JP2008285043A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダを使った回転位置の検出をさらに確実に行えるようにする。
【解決手段】車両用制御装置１は、ステアリングホイール２と共に多回転するステアリングシャフト３の回転位置を絶対値で検出する第１のエンコーダ１３を有し、第１のエンコーダ１３の出力が第１のカウント手段２１に接続されている。第１のカウント手段２１は、第１のエンコーダ１３の回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路３１と、回転数の情報と第１のエンコーダ１３のエンコーダ信号を合成してエンコーダ全体桁信号を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路４０とを有する。エンコーダ全体桁信号は、操作制御部４２に入力され、操向制御や操舵制御に利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用制御装置が開発されている。この車両用制御装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。さらに、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤを駆動させる。

この種の車両用制御装置では、ステアリングホイールの操舵角度と操向輪の操向角度との角度差がゼロになるようにモータの回転制御をする。ステアリングホイールの操舵量は、ステアリングホイールの回転軸の回転量の絶対値を取得するアブソリュートエンコーダ（絶対値角度エンコーダ）で検出される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１５１２６３号公報

しかしながら、ステアリングホイールを多回転させると、エンコーダに誤差が生じることがあった。このため、ステアリングホイールの操舵角度を所定位置でリセットすることで、さらに精度良く回転位置を検出できるようにすることが望まれていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エンコーダを使った回転位置の検出をさらに確実に行えるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させる絶対値角度エンコーダに接続され、多回転する前記ステアリングシャフトの回転に応じてリニアに増減する第１のカウント信号を発生する第１のカウント手段と、前記第１のカウント手段から出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、前記電動機の回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させるエンコーダに接続され、多回転する前記電動機の回転に応じてリニアに増減する第２のカウント信号を出力する第２のカウント手段と、前記第２のカウント手段から供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、操向角度信号から算出される操舵角度と前記操舵角度算出手段で算出した操舵角度の角度差を算出して角度差信号を出力する角度差算出手段と、角度差信号から前記ステアリングシャフトに発生させる操舵反力を決定する操舵反力算出手段と、前記操舵反力算出手段で算出された操舵反力に基づいて電流が供給され、前記ステアリングシャフトに操舵反力を発生させる駆動モータとを備え、前記第１のカウント手段は、前記絶対値角度エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記絶対値角度エンコーダの回転数と、前記絶対値角度エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第１のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする車両用制御装置とした。

この車両用制御装置は、運転者がステアリングホイールを操作してステアリングシャフトが回転すると、絶対値角度エンコーダが回転する。絶対値角度エンコーダが１回転するごとに、エンコーダ回転数カウント回路が回転数をカウントし、回転数の情報と絶対値角度エンコーダのエンコーダ信号とから回転数の情報を含む第１のカウント信号を作成する。第１のカウント信号は、操向制御及び操舵反力制御に使用される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用制御装置において、前記第１のカウント手段は、前記ラックアンドピニオン機構のラックエンドに相当する前記ステアリングシャフトの回転数を上限値又は下限値として記憶しておき、前記エンコーダ回転数カウント回路でカウントした回転数が上限値に達したら、上限値を越える回転数のカウントを停止させ、回転数が下限値に達したら、下限値を越える回転数のカウントを停止させるエンコーダ回転数下限／上限検出回路を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、エンコーダ回転数カウント回路でカウントする回転数に上限値及び下限値を設定することで操向輪を操向可能な範囲内で第１のカウント信号を作成する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置において、車両が直進走行するときの前記ステアリングシャフトの回転位置を検出する中点検出用センサと、前記中点検出センサが信号を出力したときに前記第１のカウント手段の前記エンコーダ回転数カウント回路の回転数をリセットさせる中点リセット信号出力回路を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、ステアリングホイールを多回転させる過程で車両の直進走行に相当する角度を通過する度に中点リセット信号出力回路がエンコーダ回転数カウント回路でカウントする回転数をリセットさせ、誤差の蓄積を防止する。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用制御装置において、前記電動機の回転方向の絶対位置を検出する前記エンコーダは、絶対値角度エンコーダであり、前記第２のカウント手段は、前記エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記エンコーダの回転数と、前記エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第２のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、操向輪側で電動機が回転するとエンコーダが回転する。エンコーダが１回転するごとに、エンコーダ回転数カウント回路が回転数をカウントし、回転数の情報とエンコーダのエンコーダ信号とから回転数の情報を含む第２のカウント信号を作成する。第２のカウント信号は、操向制御及び操舵反力制御に使用される。

