JP2007225388A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の故障検出手段では検出できなかったメイントルク信号の信号線とサブトルク信号の信号線とのショート故障を検出できるトルク検出装置を提供する。
【解決手段】 検出コイルＬ１と抵抗体Ｒ１からなる第１アームと、検出コイルＬ２と抵抗体Ｒ２からなる第２のアームからトルク検出部が構成される。テストモードが設定されると、監視部１３に異常値の基準電圧Ｖref を出力して監視部１３に意図的に異常状態を作り出し、ショート故障検出部１６でメイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとを比較する。監視部１３に設定される基準電圧Ｖref が異常値であるためサブトルク信号Ｖtsは強制的にＶts＝０が出力されるのが正常な状態であるから、信号Ｖtmと信号Ｖtsとが一致（Ｖtm＝Ｖts）している場合は、メイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートしていると判定することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、電動パワーステアリング装置に組み込まれているトルク検出装置の故障、特に、操舵トルクを検出する１対の検出コイルの信号線のショート故障を検出できる電動パワーステアリング装置に関する。

非接触型のトルク検出装置としては、操舵トルクに比例したトーションバーの捩れを１対の検出コイルのインダクタンスの変化に変換するトルク検出部と、インダクタンスの変化に対応した検出信号を出力する一対の検出コイルと一対の抵抗体で構成されたブリッジ回路と、ブリッジ回路から出力されるメイントルク信号を増幅するメイントルク増幅器、及びサブトルク信号を増幅するサブトルク増幅器から構成されるトルク検出装置が知られている。

トルク検出装置のフェールセーフ機能を高めるためには、所定の期間の経過毎に、例えばイグニッションキーをＯＮにした後の電動パワーステアリング装置の制御装置の初期診断時、或いは動作状態にあるとき、定期的にトルク検出装置の動作テストを自動的に行うような構成とすることが望まれていた。

特に、トルク検出装置において、一対の検出コイルと抵抗体で構成するブリッジ回路に供給する交流電圧の振幅が何等かの原因で低下するなどの異常が発生した場合には、正確なトルクの検出ができなくなるという支障があった。

この対策として、上記トルク検出装置に適したトルク検出回路として、ブリッジ回路に供給する交流電圧の振幅を監視すると共に、それ自体が正常に動作しているか否かを判定することができる監視部を備えたトルク検出回路が本出願人により提案されている（特許文献１参照）。

図６は、上記した従来のトルク検出回路１００と、これに関連する図示しない電動パワーステアリング装置の制御を行う制御回路２００に組み込まれている周辺回路の構成を示すブロック図で、検出コイルＬ１と抵抗体Ｒ１で構成する第１のアームと、検出コイルＬ２と抵抗体Ｒ２で構成する第２のアームとから構成されるブリッジ回路に交流電圧Ｖoscを供給し、第１のアームの検出コイルＬ１と抵抗体Ｒ１の接続部に表れる出力電圧と、第２のアームの検出コイルＬ２と抵抗体Ｒ２の接続部に表れる出力電圧との差分の電圧Ｖdef を、メイントルク増幅回路１０１を経て増幅してメイントルク信号Ｖtmを得るほか、サブトルク増幅回路１０２を経て増幅してサブトルク信号Ｖtsを得ている。

このトルク検出回路１００では、制御回路２００に組み込まれている異常検出部１０５において、前記検出されたメイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsを比較してトルク検出回路の異常を検出し、異常が検出されたときは異常検出信号を出力して電動パワーステアリング装置をフェールセーフモードに切替えるように構成されている。また、監視部１０３は、図示しない基準電圧発生回路から電圧の異なる基準電圧を監視部１０３に供給して交流電圧Ｖosc の振幅異常を監視すると共に、監視部１０３自体が正常に動作しているか否かを判定する自己診断モードが備えられている（特許文献１参照）。
特開２００２−４８６５６号公報。

