JPH0579808A

JPH0579808A - 舵角検出装置

Info

Publication number: JPH0579808A
Application number: JP26833491A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsurumiya; 修鶴宮; Makoto Murata; 真村田; Masataka Izawa; 将隆伊澤; Yukihiro Fujiwara; 幸広藤原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2550245B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アナログ式センサに不可避の経時的劣化ある
いは温度変動等に起因した検出値のずれを更正できる舵
角検出装置を提供し、高い信頼性を得る。【構成】舵角位置を検出して舵角位置に対応した舵角
信号を出力するアナログ式舵角センサ１７を有する舵角
検出装置において、少なくとも１つの所定舵角位置でパ
ルス信号Ｚを出力する舵角位置特定手段１６と、この舵
角位置特定手段１６がパルス信号Ｚを出力する時に前記
アナログ式舵角センサ１７が出力する舵角信号θFDTを
読み込んでこの舵角信号θFDTから補正値δを算出し、
この補正値δにより前記アナログ式舵角センサ１７の出
力信号を補正する補正手段１８と、を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はパワーステアリング装
置等に用いられる舵角検出装置に係り、詳しくは、アナ
ログ式の舵角センサによる舵角の検出に高い信頼性を得
られるようにした舵角検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のパワーステアリング装置では舵角
検出装置で舵角を検出して帰還制御し、また同様に、前
後輪操舵装置でも舵角検出装置で後輪の舵角を検出して
帰還制御を行う。従来、これら操舵装置では、差動トラ
ンス等のアナログ式のセンサによって中立位置を基準と
する舵角を検出してアナログ信号で出力する舵角検出装
置が用いられ、この舵角検出装置の出力信号を基に制御
を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の舵角検出装置にあっては、差動トランス等のア
ナログ式のセンサが経年的劣化、また、温度等の周囲環
境の影響を受けやすく、検出値である舵角に高い信頼性
を期待できないという問題があった。この発明は、上記
問題を鑑みてなされたもので、高い信頼性が得られる舵
角検出装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、舵角位置を検出して舵角位置に対応し
た舵角信号を出力するアナログ式舵角センサを有する舵
角検出装置において、少なくとも１つの所定舵角位置で
パルス信号を出力する舵角位置特定手段と、この舵角位
置特定手段がパルス信号を出力する時に前記アナログ式
舵角センサが出力する舵角信号を読み込んで舵角信号か
ら補正値を算出し、この補正値に基づき前記アナログ式
舵角センサの出力信号を補正する補正手段と、を設け
た。

【０００５】

【作用】この発明は、パルス信号により舵角が特定され
た時にアナログ式舵角センサの出力信号を読み込んで補
正値を算出し、この補正値によりアナログ式舵角センサ
の出力信号を補正する。このため、経年的劣化あるいは
温度等が検出値に及ぼす影響を小さくでき、高い信頼性
を得られる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１から図９はこの発明の一実施例にかかる舵
角検出装置が用いられた前後輪操舵装置を示し、図１が
全体模式構成図、図２が制御系のブロック図、図３、図
４、図５および図６が制御処理を表わすフローチャー
ト、図７および図８が制御処理に用いるデータテーブ
ル、図９が作用を説明するための図である。

【０００７】図１に示すように、この実施例にあって
は、操向ハンドル１１と連結した前輪操舵装置１２で前
輪１３を転舵し、また、後輪操舵装置１４で後輪１５を
転舵する。前輪操舵装置１２は、周知のラックアンドピ
ニオン式のステアリングギア機構を有し、操向ハンドル
１１と前輪１３とを機械的に連結する。

【０００８】操向ハンドル１１には操舵角、すなわち前
輪１３の舵角を検出する主前輪舵角センサ１６が、ま
た、前輪操舵装置１２には前輪１３の舵角を検出する副
前輪舵角センサ１７が取り付けられ、これらセンサ１
６，１７がコントローラ１８に接続されている。なお、
１９ａ、１９ｂは車速センサであり、車速センサ１９ａ
は各車輪１３，１５の回転速度を、車速センサ１９ｂは
トランスミッションの出力軸の回転速度を検出する。

