JP2016161290A - 故障検出センサ回路、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

故障検出センサ回路、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のセンサの出力値を伝達する信号線間に生じた短絡故障を検出することができる故障検出センサ回路などを提供する。【解決手段】故障検出センサ回路は、互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされて構成され、第１の電圧増幅部４３から入力される第１のセンサ信号を増幅する第１の増幅回路４５と、互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされて構成され、第２の電圧増幅部４４から入力される第２のセンサ信号を増幅する第２の増幅回路４６と、第１の増幅回路４５から出力される第１の電圧信号および第２の増幅回路４６から出力される第２の電圧信号に基づいて第１の電圧信号または第２の電圧信号の異常を検出する故障診断部２４０と、を備えている。そして、第１の増幅回路４５における一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、第２の増幅回路４６における他の一組の素子の各特性が一組の素子と同じ関係で非対称である。【選択図】図７

Description

本発明は、故障検出センサ回路、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置に関する。
従来、電動パワーステアリング装置にトルクセンサ（相対角度検出装置）を備え、このトルクセンサの検出値に基づいて電動モータを制御する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のトルクセンサは、以下のように構成されている。すなわち、トルクセンサは、入力軸と出力軸とを同軸上に連結するトーションバー、入力軸の端部に取り付けられるリング状の磁石、出力軸の端部に取り付けられる一組の磁気ヨーク、及び磁気ヨークに生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成される。
また、特許文献２に記載の相対角度検出装置は、以下のように構成されている。すなわち、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、を備え、前記第１の増幅回路と電源電圧を受ける電源端子との間の部位または当該第１の増幅回路と基準電圧を受ける基準端子との間の部位には第１の抵抗が備えられ、かつ前記第２の増幅回路と前記電源端子との間の部位または当該第２の増幅回路と当該基準端子との間の部位の内当該第１の抵抗が備えられた部位と同じ部位には第２の抵抗を備えている。
特開２００９−２５５６４５号公報 特開２０１３−２１３６７７号公報
複数のセンサを用いて多重化することにより、その信頼性の向上を図るとともに、互いに差異のある出力特性とし、複数の出力電圧を監視することにより、センサの故障を検出可能な構成とすることが考えられる。かかる場合、複数のセンサの出力値を伝達する信号線間に生じた短絡故障をも検出できる構成とすることが望ましい。
本発明は、複数のセンサの出力値を伝達する信号線間に生じた短絡故障を検出することができる故障検出センサ回路、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明は、互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされて構成され、故障検出対象から入力される第１のセンサ信号を増幅する第１の増幅回路と、互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされて構成され、前記故障検出対象から入力される前記第１のセンサ信号と異なる第２のセンサ信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の増幅回路における前記一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、前記第２の増幅回路における前記他の一組の素子の各特性が当該一組の素子と同じ関係で非対称であることを特徴とする故障検出センサ回路である。
ここで、前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号とは、前記故障検出対象から得られる互いに差異のある信号であって、前記異常検出手段は、当該差異に基づいて当該故障検出対象に異常があることを検知するとよい。
また、本発明は、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の増幅回路における前記一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、前記第２の増幅回路における前記他の一組の素子の各特性が当該一組の素子と同じ関係で非対称であることを特徴とする相対角度検出装置である。
ここで、前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路は、プッシュプル回路であるとよい。
そして、前記異常検出手段は、前記第１の信号の値と前記第２の信号の値とを加算した値が予め定められた範囲外の値である場合に異常と判断するとよい。
さらに、前記第１の出力手段および前記第２の出力手段は、前記２つの回転軸の前記相対回転角度に応じた電圧信号を出力するホール素子と、当該ホール素子が出力した電圧信号を増幅する電圧増幅回路と、を有するとよい。
また、他の観点から捉えると、本発明は、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の増幅回路における前記一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、前記第２の増幅回路における前記他の一組の素子の各特性が当該一組の素子と同じ関係で非対称であ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。
本発明によれば、複数のセンサの出力値を伝達する信号線間に生じた短絡故障を検出することができる故障検出センサ回路、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することができる。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の外観図である。 電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 電動パワーステアリング装置の断面図である。 図３におけるIV部の拡大図である。 本実施の形態に係るトルク検出装置の主要部品の概略構成図である。 トルク検出装置の後述する磁石とヨークとを、図３におけるVI方向から見た図である。 センサユニットの回路図である。 ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の特性を説明する図である。（ａ）は、本実施の形態に係る特性、（ｂ）は、本実施の形態に係らない特性である。 第１の電圧増幅部および第２の電圧増幅部からの出力電圧を示す図である。 センサユニットの第１の増幅回路が出力する第１の電圧信号および第２の増幅回路が出力する第２の電圧信号と、操舵トルクＴとの関係を示す図である。 ステアリング装置のＥＣＵの概略構成図である。 トルク検出装置の故障検出範囲を示す図である。 信号線と信号線との間が短絡した場合の電流の流れを示す図である。（ａ）は、操舵トルクがプラスの場合の電流の流れを示し、（ｂ）は、操舵トルクがマイナスの場合の電流の流れを示している。 （ａ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の増幅回路が出力する第１の電圧信号の第１の電圧と第２の増幅回路が出力する第２の電圧信号の第２の電圧とを示す図である。（ｂ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の電圧と第２の電圧とを合計した合計電圧を示す図である。 ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の他の特性（変形例）を説明する図である。 （ａ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の増幅回路が出力する第１の電圧信号の第１の電圧と第２の増幅回路が出力する第２の電圧信号の第２の電圧とを示す図である。（ｂ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の電圧と第２の電圧とを合計した合計電圧を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態（本実施の形態）について詳細に説明する。
