JP6932874B2 - トルク検出装置、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルク検出装置、電動パワーステアリング装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の、電動パワーステアリング装置に組み込まれるトルク検出装置は、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化するホール素子からなる感磁素子を２つ備えている。そして、これら２つの感磁素子は、入力軸（回転軸）に加わるトルクを検出するセンサとして機能する。

特開２００５−３００２６７号公報

回転軸に印加されたトルクを検出可能なセンサが２つある場合、２つのセンサそれぞれから出力される出力値を比較することで２つのセンサが共に正常であることを精度高く判断することが可能である。それゆえ、２つのセンサが共に正常である場合には、トルク検出装置にて検出されたトルクは信頼できる値である。一方、２つのセンサの内の一のセンサから出力される出力値に基づいて、この一のセンサに故障が生じたことを判断することはできるが、この一のセンサが正常であることを精度高く判断することは困難である。そして、２つのセンサの内一方が正常ではない場合、例えば２つのセンサの内の他のセンサに故障が生じている場合には、一のセンサが正常であることを精度高く判断することが困難であると、トルク検出装置にて検出されたトルクの値も信頼することは難しい。それゆえ、一のセンサから出力される出力値に基づいてこの一のセンサが正常動作していることを判断できることが望ましい。
本発明は、一のセンサから出力される出力値に基づいてこの一のセンサが正常であることを判断できるトルク検出装置、故障診断方法、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、第１トルクセンサと、第２トルクセンサと、前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された信号に基づいて前記第１トルクセンサ又は前記第２トルクセンサの故障を診断する故障診断部及び故障していると診断した一方のトルクセンサの励磁を停止するとともに正常であると診断した他方のトルクセンサに電流を印加させるか否かの指令信号を送る電流印加命令部を有する出力部と、を備える、トルク検出装置であり、前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサは、それぞれ、軸の径方向に設けられた磁性体と、前記磁性体の径方向周囲に設けられたコイルと、前記コイルのインダクタンスの変化に応じた前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された前記信号を前記出力部へ出力する検出回路と、前記指令信号に基づいて前記コイルに電流を印加する電流印加部と、を備え、前記故障診断部は、前記指令信号をトリガとして、前記正常であると診断した前記他方のトルクセンサから出力される前記信号を取得して、前記他方のトルクセンサが正常動作しているか否かを診断するトルク検出装置である。

本発明によれば、一のセンサから出力される出力値に基づいてこの一のセンサが正常であることを判断できる。

第１の実施形態に係るトルク検出装置の概略構成を示す図である。 第１トルクセンサの概略構成を示す図である。 トルク検出信号の出力範囲を示す図である。 自己故障診断処理を説明するタイミングチャートである。 故障診断部が行う自己故障診断処理の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
｛第１の実施形態｝
図１は、第１の実施形態に係るトルク検出装置２００の概略構成を示す図である。図２は、第１トルクセンサ２０１の概略構成を示す図である。
本実施の形態のトルク検出装置２００は、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいて回転軸３９０に印加された印加トルクＴａを検出する磁歪式のセンサである、第１トルクセンサ２０１と第２トルクセンサ２０２とを備えている。また、トルク検出装置２００は、第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２から出力された値に基づいて印加トルクＴａに応じた値を出力すると共に第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２の故障を診断する出力装置３００を備えている。

〔トルクセンサ〕
第１トルクセンサ２０１の構成と第２トルクセンサ２０２の構成とは同一であるので、以下に、代表して第１トルクセンサ２０１について説明する。
第１トルクセンサ２０１は、回転軸３９０に加えられた印加トルクＴａを検出するトルク検出部２１０と、トルク検出部２１０による検出に基づいて印加トルクＴａに応じた電圧を出力するトルク検出回路２５０とを備えている。トルク検出部２１０は、印加トルクＴａに応じて後述する２個のコイル（第１検出コイル２２１、第２検出コイル２２２）のインダクタンスを変化させ、トルク検出回路２５０は、これら２個のコイルのインダクタンスの変化に基づいて印加トルクＴａに応じた電圧を出力する。

