CN102564295B - 旋转角检测装置以及使用该装置的电动助力转向设备 - Google Patents

Abstract

一种旋转角检测装置(10)，该装置使用控制单元(50)从四个半桥(14至17)获取来自四个半桥(14至17)的输出信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2。控制单元(50)基于获取的输出信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2计算检测目标(87)的旋转角θ。控制单元(50)基于从四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2得到/产生的计算值C1或C4，检查四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2中的任一输出信号是否产生了平均值固定异常。适当地确定产生计算值C1和C4的输出信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2所发生的平均值固定异常。

Description

旋转角检测装置以及使用该装置的电动助力转向设备

技术领域

本发明通常涉及一种用于检测旋转部件的旋转角的旋转角检测装置以及一种使用该旋转角检测装置的电动助力转向设备。

背景技术

传统的旋转角检测器例如基于来自传感器元件的输出信号而检测电机等的轴的旋转角。此外，例如在JP2005-49097A（EP 1503184 A2）中公开的那样，传统的旋转角检测器检查来自传感器元件的输出信号是否有异常。

在传统的旋转角检测器中，来自桥接电路的输出信号（即+正弦信号、-正弦信号、+余弦信号、-余弦信号）在差分放大之后输入AD转换单元。因此，如果这些信号中的一个信号有异常，就不能计算出旋转角。

此外，例如如果用以放大输出信号的运算放大器短路，则可能发生平均值固定异常，在平均值固定异常中，输出信号持久地固定为平均值，该平均值是正常输出信号的幅值的最大值与最小值的中间值或平均值。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转角检测装置和使用这种旋转角检测装置的电动助力转向设备，该旋转角检测装置适当地检测平均值固定异常，在平均值固定异常中，持续输出输出信号的幅值的最大值与最小值的平均值。

根据本发明，旋转角检测装置由电路部分、输出信号获取部分、旋转角计算部分和平均值固定检查部分形成。电路部分有多个用于感测来自检测目标的旋转磁场的传感器元件组，其中，传感器元件组中的每个传感器元件的阻抗根据检测目标的旋转角变化。输出信号获取部分从多个传感器元件组中的每个传感器元件组获取输出信号。旋转角计算部分基于由输出信号获取部分获取的输出信号来计算检测目标的旋转角。平均值固定检查部分基于第一值来检查是否产生了平均值固定异常，该第一值通过使用由输出信号获取部分获取的输出信号来计算。平均值固定异常产生输出值，该输出值持续地保持为用于计算第一值的输出信号的幅值的最大值与最小值的平均值。

附图说明

根据以下参考附图的详细描述，本发明的上述及其它目的、特征和优点将变得更加明显。在各图中：

图1是本发明实施例中的转向系统的示意图；

图2是本发明实施例中的电机的截面图；

图3是本发明实施例中的旋转角检测装置的电路图；

图4是本发明实施例中的用于识别具有平均值固定异常的输出信号的方法的表格；

图5A和5B是本发明实施例中的被确定有平均值固定异常的角度范围的信号波形图；

图6是本发明实施例中的平均值固定确定处理的流程图；

图7是本发明实施例中关于正弦信号和余弦信号的旋转角的分割的波形图，该分割用于计算检测对象的旋转角；以及

图8是本发明实施例中的检测目标的旋转角的计算方法的表格。

具体实施方式

参考图1，用于辅助车辆的转向操作的电动助力转向设备（EPS）1使用根据本发明实施例的旋转角检测装置10。EPS1设置于车辆的转向系统90中。

在转向系统中，连接至方向盘91的转向轴92具有布置于其上的转向传感器94和扭矩传感器95。转向传感器94检测转向轴92的旋转角。扭矩传感器95检测施加给方向盘91的转向扭矩。转向轴92的端部通过齿轮96连接到齿条轴97。一对轮胎98通过拉杆等分别连接在齿条轴97的两端上。转向轴92的旋转运动通过齿轮96转换成齿条轴97的线性运动，并且，左边和右边的轮胎98转动与齿条轴97的线性运动的位移成比例的角度。

ESP1包括：用于产生助力辅助转向扭矩的电机80、用于检测电机80的旋转角的旋转角检测装置10、用于降低电机80旋转速度并把旋转传递至转向轴92的齿轮89、以及其它部分。电机80是用于齿轮89的正转和反转的三相无刷电机。EPS1根据方向盘91的转向方向和转向扭矩把辅助转向扭矩传递至转向轴92。

