JP6885171B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載されるように、イグニッションオン（以後、「ＩＧオン」と呼称）時に各種センサの検出結果に基づいてモータを制御するＥＣＵと、イグニッションオフ（以後、「ＩＧオフ」と呼称）時にステアリングホイールの絶対操舵角に関連する情報を監視する補助回路とが搭載されたステアリング装置が知られている。

バッテリの消費電力の低減のため、ＩＧオフ時に、ＥＣＵへの給電は停止される。すなわち、ＩＧオフ中に、ＥＣＵではステアリングホイールの絶対操舵角の変化を検出できない。そのため、上記の補助回路には、ＩＧオフ中であれ、バッテリから給電される。補助回路は、ＩＧオフ中に給電されることで、ステアリングホイールの絶対操舵角に関連する情報の１つとしての回転角センサにより検出されるモータの回転角度に応じたＳｉｎ信号およびＣｏｓ信号を監視することにより絶対操舵角の変化を監視している。尚、回転角センサにバッテリから間欠的に給電（間欠駆動）されることで、より消費電力が削減される。

補助回路は、コンパレータと、象限検出部と、カウント方向判断部と、カウンタとを有している。コンパレータは、モータの回転角度に応じたＳｉｎ信号およびＣｏｓ信号のレベルが、設定された閾値より高い値であれば、第１信号としてのＨｉレベルの信号を、低い値であれば第２信号としてのＬｏレベルの信号を生成する。象限検出部は、モータの回転角度の位相が、コンパレータにより生成される高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏの組み合わせに基づき均等に４つに区分される直交座標系の象限のうちのどの象限に該当するかを判定している。カウント方向判断部は、象限検出部により判定されたモータの回転角度の位相を示す象限に応じてモータの回転方向を検知する。カウント方向判断部は、モータの回転方向に応じて左回転検出フラグおよび右回転検出フラグを出力する。カウンタは、回転方向判定部から出力されるフラグに基づき絶対操舵角に関連する情報であるカウント値を増減させている。カウンタは、ＩＧオフ時には、カウント値を記録している。ＩＧオン時、補助回路は、ＩＧオフ中にカウンタに記録していたカウント値と、回転角センサにより生成されるＳｉｎ信号およびＣｏｓ信号をＥＣＵに出力する。ＥＣＵは、ＩＧオン時に補助回路から出力された絶対操舵角に関連する情報に基づきステアリングホイールの絶対操舵角を演算し、当該演算された絶対操舵角に基づきステイリング装置を制御する。

特開２０１６−５９１８号公報

しかし、特許文献１に記載されている車両制御装置では、間欠駆動する駆動周期については言及されていない。仮に、車両制御装置における間欠駆動の駆動周期が、モータが９０°回転する周期よりも大きい周期に設定された場合、モータの回転方向が認識できなくなり、絶対操舵角の変化を正確に監視できなくなる懸念がある。例えば、象限検出部において、モータの回転角度が１象限から３象限に移動したと判定してしまい、モータの回転角度が１象限から２象限を経由して３象限に遷移したのか、モータの回転角度が１象限から４象限を経由して３象限に遷移したのか、を判断できなくなる懸念がある。ひいては、カウント方向判断部が左回転検出フラグ（または右回転検出フラグ）を出力するところを、右回転検出フラグ（または左回転検出フラグ）を出力してしまい、車両制御装置のおける絶対操舵角の変化を監視できなくなってしまう懸念がある。

本発明の目的は、より適切に絶対操舵角の変化を監視できる車両制御装置を提供することである。

上記目的を達成し得る車両制御装置は、イグニッションオフ時に外部に設けられた電源から間欠的に給電されることにより間欠駆動されることでステアリングホイールの絶対操舵角に関連する情報を監視し、イグニッションオン時に前記情報に基づいて演算される絶対操舵角を使用して制御対象を制御する車両制御装置を前提としている。上記の車両制御装置は、モータの回転角度に応じた前記情報の１つとしての正弦信号および余弦信号を出力する位置検出器と、前記正弦信号および前記余弦信号に対する閾値を有し、前記正弦信号および前記余弦信号が前記閾値以上となる場合に第１信号を、前記閾値より低くなる場合に第２信号を生成するコンパレータと、前記第１信号および前記第２信号の組み合わせに基づき前記正弦信号および前記余弦信号の直交座標系における座標の象限について、いずれも９０°よりも大きく設定されている３つに区分したいずれの象限に該当するかを監視することで、前記モータの回転角度の位相を検出する象限検出部と、前記象限検出部により検出された前記該当している象限の変化を監視して象限変化の有無と前記回転角度の位相に基づき前記モータの回転方向を判断する回転方向判断部と、前記回転方向判断部により判断された前記モータの回転方向に応じて前記情報の１つとしてのカウント値を増減するカウンタとを有している。前記車両制御装置における前記間欠駆動の駆動周期は、前記象限検出部が前記モータの回転角度の位相が変化しても各象限を１つずつ経由していることを検出することができる期間に設定されていることを要旨とする。

