JP2011099846A - 回転角検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ブリッジ回路11、12は、被検出部87の回転に応じて変化する回転磁界によりインピーダンスが変化するセンサ素子21〜28により構成されるハーフブリッジ14〜17を有する。信号取得手段は、ハーフブリッジ14〜17の中点31〜34から出力される出力信号をハーフブリッジ14〜17ごとに取得する。回転角算出手段は、信号取得手段により取得された出力信号に基づき、被検出の回転角度θを算出する。異常特定手段は、信号取得手段によって取得される少なくとも4つの出力信号に基づく値である演算値が所定の範囲から外れた場合、当該演算値に対応する出力信号を異常出力信号として特定する。これにより、故障などによりどの出力信号が異常となったかを特定することができる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、故障などにより異常となった出力信号を特定可能であるとともに、一部の故障が生じても継続して回転角度が検出可能な多重系の回転角検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供するものである。
請求項3に記載の発明では、演算値は、出力信号の2乗値または出力信号同士を減算した減算値の2乗値である複数の第1演算値のうちの2つの値を加算した複数の第2演算値である。異常特定手段は、第2演算値が所定の範囲である第1の範囲から外れた場合、第1の範囲から外れた第2演算値に対応する出力信号に異常が生じていると特定する。請求項3に記載の発明では、4つの出力信号がsin信号、−sin信号、cos信号、および、−cos信号であることを利用し、2乗和を算出することにより、容易な計算で異常が生じている出力信号を特定することができる。
請求項5に記載の発明では、第2演算値は、sin信号の2乗値または−sin信号の2乗値と、cos信号の2乗値または−cos信号の2乗値と、の組み合わせから算出される。
請求項6に記載の発明では、減算値は、sin信号または−sin信号(以下、sin信号と−sin信号の総称として「sin系信号」という。)と、cos信号または−cos信号(以下、cos信号と−cos信号の総称として「cos系信号」という。)と、の組み合わせで減算して算出される。2つの出力信号を減算しているので、センサ素子の温度特性等による誤差を消去することができる。
請求項9に記載の発明では、演算値は、cos信号および−cos信号から算出されるcos信号演算値である。異常特定手段は、cos信号演算値が所定の範囲である第3の範囲から外れた場合、cos信号演算値に対応する出力信号に異常が生じていると特定する。これにより、cos信号演算値に対応する出力信号に異常が生じていることを容易に特定することができる。
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明の第1実施形態による回転角検出装置10は、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置1(以下、適宜「EPS」という。)に設けられる。
第1ブリッジ回路11は、第1ハーフブリッジ14および第2ハーフブリッジ15を有する。第1ハーフブリッジ14は、2つのセンサ素子21、22から構成される。第2ハーフブリッジ15は、2つのセンサ素子23、24から構成される。第2ブリッジ回路12は、第3ハーフブリッジ16および第4ハーフブリッジ17を有する。第3ハーフブリッジ16は、2つのセンサ素子25、26から構成される。第4ハーフブリッジ17は、2つのセンサ素子27、28から構成される。本形態のセンサ素子21〜28は、いずれも被検出部87の回転に応じて変化する回転磁界によりインピーダンスが変化する磁気抵抗素子である。第1ブリッジ回路11と第2ブリッジ回路12とは、それぞれ別々の電源に接続されている。第1ブリッジ回路11が接続される電源および第2ブリッジ回路12が接続される電源は、共に5Vである。なお、第1ブリッジ回路11および第2ブリッジ回路12が、「複数のブリッジ回路部」を構成している。
第2ハーフブリッジ15の中点32から出力された出力信号は、バッファ41及び抵抗R1を経由して、オペアンプ42のマイナス側に入力される。また、オフセット部43にて2.5V出力が作出され、オペアンプ42のプラス側に入力される。そして、第2ハーフブリッジ15の中点32から出力された出力信号は、オペアンプ42によって増幅され、中心値2.5V、振幅B=1.5Vの正弦波信号として制御部50に入力される(図6参照)。すなわち、第2ハーフブリッジ15の中点32から出力される出力信号−Asinθは、増幅部40による増幅により、Vy1=Bsinθ+2.5となる。
