角度検出装置、操舵装置、作業車両、および角度検出方法
【課題】角検出精度を向上させることができる角度検出装置および角度検出方法の提供。
【解決手段】互いに位相差を有するｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を出力する角度センサと、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の信号変化率に基づいて、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、第１、第２信号の一方の信号変化率（電圧勾配）が他方の信号変化率（電圧勾配）よりも小さくなる場合に、選択される信号を前記一方から前記他方へと切り替える。このように２つの信号を選択的に用いることで、変曲点に近く分解能が悪い領域の信号値が角度検出に用いられることが回避されるので、角検出精度を向上させることができる。信号変化率の大小は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧に基づいて判断することができる。
【解決手段】互いに位相差を有するｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を出力する角度センサと、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の信号変化率に基づいて、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、第１、第２信号の一方の信号変化率（電圧勾配）が他方の信号変化率（電圧勾配）よりも小さくなる場合に、選択される信号を前記一方から前記他方へと切り替える。このように２つの信号を選択的に用いることで、変曲点に近く分解能が悪い領域の信号値が角度検出に用いられることが回避されるので、角検出精度を向上させることができる。信号変化率の大小は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧に基づいて判断することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出装置、操舵装置、作業車両、および角度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォークリフトなどの各種作業車両に、電動パワーステアリング（ＥＰＳ；Electric Power Steering）装置などの操舵装置が搭載されている。電動パワーステアリング装置は、ハンドルの回転角を検出するハンドル角センサと、タイヤ角（タイヤ切れ角）を検出するタイヤ角センサとを備えている。これらのセンサでそれぞれ検出されたハンドル角とタイヤ角との差分に基づいて、タイヤの方向を変えるパワーステアリングモータのモータ指令値が決まり、モータ速度検出値を加味したトルク指令値に基づいて、電動パワーステアリングモータの制御が行われている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、ハンドル角とタイヤ角とのそれぞれの位置関係にずれが生じる場合があり、そのような場合には、運転者に違和感を与えてしまう。この違和感を低減するために、操作時にハンドルを空転させることでハンドル角を補正することが知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された作業車両は、ハンドル角補正手段を備え、低速走行時と比べて、高速走行時の単位時間当たりの補正量を少なくすることによって、運転者の違和感を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８７２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにハンドル角とタイヤ角との位置関係のずれを補正することにより、運転者の違和感をある程度低減できるものの、ハンドルが空転するため運転者に少なからず違和感を与えてしまう。このようにハンドル角とタイヤ角との位置関係のずれを補正するのではなく、ハンドル角およびタイヤ角のそれぞれの検出精度を向上させることによって操作性を向上させることが望まれる。
【０００６】
ところで、ハンドル角とタイヤ角とのそれぞれの検出に際しては、コイルを内蔵する回転角センサが用いられる。このセンサから出力されるｓｉｎ信号を用いて角度検出が行われるが、ｓｉｎ信号の変曲点近傍、すなわち信号変化率の小さい領域における分解能が低いため、変曲点近傍の領域では信号の僅かな変動に対して検出角度が大きく変化する場合があるなど、検出精度が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、角検出精度を向上させることができる角度検出装置、この角度検出装置を備え操作性を向上させることが可能な操舵装置、この操舵装置を備えた作業車両、および角度検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明の第１の角度検出装置は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、第１、第２信号の信号変化率に基づいて、第１、第２信号の一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、第１、第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を一方から他方へと切り替えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方が選択され、信号変化率が小さい領域の信号値が角度検出に用いられないので、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。これにより、角検出精度を向上させることができる。
【００１０】
なお、「第１、第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合」は、「第１、第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率以下となる場合」と等価である。このように、閾値の読み方（ここでは、第１、第２信号の相互の信号変化率の用い方）が違うに過ぎない構成は、本発明に含まれる。以降において、「より小さい（未満）」、「より大きい（超）」、「以上」、「以下」についても同様に取り扱う。
【００１１】
また、本発明の第２の角度検出装置は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、第１、第２信号の信号変化率に基づいて、第１、第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、第１、第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が基準値よりも大きい場合に他方を選択することを特徴とする。
【００１２】
なお、「第１、第２信号の一方の単位時間あたりの信号変化量が基準値よりも小さくかつ他方の単位時間あたりの信号変化量が基準値よりも大きい」は、「第１、第２信号の一方の単位時間あたりの信号変化量が基準値以下でかつ他方の単位時間あたりの信号変化量が基準値以上」と等価である。
【００１３】
本発明によれば、第１、第２信号の信号変化率と基準値との比較により、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方が選択され、信号変化率が小さい領域の信号値が角度検出に用いられないので、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。これにより、角検出精度を向上させることができる。
【００１４】
ここで、基準値が、第１、第２信号の勾配の大小逆転時に対応した値ではなく、逆転時から外れた値である場合には、第１、第２信号の信号変化率のいずれも基準値より小さいか、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きい場合がある。この場合には、第１、第２信号のいずれか一方を選択するか、あるいは第１、第２信号の両方を選択して平均値を求めることなどによって、角度検出を行うことができる。さらには、角度検出装置により得られた前回の検出角度を今回の検出角度に決定することもできる。
【００１５】
また、第１、第２信号のいずれの変化量も基準値より小さいか、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きい場合に第１、第２信号の平均値を角度検出に用いることにより、オフセット電圧等の影響で第１、第２信号の位相差や振幅がずれている場合に生じる検出角度の誤差を小さくできる。すなわち、信号のオフセットやシフト等の原因となる温度変化や電圧変動に関する信頼性を向上させることができる。
【００１６】
なお、基準値が、第１、第２信号の勾配大小の逆転時に対応した値である場合には、第１、第２信号の変化量のいずれも基準値より小さい、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きいことが生じ得ず、第１、第２信号の変化量が等しい場合を除いて必ず、第１、第２信号のうち一方の変化量が基準値より小さく、他方の変化量が基準値より大きくなる。すなわち、基準値が第１、第２信号の勾配大小の逆転時に対応した値である場合の本発明においては、第１、第２信号の切り替えを行う上述の角度検出装置の発明と同様に、第１、第２信号の一方の変化量が他方の変化量よりも小さくなる場合に、センサ信号の選択が一方から他方へと切り替えられる。第１、第２信号の変化量が等しい場合には、第１、第２信号のいずれが選択されてもよい。
【００１７】
本発明の第３の角度検出装置は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、第１、第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、制御部により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に第１信号を選択し、第２角度範囲である場合に第２信号を選択することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前回の検出角度に応じて、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方を選択することが可能となるので、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。これにより、角検出精度を向上させることができる。
第１、第２角度範囲は、第１、第２信号の信号変化率や、第１、第２信号の位相差などに基づいて決めることができる。
【００１９】
本発明の角度検出装置においては、検出角度が第１、第２角度範囲のいずれでもない第３角度範囲である場合に、制御部は、第１、第２信号の両方を選択し、これらの信号の値がそれぞれ変換された角度を検出角度に応じて第３角度範囲内で重み付けして用いることが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、第１角度範囲と第２角度範囲との間に想定された第３角度範囲において、第１、第２信号に対応する各角度が重み付けされて角度検出に用いられるので、オフセット、シフト、波形の歪み等の影響で検出角度が不連続となって角度飛び（検出角度のジャンプ）が生じることを防止できる。例えば、オフセット電圧等の影響で第１、第２信号の位相差や振幅がずれている場合に第１、第２信号のいずれか一方に基づいて検出角度が算出されると、検出角度の誤差が大きくなる角度範囲が発生し、この角度範囲と、誤差が無いあるいは誤差が小さい角度範囲との間で検出角度が不連続となる。そこで、第１、第２信号の両方を第３角度範囲において重み付けして誤差を抑制することにより、不連続で段差状の特性が誤差の無い線形特性に近づくように補正できる。すなわち、オフセット電圧等に起因する角度飛びを解決しつつ、角検出精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明の角度検出装置においては、制御部は、センサ信号が示す電圧の大小に基づいてセンサ信号の信号変化率の大小を判断することが好ましい。
例えば、センサ信号の電圧が基準値以上の場合に信号変化率が小さい（または大きい）、あるいはセンサ信号の電圧が基準値以下の場合に変化量が小さい（または大きい）と判断することができる。
【００２２】
本発明によれば、信号変化率を算出することなく、センサ信号が示す電圧に基づいて直ちに信号選択を行うことができる。これにより、制御部の処理を簡略化できる。また、角度検出周期を短縮できるので、本発明の角度検出装置を備えた操舵装置の操作応答性を向上させることができる。
なお、センサ信号が電流値を示す場合には、その電流の大小に基づいてセンサ信号の信号変化率の大小を判断することが好ましい。
【００２３】
本発明の角度検出装置においては、センサ信号の信号値と角度との対応関係を示す角度変換情報を記憶する記憶部を備え、制御部は、選択されたセンサ信号の信号値に対応する角度を角度変換情報から取得することが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、角度変換情報を用いることにより、センサ信号の信号値（例えば、電圧）の角度への変換を、角度検出する都度行うことを不要にできるので、処理の簡略化および操舵応答性の向上を図ることができる。
【００２５】
以上説明した角度検出装置は、種々の車両の操舵装置に適用できる。この操舵装置は、作業車両に適用されることが好ましい。このような操舵装置、作業車両によれば、前述の角度検出装置の発明と同様の作用および効果を享受できる。
【００２６】
本発明の角度検出方法は、互いに位相差を有し一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を一方から他方へと切り替える信号選択ステップを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２の角度検出方法は、互いに位相差を有し少なくとも一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が基準値よりも大きい場合に、他方を選択することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第３の角度検出方法は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる角度検出方法であって、この方法により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に、第１信号を選択し、他の角度範囲である場合に第２信号を選択する信号選択ステップを有することを特徴とする。