通常、電動パワーステアリング装置に故障が発生した場合、サービスステーションでは電動パワーステアリング装置本体とその制御装置の交換を行い、製造部門において回収したこれらの装置の故障原因を解析し、再発防止対策や、今後の開発のためのデータとして使用される。

ところで、多種類の故障の中で、トルク検出装置のメイントルク信号の信号線とサブトルク信号の信号線とがショートするショート故障は、再現性に乏しく、回収した装置を同じ条件で作動させても故障が再現しないことが多い。再現性の乏しい故障が、全て上記したメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障とは限らないから、様々な試験・確認を行なって故障原因を突き止めなければならないが、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障であると特定するには、多くの費用と時間を要する作業となり、トルク信号線のショート故障であると簡単に特定できることが切望されていた。

また、従来は、イグニッションキーをＯＮとした直後に制御装置で実行される初期診断において、トルク検出装置の故障が検出されたときは、モータによる操舵補助を停止させるフェールセーフモードに移行していた。しかしながら、上記したメイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートするショート故障の場合は、メイントルク信号やサブトルク信号自体が異常値を示したのではないから、このような場合は、例えばメイントルク信号を使用して操舵補助を継続しても支障はない。

前記したトルク検出回路に供給する交流電圧Ｖosc の振幅異常を監視する監視部の構成と、監視部の自己診断モードの動作を詳細に検討すると、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出することが可能であることが判明した。

この発明は、前記したトルク検出回路の監視部の機能を発展させ、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出するショート故障検出装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、トルクに応じてインピーダンス変化する一対の検出コイルを含むトルク検出要素と、該トルク検出要素を監視する監視部とを備えたトルク検出部と、前記検出コイルのメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出するショート故障検出部とを備えたトルク検出装置とを具備した電動パワーステアリング装置であって、前記ショート故障検出部は、前記監視部に意図的に異常状態を設定したときにトルク検出部から出力されるメイントルク信号及びサブトルク信号を比較し、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

そして、前記トルク検出装置は、さらに標準基準電圧とは電圧の異なる特定基準電圧を前記監視部に出力する基準電圧発生回路を備え、トルク検出回路のテストを行うテストモードが設定されたときは、前記監視部に特定基準電圧を設定して意図的に異常状態を設定する。

そして、前記テストモードが設定されたとき監視部に設定される特定基準電圧は標準基準電圧を越える電圧である。

また、前記監視部は、前記特定基準電圧の設定により意図的に異常状態が設定されたときは、サブトルク信号線を接地するように構成されているものとする。

そして、前記ショート故障検出部は、テストモードが設定されて前記監視部に標準基準電圧を越える特定基準電圧が設定されて意図的に異常状態が設定され、且つトルク検出部から出力されたメイントルク信号電圧とサブトルク信号電圧とが等しいとき、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障であると判定するものとする。

さらに、前記トルク検出装置は、ショート故障が検出されたときはフェールセーフモードに切替えるものとする。

この発明は、トルクに応じてインピーダンス変化する一対の検出コイルを含むトルク検出要素と、該トルク検出要素を監視する監視部とを備えたトルク検出部と、前記検出コイルのメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出するショート故障検出部とを備えたトルク検出装置とを具備した電動パワーステアリング装置であって、監視部に意図的に異常状態を設定したときにトルク検出部から出力されるメイントルク信号及びサブトルク信号を比較し、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出するものである。

監視部は本来はトルク検出部に供給される交流電圧の電圧値を監視するものであるが、監視部自体の自己診断機能があり、標準基準電圧とは異なる基準電圧を設定したとき、トルク検出部から出力されるメイントルク信号及びサブトルク信号を比較することで監視部自体の異常を検出することができる。この発明ではこの自己診断機能を応用し、監視部に標準基準電圧よりも高い特定基準電圧を設定して意図的に異常状態を設定し、且つトルク検出部から出力されたメイントルク信号電圧とサブトルク信号電圧とが等しいとき、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障であると判定する。

これにより、従来は検出できなかったメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を容易に検出することが可能となった。

