DE102010037991A1

DE102010037991A1 - Drehwinkelerfassungsvorrichtung und elektrisches Servo-Lenksystem

Info

Publication number: DE102010037991A1
Application number: DE201010037991
Authority: DE
Inventors: Takafumi Kariya-city Satou; Takashi Kariya-city Suzuki; Yasuhiko Kariya-city Mukai; Nobuhiko Kariya-city Uryu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2011-05-19
Also published as: US8798958B2; US20110087456A1; JP5126325B2; JP2011099846A

Abstract

Brückenschaltungen (11, 12) weisen durch Sensorelemente (21 bis 28) ausgebildete Halbbrücken (14 bis 17) auf, welche jeweilige Scheinwiderstände in Übereinstimmung mit einem durch ein Drehobjekt (83, 87) erzeugtes drehendes Magnetfeld verändert. Eine Steuereinheit (50) erfasst von dazwischenliegenden Punkten (31 bis 34) der Halbbrücken erzeugte Ausgabesignale und berechnet einen Drehwinkel des Drehobjekts basierend auf den Ausgabesignalen. Die Steuereinheit (50) bestimmt, dass das Ausgabesignal abnormal ist, falls ein Berechnungswert das basierend auf zumindest vier Ausgabesignalen berechneten Ausgabesignals außerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist. Die Steuereinheit (50) bestimmt somit, welches der Ausgabesignale aufgrund eines Fehlers oder dergleichen abnormal wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung und ein elektrisches Servo-Lenksystem unter Verwendung derselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine herkömmliche Drehwinkelerfassungsvorrichtung erfasst einen Drehwinkel einer Drehwelle eines Motors, z. B. durch Berechnen eines Drehwinkels basierend auf einem von einem Sensorelement erzeugten Ausgabesignal. Es ist bekannt, eine Abnormalität zu bestimmen, wenn eine Abnormalität in einem Ausgabesignal eines Sensorelements entsteht (z. B. Patentdokument 1).
Patentdokument 1: JP 2005-49097A ( EP 1503184 A2 )
Gemäß der Technologie im Patentdokument 1 werden sinθ und –sinθ, welche Ausgabesignale einer Brückenschaltung sind, an einen Addierer angelegt, um ein Signal A zu erzeugen, von dem Sinuskomponenten subtrahiert werden. Ähnlich werden cosθ und –cosθ, welche auch Ausgabesignale der Brückenschaltung sind, an einen Addierer angelegt, um ein Signal B zu erzeugen, von dem Kosinuskomponenten subtrahiert werden. Eine Abnormalität wird bestimmt, falls das Signal A oder B einen oberen Grenzwert überschreitet oder unter einen unteren Grenzwert fällt. Die Abnormalität wird basierend auf den durch den Addierer gemäß Patentdokument 1 erzeugten Signalen A oder B bestimmt. Es ist jedoch nicht möglich zu anzugeben, welches der Ausgabesignale abnormal ist. Es ist außerdem nicht möglich, den Drehwinkel zu erfassen, falls eines aus dem Kosinussignal und dem Sinussignal verloren ist, da nur das andere der Signale verfügbar bleibt.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist dadurch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung bereitzustellen, welche ein besonderes Ausgabesignal angeben kann, welches aufgrund des Fehlers abnormal ist, und einen Drehwinkel andauernd erfassen kann, selbst wenn ein Fehler teilweise auftaucht. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Servo-Lenksystem vorzusehen, welches eine solche Drehwinkelerfassungsvorrichtung verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung eine Mehrzahl von Brückenschaltungen und eine Steuereinheit. Die Brückenschaltungen enthalten eine Mehrzahl von Halbbrücken. Jede der Halbbrücken enthält ein Sensorelement, welches einen Scheinwiderstand davon als Reaktion auf ein durch Drehen eines Referenzteils erzeugtes drehendes Magnetfeld verändert. Die Halbbrücken erzeugen Ausgabesignale von jeweiligen dazwischenliegenden Punkten. Die Steuereinheit enthält eine Signalerfassungssektion zum Erfassen der Ausgabesignals der Brückenschaltungen, eine Drehwinkelberechnungssektion zum Berechnen eines Drehwinkels des Referenzteils basierend auf den durch die Signalerfassungssektion erfassten Ausgabesignale und eine Abnormalitätsbestimmungssektion zum Bestimmen eines abnormalen Signals, welches eines der Ausgabesignale mit Abnormalität ist. Die Abnormalitätsbestimmungssektion berechnet Berechnungswerte unter Verwendung von zumindest vier Signalen der Ausgabesignale und bestimmt die abnormalen Signale unter den Ausgabesignalen. Das abnormale Signal verursacht, dass der Berechnungswert außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIRGUREN
Die obenstehenden und anderen Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erfolgt, ersichtlicher werden. Bei den Figuren zeigt/zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, welches ein elektrisches Servo-Lenksystem zeigt, das eine Drehwinkelerfassungs-vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
2 eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Motor zeigt, der in dem in 1 gezeigten elektrischen Servo-Lenksystem verwendeten wird;
3 ein Schaltkreisdiagramm, welches die Drehwinkelerfassungs-vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4A und 4B Signaldiagramme, welche von einer Brückenschaltung erzeugten Ausgabesignale in der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ein Schaltkreisdiagramm, welches einen Verstärkerschaltkreis in der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein Signaldiagramm, welches ein durch den Verstärkungsschaltkreis verstärktes Ausgabesignal in der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ein Flussdiagramm, welches eine in der ersten Ausführungsform ausgeführte Drehwinkelberechnungsverarbeitung zeigt;
8A und 8B eine schematische Ansicht, welche eine Teilung von Erfassungswinkelbereiche zeigt, und ein Signaldiagramm, welches jeweils ein Sinussignal und ein Kosinussignal zeigt;
9 eine Tabelle, welche ein Berechnungsverfahren eines Drehwinkels in der ersten Ausführungsform zeigt;
10 eine Tabelle, welche ein Abnormalitätsausgabesignal-Bestimmungsverfahren in der ersten Ausführungsform zeigt;
11 eine Tabelle, welche eine in der ersten Ausführungsform ausgeführte abnormale Zeit-Verarbeitung zeigt;
12A und 12B Tabellen, welche jeweils ein Abnormalitätsausgabesignal-Bestimmungsverfahren und eine für ein zweites und anschließendes Abnormalitätsausgabesignal in der ersten Ausführungsform ausgeführte abnormale Zeit-Verarbeitung zeigen;
13 ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 eine Tabelle, welche ein Abnormalitätsausgabesignal-Bestimmungsverfahren in der zweiten Ausführungsform zeigt;
15 eine Tabelle, welche ein Abnormalitätsausgabesignal-Bestimmungsverfahren in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine Tabelle, welche eine in der dritten Ausführungsform ausgeführten abnormale Zeit-Verarbeitung zeigt;
17 ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
18 ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
(Erste Ausführungsform)
Bezug nehmend auf 1, wird eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10 in einem elektrischen Servo-Lenksystem (EPS) 1 vorgesehen, welches eine Lenkoperation in einem Fahrzeug leistungsunterstützt.
Das elektrische Servo-Lenksystem 1 bildet einen Teil eines Lenksystems 90 eines Fahrzeugs aus, welches ein Lenkrad 91 und eine an das Lenkrad 91 gekoppelte Lenkwelle 92 aufweist. Ein Lenksensor 94 und ein Momentensensor 95 sind an der Lenkwelle 92 befestigt. Der Lenksensor 94 erfasst einen Drehwinkel (Winkelposition der Drehung) der Lenkwelle 92. Der Momentensensor 95 erfasst ein an das Lenkrad 91 angelegtes Lenkmoment. Das Ende der Lenkwelle 92 ist an eine Zahnstange 97 durch ein Sammelgetriebe 96 gekoppelt. Ein paar Reifen (Räder) 98 ist an beide Enden der Zahnstange 97 durch Spurstangen und dergleichen gekoppelt. Die Drehbewegung der Lenkwelle 92 wird in Linearbewegung der Zahnstange durch das Sammelgebilde 96 umgewandelt. Die Reifen werden durch einen Betrag entsprechend des Betrags der Längsbewegung der Zahnstange 97 gelenkt.
Das elektrische Servo-Lenksystem 1 enthält einen elektrischen Motor 80 zum Erzeugen eines Lenkunterstützmoments, einen Drehwinkelerfasser (Erfassungsvorrichtung) 10 zum Erfassen einer drehenden Winkelposition des Motors 80 und Zahnräder 89 zum Übertragen von Drehbewegung des Motors 80 in reduzierter Drehbewegung zu der Drehwelle 92. Der Motor ist ein dreiphasen-bürstenloser Motor, welcher die Zahnräder sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung dreht. Das elektrische Servo-Lenksystem 1 überträgt das Lenkunterstützmoment zu der Lenkwelle 92 in Verbindung mit der Lenkrichtung und Lenkmoment des Lenkrads 91.