如图2所示，电机80包括定子81、转子82、轴83等。转子82是与轴83一起旋转的柱状部件。转子82具有附着在其表面上的永磁体，并且具有磁极。转子82径向地设置在定子81内部，并且相对于定子81可旋转地被支撑在定子81内。定子81有突出部，这些突出部沿径向向内的方向突出并且以等角的距离设置。线圈84绕着这些突出部缠绕。转子82通过接收由施加给线圈84的电流产生的磁场而与轴83一起旋转。定子81、转子82、轴83以及线圈84容置在外壳85内。轴83从外壳85的两个轴向端部向外突出，并且，轴83在盖子86那一侧的一端上具有检测目标87。检测目标87是要由旋转角检测装置10来检测的部件并且容置在盖子86里面。检测目标87是形成为圆盘状的两极磁体并且与轴83一起旋转。旋转角检测装置10附接到盖子86的面对检测目标87的位置。可以在盖子86上的多个位置处设置多个旋转角检测装置，来代替如本实施例中描述的仅提供一个旋转角检测装置。旋转角检测装置10检测与电机80的转子82和轴83一起旋转的检测目标87的旋转角。

如图3中所示，配置旋转角检测装置10。旋转角检测装置10具有第一桥接电路11、第二桥接电路12、放大器电路40以及控制单元50等。第一桥接电路11和第二桥接电路12形成电路部分。

第一桥接电路11具有第一半桥14和第二半桥15。第一半桥14由两个传感器元件21和22形成。传感器元件21与22之间的节点31连接至放大器电路40的第一运算放大器41。第二半桥15由两个传感器元件23和24形成。传感器元件23与24之间的节点32连接至放大器电路40的第二运算放大器42。

第二桥接电路12具有第三半桥16和第四半桥17。第三半桥16由两个传感器元件25和26形成。传感器元件25与26之间的节点33连接至放大器电路40的第三运算放大器43。第四半桥17由两个传感器元件27和28形成。传感器元件27与28之间的节点34连接至放大器电路40的第四运算放大器44。

传感器元件21至28中的每个传感器元件均为磁阻元件。每个磁阻元件的阻抗响应于旋转磁场而改变，而旋转磁场随着检测目标87的旋转而改变。例如，可以优选地将GMR元件用作磁阻元件。

半桥14至17中的每个半桥形成传感器元件组。为了方便，将产生一个输出信号的传感器元件组称为半桥。但是，一个桥接电路中的传感器元件组的数量（即，半桥的数量）并非必须限制为两个。此外，一个传感器元件组中的传感器元件的数量并非必须限制为两个。

布置传感器元件21至28，以使第一半桥14和第三半桥16的磁化方向分别从第二半桥15和第四半桥17的磁化方向移动大约90°。从第一半桥14的节点31和第三半桥16的节点33输出余弦信号，而从第二半桥15的节点32和第四半桥17的节点34输出正弦信号。

由输出余弦信号的第一半桥14和输出正弦信号的第二半桥15形成的第一桥接电路11，以及由输出余弦信号的第三半桥16和输出正弦信号的第四半桥17形成的第二桥接电路12，分别连接至单独设置的不同电源。因此，即使桥接电路11和12中的一个桥接电路发生故障，也可以通过使用从另一桥接电路输出的余弦信号和正弦信号来继续计算检测目标87的旋转角θ。

放大器电路40包括第一放大器41、第二放大器42、第三放大器43以及第四放大器44。

第一放大器41放大从第一半桥14的节点31输出的余弦信号，并把输出信号Vx1输出至控制单元50，其中，输出信号Vx1是正的余弦信号（+cos）。第二放大器42放大从第二半桥15的节点32输出的信号，并把输出信号Vy1输出至控制单元50，其中，输出信号Vy1是正的正弦信号（+sin）。第三放大器43放大从第三半桥16的节点33输出的信号，并把输出信号Vx2输出至控制单元50，其中，输出信号Vx2是负的余弦信号（-cos）。第四放大器44放大从第四半桥17的节点34输出的信号，并把输出信号Vy2输出至控制单元50，其中，输出信号Vy2是负的正弦信号（-sin）。

在施加到旋转角检测装置10的电源电压Vcc为5V的情况下，经由放大器电路40放大并被输出至控制单元50的四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2由以下等式（1）至（4）表示。

Vx1=Kcosθ+2.5...    (1)

Vx2=-Kcosθ+2.5...    (2)

Vy1=Ksinθ+2.5...    (3)

Vy2＝-Ksinθ+2.5    ...(4)

作为余弦信号的输出信号Vx1和Vx2也可以分别称为+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2。同样地，作为正弦信号的输出信号Vy1和Vy2也可以分别称为+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2。

