JP3214135B2 - 舵角中点検出装置 - Google Patents

舵角中点検出装置

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JP3214135B2 JP4662093A JP4662093A JP3214135B2 JP 3214135 B2 JP3214135 B2 JP 3214135B2 JP 4662093 A JP4662093 A JP 4662093A JP 4662093 A JP4662093 A JP 4662093A JP 3214135 B2 JP3214135 B2 JP 3214135B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車のステアリン
グによって操舵される車輪の操舵角の、特に舵角センサ
によって検出される舵角のずれを補正する舵角中点位置
検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ステアリングに対して加えられる操舵ト
ルクに基づいて操舵力を補助するようにした操舵装置に
おいて、その操舵力補助機構の制御条件として舵角中点
位置を高精度に検出する必要がある。この様な舵角を検
出するためには、ステアリング操作によって駆動される
操舵輪の軸またはラック軸に対して、ポテンショメータ
等のセンサ機構を取り付け、このセンサ機構からの検出
信号に基づいて舵角中点位置を検出している。
【0003】この様な舵角センサによって検出できる舵
角中点と車両が直進するときの舵角は、舵角センサの取
り付け精度や操舵機構の経時変化によってずれが生ずる
ものであるため、必ずしも一致しない。したがって、舵
角センサによって検出される操舵角は、その中点の位置
のずれによる誤差によって精度が悪化する。
【0004】この様な誤差を修正するようにして、舵角
の中点位置を高精度に検出させるようにする手段とし
て、例えば特開平2−190782号公報に示されるよ
うな舵角中点検出装置が提案されている。この装置にあ
っては、操舵トルクが小さく且つ操舵トルクの変動が小
さいときに車両が直進しているものと判断し、そのとき
の舵角中点を検出して舵角センサからの検出信号の補正
を行うようにしている。しかしこの様な中点補正手段で
は、操舵トルクの変動が小さいときにのみ補正が行われ
るものであるため補正に要する時間が長くなる。
【0005】すなわち、この中点検出装置にあっては車
両が直進中であることを補正条件に入っているものであ
るため、旋回時や小刻みに操舵している場合には補正が
行われないものであり、したがって中点検出に長い時間
を要する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に操舵トルクの変動の小
さいときに限られることなく、迅速に舵角センサからの
検出信号の補正が行われるようにして舵角中点の検出精
度が確保されるようにし、操舵力補助等の制御が信頼性
をもって実行されるようにする舵角中点検出装置を提供
しようとするものである。
【0007】この発明は、車両が所定速度以上の走行状
態にあることを認識する走行判別手段と、前記車両のス
テアリングの操舵トルクが所定値以下であることを判定
するステアリングトルク判別手段とを有する。次に、前
記両判別手段で車両走行状態が所定速度以上であり、か
つ、操舵トルクが所定値以下であることが判別された状
態で、舵角−操舵トルクの比例ゲインおよび車速さらに
操舵トルクに基づいて推定舵角を演算する推定舵角演算
手段と、前回処理で求められた補正舵角と前回処理で求
められた推定舵角との差に対して時定数を持つフィルタ
係数を乗算した値と、前回処理で求められた補正項とに
基づいて今回処理の補正項を求める補正項算出手段と、
この補正項算出手段で求められた補正項と、車両走行状
態が所定速度以上であり、かつ、操舵トルクが所定値以
下であるときのステアリングセンサから検出された操舵
角とに基づいて補正舵角を算出する補正舵角算出手段と
を備える。そして、この補正舵角算出手段で得られた補
正舵角を舵角中点とするものである。またこの発明で
は、前記推定舵角演算手段は、舵角−操舵トルクの比例
ゲインおよび車速さらに操舵トルクを乗算することで推
定舵角を演算することを特徴とする。さらにまたこの発
明では、前記補正項算出手段は、前回処理で求められた
補正舵角と前回処理で求められた推定舵角との差に対し
て時定数を持つフィルタ係数を乗算した値を、前回処理
で求められた補正項に加算して今回処理の補正項を求め
ることを特徴とする。またこの発明では、前記補正舵角
算出手段は、前記補正項算出手段で求められた補正項と
ステアリングセンサから検出された操舵角との差を求め
ることにより補正舵角を算出することを特徴とする。
【0008】
【作用】この様に構成される舵角中点検出装置によれ
ば、補正項が前回処理で求められた補正項と、前回処理
で求められた補正舵角と同じく前回処理で求められた推
定舵角との差に対応するフィルタ係数に基づいて求めら
れるようになるものであるため、補正項に積分機能が持
たせられるようになり、特に操舵トルクの変動の小さい
