JP2015523268A - 電動パワーステアリングシステムを備えた自動車両の後輪制御を確保するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、モータ角度センサを用いて、少なくとも電動パワーステアリングモータの角度位置を測定すること（１０１）又は計算すること（１０２）、及びステアリングホイール角度センサを用いて、少なくともステアリングホイールの角度位置を測定すること（１０３）又は計算すること（１０４）を含み、モータ角度センサを用いて、少なくともステアリングホイールの角度位置を計算すること（１０５）；ステアリング角度センサを用いて測定された少なくともステアリングホイールの角度位置を、モータ角度センサを用いて測定された前記ステアリングホイールの角度位置と比較すること（１１１、１１２、１１３）；並びに比較（１１１、１１２、１１３）の結果が所定の閾値（ＴＲＩＧ）よりも大きい場合には警告信号を送信することを特徴とする、電動パワーステアリングシステムを備える自動車両の後輪の制御を確保するための方法に関する。【選択図】図２

Description

本発明は四輪操舵可能な電動パワーステアリングシステムを備えた自動車両に関する。

従来、このタイプの車両の後輪は前輪の制御に従って、すなわち前記自動車両のステアリングホイールの制御に従って操舵される。

典型的には、車両のメモリに保存されている参照モデルは、出力時には、
−前記自動車両のステアリングホイールの角度位置（すなわち回転角）の測定値と
−ステアリングホイールの回転速度と
を含む入力の関数として、後輪の転舵角の値及び後輪の転舵速度の値を含む。

さらに、参照モデルは車両の移動速度の入力を含むように設定されることがある。

参照モデルの出力値は後輪の操舵制御信号に変換される。

安全上の理由から、ステアリングホイールの角度位置の測定値は、運転者が望むように、特に信頼性の高いものでなければならない。

現時点では、ステアリング角度センサにより、自動車両のステアリングホイールの角度位置及び回転速度の測定値は、良好な測定水準を有し、結果的に第１水準の安全性を有する。

しかしながら、このタイプのセンサでは、ある種の電気的又は機械的障害を検出することができないためリスクを生むが、このようなリスクは低減することが望ましい。

この場合、障害のリスクは冗長性によって低減すべきことが提案されている。

完全な冗長性は第２のステアリングホイール角度センサを使用することによってもたらされる。しかしながら、この解決策は無視できない追加コストと組込みに関する制約をもたらす。

単一のステアリングホイール角度センサのみが使用される場合でも、例えば別のマイクロプロセッサを追加することによって、前記センサの一部に冗長性がもたらされる。しかしながら、この解決策の追加コストは前述の解決策の追加コストよりも妥当ではあるが、（例えば、センサの取付けに機械的な遊びがある場合には）前記センサの機械的障害から保護することはできない。

本発明の目的は、単純で安価な解決策を提案することによって、これらの欠点を克服することである。

このため、第一の目的に従い、本発明は電動パワーステアリングシステムを備え、且つ制御命令によって起動されうる後輪操舵装置を備えた自動車両の後輪の制御を確保するための方法に関し、本方法は、
−電動パワーステアリングモータの角度位置、速度及び角加速度のうちの少なくとも１つの値を測定すること又は計算することと、
−ステアリングホイールの角度位置、速度及び角加速度のうちの少なくとも１つの値を測定すること又は計算することと
からなるステップを含む決定ステップを含む。

本発明は基本的に、決定ステップがさらに、モータ角度センサを用いて、ステアリングホイールの角度位置、速度及び角加速度のうちの少なくとも１つの値を計算することからなるステップを含むことを特徴とし、
方法はさらに、
−ステアリングホイール角度センサを用いて測定されたステアリングホイールの角度位置を、モータ角度センサを用いて計算された前記ステアリングホイールの角度位置と比較することと、
−ステアリングホイール角度センサを用いて計算又は測定されたステアリングホイールの回転速度を、モータ角度センサを用いて計算又は測定された前記ステアリングホイールの回転速度と比較することと、
−ステアリングホイール角度センサを用いて計算又は測定されたステアリングホイールの角加速度を、モータ角度センサを用いて計算又は測定された前記ステアリングホイールの角加速度と比較することと
からなるステップのうちの少なくとも１つを含み、また
誤差検出ステップは、
−比較ステップのうちの少なくとも１つの結果がそれぞれ所定の閾値よりも大きい場合に警告信号を送信することを含む。

