JP2007333658A - Rotation angle detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レゾルバセンサを用いて回転部材の回転角度を検出する回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotary member using a resolver sensor.
従来から、レゾルバセンサを用いて回転部材の絶対角度を検出する技術が知られている。例えば、特許文献1において提案された絶対回転角検出装置は、回転部材としてのロータにセンサAとセンサBとを設け、この2つのセンサA,Bの出力信号の位相差に基づいてロータの絶対回転角度を算出して車輪の転舵角を求める。
各センサA,Bは、ロータの回転に合わせて鋸歯形状の周期波形信号を出力するが、その周期が異なるように設定される。例えば、ロータが15回転するあいだ(転舵範囲)に、センサAは12周期分の信号を出力し、センサBは13周期分の信号を出力するように設定される。このため、センサAの信号とセンサBの信号との位相差は、ロータが15回回転する間、電気角で0度から360度まで周期性を有することなく単調に増加する。
従って、このセンサAの信号とセンサBの信号との位相差を求めることにより、ロータの絶対回転角度を検出することができる。
Each sensor A and B outputs a sawtooth-shaped periodic waveform signal in accordance with the rotation of the rotor, but the period is set to be different. For example, while the rotor rotates 15 times (steering range), the sensor A is set to output a signal for 12 cycles, and the sensor B is set to output a signal for 13 cycles. For this reason, the phase difference between the signal of the sensor A and the signal of the sensor B increases monotonously without having a periodicity from 0 degree to 360 degrees in electrical angle while the rotor rotates 15 times.
Therefore, the absolute rotation angle of the rotor can be detected by obtaining the phase difference between the signal from the sensor A and the signal from the sensor B.
しかしながら、こうした2つのセンサの周期波形信号の位相差に基づいて回転部材の絶対角度を検出する構成の場合、片方のセンサが故障したときには、位相差を算出することができず、絶対角度の検出が不能となってしまう。 However, in the configuration in which the absolute angle of the rotating member is detected based on the phase difference between the periodic waveform signals of the two sensors, when one of the sensors fails, the phase difference cannot be calculated, and the absolute angle is detected. Becomes impossible.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、片方のセンサが故障した場合でも、正常側のセンサを用いて絶対角度を検出することを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above problem, and an object of the present invention is to detect an absolute angle using a normal sensor even when one of the sensors fails.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、被検出対象となる回転部材を所定角度範囲回転させたときに、n回の周期波形信号を出力する第1レゾルバセンサと、上記回転部材を上記所定角度範囲回転させたときに、m(m≠n)回の周期波形信号を出力する第2レゾルバセンサと、上記第1レゾルバセンサの信号出力値と上記第2レゾルバセンサの信号出力値との出力差に基づいて上記回転部材の絶対回転角度を算出する絶対角度算出手段とを備えた回転角検出装置において、上記所定角度範囲を上記第1レゾルバセンサの信号出力周期に応じた分割数で分割して得られる複数の分割領域のうちで、上記回転部材の回転位置が属する所属分割領域を、上記第1レゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて導出する第1所属分割領域導出手段と、上記所定角度範囲を上記第2レゾルバセンサの信号出力周期に応じた分割数で分割して得られる複数の分割領域のうちで、上記回転部材の回転位置が属する所属分割領域を、上記第2レゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて導出する第2所属分割領域導出手段と、上記第1レゾルバセンサおよび上記第2レゾルバセンサの異常を検出する異常検出手段と、上記第1レゾルバセンサおよび上記第2レゾルバセンサのいずれか一方の異常が検出されたとき、上記異常が検出されていない方のレゾルバの信号出力の推移に基づいて導出した所属分割領域と信号出力値とに基づいて上記回転部材の絶対回転角度を算出する異常時絶対角度算出手段とを備えたことにある。 To achieve the above object, the present invention is characterized in that a first resolver sensor that outputs a periodic waveform signal n times when a rotating member to be detected is rotated within a predetermined angular range, and the rotating member A second resolver sensor that outputs m (m ≠ n) number of periodic waveform signals when rotated within the predetermined angle range; a signal output value of the first resolver sensor; and a signal output value of the second resolver sensor; And a rotation angle detector that calculates an absolute rotation angle of the rotating member based on the output difference between the predetermined angle range and the number of divisions corresponding to the signal output period of the first resolver sensor. Of the plurality of divided areas obtained by the division, a first assigned divided area derivation method for deriving the belonging divided area to which the rotational position of the rotating member belongs based on the transition of the signal output of the first resolver sensor. And among the plurality of divided regions obtained by dividing the predetermined angle range by the number of divisions according to the signal output period of the second resolver sensor, the belonging divided region to which the rotational position of the rotating member belongs is A second belonging divided region deriving unit that derives based on a signal output transition of the two resolver sensor; an abnormality detecting unit that detects an abnormality of the first resolver sensor and the second resolver sensor; the first resolver sensor; When an abnormality in any one of the second resolver sensors is detected, the rotating member is based on the assigned divided region and the signal output value derived based on the signal output transition of the resolver in which the abnormality is not detected. And an abnormal time absolute angle calculating means for calculating the absolute rotation angle.
この発明によれば、回転部材を所定範囲回転させたとき、第1レゾルバセンサはn回の周期波形信号を出力し、第2レゾルバセンサはm回の周期波形信号を出力する。二つのレゾルバセンサの信号出力値の差(位相差)を求めた場合、その出力差は、回転部材の広い回転範囲において回転部材の回転位置(回転角度)に一対一に対応する値となる。絶対角度算出手段は、この原理を利用して回転部材の絶対回転角度を算出する。
各レゾルバセンサは回転部材を所定範囲回転させたとき周期波形信号を出力することから、この信号出力が基準位置に対して何周期目のものなのかを認識できれば、片方のレゾルバセンサが故障しても正常側のレゾルバセンサだけで回転部材の絶対回転角度を検出することができる。
According to this invention, when the rotating member is rotated by a predetermined range, the first resolver sensor outputs n times of the periodic waveform signal, and the second resolver sensor outputs m times of the waveform signal. When the difference (phase difference) between the signal output values of the two resolver sensors is obtained, the output difference becomes a value corresponding to the rotation position (rotation angle) of the rotation member on a one-to-one basis in a wide rotation range of the rotation member. The absolute angle calculation means calculates the absolute rotation angle of the rotating member using this principle.
Since each resolver sensor outputs a periodic waveform signal when the rotating member is rotated by a predetermined range, if one of the resolver sensors can recognize the period of this signal output relative to the reference position, one resolver sensor will fail. In addition, the absolute rotation angle of the rotating member can be detected only by the normal resolver sensor.
そこで、この発明では、片方のレゾルバセンサの故障時に対処するために、第1所属分割領域導出手段および第2所属分割領域導出手段を備える。回転部材を所定範囲回転させたとき、第1レゾルバセンサはn回の周期波形信号を出力することから、第1所属分割領域導出手段は、所定角度範囲をその周期nに応じた分割数で分割して得られる複数の分割領域のうちで回転部材の回転位置が属している所属分割領域を導出する。
この所属分割領域は、両方のレゾルバセンサが正常であれば、その出力差から算出される絶対回転角度から求められるが、片方のレゾルバセンサが故障した場合には、求められない。そこで、この所属分割領域の導出にあたっては、第1レゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて行う。例えば、信号出力波形に特徴点が現れるポイントを分割領域の境界に設定し、この特徴点を検出するたびに所属分割領域を変更していけばよい。この場合、両レゾルバセンサが正常であるときに回転部材の回転位置が属している所属分割領域を初期値として求めておき、この初期値に対して所属分割領域の変更を行っていくと良い。
Therefore, in the present invention, in order to cope with the failure of one of the resolver sensors, the first belonging divided area deriving means and the second belonging divided area deriving means are provided. When the rotating member is rotated by a predetermined range, the first resolver sensor outputs n periodic waveform signals. Therefore, the first assigned divided region deriving unit divides the predetermined angular range by the number of divisions corresponding to the cycle n. A belonging divided region to which the rotational position of the rotating member belongs is derived from the plurality of divided regions obtained as described above.
This belonging division is obtained from the absolute rotation angle calculated from the output difference if both resolver sensors are normal, but is not obtained if one resolver sensor fails. Therefore, the derivation of the divisional area is performed based on the transition of the signal output of the first resolver sensor. For example, a point at which a feature point appears in the signal output waveform is set as a boundary of the divided region, and the assigned divided region is changed every time this feature point is detected. In this case, when both resolver sensors are normal, the assigned divided area to which the rotation position of the rotating member belongs is obtained as an initial value, and the assigned divided area is changed with respect to the initial value.