控制单元50被实现为微计算机，并获取分别来自半桥14至17的节点31至34的输出信号，作为半桥14至17中的各个半桥的输出。来自半桥14至17的每个输出信号由放大器电路40分别放大，以输入至控制单元50。即，在控制单元50获取输出信号之前，来自一个半桥的输出信号并不经历与来自其它半桥的其它输出信号中的任意输出信号的相加、差分放大等处理。此外，控制单元50基于获取的输出信号执行各种处理，诸如旋转角计算处理、平均值固定检查处理等。

按下面的方式执行平均值固定异常的检查，平均值固定异常持续输出正常条件下的输出信号的幅值的平均值（即，输出信号的最大值与最小值的平均值）。例如在运算放大器41至44短路时产生平均值固定异常。事实上，如果位于半桥14与运算放大器41之间的放大器输入点A与位于运算放大器41与控制单元50之间的放大器输出点B之间产生短路，则这将导致平均值固定异常。此外，也可能由于传感器元件21至28的异常而产生平均值固定异常。在本实施例中，由于电源供给电压Vcc是5V，因此，在产生平均值固定异常时持续输出2.5V的输出电压。

为了检查并确定平均值固定异常，基于以上等式（1）至（4）中示出的输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2，执行以下等式（11）至（16）的六个计算，以得出计算值C1至C6。

C1=(Vx1-2.5)+(Vx2-2.5)    ...(11)

C2＝Vx1-2.5    ...(12)

C3＝Vx2-2.5    ...(13)

C4＝(Vy1-2.5)+(Vy2-2.5)    ...(14)

C5＝Vy1-2.5    ...(15)

C6＝Vy2-2.5    ...(16)

当输出信号Vx1、Vx2、Vy1或Vy2中的任一输出信号均未产生平均值固定异常时，则计算值C1至C6取为以下值。

c1=0    ...(21)

C2＝Kcosθ    ...(22)

C3=-Kcosθ    ...(23)

C4=0    ...(24)

C5=Ksinθ    ...(25)

C6=-Ksinθ    .¨(26)

将这些值解释如下。即，当计算值C1在包括0的预定范围（第一预定范围）内时，计算值C1是正常的，从而确定用于计算计算值C1的+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2没有平均值固定异常。如果计算值C1不在包括0的第一预定范围内，则计算值C1是异常的，从而确定用于计算计算值C1的+余弦信号Vx1或-余弦信号Vx2有平均值固定异常。

此外，当计算值C4在包括0的预定范围（第二预定范围）内时，计算值C4是正常的，从而确定用于计算计算值C4的+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2没有平均值固定异常。如果计算值C4不在包括0的第二预定范围内，则计算值C1是异常的，从而确定用于计算计算值C4的+正弦信号Vy1以及-正弦信号Vy2有平均值固定异常。

参考图4中的图示来描述如何检查并识别具有平均值固定异常的输出信号的方法。在图4中，使用圆形标记“○”指示异常计算值。

如果计算值C1是异常值、并且+余弦信号Vx1产生了平均值固定异常，则计算值C2变为0。因此，如果计算值C2在包括0的第三预定范围内，则计算值C2是异常值，并且用于计算计算值C2的+余弦信号Vx1被识别为具有平均值固定异常。

如果计算值C1是异常值、并且-余弦信号Vx2产生了平均值固定异常，则计算值C3变为0。因此，当计算值C3在包括0的第三预定范围内时，计算值C3是异常值，并且用于计算计算值C3的-余弦信号Vx2被识别为具有平均值固定异常。

如果计算值C4是异常值、并且+正弦信号Vy1产生了平均值固定异常，则计算值C5变为0。因此，如果计算值C5在包括0的第三预定范围内，则计算值C5是异常值，并且用于计算计算值C5的+正弦信号Vy1被识别为具有平均值固定异常。

如果计算值C4是异常值、并且-正弦信号Vy2产生了平均值固定异常，则计算值C6变为0。因此，如果计算值C6在包括0的第三预定范围内，则计算值C6是异常值，并且用于计算计算值C6的-正弦信号Vy2被识别为具有平均值固定异常。

在本实施例中，将计算值C1称为第一值以及余弦信号计算值，还将计算值C4称为第一值以及正弦信号计算值。第一预定范围和第二预定范围可以被设置为相同范围或者可以被设置为不同范围。

此外，在本实施例中，将计算值C2、C3、C5以及C6称为第二值以及输出信号等效值。此外，与计算值C2、C3、C5以及C6的异常确定有关的第三预定范围的宽度是充分地小于输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2的幅值K的值。此外，对于计算值C2、C3、C5以及C6中的每个值，与这些值C2、C3、C5以及C6的异常确定有关的第三预定范围的宽度可被限定为不同的值。此外，第三预定范围可以是与第一预定范围和第二预定范围相同的范围，或者，第三预定范围可以是与第一预定范围和第二预定范围不同的范围。

