(57)【要約】【課題】減速時に精度良く舵角速度の出力を得ることができるとともに、舵角停止状態の場合にもほぼ一定の時間で舵角速度が停止状態となる舵角速度演算装置と舵角速度演算方法を提供することを目的とする。【解決手段】舵角変化を検出する舵角検出部１６と、舵角が変化した時刻から舵角が次に変化する時刻までの所要時間を計時する計時部と、検出部１６が舵角の変化を検出した後に、舵角の変化した変化量を変化量に対応する所要時間で除算して舵角速度を演算し、舵角速度を出力する舵角速度演算装置１０とを備え、舵角速度演算装置１０は舵角速度が減速しているときは、前記所要時間よりも長い第一の延長出力時間の期間、前記舵角速度を出力するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵角の変化を検出する舵角検出部と、前記舵角が変化した時刻から前記舵角が次に変化する時刻までの所要時間を計時する計時部と、前記検出部が前記舵角の変化を検出した後に前記舵角の変化した変化量を前記変化量に対応する所要時間で除算して舵角速度を演算し、前記舵角速度を出力する舵角速度演算部とを備え、前記舵角速度演算部は前記舵角速度が減速しているときは前記所要時間よりも長い第一の延長出力時間の期間、前記舵角速度を出力する舵角速度演算装置。
【請求項２】
前記第一の延長出力時間は、前記所要時間に時間係数を乗じた時間である請求項１に記載の舵角速度演算装置。
【請求項３】
前記舵角速度演算部は、前記第一の延長出力時間の期間に、前記舵角の次の変化が検出されないときは、一定延長時間の期間毎に、前記舵角速度に速度係数を乗じた減算舵角速度を演算して出力する請求項１に記載の舵角速度演算装置。
【請求項４】
前記舵角検出部は、磁気式の舵角センサを備えた請求項１に記載の舵角速度演算装置。
【請求項５】
前記舵角検出部は、回転体と、前記回転体の中央部に設けられた磁石と、前記磁石に対向配置された異方性磁気抵抗素子とを備えた請求項４に記載の舵角速度演算装置。
【請求項６】
舵角の変化を検出する工程と、前記舵角が変化した時刻から前記舵角が次に変化する時刻までの所要時間を計時する工程と、前記舵角の変化量を前記変化量に対応する所要時間で除算して舵角速度を演算する工程と、前記所要時間よりも長い第一の延長出力時間の期間、前記舵角速度を出力する工程とを備えた舵角速度演算方法。
【請求項７】
前記第一の延長出力時間の期間に、前記舵角に次の変化が検出されないときに、一定延長時間の期間毎に、前記舵角速度に速度係数を乗じた減算舵角速度を演算する工程と、前記減算舵角速度を出力する工程とをさらに備えた請求項６に記載の舵角速度演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車または船舶等の車体制御システムなどに用いられる舵角速度演算装置と舵角速度演算方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車または船舶等の車体制御システムなどに用いられる舵角速度の演算方法は、所定の時間に変化した舵角の変化量から舵角速度を求める方法（移動平均）が知られている。また、舵角が変化したある時点から舵角が次に変化するまでの所要時間で舵角の変化量を割り算して求める舵角速度をその時間だけ保持する舵角速度演算手段も知られている。
【０００３】
これら従来の舵角速度の演算方法は、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−８５６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、舵角が変化したある時点から舵角が次に変化するまでの時間で舵角の変化量を割り算して求める舵角速度をその時間だけ保持する舵角速度演算手段では、減速時において舵角速度を保持している時間よりも次の舵角変化が発生するまでの時間の方が大きくなる場合は、舵角速度停止状態（０deg／s）となる部分が生じて舵角速度として不連続な出力が発生する。また、舵角停止状態においては次の舵角変化が発生しないのか極低速の舵角速度で変動中なのかがわからず、実際の舵角速度を精度良く求められないという課題を有していた。