JP2009507215A - センサ、特にヨーレート・センサを較正する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、センサ、特にヨーレート・センサを較正する方法に関し、本方法においてセンサ値（Ｙ_{ｓｅｎｓｏｒ}）および付随する温度値（Ｔ）が基準点の形式でセンサの不揮発メモリ内に保存され、この場合、センサが所定の温度プロフィルを受ける較正モードにある間に値（Ｙ_{ｓｅｎｓｏｒ}，Ｔ）が決定される。更に較正の精度を向上させるべく、本発明は、較正モードにおいて決定された値（Ｙ_{ｓｅｎｓｏｒ}，Ｔ）を用いてｎ次多項式の係数（Ｃ_０，．．．，Ｃ_ｎ−１，Ｃ_ｎ）が決定され、これらの係数が保存される方法を開示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサ、特にヨーレート・センサを較正する方法、およびセンサに関し、本方法においてセンサ値および付随する温度値（Ｔ）が基準点の形式でセンサの不揮発メモリ内に保存され、この場合、センサが所定の温度プロフィルを受ける較正モードにある間に値が決定される。

多くの場合、いわゆるセンサ・クラスタがＥＳＰ機能を備えた自動車に採用されており、データバスを介して別個の電子ブレーキ制御ユニット（ＥＢＳ）に接続されたヨーレート・センサを含んでいる。センサ・クラスタは、スクリーニングされた筐体、ヨーレート・センサ素子、電子処理ユニット（例：マイクロコントローラ）、およびＣＡＮバス等のデータバスからなる（国際公開第００／３２０２２号パンフレット）。

センサ・クラスタは、少なくとも１つのヨーレート・センサを利用し、そのゼロ・オフセット誤差は製造公差、温度および年式に依存する。センサが動作する間、このゼロ点は、ヨーレート・センサが温度に依存して不正確になり得る要因である。

ヨーレート・センサは、製造工程において限度範囲内で、および動作する間に自身のゼロ・オフセット誤差に関して較正される。

図１に、国際公開第０１／５００９０Ａ１号パンフレットに記載されているセンサ・クラスタ内における信号処理を示す。

製造工程において、センサ・クラスタは特別な較正モードに切替えられる。その後、センサ・クラスタは、一定の温度範囲で炉内を通過する。これが行われる際に、センサ・クラスタのソフトウェアがヨーレート・センサの温度およびゼロ点を検知する。

基準点［Ｔ，Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}］は、読込んだデータから決定されて不揮発メモリに保存される。その後、較正モードが解除される。

このように、ヨーレート・センサのゼロ点補正にｎ個の補正点［Ｔ_ｎ，Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}（ｎ）］が利用できる。

車両が動作する間、センサ・モジュールの温度が常時測定され、この値に基づいて、ヨーレート・センサのゼロ・オフセット誤差が、保存された基準点を用いて線形補間により計算される。

ＣＡＮバス経由で送られたヨーレート信号は、以下の関係に従い、ヨーレート・センサの測定されたセンサ信号および計算されたゼロ点から計算される。

車両の停止が検知された場合、センサ・モジュールの温度およびヨーレートが測定される。これらの値は、不揮発メモリに保存された温度クラスの１つに割り当てられる。適当な方法を用いて、ヨーレート・センサの既に保存されているゼロ点と新たに測定された値の平均値を決定する。結果が以前の値に代えて不揮発メモリに保存される。

この較正は、依然として、ある種の特別なサービス要件を十分な精度で提供しないため、ゼロ・オフセット誤差を更に改善することが求められている。

上述の観点から、本発明の目的は、センサ・誤差の較正の精度を更に向上させることである。

本発明では上述の目的を達成すべく、センサ、特にヨーレート・センサを較正する一般的な方法を、較正モードにおいて決定された値を用いてｎ次多項式の係数を決定してこれらの係数を保存すべく実装しており、本方法において、センサ値および付随する温度値が基準点の形式でセンサの不揮発メモリに保存され、この場合、センサが所定の温度プロフィルを受ける較正モードにある間に値が決定される。