同様にして、第2所属分割領域導出手段も、所定角度範囲を第2レゾルバセンサの周期mに応じた分割数で分割して得られる複数の分割領域のうちで回転部材の回転位置が属している所属分割領域を第2レゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて導出する。 Similarly, the second belonging divided region deriving means also includes the rotational position of the rotating member among a plurality of divided regions obtained by dividing the predetermined angle range by the number of divisions corresponding to the period m of the second resolver sensor. The assigned division area is derived based on the transition of the signal output of the second resolver sensor.
そして、異常検出手段により第1レゾルバセンサおよび第2レゾルバセンサのいずれか一方の異常が検出されたとき、異常時絶対角度算出手段は、異常が検出されていない方のレゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて導出した所属分割領域と信号出力値とに基づいて回転部材の絶対回転角度(回転位置)を算出する。 When either abnormality of the first resolver sensor or the second resolver sensor is detected by the abnormality detection means, the abnormality absolute angle calculation means changes the signal output of the resolver sensor whose abnormality is not detected. The absolute rotation angle (rotation position) of the rotating member is calculated based on the divisional area derived based on the above and the signal output value.
この結果、一対のレゾルバセンサの片方が故障しても、回転部材の絶対回転角度を算出することができる。 As a result, even if one of the pair of resolver sensors fails, the absolute rotation angle of the rotating member can be calculated.
本発明の他の構成は、上記nと上記mとの関係を、n=m+1としたことにある。 Another configuration of the present invention is that the relationship between n and m is n = m + 1.
この発明によれば、第1レゾルバセンサの信号出力と第2レゾルバセンサの信号出力とは、回転部材が所定角度回転してはじめて同位相となる。従って、両レゾルバセンサの信号出力差は、所定角度範囲内において周期性を有することなく単調に変化し、回転角度と一対一に対応したものとなる。この結果、所定角度範囲における絶対角度を良好に検出することができる。 According to this invention, the signal output of the first resolver sensor and the signal output of the second resolver sensor are in phase only after the rotating member has rotated by a predetermined angle. Therefore, the signal output difference between the two resolver sensors changes monotonously without having periodicity within a predetermined angle range, and corresponds to the rotation angle on a one-to-one basis. As a result, the absolute angle in the predetermined angle range can be detected well.
本発明の他の特徴は、上記第1レゾルバセンサおよび上記第2レゾルバセンサは、上記回転部材の回転位置に応じた周期波形信号として鋸歯形状の信号を出力し、上記第1所属分割領域導出手段および上記第2所属分割領域導出手段は、上記鋸歯形状信号における三角形頂点の通過を検出し、その三角形頂点の通過を検出するたびに上記回転部材の回転位置が隣接する分割領域に移動したとして所属分割領域を変更することにある。
この場合、上記鋸歯形状信号における三角形頂点の通過方向に基づいて、上記回転部材の所属分割範囲を決定するとよい。
Another feature of the present invention is that the first resolver sensor and the second resolver sensor output a sawtooth signal as a periodic waveform signal corresponding to the rotational position of the rotating member, and the first belonging divided region deriving means. And the second belonging divided region deriving means detects passage of a triangular vertex in the sawtooth signal, and belongs to the rotation position of the rotating member as moving to an adjacent divided region every time the passage of the triangular vertex is detected. It is to change the divided area.
In this case, the belonging division range of the rotating member may be determined based on the passing direction of the triangular vertex in the sawtooth signal.
この発明によれば、回転部材を所定角度回転させたとき、第1レゾルバセンサはn回の鋸歯形状信号を出力し、同様に、第2レゾルバセンサはm回の鋸歯形状信号を出力する。そして、第1所属分割領域導出手段および上記第2所属分割領域導出手段は、それぞれレゾルバセンサの出力する鋸歯形状の信号における三角形頂点の通過を検出するたびに回転部材の回転位置が隣接する分割領域に移動したことを認識する。
レゾルバセンサの出力は、鋸歯形状信号の三角形頂点の通過時に大きく変動する。従って、三角形頂点の通過ポイントを検出しやすい。
また、レゾルバセンサの信号の推移から、鋸歯形状信号における三角形頂点の通過方向も容易に把握することができる。つまり、鋸歯形状信号は、回転部材の回転方向によって、その出力値の変化が異なるため、回転部材の回転方向を識別することができる。
この結果、回転部材の所属分割領域を適正に検出することができる。
According to this invention, when the rotating member is rotated by a predetermined angle, the first resolver sensor outputs n times of sawtooth shape signals, and similarly, the second resolver sensor outputs m times of sawtooth shape signals. Each of the first belonging divided area deriving means and the second belonging divided area deriving means is a divided area in which the rotation position of the rotating member is adjacent each time the passage of the triangular vertex in the sawtooth signal output from the resolver sensor is detected. Recognize that you have moved to.
The output of the resolver sensor greatly fluctuates when the sawtooth signal passes through the triangle vertex. Therefore, it is easy to detect the passing point of the triangle vertex.
Further, from the transition of the signal of the resolver sensor, it is possible to easily grasp the passing direction of the triangular vertex in the sawtooth signal. That is, since the change in the output value of the sawtooth shape signal varies depending on the rotation direction of the rotating member, the rotating direction of the rotating member can be identified.
As a result, it is possible to properly detect the belonging divided area of the rotating member.
本発明の他の特徴は、上記回転部材は車両の操舵ハンドルと一体に回転する操舵軸であり、上記所定角度範囲は上記操舵ハンドルの回転可能範囲であることにある。 Another feature of the present invention is that the rotating member is a steering shaft that rotates integrally with a steering handle of a vehicle, and the predetermined angle range is a rotatable range of the steering handle.
この発明によれば、対となる一方のレゾルバセンサが故障しても、操舵ハンドルの操舵角を適正に検出することができるため、車両の安全性、信頼性が向上する。 According to the present invention, even if one of the pair of resolver sensors breaks down, the steering angle of the steering wheel can be detected appropriately, so that the safety and reliability of the vehicle are improved.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、一実施形態としての回転角検出装置を備えた車両の操舵装置を示している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a vehicle steering apparatus provided with a rotation angle detection device as one embodiment.
