JP5566060B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等の車両の自動運転、自動駐車や、走行支援、駐車支援等を行う車両制御装置に関する。

車間距離や、車両と路面の対象物等との距離を測定する手段として、レーザ光を用いた車間距離センサ（レーザレーダ）が知られている。その車間距離等の測定結果を用いて、自動運転や運転支援の車両制御が行われる。

特開２００５−２７１７２１号公報

しかし、レーザ光を用いた車間距離センサでは、送受信部の汚れや、悪天候により検知性能が低下する。また、送受信部に対する対象物の角度や対象物の形状等によっても誤差が生じる。

この発明の目的は、車間距離等の対象物との離間距離を計測する離間距離測定手段の測定結果に検知性能の低下や誤差が生じていても、離間距離を正しく認識して信頼性の高い車両制御が行える車両制御装置を提供することである。

この発明の車両制御装置は、車輪２１の回転速度を検出する回転検出装置１と、この回転検出装置１の出力する信号から車両２０の移動量を検出する車両移動量検出手段１６と、前記車両２０とこの車両２０から測定可能な位置にある対象物との間の離間距離を非接触で計測する離間距離測定手段１４と、この離間距離測定手段１４で検出された離間距離と前記車両移動量検出手段１６で検出された車両移動量とを用いて車両２０の移動の制御を行う車両移動制御手段１７とを備える。

この構成によると、車両移動制御手段１７は、離間距離測定手段１４の計測結果となる離間距離だけでなく、回転検出装置１および車両移動量検出手段１６で検出される実際に移動した車両移動量を用いて車両２０の制御を行う。そのため、離間距離測定手段１４が、その送受信部の汚れや、悪天候により検知性能の低下を生じていたり、あるいは送受信部に対する対象物の角度や対象物の形状等により計測結果に誤差が生じていても、回転検出による車両移動量の併用により、精度良く車両制御を行うことができる。

前記回転検出装置１は、高分解能であることが好ましい。前記回転検出装置１は、円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配された環状のエンコーダ２と、このエンコーダ２の前記被検出極を検出するセンサ３と、このセンサ３の出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段４とを有し、前記車両移動量検出手段１７は、前記逓倍手段４で逓倍されたパルス出力から車両２０の移動量を検出するものとする。前記逓倍手段４の逓倍数は１０〜４０倍とする。前記エンコーダは、前記車輪２１を支持する車輪用軸受装置１０を構成する回転側輪に設けられる。
このように逓倍手段４を設けることで、エンコーダ２の検出極の配列ピッチよりも高分解能の回転検出が行える。高分解能の回転検出を行うことで、離間距離測定手段１４による誤差を補える程度の車両の移動量検出が精度良く行える。また、回転検出装置１を車輪用軸受に装備することで、車両にコンパクトに、かつ組立工数の増加を抑えて、回転検出装置１の設置が行える。
前記エンコーダ２は磁気エンコーダとするが、磁気エンコーダは、光学式に比べて汚れ等による検知性能の低下は生じ難いが、検出極の配列ピッチを細かくすることが難しい。しかし、上記のように逓倍手段４を設けることで、必要な高分解能を得ることができる。

前記離間距離測定手段１４は、光学的手法で対象物との間の離間距離を測定するものを用いることが好ましい。この種の離間距離測定手段１４としては、例えばレーザレーダ等のレーザ光を用い車間距離センサが実用化され、また検出精度も良く、このような車間距離センサを用いることができる。

この発明において、前記車両移動量検出手段１６で検出した車両移動量と前記離間距離測定手段１４で計測した離間距離とを比較として、前記離間距離測定手段１４の計測値となる離間距離を校正する校正手段１９を、前記車両移動制御手段１７に設けても良い。
例えば、一定距離走行時の、前記回転検出装置１で検出し車両移動量検出手段１６で求めた走行距離と、離間距離測定手段１４で計測した走行距離（すなわち、距離測定開始時と終了時の対象物との距離の差）を比較することで、対象物との距離が実際にどれだけであるかを正確に求めることができる。前記校正手段１９が行う、走行中の離間距離測定手段１４で計測した離間距離と回転検出から求めた走行距離との比較の具体例を２つ挙げる。１つ目の例としては、校正を定期的に行い、固定物と車両との間で行われた直前の校正結果をそのまま利用する。離間距離測定手段１４の汚れの状態が急激に変わらなければこの方法が可能である。２つ目の例は、車両の速度を故意的（機械的に）に変化をさせ、そのときの先行車両との離間距離測定手段１４で計測した距離変化量と回転検出装置１（逓倍手段４を含む）で求めた距離変化量を比較し校正する方法である。車両の速度は回転検出装置１（逓倍手段４を用いてもよい）で見ることが可能であるので、時間と速度の変化の関係から、速度を変化させなかった場合の推定移動量と速度を変化させた場合の移動量の差を求めることが可能である。この距離を速度変化開始前と開始後の離間距離測定手段１４で求めた距離変化量と比較することで校正が可能である。なお、回転検出に逓倍手段４を用いた場合、タイヤの極僅かな回転量を検出することができるので、速度変化量及び変化時間が少なくても校正が可能となる。また、先行車両の速度変化有無に関しては、校正後、校正時の自車の速度変化前の速度に戻し、そのときの先行車両との距離変化量が校正前と同一であれば、先行車両の速度変化は無いと推定する。

前記校正手段１９は、例えば、前記逓倍手段４で逓倍されたパルス出力を用いて前記校正を行うものとする。
前記逓倍手段４を有する場合は、より一層正確に、車両移動量検出手段１６で求めた走行距離と、離間距離測定手段１４で計測した走行距離の差を求めることができる。

