旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置，基于電信號(hào)S1、S2的加法值、以及電信號(hào)S3、S4的加法值來(lái)檢測(cè)sin系統(tǒng)以及cos系統(tǒng)的電信號(hào)的某一個(gè)發(fā)生異常的第一檢測(cè)結(jié)果、通過(guò)對(duì)利用振幅A與溫度的相關(guān)關(guān)系并基于電信號(hào)S1、S3計(jì)算出的第一溫度、同樣基于電信號(hào)S2、S4計(jì)算出的第二溫度、和通過(guò)溫度傳感器（91）檢測(cè)出的第三溫度的比較，檢測(cè)出＋系統(tǒng)以及－系統(tǒng)的電信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生異常的第二檢測(cè)結(jié)果，微型計(jì)算機(jī)（42）基于第一以及第二檢測(cè)結(jié)果來(lái)確定出異常信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)主張于2013年I月8日提出的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2013-001077號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并在此引用其全部?jī)?nèi)容。
[0002]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，例如日本特開(kāi)2011 - 95094號(hào)公報(bào)(圖14)所記載那樣，作為檢測(cè)馬達(dá)等的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器，公知有利用了磁傳感器的裝置。該磁傳感器具有分別包含四個(gè)磁阻元件的兩個(gè)電橋電路。兩個(gè)電橋電路分別生成與由設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸的磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向?qū)?yīng)的電信號(hào)。第一電橋電路生成與旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的余弦分量對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電信號(hào)，第二電橋電路生成與旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的正弦分量對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電信號(hào)。微型計(jì)算機(jī)基于與余弦分量對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電信號(hào)的差分求出旋轉(zhuǎn)角度的余弦分量，基于與正弦分量對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電信號(hào)的差分求出旋轉(zhuǎn)角度的正弦分量。微型計(jì)算機(jī)基于余弦分量以及正弦分量，通過(guò)運(yùn)算反正切而得到旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角。
[0004]微型計(jì)算機(jī)為了確保旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)可靠性，檢測(cè)磁傳感器有無(wú)異常。微型計(jì)算機(jī)在磁傳感器正常時(shí)，利用余弦分量以及正弦分量的平方和(=sin2 Θ + cos2 Θ )的值為恒定值，來(lái)檢測(cè)磁傳感器有無(wú)異常。微型計(jì)算機(jī)在平方和的值超出允許范圍時(shí)，判斷為磁傳感器產(chǎn)生異常。
[0005]如圖6所示，以確定的取樣周期將微型計(jì)算機(jī)所獲取的余弦分量以及正弦分量分別描畫(huà)于cose與sine的正交坐標(biāo)系時(shí)，若余弦分量以及正弦分量分別正常，則該曲線的軌跡描繪半徑RO的圓。在該半徑RO的正常圓的內(nèi)外以恒定的寬度設(shè)定有平方和的值的允許范圍。在半徑RO的正常圓的外側(cè)設(shè)定有作為允許范圍的上限的半徑Rl的上限圓，同樣在內(nèi)側(cè)設(shè)定有作為允許范圍的下限的半徑R2的下限圓。在余弦分量以及正弦分量被描畫(huà)在COS0與sin0的正交坐標(biāo)系中的上限圓的外側(cè)或者下限圓的內(nèi)側(cè)時(shí)，微型計(jì)算機(jī)檢測(cè)為磁傳感器產(chǎn)生異常。
[0006]然而，在基于余弦分量以及正弦分量的平方和的值來(lái)檢測(cè)磁傳感器的異常的情況下，存在如下的問(wèn)題。由磁傳感器生成的電信號(hào)受溫度的影響。由兩個(gè)電橋電路分別生成的共計(jì)四個(gè)電信號(hào)的振幅根據(jù)每一時(shí)刻的環(huán)境溫度而發(fā)生變化。因此，需要加上與由于磁傳感器的溫度特性而引起的振幅變化量相應(yīng)的量來(lái)設(shè)定應(yīng)當(dāng)理解為正常的平方和的值的允許范圍。其結(jié)果為，有可能使本來(lái)應(yīng)該為異常的平方和的值包含于允許范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供能夠提高磁傳感器的異常檢測(cè)能力的旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置。
