JP3623399B2

JP3623399B2 - Steering angle detector

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Publication number: JP3623399B2
Application number: JP16968299A
Authority: JP
Inventors: 仁城所; 和彦伊藤; 泰一三谷; 幸造坂本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: JP2001004313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵角検出装置に関し、特に、舵角センサーの操舵中立点の校正方法を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ステアリングホイールの操舵角を検出するために、所定舵角ごとにパルス信号を発生する舵角センサーが用いられる。この舵角センサーの検出舵角から車両が直進する操舵の中立点を検出する方法として、レーザーレーダーを用いて道路沿いに設置されるデリニエーター（反射式道路境界標識）を検出し、その検出結果に基づいて車両が直進しているか否かを判定し、直進判定時の舵角センサーの検出舵角を操舵中立点として舵角センサーの出力を校正するようにした操舵角検出装置が知られている（例えば、特開平１０−２１３４４６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の操舵角検出装置では、車両を運行するたびに車両の直進状態を検出して操舵中立点を得ていたので、車両を運行するたびに車両の直進状態を検出するまでは操舵中立点が得られず、それまでの間は舵角センサーの出力が校正されないので操舵角の検出誤差が大きく、舵角検出値により車両の各種制御を行うと制御精度が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、常に正確な操舵角を検出することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の舵角演算処理を示す図５〜図９に対応づけて本発明を説明すると、
（１）請求項１の発明は、ステアリングホイールの所定舵角ごとにパルス信号を出力するとともに、ステアリングホイール１回転ごとに中立位置のパルス信号を出力する舵角センサーを備えた操舵角検出装置であって、舵角センサーの所定舵角ごとのパルス信号を計数するパルス計数手段（図７のＳ２１〜Ｓ２３）と、車両の直進状態を検出する直進状態検出手段と、車両の直進状態が検出された時のパルス計数手段のパルス計数値を、車両が直進する操舵中立点に設定する操舵中立点設定手段と（図５のＳ４）、操舵中立点設定値と操舵中立点に最も近接した舵角センサーの中立位置との差をオフセットとして算出するオフセット算出手段（図５のＳ７）と、オフセットを記憶するオフセット記憶手段（図５のＳ７）と、オフセット記憶値と操舵中立点に最も近接した舵角センサーの中立位置とに基づいて、車両が直進する操舵中立点を演算する操舵中立点演算手段（図６のＳ１３）と、操舵中立点演算値とパルス計数手段のパルス計数値とに基づいて操舵角を演算する操舵角演算手段（図６のＳ１４）とを備える。
（２）請求項２の操舵角検出装置は、舵角センサーの中立位置のパルス信号が所定の舵角範囲の幅を有するパルス信号であり、ステアリングホイールの回転にともなって所定舵角範囲の両端を通過する時のパルス計数手段のパルス計数値に基づいて、所定舵角範囲の中央値を演算する中央値演算手段（図８、図９のＳ３１〜Ｓ４４）を備え、中央値演算手段により演算された中央値を舵角センサーの中立位置とするようにしたものである。
（３）請求項３の操舵角検出装置は、直進状態検出手段によって、レーザービームを車両前方の水平方向に走査して路側デリニエーターを検出し、デリニエーターの検出結果に基づいて車両の直進状態を検出するようにしたものである。
（４）請求項４の操舵角検出装置は、直進状態検出手段によって、車両前方を撮像した画像を処理して道路上の白線を検出し、検出した白線の直線性に基づいて車両の直進状態を検出するようにしたものである。
（５）請求項５の操舵角検出装置は、オフセット算出手段によって車両を運行するたびにオフセットを算出し（図６のＳ１７）、オフセット記憶手段によって新たに算出されたオフセットでオフセット記憶値を更新する（図６のＳ１７）ようにしたものである。
（６）請求項６の操舵角検出装置は、オフセット算出手段によって車両を運行するたびにオフセットを算出し、オフセット記憶手段によって複数のオフセットの平均値を記憶するようにしたものである。
【０００６】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、一度車両の直進状態を検出して操舵中立点を設定し、操舵中立点設定値と操舵角センサーの中立位置との差をオフセットとして記憶しておき、それ以後の車両運行時にはオフセット記憶値を用いて操舵中立点を演算により求め、操舵中立点演算値により舵角センサーの出力を校正するようにしたので、一度車両の直進状態を検出してオフセットを求めれば、車両を運行するたびに車両の直進状態を検出する必要がなく、常に正確な操舵角を検出することができる。
（２）請求項２の発明によれば、舵角センサーの中立位置のパルス信号が所定の舵角範囲の幅を有するパルス信号であっても、ステアリングホイールの回転にともなって所定舵角範囲の両端を通過する時のパルス計数手段のパルス計数値に基づいて、所定舵角範囲の中央値を演算し、その中央値を舵角センサーの中立位置とするようにしたので、請求項１と同様な効果が得られる。
（３）請求項４の発明によれば、車両を運行するたびにオフセットを算出し、新たに算出されたオフセットでオフセット記憶値を更新するようにしたので、より正確なオフセットに変更することができる。
（４）請求項５の発明によれば、車両を運行するたびにオフセットを算出し、複数のオフセットの平均値を記憶するようにしたので、より正確なオフセットを求めることができ、操舵角の検出精度を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。
舵角センサー１はステアリングホイールの回転と連動して回転し、中立位置、出力１および出力２の３種類のパルス信号を出力する。この舵角センサー１の出力仕様については後述する。レーダーヘッド２はスキャンニング方式のレーダーヘッドであり、車両前方にレーザービームを照射して先行車や障害物などからの反射光を受光し、先行車や障害物までの距離と方位を検出する。駆動回路２ａは、レーダーヘッド２のレーザービームを車両前方の水平方向に走査させるとともに、レーダーヘッド２とコントローラー４との間の通信ラインを駆動するための駆動回路である。また、車速センサー３は車両の走行速度Ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］を検出する。
【０００９】
コントローラー４はＣＰＵ４ａ、ＲＯＭ４ｂ、ＲＡＭ４ｃなどを備え、後述するプログラムを実行して舵角を演算する。コントローラー４には、後述する舵角のオフセット値を記録するための不揮発性メモリ５が接続される。
【００１０】
図２は舵角センサー１の出力仕様を示す。
（ａ）、（ｂ）に示すように、出力１と出力２は所定の舵角ごとに互いに位相が９０度ずれたパルス信号を出力し、ステアリングホイール右転舵時には、（ａ）に示すように出力１の立ち上がりエッジにおいて出力２がローレベルとなっており、ステアリングホイール左転舵時には、（ｂ）に示すように出力１の立ち上がりエッジにおいて出力２がハイレベルとなっている。
【００１１】
舵角センサー１はエンコーダー（不図示）を備え、ステアリングホイールが１回転すると舵角センサー１のエンコーダーも１回転するようにステアリングシャフトと連結される。中立位置信号は、ステアリングホイールが１回転するたびに（ｃ）に示すように舵角２０度にわたって（以下、この範囲を中立範囲ＮＺ（ＮｅｕｔｒａｌＺｏｎｅ）と呼ぶ）ハイレベルのパルス信号を出力する。この舵角センサー１をステアリングシャフトに連結する際には、中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺ（ＣｅｎｔｅｒｏｆＮｅｕｔｒａｌＺｏｎｅ）が車両を直進させる操舵中立点（以下、記号Ｎで表す）と一致するように取り付けられるが、取り付け誤差や連結機構に含まれるギアのバックラッシュなどがあるため、中央値ＣＮＺを操舵中立点Ｎに完全に一致させるのは困難である。
【００１２】
この明細書では、車両を直進させるための操舵中立点Ｎを基準にした舵角を記号θ（単位［度］）で表し、操舵中立点Ｎから右に転舵した場合の舵角θを正値とし、左に転舵した場合の舵角θを負値とする。また、舵角センサー１の出力１のパルスカウント値を記号Ｐで表す。なお、舵角センサー１の出力２のパルスカウント値を用いてもよい。さらに、舵角センサー１の中立範囲ＮＺとその中央値ＣＮＺの単位をパルスカウント値（Ｐ）で表す。
【００１３】
図３は、ステアリングホイールを左右に転舵した時の、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐ、中立範囲ＮＺの認識番号ｎ（ステアリングホイールの回転数を表し、右回転が（＋）、左回転が（−）になる）、および各中立範囲ＮＺの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）と最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）を示す図である。
舵角センサー１の中立位置信号は、ステアリングホイール１回転ごとに中立範囲ＮＺにおいてハイレベルとなる。当初、ステアリングホイールがＡ点にあったとすると、Ａ点におけるパルスカウント値Ｐは０であり、Ａ点から右に転舵するとパルスカウント値Ｐが増加し、Ａ点から左に転舵するとパルスカウント値Ｐが減少する。
【００１４】
ステアリングホイール１回転ごとに現れる中立範囲ＮＺを識別するために、それぞれの中立範囲ＮＺに認識番号ｎを付して区別する。Ａ点から右に転舵した場合に、最初に現れる中立範囲ＮＺの認識番号を１とし、次に現れる中立範囲ＮＺの認識番号を２とする。逆に、Ａ点から左に転舵した場合に、最初に現れる中立範囲ＮＺの認識番号を−１とし、次に現れる中立範囲ＮＺの認識番号を−２とする。つまり、操舵の初期位置（図３に示す例ではＡ点）から右に転舵して中立範囲ＮＺに入るたびに認識番号ｎをインクリメントし、逆に、操舵の初期位置から左に転舵して中立範囲ＮＺを出るたびに認識番号ｎをデクリメントする。したがって、例えば操舵の初期位置が左フル転舵位置にあった場合には、右転舵１回転ごとに認識番号ｎが１，２，３，・・・と増加し、逆に操舵の初期位置が右フル転舵位置にあった場合には、左転舵１回転ごとに認識番号ｎが−１，−２，−３，・・・と減少する。
