JP2017015613A

JP2017015613A - 磁歪式トルクセンサ、及びこれを備える電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2017015613A
Application number: JP2015134133A
Authority: JP
Inventors: 幸尋若桑; Yukihiro Wakaguwa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: JP6397375B2

Abstract

【課題】信頼性の高い磁歪式トルクセンサ等を提供する。
【解決手段】磁歪式トルクセンサ１８は、ピニオン軸１４に設けられる磁歪部と、前記磁歪部を囲むように配置される検出用コイル１８３ａ，１８３ｂ及びバイアスコイル１８２と、バイアスコイル１８２にバイアス電流を供給するバイアス電流回路１８４ａと、ピニオン軸１４に作用する操舵トルクを演算するトルク検出ＩＣ１８４ｃと、第１配線Ｕ１及び第２配線Ｕ２を有する給電配線と、第１配線Ｕ１に接続される第１コンデンサ１８４ｄと、第２配線Ｕ２に接続される第２コンデンサ１８４ｅと、第２配線Ｕ２に設けられ、トルク検出ＩＣ１８４ｃの起動時に、電源Ａから第２コンデンサ１８４ｅへの電力供給を遮断する第１スイッチング素子１８４ｆと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサ等に関する。

ステアリングホイールの操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサとして、例えば、以下に示す技術が知られている。すなわち、特許文献１には、磁歪膜を囲繞するように軸材に巻回される検出コイル及びバイアスコイルを有し、前記した検出コイルに交流成分電流を通電するとともに、バイアスコイルに直流成分電流を通電する磁歪式トルクセンサについて記載されている。

特開２０１４−２１９２１７号公報

特許文献１では、軸材に過大な捩じりトルクが加わった場合でも、磁歪膜に十分に大きなバイアス磁界を作用させることで、磁歪膜における磁気モーメントのヒステリシス特性を維持するようにしている。前記したバイアス磁界を発生させるバイアス電流や、トルク検出回路の駆動電流等の変動を抑制するために、静電容量の比較的大きいコンデンサをトルク検出回路の入力側に設けることが多い。

しかしながら、前記したように、静電容量の比較的大きいコンデンサを設けると、システムを起動（ＩＧ−ＯＮ）する際、コンデンサの充電に多くの時間を要したり、場合によっては、突入電流が流れてＥＣＵやコネクタに不具合が生じたりする可能性がある。また、システムを終了（ＩＧ−ＯＦＦ）した後も、コンデンサに蓄えられた電荷によってトルク検出回路がしばらく駆動するため、場合によっては、システムの誤動作が生じる可能性もある。

そこで、本発明は、信頼性の高い磁歪式トルクセンサ等を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するための手段として、本発明に係る磁歪式トルクセンサは、操舵トルクが作用するシャフトに設けられる磁歪部と、前記磁歪部を囲むように配置され、前記磁歪部の磁気特性の変化を検出するための検出用コイルと、前記磁歪部を囲むように配置され、前記磁歪部に作用するバイアス磁界を発生させるためのバイアスコイルと、前記バイアス磁界の発生源となるバイアス電流を前記バイアスコイルに供給するバイアス電流回路と、前記検出用コイルに流れる電流に基づいて、前記シャフトに作用する操舵トルクを演算する演算回路と、第１配線及び第２配線を有し、電源からの電力を、前記演算回路に前記第１配線を介して供給するとともに、前記バイアス電流回路に前記第１配線及び前記第２配線を介して供給する給電配線と、を備える磁歪式トルクセンサであって、前記第１配線に接続され、前記電源からの電荷を蓄電する第１蓄電手段と、前記第２配線に接続され、前記電源からの電荷を蓄電する第２蓄電手段と、前記第２配線に設けられ、前記演算回路の起動時に、前記電源から前記第２蓄電手段への電力供給を遮断する第１スイッチと、をさらに備えることを特徴とする。

このような構成によれば、演算回路の起動時に、電源から第１配線を介して第１蓄電手段が充電される。また、演算回路の起動時に、電源から第２蓄電手段への電力供給が、第１スイッチによって遮断される。したがって、第１蓄電手段及び第２蓄電手段の充電を並行して行う場合と比較して、第１蓄電手段の充電を短時間で行うことができ、演算回路の立ち上がりに要する時間を従来よりも短縮できる。また、演算回路の起動直後に流れる突入電流を抑制し、ひいては、信頼性の高い磁歪式トルクセンサを提供できる。

