JP3561906B2 - 操舵角検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置としては、例えば特開平６−２１９３０８号に開示されているように、インクリメント型の操舵角検出装置が用いられている。この操舵角検出装置の構成及び検出機構は概ね次のようになっている。操舵ハンドルに連動して回転するスリット板には、所定の角度ピッチで開口するスリットを所定間隔で円周上に形成し、このスリットを挟むように、発光素子及び受光素子で構成するフォトインタラプタを２組配置している。そして、操舵ハンドルの回転操作に連動してスリット板が回転すると、フォトインタラプタが光の透過時と遮蔽時に対応してオン状態、オフ状態と変化するため、この状態変化によって形成されるパルス数をカウントすることで、操舵ハンドルの回転角となる操舵角を検出している。なお、２組のフォトインタラプタには位相差が設けられており、各フォトインタラプタからの出力推移を検出することで、操舵ハンドルの回転方向も把握できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインクリメント型の操舵角検出装置では、検出される操舵角がステップ状（階段状）に変化することになり、このようにステップ状に変化する操舵角をもとに操舵制御を実施すると、設定される制御量もステップ状に変化する状態となるため、制御対象の動作にも影響し、スムーズな動作制御が困難であった。
【０００４】
なお、このようなインクリメント型の操舵角検出装置の分解能は、スリットの開口長及びスリットの間隔に依存し、スリットの開口長及びスリットの間隔を短く設定することで、検出角度の分解能が向上し、よりスムーズに制御対象の動作制御を行い得る。しかし、従来から検出角度の信頼性や耐久性を考慮して、スリットの開口長などが設定されているため、従来の構造に変更を加えることは困難である。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、従来の操舵角検出装置に構造上の変更を加えることなく、操舵角の変化をより細かく把握することができる操舵角検出装置を提供することにある。
【０００６】
そこで請求項１にかかる操舵角検出装置は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに下記（５）式に基づいて任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段と、前記操舵角推定手段で検出される操舵角の増減変化が反転した場合、次に操舵角が検出されるまでの間、前記操舵角推定手段による推定操舵角の設定処理を中止すると共に、下記（８）式に基づいて操舵角を推定し、推定した操舵角を前記推定操舵角として設定する推定制限手段とを備え、前記操舵角推定手段は、下記（６）式に基づいて推定した操舵角速度の下で前記推定操舵角を設定し、前記推定制限手段は、下記（９）式に基づいて推定した操舵角速度の下で前記推定操舵角を設定することを特徴とする操舵角検出装置。
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・ { （Δｔ／ΔＴ）−１ } ・・・（５）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴ ・・・（６）
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・{（Δｔ／ΔＴａ）−１} ・・・（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ ・・・（９）
但し、θｈｈ：推定操舵角
θｈ：操舵角検出手段で検出された操舵角
Δθ：今回検出された操舵角と前回検出された操舵角との差
Δｔ：推定操舵角が前回設定されてから今回設定されるまでの間の経過時間
ΔＴ：前回の操舵角から今回の操舵角までの舵角変化に要した時間
θｈｈｖ：推定操舵角速度
Θ：検出可能な操舵角の角度ピッチ
ΔＴａ：反転時用として予め規定した時間
【０００７】
操舵角推定手段では、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角を推定するので、検出可能な角度ピッチとしての操舵角検出手段の分解能に制約されずに、任意時点での推定操舵角を設定することが可能となる。この推定操舵角に基づいて操舵制御を実施することで、制御対象をスムーズに動作させることが可能なる。
また、操舵ハンドルの切り返し操作を行った場合などには、操舵角の増減変化が反転する状況となる。特に、車両の直進時などには、操舵角の中立位置付近においてこの反転が頻繁に発生する。そこで、操舵角の増減変化が反転した場合に操舵角推定手段による推定処理を中止し、推定制限手段によって下記（８）式に基づいて操舵角を推定する。また、（９）式に基づいて操舵角速度を推定する。
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・{（Δｔ／ΔＴａ）−１} ・・・（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ ・・・（９）
但し、θｈｈ：推定操舵角
θｈ：操舵角検出手段で検出された操舵角
Δθ：今回検出された操舵角と前回検出された操舵角との差
Δｔ：推定操舵角が前回設定されてから今回設定されるまでの間の経過時間
ΔＴａ：反転時用として予め規定した時間
Θ：検出可能な操舵角の角度ピッチ
このように、予め規定した時間ΔＴａを基準として、反転後の操舵角θｈに移行するように推定操舵角θｈｈを設定することにより、操舵角θｈが変化した直後に操舵ハンドルが切り返された場合でも、推定操舵角速度θｈｈｖが極めて大きな値になることを防止することができる。
【０００８】
請求項２にかかる操舵角検出装置は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段とを有し、操舵角推定手段は、操舵角検出手段で検出された操舵角が変化した際、推定操舵角を、推定操舵角検出手段で検出された操舵角の前回値から今回値に経時的に徐々に変化させるフィルタ部を備え、フィルタ部は、そのカットオフ周波数を、操舵角速度が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させる。
【０００９】
このようなフィルタ部を備えることで、操舵角が所定の角度ピッチで変化した場合にも、操舵角を経時的に徐々に変化させることができる。さらに、フィルタ部を介して得られる操舵角の変化状態を、操舵角速度に応じて変更することで、緩操舵時には推定操舵角の変化状態も緩やかになり、急操舵時は推定操舵角の変化状態も速まって推定誤差の増大を抑制することができる。
【００２０】
請求項３にかかる操舵角検出装置は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段とを有し、操舵角推定手段は、操舵角検出手段で検出された操舵角が変化した際、推定操舵角を、推定操舵角検出手段で検出された操舵角の前回値から今回値に経時的に徐々に変化させるフィルタ部を備え、フィルタ部は、そのカットオフ周波数を、車速が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させる。
【００２１】
このようなフィルタ部を備えることで、操舵角が所定の角度ピッチで変化した場合にも、操舵角を経時的に徐々に変化させることができる。さらに、フィルタ部を介して得られる操舵角の変化状態を、車速に応じて変更することで、緩操舵時には推定操舵角の変化状態も緩やかになり、急操舵時は推定操舵角の変化状態も速まって推定誤差の増大を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に第１の実施形態にかかる伝達比可変機構を備えた操舵制御装置の構成を示す。
【００２４】
入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２が連結されている。
【００２５】
また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の操舵角θｈを検出すると共に、後述する推定操舵角θｈｈなどを設定する操舵角検出ユニット６０を設けている。操舵角検出ユニット６０は、図２に示すように、所定の間隔で開口するスリット６１ａを形成したスリット板６１を有し、またスリット板６１を挟むように、発光素子及び受光素子で構成するフォトインタラプタ６２ａを２組配置しており、フォトインタラプタ６２ａによってスリット６１ａを検出する。また、スリット板６１には、スリット板６１の基準位置を示すスリット６１ｂを有し、このスリット６１ｂを検出するフォトインタラプタ６２ｂを備えている。
【００２６】
入力軸２０とともにスリット板６１が回転すると、図３に示すようにスリット６１ａの有無に応じたパルス信号（２値信号）ＳＳ１、ＳＳ２と、スリット６１ｂの有無に応じたパルス信号ＳＳ３とが、対応するフォトインタラプタ６２ａ、６２ｂから出力され、舵角カウント部６３に与えられる。舵角カウント部６３では、パルス信号ＳＳ１、ＳＳ２の位相差をもとに操舵ハンドル１０の回転方向を検知するとともに、パルス数をカウントすることで操舵角θｈをカウントする。この段階で検出される操舵角θｈは、このような検出機構から得られる分解能に応じた角度ピッチΘで検出されることになる。
【００２７】
舵角カウント部６３で検出された操舵角θｈは推定処理部６４に与えられる。推定処理部６４では後に説明するように、このように角度ピッチΘ毎に検出される操舵角θｈをもとに、次に操舵角θｈが変化するまでの間に推移する操舵角θｈ及び操舵角速度θｈｖの推定処理を実行し、各処理タイミングで推定される操舵角θｈ及び操舵角速度θｈｖを、推定操舵角θｈｈ及び推定操舵角速度θｈｈｖとして設定し、その結果を操舵制御装置７０に与える。
【００２８】
伝達比可変機構３０は、操舵ハンドル１０の操作に対する転舵輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作を制御する機構部となっており、入力軸２０に対して出力軸４０を相対的に回転駆動するアクチュエータ３１と、入力軸２０に対するアクチュエータ３１の回転角（入力軸２０に対する差動角）θｍを検出する回転角センサ３２とを備えている。ここで出力軸４０の回転角を出力角θｐとすると、操舵角θｈ、回転角θｍ、出力角θｐの関係は（１）式で示す関係となり、操舵角θｈ、出力角θｐ、伝達比Ｇの関係は（２）式で規定されるため、（１）式及び（２）式より、アクチュエータ３１の回転角θｍは（３）式で示すことができる。
【００２９】
θｐ＝θｈ＋θｍ …（１）
θｐ＝Ｇ・θｈ …（２）
θｍ＝（Ｇ―１）・θｈ …（３）
