(57)【要約】【課題】比較的分解能の粗い絶対値角度検出手段を用いても速やかに、かつ正確な回転角度を得ることができると共に、汎用性の高い車両用制御装置を提供する。【解決手段】回転位置検出回路４２は、第一絶対値角度エンコーダ１３、および第二絶対値角度エンコーダ１７からの出力信号のうち、下第１桁、下第２桁、および下第３桁を使用してリセット信号、セット信号、およびクロック信号を生成するセット・クロック・リセット信号出力回路２１と、これらの信号に基づいて、前記絶対値角度検出手段が発生する前記２進数の信号の下位桁の信号に応じず、上位桁の信号に応じて変化する第一計数用パルスと第二計数用パルスとを生成するフリップフロップ回路２５と、第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数を計数してステアリングホイールの操舵角度、またはタイヤの操向角度に相当するカウント値を出力するアップダウンカウンタ回路２８とを備えている。【選択図】図２
2009241781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを制御回路を介して電気的に接続し、
前記ステアリングホイールの操舵角度から換算する前記操向輪の操向角度と、実際の前記操向輪の操向角度とを一致させるように前記ステアリングギヤのステアリングモータを回転させて前記操向輪を操向させると共に、
前記操向輪の操向角度から換算する操舵角度と、実際の前記ステアリングホイールの操舵角度との角度差に応じて前記ステアリングホイールに設けられた電動モータを回転させて前記ステアリングホイールに操舵反力を作用させる車両用制御装置であって、
前記ステアリングホイール側、または前記ステアリングギヤ側の少なくとも何れか一方に、前記ステアリングモータ、または前記電動モータの回転角度を検出し、この回転角度を２進数の信号に変換して出力する絶対値角度検出手段を設け、
前記絶対値角度検出手段は、回転位置検出回路を介して前記制御回路に接続され、
前記回転位置検出回路は、
前記絶対値角度検出手段からの出力信号のうち、下第１桁、下第２桁、および下第３桁を使用してパルス状のリセット信号、セット信号、およびクロック信号を生成する信号出力回路と、
前記信号出力回路で生成された前記リセット信号、セット信号、およびクロック信号に基づいて、前記絶対値角度検出手段が発生する前記２進数の信号の下位桁の信号に応じず、上位桁の信号に応じて変化する第一計数用パルスと第二計数用パルスとを生成する計数用パルス生成回路と、
前記第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数を計数して前記ステアリングホイールの操舵角度、または前記操向輪の操向角度に相当するカウント値を出力するアップダウンカウンタ回路とを備えていることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記アップダウンカウンタ回路は、
リセット時における前記カウント値を計数可能なカウント値の中央の数値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記回転位置検出回路は、前記アップダウンカウンタ回路が計数可能なカウント値の上限値と下限値とが設定された上限／下限検出回路を有し、
前記上限／下限検出回路は、前記カウント値が下限値よりも大きく、かつ上限値よりも小さい値であるときにカウント許可信号を出力すると共に、前記カウント値が下限値、または上限値に到達したとき、前記カウント許可信号の出力を停止するように構成され、
前記カウント許可信号が出力されているときには、前記アップダウンカウンタ回路によって前記第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数が計数される一方、
前記カウント許可信号が出力されていないときには、前記アップダウンカウンタ回路によって前記第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数が計数されないように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の運転者の操作に応じて操舵を行う車両用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用制御装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。そして、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤに設けられた減速機付モータを駆動させる。
また、ステアリングホイールにも減速機付モータが付設されている。制御装置は、ステアリングホイールの操舵角度と実際の操向輪の操向角度との差に基づいてステアリングホイール側のモータを駆動制御している。これによって、ステアリングホイールに操舵反力が作用するようになっている。
【０００３】
ここで、ステアリングホイールの操舵角度や操向輪の操向角度を検出する角度検出手段として、エンコーダを用いる場合がある。この場合、ステアリングホイール側のエンコーダは、減速機付モータの回転軸、または、ステアリングホイールを車両の車体に対して回転可能に支持するステアリングシャフトに連結される。一方、ステアリングギヤ側のエンコーダは、減速機付モータの回転軸、または、エンコーダ用の専用ピニオン軸に連結される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９１８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両を操向させるためのステアリングホイールは、通常３回転〜４回転（３６０°×４＝１，４４０°以内）程度である。これに対し、例えば、減速機付モータの減速比が、ステアリングシャフト：回転軸＝１：１０とすると、回転軸の回転数は、ステアリングシャフトの１０倍になる。すなわち、回転軸に１回転で「０°」から「３６０°」の信号（実際には、０と３６０が同じなので、１°刻みの場合は、最大値が３５９になる）を出す絶対値式のエンコーダを連結した場合、ステアリングホイールが４回転すると、絶対値式のエンコーダからは、「０°」から「３６０°」（３５９°）の角度信号が、４０回繰り返されて出てしまうことになる。
【０００５】
このため、絶対値式のエンコーダからの出力信号がシリアル信号の場合などにあっては必要な信号データが揃うのにパラレル信号と比較して時間がかかってしまうため、モータの回転角度を高速で検出するのに現実的ではない。