Wie in 2 schematisch gezeigt, enthält der Motor 80 einen Stator 81, einen Rotor 82 und eine Welle 83 und dergleichen. Der Rotor 82 ist ein zylinderförmiger Körper, welcher mit der Welle 83 dreht. Der Rotor 82 weist einen Permanentmagneten auf seiner zylinderförmigen Oberfläche und magnetische Pole auf. Der Rotor 82 ist radial innerhalb des Stators 81 vorgesehen und drehbar darin gelagert. Der Stator 81 weist Vorsprünge auf, welche in eine radial nach innen gerichtete Richtung vorstehen und bei einem vorbestimmten Winkelintervall in eine Umfangsrichtung vorgesehen sind. Die Spulen 84 sind um die Vorsprünge gewickelt. Der Rotor 82 dreht mit der Welle 83 und erzeugt drehende Magnetfelder, wenn Ströme zu den Spulen des Stators 81 zugeführt werden. Der Stator 81, der Rotor 82, die Welle 83 und die Spulen 84 sind in einem Gehäuse 85 aufgenommen. Die Welle 83 steht von beiden axialen Enden des Gehäuses 85 hervor und weist ein Referenzteil 87 bei einem seiner axialen Enden auf. Das Referenzteil 87 ist in einer Abdeckung 86 aufgenommen. Das Referenzteil 87 ist ein zweipoliger Magnet, welcher in einer scheibenartigen Form ausgebildet ist, und mit der Welle 83 dreht. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10 ist an der Abdeckung 86 bei einer Position befestigt, welche dem Referenzteil 87 gegenübersteht. Statt einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10, kann eine Mehrzahl von Drehwinkelerfassungsvorrichtungen auf der Abdeckung 86 vorgesehen sein. Der Drehwinkel des Referenzteils 87 zeigt den Drehwinkel der Welle 83 des Motors 80 an.
Wie in 3 gezeigt, enthält die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10 eine erste Brückenschaltung 11, eine zweite Brückenschaltung 12, einen analogen Verstärkerschaltkreis 40, eine Steuereinheit 50 und dergleichen. Die erste Brückenschaltung 11 enthält eine erste Halbbrücke 14 und eine zweite Halbbrücke 15.
Die erste Halbbrücke 14 ist aus zwei in Reihe verbundenen bzw. geschalteten Sensorelementen 21 und 22 ausgebildet. Die zweite Halbbrücke 15 ist aus zwei in Reihe verbundenen bzw. geschalteten Sensorelementen 23 und 24 ausgebildet. Die zweite Brückenschaltung 12 enthält eine dritte Halbbrücke 16 und eine vierte Halbbrücke 17. Die dritte Halbbrücke 16 ist aus zwei in Reihe verbundenen bzw. geschalteten Sensorelementen 25 und 26 ausgebildet. Die vierte Halbbrücke 17 ist aus zwei in Reihe verbundenen bzw. geschalteten Sensorelementen 27 und 28 ausgebildet. Die Sensorelemente 21 bis 28 sind alle magnetwiderstandsbeständige Elemente, welche jeweilige Scheinwiderstände als Reaktion auf das durch Drehung des Referenzteils 87 erzeugte drehende Magnetfeld verändert. Erste Brückenschaltung 11 und die zweite Brückenschaltung 12 sind jeweils mit einer ersten Stromquelle bzw. Leistungsquelle Vc1 und einer zweiten Stromquelle bzw. Leistungsquelle Vc2 verbunden und bilden einen Teil einer Mehrzahl von Brückenschaltungen. Die Betriebsspannung bzw. Versorgungsspannungen sowohl der ersten Stromquelle Vc1 als auch der zweiten Stromquelle Vc2 sind 5 V.
Die erste Halbbrücke 14 erzeugt, wie durch eine durchgezogene Linie in 4A gezeigt, ein Kosinussignal einer Amplitude A von einem dazwischenliegenden Punkt 31 zwischen den Sensorelementen 21 und 22. Die zweite Halbbrücke 15 erzeugt, wie in durch eine gestrichelte Linie in 4A gezeigt, ein Sinussignal einer Amplitude A von einem dazwischenliegenden Punkt 32 zwischen den Sensorelementen 23 und 24. Die dritte Halbbrücke 16 erzeugt, wie durch eine durchgezogene Linie in 4B gezeigt, ein Kosinussignal einer Amplitude A von einem dazwischenliegenden Punkt 33 zwischen den Sensorelementen 25 und 26. Die vierte Halbbrücke 17 erzeugt, wie durch eine gestrichelte Linie in 4B gezeigt, ein Sinussignal einer Amplitude A von einem dazwischenliegenden Punkt 34 zwischen den Sensorelementen 27 und 28. Diese vier Ausgabesignale werden durch einen Verstärkungsschaltkreis 40 verstärkt.
Der Verstärkungsschaltkreis 40 ist, wie in 5 gezeigt, gestaltet, in dem nur ein Teil zum Verstärken des von der zweiten Halbbrücke 15 erzeugten Ausgabesignals exemplarisch gezeigt ist. Andere Teile der anderen Halbbrücken 14, 16 und 17 sind in ähnlicher Weise gestaltet. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 32 der zweiten Halbbrücke 15 erzeugten Ausgabesignal ist an einen negativen Eingabeanschluss eines Operationsverstärkers 42 durch einen Zwischenspeicher 41 und einen Widerstand R1 angelegt. Eine Offsetspannung von 2,5 V ist durch einen Offset-Teil 43 erzeugt und an einen positiven Eingabeanschluss des Operationsverstärkers 42 angelegt. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 32 der zweiten Halbbrücke 15 erzeugte Ausgabesignal ist durch den Operationsverstärker 42 verstärkt und an eine Steuereinheit 50 als ein Sinuswellensignal angelegt, welches einen Zentrumswert von 2,5 V und eine Amplitude B von 1,5 V (6) aufweist. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 32 der zweiten Halbbrücke 15 erzeugte Ausgabesignal –sinθ der Amplitude A wird somit durch Verstärkung durch den Verstärkungsschaltkreis 40 Vy1 = B(sinθ) + 2,5.
Ähnlich wird somit das von dem dazwischenliegenden Punkt 31 der ersten Halbbrücke 14 erzeugte Ausgabesignal –cosθ der Amplitude A durch Verstärkung durch den Verstärkungsschaltkreis 40 Vx1 = B(cosθ) + 2,5. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 33 der dritten Halbbrücke 16 erzeugte Ausgabesignal cosθ der Amplitude A wird somit durch Verstärkung durch den Verstärkungsschaltkreis 40 Vx2 = –B(cosθ) + 2,5. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 34 der vierten Halbbrücke 17 erzeugte Ausgabesignal sinθ der Amplitude A wird somit durch Verstärkung durch den Verstärkungsschaltkreis Vy2 = –B(sinθ) + 2,5. Das Ausgabesignal Vx1 und ein Signal Vx1a, welches durch Beseitigen eines Versatzes von Vx1 erzeugt wird, sind beide Kosinussignale. Das Ausgabesignal Vx2 und ein Signal Vx2a, welches durch Beseitigen eines Versatzes von Vx2 erzeugt wird, sind beide –Kosinussignale. Das Ausgabesignal Vy1 und ein Signal Vy1a, welches durch Beseitigen eines Versatzes von Vy1 erzeugt wird, sind beide Sinussignale. Das Ausgabesignal Vy2 und ein Signal Vy2a, welches durch Beseitigen eines Versatzes von Vy2 erzeugt wird, sind beide –Sinussignale.
Obgleich die Amplitude B und der Versatz jeweils auf 1,5 V und 2,5 V in dieser Ausführungsform eingestellt werden, kann die Amplitude und der Versatzwert bzw. Offsetwert auf andere Werte durch die Steuereinheit 50 eingestellt werden.
Die Steuereinheit 50 ist durch einen Mikrocomputer gestaltet, so dass er die von den dazwischenliegenden Punkten 31 bis 34 der Halbbrücken 14 bis 17 erzeugten vier Ausgabesignale erfasst und einen Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den erfassten Ausgabesignalen berechnet. Die von den dazwischenliegenden Punkten 31 bis 34 der Halbbrücken 14 bis 17 erzeugten Ausgabesignale werden an die Steuereinheit 50 angelegt, nachdem einzeln in dem Verstärkungsschaltkreis 40 verstärkt wird. Es ist anzumerken, dass die Ausgabesignale keiner Addition oder Subtraktion darin unterzogen werden, bevor sie an der Steuereinheit 50 angelegt werden.
Die Steuereinheit 50 ist zum Ausführen einer Drehwinkelberechnungsverarbeitung gestaltet, wie in 7 gezeigt. Diese Drehwinkelberechnungsverarbeitung wird bei einem vorbestimmten Intervall bei der Operation des EPS, z. B. jede 200 μsek, ausgeführt.
Beim ersten Schritt 10 (als S10 angegeben) werden die Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 von dem Verstärkungsschaltkreis 40 erfasst.