従って（３）式に基づいて、設定された伝達比Ｇをもとに操舵角θｈに応じてアクチュエータ３１の回転角θｍを制御することで、入力軸２０−出力軸４０間の伝達比制御を行うことができる。なお、出力角θｐは、ラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応するため、操舵角θｈ及び回転角θｍを検出することで（１）式より出力角θｐを検知することができ、この検知した出力角θｐをもとに転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角が検知可能となっている。
【００３０】
このような伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵制御装置７０によって実施され、操舵制御装置７０は、操舵角検出ユニット６０における推定結果の他、回転角センサ３２及び車速センサ７１の各検出結果をもとに、アクチュエータ３１に対して制御信号Ｉｓを出力することで、伝達比可変機構３０の駆動制御を実施している。
【００３１】
ここで、操舵制御装置７０で実施される処理について、図４のフローチャートに沿って説明する。
【００３２】
このフローチャートはイグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２に進み、回転角センサ３２で検出されたアクチュエータ３１の回転角θｍ、車速センサ７１で検出された車速Ｖをそれぞれ読み込む。
【００３３】
続くＳ１０３では、操舵角検出ユニット６０の推定処理部６４で推定された推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを読み込む。なお、具体的な推定処理は後に詳述する。
【００３４】
続くＳ１０４では、図５に示す車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０２で読み込んだ車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。
【００３５】
続くＳ１０６では、Ｓ１０３で読み込んだ推定操舵角θｈｈ及び推定操舵角速度θｈｈｖ及びＳ１０４で設定した伝達比Ｇを用い、下記（４）式をもとにアクチュエータ３１の目標回転角θｍｍを設定する。なお、（４）式ではいわゆる微分ステア制御を採用しており、前出の（３）式における操舵角θｈに対し操舵角速度の項が加わった式となっており、「ｋ」は所定の操舵角速度係数を示す。
【００３６】
θｍｍ＝（Ｇ−１）・（θｈｈ＋ｋ・θｈｈｖ） …（４）続くＳ１０８では、Ｓ１０６で設定された目標回転角θｍｍと、Ｓ１０２で読み込まれた回転角θｍとの角度偏差ｅを、ｅ＝θｍｍ−θｍとして設定する。
【００３７】
続くＳ１１０では、オーバーシュートすることなく偏差ｅを０にするように、アクチュエータ３１を制御する制御信号Ｉｓを決定する。この処理の一例としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の（ｓ）はラプラス演算子である。
【００３８】
続くＳ１１２では、Ｓ１１０で決定された制御信号Ｉｓをアクチュエータ３１に出力し、制御信号Ｉｓに応じてアクチュエータ３１を駆動する。
【００３９】
この後、Ｓ１１４に進み、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１０２に戻り、Ｓ１１４で「Ｙｅｓ」と判断されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が繰り返し実行される。
【００４０】
ここで、推定処理部６４で実施する推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖの設定処理について、図７を参照しつつ、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４１】
まずＳ２０２に進み、舵角カウント部６３でカウントされる操舵角θｈを読み込み、操舵角θｈが変化したかを判断する。例えば図７に示すように、今回検出時間ｔ２で操舵角θｈが変化した方向が、前回検出時間ｔ１で操舵角θｈが変化した方向と同じ方向、すなわち操舵角θｈの増減状態に変化が無い場合を想定すると、Ｓ２０２で「Ｙｅｓ」、Ｓ２０４で「Ｎｏ」と判断されてＳ２０６に進む。
【００４２】
Ｓ２０６では、反転フラグＲを０にセットして操舵角θｈの増減状態が反転していないことを示す。また、経過時間を計時するタイマのカウント値ＴｓをΔＴとして記憶すると共に、カウント値Ｔｓをリセットする。このタイマは、検出結果となる操舵角θｈに変化が生じた時点でリセットされ、再び計時を開始するタイマであるため、このＳ２０６で記憶したΔＴは、舵角変化に要した時間、すなわち前回検出時間ｔ１から今回検出時間ｔ２の間の経過時間を示す。
【００４３】
続くＳ２０８では、Δθ＝θｈ−θｈｈｏｌｄを演算し、検出された（Ｓ２０２で読み込まれた）操舵角θｈと前回のルーチンで推定した推定操舵角θｈｈｏｌｄとの間の角度偏差Δθを設定する。
【００４４】
続くＳ２１０では、Ｓ２０８で設定した角度偏差Δθを用いて、下記（５）式、をもとに推定操舵角θｈｈを設定すると共に、（６）式をもとに推定操舵角速度θｈｈｖを設定する。なお、「Θ」は、前述したように検出可能な操舵角θｈの角度ピッチである。
【００４５】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Δｔ／ΔＴ）−１｝ …（５）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴ …（６）
（５）式の右辺第２項で演算される量を図７に示しておく。（５）式中のΔｔは推定操舵角θｈｈが前回設定されてから今回設定されるまでの間の設定間隔（経過時間）を示しており、Δｔとして予め規定した固定値を用いるか、或いはＳ２０６でリセットされた後に計時が開始されたタイマのカウント値Ｔｓを用いても良い。
【００４６】
また、推定操舵角速度θｈｈｖは、（６）式に示したように、前回の舵角変化に要した時間ΔＴを基準とし、この時間ΔＴの間に角度ピッチΘ分だけ推移する操舵角速度として、推定操舵角速度θｈｈｖを設定する。
【００４７】
続くＳ２１２では、Ｓ２１０で設定された推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを、それぞれθｈｈｏｌｄ、θｈｈｖｏｌｄとして記憶し、このルーチンを終了する。
【００４８】
操舵角θｈに変化が無い場合を想定すると、Ｓ２０２で「Ｎｏ」と判断されてＳ２１４に進み、タイマのカウント値Ｔｓを読み込む。
【００４９】
続くＳ２１６では、Ｓ２１４で読み込んだカウント値Ｔｓが前回の舵角変化に要した時間ΔＴを超えたかを判断する。説明の便宜上、Ｔｓ≦ΔＴとすると、Ｓ２１６で「Ｎｏ」と判断されてＳ２１８へ進み、反転フラグＲが１にセットされているかを判断する。前回のルーチンでＲ＝０に設定されており、「Ｎｏ」と判断されてＳ２２０に進む。
【００５０】
Ｓ２２０では下記（７）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定すると共に、操舵角θｈに変化があった時点で推定した操舵角速度、すなわちＳ２１０で設定しＳ２１２で記憶したθｈｈｖｏｌｄを、推定操舵角速度θｈｈｖとして再び設定する。
【００５１】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Ｔｓ／ΔＴ）−１｝ …（７）
この（７）式は、先の（５）式における「Δｔ」を「Ｔｓ」に置き換えた式であり、カウント値Ｔｓが増加するに連れて、右辺第２項で設定される量が次第に減少するように推移する。
【００５２】
そしてＳ２１２に進み、前述したように今回設定した各推定値をそれぞれ記憶する。
【００５３】
このような処理は、操舵角θに変化が生じるまで繰り返されることになるが、操舵角θｈが推定操舵角速度θｈｈｖよりも遅く推移した場合には、ΔＴ時間が経過しても操舵角θｈに変化がなく、同一条件で操舵角θｈの推定処理を続けると、図８の一点鎖線で示すように、現在検出されている操舵角θｈを超えて推定操舵角θｈｈ’が変化してしまう。そこで、Ｓ２１６でタイマのカウント値Ｔｓが、前回の舵角変化に要した時間ΔＴを超えると（Ｓ２１６で「Ｙｅｓ」）、Ｓ２２２へ進み、前回のルーチンで設定され推定操舵角θｈｈｏｌｄを再び推定操舵角θｈｈとして設定する。この処理により、推定操舵角θｈｈは、ΔＴ以降、図８の点線で示すように一定値として推移する。
【００５４】
またＳ２２２では、操舵角θｈが推定操舵角速度θｈｈｖよりも遅く推移していることに対応して、現時点でのタイマのカウント値Ｔｓと、操舵角θｈの変化量としての検出可能な角度ピッチΘとを用いて、推定操舵角速度θｈｈｖの値を修正する。すなわち、推定操舵角速度θｈｈｖの値を、θｈｈｖ＝Θ／Ｔｓとして設定し、前回のルーチンで設定されていた推定操舵角速度θｈｈｖの値を更新する。これにより推定操舵角速度θｈｈｖの値はより小さな値に修正される。
【００５５】
このＳ２２２に至る処理は、以降、次ぎに操舵角θｈが変化するまで継続され、操舵角θｈが変化すると、Ｓ２０２、Ｓ２０４と進み、操舵角θｈの増減状態に変化がない場合には、先に説明したＳ２０６〜Ｓ２１２の処理が実施される。
【００５６】
一方、操舵角θｈの増減状態が反転した場合には、次ぎに操舵角θｈが変化するまでの間、反転時用の処理を実施する。すなわち、Ｓ２０２で「Ｙｅｓ」、Ｓ２０４で「Ｙｅｓ」と判断されて、Ｓ２２６に進む。
【００５７】
Ｓ２２６では、反転フラグＲを１にセットして操舵角θｈの増減状態が反転したことを示すと共に、タイマのカウント値Ｔｓをリセットしてタイマによる計時を開始する。
【００５８】
続く２２８では、Δθ＝θｈ−θｈｈｏｌｄを演算し、検出された（Ｓ２０２で読み込まれた）操舵角θｈと前回のルーチンで推定した推定操舵角θｈｈｏｌｄとの間の角度偏差Δθを設定する。
【００５９】
続くＳ２３０では、前出の（５）式、（６）式で用いたΔＴに代えて、反転時用として予め規定した時間ΔＴａを用いて、下記（８）式、（９）式をもとに推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを設定する。
【００６０】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Δｔ／ΔＴａ）−１｝ …（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ …（９）
なお、（８）式、（９）式は、Ｓ２２６でタイマのカウント値ＴｓをΔＴとして記憶することで、（５）式、（６）式をそのまま用いることも可能ではあるが、操舵角θｈが変化した直後に操舵ハンドル１０が切り返され、時間ΔＴが極短時間となると、その影響で推定操舵角速度θｈｈｖが極めて大きな値に設定される場合も生じ得る。そこで、これを防止するため、予め規定した時間ΔＴａを基準として、反転後の操舵角θｈに移行するように推定操舵角速度θｈｈｖを設定する（図９）。従って、角度ピッチΘも固定値として扱っているため、反転時の推定操舵角速度θｈｈｖは予め規定した値に設定されることになる。
