JPH0684889B2

JPH0684889B2 - 操舵中立角検出装置

Info

Publication number: JPH0684889B2
Application number: JP4328386A
Authority: JP
Inventors: 健次川越; 英夫伊藤; 正継横手; 一信川畑
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS62201305A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、車両における平坦な直線路を操舵力を加え
ることなく走行する直進走行時の舵角を表す操舵中立角
を検出する操舵中立角検出装置に関し、特に、応答性が
良くかつ精度の高い操舵中立角検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の車両にあっては、操舵角を検出する操舵角センサ
として、一般に、ステアリングコラムに対するステアリ
ングホイール及びステアリングシャフトの回転位置を光
電式あるいはポテンショメータにより検出するものが用
いられている。

これらの操舵角センサは、センサ自体やステアリングホ
イールその他の構成部品に製造上及び取付け上の誤差や
ばらつきがあること、使用中に構成部品やその取付け関
係に変形が生じる場合があること、車両の整備時等に分
解・組立てを行った際に取付けに狂いが生じ易いこと等
の理由から、操舵角センサの取付けに際して平坦な直線
路を操舵力を加えることなく走行する際の舵角を表す操
舵中立角（操舵角センタ）を精度良く設定することが難
しく、このため、操舵中立角を検出する装置を別に設け
ることが要請される。

従来のこの種の操舵中立角検出装置としては、例えば、
特開昭59-26341号公報に開示されたものが知られてい
る。

この従来装置は、操舵角センサにより検出された操舵角
値の変化量が予め設定された所定変化量より小さい走行
区間における操舵角値をもって操舵中立角値とし、操舵
角変化量が所定変化量より小さい走行区間の走行距離が
それまでの走行距離以上になったときに、その走行区間
における操舵角値をもって操舵中立角値を更新するもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の操舵中立角検出装置に
あっては、操舵角変化量が所定変化量より小さい走行区
間における走行距離が過去最大であるような操舵角値を
もって操舵中立角値とする構成となっていたため、例え
ば、高速道路のランプ付近の曲率一定路等で長く定常円
旋回を続けたような場合には、操舵中立角が大きく狂っ
てしまう場合があり、かつ一旦大きく狂うとその後の修
正に長時間を要するという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、例えば高速道路のランプ付近の曲率一定路等
で長く定常円旋回を続けたようなときに操舵中立角が狂
った場合に、真の操舵中立角に速やかに戻り、従って応
答性が良く、精度の高い操舵中立角検出装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明の操舵中立角検出装置は、第１図に示
すように、操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の
走行距離を計測する走行距離計測手段と、操舵角検出手
段により検出された操舵角値に基づくその操舵角値の変
化量を予め設定された所定変化量と比較判定する操舵角
変化量判定手段と、その操舵角変化量判定手段により操
舵角変化量が所定変化量以上となったことが判定された
ときに、それ以前に操舵角変化量が所定変化量より小さ
かった走行区間における操舵角値の平均値を演算する操
舵角平均値演算手段と、操舵角変化量が所定変化量より
小さかった走行区間の走行距離に基づいて重み係数を選
定する重み係数選定手段と、操舵角平均値演算手段によ
り演算された操舵角平均値と重み係数選定手段により選
定された重み係数に基づいて操舵中立角を演算する操舵
中立角演算手段とを備えたものである。

〔作用〕操舵角検出手段により操舵角が検出され、かつ走行距離
計測手段により車両の走行距離が計測される。操舵角検
出手段により検出された操舵角値に基づくその操舵角の
変化量を操舵角変化量判定手段により予め設定された所
定変化量と比較判定し、その操舵角変化量判定手段によ
り操舵角変化量が所定変化量以上となったことが判定さ
れたときに、それ以前に操舵角変化量が所定変化量より
小さかった走行区間における操舵角値の平均値を操舵角
平均値演算手段により演算し、かつ、操舵角変化量が所
定変化量より小さかった走行区間の走行距離に基づいて
重み係数を重み係数選定手段により選定し、その操舵角
平均値と重み係数に基づいて操舵中立角演算手段により
操舵中立角を演算するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず構成を説明する。

