(57)【要約】【課題】高い分解能のＡ／Ｄ変換器を必要とせず、高精度のデジタル化を可能とする。【解決手段】Ａ／Ｄ変換器の分解能の最小値に相当する電圧信号を所定数で等分割して分割信号とし、それをアナログ入力信号に繰り返し加算すると共に加算する度にデジタル化し、そのデジタル化された値を前記分割信号創成時の所定数分だけ積算し、その積算値を当該所定数で除して平均値を求め、その平均値を最終出力値とする。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ／Ｄ変換分解能の最小値に相当するアナログ信号を所定数に等分割したアナログ分割信号を出力し、前記アナログ分割信号をアナログ入力信号に繰り返し加算すると共に当該アナログ分割信号が加算される度にデジタル化し、それを前記所定数積算し、その平均値をデジタル値として算出することを特徴とするＡ／Ｄ変換方法。
【請求項２】
Ａ／Ｄ変換分解能の最小値に相当するアナログ信号を所定数に等分割してアナログ分割信号を出力するアナログ分割信号出力手段と、前記アナログ分割信号出力手段から出力されるアナログ分割信号をアナログ入力信号に繰り返し加算すると共に当該アナログ分割信号が加算される度にデジタル化するデジタル変換手段と、前記デジタル変換手段によってデジタル化された値を前記所定数積算し、その平均値をデジタル値として算出するデジタル値算出手段とを備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項３】
前記アナログ入力信号が、ポテンショメータからの後輪舵角信号であり、デジタル値として算出された後輪舵角を用いて後輪操舵アクチュエータをサーボ制御することを特徴とする請求項２に記載のＡ／Ｄ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばサーボ制御に用いる後輪舵角をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばポテンショメータ等で検出したアナログ信号の後輪舵角をデジタル化し、そのデジタル化した後輪舵角を用いて後輪操舵アクチュエータをサーボ制御するにあたり、分解能の低い絶対舵角センサと、分解能の高い相対舵角センサとを備え、後輪舵角の制御状態によって舵角センサを切換可能とし、分解能の低い絶対舵角センサを用いる場合にはサーボ制御のフィードバックゲインを小さくすることにより電気的ノイズや機械振動を抑制することが提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−２２９４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一般に、アナログ入力信号を高精度にデジタル化するには、分解能の高いＡ／Ｄ変換器を用いる必要があり、コスト面で不利であるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するため、Ａ／Ｄ変換器の分解能が低くても高精度なデジタル化が可能なＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置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】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明のＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置は、Ａ／Ｄ変換分解能の最小値に相当するアナログ信号を所定数に等分割したアナログ分割信号を出力し、前記アナログ分割信号をアナログ入力信号に繰り返し加算すると共に当該アナログ分割信号が加算される度にデジタル化し、それを前記所定数積算し、その平均値をデジタル値として算出することを特徴とするものである。なお、Ａ／Ｄ変換とは、周知のようにアナログ入力信号をデジタル化して出力することを意味する。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明のＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置によれば、Ａ／Ｄ変換分解能の最小値に相当するアナログ信号を所定数に等分割したアナログ分割信号を出力し、前記アナログ分割信号をアナログ入力信号に繰り返し加算すると共に当該アナログ分割信号が加算される度にデジタル化し、それを前記所定数積算し、その平均値をデジタル値として算出することとしたため、Ａ／Ｄ変換分解能を、本来の分解能の前記所定数倍することが可能となり、分解能の低いＡ／Ｄ変換器でも、高精度のデジタル化を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置を適用した車両の電動後輪操舵制御装置の一実施形態を示すシステム構成図である。この車両には、後輪１ＲＬ、１ＲＲを操舵するための操舵アクチュエータ２及び当該操舵アクチュエータ２の駆動源となるモータ３が備えられている。この後輪操舵制御装置は、後輪舵角に基づいてサーボ制御されるように構成されており、後輪舵角を検出するためにポテンショメータからなる後輪舵角センサ４が設けられている。
【０００７】
