(57)【要約】【課題】加速度センサからの検出信号を用いたステアリングの操舵角の演算精度を向上させることができる車両の操舵角演算装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイール１２には、第１の加速度センサ２１が取り付けられている。また、車体には、第２の加速度センサ２２が取り付けられている。そして、制御装置３０は、各加速度センサ２１，２２からの検出信号に基づいた走行加速度及び重力加速度を用い、ステアリングホイール１２の操舵角を演算する。【選択図】図１
2014070939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング（１２）又は同ステアリング（１２）に連動して回転する部材（１３）に取り付けられている第１の加速度センサ（２１）から出力される検出信号に基づき、ステアリングシャフト（１２）に直交する第１の方向及び第２の方向の加速度成分（Ｇ１α，Ｇ１β）を含む第１のセンサ出力値（Ｇ１）を取得し（Ｓ１２、Ｓ２２）、
車体に取り付けられている２軸又は３軸直交式の第２の加速度センサ（２２、４３）から出力される検出信号に基づいた第２のセンサ出力値（Ｇ２、Ｇ０）を取得し（Ｓ１３、Ｓ２７）、
取得した第１及び第２の各センサ出力値（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ０）に基づき、前記ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を演算する（Ｓ１７、Ｓ３０）
ことを特徴とする車両の操舵角演算装置。
【請求項２】
前記第２の加速度センサ（２２）は、
車両のステアリング装置（１１）において前記ステアリング（１２）の回転に連動して変位しない部位に取り付けられるとともに、
車両の幅方向の加速度成分（Ｇ２ｙ）と、前記ステアリングシャフト（１２）の延びる方向及び車両の幅方向に直交する方向の加速度成分（Ｇ２ａｚ）とを少なくとも検出する
請求項１に記載の車両の操舵角演算装置。
【請求項３】
前記第２の加速度センサ（４３）は、車両の重心を含む重心領域（４０）に配置されるとともに、車両の前後方向の加速度成分（Ｇ０ｘ）、幅方向の加速度成分（Ｇ０ｙ）及び上下方向の加速度成分（Ｇ０ｚ）を検出するようになっており、
前記重心領域（４０）には、車両のヨーレート（Ｙｒ）を検出するヨーレートセンサ（４４）、車両のロールレート（Ｒｒ）を検出するロールレートセンサ（４５）及び車両のピッチレート（Ｐｒ）を検出するピッチレートセンサ（４６）がさらに設けられてなり、
前記操舵角演算装置は、
前記重心領域（４０）に設けられる各センサ（４３〜４６）からの検出信号に基づき、前記第１の加速度センサ（２１）に作用する、車両の前後方向の加速度成分（Ｇ０２ｘ）、車両の幅方向の加速度成分（Ｇ０２ｙ）及び車両の上下方向の加速度成分（Ｇ０２ｚ）を含む出力補正値（Ｇ０２）を演算し（Ｓ２７）、
演算した出力補正値（Ｇ０２）及び第１のセンサ出力値（Ｇ１）に基づき、前記ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を演算する（Ｓ３０）
請求項１に記載の車両の操舵角演算装置。
【請求項４】
車両の自由落下を検出したとき（Ｓ１５、Ｓ２８：ＮＯ）には、前記ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を、自由落下の検出前の値（θ（Ｎ−１））で保持する（Ｓ１６、Ｓ２９）
請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の車両の操舵角演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングの操舵角を演算する車両の操舵角演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両制御としては、横滑り抑制制御などに代表されるように、運転者によって操作されるステアリングの操作角をパラメータの一つとして用いる制御が知られている。
特許文献１には、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサの一例が開示されている。この操舵角センサは、ステアリングシャフトと一体回転する主回転体と、車体側に設けられる２つの磁性体とを備えている。こうした操舵角センサを備える車両の制御装置は、操舵角センサからの検出信号に基づいてステアリングの操舵角を取得し、この操舵角に基づいて車両制御を行う。
【０００３】
また、ステアリングの操舵角を検出する方法としては、上記のような操舵角センサの代わりに、ステアリングに２軸直交式の加速度センサを設け、この加速度センサからの検出信号を用いる方法も考えられる。こうした加速度センサは、互いに直交する第１の方向の加速度成分及び第２の方向の加速度成分を検出可能なセンサであり、これら各加速度成分のベクトル和を「センサ出力値」という。
