專利名稱：扭矩檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有兩個分解器、并基于由各分解器檢測出的旋轉角來檢測作用在軸上的扭矩的扭矩檢測裝置。
背景技術：
以往，已知針對駕駛員的轉向操作而施加轉向輔助扭矩的電動動力轉向裝置。電動動力轉向裝置通過扭矩檢測裝置檢測作用在轉向軸上的轉向扭矩，計算隨著轉向扭矩變大而增加的目標輔助扭矩，對電動馬達的通電量進行反饋控制，以得到所計算出的目標輔助扭矩。因此，在電動動力轉向裝置中，特別要求扭矩檢測裝置的可靠性。轉向扭矩檢測裝置通過檢測出設計在轉向軸上的扭桿的扭曲角度來計算與該扭曲角度成比例的轉向扭矩。例如，由日本專利文獻2003-315182號公開的扭矩檢測裝置采用了使用兩個分解器檢測扭桿的扭曲角度的構成。在該扭矩檢測裝置中，在扭桿的一端側設置第一分解器，在另一端側設置第二分解器，根據(jù)由第一分解器檢測出的旋轉角(G1)和由第二分解器檢測出的旋轉角(θ2)的差來檢測轉向扭矩。各分解器包括提供激勵用交流信號并對轉子線圈進行通電的激勵線圈、以及被固定在扭桿周圍的一對檢測線圈。一對檢測線圈彼此以電氣角錯開90度(π/2)而被組裝。檢測線圈中的一個輸出為與轉子的旋轉角的sin值對應的振幅的交流信號，檢測線圈的另一個輸出與為轉子的旋轉角的cos值對應的振幅的交流信號。兩個分解器與構成扭矩運算部的E⑶連接。該情況下，E⑶在第一分解器的激勵線圈和第二分解器的激勵線圈的各自一端連接共用的激勵線并提供激勵用交流信號。另外，ECU在第一分解器的各個檢測線圈的一端連接分別獨立的檢測線并輸入sin值檢測信號和cos值檢測信號，在第二分解器的各檢測線圈的一端連接分別獨立的檢測線并輸入sin值檢測信號和cos值檢測信號。另外，激勵線圈和檢測線圈的另一端通過共用的接地線與ECU連接。ECU根據(jù)各個分解器中的一對檢測線圈的輸出信號分別計算各個分解器被設置的位置中扭桿的旋轉角。并且，根據(jù)兩個旋轉角檢測出作用在扭桿上的轉向扭矩。

發(fā)明內容
但是，在這樣以往已知的扭矩檢測裝置中，在激勵線斷路的情況下，激勵用交流信號無法被提供給兩個激勵線圈。因此，在各個分解器中，無法從一對檢測線圈輸出檢測信號，從而無法檢測轉向扭矩。其結果是，在電動動力轉向裝置中，無法繼續(xù)轉向輔助控制，方向盤操作變重。另外，為了確保斷路時的冗長性而將布線雙重化時，構成變得復雜。本發(fā)明就是針對上述問題而完成的，以盡量不增加E⑶(扭矩運算部)連接第一分解器和第二分解器的布線根數(shù)而提高針對斷路的可靠性為目的。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的扭矩轉向裝置的特征在于包括:分解器單元，具有:第一分解器，所述第一分解器的第一激勵線圈被提供激勵用交流信號，并輸出與軸的第一軸向位置中的旋轉角對應的檢測信號；以及第二分解器，所述第二分解器的第二激勵線圈被提供激勵用交流信號，并輸出與所述軸的第二軸向位置的旋轉角對應的檢測信號；以及扭矩運算部，所述扭矩運算部經(jīng)由電線線束與所述分解器單元連接，向所述第一激勵線圈和所述第二激勵線圈提供激勵用交流信號，并分別輸入從所述第一分解器和所述第二分解器輸出的檢測信號來計算所述軸的第一軸向位置中的第一旋轉角和第二軸向位置中的第二旋轉角，基于所述計算出的第一旋轉角和第二旋轉角通過計算求出作用在所述軸的繞軸向的扭矩，所述扭矩運算部經(jīng)由第一激勵線向所述第一激勵線圈提供所述激勵用交流信號，經(jīng)由與所述第一激勵線不同的第二激勵線向所述第二激勵線圈提供所述激勵用交流信號，所述分解器單元具有電連接所述第一激勵線和所述第二激勵線的電阻元件。本發(fā)明的扭矩檢測裝置具有分解器單元和扭矩運算部。分解器單元和扭矩運算部經(jīng)由電線線束彼此被電連接。分解單元具有用于檢測軸的第一軸向位置中的旋轉角(第一旋轉角)的第一分解器、以及用于檢測軸的第二軸向位置中的旋轉角(第二旋轉角)的第二分解器。在第一分解器中，從扭矩運算部輸出的激勵用交流信號被提供給第一激勵線圈。該激勵用交流信號經(jīng)由第一激勵線被提供給第一激勵線圈。由此，第一分解器從多相的檢測線圈輸出與第一旋轉角對應的振幅的檢測信號。例如第一分解器具有Sin相檢測線圈和cos相檢測線圈，從sin相檢測線圈輸出振幅依賴于第一旋轉角的sin值而增減的交流電壓作為檢測信號，從cos相檢測線圈輸出振幅依賴于第一旋轉角的cos值而增減的交流電壓作為檢測信號。同樣，在第二分解器中，從扭矩運算部輸出的激勵用交流信號被提供給第二激勵線圈。該激勵用交流信號經(jīng)由與第一激勵線不同的第二激勵線被提供給第二激勵線圈。由此，第二分解器從多相的檢測線圈輸出與第二旋轉角對應的振幅的檢測信號。例如第二分解器具有sin相檢測線圈和cos相檢測線圈，從sin相檢測線圈輸出振幅依賴于第二旋轉角的sin值而增減的交流電壓作為檢測信號，從cos相檢測線圈輸出振幅依賴于第二旋轉角的cos值而增減的交流電壓作為檢測信號。如此，在第一分解器、第二分解器中，被構成為經(jīng)由彼此獨立的第一激勵線、第二激勵線向第一激勵線圈、第二激勵線圈提供激勵用交流信號。