JP2019207203A - 回転検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常発生後に適切に正常復帰可能な回転検出装置、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。【解決手段】信号取得部１７１、２７１は、センサ部１３０、２３０から機械角θｍ１、θｍ２およびカウント値ＴＣ１、ＴＣ２を取得する。絶対角演算部１７２、２７２は、機械角θｍ１、θｍ２およびカウント値ＴＣ１、ＴＣ２に基づいて絶対角θａ１、θａ２を演算する。異常判定部１７５、２７５は、絶対角θａ１、θａ２の異常を判定する。絶対角演算部１７２は、絶対角θａ１に異常が生じた場合、異常検出前の値である絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄを保持する。絶対角θａ１の異常が解消された場合、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算後、正常時の絶対角演算に復帰する。これにより、一時的な異常発生後、適切に正常復帰させることができる。【選択図】 図５

Description

本発明は、回転検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、モータの回転に伴って変化する情報を検出する回転角検出装置が知られている。例えば特許文献１では、回転角センサにて演算された回転角に係る情報および回転回数に係る情報を制御部に送信し、制御部にて回転角および回転回数に基づいてステアリング角度を演算している。

特許第５９５８５７２号公報

ところで、回転角センサと制御部との間の通信異常やノイズにより、一時的な異常が検出され、その後、正常に戻ることがある。特許文献１では、異常検出後、正常復帰させる場合については、何ら言及されていない。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、異常発生後に適切に正常復帰可能な回転検出装置、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ことにある。

本発明の回転検出装置は、センサ部（１３０、２３０）と、制御部（１７０、２７０）と、を備える。センサ部は、モータ（８０）の回転を検出し、１回転中における回転角度に係る第１回転情報、および、モータの回転回数に係る第２回転情報を出力する。

制御部は、信号取得部（１７１、２７１）、絶対角演算部（１７２、２７２）、異常判定部（１７５、２７５）、および、通信部（１７９、２７９）を有する。信号取得部（１７１、２７１）、および、絶対角演算部（１７２、２７２）を有する。信号取得部は、センサ部から第１回転情報および第２回転情報を取得する。絶対角演算部は、第１回転情報および第２回転情報に基づいて基準位置からの回転量である絶対角を演算する。異常判定部は、絶対角の異常を判定する。通信部は、絶対角に係る絶対角情報を送受信可能である。

絶対角演算部は、自系統絶対角に異常が生じた場合、異常検出前の値を保持する。絶対角の異常が解消されて正常復帰する場合、復帰時絶対角を演算後、正常時の絶対角演算に復帰する。これにより、一時的な異常発生後、適切に正常復帰させることができる。

第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。 第１実施形態による駆動装置の断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 第１実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。 第１実施形態による制御部を示すブロック図である。 第１実施形態による機械角および絶対角を説明するタイムチャートである。 第１実施形態による確定領域および不定領域を説明する説明図である。 第１実施形態による絶対角演算処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態による異常時処置および復帰処置を説明するタイムチャートである。 第２実施形態による異常時処置および復帰処置を説明するタイムチャートである。 第３実施形態による異常時処置および復帰処置を説明するタイムチャートである。 第４実施形態による異常時処置および復帰処置を説明するタイムチャートである。 第５実施形態による異常時処置および復帰処置を説明するタイムチャートである。

（第１実施形態）
以下、回転検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、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。

図１に示すように、第１実施形態による回転検出装置としてのＥＣＵ１０は、回転電機としてのモータ８０とともに、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、第１トルク検出部１９４および第２トルク検出部２９４を有する。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、モータ８０およびＥＣＵ１０を有する駆動装置４０、ならびに、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応する。

図２および図３に示すように、モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、バッテリ１９１、２９１から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、ロータ８６０およびステータ８４０を有する。

モータ８０は、巻線組としての第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は、電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角を３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができる。さらにまた、位相差通電により、電流が平均化されるため、騒音、振動のキャンセルメリットを最大化することができる。また、発熱についても平均化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を平均化できる。

以下、第１モータ巻線１８０の駆動制御に係る第１駆動回路１２０、第１センサ部１３０および第１制御部１７０等の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２モータ巻線２８０の駆動制御に係る第２駆動回路２２０、第２センサ部２３０および第２制御部２７０等の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。また、第１系統Ｌ１に係る構成を主に１００番台で付番し、第２系統Ｌ２に係る構成を主に２００番台で付番する。また、第１系統Ｌ１および第２系統Ｌ２において、同様の構成には、下２桁が同じとなるように付番する。以下適宜、「第１」を添え字の「１」、「第２」を添え字の「２」として記載する。

駆動装置４０は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」であるが、モータ８０とＥＣＵ１０とは別途に設けられていてもよい。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。

モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。

シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、検出対象としてのマグネット８７５が設けられる。

ハウジング８３０は、リアフレームエンド８３７を含む有底筒状のケース８３４、および、ケース８３４の開口側に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。ケース８３４とフロントフレームエンド８３８とは、ボルト等により互いに締結されている。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出され、基板４７０に接続される。

