６１】
ステップＳ１６では、対地キャンバ角Φに基づき、前述した（８）式及び（９）式、或いは（１０）式を用いて、車輪加速度ａKの回転垂直方向の加速度成分ａKyの補正量ａKy´及び回転法線方向の加速度成分ａKzの補正量ａKz´を演算し、その後にリターンに移行する。
一方、図９の車輪角加速度演算処理ルーチンは、図１１のフローチャートで示す処理を実行する。
【００６２】
図１１のフローチャートは、先ず、ステップＳ１７において、予め設定した車体重心位置から車体加速度センサ５までの相対距離ｒrkを読み込む。
次いで、ステップＳ１８では、下記（２７）式から現在の車輪角速度センサ４の位置の角度（センサ角度今回値）θｎを演算する。ここで、回転法線方向の加速度成分ａKzが「０」であり、回転接線方向の加速度成分ａKxが、＋ｇ（重力加速度：９．８m/sec2）である場合には、θ＝９０°とする。また、回転法線方向の加速度成分ａKzが「０」であり、回転接線方向の加速度成分ａKxが、−ｇである場合にも、θ＝２７０°とする。
【００６３】
【数１９】


【００６４】
次いで、ステップＳ１９では、センサ角度前回値θｂとセンサ角度今回値θｎとの差分を、サンプリング時間ΔＴで除算することで、車輪角速度ωKを演算する。
次いで、ステップＳ２０では、センサ角度今回値θｎを、センサ角度前回値θｂとして記憶する。
【００６５】
次いで、ステップＳ２１では、図１０のセンサ補正処理ルーチンで演算した補正量ａKy´、補正量ａKz´に基づいて車輪加速度ａKの回転垂直方向の加速度成分ａKy、回転法線方向の加速度成分ａKzを補正する。
そして、ステップＳ２２では、補正した車輪加速度ａK、読み込んだ車体加速度ａ0、相対距離ｒrk及び演算した車輪角速度ωKに基づき、前述した（２６）式を用いて車輪角加速度αkを演算する。
【００６６】
（第１実施形態の動作）
次に、本実施形態の動作を説明する。
車両のイグニッションスイッチをＯＮにすると、演算処理部１０には、各車輪（左前輪ＷＦＬ、左後輪ＷＬＬ、右前輪及び右後輪）に装着した車輪加速度センサ４及び車体６に搭載した車体加速度センサ８から検出値が入力されている（図９のステップＳ２）。
そして、車両の停止時において路面に傾斜が存在している場合、演算処理部１０は、車輪加速度センサ４の検出値の補正量（補正量ａKy´、補正量ａKz´）を演算する（図１０のステップＳ６〜ステップＳ８）。また、車輪加速度センサ４がホイール２のリム面に傾角を持って装着されている場合、演算処理部１０は、車両の停止時に車輪加速度センサ４の検出値の補正量を演算する（図１０のステップＳ９〜ステップＳ１４）。さらに、車輪が特定の対地キャンバ角で傾いている場合、演算処理部１０は、車両の停止時に車輪加速度センサ４の検出値の補正量を演算する（図１０のステップＳ１５、ステップＳ１６）。
【００６７】
そして、演算処理部１０は、運転者が急ブレーキをかけている期間中、サンプリング時間ΔＴ周期毎に読み込んだ車輪加速度センサ４の検出値の前回値と今回値に基づいて車輪角速度ωKを演算し（図１０のステップＳ１１、図１１のステップＳ１８〜ステップＳ２０）、前述した補正量（補正量ａKy´、補正量ａKz´）に基づいて車輪加速度センサ４の検出値を補正する（図１１のステップＳ２１）。そして、車輪各速度ωK、車輪加速度センサ４及び車体加速度センサ８の検出値（車輪加速度ａK、車体加速度ａ0）等に基づいて車輪角加速度αKを演算する（図１１のステップＳ２２）。