上記構成によれば、間欠駆動の駆動周期を、象限検出部がモータの回転角度の位相が変化しても各象限を１つずつ経由していることを検出することができる期間に設定している。そのため、間欠駆動により象限検出部によりモータの回転角度の位相が直交座標系におけるどの象限に位置しているかを適切に判断することができる。すなわち、絶対操舵角の変化をより適切に監視することができる。

前記象限の数は、３つであることが好ましい。
従来技術において、コンパレータの閾値は、正弦信号および余弦信号に対して１つだけ設定されている。当該閾値は、モータの回転角度が１８０°変化する毎に第１信号および第２信号を生成する観点で設定されている。正弦信号および余弦信号の正負の組み合わせ、すなわち第１信号および第２信号の組み合わせによって座標の象限が均等に４つに区分されている。すなわち、モータの回転角度が９０°変化する毎に、モータの回転角度の位相が第１〜第４象限のいずれかに遷移したことを検知している。

その点、上記の車両制御装置によれば、象限検出部では、コンパレータにより生成される正弦信号および余弦信号の第１信号および第２信号の組み合わせによって、座標の象限が３つに区分されている。そのため、従来技術と比較すると、１つの象限に対応するモータの回転角度分をモータが回転する周期が長くなっている。すなわち、間欠駆動の駆動周期を長くすることができる。また、従来技術と比較すると、象限検出部においてモータの回転角度の位相の変位を検出する頻度が少なくなる。ひいては回転方向判断部およびカウンタによる演算頻度も少なくなる。したがって、間欠駆動の駆動周期を長くできることに加え、車両制御装置による演算頻度が少なくなる分だけ、より消費電力を低減できる。

前記閾値は、前記正弦信号に対する第１閾値と、前記余弦信号に対する第２閾値とが設定され、前記第１信号および前記第２信号の組み合わせに基づき、３つの前記象限のそれぞれが１２０°に設定されていることが好ましい。

本発明の車両制御装置によれば、より適切に絶対操舵角の変化を監視できる。

一実施の形態における車両制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図。 一実施の形態における車両制御装置の補助回路の構成を示すブロック図。 一実施の形態における車両制御装置の回転方向判定部の概略図。 一実施の形態における車両制御装置のコンパレータの閾値と、回転角センサにより生成されるＳｉｎ信号およびＣｏｓ信号との関係を示すグラフ。 一実施の形態における車両制御装置の象限検出部による象限判定の様子を示した図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、一実施の形態における車両制御装置の象限検出部における象限区分の具体例を示した図。 従来技術におけるコンパレータの閾値と、回転角センサにより生成されるＳｉｎ信号およびＣｏｓ信号との関係を示すグラフ。 従来技術における象限検出部における象限区分の具体例を示した図。 変形例におけるコンパレータの閾値と、回転角センサにより生成されるＳｉｎ信号およびＣｏｓ信号との関係を示すグラフ。

以下、車両制御装置をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」とする。）の制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、制御対象としてのＥＰＳ１０は、操舵機構２０、アシストトルク付与機構３０、制御装置４０、およびバッテリ８０を備えている。

操舵機構２０は、運転者のステアリングホイール２１の操作に基づいて転舵輪２６，２６を転舵させる。操舵機構２０は、ステアリングホイール２１と一体回転するステアリングシャフト２２と、ラックシャフト２３とを有している。ステアリングシャフト２２は、ステアリングホイール２１と連結されるコラムシャフト２２ａと、コラムシャフト２２ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト２２ｂと、インターミディエイトシャフト２２ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト２２ｃとを有している。ピニオンシャフト２２ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構２４を介してラックシャフト２３に連結されている。ラックアンドピニオン機構２４は、ピニオンシャフト２２ｃの下端部に設けられているピニオン歯と、ラックシャフト２３におけるラック歯とが互いに噛み合うことで形成されている。したがって、ステアリングシャフト２２の回転運動は、ラックアンドピニオン機構２４を介してラックシャフト２３の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト２３の両端にそれぞれ連結されたタイロッド２５，２５を介して、左右の転舵輪２６，２６にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪２６，２６の転舵角が変化する。