前記後輪舵角サーボ系は、前輪に対する操舵入力、即ちステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ５、自車両の走行速度を検出する走行速度センサ６、前記操舵角センサ５で検出された操舵角及び走行速度センサ６で検出された走行速度に基づいて後輪舵角指令値を算出する後輪舵角指令値演算処理部７、前記後輪舵角センサ４で検出された後輪舵角センサ信号を処理してデジタル化した後輪舵角を出力する舵角センサ信号処理部８、前記後輪舵角指令値演算処理部７で算出された後輪舵角指令値及び前記舵角センサ信号処理部８でデジタル化された後輪舵角に基づいて後輪舵角サーボ制御を行う、つまり実際の後輪舵角を後輪舵角指令値に一致させるためのモータ電流指令値を出力する舵角サーボ演算処理部９、前記舵角サーボ演算処理部９から出力されたモータ電流指令値に基づいて前記モータ３への電流信号を出力するモータ電流出力部１０を備えて構成される。
【０００８】
前記センサ類を除く各演算処理部は、例えばマイクロコンピュータ内に構築されたロジックで構成されている。後輪操舵自体のロジックは周知であり、例えば車両のヨーイング運動を制御するために前記操舵角センサ５で検出された操舵角及び走行速度センサ６で検出された走行速度に基づいて目標ヨーレートを設定し、この目標ヨーレートを達成するに足る後輪舵角の目標値を前記後輪舵角指令値として出力する。そして、この後輪舵角指令値と検出された後輪舵角との差分値に対し、例えばＰＩＤ制御に基づくモータ電流指令値を算出し、そのモータ電流指令値に応じたモータ電流信号を創成出力する。
【０００９】
図２には、前記舵角センサ信号処理部８の詳細を示す。図はブロック化されているが、実際の各ブロックはロジックによって構成されている。この舵角センサ信号処理部８は、前記ポテンショメータからなる後輪舵角センサ４の後輪舵角電圧信号に対し、所定の電圧信号からなる加算信号を生成する加算信号生成部１４と、前記加算信号生成部１４で生成された加算信号を前記後輪舵角電圧信号にアナログ加算するアナログ加算器１１と、前記アナログ加算器１１からの出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器１２と、前記Ａ／Ｄ変換器１２で出力されたデジタル値から最終的な後輪舵角（デジタル値）を算出するデジタル値算出部１３とを備えて構成される。
【００１０】
前記加算信号生成部１４は、以下のようにして前記後輪舵角電圧信号に加算する加算信号を生成する。即ち、本実施形態の前記Ａ／Ｄ変換器１２の分解能の最小値は１°である。このＡ／Ｄ変換器１２の分解能の最小値に相当する電圧信号をＷとしたとき、本実施形態では、それを例えば８等分する。つまり、当分された電圧信号の大きさは、後輪舵角にして０．１２５°分に相当する。この後輪舵角０．１２５°分の電圧信号（以下、分割信号とも記す）、即ちＷ／８を自然数倍し、それらを加算信号とする。但し、本実施形態では最大で７倍した電圧信号までとする。それらを列記すると、Ｗ／８、２Ｗ／８、３Ｗ／８、４Ｗ／８、５Ｗ／８、６Ｗ／８、７Ｗ／８となり、夫々、後輪舵角にして０．１２５°、０．２５０°、０．３７５°、０．５００°、０．６２５°、０．７５０°、０．８７５°分に相当する。ちなみに、後述するデジタル値算出部３では、加算信号を加算しない後輪舵角電圧信号についても後輪舵角算出に用いるので、最終的な後輪舵角算出に用いられるデジタル値は８個、即ち前記Ａ／Ｄ変換分解能の最小値の等分割数と同じになる。
【００１１】
前記アナログ加算器１１は、前記後輪舵角電圧信号と前記加算信号生成部１４の加算信号とのアナログ加算値（後輪舵角電圧信号単体を含む）を出力する。
前記Ａ／Ｄ変換器１２は、前記アナログ加算器１１からの出力（後輪舵角電圧信号単体を含む）について繰り返しデジタル化を行い、その値を出力する。
前記デジタル値算出部１３は、前記Ａ／Ｄ変換器１２から出力される値を積算し、その平均値を最終的な後輪舵角（デジタル値）として出力する。
【００１２】
図３には、前記図１の舵角センサ信号処理部８を構成するロジックを示す。この演算処理では、まずステップＳ１で。前記Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換結果の積算レジスタをクリアすると共に、実行制御カウンタＮを“０”にリセットする。
次にステップＳ２に移行して、前記加算信号生成部１４から、前記分割信号Ｗ／８の前記実行制御カウンタＮ倍値を加算信号として出力する。
次にステップＳ３に移行して、前記加算信号が加算された後輪舵角電圧信号（前記実行制御カウンタＮが“０”の場合、加算信号が加算されない、後輪舵角電圧信号単体）について、前記Ａ／Ｄ変換器に変換動作を実行させ、得られた変換結果を前記積算レジスタに加算する。
次にステップＳ４に移行して、前記実行制御カウンタＮをインクリメントする。
【００１３】
次にステップＳ５に移行して、前記実行制御カウンタＮの値が“８”であるか否かを判定し、当該実行制御カウンタＮの値が“８”である場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合には前記ステップＳ２に移行する。
前記ステップＳ６では、前記積算レジスタの値を“８”で除し、必要な単位の変換（後輪舵角を表す“°”）を行ってから後輪舵角を出力し、メインプログラムに復帰する。