Bei S11 wird geprüft, ob es ein abnormales Ausgabesignal unter den Ausgabesignalen gibt, d. h. ob eines der Ausgabesignale eine Abnormalität aufweist. Die Abnormalität ist in einer nachstehend beschriebenen Weise bestimmt. Falls es ein abnormales Ausgabesignal (S11: Ja) gibt, wird S13 ausgeführt. Falls es kein abnormales Ausgabesignal (S11: Nein) gibt, wird S12 ausgeführt.
Bei S12, wird der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den von den dazwischenliegenden Punkten 31 bis 34 der vier Halbbrücken 14 bis 17 erzeugten vier Ausgabesignalen berechnet.
Bei S13, welcher ausgeführt wird, falls es ein abnormales Ausgabesignal gibt, wird bestimmt, welches der Ausgabesignale eine Abnormalität aufweist. Das abnormale Ausgabesignal ist in einer später beschriebenen Weise bestimmt.
Bei S14 wird bestimmt, ob es möglich ist, den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den verbleibenden normalen Ausgabesignalen mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals zu berechnen. Bei der ersten Ausführungsform wird der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf dem Wert des Arkustangens (arctan) berechnet. Falls alle Sinus-Systemsignale (Sinussignal und –Sinussignal) oder alle Kosinus-Systemsignale (Kosinussignal und –Kosinussignal) abnormal sind, kann der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 nicht berechnet werden.
Falls es jedoch möglich ist den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 nur durch die verbleibenden normalen Ausgabesignale mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals (S14: Ja) zu berechnen, wird S15 ausgeführt. Falls es nicht möglich ist den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 nur durch die verbleibenden normalen Ausgabesignale mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals (S14: Ja) zu berechnen, wird S16 ausgeführt.
Bei S15, welcher ausgeführt wird, wenn der Rotationswinkel θ des Referenzteils 87 möglicherweise nur durch die verbleibenden normalen Ausgabesignale (S14: Ja) berechnet wird, wird der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 nur durch die normalen Ausgabesignale ohne das abnormale Ausgabesignal berechnet.
Bei S16, welcher ausgeführt wird, wenn der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 möglicherweise nicht nur durch die verbleibenden normalen Ausgabesignale (S14: Nein) berechnet wird, wird der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf einem durch den Lenksensor 94 erfassten Lenkwinkel θst berechnet. Der durch den Lenksensor 94 erfassten Lenkwinkel θst ist ein externes Signal.
Die Steuereinheit 50 operiert als eine Signalerfassungssektion, eine Abnormalitätsbestimmungssektion und eine Rotationswinkelberechnungssektion. S10 ist eine Sektion, welche eine Signalerfassungsverarbeitung ausführt. S13 ist eine Sektion, welche eine „abnormales Signal”-Bestimmungsverarbeitung ausführt. S12, S15 und S16 sind Sektionen, welche eine Drehwinkelberechnungsverarbeitung ausführen.
Der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 ist wie folgt berechnet.
Der Drehwinkel θ wird wie folgt bei S16 berechnet. Falls es unmöglich ist den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 durch die Ausgabesignale mit Ausnahme des abnormalen Signals, welches ein Ausgabesignal mit Abnormalität ist, zu berechnen (S14: Nein), d. h. alle Sinus-Systemsignale oder alle Kosinus-Systemsignale werden abnormal, wird der Drehwinkel θ wie folgt berechnet. Hierbei zeigt jeweils θst, θmech, Pn bzw. G den durch den Lenksensor 94 erfassten Lenkwinkel, einen mechanischen Winkel des Motors 80, die Anzahl der Polpaare des Motors 80 und das Übersetzungsverhältnis. θmech = (1/Pn)θ (1) θst = (1/G)θmech (2)
Durch Substituieren der Gleichung (1) in die Gleichung (2), wird die folgende Gleichung (3) erhalten. θ = (G)(Pn)(θst) (3)
Der Drehwinkel θ wird bei S12 wie folgt berechnet. Falls alle Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 eine Abnormalität aufweisen, werden jeweilige Ersatzwerte durch Subtraktion zwischen den Sinus-Systemsignalen oder durch Subtraktion zwischen den Kosinus-Systemsignalen (S12) aufgehoben. Es ist anzumerken, dass durch Subtraktion der zwei Signale nicht nur die Versatzwerte sondern auch Fehler aufgrund Temperatureigenschaften beseitigt (aufgehoben) werden. Vx1 – Vx2 = 2B(cosθ) (4) Vy1 – Vy2 = 2B(sinθ) (5)
Der durch einen Winkel Φ berechnete Drehwinkel θ des Referenzteils 87, welcher unter Verwendung der Gleichungen (4) und (5) berechnete Arkustangens ist. Der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 wird aus dem Winkel Φ, wie nachstehend mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben wird, berechnet. Φ = arctan{(Vy1 – Vy2)/(Vx1 – Vx2)} (6) Φ = arctan{(Vx1 – Vx2)/(Vy1 – Vy2)] (7)
Der Drehwinkel θ wird bei S15 wie folgt berechnet. Es wird hier angenommen, dass ein Ausgabesignal (z. B.: Vx1 = Bcosθ + 2,5) eine Abnormalität aufweist und ein abnormales Signal ist. Der Drehwinkel wird ähnlich berechnet, wenn das andere Ausgabesignal abnormal ist. Wenn alle Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 keine Abnormalitäten aufweisen, können die Versatzwerte durch Ausführen von Subtraktion zwischen den Sinus-Systemsignalen und zwischen den Kosinus-Systemsignalen, wie obenstehend beschrieben, ausgeführt werden. Wenn das Ausgabesignal Vx1 eine Abnormalität aufweist, kann der Versatzwert nicht durch Subtraktion der Kosinus-Systemsignale ausgeglichen werden. Dadurch wird der Versatzwert des Ausgabesignals Vx2 (= –Bcosθ + 2,5), welches keine Abnormalität aufweist, durch die Steuereinheit 50 ausgeglichen. Vx2a = Vx2 – 2,5 = –B(cosθ) – 2Vx2a = 2B(cosθ) (8)
Der Drehwinkel θ ist basierend auf dem Winkel Φ berechnet, welcher der unter Verwendung der Gleichungen (5) und (8) berechnete Arcustangens ist. Φ = arctan{(Vy1 – Vy2)/(–2Vx2a)} (9) Φ = arctan{(–2Vx2a)/(Vy1 – Vy2)} (10)
Der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 wird aus dem Winkel Φ berechnet, welcher der basierend auf den Sinus-Systemsignalen und den Kosinus-Systemsignalen, wie in 8A, 8B und 9 gezeigt, berechnete arctan ist. 8A zeigt acht Unterteilungen (Gebiete bzw. Bereiche 1 bis 8) der Bereiche des Drehwinkels θ der Welle 83, welche von der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10 betrachtet wird. 8B zeigt das Sinussignal und das Kosinussignal. 9 zeigt ein Verfahren zum Berechnen des Drehwinkels θ aus dem Winkel Φ. Das Sinussignal und das Kosinussignal werden jeweils als Vy und Vx angezeigt.
Zunächst werden, falls die für die Winkelberechnung verwendeten Amplituden des Sinussignals und des Kosinussignals unterschiedlich zueinander sind, werden die Amplituden der gleichen Amplitude (z. B. bezogen auf Gleichung (8)) eingestellt. Ferner werden, falls das Sinussignal und das Kosinussignal negativ (–) sind, die Signale zu positiven Signalen durch Multiplizieren mit –1 (z. B. bezogen auf Gleichung (8)) umgewandelt.
Wie durch die Gleichung (6), (7), (9) und (10) angegeben, wird der Winkel θ als ein Tangenswert oder als der Arcustangenswert berechnet. Der Tangenswert wird durch Teilen des Sinussignals durch das Kosinussignal (tanθ = sinθ/cosθ) berechnet. Das Arcustangenssignal wird durch Teilen des Kosinussignals durch das Sinussignal (cotθ = cosθ/sinθ) berechnet. Wenn das Sinussignal und das Kosinussignal bei gewissen Winkeln Null werden, müssen Teilungen durch Null vermieden werden. Aus diesem Grund wird der Winkel Φ basierend auf dem Tangenssignal in dem einen Winkel enthaltenden Winkelbereich berechnet, bei dem sinθ Null wird. Der Winkel Φ wird basierend auf dem Kosinustangenssignal in dem einen Winkel enthaltenden Winkelbereich berechnet, bei dem cosθ Null wird.
Ausgehend von der Annahme, dass der Drehwinkel θ 0° bis 360° ist, nehmen der Tangenswert und der Kotangenswert den gleichen Wert zu verschiedenen Winkeln θ an. Dadurch wird der Drehwinkel basierend auf dem Arcustangens des Tangenswert oder des Kotangenswert durch Angeben des Bereichs des Drehwinkels θ basierend auf der Beziehung zwischen Größen der absoluten Werte des Sinussignals und des Kosinussignals oder Anzeichen des Sinussignals und des Kosinussignals berechnet.
