JP2010208600A - 操舵トルク検出信号送信装置および操舵トルク検出信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルクセンサユニットとアシストＥＣＵとを接続するワイヤハーネスの配線本数の増加を抑えつつ、信号線が１線断線した場合でも２種類のトルクセンサ情報を取得でき、かつ、電源供給線が１線断線した場合でも電源バックアップできるようにする。
【解決手段】 トルク信号変調部１６０は、第１トルク信号Ｔ１に正弦波信号を重畳させた信号（Ｔ１×sin(ωt））と、第１トルク信号Ｔ１に余弦波信号を重畳させた信号（Ｔ１×cos(ωt））と、第２トルク信号Ｔ２に正弦波信号を重畳させた信号（Ｔ２×sin(ωt））と、第２トルク信号Ｔ２に余弦波信号を重畳させた信号（Ｔ２×cos(ωt））とを生成する。出力冗長部１７０は、（Ｔ１×sin(ωt）＋Ｔ２×cos(ωt））を表す信号と、（Ｔ１×cos(ωt）＋Ｔ２×sin(ωt））を表す信号を出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための車両用電動パワーステアリング装置に用いられるトルク検出装置に関する。

従来から、運転者の操舵操作に対して操舵アシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに働いた操舵トルクをトルクセンサにより検出し、操舵トルクが大きくなるにしたがって増加する目標アシストトルクを算出し、算出した目標アシストトルクが得られるように、電動モータの通電量をフィードバック制御する。

電動パワーステアリング装置においては、信頼性を向上させるために、トルクセンサを２組設け、両トルクセンサの検出信号をアシストＥＣＵ（電子制御ユニット）に送信するように構成したものも特許文献１等において知られている。２組のトルクセンサは、トルクセンサユニットとしてユニット化される。トルクセンサユニットは、アシストＥＣＵとワイヤハーネスで接続され、アシストＥＣＵから電源供給を受けるとともに、２本の信号線を介して各トルクセンサの検出信号をアシストＥＣＵに出力する。

特開平１０−１９７３６７

しかしながら、従来の装置においては、２本の信号線のうちの片方が断線すると、センサ情報が１種類に減ってしまう。つまり、１本の信号線に対して１種類のセンサ情報のみを送信するように構成されているため、信号線が１本断線した場合には、片方のトルクセンサのセンサ情報が伝達されなくなる。このため、センサ出力の信頼性が確保できなくなり、操舵アシスト制御の停止に至り、快適性が損なわれる。

また、アシストＥＣＵ側においては、トルクセンサユニットから送信される信号をＡ／Ｄ変換するが、トルクセンサとアシストＥＣＵ間のグランド電位差を極力抑えるために、両者のグランド間をグランド線で直接接続する。また、信頼性向上のために電源を２重化する場合は、トルクセンサユニットとアシストＥＣＵとの間に電源供給線だけでなくグランド線も１本追加接続する必要があり、ワイヤハーネスの配線本数が増加してしまう。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、トルクセンサユニットとアシストＥＣＵとを接続するワイヤハーネスの配線本数の増加を抑えつつ、信号線が１線断線した場合でも２種類のトルクセンサ情報を取得でき、かつ、電源供給線が１線断線した場合でも電源バックアップできるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の操舵トルク検出信号送信装置の特徴は、
ステアリングシャフトに働く操舵トルクを検出する２つの操舵トルクセンサを備え、前記２つの操舵トルクセンサのトルク検出信号を、電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動制御するアシスト制御装置に送信する操舵トルク検出信号送信装置において、
予め設定した一定周期の基準パルス信号を発生する基準パルス信号発生手段と、前記アシスト制御装置から２本の電源供給線を介して電源を受ける電源回路と、前記基準パルス信号を復調用基準信号として前記電源供給線を介して前記アシスト制御装置に送信する復調用基準信号送信手段と、前記基準パルス信号を使って、互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波信号と余弦波信号とを変調用信号として生成する変調用信号生成手段と、２つの操舵トルクセンサのうちの一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記正弦波信号を重畳した第１トルク変調信号と、前記一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記余弦波信号を重畳した第２トルク変調信号と、２つの操舵トルクセンサのうちの他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記正弦波信号を重畳した第３トルク変調信号と、前記他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記余弦波信号を重畳した第４トルク変調信号とを生成するトルク信号変調手段と、前記第１トルク変調信号と前記第４トルク変調信号とを加算した第１出力信号と、前記第２トルク変調信号と前記第３トルク変調信号とを加算した第２出力信号とを生成する出力信号生成手段とを備え、前記第１出力信号を第１信号線を介して前記アシスト制御装置に送信し、前記第２出力信号を第２信号線を介して前記アシスト制御装置に送信することにある。