この発明において、前記車両移動制御手段１７は、前記離間距離測定手段１４による離間距離の計測後に、車両制御を、前記回転検出装置１の検出する回転速度を用いて行うものとしても良い。
また、前記車両移動制御手段１７は、前記離間距離測定手段１４による離間距離の計測後に、車両制御を、前記離間距離測定手段で検出された離間距離を用いて行うものとしても良い。
いずれの場合も、前記離間距離測定手段１４による離間距離の計測は、前記校正手段４を設けて校正することが好ましい、このように校正された離間距離を求めた後に、車両移動制御手段１７による車両制御を行うことが好ましい。

また、離間距離の計測後に、車両制御を、前記回転検出装置１の検出する回転速度を用いて行う場合に、前記逓倍手段４を設けて高分解能の回転検出速度を用いることが好ましい。例えば、前記回転検出装置１が、前記車輪２１を支持する車輪用軸受装置１０を構成する回転側輪に設けられて円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配された環状のエンコーダ２と、このエンコーダ２の前記被検出極を検出するセンサ３と、このセンサ３の出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段４とを有し、前記離間距離測定手段１４による離間距離の計測後の車両制御を、前記逓倍手段４で逓倍されたパルス出力を用いて行うようにする。

この発明において、前記回転検出装置１は、前記車輪２１を支持する車輪用軸受装置１０を構成する回転側輪に設けられて円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配された環状のエンコーダ２と、このエンコーダ２の前記被検出極を検出するセンサ３と、このセンサ３の出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段４と、この逓倍手段４の出力が入力されて、またはこの逓倍手段４の出力および前記センサ３の検出出力が入力されて少なくとも２種類の互いに異なる倍率のパルスを出力するパルス出力手段５とを有し、前記車両移動制御手段１７は、前記パルス出力手段５の出力する前記少なくとも２種類の倍率のパルスを用いて車両の移動制御を行うものとする。
この構成によると、２種類以上の分解能の回転パルスが出力されるため、前記回転検出装置１で複数種類の制御を行う場合に、制御目的に応じた分解能の回転パルスを用いることができる。例えば、自動運転，自動駐車の場合の車両の走行速度の制御や停止位置の制御は、高分解能の回転パルスを用いることが精度上で好ましい。アンチロックブレーキシステムの制御の場合、あまり高い回転検出精度は不要であり、また標準的なアンチロックブレーキシステムは、その入力パルスの分解能が低いように設けられているため、高分解能のパルス出力では、高速走行時に従来ECU の能力を超えてしまい、従来の標準的なアンチロックブレーキシステムが使用できない。２種類以上の分解能の回転パルスが出力されると、このような制御目的に応じた分解能の回転パルスを用い、適切な制御を行うことができる。

また、検出対象の回転体の回転速度に応じて検出分解能を選択することにより、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理できる。すなわち、この回転検出装置を例えば車輪用軸受に装備して車輪の回転検出に用いる場合、処理制御装置である車両のＡＢＳ制御装置の信号処理能力が標準的であると、高速走行時に高分解能回転パルスを入力するとＡＢＳ制御装置で入力信号を処理できなくなったり、処理が遅れたりする。この場合、高速走行時に低倍率の回転パルスを選択して入力し、低速走行時に高倍率の回転パルスを選択して入力するという使用方法を採用すれば、標準的なＡＢＳ制御装置でも十分に信号処理が可能となる。

この発明において、前記車両移動制御手段１７は、前記パルス出力手段５の出力する前記少なくとも１種類の高倍率のパルスを用いて車両の移動制御を行う。また、前記パルス出力手段５の出力する低倍率のパルスを用いてＡＢＳ制御（アンチロックブレーキシステムの制御）を行うものとする。

２種類の互いに異なる倍率のパルスを出力するパルス出力手段５を設ける場合、出力する最も低い倍率のパルスが、前記センサ３の出力するパルス数と同一であることが好ましい。標準的なアンチロックブレーキシステムは、未逓倍のパルスに応じたものが多く、センサ３の出力するパルス数と同一とすることで、従来の標準的なアンチロックブレーキシステムの多くを用いることができる。

前記パルス出力手段を設ける場合、この手段の出力する少なくとも１種類の倍率のパルスを、互いに位相が異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号としても良い。又、位相差が９０度異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号とし、前記車両移動制御手段は、車両の移動方向が前後方向のいずれであるかを判定する走行方向前後判定部を有するものとしても良い。
互いに位相が９０度異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号によると、回転方向の検出が可能であり、前記走行方向前後判定手段２３で車両走行方向が判定できる。これにより、駐車制御等においても、適切な車両制御が行える。

この発明において、前記車両移動制御手段１７が行う車両制御は、前方に走行する自動運転であっても良い。自動運転の場合、車間距離等の対象物との離間距離と、回転検出による実際の走行距離とを用いた精度の良い検出により、信頼性の高い自動運転を行うことができる。

この発明において、前記車両移動制御手段１７が行う車両制御は、目標位置に対して車両を駐車させる自動駐車であっても良い。自動駐車の場合も、対象物との離間距離と、回転検出による実際の走行距離とを用いた精度の良い検出により、適切な駐車を行うことができる。

