JP2002055002A - トルクセンサの異常検出装置 - Google Patents
トルクセンサの異常検出装置Info
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Abstract
ことができるトルクセンサの異常検出装置を供する。 【解決手段】 トルクに応じて互いに逆方向にインダク
タンスが変化する一対のコイルと、両コイルのそれぞれ
のインダクタンス変化に基づく両副電圧を入力して両副
電圧の差を増幅して主電圧として出力する差動増幅手段
とを備え、同差動増幅手段の出力主電圧によりトルクを
検出するトルクセンサにおいて、予め正常状態(所定温
度)で求めた両副電圧の対応関係を記憶する記憶手段20
aと、前記入力された両副電圧値を温度補正する温度補
正手段20a,55と、前記温度補正手段20a,55により補
正された両補正副電圧値S3,S4を入力し、記憶手段
20aが記憶する両副電圧の対応関係に前記入力した両補
正副電圧値S3,S4を照らし合わせて異常か否かを判
断する異常判断手段とを備えるトルクセンサの異常検出
装置。
Description
イルのインダクタンス変化に基づいて検出するトルクセ
ンサにおける異常検出装置に関する。
タンスが変化する一対のコイルと、前記両コイルに誘導
される一対の検出電圧を入力して差動増幅する差動増幅
回路とを有し、同差動増幅回路の出力によりトルクを検
出するトルクセンサについては、従来より知られてい
る。
の各検出電圧(第1副電圧S1,第2副電圧S2)及び
差動増幅回路の出力電圧(主電圧V)の様子を左操舵ト
ルク・右操舵トルクに対応して示すと図9のようにな
る。
2は、図9に示すように特性曲線が互いに傾きが正負逆
の概ね上下対称な略直線を示し、両者の差をとって増幅
した主電圧Vもある傾きをもった曲線となる。第1副電
圧S1と第2副電圧S2の和をとった電圧S1+S2
は、図10に示すように概ね水平な略直線となるはずで
ある。
回路等の故障発生時の異常検知方法としては、図9にお
いて上限電圧値Vu1と下限電圧値Vd1を設定しておき、
第1副電圧S1又は第2副電圧S2が上限電圧値Vu1を
超えていたり、下限電圧値Vd1を下回っていたりすると
きに、異常と判断する検知方法がある。
限電圧値Vd2を設定しておき、電圧S1+S2が上限電
圧値Vu2を超えていたり、下限電圧値Vd2を下回ってい
たりするときに、異常と判断する検知方法がある。
温度変化により第1,第2副電圧S1,S2が変化する
ために、図9における上限電圧値Vu1と下限電圧値Vd1
の間及び図10における上限電圧値Vu2と下限電圧値V
d2の間を、温度変化分を考慮して広く設定する必要があ
った。
た上記異常検出方法ではトルクの状態によっては異常を
検出できない場合がある。
で、その目的とする処は、トルクの温度変化に関係なく
高い精度で異常検出を行うことができるトルクセンサの
異常検出装置を供する点にある。
達成するために、トルクに応じて互いに逆方向にインダ
クタンスが変化する一対のコイルと、前記両コイルのそ
れぞれのインダクタンス変化に基づく両副電圧を入力し
て両副電圧の差を増幅して主電圧として出力する差動増
幅手段とを備え、同差動増幅手段の出力主電圧によりト
ルクを検出するトルクセンサにおいて、予め正常状態で
求めた両副電圧の対応関係を記憶する記憶手段と、前記
入力された両副電圧値を温度補正する温度補正手段と、
前記温度補正手段により補正された両補正副電圧値を入
力し、前記記憶手段が記憶する両副電圧の対応関係に前
記両補正副電圧値を照らし合わせて異常か否かを判断す
る異常判断手段とを備えるトルクセンサの異常検出装置
とした。
温度補正するので、予め所定温度での正常状態で求めた
