CN109416293B - 检测装置以及电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测装置以及一种搭载了该检测装置的电动助力转向装置。该检测装置易于制造，其使用具备多个传感器单元的冗余结构，其中，每个传感器单元具备多个检测单元；在传感器单元、信号线等处发生了异常的情况下，也能够高精度地执行诸如ECU之类的控制装置中的异常检测以及功能延续。本发明的检测装置具备多个传感器单元，其中，每个传感器单元具备“具有相同的检测对象以及相同的要检测出的状态量”的多个检测单元，检测装置通过至少两个传感器单元来检测出至少一个状态量，传感器单元具备通信单元，通信单元将由检测单元检测出的状态量作为错误可检测信号(error detectable signal)并将其输出。

Description

检测装置以及电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及一种“用于检测出扭矩、旋转角等”的检测装置以及一种搭载了该检测装置的电动助力转向装置和一种搭载了“用于检测出扭矩、旋转角等”的检测器的电动助力转向装置。
背景技术
作为“用于检测出扭矩、旋转角等”的检测装置的应用实例，有“利用电动机的旋转力将辅助力赋予给车辆的转向系统”的电动助力转向装置。电动助力转向装置经由减速装置通过诸如齿轮或皮带之类的传送机构，将电动机的驱动力作为辅助力赋予给转向轴或齿条轴。为了准确地产生辅助力的扭矩，这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制通过调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)来进行电动机外加电压的调整。
参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R相连接。还有，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与转向轴2相连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30中。另外，在柱轴2上设有“作为检测装置或检测器(下面，将它们统称为“检测手段”)”的用于检测出转向盘1的转向扭矩Th的扭矩传感器10以及用于检测出“作为转向盘1的旋转角”的转向角θ的转向角传感器14。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，并且，使用辅助图(assist map)等，来进行辅助指令的电流指令值的运算，由“通过对运算出的电流指令值实施补偿等后而得到的”电压控制值Vref来控制供应给电动机20的电流。
另外，用于收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vel也能够从CAN40处获得。此外，用于收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。
控制单元30主要由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)(也包含MCU(Micro Controller Unit，微控制器单元)、MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)等)来构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。
参照图2对控制单元30的功能以及动作进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th以及由车速传感器12检测出的(或来自CAN40的)车速Vel被输入到用于运算出电流指令值Iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩Th以及车速Vel，并且，使用辅助图等，来运算出作为供应给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法单元32A被输入到电流限制单元33中；被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中；减法单元32B运算出电流指令值Irefm与被反馈回来的电动机电流值Im之间的偏差I(Irefm－Im)；该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI(比例积分)控制单元35中。在PI控制单元35中经特性改善后得到的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元36中，然后，再经由作为驱动单元的逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值Im；由电动机电流检测器38检测出的电流值Im被反馈到减法单元32B中。在逆变器37中使用作为驱动元件的场效应晶体管(FET)，并且，逆变器37由FET的电桥电路来构成。
另外，在加法单元32A中对来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM进行加法运算，通过补偿信号CM的加法运算来进行转向系统的特性补偿，从而改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34首先在加法单元344中将自对准扭矩(SAT)343与惯性342相加，然后，在加法单元345中再将在加法单元344中得到的加法结果与收敛性341相加，最后，将在加法单元345中得到的加法结果作为补偿信号CM。
作为在这样的电动助力转向装置中使用的检测手段，提出了这样一种装置，即，其在检测手段、信号线等处发生了故障的情况下，自动地判别故障，并且，采用了“传感器具有多重化结构”的冗余结构，从而使得即使在发生故障后，也能够实现功能延续。
例如，在日本特开2013-253806号公报(专利文献1)中，提出了这样一种传感器装置，即，其以“该传感器装置能够确定出多个检测信号中的哪一个发生了异常，并且，该传感器装置易于制造”为目的，具备多个传感器IC，其中，每个传感器IC具备多个“检测出成为转向扭矩运算的基础的扭转角等，并且，根据检测结果来输出检测信号”的检测单元。在专利文献1中，通过准备好多个检测单元以及多个传感器IC，就能够确定出“发生了异常”的检测信号，并且，通过使用正常的检测信号，就能够继续进行处理。尽管从专利文献1中所记载的传感器装置输出的检测信号，从各个检测单元通过单独的信号线被读入到控制装置中，但从专利文献1中所记载的传感器装置输出的检测信号，也可以通过为每个传感器IC而设置的一条信号线被读入到控制装置中。
在日本专利第5688691号公报(专利文献2)中，提出了这样一种检测装置，即，该检测装置使输出用磁检测元件和参考用磁检测元件容纳在一个IC封装中，从而能够通过简单的结构来判定磁传感器的故障，同时还可以减少电路规模和布线，并且，该检测装置还使“基于分别由输出用磁检测元件以及参考用磁检测元件检测出的检测值来判定异常”的比较器也容纳在相同的IC封装中。专利文献2中所记载的检测装置，在从输出用磁检测元件输出的检测值(暂时性的检测值)与从参考用磁检测元件输出的检测值(参考值)之间的差等于或小于阈值的情况下，将暂时性的检测值作为正式的检测值输出到IC的外部。还有，在专利文献2中所记载的检测装置中，通过具备多个IC封装，从而使得即使在一个IC封装中发生了故障，也可以通过使用从其他的IC封装输出的正式的检测值，来继续进行控制。
还有，在通常情况下，尽管传感器经由信号线被连接到电动助力转向装置的控制单元，但由于信号线的数目随着“多重化结构的传感器”的数目的增加而增加，所以提出了“用于抑制信号线的数目的增加”的装置。例如，在日本特开2014-234101号公报(专利文献3)中，提出了这样一种致动器控制装置，即，在该致动器控制装置中，在“各个传感器均具有多重化结构，从而使得即使在传感器中发生了异常，也能够继续进行控制”的冗余结构中，将具有不同功能的传感器(例如，扭矩传感器和旋转角传感器)设置为一组传感器，并且，通过单一的串行总线将各组传感器连接到控制单元。在专利文献3中所记载的致动器控制装置中，通过共享和使用单一的串行总线，就能够抑制信号线的数目的增加，还有，通过具有不同功能的传感器共享串行总线，并且，具有相同功能的传感器使用不同的串行总线，这样就能够进行在串行总线中发生了异常的场合的备份，并且，还能够同时获取通过不同的功能检测出的信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-253806号公报
专利文献2：日本专利第5688691号公报
专利文献3：日本特开2014-234101号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在专利文献1的传感器装置中，在各个检测单元通过个别的信号线输出检测信号的情况下，信号线的数目就会增加，从而有可能导致故障率以及成本的增加。尽管在每个传感器IC使用一条信号线的情况下，信号线的数目会减少，但是，例如，当在包括信号线在内的线束中因“起因于外部噪声的电压变动等”而发生了异常的时候，尽管通过判别“检测信号的信号模式是正常的信号模式还是异常的信号模式”，来检测出异常，但由于没有公开具体的判别方法，所以判别精度和处理量有可能会成为问题。
尽管由于专利文献2的检测装置仅输出正式的检测值(当判定为异常的时候，仅输出异常判定信号)，所以能够抑制信号线的数目，但因为没有特别考虑如上所述的在线束中发生的异常，所以在发生了这样的异常的情况下，存在“在检测精度等方面，无法充分对应这样的异常”的可能性。
因为在以“抑制信号线的数目的增加”为目的的专利文献3的致动器控制装置中，通过总线将传感器与控制单元连接起来，所以每个传感器都与“用于控制单元选择(确定出)通信伙伴”的CS(片选)信号线相连接。还有，因为在专利文献3的致动器控制装置中，具有不同功能的传感器共享串行总线，所以存在“总线占用时间有限，从而无法获得足够的检测周期”的可能性。
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种检测装置以及一种搭载了该检测装置的电动助力转向装置，该检测装置易于制造，其使用具备多个传感器单元的冗余结构，其中，每个传感器单元具备多个检测单元；在传感器单元、信号线等处发生了异常的情况下，也能够高精度地执行诸如ECU之类的控制装置中的异常检测以及功能延续。
还有，本发明的另一个目的在于提供一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置搭载了具有如上所述的冗余结构的检测器，从而能够抑制“用于连接检测器和控制单元”的信号线的数目的过度的增加，并且，能够以不依赖于检测器的结构的方式来获取适当的信息，还有，即使在检测器中发生了异常，也能够继续进行动作。
解决技术问题的技术方案