この車両の操舵装置は、運転者によって操舵操作される操舵操作装置10と、転舵輪としての左右前輪FW1,FW2を運転者の操舵操作に応じて転舵する転舵装置20とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置10は、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル11を備えている。操舵ハンドル11は操舵入力軸12の上端に固定され、操舵入力軸12の下部には操舵反力用電動モータ13が組み付けられている。操舵反力用電動モータ13は、減速機構14を介して操舵入力軸12を軸線周りに回転駆動する。
This vehicle steering device mechanically includes a
転舵装置20は、車両の左右方向に延びて配置されたラックバー21を備えている。このラックバー21の両端部には、図示省略したタイロッドおよびナックルアームを介して、転舵輪としての左右前輪FW1,FW2が転舵可能に接続されている。左右前輪FW1,FW2は、ラックバー21の軸線方向の変位により左右に転舵される。ラックバー21の外周上には、図示しないハウジングに組み付けられた転舵用電動モータ22が設けられている。転舵用電動モータ22の回転は、ねじ送り機構23により減速されるとともにラックバー21の軸線方向の変位に変換される。また、転舵装置20は、軸線周りに回転可能な操舵出力軸24も有している。操舵出力軸24の下端にはピニオンギヤ25が固定されており、同ピニオンギヤ25はラックバー21に設けたラック歯21aに噛み合っていて、操舵出力軸24の軸線周りの回転によりラックバー21が軸線方向に変位する。
The steered
操舵入力軸12と操舵出力軸24との間には中間部材としてのケーブル31が配置されている。ケーブル31は、操舵入力軸12の軸線周りの回転を操舵出力軸24に伝達するものである。このケーブル31の上端の固定部材31aと操舵入力軸12の下端との間には第1電磁クラッチ32が配置されている。第1電磁クラッチ32は、通電状態にて切断状態に設定されてケーブル31と操舵入力軸12とを動力伝達不能に切り離し、非通電状態にて接続状態に設定されてケーブル31と操舵入力軸12とを動力伝達可能に連結する。ケーブル31の下端の固定部材31bと操舵出力軸24の上端との間には第2電磁クラッチ33が配置されている。第2電磁クラッチ33は、通電状態にて切断状態に設定されてケーブル31と操舵出力軸24とを動力伝達不能に切り離し、非通電状態にて接続状態に設定されてケーブル31と操舵出力軸24とを動力伝達可能に連結する。
A
次に、操舵反力用電動モータ13、転舵用電動モータ22および電磁クラッチ32,33を制御する電気制御装置40について説明する。
電気制御装置40は、操舵ハンドル11の操舵角θを検出するための操舵角検出装置50と、操舵反力用電子制御ユニット(以下、操舵反力用ECUという)60と、前輪転舵用電子制御ユニット(以下、前輪転舵用ECUという)70とを備えている。
Next, the
The
操舵角検出装置50は、本発明の回転角検出装置に相当するものであり、第1レゾルバセンサ51と、第2レゾルバセンサ52と、絶対角検出用演算装置(以下、絶対角検出用ECUと呼ぶ)53とから構成される。
第1レゾルバセンサ51は、操舵入力軸12の中間部に設けられる第1レゾルバ51sと、第1レゾルバ51sの出力信号から相対角θaを検出する第1相対角検出回路51cとからなる。
第2レゾルバセンサ52は、第1レゾルバ51sと並んで操舵入力軸12の中間部に設けられる第2レゾルバ52sと、第2レゾルバ52sの出力信号から相対角θbを検出する第2相対角検出回路52cとからなる。
The steering
The
The
第1レゾルバ51sおよび第2レゾルバ52sは、それぞれ環状のレゾルバロータ51sr,52srとレゾルバステータ51ss,52ssとを備える。各レゾルバ51s、52sにおいては、レゾルバロータ51sr,52srが操舵入力軸12の外周面上に固定されており、レゾルバステータ51ss,52ssがその内周面にレゾルバロータ51sr,52srの外周面が対向するように車体側に固定して設けられる。
第1レゾルバ51sおよび第2レゾルバ52sは、各レゾルバロータ51sr,52srに励磁コイルである1次巻線(図示略)が設けられ、各レゾルバステータ51ss,52ssに検出コイルである2次巻線(図示略)が複数設けられる。
The
In the
第1相対角検出回路51cおよび第2相対角検出回路52cは、それぞれ第1レゾルバ51sおよび第2レゾルバ52sの1次巻線を正弦波信号により励磁するとともに、その励磁信号による誘起電圧信号を複数の2次巻線から入力する。操舵入力軸12が回転して各レゾルバ51s,52sのレゾルバステータ51ss,52ssとレゾルバロータ51sr,52srとの位置関係が変化すると、2次巻線を通過する磁束が変化する。従って、1次巻線に印加される正弦波電圧と2次巻線に作用する誘起電圧との位相差を比較することにより、レゾルバステータ51ss,52ssとレゾルバロータ51sr,52srとの相対的な角度位置を検出することができる。
The first relative angle detection circuit 51c and the second relative
操舵入力軸12は、図示しないストロークエンドにより、その軸線回りの回転が規制されている。この操舵入力軸12の回転可能範囲は、操舵ハンドル11の回転可能範囲と同一である。以下、この範囲を操舵可能範囲と呼ぶ。
操舵可能範囲は、本実施形態においては、操舵ハンドル11の中立位置を「0」とし、左方向の操舵限界角度−θmaxから右方向の操舵限界角度+θmaxまでとする。
The steering
In the present embodiment, the steerable range is set such that the neutral position of the steering handle 11 is “0” and the steering limit angle −θmax in the left direction to the steering limit angle + θmax in the right direction.
そして、第1相対角検出回路51cは、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程においてn回(本実施形態においては13回)の周期波形信号を出力するように構成される。
一方、第2相対角検出回路52cは、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程においてm回(本実施形態においては12回)の周期波形信号を出力するように構成される。つまり、第1相対角検出回路51cと第2相対角検出回路52cは、操舵ハンドル11を左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程において周期波形信号の出力回数が1回だけ異なるように(n=m+1)位相差を設けて構成される。
The first relative angle detection circuit 51c outputs a periodic waveform signal n times (13 times in the present embodiment) in the process in which the steering handle 11 rotates from the left steering limit angle −θmax to the right steering limit angle + θmax. Configured as follows.
On the other hand, the second relative
図9は、第1相対角検出回路51cおよび第2相対角検出回路52cの出力する周期波形信号を表す。横軸は、操舵ハンドル11の操舵角θ(絶対舵角θ)を表し、縦軸は、電気角を表す。図中、1点鎖線で表される信号波形は、第1相対角検出回路51cの出力する相対角θaを、2点鎖線で表される信号波形は、第2相対角検出回路52cの出力する相対角θbを表す。
相対角θaは、操舵可能範囲を値nで徐算した角度(2・θmax/n)を1周期(2π)とした電気角であり、第1レゾルバ51sのレゾルバステータ51ssに対するレゾルバロータ51srの相対的な位置を表す。同様に、相対角θbは、操舵可能範囲を値mで徐算した角度(2・θmax/m)を1周期(2π)とした電気角であり、第2レゾルバ52sのレゾルバステータ52ssに対するレゾルバロータ52srの相対的な位置を表す。
これに対して絶対舵角θは、操舵ハンドル11の中立位置を「0」として、この中立位置を基準とした操舵ハンドル11の機械的な回転角度(回転位置)を表す。
以下の説明において、相対角θaを表す第1相対角検出回路51cの出力信号を第1レゾルバセンサ51の出力信号θaと呼び、相対角θbを表す第2相対角検出回路52cの出力信号を第2レゾルバセンサ52の出力信号θbと呼ぶ。
FIG. 9 shows periodic waveform signals output from the first relative angle detection circuit 51c and the second relative
The relative angle θa is an electrical angle with an angle (2 · θmax / n) obtained by subtracting the steerable range by the value n as one cycle (2π), and the relative angle of the resolver rotor 51sr to the resolver stator 51ss of the
On the other hand, the absolute steering angle θ represents a mechanical rotation angle (rotation position) of the steering handle 11 with the neutral position of the steering handle 11 as “0” with reference to the neutral position.
In the following description, the output signal of the first relative angle detection circuit 51c representing the relative angle θa is called the output signal θa of the
図9に示すように、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の出力する周期波形信号θa,θbは、横軸に対して垂直な辺を有する直角三角形を複数連ねた鋸歯形状の信号として現れる。この鋸歯形状の信号波形の一山分が1周期となる。
第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52は、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmax位置に回された状態において、その出力が電気角で0ラジアンとなるようにそれぞれ設定される。また、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52は、操舵ハンドル11を左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程において周期波形信号の出力回数が1回だけ異なるように設定されるため、操舵ハンドル11が右操舵限界角度+θmax位置にまで回されたときに、位相差がなくなって出力が同一値(電気角で2πラジアン)となる。従って、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の出力値(相対角θa,θb)は、左右操舵限界のあいだとなる操舵可能範囲においては常に異なる値となる。
As shown in FIG. 9, the periodic waveform signals θa and θb output from the
The
第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の出力信号θa,θbは、絶対角検出用ECU53に入力される。絶対角検出用ECU53は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、この相対角θa,θbを用いて操舵ハンドル11の操舵角θ(絶対舵角)を算出する。この絶対角検出用ECU53が行う操舵角算出処理については後述する。
Output signals θa and θb of the
操舵反力用ECU60は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、運転者のハンドル操作に対して適切な操舵反力を発生させる制御装置で、絶対角検出用ECU53および車速センサ41を接続している。車速センサ41は、車速Vを表す検出信号を出力する。操舵反力用ECU60は、絶対角検出用ECU53で算出された操舵角θおよび車速センサ41により検出された車速Vに基づいて目標操舵反力を算出する。この目標操舵反力の算出に当たっては、図7に示す操舵反力テーブルを参照する。この操舵反力テーブルは、操舵反力用ECU60のROM内に記憶されるもので、複数の代表的な車速値ごとに、ハンドル操舵角θの増加に従って非線形増加する複数の目標操舵反力値が設定されている。
なお、この操舵反力テーブルを利用するのに代えて、操舵角θおよび車速Vに応じて変化する目標操舵反力値を関数により予め定義しておき、同関数を利用して目標操舵反力値を計算するようにしてもよい。
The steering reaction force ECU 60 includes a microcomputer as a main part, and is a control device that generates an appropriate steering reaction force in response to a driver's steering operation, and connects the absolute
Instead of using this steering reaction force table, a target steering reaction force value that changes according to the steering angle θ and the vehicle speed V is defined in advance by a function, and the target steering reaction force is calculated using the function. A value may be calculated.