また、前記第２配線に接続され、前記演算回路の使用終了時に、前記第２蓄電手段に蓄電された電荷を放電するとともに、前記第１蓄電手段に蓄電された電荷を前記第１スイッチと協働して放電する第２スイッチを備えることが好ましい。

このような構成によれば、演算回路の使用終了時に、第２蓄電手段に蓄電された電荷が第２スイッチによって放電されるとともに、第１蓄電手段に蓄電された電荷が第１スイッチ及び第２スイッチによって放電される。つまり、第１蓄電手段の放電と、第２蓄電手段の放電と、が並行して行われる。したがって、静電容量の比較的大きい一つの蓄電手段の放電を行う従来技術と比較して、第１蓄電手段及び第２蓄電手段の放電を短時間で行い、演算回路における操舵トルクの演算処理を速やかに停止できる。これによって、使用終了後も演算回路が駆動し続けることを防止し、ひいては、演算回路の誤動作を防止できる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記した磁歪式トルクセンサを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、前記した磁歪式トルクセンサを備える電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明によれば、信頼性の高い磁歪式トルクセンサ等を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。磁歪式トルクセンサの説明図である。トルクセンサ回路の構成図である。システム起動時にトルク検出ＩＣが実行する処理を示すフローチャートである。システム起動時における第１スイッチング素子・第２スイッチング素子の状態、及び第１コンデンサ・第２コンデンサの電圧の変化を示すタイムチャートである。システム終了時にトルク検出ＩＣが実行する処理を示すフローチャートである。システム終了時における第１スイッチング素子・第２スイッチング素子の状態、及び第１コンデンサ・第２コンデンサの電圧の変化を示すタイムチャートである。

≪実施形態≫
＜電動パワーステアリング装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０の構成図である。
電動パワーステアリング装置１０は、運転者によって操舵されるステアリングホイール１１の操舵トルクと、モータ２１によって発生させる補助操舵トルクと、によって転舵輪Ｋを転舵する装置である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１と、ステアリング軸１２と、ユニバーサルジョイント１３ａ，１３ｂと、ピニオン軸１４（シャフト）と、ウォームホイールギア１５と、ラック軸１６と、タイロッド１７と、磁歪式トルクセンサ１８と、ＥＣＵ１９と、インバータ２０と、モータ２１と、ウォームギア２２と、を備えている。

ステアリングホイール１１は、運転者によって操舵される操向ハンドルである。
ステアリング軸１２は、ステアリングホイール１１に固定される軸部材である。
ユニバーサルジョイント１３ａ，１３ｂは、ステアリング軸１２とピニオン軸１４とを連結する自在継手である。

ピニオン軸１４は、その下部にピニオンギア１４ａが形成された軸部材である。ピニオン軸１４の上部・中間部・下部には軸受Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が設置され、これらの軸受Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３によってピニオン軸１４が回転自在に軸支されている。また、ステアリングホイール１１に作用する操舵トルクは、ステアリング軸１２及びユニバーサルジョイント１３ａ，１３ｂを介してピニオン軸１４に伝達される。
ウォームホイールギア１５は、ピニオン軸１４に同軸で固定され、後記するウォームギア２２に噛合している。

ラック軸１６は、ピニオンギア１４ａに噛合するラックギア１６ａが形成された軸部材であり、車幅方向に延びている。そして、ピニオン軸１４が回転すると、ラック軸１６が車幅方向に移動するようになっている。
タイロッド１７は、ラック軸１６の両端と、左右の転舵輪Ｋ（前輪）のナックルアーム（図示せず）と、を連結するものである。そして、ラック軸１６が車幅方向に移動すると、前記したナックルアームを介して、転舵輪Ｋの舵角が変化するようになっている。

磁歪式トルクセンサ１８は、ピニオン軸１４に作用する操舵トルクを検出するセンサであり、ピニオン軸１４に設置されている。磁歪式トルクセンサ１８は、互いに異なる向きの磁気異方性が付与された磁歪膜１８１ａ，１８１ｂ（磁歪部）と、この磁歪膜１８１ａ，１８１ｂを囲むように配置されたバイアスコイル１８２及び検出用コイル１８３ａ，１８３ｂと、操舵トルクを検出（演算）するトルクセンサ回路１８４と、を備えている。磁歪式トルクセンサ１８の詳細については後記するが、操舵トルクの向き・大きさを示す信号が、トルクセンサ回路１８４からＥＣＵ１９に出力される。

ＥＣＵ１９は、トルクセンサ回路１８４から入力される信号や、車速センサ（図示せず）の検出値等に基づいて、モータ２１を駆動するための目標アシスト電流を算出する機能を有している。例えば、操舵トルクが大きくなるにつれて目標アシスト電流が大きな値に設定され、また、車速が大きくなるにつれて目標アシスト電流が小さな値に設定される。

