JPWO2012025999A1 - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

第１レゾルバ１１０の第１励磁コイル１１１に対しては第１励磁ライン２１０を介して第１励磁用交流信号（Ｖ１＝Ａ１・ｓｉｎ（ωｔ））を供給し、第２レゾルバ１２０の第２励磁コイル１２１に対しては第２励磁ライン２２０を介して第２励磁用交流信号（Ｖ２＝−Ａ２・ｓｉｎ（ωｔ））を供給する。レゾルバユニット１００内では、第１励磁ライン２１０ａと第２励磁ライン２２０ａとを電気抵抗素子２３０で接続する。これにより、ワイヤハーネスにおけるグランドライン２４０ｂ，第１励磁ライン２１０ｂ，第２励磁ライン２２０ｂの何れかが断線してもトルクを検出することができる。

Description

本発明は、２つのレゾルバを備え、各レゾルバで検出した回転角に基づいてシャフトに働くトルクを検出するトルク検出装置に関する。

従来から、運転者の操舵操作に対して操舵アシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに働いた操舵トルクをトルク検出装置で検出し、操舵トルクが大きくなるにしたがって増加する目標アシストトルクを算出し、算出した目標アシストトルクが得られるように、電動モータの通電量をフィードバック制御する。従って、電動パワーステアリング装置においては、特に、トルク検出装置の信頼性が要求される。

操舵トルク検出装置は、ステアリングシャフトに設けたトーションバーの捩れ角度を検出することにより、この捩れ角度に比例した操舵トルクを算出する。例えば、特開２００３−３１５１８２号にて公開されているトルク検出装置は、２つのレゾルバを用いてトーションバーの捻れ角度を検出する構成を採用している。このトルク検出装置においては、トーションバーの一端側に第１レゾルバを、他端側に第２レゾルバを設け、第１レゾルバにて検出される回転角（θ_１）と第２レゾルバにて検出される回転角（θ_２）との差から、操舵トルクを検出する。

各レゾルバは、励磁用交流信号が供給されてロータコイルに通電する励磁コイルと、トーションバーの周囲に固定される一対の検出コイルとを備えている。一対の検出コイルは、互いに電気角で９０度（π／２）ずらして組み付けられる。検出コイルの一方は、ロータの回転角のｓｉｎ値に応じた振幅となる交流信号を出力し、検出コイルの他方は、ロータの回転角のｃｏｓ値に応じた振幅となる交流信号を出力する。

２つのレゾルバは、トルク演算部を構成するＥＣＵに接続される。この場合、ＥＣＵは、第１レゾルバの励磁コイルと第２レゾルバの励磁コイルの各一端に共通の励磁ラインを接続して励磁用交流信号を供給する。また、ＥＣＵは、第１レゾルバの各検出コイルの一端にそれぞれ独立した検出ラインを接続してｓｉｎ値検出信号とｃｏｓ値検出信号とを入力し、第２レゾルバの各検出コイルの一端にそれぞれ独立した検出ラインを接続してｓｉｎ値検出信号とｃｏｓ値検出信号とを入力する。また、励磁コイルおよび検出コイルの他端は、共通のグランドラインにてＥＣＵと接続される。

ＥＣＵは、各レゾルバにおける一対の検出コイルの出力信号から、各レゾルバの設けられた位置におけるトーションバーの回転角をそれぞれ演算する。そして、２つの回転角の差からトーションバーに働く操舵トルクを検出する。

しかしながら、こうした従来から知られているトルク検出装置においては、励磁ラインが断線した場合には、２つの励磁コイルに励磁用交流信号が供給されなくなる。このため、各レゾルバでは一対の検出コイルから検出信号が出力されなくなり、操舵トルクの検出が不能になってしまう。この結果、電動パワーステアリング装置においては、操舵アシスト制御を継続することができなくなり、ハンドル操作が重くなる。また、断線時の冗長性を確保するために配線を２重化すると構成が複雑になってしまう。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、ＥＣＵ（トルク演算部）と、第１レゾルバおよび第２レゾルバを接続する配線本数をできるだけ増加させずに、断線に対する信頼性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のトルク検出装置の特徴は、第１励磁コイルに励磁用交流信号が供給されてシャフトの第１軸方向位置における回転角に応じた検出信号を出力する第１レゾルバと、第２励磁コイルに励磁用交流信号が供給されて前記シャフトの第２軸方向位置における回転角に応じた検出信号を出力する第２レゾルバとを有するレゾルバユニットと、前記レゾルバユニットとワイヤハーネスを介して接続され、前記第１励磁コイルおよび前記第２励磁コイルに励磁用交流信号を供給するとともに、前記第１レゾルバおよび前記第２レゾルバから出力される検出信号をそれぞれ入力して前記シャフトの第１軸方向位置における第１回転角および第２軸方向位置における第２回転角を計算し、前記計算した第１回転角と第２回転角とに基づいて前記シャフトの軸回り方向に働くトルクを計算により求めるトルク演算部とを備えたトルク検出装置において、前記トルク演算部は、前記第１励磁コイルに対しては第１励磁ラインを介して前記励磁用交流信号を供給し、前記第２励磁コイルに対しては前記第１励磁ラインとは異なる第２励磁ラインを介して前記励磁用交流信号を供給し、前記レゾルバユニットは、前記第１励磁ラインと前記第２励磁ラインとを電気的に接続する電気抵抗素子を備えたことにある。

本発明のトルク検出装置は、レゾルバユニットとトルク演算部とを備える。レゾルバユニットとトルク演算部とは、ワイヤハーネスを介して互いに電気的に接続される。レゾルバユニットは、シャフトの第１軸方向位置における回転角（第１回転角）を検出するための第１レゾルバと、シャフトの第２軸方向位置における回転角（第２回転角）を検出するための第２レゾルバとを備えている。第１レゾルバにおいては、トルク演算部から出力される励磁用交流信号が第１励磁コイルに供給される。この励磁用交流信号は、第１励磁ラインを介して第１励磁コイルに供給される。これにより第１レゾルバは、複数相の検出コイルから第１回転角に応じた振幅の検出信号を出力する。例えば、第１レゾルバは、ｓｉｎ相検出コイルとｃｏｓ相検出コイルとを備え、ｓｉｎ相検出コイルから第１回転角のｓｉｎ値に依存して振幅が増減する交流電圧を検出信号として出力し、ｃｏｓ相検出コイルから第１回転角のｃｏｓ値に依存して振幅が増減する交流電圧を検出信号として出力する。

同様に、第２レゾルバにおいては、トルク演算部から出力される励磁用交流信号が第２励磁コイルに供給される。この励磁用交流信号は、第１励磁ラインとは異なる第２励磁ラインを介して第２励磁コイルに供給される。これにより第２レゾルバは、複数相の検出コイルから第２回転角に応じた振幅の検出信号を出力する。例えば、第２レゾルバは、ｓｉｎ相検出コイルとｃｏｓ相検出コイルとを備え、ｓｉｎ相検出コイルから第２回転角のｓｉｎ値に依存して振幅が増減する交流電圧を検出信号として出力し、ｃｏｓ相検出コイルから第２回転角のｃｏｓ値に依存して振幅が増減する交流電圧を検出信号として出力する。

このように、第１レゾルバ，第２レゾルバにおいては、それぞれ独立した第１励磁ライン，第２励磁ラインを介して第１励磁コイル，第２励磁コイルに励磁用交流信号が供給されるように構成されている。また、第１励磁ラインと第２励磁ラインとは、レゾルバユニット内において、電気抵抗素子を介して接続されている。

トルク演算部は、第１レゾルバおよび第２レゾルバから出力される検出信号をそれぞれ入力し、入力した検出信号に基づいて第１回転角および第２回転角を計算し、計算した第１回転角と第２回転角とに基づいてシャフトの軸回り方向に働くトルクを計算により求める。

レゾルバユニットとトルク演算部とは、ワイヤハーネスを介して互いに電気的に接続されるが、ワイヤハーネスに含まれる第１励磁ラインが断線した場合には、第２励磁ラインのみを使ってレゾルバユニットに励磁用交流信号が供給される。第２励磁コイルには、第２励磁ラインから励磁用交流信号が供給される。第１励磁コイルには、第１励磁ラインから励磁用交流信号が供給されないが、第１励磁ラインと第２励磁ラインとがレゾルバユニット内で電気抵抗素子を介して接続されているため、第１励磁コイルには、電気抵抗素子を介して第２励磁ラインから励磁用交流信号が供給される。この場合、第１励磁コイルに流れる電流は、通常時（非断線時）に対して変動し、これに伴って、第１レゾルバの出力する検出信号の電圧も変動する。しかし、各相の検出信号の電圧バランスは変動しないため、第１回転角の計算には影響を与えない。従って、第１励磁ラインが断線した場合であっても、第１回転角を計算することができる。

同様に、ワイヤハーネスに含まれる第２励磁ラインが断線した場合には、第１励磁ラインのみを使ってレゾルバユニットに励磁用交流信号が供給される。第１励磁コイルには第１励磁ラインから励磁用交流信号が供給される。第２励磁コイルには、電気抵抗素子を介して第１励磁ラインから励磁用交流信号が供給される。この場合、第２励磁コイルに流れる電流は、通常時（非断線時）に対して変動し、これに伴って、第２レゾルバの出力する検出信号の電圧も変動する。しかし、各相の検出信号の電圧バランスは変動しないため、第２励磁ラインが断線した場合であっても、第２回転角を計算することができる。

このように本発明によれば、各レゾルバごとに励磁ラインを独立して設け、２つの励磁ラインの間に電気抵抗素子を設けることにより、構成の大幅な増加を伴うことなく低コストにて断線に対する信頼性を向上させることができる。

