JP2009168558A - 回転角検出装置および電気式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オフセット異常が生じた場合であっても回転角検出を継続し得る回転角検出装置および電気式動力舵取装置を提供する。
【解決手段】ＭＰＵにより、励磁信号の１周期に相当する期間において、この期間を４つに等分割したときの各時刻ｔ_１〜ｔ_４毎にＩ／Ｆ回路から出力されて認識された信号電圧Ｖｉの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４がそれぞれ取得する。そして、取得した４つの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のうち、連続して取得された２つの信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖである場合に、オフセット異常が生じていることが判定される。このオフセット異常が生じているとの判定により、直線状電圧Ｖｉｌの各信号電圧値が当該各信号電圧値よりも１／２周期前の半波波形状電圧Ｖｉｗの各信号電圧値の正負を反転した信号電圧値で置換されるとともに、半波波形状電圧Ｖｉｗと上記置換した直線状電圧Ｖｉｌとがオフセット電圧Ｖｏｆに相当する値だけオフセットされる。
【選択図】図６

Description

本発明は、回転体の回転位置を検出する回転角検出装置および電気式動力舵取装置に関するものである。

従来より、回転体、例えば、モータの回転位置を検出する回転角検出装置として、例えば、下記特許文献１に示す、回転角検出装置が知られている。この回転角検出装置では、所定の励磁信号に応じてレゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号の各振幅が正弦波相振幅信号Ａｓ（θｍ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θｍ）として取り出され、これら正弦波相振幅信号Ａｓ（θｍ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θｍ）を用いてロータのステータに対する回転角θｍが計算される。
特開２００６−１７７７５０号公報

図９は、インターフェイス回路（以下、Ｉ／Ｆ回路６２ともいう）においてレゾルバからＩ／Ｆ回路６２に入力される信号電圧ＶｒとこのＩ／Ｆ回路６２からマイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵともいう）に入力されて当該ＭＰＵにて認識される信号電圧Ｖｉとの関係を示す説明図であって、図９（Ａ）は、オフセット正常時の信号電圧Ｖｒと信号電圧Ｖｉとの関係を示す説明図であり、図９（Ｂ）は、オフセット異常時の信号電圧Ｖｒと信号電圧Ｖｉとの関係を示す説明図である。
図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レゾルバから出力される信号電圧Ｖｒは、０（ゼロ）Ｖを振幅中心とする正弦波状の信号電圧であることから、正側の信号電圧しか認識できないＭＰＵでは、負側の信号電圧を認識することができない。そこで、図９（Ａ）に示すように、Ｉ／Ｆ回路６２により、レゾルバから入力される信号電圧Ｖｒに当該信号電圧Ｖｒを正側の電圧にオフセットするためのオフセット電圧Ｖｏｆを印加してＭＰＵに出力する。このとき、ＭＰＵは、図９（Ａ）に示すように、Ｉ／Ｆ回路６２から入力された信号を正弦波状の信号電圧Ｖｉとして認識する。

しかしながら、図９（Ｂ）に示すように、例えば、Ｉ／Ｆ回路６２において電源Ｖｃ側抵抗Ｒ１の異常が生じると、Ｉ／Ｆ回路６２によりオフセット電圧Ｖｏｆが信号電圧Ｖｒに印加されなくなる。これにより、Ｉ／Ｆ回路６２からＭＰＵに出力される信号電圧Ｖｓの周期において信号電圧値が０（ゼロ）でない期間で１／２周期が構成され信号電圧値が０（ゼロ）である期間で残りの１／２周期が構成されるオフセット異常が生じ、信号電圧Ｖｓに負側の信号電圧値が含まれることとなる。そうすると、ＭＰＵでは、図９（Ｂ）に示す信号電圧Ｖｉのように、入力された信号電圧のうち正側の信号電圧はそのまま認識されるが、正側でない信号電圧が０（ゼロ）と認識されてしまう。その結果、Ｉ／Ｆ回路６２が異常であると判定されて、レゾルバの回転角検出が停止される。そうすると、例えば、このレゾルバから出力される回転角に基づいて操舵を補助するアシスト力を発生させる場合、このアシスト力の発生が停止されることから操舵フィーリングが悪化してしまう。

