(57)【要約】      （修正有）【課題】ハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム及びその方法を提供する。【解決手段】ハンドル回転角度センサー１０と、モーター回転位置リゾルバ６０と、中央制御ユニット２０とを主に備える。中央制御ユニット２０によりハンドル回転角度センサー１０のハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置リゾルバ６０に基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、許容可能な誤差値より大きければハンドル角度予測値により失効したハンドル回転角度信号を代替させて中央制御ユニット２０により後続の制御のために使用され、ドライバーの操作感を維持させる。【選択図】図１
2017132346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電動アシストのステアリングシステムに用いられるハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムであって、
ハンドル回転角度信号を取得させると共に中央制御ユニットに伝送させるハンドル回転角度センサーと、
前記中央制御ユニットにより出力される制御電流の受電に用いられると共に平滑な方向転換のための補助動力をタイロッドに供給して車両を連動させて方向転換を行うモーターと、
前記モーターの制御に使用されるモーター回転位置信号を前記中央制御ユニットに出力させるモーター回転位置リゾルバとを備え、
ここで、前記中央制御ユニットにより前記ハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つ前記モーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及び前記ハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、それよりも大きければ、前記ハンドル回転角度信号が失効したことを示し、前記ハンドル角度予測値を代替信号として前記中央制御ユニットに伝送させることを特徴とする、
ハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項２】
前記ハンドル角度予測値は前記ハンドル回転角度センサーの初期値に前記モーター回転位置リゾルバの変化量が加えられたものであり、モーター回転位置信号が漸増する状況では、前記モーター回転位置リゾルバの変化量は以下の計算式により取得され、
Θ＿ａｄｄ＝［（４０９５‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ‐１）＊４０９５＋Θ］／ｒ／ｐ、
Θ＿ａｄｄ：モーター回転位置リゾルバの変化量、
Θ：モーター回転位置リゾルバ信号、
Θ＿ｉｎｉｔ：モーター回転位置リゾルバの初期値、
ｒ：総減速比、
ｐ：モーター回転位置リゾルバの１回転（３６０度）の数値、であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項３】
前記ハンドル角度予測値は前記ハンドル回転角度センサーの初期値に前記モーター回転位置リゾルバの変化量が加えられたものであり、モーター回転位置信号が漸減する状況では、前記モーター回転位置リゾルバの変化量は以下の計算式により取得され、
Θ＿ａｄｄ＝［（０‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ＋１）＊４０９５＋（Θ‐４０９５）］／ｒ／ｐ、
Θ＿ａｄｄ：モーター回転位置リゾルバの変化量、
Θ：モーター回転位置リゾルバ信号、
Θ＿ｉｎｉｔ：モーター回転位置リゾルバの初期値、
ｒ：総減速比、
ｐ：モーター回転位置リゾルバの１回転（３６０度）の数値、であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項４】
前記許容可能な誤差値は±１０度以内が最適値であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項５】
ハンドル回転角度信号が異常かどうか検出を行い、検出結果が正常であれば工程Ｓ２に進む工程Ｓ１と、
前記ハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行う工程Ｓ２と、
前記ハンドル回転角度信号の実測値及び前記ハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、前記許容可能な誤差値より大きければ、工程Ｓ４に進む工程Ｓ３と、
角度失効モードで、前記角度失効モードに進むと、前記ハンドル回転角度センサーのハンドル回転角度信号が失効したことを示し、工程Ｓ５に進む工程Ｓ４と、
前記ハンドル角度予測値を前記ハンドル回転角度信号の代替信号とする工程Ｓ５とを含むことを特徴とする、
ハンドル回転角度センサーの故障を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドル回転角度信号に故障がないかどうか検出を行い、代替信号を提供してハンドルの操作感への影響を軽減させるハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在自動車メーカーの多くは自動車のハンドルにハンドル回転角度センサー（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ａｎｇｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ、ＳＡＳ）を装設させ、ドライバーがハンドルを回転させる際の角度及び角速度の計測を行う。前記ハンドル回転角度センサーはドライバーがハンドルを回転させる角度のデータを獲得させる以外、更にデータを中央制御ユニットに提供し、車両のステアリングシステム及びステアリング動作の参照データとする。