アシストトルク付与機構３０は、コラムシャフト２２ａに接続された減速機構３２と、回転軸３１ａを有するモータ３１と、を有している。モータ３１の回転軸３１ａの回転力は減速機構３２を介してコラムシャフト２２ａに伝達される。モータ３１は、ステアリングホイール２１の操作をアシストするアシスト力の発生源として使用される。モータ３１としては、例えば３相ブラシレスモータが採用される。

制御装置４０は、各種センサからの出力を取り込み、その出力に基づいてモータ３１の駆動を制御する。各種センサは、ステアリングホイール２１の操作量や車両の状態量を検出する目的で設けられている。例えば、各種センサとしては、トルクセンサ５１および位置検出器としての回転角センサ５２がある。トルクセンサ５１は、コラムシャフト２２ａにおけるステアリングホイール２１とアシストトルク付与機構３０との間に設けられている。トルクセンサ５１は、運転者のステアリングホイール２１の操作によりステアリングシャフト２２に生じる状態量（ステアリングホイール２１の操作状態を示す状態量）としての操舵トルクτを周期的に検出している。回転角センサ５２は、モータ３１に設けられている。回転角センサ５２は、モータ３１の回転軸３１ａの回転角度θに応じた正弦信号としてのＳｉｎ信号Ｓおよび余弦信号としてのＣｏｓ信号Ｃを生成する。尚、回転角度θに応じたＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃは、ステアリングホイール２１の回転角度である絶対操舵角θｓに関連する情報の一部であり、当該絶対操舵角θｓを演算するために使用される。モータ３１の回転軸３１ａとステアリングシャフト２２とは減速機構３２を介して連動する。このため、回転軸３１ａの回転角度θとステアリングシャフト２２の回転角度、ひいてはステアリングホイール２１の回転角度である絶対操舵角θｓとの間には相関がある。したがって、モータ３１の回転角度θに応じたＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃに基づき絶対操舵角θｓを求めることができる。

制御装置４０は、回転角センサ５２を含め、ＥＣＵ４１、補助回路５３、および通電制御部７０を有している。回転角センサ５２、ＥＣＵ４１、および補助回路５３には、通電制御部７０を介してバッテリ８０から給電されている。通電制御部７０は、図示しないイグニッションスイッチがオン状態（以後、「ＩＧオン」と呼称）のとき、イグニッションスイッチから発生したイグニッションオン信号ＩＧＯＮが入力されることで、回転角センサ５２、ＥＣＵ４１、および補助回路５３に常時給電する。通電制御部７０は、イグニッションスイッチがオフ状態（以後、「ＩＧオフ」と呼称）のとき、イグニッションスイッチから発生したイグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦが入力されることで、バッテリ８０の消費電力を低減するためにＥＣＵ４１への給電を停止する。また、このとき、通電制御部７０は、補助回路５３への給電は継続し、回転角センサ５２へは間欠的に給電する。

モータ３１には、回転角センサ５２とともに補助回路５３が設けられている。補助回路５３は、ＩＧオフ中に、絶対操舵角θｓの変化を監視する。このため、回転角センサ５２および補助回路５３は、ＩＧオン時およびＩＧオフ時のいずれであってもバッテリから給電される。補助回路５３は、回転角センサ５２で生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃを取り込み、絶対操舵角θｓに関連する情報を生成する。補助回路５３は、ＩＧオフ中に生成された絶対操舵角θｓに関連する情報を記録する。また、補助回路５３は、ＩＧオン時に、回転角センサ５２により生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃと、当該生成された絶対操舵角θｓに関連する情報とをＥＣＵ４１に出力することにより、ＥＣＵ４１による絶対操舵角θｓの演算を補助する。

ＥＣＵ４１は、ＩＧオン時に、回転角センサ５２により生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃと、補助回路５３により生成された絶対操舵角θｓに関連する情報とに基づきステアリングホイール２１の絶対操舵角θｓを演算する。ＥＣＵ４１は、当該演算した絶対操舵角θｓと、トルクセンサ５１により検出された操舵トルクτとに基づいてモータ３１の駆動を制御する。ＥＣＵ４１は、ＩＧオフする直前の絶対操舵角θｓを記録する。