なお、本形態においては、振幅B=1.5V、オフセット値=2.5Vに設定されているが、振幅やオフセット値は、制御部50にて取得可能な範囲で適宜設定可能である。
はじめのステップS10(以下、「ステップ」を省略し、単に記号「S」で示す。)では、出力信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2を取得する。
S11では、出力信号に異常が生じているか否かを判断する。判断方法の詳細については、後述する。出力信号に異常が生じていると判断された場合(S11:YES)、S13へ移行する。出力信号に異常が生じていないと判断された場合(S11:NO)、S12へ移行する。
出力信号に異常が生じていると判断された場合に移行するS13では、異常が生じている出力信号を特定する。特定方法の詳細については、後述する。
異常が生じている出力信号以外の出力信号で被検出部87の回転角度θが算出できないと判断された場合(S14:NO)に移行するS16では、ステアリングセンサ94(図1参照)により検出されたステアリング角θStから被検出部87の回転角度θを算出する。なお、本形態では、ステアリングセンサ94により検出されたステアリング角θStが「外部信号」に対応するが、外部信号はステアリング角θstに限らない。
なお、本形態では、制御部50が「信号取得手段」、「異常特定手段」、および「回転角算出手段」を構成する。また、S10が「信号取得手段」の機能としての処理に相当し、S13が「異常特定手段」の機能としての処理に相当し、S12、S15、S16が「回転角算出手段」の機能としての処理に相当する。
まず、S16における回転角度θの算出方法を説明する。異常が生じている出力信号以外の出力信号で被検出部87の回転角度θが算出できない場合(S14:NO)、すなわち全てのsin系信号、または、全てのcos系信号が異常となった場合、に移行するS16では、被検出部87の回転角度θを以下のように算出する。ステアリングセンサ94により取得されるステアリング角をθSt、モータ80の機械角をθMech、モータ80の極対数をPn、減速比をGとすると、以下の式が成立し、被検出部87の回転角度θを算出することができる。
θMech=(1/Pn)×θ …(1)
θSt=(1/G)×θMech …(2)
(1)式を(2)式に代入すると、以下の式が得られる。
θ=G×Pn×θSt …(3)
Vx1−Vx2=2Bcosθ …(4)
Vy1−Vy2=2Bsinθ …(5)
被検出部87の回転角度θは、(4)式、(5)式を用いて算出されるarctanである角度φに基づいて算出される。角度φから被検出部87の回転角度θを算出する方法については、図8および図9に基づいて後述する。
φ=arctan{(Vy1−Vy2)/(Vx1−Vx2)} …(6)
φ=arctan{(Vx1−Vx2)/(Vy1−Vy2)} …(7)
Vx2a=Vx2−2.5=−Bcosθ
−2Vx2a=2Bcosθ …(8)
被検出部87の回転角度θは、(5)式、(8)式を用いて算出されるarctanである角度φに基づいて算出される。
φ=arctan{(Vy1−Vy2)/(−2Vx2a)} …(9)
φ=arctan{(−2Vx2a)/(Vy1−Vy2)} …(10)
まず、角度演算に用いるsin信号の振幅とcos信号の振幅とが異なる場合、適宜振幅を合わせておく(例えば(8)式参照)。また、sin信号またはcos信号が−信号である場合、例えば−1等を乗じたりすることにより、+信号となるようにしておく(例えば(8)式参照)。
上記(6)式、(7)式、(9)式、(10)式に示したように、角度φは、sin信号をcos信号で除した値(以下、「tan値」という。)、または、cos信号をsin信号で除した値(以下、「cot値」という。)のarctanとして算出される。sin信号およびcos信号は0となる角度があるので、0で除することを避けるため、sin信号が0となる角度を含む角度範囲においては、cos信号で除するtan値に基づいて角度φを算出し、cos信号が0となる角度を含む角度範囲においては、sin信号で除するcot値に基づいて角度φを算出する。
また、回転角度θを0〜360°とすると、異なる回転角度θでtan値またはcot値が同じになる場合があるので、sin信号の絶対値とcos信号の絶対値との大小関係、sin信号の符号、およびcos信号の符号に基づき、回転角度θの範囲を特定した上で、tan値またはcot値のarctanに基づき、回転角度θを算出する。