ＥＣＵ１０は、カバー４６０、カバー４６０に固定されているヒートシンク４６５、ヒートシンク４６５に固定されている基板４７０、および、基板４７０に実装される各種の電子部品等を備える。

カバー４６０は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ＥＣＵ１０の内部への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー４６０は、カバー本体４６１、および、コネクタ部４６２が一体に形成される。なお、コネクタ部４６２は、カバー本体４６１と別体であってもよい。コネクタ部４６２の端子４６３は、図示しない配線等を経由して基板４７０と接続される。コネクタ数および端子数は、信号数等に応じて適宜変更可能である。コネクタ部４６２は、駆動装置４０の軸方向の端部に設けられ、モータ８０と反対側に開口する。

基板４７０は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド８３７と対向して設けられる。基板４７０には、２系統分の電子部品が系統ごとに独立して実装されており、完全冗長構成をなしている。本実施形態では、１枚の基板４７０に電子部品が実装されているが、複数枚の基板に電子部品を実装するようにしてもよい。

基板４７０の２つの主面のうち、モータ８０側の面をモータ面４７１、モータ８０と反対側の面をカバー面４７２とする。図３に示すように、モータ面４７１には、駆動回路１２０を構成するスイッチング素子１２１、駆動回路２２０を構成するスイッチング素子２２１、検出部としての回転角センサ３０、カスタムＩＣ１５９、２５９等が実装される。回転角センサ３０は、マグネット８７５の回転に伴う磁界の変化を検出可能なように、マグネット８７５と対向する箇所に実装される。

カバー面４７２には、コンデンサ１２８、２２８、インダクタ１２９、２２９、および、制御部１７０、２７０を構成するマイコン等が実装される。図３では、制御部１７０、２７０を構成するマイコンについて、それぞれ「１７０」、「２７０」を付番した。コンデンサ１２８、２２８は、バッテリ１９１、２９１から入力された電力を平滑化する。また、コンデンサ１２８、２２８は、電荷を蓄えることで、モータ８０への電力供給を補助する。コンデンサ１２８、２２８、および、インダクタ１２９、２２９は、フィルタ回路を構成し、バッテリ１９１、２９１を共用する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置４０からバッテリ１９１、２９１を共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。なお、図示しない電源リレー、モータリレー、および、電流センサ等についても、モータ面４７１またはカバー面４７２に実装される。

図４に示すように、ＥＣＵ１０は、回転角センサ３０、駆動回路１２０、２２０、および、制御部１７０、２７０等を備える。図４中、駆動回路を「ＩＮＶ」と記載する。第１駆動回路１２０は、６つのスイッチング素子１２１を有する３相インバータであって、第１モータ巻線１８０へ供給される電力を変換する。スイッチング素子１２１は、第１制御部１７０から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。第２駆動回路２２０は、６つのスイッチング素子２２１を有する３相インバータであって、第２モータ巻線２８０へ供給される電力を変換する。スイッチング素子２２１は、第２制御部２７０から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。

回転角センサ３０は、第１センサ部１３０および第２センサ部２３０を有する。第１センサ部１３０は第１制御部１７０に出力信号ＳＧＮ１を出力し、第２センサ部２３０は第２制御部２７０に出力信号ＳＧＮ２を出力する。すなわち本実施形態では、第１センサ部１３０が第１系統Ｌ１に含まれ、第２センサ部２３０が第２系統Ｌ２に含まれる。回転角センサの構成は、後述の実施形態も同様である。

第１センサ部１３０は、磁場検出部１３１、１３２、および、信号処理部１４０を有する。第２センサ部２３０は、磁場検出部２３１、２３２、および、信号処理部２４０を有する。センサ部１３０、２３０での処理の詳細は同様であるので、第２センサ部２３０についての説明は適宜省略する。

磁場検出部１３１、１３２、２３１、２３２は、モータ８０の回転に応じたマグネット８７５の磁界の変化を検出する検出素子である。磁場検出部１３１、１３２、２３１、２３２には、例えばＭＲセンサやホールＩＣが用いられる。磁場検出部１３１、１３２、２３１、２３２は、それぞれ、ｃｏｓ＋信号、ｓｉｎ＋信号、ｃｏｓ−信号およびｓｉｎ＋信号を出力する４つのセンサ素子を有する。以下適宜、ｃｏｓ＋信号、ｓｉｎ＋信号、ｃｏｓ−信号、ｓｉｎ−信号をまとめてセンサ信号とする。

信号処理部１４０は、回転角演算部１４１、１４２、回転カウント部１４３、自己診断部１４５、および、通信部１４６を有する。信号処理部２４０は、回転角演算部２４１、２４２、回転カウント部２４３、自己診断部２４５、および、通信部２４６を有する。

