CN104271430B - 物理量检测装置及使用该物理量检测装置的电动动力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够进行物理量检测部与控制部之间的信号传输系统的异常判定的物理量检测装置及使用该物理量检测装置的电动动力转向装置。物理量检测装置具备检测物理量并输出物理量检测信号的物理量检测部(3)、及经由传输路径输入从该物理量检测部输出的物理量并基于该物理量来进行控制的控制部(31)，其中，所述物理量检测部(3)输出检测与所述控制部之间的传输系统的异常的诊断信号，所述控制部(31)包括在收到诊断信号时基于该诊断信号来判定所述传输系统的异常的异常判定部(31a)。

Description

物理量检测装置及使用该物理量检测装置的电动动力转向装置
【技术领域】
本发明涉及具有检测扭矩、角度等物理量的物理量检测部和输入所检测出的物理量的控制部的物理量检测装置、以及使用该物理量检测装置的电动动力转向装置。
【背景技术】
以往，例如在电动动力转向装置中，将由成为物理量检测部的扭矩传感器检测出的转向扭矩提供给成为控制部的控制装置，由该控制装置控制流经对应于转向扭矩来向转向系统传递转向辅助力的电动机的电流。
此种电动动力转向装置中，利用基于由扭矩传感器检测出的转向扭矩来控制提供给电动机的电流的关系，来进行扭矩传感器的异常检测。
为了检测此种扭矩传感器的异常，以往提出例如具备基于扭矩检测设备的检测结果来进行故障检测的故障检测设备的磁致伸缩式扭矩传感器及电动转向装置(例如参照专利文献1)。
而且，提出一种扭矩检测装置：在具备安装于旋转轴且对应于对该旋转轴施加的扭矩来输出指定的电信号的扭矩传感器、输出从该扭矩传感器输出的指定的电信号作为传感器电路信号的传感器电路、及对该传感器电路的输出进行信号处理以作为扭矩检测信号的输出信号处理电路的扭矩检测装置中，在所述信号处理电路中，并列设置基于所述传感器电路信号来工作并监控来自所述传感器电路的信号输出有无发生异常动作的异常状态监控电路，当由该异常状态监控电路判定为提供给传感器电路信号的信号处于振荡状态时，将高电平或低电平的异常发生信号输出给动力转向控制器(例如参照专利文献2)。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本专利公开公报第4572227号
专利文献2：日本专利公开公报第3791253号
【发明内容】
【发明要解决的问题】
然而，在上述专利文献1及专利文献2所公开的以往例中，基于扭矩检测设备的检测结果来进行故障检测，或者将从扭矩传感器输出的指定的电信号作为传感器电路信号来检测输出传感器电路的信号异常。
但是，在上述两个以往例中，是检测扭矩传感器或在扭矩检测装置的内部算出的扭矩的异常，而尚未解决的课题是，对于将扭矩传感器或扭矩检测装置的扭矩检测信号提供给控制装置的传输路径的异常无法进行检测。
因此，本发明着眼于上述以往例的未解決的课题，目的在于提供一种能够检测物理量检测部与控制部之间的信号传输系统的异常的物理量检测装置及使用该物理量检测装置的电动动力转向装置。
【解决问题的方案】
为了达成上述目的，本发明所涉及的物理量检测装置的第一方案具备检测物理量并输出物理量检测信号的物理量检测部、及经由传输路径输入从该物理量检测部输出的物理量并基于该物理量来进行控制的控制部。并且，所述物理量检测部输出检测与所述控制部之间的传输系统的异常的诊断信号，且所述控制部包括在收到诊断信号时基于该诊断信号来判定所述传输系统的异常的异常判定部。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第二方案中，所述物理量检测部包括切换物理量检测信号与所述诊断信号的信号切换部。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第三方案中，所述物理量检测部在电源接通时，以指定期间输出所述诊断信号。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第四方案中，所述物理量检测部每隔固定时间，以指定期间输出所述诊断信号。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第五方案中，所述物理量检测部将能够识别所述物理量检测信号的信号作为所述诊断信号。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第六方案中，所述控制部以对所述物理量检测部输出诊断信号输出请求的方式构成，所述物理量检测部在收到所述诊断信号输出请求时，向所述传输路径输出所述诊断信号。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第七方案中，所述物理量检测部输出与物理量相应的脉宽的脉宽调制信号作为物理量检测信号，所述诊断信号被设定成所述脉宽调制信号的有效范围外的占空比。
