特許 7587258 車両の速度検知方法、車速検知ユニットおよび自動運転装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-12

(45)【発行日】2024-11-20

(54)【発明の名称】車両の速度検知方法、車速検知ユニットおよび自動運転装置

(51)【国際特許分類】

   G01P 3/44 20060101AFI20241113BHJP

   B60W 60/00 20200101ALI20241113BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241113BHJP

【ＦＩ】

G01P3/44 C

B60W60/00

B60L3/00 N

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020200106

(22)【出願日】2020-12-02

(65)【公開番号】P2022087949

(43)【公開日】2022-06-14

【審査請求日】2023-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000191353

【氏名又は名称】新明工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074273

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英夫

(74)【代理人】

【識別番号】100173222

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英二

(74)【代理人】

【識別番号】100151149

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 幸城

(72)【発明者】

【氏名】田中 康貴

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１０５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４１３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２１５２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１１６０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４１２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３８２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１８２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１０４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２６４２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０７７７１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ １／００－３／８０

Ｇ０１Ｄ ５／１２－５／２４５

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

Ｂ６０Ｗ ６０／００

Ｂ６０Ｌ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されたモータのレゾルバとこのレゾルバに接続されるレゾルバＩＣの間のケーブル部分に入出力信号測定部を分岐接続して、レゾルバへの入力信号とレゾルバからの出力信号の両方を測定し、前記入力信号と出力信号の関係からモータの回転角を検出し、この回転角を用いて車両の移動速度を演算することを特徴とする車両の速度検知方法。

【請求項2】

前記レゾルバは、励磁用の交流電流を入力信号として流す励磁巻線と、この励磁巻線によって励磁された回転子によって形成される磁気回路上の異なる位相に配置されることにより回転子の回転角に応じた誘導電流が出力信号として電磁誘導される複数の電磁誘導巻線とを備えるものであり、前記入力信号として励磁巻線に流れる励磁電流を測定し、出力信号として電磁誘導巻線の両端に生じる各誘導電圧をそれぞれ測定し、励磁電流に対する各誘導電圧の振幅比からモータの回転角を検出する請求項１に記載の車両の速度検知方法。

【請求項3】

車両に搭載されたモータのレゾルバとこのレゾルバに接続されるレゾルバＩＣの間のケーブル部分に分岐接続するように取り付けられ、
このレゾルバの入力信号および出力信号の両方を測定する入出力信号測定部と、この入出力信号測定部によって測定された入力信号および出力信号からモータの回転角を検出し、この回転角を用いて車両の移動速度を演算する演算部とを備えることを特徴とする車速検知ユニット。

【請求項4】

前記レゾルバは、励磁用の交流電流を流す一次巻線と、この一次巻線との位置関係に応じた誘導電流が電磁誘導される複数の二次巻線とを備えるものであり、
前記入出力信号測定部は、前記一次巻線に供給される励磁電流を入力信号として測定する励磁電流測定部と、各二次巻線に電磁誘導される各誘導電圧を出力信号としてそれぞれ測定する誘導電圧測定部とからなることを特徴とする請求項３に記載の車速検知ユニット。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の車速検知ユニットによって求められる車両の移動速度を用いて、既存の車両の自動運転制御における加減速時のアクセル開度、ブレーキ強度のフィードバック制御を行うことを特徴とする自動運転装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の速度検知方法、車速検知ユニットおよび自動運転装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両には種々のセンサを配置して車両のあらゆる制御が行われている。近年においては車両の制御も高精度化が進んでおり、プログラマブルロジック回路などを用いて、より緻密な制御を行うことができるようになっている。とりわけ、近年は車載ＬＡＮが構築され、車両に関するあらゆる情報が制御に活用されている。

【0003】

加えて、情報技術の更なる進歩に伴って、車両に取付けたカメラや近接センサなどのセンサを用いて検出した情報を基に、利用者による車両の安全運転をサポートして、例えば車両の加減速を自動的に行ったり、不適切な操作を警告したり、事故発生を阻止したりする安全運転サポート車（所謂、サポカー、サポカーＳと呼ばれるもの）が開発され、実用化されるに至っている。加えて、産業用ロボットを含む車両を自発的に運転する自動運転車も開発され、実用化される状況にある。

