WO2021177033A1 - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

位置検出装置（１、２）は、第１位置センサ（１２、１４、５１４）と、第２位置センサ（１１、１３、５１３）と、制御部（１５、２６、５１５）と、を備える。第１位置センサ（１２、１４、５１４）は、基準部（９９、５９９）に搭載される。第２位置センサ（１１、１３、５１３）は、基準部に対して相対的に可動する検出対象（９１、９８、５９８）に搭載される。制御部は（１５、２６、５１５）、第１位置センサ（１２、１４、５１４）の検出値および第２位置センサ（１１、１３、５１３）の検出値に基づき、検出対象の位置を演算する。

Description

位置検出装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０２０年３月３日に出願された特許出願番号２０２０－０３５８４１号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、位置検出装置に関する。

　従来、電動パワーステアリング装置に用いられる回転角検出装置が知られている。例えば特許文献１では、イグニッションスイッチがオフされている間も回転回数の演算を継続し、モータの回転角および回転回数に基づきステアリング角度を演算する。

特許第５９５８５７２号公報

　しかしながら、特許文献１では、センサが回転を検出している電動パワーステアリング装置のモータとステアリングホイールとは、ギア等を介して接続されているため、機械的な歯飛び等が生じた場合、検出が困難であり、誤った角度が演算される虞がある。本開示の目的は、検出対象の位置を適切に演算可能な位置検出装置を提供することにある。

　本開示の位置検出装置は、第１位置センサと、第２位置センサと、制御部と、を備える。第１位置センサは、基準部に搭載される。第２位置センサは、基準部に対して相対的に可動する検出対象に搭載される。制御部は、第１位置センサの検出値および第２位置センサの検出値に基づき、検出対象の位置を演算する。これにより、ギアやベルトを介さず、検出対象の位置を直接的に検出することができる。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態によるステアバイワイヤシステムを示す概略構成図であり、 図２Ａは、第１実施形態において、ハンドルが中点にある状態を示す模式図であり、 図２Ｂは、第１実施形態において、ハンドルが中点からずれている状態を示す模式図であり、 図３は、第１実施形態による角度演算処理を説明するフローチャートであり、 図４は、第２実施形態によるハンドル位置センサおよび反力ＥＣＵを示すブロック図であり、 図５は、第３実施形態による手動運転移行前処理を説明するフローチャートであり、 図６は、第３実施形態による手動運転切替処理を説明するフローチャートであり、 図７は、第４実施形態による駆動モジュールを説明する模式図であり、 図８は、第４実施形態による駆動モジュールを説明する模式図である。

　以下、位置検出装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

　　　（第１実施形態）
　第１実施形態による位置検出装置を図１～図３に示す。図１に示すように、位置検出装置１は、ステアバイワイヤシステム９０に適用される。ステアバイワイヤシステム９０は、位置検出装置１、反力装置２０、転舵装置３０、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６およびラック軸９７等を備える。ハンドル９１は、ステアリングシャフト９２の一端に設けられる。ステアリングシャフト９２は、ラック軸９７と、機械的に分離可能に設けられる。図１では、ステアリングシャフト９２とラック軸９７とが完全に分離されているが、ステアリングシャフト９２とラック軸９７との間に断接を切り替え可能なクラッチを設けてもよい。

　反力装置２０は、反力モータ２１、反力ＥＣＵ２５および動力伝達部２９を有する。反力モータ２１は、ギア等で構成される動力伝達部２９を経由してステアリングシャフト９２と接続される。反力モータ２１は、運転者の操舵に応じた反力をハンドル９１に与えることで、運転者に適切な操舵フィーリングを与える。反力ＥＣＵ２５は、反力制御部２６を有し、反力モータ２１の駆動を制御する。

　転舵装置３０は、転舵モータ３１、転舵ＥＣＵ３５および動力伝達部３９を有する。転舵モータ３１は、車輪９８の角度であるタイヤ角θＴを変化させる。転舵モータ３１の回転により、動力伝達部３９を介して、ピニオンギア９６が回転する。ピニオンギア９６の回転運動は、ラックアンドピニオンにより、ラック軸９７の直線運動に変換される。これにより、転舵モータ３１の回転によりタイヤ角θＴが変化する。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結されている。車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。転舵ＥＣＵ３５は、転舵制御部３６を有し、転舵モータ３１の駆動を制御する。動力伝達部３９は、ベルト３９１を有する。