【０００４】
図９（ａ），（ｂ）に示すように、加速度センサ１００は、第１の方向と第２の方向とがステアリングシャフト１０１に直交する取付平面に沿うようにステアリング１０２に設けられている。こうした加速度センサ１００には重力加速度Ｇｇが作用している。そのため、車両の停止中においては、ステアリング１０２の取付角度を「ω」とすると、取付平面に沿う重力相当加速度Ｇｖは、以下に示す関係式（式１）のように表される。また、こうした重力相当加速度Ｇｖを用いると、第１軸方向の加速度成分Ｇα及び第２軸方向の加速度成分Ｇβは、以下に示す関係式（式２），（式３）のように表される。
【０００５】
【数１】
2014070939.tif 000003
また、上記関係式（式１）〜（式３）を変換することにより、ステアリング１０２の操舵角θを、以下に示す関係式（式４）で表すことができる。そして、車両の制御装置は、加速度センサ１００からの検出信号に基づいてステアリング１０２の操舵角θを演算し、この演算した操舵角θに基づいて車両制御を行う。
【０００６】
【数２】
2014070939.tif 000004
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７１４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、車両の走行中にあっては、ステアリング１０２に設けられる加速度センサ１００に、重力加速度Ｇｇだけではなく、車両走行に伴う加速度（以下、「走行加速度」ともいう。）が作用することとなる。すなわち、上記のセンサ出力値は、重力加速度Ｇｇ及び走行加速度に基づいた値となる。そのため、加速度センサ１００からの検出信号に基づいた第１の方向の加速度成分Ｇα及び第２の方向の加速度成分Ｇβには、走行加速度の第１の方向成分及び第２の方向成分が含まれることとなる。したがって、車両の走行中においては、ステアリング１０２の操舵角θの演算精度が高いとは言い難い。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、加速度センサからの検出信号を用いたステアリングの操舵角の演算精度を向上させることができる車両の操舵角演算装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
本発明の一態様は、車両のステアリング（１２）又はこのステアリング（１２）に連動して回転する部材（１３）に取り付けられている第１の加速度センサ（２１）から出力される検出信号に基づき、ステアリングシャフト（１２）に直交する第１の方向及び第２の方向の加速度成分（Ｇ１α，Ｇ１β）を含む第１のセンサ出力値（Ｇ１）を取得し（Ｓ１２、Ｓ２２）、車体に取り付けられている２軸又は３軸直交式の第２の加速度センサ（２２、４３）から出力される検出信号に基づいた第２のセンサ出力値（Ｇ２、Ｇ０）を取得する（Ｓ１３、Ｓ２７）。そして、こうして取得した第１及び第２の各センサ出力値（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ０）に基づき、ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を演算する（Ｓ１７、Ｓ３０）ことを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、ステアリング（１２）の回転に連動して回転する第１の加速度センサ（２１）からの検出信号に基づく第１のセンサ出力値（Ｇ１）、即ち第１の方向の加速度成分（Ｇ１α）及び第２の方向の加速度成分（Ｇ１β）だけではなく、車体に設けられている第２の加速度センサ（２２、４３）からの検出信号に基づく第２のセンサ出力値（Ｇ２、Ｇ０）も用いてステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））が演算される。その結果、第１のセンサ出力値（Ｇ１）だけで操舵角（θ，θ（Ｎ））を演算する場合と比較して、第１の加速度センサ（２１）からの検出信号を用いた操舵角（θ，θ（Ｎ））の演算精度を向上させることができるようになる。
【００１２】
ここでいう「車体」とは、運転者の車両操作によって位置及び向きが変更されることのない部位のことを示している。
なお、第２の加速度センサ（２２）は、車両のステアリング装置（１１）においてステアリング（１２）の回転に連動して変位しない部位に取り付けられるとともに、車両の幅方向の加速度成分（Ｇ２ｙ）と、ステアリングシャフト（１２）の延びる方向及び車両の幅方向に直交する方向の加速度成分（Ｇ２ａｚ）とを少なくとも検出することが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、第２の加速度センサ（２２）を、ステアリング（１２）の比較的近くに配置することができる。その結果、第２の加速度センサ（２２）からの検出信号に基づいた第２のセンサ出力値（Ｇ２）は、第１の加速度センサ（２１）に作用する力に近い値となる。そのため、こうした第２のセンサ出力値（Ｇ２）を用いた演算処理を行うことにより、ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を精度よく演算することができるようになる。