【0004】

このような車両においては移動方向および移動速度の情報は重要であり、車輪またはその回転軸などに移動速度を測定する車速センサを配置することが行われている。車速センサには種々の構成が考えられるが、車輪の回転速度を測定する回転角センサを設けることにより、移動速度を高精度に求めることが可能となる。次いで、車輪の回転を積算することにより車両の位置を演算するオドメトリが用いられる。

【0005】

他方、公道を走行する車両においても、自動運転を実現させることにより、人による作業負荷の軽減が実現されており、このような自動運転車両では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）による位置情報の入手に加えて、前記オドメトリを併用することも考えられる。

【0006】

図７は従来のモータ駆動式の電気自動車（以下、車両９０という）の基本的な構成の一例を示すブロック図である。図７において、車両９０は、例えば操舵可能な前輪９１Ｆと、推進力を供給できる駆動輪９１Ｒと、使用者が運転操作するためのアクセルペダル９２Ａ、ブレーキペダル９２Ｂおよびステアリング９２Ｃとを備え、少なくともアクセルペダル９２Ａの操作量に従って、車両９０に推進力を供給するためのモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するインバータ９４と、インバータ９４に電力を供給するバッテリ９５と、少なくともアクセルペダル９２Ａの操作量に応じて、インバータ９４に制御信号を与えてモータ９３に発生させる回転力の調節を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵという）９６とを備える。

【0007】

なお、９７はモータ９３の回転力を左右両側の駆動軸９１Ｒに分配供給するディファレンシャルギアであり、９２Ｄは車両９０の前方に取付けられた撮像手段である。ＥＣＵ９６は、各部９２Ａ～９２Ｄからの入力を用いて車両９０の状況を確認し、使用者による危険な運転操作が行われた場合には警告したり、事故に至りそうな緊急事態が発生するときには車両９０を減速させ、停止させるなどの制御を行うことが可能である。

【0008】

図８はモータの制御に関する部分を拡大して示すブロック図である。図８に示すように、前記インバータ９４はＥＣＵ９６からの制御信号に従ってモータ９３に駆動電流を流すことによりモータ９３を適正な回転速度で回転させることが可能である。９３Ａはモータ９３に搭載されてその回転角を検出可能とするためのレゾルバ、９６Ａはこのレゾルバ９３Ａに接続されてこれに励磁電流Ｉａを供給すると共に、レゾルバ９３Ａからの誘導電流Ｉｉを入力することにより、モータ９３Ａの回転角を検出するレゾルバＩＣである。

【0009】

つまり、ＥＣＵ９６はレゾルバＩＣ９６Ａによって検出されたモータ９３の回転角を用いて、インバータ９４を介するモータ９３のフィードバック制御を行うことができる。加えて車両９０の移動速度（車速）などの情報は運転席のインパネ表示に用いることも可能である。

【0010】

このように構成された車両９０を自動運転車両にアップグレードする場合には、図７に示すように自動運転制御部９８を取付けると共に、一点鎖線に示すように各部９２Ａ～９２Ｄからの信号を自動運転制御部９８に分岐入力し、ＥＣＵ９６に車両９０を自動運転するための自動運転制御信号Ｃを出力することにより、車両９０の自動運転を行うことが考えられる。

【0011】

また、自動運転制御部９８は車両９０の移動速度を確認することにより自動運転制御信号Ｃ（指令速度）に対する車速のフィードバック制御を行ったり、自動運転制御信号Ｃが正しく機能しているかどうかを確認したりするが、前記レゾルバ９３Ａに対してレゾルバＩＣ９６Ａは排他的に接続されるものであった。他方、ＥＣＵ９６に対して車両情報の一つとしての車速を情報の提供を求めることにより、ＥＣＵ９６を介する車速情報を得ることも考えられるが、これでは即時性が保たれないという問題がある。このため、車速検出のために直接的に検出信号を得ることができる別のセンサを設ける必要があった。

【0012】

そこで、図７に示すように、車輪９１Ｒのホイール９１Ｈおよびその周辺に磁気エンコーダ９９を設けることが行われている。この磁気エンコーダ９９は左右両側の車輪９１Ｒのホイール９１Ｈの内側に取り付けられた環状の略帯状体で円周方向に複数の凸部が並べて形成されたエンコード用の専用ブラケット９９Ｂと、この専用ブラケット９９Ｂの凸部に対して僅かな隙間で対面するように配置された状態で、例えばナックルアームに設けた図示していない支持用ブラケットに固定される２つのセンサ９９Ｓ，９９Ｓとからなる。