【００２９】
これらの発明によっても、前述した角度検出装置の発明と同様に、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方が選択され、高い分解能を維持しながら角度を検出できるので、角検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、第１、第２信号を選択的に用いることで、分解能が低い変曲点近傍領域の信号値に基づいて角度が検出されることが回避されるので、常に高い分解能を維持できる。これにより、角検出精度を向上できるとともに、操舵操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係る作業車両の一例としてのフォークリフトを示す外観側面図である。
【図２】第１実施形態に係る操舵装置が行う制御を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】前記制御装置が有する記憶部に格納された角度変換テーブルを示す図である。
【図５】前記制御装置が有する検出角度算出部によって処理されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を示す図である。
【図６】前記検出角度算出部によって行われる角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態における角度検出について説明するため、オフセットした信号を示す図である。
【図８】図７とは異なる態様のオフセットが生じた信号を示す図である。
【図９】オフセットが生じた場合の検出誤差を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る検出角度算出部によって処理されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を示す図である。
【図１１】検出角度におけるｓｉｎ信号成分とｃｏｓ信号成分との配分割合を示す図である。
【図１２】前記検出角度算出部によって行われる角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の変形例における角度検出を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【００３３】
〔第１実施形態〕
図１〜図６を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るリーチ型のフォークリフト１の外観側面図である。フォークリフト１は、倉庫内や工場内などでの荷物の運搬に用いられる作業車両であり、車体前部には、車体１１から前方に向かって延出された上で路面１２と平行に配置された左右一対のストラドルアーム１３と、昇降動作するフォーク１４を支持しながらストラドルアーム１３に沿って進退動作するマスト１５とが配備されている。また、この車体前部、つまり、各ストラドルアーム１３の先端部には左右一対の前輪１７が配設されていると共に、車体後部には左右一対の駆動輪１８及び従動輪１９が配設されており、駆動輪１８は走行駆動用の他に操舵用としても機能する。
なお、フォークリフト１は本発明の作業車両の例示に過ぎず、その他の物流車両、農業車両、産業車両などにも本発明を適用できる。
【００３４】
フォークリフト１は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）と呼ばれる操舵装置２０を備えている。操舵装置２０は、水平方向に回動可能なハンドル２１と、ハンドル２１の回動軸に設けられてハンドルの角度（ハンドル角）を検出するハンドル角センサ２２と、駆動輪１８を方向転換させるＥＰＳモータ２３と、ＥＰＳモータ２３に設けられて駆動輪１８のタイヤ向きを示す角度（タイヤ切れ角あるいは操舵角）を検出するタイヤ角センサ２４と、ＣＰＵなどを含む制御装置３０（図３）とを備えている。ＥＰＳモータ２３は、後輪タイヤをタイヤ角方向に回動させる。ここで、本発明の角度検出装置は、ハンドル角センサ２２、タイヤ角センサ２４、および制御装置３０を含んで構成されている。
【００３５】
ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４は、コイルを含んで構成される回転角センサであり、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれから、二相のセンサ信号、すなわちｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が制御装置３０に向けて出力される。これらの信号は、ハンドル２１のハンドル角および駆動輪１８のタイヤ角に対応する電圧値として出力される。
【００３６】
図２は、操舵装置２０が行う制御を説明するための図である。ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４により、ハンドル角およびタイヤ角がそれぞれ検出されると、検出されたハンドル角に対応するタイヤ角指令値と、検出されたタイヤ角との差分に基づいて、ＥＰＳモータ速度指令値が演算される。さらに、ＥＰＳモータ速度指令値と、ＥＰＳモータの速度検出値との差分に基づいて、トルク指令が演算される。このトルク指令をＥＰＳモータ２３に入力することで、ＥＰＳモータ２３が制御される。これらの一連の処理により、操舵装置２０全体の制御が行われている。
【００３７】
図３は、制御装置３０の内部構成を示すブロック図である。制御装置３０は、ハンドル角センサ２２から信号を受け取るハンドル角取得部３１と、タイヤ角センサ２４から信号を受け取るタイヤ角取得部３２と、ハンドル角取得部３１およびタイヤ角取得部３２がそれぞれ取得した信号を処理する制御部としての検出角度算出部３３と、記憶部３４とを有している。
なお、本実施形態では、ハンドル角とタイヤ角とのそれぞれの処理に共通の検出角度算出部３３が用いられるが、ハンドル角に係る検出角度算出部とタイヤ角に係る検出角度算出部とが別々に設けられていてもよい。
【００３８】
図４は、記憶部３４に格納された角度変換情報の一例としての角度変換テーブル３５を示す。角度変換テーブル３５は、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれの事前試験結果に基づいて作成されたものであり、各センサに対応する入力信号を角度に変換するために用いられる。角度変換テーブル３５には、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれを動作させて、取得部３１あるいは取得部３２を介して制御装置３０に入力された入力信号の信号電圧と角度（ハンドル角およびタイヤ角）との関係がプロットされている。
【００３９】
本実施形態の角度変換テーブル３５は、ハンドル角センサ２２とタイヤ角センサ２４とに共通であるが、ハンドル角センサ２２用の角度変換テーブルと、タイヤ角センサ２４用の角度変換テーブルとがそれぞれ設けられていてもよい。
【００４０】
図５は、ハンドル角取得部３１およびタイヤ角取得部３２が取得した信号に対する検出角度算出部３３の処理について説明するための図である。ハンドル角取得部３１およびタイヤ角取得部３２のそれぞれから、第１信号としてのｓｉｎ信号および第２信号としてのｃｏｓ信号が検出角度算出部３３に送られる。図５に、ｓｉｎ信号を太線で示し、ｃｏｓ信号を細線で示した。ハンドル角取得部３１が取得したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号はそれぞれ、ハンドル２１の角度に対応する値を示し、タイヤ角取得部３２が取得したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号はそれぞれ、駆動輪１８の切れ角に対応する値を示す。ハンドル２１を操作して操舵方向を次第に変化させると、図５のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の波形が得られる。すなわち、操舵方向が直進の場合に（操舵角０°）、図５に示した中心角度１８０°を示すｓｉｎ、ｃｏｓ信号がハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４から出力される。この直進の状態からハンドル２１を一方の側に全部回すと、３６０°を示すｓｉｎ、ｃｏｓ信号が出力され、ハンドル２１を他方の側に全部回すと、０°を示すｓｉｎ、ｃｏｓ信号が出力される。
【００４１】
ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とは、同様の振幅および周期を有し、相対的に９０°の位相差を有する。図５の縦軸は信号電圧を示す。本実施形態のｓｉｎおよびｃｏｓ信号のピーク値−ピーク値は０．５Ｖから４．５Ｖまでである。この信号電圧はあくまで、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧の一例である。なお、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の位相差が９０°から少しずれていたり、周期が少し違っていてもよい。ｓｉｎ，ｃｏｓ信号の振幅は違っていてもよい。
【００４２】
ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号にはそれぞれ、温度変化による抵抗値の変化や、取得部３１，３２による電圧変換などによる影響により、例えばｓｉｎ（θ＋α）、ｃｏｓ（θ＋β）のように位相差が加わる場合があるため、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の位相の遅れ進みの関係が図５に示したものとは逆になる場合がある。その場合の処理は、以降の説明において、ｓｉｎとｃｏｓとを読み替えることで説明できる。
【００４３】
検出角度算出部３３は、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を用いて、Ａ／Ｄ変換（analog to digital conversion）のためのサンプリングを実施する。ここで、例えばｓｉｎ信号カーブを所定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）で複数点読み取ってディジタル信号を生成した場合には、ｓｉｎ信号の変曲点近傍で分解能の低さから検出精度が悪化するおそれがあるため、ｓｉｎ信号の変曲点近傍では、ｓｉｎ信号と同じく角度を示すもう一つの信号であるｃｏｓ信号を角度検出に用いる。これにより、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。すなわち、信号変化率（信号量を角度で微分したときの勾配であり、本実施形態では電圧勾配）に応じて、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の一方が選択されて角度検出に用いられる。
【００４４】
第１、第２信号が角度検出に用いられるとは、その信号の値が検出角度（サンプリング点の値）を決定するために読み取られる場合をいう。その信号の値が他の信号の値や基準値との比較に用いられるに過ぎない場合には、その信号が角度検出に用いられるとは言わないものとする。
なお、本実施形態では、信号変化率に応じてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の一方を選択する際に、信号電圧と基準値とを比較している。すなわち、信号電圧と基準値との比較結果に応じて、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の一方が選択される。信号電圧と比較される基準値としては、第１基準値Ｖ１と第２基準値Ｖ２とが用いられる。これら第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の振幅中心に対して対称に決められることが好ましい。本実施形態の第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２は、振幅中心の２．５Ｖから等しく離れた３．９１４Ｖ、１．０８６Ｖにそれぞれ設定されている。
【００４５】
図６は、検出角度算出部３３によって行われる角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
検出角度算出部３３は、信号電圧と基準値との比較結果に応じて場合分けを行い（信号電圧判定ステップＳ１１〜１４）、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のいずれを選択するかを決定する（信号選択ステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００４６】
例えば、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓが第１基準値Ｖ１（図５）以上である場合（ステップＳ１１でＹ）、すなわち図５の（ｉ）の角度範囲においては、角度検出に用いる信号としてｓｉｎ信号が選択される（ステップＳ２１）。そしてｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎで角度変換テーブル３５を参照してＶｓｉｎを角度ｘに変換し（ステップＳ３１）、その角度ｘについて「θ´０＝ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４１）。
【００４７】
また、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第１基準値Ｖ１（図５）を超えている場合（ステップＳ１２でＹ）、すなわち図５の（ii）の角度範囲においては、ｃｏｓ信号が選択される（ステップＳ２２）。そしてｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照してＶｃｏｓを角度ｘに変換し（ステップＳ３２）、その角度ｘについて「θ´０＝２７０°−ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４２）。