　反力装置２０は、反力モータ２１の軸方向の一方側に反力ＥＣＵ２５が一体的に設けられている、いわゆる「機電一体型」である。同様に、転舵装置３０は、転舵モータ３１の一方側に転舵ＥＣＵ３５が一体的に設けられている、いわゆる「機電一体型」である。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、反力装置２０および転舵装置３０を効率的に配置することができる。なお、反力装置２０および転舵装置３０の少なくとも一方を機電別体としてもよい。

　位置検出装置１は、ハンドル位置センサ１１、反力モータ位置センサ１２、タイヤ位置センサ１３、転舵モータ位置センサ１４、および、制御部１５を有する。ハンドル位置センサ１１、反力モータ位置センサ１２、タイヤ位置センサ１３および転舵モータ位置センサ１４は、いずれも地磁気センサである。そのため、モータ等からの磁場をキャンセルできるように構成することが望ましい。

　ハンドル位置センサ１１は、ハンドル９１に設けられ、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨを制御部１５に送信する。反力モータ位置センサ１２は、反力ＥＣＵ２５に設けられ、反力モータ位置検出値ｄｅｔＲを制御部１５に送信する。

　タイヤ位置センサ１３は、車輪９８に設けられ、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴを制御部１５に送信する。実際には、タイヤ位置センサ１３は、例えばホイール内に設けられるが、便宜上、図中では車輪９８に隣接して記載した。転舵モータ位置センサ１４は、転舵ＥＣＵ３５に設けられ、転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥを制御部１５に送信する。なお、上述の通り、反力モータ位置センサ１２および転舵モータ位置センサ１４は、地磁気センサであって、モータ２１、３１の回転角を検出する回転角センサとは別途に設けられている。

　反力モータ位置検出値ｄｅｔＲおよび転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥは、操舵や転舵によって変化しない値である。一方、ハンドル位置センサ１１は、ハンドル９１に設けられているので、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨは操舵により値が変化する。また、タイヤ位置センサ１３は、車輪９８に設けられているので、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴは転舵により値が変化する。

　制御部１５、反力制御部２６および転舵制御部３６は、いずれもマイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。それぞれの制御部における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。図１では、制御部１５が、反力制御部２６および転舵制御部３６とは別途に設けられているが、制御部１５の各演算を、反力制御部２６または転舵制御部３６にて行ってもよい。すなわち、反力制御部２６および転舵制御部３６の少なくとも一方が「制御部」を構成してもよい。

　制御部１５は、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨおよび反力モータ位置検出値ｄｅｔＲに基づき、ハンドル角θＨを演算する。また、制御部１５は、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴおよび転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥに基づき、タイヤ角θＴを演算する。

　図２Ａに示すように、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨと反力モータ位置検出値ｄｅｔＲに角度差がない場合、ハンドル９１が中点にある。また、図２Ｂに示すように、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨと反力モータ位置検出値ｄｅｔＲに角度差がある場合、ハンドル９１は中点からずれている。

　本実施形態では、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨと反力モータ位置検出値ｄｅｔＲとの角度差ΔｄｅｔＨからハンドル角θＨを演算する。ハンドル位置検出値ｄｅｔＨのみでは、車両自体が傾いている可能性があるため、車両基準である反力モータ位置検出値ｄｅｔＲを基準とした傾きからハンドル角θＨを演算する。同様の考え方にて、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴと転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥとの角度差ΔｄｅｔＴからタイヤ角θＴを演算する。反力モータ位置検出値ｄｅｔＲおよび転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥは、いずれも車両基準として用いているため、共用してもよい。例えば、転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥを共用する場合、後述の式（２）において、反力モータ位置検出値ｄｅｔＲに替えて、転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥを用いる。

　本実施形態の角度演算処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部１５にて、車両電源投入時に実施される。また、車両電源を切る際に、この処理を行ってから格納等で位置を固定するようにしてもよい。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