【００１４】
また、第２の加速度センサ（４３）は、車両の重心を含む重心領域（４０）に配置されるとともに、車両の前後方向の加速度成分（Ｇ０ｘ）、幅方向の加速度成分（Ｇ０ｙ）及び上下方向の加速度成分（Ｇ０ｚ）を検出するようにしてもよい。そして、重心領域（４０）には、車両のヨーレート（Ｙｒ）を検出するヨーレートセンサ（４４）、車両のロールレート（Ｒｒ）を検出するロールレートセンサ（４５）及び車両のピッチレート（Ｐｒ）を検出するピッチレートセンサ（４６）をさらに設けてもよい。
【００１５】
この場合、操舵角演算装置は、重心領域（４０）に設けられる各センサ（４３〜４６）からの検出信号に基づき、第１の加速度センサ（２１）に作用する、車両の前後方向の加速度成分（Ｇ０２ｘ）、車両の幅方向の加速度成分（Ｇ０２ｙ）及び車両の上下方向の加速度成分（Ｇ０２ｚ）を含む出力補正値（Ｇ０２）を演算し（Ｓ２７）、演算した出力補正値（Ｇ０２）及び第１のセンサ出力値（Ｇ１）に基づき、ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を演算する（Ｓ３０）ことが好ましい。
【００１６】
このように車両の重心領域（４０）に、第２の加速度センサ（４３）に加え、ヨーレートセンサ（４４）、ロールレートセンサ（４５）及びピッチレートセンサ（４６）を設けることにより、第１の加速度センサ（２１）に作用する力に相当する出力補正値（Ｇ０）を推定演算することができる。そして、このように求めた出力補正値（Ｇ０）、即ち車両の前後方向の加速度成分（Ｇ０２ｘ）、車両の幅方向の加速度成分（Ｇ０２ｙ）及び車両の上下方向の加速度成分（Ｇ０２ｚ）と、第１及び第２の方向の各加速度成分（Ｇ１α，Ｇ１β）を含む第１のセンサ出力値（Ｇ１）とを用いることにより、ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を精度よく演算することができるようになる。
【００１７】
ところで、車両が自由落下しているときには、車両に作用する重力方向における加速度が「０（零）」に近くなり、第１の加速度センサ（２１）からの検出信号に基づいた第１のセンサ出力値（Ｇ１）を、ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））の演算に用いにくくなる。そこで、車両の自由落下を検出したとき（Ｓ１５、Ｓ２８：ＮＯ）には、ステアリング（１２）の操舵角（θ，θ（Ｎ））を、自由落下の検出前の値（θ（Ｎ−１））で保持する（Ｓ１６、Ｓ２９）ことが好ましい。
【００１８】
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態のステアリング装置を示す模式図。
【図２】第１の加速度センサの配置態様を説明する模式図。
【図３】第２の加速度センサの配置態様を説明する模式図。
【図４】第１の実施形態において、ステアリングホイールの操舵角を演算する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。
【図５】第２の実施形態の車両を示す模式図。
【図６】重心領域を中心とするステアリングホイールの設置位置を示すグラフ。
【図７】第２の実施形態において、ステアリングホイールの操舵角を演算する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。
【図８】別の実施形態のステアリング装置を説明する模式図。
【図９】（ａ）は従来のステアリング装置を示す模式図、（ｂ）はステアリングホイール内での加速度センサの配置態様を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に従って説明する。なお、以下における本明細書中の説明においては、車両の前後方向を「Ｘ軸方向」というとともに、車両の幅方向を「Ｙ軸方向」といい、さらに、車両の上下方向を「Ｚ軸方向」というものとする。
【００２１】
図１に示すように、車両のステアリング装置１１は、運転者によって操作されるステアリングホイール１２と、このステアリングホイール１２の回転中心から下斜め前方に延びるステアリングシャフト１３とを備えている。このステアリングシャフト１３の一部は、車体に取り付けられているステアリングコラム１４に内包されている。このステアリングコラム１４は、ステアリングホイール１２の回転に連動して変位しない。
【００２２】
