JP2005319857A

JP2005319857A - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JP2005319857A
Application number: JP2004138202A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hatano; 陽一畑野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、エンジンが停止中はバッテリーの消耗がほとんど発生しないものを提供することを目的とする。
【解決手段】車両のエンジンが停止時に、制御手段１７が、電力が供給されていない場合にステアリングに連動して回転する検出体２の回転中か否かを検出する受動検出手段としてのモータ２１からの起電力の信号を検出すると、電力が供給されている場合に検出体２の回転を検出信号として検出する能動検出手段としての磁気検出素子６への電力の供給を開始させると共に、この磁気検出素子６の検出信号からステアリングの回転角度を検出するようにして回転角度検出装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。

近年、自動車の高機能化が進み、カーナビゲーションや回転角度検出装置等のバッテリーに接続される装置が増える中、それらの装置において、特にエンジン停止時に消費電力の小さなものが求められている。

このような従来の回転角度検出装置について、図３及び図４を用いて説明する。

図３は従来の回転角度検出装置の要部正面図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された回転体で、この平歯車部１Ａには検出体２の平歯車部２Ａが噛合している。

また、この回転体１には、中央部に挿通するステアリングの軸３と係合する係合部１Ｂが設けられると共に、検出体２の中央部には、接着等によって磁石４が装着されている。

そして、磁石４の下方には配線基板５が配置され、この配線基板５には、磁石４の対向する箇所に、電力が供給されている場合にこの磁石４の磁気を検出する能動検出手段としての磁気検出素子６が装着されている。

また、この配線基板５には、磁気検出素子６への電力の供給を制御したり、この磁気検出素子６からの検出信号を処理するマイコン等からなる制御手段７、及びこの制御手段７と磁気検出素子６に車両のバッテリー（図示せず）からの電力を供給するリード線や制御手段７と通信を行う車両の本体制御手段（図示せず）とを接続するリード線等が接続されるコネクタ８が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

そして、図４はこの回転角度検出装置の要部回路構成を示すブロック線図であり、同図において、７ＡはＣＭＯＳ製のマイコン、７Ｂはこのマイコン７Ａに接続されたトランジスタで、マイコン７Ａがこのトランジスタ７ＢをＯＮした時のみ、磁気検出素子６に電力が供給される。

また、７Ｃはマイコン７Ａに接続された例えば周波数が約３２ＫＨｚの低速クロック、７Ｄはマイコン７Ａに接続された例えば周波数が約４ＭＨｚの高速クロックで、マイコン７Ａはこの低速クロック７Ｃ又は高速クロック７Ｄのいずれか一方のクロックを動作させる。

なお、マイコン７ＡはＣＭＯＳ製のため、このクロックの周波数にほぼ比例して消費電力が増え、低速クロック７Ｃで動作させる時より高速クロック７Ｄで動作させる時の方が消費電力が大きい。

そして、７Ｅと７Ｆはマイコン７Ａに接続された抵抗、９は例えば１２Ｖの電圧で電力を供給する車両のバッテリー、１０は車両のエンジンを始動させるイグニッションスイッチで、このイグニッションスイッチ１０がＯＮ、つまり、エンジンが動作中の場合は、バッテリー９の電圧がコネクタ８を介して抵抗７Ｅと抵抗７Ｆに供給され、この抵抗７Ｅと抵抗７Ｆの接続箇所が例えば５Ｖ等の所定の電圧に変換されて、入力ポート７Ｇに入力され、マイコン７Ａはこの所定の電圧を検出して、エンジンが動作中と認識する。

また、イグニッションスイッチ１０がＯＦＦ、つまり、エンジンが停止中の場合は、この入力ポート７Ｇにアース電圧が抵抗７Ｆを介して入力され、マイコン７Ａはこのアース電圧を検出して、エンジンが停止中と認識する。

そして、７Ｈと７Ｉは電流の方向を一方向にするダイオード、７Ｊは電圧を一定にして出力する電源レギュレータで、バッテリー９の電圧がコネクタ８やダイオード７Ｈ、７Ｉを介して電源レギュレータ７Ｊに入力され、この入力を電源レギュレータ７Ｊは例えば５Ｖ等の所定の電圧に変換して、マイコン７Ａ及び磁気検出素子６に電力を供給する。

また、以上のマイコン７Ａ及びトランジスタ７Ｂ、低速クロック７Ｃ、高速クロック７Ｄ、抵抗７Ｅ、抵抗７Ｆ、入力ポート７Ｇ、ダイオード７Ｈ、ダイオード７Ｉ、電源レギュレータ７Ｊで制御手段７が構成されている。

