JP2015114113A - トルクセンサ及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】初期始動時に異常を判別することができるトルクセンサ及びそれを搭載した安全性の高い電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】トルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルＬ１、Ｌ２と、１対の検出コイルに直列接続されてブリッジ回路を形成する１対の抵抗を具備し、ブリッジ回路の電圧に基づいてトルクを検出するトルクセンサ回路１５０とで構成され、トルクセンサ回路に回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が供給され、トルクセンサ回路が、１対の検出コイルを励磁する励磁部と、励磁の電圧波形及びブリッジ回路の電圧波形を比較し、１対の検出コイルの異常を検出する監視部１６０とを具備しているトルクセンサにおいて、トルクセンサ回路に回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が入力されるタイミングで処理を行う付加回路部と、初期診断時に１対の検出コイルの間の短絡を検出する監視回路部とを備える。【選択図】図８

Description

本発明は、トルクセンサ及びそれを搭載し、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関する。特に、発生するトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、１対の検出コイルに直列接続されてブリッジ回路を形成する１対の抵抗を具備し、ブリッジ回路の電圧差に基づいて操舵トルクを検出すると共に、検出コイルの異常（故障）を検出するトルクセンサ回路とで構成されたトルクセンサにおいて、初期診断で、１対の検出コイル同士が短絡した異常をも検出できるようにしたトルクセンサ及びそれを搭載した安全性の高い電動パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル（ステアリングホイール）１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１００が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力（電圧ＶＢＡＴ）が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号ＩＧが入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１００で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵも含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１００で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮからの）車速Ｖｅｌは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、過熱保護条件で最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆ３が減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉｒｅｆ４（＝Ｉｒｅｆ３−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉｒｅｆ４が操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ回路３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。

また、加算部３２Ａには補償部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によってシステム系の補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようようになっている。補償部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

このように電動パワーステアリング装置では、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ１００を搭載しており、トルクセンサ（例えば特開２００１−１５９５７０号公報（特許文献１）、特許第３６４９０５７号公報（特許文献２））の概略の構造及び動作を以下に説明する。

図３はトルクセンサ１００を含む電動パワーステアリング装置の主要部を示す断面図であり、図４はトルクセンサ１００の一部断面斜視図である。図３及び図４において、１１０ａ及び１１０ｂはハウジングであり、入力軸側１１０ａ及び出力軸側１１０ｂの２分割構造となっている。ハウジング１１０ａ及び１１０ｂの内部には、コラム軸２の入力軸２ａ、その内部に配置されたトーションバー１１１、トーションバー１１１を介して入力軸２ａに連結された出力軸２ｂが、軸受１１２ａ、１１２ｂ及び１１２ｃによって回転自在に支持されている。入力軸２ａ、トーションバー１１１及び出力軸２ｂは同軸に配置されており、入力軸２ａとトーションバー１１１とはスプライン結合し、また、トーシヨンバー１１１と出力軸２ｂもスプライン結合している。また、出力軸２ｂにはピニオン軸１１３が一体的に形成されており、ピニオン軸１１３はラック１１４と噛合してラックアンドピニオン式ステアリング機構を構成している。

なお、コラム式電動パワーステアリング装置においても、ピニオン軸１１３がコラム軸を呈しており、ほぼ同様な構造である。

出力軸２ｂには、これと同軸で且つ一体に回転するウォームホイール１１５が固着されており、モータ２０で駆動されるウォーム１１６と噛合している。モータ２０の回転力は、ウォーム１１６及びウォームホイール１１５を介して出力軸２ｂに伝達され、モータ２０の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸２ｂに任意の方向の操舵補助トルクが付与される。

次に、トルクセンサ１００のトルク検出部の構成を説明する。トルク検出部は入力軸２ａのセンサシャフト部１２０と、ハウジング１１０ａの内側に配置された１対の検出コイルＬ１，Ｌ２と、両者の間に配置された円筒部材１２１とから構成される。センサシャフト部１２０の表面には、軸方向に延びた複数の凸条１２１ａが円周方向に沿って等間隔に形成されており、凸条１２１ａの間にはその幅よりも幅広の溝部１２１ｂが形成されている。また、センサシャフト部１２０の外側には、導電性で且つ非磁性の材料で構成された円筒部材１２１が同軸に配置されており、円筒部材１２１の延長部１２１ｅは出力軸２ｂの端部２ｅの外側に固定されている。円筒部材１２１には、凸条１２１ａに対向する位置に、円周方向に等間隔に配置された複数個の長方形の窓１２３から成る第１の窓列と、第１の窓列から軸方向にずれた位置に、円周方向の位相が異なる複数個の長方形の窓１２４から成る第２の窓列とが設けられている。