また、ＥＣＵ１９は、インバータ２０に設置された電流センサＦの検出値と、モータ２１に設置された回転速度センサＧの検出値と、に基づいて、周知の回転座標系における実電流値を算出する機能も有している。そして、ＥＣＵ１９は、前記した実電流値を目標アシスト電流に近づけるようにＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation）を生成し、このＰＷＭ信号をインバータ２０に出力する。

インバータ２０は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器であり、複数のスイッチング素子（図示せず）を備えている。そして、ＥＣＵ１９から入力されるＰＷＭ信号によってスイッチング素子のオン／オフが切り替わり、モータ２１に所定の交流電力が供給されるようになっている。
モータ２１は、転舵輪Ｋを転舵するための補助操舵力を発生させる電動機であり、前記した交流電力によって駆動する。
ウォームギア２２は、モータ２１で発生したトルクをウォームホイールギア１５に伝達するギアであり、モータ２１の回転軸に固定されている。そして、モータ２１が駆動することによって、モータ２１のトルクが、ウォームギア２２及びウォームホイールギア１５を介してピニオン軸１４に伝達され、転舵輪Ｋが転舵される。

＜磁歪式トルクセンサの構成＞
図２は、磁歪式トルクセンサ１８の説明図である。なお、図２に示すバイアス電流回路１８４ａ、コイル励磁回路１８４ｂ、及びトルク検出ＩＣ１８４ｃ（演算回路）は、図１に示すトルクセンサ回路１８４に含まれる。

また、図２では図示を省略したが、ピニオン軸１４には、前記した磁歪膜１８１ａ，１８１ｂ（図１参照）が設けられている。この磁歪膜１８１ａ，１８１ｂは、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系の磁歪材を、めっき法によってピニオン軸１４の周壁面に設けたものである。なお、磁歪膜１８１ａ，１８１ｂを構成する磁歪材は、Ｆｅ−Ｃｏ合金やＳｍ−Ｆｅ合金であってよい。また、溶射法、スパッタ法、蒸着法、接着法等によって磁歪膜１８１ａ，１８１ｂを設けてもよい。

これらの磁歪膜１８１ａ，１８１ｂには、例えば、高周波誘導加熱によって、互いに異なる向きの磁気異方性が付与されている。そして、ピニオン軸１４に操舵トルクが作用することで、磁歪膜１８１ａ，１８１ｂの透磁率（磁気特性）が変化するようになっている。

図２に示すバイアスコイル１８２は、磁歪膜１８１ａ，１８１ｂに作用するバイアス磁界を発生させるためのコイルである。バイアスコイル１８２は、磁歪膜１８１ａ，１８１ｂに設置される円筒状のボビンＢ１（図１参照）に巻回され、磁歪膜１８１ａ，１８１ｂを囲むように配置されている。このバイアスコイル１８２に直流のバイアス電流を流すことで、磁歪膜１８１ａの各磁気モーメントの向きが揃うとともに、磁歪膜１８１ａが磁気的な飽和状態（飽和磁化、飽和磁束密度）に近づく。なお、他方の磁歪膜１８１ｂについても、同様のことがいえる。これによって、後記する検出用コイル１８３ａのインダクタンスが磁歪膜１８１ａの磁束によって変化しやすくなるとともに、検出用コイル１８３ｂのインダクタンスが磁歪膜１８１ｂの磁束によって変化しやすくなる。したがって、ピニオン軸１４に作用する操舵トルクを、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに流れる電流に基づいて高精度で検出できる。

バイアス電流回路１８４ａは、バイアス磁界の発生源となるバイアス電流をバイアスコイル１８２に供給する回路である。図２に示す例では、バイアス電流回路１８４ａは、スイッチング素子Ｓ１と、還流ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、オペアンプＭ１と、コンデンサＣ１と、を備えている。

スイッチング素子Ｓ１のコレクタ端子は、バイアスコイル１８２の一端ｍに接続されるとともに、抵抗Ｒ１１及び還流ダイオードＤ１を介して、バイアスコイル１８２の他端ｎに接続されている。スイッチング素子Ｓ１のエミッタ端子は、抵抗Ｒ１２を介して接地されている。スイッチング素子Ｓ１のベース端子は、抵抗Ｒ１３を介して、オペアンプＭ１の出力側に接続されている。

