回転角検出装置
【課題】非接触で電源オフ時に回転体が回転された場合でも正確に絶対回転角を検出することができる回転角検出装置を提供する。
【解決手段】回転自在に支持された回転体に円周方向に少なくとも１組のＮ極及びＳ極を有する硬磁性体を配設し、該硬磁性体に対向して、当該硬磁性体によって互いに磁気的に９０度の位相差を有するパルス電圧を発生する４個の発電型磁気検出部ＧＭａ〜ＧＭｄと所定数の磁気検出部ＭＤ１，ＭＤ２とを配設し、少なくとも電源オフ時に各発電型磁気検出部ＧＭａ〜ＧＭｄで発生されるパルス電圧によって駆動されてパルス電圧数を回転方向に基づいて加減算計数して回転領域に応じた計数値を生成して記憶する計数手段１４ｃと、電源オン時に前記計数手段１４ｃに記憶されている計数値に基づく回転領域と前記磁気検出部から出力される磁気的周期とに基づいて絶対回転角を検出する回転角検出部１５とを備えている。
【解決手段】回転自在に支持された回転体に円周方向に少なくとも１組のＮ極及びＳ極を有する硬磁性体を配設し、該硬磁性体に対向して、当該硬磁性体によって互いに磁気的に９０度の位相差を有するパルス電圧を発生する４個の発電型磁気検出部ＧＭａ〜ＧＭｄと所定数の磁気検出部ＭＤ１，ＭＤ２とを配設し、少なくとも電源オフ時に各発電型磁気検出部ＧＭａ〜ＧＭｄで発生されるパルス電圧によって駆動されてパルス電圧数を回転方向に基づいて加減算計数して回転領域に応じた計数値を生成して記憶する計数手段１４ｃと、電源オン時に前記計数手段１４ｃに記憶されている計数値に基づく回転領域と前記磁気検出部から出力される磁気的周期とに基づいて絶対回転角を検出する回転角検出部１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転自在に支持された回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転角検出装置としては、例えばステアリングロッドの速度と同じ速度で旋回し、多数のピックアップにより走査検出される第１の符号ディスクと、この第１の符号ディスクの速度の４分の１で旋回し、３つの符号トラックを有し、相応のピックアップによって走査検出される第２の符号ディスクとを有し、各ピックアップで走査検出した微信号及び粗信号を適切に結合して操舵角を検出するようにしたステアリング角度を検出するセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の回転角検出装置としては、例えばスプリングを介して本体に回転可能に取り付けられたカムと、このカムに係止され、多極の磁界と一極の磁界を並行に配置して形成した磁石リングと、前記多極の磁界を検知する複数個の第１の磁気抵抗素子と、前記一極の磁界を検知する第２の磁気抵抗素子と、第１及び第２の磁気抵抗素子の検知した磁界の変化をパルス信号に変換する回路とを備えた回転角検出装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特表平８−５１１３５０号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特許第２５３２４６９号明細書（第１頁、図４、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ステアリングロッドに第２の符号ディスクが遊星ギヤを介して連結されているので、構造が複雑でヒステリシスが大きく、また遊星ギヤの叩音の発生や摩耗等による経年変化を生じるという未解決の課題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、ステアリング軸の回転に対して、非接触で回転を検出することができるものであるが、電源オフ時にステアリングホイールが回転すると、このときのステアリングシャフトの回転数は検出できず、電源オン時に正確な操舵絶対角を検出することができないという未解決の課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、非接触で電源オフ時に回転体が回転された場合でも正確に絶対回転角を検出することができる回転角検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る回転角検出装置は、回転自在に支持された回転体に円周方向に少なくとも１組のＮ極及びＳ極を有する硬磁性体を配設し、該硬磁性体に対向して、当該硬磁性体によって互いに磁気的に９０度の位相差を有するパルス電圧を発生する４個の発電型磁気検出部と所定数の磁気検出部とを配設し、少なくとも電源オフ時に各発電型磁気検出部で発生されるパルス電圧によって駆動されてパルス電圧数を回転方向に基づいて加減算計数して回転領域に応じた計数値を生成して記憶する計数手段と、電源オン時に前記計数手段に記憶されている計数値に基づく回転領域と前記磁気検出部から出力される磁気的周期とに基づいて絶対回転角を検出する回転角検出部とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る回転角検出装置は、請求項１に係る発明において、前記硬磁性体は前記回転体の外周面に配設されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る回転角検出装置は、請求項１に係る発明において、前記硬磁性体は前記回転体の端面に配設されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る回転角検出装置は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記発電型磁気検出部は、大バルクハウゼン現象を応用した磁気センサで構成されていることを特徴としている。
【０００９】
なおさらに、請求項５に係る回転角検出装置は、請求項４に係る発明において、前記磁気センサは、中心部分と外郭部分とで異なる磁気特性を有する複合磁性ワイヤと該複合磁性ワイヤに巻装した検出コイルとで構成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６に係る回転角検出装置は、請求項１乃至５の何れか１つに係る発明において、前記計数手段は、発電型磁気検出部から出力されるパルス電圧で駆動される不揮発性メモリに形成された加減算カウンタで構成されていることを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項７に係る回転角検出装置は、請求項１乃至６の何れか１つに係る発明において、前記回転体は操舵装置を構成するステアリングシャフトであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転体の回転に伴って回転する硬磁性体に対向して、発電型磁気検出部を配設することにより、この発電型磁気検出部から硬磁性体の回転に応じてパルス電圧を出力し、このパルス電圧で計数手段を駆動して、当該パルス電圧を操舵方向に応じて加減算計数して記憶しておくことにより、電源オフ時に回転体が回転されたときの回転領域を特定することができ、電源オン時に、記憶されている計数値に基づく回転領域と磁気検出部から検出される磁気的周期とに基づいて回転角検出部で正確な絶対回転角を検出することができるという効果が得られる。
【００１３】
また、本発明を、操舵装置を構成するステアリングシャフトに適用することにより、操舵装置で電源オフ時に操舵を行っても操舵装置の絶対操舵角を正確に検出することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を操舵装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が回転体としてのステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、一端がステアリングホイール１に連結された入力軸２ａと、この入力軸２ａの他端に図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとで構成されている。そして、ステアリングシャフト２の回転角即ち操舵角が操舵角センサ３によって検出されると共に、ステアリングシャフト２に伝達される操舵トルクが操舵トルクセンサ４によって検出される。
【００１５】
一方、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント５を介してロアシャフト６に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント７を介してピニオンシャフト８に伝達される。このピニオンシャフト８に伝達された操舵力はステアリングギヤ９を介してタイロッド１０に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ９は、ピニオンシャフト８に連結されたピニオン９ａとこのピニオン９ａに噛合するラック９ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン９ａに伝達された回転運動をラック９ｂで直進運動に変換している。
【００１６】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１１が連結されている。この操舵補助機構１１は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１２と、この減速ギヤ１２に連結された操舵補助力を発生する例えば直流モータで構成される電動モータ１３とを備えている。
【００１７】
操舵角センサ３は、図２に示すように、ステアリングシャフト２の入力軸２ａの外周面に取付けられた左半部をＮ極に、右半部をＳ極に励磁されたリング状の硬磁性体２１と、この硬磁性体２１の外周側に近接対向して円周方向に９０°の間隔で固定配置された発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄと、例えば発電型磁気センサＧＭｄ及びＧＭｄと並列に夫々硬磁性体２１の外周側に近接対向して円周方向に９０°の間隔で固定配置された硬磁性体２１の磁気的周期を検出する磁気検出部としての磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２とを備えている。
【００１８】
ここで、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄの夫々は、図３（ａ）に示すように、複合磁性ワイヤ２２と、この複合磁性ワイヤ２２の回りに巻装された検出コイル２３とで構成されている。複合磁性ワイヤ２２は、中心部と外郭部とで磁気を通し易い特性と磁石に近い特性との異なる磁気特性を有して、磁性体が磁化される時に、磁性体内部の微少な磁石単位の境界である磁壁が一度に移動する大バルクハウゼン現象を生じるように構成されている。
【００１９】
この複合磁性ワイヤ２２が硬磁性体２１のＮ極によって磁化されると、急激な磁化の状態変化を生じ、この状態変化は短時間で発生するので、検出コイル２３に電磁誘導による起電力が発生し、この起電力がパルス電圧として回転領域検出部１４に出力される。
【００２０】
これらの発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄで発生されるパルス電圧は、図３（ｂ）に示すように、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄに硬磁性体２１のＮ極及びＳ極による正弦波の磁界が加わるものとしたときに、Ｎ極による正の磁界が加えられたときに、所定のタイミング例えば磁界が零の状態から正方向に増加して所定値に達したとき例えば４５°の位置で外部磁界による急激な状態変化を生じて、電磁誘導により検出コイル２３からパルス電圧ＰＲｉが出力される。このため、ステアリングホイール１を右切りしたときには、磁界が零である０°の状態から正方向に増加して例えば４５°となったときに実線図示のパルス電圧ＰＲｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を生成し、逆にステアリングホイール１を左切りしたときには、磁界が零である１８０°の状態から正方向に増加して例えば１３５°となったときに点線図示のパルス電圧ＰＬｉを生成する。
【００２１】
この回転領域検出部１４は、図４に示すように、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄから出力されるパルス電圧ＰＲａ〜ＰＲｄ及びＰＬａ〜ＰＬｂが入力され、入力されたパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉによって駆動される第１の論理回路１４ａと、第２の論理回路１４ｂと、不揮発性メモリ１４ｃと、カウンタメモリ１４ｄと、信号出力回路１４ｅとを備えている。
【００２２】
ここで、第１の論理回路１４ａは、入力されるパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉによって駆動され、イグニッションスイッチ１８がオン状態からオフ状態となった直後の初期状態で、入力されたパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉに基づいて出力した発電型磁気センサＧＭｉ（ｉ＝ａ〜ｄ）を判別し、判別した発電型磁気センサＧＭｉの２ビットで表される識別コードＡ（００）、Ｂ（０１）、Ｃ（１０）、Ｄ（１１）を不揮発性メモリ１４ｃに形成された例えば３段のシフトレジスタ領域の先頭位置に順次書込むように構成されている。
【００２３】
また、第２の論理回路１４ｂは、入力されるパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉによって駆動され、イグニッションスイッチ１８がオン状態からオフ状態となった直後の初期状態で、不揮発性メモリ１４ｃのシフトレジスタ領域に三つ目の識別コードの書込みが完了した時点で、シフトレジスタ領域に格納されている現在及び過去２つの計３つの識別コードを入力順に読出し、これら３つの識別コードの並び順が予め設定した８つの操舵パターンの何れに該当するかを判定し、その判定結果に基づいて角度領域を表す変数Ｎに応じた数のカウントパルスをカウンタメモリ１４ｄへ出力すると共に、アップ／ダウン信号をカウンタメモリ１４ｄへ出力する。また、第２の論理回路１４ｂは、上記初期状態が完了した後は、順次入力される識別コードと前回の識別コードとを比較してステアリングシャフト２の入力軸２ａの操舵方向を判断し、右操舵であるときにはアップ信号及び１つのパルス信号をカウンタメモリ１４ｄに出力し、左操舵であるときにはダウン信号及び１つのパルス信号をカウンタメモリ１４ｄに出力する。
【００２４】
ここで、ステアリングシャフト２の入力軸の初期状態における操舵パターンとしては、図５に示すように、１３種類の操舵パターンに分類される。
先ず、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が右操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も右操舵状態を継続する場合の右操舵パターンＰＲ１がある。この右操舵パターンＰ１は、図５に示すように、「ＡＢＣ」、「ＢＣＤ」、「ＣＤＡ」及び「ＤＡＢ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋２」である。
【００２５】
また、図６に示すように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が左操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も左操舵状態を継続した後、右操舵状態に反転する場合の右操舵パターンＰ２がある。この右操舵パターンＰ２では、図５に示すように、「ＡＣＤ」、「ＢＤＡ」、「ＣＡＢ」及び「ＤＢＣ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋３」である。
【００２６】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図６（ａ）に示すように、例えば発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＬａが発生し、その直後に右操舵に反転したときに、発電型磁気センサＧＭｂではパルス電圧ＰＲｂを発生するタイミングが図６（ａ）で過ぎているのでパルス電圧ＰＲｂは発生されず、ステアリングシャフト２の入力軸２ａが図６（ａ）に対して１８０°右操舵された図６（ｃ）の状態で発電型磁気センサＧＭｃからパルス電圧ＰＲｃが発生され、続いてさらに９０°右操舵された図６（ｄ）の状態で発電型磁気センサＧＭｄからパルス電圧ＰＲｃが発生されることになり、結局「ＡＣＤ」の信号パターンとなる。
【００２７】
なお、図６で、左操舵状態で各発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄでパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄを発生させる硬磁性体２１のＮ極位置を●で表し、右操舵状態で各発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄでパルス電圧ＰＲａ〜ＰＲｄを発生させる硬磁性体２１のＮ極位置を○で表している。
【００２８】
さらに、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が左操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も左操舵状態を継続する場合の左操舵パターンＰ３がある。この左操舵パターンＰ３は、図５に示すように、「ＡＤＣ」、「ＢＡＤ」、「ＣＢＡ」及び「ＤＣＢ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「−２」である。
【００２９】
さらにまた、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が右操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も右操舵状態で、発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生した後に、左操舵状態に反転する場合の左操舵パターンＰ４がある。この左操舵パターンＰ４では、前述した図６の逆方向の回転となるので、図５に示すように、「ＡＣＢ」、「ＢＤＣ」、「ＣＡＤ」及び「ＤＢＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「−３」である。
【００３０】
なおさらに、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で隣接する２つの発電型磁気センサで連続してパルス電圧を発生させ、２つ目のパルス電圧が発生した直後に反転させて左操舵状態とした場合の右左操舵パターンＰ５がある。この右左操舵パターンＰ５は、図５に示すように、「ＡＢＤ」、「ＢＡＣ」、「ＣＢＤ」及び「ＤＡＣ」の４種類の信号パターンとなる。
【００３１】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図７（ａ）に示すように、例えば、まず、右操舵によって発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生し、その後右操舵を継続して図７（ｃ）で発電型磁気センサＧＭｂでパルス電圧ＰＲｂが発生し、このパルス電圧ＰＲｂが発生した直後に左操舵に反転したときに、発電型磁気センサＧＭｂではパルス電圧ＰＲｂを発生するタイミングが図６（ｃ）で過ぎているのでパルス電圧ＰＲｂは発生されず、ステアリングシャフト２の入力軸２ａが図７（ａ）に対してと同じ位置に戻った図６（ｅ）の状態で発電型磁気センサＧＭｄからパルス電圧ＰＲｄが発生されることになり、結局「ＡＢＤ」の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「０」である。
