JP2012154677A - 角速度検出装置及び角速度のエラー検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズに伴う角速度変化に対しては、エラー検出せずに、故障による角速度の異常変化をノイズと区別してエラー検出することが可能な角速度検出装置及び角速度のエラー検出方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 本実施形態の角速度検出装置は、プラスカウンターでは、「時間」ごとに算出した平均角速度「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」が、例えば、３０００（ｄｅｇ／ｓ）以上であるときに、３を加算するとともに３０００よりも小さいときに、１を減算して第１のカウンター値Ｐを求める。マイナスカウンターでは、前記平均角速度「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」が、例えば、−３０００（ｄｅｇ／ｓ）以下であるときに、３を加算するとともに−３０００よりも大きいとき、１を減算して第２のカウンター値Ｍを求める。各カウンター値が所定のエラー閾値（例えば２０）を越えたときにエラーと判断される。
【選択図】図８

Description

本発明は、角速度検出装置に係り、特に角速度のエラー検出に関するものである。

下記特許文献１には、舵角センサが出力する舵角変化量を積算して演算舵角値を算出し、舵角センサが出力する舵角値と前記演算舵角値との偏差が所定値を越えたときにセンサ異常であると判定する舵角センサ異常検出装置に関する発明が開示されている。

特開平１１−５９４６２号公報

従来では突発的に角度が変化してしまうようなノイズもエラーとして検出されやすい。そして従来では、ノイズに伴う角速度変化に対してはエラー検出しない一方で、故障による角速度の異常変化をノイズと区別してエラー検出することが困難であった。

そこで本発明は上記従来の問題点を解決するためのものであり、ノイズに伴う角速度変化に対しては、エラー検出せずに、故障による角速度の異常変化をノイズと区別してエラー検出することが可能な角速度検出装置及び角速度のエラー検出方法を提供することを目的としている。

本発明の角速度検出装置は、
角速度を算出する際の単位時間よりも短い時間間隔Ｔ１ごとに検出された角度に基づいて、各時間間隔Ｔ１時点での前記角速度を求め、さらに前記時間間隔Ｔ１を過去に遡って複数回分まとめた各角速度により平均角速度を算出する算出手段と、
前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が、正値により定められた所定の閾値以上であるときに、所定の数値ａを加算するとともに前記閾値よりも小さいときに、所定の数値ｂを減算して第１のカウンター値を求めるプラスカウンターと、
前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が負値により定められた所定の閾値以下であるときに、所定の数値ｃを加算するとともに前記閾値よりも大きいときに、所定の数値ｄを減算して第２のカウンター値を求めるマイナスカウンターと、
を有しており、
前記第１のカウンター値あるいは前記第２のカウンター値が所定のエラー閾値を越えたときにエラーと判断されることを特徴とするものである。

また本発明における角速度のエラー検出方法は、
角速度を算出する際の単位時間よりも短い時間間隔Ｔ１ごとに検出された角度に基づいて、各時間間隔Ｔ１時点での前記角速度を求め、さらに前記時間間隔Ｔ１を過去に遡って複数回分まとめた各角速度により平均角速度を算出し、
前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が正値により定められた所定の閾値以上であるときに、所定の数値ａを加算するとともに前記閾値よりも小さいときに、所定の数値ｂを減算して第１のカウンター値を求め、
さらに、前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が、負値により定められた所定の閾値以下であるときに所定の数値ｃを加算するとともに前記閾値よりも大きいときに、所定の数値ｄを減算して第２のカウンター値を求め、
前記第１のカウンター値あるいは前記第２のカウンター値が所定のエラー閾値を越えたときにエラーと判断することを特徴とするものである。

このようにカウンターを設けることで、異常な平均角速度を検出しても即座にエラーとしない。そして本発明では、カウンターを一つだけでなく、平均角速度に対する閾値が正値で定められるプラスカウンターと、平均角速度に対する閾値が負値で定められるマイナスカウンターとを夫々、設けた。

例えば時間に対する角度変化が突発的に大きく変化するようなノイズパターンでは、算出手段によって求められた平均角速度が正値と負値との双方に大きく振れてしまう。このとき本発明では、平均角速度が正値に大きく振れた場合にはプラスカウンターに、平均角速度が負値に大きく振れた場合にはマイナスカウンターに夫々、カウントされていくため、第１のカウンター値と第２のカウンター値の双方を、エラー閾値よりも小さくなるように設定しやすく、ノイズをエラー検出しないようにできる。