操舵反力用ECU60は、計算した目標操舵反力に対応した駆動電流を図示しない駆動回路を介して操舵反力用電動モータ13に流す。これにより、操舵ハンドル11の回動操作に対して、操舵反力用電動モータ13による目標操舵反力が付与され、運転者は、適度な操舵反力を感じながら、操舵ハンドル11を回動操作できる。
尚、操舵反力用電動モータ13は、3相同期式永久磁石モータが使用され、2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御により回転制御される。この場合、2相・3相変換処理を行うためにモータ回転角に同期した信号を入力する必要がある。そこで、操舵反力用ECU60は、絶対角検出用ECU53から相対角θaあるいは相対角θbの信号を入力する。
The steering reaction force ECU 60 supplies a drive current corresponding to the calculated target steering reaction force to the steering reaction force
The steering reaction force
前輪転舵用ECU70は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、運転者のハンドル操作に応じた舵角で前輪(転舵輪)を転舵する制御装置であり、絶対角検出用ECU53、車速センサ41、転舵角センサ43を接続する。
転舵角センサ43は、ラックバー21に組み付けられて、ラックバー21の軸線方向の変位を測定することにより、左右前輪FW1,FW2の実転舵角δを検出して出力する。なお、実転舵角δは、左右前輪FW1,FW2の中立位置を「0」とし、左右前輪FW1,FW2の右方向の転舵角を正の値で表し、左右前輪FW1,FW2の左方向の転舵角を負の値で表す。また、この転舵角センサ43を、操舵出力軸24の回転角を検出することにより、実転舵角δを検出するように構成してもよい。
The front-wheel steering ECU 70 is configured by a microcomputer as a main part, and is a control device that steers the front wheels (steered wheels) at a steering angle corresponding to a driver's steering operation. The absolute-
The turning
前輪転舵用ECU70は、絶対角検出用ECU53で算出されたハンドル操舵角θおよび車速センサ41により検出された車速Vに基づいて目標前輪転舵角を算出する。この目標前輪転舵角の算出に当たっては、図8に示す転舵角テーブルを参照する。この転舵角テーブルは、前輪転舵用ECU70のROM内に記憶されるもので、複数の代表的な車速値ごとに、ハンドル操舵角θの増加に従って非線形に増加するステヤバイワイヤ用の目標前輪転舵角が設定されている。この目標前輪転舵角のハンドル操舵角θに対する変化率は、ハンドル操舵角θの絶対値|θ|の小さな範囲内で小さく、ハンドル操舵角θの絶対値|θ|が大きくなると大きくなるように設定されている。なお、この転舵角テーブルを利用するのに代えて、ハンドル操舵角θと目標前輪転舵角との関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用してステヤバイワイヤ用の目標前輪転舵角を計算するようにしてもよい。
The front wheel steering ECU 70 calculates a target front wheel steering angle based on the steering wheel steering angle θ calculated by the absolute
前輪転舵用ECU70は、転舵角センサ43により検出した実転舵角δが最終的な目標前輪転舵角に等しくなるように、その舵角差を用いて図示しない駆動回路を介して転舵用電動モータ22の回転を制御する。これにより、転舵用電動モータ22は回転駆動され、ねじ送り機構23を介してラックバー21を軸線方向に駆動して、左右前輪FW1,FW2を目標転舵角に転舵する。
The front wheel turning ECU 70 turns the vehicle through a drive circuit (not shown) using the steering angle difference so that the actual turning angle δ detected by the turning
次に、操舵角検出装置50が行う操舵ハンドル11の操舵角検出処理について説明する。図2は、操舵角検出を行うに当たって、絶対角検出用ECU53が実施する初期設定処理を表すフローチャートである。この処理は、絶対角検出用ECU53のROM内に制御プログラムとして記憶され、車両のイグニッションスイッチがONしたときに実行される。
Next, the steering angle detection process of the steering handle 11 performed by the steering
車両のイグニッションスイッチがONして本初期設定ルーチンが起動すると、絶対角検出用ECU53は、ステップS11において、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の出力信号θa,θbを読み込む。続いて、読み込んだ相対角θaが相対角θb以上であるか否かを判断し(S12)、θa≧θbである場合には(S12:YES)、θaからθbを減算した値を相対角差θab(=θa−θb)として算出する(S13)。一方、θa<θbである場合には(S12:NO)、θaからθbを減算し2πを加算した値を相対角差θab(=θa−θb+2π)として算出する(S14)。
When the ignition switch of the vehicle is turned on and the initial setting routine is started, the absolute
図9に示すように、操舵ハンドル11を左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程において、第1レゾルバセンサ51はn回(13回)の鋸歯形状信号θaを出力し、第2レゾルバセンサ52はm回(12回)の鋸歯形状信号θbを出力する。従って、操舵可能範囲(−θmax〜+θmax)においては、操舵限界端を除いて、常に2つの出力信号θa,θbに位相差が発生する。操舵角θ(絶対舵角)は、この位相差に基づいて算出することができる。
As shown in FIG. 9, in the process of rotating the steering handle 11 from the left steering limit angle −θmax to the right steering limit angle + θmax, the
ここで、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxの位置から右方向に操舵操作されるケースを考える。第1レゾルバセンサ51の出力信号θaと第2レゾルバセンサ52の出力信号θbとの位相差は、左操舵限界角度−θmaxの位置を基準(位相差=0)とすると、右操舵方向に進むにつれて増大し、右操舵限界角度+θmaxの位置で最大の「2π」となり同位相に戻る。従って、操舵可能範囲における位相差がわかれば操舵角θを求めることができる。
Here, consider a case where the steering handle 11 is steered rightward from the position of the left steering limit angle −θmax. As for the phase difference between the output signal θa of the
ステップS13,S14の処理は、この位相差を算出するものであるが、相対角θaと相対角θbとは、途中で大小関係が逆転する。そこで、相対角θaと相対角θbとの大小関係が逆転する場合(θa<θb)には、相対角差θabに2πを加算する。
従って、相対角差θabは、図9に破線にて示すように、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程において、周期性を有することなく操舵角θに比例して「0」から「2π」まで直線的に増加する。これにより、相対角差θabを求めることで操舵ハンドル11の操舵角θを検出することができる。
The processing in steps S13 and S14 calculates this phase difference, but the relative relationship between the relative angle θa and the relative angle θb is reversed in the middle. Therefore, when the magnitude relationship between the relative angle θa and the relative angle θb is reversed (θa <θb), 2π is added to the relative angle difference θab.
Therefore, as shown by a broken line in FIG. 9, the relative angle difference θab becomes the steering angle θ without periodicity in the process in which the steering handle 11 rotates from the left steering limit angle −θmax to the right steering limit angle + θmax. It increases linearly from “0” to “2π” in proportion. Thus, the steering angle θ of the steering handle 11 can be detected by obtaining the relative angle difference θab.
