JP2005181186A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 天絡故障あるいは地絡故障を検出するとともにレゾルバおよび周辺回路が異常発熱することのない回転検出装置を提供する。
【解決手段】 レゾルバからの出力信号に基づいて回転体の回転角を検出する回転角検出手段と、レゾルバに出力信号を発生させるための励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、励磁信号が出力される励磁信号出力端子または励磁信号が伝送される励磁信号線の異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段が励磁信号出力端子または励磁信号線の異常を検出した場合に、励磁信号供給手段への電力供給を停止するための電力供給停止手段とを備えることを特徴とする回転検出装置として提供可能である。
【選択図】 図６

Description

本発明は、レゾルバを用いて回転体の回転角を検出する回転検出装置に関するものである。

例えば、ブラシレスモータ等の回転体においては、電気角度応じた回転磁界を発生させるために、ロータの回転位置（回転角）をレゾルバ等の検出器により検出し、この検出信号に基づき三相ブリッジを制御部が駆動する方式が採られる。この方式では、レゾルバからの出力を位置信号に変換する必要があり、専用のＲ／Ｄ変換器（レゾルバ信号／ディジタル信号変換器）を使用している。

しかし、他の部品よりも大型で高価なＲ／Ｄ変換器を使用することは、ＥＣＵ（＝Electronic Control Unit：電子制御装置）が大型化し製造コストも上昇するという欠点もある。そこで、ＥＣＵに実装されるマイコンを利用してレゾルバへの励磁信号を生成し、励磁信号にしたがってレゾルバから出力される信号を基に、マイコンが回転角を演算するための入出力回路を備え、該出力信号を用いて演算（特許文献１参照）あるいは（特許文献２参照）により回転角を補正するものが知られている。

特開２００３−１６６８０３号公報 特開２００１−２６４１１４号公報

特許文献１の例では、レゾルバへの励磁信号を出力する端子（励磁信号出力端子）あるいは信号線が電源と短絡する障害（以下、天絡と称することもある）、あるいは、励磁信号出力端子あるいは信号線が接地と短絡する障害（以下、地絡と称することもある）が発生した場合、通常時よりも過大な電流が励磁信号端子に接続される回路に継続して流れる可能性がある。

そこで、従来では、励磁信号出力端子の異常を検出したときに、ＥＣＵへの電力供給の遮断によるシステムの停止を防止するために、ＥＣＵが駆動制御するアクチュエータのみの電源供給を遮断し、ＥＣＵに電源を供給するためのＩＧスイッチはオン状態を保っていた。しかし、この結果、励磁信号は発生したままであるため、電源からＥＣＵを介して励磁信号端子に接続される回路に過大な電流が継続して流れることにより回路内部の部品が発熱し、故障に至ることが本発明者らの調査により判明した。

上記問題を背景として、本発明の課題は、天絡故障あるいは地絡故障を検出するとともにレゾルバおよび周辺回路が異常発熱することのない回転検出装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するための回転検出装置を提供するものである。即ち、請求項１によれば、レゾルバからの出力信号に基づいて回転体の回転角を検出する回転角検出手段と、レゾルバに出力信号を発生させるための励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、励磁信号が出力される励磁信号出力端子または励磁信号が伝送される励磁信号線の異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段が励磁信号出力端子または励磁信号線の異常を検出した場合に、励磁信号供給手段への電力供給を停止するための電力供給停止手段とを備えることを特徴とする回転検出装置として構成される。

上記構成によって、励磁信号出力端子の異常を検出したときに、ＥＣＵへの電力供給の遮断によるシステムの停止を防止するために、ＥＣＵが駆動制御するアクチュエータのみの電源供給を遮断するとともに、ＥＣＵに電源を供給するためのＩＧスイッチはオン状態のままではあるが励磁信号供給手段への電力の供給は停止する。この結果、励磁信号も発生しなくなるため、励磁信号出力端子に接続される回路に電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。

請求項２によれば、本発明の回転検出装置における異常検出手段は、励磁信号出力端子または励磁信号線と電源供給線との短絡故障、または励磁信号出力端子または励磁信号線と接地線との短絡故障を異常として検出するものとして構成される。一般に信号線の異常として発生する確率が高いのは短絡あるいは断線である。断線の場合は電流は流れないので、少なくとも短絡を検出できればよい。本構成によって、定格を超える電流が流れやすい短絡故障を検出することが可能となる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。

