CN104724163B - 电动动力转向用电子控制单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动动力转向用电子控制单元，其与点火开关电连接，并通过电动马达的旋转而辅助转向柱的旋转操作，且该电动动力转向用电子控制单元与电动马达一体形成。包括具有多个磁极的磁极面的磁性体安装于电动马达的旋转轴，并沿旋转轴的周向以相等间隔排列。第一磁检测元件配置在与磁极面对置的位置，并通过经由点火开关提供的电力进行动作，从而输出电动马达的第一旋转角信号。第二磁检测元件配置在与磁极面对置的位置，并通过始终提供的电力始终进行动作，从而输出电动马达的第二旋转角信号。控制部根据第一旋转角信号和在点火开关停止状态下输出的第二旋转角信号生成电动马达的旋转角信息，并根据所生成的旋转角信息计算出方向盘的位置信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动动力转向用电子控制单元，该电动动力转向用电子控制单元适合用于利用电动马达辅助转向柱的旋转操作的车辆。
背景技术
在电动动力转向装置中设置有角度传感器，所述角度传感器检测转向盘的操舵角度(转向柱的旋转角度)。例如，如日本公开公报第2012-103089号公报所记载的那样，角度传感器利用从蓄电池提供的电力进行动作，并且角度传感器具有旋转角传感器，所述旋转角传感器检测无刷直流马达等电动马达的旋转轴的旋转角。旋转角传感器是指由磁阻元件构成且检测由安装于电动马达的旋转轴的磁性体构成的旋转部件的磁场变化的磁阻(MR：Magneto Resistive)传感器等。
磁阻传感器由磁阻元件构成桥接电路，该磁阻元件配置成相位根据旋转部件的旋转角度而错开π/2大小，并且电阻值随磁场的强度发生变化。控制器能够通过这样构成的角度传感器获取与电动马达的旋转角θ相应的正弦波(sinθ)以及余弦波(cosθ)的角度信号。
并且，例如，如日本公开公报第2012-103090号公报所记载的那样，已知有一种角度传感器以及具有该角度传感器的电动动力转向装置，所述角度传感器即使在点火开关不动作的环境下，也能够继续获取有关转向盘的操舵角的信息。
根据上述的现有技术，由于需要在电动马达内部设置角度传感器，因此另外需要角度传感器和该角度传感器的控制器。并且，还需要用于连接角度传感器与控制器之间的线束，因此增加了部件个数，而且还需要抗干扰对策，这成了成本增加的主要原因。并且，如果角度传感器产生异常，便会无法实施正常的辅助控制，因此在可靠性方面也存在问题。
发明内容
本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于提供一种通过削减部件个数降低成本且提高了可靠性的电动动力转向用电子控制单元。
在本申请所例示的一实施方式中，电动动力转向用电子控制单元与点火开关电连接，并通过电动马达的旋转而辅助转向柱的旋转操作，电动动力转向用电子控制单元与电动马达一体形成。包括具有多个磁极的磁极面的磁性体安装于电动马达的旋转轴，并且磁性体沿旋转轴的周向以相等间隔排列。第一磁检测元件配置在与磁极面对置的位置，并且第一磁检测元件通过经由点火开关提供的电力进行动作，从而输出所述电动马达的第一旋转角信号。第二磁检测元件配置在与磁极面对置的位置，并且第二磁检测元件通过始终提供的电力始终进行动作，从而输出电动马达的第二旋转角信号。
控制部根据第一旋转角信号和在点火开关停止的状态下输出的第二旋转角信号生成电动马达的旋转角信息，并根据所生成的旋转角信息计算出方向盘的位置信息。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述第一磁检测元件为磁阻传感器，所述第二磁检测元件为磁阻传感器或霍尔元件。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述磁阻传感器具有桥接电路，所述桥接电路包括至少一组周向位置相差规定的间隔的磁阻元件，所述规定的间隔为所述多个磁极的配置间隔的四分之一间隔，或者为四分之一间隔加上所述配置间隔的整倍数的间隔。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述控制部包括：控制电路部，其计算所述方向盘的位置信息；以及监测电路部，其在从所述控制电路部接收到控制指令时，从所述第二磁检测元件获取所述第二旋转角信号，并根据所述第二旋转角信号生成所述第二旋转角信息并发送到所述控制电路部，或者将已获取的所述第二旋转角信号发送到所述控制电路部。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述监测电路部按照在该监测电路部的内部设定的规定的时间间隔监测已生成的所述第二旋转角信息。