加速度検出装置、加速度センサおよび加速度検出方法
【課題】加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に判定する。
【解決手段】車両Ｃの加速度を検出可能な加速度検出装置であって、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒに対応する加速度検出素子を有する加速度センサと、加速度センサを駆動制御する制御手段とを備え、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向に車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられており、制御手段は、加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、車両Ｃの任意の方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする。
【解決手段】車両Ｃの加速度を検出可能な加速度検出装置であって、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒに対応する加速度検出素子を有する加速度センサと、加速度センサを駆動制御する制御手段とを備え、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向に車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられており、制御手段は、加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、車両Ｃの任意の方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度検出装置、加速度センサおよび加速度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な自動車においては、車両に発生する加速度を検出するために加速度検出素子を有する加速度検出装置を備えたものが知られており、加速度検出装置で検出された加速度の値は、ブレーキ液圧をコントロールするブレーキ制御装置（アンチロックブレーキシステムなど）やカーナビゲーションシステムといった各種車載機器において参照されている。
【０００３】
従来、加速度検出装置としては、３軸方向の加速度を検出可能な運動センサを有するもの（例えば、特許文献１参照）や、車両の左右方向へ向けてそれぞれ所定角度となるように配置した２軸の加速度センサを有するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２４４５号公報
【特許文献２】特開平９−１１３５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のように加速度センサで検出される加速度の値は、カーナビゲーションシステムやブレーキ制御装置といった各種車載機器において参照されるため、加速度センサが正常に機能しているか否かを判定するための故障診断が重要になってきている。
【０００６】
ところで、前記した特許文献２に記載された加速度検出装置では、２つの加速度センサの出力値の変動幅の違いを検出し、その検出に基づいて加速度センサの異常の有無を判断することが開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されているような３次元方向のセンサを有するものにおいて異常を診断するためには、それぞれのセンサに対応する診断用の素子等を別途設ける必要や、特定の条件で車両を加速させた上で診断を行う必要がある等、構成や手順が複雑になるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような観点からなされたものであり、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有するものにおいて、加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に検出することができる加速度検出装置および加速度センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決する本発明は、車両の加速度を検出可能な加速度検出装置であって、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサと、前記加速度センサから出力される加速度の値を入力して処理する制御手段と、を備え、前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられており、前記制御手段は、前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする。
ここで、「車体を基準とした水平面」とは、基準となる路面上、例えば水平にされた路面上に車両が停止しているとき等において、路面と平行になる車体の面をいう。
【０００９】
この加速度検出装置によれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸は、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御手段により、重力方向を含む、車両の全ての方向に作用している加速度の値を合成や分解等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸が、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ精度よく判定することができる。
【００１０】
また、前記各検出軸は、前記車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜している構成とするのがよい。
【００１１】
この加速度検出装置によれば、車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で各検出軸が下方へ傾斜しているので、各加速度検出素子による重力方向の加速度の検出を好適に行うことができ、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かをより容易に、かつより精度よく判定することができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、複数の前記加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて、前記車両の前後方向、左右方向および上下方向に作用している加速度の値を演算可能である構成とするのがよい。
【００１３】
この加速度検出装置によれば、各検出軸方向で同時に検出された加速度に基づいて、車両の前後方向、左右方向および上下方向等に作用している加速度の値を制御手段による合成や分解等の演算によって容易に求めることができる。そして、各検出軸が、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、重力方向の加速度の合成値から加速度検出素子のいずれか１つが異常であるか否かを容易に判定することができる。
【００１４】
また、前記制御手段は、前記各加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて重力方向の加速度の合成値を演算する合成値演算手段と、演算された合成値が予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、正常範囲内にないと判定した場合に複数の前記加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることを判定する判定手段とを備えている構成とするのがよい。
ここで、「所定の正常範囲内」とは、各加速度検出素子の被検出体への取付誤差や各加速度検出素子の固有の出力精度の影響を加味して各加速度検出素子が正常であるかどうかを判断するための、幅をもって設定された重力方向の合成値の範囲をいう。
【００１５】
この加速度検出装置によれば、合成値演算手段により、各加速度検出素子で検出された加速度の値に基づいて重力方向の加速度の合成値が演算され、判定手段により、演算された合成値が予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かが判定され、正常範囲内にないと判定された場合に、複数の加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることが判定される。したがって、より確実性の高い異常判定を実現することができる。
【００１６】
また、前記車両が停止状態であるか否かを判定する停止状態判定手段を備えており、前記判定手段は、前記停止状態判定手段が停止状態であると判定したときにのみ判定を行う構成とするのがよい。
【００１７】
この加速度検出装置によれば、車両の停止状態という安定した状態において判定手段による異常判定が行われることとなるので、例えば、加速度の変動しやすい車両の走行中に異常判定が行われる場合に比べて、確実性の高い判定を行うことができる。
また、少なくとも３軸の加速度の合成値にて判断することから、あらゆる傾斜や凹凸のある路面でも確実性の高い判定が可能となる。
【００１８】
また、本発明の加速度センサは、車両の加速度を検出可能な車載用の加速度センサであって、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有し、前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられている構成とするのがよい。