なお、本実施形態のステアリング装置１１にあっては、ステアリングホイール１２のチルト角が一定であるものとする。そのため、操舵角演算装置としての制御装置３０のメモリには、ステアリングホイール１２のＺ軸方向に対する取付角度ωが予め記憶されている。
【００２３】
ステアリングホイール１２の中央には、２軸直交方式の第１の加速度センサ２１が内蔵されている。この第１の加速度センサ２１は、ステアリングホイール１２の回転中心に配置されている。また、ステアリングコラム１４には、２軸直交式の第２の加速度センサ２２が設けられている。すなわち、本実施形態では、第２の加速度センサ２２は、第１の加速度センサ２１に近い位置に配置されている。そして、制御装置３０は、これら各加速度センサ２１，２２から出力される検出信号に基づいてステアリングホイール１２の操舵角を演算する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、第１の加速度センサ２１は、ステアリングシャフト１３の延びる方向に直交する仮想平面１５Ａに沿うα軸及びβ軸の加速度成分を検出するセンサである。本実施形態では、α軸方向の加速度成分が「第１の方向の加速度成分」に相当し、この加速度成分を「α軸加速度成分Ｇ１α」という。また、β軸方向の加速度成分が「第２の方向の加速度成分」に相当し、この加速度成分を「β軸加速度成分Ｇ１β」という。そして、α軸加速度成分Ｇ１αとβ軸加速度成分Ｇ１βとのベクトル和を「第１のセンサ出力値Ｇ１」という。
【００２５】
ちなみに、第１の加速度センサ２１には、自身に作用する重力加速度「Ｇｇ」に加え、車両走行に伴う加速度である走行加速度が作用している。そのため、第１のセンサ出力値Ｇ１は、重力加速度Ｇｇ及び走行加速度を合力した総加速度Ｇｔとなる。
【００２６】
図１及び図３に示すように、第２の加速度センサ２２は、ステアリングシャフト１３の延びる方向に直交する仮想平面１５Ｂに沿うとともに、互いに直交する２軸の加速度成分を検出するセンサである。この互いに直交する２軸は、Ｙ軸と、Ｚ軸を取付角度ωだけ図１における時計方向に回転させた方向に延びる軸（以下、「疑似Ｚ軸」ともいう。）である。なお、仮想平面１５Ｂは、上記の仮想平面１５Ａに平行である。
【００２７】
本実施形態では、第２の加速度センサ２２は第１の加速度センサ２１に近い位置に配置されているため、第２の加速度センサ２２に作用する加速度の総和は、第１の加速度センサ２１に作用する総加速度Ｇｔとほぼ一致する。そのため、第２の加速度センサ２２から出力される検出信号に基づく第２のセンサ出力値Ｇ２は、上記の第１のセンサ出力値Ｇ１とほぼ一致する。なお、第２のセンサ出力値Ｇ２のＹ軸方向の加速度成分を、「Ｙ軸加速度成分Ｇ２ｙ」というとともに、疑似Ｚ軸方向の加速度成分を、「疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚ」という。
【００２８】
次に、ステアリングホイール１２の操舵角を演算する際に制御装置３０が実行する処理ルーチンについて、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この処理ルーチンは、予め設定された演算周期毎に実行される。
【００２９】
図４に示す処理ルーチンにおいて、制御装置３０は、カウント数Ｎを「１」だけインクリメントする（ステップＳ１１）。続いて、制御装置３０は、第１の加速度センサ２１からの検出信号に基づいた第１のセンサ出力値Ｇ１、即ちα軸加速度成分Ｇ１α及びβ軸加速度成分Ｇ１βを取得する（ステップＳ１２）。
【００３０】
そして、制御装置３０は、第２の加速度センサ２２からの検出信号に基づいた第２のセンサ出力値Ｇ２、即ちＹ軸加速度成分Ｇ２ｙ及び疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚを取得する（ステップＳ１３）。続いて、制御装置３０は、取得した疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚを以下に示す関係式（式５）に代入し、上下方向加速度Ｇｚを演算する（ステップＳ１４）。
【００３１】
【数３】
2014070939.tif 000005
そして、制御装置３０は、演算した上下方向加速度Ｇｚの絶対値が予め設定された判定値ＧＴｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。この判定値ＧＴｈは、車両が自由落下しているか否かを判定するための判定値であって、実験やシミュレーションなどによって予め設定されている。上下方向加速度Ｇｚの絶対値が判定値ＧＴｈ以下である場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、車両が自由落下していると推定できるため、制御装置３０は、その処理を次のステップＳ１６に移行する。
【００３２】