ここで、補助回路５３が、ＩＧオフ時においても絶対操舵角θｓの変化を監視する理由について説明する。
ＥＣＵ４１は、ＩＧオフ時には、バッテリの消費電力の低減のために給電が停止される。そのため、ＥＣＵ４１は、ＩＧオフ中において、ステアリングホイール２１の絶対操舵角θｓの変化を検出できない。すなわち、ＩＧオフ中にステアリングホイール２１の絶対操舵角θｓに変化が生じている状態でＩＧオンとなった場合、ＥＣＵ４１は、本来、変化後の最新の絶対操舵角θｓに基づきモータ３１を制御しなければならないところ、ＩＧオフとなる直前に記録した絶対操舵角θｓに基づきモータ３１を制御してしまうおそれがある。このため、ＩＧオフ時においても回転角センサ５２および補助回路５３に給電し、絶対操舵角θｓに関連する情報を補助回路５３により検出することで、ステアリングホイール２１の絶対操舵角θｓの変化を監視する必要がある。

尚、ＩＧオフ時、回転角センサ５２は、通電制御部７０を介して間欠的に給電されることにより間欠駆動する。バッテリから常時給電されていなくとも、ＩＧオフ中にステアリングホイール２１に回転があったか分かる程度の絶対操舵角θｓに関連する情報を得ることができればよく、回転角センサ５２が間欠駆動することによってバッテリの消費電力をより低減できることが期待できる。また、回転角センサ５２に間欠駆動の駆動周期は、通電制御部７０が決定している。通電制御部７０は、イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦが入力されたとき、モータ３１が１２０°回転する周期でバッテリ８０から回転角センサ５２に対して間欠的に給電する。

次に、補助回路５３の構成を説明する。
図２に示すように、補助回路５３は、増幅器６１と、カウンタユニット５４と、通信インターフェース６７とを有している。尚、ＩＧオフ時に通信インターフェース６７にはバッテリから給電されない。そのため、ＩＧオフ時には、補助回路５３からＥＣＵ４１には、絶対操舵角θｓに関連する情報は送信されない。

増幅器６１は、回転角センサ５２により生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃを増幅する。尚、補助回路５３として増幅器６１を設けない構成を採用してもよい。
カウンタユニット５４は、回転角センサ５２により生成される電気信号（Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃ）に基づきカウントを行う部分であり、大きく２つの機能部分を有している。第１機能部分は、回転角センサ５２により生成される電気信号に基づきモータ３１の回転方向を検出し、当該回転方向に応じてカウント値を更新する。第２の機能部分は、第１の機能部分における回転方向の異常およびカウント値の異常を検出する。

カウンタユニット５４の第１の機能部分は、第１回転方向判定部６２と、第２回転方向判定部６３と、カウンタ６４とを有している。尚、第２回転方向判定部６３は、第１回転方向判定部６２と同様の構成を有しているため、詳細な説明を割愛する。

第１回転方向判定部６２は、増幅器６１により増幅されたＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃに基づきモータ３１の回転方向（右回転もしくは左回転）を判断する。第１回転方向判定部６２は、モータ３１の回転方向が左方向であると判断するとき、その旨を示す左回転検出フラグをオンにする。また、第１回転方向判定部６２は、モータ３１の回転方向が右方向であると判定するとき、その旨を示す右回転検出フラグをオンにする。

図３に示すように、第１回転方向判定部６２は、コンパレータ７１と、象限検出部７２と、回転方向判断部としてのカウント方向判断部７３とを有している。
コンパレータ７１は、回転角センサ５２により生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの信号レベルが、設定された閾値以上となる場合は高レベルの信号Ｈｉを、低くなる場合は低レベルの信号Ｌｏを生成する。

ここで、コンパレータ７１の閾値について説明をする。尚、説明の都合上、Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの１周期分について説明する。
図４に示すように、コンパレータ７１は、Ｓｉｎ信号Ｓに対して第１閾値としての閾値Ｌ１が、Ｃｏｓ信号Ｃに対して第２閾値としての閾値Ｌ２が設定されている。閾値Ｌ１は、閾値Ｌ２よりも大きく設定されている。コンパレータ７１は、Ｓｉｎ信号Ｓが閾値Ｌ１以上の値となる場合、高レベルの信号Ｈｉを、Ｓｉｎ信号Ｓが閾値Ｌ１より低くなる場合、低レベルの信号Ｌｏを生成する。コンパレータ７１は、Ｃｏｓ信号Ｃが閾値Ｌ２以上の値となる場合、高レベルの信号Ｈｉを、Ｃｏｓ信号Ｃが閾値Ｌ２よりも低くなる場合、低レベルの信号Ｌｏを生成する。尚、本実施の形態においては、閾値Ｌ１は、モータ３１が１８０度回転する毎にＳｉｎ信号Ｓに基づく高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏが生成されるように設定されている。閾値Ｌ２は、モータ３１が１２０度回転する毎にＣｏｓ信号Ｃに基づく高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏが生成されるように設定されている。