請求項３によれば、本発明の回転検出装置における請求項２の異常検出手段は、励磁信号に応じてレゾルバから出力されるｓｉｎ相信号およびｃｏｓ相信号のそれぞれの２乗和が所定値を下回る状態を二つの短絡故障として検出するものとして構成される。レゾルバに入力される励磁信号が異常の場合は、レゾルバから出力されるｓｉｎ相信号およびｃｏｓ相信号も波形が異常となる。つまり、本構成のように、レゾルバから出力される二つの信号を常時監視すれば、上述した二つの短絡故障を検出することが可能となる。この場合、ｓｉｎ相信号およびｃｏｓ相信号のそれぞれの２乗和を求め、その値によって上述した二つの短絡故障を検出する方法が好適である。

請求項４によれば、本発明の回転検出装置における励磁信号供給手段は、励磁信号を発生するための基準信号を供給する基準信号供給手段を含み、電力供給停止手段は基準信号の発生を停止するものとして構成される。本構成によって、短絡故障発生時には基準信号供給手段から供給される基準信号が停止するため励磁信号供給手段からレゾルバへの励磁信号の供給も停止する。よって、上述した短絡故障が発生しても励磁信号供給手段には電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。

請求項５によれば、本発明の回転検出装置における励磁信号供給手段は、励磁信号を発生するための基準信号を供給する基準信号供給手段を含み、電力供給停止手段は基準信号の供給を遮断する遮断手段を含むものとして構成される。本構成によって、短絡故障発生時には励磁信号供給手段への基準信号の供給が遮断されるので、励磁信号供給手段には電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。

請求項６によれば、本発明の回転検出装置における請求項５の遮断手段は、基準信号供給手段と励磁信号供給手段との間に設けられるものとして構成される。本構成によって、短絡故障発生時には基準信号供給手段と励磁信号供給手段とが完全に遮断されるので、励磁信号供給手段には電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。

請求項７によれば、本発明の回転検出装置は、ステアリング側に接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、入力軸の回転角に対して出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構と、入力軸と出力軸とを一体的に回転可能とする連結機構とを備えた伝達比可変操舵装置に適用され、電源供給停止手段が励磁信号供給手段への電源供給を停止した際に、連結機構により入力軸と出力軸が連結されることを特徴とする回転検出装置として構成することもできる。

伝達比可変操舵装置は、伝達比可変機構においてモータを使用し、そのモータの回転角を検出するためにレゾルバを用いている。よって、本発明の回転検出装置はこの伝達比可変操舵装置に好適である。励磁信号供給手段に上述した短絡故障が発生した場合、伝達比可変操舵装置での伝達比可変操舵制御が正しく行なわれなくなり、運転者の意図とは関係ない方法に車両が進んで事故につながる危険性もある。このときに、連結機構により入力軸と出力軸が連結されて、運転者の操作を直接出力軸に伝えることを可能にし、事故を防ぐ仕組みとなっている。本構成によって、励磁信号供給手段には電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。加えて、短絡故障発生時にも連結機構により入力軸と出力軸が連結されるので、操舵を可能として事故を防ぐことができる。

請求項８によれば、本発明の請求項７における回転検出装置は、入力軸の回転角を検出する入力回転角検出手段と、出力軸の回転角を検出する出力回転角検出手段と、入力軸の回転角および出力軸の回転角とに基づいて、入力軸と出力軸との相対角度を算出する相対角度算出手段と、相対角度を記憶する回転角記憶手段とを備え、電源供給停止手段が励磁供給発生手段への電源供給を停止した際に、回転角記憶手段が相対角度を記憶する構成をとることもできる。

入力軸と出力軸の相対角度（アクチュエータ角度）は伝達比可変操舵装置において、常時把握していないとハンドルの中立点がずれてしまう現象が発生する。中立点がずれれば、正確な伝達比可変操舵制御ができず、車両は運転者の意図とは異なる方向へ走行することも有り得る。本構成によって、上述した短絡故障が発生した場合に不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等の回転角記憶手段に相対角度を記憶することができ、励磁出力端子が正常に復帰した際に記憶されている相対角度に基づいて伝達比可変操舵制御を行なうことができ、ハンドルの中立点がずれてしまうということもなくなる。

請求項９によれば、本発明の回転検出装置は、運転者のステアリング動作に基づいて、電動モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング制御装置に適用されることを特徴とする回転検出装置として構成することもできる。

この電動パワーステアリング制御装置には電動モータの回転角を検出するためにレゾルバが用いられている。本構成によって、上述した短絡故障が発生した場合に励磁信号供給手段には電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。