而且，本发明所涉及的物理量检测装置的第八方案中，所述物理量检测部将所述物理量检测信号经由噪声滤波器输出给所述控制部，所述异常判定部通过检测收到的所述诊断信号的上升及下降中的至少一者的变化状态，从而判断所述噪声滤波器的异常。
而且，本发明所涉及的电动动力转向装置的第一方案包括上述第一方案至上述第八方案中任一方案所述的物理量检测装置，该物理量检测装置检测算出转向扭矩指令值所需的至少一个物理量并输出物理量检测信号，并且输出所述诊断信号，所述控制部基于所述物理量检测装置的物理量检测信号算出转向扭矩指令值，并基于算出的转向扭矩指令值来控制产生转向辅助力的电动机，并且包括在收到诊断信号时判定所述传输系统的异常的异常判定部。
【发明的效果】
根据本发明，从物理量检测部除了物理量检测信号以外，还将诊断信号经由传输路径输出给控制部，由控制部基于物理量检测信号来进行控制，并且在收到诊断信号时进行传输系统的异常判定。因此，能够判别物理量检测信号的异常，并且能够正确检测传输系统的信号传输异常，能够提高物理量检测装置的可靠性。
【附图说明】
图1是适用本发明的电动动力转向装置的概略结构图。
图2是表示本实施方式中的扭矩传感器及控制器的结构的方块图。
图3是表示由扭矩传感器的运算部执行的信号切换处理流程的一例的流程图。
图4是表示由转向辅助控制装置的微控制单元执行的转向辅助控制处理流程的一例的流程图。
图5是表示本发明的第二实施方式的扭矩传感器及控制器的结构的方块图。
图6是表示第二实施方式中的信号切换处理流程的一例的流程图。
图7是表示第二实施方式中的转向辅助控制处理流程的一例的流程图。
图8是表示第三实施方式中的转向辅助控制处理流程的一例的流程图。
图9是表示图8的诊断信号接收处理的具体例的流程图。
图10是表示用于说明第三实施方式的动作的诊断信号的接收状态的波形图。
图11是表示断线时的接收信号的接收状态的波形图。
【具体实施方式】
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的第一实施方式的电动动力转向装置的一例的整体结构图。
该电动动力转向装置中，从驾驶员作用于方向盘1的转向力被传递到具有输入轴2a与输出轴2b的转向轴2。该转向轴2中，输入轴2a的一端连结于方向盘1，另一端经由作为物理量检测装置的检测部的扭矩传感器3连结于输出轴2b的一端。
传递至输出轴2b的转向力经由万向节4传递至下轴5，进一步经由万向节6传递至小齿轮轴7。传递至该小齿轮轴7的转向力经由转向齿轮8传递至拉杆9，使未图示的转向轮转向。此处，转向齿轮8构成为具有连结于小齿轮轴7的小齿轮8a与啮合于该小齿轮8a的齿条8b的齿条和小齿轮形式，利用齿条8b将传递至小齿轮8a的旋转运动转换成径直运动。
将转向辅助力传递至输出轴2b的转向辅助机构10连结于转向轴2的输出轴2b。该转向辅助机构10具备连结于输出轴2b的减速机构11、及连结于该减速机构11而对转向系统产生转向辅助力的电动机12。
扭矩传感器3检测赋予方向盘1并传递至输入轴2a的转向扭矩，例如具备脉宽调制(PWM)输出型的传感器单元3a。该传感器单元3a具备扭矩传感器部3b、运算部3c、信号输出部3d及电源电路3e。
扭矩传感器部3b将转向扭矩转换成夹装在输入轴2a及输出轴2b间的未图示的扭杆的扭转角位移，且将该扭转角位移例如转换成电流变化并输出。该扭矩传感器部3b的一例例如日本专利公开公报特开2006-267045号所公开般，具有：多根突条，形成在输入轴2a及输出轴2b中任一者的外周面且沿延伸方向延伸；圆筒部件，以与该突条相向的方式固定于另一者，且在圆周方向上形成有长方形的窗；至少两个检测线圈，固定在该圆筒部件的外周侧，根据旋转轴上产生的扭矩，阻抗朝彼此相反的方向发生变化；桥接电路，分别将电阻串联连接于这两个检测线圈，对检测线圈的阻抗变化进行检测；以及交流信号源，对该桥接电路提供交流信号。并且，对桥接电路的检测线圈的两端电压进行放大并进行A/D转换，从而作为数字电压信号而输出。
而且，运算部3c输入从扭矩传感器部3b输出的数字电压信号，并基于该数字电压信号进行指定的扭矩运算处理而算出扭矩检测值，形成成为与算出的扭矩检测值相应的指定的有效范围的占空比(例如5～95％)的脉宽的扭矩检测信号的脉宽调制(PWM)信号St。
而且，在运算部3c中，在开始从电源电路3e提供电源电压后，在指定期间内，取代成为扭矩检测信号的脉宽调制信号而形成诊断信号Sd。该诊断信号Sd被设定为成为作为扭矩检测信号的脉宽调制信号的有效范围外的1～4％的占空比或96～99％的占空比，且采用对于成为扭矩检测信号的脉宽调制信号St能够识别的信号。
此外，运算部3c具备切换脉宽调制信号St及诊断信号Sd的信号切换部3ca。该信号切换部3ca在开始从电源电路3e提供电源电压后，在指定期间内选择诊断信号Sd，在指定期间经过后选择脉宽调制信号St。
该运算部3c中，当电源被接通时，执行图3所示的信号切换处理。该信号切换处理先在步骤S1的初始化处理中，将表示电源接通后的指定期间的诊断期间的诊断期间标记F1设置为“1”，并且将对诊断期间进行计数的变量N清零。
