(57)【要約】【課題】ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度を微分して演算角速度を演算する場合であっても、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことを防止し、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去できるようにする。【解決手段】ノイズ判定手段６ｄにより、ステアリング角度検出手段６による検出ステアリング角度の所定時間間隔ごとの変化に基づき、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれるか否かを判定し、ノイズが含まれると判定すると、フィルタ処理部６ｃにより、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力に所定のフィルタ処理を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング角度および角速度検出装置において、
前記ステアリングのステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、
前記ステアリング角度検出手段による検出ステアリング角度の所定時間間隔ごとの変化に基づき、前記ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力にノイズを含むか否かを判定するノイズ判定手段と、
前記ノイズ判定手段により前記ステアリング角度検出手段の出力にノイズを含むと判定されたときに、前記ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に所定のフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と
を備えることを特徴とするステアリング角度および角速度検出装置。
【請求項２】
前記ステアリングの操作があるかどうかの操作状態を判定する操作状態判定手段をさらに備え、
前記フィルタ処理手段は、前記ノイズ判定手段により前記ステアリング角度検出手段の出力にノイズを含むと判定され、かつ、前記操作状態判定手段により前記ステアリングの操作がないと判定されたときに、前記所定のフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のステアリング角度および角速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリングモータにより、運転支援を行う電動パワーステアリング装置など、ステアリング角度及び角速度を用いるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングの操作時に、電動パワーステアリングモータを制御して補助トルクを発生する電動パワーステアリング装置が知られているが、近年、このような電動パワーステアリング装置の電動パワーステアリングを利用してステアリングを自動的に転舵させ、車両を所定の駐車位置まで誘導して運転者の駐車支援を行うことも提案されている（特許文献１）。
【０００３】
電動パワーステアリング装置は、トルクセンサにより運転者によるステアリングの操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じた補助トルクを、上記した駐車支援装置は、電動パワーステアリングＥＣＵ（以下、電動パワーステアリングを「ＥＰＳ」という）によりＥＰＳモータを制御して発生するものであるが、駐車支援に使用する場合には、運転者がステアリングを操作しなくてもＥＰＳモータによりトルクを発生してステアリングを転舵する。このとき、駐車支援を行う駐車支援手段からＥＰＳＥＣＵに対して駐車支援時における目標舵角が出力されるが、ステアリングの操作による舵角が、例えば舵角センサから成る検出手段により検出され、この検出手段による検出ステアリング角度が目標ステアリング角度に追従するように、ＥＰＳＥＣＵによりＥＰＳモータが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８９１６８号公報（段落０００２−０００３参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この種の従来の装置では、舵角センサの構造上、舵角センサから成るステアリング角度検出手段の出力にノイズが含まれるため、検出ステアリング角度を微分してステアリング角速度を算出して制御を行う場合に、演算ステアリング角速度が実際のステアリング角速度と異なることになり、制御の信頼性を損なうという問題がある。
【０００６】
そこで従来、図９（ａ）に示すように、例えばステアリング５０のシャフトに装着されたセンサ部（図示せず）の出力からステアリング角度（以下、検出ステアリング角度という）を検出する検出部５１ａと、検出ステアリング角度を用いて演算ステアリング角速度を演算する演算部５１ｂと、検出部５１ａと演算部５１ｂとの間に設けられ、検出部５１ａによる検出ステアリング角度を例えばローパスフィルタ処理するフィルタ処理部５１ｃとによりステアリング角度検出手段５１を構成し、同図（ｂ）のような検出ステアリング角度から同図（ｃ）のような角速度（以下、演算角速度という）を演算する際に、検出ステアリング角度をローパスフィルタ処理することにより、ノイズ除去を行うことが考えられている。