Insbesondere wird, wie in 8A, 8B und 9 gezeigt, bestimmt, zu welchen der acht Winkelbereiche 1 bis 8 von 0° bis 360° der Drehwinkel θ basierend auf der Beziehung zwischen den Größen des Sinussignals und des Kosinussignals, welche eingestellte Amplituden oder Anzeichen des Sinussignals und des Kosinussignals aufweisen, gehört. Entweder wird der Tangenswert oder der Kotangenswert verwendet, so dass der größere der absoluten Werte als ein Nenner durch Vergleichen der absoluten Werte des Sinussignals und des Kosinussignals verwendet werden. Der Winkel θ, welcher der Arcustangens des Tangenswerts oder des Kotangenswerts ist, wird somit berechnet. Da der Drehwinkel θ in acht Bereiche 1 bis 8 eingeteilt wird, wird der Drehwinkel θ durch Hinzufügen oder Subtraktion des berechneten Winkels Φ zu oder von dem Referenzwinkel 0° (360°), 90°, 180° oder 270°, wie in 9 gezeigt, berechnet.
Das abnormale Signal der Ausgabesignale wird wie folgt bestimmt. Das Abnormalitätsausgabesignal wird unter Verwendung der an die Steuereinheit 50 angelegten vier Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 angegeben. Die Versatzwerte der vier Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 werden in der Steuereinheit 50 beseitigt, um Vx1a, Vx2a, Vy1a und Vy2a wie folgt zu berechnen. Vx1a = Vx1 – 2,5B(cosθ) Vx2a = Vx2 – 2,5 = –B(cosθ) Vy1a = Vy1 – 2,5 = B(sinθ) Vy2a = Vy2 – 2,5 = –B(sinθ)
Die quadratischen Werte von Vx1a, Vx2a, Vy1a und Vy2a werden als erste Werte Vx1a², Vx2a², Vy1a² und Vy2a² berechnet. Zwei der ersten Werte sind kombiniert, um als zweiten Wert eine Summe aus den quadratischen Werten des Sinus-Systemsignals und den quadratischen Werten des Kosinus-Systemsignals zu berechnen. Insbesondere werden die zweiten Werte durch folgende Gleichungen (11) bis (14) berechnet. Vx1a² + Vy1a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (11) Vx1a² + Vy2a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (12) Vx2a² + Vy1a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (13) Vx2a² + Vy2a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (14)
Falls die vier Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1, Vy2 normal sind, sind alle zweiten Werte theoretisch gleich B², da sin²θ + cos²θ = 1. Dadurch ist es möglich zu bestimmen, wie in 10 gezeigt, welches der Ausgabesignale basierend auf einer Kombination der zweiten Werte, die von einem vorbestimmten Bereich mit einem Zentrumswert B² abweichen, abnormal ist. Die Breite des vorbestimmten Bereichs kann in Übereinstimmung mit in Abhängigkeit der Temperatureigenschaften der Sensorelemente 21 bis 28 verursachenden Messbereichs- oder Messfehler angemessen eingestellt werden. Der vorbestimmte Bereich weist den Zentrumswert B² entsprechend eines festen Bereichs und B² entsprechend einer Konstante K auf.
In 10 weichen die zweiten Werte aus dem vorbestimmten Bereich von dem Zentrumswert B² in durch einen Kreis (O) angegebene Positionen bzw. Situationen ab. Der Drehwinkel θ des Referenzteils 87, welcher durch das in 10 angegebene abnormale Ausgabesignal bestimmt wird, wird berechnet, wie in 11 gezeigt ist.
Wie in 10 gezeigt, wird das Ausgabesignal Vx1 bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (11) und (12) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² sind. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx2, Vy1 und Vy2 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx1 berechnet, wie in 11 (Modus Ma) gezeigt ist.
Das Ausgabesignal Vx2 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (13) und (14) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² sind. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1, Vy1 und Vy2 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx2 berechnet, wie in 11 (Modus Mb) gezeigt ist.
Das Ausgabesignal Vy1 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (11) und (13) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² sind. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1, Vx2 und Vy2 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vy1 berechnet, wie in 11 (Modus Mc) gezeigt ist.
Das Ausgabesignal Vy2 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (12) und (14) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1, Vx2 und Vy1 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vy2 berechnet, wie in 11 (Modus Md) gezeigt ist.
Die Ausgabesignale Vx1 und Vy1 sind bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die drei Gleichungen mit Ausnahme der Gleichung (14) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx2 und Vy2 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx1 und Vy1 berechnet, wie in 11 (Modus Me) gezeigt ist.
Die Ausgabesignale Vx1 und Vy2 werden bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die drei Gleichungen mit Ausnahme der Gleichung (13) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx2 und Vy1 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx1 und Vy2 berechnet, wie in 11 (Modus Mf) gezeigt ist.
Die Ausgabesignale Vx2 und Vy1 werden bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die drei Gleichungen mit Ausnahme der Gleichung (12) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1 und Vy2 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx2 und Vy1 berechnet, wie in 11 (Modus Mg) gezeigt ist.
Die Ausgabesignale Vx2 und Vy2 werden bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die drei Gleichungen mit Ausnahme der Gleichung (11) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1 und Vy2 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx2 und Vy2 berechnet, wie in 11 (Modus Mh) gezeigt ist.
Alle Sinus-Systemsignale (Vy1 und Vy2) oder alle Kosinus-Systemsignale (Vx1 und Vx2) werden bestimmt, um abnormal zu sein, falls alle durch die Gleichungen (11) bis (14) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² sind. Da der Arcustangenswert in diesem Fall nicht berechnet werden kann, wird der Drehwinkel θ unter Verwendung des Lenkwinkels θst (Modus Mi und Mj) berechnet.
Die Modi Ma bis Mh entsprechen S15 in 7. Die Modi Mi und Mj entsprechen S16 in 3.
Ein Beispiel (Modus Ma) ist mit einer Annahme beschrieben, dass Vx1 abnormal und Bcosθ = 5 V wird. Die Amplitude B ist in diesem Falls wie obenstehend beschrieben 5 V. Das durch die Steuereinheit 50 erfasste Ausgabesignal wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt. Vx1 = 5 + 1,5 = 7,5 (15)
Falls der Versatzwert der Gleichung (15) durch die Steuereinheit 50 beseitigt wird, wird Vx1a als Vx1a = 5 ausgedrückt.
Falls die zweiten Werte durch die Gleichungen (11) bis (14) berechnet werden, werden die durch die Gleichungen (13) und (14) berechneten zweiten Werte B² = 2,25. Die durch die Gleichungen (11) und (12) berechneten zweiten Werte variieren jedoch zwischen 25 und 27,5, was ein Unterschied von B² ist. Basierend darauf, dass die durch die Gleichung (11) und (12) berechneten zweiten Werte nicht gleich B² sind, wird das Ausgabesignal Vx1 bestimmt, um abnormal zu sein.
Es wird als Nächstes angenommen, dass ein weiteres Ausgabesignal zusätzlich zu einem abnormalen Signal (Modi Ma bis Md) abnormal wird. Dieser Fall wird unter Bezugnahme auf einen in 12A gezeigten beispielhaften Fall beschrieben, in dem ein Ausgabesignal mit Ausnahme des Ausgabesignals Vx1 zusätzlich zu der Abnormalität des Ausgabesignals Vx1 (Modus Ma) abnormal wird.
Da das Ausgabesignal Vx1 abnormal ist, liegen die durch die Gleichungen (11) und (12) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B², wie aus 10 erkennbar. Falls die durch die Gleichung (13) und (14) berechneten zweiten Werte auch außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B², wie in 12A gezeigt, liegen, wird das Ausgabesignal Vx2 bestimmt, um zusätzlich zu dem Ausgabesignal Vx1 abnormal zu sein. Da alle Kosinus-Systemsignale abnormal sind und die Arcustangenswerte in diesem Fall nicht berechnet werden können, wird der Drehwinkel θ unter Verwendung des Lenkwinkels θst (Modus Mi, Mj) berechnet.
Falls, zusätzlich zu den durch die Gleichungen (11) und (12) berechneten zweiten Werten, der durch die Gleichung (13) berechnete zweite Wert auch außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegt, wird das Ausgabesignal Vy1 bestimmt, um zusätzlich zu dem Ausgabesignalen Vx1 abnormal zu sein. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx2 und Vy2 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx1 und Vy1 (Modus Me) berechnet.
Falls, zusätzlich zu den durch die Gleichung (11) und (12) berechneten zweiten Werten, der durch die Gleichung (14) berechnete zweite Wert auch außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegt, wird das Ausgabesignal Vy2 bestimmt, um zusätzlich zu dem Ausgabesignal Vx1 abnormal zu sein. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx2 und Vy1 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx1 und Vy2 (Modus Mf) berechnet.