本来、エラー検出したいのは、例えば、電子回路内でショートなどが生じて、時間に対する検出角度が大きく振れた状態のまま、その値を保ち続けるような故障状態である。かかる故障状態では、本発明のプラスカウンターあるいはマイナスカウンターの一方に対して、平均角速度が閾値を超えた時間が長くなり、故障に伴うカウンター値を、ノイズに伴うカウンター値よりも大きくしやすい。よって、従来に比べて、ノイズに伴うカウンター値をエラー閾値より低く、故障に伴うカウンター値をエラー閾値よりも高い状態に適切に設定できる。

したがって本発明では、従来に比べて、ノイズに伴う角速度変化に対してはエラー検出せず、一方、故障による角速度の異常変化に対してはエラー検出可能な構成にでき、動作安定性及びエラー検出精度に優れた角速度検出装置及び角速度のエラー検出方法を実現できる。

本発明では、各カウンター部に加算する数値ａ，ｃは、減算する数値ｂ，ｄよりも大きいことが好ましい。このように加算値を大きくすることで、ノイズに伴う最大カウンター値と、故障に伴う最大カウンター値との差を広げることができ、エラー閾値を設定しやすくでき、動作安定性及びエラー検出精度に優れた構成にできる。

また本発明では、数値ｂの減算は、減算する際の前記第１のカウンター値が所定の下限値よりも大きいとき、数値ｄの減算は、減算する際の前記第２のカウンター値が所定の下限値よりも大きいときに、夫々行われることが好ましい。減算に対する下限値を設けることで、常に、各カウンター値の下限値とエラー閾値までの差を一定にでき、エラー検出精度をより効果的に向上させることができる。

本発明の角速度検出装置及びエラー検出方法によれば、従来に比べて、ノイズに伴う角速度変化に対してエラー検出せず、一方、故障による角速度の異常変化に対してはエラー検出可能な構成にできる。

角速度検出装置の斜視図、 本実施形態における電子回路図、 本実施形態におけるマイクロプロセッサの構成図、 「時間」、「角度Ａ」、「角速度ＡＳ」、平均角速度、本実施形態におけるプラスカウンター及びマイナスカウンターの各カウンター値、比較例におけるカウンターのカウンター値を示すノイズとしたいパターンのシミュレーション結果、 「時間」、「角度Ａ」、「角速度ＡＳ」、平均角速度、本実施形態におけるプラスカウンター及びマイナスカウンターの各カウンター値、比較例におけるカウンターのカウンター値を示すノイズとしたいパターンのシミュレーション結果、 「時間」、「角度Ａ」、「角速度ＡＳ」、平均角速度、本実施形態におけるプラスカウンター及びマイナスカウンターの各カウンター値、比較例におけるカウンターのカウンター値を示すノイズとしたいパターンのシミュレーション結果、 「時間」、「角度Ａ」、「角速度ＡＳ」、平均角速度、本実施形態におけるプラスカウンター及びマイナスカウンターの各カウンター値、比較例におけるカウンターのカウンター値を示すエラーとして検出したいパターンのシミュレーション結果、 （ａ）は、本実施形態のプラスカウンターで算出される第１のカウンター値の増減及び第１のカウンター値に基づくエラー判断を示すフローチャート図であり、（ｂ）は、マイナスカウンターで算出される第２のカウンター値の増減及び第２のカウンター値に基づくエラー判断を示すフローチャート図、 比較例のカウンターで算出されるカウンター値の増減及びカウンター値に基づくエラー判断を示すフローチャート図。

図１は、本実施形態における角速度検出装置の斜視図である。
図１に示す角速度検出装置９は、磁気センサ１０と、磁石１４とを有して構成される。図１に示すように磁気センサ１０はプリント配線基板１１と、プリント配線基板１１に電気接続されたセンサ素子１２とを有して構成されている。磁気センサ１０と磁石１４とは間隔を空けて配置されている（非接触）。

図２は、磁気センサ１０内に組み込まれる電子回路２０の回路図である。
図２に示すように電子回路２０は、磁界検出部２１と、マルチプレクサ２２と、オペアンプ（差動増幅器）２３と、マイクロプロセッサ２４と、を有して構成されている。

図２に示すように磁界検出部２１は、複数の磁界検出素子（例えばＧＭＲ素子）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８のブリッジ回路４０，４１により構成されている。

図２に示すように磁石１４（図２では模式的に点線で示す）が回転すると、各磁界検出素子Ｓ１〜Ｓ８の電気特性が変化し、第１のブリッジ回路４０からは磁界検出信号としてＳＩＮ⁺信号とＳＩＮ^-信号が出力され、第２のブリッジ回路４１からは磁界検出信号としてＣＯＳ⁺信号とＣＯＳ^-信号が出力される。ＳＩＮ⁺信号とＳＩＮ^-信号、及び、ＣＯＳ⁺信号とＣＯＳ^-信号は夫々、位相が１８０度ずれている。またＳＩＮ⁺信号とＣＯＳ⁺信号、及びＳＩＮ^-信号とＣＯＳ^-信号は夫々、位相が９０度ずれている。