本発明においては、基準パルス信号発生手段が一定周期の基準パルス信号を発生し、変調用信号生成手段が基準パルス信号を使って正弦波信号と余弦波信号とを変調用信号として生成する。同時に、復調用基準信号送信手段が基準パルス信号を復調用基準信号として電源供給線を介してアシスト制御装置に送信する。電源回路は、操舵トルク検出信号送信装置内の回路に電源供給するために、２本の電源供給線を介してアシスト制御部から電源を受ける。従って、電源供給線の１線断線が発生した場合であっても、装置内の回路に電源供給を維持することができ信頼性が高い。また、復調用基準信号送信手段は、復調用基準信号として基準パルス信号を送信する場合、この２本の電源供給線を使って送信することができるため、電源供給線の１線断線が発生しても復調用基準信号を送信することができる。

トルク信号変調手段は、２つの操舵トルクセンサのうちの一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に正弦波信号を重畳した第１トルク変調信号と、同じく一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に余弦波信号を重畳した第２トルク変調信号と、他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に正弦波信号を重畳した第３トルク変調信号と、同じく他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に余弦波信号を重畳した第４トルク変調信号とを生成する。例えば、一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号をＴ１、他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号をＴ２とした場合、第１トルク変調信号はＴ１×sin(ωt）として表され、第２トルク変調信号はＴ１×cos(ωt）として表され、第３トルク変調信号はＴ２×sin(ωt）として表され、第４トルク変調信号はＴ２×cos(ωt）として表される。

出力信号生成手段は、第１トルク変調信号と第４トルク変調信号とを加算した第１出力信号と、第２トルク変調信号と第３トルク変調信号とを加算した第２出力信号とを生成する。例えば、第１出力信号は、Ｔ１×sin(ωt）＋Ｔ２×cos(ωt）として表され、第２出力信号は、Ｔ１×cos(ωt）＋Ｔ２×sin(ωt）として表される。

そして、第１出力信号を第１信号線を介してアシスト制御装置に送信し、第２出力信号を第２信号線を介してアシスト制御装置に送信する。このため、それぞれの信号線には、２つの操舵トルクセンサの検出結果である操舵トルク情報が含まれている。従って、信号線の１線が断線しても、２つの操舵トルク情報を送信することができる。このため、４本の配線（２本の電源供給線と２本の信号線）で、２つの操舵トルク情報の冗長化と電源の冗長化とが可能となる。

本発明の他の特徴は、前記アシスト制御装置に設けられ、前記２本の電源供給線と前記２本の信号線を介して請求項１記載の操舵トルク検出信号送信装置と接続する操舵トルク検出信号受信装置であって、
前記電源供給線を介して前記復調用基準信号を受信し、前記受信した復調用基準信号を使って互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波信号と余弦波信号とを復調用信号として生成する復調用信号生成手段と、前記第１信号線および第２信号線を介して前記第１出力信号および第２出力信号を受信し、前記第１出力信号に前記正弦波信号を重畳した第１信号と、前記第１出力信号に前記余弦波信号を重畳した第２信号と、前記第２出力信号に前記正弦波信号を重畳した第３信号と、前記第２出力信号に前記余弦波信号を重畳した第４信号とを生成するトルク抽出用信号生成手段と、前記第１信号および前記第３信号に対しては、前記復調用信号の位相角がπ／２または３π／２となるときの信号出力を取得し、前記第２信号および前記第４信号に対しては、前記復調用信号の位相角が０またはπとなるときの信号出力を取得するトルク検出信号抽出手段とを備えたことにある。

本発明においては、操舵トルク検出信号送信装置から電源供給線を介して復調用基準信号を受信し、第１信号線を介して第１出力信号を受信し、第２信号線を介して第２出力信号を受信する。復調用信号生成手段は、受信した復調用基準信号を使って互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波信号と余弦波信号とを復調用信号として生成する。この生成された正弦波信号と余弦波信号は、操舵トルク検出信号送信装置側で生成された基準パルス信号を使って生成されたものであるため、操舵トルク検出信号送信装置で生成された正弦波信号と余弦波信号とそれぞれ同位相となる。

トルク抽出用信号生成手段は、第１出力信号に正弦波信号を重畳した第１信号と、第１出力信号に余弦波信号を重畳した第２信号と、第２出力信号に正弦波信号を重畳した第３信号と、第２出力信号に余弦波信号を重畳した第４信号とを生成する。従って、第１信号は、Ｔ１×sin²(ωt)＋Ｔ２×sin(ωt)×cos(ωt)として表すことができる。同様に、第２信号は、Ｔ１×sin(ωt)×cos(ωt)＋Ｔ２×cos²(ωt)として表すことができ、第３信号は、Ｔ１×sin(ωt)×cos(ωt)＋Ｔ２×sin²(ωt)として表すことができ、第４信号は、Ｔ１×cos²(ωt)＋Ｔ２×sin(ωt)×cos(ωt)として表すことができる。

