JP2018008623A - Vehicular control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular control device which can reduce a radial physical constitution of a steering shaft.SOLUTION: A steering wheel 10 has a circular rim 10a which is a grip part gripped by an operator, and hub 10b which is provided at a center position of the rim 10a and is fitted coaxially with the steering shaft 11. A GPS sensor 30 is fitted at a position coaxially with the steering shaft 11 in the hub 10b. A GPS sensor 31 is fitted to the rim 10a. An ECU 4 captures a reference absolute coordinate Co which is detected through the GPS sensor 30, and a floating absolute coordinate Cp which is detected through the GPS sensor 31. The ECU 4 calculates a steering angle θ of the steering wheel 10 based on the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle control device.

従来、ステアリングシャフトに設けられる角度センサによって、ステアリングホイールの操舵角を検出するステアリング装置がある。このようなステアリング装置は、角度センサを通じて検出される操舵角に基づいて、運転者のステアリング操作を補助する(特許文献1)。   Conventionally, there is a steering device that detects a steering angle of a steering wheel by an angle sensor provided on a steering shaft. Such a steering device assists the driver's steering operation based on the steering angle detected through the angle sensor (Patent Document 1).

特開2015−71356号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-71356

ところで、ステアリングシャフトに角度センサが設けられる場合、ステアリングシャフトの径方向の体格が大きくなってしまう。このため、ステアリング装置の体格が大きくなってしまい、ステアリング装置を車両に配置する際の搭載性(レイアウトの自由度)が低下してしまう。   By the way, when an angle sensor is provided on the steering shaft, the physique in the radial direction of the steering shaft becomes large. For this reason, the physique of a steering device will become large and the mountability (freedom of layout) at the time of arranging a steering device in vehicles will fall.

本発明の目的は、ステアリングシャフトの径方向の体格を小さくできる車両用制御装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the control apparatus for vehicles which can make the physique of the radial direction of a steering shaft small.

上記目的を達成しうる車両用制御装置は、自車両に設けられた第1の位置検出センサにより検出される基準位置情報と、車両のステアリングホイールにおける、その回転中心から離れた位置に設けられた第2の位置検出センサにより検出される浮動位置情報とを取り込む車両用制御装置において、前記基準位置情報と前記浮動位置情報との差に基づいて、前記浮動位置情報の前記基準位置情報に対する相対位置情報を演算する相対位置情報演算部と、前記相対位置情報に基づいて、前記ステアリングホイールの操舵角を演算する操舵角演算処理部と、を有する。   The vehicle control device that can achieve the above object is provided at a position away from the rotation center of the reference position information detected by the first position detection sensor provided in the host vehicle and the steering wheel of the vehicle. In the vehicle control device that captures the floating position information detected by the second position detection sensor, a relative position of the floating position information to the reference position information based on a difference between the reference position information and the floating position information. A relative position information calculation unit that calculates information; and a steering angle calculation processing unit that calculates a steering angle of the steering wheel based on the relative position information.

この構成によれば、操舵角演算処理部は、相対位置情報演算部において基準位置情報および浮動位置情報によって演算される相対位置情報に基づいて、ステアリングホイールの操舵角を演算することができる。このため、車両に第1および第2の位置検出センサを設ければ、ステアリングシャフトに操舵角を検出するための角度センサを設ける必要がなくなる。このため、ステアリングシャフトの径方向の体格を小さくすることができる。   According to this configuration, the steering angle calculation processing unit can calculate the steering angle of the steering wheel based on the relative position information calculated from the reference position information and the floating position information in the relative position information calculation unit. For this reason, if the vehicle is provided with the first and second position detection sensors, there is no need to provide an angle sensor for detecting the steering angle on the steering shaft. For this reason, the physique of the radial direction of a steering shaft can be made small.

上記の車両用制御装置において、前記ステアリングホイールは、ステアリングシャフトを回転中心として一体回転可能に取り付けられたハブと、前記ハブと連結されて運転者が把持する円形状のリムと、を有し、前記第2の位置検出センサは、前記リムに取り付けられ、前記第1の位置検出センサは、前記ステアリングホイールにおける、その回転中心と同軸上に取り付けられることが好ましい。   In the above vehicle control device, the steering wheel includes a hub that is attached to be integrally rotatable with a steering shaft as a rotation center, and a circular rim that is connected to the hub and is gripped by a driver. It is preferable that the second position detection sensor is attached to the rim, and the first position detection sensor is attached coaxially with the rotation center of the steering wheel.

この構成によれば、ステアリングホイールにおける、その回転中心と同軸上に第1の位置検出センサが取り付けられることにより、ステアリングホイールが回転したときであっても、第1の位置検出センサは移動しない。また、第2の位置検出センサがリムに取り付けられることにより、第2の位置検出センサを、ステアリングホイールにおける回転中心から通常最も離れた部分に取り付けることができる。このため、ステアリングホイールが回転したとき、第2の位置検出センサの周方向への変位量が大きくなるため、第2の位置情報の検出精度が向上する。これにより、操舵角演算処理部により演算される操舵角の演算精度が向上する。   According to this configuration, the first position detection sensor does not move even when the steering wheel rotates by attaching the first position detection sensor coaxially with the rotation center of the steering wheel. In addition, by attaching the second position detection sensor to the rim, the second position detection sensor can be attached to a portion that is usually farthest from the center of rotation in the steering wheel. For this reason, when the steering wheel rotates, the amount of displacement of the second position detection sensor in the circumferential direction increases, so that the detection accuracy of the second position information is improved. Thereby, the calculation accuracy of the steering angle calculated by the steering angle calculation processing unit is improved.

上記の車両用制御装置において、前記ステアリングホイールは、ステアリングシャフトを回転中心として一体回転可能に取り付けられたハブと、前記ハブと連結されて運転者が把持する円形状のリムと、を有し、前記第2の位置検出センサは、前記リムに取り付けられ、前記第1の位置検出センサは、車体に固定されることが好ましい。   In the above vehicle control device, the steering wheel includes a hub that is attached to be integrally rotatable with a steering shaft as a rotation center, and a circular rim that is connected to the hub and is gripped by a driver. It is preferable that the second position detection sensor is attached to the rim, and the first position detection sensor is fixed to a vehicle body.

この構成によれば、第1の位置検出センサが車体に固定されることにより、ステアリングホイールが回転したときであっても、第1の位置検出センサは移動しない。また、ステアリングホイールが回転したとき、第2の位置検出センサの周方向への変位量が大きくなるため、第2の位置情報の検出精度が向上する。これにより、操舵角演算処理部により演算される操舵角の演算精度が向上する。   According to this configuration, since the first position detection sensor is fixed to the vehicle body, the first position detection sensor does not move even when the steering wheel rotates. Further, when the steering wheel rotates, the amount of displacement in the circumferential direction of the second position detection sensor increases, so that the detection accuracy of the second position information is improved. Thereby, the calculation accuracy of the steering angle calculated by the steering angle calculation processing unit is improved.

上記の車両用制御装置において、前記基準位置情報および前記浮動位置情報は、世界座標系の絶対座標であり、前記相対位置情報演算部は、前記浮動位置情報から前記基準位置情報を減算することにより、前記相対位置情報として、前記基準位置情報に関する前記浮動位置情報への位置ベクトルを演算し、前記操舵角演算処理部は、前記位置ベクトルに基づいて、前記ステアリングホイールの操舵角を演算することが好ましい。   In the above vehicle control device, the reference position information and the floating position information are absolute coordinates of a world coordinate system, and the relative position information calculation unit subtracts the reference position information from the floating position information. The position vector to the floating position information related to the reference position information is calculated as the relative position information, and the steering angle calculation processing unit calculates a steering angle of the steering wheel based on the position vector. preferable.

この構成によれば、相対位置情報演算部は、基準位置情報および浮動位置情報によって位置ベクトルを演算することができる。そして、操舵角演算処理部は、この位置ベクトルに基づいて、操舵角を演算することができる。   According to this configuration, the relative position information calculation unit can calculate a position vector based on the reference position information and the floating position information. Then, the steering angle calculation processing unit can calculate the steering angle based on this position vector.

上記の車両用制御装置において、前記第1の位置検出センサおよび前記第2の位置検出センサは、GPSセンサであることが好ましい。
この構成によれば、第1の位置検出センサとして設けられたGPSセンサが基準位置情報として基準絶対座標を検出し、第2の位置検出センサとして設けられたGPSセンサが浮動位置情報として浮動絶対座標を検出する。
In the above vehicle control device, it is preferable that the first position detection sensor and the second position detection sensor are GPS sensors.
According to this configuration, the GPS sensor provided as the first position detection sensor detects the reference absolute coordinates as the reference position information, and the GPS sensor provided as the second position detection sensor uses the floating absolute coordinates as the floating position information. Is detected.

本発明の車両用制御装置によれば、ステアリングシャフトの径方向の体格を小さくできる。   According to the vehicle control device of the present invention, the size of the steering shaft in the radial direction can be reduced.

第1実施形態の車両用制御装置を車両に搭載した概略構成を示す構成図。The block diagram which shows schematic structure which mounted the vehicle control apparatus of 1st Embodiment in the vehicle. 第1実施形態の車両用制御装置において、車両用制御装置と接続される、ステアリングホイールに取り付けられるセンサの概略構成を示す構成図。The block diagram which shows schematic structure of the sensor attached to a steering wheel connected with the vehicle control apparatus in the vehicle control apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の車両用制御装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the control apparatus for vehicles of 1st Embodiment. 第1実施形態の車両用制御装置において、2つのGPSセンサから得られる2つの絶対座標に基づいて、車両の停車中でのステアリングホイールの操舵角を検出する方法を示す図。The figure which shows the method to detect the steering angle of the steering wheel in the vehicle control apparatus of 1st Embodiment based on the two absolute coordinates obtained from two GPS sensors while the vehicle is stopped. 第2実施形態の車両用制御装置における、2つのGPSセンサから得られる2つの絶対座標に基づいて、車両の移動中でのステアリングホイールの操舵角を検出する方法を示す図。The figure which shows the method of detecting the steering angle of the steering wheel during the movement of a vehicle based on the two absolute coordinates obtained from two GPS sensors in the vehicle control apparatus of 2nd Embodiment. (a),(b)は、第3実施形態の車両用制御装置における、2つのGPSセンサから得られる2つの絶対座標に基づいて、ステアリングホイールの操舵角を検出する方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the method of detecting the steering angle of a steering wheel based on the two absolute coordinates obtained from two GPS sensors in the control apparatus for vehicles of 3rd Embodiment. 第4および第5実施形態の車両用制御装置における、2つのGPSセンサから得られる2つの絶対座標に基づいて、ステアリングホイールの操舵角を検出する方法を示す図。The figure which shows the method of detecting the steering angle of a steering wheel based on the two absolute coordinates obtained from two GPS sensors in the vehicle control apparatus of 4th and 5th embodiment. 他の実施形態の車両用制御装置における、2つのGPSセンサから得られる2つの絶対座標に基づいて、ステアリングホイールの操舵角を検出する方法を示す図。The figure which shows the method of detecting the steering angle of a steering wheel based on the two absolute coordinates obtained from two GPS sensors in the vehicle control apparatus of other embodiment.

