JPS63315371A - 運動体の基準位置を決定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 基準位置を決定する方法及び装置に関し、特に自動車の
ステアリング機構の一部を成しているシャフトのように
、今の位置に関して回転変動するシャフトの中心角度基
準位置を示すよう工夫した方法及び装置に関する。

現代の自動車では、ステアリングホイールの絶対角度位
置のセンサが今の位置を表す信号をコンピュータに供給
してパワーステアリング、適応サスペンションなどのよ
うな車載装置を制御していることは周知である。

このようなセンサの機械的装着は、センナによって供給
される信号から得られた測定値が調整不良による誤差に
よって害されることを避けたいならば、ステアリングホ
イールの中立位置を表す１ゼロ“角度位置又は基準位置
の指示に関し高い精度で行わなければならない。

事実、センサの装着時に必要精度でのそのすえ付けを保
証するためのあらゆる予防策を講じてきた場合でも、た
とえばタイヤ交換、車輪の平行度の調整に関する介入な
どにより、その基準位置は車両の寿命の間、ドリフトを
受けることがある。

このとき、これらドリフトはセンサより出力される信号
に影響し、この結果、たとえばパワーステアリング機構
の動作又は適応サスペンションの動作を制御するために
その信号を利用している装置の正確な動作に影響を与え
ることになる。

名 米国特許第４，６３３．２１４号明細書は、運転軍によ
って操作された方向転換用発光指示器の消灯時の戻り動
作を制御する装置と関連させて、車両のステアリング角
度の中心値を検出する装置を開示している。この装置は
抵抗及びコンデンサから成るア十ログ積分回路によって
保持され、更新されているその中心値に不適当に影響し
かねない寄生信号をろ波するよう工夫されているもので
ある。その特別に意図された目的のために、上述の装置
はパワーステアリング機構又は適応サスベンシロンを制
御する装置に見られるような車載のディジタルコンピュ
ータを使用していない。

本発明の目的は、自動車のステアリングコラムのような
運動体の基準位置を決定及び更新する方法を提供するこ
と、及び運動体の基準位置を決だ及び更新する装置を構
成することであり、この装置は自動車内にあるディジタ
ルコンピュータの特に統計学の計算能力の一部を利用し
蔦、パワーステアリング機構又は適応サスペンションの
ような機器の諸元を制御する装置の一部を成すもので、
この装置自身ステアリングコラムの角度位置のセンサに
よって供給される信号を利用するようにしている。

本発明の更なる目的は位置センサの装着の簡単化を可能
にするのに適当なそのような方法を提供し、そのような
装置を構成することである。

本発明の更に別の目的は、運動体の動きに影響するかも
しれない偶発的ドリフトを考慮して、運動体の基準位置
の指示の連続更新を自動的に実行することである。

本発明のこの目的、更には以下に明らかになるであろう
その他の目的は動いている運動体の今の位置に関する基
準位置を決定する方法によって達成され、この方法によ
れば、格納されている基準位置のＶＮＯ測定値を現在の
測定値から評価された今の位置の値と比較し、この比較
の結果に応じて格納されている値を修正するようにした
方法であって、 ａ）運動体の位置の現在の測定値■ｘをサンプリングし
、 ｂ）そのサンプルと格納されているＶＮＯ値とから、前
記サンプルの分析より得た基準位置についての計算対応
値に関連して今の値の位置に関する評価を得、 Ｃ）得られた評価の関数として格納されているＶＮＯ値
を修正し、 ｄ）ステップａ）からＣ）までを繰り返し反復すること
から成るようにしている。

この方法の実施のためには、本発明は運動体の瞬時位置
を表す信号を供給するセンサｍと、このセンサによって
出力された信号をサンプリングする装置と、運動体の基
準位置の測定値ＶＮＯを格納しておく記憶装置に）時と
、サンプルを処理しかつそのサンプルの処理から得られ
た基準位置の現在の測定値に関して格納されているＶＮ
Ｏ値の位置の評価を得る計算装置と、得られた評価の結
果の関数として格納されているＶＮＯ値を修正する装置
と、サンプリングと格納されている最新のＶＮＯ値を考
慮する計算とを反復する装置との組合せからなる装置の
構成を可能にしている。