【００６１】
そしてＳ２１２を経てこのルーチンを終了し、次回のルーチンでは、Ｓ２０２、Ｓ２１４、Ｓ２１６を経てＳ２１８に進み、先のＳ２２６で反転フラグＲが１に設定されているため、Ｓ２１８で「Ｙｅｓ」と判断されてＳ２３２に進む。
【００６２】
Ｓ２３２では下記（１０）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定すると共に、先のＳ２１２で設定した推定操舵角度θｈｈｖｏｌｄを、そのまま推定操舵角速度θｈｈｖとして設定する。なお、（１０）式中のΔＴｂは予め規定した時間を示し、（８）式におけるΔＴａと同一の値に設定しても良い。
【００６３】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Ｔｓ／ΔＴｂ）−１｝ …（１０）
このＳ２３２の処理は、Ｓ２１６で「Ｎｏ」、すなわちタイマのカウント値ＴｓがΔＴａ時間以下となる間は繰り返し実施され、この間、推定操舵角θｈｈは予め規定した推定操舵角速度θｈｈｖで変化する。そして、Ｓ２１６で「Ｙｅｓ」、すなわちタイマのカウント値ＴｓがΔＴａ時間を超えると、先に説明したＳ２２２の処理に移行して、推定操舵角θｈｈを一定値として設定すると共に、推定操舵角速度θｈｈｖの値を修正する。
【００６４】
そして、操舵角θｈに変化がない間はこの処理が繰り返され、操舵角θｈに変化が生じると、再びＳ２０４以降の処理が実施され、次ぎに操舵角θｈが変化するまでの間における推定操舵角速度θｈｈｖなどの設定処理が実施される。
【００６５】
このような処理を繰り返し実施することで、推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖの設定処理が実施される。なお、図１７に、検出される操舵角θｈと推定操舵角θｈｈとの推移例を示しておく。図中に実線で示すように操舵角θｈが推移した場合、推定処理部６４で設定される推定操舵角θｈｈは点線で示すように推移することになる。
【００６６】
以上説明した図４のフローチャートでは、操舵角θｈの増減状態が反転した場合に、推定操舵角速度θｈｈｖを予め規定した値として設定したが（Ｓ２３０）、例えば、推定操舵角速度θｈｈｖ＝０に設定し、推定操舵角θｈｈは前回の推定操舵角θｈｈｏｌｄを維持するような処理を繰り返して実施しても良い。このように操舵角θｈの増減状態が反転する状況は、特に直進状態で頻繁に発生するため、推定操舵角速度θｈｈｖをゼロ或いは所定の小さな値に設定することで、直進時における操舵角θｈの振動的な変化を抑制することが可能となる。これにより直進時には、検出される操舵角θｈの変化に対する制御信号Ｉｓの変化が抑制され、直進状態における伝達比可変機構の不要な駆動を抑制することができる。
【００６７】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６８】
操舵角検出ユニット６０における検出結果のばらつき、或いは推定操舵角θｈｈなどの計算タイミングのばらつきなどの影響で、推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖが想定した範囲を超えて大きく変化する場合も生じ得る。このため、推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖが所定の変化率の範囲内で推移するように、設定される推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖに対して制限処理を実施することも可能である。具体的には、図１０に示すように、Ｓ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２３０、Ｓ２３２とＳ２１２との間で制限処理Ｓ３００を実施する。
【００６９】
この制限処理の例を図１１のフローチャートに示す。
【００７０】
まず、Ｓ３１０では、Ｓ２１０などの前段のステップで設定された推定操舵角θｈｈと前回設定した推定操舵角θｈｈｏｌｄとの偏差と、推定操舵角がθｈｈｏｌｄからθｈｈに変化するまでの経過時間ΔＴｎとをもとに、下記（１１）式をもとに推定操舵角の変化率δを求める。
【００７１】
δ＝（θｈｈ−θｈｈｏｌｄ）／ΔＴｎ …（１１）
続くＳ３１２では、Ｓ３１０で求めた変化率δの絶対値が、予め規定した下限値δＬより小であるかを判断する。その判断結果が「Ｙｅｓ」の場合にはＳ３１４に進み、下記（１２）式より推定操舵角θｈｈを設定し、このルーチンを終了する。（１２）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定することで、推定操舵角θｈｈｏｌｄからの変化率が下限値δＬで制限された推定操舵角θｈｈが設定されることになる。
【００７２】
θｈｈ＝θｈｈｏｌｄ＋δＬ・ΔＴｎ …（１２）
一方、Ｓ３１２で「Ｎｏ」と判断された場合には、Ｓ３１６に進み、Ｓ３１０で求めた変化率δの絶対値が、予め規定した上限値δＨより大であるかを判断する。その判断結果が「Ｙｅｓ」の場合にはＳ３１８に進み、下記（１３）式より推定操舵角θｈｈを設定し、このルーチンを終了する。（１３）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定することで、推定操舵角θｈｈｏｌｄからの変化率が上限値δＨで制限された推定操舵角θｈｈが設定されることになる。
【００７３】
θｈｈ＝θｈｈｏｌｄ＋δＨ・ΔＴｎ …（１３）
そして、Ｓ３１６で「Ｎｏ」、すなわち変化率δが｜δＬ｜≦｜δ｜≦｜δＨ｜の場合には、推定操舵角θｈｈを変更することなく、このルーチンを終了するため、Ｓ２１０などの前段のステップで設定された推定操舵角θｈｈがそのまま設定されることになる。
【００７４】
また、推定操舵角速度θｈｈｖについても同様な制限処理を実施するが、前回設定した推定操舵角速度をθｈｈｖｏｌｄ、推定操舵角速度θｈｈｖの変化率をδｖ、変化率の下限値をδｖＬ、変化率の上限値をδｖＨとすると、フローチャートは図１２に示すようになる。この図１２におけるＳ３２０〜Ｓ３２８は、図１１におけるＳ３１０〜Ｓ３１８と同様な処理であり説明は省略する。なお、上限値δＨ、下限値δＬ、変化率の上限値δｖＨ及び変化率の下限値δｖＬは、固定値に限定するものではなく、例えば操舵角速度に応じて設定することも可能である。
【００７５】
次に、第３の実施形態について説明する。
【００７６】
図１３では、操舵角検出ユニット６０の他の構成例を示しており、図３の推定処理部６４に代えてフィルタ部６５を備えており、フィルタ部６５を介して得られる操舵角θｈを、推定操舵角θｈｈとして操舵制御装置７０へ与える。
【００７７】
フィルタ部６５はローパスフィルタを備えて構成している。舵角カウント部６３で検出される操舵角が前回値（θｈｏｌｄ）から今回値（θｈ）にステップ状に変化すると、このステップ状に変化する操舵角がフィルタ部６５に与えられ、ローパスフィルタを介することで、推定結果となる操舵角が前回値（θｈｈｏｌｄ）から今回値（θｈｈ）に経時的に徐々に変化するように推移する。
【００７８】
そしてフィルタ部６５におけるローパスフィルタは、そのカットオフ周波数を、図１４に示すように操舵角速度が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させている。このようにカットオフ周波数を操舵角速度に応じて設定することで、操舵角速度が速い状況下では、図１５に点線で示すように、推定操舵角θｈｈの変化が速められるため、推定操舵角θｈｈに基づく操舵制御の応答遅れを抑制することができる。これに対し、操舵角速度が遅い状況下では、図１５に一点鎖線で示すように、推定操舵角θｈｈの変化が緩やかになり、推定操舵角θｈｈに基づく操舵制御も緩やかに行われるため、滑らかな操舵感を得ることができる。
【００７９】
また、フィルタ部６５におけるカットオフ周波数は、図１６に示すように車速Ｖが高いほどより高い周波数となるように、車速Ｖに応じて設定することも可能である。これにより、低車速時には推定誤差を許容して推定操舵角θｈｈを滑らかに変化させることを優先させ、高車速時には推定誤差を抑制し、高い精度で推定操舵角θｈｈを設定することが可能となる。
【００８０】
また、角速度センサによって操舵角速度を検出する場合にも、同様に適用することが可能であり、検出された角速度をフィルタ部６５に与え、ローパスフィルタを介して得られる角速度を推定操舵角速度θｈｈｖとして設定する。なお、この場合も、図１４或いは図１６で示したように、ローパスフィルタのカットオフ周波数を操舵角速度や車速に応じて変化させることで同様な効果が得られる。
【００８１】
第３の実施形態では、推定結果となる操舵角を前回値（θｈｈｏｌｄ）から今回値（θｈｈ）に経時的に徐々に変化させる手法として、ローパスフィルタを備えたフィルタ部６５を例示したが、この例に限定するものではない。例えば、検出される操舵角が前回値（θｈｏｌｄ）から今回値（θｈ）に変化した場合に、補間係数γ（０≦γ≦１）を用いて、推定操舵角θｈｈを下記（１４）式で設定するフィルタリング処理を、フィルタ部６５において実施することもできる。
【００８２】
θｈｈ＝γ・θｈ＋（１−γ）・θｈｏｌｄ …（１４）
この場合、補間係数γをγ＝０から経時的に増加させることで、推定操舵角θｈｈがθｈｏｌｄからθｈへ徐々に移行するように設定することができる。そして、補間係数γの変化分を操舵角速度や車速Ｖに応じて変更することで、前述した効果が発揮される。
【００８３】
次に、第４の実施形態について説明する。
【００８４】
第１の実施形態などでは、操舵角検出ユニット６０の舵角カウント部６３が、操舵角θｈを一定の角度ピッチΘ毎で検出するものとして説明した。しかし、スリット板６１に形成したスリット６１ａ、６１ｂの幅にばらつきがある場合や、或いはフォトインタラプタ６２ａ、６２ｂの取り付け位置にばらつきがある場合には、検出される操舵角の角度ピッチΘもばらつくことになる。一定速度で操舵ハンドル１０が操作された場合には、操舵角θｈの変化が検出される時間間隔が一定となるはずであるが、検出される角度ピッチΘにばらつきがあると、図１８に示すように、操舵角θｈの変化が検出される時間間隔ｔ１０〜ｔ１５がばらつくことになり、角度ピッチΘを一定として求めた各推定操舵角速度θｈｈｖもばらつきを示す。このように、検出される角度ピッチΘの１つ１つの精度が、推定操舵角等の演算結果に直接影響を及ぼすため、角度ピッチΘにばらつきが存在する場合には、このばらつきを考慮して前述した各推定処理を行うことが必要となる。
【００８５】
