(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングコラムの操舵角を求める方法であって、
シフトした操舵角とオフセットとの和として前記操舵角を求めることと、
前記操舵角と車両横運動との間のインコヒーレンスを検知した場合に、前記オフセットを調整することにより、前記操舵角を更新することと、
を含み、
前記操舵角及び前記車両横運動のそれぞれに対応する値の積が負の値だった場合に、前記インコヒーレンスであると検知することをさらに含み、
該方法の各ステップはプロセッサが実行する、
車両のステアリングコラムの操舵角を求める方法。
【請求項２】
前記車両横運動は、ヨーレート、横加速度、操舵アライメントトルク、操舵トルク、及び、前記車両の少なくとも１つの車輪の回転速度のうちの少なくとも１つを含み、
前記シフトした操舵角は、ステアリングモーターの角度、前記操舵角に対して測定された相対角度、誤差の存在下において求められた前記操舵角の値、及び、前記オフセットによってシフトした実効ハンドル角のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記積が非負となるように前記オフセットを調整することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
終了条件が満たされるまで、前記操舵角の値の組と、前記車両横運動の値の組とについて前記検知すること及び前記調整することを繰り返すことを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記操舵角とフィルタリングゲインとの積を用いて前記オフセットを調整することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
０＜α（０）＜１を満たすα（０）によって前記フィルタリングゲインを初期化することと、
最終的なゲインβが、０＜β＜α（０）となるように終了条件が満たされるまで、反復ごとに前記ゲインを減少させることと、
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記操舵角を初期化することと、
前記操舵角の複数の推定値を求めることであって、各推定値は対応する車両横運動とコヒーレントである、ことと、
前記操舵角の前記複数の推定値の加重平均として前記操舵角を調整することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記操舵角を初期化することと、
前記ハンドルの左回転について、前記操舵角の左推定値を求めることと、
前記ハンドルの右回転について、前記操舵角の右推定値を求めることと、
前記左推定値及び前記右推定値の平均として前記操舵角を求めることと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記オフセットと該オフセットの或る期間にわたる平均値との差が第１の閾値を下回り、及び／又は、前記期間にわたる前記オフセットの分散が第２の閾値を下回るまで、前記オフセットを反復的に調整することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
或る期間にわたる前記オフセットの差及び前記オフセットの分散に基づいて、前記操舵角の不確実性を求めることと、
前記操舵角の前記不確実性が０に等しくなるまで、前記オフセットを反復的に調整することと、
を更に含み、
前記車両の左旋回及び右旋回から別々に求められたオフセット間の差に基づいて、前記操舵角の前記不確実性を求めることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
或る期間にわたる前記オフセットの差及び前記オフセットの分散に基づいて、前記操舵角の不確実性を求めることと、
前記操舵角の前記不確実性が０に等しくなるまで、前記オフセットを反復的に調整することと、
を更に含み、
異なる車両横運動について別々に求められたオフセット間の差に基づいて、前記操舵角の前記不確実性を求めることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の閾値及び前記第２の閾値を満たす前記オフセットの前記平均値及び前記分散が、前記オフセットの誤差が所望の値よりも小さくなることを保証するように、前記オフセットの誤差の分布における所定の確率に対応する信頼区間を用いて、前記第１の閾値及び前記第２の閾値を求めることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
車両のステアリングコラムの操舵角を求めるシステムであって、
シフトした操舵角とオフセットとの和として前記操舵角を求め、前記操舵角と車両横運動との間のインコヒーレンスを検知した場合に、前記オフセットを調整することにより、前記操舵角を更新する、プロセッサを備え、
前記プロセッサは、更に、
前記操舵角及び前記車両横運動のそれぞれに対応する値の積が負の値だった場合に、前記インコヒーレンスであると検知する、
車両のステアリングコラムの操舵角を求めるシステム。
【請求項１４】
自動車であって、
該自動車の少なくとも１つの車両横運動を測定する少なくとも１つのセンサーと、
シフトした操舵角を表す信号を測定するセンサーと、
前記シフトした操舵角とオフセットとの和として前記自動車のステアリングコラムの操舵角を求め、前記操舵角と前記車両横運動との間のインコヒーレンスを検知することに応じて前記操舵角を反復的に調整するプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、更に、
前記操舵角及び前記車両横運動のそれぞれに対応する値の積が負の値だった場合に、前記インコヒーレンスであると検知する、
自動車。
【請求項１５】
前記信号は、電動パワーステアリングシステムのステアリングモーターの角度を表し、
前記センサーは前記ステアリングモーターの角度を測定するステアリングモーターセンサーである、
請求項１４に記載の自動車。
【請求項１６】
前記センサーは、前記操舵角に対する角度を表す前記信号を測定する相対エンコーダーである、請求項１４に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には車両の電動パワーステアリングシステムに関し、より詳細には、車両のステアリングコラムの操舵角を求めることに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリングコラムの操舵角は、ステアリングシステム、サスペンションシステム、及びブレーキシステムを制御するために用いることができる。通常、ステアリングセンサーが、操舵角を測定するために用いられる。ステアリングセンサーは、車両が製造される際に、設置され、較正（calibrate）される。しかしながら、車両の動作によってステアリングシステムの幾何配置が変更される際には常に、ステアリングセンサーの再較正（re-calibration）が必要とされる。
【０００３】
幾つかの従来の方法は、車両の直進運動を検知し、その直進運動中にステアリングセンサーのステアリングオフセットを調整することによって、操舵角を求める。例えば、特許文献１、特許文献２又は特許文献３を参照されたい。しかしながら、道路表面の曲率に起因して、車両の直進運動を正確に検知することは常には可能ではない。また、車両が実際に完全に直進走行している期間は、相対的にごく僅かである場合があり、このため、操舵角を求めるまでに多大な時間が経過する場合がある。したがって、車両の直進運動に依存することなく操舵角を正確に求めることの必要性が存在する。
【０００４】