具体的には、図8および図9に示すように、振幅を合わせたsin信号の絶対値とcos信号の絶対値との大小関係、sin信号の符号、およびcos信号の符号に基づき、回転角度θの0〜360°を8つの角度範囲であるエリア1〜エリア8のどこに該当するかを特定する。そして、sin信号の絶対値およびcos信号の絶対値を比較し、絶対値の大きい方が分母となるようにtan値またはcot値を用い、tan値またはcot値のarctanである角度φを算出する。なお、図9中の「φの算出方法」においては、φの算出に係り、tan値またはcot値のどちらを用いてarctanを求めるかを示している。回転角度θが該当するエリア1〜8が特定されているので、図9に示すように、基準となる0°(=360°)、90°、180°または270°に算出された角度φを加算または減算することにより、回転角度θを算出する。
異常特定手段は、制御部50により取得された4つの出力信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2を用いて演算することにより、異常となった出力信号を特定する。
まず、4つの出力信号Vx1、Vx2、Vy1、Vy2からオフセット値を制御部50内で消去し、以下のように、Vx1a、Vx2a、Vy1a、Vy2aを算出する。
Vx1a=Vx1−2.5= Bcosθ
Vx2a=Vx2−2.5=−Bcosθ
Vy1a=Vy1−2.5= Bsinθ
Vy2a=Vy2−2.5=−Bsinθ
Vx1a 2+Vy1a 2=B2cos2θ+B2sin2θ=B2(sin2θ+cos2θ)
…(11)
Vx1a 2+Vy2a 2=B2cos2θ+B2sin2θ=B2(sin2θ+cos2θ)
…(12)
Vx2a 2+Vy1a 2=B2cos2θ+B2sin2θ=B2(sin2θ+cos2θ)
…(13)
Vx2a 2+Vy2a 2=B2cos2θ+B2sin2θ=B2(sin2θ+cos2θ)
…(14)
図10に、B2を中心とする所定の範囲から外れる第2演算値の組み合わせと、特定される異常出力信号と、の関係を示す。図10においては、B2を中心とする所定の範囲から第2演算値が外れる場合を記号「○」で示した。また、図10にて特定された異常出力信号に基づいて決定される被検出部87の回転角度θの算出方法を図11に示した。
(13)式、(14)式により算出される第2演算値が、B2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx2が異常であると特定される。そして、図11に示すように、異常出力信号Vx2以外の出力信号Vx1、Vy1、Vy2を用いて回転角度θを算出する(モードB)。
(11)式、(13)式により算出される第2演算値が、B2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vy1が異常であると特定される。そして、図11に示すように、異常出力信号Vy1以外の出力信号Vx1、Vx2、Vy2を用いて回転角度θを算出する(モードC)。
(12)式、(14)式により算出される第2演算値が、B2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vy2が異常であると特定される。そして、図11に示すように、異常出力信号Vy2以外の出力信号Vx1、Vx2、Vy1を用いて回転角度θを算出する(モードD)。
(13)式以外の3式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx1およびVy2が異常であると特定される。そして、図11に示すように、異常出力信号Vx1、Vy2以外の出力信号Vx2、Vy1を用いて回転角度θを算出する(モードF)。
(12)式以外の3式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx2およびVy1が異常であると特定される。そして、図11に示すように、異常出力信号Vx2、Vy1以外の出力信号Vx1、Vy2を用いて回転角度θを算出する(モードG)。
(11)式以外の3式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx2およびVy2が異常であると特定される。そして、図11に示すように、異常出力信号Vx2、Vy2以外の出力信号であるVx1、Vy1を用いて回転角度θを算出する(モードH)。
なお、モードA〜Hは、図7中のS15と対応し、モードIは、図7中のS16と対応する。
このとき、制御部50により取得される出力信号は、以下の式で示される。
Vx1=5+2.5=7.5 …(15)
(15)式のオフセット値を制御部50内で消去すると、
Vx1a=5
となる。