トルク検出部２１０は、回転軸３９０の外周面に形成された第１磁歪膜２１１及び第２磁歪膜２１２と、第１磁歪膜２１１の径方向周囲に配置された第１検出コイル２２１と、第２磁歪膜２１２の径方向周囲に配置された第２検出コイル２２２と、回転軸３９０の周囲に配置された励磁コイル２２３と、を備えている。
第１磁歪膜２１１及び第２磁歪膜２１２は、歪みの変化に対して透磁率の変化が大きい素材からなる金属膜であり、例えば、回転軸３９０の外周にメッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜であることを例示することができる。第１磁歪膜２１１は、回転軸３９０の軸線方向に対して約４５度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されており、第２磁歪膜２１２は、第１磁歪膜２１１の磁気異方性の方向に対して約９０度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されている。すなわち、第１磁歪膜２１１、第２磁歪膜２１２の磁気異方性は互いに約９０度位相を異にしている。

第１検出コイル２２１は、第１磁歪膜２１１の周囲に所定の隙間を空けた状態で回転軸３９０と同軸状に配置されている。第２検出コイル２２２は、第２磁歪膜２１２の周囲に所定の隙間を空けた状態で回転軸３９０と同軸状に配置されている。第１検出コイル２２１の巻き始めである導線の一端が、第１端子２３１に接続されている。第２検出コイル２２２の巻き終わりである導線の他端が、第２端子２３２に接続されている。第１検出コイル２２１の巻き終わりである導線の他端と第２検出コイル２２２の巻き始めである導線の一端とが、第３端子２３３に接続されている。第１検出コイル２２１の巻き始めである導線の一端と第２検出コイル２２２の巻き終わりである導線の他端とが、第４端子２３４に接続されている。励磁コイル２２３の巻き始めである導線の一端が第５端子２３５に接続され、励磁コイル２２３の巻き終わりである導線の他端が第６端子２３６に接続されている。

第１磁歪膜２１１及び第２磁歪膜２１２の磁気異方性を上述のように設定したことにより、回転軸３９０にトルクが作用しない状態でも、第１磁歪膜２１１、第２磁歪膜２１２の主応力方向の一方に圧縮応力が作用し、他方に引張応力が作用する。第１磁歪膜２１１、第２磁歪膜２１２の透磁率は概ね等しく設定されている。回転軸３９０にトルクが印加されると、異方性を持たせた第１磁歪膜２１１及び第２磁歪膜２１２にそれぞれ引張応力、圧縮応力が選択的に働く。その結果、逆磁歪効果により第１磁歪膜２１１、第２磁歪膜２１２の透磁率がそれぞれ増加又は減少する。そして、これに応じて、第１検出コイル２２１と第２検出コイル２２２のうち、一方のインダクタンスが増加し、他方のインダクタンスが減少する。

〔トルク検出回路〕
トルク検出回路２５０は、ＣＰＵ等からなる算術論理演算回路であり、図２に示すように、第１端子２３１，第２端子２３２それぞれから延びた信号線と電気的に接続された検出回路２５１を備えている。また、トルク検出回路２５０は、第３端子２３３，第４端子２３４それぞれから延びた信号線と電気的に接続された励磁モニタ回路２５２を備えている。また、トルク検出回路２５０は、第５端子２３５，第６端子２３６それぞれから延びた信号線と電気的に接続されて、交流電流を流して磁束を発生させる励磁回路２５３を備えている。そして、かかる構成により、検出回路２５１は、第１検出コイル２２１の一端と第２検出コイル２２２の他端の電圧を検出し、励磁モニタ回路２５２は、第１検出コイル２２１の一端と第２検出コイル２２２の他端の電圧と、第１検出コイル２２１の他端と第２検出コイル２２２の一端との接続部の電圧とを検出する。

第１検出コイル２２１に関する磁歪特性曲線と、第２検出コイル２２２に関する磁歪特性曲線とは、第１磁歪膜２１１、第２磁歪膜２１２のそれぞれで互いに逆方向となる磁気異方性を有することが反映して、両磁歪特性曲線が交わる点を含む縦軸に関して略線対称の関係になる。
第１トルクセンサ２０１では、第１検出コイル２２１、第２検出コイル２２２に関する磁歪特性曲線における印加トルクＴａの中立点（ゼロ点）付近の一定勾配とみなされる領域を使用し、原点を通る直線であって、縦軸及び横軸の正側、負側に存在する直線を利用することで、検出回路２５１は、印加トルクＴａの方向と大きさに応じた第１トルク検出信号ＴＳ１を出力する。