この発明の車両制御装置は、車輪の回転速度を検出する回転検出装置と、この回転検出装置の出力する信号から車両移動量を検出する車両移動量検出手段と、前記車両とこの車両から測定可能な位置にある対象物との間の離間距離を非接触で計測する離間距離測定手段と、この離間距離測定手段で検出された離間距離と前記車両移動量検出手段で検出された車両移動量とを用いて車両の移動の制御を行う車両移動制御手段とを備えるため、車間距離等の対象物との離間距離を計測する離間距離測定手段の測定結果に検知性能の低下や誤差が生じていても、離間距離を正しく認識して信頼性の高い車両制御を行うことができる。
前記回転検出装置は、円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配された環状のエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出するセンサと、このセンサの出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段とを有し、この逓倍手段の逓倍数を１０〜４０倍とし、前記車両移動量検出手段は、前記逓倍手段で逓倍されたパルス出力から車両の移動量を検出するため、逓倍手段により、エンコーダの検出極の配列ピッチよりも高分解能の回転検出が行える。高分解能の回転検出を行うことで、前記離間距離測定手段による誤差を補える程度の車両の移動量検出が精度良く行える。
アンチロックブレーキシステムの制御の場合、あまり高い回転検出精度は不要であり、また標準的なアンチロックブレーキシステムは、その入力パルスの分解能が低いように設けられているため、高分解能のパルス出力では、高速走行時に従来ECU の能力を超えてしまい、従来の標準的なアンチロックブレーキシステムが使用できない。２種類以上の分解能の回転パルスが出力されると、このような制御目的に応じた分解能の回転パルスを用い、適切な制御を行うことができる。

この発明の一実施形態に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。 同車両制御装置の各構成要素と車両との関係を示す説明図である。 同車両制御装置における回転検出装置を装備した車輪用軸受の一例を示す断面図である。 同回転検出装置付き車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。 （Ａ）は同回転検出装置におけるエンコーダの一構成例を示す半部断面図、（Ｂ）は同エンコーダの斜視図である。 （Ａ）は同回転検出装置におけるエンコーダの他の構成例を示す半部断面図、（Ｂ）は同エンコーダの斜視図である。 同回転検出装置におけるセンサの内部構成の一例、およびその出力波形例を示す説明図である。 同回転検出装置における逓倍手段の一構成例のブロック図である。 同回転検出装置におけるセンサユニットの一概略構成を示すブロック図である。 センサユニットの他の概略構成を示すブロック図である。 センサユニットのさらに他の概略構成を示すブロック図である。 同車両制御装置における回転検出装置を装備した車輪用軸受の他の例を示す断面図である。 同回転検出装置付き車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。 回転検出装置付き車輪用軸受のさらに他の構成例の断面図である。 同回転検出装置付き車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。

この発明の第１の実施形態を、図１ないし図８と共に説明する。図２に示すように、この車両制御装置は、車輪２１の回転速度を検出する回転検出装置１と、この回転検出装置１の出力する信号から車両２０の移動量を検出する車両移動量検出手段１６と、前記車両２０とこの車両２０から測定可能な位置にある対象物との間の離間距離を非接触で計測する離間距離測定手段１４と、この離間距離測定手段１４で検出された離間距離、および前記車両移動量検出手段１６で検出された車両移動量を用いて車両２０の移動の制御を行う車両移動制御手段１７とを備える。車両２０は、乗用車、トラック、その他の自動車である。車両２０には、この車両の全体を制御する電気制御ユニットである車載ＥＣＵ１５が設けられており、この車載ＥＣＵ１５の一部として、前記離間距離測定手段１４および車両移動量検出手段１６が設けられている。車載ＥＣＵ１５は、コンピュータとこれに実行されるプログラムとで構成され、車載ＥＣＵ１５と各回転検出装置１および離間距離測定手段１４とは、車内ＬＡＮ２７となる配線で接続されている。

離間距離測定手段１４は、光学的手法で対象物との間の離間距離を測定するものを用いることが好ましい。この種の離間距離測定手段１４としては、例えばレーザレーダ等のレーザ光を用い車間距離センサが実用化され、また検出精度も良く、このような車間距離センサを用いることができる。離間距離測定手段１４は、この他に、固体撮像素子等を用いたカメラとその撮像した画像を処理する手段とでなるものであっても良い。離間距離測定手段１４は、車両２０の前部等に１台のみ設けても良いが、この実施形態では車両２０の前部と後部とに１台ずつ設けている。また、前部の離間距離測定手段１４はレーザ光を用い車間距離センサとし、後部の離間距離測定手段１４はカメラと画像処理手段とからなるものを用いている。離間距離測定手段１４を複数設置した場合、全ての離間距離測定手段１４の出力を車両移動量検出手段１６に入力しても、またいずれか一つ、例えば前部の離間距離測定手段１４の出力のみを車両移動量検出手段１６に入力しても良い。

車両２０の各車輪２１を支持する車輪用軸受は、回転検出装置１を装備した回転検出装置付き軸受１０とされ、これら各回転検出装置付き軸受１０の回転検出装置１の出力が、車載ＥＣＵ１５の入力部（図示せず）を介して車両移動量検出手段１６に入力される。この実施形態では、図の上方に示す前輪および下方に示す後輪となる全ての車輪用軸受を回転検出装置付き軸受１０としているが、一部、例えば前輪のみ、または後輪のみの車輪用軸受を回転検出装置付き軸受１０としても良い。この場合に、前輪を駆動輪、後輪を従動輪としても、また前輪を従動輪、後輪を駆動輪としても良い。また、車両移動量検出手段１６は、車両２０の全ての回転検出装置付き軸受１０における回転検出装置１の出力から車両２０の移動量を検出するものとしても、一部、例えば前輪のみ、もしくは後輪のみ、または駆動輪のみ、または従動輪のみ、または１個のみの回転検出装置付き軸受１０の回転検出装置１の出力から車両移動量を検出するものとしても良い。