继而，在步骤S2中判定诊断期间标记F1是否已被设置为“1”，当诊断期间标记F1已被设置为“1”时，跳转到步骤S3，将前述的被设定为成为脉宽调制(PWM)信号的有效范围外的占空比1～4％或96～99％中任一种的脉宽调制(PWM)信号即诊断信号输出给信号输出部3d，然后跳转到步骤S4。
该步骤S4中，将对诊断期间进行计数的变量N增加“1”，然后跳转到步骤S5，判定变量N是否达到预先设定的指定数Ns。当该判定结果为N＜Ns时，返回所述步骤S2，当N≥Ns时，跳转到步骤S6，将诊断期间标记F1重置为“0”，然后返回步骤S2。
另一方面，当步骤S2的判定结果是诊断期间标记F1为“0”时，跳转到步骤S7，读取从扭矩传感器部3b输出的数字电压信号，然后跳转到步骤S8。
该步骤S8中，进行扭矩检测值计算处理，即：运算出所读取的数字电压信号的差值信号，对差值信号进行全波整流后进行平均化，并且调整中立电压而算出扭矩检测值。
接下来，跳转到步骤S9，基于算出的扭矩检测值并参照例如占空比计算映射表算出占空比，将算出的占空比的脉宽调制信号St输出给信号输出部3d，然后返回所述步骤S2。
该图3的信号切换处理对应于信号切换部3ca。
信号输出部3d将从运算部3c输出的脉冲信号宽度调制信号作为扭矩检测信号，经由噪声滤波器3f输出到输出端子tso。
电源电路3e将从后述的作为控制部的转向辅助控制装置20经由噪声滤波器3g提供的电源电压转换成运算部3c及信号输出部3d中使用的电压，并输出至运算部3c及信号输出部3d。
从该扭矩传感器3输出的扭矩检测信号T被输入转向辅助控制装置20。
该转向辅助控制装置20通过从车载的电池21受到电源供应而工作，驱动控制对转向系统赋予转向力的例如由三相无刷电动机构成的电动机12。电池21的负极接地，其正极经由进行发动机启动的点火开关22连接于转向辅助控制装置20，并且不经由点火开关22而直接连接于转向辅助控制装置20。
对于转向辅助控制装置20，如图2所示，经由噪声滤波器23输入由扭矩传感器3检测出的扭矩检测信号T，并且经由连接车辆内的控制器的网络即车辆CAN(controllerareanetwork，控制器局域网络)25输入由车速传感器24检测出的车速检测值Vs。
该转向辅助控制装置20具备例如由微电脑构成的作为控制部的微控制单元(MCU)31、电动机驱动电路32、FET栅极驱动电路33及电动机电流检测电路34。
微控制单元31基于各种传感器的检测信号来运算用于使电动机12产生转向辅助力的各相电压指令值，并基于此来生成脉宽调制(PWM)控制信号。
电动机驱动电路32由驱动电动机12的场效应晶体管(FET)构成。
FET栅极驱动电路33基于从微控制单元31输出的PWM控制信号来控制电动机驱动电路32的场效应晶体管的栅极电压。
电动机电流检测电路34检测对电动机12的各相提供的各相电流。
该电动机电流检测电路34从介插在构成电动机驱动电路32的逆变器电路的U相臂、V相臂及W相臂的负极侧的电动机电流检测用电阻的两端电压检测U相、V相及W相的电动机电流。
而且，转向辅助控制装置20具有将来自电池21的电力提供给电动机驱动电路32的电源继电器35，该电源继电器35的导通/非导通由微控制单元31予以控制。而且，转向辅助控制装置20具有进行与车辆CAN25的接口处理以接收车速检测值Vs的CAN接口电路36。
此外，转向辅助控制装置20具备经由点火开关22连接于电池21，并且经由电源继电器35连接于电池21的电源电路37。该电源电路37由将电池电压(例如12V)降压至微控制单元31及FET栅极驱动电路33所需的内部电压(例如5V)的调节器构成。
从该电源电路37输出的内部电压作为内部电源被提供给微控制单元31、FET栅极驱动电路33、电动机电流检测电路34、CAN接口电路36等，并且经由电源输出端子tpo被提供给扭矩传感器3。
而且，微控制单元31如图2所示，具备判定与扭矩传感器3的信号传输路径的异常的异常判定部31a。并且，微控制单元31执行图4所示的转向辅助控制处理。
该转向辅助控制处理在点火开关22成为开启状态，从电源电路27向微控制单元31接通电源时开始执行。
即，首先，在步骤S11中进行初始化处理，将诊断状态标记F2设置为“1”，并且将对诊断信号受診次数进行计数的变量N2清零，此外，设置计时器以开始诊断期间的计时，并且将电源继电器35控制为导通状态。
接下来，跳转到步骤S12，判定诊断状态标记F2是否已被设置为“1”，当诊断状态标记F2已被设置为“1”时，跳转到步骤S13。
在该步骤S13中，判定是否收到从前述的扭矩传感器3的运算部3c输出的指定占空比的诊断信号，当收到诊断信号时，跳转到步骤S14，将表示诊断信号受診次数的变量N2增加“1”，然后跳转到步骤S15，当未收到诊断信号时，直接跳转到步骤S15。
在该步骤S15中，判定计时器是否时间已到，当时间未到时，返回所述步骤S12，当时间已到时，跳转到步骤S16，判定变量N2是否达到预先设定的设定值N2s。
当该步骤S16的判定结果为N2≥N2s时，判断扭矩传感器3与微控制单元31之间的信号传输路径为正常，将诊断状态标记F2重置为“0”，然后返回步骤S12。