【００６８】
この際、運転者が急ブレーキをかけて車輪が急低速、或いは急ロック状態になっても、演算処理部１０は、車輪情報として車輪加速度センサ４から車輪加速度ａK、車体加速度センサ８から車体加速度ａ0が連続的に入力され、車輪角加速度αKを演算する。
ここで、図１２は、車輪が急ロック状態となったときの理論上の車輪角速度波形と、従来方法の車輪速パルスセンサのパルスエッジを検出して演算した車輪角速度波形とを比較して示したものである。この図１２で示すように、従来の車輪角速度波形は、車輪の急ロック時（ｔ＝０．０７Ｓ）にパルスエッジの検出ができず、同一の車輪角速度を連続的に出力し(ｔ＝０．０６〜０．０８Ｓ)、次回にパルスエッジを検出した時（ｔ＝０．０８Ｓ)にデータ（車輪角速度）の更新を行なっているが、次回のパルスエッジの検出まで読込みが継続され、同一データを出力した波形となる。
【００６９】
そして、図１３は、従来方法のパルスエッジの検出により演算した角速度データに基づき、今回値と前回値との差分から得られる車輪角加速度の応答波形を示している。ここでは、路面ノイズを除去した理想条件下において得られる場合のシミュレーションであるが、パルスエッジの検出が前回値と同一、若しくはパルスエッジの検出が更新されず、同一データの保持が設定時間継続されると、理論上の角加速度波形（以下、理論波形と称する）に追従できず、次回のパルスエッジを検出しても、理想波形に追従できない角加速度波形を演算してしまう。
【００７０】
一方、図１４は、本実施形態の車輪加速度センサ４の検出値により演算した車輪角加速度の応答波形を示しているが、この図１４では、理想波形に対して車輪ロックまで追従していることが確認できる。これは、車輪加速度センサ４の検出値に基づいて演算する場合には、前回の検出値との差分をとる必要性がなくなり、直接に角加速度を演算するため得られるデータが連続的であり、前回値の保持による影響がない応答波形となるからである。
【００７１】
なお、上述した実施形態において、ホイール２が回転体を構成し、車体加速度センサ８が車体加速度検出手段を構成し、車輪加速度センサ４が車輪加速度検出手段を構成し、演算処理部１０の車輪角加速度演算部１６が車輪角加速度演算手段を構成し、演算処理部１０のセンサ補正部１４が補正手段を構成している。
【００７２】
（第１実施形態の効果）
（１）本実施形態では、車両の車体加速度を連続して検出する車体加速度検出手段と、車両の各車輪の回転体にそれぞれ装着されて車輪加速度を連続して検出する車輪加速度検出手段と、車体加速度検出手段で検出した車体加速度及び車輪加速度検出手段で検出した車輪加速度に基づき車輪角加速度を演算する車輪角加速度演算手段と、を備えている。
これにより、運転者が急ブレーキをかけて車輪が急低速、或いは急ロック状態になっても、車輪角加速度演算手段は、連続して入力する車体加速度及び車輪加速度に基づいて、車輪角加速度を高精度に検出することができる。
【００７３】
（２）また、車輪角加速度演算手段は、車体加速度検出手段で検出した車体加速度及び車輪加速度検出手段で検出した車輪加速度に基づき、車体加速度を車軸中心の加速度に近似して、以下の（１）式を用いて車輪角加速度を演算している。
【００７４】
【数２０】