また、第１信号〜第４信号は、次式のように変形することができる。
第１信号：Ｔ１×sin²(ωt)＋Ｔ２×sin(２ωt)／２
第２信号：Ｔ１×sin (２ωt)／２＋Ｔ２×cos²(ωt)
第３信号：Ｔ１×sin (２ωt)／２＋Ｔ２×sin²(ωt)
第４信号：Ｔ１×cos²(ωt)＋Ｔ２×sin (２ωt)／２

そして、トルク検出信号抽出手段は、第１信号および第３信号に対しては、復調用信号（正弦波信号および余弦波信号）の位相角（ωｔ）がπ／２または３π／２となるときの信号出力を取得し、第２信号および第４信号に対しては、復調用信号の位相角が０またはπとなるときの信号出力を取得する。例えば、上記式において、位相角（ωｔ）がπ／２または３π／２となるときは、sin²(ωt)＝１，sin(２ωt)＝０となるため、第１信号はＴ１、第３信号はＴ２となる。同様に、上記式において、位相角（ωｔ）が０またはπとなるときは、cos²(ωt)＝１，sin(２ωt)＝０となるため、第２信号はＴ２、第４信号はＴ１となる。尚、信号出力の取得にあたっては、アナログ信号をＡ／Ｄ変換器にてデジタル値に変換して取得するようにするとよい。

この結果、各信号線からそれぞれ２種類の操舵トルク情報を抽出することができる。これにより、信号線の１線が断線しても、２種類の操舵トルク情報を取得することができ、高い信頼性を維持したまま操舵アシスト制御を続行することができる。

また、第１信号〜第４信号は、デジタル値に変換して操舵トルク情報として使われるが、例えば、位相角（ωｔ）が０の時、第１信号および第３信号は０になるはずであるため、この時刻（ωｔ＝０）におけるデジタル変換値と基準０Ｖとの差分を検出してオフセット値として設定しておくことができる。従って、操舵トルク検出信号受信装置と操舵トルク検出信号送信装置とをグランド線で接続する必要が無い。従って、ワイヤハーネスの配線本数の増加を招かない。

実施形態としての操舵トルク検出信号送信装置と操舵トルク検出信号受信装置とを備えた電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 実施形態としてのトルクセンサユニットの構成図である。 実施形態としてのアシスト演算部における操舵トルク検出部の構成図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態として操舵トルク検出信号送信装置と操舵トルク検出信号受信装置とを備えた電動パワーステアリングの概略構成図である。

車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵により転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷを転舵する転舵機構１０と、転舵機構１０に設けられ操舵アシストトルクを発生するパワーアシスト部２０と、パワーアシスト部２０の電動モータ２１を駆動制御するアシスト制御装置３０（以下、アシストＥＣＵ３０と呼ぶ）と、車速センサ４０と、トルクセンサユニット１００とを備えている。

転舵機構１０は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、ステアリングシャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に転舵される。

ラックバー１４には、パワーアシスト部２０が組み付けられている。パワーアシスト部２０は、操舵アシスト用の電動モータ２１（例えば、ブラシレスモータ）とボールねじ機構２２とからなる。電動モータ２１の回転軸は、ボールねじ機構２２を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵をアシストする。ボールねじ機構２２は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２１の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。

アシストＥＣＵ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器などからなるマイクロコンピュータを主要部として備えたアシスト演算部３１と、モータ駆動回路３２とを備えている。モータ駆動回路３２は、アシスト演算部３１からのＰＷＭ制御信号を入力して、内部のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより電動モータ２１への通電量を調整する。モータ駆動回路３２には、電動モータ２１に流れる電流を検出する電流センサ３３が設けられる。

アシスト演算部３１は、電流センサ３３、車速センサ４０、トルクセンサユニット１００を接続している。車速センサ４０は、車速を表す車速検出信号を出力する。トルクセンサユニット１００は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクを検出するもので、これについては後述する。

次に、アシスト演算部３１の実施する操舵アシスト制御について簡単に説明する。アシスト演算部３１は、車速センサ４０およびトルクセンサユニット１００からの検出信号に基づいて車速と操舵トルクとを取得し、取得した車速と操舵トルクに基づいて、目標アシストトルクを算出する。目標アシストトルクは、図示しないアシストマップ等を参照して、操舵トルクが大きくなるにしたがって増加し、かつ、車速が増加するにしたがって減少するように設定される。そして、この目標アシストトルクを発生させるために必要な目標電流を計算し、電流センサにより検出された実電流と目標電流との偏差に基づいてＰＩ制御（比例積分制御）式等を使って目標指令電圧を計算し、目標指令電圧に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３２に出力する。こうして、電動モータ２１には、電流フィードバック制御により運転者の操舵方向と同じ方向に回転する向きの目標電流が流れ、運転者の操舵操作を適切にアシストする。