<第1実施形態>
以下、車両用制御装置の第1の実施形態を説明する。
図1に示すように、車両1は、ステアリング装置2と、前後2対の車輪3と、車両用制御装置としてのECU4(電子制御装置)と、を備えている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of a vehicle control device will be described.
As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes a steering device 2, two pairs of front and rear wheels 3, and an ECU 4 (electronic control device) as a vehicle control device.

ステアリング装置2は、ステアリングホイール10と、ステアリングシャフト11と、ラックシャフト12と、ラックアンドピニオン機構13と、タイロッド14とを有している。ステアリングホイール10は、ステアリングシャフト11に一体回転可能に固定されている。ラックアンドピニオン機構13は、ステアリングシャフト11の下端部に設けられたピニオン歯が、転舵シャフトであるラックシャフト12に設けられたラック歯に噛み合わされることにより構成されている。ステアリングシャフト11の回転運動は、ラックアンドピニオン機構13を介して、ラックシャフト12の軸方向の往復直線運動に変換される。ラックシャフト12の両端には、タイロッド14がそれぞれ連結されている。ラックアンドピニオン機構13により、ステアリングシャフト11の回転がラックシャフト12の往復直線運動に変換されることにより、車輪3(その内の転舵輪)の転舵角が変更される。   The steering device 2 includes a steering wheel 10, a steering shaft 11, a rack shaft 12, a rack and pinion mechanism 13, and a tie rod 14. The steering wheel 10 is fixed to the steering shaft 11 so as to be integrally rotatable. The rack and pinion mechanism 13 is configured by engaging pinion teeth provided at the lower end portion of the steering shaft 11 with rack teeth provided on a rack shaft 12 that is a steered shaft. The rotational motion of the steering shaft 11 is converted into a reciprocating linear motion in the axial direction of the rack shaft 12 via the rack and pinion mechanism 13. Tie rods 14 are connected to both ends of the rack shaft 12. The rack and pinion mechanism 13 converts the rotation of the steering shaft 11 into the reciprocating linear motion of the rack shaft 12, thereby changing the turning angle of the wheel 3 (the steered wheel therein).

ラックシャフト12の近傍には、モータ20が設けられている。モータ20の回転力が、伝達機構21を介してラックシャフト12の軸方向の力に変換されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。   A motor 20 is provided in the vicinity of the rack shaft 12. The rotational force of the motor 20 is converted into the axial force of the rack shaft 12 via the transmission mechanism 21, thereby assisting the driver's steering operation.

ステアリングホイール10には、位置検出センサとしての2つのGPSセンサ30,31(全地球測位システムのセンサ)が設けられる。GPSセンサ30,31は、GPS衛星から送信される情報(時報と軌道情報)を受信し、当該情報に基づいて、自身の現在位置の絶対座標を演算する。なお、絶対座標とは、世界座標系(グローバルな座標系)における絶対位置のことである。   The steering wheel 10 is provided with two GPS sensors 30 and 31 (global positioning system sensors) as position detection sensors. The GPS sensors 30 and 31 receive information (time signal and orbit information) transmitted from GPS satellites, and calculate the absolute coordinates of their current position based on the information. The absolute coordinate is an absolute position in the world coordinate system (global coordinate system).

ECU4は、GPSセンサ30,31を始めとする各種のセンサを通じて検出される車両の状態量に基づいて、モータ20の駆動を制御する。各種のセンサとしては、たとえば図示しない車速センサおよびトルクセンサが採用される。   The ECU 4 controls the driving of the motor 20 based on vehicle state quantities detected through various sensors including the GPS sensors 30 and 31. As various sensors, for example, a vehicle speed sensor and a torque sensor (not shown) are employed.

つぎに、ステアリングホイール10に取り付けられる2つのGPSセンサ30,31について、詳しく説明する。
図2に示すように、ステアリングホイール10は、運転者が把持するグリップ部分である円形状のリム10aと、リム10aの中心位置に設けられ、ステアリングシャフト11と同軸上に取り付けられたハブ10bとを有している。リム10aとハブ10bとが連結されている。リム10a、ハブ10b、およびステアリングシャフト11は一体回転する。
Next, the two GPS sensors 30 and 31 attached to the steering wheel 10 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the steering wheel 10 includes a circular rim 10 a that is a grip portion gripped by the driver, and a hub 10 b that is provided at the center of the rim 10 a and is coaxially mounted on the steering shaft 11. have. The rim 10a and the hub 10b are connected. The rim 10a, the hub 10b, and the steering shaft 11 rotate integrally.

ハブ10bにおけるステアリングシャフト11と同軸上の位置には、GPSセンサ30が取り付けられている。このため、GPSセンサ30は、ステアリングホイール10が回転したときであっても、ステアリングシャフト11と同軸(回転中心)上に位置し、ステアリングシャフト11に対して移動しない。なお、一例としては、GPSセンサ30は、ハブ10bに埋め込まれている。   A GPS sensor 30 is attached at a position coaxial with the steering shaft 11 in the hub 10b. For this reason, even when the steering wheel 10 rotates, the GPS sensor 30 is located on the same axis (rotation center) as the steering shaft 11 and does not move with respect to the steering shaft 11. As an example, the GPS sensor 30 is embedded in the hub 10b.

また、リム10aには、GPSセンサ31が取り付けられている。一例としては、GPSセンサ31は、ステアリングホイール10が中立位置にあるとき、リム10aにおける上部に埋め込まれている。すなわち、GPSセンサ31は、ステアリングホイール10における回転中心から離れた位置に設けられている。GPSセンサ31は、ステアリングホイール10が回転したとき、ステアリングシャフト11を回転中心として、リム10aとともに回転移動する。なお、ステアリングホイール10における回転中心から離れるほど、GPSセンサ31の変位量が大きくなるため、演算される操舵角θの検出精度が向上する。このため、GPSセンサ31はリム10aに設けられるのが好ましい。   A GPS sensor 31 is attached to the rim 10a. As an example, the GPS sensor 31 is embedded in the upper part of the rim 10a when the steering wheel 10 is in the neutral position. That is, the GPS sensor 31 is provided at a position away from the center of rotation in the steering wheel 10. When the steering wheel 10 rotates, the GPS sensor 31 rotates together with the rim 10a with the steering shaft 11 as the rotation center. In addition, since the displacement amount of the GPS sensor 31 increases as the distance from the rotation center of the steering wheel 10 increases, the detection accuracy of the calculated steering angle θ is improved. For this reason, the GPS sensor 31 is preferably provided on the rim 10a.

ステアリングホイール10が回転したとき、GPSセンサ30は常に回転中心に位置するため、ステアリングホイール10の操舵角θを検出する際の基準として用いられる。これに対して、GPSセンサ31はステアリングホイール10の回転に伴ってGPSセンサ30の周りを回転移動する。このため、GPSセンサ30の出力情報およびGPSセンサ31の出力情報を用いることで、ECU4はステアリングホイール10の操舵角θを検出することができる。なお、ここでは、説明を簡単にするために、車両1が停車状態にある場合を想定する。   Since the GPS sensor 30 is always located at the center of rotation when the steering wheel 10 rotates, it is used as a reference when detecting the steering angle θ of the steering wheel 10. In contrast, the GPS sensor 31 rotates around the GPS sensor 30 as the steering wheel 10 rotates. For this reason, the ECU 4 can detect the steering angle θ of the steering wheel 10 by using the output information of the GPS sensor 30 and the output information of the GPS sensor 31. Here, in order to simplify the description, it is assumed that the vehicle 1 is in a stopped state.

GPSセンサ30は、GPS衛星からの情報に基づき、自身の絶対座標である基準絶対座標Coを生成する。また、GPSセンサ31は、GPS衛星からの情報に基づき、自身の絶対座標である浮動絶対座標Cpを生成する。GPSセンサ30およびGPSセンサ31は、一定の制御周期ごとに、基準絶対座標Coおよび浮動絶対座標Cpを生成する。   The GPS sensor 30 generates reference absolute coordinates Co that are its own absolute coordinates based on information from GPS satellites. Further, the GPS sensor 31 generates floating absolute coordinates Cp that are its own absolute coordinates based on information from GPS satellites. The GPS sensor 30 and the GPS sensor 31 generate the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp for every fixed control cycle.

ECU4は、操舵角演算部40および制御部50を有している。操舵角演算部40は、GPSセンサ30を通じて検出される基準絶対座標Co(基準位置情報)、およびGPSセンサ31を通じて検出される浮動絶対座標Cp(浮動位置情報)に基づいて、ステアリングホイール10の操舵角θを演算する。制御部50は、操舵角演算部40により演算された操舵角θに基づいて、モータ20を制御するための信号であるモータ制御信号を演算する。   The ECU 4 includes a steering angle calculation unit 40 and a control unit 50. The steering angle calculation unit 40 steers the steering wheel 10 based on the reference absolute coordinates Co (reference position information) detected through the GPS sensor 30 and the floating absolute coordinates Cp (floating position information) detected through the GPS sensor 31. The angle θ is calculated. The control unit 50 calculates a motor control signal that is a signal for controlling the motor 20 based on the steering angle θ calculated by the steering angle calculation unit 40.

