JPH06219308A - 車両の操舵角推定方法 - Google Patents

車両の操舵角推定方法

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JPH06219308A
JPH06219308A JP3422493A JP3422493A JPH06219308A JP H06219308 A JPH06219308 A JP H06219308A JP 3422493 A JP3422493 A JP 3422493A JP 3422493 A JP3422493 A JP 3422493A JP H06219308 A JPH06219308 A JP H06219308A
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steering angle
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neutral
wheel
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JP3422493A
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Akira Takahashi
明 高橋
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 前輪の相対的操舵角を検出するインクリメン
ト型の操舵角センサを用いた車両において、物理的な中
立合わせを必要とせず又マイコンに大きな負担をかけな
い容易なプログラミングで実質的な前輪の絶対操舵角を
得ることができるようにする。 【構成】 左右後輪車輪速ωRLとωRRとから前輪の操舵
角算出値θW を算出し、インクリメント型操舵角センサ
の操舵角検出値θs から操舵角算出値θW を減算して操
舵角中立仮推定値θn ′を算出し、操舵角中立仮推定値
θn ′と前回の操舵角中立推定値θn(old)との差Δθn
の絶対値が設定値δ以上であったとき、前回の操舵角中
立推定値θn(old)を所定の小さい量αづつ加算又は減算
して補正してこれを新たな操舵角中立推定値θn とし、
操舵角検出値θs から操舵角中立推定値θn を減算して
前輪の絶対操舵角を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵角推定方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば前輪操舵角の情報入力によりコン
トロールユニットが目標後輪舵角を算出し、電動モータ
を駆動させて算出した目標後輪舵角通りに後輪を操舵す
る4輪操舵車両において、前輪操舵角検出手段(前輪操
舵角センサ)として取付け等の取扱いが容易なインクリ
メント型の操舵角センサが用いられることが多い。
【0003】インクリメント型操舵角センサは、従来よ
り周知のごとく、円周を等分割するような角ピッチで放
射状に多数のスリットを設けた回転円板をステアリング
シャフトの回転に応じて回転するよう取付け、該回転円
板を両側から挟むように発光素子と受光素子とを固定側
に取付け、回転円板がスリットの1ピッチ分だけ回る間
に受光素子が光の明暗変化を1回受光し、この明暗変化
のパルス数をカウンタで勘定することにより回転円板の
回転量即ちステアリングシャフトの回転量をデジタル計
測するものである。このインクリメント型操舵角センサ
は基本的には初期位置からの回転角の増減分が与えられ
るだけであるから、絶対操舵角を得るためには操舵角中
立位置(操舵角ゼロの位置)を初期位置として設定して
おくことが必要であり、一般的には回転円板に中立マー
ク(穴)を設けると共に該中立マークの検出手段を設け
て操舵中立位置を確定する方法が採られている。
【0004】しかしこの方法は、ステアリング装置の組
立時或は整備時に、操舵角センサの中立マーク検出点と
車両の実際の直進状態とを一致させる作業が必要であ
り、その作業が極めて厄介で手数がかかる上に、一致さ
せたとしてもタイヤの摩耗,交換或はサスペンションブ
ッシュの摩耗等の経年変化、更には積載重量の左右アン
バランス等によって車両の直進状態と操舵角センサの中
立マーク検出点とがずれてしまい、正確な絶対操舵角の
検出が行なえなくなることがある、という課題を有して
いる。
【0005】そこで例えば特開昭61−28811号公
報にて開示されているように、実舵角ゼロ点に相当する
操舵位置を中心に所定の操舵角範囲を検出する中立ゾー
ン検出手段をインクリメント型操舵角センサに設け、該
中立ゾーン検出手段が中立ゾーン検出信号を発している
間の操舵角検出値の平均値を演算して中立位置とするこ
とにより、タイヤ或はサスペンションブッシュ等の経年
変化或は又積載重量の左右アンバランス等にかかわらず
実際の直進位置における中立位置の検出を行なうことが
できるようにした装置が従来より開発されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来装置に