幾つかの方法は、車両運動の詳細なモデルに基づき、ステアリングセンサーを較正する。例えば、特許文献４又は特許文献５を参照されたい。しかしながら、これらのモデルは、道路摩擦並びに、質量、慣性、タイヤの剛性、重量配分、及びサスペンション角等の様々な車両パラメーターの知識を必要とする。そのような知識を車両の動作中に取得することは、困難かつほぼ不可能である。また、タイヤの摩耗及び車両質量の変化のため、モデルは経時的に変化する。
【０００５】
したがって、当該技術分野において、車両の動作中に操舵角を求めることの必要性が存在する。また、車両の横運動時に操舵角を求めることも望まれている。また、詳細な車両のモデルを用いることなく、操舵角を求めることも望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／２３５０５２号
【特許文献２】米国特許第５，４６５，２１０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１２５１８７号
【特許文献４】米国特許第６，７７５，６０４号明細書
【特許文献５】米国特許第６，４９８，９７１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態の１つの目的は、車両の動作中に車両のステアリングコラムの操舵角を求めることである。幾つかの実施形態は、操舵角センサーを用いることなく、操舵角を求める。幾つかの実施形態では、操舵角センサーの使用が回避されている。代替的な実施形態は、操舵角を求め、操舵角センサーを調整若しくは較正するか、又は操舵角センサー及び／又は車両センサーにおいて発生し得る欠陥をモニタリングする。
【０００８】
本発明の様々な実施形態は、シフトした操舵角とオフセットとの和として操舵角を表現することが場合によっては可能であるとの見解に基づいている。幾つかの状況では、シフトした操舵角を求めるか又は直接測定することは、より容易である。加えて、操舵角と車両横運動（lateral vehicle dynamic）との間のインコヒーレンスを検知することに応じてオフセットを調整することにより、操舵角を更新することができる。したがって、操舵角を求めることができるので、操舵角センサーの必要性を低減するか又は回避することができる。
【０００９】
例えば、本発明の幾つかの実施形態は、操舵角に関連する動作の幾つかのパラメーターが、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）のセンサーによっても測定されるとの認識（realization）に基づいている。これは、ステアリングシステムの状態をモニタリングするために用いることができるセンサーの冗長（redundancy）を招く。こうして、ＥＰＳのセンサーの測定値を用いて、操舵角を求めることができる。
【００１０】
例えば、操舵角は、ＥＰＳのステアリングモーターの角度がシフトした操舵角となるような、ステアリングモーターの角度の関数である。このため、ステアリングモーターの角度を用いて、ステアリングコラムの操舵角を求めることができる。ＥＰＳのステアリングモーターは、ステアリングコラムよりも車両の動作の影響を受けないため、そのように操舵角を求めることは有利であり、このため、ＥＰＳは測定値の精度をより長い期間、保つことができる。
【００１１】
代替的な実施形態は、シフトした操舵角は絶対エンコーダーではなく、相対エンコーダーによって測定することができるとの認識（realization）に基づいている。相対エンコーダーは絶対エンコーダーよりも構築が簡単であり、かつ小型であるため、低コストでかつ容易にパッケージ化される。しかしながら、相対エンコーダーでは、相対位置、すなわち、未知の操舵角に対する角度のみが測定される。
【００１２】
さらに、幾つかの実施形態は、操舵角の値は誤差の存在下においても求めることができるとの認識（recognition）に基づいている。例えば、操舵角は絶対エンコーダーによって測定することができるが、車両へのエンコーダーの搭載の不正確さに起因して、定誤差が存在する。また、実効ハンドル角は、アクティブフロントステアリングシステムのアクチュエーターにおける誤差及び／又は欠陥によって、オフセット分だけシフトすることがあり得る。
【００１３】
オフセットは一般的には未知である。しかしながら、オフセットは、操舵角の影響を受ける車両運動の少なくとも１つを用いて、車両の動作中に求めることができる。操舵角は、ヨーレート、車両の横加速度、ハンドルのトルク、操舵トルク、及び車両の各車輪の回転速度等の、車両横運動に影響を与え得る。注目すべきことに、車両横運動を用いることは、車両の直進運動の検出を必要としない。
【００１４】
具体的には、操舵角信号は、車両運動の或る特定の周波数帯における車両横運動を表す信号に対してコヒーレントである。したがって、操舵角は、操舵角信号が或る特定の周波数帯における車両横運動の信号とコヒーレントであるという、モーターの角度の関数として求めることができる。
【００１５】
任意の時点における２つの信号の符号が一致している場合、それらの２つの信号はコヒーレントである。符号が一致している場合、２つの信号の積は常に０又は正である（すなわち、非負（nonnegative）である）。このため、幾つかの実施形態は、操舵角と車両横運動との積が負であるときに、インコヒーレンスを検知する。
【００１６】
積が負であるとき、幾つかの実施形態は、オフセットを調整してそのような積を０にする。この手順は、インコヒーレンスが検知されなくなるまで繰り返される。例えば、オフセットは、インコヒーレンスを検知するための所定の正の値に初期化することができる。次に、オフセットは、終了条件が満たされるまで、各反復時に修正される。
【００１７】
１つの実施形態は、車両運動の信号に基づき、オフセットを調整する。この実施形態では、最大推定誤差が単一のセンサーから取得される最大推定誤差を超えないことが保証される。例えば、１つの実施形態は、操舵角を初期化し、操舵角の推定値を求め、各推定値は車両運動の１つの信号とコヒーレントであり、そして、操舵角の複数の推定値の加重平均として操舵角を調整する。また、この実施形態では、様々な形で様々な車両運動に影響を与える予測不可能な外部要因による誤差が低減される。
【００１８】
１つの実施形態は、ハンドルの反時計回り（左）及び時計回り（右）について、別々に操舵角を求め、操舵角の左推定値及び右推定値の平均として操舵角を求める。これによって、外部要因及び車両運動のより高い周波数による誤差が低減される。
【００１９】
幾つかの実施形態では、現在のオフセット推定値と時間平均されたオフセット推定値との差、及びオフセット分散が、所望のオフセット推定精度に関連付けられる２つの所定の閾値を下回るときに、操舵角は収束したと判定される。そのような条件が確認された場合、オフセットはメモリに保存され、車両電気システムの常設電源が電力を車両電気システムに提供している間、一定に維持される。
【００２０】
幾つかの実施形態では、オフセットの経時的な平均と現在のオフセットとの差、及び／又はオフセットの分散、及び／又は左回り推定値と右回り推定値との差、及び／又は異なるセンサーから取得された推定値の差を用いて、オフセット及び操舵角の現在の推定値の不確実性に関するスコアが提供される。
【００２１】
したがって、本発明の１つの実施形態は、車両のステアリングコラムの操舵角を求める方法を開示する。その方法は、シフトした操舵角とオフセットとの和として操舵角を求めることと、操舵角と車両横運動との間のインコヒーレンスを検知することに応じてオフセットを調整することにより、操舵角を更新することと、を含む。その方法の各ステップはプロセッサによって実行される。
【００２２】