本発明によれば、エンコーダ回転数カウント回路で絶対値角度エンコーダの回転数をカウントすることで絶対値角度エンコーダの１回転より回転量が多い場合でも回転角度の検出を確実に行えるようになる。

図１及び図２に示すように、車両用制御装置１は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール２が取り付けられたステアリングシャフト３と、操向輪（以下、タイヤという）４を操向させるステアリングギヤ５とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト３側の第一の制御装置６と、ステアリングギヤ５の第二の制御装置７と介して電気的に接続されている。

ステアリングシャフト３は、車体に固定されたハウジング１１に回転自在に支持されている。ハウジング１１内には、電動機に減速機構を取り付けた駆動モータ１２が収容されており、駆動モータ１２の動力をステアリングシャフト３に伝達可能に連結されている。さらに、ハウジング１１には、ステアリングホイール２の回転に応じてパルス信号を出力する第１のエンコーダ１３と、ステアリングホイール２の操舵角度の中点を検出する第２のエンコーダ１４とが取り付けられている。駆動モータ１２は、駆動回路１６を介して第一の制御装置６に接続されている。駆動回路１６は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を駆動モータ１２に供給するように構成されている。

第１のエンコーダ１３は、絶対位置を検出する機能を備えた絶対値角度エンコーダが用いられている。第１のエンコーダ１３から出力される信号は、駆動モータ１２の回転量に応じて変化し、絶対位置を示すエンコーダ信号である。

第２のエンコーダ１４は、操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール２を操舵可能な範囲で回転させたときに１回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ４が直進方向に向くときのステアリングホイール２の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側及び左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ４を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール２の回転の中心位置は、操舵可能な領域の中点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール２を回転させているときに、中点に達する度に初期位置信号として中点位置信号Ｃｗが１つ出力される。

なお、この実施の形態では、ステアリングホイール２を４回転させたときにタイヤ４が右ラックエンド位置から左ラックエンド位置まで操向されるものとする。また、駆動モータ１２のモータ軸とステアリングシャフト３との間のギヤ比は１：１０とする。図３に示すように、第１のエンコーダ１３は、駆動モータ１２が０．５回転するごとに０から２５５まで変化するエンコーダ信号を出力するものとする。なお、エンコーダ信号が２５５を越えて第１のエンコーダ１３が回転したときは、０に戻る。

第一の制御装置６には、エンコーダ１３，１４から信号が入力される第１のカウント手段２１が設けられている。第１のカウント手段２１は、第１のエンコーダ１３のエンコーダ信号Ｓｗが入力されるエンコーダ信号検出回路２２を有する。エンコーダ信号検出回路２２の出力は、遅延回路２３と、エンコーダ信号読み出し回路２４と、桁上がり判定回路２５と、リセット判定回路２６と、桁下がり判定回路２７とに接続されている。

遅延回路２３は、エンコーダ信号読み出し回路２４と、エンコーダ回転数信号読み出し回路２８とに接続されており、両回路２４，２８の処理が同じタイミングで実施されるようにする。
桁上がり判定回路２５は、エンコーダ信号Ｓｗの値が最大値（２５５に相当）のときに桁上がりフラグをセットする。そして、桁上がり判定回路２５に入力されるエンコーダ信号Ｓｗの値が最小値（０に相当）になったら、カウントアップ信号発生回路３０に桁上がり判定信号を出力する。カウントアップ信号発生回路３０は桁上がり判定信号の出力を受けてカウントアップ信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路３１に出力する。同時にカウントアップ信号は、遅延回路２９に出力される。