另外，第一激勵線和第二激勵線在分解器單元內經(jīng)由電阻元件而被連接。扭矩運算部分別輸入從第一分解器和第二分解器輸出的檢測信號，并基于輸入的檢測信號計算第一旋轉角和第二旋轉角，基于所計算出的第一旋轉角和第二旋轉角通過計算求出作用在軸的繞軸向的扭矩。分解器單元和扭矩運算部經(jīng)由電線線束彼此被電連接，但在包含在電線線束中的第一激勵線發(fā)生了斷路的情況下，僅使用第二激勵線向分解器單元提供激勵用交流信號。第二激勵線圈被從第二激勵線提供激勵用交流信號。第一激勵線圈不被從第一激勵線提供激勵用交流信號，但是由于第一激勵線和第二激勵線在分解器單元內經(jīng)由電阻元件而被連接，因此在第一激勵線圈中經(jīng)由電阻元件從第二激勵線提供激勵用交流信號。該情況下，流入到第一激勵線圈的電流相對于通常時(沒斷路時)發(fā)生變動，伴隨于此，第一分解器輸出的檢測信號的電壓也發(fā)生變動。但是，由于各相的檢測信號的電壓均衡沒有發(fā)生變動，因此不對第一旋轉角的計算產(chǎn)生影響。因此，即使在第一激勵線發(fā)生了斷路的情況下，也能夠計算第一旋轉角。同樣，在包含在電線線束中的第二激勵線發(fā)生了斷路的情況下，僅使用第一激勵線向分解器單元提供激勵用交流信號。第一激勵線圈被從第一激勵線提供激勵用交流信號。第二激勵線圈經(jīng)由電阻元件被從第一激勵線提供激勵用交流信號。該情況下，流入到第二激勵線圈的電流相對于通常時(沒斷路時)發(fā)生變動，伴隨于此，第二分解器輸出的檢測信號的電壓也發(fā)生變動。但是，由于各相的檢測信號的電壓均衡沒有發(fā)生變動，因此，即使在第二激勵線發(fā)生了斷路的情況下，也能夠計算第二旋轉角。根據(jù)如上所述的本發(fā)明，按照各個分解器獨立設置激勵線、并在兩個激勵線之間設置電阻元件，由此能夠不隨著結構的大幅增加而以低成本提高應對斷路的可靠性。本發(fā)明的另一特征在于所述第一激勵線圈通過第一激勵線和共用地線與所述扭矩運算部連接，所述第一激勵線與所述第一激勵線圈的一端連接，所述共用地線與所述第一激勵線圈的另一端連接，所述第二激勵線圈通過第二激勵線和所述共用地線與所述扭矩運算部連接，所述第二激勵線與所述第二激勵線圈的一端連接，所述共用地線與所述第二激勵線圈的另一端連接，所述扭矩運算部具有向所述第一激勵線和第二激勵線分別輸出為彼此頻率相同、相位相反的激勵用交流信號的相反相位線圈驅動電路。在本發(fā)明中，相反相位扭矩驅動電路分別向第一激勵線和第二激勵線輸出激勵用交流信號。由此，在第一分解器中，在第一激勵線和共用地線之間施加激勵用交流電壓而在第一激勵線圈中流過交流電流。另外，在第二分解器中，在第二激勵線和共用地線之間施加激勵用交流電壓而在第二激勵線圈中流過交流電流。該共用地線可以與電源裝置的地線為相同電位的方式被接地，但是未必需要如此，只要以在激勵線和共用地線之間產(chǎn)生激勵用交流電壓的方式來設定為激勵用交流信號的振幅的中心的電位即可。從相反相位線圈驅動電路輸出到第一激勵線的激勵用交流信號和從相反相位線圈驅動電路輸出到第二激勵線的激勵用交流信號被設定為彼此頻率相同、相位相反。在這樣的構成中，即使在共用地線發(fā)生了斷路的情況下，分解器單元中的共用地線的電位也不發(fā)生變化。因此，能夠與通常時(共用地線沒有斷路時)同樣地驅動第一激勵線圈和第二激勵線圈。由此，根據(jù)本發(fā)明，即使在共用地線發(fā)生了斷路的情況下，也能夠適當?shù)赜嬎愕谝恍D角和第二旋轉角，并能夠根據(jù)這兩個旋轉角檢測扭矩。此外，相反相位線圈驅動電路不需要總是將輸出到第一激勵線的激勵用交流信號和輸出到第二激勵線的激勵用交流信號設為相反相位，可以是僅在共用地線處于斷路時設為相反相位的構成。本發(fā)明的其他特征在于，包括第一激勵線斷路檢測單元，其基于所述第一分解器輸出的檢測信號來檢測所述第一激勵線的斷路；第二激勵線斷路檢測單元，其基于所述第二分解器輸出的檢測信號來檢測所述第二激勵線的斷路；以及旋轉角修正單元，在檢測出所述第一激勵線的斷路的情況下，使所述要計算的第一旋轉角的符號反轉，在檢測出所述第二激勵線的斷路的情況下，使所述要計算的第二旋轉角的符號反轉。在本發(fā)明中，由于在第一激勵線發(fā)生了斷路的情況下經(jīng)由電阻元件從第二激勵線線圈給第一激勵線圈提供激勵用交流信號，因此流入到第一激勵線圈的電流與通常是比發(fā)生變化。伴隨于此，第一分解器輸出的檢測信號的電壓與通常時相比也發(fā)生變化。掌握這樣的現(xiàn)象，第一激勵線斷路檢測單元基于第一分解器輸出的檢測信號來檢測第一激勵線的斷路。同樣，在第二激勵線發(fā)生了斷路的情況下，第二分解器輸出的檢測信號的電壓與通常時比發(fā)生變化。掌握這樣的現(xiàn)象，第二激勵線斷路檢測單元基于第二分解器輸出的檢測信號的電壓檢測第二激勵線的斷路。在第一激勵線發(fā)生了斷路的情況下，提供給第一激勵線圈的激勵用交流信號的相位相對于通常時被提供的激勵用交流信號而相反。因此，旋轉角修正單元在檢測出第一激勵線的斷路的情況下，使第一旋轉角的符號(正負)反轉，在檢測出第二激勵線的斷路的情況下，使第二旋轉角的符號反轉。