本発明は自動車のステアリングホイールの中立位置の決
定に適用した例で説明する。しかし、この適用に限定さ
れないことは明らかであり、更に別の適用例が後述され
よう。

第１図は、上記した特定用途における本発明による装置
の構成を略示したものである。たとえば電位差式の角度
位置センサｌは自動車のステアリングホイールの位置を
測定できるようにするためにこの自動車のステアリング
機構に装着されている。そのステアリングホイールの位
置は、現代の成る自動車のパワーステアリング又は適応
サスペンションを制御する装置によって実行される計算
に必須のパラメータである。

したがって、センサｌはそのような制御装置の一部を成
しているディジタルコンピュータ２に送る信号を供給す
る。このコンピュータ２は、特に不揮発性メモリ、たと
えば外部電源付ＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭタイプの不揮発
性メモリ４と関連されたマイクロプロセッサ３を含んで
いる。電位差式のセンサ１によって出力された電圧信号
■が供給されるアナログ／ディジタル変換＠５はその電
圧信号の振幅を表すディジタル情報をマイクロプロセッ
サ３に伝送する。その情報はそれ自体、本発明が上述の
計算手段を利用することによって決定及び更新をしよう
としている基準位置に関するステアリングホイールの絶
対角度位置を表している。

本発明の説明のこの点において、ステアリングホイール
の角度の関数とした信号の電圧Ｖを表している第２図の
グラフの調査に関連して、少しの間センサ１によって出
力された信号の特性について述べておくことが必要であ
る。

現在の値■ｘの信号は、それぞれ機械的な左端及び右端
を定めるステアリングホイールの両端位置にそれぞれ対
応した値ＶＸＭＩＮ及びＶＸＭＡＸの間で変化し、自動
車が直進しているときのステアリングホイールの位置は
センサの信号の値ＶＮＯに対応している。

本発明の十分な理解のために、通常に走行している（特
に十分な速度で）自動車のステアリングホイールの位置
の測定に本発明を適用した場合、差ｐｖ＝　ＶＸ−ＶＮ
Ｏ は、自動車の走行が曲がりくねっていたとしても、ゼロ
の平均値にある。換言すれば、総和の計算のために選ば
れた時間間隔が統計学の法則に適用できるほどに十分に
長いとすれば、ステアリングホイールの右回転運動の偏
角の成る時間に亘る総和はステアリングホイールの左回
転運動のそれに事実上等しい。これらの条件において、
ＶＮＯはステアリングホイールの基準位置に相当するセ
ンサの信号の振幅であり、これに基きステアリングホイ
ールの左及び右回転運動の偏角から測定値が作られる。

これら偏角は代数的に加算されると実質的にゼロの和を
与えるものである。本発明によれば、この観測を基本と
して値ＶＮＯを測定するために統計学上の計算を使用し
ている。このため、慣例的に、センサ及びステアリング
ホイールの基準位置をセンサの基準位置の機械的すえ付
けによって合わせるとき、センサのすえ付けを困難にし
ている精度の拘束から解放されることになる。更に、ス
テアリングホイールの基準位置の本発明による連続統計
的測定は、慣例的にセンサの新たな機械的すえ付けによ
ってしか修正できなかったこの基準位置の成る時間に亘
るドリフトを自動的に考慮することになる。

本発明による装置のコンピュータ２のマイクロプロセッ
サ３はステアリングホイールの基準位置を示すＶＮＯ値
の決定に必要な計算を実行する。上述のように、このマ
イクロプロセッサは本発明による装置に特有なものであ
る必要はなく、いずれにしても動作が位置センサーによ
って出力された信号に基いているようなパワーステアリ
ング機構又は適応サスペンションを制御する装置の一部
を成すマイクロプロセッサの計算能力の一部をそれらの
計算に利用することができる。

