[發明專利]慣性傳感器

有效

• 申請號: 201680022907.5
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN107532904B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 前田大輔;小埜和夫;林雅秀
• 申請（專利權）人: 日立汽車系統株式會社
• 主分類號: G01C19/5776
• 分類號: G01C19/5776
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 范勝杰;趙宇

目的在于，在具備具有與角速度檢測元件的共振頻率同步的結構的角速度檢測電路的慣性傳感器中，實現用于角度檢測的積分電路中的累計誤差小的高精度角度輸出。慣性傳感器具有：角速度檢測元件芯片(C1)，其具有用于角速度檢測的機械結構；信號處理LSI芯片(C2)，其是用于從該角速度檢測元件芯片(C1)檢測角速度的角速度檢測電路。信號處理LSI芯片(C2)通過在與所述角速度檢測元件芯片(C1)的驅動頻率同步的離散時間對從角速度檢測元件芯片(C1)得到的信號進行采樣，來計算傾斜角。

技術領域

本發明涉及慣性傳感器，即角速度傳感器、加速度傳感器、以及通過其信號處理來計算角度的傳感器。

背景技術

作為使用被稱為MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微電子機械系統)的半導體的細微加工技術進行制作的裝置的應用例之一，有慣性傳感器。由于使用半導體工藝來制作MEMS慣性傳感器，因此能夠并列制作大數量的檢測元件。這種情況帶來以前為高價格的慣性傳感器的低價格化，并實現車載的慣性傳感器。

其中也具有檢測車體的傾斜(傾斜度)的慣性傳感器的應用。即，是檢測車體的滾轉傾斜和俯仰傾斜，并控制它們或運行安全裝置來防止乘客受到傷害的安全裝置的應用。

一般來說，傾斜的檢測方法有兩種。第一個是根據重力在垂直方向始終為1g(9.8m/s²)，從加速度傳感器的輸出來計算反三角函數，并得到傾斜的方法。如果具有最低1軸的加速度傳感器則能夠實現該方法，由于反三角函數因傾斜的角度不同而產生的靈敏度差大(例如，對于Sin函數，在角度0度附近與角度變化相對的斜率較大，在±90度附近與角度變化相對的斜率變小)，所以，大多根據2軸的加速度傳感器的比得到傾斜(斜率)。

但是，在將上述方法作為車載的傾斜檢測傳感器來使用時存在問題。即，在車體進行曲線行駛，或者進行加速時，因為產生離心力，所以重力以外的加速度施加到傳感器。在這種情況下，在假設施加到傳感器的加速度為各軸的總和為1g的反三角函數的計算方法中，無法得到正確的傾斜。

另一方面，作為另一個方法，是對角速度進行時間累計的方法。因為角速度的單位是度/秒，所以通過對角速度傳感器的輸出進行時間累計，能夠檢測傳感器傾斜的角度(方向)。

作為本技術領域的背景技術，例如具有專利文獻1。在專利文獻1中公開了，對通過對上述的角速度傳感器的輸出、加速度傳感器的輸出進行信號處理而得到的角速度推定結果中的、可靠性高的一方的信號進行時間累計，來得到姿態角這樣的姿態角測量裝置。

另外，作為用于檢測角速度的角速度檢測元件、以及檢測電路的結構例，還存在專利文獻2所公開的內容。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-256381號公報

專利文獻2：日本特開2011-64515號公報

發明內容

發明所要解決的課題

如上述專利文獻1所示，作為對于使用由角速度的累計而獲得角度的結構的情況進行了探討的結果，明確了以下的課題。

在通過數字信號處理來進行累計時，基本上，在采樣間隔中對施加角速度輸出的情況進行累計。為此，在累計中所使用的采樣間隔的值與實際的采樣間隔之間的誤差，直接關系到角度計算的誤差。