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、オフセット異常が生じた場合であっても回転角検出を継続し得る回転角検出装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の回転角検出装置では、回転体（４０、４３）の回転角（θｍ）を検出するためのレゾルバ（３５、３７、４４）であって、入力される励磁信号により前記回転角に応じた第１の信号電圧（Ｖｒ）を出力するレゾルバと、前記レゾルバに前記励磁信号を出力する励磁手段（６１）と、前記レゾルバから出力される前記第１の信号電圧に当該第１の信号電圧を正側の電圧にオフセットするためのオフセット電圧（Ｖｏｆ）を印加した第２の信号電圧（Ｖｓ）を出力するオフセット手段（６２）と、前記オフセット手段から出力される前記第２の信号電圧のうち正側の信号電圧値をそのまま認識し正側でない信号電圧値を０（ゼロ）として認識した第３の信号電圧（Ｖｉ）に基づいて前記回転角を演算する回転角演算手段（６１）と、を備える回転角検出装置（６０）であって、前記励磁信号の１周期（Ｔ_０）に相当する期間において、この期間を少なくとも４つ以上に等分割した時刻（ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４）毎に前記第３の信号電圧の信号電圧値（Ｖｉ_１、Ｖｉ_２、Ｖｉ_３、Ｖｉ_４）をそれぞれ取得する信号電圧値取得手段（６１）と、前記信号電圧値取得手段により取得された信号電圧値が少なくとも２つ連続して０（ゼロ）である場合に、信号電圧値が０（ゼロ）でない第１の期間で前記第３の信号電圧の１／２周期を構成し信号電圧値が０（ゼロ）である第２の期間で前記第３の信号電圧の残りの１／２周期を構成するオフセット異常が生じていることを判定する異常判定手段（６１）と、前記異常判定手段により前記オフセット異常が生じていると判定されたとき、前記第２の期間に対応する前記第３の信号電圧の各信号電圧値（Ｖｉｌ）を１／２周期前の前記第１の期間に対応する前記第３の信号電圧の各信号電圧値（Ｖｉｗ）の正負を反転した信号電圧値で置換するとともに、前記第１の期間に対応する前記第３の信号電圧と前記置換した前記第２の期間に対応する前記第３の信号電圧とを前記オフセット電圧に相当する値だけオフセットする補正手段（６１）と、を備えることを技術的特徴とする。

請求項１の回転角検出装置では、信号電圧値取得手段により、励磁信号の１周期に相当する期間において、この期間を少なくとも４つ以上に等分割した時刻毎にオフセット手段から出力されて認識された第３の信号電圧の信号電圧値がそれぞれ取得される。そして、異常判定手段により、信号電圧値取得手段により取得された信号電圧値が少なくとも２つ連続して０（ゼロ）である場合に、信号電圧値が０（ゼロ）でない第１の期間で第３の信号電圧の１／２周期を構成し信号電圧値が０（ゼロ）である第２の期間で第３の信号電圧の残りの１／２周期を構成するオフセット異常が生じていることが判定される。このオフセット異常が生じているとの判定に応じて、補正手段により、第２の期間に対応する第３の信号電圧の各信号電圧値が第１の期間に対応する第３の信号電圧の各信号電圧値の正負を反転した信号電圧値で置換されるとともに、第１の期間に対応する第３の信号電圧と上記置換した第２の期間に対応する第３の信号電圧とがオフセット電圧に相当する値だけオフセットされる。

このように、オフセット異常が生じたときの第３の信号電圧を、正側の信号電圧値のみで構成されるように上記補正手段により補正することにより、補正後の第３の信号電圧は、回転角演算手段にて回転体の回転角を検出可能な信号電圧に補正されることとなる。
したがって、オフセット異常が生じた場合であっても回転角検出を継続することができる。

請求項２の発明では、異常判定手段は、上記取得された信号電圧値の取得数が偶数であるときこの取得数の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合、または、上記取得された信号電圧値の取得数が奇数であるときこの取得数−１の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合に、オフセット異常が生じていることを判定する。これにより、特に、取得された信号電圧値の取得数が多い場合にはより多くの信号電圧値を考慮してオフセット異常の発生の有無が判定されるので、より確実にオフセット異常が生じていることを判定することができる。