由此，即使在激勵線發(fā)生了斷路的情況下，也能夠適當計算旋轉角。本發(fā)明的另一特征在于，具有相位延遲量修正單元，在檢測出所述第一激勵線的斷路的情況下，所述相位延遲量修正單元修正所述第一分解器要輸出的檢測信號的相位延遲量，在檢測出所述第二激勵線的斷路的情況下，所述相位延遲量修正單元修正所述第二分解器要輸出的檢測信號的相位延遲量。在本發(fā)明中，由于在第一激勵線發(fā)生了斷路的情況下經(jīng)由電阻元件從第二激勵線向第一激勵線圈提供激勵用交流信號，因此第一分解器輸出的檢測信號的相位延遲量發(fā)生了變化。另外，由于在第二激勵線發(fā)生了斷路的情況下經(jīng)由電阻元件從第一激勵線向第二激勵線圈提供激勵用交流信號，因此第二分解器輸出的檢測信號的相位延遲量發(fā)生變化。因此，在本發(fā)明中，在檢測出第一激勵線的斷路的情況下，相位延遲量修正單元修正第一分解器輸出的檢測信號的相位延遲量，在檢測出第二激勵線的斷路的情況下，相位延遲量修正單元修正第二分解器輸出的檢測信號的相位延遲量。由此，能夠更加正確計算激勵線發(fā)生了斷路情況下的旋轉角。本發(fā)明的另一特征在于，被設為在所述電阻元件上串聯(lián)連接感應器，在所述第一激勵線或者所述第二激勵線的斷路時，所述第一分解器輸出的檢測信號的相位延遲量或者所述第二分解器輸出的檢測信號的相位延遲量不發(fā)生變化。在本發(fā)明中，在第一激勵線和第二激勵線之間電阻元件和感應器被串聯(lián)連接。因此，在第一激勵線或者第二激勵線發(fā)生了斷路的情況下，經(jīng)由電阻元件和感應器向第一激勵線圈或者第二激勵線圈提供激勵用交流信號。因此，通過預先調整感應器的電感，即使在一個激勵線發(fā)生了斷路的情況下，分解器輸出的檢測信號的相位延遲量也不發(fā)生變化。由此，能夠更加正確地計算激勵線發(fā)生了斷路情況下的旋轉角。本發(fā)明的另一特征在于，具有激勵線斷路通知單元，所述激勵線斷路通知單元在檢測處于所述第一激勵線的斷路或者所述第二激勵線的斷路時進行異常通知。在本發(fā)明中，如上所述，即使在第一激勵線或者第二激勵線處于斷路時也能夠檢測扭矩。但是，當直接繼續(xù)使用時，在甚至正常的激勵線或者共用地線發(fā)生了斷路的情況下、即發(fā)生了雙重故障的情況下，變得無法檢測扭矩。因此，在本發(fā)明中，激勵線斷路通知單元在檢測處于第一激勵線的斷路、或者第二激勵線的斷路時進行異常通知。由此，能夠促使用戶進行修理。因此，能夠抑制雙重故障的發(fā)生并提高可靠性。本發(fā)明的另一特征在于，包括地線斷路檢測單元，所述地線斷路檢測單元將所述第一激勵線和所述第二激勵線中的一個設定為與所述共用地線的設定電位相同的電位，基于該狀態(tài)下的所述第一分解器或者所述第二分解器的檢測信號來檢測所述共用地線的斷路；以及地線斷路通知單元，所述地線斷路通知單元在檢測出所述共用地線的斷路時進行異常通知。
在本發(fā)明中，由于如上所述通過從相位相反線圈驅動電路輸出的激勵用交流信號驅動第一激勵線圈和第二激勵線圈，因此即使在共用地線發(fā)生了斷路的情況下，也能夠與通常是(通用地線沒斷路時)同樣地驅動第一激勵線圈和第二激勵線圈。但是，當直接繼續(xù)使用時，在甚至作為正常的激勵線也發(fā)生了斷路的情況下、即發(fā)生了雙重故障的情況下，也變得無法檢測扭矩。因此在本發(fā)明中，具有檢測共用地線的斷路的地線斷路檢測單元和在檢測處于共用地線的斷路時進行異常通知的地線斷路通知單元。處于檢測共用地線的斷路時，地線斷路檢測單元將第一激勵線和第二激勵線中的一個設為與共用地線的設定電位相同電位。例如，在共有地線被接地的情況下，將第一激勵線和第二激勵線中的一個電位固定為O伏。該情況下，如果公用地線沒有斷路，由于共用地線和第一激勵線之間、或者共用地線和第二激勵線之間的電位差變位O伏，因此第一激勵線圈或者第二激勵線圈不流過電流。因此，第一分解器或者第二分解器不輸出檢測信號。另一方面，在共用地線處于斷路的情況下，在第一激勵線和第二激勵線之間施加激勵用交流電壓，在第一激勵線圈和第二激勵線圈這兩者中流過電流。因此，在共用地線處于斷路的情況下，從不應輸出檢測信號的分解器輸出檢測信號。掌握了這樣的現(xiàn)象，地線斷路檢測單元將第一激勵線和第二激勵線中的一個設定為與共用地線的設定電位相同的電位，并基于該狀態(tài)下的第一分解器或者第二分解器的檢測信號的電壓來檢測共用地線的斷路。并且，當檢測出共用地線的斷路時，地線斷路通知單元進行異常通知。由此，能夠促使用戶進行修理。因此，能夠抑制雙重故障的發(fā)生，提高可靠性。本發(fā)明的另一特征在于，包括電阻斷路檢測單元，所述電阻斷路檢測單元通過所述扭矩運算部使所述第一激勵線和所述第二激勵線中的一者打開，基于該狀態(tài)下計算的第一旋轉角或者第二旋轉角來檢測所述電阻元件的斷路；以及電阻斷路通知單元，所述電阻斷路通知單元在檢測處于所述電阻元件的斷路時進行異常通知。在本發(fā)明中，即使電阻元件斷路，也能計算第一旋轉角和第二旋轉角來檢測扭矩。