　Ｓ１０１では、制御部１５は、タイヤ角θＴを演算する（式（１）参照）。Ｓ１０２では、制御部１５は、ハンドル角θＨを演算する（式（２）参照）。

　　θＴ＝（ｄｅｔＴ－ｄｅｔＥ＋Ｌ）×α　　・・・（１）
　　θＨ＝（ｄｅｔＨ－ｄｅｔＲ＋Ｍ）×β　　・・・（２）

　式中のＬ、Ｍは、オフセット値である。例えば、ハンドル９１が直進方向を示す状態を中立位置θＨ０＝０［ｄｅｇ］とする。ここで、ハンドル９１および反力モータ２１等の組み付け誤差により、中立位置θＨ０でも、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨと反力モータ位置検出値ｄｅｔＲとに差分が生じる場合がある。そこで、中立位置θＨ０にて発生する検出差分をキャンセルするオフセット値Ｍを加算する。中立位置θＨ０におけるハンドル位置検出値ｄｅｔＨをｄｅｔＨ０、反力モータ位置検出値ｄｅｔＲをｄｅｔＲ０とすると、オフセット値Ｍは式（３）で表される。同様に、中立位置θＴ０におけるタイヤ位置検出値ｄｅｔＴをｄｅｔＴ０、転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥをｄｅｔＥ０とすると、オフセット値Ｌは式（４）で表される。

　　Ｍ＝ｄｅｔＲ０－ｄｅｔＨ０　　・・・（３）
　　Ｌ＝ｄｅｔＥ０－ｄｅｔＴ０　　・・・（４）

　オフセット値Ｌ、Ｍは、組み付け要件に応じた設計値であってもよいし、製品の出荷検査で算出した値としてもよい。また、経年劣化を考慮し、点検時や車両動作時に再演算することで適宜更新してもよい。

　式（１）、（２）中のα、βは、変換係数であって、検出手段に応じて決まる値である。例えばタイヤ位置検出値ｄｅｔＴおよび転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥが共に角度であって、単純に差分でよければ、α＝１とすればよい。また、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴおよび転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥが傾き等、角度値以外の場合、差分値にα≠１の変換係数を乗じることで角度換算する。βも同様である。

　Ｓ１０３では、制御部１５は、タイヤ角θＴに対するハンドル角の換算値θＨ＿ｉを演算する（式（５）参照）。式（５）は余り値を求める関数であって、θＴ×γを３６０で割った余りを換算値θＨ＿ｉとする。式中のγは、タイヤ角θＴに対するハンドル角θＨの関係に応じた換算係数である。

　　θＨ＿ｉ＝ＭＯＤ（θＴ×γ，３６０）　　・・・（５）

　本実施形態では、位置検出装置１がステアバイワイヤシステム９０に適用されており、例えば低速時には切れ角を大きく、高速時には切れ角を小さくする、といった具合に、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性を補正する場合、γを可変とすればよい。

　Ｓ１０４では、制御部１５は、ハンドル角θＨを角度差分値ΔθＨに基づいて補正することでタイヤ角θＴとの関係性を整合させる。具体的には、反力モータ２１を駆動することで、ハンドル９１を駆動する。角度差分値ΔθＨは式（６）により演算される。

　　ΔθＨ＝θＨ＿ｉ－θＨ　　・・・（６）

　Ｓ１０５では、制御部１５は、補正後のハンドル角θＨがタイヤ角θＴからの換算値θＨ＿ｉと一致するか否か判断する。ここでの判定は、差が判定閾値以下であれば、補正後のハンドル角θＨとタイヤ角θＴからの換算値θＨ＿ｉとが一致すると判定する。

　補正後のハンドル角θＨとタイヤ角θＴからの換算値θＨ＿ｉとが一致すると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行し、通常制御を開始する。補正後のハンドル角θＨとタイヤ角θＴからの換算値θＨ＿ｉとが一致しないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。Ｓ１０７では、タイヤ角θＴおよびハンドル角θＨの演算が異常であるので、制御停止またはバックアップ制御とする。

　ハンドル９１は、３６０°以上回転可能である。以下、基準位置からの回転角度であって、複数回転情報を含む角度を「絶対角」とする。例えば特許文献１では、絶対角であるハンドル角を、モータ回転角センサを用い、回転回数および回転角から演算する。そのため、回転回数検出には、センサへの常時給電が必要である。また、バッテリ失陥でリセットする虞がある。

　また、モータ回転角センサは、検出対象であるハンドル９１や車輪９８に対し、ギアやベルトを介して接続されたモータの回転を検出しているため、モータ回転角センサの検出値を用いた値では、機械的な歯飛びの検出が困難である。さらにまた、本実施形態のようなステアバイワイヤシステム９０では、ハンドル角θＨやタイヤ角θＴ等の絶対角がリセットすると、車両９９の進行方向やハンドル中点が不明となり、車両制御ができなくなる虞がある。