両副電圧の対応関係に温度変化分を考慮した状態で正確
に照らし合わせができ、高い精度で異常検出を行うこと
ができる。
電圧の対応関係と照らし合わせて異常か否かを判断する
ので、トルク領域に関係ないので、トルクに関係なく高
い精度で異常を検出することができる。
いに逆方向にインダクタンスが変化する一対のコイル
と、前記両コイルのそれぞれのインダクタンス変化に基
づく両副電圧を入力して両副電圧の差を増幅して主電圧
として出力する差動増幅手段とを備え、同差動増幅手段
の出力主電圧によりトルクを検出するトルクセンサにお
いて、X軸を一方の副電圧にY軸を他方の副電圧に定め
たXY座標に、予め正常状態で求めた両副電圧の理想関
係特性曲線に基づいて上限曲線と下限曲線を設定した座
標マップを記憶するマップ記憶手段と、前記入力された
両副電圧値を温度補正する温度補正手段と、前記温度補
正手段により補正された両補正副電圧値を入力し、前記
マップ記憶手段が記憶する座標マップにおける前記補正
された両補正副電圧値が示す点座標が前記上限曲線と下
限曲線の間に存在しないときを異常と判断する異常判断
手段とを備えるトルクセンサの異常検出装置とした。
温度補正するので、予め正常状態で求めた座標マップ上
の上限曲線と下限曲線との間を温度変化を考慮して大き
く設定する必要がなく、高い精度で異常検出を行うこと
ができる。
項2記載のトルクセンサの異常検出装置において、前記
温度補正手段が、温度センサを有するとともに、前記第
1,第2副電圧の温度特性を予め温度補正マップとして
備え、前記温度センサによる検出温度を前記温度補正マ
ップに照らして前記第1,第2副電圧を補正することを
特徴とする。
マップに照らして第1,第2副電圧が温度補正されるの
で、温度変化を考慮した高い精度で異常検出を行うこと
ができる。
ついて図1ないし図8に基づき説明する。本実施の形態
に係るトルクセンサ1は、車両のパワーステアリング装
置に適用されたもので、その概略構造を図1に示す。
回転自在に軸支され同軸に挿入された入力軸3と出力軸
4とが、内部でトーションバー7により連結されてい
る。円筒状のコア8が出力軸4の大径端部4aの外周面
にセレーション嵌合して出力軸4に対して軸方向にのみ
摺動自在に設けられ、入力軸3より突設されたスライダ
ピン9が大径端部4aの周方向に長尺の長孔を貫通して
前記コア8のスパイラル溝8aに係合している。
ルク検出用のコイル11,12が、軸方向に摺動する円筒状
のコア8の外周に空隙を介して設けられている。該2個
のコイル11,12は、コア8の軸方向の移動中心に関して
互いに反対側に配置されている。
ョンバー7を介して出力軸4に回転力が伝達されるが、
トーションバー7は弾性変形して入力軸3と出力軸4と
の間に回転方向の相対的変位が生じる。この回転方向の
相対的変位は、スライダピン9とスパイラル溝8aとの
係合を介してコア8を軸方向に摺動させる。
12のそれぞれコア8を囲む面積が変化し、一方の面積が
増すと他方の面積が減る関係にある。コア8を囲む面積
が大きくなると、磁気損失が増えコイルのインダクタン
スは減り、逆にコア8を囲む面積が小さくなると、磁気
損失が減りコイルのインダクタンスは増す。
トルクが作用したときは、コイル11のインダクタンスL
1が減少し、コイル12のインダクタンスL2が増加し、
逆にコア8がコイル12側に移動するトルクが作用したと
きは、コイル11のインダクタンスL1が増加し、コイル
12のインダクタンスL2が減少する。
L2の変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサ1
の電気的回路部分を概略構成図として図2に示す。コイ
ル11,12は、それぞれ抵抗13(R1),抵抗回路14(R
2)を介して正電圧Eに吊るされており、コイル11,12