[0008]作為本發(fā)明的一個(gè)方式的旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置具有:磁傳感器，其根據(jù)作為檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而生成相位不同的四個(gè)電信號(hào)；和控制電路，其基于由該磁傳感器生成的四個(gè)電信號(hào)求出上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角。另外，上述四個(gè)電信號(hào)包括相位偏移了 180°的正負(fù)兩個(gè)正弦信號(hào)、和相位偏移了 180°的正負(fù)兩個(gè)余弦信號(hào)。
[0009]以這樣的構(gòu)成為前提，旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置還具備溫度傳感器，其檢測(cè)上述磁傳感器的周?chē)鷾囟?。另外，上述控制電路具有第一以及第二檢測(cè)功能。
[0010]第一檢測(cè)功能是基于正負(fù)兩個(gè)正弦信號(hào)的加法值以及正負(fù)兩個(gè)余弦信號(hào)的加法值來(lái)檢測(cè)兩個(gè)正弦信號(hào)的哪一個(gè)，或者兩個(gè)余弦信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生異常的功能。
[0011]第二檢測(cè)功能是通過(guò)第一?第三溫度的比較，來(lái)檢測(cè)正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)中的哪一個(gè)，或者負(fù)的正弦信號(hào)以及負(fù)的余弦信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生異常的功能。這里，第一溫度是基于由正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)的平方和值得到的振幅與溫度的相關(guān)關(guān)系而計(jì)算出的溫度。第二溫度是基于由負(fù)的正弦信號(hào)以及負(fù)的余弦信號(hào)的平方和值得到的振幅與溫度的相關(guān)關(guān)系而計(jì)算出的溫度。第三溫度是通過(guò)上述溫度傳感器檢測(cè)出的溫度。
[0012]而且控制電路通過(guò)上述第一以及第二檢測(cè)功能的檢測(cè)結(jié)果的比較，來(lái)確定是上述四個(gè)電信號(hào)中的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。
[0013]根據(jù)該構(gòu)成，能夠確定由磁傳感器生成的四個(gè)電信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。例如考慮正的正弦信號(hào)產(chǎn)生異常的情況。此時(shí)，根據(jù)第一檢測(cè)功能，正的正弦信號(hào)與負(fù)的正弦信號(hào)的加法值不是邏輯值(=0)，所以可知正的正弦信號(hào)以及負(fù)的正弦信號(hào)的某一方產(chǎn)生異常。另外，根據(jù)第二檢測(cè)功能，基于正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)的平方和值計(jì)算出的第一溫度與第二以及第三溫度分別不同，所以可知正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)的某一方產(chǎn)生異常。因此，若對(duì)第一以及第二檢測(cè)功能的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，則可知正的正弦信號(hào)產(chǎn)生異常。
[0014]另外，還具有如下優(yōu)點(diǎn)。即，不進(jìn)行基于容易受到溫度的影響的振幅的比較(平方和值的比較等)，而是通過(guò)與該振幅成相關(guān)關(guān)系的溫度的比較來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常，從而該異常的有無(wú)的判定結(jié)果難以受到溫度的影響。異常的有無(wú)的判定結(jié)果難以被溫度左右，所以提高旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)能力。
[0015]根據(jù)上述方式的旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置，能夠確定出由磁傳感器生成的四個(gè)電信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。因此，上述控制電路能夠進(jìn)行所謂的支援控制。所謂支援控制是指在檢測(cè)出上述四個(gè)電信號(hào)的某一方產(chǎn)生了異常時(shí)，使用剩余的正常的正的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)、或者負(fù)的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)來(lái)求出上述旋轉(zhuǎn)角的控制。