　本実施形態では、位置検出装置１をステアバイワイヤシステム９０に適用しており、ハンドル９１と車輪９８とは機械的に切り離されているため、ハンドル角θＨの演算に回転回数に係る情報が不要であり、車体に対してハンドル９１がどれだけ傾いているかが分かれば、ハンドル角θＨを演算可能である。

　そこで本実施形態では、基準位置である車体側に反力モータ位置センサ１２を搭載し、検出対象であるハンドル９１側にハンドル位置センサ１１を搭載し、検出値の差分から、ハンドル９１が車体に対してどれだけ傾いているかを検出することで、ハンドル角θＨを演算する。相対位置による絶対角算出であるので、常時給電が不要であり、バッテリ交換等にて電源失陥した場合であっても、再度電力が供給された際に、ハンドル角θＨを適切に演算することができる。また、ベルト飛びやギアの歯飛びが生じた場合であっても、ハンドル角θＨを適切に演算することができる。

　タイヤ角θＴについても同様、基準位置である車体側に転舵モータ位置センサ１４を搭載し、検出対象である車輪９８にタイヤ位置センサ１３を搭載し、検出値の差分から、車輪９８が車体に対してどれだけ傾いているかを検出することで、ハンドル角θＨを演算する。これにより、電源失陥や、ベルト飛び、ギアの歯飛びが生じた場合であっても、タイヤ角θＴを適切に演算することができる。

　以上説明したように、位置検出装置１は、反力モータ位置センサ１２と、ハンドル位置センサ１１と、制御部１５と、を備える。反力モータ位置センサ１２は、車両９９に搭載される。詳細には、反力モータ位置センサ１２は、車両９９に固定されている箇所（本実施形態では反力ＥＣＵ２５）に搭載される。ハンドル位置センサ１１は、車両９９に対して相対的に可動するハンドル９１に搭載される。制御部１５は、反力モータ位置センサ１２の検出値およびハンドル位置センサ１１の検出値に基づき、ハンドル９１の位置を演算する。詳細には、制御部１５は、検出対象の位置として、ハンドル９１のハンドル角θＨを演算する。

　また、位置検出装置１は、転舵モータ位置センサ１４と、タイヤ位置センサ１３と、制御部１５と、を備える。転舵モータ位置センサ１４は、車両９９に搭載される。詳細には、転舵モータ位置センサ１４は、車両９９に固定されている箇所（本実施形態では、転舵ＥＣＵ３５）に搭載される。タイヤ位置センサ１３は、車両９９に対して相対的に可動する車輪９８に搭載される。本実施形態では、タイヤ位置センサ１３は、転舵に応じて可動する箇所である車輪９８に搭載される。制御部１５は、転舵モータ位置センサ１４の検出値およびタイヤ位置センサ１３の検出値に基づき、車輪９８の位置を演算する。詳細には、制御部１５は、検出対象の位置として、車輪９８のタイヤ角θＴを演算する。

　ここで、車両９９に固定されている箇所とは、検出対象となる可動部ではない部分であって、可動部との相対位置がわかる箇所である。例えば、車両９９のフレームやそれらに固定されている部品が該当する。本実施形態では、基準位置の検出に係るセンサを搭載するため、検出素子、演算部および通信部等の電子部品の固定が必要になるため、他のＥＣＵに搭載し、筐体や部品を共用してもよい。これにより低コスト化が可能である。他のＥＣＵとは、例えばエンジンＥＣＵ、ブレーキＥＣＵまたはＥＰＳ－ＥＣＵ等が例示される。

　本実施形態では、ハンドル位置センサ１１が検出対象であるハンドル９１に設けられているので、ギアやベルト等を介さず、検出対象を直接的に検出することができる。また、反力モータ位置センサ１２の検出値と、ハンドル位置センサ１１の検出値との差分を用いるので、常時給電が不要である。したがって、バッテリ失陥時にも、ハンドル角θＨまたはタイヤ角θＴを演算することができる。

　制御部１５は、ハンドル角θＨまたはタイヤ角θＴの一方に基づき、ハンドル角θＨまたはタイヤ角θＴの他方に対応する換算値を演算する。本実施形態では、タイヤ角θＴに基づき、換算値θＨ＿ｉを演算する。また、ハンドル角θＨと換算値θＨ＿ｉとが一致するように、ハンドル角θＨを補正する。これにより、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性を整合させることができる。

