JP2021127059A - Steering wheel unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両のステアリングホイールの把持を静電容量センサにより検出するステアリングホイールユニットに関し、特に、前記静電容量センサの故障診断を行うステアリングホイールユニットに関する。 The present invention relates to a steering wheel unit that detects the grip of the steering wheel of a vehicle by a capacitance sensor, and more particularly to a steering wheel unit that diagnoses a failure of the capacitance sensor.
ドライバが主体となって行う手動操舵とシステムが主体となって行う自動操舵とを切り替え可能な車両がある。このような車両は、所定のタイミング、例えば自動操舵から手動操舵への復帰時に、ドライバがステアリングホイールを把持しているか否かの検出を行う。このステアリングホイールの把持の検出には静電容量センサ等が用いられる。 There are vehicles that can switch between manual steering mainly performed by the driver and automatic steering performed mainly by the system. Such a vehicle detects whether or not the driver is gripping the steering wheel at a predetermined timing, for example, when returning from automatic steering to manual steering. A capacitance sensor or the like is used to detect the grip of the steering wheel.
特許文献1には、ステアリングホイールのリムに設けられた静電容量センサの故障判定技術が開示されている。
ところで、ステアリングホイールのリムは皮革等により覆われ、その内部に金属電極間に誘電体(スペーサ)が挟まれたシート状の静電容量センサが設けられている。この静電容量センサの内部に硬質樹脂製の円環状のリム本体が設けられた層構造とされている。 By the way, the rim of the steering wheel is covered with leather or the like, and a sheet-shaped capacitance sensor in which a dielectric (spacer) is sandwiched between metal electrodes is provided. The capacitance sensor has a layered structure in which an annular rim body made of hard resin is provided inside.
この場合、皮革と接触する金属電極として金属布等が用いられることを原因として、単純にオープン故障、ショート故障とはならずに、徐々にオープン故障又はショート故障になる場合があるということが分かった。 In this case, it was found that due to the fact that a metal cloth or the like is used as the metal electrode that comes into contact with the leather, an open failure or a short failure may gradually occur instead of simply an open failure or a short failure. rice field.
また、ステアリングホイールの把持状態から非把持状態への遷移時、あるいはその逆の遷移時に静電容量が急激に変化する場合が多いということが分かった。 It was also found that the capacitance often changes abruptly at the transition from the gripped state to the non-grasped state of the steering wheel, or vice versa.
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、ステアリングホイールのオープン故障及びショート故障の検知精度を向上させることが可能なステアリングホイールユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and an object of the present invention is to provide a steering wheel unit capable of improving the detection accuracy of an open failure and a short failure of the steering wheel.
この発明の一態様に係るステアリングホイールユニットは、車両のステアリングホイールに設けられた静電容量センサにより前記ステアリングホイールへの把持の有無を検出するステアリングホイールユニットであって、前記ステアリングホイールの舵角変化量を検出する舵角変化量検出部と、前記ステアリングホイールが把持されているときの前記静電容量センサのインピーダンスの周波数特性を計測する周波数特性計測部と、前記舵角変化量と前記周波数特性に基づき、前記静電容量センサの故障の有無を判定する故障診断部と、を備え、該故障診断部は、前記舵角変化量検出部により検出されている前記舵角変化量に応じて前記周波数特性を計測する際の掃引周波数範囲の掃引時間を変更して前記故障診断を行う。 The steering wheel unit according to one aspect of the present invention is a steering wheel unit that detects the presence or absence of gripping on the steering wheel by a capacitance sensor provided on the steering wheel of the vehicle, and changes the steering angle of the steering wheel. A steering angle change amount detection unit that detects the amount, a frequency characteristic measurement unit that measures the frequency characteristic of the impedance of the capacitance sensor when the steering wheel is gripped, and the steering angle change amount and the frequency characteristic. The failure diagnosis unit is provided with a failure diagnosis unit for determining the presence or absence of a failure of the capacitance sensor based on the above, and the failure diagnosis unit is described according to the steering angle change amount detected by the steering angle change amount detection unit. The failure diagnosis is performed by changing the sweep time in the sweep frequency range when measuring the frequency characteristics.