以下では、センサユニット５０について、電動パワーステアリング装置１００のトルク検出を例として説明するが、センサユニット５０は、故障検出センサとして他の用途にも適用可能である。
図１は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の外観図である。図２は、電動パワーステアリング装置１００の概略構成図である。図３は、電動パワーステアリング装置１００の断面図である。なお、図２においては、後述する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ（electronic control unit）」と称す。）１０のカバー１５を省略して示している。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置（以下、「ステアリング装置」と称す。）１００は、コラムアシスト式の装置である。ステアリング装置１００は、ステアリングホイール（図示せず）に連結されたステアリングシャフト１０１と、このステアリングシャフト１０１の回転半径方向の周囲を覆うステアリングコラム１０５と、を備えている。
また、ステアリング装置１００は、後述するウォームホイール１５０およびウォームギヤ１６１を収納するギヤボックス１１０と、ステアリングコラム１０５およびギヤボックス１１０を、乗り物の本体フレームに直接的または間接的に固定するブラケット１０６と、を備えている。
また、ステアリング装置１００は、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする力を付与する電動モータ１６０と、電動モータ１６０の作動を制御するＥＣＵ１０と、運転者の操舵トルクＴを検出するトルク検出装置２０と、を備えている。
ステアリングシャフト１０１は、上端がステアリングホイール（図示せず）に連結される第１の回転軸１２０と、この第１の回転軸１２０とトーションバー１４０を介して同軸的に連結された第２の回転軸１３０とを有している。第２の回転軸１３０には、例えば圧入などによりウォームホイール１５０が固定されている。このウォームホイール１５０は、ギヤボックス１１０に固定された電動モータ１６０の出力軸に連結されたウォームギヤ１６１と噛み合っている。
ギヤボックス１１０は、第１の回転軸１２０を回転可能に支持する第１部材１１１と、第２の回転軸１３０を回転可能に支持するとともに第１部材１１１に例えばボルトなどにより結合される第２部材１１２と、を有している。第１部材１１１は、電動モータ１６０を取り付ける部位であるモータ取付部１１１ａと、ＥＣＵ１０を取り付ける部位であるＥＣＵ取付部１１１ｂと、を有している。
以上のように構成されたステアリング装置１００においては、トルク検出装置２０が、第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に基づいて操舵トルクＴを検出し、ＥＣＵ１０が、検出された操舵トルクＴに基づいて電動モータ１６０の駆動を制御し、その回転駆動力をウォームギヤ１６１、ウォームホイール１５０を介して第２の回転軸１３０に伝達する。これにより、電動モータ１６０の発生トルクが、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする。
次に、トルク検出装置２０について詳述する。
図４は、図３におけるIV部の拡大図である。図５は、本実施の形態に係るトルク検出装置２０の主要部品の概略構成図である。図６は、トルク検出装置２０の後述する磁石２１とヨーク３０とを、図３におけるVI方向から見た図である。なお、図６においては、後述するヨーク保持部材３３は省略している。
トルク検出装置２０は、第１の回転軸１２０に取り付けられる磁石２１と、磁石２１が形成する磁界内に配置され、磁石２１とともに磁気回路を形成するヨーク３０とを有している。また、トルク検出装置２０は、磁石２１を保持する磁石保持部材２２と、ヨーク３０を保持するヨーク保持部材３３とを有している。
また、トルク検出装置２０は、磁石２１およびヨーク３０にて形成される磁気回路中の磁束密度を検出する磁気センサ４０を有し、この磁気センサ４０からの出力値に基づいて第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に応じた出力信号を出力するセンサユニット５０を有している。
磁石２１は、円筒状であり、図５に示すように、第１の回転軸１２０の外周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されている。この磁石２１は、円筒状の磁石保持部材２２を介して第１の回転軸１２０に取り付けられている。つまり、磁石２１が磁石保持部材２２に固定されており、磁石保持部材２２が第１の回転軸１２０に固定されている。そして、磁石２１は第１の回転軸１２０とともに回転する。
ヨーク３０は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２とを有している。
第１のヨーク３１は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第１の円環部３１ａと、この第１の円環部３１ａから第１の回転軸１２０の軸方向（以下、単に「軸方向」と称する場合もある。）に伸びるように形成された複数の第１の突起部３１ｂとを有している。
第２のヨーク３２は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第２の円環部３２ａと、この第２の円環部３２ａから軸方向に伸びるように形成された複数の第２の突起部３２ｂとを有している。
第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。つまり、磁石２１のＮ極およびＳ極がそれぞれ例えば１２個である場合には、第１の突起部３１ｂも１２個形成されており、第２の突起部３２ｂも１２個形成されている。そして、この第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂは、第１の回転軸１２０の回転半径方向においては、図４，図６に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されている。また、その第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂの磁石２１と対向する面は、第１の回転軸１２０の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。第１の突起部３１ｂと第２の突起部３２ｂとは、第１の回転軸１２０の周方向に交互に配置されている。