【００３２】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が左操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も左操舵状態で、発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生した直後に、右操舵状態に反転する場合の左右操舵パターンＰ６がある。この左右操舵パターンＰ６では、前述した図７の逆方向の回転となるので、図５に示すように、「ＡＤＢ」、「ＢＤＡ」、「ＣＢＤ」及び「ＤＣＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「０」である。
【００３３】
また、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で隣接する２つの発電型磁気センサで連続してパルス電圧を発生させ、２つ目のパルス電圧が発生してから３つ目のパルス電圧が発生する前に反転させて左操舵状態とした場合の右左操舵パターンＰ７がある。この右左操舵パターンＰ７は、図５に示すように、「ＡＢＡ」、「ＢＣＢ」、「ＣＤＣ」及び「ＤＡＤ」の４種類の信号パターンとなる。
【００３４】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図８（ａ）に示すように、例えば、まず、右操舵によって発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生し、その後右操舵を継続して図８（ｃ）で発電型磁気センサＧＭｂでパルス電圧ＰＲｂが発生し、このパルス電圧ＰＲｂが発生してからさらに右操舵を継続して図８（ｄ）に示すように、３つめのパルス電圧ＰＲｃが発生する前に左操舵に反転したときには、発電型磁気センサＧＭｂではパルス電圧ＰＲｂを発生するタイミングが図８（ｄ）で過ぎているのでパルス電圧ＰＲｂは発生されず、ステアリングシャフト２の入力軸２ａが図８（ａ）に対して９０°半時計方向にずれた位置となった図８（ｅ）の状態で発電型磁気センサＧＭａからパルス電圧ＰＲａが発生されることになり、結局「ＡＢＡ」の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋１」である。
【００３５】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、左操舵で隣接する２つの発電型磁気センサで連続してパルス電圧を発生させ、２つ目のパルス電圧が発生してから３つ目のパルス電圧が発生する前に反転させて右操舵状態とした場合の左右操舵パターンＰ８がある。この右左操舵パターンＰ８は、図５に示すように、「ＡＤＡ」、「ＢＡＢ」、「ＣＢＣ」及び「ＤＣＤ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「−１」である。
【００３６】
さらに、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に反転させて左操舵することにより、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、再反転して１つ置いた元の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる右左右操舵パターンＰ９がある。この右左右操舵パターンＰ９は、図５に示すように、「ＡＣＡ」、「ＢＤＢ」、「ＣＡＣ」及び「ＤＢＤ」の４種類の信号パターンとなる。
【００３７】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図９（ａ）に示すように、例えば、まず、右操舵によって発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生し、その直後に反転して左操舵を行うと、発電型磁気センサＧＭｄではパルス電圧発生タイミングが過ぎているので、右操舵を継続したときに、図９（ｃ）に示すように発電型磁気センサＧＭｃでパルス電圧ＰＲｃが発生し、このパルス電圧ＰＲｂが発生した直後に反転して左操舵すると、図９（ｄ）に示すように、発電型磁気センサＧＭｄでのパルス電圧発生タイミングが過ぎているので、図９（ｅ）に示すように、硬磁性体２１が元の位置即ち発電型磁気センサＧＭａに戻った時点で、パルス電圧ＰＲａが発生されることになり、結局「ＡＣＡ」の信号パターンとなる。この場合の領域移動量は「０」である。
【００３８】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、左操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に反転させて右操舵することにより、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、再反転して１つ置いた元の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる左右左操舵パターンＰ１０がある。この左右左操舵パターンＰ１０は、図５に示すように、右左右操舵パターンＰＣ５と同様の「ＡＣＡ」、「ＢＤＢ」、「ＣＡＣ」及び「ＤＢＤ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「０」である。
【００３９】
さらにまた、他の操舵パターンとして、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、左操舵に反転し、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる前に、再度反転して右操舵して、最初の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた後に、右操舵を継続して次の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる右左右操舵パターンＰ１１がある。この右左右操舵パターンＰ１１は、図５に示すように、「ＡＡＢ」、「ＢＢＣ」、「ＣＣＤ」及び「ＤＤＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋１」である。
【００４０】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、左操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、右操舵に反転し、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる前に、再度反転して左操舵して、最初の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた後に、左操舵を継続して次の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる左右左操舵パターンＰ１２がある。この左右左操舵パターンＰ１２は、図５に示すように、「ＡＡＤ」、「ＢＢＡ」、「ＣＣＢ」及び「ＤＤＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の領域移動量は「−１」である。
【００４１】
さらに、他の操舵パターンとして、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後に、１つの発電型磁気センサを挟んで右操舵及び左操舵を繰り返すことにより、１つの磁気センサで３回パルス電圧を発生させる右左右操舵パターンＰ１３がある。この右左右操舵パタンＰ１３は、図５に示すように、「ＡＡＡ」、「ＢＢＢ」、「ＣＣＣ」及び「ＤＤＤ」の４種類の信号パターンがある。この場合の領域移動量は「０」である。
【００４２】
このように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後の３つのパルス電圧を検出し、検出した信号パターンが上述した何れの信号パターンに属するかを判定することにより、現在の回転領域としての操舵領域を正確に推定することができ、移動した操舵領域に応じてカウンタメモリ１４ｄをアップ／ダウンカウントさせる。その後は、パルス電圧が入力される毎に、入力されたパルス電圧の識別コードと前回入力されたパルス信号の識別コードとを比較することにより、操舵領域の移動があったときに、その移動方向に応じてカウンタメモリ１４ｄを「１」だけアップ／ダウンカウントさせる。
【００４３】
ここで、第２の論理回路１４ｂの回路構成の一例は、図１０に示すように構成されている。すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後の初期状態で、メモリ１４ｃに最初から３つのパルス電圧が検出されてそれらに対応する識別コードがシフトレジスタに格納されると、３つ目の識別コードが格納された時点で、これら３つの識別コードが６ビットの入力レジスタ１００に格納される。この入力レジスタ１００に格納された３つの識別コードは第１の比較部１０１に入力される。
【００４４】
この第１の比較部１０１は、前述した図５の操舵パターンのうち信号パターンが同一となる操舵パターンＰ１０を除く操舵パターンＰ１〜Ｐ９及びＰ１１〜Ｐ１３に応じた信号パターンが登録された４つのレジスタＲ１〜Ｒ４を有するレジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２が設けられている。
そして、入力レジスタ１００に格納される３つの識別コードと各レジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２の各レジスタＲ１〜Ｒ４とが各レジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２に対応するアンドゲート群ＧＡＧ１〜ＧＡＧＮ１２の４つのアンドゲートＡＧ１〜ＡＧ４で比較され、各アンドゲートＡＧ１〜ＡＧ４の出力はオアゲートＯＧ１〜ＯＧ１２に供給される。
【００４５】
一方、カウントパルスを発生するパルス発生器１０２が設けられ、このパルス発生器１０２の出力側にゲート回路１０３が設けられ、このゲート回路１０３の出力がカウンタメモリ１４ｄのカウントパルス入力部に供給される。
また、ゲート回路１０３には、パルス発生器１０２で発生されるカウントパルスを１つだけ通過させるように時定数が設定された単安定回路１０４と、パルス発生器１０２で発生されるカウントパルスを２つだけ通過させるように時定数が設定された単安定回路１０５と、パルス発生器１０２で発生されるカウントパルスを３つだけ通過させるように時定数が設定された単安定回路１０６と、これら単安定回路１０４〜１０６の出力が入力されるオアゲートＯＲ１５とが設けられている。
【００４６】
そして、レジスタ群ＲＧ７、ＲＧ８、ＲＧ１０及びＲＧ１１の出力がオアゲートＯＧ１６を介し、選択回路ＳＬ１を介して一方の入力側にパルス発生器１０２で発生されるカウントパルスが入力されたアンドゲートＡＧ１３の他方の入力側に供給され、このアンドゲートＡＧ１３の出力が単安定回路１０４にトリが信号として入力されている。
また、レジスタ群ＲＧ１及びＲＧ３の出力がオアゲートＯＧ１７を介し、選択回路ＳＬ２を介して一方の入力側にパルス発生器１０２で発生されるカウントパルスが入力されたアンドゲートＡＧ１４の他方の入力側に供給され、このアンドゲートＡＧ１４の出力が単安定回路１０５にトリが信号として入力されている。
【００４７】
さらに、レジスタ群ＲＧ２及びＲＧ４の出力がオアゲートＯＧ１８を介し、選択回路ＳＬ３を介して一方の入力側にパルス発生器１０２で発生されるカウントパルスが入力されたアンドゲートＡＧ１５の他方の入力側に供給され、このアンドゲートＡＧ１５の出力が単安定回路１０６
にトリが信号として入力されている。
【００４８】
また、レジスタ群ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ８及びＲＧ１１の出力がオアゲートＯＲ１９を介してカウンタメモリ１４ｄのカウントアップ信号入力部に供給され、またオアゲートＯＧ３，ＯＧ４，ＯＧ８及びＯＧ１２の出力がオアゲートＯＲ２０を介してカウンタメモリ１４ｄのカウントダウン信号入力部に供給される。
【００４９】
さらに、第２の論理回路１４ｂは、初期状態で、三つ目の識別コードの読出しが完了した後は、不揮発性メモリ１４ｃに識別コードが書き込まれる毎に、現在の識別コードと前回の識別コードとに基づいて操舵方向が右切り方向即ち図２で見て矢印で示す時計方向であるか左切り方向即ち図２で見て矢印とは反対側の反時計方向であるかを判別し、右切りであるときにはカウンタメモリ１４ｄにカウントアップ信号を出力すると共に、単安定回路１０４によって１つのカウントパルスを出力し、左切りであるときにはカウンタメモリ１４ｄにカウントダウン信号を出力すると共に、単安定回路１０４によって１つのカウントパルスを出力する第２の比較部１２０を備えている。
【００５０】
この第２の比較部１２０は、不揮発性メモリ１４ｃに書込まれる識別コードが入力される２段のシフトレジスタ１２１と、右操舵時に発生する識別コードパターンを格納した第１レジスタ群ＲＧ２１と、左操舵時に発生する識別コードパターンを格納した第２レジスタ群ＲＧ２２と、シフトレジスタ１２１に書込まれた識別コードと第１レジスタ群ＲＧ２１に記憶された識別コードパターンとを比較するアンドゲート群ＧＡＧ２１と、シフトレジスタ１２１に書込まれた識別コードと第２レジスタ群ＲＧ２２に記憶された識別コードパターンとを比較するアンドゲート群ＧＡＧ２２と、アンドゲート群ＧＡＧ２１の各アンドゲートの出力が入力されるオアゲートＯＲ２１と、アンドゲート群ＧＡＧ２２の各アンドゲートの出力が入力されるオアゲートＯＲ２２と、オアゲートＯＲ２１及びＯＲ２２の出力が入力されるオアゲートＯＲ２３とを備えている。
【００５１】
そして、オアゲートＯＲ２１の出力が前述したオアゲートＯＲ１９の入力側に供給され、オアゲートＯＲ２２の出力が前述したオアゲートＯＲ２０の入力側に供給され、オアゲートＯＲ２３の出力が選択回路ＳＬ１に供給されている。
さらに、第２の論理回路１４ｂは、後述するマイクロコンピュータ１５から入力されるリセット信号ＲＳがリセット端子に入力され、前出したオアゲートＯＲ１６〜ＯＲ１８の出力及びレジスタ群ＲＧ５、ＲＧ６、ＲＧ９、ＲＧ１２の出力が入力されるオアゲートＯＲ３０の出力がセット端子に入力されるフリップフロップ回路１３０を有し、このフリップフロップ回路１３０のリセット時に論理値“０”となる肯定出力が各選択回路ＳＬ１〜ＳＬ３に選択信号として供給されている。
【００５２】
そして、カウンタメモリ１４ｄに記憶されている回転領域を表す計数値ｎが後述するマイクロコンピュータ１５から読取り可能とされている。
また、磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２は、硬磁性体２１で発生する磁界に応じて正弦波状及び余弦波状の磁気検出信号Ｓ１及びＳ２が出力され、これら磁気検出信号Ｓ１及びＳ２が後述するマイクロコンピュータ１５に入力される。
【００５３】
操舵トルクセンサ４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気的変化又は電気的変化に変換して操舵トルク検出値Ｔを検出するように構成されている。
【００５４】
そして、マイクロコンピュータ１５は、バッテリ１７からの電力がイグニッションスイッチ１８を介して入力されると共に、直接入力される。このマイクロコンピュータ１５には、操舵トルクセンサ４で検出した操舵トルク検出値Ｔ及び車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖが入力されると共に、モータ電流検出回路２０から入力されるモータ電流検出値ＩMDも入力され、さらに回転領域検出部１４のカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを読込み、操舵トルク検出値Ｔ、車速検出値Ｖ及びモータ電流検出値ＩMDに基づいて操舵補助制御処理を行うと共に、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎに基づいて操舵角検出処理を実行する。
【００５５】
操舵補助制御処理は、図１２に示す機能ブロック図で表すように、操舵トルクセンサ４から入力される操舵トルクＴが操舵補助指令値演算部４０及びセンタ応答性改善部４１に入力され、これら操舵補助指令値演算部４０及びセンタ応答性改善部４１の出力が加算器４２に入力され、その加算結果がトルク制御演算部４３に入力されている。センタ応答性改善部４１は、アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行う、トルク制御演算部４３の出力信号はモータロス電流補償部４４に入力され、その出力が加算器４５を経て最大電流制限部４６に入力され、最大電流制限部４６で最大電流値が制限されて電流制御部５０に入力される。モータロス電流補償部４４は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れない電流を上乗せして、モータ出力トルク０からの立ち上がりを改善し、最大電流制限部４６は、電流指令値の最大値が定格電流となるように制限している。電流制御部５０の出力は、Ｈブリッジ特性補償部５１に入力され、これにより電流ドライブ回路５２を介して電動モータ１３を駆動する。
【００５６】
電動モータ１３のモータ電流はモータ電流オフセット補正部６０を経てモータ角速度推定部６１、電流ドライブ切換部６２及び電流制御部５０に入力され、モータ端子電圧Ｖｍは直接モータ角速度推定部６１に入力される。モータ角速度推定部６１で推定された角速度ωｍはモータ角加速度推定部・慣性補償部６３、モータロストルク補償部６４及びヨーレート推定部６５に入力され、ヨーレート推定部６５の出力は収斂性制御部６６に入力され、収斂性制御部６６及びモータロストルク補償部６４の各出力は、加算器６７で加算され、その加算結果がさらに加算器７１を経て加算器４２に入力される。モータ角加速度推定部・慣性補償部６３はモータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクから排除し、慣性感の無い操舵感にし、収斂性制御部６６は車両のヨーを改善するために、ステアリングホイール１が振れ回る動作を抑制する。モータロストルク補償部６４はモータ１３のロストルク発生する方向、つまりモータ１３のロストルクの発生する方向、つまりモータ１３の回転方向に対してロストルク相当のアシストを行う。また、電流ディザ信号発生部８０が設けられており、電流ディザ信号発生部８０及びモータ角速度推定部・慣性補償部６３の各出力が加算器８１で加算され、その加算結果が加算器４５に入力されている。電流ディザ信号発生部８０は、モータが静摩擦で張りついてしまうのを防止する。
【００５７】
また、加算器７１には、ハンドル戻し制御部９０からハドル戻し制御信号ＨＲが印加され、ハンドル戻し制御部９０には車速センサ１６からの車速Ｖ、操舵角速度ωｈ及び後述する操舵角検出処理で算出した絶対操舵角θａが入力されている。操舵角速度ωｈとしては、絶対操舵角θａを微分した微分値又はモータ角速度推定部６１によって推定されたモータ角速度ωｍ、或いは舵角速度センサを設け、その舵角速度センサからの値を利用するようにしてもよい。