この演算処理による前記図２の舵角センサ信号処理部の作用について、図４を用いて説明する。或る時刻ｔ0 のときの後輪舵角電圧信号の値が１０１．４°であるとする。前述のように、前記Ａ／Ｄ変換器の分解能は１°であり、本実施形態では１°に満たない値は切り捨ててしまうので、Ａ／Ｄ変換器のみによるデジタル値は１０１°である。
【００１４】
これに対し、前記分割信号Ｗ／８を実行制御カウンタＮ倍してなる加算信号を加算するたびにデジタル化を行い、その値を積算し、その平均値を後輪舵角として出力する本実施形態では、例えば後輪舵角電圧信号をＶとしたとき、Ｖ、Ｖ＋Ｗ／８、Ｖ＋２Ｗ／８、Ｖ＋３Ｗ／８、Ｖ＋４Ｗ／８、Ｖ＋５Ｗ／８、Ｖ＋６Ｗ／８、Ｖ＋７Ｗ／８の８個の電圧信号を夫々デジタル化することになる。前述のように、時刻ｔ0 の後輪舵角電圧信号Ｖは１０１．４°に相当するので、デジタル化される全ての電圧信号を列記すると、１０１．４°、１０１．５２５°、１０１．６５０°、１０１．７７５°、１０１．９００°、１０２．０２５°、１０２．１５０°、１０２．２７５°相当の電圧信号となり、ノイズを考慮しないときのデジタル化した値は、１０１°、１０１°、１０１°、１０１°、１０１°、１０２°、１０２°、１０２°となり、それらの積算値をサンプリング数“８”で除した平均値は１０１．３７５°となる。
【００１５】
他の例として、後輪舵角電圧信号Ｖが１０１°に相当する値であるとき、デジタル化される全ての電圧信号は、１０１．０００°、１０１．１２５°、１０１．２５０°、１０１．３７５°、１０１．５００°、１０１．６２５°、１０１．７５０°、１０１．８７５°相当であり、それらの全てのデジタル化された値は１０１°であることから、平均値として出力される後輪舵角も１０１°になる。
【００１６】
本実施形態のＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置では、実質的な分解能を、Ａ／Ｄ変換器の分解能の最小値を分割した所定値倍することができ、デジタル化して算出される値自体が高精度であると共に、特にＡ／Ｄ変換器の分解能の境界近傍のノイズに強い。例えば本実施形態のように分解能に満たない電圧信号分を切り捨ててしまう場合、Ａ／Ｄ変換器の分解能の境界近傍でノイズが発生すると、デジタル化された値が、その上の値と下の値とで変動してしまうが、前述のように算出される値を高精度化することにより、ノイズに対する変動が小さくなる。
【００１７】
図５は、前記図３の演算処理に従って舵角センサ信号処理部８で算出された後輪舵角と前記モータ電流出力部１０から出力されるモータ電流値の経時変化を示している。本実施形態によってデジタル変換された後輪舵角はノイズが小さいので、モータ電流値も比較的安定しており、電気的ノイズや機械振動の発生が抑制されている。これに対し、図６は、前記後輪舵角センサ４の出力を分解能が１°のＡ／Ｄ変換器でデジタル変換した後輪舵角とモータ電流出力部１０から出力されるモータ電流値の経時変化を示している。同図から明らかなように、分解能の境界近傍でのノイズに弱く、変動の大きい後輪舵角に対し、サーボ制御によって出力されるモータ電流も大きく変動しており、電気的ノイズや機械振動が発生していることが分かる。このように、本実施形態ではデジタル変換された後輪舵角を高精度化することにより、電気的ノイズや機械振動の発生を抑制することができるので、サーボ制御中のフィードバックゲインを小さくする必要がなく、応答性や安定性を確保することが可能となる。勿論、Ａ／Ｄ変換器の分解能を高める必要がないので、コスト的にも有利となる。
【００１８】
なお、前記実施形態では、後輪操舵制御装置を用いて説明したが、本発明のＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置は、これら以外にも広く適用可能である。
また、前記実施形態では、各演算処理部をマイクロコンピュータで構成したが、これに代えて、適宜演算処理装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のＡ／Ｄ変換方法及びＡ／Ｄ変換装置を用いた後輪操舵制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の後輪操舵制御装置の舵角センサ信号処理部のブロック図である。
【図３】図２の舵角センサ信号処理部で行われる演算処理のフローチャートである。
【図４】図３の演算処理の作用の説明図である。
【図５】図３の演算処理の作用の説明図である。
【図６】従来のＡ／Ｄ変換器の作用の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ＲＬ、１ＲＲは車輪
２は後輪操舵アクチュエータ
３はモータ
４は後輪舵角センサ
５は操舵角センサ
６は走行速度センサ
７は後輪舵角指令値演算処理部
８は舵角センサ信号処理部
９は舵角サーボ演算処理部
１０はモータ電流出力部
１１はアナログ加算器
１２はＡ／Ｄ変換器
１３はデジタル値算出部
１４は加算信号生成部
【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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