図５に示すように、象限検出部７２は、Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの直交座標系における座標の象限の切り替わりを監視することで、モータ３１の回転角度θの位相を検出する。象限検出部７２において、座標の象限は３つに区分されている。尚、３つの象限は、１２０°毎に均等に区分されている。象限検出部７２は、コンパレータ７１により生成される高レベルの信号Ｈｉと低レベルの信号Ｌｏとの組み合わせから、モータ３１の回転角度θの位相が３つの象限のうちのどの象限に該当するかを判定する。具体的には、つぎの通りである。

（Ａ１）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が高レベルの信号Ｈｉであるとき、モータ３１の回転角度θは、第１象限に該当すると判定される。
（Ａ２）Ｓｉｎ信号Ｓが高レベルの信号Ｈｉ且つＣｏｓ信号Ｃが低レベルの信号Ｌｏであるとき、またはＳｉｎ信号Ｓが低レベルの信号Ｌｏ且つＣｏｓ信号Ｃが低レベルの信号Ｌｏであるとき。すなわち、Ｃｏｓ信号Ｃが低レベルの信号Ｌｏであるとき、モータ３１の回転角度θは、第２象限に該当すると判定される。

（Ａ３）Ｓｉｎ信号Ｓが低レベルの信号Ｌｏ且つＣｏｓ信号Ｃが高レベルの信号Ｈｉであるとき、モータ３１の回転角度θは、第３象限に該当すると判定される。
ここで、象限検出部７２における象限の区分について説明する。

象限検出部７２において、座標の象限を３つに区分するためのＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃに基づく高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏの組み合わせは全４通り考えられる。上記した組み合わせ以外に以下のような組み合わせが考えられる。

図６（ａ）に１つ目の組み合わせを示す。
（ａ１）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が高レベルの信号Ｈｉであるとき、またはＳｉｎ信号Ｓが低レベルの信号Ｌｏ且つＣｏｓ信号Ｃが高レベルの信号Ｈｉであるとき。すなわち、Ｃｏｓ信号Ｃが高レベルの信号Ｈｉであるとき、モータ３１の回転角度θは、第１象限に該当すると判定される。

（ａ２）Ｓｉｎ信号Ｓが高レベルの信号Ｈｉ且つＣｏｓ信号Ｃが低レベルの信号Ｌｏであるとき、モータ３１の回転角度θは、第２象限に該当すると判定される。
（ａ３）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が低レベルの信号Ｌｏであるとき、モータ３１の回転角度θは、第３象限に該当すると判定される。

図６（ｂ）に２つ目の組み合わせを示す。
（ｂ１）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が高レベルの信号Ｈｉであるとき、モータ３１の回転角度θは、第１象限に該当すると判定される。

（ｂ２）Ｓｉｎ信号Ｓが高レベルの信号Ｈｉ且つＣｏｓ信号Ｃが低レベルの信号Ｌｏであるとき、モータ３１の回転角度θは、第２象限に該当すると判定される。
（ｂ３）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が低レベルの信号Ｌｏであるとき、またはＳｉｎ信号Ｓが低レベルの信号Ｌｏ且つＣｏｓ信号Ｃが高レベルの信号Ｈｉであるとき。すなわち、Ｓｉｎ信号Ｓが低レベルの信号Ｌｏであるとき、モータ３１の回転角度θは、第３象限に該当すると判定される。

図６（ｃ）に３つ目の組み合わせを示す。
（ｃ１）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が高レベルの信号Ｈｉであるとき、またはＳｉｎ信号Ｓが高レベルの信号Ｈｉ且つＣｏｓ信号Ｃが低レベルの信号Ｌｏであるとき。すなわち、Ｓｉｎ信号Ｓが高レベルの信号Ｈｉであるとき、モータ３１の回転角度θは、第１象限に該当すると判定される。

（ｃ２）Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの双方が低レベルの信号Ｌｏであるとき、モータ３１の回転角度θは、第２象限に該当すると判定される。
（ｃ３）Ｓｉｎ信号Ｓが低レベルの信号Ｌｏ且つＣｏｓ信号Ｃが高レベルの信号Ｈｉであるとき、モータ３１の回転角度θは、第３象限に該当すると判定される。

上記した４つの組み合わせを考慮すると、Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃのいずれか一方における高レベルの信号Ｈｉまたは低レベルの信号Ｌｏを、モータ３１の回転角度θの位相が第１〜３象限のうちいずれか１つに位置していることを示すものとすることで、象限検出部７２における座標の象限を３つに区分している。ただし、本実施の形態においては、３つの象限のそれぞれが１２０°に設定される観点で、コンパレータ７１の閾値Ｌ１，Ｌ２および高レベルの信号Ｈｉと低レベルの信号Ｌｏの組み合わせを考慮すると、図５に示すような３つの象限が１２０°毎に均等に区分される組み合わせが採用される。