こうした操舵アシスト制御を適切に実施するためには、信頼性の高い操舵トルクの検出を行う必要がある。そこで、本実施形態においては、以下の構成にて操舵トルクを検出する。

まず、トルクセンサユニット１００から説明する。図２は、トルクセンサユニット１００の概略構成図である。トルクセンサユニット１００（以下、センサユニット１００と呼ぶ）は、本発明の操舵トルク検出信号送信装置に相当するもので、２本の電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２を介してアシストＥＣＵ３０から電源供給を受けるとともに、２本の信号線Ｌｓ１，Ｌｓ２を介して２種類のトルク信号（後述する第１出力信号と第２出力信号）をアシストＥＣＵ３０のアシスト演算部３１に出力する。

センサユニット１００は、基準パルス発生部１１０と、復調用信号送信部１２０と、位相差生成部１３０と、変調用信号生成部１４０と、トルクセンサ部１５０と、トルク信号変調部１６０と、出力冗長部１７０と、電源部１８０とを備える。

基準パルス発生部１１０は、基準パルス発生器１１１を備えている。基準パルス発生器１１１は、周波数ｆ０の矩形波信号を生成する回路である。この矩形波信号は、センサユニット１００内においてトルク信号の変調用に用いられだけでなく、アシストＥＣＵ３０において復調用基準信号を生成するために用いられる。以下、基準パルス発生部１１０から出力される矩形波信号を基準パルス信号と呼ぶ。

基準パルス信号は、復調用信号送信部１２０に供給される。復調用信号送信部１２０は、第１復調用信号送信回路１２１と、第２復調用信号送信回路１２２と、反転器１２３とを備えている。第１復調用信号送信回路１２１は、電源供給線Ｌｐ１に接続され、基準パルス発生部１１０から出力された基準パルス信号によりオンオフ作動して電源供給線Ｌｐ１に復調用基準信号Ref1を出力する。反転器１２３は、基準パルス信号を反転し、その反転基準パルス信号を第２復調用信号送信回路１２２に供給する。第２復調用信号送信回路１２２は、電源供給線Ｌｐ２に接続され、反転器１２３から出力された反転基準パルス信号によりオンオフ作動して電源供給線Ｌｐ２に復調用基準信号Ref2を出力する。従って、復調用信号送信部１２０は、電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２の何れか片方が断線した場合であっても、一方の復調用基準信号Ref1（Ref2）をアシストＥＣＵ３０に送信できるようにバックアップ機能を有している。

位相差生成部１３０は、第１分周器１３１と第２分周器１３２とを備えている。第１分周器１３１は、基準パルス信号の立ち上がりエッジで反転する矩形波を出力する。従って、周波数ｆ０／２のパルス信号を出力する。この第１分周器１３１から出力される矩形波信号を第１パルス信号と呼ぶ。第２分周器１３２は、基準パルス信号の立ち下がりエッジで反転する矩形波を出力する。この第２分周器１３２から出力される矩形波信号を第２パルス信号と呼ぶ。第２パルス信号は、第１パルス信号とは周波数が等しく（ｆ０／２）、位相が９０°ずれている。

変調用信号生成部１４０は、正弦波生成回路１４１と余弦波生成回路１４２とを備えている。正弦波生成回路１４１は、位相差生成部１３０の第１分周器１３１から出力される第１パルス信号を入力してバンドパスフィルタ処理を行うことにより、第１パルス信号から直流成分を除去しｓｉｎ波信号の抽出を行う。余弦波生成回路１４２は、位相差生成部１３０の第２分周器１３２から出力される第２パルス信号を入力してバンドパスフィルタ処理を行うことにより、第２パルス信号から直流成分を除去しｃｏｓ波信号の抽出を行う。従って、正弦波生成回路１４１からはｓｉｎ波信号が出力され、余弦波生成回路１４２からはｃｏｓ波信号が出力される。

トルクセンサ部１５０は、第１トルクセンサ１５１、第２トルクセンサ１５２を備えている。第１トルクセンサ１５１、第２トルクセンサ１５２は、どちらもステアリングシャフト１２に働く操舵トルクを表すトルク検出信号を出力する。第１トルクセンサ１５１から出力されるトルク検出信号を第１トルク信号Ｔ１と呼び、第２トルクセンサ１５２から出力されるトルク検出信号を第２トルク信号Ｔ２と呼ぶ。

トルク信号変調部１６０は、変調用信号生成部１４０にて抽出されたｓｉｎ波信号とｃｏｓ波信号をトルク信号Ｔ１，Ｔ２に重畳させることによりトルク信号Ｔ１，Ｔ２を変調するブロックである。トルク信号変調部１６０は、第１ｓｉｎ乗算回路１６１、第１ｃｏｓ乗算回路１６２、第２ｓｉｎ乗算回路１６３、第２ｃｏｓ乗算回路１６４を備えている。