本发明涉及一种检测装置，其具备多个传感器单元，其中，每个所述传感器单元具备“具有相同的检测对象以及相同的要检测出的状态量”的多个检测单元，所述检测装置通过至少两个所述传感器单元来检测出至少一个所述状态量，本发明的上述目的可以通过下述这样来实现，即：所述传感器单元具备通信单元，所述通信单元将由所述检测单元检测出的状态量作为错误可检测信号并将其输出。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样来更有效地实现，即：所述通信单元将由所述各个检测单元检测出的状态量合并成一个信号并将其输出；或，以与控制周期同步的方式来输出所述信号；或，所述传感器单元按照单边半字节传输方式(SENT方式)来生成所述错误可检测信号；或，具备至少四个所述传感器单元，通过至少两个所述传感器单元来检测出转向扭矩，通过至少两个另外的所述传感器单元来检测出转向角。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样来实现，即：搭载了上述检测装置的电动助力转向装置具备控制单元，所述控制单元输入“从所述通信单元输出的所述错误可检测信号”，通过执行“基于所述错误可检测信号”的错误检测和“基于所述错误可检测信号中包含的所述状态量的多个检测值”的异常检测中的至少一个，来检测出所述检测装置的异常。并且，本发明的上述目的还可以通过下述这样来更有效地实现，即：所述控制单元在检测出所述检测装置的异常的情况下，通过使用正常的所述状态量，来继续进行动作；或，所述控制单元在没有检测出所述检测装置的异常的情况下，通过使用由多个所述传感器单元分别检测出的多个角度信息，来计算出所述角度信息的绝对角度；在检测出所述检测装置的异常的情况下，通过使用正常的所述角度信息和即将检测出异常之前的所述角度信息以及所述绝对角度，来计算出“检测出异常之后的所述绝对角度”。
本发明的上述另一个目的可以通过下述这样来实现，即：一种电动助力转向装置，其搭载了检测器，所述检测器具备多个传感器单元，其中，每个所述传感器单元具备“具有相同的检测对象以及相同的要检测出的状态量”的多个检测单元，所述检测装置通过至少两个所述传感器单元来检测出至少一个所述状态量，其特征在于：具备控制单元和至少一条信号线，所述控制单元基于所述状态量来进行电动机的驱动控制，所述至少一条信号线将所述传感器单元和所述控制单元连接起来，所述传感器单元内的多个所述检测单元经由相同的所述信号线，将所述状态量输出到所述控制单元，所述控制单元具备状态量估计单元和异常检测单元，所述状态量估计单元基于所述状态量来估计出“任意时间的状态量”，并且，将其作为估计状态量输出，所述异常检测单元通过“基于所述状态量以及所述估计状态量”的异常检测，来检测出所述检测器的异常。
还有，本发明的上述另一个目的还可以通过下述这样来更有效地实现，即：所述控制单元经由所述信号线，输出用于“选择用来输出所述状态量的检测单元”的选择信息，与所述选择信息相对应的检测单元输出所述状态量；或，所述选择信息为所规定的电平信号，将具有不同的时间长度的所述所规定的电平信号分配给每个所述检测单元，基于所述时间长度，来进行“选择用来输出所述状态量的检测单元”；或，所述传感器单元具备通信单元，所述通信单元将所述状态量作为错误可检测信号并将其输出，所述异常检测单元还进行“基于所述错误可检测信号”的异常检测，检测出所述检测器的异常；或，所述通信单元按照单边半字节传输方式(SENT方式)来生成所述错误可检测信号；或，所述状态量估计单元通过使用“过去的多个所述状态量”，来计算出所述估计状态量；或，在所述异常检测单元检测出所述检测器的异常的情况下，所述控制单元基于正常的所述状态量，来继续进行所述电动机的驱动控制；或，角度信息是所述状态量之一，所述控制单元在没有检测出所述检测器的异常的情况下，通过使用由多个所述传感器单元检测出的多个所述角度信息，来计算出所述角度信息的绝对角度；在检测出所述检测器的异常的情况下，通过使用正常的所述角度信息和即将检测出异常之前的所述角度信息以及所述绝对角度，来计算出“检测出异常之后的所述绝对角度”。
发明的效果
根据本发明的检测装置，通过具备多个传感器单元，其中，每个传感器单元具备多个检测单元，并且，使用“能够进行错误检测的通信方式”，以便使得在发生了异常之后，也能够检测出具有足够的精确度的转向扭矩等，从而搭载了上述检测装置的电动助力转向装置就能够继续进行动作。还有，通过使各个传感器单元具有相同的结构，使得上述检测装置易于制造，并且，在将信号线合并成一条信号线的情况下，就能够减少故障率以及成本。
还有，根据本发明的电动助力转向装置，通过搭载了具备多个传感器单元的检测器，其中，每个传感器单元具备多个检测单元，并且，传感器单元内的多个检测单元通过相同的信号线来输出信号，还有，基于由检测单元检测出的状态量来估计出“任意时间的状态量”，使得即使在检测器中发生了异常，也能够继续进行动作，并且，能够抑制信号线的数目，还能够对检测出的状态量的获取时刻的偏差进行补正，从而获取适当的状态量。
附图说明
图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。
图2是表示电动助力转向装置的控制系统的结构示例的结构框图。
图3是表示包括了本发明的检测装置(第1实施方式)以及电动助力转向装置的整体的结构示例的结构图。
图4是用于说明扭矩检测单元的结构示例的构造图。
图5是用于说明扭矩检测单元的动作示例的概略图。
图6是表示转向角检测单元的结构示例的概略图，其中，图6的(A)为顶视图，图6的(B)为仅示出了转向角检测单元的一部分的立体图。
图7是表示传感器IC周围的结构示例(第1实施方式)的结构框图。
图8是表示传感器IC的结构示例(第1实施方式)的结构框图。
图9是表示SENT帧的结构的概略图。
图10是表示在扭矩传感器IC中发生了异常的场合的动作示例(第1实施方式)的流程图。
图11是表示在转向角传感器IC中发生了异常的场合的动作示例(第1实施方式)的流程图。
图12是表示在扭矩信号线中发生了异常的场合的动作示例(第1实施方式)的流程图。
图13是表示在转向角信号线中发生了异常的场合的动作示例(第1实施方式)的流程图。
图14是表示追加了同步功能的SENT帧的结构的概略图。
图15是表示传感器IC周围的结构示例(第2实施方式)的结构框图。
图16是表示传感器IC周围的结构示例(第3实施方式)的结构框图。
图17是表示传感器IC的结构示例(第4实施方式)的结构框图。
图18是表示本发明的结构示例(第5实施方式)的结构图。
图19是表示传感器IC周围的结构示例(第5实施方式)的结构框图。
图20是表示传感器IC的结构示例(第5实施方式)的结构框图。
图21是表示与主脉冲相对应的SENT派生协议的帧结构的概略图。
图22是表示主脉冲的示例的概略图。
图23是表示ECU的结构示例(第5实施方式)的结构框图。
图24是用于说明“估计值的计算方法”的图。
图25是表示ECU的动作示例(第5实施方式)的流程图。
图26是表示在扭矩传感器IC中发生了异常的场合的异常检测单元的动作示例(第5实施方式)的流程图。
图27是表示在转向角传感器IC中发生了异常的场合的异常检测单元的动作示例(第5实施方式)的流程图。
图28是表示在扭矩信号线中发生了异常的场合的异常检测单元的动作示例(第5实施方式)的流程图。
图29是表示在转向角信号线中发生了异常的场合的异常检测单元的动作示例(第5实施方式)的流程图。
图30是表示传感器IC周围的结构示例(第6实施方式)的结构框图。
图31是表示传感器IC周围的结构示例(第7实施方式)的结构框图。
图32是表示传感器IC的结构示例(第8实施方式)的结构框图。
具体实施方式
本发明为一种检测装置以及一种搭载了该检测装置的电动助力转向装置，该检测装置具有“具备多个传感器单元”的冗余结构，其中，每个传感器单元具备多个检测单元，并且，检测出作为“用来表示检测对象的状态”的状态量的扭矩、旋转角等，还有，该检测装置通过“能够进行错误检测的通信方式”，来输出检测出的状态量(检测值)。另外，本发明为一种搭载了检测器的电动助力转向装置(EPS)，该检测器具有如上所述的冗余结构，并且，检测出作为“用来表示检测对象的状态”的状态量的扭矩、旋转角等。还有，在本发明中，通过总线将EPS内的诸如ECU之类的控制单元与检测器连接起来，并且，传感器单元内的多个检测单元通过使用相同的总线(信号线)来进行控制单元和信号的输入/输出。可以通过从控制单元输出的选择信息，来选择“用于输出检测出的状态量(检测值)”的检测单元。还有，因为存在“从检测单元经由相同的信号线输出的检测值”的获取时刻的偏差，所以通过基于过去的检测值来估计出“任意时间的状态量”(估计状态量，下面，将其称为“估计值”)，就能够减少“起因于上述偏差”的检测值的变动(误差)的影响。检测器可以通过“能够进行错误检测的通信方式”，来输出检测值。
通过这样做，控制单元通过对检测值进行比较等，就能够判断出“在传感器单元中发生的异常”，并且，通过所使用的通信方式中的错误检测功能，就能够判断出“在检测值流经的信号线等处发生的异常”。还有，因为具备了多个传感器单元，所以能够将各个传感器单元都作为其他的传感器单元的备份，在存在“因为发生了异常，所以无法输出正确的检测值”的传感器单元的情况下，电动助力转向装置通过使用“输出正确的检测值”的传感器单元的检测值，就能够继续进行动作。
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图3是表示包括了电动助力转向装置的整体的结构示例(第1实施方式)的图，检测装置检测出转向扭矩以及作为角度信息之一的转向角。也就是说，本检测装置作为具有多个“如图1所示的结构中的扭矩传感器10的功能和转向角传感器14的功能”的扭矩-角度传感器(torque-angle sensor)发挥作用。从图3的检测装置(扭矩-角度传感器)50输出的转向扭矩以及转向角被输入到作为控制单元的控制单元(ECU)200中，控制单元200基于转向扭矩以及转向角对“用来对转向盘1的转向力进行辅助”的电动机20进行控制。
检测装置50由扭矩检测单元60和转向角检测单元70来构成，其中，扭矩检测单元60检测出转向扭矩，转向角检测单元70检测出转向角。
图4是用于说明扭矩检测单元60的结构示例的图。
如图4的(A)所示那样，转向盘1的柱轴被划分成转向盘一侧的输入轴2a和转向齿轮一侧的输出轴2b。扭矩检测单元60具备“用于连接输入轴2a和输出轴2b”的扭力杆9、被固定在输入轴2a上的多极环形磁铁61、被固定在输出轴2b上的一对传感器磁轭(sensoryoke)62a以及62b、一对磁通收集磁轭(magnetism collecting yoke)63a以及63b和扭矩传感器IC(传感器单元)110。如图4的(A)所示那样，扭力杆9被连接成“输入轴2a以及输出轴2b的中心轴和扭力杆9的中心轴成为同轴连接”，当扭矩被施加在柱轴的圆周方向上的时侯，就会产生扭力。多极环形磁铁61呈圆筒形的形状，如图4的(B)所示那样，多极环形磁铁61被固定在输入轴2a上，从而使得“多极环形磁铁61的中心轴和扭力杆9的中心轴成为同轴连接”，还有，多极环形磁铁61的N极和S极在圆周方向上被交替磁化。如图4的(C)所示那样，环绕着多极环形磁铁61的传感器磁轭62a以及62b为一对由软磁材料制成的环形体，其被固定在输出轴2b上。呈长方形的形状的棘爪621a以及621b的数目分别与多极环形磁铁61的N极以及S极的数目相同，还有，棘爪621a以及621b分别以相等的间隔被设置在传感器磁轭62a以及62b的内周表面上。传感器磁轭62a的棘爪621a和传感器磁轭62b的棘爪621b以一定的间隔被交替配置在圆周方向上，从而使其与多极环形磁铁61的N极以及S极相对。如图4的(D)所示那样，一对磁通收集磁轭63a以及63b被配置成夹着传感器磁轭62a以及62b，还有，在磁通收集磁轭63a与磁通收集磁轭63b之间设置一定的间隔，扭矩传感器IC110被配置在这个一定的间隔中。扭矩传感器IC110通过信号线被连接到电动助力转向装置的ECU200。此外，尽管在本示例中，磁通收集磁轭63a以及63b为夹着传感器磁轭62a以及62b的结构，但在本发明中，也可以采用传感器磁轭62a以及62b夹着磁通收集磁轭63a以及63b的结构。