図２に示すマルチプレクサ２２により、ＳＩＮ⁺信号とＳＩＮ^-信号とが選択されて、オペアンプ２３に入力されると、オペアンプ２３にて増幅されたＳＩＮ信号を得ることができる。

また図２に示すマルチプレクサ２２により、ＣＯＳ⁺信号とＣＯＳ^-信号とが選択されて、オペアンプ２３に入力されると、オペアンプ２３にて増幅されたＣＯＳ信号を得ることができる。

オペアンプ２３により生成されたＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号を用いて、マイクロプロセッサ２４の図３に示す演算処理部１９にて、逆正接値（ａｒｃ ｔａｎ）を演算し、逆正接値に基づいて磁石１４の回転角度を得る。ＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号は所定の時間間隔Ｔ１ごとに演算処理部１９に送られ、前記時間間隔Ｔ１ごとに磁石１４の角度を得ることができる。

図４は、ノイズとしたいパターン（エラー検出しないパターン）のシミュレーション結果を示している。図４に示す左側のグラフは「時間」と「角度」との関係を示し、右側のグラフは「時間」と「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）との関係を示している。グラフの下側には、シミュレーション結果の表が示されている。以下、主に表に基づいて説明する。

図４の「時間」欄に示す各時間（０、１、２、３・・）は例えば２ｍｓ間隔（上記の時間間隔Ｔ１に該当）で刻まれている。つまり「時間」欄の「１」は「０」から２ｍｓ後、「２」は「０」から４ｍｓ後・・・を示している。

図４の「角度Ａ」欄が、各「時間」のときの磁石１４の角度である。このシミュレーションでは、「時間」が「５」までは、角度が「０」である。なお実際の使用状態では、磁石１４が回転して、「角度Ａ」が変化するのであるが、図４のシミュレーション結果では角度変化、角速度変化が異常に大きく変化していることを見やすくするために、磁石１４は動いていないものとして、すなわち角度０を固定基準値として説明する。図５〜図７においても同様である。

図４のシミュレーションでは、「時間」が「６」のとき、角度が「１２１」と突発的に大きくなっている（図４の角度変化を示すグラフも参照）。続いて「時間」が「７」以降になると、再び角度が「０」に戻っている。「時間」が「６」のときのように角度が突発的に変化するのは、例えば外部から大きな磁力が作用して磁石１４から生じる磁界に影響を及ぼすような場合が考えられる。

図４に示す「角速度ＡＳ」欄は、（ｄｅｇ／１０ｍｓ）とした角速度を示している。よって、「時間」が「６」のときの角速度を求めるには、１０ｍｓ前となる「時間」「１」のときから「時間」「６」の間の角度変化を求める。「時間」が「１」のときの「角度Ａ」は「０」、その１０ｍｓ後である「時間」が「６」のときの「角度Ａ」は「１２１」であるから、「時間」が「６」のときの「角速度ＡＳ」（ｄｅｇ／１０ｍｓ）を「１２１」と求めることが出来る。一方、「時間」が「７」になると、「角度Ａ」が「０」に戻り、さらに「時間」「７」の１０ｍｓ前は、「時間」が「２」であり、このときも「角度Ａ」は「０」である。よって、「時間」「７」での「角速度ＡＳ」は「０」になる。

図４に示すように、「時間」が「１１」のとき、「角速度ＡＳ」が「−１２１」になっていることがわかる。これは、「時間」が「１１」のときは、「角度Ａ」が「０」であり、「時間」「１１」から見て１０ｍｓ前は、「時間」が「６」のときで「角度Ａ」が「１２１」であるためである。

このように角速度を算出する際の単位時間（１０ｍｓ）よりも短い時間間隔（２ｍｓ）ごとに得られた「角度Ａ」に基づいて、図４に示す各「時間Ａ」時点での「角速度ＡＳ」（ｄｅｇ／１０ｍｓ）を求める。

次に、図４に示す「過去４回平均ＡＳＭＡＶ」欄では、「時間」を過去に遡って４回分まとめた各角速度により平均角速度を算出している。

例えば「時間」が「６」のとき、「時間」を過去に遡った４回分の角速度は、「１２１」（時間が６のとき）と「０」（時間が３〜５のとき）であるから、「１２１」を４で割って、「３０．３」の平均角速度（ｄｅｇ／１０ｍｓ）を得ている。