【０００９】主前輪舵角センサ１６は、エンコーダ等の
デジタル式のセンサから構成され、検知軸が前輪の舵角
（位置）と所定の対応関係を維持する。この主前輪舵角
センサ１６は、検知軸がステアリングシャフトと一体的
に回転、すなわち前輪の転舵で回転し、検知軸の回転で
Ａ相、Ｂ相およびＺ相の３種のパルス信号を出力する。
そして、この主前輪舵角センサ１６は、Ａ相信号とＢ相
信号とを検知軸の回転に対し同一周期かつ異なる位相で
出力し、Ｚ相信号をより大きな周期、例えば検知軸の回
転周期と対応して１回転で１パルスのＺ相信号をコント
ローラ１８に出力する。このＺ相信号は１の出力位置が
中立位置と一致する。詳細な説明は割愛するが、コント
ローラ１８は、Ａ，Ｂ相信号のパルス数で舵角（速度）
を、Ａ，Ｂ相信号の位相で操舵方向を判定し、また、Ｚ
相信号で舵角位置を特定する。

【００１０】副前輪舵角センサ１７は差動トランスから
構成され、ラックの変位に応じたアナログ信号をコント
ローラ１８に出力する。この副前輪舵角センサ１７は、
周知のように、交番電流を供給される１次コイル、ラッ
クと一体に変位するコアおよびコントローラ１８と結線
された２次コイルを有する。この副前輪舵角センサ１７
は、２次コイルにコアの位置に応じて電圧が誘起され、
この誘起電圧に基づきラックの変位を表わすアナログ信
号を出力する。述べるまでもないが、この副前輪舵角セ
ンサ１７が出力するアナログ信号はラックの変位、すな
わち前輪１３の舵角と対応した電位、また、転舵方向に
対応した極性を有する。

【００１１】後輪操舵装置１４は、後輪転舵用のアクチ
ュエータとして電動機２０を有し、この電動機２０の回
転軸がボールねじ機構等の可逆性の伝達機構を介し左右
の後輪１５と接続する。電動機２０は、コントローラ１
８に接続され、コントローラ１８から給電されて後輪１
５を転舵する。

【００１２】そして、この後輪操舵装置１４には、後輪
１５の舵角を検出する主後輪舵角センサ２２と副後輪舵
角センサ２３とが設けられ、また、ボールねじ機構のね
じ軸等に後輪１５を中立位置に付勢するスプリング２１
が取り付けられる。前輪操舵装置１２と同様に、主後
輪舵角センサ２２はエンコーダからなるデジタル式に、
副後輪舵角センサ２３は差動トランスからなるアナログ
式に構成される。これら後輪舵角センサ２２，２３はコ
ントローラ１８に接続され後輪１５の舵角として上述の
ねじ軸の変位を検出する。

【００１３】主後輪舵角センサ２２は、前述した主前輪
舵角センサ１６と同様に、検知軸が後輪１５の舵角と所
定の対応関係を保持し、後輪１５の舵角に応じＡ，Ｂ，
Ｚ相信号を出力する。そして、この主後輪舵角センサ２
２はＺ相信号を少なくとも後輪１５の中立位置で出力す
る。また、副後輪舵角センサ２３も、副前輪舵角センサ
１７と同様に、後輪１５の舵角、すなわち上述のねじ軸
の変位等を検出して後輪の舵角を表わすアナログ信号を
出力する。この主後輪舵角センサ２２、特にＺ相信号を
出力するための構成が舵角位置特定手段に、Ｚ相信号が
特許請求の範囲のパルス信号に相当する。

【００１４】コントローラ１８は、図２に示すように、
制御部２４と駆動部２５とから成り、制御部２４に上述
の各センサが、駆動部２５に電動機２０が接続する。制
御部２４は、マイクロコンピュータ２６に７つのインタ
フェース回路２７，２８，２９，３０，３１，３２，３
３をデータバスで接続して構成される。