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述监测电路部以通过所述控制电路部指定的规定的时间间隔监测已生成的所述第二旋转角信息。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述控制电路部存储在所述点火开关刚刚停止后的所述电动马达的所述第二旋转角信息和所述方向盘的位置信息，并在所述点火开关进行下一次动作时，根据从所述监测电路部获取的所述第二旋转角信息和所存储的所述方向盘的所述位置信息，计算出所述方向盘当前的位置信息。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述控制电路部在所述点火开关进行动作时，从所述监测电路部获取所述第二旋转角信息，并将自身管理的所述电动马达的旋转角运算结果与已获取的所述第二旋转角信息进行比较，来诊断所述电动马达的旋转角的准确度。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述控制电路部在所述点火开关进行动作时，从所述第二磁检测元件经由所述监测电路部获取所述第二旋转角信号，并将自身管理的所述电动马达的旋转角运算结果与基于已获取的所述第二旋转角信号进行运算得到的所述第二旋转角信息进行比较，来诊断所述电动马达的旋转角的准确度。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述控制电路部在所述点火开关进行动作时，从所述第二磁检测元件经由所述监测电路部获取所述第二旋转角信号，并将自身管理的所述电动马达的旋转角运算结果与基于已获取的所述第二旋转角信号进行运算得到的所述第二旋转角信息进行比较，来诊断所述第一磁检测元件或所述第二磁检测元件的输出的准确度。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述控制部具有控制电路部和监测电路部。所述监测电路部在从所述控制电路部接收到控制指令时，根据第二旋转角信息计算并存储所述方向盘的操舵位置，并以所述点火开关进行动作为契机，将已存储的所述方向盘的位置信息发送到所述控制电路部，其中所述第二旋转角信息是根据从所述第二磁检测元件输出的所述第二旋转角信号而生成的。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述监测电路部以接收到所述控制指令的时刻为基准，根据所述第二旋转角信息计算并存储所述电动马达的旋转位置信息，并以所述点火开关进行动作为契机，将已存储的所述电动马达的旋转位置信息发送到所述控制电路部。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述监测电路部如果在所述点火开关的停止状态下检测到无法输出所述第二旋转角信息，则将动作异常信号发送到所述控制电路部。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述监测电路部在所述点火开关的停止状态下在检测到无法输出所述第二旋转角信息的情况下，在所述点火开关进行下一次动作且通过所述电动马达操舵所述转向柱时，计算出所述方向盘的位置信息。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述电动动力转向用电子控制单元具有蓄电池、第一电源电路部以及第二电源电路部。第一电源电路部借助所述点火开关而与所述蓄电池电连接，并向所述第一磁检测元件以及所述控制电路部供电。第二电源电路部与所述蓄电池电连接，并向所述第二磁检测元件以及所述监测电路部供电。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述电动动力转向用电子控制单元具有蓄电池和共用电源电路部。所述共用电源电路部具有第一电源输出端子和第二电源输出端子。所述第一电源输出端子借助所述点火开关而与所述蓄电池连接，并将从所述蓄电池输出的电力经由所述点火开关分配给所述第一磁检测元件和所述控制电路部。所述第二电源输出端子与所述蓄电池电连接，并将从所述蓄电池输出的电力分配给所述第二磁检测元件以及所述监测电路部。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，该电动动力转向用电子控制单元具有复合集成电路，所述复合集成电路将所述监测电路部、所述第一电源电路部、所述第二电源电路部以及所述共用电源电路部中的至少两个容纳在一个封装件中。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述第一磁检测元件与所述第二磁检测元件各自独立地被容纳于一个封装件中。
在上述的电动动力转向用电子控制单元中，所述监测电路部向所述第二磁检测元件供电。
根据本申请所例示的一实施方式，能够提供一种通过削减部件个数降低成本且提高了可靠性的电动动力转向用电子控制单元。