但是，當直接繼續(xù)使用時，在第一激勵線或第二激勵線發(fā)生了斷路時，變得無法檢測扭矩。因此，在本發(fā)明中，包括檢測電阻元件的斷路的電阻斷路檢測單元、以及當檢測處于電阻元件的斷路時進行異常檢測的電阻斷路通知單元。在處于檢測電阻元件的斷路時，電阻斷路檢測單元通過扭矩運算部使第一激勵線和第二激勵線中的一個打開。即，被設定為與第一激勵線或第二激勵線發(fā)生了斷路的狀態(tài)相同的狀態(tài)。該情況下，如果電阻元件沒有斷路，則能夠計算適當?shù)牡谝恍D角或第二旋轉角。另一方面，在電阻元件發(fā)生了斷路的情況下，由于無法適當?shù)貙Φ谝患罹€圈或者第二激勵線圈進行通電，因此無法計算出適當?shù)牡谝恍D角或者第二旋轉角。因此，電阻斷路檢測單元基于在通過扭矩運算部將第一激勵線或者第二激勵線打開的狀態(tài)下計算出的第一旋轉角或者第二旋轉角，來檢測電阻元件的斷路。例如，比較沒有打開第一激勵線和第二激勵線中的一者的狀態(tài)下的旋轉角和打開的狀態(tài)下的旋轉角，在兩者為預定值以上而不同時，判定為電阻元件發(fā)生了斷路。并且，當處于檢測出電阻元件的斷路時，電阻斷路通知單元進行異常通知。由此，能夠促使用戶進行修理。因此，能夠抑制雙重故障的發(fā)生，并提高可靠性。


圖1是具有實施方式涉及的扭矩檢測裝置的電動動力轉向裝置的簡略構成圖；圖2是表示分解器單元的夠成、以及分解器單元和輔助ECU的連接的電路圖；圖3是分解器單元的等價電路圖；圖4是表示第一激勵線的斷路的電路圖；圖5是表示第二激勵線的斷路的電路圖；圖6是表示地線的斷路的電路圖；圖7是表示轉向扭矩檢測例程的流程圖；圖8是表示地線斷路檢測子例程的流程圖；圖9是表示電阻斷路檢測子例程的流程圖；圖10是表不斷路異常處理例程的流程圖；圖11是表示變形例I涉及的激勵信號控制例程的流程圖；圖12是表示變形例2涉及的相位延遲量切換例程的流程圖；圖13是變形例3涉及的添加了感應器的電路圖；圖14是表示現(xiàn)有例涉及的分解器單元的構成、以及分解器單元和輔助ECU的連接的電路圖。
具體實施例方式下面，使用附圖對本發(fā)明的一個實施方式進行了說明。圖1是具有作為實施方式的扭矩檢測裝置的電動動力轉向裝置的簡略構成圖。車輛的電動動力轉向裝置包括轉向機構10，通過轉向方向盤11的轉向對作為轉向輪的左右前輪FWl、FW2進行轉向；動力輔助部20，產(chǎn)生被設置在轉向機構10上的轉向輔助扭矩；輔助控制裝置50 (下面稱為輔助E⑶50)，對動力輔助部20的電動馬達21進行驅動控制；車速傳感器60 ;以及分解器單元100。轉向機構10具有使其上端與轉向方向盤11 一體旋轉的方式連接的轉向軸12，在轉向軸12的下端，以一體旋轉的方式連接有小齒輪13。小齒輪13與形成在齒條桿14上的齒條齒嚙合并構成齒條和齒輪機構。在齒條桿14的兩端經(jīng)由未圖示的轉向橫拉桿和轉向節(jié)臂可轉向地連接有左右前輪FWl、Fff2ο左右前輪FWl、FW2根據(jù)齒條桿14的伴隨轉向軸12的繞軸線的旋轉而在軸線方向的位移來向左右轉向。齒條桿14上組裝有動力輔助部20。動力輔助部20包括轉向輔助用的電動馬達21 (例如三相DC無刷馬達)和滾珠絲桿機構22。電動馬達21的旋轉軸經(jīng)由滾珠絲桿機構22能夠傳遞動力地與齒條桿14連接，并通過其旋轉而輔助左右前輪FWl、FW2的轉向。滾珠絲桿機構22由于作為減速器和旋轉-直線轉換器而發(fā)揮作用，因此使電動馬達21的旋轉減速，并轉換成直線運動而傳遞給齒輪桿14。在電動馬達21上設置有用于檢測其旋轉軸的旋轉角的旋轉角傳感器61。旋轉角傳感器61與輔助E⑶50連接。轉向軸12在其軸向中間位置設置有扭桿12a。在轉向軸12中，將連結扭桿12a的上端與轉向方向盤11的部分稱為輸入軸12in，將連結扭桿12a的下端和小齒輪13的部分稱為輸出軸12out。
在轉向軸12上設置有分解器單元100。分解器單元100包括:扭桿12a、被組裝到輸入軸12in的第一分解器110、被組裝到輸出軸12out的第二分解器120。第一分解器110輸出與輸入軸12in的旋轉角(作為扭桿12a的一端位置上的旋轉角，相當于本發(fā)明的第一軸向位置中的旋轉角)對應的信號，第二分解器120輸出與輸出軸12out的旋轉角(作為扭桿12a的另一端位置上的旋轉角，相當于本發(fā)明的第二軸向位置中的旋轉角)對應的信號。當操作轉向方向盤11旋轉時，在轉向軸12上作用扭矩來扭轉扭桿12a。扭桿12a的扭轉角度與作用在轉向軸12上的轉向扭矩成比例。因此，通過求出由第一分解器110檢測出的旋轉角Q1和通過第二分解器120檢測出的旋轉角θ2的差，能夠檢測出作用在轉向軸12上的轉向扭矩。第一分解器110、第二分解器120與輔助E⑶50連接。輔助E⑶50包括:具有微型計算機和信號處理電路等的運算部30，以及由開關電路構成的馬達驅動電路40 (例如三相逆變器電路)。運算部30包括輔助運算部31和轉矩運算部32。轉矩運算部32與分解器單元100連接，通過運算檢測出作用在轉向軸12上的轉向扭矩。包括分解器單元100和轉矩運算部32的構成相當于本發(fā)明的轉矩檢測裝置。對分解器單元100和轉矩運算部32在后面敘述。