JP2008285043A - 車両用制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンコーダを使った回転位置の検出をさらに確実に行えるようにする。
【解決手段】車両用制御装置1は、ステアリングホイール2と共に多回転するステアリングシャフト3の回転位置を絶対値で検出する第1のエンコーダ13を有し、第1のエンコーダ13の出力が第1のカウント手段21に接続されている。第1のカウント手段21は、第1のエンコーダ13の回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路31と、回転数の情報と第1のエンコーダ13のエンコーダ信号を合成してエンコーダ全体桁信号を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路40とを有する。エンコーダ全体桁信号は、操作制御部42に入力され、操向制御や操舵制御に利用される。
【選択図】図1
【解決手段】車両用制御装置1は、ステアリングホイール2と共に多回転するステアリングシャフト3の回転位置を絶対値で検出する第1のエンコーダ13を有し、第1のエンコーダ13の出力が第1のカウント手段21に接続されている。第1のカウント手段21は、第1のエンコーダ13の回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路31と、回転数の情報と第1のエンコーダ13のエンコーダ信号を合成してエンコーダ全体桁信号を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路40とを有する。エンコーダ全体桁信号は、操作制御部42に入力され、操向制御や操舵制御に利用される。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両用制御装置に関する。
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が開発されている。こ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。さらに、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を駆動させる。
この種の車両用制御装置では、ステアリングホイールの操舵角度と操向輪の操向角度との角度差がゼロになるようにモータの回転制御をする。ステアリングホイールの操舵量は、ステアリングホイールの回転軸の回転量の絶対値を取得するアブソリュートエンコーダ(絶対値角度エンコーダ)で検出される(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−151263号公報
しかしながら、ステアリングホイールを多回転させると、エンコーダに誤差が生じることがあった。このため、ステアリングホイールの操舵角度を所定位置でリセットすることで、さらに精度良く回転位置を検出できるようにすることが望まれていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エンコーダを使った回転位置の検出をさらに確実に行えるようにすることを主な目的とする。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エンコーダを使った回転位置の検出をさらに確実に行えるようにすることを主な目的とする。
上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させる絶対値角度エンコーダに接続され、多回転する前記ステアリングシャフトの回転に応じてリニアに増減する第1のカウント信号を発生する第1のカウント手段と、前記第1のカウント手段から出力される第1のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、前記電動機の回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させるエンコーダに接続され、多回転する前記電動機の回転に応じてリニアに増減する第2のカウント信号を出力する第2のカウント手段と、前記第2のカウント手段から供給される第2のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、操向角度信号から算出される操舵角度と前記操舵角度算出手段で算出した操舵角度の角度差を算出して角度差信号を出力する角度差算出手段と、角度差信号から前記ステアリングシャフトに発生させる操舵反力を決定する操舵反力算出手段と、前記操舵反力算出手段で算出された操舵反力に基づいて電流が供給され、前記ステアリングシャフトに操舵反力を発生させる駆動モータとを備え、前記第1のカウント手段は、前記絶対値角度エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記絶対値角度エンコーダの回転数と、前記絶対値角度エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第1のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用制御装置は、運転者がステアリングホイールを操作してステアリングシャフトが回転すると、絶対値角度エンコーダが回転する。絶対値角度エンコーダが1回転するごとに、エンコーダ回転数カウント回路が回転数をカウントし、回転数の情報と絶対値角度エンコーダのエンコーダ信号とから回転数の情報を含む第1のカウント信号を作成する。第1のカウント信号は、操向制御及び操舵反力制御に使用される。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の車両用制御装置において、前記第1のカウント手段は、前記ラックアンドピニオン機構のラックエンドに相当する前記ステアリングシャフトの回転数を上限値又は下限値として記憶しておき、前記エンコーダ回転数カウント回路でカウントした回転数が上限値に達したら、上限値を越える回転数のカウントを停止させ、回転数が下限値に達したら、下限値を越える回転数のカウントを停止させるエンコーダ回転数下限/上限検出回路を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、エンコーダ回転数カウント回路でカウントする回転数に上限値及び下限値を設定することで操向輪を操向可能な範囲内で第1のカウント信号を作成する。