而且，当步骤S16的判定结果为N2＜N2s时，判断为扭矩传感器3及微控制单元31间的信号传输路径发生了异常，跳转到步骤S18。
在该步骤S18中，将扭矩传感器异常警报信号输出至警报电路40，从警报电路40告知由声音、光、图像信息等构成的扭矩传感器异常警报，然后结束转向辅助控制处理。此处，当判断为扭矩传感器异常时，也可将公知的扭矩取代值切换成控制值而继续辅助。
另一方面，当步骤S12的判定结果为诊断状态标记F2被重置为“0”时，跳转到步骤S19，读取扭矩传感器3、车速传感器24、电动机电流检测电路34等各种传感器的检测值，然后跳转到步骤S20，将车速与转向扭矩T及车速检测值Vs一同作为参数，参照表示转向扭矩与转向辅助电流指令值的关系的转向辅助电流指令值计算映射表，算出转向辅助电流指令值Iref，然后跳转到步骤S21。
在该步骤S21中，基于算出的转向辅助电流指令值Iref执行d-q轴电流指令值运算处理，算出d轴电流指令值Idref及q轴电流指令值Iqref，然后跳转到步骤S22，进行2相/3相转换处理，算出三相的电动机电流指令值Iuref～Iwref。
接下来，跳转到步骤S23，从电动机电流指令值Iuref～Iwref减去电动机电流Iu～Iw而算出电流偏差ΔIu～ΔIw，然后跳转到步骤S24，对电流偏差ΔIu～ΔIw进行PI控制处理而算出电压指令值Vuref～Vwref，然后跳转到步骤S25。
在该步骤S25中，基于算出的电压指令值Vuref～Vwref运算出占空比，然后进行脉宽调制处理形成栅极控制信号，然后跳转到步骤S26，将形成的栅极控制信号输出给FET栅极驱动电路33之后，返回所述步骤S19。
在该图4的处理中，步骤S11～步骤S18的处理对应于异常判定部31a。
另外，电源继电器35在微控制单元31的各种控制处理已结束的状态下恢复成非通电状态。
接下来，对上述第一实施方式的动作进行说明。
假设当前车辆停止，点火开关22为关闭状态，电源继电器35也处于非通电状态，在此状态下，来自电池21的电力未被提供给转向辅助控制装置20的电源电路37，未从电源电路37输出内部电压。因此，微控制单元31、电动机驱动电路32、FET栅极驱动电路33、电动机电流检测电路34、警报电路40等成为非工作状态，电动机12也处于旋转停止状态。
同样，扭矩传感器3也未从转向辅助控制装置20的电源电路37向电源电路3e提供内部电源，因此扭矩传感器部3b、运算部3c及信号输出部3d也处于非工作状态。
当从该状态开始由驾驶员将点火开关22设为开启状态而启动发动机时，来自电池21的电力经由点火开关22被提供给电源电路37。因此，从电源电路37将例如5V的内部电压提供给微控制单元31、FET栅极驱动电路33、电动机电流检测电路34、警报电路40等，它们成为工作状态。
与此同时，从电源电路37输出的内部电压通过电源输出端子tpo、电源输入端子tpi，并通过噪声滤波器3g被提供给扭矩传感器3的电源电路3e。因此，从电源电路3e将内部电压输出给扭矩传感器部3b、运算部3c及信号输出部3d，它们成为工作状态。
此时，由扭矩传感器3的运算部3c开始执行前述的图3所示的信号切换处理，先进行初始化处理，将诊断期间标记F1设置为“1”，并且将对诊断期间进行计数的变量N清零(步骤S1)。
接下来，由于诊断期间标记F1被设置为“1”，因此从步骤S2跳转到步骤S3，将成为表示通常的转向扭矩检测值的脉宽调制(PWM)信号的有效范围外的指定占空比的诊断信号输出给信号输出部3d。
然后，将对诊断期间进行计数的变量N增加“1”(步骤S4)，然后判定诊断期间变量N是否已达到指定数Ns(步骤S5)，在诊断期间变量N达到指定数之前，反复输出诊断信号。
另一方面，在转向辅助控制装置20中，同样由微控制单元31开始执行图4所示的转向辅助控制处理，在初始化处理中，将诊断状态标记F2设置为“1”，并且将表示诊断信号接收次数的变量N2清零，此外设置设定诊断期间的计时器(步骤S11)。
接下来，由于诊断状态标记F2被设置为“1”，因此从步骤S12跳转到步骤S13，判定是否从扭矩传感器3收到指定占空比的诊断信号。此时，在收到诊断信号时，将表示诊断信号接收次数的变量N2增加“1”，然后判定计时器是否时间已到，由于刚设置了计时器，因此返回步骤S12。
并且，在计时器时间已到之前，即在由扭矩传感器3的运算部3c所设定的诊断期间经过之前，反复执行上述步骤S12～S15的诊断信号的接收次数的计数处理。
并且，当经过诊断期间时，在由扭矩传感器3的运算部3c所执行的扭矩运算处理中，将诊断期间标记F1重置为“0”(步骤S6)，由此从步骤S2跳转到步骤S7，进行扭矩检测值运算处理，即：从通常的扭矩传感器部3b读取桥接电路的输出电压，对这些输出电压的差值电压进行全波整流处理后进行平均化，并且调整中立电压以算出扭矩检测值(步骤S8)。
并且，基于算出的扭矩检测值并参照占空比计算映射表，算出与扭矩检测值相应的占空比，将算出的占空比的脉宽调制(PWM)信号输出给信号输出部3d，从该信号输出部3d将脉宽调制(PWM)信号作为扭矩检测信号输出给输出端子tso。