時間が「７」のときも、「時間」を過去に遡った４回分の角速度は、「１２１」（時間が６のとき）と「０」（時間が４、５、７のとき）であるから、平均角速度は「３０．３」となる。時間が「８」「９」も同様である。

時間が「１０」のとき、「時間」を過去に遡った４回分の角速度は、全て「０」（時間が７〜１０）であるから、平均角速度は「０」となる。

時間が「１１」のとき、「時間」を過去に遡った４回分の角速度は、「−１２１」（時間が１１のとき）と「０」（時間が８〜１０のとき）であるから、「−１２１」を４で割ることで、平均角速度（ｄｅｇ／１０ｍｓ）は「−３０．３」となる。以下、同様にして求める。

図４に示す「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」は、図４に示す「過去４回平均ＡＳＭＡＶ」欄の平均角速度の単位時間を「１０ｍｓ」から「１ｓ」に変更したものである。図４の右側の「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）のグラフも参照されたい。

図３の格納部２５には、図４に示す「時間」「角度Ａ」「過去４回平均ＡＳＭＡＶ」「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」の各情報が格納される。これらのうち、「角度Ａ」と「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の情報が、例えば１０ｍｓごとに（ＣＡＮ送信タイミング）機器本体側の制御部４４に送信される。

「１０ｍｓごと」とは、図４に示す「時間」「０」がスタートとすれば、「時間」が「５」「１０」「１５」・・・のときである。

本実施形態では、１０ｍｓよりも短い時間間隔Ｔ１（２ｍｓ）で「角度Ａ」を求めるとともに、過去に遡って４回分まとめて平均角速度を求めている。このため、ＣＡＮ送信タイミングである図４の「時間」が「５」「１０」「１５」のときはいずれも「角度Ａ」及び「角速度ＡＳ」が「０」であるが、過去に遡って求めた平均角速度を送信することで、１０ｍｓの間での角度変化に基づく角速度の変化を反映させることが出来る。

図４に示すように本実施形態では、マイクロプロセッサ２４内に、プラスカウンター２６とマイナスカウンター２７とが設けられている。そして、格納部２５から各カウンター２６，２７に「時間」と「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の情報が送られる。

以下、本実施形態における角速度のエラー検出方法を、図８のフローチャートも用いて説明する。図８（ａ）は、プラスカウンター２６における第１のカウンター値Ｐの増減やエラー判断を説明するためのフローチャートであり、図８（ｂ）は、マイナスカウンター２７における第２のカウンター値Ｍの増減やエラー判断を説明するためのフローチャートである。

図３に示すプラスカウンター２６では、格納部２５から送られてくる「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）が正値で定められた所定の閾値以上であるときには数値３を加算し、所定の閾値を下回るとき、数値１を減算して第１のカウンター値Ｐを求める。ただし、減算は、第１のカウンター値Ｐが０（下限値）よりも大きい場合に行われる。ここでプラスカウンター２６に定められた正値の閾値は例えば３０００（ｄｅｇ／ｓ）である。

また図３に示すマイナスカウンター２７では、格納部２５から送られてくる「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）が負値で定められた所定の閾値以下であるとき数値３を加算し、所定の閾値を上回るとき、数値１を減算して第２のカウンター値Ｍを求める。ただし、減算は、第２のカウンター値Ｍが０（下限値）よりも大きい場合に行われる。ここでマイナスカウンター２７に定められた負値の閾値は例えば、−３０００（ｄｅｇ／ｓ）である。

図８（ａ）（ｂ）の各ステップＳＴ１に示すように、まずプラスカウンター２６にて算出される第１のカウンター値Ｐも、マイナスカウンター２７にて算出される第２のカウンター値Ｍも０（下限値）である。

よって、図４に示すように「時間」が「０」から「５」までは「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）が「０」であるから、プラスカウンター２６では、図８（ａ）のステップＳＴ２において、いずれも平均角速度が閾値３０００（ｄｅｇ／ｓ）を下回る。よってステップＳＴ３に移行するが、第１のカウンター値Ｐは０であるから減算が行われないまま、ステップＳＴ２に戻される。よって図４に示すように、「時間」が「０」から「５」までのプラスカウンターにて算出される第１のカウンター値Ｐは「０」のままである。同様に、マイナスカウンター２７では、図８（ｂ）のステップＳＴ２において、いずれも平均角速度が閾値−３０００（ｄｅｇ／ｓ）を上回る。よってステップＳＴ３に移行するが、第２のカウンター値Ｍは０であるから減算が行われないまま、ステップＳＴ２に戻される。よって図４に示すように、「時間」が「０」から「５」までのマイナスカウンターで算出される第２のカウンター値Ｍは「０」のままである。