また、減速比に応じて各々適切な分解能の絶対値式のエンコーダが必要になってしまう。
さらに、ハンドルの回転角度変更により絶対値式のエンコーダが多回転し、桁上がり、桁下がりが短時間で発生するため、正確に回転角度を検出できなくなる場合があるという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、比較的分解能の粗い絶対値式のエンコーダを用いても速やかに、かつ正確な回転角度を得ることができると共に、汎用性の高い車両用制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを制御回路を介して電気的に接続し、前記ステアリングホイールの操舵角度から換算する前記操向輪の操向角度と、実際の前記操向輪の操向角度とを一致させるように前記ステアリングギヤのステアリングモータを回転させて前記操向輪を操向させると共に、前記操向輪の操向角度から換算する操舵角度と、実際の前記ステアリングホイールの操舵角度との角度差に応じて前記ステアリングホイールに設けられた電動モータを回転させて前記ステアリングホイールに操舵反力を作用させる車両用制御装置であって、前記ステアリングホイール側、または前記ステアリングギヤ側の少なくとも何れか一方に、前記ステアリングモータ、または前記電動モータの回転角度を検出し、この回転角度を２進数の信号に変換して出力する絶対値角度検出手段を設け、前記絶対値角度検出手段は、回転位置検出回路を介して前記制御回路に接続され、前記回転位置検出回路は、前記絶対値角度検出手段からの出力信号のうち、下第１桁、下第２桁、および下第３桁を使用してパルス状のリセット信号、セット信号、およびクロック信号を生成する信号出力回路と、前記信号出力回路で生成された前記リセット信号、セット信号、およびクロック信号に基づいて、前記絶対値角度検出手段が発生する前記２進数の信号の下位桁の信号に応じず、上位桁の信号に応じて変化する第一計数用パルスと第二計数用パルスとを生成する計数用パルス生成回路と、前記第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数を計数して前記ステアリングホイールの操舵角度、または前記操向輪の操向角度に相当するカウント値を出力するアップダウンカウンタ回路とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、絶対値角度検出手段の回転が数値の切替部分で停止しても、下３桁を使用してリセット信号、セット信号、およびクロック信号を生成し、これらの信号に基づいて互いにヒステリシス性を有する第一計数用パルスと第二計数用パルスとを新たに生成することができる。
また、絶対値角度検出手段の一回転の分解能を１０ビットとすると、下３桁を使用して計数用の１パルスを生成するので１ビットの対応角度が３６０°／１２８＝２．８°となり、分解能が落ちるが、例えば、ステアリングホイール一回転で１０００パルスが必要な場合、ステアリングホイールとステアリングモータ、または電動モータのギヤ比を１：１０と考えると、十分な角度検出分解能が得られる。
さらに、絶対値角度検出手段としてレゾルバを使用する場合にあっては、機械角一回転に対し、電気角二回転、電気角三回転、電気角四回転などの異なる対応が可能であるが、出力される２進数の信号の下３桁を使用することで、どのような組み合わせにも影響されることが無く、角度検出が可能になる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記アップダウンカウンタ回路は、リセット時における前記カウント値を計数可能なカウント値の中央の数値に設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、車両の走行時において、直進時から右方向、または左方向に操向するときに変化する操舵角度や操向角度の演算が容易になる。
また、計数可能なカウント値の中央の数値でリセットするようにすることで、絶対値角度検出手段をステアリングホイール側専用に使用することを考えた場合、アップダウンカウンタ回路が誤動作した場合の誤差の蓄積を低減させることができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、前記回転位置検出回路は、前記アップダウンカウンタ回路が計数可能なカウント値の上限値と下限値とが設定された上限／下限検出回路を有し、前記上限／下限検出回路は、前記カウント値が下限値よりも大きく、かつ上限値よりも小さい値であるときにカウント許可信号を出力すると共に、前記カウント値が下限値、または上限値に到達したとき、前記カウント許可信号の出力を停止するように構成され、前記カウント許可信号が出力されているときには、前記アップダウンカウンタ回路によって前記第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数が計数される一方、前記カウント許可信号が出力されていないときには、前記アップダウンカウンタ回路によって前記第一計数用パルス、および第二計数用パルスのパルス数が計数されないように設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、絶対値角度検出手段の数値（角度値）が０から上限値（最大値）へ変化する、または、上限値から０へ変化することを防止できる。
また、アップダウンカウンタ回路のカウント値の上限／下限に余裕を持たせる必要がなく、ビット数を低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した発明によれば、絶対値角度検出手段の回転が数値の切替部分で停止しても、下３桁を使用してリセット信号、セット信号、およびクロック信号を生成し、これらの信号に基づいて互いにヒステリシス性を有する第一計数用パルスと第二計数用パルスとを新たに生成することができる。このため、絶対値角度検出手段の数値が変化していることを確実に検出することができ、正確な回転角度を得ることが可能になる。
また、絶対値角度検出手段の一回転の分解能を１０ビットとすると、下３桁を使用して計数用の１パルスを生成するので１ビットの対応角度が３６０°／１２８＝２．８°となり、分解能が落ちるが、例えば、ステアリングホイール一回転で１０００パルスが必要な場合、ステアリングホイールとステアリングモータ、または電動モータのギヤ比を１：１０と考えると、十分な角度検出分解能が得られる。このため、比較的分解能の粗い絶対値角度検出手段を用いても十分な精度で、かつ速やかに回転角度情報を得ることができる。