通过以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他要素、特征、步骤、特点和优点。
附图说明
图1为装设有本发明的实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元的电动动力转向装置的整体结构图。
图2为与电动马达一体形成的电动动力转向用电子控制单元的分解图。
图3为图2所示的磁检测元件的装配剖视图。
图4为示出了本发明的实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元的内部结构的方框图。
图5为示出了本发明的实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元的控制电路部的动作的流程图。
图6为示出了本发明的实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元的监测电路部的动作的流程图。
图7为示出了变形例1的电动动力转向用电子控制单元的内部结构的方框图。
图8为示出了变形例2的电动动力转向用电子控制单元的内部结构的方框图。
图9为示出了变形例3的电动动力转向用电子控制单元的内部结构的方框图。
具体实施方式
以下，对本发明所例示的实施方式(以下简称为本实施方式)所涉及的电动动力转向用电子控制单元(EPS-ECU)进行详细说明。
如图1所示，装设有本发明的实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元的电动动力转向装置1包括辅助转矩机构，所述辅助转矩机构向从车辆的方向盘15到车辆的转向轮16的转向系统提供辅助转矩。在图1所示的例子中，转向系统借助转向柱以及万向联轴器使旋转轴24与方向盘15连接，借助齿条齿轮机构17使齿条轴26与旋转轴24连接，借助左右球窝接头、拉杆以及转向节使左右转向轮16与齿条轴26的两端连接。齿条齿轮机构17包括位于旋转轴24的小齿轮和位于齿条轴26的齿条。根据该转向系统，通过由驾驶员操舵方向盘15，能够利用其操舵转矩借助齿条齿轮机构17对转向轮16、16进行操舵。
辅助转矩机构为如下机构：利用操舵转矩传感器18检测转向系统的施加到方向盘15的操舵转矩，并基于该检测信号，通过由电动马达11和电子控制单元12一体形成的电动动力转向用电子控制单元10产生与操舵转矩相应的辅助转矩，例如经由蜗轮蜗杆机构传递到旋转轴24，然后将辅助转矩从旋转轴24传递到转向系统的齿条齿轮机构17。该电动动力转向用电子控制单元10具有从蓄电池19经由点火开关20被供电的电源系统和始终被从蓄电池19供电的电源系统这两个电源系统。
另外，电动动力转向装置1可按照向转向系统施加上述的辅助转矩的部位而分成齿轮助力式、齿条助力式以及转向柱助力式等。图1的电动动力转向装置1示出了齿轮助力式，但电动动力转向装置1也可应用于齿条助力式以及转向柱助力式等。
图2示出了与电动马达一体形成的电动动力转向用电子控制单元10的分解图。根据图2，单元外罩12a为图1的电子控制单元12的外罩，马达外罩11a为图1的电动马达11的外罩。电子控制单元12以单元外罩12a沿电动马达11的马达轴11b的方向配置的方式与电动马达11一体形成。在图2的例子中，当方向DR1指向电动马达11的上方时，电子控制单元12能够在电动马达11的上部与电动马达11一体形成。另外，外部连接器13向马达轴11b的方向(方向DR1)突出，并且外部连接器13具有至少一个连接操舵转矩传感器18等与电子控制单元12的端子。
电子控制单元12例如包括电源电路、检测马达电流(实际电流)的电流传感器、微处理器、场效应管(FET：Field Effect Transistor)桥接电路以及装配有后述的磁检测元件等的控制器基板120。微处理器除了根据上述的转矩信号对电动马达11进行矢量控制，还能够根据从外部提供的车速信号等对电动马达11进行矢量控制。由微处理器控制的场效应管桥接电路例如由开关电路构成，所述开关电路向电动马达11(无刷马达)导通驱动电流(三相交流电流)。
这种电子控制单元12至少基于操舵转矩(转矩信号)设定目标电流，优选将由省略图示的车速传感器检测到的车速以及由后述的磁检测元件检测到的转子旋转角也考虑在内来设定目标电流。电子控制单元12能够以由电流传感器检测到的马达电流(实际电流)与目标电流一致的方式对电动马达11的驱动电流(驱动信号)进行控制。根据电动动力转向装置1，能够通过在驾驶员的操舵转矩上加上电动马达11的辅助转矩后的复合转矩，利用旋转轴24对转向轮16、16进行操舵。
如图2以及图3的装配剖视图所示，在控制器基板120的背面的与安装于电动马达11的马达轴11b的磁性体110对置的位置装配有两个磁检测元件121、122。磁检测元件121、122由磁阻传感器或霍尔元件构成，关于其装配位置，除了可以如图2所示那样并排装配于控制器基板120的背面之外，只要是与安装于电动马达11的马达轴11b的磁性体110对置的位置，则也可以在控制器基板120的正面和背面各装配一个。在控制器基板120的正面装配有上述的微处理器和场效应管桥接电路等电子部件。
