JP7155602B2 - 演算装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転角を検出するための回転情報を演算する演算装置に関する。

従来、モータを駆動源として操舵を補助するためのアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等の操舵装置には、ステアリングホイールの操舵角を３６０°を超える範囲を含む絶対角で検出する回転角検出装置を備えたものがある。こうした回転角検出装置としては、３６０°の範囲内の相対角で検出されるモータの回転角と、例えばステアリング中立位置からの該モータの回転数とに基づいて操舵角を検出するものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の回転角検出装置では、モータの回転角を検出する回転角センサからの検出信号に基づいて、モータの回転角がその回転範囲を４分割した象限（第１～第４象限）のいずれに位置するかを検出し、該回転角の象限の遷移に基づいてモータの回転方向を検出するとともにモータの回転数を示すカウント値を計数する演算装置を備えている。そして、舵角演算装置（マイコン）は、演算装置から出力されるモータの回転角及びカウント値に基づいて絶対角で示される操舵角を検出する。

また、同文献の回転角検出装置では、例えば最新の演算周期でのカウント値とその前回値との差が回転方向に応じた値となっているか否か等に基づいて、演算装置を構成する各回路に異常が発生しているか否かを検出する異常検出回路を備えている。これにより、異常が発生した状態で誤って演算された回転情報に基づいて操舵角を検出することを防止している。

特開２０１６－５９１８号公報

ところで、近年、回転角検出装置においては、より一層の高い信頼性が要求されるようになっている。しかし、上記従来の構成では、異常検出回路に何らかの異常が発生した場合には、演算装置の演算する回転情報が異常であってもそのことを検出できず、正確な操舵角を検出できないおそれがあった。

なお、このような問題は、操舵角を検出する場合に限らず、例えばステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータの駆動源となるモータの回転角に基づいて転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を絶対角で検出する場合にも同様に生じ得る。

本発明の目的は、信頼性の高い演算装置を提供することにある。

上記課題を解決する演算装置は、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸に連結されるモータの回転角を相対角で検出する回転角センサからの検出信号に基づいて、前記回転軸の回転状態を示す回転情報を演算する主回路と、前記主回路の異常を検出する異常検出回路と、前記異常検出回路を診断するＢＩＳＴ回路とを備えた。

上記構成によれば、ＢＩＳＴ回路によって異常検出回路に異常が生じたことを検出できる。そのため、主回路の演算する回転情報が異常である場合に、そのことが異常検出回路によって検出されずに出力されることを抑制できる。これにより、主回路から出力される回転情報の信頼性を向上させることができる。

上記演算装置において、前記ＢＩＳＴ回路は、車両の始動スイッチをオンした後、前記主回路から出力される前記回転情報に基づいて絶対角で示される前記回転軸の回転角を演算する舵角演算装置に供給される制御電圧が安定するまでのイニシャル期間に、前記異常検出回路を診断することが好ましい。

上記構成によれば、舵角演算装置に安定して制御電圧が供給される前、すなわち舵角演算装置が演算処理を開始する前に、ＢＩＳＴ回路によって異常検出回路の診断が行われるため、ＢＩＳＴ回路による診断が舵角演算装置の演算処理に影響を与えることを抑制できる。

上記演算装置において、前記主回路は、車両の始動スイッチのオフ時には、前記回転角センサから前記検出信号を間欠的に取得して前記回転情報を演算し、前記異常検出回路は、前記始動スイッチのオフ時には、前記主回路の演算時に該主回路の異常を検出するものであって、前記ＢＩＳＴ回路は、前記始動スイッチのオフ時には、前記主回路が前記回転情報を演算していないときに、前記異常検出回路を診断することが好ましい。

上記構成によれば、主回路及び異常検出回路が回転角センサにより検出される検出信号に基づいて回転情報を演算する処理をしていないときに、ＢＩＳＴ回路によって異常検出回路の診断が行われるため、ＢＩＳＴ回路による診断が回転情報の演算に影響を与えることを抑制できる。

上記演算装置において、前記主回路は、電源電圧に基づいて他の回路に供給する制御電圧を生成する電源回路を含み、前記異常検出回路は、前記制御電圧が予め設定された所定電圧範囲内にあるか否かに基づいて異常を検出する電圧異常検出回路を含み、前記ＢＩＳＴ回路は、前記所定電圧範囲を規定する上下限値を変更した場合に前記電圧異常検出回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該電圧異常検出回路を診断する電源ＢＩＳＴ回路を含むことが好ましい。

上記構成によれば、電源回路の異常を検出する電圧異常検出回路が電源ＢＩＳＴ回路により診断されるため、正常な制御電圧が供給されていない状態で主回路が演算した回転情報が出力されることを抑制できる。

上記演算装置において、前記主回路は、前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記モータの回転範囲を複数分割した象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する回転方向検出回路と、前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する演算冗長回路とを含み、前記異常検出回路は、前記回転方向検出回路により検出された回転方向と前記演算冗長回路により検出された回転方向との比較に基づいて異常を検出する演算回転方向比較回路を含み、前記ＢＩＳＴ回路は、前記演算回転方向比較回路に対して回転方向を示すテスト信号を送信した場合に、前記演算回転方向比較回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該演算回転方向比較回路を診断する演算ＢＩＳＴ回路を含むことが好ましい。

