JP2005134380A - 舵角速度演算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低速域から高速域まで分解能を向上させ、舵角速度を精度よく求める舵角速度演算装置を提供することを目的としている。
【解決手段】舵角発生部２１からの舵角信号２５を用いて、第１の舵角速度演算部２２と第２の舵角速度演算部２３でそれぞれ第１の舵角速度２６と第２の舵角速度２７を演算し、舵角速度の所定の閾値を基準としてセレクタ２４により切替えて第１の舵角速度２６か第２の舵角速度２９のいずれかを出力するようにした構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車の車体制御システムなどに用いられる舵角速度演算装置に関するものである。

従来、舵角速度を検出する方法として２つの方法が知られている。第１の方法は、舵角の変化に伴い発生するパルスの数を所定の時間毎に計数して、その計数結果より舵角速度を求める方法である。第２の方法は、そのパルスの周期やそのパルスのハイレベルあるいはローレベルの期間を計時し、その計時した時間から舵角速度を求める方法が知られている。

従来技術に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１が知られている。
特開２０００−８５６０９号公報

しかしながら、上記第１の方法では、低速域の舵角速度を精度よく求められていないという課題を有している。また上記第２の方法では高速域において舵角速度を精度よく求められないという課題を有している。

本発明は、このような課題を解決し、低速域から高速域まで分解能を向上させ、舵角速度を精度よく求める舵角速度演算装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、舵角変化に応じて階段状の舵角信号を発生する舵角発生部と、該舵角信号から所定の時間における第１の舵角の変化量を該所定の時間で割り算して第１の舵角速度を求める第１の舵角速度演算部と、該舵角信号の変化時点で、該変化時点における第２の舵角の変化量を求め、前回変化した時点から該変化時点までの時間を求め、該第２の舵角の変化量を求めた時間で割り算して第２の舵角速度を求める第２の舵角速度演算部と、該第１の舵角速度と該第２の舵角速度のいずれかを選択して出力できるセレクタとを備え、前記セレクタは、該第１の舵角速度、及び或いは該第２の舵角速度が所定の閾値より大きい場合、該第１の舵角速度を選択するように構成したものである。

上記構成により、低速域から高速域まで分解能を向上させ、舵角速度を精度よく求める舵角速度演算装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態における舵角発生部の構成図を示す。第１の回転体１１のの外周部に、歯１２が形成されており、その歯数はｍ（ｍは自然数）である。第２の回転体１３外周部に、歯１４が形成されており、その歯数はｎ（ｎは自然数、ｎ＜ｍを満足する）である。第１の回転体１１と第２の回転体１３は、歯１２と歯１４により連結されている。第１の回転体１１の回転にともない、第２の回転体１３は第１の回転体１１のｍ／ｎ倍の速度で回転する。

第２の回転体１３には、図に示すように、磁石１５が一体に構成されている。磁石１５は、均等に２ｐ（ｐは自然数）の磁極が着磁されている。磁石１５の磁束を検出するために、センサである磁気抵抗素子１６が、磁石１５と、空隙をおいて、対向配置されている。このように構成することにより、磁気抵抗素子１６は、第２の回転体１３の一回転毎にｐサイクルの正弦波信号を出力する。本実施の形態では、磁気抵抗素子１６は異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）を用いた。

舵角演算部（マイクロコンピュータ）１７は、磁気抵抗素子１６から出力される正弦波信号をサンプリングしてディジタルデータに変換し、そのディジタルデータを演算処理して舵角を求め、舵角信号２５として出力する。尚、説明の都合上、サンプリングの周期をＴ１とする。本実施の形態において、舵角演算部１７はサンプリング毎に舵角を求めて、舵角信号２５を出力しているが、数サンプリング置きに、舵角を求めて出力してもよい。舵角信号２５は第１の舵角速度演算部２２及び第２の舵角速度演算部２３に出力される。また、舵角演算部１７は、舵角信号２５の変化から、第２の回転体の減速を検知し、減速信号を示す信号をセレクタ２４に出力する。

次に、舵角速度の求め方について説明する。

図２に示すように、本発明の実施の形態における舵角速度演算装置は、（ｉ）図１で説明した舵角発生部２１、（ii）舵角発生部２１から出力される舵角信号２５から第１の舵角速度２６を求める第１の舵角速度演算部２２、（iii）舵角発生部２１から出力される舵角信号２５から第２の舵角速度２７を求める第２の舵角速度演算部２３、（iv）第１の舵角速度２６と第２の舵角速度２７を選択して出力するセレクタ２４により構成されている。尚、舵角演算部１７、第１の舵角速度演算部２２、第２の舵角速度演算部２３及び、セレクタ２４を１つのマイクロコンピュータで実現してもよい。

第１の舵角速度演算部２２は、新たな舵角信号２５が入力される毎に、所定時間Ｔ２前に入力された舵角信号２５との差を求め、そしてその差を時間Ｔ２で割り算して第１の舵角速度２６を求める。尚、時間Ｔ２は周期Ｔ１のｋ倍である。自然数“ｋ”は１でもよいが２以上が好ましい。

第２の舵角速度演算部２３は、舵角信号２５が変化する毎に、（ｉ）変化後の舵角信号２５から変化前の舵角信号２５を引き舵角差を求め、（ii）直前の変化から今回の変化までにかかった時間Ｔ４を求め、（iii）その舵角差を時間Ｔ４で割り算して第２の舵角速度２７を求め、時間Ｔ４だけ第２の舵角速度２７を継続する。