これらの特徴により、所望の冗長性は車両内に既に存在する機器によって提供される。

ある実施形態では、方法はさらに、警告信号を受信すると、
−映像及び／又は音声警告装置を起動するステップと、
−後輪の制御を確保するステップであって、
−誤差を検出した時点で保持している角度位置で後輪をロックすることによって、或いは所定の位置まで後輪を転舵することによって、後輪の制御命令を無効にすることと、
−後輪操舵装置の制御を無効にすることと
のうちの少なくとも１つを含む後輪の制御を確保するステップと
の中から少なくとも１つ含む。

映像及び／又は音声警告装置を起動することによって、例えば、警告信号が送達されることになる運転手又は制御センターに警告することができる。

後輪の制御命令を無効にすることによって、後輪の転舵を制限することができる。

後輪操舵装置の制御を無効にすることによって、後輪の転舵をさらに防止することができる。

ある実施形態では、方法は、
−第１のタイプの処理において、警告信号の第１のエッジがコンピュータで受信されると実行される、後輪の制御を無効にするステップと、
−第２のタイプの処理において、警告信号の持続時間が閾値よりも大きい場合に実行される、後輪の制御を無効にするステップと、
−第３のタイプの処理において、警告信号の頻度が閾値よりも大きい場合に実行される、後輪の制御を無効にするステップと、
−第４のタイプの処理において、第２のタイプの処理と第３のタイプの処理の組み合わせである、後輪の制御を無効にするステップとのうちの少なくとも１つを含む、警告信号を処理するステップを含む。

警告信号の第１のエッジがコンピュータによって受信されたときに実行されると、非常に反応の速い操作が提供可能となり、閾値を超えると直ちに警告が発せられる。

警告信号の持続時間が閾値よりも大きいときに実行されると、アーチファクトを抑制することができる。

警告信号の頻度が閾値よりも大きいときに実行されると、他の誤差が検出されることがある。

好ましくは、警告信号処理のタイプの選択は、車両の移動速度に基づいて、及び／又はステアリングホイールの回転角に基づいて行われる。

例えば、（基準値を超える）高速では、第１の種類の処理が提供されることがある。（別の基準値を下回る）低速では、第２、第３或いは第４のタイプの処理が提供されることがある。

ある実施形態では、誤差検出ステップに対する所定の閾値は、自動車両の移動速度、前輪の転舵角、モータ角度センサのサンプリング周波数及びステアリングホイール角度センサのサンプリング周波数のうちの少なくとも１つの値に依存する変数値である。

これにより、走行状態に基づいて車両の安全を確保することができる。

ある実施形態では、方法は、ステアリングホイールの測定値をフィルタ処理するステップ、及びパワーステアリングモータ角度センサの測定値をフィルタ処理するステップをさらに含む。

ある実施形態では、コラムマウント式パワーステアリングシステムに関して、モータ角度センサを使用するステアリングホイールの角度位置の計算は、少なくともパワーステアリングモータの回転数とコラムの回転数との間のギア減速比に基づいて実施される。

ある実施形態では、所定の位置へ向けた後輪の転舵は、所定のプロファイルに従って実行される。

別の目的によれば、本発明はまた、前記プログラムが車両のコンピュータ上で実行されるとき、上記のように定義された方法のステップを実行するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムに関する。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明を熟読すること、例示による非限定的な実施例として提供される、添付の図面を参照することで、より明確になるであろう。

本発明による方法のある実施形態を示す。 ステアリングホイールセンサ信号とモータセンサ信号の変動（２Ａ）、これら２つの信号の比較の変動（２Ｂ）、及び警告信号の変動（２Ｃ）を、任意の時間単位で同期させて示したものである。