【0013】

磁気エンコーダ９９によって測定されたホイール９１Ｈの回転速度と方向は容易に車速に変換することが可能であり、時間遅れなく車速を検出することができるので、自動運転制御部９８による自動運転制御信号Ｃ（指令速度）のフィードバック制御に用いることが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２０２０－１３４５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかしながら、上記構成の磁気エンコーダ９９は専用ブラケット９９Ｂとセンサ９９Ｓの間の隙間が狭いため、外力によって歪が発生することによる不具合が生じる可能性があった。すなわち、キャリアカーへの車両９０の積車時において、車両９０を固縛する固縛ベルトによってエンコード用の専用ブラケット９９Ｂが曲がったり、センサ９９Ｓの位置がずれてしまうことにより、車輪９１Ｒの回転角が正しく検出できなくなることが考えられる。

【0016】

また、専用ブラケット９９Ｂが取り付けられたホイール９１Ｈは、通常のホイール９１Ｈと互換性がないため、タイヤにパンクが発生した時に他のタイヤをホイール９１Ｈごと交換できないという問題もあり、加えて、タイヤのローテーションできないという問題も併発していた。さらに、専用ブラケット９９Ｂを取り付けたホイール９１Ｈは、タイヤチェンジャー金具によるタイヤ交換の際にも、タイヤチェンジャー金具が専用ブラケット９９Ｂと干渉して破損する可能性があった。

【0017】

これらの問題に加えて、磁気エンコーダ９９の取付けには、高精度の加工が必要であり、部品点数も多数必要であるため、製造コストがかかるという問題もあった。そこで、磁気エンコーダ９９を取り付ける車輪９１Ｒの数を１つにするなど、簡素化を図ることも考えられるが、根本的な解決には至っていなかった。

【0018】

ほかにも、モータ９３の回転角を検出するためには、別のロータリーエンコーダを用いることも考えられ、特許文献１に示す汎用型ロータリーエンコーダを用いることにより、高精度の回転角を検知することができる。しかしながら、モータ９３に対して別のロータリーエンコーダを取付けることによる製造コストの引き上げは避けられなかった。

【0019】

本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであり、ホイールに細工を施すことなく車速を高い応答性で検出することができる車両の速度検知方法、車速検知ユニットおよび自動運転装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

前記課題を解決するため、第１発明は、車両に搭載されたモータのレゾルバとこのレゾルバに接続されるレゾルバＩＣの間のケーブル部分に入出力信号測定部を分岐接続して、レゾルバへの入力信号とレゾルバからの出力信号の両方を測定し、前記入力信号と出力信号の関係からモータの回転角を検出し、この回転角を用いて車両の移動速度を演算することを特徴とする車両の速度検知方法を提供する（請求項１）。

【0021】

モータのレゾルバは入力信号として供給された交流電力を、モータの回転角に応じた出力信号に変換して出力する。したがって、これら入力信号と出力信号の両方を測定することにより、レゾルバに対して１対１の関係で接続される専用ＩＣの動作に悪影響を与えることなく、モータの回転角を検出することができる。次いで、モータの回転角を用いて車両の移動速度を演算によって求めることが可能である。

【0022】

なお、入力信号および出力信号の測定は、その信号線の間の電位差をこの信号線の分岐接続したハイ入力インピーダンスの電圧測定器によって行なうことが考えられるが、入力信号および／または出力信号のループに介在させた測定用の配線に流れる電流を測定可能な電流測定器によって行なってもよい。何れにしても、簡素な構成でありながら、モータに付属のレゾルバの入力信号と出力信号による車速を安定して測定することができる。

【0023】

レゾルバから得られたモータの回転角の信号は即時応答するものであり、時間遅れなく検出可能であるから、レゾルバの入出力信号から求められる車速を用いて、自動運転のフィードバック制御を行なうことができる。