第１ｓｉｎ乗算回路１６１は、第１トルク信号Ｔ１に、変調用信号生成部１４０から出力されたｓｉｎ波信号（sin(ωt））を重畳させた信号を生成する回路であり、その生成した（Ｔ１×sin(ωt））を表す信号を出力する。第１ｃｏｓ乗算回路１６２は、第１トルク信号Ｔ１に、変調用信号生成部１４０から出力されたｃｏｓ波信号（cos(ωt））を重畳させた信号を生成する回路であり、その生成した（Ｔ１×cos(ωt））を表す信号を出力する。尚、ωＴは位相角である。

第２ｓｉｎ乗算回路１６３は、第２トルク信号Ｔ２に、変調用信号生成部１４０から出力されたｓｉｎ波信号（sin(ωt））を重畳させた信号を生成する回路であり、その生成した（Ｔ２×sin(ωt））を表す信号を出力する。第２ｃｏｓ乗算回路１６４は、第２トルク信号Ｔ２に、変調用信号生成部１４０から出力されたｃｏｓ波信号（cos(ωt））を重畳させた信号を生成する回路であり、その生成した（Ｔ２×cos(ωt））を表す信号を出力する。

出力冗長部１７０は、第１加算回路１７１と第２加算回路１７２とを備えている。第１加算回路１７１は、第１ｓｉｎ乗算回路１６１の出力（Ｔ１×sin(ωt））と、第２ｃｏｓ乗算回路１６４の出力（Ｔ２×cos(ωt））とを加算した信号を生成する回路であり、その生成した（Ｔ１×sin(ωt）＋Ｔ２×cos(ωt））を表す信号を出力する。この第１加算回路１７１から出力される信号を第１出力信号Ｓ１と呼ぶ。第２加算回路１７２は、第１ｃｏｓ乗算回路１６２の出力（Ｔ１×cos(ωt））と、第２ｓｉｎ乗算回路１６３の出力（Ｔ２×sin(ωt））とを加算した信号を生成する回路であり、その生成した（Ｔ１×cos(ωt）＋Ｔ２×sin(ωt））を表す信号を出力する。この第２加算回路１７２から出力される信号を第２出力信号Ｓ２と呼ぶ。

出力冗長部１７０で生成された第１出力信号Ｓ１，第２出力信号Ｓ２は、それぞれ信号線Ｌｓ１，Ｌｓ２を介してアシストＥＣＵ３０に送信される。

電源部１８０は、復調用信号送信部１２０における復調用基準信号の送信ラインを兼用した２本の電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２から電力を取り込みセンサユニット１００内の回路用の電源を生成する。電源部１８０は、電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２からそれぞれダイオード１８１，１８２を介して電力を取り込む電源引込ライン１８３，１８４を並列に備え、この電源引込ライン１８３，１８４の合流点の負荷側に抵抗１８５、平滑用のコンデンサ１８６，１８７、レギュレータ１８８を接続して構成される。レギュレータ１８８は、入力した電源をセンサユニット１００内の各回路で使用される電圧レベル（例えば、５Ｖ）に変換し、各回路に安定電源電圧を供給する。この電源部１８０においては、２本の電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２から電源供給を受けるため、コンデンサ１８６，１８７の容量Ｃを調整することにより、片側の電源供給線Ｌｐ１（Ｌｐ２）が断線した場合でも、センサユニット１００内の各回路に電源供給可能となっている。

上述したようにセンサユニット１００においては、アシストＥＣＵ３０のアシスト演算部３１に対して、第１トルク信号Ｔ１の変調信号と第２トルク信号Ｔ２の変調信号とを加算した第１出力信号Ｓ１（Ｔ１×sin(ωt）＋Ｔ２×cos(ωt）），第２出力信号Ｓ２（Ｔ１×cos(ωt）＋Ｔ２×sin(ωt））を出力する。従って、信号線Ｌｓ１，Ｌｓ２には、それぞれ２つのトルクセンサ１５１，１５２で検出した２種類のトルク情報が載っていることになる。

次に、第１出力信号Ｓ１、第２出力信号Ｓ２を受信する側となるアシストＥＣＵ３０のアシスト演算部３１について説明する。ここでは、操舵トルク情報を受信して操舵トルクを検出する構成についてのみ説明する。図３は、アシスト演算部３１に設けられる操舵トルク検出部２００の構成を表す図である。操舵トルク検出部２００は、本発明の操舵トルク検出信号受信装置に相当する。操舵トルク検出部２００には、復調用基準信号Ref１，Ref１と、第１出力信号Ｓ１，第２出力信号Ｓ２とが入力される。

操舵トルク検出部２００は、復調用基準信号生成回路２１０と、位相差生成部２２０と、復調用信号生成部２３０と、トルク抽出用信号生成部２４０と、マイコン２５０とを備えている。