つぎに、操舵角演算部40の構成を詳しく説明する。
図3に示すように、ECU4の操舵角演算部40は、相対座標演算部41、操舵角演算処理部42、および操舵方向判定部43を有している。
Next, the configuration of the steering angle calculation unit 40 will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the steering angle calculation unit 40 of the ECU 4 includes a relative coordinate calculation unit 41, a steering angle calculation processing unit 42, and a steering direction determination unit 43.

相対座標演算部41は、浮動絶対座標Cpと基準絶対座標Coとの差分を演算することにより、浮動絶対座標Cpの基準絶対座標Coに対する相対座標Crを演算する。ここでの相対座標Crは、基準とする点である基準絶対座標Coに関する任意の点である浮動絶対座標Cpへの位置ベクトルである。すなわち、相対座標Crは、基準絶対座標Coを原点として、浮動絶対座標Cpの座標を表したものである。また、相対座標演算部41は、操舵角θの基準となる絶対座標の基準絶対座標Coに対する相対座標Cr(基準位置ベクトル)を演算する。基準位置ベクトルは、ステアリングホイール10が中立位置にあるときの、基準とする点である基準絶対座標Coに関する操舵角θの0点の絶対座標への位置ベクトルである。操舵角θは、現在の基準位置ベクトルと現在の位置ベクトルとがなす角度である。基準位置ベクトルは、ステアリングホイール10が回転したときであっても移動しない。   The relative coordinate calculation unit 41 calculates a relative coordinate Cr of the floating absolute coordinate Cp with respect to the reference absolute coordinate Co by calculating a difference between the floating absolute coordinate Cp and the reference absolute coordinate Co. Here, the relative coordinate Cr is a position vector to the floating absolute coordinate Cp that is an arbitrary point related to the reference absolute coordinate Co that is a reference point. That is, the relative coordinate Cr represents the coordinate of the floating absolute coordinate Cp with the reference absolute coordinate Co as the origin. The relative coordinate calculation unit 41 calculates a relative coordinate Cr (reference position vector) with respect to the reference absolute coordinate Co of the absolute coordinate serving as a reference for the steering angle θ. The reference position vector is a position vector to the absolute coordinate of the zero point of the steering angle θ with respect to the reference absolute coordinate Co that is a reference point when the steering wheel 10 is in the neutral position. The steering angle θ is an angle formed by the current reference position vector and the current position vector. The reference position vector does not move even when the steering wheel 10 rotates.

操舵角演算処理部42は、相対座標演算部41により演算された現在の位置ベクトル(相対座標Cr)と、相対座標演算部41により演算された現在の基準位置ベクトル(相対座標Cr)とに基づいて、それらの内積を演算することにより、ステアリングホイール10の操舵角θを演算する。   The steering angle calculation processing unit 42 is based on the current position vector (relative coordinate Cr) calculated by the relative coordinate calculation unit 41 and the current reference position vector (relative coordinate Cr) calculated by the relative coordinate calculation unit 41. Thus, the steering angle θ of the steering wheel 10 is calculated by calculating the inner product thereof.

操舵方向判定部43は、相対座標演算部41により演算された現在の位置ベクトル(相対座標Cr)と、相対座標演算部41により演算された現在の基準位置ベクトル(相対座標Cr)とに基づいて、それらの外積を演算することにより、ステアリングホイール10の操舵方向を判定する。   The steering direction determination unit 43 is based on the current position vector (relative coordinate Cr) calculated by the relative coordinate calculation unit 41 and the current reference position vector (relative coordinate Cr) calculated by the relative coordinate calculation unit 41. The steering direction of the steering wheel 10 is determined by calculating their outer product.

つぎに、相対座標演算部41により演算される位置ベクトル(相対座標Cr)の演算方法を説明する。まず、図4を用いて、各種の前提条件を説明する。
図4に示されるように、円軌道Cはステアリングホイール10の外周縁の軌道である。円軌道Cの中心には点Oが位置しており、円軌道Cの軌道上には点P0,P1が位置している。なお、ステアリングホイール10は絶対座標系(たとえばそのXY平面)に対して一定の角度だけ傾いていることが考えられるため、ここでは円軌道Cを楕円形状で図示している。点O(x0,y0,z0)は、基準絶対座標Coである。なお、括弧書きは、点Oを3次元(xyz)座標系で表したときの3次元座標でのベクトル成分を意味している。点P0は、ステアリングホイール10が中立位置に位置するときの座標であり、操舵角θの基準となる絶対座標である。点P0の座標は、点P0(xp0,yp0,zp0)である。点P0は、GPSセンサ30によって現在測定された基準絶対座標Coに基づいて決定される。点Oの座標と点P0の座標との相対関係は予め決定されている。点Oの絶対座標が変化するのに伴って、点P0の絶対座標も同様に変化するため、相対座標演算部41により演算される基準絶対座標Coである点Oからの浮動絶対座標Cpである点P0へ向かう相対座標Cr(位置ベクトル)は一定である。点P1の座標は、点P1(xp1,yp1,zp1)である。点P1は、GPSセンサ31によって現在測定された浮動絶対座標Cpである。ステアリングホイール10の操舵角θは、点P0、点O、および浮動絶対座標Cpである点P1がなす角度である。なお、ここでは、車両1が停車状態にあるときを想定しているため、基準絶対座標Co(点O)が移動しない。ただし、車両1の走行中であっても、基準絶対座標Coの移動に対応して点P0は変化するため基準位置ベクトルは一定であるし、浮動絶対座標Cpも基準絶対座標Coの移動に対応して点P1は変化するため位置ベクトルは車両1が停車状態にある場合と同様になる。
Next, a calculation method of the position vector (relative coordinate Cr) calculated by the relative coordinate calculation unit 41 will be described. First, various preconditions will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the circular track C is a track on the outer peripheral edge of the steering wheel 10. A point O is located at the center of the circular orbit C, and points P0 and P1 are located on the circular orbit C. Since the steering wheel 10 may be inclined by a certain angle with respect to the absolute coordinate system (for example, its XY plane), the circular orbit C is illustrated in an elliptical shape here. The point O (x0, y0, z0) is the reference absolute coordinate Co. Note that the parenthesis indicates a vector component in three-dimensional coordinates when the point O is expressed in a three-dimensional (xyz) coordinate system. Point P0 is a coordinate when the steering wheel 10 is located at the neutral position, and is an absolute coordinate serving as a reference for the steering angle θ. The coordinates of the point P0 are the point P0 (xp0, yp0, zp0). The point P0 is determined based on the reference absolute coordinate Co currently measured by the GPS sensor 30. The relative relationship between the coordinates of the point O and the coordinates of the point P0 is determined in advance. As the absolute coordinate of the point O changes, the absolute coordinate of the point P0 also changes in the same manner, so that the floating absolute coordinate Cp from the point O that is the reference absolute coordinate Co calculated by the relative coordinate calculation unit 41. The relative coordinates Cr (position vector) toward the point P0 are constant. The coordinates of the point P1 are the point P1 (xp1, yp1, zp1). The point P1 is the floating absolute coordinate Cp currently measured by the GPS sensor 31. The steering angle θ of the steering wheel 10 is an angle formed by the point P0, the point O, and the point P1 that is the floating absolute coordinate Cp. Here, since it is assumed that the vehicle 1 is stopped, the reference absolute coordinate Co (point O) does not move. However, even when the vehicle 1 is traveling, the point P0 changes corresponding to the movement of the reference absolute coordinate Co, so the reference position vector is constant, and the floating absolute coordinate Cp also corresponds to the movement of the reference absolute coordinate Co. Since the point P1 changes, the position vector is the same as that when the vehicle 1 is stopped.

相対座標演算部41(図3参照)は、点Oに関する点P0への位置ベクトルvOP0を演算する。具体的には、相対座標演算部41は、次式(1)を用いて、位置ベクトルvOP0を演算する。なお、ここでは、ベクトルを示す矢印の代わりに、ベクトルを示す文字列の先頭に「v」という添え字を記載している。   The relative coordinate calculation unit 41 (see FIG. 3) calculates a position vector vOP0 to the point P0 regarding the point O. Specifically, the relative coordinate calculation unit 41 calculates the position vector vOP0 using the following equation (1). Here, instead of the arrow indicating the vector, a subscript “v” is described at the beginning of the character string indicating the vector.

vOP0=P0−O
=(xp0,yp0,zp0)−(x0,y0,z0)
=(xp0−x0,yp0−y0,zp0−z0) …(1)
すなわち、位置ベクトルvOP0は、点P0の絶対座標から点Oの絶対座標を引いたものである。なお、点P0の成分には、点Oの成分が含まれているため、位置ベクトルvOP0は一定である。また、位置ベクトルvOP0は、基準位置ベクトルである。
vOP0 = P0-O
= (Xp0, yp0, zp0)-(x0, y0, z0)
= (Xp0-x0, yp0-y0, zp0-z0) (1)
That is, the position vector vOP0 is obtained by subtracting the absolute coordinate of the point O from the absolute coordinate of the point P0. Note that, since the component at the point P0 includes the component at the point O, the position vector vOP0 is constant. The position vector vOP0 is a reference position vector.

また、相対座標演算部41は、次式(2)を用いて、点Oに関する点P1への位置ベクトルvOP1を演算する。
vOP1=P1−O
=(xp1,yp1,zp1)−(x0,y0,z0)
=(xp1−x0,yp1−y0,zp1−z0) …(2)
つぎに、操舵角演算処理部42(図3参照)は、位置ベクトルvOP0,vOP1を用いて、ステアリングホイール10の操舵角θを演算する。ここで、位置ベクトルvOP0と位置ベクトルvOP1との内積は、次式(3)により表される。ここでは、「・」は内積を意味し、「*」は乗算を意味している。また、「||」は、そのベクトルの大きさを意味している。
Further, the relative coordinate calculation unit 41 calculates the position vector vOP1 to the point P1 related to the point O using the following equation (2).
vOP1 = P1-O
= (Xp1, yp1, zp1)-(x0, y0, z0)
= (Xp1-x0, yp1-y0, zp1-z0) (2)
Next, the steering angle calculation processing unit 42 (see FIG. 3) calculates the steering angle θ of the steering wheel 10 using the position vectors vOP0 and vOP1. Here, the inner product of the position vector vOP0 and the position vector vOP1 is expressed by the following equation (3). Here, “·” means an inner product, and “*” means multiplication. “||” means the size of the vector.

vOP0・vOP1=|vOP0|*|vOP1|*cosθ …(3)
式(3)をθについて解くと、次式(4)が得られる。なお、「arccos」は、アークコサイン(逆余弦)関数、すなわちコサイン関数の逆関数を表している。
vOP0 · vOP1 = | vOP0 | * | vOP1 | * cos θ (3)
When equation (3) is solved for θ, the following equation (4) is obtained. “Arccos” represents an arc cosine (inverse cosine) function, that is, an inverse function of the cosine function.