請求項３の発明では、異常判定手段は、上記取得された信号電圧値が少なくとも２つ連続して０（ゼロ）であり、かつ、上記取得された信号電圧値の取得数が偶数であるときこの取得数の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合または上記取得された信号電圧値の取得数が奇数であるときこの取得数−１の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合に、オフセット異常が生じていることを判定する。このように、請求項１における異常判定条件と請求項２における異常判定条件との双方を満たす場合にオフセット異常が生じていることを判定するので、オフセット異常の発生を高精度に判定することができる。

請求項４の発明では、異常判定手段は、上記取得された全ての信号電圧値がオフセット電圧以下である場合に、オフセット異常が生じていることを判定する。このように、取得された全ての信号電圧値を考慮してオフセット異常が生じていることを判定するので、オフセット異常の発生を高精度に判定することができる。

請求項５の電気式動力舵取装置では、ステアリングホイールによる操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータを備え、このモータの回転角を請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角検出装置により検出し、この回転角に基づいて上記モータを制御する。

これにより、オフセット異常が生じてオフセット電圧が印加されない場合でもモータの回転角の検出を継続することができる等の、請求項１〜４の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、オフセット異常が生じた場合であってもモータの回転角の検出を継続することができるので、モータによる操舵を補助するアシスト力の出力を継続させて操舵フィーリングを良好に維持することができる。

請求項６の発明では、上記異常判定手段によりオフセット異常が生じていると判定されたとき、その旨を運転者に告知する告知手段を備える。したがって、オフセット手段にオフセット異常が生じても、モータによる操舵を補助するアシスト力の出力を適切に継続しながら、運転者にオフセット手段の異常を告知し得る効果がある。

以下、本発明の一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の構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の構成を示す構成図である。図２は、図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。図３は、図１に示す一点鎖線ＩＩＩによる楕円内の拡大図である。図４は、本実施形態の電気式動力舵取装置２０を制御するＥＣＵ６０の電気的構成を示すブロック図である。

図１および図４に示すように、本実施形態に係る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、警告装置８０等から構成されており、ステアリングホイール２１による操舵状態をトルクセンサ３０により検出し、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操舵輪が連結されている。

即ち、図１および図２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内に収容されたトルクセンサ３０の入力軸２３ａおよびトーションバー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内を回動自在に支持されており、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。トルクセンサ３０を構成する第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による回転角を検出し得るもので、正弦波相出力端子３５ｓ、余弦波相出力端子３５ｃ等および正弦波相出力端子３７ｓ、余弦波相出力端子３７ｃ等を介して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式の操舵機構を構成している。

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により支持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式の操舵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力となる。

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）θｍ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は正弦波相出力端子４４ｓ、余弦波相出力端子４４ｃ等を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている（図４参照）。

図４に示すように、ＥＣＵ６０は、ＭＰＵ６１、Ｉ／Ｆ回路６２等から構成されている。ＥＣＵ６０は、出力ポート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に正弦波状の励磁信号を与える。上述した第１レゾルバ３５の正弦波相出力端子３５ｓからの正弦波相出力信号と、余弦波相出力端子３５ｃからの余弦波相出力信号、及び、第２レゾルバ３７の正弦波相出力端子３７ｓからの正弦波相出力信号と、余弦波相出力端子３７ｃからの余弦波相出力信号が、ＥＣＵ６０に入力される。各出力信号の電圧には、ＥＣＵ６０のＩ／Ｆ回路６２を介してオフセット電圧Ｖｏｆが印加され、ＭＰＵ６１のＡ／Ｄ変換器側へ入力され、Ａ／Ｄ変換される。ＭＰＵ６１は、Ａ／Ｄ変換した各出力信号から第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の回転角を検出して操舵トルクを演算し、この操舵トルクおよび後述するモータ４０の回転角θｍ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７０側に出力する。この電流指令値に対応するモータ電圧をモータ駆動回路７０によりモータ４０に供給することで、モータ４０により発生する操舵力によって運転者よる操舵をアシストする。