【0024】

前記レゾルバは、励磁用の交流電流を入力信号として流す励磁巻線と、この励磁巻線によって励磁された回転子によって形成される磁気回路上の異なる位相に配置されることにより回転子の回転角に応じた誘導電流が出力信号として電磁誘導される複数の電磁誘導巻線とを備えるものであり、前記入力信号として励磁巻線に流れる励磁電流を測定し、出力信号として電磁誘導巻線の両端に生じる各誘導電圧をそれぞれ測定し、励磁電流に対する各誘導電圧の振幅比からモータの回転角を検出する場合（請求項２）には、励磁巻線に流れる励磁電流と、各電磁誘導巻線の両端に生じる誘導電圧を用いて、モータの回転角を検出することができる。

【0025】

なお、前記励磁電流は、励磁巻線と同じループ内に介在させた電流測定器を用いて測定することが可能であり、誘導電圧は各電磁誘導巻線に接続される配線に分岐接続された電圧測定器を用いて測定することが可能である。測定された励磁電流に対して誘導電圧の振幅は励磁巻線と電磁誘導巻線の間の位置関係に応じて変動するので、励磁電流に対する各誘導電圧の振幅比からモータの回転角を検出できる。

【0026】

第２発明は、車両に搭載されたモータのレゾルバとこのレゾルバに接続されるレゾルバＩＣの間のケーブル部分に分岐接続するように取り付けられ、このレゾルバの入力信号および出力信号の両方を測定する入出力信号測定部と、この入出力信号測定部によって測定された入力信号および出力信号からモータの回転角を検出し、この回転角を用いて車両の移動速度を演算する演算部とを備えることを特徴とする車速検知ユニットを提供する（請求項３）。

【0027】

入出力信号測定部はモータのレゾルバの入力信号および出力信号の両方を共に測定するものであるから、レゾルバとこれに接続されるレゾルバＩＣの接続に悪影響を与えることなく、レゾルバ信号としての入力信号および出力信号を得ることができる。

【0028】

演算部はレゾルバの入力信号の振幅に対する出力信号の振幅がモータの回転角に対応するものとなることを用いて、両信号の関係からモータの回転角を検出し、さらに、この回転角を用いて車両の移動速度の演算を行うものである。モータの回転が直接的に車輪に連結されている場合、モータの回転角を直接的に車両の移動速度に変換することができる。また、車輪とモータの間に変速機がある場合にも、変速機の変速比を乗算することによりモータの回転角を求めることにより、車両の移動速度を求めることも可能である。レゾルバによるモータの回転角の検出は極めて安定しており、経年劣化する部分が少ないのでそれだけ信頼性が高い。

【0029】

前記レゾルバは、励磁用の交流電流を入力信号として流す励磁巻線と、この励磁巻線によって励磁された回転子によって形成される磁気回路上の異なる位相に配置されることにより回転子の回転角に応じた誘導電流が出力信号として電磁誘導される複数の電磁誘導巻線とを備えるものであり、前記入出力信号測定部は、前記励磁巻線に供給される励磁電流を入力信号として測定する励磁電流測定部と、各電磁誘導巻線に電磁誘導される各誘導電圧を出力信号としてそれぞれ測定する誘導電圧測定部とからなる場合（請求項４）には、レゾルバを構成する励磁巻線に流す交流電流に対する電磁誘導巻線の誘導電圧を用いて、回転子の回転角を求めることができる。

【0030】

励磁巻線および電磁誘導巻線は何れもモータの固定子側に設けることが可能であり、回転子と固定子の間を電気的に接続するためのブラシを不要としているので、それだけ、信頼性と耐久性を向上させることができる。

【0031】

また、電磁誘導巻線が複数であることにより各電磁誘導巻線の位相を変えることができるので、各位相における電磁誘導巻線からの出力信号を比較することにより、モータの回転子の回転各をより正確に求めることが可能となる。さらに、回転子の回転角を矩形パルスに変換した場合にも、位相の異なる矩形パルスを用いて、モータの回転方向を正確にとらえることができる。

【0032】

励磁電流測定部は励磁巻線に供給される励磁電流を入力信号として測定するものであり、例えば、励磁巻線と同じループ上に電流測定器が配置される基板を備えるものであることが好ましい。誘導電圧測定部は複数の電磁誘導巻線の出力信号を電位差によって測定するものであり、各電磁誘導巻線への配線にそれぞれ分岐接続される高い入力インピーダンスの電圧測定部を備えるものであることが好ましい。