【００５８】
ここで、ハンドル戻し制御部９０の具体的構成は、図１３に示すように、絶対操舵角θａに基づいて所定関数でハンドル戻し基本電流値Ｉｒを出力するハンドル戻し基本電流回路９０Ａと、車速Ｖを入力して所定関数により車速Ｖに応じたゲインＧｖを出力するゲイン回路９０Ｂと、ハンドル戻し基本電流回路９０Ａからのハンドル戻し基本電流値Ｉｒとゲイン回路９０ＢからのゲインＧｖとを乗算する乗算器９０Ｃと、乗算器９０Ｃからの出力Ｉｒ・Ｇｖを接点ａ又はｂに切換えて出力するスイッチ９０Ｄと、絶対操舵角θａ及び操舵角速度ωｈを入力し、両者の符号の一致又は不一致を判定する符号判定回路９０Ｆと、スイッチ９０Ｄが接点ｂ側に切換えられたときの出力を０とする零出力回路９０Ｅとで構成されている。
【００５９】
符号判定回路９０Ｆは、判定信号としてスイッチ信号ＳＷを出力してスイッチ９０Ｄの接点を切換えるが、絶対操舵角θａ及び操舵角速度ωｈの符号が不一致のときにスイッチ信号ＳＷで接点ｂに切換える。また、スイッチ９０Ｄの接点ａ，ｂは、操舵角速度ωｈが零となったことを検出する回路（図示せず）からも切換えられるようになっている。
【００６０】
一方、マイクロコンピュータ１５で実行する操舵角検出処理は、イグニッションスイッチ１８がオン状態となってマイクロコンピュータ１５に電源が投入されている状態で、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、図１４に示すように、先ず、ステップＳ１で、回転領域検出部１４の不揮発性メモリ１４ｃの最終パルス記憶領域に格納された、イグニッションスイッチ１８をオフ状態、即ちマイクロコンピュータ１５への電源をオフ状態とする前に発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄから最後にパルス電圧を入力したときの、ステアリングシャフト２の入力軸２ａの操舵領域を表す最終操舵領域ＳＡ(n-1)を読込む。
【００６１】
次いで、ステップＳ２に移行して、回転領域検出部１４のカウンタメモリ１４ｄからイグニッションスイッチ１８をオフ状態としていた間の操舵領域の移動量を表す計数値ｎを読込む。
次いで、ステップＳ３に移行して、ステップＳ１で読込んだ最終操舵領域ＳＡ(n-1)にステップＳ２で読込んだカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを加算して、現時点における入力軸２ａの操舵領域の領域値を表す現操舵領域ＳＡ(n)を算出し、算出した現操舵領域ＳＡ(n)を例えばＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に記憶する。
【００６２】
次いで、ステップＳ４に移行して、磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２で検出した９０度位相が異なる磁気検出信号Ｓ１及びＳ２を読込み、次いでステップＳ５に移行して、読込んだ磁気検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて下記（１）式の演算を行って舵角θを算出する。
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｓ１／Ｓ２） …………（１）
【００６３】
次いで、ステップＳ６に移行して、現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)と、ステップＳ５で算出した舵角θとから絶対操舵角θａを算出する図１５に示す操舵角算出処理を実行する。
【００６４】
次いで、ステップＳ７に移行して、パルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ及びＰＲａ〜ＰＲｄの何れかが発生したか否かを判定する。この判定は、例えば、不揮発性メモリ１４ｃに第１の論理回路１４ａによって識別コードが書込まれたか否かを判定することにより行う。
不揮発性メモリ１４ｃに識別コードが書込まれたときには、ステップＳ８に移行して、書込まれた識別コードと前回書込まれた識別コードとに基づいてステアリングシャフト２の入力軸２ａの操舵方向を判定する。
【００６５】
次いでステップＳ９に移行して、操舵方向が右操舵であるか否かを判定し、右操舵であるときにはステップＳ１０に移行して、不揮発性メモリ１４ｃに記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)に“１”を加算して新たな現操舵領域ＳＡ(n)を算出すると共に、算出した現操舵領域ＳＡ(n)を例えばＲＡＭに形成した現操舵領域記憶領域に更新記憶してからステップＳ１３に移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ９の判定結果が右操舵ではないときには、ステップＳ１１に移行して、操舵方向が左操舵であるか否かを判定し、左操舵であるときにはステップＳ１２に移行して、現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)から“１”を減算した値を新たな現操舵領域ＳＡ(n)として算出し、算出した現操舵領域ＳＡ(n)をＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に更新記憶してから後述するステップＳ１３に移行し、ステップＳ１１の判定結果が左操舵ではないときには前回と同一の発電型式センサからパルス電圧が出力されているものと判断してそのまま後述するステップＳ１３に移行する。
【００６７】
ステップＳ１３では、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチ１８がオン状態を継続しているときには前記ステップＳ４へ戻り、イグニッションスイッチ１８がオン状態からオフ状態に反転したときにはステップＳ１３に移行する。
このステップＳ１３では、ＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)を読込み、読込んだ現操舵領域ＳＡ(n)を最終操舵領域ＳＡ(n-1)として不揮発性メモリ１４ｃの最終操舵領域記憶領域に記憶してからステップＳ１４に移行して、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを“０”にリセットしてから操舵角検出処理を終了する。
【００６８】
なお、マイクロコンピュータ１５はイグニッションスイッチ１８がオフ状態となった場合でも、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となったときに実行すべき所定の処理が終了するまでの間、少なくとも動作可能状態を継続するように、所定の自己保持時間だけ自己保持する自己保持機能が設定されており、この自己保持時間が経過したときに、自己保持を解除してオフ状態に移行する。
【００６９】
そして、図１４の処理におけるステップＳ６の絶対操舵角算出処理は、図１５に示すように、まず、ステップＳ２１で、ＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)を読込み、この現操舵領域ＳＡ(n)の値が零であるか符号が正負であるかを判定し、ＳＡ(n)＝０であるときにはステップＳ２２に移行して、右操舵でパルス電圧ＰＲｂが発生したときの硬磁性体２１の取り得る回転範囲が−１８０°〜０°であり、左操舵でパルス電圧ＰＬｂが発生したときの硬磁性体２１の取り得る回転範囲が−９０°〜＋９０°であることから、現操舵領域ＳＡ(n)が“０”を表す場合の硬磁性体２１の取り得る範囲は−１８０°〜＋９０の判定ということになる。
【００７０】
このため、前述したステップ５で算出した舵角θが０°≦θ＜９０°を満足する場合には、舵角θを絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定し、これをＲＡＭ等の絶対操舵角記憶領域に更新記憶してからステップＳ４３に移行して、絶対操舵角θａをハンドル制御部９０に出力してから図１４の処理におけるステップＳ７に戻る。
【００７１】
また、前記ステップＳ２１の判定結果が現操舵領域ＳＡ(n)の符号が正であるときには、ステップＳ２３に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋１であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋１であるときには、ステップＳ１４に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)での硬磁性体２１の取り得る角度が−９０°〜１８０°の範囲であることから、前記ステップＳ５で算出した舵角θが０°〜１８０°の範囲であるときには、舵角θを絶対操舵角θａとして設定し、その他の場合には、舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してからステップＳ４０に移行する。
【００７２】
さらに、ステップＳ２３の判定結果が、ＳＡ(n)＝＋１ではないときには、ステップＳ２５に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋２であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋２であるときにはステップＳ２６に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θを絶対操舵角θａとして設定してからステップＳ４０に移行する。
さらにまた、ステップＳ２５の判定結果が、ＳＡ(n)＝＋２ではないときにはステップＳ２７に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋３であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋３であるときにはステップＳ２８に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θを絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４０に移行する。
【００７３】
なおさらに、ステップＳ２７の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が＋３ではないときには、ステップＳ２９に移行して、現操舵猟期ＳＡ(n)が＋４であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋４であるときには、ステップＳ３０に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０°≦θ＜９０°の範囲であるときには舵角θに３６０°を加算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θをそのまま絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７４】
また、ステップＳ２９の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が＋４ではないときには、ステップＳ３１に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋５であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋５であるときにはステップＳ３２に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０≦θ＜１８０°の範囲であるときには舵角θに３６０°を加算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θをそのまま絶対操舵角θａとして設定してからステップＳ４３に移行する。
【００７５】
さらに、ステップＳ３１の判定結果がＳＡ(n)＝＋５ではないときにはステップＳ３３に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θに３６０°を加算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
一方、前記ステップＳ２１の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)の符号が負であるときにはステップＳ３４に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が−１であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝−１であるときにはステップＳ３５に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７６】
また、ステップＳ３４の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が−１ではないときには、ステップＳ３６に移行し、現操舵領域ＳＡ(n)が−２であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝−２であるときには、ステップＳ３７に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
さらに、ステップＳ３６の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が−２ではないときにはステップＳ３８に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が−３であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝−３であるときにはステップＳ３９に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０°≦θ＜１８０°の範囲であるときには舵角θから−３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θから−７２０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７７】
さらにまた、前記ステップＳ３８の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が−３ではないときにはステップＳ４０に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０°≦θ＜９０°の範囲であるときには舵角θから−３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には、舵角θから−７２０°を減算した値絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７８】
なおさらに、ステップＳ４０の判定結果が、ＳＡ(n)＝−４ではないときには、ステップＳ４２に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θから７２０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７９】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両の走行状態から例えば車両のステアリングホイール１を中立位置即ち直進走行時の絶対操舵角θａが０°となっている状態で停止させ、イグニッションスイッチ１８をオフ状態としたものとする。このとき、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前に例えば右操舵状態で、発電型磁気センサＧＭｂでパルス電圧ＰＲｂが出力され、次いで発電型磁気センサＧＭｃでパルス電圧ＰＲｃが出力されたものとすると、図１４の操舵角検出処理におけるステップＳ８で操舵方向が右操舵であると判定されることになり、ステップＳ９を経てステップＳ１０に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)に“１”が加算されて現操舵領域ＳＡ(n)が“０”となる。
この状態で、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となると、ステップＳ１３で、現操舵領域ＳＡ(n)が最終操舵領域ＳＡ(n-1)として回転領域検出部１４の不揮発性メモリ１４ｃに形成された最終操舵領域記憶領域に記憶される。
【００８０】
次いで、ステップＳ１４に移行して、回転領域検出部１４に対してリセット信号ＲＳが出力される。
このため、回転領域検出部１４の不揮発性メモリ１４ｃに形成されたシフトレジスタがクリアされると共に、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“０”にクリアされ、さらに第２の論理回路１４ｂで、フリップフロップ回路１３０がリセットされて初期状態にセットされて、選択回路ＳＬ１〜ＳＬ３で第１の比較部１０１が選択される。その後、マイクロコンピュータ１５による自己保持状態が解除されてマイクロコンピュータ１５への通電が停止される。
【００８１】
しかしながら、操舵角センサ３は、図２に示すように、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄを備えており、ステアリングホイール１が操舵されると、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄから出力されるパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄが回転領域検出部１４に供給される。
すなわち、前述したように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前で、ステアリングホイール１が操舵角０°より僅かに左操舵された位置にあるものとすると、図２に示すように、硬磁性体２１のＮ極及びＳ極が発電型磁気センサＧＭｂとＧＭｃとの中間位置より僅かに左操舵された位置及び発電型磁気センサＧＭｄとＧＭａとの中間位置より僅かに左操舵された位置にあるものとする。
【００８２】
この状態では、ステアリングホイール１が操舵されていないので、各発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄからパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ及びＰＲａ〜ＰＲｄは出力されず、回転領域検出部１４も作動停止状態にあり、不揮発性メモリ１４ｃに形成されたシフトレジスタがクリアされていると共に、カウンタメモリ１４ｄも計数値ｎが“０”にクリアされている。
【００８３】
この車両の停止状態で、車両に運転者が乗車して、イグニッションスイッチ１８をオン状態とすることなく、ステアリングホイール１を例えば右切りすると、これに応じて硬磁性体２１が図２で矢印Ａで示すように時計方向に回動する。このため、発電型磁気センサＧＭｃに硬磁性体２１のＮ極の中心点からＳ極側に４５°傾斜した位置が近づくことになるため、ステアリングホイール１が中立位置即ち０°に達した位置で、発電型磁気センサＧＭｃから図１１（ｃ）に示すようにパルス電圧ＰＲｃが出力される。
【００８４】