請求項１０によれば、本発明の回転検出装置は、ステアリング側に接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、入力軸の回転角に対して出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構と、入力軸と出力軸とを一体的に回転可能とする連結機構とを備えた伝達比可変操舵装置と、運転者のステアリング動作に基づいて、電動モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング制御装置とが一体化された車両用ステアリング制御装置に適用され、伝達比可変操舵装置および電動パワーステアリング制御装置において、励磁信号供給手段を共通使用することを特徴とする回転検出装置として構成することもできる。本構成によって、上述した短絡故障が発生した場合に励磁信号供給手段には電流が流れず、故障を引き起こすことはなくなる。さらに、これら回路には短絡故障時に電流が流れなくなるため、用いられる素子の発熱を確実に低減することができ、耐熱性の低い素子を使用できて素子の小型化が可能となり、部品コストおよび製造コストも低減できる。加えて、伝達比可変操舵装置と電動パワーステアリング制御装置とが励磁信号供給手段を共通使用することによっても部品の共通化を図ることができ、部品点数が低減され車両用ステアリング制御装置の小型化が可能となる。このことによっても、部品コストおよび製造コストが低減できる。

ＥＣＵ内の回転角を演算するための入出力回路を構成する素子が発熱するのを防止する目的を、レゾルバ励磁信号供給手段の出力端子あるいは信号線の天絡あるいは地絡の故障が発生した場合、レゾルバ励磁信号供給手段への供給を停止する回転検出装置として実現した。

以下、本発明の回転検出装置の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の回転検出装置を、車両の伝達比可変操舵装置に適用したものである。図２は、伝達比可変操舵装置１の伝達比可変ユニット１２の軸方向断面図である。図３は、伝達比可変操舵装置１全体の回路構成を示したブロック図である。なお、本発明の回転検出装置は伝達比可変操舵装置以外にも適用可能で、その適用対象に特に制限を設けるものではない。

まず、図１に示すように、車両のステアリングホイール１０が入力軸１１の上端に接続されている。また、入力軸１１の下端と出力軸１３の上端とが伝達比可変ユニット１２を介して接続されている。さらに、出力軸１３の下端には、図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１５内でラック１６に噛合されている。また、ステアリングギヤボックス１５内には、図示しない電動パワーステアリング装置が設けられている。ラック１６の両端には、それぞれ図示しないタイロッドおよびアームを介して転舵輪１７が接続されている。

入力軸１１には、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する舵角センサ６（本発明の入力回転角検出手段）が設けられ、一方、出力軸１３には、転舵輪１７の転舵角を検出するためのレゾルバで構成される出力角センサ１４（本発明の回転角検出手段および出力回転角検出手段）が設けられている。なお、出力角センサ１４は、伝達比可変ユニット１２内に設けていてもよい。これら舵角センサ６および出力角センサ１４により検出された入力軸１１の操舵角および出力軸１３の回転角は、伝達比制御部３に入力される。さらに、伝達比制御部３には、車載ＬＡＮ（Local Area Network）７から車速信号およびエンジン回転数信号等が入力される。そして、伝達比制御部３は、伝達比可変ユニット１２を制御するための制御信号を出力する。

伝達比可変ユニット１２は、図２に示すように、周知のブラシレスモータである電動モータ４および減速機構５を備えて構成され、舵角センサ６および車載ＬＡＮ７からの信号に基づいて、電動モータ４を回転させて出力軸１３の回転角を可変とするものである。また、電動モータ４は、モータハウジング４４内に設けられたステータ４３とロータ４２とを備えて構成されている。

また、モータハウジング４４のステアリングホイール側の内周には、連結ピン２１とその係合部４２ａ、および連結ピン２１を移動させるためのソレノイドコイル２が設けられている（本発明における連結機構）。連結ピン２１は、図示しないバネ等の弾性部材により回転軸４１の軸方向と平行に係合部４２ａとの係合方向に付勢されており、ソレノイドコイル２に通電されていない場合は係合部４２ａと係合状態にある。伝達比制御部３からの指令によりソレノイド駆動回路３２からソレノイドコイル２に通電を行なうと、連結ピン２１に対し回転軸４１の軸方向と平行で係合部４２ａから解放する方向（図の上部方向）の電磁力が発生する。この電磁力が弾性部材の付勢力を上回ると、連結ピン２１と係合部４２ａとの係合状態は解除される。