【００１９】
この加速度センサによれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられているので、各検出軸で同時に加速度を検出することができ、車両の任意の方向、例えば、車両の前後方向、左右方向および上下方向に作用している加速度の値を求めることに寄与する。
【００２０】
また、本発明の加速度検出方法は、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサによって車両の所定方向の加速度を検出する加速度検出方法であって、前記各検出軸が、前記車両の車体を基準とした水平方向から所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能となっており、前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算することを特徴とする。
【００２１】
このような加速度検出方法によれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸は、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御手段により、重力方向を含む、車両の全ての方向に作用している加速度の値を合成や分解等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸が、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ精度よく判定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有するものにおいて、加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に検出することができる加速度検出装置、加速度センサおよび加速度検出方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る加速度検出装置１０は、金属製やプラスチック製等のハウジング１０Ａの内部に、加速度センサ１１および制御手段としての制御部１２が収納されて構成される。加速度検出装置１０は、ボルト１０ａおよびナット１０ｂにより取付部ブラケットＢＫに固定され、この取付部ブラケットＢＫを介して、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、被検出体としての車両Ｃの車体の中央付近に取り付けられている。なお、制御部１２からの信号は、ハウジング１０Ａの外部に設けられた端子Ｔを介して、車載機器としてのブレーキ制御装置Ｂ（図４参照）へ出力される。
【００２５】
なお、図２、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態においては、車両Ｃ（図３（ａ）〜（ｃ））の車体を基準とした水平面内にある車体の前後方向の軸Ｙを第１基準軸（以下、単に「基準軸Ｙ」ということがある。）とし、水平面内において基準軸Ｙと直交する車体の左右方向の軸Ｘを第２基準軸（以下、単に「基準軸Ｘ」ということがある。）とし、基準軸Ｙおよび基準軸Ｘと直交する軸であって鉛直面内にある車体の上下方向の軸Ｚを第３基準軸（以下、単に「基準軸Ｚ」ということがある。）とする。
【００２６】
加速度センサ１１（図１参照、以下同じ）は、３つの図示しない加速度検出素子を有しており、その検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向が基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚの方向からずれた状態となるように配置されている。検出軸ｐ，ｑ，ｒは、互いに直交しており、図２に示すように、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されている。つまり、検出軸ｐ，ｑ，ｒは、いずれも、基準軸Ｘ，Ｙを含む同一水平面内に配置されておらず、水平方向（基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面）から所定の角度で傾斜する方向に軸線を向けて配置されている。本実施形態では、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、前記水平面（車体を基準とした水平面）に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜している。傾斜角度はそれぞれ約３５．３度となるように設定されている。なお、加速度検出素子としては、例えば、歪ゲージ型、静電容量型、ピエゾ抵抗型などの素子を使用することができるが、これらに限定されるものではない。また、加速度センサ１１は、基板Ｐに形成された図示せぬプリント配線を介して制御部１２（図１参照、以下同じ）に接続されており、これによって加速度検出素子で検出した加速度の値を示す信号が制御部１２に出力されるようになっている。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐは、第１基準軸Ｘに対して角度θＨで傾斜しており、加速度検出素子の検出軸ｑは、第２基準軸Ｙに対して角度θＨ’で傾斜している。一方、図３（ｂ）に示すように、基準軸Ｙ，Ｚを含む鉛直面（Ｙ−Ｚ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐ，ｑは、基準軸Ｙに対して角度θＪで傾斜しており、加速度検出素子の検出軸ｒは、基準軸Ｙ，Ｚを含む鉛直面内において、第３基準軸Ｚに対して角度θＪ’で傾斜している。この例では、角度θＨが基準軸Ｘから３０度で傾斜するように、角度θＨ’が基準軸Ｙから６０度で傾斜するように、さらに、角度θＪが基準軸Ｙから５４．７度、θＪ’が基準軸Ｚから５４．７度で傾斜するように設定されている。
【００２８】
制御部１２は、図４に示すように、記憶手段１２Ａと、演算手段１２Ｂと、合成値演算手段１２Ｃと、判定手段１２Ｄと、停止状態判定手段１２Ｅとを備えて構成されている。
【００２９】
記憶手段１２Ａは、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ（図３（ａ）（ｂ）参照）と加速度検出素子の検出軸ｐ，ｑ，ｒとのなす角度に関連した角度情報（本実施形態では、角度θＨ，θＨ’，θＪ，θＪ’と、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用している加速度の値をそれぞれ算出するための演算式と、各加速度検出素子の故障を判定するための故障判定閾値を予め記憶しておくものであり、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性半導体メモリで構成されている。また、記憶手段１２Ａは、図示せぬプリント配線を介して演算手段１２Ｂに接続されている。これにより、記憶手段１２Ａに記憶された角度情報等を演算手段１２Ｂで読み出すことが可能になっている。ここで、ＥＥＰＲＯＭは、紫外線消去型のＵＶ−ＥＰＲＯＭを改良して、紫外線の代わりに電気的に消去できるようにしたＥＰＲＯＭである。また、このＥＥＰＲＯＭは、ＵＶ−ＥＰＲＯＭと違って、特別な消去装置が不要であり、システムに組み込んだまま簡単に消去や再書き込みができるといったメリットを有している。
【００３０】
記憶手段１２Ａに記憶された各加速度検出素子の故障判定閾値は、判定手段１２Ｄへ入力される。ここで、加速度検出素子の故障判定閾値とは、加速度検出素子が正常に作動しているかどうかを判断するための判定値となり得るものである。故障判定閾値は、重力方向の加速度の値に、加速度検出素子が有する固有の誤差や、後記する算出誤差等を加味して設定するようにしてもよい。
【００３１】
演算手段１２Ｂは、加速度検出素子で検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒと記憶手段１２Ａで記憶している角度情報（角度θＨ，θＨ’，θＪ，θＪ’）とに基づいて、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを算出するものである。つまり、この演算手段１２Ｂは、記憶手段１２Ａで記憶している角度情報および基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚをそれぞれ算出するための演算式を読み出す機能と、読み出した角度情報と加速度検出素子にて検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒとを、読み出した演算式に順次代入して基準軸Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを算出する機能とを少なくとも備えている。なお、制御部１２には、図示は省略するが、各加速度検出素子から出力された信号を加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに変換する手段と、演算手段１２Ｂで算出した基準軸Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚをブレーキ制御装置Ｂ等に出力する手段とを備えている。
【００３２】
合成値演算手段１２Ｃは、各加速度検出素子で検出される加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて重力方向の加速度の合成値を演算するものである。