以下、この発明の実施の形態のトルク検出装置のトルク検出部を車両用の電動パワーステアリング装置に適用した例で説明する。

［トルク検出部とその周辺回路の構成］
図１は、この発明の実施の形態のトルク検出部１０の構成と、図示しない電動パワーステアリング装置の制御回路２０に設けられているトルク検出部１０の周辺回路である異常検出部１５及びショート故障検出部１６、基準電圧発生回路１８、及びタイマ１９を含めた回路ブロック図である。

［トルク検出部］
トルク検出部１０は、検出コイルＬ１と抵抗体Ｒ１で構成する第１のアームと、検出コイルＬ２と抵抗体Ｒ２で構成する第２のアームとから構成されるブリッジ回路、メイントルク増幅器１１、サブトルク増幅器１２、及び監視部１３から構成される。トルク検出部１０のブリッジ回路、メイントルク増幅器１１、サブトルク増幅器１２、監視部１３には、電動パワーステアリング装置の制御回路２０の図示されていない電源から交流電圧Ｖosc が供給される。

トルク検出部１０の第１のアームの検出コイルＬ１と抵抗体Ｒ１の接続部に表れる出力電圧Ｖ1 と第２のアームの検出コイルＬ２と抵抗体Ｒ２の接続部に表れる出力電圧Ｖ2 とがメイントルク増幅器１１に入力され、２つの入力電圧の差分の電圧Ｖdef が増幅されてメイントルク信号Ｖtmとして出力されるほか、前記出力電圧Ｖ1 と出力電圧Ｖ2 とはサブトルク増幅器１２にも入力され、２つの入力電圧の差分の電圧Ｖdef が増幅されてサブトルク信号Ｖtsとして出力される。

［監視部］
監視部１３は、本来は基準電圧との比較によりブリッジ回路に供給される交流電圧Ｖosc の振幅異常を監視するものである（特許文献１参照）。そのほか監視部１３には監視部１３自体が正常に動作しているか否かを診断する自己診断機能が備えられており、本発明では監視部１３の自己診断機能をメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障の検出に応用している。ショート故障の検出については、後で詳細に説明する。

図２は監視部１３の構成の一例を説明するブロック図で、以下、監視部１３の自己診断機能を説明する。

コンパレータＣＰ1 及びＣＰ2 には、交流電圧Ｖosc と、閾値として正常な交流電圧Ｖosc のピーク値を越える基準電圧Ｖref が入力される。基準電圧Ｖref は、例えば、正常な交流電圧Ｖosc のピーク値が、４．８Ｖ（＋側）であるときは、閾値としてこのピーク値を越える基準電圧Ｖref ＝６．２Ｖ（＝５．０＋１．２）とする。これは、監視部１３の通常の閾値を変更して意図的に異常な状態を設定して自己診断を行うためである。

この設定によれば、交流電圧Ｖosc のプラス側が基準電圧Ｖref 以下の振幅の交流電圧となるから、ＣＰ1 の出力は零、トランジスタＴＲ1 はＯＦＦの状態になる。また、ＣＰ２の出力も零、トランジスタＴＲ2 もＯＦＦの状態になる。従ってオア回路ＯＲの出力はオン（１）となり、トランジスタＴＲは導通状態となり、サブトルク増幅回路１２の出力側は接地されてＶts＝０が出力され、監視部１３に異常が発生したことを示す。また、Ｖts≠０が出力されたときは監視部１３は正常であることを示す。

この場合、監視部１３を自己診断するテストモードのために閾値を変更して意図的に異常な状態を設定したのであるから、監視部１３から異常の発生を示す信号Ｖts＝０が検出されることは、監視部１３が正常に動作していると判断することができ、これと逆に監視部１３から正常であることを示す信号Ｖts≠０が出力されたときは、監視部１３に異常が発生していると判断することができるのである。

［異常検出部］
制御回路側の異常検出部１５は、通常の状態、即ち、後述するパワーステアリング装置の制御装置の状態を診断するテストモードが設定されていない状態では、異常検出部１５において、メイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとを比較し、その結果に基づいてトルク検出部１０の異常を検出する。