おいても、ステアリング装置の組立時及び整備時に、操
舵角センサの中立ゾーンのほぼ中央部と車両の実際の直
進状態とを一致させる作業が不可欠であり、その作業が
非常に厄介である、という課題を有している。
【0007】本発明は上記のような従来の課題に対処す
ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前輪の相対的
な操舵角を検出するインクリメント型の操舵角センサ
と、車両の左右の車輪速を検出する車輪速センサとによ
り、これら各センサの検出信号に基づき前輪の操舵角中
立値を数秒毎に所定条件の下で一定小単位αづつ加算減
算して補正し、この補正された操舵角中立値と上記操舵
角センサの検出値とから前輪の操舵角を算出して求める
ことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】上記により、物理的な中立合わせを必要とする
ことなく、又マイコンに大きな負担をかけない容易なプ
ログラミングで、実質的な絶対操舵角を得ることができ
るものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0011】図1は本発明を適用した4輪操舵車両の後
輪操舵制御装置の一例を示す図であり、前輪の操舵角セ
ンサ1,前右車輪速センサ2,前左車輪速センサ3,後
右車輪速センサ4,後左車輪速センサ5,及び後輪舵角
センサ6の各センサの検出信号がコントロールユニット
7に入力され、コントロールユニット7はこれらの各セ
ンサの検出信号に基づき目標後輪舵角を算出し、後輪操
舵用の電動モータ8を駆動させて後輪を目標値通りに操
舵するものである。上記操舵角センサ1は従来より公知
のインクリメント型ロータリエンコーダ(回転方向と回
転量の計測を行なうことができるもの)が使用される。
【0012】図2はマイコンのメイン処理ルーチンを示
しており、イグニッションスイッチをオンとし、ステッ
プ201で初期化した後、t1 ms(例えば10ms)のサ
イクルでステップ203の各処理が行なわれる。
【0013】図3は所定時間毎(例えば2ms毎)の割り
込み処理ルーチンを示しており、ステップ301で前後
左右の各車輪速パルス割り込み処理で記憶された各車輪
速パルス幅から各車輪速ωFR,ωFL,ωRR,ωRL,を算
出し、車速Vを下式で算出する。
【0014】V=(ωFR+ωFL)/2 又は(ωRR+ω
RL)/2 又はV1 =(ωFR+ωRL)/2 又はV2 =(ωFL+ω
RR)/2 ステップ304では、操舵角センサ1からの信号値θs
と後述の操舵角中立推定値θn から前輪操舵角θH を、
θH =θs −θn と算出する。ステップ305では、こ
の前輪操舵角θH と車速Vとで目標後輪舵角θT が算出
され、ステップ306で電動モータ8の駆動制御が行な
われる。
【0015】図4は一つの車輪速センサからのパルス信
号による車輪速パルス処理を示し、これは前後左右の各
輪について行なわれる。
【0016】上記図3のステップ304で用いられる操
舵角中立推定値θn は、図5に示すような処理で算出さ
れる。この図5で示す処理はt2 秒毎(例えば2〜10
秒毎好ましくは5秒毎)に行なわれるものである。
【0017】即ち、ステップ501で操舵角センサ1の
検出信号θs を読み込み、ステップ502で前後左右の
車輪速値を取り込んだ後、ステップ503で操舵角中立
推定値の補正可能条件を満たしているかどうかをチェッ
クする。具体的には、例えば前輪左右車輪速差ΔωF
後輪左右車輪速差ΔωR 、又は前述のV1 とV2 とを比
較し、その差又はその比が所定範囲内であるかどうかを
判定し、所定範囲内であると補正可能条件を満たしてい
ると判断する。或は前輪の操舵角速度が所定値以下かど
うかを判定し、所定値以下であれば補正可能条件を満た
していると判断する。
【0018】ステップ503で補正可能条件を満たして
いると判断すると、ステップ504で後輪左右車輪速値
ωRR,ωRLと車速Vと車両諸元等から前輪操舵角を算出
し、これを前輪の操舵角算出値θW とする。次にステッ
プ505で操舵角センサ1の検出信号値θs と上記操舵
角算出値θW との差で操舵角中立値を仮推定しこれをθ
n ′とする。この操舵角中立仮推定値θn ′は、ステッ
プ506で前回(t2秒前)の操舵角中立推定値θ
n(old)と比較され、その差Δθn の正負及び量により新
しい操舵角中立推定値を更新する。
【0019】即ち、ステップ507においてΔθn の絶
対値がフェール判定量ε未満であるかどうかを判定し、
ε未満であるとステップ509でΔθn と所定の小さい
量δとを比較し、Δθn の絶対値がδ未満であればステ
ップ511で前回の操舵角中立推定値θn(old)を新しい
操舵角中立推定値θn とする(補正しない)。Δθn
−δ以下であるとステップ510でθn(old)からαを減
算した値を新しい操舵角中立推定値θn とし、Δθn
α以上であるとステップ512でθn(old)にαを加算し