ここで、(11)〜(14)式により第2演算値を算出すると、(13)、(14)式により算出される第2演算値は、B2=2.25となるが、(11)、(12)式により算出される第2演算値は、25〜27.5の間で変動し、B2とならない。これにより、(11)、(12)式により算出される第2演算値がB2とはならないので、出力信号Vx1が異常であると特定することができる。
出力信号Vx1が異常であるので、(11)式および(12)式により算出される第2演算値は、B2を中心とする所定の範囲から外れている。図12(a)に示すように、さらに(13)式および(14)式により算出される第2演算値がいずれもB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx1に加え、Vx2が異常になったと特定できる。この場合、全てのcos系信号が異常であり、arctanの値を算出することができないので、ステアリング角θStを用いて回転角度θを算出する(モードI)。
さらにまた、(11)式および(12)式により算出される第2演算値に加え、(14)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx1に加え、Vy2が異常になったと特定できる。このとき、異常出力信号Vx1、Vy2以外の出力信号Vx2、Vy1を用いて回転角度θを算出する(モードF)。
図12(b)に示すように、(11)式および(12)式により算出される第2演算値に加え、(13)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れ、さらに(14)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れた場合、Vx1、Vy1に加えてVx2またはVy2が異常になったと特定できる。このとき、全てのsin系信号(Vy1およびVy2)、または、全てのcos系信号(Vx1およびVx2)が異常であり、arctanの値を算出することができないので、ステアリング角θStを用いて回転角度θを算出する(モードI)。
また、(11)式および(12)式により算出される第2演算値に加え、(14)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れ、さらに(13)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れた場合、Vx1、Vy2に加えてVx2またはVy1が異常になったと特定できる。このとき、全てのsin系信号(Vy1およびVy2)、または、全てのcos系信号(Vx1およびVx2)が異常であり、arctanの値を算出することができないので、ステアリング角θStを用いて回転角度θを算出する(モードI)。
なお、図12に示す例では、最初に出力信号Vx1が異常となった場合について説明したが、他の出力信号が最初に異常となった場合においても、同様にしてさらに異常となった出力信号を特定することにより、異常が生じていない出力信号またはステアリング角θStに基づいて、回転角度θを算出することができる。
制御部50の異常特定手段は、取得された4つの出力信号に基づく値である演算値が所定の範囲から外れた場合、当該演算値に対応する出力信号に異常が生じていると特定する。本形態では、ハーフブリッジ14〜17ごとに取得された出力信号に基づく値である演算値に基づいて故障などによりどの出力信号が異常となったかを特定することができ、誤った角度を検出しないようにすることができるとともに、一部の出力信号に故障が生じても継続して回転角度が検出可能な多重系の回転角検出装置となる。また、異常が生じている出力信号が特定されるので、故障原因や故障部品の特定に寄与する。
さらに、異常が生じていると特定された出力信号以外の出力信号に基づいて被検出部87の回転角度θを算出できない場合(S14:NO)、すなわち本形態では全てのsin系信号系信号、または、全てのcos系信号が異常となった場合、ステアリングセンサ94から取得されるステアリング角θSt基づき、被検出部87の回転角度θを算出する(S16)。これにより、出力信号から回転角度θが算出できない場合、ステアリング角θstを用いることにより被検出部87の回転角度θの算出を継続することができる。特に、本形態では、回転角検出装置10を電動パワーステアリング装置1に用いているので、ステアリングセンサ94により検出されるステアリング角θStに基づいて回転角度θを算出することにより、電動パワーステアリング装置1の駆動を継続することができ、操舵感の悪化を防ぐことができる。