ステップＳ１６において、制御装置３０は、前回のタイミングで演算した操舵角θ（Ｎ−１）を、今回の操舵角θ（Ｎ）とする。すなわち、車両が自由落下していることを検出した場合、操舵角θは、検出以前の値で保持される。その後、制御装置３０は、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００３３】
一方、上下方向加速度Ｇｚの絶対値が判定値ＧＴｈよりも大きい場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御装置３０は、ステップＳ１２，Ｓ１３で取得した値を用い、今回の操舵角θ（Ｎ）を演算する（ステップＳ１７）。すなわち、制御装置３０は、以下に示す各関係式（式６）〜（式１１）を用いて今回の操舵角θ（Ｎ）を演算する。まず始めに、α軸加速度成分Ｇ１αは関係式（式６）のように表されるとともに、β軸加速度成分Ｇ１βは、関係式（式７）のように表される。
【００３４】
【数４】
2014070939.tif 000006
また、関係式（式７）を変形すると、上記「ｃｏｓθ」は関係式（式８）のように表される。そして、関係式（式６）の「ｃｏｓθ」に関係式（式８）の右辺を代入すると、関係式（式６）は、関係式（式９）のように変換される。こうした関係式（式９）を変形すると、「ｓｉｎθ」は関係式（式１０）のように表される。そして、この関係式（式１０）をさらに変形すると、操舵角θが関係式（式１１）のように表される。この操舵角θが、今回の操舵角θ（Ｎ）とされる。その後、制御装置３０は、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００３５】
【数５】
2014070939.tif 000007
以上説明したように、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
【００３６】
（１）第１の加速度センサ２１からの検出信号に基づく第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）だけではなく、車体に設けられている第２の加速度センサ２２からの検出信号に基づく第２のセンサ出力値Ｇ２（Ｇ２ｙ，Ｇ２ａｚ）も用いてステアリングホイール１２の今回の操舵角θ（Ｎ）が演算される。その結果、第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）だけで今回の操舵角θ（Ｎ）を演算する場合と比較して、今回の操舵角θ（Ｎ）の演算精度を向上させることができるようになる。
【００３７】
（２）第２の加速度センサ２２は、ステアリングホイール１２の比較的近くに配置されている。その結果、第２の加速度センサ２２からの検出信号に基づいた第２のセンサ出力値Ｇ２（Ｇ２ｙ，Ｇ２ａｚ）は、第１の加速度センサ２１に作用する総加速度Ｇｔに近い値となる。そのため、こうした第２のセンサ出力値Ｇ２（Ｇ２ｙ，Ｇ２ａｚ）を用いた演算処理を行うことにより、ステアリングホイール１２の今回の操舵角θ（Ｎ）を精度よく演算することができるようになる。
【００３８】
（３）本実施形態では、車両の自由落下を検出したときには、今回の操舵角θ（Ｎ）が自由落下の検出前の値、即ち前回の操舵角θ（Ｎ−１）で保持される。これにより、自由落下時に第１の加速度センサ２１から出力された検出信号に基づいた第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）のみを今回の操舵角θ（Ｎ）の演算に用いる場合と比較して、今回の操舵角θ（Ｎ）の推定精度が高くなる。
【００３９】
（４）上記のように、ステアリングホイール１２の回転角を検出する操舵角センサからの検出信号を用いることなく、操舵角θを比較的精度よく演算することが可能となる。そのため、横滑り抑制制御などのように操舵角θをパラメータとして用いる車両制御の精度の低下を抑えることができるようになる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５〜図７に従って説明する。なお、第２の実施形態は、第２の加速度センサが車両の重心を含む重心領域に設けられている点、及び操舵角の演算方法などが第１の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一構成の部材には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００４１】
図５に示すように、３軸直交式の第２の加速度センサ４３が、車両の重心を含む重心領域４０に設けられている。第２の加速度センサ４３は、Ｘ軸方向の加速度成分、Ｙ軸方向の加速度成分及びＺ軸方向の加速度成分を検出可能な態様で配置されている。なお、本実施形態でいう「重心」とは、車両が平坦な路面で停止している場合における車両の重心を示している。
【００４２】