【０００３】
自動車のハンドル回転角度センサーは一般的にステアリングコラムのステアリングシャフトに装設され、ドライバーがハンドルを回転させるとステアリングシャフトが連動されて回転され、ハンドル回転角度センサーによりステアリングシャフトの回転方向及び回転角度が検出され、電動アシストステアリングシステム（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ，  ＥＰＳ）の中央制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、ＥＣＵ）の入力信号の一つとなる。
ＥＣＵは入力されたトルク及び車速信号に基づいて合理的な演算を行って必要なアシスト力の大きさ及び方向を獲得させ、且つ電動機に制御信号を送信させる。電動機は制御信号に基づいて相応のトルクを出力させ、且つ減速機構及びラック・アンド・ピニオンによりステアリング・タイロッドに伝達させて、方向転換のアシストを完成させる。
【０００４】
また、ＥＰＳの中央制御ユニット（ＥＣＵ）によりこれらのデータが獲取された後、計算を行って自動車が正常に安全に運転されているか、及びドライバーが自動車を操縦して方向転換を行うトルクギャップの判断を行う。そして、ＥＣＵから出される命令により電動機のアシスト力の調整を行い、これにより自動車のドライバーが方向転換を行うのに必要な力加減の修正を行い、自動車の運転の安全性を高める。  
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術、即ち、前述したＥＰＳにはハンドル回転角度センサーを設置させる必要があり、ハンドル回転角度センサーはハンドルの回転角度をドライバーが向かいたい方向の信号に変換させ、ＥＰＳはハンドルの回転角度の大きさ及び回転角度の変化速度の計算を行ってドライバーの操作の意図を判別させる。但し、ハンドル回転角度センサーが突然故障したり、  ＥＰＳの中央制御ユニットによりドライバーが自動車を操作して方向転換を行う方向が確定できない場合、ドライバーがハンドルを操作させる感覚に影響を与える。
【０００６】
従来の特許文献（例えば、特許文献１〜３参照）では、主にモーターの回転方向とハンドルの方向転換される角度方向とが一致するか比較を行う。一致するならばハンドル角度信号が正常であることを示し、不一致ならば、モーターの回転方向及びハンドルのトルク方向が一致するかどうか再度比較を行い、一致すれば再度最初の工程に戻る。尚不一致であるならば、ハンドル回転角度信号が失効していることを示し、且つ失効したデータは他の制御モジュールと共有される。
【０００７】
さらに、前述した従来の特許では、ハンドル回転角度信号が正常か失効しているかの検出が可能であるが、検出モードは、モーターの回転方向とハンドルの回転角度方向とが一致しているか比較を行うモード、及びモーターの回転方向とハンドルのトルク方向が一致しているか比較を行うモードのどちらも、方向を判定基準とするため、変数が多過ぎて精確な判定を行えず、判定エラーが起こりやすい。
また、前述の従来の技術では、ハンドル回転角度信号の失効をどのように判定するかのみが記載されており、ハンドル回転角度信号を代替させる技術手段は記載されていない。このため、ハンドルの回転角度信号が突然失効した場合、制御システムが角度信号を使用できなくなり、他の機能も失われて、ドライバーがハンドルを操作させる操作感にも影響が出る。
【０００８】
また、例えば、特許文献４に記載されている発明は、主にハンドルの方向転換回転角度、車両のヨーレート、及び横方向の加速度の３種類の信号に基づいて角度センサーに異常がないかどうか判断を行い、センサーに異常がある場合、異なる車速で、ハンドルのトルク及び角度信号が設定される合理的な値の範囲内に対応しているかどうか、及びエラー回数の計算により、エラー回数が所定の設定値に達した場合、ハンドルの角度信号が失効したと判定される。
【０００９】
前述の従来の特許では同様にハンドル回転角度信号が正常か失効しているかの検出も記載されているが、欠点はセンサー（車両のヨーレート、横方向加速度）を増加させねばならないため、コストが高くなるほか、一般的な車両の電動アシストステアリングシステムでは、車両のヨーレート及び横方向加速度等のセンサーのデータが通常外部信号から取得されるため、車両の走行過程ではこの２種類の信号は実際には取得できず、検出の目的を達成できない点である。
このほかにも、従来の技術には同様にハンドル回転角度信号の失効をどのように判定させるかが記載されているが、ハンドル回転角度信号を代替させる技術手段は無く、よって、ハンドルの回転角度信号が突然失効した場合、制御システムが角度信号を使用できずに他の機能も失われてしまい、ドライバーのハンドルを操作させる操作感にも影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第ＵＳ８８４９４９８Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第ＵＳ２００８００３９９９６Ａ１号明細書
【特許文献３】中国特許第ＣＮ１００５１９３０１Ｃ号明細書
【特許文献４】特開２０１４‐０５４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本発明の提案に到った。
【００１２】
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、ハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム及びその方法を提供することを主目的とする。
【００１３】