ここで、各加速度検出素子が正常に機能している場合には、この合成値Ａは理論上、重力加速度ｇ（≒９．８ｍ／ｓ２）が合成値Ａとして求まることになる。つまり、
｜Ａ｜＝｛（Ａｐ）２＋（Ａｑ）２＋（Ａｒ）２｝１／２＝ｇ＝９．８ｍ／ｓ２
となる。したがって、合成値Ａが重力加速度ｇとして算出されない場合には、加速度センサ１１の加速度検出素子のいずれかが異常であることを判定することができる。
【００３３】
判定手段１２Ｄは、この異常の判定を行うものであり、合成値Ａは、予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることを判定する。ここで、正常範囲とされる合成値Ａは、例えば、各加速度検出素子の取り付け誤差の影響、各加速度検出素子の固有の出力精度の影響等を考慮して設定した補正係数α，βに基づいて設定することができる。例えば、合成値Ａは、２つの故障判定閾値ｇ（１−α）、ｇ（１＋β）の範囲内にあるか否か、つまり、ｇ（１−α）≦Ａ≦ｇ（１＋β）として設定された条件を満たすか否かによって判定される。
このように、重力方向の加速度の合成値Ａで判定するようになっているので、あらゆる勾配路面であっても判定が可能である。
【００３４】
判定手段１２Ｄによる判定結果は、ブレーキ制御装置Ｂに出力される。また、判定手段１２Ｄは、後記するように停止状態判定手段１２Ｅにより車両Ｃが停止状態であると判定したときにその判定信号を受けて異常の判定を行うようになっている。
【００３５】
停止状態判定手段１２Ｅは、車両Ｃが停止状態であるか否かを判定するものであり、停止状態であると判定したときに判定信号を判定手段１２Ｄに出力する。停止状態判定手段１２Ｅには、例えば、車両Ｃに設けられた車輪速度センサＳが接続されており、車輪速度センサＳからの信号や図示しない算出部によって求められる推定車両速度等の値に基づいて車両Ｃの停止状態を判定する。
【００３６】
次に、加速度センサ１１の各加速度検出素子の異常の判定の手順を説明する。図５は異常の判定の流れを示すフローチャートである。
まず、車両Ｃが停止状態にされると、制御部１２の停止状態判定手段１２Ｅにより車両Ｃが停止状態であることが判定され（Ｓ０１）、加速度センサ１１から各加速度検出素子の加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒが合成値演算手段１２Ｃに取得される（Ｓ０２）。そして、合成値演算手段１２Ｃは、取得した加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて重力方向の加速度の合成値Ａを演算する（Ｓ０３）。その後、判定手段１２Ｄは、演算された合成値Ａが予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ０４）、正常範囲内であると判定（Ｙｅｓ）した場合、異常なしと判定し（Ｓ０５）、ステップＳ０１へ戻る。
【００３７】
一方、判定手段１２Ｄは、演算された合成値Ａが正常範囲内ではないと判定（Ｓ０４：Ｎｏ）した場合、異常ありと判定し（Ｓ０６）、その判定をブレーキ制御装置Ｂへ出力して（Ｓ０７）、フローを終了する。
【００３８】
ここで、図６，図７を参照して、停車路面状況における各検出軸ｐ，ｑ，ｒの信号レベル（加速度絶対値）および異常判定の可否について説明する。
本実施形態では、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、水平方向から所定角度傾斜しており、加速度を同一平面には存在しない３つの検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向の加速度成分Ａｐ，Ａｑ，Ａｒとして取得することが可能であるので、図６（ｂ）に示すように、水平路面に停車した場合には、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向のいずれもが重力加速度ｇの方向に一致することはないが、各加速度検出素子の加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒが、ともにゼロではない、ある所定の加速度、例えば、「中」レベルの加速度を示す。これによって、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの異常判定は、その信号レベルの大きさ（ゼロではない、ある所定の加速度、例えば、「中」レベルの加速度）から可能となる。
【００３９】
一方、図７（ａ）（ｂ）に示すように、勾配路面（少なくとも水平面からの勾配が角度θＪ（θＪ’）未満の路面）に停車した場合にも、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向のいずれもが重力加速度ｇの方向に一致することはなく、信号レベルは、図６（ａ）に示すように、各検出素子ｐ、ｑ、ｒはそれぞれ「中」レベル±Δａ、±Δｂ、±Δｃ（Δａ、Δｂ、Δｃは勾配角度に応じた所定値）となる。これによって、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの異常判定は、前記したように３軸の合成値Ａから可能となる。つまり、３軸の合成値Ａが重力加速度ｇとして算出されたか否かで、異常であるか否かを判定することができる。
【００４０】
比較例として、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ沿う検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’とした加速度検出装置を示し、停車路面状況における各検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’の信号レベル（加速度絶対値）および異常判定の可否について、図８，図９を参照して説明する。
図８（ｂ）に示すように、水平路面に停車した場合には、検出軸ｐ’，ｑ’の方向が水平方向となり、検出軸ｒ’の方向が重力方向に一致する状態となる。したがって、図８（ａ）に示すように、検出軸ｐ’，ｑ’の信号レベルは、「ゼロ」となる。これによって、検出軸ｐ’，ｑ’の異常判定は、行い難くなる。
また、検出軸ｒ’の方向が重力方向に一致する状態となるので、検出軸ｒ’の信号レベルは、「大」レベルとなり、検出軸ｒ’の異常判定のみ可能となる。したがって、３軸の検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’の異常判定を同時に行うことができない。
【００４１】
一方、図９に示すように、勾配路面に停車した場合には、各検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’の方向のいずれもが重力加速度ｇの方向に一致することはなくなるが、検出軸ｐ’，ｑ’の水平方向からの傾斜は小さく、信号レベルは、いずれも「小」レベル（判定する閾値に埋もれてしまうような、判定をするには値しないレベル）となる。また、検出軸ｒ’の信号レベルは、「やや大」レベルとなる。したがって、異常判定は、３軸の合成値Ａから可能になるが、検出軸ｐ’，ｑ’の信号レベルが「小」レベルであることから、その判定精度は低いものとなり、判定の確実性を有しない。
【００４２】
これに対して本実施形態の加速度検出装置１０では、加速度検出素子の出力が異常であるか否かを高精度で行えるという利点が得られる。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態に係る加速度検出装置１０によると、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒに対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御部１２により、重力方向を含む、車両Ｃの全ての方向に作用している加速度の値を合成等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に判定することができる。
【００４４】
また、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜しているので、各加速度検出素子による重力方向の加速度の検出を好適に行うことができ、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かをより容易に、かつより精度よく判定することができる。
【００４５】
また、合成値演算手段１２Ｃにより、各加速度検出素子で検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて重力方向の加速度の合成値Ａが演算され、判定手段１２Ｄにより、演算された合成値Ａが予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かが判定され、その判定結果に基づいて複数の加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることが判定される。したがって、各加速度検出素子の車体への取付誤差や各加速度検出素子の固有の出力精度の影響等を考慮した異常の判定が可能となり、これによって確実性の高い異常の判定を実現することができる。
【００４６】
また、車両Ｃの停止状態を判定する停止状態判定手段１２Ｅを備えており、車両Ｃの停止状態という安定した状態において判定手段１２Ｄによる異常判定が行われることとなるので、例えば、加速度の変動しやすい車両Ｃの走行中に異常の判定が行われる場合に比べて確実性の高い判定を行うことができる。しかも、判定手段１２Ｄによって異常であると判定された場合でも車両Ｃは停止状態であるので、車両Ｃの走行前にブレーキ制御装置Ｂ等に対して判定結果を踏まえた制御等を好適に行うことが可能となる。