第２図において、１は操舵角センサであり、第３図はそ
の操舵角センサ１の一例として光電式のものを示す。

第３図において、操舵角センサ１は、ステアリングシャ
フト２に嵌合されてこれと一体に回動し、外周部に等間
隔で穿設した複数のスリット４を有するスリット円板３
と、このスリット円板３を挟んで対向するフォトインタ
ラプタ５とから構成される。フォトインタラプタ５は、
スリット４を挟んで対向する２組の発光素子6,7及び受
光素子（図示しない）を有し、これらがスリット４間の
ピッチＰの1/4又はその整数倍のピッチを保って配設さ
れ、従って、各受光素子から、第４図に示すように、ス
リット４間のピッチＰの1/4分位相がずれた検出信号E1,
E2が出力される。

この場合、検出信号E1,E2の位相のずれ方向によって、
ステアリングシャフト２、すなわちステアリングホイー
ル（図示しない）が正転（すなわち右切り）か逆転（す
なわち左切り）かを検出することができる。すなわち、
第４図（ａ）に示すように、検出信号E1がオフからオン
に立ち上がる時点で、検出信号E2がオフであるとき、又
は、検出信号E1がオンからオフに立ち下がる時点で検出
信号E2がオンであるときには、右切りであることが判断
され、第４図（ｂ）に示すように、逆の場合には左切り
であることが判断される。

第２図に戻って、９は車速を検出するための車速パルス
信号を発生する車速センサであり、この車速センサ９
は、例えばスピードメータケーブルの回転速度をリード
スイッチを用いてパルス信号に変換し、スピードメータ
ケーブル１回転当たり例えば２パルスの車速パルス信号
を出力するもの等が使用される。

10はマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピ
ュータ10は、少なくともインタフェース回路11と演算処
理装置12とRAM,ROM等の記憶装置13とを含んで構成さ
れ、インタフェース回路11には操舵角センサ１及び車速
センサ９が接続される。

演算処理装置12は、インタフェース回路11を介して操舵
角センサ１及び車速センサ９の検出信号を読み込み、こ
れらに基づいて後述する演算その他の処理を行う。ま
た、記憶装置13はその演算その他の処理の実行に必要な
所定のプログラムを記憶しているとともに、演算処理装
置12の演算その他の処理の結果等を記憶する。

次に、上記実施例の動作を説明する。

イグニッションスイッチがオンになると、マイクロコン
ピュータ10の電源が投入され、操舵角センサ１及び車速
センサ９の検出信号がインタフェース回路11に供給され
る。

マイクロコンピュータ10においては、インタフェース回
路11を介して供給される操舵角センサ１からの検出信号
E1,E2に基づいて、第５図に示す操舵角検出ルーチンが
実行される。このルーチンは、好ましくは所定周期Δτ
毎のタイマ割込みにより実行される。

すなわち、第５図において、ステップでは操舵入力が
あるか否かが判定され、操舵入力がない場合はステップ
に移行して、前回周期の操舵角θ（ｔ−Δτ）（ただ
し、ｔは時刻を表す。）を今回周期の操舵角θ（ｔ）と
する。ステップで操舵入力がある場合はステップに
移行し、操舵が右切りか否（左切り）かを判定する。こ
の判定は、第４図を参照して前述したように、操舵角セ
ンサ１からの検出信号E1,E2の位相差により行われる。
ステップにおいて左切りと判定された場合は、ステッ
プに移行して前回周期の操舵角θ（ｔ−Δτ）から操
舵角センサ１の検出刻みΔθを減じたものを今回周期の
操舵角θ（ｔ）とし、ステップにおいて右切りと判定
された場合は、ステップに移行して前回周期の操舵角
θ（ｔ−Δτ）に検出刻みΔθを加えたものを今回周期
の操舵角θ（ｔ）とする。

次に、第６図を参照して平坦な直線路を操舵力を加える
ことなく走行する際の舵角を表す操舵中立角（操舵角セ
ンタ）を求める操舵中立角検出ルーチンを説明する。こ
のルーチンは、好ましくは車速センサ９からの車速パル
ス信号が入る毎（これは、その車速パルス信号に基づい
て予め定まっている所定走行距離Δｌだけ走行する毎で
ある）に割込みとして実行される。

すなわち、第６図において、まずステップで、上述し
た操舵角検出ルーチンにおいて演算され記憶装置13の所
定記憶領域に記憶されている操舵角θ（ｔ）の値が読み
出される。次いでステップにおいて、その操舵角θ
（ｔ）の値を所定記憶領域に記憶してある最大値θ_max
及び最小値θ_minと比較し、θ（ｔ）の値がθ_maxより大
きければそのθ_maxの値を、θ（ｔ）の値がθ_minより小
さければそのθ_minの値を、それぞれ更新していく。