本実施形態では、Ｘ軸方向の加速度成分を「Ｘ軸加速度成分Ｇ０ｘ」というとともに、Ｙ軸方向の加速度成分を「Ｙ軸加速度成分Ｇ０ｙ」といい、さらに、Ｚ軸方向の加速度成分を「Ｚ軸加速度成分Ｇ０ｚ」という。そして、Ｘ軸加速度成分Ｇ０ｘ、Ｙ軸加速度成分Ｇ０ｙ及びＺ軸加速度成分Ｇ０ｚのベクトル和を、「第２のセンサ出力値Ｇ０」という。
【００４３】
また、車両の重心領域４０には、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ４４、車両のロールレートを検出するロールレートセンサ４５、及び車両のピッチレートを検出するピッチレートセンサ４６が配置されている。そして、重心領域４０に位置する各センサ４３〜４６は、操舵角演算装置としての制御装置３０に電気的に接続されている。
【００４４】
ここで、図５及び図６に示すように、第１の加速度センサ２１が取り付けられているステアリングホイール１２は、重心領域４０から離れた位置に設けられている。すなわち、ステアリングホイール１２は、Ｘ軸方向において重心領域４０から第１の距離Ｌｘだけ離れるとともに、Ｙ軸方向において重心領域４０から第２の距離Ｌｙだけ離れ、さらに、Ｚ軸方向において重心領域４０から第３の距離Ｌｚだけ離れている。そのため、第２の加速度センサ４３からの検出信号に基づき演算される第２のセンサ出力値Ｇ０は、車両走行時にステアリングホイール１２（第１の加速度センサ２１）に作用する総加速度Ｇｔとは乖離した値となっている。
【００４５】
そこで、本実施形態では、第２のセンサ出力値Ｇ０を、ヨーレートＹｒ、ロールレートＲｒ及びピッチレートＰｒを用いて補正し、出力補正値Ｇ０２を求める。そして、この出力補正値Ｇ０２と、第１の加速度センサ２１からの検出信号に基づいた第１のセンサ出力値Ｇ１とを用いることで、ステアリングホイール１２の操舵角θが演算される。
【００４６】
次に、ステアリングホイール１２の操舵角を演算するために制御装置３０が実行する処理ルーチンについて、図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この処理ルーチンは、予め設定された演算周期毎に実行される。
【００４７】
図７に示す処理ルーチンにおいて、制御装置３０は、カウント数Ｎを「１」だけインクリメントし（ステップＳ２１）、第１の加速度センサ２１からの検出信号に基づいた第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）を取得する（ステップＳ２２）。続いて、制御装置３０は、第２の加速度センサ４３からの検出信号に基づき、第２のセンサ出力値Ｇ０、即ちＸ軸加速度成分Ｇ０ｘ、Ｙ軸加速度成分Ｇ０ｙ及びＺ軸加速度成分Ｇ０ｚを取得する（ステップＳ２３）。
【００４８】
そして、制御装置３０は、ヨーレートセンサ４４からの検出信号に基づいた車両のヨーレートＹｒを取得し（ステップＳ２４）、ピッチレートセンサ４６からの検出信号に基づいた車両のピッチレートＰｒを取得する（ステップＳ２５）。続いて、制御装置３０は、ロールレートセンサ４５からの検出信号に基づいた車両のロールレートＲｒを取得する（ステップＳ２６）。
【００４９】
そして、各ステップＳ２３〜Ｓ２６で取得した各値を用い、ステアリングホイール１２に作用する加速度の総和の推定値として出力補正値Ｇ０２を演算する（ステップＳ２７）。本実施形態では、出力補正値Ｇ０２のＸ軸方向の加速度成分を「Ｘ軸補正加速度成分Ｇ０２ｘ」というとともに、出力補正値Ｇ０２のＹ軸方向の加速度成分を「Ｙ軸補正加速度成分Ｇ０２ｙ」といい、さらに、出力補正値Ｇ０２のＺ軸方向の加速度成分を「Ｚ軸補正加速度成分Ｇ０２ｚ」という。
【００５０】
本実施形態では、Ｘ軸補正加速度成分Ｇ０２ｘ、Ｙ軸補正加速度成分Ｇ０２ｙ及びＺ軸補正加速度成分Ｇ０２ｚは、下記の関係式（式１２），（式１３），（式１４）のように表される。
【００５１】
【数６】
2014070939.tif 000008
そして、制御装置３０は、ステップＳ２３で取得したＺ軸加速度成分Ｇ０ｚの絶対値が予め設定された判定値ＧＴｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２８）。そして、Ｚ軸加速度成分Ｇ０ｚの絶対値が判定値ＧＴｈ以下である場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、車両が自由落下していると推定できるため、制御装置３０は、前回のタイミングで演算した操舵角θ（Ｎ−１）を、今回の操舵角θ（Ｎ）とする（ステップＳ２９）。その後、制御装置３０は、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００５２】