モータ４０の回転角θｍは、モータレゾルバ４４により検出され、正弦波相出力端子４４ｓからの正弦波相出力信号と、余弦波相出力端子４４ｃからの余弦波相出力信号がモータ駆動回路７０へフィードバックされると共に、ＥＣＵ６０に入力される。各出力信号の電圧（以下、信号電圧Ｖｒともいう）には、ＥＣＵ６０のＩ／Ｆ回路６２を介してオフセット電圧Ｖｏｆが印加され、ＭＰＵ６１のＡ／Ｄ変換器側へ入力され、Ａ／Ｄ変換される。ここで、第１レゾルバ３５からの各出力信号と、第２レゾルバ３７からの各出力信号と、モータレゾルバ４４からの各出力信号とにおける周期は、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４に与えられる励磁信号の周期にほぼ一致する。

ここで、モータレゾルバ４４の電気的特性を図５に基づいて説明する。図５は、モータレゾルバ４４の電気的特性を説明するための説明図である。なお、図５は、モデルとして一対極レゾルバ（ロータを１回転させた時、１回転分の信号が出力される）を表している。図５に示すように、モータレゾルバ４４は、１相の励磁信号に応じて正弦波相出力信号および余弦波相出力信号を出力するいわゆる１相励磁２相出力型のレゾルバであり、モータ軸４３の回転中心に対して偏心するように当該モータ軸４３に取り付けられるロータ４６とモータ軸４３の回転中心に中心軸が一致する環状のステータ４７とを備えている。ステータ４７には、周方向に沿って等間隔に複数のコイルが設けられており、これらのコイルは、励磁コイルとして機能する励磁コイル４７ａと、正弦波相コイルとして機能する正弦波相コイル４７ｂと、この正弦波相コイル４７ｂに対して位相を９０度ずらして余弦波相コイルとして機能する余弦波相コイル４７ｃとにより構成されている。なお、図５においては、各一つの励磁コイル４７ａ、正弦波相コイル４７ｂおよび余弦波相コイル４７ｃのみを示す。

モータレゾルバ４４は、励磁コイル４７ａに正弦波状に周期的に変化する励磁信号を与えて、ロータ４６をステータ４７に対して回転させると、正弦波相コイル４７ｂから正弦波相出力信号を出力するとともに、余弦波相コイル４７ｃから余弦波相出力信号を出力する。このとき、ロータ４６はモータ軸４３の回転中心に対して偏心するように当該モータ軸４３に取り付けられているために、正弦波相出力信号および余弦波相出力信号の振幅は、ロータ４６のステータ４７に対する回転角（電気角）に応じて変化するので、両出力信号からモータ４０の回転角θｍが検出され得る。ここで、特許請求の範囲に記載の「回転角検出装置」は、モータレゾルバ４４、第１レゾルバ３５および第２レゾルバ３７のいずれか１つのレゾルバと、ＥＣＵ６０とを含むものとする。

また、図４に示すように、ＭＰＵ６１には、警告装置８０が電気的に接続されており、この警告装置８０は、例えば、車室内のインストルメントパネルに設けられた警告灯や音声出力装置等であって、ＭＰＵ６１から出力される警告信号に応じて作動する。

ところで、上述したように、Ｉ／Ｆ回路６２にオフセット異常が生じてオフセット電圧Ｖｏｆがモータレゾルバ４４から入力される正弦波状の信号電圧Ｖｒに印加されなくなると、当該Ｉ／Ｆ回路６２からＭＰＵ６１に出力される信号電圧Ｖｓに負側の信号電圧値が含まれることとなり（図９（Ｂ）参照）、モータレゾルバ４４による回転角検出が停止されてしまう。

そこで、本実施形態においては、後述するように、Ｉ／Ｆ回路６２にオフセット異常が生じても、ＭＰＵ６１に入力されて認識される信号電圧Ｖｉを補正することによりモータレゾルバ４４による回転角検出を継続する。
以下、本実施形態に係るオフセット異常時における信号電圧補正処理について、図６〜図８を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０によるオフセット異常時における信号電圧補正処理の流れを示すフローチャートである。図７は、ＭＰＵ６１に入力されて認識される信号電圧Ｖｉの１周期（Ｔ_０）中における時間変化を示すグラフであり、図７（Ａ）は、オフセット正常時の信号電圧Ｖｉの時間変化を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、オフセット異常時の信号電圧Ｖｉの時間変化を示すグラフである。図８（Ａ）は、オフセット異常時の信号電圧Ｖｉの時間変化を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の信号電圧Ｖｉの直線状電圧Ｖｉｌを半波波形状電圧Ｖｉｗに応じて置換した状態を示すグラフであり、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）の信号電圧Ｖｉをオフセットした状態を示すグラフである。