続いて、ステップS13あるいはステップS14にて求めた相対角差θabから操舵角θ(絶対舵角)を算出する(S15)。この操舵角θの算出は、図10に示す操舵角テーブルを参照して行う。この操舵角テーブルは、絶対角検出用ECU53のROM内に記憶され、操舵ハンドル11の操舵角θと相対角差θabとを関係付けたものである。
尚、操舵角θは、関数を用いて算出してもよい。例えば、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する回転角度を2・θmaxとすると、相対角差θabは、操舵ハンドル11が2・θmax回転する間に電気角で2π変化する。従って、操舵角θは次式のように算出することができる。
θ=θmax・θcb/π
Subsequently, the steering angle θ (absolute steering angle) is calculated from the relative angle difference θab obtained in step S13 or step S14 (S15). The calculation of the steering angle θ is performed with reference to the steering angle table shown in FIG. This steering angle table is stored in the ROM of the absolute
The steering angle θ may be calculated using a function. For example, if the rotation angle at which the steering handle 11 rotates from the left steering limit angle −θmax to the right steering limit angle + θmax is 2 · θmax, the relative angle difference θab is an electrical angle while the steering handle 11
θ = θmax · θcb / π
次に、絶対角検出用ECU53は、先のステップS15において算出した操舵角θが、第1レゾルバセンサ51の出力する鋸歯形状信号θaにおける何サイクル目に存在するのか、および、第2レゾルバセンサ52の出力する鋸歯形状信号θbにおける何サイクル目に存在するのかをそれぞれ判断するためのカウント値Na,Nbを決定する(S16)。
つまり、カウント値Naは、図9に示すように、操舵可能範囲(−θmax〜+θmax)を、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程において、第1レゾルバセンサ51から周期波形信号θaが出力される回数n(=13)で等しく分割した範囲を分割領域として、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域を特定する値となる。この場合、分割された各分割領域の機械角は、2・θmax/13となる。
このカウント値Naは、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が左操舵限界角度−θmaxに最も近い分割領域に存在するときに値「0」に設定され、右操舵方向に進むほど「1」ずつ大きな値に設定される。従って、カウント値Naは、値「0」から値「12」までの13通りとなる。
Next, the absolute
That is, as shown in FIG. 9, the count value Na is the first resolver in the process in which the steering handle 11 rotates from the left steering limit angle −θmax to the right steering limit angle + θmax within the steerable range (−θmax to + θmax). A range that is equally divided by the number of times n (= 13) at which the periodic waveform signal θa is output from the
This count value Na is set to a value “0” when the rotational position (steering angle θ) of the
同様に、カウント値Nbは、操舵可能範囲(−θmax〜+θmax)を、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程において第2レゾルバセンサ52から周期波形信号が出力される回数m(=12)で等しく分割した範囲を分割領域として、その分割領域を特定する値となる。この場合、分割された各分割領域の機械角は、2・θmax/12となる。
このカウント値Nbは、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が左操舵限界角度−θmaxに最も近い分割領域に存在するときに値「0」に設定され、右操舵方向に進むほど「1」ずつ大きな値に設定される。従って、カウント値Nbは、値「0」から値「11」までの12通りとなる。
以下、このカウント値Na,Nbを周期カウント値Na,Nbと呼ぶ。
Similarly, the count value Nb falls within a steerable range (−θmax to + θmax), and a periodic waveform signal is output from the
This count value Nb is set to a value “0” when the rotational position (steering angle θ) of the
Hereinafter, the count values Na and Nb are referred to as cycle count values Na and Nb.
このステップS16においては、先のステップS15にて操舵角θが算出されているため、その操舵角θに基づいて周期カウント値Na,Nbが決定される。この周期カウント値Na,Nbは、絶対角検出用ECU53のRAM内に記憶される。
続いて、絶対角検出用ECU53は、ステップS17において、先のステップS15にて算出された操舵角θ(絶対舵角θ)を操舵反力用ECU60および前輪転舵用ECU70に出力する。また、ステップS18において、相対角θbを操舵反力用ECU60に出力する。
In this step S16, since the steering angle θ is calculated in the previous step S15, the cycle count values Na and Nb are determined based on the steering angle θ. The cycle count values Na and Nb are stored in the RAM of the absolute
Subsequently, the absolute
この相対角θbは、操舵反力用ECU60が操舵反力用電動モータ13を2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御で駆動するときに、2相・3相変換処理を行うためにモータ回転角に同期した信号として利用される。従って、この相対角θbを出力する第2レゾルバセンサ52の信号出力周期を、操舵反力用電動モータ13の極数と対応させることが好ましい。尚、相対角θbに代えて相対角θaを出力するようにしてもよい。
こうしてステップS18の処理が完了すると、本制御ルーチンを終了する。
This relative angle θb is determined by the motor for performing the two-phase / three-phase conversion process when the steering reaction force ECU 60 drives the steering reaction force
When the process of step S18 is completed in this way, this control routine is ended.
次に、初期設定処理が完了した後の操舵角算出処理について説明する。図3は、絶対角検出用ECU53が実施する操舵角算出ルーチンを表すフローチャートである。この処理は、絶対角検出用ECU53のROM内に制御プログラムとして記憶され、初期設定処理が完了した後に所定の周期で繰り返し行われる。
Next, the steering angle calculation process after the initial setting process is completed will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a steering angle calculation routine executed by the absolute
本操舵角算出ルーチンが起動すると、絶対角検出用ECU53は、ステップS21において、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52が共に正常であるか否かを判断する。この判断は、各レゾルバ51s、52sに設けられる巻線の端子電圧をチェックすることにより行う。各レゾルバ51s、52sに設けられる巻線に断線、ショート、絶縁不良等が発生した場合には、この巻線端子電圧が基準範囲から外れる。従って、このステップS21においては、第1相対角検出回路51cおよび第2相対角検出回路52cにより巻線端子電圧を検出し、検出電圧が基準範囲から外れているときにレゾルバ51s、52sが異常であると判断する。
When the present steering angle calculation routine is started, the absolute
尚、各レゾルバセンサ51,52の異常検出に当たっては、相対角検出回路51c,52c自身の異常も含めて、絶対角検出用ECU53にて検出するようにしてもよい。例えば、相対角検出回路51c,52cの出力する周期波形信号の電圧値を絶対角検出用ECU53にてチェックし、その電圧値が基準範囲から外れたとき回路異常と判断してもよい。また、相対角検出回路51c,52ccの出力信号の波形から回路異常を判断してもよい。
In detecting the abnormality of the
絶対角検出用ECU53は、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52が正常であると判断した場合には(S21:YES)、ステップS22に処理を進め、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52からそれぞれ相対角θa,θbを入力する。
続いて、相対角θaが相対角θb以上であるか否かを判断し(S23)、θa≧θbである場合には(S23:YES)、θaからθbを減算した値を相対角差θab(=θa−θb)として算出し(S24)、θa<θbである場合には(S23:NO)、θaからθbを減算し2πを加算した値を相対角差θab(=θa−θb+2π)として算出する(S25)。
When the absolute
Subsequently, it is determined whether or not the relative angle θa is greater than or equal to the relative angle θb (S23). If θa ≧ θb (S23: YES), the value obtained by subtracting θb from θa is used as the relative angle difference θab ( = Θa−θb) (S24). If θa <θb (S23: NO), a value obtained by subtracting θb from θa and adding 2π is calculated as a relative angular difference θab (= θa−θb + 2π). (S25).
そして、相対角差θabが算出されると、この相対角差θabから操舵角θ(絶対舵角θ)を算出し(S26)、この算出した操舵角θを操舵反力用ECU60および前輪転舵用ECU70に出力する(S27)。また、相対角θbを操舵反力用ECU60に出力する(S28)。
尚、このステップS22〜S28の処理は、先に説明した初期設定処理におけるステップS12〜S18(ステップS16を除く)と同様な処理である。
When the relative angle difference θab is calculated, a steering angle θ (absolute steering angle θ) is calculated from the relative angle difference θab (S26), and the calculated steering angle θ is used as the steering reaction force ECU 60 and the front wheel steering. To the ECU 70 (S27). Further, the relative angle θb is output to the steering reaction force ECU 60 (S28).
The processes in steps S22 to S28 are the same as steps S12 to S18 (except for step S16) in the initial setting process described above.