回転角演算部１４１は、磁場検出部１３１からの信号に基づき、機械角θｍ１ｃを演算する。回転角演算部１４２は、磁場検出部１３２からの信号に基づき、機械角θｍ１ｅを演算する。回転角演算部２４１は、磁場検出部２３１からの信号に基づき、機械角θｍ２ｃを演算する。回転角演算部２４２は、磁場検出部２３２からの信号に基づき、機械角θｍ２ｅを演算する。機械角θｍ１ｃ、θｍ１ｅ、θｍ２ｃ、θｍ２ｅは、ｃｏｓ＋信号、ｓｉｎ＋信号、ｃｏｓ−信号、ｓｉｎ−信号のアークタンジェントから演算される。

本実施形態では、磁場検出部１３１、２３１の検出信号に基づいて演算された機械角θｍ１ｃ、θｍ２ｃを制御部１７０、２７０での各種演算に用い、磁場検出部１３２、２３２の検出信号に基づいて演算された機械角θｍ１ｅ、θｍ２ｅを、機械角θｍ１ｃ、θｍ２ｃとの比較による異常検出に用いる。以下適宜、磁場検出部１３１、２３１を「制御用」、磁場検出部１３２、２３２を「異常検出用」とする。回転角演算部１４１、１４２、２４１、２４２にて演算される値は、機械角に換算可能などのような値であってもよい。

制御用の磁場検出部１３１、２３１と、異常検出用の磁場検出部１３２、２３２とは、同じ種類のものを用いてもよいし、異なる種類のものを用いてもよい。異常検出用は、制御用のものと比較して、検出精度が要求されないので、制御用のものよりも精度の低いものとしてもよい。制御用と異常検出用とで、異なる種類のものを用いることで、一緒に壊れにくくなり、機能安全面から好ましい。ここで、素子の種類が異なる場合に限らず、素子の種類が同じでレイアウトや検出回路が異なっている、或いは、製造ロットが異なっている場合についても、「素子の種類が異なっている」とみなしてもよい。また、回転角演算部１４１、１４２の演算回路が異なるようにすることも、機能安全面から好ましい。

回転カウント部１４３は、磁場検出部１３１からの信号に基づき、カウント値ＴＣ１を演算する。回転カウント部２４３は、磁場検出部２３１からの信号に基づき、カウント値ＴＣ２を演算する。

図７に示すように、モータ８０の１回転にて、機械角θｍが０°〜３６０°の値を取り、４つのカウント領域を設定する。本実施形態では、機械角θｍが０°以上９０°未満の領域を「領域Ｒ０」、９０°以上１８０°未満の領域を「領域Ｒ１」、１８０°以上２７０°未満の領域を「領域Ｒ２」、２７０°以上３６０°未満の領域を「領域Ｒ３」とし、機械角θｍの領域が変わるごとに回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンする。本実施形態では、モータ８０が正方向に回転したときにカウントアップし、逆方向に回転したときにカウントダウンする。すなわち、モータ８０が正方向に１回転するとカウント値ＴＣ１、ＴＣ２が４増え、逆方向に１回転するとカウント値ＴＣ１、ＴＣ２は４減る。

図４に示すように、自己診断部１４５は、第１センサ部１３０内の天絡や地絡等の異常を監視する。通信部１４６は、機械角θｍ１ｃ、θｍ１ｅ、カウント値ＴＣ１および自己診断結果等を含む一連の信号である第１出力信号ＳＧＮ１を生成して第１制御部１７０に送信する。自己診断部２４５は、第２センサ部２３０内の異常を監視する。通信部２４６は、機械角θｍ２ｃ、θｍ２ｅ、カウント値ＴＣ２および自己診断結果等を含む一連の信号である第２出力信号ＳＧＮ２を生成して第２制御部２７０に送信する。本実施形態の出力信号は、デジタル信号であって、通信方式は例えばＳＰＩ通信であるが、その他の通信方式であってもよい。

第１センサ部１３０には、第１バッテリ１９１から、レギュレータ等である電源１９２、１９３を経由して電力が供給される。破線で囲んだ磁場検出部１３１および回転カウント部１４３には、電源１９２を経由してイグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオフされている間も、常時給電され、検出および演算が継続される。第１センサ部１３０において、磁場検出部１３１および回転カウント部１４３以外の構成には、電源１９３を経由し、始動スイッチがオンされているときに給電され、始動スイッチがオフされると給電が停止される。また、第１制御部１７０には、電源１９３を経由し、始動スイッチがオンされているときに給電される。

第２センサ部２３０には、第２バッテリ２９１から、レギュレータ等である電源２９２、２９３を経由して電力が供給される。破線で囲んだ磁場検出部２３１および回転カウント部２４３には、電源１９２を経由して始動スイッチがオフされている間も常時給電され、検出および演算が継続される。第２センサ部２３０において、磁場検出部２３１および回転カウント部２４３以外の構成には、電源２９３を経由し、始動スイッチがオンされているときに給電され、始動スイッチがオフされると給電が停止される。また、第２制御部２７０には、電源２９３を経由し、始動スイッチがオンされているときに給電される。

常時給電される磁場検出部１３１、２３１は、例えばＴＭＲ素子等、消費電力の小さい素子を選択することが望ましい。なお、煩雑になることを避けるため、バッテリ１９１と電源１９３の接続線等、一部の配線や制御線の記載を省略した。図５等についても同様である。