【００４８】
あるいは、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓが第２基準値Ｖ２（図５）以下である場合（ステップＳ１３でＹ）、すなわち図５の（iii）の角度範囲においては、ｓｉｎ信号が選択される（ステップＳ２１）。そしてｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎで角度変換テーブル３５を参照してＶｓｉｎを角度ｘに変換し（ステップＳ３１）、その角度ｘについて「θ´０＝３６０°−ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４３）。
【００４９】
さらに、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第２基準値Ｖ２（図５）未満である場合（ステップＳ１４でＹ）、すなわち図５の（iv）の角度範囲においては、ｃｏｓ信号が選択される（ステップＳ２２）。そしてｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照してＶｃｏｓを角度ｘに変換し（ステップＳ３２）、その角度ｘについて「θ´０＝２７０°＋ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４４）。
【００５０】
なお、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の位相差や振幅等が図５に示すような関係である場合には、ステップＳ１１〜Ｓ１４のいずれかでＹとなるため、ステップＳ１５は行われない。
【００５１】
上記のように第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２に基づいてｓｉｎ，ｃｏｓ信号の一方が選択されるため、角度変換テーブル３５（図４）を参照するステップＳ３１，Ｓ３２では第２基準値Ｖ２超、および第１基準値Ｖ１未満の値のみが参照される。すなわち、第２基準値Ｖ２以下、あるいは第１基準値Ｖ１以上である電圧分解能が低い領域の値は参照されない。
以上の処理においては、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が共通の角度変換テーブル３５によって角度に変換されるため、（ｉ）〜（iv）の角度範囲によって異なるｓｉｎ、ｃｏｓ各信号の増減に応じた演算が行われる。
【００５２】
検出角度算出部３３は、上記の計算角度θ´０を０°〜３６０°の範囲に収め（ステップＳ５）、検出角度θ０として出力する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、例えば計算角度θ´０が４０５°の場合には、「４５°」の検出角度θ０が出力される。すなわち、角度変換テーブル３５から得られた角度ｘは所定の演算後、０°〜３６０°の範囲にマッピングされて出力される。
以上のように、検出角度算出部３３がｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号を読み取り、読み取った値を角度に変換し、その角度をｓｉｎ信号／ｃｏｓ信号の別、および各信号の増減に応じて演算することにより、検出角度θ０が算出される。
【００５３】
本実施形態における第１基準値Ｖ１（３．９１４Ｖ）は、図５におけるｃｏｓ信号の位相角４５°および１３５°のそれぞれに対応する信号電圧である。ｃｏｓ信号に９０°遅れるｓｉｎ信号について見れば、第１基準値Ｖ１は、ｃｏｓ信号の位相角１３５°および２２５°のそれぞれに対応する信号電圧である。また、本実施形態における第２基準値Ｖ２（１．０８６Ｖ）は、図５におけるｃｏｓ信号の位相２２５°および３１５°のそれぞれに対応する信号電圧であり、ｓｉｎ信号について見れば、第２基準値Ｖ２はｃｏｓ信号の位相３１５°および４５°のそれぞれに対応する信号電圧である。
【００５４】
このように決められた第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２に基づいて、検出角度算出部３３は、角度９０°毎に区切られた（ｉ）〜（iv）の４つの角度範囲（図５）を設定している。これらの（ｉ）〜（iv）の角度範囲は、ｓｉｎ信号が選択される第１角度範囲ｄ１と、ｃｏｓ信号が選択される第２角度範囲ｄ２との２種類に二分される。
ここで、図５の角度４５°、１３５°、２２５°、３１５°のそれぞれの角度において、ｓｉｎ信号の電圧勾配とｃｏｓ信号の電圧勾配との大小関係が逆転する。つまり、ｓｉｎ信号の電圧を角度で微分した電圧変化率をΔＶｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧を角度で微分した電圧変化率をΔＶｃｏｓとすると、（ｉ）の角度範囲ではΔＶｓｉｎ＞ΔＶｃｏｓであるが、（ii）の角度範囲ではΔＶｃｏｓ＞ΔＶｓｉｎとなり、以下同様に、（iii）、（iv）の各角度範囲においてもΔＶｓｉｎとΔＶｃｏｓとの大小関係が切り替わる。
【００５５】
検出角度算出部３３は、（ｉ）〜（iv）の各角度範囲において、角度検出に用いるものとして選択するｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を順次切り替えている。すなわち、第１角度範囲ｄ１と第２角度範囲ｄ２とが位相角９０°毎に交互に配置されている。ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の切り替えは、図５に実線で示した部分を辿るように行われる。
例えば、（ｉ）の角度範囲ではｓｉｎ信号が選択されるが（第１角度範囲）、（ii）の角度範囲では、図６のステップＳ１２における信号電圧と第１基準値Ｖ１との比較により、ｓｉｎ信号に代えてｃｏｓ信号が選択される（第２角度範囲）。上記のように、第１基準値Ｖ１はｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のそれぞれの電圧変化率ΔＶｓｉｎ，ΔＶｃｏｓの大小が切り替わる角度を規定しており、（ｉ）の角度範囲ではΔＶｓｉｎ＞ΔＶｃｏｓであったものが、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号との交点を超えるとΔＶｓｉｎ＜ΔＶｃｏｓとなるので、ピーク電圧に近づき分解能が低くなったｓｉｎ信号に代えて、電圧勾配が急峻であり分解能が相対的に高いｃｏｓ信号が選択される。
以下同様に、（iii）、（iv）のそれぞれの角度範囲において、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が切り替えられる。これにより、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号それぞれの図５に破線で示した領域の信号値が角度検出には用いられないので、高い分解能を維持しながら角度を検出できる。
【００５６】
なお、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の切り替えに用いられる指標は、上記のように信号電圧と比較される第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２に限らない。第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２は信号変化率を知るために使用可能な一つの物理量に過ぎない。すなわち、信号変化率が基準値よりも小さいか否かは、信号電圧と第１、第２基準値との比較によって決められていてもよいが、その他、ｓｉｎ、ｃｏｓ各信号の電圧勾配、電流勾配、および前回の検出角度などに基づいて決められていてもよい。
【００５７】
図５および図６を参照して説明した以上のような処理を経て、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれのセンサ信号（ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号）がＡ／Ｄ変換された検出角度θ０が得られる。この検出角度θ０は、操舵装置２０が行う制御（図２）におけるハンドル角検出値およびタイヤ角検出値として扱われる。上述のように、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が角度検出に選択的に用いられてハンドル角およびタイヤ角の検出精度が向上するので、ハンドル角検出値とタイヤ角検出値とのずれが生じにくくなる。すなわち、フォークリフト１の操作性を向上させることができる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
次に、図７〜図１０を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
上述したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号には、温度変化や電圧変動などによって電圧オフセット、位相シフト、波形の歪み等が生じる可能性がある。
図７は、ｃｏｓ信号にオフセット電圧が生じている例を示す。図７において実線で示したｃｏｓ信号は、図７に二点鎖線で示したｃｏｓ信号（図５のｃｏｓ信号と同様）に−０．１Ｖのオフセット電圧が加わったものである。このようなオフセットや、位相シフト、波形の歪み等がｓｉｎ、ｃｏｓ信号の少なくとも一方に生じると、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号との位相差や振幅の関係が図５に示した理想的な関係とは異なるものとなり、第１実施形態のようにｓｉｎ、ｃｏｓ信号の一方を選択して角度検出に用いたのでは検出角度に誤差が生じてしまう。
【００５９】
図７のように、−０．１Ｖのオフセット電圧がｃｏｓ信号に加わった場合に第１実施形態の方法で検出角度を計算した際の誤差について説明する。このような誤差は、例えば、角度４５°に相当する第１基準値Ｖ１（図５）の前後で生じる。これについて、４０°〜４９．２°の範囲で見ていく。
【００６０】
４０°では、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第２基準値Ｖ２（１．０８６Ｖ）より小さいため（図６のステップＳ１４でＹ）、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照して取得した角度ｘについて演算が行われる。オフセットを含むＶｃｏｓが３．６８６Ｖなので角度ｘは１２６．４°であり、演算の結果、検出角度θ０が３６．４°となる。すなわち、Ｖｃｏｓが−０．１Ｖ小さいため、真の角度４０°に対して検出角度θ０が３．６°小さく計算される。
【００６１】
次に、４４．９°においても、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第２基準値Ｖ２より小さいので（図６のステップＳ１４でＹ）、Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照して取得した角度ｘについて演算が行われる。オフセットのためＶｃｏｓは３．８１２Ｖなので角度ｘは１３１．０°であり、検出角度θ０は４１°となる。すなわち、真の角度４４．９°に対して検出角度θ０が３．９°小さく計算される。
【００６２】
４５°のとき、オフセットがなければＶｓｉｎ＝１．０８６Ｖ、Ｖｃｏｓ＝３．９１４Ｖであるが、−０．１Ｖのオフセット電圧によりＶｃｏｓは３．８１４Ｖなので、ステップＳ１１〜Ｓ１４のいずれにも該当しない。このとき、ステップＳ１５の処理により、前回の検出角度と同じ値が検出角度θ０として出力される。そして、−０．１Ｖのオフセット電圧を含むＶｃｏｓが３．９１４Ｖとなる角度４９．２°までの間、検出角度θ０が変化しないことになる。
【００６３】
４９．２°になると、Ｖｓｉｎが１．１９３Ｖ、Ｖｃｏｓが３．９１４Ｖとなるので、ステップＳ１１でＹとなり、選択される信号がｃｏｓ信号からｓｉｎ信号に切り替えられる。そして、ｓｉｎ信号で角度変換テーブル３５を参照して取得した角度ｘについて演算する。この場合には、オフセットしていないｓｉｎ信号により、真値４９．２°と同じ正しい検出角度θ０が得られる。
【００６４】
ここで、４０°から４５°未満の角度範囲においては、４０°から４５°に向かってｃｏｓ信号の電圧勾配が小さくなる分、真値に対する検出角度の誤差が拡大する。また、４５°以上４９．２°未満の角度範囲においては、一定の検出角度θ０が出力される。そして、４９．２°になった際に誤差がない検出角度θ０が出力される。すなわち、誤差がある角度範囲と誤差が無い角度範囲とが切り替わる際に検出角度θ０が不連続となる。すなわち、検出角度のジャンプ（角度飛び）が発生してしまう。
【００６５】
上記では第１実施形態のように第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２によりｓｉｎ、ｃｏｓ信号を切り替える場合の誤差発生について説明したが、検出角度θ０を記憶部３４に保存し、この保存された前回の検出角度ｙ０に基づいてｓｉｎ，ｃｏｓ信号が選択される構成とした場合にも、検出角度の誤差が生じる。
図８は、図７とは異なる態様のオフセットがｃｏｓ信号に加わった例を示す。センサに用いられた抵抗の値の温度変化による変化や、取得部３１，３２による分圧、昇圧などの処理により、オフセットの態様は図７、図８のように異なる場合がある。つまりオフセット電圧は一定ではない。図８に実線で示したｃｏｓ信号に生じているオフセット電圧は、変曲点近傍に向かって大きくなる。
【００６６】
図９は、図８のようにオフセットが存在する場合に角度４５°近傍で生じる誤差の一例を示す。図９の横軸は、検出されるべき角度の真値であり、縦軸は、検出角度算出部３３が算出する検出角度である。図９の二点鎖線は、オフセットがなくｓｉｎ、ｃｏｓ信号が理想関係にある状態を示し、この状態の場合には真値に対する検出角度の誤差がないが、図８の信号のようにオフセットがある場合には、図９の一点鎖線に示すように真値に対して誤差が生じる。
【００６７】
この誤差について、前回の検出角度ｙ０に基づいて信号が選択される場合を想定してより具体的に考えてみる。オフセットがない場合のｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧勾配に基づいて、前回の検出角度ｙ０が図８の０°〜４５°の範囲ではｃｏｓ信号が選択されるように決められている。また、前回の検出角度ｙ０が４５°となる前後でｃｏｓ信号からｓｉｎ信号に選択信号が切り替えられる。この場合において０°〜４５°の範囲でｃｏｓ信号が選択されるとき、図８のｃｏｓ信号のオフセット特性より、０°から９０°に向かって、オフセットが無い場合のｃｏｓ信号に対する実際のｃｏｓ信号の電圧差が拡大するので、図９に示すように、真値に対する検出角度の誤差が拡大していく。そして、前回の検出角度が４５°となりｓｉｎ信号に切り替わった際に、オフセットなしのｓｉｎ信号に基づいて正しい検出角度が出力される。このとき、検出角度が不連続となるので、図７を参照して説明した場合とほぼ同様に検出角度がジャンプする。