オペアンプＭ１の非反転入力端子（＋）は、コンデンサＣ１の正側に接続されるとともに、抵抗Ｒ１４を介してトルク検出ＩＣ１８４ｃに接続されている。オペアンプＭ１の反転入力端子（−）は、スイッチング素子Ｓ１のエミッタ端子に接続されている。そして、スイッチング素子Ｓ１のベース・エミッタ間に直流電圧もしくは矩形波状の電圧が印加され、そのデューティに対応する大きさの直流電流がバイアスコイル１８２に流れるようになっている。
なお、図２に示す第２コンデンサ１８４ｅ、第２スイッチング素子１８４ｈ、及び抵抗１８４ｉについては後記する。

図２に示す検出用コイル１８３ａは、磁歪膜１８１ａ（図１参照）の磁気特性の変化を検出するためのコイルである。図２に示す例では、バイアスコイル１８２の径方向外側に設置される円筒状のボビンＢ２（図１参照）に検出用コイル１８３ａが巻回され、磁歪膜１８１ａを囲むように配置されている。他方の検出用コイル１８３ｂも同様に、磁歪膜１８１ｂを囲むように配置されている。なお、バイアスコイル１８２、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂ、ボビンＢ１，Ｂ２等は、ハウジング（図示せず）に収容されている。

図２に示すコイル励磁回路１８４ｂは、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに交流電流を流すことによって、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂを励磁する回路である。図２に示す例では、コイル励磁回路１８４ｂは、スイッチング素子Ｓ２と、還流ダイオードＤ２と、を備えている。

スイッチング素子Ｓ２のコレクタ端子は、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂの一端ｐに接続されるとともに、還流ダイオードＤ２等を介して電源（図２では電圧Ｖ_ＣＣと表記）に接続されている。スイッチング素子Ｓ２のエミッタ端子は、接地されている。そして、スイッチング素子Ｓ２のベース・エミッタ間に矩形波状の電圧Ｖ_ＥＸが印加されることで、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに所定の交流電流が流れるようになっている。

なお、ピニオン軸１４に操舵トルクが作用して磁歪膜１８１ａ，１８１ｂの透磁率が変化すると、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂのインダクタンスが変化し、さらに、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに流れる電流が変化する。前記した電流の変化に基づき、次に説明するトルク検出ＩＣ１８４ｃにおいて、操舵トルクが演算される。

トルク検出ＩＣ１８４ｃは、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに流れる電流に基づいて、ピニオン軸１４に作用する操舵トルクを演算する回路である。図２に示す例では、トルク検出ＩＣ１８４ｃは、ダンピング抵抗Ｒ３，Ｒ４と、ボトムホールド回路Ｈ３，Ｈ４と、オペアンプＪと、を備えている。
一方のボトムホールド回路Ｈ３の入力側は、検出用コイル１８３ａの他端ｑａに接続されるとともに、ダンピング抵抗Ｒ３を介して電源（図２では電圧Ｖ_ＣＣと表記）に接続されている。他方のボトムホールド回路Ｈ４の入力側は、検出用コイル１８３ｂの他端ｑｂに接続されるとともに、ダンピング抵抗Ｒ４を介して電源（図２では電圧Ｖ_ＣＣと表記）に接続されている。

ボトムホールド回路Ｈ３，Ｈ４の出力側は、オペアンプＪに接続されるとともに、ＥＣＵ１９にも接続されている。そして、ボトムホールド回路Ｈ３，Ｈ４によってホールドされたボトム電圧の差分をオペアンプＪによって増幅し、増幅後の値Ｖ_ＪをＥＣＵ１９に出力するようになっている。この値Ｖ_Ｊは、操舵トルクの向き・大きさを示す値として、ＥＣＵ１９において、モータ２１の目標アシスト電流を算出する際に用いられる。ボトムホールド回路Ｈ３，Ｈ４からＥＣＵ１９に出力される値Ｖ３，Ｖ４は、例えば、磁歪式トルクセンサ１８の異常の有無の判定に用いられる。

なお、バイアス電流回路１８４ａ、コイル励磁回路１８４ｂ、及びトルク検出ＩＣ１８４ｃの構成は、図２に示す例に限定されない。例えば、トルク検出ＩＣ１８４ｃにおいて、周知の位相差方式で操舵トルクを検出するようにしてもよい。

図３は、トルクセンサ回路１８４の構成図である。
トルクセンサ回路１８４は、前記したバイアス電流回路１８４ａ、コイル励磁回路１８４ｂ、及びトルク検出ＩＣ１８４ｃの他に、第１配線Ｕ１（給電配線）と、第２配線Ｕ２（給電配線）と、第１コンデンサ１８４ｄ（第１蓄電手段）と、第２コンデンサ１８４ｅ（第２蓄電手段）と、第１スイッチング素子１８４ｆ（第１スイッチ）と、第２スイッチング素子１８４ｈ（第２スイッチ）と、抵抗１８４ｇ，１８４ｉと、を備えている。