そして、本実施の形態に係るトルク検出装置２０においては、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない状態、つまりトーションバー１４０に捩れが生じていない中立状態のときに、図６に示すように、第１の回転軸１２０の周方向において、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。
第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、中立状態のときに、第１の回転軸１２０の周方向において、図６に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＳ極とＮ極との境界線と第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第２の突起部３２ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する磁極とは異なる極性の磁極に対向する。
ヨーク保持部材３３は、第２の回転軸１３０の軸方向に伸びる薄肉円筒状の軸方向部位３４と、軸方向部位３４から第２の回転軸１３０の回転半径方向に伸びる円板状の半径方向部位３５とを有する。そして、ヨーク保持部材３３の軸方向部位３４が第２の回転軸１３０に圧入、溶接、カシメあるいはねじ止めされることにより、軸方向部位３４が第２の回転軸１３０に固定されている。これにより、ヨーク３０は、第２の回転軸１３０に固定される。
図７は、センサユニット５０の回路図である。
センサユニット５０の磁気センサ４０は、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａとの間に配置されて、第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電圧信号に変換して出力する２つのセンサである第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とを有している。磁気センサ４０としては、ホール素子、磁気抵抗素子であることを例示することができる。第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは、同じ値の電圧信号を出力する。
また、センサユニット５０は、第１の磁気センサ４１からの出力電圧を増幅する第１の電圧増幅部４３と、第２の磁気センサ４２からの出力電圧を増幅する第２の電圧増幅部４４と、第１の電圧増幅部４３からの出力電圧を増幅する第１の増幅回路４５と、第２の電圧増幅部４４からの出力電圧を増幅する第２の増幅回路４６とを有している。
なお、第１の電圧増幅部４３からの出力電圧は、第１のセンサ信号の一例であり、第２の電圧増幅部４４からの出力電圧は、第２のセンサ信号の一例である。そして、故障センサ回路は、第１の増幅回路４５、第２の増幅回路４６および故障診断部２４０を備えている。
また、センサユニット５０は、上述した磁気センサ４０、第１の電圧増幅部４３、第２の電圧増幅部４４、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６が実装される基板５１（図３参照）を有している。この基板５１には、センサユニット５０とＥＣＵ１０とを接続する４本の信号線５２が接続されている。４本の信号線５２の他端は、ＥＣＵ１０の後述する制御基板１２に接続されている。そして、基板５１に設けられた接続端子５０ａに接続された４本の内の１本の信号線５２ａを介して、第１の増幅回路４５からの出力信号が、基板５１に設けられた接続端子５０ｂに接続された４本の内の１本の信号線５２ｂを介して、第２の増幅回路４６からの出力信号がＥＣＵ１０に伝達される。また、センサユニット５０は、４本の内の１本の信号線５２ｃを介して、電源端子５０ｃに電源電圧（Ｈと称することがある。）が、他の信号線５２ｄを介して、ＧＮＤ端子５０ｄにＧＮＤ電圧（Ｌと称することがある。）が供給される。
次に、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６について詳述する。第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６は、それぞれ、互いに逆の動作をする回路を組み合わせて一体とし、出力を得るようにした回路であり、プッシュプル回路であることを例示することができる。
第１の増幅回路４５は、ハイサイドのトランジスタ（例えば、ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（例えば、ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とを直列接続したプッシュプル回路で構成されている。すなわち、図７の紙面において、上側がハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）、下側がローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）である。ここで、ハイサイドのトランジスタ（例えば、ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（例えば、ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とを一組の素子と表記することがある。
以下では、ハイサイドのトランジスタをｎｐｎバイポーラトランジスタ、ローサイドのトランジスタをｐｎｐバイポーラトランジスタとして説明する。
ｎｐｎバイポーラトランジスタのエミッタとｐｎｐバイポーラトランジスタのエミッタとが互いに接続されるとともに、接続端子５０ａに接続されている。
ｎｐｎバイポーラトランジスタおよびｐｎｐバイポーラトランジスタのそれぞれのベースは、第１の電圧増幅部４３の出力端子に接続されている。
そして、ｎｐｎバイポーラトランジスタのコレクタは、電源端子５０ｃに接続され電源電圧が印加される。ｐｎｐバイポーラトランジスタのコレクタは、ＧＮＤ端子５０ｄに接続され、ＧＮＤ電圧が印加される。
ｎｐｎバイポーラトランジスタのコレクタからエミッタを介して、接続端子５０ａ（信号線５２ａ）に向かって流れる電流αをソース電流、接続端子５０ａ（信号線５２ａ）からｐｎｐバイポーラトランジスタのエミッタに入りコレクタを介して、ＧＮＤ端子５０ｄに向かって流れる電流βをシンク電流と称する。
第２の増幅回路４６も、第１の増幅回路４５と同様に、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とを直列接続したプッシュプル回路で構成されている。よって、詳細な説明を省略する。なお、ｎｐｎバイポーラトランジスタのエミッタとｐｎｐバイポーラトランジスタのエミッタとが互いに接続されるとともに、接続端子５０ｂに接続されている。
次に、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６のそれぞれに用いたハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の特性について説明する。
図８は、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の特性を説明する図である。（ａ）は、本実施の形態に係る特性、（ｂ）は、本実施の形態に係らない特性である。
図８では、電源電圧を５Ｖ、ＧＮＤ電圧を０Ｖとして、あるベース電圧において、プッシュプル回路のエミッタ（接続端子５０ａ）の電圧（出力電圧）を縦軸に、横軸右側に、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）のコレクタ−エミッタ間電流を、横軸左側に、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）のコレクタ−エミッタ間電流を示している。図７に示すプッシュプル回路の構成から、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の電流を負（−）で示している。