以上説明した操舵機構では、先ず、車載ＬＡＮ７からの車速信号と舵角センサ６により検出された操舵角が伝達比制御部３に入力されると、伝達比制御部３は、これらの情報に基づき、出力軸１３の目標回転角の演算を行なう。この目標回転角に基づくモータ制御指令がＰＷＭ信号（＝Pulse Width Modulation：パルス幅変調信号）として伝達比制御部３より伝達比可変ユニット１２に出力される。このモータ制御指令により伝達比可変ユニット１２の電動モータ４が駆動され、転舵輪１７に対して出力軸１３の目標回転角にステアリングホイール１０の回転角とを加算した回転角に対応した転舵角を与える。そして、伝達比制御部３は、出力角センサ１４より転舵輪１７の実際の転舵角を推定演算して、確実に目標回転角に対応した転舵角を転舵輪１７に与えることができるようにフィードバックされる。この際、ソレノイド駆動回路３２からソレノイドコイル２に通電が行なわれてソレノイドコイル２は電磁力を発生し、その電磁力により連結ピン２１は回転軸４１の軸方向と平行にロータ４２から離れる方向（図２の上部方向）に移動する。つまり、モータハウジング４４とロータ４２との連結は解除される。

なお、伝達比制御部３が伝達比可変ユニット１２の異常（例えば、ソレノイドコイル２の地絡）を検出すると、伝達比制御部３は、ソレノイド駆動回路３２に対してソレノイドコイル２に通電を停止する指令を出力する。これにより、ソレノイドコイル２からは電磁力が発生せず、図示しない弾性部材の付勢力によって連結ピン２１は回転軸４１の軸方向と平行にロータ４２に接近する方向（図２の下部方向）に移動する。そして、連結ピン２１は、ロータ４２に設けられた係合部４２ａと係合されて、モータハウジング４４とロータ４２とが連結される。

次に、図３に基づいて、伝達比可変操舵装置１の構成について説明する。
伝達比可変操舵装置１は、ソレノイドコイル２、伝達比制御部３、電動モータ４および減速機構５から構成されている。なお、伝達比制御部３が本発明における異常検出手段，基準信号供給手段，電力供給停止手段，相対角度算出手段，および遮断手段に相当する。

ソレノイドコイル２は、後述する伝達比制御部３のソレノイド駆動回路３２に接続されており、ソレノイド駆動回路３２からの駆動信号によって電磁力を発生することにより、連結ピン２１および係合部４２ａの係合あるいは解除を行なっている。

伝達比制御部３は、上述の舵角センサ６および車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、ソレノイドコイル２に流れる電流と電動モータ４の駆動を制御するものであって、マイコン３１、ソレノイド駆動回路３２、リレー３３、リレー駆動回路３４、電源回路３５、電圧検出回路３６、電流検出回路３７、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）３８、舵角検出回路３９（本発明の回転角検出手段）、モータ駆動回路５０、電流検出回路５１、モータ端子電圧検出回路５２および電気角検出回路５３から構成されている。

マイコン３１は、舵角センサ６および車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、ソレノイドコイル２および電動モータ４に流れる電流の演算を行ない、その演算値に基づいて制御信号をする出力するもので、図４のように周知のＣＰＵ８１，ＲＯＭ８３，ＲＡＭ８２，入出力インターフェースであるＩ／Ｏ８４，およびこれらを接続するバスライン８５等により構成されている。そして、マイコン３１に入力された信号に基づく各種演算処理、およびマイコン３１から各周辺回路に対する制御信号出力処理は、ＲＯＭ８３に記憶された制御プログラム８３ｐにより実行される。

ソレノイド駆動回路３２は、マイコン３１からの制御信号に基づき、ソレノイドコイル２に流れる電流を制御して連結ピン２１および係合部４２ａの係合あるいは解除を行なうためのものであって、リレー３３を介してバッテリ８と接続されている。

リレー３３は、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２との間に設けられ、オンされることで、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２とを接続させ、オフされることで、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２との接続を遮断させる。リレー３３は、マイコン３１からの制御信号によって動作するリレー駆動回路３４により、オンもしくはオフされる。

電源回路３５は、ＩＧスイッチ９を介してバッテリ８と接続され、バッテリ８からの電流をマイコン３１に供給する。電圧検出回路３６は、バッテリ８の電圧値を検出し、検出した検出値をマイコン３１に入力している。電流検出回路３７は、バッテリ８からモータ駆動回路５０に電流を供給すると共に、その電流値を検出し、検出した電流値をマイコン３１に入力している。

通信Ｉ／Ｆ３８は、車載ＬＡＮ７からの車速信号およびエンジン回転数信号等をマイコン３１で処理可能なように変換し、この変換した車速信号およびエンジン回転数信号をマイコン３１に入力している。さらに、通信Ｉ／Ｆ３８には、車両の不安定な挙動を抑制するために、車載ＬＡＮ７から上述の目標回転角を強制的に変更させる信号が入力され、この信号をマイコン３１に入力している。なお、目標回転角を強制的に変更させる信号は、例えば転舵輪１７がスリップしたときなどに、通信Ｉ／Ｆ３８に入力される。

舵角検出回路３９は、舵角センサ６からの信号をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した舵角信号をマイコン３１に入力している。