さらに、絶対値角度検出手段としてレゾルバを使用する場合にあっては、機械角一回転に対し、電気角二回転、電気角三回転、電気角四回転などの異なる対応が可能であるが、出力される２進数の信号の下３桁を使用することで、どのような組み合わせにも影響されることが無く、角度検出が可能になる。
よって、ステアバイワイヤ方式の車両用制御装置において、汎用の機械角一回転の絶対値角度検出手段を使用でき、設計の自由度を高めることができる。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、車両の走行時において、直進時から右方向、または左方向に操向するときに変化する操舵角度や操向角度の演算が容易になる。
また、計数可能なカウント値の中央の数値でリセットするようにすることで、絶対値角度検出手段をステアリングホイール側専用に使用することを考えた場合、アップダウンカウンタ回路が誤動作した場合の誤差の蓄積を低減させることができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明によれば、絶対値角度検出手段の数値（角度値）が０から上限値（最大値）へ変化する、または、上限値から０へ変化することを防止できる。このため、数値が上限においてはカウント値がこれ以上アップしないように、また、下限においてはカウント値がこれ以下にダウンしないようにすることができる。よって、ステアリングホイールをラックエンドを超えて回し続けた時に、カウント値が変化することを防止でき、ステアリングホイールの操舵角度をより確実に検出することが可能になる。
また、アップダウンカウンタ回路のカウント値の上限／下限に余裕を持たせる必要がなく、ビット数を低減することが可能になる。このため、操舵角度や操向角度の検出速度を高速化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、車両用制御装置１は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール２が取り付けられたステアリングシャフト３と、操向輪（以下、タイヤという）４を操向させるステアリングギヤ５とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト３とステアリングギヤ５とが制御回路（第一制御回路６、および第二制御回路７）を介して電気的に接続されている。
【００１５】
ステアリングシャフト３は、車体に固定されたハウジング１１に回転自在に支持されている。ハウジング１１内には、電動機に減速機構を取り付けた減速機付駆動モータ１２、操舵角中立点検出用センサ１４、および電磁ブレーキ手段１５が収容されている。減速機付駆動モータ１２、および電磁ブレーキ手段１５は、これらの動力をステアリングシャフト３に伝達可能に連結されている。減速機付駆動モータ１２の減速比は、例えば、ステアリングホイール２（ステアリングシャフト３）が一回転するごとに減速機付駆動モータ１２の回転軸（不図示）が１０回転するように設定されている。
【００１６】
操舵角中立点検出用センサ１４は、ステアリングホイール２の操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール２を操舵可能な範囲で回転させたときに１回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ４が直進方向に向くときのステアリングホイール２の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側および左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ４を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール２の回転位置は、操舵可能な領域の中立点に相当する。
【００１７】
減速機付駆動モータ１２には、この回転軸の回転に応じて信号が出力される絶対値角度検出手段としての第一絶対値角度エンコーダ１３が取付けられていると共に、駆動回路１６を介して第一制御回路６に接続されている。駆動回路１６は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を減速機付駆動モータ１２に供給するように構成されている。駆動回路１６から出力される電流値は、減速機付駆動モータ１２の異常作動防止のため、電流センサ１６ａにより監視されており、第一制御回路６は、第一絶対値角度エンコーダ１３から出力された信号に基づいてステアリングホイール２の操舵角度を算出している。
【００１８】
また、第一制御回路６は、ステアリングギヤ５側に設けられた第二制御回路７に接続され、第二制御回路７との間で操舵角度、操向角度についての情報を送受信すると共に、操舵角度と操向角度との角度差に応じてステアリングホイール２に操舵反力を作用させるべく、減速機付駆動モータ１２に駆動指令信号を出力している。
【００１９】
ステアリングギヤ５は、タイロッド１０などを介してタイヤ４に連結されているラック軸を摺動させるステアリング力発生モータであるステアリングモータ４１と、操向角中立点検出用センサ１８とが設けられている。ステアリングモータ４１には、ステアリングモータ４１の回転に応じて信号が出力される絶対値角度検出手段としての第二絶対値角度エンコーダ１７が取付けられていると共に、駆動回路１９を介して第二制御回路７に接続されている。
【００２０】
駆動回路１９は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流をステアリングモータ４１に供給するように構成されている。駆動回路１９から出力される電流値は、電流センサ１９ａにより監視されている。
操向角中立点検出用センサ１４は、ステアリングモータ４１の回転により摺動するラック軸の中央部分に設けられた位置マーカを、光学的手段や、磁気的手段などを用いて検出し、ラック軸が右側ラックエンドから左側ラックエンドまでの間を摺動するときに、その中央付近でパルス信号を出力するセンサが用いられている。
【００２１】
第二制御回路７は、第二絶対値角度エンコーダ１７から出力された信号に基づいて第二制御回路７でタイヤ４の操向角度を算出すると共に、電流センサ１９ａにより検出された電流値に基づいてタイヤ４の操向角度がラックエンドに達したか否かを判断している。