検出回路２５１は、第１端子２３１を介して出力される電圧と第２端子２３２を介して出力される電圧との差を所定の増幅度で増幅し、バイアス電圧（例えば、２．５Ｖ）を加えた電圧を第１トルク検出信号ＴＳ１として出力する。印加トルクＴａがゼロのときに、第１検出コイル２２１から出力される電圧と第２検出コイル２２２から出力される電圧は等しいので、その差の値はゼロとなり、第１トルク検出信号ＴＳ１はバイアス電圧と等しくなる
一方、第２トルクセンサ２０２の検出回路２５１は、第１端子２３１を介して出力される電圧と第２端子２３２を介して出力される電圧との差を所定の増幅度で増幅し、バイアス電圧（例えば、２．５Ｖ）を加えた電圧を第２トルク検出信号ＴＳ２として出力する。以下、第１トルク検出信号ＴＳ１と第２トルク検出信号ＴＳ２とをまとめて「トルク検出信号ＴＳ」と称する場合もある。

図３は、トルク検出信号ＴＳの出力範囲を示す図である。
トルク検出信号ＴＳは、図３に示すように、印加トルクＴａの一方方向への大きさが増加するのに伴って上昇すると共に、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏとの間で変化する。最大電圧ＶＨｉは４．５Ｖ、最小電圧ＶＬｏは０．５Ｖであることを例示することができる。かかる場合、０．５Ｖ以上４．５Ｖ以下の範囲がトルク検出信号ＴＳの出力正常範囲となり、０．５Ｖより小さい範囲及び４．５Ｖより大きい範囲がトルク検出信号ＴＳの出力異常範囲となる。

励磁モニタ回路２５２は、トルク検出信号ＴＳと同期した信号を出力する。励磁モニタ回路２５２は、第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２のインダクタンスが変化しているか否か、検出回路２５１が故障してないかを判断する。そして、励磁モニタ回路２５２は、励磁コイル２２３に電流が印加されたことに起因して第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２のインダクタンスが変化したことを示すＬｏ信号と、第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２のインダクタンスが変化していないことを示すＨｉ信号とを、故障診断用信号ＴＳＩＧとして出力する。以下の説明において、第１トルクセンサ２０１から出力される故障診断用信号ＴＳＩＧを第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１、第２トルクセンサ２０２から出力される故障診断用信号ＴＳＩＧを第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２と称す。

第１トルクセンサ２０１のトルク検出回路２５０から出力される第１トルク検出信号ＴＳ１及び第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１と、第２トルクセンサ２０２のトルク検出回路２５０から出力される第２トルク検出信号ＴＳ２及び第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２とは、出力装置３００に入力される。

〔出力装置〕
出力装置３００は、第１トルクセンサ２０１に動作電圧を供給する第１電源３１０と、第２トルクセンサ２０２に動作電圧を供給する第２電源３２０とを備えている。第１電源３１０，第２電源３２０は、車載バッテリの電源電圧を、それぞれ第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２に適した動作電圧に調圧し、調圧された動作電圧を出力装置３００の第１電源端子３０１，第２電源端子３０２にそれぞれ印加する。また、出力装置３００は、グランド電位に設定された第１グランド端子３０３と第２グランド端子３０４とを備えている。第１電源端子３０１及び第１グランド端子３０３に配線を介して第１トルクセンサ２０１が接続されることで、第１トルクセンサ２０１の電源が確保されている。また第２電源端子３０２及び第２グランド端子３０４に配線を介して第２トルクセンサ２０２が接続されることで、第２トルクセンサ２０２の電源が確保されている。

また、出力装置３００は、第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２の故障を診断する故障診断部３３０と、故障診断部３３０の故障診断結果に基づいて、第１トルクセンサ２０１、第２トルクセンサ２０２の励磁回路２５３に対して励磁させることを命令する励磁出力命令部３４０とを備えている。また、出力装置３００は、第１トルクセンサ２０１から出力された第１トルク検出信号ＴＳ１か、第２トルクセンサ２０２から出力された第２トルク検出信号ＴＳ２かを、トルク信号Ｔｄとして用いるのを切り替える切替部３５０を備えている。

《故障診断部》
故障診断部３３０には、第１トルクセンサ２０１から出力される第１トルク検出信号ＴＳ１及び第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１、第２トルクセンサ２０２から出力される第２トルク検出信号ＴＳ２及び第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２が入力される。そして、故障診断部３３０は、第１トルク検出信号ＴＳ１及び第２トルク検出信号ＴＳ２に基づいて、第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２が故障しているか否かを診断する。また、故障診断部３３０は、第１トルクセンサ２０１が故障している場合には、第２トルク検出信号ＴＳ２及び第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２に基づいて第２トルクセンサ２０２が故障しているか否かを診断する。また、故障診断部３３０は、第２トルクセンサ２０２が故障している場合には、第１トルク検出信号ＴＳ１及び第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１に基づいて第１トルクセンサ２０１が故障しているか否かを診断する。故障診断方法については後で詳述する。