図３に示すように、カウント方向判断部７３は、象限検出部７２により判定された今回の象限と前回の象限とを比較する。カウント方向判断部７３は、今回の象限が前回の象限に対して変化していれば、左回転検出フラグまたは右回転検出フラグをオンにする。例えば、第１象限から第２象限への変化など、象限が反時計方向へ変化している場合、左回転検出フラグはオン、右回転検出フラグはオフされる。また、第１象限から第３象限への変化など、象限が時計方向へ変化している場合、左回転検出フラグをオフ、右回転検出フラグをオンにする。象限が変化していない場合、左回転検出フラグおよび右回転検出フラグはともにオフされる。尚、カウント方向判断部７３が正常である場合、左回転検出フラグおよび右回転検出フラグの双方がオンされることはない。

図２に示すように、カウンタ６４は、第１回転方向判定部６２により生成される左回転検出フラグおよび右回転検出フラグに基づきカウント値を更新する。すなわち、カウンタ６４は、左回転検出フラグがオンされているときにはインクリメント（カウント値を１だけ増加）、右回転検出フラグがオンされているときにはデクリメント（カウント値を１だけ減算）させる。尚、左回転検出フラグまたは右回転検出フラグは、モータ３１の回転角度θの位相が各象限間を遷移したときにオンされるため、カウント値は回転角度θが１２０°変化する毎に更新される。

カウンタユニット５４の第２機能部分は、比較部６５と、異常検出部６６とを有している。比較部６５は、第１回転方向判定部６２および第２回転方向判定部６３から生成される左回転検出フラグおよび右回転検出フラグをそれぞれ比較し、これらのフラグが互いに一致しているか否かを判定する。比較部６５は、第１回転方向判定部６２および第２回転方向判定部６３により生成される左回転検出フラグおよび右回転検出フラグが一致しないとき、異常を示す状態フラグをオンにする。比較部６５は、第１回転方向判定部６２および第２回転方向判定部６３により生成される左回転検出フラグおよび右回転検出フラグが一致するとき、正常を示す状態フラグをオンにする。

異常検出部６６は、カウンタ６４のカウント値（今回値および前回値）と、第１回転方向判定部６２の左回転検出フラグおよび右回転検出フラグに基づきカウント値を監視している。異常検出部６６は、カウント値に異常がなければ、正常を示す状態フラグをオンにする。異常検出部６６は、カウント値に異常が検出されるとき、異常を示す状態フラグをオンにする。具体的には、異常検出部６６は、次の４つの場合に異常を検出する。

（Ｂ１）左回転検出フラグがオン、右回転検出フラグがオフの場合にカウント値の今回値と前回値との間に所定の数値差があるとき、且つ今回値が前回値より大きいとき。
（Ｂ２）左回転検出フラグがオフ、右回転検出フラグがオンの場合にカウント値の今回値と前回値との間に所定の数値差があるとき、且つ今回値が前回値よりも小さいとき。

（Ｂ３）左回転検出フラグがオフ、右回転検出フラグがオフの場合にカウント値の今回値と前回値が一致しないとき。
（Ｂ４）左回転検出フラグおよび右回転検出フラグの双方がオンのとき。

通信インターフェース６７は、ＩＧオン時にカウント値、状態フラグ、および回転角センサ５２により生成されるモータ３１の回転角度θに応じたＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号ＣをＥＣＵ４１に出力する。

ＥＣＵ４１は、ＩＧオン時に通信インターフェース６７を介して、回転角センサ５２により生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃと、絶対操舵角θｓに関連する情報、すなわちカウント値および状態フラグとを取り込む。ＥＣＵ４１は、Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃに基づきモータ３１の回転角度θを演算する。ＥＣＵ４１は、ＩＧオフする直前に記録された絶対操舵角θｓと、ＩＧオン後に検出される回転角度θと、カウント値から得られる絶対操舵角θｓの変化量を考慮して、ＩＧオン後の最初の絶対操舵角θｓを演算する。