参照图5对具有这样的结构的扭矩检测单元60的动作进行说明。此外，为了使说明更容易理解，在图5中，多极环形磁铁61被描述为“呈平板的形状”，并且，改变了多极环形磁铁61的各个部分的缩尺比例。
在没有来自驾驶员的转向扭矩的输入的情况下，也就是说，在“转向扭矩没有被施加在输入轴2a以及输出轴2b上，从而扭力杆9没有发生扭曲(输入轴2a与输出轴2b之间的相对角度为零)”的情况下，配置多极环形磁铁61和传感器磁轭62a以及62b，以便使传感器磁轭62a以及62b的棘爪621a以及621b的中心与多极环形磁铁61的N极和S极之间的边界一致。在这种情况下，如图5的(A)所示那样，因为从多极环形磁铁61的N极产生的磁通量经由传感器磁轭62a以及62b流入S极，所以成为“在扭矩传感器IC110中没有磁通量流动”的状态。
在“驾驶员进行了转向操作，例如，最大的转向扭矩被输入进来”的情况下，也就是说，在“最大的转向扭矩被施加在输入轴2a以及输出轴2b上，从而扭力杆9发生最大的扭曲(相对角度为最大相对角度)”的情况下，如图5的(B)所示那样，从N极产生的磁通量经由传感器磁轭62b从磁通收集磁轭63b到达扭矩传感器IC110。该磁通量经由相反的一侧的传感器磁轭62a从相反的一侧的磁通收集磁轭63a返回到S极。此时，扭矩传感器IC110将与检测出的磁通量密度相对应的信息作为信号输出到ECU200，也就是说，扭矩传感器IC110将与转向扭矩成比例的信息作为信号输出到ECU200。在驾驶员以与图5的(B)中的方向相反的方向进行了转向操作的情况下，因为流经扭矩传感器IC110的磁通的方向发生反转，所以扭矩传感器IC110也可以检测出转向扭矩的方向。此外，下面，简单地将“与转向扭矩成比例的信息”称为“转向扭矩”。
在第1实施方式中，使用两组“磁通收集磁轭63a以及63b和扭矩传感器IC110”，还有，以一定的间隔在传感器磁轭62a以及62b的圆周方向上配置各组“磁通收集磁轭63a以及63b和扭矩传感器IC110”。
图6是表示转向角检测单元70的结构示例的概略图，其中，图6的(A)为转向角检测单元70的顶视图，还有，图6的(B)为仅示出了转向角检测单元70的副齿轮72a这一部分的立体图。此外，在图6中，仅描述了在说明转向角检测单元70的动作时所需的结构要素，并且，以简化形式描述了其形状。
如图6的(A)以及图6的(B)所示那样，转向角检测单元70具备被固定在输出轴2b上的主齿轮71、与主齿轮71嵌合的副齿轮72a以及72b、分别被固定在副齿轮72a以及72b上的双极磁铁73a以及73b(未在图中示出)和分别与副齿轮72a以及72b相对应并且被固定在齿轮箱(静止系统)上的转向角传感器IC(传感器单元)130以及140(未在图中示出)。还有，副齿轮72a以及72b具有不同的减速比，在检测范围内(例如，通过转向盘旋转了大约±1.5圈)，从与副齿轮72a形成一对的转向角传感器IC130输出的旋转角度(转向角)信息总是不同于从与副齿轮72b形成一对的转向角传感器IC140输出的旋转角度(转向角)信息。因此，在刚刚打开点火开关之后，就可以通过多次旋转的绝对角度来检测出旋转角度。
如上所述那样，检测装置50的扭矩检测单元60具备2个扭矩传感器IC，还有，转向角检测单元70具备2个转向角传感器IC。图7示出了其结构。如图7所示，扭矩检测单元60具备扭矩传感器IC110以及扭矩传感器IC120，并且，将由扭矩传感器IC110检测出的转向扭矩作为转向扭矩Th1来输出，将由扭矩传感器IC120检测出的转向扭矩作为转向扭矩Th2来输出；转向角检测单元70具备转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140，并且，将由转向角传感器IC130检测出的旋转角(转向角)作为转向角θ1来输出，将由转向角传感器IC140检测出的旋转角(转向角)作为转向角θ2来输出。还有，扭矩传感器IC110以及转向角传感器IC130共享电源1以及GND1(接地)；扭矩传感器IC120以及转向角传感器IC140共享电源2以及GND2。通过采用这样的结构，即使在任意的电线(供电线、接地线)中发生了异常的情况下，因为正常的IC会继续存在，所以可以继续进行转向扭矩检测以及转向角检测。
关于扭矩传感器IC110以及扭矩传感器IC120和转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140，尽管由于扭矩传感器IC110以及扭矩传感器IC120检测出磁通量密度的强度，还有，转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140检测出磁通量密度的方向，所以扭矩传感器IC的基本功能不同于转向角传感器IC的基本功能，但扭矩传感器IC和转向角传感器IC的结构以及从各个传感器IC输出的信号的处理方法是相同的。因此，下面，将扭矩传感器IC和转向角传感器IC作为共通的传感器IC，对其结构以及其动作进行说明。
图8示出了传感器IC的结构示例。如图8所示，传感器IC具备检测单元101、检测单元102以及通信单元103。
检测单元101输出与检测出的状态量相对应的信号(检测值)Dva，还有，检测单元102输出与检测出的状态量相对应的信号(检测值)Dvb。
通信单元103通过作为具有错误检测功能的信号协议之一的SENT(Single EdgeNibble Transmission，单边半字节传输)方式，将检测值Dva以及检测值Dvb合并在一个SENT帧Sf里并将其输出。SENT是由SAE(Society of Automotive Engineers，美国汽车工程师协会)制定的编码方式，图9示出了用于SENT通信的帧结构的概要。在SENT通信中，一个帧由同步session、状态session、数据session、CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)session以及暂停session来构成。同步session被用于使发送器与接收器同步。状态session被用于发送错误代码等。要发送/接收的数据本身被存储在数据session中。通过使用CRC session来进行错误检测。也就是说，通过使用了多项式(生成多项式)的CRC方式来计算出CRC数据，并且，将计算出的CRC数据存储在CRC session中。接收侧(在本实施方式中，接收侧为ECU200)基于被存储在CRC session中的CRC数据，并且，使用与通信单元103相同的多项式，来进行错误检测。暂停session被用于使帧长保持不变。还有，检测值Dva以及检测值Dvb被分配给数据session。如图9所示那样，因为数据session由信号1(Signal1)的数据1～数据3(Data 1～Data 3)以及信号2(Signal 2)的数据1～数据3(Data1～Data 3)来构成，并且，每个数据均由4个bit来构成，所以总共24个bit的数据被存储在数据session中，即，来自检测单元101的12个bit的数据以及来自检测单元102的12个bit的数据被存储在数据session中，然后，被输出到传感器IC的外部。
在扭矩传感器IC110中，将检测值Dva以及检测值Dvb作为转向扭矩检测值Th1a以及转向扭矩检测值Th1b，SENT帧Sf为转向扭矩Th1。还有，在扭矩传感器IC120中，将检测值Dva以及检测值Dvb作为转向扭矩检测值Th2a以及转向扭矩检测值Th2b，SENT帧Sf为转向扭矩Th2。另外，在转向角传感器IC130中，将检测值Dva以及检测值Dvb作为转向角检测值θ1a以及转向角检测值θ1b，SENT帧Sf为转向角θ1。还有，在转向角传感器IC140中，将检测值Dva以及检测值Dvb作为转向角检测值θ2a以及转向角检测值θ2b，SENT帧Sf为转向角θ2。
在这样的结构中，对第1实施方式的检测装置50的动作示例进行说明。此外，下面，将“－1”添加到扭矩传感器IC110的结构要素的标记中，将“－2”添加到扭矩传感器IC120的结构要素的标记中，将“－3”添加到转向角传感器IC130的结构要素的标记中，将“－4”添加到转向角传感器IC140的结构要素的标记中。通过这样做，就能够将扭矩传感器IC110、扭矩传感器IC120、转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140区别开来。
首先，对扭矩检测单元60的动作示例进行说明。
当对应于“多极环形磁铁61与传感器磁轭62a以及62b之间的位置关系”的磁通量密度流向扭矩传感器IC110以及扭矩传感器IC120的时候，4个检测单元检测出该磁通量密度，也就是说，扭矩传感器IC110内的检测单元101－1以及检测单元102－1和扭矩传感器IC120内的检测单元101－2以及检测单元102－2检测出该磁通量密度。然后，检测单元101－1将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值Th1a输出到通信单元103－1，检测单元102－1将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值Th1b输出到通信单元103－1，检测单元101－2将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值Th2a输出到通信单元103－2，检测单元102－2将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值Th2b输出到通信单元103－2。通信单元103－1将被输入进来的转向扭矩检测值Th1a以及Th1b收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向扭矩Th1输出。还有，通信单元103－2将被输入进来的转向扭矩检测值Th2a以及Th2b收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向扭矩Th2输出。转向扭矩Th1以及Th2被输入到ECU200中。
接下来，对转向角检测单元70的动作示例进行说明。