馬達驅動電路40輸入來自輔助運算部31的PWM控制信號，并通過控制內部的開關元件的占空比來調整對電動馬達21的通電量。在馬達驅動電路40中設置有檢測流入到電動馬達21的電流的電流傳感器41。輔助運算部31連接電流傳感器41、車速傳感器60、旋轉角傳感器61。車速傳感器60輸出表示車速VX的車速檢測信號。另外，輔助運算部31輸入由轉矩運算部32計算出的轉向扭矩的計算結果。另外，輔助運算部31連接用于向駕駛者通知異常的警報燈65，在后述檢測出斷路時，點亮警報燈65。接著，對輔助運算部31實施的轉向輔助控制進行簡單的說明。輔助運算部31獲得由車速傳感器60檢測出的車速VX以及由扭矩運算部32計算出的轉向扭矩Tr，并基于獲取的車速vx和轉向扭矩Tr計算出目標輔助扭矩。參考未圖示的輔助圖等，目標輔助扭矩被設定為隨著轉向扭矩Tr變大而增加，并且隨著車速VX增加而減少。輔助運算部31計算為了產(chǎn)生該目標輔助轉矩而需要的目標電流，基于由電流傳感器41檢測出的實際電流和目標電流的偏差使用PI控制(比例積分控制)式等計算目標指令電壓，并將與目標指令電壓對應的PWM控制信號輸出給馬達驅動電路40。輔助運算部31獲取由旋轉角傳感器61檢測出的電動馬達21的旋轉角(電氣角)，并生成與旋轉角對應的3相(U相、V相、W相)的PWM控制信號，由此向電動馬達21施加3相驅動電壓。如此，在電動馬達21中通過電流反饋控制流入向與駕駛者的轉向方向相同方向旋轉的朝向的電流。由此，駕駛者的轉向操作適當?shù)乇辉陔妱玉R達21中產(chǎn)生的扭矩輔助。為了適當?shù)貙嵤┻@樣的轉向輔助控制，需要進行可靠性高的轉向扭矩Tr的檢測。因此，在本實施方式中，通過以下構成檢測轉向轉矩Tr。首先，從分解器單元100開始進行說明。圖2是表示分解器單元100的簡略電路構成。第一分解器110具有輸入軸12in作為轉子。在輸入軸12in的外周側的定子上固定設置有沿轉子的圓周方向纏卷的第一激勵線圈111。在成為轉子的輸入軸12in上固定設置有第一轉子線圈114。第一轉子線圈114伴隨轉子的旋轉而旋轉。第一轉子線圈114經(jīng)由設置在轉子內的變壓器(省略圖示)而以非接觸的方式與第一激勵線圈111電連接，通過施加到第一激勵線圈ill上的交流電壓而被通電。另外，雖然沒有圖示，但是第一轉子線圈114為了提高旋轉角的分解能而按照電氣角是轉子的機械的旋轉角的k倍的方式以等角度間隔配置多個。第一分解器110在輸入軸12in的外周側的定子上具有第一 sin相檢測線圈112和第一 cos相檢測線圈113。第一 sin相檢測線圈112和第一 cos相檢測線圈113被配置在彼此電氣角錯開η/2的位置。第一 sin相檢測線圈112和第一 cos相檢測線圈113被配置在第一轉子線圈114的旋轉平面上，通過由第一轉子線圈114產(chǎn)生的磁通量來輸出交流電壓信號。由第一 sin相檢測線圈112和第一 cos相檢測線圈113產(chǎn)生的交流電壓信號的振幅值根據(jù)第一 sin相檢測線圈112和第一 cos相檢測線圈113相對于第一轉子線圈114的旋轉位置而變化。SP，第一 sin相檢測線圈112輸出為與輸入軸12in的旋轉角的sin值對應的振幅的交流電壓信號，第一 cos相檢測線圈113輸出為與輸入軸12in的旋轉角的cos值對應的振幅的交流電壓信號。第一激勵線圈111的一端經(jīng)由第一激勵線210與輔助E⑶50的第一激勵信號輸出端口 50pel連接。此外，關于第一激勵線210，對設置在分解器單元100內的部分、以及在分解器單元100和輔助ECU 50之間被布線的線束部分區(qū)別開來進行說明，將被設置在分解器100內的部分稱為單元內第一激勵線210a，將設置在分解器單元100和輔助E⑶50之間的線束部分稱為單元外第一激勵線210b。單元內第一激勵線210a和單元外第一激勵線210b通過第一激勵信號輸入端口 IOOpel連接。第一 sin相檢測線圈112的一端經(jīng)由第一 sin相檢測線212與輔助E⑶50的第一sin相信號輸入端口 50psl連接。另外,第一 cos相檢測線圈113的一端經(jīng)由第一 cos相檢測線213與輔助E⑶50的第一 cos相信號輸入端口 50pcl連接。此外,關于第一 sin相檢測線212、第一 cos相檢測線213，對于設置在分解器單元100內的部分、以及在分解器單元100和輔助E⑶50之間被布線的線束部分區(qū)別開來進行說明，將設置在分解器單元100內的部分稱為單元內第一 sin相檢測線212a、單元內第一 cos相檢測線213a，將設置在分解器單元100和輔助E⑶50之間的線束部分稱為單元外第一 sin相檢測線212b、單元外第一COS相檢測線213b。單元內第一 sin相檢測線212a和單元外第一 sin相檢測線212b通過第一 sin相信號輸出端口 IOOpsl連接。單元內第一 cos相檢測線213a和單元外第一 cos相檢測線213b通過第一 cos相信號輸出端口 IOOpcl連接。第二分解器120具有輸出軸12out作為轉子。在輸出軸12out的外周側的定子上固定設置有沿轉子圓周方向纏卷的第二激勵線圈121。在成為轉子的輸出軸12out上固定設置有第二轉子線圈124。第二轉子線圈124伴隨轉子的旋轉而旋轉。第二轉子線圈124經(jīng)由設置在轉子內的變壓器(省略圖示)而以非接觸的方式與第二激勵線圈121電連接，通過施加到第二激勵線圈121上的交流電壓而被通電。另外，雖然沒有圖示，但是第二轉子線圈124為了提高旋轉角的分解能而按照電氣角是轉子的機械的旋轉角的k倍的方式以等角度間隔配置多個。第二分解器110在輸出軸12out的外周側的定子上具有第二 sin相檢測線圈122和第二 COS相檢測線圈123。第二 sin相檢測線圈122和第二 cos相檢測線圈123被配置在彼此電氣角錯開η/2的位置。
