JP2005098781A - トルクセンサの故障検出方法、トルクセンサの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 故障を迅速に検出できるトルクセンサの故障検出方法を提供する。
【解決手段】 トーションバー３１のねじれ角度の最大値を規制し、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７で求めた回転角の差分がねじれ角度の最大値を越えるか否かを判断し（Ｓ３０６）、差分が最大値を越える際に（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、故障と判断する。トーションバー３１のねじれ角度の最大値を越える際、即ち、発生し得ない差分が検出された場合に故障と判断することで、迅速に故障を検出することができる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、軸方向に離れた位置でねじりの加わる弾性部材に１対の回転角センサを取り付け、両回転角センサで求めた回転角の差分に基づき該弾性部材に加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法、故障検出装置に関し、特に、電気式動力舵取装置の操舵トルクの検出に好適に用い得るトルクセンサの故障検出方法、故障検出装置に関するものである。

従来より、ステアリング軸に連結された操舵機構へモータによるアシスト力を与えることにより、ステアリングホイールによる操舵力を軽減させる電気式動力舵取装置が知られている。このような電気式動力舵取装置において、トーションバー式のトルクセンサが、操舵トルクの検出に用いられることがある。即ち、ステアリング軸とステアリングギアボックスとの間に、１対の回転角センサを配置したトーションバーを介在させ、両回転角センサで検出した回転角の差分から、トーションバーの捻れ、即ち、操舵トルクを求める。係るトルクセンサでは、操舵トルクと共に、一方の回転角センサの出力から操舵角を検出できる。該トルクセンサの回転角センサとしては、機械的信頼性の高いレゾルバが一般的に用いられている。

トーションバーの両端にレゾルバを配したトルクセンサにおいては、特許文献１、特許文献２のような方法で故障を検出していた。この方法では、レゾルバからの検出信号であるsin相、cos相の振幅値二乗和は一定である（Ａsin²＋Ａcos²＝ｃ（一定））という特徴を利用し、Ａsin²＋Ａcos²が所定しきい値を越えた際に故障であると判断している。
特開平８−２８９５２１号公報 特開平８−２１０８７４号公報

しかしながら、巻線から成るレゾルバは一種の変圧器であるため、温度変化に伴いsin相、cos相の振幅値が変化する。従って、上述した故障判断に用いる所定しきい値は、上記ｃ（一定の定数）に温度変化分（±ｔ）を加えた値に設定する必要があり、温度変化による誤検出を防ぐためにｔを大きな値に設定する必要がある。このため、故障を迅速に検出することができず、更に、温度特性により故障検出の精度が劣化していた。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、故障を迅速に検出できるトルクセンサの故障検出方法及び故障検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、軸方向に離れた位置でねじりの加わる弾性部材に１対の回転角センサを取り付け、両回転角センサで求めた回転角の差分に基づき該弾性部材に加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法であって、
前記両回転角センサで求めた回転角の差分が所定値を越えるか否かを判断し、前記差分が所定値を越える際に、故障と判断することを技術的特徴とする。

請求項２の発明は、トーションバーに１対のレゾルバを取り付け、両レゾルバで求めた回転角の差分に基づき該トーションバーに加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法であって、
前記レゾルバで求めた回転角の差分が所定値を越えるか否かを判断し、
前記差分が所定値を越える際に、故障と判断することを技術的特徴とする。

請求項３の発明は、軸倍角の異なる１対のレゾルバを取り付けたトーションバーへ加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法であって、
Ａ．トルクセンサの測定開始前の初期状態において、
各レゾルバで検出された電気角から初期状態の検出トルクを求め、該検出トルクから初期状態のトーションバーの捻れ角を求め、
各レゾルバで検出された電気角から各軸倍角を用いて機械回転角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分から、上記初期状態のトーションバーの捻れ角を減算して、両レゾルバの機械回転角の差を無くすための補正量を求め、
Ｂ．トルクセンサの測定開始後において、
各レゾルバで検出された電気角から各軸倍角を用いて機械回転角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分からトーションバーの捻れ角度を検出し、
前記測定開始後に検出したトーションバーの捻れ角度を前記初期状態に求めた補正量で補正した値が所定値を越える際に、故障と判断することを技術的特徴とする。