上記構成によれば、回転方向検出回路及び演算冗長回路が回転角センサからの検出信号に基づいてそれぞれ回転方向を検出し、演算回転方向比較回路がこれら回転方向を比較することで回転方向検出回路の異常検出を行う。そして、この演算回転方向比較回路が演算ＢＩＳＴ回路により診断されるため、異常な演算によって検出された回転方向が出力されることを抑制できる。

上記演算装置において、前記主回路は、前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記モータの回転範囲を複数分割した象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する回転方向検出回路と、前記回転角センサとは別に設けられた前記モータの回転角を相対角で検出する冗長回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出するセンサ冗長回路とを含み、前記異常検出回路は、前記回転方向検出回路により検出された回転方向と前記センサ冗長回路により検出された回転方向との比較に基づいて異常を検出するセンサ回転方向比較回路を含み、前記ＢＩＳＴ回路は、前記センサ回転方向比較回路に対して回転方向を示すテスト信号を送信した場合に、前記センサ回転方向比較回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該センサ回転方向比較回路を診断するセンサＢＩＳＴ回路を含むことが好ましい。

上記構成によれば、回転方向検出回路及びセンサ冗長回路が異なる回転角センサからの検出信号に基づいて回転方向をそれぞれ検出し、センサ回転方向比較回路がこれら回転方向を比較することで検出信号の異常検出を行う。そして、このセンサ回転方向比較回路がセンサＢＩＳＴ回路により診断されるため、異常な検出信号に基づいて検出された回転方向が出力されることを抑制できる。

上記演算装置において、前記主回路は、前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記モータの回転範囲を複数分割した象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する回転方向検出回路と、前記モータの回転方向に基づいて該モータの回転数を示す前記回転情報としてのカウント値を計数するカウンタと、前記カウンタから出力されたカウント値の前回値を出力する前回値出力回路とを含み、前記異常検出回路は、前記回転方向を考慮した前記カウント値と前記前回値との比較に基づいて異常を検出するカウンタ比較回路を含み、前記ＢＩＳＴ回路は、前記カウンタ比較回路に対して前記回転方向及び前記カウント値を示すテスト信号を送信した場合に、前記カウンタ比較回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該カウンタ比較回路を診断するカウンタＢＩＳＴ回路を含むことが好ましい。

上記構成によれば、回転方向を考慮しつつカウント値とその前回値との比較に基づいてカウンタの異常を検出するカウンタ比較回路が、カウンタＢＩＳＴ回路により診断される。そのため、異常なカウント値（回転情報）が出力されることを抑制できる。

本発明によれば、演算装置の信頼性を向上させることができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図。 操舵制御装置のブロック図。 始動スイッチのオンオフ状態と、マイコンの制御電圧と、主回路の作動タイミングとの関係を示すタイミングチャート。

以下、演算装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、操舵装置としての電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４を備えている。また、ＥＰＳ１は、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ５と、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する回転角検出装置としての操舵制御装置６とを備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて軸方向に往復動するラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通される略円筒状のラックハウジング１３とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸１４、中間軸１５、及びピニオン軸１６を連結することにより構成されている。

ラック軸１２とピニオン軸１６とは、ラックハウジング１３内に所定の交差角をもって配置されており、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとピニオン軸１６に形成されたピニオン歯１６ａとが噛合されることでラックアンドピニオン機構１７が構成されている。また、ラック軸１２の両端には、タイロッド１８を介して転舵輪３が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、ＥＰＳ１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１７によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド１８を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

ＥＰＳアクチュエータ５は、駆動源であるモータ２１と、モータ２１の回転を伝達する伝達機構２２と、伝達機構２２を介して伝達された回転をラック軸１２の往復動に変換する変換機構２３とを備えている。そして、ＥＰＳアクチュエータ５は、モータ２１の回転を伝達機構２２を介して変換機構２３に伝達し、変換機構２３にてラック軸１２の往復動に変換することで操舵機構４にアシスト力を付与する。なお、本実施形態のモータ２１には、例えば三相のブラシレスモータが採用され、伝達機構２２には、例えばベルト機構が採用され、変換機構２３には、例えばボールネジ機構が採用されている。

操舵制御装置６には、車両の車速ＳＰＤを検出する車速センサ３１、及び運転者の操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴを検出するトルクセンサ３２が接続されている。また、操舵制御装置６には、モータ２１の回転角を３６０°の範囲内の相対角で検出する回転角センサとしての第１回転角センサ３３と、同モータ２１の回転角を相対角で検出する冗長回転角センサとしての第２回転角センサ３４が接続されている。第１及び第２回転角センサ３３，３４からは、それぞれｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号からなる検出信号Ｓd1，Ｓd2が出力される。なお、上記のようにモータ２１は、伝達機構２２及び変換機構２３を介してラック軸１２に機械的に連結されており、モータ２１の回転軸２１ａの回転角は、転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸であるステアリングシャフト１１の操舵角に関連した値となる。また、操舵制御装置６には、車両の駆動源を始動させるための始動スイッチ３５（例えばイングニッションキーの操作位置やスタートスイッチ）が接続されており、そのオンオフ状態を示す始動信号Ｓigが入力される。