円筒部材１２１の外周は、検出コイルＬ１及びＬ２が捲回されたヨーク１２５で包囲されている。即ち、検出コイルＬ１及びＬ２は円筒部材１２１と同軸に配置され、検出コイルＬ１は第１の窓列部分を包囲し、検出コイルＬ２は第２の窓列部分を包囲する。ヨーク１２５はハウジング１１０ａの内部に固定され、検出コイルＬ１及びＬ２のリード線は、ハウジング１１０ａの内部に配置されたトルクセンサ回路（回路基板）１５０に接続される。

操舵系が直進状態にあって操舵トルクＴｈが零である場合はトーションバー１１１には捩れが発生せず、入力軸２ａと出力軸２ｂとは相対回転しない。従って、入力軸２ａの側にあるセンサシャフト部１２０の表面の凸条１２１ａと、出力軸２ｂの側にある円筒部材１２１との間にも相対回転が生じない。一方、ハンドル１を操舵して入力軸２ａに回転力が加わると、その回転力はトーションバー１１１を経て出力軸２ｂに伝達される。このとき、出力軸２ｂには舵輪と路面との間の摩擦力や出力軸２ｂに結合されているギアの噛み合い等の摩擦力が作用するから、入力軸２ａと出力軸２ｂとの間を結合するトーションバー１１１に捩れが発生し、凸条１２１ａと円筒部材１２１との間に相対回転が生ずる。

図５は、操舵トルクＴｈの大きさと検出コイルＬ１のインダクタンスＬ１ｉ及び検出コイルＬ２のインダクタンスＬ２ｉの変化例を示す特性図であり、互いに逆方向にインピーダンスが変化する。つまり、右操舵トルク発生時は、円筒部材１２１が時計方向に回転するから、操舵トルクＴｈが増大するに従って検出コイルＬ１のインダクタンスＬ１ｉは増加し、検出コイルＬ２のインダクタンスＬ２ｉは減少する。また、左操舵トルク発生時は、円筒部材１２１が反時計方向に回転するから、操舵トルクＴｈが増大するに従って検出コイルＬ１のインダクタンスＬ１ｉは減少し、検出コイルＬ２のインダクタンスＬ２ｉは増加する。

図６は、トルクセンサ１００とコントロールユニット（ＥＣＵ）３０の電気的な接続関係を示しており、トルクセンサ１００は１対の検出コイルＬ１，Ｌ２とトルクセンサ回路１５０とで構成され、検出コイルＬ１，Ｌ２とトルクセンサ回路１５０とはピンＰ１〜Ｐ４を介して接続されている。トルクセンサ回路１５０とコントロールユニット３０とは接地部ＴＳ−ＧＮＤ（グランド）で共通接続されると共に、コントロールユニット３０からトルクセンサ回路１５０へ回路用の電源電圧ＴＳ−Ｖｃｃ、定電圧用の基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆが供給され、トルクセンサ回路１５０からコントロールユニット３０へ操舵トルクＴｈを示すメイントルク信号ＴＳ−Ｍｍａｉｎ及びサブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂが入力される。

図７はトルクセンサ回路１５０の構成例を示しており、操舵トルクＴｈを検出するブリッジ回路は、検出コイルＬ１及び抵抗Ｚ１，Ｚ２が直列に接続された第１アームと、検出コイルＬ２及び抵抗Ｚ３，Ｚ４が直列に接続された第２アームとから構成されている。発振部１５２は所定周波数の交流電圧を発振出力し、交流電圧は電流増幅部１５１で増幅され、増幅された交流電圧Ｖoscが第１のアーム及び第２のアームに供給される。なお、トルクが作用していない状態で、ブリッジ回路の第１アーム及び第２アームに等しい電流が流れて検出コイルＬ１の端部（ピン）Ｐ１の電圧Ｖ３と、検出コイルＬ２の端部（ピン）Ｐ３の電圧Ｖ４とが等しくなるように、予め検出コイルＬ１及びＬ２の特性を揃え、また、抵抗Ｚ１と抵抗Ｚ２の接合点の電圧Ｖ３と抵抗Ｚ３と抵抗Ｚ４の接合点の電圧Ｖ４とが等しくなるように、抵抗Ｚ１〜Ｚ４を揃えておく。