ときに限らず、操舵トルクが微小であると判定されたと
きに舵角中点が検出されるものであり、信頼性のある舵
角中点位置の検出が行われて、各種操舵系の制御に対し
て適用できる舵角センサ機能が設定される。特にこの中
点検出装置にあっては、車両の旋回時および小刻みに操
舵している場合においても補正が行われるものであり、
その結果補正時間を効果的に短縮することができる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1は操舵機構の構成を示すもので、操舵を
行うステアリング11のシャフト12に対して、操舵トルク
を検出する操舵トルクセンサ13、およびステアリング11
による操舵角を検出する舵角センサ14が取り付けられ
る。そして、これら操舵トルクセンサ13および舵角セン
サ14それぞれからの検出信号は、マイクロコンピュータ
等によって構成される制御装置15に入力される。
【0010】また、この様な操舵機構の装備される車両
にあっては、その車輪16に対して車輪速センサ17が設け
られるもので、この車輪速センサ17にあっては、車輪16
の回転速度に対応したパルス状の車輪速信号を出力する
もので、この車輪速信号は制御装置15に入力される。そ
して、この車輪回転速度に対応したパルス状の信号を計
数することによって、この車両の走行速度が求められる
ようにする。そして、制御装置15からは、入力された舵
角トルクおよびセンサ舵角の検出データと共に車両走行
速度データに基づいて、補正舵角θh が算出されるよう
にする。
【0011】制御装置15において実行される舵角の補正
は、操舵トルクTより求められる推定舵角θo を基準に
して行うようにする。車両が平らな路面の走行中におい
てステアリング11に対して操舵力を加えなければ、車両
は直進すると共に舵角は中点位置に設定されるようにな
る。このことから、操舵トルクが“0”の場合の推定舵
角θo は“0”とし、式(1) によって推定舵角θo を操
舵トルクTによって近似できる。
【0012】 θo =K1 (V)・T ………(1) ここで、K1 :舵角−操舵トルクの比例ゲイン V :車速 T :操舵トルク なお、この場合推定舵角θo は近似であるため、微小操
舵トルク範囲においてのみ有効であり、また車両の走行
状態においてのみ近似できる。
【0013】ここで、車両が走行状態でなく停止してい
る場合には、操舵される車輪に対して復元力が作用しな
いものであり、したがって操舵トルクが“0”となる点
と舵角の中点が一致するとは限らない。舵角と操舵トル
クとの関係は、路面摩擦係数や操舵速度によって変化す
るものであり、したがって操舵トルクから舵角を求める
ことは困難である。しかし、操舵トルクの微小トルク領
域に限定すると、舵角と操舵トルクとの関係は上記(1)
式で示す一次式で近似できる。
【0014】図2は車両のWレーンチェンジ時の舵角−
操舵トルクの特性を示している。この図で(A)図のX
で示す部分を(B)図で拡大して示している。この図で
Aは操舵の立上がり部分を示しているもので、Bおよび
Cはそれぞれステアリングの切り戻し時および切り増し
時の特性を示し、Dは上記BおよびCの平均を示してい
る。そして、Eは式(1) によって求められた推定舵角を
示すもので、この図で実際の操舵特性BおよびCと推定
舵角EはΔoff ずれているが、加算処理によってほぼ一
致するようになる。
【0015】この様に推定舵角Eと加算処理による操舵
特性Dとは必ずしも一致しないが、しかし微小操舵トル
ク領域に限定すれば、特性DとEとのずれはステアリン
グの遊びの範囲(約3度)以下にすることができるもの
で、推定舵角の精度は確保される。すなわち、車両の走
行状態で微小操舵トルクの範囲において、精度の高い推
定舵角を求めることができる。
【0016】図3は制御装置15において実行される舵角
補正処理の流れを示すもので、まず初期状態としてステ
ップ101で補正項Δθを“0”に設定する。その後ステッ
プ102に進んで検出された車輪速センサ17からの検出信
号に基づき、車両の走行速度が設定値Vよりも大きい
かを検出し、このステップ102において車両が停止状
態ではなく走行状態であることを認識させる。
【0017】そして、車両が走行状態であると判定され
たならば、ステップ103 に進んで操舵トルクセンサ13か
らの検出信号に基づいて、操舵トルクが設定値To より
も小さいか否かを判定するもので、このステップ103 で
操舵トルクが微小であることを判断する。
【0018】この様に車両が走行状態にあり、且つ微小
舵角範囲内にあると判定されたときは、推定舵角θo の
推定が有効であると認識されるもので、車速と操舵トル
クを補正条件としていれて、ステップ104 において今回
処理における推定舵角θonの演算を行う。
【0019】補正舵角θh は、舵角センサ14よって検出
された舵角θとのずれの補正項Δθより次式によって表
せる。 θhn=θn −Δθn ………(2) ここで、θ:舵角センサ14より検出した舵角(rad ) Δθ:補正項 添字:nは今回処理の値 この式の補正項Δθは、舵角中点のずれが Δθn =θh-1 −θon-1 ………(3) によって表現できることから、次式(4) によって加算処