図４に示すように「時間」が「６」〜「９」までは、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）が「３０２５」である。このため、プラスカウンター２６では、図８（ａ）のステップＳＴ２において、いずれも平均角速度が閾値（３０００ｄｅｇ／ｓ）を上回る。よってステップＳＴ４に移行して、第１のカウンター値Ｐに数値３が加算される。次にステップＳＴ５に移行して、第１のカウンター値Ｐがエラー閾値を越えているか否か判断される。例えば本実施形態では、エラー閾値を「２０」と定める。

図４に示すように、プラスカウンター２６では、「時間」が「９」まで数値３が加算されて第１のカウンター値が「１２」まで大きくなるが、エラー閾値を下回るため、エラーと判断されることなく、図８（ａ）のステップＳＴ５からステップＳＴ２に戻される。

また図４に示すように「時間」が「１０」以降になると、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）がいずれも３０００（ｄｅｇ／ｓ）以下であるため、プラスカウンター２６では、ステップＳＴ３で数値１を第１のカウンター値Ｐから減算する（図４及び図８（ａ）のステップＳＴ６参照）。減算が続ければ、いずれ第１のカウンター値Ｐを初期値（Ｐ＝０）に戻すことができる。

一方、マイナスカウンター２７においては、「時間」が「１０」までは、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）が閾値である「−３０００ｄｅｇ／ｓ」を上回り、第２のカウンター値は「０」のままである。「時間」が「１１」〜「１４」までの「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）は「−３０２５」である。このため、マイナスカウンター２７では、図８（ｂ）のステップＳＴ２において、いずれも平均角速度が閾値（−３０００ｄｅｇ／ｓ）を下回る。よってステップＳＴ４に移行して、第２のカウンター値Ｍに数値３が加算される。次にステップＳＴ５に移行して、第２のカウンター値Ｍがエラー閾値を越えているか否か判断される。例えば本実施形態では、エラー閾値を「２０」と定める。

図４に示すように、マイナスカウンター２７では、「時間」が「１１」〜「１４」まで数値３が加算されて第２のカウンター値Ｍが「１２」まで大きくなるが、エラー閾値を下回るため、エラーと判断されることなく、図８（ｂ）のステップＳＴ５からステップＳＴ２に戻される。

また図４に示すように「時間」が「１５」以降になると、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）がいずれも−３０００（ｄｅｇ／ｓ）を上回るため、マイナスカウンター２７では、ステップＳＴ３で数値１を第２のカウンター値Ｍから減算する（図４及び図８（ｂ）のステップＳＴ６参照）。

図４に示すように、プラスカウンター２６にて算出される第１のカウンター値Ｐ及びマイナスカウンター２７にて算出される第２のカウンター値Ｍはいずれも最大値が１２であり、エラー閾値の「２０」を下回ることで、図４に示すシミュレーション結果は、本実施形態ではノイズとされ、エラー検出されない。

図５は、図４と同様に、ノイズとしたいパターン（エラー検出しないパターン）のシミュレーション結果を示している。図５では、左側のグラフに示すように、「時間」が「６」と「８」の２度にわたって突発的に角度が大きくなっている。

図５に示す「角速度ＡＳ」、「過去４回平均ＡＳＭＡＶ」、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」は、図４と同様の算出方法で計算されたものである。そして、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）と、図３に示すプラスカウンター２６及びマイナスカウンター２７の夫々にて設定された閾値を比較して、各カウンター値を増減する（図５、図８参照）。これにより図５に示すように、プラスカウンター２６により算出された第１のカウンター値Ｐ及びマイナスカウンター２７により算出された第２のカウンター値Ｍがともに最大で１５となる。このとき図４と同様に、エラー閾値を「２０」に設定すると、各カウンター値はエラー閾値を下回るため、図５のシミュレーション結果は、ノイズとされ、エラー検出されない。

図６は、図４、図５と同様に、ノイズとしたいパターン（エラー検出しないパターン）のシミュレーション結果を示している。図６の左側のグラフに示すように、図４、図５に比べて「時間」に対する角度変化がやや緩やかであるが、図６のような角度変化も図４、図５と同様にノイズと判断したい。

図６に示す「角速度ＡＳ」、「過去４回平均ＡＳＭＡＶ」、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」は、図４と同様の算出方法で計算されたものである。そして、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）と、図３に示すプラスカウンター２６及びマイナスカウンター２７にて設定された閾値を比較して、各カウンター値を増減する（図６、図８参照）。これにより図６に示すように、プラスカウンター２６により算出された第１のカウンター値Ｐ及びマイナスカウンター２７により算出された第２のカウンター値Ｍがともに最大で１２となる。このとき図４、図５と同様に、エラー閾値を「２０」と設定すると、各カウンター値はエラー閾値を下回るため、図６のシミュレーション結果は、ノイズとされ、エラー検出されない。