【００１５】インタフェース回路２７，２８，２９，３
０，３１にはそれぞれ上述のセンサ１６，１７，１９，
２２，２３が接続し、また、インタフェース回路３２に
後述する電流センサ３４が、インタフェース回路３３に
後述する電圧センサ３５が接続する。

【００１６】マイクロコンピュータ２６は、駆動部２５
に接続され、駆動部２５に制御信号ｇ，ｈ，ｉ，ｊを出
力する。このマイクロコンピュータ２６は、後の作用で
詳述するように、センサ１６，１７，１９，２２，２
３，３４，３５の出力信号を演算処理し、後輪目標舵角
を算出して後輪目標舵角と後輪実舵角との偏差に応じた
デューティファクタの制御信号ｇ，ｈ，ｉ，ｊを出力す
る。

【００１７】駆動部２５は、ゲートドライブ回路３６、
モータ駆動回路３７、リレー３８および電流センサ３４
を有する。ゲートドライブ回路３６は、昇圧回路等を備
え、マイクロコンピュータ２６が接続し、また、モータ
駆動回路３７に接続する。このゲートドライブ回路３６
は、マイクロコンピュータ２６から入力する制御信号
ｇ，ｈ，ｉ，ｊのデューティファクタに応じた駆動信号
をモータ駆動回路３７に出力する。

【００１８】モータ駆動回路３７は、４つの電界効果型
トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をブリ
ッジ状に結線して構成され、図外のバッテリのプラス、
マイナス端子間に介設される。このモータ駆動回路３７
は、バッテリのプラス端子にリレー３８の常開型（ノー
マルオープン）のコンタクタを介して接続され、バッテ
リのマイナス端子との間に電流センサ３４が介設され、
ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ３のソース・ドレイン接続部とＦ
ＥＴＱ２，ＦＥＴＱ４のソース・ドレイン接続部との間
に電動機２０の端子が接続する。

【００１９】また、このモータ駆動回路３７は、各ＦＥ
Ｔのゲートがゲートドライブ回路３６に接続され、これ
らＦＥＴにゲートドライブ回路３６から駆動信号が入力
する。これらＦＥＴは、ゲートに入力する駆動信号のデ
ューティファクタに応じオン、オフして電動機２０を通
電し、また、ＦＥＴＱ２，Ｑ４をオンさせて電動機２０
の発電制動を行う。なお、ＦＥＴＱ１には制御信号ｇに
対応するデューティファクタの駆動信号が、以下同様
に、ＦＥＴＱ２には制御信号ｈ，ＦＥＴＱ３には制御信
号ｉ，ＦＥＴＱ４には制御信号ｊに対応する駆動信号が
入力する。

【００２０】リレー３８は、上述した常開型のコンタク
タとソレノイドとを有し、ソレノイドがリレードライブ
回路３９に接続する。リレードライブ回路３９は、マイ
クロコンピュータ２６に接続され、このマイクロコンピ
ュータ２６が出力する制御信号に応じリレー３８のソレ
ノイドを通電する。このリレー３８は、正常時にソレノ
イドが通電されてコンタクタが閉成し、また、異常時等
にソレノイドへの通電が停止されてコンタクタが開成す
る。電流センサ３４はモータ駆動回路３７を流れる電
流、すなわち電動機２０への通電電流を検出する。

【００２１】電動機２０は、回転軸に巻線を有するロー
タが、ステータに磁石が設けられ、回転軸が前述のよう
に後輪１５と連結されている。この電動機２０は、２組
のブラシを備え、巻線の両端子が一組のブラシを介し前
述のモータ駆動回路３７と、また、他の一組のブラシを
介し並列に短絡回路４０と接続されている。