【００１５】
図４は、操舵中立点Ｎと、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとの関係、およびオフセットαを示す図である。
各中立範囲ＮＺの両端におけるパルスカウント値Ｐの内、左端の最少のパルスカウント値を中立範囲ＮＺの認識番号ｎと対応づけて記号Ｐｍｉｎ（ｎ）（単位はパルスカウント値（Ｐ））で表し、右端の最大のパルスカウント値を中立範囲ＮＺの認識番号ｎと対応づけて記号Ｐｍａｘ（ｎ）（単位はパルスカウント値（Ｐ））で表す。図３に示す例では、認識番号ｎ＝１の中立範囲ＮＺの最少パルスカウント値はＰｍｉｎ（１）＝３０であり、最大パルスカウント値はＰｍａｘ（１）＝７０である。また、認識番号ｎ＝−１の中立範囲ＮＺの最少パルスカウント値はＰｍｉｎ（−１）＝−２９０であり、最大パルスカウント値はＰｍａｘ（−１）＝−３３０である。
【００１６】
中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺは、図４に示すように、各中立範囲ＮＺの最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）と最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）とに基づいて次式により求められる。
【数１】
ＣＮＺ＝（Ｐｍｉｎ（ｎ）＋Ｐｍａｘ（ｎ））／２
【００１７】
左フル転舵位置から右フル転舵位置までステアリングホイールを回転させると、一般の車両では３または５回、中立範囲ＮＺを通過する。これらの中立範囲ＮＺの中で、車両が直進する操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺは１個のみであり、通常は真ん中の中立範囲ＮＺが操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺである。図４に示すように、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲の中央値ＣＮＺと、操舵中立点Ｎとの差をオフセットと呼び、記号α（単位はパルスカウント値（Ｐ））で表す。
【数２】
α＝Ｎ−ＣＮＺ
【００１８】
操舵中立点Ｎは、車両が直進している時の舵角センサー１のパルスカウント値Ｐで表す。車両の直進状態の検出には、例えば次のような方法を用いることができる。スキャンニング方式またはマルチビーム方式のレーザーレーダーを用い、路側デリニエーターまでの距離と方位を検出して道路の曲率半径を演算し、曲率半径が所定値以下であれば直線道路を走行中であると判定する（特開平１０−２１３４４６号公報参照）。また、カメラで車両前方を撮像し、撮像した画像を処理して道路上の白線を検出し、白線の直線性を確認して直進判定を行ってもよい。
【００１９】
また、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺは、次のようにして求める。
ステアリングホイール１回転ごとに中立範囲ＮＺを通過するが、各中立範囲ＮＺに出入りした回数を認識番号ｎに対応づけて記号Ｃ（ｎ）で表す。この出入り回数Ｃ（ｎ）は各中立範囲ＮＺに出入りするたびに単純に１を加算するのではなく、表１に示す出入り時点の車速Ｖｓｐに応じた車速ポイントｖを加算する。
【表１】

【００２０】
車速ポイントｖは車速Ｖｓｐが高いほど大きいので、車速Ｖｓｐが高い時に中立範囲ＮＺに入った場合には、その中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）には大きなポイントが加算される。通常、高速で走行している場合には大きな操舵が行われることがなく、また操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺに出入りする可能性が高いので、高速走行時に出入りする中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）は大きな値になる。なお、低速走行時には高速走行時に比べて大きな操舵が行われることが多く、また操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺ以外の中立範囲ＮＺに出入りすることも多い。このようにして設定された中立範囲ＮＺごとの出入り回数Ｃ（ｎ）の中で、最も数値が大きい中立範囲ＮＺが、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺである。
【００２１】
操舵中立点Ｎと操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとに基づいて、上記数式２からオフセットαを求めて記憶しておけば、車両を運行するたびに車両の直進判定を行って操舵中立点Ｎを求める必要がなく、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺを演算し、オフセット記憶値αを用いて次式により操舵中立点Ｎを演算により求めることができる。
【数３】
Ｎ＝ＣＮＺ＋α
【００２２】
操舵中立点Ｎが得られれば、舵角θを次式により演算することができる。
【数４】
θ＝ｋ（Ｐ−Ｎ）
上式において、ｋは舵角センサー１のパルスカウント値Ｐを舵角θに換算するための係数である。
【００２３】
なお、操舵の初期位置（図３に示す例ではＡ点）は、車両の運行を開始した時、すなわちイグニッションキーをオンした時の位置とする。したがって、イグニッションキーをオンするたびに、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐ、中立範囲ＮＺの認識番号ｎ、中立範囲ＮＺごとの最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）と最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）、各中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）をそれぞれ０に初期化する。
【００２４】
図５〜図９は、コントローラー４のＲＯＭ４ｂに格納されている舵角演算プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
【００２５】
まず、図７に示す割込処理１ルーチンにより、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐの計数処理を説明する。
舵角センサー１の出力１の立ち上がりエッジでＣＰＵ４ａに割り込みがかかり、ＣＰＵ４ａはこの割込処理１ルーチンを実行する。ステップ２１において、出力１の立ち上がり時点において出力２がローレベルであるか否かを判定する。出力１の立ち上がり時点で出力２がローレベルであればステップ２２へ進み、図２（ａ）に示すようにステアリングホイールが右転舵されていると判断し、パルスカウント値Ｐをインクリメントする。一方、出力１の立ち上がり時点で出力２がハイレベルであればステップ２３へ進み、図２（ｂ）に示すようにステアリングホイールが左転舵されていると判断し、パルスカウント値Ｐをデクリメントする。以上の処理が終了したら図５、図６に示す舵角演算プログラムへリターンする。
【００２６】
次に、図８、図９に示す割込処理２ルーチンにより、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺの演算処理を説明する。
図２（ｃ）に示す中立位置信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジにおいてＣＰＵ４ａに割り込みがかかり、ＣＰＵ４ａはこの割込処理２ルーチンを実行する。ステップ３１において、操舵にともなって舵角センサー１の中立範囲ＮＺに入ったかどうかを確認する。図２（ｃ）に示すように、舵角センサー１の中立位置信号がローレベルからハイレベルに立ち上がったら中立範囲ＮＺに入ったと判定する。
【００２７】
中立範囲ＮＺに入ったらステップ３２へ進み、ステアリングホイールが右転舵されて中立範囲ＮＺに入ったかどうかを確認する。舵角センサー１のパルスカウント値Ｐが増加している時に中立位置信号が立ち上がった場合は、右転舵で中立範囲ＮＺに入ったと判定する。逆に、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐが減少している時に中立位置信号が立ち上がった場合は、左転舵で中立範囲ＮＺに入ったと判定する。
【００２８】
右転舵で中立範囲ＮＺに入った場合はステップ３３へ進み、中立範囲ＮＺの認識番号ｎをインクリメントする。続くステップ３４で、右転舵で中立範囲ＮＺに入った時点のパルスカウント値Ｐを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）に設定するとともに、右転舵で中立範囲ＮＺに入った時点の車速Ｖｓｐに応じた車速ポイントｖを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）に加算する。
【００２９】
一方、左転舵で中立範囲ＮＺに入った時はステップ３５へ進み、左転舵で中立範囲ＮＺに入った時点のパルスカウント値Ｐを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）に設定するとともに、左転舵で中立範囲ＮＺに入った時点の車速Ｖｓｐに応じた車速ポイントｖを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）に加算する。
【００３０】
ステップ３１で中立範囲ＮＺに入っていないと判定された場合は中立範囲を出たと判断し、ステップ３６へ進む。ステップ３６では右転舵で中立範囲ＮＺを出たかどうかを確認する。舵角センサー１のパルスカウント値Ｐが増加している時に中立位置信号が立ち下がった場合は、右転舵で中立範囲ＮＺを出た判定する。逆に、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐが減少している時に中立位置信号が立ち下がった場合は、左転舵で中立範囲ＮＺを出たと判断する。