即ち、トルク検出部１０が正常であれば、トルクが発生していない状態ではメイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとは、図２に示すように２．５Ｖを基準として互いに反転した波形の信号が出力されるが、メイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとの比較の結果、２．５Ｖを基準として互いに反転した値でない場合には、検出コイルＬ１、Ｌ２、抗体Ｒ１、Ｒ２、メイントルク増幅器１１、サブトルク増幅器１２のいずれかが故障していると判定され、異常検出部１５から異常検出信号Ｖerが出力される。

異常検出部１５により、検出コイルＬ１、Ｌ２、抗体Ｒ１、Ｒ２、メイントルク増幅器１１、サブトルク増幅器１２の全てが正常であることが検出されたときは、正常状態を示す信号が図示しないパワーステアリング装置の制御回路に出力され、メイントルク信号Ｖtmに基づく操舵補助指令値の演算、操舵補助が実行される。また、異常検出部１５により異常が検出されたときは、異常状態の発生を示す異常検出信号Ｖerが図示しない電動パワーステアリング装置の制御回路に出力され、フェールセーフモードに移行する。

［ショート故障検出部］
制御回路側のショート故障検出部１６は、テストモードが設定されているときメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショートを検出する。ショート故障検出部１６によるショート検出処理については、後で詳細に説明する。

［監視部の自己診断処理］
監視部１３は、先に説明したとおり、本来はブリッジ回路に供給する交流電圧Ｖosc の振幅異常を監視するものであるが、自己診断機能も備えている。ここでは、イグニッションキーがＯＮされた直後に設定されるテストモードにおける監視部１３の自己診断処理（監視部１３自体が正常に動作しているか否かを判定する処理）について説明する。

以下、テストモードが設定されているときの、監視部１３の自己診断処理を説明する。まず、自己診断処理を実行する前提として、テストモードが設定されていること、トルク検出部の電源からは正常な交流電圧Ｖosc が出力され、基準電圧発生回路１８は正常に動作し、基準電圧Ｖref1〜Ｖref3が出力され、監視部１３のＣＰ1 、ＣＰ2 （図３参照）に入力されるものとする。

テストモードにおいて、３段階に変化する基準電圧Ｖref1〜Ｖref3を監視部１３に入力するのは、通常の基準電圧（正常値）のほか、意図的に通常とは異なる基準電圧（異常値）を監視部１３に入力して故障状態を作りだし、そのとき、メイントルク増幅器１１から出力されるメイントルク信号Ｖtmとサブトルク増幅器１２から出力されるサブトルク信号Ｖtsとを異常検出部１５で比較し、監視部１３自体の異常を検出する自己診断のためである。

テストモードが設定されると、図示しない電動パワーステアリング装置の制御回路に設けられた基準電圧発生回路１８からタイマ１９の制御の下に、時間経過に応じて３段階に変化する予め設定された値の基準電圧Ｖref1〜Ｖref3が順次切換えられて監視部１３に入力されるほか、メイントルク増幅器１１及びサブトルク増幅器１２に入力される。

基準電圧発生回路１８から出力される３段階に変化する基準電圧Ｖref には、第１基準電圧Ｖref1＝３．３Ｖ（正常値）、第２基準電圧Ｖref2＝５．０Ｖ（異常値）、第３基準電圧Ｖref3＝０．０Ｖ（基準電圧異常値相当の電圧）であり、以下の説明ではこれ等の基準電圧で説明する。但し、この基準電圧は基準電圧の一例を示すのであって、これに限られるものではない。