本発明の他の特徴は、前記第１励磁コイルは、前記第１励磁コイルの一端に接続される第１励磁ラインと、前記第１励磁コイルの他端に接続される共通グランドラインにより前記トルク演算部と接続され、前記第２励磁コイルは、前記第２励磁コイルの一端に接続される第２励磁ラインと、前記第２励磁コイルの他端に接続される前記共通グランドラインにより前記トルク演算部と接続され、前記トルク演算部は、前記第１励磁ラインおよび前記第２励磁ラインに、互いに同じ周波数であって位相が逆になる励磁用交流信号を別々に出力する逆位相コイル駆動回路を備えたことにある。

本発明においては、逆位相トルク駆動回路が、第１励磁ラインおよび第２励磁ラインに励磁用交流信号を別々に出力する。これにより、第１レゾルバにおいては、第１励磁ラインと共通グランドラインとの間に励磁用交流電圧が印加されて第１励磁コイルに交流電流が流れる。また、第２レゾルバにおいて、第２励磁ラインと共通グランドラインとの間に励磁用交流電圧が印加されて第２励磁コイルに交流電流が流れる。この共通グランドラインは、電源装置のグランドと同電位となるように接地されるものでよいが、必ずしもそのようにする必要はなく、励磁ラインと共通グランドラインとの間に励磁用交流電圧が発生するように、励磁用交流信号の振幅の中心となる電位に設定されればよい。

逆位相コイル駆動回路から第１励磁ラインに出力される励磁用交流信号と、逆位相コイル駆動回路から第２励磁ラインに出力される励磁用交流信号とは、互いに同じ周波数であって位相が逆になるように設定されている。

こうした構成においては、共通グランドラインが断線した場合であっても、レゾルバユニット内における共通グランドラインの電位が変化しない。従って、第１励磁コイルと第２励磁コイルとを通常時（共通グランドラインの非断線時）と同様に駆動することができる。これにより、本発明によれば、共通グランドラインが断線した場合であっても、第１回転角と第２回転角とを適正に計算することができ、この２つの回転角からトルクを検出することができる。尚、逆位相コイル駆動回路は、第１励磁ラインに出力する励磁用交流信号と第２励磁ラインに出力する励磁用交流信号とを常に逆位相にする必要はなく、共通グランドラインが断線しているときにのみ逆位相にするような構成であってもよい。

本発明の他の特徴は、前記第１レゾルバの出力する検出信号に基づいて前記第１励磁ラインの断線を検出する第１励磁ライン断線検出手段と、前記第２レゾルバの出力する検出信号に基づいて前記第２励磁ラインの断線を検出する第２励磁ライン断線検出手段と、前記第１励磁ラインの断線が検出された場合に、前記計算される第１回転角の符号を反転し、前記第２励磁ラインの断線が検出された場合に、前記計算される第２回転角の符号を反転する回転角補正手段とを備えたことにある。

本発明においては、第１励磁ラインが断線した場合、電気抵抗素子を介して第２励磁ラインから第１励磁コイルに励磁用交流信号が供給されるため、第１励磁コイルに流れる電流が通常時に比べて変化する。これに伴って、第１レゾルバの出力する検出信号の電圧も通常時に比べて変化する。こうした現象を捉えて、第１励磁ライン断線検出手段は、第１レゾルバの出力する検出信号の電圧に基づいて第１励磁ラインの断線を検出する。同様に、第２励磁ラインが断線した場合には、第２レゾルバの出力する検出信号の電圧が通常時に比べて変化する。こうした現象を捉えて、第２励磁ライン断線検出手段は、第２レゾルバの出力する検出信号の電圧に基づいて第２励磁ラインの断線を検出する。

第１励磁ラインが断線した場合、第１励磁コイルに供給される励磁用交流信号は、通常時に供給される励磁用交流信号に対して位相が反対となる。そこで、回転角補正手段は、第１励磁ラインの断線が検出された場合に、第１回転角の符号（正・負）を反転し、第２励磁ラインの断線が検出された場合に、第２回転角の符号を反転する。これにより、励磁ラインが断線した場合でも、適正に回転角を計算することができる。

本発明の他の特徴は、前記第１励磁ラインの断線が検出された場合に、前記第１レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量を補正し、前記第２励磁ラインの断線が検出された場合に、前記第２レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量を補正する位相遅れ量補正手段を備えたことにある。

本発明においては、第１励磁ラインが断線した場合、電気抵抗素子を介して第２励磁ラインから第１励磁コイルに励磁用交流信号が供給されるため、第１レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量が変化する。また、第２励磁ラインが断線した場合、電気抵抗素子を介して第１励磁ラインから第２励磁コイルに励磁用交流信号が供給されるため、第２レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量が変化する。そこで、本発明では、位相遅れ量補正手段が、第１励磁ラインの断線が検出された場合に、第１レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量を補正し、第２励磁ラインの断線が検出された場合に、第２レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量を補正する。これにより、励磁ラインが断線した場合における回転角を一層正確に計算することができる。

本発明の他の特徴は、前記電気抵抗素子にインダクタを直列に接続して、前記第１励磁ラインあるいは前記第２励磁ラインの断線時に前記第１レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量あるいは前記第２レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量が変化しないようにしたことにある。

本発明においては、第１励磁ラインと第２励磁ラインとの間に電気抵抗素子とインダクタとが直列に接続される。従って、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインが断線した場合には、第１励磁コイルあるいは第２励磁コイルに電気抵抗素子とインダクタを介して励磁用交流信号が供給されることになる。このため、インダクタのインダクタンスを予め調整しておくことで、一方の励磁ラインが断線した場合でも、レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量が変化しないようにすることができる。これにより、励磁ラインが断線した場合における回転角を一層正確に計算することができる。

本発明の他の特徴は、前記第１励磁ラインの断線、あるいは、前記第２励磁ラインの断線が検出されているときに異常報知を行う励磁ライン断線報知手段を備えたことにある。

本発明においては、上述したように第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインが断線しているときであってもトルクを検出することができる。しかし、そのまま使用し続けてしまうと、正常であった励磁ラインあるいは共通グランドラインまでも断線した場合、つまり、２重故障が発生した場合には、トルクを検出することができなくなる。そこで、本発明においては、励磁ライン断線報知手段が、第１励磁ラインの断線、あるいは、第２励磁ラインの断線が検出されているときに異常報知を行う。これにより、ユーザーに対して修理を促すことができる。従って、２重故障の発生を抑制することができ信頼性が向上する。

本発明の他の特徴は、前記第１励磁ラインあるいは前記第２励磁ラインの一方を、前記共通グランドラインの設定電位と同電位に設定し、その状態における前記第１レゾルバあるいは前記第２レゾルバの検出信号に基づいて、前記共通グランドラインの断線を検出するグランドライン断線検出手段と、前記共通グランドラインの断線が検出されているときに異常報知を行うグランドライン断線報知手段とを備えたことにある。

本発明においては、上述したように逆位相コイル駆動回路から出力される励磁用交流信号により第１励磁コイルおよび第２励磁コイルが駆動されるため、共通グランドラインが断線した場合であっても、第１励磁コイルと第２励磁コイルとを通常時（共通グランドラインの非断線時）と同様に駆動することができる。しかし、そのまま使用し続けてしまうと、正常であった励磁ラインまでも断線した場合、つまり、２重故障が発生した場合には、トルクを検出することができなくなる。そこで、本発明においては、共通グランドラインの断線を検出するグランドライン断線検出手段と、共通グランドラインの断線が検出されているときに異常報知を行うグランドライン断線報知手段とを備えている。

共通グランドラインの断線を検出するにあたって、グランドライン断線検出手段は、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインの一方を共通グランドラインの設定電位と同電位に設定する。例えば、共通グランドラインが接地されている場合には、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインの一方の電位をゼロボルトに固定する。この場合、共通グランドラインが断線していなければ、共通グランドラインと第１励磁ラインとの間、あるいは、共通グランドラインと第２励磁ラインとの間の電位差はゼロボルトになるため、第１励磁コイルあるいは第２励磁コイルには電流が流れない。従って、第１レゾルバあるいは第２レゾルバは、検出信号を出力しない。一方、共通グランドラインが断線している場合には、第１励磁ラインと第２励磁ラインとの間に励磁用交流電圧が印加されることになり、第１励磁コイルと第２励磁コイルとの両方に電流が流れる。従って、共通グランドラインが断線している場合には、検出信号を出力しないはずのレゾルバから検出信号が出力される。

こうした現象を捉えて、グランドライン断線検出手段は、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインの一方を、共通グランドラインの設定電位と同電位に設定し、その状態における第１レゾルバあるいは第２レゾルバの検出信号の電圧に基づいて共通グランドラインの断線を検出する。そして、共通グランドラインの断線が検出されているときに、グランドライン断線報知手段が異常報知を行う。これにより、ユーザーに対して修理を促すことができる。従って、２重故障の発生を抑制することができ信頼性が向上する。

本発明の他の特徴は、前記第１励磁ラインあるいは前記第２励磁ラインの一方を前記トルク演算部で開放し、その状態において計算した第１回転角あるいは第２回転角に基づいて、前記電気抵抗素子の断線を検出する抵抗断線検出手段と、前記電気抵抗素子の断線が検出されているときに異常報知を行う抵抗断線報知手段とを備えたことにある。