図３は、上記回転検出装置付き軸受１０の一例を示す。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両幅方向の中央側となる側のインボード側と呼ぶ。図４は、この車輪用軸受１０をインボード側から見た側面図を示す。この回転検出装置付き軸受１０は、外方部材５１と内方部材５２の間に複列の転動体５３を介在させ、車体に対して車輪を回転自在に支持するものであって、上記した回転検出装置１を装備したものである。

外方部材５１は固定側の部材であり、内方部材５２は回転側の部材である。各列の転動体５３は、各列毎に保持器５４に保持されており、外方部材５１の内周に形成された複列の転走面５５と、内方部材５２の外周に形成された複列の転走面５６との間に介在する。これら車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされ、両列の転走面５５，５５，５６，５６は、互いに接触角が背面合わせとなるように形成されている。

図３の例は、いわゆる第３世代型であって、駆動輪支持用に適用した例である。内方部材５２は、ハブ輪５７と、このハブ輪５７の軸部５７ａのインボード側部の外周に嵌合させた内輪５８との２つの部材からなり、ハブ輪５７の軸部５７ａおよび内輪５８の外周に上記各列の転走面５６がそれぞれ形成されている。ハブ輪５７の軸部５７ａは、内部に等速ジョイントのステム部（図示せず）を挿通させる中心孔５７ｃを有している。内輪５８は、ハブ輪５７の軸部５７ａに形成された段差部内に嵌合し、軸部５７ａのインボード側端に設けられた加締部５７ａａによりハブ輪５７に対して固定されている。ハブ輪５７は、アウトボード側の端部近傍の外周に車輪取付フランジ５７ｂを有し、車輪取付フランジ５７ｂにホイールおよびブレーキロータ（いずれも図示せず）が重ね状態で、ハブボルト５９によって取付けられる。ハブボルト５９は、車輪取付フランジ５７ｂに設けられたボルト取付孔に圧入されている。外方部材５１は、全体が一体の部材からなり、外周に車体取付フランジ５１ｂを有している。外方部材５１は、車体取付フランジ５１ｂのボルト挿通孔６０に挿通されたナックルボルトにより、懸架装置のナックル（図示せず）に取付けられる。外方部材５１と内方部材５２間の軸受空間の両端は、接触シール等からなる密封装置６１，６２によって密封されている。

回転検出装置１は、環状のエンコーダ２とセンサユニット１３とで構成される。エンコーダ２は、例えば図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを交互に有するリング状の多極磁石２ａをリング状の芯金１２に取付けた磁気エンコーダである。隣合う磁極Ｎ，Ｓで、一つの被検出極となる磁極対２ａａを構成する。多極磁石２ａは、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石、またはフェライト等の磁石部材を加工した磁石片等からなる。芯金１２は、円筒部１２ａと立板部１２ｂとからなる断面Ｌ字状とされ、立板部１２ｂの外面に多極磁石２ａが取り付けられている。
センサユニット１３のセンサ３は磁気センサであり、磁気エンコーダ２の多極磁石２ａにアキシアル方向に対面する。なお、磁気エンコーダ２とセンサ３とは、例えば図６のようにラジアル方向に対面させても良い。

図３において、磁気エンコーダ２は、インボード側の密封装置６１の構成部品となるスリンガを兼用しており、内輪５８のインボード側端の外周に嵌合している。

センサユニット１３は、外方部材５１のインボード側端にセンサ取付部材７２を介して取付けられる。センサ取付部材７２は、外方部材５１の外周面に嵌合して端面に当接するリング状の金属板であり、周方向の一部に、センサユニット１３を取付けるセンサ取付片７２ａを有している。センサユニット１３からはケーブル１９が引き出されている。センサユニット１３の回路構成は、図１に示す。

図１において、センサユニット１３は、磁気エンコーダ２の被検出極を検出するセンサ３と、このセンサ３の出力から前記被検出極内の位相を逓倍数Ｎに逓倍して逓倍パルスｂを発生する逓倍手段４と、この逓倍手段４から生成される逓倍パルスｂに基づき２種類以上の互いに異なる倍率の回転パルスを出力するパルス出力手段５とを備える。センサ３は磁気センサである。逓倍手段４の出力する逓倍数Ｎは、１０〜４０倍とされる。パルス出力手段５は、複数種類の倍率の回転パルスをそれぞれ出力する複数の出力端子を有する。パルス出力手段５は、出力する複数の倍率の回転パルスのうち、最も低い倍率の回転パルスは、逓倍数が１倍、すなわちセンサ３の出力するパルスと同じ周期のパルスとする。この場合、パルス出力手段５は、逓倍手段４から入力された逓倍パルスｂから上記１倍の回転パルスを生成するようにしても良く、または逓倍手段４を介在さずにセンサ３からパルス出力手段５から直接に入力されたパルスを出力する手段を設けても良い。

なお、パルス出力手段５から出力される１倍の回転パルス信号は、アンチロックブレーキシステム２８ａの制御に用いられる。一般に製造されているアンチロックブレーキシステムは高精度なパルス出力に対応していないため、そのような一般のアンチロックブレーキシステムを使用可能とするために、上記１倍の回転パルス信号が出力されるようにしている。

上記センサ３、逓倍手段４、およびパルス出力手段５は、例えば一つの集積回路として設けられ、または一つの配線基板上に、センサ３、逓倍手段４、およびパルス出力手段５をそれぞれ構成する集積回路等の回路部品が実装される。これにより、車輪用軸受などへの回転検出装置１の搭載をコンパクトに行なえ、軽量化も可能となる。