請求項４の発明は、トーションバーに１対の回転角センサを取り付け、両回転角センサで求めた回転角の差分に基づき該トーションバーに加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出装置であって、
前記トーションバーの捻れ角度の最大値を規制する規制手段と、
前記両回転角センサで求めた回転角の差分が前記最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に、故障と判断する故障判断手段とを備えることを技術的特徴とする。

請求項５の発明は、軸倍角の異なる１対のレゾルバを取り付けたトーションバーへ加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出装置であって、
前記トーションバーの捻れ角度の最大値を規制する規制手段と、
各レゾルバで検出された電気角から各軸倍角を用いて機械回転角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分からトーションバーの捻れ角度を検出する角度検出手段と、
前記角度検出手段で求めた機械回転角の差分が前記最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に、故障と判断する故障判断手段とを備えることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、両回転角センサで求めた回転角の差分が所定値を越えるか否かを判断し、差分が所定値を越える際に、故障と判断する。弾性部材にて生じうる最大のねじり量を所定値と設定し、この所定値を越える際、即ち、通常発生し得ない差分が検出された場合に故障と判断することで、係る事態が発生した際、迅速に故障と判断することができる。

請求項２の発明では、両レゾルバで求めた回転角の差分が所定値を越えるか否かを判断し、差分が所定値を越える際に、故障と判断する。トーションバーにて生じうる最大のねじり量を所定値と設定し、この所定値を越える際、即ち、通常発生し得ない差分が検出された場合に故障と判断することで、係る事態が発生した際、迅速に故障と判断することができる。また、回転角度をsin相振幅／cos相振幅に基づき求めるため、温度によりレゾルバの変圧比が変化し、sin相振幅、cos相振幅が変わっても、分母分子でキャンセリングするので、温度変化により検出精度が低下することがない。

請求項３の発明では、トルクセンサの測定開始前の初期状態において、検出トルクを求め、該検出トルクから初期状態のトーションバーの捻れ角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分から、初期状態のトーションバーの捻れ角を減算して、両レゾルバの機械回転角の差を無くすための補正量を求める。そして、測定開始後に検出したトーションバーの捻れ角度を初期状態に求めた補正量で補正した値が所定値を越える際に、故障と判断する。トルクセンサの測定開始前の初期状態において加わっているトルクによるトーションバーの捻れを補正するため、トルクセンサの測定開始前にトルクが加わった状態であったとしても、測定時には適正に故障と判断することができる。

請求項４の発明では、規制手段でトーションバーの捻れ角度の最大値を規制し、両回転角センサで求めた回転角の差分が捻れ角度の最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に故障と判断する。規制手段で規制したトーションバーの捻れ角度の最大値を越える際、即ち、発生し得ない差分が検出された場合に故障と判断することで、迅速に故障を検出することができる。

請求項５の発明では、規制手段でトーションバーの捻れ角度の最大値を規制し、両レゾルバで求めた回転角の差分が捻れ角度の最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に故障と判断する。規制手段で規制したトーションバーの捻れ角度の最大値を越える際、即ち、発生し得ない差分が検出された場合に故障と判断することで、迅速に故障を検出することができる。また、回転角度をsin相振幅／cos相振幅に基づき求めるため、温度によりレゾルバの変圧比が変化し、sin相振幅、cos相振幅が変わっても、分母分子でキャンセリングするので、温度変化により検出精度が低下することがない。

以下、本発明のトルクセンサの故障検出方法及び故障検出装置を適用した電気式動力舵取装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の主な構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１および図４に示すように、電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ラック軸２４、トルクセンサ３０、モータ４０、モータレゾルバ４４、ボールねじ機構５０、ＥＣＵ６０等から構成されており、ステアリングホイール２１による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ４０により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸２４の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。

即ち、図１および図２（Ａ）に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が連結され、このステアリング軸２２の他端側には、ピニオンハウジング２５内に収容されたピニオン軸２３の入力軸２３ａおよびトーションバー（弾性部材）３１がピン３２により連結されている。またこのトーションバー３１の他端側３１ａには、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂがスプライン結合によって連結されている。

このピニオン軸２３の入力軸２３ａはベアリング３３ａにより、また出力軸２３ｂもベアリング３３ｂにより、それぞれピニオンハウジング２５内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸２３ａとピニオンハウジング２５との間には、第１レゾルバ３５が、また出力軸２３ｂとピニオンハウジング２５との間には、第２レゾルバ３７が、それぞれ設けられている。第１レゾルバ３５および第２レゾルバ３７は、ステアリングホイール２１による操舵角を検出し得るもので、端子３９を介してＥＣＵ６０にそれぞれ電気的に接続されている（図４参照）。

ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの端部には、ピニオンギヤ２３ｃが形成されており、このピニオンギヤ２３ｃにはラック軸２４のラック溝２４ａが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン機構を構成している。

このように構成することにより、ステアリング軸２２とピニオン軸２３とをトーションバー３１により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸２２の回転角、即ちステアリングホイール２１の回転角（機械角）θmを、第１レゾルバ３５による第１操舵角（電気角）θe1および第２レゾルバ３７による第２操舵角（電気角）θe2によって、検出することができる。また、第１操舵角θe1と第２操舵角θe2との角度差からトーションバー３１の捻れ量（操舵トルクに対応するもの）を捻れ角として検出することができる。

ここで、図２（Ａ）のＢ−Ｂ切断端を示す図２（Ｂ）のようにピニオン軸２３の入力軸２３ａには側方へ突出する突出片２３ｄが設けられている。一方、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの上端には、該突出片２３ｄに当接して入力軸２３ａの回動を制限する一対の規制片２３ｅ、２３ｅが設けられている。この突出片２３ｄが規制片２３ｅに当接することで、トーションバー３１が±６度以上回転しないよう、即ち、最大捻れ角度が１２度になるように規制してある。

図１および図３に示すように、ラック軸２４は、ラックハウジング２６およびモータハウジング２７内に収容されており、その中間部には、螺旋状にボールねじ溝２４ｂが形成されている。このボールねじ溝２４ｂの周囲には、ラック軸２４と同軸に回転可能にベアリング２９により軸受される円筒形状のモータ軸４３が設けられている。このモータ軸４３は、ステータ４１や励磁コイル４２等とともにモータ４０を構成するもので、ステータ４１に巻回された励磁コイル４２により発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸４３の外周に設けられた永久磁石４５に作用することより、モータ軸４３が回転し得るように構成されている。

モータ軸４３は、その内周にボールねじナット５２が取り付けられており、このボールねじナット５２にも、螺旋状にボールねじ溝５２ａが形成されている。そのため、このボールねじナット５２のボールねじ溝５２ａとラック軸２４のボールねじ溝２４ｂとの間に多数のボール５４を転動可能に介在させることによって、モータ軸４３の回転によりラック軸２４を軸方向に移動可能なボールねじ機構５０を構成することができる。

即ち、両ボールねじ溝２４ｂ、５２ａ等から構成されるボールねじ機構５０により、モータ軸４３の正逆回転の回転トルクをラック軸２４の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸２４とともにラックアンドピニオン機構を構成するピニオン軸２３を介してステアリングホイール２１の操舵力を軽減するアシストカとなる。

なお、モータ４０のモータ軸４３とモータハウジング２７との間には、モータ軸４３の回転角（電気角）θMeを検出し得るモータレゾルバ４４が設けられており、このモータレゾルバ４４は図略の端子を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている（図４参照）。

図４は、第１実施形態の電気式動力舵取装置２０の制御構成を示している。ＥＣＵ６０は、端子６０ａ、６０ｂ、６０ｃから第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４に励磁信号を与える。上述した第１レゾルバ３５のsin出力端子３５sからのsin相出力と、cos出力端子３５cからのcos相出力、及び、第２レゾルバ３７のsin出力端子３７sからのsin相出力と、cos出力端子３７cからのcos相出力が電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０に入力されると、ＥＣＵ６０は、後述するように操舵トルクＴを演算し、操舵トルクＴに応じて操舵力をアシストするためのアシスト指令をモータ駆動回路６２側に出力する。モータ駆動回路６２は、アシスト指令に応じたトルクをモータ４０に発生させる。モータ４０の回転角は、モータレゾルバ４４により検出され、sin出力端子４４sからのsin相出力と、cos出力端子４４cからのcos相出力がモータ駆動回路６２へフィードバックされる共に、ＥＣＵ６０へも出力される。後述するようにＥＣＵ６０は、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４からの出力に基づき、それぞれ操舵角を演算すると共に、操舵角に応じて上述した操舵力のアシスト量を補正する。