同样，在转向辅助控制装置20的微控制单元31中，从电源接通时开始，在诊断期间内反复进行诊断信号的接收处理，每当收到诊断信号时，对表示诊断信号接收次数的变量N2进行增量。因此，当扭矩传感器3的传感器单元3a与转向辅助控制装置20的微控制单元31之间的信号传输系统无异常时，表示诊断信号接收次数的变量N2达到指定值N2s以上。因此，当计时器时间已到时，从步骤S15经过步骤S16跳转到步骤S17，将诊断状态标记F2重置为“0”。
因此，当返回步骤S12时，从步骤S12跳转到步骤S19，进行扭矩检测信号T、车速检测值Vs、电动机电流检测值等的读取，并基于读取的扭矩检测信号T及车速检测值Vs，参照转向辅助电流指令值计算映射表算出转向辅助电流指令值Iref(步骤S20)。
并且，基于算出的转向辅助电流指令值Iref进行d-q轴指令值运算处理，算出d轴电流指令值Idref及q轴电流指令值Iqref(步骤S22)，接下来，对算出的d轴电流指令值Idref及q轴电流指令值Iqref进行2相/3相转换处理，算出3相的电动机电流指令值Iuref～Iwref(步骤S23)。
接下来，从算出的电动机电流指令值Iuref～Iwref分别减去电动机电流检测值Iu～Iw而算出电流偏差ΔIu～ΔIw(步骤S23)，对算出的电流偏差ΔIu～ΔIw进行PI控制处理而算出电压指令值Vuref～Vwref(步骤S24)，基于算出的电压指令值Vuref～Vwref进行脉宽调制处理而形成栅极控制信号(步骤S25)，并将形成的栅极控制信号输出给FET栅极驱动电路33(步骤S26)。
由此，从FET栅极驱动电路33将栅极控制信号输出给电动机驱动电路32，从该电动机驱动电路32将3相的电动机电流Iu～Iw输出给电动机12。由此，电动机12受到旋转驱动而产生与转向扭矩检测值相应的转向辅助扭矩，该转向辅助扭矩经由减速机构11被传递至转向轴2的输出轴2b。因此，能够以较轻的转向力来转动方向盘1。
另一方面，在电源接通时的诊断处理中，当表示诊断信号接收次数的变量N2小于预先设定的指定值N2s时，判断为扭矩传感器3的运算部3c及转向辅助控制装置20的微控制单元31间的信号传输系统发生了异常。
因此，在计时器时间已到而诊断期间结束的时刻，从步骤S16跳转到步骤S18，将扭矩传感器异常警报信号输出至警报电路40，然后结束转向辅助控制处理。在该警报电路40中，发出基于声音、光、图像信息等的警报以将扭矩检测值传输系统的异常告知给驾驶员。当判断为扭矩传感器异常时，也可将公知的扭矩取代值切换为控制而继续辅助。
其结果，能够切实地防止在由微控制单元31读取的转向扭矩检测信号为异常的状态下执行转向辅助控制处理的情况。
这样，根据上述第一实施方式，利用扭矩传感器3的运算部3c，至少在电源接通开始时，生成针对成为转向辅助控制装置20的控制部的微控制单元31的诊断信号并输出，以判定在微控制单元31侧是否正常收到诊断信号。因此，能够正确检测包括扭矩传感器3的运算部3c与微控制单元31之间的噪声滤波器3f及14在内的信号传输系统的异常，能够提高电动动力转向装置的可靠性。
并且，在进行异常诊断时使用的诊断信号使用输出通常的扭矩检测信号的脉宽调制(PWM)信号的有效范围(占空比5～95％)外的占空比1～4％或96～99％，因此能够在微控制单元31的诊断处理时正确判断诊断信号的接收。
此外，即使在通常动作时从扭矩传感器3的运算部3c误输出诊断信号，也不会在微控制单元31中识别为扭矩检测信号，因此能够避免发生误动作的危险。
而且，诊断信号的输出运算处理及诊断信号的接收运算处理分别通过软件处理来进行，因此即使在现有的不具备信号传输系统诊断功能的电动动力转向装置中，只要变更扭矩传感器3的运算部3c及转向辅助控制装置20的微控制单元31的程序，便能够容易地适用。
另外，上述第一实施方式中，对在电源接通时从扭矩传感器3的运算部3c输出诊断信号，由转向辅助控制装置20的微控制单元31接收诊断信号的情况进行了说明，但并不限定于此。
即，在扭矩传感器3的运算部3c中，从电源接通后开始，每隔固定时间T1，将诊断期间标记F1设定为“1”而进行诊断信号输出处理(步骤S2～S6)，以指定期间输出诊断信号。
并且，在转向辅助控制装置20的微控制单元31中，从电源接通后开始，每隔与运算部3c相同的固定时间T1，将诊断状态标记F2设定为“1”，并且设置计时器，从而以指定期间进行诊断信号的判定处理(步骤S12～S18)。
在该诊断信号的判定处理中，也可基于诊断信号的接收状态来判定扭矩传感器3的运算部3c与转向辅助控制装置20的微控制单元31之间的信号传输系统有无异常。较为理想的是，此时的诊断信号的输出期间设定成减少因连续输出的扭矩检测信号对转向辅助控制造成的影响的较短的期间。
接下来，伴随图5说明本发明的第二实施方式。
该第二实施方式中，能够从转向辅助控制装置20侧请求扭矩传感器3发送诊断信号。
即，第二实施方式中，如图5所示，在转向辅助控制装置20的微控制单元31与扭矩传感器3的运算部3c之间，设置有发送诊断信号发送请求信号的信号传输路径41。