の他端は、ともにCPU20搭載の制御ボード20aの発振
出力端子oscに接続されている。
ーミスタ17に対して抵抗15を並列に接続した構成であ
り、サーミスタ17の作用により温度補償機能を果たして
いる。すなわち温度変化に関係なく常にR1/L1=R
2/L2が満足される抵抗値R2を示すような温度特性
をサーミスタ17が有している。
圧信号線21が分岐してそれぞれ整流・平滑回路23,25に
接続され、コイル12と抵抗回路14の接続部から延出した
電圧信号線22が分岐してそれぞれ整流・平滑回路24,26
に接続されている。
14によりブリッジ回路が構成され、該ブリッジ回路に発
振電圧が入力され、その出力電圧が整流・平滑回路23,
24,25,26に入力される。
回路23,24,25,26により整流及び平滑されて第1,第
2,第3,第4副電圧S1,S2,S3,S4としてそ
れぞれバッファ回路27,28,29,30に出力される。
れ抵抗31,32を介して差動アンプ41の反転入力端子,非
反転入力端子に接続されている。同様にバッファ回路2
9,30の出力端子は、それぞれ抵抗33,34を介して差動
アンプ42の反転入力端子,非反転入力端子に接続されて
いる。
36により負帰還がかけられて差動増幅器として機能し、
その出力は、第1主電圧M1,第2主電圧M2として電
子コントロールユニットECU50に入力される。
には、それぞれ中立点電圧設定回路43,44からバッファ
回路45,46及び抵抗37,38を介して中立点調整電圧V
1,V2が入力される。
ード20aの中立点調整出力端子aj1,aj2からの各
調整信号を入力して、同調整信号に従って中立点電圧V
1,V2を設定する。
第2副電圧S2の差を増幅度A倍し、バイアス電圧とし
て中立点調整電圧V1を加えた電圧を第1主電圧M1と
して出力する。すなわち第1主電圧M1は、 M1=(S2−S1)・A+V1 である。
る第2主電圧M2は、 M2=(S4−S3)・A’+V2 である。ここにV1≒V2、A≒A’の関係がある。
ク)と左操舵トルク(左方向の捩じりトルク)のいずれ
にも偏しない中立時の主電圧を中立点電圧と称し、上記
中立点調整電圧V1,V2が中立点電圧となる。
タ制御の指示信号をモータドライバ51に出力し、モータ
ドライバ51によりステアリングを補助するモータ52が駆
動される。
めに用いられ、ECU50は、第1主電圧M1と第2主電
圧M2の差が所定の許容範囲内にあるか否かを判別し、
許容範囲を超えているときはトルクセンサ1が何らかの
異常状態にあるものとして異常状態信号を出力してモー
タ52の制御を停止する。
3,第4副電圧S1,S2,S3,S4及び第1,第2
主電圧M1,M2が入力され、制御ボード20aは、第
3,第4副電圧S3,S4に基づいてトルクセンサ1,
接続系,アンプ回路等の異常を判断し、異常があると、
異常出力端子fsから異常検出信号を異常時スイッチ回
路49に出力する。異常時スイッチ回路49は、直接ECU
50に接続され、異常出力端子fsから異常検出信号を入
力するとオン信号をECU50に出力する。
スイッチAJS−SW47から中立点調整を指示する中立
点調整信号AJSが中立点調整端子ajsに入力される
とともに、中立点電圧設定状態を記憶し書き換えもでき
るE2PROM48が中立点電圧設定端子romに接続さ
れている。
タ55が抵抗56を介して接地されており、サーミスタ55と
抵抗56の接続部から延出した信号線が温度端子tmpに
接続されて、温度を示すサーミスタ電圧が制御ボード20
aに入力される。
回路構成をなし、その動作を第1,第2,第3,第4副
電圧S1,S2,S3,S4及び第1,第2主電圧M
1,M2の様子を示した図3に基づいて以下説明する。
図3において示された座標は、縦軸を電圧とし、横軸右