Es wird ferner angenommen, dass noch ein weiteres Ausgabesignal in einem Fall, in dem das Ausgabesignal Vy1 oder Vy2 zusätzlich zu dem Ausgabesignal Vx1 abnormal ist (Modus Me, Mf), abnormal wird.
Falls, zusätzlich zu den durch die Gleichung (11) und (12) berechneten zweiten Werten, der durch die Gleichung (13) berechnete zweite Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegt und ferner die durch die Gleichung (14) berechnete Berechnung außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegt, wie in 12 gezeigt, wird das Ausgabesignal Vx2 oder Vy2 bestimmt, um zusätzlich zu den Ausgabesignalen Vx1 und Vy1 abnormal zu sein. Da alle Sinus-Systemsignale (Vy1 und Vy2) oder alle Kosinus-Systemsignale (Vx1 und Vx2) abnormal sind und somit die Arcustangenswerte nicht berechnet werden können, wird der Drehwinkel θ unter Verwendung des Lenkwinkels θst berechnet.
Falls, zusätzlich zu den durch die Gleichungen (10) und (12) berechneten zweiten Werten, der durch die Gleichung (14) berechnete zweite Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegt und ferner die durch die Gleichung (13) berechnete Berechnung außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegt, wird das Ausgabesignal Vx2 oder Vy1 bestimmt, um zusätzlich zu den Ausgabesignalen Vx1 und Vy2 abnormal zu sein. Da alle Sinus-Systemsignale (Vy1 und Vy2) oder alle Kosinus-Systemsignale (Vx1 und Vx2) abnormal sind und somit der Arcustangenswert nicht berechnet werden kann, wird der Drehwinkel θ unter Verwendung des Lenkwinkels θst (Modus Mi, Mj) berechnet.
Bei dem Beispiel von 12A und 12B wird angenommen, dass das Ausgabesignal Vx1 zunächst abnormal geworden ist. Selbst wenn ein anderes Ausgabesignal zunächst abnormal wird, wird der Drehwinkel θ basierend auf den anderen normalen Ausgabesignalen, welche keine Abnormalität aufweisen, oder dem Lenkwinkel θst durch Bestimmen, welcher der Ausgabesignale auf ähnliche Weise abnormal geworden ist, berechnet.
Wie obenstehend beschrieben, wird die Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform für das elektrische Servo-Lenksystem 1 verwendet. Die Signalerfassungssektion der Steuereinheit 50 erfasst die bei den dazwischenliegenden Punkte 31 bis 34 der Halbbrücken 14 bis 17 entwickelten Ausgabesignale nacheinander ohne Additionsverarbeitung und Differentialverstärkungsverarbeitung unter den Ausgabesignalen. Die Signalerfassungssektion erfasst die bei den dazwischenliegenden Punkten 31 bis 34 der vier Halbbrücken 14 bis 17 entwickelten vier Ausgabesignalen. Die Drehwinkelberechnungssektion berechnet den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den erfassten vier Ausgabesignalen.
Die Abnormalitätsbestimmungssektion in der Steuereinheit 50 bestimmt die Ausgabesignale, um abnormal zu sein, falls der unter Verwendung solcher Ausgabesignale berechnete Berechnungswert außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Abnormalität eines Ausgabesignals basierend auf dem von Halbbrücken erfassten Ausgabesignalen berechneten Berechnungswert bestimmt. Dadurch ist es möglich zu bestimmen, welches der Ausgabesignale wegen Fehler oder dergleichen abnormal geworden ist. Es ist außerdem möglich, den Drehwinkel fälschlicherweise nicht zu erfassen. Die Drehwinkelerfassungssektion kann die Drehwinkel mehrfacher Systeme erfassen, selbst wenn ein Teil des Systems ausfällt. Da es möglich ist zu bestimmen, welches Ausgabesignal abnormal ist, kann die Fehlerursache oder Teile des Fehlers auf einfache Weise bestimmt werden.
Die an die Steuereinheit 50 angelegten vier Ausgabesignale sind normalerweise Sinussignal, –Sinussignal, Kosinussignal und –Kosinussignal der Amplitude B = 1,5. Insbesondere ist das an die Steuereinheit 50 angelegte Ausgabesignal Vx1 von dem dazwischenliegenden Punkt 31 der ersten Halbbrücke 13 Bcosθ + 2,5. Das an die Steuereinheit 50 angelegte Ausgabesignal Vy1 von dem dazwischenliegenden Punkt 32 der ersten Halbbrücke 15 ist Bsinθ + 2,5. Das an die Steuereinheit 50 angelegte Ausgabesignal Vx2 von dem dazwischenliegenden Punkt 33 der durch die Halbbrücke 16 ist –Bcosθ + 2,5. Das an die Steuereinheit 50 angelegte Ausgabesignal Vy2 von dem dazwischenliegenden Punkt 34 der vierten Halbbrücke 16 ist –Bsinθ + 2,5.
Gemäß der ersten Ausführungsform berechnet die Steuereinheit 50 die Ausgabesignale Vx1a, Vx2a, Vy1a und Vy2a aus den jeweiligen Ausgabesignalen Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 durch Beseitigung des Versatzwerts. Die Steuereinheit 50 berechnet die ersten Werte Vx1a², Vx2a², Vy1a² und Vy2a². Wie durch die Gleichungen (11) bis (14) angezeigt, werden die zweiten Werte unter Verwendung zumindest eines von jedem der vier ersten Werte berechnet. Insbesondere werden die zweiten Werte durch die Gleichung (11) bis (14) durch Hinzufügen eines aus Vx1a² und Vx2a² berechnet, welche quadratische Werte der Kosinus-Systemsignale sind, und eines aus Vy1a² und Vy2a², welche quadratische Werte der Sinus-Systemsignale sind. Das Abnormale der Ausgabesignale wird basierend auf der Kombination der zweiten Werte, welche außerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zentrumswerts B² liegen, unter den durch die Gleichung (11) bis (14) berechneten zweiten Werten bestimmt. Da die durch die Gleichungen (11) bis (14) berechneten zweiten Werte alle B²(sin²θ + cos²θ) sind, sind die zweiten Werte theoretisch konstant B², falls die Ausgabesignale normal sind. Somit kann die Abnormalität des Ausgabesignals auf einfache Weise durch einfache Berechnung bestimmt werden.
Im Fall, dass es möglich ist, den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den normalen Ausgabesignalen mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals (S14: Ja) zu berechnen, d. h. im Fall, dass zumindest eines der Sinus-Systemsignale und zumindest eines der Kosinus-Systemsignale normal ist, wird der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den Ausgabesignalen (S15), welche nicht abnormal sind, berechnet. Gemäß der ersten Ausführungsform wird bestimmt, welches der Ausgabesignale abnormal ist. Es ist möglich den Drehwinkel θ basierend auf den Ausgabesignalen mit Ausnahme des abnormalen weiterhin zu berechnen. Damit ist es nicht nur möglich die Lenkunterstützoperation durch das elektrische Servo-Lenksystem 1 fortzusetzen, sondern auch die Verschlechterung der Lenkoperation zu verhindern.
In diesem Falle ist es nicht möglich, den Drehwinkel θ des Referenzteils 87 basierend auf den normalen Ausgabesignalen mit Ausnahme des Ausgabesignals zu berechnen (S14: Nein), es ist möglich den Drehwinkel θ durch Berechnung des Drehwinkels θ des Referenzteils 87 basierend auf den durch den Lenksensor 94 (S16) erfassten Lenkwinkels θst weiterhin in dem Fall zu berechnen, dass alle Sinus-Systemsignale oder alle Signale der Kosinus-Systemsignale abnormal werden. Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10 in dem elektrischen Servo-Lenksystem 1 verwendet. Dadurch ist es möglich, das elektrische Servo-Lenksystem 1 weiterhin anzusteuern und die Verschlechterung der Lenkoperation durch Berechnung des Drehwinkels θ basierend auf dem durch den Lenksensor 94 erfassten Lenkwinkel θst zu verhindern. Der den Zentrumswert B² aufweisenden vorbestimmten Bereich entspricht einem ersten Bereich und B² entspricht K.
Ferner ist das von den dazwischenliegenden Punkt 31 der Halbbrücke 14 der ersten Brückenschaltung 11 durch den Verstärkungsschaltkreis 40 erzeugte Ausgabesignal Vx1 das Kosinussignal. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 32 der Halbbrücke 15 durch den Verstärkerschaltkreis 40 erzeugte Ausgabesignal Vy1 ist das Sinussignal. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 33 der Halbbrücke 16 der zweiten Brückenschaltung 12 durch den Verstärkerschaltkreis 40 erzeugte Ausgabesignal Vx2 ist das –Kosinussignal und das von dem dazwischenliegenden Punkt 34 der Halbbrücke 17 durch den Verstärkerschaltkreis 40 erzeugte Ausgabesignal Vy2 ist das –Sinussignal. Die erste Brückenschaltung 11 und die zweite Brückenschaltung 12 sind mit jeweiligen unterschiedlichen elektrischen Stromquellen verbunden. Dadurch kann, selbst wenn eine der Brückenschaltungen oder eine der Stromquellen versagen, der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 unter Verwendung von der anderen Brückenschaltung erzeugte Sinus-Systemsignal und Kosinus-Systemsignal berechnet werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die Abnormalität eines Ausgabesignals wird wie folgt gemäß der zweiten Ausführungsform bestimmt. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt nur mit Bezug auf die verschiedenen Teile aus der ersten Ausführungsform. Der Drehwinkel θ ist auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform berechnet.