本発明によれば、ハンドル回転角度センサーのハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、モーター回転位置リゾルバによりハンドル角度予測値が算出される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムは、ハンドル回転角度センサーと、モーター回転位置リゾルバと、中央制御ユニットとを主に備える。中央制御ユニットによりハンドル回転角度センサーのハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置リゾルバに基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、許容可能な誤差値より大きければハンドル角度予測値により失効したハンドル回転角度信号を代替させて中央制御ユニットにより後続の制御のために使用され、ドライバーの操作感を維持させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハンドル回転角度信号が失効した場合、ハンドル角度予測値を代替信号として中央制御ユニットに送信させることで、突然前記ハンドル回転角度信号が失効してハンドルの操作感に影響を及ぼすのを回避させる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る車両電動パワーステアリングシステム構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムを示すブロック図である。
【図３】本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出する方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００１８】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る車両電動パワーステアリングシステム構成を示す概念図である。
前記システムは、車両のハンドル１に連結され、ハンドル回転角度信号を取得させると共に中央制御ユニット２０に伝送させるハンドル回転角度センサー１０と、ハンドル回転角度センサー１０に連結され、ハンドル回転の入力軸と出力軸との間の相対的変位信号を検出させると共に中央制御ユニット２０に伝送させるトルクセンサー３０と、車速信号を受信させると共に前記中央制御ユニット２０に伝送させるスピードセンサー４０と、減速機構３、車両のタイロッド４及びタイヤ２に接続され、中央制御ユニット２０により出力される制御電流を受電させると共に平滑に方向転換を行うための補助動力をタイロッド４に提供してタイヤ２を連動させて方向転換を行うモーター５０と、モーター回転位置信号を中央制御ユニット２０に出力させてモーター５０を制御するためのモーター回転位置リゾルバ６０と、ハンドル回転角度信号の初期値を読み取り、且つモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行う中央制御ユニット２０とを備える。
【００１９】
本発明の実施形態において、中央制御ユニット２０はハンドル回転角度センサー１０のハンドル回転角度信号が異常かどうかを検出させるために用いられる。ハンドル回転角度信号が正常であれば、中央制御ユニット２０はハンドル回転角度信号の初期値、及びモーター回転位置リゾルバ６０のモーター回転位置信号を読み取り、ハンドル角度予測値の計算を行う。
【００２０】
ハンドル回転角度信号が失効している場合、ハンドル角度予測値を代替信号として中央制御ユニット２０に送信させ、中央制御ユニット２０により補助補償論理の計算に使用され、突然ハンドル回転角度信号が失効することでハンドルの操作感に影響を与えないようにする。
ここで、ハンドル角度予測値は以下の計算式により取得される。
ｒ＝Ｓｒ＊Ｇｒ／Ｌ；        ／／総減速比の計算、
ｉｆ  （Θ‐Θ＿ｄｅｌａｙ＞６１４）／／６１４オーバーフローかどうかの判定、
ｉ＋＋；        ／／正回転オーバーフローの累計、
ｉｆ  （Θ‐Θ＿ｄｅｌａｙ＜６１４）、
ｉ‐‐；        逆回転オーバーフローの累計、
ｉｆ  （ｉ＞０）、
Θ＿ａｄｄ＝［（４０９５‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ‐１）＊４０９５＋Θ］／ｒ／ｐ；            ／／正回転オーバーフローの角度変化量の計算、
ｅｌｓｅ  ｉｆ  （ｉ  ＜０）、
Θ＿ａｄｄ＝［（０‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ＋１）＊４０９５＋（Θ‐４０９５）］／ｒ／ｐ；    ／／逆回転オーバーフローの角度変化量の計算、
ｅｌｓｅ、
Θ＿ａｄｄ＝（Θ‐Θ＿ｉｎｉｔ）／ｒ／ｐ；                  ／／オーバーフローが無い場合の角度変化量の計算、
ａｎｇｌｅ＿ｅｓｔ＝ａｎｇｌｅ＿ｉｎｉｔ＋  Θ＿ａｄｄ；        ／／角度予測値の計算。
【００２１】
上述の計算式の各パラメータの定義は、Θ：モーター回転位置リゾルバの信号、Θ＿ｄｅｌａｙ：モーター回転位置リゾルバのサンプリング時間の遅延信号、Θ＿ｉｎｉｔ：モーター回転位置リゾルバの初期値、Θ＿ａｄｄ：モーター回転位置リゾルバの変化量、Ｐ：モーター回転位置リゾルバの１回転（３６０度）の数値（ｅｘ：ｃｏｕｎｔ＝３＊４０９５）、Ｓｒ：アスペクト角伝動比、Ｌ：ねじリード、Ｇｒ：プーリー減速比、ｒ：総減速比、ａｎｇｌｅ＿ｉｎｉｔ：ハンドル回転角度センサーの初期値、ａｎｇｌｅ＿ｅｓｔ：ハンドル角度予測値である。
本発明の第１実施形態を、表１に示す。
【００２２】
【表１】
2017132346.tif 000003
【００２３】