そして、操舵制御装置６は、これら各センサにより検出される各種状態量に基づいてモータ２１に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する。つまり、操舵制御装置６は、ＥＰＳアクチュエータ５の制御を通じてアシスト力を操舵機構４に付与するアシスト制御を実行する。

図２に示すように、操舵制御装置６は、演算装置としてのインターフェース群４１と、モータ制御信号を出力する舵角演算装置としてのマイコン４２と、モータ制御信号に基づいてモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路４３とを備えている。

インターフェース群４１は、複数の電子回路が単一のチップに集積されることにより構成されている。インターフェース群４１は、第１接続線５１を介して車両に搭載された車載電源５２に常時接続されるとともに、途中に電源リレー５３が設けられた第２接続線５４を介して車載電源５２に接続されている。電源リレー５３は、機械式リレーやＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）等からなり、始動信号Ｓigのオンオフに応じて開閉する。インターフェース群４１は、第１接続線５１を介して車載電源５２に常時接続されるため、インターフェース群４１には、始動スイッチ３５のオフ時においても電力が供給され、作動可能になっている。また、インターフェース群４１には、検出信号Ｓd1，Ｓd2が入力される。そして、インターフェース群４１は、検出信号Ｓd1，Ｓd2に基づいて、後述するようにモータ２１（回転軸２１ａ）の回転数を示す回転情報としてのカウント値Ｎnをマイコン４２に出力する。

駆動回路４３は、電源線５５を介して車載電源５２に接続されており、電源線５５の途中には、機械式リレーやＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）等からなる駆動リレー５６が設けられている。したがって、駆動回路４３は、駆動リレー５６がオン状態となって電源線５５が導通することにより、車載電源５２の電源電圧に基づく駆動電力の供給が可能となる。

マイコン４２は、インターフェース群４１を介して車載電源５２に接続されており、始動信号Ｓigがオン状態である場合に、インターフェース群４１から予め設定された所定電圧範囲内の制御電圧Ｖcoが供給されることで作動する。マイコン４２は、インターフェース群４１から制御電圧Ｖcoが供給され、その作動を開始すると、駆動リレー５６にリレー信号Ｓrlを出力し、電源線５５を導通させる。したがって、運転者により始動スイッチ３５がオン状態となるように操作されると、インターフェース群４１から制御電圧Ｖcoが供給されてマイコン４２が作動し、駆動リレー５６がオン状態となることで、モータ２１に駆動電力が供給可能な状態となる。

マイコン４２には、検出信号Ｓd1及びカウント値Ｎnが入力される。マイコン４２は、逆正接関数を用いて検出信号Ｓd1からモータ２１の回転角を相対角で演算する。マイコン４２には、モータ２１の回転角及びカウント値Ｎnと操舵角との関係がラックアンドピニオン機構１７のギア比、変換機構２３のリード及び伝達機構２２の減速比によって定まる換算係数に基づいて予め設定されており、演算したモータ２１の回転角及びカウント値Ｎnに基づいて操舵角を３６０°を超える範囲を含む絶対角で演算する。また、マイコン４２には、車速ＳＰＤ及び操舵トルクＴが入力される。そして、マイコン４２は、操舵角、車速ＳＰＤ及び操舵トルクＴに基づくモータ制御信号を生成し、駆動回路４３に出力する。これにより、各センサにより検出される状態量に応じた駆動電力がモータ２１に供給され、その作動が制御される。

次に、インターフェース群４１の構成について説明する。
インターフェース群４１は、検出信号Ｓd1，Ｓd2に基づいて、モータ２１の回転状態を示す回転情報としてのカウント値Ｎnを演算する主回路６０を備えている。主回路６０は、車載電源５２の電源電圧を所定電圧範囲内の制御電圧Ｖcoに降圧する電源回路６１を備えている。電源回路６１の入力側には、第１及び第２接続線５１，５４が接続されている。電源回路６１の出力側は、マイコン接続線６２を介してマイコン４２に接続されるとともに、インターフェース群４１を構成する各回路に接続されている。なお、図２では、説明の便宜上、電源回路６１とインターフェース群４１を構成する各回路とを接続する接続線を省略している。そして、電源回路６１は、始動スイッチ３５のオン時にのみ制御電圧Ｖcoをマイコン４２に供給する一方、始動スイッチ３５のオンオフに関係なく制御電圧Ｖcoをインターフェース群４１を構成する各回路に常時供給する。これにより、インターフェース群４１を構成する各回路は、始動スイッチ３５のオン時だけでなく、オフ時においても作動する。また、本実施形態の主回路６０は、始動スイッチ３５のオフ時には、所定の間欠周期で間欠的に検出信号Ｓd1，Ｓd2を取得してカウント値Ｎnを演算し、始動スイッチ３５のオン時には、検出信号Ｓd1，Ｓd2を常時取得して予め設定された所定の演算周期でカウント値Ｎnを演算する。なお、所定の間欠周期は、モータ２１（回転軸２１ａ）の回転角がその回転範囲を４分割した第１～第４象限のいずれに位置するかを検出する場合において、各種の要因により操舵角が変化したとしても、同回転角の象限間の遷移が隣接する象限を飛び越えたものとならない周期に設定されている。