以上の構成において、運転者がエンジンを始動させると、マイコン７Ａは入力ポート７Ｇの電圧を検出して、エンジンが動作中と認識し、クロックを高速クロック７Ｄに切り替えて動作させると共に、トランジスタ７ＢをＯＮにして、磁気検出素子６に電力を供給させる。

そして、この後、運転者がステアリングを回転すると、これに伴って回転体１が回転し、この平歯車部１Ａに噛合した検出体２の中央部に装着された磁石４も回転する。

また、この回転によって変化した磁石４の磁気を磁気検出素子６が検出し、この磁気検出素子６が出力する検出信号をマイコン７Ａが検出して演算処理し、マイコン７Ａは磁石４の、つまりステアリングの回転角度を検出すると共に、この回転角度のデータを記憶したり、コネクタ８を介して車両の本体制御手段に送信したりするように構成されている。

そして、次に、運転者がエンジンを停止させると、同様にして、マイコン７Ａはエンジンが停止中と認識し、クロックを低速クロック７Ｃに切り替え、高速クロック７Ｄの場合に比べてマイコン７Ａの消費電力を低減させると共に、トランジスタ７ＢをＯＦＦにして、磁気検出素子６に電力が供給されないようにして、磁気検出素子６で消費電力がほとんど発生しないようにする。

また、この後、マイコン７Ａは所定の時間が経過すると、クロックを高速クロック７Ｄに切り替え、トランジスタ７ＢをＯＮにして、ステアリングの回転角度を検出すると共に、もし、この回転角度に変化があれば、記憶していた回転角度のデータを更新する。

更に、この後、所定の時間が経過すると、再び低速クロック７Ｃに切り替え、トランジスタ７ＢをＯＦＦにする。

そして、この所定の時間が経過する毎にクロックを切り替えて回転角度を監視する動作を、運転者がエンジンを再び始動させるまで行う。

つまり、エンジンが停止中は、ステアリングが回転中か否かに係わらず、消費電力を低減しながらこの回転を検出するように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−２６４７２５号公報

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、エンジンが停止中は、マイコン７Ａを消費電力の小さな低速クロック７Ｃで間欠的に動作させていると言えども、バッテリーの消耗が１５ｍＷ程度発生するという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、エンジンが停止中はバッテリーの消耗がほとんど発生しない回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、車両のエンジンが停止時に、制御手段が、電力が供給されていない場合にステアリングに連動して回転する検出体の回転中か否かを検出する受動検出手段からの回転中の信号を検出すると、電力が供給されている場合に検出体の回転を検出信号として検出する能動検出手段への電力の供給を開始させると共に、この能動検出手段の検出信号からステアリングの回転角度を検出するようにして回転角度検出装置を構成したものであり、エンジンが停止中は、制御手段が、制御手段をクロックを停止させて消費電力がほとんど発生しない状態にすると共に、ステアリングが回転すると、電動パワーステアリングシステムのステアリングに連動して回転するモータや背景技術の項で説明した磁石４の、ステアリングの回転によって変化する磁気を検出するコイル等の受動検出手段より得られる起電力の信号により起動が可能な状態とし、この起電力の信号を検出すると、能動検出手段への電力の供給を開始して、この能動検出手段の検出信号からステアリングの回転角度を検出するようにできるため、エンジンが停止中はバッテリーの消耗がほとんど発生しない回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、受動検出手段をステアリングの回転を補助する電動パワーステアリングシステムのステアリングに連動して回転するモータとしたものであり、電動パワーステアリングシステムを搭載している車両であれば、このモータをこの回転角度検出装置の受動検出手段として共用することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、エンジンが停止中はバッテリーの消耗がほとんど発生しない回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の要部正面図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された回転体で、この平歯車部１Ａには検出体２の平歯車部２Ａが噛合している。

そして、磁石４の下方には配線基板５が配置され、この配線基板５には、磁石４の対向する箇所に、電力が供給されている場合にこの磁石４の磁気を検出する能動検出手段としてのＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗素子）等の磁気検出素子６が装着されている。

また、この配線基板５には、磁気検出素子６への電力の供給を制御したり、この磁気検出素子６からの出力信号を処理するマイコン等からなる制御手段１７、及びこの制御手段１７と磁気検出素子６に車両のバッテリー（図示せず）からの電力を供給するリード線や制御手段１７と通信を行う車両の本体制御手段（図示せず）とを接続するリード線等が接続されるコネクタ８が形成されている。

更に、この配線基板５には、ステアリングの回転を補助する電動パワーステアリングシステム２０のステアリングに連動して回転し、電力が供給されていない場合でも回転することで起電力を出力する受動検出手段としてのモータ２１の出力がリード線等を介して接続されて、回転角度検出装置が構成されている。