サブトルク増幅器１２には、入力された基準電圧Ｖref （Ｖref1〜Ｖref3）が正常値か異常値かを判定する監視部１３が接続されており、基準電圧Ｖref （Ｖref1〜Ｖref3）が異常値（例えばＶref2＝５．０Ｖ）の場合には、サブトルク信号Ｖtsは０Ｖ（Ｖts＝０）となる。即ち、先に図３を参照して説明した監視部１３から明らかなように、監視部１３のＣＰ1 及びＣＰ2 の出力は零、トランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 はＯＦＦとなるので、オア回路ＯＲの出力はオン（１）となり、トランジスタＴＲは導通状態となる。この結果、サブトルク増幅器１２の出力側は接地され、サブトルク信号Ｖtsは強制的に０Ｖ（Ｖts＝０）となる。

異常検出部１５は、以下の条件（１）乃至（３）の全てが満たされたとき、監視部１３自体は正常であると判定し、条件（１）乃至（３）のいずれかが満たされないときは、その状態が所定期間継続したとき、監視部１３自体が異常であると判定する。

（１）監視部１３に第１基準電圧Ｖref1が設定されているとき、異常検出部１５に入力されたメイントルク信号及びサブトルク信号が、予め設定された判定基準値（閾値）の上限値Ｖthu と下限値Ｖthd との間にあり、且つ、メイントルク信号とサブトルク信号との差分を所定値から差し引いた値の絶対値が予め設定された前記判定基準値の下限値Ｖthdよりも小さいこと
（２）監視部１３に第２基準電圧Ｖref2が設定されているとき、異常検出部１５に入力されたサブトルク信号が予め設定された前記判定基準値の下限値Ｖthd よりも小さいこと
（３）監視部１３に第３基準電圧Ｖref3が設定されているとき、異常検出部１５に入力されたサブトルク信号が予め設定された前記判定基準値の下限値Ｖthd よりも小さいこと。

以下の説明では、異常判定基準値（閾値）の上限値Ｖthu は（Ｖthu ＝４．７）、下限値Ｖthd は（Ｖthd ＝０．３）、所定値Ｖc は（Ｖc ＝５）とする。

［ステップ１］
前記条件（１）の判定を行なう。トルク検出部の電源として交流電圧Ｖosc （Ｖosc ＝９Ｖ）を設定、基準電圧発生回路１８から第１基準電圧Ｖref1（Ｖref1＝３．３Ｖ、正常値）を出力、監視部１３に設定、異常検出部１５において、メイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsが、以下の判定基準値の上限値Ｖthu と下限値Ｖthd の範囲内にあるか否かを判定する。

（Ｖthu ：４．７）＞Ｖtm＞（Ｖthd ：０．３）、
（Ｖthu ：４．７）＞Ｖts＞（Ｖthd ：０．３）、
｜（Ｖc ：５）−Ｖtm−Ｖts｜＜０．３。

異常検出部１５における判定の結果、メイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsが上記判定基準値の範囲内にあるときは、監視部１３は正常であると判定する。

上記判定において、メイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsが上記判定基準値の上限値Ｖthu と下限値Ｖthd の範囲の外、即ち、以下の範囲内にあるときは、その状態が１０ｍｓ継続したとき、監視部１３が異常であると判定する。

（Ｖthu ：４．７）≦Ｖtm、又はＶtm≦（Ｖthd ：０．３）、
（Ｖthu ：４．７）≦Ｖts、又はＶts≦（Ｖthd ：０．３）、
｜（Ｖc ：５）−Ｖtm−Ｖts｜≧０．３。

［ステップ２］
前記条件（２）の判定を行なう。異常検出動作の開始から４５ｍｓ後に、第２基準電圧Ｖref2（Ｖref2：５．０Ｖ、異常値）を設定し、サブトルク信号Ｖtsが判定基準値Ｖthdとの間に、Ｖts＜Ｖthd （Ｖthd ：０．３）の関係を満たしているか否かを判定し、満たしていることが確認されたときは、監視部１３は正常であると判定する。

上記判定において、サブトルク信号Ｖtsが判定基準値Ｖthd との間に上記関係を満たしていないとき、即ち、Ｖts≧Ｖthd （Ｖthd ：０．３）の範囲にあるときは、その状態が１０ｍｓ継続したとき、監視部１３は異常と判定する。