この発明によれば、ドライバによるステアリングホイールの操作による回転速度に対応する舵角変化量に応じて、掃引周波数範囲の掃引時間を変更して静電容量センサのインピーダンスの周波数特性を計測し故障診断を行うようにしたので、ステアリングホイールのオープン故障及びショート故障の検知精度を向上させることができる。 According to the present invention, the sweep time in the sweep frequency range is changed according to the amount of change in the steering angle corresponding to the rotation speed due to the operation of the steering wheel by the driver, and the frequency characteristic of the impedance of the capacitance sensor is measured to diagnose the failure. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the steering wheel open failure and short failure.
以下、この発明に係るステアリングホイールユニットについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the steering wheel unit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings with reference to suitable embodiments.
[構成]
図1に示すように、この実施形態に係るステアリングホイールユニット12は、車両10に設けられる。車両10は、ドライバが主体となって操舵を行う手動操舵と、システム(自動運転装置14)が主体となって操舵を行う自動操舵と、を適宜切り替え可能である。この実施形態での車両10は、操舵の他に駆動、制動の操作をシステムが主体となって行うことが可能な自動運転車両である。
[composition]
As shown in FIG. 1, the
車両10は、ステアリングホイールユニット12の他に自動運転装置14と走行装置16と報知装置18とを備える。
The
自動運転装置14はECUにより構成され、プロセッサ等の演算装置とROMやRAM等の記憶装置とを備える。自動運転装置14は、演算装置が記憶装置に記憶されるプログラムを実行することにより各種機能を実現する。自動運転装置14は、自動運転に必要な情報、例えば外界情報(カメラやレーダ等の検出結果)や車両10の走行状態情報(走行速度、加減速度)やナビ情報等を各種センサや装置から取得し、駆動、操舵、制動の操作を自動で行うための制御指示を走行装置16に対して出力する。
The
走行装置16には、駆動力装置20と操舵装置22と制動装置24とが含まれる。駆動力装置20は、駆動力ECUとエンジン・駆動モータを含む駆動源とを有する。駆動力装置20は、ドライバが行うアクセルペダルの操作又は自動運転装置14から出力される駆動の制御指示に応じて駆動力を発生させる。操舵装置22は、電動パワーステアリングシステム(EPS)ECUとEPSアクチュエータとを有する。操舵装置22は、ドライバが行うステアリングホイール26の操作又は自動運転装置14から出力される操舵の制御指示に応じて操舵力を発生させる。制動装置24は、ブレーキECUと、ブレーキアクチュエータとを有する。制動装置24は、ドライバが行うブレーキペダルの操作又は自動運転装置14から出力される制動の制御指示に応じて制動力を発生させる。
The
報知装置18は、報知ECUと表示装置と音響装置とを有する。報知装置18は、自動運転装置14又は後述する把持判定装置50から出力される報知指示に従ってドライバに対する報知を行う。
The
ステアリングホイールユニット12には、ステアリングホイール26と把持判定装置50と舵角センサ30と電源スイッチ34とが含まれる。ステアリングホイールユニット12には、さらに、静電容量センサ28が含まれる。
The
把持判定装置50は、周波数特性計測部52と、演算装置54と、記憶装置56と、タイマ(計時部)58と、を備える。
The
演算装置54は、把持検出部60と、舵角変化量検出部62と、故障診断部64と、報知指示部66と、を備える。
The
図2に示すように、ステアリングホイール26のリム40は、断面(ステアリングホイール26の中心軸と平行する断面)が複数層からなる積層構造である。リム40においては、骨格に相当する芯金41の全体を硬質の樹脂42が覆い、樹脂42の一部又は全体を静電容量センサ28が覆い、樹脂42の残部を弾性部材43が覆い、静電容量センサ28及び弾性部材43を皮革44が覆う。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、静電容量センサ28は、リム40の周方向に沿って設けられる。本実施形態では1つの静電容量センサ28がリム40の下部を境にリム40を周回するように設けられる。リム40の下部で静電容量センサ28の両端は絶縁される。
As shown in FIG. 1, the
把持検出部60は、ステアリングホイール26に対する人体の接触及び非接触{手49(図3A)の把持及び非把持}に応じて変化する合成静電容量Cの大きさを、合成静電容量Cの大きさに応じて変化する共振周波数frを検出することで検出する。
The
図3Aは、人体の手49が、一部詳細な断面形状を示すステアリングホイール26の皮革44を把持している状態を模式的に示すと共に、周波数特性計測部52が、静電容量センサ28の端子28d、28eに電気的に接続されている状態を模式的に示す回路説明図である。端子28dは、ショート検出端子としても利用できる。
FIG. 3A schematically shows a state in which the
この場合、ステアリングホイール26は、内部の樹脂42上に誘電体28bを電極28a、28cで挟んだ構成の静電容量センサ28が積層され、該静電容量センサ28上に皮革44が積層された構成とされている。
In this case, in the
静電容量センサ28の電極28a、28cと端子28d、28eとの間は、絶縁被覆電線で接続されている。
The
図3Bは、図3Aの等価回路図である。図3A、図3Bにおいて、接地(グラウンド)は、シートやフロアを通じたシャーシグラウンドである。 FIG. 3B is an equivalent circuit diagram of FIG. 3A. In FIGS. 3A and 3B, the ground is the chassis ground through the seat or floor.