Wie in 13 gezeigt, ist eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform zu der der ersten Ausführungsform unterschiedlich, indem zwei Ausgabesignale von dem dazwischenliegenden Punkt 31 der ersten Halbbrücke 14 erzeugt werden.
Die von dem dazwischenliegenden Punkt 31 der ersten Halbbrücke 14 erzeugten Ausgabesignale sind sowohl –Kosinussignale der Amplitude A als auch verstärkt durch den Verstärkungsschaltkreis 40. Dadurch wird das an die Steuereinheit 50 angelegte Ausgabesignal als Vx11 = B(cosθ) + 2,5 und Vx12 = B(cosθ) + 2,5 ausgedrückt. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 33 der ersten Halbbrücke 16 erzeugte Ausgabesignal wird durch den Verstärkungsschaltkreis 40 verstärkt. Dadurch wird das Ausgabesignal als Vx13 = –B(cosθ) + 2,5 ausgedrückt. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 32 der ersten Halbbrücke 15 erzeugte Ausgabesignal wird durch den Verstärkungsschaltkreis 40 verstärkt. Dadurch wird das Ausgabesignal als Vy11 = B(sinθ) + 2,5 ausgedrückt. Das von dem dazwischenliegenden Punkt 34 der vierten Halbbrücke 17 erzeugte Ausgabesignal sinθ wird durch die Verstärkungssektion 40 verstärkt. Dadurch wird das Ausgabesignal als Vy12 = –B(sinθ) + 2,5 ausgedrückt. Die Steuereinheit 50 empfängt somit die fünf Ausgabesignale Vx11, Vx12, Vx13, Vy11 und Vy12. Die Ausgabesignale Vx11 und Vx12 sind beide Kosinussignale. Die Ausgabesignale Vx11a und Vx12a, welche durch Ausgleichen der Versatze von den Ausgabesignalen Vx11 und Vx12 erzeugt werden, sind beide Kosinussignale. Das Ausgabesignal Vx13 ist das –Kosinussignal. Das Signal Vx13a, welches durch Ausgleichen des Versatzes des Ausgabesignals Vx13 erzeugt wird, ist auch das –Kosinussignal. Das Ausgabesignal Vy11 ist das Sinussignal. Das Ausgabesignal Vy11a, welches durch Ausgleichen des Versatzes des Ausgabesignals Vy11 erzeugt wird, ist auch das Sinussignal. Das Ausgabesignal Vy12 ist das –Sinussignal. Das Signal Vy12a, welches durch Ausgleichen des Versatzes des Ausgabesignals Vy12 erzeugt wird, ist auch das –Sinussignal.
Die Schaltkreiskonfiguration ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform, außer dass zwei Signale von dem dazwischenliegenden Punkt 31 der ersten Halbbrücke 14 erzeugt werden.
Die Abnormalitätsbestimmungssektion der Steuereinheit 50 bestimmt die Abnormalität des Ausgabesignals, d. h., welches der Ausgabesignale abnormal ist, durch Berechnung von an die Steuereinheit 50 angelegten Ausgabesignalen Vx11, Vx12, Vx13, Vy11 und Vy12.
Die Versatzwerte der fünf Ausgabesignale Vx11, Vx12, Vx13, Vy11 und Vy12 sind in der Steuereinheit 50 beseitigt, um Vx11a, Vx12a, Vx13a, Vy11a und Vy12a wie folgt zu berechnen. Vx11a = Vx11 – 2,5 = B(cosθ) Vx12a = Vx12 – 2,5 = B(cosθ) Vx13a = Vx13 – 2,5 = –B(cosθ) Vy11a = Vy11 – 2,5 = B(sinθ) Vy12a = Vy12 – 2,5 = –B(sinθ)
Die quadratischen Werte von Vx11a, Vx12a, Vx13a, Vy11a und Vy12a werden wie die ersten Werte Vx11a², Vx12a², Vx13a², Vy11a² und Vy12a² berechnet. Zwei der ersten Werte sind komprimiert, um als zweiten Wert eine Summe aus den quadratischen Werten des Sinus-Systemsignals und den quadratischen Werten des Kosinus-Systemsignals zu berechnen. Insbesondere sind die zweiten Werte durch die folgenden Gleichungen (21) bis (24) berechnet. Vx11a² + Vy11a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (21) Vx11a² + Vy12a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (22) Vx12a² + Vy11a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (23) Vx13a² + Vy12a² = B²cos²θ + B²sin²θ = B²(sin²θ + cos²θ) (24)
Falls die fünf Ausgabesignale Vx11, Vx12, Vx13, Vy11, Vy12 normal sind, sind alle zweiten Werte theoretisch gleich B², da sin²θ + cos²θ = 1 ist. Dadurch ist es möglich zu bestimmen, wie in 14 gezeigt, welches der Ausgabesignale basierend auf einer Kombination der zweiten Werte, die von einem vorbestimmten Bereich mit ihrem Zentrumswert bei B² abweichen, abnormal ist. Die Breite des vorbestimmten Bereichs kann in Übereinstimmung mit in Abhängigkeit der Temperatureigenschaften der Sensorelemente verursachenden Messbereichs- oder Messfehler angemessen eingestellt werden. Der dem Zentrumswert B² aufweisende vorbestimmte Bereich entspricht dem ersten Bereich und B² entspricht K.
In 14 wird eine Beziehung zwischen einer Kombination der von dem vorbestimmten Bereich des Zentrumswerts B² abweichenden zweiten Werten und der Abnormalität des Ausgabesignals gezeigt. In 14 werden die Situationen, in welchen die zweiten Werte des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² abweichen, durch einen Kreis (O) angegeben.
Wie in 14 gezeigt, wird das Ausgabesignal Vx11 bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichungen (21) und (22) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² liegen. Der Drehwinkel θ ist unter Verwendung der verbleibenden Ausgabesignale Vx12, Vx13, Vy11 und Vy12 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx11 berechnet. Wenn die Ausgabesignale Vx12 und Vx13 in diesem Fall normal sind, können die Versatzwerte und die durch die Temperatureigenschaften verursachten Fehler durch Subtraktion zwischen Vx12 und Vx13, wie durch die Gleichung (4) ausgedrückt, beseitigt werden.
Das Ausgabesignal Vx12 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls der durch die Gleichung (23) berechnete zweite Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² liegt. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx11, Vx13, Vy11 und Vy12 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx12 berechnet. Wenn die Ausgabesignale Vx11 und Vx13 in diesem Fall normal sind, können die Versatzwerte und die durch die Temperatureigenschaften verursachten Fehler durch Subtraktion zwischen Vx11 und Vx13, wie durch die Gleichung (4) ausgedrückt, beseitigt werden.
Das Ausgabesignal Vx13 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls der durch die Gleichung (24) berechnete zweite Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² liegt. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx11 oder Vx12, Vy11 und Vy12 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx13 berechnet.
Das Ausgabesignal Vy11 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichungen (21) und (23) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx11 oder Vx12, Vy11 und Vy12 mit Ausnahme der abnormalen Ausgabesignale Vx13 berechnet.
Das Ausgabesignal Vy12 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichungen (22) und (24) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx11 oder Vx12, Vx13 und Vy11 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vy12 berechnet.
Im Fall, dass die fünf Ausgabesignale an die Steuereinheit 50 angelegt werden, kann das abnormale Signal durch Ausführen der vier Berechnungen ausgeführt werden, falls das abnormale Signal nur eines ist. Ähnlich in dem Fall, dass vier bis acht Ausgabesignale an die Steuereinheit 50 angelegt werden und die Anzahl des abnormalen Signals Eins ist, kann das abnormale Signal durch Ausführen der vier Berechnungen bestimmt werden. Ferner, selbst im Fall, dass eine Mehrzahl von Ausgabesignalen gleichzeitig abnormal werden, können die abnormalen Signale durch Berechnung von Kombinationen der Sinus-Systemsignale und der Kosinus-Systemsignale bestimmt werden. Die Anzahl der Kombinationen der Sinus-Systemsignale und der Kosinus-Systemsignale ist in der zweiten Ausführungsform Sechs.
Neben den durch die erste Ausführungsform vorgesehenen vorhergehenden Vorteile wird die Zuverlässigkeit der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform durch Zunahme der Anzahl der durch die Steuereinheit 50 erfassten Ausgabesignale erhöht.
(Dritte Ausführungsform)
Gemäß der dritten Ausführungsform ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung auf ähnliche Weise wie die erste Ausführungsform gestaltet und es werden vier Ausgabesignale an die Steuereinheit 50 wie in der ersten Ausführungsform angelegt.