引き続き、図５を参照してステアリングホイール２１の回転と、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７の出力との関係について説明する。
第１レゾルバ３５から得られる電気角θe1は、ステアリングホイール２１の１回転（３６０度）につき、５つのピーク点を有する。これは、第１レゾルバ３５が対極数５のレゾルバから成り、電気的には５組のＮ極、Ｓ極を有することから、機械角３６０°に対して３６０°×５＝１８００°に相当する電気角を出力し得るためである。つまり、当該第１レゾルバ３５は、電気角３６０°のレゾルバより５倍の分解能を有するものである。

また、第２レゾルバ３７から得られる電気角θe2は、ステアリングホイール２１の１回転（３６０度）につき６つのピーク点を有する。これは、第２レゾルバ３７が対極数６のレゾルバから成り、電気的には６組のＮ極、Ｓ極を有することから、機械角３６０°に対して３６０°×６＝２１６０°に相当する電気角を出力し得るためである。つまり、当該第２レゾルバ３７は、電気角３６０°のレゾルバより６倍の分解能を有するものである。

このように、第１レゾルバ３５はレゾルバ出力信号として電気角θe1を、また第２レゾルバ３７はレゾルバ出力信号として電気角θe2をそれぞれ出力するが、図５からわかるように、両信号波形は同じステアリングホイール２１の回転角において同じ値をとることはない。そのため、第１レゾルバ３５の電気角θe1と第２レゾルバ３７の電気角θe2とに基づいて、ＥＣＵ６０による演算処理を行うことにより、ステアリングホイール２１の１回転に対して、高分解能の機械角θmを得ることができる。

次に、第１、第２レゾルバ３５、３７から出力されるレゾルバ信号に基づいたトルク検出について説明する。
ステアリングホイール２１が運転者等により操舵され、ピニオン軸２３の入力軸２３ａが回転角θ１で回転した場合、第１レゾルバ３５からは、位相の異なる２種類の交流電圧（sin出力端子３５sからのsin相出力、cos出力端子３５cからのcos相出力）Ｅ２、Ｅ３が出力され、これらは次の式(1) および式(2) の関係を満たす。

Ｅ２ ＝ Ｋ・Ｅ１× cosθ ・・・(1)
Ｅ３ ＝ Ｋ・Ｅ１× sinθ ・・・(2)

なお、上式(1) および式(2) において、Ｋは変圧比を示す。
このとき、上式(1) および式(2) からsin相出力／cos相出力を用いてθを算出することができ、この角度θがピニオン軸２３の入力軸２３ａの回転角θ１となる。一方、当該入力軸２３ａが回転すると、トーションバー３１を介して連結されたピニオン軸２３の出力軸２３ｂも回転するため、当該出力軸２３ｂ側に設けられた第２レゾルバ３７から前掲の式(1) および式(2) に基づいて、出力軸２３ｂの回転角θ２も算出することができる。ここで、レゾルバは一種の変圧器であるため、温度によりsin相出力、cos相出力が共に変化するが、回転角をsin相出力／cos相出力を用いて求め分母分子でキャンセリングするため、測定精度は温度により劣化しない。

ここで、ピニオン軸２３の入力軸２３ａと出力軸２３ｂの回転に際して、トーションバー３１の捻れにより、入力軸２３ａと出力軸２３ｂとの間で相対回転角度差△θ（＝θ１−θ２）が生じる。その結果、このトーションバー３１の捻れ角度である相対回転角度差△θとトーションバー３１の剛性とから操舵トルクＴを算出することができる。これにより、この操舵トルクＴに応じて操舵力をアシストするための公知のアシスト制御をＥＣＵ６０によって行なうことで、前述したモータ４０により発生する操舵力によって運転者による操舵をアシストすることができる。

また、モータレゾルバ４４から出力されるレゾルバ信号に基づいたモータ軸４３の回転角（以下「モータ回転角」という。）の検出についても次のように説明することができる。
モータ軸４３がある回転角で回転した場合、モータレゾルバ４４に交流電圧Ｅ１を印加すると、その印加電圧及び回転角に応じて交流電圧（sin出力端子４４sからのsin相出力、cos出力端子４４cからのcos相出力）Ｅ２、Ｅ３が出力される。そして、印加された交流電圧Ｅｌと出力された交流電圧Ｅ２，Ｅ３とから、前述した式(1) および式(2) に基づいてモータ回転角を算出することができる。このように検出されたモータ回転角は、電気式動力舵取装置２０における様々な制御に用いられる。