セレクタは、舵角速度のある閾値を基準として、第１の舵角速度２６と第２の舵角速度２７を切替えて出力するものである。以上のように、舵角速度演算装置を構成することにより、実際の舵角速度によりマッチングした舵角速度を高精度に求めることができる。

図３は舵角速度演算装置の低速域におけるそれぞれの舵角速度演算部２２，２３で求めた舵角速度を示す図である。

図３に示すように、低速域においては、第１の舵角速度２６に対し、第２の舵角速度２７の方が、より変動が小さくて精度よく、実際の舵角速度に追随して舵角速度を出力することが可能であることを示している。

一方、図４は、高速域におけるそれぞれの舵角速度演算部２２，２３で求めた舵角速度を示す図である。図４に示すように、高速域においては、第１の舵角速度２６の方が、第２の舵角速度２７よりも変動が小さく精度よく、実際の舵角速度に追随して舵角速度を出力することが可能であることを示している。

セレクタ２４は、第１の舵角速度２６及び或いは第２の舵角速度２７が所定の閾値２８を超えた時、第１の舵角速度２６を選択して出力する。

次に、閾値２８について図５を参照して説明する。

図５に示すように、閾値２８は、閾値２８より遅い速度領域において、第１の舵角速度２６の変化量が、第２の舵角速度２７の変化量より大きくなる速度に予め設定される。すなわち閾値２８を境界として、第１の舵角速度２６の変化量と第２の舵角速度２７の変化量との大小関係が逆転する。このように閾値２８を設定することにより、高精度な舵角速度を得ることが可能になる。

次に、低速域で減速中の舵角速度の求め方について説明する。

図６は舵角速度演算装置の低速域での減速時におけるそれぞれの舵角速度演算部２２，２３で求めた舵角速度を示す図である。

図６に示すように、実際の舵角速度２９が閾値２８より低速域で減速している場合、第２の舵角速度２７が０［ｄｅｇ／ｓ］となる部分が発生する。これを回避するために、セレクタ２４は、舵角演算部１７が減速を検出し、かつ第２の舵角速度２７が０［ｄｅｇ／ｓ］となった場合、セレクタ２４は、第１の舵角速度２６を選択して出力する。

本発明にかかる舵角速度演算装置は、第１の舵角速度演算部と第２の舵角速度演算部を用いて舵角速度を演算し、所定の閾値を基準としてこれらをセレクタにより切替えて出力するものである。よって、低速域から高速域まで分解能を向上させ舵角速度を精度よく求める舵角速度演算装置を提供できる。特に、舵角速度の出力を必要とする自動車などに有用である。

本発明の実施の形態における舵角発生部の構成図 同実施の形態における舵角速度演算装置のブロック図 同実施の形態における低速域において、第１及び第２の舵角速度演算部で求めた舵角速度を示す図 同実施の形態における高速域において、第１及び第２の舵角速度演算部で求めた舵角速度を示す図 同実施の形態における閾値を説明するための図 同実施の形態における低速域で減速時に第１及び第２の舵角速度演算部で求めた舵角速度を示す図

符号の説明

１１ 第１の回転体
１２ 歯
１３ 第２の回転体
１４ 歯
１５ 磁石
１６ 磁気抵抗素子
１７ 舵角演算部（マイクロコンピュータ）
２１ 舵角発生部
２２ 第１の舵角速度演算部
２３ 第２の舵角速度演算部
２４ セレクタ
２５ 舵角信号
２６ 第１の舵角速度
２７ 第２の舵角速度
２８ 閾値
２９ 実際の舵角速度

Claims (6)

1. 舵角変化に応じて階段状の舵角信号を発生する舵角発生部と、該舵角信号から所定の時間における第１の舵角の変化量を該所定の時間で割り算して第１の舵角速度を求める第１の舵角速度演算部と、該舵角信号の変化時点で、該変化時点における第２の舵角の変化量を求め、前回変化した時点から該変化時点までの時間を求め、該第２の舵角の変化量を該求めた時間で割り算して第２の舵角速度を求める第２の舵角速度演算部と、該第１の舵角速度と該第２の舵角速度のいずれかを選択して出力できるセレクタとを備え、前記セレクタは、該第１の舵角速度、及び或いは該第２の舵角速度が所定の閾値より大きい場合、該第１の舵角速度を選択するように構成した舵角速度演算装置。
2. 閾値は、該閾値を境として、第１の舵角速度の変化量と第２の舵角速度の変化量の大小関係が逆転する速度に設定された請求項１に記載の舵角速度演算装置。
3. セレクタは、舵角速度が減速している場合、第１の舵角速度を出力するように構成した請求項１に記載の舵角速度演算装置。
4. セレクタは、舵角速度が減速しており、かつ、第２の舵角速度が実質的にゼロの場合、第１の舵角速度を出力するように構成した請求項１に記載の舵角速度演算装置。
5. 舵角発生部は、磁気式の舵角センサを用いた請求項１に記載の舵角速度演算装置。
6. 舵角発生部は、第１の回転体に連動して回転する第２の回転体を更に含み、舵角センサは、前記第２の回転体の中央部に配された磁石と、前記磁石に対向した位置に配された異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子を備えた請求項５に記載の舵角速度演算装置。

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