JP4241012B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体制御システムなどに用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用ハンドルなどのように１回転以上に有限で回転する回転体の回転角度を検出する検出装置として、図７に示すような回転体における角度測定方法および装置が存在する。この装置においては、位相差を有する２つの回転体の角度から回転角度を検出している。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１１−５００８２８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の装置においては、角度位置を求めるセンサが異常出力した場合、異常出力のまま信号を認識するため、大きな測定誤差が発生する可能性があり、また、角度位置を求めるセンサの出力が小さいため、その出力を増幅する増幅回路に異常が発生した場合においても、角度位置を異常として検出せず大きな測定誤差が発生する可能性がある。この測定誤差により、ハンドルの回転を正しく車体制御に伝達することができなくなるという問題点を有していた。本発明はこの課題を解決するためのものであり、角度位置を検出する検出手段とその信号を増幅する増幅回路部の異常を即時に検出できる回転速度検出装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そして、この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、特に、回転検出軸の回転角度範囲を周期的に決定できる主角度検出手段と、前記主角度検出手段と同一構成の副角度検出手段を備えた回転角度検出装置において、前記主、副角度検出手段をそれぞれ任意の角度に設定し、初期設定開始点を基点として回転検出軸を回転させ、主、副角度検出手段ともに検出角度を絶対角度に変換し、変換した主角度と副角度の差分を加算し、所定の測定数で平均を求め、平均が負の値である場合、前記主、副角度検出手段の角度検出範囲度数を加算して、その値を初期角度位相差として記憶装置に記憶し、通常の角度検出動作時には、前記副角度検出手段の出力から主角度検出手段の出力を減算したものと前記記憶装置に記憶した初期角度位相差の和の絶対値を判定値とし、前記判定値が角度検出範囲度数の２分の１以下かつ所定の異常判定角度を超えているとき、または前記判定値が角度検出範囲度数の２分の１を超えたときに、前記角度検出範囲度数の２分の１の値を下回るよう、角度検出範囲度数の倍数分の減算した値が所定の異常判定角度範囲を超えていれば異常を判定することを特徴とする回転角度検出装置であり、この構成により、ハンドル回転角度検出装置の異常状態を早期に検出することが可能になるという効果を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態を用いて、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１において、回転検出軸１の外周にある歯車と主回転体２の外周にある歯車によって決まる回転比ｎにより、主回転体２は回転検出軸１のｎ倍回転する。このとき、主角度検出手段３では回転検出軸１の回転に換算して３６０／２ｎ＝Ａ度の周期で回転速度を検出できる。そして図２に示すように、任意の点を基点として、前記主角度検出手段３および副角度検出手段５の回転角度を所定時間毎に検出し、その回転角度の変化量を加算することで、前記主角度検出手段３および副角度検出手段５から検出される角度Ａ度を超える角度を検出可能な角度検出装置を構成することができる。ただし、製造工程の簡素化を図るため、前記主回転体２、副回転体４の組み付け時の位置関係を示す角度位相差は任意とする。次に、本回転角度検出手段の初期設定および異常検出方式について詳細に説明する。
【０００９】
図３において、調整値の頂点として任意の回転角度での主角度検出手段３、副角度検出手段５のそれぞれの角度値をＭ１，Ｓ１とする。前記調整値の頂点から回転検出軸１を回転させ、主角度検出手段３と副角度検出手段５の回転角度変化量をそれぞれ加算することにより、仮の絶対角度を表すＭ−Ｍ’とＳ−Ｓ’を算出することができる。この仮絶対速度を所望する平均計算区間に対して測定し、各々の主角度と副角度の差分を合計して測定回数ｉで割ったものを初期角度位相差Ｃとして決定するが、測定開始の位置とその合計によって２通りに区分できる。１番目は、前記２直線上の測定点ｉでそれぞれ、主角度検出手段３の方が副角度検出手段５よりも大きい場合、そのまま次式で初期角度位相差Ｃを求める。
【００１０】
【数１】