上記センサ３は、ここでは図７（Ｂ）に示すようなラインセンサ３Ａ，３Ｂと演算増幅部３０とでなる。ラインセンサ３Ａ，３Ｂは、磁気エンコーダ２の磁極の並び方向に沿って複数の磁気センサ素子３ａを等配して並べて構成される。演算増幅部３０は、複数の加算回路３１，３２，３３，３４とインバータ３５とでなる。なお、図７（Ａ）は、磁気エンコーダ２の１磁極の区間を磁界強度に換算して波形図で示したものである。この場合、第１のラインセンサ３Ａは、図７（Ａ）における１８０度の位相区間のうち９０度の位相区間に対応付けて配置し、第２のラインセンサ３Ｂは残りの９０度の位相区間に対応付けて配置する。このような配置構成により、第１のラインセンサ３Ａの検出信号を加算回路３１で加算した信号Ｓ１と、第２のラインセンサ３Ｂの検出信号を加算回路３２で加算した信号Ｓ２とを別の加算回路３３で加算することで、図７（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得る。また、信号Ｓ１と、インバータ３５を介した信号Ｓ２とをさらに別の加算回路３４で加算することで、図７（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたcos 信号を得る。このようにして得られた２相の出力信号から、磁極内における位置を検出することができる。

磁気センサ３をこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されるので、高い精度で磁気エンコーダ２の位相を検出することが可能である。
なお、上記sin 信号をＡ相の信号、cos 信号をＢ相の信号と称す。このような９０度位相差のＡ相，Ｂ相の信号を出力するセンサ３を設けた場合、図１のパルス出力手段５は、例えば、後に図１１に示すようにＡ相，Ｂ相の高分解能の回転パルスを出力する構成のものとする。

また、このほかの磁気センサ３の例として、磁気エンコーダ２の１磁極対のピッチλを１周期とするとき、９０度位相差（λ／４）となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの２つの磁気センサ素子を用い、これら２つの磁気センサ素子により得られる２相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相 (φ=tan^-1(sinφ／cos φ))を逓倍して算出するものとしても良い。

この場合の逓倍手段４は、図８に示すように、信号発生手段４１と、扇形検出手段４２と、マルチプレクサ手段４３と、微細内挿手段４４とを備える。
信号発生手段４１は、前記磁気センサ３の出力である２相の信号sin,cos から、同一の振幅Ａ₀ と同一の平均値Ｃ₀ とを有し、ｍをｎ以下の正の整数、ｉを１〜２^m-1 の正の整数として、相次いで互いに２π／２^m-1 ずつ位相がずれた、２^m-1 個の信号ｓ_i を生成する手段である。
扇形発生手段４２は、２^m 個の等しい扇形Ｐ_i を定義するようにコード化された、ｍ個のディジタル信号ｂ_n-m+1 ，ｂ_n-m+2 ，……，ｂ_n-1 ，ｂ_n を発生する、２^m-1 個の信号ｓ_i によって区切られた２^m 個の扇形Ｐ_i を検出する手段である。
マルチプレクサ手段４３は、上記扇形発生手段４２から発生するｍ個の上記ディジタル信号ｂ_n-m+1 ，ｂ_n-m+2 ，……，ｂ_n-1 ，ｂ_n によって制御され、上記信号発生手段４１から生成される２^m-1 個の上記信号ｓ_i を処理して、振幅が一連の２^m-1 個の上記信号ｓ_i の上記平均値Ｃ₀ と第１のしきい値Ｌ₁ との間にある部分によって構成される一方の信号Ａと、振幅が一連の２^m-1 個の上記信号ｓ_i の上記第１のしきい値Ｌ₁ とこのしきい値よりも高い第２のしきい値Ｌ₂ との間にある部分によって構成される他方の信号Ｂとを生成するアナログの手段である。
微細内挿手段４４は、所望の分解能を得るために、角度２π／２^m の２^m 個の上記扇形Ｐ_i の各々を角度２π／２ⁿ の２^n-m 個の同じサブ扇形に細分するようにコード化された、（ｎ−ｍ）個のディジタル信号ｂ₁ ，ｂ₂ ，……，ｂ_n-m-1 ，ｂ_n-m （ここではｂ₁ ，ｂ₂ ，……，ｂ₈ ，ｂ₉ ）回転パルスに逓倍される。

図１において、パルス出力手段５は、前記逓倍手段４から入力されてくる前記被検出極（磁極対）２ａａ内の位相データである逓倍パルスｂから、少なくとも２種類の互いに異なる倍率の回転パルスを出力する手段である。ここでは図１１に詳細を示すように、３種類の倍率の回転パルスが、各高分解能回転パルス出力部６Ａ，６Ｂおよび通常パルス出力部６Ｃから同時に出力される。逓倍手段４での逓倍数Ｎが２０であるとすると、第１の高分解能回転パルス出力部６Ａからは、例えば逓倍数Ｎそのままの倍率（×２０）の回転パルスが出力される。つまり、磁気エンコーダ２の１磁極対２ｃ内の位置（位相）を２０個の回転パルスで検出する。また、第２の高分解能回転パルス出力部６Ｂからは、逓倍パルスｂを分周して、例えば逓倍数Ｎよりも低い所定倍率（×１０）の回転パルスが出力される。通常パルス出力部６Ｃからは、逓倍パルスｂをさらに分周して、例えば１倍の倍率（×１）の回転パルス（１磁極対に対して１個の回転パルス）が出力される。なお、パルス出力手段５に、高分解能回転パルス出力部を３つ以上設けても良い。