また、主回路６０は、検出信号Ｓd1をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６３と、検出信号Ｓd2をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６４とを備えている。また、主回路６０は、Ａ／Ｄ変換後の検出信号Ｓd1’に基づいて、モータ２１（回転軸２１ａ）の回転角が第１～第４象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の象限の遷移に基づいてモータ２１の回転方向を検出する回転方向検出回路６５を備えている。また、主回路６０は、検出信号Ｓd1’に基づいてモータ２１の回転方向を検出する演算冗長回路６６と、検出信号Ｓd2’に基づいてモータ２１の回転方向を検出するセンサ冗長回路６７とを備えている。また、主回路６０は、モータ２１の回転方向に基づいてモータ２１の回転数を示すカウント値Ｎnを計数するカウンタ６８と、カウンタ６８から出力されたカウント値Ｎnの前回値Ｎn-1を出力する前回値出力回路６９とを備えている。

詳しくは、回転方向検出回路６５は、入力される検出信号Ｓd1’（ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号）をその信号レベルに応じてＨｉレベルとＬｏレベルとに二値化し、ｓｉｎ信号の信号レベルとｃｏｓ信号の信号レベルとの組み合わせ（全４組）に応じて、モータ２１の回転角が第１～第４象限のいずれに位置するかを検出する。そして、最新の演算周期においてモータ２１の回転角が位置する象限が、前回の演算周期においてモータ２１の回転角が位置した象限から変化した場合、その変化に応じてモータ２１が右回転又は左回転していると判定し、モータ２１の回転角が位置する象限が変化しない場合は、モータ２１が回転してないと判定する。つまり、回転方向検出回路６５は、モータ２１の回転角の象限の遷移に基づいてその回転方向を検出する。このように検出されたモータ２１の回転方向を示す回転方向信号Ｓrdは、カウンタ６８に加え、後述する演算回転方向比較回路７２、センサ回転方向比較回路７３及びカウンタ比較回路７４に出力される。

演算冗長回路６６は、入力される検出信号Ｓd1’に基づいて、回転方向検出回路６５と同様の演算処理を実行することにより、モータ２１の回転方向を検出する。このように検出されたモータ２１の回転方向を示す演算冗長信号Ｓcpは、演算回転方向比較回路７２に出力される。

センサ冗長回路６７は、入力される検出信号Ｓd2’に基づいて、回転方向検出回路６５と同様の演算処理を実行することにより、モータ２１の回転方向を検出する。このように検出されたモータ２１の回転方向を示すセンサ冗長信号Ｓspは、センサ回転方向比較回路７３に出力される。

カウンタ６８は、回転方向信号Ｓrdに基づいて、モータ２１の回転数を示すカウント値Ｎnを演算する。本実施形態のカウンタ６８は、車両が直進するステアリング中立位置での回転数をゼロとし、同位置から右方向にモータ２１が回転した場合を正、同位置からモータ２１が左方向に回転した場合を負としている。なお、モータ２１の回転方向とカウント値Ｎnの符号との関係は逆であってもよい。そして、カウンタ６８は、入力される回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向が右方向である場合には、カウント値Ｎnをインクリメント（Ｎn＝Ｎn-1＋１）し、モータ２１の回転方向が左方向である場合には、カウント値Ｎnをデクリメント（Ｎn＝Ｎn-1－１）する。また、カウンタ６８は、モータ２１が回転していない場合には、カウント値Ｎnを保持する。このように演算されたカウント値Ｎnは、前回値出力回路６９、カウンタ比較回路７４及びマイコン４２に出力される。

前回値出力回路６９は、入力されるカウント値Ｎnを少なくとも２回の演算周期分だけ保持する。そして、前回値出力回路６９は、カウント値Ｎnが入力される毎にその前回値Ｎn-1をカウンタ比較回路７４に出力する。

また、インターフェース群４１は、主回路６０の異常を検出する異常検出回路７０を備えている。異常検出回路７０は、電源回路６１の異常を検出する電圧異常検出回路７１と、回転方向検出回路６５の異常を検出する演算回転方向比較回路７２と、検出信号Ｓd1’，Ｓd2’の異常を検出するセンサ回転方向比較回路７３と、カウンタ６８の異常を検出するカウンタ比較回路７４とを備えている。

詳しくは、電圧異常検出回路７１は、電源回路６１から出力される制御電圧Ｖcoが所定電圧範囲内にあるか否かに基づいて電源回路６１の異常を検出する。具体的には、電圧異常検出回路７１は、電源回路６１から出力される制御電圧Ｖcoを検出し、該制御電圧Ｖcoが所定電圧範囲の上限値Ｖupよりも大きい、又は所定電圧範囲の下限値Ｖloよりも小さい場合には、電源回路６１に異常が発生した旨の電圧異常フラグ（図示略）をセットする。一方、電圧異常検出回路７１は、制御電圧Ｖcoが上限値Ｖup以下、かつ下限値Ｖlo以下である場合には、電圧異常フラグをセットしない。