［ステップ３］
前記条件（３）の判定を行なう。異常検出動作の開始から９０ｍｓ後に、第３基準電圧Ｖref3（Ｖref3：０．０Ｖ、異常値）を設定し、サブトルク信号Ｖtsが判定基準値Ｖthdとの間に、ＶTS＜Ｖthd （Ｖthd ：０．３）の関係を満たしているか否かを判定し、満たしていることが確認されたときは、監視部１３は正常であると判定する。

上記判定において、サブトルク信号Ｖtsが判定基準値Ｖthd との間に上記関係を満たしていないとき、即ち、Ｖts≧Ｖthd （Ｖthd ：０．３）の範囲にあるときは、その状態が１０ｍｓ継続したとき、監視部１３は異常と判定する。

［ステップ１に復帰］
異常検出動作の開始から１３５ｍｓ経過後に、ステップ１に復帰する。

図４は、監視部１３の自己診断モードにおいて、監視部１３自体が正常な場合の基準電圧Ｖref （Ｖref1〜Ｖref3）と異常検出部１５で検出されたメイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsを説明するタイミングチャート、図５は監視部１３自体が異常な場合の基準電圧Ｖref （Ｖref1〜Ｖref3）と異常検出部１５で検出されたメイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsを説明するタイミングチャートである。

まず、図４を参照して監視部１３自体が正常な場合のときのメイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsについて説明する。

ステップ１では基準電圧Ｖref1（Ｖref1：３．３Ｖ、正常値）が設定される。メイントルク信号Ｖtm＝２．５Ｖ、サブトルク信号Ｖts＝２．５Ｖが検出されて前記した条件（１）が満たされるので、監視部１３は正常であると判定される。

異常検出動作の開始から４５ｍｓ経過後にステップ２に移る。ステップ２では、基準電圧Ｖref2（Ｖref2：５．０Ｖ、異常値）が設定される。メイントルク信号Ｖtm＝４．７Ｖ以下、サブトルク信号Ｖts＝０．０Ｖが検出されて前記した条件（２）が満たされるので、監視部１３は正常であると判定される。

ここではサブトルク信号Ｖtsとして０Ｖが検出されるが、これは先に説明したとおり、基準電圧Ｖref が異常の場合、サブトルク信号Ｖtsとして０Ｖを出力するよう監視部１３が設計されているためである。

異常検出動作の開始から９０ｍｓ経過後にステップ３に移る。ステップ３では、基準電圧Ｖref3（０．０Ｖ、異常値）が設定される。メイントルク信号ＶTM＝０．０Ｖ、サブトルク信号Ｖts＝０．０Ｖが検出されて、前記した条件（３）が満たされるので、監視部１３は正常であると判定される。

ここではサブトルク信号Ｖtsとして０Ｖが検出されるが、これは先に説明したとおり、基準電圧Ｖref が異常の場合、サブトルク信号Ｖtsとして０Ｖを出力するよう監視部１３が設計されているためである。

次に、図５を参照して監視部１３自体が異常な場合のメイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsについて説明する。

ステップ１では、基準電圧Ｖref1（＝３．３Ｖ、正常値）が設定される。メイントルク信号Ｖtm＝２．５Ｖ、サブトルク信号Ｖts＝２．５Ｖが検出されるが、このとき前記した条件（１）が満たされ、監視部１３は一応正常であると判定される。

異常検出動作の開始から４５ｍｓ経過後にステップ２に移る。ステップ２では基準電圧Ｖref2（＝５．０Ｖ、異常値）が設定される。メイントルク信号Ｖtm＝３．８Ｖ、サブトルク信号Ｖtm＝３．８Ｖが検出される。監視部１３が正常であれば、先に説明したとおり基準電圧Ｖref が異常であるためサブトルク信号Ｖtsとして０Ｖを出力されるのであるが、メイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとが同一電圧となるのは、監視部１３が異常であることを示している。このとき前記した条件（２）が満たされないので、監視部１３は異常であると判定される。