検出コイルＬ１の接合点Ｐ１の電圧Ｖ３と、検出コイルＬ２の接合点Ｐ３の電圧Ｖ４は、メイン増幅全波整流部１５３に入力され、その差分の電圧信号に変換されて増幅されると共に整流され、更にメイン平滑中立調整部１５５で出力波形が調整された後、ノイズフイルタ１６３を経てメイントルク信号ＴＳ−Ｍａｉｎとして出力される。また、抵抗Ｚ１と抵抗Ｚ２の接合点の電圧Ｖ１と、抵抗Ｚ３と抵抗Ｚ４の接合点の電圧Ｖ２は、サブ増幅全波整流部１５４に入力され、その差分の電圧信号に変換されて増幅されると共に整流され、更にサブ平滑中立調整部１５６で出力波形が調整された後、ノイズフイルタ１６３を経てサブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂとして出力される。

メイントルク信号ＴＳ−Ｍａｉｎ及びサブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂはコントロールユニット３０に入力され、その差が零であるか零以外であるかを診断する。そして、零の場合はブリッジ回路を構成する回路要素は正常であると診断し、差が零以外の信号の場合は、ブリッジ回路を構成する回路要素が故障していると診断して、必要な処置、例えば警告表示をするほか、操舵トルクＴｈを無効にするなどの処理をする。

特開２００１−１５９５７０号公報 特許第３６４９０５７号公報 特開２０００−１１１４２８号公報

上述した従来のトルクセンサ（特許文献１及び２）ではブリッジ回路を構成しているので、ピンＰ１とピンＰ３が短絡した場合には電圧Ｖ３及びＶ４が同一になってしまい、全体のインピーダンス変化が発生しても一定値となってしまう。このようなピン間が短絡したようなトルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置では、トルク入力が一定のアシスト制御になってしまい、運転者がハンドルを操舵してもアシストされず、マニュアルステアリングとなってしまい、運転者に不快感を与えてしまう。

また、ピン間の短絡を検出するトクセンサとして、特開２０００−１１１４２８号公報（特許文献３）に開示されたものがある。特許文献３のトルクセンサでは、コイル同士が短絡した異常（故障）を検出する手法を示しているが、コントロールユニット（ＥＣＵ）の構成を大幅に変更しなくてはならない問題がある。つまり、特許文献３のトルクセンサでは、従来のコントロールユニット（ＥＣＵ）をそのまま使用することができないので、コストアップにもなる。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、従来のトルクセンサ回路のＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit、カスタムＩＣ)で構成された部分には一切手を加えず、コントロールユニット（ＥＣＵ）のハードウェア構成、フェールセーフ構成を変えず、極めて簡易な構成（付加回路部）の付加により検出コイル同士の短絡を検出することができ、初期始動時に異常（故障）を判別することができるトルクセンサ及びそれを搭載した安全性の高い電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、前記１対の検出コイルに直列接続されてブリッジ回路を形成する１対の抵抗を具備し、前記ブリッジ回路の電圧に基づいて前記トルクを検出するトルクセンサ回路とで構成され、前記トルクセンサ回路に回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が供給され、前記トルクセンサ回路が、前記１対の検出コイルを励磁する励磁部と、前記励磁の電圧波形及び前記ブリッジ回路の電圧波形を比較し、前記１対の検出コイルの異常を検出する監視部とを具備しているトルクセンサに関し、本発明の上記目的は、前記トルクセンサ回路に前記回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が入力されるタイミングで処理を行う付加回路部と、初期診断時に前記１対の検出コイルの間の短絡を検出する監視回路部とを備えることにより達成される。