一方、ステップS21において、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の少なくとも1つが異常であると判断された場合には、更に、第1レゾルバセンサ51が正常であるか否かを判断し(S29)、第1レゾルバセンサ51が正常である場合(S29:YES)、つまり、第2レゾルバセンサ52のみが異常である場合には、後述の第1異常ルーチンを実行する(S30)。
また、ステップS29において第1レゾルバセンサ51が正常でないと判断された場合には、ステップS31において、第2レゾルバセンサ52が正常か否かを判断する。第2レゾルバセンサ52が正常である場合(S31:YES)、つまり、第1レゾルバセンサ51のみが異常である場合には、後述の第2異常ルーチンを実行する(S32)。
On the other hand, if it is determined in step S21 that at least one of the
If it is determined in step S29 that the
また、ステップS31において第2レゾルバセンサ52が正常でないと判断された場合には、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の両方が異常であるため、ステップS33において、第1電磁クラッチ32および第2電磁クラッチ33に接続指令を出力する。この接続指令により、第1電磁クラッチ32は、ケーブル31と操舵入力軸12とを動力伝達可能に連結する。また、第2電磁クラッチ33は、ケーブル31と操舵出力軸24とを動力伝達可能に連結する。この結果、操舵入力軸12と操舵出力軸24とは、ケーブル31を介して動力伝達可能に連結される。従って、運転者の行う操舵ハンドル11の回動操作により、左右前輪FW1,FW2が直接転舵される状態に設定される。
If it is determined in step S31 that the
本制御ルーチンは所定の短い周期で繰り返し実行される。従って、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52が共に正常である間においては、ステップS22〜S28の処理が繰り返されて、算出した操舵ハンドル11の操舵角θが操舵反力用ECU60および前輪転舵用ECU70に出力される。また、第1レゾルバセンサ51のみが正常である間においては、第1異常ルーチンが繰り返され、第2レゾルバセンサ52のみが正常である間においては、第2異常ルーチンが繰り返される。また、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の両方の異常が検出されているあいだは、第1電磁クラッチ32および第2電磁クラッチ33を接続して、運転者の操舵操作により左右前輪FW1,FW2が直接転舵される状態に設定される。
This control routine is repeatedly executed at a predetermined short cycle. Therefore, while both the
次に、上述した操舵角算出ルーチンと並行して行われる相対角周期カウント処理について説明する。図4は、絶対角検出用ECU53が行う相対角周期カウントルーチンを表すフローチャートである。この処理は、絶対角検出用ECU53のROM内に制御プログラムとして記憶され、初期設定処理が完了した後に操舵角算出ルーチンと並行して所定の周期で繰り返し行われる。
Next, a relative angular period counting process performed in parallel with the above-described steering angle calculation routine will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a relative angular period counting routine performed by the absolute
初期設定処理が完了して、本相対角周期カウントルーチンが起動すると、絶対角検出用ECU53は、ステップS41において第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52から相対角θa,θbを入力する。
続いて、ステップS42において、相対角θaの値が「2π」から「0」に変化したか否かを判断する。つまり、第1レゾルバセンサ51から出力される相対角θaを表す鋸歯形状の出力信号が、その波形頂点となる値「2π」から波形谷部となる値「0」に変化したか否かを判断する。例えば、図9の信号波形において、点Aが波形頂点、点Bが波形谷部となる。この場合、直前回検出した相対角θa(n-1)と今回検出した相対角θanとの関係から、波形頂点の通過を判断する。
When the initial setting process is completed and the relative angular period counting routine is started, the absolute
Subsequently, in step S42, it is determined whether or not the value of the relative angle θa has changed from “2π” to “0”. That is, it is determined whether or not the sawtooth-shaped output signal representing the relative angle θa output from the
操舵ハンドルが右方向に回転した場合には、図9の矢印a1にて示すように、相対角θaは、波形頂点Aを通過するときに2π減少する。そこで、本実施形態においては、例えば、直前回検出した相対角θa(n-1)に対して、今回検出した相対角θanの値が所定値(例えば、π)以上減少した場合に、相対角θaの値が「2π」から「0」に変化したと判断する。この場合には、ステップS43において周期カウント値Naを1だけインクリメントする(Na=Na+1)。 When the steering wheel is rotated in the right direction, the relative angle θa decreases by 2π when passing through the waveform apex A as indicated by an arrow a1 in FIG. Therefore, in this embodiment, for example, when the value of the relative angle θan detected this time has decreased by a predetermined value (for example, π) or more with respect to the relative angle θa (n−1) detected immediately before, the relative angle is determined. It is determined that the value of θa has changed from “2π” to “0”. In this case, in step S43, the cycle count value Na is incremented by 1 (Na = Na + 1).
上述したように、周期カウント値Naは、操舵可能範囲(−θmax〜+θmax)をn等分(13等分)した分割領域のうち、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域を特定する値である。従って、このステップS42において「YES」と判断された場合は、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域が右回転方向に隣接する分割領域に移行したことを意味する。
また、ステップS42において、相対角θaの値が「2π」から「0」に変化していないと判断された場合には(S42:NO)、このステップS43の処理を飛ばす。
As described above, the cycle count value Na belongs to the rotation position (steering angle θ) of the
If it is determined in step S42 that the value of the relative angle θa has not changed from “2π” to “0” (S42: NO), the process of step S43 is skipped.
続いて、絶対角検出用ECU53は、その処理をステップS44に進める。このステップS44では、相対角θaの値が「0」から「2π」に変化したか否かを判断する。つまり、第1レゾルバセンサ51から出力される相対角θaを表す鋸歯形状の出力信号が、その波形谷部Bとなる値「0」から波形頂点Aとなる値「2π」に変化したか否かを判断する。
この場合においても、直前回検出した相対角θa(n-1)と今回検出した相対角θanとの関係から、波形頂点Aの通過を判断する。
操舵ハンドル11が左方向に回転した場合には、図9の矢印a2にて示すように、相対角θaは、波形谷部Bを通過するときに2π増大する。そこで、本実施形態においては、例えば、直前回検出した相対角θa(n-1)に対して、今回検出した相対角θanの値が所定値(例えば、π)以上増大した場合に、相対角θaの値が「0」から「2π」に変化したと判断する。この場合には、ステップS45において周期カウント値Naを1だけディクリメントする(Na=Na−1)。
一方、ステップS44において、相対角θaの値が「0」から「2π」に変化していないと判断された場合には(S44:NO)、このステップS45の処理を飛ばす。
Subsequently, the absolute
Also in this case, the passage of the waveform apex A is determined from the relationship between the relative angle θa (n−1) detected immediately before and the relative angle θan detected this time.
When the steering handle 11 rotates to the left, the relative angle θa increases by 2π when passing through the corrugated valley B as indicated by an arrow a2 in FIG. Therefore, in this embodiment, for example, when the value of the relative angle θan detected this time has increased by a predetermined value (for example, π) or more with respect to the relative angle θa (n−1) detected immediately before, the relative angle is increased. It is determined that the value of θa has changed from “0” to “2π”. In this case, the cycle count value Na is decremented by 1 in step S45 (Na = Na-1).
On the other hand, if it is determined in step S44 that the value of the relative angle θa has not changed from “0” to “2π” (S44: NO), the process of step S45 is skipped.
続いて、絶対角検出用ECU53は、その処理をステップS46に進める。このステップS46では、相対角θbの値が「2π」から「0」に変化したか否かを判断する。つまり、第2レゾルバセンサ52から出力される相対角θbを表す鋸歯形状の出力信号が、その波形頂点となる値「2π」から波形谷部となる値「0」に変化したか否かを判断する。
この判断は、ステップS42と同様に、直前回検出した相対角θb(n-1)に対して、今回検出した相対角θbnの値が所定値(例えば、π)以上減少した場合に、相対角θbの値が「2π」から「0」に変化したと判断する。
Subsequently, the absolute
As in step S42, this determination is made when the value of the relative angle θbn detected this time has decreased by a predetermined value (for example, π) or more with respect to the relative angle θb (n−1) detected immediately before. It is determined that the value of θb has changed from “2π” to “0”.
例えば、図9に示すように、相対角θbを表す出力信号が、矢印b1に沿って波形頂点Cから波形谷部Dに変化したときにステップS46の判断は「YES」となる。
この場合は、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域が右回転方向に隣接する分割領域に移行したと判断して、ステップS47において周期カウント値Nbを1だけインクリメントする(Nb=Nb+1)。
一方、ステップS46において、相対角θbの値が「2π」から「0」に変化していないと判断された場合には(S46:NO)、このステップS47の処理を飛ばす。
For example, as shown in FIG. 9, when the output signal representing the relative angle θb changes from the waveform vertex C to the waveform valley portion D along the arrow b1, the determination in step S46 is “YES”.
In this case, it is determined that the assigned divided area to which the rotational position (steering angle θ) of the
On the other hand, if it is determined in step S46 that the value of the relative angle θb has not changed from “2π” to “0” (S46: NO), the process of step S47 is skipped.
続いて、絶対角検出用ECU53は、その処理をステップS48に進める。このステップS48では、相対角θbの値が「0」から「2π」に変化したか否かを判断する。つまり、第2レゾルバセンサ52から出力される相対角θbを表す鋸歯形状の出力信号が、その波形谷部となる値「0」から波形頂点となる値「2π」に変化したか否かを判断する。
この判断は、ステップS44と同様に、直前回検出した相対角θb(n-1)に対して、今回検出した相対角θbnの値が所定値(例えば、π)以上増大した場合に、相対角θbの値が「0」から「2π」に変化したと判断する。
Subsequently, the absolute
Similar to step S44, this determination is made when the value of the relative angle θbn detected this time has increased by a predetermined value (for example, π) or more with respect to the relative angle θb (n−1) detected immediately before. It is determined that the value of θb has changed from “0” to “2π”.
例えば、図9に示すように、相対角θbを表す出力信号が、矢印b2に沿って波形谷部Dから波形頂点Cに変化したときにステップS48の判断は「YES」となる。
この場合は、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域が左回転方向に隣接する分割領域に移行したと判断して、ステップS49において周期カウント値Nbを1だけディクリメントする(Nb=Nb−1)。
一方、ステップS48において、相対角θbの値が「0」から「2π」に変化していないと判断された場合には(S48:NO)、このステップS49の処理を飛ばす。
For example, as shown in FIG. 9, when the output signal representing the relative angle θb changes from the waveform valley D to the waveform vertex C along the arrow b2, the determination in step S48 is “YES”.
