CN114190086B - 手放开检测装置以及操舵装置 - Google Patents

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Abstract

手放开检测装置具备：第一操舵角取得部(10)，其取得方向盘(1)的第一操舵角(θh)；第二操舵角取得部(11)，其取得经由扭杆(3)与方向盘(1)连结的操舵机构的第二操舵角(θc)；操舵角推定部(50)，其基于第二操舵角(θc)来推定方向盘(1)未被把持的状态的第一操舵角(θh)的推定角(θhe)；差值运算部(51)，其运算第一操舵角(θh)与推定角(θhe)的角度差值(Δθ)；频率解析部(52)，其运算角度差值(Δθ)的频率成分(dfi)；以及把持状态判定部(54)，其基于作为方向盘(1)未被把持的状态的角度差值(Δθ)的频率成分的基准频率成分(dfri)和频率成分(dfi)来判定方向盘的把持状态。

Description

手放开检测装置以及操舵装置
技术领域
本发明涉及一种手放开检测装置以及操舵装置。
背景技术
近年来，在车辆的自动驾驶技术、驾驶辅助技术等技术领域中，利用了检测是驾驶员把持方向盘的状态(手持状态)还是驾驶员未把持方向盘的状态(手放开状态)的手放开检测技术。
例如，在辅助驾驶员对车辆的驾驶操作的先进驾驶辅助系统(ADAS：AdvancedDriver Assistance System)中，检测是否为手持状态，判定是否继续执行ADAS功能。
在下述专利文献1中记载了一种电动助力转向装置，在从柱轴的输出侧角度推定出的放手状态的推定方向盘角度与实际方向盘角度之间的偏差角度成为规定角度以上的时间持续时，判定为手持。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6590090号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
然而，如上述专利文献1那样，若基于放手状态的推定方向盘角度与实际方向盘角度之间的差的大小来判定是否为手持状态，则难以提高检测精度。
本发明是鉴于上述情况而设计的，其目的在于提高检测方向盘被把持的手持状态和未被把持的手放开状态时的检测精度。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的一方式的手放开检测装置具备：第一操舵角取得部，其取得作为方向盘的操舵角的第一操舵角；第二操舵角取得部，其取得作为经由扭杆与方向盘连结的操舵机构的操舵角的第二操舵角；操舵角推定部，其根据第二操舵角取得部取得的第二操舵角来求出方向盘未被把持的状态的第一操舵角的推定角；差值运算部，其运算第一操舵角取得部取得的第一操舵角与推定角之间的角度差值；频率解析部，其运算角度差值的频率成分；存储部，其存储基准频率成分，该基准频率成分是方向盘未被把持的状态下的角度差值的频率成分；以及把持状态判定部，其基于频率解析部运算出的频率成分和基准频率成分来判定方向盘的把持状态。
本发明的另一方式的操舵装置具备上述的手放开检测装置，根据基于手放开检测装置的方向盘的把持状态的判定结果向操舵机构赋予操舵力。
发明效果
根据本发明，能够提高检测方向盘被把持的手持状态和未被把持的手放开状态时的检测精度。
附图说明
图1是表示实施方式的电动助力转向装置的一例的概要的结构图。
图2是表示图1所记载的控制器的操舵辅助功能的功能结构的一例的框图。
图3是表示图1所记载的控制器的手放开检测功能的功能结构的一例的框图。
图4是用于第一操舵角的推定的第一操舵角相对于第二操舵角的响应特性的一例的伯德图。
图5的(a)及(b)是表示图3的功能结构的变形例的框图。
图6的(a)是第一操舵角的检测值与推定值的角度差值的频率成分的示意图，图6的(b)是手放开状态下的角度差值的频率成分的第一例和基准频率成分的示意图，图6的(c)是手持状态下的角度差值的频率成分和基准频率成分的示意图。
图7的(a)～(c)分别是根据角度差值的频率成分运算出的指标值D、指标值D与阈值Th1～Th4的比较结果的计数值CNT、以及把持状态的判定结果信号HOD的一例的时序图。
图8是实施方式的手放开检测方法的一例的流程图。
图9是手放开状态下的角度差值的频率成分的第二例和基准频率成分的示意图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，以下所示的本发明的实施方式例示了用于将本发明的技术思想具体化的装置以及方法，但本发明的技术思想并不是将构成部件的结构、配置等限定为下述内容。本发明的技术思想能够在本发明的记载所规定的技术范围内施加各种变更。
(第一实施方式)
(结构)