演算回転方向比較回路７２は、回転方向信号Ｓrd及び演算冗長信号Ｓcpに基づいて回転方向検出回路６５の異常を検出する。具体的には、演算回転方向比較回路７２は、回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向と演算冗長信号Ｓcpに示されるモータ２１の回転方向とが異なる場合には、回転方向検出回路６５に異常が発生した旨の演算異常フラグ（図示略）をセットする。一方、演算回転方向比較回路７２は、回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向と演算冗長信号Ｓcpに示されるモータ２１の回転方向とが一致する場合には、演算異常フラグをセットしない。

センサ回転方向比較回路７３は、回転方向信号Ｓrd及びセンサ冗長信号Ｓspに基づいて検出信号Ｓd1’，Ｓd2’の異常を検出する。具体的には、センサ回転方向比較回路７３は、回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向とセンサ冗長信号Ｓspに示されるモータ２１の回転方向とが異なる場合には、検出信号Ｓd1’，Ｓd2’に異常が発生した旨のセンサ異常フラグ（図示略）をセットする。一方、センサ回転方向比較回路７３は、回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向とセンサ冗長信号Ｓspに示されるモータ２１の回転方向とが一致する場合には、センサ異常フラグをセットしない。

カウンタ比較回路７４は、回転方向信号Ｓrd、カウント値Ｎn及び前回値Ｎn-1に基づいてカウンタ６８の異常を検出する。具体的には、カウンタ比較回路７４は、カウント値Ｎnと前回値Ｎn-1との差が回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向に即していない場合、例えばモータ２１が回転してないのにも関わらずカウント値Ｎnと前回値Ｎn-1との差がある場合には、カウンタ６８に異常が発生した旨のカウンタ異常フラグ（図示略）をセットする。一方、カウンタ比較回路７４は、カウント値Ｎnと前回値Ｎn-1との差が回転方向信号Ｓrdに示されるモータ２１の回転方向に即している場合には、カウンタ異常フラグをセットしない。

なお、上記各異常フラグの少なくとも１つがセットされた場合、マイコン４２は、図示しない警告灯等を通じてその旨を報知するとともに、操舵角の演算を停止する。
ここで、上記異常検出回路に異常が発生した場合、主回路６０の演算するカウント値Ｎnが異常であってもそのことを検出できないおそれがある。この点を踏まえ、本実施形態のインターフェース群４１は、異常検出回路７０を診断するＢＩＳＴ（Built-in Self-test）回路８０を備えている。ＢＩＳＴ回路８０は、電圧異常検出回路７１を診断する電源ＢＩＳＴ回路８１と、演算回転方向比較回路７２を診断する演算ＢＩＳＴ回路８２と、センサ回転方向比較回路７３を診断するセンサＢＩＳＴ回路８３と、カウンタ比較回路７４を診断するカウンタＢＩＳＴ回路８４とを備えている。

詳しくは、電源ＢＩＳＴ回路８１は、電圧異常検出回路７１の診断時において、上限値Ｖup及び下限値Ｖloの少なくとも一方を変更した場合に、電圧異常検出回路７１が電圧異常フラグをセットするか否かに基づいて該電圧異常検出回路７１の診断を行う。具体的には、電源ＢＩＳＴ回路８１は、例えば制御電圧Ｖcoが所定電圧範囲外の値となるようにしたにもかかわらず、電圧異常検出回路７１が電圧異常フラグをセットしない場合、電圧異常検出回路７１に異常が発生した旨の電源ＢＩＳＴ異常フラグ（図示略）をセットする。一方、電源ＢＩＳＴ回路８１は、例えば制御電圧Ｖcoが所定電圧範囲外の値となるようにすることで、電圧異常検出回路７１が電圧異常フラグをセットした場合には、電源ＢＩＳＴ異常フラグをセットしない。

演算ＢＩＳＴ回路８２は、演算回転方向比較回路７２の診断時において、モータ２１の回転方向を示すテスト信号Ｓcbを送信した場合に、演算回転方向比較回路７２が演算異常フラグをセットするか否かに基づいて該演算回転方向比較回路７２の診断を行う。具体的には、演算ＢＩＳＴ回路８２は、例えば回転方向の異なるテスト信号Ｓcbを送信したにもかかわらず、演算回転方向比較回路７２が演算異常フラグをセットしない場合、演算回転方向比較回路７２に異常が発生した旨の演算ＢＩＳＴ異常フラグ（図示略）をセットする。一方、演算ＢＩＳＴ回路８２は、例えば回転方向の異なるテスト信号Ｓcbを送信した場合に、演算回転方向比較回路７２が演算異常フラグをセットした場合には、演算ＢＩＳＴ異常フラグをセットしない。