一方、Ｚ軸加速度成分Ｇ０ｚの絶対値が判定値ＧＴｈよりも大きい場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、制御装置３０は、上記ステップＳ２２，Ｓ２７で取得した値を用い、今回の操舵角θ（Ｎ）を演算する（ステップＳ３０）。すなわち、制御装置３０は、取付角度ω、Ｘ軸補正加速度成分Ｇ０２ｘ及びＺ軸補正加速度成分Ｇ０２ｚを以下の関係式（式１５）に代入し、疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚを演算する。
【００５３】
【数７】
2014070939.tif 000009
そして、制御装置３０は、このように求めた疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚに加え、Ｙ軸補正加速度成分Ｇ０２ｙ、α軸加速度成分Ｇ１α及びβ軸加速度成分Ｇ１βを上記関係式（式１１）に代入し、今回の操舵角θ（Ｎ）を求める。このとき、関係式（式１１）の「Ｇ２ｙ」に「Ｇ０２ｙ」を代入する。その後、制御装置３０は、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、第１の実施形態における効果（３），（４）と同等の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
（５）第１の加速度センサ２１からの検出信号に基づく第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）だけではなく、重心領域４０に設けられる各種センサ４３〜４６からの検出信号から取得できる値も用いてステアリングホイール１２の今回の操舵角θ（Ｎ）が演算される。その結果、第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）だけで今回の操舵角θ（Ｎ）を演算する場合と比較して、今回の操舵角θ（Ｎ）の演算精度を向上させることができるようになる。
【００５５】
（６）ヨーレート、ロールレート及びピッチレートは、第２の加速度センサ４３からの検出信号などを用いて推定演算することができる値である。そのため、ヨーレートセンサ４４、ロールレートセンサ４５及びピッチレートセンサ４６からの検出信号を用いることなく、今回の操舵角θ（Ｎ）を演算することは可能である。しかし、この場合、ヨーレート、ロールレート及びピッチレートの推定演算に時間が要し、操舵角の演算値が実際の操舵角に対して多少遅れるおそれがある。この点、本実施形態では、ヨーレートセンサ４４、ロールレートセンサ４５及びピッチレートセンサ４６からの検出信号に基づいたセンサ値（Ｙｒ，Ｒｒ，Ｐｒ）を用い、操舵角θが演算される。このように実測値を用いた演算処理を行うことにより、今回の操舵角θ（Ｎ）の演算精度を向上させることができるようになる。
【００５６】
なお、上記各実施形態を以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・各実施形態において、第１の加速度センサ２１は、車両に予め設けられたセンサではなくてもよい。例えば、第１の加速度センサ２１は、車両の乗員が所有する携帯型の通信機器に設けられている２軸直交式又は３軸直交式の加速度センサであってもよい。この場合、図８に示すように、ステアリングホイール１２の中央には、第１の加速度センサ２１を内蔵する通信機器５０を取り付けるための取付部１６を設けることが好ましい。
【００５７】
ただし、こうした通信機器５０は、車載ナビゲーション装置などの車載通信機器５１と無線又は有線で通信可能な機器であることが好ましい。この場合、制御装置３０は、車載通信機器５１を介して、第１の加速度センサ２１からの検出信号に基づく第１のセンサ出力値Ｇ１（Ｇ１α，Ｇ１β）を取得することとなる。こうした構成を採用しても、上記各実施形態と同等の作用・効果を得ることができる。
【００５８】
・第１の実施形態において、第２の加速度センサ２２は、車両に予め設けられたセンサではなくてもよい。例えば、第２の加速度センサ２２は、車両の乗員が所有する携帯型の通信機器に設けられている２軸直交式又は３軸直交式の加速度センサであってもよい。この場合、ステアリング装置１１においてステアリングコラム１４以外の部材（例えば、コンビネーションスイッチ）などに、通信機器を取り付けるための取付部を設けることが好ましい。
【００５９】
・第１の実施形態において、第２の加速度センサ２２は、３軸直交式の加速度センサであってもよい。この場合、第２の加速度センサ２２を、車両の前後方向の加速度成分、幅方向の加速度成分及び上下方向の加速度成分を検出できるように配置することが好ましい。この場合、前後方向の加速度成分、上下方向の加速度成分及び取付角度ωを用いて疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚを求め、この疑似Ｚ軸加速度成分Ｇ２ａｚを用いて今回の操舵角θ（Ｎ）を演算してもよい。
【００６０】