【００４７】
また、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向で同時に検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて、車両Ｃの前後方向（基準軸Ｙ方向）、左右方向（基準軸Ｘ方向）および上下方向（基準軸Ｚ方向）等に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを制御部１２による合成や分解等の演算によって容易に求めることができる。
【００４８】
図１０（ａ）〜（ｄ）に加速度検出装置１０の変形例を示す。この例では、図１０（ｂ）に示すように、基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐは、第１基準軸Ｘに対して角度θＨ１で傾斜しており、加速度検出素子の検出軸ｑは、第２基準軸Ｙに対して角度θＨ１’で傾斜している。つまり、基準軸Ｙを挟んで、基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影された検出軸ｐと検出軸ｑとが非対称位置に配置されている。一方、図１０（ｃ）に示すように、基準軸Ｙ，Ｚを含む鉛直面（Ｙ−Ｚ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐ，ｑは、基準軸Ｙに対して角度θＪ１，θＪ２で傾斜しており、同じく加速度検出素子の検出軸ｒは、第３検出軸Ｚに対して角度θＪ３で傾斜している。
【００４９】
このような加速度検出装置１０においても同様に、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、基準軸Ｘ，Ｙを含む同一水平面内に配置されておらず、重力加速度ｇを３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向の加速度成分Ａｐ，Ａｑ，Ａｒの合成値として取得することが可能であり、水平路面および勾配路面のいずれに停車した場合においても、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向のいずれもが重力加速度ｇ（不図示）の方向に一致することがないので、それぞれの信号レベルも「中」レベル±Δａ’、±Δｂ’、±Δｃ’（Δａ’、Δｂ’，Δｃ’は勾配角度に応じた所定値）となって、各検出軸ｐ，ｑ，ｒに沿う加速度検出素子の異常判定を精度よく行うことができる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒとして説明したが、検出軸を４軸以上として構成してもよい。
【００５１】
前記実施形態では、筐体１０Ａ内に加速度検出装置１０を収納した構成としたが、本発明はこれに限られることなく、図１１に示すように、ブレーキ制御装置Ｂに内蔵して構成してもよい。ブレーキ制御装置Ｂは、図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、車両Ｃの前側に取り付けられており、図１１に示すように、各種部材・機器の基体となるポンプボディ（基体）Ｂ１と、ポンプボディＢ１の取付面Ｂ１１に一体に固着されるコントロールハウジングＢ２と、ポンプボディＢ１の取付面Ｂ１２に一体に固着され、ブレーキ液を送る図示せぬポンプの動力となる電動モータＢ３とを主に備えている。また、コントロールハウジングＢ２は、電磁弁駆動用の図示せぬ電磁コイルが装着されるコントロールケースＢ２１と、このコントロールケースＢ２１の開口部を密閉するコントロールカバーＢ２２とを備えており、その内部には、電磁弁等を制御する電子部品等が装着された基板Ｂ２３などが収容される。この例では、この基板Ｂ２３上に加速度検出装置１０としての加速度センサ１１および制御部１２が実装されている。
【００５２】
このようなブレーキ制御装置Ｂに組み付けられた加速度検出装置１０においても、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒに対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御部１２により、重力方向を含む、車両Ｃの全ての方向に作用している加速度の値を合成等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に判定することができる。
【００５３】
なお、この例では、専用のＩＣチップや半導体メモリを利用して制御部１２を構成する場合を例示したが、ブレーキ制御装置Ｂに予め組み込まれているＩＣチップや半導体メモリ等を利用して制御部１２を構成してもよく、この場合には、部品点数の増加を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る加速度検出装置を示す斜視図である。
【図２】加速度検出装置の検出軸の方向を示す模式斜視図である。
【図３】車両における検出軸の方向を示す平面図（ａ）と、車両における検出軸の方向を示す側面図（ｂ）と、車両における検出軸の方向を示す後面図（ｃ）である。
【図４】加速度検出装置における処理の流れを示すブロック図である。
【図５】異常の判定の流れを示すフローチャートである。
【図６】停車路面状況における各検出軸の信号レベルおよび異常判定の可否を示す表（ａ）と、水平路面における検出軸と加速度の合成値との関係を示す模式側面図（ｂ）である。
【図７】勾配路面における検出軸と加速度の合成値との関係を示す模式側面図（ａ）と、模式後面図（ｂ）である。
【図８】比較例の停車路面状況における各検出軸の信号レベルおよび異常判定の可否を示す表（ａ）と、水平路面における模式側面図（ｂ）である。
【図９】同じく勾配路面における模式側面図である。
【図１０】変形例の加速度検出装置の検出軸の方向を示す模式斜視図（ａ）と、車両における検出軸の方向を示す平面図（ｂ）と、車両における検出軸の方向を示す側面図（ｃ）と、車両における検出軸の方向を示す後面図（ｄ）である。
【図１１】加速度検出装置が組み込まれた車載機器としてのブレーキ制御装置を示す分解斜視図である。
【図１２】加速度検出装置の検出軸の方向を示す模式斜視図（ａ）と、車両における検出軸の方向を示す平面図（ｂ）と、車両における検出軸の方向を示す側面図（ｃ）と、車両における検出軸の方向を示す後面図（ｄ）である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 加速度検出装置
１１ 加速度センサ
１２ 制御部（制御手段）
１２Ａ 記憶手段
１２Ｂ 演算手段
１２Ｃ 合成値演算手段
１２Ｄ 判定手段
Ａ 合成値
Ｂ ブレーキ制御装置
Ｂ２３ 基板
Ｃ 車両
ｐ，ｑ，ｒ 検出軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度検出装置、加速度センサおよび加速度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な自動車においては、車両に発生する加速度を検出するために加速度検出素子を有する加速度検出装置を備えたものが知られており、加速度検出装置で検出された加速度の値は、ブレーキ液圧をコントロールするブレーキ制御装置（アンチロックブレーキシステムなど）やカーナビゲーションシステムといった各種車載機器において参照されている。
【０００３】
従来、加速度検出装置としては、３軸方向の加速度を検出可能な運動センサを有するもの（例えば、特許文献１参照）や、車両の左右方向へ向けてそれぞれ所定角度となるように配置した２軸の加速度センサを有するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２４４５号公報
【特許文献２】特開平９−１１３５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のように加速度センサで検出される加速度の値は、カーナビゲーションシステムやブレーキ制御装置といった各種車載機器において参照されるため、加速度センサが正常に機能しているか否かを判定するための故障診断が重要になってきている。
【０００６】
ところで、前記した特許文献２に記載された加速度検出装置では、２つの加速度センサの出力値の変動幅の違いを検出し、その検出に基づいて加速度センサの異常の有無を判断することが開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されているような３次元方向のセンサを有するものにおいて異常を診断するためには、それぞれのセンサに対応する診断用の素子等を別途設ける必要や、特定の条件で車両を加速させた上で診断を行う必要がある等、構成や手順が複雑になるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような観点からなされたものであり、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有するものにおいて、加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に検出することができる加速度検出装置および加速度センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決する本発明は、車両の加速度を検出可能な加速度検出装置であって、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサと、前記加速度センサから出力される加速度の値を入力して処理する制御手段と、を備え、前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられており、前記制御手段は、前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする。