また、第二制御回路７は、第一制御回路６との間で操舵角度、操向角度についての情報を送受信している。そして、第二制御回路７は、第一制御回路６で算出された操舵角度に対応する操向角度（以下、目標操向角度という）と、現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）との角度差に応じてタイヤ４を目標操向角度に変化させるべく、ステアリングモータ４１に駆動指令信号を出力している。
【００２２】
ここで、図２に示すように、第一絶対値角度エンコーダ１３、および第二絶対値角度エンコーダ１７は、絶対角度エンコーダ回路２０を介して２進数の信号を出力するように構成されており、一回転の分解能が１０ビットに設定されている。また、各絶対値角度エンコーダ１３，１７の出力信号は、各々ステアリングホイール２側、およびステアリングギヤ５側に設けられている操舵角度、および操向角度を算出するための回転位置検出回路４２を介してそれぞれ対応する第一制御回路６、および第二制御回路７に入力される。
【００２３】
回転位置検出回路４２は、絶対角度エンコーダ回路２０からの出力信号に基づいて、セット信号、クロック信号、リセット信号の３つの信号を生成するセット・クロック・リセット信号出力回路２１を有している。
より詳しく、図３〜図６に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、ステアリングホイール２が右回転すると絶対角度エンコーダ回路２０からの出力信号の数値がカウントアップされていく場合を考える。
【００２４】
図３に示すように、ステアリングホイール２が中央の角度位置にある場合、つまり、車両が直進方向に走行している場合、ステアリングホイール２の回転角度は「０°」であり、絶対角度エンコーダ回路２０からの出力信号のアップダウンカウンタ回路２８を通ったときの信号の値は「１０００００００００」である。そして、この状態からステアリングホイール２を右回転させていくと、絶対値角度エンコーダ１３，１７が３６０°回転するうちに、絶対角度エンコーダ回路２０からの出力信号のアップダウンカウンタ回路を通ったときの信号の値は「１００００００００１」、「１０００００００１０」…「１１１１１１１１１１」とカウントアップしていく。絶対値角度エンコーダ１３，１７は、一回転の分解能が１０ビットに設定されているので、絶対値エンコーダ１３，１７は、０．３５°毎に変化し、最終的にアップダウンカウンタ回路２８がカウントアップすることになる。
【００２５】
このとき、セット・クロック・リセット信号出力回路２１は、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号のうち、下第１桁（２＾０）、下第２桁（２＾１）、および下第３桁（２＾２）（下位３ビット、図３における枠内の桁）を用いてセット信号、クロック信号、リセット信号の３つの信号を生成する。セット信号、クロック信号、リセット信号は、その信号幅が、絶対値角度エンコーダ１３，１７の最小数値１カウント分以上有り、それぞれのパルスの間も、１カウント分以上設ける。
【００２６】
図４〜図７に基づいて、具体的に各信号の生成方法について説明する。
図４（ａ）はセット・クロック・リセット信号出力回路２１のうちのセット信号生成回路２１ａの説明図、図４（ｂ）はセット信号生成回路２１ａの回路図である。同図に示すように、セット信号生成回路２１ａでは、まず、８種類の信号を生成し、最終的にセット信号（ＳＥ最終出力）をフリップフロップ回路２５に出力している。
【００２７】
すなわち、１番目の場合は、絶対角度エンコーダ回路２０から最初に入力される下第１桁から下第３桁の値「０００」の全てを反転（Ｉｎｖｅｒｔ）出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５１に出力する。例えば、入力された下３桁が「０００」である場合、Ｉｎｖｅｒｔ出力され、ＡＮＤ処理された数値は「１」となるので、ＯＲ回路５１に「１」を出力する（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ１参照）。
【００２８】
２番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「００１」のうち、下第２桁と下第３桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５１に「１」を出力する（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ２参照）。
３番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０１０」のうち、下第１桁と下第３桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。ここで、ＡＮＤ処理された数値は「１」となるが、この値をＯＲ回路５１にＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５１に「０」を出力している（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ３参照）。
【００２９】
４番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０１１」のうち、下第３桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５１に「０」を出力している（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ４参照）。
５番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１００」のうち、下第１桁と下第２桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５１に「１」を出力する（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ５参照）。
【００３０】
６番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１０１」のうち、下第２桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５１に「１」を出力する（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ６参照）。