桁下がり判定回路２７は、桁下がり判定回路２７に入力されたエンコーダ信号Ｓｗの値が最小値（０に相当）のときに桁下がりフラグがセットされる。その後、桁下がり判定回路２７に入力されるエンコーダ信号Ｓｗの値が最大値（２５５に相当）になったら、カウントダウン信号発生回路３３に桁下がり判定信号を出力する。カウントダウン信号発生回路３３は桁下がり判定信号の出力を受けてカウントダウン信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路３１に出力する。同時にカウントダウン信号は、遅延回路３２に出力される。

エンコーダ回転数カウント回路３１は、カウントアップ信号が入力されるとエンコーダ回転数のカウント値を１つ増加させる。カウントダウン信号が入力されるとエンコーダ回転数のカウント値を１つ減少させる。カウント値は、エンコーダ回転数信号としてエンコーダ回転数信号読み出し回路２８と、エンコーダ回転数下限／上限検出回路３４に出力される。
エンコーダ回転数下限／上限検出回路３４は、エンコーダ信号Ｓｗの値が予め定められた第１のエンコーダ１３の回転数の上限値又は下限値に達したら、カウント停止信号発生回路３５からカウント停止信号をエンコーダ回転数カウント回路３１に出力させる。この実施の形態では、ステアリングホイール２が左右に２回転し、ギヤ比１：１０で、かつ駆動モータ１２が０．５回転につき、第１のエンコーダ１３が１回転するので、エンコーダ回転数の上限値は４０、下限値は−４０になる。

さらに、エンコーダ回転数カウント回路３１の入力端子には、中点リセット信号出力回路３６も接続されている。中点リセット信号出力回路３６は、第２のエンコーダ１４の中点位置信号Ｃｗが入力されたときに、エンコーダ回転数カウント回路３１のカウント値をリセットする中点リセット信号を生成する。中点リセット信号は、リセット判定回路２６にも入力される。
リセット判定回路２６は、この他にも各遅延回路２９，３２の出力が接続されており、桁上がり判定回路２５及び桁下がり判定回路２７のそれぞれのフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。カウントアップ信号発生回路３０又はカウントダウン信号発生回路３３がエンコーダ回転数カウント回路３１にカウントアップ信号又はカウントダウン信号を出力した後、遅延回路２９又は遅延回路３２から遅延信号を受け取り、桁上がり判定回路２５又は桁下がり判定回路２７のフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。さらに、メモリ３７に格納されたデータを検索可能に構成されている。メモリ３７には、エンコーダ信号Ｓｗの最大値（２５５）と最小値（０）が格納されている。エンコーダ信号Ｓｗがメモリ３７の値と異なるときもリセット信号を出力する。

エンコーダ回転数信号が入力されるエンコーダ回転数信号読み出し回路２８と、エンコーダ信号読み出し回路２４のそれぞれの出力は、エンコーダ全体桁読み込み回路４０に接続されている。エンコーダ全体桁読み込み回路４０は、例えば、エンコーダ回転数信号の８ビットを上位ビットに、エンコーダ信号Ｓｗの８ビットを下位ビットにした１６ビットのエンコーダ全体桁信号（第１のカウント信号）を作成する。エンコーダ全体桁信号は、エンコーダ全体桁出力回路４１から、操舵制御部４２のエンコーダ全体桁入力手段４３に入力される。

操舵制御部４２は、エンコーダ全体桁信号をエンコーダ全体桁入力手段４３から操舵角度算出手段４５に入力させる。操舵角度算出手段４５は、操舵角度マップ４６を検索して操舵角度を算出する。操舵角度マップ４６は、エンコーダ全体桁信号と操舵角度を対応付けた構成を有する。操舵角度算出手段４５の出力は、操舵角度信号出力回路４７と、角度差信号算出手段４８に接続されている。
角度差信号算出手段４８は、実操舵角度に加えて、操向角度信号受信手段４９を介して第二の制御装置７の操向角度信号が入力される。操向角度に対する実操舵角度の角度差の算出結果が角度差信号として操舵反力算出手段５０に出力される。
操舵反力算出手段５０は、操舵反力マップ５１を検索して駆動モータ１２で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ５１は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段５０の出力は、駆動信号生成手段５２に接続されている。駆動信号生成手段５２は、操舵反力算出手段５０で演算した操舵反力の信号を受け取って駆動モータ１２の駆動信号を生成する。