第二 sin相檢測線圈122和第二 cos相檢測線圈123被配置在第二轉子線圈124的旋轉平面上，通過由第二轉子線圈124產(chǎn)生的磁通量來輸出交流電壓信號。由第二 sin相檢測線圈122和第二 cos相檢測線圈123產(chǎn)生的交流電壓信號的振幅值根據(jù)第二 sin相檢測線圈122和第二 cos相檢測線圈123相對于第二轉子線圈124的旋轉位置而變化。即，第二 sin相檢測線圈122輸出為與輸出軸12out的旋轉角的sin值對應的振幅的交流電壓信號，第二 cos相檢測線圈123輸出為與輸出軸12out的旋轉角的cos值對應的振幅的交流電壓信號。第二激勵線圈121的一端經(jīng)由第二激勵線220與輔助E⑶50的第二激勵信號輸出端口 50pe2連接。此外，關于第二激勵線220，對設置在分解器單元100內的部分、以及在分解器單元100和輔助ECU 50之間被布線的線束部分區(qū)別開來進行說明，將被設置在分解器100內的部分稱為單元內第二激勵線220a，將設置在分解器單元100和輔助E⑶50之間的線束部分稱為單元外第二激勵線220b。單元內第二激勵線220a和單元外第二激勵線220b通過第二激勵信號輸入端口 100pe2連接。第二 sin相檢測線圈122的一端經(jīng)由第二 sin相檢測線222與輔助E⑶50的第二sin相信號輸入端口 50 ps2連接。另外,第二 cos相檢測線圈123的一端經(jīng)由第二 cos相檢測線223與輔助E⑶50的第二 cos相信號輸入端口 50pc2連接。此外，關于第二 sin相檢測線222、第二 cos相檢測線223，對于設置在分解器單元100內的部分、以及在分解器單元100和輔助ECU 50之間被布線的線束部分區(qū)別開來進行說明，將設置在分解器單元100內的部分稱為單元內第二 sin相檢測線222a、單元內第二 cos相檢測線223a，將設置在分解器單元100和輔助E⑶50之間的線束部分稱為單元外第二 sin相檢測線222b、單元外第二 cos相檢測線223b。單元內第二 sin相檢測線222a和單元外第二 sin相檢測線222b通過第二 sin相信號輸出端口 100ps2連接。單元內第二 cos相檢測線223a和單元外第二cos相檢測線223b通過第二 cos相信號輸出端口 100pc2連接。另外，單元內第一激勵線210a和單元內第二激勵線220a經(jīng)由電阻元件230而被電連接。即，第一激勵線111的一端(激勵信號輸入側)和第二激勵線圈121的一端(激勵信號輸入側)在分解器單元100的套管內通過電阻元件230而被電連接。下面，將單元內的第一激勵線210a和電阻元件230的連接點稱為連接點Xa，將單元內第二激勵線220a和電阻元件230的連接點稱為連接點Xb。另外，第一激勵線圈111的另一端、第二激勵線圈121的另一端、第一 sin相檢測線圈112的另一端、第一 cos相檢測線圈113的另一端、第二 sin相檢測線圈122的另一端、第二 cos相檢測線圈123的另一端經(jīng)由共用的地線240而與輔助E⑶50的地線端口 50pg連接。此外，關于地線240，對設置在分解器單元100內的部分、以及在分解器單元100和輔助ECU 50之間被布線的線束部分區(qū)別開來進行說明，將設置在分解器單元100內的部分稱為單元內地線240a，將在分解器單元100和輔助E⑶50之間設置的線束部分稱為單元外地線240b。單元內地線240a和單元外地線240b通過地線端口 IOOpg連接。在分解器單元100和輔助E⑶50之間被布線的單元外第一激勵線210b、單元外第
一sin相檢測線212b、單元外第一 cos相檢測線213b、單元外第二激勵線220b、單元外第
二sin相檢測線222b、單元外第二 cos相檢測線223b、單元外地線240b被捆上成為電線線束。