本発明においては、電気抵抗素子が断線しても第１回転角および第２回転角を計算してトルクを検出することができる。しかし、そのまま使用し続けてしまうと、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインが断線したときにはトルクを検出することができなくなる。そこで、本発明においては、電気抵抗素子の断線を検出する抵抗断線検出手段と、電気抵抗素子の断線が検出されているときに異常報知を行う抵抗断線報知手段とを備えている。

電気抵抗素子の断線を検出するにあたって、抵抗断線検出手段は、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインの一方をトルク演算部で開放する。つまり、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインが断線した状態と同じ状態に設定する。この場合、電気抵抗素子が断線していなければ、適正な第１回転角あるいは第２回転角を計算することができる。一方、電気抵抗素子が断線している場合には、第１励磁コイルあるいは第２励磁コイルを適正に通電できなくなるため、適正な第１回転角あるいは第２回転角を計算することができない。

そこで、抵抗断線検出手段は、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインの一方をトルク演算部で開放した状態において計算した第１回転角あるいは第２回転角に基づいて、電気抵抗素子の断線を検出する。例えば、第１励磁ラインあるいは第２励磁ラインの一方を開放していない状態における回転角と、開放している状態における回転角とを比較し、両者が所定値以上相違している場合に、電気抵抗素子が断線していると判定する。そして、電気抵抗素子の断線が検出されているときに抵抗断線報知手段が異常報知を行う。これにより、ユーザーに対して修理を促すことができる。従って、２重故障の発生を抑制することができ信頼性が向上する。

図１は、実施形態に係るトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図２は、レゾルバユニットの構成、および、レゾルバユニットとアシストＥＣＵとの接続を表す電気回路図である。 図３は、レゾルバユニットの等価回路図である。 図４は、第１励磁ラインの断線を表す電気回路図である。 図５は、第２励磁ラインの断線を表す電気回路図である。 図６は、グランドラインの断線を表す電気回路図である。 図７は、操舵トルク検出ルーチンを表すフローチャートである。 図８は、グランド断線検出サブルーチンを表すフローチャートである。 図９は、抵抗断線検出サブルーチンを表すフローチャートである。 図１０は、断線異常処理ルーチンを表すフローチャートである。 図１１は、変形例１に係る励磁信号制御ルーチンを表すフローチャートである。 図１２は、変形例２に係る位相遅れ量切替ルーチンを表すフローチャートである。 図１３は、変形例３に係るインダクタを追加した電気回路図である。 図１４は、従来例に係るレゾルバユニットの構成、および、レゾルバユニットとアシストＥＣＵとの接続を表す電気回路図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態としてのトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略構成図である。

車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵により転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷを転舵する転舵機構１０と、転舵機構１０に設けられ操舵アシストトルクを発生するパワーアシスト部２０と、パワーアシスト部２０の電動モータ２１を駆動制御するアシスト制御装置５０（以下、アシストＥＣＵ５０と呼ぶ）と、車速センサ６０と、レゾルバユニット１００とを備えている。

転舵機構１０は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、ステアリングシャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に転舵される。

ラックバー１４には、パワーアシスト部２０が組み付けられている。パワーアシスト部２０は、操舵アシスト用の電動モータ２１（例えば、３相ＤＣブラシレスモータ）とボールねじ機構２２とからなる。電動モータ２１の回転軸は、ボールねじ機構２２を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵をアシストする。ボールねじ機構２２は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２１の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。

電動モータ２１には、その回転軸の回転角を検出するための回転角センサ６１が設けられている。回転角センサ６１は、アシストＥＣＵ５０に接続されている。

ステアリングシャフト１２は、その軸方向の中間位置にトーションバー１２ａが設けられる。ステアリングシャフト１２において、トーションバー１２ａの上端と操舵ハンドル１１とを連結する部分を入力シャフト１２inと呼び、トーションバー１２ａの下端とピニオンギヤ１３とを連結する部分を出力シャフト１２outと呼ぶ。

ステアリングシャフト１２には、レゾルバユニット１００が設けられる。レゾルバユニット１００は、トーションバー１２ａと、入力シャフト１２inに組み付けられた第１レゾルバ１１０と、出力シャフト１２outに組み付けられた第２レゾルバ１２０とから構成される。第１レゾルバ１１０は、入力シャフト１２inの回転角（トーションバー１２ａの一方端位置における回転角であって本発明の第１軸方向位置における回転角に相当する）に応じた信号を出力し、第２レゾルバ１２０は、出力シャフト１２outの回転角（トーションバー１２ａの他方端位置における回転角であって本発明の第２軸方向位置における回転角に相当する）に応じた信号を出力する。操舵ハンドル１１が回動操作されると、ステアリングシャフト１２にトルクが働いてトーションバー１２ａが捩れる。トーションバー１２ａの捩れ角度は、ステアリングシャフト１２に働く操舵トルクに比例する。従って、第１レゾルバ１１０で検出される回転角θ_１と、第２レゾルバ１２０で検出される回転角θ_２との差を求めることでステアリングシャフト１２に働く操舵トルクを検出することができる。第１レゾルバ１１０、第２レゾルバ１２０は、アシストＥＣＵ５０に接続されている。

アシストＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータおよび信号処理回路等を備えた演算部３０と、スイッチング回路で構成されるモータ駆動回路４０（例えば、３相インバータ回路）とを備えている。演算部３０は、アシスト演算部３１と、トルク演算部３２とから構成される。トルク演算部３２は、レゾルバユニット１００と接続されて、ステアリングシャフト１２に働く操舵トルクを演算により検出する。レゾルバユニット１００とトルク演算部３２からなる構成が本発明のトルク検出装置に相当する。レゾルバユニット１００とトルク演算部３２については後述する。

モータ駆動回路４０は、アシスト演算部３１からのＰＷＭ制御信号を入力して、内部のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより電動モータ２１への通電量を調整する。モータ駆動回路４０には、電動モータ２１に流れる電流を検出する電流センサ４１が設けられる。

アシスト演算部３１は、電流センサ４１、車速センサ６０、回転角センサ６１を接続している。車速センサ６０は、車速ｖｘを表す車速検出信号を出力する。また、アシスト演算部３１は、トルク演算部３２により算出した操舵トルクの計算結果を入力する。また、アシスト演算部３１は、運転者に異常を報知するための警告ランプ６５を接続しており、後述する断線検出時に警告ランプ６５を点灯する。

次に、アシスト演算部３１の実施する操舵アシスト制御について簡単に説明する。アシスト演算部３１は、車速センサ６０により検出される車速ｖｘと、トルク演算部３２により算出された操舵トルクＴｒとを取得し、取得した車速ｖｘと操舵トルクＴｒに基づいて、目標アシストトルクを算出する。目標アシストトルクは、図示しないアシストマップ等を参照して、操舵トルクＴｒが大きくなるにしたがって増加し、かつ、車速ｖｘが増加するにしたがって減少するように設定される。アシスト演算部３１、この目標アシストトルクを発生させるために必要な目標電流を計算し、電流センサ４１により検出された実電流と目標電流との偏差に基づいてＰＩ制御（比例積分制御）式等を使って目標指令電圧を計算し、目標指令電圧に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路４０に出力する。アシスト演算部３１は、回転角センサ６１により検出される電動モータ２１の回転角（電気角）を取得して、回転角に応じた３相（Ｕ相、Ｖ相，Ｗ相）のＰＷＭ制御信号を生成することにより、電動モータ２１に３相駆動電圧を印加する。こうして、電動モータ２１には、電流フィードバック制御により運転者の操舵方向と同じ方向に回転する向きの目標電流が流れる。これにより、運転者の操舵操作が、電動モータ２１で発生するトルクにより適切にアシストされる。

こうした操舵アシスト制御を適切に実施するためには、信頼性の高い操舵トルクＴｒの検出を行う必要がある。そこで、本実施形態においては、以下の構成にて操舵トルクＴｒを検出する。

まず、レゾルバユニット１００から説明する。図２は、レゾルバユニット１００の概略回路構成を表す。第１レゾルバ１１０は、入力シャフト１２inをロータとして備える。入力シャフト１２inの外周側のステータには、ロータの周方向に沿って巻かれた第１励磁コイル１１１が固定して設けられている。ロータとなる入力シャフト１２inには、第１ロータコイル１１４が固定して設けられている。第１ロータコイル１１４は、ロータの回転に伴って回転する。第１ロータコイル１１４は、ロータ内に設けた変圧器（図示略）を介して第１励磁コイル１１１と非接触にて電気的に接続され、第１励磁コイル１１１に印加される交流電圧によって通電される。尚、図示しないが、第１ロータコイル１１４は、回転角の分解能を高めるために、ロータの機械的な回転角に対して電気角がｋ倍となるように等角度間隔で複数配置されている。

第１レゾルバ１１０は、入力シャフト１２inの外周側のステータに第１ｓｉｎ相検出コイル１１２および第１ｃｏｓ相検出コイル１１３とを備えている。第１ｓｉｎ相検出コイル１１２と第１ｃｏｓ相検出コイル１１３とは、互いに電気角がπ／２ずれる位置に配置される。

第１ｓｉｎ相検出コイル１１２および第１ｃｏｓ相検出コイル１１３は、第１ロータコイル１１４の回転平面上に配置され、第１ロータコイル１１４で発生する磁束により交流電圧信号を出力する。第１ｓｉｎ相検出コイル１１２および第１ｃｏｓ相検出コイル１１３で発生する交流電圧信号の振幅値は、第１ロータコイル１１４に対する第１ｓｉｎ相検出コイル１１２および第１ｃｏｓ相検出コイル１１３の回転位置に応じて変化する。つまり、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２は、入力シャフト１２inの回転角のｓｉｎ値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力し、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３は、入力シャフト１２inの回転角のｃｏｓ値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力する。