この車両用制御装置は、エンコーダ回転数カウント回路でカウントする回転数に上限値及び下限値を設定することで操向輪を操向可能な範囲内で第1のカウント信号を作成する。
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の車両用制御装置において、車両が直進走行するときの前記ステアリングシャフトの回転位置を検出する中点検出用センサと、前記中点検出センサが信号を出力したときに前記第1のカウント手段の前記エンコーダ回転数カウント回路の回転数をリセットさせる中点リセット信号出力回路を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、ステアリングホイールを多回転させる過程で車両の直進走行に相当する角度を通過する度に中点リセット信号出力回路がエンコーダ回転数カウント回路でカウントする回転数をリセットさせ、誤差の蓄積を防止する。
この車両用制御装置は、ステアリングホイールを多回転させる過程で車両の直進走行に相当する角度を通過する度に中点リセット信号出力回路がエンコーダ回転数カウント回路でカウントする回転数をリセットさせ、誤差の蓄積を防止する。
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用制御装置において、前記電動機の回転方向の絶対位置を検出する前記エンコーダは、絶対値角度エンコーダであり、前記第2のカウント手段は、前記エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記エンコーダの回転数と、前記エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第2のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、操向輪側で電動機が回転するとエンコーダが回転する。エンコーダが1回転するごとに、エンコーダ回転数カウント回路が回転数をカウントし、回転数の情報とエンコーダのエンコーダ信号とから回転数の情報を含む第2のカウント信号を作成する。第2のカウント信号は、操向制御及び操舵反力制御に使用される。
この車両用制御装置は、操向輪側で電動機が回転するとエンコーダが回転する。エンコーダが1回転するごとに、エンコーダ回転数カウント回路が回転数をカウントし、回転数の情報とエンコーダのエンコーダ信号とから回転数の情報を含む第2のカウント信号を作成する。第2のカウント信号は、操向制御及び操舵反力制御に使用される。
本発明によれば、エンコーダ回転数カウント回路で絶対値角度エンコーダの回転数をカウントすることで絶対値角度エンコーダの1回転より回転量が多い場合でも回転角度の検出を確実に行えるようになる。
図1及び図2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側の第一の制御装置6と、ステアリングギヤ5の第二の制御装置7と介して電気的に接続されている。
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駆動モータ12が収容されており、駆動モータ12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。さらに、ハウジング11には、ステアリングホイール2の回転に応じてパルス信号を出力する第1のエンコーダ13と、ステアリングホイール2の操舵角度の中点を検出する第2のエンコーダ14とが取り付けられている。駆動モータ12は、駆動回路16を介して第一の制御装置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駆動モータ12に供給するように構成されている。
第1のエンコーダ13は、絶対位置を検出する機能を備えた絶対値角度エンコーダが用いられている。第1のエンコーダ13から出力される信号は、駆動モータ12の回転量に応じて変化し、絶対位置を示すエンコーダ信号である。
第2のエンコーダ14は、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及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の回転の中心位置は、操舵可能な領域の中点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール2を回転させているときに、中点に達する度に初期位置信号として中点位置信号Cwが1つ出力される。
なお、この実施の形態では、ステアリングホイール2を4回転させたときにタイヤ4が右ラックエンド位置から左ラックエンド位置まで操向されるものとする。また、駆動モータ12のモータ軸とステアリングシャフト3との間のギヤ比は1:10とする。図3に示すように、第1のエンコーダ13は、駆動モータ12が0.5回転するごとに0から255まで変化するエンコーダ信号を出力するものとする。なお、エンコーダ信号が255を越えて第1のエンコーダ13が回転したときは、0に戻る。
第一の制御装置6には、エンコーダ13,14から信号が入力される第1のカウント手段21が設けられている。第1のカウント手段21は、第1のエンコーダ13のエンコーダ信号Swが入力されるエンコーダ信号検出回路22を有する。エンコーダ信号検出回路22の出力は、遅延回路23と、エンコーダ信号読み出し回路24と、桁上がり判定回路25と、リセット判定回路26と、桁下がり判定回路27とに接続されている。
遅延回路23は、エンコーダ信号読み出し回路24と、エンコーダ回転数信号読み出し回路28とに接続されており、両回路24,28の処理が同じタイミングで実施されるようにする。
桁上がり判定回路25は、エンコーダ信号Swの値が最大値(255に相当)のときに桁上がりフラグをセットする。そして、桁上がり判定回路25に入力されるエンコーダ信号Swの値が最小値(0に相当)になったら、カウントアップ信号発生回路30に桁上がり判定信号を出力する。カウントアップ信号発生回路30は桁上がり判定信号の出力を受けてカウントアップ信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路31に出力する。同時にカウントアップ信号は、遅延回路29に出力される。