ここで、特にステアリングホイールとステアリングホイール角度センサを備える前輪を操舵するための装置を従来の方法で装備した自動車両を参照する。

ステアリングホイール角度センサは、ステアリングホイールの角度位置（以降、「ステアリングホイール角」と呼ぶ）を測定１０３する。

前記ステアリングホイールの角度位置の測定値の経時的な変動に基づいて、ステアリングホイールの回転速度（以降、「ステアリングホイール速度」と呼ぶ）の計算１０４にコンピュータが使用される。

一般的に、詳細な測定値及び／又は計算値はコンピュータメモリに記録されることがある。

コンピュータは、計算された角回転速度の値の経時的な変動に基づいて、ステアリングホイールの角加速度を計算することができる。

代替的に、ステアリングホイール速度及び／又はステアリングホイールの角加速度は、ステアリングホイール角度センサの選択に応じて、測定されてもよい。

自動車両はまた操舵可能な４つの車輪を有する。したがって、自動車両は後輪操舵装置を有するが、これは公知であるためここでは説明しない。後輪操舵装置は、従来の方法では、前輪操舵装置から送られる制御信号によって制御される。

典型的に、このタイプの車両の後輪は前輪の制御に従って、すなわち前記自動車両のステアリングホイールに従って、また前記車両の運動速度に従って、制御される。

自動車両はまた、モータ及びモータ角度センサを含む電動パワーステアリングシステムを装備している。パワーステアリングシステムは、コラムマウント式、ラックマウント式、或いはピニオンマウント式であってもよい。

後輪を制御するため、以下に記載される幾つかの値を決定するためのステップ１００が提供される。

モータ角度センサは、パワーステアリングモータの角度位置（以降、「モータ角」と呼ぶ）を測定１０１する。

モータ角の測定値の経時的な変動に基づいて、モータの回転速度（以降、「モータ速度」と呼ぶ）の計算１０２にコンピュータが使用される。コンピュータはまた、計算されたモータ速度の値の経時的な変動に基づいて、パワーステアリングモータの角加速度を計算することができる。

代替的に、モータ速度及び／又はモータの角加速度は、選択されたモータ角度センサに応じて、測定されてもよい。

好ましくは、ステアリングホイール角度センサの測定値をフィルタ処理するステップ１０６、及びモータ角度センサの測定値をフィルタ処理するステップ１０７が提供される。

モータ角度センサを用いた測定及び計算
したがって、モータ角度センサを用いて、少なくとも前記自動車両の電動パワーステアリングモータの角度位置を測定することからなるステップ１０１が提供される。

代替的に、又は組み合わせにより、モータ角度センサは、前記自動車両の電動パワーステアリングモータの回転速度又は角加速度を測定１０１するために使用されてもよい。

モータの角度位置の測定値がコンピュータに送られると、モータ角度センサを用いて、前記自動車両の電動パワーステアリングモータの回転速度又は角加速度を計算１０２するような設定が行われてもよい。

ステアリングホイール角度センサを用いた測定及び計算
モータ角の測定と同様な方法で、ステアリングホイール角度センサを用いて、少なくとも前記自動車両のステアリングホイールの角度位置を測定すること１０３からなるステップが提供される。

代替的に、又は組み合わせにより、ステアリングホイール角度センサは、前記自動車両のステアリングホイールの回転速度又は角加速度を測定１０３するために使用されてもよい。

ステアリングホイールの角度位置の測定値がコンピュータに送られると、ステアリングホイール角度センサを用いて、前記自動車両のステアリングホイールの回転速度又は角加速度を計算１０４するような設定が行われてもよい。

冗長性
ステアリングホイールの角度位置とモータ角をリンクする数学的関係（すなわち、関数）が存在する。モータ角の値を仮定すると、結果的にステアリングホイールの角度位置の値を計算することが可能になる。