第１励磁コイル１１１の一端は、第１励磁ライン２１０を介してアシストＥＣＵ５０の第１励磁信号出力ポート５０pe1に接続されている。尚、第１励磁ライン２１０に関して、レゾルバユニット１００内に設けられる部分と、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に配線されるハーネス部分とに区別して説明するには、レゾルバユニット１００内に設けられる部分をユニット内第１励磁ライン２１０ａと呼び、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に設けられるハーネス部分をユニット外第１励磁ライン２１０ｂと呼ぶ。ユニット内第１励磁ライン２１０ａとユニット外第１励磁ライン２１０ｂとは、第１励磁信号入力ポート１００pe1にて接続される。

第１ｓｉｎ相検出コイル１１２の一端は、第１ｓｉｎ相検出ライン２１２を介してアシストＥＣＵ５０の第１ｓｉｎ相信号入力ポート５０ｐs1に接続されている。また、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３の一端は、第１ｃｏｓ相検出ライン２１３を介してアシストＥＣＵ５０の第１ｃｏｓ相信号入力ポート５０ｐc1に接続されている。尚、第１ｓｉｎ相検出ライン２１２，第１ｃｏｓ相検出ライン２１３に関して、レゾルバユニット１００内に設けられる部分と、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に配線されるハーネス部分とに区別して説明するには、レゾルバユニット１００内に設けられる部分をユニット内第１ｓｉｎ相検出ライン２１２ａ，ユニット内第１ｃｏｓ相検出ライン２１３ａと呼び、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に設けられるハーネス部分をユニット外第１ｓｉｎ相検出ライン２１２ｂ，ユニット外第１ｃｏｓ相検出ライン２１３ｂと呼ぶ。ユニット内第１ｓｉｎ相検出ライン２１２ａとユニット外第１ｓｉｎ相検出ライン２１２ｂとは、第１ｓｉｎ相信号出力ポート１００ｐs1にて接続される。また、ユニット内第１ｃｏｓ相検出ライン２１３ａとユニット外第１ｃｏｓ相検出ライン２１３ｂとは、第１ｃｏｓ相信号出力ポート１００ｐc1にて接続される。

第２レゾルバ１２０は、出力シャフト１２outをロータとして備える。出力シャフト１２outの外周側のステータには、ロータの周方向に沿って巻かれた第２励磁コイル１２１が固定して設けられている。ロータとなる出力シャフト１２outには、第２ロータコイル１２４が固定して設けられている。第２ロータコイル１２４は、ロータの回転に伴って回転する。第２ロータコイル１２４は、ロータ内に設けた変圧器（図示略）を介して第２励磁コイル１２１と非接触にて電気的に接続され、第２励磁コイル１２１に印加される交流電圧によって通電される。尚、図示しないが、第２ロータコイル１２４は、回転角の分解能を高めるために、ロータの機械的な回転角に対して電気角がｋ倍となるように等角度間隔で複数配置されている。

第２レゾルバ１２０は、出力シャフト１２outの外周側のステータに第２ｓｉｎ相検出コイル１２２および第２ｃｏｓ相検出コイル１２３とを備えている。第２ｓｉｎ相検出コイル１２２と第２ｃｏｓ相検出コイル１２３とは、互いに電気角がπ／２ずれる位置に配置される。

第２ｓｉｎ相検出コイル１２２および第２ｃｏｓ相検出コイル１２３は、第２ロータコイル１２４の回転平面上に配置され、第２ロータコイル１２４で発生する磁束により交流電圧信号を出力する。第２ｓｉｎ相検出コイル１２２および第２ｃｏｓ相検出コイル１２３で発生する交流電圧信号の振幅値は、第２ロータコイル１２４に対する第２ｓｉｎ相検出コイル１２２および第２ｃｏｓ相検出コイル１２３の回転位置に応じて変化する。つまり、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２は、出力シャフト１２outの回転角のｓｉｎ値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力し、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３は、出力シャフト１２outの回転角のｃｏｓ値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力する。

第２励磁コイル１２１の一端は、第２励磁ライン２２０を介してアシストＥＣＵ５０の第２励磁信号出力ポート５０pe2に接続されている。尚、第２励磁ライン２２０に関して、レゾルバユニット１００内に設けられる部分と、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に配線されるハーネス部分とに区別して説明するには、レゾルバユニット１００内に設けられる部分をユニット内第２励磁ライン２２０ａと呼び、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に設けられるハーネス部分をユニット外第２励磁ライン２２０ｂと呼ぶ。ユニット内第２励磁ライン２２０ａとユニット外第２励磁ライン２２０ｂとは、第２励磁信号入力ポート１００pe2にて接続される。

第２ｓｉｎ相検出コイル１２２の一端は、第２ｓｉｎ相検出ライン２２２を介してアシストＥＣＵ５０の第２ｓｉｎ相信号入力ポート５０ｐs2に接続されている。また、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３の一端は、第２ｃｏｓ相検出ライン２２３を介してアシストＥＣＵ５０の第２ｃｏｓ相信号入力ポート５０ｐc2に接続されている。尚、第２ｓｉｎ相検出ライン２２２，第２ｃｏｓ相検出ライン２２３に関して、レゾルバユニット１００内に設けられる部分と、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に配線されるハーネス部分とに区別して説明するには、レゾルバユニット１００内に設けられる部分をユニット内第２ｓｉｎ相検出ライン２２２ａ，ユニット内第２ｃｏｓ相検出ライン２２３ａと呼び、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に設けられるハーネス部分をユニット外第２ｓｉｎ相検出ライン２２２ｂ，ユニット外第２ｃｏｓ相検出ライン２２３ｂと呼ぶ。ユニット内第２ｓｉｎ相検出ライン２２２ａとユニット外第２ｓｉｎ相検出ライン２２２ｂとは、第２ｓｉｎ相信号出力ポート１００ｐs2にて接続される。また、ユニット内第２ｃｏｓ相検出ライン２２３ａとユニット外第２ｃｏｓ相検出ライン２２３ｂとは、第２ｃｏｓ相信号出力ポート１００ｐc2にて接続される。

また、ユニット内第１励磁ライン２１０ａとユニット内第２励磁ライン２２０ａとは、電気抵抗素子２３０を介して電気的に接続されている。つまり、第１励磁コイル１１１の一端（励磁信号入力側）と第２励磁コイル１２１の一端（励磁信号入力側）とがレゾルバユニット１００のケーシング内において電気抵抗素子２３０により電気的に接続されている。以下、ユニット内第１励磁ライン２１０ａと電気抵抗素子２３０との接続点を接続点Ｘａと呼び、ユニット内第２励磁ライン２２０ａと電気抵抗素子２３０との接続点を接続点Ｘｂと呼ぶ。

また、第１励磁コイル１１１の他端、第２励磁コイル１２１の他端、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２の他端、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３の他端、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２の他端、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３の他端は、共通のグランドライン２４０を介してアシストＥＣＵ５０のグランドポート５０pgに接続される。尚、グランドライン２４０に関して、レゾルバユニット１００内に設けられる部分と、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に配線されるハーネス部分とに区別して説明するには、レゾルバユニット１００内に設けられる部分をユニット内グランドライン２４０ａと呼び、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に設けられるハーネス部分をユニット外グランドライン２４０ｂと呼ぶ。ユニット内グランドライン２４０ａとユニット外グランドライン２４０ｂとは、グランドポート１００pgにて接続される。

レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０との間に配線されるユニット外第１励磁ライン２１０ｂ、ユニット外第１ｓｉｎ相検出ライン２１２ｂ、ユニット外第１ｃｏｓ相検出ライン２１３ｂ、ユニット外第２励磁ライン２２０ｂ、ユニット外第２ｓｉｎ相検出ライン２２２ｂ、ユニット外第２ｃｏｓ相検出ライン２２３ｂ、ユニット外グランドライン２４０ｂは、束ねられてワイヤハーネスとなる。

尚、図２に示すレゾルバユニット１００を等価回路で表すと図３のようになる。

アシストＥＣＵ５０は、コイル駆動回路５２を備えている。このコイル駆動回路５２は、第１励磁コイル駆動回路５２１と第２励磁コイル駆動回路５２２とを備えている。第１励磁コイル駆動回路５２１は、一定の周期、振幅の励磁用交流電圧を第１励磁信号出力ポート５０pe1から出力する。以下、第１励磁信号出力ポート５０pe1から出力される励磁用交流電圧を第１励磁信号と呼び、第１励磁信号の電圧値を第１励磁電圧Ｖ_１と呼ぶ。第１励磁電圧Ｖ_１は、振幅をＡ_１とすると、次式にて表される。
Ｖ_１＝Ａ_１・ｓｉｎ（ωｔ）

また、第２励磁コイル駆動回路５２２は、第１励磁コイル駆動回路５２１から出力される励磁用交流電圧と同じ周波数であって、かつ、互いに逆位相（位相がπだけずれている）となるように設定された励磁用交流電圧を第２励磁信号出力ポート５０pe2から出力する。以下、第２励磁信号出力ポート５０pe2から出力される励磁用交流電圧を第２励磁信号と呼び、第２励磁信号の電圧値を第２励磁電圧Ｖ_２と呼ぶ。第２励磁電圧Ｖ_２は、振幅をＡ_２とすると、次式にて表される。
Ｖ_２＝−Ａ_２・ｓｉｎ（ωｔ）