【００６８】
以上のように検出角度がジャンプする問題を解決するために、本実施形態は、図９に太い実線で示したように、真値に対する検出角度の誤差を抑制する構成を採用している。すなわち、図９に一点鎖線で示したような誤差が大きく不連続な出力を、図９に二点鎖線で示した誤差のない状態に近づけるように補正する。
【００６９】
誤差抑制のため、本実施形態では図１０に示すように、ｓｉｎ信号が選択される第１角度範囲ｄ１と、ｃｏｓ信号が選択される第２角度範囲ｄ２との間にｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択されて角度検出に用いられる第３角度範囲ｄ３が設けられている。前回の検出角度ｙ０が、第１角度範囲ｄ１である場合にｓｉｎ信号が選択され、第２角度範囲ｄ２である場合にｃｏｓ信号が選択され、第３角度範囲ｄ３である場合にｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択され、これらの電圧がそれぞれ変換された角度が重み付けされて角度検出に用いられる。
【００７０】
図１１は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方を角度検出に使用する上での配分割合を示す。ｓｉｎ、ｃｏｓ信号は、第３角度範囲ｄ３内で比例配分される。
【００７１】
以下、本実施形態における角度検出方法について説明する。
本実施形態では、検出角度の初期値を決めるにあたり、図６に示した第１実施形態のフローを用いる。図６のフローに基づいて検出角度θ０を決定し、この検出角度θ０を検出角度の初期値として出力する。この初期値は記憶部３４に保存され、次回検出の際に読み込まれる。
２回目の検出以降は、図１２に示す角度検出方法を用いる。
【００７２】
図１２は、本実施形態に係る角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
本実施形態では、記憶部３４から前回の検出角度ｙ０を読み込み（ステップＳ１６）、この検出角度ｙ０に基づいて場合分けを行う。
【００７３】
図１０で６０°≦ｙ０＜１２０°または２４０°≦ｙ０＜３００°の場合には、前回の検出角度ｙ０が第１角度範囲に該当するので（ステップＳ１７でＹ）、ｓｉｎ信号を選択する（ステップＳ２１）。そして、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎで角度変換テーブル３５を参照して角度ｘを取得し（ステップＳ３１）、Ｖｓｉｎの増減に応じて演算を行う（ステップＳ４５）。このときの演算としては、６０°≦ｙ０＜１２０°の場合には、θ´０＝ｘを行い、２４０°≦ｙ０＜３００°の場合には、θ´０＝３６０°−ｘを行う。
【００７４】
また、０°≦ｙ０＜３０°または３３０°≦ｙ０＜３６０°、あるいは１５０°≦ｙ０＜２１０°の場合には、前回の検出角度ｙ０が第２角度範囲に該当するので（ステップＳ１８でＹ）、ｃｏｓ信号を選択する（ステップＳ２２）。そして、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照して角度ｘを取得し（ステップＳ３２）、Ｖｃｏｓの増減に応じて演算を行う（ステップＳ４６）。このときの演算としては、０°≦ｙ０＜３０°または３３０°≦ｙ０＜３６０°の場合には、θ´０＝２７０°＋ｘを行い、１５０°≦ｙ０＜２１０°の場合には、θ´０＝２７０−ｘを行う。
【００７５】
さらに、３０°≦ｙ０＜６０°、１２０°≦ｙ０＜１５０°、２１０°≦ｙ０＜２４０°、３００°≦ｙ０＜３３０°の場合には、前回の検出角度ｙ０が第３角度範囲に該当するので（ステップＳ１９）、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方を選択する（ステップＳ２５）。そして、角度変換テーブル３５をｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎおよびｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓでそれぞれ読んで角度ｘｓｉｎおよび角度ｘｃｏｓを取得する（ステップＳ３５）。これらの角度ｘｓｉｎおよび角度ｘｃｏｓに対して次の演算を行う。
【００７６】
３０°≦ｙ０＜６０°のとき、次式（１）の演算を行う。
【数１】
【００７７】
上記の式（１）のように、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の値がそれぞれ変換された角度ｘｓｉｎおよび角度ｘｃｏｓが検出角度ｙ０に応じて第３角度範囲ｄ３（３０°≦ｙ０＜６０°である角度差３０°の角度範囲）内で比例配分される。
ここで、図１０を参照し、オフセットがない状態（二点鎖線のｃｏｓ信号）とｓｉｎ信号とを比較すると、３０°≦ｙ０＜６０°の中心値４５°において、ｓｉｎ、ｃｏｓ両信号の電圧勾配の大小関係が逆転する。このような逆転点を含む角度範囲３０°≦ｙ０＜６０°において上記式（１）のような比例配分をすることにより、４５°よりも小さい角度では電圧勾配が大きいｃｏｓ信号の配分を大きく、逆に４５°よりも大きい角度ではｓｉｎ信号の配分を大きくして重み付けされることになる。このようにすることで、オフセット等が生じていても各信号の電圧勾配を反映した検出角度が得られるので、検出角度を連続的にできる。すなわち、検出角度がジャンプしない。以下に示す式（２）〜（４）についても同様である。
【００７８】
１２０°≦ｙ０＜１５０°のとき、次式（２）の演算を行う。
【数２】
【００７９】
２１０°≦ｙ０＜２４０°のとき、次式（３）の演算を行う。
【数３】
【００８０】
３００°≦ｙ０＜３３０°のとき、次式（４）の演算を行う。
【数４】
【００８１】
以上のようにして計算角度θ´０を求めたら、この計算角度θ´０を０°〜３６０°の範囲に収め、検出角度θ０を得る（ステップＳ５）。さらに、この検出角度θ０を記憶部３４に保存し（ステップＳ５１）、出力する（ステップＳ６）。
本実施形態によれば、信号のオフセットやシフト等による検出角度の誤差を抑制できるので、オフセットやシフト等の原因となる温度変化や電圧変動に関する信頼性を向上させることができる。
【００８２】
〔本発明の変形例〕
図１３は、本発明の変形例における角度検出を説明するための図である。図１３の例では、第１基準値Ｖ１よりも小さい第１基準値Ｖ１´、および第２基準値Ｖ２よりも大きい第２基準値Ｖ２´に基づいてｓｉｎ、ｃｏｓ信号の選択を行っている。これらの第１、第２基準値Ｖ１´，Ｖ２´は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧勾配が逆転する角度（４５°など）から外れた角度に対応しているが、これは意図的に決められているとは限らず、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号のオフセットや位相シフト、波形の歪み等によってこのように電圧基準値がｓｉｎ、ｃｏｓ信号の勾配逆転角度からずれる可能性がある。このように信号電圧の勾配が逆転する角度から電圧基準値がずれている場合には、次に示す方法で角度検出を行うことが好ましい。
【００８３】
ｓｉｎ信号の電圧をＶｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧をＶｃｏｓとすると、Ｖ２´＜Ｖｓｉｎ＜Ｖ１´であって、Ｖｃｏｓ≧Ｖ１´でかつＶｃｏｓ≦Ｖ２´である場合（第１の場合）には、ｓｉｎ信号が選択される。図１３の例では第１区間ｃ１においてｓｉｎ信号が選択される。
また、Ｖ２´＜Ｖｃｏｓ＜Ｖ１´であって、Ｖｓｉｎ≧Ｖ１´でかつＶｓｉｎ≦Ｖ２´である場合（第２の場合）には、ｃｏｓ信号が選択される。図１３の例では第２区間ｃ２においてｃｏｓ信号が選択される。
【００８４】
また、上記の第１の場合にも第２の場合にも該当しない第３の場合には、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択される。図１３の例では第３区間ｃ３においてｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択される。第３の場合には、ＶｓｉｎおよびＶｃｏｓのいずれもＶ２からＶ１までの範囲内である場合と、ＶｓｉｎおよびＶｃｏｓのいずれもＶ２以下あるいはＶ１以上である場合とがある。これらの場合には、ｓｉｎ信号の電圧とｃｏｓ信号の電圧との平均値によって角度変換テーブル３５を読み、角度ｘを取得する。
【００８５】
以上において、Ｖ２´＜Ｖｓｉｎ＜Ｖ１´であることは、ｓｉｎ信号の信号変化率（電圧変化率）が電圧変化率を規定する変化率の基準値よりも小さいことに該当し、Ｖ２´＜Ｖｃｏｓ＜Ｖ１´であることはｃｏｓ信号の信号変化率が変化率の基準値よりも小さいことに該当する。また、Ｖｓｉｎ≧Ｖ１´でかつＶｓｉｎ≦Ｖ２´であることはｓｉｎ信号の信号変化率が変化率の基準値以上であることに該当し、Ｖｃｏｓ＞Ｖ１´でかつＶｃｏｓ＜Ｖ２´であることはｃｏｓ信号の信号変化率が変化率の基準値よりも大きいことに該当する。
したがって、Ｖ２´＜Ｖｓｉｎ＜Ｖ１´であってＶｃｏｓ＞Ｖ１´でかつＶｃｏｓ＜Ｖ２´である場合（第１の場合）と、Ｖ２´＜Ｖｃｏｓ＜Ｖ１´であって、Ｖｓｉｎ＞Ｖ１´でかつＶｓｉｎ＜Ｖ２´である場合（第２の場合）とのいずれも、第１信号（ｓｉｎ信号）および第２信号（ｃｏｓ信号）の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が基準値よりも大きい場合に該当する。この場合には、信号変化率が相対的に大きい他方の信号が選択される。
【００８６】
上述のように第１、第２基準値Ｖ１´、Ｖ２´がｓｉｎ、ｃｏｓ信号の勾配の大小が逆転する角度（４５°等）に対応する値から外れているため、第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２を基準値とする図５の場合とは異なり、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の信号変化率のいずれも基準値より小さいか、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きい場合がある。この場合が上記の第３の場合に該当する。
この第３の場合に、上述のようにｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧の平均値に基づいて角度を検出することにより、オフセット電圧等の影響でｓｉｎ、ｃｏｓ信号の位相差や振幅がずれている場合に生じる検出角度の誤差を小さくできる。
【００８７】
本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１ フォークリフト（作業車両）
１１ 車体
１２ 路面
１３ ストラドルアーム
１４ フォーク
１５ マスト
１７ 前輪
１８ 駆動輪
１９ 従動輪
２０ 操舵装置
２１ ハンドル
２２ ハンドル角センサ（角度センサ）
２３ ＥＰＳモータ
２４ タイヤ角センサ（角度センサ）
３０ 制御装置
３１ ハンドル角取得部
３２ タイヤ角取得部
３３ 検出角度算出部（制御部）
３４ 記憶部
３５ 角度変換テーブル（角度変換情報）
ｄ１ 第１角度範囲
ｄ２ 第２角度範囲
ｄ３ 第３角度範囲
Ｓ２１，Ｓ２２ 信号選択ステップ
Ｖ１ 第１基準値
Ｖ２ 第２基準値
Ｖｃｏｓ ｃｏｓ信号の電圧
Ｖｓｉｎ ｓｉｎ信号の電圧
ｙ０ 前回の検出角度
θ０ 検出角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出装置、操舵装置、作業車両、および角度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォークリフトなどの各種作業車両に、電動パワーステアリング（ＥＰＳ；Electric Power Steering）装置などの操舵装置が搭載されている。電動パワーステアリング装置は、ハンドルの回転角を検出するハンドル角センサと、タイヤ角（タイヤ切れ角）を検出するタイヤ角センサとを備えている。これらのセンサでそれぞれ検出されたハンドル角とタイヤ角との差分に基づいて、タイヤの方向を変えるパワーステアリングモータのモータ指令値が決まり、モータ速度検出値を加味したトルク指令値に基づいて、電動パワーステアリングモータの制御が行われている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、ハンドル角とタイヤ角とのそれぞれの位置関係にずれが生じる場合があり、そのような場合には、運転者に違和感を与えてしまう。この違和感を低減するために、操作時にハンドルを空転させることでハンドル角を補正することが知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された作業車両は、ハンドル角補正手段を備え、低速走行時と比べて、高速走行時の単位時間当たりの補正量を少なくすることによって、運転者の違和感を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８７２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにハンドル角とタイヤ角との位置関係のずれを補正することにより、運転者の違和感をある程度低減できるものの、ハンドルが空転するため運転者に少なからず違和感を与えてしまう。このようにハンドル角とタイヤ角との位置関係のずれを補正するのではなく、ハンドル角およびタイヤ角のそれぞれの検出精度を向上させることによって操作性を向上させることが望まれる。
【０００６】