《励磁出力命令部》
励磁出力命令部３４０は、故障診断部３３０が第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２が故障していないと診断している場合には、第１トルクセンサ２０１の励磁回路２５３に対して励磁を命令する。また、励磁出力命令部３４０は、第２トルクセンサ２０２が故障していると故障診断部３３０が診断した場合には、第１トルクセンサ２０１の励磁回路２５３に対して、後述するように予め定められたタイミングで励磁させたり停止させたりするよう命令する。また、励磁出力命令部３４０は、第１トルクセンサ２０１が故障していると故障診断部３３０が診断した場合には、第２トルクセンサ２０２の励磁回路２５３に対して、後述するように予め定められたタイミングで励磁させたり停止させたりするよう命令する。

《切替部》
切替部３５０は、故障診断部３３０が第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２が故障していないと判断している場合には、その旨の信号と共に、第１トルクセンサ２０１から出力される第１トルク検出信号ＴＳ１を、トルク信号Ｔｄとして出力する。
また、切替部３５０は、第２トルクセンサ２０２が故障していると故障診断部３３０が判断している場合には、その旨の信号と共に、第１トルクセンサ２０１から出力される第１トルク検出信号ＴＳ１を、トルク信号Ｔｄとして出力する。
また、切替部３５０は、第１トルクセンサ２０１が故障していると故障診断部３３０が判断している場合には、その旨の信号と共に、第２トルクセンサ２０２から出力される第２トルク検出信号ＴＳ２を、トルク信号Ｔｄとして出力する。
また、切替部３５０は、故障診断部３３０が第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２が故障していると判断している場合には、その旨の信号を出力する。

以上のように構成された本実施の形態のトルク検出装置２００においては、出力装置３００の励磁出力命令部３４０から指示を受けて、第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２のトルク検出部２１０の励磁回路２５３が交流電流を流して磁束を発生させると、第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は、それぞれ印加トルクＴａに応じた電圧信号である第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２を出力する。また、第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は、それぞれ第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２と同期した信号である第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１，第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を出力する。

そして、本実施の形態のトルク検出装置２００は、故障診断部３３０が第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２が故障していないと診断している場合、第１トルクセンサ２０１から出力された第１トルク検出信号ＴＳ１をトルク信号Ｔｄとして出力する。一方、トルク検出装置２００は、第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２のいずれか一方のトルクセンサが故障している場合には、他方のトルクセンサから出力されたトルク検出信号ＴＳをトルク信号Ｔｄとして出力する。ただし、第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２のいずれか一方のトルクセンサが故障している場合には、両トルクセンサからのトルク検出信号ＴＳを用いて故障診断を行うことができないことから、他方のトルクセンサから出力された信号を用いてこの他方のトルクセンサが故障しているか否かを診断する自己故障診断処理を行う。

《故障診断》
以下、故障診断部３３０が行う故障診断について説明する。
故障診断部３３０は、例えば、第１トルク検出信号ＴＳ１の電圧と第２トルク検出信号ＴＳ２の電圧との差が所定範囲内である場合には第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２は正常であると診断し、第１トルク検出信号ＴＳ１の電圧と第２トルク検出信号ＴＳ２の電圧との差が所定範囲外である場合には第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２が故障していると診断する。また、故障診断部３３０は、第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２が出力正常範囲内である場合には、第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は正常であると診断し、第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内である場合には、第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は異常であると診断する。

そして、本実施の形態のトルク検出装置２００においては、第１トルクセンサ２０１が故障していると故障診断部３３０が診断した場合には、励磁出力命令部３４０は、第１トルクセンサ２０１の励磁回路２５３に対して、励磁を停止するよう命令する。また、第２トルクセンサ２０２の自己故障診断処理を行いながら第２トルクセンサ２０２からのトルク検出信号ＴＳをトルク信号Ｔｄとして出力するべく、励磁出力命令部３４０は、第２トルクセンサ２０２の励磁回路２５３に対して、励磁させるための信号である励磁駆動信号ＲＥＮ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦする。また、トルク検出装置２００は、故障した第１トルクセンサ２０１に動作電圧を供給する第１電源３１０による電圧の供給を遮断する。また、トルク検出装置２００においては、第２トルクセンサ２０２が故障していると故障診断部３３０が診断した場合には、励磁出力命令部３４０は、第２トルクセンサ２０２の励磁回路２５３に対して、励磁を停止するよう命令する。また、第１トルクセンサ２０１の自己故障診断処理を行いながら第１トルクセンサ２０１からのトルク検出信号ＴＳをトルク信号Ｔｄとして出力するべく、励磁出力命令部３４０は、第１トルクセンサ２０１の励磁回路２５３に対して、励磁させるための信号である励磁駆動信号ＲＥＮ１を周期的にＯＮ／ＯＦＦする。また、トルク検出装置２００は、故障した第２トルクセンサ２０２に動作電圧を供給する第２電源３２０による電圧の供給を遮断する。