た値を新しい操舵角中立推定値θn とする。つまり操舵
角中立値が左転舵方向にずれていると判断されると操舵
角中立推定値は所定の小さい量αだけ減算補正され、右
転舵方向にずれていると判断されると操舵角中立推定値
はαだけ加算補正され、ずれが僅かであった場合は操舵
角中立推定値は補正されない。ここで所定の小さい量α
は前輪操舵角センサ1の分解能(60スリットの2相フ
ォトインタラプタを使用した場合では360°/(60
×4)=1.5°)としている。尚ステップ507では
何らかの理由によりΔθn が比較的大きな値(フェール
判定量ε以上の値)となったときはステップ508で故
障と判定するようにしている。
【0020】上記のようにして補正した操舵角中立推定
値はイグニッションスイッチをオフとしている状態でも
バックアップすべきものであるが、例えばイグニッショ
ンスイッチオフの状態でステアリングハンドルを動かし
た場合やバッテリ端子をはずした場合等、新たに算出さ
れる操舵角中立仮推定値が以前の操舵角中立推定値と大
きくずれてしまう場合がある。この場合は以下の式に基
づいて操舵角中立推定値を算出し、制御に用いる前輪の
操舵角の値が急変するのを防止する。
【0021】θn =θn(old)+a(θn ′−θn(old)) 但し、0<a<1(例えば、a=0.5) 更に、θn −θn(old)(又はθn ′−θn(old))が所定
値内に収まるまでは後輪操舵制御を行なわないようにす
ることが望ましい。
【0022】図5のステップ503で補正可能かどうか
を判定する場合、悪路走行時等では各車輪の車輪速変動
が大きく、なかなか補正OKとならないで操舵角中立推
定値θn が更新されないままとなることが考えられる。
このような場合は各車輪速データをフィルタリングする
ことで対応する。例えば、40ms毎に各車輪速信号値を
読み込み、これを8回分平均処理して各車輪速値ωFR,
ωFL, ωRR, ωRLを得る。即ち、今前右輪について車輪
速信号値ωFR(0) を読み込んだとすると、フィルタリン
グ処理した車輪速値ωFRは、 ωFR=(ωFR(0) +ωFR(1) +ωFR(2) +……+ω
FR(7) )/8 とするものである。尚上式においてωFR(1) は40ms前
のωFR、ωFR(2) は80ms前のωFR、……、ωFR(7)
280ms前のωFRである。
【0023】図6は、上記図5の実施例に、ステップ5
04で算出した操舵角算出値θW を補正するステップ5
13〜515を追加した例を示している。
【0024】即ち、例えば道路の端だけ雪が残っている
ような所謂スプリットμ路を走行するとき、或は応急タ
イヤ装着時やタイヤの空気圧,摩耗,車輪荷重に左右差
があるとき等は、車輪速の左右差は操舵操作時以外でも
生じる。例えば直進走行中にスプリットμ路に入ると直
進走行しているにもかかわらず車輪速に左右差が生じ
て、図7に示すように操舵角算出値θW は例えば右側に
操舵した値となり、操舵角センサの検出値θs と操舵角
算出値θW との差で求められる操舵角中立仮推定値θ
n ′に大きな誤差が生じ、結果として制御に用いられる
前輪操舵角θH に誤差が生じることになる。
【0025】そこで、この図6の実施例では、所定時間
3 (例えば5〜15秒、好ましくは10秒程度)毎に
以下に述べるような方法で操舵角算出値の補正を行な
う。
【0026】先ずステップ504にて後輪左右車輪速値
ωRR, ωRLと車速Vと車両諸元等から前記図5の実施例
の場合と同様に前輪操舵角を算出し、これを前輪の操舵
角仮算出値θW ′とし、ステップ513にてこの操舵角
仮算出値θW ′の絶対値が或る設定舵角(例えばハンド
ル角で30deg 程度に設定される)以下であるかどうか
を比較し、設定舵角以下であった場合は、ステップ51
4にて操舵角仮算出値θW ′とゼロに近い小さな値ηと
を比較することによりθW ′が右に偏っているか左に偏
っているかを判断し、右に偏っていると偏りの積算値θ
Wi(最初は偏りの積算値θWiはゼロ)に操舵角センサの
分解能Δθを加算し、左に偏っていると偏りの積算値θ
Wiから操舵角センサの分解能Δθを減算し、ステップ5
15で上記操舵角仮算出値θW ′からこのように加減算
補正された偏りの積算値θWiを減算して補正された操舵
角算出値θW を得る。ステップ514にて操舵角仮算出
値θW ′の絶対値がη未満であると加減算補正されない
偏りの積算値θWiをθW ′から減算して操舵角算出値θ
W とする。尚、ステップ513にて操舵角仮算出値θ
W ′の絶対値が或る設定舵角例えばハンドル角で30de
g 以下でなかった場合は、θW ′から加減算補正されな
い偏りの積算値θWiを減算してこれを操舵角算出値θW
とする。
【0027】このようにして、操舵角算出値θW を所定
時間t3 毎に一定小単位(Δθ)づつ補正して行くこと
により、操舵角センサの操舵角検出値θs から操舵角算
出値θW を減算して得られる操舵角中立仮推定値θn
も所定時間t3 毎に正常値に徐々に近づいて行き、或る
時間経過後はスプリットμ路走行により車輪速に左右差