一方、図７は、図４〜図６と違って、ノイズではなく、エラー検出したいパターンのシミュレーション結果を示している。

図７の左側のグラフに示すように、「時間」が「５」から「６」に変化すると角度が「０」から「１２１」に突発的に大きくなり、「時間」が「６」以降、ずっと「１２１」の角度を維持し続けている。

このような状態は、ノイズとして判断せず、図５に示す電子回路２０内でのショート等の故障としてエラー検出したい。

図７に示すように、「時間」が「０」から「５」までは「角度Ａ」は「０」であるが、「時間」が「６」以降、「角度Ａ」は「１２１」と保持し続けている。

図７に示すように、「角速度ＡＳ」（ｄｅｇ／１０ｍｓ）は、「時間」が「６」〜「１０」までは「１２１」であるが、「時間」が「１１」以降になると、１０ｍｓ前との「角度Ａ」に変化が無くなるため（角度変化が０）、「時間」が「１１」以降になると、「角速度ＡＳ」（ｄｅｇ／１０ｍｓ）は「０」となる。

そして図７に示すように「過去４回平均ＡＳＭＡＶ」、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）を求める。求めかたは図４で説明した通りである。各「時間」に対する「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）が、図７の右図にグラフとして示されている。

図４〜図６と、図７とを対比すると、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）は、図７のほうが、図４〜図６に比べて非常に高い数値となり、しかも、高い「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の状態が長い時間続く。また図７に示すように、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）は全て「０」以上であり、負値にならない。

図７で得られた「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）を、閾値（プラスカウンター２６での閾値は３０００、マイナスカウンターでの閾値は−３０００）と比較して、本実施形態のプラスカウンター２６及びマイナスカウンター２７にて各カウンター値を算出すると、プラスカウンター２６にて算出された第１のカウンター値Ｐは最大で「２４」まで大きくなる。一方、マイナスカウンター２７にて算出された第２のカウンター値Ｍは「０」のままである。

図８（ａ）のフローチャートで示すように、プラスカウンター２６にて算出された第１のカウンター値ＰがステップＳＴ５でエラー閾値である「２０」を越えると、エラー信号が出力される（ステップＳＴ７）。

なお図７のシミュレーション結果では、プラスカウンター２６にて算出された第１のカウンター値Ｐがエラー閾値を越えたが、「角度Ａ」が負値に大きく振れれば、マイナスカウンター２７にて算出される第２のカウンター値Ｍが図８（ｂ）のステップＳＴ５でエラー閾値である「２０」を越え、エラー信号が出力される（図８（ｂ）のステップＳＴ７）。

このように図７のシミュレーション結果は、ノイズとされず、故障としてエラー検出できる。

上記した本実施形態に対して、カウンターを一つだけ設けた形態を比較例として以下説明する。

比較例でのフローチャートは図９である。比較例では、「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の絶対値が３０００ｄｅｇ／ｓ（閾値）を越えた場合、数値３を加算し、３０００ｄｅｇ／ｓを下回った場合、数値１を減算してカウンター値を求める。すなわち一つのカウンターでは、平均角速度が３０００ｄｅｇ／ｓ以上になったときと、−３０００ｄｅｇ／ｓ以下になったときの異常な正負値、双方で数値３の加算が行われる。

まず図４のシミュレーション結果であるが、比較例では、図４の「時間」が「６」〜「９」、「１１」〜「１４」で「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の絶対値が３０００ｄｅｇ／ｓ（閾値）を越えるため、図９のステップＳＴ８からステップＳＴ９に移行し、既にエラー状態で無ければステップＳＴ１０で数値３がカウンター値として加算され続ける。そしてステップＳＴ１１で、カウンター値がエラー閾値（上記した実施形態と同様にエラー閾値を「２０」に設定する）を越えているか否か判断される。

なお「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の絶対値が３０００ｄｅｇ／ｓ（閾値）を下回っていれば、ステップＳＴ８からステップＳＴ１２に移行し、カウンター値が「０」よりも大きい状態であれば、ステップＳＴ１３で数値１がカウンター値から減算される。

図４のシミュレーション結果では、比較例のようにカウンターを一つとすると、カウンター値が最大で２３まで大きくなる。この結果、図９のステップＳＴ１１で、カウンター値が「２０」を越えて、エラー信号が出力される（ステップＳＴ１４）。