尚、第１励磁電圧Ｖ_１および第２励磁電圧Ｖ_２の振幅Ａ_１，Ａ_２は、第１レゾルバ１１０，第２レゾルバ１２０の特性に合わせて設定される。本実施形態においては、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線した場合でもユニット内グランドライン２４０ａの電位を一定（この場合はゼロボルト）に維持できるように、振幅Ａ_１と振幅Ａ_２とは同じ値に設定されている（Ａ_１＝Ａ_２）。

２つの励磁信号を生成するにあたって、例えば、アシストＥＣＵ５０は、正弦波信号をデジタル形式で記憶し、この正弦波信号を第１励磁コイル駆動回路５２１に出力するとともに、正弦波信号を反転した信号を第２励磁コイル駆動回路５２２に出力する。各駆動回路５２１，５２２は、入力したデジタル信号をアナログ電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器（図示略）と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号を増幅するアンプ（図示略）とを備え、アンプから上記式で表される励磁信号を出力する。尚、励磁信号は、その他色々な方法で生成することができる。例えば、パルス列信号を第１励磁コイル駆動回路５２１に供給するとともに、このパルス列信号を反転したパルス列信号を第２励磁コイル駆動回路５２２に供給する。そして、各駆動回路５２１，５２２にて、パルス列信号に対して波形成形処理を施して、互いに逆位相となる２種類の正弦波電圧を出力するようにしてもよい。

尚、第１励磁コイル駆動回路５２１と第２励磁コイル駆動回路５２２は、アシストＥＣＵ５０内のマイクロコンピュータからの指令により独立して制御される。従って、アシストＥＣＵ５０は、第１励磁信号と第２励磁信号とを独立して出力可能となっている。

第１励磁信号は、第１励磁ライン２１０を介して第１レゾルバ１１０の第１励磁コイル１１１に供給される。また、第２励磁信号は、第２励磁ライン２２０を介して第２レゾルバ１２０の第２励磁コイル１２１に供給される。

第１励磁信号により第１レゾルバ１１０の第１励磁コイル１１１が励磁されると、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２および第１ｃｏｓ相検出コイル１１３で交流電圧が発生する。また、第２励磁信号により第２レゾルバ１２０の第２励磁コイル１２１が励磁されると、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２および第２ｃｏｓ相検出コイル１２３で交流電圧が発生する。

第１ｓｉｎ相検出コイル１１２から出力される交流電圧信号を第１ｓｉｎ相検出信号と呼び、その電圧値を第１ｓｉｎ相検出電圧Ｅs1と呼ぶ。また、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３から出力される交流電圧信号を第１ｃｏｓ相検出信号と呼び、その電圧値を第１ｃｏｓ相検出電圧Ｅc1と呼ぶ。第１ｓｉｎ相検出電圧Ｅs1、および、第１ｃｏｓ相検出電圧Ｅc1は次式にて表される。
Ｅs1＝α・Ａ_１・ｓｉｎ（ｋ・θ_１）・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
Ｅc1＝α・Ａ_１・ｃｏｓ（ｋ・θ_１）・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）

また、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２から出力される交流電圧信号を第２ｓｉｎ相検出信号と呼び、その電圧値を第２ｓｉｎ相検出電圧Ｅs2と呼ぶ。また、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３から出力される交流電圧信号を第２ｃｏｓ相検出信号と呼び、その電圧値を第２ｃｏｓ相検出電圧Ｅc2と呼ぶ。第２ｓｉｎ相検出電圧Ｅs2、および、第２ｃｏｓ相検出電圧Ｅc2は次式にて表される。
Ｅs2＝−α・Ａ_２・ｓｉｎ（ｋ・θ_２）・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
Ｅc2＝−α・Ａ_２・ｃｏｓ（ｋ・θ_２）・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
ここで、θ_１は入力シャフト１２inに直結した第１レゾルバ１１０のロータの角度、θ_２は出力シャフト１２outに直結した第２レゾルバ１２０のロータの角度、αは第１レゾルバ１１０および第２レゾルバ１２０の変圧比、ｋは第１レゾルバ１１０および第２レゾルバ１２０の軸倍角、φは位相遅れ量、ωは角周波数、ｔは時間を表す。

アシストＥＣＵ５０は、第１ｓｉｎ相検出信号，第１ｃｏｓ相検出信号，第２ｓｉｎ相検出信号，第２ｃｏｓ相検出信号を、それぞれ第１ｓｉｎ相検出ライン２１２，第１ｃｏｓ相検出ライン２１３，第２ｓｉｎ相検出ライン２２２，第２ｃｏｓ相検出ライン２２３を介して入力する。アシストＥＣＵ５０は、第１ｓｉｎ相検出信号，第１ｃｏｓ相検出信号，第２ｓｉｎ相検出信号，第２ｃｏｓ相検出信号をアンプ５１s1，５１c1，５１s2，５１c2に入力してグランド電位に対する各検出信号の電圧を増幅し、増幅した電圧信号を図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換し、このデジタル値をマイコンに入力してトルク計算処理を行う。

アシストＥＣＵ５０におけるトルク演算部３２は、第１ｓｉｎ相検出信号，第１ｃｏｓ相検出信号，第２ｓｉｎ相検出信号，第２ｃｏｓ相検出信号を増幅しデジタル信号に変換してマイコンに入力する回路と、コイル駆動回路５２と、マイコンによりトルク計算処理を行う機能部とから構成される。

次に、操舵トルクを計算する方法について説明する。まず、第１レゾルバ１１０により検出される第１ｓｉｎ相検出電圧Ｅs1，第１ｃｏｓ相検出電圧Ｅc1から回転角θ_１（入力シャフト１２inの回転角）を算出する方法について説明する。

第１ｓｉｎ相検出電圧Ｅs1に、ｓｉｎ（ωｔ＋φ）なる信号を乗算して1周期で積分した値をＳs1とするとＳs1は次式にて表される。

同様に、第１ｃｏｓ相検出電圧Ｅc1に、ｓｉｎ（ωｔ＋φ）なる信号を乗算して1周期で積分した値をＳc1とするとＳc1は次式にて表される。

従って、この２つの式から回転角θ_１は次式にて求めることができる。

同様にして、第２レゾルバ１２０により検出される第２ｓｉｎ相検出電圧Ｅs2，第２ｃｏｓ相検出電圧Ｅc2から、回転角θ_２（出力シャフト１２outの回転角）は次式にて求めることができる。ここで、Ｓs2は、第２ｓｉｎ相検出電圧Ｅs2に、ｓｉｎ（ωｔ＋φ）なる信号を乗算して1周期で積分した値を表し、Ｓc2は、第２ｃｏｓ相検出電圧Ｅc2に、ｓｉｎ（ωｔ＋φ）なる信号を乗算して1周期で積分した値を表す。

上記式において負号（−）が付いているのは、第２レゾルバ１２０で使用される第２励磁信号（Ｖ_２＝−Ａ_２・ｓｉｎ（ωｔ））が、第１レゾルバ１１０で使用される第１励磁信号（Ｖ_１＝Ａ_１・ｓｉｎ（ωｔ））に対して逆位相となるからである。

トルク演算部３２は、回転角θ_１と回転角θ_２とに基づいて、操舵トルクＴｒを次式にて計算する。
Ｔｒ＝Ｋｂ・（θ_１−θ_２）
ここでＫｂは、トーションバー１２ａの捩り特性に応じて決まる比例定数であり、予めマイコン内に記憶されている。

尚、上記による計算は、連続系に適用されるものである。従って、マイコンにより演算処理するトルク演算部３２においては、例えば、励磁信号の１周期内に３回以上となる等間隔周期で検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2をサンプリングする。そして、サンプリングした検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2に、それぞれｓｉｎ（ωｔ＋φ）を乗算し、その乗算した値を１周期分（例えば３回分）加算することにより、上記Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を算出すればよい。

このＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2は、検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2の振幅に応じた値（振幅に定数を乗じた値）となるため、以下、Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を振幅と呼ぶ。

次に、トルク演算部３２における励磁ライン２１０，２２０とグランドライン２４０の各断線時における動作について説明する。断線は、アシストＥＣＵ５０とレゾルバユニット１００との間に配線されるワイヤハーネスの断線、あるいは、ワイヤハーネスをアシストＥＣＵ５０およびレゾルバユニット１００に接続するコネクタの接触不良により発生する。従って、ここでは、レゾルバユニット１００内における断線は発生しないものとしている。

まず、第１励磁ライン２１０が断線した場合の動作について説明する。図４に示すように、第１励磁ライン２１０（ユニット外第１励磁ライン２１０ｂ）が断線した場合には、ユニット外第２励磁ライン２２０ｂのみを使ってレゾルバユニット１００に第２励磁信号が供給される。この場合、アシストＥＣＵ５０から出力される第２励磁信号は、ユニット内第２励磁ライン２２０ａに接続された電気抵抗素子２３０の接続点Ｘｂで２つのルートに分かれて流れる。一つのルートは、接続点Ｘｂからそのままユニット内第２励磁ライン２２０ａを経由して第２励磁コイル１２１に流れるルートである。もう一つのルートは、接続点Ｘｂから電気抵抗素子２３０とユニット内第１励磁ライン２１０ａとを経由して第１励磁コイル１１１に流れるルートである。第１励磁コイル１１１および第２励磁コイル１２１に流れた電流は、共通のグランドライン２４０に流れてアシストＥＣＵ５０に戻る。これにより、第１励磁コイル１１１および第２励磁コイル１２１が励磁される。尚、励磁信号は交流電圧であるため上記ルートを逆方向にも流れるが、ここでは、正の電圧が印加されている状態における電流の流れを説明している。

