JP3915595B2 - レゾルバを用いた回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角度検出装置に係り、特に、互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバを備え、各レゾルバの出力に基づいて複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動機等の回転機の回転角を検出すべくその回転角に応じた信号を出力するレゾルバが知られている。レゾルバを用いて検出される回転角は、回転機の制御等に用いられる。この点、レゾルバ出力に異常が生じた際にそのレゾルバ出力に基づいて回転機の制御が行われるものとすると、その制御が適正に行われなくなる事態が生ずる。従って、かかる不都合を回避すべく、例えば特開２００１−３４３２５３号公報に開示される如き手法を用いて、レゾルバ出力の検出異常を確実に検知する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されるシステムにおいては、レゾルバ出力の検出異常が検知されると、以後、回転角を検出することができなくなる。このため、上記のシステムでは、レゾルバ出力の検出異常に起因して回転機の制御を続行することが不可能となる。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置をある程度正確に検出することが可能なレゾルバを用いた回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバと、各レゾルバの出力に基づいて前記複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出手段と、を備える回転角度検出装置であって、
前記回転角度検出手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、該一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置を、該一のレゾルバの検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出するレゾルバを用いた回転角度検出装置により達成される。
【０００６】
本発明において、レゾルバは、互いに連動して回転する複数の対象に対応して複数存在する。そして、出力に検出異常が生じた一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置は、その検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出される。これら一の対象と他の対象とは互いに連動して回転するため、他の対象が回転した回転角度に基づいて一の対象の回転角度を推定できる。このため、検出異常が生ずる直前の回転角度位置に、他の対象の回転角度に基づいて推定される一の対象の回転角度を加算することとすれば、検出異常のレゾルバに対応する一の対象の現時点での回転角度位置を検出できる。従って、本発明によれば、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置を検出することができる。
【０００７】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバと、各レゾルバの２相交流出力に基づいて前記複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出手段と、を備える回転角度検出装置であって、
前記回転角度検出手段は、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じた場合には、該一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置を、該一のレゾルバの２相交流出力の他方の値と、検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出するレゾルバを用いた回転角度検出装置により達成される。
【０００８】
本発明において、レゾルバは、互いに連動して回転する複数の対象に対応して複数存在する。そして、２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じた一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置は、その２相交流出力の他方の値と、検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出される。これらの一の対象と他の対象とは互いに連動して回転するため、他の対象が回転した回転角度に基づいて一の対象の回転角度を推定できる。このため、検出異常が生ずる直前の回転角度位置に、他の対象の回転角度に基づいて推定される一の対象の回転角度を加算することとすれば、検出異常のレゾルバに対応する一の対象の現時点での回転角度位置を検出できる。また、検出異常が生じていない２相交流出力の他方の値によれば、一の対象の回転角度位置を有限の範囲に特定できる。従って、本発明によれば、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置を精度よく検出することができる。
【０００９】
この場合、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載のレゾルバを用いた回転角度検出装置において、前記複数の対象が車両の操舵系であることとしてもよい。
【００１０】
ところで、対象の回転角度位置に基づいて所定の制御が実行される構成において、レゾルバの出力に検出異常が生じた際に上記の手法により検出された対象の回転角度位置をそのまま制御の実行に用いるものとすると、その検出精度は正規に算出されるものに比べて低いことがあるため、所定の制御が精度よく行われない事態が生じ得る。この点、レゾルバ検出異常時に検出される対象の回転角度位置は、上記した所定の制御において暫定的に用いることが適切である。
【００１１】
従って、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記回転角度検出手段により検出される前記対象の回転角度位置に基づいて所定の制御を実行する制御実行手段を備え、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、前記所定の制御を通常制御から暫定制御へ切り替えることとすれば、レゾルバ検出異常が生じた後に、検出される対象の回転角度位置の誤差による影響を抑制しつつ、対象の回転角度位置に基づく制御を続行させることができる。
【００１２】
この場合、請求項５に記載する如く、請求項４記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記所定の制御が、車両の操舵系に運転者のステアリング操作に応じたアシスト力を付与するアシスト制御であると共に、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、前記アシスト制御により車両の操舵系に付与するアシスト力を所望の値から減少させることとすれば、通常制御から暫定制御への移行をスムーズに行うことができる。
【００１３】
また、レゾルバ検出異常が生じたことにより対象の回転角度位置に基づく暫定制御が行われている状況下において、その検出異常が解消した場合には、その制御を通常制御へ復帰させることが適切である。
【００１４】
従って、請求項６に記載する如く、請求項４記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた後、該検出異常が解消した場合には、前記所定の制御を暫定制御から通常制御へ切り替えることとすれば、レゾルバ検出異常が解消した場合に、レゾルバを用いて正規に検出される対象の回転角度位置に基づく通常制御への復帰を実現することができる。
【００１５】
この場合、請求項７に記載する如く、請求項６記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記所定の制御が、車両の操舵系に運転者のステアリング操作に応じたアシスト力を付与するアシスト制御であると共に、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた後、該検出異常が解消した場合には、前記アシスト制御により車両の操舵系に付与するアシスト力を所望の値へ向けて増加させることとすれば、暫定制御から通常制御への移行をスムーズに行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である回転角度検出装置を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両に搭載される電動パワーステアリング装置（以下、単にステアリング装置と称す）１０のシステムである。ステアリング装置１０は、ラック＆ピニオン式のステアリング装置であり、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に設けられたピニオン１４と、ピニオン１４に係合するラック１６と、を備えている。ラック１６の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００１７】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン１４が回転し、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック１６が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。すなわち、ステアリング装置１０は、ピニオン１４の回転運動をラック１６の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる機能を有している。
【００１８】
本実施例において、ステアリング装置１０は、後述するモータを用いて車両乗員によるステアリング操作の負担を軽減させるべく、車両乗員が車輪を転舵させる際に必要なトルクをアシストする車速感応型のパワーステアリング装置である。ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール側に固定される入力シャフトと、ラック１６側に連結する出力シャフトと、入力シャフトと出力シャフトとの間に介在するトーションバーと、により構成されている。トーションバーは、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じたねじれを生ずる。トーションバーのねじれ角は、機械的なストッパにより所定の範囲内に制限される。
【００１９】
ステアリングシャフト１２には、トルクセンサ２０が配設されている。トルクセンサ２０は、出力シャフトの舵角δ１と入力シャフトの舵角δ２との角度差Δδ（＝δ２−δ１）、すなわち、トーションバーのねじれ角Δδに応じた信号を出力する。トーションバーのねじれ角Δδは、運転者がステアリングホイールを操作した際にステアリングホイールに加わる操舵トルクに対応する。従って、トルクセンサ２０は、運転者によるステアリング操作によりステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じた信号を出力する。トルクセンサ２０の出力信号は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２２に供給される。ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２０の出力信号に基づいてトーションバーのねじれ角Δδを検出し、そのねじれ角Δδの大きさにトーションバーのバネ定数を乗算することによりステアリングホイールに加わる操舵トルクＴを検出する。
【００２０】
ステアリング装置１０は、また、ラック１６に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）２４を備えている。モータ２４は、ラック１６を覆う車体側のハウジングに固定されたステータ２６と、ラック１６に係合しそのラック１６を囲む筒状の部材であり、ハウジングにベアリングを介して回転可能に支持されたロータ２８と、を有している。ステータ２６は、コイルとコアとにより構成されている。ロータ２８には、マグネットが取り付けられている。ステータ２６の励磁によりロータ２８が回転すると、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。すなわち、ステアリング装置１０において、モータ２４は、その回転駆動によりラック１６を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。