復調用基準信号生成回路２１０は、復調用基準信号Ref１，Ref２入力し、１つの復調用基準信号Refを生成する。この場合、復調用基準信号Ref１と復調用基準信号Ref２とは信号波形が反転しているため、復調用基準信号Ref１の波形を反転させた信号Ref1’を生成し、この信号Ref1’と復調用基準信号Ref２とを合わせた信号を復調用基準信号Refとして出力する。従って、復調用基準信号生成回路２１０は、電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２の何れか片側が断線した場合であっても、復調用基準信号Refを出力できるようにバックアップ機能を有している。

復調用基準信号Refは、位相差生成部２２０に供給される。位相差生成部２２０は、センサユニット１００の位相差生成部１３０と同様の構成であり、第１分周器２２１と第２分周器２２２とを備えている。第１分周器２２１は、復調用基準信号Refの立ち上がりエッジで反転する矩形波を出力する。従って、周波数ｆ０／２のパルス信号を出力する。第２分周器２２２は、復調用基準信号Refの立ち下がりエッジで反転する矩形波を出力する。従って、第２分周器２２２から出力されるパルス信号は、第１分周器２２１から出力されるパルス信号と周波数が等しく（ｆ０／２）、位相が互いに９０°ずれている。

位相差生成部２２０の出力するパルス信号は、復調用信号生成部２３０に供給される。復調用信号生成部２３０は、センサユニット１００の変調用信号生成部１４０と同様の構成であり、第１分周器２２１の出力するパルス信号にバンドパスフィルタ処理を施して正弦波信号（ｓｉｎ波信号）を生成する正弦波生成回路２３１と、第２分周器２２２の出力するパルス信号にバンドパスフィルタ処理を施して余弦波信号（ｃｏｓ波信号）を生成する余弦波生成回路２３２とを備えている。

ｓｉｎ波信号およびｃｏｓ波信号は、トルク抽出用信号生成部２４０に供給される。トルク抽出用信号生成部２４０は、センサユニット１００から出力された第１出力信号Ｓ１，第２出力信号Ｓ２のそれぞれに、ｓｉｎ波信号，ｃｏｓ波信号を重畳させた信号を生成するもので、第１ｓｉｎ乗算回路２４１、第１ｃｏｓ乗算回路２４２、第２ｓｉｎ乗算回路２４３、第２ｃｏｓ乗算回路２４４を備えている。

第１ｓｉｎ乗算回路２４１は、第１出力信号Ｓ１（Ｔ１×sin(ωt）＋Ｔ２×cos(ωt））にｓｉｎ波信号（sin(ωt））を重畳させた第１信号Ｘ１を生成する。従って、第１ｓｉｎ乗算回路２４１の出力する第１信号Ｘ１は、次式のように表される。
Ｘ１＝Ｓ１×sin(ωt）＝Ｔ１×sin²(ωt)＋Ｔ２×sin(ωt)×cos(ωt)
＝Ｔ１×sin²(ωt)＋Ｔ２×sin(２ωt)／２ 式（１）

第１ｃｏｓ乗算回路２４２は、第１出力信号Ｓ１（Ｔ１×sin(ωt）＋Ｔ２×cos(ωt））にｃｏｓ波信号（cos(ωt））を重畳させた第２信号Ｘ２を生成する。従って、第１ｃｏｓ乗算回路２４２の出力する第２信号Ｘ２は、次式のように表される。
Ｘ２＝Ｓ１×cos(ωt）＝Ｔ１×sin(ωt)×cos(ωt)＋Ｔ２×cos²(ωt)
＝Ｔ１×sin (２ωt)／２＋Ｔ２×cos²(ωt) 式（２）

第２ｓｉｎ乗算回路２４３は、第２出力信号Ｓ２（Ｔ１×cos(ωt）＋Ｔ２×sin(ωt））にｓｉｎ波信号（sin(ωt））を重畳させた第３信号Ｘ３を生成する。従って、第２ｓｉｎ乗算回路２４３の出力する第３信号Ｘ３は、次式のように表される。
Ｘ３＝Ｓ２×sin(ωt）＝Ｔ１×sin(ωt)×cos(ωt)＋Ｔ２×sin²(ωt)
＝Ｔ１×sin (２ωt)／２＋Ｔ２×sin²(ωt) 式（３）

第２ｃｏｓ乗算回路２４４は、第２出力信号Ｓ２（Ｔ１×cos(ωt）＋Ｔ２×sin(ωt））にｃｏｓ波信号（cos(ωt））を重畳させた第４信号Ｘ４を生成する。従って、第２ｃｏｓ乗算回路２４４の出力する第４信号Ｘ４は、次式のように表される。
Ｘ４＝Ｓ２×cos(ωt）＝Ｔ１×cos²(ωt)＋Ｔ２×sin(ωt)×cos(ωt)
＝Ｔ１×cos²(ωt)＋Ｔ２×sin (２ωt)／２ 式（４）