4个检测单元根据两对双极磁铁与转向角传感器IC之间的位置关系来检测出双极磁铁的旋转角度(转向角)，也就是说，转向角传感器IC130内的检测单元101－3以及检测单元102－3和转向角传感器IC140内的检测单元101－4以及检测单元102－4根据两对双极磁铁与转向角传感器IC之间的位置关系，来检测出旋转角度(转向角)。然后，检测单元101－3将检测出的转向角作为转向角检测值θ1a输出到通信单元103－3，检测单元102－3将检测出的转向角作为转向角检测值θ1b输出到通信单元103－3，检测单元101－4将检测出的转向角作为转向角检测值θ2a输出到通信单元103－4，检测单元102－4将检测出的转向角作为转向角检测值θ2b输出到通信单元103－4。通信单元103－3将被输入进来的转向角检测值θ1a以及θ1b收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向角θ1输出。还有，通信单元103－4将被输入进来的转向角检测值θ2a以及θ2b收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向角θ2输出。转向角θ1以及θ2被输入到ECU200中。
基于如上所述的检测装置50的动作示例，按照异常发生的地方，分别对电动助力转向装置内的ECU200中的异常检测方法以及检测值的精确度确认方法进行说明。
首先，参照图10的流程图对“在扭矩传感器IC中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，ECU200通过使用从扭矩传感器IC110输出的转向扭矩Th1来进行控制。
ECU200输入转向扭矩Th1以及转向扭矩Th2(步骤S10)，计算出被收纳到转向扭矩Th1中的转向扭矩检测值Th1a与转向扭矩检测值Th1b之间的差分dTh1(＝Th1a－Th1b)以及被收纳到转向扭矩Th2中的转向扭矩检测值Th2a与转向扭矩检测值Th2b之间的差分dTh2(＝Th2a－Th2b)(步骤S11)，对差分dTh1以及差分dTh2和所规定的阈值FxT进行比较。在扭矩传感器IC中发生了异常的情况下，由于发生了异常的扭矩传感器IC所输出的转向扭矩之间的差分的大小超过了阈值FxT，所以能够检测出异常。在差分dTh1(绝对值)大于阈值FxT的情况下(步骤S12)，就判断为“在扭矩传感器IC110中发生了异常”(步骤S13)，在差分dTh2(绝对值)大于阈值FxT的情况下(步骤S14)，就判断为“在扭矩传感器IC120中发生了异常”(步骤S15)。在差分的大小没有超过阈值FxT的情况下，就判断为“没有发生异常”，并且，还判断为“该转向扭矩检测值具有足够的精确度”。因此，在判断为“在扭矩传感器IC110中发生了异常”的情况下(步骤S16)，如果扭矩传感器IC120没有发生异常的话(步骤S17)，则认为“转向扭矩检测值Th2a以及转向扭矩检测值Th2b具有足够的精确度”，通过使用转向扭矩检测值Th2a以及转向扭矩检测值Th2b来继续进行处理(步骤S18)。如果在扭矩传感器IC120中发生了异常的话(步骤S17)，则认为“在扭矩传感器IC110以及扭矩传感器IC120中均发生了异常”，从而发出警告(步骤S19)。
此外，尽管针对差分dTh1以及差分dTh2，使用相同的阈值FxT来进行比较，但也可以使用不同的阈值来进行比较。
接下来，参照图11的流程图对“在转向角传感器IC中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，ECU200基于从转向角传感器IC130输出的转向角θ1以及从转向角传感器IC140输出的转向角θ2，来计算出绝对角度(步骤S32)。
在这种情况下，与扭矩传感器IC的场合相同，ECU200输入转向角θ1以及转向角θ2(步骤S20)，计算出被收纳到转向角θ1中的转向角检测值θ1a与转向角检测值θ1b之间的差分dθ1(＝θ1a－θ1b)以及被收纳到转向角θ2中的转向角检测值θ2a与转向角检测值θ2b之间的差分dθ2(＝θ2a－θ2b)(步骤S21)，对差分dθ1以及差分dθ2和所规定的阈值FxA进行比较。在转向角传感器IC中发生了异常的情况下，由于针对“发生了异常的转向角传感器IC所输出的转向角”的差分的大小超过了阈值FxA，所以能够检测出异常。在差分dθ1(绝对值)大于阈值FxA的情况下(步骤S22)，就判断为“在转向角传感器IC130中发生了异常”(步骤S23)，在差分dTh2(绝对值)大于阈值FxA的情况下(步骤S24)，就判断为“在转向角传感器IC140中发生了异常”(步骤S25)。在差分的大小没有超过阈值FxA的情况下，就判断为“没有发生异常”，并且，还判断为“该转向角检测值具有足够的精确度”。然而，在判断为“在一方的转向角传感器IC中发生了异常”的情况下，因为即使判断为“来自另一方的转向角传感器IC的转向角检测值具有足够的精确度”，也无法基于该转向角检测值来直接计算出绝对角度，所以基于“即将发生异常之前的绝对角度信息”，来计算出绝对角度。也就是说，ECU200保持从转向角传感器IC130输入进来的转向角θ1以及从转向角传感器IC140输入进来的转向角θ2和基于转向角θ1以及转向角θ2来求得的绝对角度，直到输入下一个转向角θ1以及下一个转向角θ2为止。然后，在判断为“在转向角传感器IC130中发生了异常(步骤S26)，在转向角传感器IC140中没有发生异常(步骤S27)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ2与“即将发生异常之前的转向角θ2”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S28)。在判断为“在转向角传感器IC130中没有发生异常(步骤S26)，在转向角传感器IC140中发生了异常(步骤S29)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ1与“即将发生异常之前的转向角θ1”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S30)。在判断为“在转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140中均发生了异常”的情况下，发出警告(步骤S31)。
此外，尽管针对差分dθ1以及差分dθ2，使用相同的阈值FxA来进行比较，但也可以使用不同的阈值来进行比较。
接下来，参照图12的流程图，对“在用于连接扭矩传感器IC和ECU200并且传递转向扭矩(信号)的信号线(下面，将其称为“扭矩信号线”)中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，ECU200通过使用从扭矩传感器IC110输出的转向扭矩Th1来进行控制。
ECU200通过使用转向扭矩Th1以及转向扭矩Th2的各自的SENT帧中的CRC session的值(CRC数据)，来确认有无异常。在扭矩信号线中发生了异常的情况下，因为CRC数据与期待值不同，所以能够检测出异常。ECU200确认转向扭矩Th1以及转向扭矩Th2的各自的CRC数据(步骤S40)，在转向扭矩Th1的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S41)，就判断为“在扭矩传感器IC110与ECU200之间的扭矩信号线(下面，将其称为“扭矩信号线1”)中发生了异常”(步骤S42)，在转向扭矩Th2的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S43)，就判断为“在扭矩传感器IC120与ECU200之间的扭矩信号线(下面，将其称为“扭矩信号线2”)中发生了异常”(步骤S44)。在CRC数据是期待值的情况下，就判断为“在扭矩信号线中没有发生异常”。因此，在判断为“在扭矩信号线1中发生了异常”的情况下(步骤S45)，如果扭矩信号线2没有发生异常的话(步骤S46)，则通过使用转向扭矩Th2来继续进行处理(步骤S47)。如果在扭矩信号线2中发生了异常的话(步骤S46)，则发出警告(步骤S48)。
接下来，参照图13的流程图，对“在用于连接转向角传感器IC和ECU200并且传递转向角(信号)的信号线(下面，将其称为“转向角信号线”)中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，ECU200通过使用从转向角传感器IC130输出的转向角θ1以及从转向角传感器IC140输出的转向角θ2，来计算出绝对角度(步骤S61)。
在这种情况下，与转向扭矩信号线的场合相同，ECU200通过使用转向角θ1以及转向角θ2的各自的SENT帧中的CRC数据，来确认有无异常。在转向角信号线中发生了异常的情况下，因为CRC数据与期待值不同，所以能够检测出异常。ECU200确认转向角θ1以及转向角θ2的各自的CRC数据(步骤S50)，在转向角θ1的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S51)，就判断为“在转向角传感器IC130与ECU200之间的转向角信号线(下面，将其称为“转向角信号线1”)中发生了异常”(步骤S52)，在转向角θ2的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S53)，就判断为“在转向角传感器IC140与ECU200之间的转向角信号线(下面，将其称为“转向角信号线2”)中发生了异常”(步骤S54)。在CRC数据是期待值的情况下，就判断为“在转向角信号线中没有发生异常”。然而，在判断为“在一方的转向角信号线中发生了异常”的情况下，因为即使判断为“在另一方的转向角信号线中没有发生异常”，也无法基于来自另一方的转向角信号线的转向角来直接计算出绝对角度，所以与“在转向角传感器IC中发生了异常”的场合相同，基于“即将发生异常之前的绝对角度信息”，来计算出绝对角度。也就是说，在判断为“在转向角信号线1中发生了异常(步骤S55)，在转向角信号线2中没有发生异常(步骤S56)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ2与“即将发生异常之前的转向角θ2”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S57)。在判断为“在转向角信号线1中没有发生异常(步骤S55)，在转向角信号线2中发生了异常(步骤S58)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ1与“即将发生异常之前的转向角θ1”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S59)。在判断为“在转向角信号线1以及转向角信号线2中均发生了异常”的情况下，发出警告(步骤S60)。此外，也可以检测出起因于外部噪声的异常。
最后，对“在与各个传感器IC相连接的电源1以及电源2的供电线(下面，将它们分别称为“供电线1”以及“供电线2”)和GND1以及GND2的接地线(下面，将它们分别称为“接地线1”以及“接地线2”)中发生了异常的场合”进行说明。