静電容量センサ28は、コンデンサを形成し、該静電容量センサ28の静電容量Csは、Cs=1000[pF]である。手(人体)49がステアリングホイール26の皮革44を通じて把持している場合に、手(人体)49は、電極28cと接地との間でコンデンサを形成する。手(人体)49が形成するコンデンサの静電容量Cmは、最大でCm=100[pF]程度である。手(人体)49が皮革44を把持(接触)していないとき、ストレイキャパシタンスとして10[pF]程度の非把持時静電容量Cng(Cng=10[pF])が存在する。
The
すなわち、ステアリングホイール26では、Cs>>Cm>>Cng{静電容量センサ28の静電容量Csは、手(人体)49の静電容量Cmより非常に大きく、手(人体)49の静電容量Cmは、非把持時静電容量Cngより非常に大きい。}の関係が成り立っている。
That is, in the
ここで、周波数特性計測部52の端子28e側から、端子28eと接地との間の静電容量センサ28の静電容量を含む静電容量が、合成静電容量Cになる。
Here, the capacitance including the capacitance of the
図3Bのコンデンサの接続状態において、合成静電容量Cは、(1)式に示すように、非把持時静電容量Cngと手(人体)49の静電容量Cmとの並列コンデンサと、静電容量センサ28の静電容量Csのコンデンサとの直列静電容量になる。
C={Cs(Cng+Cm)}/(Cs+Cng+Cm) …(1)
In the connected state of the capacitor of FIG. 3B, as shown in the equation (1), the combined capacitance C is a parallel capacitor of the non-grasping capacitance Cng and the capacitance Cm of the hand (human body) 49, and static. It becomes the series capacitance with the capacitor of the capacitance Cs of the
C = {Cs (Cng + Cm)} / (Cs + Cng + Cm) ... (1)
静電容量センサ28がショート故障状態となったとき(図3Bに示す静電容量Csの端子28dの電極28c端が接地状態となったとき)、周波数特性計測部52側から見た合成静電容量C=Cshortは、Cshort=Csになる。
When the
静電容量センサ28がオープン故障状態となったとき(図3Bに示す静電容量Csのいずれかの電極28a、28c、又は端子28eがオープンとなったとき)の合成静電容量C=Copenは、Copen=1[pF]程度である。
When the
よって、オープン故障状態での静電容量Copenをも考慮すると、Cs>>Cm>>Cng>>Copen(静電容量センサ28の静電容量Csは人体の静電容量Cmより非常に大きく、人体の静電容量Cmは非把持時静電容量Cngより非常に大きく、非把持時静電容量Cngはオープン故障時静電容量Copenよりも非常に大きい。)との関係が成り立つ。
Therefore, considering the capacitance Copen in the open failure state, Cs >> Cm >> Cng >> Copen (the capacitance Cs of the
周波数特性計測部52の端子28eから接地までの経路の配線等を含むストレイインダクタンス(リードインダクタンス)を、Lとする。
Let L be the stray inductance (lead inductance) including the wiring of the path from the terminal 28e of the frequency
公知のように、共振周波数frは、fr=1/(2π√LC)になるので、故障診断部64により周波数特性計測部52を駆動して、定電圧Vinの交流電圧発生器48を低周波から高周波まで掃引させたときのセンサ電流Isenseを電流計46で計測することにより、各周波数でのインピーダンスZを、Z[Ω]=Vin/Isenseとして計測できる。
As is known, since the resonance frequency fr is fr = 1 / (2π√LC), the
この場合、共振周波数frの低周波側では、インピーダンスZは容量性(キャパシティブ)であって周波数の増加に対して減少し、共振周波数frの高周波側では、インピーダンスZは誘導性(インダクティブ)であって周波数の増加に対して上昇する。なお、共振周波数frにおいて、インピーダンスZは、等価直列抵抗値まで低下する。 In this case, on the low frequency side of the resonance frequency fr, the impedance Z is capacitive and decreases with increasing frequency, and on the high frequency side of the resonance frequency fr, the impedance Z is inductive. It rises with increasing frequency. At the resonance frequency fr, the impedance Z drops to the equivalent series resistance value.