このパルス電圧ＰＲｃが第１及び第２の論理回路１４ａ及び１４ｂと不揮発性メモリ１４ｃ及びカウンタメモリ１４ｄとに供給されるので、これら論理回路１４ａ及び１４ｃと不揮発性メモリ１４ｃ及びカウンタメモリ１４ｄとが作動状態となり、これによって、不揮発性メモリ１４ｃのシフトレジスタの先頭位置にパルス電圧ＰＲｃを出力した発電型磁気センサＧＭｃを表す識別コードＣが記憶される。
【００８５】
この操舵角０°の状態からさらに右切りを継続して、発電型磁気センサＭＧｄ及びＭＧａから順次パルス電圧ＰＲｄ及びＰＲａが出力されると、これらが第１の論理回路１４ａで識別コードＤ及びＡに変換されて不揮発性メモリ１４ｃに形成されたシフトレジスタに順次記憶される。
そして、３つ目の識別コードＡがシフトレジスタに記憶された時点で、第２の論理回路１４ｂでシフトレジスタに記憶されている３つの識別コードＣ，Ｄ，Ａを読出して、先頭から順にレジスタ１００に登録される。
【００８６】
このように、レジスタ１００に３つの識別コードＣ，Ｄ，Ａが登録されると、レジスタ１００の出力と、これらと同一配列となるレジスタ群ＲＧ１のレジスタＲ３に登録されたＣ，Ｄ，Ａの出力とが入力されるアンドゲート群ＡＧ３の出力がオン状態となり、これがオアゲートＯＲ１及びＯＲ１９を介してカウンタメモリ１４ｄのカウントアップ信号入力側に供給されると共に、オアゲートＯＲ１及びＯＲ１７を介し、さらに選択回路ＳＬ２を介してアンドゲートＡＧ１４に供給される。
【００８７】
このアンドゲートＡＧ１４は、パルス発生器１０２から１つのカウントパルスが発生された時点で、出力がオン状態となり、これが単安定回路１０５にトリガ信号として入力される。このため、単安定回路１０５からパルス発生器１０２で発生されたカウントパルスを２つだけ通過させるに必要十分な時間オン状態となる矩形波信号がオアゲートＯＲ１４を介してゲート回路１０３に供給されるので、ゲート回路１０３が開状態となり、２つのカウントパルスがカウンタメモリ１４ｄのカウントパルス入力側に供給される。このため、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“０”からカウントアップされて“＋２”となって、硬磁性体２１の回転角度である略１８０°に対応した値となる。
【００８８】
このように、各レジスタ群ＲＧ１〜ＲＧ１２の何れかのアンドゲートＡＧ１〜ＡＧ４からオン状態の出力信号が出力されると、この出力信号がオアゲートＯＲ３０を介してフリップフロップ回路１３０に入力されることにより、このフリップフロップ回路１３０がセットされて、その肯定出力がオン状態となることにより、単安定回路１０４〜１０６の入力側に設けられた選択回路ＳＬ１〜ＳＬ３が第２の比較部１２０側に切換えられる。このため、次に発電型磁気センサＭＧａ〜ＭＧｄからパルス電圧が出力されたときに、第２の比較部１２０のレジスタ１２１と第１及び第２のレジスタ群ＲＧ２１及びＲＧ２２との識別コードを比較して操舵方向を判定し、操舵方向に応じたアンドゲート群ＧＡＧ２１又はＧＡＧ２２からオン状態の出力信号が得られ、これら出力信号が選択回路ＳＬ１を介してアンドゲートＡＧ１３に供給されると共に、操舵方向に応じてカウンタメモリ１４ｄのカウントアップ信号入力側又はカウントダウン信号入力側に供給されて、右操舵である状態ではカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“１”だけカウントアップされ、左操舵である状態ではカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“１”だけカウントダウンされる。
【００８９】
以後、ステアリングホイール２の操舵方向に応じて発電型磁気センサＭＧａ〜ＭＧｄからパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄが出力される毎に順次カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが変化される。
また、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後の初期状態における操舵パターンが第１〜第１２レジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２に全て記憶されているので、発電型磁気センサＭＧａ〜ＭＧｄから３つのパルス電圧が得られる迄の初期状態で、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを操舵パターンに応じた操舵領域の移動量に応じた値に正確に追従させることができる。
【００９０】
すなわち、前述した図７〜図９に示す操舵パターンでもステアリングホイール２の回転に応じた操舵領域の移動量に応じた正確なカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを得ることができる。
この車両の停止状態から、車両を発進させるために、イグニッションスイッチ１８をオン状態とすると、これに応じてマイクロコンピュータ１５にバッテリ１７からの電力が投入されることにより、このマイクロコンピュータ１５で操舵補助制御処理及び図１４に示す操舵角検出処理が実行開始される。
【００９１】
このうち、操舵角検出処理では、図１４に示すように、先ず、前回のイグニッションスイッチ１８をオフ状態としたときの最終操舵領域ＳＡ(n-1)を読込み（ステップＳ１）、ついでカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを読込む（ステップＳ２）。そして、読込んだ最終操舵領域ＳＡ(n-1)に計数値を加算して現操舵領域ＳＡ(n)を算出する（ステップＳ３）。
【００９２】
このとき、前述したように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態であったときの初期状態で発電型磁気センサＭＧｃ、ＭＧｄ及びＭＧａでパルス電圧ＰＲｃ、ＰＲｄ及びＰＲａが出力されて、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“＋２”となり、この状態で、さらに右切りを継続して、発電型磁気センサＭＧｂ及びＭＧｃでパルス電圧ＰＲｂ及びＰＲｃが出力された場合には、右操舵状態であるので、計数値ｎが夫々“１”だけカウントアップして“＋４”となる。
【００９３】
この状態で、イグニッションスイッチ１８をオン状態とすると、最終操舵領域ＡＳ(n-1)が“０”であるので、図１４の操舵角検出処理が実行開始されたときに、ステップＳ３で最終操舵領域ＡＳ(n-1)にカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが加算されて現操舵領域ＡＳ(n)が算出されることになり、ＡＳ(n)＝＋４となって、硬磁性体２１が図６（ｃ）に示す状態となっている。この状態では、硬磁性体２１が右操舵で発電型磁気センサＭＧｄでパルス電圧ＰＲｃが発生する手前から硬磁性体２１が左操舵で発電型磁気センサＭＧａでパルス電圧ＰＬａが発生する手前までの間の１８０°〜４５０°の範囲内の操舵角を取り得ることになる。このときに磁気センサＭＤ１及びＭＤ２で検出した９０°位相のずれた磁気検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて前記（１）式に従って算出する舵角θが硬磁性体２１の回転角に応じた４５°であるものとすると、図１５の絶対操舵角θａの算出処理で、ステップＳ２９からステップＳ３０に移行して、０°≦θ＜９０°であるので、θａ＝３６０°＋θとなり、絶対操舵角θａが４０５°となり、正確な絶対操舵角θａを算出することができる。
【００９４】
その後、同様に右操舵を継続すれば、順次発電型磁気センサＭＧｂ、ＭＧｃ……でパルス電圧ＰＲｂ、ＰＲｃ……が発生されて、現操舵領域ＡＳ(n)が＋１ずつ増加される。逆に、絶対操舵角θａが４０５°の状態から左操舵に反転した場合には、発電型磁気センサＧＭｃでパルス電圧ＰＬｃが発生されることになり、前回が発電型磁気センサＧＭｄでパルス電圧ＰＲｄが発生していたので、左操舵と判定されて、現操舵領域ＡＳ(n)が−１だけ減少される。
【００９５】
このようにして、上記実施形態によれば、硬磁性体２１の周囲に等間隔で４つの発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄを配置したので、これら磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄで操舵方向に応じて異なる角度でパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄを発生することができ、これらパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄによって、イグニッションスイッチ１８がオフ状態であって、入力電源が無い状態でも、回転領域検出部１４を駆動することができると共に、パルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄによってイグニッションスイッチ１８のオフ直後の初期状態では、３つのパルス電圧が入力された時点で操舵パターンを検出して、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎをステアリングホイール２の操舵領域に応じた値に追従させることができ、イグニッションスイッチ１８がオフ状態であっても、ステアリングホイール２の操舵による操舵領域の移動を確実に検出することができる。
【００９６】
そして、イグニッションスイッチ１８がオフ状態からオン状態となったときに、前回のイグニッションスイッチ１８がオフ状態となったときの最終操舵領域ＡＳ(n-1)にカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを加算することにより、現操舵領域ＳＡ(n)を正確に算出することができ、この現操舵領域ＳＡ(n)と磁気センサＭＤ１及びＭＤ２で検出した磁気検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて前記（１）式で算出した舵角θとに基づいて現在の絶対操舵角θａを正確に検出することができる。
【００９７】
そして、算出された絶対操舵角θａがハンドル戻し制御部９０に出力される。
このとき、ステアリングホイール２を中立位置（０°）から離れる方向に例えば左操舵して、絶対操舵角θａと操舵角速度ωｈとの符号が一致する場合には、ハンドル戻し制御部９０で、スイッチ９０Ｄがｂ接点に切換えられることによりハンドル制御信号ＨＲが“０”を維持し、ハンドル戻し制御が停止される。
【００９８】
その後、ステアリングホイール１を中立方向に向けて右切りするハンドル戻り操舵状態となると、これに応じて操舵角算出処理で順次絶対操舵角θａの絶対値が“０”に向けて減少する。このとき、絶対操舵角θａは負であり、操舵角速度ωｈの符号は右切りによる正であるので、両者の符号が異なることにより、ハンドル戻し状態であると判断されて、ハンドル戻し制御部９０のスイッチ９０Ｄがａ接点側に切換えられ、これにより、絶対操舵角θａに基づいてハンドル戻し電流基本回路９０Ａで算出されるハンドル戻し基本電流値Ｉｒにゲイン回路９０Ｂから出力される車速感応ゲインＧｖとを乗算器９０Ｃで乗算した値Ｉｒ・Ｇｖがハンドル戻し制御信号ＨＲとして加算器７１に出力される。このため、ハンドル戻し時にのみ良好なハンドル戻し制御を行うことができる。
【００９９】
このように、上記実施形態によれば、操舵角センサ３として発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄを採用しているので、車両が停止状態でイグニッションスイッチ１８がオフ状態であって、マイクロコンピュータ１５で操舵角検出が行えない状態であっても、ステアリングホイール１を操舵したときに、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄで発生されるパルス電圧ＰＬ１〜ＰＬ４Ｏ又はＰＰＲ１〜ＰＲ４に基づいて回転領域検出部１４の第１及び第２の論理回路１４ａ及び１４ｂと不揮発性メモリ１４ｃとが駆動されることにより、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎがステアリングホイール１の操舵による回転情報を表すことから、車両のイグニッションスイッチ１８をオフ状態とした停止中に、ステアリングホイール１の操舵状態を正確に記憶することができ、その後、イグニッションスイッチ１８をオン状態としてマイクロコンピュータ１５に電源が投入されて操舵角検出処理が実行されたときに、計数値ｎに基づいて正確な絶対操舵角θａを算出することができる。
【０１００】
そして、正確な絶対操舵角θａに基づいてハンドル戻し制御部９０でハンドル戻し制御を行うことにより、ステアリングホイール１を中立位置に戻すハンドル戻し時のみハンドル戻し制御を行うことにより、最適なハンドル戻し制御を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２を発電型磁気センサＧＭａ及びＧＭｄと同一位置に配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転方向位置は同一で上下に異なる位置に配置したり、異なる任意の位置に配設したりするようにしてもよく、要は硬磁性体２１の回転位置の中立位置からの１周期の磁気的変化を検出できればよい。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、２つの磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１つの磁気検出素子ＭＤ０で硬磁性体２１の回転１周期を検出するようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、上記実施形態においては、硬磁性体２１の着磁形態については言及していないが、図１６（ａ）に示すように、硬磁性体２１の円周方向に１組のＮ極及びＳ極を配置したり、図１６（ｂ）に示すように、軸方向にＮ極及びＳ極を着磁し、その着磁方向を左右で逆方向として、２組の磁極部を形成したりしてもよい。さらには、図１７（ａ）に示すように、硬磁性体２１の対向する４半部を軸方向にＮ極及びＳ極を着磁し、その着磁方向を左右で逆方向として２組の磁極部を形成したり、図１７（ｂ）に示すように、硬磁性体２１の対向する４半部を半径方向にＮ極及びＳ極に着磁し、その着磁方向を左右で逆方向として１組の磁極部を形成したり、図１７（ｃ）に示すように、非磁性部の円周方向の対向する４半部における外周面に軸方向に互いに逆方向に着磁した磁石部を形成したり、図１７（ｄ）に示すように、非磁性部の円周方向の対向する４半部における外周面に半径方向に互いに逆方向に着磁した磁石部を形成するようにしてもよい。
【０１０３】
さらにまた、上記実施形態においては、硬磁性体２１を円周方向に１組のＮ極及びＳ極を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円周方向に２組のＮ極及びＳ極を交互に形成するようにしてもよく、この場合の着磁形態としては、図１８（ａ）に示すように、円周方向に１組のＮ極及びＳ極を配置する場合や、図１８（ｂ）に示すように、軸方向にＮ極及びＳ極を着磁してその着磁方向を順次反転させる場合としてもよい。
【０１０４】
なおさらに、上記実施形態においては、電動モータ１３をＨブリッジで駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではく、電動モータをブラシレスモータとしたインバータ回路で駆動するようにしてもよく、この場合には、操舵補助制御処理としてベクトル制御処理を適用するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、操舵角検出処理で検出した操舵角θａを電動パワーステアリング装置のハンドル戻し制御部９０に供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、サスペンション制御装置や車両走行制御装置等の絶対操舵角θａに基づいて制御を行う任意の車載装置に本発明を適用することができる。
【０１０５】
さらに、上記実施形態においては、操舵角を検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、任意の回転体の絶対回転角を検出する場合に本発明を適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】操舵角センサを示す概略構成図である。
【図３】発電型磁気センサを示す説明図であって、（ａ）は構成図、（ｂ）はパルス電圧波形図である。
【図４】回転領域検出部の構成を示すブロック図である。
【図５】イグニッションスイッチのオフ時における操舵パターンを示す説明図である。
【図６】右操舵パターンの一例を示す説明図である。
【図７】右左操舵パターンの一例を示す説明図である。
【図８】右左操舵パターンの他の例を示す説明図である。
【図９】右左右操舵パターンの一例を示す説明図である。
【図１０】回転領域検出部の第２の論理回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の動作の説明に供する信号波形図である。
【図１２】コントローラで実行する操舵補助制御処理の機能ブロック図である。
【図１３】図１２のハンドル戻り制御部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１４】コントローラで実行する操舵角検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】操舵角検出処理の絶対操舵角算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】円周方向に１組の磁極部を形成した硬磁性体の着磁例を示す説明図である。
【図１７】円周方向に１組の磁極部を形成した硬磁性体の着磁例の他の例を示す説明図である。
【図１８】円周方向に２組の磁極部を形成した硬磁性体を示す説明図である。