図２に示すように、ステアリングギヤ５は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ６１と、操向モータ６１の回転をステアリングロッド６２の直線運動に変換するアックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド６２の両端にはタイロッド６３とナックルアーム６４を介してタイヤ４が接続されている。操向モータ６１は、駆動回路６５を介して第二の制御装置７に接続されている。駆動回路６５は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を操向モータ６１に供給するように構成されている。

操向モータ６１には、操向モータ６１の回転から操向角度を検出する第３のエンコーダ６６が取り付けられている。第３のエンコーダ６６は、絶対位置を検出する機能を備えた絶対値角度エンコーダが用いられている。第３のエンコーダ６６から出力されるエンコーダ信号Ｓｇは、操向モータ６１の回転量に応じて変化し、絶対位置を示すエンコーダ信号である。さらに、ステアリングギヤ５には、操向角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして、操向角度の中点を検出する第４のエンコーダ６７が取り付けられている。第４のエンコーダ６７は、ステアリングロッド６２が最も右に移動したラックエンドから、最も左に移動したラックエンドまでの間の中間地点を検出することで操向角度の中点を検出するもので、ステアリングロッド６２と共に移動する不図示のマーキングを検出して初期位置信号として中点位置信号Ｃｇを１つ出力するように構成されている。

なお、操向モータ６１の減速比は１０とし、右ラックエンドから左ラックエンドに到達するまでの間に操向モータ６１が４０回転するものとする。第３のエンコーダ６６は、操向モータ６１が０．５回転するごとに０から２５５まで変化するエンコーダ信号を出力するものとする。

第二の制御装置７には、エンコーダ６６，６７から信号が入力される第２のカウント手段７１が設けられている。第２のカウント手段７１は、第３のエンコーダ６６の信号が入力されるエンコーダ信号検出回路７２を有する。エンコーダ信号検出回路７２の出力は、遅延回路７３と、エンコーダ信号読み出し回路７４と、桁上がり判定回路７５と、リセット判定回路７６と、桁下がり判定回路７７とに接続されている。

遅延回路７３は、エンコーダ信号読み出し回路７４と、エンコーダ回転数信号読み出し回路７８とに接続されており、エンコーダ信号Ｓｇと、同じエンコーダ信号について生成するエンコーダ回転数信号と同じタイミングで処理させるようにする。
桁上がり判定回路７５は、エンコーダ信号Ｓｇの値が最大値（２５５に相当）のときに桁上がりフラグをセットする。さらに、桁上がり判定回路７５に入力されるエンコーダ信号Ｓｇの値が最小値（０に相当）になったら、カウントアップ信号発生回路８０に桁上がり判定信号を出力する。カウントアップ信号発生回路８０は桁上がり判定信号の出力を受けてカウントアップ信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路８１に出力する。同時にカウントアップ信号は、遅延回路７９に出力される。

桁下がり判定回路７７は、エンコーダ信号Ｓｇの値が最小値（０に相当）のときに桁下がりフラグをセットする。そして、桁下がり判定回路７７に入力されるエンコーダ信号Ｓｗの値が最大値（２５５に相当）になったら、カウントダウン信号発生回路８３に桁下がり判定信号を出力する。カウントダウン信号発生回路８３は桁下がり判定信号の出力を受けてカウントダウン信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路８１に出力する。同時にカウントダウン信号は、遅延回路８２に出力される。

エンコーダ回転数カウント回路８１は、カウントアップ信号が入力されるとカウント値を１つ増加させ、カウントダウン信号が入力されるとカウント値を１つ減少させる。カウント値は、エンコーダ回転数信号としてエンコーダ回転数信号読み出し回路７８と、エンコーダ回転数下限／上限検出回路８４に出力される。
エンコーダ回転数下限／上限検出回路８４は、エンコーダ回転数信号の値が予め定められた第３のエンコーダ６６の回転数の上限値又は下限値に達したら、カウント停止信号発生回路８５からカウント停止信号をエンコーダ回転数カウント回路８１に出力させる。この実施の形態では、第３のエンコーダ６６のエンコーダ回転数の上限値を４０、下限値を−４０にする。