モータ駆動回路５０は、周知の三相ブリッジ回路を構成する６つのスイッチングトランジスタを有し、マイコン３１からの駆動信号に基づいて、６つのスイッチングトランジスタをＰＷＭデューティー制御して電動モータ４を駆動させるものである。

電流検出回路５１は、モータ駆動回路５０の６つのスイッチングトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流値をマイコン３１に入力している。モータ端子電圧検出回路５２は、モータ駆動回路５０の６つのスイッチングトランジスタの電圧を検出し、検出した電圧値をマイコン３１に入力している。

電気角検出回路５３は、減速機構５と出力軸１３を介して接続される出力角センサ１４で検出した回転角（電気角）をマイコン３１で処理可能なように変換し、この変換した回転角信号をマイコン３１に入力している。

そして、伝達比可変操舵装置１の作動としては、マイコン３１がソレノイド駆動回路３２に制御信号を出力し、ソレノイド駆動回路３２でソレノイド２に電流を流すことで、連結ピン２１と係合部４２ａとを解放状態とする。これにより、モータハウジング４４とロータ４２との連結が解除される。そして、舵角センサ６および車載ＬＡＮ７からの信号に基づいて電動モータ４を回転させることで、電動モータ４の回転力が減速機構５を介して出力軸１３に伝達される。そして、電動モータ４の回転力が伝達された出力軸１３のトルクと運転者が加えた操舵力とを加算したトルクを電動パワーステアリング装置のトルクセンサが検出して、図示しない電動パワーステアリング装置の電動モータによって転舵輪１７の転舵角を可変させている。

次に、本発明の伝達比制御部３における電動モータ４の回転数の制御方法について説明する。伝達比制御部３から出力される制御信号を、電気角検出回路５３において励磁信号に変換し出力角センサ１４の励磁相に印加すると、出力角センサ１４からは回転角（電気角）に応じてｓｉｎ相，ｃｏｓ相の信号が出力される。電気角検出回路５３では、これらの信号をマイコン３１で処理可能なように変換し、この変換した出力角信号をマイコン３１に入力している。マイコン３１では、回転角θを以下の周知の計算式（１）によって算出している。ここで、ｓｉｎωｔは励磁信号である。
θ＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎ相出力信号÷ｃｏｓ相出力信号）
＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ÷ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ） ・・・（１）

図５は、電気角検出回路５３（本発明の励磁信号供給手段）内の制御ブロック図の構成を示す。マイコン３１は制御部内の基準信号出力手段３１１（本発明の基準信号供給手段）により一定周期の方形波が出力され、入力された信号は、正弦波生成回路５３２によって波形整形され、プリドライブ回路５３１によって所定の振幅に増幅され、励磁信号出力端子５３５から励磁信号である正弦波を励磁信号線５３６を介して出力角センサ１４へ出力する。

励磁信号が入力された出力角センサ１４では、その励磁信号を基に回転角に応じたｓｉｎ相，ｃｏｓ相の信号を電気角検出回路５３に出力する。電気角検出回路５３内では、それぞれの相に対応したゾルバ信号処理Ｉ／Ｆ回路５３３，５３４によってマイコン３１で処理可能な信号に変換され、その信号をマイコン３１のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換用端子に入力する。マイコン３１では、入力されたｓｉｎ相，ｃｏｓ相の信号をＡＤ変換器３１２によりＡ／Ｄ変換し、その変換結果を基にモータ４の回転角を算出する。そして、算出された回転角と目標回転角を比較し、両者の差がゼロになるようにモータ駆動回路５４に制御信号を出力してモータ４を駆動制御する。

（電源供給停止方法１）
図６に、励磁信号を出力角センサ１４へ出力する励磁信号出力端子５３５あるいは励磁信号線５３６が＋Ｂ（バッテリ電圧およびそれに伴う電圧信号ライン）に天絡した場合、または励磁信号出力端子５３５あるいは励磁信号線５３６がＧＮＤ（接地）に地絡してしまうという故障の発生状態を示す。励磁信号出力端子５３５あるいは励磁信号線５３６が天絡または地絡した場合は、本来レゾルバの励磁相へ印加するための電流より過大な電流がＲ１１６、コンデンサ１１７およびトランジスタＴ１０１，Ｔ１０２へ流れてしまい、その電流が流れる時間によっては、これらの素子が異常発熱することも有り得る。

