JP2504233B2 - 角速度センサ―の異常検出装置及びそれを用いた車両用舵角制御装置 - Google Patents

角速度センサ―の異常検出装置及びそれを用いた車両用舵角制御装置

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JP2504233B2
JP2504233B2 JP1297857A JP29785789A JP2504233B2 JP 2504233 B2 JP2504233 B2 JP 2504233B2 JP 1297857 A JP1297857 A JP 1297857A JP 29785789 A JP29785789 A JP 29785789A JP 2504233 B2 JP2504233 B2 JP 2504233B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両等に備えられる角速度センサーの異常
を検出する装置及びそれを用いた車両用舵角制御装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来、角速度センサーを用いて車両の後輪あるいは前
輪の舵角を制御することが周知である。
従来のこの種の装置は車両の前輪をステアリングの操
作に基づいて制御し、車両の後輪はヨーレート信号に基
づいて舵角を決定している。これによって、車両走行中
カーブを曲がる時等の操舵性能を良好なものとしている
が、ヨーレート信号が異常となると、後輪が思わぬ挙動
を呈し、車両の走行特性が不安定となる問題が発生す
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って、ヨーレート信号の異常時には車両舵角制御が
異常となることを事前に阻止することが望まれる。本発
明はヨーレート信号、すなわち角速度センサーの異常を
モニターし、正確に角速度センサーの異常を検出するこ
とができる装置を提供することを第1の目的とする。ま
た、この結果を舵角制御手段に入力することによって舵
角制御手段の駆動を制限し、もって車両の安全走行に寄
与する装置を提供することを第2の目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記第1の目的を達成するため請求項1記載の発明で
は、駆動用圧電体(2,3)、検知用圧電体(6,7)、参照
用圧電体(10,11)を有する角速度センサー本体を備
え、前記駆動用圧電体(2,3)により前記角速度センサ
ー本体を振動させている時に、前記参照用圧電体(10,1
1)から前記駆動用圧電体(2,3)による前記角速度セン
サー本体の振動振幅に応じた信号(V2,V3)を出力すると
共に、前記検知用圧電体(6,7)から前記角速度センサ
ー本体に作用するヨーレート信号を含む信号(V1)を出力
する振動型の角速度センサー(1)と、 前記検知用圧電体(6,7)から出力される前記ヨーレ
ート信号を含む信号(V1)の大きさが第1の所定範囲(VR1
〜VR2)にあるか否かを判定する判定手段(16)と、 前記判定手段(16)の出力信号及び前記角速度センサ
ー本体の振動方向の振動振幅に応じた信号(V2,V3)に基
づいて前記角速度センサー(1)の異常検出信号(V4;R
EADY信号)を作成する異常検出信号作成手段(18)と、 前記異常検出信号(V4;READY信号)の大きさが第2の
所定範囲(V40以上)にあるか否かを判定し、第2の所
定範囲(V40以上)にない時には、前記角速度センサー
が異常であると判断する異常判断手段(CPU)と、 を備える角速度センサーの異常検出装置をその要旨と
する。
第2の目的を達成するために請求項2記載の発明で
は、請求項1記載の角速度センサーの異常検出装置と、 前記ヨーレート信号を含む信号に基づいて車輪の舵角
を制御する舵角制御手段と、 前記舵角制御手段からの制御信号により車輪を駆動し
該車輪の舵角を変更するアクチュエータと、 前記角速度センサーが異常であると判断されたとき
に、前記舵角制御手段と前記アクチュエータとによる前
記車輪の舵角駆動を制限する制限手段と、 を備える角速度センサーの異常検出装置を用いた車両
用舵角制御装置をその要旨とする。
〔作用及び発明の効果〕
車両走行中に、車両が大きな石等に乗り上げた場合等
大きな衝撃が車両に加わった場合には、角速度センサー
の部品の前記衝撃に基づく変位によって、該角速度セン
サーから異常信号が発生し得る。この異常信号のレベル
は通常発生する信号レベルに比し、波高値の高い突発的
な信号であり、本発明においてはこのような異常信号を
とらえる必要がある。また、振動型の角速度センサーで
は角速度センサー本体を所定の振幅にて振動させること
が必要であるが、ヨーレートを検出するにはこの振動が
極めて重要な要素となる。すなわち、振動に異常が生じ
るとヨーレート信号に異常をきたし、この異常なヨーレ
ート信号に基づく制御(舵角制御)が行われた場合には
問題が生じるため、角速度センサー本体の振動異常もと
らえる必要がある。
本発明においては、検知用圧電体から出力されるヨー
レート信号を含む信号の大きさが第1の所定範囲にある