本発明の第2実施形態による異常出力信号の特定方法を説明する。なお、以下、複数の実施形態において、第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の実施形態においては、第1実施形態と異なる部分、および、異常出力信号の特定方法を中心に説明し、回転角度θの算出方法等については第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図13に示すように、本形態の回転角検出装置100は、第1ハーフブリッジ14の中点31から2つの出力信号が出力される点において第1実施形態と異なっている。
なお、第1ハーフブリッジ14の中点31から2つの信号が出力される以外の回路構成等は第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
まず、5つの出力信号Vx11、Vx12、Vx13、Vy11、Vy12からオフセット値を制御部50内で消去し、以下のようにVx11a、Vx12a、Vx13a、Vy11a、Vy12aを算出する。
Vx11a=Vx11−2.5= Bcosθ
Vx12a=Vx12−2.5= Bcosθ
Vx13a=Vx13−2.5=−Bcosθ
Vy11a=Vy11−2.5= Bsinθ
Vy12a=Vy12−2.5=−Bsinθ
Vx11a 2+Vy11a 2=B2cos2θ+B2sin2θ
=B2(sin2θ+cos2θ) …(21)
Vx11a 2+Vy12a 2=B2cos2θ+B2sin2θ
=B2(sin2θ+cos2θ) …(22)
Vx12a 2+Vy11a 2=B2cos2θ+B2sin2θ
=B2(sin2θ+cos2θ) …(23)
Vx13a 2+Vy12a 2=B2cos2θ+B2sin2θ
=B2(sin2θ+cos2θ) …(24)
図14に、B2を中心とする所定の範囲から外れる第2演算値の組み合わせと、特定される異常出力信号と、の関係を示す。図14においては、B2を中心とする所定の範囲から第2演算値が外れる場合を記号「○」で示した。
(23)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx12が異常であると特定され、異常出力信号Vx12以外の出力信号Vx11、Vx13、Vy11、Vy12を用いて回転角度θを算出する。この場合、Vx11、Vx13が正常なので、この2つを(4)式のように減算することによりオフセット値、および、温度特性等による誤差を消去することができる。
(21)式、(23)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vy11が異常であると特定され、異常出力信号Vy11以外の出力信号Vx11またはVx12、Vx13、Vy12を用いて回転角度θを算出する。
(22)式、(24)式により算出される第2演算値がB2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vy12が異常であると特定され、異常出力信号Vy12以外の出力信号Vx11またはVx12、Vx13、Vy11を用いて回転角度θを算出する。
これにより、上記実施形態と同様の効果を奏する他、制御部50により取得される信号数が増えることにより、回転角検出装置100の信頼性が向上する。
本発明の第3実施形態による異常出力信号の特定方法を説明する。回路構成、制御部50により取得される信号等は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本形態の異常特定手段では、制御部50により取得された4つの出力信号Vx1=Bcosθ+2.5、Vx2=−Bcosθ+2.5、Vy1=Bsinθ+2.5、Vy2=−Bsinθ+2.5を用いて演算することにより、異常となった出力信号を特定する。
まず、4つの出力信号のsin系信号とcos系信号との組み合わせで減算した減算値Vx1y1、Vx1y2、Vx2y1、Vx2y2を算出する。2つの信号を減算することにより、オフセット値だけでなく、温度特性等による誤差を消去することができる。
Vx1y1=Vx1−Vy1= Bcosθ−Bsinθ
Vx1y2=Vx1−Vy2= Bcosθ+Bsinθ
Vx2y1=Vx2−Vy1=−Bcosθ−Bsinθ
Vx2y2=Vx2−Vy2=−Bcosθ+Bsinθ
Vx1y1 2+Vx1y2 2=2B2(sin2θ+cos2θ) …(31)
Vx2y1 2+Vx2y2 2=2B2(sin2θ+cos2θ) …(32)
Vx1y1 2+Vx2y1 2=2B2(sin2θ+cos2θ) …(33)
Vx1y2 2+Vx2y2 2=2B2(sin2θ+cos2θ) …(34)
図15に、2B2を中心とする所定の範囲から外れる第2演算値の組み合わせと、特定される異常出力信号と、の関係を示す。図15においては、2B2を中心とする所定の範囲から第2演算値が外れた場合を記号「○」で示した。また、図15にて特定された異常出力信号に基づいて決定される被検出部87の回転角度θの算出方法を図16に示す。