【0033】

第３発明は、車速検知ユニットによって求められる車両の移動速度を用いて、既存の車両の自動運転制御における加減速時のアクセル開度、ブレーキ強度のフィードバック制御を行うことを特徴とする自動運転装置を提供する。（請求項５）

【0034】

車両に搭載されたモータにはレゾルバが取り付けられており、このレゾルバに対して取り付けられるレゾルバＩＣによってモータの回転角に変換された信号はＥＣＵ内の演算処理部によって車速に変換されてインパネ表示や、基本的な車両制御に用いられるが、レゾルバとレゾルバＩＣの間の信号のやり取りに悪影響を及ぼすことなくレゾルバとの入出力信号を測定してモータの回転角を検出し、このモータの回転角を用いて演算される車両の走行速度と自動運転制御における加減速時のアクセル開度、ブレーキ強度のフィードバック制御を行なうことができる。

【0035】

なお、本自動運転装置は、車速検知ユニットから得られた車速をＧＰＳシステムから得られた位置情報と組合わせて、方向や速度に不一致が発生するときに、制御の異常を判断する異常検知部を設けて、自動運転の信頼性を向上させてもよい。

【発明の効果】

【0036】

前述したように、本発明によれば、車両のシステムに大がかりなセンサのシステムを設けることなく、車両の移動速度を求めることができる。ホイールへの部品取付の必要が無いので、それだけ低コストにて高い信頼性の車速検知を行うことができ、既存の車両に対して大がかりな改造を施すことなく車速を自動運転制御のフィードバック制御に用いたり、車速監視に用いることが可能である。

【0037】

モータの回転角を用いた車速検知はＥＣＵを介する車載ＬＡＮの通信によって得られる車速信号に比べて即時性が高く、モータにロータリーエンコーダを設けた構成と同程度の精度と応答性を得ることができ、それだけ自動制御に有用である。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の第１実施形態に係る車両の自動運転装置の構成を示す図である。

【図2】前記自動運転装置と車速検知ユニットの構成を説明する図である。

【図3】前記車速検知ユニットの動作を説明する図である。

【図4】車両の速度検知方法を示す図である。

【図5】第２実施形態に係る車両の自動運転装置の構成を示す図である。

【図6】図５に示す自動運転装置と車速検知ユニットの構成を説明する図である。

【図7】従来の車両の構成を説明する図である。

【図8】前記車両のモータのレゾルバとレゾルバＩＣの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、図１～図４を用いて、本発明の第１実施形態にかかる車速検知ユニットおよび自動運転装置の構成および車両の速度検知方法を説明する。

【0040】

図１に示すように、本実施形態における車両の自動運転装置１は、車両２に搭載されたモータ３のレゾルバ３Ａに接続された車両２の車速検知ユニット４を備えることにより、車両２の移動速度（車速Ｓ）をモータ３の回転数から求め、この車速Ｓを用いて車両２のフィードバック制御を行うものである。

【0041】

本実施形態の自動運転装置車両１が取付けられる車両２は例えば１人乗り用の小型電気自動車であり、この車両２は、電力源となるバッテリ５と、このバッテリ５から供給される電力を整流してモータ３に供給するインバータ６と、モータ３の回転力を左右の後輪２Ｒ，２Ｒに分配供給するデファレンシャルギア７と、操舵用の左右の前輪２Ｆ，２Ｆと、前輪２Ｆ，２Ｆを操舵方向を操作するステアリング８と、車両２の加速および減速を操作するアクセルペダル９Ａ，ブレーキペダル９Ｂと、これらのアクセルペダル９Ａおよびブレーキペダル９Ｂの操作量に応じて前記インバータ６に回転速度の設定値などの指令を送ることを含む、車両２の制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）１０とを備える。

【0042】

１１は車両２の前方を撮像するカメラであり、前記ＥＣＵ１０は各部８，９Ａ，９Ｂ，１１から操作量や画像情報などの情報を入力することにより、車両２の制御を行うことが可能となる。