【００３１】
右転舵で中立範囲ＮＺを出た場合はステップ３７へ進み、右転舵で中立範囲ＮＺを出た時点のパルスカウント値Ｐを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）に設定するとともに、右転舵で中立範囲ＮＺを出た時点の車速Ｖｓｐに応じた車速ポイントｖを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）に加算する。
【００３２】
一方、左転舵で中立範囲ＮＺを出た場合はステップ３８へ進み、左転舵で中立範囲ＮＺを出た時点のパルスカウント値Ｐを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）に設定するとともに、左転舵で中立範囲ＮＺを出た時点の車速Ｖｓｐに応じた車速ポイントｖを、現在の認識番号ｎの中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）に加算する。続くステップ３９で、中立範囲ＮＺの認識番号ｎをデクリメントする。
【００３３】
ステップ４１において、各中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）の最大値とその次に大きい値を抽出する。そして、ステップ４２で出入り回数Ｃ（ｎ）の最大値とその次に大きい値との差が１６以上あるか否かを判定する。この実施の形態では、中立範囲ＮＺの出入り回数Ｃ（ｎ）に加算する車速Ｖｓｐに応じた車速ポイントｖを、表１に示すように決定した。この車速ポイントｖを加算した場合には、出入り回数Ｃ（ｎ）の最大値とその次に大きい値との差が１６以上あれば、最大回数Ｃ（ｎ）に対応する中立範囲ＮＺが操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺであると判定しても、その判定の信頼性は高いと考えられる。差が１６未満の場合には、さらに出入り回数Ｃ（ｎ）のデータを積み重ねて判定の信頼性を上げる必要があり、図５、図６に示すプログラムへリターンする。なお、車速ポイントｖおよび判定基準値１６はこの実施の形態の値に限定されない。
【００３４】
出入り回数Ｃ（ｎ）の最大値とその次に大きい値との差が１６以上ある場合はステップ４３へ進み、最大回数Ｃ（ｎ）の中立範囲ＮＺの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）と最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）に値が入っているかどうかを確認する。最大、最少パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）、Ｐｍｉｎ（ｎ）はイグニッションオン時に０に初期化されているので、それらの値のいずれかが０のままであれば一度もその中立範囲ＮＺを通過したことがないと考えられ、中央値ＣＮＺを演算することができないので、図５、図６に示すプログラムへリターンする。
【００３５】
一方、最大回数Ｃ（ｎ）の中立範囲ＮＺの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）と最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）に値が入っている時はステップ４４へ進み、最大回数Ｃ（ｎ）の中立範囲ＮＺの最大、最少パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）、Ｐｍｉｎ（ｎ）を用いて、数式１により操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺを演算する。その後、図５、図６に示すプログラムへリターンする。
【００３６】
次に、図５、図６に示すフローチャートにより、舵角演算処理を説明する。
コントローラー４のＣＰＵ４ａは、イグニッションキースイッチがオンするとこのプログラムの実行を開始する。ステップ１において、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐ、中立範囲ＮＺごとの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）と最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）、中立範囲ＮＺの識別番号ｎおよび各中立範囲ＮＺごとの出入り回数Ｃ（ｎ）の値をそれぞれ０に初期化する。さらに、上述した割込処理１（図７参照）と割込処理２（図８、図９参照）の割り込みを許可する。
【００３７】
ステップ２で舵角θを０に初期化してステップ３へ進み、上述した方法により車両の直進判定を行う。車両が直進していると判定されるとステップ４へ進み、直進判定がない場合はステップ１１へ進む。
【００３８】
車両の直進判定がなされた場合には、ステップ４で直進判定時の舵角センサー１のパルスカウント値Ｐを操舵中立点Ｎに設定する。続くステップ５で、操舵中立点Ｎを用いて数式４により舵角θを演算する。なお、ステップ４で操舵中立点Ｎを設定してから操舵が全く行われなかった場合には、ステップ５における舵角θの演算結果は０、つまりステアリングホイールは車両を直進走行させる中立位置にある。
【００３９】
ステップ６において、上述した割込処理２により操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺが求められたかどうかを確認し、中央値ＣＮＺが求められている時はステップ７へ進み、まだ求められていない時はステップ５へ戻って舵角演算処理を繰り返す。
【００４０】
操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺが求められている時は、ステップ７で操舵中立点Ｎと操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとを用いて、上記数式２によりオフセットαを演算し、不揮発性メモリ５へ記憶する。その後、ステップ８へ進み、イグニッションキースイッチがオフされるまで、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐと操舵中立点Ｎとに基づいて上記数式４により舵角θを演算する。
【００４１】
車両の直進判定がない場合は、ステップ１１において、上述した割込処理２により操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺが求められたかどうかを確認し、中央値ＣＮＺが求められている時はステップ１２へ進み、まだ求められていない時はステップ２へ戻って上記処理を繰り返す。
【００４２】
中央値ＣＮＺが求められている時は、ステップ１２で不揮発性メモリ５に記憶されているオフセットαが所定範囲内の値かどうかを確認する。オフセットαは、図４に示すように中立範囲ＮＺ内にあるはずであり、前記所定範囲には中立範囲ＮＺよりわずかに広い範囲を設定する。車両完成時または舵角検出装置交換時には、オフセットαに割り当てられたメモリ容量の最大値が記憶されており、ステップ３で直進判定がなされてステップ７でオフセットαが演算されると、その演算値で不揮発性メモリ５の記憶値が更新される。したがって、一度でもオフセットαが求められていればオフセットαの記憶値は所定範囲内にあるはずであり、ステップ１３へ進む。一度もオフセットαが求められていなければオフセットαの記憶値は所定範囲よりも大きい値であるから、ステップ２へ戻って上記処理を繰り返す。
【００４３】
操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとオフセットαとが求められている時は、ステップ１３で上記数式３により操舵中立点Ｎを演算する。続くステップ１４で、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐと操舵中立点Ｎとに基づいて上記数式４により舵角θを演算する。
【００４４】
ステップ１５において、上述した方法により車両の直進判定を行う。車両が直進していると判定されるとステップ１６へ進み、直進判定がない場合はステップ１４へ戻って舵角θの演算を繰り返す。
【００４５】
車両の直進判定がなされた時は、ステップ１６で直進判定時の舵角センサー１のパルスカウント値Ｐを操舵中立点Ｎに設定する。続くステップ１７で、操舵中立点Ｎと操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとを用いて、上記数式２によりオフセットαを演算し、不揮発性メモリ５の記憶値を更新する。その後、ステップ１８へ進み、イグニッションキースイッチがオフされるまで、舵角センサー１のパルスカウント値Ｐと操舵中立点Ｎとに基づいて上記数式４により舵角θを演算する。
【００４６】
このように、一度車両の直進状態を検出して操舵中立点Ｎを求めるとともに、操舵中立点Ｎに近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺを演算し、操舵中立点Ｎと操舵中立点Ｎに近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとの差をオフセットαとして記憶しておき、それ以後の車両運行時にはオフセットαの記憶値を用いて操舵中立点Ｎを演算により求め、操舵中立点Ｎの演算値により舵角センサー１の出力を校正するようにしたので、一度車両の直進状態を検出してオフセットを求めれば、車両を運行するたびに車両の直進状態を検出する必要がなく、常に正確な操舵角を検出することができる。
【００４７】
この舵角検出装置により検出された舵角θは、車両の各種制御に用いられる。例えば、スキャンニング方式またはマルチビーム方式のレーザーヘッドを用いて路側デリニエーターを検出し、検出結果に基づいて道路の曲率を演算し、曲線路での先行車追従制御や車両の挙動制御を行う場合に、路側にデリニエーターが設置されていない道路では曲率が算出できず、曲線路が検出できない。そこで、路側デリニエーターが検出できない時は、ステアリングホイールの舵角を用いて道路の曲率を推定し、曲線路を検出することが考えられるが、舵角が正確でないと曲率の推定誤差が大きくなり、曲線路を正確に検出できなくなって先行車追従制御や車両の挙動制御の制御性能が低下する。このような場合に、本願発明の舵角検出装置により検出した正確な舵角を用いることによって、デリニエーターを検出できない場合でも、正確な道路曲率と曲線路を検出でき、先行車追従制御や車両の挙動制御における制御性能の低下を防止できる。