　　　（第２実施形態）
　第２実施形態を図４に示す。第２実施形態では、ハンドル角θＨの演算を中心に説明する。反力ＥＣＵ２５は、反力制御部２６、および、センサユニット２７を有し、イグニッション経由の電力供給部５１、および、バッテリ経由の電力供給部５２から電力が供給される。図中、一点鎖線で囲んだ回転角センサ素子２７２および回転回数演算部２７４には、電力供給部５２から、常時給電される。また、破線で囲んだ各素子には、イグニッションスイッチ等の車両始動スイッチがオンされているときに給電される。

　センサユニット２７は、位置センサ素子１２１および検出値演算部１２２を含む反力モータ位置センサ１２、回転角センサ２７１、および、通信部２７９を有する。回転角センサ２７１は、回転角センサ素子２７２、回転角演算部２７３および回転回数演算部２７４を有する。回転角演算部２７３は、回転角センサ素子２７２の検出値に基づき、モータ回転角θＭを演算する。回転回数演算部２７４は、回転角センサ素子２７２の検出値に基づき、ターンカウント値ＴＣを演算する。ターンカウント値ＴＣは、例えばロータの所定回転角度（例えば９０°）ごとに、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンすることで演算される値であって、回転回数に換算可能な値である。通信部２７９は、反力モータ位置検出値ｄｅｔＲ、モータ回転角θＭ、および、ターンカウント値ＴＣを反力制御部２６に送信する。

　ハンドル位置センサ１１は、位置センサ素子１１１、検出値演算部１１２および通信部１１９を有する。検出値演算部１１２は、位置センサ素子１１１の検出値に基づき、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨを演算する。演算されたハンドル位置検出値ｄｅｔＨは、反力ＥＣＵ２５に送信される。ハンドル位置センサ１１と反力ＥＣＵ２５との通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＣＡＮ－ＦＤ、ＳＥＮＴ等、通信方式は問わない。また、無線通信としてもよい。

　反力制御部２６は、第１ハンドル角演算部２６１、第２ハンドル角演算部２６２、および、駆動制御部２６５を有する。第１ハンドル角演算部２６１は、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨおよび反力モータ位置検出値ｄｅｔＲに基づき、第１ハンドル角θＨ１を演算する。第１ハンドル角θＨ１の演算は、上記実施形態と同様である。第２ハンドル角演算部２６２は、モータ回転角θＭおよびターンカウント値ＴＣに基づき、第２ハンドル角θＨ２を演算する。すなわち本実施形態では、反力制御部２６が「制御部」を構成する。駆動制御部２６５は、モータ回転角θＭ等の各種情報に基づき、反力モータ２１の駆動を制御する。

　位置検出装置１は、動力伝達部２９を介してハンドル９１を回転駆動可能な反力モータ２１のモータ回転角θＭおよびモータ回転回数に係る回転回数情報であるターンカウント値ＴＣを検出する回転角センサ２７１を備える。反力制御部２６は、ハンドル９１の位置として、反力モータ位置検出値ｄｅｔＲおよびハンドル位置検出値ｄｅｔＨに基づく第１ハンドル角θＨ１、および、モータ回転角θＭおよびターンカウント値ＴＣに基づく第２ハンドル角θＨ２を演算する。

　本実施形態では、異なる演算方法にて第１ハンドル角θＨ１および第２ハンドル角θＨ２を演算して冗長化しているので、堅牢なシステムを構築可能である。また、反力制御部２６は、ハンドル角θＨ１、θＨ２の比較による異常検出を行う。さらにまた、反力制御部２６は、条件に応じ、制御に用いるハンドル角θＨ１、θＨ２を切り替える。例えば電源投入時や電源失陥時は第１ハンドル角θＨ１を用い、車両制御中は精密に演算可能な第２ハンドル角θＨ２を用いる、といった具合である。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

　　　（第３実施形態）
　第３実施形態を図５に示す。第１実施形態では、ハンドル位置検出値ｄｅｔＨと反力モータ位置検出値ｄｅｔＲとの角度差ΔｄｅｔＨからハンドル角θＨを演算するが、角度差ΔｄｅｔＨから、車両９９に対するハンドル位置Ｈｐｏｓｉも演算可能である。同様に、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴと転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥからタイヤ角θＴに加え、車両に対するタイヤ位置Ｔｐｏｓｉも演算可能である。