【0043】

モータ３はインバータ６によって制御が容易な例えばサーボモータであり、このモータ３の回転角を測定するためのレゾルバ３Ａは、通常、一つのレゾルバ３Ａに対して一つのレゾルバＩＣ（後述する）が排他的に接続されることになり、複数のレゾルバＩＣを同じレゾルバ３Ａに接続すると破損を招くことになる。なお、本実施形態の車両２は、モータ３の回転軸を固定の変速率でデファレンシャルギヤ７に接続しているので、モータ３の回転角の微分値は左右の車輪３Ｒ，３Ｒの回転数の和に比例し、容易に車速Ｓに変換することができる。

【0044】

図２に示すように、本実施形態に示すレゾルバ３Ａは、例えば、励磁用の交流電流を流す励磁巻線１２と、この励磁巻線１２によって励磁された回転子によって形成される磁気回路上の９０°異なる位相に配置されることにより回転子の９０°異なる回転角θに応じた誘導電流が出力信号としてそれぞれ電磁誘導される複数の電磁誘導巻線１３（以下、区別が必要な場合は正弦電磁誘導巻線１３Ａ、余弦電磁誘導巻線１３Ｂという）とを備えるものである。

【0045】

上記構成の前記レゾルバ３ＡはレゾルバＩＣ１４に接続されており、これにより、レゾルバＩＣ１４は、励磁巻線１２に交流の励磁電流Ｉａを供給する一方，各電磁誘導巻線１３Ａ，１３Ｂに生じる誘導起電力（電磁誘導巻線１３による誘導電流Ｉｉに比例する電圧）を測定することができるように構成されている。

【0046】

本実施形態の車速検知ユニット４はレゾルバ３ＡとレゾルバＩＣ１４の間のケーブル部分に分岐接続するように取付けられるものであり、前記励磁巻線１２に励磁電流Ｉａを供給するための第１励磁ケーブル１５Ａおよび第２励磁ケーブル１５Ｂと、各電磁誘導巻線１３Ａ，１３Ｂにおいて発生した誘導起電力によって得られる誘導電流Ｉｉを流すためにレゾルバ３Ａの電磁誘導巻線１３Ａ，１３ＢとレゾルバＩＣ１４の間に分岐線１６Ａを接続するための分岐点１６Ｂが形成された誘導起電力ケーブル１６とを備える。

【0047】

前記第１励磁ケーブル１５ＡはレゾルバＩＣ１４と車速検知ユニット４を連結し、第２励磁ケーブル１５Ｂは車速検知ユニット４とレゾルバ３Ａを連結するものであり、全体として１つのループを形成すると共に、車速検知ユニット４の基板内においてループ内に低インピーダンスの電流測定部１７を介在させることができる。

【0048】

なお、前記電流測定部１７はレゾルバ３ＡとレゾルバＩＣ１４の接続の関係に悪影響を与えることなく、レゾルバＩＣ１４からレゾルバ３Ａに供給された励磁電流Ｉａを正確に測定することができる。

【0049】

他方、前記誘導起電力ケーブル１６は分岐点１６Ｂにおいて分岐接続された分岐線１６Ａを備えるケーブルであり、この分帰線１６に電圧測定部１８Ａ，１８Ｂが接続されている。つまり、各電圧測定部１８Ａ，１８Ｂは、分岐点１６Ｂにおける電位差を高インピーダンスで測定することにより、各電磁誘導巻線１３の誘導起電力によって発生する電位差を測定することができる。なお、これら測定された電位差は、電磁誘導巻線１３によって発生する誘導電流Ｉｉ（正弦電磁誘導巻線１３Ａによって発生する誘導電流Ｉｉｓおよび余弦誘導巻線１３Ｂによって発生する誘導電流Ｉｉｃ）と比例する近似値と考えることができる。

【0050】

１９は前記電流測定部１７によって測定された励磁電流Ｉａと、電圧測定部１８Ａ，１８Ｂによって測定された電圧（すなわち誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの近似値）の測定値を演算処理する演算処理部である。

【0051】

図３は励磁電流Ｉａと誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの関係を示す図である。図３に示すように、励磁電流Ｉａは例えば５０～６０Ｈｚの商用周波数の正弦波となるように流される交流電流であり、この励磁電流Ｉａをモータ３の回転角θの三角関数ｓｉｎθ、ｃｏｓθに比例する増幅率を乗算したような誘導電圧（すなわち、誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃに比例する信号）を測定する。また、誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃは互いに９０°異なる位相の回転角θに対応する三角関数の増幅率で励磁電流Ｉａの振幅を変化させたような信号である。