【図１９】端面に磁極部を形成した、これに対向して発電型磁気センサ及び磁気検出素子を配置した操舵角センサを示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵角センサ、４…操舵トルクセンサ、９…ステアリングギヤ機構、１１…操舵補助機構、１２…減速ギヤ、１３…電動モータ、１４…回転領域検出部、１５…コントローラ、１６…車速センサ、１７…バッテリ、１８…イグニッションスイッチ、４０…操舵補助指令値演算部、５０…電流制御部、５１…Ｈブリッジ特性補償部、５２…電流ドライブ回路、６１モータ角速度推定部、９０…ハンドル戻し制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転自在に支持された回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転角検出装置としては、例えばステアリングロッドの速度と同じ速度で旋回し、多数のピックアップにより走査検出される第１の符号ディスクと、この第１の符号ディスクの速度の４分の１で旋回し、３つの符号トラックを有し、相応のピックアップによって走査検出される第２の符号ディスクとを有し、各ピックアップで走査検出した微信号及び粗信号を適切に結合して操舵角を検出するようにしたステアリング角度を検出するセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の回転角検出装置としては、例えばスプリングを介して本体に回転可能に取り付けられたカムと、このカムに係止され、多極の磁界と一極の磁界を並行に配置して形成した磁石リングと、前記多極の磁界を検知する複数個の第１の磁気抵抗素子と、前記一極の磁界を検知する第２の磁気抵抗素子と、第１及び第２の磁気抵抗素子の検知した磁界の変化をパルス信号に変換する回路とを備えた回転角検出装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特表平８−５１１３５０号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特許第２５３２４６９号明細書（第１頁、図４、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ステアリングロッドに第２の符号ディスクが遊星ギヤを介して連結されているので、構造が複雑でヒステリシスが大きく、また遊星ギヤの叩音の発生や摩耗等による経年変化を生じるという未解決の課題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、ステアリング軸の回転に対して、非接触で回転を検出することができるものであるが、電源オフ時にステアリングホイールが回転すると、このときのステアリングシャフトの回転数は検出できず、電源オン時に正確な操舵絶対角を検出することができないという未解決の課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、非接触で電源オフ時に回転体が回転された場合でも正確に絶対回転角を検出することができる回転角検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る回転角検出装置は、回転自在に支持された回転体に円周方向に少なくとも１組のＮ極及びＳ極を有する硬磁性体を配設し、該硬磁性体に対向して、当該硬磁性体によって互いに磁気的に９０度の位相差を有するパルス電圧を発生する４個の発電型磁気検出部と所定数の磁気検出部とを配設し、少なくとも電源オフ時に各発電型磁気検出部で発生されるパルス電圧によって駆動されてパルス電圧数を回転方向に基づいて加減算計数して回転領域に応じた計数値を生成して記憶する計数手段と、電源オン時に前記計数手段に記憶されている計数値に基づく回転領域と前記磁気検出部から出力される磁気的周期とに基づいて絶対回転角を検出する回転角検出部とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る回転角検出装置は、請求項１に係る発明において、前記硬磁性体は前記回転体の外周面に配設されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る回転角検出装置は、請求項１に係る発明において、前記硬磁性体は前記回転体の端面に配設されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る回転角検出装置は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記発電型磁気検出部は、大バルクハウゼン現象を応用した磁気センサで構成されていることを特徴としている。
【０００９】
なおさらに、請求項５に係る回転角検出装置は、請求項４に係る発明において、前記磁気センサは、中心部分と外郭部分とで異なる磁気特性を有する複合磁性ワイヤと該複合磁性ワイヤに巻装した検出コイルとで構成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６に係る回転角検出装置は、請求項１乃至５の何れか１つに係る発明において、前記計数手段は、発電型磁気検出部から出力されるパルス電圧で駆動される不揮発性メモリに形成された加減算カウンタで構成されていることを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項７に係る回転角検出装置は、請求項１乃至６の何れか１つに係る発明において、前記回転体は操舵装置を構成するステアリングシャフトであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転体の回転に伴って回転する硬磁性体に対向して、発電型磁気検出部を配設することにより、この発電型磁気検出部から硬磁性体の回転に応じてパルス電圧を出力し、このパルス電圧で計数手段を駆動して、当該パルス電圧を操舵方向に応じて加減算計数して記憶しておくことにより、電源オフ時に回転体が回転されたときの回転領域を特定することができ、電源オン時に、記憶されている計数値に基づく回転領域と磁気検出部から検出される磁気的周期とに基づいて回転角検出部で正確な絶対回転角を検出することができるという効果が得られる。
【００１３】
また、本発明を、操舵装置を構成するステアリングシャフトに適用することにより、操舵装置で電源オフ時に操舵を行っても操舵装置の絶対操舵角を正確に検出することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を操舵装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が回転体としてのステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、一端がステアリングホイール１に連結された入力軸２ａと、この入力軸２ａの他端に図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとで構成されている。そして、ステアリングシャフト２の回転角即ち操舵角が操舵角センサ３によって検出されると共に、ステアリングシャフト２に伝達される操舵トルクが操舵トルクセンサ４によって検出される。
【００１５】
一方、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント５を介してロアシャフト６に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント７を介してピニオンシャフト８に伝達される。このピニオンシャフト８に伝達された操舵力はステアリングギヤ９を介してタイロッド１０に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ９は、ピニオンシャフト８に連結されたピニオン９ａとこのピニオン９ａに噛合するラック９ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン９ａに伝達された回転運動をラック９ｂで直進運動に変換している。
【００１６】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１１が連結されている。この操舵補助機構１１は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１２と、この減速ギヤ１２に連結された操舵補助力を発生する例えば直流モータで構成される電動モータ１３とを備えている。
【００１７】
操舵角センサ３は、図２に示すように、ステアリングシャフト２の入力軸２ａの外周面に取付けられた左半部をＮ極に、右半部をＳ極に励磁されたリング状の硬磁性体２１と、この硬磁性体２１の外周側に近接対向して円周方向に９０°の間隔で固定配置された発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄと、例えば発電型磁気センサＧＭｄ及びＧＭｄと並列に夫々硬磁性体２１の外周側に近接対向して円周方向に９０°の間隔で固定配置された硬磁性体２１の磁気的周期を検出する磁気検出部としての磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２とを備えている。
【００１８】
ここで、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄの夫々は、図３（ａ）に示すように、複合磁性ワイヤ２２と、この複合磁性ワイヤ２２の回りに巻装された検出コイル２３とで構成されている。複合磁性ワイヤ２２は、中心部と外郭部とで磁気を通し易い特性と磁石に近い特性との異なる磁気特性を有して、磁性体が磁化される時に、磁性体内部の微少な磁石単位の境界である磁壁が一度に移動する大バルクハウゼン現象を生じるように構成されている。
【００１９】
この複合磁性ワイヤ２２が硬磁性体２１のＮ極によって磁化されると、急激な磁化の状態変化を生じ、この状態変化は短時間で発生するので、検出コイル２３に電磁誘導による起電力が発生し、この起電力がパルス電圧として回転領域検出部１４に出力される。
【００２０】
これらの発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄで発生されるパルス電圧は、図３（ｂ）に示すように、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄに硬磁性体２１のＮ極及びＳ極による正弦波の磁界が加わるものとしたときに、Ｎ極による正の磁界が加えられたときに、所定のタイミング例えば磁界が零の状態から正方向に増加して所定値に達したとき例えば４５°の位置で外部磁界による急激な状態変化を生じて、電磁誘導により検出コイル２３からパルス電圧ＰＲｉが出力される。このため、ステアリングホイール１を右切りしたときには、磁界が零である０°の状態から正方向に増加して例えば４５°となったときに実線図示のパルス電圧ＰＲｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を生成し、逆にステアリングホイール１を左切りしたときには、磁界が零である１８０°の状態から正方向に増加して例えば１３５°となったときに点線図示のパルス電圧ＰＬｉを生成する。
【００２１】
この回転領域検出部１４は、図４に示すように、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄから出力されるパルス電圧ＰＲａ〜ＰＲｄ及びＰＬａ〜ＰＬｂが入力され、入力されたパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉによって駆動される第１の論理回路１４ａと、第２の論理回路１４ｂと、不揮発性メモリ１４ｃと、カウンタメモリ１４ｄと、信号出力回路１４ｅとを備えている。
【００２２】
ここで、第１の論理回路１４ａは、入力されるパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉによって駆動され、イグニッションスイッチ１８がオン状態からオフ状態となった直後の初期状態で、入力されたパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉに基づいて出力した発電型磁気センサＧＭｉ（ｉ＝ａ〜ｄ）を判別し、判別した発電型磁気センサＧＭｉの２ビットで表される識別コードＡ（００）、Ｂ（０１）、Ｃ（１０）、Ｄ（１１）を不揮発性メモリ１４ｃに形成された例えば３段のシフトレジスタ領域の先頭位置に順次書込むように構成されている。
【００２３】
また、第２の論理回路１４ｂは、入力されるパルス電圧ＰＲｉ及びＰＬｉによって駆動され、イグニッションスイッチ１８がオン状態からオフ状態となった直後の初期状態で、不揮発性メモリ１４ｃのシフトレジスタ領域に三つ目の識別コードの書込みが完了した時点で、シフトレジスタ領域に格納されている現在及び過去２つの計３つの識別コードを入力順に読出し、これら３つの識別コードの並び順が予め設定した８つの操舵パターンの何れに該当するかを判定し、その判定結果に基づいて角度領域を表す変数Ｎに応じた数のカウントパルスをカウンタメモリ１４ｄへ出力すると共に、アップ／ダウン信号をカウンタメモリ１４ｄへ出力する。また、第２の論理回路１４ｂは、上記初期状態が完了した後は、順次入力される識別コードと前回の識別コードとを比較してステアリングシャフト２の入力軸２ａの操舵方向を判断し、右操舵であるときにはアップ信号及び１つのパルス信号をカウンタメモリ１４ｄに出力し、左操舵であるときにはダウン信号及び１つのパルス信号をカウンタメモリ１４ｄに出力する。
【００２４】
ここで、ステアリングシャフト２の入力軸の初期状態における操舵パターンとしては、図５に示すように、１３種類の操舵パターンに分類される。
先ず、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が右操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も右操舵状態を継続する場合の右操舵パターンＰＲ１がある。この右操舵パターンＰ１は、図５に示すように、「ＡＢＣ」、「ＢＣＤ」、「ＣＤＡ」及び「ＤＡＢ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋２」である。
【００２５】
また、図６に示すように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が左操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も左操舵状態を継続した後、右操舵状態に反転する場合の右操舵パターンＰ２がある。この右操舵パターンＰ２では、図５に示すように、「ＡＣＤ」、「ＢＤＡ」、「ＣＡＢ」及び「ＤＢＣ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋３」である。
【００２６】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図６（ａ）に示すように、例えば発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＬａが発生し、その直後に右操舵に反転したときに、発電型磁気センサＧＭｂではパルス電圧ＰＲｂを発生するタイミングが図６（ａ）で過ぎているのでパルス電圧ＰＲｂは発生されず、ステアリングシャフト２の入力軸２ａが図６（ａ）に対して１８０°右操舵された図６（ｃ）の状態で発電型磁気センサＧＭｃからパルス電圧ＰＲｃが発生され、続いてさらに９０°右操舵された図６（ｄ）の状態で発電型磁気センサＧＭｄからパルス電圧ＰＲｃが発生されることになり、結局「ＡＣＤ」の信号パターンとなる。
【００２７】
なお、図６で、左操舵状態で各発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄでパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄを発生させる硬磁性体２１のＮ極位置を●で表し、右操舵状態で各発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄでパルス電圧ＰＲａ〜ＰＲｄを発生させる硬磁性体２１のＮ極位置を○で表している。
【００２８】
さらに、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が左操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も左操舵状態を継続する場合の左操舵パターンＰ３がある。この左操舵パターンＰ３は、図５に示すように、「ＡＤＣ」、「ＢＡＤ」、「ＣＢＡ」及び「ＤＣＢ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「−２」である。
【００２９】
さらにまた、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が右操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も右操舵状態で、発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生した後に、左操舵状態に反転する場合の左操舵パターンＰ４がある。この左操舵パターンＰ４では、前述した図６の逆方向の回転となるので、図５に示すように、「ＡＣＢ」、「ＢＤＣ」、「ＣＡＤ」及び「ＤＢＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「−３」である。
【００３０】
なおさらに、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で隣接する２つの発電型磁気センサで連続してパルス電圧を発生させ、２つ目のパルス電圧が発生した直後に反転させて左操舵状態とした場合の右左操舵パターンＰ５がある。この右左操舵パターンＰ５は、図５に示すように、「ＡＢＤ」、「ＢＡＣ」、「ＣＢＤ」及び「ＤＡＣ」の４種類の信号パターンとなる。
【００３１】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図７（ａ）に示すように、例えば、まず、右操舵によって発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生し、その後右操舵を継続して図７（ｃ）で発電型磁気センサＧＭｂでパルス電圧ＰＲｂが発生し、このパルス電圧ＰＲｂが発生した直後に左操舵に反転したときに、発電型磁気センサＧＭｂではパルス電圧ＰＲｂを発生するタイミングが図６（ｃ）で過ぎているのでパルス電圧ＰＲｂは発生されず、ステアリングシャフト２の入力軸２ａが図７（ａ）に対してと同じ位置に戻った図６（ｅ）の状態で発電型磁気センサＧＭｄからパルス電圧ＰＲｄが発生されることになり、結局「ＡＢＤ」の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「０」である。
【００３２】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前が左操舵状態で、イグニッションスイッチ１８のオフ状態後も左操舵状態で、発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生した直後に、右操舵状態に反転する場合の左右操舵パターンＰ６がある。この左右操舵パターンＰ６では、前述した図７の逆方向の回転となるので、図５に示すように、「ＡＤＢ」、「ＢＤＡ」、「ＣＢＤ」及び「ＤＣＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「０」である。
【００３３】
また、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で隣接する２つの発電型磁気センサで連続してパルス電圧を発生させ、２つ目のパルス電圧が発生してから３つ目のパルス電圧が発生する前に反転させて左操舵状態とした場合の右左操舵パターンＰ７がある。この右左操舵パターンＰ７は、図５に示すように、「ＡＢＡ」、「ＢＣＢ」、「ＣＤＣ」及び「ＤＡＤ」の４種類の信号パターンとなる。
【００３４】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図８（ａ）に示すように、例えば、まず、右操舵によって発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生し、その後右操舵を継続して図８（ｃ）で発電型磁気センサＧＭｂでパルス電圧ＰＲｂが発生し、このパルス電圧ＰＲｂが発生してからさらに右操舵を継続して図８（ｄ）に示すように、３つめのパルス電圧ＰＲｃが発生する前に左操舵に反転したときには、発電型磁気センサＧＭｂではパルス電圧ＰＲｂを発生するタイミングが図８（ｄ）で過ぎているのでパルス電圧ＰＲｂは発生されず、ステアリングシャフト２の入力軸２ａが図８（ａ）に対して９０°半時計方向にずれた位置となった図８（ｅ）の状態で発電型磁気センサＧＭａからパルス電圧ＰＲａが発生されることになり、結局「ＡＢＡ」の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋１」である。