このとき、出力角センサ１４では、入力される励磁信号が通常時とは異なる波形となるので、その励磁信号を基に出力されるｓｉｎ相，ｃｏｓ相の信号も通常時とは異なる波形が出力される。伝達比制御部３でこの変化を検知すれば、励磁端子の天絡あるいは地絡の故障を検知することができる。具体的には、ｓｉｎ相の二乗和およびｃｏｓ相の二乗和を求めるもので、上記の式（１）で求めたθを用いて以下の式で表される。
ｓｉｎ相二乗和＝Ａ・ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ＋Ａ・ｓｉｎθ・ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°）＋Ａ・ｓｉｎθ・ｓｉｎ（ωｔ＋２４０°）
ｃｏｓ相二乗和＝Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ＋Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°）＋Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎ（ωｔ＋２４０°）

上記のｓｉｎ相二乗和およびｃｏｓ相二乗和は、励磁信号の１周期（３６０°）のうち、１２０°間隔で３点の値を読み取って故障検知を行なっているが、９０°間隔で４点の値あるいはそれ以上の点の値を読み取って故障検知を行なってもよい。

伝達比可変操舵装置１において、励磁信号出力端子５３５あるいは励磁信号線５３６の天絡あるいは地絡の故障を検知する処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、マイコン３１に含まれる図示しないＲＯＭあるいはＲＡＭに記憶された制御プログラムにより実行される。まず、ｓｉｎ相二乗和およびｃｏｓ相二乗和を算出し、閾値で所定の値を持つＣと比較する。比較の結果、ｓｉｎ相二乗和あるいはｃｏｓ相二乗和のいずれか一方が閾値Ｃを上回る場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）には、伝達比可変操舵装置としての通常の制御処理を行なう（Ｓ１０２）。

一方、ｓｉｎ相二乗和およびｃｏｓ相二乗和の両方が閾値Ｃ以下となる場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）には、励磁端子の天絡あるいは地絡の故障が発生したと判定し、基準信号発生手段３１１からの信号出力を停止する（Ｓ１０３）。この結果、電気角検出回路５３内の正弦波生成回路５３２の出力も停止する。よって、ＩＣ５の−端子への入力電位と＋端子への入力電位（Ｖｒｅｆ）が同じとなって増幅は行なわれず（入力が０Ｖの信号を増幅しても０Ｖにしかならないため）、Ｒ１１６側への出力もなくなる。そして、励磁端子からの励磁信号の出力も停止する。

続いて、マイコン３１がソレノイド駆動回路３２に制御信号を出力し、ソレノイド駆動回路３２でソレノイド２の駆動を停止する。そして、図示しないバネ等の弾性部材の付勢力によって、連結ピン２１は係合部４２ａと係合状態になる（Ｓ１０４）。この結果、入力軸１１と出力軸１３とが直結状態となり、伝達比可変操舵装置１が故障しても車両の操舵を行なうことができる。

さらにこのとき、入力軸１１と出力軸１３との角度の差をＥＥＰＲＯＭ３２（本発明の回転角記憶手段）に記憶する。ＥＥＰＲＯＭはElectrically Erasable & Programmable Read Only Memoryの略称で、電気的に消去（書き換え）できるＲＯＭで、電源を切ってもデータは消えない。なお、入力軸１１と出力軸１３との角度の差は、舵角センサ６により検出されたステアリングホイール１０の操舵角と出力角センサ１４から得られる回転角から算出される転舵輪１７の実際の転舵角との差によって求められる。

（電源供給停止方法２）
図７を用いて、ｓｉｎ相二乗和およびｃｏｓ相二乗和の両方が閾値Ｃ以下となる場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）に、基準信号発生手段３１１からの信号出力を停止する別の方法を説明する。即ち、プリドライブ回路５３１内にマイコン３１によって制御されるリレーなどのスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２（本発明の遮断手段）を設けるものである。スイッチＳＷ１の出力側はトランジスタＴ１０１および抵抗Ｒ１１７に接続され、入力側は伝達比制御部３内の電源回路３５に接続されている。また、スイッチＳＷ２の出力側は抵抗Ｒ１２０に接続され、入力側は電気角検出回路５３内の正弦波生成回路５３２に接続されている。

上記構成において、励磁信号出力端子５３５あるいは励磁信号線５３６の天絡あるいは地絡の故障が発生してｓｉｎ相二乗和およびｃｏｓ相二乗和の両方が閾値Ｃ以下となる場合、マイコン３１はスイッチＳＷ１に対しては電源供給遮断の指令を、スイッチＳＷ２に対しては正弦波供給遮断の指令を送る。これにより、プリドライブ回路（即ち増幅回路）への電源の供給が遮断されるために増幅は行なわれず、励磁端子からの励磁信号の出力も停止する。

