(57)【要約】本発明は、車両のハンドルの絶対角度位置を測定する方法に関する。この場合、割当てられたセンサユニットのこのセンサユニットによって物理的に検出された複数の第１角度測定値が、１つの一定な第１時間間隔で連続して読込まれて再処理され、そして出力インターフェースを通じてコード化された出力値として出力される。本発明は、ハンドルの回転角速度が高いときでも確実でかつ妥当性チェックによってチェック可能な角度検出が可能であるようにこのような方法を改良しなければならない。この高い回転角速度では、検出速度が一定であるために、連続して測定される２つの角度値の差が常により大きくなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
割当てられたセンサユニットのこのセンサユニットによって物理的に検出された複数の第１角度測定値が、１つの一定な第１時間間隔で連続して読込まれて再処理され、そして出力インターフェースを通じてコード化された出力値として出力される、車両のハンドルの絶対角度位置を測定する方法において、少なくとも１つのその他の第２角度測定値が、制御ユニットによって各出力値に対して読込まれ、この場合、１つの第２時間間隔が、１つの第１角度測定値とこの第１角度測定値に割当てられた第２角度測定値のそれぞれの読込み過程と読込み過程との間に存在し、この第２時間間隔は、第１時間間隔よりも短いことを特徴とする方法。
【請求項２】
それぞれの第１角度測定値が、主値として使用され、第１時間間隔内に読込まれた別の第２角度測定値が、監視値として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
実際に読込まれた主値と最後に読込まれた主値との間の角度差が、算定され、この最初の角度差が第１限界値を超えたときは、この実際に読込まれた主値が、少なくとも１つの監視値によってその妥当性をチェックされることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
最後に読込まれた監視値とこの監視値に割当てられた主値との間の２番目の角度差が、妥当性チェックのために算定されること、及び、この２番目の角度差は、主測定の値と監視測定の値との間のより短い時間間隔を考慮して最初の角度差に相当する１つの中間値を示すことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
２番目の角度差が、正しい中間値を示す場合は、実際に読込まれた主値が、正しいとみなされて、コード化された出力値として出力されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
２番目の角度差が、正しい中間値を示し、かつプリセットされた第２最大値を超えない場合は、実際に読込まれた主値が、正しいとみなされて、コード化された出力値として出力されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
２番目の角度値が正しい中間値を示さない場合は、相当するエラーメッセージが、出力値の代わりに出力されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第２時間間隔は、第１時間間隔，最大許容角速度及び測定値検出部の分解能に依存して確定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、車両のハンドルの絶対角度位置を測定する方法に関する。特に本発明は、割当てられたセンサユニットのこのセンサユニットによって物理的に検出された複数の第１角度測定値が、１つの一定な第１時間間隔で連続して読込まれて再処理され、そして出力インターフェースを通じてコード化された出力値として出力される方法に関する。
【０００２】
操舵角とも言うハンドルの絶対角度位置は、車両においてこの値を例えば運転動制御系に入力できるようにするために必要である。このような運転動制御系は、説明した操舵角の値のほかにその他の測定値、例えば車輪の回転数や車両の垂直軸周りのこの車両の回転量を受取る。一方で絶対操舵角が必要になり、他方で操舵速度が必要になる場合、これらの値は、検出されたその他のデータと共に運転動制御系によって評価され、そしてアクチュエータ、例えばブレーキ及びエンジン監視部又はブレーキ若しくはエンジン監視部を制御するために変換され得る。
【０００３】
このような方法を実施するのに適した光電式の操舵角センサが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第 ４０ ２２ ８３７号明細書から公知である。この明細書中に記された操舵角センサは、１つの電子制御ユニット，並びに平行にかつ互いに間隔を開けて配置された２つの素子−光源とラインセンサ−及びこの光源とこのラインセンサとの間に配置され、ハンドル主軸に不動に連結されている１枚のコード板から構成された１つのセンサユニットを有する。