また、回転カウント部１４３、２４３は、磁場検出部１３１、２３１に替えて、磁場検出部１３２、２３２の信号に基づいてカウント値ＴＣ１、ＴＣ２を演算するようにしてもよい。この場合、磁場検出部１３２、２３２に常時給電されるように構成する。

制御部１７０、２７０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部１７０、２７０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

第１制御部１７０および第２制御部２７０は、制御部１７０、２７０間にて相互に通信可能に設けられる。以下適宜、制御部１７０、２７０間の通信を、「マイコン間通信」という。制御部１７０、２７０間の通信方法は、ＳＰＩやＳＥＮＴ等のシリアル通信や、ＣＡＮ通信、ＦｌｅｘＲａｙ通信等、どのような方法を用いてもよい。

第１制御部１７０は、機械角θｍ１ｃおよび図示しない電流センサの検出値等に基づき、例えば電流フィードバック制御等により、駆動回路１２０のスイッチング素子１２１のオンオフ作動を制御する制御信号を生成する。第２制御部２７０は、機械角θｍ２ｃおよび図示しない電流センサの検出値等に基づき、例えば電流フィードバック制御等により、駆動回路２２０のスイッチング素子２２１のオンオフ作動を制御する制御信号を生成する。なお、電流フィードバック制御等に用いる際、機械角θｍ１ｃ、θｍ２ｃを、適宜電気角に換算する。

図５に示すように、第１制御部１７０は、信号取得部１７１、絶対角演算部１７２、異常判定部１７５および通信部１７９を有する。第２制御部２７０は、信号取得部２７１、絶対角演算部２７２、異常判定部２７５および通信部２７９を有する。

信号取得部１７１は、第１センサ部１３０から第１出力信号ＳＧＮ１を取得する。信号取得部２７１は、第２センサ部２３０から第２出力信号ＳＧＮ２を取得する。絶対角演算部１７２は、自系統が正常である場合、機械角θｍ１ｃおよびカウント値ＴＣ１を用いて、絶対角θａ１を演算する。絶対角演算部２７２は、自系統が正常である場合、機械角θｍ２ｃおよびカウント値ＴＣ２を用いて、絶対角θａ２を演算する。絶対角θａ１、θａ２を減速ギア８９のギア比を用いて換算することで、ステアリングシャフト９２の回転角度である舵角θｓを演算可能である。また、絶対角θａ１、θａ２を舵角演算以外の演算等に用いてもよい。

異常判定部１７５は、機械角θｍ１ｃ、θｍ１ｅの比較結果、および、第１センサ部１３０から取得される自己診断結果に基づき、自系統の異常を判定する。また、絶対角θａ１、θａ２の比較により、異常を判定する。異常判定部２７５は、機械角θｍ２ｃ、θｍ２ｅの比較結果、および、第２センサ部２３０から取得される自己診断結果に基づき、自系統の異常を判定する。また、絶対角θａ１、θａ２の比較により、異常を判定する。通信部１７９、２７９は、角度情報として絶対角θａ１、θａ２を相互に送り合う。

本実施形態では、系統Ｌ１、Ｌ２にて、同様の演算が行われる。各系統にて同様の演算の説明においては、系統の区別を示す添え字の「１」、「２」を適宜省略する。また、上述の通り、各種演算には、制御用の機械角θｍ１ｃ、θｍ２ｃを用いるが、以下、制御用と異常検出用との区別を示す添え字の「ｃ」についても省略する。後述の実施形態も同様とする。

ここで、絶対角θａについて説明する。本実施形態では、カウント値ＴＣおよび機械角θｍを用い、ある点を基準としてモータ８０が回転した角度を絶対角θａとする。例えば図６に示すように、基準点を０°とした場合、時刻ｔ１において、基準点から２回転しており、機械角θｍが１５０°であれば、絶対角θａは８７０°である。基準点は０°以外であってもよい。絶対角θａは、式（１）または式（２）により演算可能であり、具体例として、ＴＣ＝９、θｍ＝１５０での演算例を示す。

θａ＝ＴＣ×９０＋ＭＯＤ（θｍ，９０） ・・・（１）
＝９×９０＋６０＝８７０［°］

式中のＭＯＤ（θｍ，９０）は、機械角θｍを９０で除した余りを意味する。式（１−１）は、カウント値ＴＣから、何回転したどこの領域にいるかを算出し、機械角θｍから、その領域内のどの位置にいるかを算出している、といえる。

θａ＝ＩＮＴ（ＴＣ／４）×３６０＋θｍ ・・・（２）
＝２×３６０＋１５０＝８７０［°］

式中のＩＮＴ（ＴＣ／４）は、カウント値ＴＣを４で除した商を意味する。式（２−１）は、カウント値ＴＣからモータ８０が何回転したのかを求め、機械角θｍから基準点からどの位置にいるかを算出している、といえる。上述の通り、式（１）、（２）の演算結果は同じであるので、どちらで演算してもよい。