第１配線Ｕ１は、トルク検出ＩＣ１８４ｃと電源Ａとを接続する給電配線である。
第２配線Ｕ２は、自身及び第１配線Ｕ１（一部）を介して、バイアス電流回路１８４ａと電源Ａとを接続する給電配線である。すなわち、前記した第２配線Ｕ２の一端はバイアス電流回路１８４ａに接続され、第２配線Ｕ２の他端は第１配線Ｕ１に接続されている。なお、図３に示すコネクタＮは、トルクセンサ回路１８４とＥＣＵ１９とを接続するとともに、トルクセンサ回路１８４と電源Ａとを接続するものである。

第１コンデンサ１８４ｄは、バイアス電流回路１８４ａやトルク検出ＩＣ１８４ｃに印加される電圧の変動を抑制するためのコンデンサである。第１コンデンサ１８４ｄの正側は第１配線Ｕ１に接続され、負側は接地されている。なお、従来技術において単独で蓄電機能を担っていたコンデンサ（図示せず）よりも、第１コンデンサ１８４ｄの静電容量を小さくすることが好ましい。静電容量の不足分は、第２コンデンサ１８４ｅによって補われるからである。

第２コンデンサ１８４ｅも、第１コンデンサ１８４ｄと同様に、バイアス電流回路１８４ａやトルク検出ＩＣ１８４ｃに印加される電圧の変動を抑制するためのコンデンサである。第２コンデンサ１８４ｅの正側は第２配線Ｕ２に接続され、負側は接地されている。ちなみに、第１コンデンサ１８４ｄ及び第２コンデンサ１８４ｅは、一方の静電容量が他方の静電容量よりも大きくてもよいし、また、静電容量が同一であってもよい。

第１スイッチング素子１８４ｆは、第２配線Ｕ２に設けられ、トルク検出ＩＣ１８４ｃの起動時に、電源Ａから第２コンデンサ１８４ｅへの電力供給を遮断する機能を有している。第１スイッチング素子１８４ｆのコレクタ端子は、第２配線Ｕ２（一部）を介してバイアス電流回路１８４ａに接続されている。第１スイッチング素子１８４ｆのエミッタ端子は、第２配線Ｕ２（一部）及び第１配線Ｕ１（一部）を介して電源Ａに接続されるとともに、トルク検出ＩＣ１８４ｃにも接続されている。第１スイッチング素子１８４ｆのベース端子は、トルク検出ＩＣ１８４ｃに接続されている。そして、ベース・エミッタ間の電圧（つまり、トルク検出ＩＣ１８４ｃからの信号）によって、第１スイッチング素子１８４ｆのオン／オフが切り替わるようになっている。

抵抗１８４ｇは、第１スイッチング素子１８４ｆのベース・エミッタ間の電圧を確保するための抵抗であり、第１スイッチング素子１８４ｆのベース端子及びエミッタ端子に接続されている。

第２スイッチング素子１８４ｈは、トルク検出ＩＣ１８４ｃの使用終了時に、第２コンデンサ１８４ｅに蓄電された電荷を放電するとともに、第１コンデンサ１８４ｄに蓄電された電荷を第１スイッチング素子１８４ｆと協働して放電する機能を有している。第２スイッチング素子１８４ｈのコレクタ端子は、第２配線Ｕ２に接続されている。第２スイッチング素子１８４ｈのエミッタ端子は、抵抗１８４ｉを介して接地されている。第２スイッチング素子１８４ｈのベース端子は、トルク検出ＩＣ１８４ｃに接続されている。そして、ベース・エミッタ間の電圧（つまり、トルク検出ＩＣ１８４ｃからの信号）によって、第２スイッチング素子１８４ｈのオン／オフが切り替わるようになっている。

抵抗１８４ｉは、第１コンデンサ１８４ｄ及び第２コンデンサ１８４ｅを放電するための抵抗であり、第２スイッチング素子１８４ｈのエミッタ端子に接続されている。

＜トルク検出ＩＣの処理：起動時＞
図４は、システム起動時にトルク検出ＩＣ１８４ｃが実行する処理を示すフローチャートである（適宜、図３も参照）。なお、「ＳＴＡＲＴ」時には、イグニッションスイッチＩＧ（図示せず）がオフになっているものとする。
ステップＳ１０１においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、イグニッションスイッチＩＧがオンに切り替えられたか否かを判定する。なお、イグニッションスイッチＩＧのオン／オフを示す信号は、ＥＣＵ１９を介してトルク検出ＩＣ１８４ｃに入力される。