７番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１１０」のうち、下第１桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５１に「１」を出力する（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ７参照）。
【００３１】
８番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１１１」をそのまま出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５１に「１」を出力する（図４（ａ）、図４（ｂ）におけるＳＥ８参照）。
このようにセット信号生成回路２１ａでは、８種類の信号（ＳＥ１〜ＳＥ８）を生成し、これらの信号（ＳＥ１〜ＳＥ８）をＯＲ回路５１でＯＲ処理して最終的にセット信号（ＳＥ最終出力）をフリップフロップ回路２５に出力している。
【００３２】
図５（ａ）はセット・クロック・リセット信号出力回路２１のうちのクロック信号生成回路２１ｂの説明図、図５（ｂ）はクロック信号生成回路２１ｂの回路図である。同図に示すように、クロック信号生成回路２１ｂにおいても、まず、８種類の信号を生成し、最終的にクロック信号（ＣＫ最終出力）をフリップフロップ回路２５に出力している。
【００３３】
具体的には、１番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０００」の全てを反転（Ｉｎｖｅｒｔ）出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５２に「０」を出力している（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ１参照）。
２番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「００１」のうち、下第２桁と下第３桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５２に「０」を出力している（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ２参照）。
【００３４】
３番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０１０」のうち、下第１桁と下第３桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５２に「０」を出力している（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ３参照）。
４番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０１１」のうち、下第３桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５２に「１」を出力する（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ４参照）。
【００３５】
５番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１００」のうち、下第１桁と下第２桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５２に「１」を出力する（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ５参照）。
６番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１０１」のうち、下第２桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５２に「１」を出力する（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ６参照）。
【００３６】
７番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１１０」のうち、下第１桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５２に「０」を出力している（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ７参照）。
８番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１１１」をそのまま出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５２に「０」を出力している（図５（ａ）、図５（ｂ）におけるＣＫ８参照）。
【００３７】
このようにクロック信号生成回路２１ｂでは、８種類の信号（ＣＫ１〜ＣＫ８）を生成し、これらの信号（ＣＫ１〜ＣＫ８）をＯＲ回路５２でＯＲ処理して最終的にクロック信号（ＣＫ最終出力）をフリップフロップ回路２５に出力している。
【００３８】
図６（ａ）はセット・クロック・リセット信号出力回路２１のうちのリセット信号生成回路２１ｃの説明図、図６（ｂ）はリセット信号生成回路２１ｃの回路図である。同図に示すように、リセット信号生成回路２１ｃにおいても、まず、８種類の信号を生成し、最終的にリセット信号（ＲＥ最終出力）をフリップフロップ回路２５に出力している。
【００３９】
具体的には、１番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０００」の全てを反転（Ｉｎｖｅｒｔ）出力し、ＡＮＤ処理した後にさらにＩｎｖｅｒｔ出力している。つまり、ＯＲ回路５３に「０」を出力している（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ１参照）。
２番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「００１」のうち、下第２桁と下第３桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ２参照）。
【００４０】
３番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０１０」のうち、下第１桁と下第３桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ３参照）。