Die Abnormalitätsbestimmungssektion der Steuereinheit 50 bestimmt das abnormale Signal unter den Ausgabesignalen durch Berechnung der an die Steuereinheit 50 angelegten vier Ausgabesignale. Die Ausgabesignale sind Vx1 = B(cosθ) + 2,5, Vx2 = –B(cosθ) + 2,5, Vy1 = B(sinθ) + 2,5 und Vy2 = –B(sinθ) + 2,5.
Zunächst werden Subtraktionswerte Vx1y1, Vx1y2, Vx2y1 und Vx2y2 durch Subtraktion der Sinus-Systemsignale und der Kosinus-Systemsignale unter den vier Ausgabesignalen berechnet. Somit kann nicht nur der Versatzwert, sondern auch der durch die Temperatureigenschaften verursachte Fehler beseitigt werden. Vx1y1 = Vx1 – Vy1 = B(cosθ) – B(sinθ) Vx1y2 = Vx1 – Vy2 = B(cosθ) + B(sinθ) Vx2y1 = Vx2 – Vy1 = –B(cosθ) – B(sinθ) Vx2y2 = Vx2 – Vy2 = –B(cosθ) + B(sinθ)
Die quadratischen Wert der Subtraktionswerte Vx1y1, Vx1y2, Vx2y1 und Vx2y2 werden berechnet. Zwei der ersten Werte sind kombiniert, um eine Summe, als einen zweiten Wert, der zwei quadratischen Werte, welche K(sin²θ + cos²θ) entsprechen, wobei K eine Konstante ist, zu berechnen. Insbesondere werden die zweiten Werte durch folgende Gleichungen (31) bis (34) berechnet. Vx1y1² + Vx1y2² = 2B²(sin²θ + cos²θ) (31) Vx2y1² + Vx2y2² = 2B²(sin²θ + cos²θ) (32) Vx1y1² + Vx2y1² = 2B²(sin²θ + cos²θ) (33) Vx1y2² + Vx2y2² = 2B²(sin²θ + cos²θ) (34)
Falls die vier Ausgabesignale Vx1, Vx2, Vy1, Vy2 normal sind, sind alle zweiten Werte theoretisch 2B², da sin²θ + cos²θ = 1. Dadurch ist es möglich zu bestimmen, wie in 15 gezeigt, welches der Ausgabesignale basierend auf einer Kombination der zweiten Werte, welche von einem vorbestimmten Bereich mit ihren Zentrumswert 2B² abweichen, abnormal ist. Die Breite des vorbestimmten Bereichs kann in Übereinstimmung mit in Abhängigkeit der Temperatureigenschaften der Sensorelemente verursachten Messbereichs- oder Messfehler angemessen eingestellt werden. Der vorbestimmte Bereich mit dem Zentrumswert 2B² entspricht dem ersten Bereich und 2B² entspricht K.
Bei 15 wird eine Beziehung zwischen einer Kombination der des vorbestimmten Bereichs von dem Zentrumswert 2B² abweichenden zweiten Werte und eine Abnormalität des Ausgabesignals gezeigt. Bei 15 werden Situationen, in welchen der zweite Wert des vorbestimmten Bereichs mit seinem Zentrum bei 2B² abweicht, durch einen Kreis (O) angezeigt. Der Drehwinkel θ des Referenzteils 87 wird, wie in 16 gezeigt, im Fall der Bestimmung des in 15 angezeigten abnormalen Signals berechnet.
Das Ausgabesignal Vx1 wird, wie in 15 gezeigt, bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichungen (31), (33) und (34) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dessen Zentrumswert 2B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx2, Vy1 und Vy2 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx1, wie in 16 (Modus Ma) gezeigt, berechnet.
Das Ausgabesignal Vx2 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (32), (33) und (34) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dessen Zentrumswert 2B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1, Vy1 und Vy2 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vx2, wie in 16 (Modus Mb) gezeigt, berechnet.
Das Ausgabesignal Vy1 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (31), (32) und (33) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dessen Zentrumswert 2B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1, Vx2 und Vy2 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vy1, wie in 16 (Modus Mc) gezeigt, berechnet.
Das Ausgabesignal Vy2 wird bestimmt, um abnormal zu sein, falls die durch die Gleichung (31), (32) und (34) berechneten zweiten Werte außerhalb des vorbestimmten Bereichs von dessen Zentrumswert 2B² liegen. Der Drehwinkel θ wird unter Verwendung der Ausgabesignale Vx1, Vx2 und Vy1 mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals Vy2, wie in 16 (Modus Md) gezeigt, berechnet.
Der Drehwinkel θ kann unter Verwendung des Lenkwinkels θst auf ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform berechnet werden, falls alle berechneten zweiten Werte, welche durch die Gleichungen (31) bis (34) berechnet werden, außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Gemäß der vierten Ausführungsform berechnet die Abnormalitätsbestimmungssektion der Steuereinheit 50 die ersten Werte Vx1y1, Vx1y2, Vx2y1 und Vx2y2, welche durch Subtraktion zwischen zwei Ausgabesignalen unter vier Ausgabesignalen berechnet werden. Da der Subtraktionswert durch Subtraktion zwischen den Kombinationen der Sinus-Systemsignale und der Kosinus-Systemsignale berechnet wird, können durch Temperatureigenschaften der Sensorelemente verursachten Fehler beseitigt werden. Ferner wird jeder der vier ersten Werte zumindest einmal verwendet, um die vier zweiten Werte durch Hinzufügen von zwei der ersten Werte zu berechnen. Die Abnormalität von jedem Ausgabesignal wird basierend auf einer Kombination der zweiten Werte bestimmt, welche durch die Gleichungen (31) bis (34) berechnet werden und außerhalb eines vorbestimmten Bereichs von dessen Zentrumswert 2B² liegen. Wenn jede der Gleichungen (31) bis (34) zwei 2B²(sin²θ + cos²θ) ist, ist der zweite Wert theoretisch konstant 2B², falls das Ausgabesignal eine Abnormalität aufweist. Somit kann die Abnormalität des Ausgabesignals durch einfache Berechnung bestimmt werden.
Wenn die Abnormalität des Ausgabesignals durch die Abnormalitätsbestimmungssektion der Steuereinheit 50 bestimmt wird, wird der ähnliche Vorteil wie in der ersten Ausführungsform geschaffen.
(Vierte Ausführungsform)
Gemäß der vierten Ausführungsform ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung auf ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform gestaltet.
Die Abnormalitätsbestimmungssektion in der Steuereinheit 50 bestimmt die Abnormalität des Ausgabesignals durch Berechnung der an die Steuereinheit 50 angelegten vier Ausgabesignale. Die vier Ausgabesignale sind Vx1 = B(cosθ) + 2,5, Vx2 = –B(cosθ) + 2,5, Vy1 = B(sinθ) + 2,5 und Vy2 = –B(sinθ) + 2,5.
Zunächst wird ein Kosinussignal-Berechnungswert durch Hinzufügen der Ausgabesignale Vx1 und Vx2 durch die folgende Gleichung (35) berechnet, und ein Sinussignal-Berechnungswert wird durch Hinzufügen der Ausgabesignale Vy1 und Vy2 durch die folgende Gleichung (36) berechnet. Vx1 + Vx2 = B(cosθ) – B(cosθ) + 5 (35) Vy1 + Vy2B(sinθ) – B(sinθ) + 5 (36)
Die Ausgabesignale Vx1 und Vx2 sind um 180° unterschiedlich voneinander phasenverschoben. Solange die Ausgabesignale Vx1 und Vx2 normal sind, ist der Kosinussignal-Berechnungswert ein fixer Wert P1, insbesondere fünf in dieser Ausführungsform. Falls der Kosinussignal-Berechnungswert außerhalb des vorbestimmten Bereichs mit dem Zentrumswert P1 liegt, wird auf einfache Weise bestimmt, dass Abnormalität in einem Kosinus-Systemsignal vorliegt.
Ähnlich sind die Ausgabesignale Vy1 und Vy2 um 180° unterschiedlich voneinander phasenverschoben. Solange die Ausgabesignale Vy1 und Vy2 normal sind, ist der Sinussignal-Berechnungswert ein fixer Wert P1, insbesondere fünf in dieser Ausführungsform. Falls der Sinussignal-Berechnungswert außerhalb des vorbestimmten Bereichs mit dem Zentrumswert P1 liegt, wird auf einfache Weise bestimmt, dass Abnormalität in einem Kosinus-Systemsignal vorliegt.
Die Breite des vorbestimmten Bereichs kann in Übereinstimmung mit in Abhängigkeit der Temperatureigenschaften der Sensorelemente verursachenden Messbereichs- oder Messfehler angemessen eingestellt werden. Der vorbestimmte Bereich mit dem Zentrumswert P1 entspricht einem dritten Bereich und der vorbestimmten Bereich mit dem Zentrumswert P2 entspricht einem zweiten Bereich. Wenn es nicht möglich ist zu bestimmen, welches der Sinus-Systemsignale eine Abnormalität aufweist, oder welches der Kosinus-Systemsignale eine Abnormalität aufweist, wird das Prüfergebnis bei S14 in 7 notwendigerweise Nein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in anderen verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden.