【０００４】
ＣＣＤセンサラインが、ラインセンサとして使用される。このコード板では、 ３６０°にわたって延在し、光スリットとして形成された１本のアルキメデスの螺線が、コードとして設けられている。所定の操舵角においてこのラインセンサに相当する変換素子を照射することによって、実際の操舵角位置に関する情報を得ることができる。コードとして使用されるこのアルキメデスの螺線は、連続的に形成されている。したがって、このアルキメデスの螺線をアナログコードと呼んでもよい。しかし、例えばグレーコードの形態で構成され得るコード板上のデジタルデータを同様な配置によって同様に読取ることも可能である。
【０００５】
このような操舵角センサによって出力される測定値の出力速度は、上位に配置された運転動制御系よって通常決定される。その結果、１つの角度測定値が、センサユニットによって一般に同一の時間間隔（例えば、全て １０ ｍｓｅｃ）で物理的に検出され、この値が、制御ユニットによって読込まれて再処理され、そしてコード化された出力値として出力インターフェースを通じて運転動制御系に対して出力される。
【０００６】
２回の測定の間に広がる角度範囲は、ハンドルの回転角速度が増大するにつれてこのような一定の出力速度に起因して常に大きくなる。しかしながら、このことは、このような運転動制御系で一般に機能の監視に対して使用される妥当性チェックに基づく検査方法の信頼性の著しい制限を伴う。何故なら、相前後して測定される２つの角度値間の常により大きい差が、角速度の増大によって正しい値とみなしてしまうからである。
【０００７】
本発明の課題は、この説明した従来の技術から出発して、ハンドルの回転角速度が高いときでも、確実でかつ妥当性チェックを用いて検査可能な角度測定が可能であるように、冒頭で述べた種類の方法を改良することにある。
【０００８】
この課題は、本発明により、少なくとも１つのその他の第２角度測定値が、制御ユニットによって各出力値に対して読込まれ、この場合、１つの第２時間間隔が、１つの第１角度測定値とこの第１角度測定値に割当てられた第２角度測定値のそれぞれの読込み過程と読込み過程との間に存在し、この第２時間間隔は、第１時間間隔よりも短いことによって解決される。
【０００９】
本発明のその他の利点と構成は、その他の従属請求項及び添付した図面に関連した以下の実施の形態の説明に記載されている。
【００１０】
ここで示された実施の形態では、操舵角センサ系から出発し、この操舵角センサ系は、１０ ｍｓｅｃ の第１時間間隔内に角度値を １．５°の分解能で検出し、マイクロコントローラ内で再処理し、そして出力インターフェースを通じてコード化された出力値として出力する。この場合、３０００°／ｓｅｃに相当する角度が、この操舵角センサ系によって処理可能な最大角速度として発生可能である。相前後する２回の測定間の角度差は、この例に関する図１中にも示されているようにこの最大角速度時で ３０ °に達する。その結果、相前後して続く測定値の妥当性チェックに基づく機能監視方法が、与えられた１つの第１測定値にしたがってこの第１測定値から± ３０ °の範囲内にある全ての後続値を正しい値とみなしてしまう。すなわち、このような方法によって確認されてはならない起こりうる最大測定誤差が、同様に± ３０ °に達してしまう。しかしながら、この誤差は、機能監視を高精度に行うには明らかに大きすぎる。この値を小さくするため、１つの第２角度測定値が、１０ ｍｓｅｃ に相当する第１時間間隔内にある或る所定の時点に検出されて読込まれる。この場合、それぞれ最初に読込まれた測定値が、いわゆる主値として処理される。これらの主値は、これらの主値を再処理した後で、コード化された形態で実行された運転動制御系への出力に対して実行された妥当性チェックの後に準備されている。この場合、この妥当性チェックは、実際に存在する主値と先に出力された出力値に基づいて最初に検出された主値との間の角度差がプリセットされた第１最大値を超えたか又は越えなかったかを問い合わせる。最大値を超えなかったときは、実際に存在する主値が正しい値とみなされ、コード化された形態で問題なく出力される。しかしながら最大値を超えたときは、この先の主値後に測定された監視値に基づいて、この大きな差が高い角速度によって引き起こされたのか否かが検査される。そのために、角度差が同様に測定される。つまり今度は、この最後に測定された監視値と付随する主値、すなわちこの先に出力された出力値に基づく主値との間の角度差が同様に測定される。