前記パルス出力手段５から出力される倍率の異なる複数種類の回転パルスのうち、最も倍率の低い回転パルス、つまりこの実施形態の場合、１倍の倍率（×１）の回転パルスについては、次段に設けた電圧／電流変換回路（図示せず）によって電流出力に変換される。具体的には、電流出力として、電流値７ｍＡのパルス信号と電流値１４ｍＡのパルス信号が交互に出力される。これにより、回転検出装置１の出力信号を処理する処理制御装置の入力信号形態に対応することができる。

図１において、車両移動量検出手段１６は、上記のように回転検出装置１の出力する信号から車両２０の移動量を検出する。具体的には、パルス出力手段５から出力される逓倍された回転パルスにより車両移動量を検出する。この車両移動量の検出は、車輪２１のタイヤ径と回転検出装置１から得られるパルス数とで車両移動量を計算することで行う。複数の回転検出装置１の出力を用いる場合は、各回転検出装置１の回転パルスの平均値を用いても良く、いずれか一つの回転検出装置１の出力を主として車両移動量を計算し、他の回転検出装置１の回転パルスによって補正を行うようにしても良い。

車両移動制御手段１７は、離間距離測定手段１４で検出された離間距離と、車両移動量検出手段１６で検出された車両移動量とを用いて車両２０の移動の制御を行う。車両移動制御手段１７による車両２０の移動の制御は、例えば、前方に走行する自動運転や、目標位置に対して車両２０を駐車させる自動駐車である。車両移動制御手段１７は、走行制御部２４および駐車制御部２５を有しており、走行制御部２４は前記前方走行時の自動運転の制御を行い、駐車制御部２５は前記自動駐車の制御を行う。これら走行制御部２４および駐車制御部２５は、コンソールにおける所定の操作スイッチのオン信号等に応答して制御開始され、また上記操作スイッチのオフ信号によって制御を止める。車両移動制御手段１７は、この他に、走行方法判定手段２３および校正手段１９を有している。なお、走行制御部２４および駐車制御部２５は、必ずしも自動運転の制御を行うものでなくても良く、走行制御の支援や駐車の支援の制御を行うものであっても良い。

走行制御部２４による自動運転の制御は、例えば、先行車両に対する追随制御である。この追随制御は、先行車両と自車両との車間距離を一定に保つ制御であり、基本的には、車間距離測定手段１４で検出された車間距離が一定範囲となるように、速度制御機構２６に加速または減速の指令を出力する制御である。走行制御部２４は、さらにブレーキ２８に制動指令を与える機能を有していても良い。速度制御機構２６は、例えばガソリンエンジン車等の内燃機関車ではスロットルバルブであり、電気モータ車ではモータ電流の制御装置である。速度制御機構２６は、その電子制御を行う速度制御手段２６ａを有しており、この速度制御手段２６ａに、走行速度制御部２４の加減速の指令を出力する。

走行制御部２４は、上記のように車間距離が一定範囲となるように制御するにつき、車間距離測定手段１４で検出された車間距離を、回転検出装置１の出力から車両移動量を検出する車両移動量検出手段１６によって校正、または補正することで、精度の良い車間距離を得て、制御に用いる。上記の校正を、校正手段１９が行う。

校正手段１９は、前記車両移動量検出手段１６で検出した車両移動量と前記離間距離測定手段１４で計測した離間距離とを比較として、前記離間距離測定手段１４の計測値となる離間距離を校正する手段である。校正手段１９は、例えば、一定距離走行時の、前記回転検出装置１で検出し車両移動量検出手段１６で求めた走行距離と、離間距離測定手段１４で計測した走行距離（すなわち、距離測定開始時と終了時の対象物との距離の差）を比較することで、離間距離測定手段１４の計測値となる離間距離を校正する。これにより、先行車両等の対象物との距離が実際にどれだけであるかを正確に求めることができる。

前記回転検出装置１は、前記車輪を支持する車輪用軸受装置を構成する回転側輪に設けられて円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配された環状のエンコーダ２と、このエンコーダ２の前記被検出極を検出するセンサ３と、このセンサ３の出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段４と、この逓倍手段４の出力が入力されて、またはこの逓倍手段４の出力および前記センサ３の検出出力が入力されて少なくとも２種類の互いに異なる倍率のパルスを出力するパルス出力手段５とを有し、前記車両移動制御手段１７は、前記パルス出力手段５の出力する前記少なくとも１種類の倍率のパルスを用いて車両の移動制御を行う。他方の倍率のパルスによりＡＢＳ制御を行う。

このとき、車両移動量検出手段１６は、前記逓倍手段４で逓倍されたパルス出力を用いて車両移動量を検出するため、前記校正手段１９は、前記走行距離を精度良く検出することができる。そのため、車両移動量検出手段１６で求めた走行距離と、離間距離測定手段１４で計測した走行距離の差を精度良く求めることができ、高精度な校正が行える。

走行制御部２４は、このように離間距離測定手段１４で計測した離間距離を、逓倍手段４を有する回転検出装置１および車両移動量検出手段１６で求めた走行距離で校正して精度良く求めた後、離間距離測定手段１４の計測する離間距離、または車両移動量検出手段１６で検出される走行距離、またはその離間距離および走行距離の両方を用いて車両２０の追従制御等の制御を行う。

走行制御部２４は、上記追随制御に他に、さらに操舵制御機能を有するものとしても良い。操舵制御を行う場合は、舵角センサ１８から出力されるハンドルの操舵角度と、回転検出装置１から出力される回転パルスとを用いて、設定規則（図示せず）に従って操舵量を定め、操舵機構２７の操舵制御手段２７ａに出力する。操舵機構２７は、車両２０の操舵輪の方向を変える機構であり、操舵制御手段２７ａは操舵信号の入力に応じて操舵機構２７を動作させる制御手段である。