この場合、第１励磁コイル１１１に流れる電流は、電気抵抗素子２３０の影響で通常時に比べて小さくなる。従って、第１ｓｉｎ相検出電圧Ｅs1、および、第１ｃｏｓ相検出電圧Ｅc1は低下するが、回転角θ_１の算出に関係する検出電圧の比は通常時と同じである。従って、第１励磁ライン２１０の断線が、回転角θ_１の計算結果に影響しない。尚、この場合、第１励磁コイル１１１と第２励磁コイル１２１とは同位相の励磁用交流信号が供給されるため、回転角θ_１の計算には負号を付ける（−１を乗じる）必要がある。

次に、第２励磁ライン２２０が断線した場合の動作について説明する。図５に示すように、第２励磁ライン（ユニット外第２励磁ライン２２０ｂ）が断線した場合には、ユニット外第１励磁ライン２１０ｂのみを使ってレゾルバユニット１００に第１励磁信号が供給される。この場合、アシストＥＣＵ５０から出力される第２励磁信号は、ユニット内第１励磁ライン２１０ａに接続された電気抵抗素子２３０の接続点Ｘａで２つのルートに分かれて流れる。一つのルートは、接続点Ｘａからそのままユニット内第１励磁ライン２１０ａを経由して第１励磁コイル１１１に流れるルートである。もう一つのルートは、接続点Ｘａから電気抵抗素子２３０とユニット内第２励磁ライン２２０ａとを経由して第２励磁コイル１２１に流れるルートである。第１励磁コイル１１１および第２励磁コイル１２１に流れた電流は、共通のグランドライン２４０に流れてアシストＥＣＵ５０に戻る。これにより、第１励磁コイル１１１および第２励磁コイル１２１が励磁される。

この場合、第２励磁コイル１２１に流れる電流は、電気抵抗素子２３０の影響で通常時に比べて小さくなる。従って、第２ｓｉｎ相検出電圧Ｅs2、および、第２ｃｏｓ相検出電圧Ｅc2は低下するが、回転角θ_２の算出に関係する検出電圧の比は通常時と同じである。従って、第２励磁ライン２２０の断線が、回転角θ_２の計算結果に影響しない。尚、この場合、第１励磁コイル１１１と第２励磁コイル１２１とは同位相の励磁用交流信号が供給されるため、回転角θ_２の計算には負号を外す（−１を乗じない）必要がある。

第１励磁ライン２１０の断線時においては、第１ｓｉｎ相検出電圧Ｅs1と第１ｃｏｓ相検出電圧Ｅc1が低下する。また、第２励磁ライン２２０の断線時においては、第２ｓｉｎ相検出電圧Ｅs2と第２ｃｏｓ相検出電圧Ｅc2が低下する。従って、トルク演算部３２は、検出電圧の低下に基づいて断線を検出することができ、しかも、断線した励磁ラインを特定することができる。

そこで、トルク演算部３２は、回転角θ_１，θ_２の算出のために求めた振幅Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2に基づいて、振幅Ｓs1，Ｓc1の二乗和の値（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値Ｓｅ未満となるときに第１励磁ライン２１０が断線していると判定する。また、振幅Ｓs2，Ｓc2の二乗和の値（Ｓs2^２＋Ｓc2^２）が基準値Ｓｅ未満となるときに第２励磁ライン２２０が断線していると判定する。この基準値Ｓｅは、断線の有無を判定するために予め設定された設定値である。トルク演算部３２は、この断線検出に基づいて、回転角θ_１または回転角θ_２の符号（正・負）を補正することで、適正な操舵トルクＴｒを演算することができる。

次に、グランドライン２４０が断線した場合の動作について説明する。図６に示すように、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線した場合を考える。この場合、第１励磁ライン２１０および第２励磁ライン２２０は正常であるものとする。第１励磁コイル１１１の一端と第２励磁コイル１２１の一端とには、互いに逆位相となる励磁用交流信号が供給されており、かつ、第１励磁コイル１１１の他端と第２励磁コイル１２１の他端とは共通のグランドライン２４０に接続されている。従って、グランドライン２４０の電位Ｖｇは、次式により、ゼロボルトであることが分かる。
Ｖｇ＝（Ｖ_１＋Ｖ_２）／２＝０

このことは、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線しても、レゾルバユニット１００内のグランドライン２４０であるユニット内グランドライン２４０ａの電位をゼロボルトに維持できることを意味している。従って、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３は正常に動作可能となる。これにより、トルク演算部３２は、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３の出力電圧（検出電圧）を、通常時（非断線時）と同様にして検出することが可能となる。従って、回転角θ_１，θ_２から操舵トルクＴｒを演算により求めることができる。
この場合、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３の検出電圧が通常時と変わらないため、トルク演算部３２ではグランドライン２４０の断線を検出することができない。グランドライン２４０が断線した場合でも、操舵トルクＴｒを正常に検出することができるものの、さらに、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０が断線する２重故障が発生した場合には、操舵トルクＴｒを検出することができなくなる。そこで、トルク演算部３２では、グランド断線検出処理を実行することにより、グランドライン２４０の断線を早期に検出してドライバーに修理の必要性を報知する。このグランド断線検出処理については、後述する。

次に、トルク演算部３２の実行する操舵トルク検出処理について説明する。図７は、操舵トルク検出ルーチンを表すフローチャートである。操舵トルク検出ルーチンは、マイコンのＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。操舵トルク検出ルーチンは、イグニッションキーがオン状態となっている期間において、所定の短い周期で繰り返し実行される。尚、トルク演算部３２は、操舵トルク検出ルーチンの起動とともに、コイル駆動回路５２を作動させて、第１励磁信号出力ポート５０pe1から第１励磁信号の出力を開始し、第２励磁信号出力ポート５０pe2から第２励磁信号の出力を開始する。

トルク演算部３２は、ステップＳ１１において、グランド断線検出処理を行うタイミングか否かを判断する。グランド断線検出処理は、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線しているか否かを診断する処理であり、予め設定された所定の周期にて行われる。ここでは、そのタイミングでは無い場合から説明する。グランド断線検出処理を行うタイミングでは無い場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、トルク演算部３２は、続くステップＳ１２において、抵抗断線検出処理を行うタイミングか否かを判断する。この抵抗断線検出処理は、電気抵抗素子２３０の断線を診断する処理、つまり、ユニット内第１励磁ライン２１０ａとユニット内第２励磁ライン２２０ａとが電気抵抗素子２３０により連結されているか否かを判定する処理であり、予め設定された所定の周期にて行われる。ここでは、そのタイミングでは無い場合から説明する。

抵抗断線検出処理を行うタイミングでは無い場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、トルク演算部３２は、続くステップＳ１３において、サンプリングした検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2を読み込み、その検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2に基づいて、振幅Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を計算する。

トルク演算部３２は、操舵トルク検出ルーチンとは別のサンプリングルーチンで、励磁信号の１周期当たりに３回以上となるサンプリング周期で検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2の瞬時値をサンプリングしている。このステップＳ１３の処理は、サンプリングルーチンでサンプリングした検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2にｓｉｎ（ωｔ＋φ）を乗算した値を、励磁信号の１周期分加算して、振幅Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を計算する。

続いて、トルク演算部３２は、ステップＳ１４において、振幅Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2に基づいて、第１励磁ライン２１０（ユニット外第１励磁ライン２１０ｂ）あるいは第２励磁ライン２２０（ユニット外第２励磁ライン２２０ｂ）が断線しているか否かを判定する。本実施形態においては、トルク演算部３２は、振幅Ｓs1，Ｓc1の二乗和の値（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値Ｓｅ未満となるときに第１励磁ライン２１０が断線していると判定する。また、トルク演算部３２は、振幅Ｓs2，Ｓc2の二乗和の値（Ｓs2^２＋Ｓc2^２）が基準値Ｓｅ未満となるときに第２励磁ライン２２０が断線していると判断する。この基準値Ｓｅは、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０が断線していないときには、（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）あるいは（Ｓs2^２＋Ｓc2^２）が基準値Ｓｅよりも大きくなり、かつ、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０が断線しているときには、（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）あるいは（Ｓs2^２＋Ｓc2^２）が基準値Ｓｅよりも小さくなるように、予め設定された断線の有無を判定できる設定値である。

トルク演算部３２は、ステップＳ１５において、第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０の両方が断線していないと判定されたか否かを判断する。第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０の両方が断線していないと判定した場合（Ｓｓ１５：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1と第２励磁ライン断線判定フラグＦe2をともに「０」に設定する。この第１励磁ライン断線判定フラグＦe1，第２励磁ライン断線判定フラグＦe2は、「１」により断線が検出されていることを表し、「０」により断線が検出されていないことを表す。

続いて、トルク演算部３２は、ステップＳ１７において、回転角θ_１の計算式に用いる符号Ｋ_１を「１」（正）に設定し、回転角θ_２の計算式に用いる符号Ｋ_２を「―１」（負）に設定する。

トルク演算部３２は、ステップＳ１５において、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０が断線していると判定した場合には、ステップＳ１８において、片側の励磁ラインだけが断線しているか否かを判断する。第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０の両方が断線していると判定した場合（Ｓ１８：Ｎｏ）には、ステップＳ１９において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1と第２励磁ライン断線判定フラグＦe2をともに「１」に設定して、操舵トルク検出ルーチンを一旦終了する。この場合、操舵トルクの検出は不能になるため、操舵トルクＴｒの計算は行われない。