此外，考虑到传感器等的误差，可把第一预定范围、第二预定范围和第三预定范围中的每个预定范围设置为具有适当的取值范围。

基于图5A和图5B中的图示来描述平均值固定异常的示例。这些图示示出了+正弦信号Vy1产生平均值固定异常的情况，更具体地，图5A示出了被限定为（Vy1-2.5）+（Vy2-2.5）的计算值C4，而图5B示出了被限定为Vy1-2.5的计算值C5。

如果+正弦信号Vy1产生平均值固定异常，使输出信号固定为2.5V，则如图5A中所示，计算值C4变为-Ksinθ。如果第二预定范围的最小值标记为S1并且第二预定范围的最大值标记为S2，则在使计算值C4具有比S1更小的值或比S2（接近0）更大的值的角范围内，确定计算值C4为异常值，从而确定+正弦信号Vy1或-正弦信号Vy2具有平均值固定异常。

此外，如果值S1和S2中的每个值的绝对值均被限定为充分地小于输出信号幅值K，则几乎整个角范围都会得出计算值C4为异常的结论，从而确定+正弦信号Vy1或-正弦信号Vy2具有平均值固定异常。

此外，如果计算值C4接近0，则确定+正弦信号Vy1或-正弦信号Vy2没有产生平均值固定异常。在这样的角范围内，在产生平均值固定异常时输出的输出信号与在没有产生平均值固定异常时输出的输出信号基本上相同。因此，在这样的情况下，即使基于具有平均值固定异常的输出信号来执行检测目标87的旋转角计算，计算出的旋转角也基本正确，从而不会在EPS1的控制方面产生问题。

此外，如果+正弦信号Vy1产生平均值固定异常，使输出信号固定为2.5V，则如图5B中所示，计算值C5变为0。如果第三预定范围的最小值标记为S3并且第三预定范围的最大值标记为S4（该值接近0），则由于计算值C5在第三预定范围内，确定计算值C5为异常值，从而确定用于计算计算值C5的+正弦信号Vy1具有平均值固定异常。

基于图6中的流程图，进一步描述用于基于计算值C1至C6来检查并确定平均值固定异常的平均值固定检查处理。例如，当操作EPS1时，由控制单元50以每200μs的预定间隔执行检查处理。

首先，在S101中，（“S”表示步骤），获取四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2。

在S102中，执行上面的等式（11）至（16）的计算，并计算计算值C1至C6。

在S103中，检查计算值C1是否是异常值。如果计算值C1偏离包括0的第一预定范围，则确定计算值C1为异常值。如果确定计算值C1不是异常值（S103：否），则确定用于计算计算值C1的+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2没有产生平均值固定异常，并且处理前进至S108。如果确定计算值C1是正常值（S103：是），则确定用于计算计算值C1的+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2具有平均值固定异常，并且处理前进至S104。

在S104中，检查计算值C2是否是异常值。当计算值C2在包括0的第三预定范围内时，确定计算值C2为异常值。如果确定计算值C2不是异常值（S104：否），则处理前进至S106。如果确定计算值C2是异常值（S104：是），则处理前进至S105。

然后，在S105中，确定用于计算计算值C2的+余弦信号Vx1产生平均值固定异常。

在确定计算值C2不是异常值（S104：否）之后的S106中，检查计算值C3是否是异常值。如果计算值C3在包括0的第三预定范围内，则确定计算值C3为异常值。如果确定计算值C3不是异常值（S106：否），则处理前进至S108。如果确定计算值C3是异常值（S106：是），则处理前进至S107。

然后，在S107中，确定用于计算计算值C3的-余弦信号Vx2产生平均值固定异常。

在S108中，检查计算值C4是否是异常值。如果计算值C4偏离包括0的第二预定范围，则确定计算值C4为异常值。如果确定计算值C4不是异常值（S108：否），则确定用于计算计算值C4的+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2没有产生平均值固定异常，处理前进至S113。如果确定计算值C4是异常值（S108：是），则确定用于计算计算值C4的+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2具有平均值固定异常，处理前进至S109。

在S109中，检查计算值C5是否是异常值。如果计算值C5在包括0的第三预定范围内，则确定计算值C5为异常值。如果确定计算值C5不是异常值（S109：否），则处理前进至S111。如果确定计算值C5是异常值（S109：是），则处理前进至S110。