例えば、車両横運動は、ヨーレート、横加速度、操舵アライメントトルク、操舵トルク、及び車両の少なくとも１つの車輪の回転速度のうちの少なくとも１つを含むことができる。シフトした操舵角は、ステアリングモーターの角度、操舵角に対して測定された相対角度、誤差の存在下において求められた操舵角の値、及びオフセットによってシフトされた実効ハンドル角のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２３】
別の実施形態は、車両のステアリングコラムの操舵角を求めるシステムを開示する。そのシステムはプロセッサを備え、そのプロセッサは、シフトした操舵角とオフセットとの和として操舵角を求め、操舵角と車両横運動との間のインコヒーレンスを検知することに応じてオフセットを調整することにより、操舵角を更新する。
【００２４】
さらに、別の実施形態は、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）を備える自動車を開示する。その自動車は、自動車の少なくとも１つの車両横運動を測定する少なくとも１つのセンサーと、シフトした操舵角を表す信号を測定するセンサーと、シフトした操舵角とオフセットとの和として自動車のステアリングコラムの操舵角を求め、操舵角と車両横運動との間のインコヒーレンスを検知することに応じて、反復的に操舵角を調整するプロセッサと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の１つの実施形態による、自動車ステアリングシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】本発明の幾つかの実施形態によって用いられる、信号のタイミング図である。
【図３】図２を具現化した自動車のステアリングコラムの操舵角を求める方法の図である。
【図４Ａ】本発明の１つの実施形態による、操舵角及び車両横運動に対応する値の積に基づいてインコヒーレンスを求めることの説明図である。
【図４Ｂ】本発明の１つの実施形態による、操舵角及び車両横運動に対応する値の積に基づいてインコヒーレンスを求めることの説明図である。
【図５】本発明の１つの実施形態による、オフセットの調整を示すグラフである。
【図６】本発明の１つの実施形態による、操舵角の反復的な調整のグラフである。
【図７】本発明の１つの実施形態による、操舵角を反復的に調整する方法のフローチャートである。
【図８】本発明の１つの実施形態による、フィルタリングゲインを用いてオフセットを反復的に調整する動的フィルタリングアルゴリズムによって図７の方法を補完する方法のブロック図である。
【図９】幾つかの実施形態による、センサーフュージョンの方法のブロック図である。
【図１０】オフセット推定値、オフセット推定値の時間平均、及びオフセット推定値の分散の経時的なグラフである。
【図１１】本発明の１つの実施形態による、所望の推定信頼区間に基づいて終了条件を判定することを説明するグラフである。
【図１２】操舵角の現在値の不確実性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
自動車ステアリングシステムの概要
図１は、自動車ステアリングシステム１００の一実施形態の概略図である。本明細書及び特許請求の範囲を通じて用いられる「車両（vehicle）」又は「自動車（motor vehicle）」という用語は、１人又は複数人の乗員を運ぶことができ、任意の形態のエネルギーによって動力を供給される任意の移動車両を指す。「車両」又は「自動車」という用語は、車、トラック、バン、ミニバン、ＳＵＶ、モーターサイクル、スクーター、ボート、パーソナルウォータークラフト、及び航空機を含むが、これらに限定されない。幾つかの場合には、自動車は１つ又は複数のエンジンを備える。本明細書及び特許請求の範囲を通じて用いられる「エンジン」という用語は、エネルギーを変換することができる任意のデバイス又は機械を指す。
【００２７】
説明の目的のため、自動車１００の幾つかの構成要素は概略的に示されている。１つの実施形態では、自動車１００はハンドル１０を備えることができ、そのハンドルはステアリングコラム１２に更に接続される。ステアリングコラム１２はラック１４に接続することができ、そのラックはタイロッドを用いて自動車１００の前輪に更に接続することができる。
【００２８】
自動車１００は、パワーステアリングシステム１０２を備えることができる。パワーステアリングシステム１０２は、自動車を旋回させるか又は操縦するためにドライバーによって行使される操縦努力（steering effort）を低減するように設計された任意のシステムとすることができる。幾つかの実施の形態では、パワーステアリングシステム１０２は油圧式パワーステアリングシステムとすることができる。他の実施の形態では、パワーステアリングシステム１０２は電動パワーステアリングシステムとすることができる。例示的な実施の形態では、パワーステアリングシステム１０２は、自動車を旋回させるか又は操縦する上での補助力を提供する電動モーターを用いる電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）とすることができる。
【００２９】
パワーステアリングシステム１０２は、ギアボックス１３０を備えることができる。ギアボックス１３０は、当該技術分野において知られる任意のタイプのギアボックスとすることができる。パワーステアリングシステム１０２の幾つかの実施の形態では、ギアボックス１３０はラックピニオン式とすることができる。パワーステアリングシステム１０２の他の幾つかの実施の形態では、ギアボックス１３０はデュアルピニオン式とすることができる。また、他の幾つかの実施の形態では、ギアボックスは、循環型のボールラック式（ball-and-rack type）とすることができる。
【００３０】
図１は、ラックピニオン式のギアボックスを有する一実施形態を示している。ギアボックス１３０の機能は、ハンドル１０の回転により自動車１００を旋回させることとすることができる。ハンドル１０は円弧状に回転する。ハンドル１０の回転によって、ステアリングコラム１２に角度力が生じる。幾つかの自動車１００では、この角度力の方向を変えて、車両を旋回させることができる。幾つかの実施形態では、角度力の方向を変えて、ラック１４の側方運動（横運動）とすることができる。ギアボックス１３０は、ステアリングコラム１２からの角度力の方向を変えてラック１４の横力とするギアの組み合わせとすることができる。
【００３１】
パワーステアリングシステム１０２は、ドライバーによる自動車の旋回を補助するための機能（provisions）を備えることができる。１つの実施形態では、パワーステアリングシステム１０２は、ステアリングモーター１０４を備えることができる。一般的に、ステアリングモーター１０４は任意のタイプのモーターとすることができる。例示的な実施形態では、ステアリングモーター１０４は、自動車の旋回を補助する１つ又は複数の自動車構成要素を駆動するように構成される電動モーターとすることができる。
【００３２】
ステアリングモーター１０４は、自動車１００内の様々な場所に配置することができる。ステアリングモーター１０４は、ステアリングコラム１２に近接して配置することができる。ステアリングモーターは、ギアボックス１３０のギアに近接して配置することができる。図１に示されるように、ステアリングモーター１０４は、ラック１４の同心円状に設置して、ラック１４を左又は右に運動させる上での補助を提供することができる。異なるタイプのステアリングシステムを用いる他の実施形態では、ステアリングモーター１０４を様々な場所に提供して、自動車を旋回させる上での補助を提供することができる。
【００３３】