【0052】

図４は本発明にかかる車両２の車両の速度検知方法を説明する図である。図４に示すように、本発明の車両２の車両の速度検知方法は、まず、入力信号として励磁巻線１２に流れる励磁電流Ｉａを測定する（ステップＳ１）。

【0053】

なお、本実施形態では、励磁電流Ｉａの測定はレゾルバＩＣ１４からレゾルバ３Ａに供給される励磁電流Ｉａのループ上に配置された電流測定部１７を用いて測定しており、電流測定部１７の入力インピーダンスは無視できる程度に小さくしていることにより、レゾルバＩＣ１４の動作に全く影響を与えることなく励磁電流Ｉａを測定可能であるが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、入力信号として励磁巻線１２の両端に供給される電圧を、例えば分岐点において分岐させた分帰線と高い入力インピーダンスの電圧測定部によって測定し、測定された励磁電圧を用いて励磁電流Ｉａの近似値としてもよいことはいうまでもない。

【0054】

他方、出力信号として電磁誘導巻線１３Ａ，１３Ｂの両端に生じる各誘導電圧をそれぞれの電圧測定部１８Ａ、１８Ｂを用いて高い入力インピーダンスで測定し、これを電磁誘導起電力、ひいては、電磁誘導起電力によって流れる誘導電流ＩｉＡ，ＩｉＢの近似値として測定することにより、レゾルバＩＣ１４の動作に何ら悪影響を及ぼすことなく、誘導電流Ｉｉ（Ｉｉｓ，Ｉｉｃ）を測定することができる（ステップＳ２）。

【0055】

また、本実施形態では、誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの測定を分岐点１６Ｂにおいて分岐接続された分帰線１６Ａと、電圧測定部１８Ａ、１８Ｂとを用いて測定することにより、これを誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの近似値とする例を示しているが、本発明はこの方法に限定されるものではなく、電磁誘導巻線１３Ａ，１３Ｂにそれぞれループを作るように接続されるケーブルのループ上に低インピーダンスの電流測定部を介在させて、直接的に誘導電流ＩｉＡ，ＩｉＢを測定してもよい。

【0056】

次いで、励磁電流Ｉａに対する誘導電圧（すなわち誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの近似値）の振幅比を除算によって求めることにより、この振幅比からモータ２の回転角θを検出することができる（ステップＳ３）。

【0057】

図３には、前記演算処理部１９が誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの測定値を励磁電流Ｉａの測定値で除算することにより求めた振幅比の演算結果が、回転角θの三角関数ｓｉｎθ、ｃｏｓθに比例する内部信号Ｓθ，Ｃθとなることを示している。したがって、これらの内部信号Ｓθ、Ｃθの比を用いて、逆三角関数ｔａｎ^－１（Ｓθ／Ｃθ）の演算を行なうことにより、モータ３の回転角θを求めることができる。

【0058】

次いで、得られた回転角θの変化（微分値）を用いて回転角速度を求め、これにデファレンシャルギヤ７による変速比と車輪２Ｒ，２Ｒの直径を乗算することにより車両２の移動速度（車速）Ｓを演算することができる（ステップＳ４）。前記ステップＳ１～Ｓ４の処理を繰り返すことにより、車速検知ユニット４は車速Ｓの信号を時間的な遅れなく出力し続けることができる。

【0059】

なお、車速検知ユニット４は回転角θを用いて１２０°異なるＵ相の矩形波信号Ｕと、Ｖ相の矩形波信号Ｖとを生成することにより、自動運転装置１はモータ２の回転角θだけでなく回転方向も検知するために、従来のレゾルバＩＣ１４の出力を演算処理するのと全く同様の確立された回路構成および演算処理により、車両２のフィードバック制御を時間遅れなく、正確に行なうことも可能である。