そして、図２はこの回転角度検出装置の要部回路構成を示すブロック線図であり、同図において、１７ＡはＣＭＯＳ製のマイコン、１７Ｂはこのマイコン１７Ａに接続されたトランジスタで、マイコン１７Ａがこのトランジスタ１７ＢをＯＮした時のみ、磁気検出素子６に電力が供給される。

また、１７Ｄはマイコン１７Ａに接続された例えば周波数が約４ＭＨｚの高速クロックで、マイコン１７Ａはこの高速クロック１７Ｄを動作させたり、停止させたりする。

なお、マイコン１７ＡはＣＭＯＳ製のため、このクロックの周波数にほぼ比例して消費電力が増え、高速クロック１７Ｄを動作させる時は消費電力が大きいが、このクロックを停止させる時は消費電力がほとんど発生しない。

そして、１７Ｅと１７Ｆはマイコン１７Ａに接続された抵抗、９は例えば１２Ｖの電圧で電力を供給する車両のバッテリー、１０は車両のエンジンを始動させるイグニッションスイッチで、このイグニッションスイッチ１０がＯＮ、つまり、エンジンが動作中の場合は、バッテリー９の電圧がコネクタ８を介して抵抗１７Ｅと抵抗１７Ｆに供給され、この抵抗１７Ｅと抵抗１７Ｆの接続箇所が例えば５Ｖ等の所定の電圧に変換されて、入力ポート１７Ｇに入力され、マイコン１７Ａはこの所定の電圧を検出して、エンジンが動作中と認識する。

また、イグニッションスイッチ１０がＯＦＦ、つまり、エンジンが停止中の場合は、この入力ポート１７Ｇにアース電圧が抵抗１７Ｆを介して入力され、マイコン１７Ａはこのアース電圧を検出して、エンジンが停止中と認識する。

そして、１７Ｈと１７Ｉは電流の方向を一方向にするダイオード、１７Ｊは電圧を一定にして出力する電源レギュレータで、バッテリー９の電圧がコネクタ８やダイオード１７Ｈ、１７Ｉを介して電源レギュレータ１７Ｊに入力され、この入力を電源レギュレータ１７Ｊは例えば５Ｖ等の所定の電圧に変換して、マイコン１７Ａ及び磁気検出素子６に電力を供給する。

また、１７Ｋは電動パワーステアリングシステム２０のモータ２１の出力が入力される入力ポート、１７Ｌはこの入力ポートとアース間に設けられたツエナーダイオードで、このツエナーダイオード１７Ｌはモータ２１の出力電圧が所定の電圧以上の場合にこの電圧を例えば５Ｖ等の所定の電圧に変換して入力ポート１７Ｋに入力させる。

そして、以上のマイコン１７Ａ及びトランジスタ１７Ｂ、高速クロック１７Ｄ、抵抗１７Ｅ、抵抗１７Ｆ、入力ポート１７Ｇ、ダイオード１７Ｈ、ダイオード１７Ｉ、電源レギュレータ１７Ｊ、入力ポート１７Ｋ、ツエナーダイオード１７Ｌで制御手段１７が構成されている。

以上の構成において、運転者がエンジンを始動させると、マイコン１７Ａは入力ポート１７Ｇの電圧を検出して、エンジンが動作中と認識し、高速クロック１７Ｄに同期して動作すると共に、トランジスタ１７ＢをＯＮにして、磁気検出素子６に電力を供給させる。

また、この回転によって変化した磁石４の磁気を磁気検出素子６が検出し、この磁気検出素子６が出力する検出信号をマイコン１７Ａが検出して演算処理し、マイコン１７Ａは磁石４の、つまりステアリングの回転角度を検出すると共に、この回転角度のデータを記憶したり、コネクタ８を介して車両の本体制御手段に送信したりするように構成されている。

そして、次に、運転者がエンジンを停止させると、同様にして、マイコン１７Ａはエンジンが停止中と認識し、高速クロック１７Ｄを停止させ、マイコン１７Ａを消費電力がほとんど発生しない状態にすると共に、入力ポート１７Ｋに入力される信号により、停止からの起動が可能な状態とする。

また、同時に、トランジスタ１７ＢをＯＦＦにして、磁気検出素子６に電力が供給されないようにして、磁気検出素子６でも消費電力がほとんど発生しないようにする。

なお、この後、もし、ステアリングが回転されたならば、これに伴ってモータ２１が回転し、電力が供給されていない場合でも回転することで起電力を出力するモータ２１の起電力の出力が入力ポート１７Ｋに入力されて、マイコン１７Ａが起動し、マイコン１７Ａは高速クロック１７Ｄを動作させると共に、トランジスタ１７ＢをＯＮにして、磁気検出素子６に電力を供給させる。