１を 電位差式のセンサーアナログ／ディジタル変換器５に信
号を供給する。この信号はアナログ／ディジタル変換器
５でディジタル値ｖｘに変換されてマイクロプロセッサ
３に送られ、差 ｐｖ＝　ｖｘ−ｖＮ。

が計算される。この値はステアリングホイール角度を表
すもので、右旋回時には正、左旋回時には負、そして直
進時にはゼロである。

コンピュータは車両の点火キーによって作動される。本
発明の特徴によれば、コンピュータ製造の途中で、ＶＮ
Ｏのだいたいの初期値が不揮発性メモリ４に書込まれる
のである。この値は、たとえばＶＡＬＩＭ／　２　（Ｖ
ＡＬＩＭ　ｉ！電位差式ノセンサｌへの供給電圧）に相
当するもので、ＶＮＯの評価の計算の結果次第でコンピ
ュータによって変更されるようになる。

マイクロプロセッサ３によるＶＮＯの計算は、車両の速
度が所定しきい値を越えた時だけではあるが、コンピュ
ータが給電されている間はずっと実行される。これをな
すために、本発明による装置はマイクロプロセッサに速
度信号を与える車両速度センサ６を有している。マイク
ロプロセッサはその信号の値を、計算中断手段を開始さ
せるのに適当な所定の最小値と比較する。これにより、
停車時及び低速時に実質的にゼロ平均値にないステアリ
ングホイールの位置を取り除くことになる。

コンピュータが給電されなくなっても、不揮発性メモリ
４は次の計算の再開のために、そのメモリにある最後の
ＶＮＯ値を維持する。

ＶＮＯの計算はマイクロプロセッサによって実行される
プログラムにより行なわれる。以下、このプログラムの
フローチャートを表した第３図を参照して、このプログ
ラム及び第１図の装置によって実施される本発明による
ＶＮＯ決定方法を説明する。

マイクロプロセッサによる値ｖｘの獲得は、マイクロプ
ロセッサと関連された時間カウンタによって測定された
定数とする時間間隔Ｔにて次の方法で始められる。すな
わち、マイクロプロセッサはＰＶｉ＝　ＶＸｉ　−ＶＮ
Ｏ に関して所定の時間周期Ｄ＝ＮＸＴの間の積分Ｓ＝ΣＰ
Ｖｉ を計算する。ここに、ＶＸｉはＶＸのｉ番目のサンプル
の値、ｉはｌ　からＮまでの整数値を採り、Ｎは時間周
期りの間における計算ステップの数である。

この計算時間周期りの終りにおいて、マイクロプロセッ
サはＳと値については以下に述べる所定値Ｓｏとを比較
する。

もし、Ｓ＞Ｓｏであれば、計算に使用されるＶＮＯの値
は小さ過ぎると考えられる。

もし、Ｓ＜−Ｓｏであれば、計算に使用されるＶＮＯの
値は大き過ぎると考えられる。

いずれの場合も、マイクロプロセッサはメモリ４に入れ
られたＶＮＯ値の増分変化（Ｓ＞Ｓｏの場合）又は減分
変化（Ｓ＜−Ｓｏの場合）を命令する。

もし、−９ｏ＜Ｓ＜＋Ｓｏであれば、このメモリに入っ
ているＶＮＯ値は変更されない。

格納されたＶＮＯ値を変更するかしないかの判断の実行
についての計算は、メモリに置かれたＶＮＯのおそらく
は更新されたであろう値の助けをかりて、マイクロプロ
セッサが受けたＶＸｉの最新のＮ個のサンプルに関して
、上述のように繰り返す方法で再開される。その更新さ
れた値はこのとき、ステアリングホイールの新しい基準
位置を表しているとして使用される。