θ=arccos{vOP0・vOP1/|vOP0|*|vOP1|} …(4)
操舵角演算処理部42は、式(4)を用いてステアリングホイール10の操舵角θを演算する。なお、演算される操舵角θは、位置ベクトルvOP0と位置ベクトルvOP1との間の角度を意味している。ステアリングホイール10がステアリングシャフト11に対して不安定にぐらついて組み付けられない限り、ステアリングホイール10を回転操作したときに描く円軌道Cは一定であるため、位置ベクトルvOP0と位置ベクトルvOP1との間の角度は操舵角θと一致する。
θ = arccos {vOP0 · vOP1 / | vOP0 | * | vOP1 |} (4)
The steering angle calculation processing unit 42 calculates the steering angle θ of the steering wheel 10 using Expression (4). Note that the calculated steering angle θ means an angle between the position vector vOP0 and the position vector vOP1. Unless the steering wheel 10 is assembled to the steering shaft 11 in an unstable manner, the circular orbit C drawn when the steering wheel 10 is rotated is constant. Therefore, the position between the position vector vOP0 and the position vector vOP1 is constant. The angle matches the steering angle θ.

操舵方向判定部43(図3参照)は、位置ベクトルvOP0,vOP1を用いて、ステアリングホイール10の回転方向を判定する。これは、位置ベクトルvOP0と位置ベクトルvOP1との内積を用いて操舵角θを演算した場合であっても、ステアリングホイール10がどちらの方向に回転したのかわからないためである。ここで、位置ベクトルvOP0と位置ベクトルvOP1との外積は、次式(5)により表される。ここでは、「×」は外積を意味している。   The steering direction determination unit 43 (see FIG. 3) determines the rotation direction of the steering wheel 10 using the position vectors vOP0 and vOP1. This is because, even when the steering angle θ is calculated using the inner product of the position vector vOP0 and the position vector vOP1, it is not known in which direction the steering wheel 10 has rotated. Here, the outer product of the position vector vOP0 and the position vector vOP1 is expressed by the following equation (5). Here, “x” means an outer product.

vOP0×vOP1=(xp0−x0,yp0−y0,zp0−z0)
×(xp1−x0,yp1−y0,zp1−z0) …(5)
すなわち、位置ベクトルvOP0と位置ベクトルvOP1とがなす平面における法線方向のベクトルからみて右ねじの方向に、ステアリングホイール10は回転している。これによって、ステアリングホイール10の操舵方向(右操舵または左操舵)を判定することができる。具体的には、円軌道Cの平面上からみてある方向の法線ベクトル(vOP0×vOP1)が正、反対の方向の法線ベクトルが負である。操舵方向判定部43は、「vOP0×vOP1」の演算結果が正か負かに基づいて、ステアリングホイール10の操舵方向を判定する。
vOP0 × vOP1 = (xp0−x0, yp0−y0, zp0−z0)
× (xp1-x0, yp1-y0, zp1-z0) (5)
That is, the steering wheel 10 is rotated in the direction of the right-hand thread as viewed from the normal vector in the plane formed by the position vector vOP0 and the position vector vOP1. Thereby, the steering direction (right steering or left steering) of the steering wheel 10 can be determined. Specifically, the normal vector (vOP0 × vOP1) in the direction seen from the plane of the circular orbit C is positive, and the normal vector in the opposite direction is negative. The steering direction determination unit 43 determines the steering direction of the steering wheel 10 based on whether the calculation result of “vOP0 × vOP1” is positive or negative.

本実施形態の作用および効果を説明する。
ステアリングホイール10に取り付けられたGPSセンサ30,31を通じて得られる基準絶対座標Coおよび浮動絶対座標Cpに基づいて、操舵角演算部40はステアリングホイール10の操舵角θを検出できる。すなわち、操舵角演算部40は、基準絶対座標Coおよび浮動絶対座標Cpの差分を演算することにより相対座標Crを演算し、操舵角θの基準となる基準位置ベクトルとGPSセンサ31の移動によって演算される位置ベクトルとの間で内積を演算することにより、操舵角θを演算できる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
The steering angle calculator 40 can detect the steering angle θ of the steering wheel 10 based on the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp obtained through the GPS sensors 30 and 31 attached to the steering wheel 10. That is, the steering angle calculation unit 40 calculates the relative coordinate Cr by calculating the difference between the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp, and is calculated by the reference position vector serving as the reference of the steering angle θ and the movement of the GPS sensor 31. The steering angle θ can be calculated by calculating the inner product with the position vector.

ステアリングホイール10に取り付けられたGPSセンサ30,31によって、ECU4は操舵角θを検出することができるため、ステアリングシャフト11に操舵角θを検出する角度センサを設けなくてもよい。このため、ステアリングシャフト11の径方向の体格を小さくできる。ステアリング装置2の体格も小さくできる。ステアリング装置2の体格が小さくなる分、車両へステアリング装置を搭載する際の搭載性も良くなる(レイアウトの自由度が高くなる)。   Since the ECU 4 can detect the steering angle θ by the GPS sensors 30 and 31 attached to the steering wheel 10, it is not necessary to provide an angle sensor for detecting the steering angle θ on the steering shaft 11. For this reason, the physique of the radial direction of the steering shaft 11 can be made small. The size of the steering device 2 can also be reduced. As the physique of the steering device 2 becomes smaller, the mountability when the steering device is mounted on the vehicle is improved (the degree of freedom in layout is increased).

ちなみに、従来であれば、ステアリングシャフト11に操舵角θを検出するための角度センサを設けていた分、ステアリングシャフト11の径方向の体格、ひいてはステアリング装置2の体格が大きくなっていた。角度センサとしては、たとえば、ステアリングシャフト11の外周面に取り付けられた磁石、および磁石と隙間を介して配置される磁気センサを有するものが存在する。磁気センサは、ステアリングシャフト11の回転に伴う磁界の変化に応じた電気信号を生成する。ECU4は、この電気信号に基づき、操舵角θを検出していた。   Incidentally, according to the related art, since the steering shaft 11 is provided with the angle sensor for detecting the steering angle θ, the physique in the radial direction of the steering shaft 11 and the physique of the steering device 2 are increased. As the angle sensor, for example, there is a sensor having a magnet attached to the outer peripheral surface of the steering shaft 11 and a magnetic sensor arranged via a gap with the magnet. The magnetic sensor generates an electrical signal corresponding to a change in the magnetic field accompanying the rotation of the steering shaft 11. The ECU 4 detects the steering angle θ based on this electrical signal.

<第2実施形態>
つぎに、車両用制御装置の第2実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。第2実施形態では、基準絶対座標Co(点O)が移動するような車両1の走行状態を想定している。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the vehicle control device will be described. Here, the difference from the first embodiment will be mainly described. In the second embodiment, it is assumed that the vehicle 1 is traveling such that the reference absolute coordinate Co (point O) moves.

図5に示すように、車両1が移動するのに伴って、ステアリングホイール10も同方向へ移動するため、ステアリングホイール10の円軌道Cは、時間tが経過するにつれて、円軌道C1から円軌道C2へと移動する。このとき、車両1は、速度Vで移動しているものとする。このため、時間tの間に、車両1は距離Vtだけ移動する。すなわち、当初の基準絶対座標Coは点Oであり、浮動絶対座標Cpは点P0であったが、時間tの間に車両1が速度Vで移動することにより、時間tの経過後の基準絶対座標Coは点Otへと移動し、浮動絶対座標Cpは点P1tへと移動する。   As shown in FIG. 5, as the vehicle 1 moves, the steering wheel 10 also moves in the same direction, so that the circular orbit C of the steering wheel 10 changes from the circular orbit C1 to the circular orbit as time t elapses. Move to C2. At this time, the vehicle 1 is moving at the speed V. For this reason, the vehicle 1 moves by the distance Vt during the time t. That is, the initial reference absolute coordinate Co is the point O and the floating absolute coordinate Cp is the point P0. However, the reference absolute value after the elapse of time t is obtained when the vehicle 1 moves at the speed V during the time t. The coordinate Co moves to the point Ot, and the floating absolute coordinate Cp moves to the point P1t.

ここで、速度Vを3次元の成分に分解すると、速度Vは次式(6)によりベクトルで表すことができる。
V=(Vx,Vy,Vz) …(6)
このため、車両1が時間tの間に移動した距離Vtは、次式(7)により表すことができる。
Here, when the velocity V is decomposed into three-dimensional components, the velocity V can be expressed as a vector by the following equation (6).
V = (Vx, Vy, Vz) (6)
For this reason, the distance Vt that the vehicle 1 has moved during the time t can be expressed by the following equation (7).

Vt=V・t
=t・(Vx,Vy,Vz)
=(Vx・t,Vy・t,Vz・t) …(7)
基準絶対座標Coは、時間tの経過によって車両1が距離Vtだけ移動する分、点O(x0,y0,z0)から点Ot(x0+Vx・t,y0+Vy・t,z0+Vz・t)へと移動している。
Vt = V · t
= T · (Vx, Vy, Vz)
= (Vx · t, Vy · t, Vz · t) (7)
The reference absolute coordinate Co moves from the point O (x0, y0, z0) to the point Ot (x0 + Vx · t, y0 + Vy · t, z0 + Vz · t) as the vehicle 1 moves by the distance Vt as time t passes. ing.