【０００７】
また、図９（ａ）に示すフィルタ処理部５１ｃに代えて、図１０（ａ）に示すように、ステアリング角度検出手段５１の検出部５１ａと演算部５１ｂとの間に不感帯処理部５１ｄを設け、検出部５１ａによる検出ステアリング角度を用いて演算部５１ｂにより演算角速度を演算する際に、同図（ｂ）に示す検出ステアリング角度が小さく、同図（ｃ）に示すように検出ステアリング角度の変化量を演算部５１ｂが感知しない不感帯領域Ｄｚを設定する不感帯処理を行うことも考えられている。
【０００８】
しかしながら、上記したフィルタ処理部５１ｃによるフィルタ処理の場合、図９（ｃ）中の実線に示す実際の角速度に対して同図（ｃ）中の点線に示す演算角速度の応答性が悪くなるという問題があり、同様に、不感帯処理部５１ｄによる不感帯処理の場合も、図１０（ｃ）中の実線に示す実際の角速度に対して同図（ｃ）中の１点鎖線に示す演算角速度の応答性が悪くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度を微分して演算角速度を演算する場合であっても、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことを防止し、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明のステアリング角度および角速度検出装置は、前記ステアリングのステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、前記ステアリング角度検出手段による検出ステアリング角度の所定時間間隔ごとの変化に基づき、前記ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力にノイズを含むか否かを判定するノイズ判定手段と、前記ノイズ判定手段により前記ステアリング角度検出手段の出力にノイズを含むと判定されたときに、前記ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に所定のフィルタ処理を行うフィルタ処理手段とを備えることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、ノイズ判定手段により、ステアリング角度検出手段による検出ステアリング角度の所定時間間隔ごとの変化に基づき、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれるか否かが判定され、ノイズが含まれると判定されたときに、フィルタ処理手段により、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に所定のフィルタ処理が行われるため、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度を微分して演算角速度を演算する場合であっても、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことを防止でき、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去することができる。なお、ステアリング角度検出手段による検出ステアリング角度を検出する所定時間の間隔は、一定でもよいし可変でもよい。
【００１２】
また、前記ステアリングの操作があるかどうかの操作状態を判定する操作状態判定手段をさらに備え、前記フィルタ処理手段は、前記ノイズ判定手段により前記ステアリング角度検出手段の出力にノイズを含むと判定され、かつ、前記操作状態判定手段により前記ステアリングの操作がないと判定されたときに、前記所定のフィルタ処理を行うようにしてもよい。
【００１３】
こうすれば、ノイズ判定手段によりステアリング角度検出手段の出力にノイズが含まれると判定され、かつ、操作状態判定手段によりステアリングの操作がないと判定されたときに、フィルタ処理手段により所定のフィルタ処理が行われるため、ステアリングの操作がないのにステアリング角度検出手段の出力にノイズが含まれる場合にフィルタ処理が行われることになり、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことなく、より確実にステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステアリング角度検出手段による検出ステアリング角度の所定時間間隔ごとの変化に基づき、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれると判定されたときに、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に所定のフィルタ処理が行われるため、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度を微分して演算角速度を演算する場合であっても、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことを防止でき、ステアリング角度検出手段の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るステアリング角度および角速度検出装置を駐車支援システムに適用した一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の一部のブロック図である。