图1是表示电动助力转向装置的一例的概要的结构图。与转向盘(方向盘)1连结的操舵轴(转向轴、转向盘轴、柱轴)具有转向盘侧的输入侧操舵轴2a和转向车轮侧的输出侧操舵轴2b。输入侧操舵轴2a和输出侧操舵轴2b经由扭杆3彼此连结。
输出侧操舵轴2b经由构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)4、万向联轴器5b及5b、齿轮齿条机构6、转向拉杆7a、7b，进而经由轮毂单元8a、8b与转向车轮9L、9R连结。
齿轮齿条机构6具有：小齿轮6a，其与从万向联轴器5b传递操舵力的小齿轮轴连结；以及齿条6b，其与该小齿轮6a啮合，通过齿条6b将传递到小齿轮6a的旋转运动转换为车宽方向的直行运动。
在输入侧操舵轴2a设置有对作为输入侧操舵轴2a的旋转角的第一操舵角θh进行检测的第一操舵角传感器10，在输出侧操舵轴2b设置有对作为输出侧操舵轴2b的旋转角的第二操舵角θc进行检测的第二操舵角传感器11。第一操舵角传感器10以及第二操舵角传感器11分别是本发明中记载的“第一操舵角取得部”以及“第二操舵角取得部”的一个例子。
例如，第一操舵角传感器10可以是每当第一操舵角θh变化20[deg]时输出1周期的20[deg]周期的角度信号的转子传感器，第二操舵角传感器11可以是每当第二操舵角θc变化40[deg]时输出1周期的40[deg]周期的角度信号的转子传感器。
通过对从这些第一操舵角传感器10以及第二操舵角传感器11分别输出的锯齿波的角度信号进行防倾处理(将角度信号转换为连续的角度信号的波形处理)，能够取得第一操舵角θh以及第二操舵角θc。
转矩传感器12检测施加于转向盘1的操舵转矩Th。例如转矩传感器12运算第一操舵角θh与第二操舵角θc的差值作为扭转角θd，向扭转角θd乘以扭杆3的弹簧常数Kh，基于下式(1)运算操舵转矩Th。
Th＝Kh×θd＝Kh×(θh-θc)…(1)
对转向盘1的操舵力进行辅助的马达20经由减速齿轮4与输出侧操舵轴2b连结。在马达20设置有检测马达20的旋转角θm的旋转角传感器21。旋转角传感器21将检测出的马达20的旋转角θm输入到控制器30。
控制器30是控制电动助力转向(EPS：Electric Power Steering)装置的电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)。另外，控制器30是本发明中记载的“手放开检测装置”的一例。
从蓄电池15向控制器30供给电力，并且经由点火(IGN)键14输入点火键信号。
控制器30基于由转矩传感器12检测出的操舵转矩Th和由车速传感器13检测出的车速Vh，进行辅助控制指令的电流指令值的运算，根据对电流指令值实施了补偿等后的电压控制指令值，来控制向马达20供给的电流。
另外，控制器30基于第一操舵角θh以及第二操舵角θc，判定转向盘1的把持状态是手持状态还是手放开状态。控制器30根据把持状态的判定结果来控制由马达20产生的操舵力。
例如，控制器30可以在转向盘1的把持状态为手持状态的情况下进行校正操舵(车道脱离校正、突发的横向力变化的校正等)，在手放开状态持续的情况下中止这些校正操舵。
控制器30例如可以包含由处理器和存储装置等周边部件构成的计算机。处理器例如可以是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro-Processing Unit：微处理单元)。
存储装置可以具备半导体存储装置、磁存储装置以及光学存储装置中的任一方。存储装置可以包括寄存器、高速缓冲存储器、用作主存储装置的ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器。
以下说明的控制器30的功能例如通过控制器30的处理器执行存储于存储装置的计算机程序来实现。
另外，控制器30也可以包含用于执行以下说明的各信息处理的专用硬件。
例如，控制器30也可以包含在通用的半导体集成电路中设定的功能性的逻辑电路。例如，控制器30可以包括现场可编程门阵列(FPGA：Field-Programmable Gate Array)等可编程逻辑器件(PLD：Programmable Logic Device)等。
接着，参照图2，说明控制器30的操舵辅助功能的功能结构的一例。
操舵转矩Th以及车速Vh被输入到对电流指令值Iref1进行运算的电流指令值运算部41。电流指令值运算部41基于输入的操舵转矩Th以及车速Vh，使用辅助映射等来运算作为向马达20供给的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。