[0016]上述支援控制的執(zhí)行中，優(yōu)選上述控制電路通過(guò)將基于由上述剩余的正常的正或者負(fù)的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)的平方和值得到的振幅與溫度的相關(guān)關(guān)系計(jì)算出的溫度、與通過(guò)上述溫度傳感器檢測(cè)出的第三溫度進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)上述剩余的正常的正或者負(fù)的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。
[0017]根據(jù)該構(gòu)成，不會(huì)受到溫度的影響，而能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行支援控制中的異常的檢測(cè)。
[0018]在上述方式的旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置中，上述旋轉(zhuǎn)軸也可以是馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸。此時(shí)，作為上述溫度傳感器，能夠利用設(shè)為上述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)熱保護(hù)用的傳感器。
[0019]若這樣，無(wú)需設(shè)置用于檢測(cè)磁傳感器的異常的專(zhuān)用的溫度傳感器。
[0020]根據(jù)上述構(gòu)成，能夠提高磁傳感器的異常檢測(cè)能力?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明上述的和其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)得以進(jìn)一步明確。其中，附圖標(biāo)記表示本發(fā)明的要素，其中，
[0022]圖1是表示電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的構(gòu)成的框圖。
[0023]圖2是表示電子控制裝置(EOT)的構(gòu)成的框圖。
[0024]圖3是安裝有旋轉(zhuǎn)角傳感器的馬達(dá)的主要部位剖視圖。
[0025]圖4是旋轉(zhuǎn)角傳感器的立體圖。
[0026]圖5是表示磁傳感器的等效電路的電路圖。
[0027]圖6是表不由磁傳感器生成的余弦分量(cos)與正弦分量(sin)的平方和值的允許范圍的李沙育圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，對(duì)將旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置應(yīng)用于電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]如圖1所示，電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(EPS)IO具備:轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)20，其基于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作來(lái)使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向操作輔助機(jī)構(gòu)30，其輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作；以及ECU40，其控制轉(zhuǎn)向操作輔助機(jī)構(gòu)30的工作。
[0030]轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)20具備由駕駛員操作的方向盤(pán)21、以及與方向盤(pán)21 —體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向軸22。轉(zhuǎn)向軸22由與方向盤(pán)21的中心連結(jié)的柱軸22a、與柱軸22a的下端部連結(jié)的中間軸22b、以及與中間軸22b的下端部連結(jié)的小齒輪軸22c構(gòu)成。小齒輪軸22c的下端部和向與小齒輪軸22c相交的方向延伸的齒條軸23的形成了齒條齒的部分23a嚙合。因此，轉(zhuǎn)向軸22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被由小齒輪軸22c以及齒條軸23構(gòu)成的齒輪齒條副機(jī)構(gòu)24轉(zhuǎn)換為齒條軸23的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)將該往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)由分別與齒條軸23的兩端連結(jié)的拉桿25而分別左右傳遞至的轉(zhuǎn)向輪26、26，來(lái)變更這些轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角。通過(guò)變更轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角來(lái)變更車(chē)輛的行進(jìn)方向。