駐車制御部２５は、車両２０が、現在の位置，方向から、目標の駐車位置および方向となるように、車両２０を移動させて停止させる自動駐車を行う手段である。駐車制御部２５を設ける場合、車両２０には、周辺を撮像するカメラを設ける。このカメラは、前記離間距離測定手段１４を構成するものであっても、離間距離測定手段１４とは別に設けられたものであっても良い。駐車制御部２５は、前記カメラで撮像した画像を処理して、駐車目標位置に引かれた線や周辺の壁等から目標の駐車位置，駐車方向を定め、車両２０の現在の位置，方向から、その目標の駐車位置，駐車方向となるように車両を移動させるための走行距離および操舵量を、設定規則（図示せず）に従って演算し、その目標の駐車位置，駐車方向に移動させる走行速度、走行方向の指令、および操舵方向，操舵量の指令を出力する。自動駐車の開始時および途中において、車両の現在位置の目標位置との距離は、離間距離測定手段１４で検出する。この自動駐車において、駐車制御部２５は、前記カメラ等の離間距離測定手段１４で計測した距離を、回転検出装置１および車両移動量検出手段１６によって得た実際の車両移動量を用いて、前記校正手段１９で校正する。このように、離間距離測定手段１４の検出値を校正することで、精度良く離間距離が検出でき、目標の位置，方向に精度良く、また効率良く駐車させることができる。

駐車制御部２５において、車両２０は前進と後退を切り換えることが必要な場合が多いが、車両２０の走行方向は、車両移動制御手段１７に設けられた走行方向前後判定手段２３を用いて行う。回転検出装置１が、図７と共に前述したように互いに位相が９０度異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号を出力するものである場合、この位相差信号により回転方向の検出が可能であり、車両走行方向が判定できる。走行方向前後判定手段２３は、このＡ相，Ｂ相の位相差信号から車両走行方向を判定する。

上記構成の車両制御装置によると、まず、レーザレーダ等の離間距離測定手段１４で先行車両等の対象物との距離を把握する。そのうえで、逓倍手段４を有する高分解能の回転検出装置１および車両移動量検出手段１６により車両２０の移動量を検出する。また、一定距離走行時の高分解能の回転検出装置１および車両移動量検出手段１６で求めた実際の走行距離とレーザレーダ等の離間距離測定手段１４が求めた走行距離（測定開始時と終了時の対象物の距離の差）を比較することで、対象物との距離が実施にどれだけであるかを、従来に比べて正確に求めることができるようになる。車両移動制御手段１７は、上記のように対象物との距離を求めた後、高分解能の回転検出装置１の検出値、またはレーザレーダ等の離間距離測定手段１４の検出値を用いて、上記自動運転や自動駐車の車両制御を行う。

この車両制御装置によると、上記のように回転検出装置１に逓倍手段４を設けることで、エンコーダ２の検出極の配列ピッチよりも高分解能の回転検出が行える。高分解能の回転検出を行うことで、離間距離測定手段１４による誤差を補える程度の車両の移動量検出が精度良く行える。また、回転検出装置１を車輪用軸受に装備することで、車両にコンパクトに、かつ組立工数の増加を抑えて、回転検出装置１の設置が行える。
なお、エンコーダ２が磁気エンコーダである場合、光学式に比べて汚れ等による検知性能の低下は生じ難いが、検出極の配列ピッチを細かくすることが難しい。しかし、上記のように逓倍手段４を設けることで、必要な高分解能を得ることができる。

図１０は、回転検出装置１の変形例を示す。この回転検出装置１では、パルス出力手段５Ａにおける回転パルス出力部として、逓倍手段４の出力から高分解能（高倍率）の回転パルスを出力する高分解能回転パルス出力部６Ａと、センサ３の検出出力から得られるパルスを、逓倍手段４を介さずに出力する通常パルス出力部６Ｃ’とを有するものとしている。高分解能回転パルス出力部６Ａからは例えば４０倍の倍率（×４０）の回転パルスが出力される。センサ３の検出出力から得られるパルスとは、エンコーダ２の１被検出極に対応して１パルスを出力するパルスである。高分解能回転パルス出力部６Ａとして、他の種類の倍率の回転パルスを出力するものを別に有していても良い。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。

図１１は、回転検出装置１のさらに他の変形例を示す。この回転検出装置１では、図１０の例において、パルス出力手段５Ａにおける少なくとも１種類の倍率の回転パルスを出力する高分解能回転パルス出力部として、互いに位相が９０度異なるＡ相の回転パルスとＢ相の回転パルスとを個別に出力する一対の高分解能回転パルス出力部６ＡＡ、６ＡＢを設けたものである。その他の構成は図１０の例の場合と同様である。

このように、同じ倍率の回転パルス信号として、互いに位相が９０度異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号を出力することにより、回転方向の検出が可能となる。この回転検出装置１を車両の車輪用軸受に装備した場合には、車両の前進・後退を検出することができる。

図１２、図１３は、図３、図４に示した回転検出装置付き車輪用軸受の例において、従動輪用としたものであって、ハブ輪５７は中心孔を有しておらず、中実とされている。外方部材５１のインボード側の端部は、内方部材５２よりも軸方向に延びていて、その端面開口をキャップ７４で覆ってある。キャップ７４は、外周縁に設けられた鍔部７４ａで外方部材５１の内周に嵌合して取付けられる。このキャップ７４に、磁気エンコーダ２に対向するように、センサ部分１３が取付けられている。キャップ７４には、回転検出装置１の少なくともセンサ部分１３が嵌入された状態で、回転検出装置本体が図示外のボルト、ナットなどを用いて着脱可能に設けられる。キャップ７４にセンサ部分１３が嵌入れされた状態では、このセンサ部分１３を覆うモールド材（弾性部材）の弾性によって、回転検出装置本体との間に形成され得るキャップ７４の環状隙間がタイトに密封される構成になっている。磁気エンコーダ２は、内輪５８の外周に嵌合して取付けられており、回転検出装置１とアキシアル方向に対面する。