　本実施形態では、ハンドル位置Ｈｐｏｓｉを、ハンドル収納制御に用いる。図５は、自動運転と手動運転とを切り替え可能であって、自動運転時にハンドル９１を収納する場合における自動制御から手動制御への移行前処理を説明するフローチャートである。この処理は、図示しない上位ＥＣＵから自動運転から手動運転への切替指令を受信したときに、制御部１５にて行われる。

　Ｓ２０１では、制御部１５は、ハンドル位置Ｈｐｏｓｉを格納前と同じとなるように、例えばチルト機構およびテレスコピック機構を駆動するモータ等を制御する。また、図３中のＳ１０１～Ｓ１０４の処理を行い、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとを整合させる。

　Ｓ２０２では、制御部１５は、ハンドル位置Ｈｐｏｓｉが所定位置となり、かつ、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が一致したか否か判断する。ここでいう「所定位置」とは、ハンドル９１を収納する前の位置とする。ハンドル位置Ｈｐｏｓｉが所定位置に戻っていないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２０１へ戻る。ハンドル位置Ｈｐｏｓｉが所定位置に戻り、かつ、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が一致したと判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行し、手動運転移行準備完了とする。ハンドル位置以外についても条件が整った後、手動運転に移行する。

　図６は、手動運転切替処理を説明するフローチャートであって、手動運転への移行待ち中に制御部１５にて所定の周期で実行される。Ｓ２５１では、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が外れたか否か判断する。ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が外れていないと判断された場合（Ｓ２５１：ＮＯ）、Ｓ２５３へ移行し、手動運転への移行待ちを継続する。この場合、上位ＥＣＵ等からの指示により手動運転へ移行する。ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が外れたと判断された場合（Ｓ２５１：ＹＥＳ）Ｓ２５２へ移行する。

　Ｓ２５２では、図５に示す処理にて、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとを一致させたにも関わらず、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が崩れた場合、運転者によりハンドル９１が操作されたとみなし、手動運転移行する。なお、外乱により関係性が外れる場合もあるため、判定閾値に幅を持たせたり、継続時間を判定条件に入れたりしてもよい。

　本実施形態では、制御部１５は、検出対象の位置として、車両９９に対するハンドル位置Ｈｐｏｓｉを演算する。これにより、ハンドル９１のチルト制御および格納制御を実施可能である。また、自動運転時にハンドル９１が収納される場合、自動運転から手動運転への復帰時にハンドル９１が元に戻った後、適切なタイミングにて手動運転に復帰させることができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

　　　（第４実施形態）
　第４実施形態を図７および図８に示す。図７および図８に示すように、本実施形態の位置検出装置２は、車輪５９８を独立に駆動可能な駆動モジュール５００に適用される。図７の例では、４輪であるが、車輪数は問わない。駆動モジュール５００は、転舵装置５３０、ギア５３９、アーム５４０、主機駆動部５４５、および、車輪５９８を備える。

　転舵装置５３０は、転舵モータ５３１および転舵ＥＣＵ５３５を有する。転舵装置５３０の詳細は、上記実施形態の転舵装置３０と同様である。転舵モータ５３１の回転は、ギア５３９を介してアーム５４０側へ伝達され、アーム５４０、主機駆動部５４５および車輪５９８が回転する。主機駆動部５４５には、主機モータ、ブレーキおよび駆動制御部５４６が設けられる。

　位置検出装置２は、タイヤ位置センサ５１３と、転舵モータ位置センサ５１４と、制御部５１５と、を備える。タイヤ位置センサ５１３は、主機駆動部５４５の駆動制御部５４６に設けられ、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴを制御部５１５に送信する。転舵モータ位置センサ５１４は、転舵ＥＣＵ５３５に設けられ、転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥを制御部５１５に送信する。