ステップＳ１０１においてイグニッションスイッチＩＧがオンに切り替えられた場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃの処理はステップＳ１０２に進む。一方、イグニッションスイッチＩＧがオンに切り替えられていない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃはステップＳ１０１の処理を繰り返す。
ステップＳ１０２においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、第１スイッチング素子１８４ｆ（ＳＷ１）をオフ状態にするとともに、第２スイッチング素子１８４ｈ（ＳＷ２）もオフ状態にする。

図５は、システム起動時における第１スイッチング素子１８４ｆ・第２スイッチング素子１８４ｈの状態、及び第１コンデンサ１８４ｄ・第２コンデンサ１８４ｅの電圧の変化を示すタイムチャートである。
図５の時刻ｔ０においてイグニッションスイッチＩＧがオンに切り替えられた直後に（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、電源Ａと各機器とを接続／遮断するコンタクタ（図示せず）が接続状態に切り替えられる。その結果、第１配線Ｕ１を介して第１コンデンサ１８４ｄに電荷が供給され、第１コンデンサ１８４ｄが速やかに充電される（図５（ｃ）の満充電の電圧Ｖ１_Ａを参照）。次に説明するように、第１スイッチング素子１８４ｆは、イグニッションスイッチＩＧがオンに切り替えられてから所定時間Δｔが経過するまではオフ状態で維持される（Ｓ１０２、図５（ａ）参照）。したがって、前記した所定時間Δｔが経過するまでは、第２コンデンサ１８４ｅは充電されない（図５（ｄ）参照）。

ちなみに、第２コンデンサ１８４ｅが充電されていない状態でも、トルク検出ＩＣ１８４ｃ及びコイル励磁回路１８４ｂには電力供給されるため、操舵トルクに応じてモータ２１を駆動することが可能である。バイアス電流回路１８４ａが駆動しなくても、磁歪膜１８１ａ，１８１ｂには磁気異方性が付与されているため、検出精度が若干劣るものの、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに流れる電流に基づいて操舵トルクを検出できるからである。

また、前記したように、第１コンデンサ１８４ｄとして静電容量の比較的小さいものを用いることで、第１コンデンサ１８４ｄを短時間で充電できる。したがって、システムの立上がりに要する時間を従来よりも短縮できる。また、起動直後に流れる突入電流を抑制し、ひいてはトルクセンサ回路１８４やＥＣＵ１９に不具合が発生することを防止できる。

再び、図４に戻って説明を続ける。
ステップＳ１０２の処理を行った後、ステップＳ１０３においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、起動時（Ｓ１０１：Ｙｅｓ、図５の時刻ｔ０）から所定時間Δｔが経過したか否かを判定する。この所定時間Δｔは、第１スイッチング素子１８４ｆを起動時からオフ状態で維持する時間であり、第１コンデンサ１８４ｄが満充電になる時間（図５（ｃ）の電圧Ｖ１_Ａに達するまでの時間）よりも長くなるように設定されている。
ステップＳ１０３において起動時から所定時間Δｔが経過した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃの処理はステップＳ１０４に進む。一方、起動時から所定時間Δｔが経過していない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃの処理はステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０４においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、第１スイッチング素子１８４ｆ（ＳＷ１）をオンに切り替え（図５（ａ）参照）、第２スイッチング素子１８４ｈ（ＳＷ２）をオフ状態で維持する（図５（ｂ）参照）。これによって、電源Ａから第１配線Ｕ１及び第２配線Ｕ２を介して第２コンデンサ１８４ｅに電荷が供給され、第２コンデンサ１８４ｅが充電される（図５（ｄ）の満充電の電圧Ｖ２_Ａを参照）。その結果、コイル励磁回路１８４ｂによってバイアス磁界を発生させ、前記したように、操舵トルクを高精度で検出できる。

なお、図４では省略したが、ステップＳ１０４の処理を行った後、トルク検出ＩＣ１８４ｃは、検出用コイル１８３ａ，１８３ｂに流れる電流に基づいて操舵トルクを検出（演算）し、その検出結果をＥＣＵ１９に出力する。

＜トルク検出ＩＣの処理：終了時＞
図６は、システム終了時にトルク検出ＩＣ１８４ｃが実行する処理を示すフローチャートである（適宜、図３も参照）。なお、「ＳＴＡＲＴ」時には、イグニッションスイッチＩＧ（図示せず）がオンになっており、第１スイッチング素子１８４ｆはオン状態、第２スイッチング素子１８４ｈはオフ状態であるものとする。