この構成の場合、従動輪用への適用に限られるが、キャップ７４によって外方部材５１の端部開口の全体が覆われるので、外部から回転検出装置１の設置部への泥水等の浸入を防止でき、回転検出装置１の信頼性を向上させることができる。

図１４、図１５は、図３、図４に示した回転検出装置付き車輪用軸受の例において、インボード側の軸受空間の密封装置６１を、磁気エンコーダ２よりも外部に配置したものである。すなわち、外方部材５１に取付けられた環状のセンサ取付部材７２と内輪５８との間に、接触シール等からなる密封装置６１を設けている。
この構成の場合、磁気エンコーダ２が密封装置６１により、外部空間に対して密封され、磁気エンコーダ２とセンサ部分１３との間に異物を噛み込むこと等が防止される。その他の構成，効果は図３、図４の例と同様である。

なお、上記各実施形態の車輪用軸受１０は、第３世代型の例について述べたが、この発明の回転検出装置付き車輪用軸受１０は、ハブと軸受とが別々に設けられる第１世代型や第２世代型、内方部材がハブ輪と等速ジョイント外輪とで構成される第４世代型の車輪用軸受にも適用でき、また外方部材が回転側で内方部材が固定側の車輪用軸受に適用することもできる。また、アンギュラ玉軸受型に限らず、各種の車輪用軸受に適用することができる。さらに、回転検出装置１における被検出体は、磁気エンコーダに限らず、例えば金属製のギヤ状のパルサリングであっても良い。

１…回転検出装置
２…エンコーダ
３…センサ
４…逓倍手段
５，５Ａ，５Ｂ…パルス出力手段
１０…回転検出装置付き車輪用軸受
１４…離間距離測定手段
１５…車載ＥＣＵ
１６…車両移動量検出手段
１７…車両移動制御手段
１９…校正手段
２０…車両
２１…車輪
２３…走行方向前後判定手段
２４…走行制御部
２５…駐車制御部

Claims (13)

1. 車輪の回転速度を検出する一つの回転検出装置と、この回転検出装置の出力する信号から車両移動量を検出する車両移動量検出手段と、前記車両とこの車両から測定可能な位置にある対象物との間の離間距離を非接触で計測する離間距離測定手段と、この離間距離測定手段で検出された離間距離と前記車両移動量検出手段で検出された車両移動量とを用いて車両の移動の制御を行う車両移動制御手段とを備え、前記回転検出装置が、前記車輪を支持する車輪用軸受装置を構成する回転側輪に設けられて円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配された環状の磁気エンコーダであるエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出するセンサと、このセンサの出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段と、この逓倍手段の出力が入力されて、またはこの逓倍手段の出力および前記センサの検出出力が入力されて少なくとも２種類の互いに異なる倍率のパルスを出力するパルス出力手段とを有し、前記逓倍手段の逓倍数を１０〜４０倍とし、前記車両移動量検出手段は、前記逓倍手段で逓倍されたパルス出力から車両の移動量を検出し、前記車両移動制御手段は、前記パルス出力手段の出力する前記少なくとも１種類の高倍率のパルスを用いて車両の移動制御を行い、
   前記パルス出力手段の出力する低倍率のパルスを用いてＡＢＳ制御を行う、
   車両制御装置。
2. 請求項１において、前記離間距離測定手段が、光学的手法で対象物との間の離間距離を測定するものである車両制御装置。
3. 請求項１または請求項２において、車両移動量検出手段で検出した車両移動量と前記離間距離測定手段で計測した離間距離とを比較として、前記離間距離測定手段の計測値となる離間距離を校正する校正手段を、前記車両移動制御手段に設けた車両制御装置。
4. 請求項３において、前記校正手段は、前記逓倍手段で逓倍されたパルス出力を用いて前記校正を行う車両制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記車両移動制御手段は、前記離間距離測定手段による離間距離の計測後に、車両制御を、前記回転検出装置の検出する回転速度を用いて行う車両制御装置。
6. 請求項５において、前記離間距離測定手段による離間距離の計測後の車両制御を、前記逓倍手段で逓倍されたパルス出力を用いて行う車両制御装置。
7. 請求項５または請求項６において、前記車両移動制御手段は、前記離間距離測定手段による離間距離の計測後に、車両制御を、前記離間距離測定手段で検出された離間距離を用いて行う車両制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記車両移動制御手段は、前記パルス出力手段の出力する前記少なくとも２種類の倍率のパルスを用いて車両の移動制御を行う車両制御装置。
9. 請求項１において、前記パルス出力手段は、出力する最も低い倍率のパルスが、前記センサの出力するパルス数と同一である車両制御装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記パルス生成手段の生成する少なくとも１種類の倍率のパルスを、互いに位相が異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号とした回転検出装置。
11. 請求項１０において、前記パルス出力手段の出力する少なくとも１種類の倍率のパルスを、互いに位相が９０度異なるＡ相，Ｂ相の位相差信号とし、前記車両移動制御手段は、車両の移動方向が前後方向のいずれであるかを判定する走行方向前後判定手段を有する車両制御装置。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記車両移動制御手段が行う車両制御が、前方に走行する自動運転である車両制御装置。
13. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記車両移動制御手段が行う車両制御が、目標位置に対して車両を駐車させる自動駐車である車両制御装置。

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