本発明の上記目的は、前記付加回路部が、ワンショットパルスを発生するワンショットパルス発生部と、前記ワンショットパルスに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作を行い、前記監視回路部に診断信号を入力するスイッチング部とで構成されていることにより、或いは前記トルクセンサ回路がメイン回路部及びサブ回路部で構成されており、前記監視回路部で前記短絡が検出されたときに、前記サブ回路部から短絡検出信号を出力することにより、或いは前記スイッチング部が、前記１対の検出コイルの間に接続され、前記ワンショットパルスを入力する１対のスイッチング素子と、前記１対のスイッチング素子の一方に接続された出力用スイッチング素子とで構成され、前記出力用スイッチング素子から前記診断信号を出力し、前記サブ回路部を介して前記短絡検出信号を生成するようになっていることにより、或いは前記スイッチング部が、前記１対の検出コイルの間に接続され、前記ワンショットパルスを入力する１対のスイッチング素子と、前記１対のスイッチング素子の一方に接続された出力用スイッチング素子と、前記出力用スイッチング素子の出力信号及び基準電圧を比較して前記診断信号を生成するコンパレータとで構成され、前記コンパレータからの前記診断信号に基づき、前記サブ回路部を介して前記短絡検出信号を生成するようになっていることにより、或いは前記１対のスイッチング素子及び前記出力用スイッチング素子がトランジスタであることにより、より効果的に達成される。

また、上記トルクセンサを搭載することにより、安全性の高い電動パワーステアリング装置を達成できる。

本発明のトルクセンサによれば、従来のトルクセンサ回路のＡＳＩＣで構成された部分には一切手を加えず、コントロールユニット（ＥＣＵ）のハードウェア構成、フェールセーフ構成を変えず、極めて簡易な構成（付加回路部）の付加により検出コイル同士の短絡を検出することができるので、フェールに入らない固着モード（操舵トルク入力が一定）から逸脱できると共に、コストアップを最小限に抑えることができる。

また、本発明のトルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置によれば、初期始動時に異常（故障）を判別することができ、エンジン始動時の初期診断で検出し、車両のインジケータ等に表示して運転者へ通知し、ＥＰＳに故障（異常）、アシスト制御がＯＮしていないことを報知できる安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 トルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置の断面構造図である。 トルクセンサの一部断面斜視図である。 トルクセンサのインダクタンスの出力例を示す特性図である。 トルクセンサとコントローラの接続関係を示すブロック図である。 従来のトルクセンサ回路の一例を示すブロック図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック結線図である。 トルクセンサ回路の一部を詳細に示す回路図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 本発明の動作例を示すタイミングチャートである。 ワンショットパルスに対する応答例を示すタイミングチャートである。 本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック結線図である。

本発明のトルクセンサによれば、従来のトルクセンサ回路のＡＳＩＣで構成された部分には一切手を加えず、しかもコントロールユニット（ＥＣＵ）のハードウェア構成、フェールセーフ構成を変えず、ワンショットパルスを発生するワンショット発生部と、数個のスイッチング素子（例えばトランジスタ）等のスイッチング部とで成る極めて簡易な構成の付加回路部の付加により、初期診断時に検出コイル同士の短絡を、監視回路部を介して検出することができる。

また、本発明のトルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置によれば、初期始動時に検出コイル同士の短絡といった重大な異常（故障）を検知することができるので、エンジン始動時の初期診断時に検出コイルのコイル短絡を検出し、車両のインジケータ等に表示することにより運転者へ通知できる。これにより、ＥＰＳに故障（異常）があったり、アシスト制御がＯＮしていないことを運転者に報知できる安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図８は本発明に係るトルクセンサの構成例を、従来の図７と対応させて示している。本発明では、ＡＳＩＣのトルクセンサ回路１５０に、回路用電源電圧（Ｖｃｃ）及び定電圧用基準電圧（Ｖｒｅｆ）が入力されるタイミングで処理を行う付加回路部を付加している。付加回路部は、上記タイミングでワンショトパルスＰＬを発生するワンショット発生部（例えばモノマルチ）１７０と、ワンショットパルスＰＬに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作を行い、診断信号Ｖ５を出力するスイッチング部とで構成されている。スイッチング部は、本実施形態では、スイッチング素子としての１対のトランジスタＱ１及びＱ２と、出力用スイッチング素子としての出力用トランジスタＱ３とで構成されている。

ワンショット発生部１７０からのワンショトパルスＰＬは、１対のトランジスタＱ１及びＱ２の各ベースに入力される。トランジスタＱ１のコレクタは抵抗Ｚ５を経て電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタはピンＰ１部分（検出コイルＬ１と抵抗Ｚ２の接続点）に接続され、トランジスタＱ２のコレクタはピンＰ２部分（検出コイルＬ２と抵抗Ｚ４の接続点）に接続されている。また、トランジスタＱ２のエミッタは出力用トランジスタＱ３のベースに接続され、出力用トランジスタＱ３のコレクタは抵抗Ｚ６を経て電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタは接地されている。出力用トランジスタＱ３のコレクタ出力Ｖ５が診断信号として監視部１６０に入力されている。