【００３５】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、左操舵で隣接する２つの発電型磁気センサで連続してパルス電圧を発生させ、２つ目のパルス電圧が発生してから３つ目のパルス電圧が発生する前に反転させて右操舵状態とした場合の左右操舵パターンＰ８がある。この右左操舵パターンＰ８は、図５に示すように、「ＡＤＡ」、「ＢＡＢ」、「ＣＢＣ」及び「ＤＣＤ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「−１」である。
【００３６】
さらに、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に反転させて左操舵することにより、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、再反転して１つ置いた元の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる右左右操舵パターンＰ９がある。この右左右操舵パターンＰ９は、図５に示すように、「ＡＣＡ」、「ＢＤＢ」、「ＣＡＣ」及び「ＤＢＤ」の４種類の信号パターンとなる。
【００３７】
すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後に、図９（ａ）に示すように、例えば、まず、右操舵によって発電型磁気センサＧＭａでパルス電圧ＰＲａが発生し、その直後に反転して左操舵を行うと、発電型磁気センサＧＭｄではパルス電圧発生タイミングが過ぎているので、右操舵を継続したときに、図９（ｃ）に示すように発電型磁気センサＧＭｃでパルス電圧ＰＲｃが発生し、このパルス電圧ＰＲｂが発生した直後に反転して左操舵すると、図９（ｄ）に示すように、発電型磁気センサＧＭｄでのパルス電圧発生タイミングが過ぎているので、図９（ｅ）に示すように、硬磁性体２１が元の位置即ち発電型磁気センサＧＭａに戻った時点で、パルス電圧ＰＲａが発生されることになり、結局「ＡＣＡ」の信号パターンとなる。この場合の領域移動量は「０」である。
【００３８】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、左操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に反転させて右操舵することにより、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、再反転して１つ置いた元の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる左右左操舵パターンＰ１０がある。この左右左操舵パターンＰ１０は、図５に示すように、右左右操舵パターンＰＣ５と同様の「ＡＣＡ」、「ＢＤＢ」、「ＣＡＣ」及び「ＤＢＤ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「０」である。
【００３９】
さらにまた、他の操舵パターンとして、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、右操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、左操舵に反転し、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる前に、再度反転して右操舵して、最初の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた後に、右操舵を継続して次の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる右左右操舵パターンＰ１１がある。この右左右操舵パターンＰ１１は、図５に示すように、「ＡＡＢ」、「ＢＢＣ」、「ＣＣＤ」及び「ＤＤＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の移動領域は「＋１」である。
【００４０】
同様に、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後、左操舵で１つの発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた直後に、右操舵に反転し、１つ置いた発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる前に、再度反転して左操舵して、最初の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させた後に、左操舵を継続して次の発電型磁気センサでパルス電圧を発生させる左右左操舵パターンＰ１２がある。この左右左操舵パターンＰ１２は、図５に示すように、「ＡＡＤ」、「ＢＢＡ」、「ＣＣＢ」及び「ＤＤＡ」の４種類の信号パターンとなる。この場合の領域移動量は「−１」である。
【００４１】
さらに、他の操舵パターンとして、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった後に、１つの発電型磁気センサを挟んで右操舵及び左操舵を繰り返すことにより、１つの磁気センサで３回パルス電圧を発生させる右左右操舵パターンＰ１３がある。この右左右操舵パタンＰ１３は、図５に示すように、「ＡＡＡ」、「ＢＢＢ」、「ＣＣＣ」及び「ＤＤＤ」の４種類の信号パターンがある。この場合の領域移動量は「０」である。
【００４２】
このように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後の３つのパルス電圧を検出し、検出した信号パターンが上述した何れの信号パターンに属するかを判定することにより、現在の回転領域としての操舵領域を正確に推定することができ、移動した操舵領域に応じてカウンタメモリ１４ｄをアップ／ダウンカウントさせる。その後は、パルス電圧が入力される毎に、入力されたパルス電圧の識別コードと前回入力されたパルス信号の識別コードとを比較することにより、操舵領域の移動があったときに、その移動方向に応じてカウンタメモリ１４ｄを「１」だけアップ／ダウンカウントさせる。
【００４３】
ここで、第２の論理回路１４ｂの回路構成の一例は、図１０に示すように構成されている。すなわち、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後の初期状態で、メモリ１４ｃに最初から３つのパルス電圧が検出されてそれらに対応する識別コードがシフトレジスタに格納されると、３つ目の識別コードが格納された時点で、これら３つの識別コードが６ビットの入力レジスタ１００に格納される。この入力レジスタ１００に格納された３つの識別コードは第１の比較部１０１に入力される。
【００４４】
この第１の比較部１０１は、前述した図５の操舵パターンのうち信号パターンが同一となる操舵パターンＰ１０を除く操舵パターンＰ１〜Ｐ９及びＰ１１〜Ｐ１３に応じた信号パターンが登録された４つのレジスタＲ１〜Ｒ４を有するレジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２が設けられている。
そして、入力レジスタ１００に格納される３つの識別コードと各レジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２の各レジスタＲ１〜Ｒ４とが各レジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２に対応するアンドゲート群ＧＡＧ１〜ＧＡＧＮ１２の４つのアンドゲートＡＧ１〜ＡＧ４で比較され、各アンドゲートＡＧ１〜ＡＧ４の出力はオアゲートＯＧ１〜ＯＧ１２に供給される。
【００４５】
一方、カウントパルスを発生するパルス発生器１０２が設けられ、このパルス発生器１０２の出力側にゲート回路１０３が設けられ、このゲート回路１０３の出力がカウンタメモリ１４ｄのカウントパルス入力部に供給される。
また、ゲート回路１０３には、パルス発生器１０２で発生されるカウントパルスを１つだけ通過させるように時定数が設定された単安定回路１０４と、パルス発生器１０２で発生されるカウントパルスを２つだけ通過させるように時定数が設定された単安定回路１０５と、パルス発生器１０２で発生されるカウントパルスを３つだけ通過させるように時定数が設定された単安定回路１０６と、これら単安定回路１０４〜１０６の出力が入力されるオアゲートＯＲ１５とが設けられている。
【００４６】
そして、レジスタ群ＲＧ７、ＲＧ８、ＲＧ１０及びＲＧ１１の出力がオアゲートＯＧ１６を介し、選択回路ＳＬ１を介して一方の入力側にパルス発生器１０２で発生されるカウントパルスが入力されたアンドゲートＡＧ１３の他方の入力側に供給され、このアンドゲートＡＧ１３の出力が単安定回路１０４にトリが信号として入力されている。
また、レジスタ群ＲＧ１及びＲＧ３の出力がオアゲートＯＧ１７を介し、選択回路ＳＬ２を介して一方の入力側にパルス発生器１０２で発生されるカウントパルスが入力されたアンドゲートＡＧ１４の他方の入力側に供給され、このアンドゲートＡＧ１４の出力が単安定回路１０５にトリが信号として入力されている。
【００４７】
さらに、レジスタ群ＲＧ２及びＲＧ４の出力がオアゲートＯＧ１８を介し、選択回路ＳＬ３を介して一方の入力側にパルス発生器１０２で発生されるカウントパルスが入力されたアンドゲートＡＧ１５の他方の入力側に供給され、このアンドゲートＡＧ１５の出力が単安定回路１０６
にトリが信号として入力されている。
【００４８】
また、レジスタ群ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ８及びＲＧ１１の出力がオアゲートＯＲ１９を介してカウンタメモリ１４ｄのカウントアップ信号入力部に供給され、またオアゲートＯＧ３，ＯＧ４，ＯＧ８及びＯＧ１２の出力がオアゲートＯＲ２０を介してカウンタメモリ１４ｄのカウントダウン信号入力部に供給される。
【００４９】
さらに、第２の論理回路１４ｂは、初期状態で、三つ目の識別コードの読出しが完了した後は、不揮発性メモリ１４ｃに識別コードが書き込まれる毎に、現在の識別コードと前回の識別コードとに基づいて操舵方向が右切り方向即ち図２で見て矢印で示す時計方向であるか左切り方向即ち図２で見て矢印とは反対側の反時計方向であるかを判別し、右切りであるときにはカウンタメモリ１４ｄにカウントアップ信号を出力すると共に、単安定回路１０４によって１つのカウントパルスを出力し、左切りであるときにはカウンタメモリ１４ｄにカウントダウン信号を出力すると共に、単安定回路１０４によって１つのカウントパルスを出力する第２の比較部１２０を備えている。
【００５０】
この第２の比較部１２０は、不揮発性メモリ１４ｃに書込まれる識別コードが入力される２段のシフトレジスタ１２１と、右操舵時に発生する識別コードパターンを格納した第１レジスタ群ＲＧ２１と、左操舵時に発生する識別コードパターンを格納した第２レジスタ群ＲＧ２２と、シフトレジスタ１２１に書込まれた識別コードと第１レジスタ群ＲＧ２１に記憶された識別コードパターンとを比較するアンドゲート群ＧＡＧ２１と、シフトレジスタ１２１に書込まれた識別コードと第２レジスタ群ＲＧ２２に記憶された識別コードパターンとを比較するアンドゲート群ＧＡＧ２２と、アンドゲート群ＧＡＧ２１の各アンドゲートの出力が入力されるオアゲートＯＲ２１と、アンドゲート群ＧＡＧ２２の各アンドゲートの出力が入力されるオアゲートＯＲ２２と、オアゲートＯＲ２１及びＯＲ２２の出力が入力されるオアゲートＯＲ２３とを備えている。
【００５１】
そして、オアゲートＯＲ２１の出力が前述したオアゲートＯＲ１９の入力側に供給され、オアゲートＯＲ２２の出力が前述したオアゲートＯＲ２０の入力側に供給され、オアゲートＯＲ２３の出力が選択回路ＳＬ１に供給されている。
さらに、第２の論理回路１４ｂは、後述するマイクロコンピュータ１５から入力されるリセット信号ＲＳがリセット端子に入力され、前出したオアゲートＯＲ１６〜ＯＲ１８の出力及びレジスタ群ＲＧ５、ＲＧ６、ＲＧ９、ＲＧ１２の出力が入力されるオアゲートＯＲ３０の出力がセット端子に入力されるフリップフロップ回路１３０を有し、このフリップフロップ回路１３０のリセット時に論理値“０”となる肯定出力が各選択回路ＳＬ１〜ＳＬ３に選択信号として供給されている。
【００５２】
そして、カウンタメモリ１４ｄに記憶されている回転領域を表す計数値ｎが後述するマイクロコンピュータ１５から読取り可能とされている。
また、磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２は、硬磁性体２１で発生する磁界に応じて正弦波状及び余弦波状の磁気検出信号Ｓ１及びＳ２が出力され、これら磁気検出信号Ｓ１及びＳ２が後述するマイクロコンピュータ１５に入力される。
【００５３】
操舵トルクセンサ４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気的変化又は電気的変化に変換して操舵トルク検出値Ｔを検出するように構成されている。
【００５４】
そして、マイクロコンピュータ１５は、バッテリ１７からの電力がイグニッションスイッチ１８を介して入力されると共に、直接入力される。このマイクロコンピュータ１５には、操舵トルクセンサ４で検出した操舵トルク検出値Ｔ及び車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖが入力されると共に、モータ電流検出回路２０から入力されるモータ電流検出値ＩMDも入力され、さらに回転領域検出部１４のカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを読込み、操舵トルク検出値Ｔ、車速検出値Ｖ及びモータ電流検出値ＩMDに基づいて操舵補助制御処理を行うと共に、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎに基づいて操舵角検出処理を実行する。
【００５５】
操舵補助制御処理は、図１２に示す機能ブロック図で表すように、操舵トルクセンサ４から入力される操舵トルクＴが操舵補助指令値演算部４０及びセンタ応答性改善部４１に入力され、これら操舵補助指令値演算部４０及びセンタ応答性改善部４１の出力が加算器４２に入力され、その加算結果がトルク制御演算部４３に入力されている。センタ応答性改善部４１は、アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行う、トルク制御演算部４３の出力信号はモータロス電流補償部４４に入力され、その出力が加算器４５を経て最大電流制限部４６に入力され、最大電流制限部４６で最大電流値が制限されて電流制御部５０に入力される。モータロス電流補償部４４は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れない電流を上乗せして、モータ出力トルク０からの立ち上がりを改善し、最大電流制限部４６は、電流指令値の最大値が定格電流となるように制限している。電流制御部５０の出力は、Ｈブリッジ特性補償部５１に入力され、これにより電流ドライブ回路５２を介して電動モータ１３を駆動する。
【００５６】
電動モータ１３のモータ電流はモータ電流オフセット補正部６０を経てモータ角速度推定部６１、電流ドライブ切換部６２及び電流制御部５０に入力され、モータ端子電圧Ｖｍは直接モータ角速度推定部６１に入力される。モータ角速度推定部６１で推定された角速度ωｍはモータ角加速度推定部・慣性補償部６３、モータロストルク補償部６４及びヨーレート推定部６５に入力され、ヨーレート推定部６５の出力は収斂性制御部６６に入力され、収斂性制御部６６及びモータロストルク補償部６４の各出力は、加算器６７で加算され、その加算結果がさらに加算器７１を経て加算器４２に入力される。モータ角加速度推定部・慣性補償部６３はモータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクから排除し、慣性感の無い操舵感にし、収斂性制御部６６は車両のヨーを改善するために、ステアリングホイール１が振れ回る動作を抑制する。モータロストルク補償部６４はモータ１３のロストルク発生する方向、つまりモータ１３のロストルクの発生する方向、つまりモータ１３の回転方向に対してロストルク相当のアシストを行う。また、電流ディザ信号発生部８０が設けられており、電流ディザ信号発生部８０及びモータ角速度推定部・慣性補償部６３の各出力が加算器８１で加算され、その加算結果が加算器４５に入力されている。電流ディザ信号発生部８０は、モータが静摩擦で張りついてしまうのを防止する。
【００５７】
また、加算器７１には、ハンドル戻し制御部９０からハドル戻し制御信号ＨＲが印加され、ハンドル戻し制御部９０には車速センサ１６からの車速Ｖ、操舵角速度ωｈ及び後述する操舵角検出処理で算出した絶対操舵角θａが入力されている。操舵角速度ωｈとしては、絶対操舵角θａを微分した微分値又はモータ角速度推定部６１によって推定されたモータ角速度ωｍ、或いは舵角速度センサを設け、その舵角速度センサからの値を利用するようにしてもよい。
【００５８】
ここで、ハンドル戻し制御部９０の具体的構成は、図１３に示すように、絶対操舵角θａに基づいて所定関数でハンドル戻し基本電流値Ｉｒを出力するハンドル戻し基本電流回路９０Ａと、車速Ｖを入力して所定関数により車速Ｖに応じたゲインＧｖを出力するゲイン回路９０Ｂと、ハンドル戻し基本電流回路９０Ａからのハンドル戻し基本電流値Ｉｒとゲイン回路９０ＢからのゲインＧｖとを乗算する乗算器９０Ｃと、乗算器９０Ｃからの出力Ｉｒ・Ｇｖを接点ａ又はｂに切換えて出力するスイッチ９０Ｄと、絶対操舵角θａ及び操舵角速度ωｈを入力し、両者の符号の一致又は不一致を判定する符号判定回路９０Ｆと、スイッチ９０Ｄが接点ｂ側に切換えられたときの出力を０とする零出力回路９０Ｅとで構成されている。
【００５９】
符号判定回路９０Ｆは、判定信号としてスイッチ信号ＳＷを出力してスイッチ９０Ｄの接点を切換えるが、絶対操舵角θａ及び操舵角速度ωｈの符号が不一致のときにスイッチ信号ＳＷで接点ｂに切換える。また、スイッチ９０Ｄの接点ａ，ｂは、操舵角速度ωｈが零となったことを検出する回路（図示せず）からも切換えられるようになっている。
【００６０】
一方、マイクロコンピュータ１５で実行する操舵角検出処理は、イグニッションスイッチ１８がオン状態となってマイクロコンピュータ１５に電源が投入されている状態で、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、図１４に示すように、先ず、ステップＳ１で、回転領域検出部１４の不揮発性メモリ１４ｃの最終パルス記憶領域に格納された、イグニッションスイッチ１８をオフ状態、即ちマイクロコンピュータ１５への電源をオフ状態とする前に発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄから最後にパルス電圧を入力したときの、ステアリングシャフト２の入力軸２ａの操舵領域を表す最終操舵領域ＳＡ(n-1)を読込む。
【００６１】
次いで、ステップＳ２に移行して、回転領域検出部１４のカウンタメモリ１４ｄからイグニッションスイッチ１８をオフ状態としていた間の操舵領域の移動量を表す計数値ｎを読込む。
次いで、ステップＳ３に移行して、ステップＳ１で読込んだ最終操舵領域ＳＡ(n-1)にステップＳ２で読込んだカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを加算して、現時点における入力軸２ａの操舵領域の領域値を表す現操舵領域ＳＡ(n)を算出し、算出した現操舵領域ＳＡ(n)を例えばＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に記憶する。