电流指令值Iref1经由加法器42A被输入到电流限制部43，被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法器42B，运算与被反馈的马达电流值Im之间的偏差ΔI(＝Irefm-Im)，该偏差ΔI被输入到用于改善操舵动作的特性的PI(比例积分)控制部45。由PI控制部45改善特性后的电压控制指令值Vref被输入至PWM控制部46，进而经由作为驱动部的逆变器47对马达20进行PWM驱动。马达20的电流值Im由马达电流检测器48检测并反馈给减法器42B。
向加法器42A加法计算来自补偿信号生成部44的补偿信号CM，通过补偿信号CM的加法计算来进行操舵系统的特性补偿，改善收敛性、惯性特性等。补偿信号生成部44通过加法器44-4对自对准转矩(SAT)44-3和惯性44-2进行加法计算，利用加法器44-5进一步向该加法计算结果中加法计算收敛性44-1，将加法器44-5的加法计算结果作为补偿信号CM。
接着，参照图3来说明控制器30的手放开检测功能的功能结构的一例。
控制器30具备操舵角推定部50、减法器51、频率解析部52、基准值存储部53以及把持状态判定部54。此外，减法器51和基准值存储部53分别是本发明中记载的“差值运算部”和“存储部”的一例。
操舵角推定部50基于第二操舵角传感器11检测出的转向车轮侧的第二操舵角θc，推断转向盘1未被把持的状态下的转向盘侧的第一操舵角θh(即转向盘1的操舵角)的推定角θhe。
例如，通过实验、模拟或者理论式来设定所述第一操舵角θh相对于转向盘1未被把持的状态下的第二操舵角θc的频率响应特性。操舵角推定部50可以通过向具有这样预先设定的频率响应特性的滤波器输入第二操舵角传感器11检测出的第二操舵角θc来推定推定角θhe。
例如，可以使用具有第一操舵角θh相对于转向盘1未被把持的状态下的第二操舵角θc的频率响应特性的谐振滤波器。
例如，谐振滤波器可以在转向盘1未被把持的状态下使操舵轴自输出侧操舵轴2b旋转而再现转向盘1的谐振，根据此时的第一操舵角θh和第二操舵角θc的测量结果进行设计。
具体而言，可以在实机或模仿该实机的台上试验装置等中对ECU通电，并且在转向盘1完全不接触手的放手状态下(或者，使图1的万向联轴器5a的部分分离)手动地输入而使输出侧操舵轴2b旋转，测量此时的第一操舵角θh和第二操舵角θc。而且，也可以根据测量结果求出第一操舵角θh相对于第二操舵角θc的频率响应，并以具有与所得到的频率响应相同的特性的方式设计谐振滤波器。
另外，第一操舵角θh也包含转向盘1的谐振。因此，谐振滤波器可以具有2次滤波器，用来推定模仿放手状态下的第一操舵角θh的推定角θhe。
图4示出根据如上测量的实机数据的特性而设计的谐振滤波器的频率特性的例子。
图4是表示示出所述第一操舵角θh相对于第二操舵角θc的频率响应特性的谐振滤波器的特性例的伯德图。实线所示的特性B表示谐振滤波器的特性，虚线所示的特性A表示一般的2次LPF的特性。
谐振滤波器的增益至3Hz附近为止是平坦的，在10Hz附近比一般的2次LPF呈凸状变大，在约20Hz以下比一般的2次LPF稍低。另外，谐振滤波器的相位的延迟在约8Hz以下比一般的2次LPF小，在约8Hz以上比一般的2次LPF大。
参照图3。减法器51将从第一操舵角传感器10检测出的第一操舵角θh中减去操舵角推定部50推定出的第一操舵角θh的推定角θe而得到的差(θh-θhe)作为角度差值Δθ进行运算。
另外，取得在角度差值Δθ的算出中使用的第一操舵角θh以及第二操舵角θc的结构并不限定于上述的结构。只要能够测量第一操舵角θh以及第二操舵角θc的实际值，就能够使用各种结构。
例如，如图5的(a)所示，可以取代第二操舵角传感器11而利用马达20的旋转角传感器21检测出的马达20的旋转角θm取得第二操舵角θc。
转换部55基于下式(2)将旋转角θm转换为第二操舵角θc。
θc＝θm/(马达的极对数)/(减速齿轮4的减速比)…(2)
在该情况下，旋转角传感器21及转换部55是本发明中记载的“第二操舵角取得部”的一例。
另外，例如如图5的(b)所示，可以根据施加于转向盘1的操舵转矩Th和马达20的旋转角θm来取得第一操舵角θh。
扭转角运算部56基于操舵转矩Th，运算作为第一操舵角θh与第二操舵角θc之差(θh-θc)的扭转角θd＝Th/Kh。
加法器57将第二操舵角θc与扭转角θd相加来运算第一操舵角θh。
在该情况下，转矩传感器12、旋转角传感器21、转换部55以及加法器57是本发明中记载的“第一操舵角取得部”的一例。
如果是图5的(b)的结构，则通过使用不需要检测第一操舵角θh、第二操舵角θc的转矩传感器(例如检测与扭杆3的扭转量(转矩)对应的磁通的传感器)，能够省略第一操舵角传感器10以及第二操舵角传感器11。
参照图3。频率解析部52通过进行由减法器51运算出的角度差值Δθ的频率解析，来运算角度差值Δθ的频率成分。
