CN1407323A - 转矩传感器的异常检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转矩传感器的异常检测装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应电感相互反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述两电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，该转矩传感器的异常检测装置包括：一对滤波电路，根据所述一对线圈和各电感变化来提取各电压的直流成分；差动部件，输出所述各滤波电路的输出直流电压的电压差来作为异常检测电压；存储部件，存储对所述差动部件的异常检测电压事先设定的正常允许范围；和判别部件，判别所述差动部件输出的异常检测电压是否在所述存储部件存储的正常允许范围内。

Description

转矩传感器的异常检测装置
技术领域
本发明涉及根据一对线圈的电感变化来检测转矩的转矩传感器的异常检测装置。
背景技术
以前的转矩传感器因为线圈本身具有温度特性，所以基于一对线圈的各电感的电压也随温度而变化。
在根据各电压来检测线圈的断路、电线束的断路、接触不良等异常时，为了避免温度的影响波及各电压而不能正确检测异常，有必要进行各电压的温度修正。
其中，在转矩传感器中设置了热敏电阻等温度检测专用的温度传感器，根据检测出的温度来进行各电压的温度修正，消除温度影响，可检测断路等异常。
因为热敏电阻等检测转矩传感器的温度，所以必须安装于转矩传感器中，以便灵敏度良好地检测温度，因此需要用于安装保持热敏电阻的基板或保持部件，从而部件数量增多，成本变高。
发明内容
本发明鉴于以上问题，其目的在于提供一种转矩传感器的异常检测装置，不用温度温度传感器就可高精度地进行转矩传感器的断路等异常检测，减少部件数量，降低成本。
本发明的转矩传感器的异常检测装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应电感相互反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述两电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，该转矩传感器的异常检测装置包括：一对滤波电路，根据所述一对线圈和各电感变化来提取各电压的直流成分；差动部件，输出所述各滤波电路的输出直流电压的电压差来作为异常检测电压；存储部件，存储对所述差动部件的异常检测电压事先设定的正常允许范围；和判别部件，判别所述差动部件输出的异常检测电压是否在所述存储部件存储的正常允许范围内。
附图说明
图1是本发明实施例1的转矩传感器的机构部件的示意结构图。
图2是该转矩传感器的电路示意结构图。
图3A、图3B是表示正常时第一、第二电压和转矩检测电压的状态的图。
图4是表示对掌舵转矩的异常检测电压的特性的图。
具体实施方式
下面根据图1至图4来说明本发明的一个实施例。
本实施例的转矩传感器1适用于车辆的动力转向装置，图1表示其示意结构。
通过轴承5、6旋转自由地轴支承并同轴插入壳体2内的输入轴3和输出轴4，在内部通过扭力杆7进行连接。
圆筒形的芯部8细齿啮合在输出轴4的大直径端部4a的外周面，设置成相对于输出轴4仅可在轴方向上自由滑动，从输入轴3突出的滑动销9在大直径端部4a的圆周方向上贯穿纵方向的长孔，与所述芯部8的螺旋沟8a啮合。
支撑在壳体2内部的两个转矩检测用线圈11、12中间设有间隙地设置在沿轴方向滑动的圆筒形芯部8的外周上。
这两个线圈11、12相对于芯部8的轴方向的移动中心彼此配置在相反侧。
当在输入轴3上作用扭力时，旋转力通过扭力杆7传递到输出轴4，而扭力杆7产生弹性变形，在输入轴3和输出轴4之间产生旋转方向的相对变位。
该旋转方向的相对变位通过滑动销9与螺旋沟8a的啮合使芯部8沿轴方向滑动。
当芯部8沿轴方向移动时，线圈11、12各自包围芯部8的面积发生变化，存在一方面积增大而另一方面积减少的关系。
当包围芯部8的面积变大时，磁损耗增加，线圈的电感减少，相反，当包围芯部8的面积变小时，磁损耗减少，而线圈的电感增加。
因此，当芯部8向线圈侧11移动时的转矩产生作用时，线圈11的电感L1减少，线圈12的电感L2增加，相反，当芯部8向线圈侧12移动时的转矩产生作用时，线圈11的电感L1增加，线圈12的电感L2减少。
