信號，并且從磁性傳感器中的另一個磁性傳感器的電壓信號中獲得余弦電壓信號。因此，能夠通過計算兩個信號的電壓值(不包括直流分量的電壓值)的反正切值來獲得電動機旋轉(zhuǎn)角度。
[0033]在以上配置中，對基于正弦電壓分量電壓值(從正弦電壓信號中排除直流分量的電壓值)的平方與余弦電壓分量電壓值(從余弦電壓信號中排除直流分量的電壓值)的平方之和的值(例如，和的平方根)進行計算，并且，當(dāng)所計算的值不為預(yù)定值時，可以確定旋轉(zhuǎn)角度傳感器中存在故障。
[0034]當(dāng)存在旋轉(zhuǎn)角度傳感器(兩個磁性傳感器)中的每個旋轉(zhuǎn)角度傳感器的電源電壓被固定為低于正常電壓的中間電壓并且中點處的電勢已經(jīng)改變的故障時，從每個磁性傳感器輸出的電壓信號的原點偏離。因此，在第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器中的一個旋轉(zhuǎn)角度傳感器中存在故障的情況下，存在電動機旋轉(zhuǎn)角度的下述范圍，在該范圍中，根據(jù)電動機旋轉(zhuǎn)角度通過使用上述計算值不能檢測到故障。也就是說，基于正弦電壓分量電壓值的平方與余弦電壓分量電壓值的平方之和的值在電動機旋轉(zhuǎn)角度的特定范圍內(nèi)變得正常。因此，當(dāng)進行快速轉(zhuǎn)向操作時，關(guān)注的是，未檢測到旋轉(zhuǎn)角度傳感器的故障。
[0035]另一方面，當(dāng)存在這樣的電源故障時，轉(zhuǎn)向扭矩在方向盤被操作的同時周期地波動。針對在故障期間的這樣的特征，在以上配置中，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)周期地變化時，確定未檢測到故障的旋轉(zhuǎn)角度傳感器中存在故障。預(yù)設(shè)頻率范圍被設(shè)定成轉(zhuǎn)向扭矩的振蕩頻率的范圍，該范圍假定在未檢測到故障的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的電源電壓被固定為中間電壓時被檢測到。因此，當(dāng)存在上述電源故障時，能夠適當(dāng)?shù)卮_定故障。
【附圖說明】
[0036]以下將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實施方式的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，用相同的附圖標(biāo)記來指示相同的元件，并且在附圖中:
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于車輛的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意性配置視圖；
[0038]圖2是旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元的示意性立體視圖；
[0039]圖3是傳感器部分的電路配置視圖；
[0040]圖4是輔助E⑶的功能框圖；
[0041 ]圖5A和圖5B是示出輔助圖的曲線圖；
[0042]圖6是示出通過使用均方根總和來確定是否存在故障的示圖；
[0043]圖7是不共享供電電路的類型的傳感器部分的電路配置視圖；
[0044]圖8是示出檢測到的信號的急劇變化故障的示圖；
[0045]圖9是示出檢測到的信號的反轉(zhuǎn)故障的示圖；
[0046]圖1OA和圖1OB是示出在信號固定故障的情況下的旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)向扭矩中的變化的曲線圖；
[0047]圖11A、圖1lB和圖1lC是示出在電源偏移(offset)故障的情況下的檢測到的信號、電角度偏離和均方根總和中的變化的曲線圖；
[0048]圖12A和圖12B是示出在電源偏移故障的情況下的旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)向扭矩中的變化的曲線圖；
[0049]圖13是示出第二故障確定例程的流程圖；
[0050]圖14A和圖14B是示出旋轉(zhuǎn)角度故障處理控制例程的流程圖；
[0051]圖15是示出根據(jù)故障確定閾值的可替換示例的旋轉(zhuǎn)角度故障處理控制例程中的另外的處理的流程圖；
[0052]圖16是示出故障確定值設(shè)定圖的曲線圖；
[0053]圖17是示出根據(jù)與最終故障確定有關(guān)的第一可替換實施方式的旋轉(zhuǎn)角度故障處理控制例程中的另外的處理的流程圖；以及
[0054]圖18是示出根據(jù)與最終故障確定有關(guān)的第二可替換實施方式的旋轉(zhuǎn)角度故障處理控制例程中的另外的處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0055]在下文中，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于車輛的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。圖1示出了根據(jù)實施方式的用于車輛的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)I的示意性配置。