さらに、エンコーダ回転数カウント回路の入力端子には、中点リセット信号出力回路８６も接続されている。中点リセット信号出力回路８６は、第４のエンコーダ６７の中点位置信号Ｃｇが入力されたときに、エンコーダ回転数カウント回路８１のカウント値をリセットする中点リセット信号を生成する。中点リセット信号は、リセット判定回路７６にも入力される。
リセット判定回路７６は、この他にも各遅延回路７９，８２の出力が接続されており、桁上がり判定回路７５及び桁下がり判定回路７７のそれぞれのフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。カウントアップ信号発生回路８０又はカウントダウン信号発生回路８３がエンコーダ回転数カウント回路８１にカウントアップ信号又はカウントダウン信号を出力した後、遅延回路７９又は遅延回路８２から遅延信号を受け取り、桁上がり判定回路７５又は桁下がり判定回路７７のフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。さらに、メモリ８７に格納されたデータを検索可能に構成されている。メモリ８７には、エンコーダ信号Ｓｇの最大値（２５５）と最小値（０）が格納されている。エンコーダ信号Ｓｇがメモリ８７の値と異なるときもリセット信号を出力する。

また、エンコーダ信号読み出し回路７４と、エンコーダ回転数信号読み出し回路７８の出力は、エンコーダ全体桁読み込み回路９０に接続されている。エンコーダ全体桁読み込み回路９０は、例えば、エンコーダ回転数信号の８ビットを上位ビットに、エンコーダ信号Ｓｇの８ビットを下位ビットにした１６ビットのエンコーダ全体桁信号（第２のカウント信号）を作成する。エンコーダ全体桁信号は、エンコーダ全体桁出力回路９１から、操向制御部９２のエンコーダ全体桁入力手段９３に入力される。

操向制御部９２は、エンコーダ全体桁信号をエンコーダ全体桁入力手段９３から操舵角度算出手段９５に入力させる。操向角度算出手段９５は、操向角度マップ９６を検索して操舵角度を算出する。操向角度マップ９６は、エンコーダ全体桁信号と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度算出手段９５の出力は、操向角度信号出力回路９７と、角度差信号算出手段９８と、操向角度決定手段９９に接続されている。
操向角度信号出力回路９７は、第一の制御装置６に接続されている。角度差信号算出手段９８は、操舵角度信号受信手段１００で第一の制御装置６から受信した操舵角度信号と、操向角度信号とから角度差を算出する。このとき作成される角度差信号は、操向角度決定手段９９に入力される。操向角度決定手段９９は、目標操向角度マップ１０１を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ１０１は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段１０２で駆動信号に変換されて駆動回路６５に出力される。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
例えば、運転者が中点からステアリングホイール２を右回転させると、ステアリングシャフト３の回転角度が図３に示すように変化する。駆動モータ１２とのギヤ比が１：１０なので、ステアリングシャフト３が１回転する間に、駆動モータ１２が１０回転する。この間、第１のエンコーダ１３のエンコーダ信号は、０から２５５まで２０回繰り返される。
エンコーダ信号Ｓｗは、エンコーダ信号検出回路２２から、各回路２３〜２７に入力される。図３においてエンコーダ信号Ｓｗの値が２５５になったら桁上がり判定回路２５で桁上がりフラグがセットされる。エンコーダ信号Ｓｗの値がさらに増加して０になったら、カウントアップ信号を出力する。カウントアップ信号発生回路３０がエンコーダ回転数カウント回路３１のカウント値を１つ増加させる。
エンコーダ回転数信号読み出し回路２８では、桁が１つ上がった信号が入力され、遅延回路２３で同期させたエンコーダ信号読み出し回路２４の信号と共に、エンコーダ全体桁読み出し回路４０に出力される。エンコーダ信号Ｓｗの値は０で、この値は回転開始時と同じ値であるが、エンコーダ回転数信号が１桁上がった信号に相当するので、エンコーダ信号が２５５から０に変化したときでもリニアに増加するエンコーダ全体桁信号が得られる。