【0060】

従って、自動運転装置１の開発に既存の技術を用いることができるので、開発コストを引き下げることができる。なお、本実施形態では車速検知ユニット４が１２０°異なるＵ相、Ｖ相の矩形波信号Ｕ，Ｖと車速Ｓを出力する例を示しているが、さらに１２０°異なるＷ相の矩形波信号も出力してもよく、他にも、一般的なレゾルバＩＣの出力信号に合わせて、９０°異なるＡ相、Ｂ相の矩形波信号（Ａ信号、Ｂ信号）および１回転ごとに１パルス出力するＺ信号をスピードパルスとして出力するものであってもよい。この場合、車速検知ユニット４はＺ信号をスピードパルスとするスピードパルス変換器となる。

【0061】

自動運転装置１は車両２を自動運転するための制御信号ＣをＥＣＵ１０に出力することにより、少なくとも車両２の加減速を制御するのであるが、車速検知ユニット４から検知した車速Ｓの信号を時間的に遅れることなく得ることができるので、車速Ｓと指令速度を比較して加減速のフィードバック制御を行なうことが可能である。また、車速Ｓとハンドル８の操作量または図外のジャイロセンサから求められる旋回ヨーレートからオドメトリの演算を行なうことが可能となる。

【0062】

また、自動運転を行なうためには前記矩形波信号Ｕ，Ｖを用いてオドメトリの演算を行なうことも考えられるが、ＧＰＳによる位置情報の入手に加えてオドメトリによる位置情報の演算を組み合わせることにより、移動方向や移動速度が大きく異なる場合には、異常と判断して、自動運転制御を停止させるなどのフェールセーフとしても利用することも可能である。

【0063】

上述したように、本発明の車速検知ユニット４は、車速Ｓに変換したアナログ信号または車速を表すデジタル信号をシリアルまたはパラレルで出力するものであることにより、よりシンプルなフィードバック制御を行なうことが可能であるが、これを省略して、一般的なレゾルバＩＣと同様の信号（Ａ，Ｂ，ＺまたはＵ、Ｖ，Ｗ）だけを出力するものであってもよいことはいうまでもない。

【0064】

図５、図６は第２実施形態を示す図である。これらの図において、図１～図４と同一の符号を付したものは、同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。

【0065】

図５に示す、車両２０のように、モータ３の出力端に変速機２１を備える場合、ＥＣＵ１０は変速機２１の制御部２２に変速率Ｒを指示する信号を出力する。この場合、車速検知ユニット２３にも変速率Ｒを入力させる。

【0066】

図６に詳細に示すように、本実施形態では励磁ケーブル１５はレゾルバＩＣ１４とレゾルバ３Ａを接続するものであり、分岐点１５Ｃにおいて分岐接続された分帰線１５Ｄが車速検知ユニット２３に接続される。また、車速検知ユニット２３において、電圧測定部１８Ｃが分岐点１５Ｃにおいて高い入力インピーダンスで接続されることにより、分岐点１５Ｃにおける電位差を励磁電圧として測定する。この励磁電圧はレゾルバＩＣから励磁巻線１２に供給する励磁電流Ｉａに比例する近似値であるから、これを励磁電流Ｉａを表すものとする。

【0067】

車速検知ユニット２３は電圧測定部１８Ａ～１８Ｃによって測定された各電圧を用いて励磁電流Ｉａおよび誘導電流Ｉｉｓ，Ｉｉｃの近似値を得ることにより、既に詳述した演算処理によりモータθの回転角を求めることができ、さらに、その回転速度求めることができる。加えて変速機２１の変速率Ｒとデファレンシャルギヤ７の変速率と車輪２Ｒの外径を乗算することにより車速Ｓを求めることができる。

【0068】

上述した各実施形態において、車両２の車速検知ユニット４，２３は既存の車両２に取り付けられることにより、自動運転装置１が必要とする車速Ｓを得ることができるが、本発明は自動運転装置１に限定されるものではなく、運転者による安全運転を支援するアシスト機能を備えた安全運転サーポート車とするためのサポカー装置などに用いることも可能である。さらには、工場などの自律走行可能な台車に用いられるものであってもよい。

【0069】

いずれの場合にも、車両２に搭載されたモータ３に元々備わっているレゾルバ３ＡとレゾルバＩＣの間の通信線に分岐接続される形で接続される車速検知ユニット４を用いてレゾルバＩＣの動作の妨げとなることなく、車速Ｓを検出可能であるから、従来のように大掛かりなエンコーダを取り付ける必要がなく、それだけ信頼性が向上すると共に、製造コストの削減を図ることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】