(A) Schaltkreiskonfiguration
Statt dem Verstärkungsschaltkreis (40) in der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 10 oder 100 vorzusehen, kann eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 110 gestaltet werden, um keine Verstärkungssektion, wie in 17 gezeigt, aufzuweisen. Die durch die dazwischenliegenden Punkte 31 bis 34 der Halbbrücken erzeugten Ausgabesignale werden direkt an die Steuereinheit 50 angelegt.
Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 120 kann gestaltet werden, so dass deren zwei Brückenschaltungen S12 und 12 mit der gleichen elektrischen Stromquelle Vcc, wie in 18 gezeigt, verbunden werden. Die von einer Brückenschaltung angelegten Ausgabesignale können ein Kosinussignal oder ein –Kosinussignal sein, und die von der anderen Brückenschaltung angelegten Ausgabesignale können ein Sinussignal und ein –Sinussignal sein.
Die Anzahl der Brückenschaltungen ist nicht auf Zwei beschränkt, sondern kann Drei sein. Die Anzahl der an die Steuereinheit angelegten Ausgabesignale von den dazwischenliegenden Punkten der Halbbrücken kann beliebig bis zu, gleich zu oder mehr als vier sein. Außerdem werden die Ausgabesignale nicht auf die Kosinussignale und die Sinussignale beschränkt.
(B) Abnormalitätserfassungssektion
Die Berechnungswerte können an sich Ausgabesignale sein. Die Abnormalität kann bestimmt werden, wenn das Ausgabesignal außerhalb eines vorbestimmten vierten Bereichs liegt. Zum Beispiel kann die Abnormalitätsbestimmungssektion in der Steuereinheit 50 bestimmen, dass ein Ausgabesignal abnormal ist, falls es oberhalb der Obergrenze oder unterhalb der Untergrenze eines vorbestimmten Bereiches liegt. Zum Beispiel im Fall, dass das Ausgabesignal ein Sinuswellensignal und ihr Minimalwert und Maximalwert jeweils 1 V und 4 V unter normalen Bedingungen ist, kann das Ausgabesignal bestimmt werden, um abnormal zu sein, falls das Ausgabesignal größer als 4,5 V oder kleiner als 0,5 V durch Einstellen der oberen Grenze und der unteren Grenze des vorbestimmten Bereichs zu jeweils 4,5 V und 0,5 V wird. In diesem Beispiel entspricht der vierte Bereich einem Bereich zwischen 0,5 V und 4,5 V. Es ist deshalb möglich, auf einfache Weise zu bestimmen, welches Ausgabesignal abnormal ist.
Statt den Drehwinkel basierend auf normale Ausgabesignale mit Ausnahme des abnormalen Ausgabesignals oder das externe Signal zu berechnen, wenn die Abnormalitätsbestimmungssektion bestimmt, dass das Ausgabesignal abnormal ist, kann die Drehwinkelerfassungsvorrichtung die Drehwinkelberechnung beenden.
Statt das Sinussignal, –Sinussignal, Kosinussignal und –Kosinussignal, welche von den Halbbrücken erzeugt werden, um die gleiche Amplitude aufzuweisen, einzustellen, können die Ausgabesignale verschiedene Amplituden unter den Halbbrücken aufweisen. In diesem Fall, falls die Amplituden der von den Halbbrücken erzeugten Ausgabesignalen bekannt sind, kann die Steuereinheit die Amplitude korrigieren und die Abnormalität des Ausgabesignals auf ähnliche Weise, wie die offenbarten Ausführungsformen, bestimmen.
Statt die Drehwinkelerfassungsvorrichtung in dem elektrischen Servo-Lenksystem zu verwenden, kann die Drehwinkelerfassungsvorrichtung in anderen Systemen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-49097 A [0002]
EP 1503184 A2 [0002]

Claims

Drehwinkelerfassungsvorrichtung aufweisend: eine Mehrzahl von Brückenschaltungen (11, 12), welche eine Mehrzahl von Halbbrücken (14, 15, 16, 17) enthalten, wobei jede der ein Sensorelement (21 bis 28) enthaltenden Halbbrücken als Reaktion auf ein durch Drehung eines Referenzteils (87) erzeugtes drehendes Magnetfeld einen Scheinwiderstand davon verändert und die jeweiligen Halbbrücken von dazwischenlegenden Punkten (31 bis 34) Ausgabesignale erzeugen; und eine Steuereinheit (50), welche eine Signalerfassungssektion zum Erfassen der Ausgabesignale der Brückenschaltungen enthält, eine Drehwinkelberechnungssektion zum Berechnen eines Drehwinkels des Referenzteils basierend auf den durch die Signalerfassungssektion erfassten Ausgabesignale und eine Abnormalitätsbestimmungssektion zum Bestimmen eines abnormalen Signals, welches eines der Ausgabesignale mit Abnormalität ist, wobei die Abnormalitätsbestimmungssektion Berechnungswerte unter Verwendung von zumindest vier Signalen der Ausgabesignale berechnet und das abnormale Signal unter den Ausgabesignalen bestimmt, wobei das abnormale Signal verursacht, dass der Berechnungswert außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest die vier Signale üblicherweise ein Sinussignal, ein –Sinussignal, ein Kosinussignal und ein –Kosinussignal sind.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion eine Mehrzahl von ersten Werten berechnet, welche quadratische Werte der Ausgabesignale oder quadratische Werte der durch Subtraktion zwischen zwei der Ausgabesignale bestimmten Subtraktionswerte sind, und einer Mehrzahl von zweiten Werten durch Addieren von zwei der ersten Werte berechnet; und die Abnormalitätsbestimmungssektion das abnormale Signal basierend darauf bestimmt, welches der Ausgabesignale verursacht, dass der zweite Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion jeden der zweiten Werte als K(sin²θ + cos²θ), wobei K eine Konstante ist und θ ein Drehwinkel ist, unter Verwendung von zwei der ersten Werte berechnet.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion den zweiten Wert durch Kombination der zwei quadratischen Werte berechnet, von denen einer ein quadratischer Wert des Sinussignals oder des –Sinussignals ist, und der andere der quadratische Wert des Kosinussignals oder des –Kosinussignals ist.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion den Subtraktionswert durch Subtraktion zweier Signale berechnet, von denen einer das Sinussignal oder das –Sinussignal ist, und der andere das Kosinussignal oder das –Kosinussignal ist.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion zumindest vier erste Werte berechnet; und die Abnormalitätsbestimmungssektion die zweiten Werte basierend auf zumindest vier Kombinationen der ersten Werte unter Verwendung der ersten Werte in jeder der vier Kombinationen einzeln berechnet.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion einen Sinussignalwert als einen der Berechnungswerte unter Verwendung des Sinussignals und des –Sinussignals berechnet; und die Abnormalitätsbestimmungssektion das abnormale Signal unter den Ausgabesignalen bestimmt, wobei das abnormale Signal verursacht, dass der Sinussignalwert außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 8, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion einen Kosinussignalwert als einen der Berechnungswerte unter Verwendung des Kosinussignals und des –Kosinussignals berechnet; und die Abnormalitätsbestimmungssektion das abnormale Signal unter den Ausgabesignalen bestimmt, wobei das abnormale Signal verursacht, dass der Kosinussignalwert außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei: jede der Halbbrücken zwei der Ausgabesignale erzeugt, von denen eines das Sinussignal oder das –Sinussignal ist, und das andere das Kosinussignal oder das –Kosinussignal ist.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Abnormalitätsbestimmungssektion die Berechnungswerte so berechnet, dass sie gleich den Ausgabesignalen sind; und die Abnormalitätsbestimmungssektion das Abnormalitätssignal unter den Ausgabesignalen bestimmt, wobei das abnormale Signal außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Drehwinkelberechnungssektion den Drehwinkel basierend auf den Ausgabesignalen mit Ausnahme des abnormalen Signals berechnet, wenn es möglich ist, den Drehwinkel basierend auf den Ausgabesignalen mit Ausnahme des abnormalen Signal zu berechnen.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei: die Drehwinkelberechnungssektion den Drehwinkel basierend auf einem von einer äußeren Vorrichtung (94) erfassten externen Signal berechnet, wenn es möglich ist, den Drehwinkel basierend auf den Ausgabesignalen mit Ausnahme des abnormalen Signals zu berechnen.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: die Halbschaltungen mit jeweils verschiedenen elektrischen Stromquellen (Vc1, Vc2) verbunden sind.
Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei: das Referenzteil auf einer Welle (83) eines elektrischen Motors (80) für ein elektrisches Servo-Lenksystem (1) eines Fahrzeugs vorgesehen ist.