表１はモーター回転位置信号Θ＿ｉｎｉｔがΘ（漸増する状況はハンドルが正回転していることを示す）に変化することを示し、２回のオーバーフローｉ＝２を経て、符合ｉ＞０が代入される計算式により、モーター回転位置リゾルバの変化量Θ＿ａｄｄの計算を行う。
【００２４】
（第２実施形態）
また、本発明の第２実施形態を、表２に示す。
【００２５】
【表２】
2017132346.tif 000004
【００２６】
表２はモーター回転位置信号Θ＿ｉｎｉｔがΘ（漸減する状況ではハンドルが逆回転していることを示す）に変化することを示し、２回のオーバーフローｉ＝‐２を経て、符合ｉ＜０が代入される計算式により、モーター回転位置リゾルバの変化量Θ＿ａｄｄの計算を行う。
【００２７】
表３はハンドル角度予測値及びハンドル回転角度信号の実測値について、上述の計算式により得られる関係曲線図を示す。
【００２８】
【表３】
2017132346.tif 000005
【００２９】
表３はハンドル角度予測値が３１１２であり、ハンドル回転角度信号の実測値が２９９７であることを示し、両者間の角度値の差異に換算すると僅か約５度前後（３１１２−２９９７＝１１５，１１５＊１８０／４０９５＝５．０５４．．）である。
ここから分かるように、ハンドル角度予測値とハンドル回転角度信号の実測値との間の差異は十分小さく、このため、ハンドル回転角度信号が失効した場合、ハンドル角度予測値を確実に代替信号とすることができ、且つ中央制御ユニット２０に送信させ、中央制御ユニット２０により補助補償論理の計算に用いられ、突然ハンドル回転角度信号が失われてハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる。
【００３０】
本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出する方法は図２及び図３に示すように、ハンドル回転角度信号が異常かどうか検出を行い、検出結果が異常であれば直接工程Ｓ７に進み、反対に、検出結果が正常であれば工程Ｓ２に進む工程Ｓ１と、ハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行う工程Ｓ２と、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し（本発明の実施形態によれば、許容可能な誤差値は±１０度以内が最適値として設定される）、許容可能な誤差値より小さければ工程Ｓ６に進み、許容可能な誤差値より大きければ工程Ｓ４に進む工程Ｓ３と、ハンドル角度予測値をハンドル回転角度信号の代替信号とすることで、運転中にハンドル回転角度信号が失われたことでハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる工程Ｓ５と、一般モードにより、一般モードに進むとハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいと判断され、継続してハンドル回転角度信号の実測値が使用される工程Ｓ６と、ハンドル回転角度信号が異常である場合、ハンドル回転角度信号が検出開始時に異常であったことを示し、よって本工程に進むと、車両が起動できなくなることで、運転中に前記ハンドル回転角度信号が異常であるために走行の安全性に影響が出るのが回避される工程Ｓ７と、ハンドル角度予測値をハンドル回転角度信号の代替信号とすることで、運転中にハンドル回転角度信号が失われることでハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる工程Ｓ５とを含む。
【００３１】
換言すれば、本発明の最も主要な技術手段は、ハンドル回転角度信号の初期値、及びモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が所定の許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し（±１０度以内）、小さければハンドル回転角度信号が正常であることを示し、反対に±１０度よりも大きければハンドル回転角度信号が失効していることを示す。
続いて、ハンドル角度予測値を失効したハンドル回転角度信号の代替とし、前述の実施形態によるハンドル角度予測値ａｎｇｌｅ＿ｅｓｔが漸増（ハンドルが正回転）或いは漸減（ハンドルが逆回転）のどちらであっても、表３を参照すると、ハンドル角度予測値とハンドル回転角度信号の実測値との間の差異が十分小さいことが算出される。このため、ハンドル角度予測値をハンドル回転角度信号の代替信号として中央制御ユニット２０に送信させることで確実に補助補償論理の計算に用いることができ、突然ハンドル回転角度信号が失われたことでハンドルの操作感に影響を与えることがないようにする。
【００３２】
以上のことから、本発明は従来の技術に比べて、以下の長所を有する。
一、本発明を使用してハンドル回転角度が本来有するモーター回転位置リゾルバを制御すると、一般的な車両の電動アシストステアリングシステムにおいて制御モーターが必ず使用するセンサーとなるため、センサーを増加させることでコストが増える問題が発生しない。
二、算出されたハンドル角度予測値と前記ハンドル回転角度信号の実測値との差異が十分小さく、これは本発明のハンドル角度予測値が確実に一定の精度を有することを示す。よって、ハンドル回転角度信号が失効した場合でも、ハンドル回転角度信号を代替させることができ、部分的な機能が喪失する可能性を回避させ、且つドライバーの操作感を維持させる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１    ハンドル
２    タイヤ
１０  ハンドル回転角度センサー
２０  中央制御ユニット
３０  トルクセンサー
４０  スピードセンサー
５０  モーター
６０  モーター回転位置リゾルバ
【図１】