根据图3，在与装配于控制器基板120的磁检测元件121、122对置的位置具有磁性体110，所述磁性体110由安装于在电动马达11的内部构成的马达轴11b的端部的磁铁等构成。磁检测元件121、122为感知周围磁场变化的元件，当磁性体110旋转时，磁检测元件121、122根据旋转角度θ输出正弦波(sinθ)以及余弦波(cosθ)的角度信号。由微处理器(后述的控制部)对从磁检测元件121、122输出的角度信号进行运算，并计算出该角度信号的角度信息。微处理器基于所计算出的角度信息对电动马达11进行控制。
接下来，参照图4对本实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元10的基本结构进行说明。
如图4所示，本实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元10包括控制器基板120。在控制器基板120中除了装配有控制部120a外，还装配有两个磁检测元件。其中一个是通过从蓄电池19经由点火开关20提供的电力而被驱动的磁检测元件121，另一个是通过始终从蓄电池19提供的电力而被驱动的专用磁检测元件122。这里，磁检测元件121和专用磁检测元件122都使用磁阻传感器。磁阻传感器121、122具有桥接电路，所述桥接电路包括至少一组周向位置相差规定的间隔的磁阻元件，规定的间隔为多个磁极的配置间隔的四分之一间隔，或者为四分之一间隔加上所述配置间隔的整数倍的间隔。
控制部120a根据从磁检测元件121获取的旋转角信号(cosθx、sinθx)和在点火开关20不动作时从专用磁检测元件122输出的旋转角信号(cosθy、sinθy)生成电动马达11的旋转角信息(角度信号)，并根据所生成的旋转角信息计算出方向盘15的位置。因此，控制部120a由电源电路部123、专用电源电路部124、监测电路部125以及控制电路部126构成。
电源电路部123借助点火开关20而与蓄电池19连接，并向磁检测元件121和控制电路部126供电。专用电源电路部124与蓄电池19连接，并始终向专用磁检测元件122和监测电路部125供电。监测电路部125例如内置有微处理器，当从控制电路部126接收到控制指令#1时，监测电路部125从专用磁检测元件122获取旋转角信号，根据该旋转角信号生成旋转角信息并发送到控制电路部126。此时，监测电路部125按照内部设定的规定的时间间隔监测所生成的旋转角信息或者以通过控制电路部126指定的规定的时间间隔监测所生成的旋转角信息。
控制电路部126对监测电路部125进行控制，以便控制部120a根据从磁检测元件121获取的旋转角信号和在点火开关20不动作时从专用磁检测元件122输出的旋转角信号生成电动马达11的旋转角信息(角度信号)，并根据所生成的旋转角信息计算出方向盘15的位置。具体地说，控制电路部126存储点火开关20刚刚断开后的电动马达11的旋转角信息和方向盘15的位置信息，并以点火开关20再次接通为契机，根据从监测电路部125获取的旋转角信息和之前存储的旋转角信息以及方向盘15的位置信息计算出方向盘15当前的位置信息。另外，方向盘的位置信息是指转向柱的旋转角信息。为了避免与马达的旋转角信息混淆，以下在提及转向柱的旋转角信息时，一律使用方向盘的位置信息的这种表述。
控制电路部126也可在点火开关20进行动作(接通)时，从监测电路部125获取旋转角信息，并将自身管理的电动马达11的旋转角运算结果与所获取的旋转角信息进行比较，来诊断电动马达11的旋转角的准确度。并且，控制电路部126也可在点火开关20进行动作时，从专用磁检测元件122经由监测电路部125获取角度信号，并将自身管理的电动马达11的旋转角运算结果与基于所获取的角度信号进行运算所得的旋转角度信息进行比较，来诊断电动马达11的旋转角的准确度。而且，控制电路部126还可在点火开关20进行动作时，从专用磁检测元件122经由监测电路部125获取角度信号(sinθy、cosθy)，并将自身管理的电动马达11的旋转角运算结果与基于所获取的角度信号进行运算所得的旋转角信息进行比较，来诊断磁检测元件121或专用磁检测元件122的输出的准确度。
监测电路部125在从控制电路部126接收到控制指令#1时，根据基于从专用磁检测元件122输出的旋转角信号生成的角度信息，来计算并存储方向盘15的操舵位置，并以点火开关20进行动作为契机，将存储的方向盘15的位置信息发送到控制电路部126。监测电路部125也可以接收到控制指令#1的时刻为基准，根据旋转角信息计算并存储电动马达11的旋转位置信息，以点火开关20进行动作为契机，将存储的旋转位置信息发送到控制电路部126。