ここで、「車体を基準とした水平面」とは、基準となる路面上、例えば水平にされた路面上に車両が停止しているとき等において、路面と平行になる車体の面をいう。
【０００９】
この加速度検出装置によれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸は、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御手段により、重力方向を含む、車両の全ての方向に作用している加速度の値を合成や分解等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸が、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ精度よく判定することができる。
【００１０】
また、前記各検出軸は、前記車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜している構成とするのがよい。
【００１１】
この加速度検出装置によれば、車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で各検出軸が下方へ傾斜しているので、各加速度検出素子による重力方向の加速度の検出を好適に行うことができ、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かをより容易に、かつより精度よく判定することができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、複数の前記加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて、前記車両の前後方向、左右方向および上下方向に作用している加速度の値を演算可能である構成とするのがよい。
【００１３】
この加速度検出装置によれば、各検出軸方向で同時に検出された加速度に基づいて、車両の前後方向、左右方向および上下方向等に作用している加速度の値を制御手段による合成や分解等の演算によって容易に求めることができる。そして、各検出軸が、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、重力方向の加速度の合成値から加速度検出素子のいずれか１つが異常であるか否かを容易に判定することができる。
【００１４】
また、前記制御手段は、前記各加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて重力方向の加速度の合成値を演算する合成値演算手段と、演算された合成値が予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、正常範囲内にないと判定した場合に複数の前記加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることを判定する判定手段とを備えている構成とするのがよい。
ここで、「所定の正常範囲内」とは、各加速度検出素子の被検出体への取付誤差や各加速度検出素子の固有の出力精度の影響を加味して各加速度検出素子が正常であるかどうかを判断するための、幅をもって設定された重力方向の合成値の範囲をいう。
【００１５】
この加速度検出装置によれば、合成値演算手段により、各加速度検出素子で検出された加速度の値に基づいて重力方向の加速度の合成値が演算され、判定手段により、演算された合成値が予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かが判定され、正常範囲内にないと判定された場合に、複数の加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることが判定される。したがって、より確実性の高い異常判定を実現することができる。
【００１６】
また、前記車両が停止状態であるか否かを判定する停止状態判定手段を備えており、前記判定手段は、前記停止状態判定手段が停止状態であると判定したときにのみ判定を行う構成とするのがよい。
【００１７】
この加速度検出装置によれば、車両の停止状態という安定した状態において判定手段による異常判定が行われることとなるので、例えば、加速度の変動しやすい車両の走行中に異常判定が行われる場合に比べて、確実性の高い判定を行うことができる。
また、少なくとも３軸の加速度の合成値にて判断することから、あらゆる傾斜や凹凸のある路面でも確実性の高い判定が可能となる。
【００１８】
また、本発明の加速度センサは、車両の加速度を検出可能な車載用の加速度センサであって、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有し、前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられている構成とするのがよい。
【００１９】
この加速度センサによれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられているので、各検出軸で同時に加速度を検出することができ、車両の任意の方向、例えば、車両の前後方向、左右方向および上下方向に作用している加速度の値を求めることに寄与する。
【００２０】
また、本発明の加速度検出方法は、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサによって車両の所定方向の加速度を検出する加速度検出方法であって、前記各検出軸が、前記車両の車体を基準とした水平方向から所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能となっており、前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算することを特徴とする。
【００２１】
このような加速度検出方法によれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸は、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御手段により、重力方向を含む、車両の全ての方向に作用している加速度の値を合成や分解等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸が、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ精度よく判定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有するものにおいて、加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に検出することができる加速度検出装置、加速度センサおよび加速度検出方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る加速度検出装置１０は、金属製やプラスチック製等のハウジング１０Ａの内部に、加速度センサ１１および制御手段としての制御部１２が収納されて構成される。加速度検出装置１０は、ボルト１０ａおよびナット１０ｂにより取付部ブラケットＢＫに固定され、この取付部ブラケットＢＫを介して、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、被検出体としての車両Ｃの車体の中央付近に取り付けられている。なお、制御部１２からの信号は、ハウジング１０Ａの外部に設けられた端子Ｔを介して、車載機器としてのブレーキ制御装置Ｂ（図４参照）へ出力される。
【００２５】
なお、図２、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態においては、車両Ｃ（図３（ａ）〜（ｃ））の車体を基準とした水平面内にある車体の前後方向の軸Ｙを第１基準軸（以下、単に「基準軸Ｙ」ということがある。）とし、水平面内において基準軸Ｙと直交する車体の左右方向の軸Ｘを第２基準軸（以下、単に「基準軸Ｘ」ということがある。）とし、基準軸Ｙおよび基準軸Ｘと直交する軸であって鉛直面内にある車体の上下方向の軸Ｚを第３基準軸（以下、単に「基準軸Ｚ」ということがある。）とする。
【００２６】