ここで、桁上がり判定回路２５がカウントアップ信号を出力すると、遅延回路２９で所定時間遅延させた後にリセット判定回路２６で発生させられるリセット信号によって桁上がりフラグがリセットされる。したがって、ステアリングシャフト３がさらに回転して第１のエンコーダ１３からエンコーダ信号が出力されてもエンコーダ回転数カウント回路３１のカウント値は変化しない。このため、ステアリングホイール２を右回転するにつれて、エンコーダ信号Ｓｗの増加分だけエンコーダ全体桁信号が増加する。エンコーダ回転数カウント回路３１のカウント値が次に増加するのは、さらに右回転してエンコーダ信号Ｓｗが再び２５５から０に変化するときである。
このようにして、ステアリングホイール２が右回転するにつれて、段階的に桁が上がってエンコーダ全体桁信号がリニアに増加する。そして、ステアリングホイール２が中点から２回転したら、エンコーダ回転数下限／上限検出回路３４が起動してカウント停止信号発生回路３５がカウント停止信号を出力するので、カウント値が変化しなくなる。その結果、エンコーダ全体桁信号は、略一定の値になる。なお、厳密には、エンコーダ信号Ｓｗから２５５から０に切り替わる度に微小に増減する。

一方、ステアリングホイール２を反対向き、つまり左回転させると、ステアリングシャフト３の回転に伴ってエンコーダ信号Ｓｗの値が減少する。エンコーダ信号の値が０になったら、桁下がり判定回路２７で桁下がりフラグがセットされる。エンコーダ信号Ｓｗの値がさらに減少して０になったら、カウントダウン信号を出力する。カウントダウン信号発生回路３３がエンコーダ回転数カウント回路３１のカウント値を１つ減少させる。これによって、エンコーダ信号Ｓｗが０から２５５に変化したときでもリニアに減少するエンコーダ全体桁信号が得られる。さらに、桁下がり判定回路２７は、カウントダウン信号を出力したら、リセット信号の入力を受けて桁下がりフラグをリセットさせる。
ここで、桁下がり判定回路２７がカウントダウン信号を出力すると、遅延回路３２で所定時間遅延させた後にリセット判定回路２６で発生させられるリセット信号によって桁下がりフラグがリセットされる。したがって、減少側も同様にしてステアリングホイール２が左回転するにつれて、段階的に桁が下がってエンコーダ全体桁信号がリニアに減少する。そして、ステアリングホイール２が中点から２回転したら、エンコーダ回転数下限／上限検出回路３４が起動し、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。

さらに、エンコーダ信号Ｓｗは、エンコーダ信号検出回路２２からリセット判定回路２６にも入力される。リセット判定回路２６は、エンコーダ信号Ｓｗとメモリ３７に格納されている最大値又は最小値とを比較する。エンコーダ信号Ｓｗが最大値に等しいときは、桁上がり判定回路２５にリセット信号を出力せずに、桁下がり判定回路２７にリセット信号を出力する。エンコーダ信号Ｓｗが最小値に等しいときは、桁上がり判定回路２５にリセット信号を出力し、桁下がり判定回路２７にリセット信号を出力しない。それ以外の場合には、２つの判定回路２７にリセット信号を出力する。これによって、カウントアップ信号又はカウントダウン信号が出力されたとき以外にも桁上がりフラグや桁下がりフラグがセットされないようになって、処理の精度が向上する。

そして、ステアリングホイール２を回転させる過程で、中点位置に達したら、第２のエンコーダ１４から中点位置信号Ｃｗが出力されるので、中点リセット信号出力回路３６が各判定回路２５，２７をリセットさせると共に、エンコーダ回転数カウント回路３１をリセットさせる。これによって、多回転させたときの誤差の蓄積が防止される。