【００４８】
なお、上述した一実施の形態では、図２（ｃ）に示すような中立範囲ＮＺ、すなわち所定の舵角範囲でハイレベルとなる中立位置信号を出力する舵角センサー１を例に上げて説明したが、中立位置において狭い幅のパルス信号を出力する舵角センサーを用いてもよい。その場合には、上記実施の形態で説明した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺの演算を省略することができる。
【００４９】
また、ステップ１７のオフセットαの更新において、車両の運行の都度算出されるオフセットαを不揮発性メモリ５に順次記憶しておき、複数の記憶値の単純平均あるいは移動平均により最終的なオフセットαを求め、そのオフセットαを用いて操舵中立点Ｎを演算するようにしてもよい。この方法によれば、さらに正確な操舵中立点Ｎを求めることができ、舵角θの検出精度を向上させることができる。
【００５０】
さらに、図５のステップ３〜７のオフセットαの演算と記憶処理は、車両の工場出荷時の走行試験時に行うことができ、そのようにすれば、車両がユーザーにわたった時にはすでにオフセットαが記憶されているので、ユーザーの使用開始時点から正確な操舵角を検出することができる。
【００５１】
以上の実施の形態の構成において、舵角センサー１が舵角センサーを、コントローラー４がパルス計数手段、直進状態検出手段、オフセット算出手段、操舵中立点演算手段、操舵角演算手段および中央値演算手段を、不揮発性メモリ５がオフセット記憶手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】舵角センサーの出力仕様を示す図である。
【図３】ステアリングホイールを左右に転舵した時の、舵角センサーのパルスカウント値Ｐ、中立範囲ＮＺの認識番号ｎ、および各中立範囲ＮＺの最大パルスカウント値Ｐｍａｘ（ｎ）と最少パルスカウント値Ｐｍｉｎ（ｎ）を示す図である。
【図４】操舵中立点Ｎと、操舵中立点Ｎに最も近接した中立範囲ＮＺの中央値ＣＮＺとの関係、およびオフセットαを示す図である。
【図５】舵角演算プログラムを示すフローチャートである。
【図６】図５に続く、舵角演算プログラムを示すフローチャートである。
【図７】割込処理１ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】割込処理２ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図８に続く、割込処理２ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１舵角センサー
２レーダーヘッド
２ａ駆動回路
３車速センサー
４コントローラー
４ａＣＰＵ
４ｂＲＯＭ
４ｃＲＡＭ
５不揮発性メモリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering angle detection device, and in particular, an improved method for calibrating a steering neutral point of a steering angle sensor.
[0002]
[Prior art]
In general, a steering angle sensor that generates a pulse signal for each predetermined steering angle is used to detect the steering angle of the steering wheel. As a method of detecting the steering neutral point where the vehicle goes straight from the detected steering angle sensor, a delineator (reflective road boundary sign) installed along the road is detected using a laser radar. There is known a steering angle detection device that determines whether or not the vehicle is traveling straight, and calibrates the output of the steering angle sensor with the detected steering angle of the rudder angle sensor at the time of straight traveling as the steering neutral point. (For example, refer to JP-A-10-213446).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional steering angle detection device detects the straight traveling state of the vehicle every time the vehicle is operated and obtains the steering neutral point, the steering neutral state is detected until the straight traveling state of the vehicle is detected every time the vehicle is operated. Since no points are obtained and the output of the steering angle sensor is not calibrated until then, there is a large detection error of the steering angle, and there is a problem that the control accuracy decreases when various controls of the vehicle are performed using the detected steering angle value.
[0004]
An object of the present invention is to always detect an accurate steering angle.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 9 showing the steering angle calculation process of the embodiment.
(1) The invention of claim 1 is a steering angle detection device including a steering angle sensor that outputs a pulse signal for each predetermined steering angle of the steering wheel and outputs a pulse signal of a neutral position for each rotation of the steering wheel. The pulse counting means (S21 to S23 in FIG. 7) for counting the pulse signal for each predetermined steering angle of the steering angle sensor, the straight traveling state detecting means for detecting the straight traveling state of the vehicle, and the straight traveling state of the vehicle are detected. A steering neutral point setting means for setting the pulse count value of the pulse counting means to the steering neutral point where the vehicle goes straight (S4 in FIG. 5), the steering neutral point setting value and the steering angle closest to the steering neutral point Offset calculation means (S7 in FIG. 5) for calculating the difference from the sensor neutral position as an offset, offset storage means (S7 in FIG. 5) for storing the offset, and offset stored value And a steering neutral point calculation means (S13 in FIG. 6) for calculating a steering neutral point where the vehicle goes straight on the basis of the neutral position of the steering angle sensor closest to the steering neutral point, a steering neutral point calculation value and a pulse count Steering angle calculation means (S14 in FIG. 6) for calculating the steering angle based on the pulse count value of the means.