[0031]轉(zhuǎn)向操作輔助機(jī)構(gòu)30具備作為轉(zhuǎn)向操作輔助力的產(chǎn)生源的馬達(dá)31。作為馬達(dá)31，采用無(wú)刷馬達(dá)等三相交流馬達(dá)。馬達(dá)31的旋轉(zhuǎn)軸31a經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)32與柱軸22a連結(jié)。減速機(jī)構(gòu)32對(duì)馬達(dá)31的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速，并將該減速后的旋轉(zhuǎn)力傳遞到柱軸22a。通過(guò)向轉(zhuǎn)向軸22賦予馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩作為轉(zhuǎn)向操作輔助力，來(lái)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。
[0032]ECU40獲取設(shè)置于車(chē)輛的各種傳感器的檢測(cè)結(jié)果作為表示駕駛員的請(qǐng)求或者行駛狀態(tài)的信息，并根據(jù)這些獲取的各種信息來(lái)控制馬達(dá)31。作為各種傳感器具有例如車(chē)速傳感器51、轉(zhuǎn)矩傳感器52以及旋轉(zhuǎn)角傳感器53。車(chē)速傳感器51設(shè)置于車(chē)輛來(lái)檢測(cè)車(chē)速V。轉(zhuǎn)矩傳感器52設(shè)置于柱軸22a。轉(zhuǎn)矩傳感器52檢測(cè)隨著駕駛員的轉(zhuǎn)向操作而賦予轉(zhuǎn)向軸22的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩Th。旋轉(zhuǎn)角傳感器53設(shè)置于與馬達(dá)31的減速機(jī)構(gòu)32相反的一側(cè)的端部來(lái)生成與旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)角Θ對(duì)應(yīng)的電信號(hào)SI?S4。E⑶40基于由旋轉(zhuǎn)角傳感器53生成的電信號(hào)SI?S4來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角Θ。E⑶40基于車(chē)速V、轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩Th以及旋轉(zhuǎn)角Θ，來(lái)運(yùn)算目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩。E⑶40對(duì)供給至馬達(dá)31的電流進(jìn)行反饋控制，以便使從馬達(dá)31賦予至柱軸22a的輔助轉(zhuǎn)矩成為目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩。
[0033]對(duì)E⑶的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。[0034]如圖2所示，E⑶40具備驅(qū)動(dòng)電路(逆變器電路)41以及微型計(jì)算機(jī)42。
[0035]驅(qū)動(dòng)電路41是以串聯(lián)連接的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)型晶體管(FET)等開(kāi)關(guān)元件作為基本單位(臂)，與三相(U，V，W)的各相對(duì)應(yīng)的三個(gè)臂并聯(lián)而成的公知的PWM逆變器。驅(qū)動(dòng)電路41通過(guò)基于由微型計(jì)算機(jī)42生成的馬達(dá)控制信號(hào)Sc來(lái)開(kāi)關(guān)各開(kāi)關(guān)元件，從而將由電池等直流電源供給的直流電流轉(zhuǎn)換為三相交流電流。該轉(zhuǎn)換而得的三相交流電流經(jīng)由各相的供電線路43而被供給至馬達(dá)31。各相的供電線路43設(shè)置有電流傳感器44。這些電流傳感器44檢測(cè)各相的供電線路43產(chǎn)生的實(shí)際的電流值I。此外，在圖2中，為了便于說(shuō)明，將各相的供電線路43以及各相的電流傳感器44分別統(tǒng)合為一個(gè)來(lái)圖示。
[0036]微型計(jì)算機(jī)42基于車(chē)速V以及轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩Th，來(lái)運(yùn)算與使轉(zhuǎn)向操作輔助機(jī)構(gòu)30應(yīng)該產(chǎn)生的目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的電流指令值。微型計(jì)算機(jī)42基于該電流指令值、實(shí)際的電流值I以及馬達(dá)31的旋轉(zhuǎn)角Θ以實(shí)際的電流值I追隨電流指令值的方式進(jìn)行電流的反饋控制。微型計(jì)算機(jī)42求出電流指令值與實(shí)際的電流值I的偏差，以消除該偏差的方式生成馬達(dá)控制信號(hào)Sc (PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào))。馬達(dá)控制信號(hào)Sc規(guī)定驅(qū)動(dòng)電路41的各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)啟占空比(on duty)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路41將與馬達(dá)控制信號(hào)Sc對(duì)應(yīng)的電流供給至馬達(dá)31，從而馬達(dá)31產(chǎn)生與目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力。