なお、ここで、メイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとが同一電圧となるのは、メイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートしているときを示している。

異常検出動作の開始から９０ｍｓ経過後にステップ３に移る。ステップ３では基準電圧Ｖref3（＝０．０Ｖ、異常値）が設定される。メイントルク信号Ｖtm＝０．０Ｖ、サブトルク信号Ｖts＝０．０Ｖが検出される。前記した条件（２）が満たされるので、監視部１３は一応正常であると判定される。

基準電圧Ｖref ＝３．３Ｖ（正常値）が固定的に設定されている場合は、監視部１３が正常であっても異常であっても、また、メイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートしても、メイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsは、共に一定値（２．５Ｖ）が出力される。この出力値はメイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートしていない場合の検出値と変らず、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障は検出することができない。基準電圧Ｖref を３段階に変化させる理由はこの点にある。

なお、上記説明において、監視部１３自体の自己診断処理において、メイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsの判定基準値（閾値）の上限値Ｖthu （Ｖthu ＝４．７）、下限値Ｖthd （Ｖthd ＝０．３）、所定値Ｖc （Ｖc ＝５）は、予め設定された判定基準値（閾値）の一例に過ぎないものであって、これに限られるものではない。また、ステップ１、ステップ２、ステップ３の間の経過時間を４５ｍｓとして説明し、異常判定に際して、異常状態が１０ｍｓ継続したときトルク検出装置が異常と判定するものとして説明したが、これは、予め設定された経過時間や異常状態継続時間の一例に過ぎないものであって、これに限られるものではない。

［ショート故障検出部によるショート検出処理］
次に、ショート故障検出部１６によるメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート検出処理について説明する。

ショート検出は、イグニッションキーがＯＮとされた直後のテストモード時に実行されるもので、先に説明した監視部１３自体の自己診断処理と同様に、監視部１３に基準電圧Ｖref2（＝５．０Ｖ、異常値）を設定して行う。

ショート故障検出部１６によりメイントルク増幅器１１から出力されるメイントルク信号Ｖtmとサブトルク増幅器１２から出力されるサブトルク信号Ｖtsとが比較される。即ち、監視部１３に基準電圧Ｖref2（＝５．０Ｖ、異常値）が印加されると、監視部１３が正常な場合は、メイントルク信号としてＶtm＝４．７Ｖ以下の信号が出力されるが、基準電圧Ｖref2は異常値であるため、サブトルク増幅器１６からは強制的にＶts＝０に設定されたサブトルク信号Ｖtsが出力され、ショート故障検出部１６に入力されたメイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとは一致しない筈である。

そこで、ショート故障検出部１６に入力されたメイントルク信号Ｖtmとサブトルク信号Ｖtsとが一致している（Ｖtm＝Ｖts）の場合は、メイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートしていると判定することができる。ショート故障検出部１６において、メイントルク信号線とサブトルク信号線とがショートしていると判定されたときは、ショート故障検出部１６からは信号線のショート故障を示す検出信号Ｖshが出力される。制御回路は信号線のショート故障を示す検出信号Ｖshを受信すると、制御モードをフェールセーフモードに切替える。

また、制御回路は信号線のショート故障を示す検出信号Ｖshを受信すると、警告灯などで運転者に知らせ、修理を促すとよい。また、ショート故障の発生履歴をメモリに記録するなどして保存し、保守点検の参考や製造部門における再発防止や今後の開発の参考とする。

さらに、ショート故障が発生した場合、車両をサービスステーションまでの搬送を容易にするため、メイントルク信号による操舵補助制御を継続するとよい。この場合、運転者に異常を感じさせ修理を促すために操舵補助力を半減させるフェールセーフモードに切替えるようにするとよい。