(2) The steering angle detection device according to claim 2 is a pulse signal in which the pulse signal at the neutral position of the steering angle sensor has a width of a predetermined steering angle range, and both ends of the predetermined steering angle range as the steering wheel rotates. Is provided with median computing means (S31 to S44 in FIG. 8 and FIG. 9) for computing the median value of the predetermined steering angle range based on the pulse count value of the pulse counting means when passing the vehicle. The calculated median value is set as the neutral position of the rudder angle sensor.
(3) In the steering angle detection device according to claim 3, the straight traveling state detection means scans the laser beam in the horizontal direction in front of the vehicle to detect the roadside delineator, and detects the straight traveling state of the vehicle based on the detection result of the delineator. It is what you do.
(4) In the steering angle detecting device according to claim 4, the straight line state detection means processes an image captured in front of the vehicle to detect a white line on the road, and the straight line state of the vehicle based on the linearity of the detected white line. Is to be detected.
(5) The steering angle detecting device according to claim 5 calculates an offset every time the vehicle is operated by the offset calculating means (S17 in FIG. 6), and updates the offset stored value with the offset newly calculated by the offset storing means. (S17 in FIG. 6).
(6) In the steering angle detection device according to the sixth aspect, the offset is calculated every time the vehicle is operated by the offset calculation means, and the average value of the plurality of offsets is stored by the offset storage means.
[0006]
In the section of the means for solving the above-described problem, a diagram of an embodiment is used for easy understanding of the description. However, the present invention is not limited to the embodiment.
[0007]
【The invention's effect】
(1) According to the first aspect of the present invention, the vehicle is once detected to set the steering neutral point, and the difference between the steering neutral point set value and the neutral position of the steering angle sensor is stored as an offset. Since the steering neutral point is calculated using the stored offset value during subsequent vehicle operations, and the steering angle sensor output is calibrated using the steering neutral point calculated value, the vehicle's straight-ahead state is detected once and offset. Therefore, it is not necessary to detect the straight traveling state of the vehicle every time the vehicle is operated, and an accurate steering angle can always be detected.
(2) According to the invention of claim 2, even if the pulse signal at the neutral position of the rudder angle sensor is a pulse signal having a width of a predetermined rudder angle range, as the steering wheel rotates, Since the median value of the predetermined rudder angle range is calculated based on the pulse count value of the pulse counting means when passing through both ends, and the median value is set as the neutral position of the rudder angle sensor, the same as in claim 1 Effects can be obtained.
(3) According to the invention of claim 4, since the offset is calculated every time the vehicle is operated and the offset stored value is updated with the newly calculated offset, the offset can be changed to a more accurate offset. it can.
(4) According to the invention of claim 5, since the offset is calculated every time the vehicle is operated and the average value of a plurality of offsets is stored, a more accurate offset can be obtained, and the steering angle Detection accuracy can be improved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
The steering angle sensor 1 rotates in conjunction with the rotation of the steering wheel, and outputs three kinds of pulse signals of neutral position, output 1 and output 2. The output specification of the rudder angle sensor 1 will be described later. The radar head 2 is a scanning type radar head, which irradiates a laser beam in front of the vehicle to receive reflected light from a preceding vehicle or an obstacle, and detects the distance and direction to the preceding vehicle or the obstacle. The drive circuit 2a is a drive circuit for driving the communication line between the radar head 2 and the controller 4 while scanning the laser beam of the radar head 2 in the horizontal direction in front of the vehicle. Further, the vehicle speed sensor 3 detects a traveling speed Vsp [km / h] of the vehicle.
[0009]
The controller 4 includes a CPU 4a, a ROM 4b, a RAM 4c, and the like, and calculates a steering angle by executing a program described later. The controller 4 is connected to a non-volatile memory 5 for recording a steering angle offset value, which will be described later.
[0010]
FIG. 2 shows the output specifications of the rudder angle sensor 1.
As shown in (a) and (b), output 1 and output 2 output pulse signals whose phases are shifted from each other by 90 degrees for each predetermined steering angle. As shown in FIG. At the rising edge of the output 1, the output 2 is at the low level, and when turning the steering wheel left, the output 2 is at the high level at the rising edge of the output 1 as shown in FIG.
[0011]
The rudder angle sensor 1 includes an encoder (not shown), and is connected to the steering shaft so that when the steering wheel rotates once, the encoder of the rudder angle sensor 1 also rotates once. As shown in (c), the neutral position signal outputs a high-level pulse signal over a steering angle of 20 degrees (hereinafter, this range is referred to as a neutral range NZ) as shown in (c). When this rudder angle sensor 1 is connected to the steering shaft, it is attached so that the median value CNZ (Center of Neutral Zone) of the neutral range NZ coincides with a steering neutral point (hereinafter represented by the symbol N) for straightening the vehicle. However, it is difficult to completely match the median value CNZ with the steering neutral point N due to an attachment error, a gear backlash included in the coupling mechanism, and the like.
[0012]
In this specification, the steering angle based on the steering neutral point N for moving the vehicle straight is represented by the symbol θ (unit [degree]), and the steering angle θ when the steering is turned right from the steering neutral point N is correct. The steering angle θ when turning to the left is a negative value. The pulse count value of the output 1 of the rudder angle sensor 1 is represented by the symbol P. Note that the pulse count value of the output 2 of the rudder angle sensor 1 may be used. Further, the unit of the neutral range NZ and the median value CNZ of the rudder angle sensor 1 is represented by a pulse count value (P).
[0013]
FIG. 3 shows the pulse count value P of the steering angle sensor 1 and the identification number n of the neutral range NZ when the steering wheel is turned to the left and right (representing the number of rotations of the steering wheel, clockwise rotation is (+), counterclockwise rotation) Is (−)), and shows the maximum pulse count value Pmax (n) and the minimum pulse count value Pmin (n) of each neutral range NZ.
The neutral position signal of the steering angle sensor 1 becomes a high level in the neutral range NZ for each rotation of the steering wheel. If the steering wheel is initially at point A, the pulse count value P at point A is 0, the pulse count value P increases when turning from point A to the right, and the pulse count value when turning from point A to the left. The value P decreases.
[0014]
In order to identify the neutral range NZ that appears for each rotation of the steering wheel, each neutral range NZ is identified with an identification number n. When turning to the right from the point A, the recognition number of the neutral range NZ that appears first is set to 1, and the recognition number of the neutral range NZ that appears next is set to 2. On the contrary, when turning to the left from the point A, the recognition number of the neutral range NZ that appears first is set to -1, and the recognition number of the neutral range NZ that appears next is set to -2. That is, each time the steering wheel is turned right from the initial steering position (point A in the example shown in FIG. 3) and enters the neutral range NZ, the recognition number n is incremented. Each time the neutral range NZ is exited, the identification number n is decremented. Therefore, for example, when the initial steering position is at the left full steering position, the recognition number n is increased to 1, 2, 3,... Is at the right full turning position, the recognition number n is decreased to -1, -2, -3,.
[0015]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the steering neutral point N and the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N, and the offset α.
Of the pulse count values P at both ends of each neutral range NZ, the smallest pulse count value at the left end is associated with the identification number n of the neutral range NZ and expressed by the symbol Pmin (n) (unit: pulse count value (P)). The maximum pulse count value at the right end is associated with the identification number n of the neutral range NZ and is represented by the symbol Pmax (n) (unit: pulse count value (P)). In the example shown in FIG. 3, the minimum pulse count value of the neutral range NZ with the identification number n = 1 is Pmin (1) = 30, and the maximum pulse count value is Pmax (1) = 70. Further, the minimum pulse count value in the neutral range NZ of the identification number n = −1 is Pmin (−1) = − 290, and the maximum pulse count value is Pmax (−1) = − 330.