[0037]對(duì)旋轉(zhuǎn)角傳感器的機(jī)械構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
[0038]如圖3所示，旋轉(zhuǎn)角傳感器53設(shè)置在安裝于馬達(dá)31的與減速機(jī)構(gòu)32相反的一側(cè)的端部(圖3中的上部)的殼體61的內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)角傳感器53具有偏置磁鐵62、和作為磁傳感器的MR傳感器(磁阻效應(yīng)傳感器)63。偏置磁鐵62固定于旋轉(zhuǎn)軸31a的端部。MR傳感器63設(shè)置于固定在殼體61的內(nèi)底面的基板64。MR傳感器63在沿著旋轉(zhuǎn)軸的軸線6的方向上與偏置磁鐵62對(duì)置。基板64還設(shè)置有ECU40以及溫度傳感器91。
[0039]如圖4所示，偏置磁鐵62是在徑向上N極以及S極被磁化的圓柱狀的二極磁鐵。通過(guò)該偏置磁鐵62，對(duì)MR傳感器63賦予以從N極朝向S極的實(shí)線的箭頭66表示的方向的偏置磁場(chǎng)。例如在旋轉(zhuǎn)軸31a從圖中的位置向以箭頭67表示的方向旋轉(zhuǎn)了角度Θ時(shí)，偏置磁鐵62也向以箭頭67表不的方向旋轉(zhuǎn)角度Θ。由此，向MR傳感器63賦予的偏置磁場(chǎng)的方向從以實(shí)線的箭頭66表示的方向變化到以將軸線65為中心旋轉(zhuǎn)了角度Θ的雙點(diǎn)劃線的箭頭68表不的方向。這樣，向MR傳感器63賦予的磁場(chǎng)的方向根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)角Θ而發(fā)生變化。
[0040]對(duì)MR傳感器進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0041]MR傳感器63檢測(cè)由偏置磁鐵62賦予的偏置磁場(chǎng)的方向，并生成與該方向?qū)?yīng)的電信號(hào)SI?S4。
[0042]如圖5所不,MR傳感器63具備第一電橋電路70、以及第二電橋電路80。第一電橋電路70是四個(gè)磁阻元件71?74被配置為電橋狀，第二電橋電路80是四個(gè)磁阻元件81?84被配置為電橋狀。
[0043]第一電橋電路70由串聯(lián)連接了四個(gè)磁阻元件中的兩個(gè)磁阻元件71、72的半橋電路70a、以及串聯(lián)連接了剩余的兩個(gè)磁阻元件73、74的半橋電路70b構(gòu)成。兩個(gè)半橋電路70a、70b的第一端部分別與電源(電源電壓+ Vcc)連接。兩個(gè)半橋電路70a、70b的第二端部分別接地。第一電橋電路70將兩個(gè)磁阻兀件71、72的中點(diǎn)電位作為第一電信號(hào)SI輸出，將兩個(gè)磁阻兀件73、74的中點(diǎn)電位作為第二電信號(hào)S2輸出。[0044]在偏置磁鐵62與旋轉(zhuǎn)軸31a —起旋轉(zhuǎn)而向各磁阻元件71~74賦予的偏置磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化時(shí)，各磁阻元件71~74的電阻值根據(jù)該變化而發(fā)生變化。由于各磁阻元件71~74的電阻值發(fā)生變化，第一以及第二電信號(hào)S1、S2分別變化。即，第一以及第二電信號(hào)S1、S2分別根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)角Θ而發(fā)生變化。
[0045]在本例中，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各磁阻元件71~74的配置(基準(zhǔn)方向)，第一以及第二電信號(hào)S1、S2分別成為以如下方式變化的信號(hào)。第一電信號(hào)SI是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)角Θ正弦波狀地變化的振幅A的sin信號(hào)。第二電信號(hào)是與第一電信號(hào)SI偏移了 180°相位的振幅A的一 sin信號(hào)。第一以及第二電信號(hào)S1、S2能夠以下式(I)、(2)表不。
[0046]SI = Asin Θ (1)
[0047]S2 = — Asin Θ (2)
[0048]第二電橋電路80是與第一電橋電路70相同的電路構(gòu)成。第二電橋電路80也是由串聯(lián)了兩個(gè)磁阻元件81、82的半橋電路80a、以及串聯(lián)了兩個(gè)磁阻元件83、84的半橋電路80b構(gòu)成。兩個(gè)半橋電路80a、80b的第一端部分別與電源連接。兩個(gè)半橋電路80a、80b的第二端部分別接地。第二電橋電路80將兩個(gè)磁阻元件81、82的中點(diǎn)電位作為第三電信號(hào)S3輸出，另外將兩個(gè)磁阻兀件83、84的中點(diǎn)電位作為第四電信號(hào)S4輸出。