上記の各状態をまとめて説明すると、上記(1)式を参照して、以下のようになる。
ショート故障時:静電容量センサ28のショート故障時の静電容量Cshort=Cs≒1000[pF]。
把持時:静電容量センサ28が正常で、ステアリングホイール26(静電容量センサ28)の把持時の静電容量Cm≒100[pF]。
非把持時:静電容量センサ28が正常で、ステアリングホイール26(静電容量センサ28)の非把持時静電容量Cng≒10[pF]。
オープン故障時:静電容量センサ28のオープン故障時静電容量Copen≒1[pF]。
Each of the above states will be described as follows with reference to the above equation (1).
At the time of short-circuit failure: Capacitance at the time of short-circuit failure of the
At the time of gripping: The
Non-grasping: The
At the time of open failure: Capacitance Copen ≈ 1 [pF] at the time of open failure of the
図4は、周波数特性計測部52を利用して予め計測した各状態における静電容量センサ28のインピーダンスZの周波数特性100を示している。
FIG. 4 shows the
インピーダンスZの周波数特性100は、ショート故障時の周波数特性100short、正常状態であって把持時の周波数特性100g、正常状態であって非把持時の周波数特性100ng、及びオープン故障時の周波数特性100openからなる。
The
各共振周波数frは、ショート故障時共振周波数fshort、把持時共振周波数fg、非把持時共振周波数fng、及びオープン故障時共振周波数fopenになる。 Each resonance frequency fr becomes the resonance frequency fshort at the time of short failure, the resonance frequency fg at the time of gripping, the resonance frequency fng at the time of non-grasping, and the resonance frequency fopen at the time of open failure.
なお、これらの周波数特性100short、100g、100ng、100openは、定電圧の交流電圧発生器48の周波数を、掃引周波数範囲で約1[kHz]〜約10[MHz](10000[kHz])まで掃引(対数掃引)したときのインピーダンスZ=Isense/Vinを各周波数で計測し、プロットすることで得られる。
In addition, these frequency characteristics 100short, 100g, 100ng, 100open sweep the frequency of the constant voltage
図1において、舵角センサ30は、図示しないステアリング軸に配設されてステアリングホイール26の操舵角θを検出し、この操舵角θを示す信号(操舵角θという。)を把持判定装置50に出力する。
In FIG. 1, the
電源スイッチ34は、ドライバが車両10の電源(以下、車両電源ともいう。)をオン又はオフする際に手動で操作するスイッチであり、車室に設けられる。電源スイッチ34は、オン/オフ操作に応じて把持判定装置50に操作信号を出力する。
The
把持判定装置50は、ECUにより構成され、上記した周波数特性計測部52とプロセッサ等の演算装置54とROMやRAM等の記憶装置56とタイマ58とを備える。
The
演算装置54は、記憶装置56に記憶されるプログラムを実行することにより各種機能を実現する。本実施形態において演算装置54は、把持検出部60と舵角変化量検出部62と故障診断部64と報知指示部66として機能する。
The
図5は、記憶装置56に予め記憶されている故障であるか正常であるかを判定する判定周波数fa、fbと、正常範囲での把持・非把持境界周波数(境界周波数)fcを図4に示したインピーダンスZの周波数特性100上に上書きした診断マップ(診断表、判定マップ、判定表)110を示す。
FIG. 5 shows the determination frequencies fa and fb for determining whether the failure is normal or the failure stored in the
故障診断部64は、この診断マップ110を参照して静電容量センサ28の故障診断を行う。共振周波数frが低域の判定周波数faより低い場合、ショート故障と判定し、共振周波数frが高域の判定周波数fbより高い場合、オープン故障と判定する他、演算装置54が行う処理を統括して制御する。
The
なお、診断マップ110では、初期把持・非把持確認用の周波数範囲(掃引周波数範囲)Fr1{周波数(判定周波数)fa〜周波数(境界周波数)fc}、静電容量センサ28が正常時の把持・非把持確認用の周波数範囲(掃引周波数範囲)Fr2{周波数(判定周波数)fa〜周波数(判定周波数)fb}、ショート故障及びオープン故障判定用の周波数範囲(掃引周波数範囲)Fr3(周波数100[kHz]〜10[MHz])が予め設定されている。