可以是，监测电路部125如果在点火开关20不动作时(断开)，检测到无法输出旋转角信息，则将动作异常信号发送到控制电路部126。也可以是，监测电路部125如果在点火开关20不动作时检测到无法输出旋转角信息，则以点火开关20进行动作并通过电动马达11操舵方向盘15为契机，计算出方向盘15的位置信息。
以下，参照图5以及图6的流程图对本实施方式的电动动力转向用电子控制单元10(控制部120a)的动作进行详细说明。
首先，参照图5的流程图从控制部120a(控制电路部126)的动作开始说明。控制电路部126始终监测点火开关(IG)20的接通与断开(步骤S101)。当检测到点火开关20为接通时(步骤S101“是”),控制电路部126从磁检测元件121获取与电动马达11的旋转角θ对应的正弦波(sinθx)以及余弦波(cosθx)的角度信号(步骤S102)，并计算出旋转角信息θx以及方向盘15的位置(步骤S103)。方向盘15的位置能够通过基于旋转角信息θ执行反正切函数(arctanθ)的运算处理来求得。
接下来，当点火开关20断开时(步骤S104“是”)，控制电路部126向监测电路部125发送控制指令#1，并请求监测在点火开关20断开状态下的角度信号(步骤S105)。接下来，保存在点火开关20即将断开前的旋转角信息以及方向盘15的位置信息(步骤S106)，并执行电源的关闭处理，停止进行动作(步骤S107)。电源电路部123在点火开关20接通时向控制器基板120内部供电，但如果点火开关20断开，则不向控制器基板120内部供电。但是，本实施方式的电动动力转向用电子控制单元10构成为：即使点火开关20断开，也能够通过控制电路部126的控制在一定期间内向控制器基板120内部供电。
另外，向专用磁检测元件122和监测电路部125提供的电力由专用电源电路部124生成。由于专用电源电路部124不借助点火开关20而直接与蓄电池19连接，因此即使在点火开关20未接通时，也能够始终持续供电。因此，如后所述，监测电路部125当从控制电路部126接收到控制指令#1时,从专用磁检测元件122获取点火开关20不动作时的旋转角信号(sinθy、cosθy)，并对该旋转角信号进行监测，从而生成旋转角信息θ。
并且，当点火开关20再次接通时(步骤S108“是”)，控制电路部126向监测电路部125发送控制指令#2并请求获取旋转角信息(步骤S109)，从而由专用磁检测元件122检测出在点火开关断开状态下的旋转角信息，并获取由监测电路部125监测到的旋转角信息(步骤S110)。当控制电路部126从监测电路部125获取在点火开关断开状态下的旋转角信息时(步骤S110“是”)，基于在点火开关20刚刚断开后完成保存的电动马达11的旋转角信息以及方向盘15的位置信息，计算出方向盘15当前的位置信息(步骤S111)。另一方面，当检测到无法获取旋转角信息时(步骤S110“否”)，通知表示无法监测到在点火开关20不动作时的旋转角的异常(步骤S115)。
另外，本实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元10带有如磁检测元件121和专用磁检测元件122那样的双系统磁传感器。也就是说，由于磁检测元件121与专用磁检测元件122的供电系统不同，且各自独立存在，因此将各自获取的角度信息进行比较(步骤S112)，将基于角度信号进行运算而得的旋转角信息进行比较或者将基于角度信息进行运算而得的方向盘15的位置信息进行比较，在一致的情况下(步骤S113“是”)，通过输出经运算而求得的方向盘15的位置信息，反映到辅助操舵方向盘15的控制中(步骤S114)。另外，在产生不一致的情况下(步骤S113“否”)，能够感知到磁检测元件121或专用磁检测元件122的异常，并将该异常通知外部(步骤S115)，从而提高了可靠性。
接下来，参照图6的流程图对监测电路部125的动作进行说明。控制电路部126在点火开关20断开时，向监测电路部125发送控制指令#1，并请求监测电动马达11在点火开关20断开的状态下的旋转角。此时，控制电路部126保存了电动马达11在点火开关20刚刚断开后的旋转角以及方向盘15的位置信息。接收到控制指令#1的监测电路部125(步骤S201“是”)获取专用磁检测元件122的角度信号sinθy以及cosθy，并基于获取的角度信号监测电动马达11的旋转角(步骤S202)。
监测电路部125为了在监测电动马达11的旋转角时抑制蓄电池19的消耗电流值，也可以每隔一定期间重复进行监测电动马达11的旋转和不监测电动马达11的旋转(以下称为低耗电模式)的动作。这里所谓的低耗电模式是指使向专用磁检测元件122的供电停止一定期间，或暂时降低监测电路部125的消耗电流。但是，若低耗电模式的期间较长，则即使电动马达11已旋转，也无法感知到电动马达11旋转，因此优选在不影响监测电动马达11的旋转角的范围内设定低耗电模式的期间。