加速度センサ１１（図１参照、以下同じ）は、３つの図示しない加速度検出素子を有しており、その検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向が基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚの方向からずれた状態となるように配置されている。検出軸ｐ，ｑ，ｒは、互いに直交しており、図２に示すように、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されている。つまり、検出軸ｐ，ｑ，ｒは、いずれも、基準軸Ｘ，Ｙを含む同一水平面内に配置されておらず、水平方向（基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面）から所定の角度で傾斜する方向に軸線を向けて配置されている。本実施形態では、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、前記水平面（車体を基準とした水平面）に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜している。傾斜角度はそれぞれ約３５．３度となるように設定されている。なお、加速度検出素子としては、例えば、歪ゲージ型、静電容量型、ピエゾ抵抗型などの素子を使用することができるが、これらに限定されるものではない。また、加速度センサ１１は、基板Ｐに形成された図示せぬプリント配線を介して制御部１２（図１参照、以下同じ）に接続されており、これによって加速度検出素子で検出した加速度の値を示す信号が制御部１２に出力されるようになっている。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐは、第１基準軸Ｘに対して角度θＨで傾斜しており、加速度検出素子の検出軸ｑは、第２基準軸Ｙに対して角度θＨ’で傾斜している。一方、図３（ｂ）に示すように、基準軸Ｙ，Ｚを含む鉛直面（Ｙ−Ｚ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐ，ｑは、基準軸Ｙに対して角度θＪで傾斜しており、加速度検出素子の検出軸ｒは、基準軸Ｙ，Ｚを含む鉛直面内において、第３基準軸Ｚに対して角度θＪ’で傾斜している。この例では、角度θＨが基準軸Ｘから３０度で傾斜するように、角度θＨ’が基準軸Ｙから６０度で傾斜するように、さらに、角度θＪが基準軸Ｙから５４．７度、θＪ’が基準軸Ｚから５４．７度で傾斜するように設定されている。
【００２８】
制御部１２は、図４に示すように、記憶手段１２Ａと、演算手段１２Ｂと、合成値演算手段１２Ｃと、判定手段１２Ｄと、停止状態判定手段１２Ｅとを備えて構成されている。
【００２９】
記憶手段１２Ａは、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ（図３（ａ）（ｂ）参照）と加速度検出素子の検出軸ｐ，ｑ，ｒとのなす角度に関連した角度情報（本実施形態では、角度θＨ，θＨ’，θＪ，θＪ’と、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用している加速度の値をそれぞれ算出するための演算式と、各加速度検出素子の故障を判定するための故障判定閾値を予め記憶しておくものであり、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性半導体メモリで構成されている。また、記憶手段１２Ａは、図示せぬプリント配線を介して演算手段１２Ｂに接続されている。これにより、記憶手段１２Ａに記憶された角度情報等を演算手段１２Ｂで読み出すことが可能になっている。ここで、ＥＥＰＲＯＭは、紫外線消去型のＵＶ−ＥＰＲＯＭを改良して、紫外線の代わりに電気的に消去できるようにしたＥＰＲＯＭである。また、このＥＥＰＲＯＭは、ＵＶ−ＥＰＲＯＭと違って、特別な消去装置が不要であり、システムに組み込んだまま簡単に消去や再書き込みができるといったメリットを有している。
【００３０】
記憶手段１２Ａに記憶された各加速度検出素子の故障判定閾値は、判定手段１２Ｄへ入力される。ここで、加速度検出素子の故障判定閾値とは、加速度検出素子が正常に作動しているかどうかを判断するための判定値となり得るものである。故障判定閾値は、重力方向の加速度の値に、加速度検出素子が有する固有の誤差や、後記する算出誤差等を加味して設定するようにしてもよい。
【００３１】
演算手段１２Ｂは、加速度検出素子で検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒと記憶手段１２Ａで記憶している角度情報（角度θＨ，θＨ’，θＪ，θＪ’）とに基づいて、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを算出するものである。つまり、この演算手段１２Ｂは、記憶手段１２Ａで記憶している角度情報および基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚをそれぞれ算出するための演算式を読み出す機能と、読み出した角度情報と加速度検出素子にて検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒとを、読み出した演算式に順次代入して基準軸Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを算出する機能とを少なくとも備えている。なお、制御部１２には、図示は省略するが、各加速度検出素子から出力された信号を加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに変換する手段と、演算手段１２Ｂで算出した基準軸Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚをブレーキ制御装置Ｂ等に出力する手段とを備えている。
【００３２】
合成値演算手段１２Ｃは、各加速度検出素子で検出される加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて重力方向の加速度の合成値を演算するものである。
ここで、各加速度検出素子が正常に機能している場合には、この合成値Ａは理論上、重力加速度ｇ（≒９．８ｍ／ｓ２）が合成値Ａとして求まることになる。つまり、
｜Ａ｜＝｛（Ａｐ）２＋（Ａｑ）２＋（Ａｒ）２｝１／２＝ｇ＝９．８ｍ／ｓ２
となる。したがって、合成値Ａが重力加速度ｇとして算出されない場合には、加速度センサ１１の加速度検出素子のいずれかが異常であることを判定することができる。
【００３３】
判定手段１２Ｄは、この異常の判定を行うものであり、合成値Ａは、予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることを判定する。ここで、正常範囲とされる合成値Ａは、例えば、各加速度検出素子の取り付け誤差の影響、各加速度検出素子の固有の出力精度の影響等を考慮して設定した補正係数α，βに基づいて設定することができる。例えば、合成値Ａは、２つの故障判定閾値ｇ（１−α）、ｇ（１＋β）の範囲内にあるか否か、つまり、ｇ（１−α）≦Ａ≦ｇ（１＋β）として設定された条件を満たすか否かによって判定される。
このように、重力方向の加速度の合成値Ａで判定するようになっているので、あらゆる勾配路面であっても判定が可能である。
【００３４】
判定手段１２Ｄによる判定結果は、ブレーキ制御装置Ｂに出力される。また、判定手段１２Ｄは、後記するように停止状態判定手段１２Ｅにより車両Ｃが停止状態であると判定したときにその判定信号を受けて異常の判定を行うようになっている。
【００３５】
停止状態判定手段１２Ｅは、車両Ｃが停止状態であるか否かを判定するものであり、停止状態であると判定したときに判定信号を判定手段１２Ｄに出力する。停止状態判定手段１２Ｅには、例えば、車両Ｃに設けられた車輪速度センサＳが接続されており、車輪速度センサＳからの信号や図示しない算出部によって求められる推定車両速度等の値に基づいて車両Ｃの停止状態を判定する。
【００３６】
次に、加速度センサ１１の各加速度検出素子の異常の判定の手順を説明する。図５は異常の判定の流れを示すフローチャートである。
まず、車両Ｃが停止状態にされると、制御部１２の停止状態判定手段１２Ｅにより車両Ｃが停止状態であることが判定され（Ｓ０１）、加速度センサ１１から各加速度検出素子の加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒが合成値演算手段１２Ｃに取得される（Ｓ０２）。そして、合成値演算手段１２Ｃは、取得した加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて重力方向の加速度の合成値Ａを演算する（Ｓ０３）。その後、判定手段１２Ｄは、演算された合成値Ａが予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ０４）、正常範囲内であると判定（Ｙｅｓ）した場合、異常なしと判定し（Ｓ０５）、ステップＳ０１へ戻る。
【００３７】
一方、判定手段１２Ｄは、演算された合成値Ａが正常範囲内ではないと判定（Ｓ０４：Ｎｏ）した場合、異常ありと判定し（Ｓ０６）、その判定をブレーキ制御装置Ｂへ出力して（Ｓ０７）、フローを終了する。
【００３８】
ここで、図６，図７を参照して、停車路面状況における各検出軸ｐ，ｑ，ｒの信号レベル（加速度絶対値）および異常判定の可否について説明する。
本実施形態では、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、水平方向から所定角度傾斜しており、加速度を同一平面には存在しない３つの検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向の加速度成分Ａｐ，Ａｑ，Ａｒとして取得することが可能であるので、図６（ｂ）に示すように、水平路面に停車した場合には、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向のいずれもが重力加速度ｇの方向に一致することはないが、各加速度検出素子の加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒが、ともにゼロではない、ある所定の加速度、例えば、「中」レベルの加速度を示す。これによって、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの異常判定は、その信号レベルの大きさ（ゼロではない、ある所定の加速度、例えば、「中」レベルの加速度）から可能となる。
【００３９】