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決し、減速時に精度良く舵角速度の出力を得ることができるとともに、舵角停止状態の場合にもほぼ一定の時間で舵角速度が停止状態となる舵角速度演算装置と舵角速度演算方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するために、舵角検出部と計時部と舵角速度演算部とを有し、舵角検出部は、舵角の変化を検出し、計時部は、舵角が変化した時刻から舵角が次に変化する時刻までの所要時間を計時し、舵角速度演算部は、検出部が舵角の変化を検出した後に、舵角の変化した変化量を変化量に対応する所要時間で除算して舵角速度を演算し、出力すると共に、舵角速度演算部は、舵角速度が減速しているときは、所要時間よりも長い第一の延長出力時間の期間、舵角速度を出力するように構成したものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成により、減速時に精度良く舵角速度の出力を得ることができるとともに、舵角停止状態の場合にもほぼ一定の時間で舵角速度が停止状態となる舵角速度演算装置と舵角速度演算方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の舵角速度演算装置と舵角速度演算方法について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態における舵角速度演算装置の構成図を示す。
【００１０】
図１において、ステアリングホイール（以下、ホイールと呼ぶ）１は、自動車（図示せず）の運転者などによって操作される。ホイール１は、ステアリング軸２を介して、操舵機構３と舵角速度演算装置（以下、装置と呼ぶ）１０に設けられた第１の回転体（以下、回転体と呼ぶ）１１とに接続されている。操舵機構３は自動車の車輪４に接続され、ホイール１の回転を車輪４へ伝えることによって、車輪４が操舵される。
【００１１】
また、回転体１１は、外周に第１の歯（以下、歯と呼ぶ）１２を有している。歯１２は、第２の回転体（以下、回転体と呼ぶ）１３の外周に設けられた第２の歯（以下、歯と呼ぶ）１４と噛み合っている。磁石１５は、回転体１３の中央部に組み込まれ、回転体１３とともに回転する。このことにより、磁石１５は、歯１２と歯１４の歯数の比による速度で回転する。
【００１２】
磁石１５の下には、磁石１５に対向して配置された磁気式の舵角検出部（以下、検出部と呼ぶ）１６が設けられている。検出部１６とは、たとえば、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）などの磁気式の舵角センサを用いることができる。
【００１３】
そして、検出部１６は、舵角の変化に伴う回転体１４の回転を検出し、階段状の舵角信号（以下、信号と呼ぶ）１８を出力する。さらに、マイクロコンピュータ等の演算部１７は、信号１８が入力され、回転角度を演算し、舵角速度信号（以下、信号と呼ぶ）１９を出力する。時間を計時するタイマ２０は、計時した時間を演算部１７へ送る。また、タイマ２０は、計時時間がゼロにリセットされるたびに、ゼロから計時を開始する。
【００１４】
次に、以上の構成の装置１０について、その動作を説明する。
【００１５】
図１において、ホイール１の操作により、回転体１１が回転すると、歯１２と歯１４とのかみ合いによって、回転体１３が回転する。歯１２の歯数をＣ、歯１４の歯数をＤとすると、回転体１１に対する回転体１３の回転速度比はＣ対Ｄである。回転数で表現すると、回転体１１が１回転する間に回転体１３はＣ／Ｄ回転する。従って、歯数Ｃと歯数Ｄとが適切に選択されることにより、回転体１３は回転体１１よりも高速に回転する。これにより、検出部１６の検出分解能が高められる。
【００１６】