In the
また、故障診断部64は、電源スイッチ34のオン・オフ操作を検出して、ステアリングホイールユニット12に対する図示しない直流電源の通電・非通電を切り替える。
Further, the
把持検出部60は、静電容量センサ28の正常時に把持・非把持の検出処理を行う。この場合、把持検出部60は、共振周波数frが判定周波数faと境界周波数fcとの間にあれば把持と判定し、共振周波数frが境界周波数fcと判定周波数fbとの間にあれば非把持と判定する。
The
報知指示部66は、ドライバに報知が必要な場合に報知指示を報知装置18に対して出力する。
The
記憶装置56は、図5に示した診断マップ110の他、各種プログラムを記憶する。タイマ58は、掃引周波数範囲の掃引時間Ts等を計時する。
The
[ステアリングホイールユニット12の動作]
次に、図6のフローチャートを参照してステアリングホイールユニット12の動作について説明する。なお、図6のフローチャートは、例えば、電源スイッチ34がオン操作されたときや、図示しない自動運転スイッチがオン操作されたときに実行される。その他のときに実行してもよい。
[Operation of steering wheel unit 12]
Next, the operation of the
ステップS1にて、故障診断部64は、電源スイッチ34がオン状態に操作されているときに、ステアリングホイール26が把持されているか否かを、把持検出部60を通じて判定する。
In step S1, the
この場合、把持検出部60は、掃引時間Tsを所定掃引時間Tpで、判定周波数fa〜境界周波数fcまでの周波数範囲Fr1を、周波数特性計測部52で掃引させて把持時共振周波数fgが有るか否かにより把持、非把持を判定する。
In this case, the
把持時共振周波数fgが存在せず、把持していないと判定した(ステップS1:NO)ときには、ゆっくり判定しても故障(ショート故障又はオープン故障)を検出可能であるので、ステップS2にて、ショート故障時の共振周波数fshortからオープン故障時の共振周波数fopenをカバーする例えば、100[Hz]〜10[MHz]の周波数範囲Fr3の掃引時間Tsを把持判定装置50の消費電力の低減のために比較的に長い通常掃引時間Tn(Ts=Tn)で掃引して共振周波数frを検出する。
When it is determined that the resonance frequency fg at the time of gripping does not exist and the gripping is not performed (step S1: NO), a failure (short failure or open failure) can be detected even if the determination is slow. Covering the resonance frequency fopen at the time of open failure from the resonance frequency fshort at the time of short failure For example, the sweep time Ts of the frequency range Fr3 of 100 [Hz] to 10 [MHz] is grasped to reduce the power consumption of the
その一方、ステップS1にて把持時共振周波数fgが存在し、把持していると判定した(ステップS1:YES)場合には、ステップS3にて、舵角センサ30を通じ、舵角変化量検出部62を介して取得している現在のステアリングホイール26の舵角速度Ss=θ[deg]/Δt[sec]が、閾値の舵角速度Ssth、例えば、Ssth=40[deg/s]以上(Ss≧Ssth)か否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in step S1 that the resonance frequency fg at the time of gripping exists and the steering wheel is gripped (step S1: YES), in step S3, the steering angle change amount detection unit is passed through the
舵角速度Ssが閾値の舵角速度Ssth未満である(Ss<Ssth、ステップS3:NO)場合、ステップS4にて、掃引時間Tsを把持していないときに適用される通常掃引時間Tnの1/2の短い掃引時間Tx(Ts=Tx=Tn/2)で周波数範囲Fr3を掃引して共振周波数frを検出する。 When the steering angular velocity Ss is less than the threshold steering angular velocity Ssth (Ss <Ssth, step S3: NO), 1/2 of the normal sweeping time Tn applied when the sweeping time Ts is not grasped in step S4. The frequency range Fr3 is swept with a short sweep time Tx (Ts = Tx = Tn / 2) to detect the resonance frequency fr.