４番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「０１１」のうち、下第３桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ４参照）。
【００４１】
５番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１００」のうち、下第１桁と下第２桁とをＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ５参照）。
６番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１０１」のうち、下第２桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ６参照）。
【００４２】
７番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１１０」のうち、下第１桁をＩｎｖｅｒｔ出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ７参照）。
８番目の場合は、入力される下第１桁から下第３桁の値「１１１」をそのまま出力し、ＡＮＤ処理する。そして、ＯＲ回路５３に「１」を出力する（図６（ａ）、図６（ｂ）におけるＲＥ８参照）。
【００４３】
このようにリセット信号生成回路２１ｃでは、８種類の信号（ＲＥ１〜ＲＥ８）を生成し、これらの信号（ＲＥ１〜ＲＥ８）をＯＲ回路５３でＯＲ処理して最終的にリセット信号（ＲＥ最終出力）をフリップフロップ回路２５に出力している。
【００４４】
図２、図７に示すように、セット・クロック・リセット信号出力回路２１で生成された３つの信号（セット信号、クロック信号、リセット信号）は、フリップフロップ回路２５に出力される。フリップフロップ回路２５は、３つの信号（セット信号、クロック信号、リセット信号）に基づいて、絶対角度エンコーダ回路２０が発生する２進数の信号の下位桁の信号に応じず、上位桁の信号に応じて変化する第一計数用パルス５４、および第二計数用パルス５５を生成するものである。このように、フリップフロップ回路２５では、３つの信号（セット信号、クロック信号、リセット信号）を生成することによって、ヒステリシス性を持たせ、結果として誤カウントが発生しない。
【００４５】
このようにする理由は、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７などの絶対値式の角度エンコーダ場合、数値の切替部分でエンコーダの回転が停止すると、例えば、「２３２°」と「２３３°」の間で停止しているとすれば、２３２と２３３の数値が交互に何回も出てしまうということになるからである。隣り合った数値が交互に何回も出るような状態では、アップダウンカウンタ回路２８（図２参照）を正しく動作させるための計数パルスは取り出せない。そこで、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号のうち、下３桁を用いてセット信号、クロック信号、リセット信号の３つの信号を生成し、フリップフロップ回路２５にそれらの信号をいれて、パルスを新規に作ることで、絶対値式の角度エンコーダの数値の読み取りにヒステリシス（時間差）を持たせることができ、数値が変化していることを確実に検出して、計数用パルスを作り出せる。
【００４６】
各計数用パルス５４，５５はＯＲ回路２６を介してＡＮＤ回路２７に接続されている。ＡＮＤ回路２７は、ＯＲ回路２６からの出力信号が接続されている他、アップダウンカウンタ回路２８から数値の上限／下限検出回路２９を介して出力されるカウント許可信号が接続されている。上限／下限検出回路２９は、アップダウンカウンタ回路２８のカウント値に基づいて、ステアリングホイール２やタイロッド１０などを介してタイヤ４に連結されているラック軸が最も右に移動したラックエンドから最も左に移動したラックエンドに至る間の範囲内にあるか否かを判断し、範囲内にあるときにカウント許可信号を出力している。ＡＮＤ回路２７は、上限／下限検出回路２９からカウント許可信号が出力されるとＯＲ回路２６を介して出力される信号をアップダウンカウンタ回路２８に出力している。
【００４７】
すなわち、アップダウンカウンタ回路２８は、カウント許可信号が出力されているときには、第一計数用パルス５４、および第二計数用パルス５５のパルス数が計数される一方、カウント許可信号が出力されていないときには第一計数用パルス５４、および第二計数用パルス５５のパルス数が計数されないように設定されている。
【００４８】
また、アップダウンカウンタ回路２８には、絶対角度エンコーダ回路２０からの出力信号に基づいて、アップダウン信号を出力するアップダウン信号出力回路３０が接続されており、アップダウン信号が入力されるようになっている。
アップダウン信号出力回路３０は、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号のうち、下第１桁（２＾０）と、下第２桁（２＾１）（下位２ビット、図８における枠内の桁）を用いてパルス信号を生成し、このパルス信号を出力している。
【００４９】
ここで、絶対角度エンコーダ回路２０からの出力信号が「０°」から「３５９°」の絶対値角度信号（１０ビットの場合、０〜 １０２３）が出力されたとき、「０°」から「３５９°」の信号の最下位部分のデータの下２桁部分を、アップダウンの判定データとして使用する。方法としては、下２桁のデータの組み合わせから、通常のＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパルスを出力するセンサのＡ相、Ｂ相信号に相当するパルス信号を作り出し、これらの位相のずれより、カウント方向、言い換えると、プラス、マイナスを決める信号を作り出す。
【００５０】
図８、図９に基づいて、具体的にアップダウン信号出力回路３０の構成を示し、２つのパルス信号の生成方法について説明する。
図９（ａ）はアップダウン信号出力回路３０の構成を示す説明図、図９（ｂ）は生成された２つのパルス信号の波形を示す説明図である。