2017132346.tif 000006
【図２】
2017132346.tif 000007
【図３】
2017132346.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月29日(2016.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電動アシストのステアリングシステムに用いられるハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムであって、
ハンドル回転角度信号を取得させると共に中央制御ユニットに伝送させるハンドル回転角度センサーと、
前記中央制御ユニットにより出力される制御電流の受電に用いられると共に平滑な方向転換のための補助動力をタイロッドに供給して車両を連動させて方向転換を行うモーターと、
前記モーターの制御に使用されるモーター回転位置信号を前記中央制御ユニットに出力させるモーター回転位置リゾルバとを備え、
ここで、前記中央制御ユニットにより前記ハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つ前記モーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及び前記ハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、それよりも大きければ、前記ハンドル回転角度信号が失効したことを示し、前記ハンドル角度予測値を代替信号として前記中央制御ユニットに伝送させ、
前記中央制御ユニットは、
ハンドル回転角度信号が異常かどうか検出を行い、検出結果が正常であれば工程Ｓ２に進み、正常でない場合は、直接工程Ｓ７へと進む工程Ｓ１と、
前記ハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行う工程Ｓ２と、
前記ハンドル回転角度信号の実測値及び前記ハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、前記許容可能な誤差値より大きければ、工程Ｓ４に進む工程Ｓ３と、
角度失効モードで、前記角度失効モードに進むと、前記ハンドル回転角度センサーのハンドル回転角度信号が失効したことを示し、工程Ｓ５に進む工程Ｓ４と、
前記ハンドル角度予測値を前記ハンドル回転角度信号の代替信号とする工程Ｓ５と、
一般モードにおいて、前記ハンドル回転角度信号の実測値及び前記ハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいと判断され、継続して前記ハンドル回転角度信号の前記実測値が使用される工程Ｓ６と、
前記ハンドル回転角度信号が異常である場合、前記ハンドル回転角度信号が検出開始時に異常であったことを示し、よって、車両が起動できなくなることで、運転中に前記ハンドル回転角度信号が失われることでハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる工程Ｓ７とを含むことを特徴とする、
ハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項２】
前記ハンドル角度予測値は前記ハンドル回転角度センサーの初期値に前記モーター回転位置リゾルバの変化量が加えられたものであり、モーター回転位置信号が漸増する状況では、前記モーター回転位置リゾルバの変化量は以下の計算式により取得され、
Θ＿ａｄｄ＝［（４０９５‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ‐１）＊４０９５＋Θ］／ｒ／ｐ、
Θ＿ａｄｄ：モーター回転位置リゾルバの変化量、
Θ：モーター回転位置リゾルバ信号、
Θ＿ｉｎｉｔ：モーター回転位置リゾルバの初期値、
ｒ：総減速比、
ｐ：モーター回転位置リゾルバの１回転（３６０度）の数値、であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項３】
前記ハンドル角度予測値は前記ハンドル回転角度センサーの初期値に前記モーター回転位置リゾルバの変化量が加えられたものであり、モーター回転位置信号が漸減する状況では、前記モーター回転位置リゾルバの変化量は以下の計算式により取得され、
Θ＿ａｄｄ＝［（０‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ＋１）＊４０９５＋（Θ‐４０９５）］／ｒ／ｐ、
Θ＿ａｄｄ：モーター回転位置リゾルバの変化量、
Θ：モーター回転位置リゾルバ信号、
Θ＿ｉｎｉｔ：モーター回転位置リゾルバの初期値、
ｒ：総減速比、
ｐ：モーター回転位置リゾルバの１回転（３６０度）の数値、であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【請求項４】
前記許容可能な誤差値は±１０度以内が最適値であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドル回転角度信号に故障がないかどうか検出を行い、代替信号を提供してハンドルの操作感への影響を軽減させるハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在自動車メーカーの多くは自動車のハンドルにハンドル回転角度センサー（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ａｎｇｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ、ＳＡＳ）を装設させ、ドライバーがハンドルを回転させる際の角度及び角速度の計測を行う。前記ハンドル回転角度センサーはドライバーがハンドルを回転させる角度のデータを獲得させる以外、更にデータを中央制御ユニットに提供し、車両のステアリングシステム及びステアリング動作の参照データとする。