并且，在利用监测电路部125还计算方向盘15的位置信息的情况下，预计到算出为止需要时间，耗电会增多。因此，关于监测电路部125的运算内容，在只计算在点火开关20断开之后电动马达11左右旋转了几次时，由于处理时间减少，因此监测时间缩短，并减少了蓄电池19的耗电。并且，如果在监测电路部125每隔一定期间重复电动马达11的旋转角监测和低耗电模式的状态下，感知电动马达11的角度变化，并持续监测至电动马达11的角度变化停止，则提高了监测电动马达11的旋转角的精度。
也就是说，当监测电路部125处于非低耗电模式的正常的监测模式的情况下(步骤S203“否”)，基于从专用磁检测元件122获取的角度信号进行运算来监测旋转角(步骤S204)，并且随时保存通过监测而得的旋转角信息(步骤S208)。另一方面，在低耗电模式的情况下(步骤S203“是”)，如果与每隔一定期间的监测时机匹配(步骤S205“是”)，则进行使向专用磁检测元件122的供电停止一定期间或者使消耗电流暂时降低的控制(步骤S206)。并且，只在旋转角发生了变化的情况下(步骤S207“是”)，保存旋转角的信息(步骤S208)。
接下来，点火开关20接通，且控制电路部126将控制指令#2发送到监测电路部125，并请求获取在点火开关断开状态下的电动马达11的旋转角信息。当监测电路部125接收到控制指令#2时(步骤S209“是”)，将在点火开关20断开状态下监测到的电动马达11的旋转角信息发送到控制电路部126(步骤S210)。由此，控制电路部126利用来自监测电路部125的电动马达11的旋转角信息、在点火开关20刚刚断开后保存的电动马达11的旋转角信息以及方向盘15的位置信息，导出方向盘15的当前位置。在未接收到控制指令#2的情况下(步骤S209“否”)，重复执行步骤S202之后的处理，实施旋转角监测，并重复执行旋转角信息的保存。
另外，监测电路部125也可不依赖点火开关20的接通和断开，而是以电动马达11的旋转位置信息为依据计算出方向盘15的位置信息。这种情况下，控制电路部126在每当点火开关20接通时请求获取监测电路部125的方向盘15的位置信息。
另一方面，例如在从车辆上取下蓄电池19时，设定监测电路部125无法监测到点火开关20断开状态下的电动马达11的旋转角。在点火开关20断开时无法监测电动马达11的旋转角的情况下，重置保存在监测电路部125的内部的数据，从而在点火开关20下一次接通且控制电路部126向监测电路部125发送控制指令#2并请求旋转角信息时，应该输出的数据不存在。由此，控制电路部126还能够感知到异常，从而提高了针对异常时的可靠性。
如上述说明，根据本实施方式，与电动马达11一体形成的电动动力转向用电子控制单元10具有双系统磁检测元件(磁检测元件121和专用磁检测元件122)，控制部120a基于从磁检测元件121输出的第一旋转角信号(sinθx、cosθx)和在点火开关20不动作时从专用磁检测元件122输出的第二旋转角信号(sinθy、cosθy)生成电动马达11的旋转角信息，并根据所生成的旋转角信息计算出方向盘15的位置，从而通过削减部件个数降低成本，并且提高了可靠性。
具体地说，能够提供一种能够获得以下所列举的效果的电动动力转向用电子控制单元10。
(1)通过使电动动力转向用电子控制单元10具有角度传感器所具有的功能，不需要角度传感器用的基板以及用于连接角度传感器与该角度传感器的控制器的线束部件，因此能够降低成本。
(2)由于不需要线束部件，因此提高了抗干扰性。
(3)由于采用双系统磁检测元件，因此通过比较从各个磁检测元件中导出的电动马达11的旋转角，能够在一个磁检测元件发生故障时检测到异常，从而提高了可靠性。
(4)通过减少在点火开关20断开时角度运算处理的内容，能够将以一定间隔监测点火开关20断开时电动马达11的旋转角度时的监测时间设定得短。其结果是，能够实现省电化。
(5)通过在无法检测点火开关20断开时的电动马达11的旋转角的情况下通知异常，禁止使用不准确数据进行辅助控制，因此提高了可靠性。
接下来，参照图7对本实施方式的变形例1所涉及的电动动力转向用电子控制单元10A的基本结构进行说明。
在图4所示的本实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元10中，以磁检测元件121与专用磁检测元件122各自为独立的元件的例子进行了说明，但在以下说明的变形例1中，将磁检测元件121与专用磁检测元件122设为内置于一个封装件中的内部独立型磁检测元件30。由此，用于磁检测的元件被整合成一个，从而能够降低成本，并能够通过减小基板面积而将电动动力转向用电子控制单元10A小型化。
另外，变形例1采用了内部独立型磁检测元件30，但即使元件没有完全独立，也能分别检测到角度信号sinθx、角度信号cosθx、角度信号sinθy以及角度信号cosθy，例如只要是在一个元件陷入故障模式时不影响另一个元件的类型即可。