図９（ａ）に示すように、アップダウン信号出力回路３０は、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号のうち、下第２桁（２＾１）の信号によって、Ａ相のパルス信号ＳＡを発生する第一の信号発生手段６２と、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号のうち、下第１桁（２＾０）と、下第２桁（２＾１）との信号の排他的論理和に基づいてＢ相のパルス信号ＳＢを発生する第二の信号発生手段６３とを有している。
【００５１】
すなわち、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、まず、第一の信号発生手段６２によって、絶対角度エンコーダ回路２０からの下第２桁（２＾１）の信号を用いてＡ相のパルス信号ＳＡを発生させる。
次に、第二の信号発生手段６３によって、絶対角度エンコーダ回路２０からの下第１桁（２＾０）と、下第２桁（２＾１）との信号を用いて、各桁の信号の同時刻の場合について、それぞれＥｘｏｒ処理して反転し、Ｂ相のパルス信号ＳＢを発生させる。
【００５２】
図２に示すように、アップダウンカウンタ回路２８は、アップダウン信号出力回路３０からのＡ相のパルス信号ＳＡと、Ｂ相のパルス信号ＳＢとの信号レベルが変化する順番からステアリングホイール２（ステアリングシャフト３）側の減速機付駆動モータ１２やステアリングギヤ５側のステアリングモータ４１の回転方向を判定する判定手段６４を有している。そして、この判定手段６４の判定結果に基づいてカウントアップ、またはカウントダウンしている。
【００５３】
すなわち、例えば、２つのパルス信号ＳＡ，ＳＢのうち、一方のパルス信号が先にハイレベル「１」になればステアリングホイール２が右回転していると判断し、他方のパルス信号が先にハイレベル「１」になればステアリングホイール２が左回転していると判断し、この判断に基づいてカウントアップ、またはカウントダウンする。
【００５４】
また、絶対角度エンコーダ回路２０には、リセット信号出力回路３１が接続されている。このリセット信号出力回路３１は、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号を全桁使用し、ＡＮＤ回路３２に出力している。ＡＮＤ回路３２は、リセット信号出力回路３１からの信号と、アップダウンカウンタ回路２８からリセット信号を選択するゲート信号作成回路３３を介して出力される信号とが入力され、リセット出力回路３４に出力する。
【００５５】
ゲート信号作成回路３３は、アップダウンカウンタ回路２８から出力される信号と、第一制御回路６、第二制御回路７から出力される中点リセット指令信号とに基づいてリセット信号を選択するゲート信号を作成している。第一制御回路６、第二制御回路７から出力される中点リセット指令信号は、ステアリングホイール２側の操舵角中立点検出用センサ１４、ステアリングギヤ５側の操向角中立点検出用センサ１８からのパルス信号に基づいて出力される。リセット出力回路３４は、ＡＮＤ処理した信号をＭＡＸを１／２にする、すなわち、最大操舵角度や最大操向角度の半分の位置をリセット位置とし、これに相当するカウント値をリセット値とする信号をアップダウンカウンタ回路２８に出力している。
【００５６】
これは、例えば、全体の角度を１２ビットの２進数で表現する場合、全体の最大値は４０９６−１になる。この時、中央値は、２０４８にする。２進数では、４０９６−１＝２進で（１１１１１１１１１１１１）、２０４８＝２進で（１０００００００００００）となり、リセット出力回路３４が簡単になるからである。
また、アップダウンカウンタ回路２８をリセットする信号は、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７の元の信号から基本となるパルスを作り出し、それを、アップダウンカウンタ回路２８と、ステアリングホイール２側の操舵角中立点検出用センサ１４、ステアリングギヤ５側の操向角中立点検出用センサ１８からのパルス信号に基づいて、適切な、誤差の少ないものを選ぶようにしている。ここで、適切とは、車両を運転した場合の、直進の方向に合っている、ステアリングホイール２の回転の対称性を保ちやすい角度であるという意味である。これにより、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７の組み付け性、つまり、角度合わせが容易になる。
【００５７】
図２に示すように、アップダウンカウンタ回路２８はリセット出力回路３４からの出力信号に基づいてカウント値をリセットする。アップダウンカウンタ回路２８は、ＡＮＤ回路２７、アップダウン信号出力回路３０、およびリセット出力回路３４からの出力信号に基づいて計数されたカウント値をデータとして読み出しゲート回路６０を介して第一制御回路６、第二制御回路７に出力している。第一制御回路６は、読み出しゲート回路６０からのデータに基づいてステアリングホイール２の操舵角度を算出する。また、第二制御回路７は、読み出しゲート回路６０からのデータに基づいてタイヤ４の操向角度を算出する。
【００５８】
したがって、上述の実施形態によれば、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７の回転が数値の切替部分で停止しても、絶対角度エンコーダ回路２０から出力される信号の下３桁を使用してセット・クロック・リセット信号出力回路２１でリセット信号、セット信号、およびクロック信号を生成し、これらの信号に基づいて互いにヒステリシス性を有する第一計数用パルス５４と第二計数用パルス５５とを新たに生成することができる。このため、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７の数値が変化していることを確実に検出することができ、正確な回転角度を得ることが可能になる。
【００５９】
また、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７の一回転の分解能を１０ビットとすると、下３桁を使用して計数用の１パルスを生成するので１ビットの対応角度が３６０°／１２８＝２．８°となり、分解能が落ちるが、例えば、ステアリングホイール２が一回転で１０００パルス必要な場合、ステアリングホイール２と、減速機付駆動モータ１２やステアリングモータ４１のギヤ比を１：１０と考えると、十分な角度検出分解能が得られる。このため、比較的分解能の粗い第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７を用いても十分な精度で、かつ速やかに回転角度情報を得ることができる。なお、パルスが作成できた後は、このパルスの立ち上がり、立ち下がりを検出して、２倍の数にすることも容易である。