次にステップに移行して、そのθ_max及びθ_minの値か
ら、操舵角θ（ｔ）の変化量として両者の差（θ_max−
θ_min）を演算し、その差値を予め設定してある所定変
化量Δθの値と比較する。車両の走行が直進又は直進に
近い場合は（θ_max−θ_min）＜Δθとなるが、このよう
に（θ_max−θ_min）＜Δθである場合は、次にステップ
に移行して、（θ_max−θ_min）＜Δθである走行区間
の走行距離を計測するカウンタに所定距離Δｌを加算
し、次いでステップに移行して、その走行区間の操舵
角θ（ｔ）の和θ_SUMを求め、次いでメインプログラム
にリターンする。

操舵が大きく行われると（θ_max−θ_min）≧Δθとなる
が、このような走行においてステップで（θ_max−θ
_min）≧Δθであると判定された場合は、次にステップ
に移行して、ステップにおいて計測されている（θ
_max−θ_min）＜Δθであった走行区間の操舵角の和θ
_SUMをその走行区間のサンプル数（l/Δｌ）で割って、
操舵角平均値θ_AVEを求める。

次いで、ステップにおいて、ステップで計測されて
ある操舵角偏差が少ない走行状態における走行距離ｌに
定数Ａを乗算して、重み係数α（０≦α≦１）を α＝Ａ・ｌとして演算する。ここで、重み係数αと走行距離ｌとの
関係は、第７図に示すように、横軸に走行距離ｌを、縦
軸に重み係数αをとったときに、原点から定数Ａの傾き
で延長する直線L₁で表され、走行距離ｌが零のときには
重み係数αも零となり、これから走行距離ｌが増加する
に従って重み係数αも増加し、重み係数αが“1"に達す
ると飽和する。

次いでステップに移行して、前回周期の操舵中立角θ
_Ｎ（ｎ−１）、ステップにおいて求めた操舵角平均値
θ_AVE、及びステップにおいて求めた重み係数αに基
づいて、αを重み係数とする移動平均を演算し、平坦な
直線路を操舵力を加えることなく走行する際の操舵角を
表す操舵中立角θ_Ｎ（ｎ）を、 θ_Ｎ（ｎ）＝θ_Ｎ（ｎ−１）−α｛θ_Ｎ（ｎ−１）−θ
_AVE｝＝（１−α）θ_Ｎ（ｎ−１）＋αθ_AVE
…………（１）として演算する。このため、重み係数αが“1"であると
き即ち直進走行状態が長い場合には操舵中立角θ
_Ｎ（ｎ）は操舵角平均値θ_AVE（＝０）と等しくなる。

次いでステップに移行して、l,θ_SUM，θ_max，θ_min
の値を全てクリヤして、次の走行区間における上述した
演算その他の処理に備え、メインプログラムにリターン
する。

第８図は、上述した動作の具体例として、区間T₁で長い
距離の定常円旋回を行った後、区間T₁より短い区間T₂及
びT₃で直進走行を行った場合の操舵角θ（ｔ）、操舵中
立角θ_Ｎ（ｔ）及び重み係数αの変化を示す。図中、破
線はこの発明の操舵中立角の変化を、一点鎖線は従来の
操舵中立角の変化をそれぞれ示す。

同図において、従来の場合には、操舵中立角θ_Ｎ（ｔ）
がほぼ真の操舵中立角に近い値を示している状態で、区
間T₁において長い定常円旋回が続くと、その直後の時刻
t₁において操舵中立角に誤判断が起きて大きく狂う。そ
して、この狂いはそれ以降に区間T₁より長い距離の間直
進走行状態が継続しない限り修正されることがないた
め、第８図のように、定常円旋回区間T₁の後にこれより
短い直進走行区間T₂及びT₃が続く場合には、操舵中立角
が全く補正されることがなく、かなりの間操舵中立角θ
_Ｎ（ｔ）が狂ったままの状態が続いてしまう。

これに対して、この発明においては、時刻t₁で第６図の
処理におけるステップでの判定結果がθ_max−θ_min≧
Δθとなるので、ステップに移行し、前回の直進走行
時の操舵角平均値θ_AVEを算出すると共に、ステップ
に移行して、前回の直進走行時の走行距離ｌをもとに重
み係数αを算出する。このとき、重み係数αは第８図に
示すように、直進走行距離が比較的短いので比較的小さ
い値となるため、ステップで移動平均処理を行って操
舵中立角θ_Ｎ（ｔ）を算出したときに、その変化量は略
零となる。そして、ステップで走行距離l,操舵角の和
θ_SUM，最大値θ_max及び最小値θ_min夫々零にクリアす
る。