　制御部５１５は、タイヤ位置検出値ｄｅｔＴおよび転舵モータ位置検出値ｄｅｔＥに基づき、タイヤ角θＴ、および、駆動モジュール位置Ｍｐｏｓｉを演算する。駆動モジュール位置Ｍｐｏｓｉには、基準位置からの高さや距離が含まれる。本実施形態では、駆動モジュール５００ごとに、車両基準となる転舵モータ位置センサ５１４を設けているが、車両５９９側に搭載される制御部５１５に基準となる位置センサを設けてもよく、４つのタイヤ角θＴおよび駆動モジュール位置Ｍｐｏｓｉの演算に共用してもよい。また、基準となる位置センサは、車両５９９の演算部５５０とは別の箇所に設けてもよい。

　本実施形態の位置検出装置２は、車輪５９８と、車輪５９８を駆動する主機駆動部５４５と、転舵装置５３０とが一体になった駆動モジュール５００に適用される。タイヤ位置センサ５１３は、主機駆動部５４５に搭載される。制御部５１５は、検出対象として車輪５９８のタイヤ角θＴを演算する。これにより、例えばインホイールモータ等により車輪５９８が独立に制御される装置においても、タイヤ角θＴを適切に演算することができる。

　また、制御部５１５は、検出対象の位置として、駆動モジュール位置Ｍｐｏｓｉを演算する。駆動モジュール位置Ｍｐｏｓｉとは、車両基準位置からの駆動モジュール５００の高さや距離である。これにより、駆動モジュール位置Ｍｐｏｓｉを適切に制御することができる。例えば車両乗降時の車両５９９の高さ制御や、駐車状態でのタイヤ格納における駆動モジュール５００の位置制御を実施可能である。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

　実施形態において、反力モータ位置センサ１２および転舵モータ位置センサ１４、５１４が「第１位置センサ」、ハンドル位置センサ１１およびタイヤ位置センサ１３が「第２位置センサ」、ハンドル９１が「操舵部材」、車両９９、５９９が「基準部」に対応する。また、ハンドル角θＨが「操舵角」、タイヤ角θＴが「転舵角」、ハンドル位置Ｈｐｏｓｉが「操舵部材位置」に対応する。また、第１ハンドル角θＨ１が「直接回転情報」、第２ハンドル角θＨ２が「間接回転情報」に対応する。

　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、第１位置センサおよび第２位置センサは、地磁気センサである。他の実施形態では、第１位置センサおよび第２位置センサは、傾きセンサまたは３Ｄセンサ等であってもよく、またこれらを組み合わせてもよい。複数のセンサを組み合わせることで、検出精度を向上可能であるとともに、例えば１８０度反転等も検出することができる。また、複数のセンサを設ける場合、センサ毎に演算した値を比較することで異常検出を行ってもよい。さらにまた、第１センサおよび第２センサの一方をマグネットとし、マグネットに対する相対位置を検出するようにしてもよい。

　上記実施形態では、基準となる第１位置センサは、反力装置または転舵装置に設けられる。他の実施形態では、第１位置センサは、車両にて基準となりえる箇所に搭載可能である。また例えばブレーキ装置等に設けられる既存のセンサを第１位置センサとしてもよい。上記実施形態では、舵角演算に係る第２位置センサは、車輪に搭載される。他の実施形態では、第２位置センサを、ラックバー等の、転舵により可動される車輪以外の箇所に搭載するようにしてもよい。

　第２実施形態では、反力モータ２１のモータ回転角θＭおよびターンカウント値ＴＣに基づいて第２ハンドル角θＨ２を演算することで、ハンドル角の演算を冗長化している。他の実施形態では、転舵モータの回転角および回転回数に基づいてタイヤ角を演算することで、タイヤ角の演算を冗長化してもよい。この場合、転舵モータ位置センサおよびタイヤ位置センサの検出値に基づく転舵角が「直接回転情報」、転舵モータの回転角および回転回数に基づく転舵角が「間接回転情報」に対応する。

　第１実施形態では、タイヤ角θＴに基づいてハンドル角θＨに対応する換算値θＨ＿ｉを演算し、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が整合するように、反力モータ２１を駆動することでハンドル９１を駆動する。他の実施形態では、ハンドル角θＨに基づいてタイヤ角θＴに対応する換算値θＴ＿ｉを演算し、ハンドル角θＨとタイヤ角θＴとの関係性が整合させるべく、転舵モータ３１を駆動することで、タイヤ角θＴを補正してもよい。