另外，當對圖2所示的分解器單元100通過等價電路表示時，如圖3所示。輔助ECU 50具有線圈驅動電路52。該線圈驅動電路52具有第一激勵線圈驅動電路521和第二激勵線圈驅動電路522。第一激勵線圈驅動電路521從第一激勵信號輸出端口50pel輸出固定周期、振幅的激勵用交流電壓。下面,將從第一激勵信號輸出端口 50pel輸出的激勵用交流電壓稱為第一激勵信號，將第一激勵信號的電壓值稱為第一激勵電壓當將第一激勵電壓V1的振幅設為A1時，第一激勵電壓V1通過下式來表示。V1 = A1.sin (ω t)另外，第二激勵線圈驅動電路522從第二激勵信號輸出端口 50pe2輸出作為與從第一激勵線圈驅動電路521輸出的激勵用交流電壓相同的頻率、并且以彼此為相反相位(相位錯開η)的方式設定的激勵用交流電壓。下面，將第二激勵信號輸出端口 50pe2輸出的激勵用交流電壓稱為第二激勵信號，將第二激勵信號的電壓值稱為第二激勵電壓\。當將第二激勵電壓V2的振幅設為A2時，第二激勵電壓V2通過下式表示。V2 = -A2.sin (cot)此外，第一激勵電壓V1以及第二激勵電壓V2的振幅VA2與第一分解器110、第二分解器120的特性相匹配地被設定。在本實施方式中，即使在單元外地線240b發(fā)生了斷路的情況下，也能以將單元內地線240a的電位維持在固定(該情況下為O伏)的方式，將振幅A1和振幅A2設定為相同的值(A1 = A2)。在生出兩個激勵信號時，例如輔助ECU 50以數(shù)字形式存儲正弦波信號，并將該正弦波信號輸出給第一激勵線圈驅動電路521，并將對該正弦波信號反轉了的信號輸出給第二激勵線圈驅動電路522。各驅動電路521、522包括將輸入的數(shù)字信號轉換成模擬電壓信號的D/A轉換器(省略圖示)、以及對D/A轉換器的輸出信號進行放大的放大器(省略圖示)，從放大器輸出由上述式子表示的激勵信號。例如，將脈沖列信號提供給第一激勵線圈驅動電路521，并將對該脈沖列信號反轉了的脈沖列信號提供給第二激勵線圈驅動電路522。并且，可以通過各驅動電路521、522對脈沖列信號實施波形成形處理，并輸出彼此為相反相位的兩種正弦波電壓。此外，第一激勵線圈驅動電路521和第二激勵線圈驅動電路522通過來自輔助E⑶50內的微型計算機的指令而被獨立控制。因此，輔助ECU50能夠使第一激勵信號和第二激勵信號獨立地輸出。第一激勵信號經(jīng)由第一激勵線210而被提供給第一分解器110的第一激勵線圈111。另外，第二激勵信號經(jīng)由第二激勵線220而被提供給第二分解器120的第二激勵線圈121。當?shù)谝环纸馄?10的第一激勵線圈111通過第一激勵信號而被激勵時，在第一 sin相檢測線圈112和第一 cos相檢測線圈113中產(chǎn)生交流電壓。另外，當?shù)诙纸馄?20的第二激勵線圈121通過第二激勵信號而被激勵時，在第二 sin相檢測線圈122和第二 cos相檢測線圈123中產(chǎn)生交流電壓。將從第一 sin相檢測線圈112輸出的交流電壓信號稱為第一 sin相檢測信號，將其電壓值稱為第一 sin相檢測電壓Esl。另外，將從第一 cos相檢測線圈113輸出的交流電壓信號稱為第一 COS相檢測信號,將其電壓值稱為第一 COS相檢測電壓Eel。第一 sin相檢測電壓Esl、以及第一 cos相檢測電壓Ecl通過下式表示。
Esl = α.A1.sin (k.θ J.sin (ω t+ Φ)Ecl = α.A1.cos (k.Q1).sin (ω t+ Φ)另外，將從第二 sin相檢測線圈122輸出的交流電壓信號稱為第二 sin相檢測信號，將其電壓值稱為第二 sin相檢測電壓Es2。另外，將從第二 cos相檢測線圈123輸出的交流電壓信號稱為第二 cos相檢測信號，將其電壓值稱為第二 cos相檢測電壓Ec2。第二sin相檢測電壓Es2、以及第二 cos相檢測電壓Ec2通過下式表示。Es2 = - α.A2.sin (k.θ 2).sin (ω t+ Φ)Ec2 = - α.A2.cos (k.θ 2).sin (ω t+ Φ)這里，θ i表示與輸入軸12in直接連接的第一分解器110的轉子的角度、Θ 2表示與輸出軸12out直接連接的第二分解器120的轉子的角度，α表示第一分解器110和第二分解器120的變壓比，k表示第一分解器110和第二分解器120的軸倍角，φ表示相位延遲量，ω表示角頻率，t表示時間。輔助E⑶50分別經(jīng)由第一 sin相檢測線212、第一 cos相檢測線213、第二 sin相檢測線222、第二 cos相檢測線223輸入第一 sin相檢測信號、第一 cos相檢測信號、第二sin相檢測信號、第二 cos相檢測信號。輔助E⑶50將第一 sin相檢測信號、第一 cos相檢測信號、第二 sin相檢測信號、第二 008相檢測信號輸入到放大器5181、5101、5182、5102，并放大針對地電位的各檢測信號的電壓，將放大后的電壓信號通過未圖示的Α/D轉換器轉換成數(shù)字值，并將該數(shù)字值輸出到微型計算機來進行扭矩計算處理。輔助E⑶50中的扭矩運算部32包括:將第一 sin相檢測信號、第一 cos相檢測信號、第二 sin相檢測信號、第二 cos相檢測信號放大并轉換成數(shù)字信號后輸出給微型計算機的電路；線圈驅動電路52 ;以及通過微型計算機進行扭矩計算處理的功能部。接著，對計算轉向扭矩的方法進行說明。首先，對根據(jù)由第一分解器110檢測出的第一 sin相檢測電壓Esl、第一 cos相檢測電壓Ecl計算旋轉角Θ !(輸入軸12in的旋轉角)的方法進行說明。將在第一 sin相檢測電壓Esl上乘以為Sin ( Q)t+(p )的信號來在一個周期內進行了積分后的值設為Ssl’ Ssl通過下式表示。[式1]