【００６０】
さらに、アップダウンカウンタ回路２８は、最大操舵角度や最大操向角度の半分の位置をリセット位置に設定、つまり、リセット時におけるカウント値を計数可能なカウント値の中央の数値に設定されている。このため、車両の走行時において、直進時から右方向、または左方向に操向するときに変化する操舵角度や操向角度の演算が容易になる。
そして、計数可能なカウント値の中央の数値でリセットするようにすることで、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７をステアリングホイール２側専用に使用することを考えた場合、アップダウンカウンタ回路２８が誤動作した場合の誤差の蓄積を低減させることができる。
【００６１】
また、回転位置検出回路４２に、アップダウンカウンタ回路２８が計数可能なカウント値の上限値と下限値とが設定された上限／下限検出回路２９を設け、ステアリングホイール２やタイロッド１０などを介してタイヤ４に連結されているラック軸が最も右に移動したラックエンドから最も左に移動したラックエンドに至る間の範囲内にあるか否かを判断、つまり、カウント値が下限値よりも大きく、かつ上限値よりも小さい値であるかを判断している。そして、カウント値が下限値よりも大きく、かつ上限値よりも小さい値であるときにカウント許可信号を出力すると共に、カウント値が下限値、または上限値に到達したとき、カウント許可信号の出力を停止するように構成されている。さらに、カウント許可信号が出力されているときには、アップダウンカウンタ回路２８によって第一計数用パルス５４、および第二計数用パルス５５のパルス数が計数される一方、カウント許可信号が出力されていないときには、アップダウンカウンタ回路２８によって第一計数用パルス５４、および第二計数用パルス５５のパルス数が計数されないように設定されている。
【００６２】
このため、第一絶対値角度エンコーダ１３や第二絶対値角度エンコーダ１７の数値（角度値）が０から上限値（最大値）へ変化する、または、上限値から０へ変化することを防止できる。数値が上限においてはカウント値がこれ以上アップしないように、また、下限においてはカウント値がこれ以下にダウンしないようにすることができる。よって、ステアリングホイール２をラックエンドまで回転させたときに、カウント値が変化することを防止でき、ステアリングホイール２の操舵角度をより確実に検出することが可能になる。
また、アップダウンカウンタ回路２８のカウント値の上限／下限に余裕を持たせる必要がなく、ビット数を低減することが可能になる。このため、操舵角度や操向角度の検出速度を高速化することができる。
【００６３】
さらに、場合によるが、絶対角度エンコーダ回路２０から、アップダウンカウンタ回路２８までケーブルが延びる場合、必要な信号線は、第一絶対値角度エンコーダ１３（第二絶対値角度エンコーダ１７）のリセット信号と、カウントパルス信号、アップ／ダウン信号だけにすることが出来るので、ケーブルの延長に対して、タフネスを出しやすい。角度の変化は、１カウントずつであることを期待できるためである。
【００６４】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、絶対値角度検出手段として第一絶対値角度エンコーダ１３、および第二絶対値角度エンコーダ１７を用いた場合について説明したが、これに限られるものではなく、レゾルバを使用してもよい。レゾルバを使用する場合にあっては、機械角一回転に対し、電気角二回転、電気角三回転、電気角四回転などの異なる対応が可能であるが、出力される２進数の信号の下３桁を使用することで、どのような組み合わせにも影響されることが無く、角度検出が可能になる。このため、ステアバイワイヤ方式の車両用制御装置１において、汎用の機械角一回転の絶対値角度検出手段を使用でき、設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態における車両用制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態における回転位置検出回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるセット・クロック・リセット信号出力回路の説明図である。
【図４】本発明の実施形態におけるセット信号生成回路を示し、（ａ）は説明図、（ｂ）は回路図である。
【図５】本発明の実施形態におけるクロック信号生成回路を示し、（ａ）は説明図、（ｂ）は回路図である。
【図６】本発明の実施形態におけるリセット信号生成回路を示し、（ａ）は説明図、（ｂ）は回路図である。
【図７】本発明の実施形態におけるフリップフロップ回路の説明図である。
【図８】本発明の実施形態におけるアップダウン信号出力回路の説明図である。
【図９】本発明の実施形態におけるアップダウン信号出力回路の信号生成方法を示し、（ａ）は信号生成方法説明図、（ｂ）は生成された信号の波形図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  車両用制御装置
２  ステアリングホイール
３  ステアリングシャフト
４  タイヤ（操向輪）
５  ステアリングギヤ
６  第一制御回路（制御回路）
７  第二制御回路（制御回路）
１２  減速機付駆動モータ（電動モータ）
１３  第一絶対値角度エンコーダ（絶対値角度検出手段）
１７  第二絶対値角度エンコーダ（絶対値角度検出手段）
２１  セット・クロック・リセット信号出力回路（信号出力回路）
２１ａ  セット信号生成回路（信号出力回路）
２１ｂ  クロック信号生成回路（信号出力回路）
２１ｃ  リセット信号生成回路（信号出力回路）
２５  フリップフロップ回路（計数用パルス生成回路）
２８  アップダウンカウンタ回路
２９  上限／下限検出回路
３４  リセット出力回路
４１  ステアリングモータ
４２  回転位置検出回路
５４  第一計数用パルス
５５  第二計数用パルス
【図１】
2009241781.tif 000003
【図２】
2009241781.tif 000004
【図３】
2009241781.tif 000005
【図４】
2009241781.tif 000006
【図５】
2009241781.tif 000007
【図６】
2009241781.tif 000008
【図７】
2009241781.tif 000009
【図８】
2009241781.tif 000010
【図９】
2009241781.tif 000011