[0016]
As shown in FIG. 4, the median value CNZ of the neutral range NZ is obtained by the following equation based on the minimum pulse count value Pmin (n) and the maximum pulse count value Pmax (n) of each neutral range NZ.
[Expression 1]
CNZ = (Pmin (n) + Pmax (n)) / 2
[0017]
When the steering wheel is rotated from the left full steering position to the right full steering position, the vehicle passes through the

neutral range NZ

3 or 5 times in a general vehicle. Among these neutral ranges NZ, there is only one neutral range NZ closest to the steering neutral point N where the vehicle goes straight. Normally, the neutral range NZ is closest to the steering neutral point N. It is. As shown in FIG. 4, the difference between the median value CNZ of the neutral range closest to the steering neutral point N and the steering neutral point N is called an offset, and is represented by the symbol α (unit: pulse count value (P)).
[Expression 2]
α = N-CNZ
[0018]
The steering neutral point N is represented by a pulse count value P of the steering angle sensor 1 when the vehicle is traveling straight. For example, the following method can be used to detect the straight traveling state of the vehicle. Scanning or multi-beam laser radar is used to calculate the radius of curvature of the road by detecting the distance and direction to the roadside delineator. If the radius of curvature is less than the specified value, it is determined that the vehicle is traveling on a straight road. (See Japanese Patent Laid-Open No. 10-213446). Alternatively, the front of the vehicle may be imaged with a camera, the captured image may be processed to detect a white line on the road, and straightness may be determined by confirming the linearity of the white line.
[0019]
Further, the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N is obtained as follows.
Although it passes through the neutral range NZ for each rotation of the steering wheel, the number of times of entering and exiting each neutral range NZ is represented by the symbol C (n) in association with the recognition number n. This entry / exit number C (n) is not simply incremented by 1 each time entering / exiting each neutral range NZ, but a vehicle speed point v corresponding to the vehicle speed Vsp at the entry / exit shown in Table 1 is added.
[Table 1]

[0020]
Since the vehicle speed point v increases as the vehicle speed Vsp increases, when the vehicle enters the neutral range NZ when the vehicle speed Vsp is high, a large point is added to the number of entry / exit C (n) of the neutral range NZ. Usually, when traveling at high speed, large steering is not performed, and there is a high possibility that the vehicle enters and exits the neutral range NZ closest to the steering neutral point N. The entry / exit count C (n) is a large value. In many cases, large steering is performed during low-speed traveling as compared with high-speed traveling, and the vehicle enters and exits a neutral range NZ other than the neutral range NZ closest to the steering neutral point N. The neutral range NZ having the largest numerical value among the entry / exit times C (n) for each neutral range NZ set in this way is the neutral range NZ closest to the steering neutral point N.
[0021]
Based on the steering neutral point N and the median value CNZ of the neutral range NZ that is closest to the steering neutral point N, if the offset α is obtained from the equation 2 and stored, it is determined whether the vehicle is going straight every time the vehicle is operated. To calculate the center value CNZ of the neutral range NZ that is closest to the steering neutral point N, and calculate the steering neutral point N by the following equation using the offset stored value α. be able to.
[Equation 3]
N = CNZ + α
[0022]
If the steering neutral point N is obtained, the steering angle θ can be calculated by the following equation.
[Expression 4]
θ = k (P−N)
In the above equation, k is a coefficient for converting the pulse count value P of the rudder angle sensor 1 into the rudder angle θ.
[0023]
Note that the initial steering position (point A in the example shown in FIG. 3) is the position when the operation of the vehicle is started, that is, when the ignition key is turned on. Therefore, each time the ignition key is turned on, the pulse count value P of the steering angle sensor 1, the identification number n of the neutral range NZ, the minimum pulse count value Pmin (n) and the maximum pulse count value Pmax (n) for each neutral range NZ The number C (n) of entering / exiting each neutral range NZ is initialized to 0, respectively.
[0024]
5 to 9 are flowcharts showing the steering angle calculation program stored in the ROM 4 b of the controller 4. The operation of the embodiment will be described with reference to these flowcharts.
[0025]
First, the counting process of the pulse count value P of the steering angle sensor 1 will be described with reference to the interruption process 1 routine shown in FIG.
The CPU 4a is interrupted at the rising edge of the output 1 of the rudder angle sensor 1, and the CPU 4a executes this interrupt processing 1 routine. In step 21, it is determined whether or not the output 2 is at a low level at the time when the output 1 rises. If the output 2 is at a low level when the output 1 rises, the process proceeds to step 22, and it is determined that the steering wheel is steered to the right as shown in FIG. 2 (a), and the pulse count value P is incremented. On the other hand, if the output 2 is at the high level when the output 1 rises, the process proceeds to step 23, where it is determined that the steering wheel is steered to the left as shown in FIG. 2B, and the pulse count value P is decremented. . When the above processing is completed, the process returns to the steering angle calculation program shown in FIGS.
[0026]
Next, the calculation process of the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N will be described by the interruption process 2 routine shown in FIGS.
The CPU 4a is interrupted at the rising edge or falling edge of the neutral position signal shown in FIG. 2C, and the CPU 4a executes this interrupt processing 2 routine. In step 31, it is confirmed whether or not the steering angle sensor 1 has entered the neutral range NZ with steering. As shown in FIG. 2C, when the neutral position signal of the rudder angle sensor 1 rises from a low level to a high level, it is determined that the vehicle has entered the neutral range NZ.
[0027]
When entering the neutral range NZ, the routine proceeds to step 32, where it is confirmed whether or not the steering wheel is turned to the right and enters the neutral range NZ. If the neutral position signal rises when the pulse count value P of the steering angle sensor 1 is increasing, it is determined that the vehicle has entered the neutral range NZ by turning right. Conversely, if the neutral position signal rises when the pulse count value P of the rudder angle sensor 1 is decreasing, it is determined that the vehicle has entered the neutral range NZ by turning left.
[0028]
If the vehicle enters the neutral range NZ by turning right, the process proceeds to step 33, and the recognition number n of the neutral range NZ is incremented. In the next step 34, the pulse count value P at the time of entering the neutral range NZ by turning right is set to the minimum pulse count value Pmin (n) of the neutral range NZ of the current recognition number n, and by turning right. The vehicle speed point v corresponding to the vehicle speed Vsp at the time of entering the neutral range NZ is added to the number C (n) of entering / exiting the neutral range NZ of the current recognition number n.
[0029]
On the other hand, when the vehicle enters the neutral range NZ by turning left, the process proceeds to step 35, and the pulse count value P when the vehicle enters the neutral range NZ by turning left is used as the maximum pulse count of the neutral range NZ of the current recognition number n. The vehicle speed point v corresponding to the vehicle speed Vsp at the time of entering the neutral range NZ by turning left is added to the number P (n) of entering / exiting the neutral range NZ of the current recognition number n. To do.
[0030]
If it is determined in step 31 that it is not within the neutral range NZ, it is determined that the neutral range has been exited, and the routine proceeds to step 36. In step 36, it is confirmed whether or not the vehicle has left the neutral range NZ by turning right. If the neutral position signal falls while the pulse count value P of the steering angle sensor 1 is increasing, it is determined that the neutral range NZ has been left by turning right. Conversely, if the neutral position signal falls when the pulse count value P of the rudder angle sensor 1 is decreasing, it is determined that the neutral range NZ has been left by turning left.
[0031]
When the neutral range NZ is exited by turning right, the process proceeds to step 37, and the pulse count value P when the neutral range NZ is exited by turning right is determined as the maximum pulse count value Pmax of the neutral range NZ of the current recognition number n. In addition to setting to (n), the vehicle speed point v corresponding to the vehicle speed Vsp at the time of exiting the neutral range NZ by turning right is added to the number C (n) of entering / exiting the neutral range NZ of the current recognition number n.