桁上がり判定回路25は、エンコーダ信号Swの値が最大値(255に相当)のときに桁上がりフラグをセットする。そして、桁上がり判定回路25に入力されるエンコーダ信号Swの値が最小値(0に相当)になったら、カウントアップ信号発生回路30に桁上がり判定信号を出力する。カウントアップ信号発生回路30は桁上がり判定信号の出力を受けてカウントアップ信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路31に出力する。同時にカウントアップ信号は、遅延回路29に出力される。
桁下がり判定回路27は、桁下がり判定回路27に入力されたエンコーダ信号Swの値が最小値(0に相当)のときに桁下がりフラグがセットされる。その後、桁下がり判定回路27に入力されるエンコーダ信号Swの値が最大値(255に相当)になったら、カウントダウン信号発生回路33に桁下がり判定信号を出力する。カウントダウン信号発生回路33は桁下がり判定信号の出力を受けてカウントダウン信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路31に出力する。同時にカウントダウン信号は、遅延回路32に出力される。
エンコーダ回転数カウント回路31は、カウントアップ信号が入力されるとエンコーダ回転数のカウント値を1つ増加させる。カウントダウン信号が入力されるとエンコーダ回転数のカウント値を1つ減少させる。カウント値は、エンコーダ回転数信号としてエンコーダ回転数信号読み出し回路28と、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34に出力される。
エンコーダ回転数下限/上限検出回路34は、エンコーダ信号Swの値が予め定められた第1のエンコーダ13の回転数の上限値又は下限値に達したら、カウント停止信号発生回路35からカウント停止信号をエンコーダ回転数カウント回路31に出力させる。この実施の形態では、ステアリングホイール2が左右に2回転し、ギヤ比1:10で、かつ駆動モータ12が0.5回転につき、第1のエンコーダ13が1回転するので、エンコーダ回転数の上限値は40、下限値は−40になる。
エンコーダ回転数下限/上限検出回路34は、エンコーダ信号Swの値が予め定められた第1のエンコーダ13の回転数の上限値又は下限値に達したら、カウント停止信号発生回路35からカウント停止信号をエンコーダ回転数カウント回路31に出力させる。この実施の形態では、ステアリングホイール2が左右に2回転し、ギヤ比1:10で、かつ駆動モータ12が0.5回転につき、第1のエンコーダ13が1回転するので、エンコーダ回転数の上限値は40、下限値は−40になる。
さらに、エンコーダ回転数カウント回路31の入力端子には、中点リセット信号出力回路36も接続されている。中点リセット信号出力回路36は、第2のエンコーダ14の中点位置信号Cwが入力されたときに、エンコーダ回転数カウント回路31のカウント値をリセットする中点リセット信号を生成する。中点リセット信号は、リセット判定回路26にも入力される。
リセット判定回路26は、この他にも各遅延回路29,32の出力が接続されており、桁上がり判定回路25及び桁下がり判定回路27のそれぞれのフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。カウントアップ信号発生回路30又はカウントダウン信号発生回路33がエンコーダ回転数カウント回路31にカウントアップ信号又はカウントダウン信号を出力した後、遅延回路29又は遅延回路32から遅延信号を受け取り、桁上がり判定回路25又は桁下がり判定回路27のフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。さらに、メモリ37に格納されたデータを検索可能に構成されている。メモリ37には、エンコーダ信号Swの最大値(255)と最小値(0)が格納されている。エンコーダ信号Swがメモリ37の値と異なるときもリセット信号を出力する。
リセット判定回路26は、この他にも各遅延回路29,32の出力が接続されており、桁上がり判定回路25及び桁下がり判定回路27のそれぞれのフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。カウントアップ信号発生回路30又はカウントダウン信号発生回路33がエンコーダ回転数カウント回路31にカウントアップ信号又はカウントダウン信号を出力した後、遅延回路29又は遅延回路32から遅延信号を受け取り、桁上がり判定回路25又は桁下がり判定回路27のフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。さらに、メモリ37に格納されたデータを検索可能に構成されている。メモリ37には、エンコーダ信号Swの最大値(255)と最小値(0)が格納されている。エンコーダ信号Swがメモリ37の値と異なるときもリセット信号を出力する。
エンコーダ回転数信号が入力されるエンコーダ回転数信号読み出し回路28と、エンコーダ信号読み出し回路24のそれぞれの出力は、エンコーダ全体桁読み込み回路40に接続されている。エンコーダ全体桁読み込み回路40は、例えば、エンコーダ回転数信号の8ビットを上位ビットに、エンコーダ信号Swの8ビットを下位ビットにした16ビットのエンコーダ全体桁信号(第1のカウント信号)を作成する。エンコーダ全体桁信号は、エンコーダ全体桁出力回路41から、操舵制御部42のエンコーダ全体桁入力手段43に入力される。
操舵制御部42は、エンコーダ全体桁信号をエンコーダ全体桁入力手段43から操舵角度算出手段45に入力させる。操舵角度算出手段45は、操舵角度マップ46を検索して操舵角度を算出する。操舵角度マップ46は、エンコーダ全体桁信号と操舵角度を対応付けた構成を有する。操舵角度算出手段45の出力は、操舵角度信号出力回路47と、角度差信号算出手段48に接続されている。
角度差信号算出手段48は、実操舵角度に加えて、操向角度信号受信手段49を介して第二の制御装置7の操向角度信号が入力される。操向角度に対する実操舵角度の角度差の算出結果が角度差信号として操舵反力算出手段50に出力される。
操舵反力算出手段50は、操舵反力マップ51を検索して駆動モータ12で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ51は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段50の出力は、駆動信号生成手段52に接続されている。駆動信号生成手段52は、操舵反力算出手段50で演算した操舵反力の信号を受け取って駆動モータ12の駆動信号を生成する。
角度差信号算出手段48は、実操舵角度に加えて、操向角度信号受信手段49を介して第二の制御装置7の操向角度信号が入力される。操向角度に対する実操舵角度の角度差の算出結果が角度差信号として操舵反力算出手段50に出力される。