一方、図７（ａ）（ｂ）に示すように、勾配路面（少なくとも水平面からの勾配が角度θＪ（θＪ’）未満の路面）に停車した場合にも、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向のいずれもが重力加速度ｇの方向に一致することはなく、信号レベルは、図６（ａ）に示すように、各検出素子ｐ、ｑ、ｒはそれぞれ「中」レベル±Δａ、±Δｂ、±Δｃ（Δａ、Δｂ、Δｃは勾配角度に応じた所定値）となる。これによって、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの異常判定は、前記したように３軸の合成値Ａから可能となる。つまり、３軸の合成値Ａが重力加速度ｇとして算出されたか否かで、異常であるか否かを判定することができる。
【００４０】
比較例として、基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ沿う検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’とした加速度検出装置を示し、停車路面状況における各検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’の信号レベル（加速度絶対値）および異常判定の可否について、図８，図９を参照して説明する。
図８（ｂ）に示すように、水平路面に停車した場合には、検出軸ｐ’，ｑ’の方向が水平方向となり、検出軸ｒ’の方向が重力方向に一致する状態となる。したがって、図８（ａ）に示すように、検出軸ｐ’，ｑ’の信号レベルは、「ゼロ」となる。これによって、検出軸ｐ’，ｑ’の異常判定は、行い難くなる。
また、検出軸ｒ’の方向が重力方向に一致する状態となるので、検出軸ｒ’の信号レベルは、「大」レベルとなり、検出軸ｒ’の異常判定のみ可能となる。したがって、３軸の検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’の異常判定を同時に行うことができない。
【００４１】
一方、図９に示すように、勾配路面に停車した場合には、各検出軸ｐ’，ｑ’，ｒ’の方向のいずれもが重力加速度ｇの方向に一致することはなくなるが、検出軸ｐ’，ｑ’の水平方向からの傾斜は小さく、信号レベルは、いずれも「小」レベル（判定する閾値に埋もれてしまうような、判定をするには値しないレベル）となる。また、検出軸ｒ’の信号レベルは、「やや大」レベルとなる。したがって、異常判定は、３軸の合成値Ａから可能になるが、検出軸ｐ’，ｑ’の信号レベルが「小」レベルであることから、その判定精度は低いものとなり、判定の確実性を有しない。
【００４２】
これに対して本実施形態の加速度検出装置１０では、加速度検出素子の出力が異常であるか否かを高精度で行えるという利点が得られる。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態に係る加速度検出装置１０によると、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒに対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御部１２により、重力方向を含む、車両Ｃの全ての方向に作用している加速度の値を合成等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に判定することができる。
【００４４】
また、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜しているので、各加速度検出素子による重力方向の加速度の検出を好適に行うことができ、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かをより容易に、かつより精度よく判定することができる。
【００４５】
また、合成値演算手段１２Ｃにより、各加速度検出素子で検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて重力方向の加速度の合成値Ａが演算され、判定手段１２Ｄにより、演算された合成値Ａが予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かが判定され、その判定結果に基づいて複数の加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることが判定される。したがって、各加速度検出素子の車体への取付誤差や各加速度検出素子の固有の出力精度の影響等を考慮した異常の判定が可能となり、これによって確実性の高い異常の判定を実現することができる。
【００４６】
また、車両Ｃの停止状態を判定する停止状態判定手段１２Ｅを備えており、車両Ｃの停止状態という安定した状態において判定手段１２Ｄによる異常判定が行われることとなるので、例えば、加速度の変動しやすい車両Ｃの走行中に異常の判定が行われる場合に比べて確実性の高い判定を行うことができる。しかも、判定手段１２Ｄによって異常であると判定された場合でも車両Ｃは停止状態であるので、車両Ｃの走行前にブレーキ制御装置Ｂ等に対して判定結果を踏まえた制御等を好適に行うことが可能となる。
【００４７】
また、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向で同時に検出された加速度の値Ａｐ，Ａｑ，Ａｒに基づいて、車両Ｃの前後方向（基準軸Ｙ方向）、左右方向（基準軸Ｘ方向）および上下方向（基準軸Ｚ方向）等に作用している加速度の値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを制御部１２による合成や分解等の演算によって容易に求めることができる。
【００４８】
図１０（ａ）〜（ｄ）に加速度検出装置１０の変形例を示す。この例では、図１０（ｂ）に示すように、基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐは、第１基準軸Ｘに対して角度θＨ１で傾斜しており、加速度検出素子の検出軸ｑは、第２基準軸Ｙに対して角度θＨ１’で傾斜している。つまり、基準軸Ｙを挟んで、基準軸Ｘ，Ｙを含む水平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影された検出軸ｐと検出軸ｑとが非対称位置に配置されている。一方、図１０（ｃ）に示すように、基準軸Ｙ，Ｚを含む鉛直面（Ｙ−Ｚ平面）に投影された加速度検出素子の検出軸ｐ，ｑは、基準軸Ｙに対して角度θＪ１，θＪ２で傾斜しており、同じく加速度検出素子の検出軸ｒは、第３検出軸Ｚに対して角度θＪ３で傾斜している。
【００４９】
このような加速度検出装置１０においても同様に、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、基準軸Ｘ，Ｙを含む同一水平面内に配置されておらず、重力加速度ｇを３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向の加速度成分Ａｐ，Ａｑ，Ａｒの合成値として取得することが可能であり、水平路面および勾配路面のいずれに停車した場合においても、各検出軸ｐ，ｑ，ｒの方向のいずれもが重力加速度ｇ（不図示）の方向に一致することがないので、それぞれの信号レベルも「中」レベル±Δａ’、±Δｂ’、±Δｃ’（Δａ’、Δｂ’，Δｃ’は勾配角度に応じた所定値）となって、各検出軸ｐ，ｑ，ｒに沿う加速度検出素子の異常判定を精度よく行うことができる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒとして説明したが、検出軸を４軸以上として構成してもよい。
【００５１】
前記実施形態では、筐体１０Ａ内に加速度検出装置１０を収納した構成としたが、本発明はこれに限られることなく、図１１に示すように、ブレーキ制御装置Ｂに内蔵して構成してもよい。ブレーキ制御装置Ｂは、図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、車両Ｃの前側に取り付けられており、図１１に示すように、各種部材・機器の基体となるポンプボディ（基体）Ｂ１と、ポンプボディＢ１の取付面Ｂ１１に一体に固着されるコントロールハウジングＢ２と、ポンプボディＢ１の取付面Ｂ１２に一体に固着され、ブレーキ液を送る図示せぬポンプの動力となる電動モータＢ３とを主に備えている。また、コントロールハウジングＢ２は、電磁弁駆動用の図示せぬ電磁コイルが装着されるコントロールケースＢ２１と、このコントロールケースＢ２１の開口部を密閉するコントロールカバーＢ２２とを備えており、その内部には、電磁弁等を制御する電子部品等が装着された基板Ｂ２３などが収容される。この例では、この基板Ｂ２３上に加速度検出装置１０としての加速度センサ１１および制御部１２が実装されている。
【００５２】
このようなブレーキ制御装置Ｂに組み付けられた加速度検出装置１０においても、互いに直交する少なくとも３軸の検出軸ｐ，ｑ，ｒに対応する加速度検出素子を有しており、各検出軸ｐ，ｑ，ｒは、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、制御部１２により、重力方向を含む、車両Ｃの全ての方向に作用している加速度の値を合成等による演算によって求めることができる。そして、各検出軸ｐ，ｑ，ｒが、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に配置されているので、これらの検出された重力方向の加速度から、加速度検出素子のうちのいずれかの加速度検出素子の出力が異常であるか否かを容易に、かつ頻繁に判定することができる。
【００５３】