然后，在S110中，确定用于计算计算值C5的+正弦信号Vy1产生平均值固定异常。

在确定计算值C5不是异常值（S109：否）之后的S111中，检查计算值C6是否是异常值。如果计算值C6在包括0的第三预定范围内，则确定计算值C6为异常值。当确定计算值C6不是异常值（S111：否）时，处理前进至S113。如果确定计算值C6是异常值（S111：是），则处理前进至S112。

然后，在S112中，确定用于计算计算值C6的-正弦信号Vy2产生平均值固定异常。

在S113中，检查是否存在具有平均值固定异常的输出信号。如果确定存在具有平均值固定异常的输出信号（S113：是），则处理前进至S115。如果确定没有输出信号具有平均值固定异常（S113：否），则处理前进至S114。

在S114中，使用四个输出信号执行对检测目标87的旋转角θ的角度计算。

在S115中，通过使用除被识别为具有平均值固定异常的输出信号以外的输出信号，来计算检测目标87的旋转角θ。

下面描述用于计算检测目标87的旋转角θ的角度计算方法。

如果所有输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2中的任一输出信号都没有产生平均值固定（S113：否），则基于所有四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2执行对检测目标87的旋转角θ的角度计算（S114）。如果所有输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2中的任一输出信号都没有产生平均值固定，则如以下等式所示，通过从一个正弦信号中减去另一正弦信号或者通过从一个余弦信号中减去另一余弦信号来去除偏移值。此外，通过计算两个信号的差值（即，通过减去正弦/余弦信号），不仅去除了偏移值，而且也去除了由于温度特性而产生的误差。

Vx1-Vx2=2Kcosθ    ...(31)

Vy1-Vy2＝2KSinθ    ...(32)

通过使用等式（31）和（32），基于角计算检测目标87的旋转角θ，其中角被计算为反正切值（tan-1，表达为“arctan”）。稍后，参考图7和图8描述用于基于角计算检测目标87的旋转角θ的方法。

φ＝arctan{(Vy1-Vy2)/(Vx1-Vx2)}    …（33）

φ＝arctan{(Vx1-Vx2)/(Vy1-Vy2)}   …（34）

如果产生平均值固定异常（S113：是），则通过使用免受平均值固定异常影响的无异常输出信号来执行对检测目标87的旋转角θ的角度计算（S115）。在下面的示例中，假设输出信号Vx1产生平均值固定异常。当其它输出信号具有平均值固定异常时，可以用同样的方式计算旋转角θ。

如上所述，如果所有输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2中的任一输出信号都没有产生平均值固定异常，则通过减去正弦信号或减去余弦信号来去除偏移值以及由于温度特性而产生的误差。但是，如果输出信号Vx1产生平均值固定异常，则不可能通过从一个余弦信号中减去另一个余弦信号来去除偏移值。因此，在控制单元50中去除了-余弦信号Vx2的偏移值，其中，-余弦信号Vx2是没有平均值固定异常的余弦信号。

Vx2a＝Vx2-2.5＝-Bcosθ

-2Vx2a＝2Bcosθ    ...(35)

基于角计算检测目标87的旋转角θ，其中角是基于等式（32）和（35）计算的反正切值。

φ＝arctan{(Vy1-Vy2)/(-2Vx2a)}    …（36）

φ＝arctan{(-2Vx2a)/(Vy1-Vy2)}    …（37）

下面参考图7和8对基于角来计算检测目标87的旋转角θ的方法进行描述，其中角是基于正弦信号和余弦信号而计算的反正切值。

图7是正弦信号和余弦信号的旋转角θ相对于分割的角度范围的图示（即图表），而图8是基于角的检测目标87的旋转角的计算方法的图示。在图7和图8中，0度（°）和360度之间的角度范围被分割为八个范围，数字1至8分别标记为区域（部分）1至区域8。此外，在图8中，正弦信号标记为Vy，而余弦信号标记为Vx。

首先，如果正弦信号和余弦信号分别具有不同的幅值，则将这些不同的幅值以一种方式或另一种方式彼此匹配（例如参见等式（35））。此外，如果正弦信号和余弦信号是-（即，负的）信号，则通过乘以-1等来使符号反相（例如参见等式（35））。

如等式（33）、（34）、（36）和（37）中所示出的，角被计算为如下值的反正切值，该值通过正弦信号除以余弦信号（即，正切值）来计算，或者角被计算为如下值的反正切值，该值通过余弦信号除以正弦信号（即，余切值）来计算。由于正弦信号和余弦信号在特定角度变为0并且应该避免除以0，因此，当正弦信号在输出为0的角度范围内时，基于通过除以余弦信号而得到的正切值来计算角或者当余弦信号在输出为0的角度范围内，基于通过除以正弦信号得到的余切值来计算角