尚、比較部６５および異常検出部６６により異常を示す状態フラグが検出された場合、正常を示す状態フラグが検出されるまでステアリングホイール２１の絶対操舵角θｓの正しい値が検出できない。そのため、絶対操舵角θｓを利用するＥＰＳ１０の使用を停止させる。正しい絶対操舵角θｓが分かっていない状態、たとえば０度なのか３６０度なのかわからない状態でＥＰＳ１０が使用されれば誤作動が起こりうるためである。ＩＧオン時に正常な状態フラグが検出された場合、ＩＧオフ直前に得られた絶対操舵角θｓと、ＥＣＵ４１で演算される回転角度θと、カウンタ値とを用いて、ＥＣＵ４１は絶対操舵角θｓの正しい値を演算する。そして、ＥＣＵ４１は絶対操舵角θｓを利用してＥＰＳ１０を制御する。

以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）通電制御部７０により回転角センサ５２の間欠駆動の駆動周期を、モータが１２０°回転する周期に設定されている。そのため、回転角センサ５２が間欠駆動することにより象限検出部７２によりモータ３１の回転角度θの位相が直交座標系におけるどの象限に位置しているかを適切に判断することができる。例えば、モータ３１が左回転したとすると、各象限（第１〜第３象限）がそれぞれ１２０°となるように設定しているため、回転角センサ５２が間欠駆動しても、象限検出部７２では、モータ３１の回転角度θの位相が変化しても各象限を１つずつ経由していることを検出することができる。すなわち、モータ３１の回転方向を示す左回転検出フラグおよび右回転検出フラグも正しく生成され、ひいてはカウンタ６４における演算も適切に実施される。したがって、より適切に絶対操舵角の変化を監視することができる。
（２）図７に示すように、従来技術において、コンパレータの閾値Ｌ１は、Ｓｉｎ信号およびＣｏｓ信号に対して１つだけ設定されている。閾値Ｌ１は、モータの回転角度が１８０°変化するごとに高レベルの信号および低レベルの信号を生成する観点で設定されている。

図８に示すように、従来技術において、Ｈｉレベル信号およびＬｏレベル信号の組み合わせによって座標の象限が均等に４つに区分されることにより、モータの回転角度が９０°変化する毎に、モータの回転角度の位相が第１〜第４象限のいずれかに遷移したことを検知している。

その点、上記の制御装置４０によれば、補助回路５３の第１回転方向判定部６２および第２回転方向判定部６３における象限検出部７２では、コンパレータ７１により生成されるＳｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏの組み合わせによって、モータ３１の回転角度θが１２０°変化する毎に、モータ３１の回転角度θの位相が第１〜３象限のいずれかに遷移したことを検知している。すなわち、回転角センサ５２の間欠駆動の駆動周期を長くすることができる。また、従来技術と比較すると、象限検出部７２によりモータ３１の回転角度θの位相が遷移したことを検知する頻度が少なくなり、ひいてはカウント方向判断部７３およびカウンタ６４による演算頻度も少なくなる。したがって、回転角センサ５２の間欠駆動の駆動周期を長くすることに加え、補助回路５３の演算頻度が少なくなる分だけ、より消費電力を低減できる。

尚、本実施の形態は、技術的に矛盾が生じない範囲で以下のように変更してもよい。
・本実施の形態において、象限検出部７２では、高レベルの信号Ｈｉと低レベルの信号Ｌｏとの組み合わせによって、座標の象限が１２０°毎に均等に区分されていたが、これに限らない。例えば、全ての象限が９０°より大きくなるように高レベルの信号Ｈｉと低レベルの信号Ｌｏの組み合わせとしていれば、本実施形態の効果（２）と同様の効果が得られる。これは、全ての象限が９０°よりも大きくすることにより、従来技術と比較して、回転角センサ５２の間欠駆動の駆動周期を長く設定することができることに加え、象限検出部７２によりモータ３１の回転角度θの位相が遷移したことを検知する頻度が少なくなり、ひいてはカウント方向判断部７３およびカウンタ６４による演算頻度も少なくなるためである。ただし、本実施の形態におけるコンパレータ７１の閾値Ｌ１，Ｌ２の設定では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、全ての象限が９０°より大きくならない。そのため、コンパレータ７１の閾値Ｌ１，Ｌ２を、モータ３１の回転角度θが９０°変化する期間よりも長い期間で高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏが生成される範囲内でずらす。その理由を説明する。