まず、図６のステップＳ１０１において、信号電圧値取得処理が行われる。この処理では、図７（Ａ）または図７（Ｂ）に示すように、任意の開始時刻から信号電圧Ｖｉの１周期、すなわち、励磁信号の１周期Ｔ_０に相当する期間において、この期間を４つに等分割したときの各時刻ｔ_１〜ｔ_４における４つの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４が取得される。なお、ステップＳ１０１における処理は、特許請求の範囲に記載の「信号電圧値取得手段」に相当する。

次に、ステップＳ１０３において、Ｉ／Ｆ回路６２によるオフセット電圧Ｖｏｆの印加処理が正常か否か、すなわち、オフセット異常が生じているか否かについて判定される。ここで、図７（Ａ）に示すように、上記ステップＳ１０１にて取得した４つの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のうち、連続して取得された２つ信号電圧値（例えば、Ｖｉ_１とＶｉ_２）がともに０（ゼロ）Ｖでなければ（Ｓ１０３でＮｏ）、オフセット電圧Ｖｏｆの印加処理が正常でありオフセット異常が生じていないと判定されて、上記ステップＳ１０１からの処理が繰り返される。なお、ステップＳ１０３における判定処理は、特許請求の範囲に記載の「異常判定手段」に相当する。また、連続して取得された２つ信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖであるときにオフセット異常であることを判定することに限らず、連続して取得された２つ信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖに相当する電圧値であるときにオフセット異常であることを判定してもよい。特許請求の範囲における「０（ゼロ）」とは、上述した０（ゼロ）Ｖに相当する電圧値も含むものとする。

この繰り返し処理中にＩ／Ｆ回路６２の電源Ｖｃ側抵抗Ｒ１に異常が生じオフセット電圧Ｖｏｆが印加されなくなると（図９（Ｂ）参照）、図７（Ｂ）に示すように、ＭＰＵ６１に入力される正弦波状の信号電圧Ｖｓのうち、正側の電圧のみが当該ＭＰＵ６１にそのまま認識されて信号電圧Ｖｉの１／２周期Ｔ_０に対応する半波波形状電圧Ｖｉｗを構成するとともに、負側の電圧が当該ＭＰＵ６１に認識されずに０（ゼロ）Ｖと認識されて信号電圧Ｖｉの残りの１／２周期Ｔ_０に対応する直線状電圧Ｖｉｌを構成する。これにより、図７（Ｂ）に示すように、上記ステップＳ１０１にて取得した４つの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のうち、連続して取得された２つ信号電圧値（図７（Ｂ）ではＶｉ_３とＶｉ_４）がともに０（ゼロ）Ｖになることから、オフセット電圧Ｖｏｆの印加処理が異常でありオフセット異常が生じていると判定される（Ｓ１０３でＹｅｓ）。なお、このとき、Ｉ／Ｆ回路６２からＭＰＵ６１に入力されて認識される信号電圧Ｖｉは、全てオフセット電圧Ｖｏｆ以下になっている（図７（Ｂ）参照）。

続いて、ステップＳ１０５において、置換処理がなされる。この処理では、直線状電圧Ｖｉｌを構成する各信号電圧値が、当該各信号電圧値よりも１／２周期（１／２Ｔ_０）前の半波波形状電圧Ｖｉｗを構成する信号電圧値の正負を反転させた信号電圧値に置換される。具体的には、図８（Ａ）に示す信号電圧Ｖｉが図８（Ｂ）に示す信号電圧Ｖｉに置換されるように、時刻ｔ_３の信号電圧値Ｖｉ_３および時刻ｔ_４の信号電圧値Ｖｉ_４が、１／２周期（１／２Ｔ_０）前の信号電圧値、すなわち、時刻ｔ_１の信号電圧Ｖｉ_１および時刻ｔ_２の信号電圧値Ｖｉ_２の正負を反転させた信号電圧値に置換される。これは、本来ＭＰＵ６１には正弦波状の信号電圧が入力されるため、ＭＰＵ６１にて０（ゼロ）Ｖと認識された負側の電圧波形は、１／２周期前の半波波形状電圧Ｖｉｗの正負を反転させた電圧波形に等しくなるからである。