その後、時刻t₂迄の間は操舵角の切り増しを継続する旋
回状態を維持するが、時刻t₁における最大値θ_maxと時
刻t₂における最小値θ_minとの偏差が所定変化量Δθ未
満であるので、順次第６図の処理が実行される毎に、ス
テップからステップに移行して、時刻t₁からの走行
距離を更新すると共に、ステップで操舵角の和θ_SUM
を更新し、そして、時刻t₂になると、θ_max−θ_min≧Δ
θとなるので、ステップからステップに移行して、
操舵角平均値θ_AVEを算出し、次いでステップで重み
係数αを算出するが、この間の距離ｌが極めて小さいの
で、重み係数αも零に近い値となり、ステップで算出
される操舵中立角θ_Ｎ（ｔ）も前回値に対して殆ど変化
しない。

しかしながら、時刻t₂以降時刻t₃迄の間にステアリング
ホイールを保舵状態とする定常円旋回に移行すると、こ
の間の最大値θ_max及び最小値θ_minの偏差が小さいこと
により、第６図の処理が実行される毎に、ステップか
らステップ，に移行して、走行距離ｌ及び操舵角の
和θ_SUMを順次更新する。そして、時刻t₃でθ_max−θ
_min≧Δθとなるので、ステップからステップに移
行して、操舵角平均値θ_AVEを算出し、次いでステップ
で重み係数αを算出するが、この間の走行距離ｌが比
較的長いので、重み係数αも“1"に近い値となり、ステ
ップで算出される操舵中立角θ_Ｎ（ｔ）が第８図に示
すように、操舵角平均値θ_AVEに近い値となる。このた
め、従来と同様に時刻t₃で操舵中立角θ_Ｎ（ｔ）にステ
アリングホイールの保舵状態による定常円旋回による狂
いを生じる。

しかしながら、時刻t₃で円旋回状態を終了して、急速に
直進走行状態に戻ることにより、時刻t₃直後の時刻t₄で
もθ_max−θ_min≧Δθとなり、この間の走行距離は略零
であるので、重み係数αも略零となり、操舵中立角θ_Ｎ
（ｔ）は前回の時刻t₃時の値を保持し、時刻t₄から時刻
t₅までの定常円旋回区間T₁より短い直線走行区間T₂で
は、θ_max−θ_min＜Δθを継続するので、第６図の処理
が実行される毎に、走行距離ｌ及び操舵角の和θ_SUMが
更新され、時刻t₅に達するとθ_max−θ_min≧Δθとなっ
て、第６図の処理において、ステップからステップ
〜に移行して、略零の操舵角平均値θ_AVEを算出する
と共に、走行距離ｌが前述した区間T₁よりは短いので、
重み係数αが第８図に示すように、区間T₁時の重み係数
αに比較して小さい値となるが、ステップで算出され
る操舵中立角θ_Ｎ（ｔ）は真の操舵中立角に近づく。

その後、時刻t₆,t₇及びt₈でθ_max−θ_max≧Δθとなる
が、この間の走行距離ｌが短いので、操舵中立角θ
_Ｎ（ｔ）は殆ど変化しないが、時刻t₈〜時刻t₉間の直進
走行区間T₃では、区間T₂における距離l₂より距離l₃が長
いことにより、第８図に示すように、区間T₂の重み係数
α（＝Ａ・l₂）に比較して区間T₃の重み係数α（＝Ａ・
l₃）のほうが大きな値となり、前記（１）式における右
辺第２項の修正項（α・θ_AVE）が大きくなるため、修
正が速やかに行われて真の操舵中立角に一致することに
なるものである。

なお、第６図のフローチャートにおいて、ステップで
は操舵角の変化量として（θ_max−θ_min）の値を用いた
が、これに代えて操舵角θ（ｔ）の分散の値を用いても
よい。分散の値Ｖは、操舵角のサンプル値をθ（ｔ）、
その平均値をθ_AVE、サンプル数をＮとすると、Ｖ＝（1/N）Σ｛θ（ｔ）−θ_AVE｝^２で与えられる。