本実施形態では、ｃｏｓ＋信号、ｓｉｎ＋信号、ｃｏｓ−信号およびｓｉｎ＋信号と閾値ＴＨとを比較するコンパレータの出力に基づき、カウント値ＴＣをカウントする。また、ｃｏｓ＋信号、ｓｉｎ＋信号、ｃｏｓ−信号およびｓｉｎ−信号の出力信号比較や各信号を用いた論理演算等の閾値比較以外の方法にてカウント値ＴＣ１を演算してもよい。ところで、閾値ＴＨのずれや、センサ信号の誤差により、カウント値ＴＣ１のカウントタイミングがずれる虞がある。図７に示すように、カウント値ＴＣのカウントアップまたはカウントダウンが行われる可能性がある角度領域を不定領域Ｒｉとする。不定領域Ｒｉは、カウント済みかカウント未実施かによってカウント値ＴＣがずれる可能性のある領域である。また、カウント値ＴＣのカウントアップまたはカウントダウンが行われる可能性がなくカウント値ＴＣが確定している領域を確定領域Ｒｄとする。図７中では、不定領域Ｒｉを梨地で示した。また、領域Ｒ０中の確定領域をＲｄ０、領域Ｒ１中の確定領域をＲｄ１、領域Ｒ２中の確定領域をＲｄ２、領域Ｒ３中の確定領域をＲｄ３とする。

本実施形態では、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされた初回演算において、確定領域Ｒｄの機械角θｍおよびカウント値ＴＣを用い、式（１）または式（２）にて絶対角演算を行う。また、２回目以降の演算では、機械角θｍの差分積算により、絶対角θａを演算する。詳細には、絶対角演算部１７２は、絶対角θａの前回値、および、機械角θｍの変化量に基づいて絶対角θａを演算する（式（３）参照）。また、初回演算時の絶対角θａを記憶しておき、機械角差分の積算値を加算することで、絶対角θａを演算してもよい。式中の添え字の_(n)は今回値を意味し、_(n-1)は前回値を意味する。

θａ_(n)＝θａ_(n-1)＋（θｍ_(n)−θｍ_(n-1)） ・・・（３）

本実施形態の絶対角演算処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、絶対角演算部１７２、２７２にて所定の周期で実施される。絶対角演算部１７２、２７２での処理は、自系統の値および他系統の値を読み替えれば同様であるので、第１系統Ｌ１を自系統、第２系統Ｌ２を他系統とし、絶対角演算部１７２での処理について説明する。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。

Ｓ１０１では、絶対角演算部１７２は、前回演算時において自系統が正常だったか否かを判断する。前回演算時に自系統が異常であったと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。前回演算時に自系統が正常であったと判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、絶対角演算部１７２は、今回演算時に自系統が正常か否かを判断する。自系統が異常であると判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。自系統が正常であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、正常時処置として、自系統の値を用いて式（３）にて、絶対角θａ１を演算する。また、カウント値ＴＣ１、機械角θｍ１および演算された絶対角θａ１を正常時点の値として、ＲＡＭ等の記憶部に記憶しておく。正常時点にて保持される値を、それぞれ、カウントホールド値ＴＣ１＿ｈｏｌｄ、機械角ホールド値θｍ１＿ｈｏｌｄおよび絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄとする。なお、異常時処置および復帰処置に応じ、保持しておく値を適宜省略してもよい。

Ｓ１０４では、Ｓ１０２と同様、絶対角演算部１７２は、今回演算時に自系統が正常か否かを判断する。自系統が異常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。自系統が正常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０５では、絶対角演算部１７２は、異常時処置を行う。異常時処置では、絶対角θａ１として、異常検出前に記憶部に記憶された絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄを保持し続ける。また、異常時処置では、他系統の絶対角θａ２が正常であれば、他系統の絶対角θａ２に切り替えるようにしてもよい。

Ｓ１０６では、絶対角演算部１７２は、復帰処置として、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する。本実施形態では、絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄに機械角変化量Δθｍ１を加算した値を復帰時絶対角θａ１＿ｒとする（式（４）参照）。機械角変化量Δθｍ１は、異常検出中における機械角θｍ１の変化量であって、正常復帰時点の機械角である復帰時機械角θｍ１＿ｒからホールドされている異常検出前の機械角である機械角ホールド値θｍ１＿ｈｏｌｄを減算した値である（式（５）参照）。

θａ１＿ｒ＝θａ１＿ｈｏｌｄ＋Δθｍ１ ・・・（４）
Δθｍ１＝θｍ１＿ｒ−θｍ１＿ｈｏｌｄ ・・・（５）

図９は、横軸を時間、縦軸を角度とし、時刻ｔ１にて異常が発生し、時刻ｔ２にて正常復帰した場合の例である。時刻ｔ１にて異常が発生すると、その直前の正常時点の絶対角θａ１および機械角θｍ１を、絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄおよび機械角ホールド値θｍ１＿ｈｏｌｄとして保持する。また、異常時処置として、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、絶対角θａ１として、絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄを継続する。なお、異常時処置として、他系統の絶対角θａ２に切り替える場合、一点鎖線で示す如くとなる。ここでは、系統間誤差がないものとして記載している。