例如频率解析部52在预先设定的规定的频率fi(i＝1、2、…)下进行频率解析，运算频率fi的频率成分dfi(i＝1、2、…)。进行频率解析的频率fi例如可以设定为手放开状态下的角度差值Δθ的特性显著出现的频带。进行频率解析的频率的数量不限于2个，可以是1个，也可以是3个以上的多个。
基准值存储部53存储作为转向盘1未被把持的状态下的角度差值Δθ的频率fi(i＝1、2、…)中的频率成分的基准频率成分dfri(i＝1、2、…)。例如基准频率成分dfri(i＝1、2、…)预先基于车辆试验、实验台评价、模拟的结果而取得，并存储于基准值存储部53。
把持状态判定部54基于频率解析部52运算出的频率成分dfi(i＝1、2、…)和基准频率成分dfri(i＝1、2、…)，判定转向盘1的把持状态是手持状态还是手放开状态。
接着，参照图6的(a)～图6的(c)说明实施方式的把持状态的判定方法的概略。
虚线示意性地表示手放开状态下的角度差值Δθ的频率成分dfi，单点划线示意性地表示手持状态下的角度差值Δθ的频率成分dfi，实线示意性地表示基准频率成分dfri。
如图6的(a)所示，在手放开状态和手持状态下，角度差值Δθ的频率特性大不相同。因此，通过对频率解析部52运算出的频率成分dfi和基准频率成分dfri进行比较，能够明确地区分手放开状态和手持状态。
例如，在手放开状态下，如图6的(b)所示，频率解析部52运算出的频率成分dfi(在图6的(b)的例子中为df1及df2)与基准频率成分dfri(在图6的(b)的例子中为dfr1及dfr2)的差值分别变小。
相反，在手持状态下，如图6的(c)所示，频率成分dfi(在图6的(c)的例子中为df1及df2)与基准频率成分dfri(在图6的(c)的例子中为dfr1及dfr2)的差值分别变大。
因此，通过基于频率成分dfi与基准频率成分dfri之间的差值，能够高精度地判定转向盘1的把持状态。
参照图3。把持状态判定部54具备指标值运算部54a和判定部54b。
指标值运算部54a运算基于作为各频率fi(i＝1、2、…)中的频率成分dfi与基准频率成分dfri之间的差值的频率成分差值(dfi-dfri)的指标值D。
例如指标值运算部54a可以基于频率成分差值(dfi-dfri)的平方值(dfi-dfri)2来运算指标值D。另外，可以基于频率成分差值(dfi-dfri)的绝对值|dfi-dfri|来运算指标值D。
另外，例如指标值运算部54a可以运算各频率fi(i＝1、2、…)中的频率成分差值的平方值(dfi-dfri)2或绝对值|dfi-dfri|的加权和作为指标值D。
例如在2个频率f1及f2下分别运算出频率成分df1及df2的情况下，指标值运算部54a例如可以运算下式(3)、(4)、(5)或(6)的加权和作为指标值D。
D＝R1×(df1-dfr1)2+R2×(df2-dfr2)2…(3)
D＝R1×|df1-dfr1|+R2×|df2-dfr2|…(4)
D＝R1×(df1-dfr1)2+R2×|df2-dfr2|…(5)
D＝R1×|df1-dfr1|+R2×(df2-dfr2)2…(6)
另外，在下式(3)～(6)中，R1和R2是加权系数。
判定部54b根据指标值运算部54a运算出的指标值D，判定是手持状态还是手放开状态。
例如判定部54b可以在指标值D小于阈值的情况下判定为手放开状态，在指标值D为阈值以上的情况下判定为手持状态。
另外，判定部54b可以使用根据指标值D与阈值的比较结果而进行增减的计数器，将计数器的值与规定值进行比较来判定把持状态。
以下，参照图7的(a)～图7的(c)，对使用计数器的把持状态的判定处理的一例进行说明。图7的(a)是指标值运算部54a运算出的指标值D的一例的时序图，图7的(b)是根据指标值D与阈值Th1～Th4的比较结果而进行增减的计数值CNT的时序图，图7的(c)表示基于计数值CNT的把持状态的判定结果。
参照图7的(a)及图7的(b)。判定部54b将指标值D与阈值Th1、Th2、Th3以及Th4进行比较，根据比较结果来增减计数值CNT。如图7的(a)所示，阈值Th1大于阈值Th2，阈值Th2大于阈值Th3，阈值Th3大于阈值Th4。
在指标值D为阈值Th1以上的情况下，判定部54b将计数值CNT减去步进量Sd1。然后，对计数值CNT进行下限值限制。具体而言，在减法运算后的计数值CNT小于下限值LL的情况下，判定部54b将计数值CNT维持(限制)为下限值LL。
另外，在指标值D为阈值Th2以上且小于阈值Th1的情况下，判定部54b将计数值CNT减去步进量Sd2。步进量Sd2被设定为小于步进量Sd1。另外，使用下限值LL进行下限值限制。
另外，在指标值D为阈值Th3以上且小于阈值Th2的情况下，判定部54b不对计数值CNT进行增减。
在指标值D为阈值Th4以上且小于阈值Th3的情况下，判定部54b对计数值CNT加法计算步进量Si2。然后，对计数值CNT进行上限值限制。具体而言，在相加后的计数值CNT超过上限值LU的情况下，判定部54b将计数值CNT维持(限制)为上限值LU。