一方、ステップS3の判定にて、舵角速度Ssが閾値の舵角速度Ssth以上である(Ss≧Ssth、ステップS3:YES)場合には、より短時間で判定する必要があるので、ステップS5にて、掃引時間Tsを通常掃引時間Tnの1/4の掃引時間Ty(Ts=Ty=Tn/4)で周波数範囲Fr3を掃引して共振周波数frを検出する。 On the other hand, in the determination in step S3, when the steering angular velocity Ss is equal to or higher than the threshold steering angular velocity Ssth (Ss ≧ Ssth, step S3: YES), it is necessary to determine in a shorter time, so in step S5. , The sweep time Ts is swept in the frequency range Fr3 with a sweep time Ty (Ts = Ty = Tn / 4) which is 1/4 of the normal sweep time Tn, and the resonance frequency fr is detected.
なお、掃引時間Tsを短くするのは、ステアリングホイール26が操舵されているときには、手49によるステアリングホイール26の把持、非把持が繰り返されることから周波数特性が急激に変化するので、確実に周波数範囲Fr3内の共振周波数frを検出するためである。ただし、掃引時間Tsを短くするとCPUの負担が大きくなるので、掃引時間Tsを掃引時間Tx、Tyに短くするのは、故障判定時に限定している。
The reason for shortening the sweep time Ts is that when the
ステップS6にて、共振周波数frが低域の判定周波数faと高域の判定周波数fbの間にある(fa≦fr<fb)か否かを判定する。 In step S6, it is determined whether or not the resonance frequency fr is between the low frequency determination frequency fa and the high frequency determination frequency fb (fa ≦ fr <fb).
共振周波数frが低域の判定周波数faと高域の判定周波数fbの間にある(ステップS6:YES)場合には、ステップS7にて、静電容量センサ28は正常状態にあると判定し、ステップS8にて把持検出部60による通常の把持検出制御を行う。
When the resonance frequency fr is between the low frequency determination frequency fa and the high frequency determination frequency fb (step S6: YES), it is determined in step S7 that the
把持検出部60による通常の把持検出制御では、把持検出部60は、周波数特性計測部52を低域側の判定周波数faから高域側の判定周波数fbまでの周波数範囲Fr2で、把持状態を確実に検出するため、最短の掃引時間Tyと同じレートでの掃引時間Tabで掃引する。
In the normal grip detection control by the
なお、最短の掃引時間Tyと同じレートでの掃引時間Tabとは、広い周波数範囲Fr3を掃引する掃引時間Tyを周波数範囲Fr2に比例配分した(2)式で算出される高速の掃引時間(所定掃引時間)Tpである。
Tab=Ty×(Fr2/Fr3) …(2)
The sweep time Tab at the same rate as the shortest sweep time Ty is a high-speed sweep time (predetermined) calculated by the equation (2) in which the sweep time Ty for sweeping the wide frequency range Fr3 is proportionally distributed to the frequency range Fr2. Sweep time) Tp.
Tab = Ty × (Fr2 / Fr3)… (2)
この所定掃引時間Tpにより周波数範囲Fr2を掃引し、把持時共振周波数fg又は非把持時共振周波数fngを検出する。 The frequency range Fr2 is swept by this predetermined sweep time Tp, and the resonance frequency fg when gripping or the resonance frequency fng when not gripping is detected.