続いて、このように構成された電気式動力舵取装置２０におけるトルクセンサの故障検出の処理を図６〜図８のフローチャートに基づいて説明する。
なお、ステアリングホイール２１の絶対位置検出演算処理については、本願出願人による特願２００２−１９６１３１号の出願明細書に詳細に説明されているので、そちらを参照されたい。

イグニション・オン時に（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７との機械角の差を無くすための補正量を求める処理を開始する。ここでは先ず、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７との時刻０、即ち、初期状態での電気角θ0e1、θ0e2を得る（Ｓ１０４）。次に、初期状態での電気角θ0e1、θ0e2から、上述したように初期状態の検出トルクＴ0を求める（Ｓ１０６）。そして、初期状態の検出トルクＴ0をトーションバーのバネ定数Ｃsprで割ることで、トーションバー３１の捻れ角θm0を求める（Ｓ１０８）。従って、初期状態で力が加わっていない場合には、捻れ角θm0が０になり、力が加わっている場合には捻れ角θm0が０にならない。

次に、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７との後述する電気角繰り返し回数Ｎ１，Ｎ２を０にする（Ｓ１１０）。そして、両電気角θ0e1、θ0e2から第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７との初期状態での機械角θ0m1、θ0m2を、θ0m1＝（θ0e1＋Ｎ１×３６０）／ｐ１、θ0m2＝（θ0e2＋Ｎ２×３６０）／ｐ２から求める（Ｓ１１２）。ここで、ｐ１は第１レゾルバ３５の軸倍角（対極数：ここでは５）、ｐ２は第２レゾルバ３７の軸倍角（対極数：ここでは６）である。上述したように、電気角繰り返し回数Ｎ１，Ｎ２は、上記Ｓ１１０にて０にしてあるため、θ0m1＝θ0e1／ｐ１、θ0m2＝θ0e2／ｐ２から求めることになる。そして、最後に、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７との機械角を合わせるための補正量θmofsを、第１レゾルバ３５の機械角θ0m1から第２レゾルバ３７の機械角θ0m2を引いて、更に、上述した初期状態で力が加わっている際の捻れ角θm0を減算することで求める（Ｓ１１４）。

本実施形態では、トルクセンサ３０の測定開始前の初期状態において、トーションバー３１の捻れ角θm0を求め、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の機械回転角の差分（θ0m1−θ0m2）から、初期状態のトーションバー３１の捻れ角θm0を減算して、両レゾルバの機械回転角の差を無くすための補正量θmofsを求める。そして、後述するように測定開始後に検出したトーションバー３１の捻れ角度を初期状態に求めた補正量θmofsで補正した値が所定値を越える際に、故障と判断する。トルクセンサ３０の測定開始前の初期状態において加わっているトルクによるトーションバー３１の捻れを補正するため、トルクセンサ３０の測定開始前にトルクが加わった状態であったとしても、測定時には適正に故障と判断することができる。

イグニション・オン後は（Ｓ１０２：Ｎｏ）、定期的（例えば、１０ms毎）に通常処理（Ｓ２００）を行う。通常処理では、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の電気角回転数（０〜３６０deg）を上述したようにインクリメント、デクリメントすることにより更新し（Ｓ２００）、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の電気角回転数から、検出トルク、操舵角を演算する。

先ず、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の電気角更新処理（Ｓ２００）について、当該処理のサブルーチンを示す図７を参照して説明する。
先ず、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７の電気角θe1、θe2を得る（Ｓ２０１）。Ｓ２０２で、第１レゾルバ３５の電気角が右側（ステアリングホイールの回転方向での右側）に１回転したか否かを、第１レゾルバ３５の電気角過去記憶θe1oから第１レゾルバの電気角θe1を引いた値が１８０より大きいか否かにより判断する（Ｓ２０２）。例えば、前回の電気角が３５６degで、今回の電気角が２degの場合には、３５６−２＝３５４で、１８０より大きいため、電気角が右側に１回転領域変わったと判断する。ここでは、単位時間内（１０ms）の間に、電気角で１８０degも動くことがないので、１８０を閾値として設定してある。ここで、引いた値が１８０より大きい場合には（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、Ｓ２０３にて第１レゾルバの電気角繰り返し回数Ｎ１に１を加え（インクリメント）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θe1o）を、３６０degインクリメントした第１レゾルバの電気角θe1に更新する（Ｓ２０６）。