パワーステアリングシステム１０２は、ステアリングコラム１２の回転をモニタリングするための機能（provisions）を備えることができる。幾つかの場合には、パワーステアリングシステム１０２は、ステアリングコラム１２の絶対位置をモニタリングするように構成される位置センサーを備えることができる。他の場合には、パワーステアリングシステム１０２は、ステアリングコラム１２の回転を直接モニタリングするように構成される何らかの種類の回転センサーを備えることができる。ステアリングモーター１０４を用いて旋回を補助する実施形態では、パワーステアリングシステム１０２は、モーターの角回転を測定するように構成されるセンサーを備えることができる。パワーステアリングシステムにおけるモーター回転は通常、ステアリングコラムの固定ギア比の回転に関連しているため、モーター回転の測定値は、ステアリングコラムの回転の測定値に直接的に関連付けることができる。
【００３４】
幾つかの実施形態では、パワーステアリングシステム１０２は、回転センサー１０６を備えることができる。一般的に、回転センサー１０６は、ステアリングモーター１０４の回転を検知するように構成される任意のタイプのセンサーとすることができる。例えば、１つの実施形態では、複数のホール効果センサーをステアリングモーター１０４と関連付けて、ローターの運動を測定することができる。幾つかの実施形態では、ステアリングモーター１０４内のローターの回転を検知するために、リゾルバー又は回転電気変圧器を用いることできる。さらに他の実施形態では、ステアリングモーター１０４の回転を検知するために、他のタイプのセンサーを用いることができる。
【００３５】
回転センサー１０６は、パワーステアリングシステム１０２内の様々な場所に配置することができる。パワーステアリングシステム１０２は、異なるタイプのギアボックス１３０を採用することができる。ギアボックス１３０の各タイプは、異なる場所にギアを位置付けることができる。ステアリングモーター１０４及び様々なセンサーは、ギアボックス１３０のタイプに基づいて、異なる場所に位置付けることができる。例えば、回転センサー１０６は多くの要因に応じて位置付けることができ、その要因は、限定するものではないが、ギアの配置、ギアボックス１３０のタイプ、ステアリングモーター１０４のタイプ、ステアリングモーター１０４の配置、及び他の要因を含む。
【００３６】
パワーステアリングシステム１０２は、ドライバーがステアリングシステムに与えたトルクを検知するための機能（provisions）も備えることができる。１つの実施形態では、パワーステアリングシステム１０２は、操舵トルクセンサー１０８を備えることができる。幾つかの実施形態では、操舵トルクセンサー１０８をギアボックス１３０と関連付けることができる。一方、他の実施形態では、操舵トルクセンサー１０８をステアリングシステムの任意の他の場所に設けることができる。この機能を用いて、パワーステアリングシステムは、必要となり得る操舵補助の量を決定することができる。
【００３７】
自動車１００は、パワーステアリングシステム１０２に関連する様々な構成要素と通信し、場合によっては制御するための機能（provisions）を備えることができる。幾つかの実施形態では、自動車１００はコンピューター又は類似のデバイスに関連付けることができる。現在の実施形態では、自動車１００はパワーステアリングシステムの電子制御ユニットと関連付けられ、この電子制御ユニットをここでは第１の電子制御ユニット（第１のＥＣＵ）１２０と言う。１つの実施形態では、第１のＥＣＵ１２０は、ステアリングモーター１０４、回転センサー１０６及び操舵トルクセンサー１０８並びに他の構成要素又はシステムと通信し、及び／又はこれらを制御するように構成することができる。
【００３８】
第１のＥＣＵ１２０は、情報及び電力の入出力を促進する複数のポートを備えることができる。本明細書で用いられる「ポート」という用語は、２つの導体間の任意のインターフェース又は共通の境界を指す。幾つかの実施形態では、ポートは導体の挿入及び除去を促進することができる。これらのタイプのポートの例には、機械式コネクターがある。他の実施形態では、ポートは、容易な挿入又は除去を一般的には提供しないインターフェースである。これらのタイプのポートの例には、回路基板上のはんだ又は電子トレースがある。
【００３９】
第１のＥＣＵ１２０に関連付けられる以下のポート及び機能（provisions）の全ては任意に選択可能なものである。幾つかの実施形態は、所与のポート又は機能（provisions）を備えることができるが、他の実施形態はそれを除外することができる。以下の説明では、使用可能な想定可能なポート及び機能（provisions）の多くが開示されるが、所与の実施形態が全てのポート又は機能（provisions）を使用又は備える必要がないことを記憶に留めておくべきである。
【００４０】
１つの実施形態では、第１のＥＣＵ１２０は、操舵トルクセンサー１０８と通信するための第１のポート１２１、ステアリングモーター１０４と通信するための第２のポート１２２、及び回転センサー１０６と通信するための第３のポート１２３を備えることができる。特に、第１のポート１２１を用いて、第１のＥＣＵ１２０は、ステアリングコラム１２に与えられたトルクに関連する情報を操舵トルクセンサー１０８から受け取ることができる。この情報により、第１のＥＣＵ１２０は、必要とされている操舵補助の量を求め、第２のポート１２２を用いて制御信号をステアリングモーター１０４に送り、必要とされている操舵補助を提供するようにステアリングモーター１０４を操作することができる。加えて、第１のＥＣＵ１２０は、ステアリングモーター１０４の回転についての情報を、第３のポート１２３を介して回転センサー１０６から受け取ることができ、この情報を用いて、ステアリングコラム１２の回転を更に求めることができる。
【００４１】
自動車１００は、走行中に車両安定補助を提供する機能（provisions）を備えることができる。例示的な実施形態では、自動車１００は車両安定補助システム１４０（ＶＳＡ）を備えることができる。車両安定補助システム１４０は、横滑り（skidding）等の望ましくない運動を検知及び防止することによって、車両の動作を修正することができる任意の横滑り防止システム（electric stability control system (ESC)）とすることができる。特に、車両安定補助システム１４０は、操舵制御の損失（loss）を検知し、車両の方向転換を手助けするようにそれぞれの車輪に個々の制動を与えるよう構成することができる。
【００４２】
車両安定補助システム１４０は、車両１００の動作状態（operating conditions）に関連する情報を受け取るように構成される１つ又は複数のセンサーと関連付けることができる。幾つかの実施形態では、自動車１００は加速度センサー１６２を備えることができる。一般的に、加速度センサー１６２は任意のタイプの加速度センサーとすることができる。１つの実施形態では、加速度センサー１６２は車両のヨーレートに関連する情報及び／又は横加速度情報を受け取るように構成されるジャイロセンサーとすることができる。現在の実施形態では、ヨーレート及び横加速度を検出するために単一のセンサーを用いることができるが、他の実施形態では、２つ以上のセンサーを自動車で用いることができる。
【００４３】
加速度センサー１６２は、自動車１００内の様々な場所に位置付けることができる。加速度センサー１６２の場所は、ギアボックス１３０のタイプ及び当業者に知られる他の要因によって影響を受け得る。例えば、他の要因には、自動車１００のエンジンのタイプ及びドライブトレインのタイプがあり得る。幾つかの実施形態では、加速度センサー１６２は、車両安定補助システムの電子制御ユニット内に位置することができる。
【００４４】