このようにして第１のカウント手段２１で作成されたエンコーダ全体桁信号は、操舵制御部４２に入力される。操舵制御部４２では、操舵角度算出手段４５がエンコーダ全体桁信号で操舵角度マップ４６を検索し、操舵角度を取得する。操舵角度の信号（操舵角度信号）は、操舵角度信号出力回路４７から第二の制御装置７に向けて送信される。

第二の制御装置７では、操舵角度信号を操舵角度信号受信手段１００で受信する。角度差信号算出手段９８は、操舵角度に対応する操向角度（以下、目標操向角度という）を算出する。さらに、操向角度算出手段９５で算出された現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）と、目標操向角度の差を算出し、角度差信号として出力する。

ここで、現在のタイヤ４の操向角度は、ステアリングギヤ５側の第２のカウント手段７１が第１のカウント手段２１と同様の処理を実施することで作成するエンコーダ全体桁信号を使用する。
エンコーダ全体桁信号は、操向モータ６１が右回転するにつれて、段階的に桁が上がってリニアに増加する。そして、操向モータ６１が中点から２０回転したら、エンコーダ回転数下限／上限検出回路８４が起動してカウント停止信号発生回路８５がカウント停止信号を出力するので、エンコーダ回転数のカウント値が変化しなくなって、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。この位置は、ラックエンド位置に相当する。
操向モータ６１が左回転したときも同様に、操向モータ６１が左回転するにつれて段階的に桁が下がってエンコーダ全体桁信号がリニアに減少する。そして、操向モータ６１が中点から２０回転したら、エンコーダ回転数下限／上限検出回路８４が起動し、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。この位置は、ラックエンド位置に相当する。
ステアリングギヤ５側でも中点位置に達したら、第４のエンコーダ６７から中点位置信号Ｃｇが出力されるので、中点リセット信号出力回路８６が各判定回路７５，７７をリセットさせると共に、エンコーダ回転数カウント回路８１をリセットさせる。これによって、多回転させたときの誤差の蓄積が防止される。

操向角度決定手段９９は、エンコーダ全体桁信号を使用して算出した操向角度信号と、操舵角度信号から求められる角度差信号をマップ検索して操向角度の指令値を決定する。この指令値は、角度差がゼロになるような操向角度に相当する。駆動信号生成手段１０２は、指令値に応じた駆動信号を作成して駆動回路６５に出力し、操向モータ６１を回転させ、ステアリングロッド６２を移動させる。これによって、タイロッド６３等で連結されたタイヤ４の角度が変化する。

また、操向角度算出手段９５で算出された操向角度の信号は、操向角度信号出力回路９７から第一の制御装置６に送られる。第一の制御装置６では、操向角度信号を操向角度信号受信手段４９で受信し、角度差信号算出手段４８で実操向角度に対応する操舵角度（以下、目標操舵角度という）を算出する。さらに、操舵角度算出手段４５で算出した実際の操舵角度を操向角度信号として取得し、目標操舵角度に対する操舵角度との角度差を算出する。このとき得られる角度差信号で操舵反力算出手段５０が操舵反力マップ５１を検索して操舵反力を決定する。駆動信号生成手段５２が操舵反力に応じて駆動モータ１２の駆動信号を生成させ、駆動回路１６から駆動モータ１２に通電させる。駆動モータ１２に連結された回転軸であるステアリングシャフト３に、駆動モータ１２の回転によって操舵反力が発生する。操舵反力は、ステアリングホイール２を操作する運転者にとって負荷として作用する。これによって、ステアリングホイール２の操舵角度とタイヤ４の実際の操向角度が速やかに一致するようになる。また、路面状態などのインフォメーションが運転者に伝達され、操作性が向上する。