图2表示根据该转矩传感器1的线圈11、12的电感L1、L2变化来检测转矩的电路的示意结构图。
线圈11、12的一端彼此连接，从该连接端和各其它端延伸信号线，连接于电子控制单元ECU中配置的转矩检测电路20的连接端子上。
在转矩检测电路20内，线圈11、12的连接端接地，各其它端分别通过电阻13、14连接在晶体管15的发射极端子上。
晶体管15向集电极端子施加恒定电压，向基极端子输入交流电压。
从线圈11和电阻13的连接部延伸出的电压信号线16通过电容21连接到平滑电路23上，从线圈12和电阻14的连接部延伸出的电压信号线17通过电容22连接到平滑电路24上。
即，由线圈11、12、电阻13、14构成桥式电路，向该桥式电路输入交流振荡电压，其输出电压输入到平滑电路23、24，经平滑后作为第一、第二电压V1、V2输出。
第一、第二电压V1、V2分别通过电阻25、26输入作为运算放大器的差动放大器27的反转输入端子、非反转输入端子。
在差动放大器27中，电阻28进行负反馈而作为差动放大器，其输出作为转矩检测电压Vt输入CPU30。
另外，向差动放大器27的非反转输入端子输入偏置电压V。
因此，差动放大器27将第一电压V1和第二电压V2的差放大A倍，将加上偏置电压V0的电压作为转矩检测电压Vt输出。
即，转矩检测电压Vt为Vt＝(V1-V2)·A+V。
另外，将右掌舵转矩(右方向的扭矩)和左掌舵转矩(左方向的扭矩)的任一个都未偏离的中立时的转矩检测电压Vt称为中立点电压，正常时上述偏置电压V0为中立点电压。
该转矩传感器构成上述的示意电路结构，下面参照图3A、3B所示的第一、第二电压V1、V2和转矩检测电压Vt的状态来说明其操作。
图3A、图3B中所示坐标中纵轴为电压，横轴右方向为右掌舵转矩，纵轴左方向为左掌舵转矩，原点0为中立点。
图3A、图3B表示转矩传感器1正常操作时的状态，当右掌舵转矩变大时，由于输入轴3和输出轴4的相对旋转，芯部8向线圈11侧移动，使线圈12的电感L2增加，其感应功率变大，相反，因为使线圈11的电感L1减少，其感应功率变小，所以第二电压V2变大，第一电压V1变小(参照图3A)。
在左掌舵转矩变大的情况下，与上述相反，第二电压V2变小，第一电压V1变大(参照图3A)。
因此，将两者的差放大A倍后加上偏置电压来作为差动放大器27的输出的转矩检测电压Vt如图3B所示，在中立点变为接通偏置电压V0的右上沟的倾斜线。
根据该图3B图表所示转矩检测电压Vt的倾斜线，可从转矩检测电压Vt检测出向左右的掌舵转矩。
CPU30根据转矩检测电压Vt向电机驱动器31输出电机控制的指示信号，通过电机驱动器31来驱动辅助转向的电机32。
因此，转向操作可得到对应于掌舵转矩的电机32的辅助。
在具有以上动力转向装置的控制机构的转矩传感器1中设置异常检测电路40。
如图2所示，从电压信号线16、17分开的电压信号线41、42分别通过滤波电路43、44接地。
滤波电路43、44的各自电阻43a、44a与电容43b、44b串联连接，将各电阻与电容的连接点作为输出。
滤波电路43、44的输出分别通过电阻45、46输入作为运算放大器的差动放大器47的反转输入端子、非反转输入端子上。
差动放大器47用作通过电阻48施加负反馈的差动放大器，其输出被输入CPU30，作为异常检测电压Va。
向差动放大器47的非反转输入端子输入偏置电压Vc。
输入以上异常检测电路40的振荡交流电压V1、V2大致由正弦曲线来表示，
V1＝alsinθ1+d1
V2＝a2sinθ2+d2。
其中，形成桥式电路的电阻13、14、43a、44a中成对的电阻13、14和电阻43a、44a彼此电阻值相同，因此，振幅a1、a2和直流成分d1、d2基本相等。
因为滤波电路43、44从输入的振荡交流电压V1、V2提取直流成分d1、d2后输出，所以向差动放大器47的反转输入端子、非反转输入端子输入该直流成分d1、d2。
因此，作为差动放大器47输出的异常检测电压Va为Va＝d1-d2+Vc。
若没有线圈或电线束的断线及接触不良等异常而为正常时，因为直流成分d1、d2相等，所以异常检测电压Va变为偏置电压Vc，表示恒定电压。
当存在左或右掌舵转矩时，虽然振荡交流电压V1、V2变化，但作为滤波电路43、44输出的直流成分d1、d2不变化而相等，所以异常检测电压Va与掌舵转矩无关，而为恒定的电压Vc。