以下に、自己故障診断処理について説明する。以下には、第１トルクセンサ２０１が故障していると故障診断部３３０が診断した場合を例示して説明する。
図４は、自己故障診断処理を説明するタイミングチャートである。
励磁出力命令部３４０は、第２トルクセンサ２０２の励磁回路２５３に対する励磁駆動信号ＲＥＮ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦする。より具体的には、励磁出力命令部３４０は、励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態にし、ＯＮ状態を予め定められた第１期間Ｔ１の間継続する。その後、励磁出力命令部３４０は、励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態にし、ＯＦＦ状態を第２期間Ｔ２の間継続する。その後、励磁出力命令部３４０は、励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態にし、ＯＮ状態を第１期間Ｔ１の間継続する。以降、励磁出力命令部３４０は、第２トルクセンサ２０２が故障したと診断されるまで、励磁駆動信号ＲＥＮ２の第１期間Ｔ１のＯＮ状態と第２期間Ｔ２のＯＦＦ状態とを繰り返す。第１期間Ｔ１は、後述する第３期間Ｔ３及び第４期間Ｔ４以上であると良い。第２期間Ｔ２は、例えば、後述するように第２トルク検出信号ＴＳ２及び第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を取得可能な期間であると良い。

励磁駆動信号ＲＥＮ２がＯＦＦ状態である場合には、第２トルク検出信号ＴＳ２は０Ｖである。励磁駆動信号ＲＥＮ２がＯＦＦ状態からＯＮ状態にされると、第２トルクセンサ２０２のトルク検出回路２５０の検出回路２５１などが正常に起動し始めるまでの所定の準備期間である第３期間Ｔ３経過後に、トルクに応じた第２トルク検出信号ＴＳ２が出力され始める。また、励磁駆動信号ＲＥＮ２がＯＦＦ状態からＯＮ状態にされると、トルク検出回路２５０の励磁モニタ回路２５２などが正常に起動し始めるまでの所定の準備期間である第４期間Ｔ４経過後に、Ｌｏ信号の第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２が出力され始める。

故障診断部３３０は、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えた後の第５期間Ｔ５経過後に第２トルク検出信号ＴＳ２を取得して、第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内であるか否かを診断する。故障診断部３３０は、出力異常範囲内であるか否かの診断の結果、第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内であると判断した場合には第２トルクセンサ２０２が故障したと判断し、第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内ではないと判断した場合には第２トルクセンサ２０２は故障していないと判断する。第５期間Ｔ５は、第３期間Ｔ３以上第１期間Ｔ１未満であることを例示することができる。

故障診断部３３０は、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後の第６期間Ｔ６経過後に第２トルク検出信号ＴＳ２を取得して、第２トルク検出信号ＴＳ２が０Ｖであるか否かを診断する。故障診断部３３０は、診断の結果、第２トルク検出信号ＴＳ２が０Ｖであると判断した場合には第２トルクセンサ２０２は正常と判断し、０Ｖではないと判断した場合には第２トルクセンサ２０２は故障したと判断する。第６期間Ｔ６は、第２期間Ｔ２未満であることを例示することができる。

故障診断部３３０は、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えた後の第７期間Ｔ７経過後に第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を取得して、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＬｏであるか否かを診断するＬｏ診断を行う。故障診断部３３０は、Ｌｏ診断の結果、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＬｏであると判断した場合には第２トルクセンサ２０２は正常と判断し、Ｌｏではないと判断した場合には第２トルクセンサ２０２は故障したと判断する。第７期間Ｔ７は、第３期間Ｔ３以上第１期間Ｔ１未満であることを例示することができる。また、第７期間Ｔ７は第５期間Ｔ５と同じであることを例示することができる。