センサＢＩＳＴ回路８３は、センサ回転方向比較回路７３の診断時において、モータ２１の回転方向を示すテスト信号Ｓsbを送信した場合に、センサ回転方向比較回路７３がセンサ異常フラグをセットするか否かに基づいて該センサ回転方向比較回路７３の診断を行う。具体的には、センサＢＩＳＴ回路８３は、例えば回転方向の異なるテスト信号Ｓsbを送信したにもかかわらず、センサ回転方向比較回路７３がセンサ異常フラグをセットしない場合、センサ回転方向比較回路７３に異常が発生した旨のセンサＢＩＳＴ異常フラグ（図示略）をセットする。一方、センサＢＩＳＴ回路８３は、例えば回転方向の異なるテスト信号Ｓsbを送信した場合に、センサ回転方向比較回路７３がセンサ異常フラグをセットした場合には、センサＢＩＳＴ異常フラグをセットしない。

カウンタＢＩＳＴ回路８４は、カウンタ比較回路７４の診断時において、モータ２１の回転方向及びカウント値Ｎnを示すテスト信号Ｓnbを送信した場合に、カウンタ比較回路７４がカウンタ異常フラグをセットするか否かに基づいて該カウンタ比較回路７４の診断を行う。具体的には、カウンタＢＩＳＴ回路８４は、テスト信号Ｓnbに示されるカウント値Ｎnと前回値Ｎn-1との差がモータ２１の回転方向に即していないものを送信したにもかかわらず、カウンタ比較回路７４がカウンタ異常フラグをセットしない場合、カウンタ比較回路７４に異常が発生した旨のカウンタＢＩＳＴ異常フラグ（図示略）をセットする。一方、カウンタＢＩＳＴ回路８４は、テスト信号Ｓnbに示されるカウント値Ｎnと前回値Ｎn-1との差がモータ２１の回転方向に即していないものを送信した場合に、カウンタ比較回路７４がカウンタ異常フラグをセットした場合には、カウンタＢＩＳＴ異常フラグをセットしない。

なお、上記各ＢＩＳＴ異常フラグの少なくとも１つがセットされた場合、マイコン４２は、図示しない警告灯等を通じてその旨を報知するとともに、操舵角の演算を停止する。
次に、操舵制御装置６の動作について説明する。

図３に示すように、始動スイッチ３５のオフ時には、インターフェース群４１（電源回路６１）からマイコン４２に制御電圧Ｖcoが供給されないことからマイコン４２は停止している。このとき、主回路６０は所定の間欠周期で間欠的に検出信号Ｓd1，Ｓd2を取得してモータ２１の回転方向及びカウント値Ｎnを検出するとともに、異常検出回路７０は主回路６０の異常検出を行う。これにより、始動スイッチ３５のオフ時であっても、例えばステアリングホイール２が操舵されると、インターフェース群４１の演算処理によってカウント値Ｎnが増減する。

ここで、時刻ｔ１において始動スイッチ３５がオン状態になると、マイコン４２へ供給される制御電圧Ｖcoが上昇し、時刻ｔ２で所定電圧範囲になって安定し、マイコン４２での演算処理が開始される。このとき、マイコン４２は、インターフェース群４１により始動スイッチ３５のオフ時にも継続的に増減されたカウント値Ｎnに基づいて操舵角を検出する。これにより、マイコン４２により演算される操舵角には、始動スイッチ３５のオフ時に生じた角度変化も含まれたものとなる。

主回路６０及び異常検出回路７０は、マイコン４２に供給される制御電圧Ｖcoが安定するまでのイニシャル期間、すなわち時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においては、始動スイッチ３５のオフ時と同様に間欠的に作動する。また、主回路６０は時刻ｔ２以降においては、連続的に検出信号Ｓd1，Ｓd2を取得して回転方向及びカウント値Ｎnを検出するとともに、異常検出回路７０は主回路６０の異常検出を行う。そして、インターフェース群４１では、イニシャル期間であって、主回路６０及び異常検出回路７０が間欠的な作動を行う直前又は作動を行った直後に、電源ＢＩＳＴ回路８１、演算ＢＩＳＴ回路８２、センサＢＩＳＴ回路８３、及びカウンタＢＩＳＴ回路８４による診断が行われる。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）インターフェース群４１は、異常検出回路７０を診断するＢＩＳＴ回路８０を備えたため、ＢＩＳＴ回路８０によって異常検出回路７０に異常が生じたことを検出できる。そのため、主回路６０の演算するカウント値Ｎnが異常である場合に、そのことが異常検出回路７０によって検出されずに出力されることを抑制できる。これにより、インターフェース群４１（主回路６０）から出力されるカウント値Ｎnの信頼性を向上させることができる。

（２）ＢＩＳＴ回路８０は、始動スイッチ３５をオンした後、制御電圧Ｖcoが安定するまでのイニシャル期間、すなわちマイコン４２が操舵角等の演算処理を開始する前に、ＢＩＳＴ回路８０によって異常検出回路７０の診断が行われるため、ＢＩＳＴ回路８０による診断がマイコン４２の演算処理に影響を与えることを抑制できる。

（３）ＢＩＳＴ回路８０は、主回路６０及び異常検出回路７０が第１及び第２回転角センサ３３，３４により検出される検出信号Ｓd1，Ｓd2に基づいてカウント値Ｎnを演算する処理をしていないときに、異常検出回路７０の診断を行うため、ＢＩＳＴ回路８０による診断がカウント値Ｎnの演算や異常検出に影響を与えることを抑制できる。