また、本発明の監視部１６０はピンＰ１とピンＰ３との間の短絡が検出されたとき、短絡検出信号として、サブ平滑中立調整部１５６の出力であるサブ出力ＴＳａ−Ｓｕｂを論理「Ｌ」とするようになっている。なお、論理回路を逆とし、短絡が検出されたときに論理「Ｈ」とするように設計することも可能である。

図９はトルクセンサ回路１５０の一部を詳細に示す回路図であり、監視部１６０内のＣＰ_１及びＣＰ_２は比較結果を論理「Ｈ」又は「Ｌ」で出力するコンパレータであり、メイン増幅全波整流部１５３内のＯＰ_１、メイン平滑中立調整部１５５内のＯＰ_２、サブ平滑中立調整部１５６内のＯＰ_３はいずれも演算増幅器であり、演算増幅器ＯＰ_２からメイン出力ＴＳａ−Ｍａｉｎが出力され、演算増幅器ＯＰ_３からサブ出力ＴＳａ−Ｓｕｂが出力される。

このような構成において、その動作例を図１０のフローチャートに従って説明する。

イグニションキー１１がＯＮ（ステップＳ１）された初期状態（図１１（Ａ）の時点ｔ１０）においては、コントロールユニット３０よりトルクセンサ回路１５０に回路用の電源電圧ＴＳ−Ｖｃｃ、定電圧用の基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆが入力されていないので、ワンショット発生部１７０からはワンショットパルスＰＬは発生されておらず、トランジスタＱ１及びＱ２はいずれもＯＦＦとなっている。

時点ｔ１０にイグニションキー１１がＯＮされ、初期診断が開始されると（ステップＳ２）、図１１（Ｂ）に示す時点ｔ１１にコントロールユニット３０より回路用の電源電圧ＴＳ−Ｖｃｃが入力され、図１１（Ｃ）に示す時点ｔ１１に定電圧用の基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆが入力される（ステップＳ３）。基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆが入力されると、図１１（Ｅ）に示すように基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆの入力時点ｔ１２から、検出コイルＬ１，Ｌ２の励磁開始時点ｔ１４までの間にワンショット発生部１７０よりワンショットパルスＰＬを発生し（ステップＳ４）、図１１（Ｄ）に示すようにコイル間（ピンＰ１とピンＰ３の間）を通電電流させてコイル間短絡の有無をチェックする（ステップＳ５）。

コイル間の短絡チェックがＯＫであれば、図１１（Ｅ）に示すように検出コイルＬ１、Ｌ２を時点ｔ１４以降励磁して診断を終了する（ステップＳ６）。つまり、時点ｔ１２から時点ｔ１４までの時間Ｔ１内にコイル間の短絡チェックを終了する。

上記ステップＳ５におけるコイル間の短絡チェックがＯＫでない場合、つまり検出コイル間（ピンＰ１とピンＰ３）の短絡がある場合には、出力用トランジスタＱ３がＯＮすることによってコレクタ出力Ｖ５が接地電位となり、監視部１６０を経てサブ信号ＴＳａ−Ｓｕｂが論理「Ｌ」となり（ステップＳ７）、コントロールユニット３０側でこれを検知し、インジケータ等で表示する（ステップＳ８）。

図１２のタイミングチャートは、コイル間が短絡している場合のワンショットパルスＰＬと、トランジスタＱ１〜Ｑ３のＯＮ／ＯＦＦと、トランジスタＱ３のコレクタ出力Ｖ５との関係を示している。

ワンショットパルスＰＬが出力されていないとき、例えば時点ｔ１においてはトランジスタＱ１及びＱ２はいずれもＯＦＦとなっており、出力用トランジスタＱ２のエミッタがトランジスタＱ３のベースに接続されているので出力用トランジスタＱ３はＯＦＦであり、出力用トランジスタＱ３のコレクタ出力は基準電圧Ｖｃｃと同じ論理「Ｈ」となる。一方、時点ｔ２にワンショットパルスＰＬが入力されるとトランジスタＱ１及びＱ２はいずれもＯＮとなり、これにより出力用トランジスタＱ３がＯＮとなるので、トランジスタＱ３のコレクタ出力Ｖ５が接地レベルの論理「Ｌ」となる。