　上記実施形態では、タイヤ角とハンドル角とを整合させる処理を、車両電源投入時または電源を切る際に行う。他の実施形態では、タイヤ角とハンドル角とを整合させる処理を、車両制御中に行ってもよい。車両制御中において、車両振動やユーザの操舵によりタイヤ角θＴが安定しない可能性を考慮し、車両停止時に当該処理が実施される場合と比較し、一致判定に係る判定閾値を相対的に大きい値としてもよい。

　上記実施形態では、位置検出装置は、ステアバイワイヤシステムまたは駆動モジュールに適用される。他の実施形態では、位置検出装置は、基準部、および、基準部に対して相対的に可動する駆動部に位置センサがあれば、ステアバイワイヤ以外の装置にも適用可能である。例えば、非接触給電時の送受信部の相関位置の最適化制御に用いてもよいし、産業機器のロボットアーム等でもよい。

　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

　本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (10)

1. 　基準部（９９、５９９）に搭載される第１位置センサ（１２、１４、５１４）と、
   　前記基準部に対して相対的に可動する検出対象（９１、９８、５９８）に搭載される第２位置センサ（１１、１３、５１３）と、
   　前記第１位置センサの検出値および前記第２位置センサの検出値に基づき、前記検出対象の位置を演算する制御部（１５、２６、５１５）と、
   　を備える位置検出装置。
2. 　ステアバイワイヤシステム（９０）に適用され、
   　前記第１位置センサは、前記基準部である車両に固定されている箇所に搭載され、
   　前記第２位置センサは、前記検出対象である操舵部材（９１）に搭載され、
   　前記制御部は、前記検出対象の位置として、前記操舵部材の操舵角を演算する請求項１に記載の位置検出装置。
3. 　ステアバイワイヤシステム（９０）に適用され、
   　前記第１位置センサは、前記基準部である車両に固定されている箇所に搭載され、
   　前記第２位置センサは、転舵に応じて可動する箇所に搭載され、
   　前記制御部は、前記検出対象の位置として、車輪（９８）の転舵角を演算する請求項１に記載の位置検出装置。
4. 　ステアバイワイヤシステム（９０）に適用され、
   　前記第１位置センサは、前記基準部である車両に固定されている箇所に搭載され、
   　前記第２位置センサは、操舵部材（９１）および転舵に応じて可動する箇所に搭載され、
   　前記制御部は、前記検出対象の位置として、前記操舵部材の操舵角、および、車輪（９８）の転舵角を演算する請求項１に記載の位置検出装置。
5. 　前記制御部は、前記操舵角または前記転舵角の一方に基づき、前記操舵角または前記転舵角の他方に対応する換算値を演算し、
   　前記操舵角または前記転舵角の他方と前記換算値とが一致するように、前記操舵角または前記転舵角を補正する請求項４に記載の位置検出装置。
6. 　前記第１位置センサは、前記基準部である車両に固定されている箇所に搭載され、
   　前記第２位置センサは、前記検出対象である操舵部材（９１）に搭載され、
   　前記制御部は、前記検出対象の位置として、前記車両に対する操舵部材位置を演算する請求項１に記載の位置検出装置。
7. 　車輪（５９８）と、前記車輪を駆動する主機駆動部（５４５）と、転舵装置（５３０）と、が一体となった駆動モジュール（５００）に適用され、
   　前記第２位置センサ（５１３）は、前記主機駆動部に搭載され、
   　前記制御部（５１５）は、前記検出対象の位置として、前記車輪の転舵角を演算する請求項１に記載の位置検出装置。
8. 　車輪（５９８）と、前記車輪を駆動する主機駆動部（５４５）と、転舵装置（５３０）と、が一体となった駆動モジュール（５００）に適用され、
   　前記第２位置センサ（５１３）は、前記主機駆動部に搭載され、
   　前記制御部（５１５）は、前記検出対象の位置として、駆動モジュール位置を演算する請求項１に記載の位置検出装置。
9. 　動力伝達部（２９）を介して前記検出対象を回転駆動可能なモータ（２１）のモータ回転角およびモータ回転回数に係る回転回数情報を検出する回転角センサ（２７１）を備え、
   　前記制御部は、前記検出対象の位置として、前記第１位置センサおよび前記第２位置センサに基づく直接回転情報、および、前記モータ回転角および前記モータ回転回数に基づく間接回転情報を演算する請求項１～８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
10. 　前記第１位置センサおよび前記第２位置センサは、地磁気センサまたは傾きセンサである請求項１～９のいずれか一項に記載の位置検出装置。

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