【図３】図２の一部のブロック図である。
【図４】一実施形態の動作説明図である。
【図５】一実施形態の動作説明図である。
【図６】一実施形態の動作説明図である。
【図７】一実施形態の動作説明図である。
【図８】一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図９】従来例の説明図である。
【図１０】他の従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るステアリング角度および角速度検出装置の一実施形態である電動パワーステアリング装置を利用した駐車支援システムについて、図１ないし図８を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１、図２に示すように、車両１に搭載された駐車支援システム２は、ステアリング３に補助トルクを与えるＥＰＳ（電動パワーステアリング）モータ４と、このＥＰＳモータ４を制御するマイクロコンピュータ構成のＥＰＳＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５と、ステアリング３の例えばシャフトに装着されたセンサ部（図示せず）の出力からステアリング角度を検出し、その検出ステアリング角度を微分して演算角速度を演算する舵角センサから成るステアリング角度検出手段６と、車両１のシフトレバーがバックに切り換えられるなどの駐車支援要求があるとＥＰＳモータ４を駆動して運転者によるステアリング３の操作なしに自動操舵の制御を行うマイクロコンピュータ構成の駐車支援ＥＣＵ７とを備えている。ここで、上記したセンサ部は、ステアリング３のシャフト以外に設けられてもよい。なお、図１において、ＦＴは左右の前タイヤ、ＲＴは左右の後タイヤである。
【００１８】
このとき、駐車支援ＥＣＵ７は、シフトレバーがバックギヤにシフトされるなどの所定の駐車支援要求があることを検知すると、駐車支援ＥＣＵ７から目標ステアリング角度に応じた指令値をＥＰＳＥＣＵ５に出力し、この指令値に基づき、ステアリング角度検出手段６により検出される検出ステアリング角度および角速度がＥＰＳＥＣＵ５に取り込まれ、ＥＰＳＥＣＵ５によりＥＰＳモータ４の実際の駆動電流をモニタしながら必要なモータ電流がＥＰＳモータ４に印加され、ＥＰＳモータ４が自動的に駆動されてステアリング３が転舵され、運転者によるステアリング３の操舵なしに車両が所定の駐車位置まで誘導される。
【００１９】
ステアリング角度検出手段６は、ステアリング３の例えばシャフトに装着されたセンサ部（図示せず）の出力からステアリング角度（以下、検出ステアリング角度という）を検出する検出部６ａと、検出ステアリング角度を用いて角速度（以下、演算角速度という）を演算する演算部６ｂと、検出部６ａと演算部６ｂとの間に設けられ、検出部６ａによる検出ステアリング角度をフィルタ処理するフィルタ処理部（本発明の「フィルタ処理手段」に相当）６ｃとを備える。そして、ステアリング角度検出手段６による検出ステアリング角度および演算角速度はＥＰＳＥＣＵ５に出力されるようになっている。
【００２０】
さらに、ステアリング角度検出手段６は、図３に示すように、ステアリング角度検出手段６の検出部６ａによる検出ステアリング角度に基づき、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれるか否かを判定するノイズ判定手段６ｄと、検出部６ａによる検出ステアリング角度の変化に基づき、ステアリング３の操作があるかどうかの操作状態を判定する操作状態判定手段６ｅとを備えている。
【００２１】
例えば検出部６ａが２ｍｓの検出周期ごとに検出ステアリング角度を検出する場合に、ノイズ判定手段６ｄは、検出部６ａによる検出ステアリング角度の前々回の検出値θ（ｔ−２）、前回の検出値θ（ｔ−１）、今回の検出値θ（ｔ）の変化を判断し、図４に示すように、前々回の検出値θ（ｔ−２）から前回の検出値θ（ｔ−１）への変化方向と、前回の検出値θ（ｔ−１）から今回の検出値θ（ｔ）の変化方向とを比べたときに、検出ステアリング角度の変化方向が異なっている場合には、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれると判定する。
【００２２】
また、ノイズ判定手段６ｄは、図５に示すように、前々回の検出値θ（ｔ−２）から前回の検出値θ（ｔ−１）への変化量と、前回の検出値θ（ｔ−１）から今回の検出値θ（ｔ）の変化量とを比べたときに、検出ステアリング角度の変化量が予め設定された閾値を超えるような変化がある場合には、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれると判定する。
【００２３】