図１３は本発明の他の実施形態を示しており、本実施形態では、付加回路部のスイッチング部が、１対のトランジスタＱ１及びＱ２と、出力用トランジスタＱ３と、トランジスタＱ３のコレクタに接続されたコンパレータ１７１とで構成されている。出力用トランジスタＱ３のコレクタ出力Ｖ５をコンパレータ１７１の入力とし、コンパレータ１７１は基準電圧Ｖｒｅｆｃと比較し、診断信号として論理「Ｈ」又は「Ｌ」のサブ信号ＴＳａ−Ｓｕｂを出力するようにしている。

本実施形態においては、短時間チェックを行う始動時はコントロールユニット（ＥＣＵ）３０側で、トルクメイン信号ＴＳ−Ｍａｉｎ及びサブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂを取り込んでいないため、ある程度の状態保持回路が必要である。そのため、出力用トランジスタＱ３のベースと接地との間にキャパシタＣ１が接続され、ベース電位を保持するようになっている。また、本実施形態では検出コイルの励磁開始後に信号が出力されるタイミングでサブ信号ＴＳａ−Ｓｕｂを強制的に論理「Ｌ」としている。そのため、図１１（Ｅ）に示す時間Ｔ２内に、つまり検出コイルの励磁後にコイル間短絡チェックを行う。

上述ではスイッチング素子としてトランジスタを用いているが、他の半導体素子を使用しても良い。また、上述の実施形態では半導体素子としてトランジスタをＰＮＰ型で説明しているが、ＮＰＮ型で構成することも可能である。

１ ハンドル（ステアリングホイール）
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
２０ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ 電流指令値演算部
３３ 電流制限部
３４ 補償部
３５ ＰＩ制御部
３６ ＰＷＭ制御部
３７ インバータ回路
１００ トルクセンサ
１１１ トーションバー
１１３ ピニオン軸
１１５ ウォームホイール
１１６ ウォーム
１２０ センサシャフト部
１５０ トルクセンサ回路（回路基板）
１６０ 監視部
１７０ ワンショット発生部
１７１ コンパレータ

Claims (7)

1. 回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、前記１対の検出コイルに直列接続されてブリッジ回路を形成する１対の抵抗を具備し、前記ブリッジ回路の電圧に基づいて前記トルクを検出するトルクセンサ回路とで構成され、
   前記トルクセンサ回路に回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が供給され、前記トルクセンサ回路が、前記１対の検出コイルを励磁する励磁部と、前記励磁の電圧波形及び前記ブリッジ回路の電圧波形を比較し、前記１対の検出コイルの異常を検出する監視部とを具備しているトルクセンサにおいて、
   前記トルクセンサ回路に前記回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が入力されるタイミングで処理を行う付加回路部と、初期診断時に前記１対の検出コイルの間の短絡を検出する監視回路部とを備えたことを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記付加回路部が、ワンショットパルスを発生するワンショットパルス発生部と、前記ワンショットパルスに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作を行い、前記監視回路部に診断信号を入力するスイッチング部とで構成されている請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記トルクセンサ回路がメイン回路部及びサブ回路部で構成されており、前記監視回路部で前記短絡が検出されたときに、前記サブ回路部から短絡検出信号を出力する請求項１又は２に記載のトルクセンサ。
4. 前記スイッチング部が、前記１対の検出コイルの間に接続され、前記ワンショットパルスを入力する１対のスイッチング素子と、前記１対のスイッチング素子の一方に接続された出力用スイッチング素子とで構成され、前記出力用スイッチング素子から前記診断信号を出力し、前記サブ回路部を介して前記短絡検出信号を生成するようになっている請求項２又は３に記載のトルクセンサ。
5. 前記スイッチング部が、前記１対の検出コイルの間に接続され、前記ワンショットパルスを入力する１対のスイッチング素子と、前記１対のスイッチング素子の一方に接続された出力用スイッチング素子と、前記出力用スイッチング素子の出力信号及び基準電圧を比較して前記診断信号を生成するコンパレータとで構成され、前記コンパレータからの前記診断信号に基づき、前記サブ回路部を介して前記短絡検出信号を生成するようになっている請求項２又は３に記載のトルクセンサ。
6. 前記１対のスイッチング素子及び前記出力用スイッチング素子がトランジスタである請求項４は５に記載のトルクセンサ。
7. 請求項１乃至６に記載のトルクセンサを搭載していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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