・第２の実施形態において、第２の加速度センサ４３からの検出信号などを用いて車両のヨーレートを演算できるのであれば、重心領域４０にヨーレートセンサ４４を設けなくてもよい。また、重心領域４０にヨーレートセンサ４４が設けられているとしても、このヨーレートセンサ４４からの検出信号を用いずに、今回の操舵角θ（Ｎ）を演算してもよい。
【００６１】
・第２の実施形態において、第２の加速度センサ４３からの検出信号などを用いて車両のロールレートを演算できるのであれば、重心領域４０にロールレートセンサ４５を設けなくてもよい。また、重心領域４０にロールレートセンサ４５が設けられているとしても、このロールレートセンサ４５からの検出信号を用いずに、今回の操舵角θ（Ｎ）を演算してもよい。
【００６２】
・第２の実施形態において、第２の加速度センサ４３からの検出信号などを用いて車両のピッチレートを演算できるのであれば、重心領域４０にピッチレートセンサ４６を設けなくてもよい。また、重心領域４０にピッチレートセンサ４６が設けられているとしても、このピッチレートセンサ４６からの検出信号を用いずに、今回の操舵角θ（Ｎ）を演算してもよい。
【００６３】
・各実施形態において、第１の加速度センサ２１を、ステアリングホイール１２の代わりに、運転者によるステアリングホイール１２の操作に連動して回転する部材（例えば、ステアリングシャフト１３）に取り付けてもよい。
【００６４】
・各実施形態において、ステアリング装置１１は、ステアリングホイール１２のチルト角を調整可能なものであってもよい。この場合、ステアリング装置１１には、取付角度ωを検出するセンサを設けてもよい。また、チルト角を電動で調整可能な装置にあっては、アクチュエータの駆動に基づくチルト角の変化量を推定演算し、この推定結果に基づいて取付角度ωを演算するようにしてもよい。
【００６５】
・車両を、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサを搭載する車両に具体化してもよい。この場合、第１の加速度センサ２１からの検出信号を用いた操舵角の演算処理を、操舵角センサの故障時などのフェールセーフ機能として行うようにしてもよい。
【００６６】
次に、上記各実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記第２の加速度センサ（４３）は車両の重心を含む重心領域（４０）に配置されてなり、
前記操舵角演算装置は、
前記第２の加速度センサ（４３）からの検出信号を用い、車両のヨーレート（Ｙｒ）、ピッチレート（Ｐｒ）及びロールレート（Ｒｒ）を演算し、
車両走行に伴って前記第１の加速度センサ（２１）に作用する、車両の前後方向の加速度成分（Ｇ０２ｘ）、幅方向の加速度成分（Ｇ０２ｙ）及び上下方向の加速度成分（Ｇ０２ｚ）を含む出力補正値（Ｇ０２）を取得し、
取得した出力補正値（Ｇ０２）及び第１のセンサ出力値（Ｇ１）と、演算したヨーレート（Ｙｒ）、ピッチレート（Ｐｒ）及びロールレート（Ｒｒ）とに基づき、前記ステアリング（１２）の操舵角（θ、θ（Ｎ））を演算することが好ましい。
【００６７】
これにより、ヨーレート（Ｙｒ）、ピッチレート（Ｐｒ）及びロールレート（Ｒｒ）を検出するためのセンサを搭載しない車両であっても、操舵角（θ，θ（Ｎ））を演算することができるようになる。
【００６８】
（ロ）前記ステアリング（１２）には、前記第１の加速度センサ（２１）を内蔵する携帯型の通信端末（５０）を取り付け可能な取付部（１６）が設けられてなることが好ましい。
【符号の説明】
【００６９】
１１…ステアリング装置、１２…ステアリングホイール、１３…ステアリングシャフト、１４…ステアリングコラム、２１…第１の加速度センサ、２２，４３…第２の加速度センサ、４０…重心領域、４４…ヨーレートセンサ、４５…ロールレートセンサ、４６…ピッチレートセンサ、Ｇ０…第２のセンサ出力値、Ｇ０ｘ…Ｘ軸加速度成分、Ｇ０ｙ…Ｙ軸加速度成分、Ｇ０ｚ…Ｚ軸加速度成分、Ｇ０２…出力補正値、Ｇ０２ｘ…車両の前後方向の加速度成分としてのＸ軸加速度成分、Ｇ０２ｙ…車両の幅方向の加速度成分としてのＹ軸加速度成分、Ｇ０２ｚ…車両の上下方向の加速度成分としての走行加速度Ｚ軸成分、Ｇ１…第１のセンサ出力値、Ｇ１α…第１の方向の加速度成分としてのα軸加速度成分、Ｇ１β…第２の方向の加速度成分としてのβ軸加速度成分、Ｇ２…第２のセンサ出力値、Ｇ２ｙ…幅方向の加速度成分としてのＹ軸加速度成分、Ｇ２ａｚ…疑似Ｚ軸加速度成分、Ｐｒ…ピッチレート、Ｒｒ…ロールレート、Ｙｒ…ヨーレート、θ…操舵角。
【図１】
2014070939.tif 000010
【図２】
2014070939.tif 000011
【図３】
2014070939.tif 000012
【図４】
2014070939.tif 000013
【図５】
2014070939.tif 000014
【図６】
2014070939.tif 000015
【図７】
2014070939.tif 000016
【図８】
2014070939.tif 000017
【図９】
2014070939.tif 000018