（４）電源回路６１の異常を検出する電圧異常検出回路７１が、電源ＢＩＳＴ回路８１により診断されるため、正常な制御電圧が供給されていない状態で演算されたカウント値Ｎnが出力されることを抑制できる。

（５）回転方向信号Ｓrd及び演算冗長信号Ｓcpに基づいて回転方向検出回路６５の異常検出を行う演算回転方向比較回路７２が演算ＢＩＳＴ回路８２により診断されるため、異常な演算によって検出された回転方向がカウンタ６８に出力されることを抑制できる。

（６）回転方向信号Ｓrd及びセンサ冗長信号Ｓspに基づいて検出信号Ｓd1’，Ｓd2’の異常を検出するセンサ回転方向比較回路７３が、センサＢＩＳＴ回路８３により診断されるため、異常な検出信号Ｓd1’に基づいて検出された回転方向がカウンタ６８に出力されることを抑制できる。

（７）回転方向を考慮しつつカウント値Ｎnとその前回値Ｎn-1との比較に基づいてカウンタ６８の異常を検出するカウンタ比較回路７４が、カウンタＢＩＳＴ回路８４により診断されるため、異常なカウント値Ｎnがマイコン４２に出力されることを抑制できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、インターフェース群４１がマイコン４２による演算処理の開始後に停止するようにしてもよい。なお、この場合、マイコン４２は、演算処理の開始時に取得したカウント値Ｎnに基づく操舵角を、検出信号Ｓd1に基づいて得られるモータ２１の回転角に応じて増減することにより、継続して操舵角を演算することができる。

・上記実施形態では、マイコン４２に検出信号Ｓd1が入力されたが、これに限らず、例えばＡ／Ｄ変換後の検出信号Ｓd1’が入力されるようにしてもよい。つまり、インターフェース群４１が、回転情報としてカウント値Ｎn及び検出信号Ｓd1’をマイコン４２に出力するようにしてもよい。

・上記実施形態では、回転方向検出回路６５は、二値化した検出信号Ｓd1’に基づいてモータ２１の回転角が第１～第４象限のいずれに位置するかを検出したが、これに限らず、例えば逆正接関数を用いて検出信号Ｓd1’からモータ２１の回転角を演算し、演算された回転角に基づいて第１～第４象限のいずれに位置するかを検出してもよい。また、この場合に、演算された回転角の変化量（微分値）に基づいてモータ２１の回転方向を検出してもよい。なお、演算冗長回路６６及びセンサ冗長回路６７が同様に他の方法でモータ２１の回転方向を検出してもよい。

・上記実施形態において、主回路６０が少なくとも電源回路６１、Ａ／Ｄ変換器６３、回転方向検出回路６５及びカウンタ６８を備えていれば、例えば演算冗長回路６６等を備えない構成としてもよく、主回路６０の構成は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、異常検出回路７０が電圧異常検出回路７１、演算回転方向比較回路７２、センサ回転方向比較回路７３及びカウンタ比較回路７４を備えたが、これに限らず、これらの少なくとも１つを備えていれば、他の回路を廃してもよく、異常検出回路７０の構成は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、電源ＢＩＳＴ回路８１は、上限値Ｖup及び下限値Ｖloの少なくとも一方を変更した場合に、電圧異常検出回路７１が電圧異常フラグをセットするか否かに基づいて該電圧異常検出回路７１の診断を行った。しかし、これに限らず、例えば電圧異常検出回路７１に電圧を示すテスト信号を送信した場合に、電圧異常検出回路７１が電圧異常フラグをセットするか否かに基づいてその診断を行ってもよい。また、演算ＢＩＳＴ回路８２、センサＢＩＳＴ回路８３、及びカウンタＢＩＳＴ回路８４による診断方法は、適宜変更可能である。

・上記実施形態では、ＢＩＳＴ回路８０が電源ＢＩＳＴ回路８１、演算ＢＩＳＴ回路８２、センサＢＩＳＴ回路８３、及びカウンタＢＩＳＴ回路８４を備えたが、これに限らず、これらの少なくとも１つを備えていれば、他の回路を廃してもよく、ＢＩＳＴ回路８０の構成は適宜変更可能である。

・上記実施形態において、インターフェース群４１により演算装置を構成したが、これに限らず、例えば専用のハードウェアからなるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やプログラムにより同様の処理を行うマイコン等により演算装置を構成してもよい。