[0032]
On the other hand, if the neutral range NZ is exited by left steering, the process proceeds to step 38, and the pulse count value P when the neutral range NZ is exited by left steering is determined as the minimum pulse count of the neutral range NZ of the current recognition number n. Set to the value Pmin (n) and add the vehicle speed point v corresponding to the vehicle speed Vsp at the time of leaving the neutral range NZ by left turning to the number of entry / exit C (n) of the neutral range NZ of the current recognition number n To do. In the subsequent step 39, the recognition number n of the neutral range NZ is decremented.
[0033]
In step 41, the maximum value and the next largest value of the number of entry / exit C (n) in each neutral range NZ are extracted. In step 42, it is determined whether or not there is a difference of 16 or more between the maximum value of the number of entry / exit C (n) and the next largest value. In this embodiment, the vehicle speed point v corresponding to the vehicle speed Vsp to be added to the number of entry / exit C (n) of the neutral range NZ is determined as shown in Table 1. When the vehicle speed point v is added, if the difference between the maximum value of the number of entry / exit C (n) and the next largest value is 16 or more, the neutral range NZ corresponding to the maximum number of times C (n) becomes the steering neutral. Even if it is determined that the neutral range NZ is closest to the point N, the reliability of the determination is considered high. If the difference is less than 16, it is necessary to further increase the reliability of determination by accumulating data of the number of times of entry / exit C (n), and the process returns to the programs shown in FIGS. The vehicle speed point v and the determination reference value 16 are not limited to the values in this embodiment.
[0034]
If there is a difference of 16 or more between the maximum value of the number of entry / exit C (n) and the next largest value, the routine proceeds to step 43, where the maximum pulse count value Pmax (n) in the neutral range NZ of the maximum number of times C (n) is the minimum. It is confirmed whether or not the pulse count value Pmin (n) has a value. Since the maximum and minimum pulse count values Pmax (n) and Pmin (n) are initialized to 0 when the ignition is turned on, if any of these values remains 0, the neutral range NZ has been passed through once. Since the median value CNZ cannot be calculated, the program returns to the program shown in FIGS.
[0035]
On the other hand, when the maximum pulse count value Pmax (n) and the minimum pulse count value Pmin (n) in the neutral range NZ of the maximum number C (n) are set, the process proceeds to step 44, where the maximum number C (n) Using the maximum and minimum pulse count values Pmax (n) and Pmin (n) of the neutral range NZ, the median value CNZ of the neutral range NZ that is closest to the steering neutral point N is calculated using Equation 1. Thereafter, the program returns to the program shown in FIGS.
[0036]
Next, the steering angle calculation process will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
The CPU 4a of the controller 4 starts executing this program when the ignition key switch is turned on. In step 1, the pulse count value P of the steering angle sensor 1, the maximum pulse count value Pmax (n) and the minimum pulse count value Pmin (n) for each neutral range NZ, the identification number n of the neutral range NZ, and each neutral range NZ The number of times C (n) enters and exits is initialized to 0. Further, the interrupts of the interrupt process 1 (see FIG. 7) and the interrupt process 2 (see FIGS. 8 and 9) described above are permitted.
[0037]
In step 2, the steering angle θ is initialized to 0, and the process proceeds to step 3 to determine whether the vehicle is traveling straight by the method described above. If it is determined that the vehicle is traveling straight, the process proceeds to step 4. If there is no straight traveling determination, the process proceeds to step 11.
[0038]
If it is determined that the vehicle is traveling straight, the pulse count value P of the rudder angle sensor 1 at the time of straight traveling determination is set to the steering neutral point N in step 4. In the following step 5, the steering angle θ is calculated by the equation 4 using the steering neutral point N. If no steering is performed after setting the steering neutral point N in step 4, the calculation result of the steering angle θ in step 5 is 0, that is, the steering wheel is in a neutral position where the vehicle travels straight. .
[0039]
In step 6, it is confirmed whether or not the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N has been obtained by the interruption process 2 described above. When the median value CNZ is obtained, the process proceeds to step 7. If not yet determined, the process returns to step 5 to repeat the steering angle calculation process.
[0040]
When the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N is obtained, the steering neutral point N and the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N are used in step 7. Then, the offset α is calculated by the above formula 2 and stored in the nonvolatile memory 5. Thereafter, the process proceeds to step 8, and the steering angle θ is calculated by the above equation 4 based on the pulse count value P of the steering angle sensor 1 and the steering neutral point N until the ignition key switch is turned off.
[0041]
If there is no straight traveling determination of the vehicle, it is checked in step 11 whether or not the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N has been obtained by the interruption process 2 described above, and the median value CNZ is obtained. If yes, go to Step 12. If not so, return to Step 2 and repeat the above process.
[0042]
When the median value CNZ is obtained, it is checked in step 12 whether the offset α stored in the nonvolatile memory 5 is a value within a predetermined range. The offset α should be within the neutral range NZ as shown in FIG. 4, and a range slightly wider than the neutral range NZ is set as the predetermined range. When the vehicle is completed or the steering angle detection device is replaced, the maximum value of the memory capacity assigned to the offset α is stored, and when the straight traveling determination is made in step 3 and the offset α is calculated in step 7, the calculated value Thus, the stored value of the nonvolatile memory 5 is updated. Therefore, if the offset α has been obtained even once, the stored value of the offset α should be within the predetermined range, and the process proceeds to step 13. If the offset α has never been obtained, the stored value of the offset α is larger than the predetermined range, so the process returns to step 2 and the above processing is repeated.
[0043]
When the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N and the offset α are obtained, the steering neutral point N is calculated in accordance with Equation 3 in step 13. In subsequent step 14, the steering angle θ is calculated by the above equation 4 based on the pulse count value P of the steering angle sensor 1 and the steering neutral point N.
[0044]
In step 15, the vehicle is judged to go straight by the method described above. If it is determined that the vehicle is traveling straight, the process proceeds to step 16, and if there is no straight travel determination, the process returns to step 14 to repeat the calculation of the steering angle θ.
[0045]
When it is determined that the vehicle is traveling straight, the pulse count value P of the rudder angle sensor 1 at the time of straight traveling determination is set to the steering neutral point N in step 16. In the subsequent step 17, the offset α is calculated by the above equation 2 using the steering neutral point N and the median value CNZ of the neutral range NZ closest to the steering neutral point N, and the stored value of the nonvolatile memory 5 is updated. . Thereafter, the routine proceeds to step 18 where the steering angle θ is calculated by the above equation 4 based on the pulse count value P of the steering angle sensor 1 and the steering neutral point N until the ignition key switch is turned off.
[0046]
In this way, once the vehicle is traveling straight, the steering neutral point N is obtained, and the median value CNZ of the neutral range NZ in the vicinity of the steering neutral point N is calculated to be close to the steering neutral point N and the steering neutral point N. The difference from the median value CNZ of the neutral range NZ is stored as an offset α, and the steering neutral point N is obtained by calculation using the stored value of the offset α during subsequent vehicle operations, and the calculated value of the steering neutral point N is calculated. Since the output of the rudder angle sensor 1 is calibrated by this, once the vehicle straight-running state is detected and the offset is obtained, it is not necessary to detect the straight-running state of the vehicle every time the vehicle is operated, and accurate steering is always performed. Corners can be detected.