理する。この式で、フィルタFは式(5) 示すようにな
り、フィートドバックとノイズ除去を行う。
【0020】 Δθn =Δθn-1 +F(θhn-1−θon-1) ………(4) 但し F=K2 ・[1/(1+Ts )] ………(5) ここで、K2 :フィードバックゲイン Ts :時定数 フィードバックゲインK2 は、舵角中点が安定且つ高速
に収束するように設定される。また、この式の後ろの項
は1次遅れフィルタでノイズを除去するため、補正信号
の高周波成分をカットしている。
【0021】すなわち、ステップ105 において上記(4)
式に基づいて補正項Δθn を算出すると共に、ステップ
106 で補正舵角θh を(2) 式に基づき算出するもので、
ステップ107 でこの様な処理をさらに継続して繰り返す
が否かを判定して、ステップ102 に戻って次回処理を継
続させる。
【0022】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る舵角中点検
出装置によれば、車両の走行状態が認識され且つ舵角が
微小であることが認識された状態で舵角補正が行われる
ようになるもので、このために舵角中点のずれに対して
フィルタ処理を行い加算処理して、補正項に対して積分
機能が設定されるようになる。したがって、時間を短縮
した状態で安定した舵角補正が行われるもので、車両の
操舵制御の信頼性が効果的に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る舵角中点検出装置を
説明するための車両の操舵機構を説明する図。
【図2】(A)は車両がWレーンチェンジする場合の操
舵特性を示す図であり、(B)はそのXで示した領域を
拡大して示した図。
【図3】上記舵角中心検出処理の流れを説明するフロー
チャート。
【符号の説明】
11…ステアリング、12…シャフト、13…操舵トルクセン
サ、14…舵角センサ、15…制御装置、16…車輪、17…車
輪速センサ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両が所定速度以上の走行状態にあること
    を認識する走行判別手段と、 前記車両のステアリングの操舵トルクが所定値以下であ
    ることを判定するステアリングトルク判別手段と、 前記両判別手段で車両走行状態が所定速度以上であり、
    かつ、操舵トルクが所定値以下であることが判別された
    状態で、舵角−操舵トルクの比例ゲインおよび車速さら
    に操舵トルクに基づいて推定舵角を演算する推定舵角演
    算手段と、前回処理で求められた補正舵角と前回処理で求められた
    推定舵角との差に対して時定数を持つフィルタ係数を乗
    算した値と、前回処理で求められた補正項と に基づいて
    今回処理の補正項を求める補正項算出手段と、 この補正項算出手段で求められた補正項と、車両走行状
    態が所定速度以上であり、かつ、操舵トルクが所定値以
    下であるときのステアリングセンサから検出された操舵
    角とに基づいて補正舵角を算出する補正舵角算出手段と
    を具備し、 この補正舵角算出手段で得られた補正舵角を舵角中点と
    するようにしたことを特徴とする舵角中点検出装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の舵角中点検出装置におい
    て、 前記推定舵角演算手段は、舵角−操舵トルクの比例ゲイ
    ンおよび車速さらに操舵トルクを乗算することで推定舵
    角を演算することを特徴とする舵角中点検出装置。
  3. 【請求項3】請求項1又は2に記載の舵角中点検出装置
    において、 前記補正項算出手段は、前回処理で求められた補正舵角
    と前回処理で求められた推定舵角との差に対して時定数
    を持つフィルタ係数を乗算した値を、前回処理で求めら
    れた補正項に加算して今回処理の補正項を求めることを
    特徴とする舵角中点検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の舵角中
    点検出装置において、 前記補正舵角算出手段は、前記補正項算出手段で求めら
    れた補正項とステアリングセンサから検出された操舵角
    との差を求めることにより補正舵角を算出することを特
    徴とする舵角中点検出装置。
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JP4061980B2 (ja) * 2002-01-15 2008-03-19 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US6941207B2 (en) * 2003-10-10 2005-09-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Steering angular velocity detecting device

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