[0049]雖然未圖示，但第一以及第二電橋電路70、80被設(shè)置在相同的傳感器基板上并且為同心狀。第二電橋電路80相對(duì)于第一電橋電路70向旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)方向偏移了規(guī)定角度(45° )而配置。由此，第三電信號(hào)S3成為相對(duì)于第一電信號(hào)SI延遲了 90°相位的振幅A的cos信號(hào)。另外,第四電信號(hào)S4成為相對(duì)于第三電信號(hào)S3偏移了 180°的相位的振幅A的一 cos信號(hào)。即，第三以及第四電信號(hào)S3、S4能夠以下式(3)、(4)表示。
[0050]S3 = Acos Θ …(3)
[0051]S4=—AcosQ …(4)
[0052]對(duì)旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0053]微型計(jì)算機(jī)42分別以規(guī)定的取樣周期來(lái)獲取從第一電橋電路70輸出的第一以及第二電信號(hào)S1、S2、以及從第二電橋電路80輸出的第三以及第四電信號(hào)S3、S4。微型計(jì)算機(jī)42如下式(5)、(6)所不,分別運(yùn)算第一電信號(hào)SI與第二電信號(hào)S2的差分、以及第三電信號(hào)S3與第四電信號(hào)S4的差分。由此，得到第一~第四電信號(hào)SI~S4的2倍振幅、2A的信號(hào)。而且微型計(jì)算機(jī)42如下式(7)所示通過(guò)基于兩個(gè)差值來(lái)運(yùn)算反正切值，從而檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)角Θ。
[0054]第一差值(正弦分量)=SI— S2 = 2Asin Θ (5)
[0055]第二差值(余弦分量)=S3— S4 = 2Acos Θ (6)
[0056]Θ = (2Asin θ / 2Acos θ ) (7)
[0057]但是，微型計(jì)算機(jī)42通過(guò)如下式(8)所示，基于第一電信號(hào)SI以及第三電信號(hào)S3運(yùn)算反正切值，或者如下式(9)所示基于第二電信號(hào)S2以及第四電信號(hào)S4運(yùn)算反正切值，從而也能夠檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸31a的旋轉(zhuǎn)角Θ。
[0058]Θ = Arctan (SI / S3) (8)
[0059]Θ = Arctan (S2 / S4) (9)
[0060]微型計(jì)算機(jī)42具有各種異常檢測(cè)功能。例如，具有保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路41以使之不會(huì)過(guò)熱的功能、以及檢測(cè)MR傳感器63的異常的功能。[0061]對(duì)驅(qū)動(dòng)電路41的過(guò)熱保護(hù)功能進(jìn)行說(shuō)明。驅(qū)動(dòng)電路41的各開(kāi)關(guān)元件通過(guò)伴隨馬達(dá)控制信號(hào)Sc的施加而通電從而發(fā)熱。其結(jié)果，各開(kāi)關(guān)元件的溫度上升從而有可能達(dá)到過(guò)熱狀態(tài)。在本例的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10中，為了防止由該過(guò)熱引起的開(kāi)關(guān)元件的燒損，而采用如下構(gòu)成。
[0062]如圖3所不,在設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電路41的基板64設(shè)置有溫度傳感器91。
[0063]如圖5的下部所示，溫度傳感器91構(gòu)成為熱敏電阻92與上拉(pull up)電阻93的分壓電路。在恒定電壓源(電壓Vp，例如5V)與大地之間，按上拉電阻93、熱敏電阻92的順序串聯(lián)上拉電阻93以及熱敏電阻92。熱敏電阻92是隨著溫度的變化而電阻值發(fā)生變化的電阻元件。若隨著溫度變化熱敏電阻92的電阻值發(fā)生變化，則分別流過(guò)熱敏電阻92以及上拉電阻93的電流發(fā)生變化，并在熱敏電阻92以及上拉電阻93中分別產(chǎn)生與該電流的變化對(duì)應(yīng)的電壓。微型計(jì)算機(jī)42獲取根據(jù)溫度變化而在熱敏電阻92中產(chǎn)生的電壓來(lái)作為電信號(hào)Sth，基于該獲取的電信號(hào)Sth來(lái)檢測(cè)殼體61的內(nèi)部溫度。順便說(shuō)明，由于在熱敏電阻92的電壓與溫度之間存在相關(guān)性，所以若知道了熱敏電阻92的電壓便也知道溫度。
[0064]微型計(jì)算機(jī)42通過(guò)殼體61的內(nèi)部溫度來(lái)間接地檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路41的溫度有無(wú)異常。微型計(jì)算機(jī)42在檢測(cè)出的溫度超過(guò)閾值溫度時(shí)，例如以限制供給至馬達(dá)31的電流的方式，生成馬達(dá)控制信號(hào)Sc。通過(guò)減少供給至馬達(dá)31的電流來(lái)降低驅(qū)動(dòng)電路41的溫度，抑制了各開(kāi)關(guān)元件過(guò)熱。
[0065]微型計(jì)算機(jī)42還監(jiān)視溫度傳感器91有無(wú)異常。微型計(jì)算機(jī)42以確定的取樣周期獲取電信號(hào)sth，在該獲取的電信號(hào)Sth的值(電壓值)近似恒定電壓源的電壓Vp時(shí)，檢測(cè)出由溫度傳感器91斷線等引起的、所謂的開(kāi)路狀態(tài)。另外，微型計(jì)算機(jī)42在獲取的電信號(hào)Sth的值近似大地的電位(OV)時(shí)，檢測(cè)出溫度傳感器91是短路的狀態(tài)。