ところで、ハンドル角とタイヤ角とのそれぞれの検出に際しては、コイルを内蔵する回転角センサが用いられる。このセンサから出力されるｓｉｎ信号を用いて角度検出が行われるが、ｓｉｎ信号の変曲点近傍、すなわち信号変化率の小さい領域における分解能が低いため、変曲点近傍の領域では信号の僅かな変動に対して検出角度が大きく変化する場合があるなど、検出精度が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、角検出精度を向上させることができる角度検出装置、この角度検出装置を備え操作性を向上させることが可能な操舵装置、この操舵装置を備えた作業車両、および角度検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明の第１の角度検出装置は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、第１、第２信号の信号変化率に基づいて、第１、第２信号の一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、第１、第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を一方から他方へと切り替えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方が選択され、信号変化率が小さい領域の信号値が角度検出に用いられないので、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。これにより、角検出精度を向上させることができる。
【００１０】
なお、「第１、第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合」は、「第１、第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率以下となる場合」と等価である。このように、閾値の読み方（ここでは、第１、第２信号の相互の信号変化率の用い方）が違うに過ぎない構成は、本発明に含まれる。以降において、「より小さい（未満）」、「より大きい（超）」、「以上」、「以下」についても同様に取り扱う。
【００１１】
また、本発明の第２の角度検出装置は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、第１、第２信号の信号変化率に基づいて、第１、第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、第１、第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が基準値よりも大きい場合に他方を選択することを特徴とする。
【００１２】
なお、「第１、第２信号の一方の単位時間あたりの信号変化量が基準値よりも小さくかつ他方の単位時間あたりの信号変化量が基準値よりも大きい」は、「第１、第２信号の一方の単位時間あたりの信号変化量が基準値以下でかつ他方の単位時間あたりの信号変化量が基準値以上」と等価である。
【００１３】
本発明によれば、第１、第２信号の信号変化率と基準値との比較により、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方が選択され、信号変化率が小さい領域の信号値が角度検出に用いられないので、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。これにより、角検出精度を向上させることができる。
【００１４】
ここで、基準値が、第１、第２信号の勾配の大小逆転時に対応した値ではなく、逆転時から外れた値である場合には、第１、第２信号の信号変化率のいずれも基準値より小さいか、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きい場合がある。この場合には、第１、第２信号のいずれか一方を選択するか、あるいは第１、第２信号の両方を選択して平均値を求めることなどによって、角度検出を行うことができる。さらには、角度検出装置により得られた前回の検出角度を今回の検出角度に決定することもできる。
【００１５】
また、第１、第２信号のいずれの変化量も基準値より小さいか、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きい場合に第１、第２信号の平均値を角度検出に用いることにより、オフセット電圧等の影響で第１、第２信号の位相差や振幅がずれている場合に生じる検出角度の誤差を小さくできる。すなわち、信号のオフセットやシフト等の原因となる温度変化や電圧変動に関する信頼性を向上させることができる。
【００１６】
なお、基準値が、第１、第２信号の勾配大小の逆転時に対応した値である場合には、第１、第２信号の変化量のいずれも基準値より小さい、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きいことが生じ得ず、第１、第２信号の変化量が等しい場合を除いて必ず、第１、第２信号のうち一方の変化量が基準値より小さく、他方の変化量が基準値より大きくなる。すなわち、基準値が第１、第２信号の勾配大小の逆転時に対応した値である場合の本発明においては、第１、第２信号の切り替えを行う上述の角度検出装置の発明と同様に、第１、第２信号の一方の変化量が他方の変化量よりも小さくなる場合に、センサ信号の選択が一方から他方へと切り替えられる。第１、第２信号の変化量が等しい場合には、第１、第２信号のいずれが選択されてもよい。
【００１７】
本発明の第３の角度検出装置は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、第１、第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、制御部は、制御部により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に第１信号を選択し、第２角度範囲である場合に第２信号を選択することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前回の検出角度に応じて、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方を選択することが可能となるので、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。これにより、角検出精度を向上させることができる。
第１、第２角度範囲は、第１、第２信号の信号変化率や、第１、第２信号の位相差などに基づいて決めることができる。
【００１９】
本発明の角度検出装置においては、検出角度が第１、第２角度範囲のいずれでもない第３角度範囲である場合に、制御部は、第１、第２信号の両方を選択し、これらの信号の値がそれぞれ変換された角度を検出角度に応じて第３角度範囲内で重み付けして用いることが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、第１角度範囲と第２角度範囲との間に想定された第３角度範囲において、第１、第２信号に対応する各角度が重み付けされて角度検出に用いられるので、オフセット、シフト、波形の歪み等の影響で検出角度が不連続となって角度飛び（検出角度のジャンプ）が生じることを防止できる。例えば、オフセット電圧等の影響で第１、第２信号の位相差や振幅がずれている場合に第１、第２信号のいずれか一方に基づいて検出角度が算出されると、検出角度の誤差が大きくなる角度範囲が発生し、この角度範囲と、誤差が無いあるいは誤差が小さい角度範囲との間で検出角度が不連続となる。そこで、第１、第２信号の両方を第３角度範囲において重み付けして誤差を抑制することにより、不連続で段差状の特性が誤差の無い線形特性に近づくように補正できる。すなわち、オフセット電圧等に起因する角度飛びを解決しつつ、角検出精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明の角度検出装置においては、制御部は、センサ信号が示す電圧の大小に基づいてセンサ信号の信号変化率の大小を判断することが好ましい。
例えば、センサ信号の電圧が基準値以上の場合に信号変化率が小さい（または大きい）、あるいはセンサ信号の電圧が基準値以下の場合に変化量が小さい（または大きい）と判断することができる。
【００２２】
本発明によれば、信号変化率を算出することなく、センサ信号が示す電圧に基づいて直ちに信号選択を行うことができる。これにより、制御部の処理を簡略化できる。また、角度検出周期を短縮できるので、本発明の角度検出装置を備えた操舵装置の操作応答性を向上させることができる。
なお、センサ信号が電流値を示す場合には、その電流の大小に基づいてセンサ信号の信号変化率の大小を判断することが好ましい。
【００２３】
本発明の角度検出装置においては、センサ信号の信号値と角度との対応関係を示す角度変換情報を記憶する記憶部を備え、制御部は、選択されたセンサ信号の信号値に対応する角度を角度変換情報から取得することが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、角度変換情報を用いることにより、センサ信号の信号値（例えば、電圧）の角度への変換を、角度検出する都度行うことを不要にできるので、処理の簡略化および操舵応答性の向上を図ることができる。
【００２５】
以上説明した角度検出装置は、種々の車両の操舵装置に適用できる。この操舵装置は、作業車両に適用されることが好ましい。このような操舵装置、作業車両によれば、前述の角度検出装置の発明と同様の作用および効果を享受できる。
【００２６】
本発明の角度検出方法は、互いに位相差を有し一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を一方から他方へと切り替える信号選択ステップを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２の角度検出方法は、互いに位相差を有し少なくとも一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が基準値よりも大きい場合に、他方を選択することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第３の角度検出方法は、互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる角度検出方法であって、この方法により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に、第１信号を選択し、他の角度範囲である場合に第２信号を選択する信号選択ステップを有することを特徴とする。
【００２９】
これらの発明によっても、前述した角度検出装置の発明と同様に、第１、第２信号のうち信号変化率が相対的に大きい方が選択され、高い分解能を維持しながら角度を検出できるので、角検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、第１、第２信号を選択的に用いることで、分解能が低い変曲点近傍領域の信号値に基づいて角度が検出されることが回避されるので、常に高い分解能を維持できる。これにより、角検出精度を向上できるとともに、操舵操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係る作業車両の一例としてのフォークリフトを示す外観側面図である。
【図２】第１実施形態に係る操舵装置が行う制御を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】前記制御装置が有する記憶部に格納された角度変換テーブルを示す図である。
【図５】前記制御装置が有する検出角度算出部によって処理されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を示す図である。
【図６】前記検出角度算出部によって行われる角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態における角度検出について説明するため、オフセットした信号を示す図である。
【図８】図７とは異なる態様のオフセットが生じた信号を示す図である。
【図９】オフセットが生じた場合の検出誤差を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る検出角度算出部によって処理されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を示す図である。
【図１１】検出角度におけるｓｉｎ信号成分とｃｏｓ信号成分との配分割合を示す図である。
【図１２】前記検出角度算出部によって行われる角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の変形例における角度検出を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【００３３】
〔第１実施形態〕
図１〜図６を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るリーチ型のフォークリフト１の外観側面図である。フォークリフト１は、倉庫内や工場内などでの荷物の運搬に用いられる作業車両であり、車体前部には、車体１１から前方に向かって延出された上で路面１２と平行に配置された左右一対のストラドルアーム１３と、昇降動作するフォーク１４を支持しながらストラドルアーム１３に沿って進退動作するマスト１５とが配備されている。また、この車体前部、つまり、各ストラドルアーム１３の先端部には左右一対の前輪１７が配設されていると共に、車体後部には左右一対の駆動輪１８及び従動輪１９が配設されており、駆動輪１８は走行駆動用の他に操舵用としても機能する。
なお、フォークリフト１は本発明の作業車両の例示に過ぎず、その他の物流車両、農業車両、産業車両などにも本発明を適用できる。
【００３４】
フォークリフト１は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）と呼ばれる操舵装置２０を備えている。操舵装置２０は、水平方向に回動可能なハンドル２１と、ハンドル２１の回動軸に設けられてハンドルの角度（ハンドル角）を検出するハンドル角センサ２２と、駆動輪１８を方向転換させるＥＰＳモータ２３と、ＥＰＳモータ２３に設けられて駆動輪１８のタイヤ向きを示す角度（タイヤ切れ角あるいは操舵角）を検出するタイヤ角センサ２４と、ＣＰＵなどを含む制御装置３０（図３）とを備えている。ＥＰＳモータ２３は、後輪タイヤをタイヤ角方向に回動させる。ここで、本発明の角度検出装置は、ハンドル角センサ２２、タイヤ角センサ２４、および制御装置３０を含んで構成されている。
【００３５】
ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４は、コイルを含んで構成される回転角センサであり、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれから、二相のセンサ信号、すなわちｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が制御装置３０に向けて出力される。これらの信号は、ハンドル２１のハンドル角および駆動輪１８のタイヤ角に対応する電圧値として出力される。