【００２１】
モータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にはそれぞれ、ＥＣＵ２２が接続されている。ＥＣＵ２２は、バッテリ３０を電源としてモータ２４の各相にそれぞれ電力を供給する駆動回路３２を有している。駆動回路３２は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有している。駆動回路３２の各パワースイッチング素子は、ＥＣＵ２２によりＰＷＭ駆動され、モータ２４に電圧を印加する。
【００２２】
ＥＣＵ２２には、車速センサ３４が接続されている。車速センサ３４は、車両の速度に応じた周期でパルス信号を出力する。ＥＣＵ２２は、車速センサ３４の出力信号に基づいて車速ＳＰＤを検出する。ＥＣＵ２２は、アシスト電流演算部３６を用いて、トルクセンサ２０による操舵トルクＴと車速センサ３４による車速ＳＰＤとの関係に基づいてラック１６に付与すべきアシスト力を演算し、そのアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４を駆動するために必要な目標アシスト電流量を演算する。
【００２３】
ＥＣＵ２２は、駆動回路３２とモータ２４の各相との間の電流経路に対応して設けられた電流検出回路４０，４２，４４を有している。電流検出回路４０〜４４はそれぞれ、自己に対応する電流経路を流れる電流量、すなわち、駆動回路３２からモータ２４の各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じた信号を出力する。
【００２４】
電流検出回路４０〜４４には、モータ２４の制御方式の簡素化を図るべく、三相交流の電流，電圧を２軸直流で表すｄｑ変換を行う三相−二相変換回路４６が接続されている。ステアリング装置１０は、モータ２４に配設された回転角センサ４８を備えている。回転角センサ４８は、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置δ３に応じた信号を出力する。回転角センサ４８の出力信号は、ＥＣＵ２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてモータ２４の回転角度位置δ３を検出する。上記した電流検出回路４０〜４４の各出力信号および回転角センサ４８の出力信号は共に、三相−二相変換回路４６に供給されている。三相−二相変換回路４６は、電流検出回路４０〜４４の各出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δ３に従ったｑ軸電流Ｉqおよびｄ軸電流Ｉdに応じた信号を出力する。
【００２５】
アシスト電流演算部３６および三相−二相変換回路４６には、電流フィードバック演算部５０が接続されている。アシスト電流演算部３６の出力信号および三相−二相変換回路４６の出力信号は共に、電流フィードバック演算部５０に供給されている。ＥＣＵ２２は、モータ２４の各相に流れる電流量が目標アシスト電流量に一致するようにモータ２４をフィードバック制御する。電流フィードバック演算部５０は、三相−二相変換回路４６によるｑ軸電流Ｉqおよびｄ軸電流Ｉdをアシスト電流演算部３６による目標のｑ軸電流およびｄ軸電流と比較することにより、それらの偏差に基づいて２軸の電流指令値を演算する。
【００２６】
電流フィードバック演算部５０には、２軸直流を三相の交流電圧，電流で表すｄｑ逆変換を行う二相−三相変換回路５２が接続されている。電流フィードバック演算部５０による２軸の電流指令値および上記の回転角センサ４８の出力信号は共に、二相−三相変換回路５２に供給されている。二相−三相変換回路５２は、電流フィードバック演算部５０の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δ３に従った三相交流電流に応じた信号を出力する。
【００２７】
二相−三相変換回路５２には、ＰＷＭ指令部５４が接続されている。二相−三相変換回路５２の出力信号は、ＰＷＭ指令部５４に供給されている。ＰＷＭ指令部５４は、二相−三相変換回路５２の出力信号に基づいて駆動回路３２の各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動し、モータ２４の各相に目標のアシスト電流が流れるようにモータ２４への電圧印加を指令する。
【００２８】
上記の構成において、車両乗員によりステアリングホイールが操作されると、その操舵トルクＴに応じたアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４が駆動される。具体的には、モータ２４の駆動は、操舵トルクＴが大きいほど大きなアシスト力が発生するように行われる。また、このアシスト力は、車両の車速ＳＰＤに応じた値である。従って、本実施例のステアリング装置１０によれば、モータ２４を用いて車両乗員によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００２９】
図２は、本実施例のシステムが備えるトルクセンサ２０及び回転角センサ４８の原理構成図を示す。また、図３は、本実施例のトルクセンサ２０及び回転角センサ４８の検出原理を説明するための図を示す。トルクセンサ２０及び回転角センサ４８は共に、対象の回転角を検出するためのレゾルバ６０を備えている。具体的には、トルクセンサ２０は、入力シャフトの回転角δ１に応じた信号を出力する第１レゾルバ６０ａと、出力シャフトの舵角δ２に応じた信号を出力する第２レゾルバ６０ｂとを有している。また、回転角センサ４８は、モータ２４のロータの回転角度位置δ３に応じた信号を出力するレゾルバ６０ｃを有している。
【００３０】
トルクセンサ２０の第１レゾルバ６０ａは、ステアリングシャフト１２の入力シャフトが車体側に対して一回転する過程においてｎ周期（例えば、５周期等）の信号、すなわち、３６０°／ｎごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。従って、第１レゾルバ６０ａの出力信号は、軸倍角がｎｘの信号となる。また、トルクセンサ２０の第２レゾルバ６０ｂは、ステアリングシャフト１２の出力シャフトが車体側に対して一回転する過程においてｍ周期（例えば、６周期等）の信号、すなわち、３６０°／ｍごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。従って、第２レゾルバ６０ｂの出力信号は、軸倍角がｍｘの信号となる。更に、回転角センサ４８のレゾルバ６０ｃは、モータ２４のロータが車体側のステータに対して一回転する過程においてｋ周期の信号、すなわち、３６０°／ｋごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。従って、回転角センサ４８のレゾルバ６０ｃの出力信号は、軸倍角がｋｘの信号となる。尚、上記のｎ、ｍ、及びｋは、互いに一致した値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００３１】
各レゾルバ６０ａ〜６０ｃは、図２に示す如く、一定周波数の励磁信号が印加される励磁コイル６２、並びに、励磁コイル６２への励磁信号の印加により信号を発生するｓｉｎコイル６４及びｃｏｓコイル６６を備えている。ｓｉｎコイル６４とｃｏｓコイル６６とは、互いに直交する向きに延在している。ｓｉｎコイル６４及びｃｏｓコイル６６はそれぞれ、励磁コイル６２への励磁信号が最大となるタイミングにおいて、図３に示す如く、対象の回転角度位置θに応じた正弦波状の電流，電圧を発する。この際、ｓｉｎコイル６４とｃｏｓコイル６６とは、３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋの何れかを一周期とし、互いに９０°だけ位相のずれた電流，電圧を出力する。ＥＣＵ２２は、各レゾルバ６０ａ〜６０ｃのｓｉｎコイル６４及びｃｏｓコイル６６の双方から供給されるコイル信号をそれぞれ“０”からオフセットされた出力電圧に変換し、両出力電圧の関係に基づいてそれぞれ、０°と３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋとの間における各対象の回転角度位置θを検出する。
【００３２】
図４は、レゾルバ６０のｓｉｎ相の出力に異常が生ずる状態を説明するための図を示す。レゾルバ６０のｓｉｎ相出力及びｃｏｓ相出力のうちの何れか一方（図４においてはｓｉｎ相出力）に、断線やグランドショート等に起因して異常が生ずることがある（図４におけるθ＝Ｘ）。例えば、レゾルバ６０のｓｉｎコイル６４によるｓｉｎ相の出力電圧が図４に点線で示す“０”近傍の所定範囲内に継続して維持されることがある。かかる異常が生じた際、その出力電圧に基づいて対象の回転角度位置θが検出され、その位置に基づいてラック１６にアシスト力を付与すべくモータ２４のフィードバック制御が実行されるものとすると、その対象の回転角度位置が正確に検出されず、その制御が適正に行われないこととなる。従って、モータ２４のフィードバック制御を常に適正に行うためには、レゾルバ６０の出力の検出異常を確実に検知する必要がある。
【００３３】
本実施例においては、レゾルバ６０のｓｉｎ相出力およびｃｏｓ相出力がそれぞれ図４に点線で示す“０”近傍の所定範囲内に達するか否かが判別され、その判別結果に基づいてレゾルバ６０の出力の検出異常が検知される。具体的には、レゾルバ６０の各相の出力が“０”近傍の所定範囲内に達せずそのしきい値を超えている場合は、レゾルバ６０が正常状態にあると判断され、一方、その出力が“０”近傍の所定範囲内に達しそのしきい値を下回る場合は、レゾルバ６０が異常にあると判断される。
【００３４】
しかしながら、上記の手法を用いてレゾルバ６０の出力の検出異常が検知されたとしても、その後、対象の回転角度位置を検出することができないものであると、かかる異常に起因してモータ２４のフィードバック制御を続行することが不可能となる。そこで、本実施例のシステムは、レゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じても、モータ２４のフィードバック制御を続行すべく、その異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置を精度よく検出することとしている。以下、本実施例のシステムの特徴部について説明する。
【００３５】
図５は、レゾルバ６０のｃｏｓ相の出力に基づいてとり得る対象の回転角度位置を表した図を示す。レゾルバ６０のｓｉｎ相出力およびｃｏｓ相出力は共に、３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋの何れかを一周期とする正弦波である。このため、レゾルバ６０のｓｉｎ相出力のみ又はｃｏｓ相出力のみに基づいて把握され得る対象の回転角度位置θは、０°と３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋとの間において２箇所存在する（図５においてθ＝θ１およびθ２（＞θ１）；尚、図５においてはｃｏｓ相出力のみを示す）。そして、それら２箇所のうちの何れか一が対象の現実の回転角度位置となるべきである。
【００３６】
レゾルバ６０のｓｉｎ相出力とｃｏｓ相出力とは互いに９０°だけ位相のずれた値であるので、それらの相の出力に検出異常が生じていない場合には、そのレゾルバ６０に対応する対象の回転角度位置を、ｓｉｎ相出力とｃｏｓ相出力との相対関係に基づいて検出することはできる。一方、レゾルバ６０の出力に検出異常が生じている場合には、ｓｉｎ相出力とｃｏｓ相出力との相対関係からはその対象の回転角度位置を検出することはできない。
【００３７】
本実施例において、レゾルバ６０ａ〜６０ｃによる回転角度位置の検出対象は、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４である。これらの検出対象は、互いに連動して回転する。すなわち、これらの検出対象の回転角度量は、互いに所定の関連性を有している。このため、一の検出対象の回転角度位置をその検出対象に対応するレゾルバ６０による出力に基づいて検出することができなくなっても、前回処理時における回転角度位置と、前回処理時から今回処理時にかけて回転した他のレゾルバ６０による他の検出対象の回転角度量とに基づいて、その一の検出対象の回転角度位置を推定することができる。かかる手法によれば、レゾルバ６０ａ〜６０ｃの何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じた場合においても、その検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置を検出することが可能となる。