図８（ａ）に示すように、本実施の形態では、プッシュプル回路を構成するハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とは、電流−電圧特性が互いに異なるように設定されている。図８（ａ）に示すように、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の電流は、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）に比べて大きい。すなわち、プッシュプル回路を構成するハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とは、電流−電圧特性が非対称である。つまり、特性を揃えていない。
プッシュプル回路では、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とに流れる電流は同となるので、ｎｐｎバイポーラトランジスタの電流（“Ａ”）とｐｎｐバイポーラトランジスタの電流（“−Ａ”）とが絶対値において同じになる電圧（図８では１．０Ｖ）が出力電圧となる。すなわち、電流値の大きい側に引っ張られて、出力電圧が設定される。
そして、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とも、ベース電流が小さくなると、電流−電圧特性は、電流が小さくなる方向にシフトする。
そして、第１の電圧増幅部４３が電源電圧または電源電圧に近い電圧を出力するとき、第１の増幅回路４５は、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）がオフ側にシフトし、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）がオン側にシフトする。そして、出力電圧（接続端子５０ａの電圧）が、最も低い０．５Ｖ（以下では、最小電圧ＶＬｏと表記する。）になる。
逆に、第１の電圧増幅部４３がＧＮＤ電圧またはＧＮＤ電圧に近い電圧を出力するとき、第１の増幅回路４５は、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）がオン側にシフトし、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）がオフ側にシフトする。そして、出力電圧（接続端子５０ａの電圧）が、最も高い４．５Ｖ（以下では、最大電圧ＶＨｉと表記する。）となる。
すなわち、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とは、逆に動作（プッシュプルの関係で動作）するように構成され、第１の電圧増幅部４３が出力する電圧（ベース電流）に依存して、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）のそれぞれの電流−電圧特性が変化する。そして、出力電圧は、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とのそれぞれに流れる電流が絶対値において同じになる電圧となる。
第２の増幅回路４６においても同様である。
なお、図８（ｂ）には、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）との電流−電圧特性が対称である場合を示している。ここでは、特性が揃っている。
この場合については、後述する。
図９は、第１の電圧増幅部４３および第２の電圧増幅部４４からの出力電圧を示す図である。
第１の電圧増幅部４３および第２の電圧増幅部４４は、周知の電圧増幅回路であり、互いに相反する電圧信号を出力する。すなわち、第１の電圧増幅部４３は、第１の磁気センサ４１からの出力電圧が大きくなるのに従って大きくなる電圧を出力するのに対して、第２の電圧増幅部４４は、第２の磁気センサ４２からの出力電圧が大きくなるのに従って小さくなる電圧を出力する。
図１０は、センサユニット５０の第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２と、操舵トルクＴとの関係を示す図である。
図１０においては、横軸に操舵トルクＴ、縦軸に第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２を示している。横軸は、操舵トルクＴが零の状態、言い換えれば、トーションバー１４０の捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクＴをマイナスとしている。
以上のように構成されたセンサユニット５０は、図１０に示すように、第１の電圧信号Ｔ１が示す第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｔ２が示す第２の電圧Ｖ２が、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏとの間で変化するように出力する。
図１０の実線で示すように、第１の電圧信号Ｔ１は、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加（トーションバー１４０の右方向への回転量が増加）するのに伴って電圧が上昇する特性を有する。すなわち、ステアリングホイールが右方向に回転すると第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１が上昇する。他方、図１０の破線で示すように、第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧信号Ｔ１と相反する出力特性（逆の出力特性、負の相関関係）を有し、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加するのに伴って電圧が低下する特性を有する。すなわち、ステアリングホイールが右方向に回転すると第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が低下する。
そして、中点では第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とが等しい電圧（以下、「中点電圧Ｖｃ」と称する場合がある）となるように構成されている。中点電圧Ｖｃは、例えば、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの中間の電圧（Ｖｃ＝（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）／２）である。
さらに、操舵トルクＴの変化に対する第１の電圧信号Ｔ１の変化の割合と第２の電圧信号Ｔ２の変化の割合（絶対値）は等しく、同じ操舵トルクＴを示す第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２を合計（加算）した合計電圧が常に予め定められた所定電圧（２Ｖｃ）となる特性を有する。
次に、ＥＣＵ１０について詳述する。
図１１は、ステアリング装置１００のＥＣＵ１０の概略構成図である。
ＥＣＵ１０には、上述したトルク検出装置２０からの出力信号、車速センサ（不図示）にて検出された車速が出力信号に変換された車速信号ｖ、電動モータ１６０の回転速度が出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓなどが入力される。
そして、ＥＣＵ１０は、トルク検出装置２０からの出力信号をトルク信号Ｔｄに変換する変換部２１０と、変換部２１０から出力されたトルク信号Ｔｄに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１６０が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部２２０と、目標電流算出部２２０が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部２３０とを有している。