【００２２】短絡回路４０は２つの短絡用のダンパリレ
ー４１，４２を有し、これらダンパリレー４１，４２が
それぞれ常閉のコンタクタとソレノイドとから構成され
る。リレー４１，４２は、コンタクタ４１ａ，４２ａが
直列に電動機２０の両端子間に接続され、それぞれのコ
ンタクタ間に前述した電圧センサ３５が接続する。この
電圧センサ３５は、コンタクタ間の電位を検出する。

【００２３】また、ダンパリレー４１，４２はソレノイ
ドが直列に結線され、一方のリレー４１のソレノイドの
一端がダンパリレー駆動回路４３に、他方のリレー４２
のソレノイドの一端がダンパリレー駆動回路４４に接続
され、これらソレノイド間がモータ駆動回路３７と共通
のマイナス（接地）端子に接続される。ダンパリレー駆
動回路４３，４４はそれぞれ、マイクロコンピュータ２
６に接続され、マイクロコンピュータ２６が出力する制
御信号に基づきソレノイドを通電する。

【００２４】次に、この実施例の作用を説明する。この
四輪操舵装置は、図３のフローチャートに示すシステム
開始プログラムをイグニッションスイッチ投入時等のシ
ステムの作動開始時に行い、また、図４のフローチャー
トに示すシステム終了プログラムをイグニッションスイ
ッチのオフ操作時等に行う。そして、図５のフローチャ
ートに示す舵角制御プログラムをマイクロコンピュータ
２６で繰り返し実行して後輪１５の舵角を制御する。

【００２５】先ず、システム開始プログラムを説明する
と、図３に示すように、ステップＰ１で不揮発性のメモ
リに記憶された３つの補正値のバックアップデータを読
み込み、続くステップＰ２でこれら３つのバックアップ
データが一致するか否かを判断する。そして、これら３
つのバックアップデータが一致する場合にはステップＰ
３でフラグＦに０を設定し、３つのバックアップデータ
が一致しない場合はステップＰ４で全てのバックアップ
データを消去した後にステップＰ５でフラグＦに１を設
定する。

【００２６】一方、システム終了プログラムは、図４に
示すように、ステップＰ１においてイグニッションキー
のオフ操作で３つのデータ保存用のアドレスが発生し、
次のステップＰ２においてメモリのアドレスで特定され
る３箇所にそれぞれ補正値を記憶させる。この記憶した
補正値は同一のデータを用い、上述のように、システム
開始プログラムで読み出される。

【００２７】そして、舵角制御プログラムにおいては、
図５に示すように、ステップＰ１で前輪舵角θｆ、後輪
舵角θｒおよび車速Ｖ等を各センサの出力信号から読み
込み、各センサ等の故障診断、また、副前輪舵角センサ
１７と副後輪舵角センサ２３との出力補正処理を行う。
そして、故障診断においては故障と判断されると故障フ
ラグに１を設定し、また、出力補正処理は後述する図６
の補正プログラムの実行で行う。なお、故障診断の詳細
な説明は割愛する。

【００２８】次に、ステップ２において、図７に示すデ
ータテーブル１を用い車速Ｖをアドレスとして舵角比ｋ
をマップ検索する。そして、ステップ３において、前輪
舵角センサ１６，１７で検出された前輪舵角θｆに上記
舵角比ｋを乗じ、後輪目標舵角θｒｔを求める。

【００２９】続いて、ステップ４では、後輪舵角センサ
２２，２３により検出された後輪実舵角θｒと上記後輪
目標舵角θｒｔとの偏差Δθｒを算出する。次に、ステ
ップ５において、図８に示すデータテーブル２を用い、
偏差ΔθｒをアドレスとしてデューティファクタＤをマ
ップ検索する。