１つの実施形態では、自動車１００は車輪速度センサー１６４の組を備えることができる。幾つかの実施形態では、車輪速度センサー１６４の組は、自動車１００の４つの車輪と関連付けられた４つの独立した車輪速度センサーの組を含むことができる。特に、車輪速度センサー１６４の組の各車輪速度センサーは、自動車１００の対応する車輪の速度を検出するように構成することができる。この情報を用いて、車両安定補助システム１４０は、滑り、横滑り、又は他の望ましくない車両の運動を検知するために、自動車１００の４つの車輪の各々における車輪速度の変動を検知することができる。さらに、４つの車輪速度センサーを例示的な実施形態で用いることができる一方で、他の実施形態は、任意の他の個数の車輪速度センサーを備えることができる。５つ以上の車輪を有する車両を含む代替的な実施形態では、例えば、５つ以上の車輪速度センサーを自動車に与えることができる。
【００４５】
車輪速度センサー１６４は、自動車１００内の様々な場所に配置することができる。車輪速度センサー１６４の場所は、多くの要因による影響を受け得るものであり、その要因は、限定するものではないが、自動車によって採用されるドライブトレインのタイプ及びブレーキシステムの構成を含む。幾つかの実施形態では、車輪速度センサー１６４は第１のＥＣＵ１２０と通信することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態では、自動車１００は車両速度センサー１６６を備えることができる。幾つかの場合には、車両速度センサー１６６は、自動車１００の変速機に関連付けられた車速パルスセンサーとすることができる。他の場合には、車両速度センサー１６６は、自動車１００の１つ又は複数のシステムに車両速度情報を提供するように構成される任意の他のタイプのセンサーとすることができる。車両速度センサー１６６から受け取った情報をモニタリングすることによって、車両安定補助システム１４０は、自動車の異常な動作状態を検知するように構成することができる。
【００４７】
自動車１００は、車両安定補助システム１４０に関連付けられた様々な構成要素と通信し、場合によってはこれらを制御するための機能（provisions）を備えることができる。幾つかの実施形態では、自動車１００はコンピューター又は類似のデバイスに関連付けることができる。現在の実施形態では、自動車１００は車両安定補助システムの電子制御ユニットと関連付けることができ、この電子制御ユニットをここでは第２のＥＣＵ１５０と言う。１つの実施形態では、第２のＥＣＵ１５０は、車両安定補助システム１４０を操作する上で用いられる、自動車１００の様々なセンサー及びシステムと通信し、及び／又はこれらを制御するように構成することができる。
【００４８】
第２のＥＣＵ１５０は、情報及び電力の入出力を促進する複数のポートを備えることができる。１つの実施形態では、第２のＥＣＵ１５０は加速度センサー１６２と通信するための第４のポート１２４を備えることができる。特に、第２のＥＣＵ１５０は、自動車１００のヨーレートに関連する情報を加速度センサー１６２から受け取るように構成することができる。加えて、第２のＥＣＵ１５０は、自動車１００に関連する横加速度情報を加速度センサー１６２から受け取るように構成することができる。また、第２のＥＣＵ１５０は、車輪速度センサー１６４の組と通信するための第５のポート１２５を備えることができる。特に、第２のＥＣＵ１５０は、自動車１００の１つ又は複数の車輪の速度についての情報を受け取るように構成することができる。また、第２のＥＣＵ１５０は、車両速度センサー１６６と通信するための第６のポート１２６を備えることができる。特に、第２のＥＣＵ１５０は、自動車１００の変速機に関連付けられる車速パルス情報を受け取るように構成することができる。この構成を用いて、第２のＥＣＵ１５０は、自動車１００の様々な動作状態を求め、自動車１００が横滑りをしているか又は滑っているかを判断するように構成することができる。
【００４９】
車両安定補助システム１４０は、安定制御を提供するために、自動車の１つ又は複数のシステムを制御するための機能（provisions）も備えることができる。幾つかの実施形態では、第２のＥＣＵ１５０は、ブレーキシステム１８０と通信するための第７のポート１２７を備えることができる。例えば、幾つかの場合には、自動車の横滑り状態を検知したときに、第２のＥＣＵ１５０は、走行状態を安定化させて横滑りを低減するために、自動車１００の車輪に個々の制動を与える制御信号をブレーキシステム１８０に送ることができる。他の実施形態では、横滑り又は他の望ましくない動作状態中の自動車制御を補助するための、自動車の追加的なシステムに、車両安定補助システム１４０を関連付けることができる。例えば、別の実施形態では、第２のＥＣＵ１５０は、操舵制御が不能である状況中に、電力を下げる形でエンジンを制御するように構成することができる。
【００５０】
自動車１００は、様々なシステム間の通信を提供するための機能（provisions）を備えることができる。１つの実施形態では、自動車１００は、パワーステアリングシステム１０２と車両安定補助システム１４０との間の通信を提供するための機能（provisions）を備えることができる。幾つかの場合には、自動車１００は車両制御エリアネットワーク１９０を備えることができる。幾つかの場合には、車両制御エリアネットワーク１９０は、何らかのタイプの電子制御ユニットを用いて、自動車の任意のシステム間の通信を提供することができる。例示的な実施形態では、車両制御エリアネットワーク１９０は、パワーステアリングシステム１０２と車両安定補助システム１４０との間の通信を提供するように構成することができる。特に、パワーステアリングシステム１０２の第１のＥＣＵ１２０は、第８のポート１２８を用いて、車両制御エリアネットワーク１９０と通信することができる一方、車両安定補助システム１４０の第２のＥＣＵ１５０は、第９のポート１２９を用いて、車両制御エリアネットワークと通信することができる。
【００５１】
自動車は、１つ又は複数のサブシステムで用いる操舵角を求めるための機能（provisions）を備えることができる。例えば、車両安定補助システムは、（様々なセンサーによって測定される）実際の車両の運動と（操舵角によって測定される）ドライバーの意図した運動とを比較する目的で、操舵角を必要とすることがあり得る。
【００５２】
操舵角の決定
本発明の様々な実施形態は、シフトした操舵角とオフセットとの和として操舵角を表現することが場合によっては可能であるとの見解に基づいている。幾つかの状況では、シフトした操舵角を求めるか、あるいは、直接測定することは、より容易である。加えて、操舵角と車両横運動との間のインコヒーレンスを検知することに応じてオフセットを調整することにより、操舵角を更新することができる。
【００５３】
例えば、本発明の幾つかの実施形態は、ハンドル角に関連する動作の幾つかのパラメーターが、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）のセンサーによっても測定されるとの認識に基づいており、これらのパラメーターは古典的な油圧式パワーステアリングシステムでは利用できない。具体的には、操舵角はＥＰＳ１０２のステアリングモーター１０４の角度の関数である。したがって、ステアリングモーターの角度の測定値を用いて、操舵角を求めることができる。ＥＰＳのモーターは、ステアリングコラムよりも車両の動作の影響を受けにくいため、そのように操舵角を求めることは有利であり、このため、測定値の精度をより長い期間、保つことができる。
【００５４】
１つの実施形態は、ステアリングモーターの角度とオフセットとの和に基づいて、操舵角を求める。例えば、操舵角は、以下の式に従ってステアリングモーターの角度に関連付けられる。