そして、ステップＳ１０７において、オフセット処理がなされる。この処理では、図８（Ｂ）に示す信号電圧Ｖｉが図８（Ｃ）に示す信号電圧Ｖｉにオフセットされるように、ステップＳ１０５にて置換された各信号電圧値を含む全ての信号電圧値がオフセット電圧Ｖｏｆに相当する値だけ正側に移動させるようにオフセットされる。なお、ステップＳ１０７および上述したステップＳ１０５における処理は、特許請求の範囲に記載の「補正手段」に相当する。

これにより、Ｉ／Ｆ回路６２にオフセット異常が生じてオフセット電圧Ｖｏｆが印加されていない信号電圧ＶｓがＭＰＵ６１に入力されても、当該ＭＰＵ６１に入力されて認識された信号電圧Ｖｉを補正することによりモータレゾルバ４４による回転角検出を継続することができる。

続いて、ステップＳ１０９において、警告処理がなされる。この処理では、ＭＰＵ６１は、警告信号を警告装置８０に出力する。これにより、警告装置８０が作動して、Ｉ／Ｆ回路６２に異常が生じている状況である旨が運転者に告知される。

以上説明したように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０では、ＭＰＵ６１により、励磁信号の１周期Ｔ_０に相当する期間において、この期間を４つに等分割したときの各時刻ｔ_１〜ｔ_４毎にＩ／Ｆ回路６２から出力されて認識された信号電圧Ｖｉの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４をそれぞれ取得する。そして、取得した４つの信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のうち、連続して取得された２つの信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖである場合に、半波波形状電圧Ｖｉｗと直線状電圧Ｖｉｌとを構成するオフセット異常が生じていることが判定される。このオフセット異常が生じているとの判定により、直線状電圧Ｖｉｌの各信号電圧値が当該各信号電圧値よりも１／２周期（１／２Ｔ_０）前の半波波形状電圧Ｖｉｗの各信号電圧値の正負を反転した信号電圧値で置換されるとともに、半波波形状電圧Ｖｉｗと上記置換した直線状電圧Ｖｉｌとがオフセット電圧Ｖｏｆに相当する値だけオフセットされる。

このように、オフセット異常が生じたときにＭＰＵ６１に入力されて認識される信号電圧Ｖｉを、正側の信号電圧値のみで構成されるように補正することにより、補正後の信号電圧Ｖｉは、モータ４０の回転角θｍを検出可能な信号電圧に補正されることとなる。
したがって、オフセット異常が生じた場合であっても回転角検出を継続することができる。

また、本実施形態に係るＥＣＵ６０を採用する電気式動力舵取装置２０では、オフセット異常が生じてオフセット電圧Ｖｏｆが印加されない場合でもモータ４０の回転角θｍの検出を継続することができる等の、請求項１〜４の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置２０を実現することができる。したがって、オフセット異常が生じた場合であってもモータ４０の回転角θｍの検出を継続することができるので、モータ４０による操舵を補助するアシスト力の出力を継続させて操舵フィーリングを良好に維持することができる。