權利要求
1.一種扭矩檢測裝置，包括: 分解器單元，該分解器單元具有: 第一分解器，所述第一分解器的第一激勵線圈被提供激勵用交流信號，并輸出與軸的第一軸向位置中的旋轉角對應的檢測信號；和 第二分解器，所述第二分解器的第二激勵線圈被提供激勵用交流信號，并輸出與所述軸的第二軸向位置的旋轉角對應的檢測信號；以及 扭矩運算部，所述扭矩運算部經(jīng)由電線線束與所述分解器單元連接，向所述第一激勵線圈和所述第二激勵線圈提供激勵用交流信號，并分別輸入從所述第一分解器和所述第二分解器輸出的檢測信號來計算所述軸的第一軸向位置中的第一旋轉角和第二軸向位置中的第二旋轉角，基于所述計算出的第一旋轉角和第二旋轉角通過計算求出作用在所述軸的繞軸向的扭矩； 其特征在于， 所述扭矩運算部經(jīng)由第一激勵線向所述第一激勵線圈提供所述激勵用交流信號，經(jīng)由與所述第一激勵線不同的第二激勵線向所述第二激勵線圈提供所述激勵用交流信號， 所述分解器單元具有 電連接所述第一激勵線和所述第二激勵線的電阻元件。
2.如權利要求1所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 所述第一激勵線圈通過第一激勵線和共用地線與所述扭矩運算部連接，所述第一激勵線與所述第一激勵線圈的一端連接，所述共用地線與所述第一激勵線圈的另一端連接， 所述第二激勵線圈通過第二激勵線和所述共用地線與所述扭矩運算部連接，所述第二激勵線與所述第二激勵線圈的一端連接，所述共用地線與所述第二激勵線圈的另一端連接， 所述扭矩運算部具有向所述第一激勵線和第二激勵線分別輸出頻率彼此相同、相位相反的激勵用交流信號的相反相位線圈驅動電路。
3.如權利要求2所述的扭矩檢測裝置，其特征在于，包括: 第一激勵線斷路檢測單元，其基于所述第一分解器輸出的檢測信號來檢測所述第一激勵線的斷路； 第二激勵線斷路檢測單元，其基于所述第二分解器輸出的檢測信號來檢測所述第二激勵線的斷路；以及 旋轉角修正單元，在檢測出所述第一激勵線的斷路的情況下，使所述被計算的第一旋轉角的符號反轉，在檢測出所述第二激勵線的斷路的情況下，使所述被計算的第二旋轉角的符號反轉。
4.如權利要求3所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 具有相位延遲量修正單元，在檢測出所述第一激勵線的斷路的情況下，所述相位延遲量修正單元修正所述第一分解器輸出的檢測信號的相位延遲量，在檢測出所述第二激勵線的斷路的情況下，所述相位延遲量修正單元修正所述第二分解器輸出的檢測信號的相位延遲量。
5.如權利要求3所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 在所述電阻元件上串聯(lián)連接感應器，使得在所述第一激勵線或者所述第二激勵線斷路時，所述第一分解器輸出的檢測信號的相位延遲量或者所述第二分解器輸出的檢測信號的相位延遲量不發(fā)生變化。
6.如權利要求3至5中任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 具有激勵線斷路通知單元，在檢測出所述第一激勵線斷路或者所述第二激勵線斷路時，所述激勵線斷路通知單元進行異常通知。
7.如權利要求2至6中任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于，包括: 地線斷路檢測單元，所述地線斷路檢測單元將所述第一激勵線和所述第二激勵線中的一個設定為與所述共用地線的設定電位相同的電位，基于該狀態(tài)下所述第一分解器或者所述第二分解器的檢測信號來檢測所述共用地線的斷路；以及 地線斷路通知單元，在檢測出所述共用地線的斷路時，所述地線斷路通知單元進行異常通知。
8.如權利要求1至7中任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于，包括: 電阻斷路檢測單元，所述電阻斷路檢測單元通過所述扭矩運算部使所述第一激勵線和所述第二激勵線 中的一者打開，基于該狀態(tài)下計算的第一旋轉角或者第二旋轉角來檢測所述電阻元件的斷路；以及 電阻斷路通知單元，在檢測出所述電阻元件的斷路時，所述電阻斷路通知單元進行異常通知。
全文摘要
經(jīng)由第一激勵線(210)對第一分解器(110)的第一激勵線圈(111)提供第一激勵用交流信號(V1＝A1·sin(ωt))，經(jīng)由第二激勵線(220)對第二分解器(120)的第二激勵線圈(121)提供第二激勵用交流信號(V2＝A2·sin(ωt))。在分解器單元(100)內，第一激勵線(210a)和第二激勵線(220a)通過電阻元件(230)連接。由此，無線線束中的地線(240b)、第一激勵線(210b)、第二激勵線(220b)中的任一個即使斷路也能夠檢測扭矩。
文檔編號G01D5/245GK103080715SQ20108006876
公開日2013年5月1日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者青木健一郎 申請人:豐田自動車株式會社