先の図２で図示したように、スリット板６１には角度検出用のスリット６１ａと、スリット板６１の基準位置を示すスリット６１ｂとを備えているので、スリット６１ｂが検出されたタイミングを基準とすることで、操舵角θｈの変化が検出された際に、スリット板６１に形成されたいずれのスリット６１ａを検出したのかを把握することができる。すなわち、スリット板６１の各スリット６１ａ毎の角度ピッチΘは、実測等によって予め把握することが可能であり、周方向に沿った順に配列すると、Θ１、Θ２…Θｎ−１、Θｎとして各スリット６１ａに対応した角度ピッチを特定することができる。そして、実際の検出時には、図１９に示すように、「…−Θｎ−１−Θｎ−Θ１−Θ２−…」と操舵方向に応じて角度ピッチΘが循環する状態となり、変化前の角度ピッチΘがΘ１とすると、次に操舵角θｈの変化が検出された際の角度ピッチは、「Θｎ」と「Θ２」のいずれかであり、これはその際の操舵方向に応じて容易に特定できる。このような処理を、操舵角θｈの変化が検出される毎に実施することで、角度ピッチΘの値を正確に設定することができる。
【００８６】
この一連の処理を図２０のフローチャートに示す。
【００８７】
この処理は、例えば操舵角検出ユニット６０の舵角カウント部６３で行う。まずＳ４０２では、操舵角θｈが変化したかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはこのルーチンを終了する。
【００８８】
操舵角θｈに変化があると（Ｓ４０２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ４０４に進み、スリット板６１の回転方向を判断する。例えば右方向の操舵で操舵角θｈのカウント値が増加するものとすると、このカウント値の増減でスリット板６１の回転方向が判断できる。
【００８９】
続くＳ４０６では、図１９の角度ピッチマップをもとに、現在設定されている角度ピッチと、Ｓ４０４で判断されたスリット板６１の回転方向とをもとに、該当する角度ピッチを特定し、その値を角度ピッチΘとして設定する。
【００９０】
続くＳ４０８では、変化前の操舵角θｈｏｌｄと、Ｓ４０６で設定した角度ピッチΘとをもとに、今回検出された操舵角θｈをθｈ＝θｈｏｌｄ＋Θとして設定する。
【００９１】
そしてＳ４１０では、Ｓ４０８で設定したθｈをθｈｏｌｄとして記憶させ、このルーチンを終了する。
【００９２】
図２０で示した一連の処理をＳ４００とすると、図６のフローチャートでは、Ｓ２０２の前段でＳ４００を実行して操舵角θｈ及び角度ピッチΘを設定する。これにより、Ｓ２０２以降の処理では、Ｓ４００で設定した操舵角θｈ及び角度ピッチΘを用いて各種演算処理を実行できることになり、推定処理部６４では角度ピッチΘのばらつきを考慮した推定操舵角θｈｈ及び推定操舵角速度θｈｈｖを設定することができる。
【００９３】
また、図１９の角度ピッチマップは、予め設定したマップを用いる場合を例に説明したが、実際の走行中に角度ピッチマップを作成することも可能である。具体的には、操舵角速度θｈｖが一定であると判断した場合に、操舵角θｈがカウントとされる時間間隔を計測することで、スリット板６１の各スリット６１ａ毎の角度ピッチΘが把握できる。
【００９４】
ここで操舵角速度が一定であることの判断手法について説明する。図２１にスリット板６１のスリット６１ａを例に、スリット６１ａを凹部として模式的に示す。スリット６１ａの幅にばらつきが生じる場合には、凹部と凸部の割合がばらつくが、凹部と凸部とを１組としこの凹凸を１周期としてみると、その１周期の長さは略一定となる。これはスリットの製造工程に起因して生じる現象である。従って、この一周期の速度、換言すればスリット板６１が１周期分変位する経過時間が、連続して一定となった際に、操舵角速度θｈｖが一定であると判断することができる。
【００９５】
このときの操舵角速度をθｈｖ０、操舵角θｈの変化が検出されるまでの経過時間をｔｓとすると、このときの角度ピッチΘはΘ＝θｈｖ０・ｔｓとして求めることができる。このような処理を、操舵角速度が一定である期間、各スリット毎に実施し、その結果をマップ化すればよい。このようなマップ作成処理は、一定期間毎に定期的に実施するか、或いは常時実施しても良い。また、角度ピッチΘの設定に際しては、作成した最新のマップを用いるか、或いは過去の結果を平均化したマップを用いるなど、適宜選択することができる。
【００９６】
なお、１周期の特定には、図２２に示すように、検出センサとなる２つのフォトインタラプタ６２ａの設置間隔を１周期とみなして、同様に操舵角速度θｈｖが一定である状況を判断することもできる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる操舵角検出装置によれば、操舵角の変化状態を推定して任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段を備えるので、操舵角検出手段で検出される角度ピッチに制約されずに、任意時点での推定操舵角を設定することができ、この推定操舵角に基づいて操舵制御を実施することで、制御対象をスムーズに動作させることが可能となる。また、操舵角推定手段は、操舵角を経時的に徐々に変化させると共に、操舵角速度が速い状況下では遅い状況下に比べて操舵角がより速く変化するように操舵角の変化状態を変更する徐変手段を備えるので、緩操舵時には推定操舵角の変化状態も緩やかになり推定操舵角に基づく操舵制御も緩やかに実施され、また、急操舵時は推定操舵角の変化状態も速まって推定誤差の増大を抑制することができる。
【００９８】
請求項２における操舵角検出装置によれば、操舵角の変化状態を推定して任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段を備えるので、操舵角検出手段で検出される角度ピッチに制約されずに、任意時点での推定操舵角を設定することができ、この推定操舵角に基づいて操舵制御を実施することで、制御対象をスムーズに動作させることが可能となる。また、操舵角推定手段は、操舵角を経時的に徐々に変化させると共に、車速が高い状況下では低い状況下に比べて、操舵角がより速く変化するように、操舵角の変化状態を変更する徐変手段を備えるので、低車速時には推定誤差を許容して操舵角を滑らかに変化させることが優先させ、高車速時には推定誤差が抑制され高い精度で操舵角を推定することができる。
【０１０４】
請求項３にかかる操舵角検出装置は、請求項１または請求項２における操舵角検出装置において、指標部が検出された際に指標部を特定すると共に、特定した指標部に対応する実際の角度ピッチをもとに、操舵角の検出値を設定する設定手段を備えるので、操舵角推定手段では、このようにして把握した実際の角度ピッチをもとに操舵角の推定処理を実施することで、推定処理をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】伝達比可変機構を備えた操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スリット板とフィトインタラプタを概略的に示す斜視図である。
【図３】操舵角検出ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】操舵制御装置で実施する処理を示すフローチャートである。
【図５】車速と伝達比との関係を規定したマップである。
【図６】図４の推定処理部で実施する処理を示すフローチャートである。
【図７】各記号の示す部位や範囲、及び演算式が示す範囲を図示した説明図である。
【図８】推定操舵角θｈｈの推移を示す説明図である。
【図９】反転時における推定操舵角θｈｈの推移を示す説明図である。
【図１０】他の実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のＳ３００で実施する推定操舵角の制限処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１０のＳ３００で実施する推定操舵角速度の制限処理を示すフローチャートである。
【図１３】操舵角検出ユニットの他の構成例を示すブロック図である。
【図１４】操舵角速度とカットオフ周波数との関係を規定したマップである。
【図１５】カットオフ周波数が変化した場合における推定操舵角θｈｈの推移を示す説明図である。
【図１６】車速とカットオフ周波数との関係を規定したマップである。
【図１７】操舵角θｈと推定操舵角θｈｈとの推移例を示すグラフである。
【図１８】検出される角度ピッチΘにばらつきがある場合に、一定の速度で操舵ハンドルを操作した際に操舵角変化を検出する時間間隔、操舵角θｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを示す説明図である。
【図１９】各スリットに対応した角度ピッチを示す角度ピッチマップである。
【図２０】角度ピッチΘ及び操舵角θｈの設定処理を示すフローチャートである。
【図２１】スリット幅のばらつき状態を示すと共に、１周期の特定例を示す説明図である。
【図２２】１周期の特定例を示す説明図である。
【符号の説明】
３０…伝達比可変機構、３１…アクチュエータ、６０…操舵角検出ユニット、
６１…スリット板、６２ａ、６２ｂ…フォトインタラプタ、
６３…舵角カウント部、６４…推定処理部、６５…フィルタ部、
７０…操舵制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置としては、例えば特開平６−２１９３０８号に開示されているように、インクリメント型の操舵角検出装置が用いられている。この操舵角検出装置の構成及び検出機構は概ね次のようになっている。操舵ハンドルに連動して回転するスリット板には、所定の角度ピッチで開口するスリットを所定間隔で円周上に形成し、このスリットを挟むように、発光素子及び受光素子で構成するフォトインタラプタを２組配置している。そして、操舵ハンドルの回転操作に連動してスリット板が回転すると、フォトインタラプタが光の透過時と遮蔽時に対応してオン状態、オフ状態と変化するため、この状態変化によって形成されるパルス数をカウントすることで、操舵ハンドルの回転角となる操舵角を検出している。なお、２組のフォトインタラプタには位相差が設けられており、各フォトインタラプタからの出力推移を検出することで、操舵ハンドルの回転方向も把握できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインクリメント型の操舵角検出装置では、検出される操舵角がステップ状（階段状）に変化することになり、このようにステップ状に変化する操舵角をもとに操舵制御を実施すると、設定される制御量もステップ状に変化する状態となるため、制御対象の動作にも影響し、スムーズな動作制御が困難であった。
【０００４】