【００３８】
尚、レゾルバ６０ａ〜６０ｃの何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち、例えば図４に示す如くｓｉｎ相の出力に検出異常が生じた場合においては、そのｃｏｓ相の出力に検出異常は生じていないので、そのｃｏｓ相の出力からは対象の回転角度位置は２箇所に限定される。従って、検出異常が生じていない相の出力に基づく回転角度位置と、前回処理時における回転角度位置、及び、前回処理時から今回処理時にかけて回転した他のレゾルバ６０による他の検出対象の回転角度量に基づいて推定される回転角度位置とを比較することとすれば、その検出精度の向上を図ることができる。
【００３９】
図６は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図６に示すルーチンは、所定時間（例えば５ｍｓ）ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図６に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４０】
ステップ１００では、上記した手法を用いて、トルクセンサ２０の第１レゾルバ６０ａおよび第２レゾルバ６０ｂ並びに回転角センサ４８のレゾルバ６０ｃのうち何れか一のレゾルバにおいて、ｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じているか否かが判別される。本ステップ１００の処理は、肯定判定がなされるまで繰り返し実行される。その結果、肯定判定がなされた場合には、次にステップ１０２の処理が実行される。
【００４１】
ステップ１０２では、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じていると判別されたレゾルバ６０とは別の他の、検出異常が生じていない正常なレゾルバを用いて、その正常なレゾルバ６０に対応する対象（例えば、トルクセンサ２０の第２レゾルバ６０ｂであればステアリングシャフト１２の出力シャフト）の回転速度Δθを演算する処理が実行される。本ステップ１０２における回転速度Δθの演算処理は、単位時間当たりの対象の回転角度の変化量に基づいて行われる。
【００４２】
ステップ１０４では、次式（１）に従って、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じていると判別されたレゾルバ６０が正常であった前回処理時における演算値と、上記ステップ１０２で演算された他のレゾルバ６０による対象の回転速度Δθと、本ルーチン処理の演算周期Ｔとに基づいて、その一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θiを推定する処理が実行される。
【００４３】
θi＝Ｋ・Δθ・Ｔ＋θi-1 ・・・（１）
但し、Ｋは上記ステップ１００による検出異常に係るレゾルバ６０の信号角度周期と上記ステップ１０２による正常なレゾルバ６０の信号角度周期との比であり、また、θi-1は前回処理時における演算角度位置である。
【００４４】
ステップ１０６では、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じていると判別されたレゾルバ６０の正常な相（例えば、ｓｉｎ相の出力に検出異常が生じていると判別された場合にはｃｏｓ相）を正規化すると共に、その正常な一の相の出力に基づいてその異常なレゾルバ６０による対象（例えば、トルクセンサ２０の第１レゾルバであればステアリングシャフト１２の入力シャフト）がとり得る回転角度位置θ１，θ２（尚、θ１＜θ２）を算出する処理が実行される。
【００４５】
ステップ１０８では、上記ステップ１０４及び１０６の処理結果に基づいて、｜θi−θ１｜＞｜θi−θ２｜が成立するか否かが判別される。その結果、｜θi−θ１｜＞｜θi−θ２｜が成立する場合は、角度位置θ１よりも角度位置θ２の方が、何れか一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置としては正確な値を表していると判断できる。一方、｜θi−θ１｜＜｜θi−θ２｜が成立する場合は、逆に、角度位置θ２よりも角度位置θ１の方が、何れか一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置としては正確な値を表していると判断できる。従って、肯定判定がなされた場合は次にステップ１１０の処理が実行され、一方、否定判定がなされた場合は次にステップ１１２の処理が実行される。
【００４６】
ステップ１１０では、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じたと判別されたレゾルバ６０による対象の回転角度位置θとして、上記ステップ１０６で算出された角度位置θ２を適用する処理が実行される。一方、ステップ１１２では、何れか一の相の出力に検出異常が生じたと判別されたレゾルバ６０による対象の回転角度位置θとして、上記ステップ１０６で算出された角度位置θ１を適用する処理が実行される。
【００４７】
ステップ１１４では、上記ステップ１１０又は１１２で算出される回転角度位置θに基づいて、後述の図７に示すルーチンに従ってモータ２４の暫定的なフィードバック制御（以下、暫定制御と称す）を行う処理が実行される。本ステップ１１４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４８】
上記図６に示すルーチンによれば、トルクセンサ２０及び回転角センサ４８の３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち一のレゾルバ６０においてｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じている場合、その検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θを、そのレゾルバ６０の検出異常が生じていない相の出力に基づいて把握され得る二の回転角度位置θ１，θ２のうち、前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiに近接する位置に設定することができる。
【００４９】
レゾルバ６０ａ〜６０ｃによる回転角度位置の検出対象は、上記の如く、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４の軸であって、互いに連動して回転するので、すなわち、ステアリングシャフト１２の入力シャフトが回転した場合、その出力シャフトおよびモータ２４の軸は、その入力シャフトの回転角度量に近似した量だけ回転するので、これらの検出対象の回転角度量は互いに所定の関連性を有する。従って、前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiは、ｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置に近接したものとなる。
【００５０】
このため、本実施例においては、何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じても、上記の如く、前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiに近接した位置を、検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θとして設定するので、その検出異常に係るレゾルバ６０による対象の回転角度位置をある程度正確に検出することができる。
【００５１】
また、レゾルバ６０のｓｉｎ相出力のみ又はｃｏｓ相出力のみに基づいて把握され得る対象の回転角度位置は、０°と３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋとの間において２箇所存在する。本実施例においては、それら２箇所の位置θ１，θ２のうち所定の条件を満たす位置を、検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θとして設定するので、その検出異常に係るレゾルバ６０による対象の回転角度位置を精度よく検出することができる。従って、本実施例の装置によれば、一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバ６０に対応する対象の回転角度位置を精度よく検出することが可能となっている。
【００５２】
次に、図７を参照して、本実施例のシステムにおいて、レゾルバ６０に検出異常が生じた際、検出された回転角度位置を用いて行われる制御の内容について説明する。
【００５３】
図７は、本実施例においてＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７に示すルーチンは、所定時間（例えば５ｍｓ）ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００５４】
ステップ１５０では、上記図６に示すルーチンの処理結果として暫定制御が実行されるか否かが判別される。本ステップ１５０の処理は、暫定制御が実行されると判別されるまで繰り返し実行される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１５２の処理が実行される。
【００５５】
ステップ１５２では、上記図６に示すルーチン中のステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じたと判別されたレゾルバ６０の出力が監視され、その出力が異常の生ずる状態から正常状態へ復帰したか否かが判別される。その結果、否定判定がなされたと判別された場合は、次にステップ１５４の処理が実行される。ステップ１５４では、モータ２４のフィードバック制御によるアシスト力を所望の値から例えば一定時間ごとに一定量ずつ徐々に減らす漸減処理が行われる。
【００５６】
ステップ１５６では、上記ステップ１５４におけるフィードバック制御によるアシスト力の漸減処理が所定期間継続したか否かが判別される。尚、所定期間とは、アシスト力がゼロとなるまでの時間、或いは、所定時間等の予め定められた期間等のことである。その結果、所定期間が経過していないと判別された場合は、次に上記ステップ１５２の処理が実行される。一方、所定期間が経過したと判別された場合は、次にステップ１５８の処理が実行される。
【００５７】
ステップ１５８では、一のレゾルバ６０の何れか一の相の出力に検出異常が生じたとして、モータ２４のフィードバック制御を中止し、ステアリング操作をアシストするアシスト制御を中止すると共に、その旨を運転者に知らせる異常確定処理が実行される。尚、運転者に検出異常を知らせるのを、暫定制御の開始時から行うこととしてもよい。本ステップ１５８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５８】
一方、上記ステップ１５２において検出異常の生じたレゾルバ６０の出力が正常状態に復帰し、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１６０の処理が実行される。ステップ１６０では、通常どおりのフィードバック制御を行い、モータ２４の暫定制御が実行されていた場合には、その暫定制御を中止し、通常どおりのフィードバック制御を再開する処理が実行される。尚、この際には、モータ２４のフィードバック制御によるアシスト力を減じられた値から所望の値へ例えば一定時間ごとに一定量ずつ徐々に増やす漸増処理が行われる。本ステップ１６０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５９】
上記図７に示すルーチンによれば、一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じた場合に、その検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置を上記図６のルーチンに示す手法を用いて検出し、その検出に係る回転角度位置に基づいてモータ２４の制御を実行することができる。すなわち、何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じても、直ちにモータ２４のフィードバック制御を中止することはなく、モータ２４のフィードバック制御を続行することができる。従って、本実施例においては、レゾルバ検出異常が生じた後、運転者におけるステアリング操作の負担を軽減させるアシスト制御が暫定的に続行されることとなる。
【００６０】