また、浮動絶対座標Cpについても、時間tの経過によって車両1が距離Vtだけ移動する分、移動している。当初の浮動絶対座標Cpである点P0(xp0,yp0,zp0)は、点P0t(xp0+Vx・t,yp0+Vy・t,zp0+Vz・t)へと移動している。なお、実際には、ステアリングホイール10の回転に伴ってGPSセンサ31(浮動絶対座標Cp)が点P0から点P0tへと移動しているため、点P0tは実際には存在しないが、説明を容易にするために図示する。実際には、GPSセンサ31(浮動絶対座標Cp)は、車両1が距離Vtだけ移動していることにより、点P1t(xp1+Vx・t,yp1+Vy・t,zp1+Vz・t)へと移動している。   Further, the floating absolute coordinate Cp is also moved by the distance Vt as the time t elapses. The point P0 (xp0, yp0, zp0), which is the initial floating absolute coordinate Cp, has moved to the point P0t (xp0 + Vx · t, yp0 + Vy · t, zp0 + Vz · t). Actually, since the GPS sensor 31 (floating absolute coordinate Cp) moves from the point P0 to the point P0t as the steering wheel 10 rotates, the point P0t does not actually exist, but the explanation is easy. It is illustrated to make it. Actually, the GPS sensor 31 (floating absolute coordinate Cp) is moved to the point P1t (xp1 + Vx · t, yp1 + Vy · t, zp1 + Vz · t) because the vehicle 1 has moved by the distance Vt.

相対座標演算部41は、第1実施形態と同様に、位置ベクトルを演算する。当初の位置ベクトルvOP0は、第1実施形態と同様に、式(1)によって演算される。これに対して、時間tの経過によって、基準絶対座標Coも浮動絶対座標Cpも車両1の移動およびステアリングホイール10の回転によって移動している。しかし、車両1の移動による影響は、基準絶対座標Coも浮動絶対座標Cpも同様だとすれば、位置ベクトルvOtP1tは、次式(8)によって表すことができる。   The relative coordinate calculation unit 41 calculates a position vector as in the first embodiment. The initial position vector vOP0 is calculated by Expression (1) as in the first embodiment. On the other hand, the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp are moved by the movement of the vehicle 1 and the rotation of the steering wheel 10 with the passage of time t. However, if the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp are the same, the position vector vOtP1t can be expressed by the following equation (8).

vOtP1t=P1t−Ot
=(xp1+Vx・t,yp1+Vy・t,zp1+Vz・t)
−(x0+Vx・t,y0+Vy・t,z0+Vz・t)
=(xp1−x0,yp1−y0,zp1−z0) …(8)
すなわち、相対座標演算部41は、式(8)によって位置ベクトルvOtP1tを演算することができる。なお、式(8)で演算される位置ベクトルvOtP1tの演算結果は、式(2)で演算される位置ベクトルvOP1の演算結果と同じになる。
vOtP1t = P1t-Ot
= (Xp1 + Vx · t, yp1 + Vy · t, zp1 + Vz · t)
− (X0 + Vx · t, y0 + Vy · t, z0 + Vz · t)
= (Xp1-x0, yp1-y0, zp1-z0) (8)
That is, the relative coordinate calculation unit 41 can calculate the position vector vOtP1t by the equation (8). Note that the calculation result of the position vector vOtP1t calculated by Expression (8) is the same as the calculation result of the position vector vOP1 calculated by Expression (2).

以下、操舵角演算処理部42において、位置ベクトルvOP1の代わりに位置ベクトルvOtP1tを用いて式(4)による演算を行えば、操舵角θを演算できる。また、操舵方向判定部43において、位置ベクトルvOP1の代わりに位置ベクトルvOtP1tを用いて式(5)による演算を行えば、操舵方向を判定できる。   Hereinafter, in the steering angle calculation processing unit 42, the calculation by the equation (4) using the position vector vOtP1t instead of the position vector vOP1, the steering angle θ can be calculated. Further, in the steering direction determination unit 43, the steering direction can be determined by performing the calculation according to the equation (5) using the position vector vOtP1t instead of the position vector vOP1.

本実施形態の作用および効果について説明する。
車両1が移動しているときであっても、速度Vの3次元成分を検出することができれば、第1実施形態と同様に、操舵角演算部40によって操舵角θを演算することができる。すなわち、第1実施形態と同様に、位置ベクトルvOP0および位置ベクトルvOtP1tの内積および外積を演算することにより、操舵角θおよび操舵方向を判定することができる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
Even when the vehicle 1 is moving, if the three-dimensional component of the speed V can be detected, the steering angle θ can be calculated by the steering angle calculator 40 as in the first embodiment. That is, as in the first embodiment, the steering angle θ and the steering direction can be determined by calculating the inner product and outer product of the position vector vOP0 and the position vector vOtP1t.

<第3実施形態>
つぎに、車両用制御装置の第3実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the vehicle control device will be described. Here, the difference from the first embodiment will be mainly described.

図6(a)に示すように、基準絶対座標Coである点O、および浮動絶対座標Cpである点P0,P1の絶対座標は、第1実施形態と同じである。これらGPSセンサ30,31を通じて検出される点O,P0,P1の絶対座標は、世界座標系における3次元の座標表示であるため、ステアリングホイール10は世界座標系に対して傾いていることがある。ここでは、x軸周りに角度βだけ、ステアリングホイール10の回転する(円軌道Cのなす)平面が傾いているものとする。たとえば位置ベクトルvOP0とz軸との間は、角度βをなしている。本実施形態では、点O,P0,P1の絶対座標を、ステアリングホイール10の回転する平面上の2次元座標に変換することで、計算を簡単にしている。一例として、操舵角θの基準となる位置ベクトルvOP0に沿うようにy’軸を設定する。そして、ステアリングホイール10の回転する平面上において、y’軸と直交するようにx’軸を設定する。   As shown in FIG. 6A, the absolute coordinates of the point O that is the reference absolute coordinate Co and the points P0 and P1 that are the floating absolute coordinate Cp are the same as those in the first embodiment. Since the absolute coordinates of the points O, P0, and P1 detected through the GPS sensors 30 and 31 are three-dimensional coordinate displays in the world coordinate system, the steering wheel 10 may be tilted with respect to the world coordinate system. . Here, it is assumed that the plane on which the steering wheel 10 rotates (formed by the circular orbit C) is inclined about the x axis by an angle β. For example, an angle β is formed between the position vector vOP0 and the z axis. In the present embodiment, the calculation is simplified by converting the absolute coordinates of the points O, P0, and P1 into two-dimensional coordinates on the plane on which the steering wheel 10 rotates. As an example, the y ′ axis is set so as to be along the position vector vOP0 serving as a reference for the steering angle θ. Then, on the plane on which the steering wheel 10 rotates, the x ′ axis is set to be orthogonal to the y ′ axis.

図6(b)に示すように、ステアリングホイール10の回転する平面上(以下、x’y’平面とする)における点O’,P0’,P1’は、点O,P0,P1の世界座標系の3次元の絶対座標を、x’y’座標系の2次元の絶対座標に変換したものである。   As shown in FIG. 6B, points O ′, P0 ′, and P1 ′ on the plane on which the steering wheel 10 rotates (hereinafter referred to as x′y ′ plane) are the world coordinates of the points O, P0, and P1. The three-dimensional absolute coordinates of the system are converted into the two-dimensional absolute coordinates of the x′y ′ coordinate system.

すなわち、点O’,P0’,P1’と点O,P0,P1とは、座標変換行列[A]を用いて次式(9)〜(11)によって表される。なお、「・」は内積を意味している。
O’=[A]・O …(9)
P0’=[A]・P0 …(10)
P1’=[A]・P1 …(11)
なお、座標変換行列[A]は、ステアリングホイール10の傾く角度βおよび車両1の向きなどに依存するため、車両1が移動することによりリアルタイムで変化するものである。このため、x’y’座標系では、点Oは点O’(x0’,y0’)と表すことができる。また、同様にx’y’座標系では、点P0は点P0’(xp0’,yp0’)と、点P1は点P1’(xp1’,yp1’)と表すことができる。
That is, the points O ′, P0 ′, P1 ′ and the points O, P0, P1 are expressed by the following equations (9) to (11) using the coordinate transformation matrix [A]. “·” Means inner product.
O ′ = [A] · O (9)
P0 ′ = [A] · P0 (10)
P1 ′ = [A] · P1 (11)
Note that the coordinate transformation matrix [A] depends on the tilt angle β of the steering wheel 10 and the direction of the vehicle 1, and therefore changes in real time as the vehicle 1 moves. Therefore, in the x′y ′ coordinate system, the point O can be expressed as a point O ′ (x0 ′, y0 ′). Similarly, in the x′y ′ coordinate system, the point P0 can be expressed as a point P0 ′ (xp0 ′, yp0 ′), and the point P1 can be expressed as a point P1 ′ (xp1 ′, yp1 ′).

ところで、中立地点である点P0’は、点Oに対して一意的に決定することができる。操舵角θを検出するに際して、たとえば中立地点である点P0’を予め求めておく、あるいは当初のステアリングホイール10を中立位置に設定しておく必要がある。ここでは、操舵角θの基準となる位置ベクトルvOP0に沿うようにy’軸を設定しているため、位置ベクトルvO’P0’の大きさがわかっているならば、すなわちステアリングホイール10のリム10aの回転半径(たとえば|vO’P0’|)がわかれば、点O’のy’成分に位置ベクトルvO’P0’の大きさを足してやればよい。この場合、点P0’は、点P0’(x0’,y0’+|vO’P0’|)と表すことができる。   By the way, the point P 0 ′, which is a neutral location point, can be uniquely determined with respect to the point O. When detecting the steering angle θ, for example, the point P0 ′, which is a neutral point, must be obtained in advance, or the initial steering wheel 10 must be set to the neutral position. Here, since the y ′ axis is set along the position vector vOP0 serving as a reference for the steering angle θ, if the magnitude of the position vector vO′P0 ′ is known, that is, the rotation of the rim 10a of the steering wheel 10 If the radius (for example, | vO′P0 ′ |) is known, the size of the position vector vO′P0 ′ may be added to the y ′ component of the point O ′. In this case, the point P0 'can be expressed as a point P0' (x0 ', y0' + | vO'P0 '|).