トルク演算部３２は、ステップＳ１８において、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０の何れか一方が断線していると判定した場合には、ステップＳ２０において、第１励磁ライン２１０だけが断線しているか否かを判定する。第１励磁ライン２１０だけが断線していると判定した場合には、ステップＳ２１において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1を「１」に設定し、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2を「０」に設定する。続いて、ステップＳ２２において、回転角θ_１の計算に用いる符号Ｋ_１を「−１」に設定し、回転角θ_２の計算に用いる符号Ｋ_２を「−１」に設定する。

一方、ステップＳ２０において、第２励磁ライン２２０だけが断線していると判定した場合（Ｓ２０：Ｎｏ）には、ステップＳ２３において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1を「０」に設定し、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2を「１」に設定する。続いて、ステップＳ２４において、回転角θ_１の計算に用いる符号Ｋ_１を「１」に設定し、回転角θ_２の計算に用いる符号Ｋ_２を「１」に設定する。

トルク演算部３２は、ステップＳ１７，ステップＳ２２，ステップＳ２４の何れかにて符号Ｋ_１，Ｋ_２を設定すると、その処理をステップＳ２５に進める。トルク演算部３２は、ステップＳ２５において、次式により回転角θ_１および回転角θ_２を計算する。
θ_１＝Ｋ_１・（１／ｋ）・ｔａｎ^−１（Ｓs1／Ｓc1）
θ_２＝Ｋ_２・（１／ｋ）・ｔａｎ^−１（Ｓs2／Ｓc2）

続いて、トルク演算部３２は、ステップＳ２６において、次式により操舵トルクＴｒを計算する。
Ｔｒ＝Ｋｂ・（θ_１−θ_２）

続いて、トルク演算部３２は、ステップＳ２７において、計算された操舵トルクＴｒをアシスト演算部３１に出力する。アシスト演算部３１は、この操舵トルクＴｒを使って目標アシストトルクを計算し、この目標アシストトルクに対応した目標電流が電動モータ２１に流れるようにモータ駆動回路４０にＰＷＭ制御信号を出力する。これにより、電動モータ２１から適正な操舵アシストトルクが発生する。

トルク演算部３２は、ステップＳ２７あるいはステップＳ１９の処理を行うと、操舵トルク検出ルーチンを終了する。そして、所定の短い周期にて操舵トルク検出ルーチンを繰り返す。

トルク演算部３２は、ステップＳ１１においてグランド断線検出タイミングであると判断した場合には、その処理をステップＳ３０に進める。上述したように、本実施形態におけるトルク検出装置は、グランドライン２４０（ユニット外グランドライン２４０ｂ）が断線した場合でも、そのまま操舵トルクＴｒを検出することができる。しかし、グランドライン２４０に加えて第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０までも断線した場合には、操舵トルクＴｒを検出することができなくなる。そこで、トルク演算部３２では、定期的にグランド断線検出処理を実行することにより、グランドライン２４０の断線を早期に検出してドライバーに修理を促す。尚、グランド断線検出処理は、操舵トルク検出ルーチンの起動直後、および、起動後の予め設定された周期で定期的に行うようにするとよい。

図８は、操舵トルク検出ルーチンにおけるステップＳ３０のグランド断線検出サブルーチンを表す。グランド断線検出サブルーチンが開始されると、トルク演算部３２は、ステップＳ３１において、直前回（1制御周期前）の操舵トルク検出ルーチンで計算した操舵トルクＴｒ(n-1)を、今回の操舵トルクＴｒに設定する。これは、後述するようにグランド断線検出処理を行うときには、操舵トルクを検出することができないからである。尚、グランド断線検出処理を行うタイミングが操舵トルク検出ルーチンの起動直後である場合には、操舵トルクＴｒをゼロに設定すればよい。

トルク演算部３２は、続くステップＳ３２において、第１励磁信号出力ポート５０pe1から出力する第１励磁信号を停止させて、第１励磁信号出力ポート５０pe1の電位をゼロボルトに固定する。この場合、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線していなければ、第１励磁コイル１１１には励磁電流が流れない。従って、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２の検出電圧Ｅs1および第１ｃｏｓ相検出コイル１１３の検出電圧Ｅc1は、基本的にはゼロボルトになる。一方、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線していれば、第２励磁信号出力ポート５０pe2から出力された第２励磁信号は、第２励磁ライン２２０を通って第２励磁コイル１２１に流れ、ユニット内グランドライン２４０ａを通って第１励磁コイル１１１に流れ、第１励磁ライン２１０を通ってアシストＥＣＵ５０に戻る。このため、ユニット内グランドライン２４０ａの電位が励磁電圧の１／２となる。従って、アシストＥＣＵ５０の第１ｓｉｎ相信号入力ポート５０ps1および第１ｃｏｓ相信号入力ポート５０pc1には電圧が発生する。

トルク演算部３２は、こうした特性を利用してユニット外グランドライン２４０ｂの断線を診断する。トルク演算部３２は、ステップＳ３３において、上述した方法で振幅Ｓs1，Ｓc1を計算する。続いて、ステップＳ３４において、振幅Ｓs1，Ｓc1の二乗和の値（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値Ｓｇ以下であるか否かを判断する。この基準値Ｓｇは、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線していないときには、（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値Ｓｇよりも小さくなり、かつ、ユニット外グランドライン２４０ｂが断線しているときには、（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値よりも大きくなるように、予め設定された断線の有無を判定できる設定値である。ユニット外グランドライン２４０ｂが断線していなければ、振幅Ｓs1，Ｓc1は基本的にはゼロになるが、ノイズによる電圧を検出してしまうおそれがあるため、基準値Ｓｇはノイズ等を考慮して設定される。

トルク演算部３２は、振幅Ｓs1，Ｓc1の二乗和の値（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値Ｓｇ以下であると判定した場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）には、ステップＳ３５において、グランドライン断線判定フラグＦｇを「０」に設定し、振幅Ｓs1，Ｓc1の二乗和の値（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）が基準値Ｓｇを超えると判定した場合（Ｓ３４：Ｎｏ）には、ステップＳ３６において、グランドライン断線判定フラグＦｇを「１」に設定する。グランドライン断線判定フラグＦｇは、「１」により断線が検出されていることを表し、「０」により断線が検出されていないことを表す。

トルク演算部３２は、グランドライン断線判定フラグＦｇの設定を行うと、続いて、ステップＳ３７において、第１励磁信号出力ポート５０pe1からの第１励磁信号の出力を再開する。従って、操舵トルクＴｒの検出ができる状態に戻される。トルク演算部３２は、ステップＳ３７の処理を行うと、本サブルーチンを終了して、その処理をメインルーチンのステップＳ２７に進める。この場合、ステップＳ２７では、ステップＳ３１において設定した操舵トルクＴｒがアシスト演算部３１に出力されることになる。

尚、グランドライン２４０の断線を検出するにあたって、本実施形態においては、ステップＳ３２において第１励磁信号の出力を停止させるようにしたが、それに代えて、第２励磁信号の出力を停止させて、その出力電圧をゼロボルトに固定するようにしてもよい。この場合には、ステップＳ３３，Ｓ３４においては、振幅Ｓs2，Ｓc2の二乗和の値（Ｓs2^２＋Ｓc2^２）と基準値Ｓｇとを比較するようにすればよい。

トルク演算部３２は、操舵トルク検出ルーチン(図７）のステップＳ１２において、抵抗断線検出タイミングであると判断した場合には、その処理をステップＳ４０に進める。上述したように、本実施形態におけるトルク検出装置は、ユニット外励磁ライン２１０ｂ（２２０ｂ）の一方が断線しても操舵トルクＴｒを検出することができる。しかし、電気抵抗素子２３０が断線した場合には、ユニット外励磁ライン２１０ｂ（２２０ｂ）の一方が断線すると操舵トルクＴｒを検出することができなくなる。そこで、トルク演算部３２では、定期的に抵抗断線検出処理を実行することにより、電気抵抗素子２３０の断線を早期に検出してドライバーに修理を促す。尚、抵抗断線検出処理は、操舵トルク検出ルーチンの起動直後、および、起動後の予め設定された周期で定期的に行うようにするとよい。

図９は、操舵トルク検出ルーチンにおけるステップＳ４０のグランド断線検出サブルーチンを表す。グランド断線検出サブルーチンが開始されると、トルク演算部３２は、ステップＳ４１において、直前回（1制御周期前）の操舵トルク検出ルーチンで計算した操舵トルクＴｒ(n-1)を、今回の操舵トルクＴｒに設定する。これは、後述するように抵抗断線検出処理を行うときには、操舵トルクを検出することができないからである。尚、抵抗断線検出処理を行うタイミングが操舵トルク検出ルーチンの起動直後である場合には、操舵トルクＴｒをゼロに設定すればよい。

トルク演算部３２は、続くステップＳ４２において、第１励磁信号出力ポート５０pe1から出力する第１励磁信号を停止させて、第１励磁信号出力ポート５０pe1をオープン状態（ハイインピーダンス）にする。この場合、ユニット外第１励磁ライン２１０ｂが断線した状態と同じ状態に設定される。従って、ユニット外第１励磁ライン２１０ｂが断線した場合の制御ロジック、つまり、符号Ｋ_１を「−１」に設定して回転角θ_１を計算すれば、適正な回転角θ_１を検出することができるはずである。トルク演算部３２は、こうした特性を利用して電気抵抗素子２３０の断線を診断する。

トルク演算部３２は、ステップＳ４３において、上述した方法で振幅Ｓs1，Ｓc1を計算する。続いて、ステップＳ４４において、回転角θ_１を次式により計算する。
θ_１＝−（１／ｋ）・ｔａｎ^−１（Ｓs1／Ｓc1）