操舵反力算出手段50は、操舵反力マップ51を検索して駆動モータ12で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ51は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段50の出力は、駆動信号生成手段52に接続されている。駆動信号生成手段52は、操舵反力算出手段50で演算した操舵反力の信号を受け取って駆動モータ12の駆動信号を生成する。
図2に示すように、ステアリングギヤ5は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ61と、操向モータ61の回転をステアリングロッド62の直線運動に変換するアックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド62の両端にはタイロッド63とナックルアーム64を介してタイヤ4が接続されている。操向モータ61は、駆動回路65を介して第二の制御装置7に接続されている。駆動回路65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操向モータ61に供給するように構成されている。
操向モータ61には、操向モータ61の回転から操向角度を検出する第3のエンコーダ66が取り付けられている。第3のエンコーダ66は、絶対位置を検出する機能を備えた絶対値角度エンコーダが用いられている。第3のエンコーダ66から出力されるエンコーダ信号Sgは、操向モータ61の回転量に応じて変化し、絶対位置を示すエンコーダ信号である。さらに、ステアリングギヤ5には、操向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、操向角度の中点を検出する第4のエンコーダ67が取り付けられている。第4のエンコーダ67は、ステアリングロッド62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までの間の中間地点を検出することで操向角度の中点を検出するもので、ステアリングロッド62と共に移動する不図示のマーキングを検出して初期位置信号として中点位置信号Cgを1つ出力するように構成されている。
なお、操向モータ61の減速比は10とし、右ラックエンドから左ラックエンドに到達するまでの間に操向モータ61が40回転するものとする。第3のエンコーダ66は、操向モータ61が0.5回転するごとに0から255まで変化するエンコーダ信号を出力するものとする。
第二の制御装置7には、エンコーダ66,67から信号が入力される第2のカウント手段71が設けられている。第2のカウント手段71は、第3のエンコーダ66の信号が入力されるエンコーダ信号検出回路72を有する。エンコーダ信号検出回路72の出力は、遅延回路73と、エンコーダ信号読み出し回路74と、桁上がり判定回路75と、リセット判定回路76と、桁下がり判定回路77とに接続されている。
遅延回路73は、エンコーダ信号読み出し回路74と、エンコーダ回転数信号読み出し回路78とに接続されており、エンコーダ信号Sgと、同じエンコーダ信号について生成するエンコーダ回転数信号と同じタイミングで処理させるようにする。
桁上がり判定回路75は、エンコーダ信号Sgの値が最大値(255に相当)のときに桁上がりフラグをセットする。さらに、桁上がり判定回路75に入力されるエンコーダ信号Sgの値が最小値(0に相当)になったら、カウントアップ信号発生回路80に桁上がり判定信号を出力する。カウントアップ信号発生回路80は桁上がり判定信号の出力を受けてカウントアップ信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路81に出力する。同時にカウントアップ信号は、遅延回路79に出力される。
桁上がり判定回路75は、エンコーダ信号Sgの値が最大値(255に相当)のときに桁上がりフラグをセットする。さらに、桁上がり判定回路75に入力されるエンコーダ信号Sgの値が最小値(0に相当)になったら、カウントアップ信号発生回路80に桁上がり判定信号を出力する。カウントアップ信号発生回路80は桁上がり判定信号の出力を受けてカウントアップ信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路81に出力する。同時にカウントアップ信号は、遅延回路79に出力される。
桁下がり判定回路77は、エンコーダ信号Sgの値が最小値(0に相当)のときに桁下がりフラグをセットする。そして、桁下がり判定回路77に入力されるエンコーダ信号Swの値が最大値(255に相当)になったら、カウントダウン信号発生回路83に桁下がり判定信号を出力する。カウントダウン信号発生回路83は桁下がり判定信号の出力を受けてカウントダウン信号を発生させ、エンコーダ回転数カウント回路81に出力する。同時にカウントダウン信号は、遅延回路82に出力される。
エンコーダ回転数カウント回路81は、カウントアップ信号が入力されるとカウント値を1つ増加させ、カウントダウン信号が入力されるとカウント値を1つ減少させる。カウント値は、エンコーダ回転数信号としてエンコーダ回転数信号読み出し回路78と、エンコーダ回転数下限/上限検出回路84に出力される。
エンコーダ回転数下限/上限検出回路84は、エンコーダ回転数信号の値が予め定められた第3のエンコーダ66の回転数の上限値又は下限値に達したら、カウント停止信号発生回路85からカウント停止信号をエンコーダ回転数カウント回路81に出力させる。この実施の形態では、第3のエンコーダ66のエンコーダ回転数の上限値を40、下限値を−40にする。
エンコーダ回転数下限/上限検出回路84は、エンコーダ回転数信号の値が予め定められた第3のエンコーダ66の回転数の上限値又は下限値に達したら、カウント停止信号発生回路85からカウント停止信号をエンコーダ回転数カウント回路81に出力させる。この実施の形態では、第3のエンコーダ66のエンコーダ回転数の上限値を40、下限値を−40にする。
さらに、エンコーダ回転数カウント回路の入力端子には、中点リセット信号出力回路86も接続されている。中点リセット信号出力回路86は、第4のエンコーダ67の中点位置信号Cgが入力されたときに、エンコーダ回転数カウント回路81のカウント値をリセットする中点リセット信号を生成する。中点リセット信号は、リセット判定回路76にも入力される。