点P0’から点P1’へのステアリングホイール10の回転については、第1実施形態の式(1)〜(5)と同様の演算を行うことにより、操舵角θを求めることができる。すなわち、相対座標演算部41は、点O’,P0’,P1’を演算し、これらの点O’,P0’,P1’を用いて、位置ベクトルを演算する。たとえば、相対座標演算部41は、次式(12),(13)を用いて、位置ベクトルvO’P0’および位置ベクトルvO’P1’を演算する。   Regarding the rotation of the steering wheel 10 from the point P0 'to the point P1', the steering angle θ can be obtained by performing the same calculation as the equations (1) to (5) of the first embodiment. That is, the relative coordinate calculation unit 41 calculates points O ′, P0 ′, P1 ′, and calculates a position vector using these points O ′, P0 ′, P1 ′. For example, the relative coordinate calculation unit 41 calculates the position vector vO′P0 ′ and the position vector vO′P1 ′ using the following expressions (12) and (13).

vO’P0’=(xp0’−x0’,yp0’−y0’) …(12)
vO’P1’=(xp1’−x0’,yp1’−y0’) …(13)
このため、操舵角演算処理部42は、式(4)を参考にすると、操舵角θは次式(14)によって演算することができる。
vO′P0 ′ = (xp0′−x0 ′, yp0′−y0 ′) (12)
vO′P1 ′ = (xp1′−x0 ′, yp1′−y0 ′) (13)
Therefore, the steering angle calculation processing unit 42 can calculate the steering angle θ by the following expression (14) with reference to the expression (4).

θ=arccos{vO’P0’・vO’P1’/|vO’P0’|*|vO’P1’|}
=arccos{(xp0’−x0’)・(xp1’−x0’)+(yp0’−y0’)・(yp1’−y0’)}/rt{(xp0’−x0’)^2+(yp0’−y0’)^2}/rt{(xp1’−x0’)^2+(yp1’−y0’)^2} …(14)
なお、「rt」は、ルート、すなわち平方根を意味している。
θ = arccos {vO′P0 ′ · vO′P1 ′ / | vO′P0 ′ | * | vO′P1 ′ |}
= Arccos {(xp0'-x0 '). (Xp1'-x0') + (yp0'-y0 '). (Yp1'-y0')} / rt {(xp0'-x0 ') ^ 2+ (yp0' −y0 ′) ^ 2} / rt {(xp1′−x0 ′) ^ 2+ (yp1′−y0 ′) ^ 2} (14)
“Rt” means the root, that is, the square root.

また、操舵方向判定部43は、式(5)を参考にすると、次式(15)によって操舵方向を判定することができる。
vO’P0’×vO’P1’
=(xp0’−x0’,yp0’−y0’)
×(xp1’−x0’,yp1’−y0’)
=(xp0’−x0’)・(yp1’−y0’)−(yp0’−y0’)・(xp1’−x0’) …(15)
操舵方向判定部43は、式(15)の演算結果が正か負かに基づいて、ステアリングホイール10の操舵方向を判定する。
Further, the steering direction determination unit 43 can determine the steering direction by the following equation (15) with reference to the equation (5).
vO'P0 'x vO'P1'
= (Xp0'-x0 ', yp0'-y0')
× (xp1′−x0 ′, yp1′−y0 ′)
= (Xp0'-x0 '). (Yp1'-y0')-(yp0'-y0 '). (Xp1'-x0') (15)
The steering direction determination unit 43 determines the steering direction of the steering wheel 10 based on whether the calculation result of Expression (15) is positive or negative.

本実施形態の作用および効果について説明する。
世界座標系の3次元座標系の絶対座標である点O,P0,P1を、x’y’座標系の2次元の絶対座標である点O’,P0’,P1’に座標変換することにより、内積および外積の演算が簡単になる分、操舵角演算処理部42および操舵方向判定部43の演算負荷を軽減できる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
By converting the points O, P0, P1, which are absolute coordinates in the three-dimensional coordinate system of the world coordinate system, to the points O ', P0', P1 ', which are two-dimensional absolute coordinates in the x'y' coordinate system Since the calculation of the inner product and the outer product is simplified, the calculation load of the steering angle calculation processing unit 42 and the steering direction determination unit 43 can be reduced.

すなわち、従来であれば、操舵角演算処理部42および操舵方向判定部43の演算においては、位置ベクトルvOP0,vOP1は3次元の成分(x,y,z)を有していたため、3次元の成分同士の内積および外積を演算する必要があった。この点、本実施形態であれば、位置ベクトルvO’P0’,vO’P1’は2次元の成分(x’,y’)を有していたため、2次元の成分同士の内積および外積を演算すればよいため、比較的演算は容易になる。   That is, conventionally, in the calculation of the steering angle calculation processing unit 42 and the steering direction determination unit 43, the position vectors vOP0 and vOP1 have a three-dimensional component (x, y, z). It was necessary to calculate the inner product and outer product of the components. In this regard, according to the present embodiment, the position vectors vO′P0 ′ and vO′P1 ′ have two-dimensional components (x ′, y ′), so that inner products and outer products of the two-dimensional components are calculated. Therefore, the calculation is relatively easy.

<第4実施形態>
つぎに、車両用制御装置の第4実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the vehicle control device will be described. Here, the difference from the first embodiment will be mainly described.

図1に2点鎖線で示すように、本実施形態では、ハブ10bに取り付けられたGPSセンサ30の代わりに車両1における中心位置(車体)にGPSセンサ30aが固定されている。GPSセンサ30aは、ステアリングホイール10が回転操作された場合であっても、ステアリングシャフト11に対する位置が変化しない。すなわち、本実施形態では、GPSセンサ30aにより生成される絶対座標を、基準絶対座標Coとして採用する。なお、ここでは、第1実施形態と同様に車両1の車両1が停車状態にある場合を想定する。   As shown by a two-dot chain line in FIG. 1, in this embodiment, the GPS sensor 30a is fixed to the center position (vehicle body) in the vehicle 1 instead of the GPS sensor 30 attached to the hub 10b. The position of the GPS sensor 30a relative to the steering shaft 11 does not change even when the steering wheel 10 is rotated. That is, in this embodiment, the absolute coordinate generated by the GPS sensor 30a is adopted as the reference absolute coordinate Co. Here, it is assumed that the vehicle 1 of the vehicle 1 is in a stopped state as in the first embodiment.

図7に示すように、GPSセンサ30aにより得られる基準絶対座標Coは、時間によらずに点O(x0,y0,z0)である。これに対してGPSセンサ31により得られる浮動絶対座標Cpは、ステアリングホイール10の回転に伴って、点P0s(xp0s,yp0s,zp0s)から点P1s(xp1s,yp1s,zp1s)へと移動する。すなわち、浮動絶対座標Cpは、ステアリングホイール10の円軌道C上を移動する。   As shown in FIG. 7, the reference absolute coordinate Co obtained by the GPS sensor 30a is a point O (x0, y0, z0) regardless of time. On the other hand, the floating absolute coordinate Cp obtained by the GPS sensor 31 moves from the point P0s (xp0s, yp0s, zp0s) to the point P1s (xp1s, yp1s, zp1s) as the steering wheel 10 rotates. That is, the floating absolute coordinate Cp moves on the circular orbit C of the steering wheel 10.

ところで、GPSセンサ30a,31を通じて検出される点O,P0s,点P1sの3次元座標系は、ステアリングホイール10の円軌道Cに対して傾いていることがある。たとえば、本実施形態では、第3実施形態と同様に、x軸周りに角度βだけ、円軌道Cのなす平面が傾いているものとする。   Incidentally, the three-dimensional coordinate system of the points O, P0s, and P1s detected through the GPS sensors 30a and 31 may be inclined with respect to the circular orbit C of the steering wheel 10. For example, in the present embodiment, it is assumed that the plane formed by the circular orbit C is inclined about the x axis by an angle β, as in the third embodiment.

ここで、第1〜第3実施形態では、GPSセンサ30がハブ10bに取り付けられているため、GPSセンサ30とGPSセンサ31とで、ステアリングホイール10の円軌道Cを推定および演算することは比較的容易であった。この点、本実施形態では、円軌道Cのなす平面上に1つのGPSセンサ31が位置しているのみであるため、円軌道Cのなす平面上に2つのGPSセンサ30,31が位置しているときよりも、円軌道Cを推定することは困難である。   Here, in the first to third embodiments, since the GPS sensor 30 is attached to the hub 10b, the estimation and calculation of the circular orbit C of the steering wheel 10 by the GPS sensor 30 and the GPS sensor 31 are compared. It was easy. In this respect, in the present embodiment, only one GPS sensor 31 is positioned on the plane formed by the circular orbit C. Therefore, the two GPS sensors 30 and 31 are positioned on the plane formed by the circular orbit C. It is more difficult to estimate the circular orbit C than when it is.

しかし、本実施形態であっても、予めGPSセンサ31がステアリングホイール10の回転に伴って何らかの円軌道上を通ることがわかっているならば、GPSセンサ31の浮動絶対座標Cpを複数点検出することにより、円軌道Cを推定することは可能である。また、この際に円軌道Cと点O,P0s,点P1sの3次元座標系との傾き角度βを推定することも可能である。そして、この角度βおよび車両の向きを用いて、点O,P0,P1の世界座標系の3次元の絶対座標を、第3実施形態と同様に、座標変換行列[A]を用いて、x’y’座標系の2次元の絶対座標に変換することができる。そして、x’y’座標系の2次元の絶対座標に変換された点O,P0,P1を用いることで、操舵角θおよび操舵方向を演算することができる。   However, even in this embodiment, if it is known in advance that the GPS sensor 31 passes on a certain circular orbit as the steering wheel 10 rotates, a plurality of floating absolute coordinates Cp of the GPS sensor 31 are detected. Thus, the circular orbit C can be estimated. At this time, it is also possible to estimate the inclination angle β between the circular orbit C and the three-dimensional coordinate system of the points O, P0s and P1s. Then, using this angle β and the vehicle direction, the three-dimensional absolute coordinates of the world coordinate system of the points O, P0, and P1 are converted into x using the coordinate transformation matrix [A] as in the third embodiment. It can be converted to two-dimensional absolute coordinates in the 'y' coordinate system. The steering angle θ and the steering direction can be calculated by using the points O, P0, and P1 converted into the two-dimensional absolute coordinates of the x′y ′ coordinate system.