【００３６】
図２は、操舵装置２０が行う制御を説明するための図である。ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４により、ハンドル角およびタイヤ角がそれぞれ検出されると、検出されたハンドル角に対応するタイヤ角指令値と、検出されたタイヤ角との差分に基づいて、ＥＰＳモータ速度指令値が演算される。さらに、ＥＰＳモータ速度指令値と、ＥＰＳモータの速度検出値との差分に基づいて、トルク指令が演算される。このトルク指令をＥＰＳモータ２３に入力することで、ＥＰＳモータ２３が制御される。これらの一連の処理により、操舵装置２０全体の制御が行われている。
【００３７】
図３は、制御装置３０の内部構成を示すブロック図である。制御装置３０は、ハンドル角センサ２２から信号を受け取るハンドル角取得部３１と、タイヤ角センサ２４から信号を受け取るタイヤ角取得部３２と、ハンドル角取得部３１およびタイヤ角取得部３２がそれぞれ取得した信号を処理する制御部としての検出角度算出部３３と、記憶部３４とを有している。
なお、本実施形態では、ハンドル角とタイヤ角とのそれぞれの処理に共通の検出角度算出部３３が用いられるが、ハンドル角に係る検出角度算出部とタイヤ角に係る検出角度算出部とが別々に設けられていてもよい。
【００３８】
図４は、記憶部３４に格納された角度変換情報の一例としての角度変換テーブル３５を示す。角度変換テーブル３５は、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれの事前試験結果に基づいて作成されたものであり、各センサに対応する入力信号を角度に変換するために用いられる。角度変換テーブル３５には、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれを動作させて、取得部３１あるいは取得部３２を介して制御装置３０に入力された入力信号の信号電圧と角度（ハンドル角およびタイヤ角）との関係がプロットされている。
【００３９】
本実施形態の角度変換テーブル３５は、ハンドル角センサ２２とタイヤ角センサ２４とに共通であるが、ハンドル角センサ２２用の角度変換テーブルと、タイヤ角センサ２４用の角度変換テーブルとがそれぞれ設けられていてもよい。
【００４０】
図５は、ハンドル角取得部３１およびタイヤ角取得部３２が取得した信号に対する検出角度算出部３３の処理について説明するための図である。ハンドル角取得部３１およびタイヤ角取得部３２のそれぞれから、第１信号としてのｓｉｎ信号および第２信号としてのｃｏｓ信号が検出角度算出部３３に送られる。図５に、ｓｉｎ信号を太線で示し、ｃｏｓ信号を細線で示した。ハンドル角取得部３１が取得したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号はそれぞれ、ハンドル２１の角度に対応する値を示し、タイヤ角取得部３２が取得したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号はそれぞれ、駆動輪１８の切れ角に対応する値を示す。ハンドル２１を操作して操舵方向を次第に変化させると、図５のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の波形が得られる。すなわち、操舵方向が直進の場合に（操舵角０°）、図５に示した中心角度１８０°を示すｓｉｎ、ｃｏｓ信号がハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４から出力される。この直進の状態からハンドル２１を一方の側に全部回すと、３６０°を示すｓｉｎ、ｃｏｓ信号が出力され、ハンドル２１を他方の側に全部回すと、０°を示すｓｉｎ、ｃｏｓ信号が出力される。
【００４１】
ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とは、同様の振幅および周期を有し、相対的に９０°の位相差を有する。図５の縦軸は信号電圧を示す。本実施形態のｓｉｎおよびｃｏｓ信号のピーク値−ピーク値は０．５Ｖから４．５Ｖまでである。この信号電圧はあくまで、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧の一例である。なお、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の位相差が９０°から少しずれていたり、周期が少し違っていてもよい。ｓｉｎ，ｃｏｓ信号の振幅は違っていてもよい。
【００４２】
ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号にはそれぞれ、温度変化による抵抗値の変化や、取得部３１，３２による電圧変換などによる影響により、例えばｓｉｎ（θ＋α）、ｃｏｓ（θ＋β）のように位相差が加わる場合があるため、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の位相の遅れ進みの関係が図５に示したものとは逆になる場合がある。その場合の処理は、以降の説明において、ｓｉｎとｃｏｓとを読み替えることで説明できる。
【００４３】
検出角度算出部３３は、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を用いて、Ａ／Ｄ変換（analog to digital conversion）のためのサンプリングを実施する。ここで、例えばｓｉｎ信号カーブを所定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）で複数点読み取ってディジタル信号を生成した場合には、ｓｉｎ信号の変曲点近傍で分解能の低さから検出精度が悪化するおそれがあるため、ｓｉｎ信号の変曲点近傍では、ｓｉｎ信号と同じく角度を示すもう一つの信号であるｃｏｓ信号を角度検出に用いる。これにより、常に高い分解能を維持しながら角度を検出できる。すなわち、信号変化率（信号量を角度で微分したときの勾配であり、本実施形態では電圧勾配）に応じて、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の一方が選択されて角度検出に用いられる。
【００４４】
第１、第２信号が角度検出に用いられるとは、その信号の値が検出角度（サンプリング点の値）を決定するために読み取られる場合をいう。その信号の値が他の信号の値や基準値との比較に用いられるに過ぎない場合には、その信号が角度検出に用いられるとは言わないものとする。
なお、本実施形態では、信号変化率に応じてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の一方を選択する際に、信号電圧と基準値とを比較している。すなわち、信号電圧と基準値との比較結果に応じて、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の一方が選択される。信号電圧と比較される基準値としては、第１基準値Ｖ１と第２基準値Ｖ２とが用いられる。これら第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の振幅中心に対して対称に決められることが好ましい。本実施形態の第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２は、振幅中心の２．５Ｖから等しく離れた３．９１４Ｖ、１．０８６Ｖにそれぞれ設定されている。
【００４５】
図６は、検出角度算出部３３によって行われる角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
検出角度算出部３３は、信号電圧と基準値との比較結果に応じて場合分けを行い（信号電圧判定ステップＳ１１〜１４）、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のいずれを選択するかを決定する（信号選択ステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００４６】
例えば、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓが第１基準値Ｖ１（図５）以上である場合（ステップＳ１１でＹ）、すなわち図５の（ｉ）の角度範囲においては、角度検出に用いる信号としてｓｉｎ信号が選択される（ステップＳ２１）。そしてｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎで角度変換テーブル３５を参照してＶｓｉｎを角度ｘに変換し（ステップＳ３１）、その角度ｘについて「θ´０＝ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４１）。
【００４７】
また、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第１基準値Ｖ１（図５）を超えている場合（ステップＳ１２でＹ）、すなわち図５の（ii）の角度範囲においては、ｃｏｓ信号が選択される（ステップＳ２２）。そしてｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照してＶｃｏｓを角度ｘに変換し（ステップＳ３２）、その角度ｘについて「θ´０＝２７０°−ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４２）。
【００４８】
あるいは、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓが第２基準値Ｖ２（図５）以下である場合（ステップＳ１３でＹ）、すなわち図５の（iii）の角度範囲においては、ｓｉｎ信号が選択される（ステップＳ２１）。そしてｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎで角度変換テーブル３５を参照してＶｓｉｎを角度ｘに変換し（ステップＳ３１）、その角度ｘについて「θ´０＝３６０°−ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４３）。
【００４９】
さらに、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第２基準値Ｖ２（図５）未満である場合（ステップＳ１４でＹ）、すなわち図５の（iv）の角度範囲においては、ｃｏｓ信号が選択される（ステップＳ２２）。そしてｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照してＶｃｏｓを角度ｘに変換し（ステップＳ３２）、その角度ｘについて「θ´０＝２７０°＋ｘ」の演算を行い、計算角度θ´０を得る（ステップＳ４４）。
【００５０】
なお、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の位相差や振幅等が図５に示すような関係である場合には、ステップＳ１１〜Ｓ１４のいずれかでＹとなるため、ステップＳ１５は行われない。
【００５１】
上記のように第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２に基づいてｓｉｎ，ｃｏｓ信号の一方が選択されるため、角度変換テーブル３５（図４）を参照するステップＳ３１，Ｓ３２では第２基準値Ｖ２超、および第１基準値Ｖ１未満の値のみが参照される。すなわち、第２基準値Ｖ２以下、あるいは第１基準値Ｖ１以上である電圧分解能が低い領域の値は参照されない。
以上の処理においては、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が共通の角度変換テーブル３５によって角度に変換されるため、（ｉ）〜（iv）の角度範囲によって異なるｓｉｎ、ｃｏｓ各信号の増減に応じた演算が行われる。
【００５２】
検出角度算出部３３は、上記の計算角度θ´０を０°〜３６０°の範囲に収め（ステップＳ５）、検出角度θ０として出力する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、例えば計算角度θ´０が４０５°の場合には、「４５°」の検出角度θ０が出力される。すなわち、角度変換テーブル３５から得られた角度ｘは所定の演算後、０°〜３６０°の範囲にマッピングされて出力される。
以上のように、検出角度算出部３３がｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号を読み取り、読み取った値を角度に変換し、その角度をｓｉｎ信号／ｃｏｓ信号の別、および各信号の増減に応じて演算することにより、検出角度θ０が算出される。
【００５３】
本実施形態における第１基準値Ｖ１（３．９１４Ｖ）は、図５におけるｃｏｓ信号の位相角４５°および１３５°のそれぞれに対応する信号電圧である。ｃｏｓ信号に９０°遅れるｓｉｎ信号について見れば、第１基準値Ｖ１は、ｃｏｓ信号の位相角１３５°および２２５°のそれぞれに対応する信号電圧である。また、本実施形態における第２基準値Ｖ２（１．０８６Ｖ）は、図５におけるｃｏｓ信号の位相２２５°および３１５°のそれぞれに対応する信号電圧であり、ｓｉｎ信号について見れば、第２基準値Ｖ２はｃｏｓ信号の位相３１５°および４５°のそれぞれに対応する信号電圧である。
【００５４】
このように決められた第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２に基づいて、検出角度算出部３３は、角度９０°毎に区切られた（ｉ）〜（iv）の４つの角度範囲（図５）を設定している。これらの（ｉ）〜（iv）の角度範囲は、ｓｉｎ信号が選択される第１角度範囲ｄ１と、ｃｏｓ信号が選択される第２角度範囲ｄ２との２種類に二分される。
ここで、図５の角度４５°、１３５°、２２５°、３１５°のそれぞれの角度において、ｓｉｎ信号の電圧勾配とｃｏｓ信号の電圧勾配との大小関係が逆転する。つまり、ｓｉｎ信号の電圧を角度で微分した電圧変化率をΔＶｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧を角度で微分した電圧変化率をΔＶｃｏｓとすると、（ｉ）の角度範囲ではΔＶｓｉｎ＞ΔＶｃｏｓであるが、（ii）の角度範囲ではΔＶｃｏｓ＞ΔＶｓｉｎとなり、以下同様に、（iii）、（iv）の各角度範囲においてもΔＶｓｉｎとΔＶｃｏｓとの大小関係が切り替わる。
【００５５】