他方、引いた値が１８０より小さい場合には（Ｓ２０２：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５の電気角が左側（ステアリングホイールの回転方向での左側）に１回転したか否かを、第１レゾルバの電気角過去記憶θe1oから第１レゾルバの電気角θe1を引いた値が−１８０より小さいか否かにより判断する（Ｓ２０４）。例えば、前回の電気角が２degで、今回の電気角が３５７degの場合には、２−３５７＝−３５５で、−１８０より小さいため、電気角が左側に１回転領域変わったと判断する。ここで、引いた値が−１８０より小さい場合には（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５にて第１レゾルバの電気角繰り返し回数Ｎ１から１を減じ（デクリメント）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θe1o）を、３６０degデクリメントした第１レゾルバの電気角θe1に更新する（Ｓ２０６）。他方、引いた値が−１８０より大きい場合には（Ｓ２０４：Ｎｏ）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θe1o）を、現在の第１レゾルバの電気角θe1に更新する（Ｓ２０６）。

第２レゾルバ３７に対しても同様に電気角の更新を行う。Ｓ２１２で、第２レゾルバ３７の電気角が右側に１回転したか否かを判断し、右１回転している場合には（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、Ｓ２１３にて第２レゾルバ３７の電気角繰り返し回数Ｎ２に１を加え（インクリメント）、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θe2o）を、３６０degインクリメントした第２レゾルバの電気角θe2に更新する（Ｓ２１６）。右側に１回転していない場合には（Ｓ２１２：Ｎｏ）、第２レゾルバ３７の電気角が左側に１回転したか否かを判断する（Ｓ２１４）。電気角が左側に１回転領域変わったと判断した場合には（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、Ｓ２１５にて第２レゾルバの電気角繰り返し回数Ｎ２から１を減じ（デクリメント）た後、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θe2o）を３６０degデクリメントした第２レゾルバの電気角θe2に更新する（Ｓ２１６）。他方、電気角の回転領域が変わっていない場合には（Ｓ２１４：Ｎｏ）、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θe2o）を、現在の第２レゾルバの電気角θe2に更新する（Ｓ２１６）。

その後、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７の電気角θe1、θe2の差Δθから検出トルクを求め（Ｓ２２０）、第１レゾルバの電気角θe1から操舵角を求める（Ｓ２２２）。この検出トルク及び操舵角からＥＣＵ６０は操舵アシスト量を決定する。

引き続き、図６中の異常チェックでの処理について、当該処理をサブルーチンを示す図８を参照して説明する。
先ず、第１レゾルバ３５と第２レゾルバ３７の電気角θe1、θe2を得る（Ｓ３０２）。次に、第１レゾルバ３５の電気角θe1から第１レゾルバ３５の機械角θm1をθm1＝（θe1＋Ｎ１×３６０）／ｐ１により、また、第２レゾルバ３７の電気角θe2から第２レゾルバ３７の機械角θm2をθm2＝（θe2＋Ｎ２×３６０）／ｐ２−補正量θmofsから求める（Ｓ３０４）。そして、第１レゾルバの機械角θm1から第２レゾルバの機械角θm2を引いた絶対値が、図２を参照して上述したように、規制片２３ｅ、突出片２３ｄにより規制されるトーションバー３１の最大捻れ角度（６度）を超えるか否かを判断する（Ｓ３０６）。ここで、絶対値が最大捻れ角度を越えない場合には（Ｓ３０６：Ｎｏ）、トルクセンサ３０は正常であるとして処理を終了する。他方、絶対値が最大捻れ角度を越える場合には（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、異常検出処理を行う（Ｓ３０８）。例えば、電気式動力舵取装置でのアシスト量を徐々に低減して行く。

本実施形態のトルクセンサの故障検出方法及びトルクセンサの故障検出装置では、規制手段を構成する規制片２３ｅ、突出片２３ｄでトーションバー３１の捻れ角度の最大値を規制し、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７で求めた回転角の差分が捻れ角度の最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に故障と判断する。規制手段２３ｅ、２３ｄで規制したトーションバー３１の捻れ角度の最大値を越える際、即ち、発生し得ない差分が検出された場合に故障と判断することで、迅速に故障を検出することができる。また、回転角度をsin相振幅／cos相振幅に基づき求めるため、温度によりレゾルバの変圧比が変化し、sin相振幅、cos相振幅が変わっても、分母分子でキャンセリングするので、温度変化により検出精度が低下することがない。