検出部１６は、磁石１５に対向する位置に配置されている。このことにより、回転体１３が回転すると、検出部１６を貫く磁力の方向が変化して、検出部１６は舵角の変化を検出する。検出部１６は、検出した舵角の変化を階段状の信号１８として出力する。つまり、舵角の変化と信号１８の変化とが対応する。タイマ２０は、信号１８が変化した時刻から、次に信号１８が変化するまでの所要時間を計時する。信号１８と所要時間とが演算部１７に入力され、演算され、演算部１７から信号１９が出力される。
【００１７】
次に、舵角速度の演算方法について説明する。
【００１８】
図２は、図１に示した舵角速度演算装置１０に用いる舵角速度演算方法を示した流れ図である。
【００１９】
図２において、自動車のイグニッションキー（図示せず）が操作されると、装置１０は、初期動作を行う（ステップＳ１）。初期動作において、タイマ２０の計時時間（以下、時間と呼ぶ）Ｔｎと参照時間Ｔｎ−１とがゼロにリセットされる。さらに、舵角速度検出値（以下、速度と呼ぶ）Ｖｎと参照速度Ｖｎ−１と延長回数Ｙとがゼロにリセットされる。時間Ｔｎがゼロにリセットされた後、タイマ２０は計時を開始する。
【００２０】
次に、装置１０は、信号１８が変化したかどうかを判断する（ステップＳ２）。信号１８が変化したならば、舵角の変化量Ｘｎを時間Ｔｎで除算し、速度Ｖｎ＝ＴＲＵＮＣ（Ｘｎ／Ｔｎ）を演算する（ステップＳ３）。ここで、ＴＲＵＮＣ関数は、小数点以下を切り捨てる関数と定義されている。つまり、速度Ｖｎは、常に整数である。また、このときの時間Ｔｎが舵角の変化量Ｘｎに対応する所要時間である。
【００２１】
そして、演算結果である速度Ｖｎが演算部１７から出力される信号１９となる。
【００２２】
次に、時間Ｔｎが直前の信号１８の変化の所要時間である参照時間Ｔｎ−１に代入される。同時に、速度Ｖｎが直前の舵角速度である参照速度Ｖｎ−１に代入される（ステップＳ４）。その後、時間Ｔｎがゼロにリセットされ（ステップＳ５）、タイマ２０の計時が再び開始される。さらに、ステップＳ２へ戻る。そして、タイマ２０は、舵角が次に変化するまでの所要時間Ｔｎ＋１を計時し、次に舵角が変化するときの舵角の変化量Ｘｎ＋１を次の所要時間Ｔｎ＋１で除算することにより次の舵角速度Ｖｎ＋１＝ＴＲＵＮＣ（Ｘｎ＋１／Ｔｎ＋１）が演算される。このように、ステップＳ２からの動作が順次繰り返される。
【００２３】
一方、ステップＳ２において、信号１８の変化が検出されなかったならば、時間Ｔｎが、延長出力時間（以下、時間と呼ぶ）Ｔｅ＝Ｔｎ−１×Ａ＋Ｔｃ×Ｙを越えているかどうかが判断される（ステップＳ６）。ここで、時間Ｔｅは、参照時間Ｔｎ−１に時間係数Ａを乗じた第一の延長出力時間（以下、時間と呼ぶ）Ｔｅ１＝Ｔｎ−１×Ａと一定延長時間Ｔｃに延長回数Ｙを乗じた第二の延長出力時間（以下、時間と呼ぶ）Ｔｅ２＝Ｔｃ×Ｙとが合計された時間である。
【００２４】
そして、時間Ｔｎが時間Ｔｅを越えていれば、時間Ｔｎが時間Ｔｅを越えた延長回数Ｙがカウントアップされる（ステップＳ７）。
【００２５】
次に、速度Ｖｎには、参照速度Ｖｎ−１に速度係数ＢのＹ乗を乗じて、小数点以下を切り捨てられた減算舵角速度Ｖｎ−１×ＢＹが代入され、信号１９として出力される（ステップＳ８）。ここで、速度Ｖｎは常に整数である。つまり、延長回数Ｙが増加するたびに減算舵角速度の減算率が指数的に減少する。その後、ステップＳ２へと進み、再びステップＳ２以降が繰り返される。
【００２６】
また、ステップＳ６において、時間Ｔｎが時間Ｔｅを越えていないならば、再びステップＳ２へ戻り、ステップＳ２からの動作が繰り返される。信号１９の出力は、速度Ｖｎの値が出力される。
【００２７】
つまり、参照時間Ｔｎ−１を越えても、舵角の変化が検出されなければ、速度Ｖｎが出力される時間は延長出力時間Ｔｅの期間、延長される。延長出力時間Ｔｅは、まず初めに、第一の延長出力時間Ｔｅ１の期間だけ延長される。さらに、舵角の変化が検出されない場合には、一定延長時間Ｔｃに延長回数Ｙを乗じた第二の延長出力時間Ｔｅ２が順次延長される。また、延長出力時間Ｔｅが延長される度に速度Ｖｎは減じられる。これにより、舵角の変化が検出されない場合に、舵角の変化が完全に停止したのか、それとも舵角の変化が極低速で行われているのかを検出することができなくても、徐々に速度Ｖｎの出力が低下する。そして、最終的には、速度Ｖｎの出力が舵角速度停止状態に滑らかに到達する。