かかる構成においては、レゾルバ検出異常が検知された直後に、運転者のステアリング操作に対するアシスト力が発生しない事態は回避され、その操作負担が急に軽減されなくなり過大となる事態は回避される。従って、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が検知された直後、急にモータ２４の電流フィードバック制御が中止されることに起因して運転者にとってステアリング操作について違和感が生ずるのを防止することが可能となっている。
【００６１】
ここで、レゾルバ検出異常が生じた際に上記図６のルーチンに示す手法を用いて検出された対象の回転角度位置をそのままモータ２４のフィードバック制御の実行に用いるものとすると、その検出精度はレゾルバ６０を用いて検出されるものに比べて低いことがあるため、かかるフィードバック制御が精度よく行われず、アシスト制御が適正に行われない事態が生じ得る。
【００６２】
これに対して、本実施例においては、何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じた後、運転者のステアリング操作に対するアシスト制御について目標のアシスト力の漸減処理が行われる。具体的には、目標のアシスト力が所望の値から一定時間ごとに一定量ずつ徐々に減少される。
【００６３】
かかる構成においては、モータ２４の電流フィードバック制御が暫定的に行われる状況下、その暫定制御の開始後から、暫定的に検出される対象の回転角度位置に生ずる誤差による影響を小さく抑制させることができる。従って、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が生じた後、検出される対象の回転角度位置の誤差による影響を抑制しつつ、対象の回転角度位置に基づくモータ２４の電流フィードバック制御およびアシスト制御を暫定的に続行させることが可能となっている。
【００６４】
また、上記の構成においては、運転者のステアリング操作に対するアシスト制御の暫定制御として目標のアシスト力が徐々に減少される。この場合には、急にアシスト制御が中止されることに起因して運転者にとってステアリング操作に違和感が生ずるのを防止することが可能である。この点、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が生じた際、アシスト制御について通常どおりの制御から暫定制御への移行をスムーズに行うことが可能となっている。
【００６５】
また、上記図７に示すルーチンによれば、一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じても、その後その検出異常が解消された場合には、その異常が解消されたレゾルバ６０を用いて検出される対象の回転角度位置に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御を実行することができる。すなわち、モータ２４の電流フィードバック制御が暫定的なものから正規なものへ復帰させることができる。従って、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が解消された場合、通常どおりの電流フィードバック制御への復帰を、運転者の操作によらずに自動的に実現することが可能となっている。
【００６６】
対象の回転角度位置の検出が通常どおりレゾルバ出力に基づいて行われる場合は、上記の如く暫定的に行われる場合に比してその検出精度が向上する。従って、本実施例によれば、一旦レゾルバ検出異常が生じても、その後レゾルバ検出異常が解消された後は、モータ２４の電流フィードバック制御を精度の良い状態に復帰させることが可能となっている。
【００６７】
また、本実施例においては、レゾルバ検出異常が解消された後、アシスト制御について目標アシスト力の漸増処理が行われる。具体的には、目標のアシスト力が所望の値から一定時間ごとに一定量ずつ徐々に増加される。この場合には、アシスト制御による目標のアシスト力が急に所望の値に増大することに起因して運転者にとってステアリング操作に違和感が生ずるのを防止することが可能である。この点、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が解消された際、アシスト制御について暫定制御から通常制御への移行をスムーズに行うことが可能となっている。
【００６８】
尚、本実施例において、各レゾルバ６０による回転角度位置の検出対象は、上記の如く、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４の軸であって、合計３つ存在し、互いに連動して回転する。このため、一の対象が回転した場合、他の２つの対象は共に、その一の対象の回転角度量に応じた量だけ回転する。従って、３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち２つのレゾルバ６０においてそれぞれ何れか一の相の出力に検出異常が生じた場合においても、それら２つのレゾルバ６０を用いて検出すべき２つの対象の回転角度位置をそれぞれ、正常な一のレゾルバ６０による一の対象の回転角度量に基づいて検出することができる。
【００６９】
このため、本実施例によれば、一のレゾルバ６０に検出異常が生ずる場合に限らず、２つのレゾルバ６０に同時に何れか一の相の出力の検出異常が生ずる場合においても、モータ２４のフィードバック制御を暫定的に続行することが可能となっている。
【００７０】
この点、本実施例においては、３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち一又は２のレゾルバ６０に検出異常が生じた場合にも、その検出異常に係るレゾルバ６０による対象の回転角度位置が検出される。第１レゾルバ６０ａ及び第２レゾルバ６０ｂは共にトルクセンサ２０を構成し、ステアリングホイールに加わる操舵トルクはそれらのレゾルバ６０ａ，６０ｂを用いて検出されるステアリングシャフト１２のトーションバーのねじれ角Δδに基づいて検出される。従って、本実施例によれば、トルクセンサ２０を構成する第１レゾルバ６０ａ及び第２レゾルバ６０ｂのうち何れか一方のレゾルバ６０の何れか一の相に検出異常が生じても、そのレゾルバ６０による対象の回転角度位置を検出することができる。このため、トルクセンサ２０のレゾルバ６０に検出異常が生じても、車両のステアリングホイールに加わる操舵トルクを検出することが可能となっている。
【００７１】
このように、本実施例のシステムにおいては、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じた信号を出力するトルクセンサ２０、及び、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置に応じた信号を出力する回転角センサ４８を共に二重系にすることなく、３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち一又は２のレゾルバ６０に検出異常が生じた際、各対象の回転角度位置を他の手法を用いて検出することができ、モータ２４のフィードバック制御を暫定的に続行し、車両のステアリング操作についてのアシスト制御を継続することが可能となっている。
【００７２】
尚、上記の実施例においては、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４の軸が特許請求の範囲に記載した「複数の対象」及び「車両の操舵系」に相当していると共に、ＥＣＵ２２が、レゾルバのｓｉｎ相およびｃｏｓ相の関係に基づいて対象の回転角度位置θを検出することにより、並びに、上記図６に示すルーチン中ステップ１１０，１１２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「回転角度検出手段」が実現されている。
【００７３】
ところで、上記の実施例においては、レゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じた場合、検出異常が生じていない相の出力から把握される対象の２つの回転角度位置θ１，θ２のうち所定の条件を満たす何れか一の位置を、検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θとして設定するが、本発明はこれに限定されるものではなく、検出異常が生じていない前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiを、検出すべき対象の回転角度位置θとして設定することとしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置をある程度正確に検出することができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置を精度よく検出することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する車両操舵系の回転角度位置を精度よく検出することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、レゾルバ検出異常が生じた後に、検出される対象の回転角度位置の誤差による影響を抑制しつつ、対象の回転角度位置に基づく制御を続行させることができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、対象の回転角度位置に基づく制御について通常制御から暫定制御への移行をスムーズに行うことができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、レゾルバ検出異常が解消した場合に、レゾルバを用いて正規に検出される対象の回転角度位置に基づく通常制御への復帰を実現することができる。
【００８０】
また、請求項７記載の発明によれば、対象の回転角度位置に基づく制御について暫定制御から通常制御への移行をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるレゾルバを用いた回転角度検出装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】本実施例のシステムが備えるレゾルバの原理構成図である。
【図３】本実施例のシステムが備えるレゾルバの検出原理を説明するための図である。
【図４】レゾルバのｓｉｎ相の出力に異常が生ずる状態を説明するための図である。
【図５】レゾルバのｃｏｓ相の出力に基づいてとり得る対象の回転角度位置を表した図である。
【図６】本実施例において、出力に検出異常が生じたレゾルバによる対象の回転角度位置を暫定的に検出すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本実施例において、暫定的に検出された対象の回転角度位置を用いて実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
１２ ステアリングシャフト
１４ ピニオン
１６ ラック
２０ トルクセンサ
２２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４ モータ
４８ 回転角センサ
６０ レゾルバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角度検出装置に係り、特に、互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバを備え、各レゾルバの出力に基づいて複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動機等の回転機の回転角を検出すべくその回転角に応じた信号を出力するレゾルバが知られている。レゾルバを用いて検出される回転角は、回転機の制御等に用いられる。この点、レゾルバ出力に異常が生じた際にそのレゾルバ出力に基づいて回転機の制御が行われるものとすると、その制御が適正に行われなくなる事態が生ずる。従って、かかる不都合を回避すべく、例えば特開２００１−３４３２５３号公報に開示される如き手法を用いて、レゾルバ出力の検出異常を確実に検知する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されるシステムにおいては、レゾルバ出力の検出異常が検知されると、以後、回転角を検出することができなくなる。このため、上記のシステムでは、レゾルバ出力の検出異常に起因して回転機の制御を続行することが不可能となる。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置をある程度正確に検出することが可能なレゾルバを用いた回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバと、各レゾルバの出力に基づいて前記複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出手段と、を備える回転角度検出装置であって、