(32)式、(33)式、(34)式により算出される第2演算値が、2B2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vx2が異常であると特定され、図16に示すように、異常出力信号Vx2以外の出力信号Vx1、Vy1、Vy2を用いて回転角度θを算出する(モードB)。
(31)式、(32)式、(33)式により算出される第2演算値が、2B2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vy1が異常であると特定され、図16に示すように、異常出力信号Vy1以外の出力信号Vx1、Vx2、Vy2を用いて回転角度θを算出する(モードC)。
(31)式、(32)式、(34)式により算出される第2演算値が、2B2を中心とする所定の範囲から外れる場合、出力信号Vy2が異常であると特定され、図16に示すように、異常出力信号Vy2以外の出力信号Vx1、Vx2、Vy1を用いて回転角度θを算出する(モードD)。
なお、回転角度θの算出方法は、第1実施形態と同様である。また、本形態では、(31)〜(34)式により算出される全ての第2演算値が所定の範囲から外れる場合、ステアリング角θStを用いて回転角度θを算出する。
また、異常特定手段により異常出力信号が特定されるので、上記第1実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第4実施形態による異常出力信号の特定方法を説明する。回路構成、制御部50により取得される信号等は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本形態の異常特定手段では、制御部50により取得された4つの出力信号Vx1=Bcosθ+2.5、Vx2=−Bcosθ+2.5、Vy1=Bsinθ+2.5、Vy2=−Bsinθ+2.5を用いて演算することにより、異常となった出力信号を特定する。
本形態では、出力信号Vx1とVx2とを加算してcos信号演算値を算出し、出力信号Vy1とVy2とを加算してsin信号演算値を算出する。cos信号演算値の算出式を(41)式、sin信号演算値の算出式を(42)式に示す。
Vx1+Vx2=Bcosθ−Bcosθ+5 …(41)
Vy1+Vy2=Bsinθ−Bcosθ+5 …(42)
(変形例)
(ア)回路構成
上記実施形態では、回転角検出装置は増幅部を備えていたが、図17に示すように、回転角検出装置110は、増幅部40を備えず、それぞれのハーフブリッジの中点から出力される出力信号が、そのまま制御部50によって取得されるように構成してもよい。また、図18に示すように、回転角検出装置120は、2つのブリッジ回路が、同一の電源に接続されていてもよい。また、一方のブリッジ回路から取得される出力信号が、cos信号および−cos信号であり、他方のブリッジ回路から取得される出力信号が、sin信号および−sin信号であってもよい。
また、ブリッジ回路は2つに限らず、3つ以上であってもよい。また、ハーフブリッジの中点から出力され、制御部にて取得される出力信号は、4つ以上であれば、いくつであってもよい。また、出力信号は、cos信号およびsin信号に限らない。
他の実施形態では、演算値は、出力信号そのものであってもよい。異常特定手段は、出力信号が所定の範囲である第4の範囲から外れた場合、当該出力信号に異常が生じていると特定してもよい。例えば、上記実施形態のように、出力信号が正弦波信号であり、正常時における最小値が1V、最大値が4Vである場合、所定の範囲の上限値を4.5V、所定の範囲の下限値を0.5Vに設定し、出力信号が4.5Vを上回った場合、または、0.5Vを下回ったとき、異常であると特定する。すなわち、この例では、0.5V〜4.5Vが「第4の範囲」に対応している。これにより、容易に異常出力信号を特定することができる。
また、上記実施形態では、ハーフブリッジから出力されるsin信号、−sin信号、cos信号、−cos信号の振幅は等しかったが、他の実施形態では、出力される信号の振幅は、ハーフブリッジごとに異なっていてもよい。この場合、それぞれのハーフブリッジから出力される信号の振幅がわかっていれば、制御部において演算処理を行い、振幅を補正することにより、上記実施形態と同様にして異常出力信号を特定することができる。
また、上記実施形態では、回転角検出装置を電動パワーステアリング装置に用いたが、これに限らず、他の分野へ適用することはもちろん可能である。
Claims (15)