In this case, it is determined that the assigned divided area to which the rotational position (steering angle θ) of the
On the other hand, if it is determined in step S48 that the value of the relative angle θb has not changed from “0” to “2π” (S48: NO), the process of step S49 is skipped.
続いて、絶対角検出用ECU53は、ステップS50において、ステップS41にて入力した相対角θa,θbを前回値として記憶更新する。従って、この記憶更新した相対角θa,θbが、次回の処理における直前回の相対角θa(n-1),θb(n-1)として使われることになる。
Subsequently, in step S50, the absolute
ステップS50の処理が終了すると本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは繰り返し実行されることから、第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の出力信号に基づいて、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域を周期カウント値Na,Nbにより常に把握していることになる。そして、第1レゾルバセンサ51または第2レゾルバセンサ52が故障したときに、後述するように、この周期カウント値Naまたは周期カウント値Nbを使って操舵角θを検出する。
When the process of step S50 ends, this control routine is temporarily ended. Since this control routine is repeatedly executed, based on the output signals of the
次に、上述した操舵角算出ルーチンにおいて組み込まれる第1異常ルーチンについて説明する。この第1異常ルーチンは、第2レゾルバセンサ52の異常が検出されたときに実行される制御ルーチンで、図5に示すフローチャートに沿って処理される。
Next, the first abnormality routine incorporated in the above-described steering angle calculation routine will be described. The first abnormality routine is a control routine executed when an abnormality of the
この第1異常ルーチンが開始されると、絶対角検出用ECU53は、ステップS61において、第1レゾルバセンサ51から相対角θaを入力する。続いて、ステップS62において、相対角θaの絶対角相当量Δθを算出する。
第1レゾルバセンサ51では、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程においてn回(n=13)の周期波信号θaを出力する。従って、第1レゾルバセンサ51の出力信号θaの1周期分の角度(相対角θaにおける2π分の角度)は、操舵ハンドル11の機械舵角2・θmax/nに相当する。従って、相対角θaにおける絶対角相当量Δθは、次式のように表すことができる。
Δθ=(2・θmax/n)×(θa/2π)=(θmax・θa)/(n・π)
尚、絶対角相当量Δθの算出にあたっては、相対角θaと絶対角相当量Δθとを関係付けるテーブルを用意しておいて、このテーブルを参照して求めるようにしてもよい。
When the first abnormality routine is started, the absolute
The
Δθ = (2 · θmax / n) × (θa / 2π) = (θmax · θa) / (n · π)
In calculating the absolute angle equivalent amount Δθ, a table for associating the relative angle θa and the absolute angle equivalent amount Δθ may be prepared and obtained with reference to this table.
続いて、絶対角検出用ECU53は、その処理をステップS63に進める。このステップS63においては、先の相対角周期カウントルーチンにて求めた周期カウント値Naと、ステップS62にて算出した相対角θaの絶対角相当量Δθを使って、次式(1)により操舵ハンドル11の操舵角θ(絶対舵角θ)を算出する。
θ=−θmax+(2・θmax/n)・Na+Δθ …(1)
Subsequently, the absolute
θ = −θmax + (2 · θmax / n) · Na + Δθ (1)
第1レゾルバセンサ51の出力する周期波形信号θaは、同じ分割領域内では周期性を有さず単調に増加するため、異なる操舵角θに対しては同一の値を出力しない。そのため、操舵ハンドル11の回転位置(操舵角θ)が属している所属分割領域が分かれば、その所属分割領域の原点(図9における各分割領域の左端の絶対舵角)に相対角θaの絶対角相当量Δθを加算することで絶対舵角θを算出することができる。また、分割領域はカウント値Naで特定されるため、所属分割領域の原点の絶対角度は、−θmax+(2・θmax/n)・Naとして表される。
従って、操舵ハンドルの操舵角θは上記式(1)にて算出することができる。
Since the periodic waveform signal θa output from the
Therefore, the steering angle θ of the steering wheel can be calculated by the above formula (1).
次に、絶対角検出用ECU53は、ステップS64において、算出した操舵角θを操舵反力用ECU60および前輪転舵用ECU70に出力する。また、ステップS65において、相対角θaを操舵反力用ECU60に出力する。この相対角θaは、操舵反力用ECU60が操舵反力用電動モータ13を2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御で駆動するときに、2相・3相変換処理を行うためにモータ回転角に同期した信号として利用される。
尚、操舵反力用電動モータ13は、相対角θbを回転角度信号として制御されるため、このステップS65においては、相対角θaを相対角θb相当の回転角度に変換した信号を出力する。
Next, in step S64, the absolute
Since the steering reaction force
こうしてステップS65の処理が終了すると、第1異常ルーチンを一旦終了する。この第1異常ルーチンは図3に示す操舵角算出制御ルーチンに組み込まれるため、繰り返し実行される。従って、第2レゾルバセンサ52が途中で故障した場合においても、第1レゾルバセンサ51に基づいて操舵ハンドル11の操舵角θを検出することができる。
When the process of step S65 is finished in this way, the first abnormality routine is once ended. Since the first abnormality routine is incorporated in the steering angle calculation control routine shown in FIG. 3, it is repeatedly executed. Therefore, even when the
次に、第2異常ルーチンについて説明する。この第2異常ルーチンは、操舵角算出ルーチンにおいて組み込まれ、第1レゾルバセンサ51の異常が検出されたときに実行される制御ルーチンで、図6に示すフローチャートに沿って処理される。
尚、この第2異常ルーチンは、上述した第1異常ルーチンに対して、扱う信号が異なるのみで操舵角θの計算手法は同様であるため、簡単な説明にとどめる。
Next, the second abnormality routine will be described. This second abnormality routine is a control routine that is incorporated in the steering angle calculation routine and executed when an abnormality of the
Note that the second abnormality routine is the same as the above-described first abnormality routine except that the signal to be handled is the same and the calculation method of the steering angle θ is the same.
この第2異常ルーチンが開始されると、まず、ステップS71において、第2レゾルバセンサ52から相対角θbを入力する。続いて、ステップS72において、相対角θbの絶対角相当量Δθを算出する。
第2レゾルバセンサ52では、操舵ハンドル11が左操舵限界角度−θmaxから右操舵限界角度+θmaxまで回転する過程においてm回(m=12)の周期波信号を出力する。従って、相対角θbにおける絶対角相当量Δθは、次式のように表すことができる。
Δθ=(2・θmax/m)×(θb/2π)=(θmax・θb)/(m・π)
尚、絶対角相当量Δθの算出にあたっては、相対角θbと絶対角相当量Δθとを関係付けるテーブルを用意しておいて、このテーブルを参照して求めるようにしてもよい。
When the second abnormality routine is started, first, the relative angle θb is input from the
The
Δθ = (2 · θmax / m) × (θb / 2π) = (θmax · θb) / (m · π)
In calculating the absolute angle equivalent amount Δθ, a table for associating the relative angle θb and the absolute angle equivalent amount Δθ may be prepared and obtained by referring to this table.