さらに、ステアリング角度検出手段６の検出部６ａが上記したように２ｍｓの検出周期ごとに検出ステアリング角度を検出する場合に、操作状態判定手段６ｅは、検出部６ａによる検出ステアリング角度の過去の検出値が予め定められた閾値Ａ以上であるかどうかを判断し、閾値Ａ以上であればステアリング３が操作されていると判定し、閾値Ａを超えていなければステアリング３が操作されていないと判定し、ステアリング３が操作されていないと判定したときに、ステアリング角度検出手段６のフィルタ処理部６ｃにフィルタ処理を行う指令を出力する一方、ステアリング３が操作されていると判定した場合には、ステアリング角度検出手段６のフィルタ処理部６ｃにフィルタ処理を行わない指令を出力する。
【００２４】
ところで、ステアリング角度検出手段６のフィルタ処理部６ｃによるフィルタ処理について説明する。いま、上記したように、ステアリング角度検出手段６の検出部６ａが２ｍｓの検出周期ごとに検出ステアリング角度を検出する場合に、図６に示すように、第１の検出周期Ｔ１（２ｍｓ）における検出ステアリング角度θ１、次の第２の検出周期Ｔ２（２ｍｓ）における検出ステアリング角度θ２、第３の検出周期Ｔ３（２ｍｓ）における検出ステアリング角度θ３、第４の検出周期Ｔ４（２ｍｓ）における検出ステアリング角度θ４、第５の検出周期Ｔ５（２ｍｓ）における検出ステアリング角度θ５としたときに、第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５を１回の演算周期（１０ｍｓ＝２ｍｓ×５）として、下記の数式１に示す演算により、第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５における検出ステアリング角度θ１〜θ５それぞれと、前の演算周期における演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄとの差分平均値を求め、求めた差分平均値を前の演算周期の演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄに加算して当該演算周期（第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５）における演算ステアリング角度θｒとするフィルタ処理を、ステアリング角度検出手段６のフィルタ処理部６ｃにより行う。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
これにより、前回の演算周期の演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄを基準値として、この基準値から増加方向および減少方向の双方に対し均一なフィルタリングを行うことができ、例えば図７（ａ）に示すように実際のステアリング角度が変化するときに、ステアリング角度を微分して得られる同図（ｂ）中の実線に示す実際の角速度に対して、上記したフィルタ処理により、演算ステアリング角度を微分して得られる同図（ｂ）中の１点鎖線に示す演算角速度は実際の角速度（実線）に近似して変化することになり、図９（ｃ）の従来のフィルタ処理に比べて、応答性が非常によくなる。
【００２７】
なお、上記した数式１によるフィルタ処理のほかに、第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５における検出ステアリング角度θ１〜θ５それぞれと、前の演算周期における演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄとの差分平均値それぞれに対して予め定められた重み付けパラメータ（係数）を掛け算したものを合計し、その合計値を他の重み付けパラメータ（係数）で割った値を前の演算周期の演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄに加算することにより、当該演算周期（第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５）における演算ステアリング角度θｒとするフィルタ処理を行うようにしてもよい。
【００２８】
このようなステアリング角度検出手段６の動作をまとめると、図８のフローチャートに示すようになり、検出部６ａにより検出ステアリング角度が検出されると（ステップＳ１）、ノイズ判定手段６ｄにより検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれるか否かの判定がなされ（ステップＳ２）、この判定結果がＹＥＳつまりノイズが含まれる場合には、操作状態判定手段６ｅにより、検出部６ａによる検出ステアリング角度の過去の検出値が予め定められた閾値Ａ以上であるかどうかの判定がなされ（ステップＳ３）、この判定結果がＮＯであればステアリング３が操作されていないと判定され、ステアリング角度検出手段６のフィルタ処理部６ｃにフィルタ処理を行う指令が出力され、フィルタ処理部６ｃにより上記した数式１の演算によるフィルタ処理がなされる（ステップＳ４）。
【００２９】
また、ステップＳ４のフィルタ処理を経た後、および、ステップＳ２の判定結果がＮＯ、つまりノイズが含まれないとの判定結果である場合、および、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳ、つまり検出部６ａによる検出ステアリング角度の過去の検出値が予め定められた閾値Ａ以上であってステアリング３の操作があるとの判定結果である場合とともに、ステップＳ５に移行し、演算角速度の演算処理が行われる（ステップＳ５）。
【００３０】