前記回転角度検出手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、該一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置を、該一のレゾルバの検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出するレゾルバを用いた回転角度検出装置により達成される。
【０００６】
本発明において、レゾルバは、互いに連動して回転する複数の対象に対応して複数存在する。そして、出力に検出異常が生じた一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置は、その検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出される。これら一の対象と他の対象とは互いに連動して回転するため、他の対象が回転した回転角度に基づいて一の対象の回転角度を推定できる。このため、検出異常が生ずる直前の回転角度位置に、他の対象の回転角度に基づいて推定される一の対象の回転角度を加算することとすれば、検出異常のレゾルバに対応する一の対象の現時点での回転角度位置を検出できる。従って、本発明によれば、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置を検出することができる。
【０００７】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバと、各レゾルバの２相交流出力に基づいて前記複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出手段と、を備える回転角度検出装置であって、
前記回転角度検出手段は、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じた場合には、該一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置を、該一のレゾルバの２相交流出力の他方の値と、検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出するレゾルバを用いた回転角度検出装置により達成される。
【０００８】
本発明において、レゾルバは、互いに連動して回転する複数の対象に対応して複数存在する。そして、２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じた一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置は、その２相交流出力の他方の値と、検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出される。これらの一の対象と他の対象とは互いに連動して回転するため、他の対象が回転した回転角度に基づいて一の対象の回転角度を推定できる。このため、検出異常が生ずる直前の回転角度位置に、他の対象の回転角度に基づいて推定される一の対象の回転角度を加算することとすれば、検出異常のレゾルバに対応する一の対象の現時点での回転角度位置を検出できる。また、検出異常が生じていない２相交流出力の他方の値によれば、一の対象の回転角度位置を有限の範囲に特定できる。従って、本発明によれば、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置を精度よく検出することができる。
【０００９】
この場合、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載のレゾルバを用いた回転角度検出装置において、前記複数の対象が車両の操舵系であることとしてもよい。
【００１０】
ところで、対象の回転角度位置に基づいて所定の制御が実行される構成において、レゾルバの出力に検出異常が生じた際に上記の手法により検出された対象の回転角度位置をそのまま制御の実行に用いるものとすると、その検出精度は正規に算出されるものに比べて低いことがあるため、所定の制御が精度よく行われない事態が生じ得る。この点、レゾルバ検出異常時に検出される対象の回転角度位置は、上記した所定の制御において暫定的に用いることが適切である。
【００１１】
従って、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記回転角度検出手段により検出される前記対象の回転角度位置に基づいて所定の制御を実行する制御実行手段を備え、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、前記所定の制御を通常制御から暫定制御へ切り替えることとすれば、レゾルバ検出異常が生じた後に、検出される対象の回転角度位置の誤差による影響を抑制しつつ、対象の回転角度位置に基づく制御を続行させることができる。
【００１２】
この場合、請求項５に記載する如く、請求項４記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記所定の制御が、車両の操舵系に運転者のステアリング操作に応じたアシスト力を付与するアシスト制御であると共に、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、前記アシスト制御により車両の操舵系に付与するアシスト力を所望の値から減少させることとすれば、通常制御から暫定制御への移行をスムーズに行うことができる。
【００１３】
また、レゾルバ検出異常が生じたことにより対象の回転角度位置に基づく暫定制御が行われている状況下において、その検出異常が解消した場合には、その制御を通常制御へ復帰させることが適切である。
【００１４】
従って、請求項６に記載する如く、請求項４記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた後、該検出異常が解消した場合には、前記所定の制御を暫定制御から通常制御へ切り替えることとすれば、レゾルバ検出異常が解消した場合に、レゾルバを用いて正規に検出される対象の回転角度位置に基づく通常制御への復帰を実現することができる。
【００１５】
この場合、請求項７に記載する如く、請求項６記載の回転角度検出装置を用いた制御装置において、前記所定の制御が、車両の操舵系に運転者のステアリング操作に応じたアシスト力を付与するアシスト制御であると共に、前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた後、該検出異常が解消した場合には、前記アシスト制御により車両の操舵系に付与するアシスト力を所望の値へ向けて増加させることとすれば、暫定制御から通常制御への移行をスムーズに行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である回転角度検出装置を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両に搭載される電動パワーステアリング装置（以下、単にステアリング装置と称す）１０のシステムである。ステアリング装置１０は、ラック＆ピニオン式のステアリング装置であり、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に設けられたピニオン１４と、ピニオン１４に係合するラック１６と、を備えている。ラック１６の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００１７】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン１４が回転し、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック１６が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。すなわち、ステアリング装置１０は、ピニオン１４の回転運動をラック１６の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる機能を有している。
【００１８】
本実施例において、ステアリング装置１０は、後述するモータを用いて車両乗員によるステアリング操作の負担を軽減させるべく、車両乗員が車輪を転舵させる際に必要なトルクをアシストする車速感応型のパワーステアリング装置である。ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール側に固定される入力シャフトと、ラック１６側に連結する出力シャフトと、入力シャフトと出力シャフトとの間に介在するトーションバーと、により構成されている。トーションバーは、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じたねじれを生ずる。トーションバーのねじれ角は、機械的なストッパにより所定の範囲内に制限される。
【００１９】
ステアリングシャフト１２には、トルクセンサ２０が配設されている。トルクセンサ２０は、出力シャフトの舵角δ１と入力シャフトの舵角δ２との角度差Δδ（＝δ２−δ１）、すなわち、トーションバーのねじれ角Δδに応じた信号を出力する。トーションバーのねじれ角Δδは、運転者がステアリングホイールを操作した際にステアリングホイールに加わる操舵トルクに対応する。従って、トルクセンサ２０は、運転者によるステアリング操作によりステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じた信号を出力する。トルクセンサ２０の出力信号は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２２に供給される。ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２０の出力信号に基づいてトーションバーのねじれ角Δδを検出し、そのねじれ角Δδの大きさにトーションバーのバネ定数を乗算することによりステアリングホイールに加わる操舵トルクＴを検出する。
【００２０】
ステアリング装置１０は、また、ラック１６に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）２４を備えている。モータ２４は、ラック１６を覆う車体側のハウジングに固定されたステータ２６と、ラック１６に係合しそのラック１６を囲む筒状の部材であり、ハウジングにベアリングを介して回転可能に支持されたロータ２８と、を有している。ステータ２６は、コイルとコアとにより構成されている。ロータ２８には、マグネットが取り付けられている。ステータ２６の励磁によりロータ２８が回転すると、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。すなわち、ステアリング装置１０において、モータ２４は、その回転駆動によりラック１６を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。
【００２１】
モータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にはそれぞれ、ＥＣＵ２２が接続されている。ＥＣＵ２２は、バッテリ３０を電源としてモータ２４の各相にそれぞれ電力を供給する駆動回路３２を有している。駆動回路３２は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有している。駆動回路３２の各パワースイッチング素子は、ＥＣＵ２２によりＰＷＭ駆動され、モータ２４に電圧を印加する。
【００２２】
ＥＣＵ２２には、車速センサ３４が接続されている。車速センサ３４は、車両の速度に応じた周期でパルス信号を出力する。ＥＣＵ２２は、車速センサ３４の出力信号に基づいて車速ＳＰＤを検出する。ＥＣＵ２２は、アシスト電流演算部３６を用いて、トルクセンサ２０による操舵トルクＴと車速センサ３４による車速ＳＰＤとの関係に基づいてラック１６に付与すべきアシスト力を演算し、そのアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４を駆動するために必要な目標アシスト電流量を演算する。
【００２３】
ＥＣＵ２２は、駆動回路３２とモータ２４の各相との間の電流経路に対応して設けられた電流検出回路４０，４２，４４を有している。電流検出回路４０〜４４はそれぞれ、自己に対応する電流経路を流れる電流量、すなわち、駆動回路３２からモータ２４の各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じた信号を出力する。