また、ＥＣＵ１０は、トルク検出装置２０からの出力信号を基にトルク検出装置２０に故障が生じているか否かを診断する異常検出手段の一例としての故障診断部２４０を備えている。故障診断部２４０については後で詳述する。
変換部２１０は、トルク検出装置２０から出力された第１の信号の一例としての第１の電圧信号Ｔ１および第２の信号の一例としての第２の電圧信号Ｔ２からトルク検出装置２０に異常が生じていない場合には、第１の電圧信号Ｔ１を操舵トルクＴに応じたデジタル信号であるトルク信号Ｔｄに変換するとともに、変換したトルク信号Ｔｄを、目標電流算出部２２０へ向けて出力する。
目標電流算出部２２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部（不図示）と、電動モータ１６０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部（不図示）と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部（不図示）とを備えている。また、目標電流算出部２２０は、ベース電流算出部、イナーシャ補償電流算出部、ダンパー補償電流算出部などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部（不図示）と、トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部（不図示）を備えている。そして、目標電流算出部２２０は、変換部２１０から出力されたトルク信号Ｔｄに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１６０が供給するのに必要となる目標電流を算出する。
制御部２３０は、電動モータ１６０の作動を制御するモータ駆動制御部（不図示）と、電動モータ１６０を駆動させるモータ駆動部（不図示）と、電動モータ１６０に実際に流れる実電流Ｉｍ（不図示）を検出するモータ電流検出部（不図示）とを有している。
モータ駆動制御部は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流と、モータ電流検出部にて検出された電動モータ１６０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部（不図示）と、電動モータ１６０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部（不図示）とを有している。
モータ駆動部は、所謂インバータであり、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）（不図示）を備え、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１６０の駆動を制御する。
モータ電流検出部は、モータ駆動部に接続されたシャント抵抗（不図示）の両端に生じる電圧から電動モータ１６０に流れる実電流Ｉｍの値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓ（不図示）に変換して出力する。
上述したＥＣＵ１０の変換部２１０、目標電流算出部２２０、制御部２３０および故障診断部２４０は、電子部品が実装されたＥＣＵ用基板１１（図２、図３参照）にて構成される。ＥＣＵ用基板１１は、変換部２１０、故障診断部２４０、目標電流算出部２２０、モータ駆動制御部、モータ電流検出部などを構成する、マイクロコンピュータやその周辺機器が実装された制御基板１２（図２参照）と、モータ駆動部を構成する、電動モータ１６０を駆動制御するトランジスタなどが実装されたパワー基板１３（図２参照）と、を備えている。制御基板１２には、トルク検出装置２０のセンサユニット５０との接続線である上述した信号線５２が挿入される挿入孔１２ａ（図２参照）が形成されている。パワー基板１３には、電動モータ１６０に挿入されて電動モータ１６０の巻き線端子（不図示）に電気的に接続されるモータ端子１８が取り付けられている。
また、ＥＣＵ１０は、制御基板１２をギヤボックス１１０の第１部材１１１に取り付けるためのフレーム１４（図２参照）と、制御基板１２、パワー基板１３およびフレーム１４などを覆うカバー１５（図１参照）と、を備えている。
フレーム１４は、絶縁性樹脂によりインサート成形され、複数の導電線からなる配線パターンを有し、制御基板１２とパワー基板１３とを電気的に接続する。このフレーム１４には、自動車などの乗り物に搭載されるバッテリや、この乗り物に搭載される各種の機器とのネットワーク（ＣＡＮ）などに接続するための接続コネクタ１６が取り付けられている（図１，図２参照）。
次に、故障診断部２４０について説明する。
図１２は、トルク検出装置２０の故障検出範囲を示す図である。
センサユニット５０の回路などに固着故障が発生すると、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が、出力上限値や出力下限値に固着する。また、センサユニット５０に発生する信号異常故障には、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１が正常値より高い電圧で変化する故障と、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１が正常値より低い電圧で変化する故障と、第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化する故障と、第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化する故障とがある。
トルク検出装置２０が正常に作動している場合、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔは、常に所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）になる（図１２の実線参照）。
これに対して、センサユニット５０の回路などに固着故障が発生して、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が出力上限値に固着したり、信号異常故障が発生して、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化したりすると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも高くなる。他方、センサユニット５０の回路などに固着故障が発生して、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２が出力下限値に固着したり、信号異常故障が発生して、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化したりすると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも低くなる。
それゆえ、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔが、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）と異なる値である場合にトルク検出装置２０に故障が発生したと判断することができる。そこで、センサユニット５０に生じる誤差や脈動等による合計電圧Ｖｔの変動を考慮して、図１２に示すように、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より高い上限基準値ＶＨ以上の領域と、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より低い下限基準値ＶＬ以下の領域を故障検出範囲とする。そして、故障診断部２４０は、合計電圧Ｖｔが故障検出範囲内となった場合に、トルク検出装置２０に故障が発生したと判断する。