さらに、本実施形態に係るＥＣＵ６０を採用する電気式動力舵取装置２０では、オフセット異常が生じていると判定されたとき、その旨を運転者に告知する告知手段である警告装置８０を備える。したがって、Ｉ／Ｆ回路６２にオフセット異常が生じても、モータ４０による操舵を補助するアシスト力の出力を適切に継続しながら、運転者にＩ／Ｆ回路６２の異常を告知し得る効果がある。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）ステップＳ１０１にて取得する信号電圧値は、４つに限らず、５つ以上取得するようにしてもよい。このとき、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１にて取得した信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のうち、連続して取得された２つ信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖであるときにオフセット異常が生じていると判定することに限らず、取得数が偶数の場合にこの取得数の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）Ｖであるとき（例えば、取得数が８個であるときに４個の信号電圧値が０（ゼロ）Ｖであるとき）または取得数が奇数の場合にこの取得数−１の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）Ｖであるとき（例えば、取得数が７個であるときに３個の信号電圧値が０（ゼロ）Ｖであるとき）にオフセット異常が生じていると判定してもよい。これにより、特に、取得された信号電圧値の取得数が多い場合にはより多くの信号電圧値を考慮してオフセット異常の発生の有無が判定されるので、より確実にオフセット異常が生じていることを判定することができる。

（２）また、連続して取得された２つ信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖであり、取得数が偶数の場合にこの取得数の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）Ｖであるときまたは取得数が奇数の場合にこの取得数−１の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）Ｖであるときにオフセット異常であると判定してもよい。これにより、ステップＳ１０３における異常判定条件と上記（１）における異常判定条件との双方を満たす場合にオフセット異常が生じていることを判定するので、オフセット異常の発生を高精度に判定することができる。

（３）ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１にて取得した信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のうち、連続して取得された２つ信号電圧値がともに０（ゼロ）Ｖであるときにオフセット異常であると判定することに限らず、取得した全ての信号電圧値がオフセット電圧Ｖｏｆであるときにオフセット異常であると判定してもよい。このように、取得された全ての信号電圧値を考慮してオフセット異常が生じていることを判定するので、オフセット異常の発生を高精度に判定することができる。

（４）Ｉ／Ｆ回路６２から出力される信号電圧の信号電圧値が０（ゼロ）を含まないようにオフセット電圧Ｖｏｆが設定されている場合には、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１にて取得した信号電圧値Ｖｉ_１〜Ｖｉ_４のいずれか１つが０（ゼロ）である場合にオフセット異常であると判定してもよい。

（５）モータレゾルバ４４からオフセット異常を生じているＩ／Ｆ回路６２を介してＭＰＵ６１に入力される信号電圧ＶｉをステップＳ１０５の置換処理およびステップＳ１０７のオフセット処理することに限らず、第１レゾルバ３５または第２レゾルバ３７からオフセット異常を生じているＩ／Ｆ回路６２を介してＭＰＵ６１に入力される信号電圧をステップＳ１０５の置換処理およびステップＳ１０７のオフセット処理するようにしてもよい。

（６）ステップＳ１０５の置換処理後にステップＳ１０７のオフセット処理を行うことに限らず、オフセット処理後にオフセット電圧Ｖｏｆを基準として置換処理を行うようにしてもよい。

（７）上記実施形態では、ＥＣＵ６０やモータレゾルバ４４等を含む回転角検出装置を、モータ４０から出力されるアシスト力をラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電動式動力舵取装置に適用した例により説明したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、モータから出力されるアシスト力を減速機を介してピニオン軸２３に伝達し得る、いわゆるコラム式の電動式動力舵取装置に適用してもよい。
また、ラック軸とモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン軸２３を有するピニオン部にモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。

本発明の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１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。 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の電気的構成を示すブロック図である。 モータレゾルバの電気的特性を説明するための説明図である。 本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによるオフセット異常時における信号電圧補正処理の流れを示すフローチャートである。 ＭＰＵに入力されて認識される信号電圧Ｖｉの１周期中における時間変化を示すグラフであり、図７（Ａ）は、オフセット正常時の信号電圧Ｖｉの時間変化を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、オフセット異常時の信号電圧Ｖｉの時間変化を示すグラフである。 図８（Ａ）は、オフセット異常時の信号電圧Ｖｉの時間変化を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の信号電圧Ｖｉの直線状電圧を半波波形状電圧に応じて置換した状態を示すグラフであり、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）の信号電圧Ｖｉをオフセットした状態を示すグラフである。 Ｉ／Ｆ回路における信号電圧Ｖｒと信号電圧Ｖｉとの関係を示す説明図であって、図９（Ａ）は、オフセット正常時の信号電圧Ｖｒと信号電圧Ｖｉとの関係を示す説明図であり、図９（Ｂ）は、オフセット異常時の信号電圧Ｖｒと信号電圧Ｖｉとの関係を示す説明図である。