図５、図６のシミュレーション結果でも、比較例のようにカウンターを一つとすると、カウンター値が「２０」を越えるため、エラー信号が出力される。

よって比較例では、図４〜図６のシミュレーション結果を、エラー検出してしまい、ノイズとして無視できない。

このため比較例の場合、例えば、カウンター値に対するエラー閾値を本実施形態の「２０」よりも大きくすれば、図４〜図６のシミュレーション結果もノイズと判断できる（エラー検出しない）。図５のシミュレーション結果に対する比較例でのカウンター値が最大で「２９」であるから例えば比較例では、エラー閾値を「３０」に変更する。そうすると比較例でも図４〜図６のシミュレーション結果を、全てノイズとして判断できエラー検出しない。

しかしながら、図７の本来、エラー検出したいシミュレーション結果では、比較例でのカウンター値が最大で「２４」であるため、エラー閾値を「３０」に上げてしまうと、比較例では図７もノイズとして判断してしまいエラー検出しない。

本実施形態では、カウンター２６，２７を設けることで、異常な平均角速度を検出しても即座にエラーとしない。この点は比較例も同じであるが、さらに本実施形態では、カウンターを一つだけでなく、平均角速度に対する閾値が正値に定められたプラスカウンター２６と、平均角速度に対する閾値が負値に定められたマイナスカウンター２７とを設けた点に特徴的部分がある。

よって図４〜図６のように突発的に大きく角度が変化して、マイクロプロセッサ２４内の演算処理部１９（算出手段）によって求められた平均角速度（図４〜図７の「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」）が正値と負値との双方に大きく振れてしまうような状態でも、平均角速度が正値に大きく振れた場合にはプラスカウンター２６に、平均角速度が負値に大きく振れた場合にはマイナスカウンター２７に夫々、カウントされていくため、プラスカウンター２６により求めた第１のカウンター値と、マイナスカウンター２７により求めた第２のカウンター値の双方を、エラー閾値よりも小さくなるように設定しやすく、ノイズをエラー検出しないようにできる。

本来、エラー検出したいのは、例えば、電子回路２０内でショートなどが生じて、時間に対する検出角度が大きく振れた状態のまま、その値を保ち続けるような故障状態である（図７）。かかる故障状態では、本実施形態のプラスカウンター２６あるいはマイナスカウンター２７の一方に対して、平均角速度が閾値を超えた時間が長くなり、故障に伴うカウンター値を、ノイズに伴うカウンター値よりも大きくできる。例えば、図４〜図５では、プラスカウンター２６及びマイナスカウンター２７の各カウンター値の最大値は「１５」であるが、図７では、プラスカウンター２６の第１のカウンター値を最大で「２４」にできる。

よって、ノイズに伴うカウンター値（図４〜図６）をエラー閾値より低く、故障に伴うカウンター値（図７）をエラー閾値よりも高い状態に適切に設定できる。

一方、比較例では、図５のノイズに伴うカウンター値が、図７の故障に伴うカウンター値を上回ってしまうため、ノイズに伴う角速度変化に対してエラー検出せず、故障に伴う異常な角速度変化に対してエラー検出可能な構成にできない。比較例では、ノイズと故障の双方をエラー検出するか、双方をエラー検出しない状態になる。

これに対して本実施形態では、ノイズに伴う角速度変化に対してはエラー検出せず、一方、故障による角速度の異常変化に対してはエラー検出可能な構成にでき、動作安定性及びエラー検出精度に優れた角速度検出装置及び角速度のエラー検出方法を実現できる。

また、本実施形態では、各カウンター２６，２７に加算する数値ａ、ｃを例えば「３」とし、減算する数値ｂ，ｄを例えば「１」として、加算値を減算値よりも大きくしているが、これにより、ノイズ（図４〜図６）に伴う最大カウンター値と、故障（図７）に伴う最大カウンター値との差を広げることができ、エラー閾値を設定しやすくでき、動作安定性及びエラー検出精度に優れた構成にできる。

また、数値ｂの減算は、減算する際の前記第１のカウンター値Ｐが所定の下限値よりも大きいとき、数値ｄの減算は、減算する際の前記第２のカウンター値Ｍが所定の下限値よりも大きいときに、夫々行われるように制御されている。

すなわち、各カウンター値の下限値を例えば「０」に設定し、図８（ａ）（ｂ）のステップＳＴ３では、カウンター値が「０」よりも大きい場合に、ステップＳＴ６で各カウンター値から１を減算している。

下限値を設けない構成とすると、例えば、ある程度までカウンター値が下がった場合に、減算値を「１」よりも、より小さい値に変更するなどの制御を行って、カウンター値があまり小さくならないように調整してエラー検出感度の低下を抑制することが必要になる。