この実施の形態では、多回転するステアリングホイール２の操舵角度をアブソリュート型のエンコーダを用いて確実に検出することが可能になる。中立位置でリセットをかける中点リセット信号出力回路３６を設けたので、多回転時の誤差の蓄積を防止できる。
ステアリングシャフト３とステアリングギヤ５が機械的に分離された構成では、ステアリングホイール２をラックエンド位置を越えて回転させることが可能であるが、エンコーダ回転数下限／上限検出回路３４によってラックエンドを越える操舵角度を生成することがないので、誤動作を防止できる。
ステアリングギヤ５側では、多回転する操向モータ６１の回転角度をアブソリュート型のエンコーダを用いて確実に検出することが可能になる。中立位置でリセットをかける中点リセット信号出力回路８６を設けたので、多回転時の誤差の蓄積を防止できる。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、第１のカウント手段２１と操舵制御部４２は別体で構成しても良いし、一体に構成しても良い。第２のカウント手段７１と操向制御部９２は別体で構成しても良いし、一体に構成しても良い。
ステアリングホイール２、ステアリングギヤ５、各モータ１２，６１、エンコーダ１３，６６が回転可能な量、ギヤ比は、実施の形態に限定されない。

本発明の実施の形態に係る車両用制御装置のステアリングホイール側の構成を示すブロック図である。 車両用制御装置のステアリングギヤ側の構成を示すブロック図である。 ステアリングシャフト及び駆動モータの回転角度と、第１のエンコーダの出力及びエンコーダ全体桁信号の変化を示す図である。

符号の説明

１ 車両用制御装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
４ タイヤ（操向輪）
５ ステアリングギヤ
１２ 駆動モータ
１３ 第１のエンコーダ（絶対値角度エンコーダ）
１４ 第２のエンコーダ（中点位置検出センサ）
２１ 第１のカウント手段
３１，８１ エンコーダ回転数カウント回路
３４，８４ エンコーダ回転数下限／上限検出回路
３６，８６ 中点リセット信号出力回路
４０，９０ エンコーダ全体桁読み込み回路
４２ 操舵制御部
４５ 操舵角度算出手段
４８ 角度差信号算出手段
５２ 駆動信号生成手段
６１ 操向モータ（駆動手段、電動機）
６６ 第３のエンコーダ（絶対値角度エンコーダ）
６７ 第４のエンコーダ（中点位置検出センサ）
７１ 第２のカウント手段
９２ 操舵制御部

Claims (4)

1. 車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
   前記ステアリングシャフトの回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させる絶対値角度エンコーダに接続され、多回転する前記ステアリングシャフトの回転に応じてリニアに増減する第１のカウント信号を発生する第１のカウント手段と、
   前記第１のカウント手段から出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
   車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、
   電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
   前記電動機の回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させるエンコーダに接続され、多回転する前記電動機の回転に応じてリニアに増減する第２のカウント信号を出力する第２のカウント手段と、
   前記第２のカウント手段から供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、
   操向角度信号から算出される操舵角度と前記操舵角度算出手段で算出した操舵角度の角度差を算出して角度差信号を出力する角度差算出手段と、
   角度差信号から前記ステアリングシャフトに発生させる操舵反力を決定する操舵反力算出手段と、
   前記操舵反力算出手段で算出された操舵反力に基づいて電流が供給され、前記ステアリングシャフトに操舵反力を発生させる駆動モータと
   を備え、前記第１のカウント手段は、前記絶対値角度エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記絶対値角度エンコーダの回転数と、前記絶対値角度エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第１のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記第１のカウント手段は、前記ラックアンドピニオン機構のラックエンドに相当する前記ステアリングシャフトの回転数を上限値又は下限値として記憶しておき、前記エンコーダ回転数カウント回路でカウントした回転数が上限値に達したら、上限値を越える回転数のカウントを停止させ、回転数が下限値に達したら、下限値を越える回転数のカウントを停止させるエンコーダ回転数下限／上限検出回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 車両が直進走行するときの前記ステアリングシャフトの回転位置を検出する中点検出用センサと、前記中点検出センサが信号を出力したときに前記第１のカウント手段の前記エンコーダ回転数カウント回路の回転数をリセットさせる中点リセット信号出力回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記電動機の回転方向の絶対位置を検出する前記エンコーダは、絶対値角度エンコーダであり、前記第２のカウント手段は、前記エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記エンコーダの回転数と、前記エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第２のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用制御装置。

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