このようにして、故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２に基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定する。そして、故障診断部２４０は、トルク検出装置２０に故障が発生していると判定した場合には、目標電流算出部２２０に対してその旨の信号を出力する。目標電流算出部２２０は、トルク検出装置２０に故障が発生している旨の信号を取得した場合には電動モータ１６０に供給する目標電流を零とする。また、故障診断部２４０は、トルク検出装置２０に故障が発生していると判定した場合には、自動車に備えられて使用者にトルク検出装置２０に故障が生じていることを報知するためにウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させるとよい。
また、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、センサユニット５０が図７に示した構成であることから、第１の増幅回路４５の上流側の部位と第２の増幅回路４６の上流側の部位、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合にも故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能になっている。
例として、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合として、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合を考える。
図１３は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の電流の流れを示す図である。（ａ）は、操舵トルクＴがプラスの場合の電流の流れを示し、（ｂ）は、操舵トルクＴがマイナスの場合の電流の流れを示している。
図１３（ａ）に示すように、操舵トルクＴがプラスの場合、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）が作動するとともに、第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）が作動する。
図１３（ｂ）に示すように、操舵トルクＴがマイナスの場合、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）が作動するとともに、第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）が作動する。
いずれの場合も、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とを経由して電流が流れる。すなわち、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）にソース電流が流れ、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）にシンク電流が流れる。
この状態は、第１の増幅回路４５または第２の増幅回路４６のいずれかが動作している状態と同じである。
図８（ａ）に示したように、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）との電流−電圧特性が互いに異なっていると、“Ａ”と“−Ａ”とで示すように絶対値が同じ電流が流れる。図８（ａ）に示す場合においては、出力電圧が１．０Ｖになる。
図１４（ａ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを示す図である。図１４（ｂ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔを示す図である。
操舵トルクＴがプラスの場合、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）、短絡部位および第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）に電流が流れる。ゆえに、図１４（ａ）に示すように、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、正常時に第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２と等しくなる（図１０の操舵トルクＴが右方向参照）。
他方、操舵トルクＴがマイナスの場合、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）、短絡部位および第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）に電流が流れる。ゆえに、図１４（ａ）に示すように、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１４（ａ）に示す通り、正常時に第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と等しくなる（図１０の操舵トルクＴが左方向参照）。
それゆえ、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２を２倍した値となり、図１４（ｂ）に示す通りとなる。かかる場合、合計電圧Ｖｔは、故障検出範囲内となるため、故障診断部２４０が、トルク検出装置２０に故障が発生したと判断する。
このように、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、センサユニット５０内に短絡が生じた場合、および信号線５２間に短絡が生じた場合にも、故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能である。
本実施の形態では、図７に示したセンサユニット５０において、第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に応じた信号が第１の磁気センサ４１から出力される。第１の磁気センサ４１から出力された信号が第１の電圧増幅部４３で増幅される。
並行して、相対回転角度に応じた信号が第２の磁気センサ４２から出力される。第２の磁気センサ４２から出力された信号が第２の電圧増幅部４４で増幅される。このとき、第２の電圧増幅部４４から出力される信号（第２のセンサ信号）は、第１の電圧増幅部４３から出力される信号（第１のセンサ信号）とは相反する特性の信号となる。
そして、第１の電圧増幅部４３から出力される信号（第１のセンサ信号）が、第１の増幅回路４５に入力され、増幅されて第１の電圧信号Ｔ１が生成される。同様に、第２の電圧増幅部４４から出力される信号（第２のセンサ信号）が、第２の増幅回路４６に入力され、増幅されて第２の電圧信号Ｔ２が生成される。
そして、故障診断部２４０は、入力された第１の電圧信号Ｔ１または第２の電圧信号Ｔ２に基づいて、第１の電圧信号Ｔ１または第２の電圧信号Ｔ２の異常を検知する。
すなわち、本実施の形態では、相反する第１のセンサ信号と第２のセンサ信号との複数の信号に基づいて、故障対象物における故障を検知している。
一方、図８（ｂ）に示したように、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とが同じ電流−電圧特性を備えていると、電流が同じとなる出力電圧は、“Ｂ”および“−Ｂ”で示す中央値Ｖｃ（例えば、２．５Ｖ）となる。そして、この値は、第１の電圧増幅部４３の出力および／または第２の電圧増幅部４４の出力に依存しない。すなわち、操舵トルクＴに関わらず、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２が中央値Ｖｃに固定されてしまう。