【００２４】
電流検出回路４０〜４４には、モータ２４の制御方式の簡素化を図るべく、三相交流の電流，電圧を２軸直流で表すｄｑ変換を行う三相−二相変換回路４６が接続されている。ステアリング装置１０は、モータ２４に配設された回転角センサ４８を備えている。回転角センサ４８は、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置δ３に応じた信号を出力する。回転角センサ４８の出力信号は、ＥＣＵ２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてモータ２４の回転角度位置δ３を検出する。上記した電流検出回路４０〜４４の各出力信号および回転角センサ４８の出力信号は共に、三相−二相変換回路４６に供給されている。三相−二相変換回路４６は、電流検出回路４０〜４４の各出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δ３に従ったｑ軸電流Ｉqおよびｄ軸電流Ｉdに応じた信号を出力する。
【００２５】
アシスト電流演算部３６および三相−二相変換回路４６には、電流フィードバック演算部５０が接続されている。アシスト電流演算部３６の出力信号および三相−二相変換回路４６の出力信号は共に、電流フィードバック演算部５０に供給されている。ＥＣＵ２２は、モータ２４の各相に流れる電流量が目標アシスト電流量に一致するようにモータ２４をフィードバック制御する。電流フィードバック演算部５０は、三相−二相変換回路４６によるｑ軸電流Ｉqおよびｄ軸電流Ｉdをアシスト電流演算部３６による目標のｑ軸電流およびｄ軸電流と比較することにより、それらの偏差に基づいて２軸の電流指令値を演算する。
【００２６】
電流フィードバック演算部５０には、２軸直流を三相の交流電圧，電流で表すｄｑ逆変換を行う二相−三相変換回路５２が接続されている。電流フィードバック演算部５０による２軸の電流指令値および上記の回転角センサ４８の出力信号は共に、二相−三相変換回路５２に供給されている。二相−三相変換回路５２は、電流フィードバック演算部５０の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δ３に従った三相交流電流に応じた信号を出力する。
【００２７】
二相−三相変換回路５２には、ＰＷＭ指令部５４が接続されている。二相−三相変換回路５２の出力信号は、ＰＷＭ指令部５４に供給されている。ＰＷＭ指令部５４は、二相−三相変換回路５２の出力信号に基づいて駆動回路３２の各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動し、モータ２４の各相に目標のアシスト電流が流れるようにモータ２４への電圧印加を指令する。
【００２８】
上記の構成において、車両乗員によりステアリングホイールが操作されると、その操舵トルクＴに応じたアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４が駆動される。具体的には、モータ２４の駆動は、操舵トルクＴが大きいほど大きなアシスト力が発生するように行われる。また、このアシスト力は、車両の車速ＳＰＤに応じた値である。従って、本実施例のステアリング装置１０によれば、モータ２４を用いて車両乗員によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００２９】
図２は、本実施例のシステムが備えるトルクセンサ２０及び回転角センサ４８の原理構成図を示す。また、図３は、本実施例のトルクセンサ２０及び回転角センサ４８の検出原理を説明するための図を示す。トルクセンサ２０及び回転角センサ４８は共に、対象の回転角を検出するためのレゾルバ６０を備えている。具体的には、トルクセンサ２０は、入力シャフトの回転角δ１に応じた信号を出力する第１レゾルバ６０ａと、出力シャフトの舵角δ２に応じた信号を出力する第２レゾルバ６０ｂとを有している。また、回転角センサ４８は、モータ２４のロータの回転角度位置δ３に応じた信号を出力するレゾルバ６０ｃを有している。
【００３０】
トルクセンサ２０の第１レゾルバ６０ａは、ステアリングシャフト１２の入力シャフトが車体側に対して一回転する過程においてｎ周期（例えば、５周期等）の信号、すなわち、３６０°／ｎごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。従って、第１レゾルバ６０ａの出力信号は、軸倍角がｎｘの信号となる。また、トルクセンサ２０の第２レゾルバ６０ｂは、ステアリングシャフト１２の出力シャフトが車体側に対して一回転する過程においてｍ周期（例えば、６周期等）の信号、すなわち、３６０°／ｍごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。従って、第２レゾルバ６０ｂの出力信号は、軸倍角がｍｘの信号となる。更に、回転角センサ４８のレゾルバ６０ｃは、モータ２４のロータが車体側のステータに対して一回転する過程においてｋ周期の信号、すなわち、３６０°／ｋごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。従って、回転角センサ４８のレゾルバ６０ｃの出力信号は、軸倍角がｋｘの信号となる。尚、上記のｎ、ｍ、及びｋは、互いに一致した値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００３１】
各レゾルバ６０ａ〜６０ｃは、図２に示す如く、一定周波数の励磁信号が印加される励磁コイル６２、並びに、励磁コイル６２への励磁信号の印加により信号を発生するｓｉｎコイル６４及びｃｏｓコイル６６を備えている。ｓｉｎコイル６４とｃｏｓコイル６６とは、互いに直交する向きに延在している。ｓｉｎコイル６４及びｃｏｓコイル６６はそれぞれ、励磁コイル６２への励磁信号が最大となるタイミングにおいて、図３に示す如く、対象の回転角度位置θに応じた正弦波状の電流，電圧を発する。この際、ｓｉｎコイル６４とｃｏｓコイル６６とは、３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋの何れかを一周期とし、互いに９０°だけ位相のずれた電流，電圧を出力する。ＥＣＵ２２は、各レゾルバ６０ａ〜６０ｃのｓｉｎコイル６４及びｃｏｓコイル６６の双方から供給されるコイル信号をそれぞれ“０”からオフセットされた出力電圧に変換し、両出力電圧の関係に基づいてそれぞれ、０°と３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋとの間における各対象の回転角度位置θを検出する。
【００３２】
図４は、レゾルバ６０のｓｉｎ相の出力に異常が生ずる状態を説明するための図を示す。レゾルバ６０のｓｉｎ相出力及びｃｏｓ相出力のうちの何れか一方（図４においてはｓｉｎ相出力）に、断線やグランドショート等に起因して異常が生ずることがある（図４におけるθ＝Ｘ）。例えば、レゾルバ６０のｓｉｎコイル６４によるｓｉｎ相の出力電圧が図４に点線で示す“０”近傍の所定範囲内に継続して維持されることがある。かかる異常が生じた際、その出力電圧に基づいて対象の回転角度位置θが検出され、その位置に基づいてラック１６にアシスト力を付与すべくモータ２４のフィードバック制御が実行されるものとすると、その対象の回転角度位置が正確に検出されず、その制御が適正に行われないこととなる。従って、モータ２４のフィードバック制御を常に適正に行うためには、レゾルバ６０の出力の検出異常を確実に検知する必要がある。
【００３３】
本実施例においては、レゾルバ６０のｓｉｎ相出力およびｃｏｓ相出力がそれぞれ図４に点線で示す“０”近傍の所定範囲内に達するか否かが判別され、その判別結果に基づいてレゾルバ６０の出力の検出異常が検知される。具体的には、レゾルバ６０の各相の出力が“０”近傍の所定範囲内に達せずそのしきい値を超えている場合は、レゾルバ６０が正常状態にあると判断され、一方、その出力が“０”近傍の所定範囲内に達しそのしきい値を下回る場合は、レゾルバ６０が異常にあると判断される。
【００３４】
しかしながら、上記の手法を用いてレゾルバ６０の出力の検出異常が検知されたとしても、その後、対象の回転角度位置を検出することができないものであると、かかる異常に起因してモータ２４のフィードバック制御を続行することが不可能となる。そこで、本実施例のシステムは、レゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じても、モータ２４のフィードバック制御を続行すべく、その異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置を精度よく検出することとしている。以下、本実施例のシステムの特徴部について説明する。
【００３５】
図５は、レゾルバ６０のｃｏｓ相の出力に基づいてとり得る対象の回転角度位置を表した図を示す。レゾルバ６０のｓｉｎ相出力およびｃｏｓ相出力は共に、３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋの何れかを一周期とする正弦波である。このため、レゾルバ６０のｓｉｎ相出力のみ又はｃｏｓ相出力のみに基づいて把握され得る対象の回転角度位置θは、０°と３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋとの間において２箇所存在する（図５においてθ＝θ１およびθ２（＞θ１）；尚、図５においてはｃｏｓ相出力のみを示す）。そして、それら２箇所のうちの何れか一が対象の現実の回転角度位置となるべきである。
【００３６】
レゾルバ６０のｓｉｎ相出力とｃｏｓ相出力とは互いに９０°だけ位相のずれた値であるので、それらの相の出力に検出異常が生じていない場合には、そのレゾルバ６０に対応する対象の回転角度位置を、ｓｉｎ相出力とｃｏｓ相出力との相対関係に基づいて検出することはできる。一方、レゾルバ６０の出力に検出異常が生じている場合には、ｓｉｎ相出力とｃｏｓ相出力との相対関係からはその対象の回転角度位置を検出することはできない。
【００３７】
本実施例において、レゾルバ６０ａ〜６０ｃによる回転角度位置の検出対象は、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４である。これらの検出対象は、互いに連動して回転する。すなわち、これらの検出対象の回転角度量は、互いに所定の関連性を有している。このため、一の検出対象の回転角度位置をその検出対象に対応するレゾルバ６０による出力に基づいて検出することができなくなっても、前回処理時における回転角度位置と、前回処理時から今回処理時にかけて回転した他のレゾルバ６０による他の検出対象の回転角度量とに基づいて、その一の検出対象の回転角度位置を推定することができる。かかる手法によれば、レゾルバ６０ａ〜６０ｃの何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じた場合においても、その検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置を検出することが可能となる。
【００３８】
尚、レゾルバ６０ａ〜６０ｃの何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち、例えば図４に示す如くｓｉｎ相の出力に検出異常が生じた場合においては、そのｃｏｓ相の出力に検出異常は生じていないので、そのｃｏｓ相の出力からは対象の回転角度位置は２箇所に限定される。従って、検出異常が生じていない相の出力に基づく回転角度位置と、前回処理時における回転角度位置、及び、前回処理時から今回処理時にかけて回転した他のレゾルバ６０による他の検出対象の回転角度量に基づいて推定される回転角度位置とを比較することとすれば、その検出精度の向上を図ることができる。
【００３９】
図６は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図６に示すルーチンは、所定時間（例えば５ｍｓ）ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図６に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４０】
ステップ１００では、上記した手法を用いて、トルクセンサ２０の第１レゾルバ６０ａおよび第２レゾルバ６０ｂ並びに回転角センサ４８のレゾルバ６０ｃのうち何れか一のレゾルバにおいて、ｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じているか否かが判別される。本ステップ１００の処理は、肯定判定がなされるまで繰り返し実行される。その結果、肯定判定がなされた場合には、次にステップ１０２の処理が実行される。
【００４１】