在电线(供电线、接地线)中发生了异常的情况下，因为处于“被供应给与发生了异常的电线相连接的传感器IC的电源电压偏离了传感器IC的正常工作范围”的状态，所以通过被收纳到来自这些传感器IC的转向扭矩中的2个转向扭矩检测值的比较检查(comparison check，比较检查是指“确认作为比较检查的对象的两个数据是否一致”)，或/和，被收纳到来自这些传感器IC的转向角中的2个转向角检测值的比较检查，或者，转向扭矩或/和转向角的SENT帧中的CRC数据的检查，就能够检测出异常。例如，在“通过转向扭矩检测值Th1a以及转向扭矩检测值Th1b的比较检查或/和转向角检测值θ1a以及转向角检测值θ1b的比较检查，确认了不一致”的情况下，或者，在“转向扭矩Th1或/和转向角θ1的SENT帧中的CRC数据与期待值不同”的情况下，能够判断出“在供电线1或/和接地线1中发生了异常”。在针对转向扭矩检测值以及转向角检测值的比较检查和转向扭矩以及转向角的SENT帧中的CRC数据的检查的结果没有问题的情况下，就判断为“该转向扭矩检测值以及该转向角检测值具有足够的精确度”。因此，例如，在判断为“在供电线1或/和接地线1中发生了异常”的情况下，如果转向扭矩检测值Th2a以及转向扭矩检测值Th2b的比较检查、转向角检测值θ2a以及转向角检测值θ2b的比较检查和转向扭矩Th2以及转向角θ2的SENT帧中的CRC数据的检查的各个结果都没有问题的话，则判断为“转向扭矩检测值Th2a以及转向扭矩检测值Th2b和转向角检测值θ2a以及转向角检测值θ2b具有足够的精确度”，通过使用这些检测值来继续进行处理。然而，在仅仅基于转向角检测值θ2a以及转向角检测值θ2b来计算出绝对角度的情况下，与“在转向角传感器IC或转向角信号线中发生了异常”的场合相同，基于“即将发生异常之前的绝对角度信息”，来计算出绝对角度。在判断为“在供电线2或/和接地线2中发生了异常”的情况下，也以相同的方式来继续进行处理。
就这样，因为检测装置50具备2个扭矩传感器IC和2个转向角传感器IC，并且，各个传感器IC具备2个检测单元，还有，通信单元通过SENT通信将转向扭矩以及转向角输出到ECU200，所以ECU200能够判断出“在传感器IC以及电线中发生的异常”，在一方的传感器IC或电线中发生了异常的情况下，可以通过使用另一方的传感器IC或电线来继续进行处理。
此外，在通常情况下，尽管SENT通信是异步通信，但如图14所示那样，也可以通过使用与来自ECU200的触发脉冲同步的通信，从而能够以与ECU200的控制的周期(控制周期)同步的方式来获取检测值。通过这样做，就能够实现更加稳定的控制。还有，也可以使用SENT通信以外的具有错误检测功能的信号协议。
尽管第1实施方式是由扭矩检测单元60和转向角检测单元70来构成的，但也可以仅仅由扭矩检测单元60来构成，或者，仅仅由转向角检测单元70来构成。图15示出了“仅仅由扭矩检测单元60来构成”的结构示例(第2实施方式)，还有，图16示出了“仅仅由转向角检测单元70来构成”的结构示例(第3实施方式)。如图15所示的第2实施方式的动作与第1实施方式中的扭矩检测单元60的动作相同，还有，如图16所示的第3实施方式的动作与第1实施方式中的转向角检测单元70的动作相同。
还有，尽管在第1实施方式中的各个传感器IC都只具备1个通信单元，但也可以为每个检测单元都准备通信单元，从而使得各个传感器IC都具备2个通信单元。图17示出了“具备2个通信单元的传感器IC”的结构示例(第4实施方式)。在第4实施方式中，从检测单元101输出的检测值Dva被输入到通信单元104中，还有，从检测单元102输出的检测值Dvb被输入到通信单元105中。与通信单元103相同，通信单元104通过SENT方式将检测值Dva作为SENT帧Sf1来输出。通信单元105也通过SENT方式将检测值Dvb作为SENT帧Sf2来输出。通过这样做，与第1实施方式相比，尽管信号线会增加，但能够分散因在信号线中发生的异常而带来的“无法获取正常的检测值”的风险。
尽管在如上所述的实施方式(第1实施方式～第4实施方式)中，将检测装置用于检测出电动助力转向装置中的转向扭矩以及转向角，但也可以将检测装置用于检测出转向扭矩以及转向角以外的状态量(例如，也可以将检测装置用于检测出电动机的旋转角等)，还有，也可以将检测装置应用在电动助力转向装置以外的装置。
对本发明的其他的实施方式进行说明。
图18是表示本发明的第5实施方式的结构示例的图，与如图3所示的第1实施方式中的检测装置50相同，检测器150作为具有多个“如图1所示的结构中的扭矩传感器10的功能和转向角传感器14的功能”的扭矩-角度传感器发挥作用，并且，检测出转向扭矩以及作为角度信息之一的转向角。从图18的检测器(扭矩-角度传感器)150输出的转向扭矩以及转向角被输入到作为控制单元的控制单元(ECU)300中，与图3中的ECU200相同，控制单元300基于转向扭矩以及转向角对“用来对转向盘1的转向力进行辅助”的电动机20进行控制。
关于本实施方式，首先，对检测器150的结构示例进行说明。
检测器150由扭矩检测单元160和转向角检测单元170来构成，其中，扭矩检测单元160检测出转向扭矩，转向角检测单元170检测出转向角。
尽管扭矩检测单元160具有与如图4所示的第1实施方式中的扭矩检测单元60相同的结构，但在扭矩检测单元160中，通过配置了扭矩传感器IC210来代替扭矩传感器IC110，并且，扭矩传感器IC210通过信号线与ECU300相连接。还有，扭矩检测单元160进行与如图5所示的第1实施方式中的扭矩检测单元60的动作相同的动作。在这种情况下，扭矩传感器IC210进行扭矩传感器IC110的动作。
尽管转向角检测单元170具有与如由图6来表示的概略结构示例所示的第1实施方式中的转向角检测单元70相同的结构，并且，进行相同的动作，但在转向角检测单元170中，通过具备转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240来代替转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140，并且，转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240分别进行转向角传感器IC130以及转向角传感器IC140的动作。
检测器150的扭矩检测单元160具备2个扭矩传感器IC，还有，转向角检测单元170具备2个转向角传感器IC，图19示出了其结构。如图19所示，扭矩检测单元160具备扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220，扭矩传感器IC210经由信号线11输出检测出的转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1，扭矩传感器IC220经由信号线21输出检测出的转向扭矩Tha2以及转向扭矩Thb2。还有，转向角检测单元170具备转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240，转向角传感器IC230经由信号线12输出检测出的旋转角(转向角)θa1以及θb1，转向角传感器IC240经由信号线22输出检测出的转向角θa2以及θb2。从ECU300输出的主脉冲(选择信息)MP经由与各个传感器IC相连接的信号线被输入到扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220和转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240中。还有，扭矩传感器IC210以及转向角传感器IC230共享电源1以及GND(接地)1；扭矩传感器IC220以及转向角传感器IC240共享电源2以及GND2。通过采用这样的结构，与第1实施方式的场合相同，即使在任意的电线(供电线、接地线)中发生了异常的情况下，因为正常的IC会继续存在，所以可以继续进行转向扭矩检测以及转向角检测。
关于扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220和转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240，尽管由于扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220检测出磁通量密度的强度，还有，转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240检测出磁通量密度的方向，所以扭矩传感器IC的基本功能不同于转向角传感器IC的基本功能，但扭矩传感器IC和转向角传感器IC的结构以及针对各个传感器IC的输入/输出信号的处理方法是相同的。因此，下面，将扭矩传感器IC和转向角传感器IC作为共通的传感器IC，对其结构以及其动作进行说明。
图20示出了传感器IC的结构示例。如图20所示，传感器IC具备检测单元101以及检测单元102和通信单元203以及通信单元204。
与第1实施方式的场合相同，检测单元101输出与检测出的状态量相对应的信号(检测值)Dva，还有，检测单元102输出与检测出的状态量相对应的信号(检测值)Dvb。
通信单元203通过SENT方式将检测值Dva作为SENT帧Sfa，并经由信号线将其输出到ECU300。与通信单元203相同，通信单元204也通过SENT方式将检测值Dvb作为SENT帧Sfb，并经由信号线将其输出到ECU300。
尽管SENT帧Sfa以及SENT帧Sfb经由相同的信号线被输出到ECU300，但是由从ECU300输出的主脉冲MP来决定“SENT帧Sfa以及SENT帧Sfb中的哪一帧会被输出到ECU300”。也就是说，为每个检测单元定义固有的主脉冲，通信单元203以及通信单元204在被输入进来的主脉冲MP为针对与自身相连接的检测单元的主脉冲的情况下，从检测单元输入检测值，并且，将该检测值作为SENT帧来输出。作为主脉冲，例如，使用具有所规定的时间长度的低电平信号，还有，通过针对每个检测单元改变时间长度，来定义固有的主脉冲。因此，通信单元203以及通信单元204通过检查主脉冲的低电平时间，来决定是否输出SENT帧。图21示出了与主脉冲相对应的SENT派生协议的帧结构的概略。该派生协议是将主脉冲添加到SENT帧的开始部分的协议。作为“为各个检测单元而定义的主脉冲”，例如，将如图22所示那样的低电平时间为T1以及T2的主脉冲(下面，将它们分别称为“T1主脉冲”以及“T2主脉冲”)分别分配给检测单元101以及检测单元102。此外，作为主脉冲，也可以使用低电平信号以外的信号，还有，也可以通过针对每个检测单元改变数值等，而不是改变时间长度，来定义固有的主脉冲。
在扭矩传感器IC210中，检测值Dva以及检测值Dvb为转向扭矩检测值，SENT帧Sfa以及SENT帧Sfb分别为转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1。还有，在扭矩传感器IC220中，检测值Dva以及检测值Dvb为转向扭矩检测值，SENT帧Sfa以及SENT帧Sfb分别为转向扭矩Tha2以及转向扭矩Thb2。另外，在转向角传感器IC230中，检测值Dva以及检测值Dvb为转向角检测值，SENT帧Sfa以及SENT帧Sfb分别为转向角θa1以及转向角θb1。还有，在转向角传感器IC240中，检测值Dva以及检测值Dvb为转向角检测值，SENT帧Sfa以及SENT帧Sfb分别为转向角θa2以及转向角θb2。