接下来，参照图8对本实施方式的变形例2所涉及的电动动力转向用电子控制单元10B的基本结构进行说明。
在图4所示的本实施方式所涉及的电动动力转向用电子控制单元10中，电源电路部123以及专用电源电路部124为各自独立的电源电路。与此相对，在以下说明的变形例2中，采用了兼有电源电路部123的功能和专用电源电路部124的功能的共用电源电路部40。这种情况下，电源电路被整合到一起，从而能够降低成本，且能够通过减小基板面积而将电动动力转向用电子控制单元10B小型化。
接下来，参照图9对本实施方式的变形例3所涉及的电动动力转向用电子控制单元10C的基本结构进行说明。
在图8所示的变形例2所涉及的电动动力转向用电子控制单元10B中，对利用共用电源电路部40将电源电路部123和专用电源电路部124通用化的例子进行了说明。与此相对，在以下说明的变形例3中，采用了在共用电源电路部40的基础上进一步兼具监测电路部125的功能的复合电源电路部50。这种情况下，共用电源电路部40和监测电路部125被整合到一起，与变形例2相比，能够进一步降低成本，且能够通过减小基板面积而将电动动力转向用电子控制单元10C进一步小型化。
另外，在上述的实施方式(图4)以及变形例1、2(图7以及图8)中，以由专用电源电路部124向专用磁检测元件122供电的例子进行了说明，但停止专用电源电路部124的电源意味着也停止向监测电路部125供电，这种情况下，监测电路部125无法在点火开关20断开状态下进行角度监测。因此，也可由监测电路部125向专用磁检测元件122供电。具体地说，由监测电路部125内置的微机端口供电。这种情况下，能够抑制电力消耗。并且，根据上述的变形例1、2、3，对通过使用内部独立性磁检测元件30、共用电源电路部40以及复合电源电路部50将内置的各元件整合到一个封装件中的结构进行了说明，但不限定于此实施方式，还能够通过基于磁检测元件121、专用磁检测元件122、监测电路部125、电源电路部123、专用电源电路部124中的任意至少两个以上的组合进行功能的整合，来进一步实现小型化和低成本化。
Claims (20)
1.一种电动动力转向用电子控制单元，其与点火开关电连接，并通过电动马达的旋转而辅助转向柱的旋转操作，所述电动动力转向用电子控制单元与所述电动马达一体形成，所述电动动力转向用电子控制单元包括：
磁性体，其安装于所述电动马达的旋转轴，并且所述磁性体沿所述旋转轴的周向以相等间隔排列，所述磁性体包括具有多个磁极的磁极面；
第一磁检测元件，其配置在与所述磁极面对置的位置，并且所述第一磁检测元件通过经由所述点火开关提供的电力进行动作，从而输出所述电动马达的第一旋转角信号；
第二磁检测元件，其配置在与所述磁极面对置的位置，并且所述第二磁检测元件通过始终提供的电力始终进行动作，从而输出所述电动马达的第二旋转角信号；以及
控制部，其根据所述点火开关接通时输出的所述第一旋转角信号和在所述点火开关的停止状态下输出的所述第二旋转角信号生成所述电动马达的旋转角信息，并且所述控制部根据已生成的所述旋转角信息计算出方向盘的位置信息。
2.根据权利要求1所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述第一磁检测元件为磁阻传感器，所述第二磁检测元件为磁阻传感器或霍尔元件。
3.根据权利要求2所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述磁阻传感器具有桥接电路，所述桥接电路包括至少一组周向位置相差规定的间隔的磁阻元件，
所述规定的间隔为所述多个磁极的配置间隔的四分之一间隔，或者为四分之一间隔加上所述配置间隔的整数倍的间隔。
4.根据权利要求1所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述控制部包括：
控制电路部，其计算出所述方向盘的位置信息；以及
监测电路部，其在从所述控制电路部接收到控制指令时，从所述第二磁检测元件获取所述第二旋转角信号，并根据所述第二旋转角信号生成第二旋转角信息并发送到所述控制电路部，或者将已获取的所述第二旋转角信号发送到所述控制电路部。
5.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部按照在所述监测电路部的内部设定的规定的时间间隔监测已生成的所述第二旋转角信息。
6.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部以通过所述控制电路部指定的规定的时间间隔监测已生成的所述第二旋转角信息。
7.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述控制电路部存储在所述点火开关刚刚停止后的所述电动马达的所述第二旋转角信息和所述方向盘的位置信息，