時刻ｔ２にて正常復帰すると、式（４）の演算にて復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算し、以降は正常時処置により絶対角θａ１の演算を行う。これにより、異常検出から復帰までの回転角度が１８０°未満であれば、正常復帰後において、異常検出前と同様の精度にて絶対角θａ１を演算することができる。

以上説明したように、本実施形態の回転検出装置であるＥＣＵ１０は、センサ部１３０、２３０と、制御部１７０、２７０と、を備える。センサ部１３０、２３０は、モータ８０の回転を検出し、１回転中における回転角度に係る機械角θｍ１、θｍ２、および、モータの回転回数に係る第２回転情報を出力する。本実施形態では、機械角θｍ１、θｍ２が「回転角度」および「第１回転情報」に対応する。また、第２回転情報は、モータ８０の１回転を複数のカウント領域に分割し、カウント領域の切り替えを回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンするカウント値ＴＣ１、ＴＣ２である。

制御部１７０、２７０は、信号取得部１７１、２７１、絶対角演算部１７２、２７２、異常判定部１７５、２７５、および、通信部１７９、２７９を有する。信号取得部１７１、２７１は、センサ部１３０、２３０から機械角θｍ１、θｍ２およびカウント値ＴＣ１、ＴＣ２を取得する。絶対角演算部１７２、２７２は、機械角θｍ１、θｍ２およびカウント値ＴＣ１、ＴＣ２に基づいて基準位置からの回転量である絶対角θａ１、θａ２を演算する。異常判定部１７５、２７５は、絶対角θａ１、θａ２の異常を判定する。ここで、絶対角θａ１、θａ２の異常には、絶対角θａ１、θａ２の演算に用いられる機械角θｍ１、θｍ２およびカウント値ＴＣ１、ＴＣ２の異常等、絶対角θａ１、θａ２の異常に繋がるものも含むものとする。通信部１７９、２７９は、絶対角θａ１、θａ２に係る絶対角情報を送受信可能である。

絶対角演算部１７２は、絶対角θａ１に異常が生じた場合、異常検出前の値である絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄを保持し、絶対角θａ１の異常が解消されて正常復帰する場合、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算後、正常時の絶対角演算に復帰する。

対応して設けられる制御部１７０、２７０とセンサ部１３０、２３０との組み合わせを系統とし、自系統にて演算される絶対角を自系統絶対角、自系統以外から取得される絶対角を他系統絶対角とする。ここで、第１系統Ｌ１を自系統とすると、自系統絶対角が絶対角θａ１であり、他系統絶対角が絶対角θａ２である。絶対角演算部１７２は、絶対角θａ１に異常が生じた場合、異常検出前の値である絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄを保持する、または、取得した他系統絶対角である絶対角θａ２に切り替える。

これにより、異常検出中においても、絶対角θａ１の演算を適切に継続することができる。また、例えば第１センサ部１３０と第１制御部１７０との間の通信異常やノイズ等により、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算することで、一時的な異常発生後、適切に正常復帰させることができる。

本実施形態では、絶対角演算部１７２は、異常検出前の自系統絶対角である絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄ、および、異常検出前と正常復帰時との自系統の機械角θｍ１の差である機械角変化量Δθｍ１に基づき、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する。これにより、復帰時絶対角θａ１＿ｒを適切に演算することができる。第２系統Ｌ２についても同様である。

電動パワーステアリング装置８は、ＥＣＵ１０と、車両の操舵に要するトルクを出力するモータ８０と、を備える。すなわち、ＥＣＵ１０は、電動パワーステアリング装置８に適用される。本実施形態のＥＣＵ１０は、絶対角θａを演算しているので、絶対角θａを、モータ８０の駆動をステアリングシステム９０に伝達する減速ギア８９のギア比で換算することで、舵角を演算可能である。これにより、舵角センサを省略可能である。また、異常検出時、および、異常検出からの復帰時において、舵角演算を適切に継続することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図１０に示す。第２実施形態〜第５実施形態では、復帰処置が異なっているので、この点を中心に説明する。上記実施形態と同様、第１系統Ｌ１での演算について説明し、第２系統での演算については説明を省略する。

図１０では、時刻ｔ２までの処置は図９と同様である。図１１〜図１３についても同様である。本実施形態では、時刻ｔ２における復帰処置にて、復帰時カウント値ＴＣ１＿ｒおよび復帰時機械角θｍ１＿ｒを用い、式（１）または式（２）にて、再演算された絶対角θａ１を復帰時絶対角θａ１＿ｒとする。このとき、復帰時絶対角θａ１＿ｒと第２系統の絶対角θａ２を比較し、正常判定されれば復帰可能であり、以降、復帰時絶対角θａ１＿ｒに機械角θｍ１の変化量を積算していくことで、絶対角θａ１を演算する。このように構成しても、正常復帰後において、異常検出前と同等の精度にて絶対角θａ１を演算可能である。