接下来，对ECU300的结构示例进行说明。
图23示出了ECU300的结构示例。如图23所示，ECU300具备状态量估计单元310、异常检测单元320以及电动机驱动控制单元330。
状态量估计单元310通过使用从检测器150经由信号线输出的SENT帧中的检测值，来计算出估计值。具体而言，状态量估计单元310基于转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1来计算出转向扭矩的估计值The1，基于转向角θa1以及转向角θb1来计算出转向角的估计值θe1，基于转向扭矩Tha2以及转向扭矩Thb2来计算出转向扭矩的估计值The2，基于转向角θa2以及转向角θb2来计算出转向角的估计值θe2。
在这里，以“基于转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1来计算出转向扭矩的估计值The1”为例，对计算方法进行说明。此外，尽管准确地说，通过使用分别被存储在转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1中的转向扭矩检测值来计算出估计值，但在下面的说明中，也将“转向扭矩检测值”简称为“转向扭矩”，来进行说明。
按照周期L交替地获取转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1，并且，例如，如图24的(A)以及图24的(B)中的黑圆点所示那样，转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1经由信号线11被输入到状态量估计单元310中。在这种情况下，基于在时刻t1以及时刻t3的转向转矩Tha1(Tha1(t1)、Tha1(t3))，并且，通过线性近似，来计算出如白圆点所示的在时刻t4的转向转矩Tha1的估计值，也就是说，通过下述式1来计算出如白圆点所示的在时刻t4的转向转矩Tha1的估计值，然后，将其作为估计值The1来输出(参照图24的(A))。
式1
Figure BDA0001912760330000231
同样地，基于转向转矩Tha1(t3)以及转向转矩Tha1(t5)，并且，通过线性近似，来计算出在时刻t6的转向转矩Tha1的估计值，然后，将其作为估计值The1来输出(参照图24的(A))。关于转向转矩Thb1的估计值，同样地，也基于转向转矩Thb1(t2)以及转向转矩Thb1(t4)来计算出在时刻t5的估计值，然后，将其作为估计值The1来输出(参照图24的(B))，还有，基于转向转矩Thb1(t4)以及转向转矩Thb1(t6)来计算出在时刻t7的估计值，然后，将其作为估计值The1来输出(参照图24的(B))。通过这样做，转向扭矩Tha1以及转向扭矩Thb1的估计值就能够作为估计值The1交替地被输出。
估计值θe1、估计值The2以及估计值θe2也是以与估计值The1的场合相同的方式来计算出的。此外，也可以通过“使用3个或更多个检测值”的线性近似来计算出估计值，而不是通过如上所述的“使用了2个检测值”的线性近似来计算出估计值，还有，也可以通过曲线近似来计算出估计值。
异常检测单元320通过“基于从检测器150输出的SENT帧中的检测值以及从状态量估计单元310输出的估计值”的异常检测(下面，将其称为“异常检测1”)和使用了SENT帧中的CRC session的值(CRC数据)的异常检测(下面，将其称为“异常检测2”)，来检测出检测器150的异常。如上所述那样，因为在各个时刻，可以获得各个传感器IC内的2个检测单元中的一方的检测值和另一方的估计值，所以在异常检测1中，在这两个值的差分的大小(绝对值)大于所规定的阈值的情况下，就判断为“在检测器150中发生了异常”。在异常检测2中，在CRC数据与期待值不同的情况下，就判断为“发生了异常”。在判断为“发生了异常”的情况下，如果仍然存在正常的传感器IC的话，则将该传感器IC的检测值输出到电动机驱动控制单元330。扭矩传感器IC的检测值作为转向转矩Th被输出到电动机驱动控制单元330，转向角传感器IC的检测值作为转向角θ被输出到电动机驱动控制单元330。在判断为“没有发生异常”的情况下，输出“扭矩检测单元160以及转向角检测单元170各自所具有的2个传感器IC中的其中1个传感器IC的检测值”。此外，也可以输出“通过使用检测值以及估计值来计算出的值”，例如输出“检测值和估计值的平均值”，而不是输出检测值。
还有，异常检测单元320经由信号线将主脉冲MP输出到各个传感器IC。将如图22所示的T1主脉冲以及T2主脉冲作为主脉冲MP，并且，按照周期L交替地将其输出，以便使得从各个传感器IC内的2个检测单元101以及102交替地输入SENT帧。
电动机驱动控制单元330例如具备如图2所示的结构示例中的电流指令值运算单元31、加法单元32A、补偿信号生成单元34、电流限制单元33、减法单元32B、PI控制单元35、PWM控制单元36以及逆变器37，并且，通过相同的动作，基于从异常检测单元320输出的转向转矩Th以及转向角θ等，来对电动机20进行驱动控制。
在这样的结构中，对第5实施方式的动作示例进行说明。
首先，对检测器150的动作示例进行说明。此外，下面，将“－1”添加到扭矩传感器IC210的结构要素的标记中，将“－2”添加到扭矩传感器IC220的结构要素的标记中，将“－3”添加到转向角传感器IC230的结构要素的标记中，将“－4”添加到转向角传感器IC240的结构要素的标记中。通过这样做，就能够将扭矩传感器IC210、扭矩传感器IC220、转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240区别开来。
在扭矩检测单元160中，当对应于“多极环形磁铁61与传感器磁轭62a以及62b之间的位置关系”的磁通量密度流向扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220的时候，4个检测单元检测出该磁通量密度，也就是说，扭矩传感器IC210内的检测单元101－1以及检测单元102－1和扭矩传感器IC220内的检测单元101－2以及检测单元102－2检测出该磁通量密度。然后，检测单元101－1将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值DTha1输出到通信单元203－1，检测单元102－1将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值DThb1输出到通信单元204－1，检测单元101－2将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值DTha2输出到通信单元203－2，检测单元102－2将检测出的磁通量密度作为转向扭矩检测值DThb2输出到通信单元204－2。通信单元203－1在主脉冲MP为T1主脉冲的情况下，将被输入进来的转向扭矩检测值DTha1收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向扭矩Tha1经由信号线11输出；通信单元204－1在主脉冲MP为T2主脉冲的情况下，将被输入进来的转向扭矩检测值DThb1收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向扭矩Thb1经由信号线11输出。还有，通信单元203－2在主脉冲MP为T1主脉冲的情况下，将被输入进来的转向扭矩检测值Dtha2收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向扭矩Tha2经由信号线21输出；通信单元204－2在主脉冲MP为T2主脉冲的情况下，将被输入进来的转向扭矩检测值DThb2收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向扭矩Thb2经由信号线21输出。转向扭矩Tha1、转向扭矩Thb1、转向扭矩Tha2以及转向扭矩Thb2被输入到ECU300中。
在转向角检测单元170中，4个检测单元根据两对双极磁铁与转向角传感器IC之间的位置关系来检测出双极磁铁的旋转角度(转向角)，也就是说，转向角传感器IC230内的检测单元101－3以及检测单元102－3和转向角传感器IC240内的检测单元101－4以及检测单元102－4根据两对双极磁铁与转向角传感器IC之间的位置关系，来检测出旋转角度(转向角)。然后，检测单元101－3将检测出的转向角作为转向角检测值Dθa1输出到通信单元203－3，检测单元102－3将检测出的转向角作为转向角检测值Dθb1输出到通信单元204－3，检测单元101－4将检测出的转向角作为转向角检测值Dθa2输出到通信单元203－4，检测单元102－4将检测出的转向角作为转向角检测值Dθb2输出到通信单元204－4。通信单元203－3在主脉冲MP为T1主脉冲的情况下，将被输入进来的转向角检测值Dθa1收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向角θa1经由信号线12输出；通信单元204－3在主脉冲MP为T2主脉冲的情况下，将被输入进来的转向角检测值Dθb1收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向角θb1经由信号线12输出。还有，通信单元203－4在主脉冲MP为T1主脉冲的情况下，将被输入进来的转向角检测值Dθa2收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向角θa2经由信号线22输出；通信单元204－4在主脉冲MP为T2主脉冲的情况下，将被输入进来的转向角检测值Dθb2收纳到SENT帧中，并且，将其作为转向角θb2经由信号线22输出。转向角θa1、转向角θb1、转向角θa2以及转向角θb2被输入到ECU300中。
接下来，参照图25的流程图，对ECU300的动作示例进行说明。
为了获得检测值，ECU300内的异常检测单元320将主脉冲MP设定为T1主脉冲，并且，经由信号线将T1主脉冲输出到检测器150内的各个传感器IC(步骤S101)。
因为响应了T1主脉冲，扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220分别输出转向扭矩Tha1以及转向扭矩Tha2，还有，转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240分别输出转向角θa1以及转向角θa2，所以状态量估计单元310以及异常检测单元320输入转向扭矩Tha1以及转向扭矩Tha2和转向角θa1以及转向角θa2(步骤S102)。
状态量估计单元310基于被输入进来的Tha1、Tha2、θa1以及θa2和Tha1、Tha2、θa1以及θa2的过去值，并且，仿照式1，来计算出估计值The1、The2、θe1以及θe2(步骤S103)。因为在下一个周期的运算中使用这些估计值，所以保持这些估计值，直到下一个周期为止(步骤S104)。