【００５５】
【数１】
0005955465.tif 000002
【００５６】
ここで、ＳＷＡ（ｔ）は時間ｔの関数としての操舵角であり、ＥＭＡ（ｔ）は時間の関数としての、ステアリングモーターの角度を表す信号であり、Ｏは時間に依存しないオフセットであり、このオフセットは時点ｔ＝０におけるＥＭＡとＳＷＡとの差に等しい。
【００５７】
オフセットは、自動車のメモリが消去されない限りは一定であるが、一般的には未知である。メモリは、車両電気システムの一次エネルギー貯蔵装置（通常はバッテリー）のプラグが抜かれたとき、例えば、車両の点検時のみに、消去される。本発明の様々な実施形態は、ヨーレート、車両の横加速度、及びハンドルのトルク等の車両運動の少なくとも１つを用いて、車両の動作中にオフセットを求める。
【００５８】
ヨーレートセンサー、横加速度センサー、車輪速度センサー、及びハンドルトルクセンサー等の様々なセンサーが、車両運動量を同期的に測定する。これらのセンサーの測定値は、図１に関連して説明されたように、任意の車両のＥＣＵによって読み込まれ、有線ポート又はネットワークリンク（ＣＡＮ）を通じて第１のＥＣＵ（ＥＰＳ  ＥＣＵ）によって利用されることが可能である。追加的に又は代替的に、他の測定値からＶＳを求めることができる。例えば、ヨーレートは車輪速度の差から求めることができる。操舵アライメントトルクは、ＥＰＳ  ＥＣＵに接続した適切なセンサーが感知した操舵トルク、ＥＭＡ速度、及びＥＰＳモーターの摩擦特性から求めることができる。 
【００５９】
本発明の幾つかの実施形態は、センサーが取得した測定値信号をフィルタリングすることによって取得される或る特定の車両運動の値（ＶＳ）は、正しい操舵角の値とコヒーレントであるとの認識に基づいており、ここで２つの値がコヒーレントであるとは、これらの値が同符号であるということである。他方で、例えばオフセット値の誤りにより操舵角の値が誤っている場合には、インコヒーレンスが発生し得る。
【００６０】
図２は、この認識を例示するタイミング図を示している。信号２１０は、時間の関数としてのステアリングモーターの角度等の、シフトした操舵角を表すＥＭＡ（ｔ）の信号である。信号２３０は、時間の関数としての操舵角を表すＳＷＡ（ｔ）である。式（１）によって説明されるように、操舵角２３０の値は、オフセット２５０だけシフトしたステアリングモーターの角度の信号２１０の値に基づいており、例えば、操舵角２３０はステアリングモーターの角度とオフセットとの和である。
【００６１】
ＳＷＡ（ｔ）２３０と、例えばヨーレートの信号２４０のような車両運動の信号とのコヒーレンスを用いて、オフセットを求めることができる。具体的には、オフセット誤差２５５は、少なくとも幾つかの値、例えば範囲２６０及び２６５における値について、信号２４０とインコヒーレントである誤ったＳＷＡ（ｔ）２２０をもたらす。このため、幾つかの実施形態は、操舵角とＶＳとの間のインコヒーレンスを用いて、オフセットの誤った値を検出する。式（１）によると、ＥＭＡセンサーを用いることにより、インコヒーレンスはオフセットＯの誤った計算のみに起因し得る。この誤った計算は、操舵角と車両横運動とのインコヒーレンスに反映されるオフセット誤差を引き起こす。
【００６２】
図３は、図２の認識を用いた、車両のステアリングコラムの操舵角を求める方法３００を示した図である。この方法のステップはプロセッサ３０１によって実行することができる。方法３００は、オフセット３２０だけシフトしたステアリングモーター３２５の角度に基づいて、操舵角３１５を求める（３１０）。次に、この方法は、操舵角３１５と車両横運動３４５との間のインコヒーレンスを検知することに応じてオフセット３２０を調整することにより（３４０）、操舵角を更新する（３３０）。方法３００は、終了条件が満たされるまで反復的に実行することができる。
【００６３】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の１つの実施形態による、操舵角及び車両横運動の対応する値の積に基づいたインコヒーレンスを図示している。具体的には、幾つかの実施形態は、自動車の運動中に同時に求められた操舵角の値とＶＳの値との各対の積を求め、これによりインコヒーレンスが発生次第、直ちに信号のインコヒーレンスを検知することが可能になる。加えて、この積を用いる１つの実施形態では、ただ１つの変数のみがインコヒーレンスを検知するために用いられるため、動作及び記憶保存を最小限にする。
【００６４】
図４Ａは、ＶＳ信号４２０及びＳＷＡ信号４３０等の、２つのコヒーレントな信号の対応する値の積の積曲線４１０を示している。２つのコヒーレントな信号の対応する値の積４１０は常に正である。
【００６５】
図４Ｂは、ＶＳ信号４２５及びＳＷＡ信号４３５等の、２つの信号の対応する値の積曲線４１５を示しており、これらの信号はオフセット誤差２５５によりインコヒーレントである。積４１５は、インコヒーレンスが発生している領域４４０に起因して、常に正になるわけではない。
【００６６】
図５は、積曲線５５０の負の値によって定まるインコヒーレンスを検知することに応じてオフセットを調整するためのグラフを示している。積曲線５５０は、操舵角５２０及び車両運動５３０の対応する値の積によって形成される。操舵角５２０及び車両運動５３０の対応する値５１０は同時に求められ、例えば、これらの値の測定値は時間的に同期している。幾つかの実施形態では、センサーの測定値は、低域フィルターによってフィルタリングされ、ノイズが除去され、信号の同期が確立される。
【００６７】
値５１０の積５４０が求められ、その積が負である場合、オフセットは調整される（５６０）。幾つかの実施形態では、古いオフセット５８０が調整され、値５１０の積５４０の古い値に対応する積５７０の値が０に等しくなるように、新しいオフセット５８５が求められる。続いて、新しいオフセット５８５は、操舵角を操舵角５２０から操舵角５２１に調整し、続いて積曲線５５１が調整される。
【００６８】
例えば、操舵角及び車両運動の値の積ρは、以下の式に従って求められ、ρ＜０であるとき、インコヒーレンスが検知される。
【００６９】
【数２】
0005955465.tif 000003
【００７０】
有利には、２つの値（ＳＷＡ及びＶＳ）をチェックするのではなく、これらの値の積を試験することで、単一の数字を格納し、操作することによってインコヒーレンスが検知される。
【００７１】
ρ＜０であるとき、調整された値によって現在の値のインコヒーレンスが解消されるようにオフセットを増加／減少させることによって、オフセット計算を更新する。これを可能にする値は、以下の式に示されるように、単純に、インコヒーレンスが検知されたときの操舵角の値である。
【００７２】
【数３】
0005955465.tif 000004
【００７３】
したがって、更新されたオフセット操舵角は０となり、積ρ＝０となり、このため、この値の対に対するインコヒーレンスは除去される。
【００７４】
本発明の幾つかの実施形態は、終了条件が満たされるまで、インコヒーレンスの検知及び操舵角オフセットの調整を繰り返すことにより、操舵角を反復的に更新する。操舵角を一回のみ求めることとは対照的に、値の組に対して調整プロセスを繰り返すことで、走行状態の誤った判定によって発生し得る誤差を最小限にすることができる。また、異なる時点における車両横運動は異なるため、外部擾乱の影響を低減することができ、これにより操舵角の決定を更に向上させることができる。
【００７５】