即ち、イグニッションキーをＯＮとした直後の初期診断において、トルク検出装置の異常が検出されたときは、警告灯などで運転者に知らせると共に、その故障が信号線のショート故障であるか否かを判断し、信号線のショート故障の場合は、操舵補助力を半減させるフェールセーフモードに切替え、メイントルク信号による操舵補助制御を継続するとよい。操舵補助力を半減させるので、通常よりもハンドル操作は重くなるが、サービスステーションまでの搬送は可能である。この場合、操舵補助に使用するメイントルク信号が適正値か否かはメイントルク信号が、閾値の上限値と下限値の範囲内か否かにより判断するとよい。

以上の説明から明らかなように、ショート故障検出部１６によるショート検出処理は、監視部１３の自己診断処理の一部と類似した処理を行っている。従って、上記説明におけるショート故障検出部１６を監視部１３で行うことも可能である。この場合はテストモードの１つとしてショート検出モードを設け、監視部１３でショート検出処理を行うときは、監視部１３に基準電圧Ｖref2（＝５．０Ｖ、異常値）を設定して行うようにすればよい。

以上説明したこの発明に係るショート故障検出部を備えたトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置へ適用するトルク検出装置として説明したが、このトルク検出装置は、車両用のステアリング装置への適用のほか、一般産業用機械のトルク検出装置へも適用可能なことは言うまでもない。

この発明は、２個の検出コイルに発生するインピーダンスの変化からトルクを検出するトルク検出装置であって、基準電圧として、通常の基準電圧（正常値）のほか、意図的に通常とは異なる基準電圧（異常値）を順次切換えて異常検出部に故障状態を作りだし、そのときの異常検出部の出力信号から従来の故障検出手段では検出できなかったメイントルク信号の信号線とサブトルク信号の信号線とのショート故障を検出することができる。

この発明の実施の形態のトルク検出部の構成を示すブロック図。 トルク検出部から出力されるメイントルク信号とサブトルク信号の波形の一例を説明する図。 トルク検出部の監視部の構成を示すブロック図。 監視部の自己診断モードにおいて、監視部自体が正常な場合の基準電圧Ｖref と異常検出部で検出されたメイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsを説明するタイミングチャート。 監視部の自己診断モードにおいて、監視部自体が異常な場合の基準電圧Ｖref と異常検出部で検出されたメイントルク信号Ｖtm、サブトルク信号Ｖtsを説明するタイミングチャート。 従来のトルク検出装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１０ トルク回路
１１ メイントルク増幅器
１２ サブトルク増幅器
１３ 監視部
１５ 異常検出部
１６ ショート故障検出部
１８ 基準電圧発生回路
１９ タイマ
２０ 制御回路
Ｌ１、Ｌ２ 検出コイル
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗体

Claims (6)

1. トルクに応じてインピーダンス変化する一対の検出コイルを含むトルク検出要素と、該トルク検出要素を監視する監視部とを備えたトルク検出部と、前記検出コイルのメイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出するショート故障検出部とを備えたトルク検出装置とを具備した電動パワーステアリング装置であって、
   前記ショート故障検出部は、前記監視部に意図的に異常状態を設定したときにトルク検出部から出力されるメイントルク信号及びサブトルク信号を比較し、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障を検出すること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記トルク検出装置は、さらに標準基準電圧とは電圧の異なる特定基準電圧を前記監視部に出力する基準電圧発生回路を備え、トルク検出回路のテストを行うテストモードが設定されたときは、前記監視部に特定基準電圧を設定して意図的に異常状態を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記テストモードが設定されたとき監視部に設定される特定基準電圧は標準基準電圧を越える電圧であること
   を特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記監視部は、前記特定基準電圧の設定により意図的に異常状態が設定されたときは、サブトルク信号線を接地するように構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ショート故障検出部は、テストモードが設定されて前記監視部に標準基準電圧を越える特定基準電圧が設定されて意図的に異常状態が設定され、且つトルク検出部から出力されたメイントルク信号電圧とサブトルク信号電圧とが等しいとき、メイントルク信号線とサブトルク信号線とのショート故障であると判定すること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 前記トルク検出装置は、ショート故障が検出されたときはフェールセーフモードに切替えること
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
   
   
   
   

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