リセット判定回路76は、この他にも各遅延回路79,82の出力が接続されており、桁上がり判定回路75及び桁下がり判定回路77のそれぞれのフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。カウントアップ信号発生回路80又はカウントダウン信号発生回路83がエンコーダ回転数カウント回路81にカウントアップ信号又はカウントダウン信号を出力した後、遅延回路79又は遅延回路82から遅延信号を受け取り、桁上がり判定回路75又は桁下がり判定回路77のフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。さらに、メモリ87に格納されたデータを検索可能に構成されている。メモリ87には、エンコーダ信号Sgの最大値(255)と最小値(0)が格納されている。エンコーダ信号Sgがメモリ87の値と異なるときもリセット信号を出力する。
リセット判定回路76は、この他にも各遅延回路79,82の出力が接続されており、桁上がり判定回路75及び桁下がり判定回路77のそれぞれのフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。カウントアップ信号発生回路80又はカウントダウン信号発生回路83がエンコーダ回転数カウント回路81にカウントアップ信号又はカウントダウン信号を出力した後、遅延回路79又は遅延回路82から遅延信号を受け取り、桁上がり判定回路75又は桁下がり判定回路77のフラグをリセットさせるリセット信号を発生する。さらに、メモリ87に格納されたデータを検索可能に構成されている。メモリ87には、エンコーダ信号Sgの最大値(255)と最小値(0)が格納されている。エンコーダ信号Sgがメモリ87の値と異なるときもリセット信号を出力する。
また、エンコーダ信号読み出し回路74と、エンコーダ回転数信号読み出し回路78の出力は、エンコーダ全体桁読み込み回路90に接続されている。エンコーダ全体桁読み込み回路90は、例えば、エンコーダ回転数信号の8ビットを上位ビットに、エンコーダ信号Sgの8ビットを下位ビットにした16ビットのエンコーダ全体桁信号(第2のカウント信号)を作成する。エンコーダ全体桁信号は、エンコーダ全体桁出力回路91から、操向制御部92のエンコーダ全体桁入力手段93に入力される。
操向制御部92は、エンコーダ全体桁信号をエンコーダ全体桁入力手段93から操舵角度算出手段95に入力させる。操向角度算出手段95は、操向角度マップ96を検索して操舵角度を算出する。操向角度マップ96は、エンコーダ全体桁信号と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度算出手段95の出力は、操向角度信号出力回路97と、角度差信号算出手段98と、操向角度決定手段99に接続されている。
操向角度信号出力回路97は、第一の制御装置6に接続されている。角度差信号算出手段98は、操舵角度信号受信手段100で第一の制御装置6から受信した操舵角度信号と、操向角度信号とから角度差を算出する。このとき作成される角度差信号は、操向角度決定手段99に入力される。操向角度決定手段99は、目標操向角度マップ101を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ101は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段102で駆動信号に変換されて駆動回路65に出力される。
操向角度信号出力回路97は、第一の制御装置6に接続されている。角度差信号算出手段98は、操舵角度信号受信手段100で第一の制御装置6から受信した操舵角度信号と、操向角度信号とから角度差を算出する。このとき作成される角度差信号は、操向角度決定手段99に入力される。操向角度決定手段99は、目標操向角度マップ101を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ101は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段102で駆動信号に変換されて駆動回路65に出力される。
次に、この実施の形態の作用について説明する。
例えば、運転者が中点からステアリングホイール2を右回転させると、ステアリングシャフト3の回転角度が図3に示すように変化する。駆動モータ12とのギヤ比が1:10なので、ステアリングシャフト3が1回転する間に、駆動モータ12が10回転する。この間、第1のエンコーダ13のエンコーダ信号は、0から255まで20回繰り返される。
エンコーダ信号Swは、エンコーダ信号検出回路22から、各回路23〜27に入力される。図3においてエンコーダ信号Swの値が255になったら桁上がり判定回路25で桁上がりフラグがセットされる。エンコーダ信号Swの値がさらに増加して0になったら、カウントアップ信号を出力する。カウントアップ信号発生回路30がエンコーダ回転数カウント回路31のカウント値を1つ増加させる。
エンコーダ回転数信号読み出し回路28では、桁が1つ上がった信号が入力され、遅延回路23で同期させたエンコーダ信号読み出し回路24の信号と共に、エンコーダ全体桁読み出し回路40に出力される。エンコーダ信号Swの値は0で、この値は回転開始時と同じ値であるが、エンコーダ回転数信号が1桁上がった信号に相当するので、エンコーダ信号が255から0に変化したときでもリニアに増加するエンコーダ全体桁信号が得られる。
例えば、運転者が中点からステアリングホイール2を右回転させると、ステアリングシャフト3の回転角度が図3に示すように変化する。駆動モータ12とのギヤ比が1:10なので、ステアリングシャフト3が1回転する間に、駆動モータ12が10回転する。この間、第1のエンコーダ13のエンコーダ信号は、0から255まで20回繰り返される。
エンコーダ信号Swは、エンコーダ信号検出回路22から、各回路23〜27に入力される。図3においてエンコーダ信号Swの値が255になったら桁上がり判定回路25で桁上がりフラグがセットされる。エンコーダ信号Swの値がさらに増加して0になったら、カウントアップ信号を出力する。カウントアップ信号発生回路30がエンコーダ回転数カウント回路31のカウント値を1つ増加させる。
エンコーダ回転数信号読み出し回路28では、桁が1つ上がった信号が入力され、遅延回路23で同期させたエンコーダ信号読み出し回路24の信号と共に、エンコーダ全体桁読み出し回路40に出力される。エンコーダ信号Swの値は0で、この値は回転開始時と同じ値であるが、エンコーダ回転数信号が1桁上がった信号に相当するので、エンコーダ信号が255から0に変化したときでもリニアに増加するエンコーダ全体桁信号が得られる。