[0056]電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)I包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)10、電動機20和電子控制單元100作為主要部件。轉(zhuǎn)向機構(gòu)1根據(jù)方向盤11的轉(zhuǎn)向操作來對轉(zhuǎn)向車輪進行轉(zhuǎn)向。電動機20被裝配到轉(zhuǎn)向機構(gòu)10，并且生成轉(zhuǎn)向輔助扭矩。電子控制單元100響應(yīng)于方向盤11的操作狀態(tài)來控制電動機20的操作。在下文中，電子控制單元100被稱為輔助ECU 100
[0057 ]轉(zhuǎn)向機構(gòu)1通過使用齒條和小齒輪機構(gòu)13將轉(zhuǎn)向軸12圍繞轉(zhuǎn)向軸12的軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成齒條桿14的橫向行程運動，并且然后根據(jù)齒條桿14的行程運動來對右前車輪Wfr和左前車輪Wf I進行轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向軸12的旋轉(zhuǎn)與方向盤11的轉(zhuǎn)動操作互鎖。轉(zhuǎn)向軸12包括主軸12a、小齒輪軸12c和中間軸12b。方向盤11耦接至主軸12a的上端。小齒輪軸12c耦接至齒條和小齒輪機構(gòu)13。中間軸12b經(jīng)由通用接頭12d、12e將主軸12a耦接至小齒輪軸12c。
[0058]齒條桿14的傳動部分14a被容納在齒條殼體15中。齒條桿14的右端和左端均從齒條殼體15露出并且耦接至拉桿16。左拉桿和右拉桿16的另一端連接至分別設(shè)置在右前車輪Wfr和左前車輪Wfl中的轉(zhuǎn)向節(jié)臂(knuckle)(未示出)。在下文中，右前車輪Wfr和左前車輪Wfl被簡稱為轉(zhuǎn)向車輪W。
[0059]扭矩傳感器21和轉(zhuǎn)向角度傳感器22被設(shè)置在轉(zhuǎn)向軸12(主軸12a)中。扭矩傳感器21檢測扭力桿12t的扭轉(zhuǎn)角度，并且基于該扭轉(zhuǎn)角度來檢測從方向盤11輸入至轉(zhuǎn)向軸12的轉(zhuǎn)向扭矩Tr。扭力桿12t被插入在轉(zhuǎn)向軸12(主軸12a)中。轉(zhuǎn)向角度傳感器22檢測方向盤11的旋轉(zhuǎn)角度作為轉(zhuǎn)向角度Qh。
[0060]基于轉(zhuǎn)向扭矩Tr的符號來識別方向盤11的操作方向。例如，用正值指示在向左轉(zhuǎn)動方向盤11時的轉(zhuǎn)向扭矩Tr，并且用負(fù)值指示在向右轉(zhuǎn)動方向盤11時的轉(zhuǎn)向扭矩Tr。用轉(zhuǎn)向角度Gh的符號來指示相對于中點位置的轉(zhuǎn)向方向。例如，用正值來指示向左的轉(zhuǎn)向角度Θ，并且用負(fù)值來指示向右的轉(zhuǎn)向角度Θ。用正值和負(fù)值的絕對值來指示轉(zhuǎn)向扭矩T的幅值和轉(zhuǎn)向角Θ的幅值。
[0061]電動機20經(jīng)由減速器25被裝配到轉(zhuǎn)向軸12(主軸12a)。例如，將三相無刷電動機用作電動機20 ο電動機20通過使用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由減速器25來驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸12以圍繞轉(zhuǎn)向軸12的中心軸旋轉(zhuǎn)從而對方向盤11的轉(zhuǎn)動操作施加輔助扭矩。
[0062]電動機20中設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30。旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30檢測轉(zhuǎn)子20a的旋轉(zhuǎn)角度。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30包括磁體部分310和傳感器部分320。磁體部分310固定地連接至電動機20的轉(zhuǎn)子20a的一端。傳感器部分320被設(shè)置成面對磁體部分310。傳感器部分320被設(shè)置在襯底330上。襯底330被固定為使得襯底330相對于電動機20的殼體(未示出)的相對位置不變化。磁體部分310為與電動機20的轉(zhuǎn)子20a同軸地設(shè)置的盤形磁構(gòu)件。磁體部分310的半?yún)^(qū)311(半月形區(qū)域)被磁化成N極，并且剩下的半?yún)^(qū)312(半月形區(qū)域)被磁化成S極。