在所述点火开关进行下一次动作时，所述控制电路部根据从所述监测电路部获取的所述第二旋转角信息和存储的所述方向盘的所述位置信息，计算出所述方向盘当前的位置信息。
8.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述控制电路部在所述点火开关进行动作时从所述监测电路部获取所述第二旋转角信息，并将自身管理的所述电动马达的旋转角运算结果与已获取的所述第二旋转角信息进行比较，来诊断所述电动马达的旋转角的准确度。
9.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述控制电路部在所述点火开关进行动作时，从所述第二磁检测元件经由所述监测电路部获取所述第二旋转角信号，并将自身管理的所述电动马达的旋转角运算结果与基于已获取的所述第二旋转角信号进行运算得到的所述第二旋转角信息进行比较，来诊断所述电动马达的旋转角的准确度。
10.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述控制电路部在所述点火开关进行动作时，从所述第二磁检测元件经由所述监测电路部获取所述第二旋转角信号，并将自身管理的所述电动马达的旋转角运算结果与基于已获取的所述第二旋转角信号进行运算得到的所述第二旋转角信息进行比较，来诊断所述第一磁检测元件或所述第二磁检测元件的输出的准确度。
11.根据权利要求1所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述控制部具有：
控制电路部；以及
监测电路部，其在从所述控制电路部接收到控制指令时，根据第二旋转角信息计算并存储所述方向盘的操舵位置，并以所述点火开关进行动作为契机，将已存储的所述方向盘的位置信息发送到所述控制电路部，其中所述第二旋转角信息是根据从所述第二磁检测元件输出的所述第二旋转角信号而生成的。
12.根据权利要求11所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部以接收到所述控制指令的时刻为基准，根据所述第二旋转角信息计算并存储所述电动马达的旋转位置信息，并以所述点火开关进行动作为契机，将已存储的所述电动马达的旋转位置信息发送到所述控制电路部。
13.根据权利要求11或12所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部如果在所述点火开关的停止状态下检测到无法输出所述第二旋转角信息，则向所述控制电路部发送动作异常信号。
14.根据权利要求11或12所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部在所述点火开关的停止状态下在检测到无法输出所述第二旋转角信息的情况下，在所述点火开关进行下一次动作且通过所述电动马达操舵所述转向柱时，计算出所述方向盘的位置信息。
15.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述电动动力转向用电子控制单元具有：
蓄电池；
第一电源电路部，其借助所述点火开关而与所述蓄电池电连接，并向所述第一磁检测元件以及所述控制电路部供电；以及
第二电源电路部，其与所述蓄电池电连接，并向所述第二磁检测元件以及所述监测电路部供电。
16.根据权利要求4所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述电动动力转向用电子控制单元包括：蓄电池和共用电源电路部，
所述共用电源电路部包括：
第一电源输出端子，其借助所述点火开关而与所述蓄电池连接，并将从所述蓄电池输出的电力经由所述点火开关分配给所述第一磁检测元件和所述控制电路部；以及
第二电源输出端子，其与所述蓄电池电连接，并将从所述蓄电池输出的电力分配给所述第二磁检测元件以及所述监测电路部。
17.根据权利要求16所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述电动动力转向用电子控制单元具有复合集成电路部，所述复合集成电路将所述监测电路部、所述共用电源电路部两者容纳在一个封装件中。
18.根据权利要求1或2所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述第一磁检测元件与所述第二磁检测元件各自独立地被容纳在一个封装件中。
19.根据权利要求15或16所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部向所述第二磁检测元件供电。
20.根据权利要求17所述的电动动力转向用电子控制单元，其中，
所述监测电路部向所述第二磁检测元件供电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170329 |