トルク抽出用信号生成部２４０にて生成した第１信号Ｘ１，第２信号Ｘ２，第３信号Ｘ３，第４信号Ｘ４は、マイコン２５０に供給される。マイコン２５０は、Ａ／Ｄ変換器２５１，２５２，２５３，２５４を内蔵しており、第１信号Ｘ１，第２信号Ｘ２，第３信号Ｘ３，第４信号Ｘ４をそれぞれＡ／Ｄ変換器２５１，２５２，２５３，２５４にてデジタル値に変換する。

ここで、第１信号Ｘ１について着目してみると、ωｔ＝π／２、あるいは、ωｔ＝３π／２のときには、sin²(ωt)＝１、sin (２ωt)＝０ となるため、式（１）から
Ｘ１＝Ｔ１×１＋Ｔ２×０／２＝Ｔ１
となる。これにより、第１信号Ｘ１から第１トルク信号Ｔ１のみを抽出することができる。
同様にして、式（３）から
Ｘ３＝Ｔ１×０／２＋Ｔ２×１＝Ｔ２
となる。これにより、第３信号Ｘ３から第２トルク信号Ｔ２のみを抽出することができる。

また、ωｔ＝０あるいはωｔ＝πのときには、cos²(ωt)＝１、sin (２ωt)＝０ となるため、式（２）から
Ｘ２＝Ｔ１×０／２＋Ｔ２×１＝Ｔ２
となる。これにより、第２信号Ｘ２から第２トルク信号Ｔ２のみを抽出することができる。
同様にして、式（４）から
Ｘ４＝Ｔ１×１＋Ｔ２×０／２＝Ｔ１
となる。これにより、第４信号Ｘ４から第１トルク信号Ｔ１のみを抽出することができる。

マイコン２５０は、復調用基準信号生成回路２１０の出力する復調用基準信号Refを入力し、この復調用基準信号Refに基づいて、上記タイミング（ωｔ＝０，π／２，π，３π／２）にてＡ／Ｄ変換器２５１〜２５４にＡ／Ｄ変換トリガを発行することにより、第１トルクセンサ１５１および第２トルクセンサ１５２にて検出した操舵トルクを表す情報を取得することができる。この場合、第１信号Ｘ１と第３信号Ｘ３に関しては、ωｔ＝π／２およびωｔ＝３π／２となるタイミングでトルク情報を取得するが、ωｔ＝π／２あるいはωｔ＝３π／２の何れか一方となるタイミングでトルク情報を取得しても良い。同様に、第２信号Ｘ２と第４信号Ｘ４に関しては、ωｔ＝０およびωｔ＝πとなるタイミングでトルク情報を取得するが、ωｔ＝０あるいはωｔ＝πの何れか一方となるタイミングでトルク情報を取得しても良い。

また、ωｔ＝０のときには信号Ｘ１，Ｘ３の値はゼロになり、ωｔ＝π／２のときには信号Ｘ２，Ｘ４の値はゼロになるはずであるので、これらの時刻における各Ａ／Ｄ変換器２５１〜２５４のＡ／Ｄ変換値と基準電圧０Ｖとの差分を検出してオフセット値として設定しておく。これにより、センサユニット１００側のグランドとアシストＥＣＵ３０のグランドとを接続する必要が無い。従って、センサユニット１００とアシストＥＣＵ３０とを接続する配線本数を４本にて、電源の冗長化、センサ信号の冗長化を図ることができる。

尚、Ａ／Ｄ変換トリガをマイコン２５０に直接入力することが困難な場合には、外部にサンプルホールド回路（図示略）を設けて、信号Ｘ１，Ｘ３についてはωｔ＝π／２あるいはωｔ＝３π／２における信号振幅を、信号Ｘ２，Ｘ４についてはωｔ＝０あるいはωｔ＝πにおける信号振幅を一時的に保持させるようにすればよい。この場合、マイコン２５０は、次回のサンプル時刻までにＡ／Ｄ変換を終了すればよいので、マイコン２５０やソフトウエアの設計自由度を上げることができる。

以上説明した本実施形態によれば、センサユニット１００とアシストＥＣＵ３０とを４本の配線（信号線Ｌｓ１，Ｌｓ２と電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２）で接続し、信号線Ｌｓ１，Ｌｓ２を使ってそれぞれ２つのトルクセンサ情報を含んだ信号Ｓ１，Ｓ２をアシストＥＣＵ３０に送信し、電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２を使って復調用基準信号Ref1，Ref2をアシストＥＣＵ３０に送信する。従って、信号線Ｌｓ１，Ｌｓ２の片方が断線しても、センサユニット１００から２種類のトルクセンサ情報をアシストＥＣＵ３０（操舵トルク検出部２００）に伝達することができ、電源供給線Ｌｐ１，Ｌｐ２の片方が断線しても、アシストＥＣＵ３０（操舵トルク検出部２００）側で復調用基準信号を生成することができる。この結果、ワイヤハーネスの配線本数の増加を招くことなく、電源バックアップと、２種類のトルクセンサ情報のバックアップとが可能となる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