异常检测单元320使用被输入进来的Tha1、Tha2、θa1以及θa2和“在前一个周期中计算出的被保持在状态量估计单元310中”的估计值，并且，通过如后所述的异常检测方法以及检测值的精确度确认方法，来进行异常检测(步骤S105)，在获得了转向扭矩Th以及转向角θ的情况下，将它们输出到电动机驱动控制单元330。电动机驱动控制单元330基于转向转矩Th以及转向角θ等，来对电动机20进行驱动控制(步骤S106)。
接下来，异常检测单元320将主脉冲MP设定为T2主脉冲，并且，经由信号线将T2主脉冲输出到检测器150内的各个传感器IC(步骤S107)。
因为响应了T2主脉冲，扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220分别输出转向扭矩Thb1以及转向扭矩Thb2，还有，转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240分别输出转向角θb1以及转向角θb2，所以状态量估计单元310以及异常检测单元320输入转向扭矩Thb1以及转向扭矩Thb2和转向角θb1以及转向角θb2(步骤S108)。
状态量估计单元310基于被输入进来的Thb1、Thb2、θb1以及θb2和Thb1、Thb2、θb1以及θb2的过去值，并且，仿照式1，来计算出估计值The1、The2、θe1以及θe2(步骤S109)。因为在下一个周期的运算中使用这些估计值，所以保持这些估计值，直到下一个周期为止(步骤S110)。
异常检测单元320使用被输入进来的Thb1、Thb2、θb1以及θb2和“在步骤S104中被保持在状态量估计单元310中”的估计值，来进行与步骤S105相同的异常检测(步骤S111)，电动机驱动控制单元330以与步骤S106相同的方式，对电动机20进行驱动控制(步骤S112)。
重复进行上述动作(步骤S101～步骤S112)，直到动作结束为止(步骤S113)。此外，也可以将状态量估计单元执行310的动作和异常检测单元320的动作的顺序反过来，还有，也可以并行执行状态量估计单元310的动作和异常检测单元320的动作。
按照异常发生的地方，分别对异常检测单元320中的异常检测方法以及检测值的精确度确认方法进行说明。此外，因为在“输入转向扭矩Tha1以及转向扭矩Tha2和转向角θa1以及转向角θa2”的场合和在“输入转向扭矩Thb1以及转向扭矩Thb2和转向角θb1以及转向角θb2”的场合都进行相同的动作，所以，下面，将“转向扭矩Tha1以及转向扭矩Tha2和转向扭矩Thb1以及转向扭矩Thb2”统称为“转向扭矩TH1以及转向扭矩TH2”，还有，将“转向角θa1以及转向角θa2和转向角θb1以及转向角θb2”统称为“转向角θ_1以及转向角θ_2”。还有，针对转向扭矩内的转向扭矩检测值以及转向角内的转向角检测值，也使用统称。
首先，参照图26的流程图对“在扭矩传感器IC中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，异常检测单元320将从扭矩传感器IC210输出的转向扭矩TH1内的转向扭矩检测值DTH1作为转向扭矩Th来输出。
异常检测单元320计算出被输入进来的转向扭矩TH1内的转向扭矩检测值DTH1与估计值The1之间的差分ΔTH1(＝DTH1－The1)以及转向扭矩TH2内的转向扭矩检测值DTH2与估计值The2之间的差分ΔTH2(＝DTH2－The2)(步骤S121)，对差分ΔTH1以及差分ΔTH2和所规定的阈值FXT进行比较。在扭矩传感器IC中发生了异常的情况下，由于发生了异常的扭矩传感器IC所输出的转向扭矩之间的差分的大小超过了阈值FXT，所以能够检测出异常。在差分ΔTH1(绝对值)大于阈值FXT的情况下(步骤S122)，就判断为“在扭矩传感器IC210中发生了异常”(步骤S123)，在差分ΔTH2(绝对值)大于阈值FXT的情况下(步骤S124)，就判断为“在扭矩传感器IC220中发生了异常”(步骤S125)。在差分的大小没有超过阈值FXT的情况下，就判断为“没有发生异常”，并且，还判断为“该转向扭矩检测值具有足够的精确度”。因此，在判断为“在扭矩传感器IC210中发生了异常”的情况下(步骤S126)，如果扭矩传感器IC220没有发生异常的话(步骤S127)，则认为“转向扭矩检测值DTH2具有足够的精确度”，将转向扭矩检测值DTH2作为转向扭矩Th来输出(步骤S128)。如果在扭矩传感器IC220中发生了异常的话(步骤S127)，则认为“在扭矩传感器IC210以及扭矩传感器IC220中均发生了异常”，从而发出警告(步骤S129)。在判断为“在扭矩传感器IC210中没有发生异常”的情况下(步骤S126)，继续将转向扭矩检测值DTH1作为转向扭矩Th来输出(步骤S130)。
此外，尽管针对差分ΔTH1以及差分ΔTH2，使用相同的阈值FXT来进行比较，但也可以使用不同的阈值来进行比较。
接下来，参照图27的流程图对“在转向角传感器IC中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，异常检测单元320基于从转向角传感器IC230输出的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1以及从转向角传感器IC240输出的转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2，来计算出绝对角度(步骤S142)。
异常检测单元320计算出被输入进来的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1与估计值θe1之间的差分Δθ_1(＝Dθ_1－θe1)以及转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2与估计值θe2之间的差分Δθ_2(＝Dθ_2－θe2)(步骤S131)，对差分Δθ_1以及差分Δθ_2和所规定的阈值FXA进行比较。在转向角传感器IC中发生了异常的情况下，由于针对“发生了异常的转向角传感器IC所输出的转向角”的差分的大小超过了阈值FXA，所以能够检测出异常。在差分Δθ_1(绝对值)大于阈值FXA的情况下(步骤S132)，就判断为“在转向角传感器IC230中发生了异常”(步骤S133)，在差分Δθ_2(绝对值)大于阈值FXA的情况下(步骤S134)，就判断为“在转向角传感器IC240中发生了异常”(步骤S135)。在差分的大小没有超过阈值FXA的情况下，就判断为“没有发生异常”，并且，还判断为“该转向角检测值具有足够的精确度”。然而，在判断为“在一方的转向角传感器IC中发生了异常”的情况下，因为即使判断为“来自另一方的转向角传感器IC的转向角检测值具有足够的精确度”，也无法基于该转向角检测值来直接计算出绝对角度，所以基于“即将发生异常之前的绝对角度信息”，来计算出绝对角度。也就是说，异常检测单元320保持从转向角传感器IC230输入进来的转向角θ_1以及从转向角传感器IC240输入进来的转向角θ_2和基于转向角θ_1以及转向角θ_2来求得的绝对角度，直到输入下一个转向角θ_1以及下一个转向角θ_2为止。然后，在判断为“在转向角传感器IC230中发生了异常(步骤S136)，在转向角传感器IC240中没有发生异常(步骤S137)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2与“即将发生异常之前的转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S138)。在判断为“在转向角传感器IC230中没有发生异常(步骤S136)，在转向角传感器IC240中发生了异常(步骤S139)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1与“即将发生异常之前的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S140)。在判断为“在转向角传感器IC230以及转向角传感器IC240中均发生了异常”的情况下，发出警告(步骤S141)。计算出的绝对角度被作为转向角θ输出(步骤S143)。
此外，尽管针对差分Δθ_1以及差分Δθ_2，使用相同的阈值FXA来进行比较，但也可以使用不同的阈值来进行比较。
接下来，参照图28的流程图，对“在用于连接扭矩传感器IC和ECU300并且传递转向扭矩(信号)的信号线(扭矩信号线)中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，异常检测单元320将从扭矩传感器IC210输出的转向扭矩TH1内的转向扭矩检测值DTH1作为转向扭矩Th来输出。
异常检测单元320通过使用转向扭矩TH1以及转向扭矩TH2的各自的SENT帧中的CRC数据，来确认有无异常。在扭矩信号线中发生了异常的情况下，因为CRC数据与期待值不同，所以能够检测出异常。异常检测单元320确认转向扭矩TH1以及转向扭矩TH2的各自的CRC数据(步骤S151)，在转向扭矩TH1的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S152)，就判断为“在扭矩传感器IC210与ECU300之间的扭矩信号线(扭矩信号线1)中发生了异常”(步骤S153)，在转向扭矩TH2的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S154)，就判断为“在扭矩传感器IC220与ECU300之间的扭矩信号线(扭矩信号线2)中发生了异常”(步骤S155)。在CRC数据是期待值的情况下，就判断为“在扭矩信号线中没有发生异常”。因此，在判断为“在扭矩信号线1中发生了异常”的情况下(步骤S156)，如果扭矩信号线2没有发生异常的话(步骤S157)，则将转向扭矩TH2内的转向扭矩检测值DTH2作为转向扭矩Th来输出(步骤S158)。如果在扭矩信号线2中发生了异常的话(步骤S157)，则发出警告(步骤S159)。在判断为“在扭矩信号线1中没有发生异常”的情况下(步骤S156)，继续将转向扭矩检测值DTH1作为转向扭矩Th来输出(步骤S160)。
接下来，参照图29的流程图，对“在用于连接转向角传感器IC和ECU300并且传递转向角(信号)的信号线(转向角信号线)中发生了异常的场合”进行说明。此外，在正常情况下，异常检测单元320基于从转向角传感器IC230输出的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1以及从转向角传感器IC240输出的转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2，来计算出绝对角度(步骤S172)。