【００６２】
次いで、ステップＳ４に移行して、磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２で検出した９０度位相が異なる磁気検出信号Ｓ１及びＳ２を読込み、次いでステップＳ５に移行して、読込んだ磁気検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて下記（１）式の演算を行って舵角θを算出する。
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｓ１／Ｓ２） …………（１）
【００６３】
次いで、ステップＳ６に移行して、現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)と、ステップＳ５で算出した舵角θとから絶対操舵角θａを算出する図１５に示す操舵角算出処理を実行する。
【００６４】
次いで、ステップＳ７に移行して、パルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ及びＰＲａ〜ＰＲｄの何れかが発生したか否かを判定する。この判定は、例えば、不揮発性メモリ１４ｃに第１の論理回路１４ａによって識別コードが書込まれたか否かを判定することにより行う。
不揮発性メモリ１４ｃに識別コードが書込まれたときには、ステップＳ８に移行して、書込まれた識別コードと前回書込まれた識別コードとに基づいてステアリングシャフト２の入力軸２ａの操舵方向を判定する。
【００６５】
次いでステップＳ９に移行して、操舵方向が右操舵であるか否かを判定し、右操舵であるときにはステップＳ１０に移行して、不揮発性メモリ１４ｃに記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)に“１”を加算して新たな現操舵領域ＳＡ(n)を算出すると共に、算出した現操舵領域ＳＡ(n)を例えばＲＡＭに形成した現操舵領域記憶領域に更新記憶してからステップＳ１３に移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ９の判定結果が右操舵ではないときには、ステップＳ１１に移行して、操舵方向が左操舵であるか否かを判定し、左操舵であるときにはステップＳ１２に移行して、現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)から“１”を減算した値を新たな現操舵領域ＳＡ(n)として算出し、算出した現操舵領域ＳＡ(n)をＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に更新記憶してから後述するステップＳ１３に移行し、ステップＳ１１の判定結果が左操舵ではないときには前回と同一の発電型式センサからパルス電圧が出力されているものと判断してそのまま後述するステップＳ１３に移行する。
【００６７】
ステップＳ１３では、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチ１８がオン状態を継続しているときには前記ステップＳ４へ戻り、イグニッションスイッチ１８がオン状態からオフ状態に反転したときにはステップＳ１３に移行する。
このステップＳ１３では、ＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)を読込み、読込んだ現操舵領域ＳＡ(n)を最終操舵領域ＳＡ(n-1)として不揮発性メモリ１４ｃの最終操舵領域記憶領域に記憶してからステップＳ１４に移行して、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを“０”にリセットしてから操舵角検出処理を終了する。
【００６８】
なお、マイクロコンピュータ１５はイグニッションスイッチ１８がオフ状態となった場合でも、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となったときに実行すべき所定の処理が終了するまでの間、少なくとも動作可能状態を継続するように、所定の自己保持時間だけ自己保持する自己保持機能が設定されており、この自己保持時間が経過したときに、自己保持を解除してオフ状態に移行する。
【００６９】
そして、図１４の処理におけるステップＳ６の絶対操舵角算出処理は、図１５に示すように、まず、ステップＳ２１で、ＲＡＭ等の現操舵領域記憶領域に記憶されている現操舵領域ＳＡ(n)を読込み、この現操舵領域ＳＡ(n)の値が零であるか符号が正負であるかを判定し、ＳＡ(n)＝０であるときにはステップＳ２２に移行して、右操舵でパルス電圧ＰＲｂが発生したときの硬磁性体２１の取り得る回転範囲が−１８０°〜０°であり、左操舵でパルス電圧ＰＬｂが発生したときの硬磁性体２１の取り得る回転範囲が−９０°〜＋９０°であることから、現操舵領域ＳＡ(n)が“０”を表す場合の硬磁性体２１の取り得る範囲は−１８０°〜＋９０の判定ということになる。
【００７０】
このため、前述したステップ５で算出した舵角θが０°≦θ＜９０°を満足する場合には、舵角θを絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定し、これをＲＡＭ等の絶対操舵角記憶領域に更新記憶してからステップＳ４３に移行して、絶対操舵角θａをハンドル制御部９０に出力してから図１４の処理におけるステップＳ７に戻る。
【００７１】
また、前記ステップＳ２１の判定結果が現操舵領域ＳＡ(n)の符号が正であるときには、ステップＳ２３に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋１であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋１であるときには、ステップＳ１４に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)での硬磁性体２１の取り得る角度が−９０°〜１８０°の範囲であることから、前記ステップＳ５で算出した舵角θが０°〜１８０°の範囲であるときには、舵角θを絶対操舵角θａとして設定し、その他の場合には、舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してからステップＳ４０に移行する。
【００７２】
さらに、ステップＳ２３の判定結果が、ＳＡ(n)＝＋１ではないときには、ステップＳ２５に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋２であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋２であるときにはステップＳ２６に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θを絶対操舵角θａとして設定してからステップＳ４０に移行する。
さらにまた、ステップＳ２５の判定結果が、ＳＡ(n)＝＋２ではないときにはステップＳ２７に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋３であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋３であるときにはステップＳ２８に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θを絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４０に移行する。
【００７３】
なおさらに、ステップＳ２７の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が＋３ではないときには、ステップＳ２９に移行して、現操舵猟期ＳＡ(n)が＋４であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋４であるときには、ステップＳ３０に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０°≦θ＜９０°の範囲であるときには舵角θに３６０°を加算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θをそのまま絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７４】
また、ステップＳ２９の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が＋４ではないときには、ステップＳ３１に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が＋５であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝＋５であるときにはステップＳ３２に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０≦θ＜１８０°の範囲であるときには舵角θに３６０°を加算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θをそのまま絶対操舵角θａとして設定してからステップＳ４３に移行する。
【００７５】
さらに、ステップＳ３１の判定結果がＳＡ(n)＝＋５ではないときにはステップＳ３３に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θに３６０°を加算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
一方、前記ステップＳ２１の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)の符号が負であるときにはステップＳ３４に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が−１であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝−１であるときにはステップＳ３５に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７６】
また、ステップＳ３４の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が−１ではないときには、ステップＳ３６に移行し、現操舵領域ＳＡ(n)が−２であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝−２であるときには、ステップＳ３７に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θから３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
さらに、ステップＳ３６の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が−２ではないときにはステップＳ３８に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)が−３であるか否かを判定し、ＳＡ(n)＝−３であるときにはステップＳ３９に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０°≦θ＜１８０°の範囲であるときには舵角θから−３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には舵角θから−７２０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７７】
さらにまた、前記ステップＳ３８の判定結果が、現操舵領域ＳＡ(n)が−３ではないときにはステップＳ４０に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θが０°≦θ＜９０°の範囲であるときには舵角θから−３６０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定し、それ以外の場合には、舵角θから−７２０°を減算した値絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７８】
なおさらに、ステップＳ４０の判定結果が、ＳＡ(n)＝−４ではないときには、ステップＳ４２に移行して、ステップＳ４で算出した舵角θから７２０°を減算した値を絶対操舵角θａとして設定してから前記ステップＳ４３に移行する。
【００７９】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両の走行状態から例えば車両のステアリングホイール１を中立位置即ち直進走行時の絶対操舵角θａが０°となっている状態で停止させ、イグニッションスイッチ１８をオフ状態としたものとする。このとき、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前に例えば右操舵状態で、発電型磁気センサＧＭｂでパルス電圧ＰＲｂが出力され、次いで発電型磁気センサＧＭｃでパルス電圧ＰＲｃが出力されたものとすると、図１４の操舵角検出処理におけるステップＳ８で操舵方向が右操舵であると判定されることになり、ステップＳ９を経てステップＳ１０に移行して、現操舵領域ＳＡ(n)に“１”が加算されて現操舵領域ＳＡ(n)が“０”となる。
この状態で、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となると、ステップＳ１３で、現操舵領域ＳＡ(n)が最終操舵領域ＳＡ(n-1)として回転領域検出部１４の不揮発性メモリ１４ｃに形成された最終操舵領域記憶領域に記憶される。
【００８０】
次いで、ステップＳ１４に移行して、回転領域検出部１４に対してリセット信号ＲＳが出力される。
このため、回転領域検出部１４の不揮発性メモリ１４ｃに形成されたシフトレジスタがクリアされると共に、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“０”にクリアされ、さらに第２の論理回路１４ｂで、フリップフロップ回路１３０がリセットされて初期状態にセットされて、選択回路ＳＬ１〜ＳＬ３で第１の比較部１０１が選択される。その後、マイクロコンピュータ１５による自己保持状態が解除されてマイクロコンピュータ１５への通電が停止される。
【００８１】
しかしながら、操舵角センサ３は、図２に示すように、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄを備えており、ステアリングホイール１が操舵されると、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄから出力されるパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄが回転領域検出部１４に供給される。
すなわち、前述したように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となる直前で、ステアリングホイール１が操舵角０°より僅かに左操舵された位置にあるものとすると、図２に示すように、硬磁性体２１のＮ極及びＳ極が発電型磁気センサＧＭｂとＧＭｃとの中間位置より僅かに左操舵された位置及び発電型磁気センサＧＭｄとＧＭａとの中間位置より僅かに左操舵された位置にあるものとする。
【００８２】
この状態では、ステアリングホイール１が操舵されていないので、各発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄからパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ及びＰＲａ〜ＰＲｄは出力されず、回転領域検出部１４も作動停止状態にあり、不揮発性メモリ１４ｃに形成されたシフトレジスタがクリアされていると共に、カウンタメモリ１４ｄも計数値ｎが“０”にクリアされている。
【００８３】
この車両の停止状態で、車両に運転者が乗車して、イグニッションスイッチ１８をオン状態とすることなく、ステアリングホイール１を例えば右切りすると、これに応じて硬磁性体２１が図２で矢印Ａで示すように時計方向に回動する。このため、発電型磁気センサＧＭｃに硬磁性体２１のＮ極の中心点からＳ極側に４５°傾斜した位置が近づくことになるため、ステアリングホイール１が中立位置即ち０°に達した位置で、発電型磁気センサＧＭｃから図１１（ｃ）に示すようにパルス電圧ＰＲｃが出力される。
【００８４】
このパルス電圧ＰＲｃが第１及び第２の論理回路１４ａ及び１４ｂと不揮発性メモリ１４ｃ及びカウンタメモリ１４ｄとに供給されるので、これら論理回路１４ａ及び１４ｃと不揮発性メモリ１４ｃ及びカウンタメモリ１４ｄとが作動状態となり、これによって、不揮発性メモリ１４ｃのシフトレジスタの先頭位置にパルス電圧ＰＲｃを出力した発電型磁気センサＧＭｃを表す識別コードＣが記憶される。
【００８５】
この操舵角０°の状態からさらに右切りを継続して、発電型磁気センサＭＧｄ及びＭＧａから順次パルス電圧ＰＲｄ及びＰＲａが出力されると、これらが第１の論理回路１４ａで識別コードＤ及びＡに変換されて不揮発性メモリ１４ｃに形成されたシフトレジスタに順次記憶される。
そして、３つ目の識別コードＡがシフトレジスタに記憶された時点で、第２の論理回路１４ｂでシフトレジスタに記憶されている３つの識別コードＣ，Ｄ，Ａを読出して、先頭から順にレジスタ１００に登録される。
【００８６】
このように、レジスタ１００に３つの識別コードＣ，Ｄ，Ａが登録されると、レジスタ１００の出力と、これらと同一配列となるレジスタ群ＲＧ１のレジスタＲ３に登録されたＣ，Ｄ，Ａの出力とが入力されるアンドゲート群ＡＧ３の出力がオン状態となり、これがオアゲートＯＲ１及びＯＲ１９を介してカウンタメモリ１４ｄのカウントアップ信号入力側に供給されると共に、オアゲートＯＲ１及びＯＲ１７を介し、さらに選択回路ＳＬ２を介してアンドゲートＡＧ１４に供給される。
【００８７】
このアンドゲートＡＧ１４は、パルス発生器１０２から１つのカウントパルスが発生された時点で、出力がオン状態となり、これが単安定回路１０５にトリガ信号として入力される。このため、単安定回路１０５からパルス発生器１０２で発生されたカウントパルスを２つだけ通過させるに必要十分な時間オン状態となる矩形波信号がオアゲートＯＲ１４を介してゲート回路１０３に供給されるので、ゲート回路１０３が開状態となり、２つのカウントパルスがカウンタメモリ１４ｄのカウントパルス入力側に供給される。このため、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“０”からカウントアップされて“＋２”となって、硬磁性体２１の回転角度である略１８０°に対応した値となる。
【００８８】
このように、各レジスタ群ＲＧ１〜ＲＧ１２の何れかのアンドゲートＡＧ１〜ＡＧ４からオン状態の出力信号が出力されると、この出力信号がオアゲートＯＲ３０を介してフリップフロップ回路１３０に入力されることにより、このフリップフロップ回路１３０がセットされて、その肯定出力がオン状態となることにより、単安定回路１０４〜１０６の入力側に設けられた選択回路ＳＬ１〜ＳＬ３が第２の比較部１２０側に切換えられる。このため、次に発電型磁気センサＭＧａ〜ＭＧｄからパルス電圧が出力されたときに、第２の比較部１２０のレジスタ１２１と第１及び第２のレジスタ群ＲＧ２１及びＲＧ２２との識別コードを比較して操舵方向を判定し、操舵方向に応じたアンドゲート群ＧＡＧ２１又はＧＡＧ２２からオン状態の出力信号が得られ、これら出力信号が選択回路ＳＬ１を介してアンドゲートＡＧ１３に供給されると共に、操舵方向に応じてカウンタメモリ１４ｄのカウントアップ信号入力側又はカウントダウン信号入力側に供給されて、右操舵である状態ではカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“１”だけカウントアップされ、左操舵である状態ではカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“１”だけカウントダウンされる。