したがって、モータ角度センサを用いて計算１０２又は測定１０１されたモータ角の値は、公知のアルゴリズムを活用して、コラムマウント式パワーステアリングシステムに関しては、例えば、パワーステアリングモータの回転数とコラムの回転数との間のギア減速比に基づいて、ステアリングホイールの角度位置を計算１０５するように使用可能である。

比較
−ステアリングホイール角度センサを用いて測定１０３又は計算１０４されたステアリングホイールの角度位置（或いは速度と角加速度それぞれ）の値と、
−モータ角度センサを用いて計算１０５されたステアリングホイールの角度位置（或いは速度と角加速度それぞれ）の値との間の誤差を決定するため、
比較ステップ１１０が提供される。

比較ステップ１１０は、
−ステアリングホイール角度センサを用いて測定１０３されたステアリングホイールの角度位置と、モータ角度センサを用いて計算１０５された前記ステアリングホイールの角度位置とを比較すること１１１と、
−ステアリングホイール角度センサを用いて計算１０４又は測定１０３されたステアリングホイールの回転速度と、モータ角度センサを用いて計算１０５された前記ステアリングホイールの回転速度とを比較すること１１２と、
−ステアリングホイール角度センサを用いて計算１０４又は測定１０３されたステアリングホイールの角加速度と、モータ角度センサを用いて計算１０５された前記ステアリングホイールの角加速度とを比較すること１１３と
からなるステップのうちの少なくとも１つを含む。

比較ステップのうちの少なくとも１つの結果（典型的には結果の絶対値）が所定の閾値ＴＲＩＧよりも大きい場合に、警告信号を送信することからなる誤差検出ステップ１２０が次に提供される。それぞれのＴＲＩＧ閾値は、誤差検出が位置、速度又は角加速度に基づいているかどうかに応じて提供される。

誤差検出ステップに対する所定の閾値ＴＲＩＧが変数値となるような設定が行われてもよい。例えば、値は、自動車両の移動速度、前輪の転舵角、モータ角度センサのサンプリング周波数及び／又はステアリングホイール角度センサのサンプリング周波数に依存することがある。

誤差が検出されない場合には、前輪の制御に従って後輪の制御が実施されるような設定が行われる。

複数の誤差が検出された場合には、好ましくは警告信号を送信するステップが設定される。

警告信号を受け取ると、例えば、ダッシュボード上のインジケータランプなど、映像及び／又は音声警告装置を起動するステップ１３０が設定されてもよい。

追加的に又は代替的に、後輪の制御を確保するステップ１４０であって、
−誤差を検出した時点で保持している角度位置で後輪をロックすることによって、或いは所定の位置まで後輪を転舵することによって、後輪の制御命令を無効にすること１４１と、
−後輪操舵装置の制御を無効にすること１４２と
のうちの１つのステップを含む、後輪の制御を確保するステップ１４０を提供することが可能である。

所定の位置は、例えば、後輪が車両の縦軸と平行になる０度の基準位置であってもよい。

後輪は所定のプロファイルに従って、言い換えるならば、所定の回転速度に従って、例えば、後輪の実際の位置と前記所定の位置との間の差分に応じて、及び／又は車両の移動速度に応じて、所定の位置へ向かって転舵されてもよい。

警告信号の処理ステップ１５０は、制御を確保するステップ１４０の前に提供されてもよい。

例えば、第１のタイプの処理１５１では、後輪の制御を確保するステップは、警告信号の第１のエッジがコンピュータによって受信されるときに実行される。

第２のタイプの処理１５２では、警告信号Ｔ＿ｅｒｒの持続時間が閾値Ｔ＿ｔｈよりも大きい場合には、後輪の制御を確保するステップを実行するように設定されてもよい。

第３のタイプの処理１５３では、警告信号の頻度が閾値よりも大きい場合には、例えば、所定の期間内の警告信号のエッジの数が所定の閾値ＴＦ＿ｔｈよりも場合には、好ましくは警告信号の第１のエッジに基づいて、後輪の制御を確保するステップを実行するように設定されてもよい。