また、ステップで操舵角平均値θ_AVEとして操舵角θ
（ｔ）の和θ_SUMをサンプル数（l/Δｌ）で割って求め
るものを示したが、 θ_AVE＝（1/2）（θ_max＋θ_min）によって求めてもほぼ同等の結果が得られるとともに、
この場合は記憶装置13の記憶容量を節約することができ
る。

また、ステップで重み係数αを走行距離ｌに定数Ａを
掛けて求めるものを示したが、これに代えて次のように
して求めてもよい。すなわち、イグニッションスイッチ
をオンにした後の通算走行距離をＬ、定数をＢとしたと
き、 α＝B・l・L^-(1/2) によって重み係数αを求める。この重み係数はＬが小さ
いときは比較的大きくなるものであり、イグニッション
スイッチをオンにした後の操舵中立角の収束を早くする
ことができる。

また、ステップにおけるこれらの重み係数の演算によ
る選定は、これに代えて、ｌ又はｌとＬに基づいてテー
ブルルックアップにより選定するようにしてもよい。

また、ステップにおいて、操舵中立角の値として重み
係数αに基づく加重平均により求めたものを示したが、
これに代えて所定サンプル数の操舵角平均値θ_AVEの移
動平均値を求めるものであってもよい。

また、操舵角センサとして光電式のものを例示したが、
この発明における操舵角センサとしては、その他ポテン
ショメータ式のもの等特に限定されない。

また、第１図，第２図及び第５図において、操舵角セン
サ１と第５図に示す処理とで操舵角検出手段の具体例を
示す。また、第１図及び第６図において、ステップの
処理は操舵角変化量判定手段の具体例を、ステップの
処理は走行距離計測手段の具体例を、ステップの処理
は操舵角平均値演算手段の具体例を、ステップの処理
は重み係数選定手段の具体例を、ステップの処理は操
舵中立角演算手段の具体例を、それぞれ示す。

さらに、操舵中立角検出装置をマイクロコンピュータを
使用して構成したものを示したが、これに代えて、指令
値設定回路、比較回路、加算回路、減算回路、掛算回
路、割算回路、カウンタ回路、論理回路等の電子回路を
組み合わせて構成することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の操舵中立角検出装置
は、操舵角変化量が所定変化量より小さい走行区間の走
行距離に基づいて重み係数を求め、その走行区間の操舵
角平均値をその重み係数に従って加重平均して操舵中立
角を求める構成としたため、例えば高速道路のランプ付
近の曲率一定路等で長く定常円旋回を続けたような場合
に、操舵中立角が大きく狂ってしまっても、その後の走
行において修正されて真の操舵中立角に速やかに戻り、
従って応答性が良く、精度の高い検出結果が得られると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の操舵中立角検出装置の基本構成を示
すブロック図、第２図はこの発明の実施例の構成を示す
ブロック図、第３図は操舵角センサの一例を示す要部切
断平面図、第４図はその操舵角センサの出力信号の波形
図、第５図はマイクロコンピュータにおいて実行される
操舵角検出ルーチンの処理手順を示すフローチャート、
第６図はマイクロコンピュータにおいて実行される操舵
中立角検出ルーチンの処理手順を示すフローチャート、
第７図は走行距離と重み係数との関係を示す図、第８図
はこの発明の操舵中立角検出装置の動作の具体例を示す
タイムチャートである。１……操舵角センサ、３……スリット円板、５……フォ
トインタラプタ、９……車速センサ、10……マイクロコ
ンピュータ、11……インタフェース回路、12……演算処
理装置、13……記憶装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両
の走行距離を計測する走行距離計測手段と、前記操舵角
検出手段により検出された操舵角値に基づく該操舵角値
の変化量を予め設定された所定変化量と比較判定する操
舵角変化量判定手段と、該操舵角変化量判定手段により
前記操舵角変化量が前記所定変化量以上となったことが
判定されたときに、それ以前に前記操舵角変化量が前記
所定変化量より小さかった走行区間における前記操舵角
値の平均値を演算する操舵角平均値演算手段と、前記操
舵角変化量が前記所定変化量より小さかった走行区間の
走行距離に基づいて重み係数を選定する重み係数選定手
段と、前記操舵角平均値演算手段により演算された操舵
角平均値と前記重み係数選定手段により選定された重み
係数に基づいて操舵中立角を演算する操舵中立角演算手
段とを備えた操舵中立角検出装置。