[0047]
The steering angle θ detected by the steering angle detection device is used for various controls of the vehicle. For example, when a roadside delineator is detected using a scanning or multi-beam laser head, the curvature of the road is calculated based on the detection result, and the following vehicle follow-up control or vehicle behavior control on a curved road is performed. The curvature cannot be calculated on a road without a delineator on the road side, and a curved road cannot be detected. Therefore, when the roadside delineator cannot be detected, it is conceivable to estimate the curvature of the road using the steering angle of the steering wheel and detect the curved road, but if the steering angle is not accurate, the estimation error of the curvature becomes large, The curved road cannot be accurately detected, and the control performance of the preceding vehicle following control and the vehicle behavior control is deteriorated. In such a case, by using the accurate steering angle detected by the steering angle detection device of the present invention, even when the delineator cannot be detected, the accurate road curvature and curved road can be detected, and the preceding vehicle following control and the vehicle It is possible to prevent a decrease in control performance in behavior control.
[0048]
In the embodiment described above, a neutral range NZ as shown in FIG. 2C, that is, a steering angle sensor 1 that outputs a neutral position signal that becomes a high level in a predetermined steering angle range will be described as an example. However, a steering angle sensor that outputs a narrow-width pulse signal at the neutral position may be used. In that case, the calculation of the median value CNZ of the neutral range NZ described in the above embodiment can be omitted.
[0049]
Further, in the update of the offset α in step 17, the offset α calculated every time the vehicle is operated is sequentially stored in the nonvolatile memory 5, and the final offset α is obtained by simple averaging or moving average of a plurality of stored values. The steering neutral point N may be calculated using the offset α. According to this method, a more accurate steering neutral point N can be obtained, and the detection accuracy of the steering angle θ can be improved.
[0050]
Further, the calculation and storage processing of the offset α in Steps 3 to 7 in FIG. 5 can be performed at the time of a vehicle running test at the time of shipment from the factory. Since it is stored, an accurate steering angle can be detected from the user's use start point.
[0051]
In the configuration of the above embodiment, the rudder angle sensor 1 is the rudder angle sensor, the controller 4 is the pulse counting means, the straight traveling state detecting means, the offset calculating means, the steering neutral point calculating means, the steering angle calculating means, and the median value calculating means. The non-volatile memory 5 constitutes an offset storage means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing output specifications of a rudder angle sensor.
FIG. 3 shows a pulse count value P of the steering angle sensor, a recognition number n of the neutral range NZ, and a maximum pulse count value Pmax (n) and a minimum pulse count of each neutral range NZ when the steering wheel is turned left and right. It is a figure which shows value Pmin (n).
4 is a diagram showing a relationship between a steering neutral point N and a median value CNZ of a neutral range NZ closest to the steering neutral point N, and an offset α. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a steering angle calculation program.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a steering angle calculation program continued from FIG. 5;
FIG. 7 is a flowchart showing an interrupt processing 1 routine.
FIG. 8 is a flowchart showing an interrupt processing 2 routine.
FIG. 9 is a flowchart showing an interrupt process 2 routine continued from FIG. 8;
[Explanation of symbols]
1 Rudder angle sensor
2 Radar head
2a Drive circuit
3 Vehicle speed sensor
4 Controller
4a CPU
4b ROM
4c RAM
5 Nonvolatile memory

Claims

ステアリングホイールの所定舵角ごとにパルス信号を出力するとともに、ステアリングホイール１回転ごとに中立位置のパルス信号を出力する舵角センサーを備えた操舵角検出装置であって、
前記舵角センサーの所定舵角ごとのパルス信号を計数するパルス計数手段と、
車両の直進状態を検出する直進状態検出手段と、
車両の直進状態が検出された時の前記パルス計数手段のパルス計数値を、車両が直進する操舵中立点に設定する操舵中立点設定手段と、
前記操舵中立点設定値と操舵中立点に最も近接した前記舵角センサーの中立位置との差をオフセットとして算出するオフセット算出手段と、
前記オフセットを記憶するオフセット記憶手段と、
前記オフセット記憶値と操舵中立点に最も近接した前記舵角センサーの中立位置とに基づいて、車両が直進する操舵中立点を演算する操舵中立点演算手段と、
前記操舵中立点演算値と前記パルス計数手段のパルス計数値とに基づいて操舵角を演算する操舵角演算手段とを備えることを特徴とする操舵角検出装置。A steering angle detection device including a steering angle sensor that outputs a pulse signal for each predetermined steering angle of the steering wheel and outputs a pulse signal of a neutral position for each rotation of the steering wheel,
Pulse counting means for counting a pulse signal for each predetermined steering angle of the steering angle sensor;
Straight-running state detecting means for detecting the straight-running state of the vehicle;
Steering neutral point setting means for setting a pulse count value of the pulse counting means when a straight traveling state of the vehicle is detected to a steering neutral point where the vehicle travels straight;
Offset calculating means for calculating the difference between the steering neutral point setting value and the neutral position of the rudder angle sensor closest to the steering neutral point as an offset;
Offset storage means for storing the offset;
Steering neutral point calculating means for calculating a steering neutral point where the vehicle goes straight based on the offset stored value and the neutral position of the rudder angle sensor closest to the steering neutral point;
A steering angle detection device comprising: a steering angle calculation means for calculating a steering angle based on the steering neutral point calculation value and the pulse count value of the pulse counting means.

請求項１に記載の操舵角検出装置において、
前記舵角センサーの中立位置のパルス信号は所定の舵角範囲の幅を有するパルス信号であり、
ステアリングホイールの回転にともなって前記所定舵角範囲の両端を通過する時の前記パルス計数手段のパルス計数値に基づいて、前記所定舵角範囲の中央値を演算する中央値演算手段を備え、
前記中央値演算手段により演算された中央値を前記舵角センサーの中立位置とすることを特徴とする操舵角検出装置。The steering angle detection device according to claim 1,
The neutral position pulse signal of the rudder angle sensor is a pulse signal having a predetermined rudder angle range width,
Median calculating means for calculating the median value of the predetermined steering angle range based on the pulse count value of the pulse counting means when passing through both ends of the predetermined steering angle range as the steering wheel rotates,
The steering angle detection device characterized in that the median value calculated by the median value calculation means is set as a neutral position of the steering angle sensor.

請求項１または請求項２に記載の操舵角検出装置において、
前記直進状態検出手段は、レーザービームを車両前方の水平方向に走査して路側デリニエーターを検出し、デリニエーターの検出結果に基づいて車両の直進状態を検出することを特徴とする操舵角検出装置。In the steering angle detection device according to claim 1 or 2,
The straight angle detection unit detects a road-side delineator by scanning a laser beam in a horizontal direction in front of the vehicle, and detects a straight-line state of the vehicle based on a detection result of the delineator.

請求項１または請求項２に記載の操舵角検出装置において、
前記直進状態検出手段は、車両前方を撮像した画像を処理して道路上の白線を検出し、検出した白線の直線性に基づいて車両の直進状態を検出することを特徴とする操舵角検出装置。In the steering angle detection device according to claim 1 or 2,
The straight-ahead state detecting means detects a white line on the road by processing an image captured in front of the vehicle, and detects a straight-ahead state of the vehicle based on the linearity of the detected white line. .

請求項１〜４のいずれかの項に記載の操舵角検出装置において、
前記オフセット算出手段は車両を運行するたびにオフセットを算出し、前記オフセット記憶手段は新たに算出されたオフセットでオフセット記憶値を更新することを特徴とする操舵角検出装置。In the steering angle detection device according to any one of claims 1 to 4,
The offset calculation unit calculates an offset every time the vehicle is operated, and the offset storage unit updates an offset storage value with a newly calculated offset.

請求項１〜４のいずれかの項に記載の操舵角検出装置において、
前記オフセット算出手段は車両を運行するたびにオフセットを算出し、前記オフセット記憶手段は複数のオフセットの平均値を記憶することを特徴とする操舵角検出装置。In the steering angle detection device according to any one of claims 1 to 4,
The offset calculation means calculates an offset every time the vehicle is operated, and the offset storage means stores an average value of a plurality of offsets.