[0063]傳感器部分320與磁體部分310的盤形平面沿電動機20的轉(zhuǎn)子20a的軸向相隔預(yù)定間隙。如圖3所示，傳感器部分320包括第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32。第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31包括兩個磁性傳感器Ssl、Scl。第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32包括兩個磁性傳感器Ss2、Sc2。
[0064]為了檢測電動機20的旋轉(zhuǎn)角度，僅需要提供第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32中的僅任一個旋轉(zhuǎn)角度傳感器;然而，第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32被設(shè)置為在第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32中的一個旋轉(zhuǎn)角度傳感器的故障的情況下備用。因此，旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30包括第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32。
[0065]磁性傳感器381、3(:1、382、302中的每個磁性傳感器包括具有電阻值響應(yīng)于沿特定方向的磁場的強度而變化的這樣的特性的兩個薄膜鐵磁金屬元件(磁阻元件)EIe1、EIe2。在磁性傳感器Ss 1、Sc 1、Ss2、Sc2中的每個磁性傳感器中，兩個元件El e 1、El e2彼此串聯(lián)連接，在成對的串聯(lián)連接的兩個元件Elel、Ele2的兩端之間施加電壓Vcc(在作為成對的串聯(lián)連接的元件中的一個元件的元件EI e I的端部與作為成對的串聯(lián)連接的元件中的另一個元件的元件Ele2的端部之間施加電壓Vcc)。磁性傳感器Ssl、Scl、Ss2、Sc2中的每個磁性傳感器輸出電壓信號Vsinl、Vcosl、Vsin2、Vcos2中的對應(yīng)的一個電壓信號，電壓信號Vsinl、Vcosl、Vsin2、Vcos2中的每個電壓信號指示在兩個元件Elel、Ele2之間的對應(yīng)的連接點(中間點)處的電勢。使用磁阻元件的磁性傳感器通常稱為MR傳感器，所以在下文中，磁性傳感器Ss 1、Sc 1、Ss2、Sc2被稱為MR傳感器Ss 1、Sc 1、Ss2、Sc2。
[0066]在該傳感器部分320中，使用第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31和第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32共用的供電電路，MR傳感器Ssl、SCl、Ss2、SC2中的每個MR傳感器的一端連接至共用供電端子，并且MR傳感器Ss 1、Scl、Ss2、Sc2中的每個MR傳感器的另一端連接至共用接地端子。
[0067]成對的兩個元件Elel、Ele2被設(shè)置成使得布置取向彼此不同。也就是說，成對的兩個元件Elel、Ele2被設(shè)置成使得電阻值相對于作用在元件Elel、Ele2中的每個元件上的磁場的方向的變化的特性彼此不同。因此，當(dāng)磁體部分310旋轉(zhuǎn)并且然后作用在元件Elel、EI e 2中的每個元件上的磁場的方向旋轉(zhuǎn)時，對應(yīng)的MR傳感器S的輸出信號的電壓與磁場的方向的轉(zhuǎn)動同步地波動。該電壓波動響應(yīng)于電動機20的旋轉(zhuǎn)角度以正弦形狀變化。
[0068]傳感器部分320中的四個1?傳感器581、5(31、582、5(:2各自輸出周期信號，該周期信號的電壓隨著電動機20的旋轉(zhuǎn)以正弦形狀波動。四個1?傳感器381、3(:1、382、302被布置成使得每個輸出信號的電壓波形的相位移位31/2。
[0069]在MR傳感器Ssl的輸出電壓為Vsinl的情況下，MR傳感器Scl的輸出電壓為Vcosl，MR傳感器Ss2的輸出電壓為Vsin2，并且MR傳感器Sc2的輸出電壓為Vcos2。輸出電壓Vsinl、Vcosl、Vsin2、Vcos2分別由以下數(shù)學(xué)表達式(I)至(4)來表示。
[0070]Vsinl =Vcc/2+Vt.sin0 (I)
[0071]Vcosl =Vcc/2+Vt.cos0 (2)
[0072]Vsin2 = Vcc/2-Vt.sin0 (3)
[0073]Vcos2 = Vcc/2-Vt.cos0 (4)
[0074]Θ指示磁體部分310從磁體部分310與傳感器部分320之間的預(yù)設(shè)相對旋轉(zhuǎn)參考位置旋轉(zhuǎn)的角度。Vt指示恒定電壓幅值。