なお、この例では、専用のＩＣチップや半導体メモリを利用して制御部１２を構成する場合を例示したが、ブレーキ制御装置Ｂに予め組み込まれているＩＣチップや半導体メモリ等を利用して制御部１２を構成してもよく、この場合には、部品点数の増加を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る加速度検出装置を示す斜視図である。
【図２】加速度検出装置の検出軸の方向を示す模式斜視図である。
【図３】車両における検出軸の方向を示す平面図（ａ）と、車両における検出軸の方向を示す側面図（ｂ）と、車両における検出軸の方向を示す後面図（ｃ）である。
【図４】加速度検出装置における処理の流れを示すブロック図である。
【図５】異常の判定の流れを示すフローチャートである。
【図６】停車路面状況における各検出軸の信号レベルおよび異常判定の可否を示す表（ａ）と、水平路面における検出軸と加速度の合成値との関係を示す模式側面図（ｂ）である。
【図７】勾配路面における検出軸と加速度の合成値との関係を示す模式側面図（ａ）と、模式後面図（ｂ）である。
【図８】比較例の停車路面状況における各検出軸の信号レベルおよび異常判定の可否を示す表（ａ）と、水平路面における模式側面図（ｂ）である。
【図９】同じく勾配路面における模式側面図である。
【図１０】変形例の加速度検出装置の検出軸の方向を示す模式斜視図（ａ）と、車両における検出軸の方向を示す平面図（ｂ）と、車両における検出軸の方向を示す側面図（ｃ）と、車両における検出軸の方向を示す後面図（ｄ）である。
【図１１】加速度検出装置が組み込まれた車載機器としてのブレーキ制御装置を示す分解斜視図である。
【図１２】加速度検出装置の検出軸の方向を示す模式斜視図（ａ）と、車両における検出軸の方向を示す平面図（ｂ）と、車両における検出軸の方向を示す側面図（ｃ）と、車両における検出軸の方向を示す後面図（ｄ）である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 加速度検出装置
１１ 加速度センサ
１２ 制御部（制御手段）
１２Ａ 記憶手段
１２Ｂ 演算手段
１２Ｃ 合成値演算手段
１２Ｄ 判定手段
Ａ 合成値
Ｂ ブレーキ制御装置
Ｂ２３ 基板
Ｃ 車両
ｐ，ｑ，ｒ 検出軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の加速度を検出可能な加速度検出装置であって、
互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサと、
前記加速度センサから出力される加速度の値を入力して処理する制御手段と、を備え、
前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられており、
前記制御手段は、前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする加速度検出装置。
【請求項２】
前記各検出軸は、前記車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の加速度検出装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数の前記加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて、前記車両の前後方向、左右方向および上下方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加速度検出装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記各加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて重力方向の加速度の合成値を演算する合成値演算手段と、演算された合成値が予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、正常範囲内にないと判定した場合に複数の前記加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることを判定する判定手段とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加速度検出装置。
【請求項５】
前記車両が停止状態であるか否かを判定する停止状態判定手段を備えており、前記判定手段は、前記停止状態判定手段により停止状態であると判定したときにのみ判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加速度検出装置。
【請求項６】
車両の加速度を検出可能な車載用の加速度センサであって、
互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有し、
前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項７】
互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサによって車両の所定方向の加速度を検出する加速度検出方法であって、
前記各検出軸が、前記車両の車体を基準とした水平方向から所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能となっており、
前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算することを特徴とする加速度検出方法。
【請求項１】
車両の加速度を検出可能な加速度検出装置であって、
互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサと、
前記加速度センサから出力される加速度の値を入力して処理する制御手段と、を備え、
前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられており、
前記制御手段は、前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする加速度検出装置。
【請求項２】
前記各検出軸は、前記車体を基準とした水平面に対してそれぞれ均等な角度で下方へ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の加速度検出装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数の前記加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて、前記車両の前後方向、左右方向および上下方向に作用している加速度の値を演算可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加速度検出装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記各加速度検出素子で検出される加速度の値に基づいて重力方向の加速度の合成値を演算する合成値演算手段と、演算された合成値が予め設定された所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、正常範囲内にないと判定した場合に複数の前記加速度検出素子のうち少なくとも１つが異常であることを判定する判定手段とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加速度検出装置。
【請求項５】
前記車両が停止状態であるか否かを判定する停止状態判定手段を備えており、前記判定手段は、前記停止状態判定手段により停止状態であると判定したときにのみ判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加速度検出装置。
【請求項６】
車両の加速度を検出可能な車載用の加速度センサであって、
互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有し、
前記各検出軸は、前記車両の車体を基準とした水平面に対して所定の角度で傾斜する方向にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能に設けられていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項７】
互いに直交する少なくとも３軸の検出軸に対応する加速度検出素子を有する加速度センサによって車両の所定方向の加速度を検出する加速度検出方法であって、
前記各検出軸が、前記車両の車体を基準とした水平方向から所定の角度で傾斜する方向に前記車体にそれぞれ配置され、重力方向の加速度をそれぞれ検出可能となっており、
前記加速度検出素子から出力される加速度の値に基づいて、前記車両の任意の方向に作用している加速度の値を演算することを特徴とする加速度検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１９８９８（Ｐ２００９−１９８９８Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８０９０１（Ｐ２００７−１８０９０１）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（０００２２６６７７）日信工業株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（０００２２６６７７）日信工業株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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