故障診断部３３０は、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後の第８期間Ｔ８経過後に第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を取得して、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＨｉであるか否かを診断するＨｉ診断を行う。故障診断部３３０は、Ｈｉ診断の結果、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＨｉであると判断した場合には第２トルクセンサ２０２は正常と判断し、Ｈｉではないと判断した場合には第２トルクセンサ２０２は故障したと判断する。第８期間Ｔ８は、第２期間Ｔ２未満であることを例示することができる。また、第８期間Ｔ８は第６期間Ｔ６と同じであることを例示することができる。

次に、フローチャートを用いて、故障診断部３３０が行う自己故障診断処理の手順について説明する。
図５は、故障診断部３３０が行う自己故障診断処理の手順を示すフローチャートである。
故障診断部３３０は、この自己故障診断処理を、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態にしたときに開始する。

故障診断部３３０は、先ず、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態にしたときから第５期間Ｔ５が経過したか否かを判断する（Ｓ５０１）。そして、第５期間Ｔ５が経過していない場合（Ｓ５０１でＮｏ）、第５期間Ｔ５が経過するまで待機する。他方、第５期間Ｔ５が経過した場合（Ｓ５０１でＹｅｓ）、第２トルク検出信号ＴＳ２を取得し（Ｓ５０２）、第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内であるか否かを判断する（Ｓ５０３）。第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内ではない場合（Ｓ５０３でＮｏ）、第７期間Ｔ７が経過したか否かを判断する（Ｓ５０４）。そして、第７期間Ｔ７が経過していない場合（Ｓ５０４でＮｏ）、第７期間Ｔ７が経過するまで待機する。他方、第７期間Ｔ７が経過した場合（Ｓ５０４でＹｅｓ）、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を取得し（Ｓ５０５）、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＬｏであるか否かを判断する（Ｓ５０６）。第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＬｏである場合（Ｓ５０６でＹｅｓ）、励磁出力命令部３４０が励磁駆動信号ＲＥＮ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態にしたときから第６期間Ｔ６が経過したか否かを判断する（Ｓ５０７）。そして、第６期間Ｔ６が経過していない場合（Ｓ５０７でＮｏ）、第６期間Ｔ６が経過するまで待機する。他方、第６期間Ｔ６が経過した場合（Ｓ５０７でＹｅｓ）、第２トルク検出信号ＴＳ２を取得し（Ｓ５０８）、第２トルク検出信号ＴＳ２が０Ｖであるか否かを判断する（Ｓ５０９）。第２トルク検出信号ＴＳ２が０Ｖである場合（Ｓ５０９でＹｅｓ）、第８期間Ｔ８が経過したか否かを判断する（Ｓ５１０）。そして、第８期間Ｔ８が経過していない場合（Ｓ５１０でＮｏ）、第８期間Ｔ８が経過するまで待機する。他方、第８期間Ｔ８が経過した場合（Ｓ５１０でＹｅｓ）、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を取得し（Ｓ５１１）、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＨｉであるか否かを判断する（Ｓ５１２）。そして、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＨｉである場合（Ｓ５１２でＹｅｓ）、第２トルクセンサ２０２は正常と判断し、正常である旨を切替部３５０に出力する（Ｓ５１３）。

一方、第２トルク検出信号ＴＳ２が出力異常範囲内である場合（Ｓ５０３でＹｅｓ）、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＬｏではない場合（Ｓ５０６でＮｏ）、第２トルク検出信号ＴＳ２が０Ｖではない場合（Ｓ５０９でＮｏ）、第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２がＨｉではない場合（Ｓ５１２でＮｏ）、第２トルクセンサ２０２は故障していると判断し、故障である旨を切替部３５０に出力する（Ｓ５１４）。

以上説明したように、故障診断部３３０は、自己故障診断処理を、予め定められた処理期間（第１期間Ｔ１＋第２期間Ｔ２）毎に行う。この自己故障診断処理１サイクルの処理期間（第１期間Ｔ１＋第２期間Ｔ２）は、例えば１ｍｓ〜１００ｍｓであることを例示することができる。
そして、切替部３５０は、第２トルクセンサ２０２が故障していると故障診断部３３０が診断していない場合には、第２トルクセンサ２０２から出力される第２トルク検出信号ＴＳ２を、トルク信号Ｔｄとして出力する。つまり、切替部３５０は、処理期間毎に第２トルク検出信号ＴＳ２をトルク信号Ｔｄとして出力する。例えば、切替部３５０は、第２トルクセンサ２０２が正常である旨の信号を故障診断部３３０から取得したときに第２トルク検出信号ＴＳ２を取得すると共に、取得した第２トルク検出信号ＴＳ２をトルク信号Ｔｄとして出力することを例示することができる。
他方、切替部３５０は、第２トルクセンサ２０２が故障していると故障診断部３３０が診断している場合には、第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２が故障している旨の信号を出力する。