图4表示对该掌舵转矩的异常检测电压Va的特性。
但是，当存在转矩传感器1的线圈11、12的断路、电压信号线16、17等电线束的断路和接触不良等异常时，滤波电路43、44的两个输出之一变化，直流成分d1、d2彼此不同，差d1-d2不为0，偏置电压Vc恒定，异常检测电压Va变化大。
在输入该异常检测电压Va的CPU30中，存储对异常检测电压Va事先设定的正常允许范围。
如图4所示，正常允许范围设定为作为正常时异常检测电压的Vc的±ΔV的范围。
CPU30通过判别从差动放大器47中输出的异常检测电压Va是否存在于该正常允许范围内来进行常时间监视。
当存在线圈或电线束断路或接触不良等异常时，因为异常检测电压Va变化大，所以若超过正常允许范围，则可容易且高精度地检测该异常。
如上所述，构成本实施例的转矩传感器1的异常检测装置，不必有温度传感器，异常检测电路40也可配置在ECU等中，没必要安装在转矩传感器上。
因此，不需要特别的基板和保持部件，部件数量减少，可实现成本的降低。
另外，因为不使用温度检测专用的热敏电阻等的温度传感器，所以进一步实现了低成本化。
上面虽然根据附图来说明了本发明的实施例，但本发明的具体结构不限于该实施例，不脱离本发明精神的范围的设计变更都包含在本发明内。
如上所述，根据本发明的转矩传感器的异常检测装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应彼此反方向变化电感的线圈，和根据所述一对线圈的各电感变化，从所述两电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，其特征在于：该转矩传感器的异常检测装置包括：一对滤波电路，根据所述一对线圈和各电感变化来提取各电压的直流成分；差动部件，输出所述各滤波电路的输出直流电压的电压差来作为异常检测电压；存储部件，存储对所述差动部件的异常检测电压事先设定的正常允许范围；判别部件，判别所述差动部件输出的异常检测电压是否在所述存储部件存储的正常允许范围内。
因此，因为输出异常检测电压的差动部件求出各滤波电路的输出直流电压的电压差，所以若正常时，与转矩无关，表示恒定电压值，当存在断路或接触不良等异常时，该恒定电压值变动，若超过正常允许范围，则判别部件可检测异常。
另外，因为由差动部件来求出各滤波电路的输出直流电压的电压差，所以各线圈自身的温度变化相抵消，不受线圈的温度影响，可得到异常检测电压，不用设置温度传感器，也可高精度地检测出断路等异常。
因此，温度传感器不必安装在转矩传感器上，因此，不需要特别的基板和保持部件，部件数量减少，实现成本的降低。
另外，本发明的特征在于：在上述转矩传感器的异常检测装置中，所述差动部件为运算放大器。
因此，作为输出异常检测电压的差动部件，使用作为通用件的运算放大器，可实现低成本化。

Claims (4)

1.一种转矩传感器的异常检测装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应电感相互反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述两电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，其特征在于，该转矩传感器的异常检测装置包括：
一对滤波电路，根据所述一对线圈和各电感变化来提取各电压的直流成分；
差动部件，输出所述各滤波电路的输出直流电压的电压差来作为异常检测电压；
存储部件，存储对所述差动部件的异常检测电压事先设定的正常允许范围；和
判别部件，判别所述差动部件输出的异常检测电压是否在所述存储部件存储的正常允许范围内。
2.根据权利要求1的转矩传感器的异常检测装置，其特征在于：所述差动部件为运算放大器。
3.根据权利要求1或2的转矩传感器的异常检测装置，其特征在于：所述两电压使用由所述一对线圈的每个与电阻构成的桥式电路，向该桥式电路输入振荡电压，用平滑电路来平滑各个输出电压。
4.根据权利要求2的转矩传感器的异常检测装置，其特征在于：所述运算放大器为差动放大器，向该差动放大器的反转输入端子、非反转输入端子之一输入所述两电压中的一个电压，向另一方输入所述两个电压的另一个电压，同时，向反转输入端子施加负反馈，向非反转输入端子输入偏置电压。
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