而且，在由扭矩传感器3的运算部3c所执行的信号切换处理中，如图6所示，在步骤S9之后，设置有判定是否从转向辅助控制装置20的微控制单元31收到诊断信号发送请求信号的步骤S31。
并且变更成：当步骤S31的判定结果为未收到诊断信号发送请求信号时，返回所述步骤S2，当收到诊断信号发送请求信号时，跳转到步骤S32，将诊断期间标记F1设置为“1”，然后返回所述步骤S2。
此外，在由转向辅助控制装置20的微控制单元31所执行的转向辅助控制处理中，如图7所示，在步骤S26之后，追加了判定转向扭矩检测值是否为“0”或其附近的死区范围内的值的步骤S41。
当该步骤S41的判定结果是转向扭矩检测值为零或其附近的死区以外的值时，跳转到步骤S42，将后述的变量N3清零，然后返回所述步骤S19。另一方面，当转向扭矩检测值为“0”或其附近的死区内的值时，判断为中立位置处的保舵状态并跳转到步骤S43，将对保舵状态的持续时间进行计时的变量N3增加“1”，然后跳转到步骤S44。
在该步骤S44中，判定变量N3是否已达到预先设定的指定值N3s，当N3＜N3s时，返回所述步骤S19，当N3≥N3s时，跳转到步骤S45，将诊断信号发送请求信号送往信号传输路径41。接下来，跳转到步骤S46，将诊断状态标记F2设置为“1”，并且设置计时器，然后跳转到所述步骤S12。
根据该第二实施方式，与前述的第一实施方式同样，在电源接通时，进行扭矩传感器3的运算部3c与转向辅助控制装置20的微控制单元31之间的信号传输路径的初始异常诊断。此外，在转向辅助控制装置20的微控制单元31的转向辅助控制处理中，当转向扭矩检测值为“0”或其附近的死区内的状态持续指定时间时，能够从微控制单元31对扭矩传感器3的运算部3c发送诊断信号发送请求信号，从而从扭矩传感器3的运算部3c发送诊断信号。
因此，能够在转向辅助控制装置20的工作过程中进行扭矩传感器3的运算部3c与转向辅助控制装置20的微控制单元31之间的信号传输系统的异常诊断，即使在电源接通后也能够进行异常诊断，能够进一步提高可靠性。
另外，在上述第二实施方式中，对当扭矩检测信号为“0”或其附近的死区内的值时，将诊断信号发送请求信号经由信号传输路径41发送至扭矩传感器3的运算部3c的情况进行了说明，但并不限定于此。
即，本发明中，在具有检测方向盘1的转向角的转向角传感器的情况下，也可在转向角表示径直状态的中立位置(＝“0”)的状态持续指定时间时发送诊断信号发送请求信号，总之，只要在不会对辅助转向控制处理造成影响时发送诊断信号发送请求信号即可。而且，也可每隔固定时间发送诊断信号发送请求信号。
接下来，伴随图8及图9对本发明的第三实施方式进行说明。
该第三实施方式中，检测介插在扭矩传感器3的扭矩传感器部3a与转向辅助控制装置20的微控制单元31之间的噪声滤波器3f及23的异常。
即，第三实施方式中，利用前述的第一实施方式中的图2的微控制单元31的异常判定部31a来检测噪声滤波器3f及23的异常。
即，微控制单元31执行图8所示的转向辅助控制处理。
该转向辅助控制处理中，在前述的图4的转向辅助控制处理中，设置有步骤S13及S14的处理进行诊断信号接收处理的步骤S50。
该步骤S50的诊断信号接收处理如图9所示，首先在步骤S51中判定接收信号是否从0V开始上升，若接收信号未上升，则直接结束诊断信号接收处理并跳转到图8的步骤S15。
而且，若步骤S51的判定结果为接收信号上升，则跳转到步骤S52，启动由软件计数器构成的上升计数器，以比接收信号的上升时间短的固定周期开始计数。
接下来，跳转到步骤S53，判定接收信号电平是否达到成为电源电压的例如5V的设定电平。在该步骤S53中，当接收电平未达到设定电平时，在接收电平达到设定电平之前待机，当接收电平达到设定电平时跳转到步骤S54。
在该步骤S54中，读取上升计数器的计数值Tn1，然后跳转到步骤S55，判定读取的计数值Tn1是否小于预先设定为比噪声滤波器3f及23均正常的状态下的计数值小的值的设定计数值Tns。
该步骤S55的判定是判定接收信号的上升是否陡峭。即，噪声滤波器3f及23通常由低通滤波器构成，作为积分要素发挥作用，因此当噪声滤波器3f及23为正常时，如图10中的虚线图示般，接收信号的上升以相对较缓的变化率上升，但当噪声滤波器3f及23发生异常而成为无法进行作为滤波器的动作的状态时，积分要素不再发挥作用，因此如图10中的实线图示般，上升变得陡峭。
因此，利用上升计数器来对接收信号从0V上升至成为设定电平的5V的时间进行计时，从而能够根据其计数值来判定噪声滤波器3f及23的良否。
并且，当步骤S55的判定结果为Tn1＜Tns时，判断为噪声滤波器3f及23中的任一者发生了异常并跳转到步骤S56，将表示噪声滤波器3f及23为异常的滤波器异常标记FNA1设置为“1”，然后跳转到步骤S58，当Tn1≥Tns时，判断噪声滤波器3f及23为正常并跳转到步骤S57，将滤波器异常标记FNA1重置为“0”，然后跳转到步骤S58。