以上説明したように、第１の実施形態に係るトルク検出装置２００は、軸の一例としての回転軸３９０の径方向に設けられた磁性体の一例としての第１磁歪膜２１１，第２磁歪膜２１２と、第１磁歪膜２１１，第２磁歪膜２１２の径方向周囲に設けられたコイルの一例としての第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２と、第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２のインダクタンスの変化に応じた信号を出力するセンサの一例としての第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２と、第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２から得られた信号に基づいた信号を出力する出力部の一例としての出力装置３００と、を備えている。そして、トルク検出装置２００の第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は、第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２に電流を印加する電流印加部の一例としての励磁回路２５３を有し、出力装置３００は、励磁回路２５３に、電流を印加させるか否かの指令信号の一例としての励磁駆動信号ＲＥＮ１又は励磁駆動信号ＲＥＮ２を送る電流印加命令部の一例としての励磁出力命令部３４０と、励磁駆動信号ＲＥＮ１，励磁駆動信号ＲＥＮ２をトリガとして、第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２から出力される信号を取得し、正常動作しているか否かを診断する故障診断部３３０と、を有する。

第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は、第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２のインダクタンスの変化に基づいて、回転軸３９０に入力された入力トルクの一例としての印加トルクＴａに応じたトルク信号の一例としての第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２を出力し、出力装置３００の故障診断部３３０は、第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２を取得し、正常動作しているか否かを診断する。
また、第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２は、励磁コイル２２３に電流が印加されたことに起因して第１検出コイル２２１，第２検出コイル２２２のインダクタンスが変化したか否かを示す診断用信号の一例としての第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１，第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を出力し、出力装置３００の故障診断部３３０は、第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１，第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２を取得し、正常動作しているか否かを診断する。

また、出力装置３００の励磁出力命令部３４０は、励磁駆動信号ＲＥＮ１，励磁駆動信号ＲＥＮ２を予め定められた第１期間Ｔ１送った後に予め定められた第２期間Ｔ２停止することを繰り返し、故障診断部３３０は、励磁駆動信号ＲＥＮ１，励磁駆動信号ＲＥＮ２の送り始めをトリガとして第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２から取得した信号の一例としての第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１，第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２と、励磁駆動信号ＲＥＮ１，励磁駆動信号ＲＥＮ２の停止をトリガとして第１トルクセンサ２０１，第２トルクセンサ２０２から取得した信号の一例としての第１トルク検出信号ＴＳ１，第２トルク検出信号ＴＳ２及び第１故障診断用信号ＴＳＩＧ１，第２故障診断用信号ＴＳＩＧ２とに基づいて、第１期間Ｔ１に第２期間Ｔ２を加算した期間（Ｔ１＋Ｔ２）毎に正常動作しているか否かを診断する。

以上のように構成されたトルク検出装置２００においては、第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２のいずれか一方のトルクセンサが故障したとしても、他方のトルクセンサから出力される出力値に基づいてこの他方のトルクセンサが正常動作しているか否かを判断することができる。その結果、第１トルクセンサ２０１及び第２トルクセンサ２０２のいずれか一方のトルクセンサが故障したとしても、トルク検出装置２００から出力されるトルク信号Ｔｄは、正常動作していると判断された正常なトルクセンサからの出力値に基づくので、信頼できる値である。

なお、故障診断部３３０が第１トルク検出信号ＴＳ１の電圧と第２トルク検出信号ＴＳ２の電圧との差が所定範囲外であるために第１トルクセンサ２０１又は第２トルクセンサ２０２が故障していると診断した場合に、上述した自己故障診断処理を行うことで、第１トルクセンサ２０１、第２トルクセンサ２０２のどちらが故障しているかを特定することができる。