另外，在指标值D小于阈值Th4的情况下，判定部54b对计数值CNT加法计算步进量Si1。步进量Si1设定为比步进量Si2大。另外，使用上限值LU进行上限值限制。
其结果，在指标值D为阈值Th1以上的时刻t1以前的期间，计数值CNT维持下限值LL。另外，即使在指标值D为阈值Th2以上且小于阈值Th1的期间(时刻t1～时刻t2)、指标值D为阈值Th3以上且小于阈值Th2的期间(时刻t2～时刻t3)，计数值CNT也维持下限值LL。
当在时刻t3指标值D变得小于阈值Th3时，判定部54b针对每个控制周期对计数值CNT加法计算步进量Si2。其结果，计数值CNT开始增加。
当在时刻t4指标值D变得小于阈值Th4时，判定部54b针对每个控制周期对计数值CNT加法计算步进量Si1。
由于步进量Si1比步进量Si2大，因此与指标值D为阈值Th4以上且小于阈值Th3的期间(时刻t3～时刻t4)相比，指标值D小于阈值Th4的期间(时刻t4～时刻t5)的计数值CNT的增加速度变快。
指标值D在从时刻t4到时刻t5的期间从减少转为增加，在时刻t5成为阈值Th4以上。因此，判定部54b针对每个控制周期对计数值CNT加法计算步进量Si2。
当成为时刻t6，则计数值CNT达到上限值LU，因此计数值CNT停止增加而维持上限值LU。之后，即使在指标值D为阈值Th3以上且小于阈值Th2的期间(时刻t7～时刻t8)，计数值CNT也维持上限值LU。
当在时刻t8指标值D成为阈值Th2以上时，判定部54b针对每个控制周期从计数值CNT减法运算步进量Sd2。其结果，计数值CNT开始减少。
当在时刻t9指标值D成为阈值Th1以上时，判定部54b针对每个控制周期从计数值CNT减法计算步进量Sd1。
由于步进量Sd1比步进量Sd2大，因此与指标值D为阈值Th2以上且小于阈值Th1的期间(时刻t8～时刻t9)相比，指标值D为阈值Th1以上的期间(时刻t9～时刻t10)的计数值CNT的减小速度变快。
由于当成为时刻t10则计数值CNT达到下限值LL，因此计数值CNT停止减小而维持下限值LL。
参照图7的(c)。判定部54b根据计数值CNT的变化来生成表示把持状态的判定结果的判定结果信号HOD并输出。判定结果信号HOD在值为“0”的情况下表示手持状态，在值为“1”的情况下表示手放开状态。
判定结果信号HOD具有滞后特性，当在判定结果信号HOD的值为“0”的情况下计数值CNT从小于上限值LU的值达到上限值LU，则判定部54b将判定结果信号HOD的值从“0”切换为“1”。
另外，当在判定结果信号HOD的值为“1”的情况下计数值CNT从比下限值LL大的值达到下限值LL，则判定部54b将判定结果信号HOD的值从“1”切换为“0”。
因此，在图7的(c)的例子中，在计数值CNT从小于上限值LU的值到达上限值LU的时刻t6，判定部54b将判定结果信号HOD的值从“0”切换为“1”。另外，在计数值CNT从比下限值LL大的值达到下限值LL的时刻t10，判定部54b将判定结果信号HOD的值从“1”切换为“0”。
另外，参照图7的(a)～图7的(c)进行说明的把持状态的判定处理只不过是例示，并不限定本发明。例如在上述的例示中，使用了阈值Th1～Th4这4个阈值，但也可以使用3个以下的阈值，也可以使用5个以上的阈值。
另外，虽然在计数值CNT达到上限值LU时判定为手放开状态，但也可以在达到小于上限值LU的规定值时判定为手放开状态。另外，虽然在计数值CNT达到下限值LL时判定为手持状态，但也可以在达到大于下限值LL的规定值时判定为手持状态。
另外，也可以将计数值的增减方向设为与上述说明相反的方向。在该情况下，可以在计数值CNT达到上限值LU的情况下判定为手持状态，在达到下限值LL的情况下判定为手放开状态。
(动作)
图8是实施方式的手放开检测方法的一例的流程图。
在步骤S1中，第一操舵角传感器10检测与转向盘1连结的操舵轴的转向盘侧的输入侧操舵轴2a的第一操舵角θh。
在步骤S2中，第二操舵角传感器11检测转向车轮侧的输出侧操舵轴2b的第二操舵角θc。
在步骤S3中，操舵角推定部50基于第二操舵角传感器11检测出的转向车轮侧的第二操舵角θc，推定转向盘1未被把持的状态下的转向盘侧的第一操舵角θh的推定角θhe。
在步骤S4中，减法器51将从第一操舵角传感器10检测出的第一操舵角θh减法计算推定角θe而得到的差(θh-θhe)作为角度差值Δθ进行运算。
在步骤S5中，频率解析部52通过进行由减法器51运算出的角度差值Δθ的频率解析，来运算角度差值Δθ的频率成分。
在步骤S6中，指标值运算部54a运算基于各频率fi(i＝1、2、…)中的频率成分dfi与基准频率成分dfri之间的差值即频率成分差值(dfi-dfri)的指标值D。