なお、このようなインクリメント型の操舵角検出装置の分解能は、スリットの開口長及びスリットの間隔に依存し、スリットの開口長及びスリットの間隔を短く設定することで、検出角度の分解能が向上し、よりスムーズに制御対象の動作制御を行い得る。しかし、従来から検出角度の信頼性や耐久性を考慮して、スリットの開口長などが設定されているため、従来の構造に変更を加えることは困難である。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、従来の操舵角検出装置に構造上の変更を加えることなく、操舵角の変化をより細かく把握することができる操舵角検出装置を提供することにある。
【０００６】
そこで請求項１にかかる操舵角検出装置は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに下記（５）式に基づいて任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段と、前記操舵角推定手段で検出される操舵角の増減変化が反転した場合、次に操舵角が検出されるまでの間、前記操舵角推定手段による推定操舵角の設定処理を中止すると共に、下記（８）式に基づいて操舵角を推定し、推定した操舵角を前記推定操舵角として設定する推定制限手段とを備え、前記操舵角推定手段は、下記（６）式に基づいて推定した操舵角速度の下で前記推定操舵角を設定し、前記推定制限手段は、下記（９）式に基づいて推定した操舵角速度の下で前記推定操舵角を設定することを特徴とする操舵角検出装置。
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・ { （Δｔ／ΔＴ）−１ } ・・・（５）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴ ・・・（６）
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・{（Δｔ／ΔＴａ）−１} ・・・（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ ・・・（９）
但し、θｈｈ：推定操舵角
θｈ：操舵角検出手段で検出された操舵角
Δθ：今回検出された操舵角と前回検出された操舵角との差
Δｔ：推定操舵角が前回設定されてから今回設定されるまでの間の経過時間
ΔＴ：前回の操舵角から今回の操舵角までの舵角変化に要した時間
θｈｈｖ：推定操舵角速度
Θ：検出可能な操舵角の角度ピッチ
ΔＴａ：反転時用として予め規定した時間
【０００７】
操舵角推定手段では、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角を推定するので、検出可能な角度ピッチとしての操舵角検出手段の分解能に制約されずに、任意時点での推定操舵角を設定することが可能となる。この推定操舵角に基づいて操舵制御を実施することで、制御対象をスムーズに動作させることが可能なる。
また、操舵ハンドルの切り返し操作を行った場合などには、操舵角の増減変化が反転する状況となる。特に、車両の直進時などには、操舵角の中立位置付近においてこの反転が頻繁に発生する。そこで、操舵角の増減変化が反転した場合に操舵角推定手段による推定処理を中止し、推定制限手段によって下記（８）式に基づいて操舵角を推定する。また、（９）式に基づいて操舵角速度を推定する。
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・{（Δｔ／ΔＴａ）−１} ・・・（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ ・・・（９）
但し、θｈｈ：推定操舵角
θｈ：操舵角検出手段で検出された操舵角
Δθ：今回検出された操舵角と前回検出された操舵角との差
Δｔ：推定操舵角が前回設定されてから今回設定されるまでの間の経過時間
ΔＴａ：反転時用として予め規定した時間
Θ：検出可能な操舵角の角度ピッチ
このように、予め規定した時間ΔＴａを基準として、反転後の操舵角θｈに移行するように推定操舵角θｈｈを設定することにより、操舵角θｈが変化した直後に操舵ハンドルが切り返された場合でも、推定操舵角速度θｈｈｖが極めて大きな値になることを防止することができる。
【０００８】
請求項２にかかる操舵角検出装置は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段とを有し、操舵角推定手段は、操舵角検出手段で検出された操舵角が変化した際、推定操舵角を、推定操舵角検出手段で検出された操舵角の前回値から今回値に経時的に徐々に変化させるフィルタ部を備え、フィルタ部は、そのカットオフ周波数を、操舵角速度が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させる。
【０００９】
このようなフィルタ部を備えることで、操舵角が所定の角度ピッチで変化した場合にも、操舵角を経時的に徐々に変化させることができる。さらに、フィルタ部を介して得られる操舵角の変化状態を、操舵角速度に応じて変更することで、緩操舵時には推定操舵角の変化状態も緩やかになり、急操舵時は推定操舵角の変化状態も速まって推定誤差の増大を抑制することができる。
【００２０】
請求項３にかかる操舵角検出装置は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段とを有し、操舵角推定手段は、操舵角検出手段で検出された操舵角が変化した際、推定操舵角を、推定操舵角検出手段で検出された操舵角の前回値から今回値に経時的に徐々に変化させるフィルタ部を備え、フィルタ部は、そのカットオフ周波数を、車速が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させる。
【００２１】
このようなフィルタ部を備えることで、操舵角が所定の角度ピッチで変化した場合にも、操舵角を経時的に徐々に変化させることができる。さらに、フィルタ部を介して得られる操舵角の変化状態を、車速に応じて変更することで、緩操舵時には推定操舵角の変化状態も緩やかになり、急操舵時は推定操舵角の変化状態も速まって推定誤差の増大を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に第１の実施形態にかかる伝達比可変機構を備えた操舵制御装置の構成を示す。
【００２４】
入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２が連結されている。
【００２５】
また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の操舵角θｈを検出すると共に、後述する推定操舵角θｈｈなどを設定する操舵角検出ユニット６０を設けている。操舵角検出ユニット６０は、図２に示すように、所定の間隔で開口するスリット６１ａを形成したスリット板６１を有し、またスリット板６１を挟むように、発光素子及び受光素子で構成するフォトインタラプタ６２ａを２組配置しており、フォトインタラプタ６２ａによってスリット６１ａを検出する。また、スリット板６１には、スリット板６１の基準位置を示すスリット６１ｂを有し、このスリット６１ｂを検出するフォトインタラプタ６２ｂを備えている。
【００２６】
入力軸２０とともにスリット板６１が回転すると、図３に示すようにスリット６１ａの有無に応じたパルス信号（２値信号）ＳＳ１、ＳＳ２と、スリット６１ｂの有無に応じたパルス信号ＳＳ３とが、対応するフォトインタラプタ６２ａ、６２ｂから出力され、舵角カウント部６３に与えられる。舵角カウント部６３では、パルス信号ＳＳ１、ＳＳ２の位相差をもとに操舵ハンドル１０の回転方向を検知するとともに、パルス数をカウントすることで操舵角θｈをカウントする。この段階で検出される操舵角θｈは、このような検出機構から得られる分解能に応じた角度ピッチΘで検出されることになる。
【００２７】
舵角カウント部６３で検出された操舵角θｈは推定処理部６４に与えられる。推定処理部６４では後に説明するように、このように角度ピッチΘ毎に検出される操舵角θｈをもとに、次に操舵角θｈが変化するまでの間に推移する操舵角θｈ及び操舵角速度θｈｖの推定処理を実行し、各処理タイミングで推定される操舵角θｈ及び操舵角速度θｈｖを、推定操舵角θｈｈ及び推定操舵角速度θｈｈｖとして設定し、その結果を操舵制御装置７０に与える。
【００２８】
伝達比可変機構３０は、操舵ハンドル１０の操作に対する転舵輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作を制御する機構部となっており、入力軸２０に対して出力軸４０を相対的に回転駆動するアクチュエータ３１と、入力軸２０に対するアクチュエータ３１の回転角（入力軸２０に対する差動角）θｍを検出する回転角センサ３２とを備えている。ここで出力軸４０の回転角を出力角θｐとすると、操舵角θｈ、回転角θｍ、出力角θｐの関係は（１）式で示す関係となり、操舵角θｈ、出力角θｐ、伝達比Ｇの関係は（２）式で規定されるため、（１）式及び（２）式より、アクチュエータ３１の回転角θｍは（３）式で示すことができる。
【００２９】
θｐ＝θｈ＋θｍ …（１）
θｐ＝Ｇ・θｈ …（２）
θｍ＝（Ｇ―１）・θｈ …（３）
従って（３）式に基づいて、設定された伝達比Ｇをもとに操舵角θｈに応じてアクチュエータ３１の回転角θｍを制御することで、入力軸２０−出力軸４０間の伝達比制御を行うことができる。なお、出力角θｐは、ラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応するため、操舵角θｈ及び回転角θｍを検出することで（１）式より出力角θｐを検知することができ、この検知した出力角θｐをもとに転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角が検知可能となっている。
【００３０】
このような伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵制御装置７０によって実施され、操舵制御装置７０は、操舵角検出ユニット６０における推定結果の他、回転角センサ３２及び車速センサ７１の各検出結果をもとに、アクチュエータ３１に対して制御信号Ｉｓを出力することで、伝達比可変機構３０の駆動制御を実施している。
【００３１】
ここで、操舵制御装置７０で実施される処理について、図４のフローチャートに沿って説明する。
【００３２】
このフローチャートはイグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２に進み、回転角センサ３２で検出されたアクチュエータ３１の回転角θｍ、車速センサ７１で検出された車速Ｖをそれぞれ読み込む。
【００３３】
続くＳ１０３では、操舵角検出ユニット６０の推定処理部６４で推定された推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを読み込む。なお、具体的な推定処理は後に詳述する。