在这种情况下，与转向扭矩信号线的场合相同，异常检测单元320通过使用转向角θ_1以及转向角θ_2的各自的SENT帧中的CRC数据，来确认有无异常。在转向角信号线中发生了异常的情况下，因为CRC数据与期待值不同，所以能够检测出异常。异常检测单元320确认转向角θ_1以及转向角θ_2的各自的CRC数据(步骤S161)，在转向角θ_1的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S162)，就判断为“在转向角传感器IC230与ECU300之间的转向角信号线(转向角信号线1)中发生了异常”(步骤S163)，在转向角θ_2的SENT帧中的CRC数据与期待值不同的情况下(步骤S164)，就判断为“在转向角传感器IC240与ECU300之间的转向角信号线(转向角信号线2)中发生了异常”(步骤S165)。在CRC数据是期待值的情况下，就判断为“在转向角信号线中没有发生异常”。然而，在判断为“在一方的转向角信号线中发生了异常”的情况下，因为即使判断为“在另一方的转向角信号线中没有发生异常”，也无法基于来自另一方的转向角信号线的转向角来直接计算出绝对角度，所以与“在转向角传感器IC中发生了异常”的场合相同，基于“即将发生异常之前的绝对角度信息”，来计算出绝对角度。也就是说，在判断为“在转向角信号线1中发生了异常(步骤S166)，在转向角信号线2中没有发生异常(步骤S167)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2与“即将发生异常之前的转向角θ_2内的转向角检测值Dθ_2”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S168)。在判断为“在转向角信号线1中没有发生异常(步骤S166)，在转向角信号线2中发生了异常(步骤S169)”的情况下，通过将被输入进来的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1与“即将发生异常之前的转向角θ_1内的转向角检测值Dθ_1”之间的差分添加到“即将发生异常之前的绝对角度”中，来计算出异常发生后的绝对角度(步骤S170)。在判断为“在转向角信号线1以及转向角信号线2中均发生了异常”的情况下，发出警告(步骤S171)。计算出的绝对角度被作为转向角θ输出(步骤S173)。此外，也可以检测出起因于外部噪声的异常。
最后，对“在与各个传感器IC相连接的电源1以及电源2的供电线(供电线1以及供电线2)和GND1以及GND2的接地线(接地线1以及接地线2)中发生了异常的场合”进行说明。
在电线(供电线、接地线)中发生了异常的情况下，因为处于“被供应给与发生了异常的电线相连接的传感器IC的电源电压偏离了传感器IC的正常工作范围”的状态，所以通过来自这些传感器IC的转向扭矩内的转向扭矩检测值和估计值的伪比较匹配(pseudocomparison match)，或/和，转向角内的转向角检测值和估计值的伪比较匹配，或者，转向扭矩或/和转向角的SENT帧中的CRC数据的检查，就能够检测出异常。例如，在“通过转向扭矩检测值DTH1和估计值The1的伪比较匹配或/和转向角检测值Dθ_1和估计值θe1的伪比较匹配，确认了不一致”的情况下，或者，在“转向扭矩TH1或/和转向角θ_1的SENT帧中的CRC数据与期待值不同”的情况下，能够判断出“在供电线1或/和接地线1中发生了异常”。在针对转向扭矩检测值以及转向角检测值的伪比较匹配和转向扭矩以及转向角的SENT帧中的CRC数据的检查的结果没有问题的情况下，就判断为“该转向扭矩检测值以及该转向角检测值具有足够的精确度”。因此，例如，在判断为“在供电线1或/和接地线1中发生了异常”的情况下，如果转向扭矩检测值DTH2和估计值The2的伪比较匹配、转向角检测值Dθ_2和估计值θe2的伪比较匹配和转向扭矩TH2以及转向角θ_2的SENT帧中的CRC数据的检查的各个结果都没有问题的话，则判断为“转向扭矩检测值DTH2以及转向角检测值Dθ_2具有足够的精确度”。然后，将转向扭矩检测值DTH2作为转向扭矩Th来输出，通过与“在转向角传感器IC或转向角信号线中发生了异常”的场合相同的方法，并且，基于转向角检测值Dθ_2以及“即将发生异常之前的绝对角度信息”，来计算出绝对角度，然后，将计算出的绝对角度作为转向角θ输出。在判断为“在供电线2或/和接地线2中发生了异常”的情况下，也以相同的方式来输出转向扭矩Th以及转向角θ。
就这样，与第1实施方式中的检测装置50相同，因为检测器150具备2个扭矩传感器IC和2个转向角传感器IC，并且，各个传感器IC具备2个检测单元，还有，2个通信单元通过SENT通信将转向扭矩以及转向角输出到ECU300，所以ECU300能够判断出“在传感器IC以及电线中发生的异常”，在一方的传感器IC或电线中发生了异常的情况下，可以通过使用另一方的传感器IC或电线来继续进行处理。
此外，与第1实施方式的场合相同，在第5实施方式中，通信单元也可以使用SENT通信以外的具有错误检测功能的信号协议。
还有，如在第2实施方式以及第3实施方式中那样，检测器150也可以仅仅由扭矩检测单元160来构成，或者，仅仅由转向角检测单元170来构成。图30示出了“仅仅由扭矩检测单元160来构成”的结构示例(第6实施方式)，还有，图31示出了“仅仅由转向角检测单元170来构成”的结构示例(第7实施方式)。
另外，尽管在第5实施方式中的各个传感器IC都具备2个通信单元，但也可以将这2个通信单元合在一起，从而使得各个传感器IC都只具备1个通信单元。图32示出了“只具备1个通信单元的传感器IC”的结构示例(第8实施方式)。在第8实施方式中，从检测单元101输出的检测值Dva以及从检测单元102输出的检测值Dvb均被输入到通信单元205中。通信单元205在主脉冲MP为T1主脉冲的情况下，从检测单元101输入检测值Dva；在主脉冲MP为T2主脉冲的情况下，从检测单元102输入检测值Dvb。然后，通信单元205将检测值Dva作为SENT帧Sfa来输出；将检测值Dvb作为SENT帧Sfb来输出。通过这样做，就能够实现紧致化。还有，也可以不进行异常检测2，仅仅通过异常检测1来检测出检测器150的异常，这样就可以删除通信单元。通过这样做，就能够实现更进一步的紧致化。在这种情况下，“根据主脉冲来决定需要输出的检测值”的判断是由检测单元来进行的。
尽管在第5实施方式～第8实施方式中，每个传感器IC通过不同的信号线与ECU300相连接(具体而言，扭矩传感器IC210通过信号线11与ECU300相连接，扭矩传感器IC220通过信号线21与ECU300相连接，转向角传感器IC230通过信号线12与ECU300相连接，转向角传感器IC240通过信号线22与ECU300相连接，)，但也可以将这些信号线中的一些信号线或所有的信号线合并成一条信号线之后，来进行连接。通过这样做，就能够减少信号线。在这种情况下，不仅在检测单元之间需要使用不同的主脉冲，而且在“使用相同的信号线”的传感器IC之间也需要使用不同的主脉冲。
尽管在如上所述的实施方式(第1实施方式～第8实施方式)中，扭矩检测单元和转向角检测单元均具备2个传感器IC，但也可以具备3个或更多个传感器IC，还有，尽管各个传感器IC具备2个检测单元，但也可以具备3个或更多个检测单元。通过这样做，就能够实现“增强备份功能”等。
附图标记说明
1 转向盘(方向盘)
2 柱轴(转向轴或方向盘轴)
9 扭力杆
10 扭矩传感器
12 车速传感器
13 电池
14 转向角传感器
20 电动机
30、200、300 控制单元(ECU)
31 电流指令值运算单元
33 电流限制单元
34 补偿信号生成单元
35 PI控制单元
36 PWM控制单元
37 逆变器
50 检测装置
60、160 扭矩检测单元
61 多极环形磁铁
62a、62b 传感器磁轭
63a、63b 磁通收集磁轭
70、170 转向角检测单元
71 主齿轮
72a、72b 副齿轮
73a 双极磁铁
101、102 检测单元
103、104、105、203、204、205 通信单元
110、120、210、220 扭矩传感器IC
130、140、230、240 转向角传感器IC
150 检测器
310 状态量估计单元
320 异常检测单元
330 电动机控制驱动单元

Claims (7)

1.一种电动助力转向装置，其搭载了检测器，所述检测器具备多个传感器单元，其中，每个所述传感器单元具备“具有相同的检测对象以及相同的要检测出的状态量”的多个检测单元，所述检测器通过至少两个所述传感器单元来检测出至少一个所述状态量，其特征在于：
具备控制单元和至少一条信号线，
所述控制单元基于所述状态量来进行电动机的驱动控制，
所述至少一条信号线将所述传感器单元和所述控制单元连接起来，
所述传感器单元内的多个所述检测单元经由相同的所述信号线，将所述状态量输出到所述控制单元，
所述控制单元具备状态量估计单元和异常检测单元，
所述状态量估计单元按照每个所述检测单元针对每个规定周期的时刻的状态量，使用各时刻的过去的由每个所述检测单元检测出的多个所述状态量来通过线性近似估计每个规定周期的时刻的状态量，并且，将其作为估计状态量输出，
所述异常检测单元在检测出的所述状态量与在具有检测出所述状态量的检测单元的传感器单元内的其它检测单元中被估计出的与检测出所述状态量的时刻对应的所述估计状态量之间的差分的大小大于规定的阈值的情况下，判断为所述检测器发生了异常。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述控制单元经由所述信号线，输出用于“选择用来输出所述状态量的检测单元”的选择信息，
与所述选择信息相对应的检测单元输出所述状态量。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述选择信息为所规定的电平信号，
将具有不同的时间长度的所述所规定的电平信号分配给每个所述检测单元，
基于所述时间长度，来进行“选择用来输出所述状态量的检测单元”。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述传感器单元具备通信单元，
所述通信单元将所述状态量作为错误可检测信号并将其输出，
所述异常检测单元还进行“基于所述错误可检测信号”的异常检测，检测出所述检测器的异常。
5.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述通信单元按照单边半字节传输方式(SENT方式)来生成所述错误可检测信号。
6.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
在所述异常检测单元检测出所述检测器的异常的情况下，所述控制单元基于正常的所述状态量，来继续进行所述电动机的驱动控制。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
角度信息是所述状态量之一，
所述控制单元在没有检测出所述检测器的异常的情况下，通过使用由多个所述传感器单元检测出的多个所述角度信息，来计算出所述角度信息的绝对角度；在检测出所述检测器的异常的情况下，通过使用正常的所述角度信息和即将检测出异常之前的所述角度信息以及所述绝对角度，来计算出“检测出异常之后的所述绝对角度”。
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