ステップＳ２０１においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、イグニッションスイッチＩＧがオフに切り替えられたか否かを判定する。イグニッションスイッチＩＧがオフに切り替えられた場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃの処理はステップＳ２０２に進む。一方、イグニッションスイッチＩＧがオフに切り替えられていない場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃはステップＳ２０１の処理を繰り返す。

ステップＳ２０２においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、第１スイッチング素子１８４ｆ（ＳＷ１）をオン状態で維持するとともに、第２スイッチング素子１８４ｈ（ＳＷ２）をオフからオンに切り替える。

図７は、システム終了時における第１スイッチング素子１８４ｆ・第２スイッチング素子１８４ｈの状態、及び第１コンデンサ１８４ｄ・第２コンデンサ１８４ｅの電圧の変化を示すタイムチャートである。
図７に示す例では、イグニッションスイッチＩＧがオフに切り替えられた時刻ｔ１において（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、第２スイッチング素子１８４ｈがオフからオンに切り替えられている（Ｓ２０２、図７（ｂ）参照）。これによって、第２コンデンサ１８４ｅに蓄電されていた電荷が、第２配線Ｕ２及び第２スイッチング素子１８４ｈを介して放電される（図７（ｄ）参照）。

また、第１コンデンサ１８４ｄに蓄電されていた電荷が、第１配線Ｕ１、第１スイッチング素子１８４ｆ、第２配線Ｕ２、及び第２スイッチング素子１８４ｈを介して放電される（図７（ｃ）参照）。つまり、第１スイッチング素子１８４ｆ及び第２スイッチング素子１８４ｈが協働することで、第１コンデンサ１８４ｄの放電が行われる。このように第１コンデンサ１８４ｄからの放電と、第２コンデンサ１８４ｅからの放電と、が並行して行われるため（図７（ｃ）、（ｄ）参照）、静電容量の比較的大きな一つのコンデンサを用いる従来技術に比べて、放電に要する時間を大幅に短縮できる。

図６のステップＳ２０３においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、第１コンデンサ１８４ｄの電圧Ｖが所定値Ｖ１_Ｂ以下になったか否かを判定する。前記した所定値Ｖ１_Ｂは、トルク検出ＩＣ１８４ｃのリセット処理（Ｓ２０４）を開始するか否かの判定基準となる閾値である。
ステップＳ２０３において第１コンデンサ１８４ｄの電圧Ｖが所定値Ｖ１_Ｂ以下になった場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃの処理はステップＳ２０４に進む。一方、第１コンデンサ１８４ｄの電圧Ｖが所定値Ｖ１_Ｂ以下になっていない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、トルク検出ＩＣ１８４ｃの処理はステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０４においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、リセット処理を行う。
ステップＳ２０５においてトルク検出ＩＣ１８４ｃは、第１スイッチング素子１８４ｆ及び第２スイッチング素子１８４ｈをオフにする（図７（ａ）、（ｂ）参照）。なお、トルク検出ＩＣ１８４ｃにてリセット処理が行われた後は、ＥＣＵ１９やトルクセンサ回路１８４の抵抗成分によって、第１コンデンサ１８４ｄ及び第２コンデンサ１８４ｅの放電が緩やかに進む（図７（ｃ）、（ｄ）参照）。
ステップＳ２０５の処理を行った後、トルク検出ＩＣ１８４ｃは処理を終了する（ＥＮＤ）。

＜効果＞
本実施形態では、システム起動時において、トルク検出ＩＣ１８４ｃが、第１コンデンサ１８４ｄの充電を行った後（Ｓ１０２）、第１スイッチング素子１８４ｆをオンに切り替えて（Ｓ１０４）、第２コンデンサ１８４ｅの充電を行う。このように第１コンデンサ１８４ｄ及び第２コンデンサ１８４ｅの充電を順次に行うことで、前記したように、システムの立上がりに要する時間を短縮できる。また、第１コンデンサ１８４ｄとして静電容量が比較的小さいものを用いることで、起動直後に流れる突入電流を抑制し、ひいてはトルクセンサ回路１８４等に不具合が生じることを防止できる。

また、電源電圧が変動したり、電気的な接触不良等に伴う瞬断が生じたりした場合でも、第１コンデンサ１８４ｄ及び第２コンデンサ１８４ｅの充放電によって、操舵トルクの検出値の変動（誤検出）を抑制できる。第２コンデンサ１８４ｅを設けることで、第１コンデンサ１８４ｄとともに十分な静電容量を確保できるからである。したがって、前記した事態が生じた場合でも、運転者の意図しない転舵が行われることを防止できる。