在步骤S7中，判定部54b根据指标值D与阈值Th1～Th4的比较结果来增减计数值CNT。
在步骤S8中，判定部54b判定计数值CNT是否达到了上限值LU。在计数值CNT达到上限值LU的情况下(步骤S8：是)，处理进入步骤S9。在计数值CNT小于上限值LU的情况下(步骤S8：否)，处理进入步骤S10。
在步骤S9中，判定部54b将判定结果信号HOD的值从表示手持状态的“0”切换为表示手放开状态的“1”。然后，处理结束。
在步骤S10中，判定部54b判定计数值CNT是否达到下限值LL。在计数值CNT达到下限值LL的情况下(步骤S10：是)，处理进入步骤S11。在计数值CNT大于下限值LL的情况下(步骤S10：否)，处理进入步骤S12。
在步骤S11中，判定部54b将判定结果信号HOD的值从表示手放开状态的“1”切换为表示手持状态的“0”。然后，处理结束。
在步骤S12中，判定部54b不变更判定结果信号HOD的值而是维持判定结果信号HOD的值。然后，处理结束。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式的把持状态判定部54进行说明。如第一实施方式所示，若基于仅包含频率成分差值(dfi-dfri)的平方值(dfi-dfri)2的项、绝对值|dfi-dfri|的项的指标值D来判定把持状态，则在以下说明的情况下，有可能将手放开状态误判定为手持状态。
参照图9。虚线示意性地表示手放开状态下的角度差值Δθ的频率成分dfi，实线示意性地表示基准频率成分dfri。与图6的(b)相比，通过输出侧操舵轴2b发生变化而使频率成分dfi的振幅变大。
这样，在手放开状态下的各频率成分dfi(在图9的例子中为df1、df2)的振幅都变大的情况下，频率成分差值(在图9的例子中为(df1-dfr1)、(df2-dfr2))变大而指标值D增大。其结果是，无论是否是手放开状态，都有可能误判定为手持状态。
因此，第二实施方式的指标值运算部54a分别计算多个频率fi(i＝1、2、…)各自的频率成分差值(dfi-dfri)。然后，运算指标值D，该指标值D包含这些频率fi(i＝1、2、…)各自的频率成分差值的平方值(dfi-dfri)2或绝对值|dfi-dfri|的项与不同频率下的频率成分差值的积的项的加权和。
例如，在运算基于2个频率f1及f2的频率成分差值(df1-dfr1)、(df2-dfr2)的指标值D的情况下，指标值运算部54a可以基于下式(7)、(8)、(9)或(10)运算指标值D。
D＝R1×(df1-dfr1)2+R12×(df1-dfr1)(df2-dfr2)+R2×(df2-dfr2)2…(7)
D＝R1×|df1-dfr1|+R12×(df1-dfr1)(df2-dfr2)+R2×|df2-dfr2|…(8)
D＝R1×(df1-dfr1)2+R12×(df1-dfr1)(df2-dfr2)+R2×|df2-dfr2|…(9)
D＝R1×|df1-dfr1|+R12×(df1-dfr1)(df2-dfr2)+R2×(df2-dfr2)2…(10)
此外，在式(7)～(10)中，R1以及R2是向频率成分差值的平方值(dfi-dfri)2或者绝对值|dfi-dfri|的项赋予的加权系数，R12是向不同频率下的频率成分差值的积(在式(7)～(10)的例子中为(df1-dfr1)(df2-dfr2))的项赋予的加权系数。
如图9所示，在手放开状态下，不同频率下的频率成分差值彼此具有相关性地变化。
如果基于式(7)～(10)计算指标值D，则通过使加权系数R12的符号与加权系数R1、R2的符号不同，能够将频率成分df1及df2具有相关性地变化的情况下的指标值D的大小(即指标值D的绝对值|D|)保持得较小。因此，能够判定为手放开状态。
另一方面，在如手持状态那样频率成分df1与df2的相关性较大地变化的情况下，指标值D的大小变大，能够判定为手持状态。
例如，若将加权系数R1、R2的符号设定为正、将加权系数R12的符号设定为负，则在频率成分df1及df2具有相关性地变化的情况下，能够将指标值D保持得较小而判定为手放开状态。另一方面，在如手持状态那样频率成分df1与df2的相关性较大地变化的情况下，指标值D变大，能够判定为手持状态。
以下示出指标值D的计算例。在此，针对基准频率成分dfr1、dfr2分别为“1”以及“5”的情况，对第一实施方式的计算式(3)的计算结果与第二实施方式的计算式(7)的计算结果进行比较。
D＝R1×(df1-dfr1)2+R2×(df2-dfr2)2…(3)
D＝R1×(df1-dfr1)2+R12×(df1-dfr1)(df2-dfr2)+R2×(df2-dfr2)2…(7)
对加权系数R1、R2设定正的系数“1”，对加权系数R12设定负的系数“-5.2”。