図７において、スイッチＳＷ１のみを設ける方法を採ってもよい。この場合、ＩＣ５の−端子への入力電位と＋端子への入力電位（Ｖｒｅｆ）が同じとなって増幅は行なわれず、励磁信号出力端子５３５からの励磁信号の出力は停止する。

（電動パワーステアリング装置への適用例）
本発明の回転検出装置は車両の電動パワーステアリング（ＥＰＳ＝Electronic Power Steering）装置にも好適である。図９は電動パワーステアリング装置１０１の概略構成図である。操舵ハンドル１１０が操舵軸１１２ａに接続されて、この操舵軸１１２ａの下端は運転者の操舵ハンドル１１０の動きを検出するトルクセンサ１１１に接続されており、ピニオンシャフト１１２ｂの上端がトルクセンサ１１１に接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１１６内においてラックバー１１８に噛合されている。更に、ラックバー１１８の両端には、それぞれタイロッド１２０の一端が接続されると共に各タイロッド１２０の他端にはナックルアーム１２２を介して操舵輪１２４が接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂには電動モータ１１５が歯車（図示せず）を介して取り付けられている。なお、電動モータ１１５はラックバー１１８に同軸的に取り付ける方法を採ってもよい。

操舵制御部１３０は周知のＣＰＵ１３１，ＲＡＭ１３２，ＲＯＭ１３３，入出力インターフェースであるＩ／Ｏ１３４およびこれらの構成を接続するバスライン１３５が備えられている。ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３３およびＲＡＭ１３２に記憶されたプログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭ１３３は、プログラム格納領域１３３ａとデータ記憶領域１３３ｂとを有している。プログラム格納領域１３３ａにはＥＰＳ制御プログラム１３３ｐが格納される。データ記憶領域１３３ｂにはＥＰＳ制御プログラム１３３ｐの動作に必要なデータが格納されている。

操舵制御部１３０においてＣＰＵ１３１がＲＯＭ１３３に格納されたＥＰＳ制御プログラムを実行することにより、トルクセンサ１１１で検出されたトルクおよび操舵角センサ１１３で検出された操舵角に対応した電動モータ１１５で発生させる駆動トルクを算出し、モータドライバ１１４を介して電動モータ１１５に、算出した駆動トルクを発生させるための電圧を印加する。

また、電動パワーステアリング装置１０１には、図５のような電気角検出回路５３と同様の回路が含まれ、電動モータ１１５の電気角を検出する出力角センサ１０９への励磁信号を出力している。その励磁信号に基づいて出力角センサ１０９から送られてくる回転角情報（ｓｉｎ相信号，ｃｏｓ相信号）を用いた演算結果に基づいて電動モータ１１５を制御する。

この電動パワーステアリング装置１０１において、出力角センサ１０９へ励磁信号を出力する励磁信号出力端子の天絡あるいは地絡の故障が発生した場合、運転者の意思による操舵用ハンドル１１０の操作とは全く関係なく電動モータ１１５が回転してしまい、事故に結びつくというということも有り得る。本実施例によって、レゾルバの動作異常をいち早く検出し所定の異常対応処理を行なえば、事故に結びつく可能性も小さくなる。

（伝達比可変制御装置および電動パワーステアリング装置連携システムへの適用例）
最後に、伝達比可変制御装置１と電動パワーステアリング制御装置１０１とを一体化したステアリング制御システムへの適用例について図１０を用いて説明する。図１０のステアリング制御システム１００において、伝達比制御部３およびＥＰＳ制御部１３０の構成および動作は、それぞれ上述したものと同様である。また、図１０では、ステアリング制御システム１００センサ，アクチュエータおよび周辺回路のうち、本例の説明に関係ないものを省略している。

図５で説明したように、伝達比制御部３には、電気角検出回路５３と同様の回路が含まれ、モータ４の電気角を検出する出力角センサ１４への励磁信号を励磁信号出力端子５３５から励磁信号線５３６を介して出力している。その励磁信号に基づいて出力角センサ１４から送られてくる回転角情報（ｓｉｎ相信号，ｃｏｓ相信号）を用いた演算結果に基づいてモータ４を制御する。

一方、電動パワーステアリング制御部１３０は励磁信号を出力するための回路を持たず、伝達比制御部３からの励磁信号を励磁信号出力端子５３５ａから励磁信号線５３６ａを介して出力角センサ１０９に入力している。そして、出力角センサ１０９からの回転角情報（ｓｉｎ相信号，ｃｏｓ相信号）を用いた演算結果に基づいてモータ電動１１５を制御する。

本実施例によって、ステアリング制御システムでは、電気角検出回路５３に相当する回路を伝達比可変制御装置１および電動パワーステアリング制御部１３０において共通利用でき、部品点数の削減および製造コストの低減が可能となる。また、励磁信号出力端子の天絡あるいは地絡の故障が発生した場合に、上述したような励磁信号供給手段への電力供給を停止することにより、ステアリング制御システムの動作が異常となることを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