か否かを判定し、判定手段の出力信号及び角速度センサ
ー本体の振動方向の振動に応じた信号に基づいて角速度
センサーの異常検出信号を作成し、異常検出信号の大き
さが第2の所定範囲にあるか否かを判定し、第2の所定
範囲にない時には、角速度センサーが異常であると判断
している。これにより、請求項1記載の発明では、異常
検出信号の大きさを判定することで、外部からの衝撃等
による異常なヨーレート信号の発生に起因する、あるい
は角速度センサー本体の振動異常に起因する角速度セン
サーの異常を検出することができる。また、請求項2記
載の発明では、角速度センサーが異常であると判断され
たときに、舵角制御手段とアクチュエータとによる車輪
の舵角駆動を制限する。従って、舵角制御手による角速
度センサーの信号に基づいた舵角制御を一時中断するの
で車両の走行を安全なものとすることができる。
〔実施例〕
第1図において1は角速度センサーであり、該角速度
センサーは駆動用圧電体2,3を有する駆動部4,5と検知用
圧電体6,7を有する検知部8,9、および参照用圧電体10,1
1とを備えた振動型角速度センサー本体を有し、これら
3つの圧電体に接続された増幅器12,13,14を有してい
る。また、90度移相器15さらに同期検波回路PSDおよび
ローパスフィルタLPFを有する周知の構成を有する。こ
の角速度センサー1は駆動用圧電体によって振動が発生
し、角速度すなわちヨーレートが発生すると検知用圧電
体6,7にヨーレート信号を含んだ信号が発生するように
なっている。
次に16は判定手段を構成するウインドコンパレータで
あり、2つの比較器16a,16bを有し、かつこれらの比較
器に基準電圧を与える電源Vr1,Vr2を備えている。
17は整流平滑回路であり、交流電圧V2を直流に変換し
ている。
次に18はアンド回路であって、各比較器16a,16bの出
力信号および平滑された直流電圧V3をアンド処理し、レ
ディ信号をつくるものである。このレディ信号は信号V4
として表示されている。
なお、第3図は車両全体の概略構成を示し、角速度セ
ンサー1からの信号V5とV4とはそれぞれA/Dコンバータ
およびセントラルプロセッシングユニットCPUに入力さ
れる。さらにCPUの出力はアクチュエータドライバに導
かれアクチュエータ21を電気的に制御する信号がアクチ
ュエータドライバーで作られる。
以下作動とともに説明する。自動車等の車両内に固定
された角速度センサー1は第2図上端の如く加速度が印
加されると出力V1にはこの加速度に基づく異常なピーク
値の出力電圧が発生する。例えば車両走行中に車両が路
面上の石に衝突したような場合にはこのような波形が発
生する。このピーク値は極めて高く通常のヨーレート信
号を含む信号のレベルとは大きな隔たりが存在する。
よって一実施例においてはウインドコンパレータ16の
基準電圧Vr1,Vr2に基づいて所定のレベルを越えるか否
かが判定される。またV2は振動型角速度センサー本体を
駆動する電圧であり第2図のごとく電源投入時から徐々
に振幅が拡大し、一定の安定した電圧を維持する振動波
形を持っている。このV2は整流平滑回路17によって直流
電圧V3に変換される。従って正常な振動を角速度センサ
ー1が続けている限りV3には一定レベルの直流電圧が現
れている。一方、ウインドコンパレータ16は正常時には
ハイレベルの信号を出力しているが基準電圧Vr1,Vr2
越えるとローレベルの信号を出力する。そしてこれらの
信号はアンド回路18によってV4に変換されるため、V4
波形は第2図に示すようにウインドコンパレータ16がロ
ーレベルの信号を出した時間だけ波形が切断される。こ
こで波形が切断された期間をt1,t2と表示している。こ
の信号V4はREADY信号として第3図のCPUに取り込まれ、
このCPU内で第2図のV4の下に記載したごとき1,0信号に
変換され、演算処理が行われる。なおV40は1,0信号を作
るときのシュレッショルド電圧である。
第2図のV5は衝撃加速度が加わった場合のヨーレート
信号V5の波形図である。
次に第3図のセントラルプロセッシングユニットCPU
のフローチャートを第4図を用いて説明する。車両の舵
角制御がステップ100で開始されると、ステップ101にお
いて第1図のヨーレート信号V5ならびにREADY信号V4
読み込まれる。次にステップ102においてREADY信号のレ
ベルが0か1かが判定される。すなわち、第2図の1,0
信号のレベルが判断され、0でなければステップ103に
進み、タイマが起動されているか、また、起動後100ms
経過しているか否かが判定される。この場合、タイマが
起動されていなければステップ104に進み、読み込んだ
ヨーレートをΩyとして設定する。次にステップ105に
進み、車両の後輪の舵角θrが前述のΩyに比例した値
としてつまり舵角の目標値として設定される。
次にステップ106では舵角目標値θrだけ後輪の転舵
が行われる。具体的にはθrの目標値を第3図のCPUが
出力し、この出力を受けたアクチュエータドライバー20
からの駆動電流により21で示される電動機を使用したア
クチュエータが後輪の操舵角をθrだけ駆動するのであ
る。