首先，基于式(3)以及式(7)分别运算在手放开状态下频率成分df1以及df2具有相关性而自基准频率成分dfr1、dfr2变化的情况下的指标值D。
在此，运算频率成分df1及df2的值为基准频率成分dfr1、dfr2的0.9倍的值即“0.9”及“4.5”时的指标值D、频率成分df1及df2的值为基准频率成分dfr1、dfr2的1.4倍的值即“1.4”及“7”时的指标值D。
[表1]
接着，基于式(3)以及式(7)分别运算如手持状态那样频率成分df1以及df2不具有相关性地变化的情况下的指标值D。在此，运算频率成分df1及df2分别为“5”及“1”时的指标值D。
[表2]
根据上述运算结果可知，在如手放开状态那样频率成分df1以及df2具有相关性地变化的情况下，能够将基于式(7)的指标值D维持为比基于式(3)的指标值D小的值。
另一方面，在如手持状态那样频率成分df1与df2的相关性较大地变化的情况下，基于式(7)的指标值D变得比基于式(3)的指标值D更大。
因此，能够更高精度地判断手放开状态和手持状态。
另外，第二实施方式的指标值运算部54a可以使用下式(11)所示的矩阵的运算式来运算指标值D。
D＝ΔDfT·R·ΔDf···(11)
在式(11)中，ΔDf是由多个(N个)频率下的频率成分差值(dfi-dfri)构成的N阶列向量，R是加权系数矩阵(N阶方阵)。另外，ΔDfT是N阶行矢量。
例如，在运算基于2个频率f1以及f2的频率成分差值(df1-dfr1)、(df2-dfr2)的指标值D的情况下，可以基于下式(12)的矩阵的运算式来运算指标值D。
[数学式1]
另外，例如，在运算基于3个频率f1、f2以及f3的频率成分差值(df1-dfr1)、(df2-dfr2)以及(df3-dfr3)的指标值D的情况下，可以基于下式(13)的矩阵的运算式来运算指标值D。
[数学式2]
如上述式(12)或式(13)所示，加权系数矩阵(N阶方阵)的对角成分是与频率成分差值的平方值(dfi-dfri)2相乘的加权系数。另外，加权系数矩阵(N阶方阵)的对角成分以外的成分是与不同的频率成分差值的积相乘的加权系数。相对于对角成分的符号，使对角成分以外的成分的符号不同。具体而言，将对角成分的符号设定为正，将对角成分以外的成分的符号设定为负。由此，能够将频率成分dfi具有相关性地变化的情况下的指标值D的大小(即指标值D的绝对值|D|)保持得较小。因此，能够高精度地判定手放开状态。
(实施方式的效果)
(1)第一操舵角传感器10取得作为转向盘1的操舵角的第一操舵角θh。第二操舵角传感器11取得作为经由扭杆3与转向盘1连结的操舵机构的操舵角的第二操舵角θc。操舵角推定部50基于转向盘1未被把持的状态下的第一操舵角θh相对于第二操舵角θc的应答特性以及第二操舵角传感器11取得的第二操舵角θc，求出第一操舵角θh的推定角θhe。
减法器51运算第一操舵角传感器10取得的第一操舵角θh与推定角θhe之间的角度差值Δθ。频率解析部52运算角度差值Δθ的频率成分dfi(i＝1、2、…)。基准值存储部53存储作为转向盘1未被把持的状态下的角度差值Δθ的频率成分的基准频率成分dfri(i＝1、2、…)。
把持状态判定部54基于频率解析部52运算出的频率成分dfi和基准频率成分dfri，来判定转向盘1的把持状态是手持状态还是手放开状态。
由此，能够利用手放开状态与手持状态之间的角度差值Δθ的频率特性的差异来判定把持状态。其结果，能够提高把持状态的判定精度。
特别是，通过基于多个频率fi(i＝1、2、…)的频率成分dfi和基准频率成分dfri来判定把持状态，能够进一步提高把持状态的判定精度。
(2)把持状态判定部54可以具备：指标值运算部54a，其运算基于频率成分差值(dfi-dfri)的指标值D，该频率成分差值(dfi-dfri)是频率解析部52运算出的频率成分dfi与基准频率成分dfri之间的差值；以及判定部54b，其根据指标值D来判定把持状态。
由此，能够基于频率成分dfi和基准频率成分dfri来判定转向盘1的把持状态。
(3)指标值运算部54a可以基于频率成分差值(dfi-dfri)的平方值(dfi-dfri)2或绝对值|dfi-dfri|来运算指标值D。
由此，能够基于频率成分差值(dfi-dfri)的大小来判定转向盘1的把持状态。
(4)指标值运算部54a可以分别计算作为第一频率f1和第二频率f2各自的频率成分差值的第一频率成分差值(df1-dfr1)和第二频率成分差值(df2-dfr2)来运算指标值D，该指标值D包含第一频率成分差值的平方值(df1-dfr1)2或绝对值|df1-dfr1|的第一项、作为第二频率成分差值的平方值(df2-dfr2)2或绝对值|df2-dfr2|的第二项以及作为第一频率成分差值与第二频率成分差值的积(df1-dfr1)(df2-dfr2)的第三项的加权和。