図９に示すように、Ｓｉｎ信号Ｓにおいて、高レベルの信号Ｈｉがモータ３１の回転角度θが９０°変化する期間中（図９中の区間Ａ）に生成され続けるように閾値Ｌ１を設定し、Ｃｏｓ信号Ｃにおいて、低レベルの信号Ｌｏがモータ３１の回転角度θが９０°変化する期間中（図９中の区間Ｂ）に生成され続けるように閾値Ｌ２を設定する場合を考える。本実施の形態中で説明したが、Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃのいずれか一方における高レベルの信号Ｈｉまたは低レベルの信号Ｌｏを、モータ３１の回転角度θの位相が第１〜３象限のうちいずれか１つに位置していることを示すものとする観点で高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏの組み合わせを考慮すると、どのように組み合わせても１つの象限が９０°より大きくなる組み合わせがない状態となる。そのため、閾値Ｌ１，Ｌ２は、モータ３１の回転角度θが９０°変化する期間よりも長い期間で高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏが生成される範囲でずらす必要がある。

コンパレータ７１において、当該ずらした閾値Ｌ１，Ｌ２に基づき、Ｓｉｎ信号ＳおよびＣｏｓ信号Ｃの高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏを生成する。高レベルの信号Ｈｉおよび低レベルの信号Ｌｏの組み合わせを再度検証し、全ての象限が９０°より大きくなる組み合わせを採用することに留意する。尚、本実施の形態においては、閾値Ｌ１は、閾値Ｌ２よりも大きく設定されていたが、閾値Ｌ２が閾値Ｌ１よりも大きく設定してもよい。

・本実施の形態において、象限検出部７２において、象限は３つに均等に区分されていたが、これに限らない。例えば、象限を２つに均等に区分してもよい。このようにしても、回転角センサ５２の間欠駆動の駆動周期をより長く設定できることに加え、象限検出部７２によりモータ３１の回転角度θの位相が遷移したことを検知する頻度が少なくなり、ひいてはカウント方向判断部７３およびカウンタ６４による演算頻度も少なくなるため、より消費電力を低減することができる。このとき、通電制御部７０において、回転角センサ５２の間欠駆動の駆動周期をモータ３１が１２０°回転する周期に設定する。ただし、象限を２つに設定した場合、象限検出部７２では、回転角度θの第１象限から第２象限への移動、もしくは第２象限から第１象限への移動を検出するだけとなり、モータ３１が回転したことを検知することが可能であるが、モータ３１の回転方向については検知が難しくなる。そのため、モータ３１の回転方向を検知することができる構成を追加することに留意する。

・本実施の形態は、制御対象としてＥＰＳ１０に具体化して説明していたが、例えば、ステアバイワイヤ式のステアリング装置を制御対象としてもよい。尚、ステアリングホイール２１の絶対操舵角θｓを用いて制御するものであればどのような制御対象であってもよい。

２１…ステアリングホイール、３１…モータ、４０…制御装置、５２…回転角センサ、６４…カウンタ、７１…コンパレータ、７２…象限検出部、７３…カウント方向判断部、θ…回転角度、θｓ…絶対操舵角、Ｓ…Ｓｉｎ信号、Ｃ…Ｃｏｓ信号、Ｈｉ…高レベルの信号、Ｌｏ…低レベルの信号、Ｌ１，Ｌ２…閾値。

Claims (2)

1. イグニッションオフ時に間欠駆動することでステアリングホイールの絶対操舵角に関連する情報を監視し、イグニッションオン時に前記情報に基づいて演算される絶対操舵角を使用して制御対象を制御する車両制御装置において、
   モータの回転角度に応じた前記情報の１つとしての正弦信号および余弦信号を出力する位置検出器と、前記正弦信号および前記余弦信号に対する閾値を有し、前記正弦信号および前記余弦信号が前記閾値以上となる場合に第１信号を、前記閾値より低くなる場合に第２信号を生成するコンパレータと、前記第１信号および前記第２信号の組み合わせに基づき前記正弦信号および前記余弦信号の直交座標系における座標の象限について、いずれも９０°よりも大きく設定されている３つに区分したいずれの象限に該当するかを監視することで、前記モータの回転角度の位相を検出する象限検出部と、前記象限検出部により検出された前記該当している象限の変化を監視して象限変化の有無と前記回転角度の位相に基づき前記モータの回転方向を判断する回転方向判断部と、前記回転方向判断部により判断された前記モータの回転方向に応じて前記情報の１つとしてのカウント値を増減するカウンタとを有し、
   前記車両制御装置における前記間欠駆動の駆動周期は、前記象限検出部が前記モータの回転角度の位相が変化しても各象限を１つずつ経由していることを検出することができる期間に設定されている車両制御装置。
2. 前記閾値は、前記正弦信号に対する第１閾値と、前記余弦信号に対する第２閾値とが設定され、
   前記第１信号および前記第２信号の組み合わせに基づき、３つの前記象限のそれぞれが１２０°に設定されている請求項１に記載の車両制御装置。

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