図６は、操舵角オフセットの反復的な調整のグラフである。オフセットは唯一のものであるため、操舵角の単一の値において行われる全ての補正は、全ての他の操舵角の値に正の方向に影響を与える。例えば、積曲線６２０に対応する操舵角を修正方向６１０に調整することは、特定の値の積だけではなく、積曲線６３０全体を調整することになり、したがって、効率的に操舵角推定の誤差を低減する。このため、幾つかの実施形態は、最終的なオフセット推定値に対応する最終的な積曲線６４０が求められるまでの間に、インコヒーレンスが発生する領域を小さくすることによって、継続的にオフセット推定を向上し、操舵角の誤差を常に低減する。
【００７６】
図７は、操舵角オフセットを反復的に調整する方法のフローチャートを示している。操舵角及び車両運動のそれぞれに対応する値の積が求められる（７１０）。操舵角は、初期化するか又は前回の反復から求めることができる。積の符号は試験され（７２０）、積が負である場合には、例えば積を０にするようにオフセットが調整され（７３０）、そして新しいオフセット推定値を用いて操舵角が調整される（７４０）。
【００７７】
実際には、上述の実施形態においては、車両が横運動を行っているとき、つまり、車両が旋回しているときに、オフセットを調整することができる。このため、車両が直進走行をしていることの必要性はもはや当てはまらない。道路のバンク角、粗い表面、及び湾曲した道路等の外的影響によって、直進走行状態を正確に検知することは困難であるため、このことは有益である。したがって、実施形態は操舵角をより迅速に求めることができる。また、オフセット及び操舵角の推定は複数の走行状態において実施することができるため、外部要因の影響を低減することができる。これは、これらの要因が或る特定の車両横運動のみに影響を与えるためであり、また実施形態は単一の計算を実行するのではなく、推定値を反復的に調整し続けることができるためである。
【００７８】
車両の直進運動中における操舵角の単一の推定とは対照的に、幾つかの実施形態は操舵角を反復的に求め、その結果、或る時点において外部擾乱が発生し、望ましくない影響が引き起こされた場合、これらの影響を後続の反復によって低減することができる。
【００７９】
加えて、幾つかの実施形態は、コヒーレンスが車両運動の或る特定の低周波数帯において保証されているという認識に基づいている。このため、操舵角及びＶＳの信号は低域フィルターによって適切にフィルタリングされ、インコヒーレンスを検知する必要がある。これは、実装が困難かつ高価となり得る同期フィルターの使用が必要となり得る。また、低域フィルターの周波数の誤った選択によって、操舵角の決定の精度が低減し得る。
【００８０】
したがって、幾つかの実施形態は、以前のオフセット推定値と現在のオフセット推定値との加重平均を求めることにより、フィルタリングされたオフセットの更新を行う。例えば、１つの実施形態は、操舵角及びゲインの積を用いて、以下の式に従ってオフセットを調整する。
【００８１】
【数４】
0005955465.tif 000005
【００８２】
ここで、
【数５】
0005955465.tif 000006
である。したがって、フィルタリングされたオフセットの更新は、補正ΔＯ（これはインコヒーレンスが検知されたときの操舵角に等しい。式（３）参照）にフィルタリングゲインγを乗算することによって取得される。
【００８３】
図８は、フィルタリングゲインを用いてオフセットを反復的に調整する動的フィルタリングアルゴリズムによって、図７の方法を補完する方法のブロック図を示している。操舵角８１０は、ステアリングモーター８１５の角度とオフセット８２０との和８０５として求められる。１つの実施形態では、例えば操舵角の現在値を用いてオフセット８２０は初期化される。
【００８４】
操舵角８１０は車両運動８２５と乗算されて、積ρが求められる（８３０）。積が負である場合には（８４０）、オフセットは操舵角及びフィルタリングゲインの積を用いて調整される（８５０）。フィルタリングゲインが大きいほど、収束は早くかつ外部的事象の影響は大きい。フィルタリングゲインが小さいほど、収束は遅くかつ外部擾乱の影響は小さい。このため、１つの実施形態は、ゲインγを以下の差分方程式に従って更新する。
【００８５】
【数６】
0005955465.tif 000007
【００８６】
ここで、ｋ、α、β及びｃは正の係数である。幾つかの実施形態では、係数α（０）は１の近くに設定され、係数βは０の近くに設定され、係数ｃは０と１の間にあり、ｋを非常に大きくしてゲインの極限をとると、α（ｋ）＝βとなる。
【００８７】
本発明の幾つかの実施形態は、不適切な信号フィルタリングによって発生し得る推定誤差は、車両運動の対称性により左旋回及び右旋回において反対の（正：opposite）符号を有するとの認識に基づいている。このため、幾つかの実施形態は、誤ったフィルタリングの影響を更に低減するために、オフセットについて２つの別々の値を求める（８６０）。第１のオフセットＯ１は、インコヒーレンスが検知された後のＶＳの正の値（例えば、左旋回）に対応する。第２のオフセットＯｒは、ＶＳの負又は０の値、すなわちＶＳ≦０（例えば、右旋回）に対応する。オフセットの値は、左旋回及び右旋回から別々に取得された操舵角のオフセットの推定値に基づいて求められる（８６５）。例えば、１つの実施形態は、以下の式に従って、左オフセット及び右オフセットの平均値を求める。
【００８８】
【数７】
0005955465.tif 000008
【００８９】
本発明の幾つかの他の実施形態は、外部擾乱が様々なＶＳに様々な形で影響を与えるという認識に基づいている。例えば、道路のバンク角は横加速度及び操舵アライメントトルクに反対の影響を与え得る。横加速度が道路のバンク角の存在によって増加し、その結果、平坦な道路において予期されるよりも高いヨーレートが示されている場合、操舵アライメントトルクは減少し、このため平坦な道路において予期されるよりも低いトルクが示される。このため、バンクが存在している間、横加速度に基づく操舵角の決定は真のオフセットよりも大きなオフセットを発生させ得るが、アライメントトルクに基づく操舵角の決定は、真のオフセットよりも低いオフセットを発生させ得る。したがって、幾つかの実施形態は、同一のＳＷＡ値ではあるが、異なる車両運動から取得された異なるＶＳの値から、操舵角の決定を複数回実施し、例えば凸型センサーフュージョン（convex sensor fusion）のプロセスを用いて、最終的な推定値として、全ての推定値の加重平均を取る。
【００９０】
図９は、幾つかの実施形態によるセンサーフュージョンの方法のブロック図を示している。オフセットの複数の推定器９１０、９２０、９３０が並列に実行され、これらの全てはステアリングモーター９０５の同一の角度を用いるが、異なる車両運動を用いる。例えば、推定器９１０の車両運動はヨーレート９１１である。推定器９２０の車両運動は横加速度９２１である。推定器９３０の車両運動は操舵アライメントトルク９３１である。したがって、異なる推定器が異なるオフセット、例えばオフセット９１５、９２５、及び９３５を求める。各推定器は、上述した任意の操舵角オフセット決定方法を採用することができる。
【００９１】
最終的なオフセット９５０は、全ての異なるオフセットの組み合わせとして求められる（９４０）。例えば、１つの実施形態は、オフセット９５０を以下の式に従って求める。
【００９２】
【数８】
0005955465.tif 000009
【００９３】
式（１）に従い、オフセットを用いてステアリングモーターの角度を調整することによって操舵角を求めることの性質により、操舵角オフセットは一定である。このため、オフセットが正しく求められた後には、外部の予測不可能な影響によらなくとも、インコヒーレンスは発生しないはずである。したがって、幾つかの実施形態は、現在のオフセットを過去の或る時間にわたるオフセット（
【数９】
0005955465.tif 000010
）の平均
【数１０】
0005955465.tif 000011