本発明の一実施例としての伝達比可変制御装置の全体構成を示す図。 伝達比可変ユニットの詳細を示す図。 マイコンの詳細を示す図。 伝達比制御部の詳細を示す図。 電気角検出回路の動作を説明するための図。 本実施例における電源供給停止方法の第１例を説明するための図。 本実施例における電源供給停止方法の第２例を説明するための図。 電源供給停止方法を説明するためのフロー図。 電動パワーステアリング制御装置の全体構成を示す図。 ステアリング制御システムの全体構成を示す図。

符号の説明

１ 伝達比可変制御装置
３ 伝達比制御部（異常検出手段，基準信号供給手段，電力供給停止手段，相対角度算出手段，遮断手段）
６ 舵角センサ（入力回転角検出手段）
１２ 伝達比可変ユニット
１４ 出力角センサ（回転角検出手段および出力回転角検出手段）
３０ ＥＥＰＲＯＭ（回転角記憶手段）
３９ 舵角検出回路（回転角検出手段）
５３ 電気角検出回路（励磁信号供給手段）
１００ ステアリング制御システム
１０１ 電動パワーステアリング制御装置
１０９ 出力角センサ（出力回転角検出手段）
３１１ 基準信号出力手段（基準信号供給手段）
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ（遮断手段）

Claims (10)

1. レゾルバからの出力信号に基づいて回転体の回転角を検出する回転角検出手段と、
   前記レゾルバに前記出力信号を発生させるための励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、
   前記励磁信号が出力される励磁信号出力端子または前記励磁信号が伝送される励磁信号線の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段が前記励磁信号出力端子または前記励磁信号線の異常を検出した場合に、前記励磁信号供給手段への電力供給を停止するための電力供給停止手段と、
   を備えることを特徴とする回転検出装置。
2. 前記異常検出手段は、前記励磁信号出力端子または前記励磁信号線と電源供給線との短絡故障、または前記励磁信号出力端子または前記励磁信号線と接地線との短絡故障を異常として検出するものである請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記異常検出手段は、前記励磁信号に応じて前記レゾルバから出力されるｓｉｎ相信号およびｃｏｓ相信号のそれぞれの２乗和が所定値を下回る状態を前記二つの短絡故障として検出するものである請求項２に記載の回転検出装置。
4. 前記励磁信号供給手段は、前記励磁信号を発生するための基準信号を供給する基準信号供給手段を含み、前記電力供給停止手段は前記基準信号の発生を停止するものである請求項１に記載の回転検出装置。
5. 前記励磁信号供給手段は、前記励磁信号を発生するための基準信号を供給する基準信号供給手段を含み、前記電力供給停止手段は前記基準信号の供給を遮断する遮断手段を含むものである請求項１に記載の回転検出装置。
6. 前記遮断手段は、前記基準信号供給手段と前記励磁信号供給手段との間に設けられるものである請求項５に記載の回転検出装置。
7. ステアリング側に接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、前記入力軸の回転角に対して前記出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構ユニットと、前記入力軸と前記出力軸とを一体的に回転可能とする連結機構とを備えた伝達比可変操舵装置に適用され、
   前記電源供給停止手段が前記励磁信号供給手段への電源供給を停止した際に、前記連結機構により前記入力軸と前記出力軸が連結されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回転検出装置。
8. 前記入力軸の回転角を検出する入力回転角検出手段と、
   前記出力軸の回転角を検出する出力回転角検出手段と、
   前記入力軸の回転角および前記出力軸の回転角とに基づいて、前記入力軸と前記出力軸との相対角度を算出する相対角度算出手段と、
   前記相対角度を記憶する回転角記憶手段と、
   を備え、前記電源供給停止手段が前記励磁供給発生手段への電源供給を停止した際に、前記回転角記憶手段が前記相対角度を記憶するものである請求項７に記載の回転検出装置。
9. 運転者のステアリング動作に基づいて、電動モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング制御装置に適用されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回転検出装置。
10. ステアリング側に接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、前記入力軸の回転角に対して前記出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構ユニットと、前記入力軸と前記出力軸とを一体的に回転可能とする連結機構とを備えた伝達比可変操舵装置と、
    運転者のステアリング動作に基づいて、電動モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング制御装置とが一体化された車両用ステアリング制御装置に適用され、
    前記伝達比可変操舵装置および前記電動パワーステアリング制御装置において、前記励磁信号供給手段を共通使用することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回転検出装置。
    

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