本実施形態の作用および効果を説明する。
GPSセンサ30aが車両1に取り付けられている場合であっても、GPSセンサ31を通じて検出される浮動絶対座標Cpを複数点検出することにより、円軌道Cを推定することができる。そして、円軌道Cと点O,P0s,点P1sの3次元座標系との傾き角度βを推定すれば、点O,P0s,点P1sをx’y’座標系の2次元の絶対座標に変換することができる。このため、操舵角θおよび操舵方向を演算することができる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
Even when the GPS sensor 30 a is attached to the vehicle 1, the circular orbit C can be estimated by detecting a plurality of floating absolute coordinates Cp detected through the GPS sensor 31. Then, if the inclination angle β between the circular orbit C and the three-dimensional coordinate system of the points O, P0s and P1s is estimated, the points O, P0s and P1s are converted into two-dimensional absolute coordinates of the x′y ′ coordinate system. can do. Therefore, the steering angle θ and the steering direction can be calculated.

<第5実施形態>
つぎに、車両用制御装置の第5実施形態について説明する。ここでは、第4実施形態との違いを中心に説明する。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the vehicle control device will be described. Here, the difference from the fourth embodiment will be mainly described.

本実施形態では、円軌道Cの回転中心である点Os(x0s,y0s,z0s)の点O(x0,y0,z0)に対する相対座標が予めわかっているものとする。すなわち、点Oに関する点Osへの位置ベクトルvOOsが既知である。たとえば、車両1にステアリング装置2を組み付けたときに、GPSセンサ30aと点Oとの関係を測定しておくことなどによって、相対座標演算部41は位置ベクトルvOOsを記憶しておく。位置ベクトルvOOsは、次式(16)で表される。   In this embodiment, it is assumed that the relative coordinates of the point Os (x0s, y0s, z0s), which is the center of rotation of the circular orbit C, with respect to the point O (x0, y0, z0) are known in advance. That is, the position vector vOOs regarding the point O to the point Os is known. For example, when the steering device 2 is assembled to the vehicle 1, the relative coordinate calculation unit 41 stores the position vector vOOs by measuring the relationship between the GPS sensor 30a and the point O. The position vector vOOs is expressed by the following equation (16).

vOOs=Os−O
=(x0s,y0s,z0s)−(x0,y0,z0)
=(x0s−x0,y0s−y0,z0s−z0) …(16)
相対座標演算部41は、相対座標Crとして、点Oに関する点P0sへの位置ベクトルvOP0sを演算する。具体的には、次式(17)を用いて、位置ベクトルvOP0sを演算する(図3参照)。
vOOs = Os-O
= (X0s, y0s, z0s)-(x0, y0, z0)
= (X0s-x0, y0s-y0, z0s-z0) (16)
The relative coordinate calculation unit 41 calculates a position vector vOP0s to the point P0s regarding the point O as the relative coordinate Cr. Specifically, the position vector vOP0s is calculated using the following equation (17) (see FIG. 3).

vOP0s=P0s−O
=(xp0s,yp0s,zp0s)−(x0,y0,z0)
=(xp0s−x0,yp0s−y0,zp0s−z0) …(17)
また、相対座標演算部41は、次式(18)を用いて、点Oに関する点P1sの位置ベクトルvOP1sを演算する。
vOP0s = P0s-O
= (Xp0s, yp0s, zp0s)-(x0, y0, z0)
= (Xp0s-x0, yp0s-y0, zp0s-z0) (17)
Further, the relative coordinate calculation unit 41 calculates the position vector vOP1s of the point P1s related to the point O using the following equation (18).

vOP1s=P1s−O
=(xp1s,yp1s,zp1s)−(x0,y0,z0)
=(xp1s−x0,yp1s−y0,zp1s−z0) …(18)
また、本実施形態での相対座標演算部41は、点Oに関する点P0s,P1sの位置ベクトルvOP0s,vOP1sを、点Osに関する位置ベクトルへと変換する。位置ベクトルvOsP0sは、位置ベクトルvOP0sと位置ベクトルvOOsとのベクトルの差で表すことができる。すなわち、相対座標演算部41は、次式(19)を用いて位置ベクトルvOsP0sを演算する。
vOP1s = P1s-O
= (Xp1s, yp1s, zp1s)-(x0, y0, z0)
= (Xp1s-x0, yp1s-y0, zp1s-z0) (18)
Further, the relative coordinate calculation unit 41 in the present embodiment converts the position vectors vOP0s and vOP1s of the points P0s and P1s related to the point O into position vectors related to the point Os. The position vector vOsP0s can be represented by a vector difference between the position vector vOP0s and the position vector vOOs. That is, the relative coordinate calculation unit 41 calculates the position vector vOsP0s using the following equation (19).

vOsP0s=vOP0s−vOOs
=(xp0s−x0,yp0s−y0,zp0s−z0)
−(x0s−x0,y0s−y0,z0s−z0)
=(xp0s−x0s,yp0s−y0s,zp0s−z0s) …(19)
また、位置ベクトルvOsP1sは、位置ベクトルvOP1sと位置ベクトルvOOsとのベクトルの差で表すことができる。相対座標演算部41は、次式(20)を用いて位置ベクトルvOsP1sを演算する。
vOsP0s = vOP0s-vOOs
= (Xp0s-x0, yp0s-y0, zp0s-z0)
-(X0s-x0, y0s-y0, z0s-z0)
= (Xp0s-x0s, yp0s-y0s, zp0s-z0s) (19)
The position vector vOsP1s can be represented by a vector difference between the position vector vOP1s and the position vector vOOs. The relative coordinate calculation unit 41 calculates the position vector vOsP1s using the following equation (20).

vOsP1s=vOP1s−vOOs
=(xp1s−x0s,yp1s−y0s,zp1s−z0s) …(20)
つぎに、操舵角演算処理部42は、位置ベクトルvOsP0s,vOsP1sを用いて、次式(21)により、ステアリングホイール10の操舵角θを演算する。
vOsP1s = vOP1s-vOOs
= (Xp1s-x0s, yp1s-y0s, zp1s-z0s) (20)
Next, the steering angle calculation processing unit 42 calculates the steering angle θ of the steering wheel 10 by the following equation (21) using the position vectors vOsP0s and vOsP1s.

θ=arccos{vOsP0s・vOsP1s/|vOsP0s|*|vOsP1s|} …(21)
操舵方向判定部43は、位置ベクトルvOsP0s,vOsP1sを用いて、次式(22)により、ステアリングホイール10の操舵角θを演算する。
θ = arccos {vOsP0s · vOsP1s / | vOsP0s | * | vOsP1s |} (21)
The steering direction determination unit 43 calculates the steering angle θ of the steering wheel 10 according to the following equation (22) using the position vectors vOsP0s and vOsP1s.

vOsP0s×vOsP1s=(xp0s−x0,yp0s−y0,zp0s−z0)×(xp1s−x0,yp1s−y0,zp1s−z0) …(22)
操舵方向判定部43は、「vOsP0s×vOsP1s」の演算結果が正か負かに基づいて、ステアリングホイール10の操舵方向を判定する。
vOsP0s × vOsP1s = (xp0s−x0, yp0s−y0, zp0s−z0) × (xp1s−x0, yp1s−y0, zp1s−z0) (22)
The steering direction determination unit 43 determines the steering direction of the steering wheel 10 based on whether the calculation result of “vOsP0s × vOsP1s” is positive or negative.

本実施形態の作用および効果について説明する。
点Oに対する点Osの位置が既知であれば、GPSセンサ30aが車両1に取り付けられている場合であっても、GPSセンサ30a,31を通じて得られる基準絶対座標Coおよび浮動絶対座標Cpに基づいて、操舵角演算部40はステアリングホイール10の操舵角θを検出できる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
If the position of the point Os with respect to the point O is known, even if the GPS sensor 30a is attached to the vehicle 1, it is based on the reference absolute coordinate Co and the floating absolute coordinate Cp obtained through the GPS sensors 30a and 31. The steering angle calculation unit 40 can detect the steering angle θ of the steering wheel 10.

この場合、第1〜第3実施形態では、ステアリングホイール10のハブ10bにGPSセンサ30を設けていたが、車両1のどこかにGPSセンサ30aが設けられていればよい。このため、ステアリングホイール10のリム10aにGPSセンサ31を取り付けるだけでよい。たとえば、ハブ10bに何らかの機能を設ける場合など、ハブ10bにGPSセンサ30を設けることができないときに好適である。   In this case, in the first to third embodiments, the GPS sensor 30 is provided in the hub 10 b of the steering wheel 10, but the GPS sensor 30 a may be provided somewhere in the vehicle 1. For this reason, it is only necessary to attach the GPS sensor 31 to the rim 10a of the steering wheel 10. For example, it is suitable when the GPS sensor 30 cannot be provided in the hub 10b, such as when some function is provided in the hub 10b.

なお、各実施形態は次のように変更してもよい。以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・各実施形態では、相対座標演算部41によって相対座標Crとして各種の位置ベクトルを演算したが、これに限らない。たとえば、相対座標演算部41は、GPSセンサ30(GPSセンサ30a)を通じて検出される基準絶対座標Coを用いて、GPSセンサ31を通じて検出される浮動絶対座標Cpを、基準絶対座標Coを原点とした表示に換算してもよい。浮動絶対座標Cpを、基準絶対座標Coを原点とした表示に換算するには、浮動絶対座標Cpから基準絶対座標Coを引けばよい。
Each embodiment may be changed as follows. The following other embodiments can be combined with each other within a technically consistent range.
In each embodiment, various position vectors are calculated as relative coordinates Cr by the relative coordinate calculation unit 41, but the present invention is not limited to this. For example, the relative coordinate calculation unit 41 uses the reference absolute coordinate Co detected through the GPS sensor 30 (GPS sensor 30a), the floating absolute coordinate Cp detected through the GPS sensor 31, and the reference absolute coordinate Co as the origin. You may convert into a display. In order to convert the floating absolute coordinate Cp into a display using the reference absolute coordinate Co as the origin, the reference absolute coordinate Co may be subtracted from the floating absolute coordinate Cp.