【００２８】
図３は、図１に示す舵角速度演算装置の舵角速度の減速時における舵角信号１８と舵角速度信号１９との挙動を示す特性図である。
【００２９】
図３において、舵角２１は、舵角速度が減速しているときの舵角信号１８の挙動を表し、徐々に所要時間Ｔが増加している（Ｔｎ−２＜Ｔｎ−１＜Ｔｎ＜Ｔｎ＋１）。舵角速度（以下、速度と呼ぶ）２２は、時間係数Ａを５／４＝１．２５として、次の舵角速度を演算するまでの時間を時間Ｔｅ１＝Ｔｎ−１×Ａへ延長して舵角速度を演算したときの信号１９の挙動を示す。また、舵角速度（以下、速度と呼ぶ）２３は、次の舵角速度を演算するまでの時間を延長せずに参照時間Ｔｎ−１経過後に、舵角速度を演算したときの信号１９の挙動を示す。
【００３０】
図３において、速度２２は、参照時間Ｔｎ−１経過後には未だ舵角の変化が検出されていない。しかし、参照時間Ｔｎ−１が時間Ｔｅ１＝Ｔｎ−１×Ａまで延長されているため、その延長時間内に検出された舵角の変化に基づいて、連続的な速度２２が演算され出力されている。このことにより、舵角速度Ｖｎが見かけ上ゼロとならないため、停止状態となることがない。したがって、連続的な速度２２が出力され、実際の舵角速度の変化に追随した速度２２が出力される。
【００３１】
一方、速度２３は、時間係数Ａが用いられていない。そして、参照時間Ｔｎ−１の間では、舵角の変化が検出されない。その結果、図３に示すように、舵角速度の減速時において、速度２３はゼロの値の部分が発生する。つまり、速度２３は、部分的に舵角速度停止状態（０deg／s）を示し、不連続な出力が発生する。
【００３２】
また、舵角速度停止状態となるため、舵角の変化が完全に停止したのか、それとも舵角の変化が極低速で行われているのかを検出することができない。その結果、実際の舵角速度を精度良く得ることができない。
【００３３】
以上のように、時間係数Ａを用いて、計時時間を見かけ上延長するため、舵角速度の減速時に、舵角速度停止状態（０deg／s）が発生することなく、連続的な速度２２を出力することができる。さらに、実際の舵角速度に追随した正確な速度２２を出力することが可能である。
【００３４】
一方、図４は、舵角速度停止となり、舵角信号１８の変化後に次の信号１８の変化が発生しなかった場合の舵角速度の出力例を示す特性図である。
【００３５】
舵角速度（以下、速度と呼ぶ）２５は、舵角の変化が停止した後の舵角速度信号１９を示している。第１の舵角速度値（以下、速度と呼ぶ）２６は、舵角変化の停止時の速度２５である。また、第２の舵角速度値（以下、速度と呼ぶ）２７は、舵角変化の停止後、時間Ｔｅ１経過後の速度２５である。第３の舵角速度値（以下、速度と呼ぶ）２８は、舵角変化の停止後、時間Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２＝Ｔｎ−１×Ａ＋Ｔｃ×Ｙ（ここで、Ｙ＝１である。）経過後の速度２５である。時間２９は一定延長時間Ｔｃであり、それぞれの時刻における舵角速度２５を保持し、出力する。
【００３６】
図４において、舵角の変化が停止したので、本来、信号１８の変化は検出されない。そこで、速度２５は舵角速度停止状態である０deg／sを出力すればよい。
【００３７】
しかし、舵角の変化が完全に停止したのか、それとも舵角の変化が極低速で行われているのかを判断することができない。そこで、信号１８の最後の変化時点から舵角速度停止（０deg／s）までの速度２５について説明する。
【００３８】
最後に舵角の変化を検出した時に演算された速度２６は、速度Ｖｎの演算後、時間Ｔｅ１＝Ｔｎ−１×Ａに時間が延長された時間だけ出力される。例えば、Ａ＝５／４とすると、２５％の時間が延長されて、速度２６が出力される。しかし、その後、舵角の変化は検出されないため、そのまま、舵角速度が演算されると、舵角速度はゼロとなる。つまり、舵角の変化量がゼロであるためである。しかし、この時点では、舵角の変化が完全に停止したのか、それとも舵角の変化が極低速で行われているのかを判断することができない。そこで、最後の舵角変化検出後、さらに時間Ｔｅ１経過後に、未だ舵角の変化が検出されない場合には、先の速度２６に速度係数Ｂを乗じて演算され、小数点以下が切り捨てられた減数舵角速度である速度２７を出力する。たとえば、速度係数Ｂ＝３／４＝０．７５を用いると、舵角速度が２５％減数される。