【００３０】ステップ６では、故障フラグＦの値、すな
わち故障状態か否かを判断する。そして、正常（Ｆ＝
０）であればステップ７において信号ｇ，ｈ，ｉ，ｊの
デューティファクタを操舵方向（Ｒ、Ｌ、Ｃｅｎｔｅ
ｒ）に応じ表１に示すように設定する。したがって、後
輪１５は電動機２０により目標舵角に転舵される。但
し、操舵方向（Ｃｅｎｔｅｒ）は現舵角を維持する状態
を示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】また、ステップ６で故障（Ｇ＝１）と判断
されると、ステップ８でリレー３８への通電を停止して
モータ駆動回路３７、すなわち電動機２０をバッテリか
ら遮断する。そして、ステップ９において、コントロー
ラ１８の駆動部２５、例えばモータ駆動回路３７が故障
か否かを判断し、故障であればステップ１０で信号ｇ，
ｈ，ｉ，ｊのデューティファクタを全て零に、また、正
常であればステップ１１で信号ｇ，ｈを零、信号ｉ，ｊ
を１に設定する。したがって、故障時には電動機２０を
バッテリから遮断できる。

【００３３】ここで、副前輪舵角センサ１７の出力補正
処理は、図６に示すように、ステップＰ１で副前輪舵角
センサ１７の出力信号から前輪実舵角θFDTを読み込
み、ステップＰ２において前輪実舵角θFDTから補正値
δzを減算して補正舵角θFDを求める。この補正値δz
は、上述したシステム開始プログラムの実行後の最初の
ルーチン実行時において、システム開始プログラムで読
み込まれた値が採用され、消去されている場合（フラグ
Ｆが１の場合）は仮の値として０が採用される。上述し
たように、上述の補正舵角θFDをθfとして、図５で示
される舵角制御プログラムで用いられる舵角値を決定す
る。

【００３４】次に、ステップＰ３においては、中立位置
が判明しないと正確な補正が行えないため主後輪舵角セ
ンサ１６がＺ相信号を出力したか否かを判別し、Ｚ相信
号が出力された場合ステップＰ４以降の処理を、Ｚ相信
号が出力されていない場合ステップＰ８以降の処理を行
う。前述したが、Ｚ相信号は前輪１３の中立位置で１パ
ルスが出力され、また、その他の領域では主前輪舵角セ
ンサ１６の検知軸の回転に応じた舵角毎に１パルスが出
力される。

【００３５】ステップＰ４では、フラグＦの値を判別
し、フラグＦが０であればステップＰ５で前輪１３の転
舵速度の大きさを判別し、フラグＦが１であればステッ
プＰ７以降の処理を実行する。このステップＰ４では、
信用できるバックアップデータを有している場合はより
精度の高い補正を可能とし、バックアップデータを有さ
ない場合は早期に補正値を設定する如くしている。

【００３６】ステップＰ５においては、転舵速度が速い
場合は前輪操舵装置１２のガタ、捩れ等により主、副前
輪舵角センサ１６，１７の出力差が生じることがあり、
それを解消すべく、前輪１３の転舵速度θ′fが所定値
θ′ａ以上であればステップＰ８以降の、前輪１３の転
舵速度θ′fが所定値θ′ａより小さければステップＰ
６の処理を行う。なお、このステップＰ５における前輪
１３の転舵速度θ′fは主前輪舵角センサ１６の出力か
ら、あるいは副前輪舵角センサ１７の出力を微分演算し
て求めることができる。

【００３７】ステップＰ６においては、上述の補正舵角
θFDがノイズ等で大きな変動を示した値かどうかをチェ
ックすべく所定の値域（ａ＜θFD＜ｂ、図９参照）内に
あるか否かを判別し、所定の値域（ａ＜θFD＜ｂ）内に
あればステップＰ７の処理を行い、所定の値域（ａ＜θ
FD＜ｂ）内になければステップＰ８以降の処理を行う。
ステップＰ７では、補正値δを前輪実舵角θFDTと前回
ルーチンの実行で算出された補正値δzとから下式に基
づき演算して更新する。なお、下式中、ｋは重み付けの
ための０から１の範囲の定数である。 δ←ｋ＊θFDT＋（１−ｋ）＊δz