なお、上記したステップＳ２の判定結果がＮＯ、つまりノイズが含まれないとの判定結果である場合に、ステップＳ５の角速度演算の処理に直ぐに移行せずに、検出部６ａによる検出ステアリング角度の過去の検出値が予め定められた閾値Ｂ（例えば、Ｂ＜Ａ）より小さいかどうかの判定を行い、この判定結果がＮＯであれば上記したステップＳ５の演算角速度の演算処理に移行する一方、判定結果がＹＥＳであれば、検出ステアリング角度の過去の検出値が小さくてステアリング３の操作がないと状態であってもノイズを除去すべく上記したステップＳ４に移行してフィルタ処理を行うようにしてもよい。
【００３１】
したがって、上記した実施形態によれば、ノイズ判定手段６ｄにより、ステアリング角度検出手段６による検出ステアリング角度の所定時間間隔ごとの変化に基づき、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力にノイズが含まれるか否かが判定され、ノイズが含まれると判定されたときに、フィルタ処理部６ｃにより、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力に所定のフィルタ処理が行われるため、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度を微分して演算角速度を演算し、ＥＰＳＥＣＵ５によりＥＰＳモータ４を制御して駐車支援を行う場合であっても、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことを防止でき、ステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去することができる。
【００３２】
また、ノイズ判定手段６ｄによりステアリング角度検出手段の出力にノイズが含まれると判定され、かつ、操作状態判定手段６ｅによりステアリング３の操作がないと判定されたときに、フィルタ処理部６ｃにより所定のフィルタ処理が行われるため、ステアリング３の操作がないのにステアリング角度検出手段６の出力にノイズが含まれる場合にフィルタ処理が行われることになり、演算角速度の演算における応答性の低下を招くことなく、より確実にステアリング角度検出手段６の検出ステアリング角度の出力に含まれるノイズを除去することが可能になる。
【００３３】
さらに、図６に示すように、第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５を１回の演算周期（１０ｍｓ＝２ｍｓ×５）として、上記した数式１に示す演算により、第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５における検出ステアリング角度θ１〜θ５それぞれと、前の演算周期における演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄとの差分平均値を求め、求めた差分平均値を前の演算周期の演算ステアリング角度θｒ＿ｏｌｄに加算して当該演算周期（第１〜第５の検出周期Ｔ１〜Ｔ５）における演算ステアリング角度θｒとするフィルタ処理を行うことにより、実際のステアリング角度に基づくステアリング角速度に、より近似した応答性の良い演算角速度を得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。例えば、ノイズ判定手段６ｄ、操作状態判定手段６ｅは、ステアリング角度検出手段６以外に備えられていてもよい。
【００３５】
例えば、上記した実施形態において、ステアリング角度検出手段６が、予め定められた時間内の検出ステアリング角度に変化がないときに演算部６ｂによる演算ステアリング角速度の過去の値に掛け算する予め設定された係数を設定する係数部をさらに備えていてもよい。すなわち、ステアリング３の操作状態が停止状態に向かって収束しているかどうかを判断し、停止状態に向かって収束していると判断できれば、演算ステアリング角速度の過去値を小さい値に収束させるような係数Ｋを掛け算するように、係数部に予め設定された係数Ｋを係数部から演算部６ｂに出力するようにしてもよく、こうすると、ステアリング３の操作状態が停止状態に向かって収束している場合に、速やかに演算角速度をゼロに近い値に収束させることができ、ステアリング３を応答性良く速やかに停止させることができる。
【００３６】
また、フィルタ処理は上記した実施形態におけるものに限定されるものではない。
【００３７】
また、上記した実施形態では、本発明に係るステアリング角度および角速度検出装置を利用した駐車支援システムについて説明したが、本発明の適用例は上記した駐車支援システムに限るものではなく、要するに検出ステアリング角度およびこれを用いて導出される演算角速度を使用して何らかの制御を行うものであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
４    …ＥＰＳモータ
６    …ステアリング角度検出手段
６ａ  …検出部
６ｂ  …演算部
６ｃ  …フィルタ処理部（フィルタ処理手段）
６ｄ  …ノイズ判定手段
６ｅ  …操作状態判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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