｛第２の実施形態｝
第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１の実施形態に係るトルク検出装置２００を備えた装置である。
第１の実施形態に係るトルク検出装置２００は、２つのトルクセンサを備える二重系のトルクセンサの一方のトルクセンサが故障した際に、アシストを継続する電動パワーステアリング装置に適用することができる。二重系のトルクセンサの一方のトルクセンサが故障した際にアシストを継続する電動パワーステアリング装置において、一方のトルクセンサが故障した際に、例えば電動モータの回転角度から操舵角を推定してアシスト制御を行う場合、故障していない他方のトルクセンサの検知に基づいて操舵トルクの方向を検知してアシストの信頼性を向上させる場合がある。かかる場合、第１の実施形態に係るトルク検出装置２００を用いれば、信頼できる操舵トルクの方向を使用することができるため、さらに信頼性が高いアシスト継続を実施することができる。

｛第３の実施形態｝
第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１の実施形態に係るトルク検出装置２００の第１トルクセンサ２０１を備えるが第２トルクセンサ２０２を備えていない装置である。つまり、第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１トルクセンサ２０１のみの１つのトルクセンサを備える二重系ではないトルク検出装置を備える。
１つのトルクセンサのみを備える構成であっても、上述した自己故障診断処理を行うことでこのトルクセンサの故障を精度高く検出することができることから、このトルクセンサの検出値を信頼でき、アシスト制御の信頼性を担保することができる。また、二重系のトルク検出装置を備える場合と比較すると、電動パワーステアリング装置のコストダウンを図ることができる。

２００…トルク検出装置、２０１…第１トルクセンサ、２０２…第２トルクセンサ、２１０…トルク検出部、２５０…トルク検出回路、３００…出力装置、３３０…故障診断部、３４０…励磁出力命令部、３５０…切替部

Claims (6)

1. 第１トルクセンサと、第２トルクセンサと、前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された信号に基づいて前記第１トルクセンサ又は前記第２トルクセンサの故障を診断する故障診断部及び故障していると診断した一方のトルクセンサの励磁を停止するとともに正常であると診断した他方のトルクセンサに電流を印加させるか否かの指令信号を送る電流印加命令部を有する出力部と、を備える、トルク検出装置であり、
   前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサは、それぞれ、軸の径方向に設けられた磁性体と、前記磁性体の径方向周囲に設けられたコイルと、前記コイルのインダクタンスの変化に応じた前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された前記信号を前記出力部へ出力する検出回路と、前記指令信号に基づいて前記コイルに電流を印加する電流印加部と、を備え、
   前記故障診断部は、前記指令信号をトリガとして、前記正常であると診断した前記他方のトルクセンサから出力される前記信号を取得して、前記他方のトルクセンサが正常動作しているか否かを診断する
   トルク検出装置。
2. 前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサは、それぞれ、前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された前記信号として、前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて、前記軸に入力された入力トルクに応じたトルク信号を出力し、
   前記出力部の前記故障診断部は、前記他方のトルクセンサから出力される前記信号として、前記トルク信号を取得し、正常動作しているか否かを診断する
   請求項１に記載のトルク検出装置。
3. 前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサは、それぞれ、前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された前記信号として、前記コイルに電流が印加されたことに起因して前記コイルのインダクタンスが変化したか否かを示す診断用信号を出力し、
   前記出力部の前記故障診断部は、前記他方のトルクセンサから出力される前記信号として、前記診断用信号を取得し、正常動作しているか否かを診断する
   請求項１に記載のトルク検出装置。
4. 前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサは、それぞれ、前記第１トルクセンサ及び前記第２トルクセンサから出力された前記信号として、前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて、前記軸に入力された入力トルクに応じたトルク信号と、前記コイルに電流が印加されたことに起因して前記変化が生じたか否かを示す診断用信号と、を出力し、
   前記出力部の前記故障診断部は、前記他方のトルクセンサから出力される前記信号として、前記トルク信号及び前記診断用信号を取得し、正常動作しているか否かを診断する
   請求項１に記載のトルク検出装置。
5. 前記出力部の前記電流印加命令部は、前記指令信号を予め定められた第１期間送った後に予め定められた第２期間停止することを繰り返し、前記故障診断部は、前記指令信号の送り始めをトリガとして前記他方のトルクセンサから取得した前記信号と、前記指令信号の停止をトリガとして前記他方のトルクセンサから取得した前記信号とに基づいて、前記第１期間に前記第２期間を加算した期間毎に正常動作しているか否かを診断する
   請求項１から４のいずれか１項に記載のトルク検出装置。
6. 車両のステアリングホイールの操舵に対してアシスト力を付与するモータと、
   前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する、請求項１から５のいずれか１項に記載のトルク検出装置と、
   を備える電動パワーステアリング装置。

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