【００３８】次に、ステップＰ８においては、フラグＦ
の値を判断し、フラグＦが０であれば再度ステップＰ１
１の処理を実行し、フラグＦが１であればステップＰ９
で補正値δが所定の基準値γ＊θFDTを越えているか否
かを判別する。これにより、バックアップデータを有し
ていない場合に早期に補正値を設定して、設定された場
合にはより正確な補正に切換えできる。なお、このステ
ップＰ８においては、基準値γ＊θFDTを前輪実舵角θF
DTに所定の係数γを乗じた値として決定するが、前輪実
舵角θFDT等に影響されない値にすることも可能であ
る。

【００３９】そして、ステップＰ９では、補正値δが基
準値γ＊θFDT以上と判断されるとステップＰ１０でフ
ラグＦに０を設定し、また、補正値δが基準値γ＊θFD
Tより小さければステップＰ１０の処理を行うことなく
ステップＰ１１で次回のルーチン実行に備えて補正値δ
を値δzとして記憶する。

【００４０】上述の図から明らかなように、この実施例
では、主後輪舵角センサ２２がＺ相パルス信号を出力す
る度に副後輪舵角センサ２３が検出した実舵角θFDTに
基づき補正値δzを更新し、この補正値δzに基づきセン
サ２２の出力値を補正する。このため、図９に示すよう
に、後輪１５の中立位置を基準とすれば、副後輪舵角セ
ンサ２３による検出値としての実舵角θFDTが真の値か
らずれている場合でもＺ相パルス信号の出力にともない
補正後の舵角値θFDが中立位置、すなわち真の舵角値に
漸近して略一致させることができる。したがって、経時
的な劣化や温度変動に起因したずれを確実に更正でき、
高い信頼性が得られる。

【００４１】なお、上述の実施例では、前輪１３の舵角
についての実施例を説明するが、後輪１５についても本
発明が適用できることは述べるまでもない。また、上述
した実施例では、中立位置で出力されるＺ相信号を基準
とするが、Ｚ相信号に代えて所定の舵角で出力されるパ
ルス信号等を採用することも可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
舵角検出装置によれば、舵角が特定される時に舵角セン
サの出力信号を読み込んで読み込んだ出力信号から補正
値を算出し、この補正値により舵角センサの出力信号を
補正するようにしたため、経時的劣化あるいは温度変動
等に起因した信号のずれを有効に更正でき、高い信頼性
を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる舵角検出装置が適
用された前後輪操舵装置の模式構成図

【図２】同前後輪操舵装置の制御系のブロック図

【図３】同前後輪操舵装置の制御処理を示すフローチャ
ート

【図４】同前後輪操舵装置の制御処理を示すフローチャ
ート

【図５】同前後輪操舵装置の制御処理を示すフローチャ
ート

【図６】同前後輪操舵装置の制御処理を示すフローチャ
ート

【図７】同前後輪操舵装置の制御処理に用いるデータテ
ーブル

【図８】同前後輪操舵装置の制御処理に用いるデータテ
ーブル

【図９】同舵角検出装置の作用を説明するための図

【符号の説明】

１１・・・操向ハンドル、１２・・・前輪操舵装置、１３・・・
前輪、１４・・・後輪操舵装置、１５・・・後輪、１６・・・主
前輪舵角センサ、１７・・・副前輪舵角センサ、１８・・・コ
ントローラ、２０・・・電動機、２２・・・主後輪舵角セン
サ、２３・・・副後輪舵角センサ、２４・・・制御部、２５・・
・駆動部、２６・・・マイクロコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原幸広埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】舵角位置を検出して舵角位置に対応した
舵角信号を出力するアナログ式舵角センサを有する舵角
検出装置において、少なくとも１つの所定舵角位置でパルス信号を出力する
舵角位置特定手段と、この舵角位置特定手段がパルス信
号を出力する時に前記アナログ式舵角センサが出力する
舵角信号を読み込んで舵角信号から補正値を算出し、こ
の補正値に基づいて前記アナログ式舵角センサの出力信
号を補正する補正手段と、を有することを特徴とする舵
角検出装置。