【００３９】
さらに、速度２７の出力時間が時間２９を経過した後も、舵角の変化が検出されない場合には、速度２７にさらに速度係数Ｂを乗じて、小数点以下が切り捨てられた減数舵角速度である速度２８が演算され出力される。このように、舵角の変化が検出されない場合には、延長出力時間Ｔｅが一定延長時間Ｔｃずつ順次延長される。そして、一定延長時間Ｔｃの期間毎に速度２５が減数され、時間と共に舵角速度停止状態（０deg／s）に近づく。
【００４０】
また、速度係数Ｂを用いて、徐々に速度２５が減数されている途中で、再び舵角の変化が検出されたならば、速やかに速度２５が立ち上がるため、実際の舵角の変化に即した、速度２５が出力される。
【００４１】
また、図５は、時間係数Ａと速度係数Ｂを用いて、舵角速度停止状態になるまでの舵角速度の一例を示した特性図である。
【００４２】
図５において、舵角速度３２は、最後の舵角速度が１０［deg／s］の時の舵角速度信号１９の変化の挙動を示す。また、舵角速度３３は、最後の舵角速度が５［deg／s］の時の信号１９の挙動を示す。
【００４３】
また、時間係数Ａと速度係数Ｂとは、最後の舵角速度に応じて選択可能に設定されている。そして、速度３２、３３には、時間係数Ａ＝５／４、速度係数Ｂ＝３／４、一定延長時間Ｔｃ＝２４ｍｓが用いられている。また、最後に舵角が変化した時の所要時間は速度３２では、５０ｍｓ、速度３３では、１０１ｍｓである。
【００４４】
上記条件により速度３２は１８３ｍｓ経過後に、速度３３は１９８ｍｓ経過後に、舵角速度停止状態となり、ほぼ同じ時間で舵角速度停止状態となる。
【００４５】
なお、時間係数Ａと速度係数Ｂと一定延長時間Ｔｃとは、上述した値に限定されない。実際の舵角速度の推移に応じて随時最適な係数を用いることもできる。
【００４６】
これらの係数は、説明を省略した自動車や船舶等の車体制御システムなどの特性に応じて適宜選択されればよい。
【００４７】
また、舵角速度検出値Ｖｎは、整数値となるように、小数点以下を切り捨てしている。しかし、整数値に限ることはなく、例えば、信号処理能力に余裕があれば、０．１または０．０１刻みなどにすることもできる。これら、速度Ｖｎを階段状に出力する分解能は、検出部１６、演算部１７または車体制御システムなどの特性に応じて適宜選択されればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる舵角速度演算装置と舵角速度演算方法は舵角速度の出力を必要とする自動車などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態における舵角速度演算装置の構成図
【図２】図１に示す舵角速度演算装置に用いられる舵角速度演算方法を示す流れ図
【図３】図１に示す舵角速度演算装置の減速時における舵角速度の変化を示す特性図
【図４】図１に示す舵角速度演算装置の舵角速度停止状態における舵角速度を示す特性図
【図５】図１に示す舵角速度演算装置の舵角速度停止状態における舵角速度の一例を示す特性図
【符号の説明】
【００５０】
１  ステアリングホイール
２  ステアリング軸
３  操舵機構
４  車輪
１０  舵角速度演算装置
１１  第１の回転体
１２  第１の歯
１３  第２の回転体
１４  第２の歯
１５  磁石
１６  舵角検出部
１７  演算部
１８  舵角信号
１９  舵角速度信号
２０  タイマ
２１  舵角
２２  舵角速度
２３  舵角速度
２５  舵角速度
２６  第１の舵角速度値
２７  第２の舵角速度値
２８  第３の舵角速度値
２９  時間
３２  舵角速度
３３  舵角速度
【図１】
2005241634.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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