があっても直進状態を推定し、操舵角中立位置を算出す
ることができ、より信頼性の高い操舵角推定を行なうこ
とができる。
【0028】尚、図6において、上記操舵角算出値の補
正処理以外のステップは、図5の実施例と同じであるの
で、詳しい説明は省略する。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、前輪操舵
角の中立値(ステアリングハンドルの中立位置)を数秒
おきに所定条件の下で一定小単位づつ加算減算して補正
し、このようにして補正された操舵角中立値と相対的な
前輪操舵角を検出するインクリメント型の操舵角センサ
の検出値とから前輪の絶対操舵角を算出するようにした
ことにより、物理的な中立合わせを不要とし且つマイコ
ンに大きな負担をかけない容易なプログラミングで、実
質的な絶対操舵角を得ることができるもので、実用上多
大の効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した4輪操舵車両の後輪操舵制御
装置の基本的構成例を示すブロック図である。
【図2】図1に示す装置のマイコンのメイン処理ルーチ
ンを示す図である。
【図3】図1に示す装置の所定時間毎の割り込み処理ル
ーチンを示す図である。
【図4】一つの車輪速センサからのパルス信号による車
輪速パルス処理を説明する図である。
【図5】操舵角中立推定値の補正処理方法の一例を示す
フローチャートで、本発明の第1の実施例を示すもので
ある。
【図6】操舵角中立推定値の補正処理方法の他の例を示
すフローチャートで、本発明の第2の実施例を示すもの
である。
【図7】通常路を直進走行している途中でスプリットμ
路に入りこのスプリットμ路を直進している状態におけ
る操舵角検出値θs と操舵角算出値θW との関係及び操
舵角算出値θW の補正例を説明する図である。
【符号の説明】
1 操舵角センサ 2 前右車輪速センサ 3 前左車輪速センサ 4 後右車輪速センサ 5 後左車輪速センサ 6 後輪舵角センサ 7 コントロールユニット 8 電動モータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前輪操舵角を検出するインクリメント型
    の操舵角センサと、左右輪の車輪速を検出する左右の車
    輪速センサと、後輪舵角を検出する後輪舵角センサと、
    これら各センサの検出信号の入力に基づき前輪の操舵角
    を算出し該算出した操舵角に応じて目標後輪舵角を求め
    後輪操舵用アクチュエータを作動させるべき信号を発す
    るコントロールユニットとからなる4輪操舵車両の後輪
    操舵制御装置において、前記操舵角センサの検出値と左
    右の車輪速センサの検出値とから、前輪の操舵角中立値
    を所定時間おきに所定条件の下で一定小単位づつ加算減
    算して補正し、この補正された操舵角中立値と上記操舵
    角センサが検出した検出値とから前輪の操舵角を算出す
    ることを特徴とする車両の操舵角推定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の車両の操舵角推定方法
    において、操舵角中立値の補正は、左右の車輪速から算
    出した操舵角算出値と操舵角センサが検出した操舵角検
    出値との差を操舵角中立仮推定値とし、この操舵角中立
    仮推定値と前回の操舵角中立値との差を算出し、その差
    の正負及び量から操舵角中立値のずれの方向とずれの量
    を判定し、該ずれの量が設定値以上であったとき、ずれ
    の方向に応じて前回の操舵角中立値に所定の小さい量α
    を加算するか又は前回の操舵角中立値から所定の小さい
    量αを減算して補正し、これを新しい操舵角中立値とす
    るという方法で行なわれ、操舵角センサが検出した操舵
    角検出値から上記新しい操舵角中立値を減算してその値
    を前輪の操舵角とすることを特徴とする車両の操舵角推
    定方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の所定の小さい量αは、
    操舵角センサの分解能程度の大きさに設定されることを
    特徴とする車両の操舵角推定方法。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3に記載の車両の操舵角推
    定方法において、左右の車輪速から算出した操舵角算出
    値を、該操舵角算出値が所定値以下の条件の下で所定時
    間おきに一定小単位づつ加算減算して補正し、この補正
    された操舵角算出値と操舵角センサが検出した操舵角検
    出値との差を操舵角中立仮推定値とすることを特徴とす
    る車両の操舵角推定方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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