【００１１】
次に、差分の合計が負の値の場合は、前記合計の平均値に１周期の角度Ａを加算したものを初期角度位相差Ｃとする。これにより初期角度位相差Ｃの範囲は、０≦Ｃ≦Ａの範囲に限定される。
【００１２】
これを、ただ単に主角度検出手段３および副角度検出手段５の出力値で演算した場合、Ｍ２，Ｓ２の測定点では、Ｍ２−Ｓ２は負の値になり、正確な平均値が得られないが、本発明によれば、１周期の角度Ａを加算することにより、適当な初期位相角度差Ｃを得ることができる。
【００１３】
次に、通常の動作において、歯車の摩耗等の劣化により角度位相差に変化が発生したときの検出方法について説明する。本角度検出装置の使い方として、調整時に設定した仮絶対角度は保持せず、図２に示すように起動位置の主角度検出手段３または副角度検出手段５の角度出力の値を基点として、回転角度の検出が可能であることが重要である。従って、全ての角度において主角度検出手段３と副角度検出手段５の出力値によって異常を検出しなければならない。
【００１４】
通常動作時の異常発生検出については３通りに区分できる。第１の場合は、図４に示すとおり、初期調整から特性変化により位相が変化しても、主角度検出手段３と副角度検出手段５の出力の大小関係が変化しない場合である。このとき副角度検出手段５の出力をＳ、主角度検出手段３の出力をＭとし、Ｓ−Ｍの差分と前記初期角度位相差Ｃの和をＸとし、Ｘが角度範囲Ａ／２以下のｉ）の範囲の場合、角度位相差許容範囲をＤとすると、Ｘが±Ｄの範囲内（−Ｄ≦Ｘ≦＋Ｄ）の場合正常で、それを超えると異常と判定できる。
【００１５】
次にＸが角度範囲Ａ／２を超えるii）の範囲の場合、Ｘから１周期の角度Ａを減算した値を判定値としＸ−Ａが±Ｄの範囲以内（−Ｄ≦Ｘ−Ａ≦＋Ｄ）の場合正常で、それを超えると異常と判定できる。この異常検出の場合、回転角度測定時間の間隔は、回転検出軸１の想定される角度変化量が角度検出範囲の２分の１より十分小さいことを前提とする。
【００１６】
第２の場合は、図５に示すとおり、初期調整から特性変化により位相が変化して、図５に示す回転角度方向において副角度検出手段５の出力が主角度検出手段３の出力に対して進む場合である。前記判定値Ｘが角度範囲−Ａ／２以上のｉ）の範囲の場合、角度位相差許容範囲をＤとすると、判定値Ｘが±Ｄの範囲内（−Ｄ≦Ｘ≦＋Ｄ）の場合正常で、それを超えると異常と判定できる。次にＸが角度範囲−Ａ／２未満のii）の範囲の場合、判定値Ｘに１周期度数Ａを加算した値を判定値とし、判定値が±Ｄの範囲内（−Ｄ≦Ｘ＋Ａ≦＋Ｄ）の場合正常で、それを超えると異常と判定できる。
【００１７】
第３の場合は、図６に示すとおり、初期調整から特性変化により位相が変化して、図６に示す回転角度方向において、副角度検出手段５の出力が主角度検出手段３の出力に対して遅れる場合である。この場合、初期位相差Ｃは初期調整時に平均値が負の値となるため、１周期度数Ａの加算補正を行ったものとなる。前記判定値Ｘが角度範囲３Ａ／２以下かつ、角度範囲Ａ／２を超えるｉ）の範囲の場合、角度位相差許容範囲をＤとすると、ＸからＡを減算した値が±Ｄの範囲内（−Ｄ≦Ｘ−Ａ≦＋Ｄ）の場合正常で、それを超えると異常と判定できる。
【００１８】
次に、Ｘが角度範囲３Ａ／２を超えるii）の範囲の場合、Ｘから１周期度数Ａの２倍を減算した値を判定値とし、±Ｄの範囲内（−Ｄ≦Ｘ−２Ａ≦＋Ｄ）の場合正常で、それを超えると異常と判定できる。
【００１９】
上記３通りについては、説明をわかりやすくするため判定値Ｘの正負を持ったまま処理したが、実際には請求項通り判定値Ｘを絶対値化して、その値が角度範囲Ａ／２を超える場合には判定値を（−Ｄ≦Ｘ−Ａ≦＋Ｄ）とし、３Ａ／２を超える場合判定値を（−Ｄ≦Ｘ−２Ａ≦＋Ｄ）として処理を切り換えれば、上記３通りと同じ処理で判定が可能になる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加減算のステップの処理で、検出手段の異常や増幅回路の異常を即時に検出することができる回転角度検出装置を実現でき、ハンドルから車体の制御システムに正確に伝達することが可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における回転角度検出装置検出手段の構成を示す図
【図２】同実施の形態における主角度、副角度の状態を示す図
【図３】同実施の形態における回転検出装置の初期角度位相差の決定方法の原理を示す図
【図４】同実施の形態における回転検出装置の異常検出の原理を示す図
【図５】同実施の形態における回転検出装置の異常検出の原理を示す図
【図６】同実施の形態における回転検出装置の異常検出の原理を示す図
【図７】（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の回転角度検出装置の構成を示す図
【符号の説明】
１ 回転検出軸
２ 主回転体
３ 主角度検出手段
４ 副回転体
５ 副角度検出手段

Claims (1)

1. 回転検出軸の回転角度範囲を周期的に決定できる主角度検出手段と、前記主角度検出手段と同一構成の副角度検出手段を備えた回転角度検出装置において、前記主、副角度検出手段をそれぞれ任意の角度に設定し、初期設定開始点を基点として回転検出軸を回転させ、主、副角度検出手段ともに検出角度を絶対角度に変換し、変換した主角度と副角度の差分を加算し、所定の測定数で平均を求め、平均が負の値である場合、前記主、副角度検出手段の角度検出範囲度数を加算して、その値を初期角度位相差として記憶装置に記憶し、通常の角度検出動作時には、前記副角度検出手段の出力から主角度検出手段の出力を減算したものと前記記憶装置に記憶した初期角度位相差の和の絶対値を判定値とし、前記判定値が角度検出範囲度数の２分の１以下かつ所定の異常判定角度を超えているとき、または前記判定値が角度検出範囲度数の２分の１を超えたときに、前記角度検出範囲度数の２分の１の値を下回るよう、角度検出範囲度数の倍数分の減算した値が所定の異常判定角度範囲を超えていれば異常を判定することを特徴とする回転角度検出装置。

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