本実施形態では、絶対角演算部１７２は、初回演算において、機械角θｍ１およびカウント値ＴＣ１に基づいて絶対角θａ１を演算し、２回目移行の演算において、絶対角θａ１の初回演算値および機械角θｍ１に基づいて絶対角θａ１を演算する。異常検出後、異常である状態が解消されて正常復帰する場合、機械角θｍ１およびカウント値ＴＣ１を用いて、初回演算と同様に絶対角θａ１を再演算し、再演算された絶対角θａ１を復帰時絶対角θａ１＿ｒとする。これによる、復帰時絶対角θａ１＿ｒを適切に演算することができる。第２系統Ｌ２についても同様である。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態を図１１に示す。図１１では、時刻ｔ２における復帰処置にて、復帰時絶対角θａ１＿ｒを、当該時点における第２系統の絶対角θａ２とし、以降、復帰時絶対角θａ１＿ｒに機械角θｍ１の変化量を積算していくことで、絶対角θａ１を演算する。本実施形態では、復帰時絶対角θａ１＿ｒを第２系統の絶対角θａ２としており、系統間比較を行う必要がないので、復帰に要する時間を短縮可能である。

本実施形態では、絶対角演算部１７２は、正常復帰時の他系統の絶対角θａ２を復帰時絶対角θａ１＿ｒとする。これにより、復帰時絶対角θａ１＿ｒを適切に設定することができる。第２系統Ｌ２についても同様である。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態を図１２に示す。図１２では、時刻ｔ２における復帰処置にて、自系統の絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄ、および、他系統の絶対角差分値Δθａ２に基づいて、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する（式（６）参照）。絶対角差分値Δθａ２は、他系統における正常時点の絶対角ホールド値θａ２＿ｈｏｌｄと復帰時絶対角θａ２＿ｒとの差分値である（式（７）参照）。

θａ１＿ｒ＝θａ１＿ｈｏｌｄ＋Δθａ２ ・・・（６）
Δθａ２＝θａ２＿ｒ−θａ２＿ｈｏｌｄ ・・・（７）

このように構成しても、系統間比較を行う必要がないので、復帰に要する時間を短縮可能である。また、他系統の値については差分値を用いているので、例えば検出誤差や通信遅れ等に起因する系統間誤差の影響を低減することができる。

本実施形態では、絶対角演算部１７２は、異常検出前の自系統絶対角である絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄ、および、異常検出前と正常復帰時との他系統絶対角の差である絶対角差分値Δθａ２に基づき、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する。これにより、復帰時絶対角θａ１＿ｒを適切に演算することができる。第２系統Ｌ２についても同様である。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第５実施形態）
第５実施形態を図１３に示す。図１３では、時刻ｔ２における復帰処置にて、自系統の絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄ、および、角度補正値Ａに基づき、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する（式（８）、（９）参照）。

θａ１＝θａ１＿ｈｏｌｄ＋Ａ ・・・（８）
Ａ＝ＩＮＴ｛Δθａ２／３６０｝×３６０
＋（θｍ１＿ｒ−θｍ１＿ｈｏｌｄ） ・・・（９）

このように構成しても、系統間比較を行う必要がないので、復帰に要する時間を短縮可能である。また、角度補正値Ａとして、他系統の絶対角差分値Δθａ２を３６０で割った商を用いることで、他系統の絶対角θａ２から、異常処置中における回転回数Ｎの情報を抽出して用いている、といえる。回転回数Ｎは、系統間誤差が生じない蓋然性が高いため、正常復帰後において、異常検出前と同様の精度にて絶対角θａ１を演算することができる。

本実施形態では、絶対角演算部１７２は、異常検出前の自系統絶対角である絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄ、異常検出前と正常復帰時の他系統絶対角の差である絶対角差分値Δθａ２、および、異常検出前と正常復帰時の自系統の機械角の差である機械角変化量Δθｍ１に基づき、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する。詳細には、自系統の絶対角ホールド値θａ１＿ｈｏｌｄ、他系統の絶対角差分値Δθａ２の回転回数換算値、および、自系統の機械角変化量Δθｍ１に基づき、復帰時絶対角θａ１＿ｒを演算する。これにより、復帰時絶対角θａ１＿ｒを適切に演算することができる。第２系統Ｌ２についても同様である。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、第１回転情報が機械角であり、第２回転情報がカウント値である。他の実施形態では、第１回転情報は、機械角に換算可能などのような値であってもよい。第２回転情報は、回転回数に換算可能などのような値であってもよい。上記実施形態では、１回転を４分割しており、モータが１回転したときのカウント値が４である。他の実施形態では、１回転の分割数は、３または５以上であってもよい。また、他の実施形態では、機械角の３６０°から０°への切り替わり箇所が不定領域に含まれないように、機械角をオフセット補正することによる領域補正を行ってもよい。