[0066]對(duì)MR傳感器63的異常檢測(cè)功能進(jìn)行說(shuō)明。
[0067]通常時(shí)，微型計(jì)算機(jī)42監(jiān)視第一?第四電信號(hào)SI?S4有無(wú)異常(一次故障監(jiān)視)。
[0068]第一以及第二電信號(hào)S1、S2相互相差180°相位。因此，理論上，下式(10)成立。第三以及第四電信號(hào)S3、S4也相互相差180°相位。因此，理論上，下式(11)成立。
[0069]SI + S2=0 (10)
[0070]S3 + S4=0 (11)
[0071]在式(10)不成立時(shí)可知第一電信號(hào)SI或者第二電信號(hào)S2異常。在式(11)不成立時(shí)可知第三電信號(hào)S3或者第四電信號(hào)S4異常。此外，實(shí)際上考慮誤差，設(shè)定將零作為基準(zhǔn)的允許范圍，在第一以及第二電信號(hào)S1、S2的加法值、以及第三以及第四電信號(hào)S3、S4的加法值超過(guò)該允許范圍(上下限的范圍)時(shí)，微型計(jì)算機(jī)42判定為異常。
[0072]在檢測(cè)為第一電信號(hào)SI或第二電信號(hào)S2，或者第三電信號(hào)S3或第四電信號(hào)S4異常時(shí)，還考慮停止由微型計(jì)算機(jī)42進(jìn)行的馬達(dá)31的控制。但是，在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10中，從避免轉(zhuǎn)向操作感的突然變化且維持沒(méi)有不協(xié)調(diào)的自然的轉(zhuǎn)向操作感的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選盡量持續(xù)轉(zhuǎn)向操作輔動(dòng)力的賦予。
[0073]只要第一?第四電信號(hào)SI?S4的某一個(gè)產(chǎn)生了異常的狀態(tài)，則使用具有與該異常信號(hào)的符號(hào)相反的符號(hào)的兩個(gè)正常的sin信號(hào)以及cos信號(hào)能夠求出旋轉(zhuǎn)角Θ。通過(guò)基于該旋轉(zhuǎn)角Θ對(duì)馬達(dá)31進(jìn)行支援控制，能夠持續(xù)轉(zhuǎn)向操作輔動(dòng)力的賦予。
[0074]為了進(jìn)行基于兩個(gè)sin信號(hào)以及cos信號(hào)的馬達(dá)31的支援控制，需要確定出產(chǎn)生了異常的信號(hào)。這一點(diǎn)，微型計(jì)算機(jī)42通過(guò)基于式(10)、(11)的監(jiān)視，能夠檢測(cè)出是第一電信號(hào)SI或是第二電信號(hào)S2異常，或者是第三電信號(hào)S3或是第四電信號(hào)S4異常。例如在第一電信號(hào)SI產(chǎn)生了異常的情況下，微型計(jì)算機(jī)42基于式(10)不成立，而檢測(cè)出第一電信號(hào)SI或者第二電信號(hào)S2異常。但是，在該時(shí)刻，不能夠確定出是第一以及第二電信號(hào)
S1、S2的哪一個(gè)產(chǎn)生異常。
[0075]在本例中，以如下方式確定出是第一?第四電信號(hào)SI?S4的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。
[0076]在本例中，著眼于MR傳感器63的環(huán)境溫度、與第一?第四電信號(hào)的振幅之間存在相關(guān)性，以如下方式確定出產(chǎn)生了異常的信號(hào)。
[0077]微型計(jì)算機(jī)42首先利用MR傳感器63的振幅/溫度特性，基于+系統(tǒng)的第一以及第三電信號(hào)S1、S3運(yùn)算第一溫度Tl，基于一系統(tǒng)的第二以及第四電信號(hào)S2、S4運(yùn)算第二溫度T2。這里為了便于說(shuō)明省略，但第一以及第二溫度T1、T2利用后述的式(18)計(jì)算出。將基于第一以及第三電信號(hào)S1、S3的平方和的值計(jì)算出的振幅A應(yīng)用于式(18 )時(shí)的溫度Ta是第一溫度Tl。將基于第二以及第四電信號(hào)S2、S4的平方和的值計(jì)算出的振幅A應(yīng)用于式(18)時(shí)的溫度Ta是第二溫度Τ2。
[0078]通過(guò)將這些第一以及第二溫度Τ1、Τ2，以及通過(guò)溫度傳感器91求出的第三溫度Τ3相互比較，能夠分開(kāi)檢測(cè)MR傳感器63的異常與溫度傳感器91的異常。但是，作為其前提，優(yōu)選溫度傳感器91被設(shè)置在與MR傳感器63相同程度的溫度的環(huán)境中。在如上所述的本例中，溫度傳感器91以及MR傳感器63分別設(shè)置于相同的殼體61的內(nèi)部。因此，在MR傳感器63以及溫度傳感器91分別正常時(shí)，第一?第三溫度Tl?Τ3成為相互近似的值。
[0079]微型計(jì)算機(jī)42利用計(jì)算出的第一?第三溫度Tl?Τ3確定出異常的電信號(hào)。例如，在第一電信號(hào)SI產(chǎn)生異常時(shí)，基于第一以及第三電信號(hào)S1、S3得到的第一溫度Tl的值也成為異常。微型計(jì)算機(jī)42通過(guò)對(duì)第一?第三溫度Tl?T3進(jìn)行相互比較，來(lái)檢測(cè)第一溫度Tl的異常。若第二溫度T2與第三溫度T3是相互近似的值，且只有第一溫度Tl與第二以及第三溫度T2、T3的值存在較大差異，則可知第一溫度Tl異常。在第一溫度Tl異常時(shí)，在成為第一溫度Tl的計(jì)算的基礎(chǔ)的第一電信號(hào)SI或者第三電信號(hào)S3有可能存在異常。