検出角度算出部３３は、（ｉ）〜（iv）の各角度範囲において、角度検出に用いるものとして選択するｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を順次切り替えている。すなわち、第１角度範囲ｄ１と第２角度範囲ｄ２とが位相角９０°毎に交互に配置されている。ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の切り替えは、図５に実線で示した部分を辿るように行われる。
例えば、（ｉ）の角度範囲ではｓｉｎ信号が選択されるが（第１角度範囲）、（ii）の角度範囲では、図６のステップＳ１２における信号電圧と第１基準値Ｖ１との比較により、ｓｉｎ信号に代えてｃｏｓ信号が選択される（第２角度範囲）。上記のように、第１基準値Ｖ１はｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のそれぞれの電圧変化率ΔＶｓｉｎ，ΔＶｃｏｓの大小が切り替わる角度を規定しており、（ｉ）の角度範囲ではΔＶｓｉｎ＞ΔＶｃｏｓであったものが、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号との交点を超えるとΔＶｓｉｎ＜ΔＶｃｏｓとなるので、ピーク電圧に近づき分解能が低くなったｓｉｎ信号に代えて、電圧勾配が急峻であり分解能が相対的に高いｃｏｓ信号が選択される。
以下同様に、（iii）、（iv）のそれぞれの角度範囲において、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が切り替えられる。これにより、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号それぞれの図５に破線で示した領域の信号値が角度検出には用いられないので、高い分解能を維持しながら角度を検出できる。
【００５６】
なお、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の切り替えに用いられる指標は、上記のように信号電圧と比較される第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２に限らない。第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２は信号変化率を知るために使用可能な一つの物理量に過ぎない。すなわち、信号変化率が基準値よりも小さいか否かは、信号電圧と第１、第２基準値との比較によって決められていてもよいが、その他、ｓｉｎ、ｃｏｓ各信号の電圧勾配、電流勾配、および前回の検出角度などに基づいて決められていてもよい。
【００５７】
図５および図６を参照して説明した以上のような処理を経て、ハンドル角センサ２２およびタイヤ角センサ２４のそれぞれのセンサ信号（ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号）がＡ／Ｄ変換された検出角度θ０が得られる。この検出角度θ０は、操舵装置２０が行う制御（図２）におけるハンドル角検出値およびタイヤ角検出値として扱われる。上述のように、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が角度検出に選択的に用いられてハンドル角およびタイヤ角の検出精度が向上するので、ハンドル角検出値とタイヤ角検出値とのずれが生じにくくなる。すなわち、フォークリフト１の操作性を向上させることができる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
次に、図７〜図１０を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
上述したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号には、温度変化や電圧変動などによって電圧オフセット、位相シフト、波形の歪み等が生じる可能性がある。
図７は、ｃｏｓ信号にオフセット電圧が生じている例を示す。図７において実線で示したｃｏｓ信号は、図７に二点鎖線で示したｃｏｓ信号（図５のｃｏｓ信号と同様）に−０．１Ｖのオフセット電圧が加わったものである。このようなオフセットや、位相シフト、波形の歪み等がｓｉｎ、ｃｏｓ信号の少なくとも一方に生じると、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号との位相差や振幅の関係が図５に示した理想的な関係とは異なるものとなり、第１実施形態のようにｓｉｎ、ｃｏｓ信号の一方を選択して角度検出に用いたのでは検出角度に誤差が生じてしまう。
【００５９】
図７のように、−０．１Ｖのオフセット電圧がｃｏｓ信号に加わった場合に第１実施形態の方法で検出角度を計算した際の誤差について説明する。このような誤差は、例えば、角度４５°に相当する第１基準値Ｖ１（図５）の前後で生じる。これについて、４０°〜４９．２°の範囲で見ていく。
【００６０】
４０°では、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第２基準値Ｖ２（１．０８６Ｖ）より小さいため（図６のステップＳ１４でＹ）、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照して取得した角度ｘについて演算が行われる。オフセットを含むＶｃｏｓが３．６８６Ｖなので角度ｘは１２６．４°であり、演算の結果、検出角度θ０が３６．４°となる。すなわち、Ｖｃｏｓが−０．１Ｖ小さいため、真の角度４０°に対して検出角度θ０が３．６°小さく計算される。
【００６１】
次に、４４．９°においても、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎが第２基準値Ｖ２より小さいので（図６のステップＳ１４でＹ）、Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照して取得した角度ｘについて演算が行われる。オフセットのためＶｃｏｓは３．８１２Ｖなので角度ｘは１３１．０°であり、検出角度θ０は４１°となる。すなわち、真の角度４４．９°に対して検出角度θ０が３．９°小さく計算される。
【００６２】
４５°のとき、オフセットがなければＶｓｉｎ＝１．０８６Ｖ、Ｖｃｏｓ＝３．９１４Ｖであるが、−０．１Ｖのオフセット電圧によりＶｃｏｓは３．８１４Ｖなので、ステップＳ１１〜Ｓ１４のいずれにも該当しない。このとき、ステップＳ１５の処理により、前回の検出角度と同じ値が検出角度θ０として出力される。そして、−０．１Ｖのオフセット電圧を含むＶｃｏｓが３．９１４Ｖとなる角度４９．２°までの間、検出角度θ０が変化しないことになる。
【００６３】
４９．２°になると、Ｖｓｉｎが１．１９３Ｖ、Ｖｃｏｓが３．９１４Ｖとなるので、ステップＳ１１でＹとなり、選択される信号がｃｏｓ信号からｓｉｎ信号に切り替えられる。そして、ｓｉｎ信号で角度変換テーブル３５を参照して取得した角度ｘについて演算する。この場合には、オフセットしていないｓｉｎ信号により、真値４９．２°と同じ正しい検出角度θ０が得られる。
【００６４】
ここで、４０°から４５°未満の角度範囲においては、４０°から４５°に向かってｃｏｓ信号の電圧勾配が小さくなる分、真値に対する検出角度の誤差が拡大する。また、４５°以上４９．２°未満の角度範囲においては、一定の検出角度θ０が出力される。そして、４９．２°になった際に誤差がない検出角度θ０が出力される。すなわち、誤差がある角度範囲と誤差が無い角度範囲とが切り替わる際に検出角度θ０が不連続となる。すなわち、検出角度のジャンプ（角度飛び）が発生してしまう。
【００６５】
上記では第１実施形態のように第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２によりｓｉｎ、ｃｏｓ信号を切り替える場合の誤差発生について説明したが、検出角度θ０を記憶部３４に保存し、この保存された前回の検出角度ｙ０に基づいてｓｉｎ，ｃｏｓ信号が選択される構成とした場合にも、検出角度の誤差が生じる。
図８は、図７とは異なる態様のオフセットがｃｏｓ信号に加わった例を示す。センサに用いられた抵抗の値の温度変化による変化や、取得部３１，３２による分圧、昇圧などの処理により、オフセットの態様は図７、図８のように異なる場合がある。つまりオフセット電圧は一定ではない。図８に実線で示したｃｏｓ信号に生じているオフセット電圧は、変曲点近傍に向かって大きくなる。
【００６６】
図９は、図８のようにオフセットが存在する場合に角度４５°近傍で生じる誤差の一例を示す。図９の横軸は、検出されるべき角度の真値であり、縦軸は、検出角度算出部３３が算出する検出角度である。図９の二点鎖線は、オフセットがなくｓｉｎ、ｃｏｓ信号が理想関係にある状態を示し、この状態の場合には真値に対する検出角度の誤差がないが、図８の信号のようにオフセットがある場合には、図９の一点鎖線に示すように真値に対して誤差が生じる。
【００６７】
この誤差について、前回の検出角度ｙ０に基づいて信号が選択される場合を想定してより具体的に考えてみる。オフセットがない場合のｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧勾配に基づいて、前回の検出角度ｙ０が図８の０°〜４５°の範囲ではｃｏｓ信号が選択されるように決められている。また、前回の検出角度ｙ０が４５°となる前後でｃｏｓ信号からｓｉｎ信号に選択信号が切り替えられる。この場合において０°〜４５°の範囲でｃｏｓ信号が選択されるとき、図８のｃｏｓ信号のオフセット特性より、０°から９０°に向かって、オフセットが無い場合のｃｏｓ信号に対する実際のｃｏｓ信号の電圧差が拡大するので、図９に示すように、真値に対する検出角度の誤差が拡大していく。そして、前回の検出角度が４５°となりｓｉｎ信号に切り替わった際に、オフセットなしのｓｉｎ信号に基づいて正しい検出角度が出力される。このとき、検出角度が不連続となるので、図７を参照して説明した場合とほぼ同様に検出角度がジャンプする。
【００６８】
以上のように検出角度がジャンプする問題を解決するために、本実施形態は、図９に太い実線で示したように、真値に対する検出角度の誤差を抑制する構成を採用している。すなわち、図９に一点鎖線で示したような誤差が大きく不連続な出力を、図９に二点鎖線で示した誤差のない状態に近づけるように補正する。
【００６９】
誤差抑制のため、本実施形態では図１０に示すように、ｓｉｎ信号が選択される第１角度範囲ｄ１と、ｃｏｓ信号が選択される第２角度範囲ｄ２との間にｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択されて角度検出に用いられる第３角度範囲ｄ３が設けられている。前回の検出角度ｙ０が、第１角度範囲ｄ１である場合にｓｉｎ信号が選択され、第２角度範囲ｄ２である場合にｃｏｓ信号が選択され、第３角度範囲ｄ３である場合にｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択され、これらの電圧がそれぞれ変換された角度が重み付けされて角度検出に用いられる。
【００７０】
図１１は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方を角度検出に使用する上での配分割合を示す。ｓｉｎ、ｃｏｓ信号は、第３角度範囲ｄ３内で比例配分される。
【００７１】
以下、本実施形態における角度検出方法について説明する。
本実施形態では、検出角度の初期値を決めるにあたり、図６に示した第１実施形態のフローを用いる。図６のフローに基づいて検出角度θ０を決定し、この検出角度θ０を検出角度の初期値として出力する。この初期値は記憶部３４に保存され、次回検出の際に読み込まれる。
２回目の検出以降は、図１２に示す角度検出方法を用いる。
【００７２】
図１２は、本実施形態に係る角度検出方法の処理を示すフローチャートである。
本実施形態では、記憶部３４から前回の検出角度ｙ０を読み込み（ステップＳ１６）、この検出角度ｙ０に基づいて場合分けを行う。
【００７３】
図１０で６０°≦ｙ０＜１２０°または２４０°≦ｙ０＜３００°の場合には、前回の検出角度ｙ０が第１角度範囲に該当するので（ステップＳ１７でＹ）、ｓｉｎ信号を選択する（ステップＳ２１）。そして、ｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎで角度変換テーブル３５を参照して角度ｘを取得し（ステップＳ３１）、Ｖｓｉｎの増減に応じて演算を行う（ステップＳ４５）。このときの演算としては、６０°≦ｙ０＜１２０°の場合には、θ´０＝ｘを行い、２４０°≦ｙ０＜３００°の場合には、θ´０＝３６０°−ｘを行う。
【００７４】
また、０°≦ｙ０＜３０°または３３０°≦ｙ０＜３６０°、あるいは１５０°≦ｙ０＜２１０°の場合には、前回の検出角度ｙ０が第２角度範囲に該当するので（ステップＳ１８でＹ）、ｃｏｓ信号を選択する（ステップＳ２２）。そして、ｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓで角度変換テーブル３５を参照して角度ｘを取得し（ステップＳ３２）、Ｖｃｏｓの増減に応じて演算を行う（ステップＳ４６）。このときの演算としては、０°≦ｙ０＜３０°または３３０°≦ｙ０＜３６０°の場合には、θ´０＝２７０°＋ｘを行い、１５０°≦ｙ０＜２１０°の場合には、θ´０＝２７０−ｘを行う。
【００７５】
さらに、３０°≦ｙ０＜６０°、１２０°≦ｙ０＜１５０°、２１０°≦ｙ０＜２４０°、３００°≦ｙ０＜３３０°の場合には、前回の検出角度ｙ０が第３角度範囲に該当するので（ステップＳ１９）、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方を選択する（ステップＳ２５）。そして、角度変換テーブル３５をｓｉｎ信号の電圧Ｖｓｉｎおよびｃｏｓ信号の電圧Ｖｃｏｓでそれぞれ読んで角度ｘｓｉｎおよび角度ｘｃｏｓを取得する（ステップＳ３５）。これらの角度ｘｓｉｎおよび角度ｘｃｏｓに対して次の演算を行う。
【００７６】
３０°≦ｙ０＜６０°のとき、次式（１）の演算を行う。
【数１】
【００７７】
上記の式（１）のように、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の値がそれぞれ変換された角度ｘｓｉｎおよび角度ｘｃｏｓが検出角度ｙ０に応じて第３角度範囲ｄ３（３０°≦ｙ０＜６０°である角度差３０°の角度範囲）内で比例配分される。