[0075]通過使|?傳感器581、5(:1、582、502的輸出電壓￥8丨111、￥(3081、￥8丨112、￥(3082偏移包括在其中的直流分量(Vcc/2)的量來獲得相位彼此互相偏尚31/2的正弦(余弦)電壓信號。在計算電動機旋轉(zhuǎn)角度時，使用與輸出電壓￥8化1、￥(:081、￥5^112、￥(3082偏移直流分量(￥(^/2=恒定值)的量的電壓值，即參照在正弦電壓信號的幅值的中心(Vcc/2)處設(shè)定的零伏(原點)的電壓值。因此，在下文中，可以如由以下數(shù)學(xué)表達式(5)至(8)所表達的那樣替換用于計算電動機旋轉(zhuǎn)角度的輸出電壓Vsinl、Vcosl、Vsin2、Vcos2。
[0076]Vsinl =Vt.sin0 (5)
[0077]Vcosl =Vt.cos0 (6)
[0078]Vsin2 = -Vt.sin0 (7)
[0079]Vcos2 = -Vt.cos0 (8)
[0080]當(dāng)1?傳感器581、5(31、582、5(:2中的每個1?傳感器為被配置成使得輸出信號相對于電動機20的一個轉(zhuǎn)動以N(N:自然數(shù))為周期波動的類型時，電動機20的轉(zhuǎn)子20a的實際旋轉(zhuǎn)角度可以被計算為電動機旋轉(zhuǎn)角度Θ的1/N。在下文中，將在假定MR傳感器Ssl、SCl、Ss2、SC2中的每個MR傳感器的輸出信號中的Θ為電動機旋轉(zhuǎn)角度的情況下進行描述。
[0081]在由此配置的傳感器部分320中，輸出電壓Vsinl、VCOsl被從第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31輸出至輔助E⑶100，并且輸出電壓Vsin2、VCOs2被從第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32輸出至輔助ECU 100，其中，輸出電壓Vsinl、Vcosl的相位彼此偏離Ji/2，并且輸出電壓Vsin2、Vcos2的相位彼此偏離V2。在下文中，從第一旋轉(zhuǎn)角度傳感器31輸出的電壓信號被稱為檢測到的信號乂^111、￥(3081，并且從第二旋轉(zhuǎn)角度傳感器32輸出的電壓信號被稱為檢測到的信號￥^112、Vcos2。輔助ECU 100使用檢測到的信號Vsinl、Vcosl、Vsin2、Vcos2來計算電動機20的旋轉(zhuǎn)角度Θ，并且根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度Θ來計算控制電動機20的相位所需要的電角度。
[0082]接著，將描述輔助ECU100。不僅上述扭矩傳感器21、轉(zhuǎn)向角度傳感器22和旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30連接至輔助ECU 100，而且車輛速度傳感器23也連接至輔助ECU 100。車輛速度傳感器23將指示車輛的速度V(在下文中，可以稱為車輛速度V)的檢測到的信號輸出至輔助 ECU 100。
[0083]如圖4所示，輔助ECU 100包括輔助計算單元50和電動機驅(qū)動電路40。輔助計算單元50計算電動機20的目標(biāo)控制量，并且基于所計算的目標(biāo)控制量來輸出切換驅(qū)動信號。電動機驅(qū)動電路40根據(jù)從輔助計算單元50輸出的切換驅(qū)動信號來驅(qū)動電動機20。電動機驅(qū)動電路40例如由逆變器電路構(gòu)成。電動機驅(qū)動電路40通過輸入從輔助計算單元50輸出的切換驅(qū)動信號(PWM控制信號)來調(diào)節(jié)提供給電動機20的電流的量，從而控制內(nèi)部切換元件的占空比。在電動機驅(qū)動電路40中設(shè)置有電流傳感器41和電壓傳感器42。電流傳感器41檢測分別流經(jīng)電動機20的三相的電動機電流Im。電壓傳感器42檢測電動機20的三相端子的端子電壓Vm。
[0084]輔助計算單元50包括微型計算機、各種輸入/輸出接口、切換驅(qū)動電路等。微型計算機包括CPU、ROM、RAM等。切換驅(qū)動電路向電動機驅(qū)動電路40提供切換驅(qū)動信號。
[0085]針對輔助計算單元50的功能，輔助計算單元50包括電動機控制量計算單元51、通電控制單元52、電動機旋轉(zhuǎn)角度計算單元60和旋轉(zhuǎn)角度傳感器故障檢測單元70。電動機控制量計算單元51計算作為電動機20的控制量的命令電流值。通電控制單元52控制電動機驅(qū)動電路40的操作，使得與命令電流值對應(yīng)的三相電流流經(jīng)電動機20。電動機旋轉(zhuǎn)角度計算單元60基于從旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30輸出的檢測到的信號Vsinl、Vcosl、Vsin2、Vcos2來計算電動機旋轉(zhuǎn)角度Θ。旋轉(zhuǎn)角度傳感器故障檢測單元70檢測旋轉(zhuǎn)角度傳感器單元30的故障。
[0086]電動機控制量計算單