此外，在0度和360度之间的旋转角范围内，正切值和余切值在不同的旋转角θ处取相同的值。因此，为了基于正切值或余切值的反正切值来计算旋转角θ，基于正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值的数量关系以及正弦信号的符号和余弦信号的符号，首先识别出旋转角θ的范围。

更具体地，如图7和图8所示，基于幅值匹配的正弦信号和余弦信号的绝对值之间的数量关系，以及正弦信号的符号和余弦信号的符号，根据角θ包括在区域1至区域8中的哪个区域中来识别旋转角θ的位置，其中区域1至区域8是通过分割0度与360度之间的角而得到的。然后，在进行正弦信号和余弦信号之间的绝对值比较之后，把正弦信号和余弦信号当中具有较高绝对值的那个信号用作分母，将角计算为正切值或余切值的反正切值。然后，由于旋转角θ已经被识别为包括于区域1至区域8中的一个区域中，因此，如图8中所示，通过给0度（=360度）、90度、180度以及270度的参考角度加上或减去计算出的角来计算旋转角θ。

如上面详细描述的，旋转角检测装置10的控制单元50获取来自半桥14至17中的每个半桥的输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2（图6中的S101）。然后，控制单元50基于获取的输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2计算检测目标87的旋转角θ（S114、S115）。然后，控制单元50根据基于获取的输出信号Vx1和Vx2算出的计算值C1来检查用于计算计算值C1的输出信号Vx1或Vx2是否产生平均值固定异常（S103）。此外，控制单元50根据基于获取的输出信号Vy1和Vy2算出的计算值C4来检查用于计算计算值C4的输出信号Vy1或Vy2是否产生平均值固定异常（S108）。

在本实施例中，由于来自半桥14至17中的输出信号是在没有诸如差分放大等的处理的情况下从半桥14至17中的每个半桥获取的，因此，即使这些输出信号中的一个产生了异常，也会将那些没有异常的输出信号用于执行各种计算。此外，基于根据从半桥14至17中的每个半桥获取的输出信号Vx1和Vx2得到的计算值C1，或者基于根据从半桥14至17中的每个半桥获取的输出信号Vy1和Vy2得到的计算值C4，适当地检查并确定是否产生了平均值固定异常。

此外，基于从获取的输出信号Vx1得到的计算值C2、基于从获取的输出信号Vx2得到的计算值C3、基于从获取的输出信号Vy1得到的计算值C5以及基于从获取的输出信号Vy2得到的计算值C6，控制单元50识别输出信号中的哪一个具有平均值固定异常（S105、S107、S110、S112）。以这种方式，适当地识别出具有平均值固定异常的输出信号，从而防止错误的角度计算。

控制单元50基于除被识别为具有平均值固定异常的输出信号以外的输出信号来计算检测目标87的旋转角θ（S115）。以这种方式，继续对检测目标87的旋转角θ的计算，而不会计算错误的旋转角。

在本实施例中，由控制单元50获取四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2。以这种方式，即使四个输出信号Vx1、Vx2、Vy1或Vy2的一部分产生了异常，对检测目标87的旋转角θ的计算仍会继续。

此外，输出信号Vx1是+余弦信号，输出信号Vx2是-余弦信号，输出信号Vy1是+正弦信号，输出信号Vy2是-正弦信号。

因此，即使输出信号的一部分产生了异常，如果（i）+余弦信号Vx1或-余弦信号Vx2中的一个是正常的、并且（ii）+正弦信号Vy1或-正弦信号Vy2中的一个是正常的，则对检测目标87的旋转角的计算仍会继续。

计算值C1是基于+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2算出的余弦信号计算值。在本实施例中，计算值C1由+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2相加得到。因此，如果+余弦信号Vx1和-余弦信号Vx2没有产生平均值固定异常，则计算值C1变成常数，即在本实施例中为值0。当计算值C1偏离第一预定范围时，控制单元50确定+余弦信号Vx1或-余弦信号Vx2产生了平均值固定异常（S103：是）。以这种方式，通过简单计算，适当地确定+余弦信号Vx1或-余弦信号Vx2具有平均值固定异常。

此外，计算值C4是基于+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2算出的正弦信号计算值。在本实施例中，计算值C4由+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2相加得到。因此，如果+正弦信号Vy1和-正弦信号Vy2没有产生平均值固定异常，则计算值C4取为常数，即在本实施例中为值0。如果计算值C4偏离第二预定范围，则控制单元50确定+正弦信号Vy1或-正弦信号Vy2产生了平均值固定异常（S108：是）。以这种方式，通过简单计算，适当确定+正弦信号Vy1或-正弦信号Vy2具有平均值固定异常。