ここで、桁上がり判定回路25がカウントアップ信号を出力すると、遅延回路29で所定時間遅延させた後にリセット判定回路26で発生させられるリセット信号によって桁上がりフラグがリセットされる。したがって、ステアリングシャフト3がさらに回転して第1のエンコーダ13からエンコーダ信号が出力されてもエンコーダ回転数カウント回路31のカウント値は変化しない。このため、ステアリングホイール2を右回転するにつれて、エンコーダ信号Swの増加分だけエンコーダ全体桁信号が増加する。エンコーダ回転数カウント回路31のカウント値が次に増加するのは、さらに右回転してエンコーダ信号Swが再び255から0に変化するときである。
このようにして、ステアリングホイール2が右回転するにつれて、段階的に桁が上がってエンコーダ全体桁信号がリニアに増加する。そして、ステアリングホイール2が中点から2回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34が起動してカウント停止信号発生回路35がカウント停止信号を出力するので、カウント値が変化しなくなる。その結果、エンコーダ全体桁信号は、略一定の値になる。なお、厳密には、エンコーダ信号Swから255から0に切り替わる度に微小に増減する。
このようにして、ステアリングホイール2が右回転するにつれて、段階的に桁が上がってエンコーダ全体桁信号がリニアに増加する。そして、ステアリングホイール2が中点から2回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34が起動してカウント停止信号発生回路35がカウント停止信号を出力するので、カウント値が変化しなくなる。その結果、エンコーダ全体桁信号は、略一定の値になる。なお、厳密には、エンコーダ信号Swから255から0に切り替わる度に微小に増減する。
一方、ステアリングホイール2を反対向き、つまり左回転させると、ステアリングシャフト3の回転に伴ってエンコーダ信号Swの値が減少する。エンコーダ信号の値が0になったら、桁下がり判定回路27で桁下がりフラグがセットされる。エンコーダ信号Swの値がさらに減少して0になったら、カウントダウン信号を出力する。カウントダウン信号発生回路33がエンコーダ回転数カウント回路31のカウント値を1つ減少させる。これによって、エンコーダ信号Swが0から255に変化したときでもリニアに減少するエンコーダ全体桁信号が得られる。さらに、桁下がり判定回路27は、カウントダウン信号を出力したら、リセット信号の入力を受けて桁下がりフラグをリセットさせる。
ここで、桁下がり判定回路27がカウントダウン信号を出力すると、遅延回路32で所定時間遅延させた後にリセット判定回路26で発生させられるリセット信号によって桁下がりフラグがリセットされる。したがって、減少側も同様にしてステアリングホイール2が左回転するにつれて、段階的に桁が下がってエンコーダ全体桁信号がリニアに減少する。そして、ステアリングホイール2が中点から2回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34が起動し、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。
ここで、桁下がり判定回路27がカウントダウン信号を出力すると、遅延回路32で所定時間遅延させた後にリセット判定回路26で発生させられるリセット信号によって桁下がりフラグがリセットされる。したがって、減少側も同様にしてステアリングホイール2が左回転するにつれて、段階的に桁が下がってエンコーダ全体桁信号がリニアに減少する。そして、ステアリングホイール2が中点から2回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34が起動し、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。
さらに、エンコーダ信号Swは、エンコーダ信号検出回路22からリセット判定回路26にも入力される。リセット判定回路26は、エンコーダ信号Swとメモリ37に格納されている最大値又は最小値とを比較する。エンコーダ信号Swが最大値に等しいときは、桁上がり判定回路25にリセット信号を出力せずに、桁下がり判定回路27にリセット信号を出力する。エンコーダ信号Swが最小値に等しいときは、桁上がり判定回路25にリセット信号を出力し、桁下がり判定回路27にリセット信号を出力しない。それ以外の場合には、2つの判定回路27にリセット信号を出力する。これによって、カウントアップ信号又はカウントダウン信号が出力されたとき以外にも桁上がりフラグや桁下がりフラグがセットされないようになって、処理の精度が向上する。
そして、ステアリングホイール2を回転させる過程で、中点位置に達したら、第2のエンコーダ14から中点位置信号Cwが出力されるので、中点リセット信号出力回路36が各判定回路25,27をリセットさせると共に、エンコーダ回転数カウント回路31をリセットさせる。これによって、多回転させたときの誤差の蓄積が防止される。
このようにして第1のカウント手段21で作成されたエンコーダ全体桁信号は、操舵制御部42に入力される。操舵制御部42では、操舵角度算出手段45がエンコーダ全体桁信号で操舵角度マップ46を検索し、操舵角度を取得する。操舵角度の信号(操舵角度信号)は、操舵角度信号出力回路47から第二の制御装置7に向けて送信される。
第二の制御装置7では、操舵角度信号を操舵角度信号受信手段100で受信する。角度差信号算出手段98は、操舵角度に対応する操向角度(以下、目標操向角度という)を算出する。さらに、操向角度算出手段95で算出された現在のタイヤ4の操向角度(以下、実操向角度という)と、目標操向角度の差を算出し、角度差信号として出力する。
ここで、現在のタイヤ4の操向角度は、ステアリングギヤ5側の第2のカウント手段71が第1のカウント手段21と同様の処理を実施することで作成するエンコーダ全体桁信号を使用する。
エンコーダ全体桁信号は、操向モータ61が右回転するにつれて、段階的に桁が上がってリニアに増加する。そして、操向モータ61が中点から20回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路84が起動してカウント停止信号発生回路85がカウント停止信号を出力するので、エンコーダ回転数のカウント値が変化しなくなって、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。この位置は、ラックエンド位置に相当する。