続いて、絶対角検出用ECU53は、ステップS73において、先の相対角周期カウントルーチンにて求めたカウント値Nbと、ステップS72にて算出した相対角θbの絶対角相当量Δθを使って、次式により操舵ハンドル11の操舵角θを算出する。
θ=−θmax+(2・θmax/m)・Nb+Δθ …(2)
続いて、絶対角検出用ECU53は、ステップS74において、算出した操舵角θを操舵反力用ECU60および前輪転舵用ECU70に出力する。また、ステップS75において、相対角θbを操舵反力用ECU60に出力する。この相対角θbは、操舵反力用ECU60が操舵反力用電動モータ13を2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御で駆動するときに、2相・3相変換処理を行うためにモータ回転角に同期した信号として利用される。
Subsequently, in step S73, the absolute
θ = −θmax + (2 · θmax / m) · Nb + Δθ (2)
Subsequently, in step S74, the absolute
こうしてステップS75の処理が終了すると、第2異常ルーチンを一旦終了する。この第2異常ルーチンは図3に示す操舵角算出制御ルーチンに組み込まれるため、繰り返し実行される。従って、第1レゾルバセンサ51が途中で故障した場合においても、第2レゾルバセンサ52に基づいて操舵ハンドル11の操舵角θを検出することができる。
When the process of step S75 is finished in this way, the second abnormality routine is once finished. Since this second abnormality routine is incorporated in the steering angle calculation control routine shown in FIG. 3, it is repeatedly executed. Therefore, even when the
以上本実施形態の車両の操舵装置によれば、操舵可能範囲(−θmax〜+θmax)を第1レゾルバセンサ51および第2レゾルバセンサ52の信号出力周期に対応した分割数で分割した分割領域を設定し、車両起動時において、相対角差θabから算出した操舵角θに基づいて操舵ハンドル11の回転位置がどの分割領域に属するかを判断する。
そして、操舵ハンドル11の回転操作により、その所属分割領域が変更されるたびに、所属分割領域を記憶する周期カウント値Na,Nbを増減変更していく。従って、走行途中で一方のレゾルバセンサ51(52)が故障しても、正常側のレゾルバセンサ51(52)の相対角θa(θb)と周期カウント値Na(Nb)とから操舵ハンドル11の絶対舵角θを算出することができる。
As described above, according to the vehicle steering apparatus of the present embodiment, the divided region is set by dividing the steerable range (−θmax to + θmax) by the number of divisions corresponding to the signal output periods of the
Then, every time the assigned divided area is changed by the rotation operation of the
また、両方のレゾルバセンサ51,52が故障した場合には、電磁クラッチ32,33の作動により操舵入力軸12と操舵出力軸24とを連結するため、操舵ハンドル11の回動操作により左右前輪FW1,FW2を直接転舵することができる。
これらの結果、ステアバイワイヤ方式の操舵装置の信頼性を向上することができ、車両の安全性向上を図ることができる。
When both resolver
As a result, the reliability of the steer-by-wire steering device can be improved, and the safety of the vehicle can be improved.
以上、本発明の回転角検出装置の実施形態として操舵装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、車両の転舵装置の回転角度検出に適用したが、なんら適用対象を限定するものではない。例えば、電動モータの回転角度検出装置等に適用しても良い。
The steering device has been described as an embodiment of the rotation angle detection device of the present invention. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention. .
For example, in the present embodiment, the present invention is applied to the detection of the rotation angle of the vehicle steering device, but the application target is not limited at all. For example, the present invention may be applied to a rotation angle detection device for an electric motor.
また、本実施形態において、車両起動時からカウント値Na,Nbを用いて所属分割領域を記憶更新しているが、例えば、一方のレゾルバセンサの故障を検出したときに、相対角θa,θbの相対角差θabから操舵ハンドルの回転位置に対応する分割領域を検出し、その後、正常側のレゾルバセンサの出力する相対角の推移に基づいて所属分割領域を更新(周期カウント値の増減変更)していくようにしてもよい。つまり、2つのレゾルバセンサの正常時においては分割領域の検出を行わす、レゾルバセンサの故障が検出されてから分割領域の検出および更新を行うようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the belonging divided areas are stored and updated using the count values Na and Nb from the time of starting the vehicle. For example, when a failure of one resolver sensor is detected, the relative angles θa and θb are changed. The divided area corresponding to the rotational position of the steering wheel is detected from the relative angle difference θab, and then the assigned divided area is updated based on the transition of the relative angle output from the normal resolver sensor (the cycle count value is increased or decreased). You may make it go. In other words, when the two resolver sensors are normal, the divided areas are detected, and the divided areas may be detected and updated after a failure of the resolver sensor is detected.
尚、本実施形態における絶対角検出用ECU53が行う操舵角算出ルーチンにおけるステップS21〜S27の処理が本発明の絶対角度算出手段に相当し、絶対角検出用ECU53が行う相対角周期カウントルーチンにおけるステップS42〜S45の処理が本発明の第1所属分割領域導出手段に相当し、絶対角検出用ECU53が行う相対角周期カウントルーチンにおけるステップS46〜S49の処理が本発明の第2所属分割領域導出手段に相当し、絶対角検出用ECU53が行う操舵角算出ルーチンにおけるステップS21,S29,S31の処理が本発明の異常検出手段に相当し、絶対角検出用ECU53が行う第1異常ルーチンおよび第2異常ルーチンが本発明の異常時絶対角度算出手段に相当する。
Note that the processing in steps S21 to S27 in the steering angle calculation routine performed by the absolute
10…操舵操作装置、11…操舵ハンドル、12…操舵入力軸、13…操舵反力用電動モータ、20…転舵装置、22…転舵用電動モータ、24…転舵出力軸、40…電気制御装置、50…操舵角検出装置、51…第1レゾルバセンサ、51s…第1レゾルバ、51c…第1相対角検出回路、52…第2レゾルバセンサ、52s…第2レゾルバ、52c…第2相対角検出回路、53…絶対角検出用ECU、θ…操舵角(絶対舵角)、θa,θb…相対角、θab…相対角差、Na,Nb…周期カウント値。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記回転部材を上記所定角度範囲回転させたときに、m回(m≠n)の周期波形信号を出力する第2レゾルバセンサと、
上記第1レゾルバセンサの信号出力値と上記第2レゾルバセンサの信号出力値との出力差に基づいて上記回転部材の絶対回転角度を算出する絶対角度算出手段と
を備えた回転角検出装置において、
上記所定角度範囲を上記第1レゾルバセンサの信号出力周期に応じた分割数で分割して得られる複数の分割領域のうちで、上記回転部材の回転位置が属する所属分割領域を、上記第1レゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて導出する第1所属分割領域導出手段と、
上記所定角度範囲を上記第2レゾルバセンサの信号出力周期に応じた分割数で分割して得られる複数の分割領域のうちで、上記回転部材の回転位置が属する所属分割領域を、上記第2レゾルバセンサの信号出力の推移に基づいて導出する第2所属分割領域導出手段と、
上記第1レゾルバセンサおよび上記第2レゾルバセンサの異常を検出する異常検出手段と、
上記第1レゾルバセンサおよび上記第2レゾルバセンサのいずれか一方の異常が検出されたとき、上記異常が検出されていない方のレゾルバの信号出力の推移に基づいて導出した所属分割領域と信号出力値とに基づいて上記回転部材の絶対回転角度を算出する異常時絶対角度算出手段と
を備えたことを特徴とする回転角検出装置。 A first resolver sensor that outputs a periodic waveform signal of n times when the rotation member to be detected is rotated within a predetermined angle range;
A second resolver sensor that outputs a periodic waveform signal m times (m ≠ n) when the rotating member is rotated within the predetermined angle range;
A rotation angle detecting device comprising: absolute angle calculating means for calculating an absolute rotation angle of the rotating member based on an output difference between a signal output value of the first resolver sensor and a signal output value of the second resolver sensor;
Of the plurality of divided regions obtained by dividing the predetermined angle range by the number of divisions corresponding to the signal output period of the first resolver sensor, the assigned divided region to which the rotational position of the rotating member belongs is defined as the first resolver. First affiliation divided region deriving means for deriving based on a change in signal output of the sensor;
Of the plurality of divided regions obtained by dividing the predetermined angle range by the number of divisions corresponding to the signal output period of the second resolver sensor, the belonging divided region to which the rotational position of the rotating member belongs is defined as the second resolver. A second belonging divided region deriving means for deriving based on the transition of the signal output of the sensor;
An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the first resolver sensor and the second resolver sensor;
When an abnormality in one of the first resolver sensor and the second resolver sensor is detected, the assigned divided region and the signal output value derived based on the signal output transition of the resolver in which the abnormality is not detected A rotation angle detecting device comprising: an abnormal angle calculating means for calculating an absolute rotation angle of the rotating member based on
上記第1所属分割領域導出手段および上記第2所属分割領域導出手段は、上記鋸歯形状信号における三角形頂点の通過を検出し、その三角形頂点の通過を検出するたびに上記回転部材の回転位置が隣接する分割領域に移動したとして所属分割領域を変更することを特徴とする請求項1または2記載の回転角検出装置。 The first resolver sensor and the second resolver sensor output a sawtooth signal as a periodic waveform signal corresponding to the rotational position of the rotating member,
The first belonging divided region deriving unit and the second belonging divided region deriving unit detect the passage of a triangular vertex in the sawtooth signal, and the rotation position of the rotating member is adjacent each time the passage of the triangular vertex is detected. The rotation angle detecting device according to claim 1 or 2, wherein the belonging divided area is changed as having moved to the divided area.
5. The rotating member is a steering shaft that rotates integrally with a steering handle of a vehicle, and the predetermined angle range is a rotatable range of the steering handle. Rotation angle detector.
Priority Applications (1)
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2006
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