在本实施例中，计算值C2、C3、C5以及C6是通过从输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2减去预定的偏移值2.5而分别算出的输出信号等效值。因此，当输出信号Vx1没有平均值固定异常时，计算值C2变为+余弦信号，或者，如果输出信号Vx1具有平均值固定异常，则计算值C2变成常数，即在本实施例中为0。因此，如果计算值C2在包括0的第三预定范围内（S104：是），则控制单元50确定与计算值C2对应的输出信号Vx1具有平均值固定异常（S105）。同样地，如果输出信号Vx2没有平均值固定异常，则计算值C3变成-余弦信号，或者，如果输出信号Vx2具有平均值固定异常，则计算值C3变成常数，即在本实施例中为0。因此，如果计算值C3在包括0的第三预定范围内（S106：是），则控制单元50确定与计算值C3对应的输出信号Vx2具有平均值固定异常（S107）。此外，如果输出信号Vy1没有平均值固定异常，则计算值C5变成+正弦信号，或者，如果输出信号Vy1具有平均值固定异常，则计算值C5变成常数，即在本实施例中为0。因此，如果计算值C5在包括0的第三预定范围内（S109：是），则控制单元50确定与计算值C5对应的输出信号Vy1具有平均值固定异常（S110）。此外，如果输出信号Vy2没有平均值固定异常，则计算值C6变为-正弦信号，或者，如果输出信号Vy2具有平均值固定异常，则计算值C6变成常数，即在本实施例中为0。因此，如果计算值C6在包括0的第三预定范围内（S111：是），则控制单元50确定与计算值C6对应的输出信号Vy2具有平均值固定异常（S112）。以这种方式，通过简单的方法可以识别具有平均值固定异常的输出信号。

在本实施例中，基于六个计算值C1至C6，检查是否产生了平均值固定异常。如果发现异常，则基于这样的确定结果，识别具有平均值固定异常的输出信号。因此，仅通过执行很少的计算就识别了具有平均值固定异常的输出信号。

此外，在本实施例中，在EPS1中使用了旋转角检测装置，并且，如果输出信号Vx1、Vx2、Vy1以及Vy2中的至少一个输出信号被确定为具有平均值固定异常，则仅基于免受平均值固定异常影响的无异常输出信号来计算检测目标87的旋转角θ（即，从旋转角计算中排除具有平均值固定异常的输出信号）目标。因此，即使输出信号的一部分具有平均值固定异常，也会基本准确地计算出检测目标87的旋转角θ，从而通过使用EPS1来允许继续转向辅助操作。

在本实施例中，控制单元50用作输出信号获取部分、旋转角计算部分、平均值固定确定部分以及异常信号识别部分。此外，图6的S101的处理起到输出信号获取部分的作用，S114和S115的处理起到旋转角计算部分的作用，S103和S108的处理起到平均值固定确定部分的作用，而S105、S106、S110以及S112的处理起到异常信号确定部分的作用。

尽管已经参考附图并结合优选实施例充分描述了本发明，然而应该指出的是，对本领域技术人员而言，以下各种变化和修改将是明显的。

（A）在上面的实施例中，通过从输出信号减去预定值来计算第二值。但是，也可以通过给输出信号加上预定值来计算第二值。此外，第二值可以是输出信号本身。

（B）在上面的实施例中，余弦信号和正弦信号具有相同的幅值1，并且在放大器电路40中添加的偏移值是2.5。但是，幅值和偏移值可以取不同的值，只要控制单元50可以接受这些值作为输出信号即可。

此外，在上面的实施例中，获取的+余弦信号、获取的-余弦信号、获取的+正弦信号以及获取的-正弦信号具有相同的幅值。但是，获取的不同信号的幅值可以取不同的值。在这样的情况下，如果每个输出信号的幅值是已知的，则通过在控制单元50中执行幅值调节处理，就能够以与上面的实施例相同的方式来识别具有平均值固定异常的输出信号。

（C）在上面的实施例中，旋转角检测装置10设置有放大器电路40。但是，也可以省略放大器电路40，而由控制单元50来直接获取来自每个半桥的输出信号。

（D）在上面的实施例中，两个桥接电路11和12连接到不同的电源。但是，两个桥接电路11和12也可以连接到相同的电源。此外，从一个桥接电路获取的输出信号可以是+余弦信号和-余弦信号，而从另一个桥接电路获取的输出信号可以是+正弦信号和-正弦信号。