在步骤S58中，判定接收信号是否成为下降状态，当接收信号未下降时，待机到接收信号下降为止，当接收信号下降时，跳转到步骤S59。
在该步骤S59中，启动由软件计数器构成的下降计数器，以比接收信号的下降时间短的固定周期开始计数，然后跳转到步骤S60，停止上升计数器的计数，然后跳转到步骤S61。通过在该接收信号的下降时刻停止上升计数器的计数，从而上升计数器的计数值表示接收信号的开启区间的时间Ton。
在步骤S61中，判定接收信号电平是否达到0V，当接收信号电平未达到0V时，待机到接收信号电平达到0V为止，当接收信号电平已达到0V时，跳转到步骤S62。
在该步骤S62中，读取下降计数器的计数值Tn2，然后跳转到步骤S63，判定读取的计数值Tn2是否小于预先设定为比噪声滤波器3f及23均正常的状态下的计数值小的值的设定计数值Tns。
该步骤S63的判定是判定接收信号的下降是否陡峭。即，当噪声滤波器3f及23为正常时，如图10中的虚线图示般，接收信号的下降以相对较缓的变化率下降，但当噪声滤波器3f及23发生异常而成为无法进行作为滤波器的动作的状态时，积分要素不再发挥作用，因此如图10中的实线图示般，下降变得陡峭。
因此，利用下降计数器来对接收信号从电源电压即5V下降到0V的时间进行计时，从而能够根据其计数值来判定噪声滤波器3f及23的良否。
并且，当步骤S63的判定结果为Tn2＜Tns时，判断为噪声滤波器3f及23中的任一者发生了异常并跳转到步骤S64，将表示噪声滤波器发生了异常的状态的滤波器异常标记FNA2设置为“1”，然后跳转到所述步骤S66，当Tn2≥Tns时，判断噪声滤波器3f及23为正常并跳转到步骤S65，将滤波器异常标记FNA2重置为“0”，然后跳转到步骤S66。
在步骤S66中，判定接收信号是否再次上升，当接收信号未上升时，待机到接收信号上升为止，当接收信号上升时，跳转到步骤S67。
在步骤S67中，停止下降计数器，然后跳转到步骤S68。此时的下降计数器的计数值Tn2表示接收信号的关闭区间的持续时间Toff。
在步骤S68中，基于由停止的上升计数器的计数值Tn1表示的接收信号的开启区间的持续时间Ton、由下降计数器的计数值Tn2表示的接收信号的关闭区间的持续时间Toff，进行下述数式(1)的运算，算出接收信号的占空比D，然后跳转到步骤S69。
D＝Ton/(Ton+Toff)…………(1)
在步骤S69中，判定算出的占空比D是否符合所设定的诊断信号Sd的占空比，从而判定接收信号是否为诊断信号，当并非接收信号时，直接结束诊断信号接收处理并跳转到图8的步骤S15。
另一方面，当步骤S69的判定结果为诊断信号时，跳转到步骤S70，判定滤波器异常标记FNA1及FNA2中的任一者是否被设置为“1”，当滤波器异常标记FNA1及FNA2中的任一者被设置为“1”时，跳转到步骤S71，对警报电路40输出表示噪声滤波器的异常的警报信号，然后跳转到步骤S72，当滤波器异常标记FNA1及FNA2两者都被重置为“0”时，直接跳转到步骤S72。
在该步骤S72中，将表示诊断信号的接收次数的变量N2增加“1”，然后结束诊断信号接收处理并跳转到图8的步骤S15。
根据该第三实施方式，在电源接通时，在图9所示的诊断信号接收处理中，在步骤S51～S54中测定接收信号的上升时间Tn1，并且在步骤S58～S62中测定接收信号的下降时间Tn2。
这些上升时间Tn1及下降时间Tn2表示接收信号的上升及下降的变化率即斜率。因此，当噪声滤波器3f及23为正常时，如图10中的虚线图示般，当收到诊断信号时，诊断信号的上升及下降平缓而变化率小，上升时间Tn1及下降时间Tn2长于设定时间Tns，能够判断噪声滤波器3f及23为正常。
但是，例如当噪声滤波器3f及23均为异常时，收到的诊断信号如图10中的实线图示般，上升及下降变得陡峭，在步骤S54中读取的上升计数器的计数值Tn1小于设定计数值Tns，并且在步骤S62中读取的下降计数器的计数值Tn2也小于设定计数值Tns。
因此，在步骤S56中将滤波器异常标记FNA1设置为“1”，并且在步骤S64中将滤波器异常标记FNA2设置为“1”。
并且，随后，当接收信号再次上升时，从步骤S66跳转到步骤S67，停止下降计数器，基于在步骤S68中停止的上升计数器的计数值Tn1即开启时间Ton与停止的下降计数器的计数值Tn2即关闭时间Toff，进行所述数式(1)的运算而算出占空比D。
并且，当算出的占空比D为成为扭矩检测信号的脉宽调制信号St的占空比的有效范围外时，能够判断为诊断信号，当判断为诊断信号时，跳转到步骤S70，判定滤波器异常标记FNA1或FNA2是否被设置为“1”。当其判定结果为滤波器异常标记FNA1及FNA2中的任一者被设置为“1”时，跳转到步骤S71，对警报电路40输出表示噪声滤波器的异常的警报信号，发出警报。
而且，当滤波器异常标记FNA1及FNA2两者都被重置为“0”时，判断噪声滤波器3f及23为正常。
另一方面，如图11中的实线图示般，当接收信号未从0V开始上升时，从步骤S51直接结束诊断信号接收处理。因此，当接收信号未上升的状态持续时，表示诊断信号的接收次数的变量N2维持“0”，因此能够判断接收扭矩传感器部3a与转向辅助控制装置20的微控制单元31之间处于断线状态。