操向モータ61が左回転したときも同様に、操向モータ61が左回転するにつれて段階的に桁が下がってエンコーダ全体桁信号がリニアに減少する。そして、操向モータ61が中点から20回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路84が起動し、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。この位置は、ラックエンド位置に相当する。
ステアリングギヤ5側でも中点位置に達したら、第4のエンコーダ67から中点位置信号Cgが出力されるので、中点リセット信号出力回路86が各判定回路75,77をリセットさせると共に、エンコーダ回転数カウント回路81をリセットさせる。これによって、多回転させたときの誤差の蓄積が防止される。
エンコーダ全体桁信号は、操向モータ61が右回転するにつれて、段階的に桁が上がってリニアに増加する。そして、操向モータ61が中点から20回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路84が起動してカウント停止信号発生回路85がカウント停止信号を出力するので、エンコーダ回転数のカウント値が変化しなくなって、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。この位置は、ラックエンド位置に相当する。
操向モータ61が左回転したときも同様に、操向モータ61が左回転するにつれて段階的に桁が下がってエンコーダ全体桁信号がリニアに減少する。そして、操向モータ61が中点から20回転したら、エンコーダ回転数下限/上限検出回路84が起動し、エンコーダ全体桁信号が略一定の値になる。この位置は、ラックエンド位置に相当する。
ステアリングギヤ5側でも中点位置に達したら、第4のエンコーダ67から中点位置信号Cgが出力されるので、中点リセット信号出力回路86が各判定回路75,77をリセットさせると共に、エンコーダ回転数カウント回路81をリセットさせる。これによって、多回転させたときの誤差の蓄積が防止される。
操向角度決定手段99は、エンコーダ全体桁信号を使用して算出した操向角度信号と、操舵角度信号から求められる角度差信号をマップ検索して操向角度の指令値を決定する。この指令値は、角度差がゼロになるような操向角度に相当する。駆動信号生成手段102は、指令値に応じた駆動信号を作成して駆動回路65に出力し、操向モータ61を回転させ、ステアリングロッド62を移動させる。これによって、タイロッド63等で連結されたタイヤ4の角度が変化する。
また、操向角度算出手段95で算出された操向角度の信号は、操向角度信号出力回路97から第一の制御装置6に送られる。第一の制御装置6では、操向角度信号を操向角度信号受信手段49で受信し、角度差信号算出手段48で実操向角度に対応する操舵角度(以下、目標操舵角度という)を算出する。さらに、操舵角度算出手段45で算出した実際の操舵角度を操向角度信号として取得し、目標操舵角度に対する操舵角度との角度差を算出する。このとき得られる角度差信号で操舵反力算出手段50が操舵反力マップ51を検索して操舵反力を決定する。駆動信号生成手段52が操舵反力に応じて駆動モータ12の駆動信号を生成させ、駆動回路16から駆動モータ12に通電させる。駆動モータ12に連結された回転軸であるステアリングシャフト3に、駆動モータ12の回転によって操舵反力が発生する。操舵反力は、ステアリングホイール2を操作する運転者にとって負荷として作用する。これによって、ステアリングホイール2の操舵角度とタイヤ4の実際の操向角度が速やかに一致するようになる。また、路面状態などのインフォメーションが運転者に伝達され、操作性が向上する。
この実施の形態では、多回転するステアリングホイール2の操舵角度をアブソリュート型のエンコーダを用いて確実に検出することが可能になる。中立位置でリセットをかける中点リセット信号出力回路36を設けたので、多回転時の誤差の蓄積を防止できる。
ステアリングシャフト3とステアリングギヤ5が機械的に分離された構成では、ステアリングホイール2をラックエンド位置を越えて回転させることが可能であるが、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34によってラックエンドを越える操舵角度を生成することがないので、誤動作を防止できる。
ステアリングギヤ5側では、多回転する操向モータ61の回転角度をアブソリュート型のエンコーダを用いて確実に検出することが可能になる。中立位置でリセットをかける中点リセット信号出力回路86を設けたので、多回転時の誤差の蓄積を防止できる。
ステアリングシャフト3とステアリングギヤ5が機械的に分離された構成では、ステアリングホイール2をラックエンド位置を越えて回転させることが可能であるが、エンコーダ回転数下限/上限検出回路34によってラックエンドを越える操舵角度を生成することがないので、誤動作を防止できる。
ステアリングギヤ5側では、多回転する操向モータ61の回転角度をアブソリュート型のエンコーダを用いて確実に検出することが可能になる。中立位置でリセットをかける中点リセット信号出力回路86を設けたので、多回転時の誤差の蓄積を防止できる。
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、第1のカウント手段21と操舵制御部42は別体で構成しても良いし、一体に構成しても良い。第2のカウント手段71と操向制御部92は別体で構成しても良いし、一体に構成しても良い。
ステアリングホイール2、ステアリングギヤ5、各モータ12,61、エンコーダ13,66が回転可能な量、ギヤ比は、実施の形態に限定されない。
例えば、第1のカウント手段21と操舵制御部42は別体で構成しても良いし、一体に構成しても良い。第2のカウント手段71と操向制御部92は別体で構成しても良いし、一体に構成しても良い。
ステアリングホイール2、ステアリングギヤ5、各モータ12,61、エンコーダ13,66が回転可能な量、ギヤ比は、実施の形態に限定されない。
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
12 駆動モータ
13 第1のエンコーダ(絶対値角度エンコーダ)
14 第2のエンコーダ(中点位置検出センサ)
21 第1のカウント手段
31,81 エンコーダ回転数カウント回路
34,84 エンコーダ回転数下限/上限検出回路
36,86 中点リセット信号出力回路
40,90 エンコーダ全体桁読み込み回路
42 操舵制御部