【０００３】
自動車のハンドル回転角度センサーは一般的にステアリングコラムのステアリングシャフトに装設され、ドライバーがハンドルを回転させるとステアリングシャフトが連動されて回転され、ハンドル回転角度センサーによりステアリングシャフトの回転方向及び回転角度が検出され、電動アシストステアリングシステム（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ，  ＥＰＳ）の中央制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、ＥＣＵ）の入力信号の一つとなる。
ＥＣＵは入力されたトルク及び車速信号に基づいて合理的な演算を行って必要なアシスト力の大きさ及び方向を獲得させ、且つ電動機に制御信号を送信させる。電動機は制御信号に基づいて相応のトルクを出力させ、且つ減速機構及びラック・アンド・ピニオンによりステアリング・タイロッドに伝達させて、方向転換のアシストを完成させる。
【０００４】
また、ＥＰＳの中央制御ユニット（ＥＣＵ）によりこれらのデータが獲取された後、計算を行って自動車が正常に安全に運転されているか、及びドライバーが自動車を操縦して方向転換を行うトルクギャップの判断を行う。そして、ＥＣＵから出される命令により電動機のアシスト力の調整を行い、これにより自動車のドライバーが方向転換を行うのに必要な力加減の修正を行い、自動車の運転の安全性を高める。  
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術、即ち、前述したＥＰＳにはハンドル回転角度センサーを設置させる必要があり、ハンドル回転角度センサーはハンドルの回転角度をドライバーが向かいたい方向の信号に変換させ、ＥＰＳはハンドルの回転角度の大きさ及び回転角度の変化速度の計算を行ってドライバーの操作の意図を判別させる。但し、ハンドル回転角度センサーが突然故障したり、  ＥＰＳの中央制御ユニットによりドライバーが自動車を操作して方向転換を行う方向が確定できない場合、ドライバーがハンドルを操作させる感覚に影響を与える。
【０００６】
従来の特許文献（例えば、特許文献１〜３参照）では、主にモーターの回転方向とハンドルの方向転換される角度方向とが一致するか比較を行う。一致するならばハンドル角度信号が正常であることを示し、不一致ならば、モーターの回転方向及びハンドルのトルク方向が一致するかどうか再度比較を行い、一致すれば再度最初の工程に戻る。尚不一致であるならば、ハンドル回転角度信号が失効していることを示し、且つ失効したデータは他の制御モジュールと共有される。
【０００７】
さらに、前述した従来の特許では、ハンドル回転角度信号が正常か失効しているかの検出が可能であるが、検出モードは、モーターの回転方向とハンドルの回転角度方向とが一致しているか比較を行うモード、及びモーターの回転方向とハンドルのトルク方向が一致しているか比較を行うモードのどちらも、方向を判定基準とするため、変数が多過ぎて精確な判定を行えず、判定エラーが起こりやすい。
また、前述の従来の技術では、ハンドル回転角度信号の失効をどのように判定するかのみが記載されており、ハンドル回転角度信号を代替させる技術手段は記載されていない。このため、ハンドルの回転角度信号が突然失効した場合、制御システムが角度信号を使用できなくなり、他の機能も失われて、ドライバーがハンドルを操作させる操作感にも影響が出る。
【０００８】
また、例えば、特許文献４に記載されている発明は、主にハンドルの方向転換回転角度、車両のヨーレート、及び横方向の加速度の３種類の信号に基づいて角度センサーに異常がないかどうか判断を行い、センサーに異常がある場合、異なる車速で、ハンドルのトルク及び角度信号が設定される合理的な値の範囲内に対応しているかどうか、及びエラー回数の計算により、エラー回数が所定の設定値に達した場合、ハンドルの角度信号が失効したと判定される。
【０００９】
前述の従来の特許では同様にハンドル回転角度信号が正常か失効しているかの検出も記載されているが、欠点はセンサー（車両のヨーレート、横方向加速度）を増加させねばならないため、コストが高くなるほか、一般的な車両の電動アシストステアリングシステムでは、車両のヨーレート及び横方向加速度等のセンサーのデータが通常外部信号から取得されるため、車両の走行過程ではこの２種類の信号は実際には取得できず、検出の目的を達成できない点である。
このほかにも、従来の技術には同様にハンドル回転角度信号の失効をどのように判定させるかが記載されているが、ハンドル回転角度信号を代替させる技術手段は無く、よって、ハンドルの回転角度信号が突然失効した場合、制御システムが角度信号を使用できずに他の機能も失われてしまい、ドライバーのハンドルを操作させる操作感にも影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第ＵＳ８８４９４９８Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第ＵＳ２００８００３９９９６Ａ１号明細書
【特許文献３】中国特許第ＣＮ１００５１９３０１Ｃ号明細書
【特許文献４】特開２０１４‐０５４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本発明の提案に到った。
【００１２】
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、ハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムを提供することを主目的とする。
【００１３】