・上記実施形態では、操舵制御装置６の制御対象となる操舵装置としてＥＰＳ１を採用し、マイコン４２はステアリングホイール２（ステアリングシャフト１１）の操舵角を演算した。しかし、これに限らず、例えばステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式の操舵装置を採用し、マイコン４２が転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸としてのピニオン軸等の回転角を絶対角で演算してもよい。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、６…操舵制御装置（回転角検出装置）、２１…モータ、２１ａ…回転軸、３３…第１回転角センサ（回転角センサ）、３４…第２回転角センサ（冗長回転角センサ）、３５…始動スイッチ、４１…インターフェース群（演算装置）、４２…マイコン（舵角演算装置）、６０…主回路、６１…電源回路、６３，６４…Ａ／Ｄ変換器、６５…回転方向検出回路、６６…演算冗長回路、６７…センサ冗長回路、６８…カウンタ、６９…前回値出力回路、７０…異常検出回路、７１…電圧異常検出回路、７２…演算回転方向比較回路、７３…センサ回転方向比較回路、７４…カウンタ比較回路、８０…ＢＩＳＴ回路、８１…電源ＢＩＳＴ回路、８２…演算ＢＩＳＴ回路、８３…センサＢＩＳＴ回路、８４…カウンタＢＩＳＴ回路、Ｎn…カウント値、Ｎn-1…前回値、Ｓcp…演算冗長信号、Ｓcb，Ｓnb，Ｓsb…テスト信号、Ｓd1，Ｓd2…検出信号、Ｓig…始動信号、Ｓrd…回転方向信号、Ｓsp…センサ冗長信号、Ｖco…制御電圧、Ｖlo…下限値、Ｖup…上限値。

Claims (6)

1. 転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸に連結されるモータの回転角を相対角で検出する回転角センサからの検出信号に基づいて、前記回転軸の回転状態を示す回転情報を演算する主回路と、
   前記主回路の異常を検出する異常検出回路と、
   前記異常検出回路を診断するＢＩＳＴ回路とを備え、
   前記主回路は、車両の始動スイッチのオフ時には、前記回転角センサから前記検出信号を間欠的に取得して前記回転情報を演算し、
   前記異常検出回路は、前記始動スイッチのオフ時には、前記主回路の演算時に該主回路の異常を検出するものであり、
   前記ＢＩＳＴ回路は、前記始動スイッチのオフ時には、前記主回路が前記回転情報を演算していないときに、前記異常検出回路を診断する演算装置。
2. 請求項１に記載の演算装置であって、
   前記ＢＩＳＴ回路は、前記始動スイッチをオンした後、前記主回路から出力される前記回転情報に基づいて絶対角で示される前記回転軸の回転角を演算する舵角演算装置に供給される制御電圧が安定するまでのイニシャル期間に、前記異常検出回路を診断する演算装置。
3. 請求項１又は２に記載の演算装置であって、
   前記主回路は、電源電圧に基づいて他の回路に供給する制御電圧を生成する電源回路を含み、
   前記異常検出回路は、前記制御電圧が予め設定された所定電圧範囲内にあるか否かに基づいて異常を検出する電圧異常検出回路を含み、
   前記ＢＩＳＴ回路は、前記所定電圧範囲を規定する上下限値を変更した場合に前記電圧異常検出回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該電圧異常検出回路を診断する電源ＢＩＳＴ回路を含む演算装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の演算装置であって、
   前記主回路は、
   前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記モータの回転範囲を複数分割した象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する回転方向検出回路と、
   前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する演算冗長回路とを含み、
   前記異常検出回路は、前記回転方向検出回路により検出された回転方向と前記演算冗長回路により検出された回転方向との比較に基づいて異常を検出する演算回転方向比較回路を含み、
   前記ＢＩＳＴ回路は、前記演算回転方向比較回路に対して回転方向を示すテスト信号を送信した場合に、前記演算回転方向比較回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該演算回転方向比較回路を診断する演算ＢＩＳＴ回路を含む演算装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の演算装置であって、
   前記主回路は、
   前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記モータの回転範囲を複数分割した象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する回転方向検出回路と、
   前記回転角センサとは別に設けられた前記モータの回転角を相対角で検出する冗長回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出するセンサ冗長回路とを含み、
   前記異常検出回路は、前記回転方向検出回路により検出された回転方向と前記センサ冗長回路により検出された回転方向との比較に基づいて異常を検出するセンサ回転方向比較回路を含み、
   前記ＢＩＳＴ回路は、前記センサ回転方向比較回路に対して回転方向を示すテスト信号を送信した場合に、前記センサ回転方向比較回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該センサ回転方向比較回路を診断するセンサＢＩＳＴ回路を含む演算装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の演算装置であって、
   前記主回路は、
   前記回転角センサからの検出信号に基づいて前記回転角が前記モータの回転範囲を複数分割した象限のいずれに位置するかを検出し、該回転角の前記象限の遷移に基づいて前記モータの回転方向を検出する回転方向検出回路と、
   前記モータの回転方向に基づいて該モータの回転数を示す前記回転情報としてのカウント値を計数するカウンタと、
   前記カウンタから出力されたカウント値の前回値を出力する前回値出力回路とを含み、
   前記異常検出回路は、前記回転方向を考慮した前記カウント値と前記前回値との比較に基づいて異常を検出するカウンタ比較回路を含み、
   前記ＢＩＳＴ回路は、前記カウンタ比較回路に対して前記回転方向及び前記カウント値を示すテスト信号を送信した場合に、前記カウンタ比較回路により異常が検出されるか否かに基づいて、該カウンタ比較回路を診断するカウンタＢＩＳＴ回路を含む演算装置。

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