このため、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２を２倍した値である２Ｖｃとなり、正常な状態と同じになってしまう。つまり、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間の短絡故障が検知できない。
本実施の形態におけるセンサユニット５０においては、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６のそれぞれにおいて組み合わされるハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）との電流−電圧特性を非対称にしている。すなわち、特性を揃えていない。
なお、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線上に抵抗を配置する構成を採用することにより短絡故障を検知することができるが、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線のインピーダンスが大きくなってしまい、ノイズの影響を受けやすくなる。しかし、本実施の形態におけるセンサユニット５０においては、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線上に抵抗を配置しないため、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線のインピーダンスが大きくならず、ノイズの影響を受け難い。
また、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６のそれぞれにおいて、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）と電源端子５０ｃとの間に抵抗を設ける構成、または、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とＧＮＤ端子５０ｄとの間に抵抗を設ける構成により短絡故障を検知することができるが、抵抗を設けたことにより、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６のそれぞれにおいて、出力信号の振幅が小さくなってしまう。すなわち、動作マージンが狭くなる。しかし、本実施の形態におけるセンサユニット５０においては、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）と電源端子５０ｃとの間およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とＧＮＤ端子５０ｄとの間に抵抗を設けない。このため、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６の出力信号の振幅が小さくなること、すなわち、動作マージンが狭くなることが抑制される。
さらに、本実施の形態では、抵抗を付加することを要しないため、コストが抑制される。
図１５は、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）およびローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の他の特性（変形例）を説明する図である。
ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）との電流−電圧特性が、図８に示した場合と逆に、あるベース電圧において、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）の電流が、ローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）に比べて大きい。
その他は同じであるので、以下では異なる点についてのみ説明する。
このように構成されたセンサユニット５０を有するステアリング装置１００においても、第１の増幅回路４５の上流側の部位と第２の増幅回路４６の上流側の部位、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合にも故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能になっている。
短絡故障の状態は、図１３（ａ）、（ｂ）に示したと同様である。
図１６（ａ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを示す図である。（ｂ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔを示す図である。
操舵トルクＴがプラスの場合、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）、短絡部位および第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）に電流が流れる。ゆえに、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１６（ａ）に示す通り、正常時に第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と等しくなる（図１０の操舵トルクＴが右方向参照）。
他方、操舵トルクＴがマイナスの場合、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）、短絡部位および第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）に電流が流れる。ゆえに、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１６（ａ）に示す通り、正常時に第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２と等しくなる（図１０の操舵トルクＴが左方向参照）。
それゆえ、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２を２倍した値となり、図１６（ｂ）に示す通りとなる。かかる場合、合計電圧Ｖｔは、故障検出範囲内となるため、故障診断部２４０が、トルク検出装置２０に故障が発生したと判断する。
このように、図１５に示す電流−電圧特性を備えるハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）とローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）とを備えるセンサユニット５０を有するステアリング装置１００においては、センサユニット５０内に短絡が生じた場合、および信号線５２間に短絡が生じた場合にも、故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能である。
なお、上記においては、第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６のそれぞれは、同じ特性を有しているとした。しかし、第１の増幅回路４５と第２の増幅回路４６とが異なる特性を有していてもよい。すなわち、第１の増幅回路４５におけるハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）及びローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）のそれぞれの特性の非対称性と、第２の増幅回路４６におけるハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）及びローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）のそれぞれの特性の非対称性とが同じであればよい。つまり、第１の増幅回路４５において、ハイサイドのトランジスタ（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）の電流がローサイドのトランジスタ（ｐｎｐバイポーラトランジスタ）の電流より大きい場合、第２の増幅回路４６においても、同じ関係が維持されればよい。