本発明によれば、ハンドル回転角度センサーのハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、モーター回転位置リゾルバによりハンドル角度予測値が算出される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムは、ハンドル回転角度センサーと、モーター回転位置リゾルバと、中央制御ユニットとを主に備える。中央制御ユニットによりハンドル回転角度センサーのハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置リゾルバに基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し、許容可能な誤差値より大きければハンドル角度予測値により失効したハンドル回転角度信号を代替させて中央制御ユニットにより後続の制御のために使用され、ドライバーの操作感を維持させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハンドル回転角度信号が失効した場合、ハンドル角度予測値を代替信号として中央制御ユニットに送信させることで、突然前記ハンドル回転角度信号が失効してハンドルの操作感に影響を及ぼすのを回避させる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る車両電動パワーステアリングシステム構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出するシステムを示すブロック図である。
【図３】本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出する方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００１８】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る車両電動パワーステアリングシステム構成を示す概念図である。
前記システムは、車両のハンドル１に連結され、ハンドル回転角度信号を取得させると共に中央制御ユニット２０に伝送させるハンドル回転角度センサー１０と、ハンドル回転角度センサー１０に連結され、ハンドル回転の入力軸と出力軸との間の相対的変位信号を検出させると共に中央制御ユニット２０に伝送させるトルクセンサー３０と、車速信号を受信させると共に前記中央制御ユニット２０に伝送させるスピードセンサー４０と、減速機構３、車両のタイロッド４及びタイヤ２に接続され、中央制御ユニット２０により出力される制御電流を受電させると共に平滑に方向転換を行うための補助動力をタイロッド４に提供してタイヤ２を連動させて方向転換を行うモーター５０と、モーター回転位置信号を中央制御ユニット２０に出力させてモーター５０を制御するためのモーター回転位置リゾルバ６０と、ハンドル回転角度信号の初期値を読み取り、且つモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行う中央制御ユニット２０とを備える。
【００１９】
本発明の実施形態において、中央制御ユニット２０はハンドル回転角度センサー１０のハンドル回転角度信号が異常かどうかを検出させるために用いられる。ハンドル回転角度信号が正常であれば、中央制御ユニット２０はハンドル回転角度信号の初期値、及びモーター回転位置リゾルバ６０のモーター回転位置信号を読み取り、ハンドル角度予測値の計算を行う。
【００２０】
ハンドル回転角度信号が失効している場合、ハンドル角度予測値を代替信号として中央制御ユニット２０に送信させ、中央制御ユニット２０により補助補償論理の計算に使用され、突然ハンドル回転角度信号が失効することでハンドルの操作感に影響を与えないようにする。
ここで、ハンドル角度予測値は以下の計算式により取得される。
ｒ＝Ｓｒ＊Ｇｒ／Ｌ；        ／／総減速比の計算、
ｉｆ  （Θ‐Θ＿ｄｅｌａｙ＞６１４）／／６１４オーバーフローかどうかの判定、
ｉ＋＋；        ／／正回転オーバーフローの累計、
ｉｆ  （Θ‐Θ＿ｄｅｌａｙ＜６１４）、
ｉ‐‐；        逆回転オーバーフローの累計、
ｉｆ  （ｉ＞０）、
Θ＿ａｄｄ＝［（４０９５‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ‐１）＊４０９５＋Θ］／ｒ／ｐ；            ／／正回転オーバーフローの角度変化量の計算、
ｅｌｓｅ  ｉｆ  （ｉ  ＜０）、
Θ＿ａｄｄ＝［（０‐Θ＿ｉｎｉｔ）＋（ｉ＋１）＊４０９５＋（Θ‐４０９５）］／ｒ／ｐ；    ／／逆回転オーバーフローの角度変化量の計算、
ｅｌｓｅ、
Θ＿ａｄｄ＝（Θ‐Θ＿ｉｎｉｔ）／ｒ／ｐ；                  ／／オーバーフローが無い場合の角度変化量の計算、
ａｎｇｌｅ＿ｅｓｔ＝ａｎｇｌｅ＿ｉｎｉｔ＋  Θ＿ａｄｄ；        ／／角度予測値の計算。
【００２１】
上述の計算式の各パラメータの定義は、Θ：モーター回転位置リゾルバの信号、Θ＿ｄｅｌａｙ：モーター回転位置リゾルバのサンプリング時間の遅延信号、Θ＿ｉｎｉｔ：モーター回転位置リゾルバの初期値、Θ＿ａｄｄ：モーター回転位置リゾルバの変化量、Ｐ：モーター回転位置リゾルバの１回転（３６０度）の数値（ｅｘ：ｃｏｕｎｔ＝３＊４０９５）、Ｓｒ：アスペクト角伝動比、Ｌ：ねじリード、Ｇｒ：プーリー減速比、ｒ：総減速比、ａｎｇｌｅ＿ｉｎｉｔ：ハンドル回転角度センサーの初期値、ａｎｇｌｅ＿ｅｓｔ：ハンドル角度予測値である。
本発明の第１実施形態を、表１に示す。
【００２２】
【表１】
2017132346.tif 000009
【００２３】
表１はモーター回転位置信号Θ＿ｉｎｉｔがΘ（漸増する状況はハンドルが正回転していることを示す）に変化することを示し、２回のオーバーフローｉ＝２を経て、符合ｉ＞０が代入される計算式により、モーター回転位置リゾルバの変化量Θ＿ａｄｄの計算を行う。