しかしながら上記のように減算値を、現カウンター値を見ながら変更等するのは制御系に負担がかかるため、本実施形態のように、減算に対する下限値を設けておけば、常に、各カウンター値の下限値とエラー閾値までの差を一定にでき、制御系を複雑化することなく、エラー検出精度をより効果的に向上させることができる。

図３のマイクロプロセッサ２４に示すプラスカウンター２６及びマイナスカウンター２７とは別にエラー判断部２８を設けて、このエラー判断部２８で、図８（ａ）（ｂ）に示すステップＳＴ５，ＳＴ７を行うことができる。あるいは、このようなエラー判断を、各カウンター２６，２７内で行うように制御することもできる。

エラーが検知されると、制御部４４にエラー信号を送信する。エラー信号を受けた制御部４４は、例えば駆動を完全に停止する。またエラー信号を格納部２５に送って、１０ｍｓ間隔で制御部４４に送信される「角度Ａ」と「ＡＳＭＡＶ（ｄｅｇ／ｓ）」（平均角速度）の送信を停止することもできる。エラー信号をどのように使用するかは、本実施形態の角速度検出装置９を組み込む機種等により適宜変更できる。

例えば本実施形態の角速度検出装置は舵角センサとして構成することができる。本実施形態では角速度の異常が検出されても即座にエラーにせず、また精度良く故障に伴う角速度の異常変化に対してエラー検出できるため、動作安定性及び信頼性を向上させることができる。

９ 角速度検出装置
１０ 磁気センサ
１１ プリント配線基板
１４ 磁石
２０ 電子回路
２１ 磁界検出部
２２ マルチプレクサ
２３ オペアンプ
２４ マイクロプロセッサ
２５ 格納部
２６ プラスカウンター
２７ マイナスカウンター
２８ エラー判断部
４４ 制御部

Claims (6)

1. 角速度を算出する際の単位時間よりも短い時間間隔Ｔ１ごとに検出された角度に基づいて、各時間間隔Ｔ１時点での前記角速度を求め、さらに前記時間間隔Ｔ１を過去に遡って複数回分まとめた各角速度により平均角速度を算出する算出手段と、
   前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が、正値により定められた所定の閾値以上であるときに、所定の数値ａを加算するとともに前記閾値以下であるときに、所定の数値ｂを減算して第１のカウンター値を求めるプラスカウンターと、
   前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が負値により定められた所定の閾値以下であるときに、所定の数値ｃを加算するとともに前記閾値以上であるときに、所定の数値ｄを減算して第２のカウンター値を求めるマイナスカウンターと、
   を有しており、
   前記第１のカウンター値あるいは前記第２のカウンター値が所定のエラー閾値を越えたときにエラーと判断されることを特徴とする角速度検出装置。
2. 各カウンターに加算する数値ａ，ｃは、減算する数値ｂ，ｄよりも大きい請求項１記載の角速度検出装置。
3. 数値ｂの減算は、減算する際の前記第１のカウンター値が所定の下限値よりも大きいとき、数値ｄの減算は、減算する際の前記第２のカウンター値が所定の下限値よりも大きいときに、夫々行われる請求項１又は２に記載の角速度検出装置。
4. 角速度を算出する際の単位時間よりも短い時間間隔Ｔ１ごとに検出された角度に基づいて、各時間間隔Ｔ１時点での前記角速度を求め、さらに前記時間間隔Ｔ１を過去に遡って複数回分まとめた各角速度により平均角速度を算出し、
   前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が正値により定められた所定の閾値以上であるときに、所定の数値ａを加算するとともに前記閾値以下であるときに、所定の数値ｂを減算して第１のカウンター値を求め、
   さらに、前記時間間隔Ｔ１の経過ごとに算出した前記平均角速度が、負値により定められた所定の閾値以下であるときに所定の数値ｃを加算するとともに前記閾値以上であるときに、所定の数値ｄを減算して第２のカウンター値を求め、
   前記第１のカウンター値あるいは前記第２のカウンター値が所定のエラー閾値を越えたときにエラーと判断することを特徴とする角速度のエラー検出方法。
5. 各カウンターに加算する数値ａ，ｃを、減算する数値ｂ，ｄよりも大きい値に設定する請求項４記載の角速度のエラー検出方法。
6. 数値ｂの減算を、減算する際の前記第１のカウンター値が所定の下限値よりも大きいとき、数値ｄの減算を、減算する際の前記第２のカウンター値が所定の下限値よりも大きいときに、夫々行う請求項４又は５に記載の角速度のエラー検出方法。

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