第２のタイプの処理１５２及び第３のタイプの処理１５３の組み合わせはまた、第４のタイプの処理１５４で提供されてもよい。

信号処理のタイプの選択は、所定の方法で、或いは動的な方法で、例えば、車両の移動速度に基づいて、及び／又はステアリングホイールの回転角に基づいて行われてもよい。

操作
図２の２Ａの部分は、ステアリングホイールセンサから得られた信号Ｓ１０３及びモータセンサから得られた信号Ｓ１０１の同期的な変動を、任意の時間単位で示している。

２つの信号は、２つの測定又は計算の間のフェーズオフセット（フェーズ差）に対応する誤差ＥＲＲが現れるまでは一致している。

図２の２Ａに同期している２Ｂの部分では、比較ステップは一方の信号を他方から引くこと、この場合にはＳ１０１−Ｓ１０３からなる。

２つの信号Ｓ１０１とＳ１０３が一致していて同じ値を有する場合には、両者の差はゼロとなる（２Ｂの領域Ａ）。しかしながら、測定ノイズには様々な形態がありうる（２Ｂの領域Ｂ）。

誤差ＥＲＲの後、２つの信号の間の差分は、かなり大きく変動することがある（２Ｂの領域Ｃ）。

そのため、閾値ＴＲＩＧとの比較が行われる。２つの信号Ｓ１０１とＳ１０３の比較が閾値ＴＲＩＧを超え、この閾値を超えて持続すると直ちに、警告信号Ｔ＿ｅｒｒ、この事例では矩形波がトリガされる。

そのため、警告信号の第１の鋸歯状パルスＥ１には第１のエッジＦ１がある。

警告信号の持続時間Ｔ＿ｅｒｒ、この事例では第１のトリガリングＥ１は、閾値Ｔ＿ｔｈと比較されることがある。この比較の結果は、映像及び／又は音声警告装置を起動するステップ１３０が実行されるかどうか、また後輪の制御を確保するステップ１４０が実行されるかどうかを決定することができる。

本事例では、図２の２Ｃの部分の任意の実施例では、警告信号の第１のトリガリングＥ１又は第２の鋸歯状パルスＥ２の持続時間は閾値Ｔ＿ｔｈを下回り、後輪は従来の方法で制御される。しかしながら、第３の鋸歯状パルスＥ３の持続時間は閾値Ｔ＿ｔｈを上回り、ステップ１３０及び１４０のうちの少なくとも１つが実行される。

警告信号のエッジの数、この事例では３（Ｅ１で１つ、Ｅ２で１つ、さらにＥ３で１つ）が、所定の期間（好ましくは、警告信号の第１のエッジに基づいて）で閾値ＴＦ＿ｔｈを上回る場合には、ステップ１３０及び１４０のうちの少なくとも１つを実行するように設定されてもよい。

例えば、警告信号の異なる鋸歯状パルスＥ１、Ｅ２、Ｅ３の持続時間を累積し、さらにこの累計を閾値と比較することによって、他の実施形態が提供されることもある。累計がこの閾値を上回る場合には、ステップ１３０及び１４０のうちの少なくとも１つが実行される。

Claims (9)