１０…転舵機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…パワーアシスト部、２１…電動モータ、３０…アシスト制御装置、３１…アシスト演算部、３２…モータ駆動回路、１００…トルクセンサユニット、１１０…基準パルス発生部、１２０…復調用信号送信部、１２１…第１復調用信号送信回路、１２１…第２復調用信号送信回路、１２３…反転器、１３０…位相差生成部、１３１…第１分周器、１３２…第２分周器、１４０…変調用信号生成部、１４１…正弦波生成回路、１４２…余弦波生成回路、１５０…トルクセンサ部、１５１…第１トルクセンサ、１５２…第２トルクセンサ、１６０…トルク信号変調部、１６１…第１ｓｉｎ乗算回路、１６２…第１ｃｏｓ乗算回路、１６３…第２ｓｉｎ乗算回路、１６４…第２ｃｏｓ乗算回路、１７０…出力冗長部、１７１…第１加算回路、１７２…第２加算回路、１８０…電源部、２００…操舵トルク検出部、２１０…復調用基準信号生成回路、２２０…位相差生成部、２２１…第１分周器、２２２…第２分周器、２３０…復調用信号生成部、２３１…正弦波生成回路、２３２…余弦波生成回路、２４０…トルク抽出用信号生成部、２４１…第１ｓｉｎ乗算回路、２４２…第１ｃｏｓ乗算回路、２４３…第２ｓｉｎ乗算回路、２４４…第２ｃｏｓ乗算回路、２５０…マイコン、２５１，２５２，２５３，２５４…Ａ／Ｄ変換器、Ｌｐ１，Ｌｐ２…電源供給線、Ｌｓ１，Ｌｓ２…信号線。

Claims (2)

1. ステアリングシャフトに働く操舵トルクを検出する２つの操舵トルクセンサを備え、前記２つの操舵トルクセンサのトルク検出信号を、電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動制御するアシスト制御装置に送信する操舵トルク検出信号送信装置において、
   予め設定した一定周期の基準パルス信号を発生する基準パルス信号発生手段と、
   前記アシスト制御装置から２本の電源供給線を介して電源を受ける電源回路と、
   前記基準パルス信号を復調用基準信号として前記電源供給線を介して前記アシスト制御装置に送信する復調用基準信号送信手段と、
   前記基準パルス信号を使って、互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波信号と余弦波信号とを変調用信号として生成する変調用信号生成手段と、
   ２つの操舵トルクセンサのうちの一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記正弦波信号を重畳した第１トルク変調信号と、前記一方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記余弦波信号を重畳した第２トルク変調信号と、２つの操舵トルクセンサのうちの他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記正弦波信号を重畳した第３トルク変調信号と、前記他方の操舵トルクセンサの出力するトルク検出信号に前記余弦波信号を重畳した第４トルク変調信号とを生成するトルク信号変調手段と、
   前記第１トルク変調信号と前記第４トルク変調信号とを加算した第１出力信号と、前記第２トルク変調信号と前記第３トルク変調信号とを加算した第２出力信号とを生成する出力信号生成手段と
   を備え、前記第１出力信号を第１信号線を介して前記アシスト制御装置に送信し、前記第２出力信号を第２信号線を介して前記アシスト制御装置に送信することを特徴とする操舵トルク検出信号送信装置。
2. 前記アシスト制御装置に設けられ、前記２本の電源供給線と前記２本の信号線を介して請求項１記載の操舵トルク検出信号送信装置と接続する操舵トルク検出信号受信装置であって、
   前記電源供給線を介して前記復調用基準信号を受信し、前記受信した復調用基準信号を使って互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波信号と余弦波信号とを復調用信号として生成する復調用信号生成手段と、
   前記第１信号線および第２信号線を介して前記第１出力信号および第２出力信号を受信し、前記第１出力信号に前記正弦波信号を重畳した第１信号と、前記第１出力信号に前記余弦波信号を重畳した第２信号と、前記第２出力信号に前記正弦波信号を重畳した第３信号と、前記第２出力信号に前記余弦波信号を重畳した第４信号とを生成するトルク抽出用信号生成手段と、
   前記第１信号および前記第３信号に対しては、前記復調用信号の位相角がπ／２または３π／２となるときの信号出力を取得し、前記第２信号および前記第４信号に対しては、前記復調用信号の位相角が０またはπとなるときの信号出力を取得するトルク検出信号抽出手段と
   を備えたことを特徴とする操舵トルク検出信号受信装置。

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