【００３４】
続くＳ１０４では、図５に示す車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０２で読み込んだ車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。
【００３５】
続くＳ１０６では、Ｓ１０３で読み込んだ推定操舵角θｈｈ及び推定操舵角速度θｈｈｖ及びＳ１０４で設定した伝達比Ｇを用い、下記（４）式をもとにアクチュエータ３１の目標回転角θｍｍを設定する。なお、（４）式ではいわゆる微分ステア制御を採用しており、前出の（３）式における操舵角θｈに対し操舵角速度の項が加わった式となっており、「ｋ」は所定の操舵角速度係数を示す。
【００３６】
θｍｍ＝（Ｇ−１）・（θｈｈ＋ｋ・θｈｈｖ） …（４）続くＳ１０８では、Ｓ１０６で設定された目標回転角θｍｍと、Ｓ１０２で読み込まれた回転角θｍとの角度偏差ｅを、ｅ＝θｍｍ−θｍとして設定する。
【００３７】
続くＳ１１０では、オーバーシュートすることなく偏差ｅを０にするように、アクチュエータ３１を制御する制御信号Ｉｓを決定する。この処理の一例としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の（ｓ）はラプラス演算子である。
【００３８】
続くＳ１１２では、Ｓ１１０で決定された制御信号Ｉｓをアクチュエータ３１に出力し、制御信号Ｉｓに応じてアクチュエータ３１を駆動する。
【００３９】
この後、Ｓ１１４に進み、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１０２に戻り、Ｓ１１４で「Ｙｅｓ」と判断されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が繰り返し実行される。
【００４０】
ここで、推定処理部６４で実施する推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖの設定処理について、図７を参照しつつ、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４１】
まずＳ２０２に進み、舵角カウント部６３でカウントされる操舵角θｈを読み込み、操舵角θｈが変化したかを判断する。例えば図７に示すように、今回検出時間ｔ２で操舵角θｈが変化した方向が、前回検出時間ｔ１で操舵角θｈが変化した方向と同じ方向、すなわち操舵角θｈの増減状態に変化が無い場合を想定すると、Ｓ２０２で「Ｙｅｓ」、Ｓ２０４で「Ｎｏ」と判断されてＳ２０６に進む。
【００４２】
Ｓ２０６では、反転フラグＲを０にセットして操舵角θｈの増減状態が反転していないことを示す。また、経過時間を計時するタイマのカウント値ＴｓをΔＴとして記憶すると共に、カウント値Ｔｓをリセットする。このタイマは、検出結果となる操舵角θｈに変化が生じた時点でリセットされ、再び計時を開始するタイマであるため、このＳ２０６で記憶したΔＴは、舵角変化に要した時間、すなわち前回検出時間ｔ１から今回検出時間ｔ２の間の経過時間を示す。
【００４３】
続くＳ２０８では、Δθ＝θｈ−θｈｈｏｌｄを演算し、検出された（Ｓ２０２で読み込まれた）操舵角θｈと前回のルーチンで推定した推定操舵角θｈｈｏｌｄとの間の角度偏差Δθを設定する。
【００４４】
続くＳ２１０では、Ｓ２０８で設定した角度偏差Δθを用いて、下記（５）式、をもとに推定操舵角θｈｈを設定すると共に、（６）式をもとに推定操舵角速度θｈｈｖを設定する。なお、「Θ」は、前述したように検出可能な操舵角θｈの角度ピッチである。
【００４５】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Δｔ／ΔＴ）−１｝ …（５）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴ …（６）
（５）式の右辺第２項で演算される量を図７に示しておく。（５）式中のΔｔは推定操舵角θｈｈが前回設定されてから今回設定されるまでの間の設定間隔（経過時間）を示しており、Δｔとして予め規定した固定値を用いるか、或いはＳ２０６でリセットされた後に計時が開始されたタイマのカウント値Ｔｓを用いても良い。
【００４６】
また、推定操舵角速度θｈｈｖは、（６）式に示したように、前回の舵角変化に要した時間ΔＴを基準とし、この時間ΔＴの間に角度ピッチΘ分だけ推移する操舵角速度として、推定操舵角速度θｈｈｖを設定する。
【００４７】
続くＳ２１２では、Ｓ２１０で設定された推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを、それぞれθｈｈｏｌｄ、θｈｈｖｏｌｄとして記憶し、このルーチンを終了する。
【００４８】
操舵角θｈに変化が無い場合を想定すると、Ｓ２０２で「Ｎｏ」と判断されてＳ２１４に進み、タイマのカウント値Ｔｓを読み込む。
【００４９】
続くＳ２１６では、Ｓ２１４で読み込んだカウント値Ｔｓが前回の舵角変化に要した時間ΔＴを超えたかを判断する。説明の便宜上、Ｔｓ≦ΔＴとすると、Ｓ２１６で「Ｎｏ」と判断されてＳ２１８へ進み、反転フラグＲが１にセットされているかを判断する。前回のルーチンでＲ＝０に設定されており、「Ｎｏ」と判断されてＳ２２０に進む。
【００５０】
Ｓ２２０では下記（７）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定すると共に、操舵角θｈに変化があった時点で推定した操舵角速度、すなわちＳ２１０で設定しＳ２１２で記憶したθｈｈｖｏｌｄを、推定操舵角速度θｈｈｖとして再び設定する。
【００５１】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Ｔｓ／ΔＴ）−１｝ …（７）
この（７）式は、先の（５）式における「Δｔ」を「Ｔｓ」に置き換えた式であり、カウント値Ｔｓが増加するに連れて、右辺第２項で設定される量が次第に減少するように推移する。
【００５２】
そしてＳ２１２に進み、前述したように今回設定した各推定値をそれぞれ記憶する。
【００５３】
このような処理は、操舵角θに変化が生じるまで繰り返されることになるが、操舵角θｈが推定操舵角速度θｈｈｖよりも遅く推移した場合には、ΔＴ時間が経過しても操舵角θｈに変化がなく、同一条件で操舵角θｈの推定処理を続けると、図８の一点鎖線で示すように、現在検出されている操舵角θｈを超えて推定操舵角θｈｈ’が変化してしまう。そこで、Ｓ２１６でタイマのカウント値Ｔｓが、前回の舵角変化に要した時間ΔＴを超えると（Ｓ２１６で「Ｙｅｓ」）、Ｓ２２２へ進み、前回のルーチンで設定され推定操舵角θｈｈｏｌｄを再び推定操舵角θｈｈとして設定する。この処理により、推定操舵角θｈｈは、ΔＴ以降、図８の点線で示すように一定値として推移する。
【００５４】
またＳ２２２では、操舵角θｈが推定操舵角速度θｈｈｖよりも遅く推移していることに対応して、現時点でのタイマのカウント値Ｔｓと、操舵角θｈの変化量としての検出可能な角度ピッチΘとを用いて、推定操舵角速度θｈｈｖの値を修正する。すなわち、推定操舵角速度θｈｈｖの値を、θｈｈｖ＝Θ／Ｔｓとして設定し、前回のルーチンで設定されていた推定操舵角速度θｈｈｖの値を更新する。これにより推定操舵角速度θｈｈｖの値はより小さな値に修正される。
【００５５】
このＳ２２２に至る処理は、以降、次ぎに操舵角θｈが変化するまで継続され、操舵角θｈが変化すると、Ｓ２０２、Ｓ２０４と進み、操舵角θｈの増減状態に変化がない場合には、先に説明したＳ２０６〜Ｓ２１２の処理が実施される。
【００５６】
一方、操舵角θｈの増減状態が反転した場合には、次ぎに操舵角θｈが変化するまでの間、反転時用の処理を実施する。すなわち、Ｓ２０２で「Ｙｅｓ」、Ｓ２０４で「Ｙｅｓ」と判断されて、Ｓ２２６に進む。
【００５７】
Ｓ２２６では、反転フラグＲを１にセットして操舵角θｈの増減状態が反転したことを示すと共に、タイマのカウント値Ｔｓをリセットしてタイマによる計時を開始する。
【００５８】
続く２２８では、Δθ＝θｈ−θｈｈｏｌｄを演算し、検出された（Ｓ２０２で読み込まれた）操舵角θｈと前回のルーチンで推定した推定操舵角θｈｈｏｌｄとの間の角度偏差Δθを設定する。
【００５９】
続くＳ２３０では、前出の（５）式、（６）式で用いたΔＴに代えて、反転時用として予め規定した時間ΔＴａを用いて、下記（８）式、（９）式をもとに推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを設定する。
【００６０】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Δｔ／ΔＴａ）−１｝ …（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ …（９）
なお、（８）式、（９）式は、Ｓ２２６でタイマのカウント値ＴｓをΔＴとして記憶することで、（５）式、（６）式をそのまま用いることも可能ではあるが、操舵角θｈが変化した直後に操舵ハンドル１０が切り返され、時間ΔＴが極短時間となると、その影響で推定操舵角速度θｈｈｖが極めて大きな値に設定される場合も生じ得る。そこで、これを防止するため、予め規定した時間ΔＴａを基準として、反転後の操舵角θｈに移行するように推定操舵角速度θｈｈｖを設定する（図９）。従って、角度ピッチΘも固定値として扱っているため、反転時の推定操舵角速度θｈｈｖは予め規定した値に設定されることになる。
【００６１】
そしてＳ２１２を経てこのルーチンを終了し、次回のルーチンでは、Ｓ２０２、Ｓ２１４、Ｓ２１６を経てＳ２１８に進み、先のＳ２２６で反転フラグＲが１に設定されているため、Ｓ２１８で「Ｙｅｓ」と判断されてＳ２３２に進む。
【００６２】
Ｓ２３２では下記（１０）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定すると共に、先のＳ２１２で設定した推定操舵角度θｈｈｖｏｌｄを、そのまま推定操舵角速度θｈｈｖとして設定する。なお、（１０）式中のΔＴｂは予め規定した時間を示し、（８）式におけるΔＴａと同一の値に設定しても良い。
【００６３】
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・｛（Ｔｓ／ΔＴｂ）−１｝ …（１０）
このＳ２３２の処理は、Ｓ２１６で「Ｎｏ」、すなわちタイマのカウント値ＴｓがΔＴａ時間以下となる間は繰り返し実施され、この間、推定操舵角θｈｈは予め規定した推定操舵角速度θｈｈｖで変化する。そして、Ｓ２１６で「Ｙｅｓ」、すなわちタイマのカウント値ＴｓがΔＴａ時間を超えると、先に説明したＳ２２２の処理に移行して、推定操舵角θｈｈを一定値として設定すると共に、推定操舵角速度θｈｈｖの値を修正する。
【００６４】