- 被検出部の回転に応じて変化する回転磁界によりインピーダンスが変化するセンサ素子により構成される複数のハーフブリッジを有する複数のブリッジ回路部と、
前記ハーフブリッジの中点から出力される出力信号を前記ハーフブリッジごとに取得する信号取得手段、前記信号取得手段により取得された前記出力信号に基づいて前記被検出部の回転角度を算出する回転角算出手段、および、異常が生じている前記出力信号を特定する異常特定手段を有する制御部と、
を備え、
前記異常特定手段は、前記信号取得手段によって取得される少なくとも4つの前記出力信号に基づく値である演算値が所定の範囲から外れた場合、当該演算値に対応する前記出力信号に異常が生じていると特定することを特徴とする回転角検出装置。 - 前記少なくとも4つの出力信号は、正常時において、sin信号、−sin信号、cos信号、及び、−cos信号であることを特徴とする請求項1に記載の回転角検出装置。
- 前記演算値は、前記出力信号の2乗値または前記出力信号同士を減算した減算値の2乗値である複数の第1演算値のうちの2つの値を加算した複数の第2演算値であって、
前記異常特定手段は、前記第2演算値が前記所定の範囲である第1の範囲から外れた場合、前記第1の範囲から外れた前記第2演算値に対応する前記出力信号に異常が生じていると特定することを特徴とする請求項2に記載の回転角検出装置。 - 前記第2演算値がK×(sin2θ+cos2θ)となるように2つの前記第1演算値を用いて算出されることを特徴とする請求項3に記載の回転角検出装置。
- 前記第2演算値は、前記sin信号の2乗値または前記−sin信号の2乗値と、前記cos信号の2乗値または−cos信号の2乗値と、の組み合わせから算出されることを特徴とする請求項4に記載の回転角検出装置。
- 前記減算値は、前記sin信号または前記−sin信号と、前記cos信号または前記−cos信号と、の組み合わせで減算して算出されることを特徴とする請求項4に記載の回転角検出装置。
- 前記第1演算値は、少なくとも4つ算出され、
前記第2演算値は、算出された前記第1演算値の全てを少なくとも1回ずつ用いて、少なくとも4通りの前記第1演算値の組み合わせから算出されることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の回転角検出装置。 - 前記演算値は、前記sin信号および前記−sin信号から算出されるsin信号演算値であって、
前記異常特定手段は、前記sin信号演算値が前記所定の範囲である第2の範囲から外れた場合、前記sin信号演算値に対応する前記出力信号に異常が生じていると特定することを特徴とする請求項2に記載の回転角検出装置。 - 前記演算値は、前記cos信号および前記−cos信号から算出されるcos信号演算値であって、
前記異常特定手段は、前記cos信号演算値が前記所定の範囲である第3の範囲から外れた場合、前記cos信号演算値に対応する前記出力信号に異常が生じていると特定することを特徴とする請求項2または8に記載の回転角検出装置。 - 1つの前記ブリッジ回路部から出力される前記出力信号は、前記sin信号または前記−sin信号と、前記cos信号または前記−cos信号と、からなることを特徴とする請求項2〜9のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
- 前記演算値は、前記出力信号そのものであって、
前記異常特定手段は、前記出力信号が前記所定の範囲である第4の範囲から外れた場合、当該出力信号に異常が生じていると特定することを特徴とする請求項1または2に記載の回転角検出装置。 - 前記回転角算出手段は、前記異常特定手段により特定された前記異常が生じている出力信号以外の前記出力信号に基づいて前記回転角度を算出できるとき、前記異常特定手段により特定された前記異常が生じている出力信号以外の前記出力信号に基づき、前記回転角度を算出することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
- 前記回転角算出手段は、前記異常特定手段により特定された前記異常が生じている出力信号以外の前記出力信号に基づいて前記回転角度を算出できないとき、外部から取得される外部信号に基づき、前記回転角度を算出することを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
- 前記ブリッジ回路部は、それぞれ別の電源に接続されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の回転角検出装置を用いた電動パワーステアリング装置。
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