第３図のフローチャートはマイクロプロセッサによって
実行される計算の手順を示している。計算の開始の瞬間
１＝０において、サンプルカウンタはｎ＝ｏにセットさ
れ、総和Ｓもまたゼロにセットされる。時間カウンタが
作動され、ｔ＝Ｔにおいて変換器５によるセンサの信号
の変換及び瞬間Ｔにおいて信号の値を表すディジタル値
ｖｘのマイクロプロセッサによる獲得が開始される。次
いで、マイクロプロセッサは差ＰＶ及びその和Ｓを計算
し、カウントｎを増分変化する。ｖｘの獲得及び上述の
計算はｎ＝Ｎまで反復される。次いで和ＳがＳＯ及び−
Ｓｏと比較され、更新されたＶＮＯ値をメモリ４にロー
ドする前にｖｔｔｏを増分変化させるか又は減分変化さ
せるかの判断がなされる。

ＶＮＯに対してなすべき修正のタイプは車両の使用条件
に関連して各種パラメータの関数として適応させられる
。本発明によれば、ツーリング車では、Ｓｏの好適な値
は、それぞれ１つのディジタルステップの正確さを表し
ているＮ個の差ＰＶｉ＝ＶＸｉ−ＶＮＯの和であるため
に、和Ｓに関しての最小誤差に相当する５ｏ＝Ｎ　であ
る。

ＳＩＮのときにＶＮＯを１単位増分変化させ、Ｓ＜−Ｈ
のときにはＶＮＯを１単位減分変化させるといったタイ
プの修正は、曲がりくねった道路を運転している場合で
も、ＶＮＯの良好な収れん及び良好な安定性に向かう。

本発明による方法の実施の一例では、満足のいく結果は
以下の値によって得られた。

Ｔ＝３０ｍｓ、　Ｄ＝２分、　Ｎ＝４．０００Ｓｏの選
定は、ＶＮＯの高速修正の必要性とＶＮＯについての最
低安定性の所望特性との間の妥協から得られる。

本発明のおかげで、位置センサの機械的装着は非常に簡
単である。事実、センサの基準位置又はゼロに関してセ
ンサの位置を機械的に正確に調整することは少しも必要
ないのである。本発明による方法によって、基準位置が
正確に測定され、更新されるので、だいたいの調整で十
分なのである。

本発明は上述のように差ＶＸｉ−ＹＮＯの総和によるＶ
ＮＯの測定に限定されるものではなく、別の計算プロセ
スを考えることができる。たとえば、基準はＶＮＯ値が
規則的な時間間隔Ｔで計算されるディジタルフィルタで
作られ、瞬間ｎｘＴでのＶＮＯの値ＶＮＯｎは ＶＮＯｎ−（ＶＸｎ＋ｐ　ｘ　ＶＮＯｎ−υ／（ｐ＋１
）なるタイプの関係式によって計算される。ｐはフィル
タの時定数に基く因数であり、その関係式は一次のフィ
ルタを構成している。このタイプの計算はＶＮＯの安定
性を犠牲にして収れんの高速性を促進するものである。

高次のフィルタも同様に考えることができる。

また、平均ＶＮＯ値を引き出すためのＶＸｉの分布の確
立分析、又はコンピュータによって獲得された最後のＮ
個のＶＸｉ値を含んでいる式１式％） を最小にするＶＮＯ値を見つけるための最小二乗法を利
用することもできる。

上述したＶＮＯの決定プロセスの変形例として、一定の
時間間隔Ｔではなく車両が進んだ距離の一定間隔のとこ
ろで（たとえば車輪の各回転ごとに）マイクロプロセッ
サによる値ｖｘの獲得を制御することもできる。

更に、本発明は車両のステアリングホイールの中立位置
の測定に限定されるものではなく、時間のずれは別とし
て、固定基準位置を中心として動いているあらゆる運動
体の中立位置の測定にまで及ぶのである。

自動車の１つの技術部門においては、実際、たとえば角
度位置センサが備えられたキャブレタのスロットルの休
止位置の測定、及びスロットルを最大に開けたときの角
度位置の最大値の測定を挙げることができる。この方法
で計算された値は自動車の生涯の間、自動的に更新され
、これがたとえば機械要素の摩耗によるずれを補償する
のである。