上記実施形態では、センサ部および制御部が２つずつ設けられており、２系統にて構成される。他の実施形態では、系統数は１でもよいし、３以上であってもよい。また、１つの制御部に対し、複数のセンサ部が設けられていてもよい。この場合、絶対角演算部をセンサ部ごとに対応して内部的に設け、センサ部と絶対角演算部との組み合わせを「系統」とみなしてもよい。上記実施形態では、第１センサ部および第２センサ部には、それぞれ別途のバッテリから電力が供給され、別途の制御部に出力信号を送信する。他の実施形態では、複数のセンサ部に対し、共通のバッテリから電力が供給されるようにしてもよい。この場合、レギュレータ等である電源をセンサ部毎に設けてもよいし、共有してもよい。また他の実施形態では、複数のセンサ部が、共通の制御部に出力信号を送信するようにしてもよい。

他の実施形態では、絶対角情報は、絶対角に換算可能などのような値であってもよい。例えば、舵角センサにより検出される舵角は、減速ギアのギア比により絶対角に換算可能であるので、舵角に係る舵角情報を絶対角情報として用いてもよい。すなわち、他系統絶対角は、回転検出装置内部に限らず、回転検出装置の外部から取得された値としてもよい。

上記実施形態では、センサ部は、マグネットの磁界の変化を検出する検出素子である。他の実施形態では、レゾルバやインダクティブセンサ等、他の回転角検出手法を用いてもよい。また、通信部は、第１回転情報を送信する通信部、および、第２回転情報を送信する通信部、といった具合に、送信する情報ごとに通信部を設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、異常検出用の磁場検出部からの信号に基づく回転回数の演算を行っていない。他の実施形態では、異常検出用の磁場検出部からの信号に基づく回転回数演算を行い、制御部に送信するようにしてもよい。これにより、第２回転情報に係る系統間の補正や比較による異常監視を省略することができる。

上記実施形態では、モータは三相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータ部は、三相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、モータ部は、モータ（電動機）に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。

上記実施形態では、検出装置を備える制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、駆動装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

８・・・電動パワーステアリング装置
１０・・・ＥＣＵ（回転検出装置）
８０・・・モータ
１３０、２３０・・・センサ部
１７０、２７０・・・制御部
１７１、１７２・・・信号取得部
１７２、２７２・・・絶対角演算部
１７５、２７５・・・異常判定部
１７９、２７９・・・通信部

Claims (8)

1. モータ（８０）の回転を検出し、１回転中における回転角度に係る第１回転情報、および、前記モータの回転回数に係る第２回転情報を出力するセンサ部（１３０、２３０）と、
   前記センサ部から前記第１回転情報および前記第２回転情報を取得する信号取得部（１７１、２７１）、前記第１回転情報および前記第２回転情報に基づいて基準位置からの回転量である絶対角を演算する絶対角演算部（１７２、２７２）、前記絶対角の異常を判定する異常判定部（１７５、２７５）、および、前記絶対角に係る絶対角情報を送受信可能な通信部（１７９、２７９）を有する制御部（１７０、２７０）と、
   を備え、
   前記絶対角演算部は、
   前記絶対角に異常が生じた場合、異常検出前の値を保持し、
   前記絶対角の異常が解消されて正常復帰する場合、復帰時絶対角を演算後、正常時の絶対角演算に復帰する回転検出装置。
2. 前記センサ部および前記制御部は、複数であって、対応して設けられる前記制御部と前記センサ部との組み合わせを系統とし、自系統で演算される前記絶対角を自系統絶対角、自系統以外から取得される前記絶対角を他系統絶対角とすると、
   前記絶対角演算部は、前記絶対角に異常が生じた場合、異常検出前の値を保持する、または、取得した前記他系統絶対角に切り替える請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記絶対角演算部は、異常検出前の前記自系統絶対角、および、異常検出前と正常復帰時との前記他系統絶対角の差に基づき、前記復帰時絶対角を演算する請求項２に記載の回転検出装置。
4. 前記絶対角演算部は、異常検出前の前記自系統絶対角、異常検出前と正常復帰時の前記他系統絶対角の差、および、異常検出前と正常復帰時の自系統の前記回転角度の差に基づき、前記復帰時絶対角を演算する請求項２に記載の回転検出装置。
5. 前記絶対角演算部は、正常復帰時の前記他系統絶対角を前記復帰時絶対角とする請求項２に記載の回転検出装置。
6. 前記絶対角演算部は、異常検出前の自系統の前記絶対角、および、異常検出前と正常復帰時との自系統の前記回転角度の差に基づき、前記復帰時絶対角を演算する請求項１または２に記載の回転検出装置。
7. 前記絶対角演算部は、
   初回演算において、前記第１回転情報および前記第２回転情報に基づいて前記絶対角を演算し、
   ２回目以降の演算において、前記絶対角の初回演算値および前記第１回転情報に基づいて前記絶対角を演算し、
   異常検出後、異常である状態が解消されて正常復帰する場合、前記第１回転情報および前記第２回転情報を用いて演算された前記絶対角を前記復帰時絶対角とする請求項１または２に記載の回転検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転検出装置（１０）と、
   車両の操舵に要するトルクを出力する前記モータと、
   を備える電動パワーステアリング装置。

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