その一方、ステップS6の判定が非成立である場合、ステップS9にて、共振周波数frが高域の判定周波数fb以上に高い周波数か否かを判定し、高い周波数であると判定した(ステップS9:YES)場合には、ステップS10にて、静電容量センサ28はオープン故障状態にあると判定する。
On the other hand, when the determination in step S6 is not established, in step S9, it is determined whether or not the resonance frequency fr is higher than the determination frequency fb in the high region, and it is determined that the frequency is high (step S9). : YES) In step S10, it is determined that the
また、ステップS9にて、共振周波数frが高域の判定周波数fb以上ではないと判定した(ステップS9:NO)場合には、さらに、ステップS11にて、共振周波数frが低域の判定周波数fa未満の低い周波数か否かを判定し、低い周波数であると判定した(ステップS11:YES)場合には、ステップS12にて、静電容量センサ28はショート故障状態にあると判定する。
Further, when it is determined in step S9 that the resonance frequency fr is not equal to or higher than the high frequency determination frequency fb (step S9: NO), further in step S11, the resonance frequency fr is the low frequency determination frequency fa. It is determined whether or not the frequency is lower than the lower frequency, and if it is determined that the frequency is lower (step S11: YES), it is determined in step S12 that the
オープン故障又はショート故障と判定した場合、ステップS13にて、故障診断部64は、把持検出制御を停止し、報知指示部66を通じて報知装置18上にステアリングホイール26の把持・非把持を検出する静電容量センサ28の故障状態をドライバに対して報知する。同時に、図示しないサーバを通じてディーラー等に通知するようにしてもよい。
When it is determined that the failure is an open failure or a short failure, in step S13, the
[実施形態から把握し得る発明]
ここで、上記実施形態から把握し得る発明について、以下に記載する。なお、理解の便宜のために構成要素には上記実施形態で用いた符号を付けているが、該構成要素は、その符号をつけたものに限定されない。
[Invention that can be grasped from the embodiment]
Here, the inventions that can be grasped from the above-described embodiment will be described below. For convenience of understanding, the components are designated by the reference numerals used in the above embodiments, but the components are not limited to those with the reference numerals.
この発明に係るステアリングホイールユニット12は、車両10のステアリングホイール26に設けられた静電容量センサ28により前記ステアリングホイール26への把持の有無を検出するステアリングホイールユニット12であって、前記ステアリングホイール26の舵角変化量を検出する舵角変化量検出部62と、前記ステアリングホイール26が把持されているときの前記静電容量センサ28のインピーダンスの周波数特性を計測する周波数特性計測部52と、前記舵角変化量と前記周波数特性に基づき、前記静電容量センサ28の故障の有無を判定する故障診断部64と、を備え、該故障診断部64は、前記舵角変化量検出部62により検出されている前記舵角変化量に応じて前記周波数特性を計測する際の掃引周波数範囲Fr3の掃引時間Tsを変更して前記故障診断を行う。
The
この構成によれば、ドライバによるステアリングホイール26の操作による回転速度に対応する舵角変化量に応じて、掃引周波数範囲Fr3の掃引時間Tsを変更して静電容量センサ28のインピーダンスの周波数特性を計測し故障診断を行うようにしたので、ステアリングホイール26のオープン故障及びショート故障の検知精度を向上させることができる。
According to this configuration, the sweep time Ts of the sweep frequency range Fr3 is changed according to the amount of change in the steering angle corresponding to the rotation speed by the operation of the
この場合、前記故障診断部64は、前記舵角変化量を閾値と比較し、前記閾値以上の場合には前記掃引時間Tsを短くするようにすることが好ましい。
In this case, it is preferable that the
これにより、ステアリングホイール26の操作による舵角変化量が閾値と比較して大きい場合にはインピーダンスの周波数特性を計測する掃引時間を短くするようにしたので、正確に故障を検知することができる。
As a result, when the amount of change in the steering angle due to the operation of the
また、前記故障診断部64は、計測された前記周波数特性上の共振周波数frにより、前記静電容量センサ28がオープン故障状態かショート故障状態か正常状態かを判定するようにすることが好ましい。
Further, it is preferable that the
これにより、静電容量センサ28に直列に接続されるコンデンサの静電容量がショート故障時、オープン故障時、及び正常時では異なるので、共振周波数frにより前記静電容量センサ28がオープン故障状態かショート故障状態か正常状態かを正確に(高精度に)判定することができる。
As a result, the capacitance of the capacitor connected in series with the
さらに、前記ステアリングホイール26が正常状態である場合、前記周波数特性計測部52の計測結果の共振周波数frに基づきステアリングホイール26への把持の有無を検出してもよい。
Further, when the
これによれば、ドライバの把持状態(把持・非把持)を正確に判定することができる。 According to this, the gripping state (grasping / non-grasping) of the driver can be accurately determined.