ステップ１０２では、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じていると判別されたレゾルバ６０とは別の他の、検出異常が生じていない正常なレゾルバを用いて、その正常なレゾルバ６０に対応する対象（例えば、トルクセンサ２０の第２レゾルバ６０ｂであればステアリングシャフト１２の出力シャフト）の回転速度Δθを演算する処理が実行される。本ステップ１０２における回転速度Δθの演算処理は、単位時間当たりの対象の回転角度の変化量に基づいて行われる。
【００４２】
ステップ１０４では、次式（１）に従って、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じていると判別されたレゾルバ６０が正常であった前回処理時における演算値と、上記ステップ１０２で演算された他のレゾルバ６０による対象の回転速度Δθと、本ルーチン処理の演算周期Ｔとに基づいて、その一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θiを推定する処理が実行される。
【００４３】
θi＝Ｋ・Δθ・Ｔ＋θi-1 ・・・（１）
但し、Ｋは上記ステップ１００による検出異常に係るレゾルバ６０の信号角度周期と上記ステップ１０２による正常なレゾルバ６０の信号角度周期との比であり、また、θi-1は前回処理時における演算角度位置である。
【００４４】
ステップ１０６では、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じていると判別されたレゾルバ６０の正常な相（例えば、ｓｉｎ相の出力に検出異常が生じていると判別された場合にはｃｏｓ相）を正規化すると共に、その正常な一の相の出力に基づいてその異常なレゾルバ６０による対象（例えば、トルクセンサ２０の第１レゾルバであればステアリングシャフト１２の入力シャフト）がとり得る回転角度位置θ１，θ２（尚、θ１＜θ２）を算出する処理が実行される。
【００４５】
ステップ１０８では、上記ステップ１０４及び１０６の処理結果に基づいて、｜θi−θ１｜＞｜θi−θ２｜が成立するか否かが判別される。その結果、｜θi−θ１｜＞｜θi−θ２｜が成立する場合は、角度位置θ１よりも角度位置θ２の方が、何れか一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置としては正確な値を表していると判断できる。一方、｜θi−θ１｜＜｜θi−θ２｜が成立する場合は、逆に、角度位置θ２よりも角度位置θ１の方が、何れか一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置としては正確な値を表していると判断できる。従って、肯定判定がなされた場合は次にステップ１１０の処理が実行され、一方、否定判定がなされた場合は次にステップ１１２の処理が実行される。
【００４６】
ステップ１１０では、上記ステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じたと判別されたレゾルバ６０による対象の回転角度位置θとして、上記ステップ１０６で算出された角度位置θ２を適用する処理が実行される。一方、ステップ１１２では、何れか一の相の出力に検出異常が生じたと判別されたレゾルバ６０による対象の回転角度位置θとして、上記ステップ１０６で算出された角度位置θ１を適用する処理が実行される。
【００４７】
ステップ１１４では、上記ステップ１１０又は１１２で算出される回転角度位置θに基づいて、後述の図７に示すルーチンに従ってモータ２４の暫定的なフィードバック制御（以下、暫定制御と称す）を行う処理が実行される。本ステップ１１４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４８】
上記図６に示すルーチンによれば、トルクセンサ２０及び回転角センサ４８の３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち一のレゾルバ６０においてｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じている場合、その検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θを、そのレゾルバ６０の検出異常が生じていない相の出力に基づいて把握され得る二の回転角度位置θ１，θ２のうち、前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiに近接する位置に設定することができる。
【００４９】
レゾルバ６０ａ〜６０ｃによる回転角度位置の検出対象は、上記の如く、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４の軸であって、互いに連動して回転するので、すなわち、ステアリングシャフト１２の入力シャフトが回転した場合、その出力シャフトおよびモータ２４の軸は、その入力シャフトの回転角度量に近似した量だけ回転するので、これらの検出対象の回転角度量は互いに所定の関連性を有する。従って、前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiは、ｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じたレゾルバ６０による対象の回転角度位置に近接したものとなる。
【００５０】
このため、本実施例においては、何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じても、上記の如く、前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiに近接した位置を、検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θとして設定するので、その検出異常に係るレゾルバ６０による対象の回転角度位置をある程度正確に検出することができる。
【００５１】
また、レゾルバ６０のｓｉｎ相出力のみ又はｃｏｓ相出力のみに基づいて把握され得る対象の回転角度位置は、０°と３６０°／ｎ、３６０°／ｍ、又は３６０°／ｋとの間において２箇所存在する。本実施例においては、それら２箇所の位置θ１，θ２のうち所定の条件を満たす位置を、検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θとして設定するので、その検出異常に係るレゾルバ６０による対象の回転角度位置を精度よく検出することができる。従って、本実施例の装置によれば、一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相の何れか一の相の出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバ６０に対応する対象の回転角度位置を精度よく検出することが可能となっている。
【００５２】
次に、図７を参照して、本実施例のシステムにおいて、レゾルバ６０に検出異常が生じた際、検出された回転角度位置を用いて行われる制御の内容について説明する。
【００５３】
図７は、本実施例においてＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７に示すルーチンは、所定時間（例えば５ｍｓ）ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００５４】
ステップ１５０では、上記図６に示すルーチンの処理結果として暫定制御が実行されるか否かが判別される。本ステップ１５０の処理は、暫定制御が実行されると判別されるまで繰り返し実行される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１５２の処理が実行される。
【００５５】
ステップ１５２では、上記図６に示すルーチン中のステップ１００で何れか一の相の出力に検出異常が生じたと判別されたレゾルバ６０の出力が監視され、その出力が異常の生ずる状態から正常状態へ復帰したか否かが判別される。その結果、否定判定がなされたと判別された場合は、次にステップ１５４の処理が実行される。ステップ１５４では、モータ２４のフィードバック制御によるアシスト力を所望の値から例えば一定時間ごとに一定量ずつ徐々に減らす漸減処理が行われる。
【００５６】
ステップ１５６では、上記ステップ１５４におけるフィードバック制御によるアシスト力の漸減処理が所定期間継続したか否かが判別される。尚、所定期間とは、アシスト力がゼロとなるまでの時間、或いは、所定時間等の予め定められた期間等のことである。その結果、所定期間が経過していないと判別された場合は、次に上記ステップ１５２の処理が実行される。一方、所定期間が経過したと判別された場合は、次にステップ１５８の処理が実行される。
【００５７】
ステップ１５８では、一のレゾルバ６０の何れか一の相の出力に検出異常が生じたとして、モータ２４のフィードバック制御を中止し、ステアリング操作をアシストするアシスト制御を中止すると共に、その旨を運転者に知らせる異常確定処理が実行される。尚、運転者に検出異常を知らせるのを、暫定制御の開始時から行うこととしてもよい。本ステップ１５８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５８】
一方、上記ステップ１５２において検出異常の生じたレゾルバ６０の出力が正常状態に復帰し、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１６０の処理が実行される。ステップ１６０では、通常どおりのフィードバック制御を行い、モータ２４の暫定制御が実行されていた場合には、その暫定制御を中止し、通常どおりのフィードバック制御を再開する処理が実行される。尚、この際には、モータ２４のフィードバック制御によるアシスト力を減じられた値から所望の値へ例えば一定時間ごとに一定量ずつ徐々に増やす漸増処理が行われる。本ステップ１６０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５９】
上記図７に示すルーチンによれば、一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じた場合に、その検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置を上記図６のルーチンに示す手法を用いて検出し、その検出に係る回転角度位置に基づいてモータ２４の制御を実行することができる。すなわち、何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じても、直ちにモータ２４のフィードバック制御を中止することはなく、モータ２４のフィードバック制御を続行することができる。従って、本実施例においては、レゾルバ検出異常が生じた後、運転者におけるステアリング操作の負担を軽減させるアシスト制御が暫定的に続行されることとなる。
【００６０】
かかる構成においては、レゾルバ検出異常が検知された直後に、運転者のステアリング操作に対するアシスト力が発生しない事態は回避され、その操作負担が急に軽減されなくなり過大となる事態は回避される。従って、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が検知された直後、急にモータ２４の電流フィードバック制御が中止されることに起因して運転者にとってステアリング操作について違和感が生ずるのを防止することが可能となっている。
【００６１】
ここで、レゾルバ検出異常が生じた際に上記図６のルーチンに示す手法を用いて検出された対象の回転角度位置をそのままモータ２４のフィードバック制御の実行に用いるものとすると、その検出精度はレゾルバ６０を用いて検出されるものに比べて低いことがあるため、かかるフィードバック制御が精度よく行われず、アシスト制御が適正に行われない事態が生じ得る。
【００６２】
これに対して、本実施例においては、何れか一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち一の相の出力に検出異常が生じた後、運転者のステアリング操作に対するアシスト制御について目標のアシスト力の漸減処理が行われる。具体的には、目標のアシスト力が所望の値から一定時間ごとに一定量ずつ徐々に減少される。
【００６３】
かかる構成においては、モータ２４の電流フィードバック制御が暫定的に行われる状況下、その暫定制御の開始後から、暫定的に検出される対象の回転角度位置に生ずる誤差による影響を小さく抑制させることができる。従って、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が生じた後、検出される対象の回転角度位置の誤差による影響を抑制しつつ、対象の回転角度位置に基づくモータ２４の電流フィードバック制御およびアシスト制御を暫定的に続行させることが可能となっている。