多項式補間は、例えばｗｗｗ．ｍａｔｈｅ−ｏｎｌｉｎｅ．ａｔにおいて公知である。

不正確なヨーレート・センサのゼロ点を較正する方法は、依然として存在する温度依存のゼロ・オフセット誤差をｎ次多項式により補償することにより精度を向上させるものであり、更に、ヨーレート・センサの老朽化によるゼロ・オフセット誤差成分を補償可能にする。好適には、本方法はセンサ・クラスタの耐用寿命の間に見られる係数の適合を実行し、更に較正を向上させるものである。

本方法は、製造工程の間にセンサ・クラスタを一定の温度範囲で炉内を通過させることにより、ｎ次多項式の係数を決定すべく準備する。これが行われる際に、センサ・クラスタ内のソフトウェアがヨーレート・センサの温度およびゼロ点を検知する。センサ・クラスタは、測定された値から多項式の係数を決定し、これらの係数を不揮発メモリに保存する。

センサ・クラスタが動作する間、センサ・モジュールの温度Ｔが検知され、ヨーレートのゼロ点がｎ次多項式および保存されている係数を用いて補正される。

ｎ次多項式を用いて、自動車内のセンサが動作する間、すなわち自動車の既定された動作状態の間、決定されて保存された係数により補償値Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}を計算するのが有利である。

好適には、自動車内のセンサが動作する間、誤差補正済みセンサ値Ｙ_{Ｃｌｕｓｔｅｒ}が、補償値Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}および測定されたセンサ値により測定される。

この場合、較正モードの間に第１の係数が計算される一方、自動車内でセンサが動作する間、第１の誤差補正済みセンサ値が決定される。更に、自動車内でセンサが動作する間、計算された誤差補正済みセンサ値Ｙ_{Ｃｌｕｓｔｅｒ}、および付随する温度値が、これらの係数が保存されている状態で、ｎ次多項式の係数を計算すべく決定されるのが好適である。

本発明の較正方法において、決定および保存された係数を用いて、自動車内のセンサが動作する間、好適には３次多項式により補償値Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}を計算し、この補償値は、関係Ｙ_{Ｃｌｕｓｔｅｒ}＝Ｙ_{Ｓｅｎｓｏｒ}−Ｙ_{ｏｆｆｓｅｔ}に従い、車両コントローラへ送信可能な誤差補正されたセンサ値が得られるように、測定されたセンサ値と共に論理的に操作される。好適な車両コントローラは、ＥＳＰ、ＡＲＰ、ＡＢＳ等の安定性コントローラまたは乗員保護制御システムを駆動している。

請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法は、センサ、特にヨーレート・センサが設けられている場合に、安定性制御および／または乗員保護制御を駆動すべく車両コントローラで動作する。好適には、センサは以下により特徴付けられる。
−センサ素子、
−信号処理ユニット、
−データバス、
−不揮発性データメモリ、
−少なくとも１つの較正モードおよび１つの動作モードがある場合のモード転換手段、
−温度情報を、特にデータバス経由で読込むための温度センサおよび／または手段、
−保存されたセンサ値および付随する温度値に基づいて、ｎ次多項式の係数を生成する適切なアルゴリズム。

センサ・クラスタは好適には、マイクロコントローラ（処理ユニット）および不揮発メモリ、ならびに設計に応じて、一定数のヨーレート・センサ、加速センサおよび信号調節ステージで構成されている。

本方法によれば、センサ・データは好適には、処理ユニットにより読込まれ、その後でバスインターフェースを用いて車両コントローラへ出力される。

好適には、センサ・クラスタは、本発明で説明するようにゼロ点を較正する可能性のための少なくとも１つの温度センサにより拡張することができる。

更に好適な実施形態が、従属請求項および添付図面を参照しつつ以下に記載する実施形態に見られる。

図２に、センサ・クラスタ内における信号処理ユニット１０を示す。ヨーレート・センサ１１のゼロ点はセンサ・モジュールの温度Ｔに依存する。温度を測定すべく、例えば文献ＤＥ４２２８８９３Ｂ４号明細書に開示されているような温度センサ１２がセンサ・クラスタ内に設けられている。