図8では、説明および演算を簡単にするために2次元座標系で表示している。点P0’,P1’,P2’は、浮動絶対座標Cpを、基準絶対座標Coを原点とした表示に換算したものである。また、点Oから点P0’,P1’,P2’までの距離、すなわちステアリングホイール10の半径を「1」とする。点P0’の座標を操舵角θが「0」の基準点とする。このとき、操舵角演算処理部42は、浮動絶対座標Cpが点P1’(0,1)にあるとき、三角関数の単純な演算により、操舵角θ1’を90度と演算する。また、操舵角演算処理部42は、浮動絶対座標Cpが点P2’(rt(2)/2,rt(2)/2)にあるとき、三角関数の単純な演算により、操舵角θ1’を45度と演算することができる。   In FIG. 8, a two-dimensional coordinate system is displayed for ease of explanation and calculation. Points P0 ', P1', and P2 'are obtained by converting the floating absolute coordinate Cp into a display with the reference absolute coordinate Co as the origin. Further, the distance from the point O to the points P0 ', P1', P2 ', that is, the radius of the steering wheel 10 is set to "1". The coordinate of the point P0 'is set as a reference point with a steering angle θ of "0". At this time, when the floating absolute coordinate Cp is at the point P1 '(0, 1), the steering angle calculation processing unit 42 calculates the steering angle θ1' as 90 degrees by simple calculation of a trigonometric function. Further, when the floating absolute coordinate Cp is at the point P2 ′ (rt (2) / 2, rt (2) / 2), the steering angle calculation processing unit 42 calculates the steering angle θ1 ′ by a simple calculation of a trigonometric function. It can be calculated as 45 degrees.

・各実施形態では、浮動絶対座標Cpの位置の変化から操舵角θを演算したが、基準の点(および位置ベクトル)を予め定めておいて、その点からの浮動絶対座標Cpの位置の変化に基づいて操舵角θを演算してもよい。   In each embodiment, the steering angle θ is calculated from the change in the position of the floating absolute coordinate Cp. However, the reference point (and the position vector) is determined in advance, and the change in the position of the floating absolute coordinate Cp from that point is determined. The steering angle θ may be calculated based on the above.

・各実施形態では、リム10aにGPSセンサ31が取り付けられたが、これに限らない。たとえば、GPSセンサ31は、ハブ10bにおける回転中心からずれた位置に設けられてもよい。すなわち、GPSセンサ31は、ステアリングホイール10の回転に伴って、回転中心から離れた位置に設けられるのであれば、どのような位置に設けられてもよい。   -In each embodiment, although the GPS sensor 31 was attached to the rim | limb 10a, it is not restricted to this. For example, the GPS sensor 31 may be provided at a position shifted from the center of rotation in the hub 10b. That is, the GPS sensor 31 may be provided at any position as long as the GPS sensor 31 is provided at a position away from the rotation center as the steering wheel 10 rotates.

・各実施形態では、点P0および点P0sは、点Oおよび点Osに対して一意的に決定されたが、これに限らない。たとえば、点P0および点P0sには、現在の位置情報よりも過去に演算された位置情報(点P1および点P1sが演算されるよりも一定の演算周期だけ前に演算された浮動絶対座標Cp)が用いられてもよい。すなわち、操舵角演算部40は、現在の位置情報のみならず、過去の位置情報も用いて操舵角θを演算してもよい。   -In each embodiment, although the point P0 and the point P0s were uniquely determined with respect to the point O and the point Os, it is not restricted to this. For example, the position information calculated in the past than the current position information (the floating absolute coordinates Cp calculated before a certain calculation cycle before the calculation of the points P1 and P1s) is included in the points P0 and P0s. May be used. That is, the steering angle calculation unit 40 may calculate the steering angle θ using not only the current position information but also past position information.

・第1〜第3実施形態では、ハブ10bの中心位置にGPSセンサ30が取り付けられたが、補正できるのであれば、GPSセンサ30はハブ10bの中心位置から許容範囲だけずれていてもよい。   In the first to third embodiments, the GPS sensor 30 is attached to the center position of the hub 10b. However, the GPS sensor 30 may be shifted from the center position of the hub 10b by an allowable range as long as correction is possible.

・各実施形態では、位置検出センサとして、GPSセンサ30,30a,31が採用されたが、これに限らない。たとえば、レーザーなどの光学機器によって位置を検出する方式のセンサが採用されてもよい。   In each embodiment, the GPS sensors 30, 30a, and 31 are employed as position detection sensors, but the present invention is not limited to this. For example, a sensor that detects the position using an optical device such as a laser may be employed.

・ステアリング操作に連動するラックシャフト12の直線運動を、モータ20の回転力を利用して補助する電動パワーステアリング装置に限らず、ECU4をステアバイワイヤ(SBW)の制御装置に具体化してもよい。また、ECU4は、前輪操舵装置の制御装置としてだけでなく、後輪操舵装置あるいは4輪操舵装置(4WS)の制御装置として具体化することもできる。   The ECU 4 may be embodied as a steer-by-wire (SBW) control device without being limited to the electric power steering device that assists the linear motion of the rack shaft 12 in conjunction with the steering operation using the rotational force of the motor 20. Further, the ECU 4 can be embodied not only as a control device for a front wheel steering device but also as a control device for a rear wheel steering device or a four-wheel steering device (4WS).

1…車両、2…ステアリング装置、3…車輪、4…ECU(車両用制御装置)、10…ステアリングホイール、10a…リム、10b…ハブ、11…ステアリングシャフト、12…ラックシャフト、13…ラックアンドピニオン機構、14…タイロッド、20…モータ、21…伝達機構、30,30a,31…GPSセンサ(位置検出センサ)、40…操舵角演算部、41…相対座標演算部、42…操舵角演算処理部、43…操舵方向判定部、50…制御部、β…角度、θ…操舵角、C,C1,C2…円軌道、t…時間、V…速度、Co…基準絶対座標(基準位置情報)、Cp…浮動絶対座標(浮動位置情報)、Cr…相対座標、vOOs,vOP0,vOP1,vOP0s,vOP1s,vOsP0s,vOsP1s,vOtP1t…位置ベクトル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Steering device, 3 ... Wheel, 4 ... ECU (vehicle control device), 10 ... Steering wheel, 10a ... Rim, 10b ... Hub, 11 ... Steering shaft, 12 ... Rack shaft, 13 ... Rack and Pinion mechanism, 14 ... tie rod, 20 ... motor, 21 ... transmission mechanism, 30, 30a, 31 ... GPS sensor (position detection sensor), 40 ... steering angle calculation unit, 41 ... relative coordinate calculation unit, 42 ... steering angle calculation process , 43 ... Steering direction determination part, 50 ... Control part, β ... Angle, θ ... Steering angle, C, C1, C2 ... Circular trajectory, t ... Time, V ... Speed, Co ... Reference absolute coordinate (reference position information) , Cp: floating absolute coordinates (floating position information), Cr: relative coordinates, vOOs, vOP0, vOP1, vOP0s, vOP1s, vOsP0s, vOsP1s, vOtP1t ... Kuttle.

Claims (5)

自車両に設けられた第1の位置検出センサにより検出される基準位置情報と、車両のステアリングホイールにおける、その回転中心から離れた位置に設けられた第2の位置検出センサにより検出される浮動位置情報とを取り込む車両用制御装置において、
前記基準位置情報と前記浮動位置情報との差に基づいて、前記浮動位置情報の前記基準位置情報に対する相対位置情報を演算する相対位置情報演算部と、
前記相対位置情報に基づいて、前記ステアリングホイールの操舵角を演算する操舵角演算処理部と、を有する車両用制御装置。
Reference position information detected by a first position detection sensor provided in the host vehicle and a floating position detected by a second position detection sensor provided at a position away from the center of rotation of the steering wheel of the vehicle. In a vehicle control device that captures information,
A relative position information calculation unit that calculates relative position information of the floating position information with respect to the reference position information based on a difference between the reference position information and the floating position information;
A vehicle control apparatus comprising: a steering angle calculation processing unit that calculates a steering angle of the steering wheel based on the relative position information.
請求項1に記載の車両用制御装置において、
前記ステアリングホイールは、ステアリングシャフトを回転中心として一体回転可能に取り付けられたハブと、前記ハブと連結されて運転者が把持する円形状のリムと、を有し、
前記第2の位置検出センサは、前記リムに取り付けられ、
前記第1の位置検出センサは、前記ステアリングホイールにおける、その回転中心と同軸上に取り付けられる車両用制御装置。
The vehicle control device according to claim 1,
The steering wheel has a hub attached to be rotatable integrally with a steering shaft as a rotation center, and a circular rim connected to the hub and gripped by a driver,
The second position detection sensor is attached to the rim,
The first position detection sensor is a vehicle control device that is mounted coaxially with a rotation center of the steering wheel.
請求項1に記載の車両用制御装置において、
前記ステアリングホイールは、ステアリングシャフトを回転中心として一体回転可能に取り付けられたハブと、前記ハブと連結されて運転者が把持する円形状のリムと、を有し、
前記第2の位置検出センサは、前記リムに取り付けられ、
前記第1の位置検出センサは、車体に固定される車両用制御装置。
The vehicle control device according to claim 1,
The steering wheel has a hub attached to be rotatable integrally with a steering shaft as a rotation center, and a circular rim connected to the hub and gripped by a driver,
The second position detection sensor is attached to the rim,
The first position detection sensor is a vehicle control device fixed to a vehicle body.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記基準位置情報および前記浮動位置情報は、世界座標系の絶対座標であり、
前記相対位置情報演算部は、前記浮動位置情報から前記基準位置情報を減算することにより、前記相対位置情報として、前記基準位置情報に関する前記浮動位置情報への位置ベクトルを演算し、
前記操舵角演算処理部は、前記位置ベクトルに基づいて、前記ステアリングホイールの操舵角を演算する車両用制御装置。
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
The reference position information and the floating position information are absolute coordinates of the world coordinate system,
The relative position information calculation unit calculates a position vector to the floating position information related to the reference position information as the relative position information by subtracting the reference position information from the floating position information,
The steering angle calculation processing unit is a vehicle control device that calculates a steering angle of the steering wheel based on the position vector.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記第1の位置検出センサおよび前記第2の位置検出センサは、GPSセンサである車両用制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 1 to 4,
The first position detection sensor and the second position detection sensor are vehicle control devices that are GPS sensors.
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CN112339852A (en) * 2020-10-30 2021-02-09 芜湖金鹏汽车部件有限公司 Multifunctional automobile steering wheel

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