方向を右操舵トルク、横軸左方向を左操舵トルクとして
原点0が中立点である。
ときのもので、右操舵トルクが大きくなると、入力軸3
と出力軸4の相対的回転によりコア8がコイル11側に移
動し、コイル12のインダクタンスL2を増加してその誘
導起電力を大きくし、逆にコイル11のインダクタンスL
1を減少させてその誘導起電力を小さくするので、第
2,第4副電圧S2,S4が大きくなり、第1,第3副
電圧S1,S3が小さくなる(図3、参照)。
記とは逆に第2,第4副電圧S2,S4が小さくなり、
第1,第3副電圧S1,S3が大きくなる(図3、
参照)。なおStは第3,第4副電圧S3,S4の中立
点電圧を示す。
圧を加えた差動アンプ41,42の出力である第1,第2主
電圧M1,M2は、図3,に示すように中立点でV
1,V2を通る右上がりの傾斜線となる。
M2を比較し、両者の差が許容範囲内にあるかを判定す
る。正常であれば図3に示すように第1,第2主電圧
M1,M2の変化は略一致しており、許容範囲内にあり
正常と判断できる。
きモータ52を駆動すべき指示信号をモータドライバ51に
出力する。こうして操舵トルクに応じたモータによる補
助力がステアリングに作用してパワーステアリングが実
行される。
第3,第4副電圧S3,S4に基づいてトルクセンサ
1,接続系,アンプ回路等の異常を検出する手段を別途
備えている。
XY座標の座標マップが記憶されている。同座標マップ
は、X軸を第3副電圧S3にY軸を第4副電圧S4に定
めたXY座標に、正常状態常温での第3,第4副電圧S
3,S4の理想関係特性曲線Lを予め求めておき、この
理想関係特性曲線Lに関して略対称に上限曲線Luと下
限曲線Ldを設定したものである。
きをするので、図4において理想関係特性曲線Lは、傾
きが右下がりの略直線に近い曲線であり、同理想関係特
性曲線Lの上下に設定される上限曲線Luと下限曲線L
dの幅は、誤検出が生じない程度に狭く設定しておく。
第3,第4副電圧S3,S4の温度補正を行う温度補正
マップが記憶されている。温度補正マップは、予めトル
クセンサ1の温度特性を第3,第4副電圧S3,S4の
出力変化で捉え、温度に対する第3,第4副電圧S3,
S4の補正量α,βのマップとして記憶される。
すマップである。前記サーミスタ55により温度を検出し
たサーミスタ電圧値を同マップに照らして第3副電圧補
正量αを導出する。同様に図6は第4副電圧補正量βの
温度特性を示すマップであり、サーミスタ電圧値を同マ
ップに照らして第4副電圧補正量βを導出する。
マップ及び温度補正マップを用いて異常検出を行う制御
プログラムを有しており、同制御プログラムの制御手順
を示すフローチャートを図7に図示する。
3,S4を読込み、ステップ2でサーミスタ電圧を読込
み、次のステップ3でサーミスタ電圧に基づき図5及び
図6の温度補正マップから第3,第4副電圧補正量α,
βを導出する。
3,第4副電圧値S3,S4に各々第3,第4副電圧補
正量α,βを加えて温度補正された第3,第4補正副電
圧値S3,S4を算出する。
プに従って図8を参照して第3補正副電圧値S3に対応
する上限曲線Luと下限曲線Ldが示す上限第4副電圧
値S4uと下限第4副電圧値S4dを導出する。
補正された第4補正副電圧値S4が上限第4副電圧値S
4uと下限第4副電圧値S4dの間にあるか否かを判別し、
間にあればステップ7に進み異常なしとされ異常検出信
号は出力されないが、上限第4副電圧値S4uと下限第4
副電圧値S4dの間にないときは、ステップ8に進み、異
常と判断されて異常検出信号が異常時スイッチ回路49に
出力される。
力されると、異常時スイッチ回路49からオン信号がEC
U50に出力され、ECU50はモータ52の制御を停止す
る。