另外，上述第三实施方式中，为了判断噪声滤波器3f及23是否正常，作为接收信号的上升状态，测定从0V达到设定电压5V的时间，对于接收信号的下降状态，测定从设定电压5V达到0V的时间。但是，本发明并不限定于上述结构，也可检测从检测到上升或下降的时刻开始算起的固定时间后的电压以判断接收信号的上升状态及下降状态，此外，还可分别计测接收信号上升到固定电压的时间及接收信号下降到固定电压的时间。总之，只要能够检测与接收信号的上升时及下降时的变化率相应的值即可。此外，并不限于测定接收信号的上升状态及下降状态这两者的情况，也可测定任一者。
而且，上述第三实施方式中，对在前述的第一实施方式中适用噪声滤波器的异常判定处理的情况进行了说明，但也可在前述的第二实施方式中适用噪声滤波器的异常判定处理。
而且，上述第一至第三实施方式中，对从扭矩传感器3的运算部3c以脉宽调制(PWM)信号形式输出扭矩检测值的情况进行了说明，但并不限定于此。
即，在本发明中，能够适用任意的信号传输方式，例如采用与扭矩检测值相应的模拟或数字的电压信号，或者采用与扭矩检测值相应的脉冲间隔的脉冲信号。
而且，上述第一至第三实施方式中，对由扭矩传感器3的运算部3c及转向辅助控制装置20的微控制单元31通过软件处理生成诊断信号，并通过接收生成的诊断信号来检测信号传输系统的异常的情况进行了说明。
本发明并不限定于上述结构，也可在扭矩传感器3侧另行设置输出测试信号的测试信号形成电路，并且设置切换该测试信号形成电路的诊断信号与由运算部3c运算出的扭矩检测信号的信号切换电路。同样，运算部3c及微控制单元31也可由硬件构成。
此外，上述第一至第三实施方式中，对仅检测转向扭矩作为物理量的情况进行了说明，但并不限定于此，在设置检测作为物理量的转向角的转向角传感器的情况下，也可将所述传感器单元3a适用于转向角传感器，此外，作为物理量传感器，也可检测两种以上的物理量，并将检测出的物理量分时提供给转向辅助控制装置。另外，作为检测的物理量，并不限于转向扭矩、转向角，可在电流、电压、压力、液位等任意物理量的检测中适用本发明。
而且，上述各实施方式中，对将本发明中的物理量检测装置适用于电动动力转向装置的情况进行了说明，但并不限定于此，也可将本发明适用于具备检测物理量的检测部和基于由检测部检测出的物理量来进行控制的控制部的物理量检测装置、或者使用该物理量检测装置来控制任意控制对象的控制装置。
【符号的说明】
1…方向盘
2…转向轴
3…扭矩传感器
3a…传感器单元
3b…扭矩传感器部
3c…运算部
3d…信号输出部
3e…电源电路
3f、3g…噪声滤波器
10…转向辅助机构
11…减速机构
12…电动机
20…转向辅助控制装置
21…电池
22…点火开关
23…噪声滤波器
24…车速传感器
25…车辆CAN
31…微控制单元(MCU)
31a…异常判定部
32…电动机驱动电路
33…FET栅极驱动电路
34…电动机电流检测电路
35…电源继电器
36…CAN接口
37…电源电路
40…警报电路
41…信号传输路径

Claims (6)

1.一种物理量检测装置，具备检测物理量并输出物理量检测信号的物理量检测部、及经由传输路径输入从该物理量检测部输出的物理量并基于该物理量来进行控制的控制部，其特征在于：所述物理量检测部将所述物理量检测信号以及检测与所述控制部之间的传输系统的异常的诊断信号经由噪声滤波器输出给所述控制部，且所述控制部包括在收到诊断信号时基于该诊断信号来判定所述传输系统的异常的异常判定部，
所述异常判定部通过检测收到的所述诊断信号的上升及下降中的至少一者的变化状态，从而判断所述噪声滤波器的异常。
2.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于：所述物理量检测部每隔固定时间，以指定期间输出所述诊断信号。
3.根据权利要求1或2所述的物理量检测装置，其特征在于：所述物理量检测部将能够识别所述物理量检测信号的信号作为所述诊断信号。
4.根据权利要求1或2所述的物理量检测装置，其特征在于：所述控制部以对所述物理量检测部输出诊断信号输出请求的方式构成，所述物理量检测部在收到所述诊断信号输出请求时，向所述传输路径输出所述诊断信号。
5.根据权利要求1或2所述的物理量检测装置，其特征在于：所述物理量检测部输出与物理量相应的脉宽的脉宽调制信号作为物理量检测信号，所述诊断信号被设定成所述脉宽调制信号的有效范围外的占空比。
6.一种电动动力转向装置，其特征在于包括权利要求1或2所述的物理量检测装置，该物理量检测装置检测算出转向扭矩指令值所需的至少一个物理量并输出物理量检测信号，并且输出所述诊断信号，所述控制部基于所述物理量检测装置的物理量检测信号算出转向扭矩指令值，并基于算出的转向扭矩指令值来控制产生转向辅助力的电动机，并且包括在收到诊断信号时判定所述传输系统的异常的异常判定部。
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