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、予め、車両10毎の共振周波数frを計測しておき、各共振周波数fshort、fg、fng、fopenのインピーダンスを、周波数特性計測部52により各共振周波数frをピンポイントに掃引して計測する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and based on the contents described in this specification, for example, the resonance frequency fr for each
10…車両 12…ステアリングホイールユニット
14…自動運転装置 16…走行装置
18…報知装置 20…駆動力装置
22…操舵装置 24…制動装置
26…ステアリングホイール 28…静電容量センサ
28a、28c…電極 28b…誘電体
28d、28e…端子 30…舵角センサ
34…電源スイッチ 40…リム
41…芯金 42…樹脂
44…皮革 46…電流計
48…交流電圧発生器 49…手(人体)
50…把持判定装置 52…周波数特性計測部
54…演算装置 56…記憶装置
58…タイマ 60…把持検出部
62…舵角変化量検出部 64…故障診断部
66…報知指示部 110…診断マップ
10 ...
50 ...
Claims (4)
前記ステアリングホイールの舵角変化量を検出する舵角変化量検出部と、
前記ステアリングホイールが把持されているときの前記静電容量センサのインピーダンスの周波数特性を計測する周波数特性計測部と、
前記舵角変化量と前記周波数特性に基づき、前記静電容量センサの故障の有無を判定する故障診断部と、を備え、
該故障診断部は、
前記舵角変化量検出部により検出されている前記舵角変化量に応じて前記周波数特性を計測する際の掃引周波数範囲の掃引時間を変更して前記故障診断を行う、
ステアリングホイールユニット。 A steering wheel unit that detects the presence or absence of gripping on the steering wheel by a capacitance sensor provided on the steering wheel of the vehicle.
A steering angle change amount detecting unit that detects the steering angle change amount of the steering wheel, and a steering angle change amount detecting unit.
A frequency characteristic measuring unit that measures the frequency characteristic of the impedance of the capacitance sensor when the steering wheel is gripped, and a frequency characteristic measuring unit.
A failure diagnosis unit for determining the presence or absence of a failure of the capacitance sensor based on the steering angle change amount and the frequency characteristic is provided.
The failure diagnosis unit
The failure diagnosis is performed by changing the sweep time in the sweep frequency range when measuring the frequency characteristics according to the rudder angle change amount detected by the rudder angle change amount detection unit.
Steering wheel unit.
前記故障診断部は、
前記舵角変化量を閾値と比較し、前記閾値以上の場合には前記掃引時間を短くする、
ステアリングホイールユニット。 The steering wheel unit according to claim 1.
The failure diagnosis unit
The amount of change in the rudder angle is compared with the threshold value, and if it is equal to or greater than the threshold value, the sweep time is shortened.
Steering wheel unit.
前記故障診断部は、
計測された前記周波数特性上の共振周波数により、前記静電容量センサがオープン故障状態かショート故障状態か正常状態かを判定する、
ステアリングホイールユニット。 The steering wheel unit according to claim 1 or 2.
The failure diagnosis unit
Based on the measured resonance frequency on the frequency characteristic, it is determined whether the capacitance sensor is in an open failure state, a short failure state, or a normal state.
Steering wheel unit.
前記ステアリングホイールが正常状態である場合、前記周波数特性計測部の計測結果の共振周波数に基づきステアリングホイールへの把持の有無を検出する、
ステアリングホイールユニット。 The steering wheel unit according to any one of claims 1 to 3.
When the steering wheel is in a normal state, the presence or absence of gripping on the steering wheel is detected based on the resonance frequency of the measurement result of the frequency characteristic measuring unit.
Steering wheel unit.
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