[0080]微型計(jì)算機(jī)42將像這樣得到的有可能存在異常的電信號(hào)的共同滿足兩個(gè)條件即條件Α、條件B的電信號(hào)確定為產(chǎn)生了異常的電信號(hào)。
[0081]條件A是sin系統(tǒng)的電信號(hào)。這里,sin系統(tǒng)的電信號(hào)是第一電信號(hào)SI以及第二電信號(hào)S2。
[0082]條件B是+系統(tǒng)的電信號(hào)。這里，+系統(tǒng)的電信號(hào)是第一電信號(hào)SI以及第三電信號(hào)S3。
[0083]如表I所不,共同滿足上述的條件A、B的電信號(hào)只是第一?第四電信號(hào)SI?S4中的第一電信號(hào)SI。因此，微型計(jì)算機(jī)42能夠確定出第一電信號(hào)SI產(chǎn)生了異常。
[0084]表I
[0085]
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置，具備: 磁傳感器，其根據(jù)作為檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而生成相位不同的四個(gè)電信號(hào)； 溫度傳感器，其檢測(cè)所述磁傳感器的周?chē)鷾囟?；以? 控制電路，其基于由所述磁傳感器生成的四個(gè)電信號(hào)求出所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角，其中 所述四個(gè)電信號(hào)包括相位偏移了 180°的正負(fù)兩個(gè)正弦信號(hào)、和相位偏移了 180°的正負(fù)兩個(gè)余弦信號(hào)， 所述控制電路具備: 第一檢測(cè)單元，基于正負(fù)兩個(gè)正弦信號(hào)的加法值以及正負(fù)兩個(gè)余弦信號(hào)的加法值來(lái)檢測(cè)兩個(gè)正弦信號(hào)哪一個(gè)，或者兩個(gè)余弦信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生異常； 第二檢測(cè)單元，通過(guò)基于由正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)的平方和值得到的振幅與溫度的相關(guān)關(guān)系而計(jì)算出的第一溫度、基于由負(fù)的正弦信號(hào)以及負(fù)的余弦信號(hào)的平方和值得到的振幅與溫度的相關(guān)關(guān)系而計(jì)算出的第二溫度、以及通過(guò)所述溫度傳感器檢測(cè)出的第三溫度這三者間的比較，來(lái)檢測(cè)正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)中的哪一個(gè)，或者負(fù)的正弦信號(hào)以及負(fù)的余弦信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生異常， 所述控制電路通過(guò)比較所述第一檢測(cè)單元以及第二檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，來(lái)確定所述四個(gè)電信號(hào)中的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置，其中 所述控制電路在檢測(cè)出所述四個(gè)電信號(hào)的任意一個(gè)產(chǎn)生了異常時(shí)，進(jìn)行使用剩余的正常的正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)，或者負(fù)的正弦信號(hào)以及負(fù)的余弦信號(hào)來(lái)求出所述旋轉(zhuǎn)角的支援控制， 所述控制電路在所述支援控制的執(zhí)行中，通過(guò)基于由所述剩余的正常的正的正弦信號(hào)以及正的余弦信號(hào)的平方和值，或者由所述剩余的正常的負(fù)的正弦信號(hào)以及負(fù)的余弦信號(hào)的平方和值得到的振幅與溫度的相關(guān)關(guān)系而計(jì)算出的溫度和通過(guò)所述溫度傳感器檢測(cè)出的第三溫度這二者之間的比較，來(lái)檢測(cè)所述剩余的正常的正或者負(fù)的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)的哪一個(gè)產(chǎn)生了異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)角傳感器的異常檢測(cè)裝置，其中， 所述旋轉(zhuǎn)軸是馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸， 所述溫度傳感器被設(shè)置為用于所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)熱保護(hù)。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK103913189SQ201410004910
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月8日
【發(fā)明者】北本弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特