45 操舵角度算出手段
48 角度差信号算出手段
52 駆動信号生成手段
61 操向モータ(駆動手段、電動機)
66 第3のエンコーダ(絶対値角度エンコーダ)
67 第4のエンコーダ(中点位置検出センサ)
71 第2のカウント手段
92 操舵制御部
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
12 駆動モータ
13 第1のエンコーダ(絶対値角度エンコーダ)
14 第2のエンコーダ(中点位置検出センサ)
21 第1のカウント手段
31,81 エンコーダ回転数カウント回路
34,84 エンコーダ回転数下限/上限検出回路
36,86 中点リセット信号出力回路
40,90 エンコーダ全体桁読み込み回路
42 操舵制御部
45 操舵角度算出手段
48 角度差信号算出手段
52 駆動信号生成手段
61 操向モータ(駆動手段、電動機)
66 第3のエンコーダ(絶対値角度エンコーダ)
67 第4のエンコーダ(中点位置検出センサ)
71 第2のカウント手段
92 操舵制御部
Claims (4)
- 車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
前記ステアリングシャフトの回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させる絶対値角度エンコーダに接続され、多回転する前記ステアリングシャフトの回転に応じてリニアに増減する第1のカウント信号を発生する第1のカウント手段と、
前記第1のカウント手段から出力される第1のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、
電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
前記電動機の回転方向の絶対位置を検出してエンコーダ信号を発生させるエンコーダに接続され、多回転する前記電動機の回転に応じてリニアに増減する第2のカウント信号を出力する第2のカウント手段と、
前記第2のカウント手段から供給される第2のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、
操向角度信号から算出される操舵角度と前記操舵角度算出手段で算出した操舵角度の角度差を算出して角度差信号を出力する角度差算出手段と、
角度差信号から前記ステアリングシャフトに発生させる操舵反力を決定する操舵反力算出手段と、
前記操舵反力算出手段で算出された操舵反力に基づいて電流が供給され、前記ステアリングシャフトに操舵反力を発生させる駆動モータと
を備え、前記第1のカウント手段は、前記絶対値角度エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記絶対値角度エンコーダの回転数と、前記絶対値角度エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第1のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする車両用制御装置。 - 前記第1のカウント手段は、前記ラックアンドピニオン機構のラックエンドに相当する前記ステアリングシャフトの回転数を上限値又は下限値として記憶しておき、前記エンコーダ回転数カウント回路でカウントした回転数が上限値に達したら、上限値を越える回転数のカウントを停止させ、回転数が下限値に達したら、下限値を越える回転数のカウントを停止させるエンコーダ回転数下限/上限検出回路を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
- 車両が直進走行するときの前記ステアリングシャフトの回転位置を検出する中点検出用センサと、前記中点検出センサが信号を出力したときに前記第1のカウント手段の前記エンコーダ回転数カウント回路の回転数をリセットさせる中点リセット信号出力回路を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用制御装置。
- 前記電動機の回転方向の絶対位置を検出する前記エンコーダは、絶対値角度エンコーダであり、前記第2のカウント手段は、前記エンコーダの回転数をカウントするエンコーダ回転数カウント回路と、前記エンコーダの回転数と、前記エンコーダの回転に伴って増減する前記エンコーダ信号を合成して第2のカウント値を作成するエンコーダ全体桁読み込み回路を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007132533A JP2008285043A (ja) | 2007-05-18 | 2007-05-18 | 車両用制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007132533A JP2008285043A (ja) | 2007-05-18 | 2007-05-18 | 車両用制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008285043A true JP2008285043A (ja) | 2008-11-27 |
Family
ID=40145202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007132533A Withdrawn JP2008285043A (ja) | 2007-05-18 | 2007-05-18 | 車両用制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2008285043A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016132878A1 (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-25 | 日本精工株式会社 | 車両用舵角検出装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
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-
2007
- 2007-05-18 JP JP2007132533A patent/JP2008285043A/ja not_active Withdrawn
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