この２番目の角度差が、主測定と監視測定との間のより短い時間間隔を考慮した検査すべき最初の角度差に相当する１つの中間値を示し、しかも１つのプリセットされた第２最大値を超えなかったときは、この実際に存在する主値が、正しい値とみなされ、問題なく出力される。そうでないときは、エラーメッセージが生成され、相当するエラーメッセージが、出力値の代わりに出力される。主測定とも呼ばれる主値の検出と監視測定とも呼ばれる監視値の検出との時間間隔は、２つの主測定間の時間間隔よりも非常に短いために、この第２最大値は、３０°に相当する第１最大値よりも明らかに微少である。そのため、誤差を小さくすることが可能である。１つの主測定とこれに付随する監視測定との間にあるこの第２時間間隔の最適な長さを決定するためには、以下の点を考慮する：
基本的に、監視測定に対する時点が、これに付随する主測定の可能な限り近くに存在しなければならない。何故なら、時間差が小さいほど、最大角速度においてこれらの両測定間で生じる角度差が僅かだからである。同時にこの角度差は、言及した第２最大値を作る。しかしながら、特に所定の情報を受取り可能にするため、測定系の分解能に相当する少なくとも１つの角度差が、主測定とそれに付随する監視測定との間で（限界）角速度から差し引かれる（ｚｕｒｕｅｃｋｌｅｇｅｎ）ことを保証することによって、この時間間隔を短く限定することが実現されている。すなわち、なんとか許容可能な角度誤差よりも大きい角度誤差を伴う主測定が、この（限界）角速度から差し引かれる（ｚｕｒｕｅｃｋｌｅｇｅｎ）。
【００１１】
この場合、最大角速度ωｍａｘ ，分解能α，（２つの主測定間の）第１時間間隔Ｔ，（主測定と付随する監視測定との間の）第２時間間隔ｔ及び説明した限界角速度ωｇ に対する値の間には、以下の関係がある：
ωｍａｘ ＊ ｔ＝ ωｇ ＊ Ｔ　＝＞　ωｇ ＝ ωｍａｘ ＊ ｔ／ Ｔ
ωｇ ＝ α／ ｔ
ωｇ とｔとの間のこれらの双方の関数関係が、上述した例中の値によって図２中のグラフでも示されている。双方の条件が満たされているときに、この限界角速度ωｇ の最適値が、すなわちこれらの両曲線の交点で得られる。このとき：
ωｇ ＝ ±（α＊ ωｍａｘ ／ Ｔ）１／２
が得られる。
【００１２】
この式は、Ｔ＝ １０ ｍｓｅｃ で以下の値を導き出す：
ωｇ ＝ ±６７０ °／ｓｅｃ及びｔ＝ ２．２３６ ｍｓｅｃ
すなわち、主測定と付随する監視測定との間の最適な時間間隔は、この例では ２．２３６ｍｓｅｃである。これによって、最大角速度時に発生する認識不可能な最大角度誤差が、その前の ３０ °から今度は ６．７°に減少する。
【００１３】
より微少な値が、主測定と付随する監視測定との間の時間間隔に対して選択される場合は、認識不可能な最大角度誤差は増大する。何故なら、角速度がより高くなったときに初めて、主測定の値と監視測定の値が識別可能だからである。例えばｔ＝ ２ ｍｓｅｃでは、ωｇ ＝ ± ７５０°／ｓｅｃである。すなわち、認識不可能な最大角度誤差は ７．５°である。
【００１４】
より大きな値が、主測定と付随する監視測定との間の時間間隔に対して選択される場合は、認識不可能な最大角度誤差は増大する。何故なら、主測定と監視測定との間の角速度が最大であるときに、より大きな角度範囲を超えるからである。例えばｔ＝ ３ ｍｓｅｃでは、角度範囲が、主測定と監視測定との間で ９°だけ越える。その結果、 ９°より小さい差が、誤差として認識できない。
【００１５】
しかしながらこの最後の場合は、重要であると見なす必要はない。何故なら、主測定と監視測定との間の角度差がこのようにより大きいときでも、上述した２番目の角度差が、主測定と監視測定との間のより短い時間間隔を考慮した検査すべき（２つの主測定間の）最初の角度差に相当する１つの中間値を示すか否かの先に説明した検査が、完全に信頼できる結果を既に示しているからである。このことは、実情と合致する。何故なら、この基準から外れることが、ハンドルの通常の運転動特性と両立しうるように、操舵角速度がハンドルの質量慣性だけのせいで急激に変化し得ないことに一般に起因するからである。それ故に、この「持続的な基準 （Ｋｏｎｔｉｎｕｉｔａｅｔｓｋｒｉｔｅｒｉｕｍｓ）」から外れることは、エラーメッセージの生成を高い確率で示唆する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
最大角速度時の測定の経時変化。
【図２】
「主」測定と「監視」測定との間の時間間隔を最適化するダイアグラム。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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