符号の説明

２０…電気式動力舵取装置
３５…第１レゾルバ（レゾルバ）
３７…第２レゾルバ（レゾルバ）
４０…モータ（回転体）
４３…モータ軸（回転体）
４４…モータレゾルバ（レゾルバ）
６０…ＥＣＵ（回転角検出装置）
６１…ＭＰＵ（励磁手段、回転角演算手段、異常判定手段、補正手段）
６２…Ｉ／Ｆ回路（オフセット手段）
８０…警告装置（告知手段）
ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４…時刻
Ｔ_０…周期
Ｖｉ…信号電圧（第３の信号電圧）
Ｖｉｌ…直線状電圧
Ｖｉｗ…半波波形状電圧
Ｖｉ_１、Ｖｉ_２、Ｖｉ_３、Ｖｉ_４…信号電圧値
Ｖｏｆ…オフセット電圧
Ｖｒ…信号電圧（第１の信号電圧）
Ｖｓ…信号電圧（第２の信号電圧）
θｍ…回転角

Claims (6)

1. 回転体の回転角を検出するためのレゾルバであって、入力される励磁信号により前記回転角に応じた第１の信号電圧を出力するレゾルバと、
   前記レゾルバに前記励磁信号を出力する励磁手段と、
   前記レゾルバから出力される前記第１の信号電圧に当該第１の信号電圧を正側の電圧にオフセットするためのオフセット電圧を印加した第２の信号電圧を出力するオフセット手段と、
   前記オフセット手段から出力される前記第２の信号電圧のうち正側の信号電圧値をそのまま認識し正側でない信号電圧値を０（ゼロ）として認識した第３の信号電圧に基づいて前記回転角を演算する回転角演算手段と、
   を備える回転角検出装置であって、
   前記励磁信号の１周期に相当する期間において、この期間を少なくとも４つ以上に等分割した時刻毎に前記第３の信号電圧の信号電圧値をそれぞれ取得する信号電圧値取得手段と、
   前記信号電圧値取得手段により取得された信号電圧値が少なくとも２つ連続して０（ゼロ）である場合に、信号電圧値が０（ゼロ）でない第１の期間で前記第３の信号電圧の１／２周期を構成し信号電圧値が０（ゼロ）である第２の期間で前記第３の信号電圧の残りの１／２周期を構成するオフセット異常が生じていることを判定する異常判定手段と、
   前記異常判定手段により前記オフセット異常が生じていると判定されたとき、前記第２の期間に対応する前記第３の信号電圧の各信号電圧値を１／２周期前の前記第１の期間に対応する前記第３の信号電圧の各信号電圧値の正負を反転した信号電圧値で置換するとともに、前記第１の期間に対応する前記第３の信号電圧と前記置換した前記第２の期間に対応する前記第３の信号電圧とを前記オフセット電圧に相当する値だけオフセットする補正手段と、
   を備えることを特徴とする回転角検出装置。
2. 前記異常判定手段は、前記取得された信号電圧値の取得数が偶数であるときこの取得数の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合または前記取得された信号電圧値の取得数が奇数であるときこの取得数−１の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合に、前記オフセット異常が生じていることを判定することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
3. 前記異常判定手段は、前記取得された信号電圧値が少なくとも２つ連続して０（ゼロ）であり、かつ、前記取得された信号電圧値の取得数が偶数であるときこの取得数の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合または前記取得された信号電圧値の取得数が奇数であるときこの取得数−１の半数以上の信号電圧値が０（ゼロ）である場合に、前記オフセット異常が生じていることを判定することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
4. 前記異常判定手段は、前記取得された全ての信号電圧値が前記オフセット電圧以下である場合に、前記オフセット異常が生じていることを判定することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
5. ステアリングホイールによる操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータを備え、
   前記モータの回転角を請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角検出装置により検出し、この回転角に基づいて前記モータを制御することを特徴とする電気式動力舵取装置。
6. 前記異常判定手段により前記オフセット異常が生じていると判定されたとき、その旨を運転者に告知する告知手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の電気式動力舵取装置。

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