【００６４】
また、上記の構成においては、運転者のステアリング操作に対するアシスト制御の暫定制御として目標のアシスト力が徐々に減少される。この場合には、急にアシスト制御が中止されることに起因して運転者にとってステアリング操作に違和感が生ずるのを防止することが可能である。この点、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が生じた際、アシスト制御について通常どおりの制御から暫定制御への移行をスムーズに行うことが可能となっている。
【００６５】
また、上記図７に示すルーチンによれば、一のレゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じても、その後その検出異常が解消された場合には、その異常が解消されたレゾルバ６０を用いて検出される対象の回転角度位置に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御を実行することができる。すなわち、モータ２４の電流フィードバック制御が暫定的なものから正規なものへ復帰させることができる。従って、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が解消された場合、通常どおりの電流フィードバック制御への復帰を、運転者の操作によらずに自動的に実現することが可能となっている。
【００６６】
対象の回転角度位置の検出が通常どおりレゾルバ出力に基づいて行われる場合は、上記の如く暫定的に行われる場合に比してその検出精度が向上する。従って、本実施例によれば、一旦レゾルバ検出異常が生じても、その後レゾルバ検出異常が解消された後は、モータ２４の電流フィードバック制御を精度の良い状態に復帰させることが可能となっている。
【００６７】
また、本実施例においては、レゾルバ検出異常が解消された後、アシスト制御について目標アシスト力の漸増処理が行われる。具体的には、目標のアシスト力が所望の値から一定時間ごとに一定量ずつ徐々に増加される。この場合には、アシスト制御による目標のアシスト力が急に所望の値に増大することに起因して運転者にとってステアリング操作に違和感が生ずるのを防止することが可能である。この点、本実施例によれば、レゾルバ検出異常が解消された際、アシスト制御について暫定制御から通常制御への移行をスムーズに行うことが可能となっている。
【００６８】
尚、本実施例において、各レゾルバ６０による回転角度位置の検出対象は、上記の如く、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４の軸であって、合計３つ存在し、互いに連動して回転する。このため、一の対象が回転した場合、他の２つの対象は共に、その一の対象の回転角度量に応じた量だけ回転する。従って、３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち２つのレゾルバ６０においてそれぞれ何れか一の相の出力に検出異常が生じた場合においても、それら２つのレゾルバ６０を用いて検出すべき２つの対象の回転角度位置をそれぞれ、正常な一のレゾルバ６０による一の対象の回転角度量に基づいて検出することができる。
【００６９】
このため、本実施例によれば、一のレゾルバ６０に検出異常が生ずる場合に限らず、２つのレゾルバ６０に同時に何れか一の相の出力の検出異常が生ずる場合においても、モータ２４のフィードバック制御を暫定的に続行することが可能となっている。
【００７０】
この点、本実施例においては、３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち一又は２のレゾルバ６０に検出異常が生じた場合にも、その検出異常に係るレゾルバ６０による対象の回転角度位置が検出される。第１レゾルバ６０ａ及び第２レゾルバ６０ｂは共にトルクセンサ２０を構成し、ステアリングホイールに加わる操舵トルクはそれらのレゾルバ６０ａ，６０ｂを用いて検出されるステアリングシャフト１２のトーションバーのねじれ角Δδに基づいて検出される。従って、本実施例によれば、トルクセンサ２０を構成する第１レゾルバ６０ａ及び第２レゾルバ６０ｂのうち何れか一方のレゾルバ６０の何れか一の相に検出異常が生じても、そのレゾルバ６０による対象の回転角度位置を検出することができる。このため、トルクセンサ２０のレゾルバ６０に検出異常が生じても、車両のステアリングホイールに加わる操舵トルクを検出することが可能となっている。
【００７１】
このように、本実施例のシステムにおいては、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じた信号を出力するトルクセンサ２０、及び、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置に応じた信号を出力する回転角センサ４８を共に二重系にすることなく、３つのレゾルバ６０ａ〜６０ｃのうち一又は２のレゾルバ６０に検出異常が生じた際、各対象の回転角度位置を他の手法を用いて検出することができ、モータ２４のフィードバック制御を暫定的に続行し、車両のステアリング操作についてのアシスト制御を継続することが可能となっている。
【００７２】
尚、上記の実施例においては、ステアリングシャフト１２の入力シャフトおよび出力シャフト並びにモータ２４の軸が特許請求の範囲に記載した「複数の対象」及び「車両の操舵系」に相当していると共に、ＥＣＵ２２が、レゾルバのｓｉｎ相およびｃｏｓ相の関係に基づいて対象の回転角度位置θを検出することにより、並びに、上記図６に示すルーチン中ステップ１１０，１１２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「回転角度検出手段」が実現されている。
【００７３】
ところで、上記の実施例においては、レゾルバ６０のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のうち何れか一の相の出力に検出異常が生じた場合、検出異常が生じていない相の出力から把握される対象の２つの回転角度位置θ１，θ２のうち所定の条件を満たす何れか一の位置を、検出異常が生じたレゾルバ６０を用いて検出すべき対象の回転角度位置θとして設定するが、本発明はこれに限定されるものではなく、検出異常が生じていない前回処理時における回転角度位置と、回転速度Δθと演算周期Ｔとから把握される前回処理時から今回処理時にかけての他のレゾルバ６０による他の対象の回転角度量とに基づいて推定される回転角度位置θiを、検出すべき対象の回転角度位置θとして設定することとしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置をある程度正確に検出することができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する対象の回転角度位置を精度よく検出することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、一のレゾルバの出力に検出異常が生じても、その一のレゾルバに対応する車両操舵系の回転角度位置を精度よく検出することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、レゾルバ検出異常が生じた後に、検出される対象の回転角度位置の誤差による影響を抑制しつつ、対象の回転角度位置に基づく制御を続行させることができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、対象の回転角度位置に基づく制御について通常制御から暫定制御への移行をスムーズに行うことができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、レゾルバ検出異常が解消した場合に、レゾルバを用いて正規に検出される対象の回転角度位置に基づく通常制御への復帰を実現することができる。
【００８０】
また、請求項７記載の発明によれば、対象の回転角度位置に基づく制御について暫定制御から通常制御への移行をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるレゾルバを用いた回転角度検出装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】本実施例のシステムが備えるレゾルバの原理構成図である。
【図３】本実施例のシステムが備えるレゾルバの検出原理を説明するための図である。
【図４】レゾルバのｓｉｎ相の出力に異常が生ずる状態を説明するための図である。
【図５】レゾルバのｃｏｓ相の出力に基づいてとり得る対象の回転角度位置を表した図である。
【図６】本実施例において、出力に検出異常が生じたレゾルバによる対象の回転角度位置を暫定的に検出すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本実施例において、暫定的に検出された対象の回転角度位置を用いて実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
１２ ステアリングシャフト
１４ ピニオン
１６ ラック
２０ トルクセンサ
２２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４ モータ
４８ 回転角センサ
６０ レゾルバ
Claims (7)
- 互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバと、各レゾルバの出力に基づいて前記複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出手段と、を備える回転角度検出装置であって、
前記回転角度検出手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、該一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置を、該一のレゾルバの検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出することを特徴とするレゾルバを用いた回転角度検出装置。 - 互いに連動して回転する複数の対象に設けられた複数のレゾルバと、各レゾルバの２相交流出力に基づいて前記複数の対象の回転角度位置をそれぞれ検出する回転角度検出手段と、を備える回転角度検出装置であって、
前記回転角度検出手段は、一のレゾルバの２相交流出力の何れか一方に検出異常が生じた場合には、該一のレゾルバに対応する一の対象の回転角度位置を、該一のレゾルバの２相交流出力の他方の値と、検出異常が生ずる直前の回転角度位置と、他のレゾルバに対応する他の対象の回転角度とに基づいて検出することを特徴とするレゾルバを用いた回転角度検出装置。 - 前記複数の対象が車両の操舵系であることを特徴とする請求項１又は２記載のレゾルバを用いた回転角度検出装置。
- 前記回転角度検出手段により検出される前記対象の回転角度位置に基づいて所定の制御を実行する制御実行手段を備え、
前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、前記所定の制御を通常制御から暫定制御へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の回転角度検出装置を用いた制御装置。 - 前記所定の制御が、車両の操舵系に運転者のステアリング操作に応じたアシスト力を付与するアシスト制御であると共に、
前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた場合には、前記アシスト制御により車両の操舵系に付与するアシスト力を所望の値から減少させることを特徴とする請求項４記載の回転角度検出装置を用いた制御装置。 - 前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた後、該検出異常が解消した場合には、前記所定の制御を暫定制御から通常制御へ切り替えることを特徴とする請求項４記載の回転角度検出装置を用いた制御装置。
- 前記所定の制御が、車両の操舵系に運転者のステアリング操作に応じたアシスト力を付与するアシスト制御であると共に、
前記制御実行手段は、一のレゾルバの出力に検出異常が生じた後、該検出異常が解消した場合には、前記アシスト制御により車両の操舵系に付与するアシスト力を所望の値へ向けて増加させることを特徴とする請求項６記載の回転角度検出装置を用いた制御装置。
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