また、システム終了時において、第１コンデンサ１８４ｄの放電と、第２コンデンサ１８４ｅの放電と、が並行して行われる（Ｓ２０２）。なお、静電容量の大きな一つのコンデンサの放電を行う従来技術では、コンデンサに充電された電荷によってトルク検出ＩＣ１８４ｃがしばらく駆動するため、場合によっては、異常発生の誤報知等の不具合を生じる可能性があった。これに対して本実施形態では、第１コンデンサ１８４ｄ及び第２コンデンサ１８４ｅの放電が従来よりも速やかに行われるため、前記した不具合が生じるおそれはほとんどない。このように本実施形態によれば、信頼性の高い磁歪式トルクセンサ１８及び電動パワーステアリング装置１０を提供できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る電動パワーステアリング装置１０等について実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、実施形態では、バイアスコイル１８２の径方向外側に検出用コイル１８３ａ，１８３ｂを配置する構成について説明したが（図２参照）、これに限らない。すなわち、バイアスコイル１８２の径方向内側に検出用コイル１８３ａ，１８３ｂを配置してもよい。

また、実施形態では、ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置１０について説明したが、これに限らない。例えば、周知のコラムアシスト式、ラックアシスト式、又はステア・バイ・ワイヤ式の電動パワーステアリング装置についても、実施形態を適用できる。

また、実施形態で説明した構成（図３参照）から第２スイッチング素子１８４ｈ及び抵抗１８４ｉを省略してもよい。このような構成でも、起動時に実施形態と同様の処理（図４参照）を行うことで、システムの立上がりに要する時間を短縮できるとともに、起動直後に流れる突入電流を抑制できる。
また、実施形態では、第１スイッチング素子１８４ｆ（図３参照）及び第２スイッチング素子１８４ｈ（図３参照）としてトランジスタを用いる例について説明したが、これに限らない。すなわち、第１スイッチング素子１８４ｆ及び第２スイッチング素子１８４ｈとして、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いてもよい。

１０電動パワーステアリング装置
１４ピニオン軸（シャフト）
１８磁歪式トルクセンサ
１８１ａ，１８１ｂ磁歪膜（磁歪部）
１８２バイアスコイル
１８３ａ，１８３ｂ検出用コイル
１８４トルクセンサ回路
１８４ａバイアス電流回路
１８４ｂコイル励磁回路
１８４ｃトルク検出ＩＣ（演算回路）
１８４ｄ第１コンデンサ（第１蓄電手段）
１８４ｅ第２コンデンサ（第２蓄電手段）
１８４ｆ第１スイッチング素子（第１スイッチ）
１８４ｈ第２スイッチング素子（第２スイッチ）
Ａ電源
Ｕ１第１配線（給電配線）
Ｕ２第２配線（給電配線）

Claims

操舵トルクが作用するシャフトに設けられる磁歪部と、
前記磁歪部を囲むように配置され、前記磁歪部の磁気特性の変化を検出するための検出用コイルと、
前記磁歪部を囲むように配置され、前記磁歪部に作用するバイアス磁界を発生させるためのバイアスコイルと、
前記バイアス磁界の発生源となるバイアス電流を前記バイアスコイルに供給するバイアス電流回路と、
前記検出用コイルに流れる電流に基づいて、前記シャフトに作用する操舵トルクを演算する演算回路と、
第１配線及び第２配線を有し、電源からの電力を、前記演算回路に前記第１配線を介して供給するとともに、前記バイアス電流回路に前記第１配線及び前記第２配線を介して供給する給電配線と、を備える磁歪式トルクセンサであって、
前記第１配線に接続され、前記電源からの電荷を蓄電する第１蓄電手段と、
前記第２配線に接続され、前記電源からの電荷を蓄電する第２蓄電手段と、
前記第２配線に設けられ、前記演算回路の起動時に、前記電源から前記第２蓄電手段への電力供給を遮断する第１スイッチと、をさらに備えること
を特徴とする磁歪式トルクセンサ。
前記第２配線に接続され、前記演算回路の使用終了時に、前記第２蓄電手段に蓄電された電荷を放電するとともに、前記第１蓄電手段に蓄電された電荷を前記第１スイッチと協働して放電する第２スイッチを備えること
を特徴とする請求項１に記載の磁歪式トルクセンサ。
請求項１又は請求項２に記載の磁歪式トルクセンサを備えること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。