そして、操舵角θｈに変化がない間はこの処理が繰り返され、操舵角θｈに変化が生じると、再びＳ２０４以降の処理が実施され、次ぎに操舵角θｈが変化するまでの間における推定操舵角速度θｈｈｖなどの設定処理が実施される。
【００６５】
このような処理を繰り返し実施することで、推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖの設定処理が実施される。なお、図１７に、検出される操舵角θｈと推定操舵角θｈｈとの推移例を示しておく。図中に実線で示すように操舵角θｈが推移した場合、推定処理部６４で設定される推定操舵角θｈｈは点線で示すように推移することになる。
【００６６】
以上説明した図４のフローチャートでは、操舵角θｈの増減状態が反転した場合に、推定操舵角速度θｈｈｖを予め規定した値として設定したが（Ｓ２３０）、例えば、推定操舵角速度θｈｈｖ＝０に設定し、推定操舵角θｈｈは前回の推定操舵角θｈｈｏｌｄを維持するような処理を繰り返して実施しても良い。このように操舵角θｈの増減状態が反転する状況は、特に直進状態で頻繁に発生するため、推定操舵角速度θｈｈｖをゼロ或いは所定の小さな値に設定することで、直進時における操舵角θｈの振動的な変化を抑制することが可能となる。これにより直進時には、検出される操舵角θｈの変化に対する制御信号Ｉｓの変化が抑制され、直進状態における伝達比可変機構の不要な駆動を抑制することができる。
【００６７】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６８】
操舵角検出ユニット６０における検出結果のばらつき、或いは推定操舵角θｈｈなどの計算タイミングのばらつきなどの影響で、推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖが想定した範囲を超えて大きく変化する場合も生じ得る。このため、推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖが所定の変化率の範囲内で推移するように、設定される推定操舵角θｈｈ、推定操舵角速度θｈｈｖに対して制限処理を実施することも可能である。具体的には、図１０に示すように、Ｓ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２３０、Ｓ２３２とＳ２１２との間で制限処理Ｓ３００を実施する。
【００６９】
この制限処理の例を図１１のフローチャートに示す。
【００７０】
まず、Ｓ３１０では、Ｓ２１０などの前段のステップで設定された推定操舵角θｈｈと前回設定した推定操舵角θｈｈｏｌｄとの偏差と、推定操舵角がθｈｈｏｌｄからθｈｈに変化するまでの経過時間ΔＴｎとをもとに、下記（１１）式をもとに推定操舵角の変化率δを求める。
【００７１】
δ＝（θｈｈ−θｈｈｏｌｄ）／ΔＴｎ …（１１）
続くＳ３１２では、Ｓ３１０で求めた変化率δの絶対値が、予め規定した下限値δＬより小であるかを判断する。その判断結果が「Ｙｅｓ」の場合にはＳ３１４に進み、下記（１２）式より推定操舵角θｈｈを設定し、このルーチンを終了する。（１２）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定することで、推定操舵角θｈｈｏｌｄからの変化率が下限値δＬで制限された推定操舵角θｈｈが設定されることになる。
【００７２】
θｈｈ＝θｈｈｏｌｄ＋δＬ・ΔＴｎ …（１２）
一方、Ｓ３１２で「Ｎｏ」と判断された場合には、Ｓ３１６に進み、Ｓ３１０で求めた変化率δの絶対値が、予め規定した上限値δＨより大であるかを判断する。その判断結果が「Ｙｅｓ」の場合にはＳ３１８に進み、下記（１３）式より推定操舵角θｈｈを設定し、このルーチンを終了する。（１３）式をもとに推定操舵角θｈｈを設定することで、推定操舵角θｈｈｏｌｄからの変化率が上限値δＨで制限された推定操舵角θｈｈが設定されることになる。
【００７３】
θｈｈ＝θｈｈｏｌｄ＋δＨ・ΔＴｎ …（１３）
そして、Ｓ３１６で「Ｎｏ」、すなわち変化率δが｜δＬ｜≦｜δ｜≦｜δＨ｜の場合には、推定操舵角θｈｈを変更することなく、このルーチンを終了するため、Ｓ２１０などの前段のステップで設定された推定操舵角θｈｈがそのまま設定されることになる。
【００７４】
また、推定操舵角速度θｈｈｖについても同様な制限処理を実施するが、前回設定した推定操舵角速度をθｈｈｖｏｌｄ、推定操舵角速度θｈｈｖの変化率をδｖ、変化率の下限値をδｖＬ、変化率の上限値をδｖＨとすると、フローチャートは図１２に示すようになる。この図１２におけるＳ３２０〜Ｓ３２８は、図１１におけるＳ３１０〜Ｓ３１８と同様な処理であり説明は省略する。なお、上限値δＨ、下限値δＬ、変化率の上限値δｖＨ及び変化率の下限値δｖＬは、固定値に限定するものではなく、例えば操舵角速度に応じて設定することも可能である。
【００７５】
次に、第３の実施形態について説明する。
【００７６】
図１３では、操舵角検出ユニット６０の他の構成例を示しており、図３の推定処理部６４に代えてフィルタ部６５を備えており、フィルタ部６５を介して得られる操舵角θｈを、推定操舵角θｈｈとして操舵制御装置７０へ与える。
【００７７】
フィルタ部６５はローパスフィルタを備えて構成している。舵角カウント部６３で検出される操舵角が前回値（θｈｏｌｄ）から今回値（θｈ）にステップ状に変化すると、このステップ状に変化する操舵角がフィルタ部６５に与えられ、ローパスフィルタを介することで、推定結果となる操舵角が前回値（θｈｈｏｌｄ）から今回値（θｈｈ）に経時的に徐々に変化するように推移する。
【００７８】
そしてフィルタ部６５におけるローパスフィルタは、そのカットオフ周波数を、図１４に示すように操舵角速度が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させている。このようにカットオフ周波数を操舵角速度に応じて設定することで、操舵角速度が速い状況下では、図１５に点線で示すように、推定操舵角θｈｈの変化が速められるため、推定操舵角θｈｈに基づく操舵制御の応答遅れを抑制することができる。これに対し、操舵角速度が遅い状況下では、図１５に一点鎖線で示すように、推定操舵角θｈｈの変化が緩やかになり、推定操舵角θｈｈに基づく操舵制御も緩やかに行われるため、滑らかな操舵感を得ることができる。
【００７９】
また、フィルタ部６５におけるカットオフ周波数は、図１６に示すように車速Ｖが高いほどより高い周波数となるように、車速Ｖに応じて設定することも可能である。これにより、低車速時には推定誤差を許容して推定操舵角θｈｈを滑らかに変化させることを優先させ、高車速時には推定誤差を抑制し、高い精度で推定操舵角θｈｈを設定することが可能となる。
【００８０】
また、角速度センサによって操舵角速度を検出する場合にも、同様に適用することが可能であり、検出された角速度をフィルタ部６５に与え、ローパスフィルタを介して得られる角速度を推定操舵角速度θｈｈｖとして設定する。なお、この場合も、図１４或いは図１６で示したように、ローパスフィルタのカットオフ周波数を操舵角速度や車速に応じて変化させることで同様な効果が得られる。
【００８１】
第３の実施形態では、推定結果となる操舵角を前回値（θｈｈｏｌｄ）から今回値（θｈｈ）に経時的に徐々に変化させる手法として、ローパスフィルタを備えたフィルタ部６５を例示したが、この例に限定するものではない。例えば、検出される操舵角が前回値（θｈｏｌｄ）から今回値（θｈ）に変化した場合に、補間係数γ（０≦γ≦１）を用いて、推定操舵角θｈｈを下記（１４）式で設定するフィルタリング処理を、フィルタ部６５において実施することもできる。
【００８２】
θｈｈ＝γ・θｈ＋（１−γ）・θｈｏｌｄ …（１４）
この場合、補間係数γをγ＝０から経時的に増加させることで、推定操舵角θｈｈがθｈｏｌｄからθｈへ徐々に移行するように設定することができる。そして、補間係数γの変化分を操舵角速度や車速Ｖに応じて変更することで、前述した効果が発揮される。
【００８３】
次に、第４の実施形態について説明する。
【００８４】
第１の実施形態などでは、操舵角検出ユニット６０の舵角カウント部６３が、操舵角θｈを一定の角度ピッチΘ毎で検出するものとして説明した。しかし、スリット板６１に形成したスリット６１ａ、６１ｂの幅にばらつきがある場合や、或いはフォトインタラプタ６２ａ、６２ｂの取り付け位置にばらつきがある場合には、検出される操舵角の角度ピッチΘもばらつくことになる。一定速度で操舵ハンドル１０が操作された場合には、操舵角θｈの変化が検出される時間間隔が一定となるはずであるが、検出される角度ピッチΘにばらつきがあると、図１８に示すように、操舵角θｈの変化が検出される時間間隔ｔ１０〜ｔ１５がばらつくことになり、角度ピッチΘを一定として求めた各推定操舵角速度θｈｈｖもばらつきを示す。このように、検出される角度ピッチΘの１つ１つの精度が、推定操舵角等の演算結果に直接影響を及ぼすため、角度ピッチΘにばらつきが存在する場合には、このばらつきを考慮して前述した各推定処理を行うことが必要となる。
【００８５】
先の図２で図示したように、スリット板６１には角度検出用のスリット６１ａと、スリット板６１の基準位置を示すスリット６１ｂとを備えているので、スリット６１ｂが検出されたタイミングを基準とすることで、操舵角θｈの変化が検出された際に、スリット板６１に形成されたいずれのスリット６１ａを検出したのかを把握することができる。すなわち、スリット板６１の各スリット６１ａ毎の角度ピッチΘは、実測等によって予め把握することが可能であり、周方向に沿った順に配列すると、Θ１、Θ２…Θｎ−１、Θｎとして各スリット６１ａに対応した角度ピッチを特定することができる。そして、実際の検出時には、図１９に示すように、「…−Θｎ−１−Θｎ−Θ１−Θ２−…」と操舵方向に応じて角度ピッチΘが循環する状態となり、変化前の角度ピッチΘがΘ１とすると、次に操舵角θｈの変化が検出された際の角度ピッチは、「Θｎ」と「Θ２」のいずれかであり、これはその際の操舵方向に応じて容易に特定できる。このような処理を、操舵角θｈの変化が検出される毎に実施することで、角度ピッチΘの値を正確に設定することができる。
【００８６】
この一連の処理を図２０のフローチャートに示す。
【００８７】
この処理は、例えば操舵角検出ユニット６０の舵角カウント部６３で行う。まずＳ４０２では、操舵角θｈが変化したかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはこのルーチンを終了する。
【００８８】
操舵角θｈに変化があると（Ｓ４０２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ４０４に進み、スリット板６１の回転方向を判断する。例えば右方向の操舵で操舵角θｈのカウント値が増加するものとすると、このカウント値の増減でスリット板６１の回転方向が判断できる。