（E）在上面的实施例中，桥接电路11和12的数量是2个。但是，桥接电路的数量可以是1个，或者，桥接电路的数量可以是3个或者更多。此外，从半桥输出并由控制单元获取的输出信号的数量可以取任何数量，只要包括至少两个分别具有不同相位的信号即可。此外，可以从一个半桥获取多个输出信号。

（F）在上面的实施例中，将旋转角检测装置10应用于EPS1。但是，旋转角检测装置10也可以应用于其它领域和装置。

这些变化、修改和总结的方案应被理解为处于由所附权利要求限定的本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转角检测装置，包括：

电路部分（11，12），所述电路部分（11，12）具有多个传感器元件组（14-17），所述多个传感器元件组（14-17）用于感测来自检测目标（87）的旋转磁场，其中，所述传感器元件组中的传感器元件（21-28）中的每个传感器元件的阻抗根据所述检测目标的旋转角变化；

输出信号获取部分（50），所述输出信号获取部分（50）用于从所述多个传感器元件组中的每个传感器元件组获取输出信号；

旋转角计算部分（50），所述旋转角计算部分（50）用于基于由所述输出信号获取部分获取的输出信号来计算所述检测目标的旋转角；

平均值固定检查部分（50），所述平均值固定检查部分（50）用于基于第一值来检查是否产生了平均值固定异常，所述第一值通过使用由所述输出信号获取部分获取的多个输出信号来计算，所述平均值固定异常产生如下输出信号，该输出信号持续保持为用于计算所述第一值的输出信号的幅值的最大值与最小值的平均值；以及

异常信号识别部分（50），所述异常信号识别部分（50）用于基于第二值来识别具有所述平均值固定异常的输出信号，所述第二值基于由所述输出信号获取部分获取的输出信号来计算，

其中：

所述平均值固定检查部分（50）分别计算输出信号本身以及通过给输出信号加上预定值或从输出信号减去预定值而得到的输出信号等效值中的一个，作为所述第二值；以及

如果该输出信号和该输出信号等效值中的一个在预定范围内，则所述异常信号识别部分（50）确定该输出信号以及与该输出信号等效值对应的输出信号中的一个输出信号具有所述平均值固定异常。

2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，其中：

所述旋转角计算部分（50）基于除被识别为具有所述平均值固定异常的输出信号以外的输出信号来计算所述检测目标的旋转角。

3.根据权利要求1或2所述的旋转角检测装置，其中：

所述输出信号获取部分（50）获取至少四个输出信号。

4.根据权利要求3所述的旋转角检测装置，其中：

所述输出信号获取部分（50）获取正的余弦信号、负的余弦信号、正的正弦信号以及负的正弦信号，作为所述输出信号。

5.根据权利要求4所述的旋转角检测装置，其中：

所述平均值固定检查部分（50）基于所述正的余弦信号以及所述负的余弦信号计算余弦信号计算值，作为所述第一值；以及

如果所述余弦信号计算值偏离预定范围，则所述平均值固定检查部分（50）确定所述正的余弦信号和所述负的余弦信号中的一个信号具有所述平均值固定异常。

6.根据权利要求5所述的旋转角检测装置，其中：

所述预定范围是在预定最小值与预定最大值之间的范围，并且如果所述余弦信号计算值比所述预定最小值更小或比所述预定最大值更大，则所述平均值固定检查部分（50）确定所述正的余弦信号和所述负的余弦信号中的一个信号具有所述平均值固定异常。

7.根据权利要求4所述的旋转角检测装置，其中：

所述平均值固定检查部分（50）基于所述正的正弦信号或所述负的正弦信号计算正弦信号计算值，作为所述第一值；以及

如果所述正弦信号计算值偏离预定范围，则所述平均值固定检查部分（50）确定所述正的正弦信号和所述负的正弦信号中的在计算该正弦信号计算值时所基于的那个信号具有所述平均值固定异常。

8.根据权利要求7所述的旋转角检测装置，其中：

所述预定范围是小于预定最小值或大于预定最大值的范围，并且如果所述正弦信号计算值在所述预定最小值和所述预定最大值之间，则所述平均值固定检查部分（50）确定所述正的正弦信号和所述负的正弦信号中的、在计算该正弦信号计算值时所基于的那个信号具有所述平均值固定异常。

9.根据权利要求1或2所述的旋转角检测装置，其中：

所述第一值和所述第二值的总数至少是六个。

10.根据权利要求1或2所述的旋转角检测装置，其中：

所述电路部分（11，12）被设置在电动助力转向设备（1）的电机（80）的旋转角检测装置（10）中。