【００２４】
（第２実施形態）
また、本発明の第２実施形態を、表２に示す。
【００２５】
【表２】
2017132346.tif 000010
【００２６】
表２はモーター回転位置信号Θ＿ｉｎｉｔがΘ（漸減する状況ではハンドルが逆回転していることを示す）に変化することを示し、２回のオーバーフローｉ＝‐２を経て、符合ｉ＜０が代入される計算式により、モーター回転位置リゾルバの変化量Θ＿ａｄｄの計算を行う。
【００２７】
表３はハンドル角度予測値及びハンドル回転角度信号の実測値について、上述の計算式により得られる関係曲線図を示す。
【００２８】
【表３】
2017132346.tif 000011
【００２９】
表３はハンドル角度予測値が３１１２であり、ハンドル回転角度信号の実測値が２９９７であることを示し、両者間の角度値の差異に換算すると僅か約５度前後（３１１２−２９９７＝１１５，１１５＊１８０／４０９５＝５．０５４．．）である。
ここから分かるように、ハンドル角度予測値とハンドル回転角度信号の実測値との間の差異は十分小さく、このため、ハンドル回転角度信号が失効した場合、ハンドル角度予測値を確実に代替信号とすることができ、且つ中央制御ユニット２０に送信させ、中央制御ユニット２０により補助補償論理の計算に用いられ、突然ハンドル回転角度信号が失われてハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる。
【００３０】
本発明に係るハンドル回転角度センサーの故障を検出する方法は図２及び図３に示すように、ハンドル回転角度信号が異常かどうか検出を行い、検出結果が異常であれば直接工程Ｓ７に進み、反対に、検出結果が正常であれば工程Ｓ２に進む工程Ｓ１と、ハンドル回転角度信号の初期値が読み取られ、且つモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行う工程Ｓ２と、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し（本発明の実施形態によれば、許容可能な誤差値は±１０度以内が最適値として設定される）、許容可能な誤差値より小さければ工程Ｓ６に進み、許容可能な誤差値より大きければ工程Ｓ４に進む工程Ｓ３と、ハンドル角度予測値をハンドル回転角度信号の代替信号とすることで、運転中にハンドル回転角度信号が失われたことでハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる工程Ｓ５と、一般モードにより、一般モードに進むとハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が許容可能な誤差値より小さいと判断され、継続してハンドル回転角度信号の実測値が使用される工程Ｓ６と、ハンドル回転角度信号が異常である場合、ハンドル回転角度信号が検出開始時に異常であったことを示し、よって本工程に進むと、車両が起動できなくなることで、運転中に前記ハンドル回転角度信号が異常であるために走行の安全性に影響が出るのが回避される工程Ｓ７と、ハンドル角度予測値をハンドル回転角度信号の代替信号とすることで、運転中にハンドル回転角度信号が失われることでハンドルの操作感に影響を与えるのを回避させる工程Ｓ５とを含む。
【００３１】
換言すれば、本発明の最も主要な技術手段は、ハンドル回転角度信号の初期値、及びモーター回転位置信号に基づいてハンドル角度予測値の計算を行い、ハンドル回転角度信号の実測値及びハンドル角度予測値の両者間の誤差値が所定の許容可能な誤差値より小さいかどうか比較し（±１０度以内）、小さければハンドル回転角度信号が正常であることを示し、反対に±１０度よりも大きければハンドル回転角度信号が失効していることを示す。
続いて、ハンドル角度予測値を失効したハンドル回転角度信号の代替とし、前述の実施形態によるハンドル角度予測値ａｎｇｌｅ＿ｅｓｔが漸増（ハンドルが正回転）或いは漸減（ハンドルが逆回転）のどちらであっても、表３を参照すると、ハンドル角度予測値とハンドル回転角度信号の実測値との間の差異が十分小さいことが算出される。このため、ハンドル角度予測値をハンドル回転角度信号の代替信号として中央制御ユニット２０に送信させることで確実に補助補償論理の計算に用いることができ、突然ハンドル回転角度信号が失われたことでハンドルの操作感に影響を与えることがないようにする。
【００３２】
以上のことから、本発明は従来の技術に比べて、以下の長所を有する。
一、本発明を使用してハンドル回転角度が本来有するモーター回転位置リゾルバを制御すると、一般的な車両の電動アシストステアリングシステムにおいて制御モーターが必ず使用するセンサーとなるため、センサーを増加させることでコストが増える問題が発生しない。
二、算出されたハンドル角度予測値と前記ハンドル回転角度信号の実測値との差異が十分小さく、これは本発明のハンドル角度予測値が確実に一定の精度を有することを示す。よって、ハンドル回転角度信号が失効した場合でも、ハンドル回転角度信号を代替させることができ、部分的な機能が喪失する可能性を回避させ、且つドライバーの操作感を維持させる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１    ハンドル
２    タイヤ
１０  ハンドル回転角度センサー
２０  中央制御ユニット
３０  トルクセンサー
４０  スピードセンサー
５０  モーター
６０  モーター回転位置リゾルバ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017132346.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017132346.tif 000013