第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６は、それぞれがｎｐｎバイポーラトランジスタとｐｎｐバイポーラトランジスタとの組み合わせ（ペア）によって構成されているとした。バイポーラトランジスタの代わりに、電界効果トランジスタを用いてもよい。このとき、ｎｐｎバイポーラトランジスタの代わりにｐ型電界効果トランジスタを、ｐｎｐバイポーラトランジスタの代わりにｎ型電界効果トランジスタを用いればよい。
なお、図７に示したセンサユニット５０においては、第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段として、第１の磁気センサ４１および第１の電圧増幅部４３を備え、相対回転角度に応じた信号であって上記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段として、第２の磁気センサ４２および第２の電圧増幅部４４を備えている。そして、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは同じ値の電圧信号を出力し、第１の電圧増幅部４３および第２の電圧増幅部４４が互いに相反する電圧信号を出力する。しかしながら、かかる態様に限定されない。例えば、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とが、第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間の磁束密度が同じであるとしても互いに相反する電圧信号を出力し、第１の電圧増幅部４３と第２の電圧増幅部４４とは同じ電圧増幅回路であってもよい。
また、上記では、第１の電圧増幅部４３の出力する信号と、第２の電圧増幅部４４の出力する信号とが、相反する特性（反転した特性）であるとした。相反する特性の代わりに、振幅が異なる特性でもよく、中立電圧がオフセットを有する特性であってもよい。すなわち、互いに差異のある特性を有し、その差異に基づいて、故障検出対象に異常があることが検知できればよい。
また、図７に示したセンサユニット５０において、少なくとも第１の磁気センサ４１としてのホール素子と、第１の電圧増幅部４３と、第１の増幅回路４５とを含んでホールＩＣを構成し、第２の磁気センサ４２としてのホール素子と、第２の電圧増幅部４４と、第２の増幅回路４６とを含んでホールＩＣを構成してもよい。
なお、上記においては、センサユニット５０をトルクセンサとして用いたが、抵抗などの付加的部材を要しないことから、センサユニット５０を、装置内部、ハーネス、コネクタなどを故障検出対象として、信号線間の短絡などの検出に使用することができる。
１０…ＥＣＵ、２０…トルク検出装置、２１…磁石、３０…ヨーク、４０…磁気センサ、４１…第１の磁気センサ、４２…第２の磁気センサ、４３…第１の電圧増幅部、４４…第２の電圧増幅部、４５…第１の増幅回路、４６…第２の増幅回路、５０…センサユニット、１００…電動パワーステアリング装置

Claims (7)

  1. 互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされて構成され、故障検出対象から入力される第１のセンサ信号を増幅する第１の増幅回路と、
    互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされて構成され、前記故障検出対象から入力される前記第１のセンサ信号と異なる第２のセンサ信号を増幅する第２の増幅回路と、
    前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
    前記第１の増幅回路における前記一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、前記第２の増幅回路における前記他の一組の素子の各特性が当該一組の素子と同じ関係で非対称であることを特徴とする故障検出センサ回路。
  2. 前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号とは、前記故障検出対象から得られる互いに差異のある信号であって、前記異常検出手段は、当該差異に基づいて当該故障検出対象に異常があることを検知することを特徴とする請求項１に記載の故障検出センサ回路。
  3. 同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、
    互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、
    前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、
    互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、
    前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
    前記第１の増幅回路における前記一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、前記第２の増幅回路における前記他の一組の素子の各特性が当該一組の素子と同じ関係で非対称であることを特徴とする相対角度検出装置。
  4. 前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路は、プッシュプル回路であることを特徴とする請求項３に記載の相対角度検出装置。
  5. 前記異常検出手段は、前記第１の信号の値と前記第２の信号の値とを加算した値が予め定められた範囲外の値である場合に異常と判断することを特徴とする請求項３または４に記載の相対角度検出装置。
  6. 前記第１の出力手段および前記第２の出力手段は、前記２つの回転軸の前記相対回転角度に応じた電圧信号を出力するホール素子と、当該ホール素子が出力した電圧信号を増幅する電圧増幅回路と、を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の相対角度検出装置。
  7. 同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、
    互いに逆の動作をする一組の素子が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、
    前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、
    互いに逆の動作をする他の一組の素子が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、
    前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
    前記第１の増幅回路における前記一組の素子の各特性が非対称であり、かつ、前記第２の増幅回路における前記他の一組の素子の各特性が当該一組の素子と同じ関係で非対称であ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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