更に、車輪ボスとシャシとの間に高さセンサを備えた車
両のボデーの高さの最小値及び最大値の測定を挙げるこ
とができる。

使用できるセンサは電位差式のセンサに限定されない。

絶対値情報を供給するあらゆるセンサを使用することが
でき、マイクロプロセッサによる計算によって、得よう
とした物理的基準に相当するセンサからの絶対値が供給
される。更に、変化の符号を供給しかつアップ／ダウン
カウンタ装置と関連した増分タイプのセンサを本発明に
よる方法によって使用して、アップ／ダウンカウンタ装
置の所定値と関連した基準とする物理的基準と比較して
の絶対位置に関する情報を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置を示す図、第２図は第１図の
装置の一部を成す位置センサの動作を示すグラフ、第３
図は本発明による方法を実施するためのプログラムであ
って第１図の装置の一部を成すコンピュータによって実
行されるプログラムのフローチャートを示す図である。 ｌ・・センサ、２・・ディジタルコンピュータ、３・・
マイクロプロセッサ、４・・不揮発性メモリ、５・・ア
ナログ／ディジタル変換器、６・・ＩＧｊ ＦｆＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　格納されている基準位置のＶＮＯ測定値を現在の測
   定値から評価された今の位置の値と比較し、この比較の
   結果に応じて格納されている値を修正するようにした方
   法であって、 ａ）運動体の位置の現在の測定値ＶＸをサンプリングし
   、 ｂ）そのサンプルと格納されているＶＮＯ値とから、前
   記サンプルの分析より得た基準位置についての計算対応
   値に関連して今の値の位置に関する評価を得、 ｃ）得られた評価の関数として格納されているＶＮＯ値
   を修正し、 ｄ）ステップａ）からｃ）までを繰り返し反復すること
   から成る、動いている運動体の今の位置に関する基準位
   置を決定する方法。 ２　請求項１記載の方法において、ステップｂ）では、
   運動体の位置の測定値ＶＸは所定数Ｎの連続サンプルに
   ついて分析されることを特徴とする、運動体の基準位置
   を決定する方法。 ３　請求項２記載の方法において、ステップｂ）及びｃ
   ）では、ＶＸｉを現在のサンプルの値とし、ＶＮＯをサ
   ンプリング開始前に格納されていた基準位置の測定値と
   するとき、総和 Ｓ＝Σ（ＶＸｉ−ＶＸＯ） を計算し、 Ｓｏを所定値とするとき、それぞれＳ＞ＳｏであるかＳ
   ＜（−Ｓｏ）であるかにより、格納されたＶＮＯ値を増
   分変化又は減分変化することを特徴とする、運動体の基
   準位置を決定する方法。 ４　請求項３記載の方法において、測定値ＶＸｉ及びＶ
   ＭＯをディジタル化し、値ＮをＳｏに採用したことを特
   徴とする、運動体の基準位置を決定する方法。 ５　請求項２記載の方法において、ステップｂ）では、
   最小二乗法を使用して、ＶＸｉを現在のサンプルの測定
   値とするとき、式 Σ（ＶＸｉ−ＶＸＯ）＾２ を最小にするＶＮＯの値を計算することを特徴とする、
   運動体の基準位置を決定する方法。 ６　請求項１記載の方法において、ステップｂ）ではＶ
   ＮＯ値のディジタルフィルタリングを実施することを特
   徴とする、運動体の基準位置を決定する方法。 ７　請求項６記載の方法において、ＶＸｎをサンプリン
   グの瞬間ｎｘＴにおける運動体の位置の値とし、ｐをフ
   ィルタの時定数に基く因数であるとき、時間間隔Ｔにお
   いて瞬間ｎｘＴにおけるＶＮＯの式 ＶＮＯｎ＝（ＶＸｎ＋ｐｘＶＮＯｎ＿−＿１）／（ｐ＋
   １）の値ＶＮＯｎを与える一次のディジタルフィルタリ