1. 電動パワーステアリングシステムを備え、且つ制御命令によって起動されうる後輪操舵装置を備えた自動車両の後輪の制御を確保するための方法であって、
   前記方法は、
   −パワーステアリングモータ角度センサを用いて、電動パワーステアリングモータの角度位置、速度及び角加速度の中から少なくとも１つの値を測定すること（１０１）又は計算すること（１０２）と、
   −ステアリングホイール角度センサを用いて、ステアリングホイールの角度位置、速度及び角加速度の中から少なくとも１つの値を測定すること（１０３）又は計算すること（１０４）と
   からなるステップを含む決定ステップ（１００）を備え、
   前記決定ステップ（１００）は、前記モータ角度センサを用いて、前記ステアリングホイールの角度位置、速度及び角加速度の中から少なくとも１つの値を計算すること（１０５）からなるステップをさらに含むことを特徴とし、
   前記方法はさらに、
   −比較ステップ（１１０）であって、
   −前記ステアリングホイール角度センサを用いて測定された前記ステアリングホイールの前記角度位置を、前記パワーステアリングモータ角度センサを用いて計算された前記ステアリングホイールの前記角度位置と比較すること（１１１）と、
   −前記ステアリングホイール角度センサを用いて計算又は測定された前記ステアリングホイールの回転速度を、前記パワーステアリングモータ角度センサを用いて計算又は測定された前記ステアリングホイールの回転速度と比較すること（１１２）と、
   −前記ステアリングホイール角度センサを用いて計算又は測定された前記ステアリングホイールの前記角加速度を、前記パワーステアリングモータ角度センサを用いて計算又は測定された前記ステアリングホイールの前記角加速度と比較すること（１１３）と
   からなるステップのうち少なくとも１つを含む比較ステップ（１１０）と、また
   −前記比較ステップ（１１１、１１２、１１３）のうちの少なくとも１つの結果がそれぞれの所定の閾値（ＴＲＩＧ）よりも大きい場合に警告信号を送信することからなる誤差検出ステップ（１２０）と
   を含む方法。
2. 前記警告信号を受信すると、
   −映像及び／又は音声警告装置を起動するステップ（１３０）と、
   −前記後輪の制御を確保するステップ（１４０）であって
   −誤差を検出した時点で保持している前記角度位置で後輪をロックすることによって、或いは所定の位置まで後輪を転舵することによって、前記後輪の前記制御命令を無効にすること（１４１）と
   −前記後輪操舵装置の制御を無効にすること（１４２）と
   のうちの少なくとも１つのステップを含む、前記後輪の制御を確保するステップ（１４０）と、
   の中から少なくとも１つのステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記警告信号を処理するステップ（１５０）であって、
   −第１のタイプの処理（１５１）において、前記警告信号の第１のエッジ（Ｆ１）がコンピュータで受信されると実行される、前記後輪の制御を無効にするステップと、
   −第２のタイプの処理（１５２）において、前記警告信号の持続時間（Ｔ＿ｅｒｒ）が閾値（Ｔ＿ｔｈ）よりも大きい場合に実行される、前記後輪の制御を無効にするステップと、
   −第３のタイプの処理（１５３）において、前記警告信号の頻度が閾値よりも大きい場合に実行される、前記後輪の制御を無効にするステップと、
   −第４のタイプの処理（１５４）において、前記第２のタイプの処理（１５２）と前記第３のタイプの処理（１５３）の組み合わせである、前記後輪の制御を無効にするステップと
   のうちの少なくとも１つを含む、前記警告信号を処理するステップ（１５０）を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 警告信号処理（１５１、１５２、１５３、１５４）の前記タイプの選択は、前記車両の移動速度に基づいて、及び／又は前記ステアリングホイールの回転角に基づいて行われる、請求項３に記載の方法。
5. 前記誤差検出ステップ（１２０）に対する前記所定の閾値は、前記自動車両の移動速度、前輪の転舵角、前記モータ角度センサのサンプリング周波数及び前記ステアリングホイール角度センサのサンプリング周波数のうちの１つの値に少なくとも依存する変数値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ステアリングホイール角度センサの測定値をフィルタ処理するステップ（１０６）、及び前記モータ角度センサの測定値をフィルタ処理するステップ（１０７）をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. コラムマウント式パワーステアリングシステムに関して、前記モータ角度センサを用いる前記ステアリングホイールの角度位置の計算（１０２）は、少なくともパワーステアリングモータの回転数とコラムの回転数との間のギア減速比に基づいて実施される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 所定の位置へ向けた前記後輪の転舵は、所定のプロファイルに従って実行される、請求項２から７のいずれか一項に記載方法。
9. コンピュータプログラムであって、前記車両のコンピュータ上で前記プログラムが実行されるとき、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム。

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