での第3,第4副電圧S3,S4の理想関係特性曲線L
を求めておき、同理想関係特性曲線Lをもとに上限曲線
Luと下限曲線Ldを設定した座標マップを記憶してお
き、実際に検出し温度補正した第3,第4補正副電圧値
S3,S4が示す座標マップ上の点が上限曲線Luと下
限曲線Ldとの間にあるか否かで異常を検出する。
及びトルク領域に関係なく、したがって高精度に異常を
検出することができる。
3,第4補正副電圧値S3,S4を用いて座標マップよ
り異常を検出しているので、座標マップ上の上限曲線L
uと下限曲線Ldとの間を温度変化を考慮して大きく設
定する必要がなく、それだけ高い精度で異常検出を行う
ことができる。
械的部分の概略構成図である。
である。
及び第1,第2主電圧の状態を示す図である。
図である。
すフローチャートである。
ルクとの関係を示す図である。
の電圧とトルクとの関係を示す図である。
出力軸、5,6…ベアリング、7…トーションバー、8
…コア、9…スライダピン、11,12…コイル、13…抵
抗、14…抵抗回路、15,16…抵抗、17…サーミスタ、20
…CPU,20a…制御ボード、21,22…電圧信号線、2
3,24,25,26…整流・平滑回路、27,28,29,30…バ
ッファ回路、31,32,33,34,35,36,37,38…抵抗、
41,42…差動アンプ、43,44…中立点電圧設定回路、4
5,46…バッファ回路、47…中立点調整スイッチAJS
−SW、48…E2PROM、49…異常時スイッチ回路、5
0…ECU,51…モータドライバ、52…モータ、55…サ
ーミスタ、56…抵抗。
Claims (3)
- 【請求項1】 トルクに応じて互いに逆方向にインダク
タンスが変化する一対のコイルと、前記両コイルのそれ
ぞれのインダクタンス変化に基づく両副電圧を入力して
両副電圧の差を増幅して主電圧として出力する差動増幅
手段とを備え、同差動増幅手段の出力主電圧によりトル
クを検出するトルクセンサにおいて、 予め正常状態で求めた両副電圧の対応関係を記憶する記
憶手段と、 前記入力された両副電圧値を温度補正する温度補正手段
と、 前記温度補正手段により補正された両補正副電圧値を入
力し、前記記憶手段が記憶する両副電圧の対応関係に前
記両補正副電圧値を照らし合わせて異常か否かを判断す
る異常判断手段と、 を備えることを特徴とするトルクセンサの異常検出装
置。 - 【請求項2】 トルクに応じて互いに逆方向にインダク
タンスが変化する一対のコイルと、前記両コイルのそれ
ぞれのインダクタンス変化に基づく両副電圧を入力して
両副電圧の差を増幅して主電圧として出力する差動増幅
手段とを備え、同差動増幅手段の出力主電圧によりトル
クを検出するトルクセンサにおいて、 X軸を一方の副電圧にY軸を他方の副電圧に定めたXY
座標に、予め正常状態で求めた両副電圧の理想関係特性
曲線に基づいて上限曲線と下限曲線を設定した座標マッ
プを記憶するマップ記憶手段と、 前記入力された両副電圧値を温度補正する温度補正手段
と、 前記温度補正手段により補正された両補正副電圧値を入
力し、前記マップ記憶手段が記憶する座標マップにおけ
る前記補正された両補正副電圧値が示す点座標が前記上
限曲線と下限曲線の間に存在しないときを異常と判断す
る異常判断手段と、 を備えることを特徴とするトルクセンサの異常検出装
置。 - 【請求項3】 前記温度補正手段は、温度センサを有す
るとともに、前記第1,第2副電圧の温度特性を予め温
度補正マップとして備え、 前記温度センサによる検出温度を前記温度補正マップに
照らして前記第1,第2副電圧を補正することを特徴と
する請求項1又は請求項2記載のトルクセンサの異常検
出装置。
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