   ングを実施することを特徴とする、運動体の基準位置を
   決定する方法。 ８　請求項１記載の方法において、サンプリングの間に
   運動体の基準位置の測定値の平均値を確率分析によって
   得るようにしたことを特徴とする、運動体の基準位置を
   決定する方法。 ９　請求項１から８のいずれか１つに記載の方法におい
   て、自動車のステアリングホィールの角度基準位置の測
   定値ＶＮＯの決定及び更新に適用するとき、車両の速度
   を検出し、この速度が所定の速度に満たない間に行われ
   るサンプリングはＶＮＯの決定及び更新の計算から除外
   するようにしたことを特徴とする、運動体の基準位置を
   決定する方法。 １０　請求項２から９のいずれか１つに記載の方法にお
   いて、測定値ＶＸは所定の時間間隔Ｄの間にサンプリン
   グ周期Ｔ＝Ｄ／Ｎでサンプリングされることを特徴とす
   る、運動体の基準位置を決定する方法。 １１　請求項９記載の方法において、測定値ＶＸは車両
   が走行した距離の一定間隔でサンプリングされることを
   特徴とする、運動体の基準位置を決定する方法。 １２　請求項１から１１のいずれか１つに記載の方法を
   実施する装置において、運動体の瞬時位置を表す信号を
   供給するセンサ（１）と、このセンサによって出力され
   た信号をサンプリングする装置と、運動体の基準位置の
   測定値ＶＮＯを格納しておく記憶装置（４）と、サンプ
   ルを処理しかつそのサンプルの処理から得られた基準位
   置の現在の測定値に関して格納されているＶＮＯ値の位
   置の評価を得る計算装置と、得られた評価の結果の関数
   として格納されているＶＮＯ値を修正する装置と、サン
   プリングと格納されている最新のＶＭＯ値を考慮する計
   算とを反復する装置との組合せからなることを特徴とす
   る、運動体の基準位置を決定する装置。 １３　請求項１２記載の装置において、センサ（１）に
   よって出力された信号が供給されるアナログ／ディジタ
   ル変換器（５）と、計算装置の一部を成すマイクロプロ
   セッサ（３）とを備え、このマイクロプロセッサ（３）
   は変換器による信号のディジタル化サンプルの計算装置
   （２）への供給を制御することを特徴とする、運動体の
   基準位置を決定する装置。 １４　請求項１２又は１３記載の装置において、記憶装
   置（４）は本決定装置が不作動となる前に格納されてい
   た最後のＶＮＯ値を次の作動状態に戻るまで格納してお
   くことのできる不揮発性メモリとしたことを特徴とする
   、運動体の基準位置を決定する装置。 １５　請求項１２から１４のいずれか１つに記載の装置
   において、少なくとも１つの特定条件が満足されない時
   計算装置によって実施される計算を中断する装置を備え
   ていることを特徴とする、運動体の基準位置を決定する
   装置。 １６　請求項１５記載の装置において、自動車のステア
   リングホィールの角度基準位置を決定するとき、車両の
   速度を検出する装置（６）を備えて、この速度が所定の
   速度未満の時に中断装置の作動を制御するようにしたこ
   とを特徴とする、運動体の基準位置を決定する装置。 １７　請求項１２から１６のいずれか１つに記載の装置
   において、サンプリング装置は、Ｄを所定の時間間隔、
   Ｎを計算装置（２、３）によって考慮される所定のサン
   プル数とするとき、サンプリング周期Ｔ＝Ｄ／Ｎでサン
   プルを取るようにしたことを特徴とする、運動体の基準
   位置を決定する装置。 １８　請求項１６記載の装置において、サンプリング装
   置は車両が走行した距離の一定間隔でサンプルを取るよ
   うにしたことを特徴とする、運動体の基準位置を決定す
   る装置。