また、同時に、この回転によって変化した磁石４の磁気を磁気検出素子６が検出し、この磁気検出素子６が出力する検出信号をマイコン１７Ａが検出して演算処理し、マイコン１７Ａは磁石４の、つまりステアリングの回転角度を検出すると共に、記憶していた回転角度のデータを更新する。

そして、この回転角度が所定の時間変化のない場合は、再び高速クロック１７Ｄを停止させ、トランジスタ１７ＢをＯＦＦにする。

また、このステアリングが回転された時のみ、マイコン１７Ａを起動して回転角度を検出する動作を、運転者がエンジンを再び始動させるまで行う。

つまり、エンジンが停止中は、ステアリングが回転中か否かに係わらず、消費電力を低減しながらこの回転を検出する背景技術の項で説明した回転角度検出装置とは異なり、ステアリングが回転された時のみ、この回転角度を検出するように構成されており、それ以外のステアリングが回転されていない時は消費電力がほとんど発生しないように構成されている。

このように本実施の形態によれば、車両のエンジンが停止時に、制御手段１７が、電力が供給されていない場合にステアリングに連動して回転する検出体２の回転中か否かを検出する受動検出手段としてのモータ２１からの起電力の信号を検出すると、電力が供給されている場合に検出体２の回転を検出信号として検出する能動検出手段としての磁気検出素子６への電力の供給を開始させると共に、この磁気検出素子６の検出信号からステアリングの回転角度を検出するようにして回転角度検出装置を構成することによって、エンジンが停止中は、制御手段１７が、高速クロック１７Ｄを停止させて消費電力がほとんど発生しない状態にするとともに、受動検出手段としてのモータ２１より得られる起電力の信号により起動が可能な状態とし、この起電力の信号を検出すると、磁気検出素子６への電力の供給を開始して、この磁気検出素子６の検出信号からステアリングの回転角度を検出するようにできるため、エンジンが停止中はバッテリーの消耗がほとんど発生しない回転角度検出装置を得ることができるものである。

また、受動検出手段をステアリングの回転を補助する電動パワーステアリングシステム２０のステアリングに連動して回転するモータ２１とすることによって、電動パワーステアリングシステムを搭載している車両であれば、このモータ２１をこの回転角度検出装置の受動検出手段として共用することができる。

なお、以上の説明では、受動検出手段を電動パワーステアリングシステム２０のステアリングに連動して回転するモータ２１として説明したが、これに代えて、受動検出手段を検出体２に連動して回転するように設けたモータとしたり、ステアリングの回転によって変化する磁石４の磁気により起電力が発生するように磁気検出素子６の近傍などに設けたコイルとしたりしても、本発明の実施は可能である。

また、この受動検出手段を、僅かな電力の供給は必要だが、高抵抗を介して電源レギュレータ１７Ｊの出力に接続された可動接片が、検出体２の回転によって、アースに接続された固定接点に接触するようにこの平歯車部２Ａに当接させるようにして設けたスイッチ等としても良い。

本発明による回転角度検出装置は、エンジンが停止中はバッテリーの消耗がほとんど発生しない回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置等に有用である。

本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の要部正面図同要部回路構成を示すブロック線図従来の回転角度検出装置の要部正面図同要部回路構成を示すブロック線図

符号の説明

１回転体
１Ａ、２Ａ平歯車部
１Ｂ係合部
２検出体
３ステアリングの軸
４磁石
５配線基板
６磁気検出素子
７、１７制御手段
８コネクタ
９バッテリー
１０イグニッションスイッチ
１７Ａマイコン
１７Ｂトランジスタ
１７Ｄ高速クロック
１７Ｅ、１７Ｆ抵抗
１７Ｇ、１７Ｋ入力ポート
１７Ｈ、１７Ｉダイオード
１７Ｊ電源レギュレータ
１７Ｌツエナーダイオード
２０電動パワーステアリングシステム
２１モータ

Claims

ステアリングに連動して回転する検出体と、電力が供給されている場合に上記検出体の回転を検出信号として検出する能動検出手段と、電力が供給されていない場合に上記検出体が回転中か否かを検出する受動検出手段と、上記受動検出手段及び能動検出手段に接続された制御手段とからなり、車両のエンジンが停止時に上記制御手段が上記受動検出手段から回転中の信号を検出すると、上記制御手段が上記能動検出手段への電力の供給を開始させると共に、上記能動検出手段の検出信号から上記ステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置。
受動検出手段をステアリングの回転を補助する電動パワーステアリングシステムのステアリングに連動して回転するモータとした請求項１記載の回転角度検出装置。