由此，即使由于在手放开状态下不同的频率f1、f2的频率成分df1、df2具有相关性地变动而使频率成分差值(df1-dfr1)、(df2-dfr2)的大小增加，也能够使频率成分df1与频率成分df2的相关性反映于指标值D，因此能够减轻判定精度的降低。
(5)向第一项和第二项赋予的加权系数的符号可以与向第三项赋予的加权系数的符号不同。
由此，即使由于在手放开状态下不同的频率f1、f2的频率成分df1、df2具有相关性地变动而使频率成分差值(df1-dfr1)、(df2-dfr2)的大小增加，也能够减轻指标值D的增加而减轻判定精度的降低。
(6)判定部54b可以根据指标值D与阈值Tr1～Tr4的比较结果来增减计数值CNT，将计数值CNT与规定值LU以及LL进行比较来判定把持状态。由此，能够基于多次运算出的指标值D来判定把持状态，因此能够提高判定精度。
标号说明
1…转向盘(方向盘)、2a…输入侧操舵轴、2b…输出侧操舵轴、3…扭杆、4…减速齿轮(蜗轮)、5a、5b…万向联轴器、6…齿轮齿条机构、6a…小齿轮、6b…齿条、7a、7b…转向拉杆、8a、8b…轮毂单元、9L、9R…转向车轮、10…第一操舵角传感器、11…第二操舵角传感器、12…转矩传感器、13…车速传感器、14…键、15…蓄电池、20…马达、21…旋转角传感器、30…控制器、41…电流指令值运算部、42A、44-4、44-5、57…加法器、42B、51…减法器、43…电流限制部、44…补偿信号生成部、44-1…收敛性、44-2…惯性、44-3…自对准转矩、45…PI(比例积分)控制部、46…PWM控制部、47…逆变器、48…马达电流检测器、50…操舵角推定部、52…频率解析部、53…基准值存储部、54…把持状态判定部、54a…指标值运算部、54b…判定部、55…转换部、56…扭转角运算部。

Claims (9)

1.一种手放开检测装置，其特征在于，
所述手放开检测装置具备：
第一操舵角取得部，其取得作为方向盘的操舵角的第一操舵角；
第二操舵角取得部，其取得作为经由扭杆与所述方向盘连结的操舵机构的操舵角的第二操舵角；
操舵角推定部，其基于所述第二操舵角取得部取得的所述第二操舵角，求出所述方向盘未被把持的状态的所述第一操舵角的推定角；
差值运算部，其运算所述第一操舵角取得部取得的所述第一操舵角与所述推定角之间的角度差值；
频率解析部，其运算所述角度差值的频率成分；
存储部，其存储基准频率成分，所述基准频率成分是所述方向盘未被把持的状态下的所述角度差值的频率成分；以及
把持状态判定部，其基于所述频率解析部运算出的所述频率成分和所述基准频率成分来判定所述方向盘的把持状态。
2.根据权利要求1所述的手放开检测装置，其特征在于，
所述把持状态判定部具备：
指标值运算部，其运算基于频率成分差值的指标值，所述频率成分差值是所述频率解析部运算出的所述频率成分与所述基准频率成分之间的差值；以及
判定部，其根据所述指标值来判定所述把持状态。
3.根据权利要求2所述的手放开检测装置，其特征在于，
所述指标值运算部基于所述频率成分差值的平方值或者绝对值来运算所述指标值。
4.根据权利要求2所述的手放开检测装置，其特征在于，
所述指标值运算部分别计算作为第一频率和第二频率各自的所述频率成分差值的第一频率成分差值和第二频率成分差值，
所述指标值运算部运算所述指标值，所述指标值包含作为所述第一频率成分差值的平方值或绝对值的第一项、作为所述第二频率成分差值的平方值或绝对值的第二项以及作为所述第一频率成分差值与所述第二频率成分差值之积的第三项的加权和。
5.根据权利要求4所述的手放开检测装置，其特征在于，
向所述第一项和所述第二项赋予的加权系数的符号与向所述第三项赋予的加权系数的符号不同。
6.根据权利要求2所述的手放开检测装置，其特征在于，
所述指标值运算部
设2以上的自然数为N，
设定以N个频率各自的所述频率成分差值为分量的N阶行矢量以及N阶列矢量，
运算作为N阶行矢量、N阶方阵的加权系数矩阵以及N阶列矢量的矩阵积，从而运算所述指标值。
7.根据权利要求6所述的手放开检测装置，其特征在于，
所述加权系数矩阵的对角成分的符号与所述加权系数矩阵的对角成分以外的成分的符号不同。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的手放开检测装置，其特征在于，
所述判定部根据所述指标值与阈值的比较结果对计数器进行增减，将所述计数器的值与规定值进行比较来判定所述把持状态。
9.一种操舵装置，其中，
所述操舵装置具备权利要求1至8中任一项所述的手放开检测装置，
根据所述手放开检测装置对所述方向盘的所述把持状态的判定结果，向操舵机构赋予操舵力。
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