上述した実施形態では、回転角センサとしてレゾルバを用いる例を挙げたが、本発明の構成は、例えば、スリット板とフォトインタラプタとを用いる光学式回転角センサ、磁気式、ロータリーエンコーダ等の回転角センサ等にも適用可能であることは言うまでもない。更に、トーションバーを用いる例を挙げたが、種々の弾性部材を用いることができ、また、剛性体に歪みセンサを取り付けたトルクセンサにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。 図２（Ａ）は図１に示す一点鎖線IIによる楕円内の拡大図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ切断端を示す図である。 図１に示す一点鎖線III による楕円内の拡大図である。 本実施形態の電気式動力舵取装置を制御するＥＣＵとレゾルバとの接続構成を示すブロック図である。 ステアリングホイールの回転角に対する第１レゾルバおよび第２レゾルバによるレゾルバ出力信号、ステアリングホイールの機械角を示す特性図である。 図４に示すＥＣＵにより実行される操舵角演算処理を示すフローチャートである。 図６中の電気角更新のサブルーチンを表すフローチャートである。 図６中の異常チェックのサブルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

２０ 電気式動力舵取装置
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリング軸
２３ ピニオン軸
２３ｃ ピニオンギヤ
２３ｄ 突出片（規制手段）
２３ｅ 規制片（規制手段）
２４ ラック軸
２４ａ ラック溝
３０ トルクセンサ
３１ トーションバー（弾性部材）
３５ 第１レゾルバ
３７ 第２レゾルバ
４０ モータ
４４ モータレゾルバ
５０ ボールねじ機構
６０ ＥＣＵ
θe1 第１レゾルバの電気角
θe2 第２レゾルバの電気角
θm1 第１レゾルバの機械角
θm2 第２レゾルバの機械角
θmofs 補正量

Claims (5)

1. 軸方向に離れた位置でねじりの加わる弾性部材に１対の回転角センサを取り付け、両回転角センサで求めた回転角の差分に基づき該弾性部材に加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法であって、
   前記両回転角センサで求めた回転角の差分が所定値を越えるか否かを判断し、
   前記差分が所定値を越える際に、故障と判断することを特徴とするトルクセンサの故障検出方法。
2. トーションバーに１対のレゾルバを取り付け、両レゾルバで求めた回転角の差分に基づき該トーションバーに加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法であって、
   前記レゾルバで求めた回転角の差分が所定値を越えるか否かを判断し、
   前記差分が所定値を越える際に、故障と判断することを特徴とするトルクセンサの故障検出方法。
3. 軸倍角の異なる１対のレゾルバを取り付けたトーションバーへ加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出方法であって、
   Ａ．トルクセンサの測定開始前の初期状態において、
   各レゾルバで検出された電気角から初期状態の検出トルクを求め、該検出トルクから初期状態のトーションバーの捻れ角を求め、
   各レゾルバで検出された電気角から各軸倍角を用いて機械回転角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分から、上記初期状態のトーションバーの捻れ角を減算して、両レゾルバの機械回転角の差を無くすための補正量を求め、
   Ｂ．トルクセンサの測定開始後において、
   各レゾルバで検出された電気角から各軸倍角を用いて機械回転角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分からトーションバーの捻れ角度を検出し、
   前記測定開始後に検出したトーションバーの捻れ角度を前記初期状態に求めた補正量で補正した値が所定値を越える際に、故障と判断することを特徴とするトルクセンサの故障検出方法。
4. トーションバーに１対の回転角センサを取り付け、両回転角センサで求めた回転角の差分に基づき該トーションバーに加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出装置であって、
   前記トーションバーの捻れ角度の最大値を規制する規制手段と、
   前記両回転角センサで求めた回転角の差分が前記最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に、故障と判断する故障判断手段とを備えることを特徴とするトルクセンサの故障検出装置。
5. 軸倍角の異なる１対のレゾルバを取り付けたトーションバーへ加わったトルクを検出するトルクセンサの故障検出装置であって、
   前記トーションバーの捻れ角度の最大値を規制する規制手段と、
   各レゾルバで検出された電気角から各軸倍角を用いて機械回転角を求め、両レゾルバの機械回転角の差分からトーションバーの捻れ角度を検出する角度検出手段と、
   前記角度検出手段で求めた機械回転角の差分が前記最大値を越えるか否かを判断し、差分が最大値を越える際に、故障と判断する故障判断手段とを備えることを特徴とするトルクセンサの故障検出装置。

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