と比較することにより、オフセット及び操舵角の正しさを試験する。ここで、ｔ０はオフセット（
【数１１】
0005955465.tif 000012
）の平均を求めるための期間の幅である。
【００９４】
そのような期間におけるオフセット（Ｏｖ）の分散は、以下の式に従って求めることができる。
【００９５】
【数１２】
0005955465.tif 000013
【００９６】
そして、以下の式に従って終了条件を試験することができる。
【００９７】
【数１３】
0005955465.tif 000014
【００９８】
ここで、分散及び平均誤差に対する許容誤差である正の定数εｖ、εｍは、所望の終了精度に依拠して、任意に設定される。
【００９９】
図１０は、オフセット１０１０、オフセットの平均１０２０、及びオフセット１０１０の経時的な変化の分散１０３０の収束を例示するグラフである。幾つかの実施形態では、式（１０）における平均差分に対する閾値と共分散における閾値は０に設定される。終了条件が達成された場合、オフセットの推定は停止され、車両電気システムの一次エネルギー源が非活動状態になるまで、オフセットの現在値が固定記憶装置に保存される。
【０１００】
図１１は、幾つかの実施形態において、オフセット誤差が少なくとも或る特定の確率で所望の値以内に制限されることを確実にするために、定常状態にあるＯについて特定の分布（例えば、ガウス分布）を想定する信頼区間テーブルに従って、εｖ、εｍを設定する方法を示すグラフである。例えば、時点１１３０において、オフセット推定値と平均の差が０であり、共分散１１１０が終了領域１１２０に入る場合には、推定は終了する。ここで、終了領域１１２０は、想定されたオフセット推定分布１１４０の信頼区間１１５０に従って定義される。ここで、想定されたオフセット推定分布１１４０とは、オフセット推定における誤差が、少なくとも要求された所定の確率で、或る特定の値未満であることを保証する分布である。このようにして、オフセットの誤差は所定の確率で所定の値に制限される。
【０１０１】
したがって、幾つかの実施形態は、第１の閾値及び第２の閾値を満たす分散１１１０及びオフセットの平均が、オフセットの誤差が所定の確率で所望の値よりも小さいことを保証するような、その所定の確率に対応するオフセットの誤差の分布１１４０の信頼区間１１５０を用いて、当該第１の閾値及び第２の閾値を求める。
【０１０２】
幾つかの実施形態は、離散時間の指数関数的減衰フィルターを用いたメモリ効率の良い方法で、平均及び分散を求める。サンプリングステップｎにおいて、平均及び分散は以下の式に従って求められる。
【０１０３】
【数１４】
0005955465.tif 000015
【０１０４】
ここで、φは指数関数的に減衰するゲインである。式（８）、式（９）に従った計算は、時間窓の幅にわたる全てのデータの記憶を必要とするため、式（１１）に従って平均及び分散を計算することで、必要記憶量が低減される。
【０１０５】
図１２は、分散及び平均差分の尺度を用いて、操舵角の現在値の不確実性を評価できることを例示するグラフを示している。操舵角の知識の全体的な不確実性Ｕ１２１０は、以下のように表現することができる。
【０１０６】
【数１５】
0005955465.tif 000016
【０１０７】
ここで、σｖ、σｍ、σｓは、０より大きいか又は０に等しい値である。Ｕ（ｔ）＝０という値は、不確実性が全く存在しないことを示している。というのは、このとき分散は０でなければならず、平均と現在値との差は０でなければならず、左旋回の推定と右旋回の推定との差は０でなければならないからである。これは推定の精度に影響を与える外的影響が存在しないことを示している。
【０１０８】
本発明の上記の実施形態は、多くの方法のうちのいずれによっても実施することができる。例えば、実施形態はハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、ソフトウェアコードは任意の適切なプロセッサ又はプロセッサの集合上で実行することができ、それは単一のコンピューターで提供されるか又は複数のコンピューターの間で分散されているかによらない。そのようなプロセッサは集積回路として実施することができ、集積回路のコンポーネント内には１つ又は複数のプロセッサが含まれる。とは言うものの、プロセッサは任意の好適な形態の回路を用いて実施することができる。
【０１０９】
また、本明細書内で概説された様々な方法又はプロセスは、種々のオペレーティングシステム又はプラットフォームのうちの任意の１つを採用した１つ又は複数のプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとしてコーディングすることができる。追加的に、そのようなソフトウェアは複数の好適なプログラミング言語及び／又はプログラミングツール又はスクリプトツールの任意のものを用いて書くことができ、またフレームワーク又は仮想マシン上で実行される実行可能な機械語コード又は中間コードとしてコンパイルすることもできる。
【０１１０】
この点において、本発明は、非一時的なコンピューター可読媒体又は複数のコンピューター可読媒体、例えばコンピューターメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）、光ディスク、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、磁気テープ、及びフラッシュメモリとして具現することができる。本明細書で用いられる「プログラム」又は「ソフトウェア」という用語は、一般的な意味において、上述した本発明の様々な態様を実施するようにコンピューター又は他のプロセッサをプログラムするために用いることができる任意のタイプのコンピューターコード又はコンピューター実行可能命令の組を指す。
【０１１１】
コンピューター実行可能命令は、１つ又は複数のコンピューター又は他のデバイスによって実行される、プログラムモジュールのような多くの形態をとることができる。一般的には、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか又は特定の抽象データタイプを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造を含む。通常、プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態で望まれるように組み合わせることも分散させることもできる。
【０１１２】
また、本発明の実施形態は、既に具体例が提供された方法として具現することができる。本方法の一部として実行される行為は、任意の好適な方法で順序付けることができる。したがって、例示された順序とは異なる順序で行為が実行される実施形態を構築することができ、それは、例示した実施形態では一連の行為として示された幾つかの行為を同時に実行することを含むことができる。
【図１】
0005955465.tif 000017
【図２】
0005955465.tif 000018
【図３】
0005955465.tif 000019
【図４Ａ】
0005955465.tif 000020
【図４Ｂ】
0005955465.tif 000021
【図５】
0005955465.tif 000022
【図６】
0005955465.tif 000023
【図７】
0005955465.tif 000024
【図８】
0005955465.tif 000025
【図９】
0005955465.tif 000026
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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