ここで、図１０を参照し、オフセットがない状態（二点鎖線のｃｏｓ信号）とｓｉｎ信号とを比較すると、３０°≦ｙ０＜６０°の中心値４５°において、ｓｉｎ、ｃｏｓ両信号の電圧勾配の大小関係が逆転する。このような逆転点を含む角度範囲３０°≦ｙ０＜６０°において上記式（１）のような比例配分をすることにより、４５°よりも小さい角度では電圧勾配が大きいｃｏｓ信号の配分を大きく、逆に４５°よりも大きい角度ではｓｉｎ信号の配分を大きくして重み付けされることになる。このようにすることで、オフセット等が生じていても各信号の電圧勾配を反映した検出角度が得られるので、検出角度を連続的にできる。すなわち、検出角度がジャンプしない。以下に示す式（２）〜（４）についても同様である。
【００７８】
１２０°≦ｙ０＜１５０°のとき、次式（２）の演算を行う。
【数２】
【００７９】
２１０°≦ｙ０＜２４０°のとき、次式（３）の演算を行う。
【数３】
【００８０】
３００°≦ｙ０＜３３０°のとき、次式（４）の演算を行う。
【数４】
【００８１】
以上のようにして計算角度θ´０を求めたら、この計算角度θ´０を０°〜３６０°の範囲に収め、検出角度θ０を得る（ステップＳ５）。さらに、この検出角度θ０を記憶部３４に保存し（ステップＳ５１）、出力する（ステップＳ６）。
本実施形態によれば、信号のオフセットやシフト等による検出角度の誤差を抑制できるので、オフセットやシフト等の原因となる温度変化や電圧変動に関する信頼性を向上させることができる。
【００８２】
〔本発明の変形例〕
図１３は、本発明の変形例における角度検出を説明するための図である。図１３の例では、第１基準値Ｖ１よりも小さい第１基準値Ｖ１´、および第２基準値Ｖ２よりも大きい第２基準値Ｖ２´に基づいてｓｉｎ、ｃｏｓ信号の選択を行っている。これらの第１、第２基準値Ｖ１´，Ｖ２´は、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧勾配が逆転する角度（４５°など）から外れた角度に対応しているが、これは意図的に決められているとは限らず、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号のオフセットや位相シフト、波形の歪み等によってこのように電圧基準値がｓｉｎ、ｃｏｓ信号の勾配逆転角度からずれる可能性がある。このように信号電圧の勾配が逆転する角度から電圧基準値がずれている場合には、次に示す方法で角度検出を行うことが好ましい。
【００８３】
ｓｉｎ信号の電圧をＶｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧をＶｃｏｓとすると、Ｖ２´＜Ｖｓｉｎ＜Ｖ１´であって、Ｖｃｏｓ≧Ｖ１´でかつＶｃｏｓ≦Ｖ２´である場合（第１の場合）には、ｓｉｎ信号が選択される。図１３の例では第１区間ｃ１においてｓｉｎ信号が選択される。
また、Ｖ２´＜Ｖｃｏｓ＜Ｖ１´であって、Ｖｓｉｎ≧Ｖ１´でかつＶｓｉｎ≦Ｖ２´である場合（第２の場合）には、ｃｏｓ信号が選択される。図１３の例では第２区間ｃ２においてｃｏｓ信号が選択される。
【００８４】
また、上記の第１の場合にも第２の場合にも該当しない第３の場合には、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択される。図１３の例では第３区間ｃ３においてｓｉｎ、ｃｏｓ信号の両方が選択される。第３の場合には、ＶｓｉｎおよびＶｃｏｓのいずれもＶ２からＶ１までの範囲内である場合と、ＶｓｉｎおよびＶｃｏｓのいずれもＶ２以下あるいはＶ１以上である場合とがある。これらの場合には、ｓｉｎ信号の電圧とｃｏｓ信号の電圧との平均値によって角度変換テーブル３５を読み、角度ｘを取得する。
【００８５】
以上において、Ｖ２´＜Ｖｓｉｎ＜Ｖ１´であることは、ｓｉｎ信号の信号変化率（電圧変化率）が電圧変化率を規定する変化率の基準値よりも小さいことに該当し、Ｖ２´＜Ｖｃｏｓ＜Ｖ１´であることはｃｏｓ信号の信号変化率が変化率の基準値よりも小さいことに該当する。また、Ｖｓｉｎ≧Ｖ１´でかつＶｓｉｎ≦Ｖ２´であることはｓｉｎ信号の信号変化率が変化率の基準値以上であることに該当し、Ｖｃｏｓ＞Ｖ１´でかつＶｃｏｓ＜Ｖ２´であることはｃｏｓ信号の信号変化率が変化率の基準値よりも大きいことに該当する。
したがって、Ｖ２´＜Ｖｓｉｎ＜Ｖ１´であってＶｃｏｓ＞Ｖ１´でかつＶｃｏｓ＜Ｖ２´である場合（第１の場合）と、Ｖ２´＜Ｖｃｏｓ＜Ｖ１´であって、Ｖｓｉｎ＞Ｖ１´でかつＶｓｉｎ＜Ｖ２´である場合（第２の場合）とのいずれも、第１信号（ｓｉｎ信号）および第２信号（ｃｏｓ信号）の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が基準値よりも大きい場合に該当する。この場合には、信号変化率が相対的に大きい他方の信号が選択される。
【００８６】
上述のように第１、第２基準値Ｖ１´、Ｖ２´がｓｉｎ、ｃｏｓ信号の勾配の大小が逆転する角度（４５°等）に対応する値から外れているため、第１、第２基準値Ｖ１，Ｖ２を基準値とする図５の場合とは異なり、ｓｉｎ、ｃｏｓ信号の信号変化率のいずれも基準値より小さいか、あるいは第１、第２信号の変化量のいずれも基準値よりも大きい場合がある。この場合が上記の第３の場合に該当する。
この第３の場合に、上述のようにｓｉｎ、ｃｏｓ信号の電圧の平均値に基づいて角度を検出することにより、オフセット電圧等の影響でｓｉｎ、ｃｏｓ信号の位相差や振幅がずれている場合に生じる検出角度の誤差を小さくできる。
【００８７】
本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１ フォークリフト（作業車両）
１１ 車体
１２ 路面
１３ ストラドルアーム
１４ フォーク
１５ マスト
１７ 前輪
１８ 駆動輪
１９ 従動輪
２０ 操舵装置
２１ ハンドル
２２ ハンドル角センサ（角度センサ）
２３ ＥＰＳモータ
２４ タイヤ角センサ（角度センサ）
３０ 制御装置
３１ ハンドル角取得部
３２ タイヤ角取得部
３３ 検出角度算出部（制御部）
３４ 記憶部
３５ 角度変換テーブル（角度変換情報）
ｄ１ 第１角度範囲
ｄ２ 第２角度範囲
ｄ３ 第３角度範囲
Ｓ２１，Ｓ２２ 信号選択ステップ
Ｖ１ 第１基準値
Ｖ２ 第２基準値
Ｖｃｏｓ ｃｏｓ信号の電圧
Ｖｓｉｎ ｓｉｎ信号の電圧
ｙ０ 前回の検出角度
θ０ 検出角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、
前記第１信号および前記第２信号の信号変化率に基づいて、前記第１信号および前記第２信号の一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１信号および前記第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を前記一方から前記他方へと切り替えることを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、
前記第１信号および前記第２信号の信号変化率に基づいて、前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１信号および前記第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が前記基準値よりも大きい場合に前記他方を選択することを特徴とする角度検出装置。
【請求項３】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、
前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御部により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に前記第１信号を選択し、前記検出角度が前記第１角度範囲とは異なる第２角度範囲である場合に前記第２信号を選択することを特徴とする角度検出装置。
【請求項４】
前記検出角度が前記第１信号および前記第２角度範囲のいずれでもない第３角度範囲である場合に、前記制御部は、前記第１信号および前記第２信号の両方を選択し、これらの信号の値がそれぞれ変換された角度を前記検出角度に応じて前記第３角度範囲内で重み付けして用いる、請求項３に記載の角度検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記センサ信号が示す電圧の大小に基づいて前記センサ信号の信号変化率の大小を判断することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の角度検出装置。
【請求項６】
前記センサ信号の信号値と角度との対応関係を示す角度変換情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、選択された前記センサ信号の信号値に対応する角度を前記角度変換情報から取得する、請求項１から５のいずれか１項に記載の角度検出装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の角度検出装置を備えることを特徴とする操舵装置。
【請求項８】
請求項７に記載の操舵装置を備えることを特徴とする作業車両。
【請求項９】
互いに位相差を有し一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を前記一方から前記他方へと切り替える信号選択ステップを有することを特徴とする角度検出方法。
【請求項１０】
互いに位相差を有し少なくとも一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が前記基準値よりも大きい場合に、前記他方を選択することを特徴とする角度検出方法。
【請求項１１】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる角度検出方法であって、
前記角度検出方法により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に前記第１信号を選択し、前記検出角度が前記第１角度範囲とは異なる第２角度範囲である場合に前記第２信号を選択する信号選択ステップを有することを特徴とする角度検出方法。
【請求項１】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、
前記第１信号および前記第２信号の信号変化率に基づいて、前記第１信号および前記第２信号の一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１信号および前記第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を前記一方から前記他方へと切り替えることを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、
前記第１信号および前記第２信号の信号変化率に基づいて、前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１信号および前記第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が前記基準値よりも大きい場合に前記他方を選択することを特徴とする角度検出装置。
【請求項３】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号を出力する角度センサと、
前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御部により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に前記第１信号を選択し、前記検出角度が前記第１角度範囲とは異なる第２角度範囲である場合に前記第２信号を選択することを特徴とする角度検出装置。
【請求項４】
前記検出角度が前記第１信号および前記第２角度範囲のいずれでもない第３角度範囲である場合に、前記制御部は、前記第１信号および前記第２信号の両方を選択し、これらの信号の値がそれぞれ変換された角度を前記検出角度に応じて前記第３角度範囲内で重み付けして用いる、請求項３に記載の角度検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記センサ信号が示す電圧の大小に基づいて前記センサ信号の信号変化率の大小を判断することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の角度検出装置。
【請求項６】
前記センサ信号の信号値と角度との対応関係を示す角度変換情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、選択された前記センサ信号の信号値に対応する角度を前記角度変換情報から取得する、請求項１から５のいずれか１項に記載の角度検出装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の角度検出装置を備えることを特徴とする操舵装置。
【請求項８】
請求項７に記載の操舵装置を備えることを特徴とする作業車両。
【請求項９】
互いに位相差を有し一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が他方の信号変化率よりも小さくなる場合に、選択される信号を前記一方から前記他方へと切り替える信号選択ステップを有することを特徴とする角度検出方法。
【請求項１０】
互いに位相差を有し少なくとも一方が選択されて角度検出に用いられる２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の一方の信号変化率が基準値よりも小さくかつ他方の信号変化率が前記基準値よりも大きい場合に、前記他方を選択することを特徴とする角度検出方法。
【請求項１１】
互いに位相差を有する２つのセンサ信号である第１信号および第２信号の少なくとも一方を選択して角度検出に用いる角度検出方法であって、
前記角度検出方法により前回求められた検出角度が第１角度範囲である場合に前記第１信号を選択し、前記検出角度が前記第１角度範囲とは異なる第２角度範囲である場合に前記第２信号を選択する信号選択ステップを有することを特徴とする角度検出方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２０２７８５（Ｐ２０１２−２０２７８５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６９４６（Ｐ２０１１−６６９４６）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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