【００７５】
ここで、αK：車輪角加速度、ａK：車輪加速度、ａ0：車体加速度、ωK：車輪角速度、ｒrK：車体重心位置から車輪加速度検出手段までの相対距離である。
これにより、車輪角加速度演算手段は、さらに車輪角加速度を高精度に検出することができる。
【００７６】
（３）また、車両の置かれている状態、或いは前記車輪加速度検出手段の状態の少なくとも何れかに基づき、車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なう補正手段を備えていることから、車輪加速度検出手段の検出精度の低下を防止することができる。
（４）また、補正手段は、車両の停止状態において、回転体に装着した車輪加速度検出手段の初期位置角度を演算し、この初期位置角度に基づいて前記車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことから、車輪加速度検出手段の検出精度を高めることができる。
【００７７】
（５）また、車輪加速度検出手段が、ホイールセンタを通過する鉛直方向に対して直交せずに傾角を持って回転体に装着されている場合に、補正手段は、傾角に基づいて車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことから、回転体に対する装着状態に応じて車輪加速度検出手段の検出精度を高めることができる。
（６）また、車輪が特定の対地キャンバ角で傾いている場合に、補正手段は、対地キャンバ角に基づいて車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことから、車輪の傾きに応じて車輪加速度検出手段の検出精度を高めることができる。
【００７８】
（７）また、車両の停止状態において路面の傾斜角を検出したときに、補正手段は、路面の傾斜角に基づいて車輪加速度検出手段の検出値の補正を行なうことから、路面の傾斜角に応じて車輪加速度検出手段の検出精度を高めることができる。
（８）また、車輪角加速度演算手段は、特定のサンプリング時間に回転する車輪加速度検出手段の回転角度を検出し、この回転角度をサンプリング時間で除算することで車輪角速度を演算することから、従来のようにパルス分解能が落ちやすい車輪速パルスセンサを使用せずに、高精度に車輪角速度を演算することができる。
【００７９】
（応用例）
なお、上記実施形態では、車輪加速度センサ４の装着位置を、ホイール２のリム面１２としたが、車輪が回転するときに車輪加速度センサ４と車軸中心との距離の相対変化が生じない位置、例えばハブ回転部分に車輪加速度センサ４を装着すると、車輪加速度センサ４の装着を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る１実施形態の車輪角加速度検出装置を搭載した車両を示す図である。
【図２】車両の左前輪を車幅方向から示した図である。
【図３】車輪角加速度検出装置を構成する演算処理部を示す図である。
【図４】車輪加速度センサがホイールのリム面に傾角を持って装着されている状態を示す図である。
【図５】車輪の回転に伴い車輪加速度センサが回転している状態を示す図である。
【図６】車輪が特定の対地キャンバ角で傾いている状態を示す図である。
【図７】路面が所定のピッチ角で傾斜している場合に車両が停止している状態を示す図である。
【図８】路面が所定のカント角で傾斜している場合に車両が停止している状態を示す図である。
【図９】車輪角加速度検出装置を構成する演算処理部のメインフローチャートを示す図である。
【図１０】演算処理部が行なうセンサ補正処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】演算処理部が行なう車輪角加速度処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】車輪が急ロック状態となったときの理論上の車輪角速度波形と、従来方法の車輪速パルスセンサのパルスエッジを検出して演算した車輪角速度波形とを比較して示した図である。
【図１３】従来方法のパルスエッジの検出により演算した角速度データに基づいて車輪角加速度の応答波形を示した図である。
【図１４】本発明により演算した車輪角加速度の応答波形を示した図である。
【符号の説明】
【００８１】
２ ホイール
４ 車輪加速度センサ
６ 車体
８ 車体加速度センサ
１０ 演算処理部
１２ リム面
１４ センサ補正部
１６ 車輪角加速度演算部
ａK 車輪加速度
ａ0 車体加速度
αK 車輪角加速度
ωK 車輪角速度
ｒrK 車体重心位置から車輪加速度センサまでの相対距離
θ 初期位置角度
ＷＦＬ 左前車輪
ＷＬＬ 左後車輪
Ｗ．Ｃ． ホイールセンタ

特許の図
【出願人】 【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】 平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【代理人】 【識別番号】１０００６６９８０
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也

【識別番号】１０００７５５７９
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 嘉昭

【識別番号】１００１０３８５０
【弁理士】
【氏名又は名称】崔 秀▲てつ▼

【識別番号】１００１１６０１２
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
【公開番号】 特開２００８−５１５９４（Ｐ２００８−５１５９４Ａ）
【公開日】 平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願番号】 特願２００６−２２６６４７（Ｐ２００６−２２６６４７）