このようにしてヨーレートを検出し、これに基づいて
後輪操舵が行われる。
次に、第2図のV4の波形で示した期間t1,t2の場合に
はステップ102においてREADY信号が0と判定され、ステ
ップ107に進んで100msのタイマが起動される。またタイ
マが起動された後はステップ104を通らずにステップ105
に進む。すなわち、その時点でのヨーレートの取込みは
なされず前回のヨーレートの値がそのまま使用される。
すなわち、一時的に現時点でのヨーレートに基づく舵角
制御手段とアクチュエータとによる車輪の舵角駆動が制
限されるのである。
ステップ102においてREADY信号が0である限り、この
制限は続けられるがREADY信号が1となっても、つま
り、ステップ103に進んでもタイマ起動後100ms経過して
いない時は、やはりステップ104に進まず、前述の制限
が継続される。そしてREADY信号が1となりかつタイマ
起動後100ms経過してはじめてステップ104での制御すな
わち、その時点でのヨーレートが取り込まれ、前回のヨ
ーレートに変わって、新しいヨーレートが取り込まれて
後輪の転舵が以下の処理で行われる。従って、第2図の
ように衝撃速度によってヨーレート信号の中にV5のごと
く異常な波形が現れたとしてもこの波形が発生している
期間はヨーレートΩyを更新しないで前回のヨーレート
に基づいた処理が行われ、異常なヨーレートに基づいた
後輪操舵が制限されることになる。
さらに、第1図で示したように角速度センサー1の振
動電圧V2を整流平滑し、この平滑した直流電圧V3がアン
ド回路18に導かれてREADY信号V4を作成しているから、
角速度センサーが正常に振動している限りはV3の直流電
圧が所定以上の大きさで発生しており、万一振動が停止
した場合にはREADY信号は0となるので前述と同じよう
に、この期間のヨーレートはΩyとして取り込まれず、
すなわちΩyは更新されない。よって、振動が停止して
も、角速度センサーからの異常なヨーレート信号による
後輪操舵角の制御は中断される。これは特に電源が瞬断
した場合等に有効である。言い換えれば、上記一実施例
においては角速度センサーは振動型センサーであり、こ
の振動型センサーの振動が停止した時に、舵角制御手段
とアクチュエータとによる車輪の舵角駆動を制限してい
るから、電源の瞬断や回路の異常によって振動型センサ
ーの振動に異常をきたしたときも、誤ったヨーレート信
号に基づく後輪の操舵が制限される。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明装置の一実施例における角速度センサー
とその周辺の回路を示す電気回路図、第2図は第1図の
各部波形図、第3図は模式的な操舵角制御装置の概念
図、第4図は第3図に示したセントラルプロセッシング
ユニット内でのフローチャートである。 1……角速度センサー,16……判定手段,V5……ヨーレ
ート信号,V4……READY信号,17……整流平滑回路,18…
…アンド回路,CPU,20,21……舵角制御手段を構成するそ
れぞれセントラルプロセッシングユニット,アクチュエ
ータドライバ20,アクチュエータ21。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動用圧電体、検知用圧電体、参照用圧電
    体を有する角速度センサー本体を備え、前記駆動用圧電
    体により前記角速度センサー本体を振動させている時
    に、前記参照用圧電体から前記駆動用圧電体による前記
    角速度センサー本体の振動振幅に応じた信号を出力する
    と共に、前記検知用圧電体から前記角速度センサー本体
    に作用するヨーレート信号を含む信号を出力する振動型
    の角速度センサーと、 前記検知用圧電体から出力される前記ヨーレート信号を
    含む信号の大きさが第1の所定範囲にあるか否かを判定
    する判定手段と、 前記判定手段の出力信号及び前記角速度センサー本体の
    振動方向の振動振幅に応じた信号に基づいて前記角速度
    センサーの異常検出信号を作成する異常検出信号作成手
    段と、 前記異常検出信号の大きさが第2の所定範囲にあるか否
    かを判定し、第2の所定範囲にない時には、前記角速度
    センサーが異常であると判断する異常判断手段と、 を備えることを特徴とする角速度センサーの異常検出装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の角速度センサーの異常検出
    装置と、 前記ヨーレート信号を含む信号に基づいて車輪の舵角を
    制御する舵角制御手段と、 前記舵角制御手段からの制御信号により車輪を駆動し該
    車輪の舵角を変更するアクチュエータと、 前記角速度センサーが異常であると判断されたときに、
    前記舵角制御手段と前記アクチュエータとによる前記車
    輪の舵角駆動を制限する制限手段と、 を備えることを特徴とする角速度センサーの異常検出装
    置を用いた車両用舵角制御装置。
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