【００８９】
以後、ステアリングホイール２の操舵方向に応じて発電型磁気センサＭＧａ〜ＭＧｄからパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄが出力される毎に順次カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが変化される。
また、イグニッションスイッチ１８がオフ状態となった直後の初期状態における操舵パターンが第１〜第１２レジスタ群ＧＲ１〜ＧＲ１２に全て記憶されているので、発電型磁気センサＭＧａ〜ＭＧｄから３つのパルス電圧が得られる迄の初期状態で、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを操舵パターンに応じた操舵領域の移動量に応じた値に正確に追従させることができる。
【００９０】
すなわち、前述した図７〜図９に示す操舵パターンでもステアリングホイール２の回転に応じた操舵領域の移動量に応じた正確なカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを得ることができる。
この車両の停止状態から、車両を発進させるために、イグニッションスイッチ１８をオン状態とすると、これに応じてマイクロコンピュータ１５にバッテリ１７からの電力が投入されることにより、このマイクロコンピュータ１５で操舵補助制御処理及び図１４に示す操舵角検出処理が実行開始される。
【００９１】
このうち、操舵角検出処理では、図１４に示すように、先ず、前回のイグニッションスイッチ１８をオフ状態としたときの最終操舵領域ＳＡ(n-1)を読込み（ステップＳ１）、ついでカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを読込む（ステップＳ２）。そして、読込んだ最終操舵領域ＳＡ(n-1)に計数値を加算して現操舵領域ＳＡ(n)を算出する（ステップＳ３）。
【００９２】
このとき、前述したように、イグニッションスイッチ１８がオフ状態であったときの初期状態で発電型磁気センサＭＧｃ、ＭＧｄ及びＭＧａでパルス電圧ＰＲｃ、ＰＲｄ及びＰＲａが出力されて、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが“＋２”となり、この状態で、さらに右切りを継続して、発電型磁気センサＭＧｂ及びＭＧｃでパルス電圧ＰＲｂ及びＰＲｃが出力された場合には、右操舵状態であるので、計数値ｎが夫々“１”だけカウントアップして“＋４”となる。
【００９３】
この状態で、イグニッションスイッチ１８をオン状態とすると、最終操舵領域ＡＳ(n-1)が“０”であるので、図１４の操舵角検出処理が実行開始されたときに、ステップＳ３で最終操舵領域ＡＳ(n-1)にカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎが加算されて現操舵領域ＡＳ(n)が算出されることになり、ＡＳ(n)＝＋４となって、硬磁性体２１が図６（ｃ）に示す状態となっている。この状態では、硬磁性体２１が右操舵で発電型磁気センサＭＧｄでパルス電圧ＰＲｃが発生する手前から硬磁性体２１が左操舵で発電型磁気センサＭＧａでパルス電圧ＰＬａが発生する手前までの間の１８０°〜４５０°の範囲内の操舵角を取り得ることになる。このときに磁気センサＭＤ１及びＭＤ２で検出した９０°位相のずれた磁気検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて前記（１）式に従って算出する舵角θが硬磁性体２１の回転角に応じた４５°であるものとすると、図１５の絶対操舵角θａの算出処理で、ステップＳ２９からステップＳ３０に移行して、０°≦θ＜９０°であるので、θａ＝３６０°＋θとなり、絶対操舵角θａが４０５°となり、正確な絶対操舵角θａを算出することができる。
【００９４】
その後、同様に右操舵を継続すれば、順次発電型磁気センサＭＧｂ、ＭＧｃ……でパルス電圧ＰＲｂ、ＰＲｃ……が発生されて、現操舵領域ＡＳ(n)が＋１ずつ増加される。逆に、絶対操舵角θａが４０５°の状態から左操舵に反転した場合には、発電型磁気センサＧＭｃでパルス電圧ＰＬｃが発生されることになり、前回が発電型磁気センサＧＭｄでパルス電圧ＰＲｄが発生していたので、左操舵と判定されて、現操舵領域ＡＳ(n)が−１だけ減少される。
【００９５】
このようにして、上記実施形態によれば、硬磁性体２１の周囲に等間隔で４つの発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄを配置したので、これら磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄで操舵方向に応じて異なる角度でパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄを発生することができ、これらパルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄによって、イグニッションスイッチ１８がオフ状態であって、入力電源が無い状態でも、回転領域検出部１４を駆動することができると共に、パルス電圧ＰＬａ〜ＰＬｄ又はＰＲａ〜ＰＲｄによってイグニッションスイッチ１８のオフ直後の初期状態では、３つのパルス電圧が入力された時点で操舵パターンを検出して、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎをステアリングホイール２の操舵領域に応じた値に追従させることができ、イグニッションスイッチ１８がオフ状態であっても、ステアリングホイール２の操舵による操舵領域の移動を確実に検出することができる。
【００９６】
そして、イグニッションスイッチ１８がオフ状態からオン状態となったときに、前回のイグニッションスイッチ１８がオフ状態となったときの最終操舵領域ＡＳ(n-1)にカウンタメモリ１４ｄの計数値ｎを加算することにより、現操舵領域ＳＡ(n)を正確に算出することができ、この現操舵領域ＳＡ(n)と磁気センサＭＤ１及びＭＤ２で検出した磁気検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて前記（１）式で算出した舵角θとに基づいて現在の絶対操舵角θａを正確に検出することができる。
【００９７】
そして、算出された絶対操舵角θａがハンドル戻し制御部９０に出力される。
このとき、ステアリングホイール２を中立位置（０°）から離れる方向に例えば左操舵して、絶対操舵角θａと操舵角速度ωｈとの符号が一致する場合には、ハンドル戻し制御部９０で、スイッチ９０Ｄがｂ接点に切換えられることによりハンドル制御信号ＨＲが“０”を維持し、ハンドル戻し制御が停止される。
【００９８】
その後、ステアリングホイール１を中立方向に向けて右切りするハンドル戻り操舵状態となると、これに応じて操舵角算出処理で順次絶対操舵角θａの絶対値が“０”に向けて減少する。このとき、絶対操舵角θａは負であり、操舵角速度ωｈの符号は右切りによる正であるので、両者の符号が異なることにより、ハンドル戻し状態であると判断されて、ハンドル戻し制御部９０のスイッチ９０Ｄがａ接点側に切換えられ、これにより、絶対操舵角θａに基づいてハンドル戻し電流基本回路９０Ａで算出されるハンドル戻し基本電流値Ｉｒにゲイン回路９０Ｂから出力される車速感応ゲインＧｖとを乗算器９０Ｃで乗算した値Ｉｒ・Ｇｖがハンドル戻し制御信号ＨＲとして加算器７１に出力される。このため、ハンドル戻し時にのみ良好なハンドル戻し制御を行うことができる。
【００９９】
このように、上記実施形態によれば、操舵角センサ３として発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄを採用しているので、車両が停止状態でイグニッションスイッチ１８がオフ状態であって、マイクロコンピュータ１５で操舵角検出が行えない状態であっても、ステアリングホイール１を操舵したときに、発電型磁気センサＧＭａ〜ＧＭｄで発生されるパルス電圧ＰＬ１〜ＰＬ４Ｏ又はＰＰＲ１〜ＰＲ４に基づいて回転領域検出部１４の第１及び第２の論理回路１４ａ及び１４ｂと不揮発性メモリ１４ｃとが駆動されることにより、カウンタメモリ１４ｄの計数値ｎがステアリングホイール１の操舵による回転情報を表すことから、車両のイグニッションスイッチ１８をオフ状態とした停止中に、ステアリングホイール１の操舵状態を正確に記憶することができ、その後、イグニッションスイッチ１８をオン状態としてマイクロコンピュータ１５に電源が投入されて操舵角検出処理が実行されたときに、計数値ｎに基づいて正確な絶対操舵角θａを算出することができる。
【０１００】
そして、正確な絶対操舵角θａに基づいてハンドル戻し制御部９０でハンドル戻し制御を行うことにより、ステアリングホイール１を中立位置に戻すハンドル戻し時のみハンドル戻し制御を行うことにより、最適なハンドル戻し制御を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２を発電型磁気センサＧＭａ及びＧＭｄと同一位置に配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転方向位置は同一で上下に異なる位置に配置したり、異なる任意の位置に配設したりするようにしてもよく、要は硬磁性体２１の回転位置の中立位置からの１周期の磁気的変化を検出できればよい。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、２つの磁気検出素子ＭＤ１及びＭＤ２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１つの磁気検出素子ＭＤ０で硬磁性体２１の回転１周期を検出するようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、上記実施形態においては、硬磁性体２１の着磁形態については言及していないが、図１６（ａ）に示すように、硬磁性体２１の円周方向に１組のＮ極及びＳ極を配置したり、図１６（ｂ）に示すように、軸方向にＮ極及びＳ極を着磁し、その着磁方向を左右で逆方向として、２組の磁極部を形成したりしてもよい。さらには、図１７（ａ）に示すように、硬磁性体２１の対向する４半部を軸方向にＮ極及びＳ極を着磁し、その着磁方向を左右で逆方向として２組の磁極部を形成したり、図１７（ｂ）に示すように、硬磁性体２１の対向する４半部を半径方向にＮ極及びＳ極に着磁し、その着磁方向を左右で逆方向として１組の磁極部を形成したり、図１７（ｃ）に示すように、非磁性部の円周方向の対向する４半部における外周面に軸方向に互いに逆方向に着磁した磁石部を形成したり、図１７（ｄ）に示すように、非磁性部の円周方向の対向する４半部における外周面に半径方向に互いに逆方向に着磁した磁石部を形成するようにしてもよい。
【０１０３】
さらにまた、上記実施形態においては、硬磁性体２１を円周方向に１組のＮ極及びＳ極を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円周方向に２組のＮ極及びＳ極を交互に形成するようにしてもよく、この場合の着磁形態としては、図１８（ａ）に示すように、円周方向に１組のＮ極及びＳ極を配置する場合や、図１８（ｂ）に示すように、軸方向にＮ極及びＳ極を着磁してその着磁方向を順次反転させる場合としてもよい。
【０１０４】
なおさらに、上記実施形態においては、電動モータ１３をＨブリッジで駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではく、電動モータをブラシレスモータとしたインバータ回路で駆動するようにしてもよく、この場合には、操舵補助制御処理としてベクトル制御処理を適用するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、操舵角検出処理で検出した操舵角θａを電動パワーステアリング装置のハンドル戻し制御部９０に供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、サスペンション制御装置や車両走行制御装置等の絶対操舵角θａに基づいて制御を行う任意の車載装置に本発明を適用することができる。
【０１０５】
さらに、上記実施形態においては、操舵角を検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、任意の回転体の絶対回転角を検出する場合に本発明を適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】操舵角センサを示す概略構成図である。
【図３】発電型磁気センサを示す説明図であって、（ａ）は構成図、（ｂ）はパルス電圧波形図である。
【図４】回転領域検出部の構成を示すブロック図である。
【図５】イグニッションスイッチのオフ時における操舵パターンを示す説明図である。
【図６】右操舵パターンの一例を示す説明図である。
【図７】右左操舵パターンの一例を示す説明図である。
【図８】右左操舵パターンの他の例を示す説明図である。
【図９】右左右操舵パターンの一例を示す説明図である。
【図１０】回転領域検出部の第２の論理回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の動作の説明に供する信号波形図である。
【図１２】コントローラで実行する操舵補助制御処理の機能ブロック図である。
【図１３】図１２のハンドル戻り制御部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１４】コントローラで実行する操舵角検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】操舵角検出処理の絶対操舵角算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】円周方向に１組の磁極部を形成した硬磁性体の着磁例を示す説明図である。
【図１７】円周方向に１組の磁極部を形成した硬磁性体の着磁例の他の例を示す説明図である。
【図１８】円周方向に２組の磁極部を形成した硬磁性体を示す説明図である。
【図１９】端面に磁極部を形成した、これに対向して発電型磁気センサ及び磁気検出素子を配置した操舵角センサを示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵角センサ、４…操舵トルクセンサ、９…ステアリングギヤ機構、１１…操舵補助機構、１２…減速ギヤ、１３…電動モータ、１４…回転領域検出部、１５…コントローラ、１６…車速センサ、１７…バッテリ、１８…イグニッションスイッチ、４０…操舵補助指令値演算部、５０…電流制御部、５１…Ｈブリッジ特性補償部、５２…電流ドライブ回路、６１モータ角速度推定部、９０…ハンドル戻し制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された回転体に円周方向に少なくとも１組のＮ極及びＳ極を有する硬磁性体を配設し、該硬磁性体に対向して、当該硬磁性体によって互いに磁気的に９０度の位相差を有するパルス電圧を発生する４個の発電型磁気検出部と所定数の磁気検出部とを配設し、少なくとも電源オフ時に各発電型磁気検出部で発生されるパルス電圧によって駆動されてパルス電圧数を回転方向に基づいて加減算計数して回転領域に応じた計数値を生成して記憶する計数手段と、電源オン時に前記計数手段に記憶されている計数値に基づく回転領域と前記磁気検出部から出力される磁気的周期とに基づいて絶対回転角を検出する回転角検出部とを備えていることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記硬磁性体は前記回転体の外周面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記硬磁性体は前記回転体の端面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記発電型磁気検出部は、大バルクハウゼン現象を応用した磁気センサで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサは、中心部分と外郭部分とで異なる磁気特性を有する複合磁性ワイヤと該複合磁性ワイヤに巻装した検出コイルとで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記計数手段は、発電型磁気検出部から出力されるパルス電圧で駆動される不揮発性メモリに形成された加減算カウンタで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記回転体は操舵装置を構成するステアリングシャフトであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項１】
回転自在に支持された回転体に円周方向に少なくとも１組のＮ極及びＳ極を有する硬磁性体を配設し、該硬磁性体に対向して、当該硬磁性体によって互いに磁気的に９０度の位相差を有するパルス電圧を発生する４個の発電型磁気検出部と所定数の磁気検出部とを配設し、少なくとも電源オフ時に各発電型磁気検出部で発生されるパルス電圧によって駆動されてパルス電圧数を回転方向に基づいて加減算計数して回転領域に応じた計数値を生成して記憶する計数手段と、電源オン時に前記計数手段に記憶されている計数値に基づく回転領域と前記磁気検出部から出力される磁気的周期とに基づいて絶対回転角を検出する回転角検出部とを備えていることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記硬磁性体は前記回転体の外周面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記硬磁性体は前記回転体の端面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記発電型磁気検出部は、大バルクハウゼン現象を応用した磁気センサで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサは、中心部分と外郭部分とで異なる磁気特性を有する複合磁性ワイヤと該複合磁性ワイヤに巻装した検出コイルとで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記計数手段は、発電型磁気検出部から出力されるパルス電圧で駆動される不揮発性メモリに形成された加減算カウンタで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記回転体は操舵装置を構成するステアリングシャフトであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転角検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１６２７３０（Ｐ２００９−１６２７３０Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２３３（Ｐ２００８−３２３３）
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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