【００８９】
続くＳ４０６では、図１９の角度ピッチマップをもとに、現在設定されている角度ピッチと、Ｓ４０４で判断されたスリット板６１の回転方向とをもとに、該当する角度ピッチを特定し、その値を角度ピッチΘとして設定する。
【００９０】
続くＳ４０８では、変化前の操舵角θｈｏｌｄと、Ｓ４０６で設定した角度ピッチΘとをもとに、今回検出された操舵角θｈをθｈ＝θｈｏｌｄ＋Θとして設定する。
【００９１】
そしてＳ４１０では、Ｓ４０８で設定したθｈをθｈｏｌｄとして記憶させ、このルーチンを終了する。
【００９２】
図２０で示した一連の処理をＳ４００とすると、図６のフローチャートでは、Ｓ２０２の前段でＳ４００を実行して操舵角θｈ及び角度ピッチΘを設定する。これにより、Ｓ２０２以降の処理では、Ｓ４００で設定した操舵角θｈ及び角度ピッチΘを用いて各種演算処理を実行できることになり、推定処理部６４では角度ピッチΘのばらつきを考慮した推定操舵角θｈｈ及び推定操舵角速度θｈｈｖを設定することができる。
【００９３】
また、図１９の角度ピッチマップは、予め設定したマップを用いる場合を例に説明したが、実際の走行中に角度ピッチマップを作成することも可能である。具体的には、操舵角速度θｈｖが一定であると判断した場合に、操舵角θｈがカウントとされる時間間隔を計測することで、スリット板６１の各スリット６１ａ毎の角度ピッチΘが把握できる。
【００９４】
ここで操舵角速度が一定であることの判断手法について説明する。図２１にスリット板６１のスリット６１ａを例に、スリット６１ａを凹部として模式的に示す。スリット６１ａの幅にばらつきが生じる場合には、凹部と凸部の割合がばらつくが、凹部と凸部とを１組としこの凹凸を１周期としてみると、その１周期の長さは略一定となる。これはスリットの製造工程に起因して生じる現象である。従って、この一周期の速度、換言すればスリット板６１が１周期分変位する経過時間が、連続して一定となった際に、操舵角速度θｈｖが一定であると判断することができる。
【００９５】
このときの操舵角速度をθｈｖ０、操舵角θｈの変化が検出されるまでの経過時間をｔｓとすると、このときの角度ピッチΘはΘ＝θｈｖ０・ｔｓとして求めることができる。このような処理を、操舵角速度が一定である期間、各スリット毎に実施し、その結果をマップ化すればよい。このようなマップ作成処理は、一定期間毎に定期的に実施するか、或いは常時実施しても良い。また、角度ピッチΘの設定に際しては、作成した最新のマップを用いるか、或いは過去の結果を平均化したマップを用いるなど、適宜選択することができる。
【００９６】
なお、１周期の特定には、図２２に示すように、検出センサとなる２つのフォトインタラプタ６２ａの設置間隔を１周期とみなして、同様に操舵角速度θｈｖが一定である状況を判断することもできる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる操舵角検出装置によれば、操舵角の変化状態を推定して任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段を備えるので、操舵角検出手段で検出される角度ピッチに制約されずに、任意時点での推定操舵角を設定することができ、この推定操舵角に基づいて操舵制御を実施することで、制御対象をスムーズに動作させることが可能となる。また、操舵角推定手段は、操舵角を経時的に徐々に変化させると共に、操舵角速度が速い状況下では遅い状況下に比べて操舵角がより速く変化するように操舵角の変化状態を変更する徐変手段を備えるので、緩操舵時には推定操舵角の変化状態も緩やかになり推定操舵角に基づく操舵制御も緩やかに実施され、また、急操舵時は推定操舵角の変化状態も速まって推定誤差の増大を抑制することができる。
【００９８】
請求項２における操舵角検出装置によれば、操舵角の変化状態を推定して任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段を備えるので、操舵角検出手段で検出される角度ピッチに制約されずに、任意時点での推定操舵角を設定することができ、この推定操舵角に基づいて操舵制御を実施することで、制御対象をスムーズに動作させることが可能となる。また、操舵角推定手段は、操舵角を経時的に徐々に変化させると共に、車速が高い状況下では低い状況下に比べて、操舵角がより速く変化するように、操舵角の変化状態を変更する徐変手段を備えるので、低車速時には推定誤差を許容して操舵角を滑らかに変化させることが優先させ、高車速時には推定誤差が抑制され高い精度で操舵角を推定することができる。
【０１０４】
請求項３にかかる操舵角検出装置は、請求項１または請求項２における操舵角検出装置において、指標部が検出された際に指標部を特定すると共に、特定した指標部に対応する実際の角度ピッチをもとに、操舵角の検出値を設定する設定手段を備えるので、操舵角推定手段では、このようにして把握した実際の角度ピッチをもとに操舵角の推定処理を実施することで、推定処理をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】伝達比可変機構を備えた操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スリット板とフィトインタラプタを概略的に示す斜視図である。
【図３】操舵角検出ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】操舵制御装置で実施する処理を示すフローチャートである。
【図５】車速と伝達比との関係を規定したマップである。
【図６】図４の推定処理部で実施する処理を示すフローチャートである。
【図７】各記号の示す部位や範囲、及び演算式が示す範囲を図示した説明図である。
【図８】推定操舵角θｈｈの推移を示す説明図である。
【図９】反転時における推定操舵角θｈｈの推移を示す説明図である。
【図１０】他の実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のＳ３００で実施する推定操舵角の制限処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１０のＳ３００で実施する推定操舵角速度の制限処理を示すフローチャートである。
【図１３】操舵角検出ユニットの他の構成例を示すブロック図である。
【図１４】操舵角速度とカットオフ周波数との関係を規定したマップである。
【図１５】カットオフ周波数が変化した場合における推定操舵角θｈｈの推移を示す説明図である。
【図１６】車速とカットオフ周波数との関係を規定したマップである。
【図１７】操舵角θｈと推定操舵角θｈｈとの推移例を示すグラフである。
【図１８】検出される角度ピッチΘにばらつきがある場合に、一定の速度で操舵ハンドルを操作した際に操舵角変化を検出する時間間隔、操舵角θｈ、推定操舵角速度θｈｈｖを示す説明図である。
【図１９】各スリットに対応した角度ピッチを示す角度ピッチマップである。
【図２０】角度ピッチΘ及び操舵角θｈの設定処理を示すフローチャートである。
【図２１】スリット幅のばらつき状態を示すと共に、１周期の特定例を示す説明図である。
【図２２】１周期の特定例を示す説明図である。
【符号の説明】
３０…伝達比可変機構、３１…アクチュエータ、６０…操舵角検出ユニット、
６１…スリット板、６２ａ、６２ｂ…フォトインタラプタ、
６３…舵角カウント部、６４…推定処理部、６５…フィルタ部、
７０…操舵制御装置。
Claims (3)
- 操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに下記（５）式に基づいて任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段と、
前記操舵角推定手段で検出される操舵角の増減変化が反転した場合、次に操舵角が検出されるまでの間、前記操舵角推定手段による推定操舵角の設定処理を中止すると共に、下記（８）式に基づいて操舵角を推定し、推定した操舵角を前記推定操舵角として設定する推定制限手段とを備え、
前記操舵角推定手段は、下記（６）式に基づいて推定した操舵角速度の下で前記推定操舵角を設定し、
前記推定制限手段は、下記（９）式に基づいて推定した操舵角速度の下で前記推定操舵角を設定することを特徴とする操舵角検出装置。
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・ { （Δｔ／ΔＴ）−１ } ・・・（５）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴ ・・・（６）
θｈｈ＝θｈ＋Δθ・{（Δｔ／ΔＴａ）−１} ・・・（８）
θｈｈｖ＝Θ／ΔＴａ ・・・（９）
但し、θｈｈ：推定操舵角
θｈ：操舵角検出手段で検出された操舵角
Δθ：今回検出された操舵角と前回検出された操舵角との差
Δｔ：推定操舵角が前回設定されてから今回設定されるまでの間の経過時間
ΔＴ：前回の操舵角から今回の操舵角までの舵角変化に要した時間
θｈｈｖ：推定操舵角速度
Θ：検出可能な操舵角の角度ピッチ
ΔＴａ：反転時用として予め規定した時間 - 操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段とを有し、
前記操舵角推定手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角が変化した際、前記推定操舵角を、前記推定操舵角検出手段で検出された操舵角の前回値から今回値に経時的に徐々に変化させるフィルタ部を備え、
前記フィルタ部は、そのカットオフ周波数を、操舵角速度が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させることを特徴とする操舵角検出装置。 - 操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
所定の角度ピッチで操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって操舵角の変化が検出された時点で、次に操舵角が検出されるまでの間に推移する操舵角の変化状態を推定し、その推定結果をもとに任意時点での操舵角を推定操舵角として設定する操舵角推定手段とを有し、
前記操舵角推定手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角が変化した際、前記推定操舵角を、前記推定操舵角検出手段で検出された操舵角の前回値から今回値に経時的に徐々に変化させるフィルタ部を備え、
前記フィルタ部は、そのカットオフ周波数を、車速が増加するに連れてより高い周波数になるように変化させることを特徴とする操舵角検出装置。
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