センサ・クラスタは、製造工程の間に特別な較正モードに切替えられる。その後、センサ・クラスタは、一定の温度範囲で炉内を通過する。これが行われる際に、センサ・クラスタ・ソフトウェアは、ヨーレート・センサの温度およびゼロ点を検知する。読込まれたデータは、グループ化されて不揮発メモリ１４に保存される。更に、ｎ次多項式の係数Ｃ_０，．．．，Ｃ_ｎ−１，Ｃ_ｎが適切なアルゴリズムを用いて検知された値から決定され、同様に不揮発メモリ１４に保存される。その後、特別な較正モードが解除される。

図３に、ヨーレートの曲線の一例を、第１の動作モード、すなわち較正測定の間にプロットできる温度の関数として示す。較正モードにある間、ヨーレートの曲線は温度の関数としてｎ個の点（ｎ＝較正点の数）を有する基準点の形式に分割され、これらの点が保存される。

図４に、ヨーレート・センサのゼロ点較正のために考慮されたｎ個の点（基準点）［Ｔ，Ｙ_０］を示す。

第２の動作モード、すなわち自動車内でセンサが動作する間、車両の停止が検知された場合にヨーレート・センサの温度およびゼロ点が検知されて、新たな点（基準点）として中間的に保存される（図４）。製造工程の間に不揮発メモリ１４に保存された基準点に基づいて、且つ新たな点に基づき、ここで適当なアルゴリズムを用いて３次多項式の係数が再計算される。これらの再計算された係数は、センサ・クラスタの不揮発メモリ１４に保存され、この時点まで有効であった値を置き換える。

主車両コントローラ、好適には駆動ダイナミクス・コントローラが、高い信頼性を以って検知された車両停止に関する情報をセンサ・クラスタへ送信する。

３次多項式の例として図５の枠内に示す以下の多項式を用いて新たなゼロ点を計算する。

ＣＡＮインタフェースを介して送信されたヨーレート信号もまた、次式に従いセンサ信号および再計算されたゼロ点から計算される。

従来技術による補償値決定の模式図である。 本発明による補償値決定の模式図である。 ヨーレートの例示的な曲線を温度の関数として示す。 ヨーレート・センサのゼロ点較正に用いられるｎ個の点（基準点）［Ｔ，Ｙ_０］を示す。 新たなゼロ点の計算の模式図である。

Claims (6)

1. センサ、特にヨーレート・センサを較正する方法であって、センサ値（Ｙ_{ｓｅｎｓｏｒ}）および付随する温度値（Ｔ）が基準点の形式で前記センサの不揮発メモリ内に保存され、この場合、前記センサが所定の温度プロフィルを受ける較正モードにある間に値（Ｙ_{ｓｅｎｓｏｒ}，Ｔ）が決定される方法において、
   前記較正モードにおいて決定された前記値（Ｙ_{ｓｅｎｓｏｒ}，Ｔ）を用いてｎ次多項式の係数（Ｃ_０，．．．，Ｃ_ｎ−１，Ｃ_ｎ）が決定され、前記係数が保存されることを特徴とする方法。
2. 自動車内で前記センサが動作する間、前記決定および保存された係数（Ｃ_０，．．．，Ｃ_ｎ−１，Ｃ_ｎ）によりｎ次多項式を用いて補償値Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}が計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 自動車内で前記センサが動作する間、補償値Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}および測定されたセンサ値により誤差補正済みセンサ値Ｙ_{Ｃｌｕｓｔｅｒ}が決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 自動車内で前記センサが動作する間、誤差補正済みセンサ値Ｙ_{Ｃｌｕｓｔｅｒ}および付随する温度値Ｔが、前記係数が保存されている状態で、ｎ次多項式の係数を計算すべく決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 自動車内でセンサが動作する間、前記決定および保存された係数（Ｃ_０，．．．，Ｃ_ｎ−１，Ｃ_ｎ）を用いて、３次多項式により補償値Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}を計算することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. −センサ素子（１１）、
   −電子的処理ユニット（１０）、
   −データバス、
   −不揮発性データメモリ（１４）、
   −少なくとも１つの較正モードおよび１つの動作モードがある場合のモード転換手段、
   −温度情報を、特にデータバス経由で読込むための温度センサ（１２）および／または手段、および
   −保存されたセンサ値および付随する温度値に基づいて、ｎ次多項式の係数を生成する適切なアルゴリズム、により特徴付けられるセンサ、特にヨーレート・センサ。