続いて、トルク演算部３２は、ステップＳ４５において、直前回（1制御周期前）の操舵トルク検出ルーチンのステップＳ２５で計算した回転角θ_１(n-1）と、今回のステップＳ４４で計算した回転角θ_１との偏差Δθ_１（＝｜θ_１−θ_１(n-1）｜）を計算し、偏差Δθ_１が基準値θｒ以下であるか否かを判断する。この基準値θｒは、電気抵抗素子２３０が断線していないときには、偏差Δθ_１が基準値θｒよりも小さくなり、電気抵抗素子２３０が断線しているときには、偏差Δθ_１が基準値θｒよりも大きくなるように、予め設定された断線の有無を判定できる設定値である。

トルク演算部３２は、偏差Δθ_１が基準値θｒ以下であると判定した場合（Ｓ４５：Ｙｅｓ）には、ステップＳ４６において、抵抗断線判定フラグＦｒを「０」に設定し、偏差Δθ_１が基準値θｒを超えると判定した場合（Ｓ４５：Ｙｅｓ）には、ステップＳ４７において、抵抗断線判定フラグＦｒを「０」に設定する。抵抗断線判定フラグＦｒは、「１」により断線が検出されていることを表し、「０」により断線が検出されていないことを表す。

トルク演算部３２は、抵抗断線判定フラグＦｒの設定を行うと、続いて、ステップＳ４８において、第１励磁信号出力ポート５０pe1からの第１励磁信号の出力を再開する。従って、操舵トルクＴｒの検出ができる状態に戻される。トルク演算部３２は、ステップＳ４８の処理を行うと、本サブルーチンを終了して、その処理をメインルーチンのステップＳ２７に進める。この場合、ステップＳ２７では、ステップＳ４１において設定した操舵トルクＴｒがアシスト演算部３１に出力されることになる。

尚、電気抵抗素子２３０の断線を検出するにあたって、本実施形態においては、ステップＳ４２において第１励磁信号出力ポート５０pe1をオープン状態にしたが、それに代えて、第２励磁信号出力ポート５０pe2をオープン状態にするようにしてもよい。この場合には、ステップＳ４３〜Ｓ４５においては、振幅Ｓs2，Ｓc2に基づいて回転角θ_２を計算し、この回転角θ_２と直前回の回転角θ_２（n-1）との偏差に基づいて断線を判定するようにすればよい。

次に、トルク演算部３２が実行する断線異常処理について説明する。上述した操舵トルク検出ルーチンにおいては、ユニット外第１励磁ライン２１０ｂ、ユニット外第２励磁ライン２２０ｂ、ユニット外グランドライン２４０ｂ、電気抵抗素子２３０の断線の有無を判定した。この断線異常処理では、その断線判定結果に基づいて、運転者への異常報知と、アシスト演算部３１に対して操舵アシストの停止指令とを行うものである。

図１０は、断線異常処理ルーチンを表すフローチャートである。断線異常処理ルーチンは、マイコンのＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。断線異常処理ルーチンは、上述した操舵トルク検出ルーチンと並行して、所定の短い周期で繰り返し実行される。

断線異常処理ルーチンが起動すると、トルク演算部３２は、ステップＳ５１において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2、グランドライン断線判定フラグＦｇ、抵抗断線判定フラグＦｒが全て「０」に設定されているか否かを判断し、全てのフラグが「０」に設定されている場合、つまり、どこにも断線が検出されていない場合には、本ルーチンを一旦終了する。

一方、４つの断線判定フラグＦe1，Ｆe2，Ｆｇ，Ｆｒの１つでも「１」に設定されている場合には、ステップＳ５２において、車両の警告ランプ６５を点灯させる。これにより、ドライバーに対して異常が生じていることを認識させることができる。続いて、トルク演算部３２は、ステップＳ５３において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1と第２励磁ライン断線判定フラグＦe2との両方が「１」に設定されているか否かを判断する。２つの断線判定フラグＦe1，Ｆe2がともに「１」に設定されている場合（Ｓ５３：Ｙｅｓ）には、操舵トルクＴｒを検出することができないため、トルク演算部３２は、ステップＳ５４において、アシスト演算部３１に対して、トルク検出不能信号を出力する。これにより、アシスト演算部３１は、操舵アシスト制御を停止する。

また、ステップＳ５３の判断が「Ｎｏ」となる場合には、ステップＳ５５において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1とグランドライン断線判定フラグＦｇとの両方が「１」に設定されているか否かを判断する。２つの断線判定フラグＦe1，Ｆｇがともに「１」に設定されている場合（Ｓ５５：Ｙｅｓ）にも、操舵トルクＴｒを検出することができないためステップＳ５４の処理を行う。

また、ステップＳ５５の判断が「Ｎｏ」となる場合には、ステップＳ５６において、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2とグランドライン断線判定フラグＦｇとの両方が「１」に設定されているか否かを判断する。２つの断線判定フラグＦe2，Ｆｇがともに「１」に設定されている場合（Ｓ５６：Ｙｅｓ）にも、操舵トルクＴｒを検出することができないためステップＳ５４の処理を行う。

また、ステップＳ５６の判断が「Ｎｏ」となる場合には、ステップＳ５７において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1と抵抗断線判定フラグＦｒとの両方が「１」に設定されているか否かを判断する。２つの断線判定フラグＦe1，Ｆｒがともに「１」に設定されている場合（Ｓ５７：Ｙｅｓ）にも、操舵トルクＴｒを検出することができないためステップＳ５４の処理を行う。

また、ステップＳ５７の判断が「Ｎｏ」となる場合には、ステップＳ５８において、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2と抵抗断線判定フラグＦｒとの両方が「１」に設定されているか否かを判断する。２つの断線判定フラグＦe2，Ｆｒがともに「１」に設定されている場合（Ｓ５８：Ｙｅｓ）にも、操舵トルクＴｒを検出することができないためステップＳ５４の処理を行う。

トルク演算部３２は、ステップＳ５８において「Ｎｏ」と判定した場合には、操舵トルクＴｒを検出することができるため、ステップＳ５４の処理をスキップして本ルーチンを一旦終了する。

この断線異常処理ルーチンでは、ユニット外第１励磁ライン２１０ｂ、ユニット外第２励磁ライン２２０ｂ、ユニット外グランドライン２４０ｂのうち、２つ以上のラインの断線が同時に検出されている場合にトルク検出不能信号を出力する。また、電気抵抗素子２３０の断線と、ユニット外第１励磁ライン２１０ｂあるいはユニット外第２励磁ライン２２０ｂの断線とが同時に検出されている場合にトルク検出不能信号を出力する。

以上説明した本実施形態のトルク検出装置によれば、第１励磁コイル１１１と第２励磁コイル１２１とに励磁信号を供給するラインを独立して設け、その供給ラインである第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０とをレゾルバユニット内において電気抵抗素子２３０で接続する構成を採用しているため、一方の励磁ラインが断線しても操舵トルクを検出することができる。

また、第１励磁ライン２１０に供給する第１励磁信号と、第２励磁ライン２２０に供給する第２励磁信号とが互いに逆位相（電圧波形が反転した信号）となるように励磁信号を生成しているため、グランドライン２４０が断線した場合であっても操舵トルクを検出することができる。このため、電動パワーステアリング装置において、操舵アシストを継続することができる。従って、電動パワーステアリング装置の信頼性が向上する。

図１４は、本実施形態のトルク検出装置に対比させて表した従来のトルク検出装置の概略構成を表す。この図１４と図２との比較からも分かるように、本実施形態のトルク検出装置では、レゾルバユニット１００とアシストＥＣＵ５０とを接続する配線本数を従来のトルク検出装置のものに対して１本増やし、レゾルバユニット１００内で第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０とを電気抵抗素子２３０で接続するという簡単な構成の追加で、断線に対する信頼性を向上させることができる。例えば、従来のトルク検出装置で励磁ラインとグランドラインの断線に対する信頼性を向上させようとした場合には、図１４に破線で示すように、励磁ラインＥＬとグランドラインＧＬとを１本ずつ追加して冗長構成にすることが考えられる。しかし、その場合には、励磁ラインＥＬとグランドラインＧＬとが合計４本となり構成が複雑となる。また、励磁ラインＥＬあるいはグランドラインＧＬの１本が断線した場合には、その断線を検出することができない。

これに対して、本実施形態においては、ワイヤハーネスの配線本数が１本増えるだけであるため、構成が複雑にならない。また、互いに逆位相となる第１励磁信号と第２励磁信号とを用いて第１励磁コイル１１１と第２励磁コイル１２１とを駆動するため、グランドライン２４０が断線した場合でも操舵トルクを検出することができる。

このように、本実施形態のトルク検出装置は、ワイヤハーネスの配線数の増加を１本のみに抑えても、断線に対する高い信頼性を確保することができる。また、各レゾルバ１１０，１２０の構成が従来のものとほとんど変わらないため、容易に実施することができる。

また、第１励磁ライン２１０、第２励磁ライン２２０、電気抵抗素子２３０、グランドライン２４０の断線の有無を診断し、それらの断線を検出したときには、警告ランプ６５を点灯して運転者に修理を促す。従って、断線が２個所となる２重故障により操舵トルクを検出できなくなるといった不具合を抑制することができる。

次に、本実施形態の第１変形例について説明する。本実施形態においては、アシストＥＣＵ５０から、互いに逆位相となる第１励磁信号と第２励磁信号とをレゾルバユニット１００に出力して、第１励磁コイル１１１と第２励磁コイル１２１とを駆動する構成であるが、通常時（非断線時）であれば、第１励磁信号と第２励磁信号とが同位相であってもよい。その場合には、第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０とを接続する電気抵抗素子２３０に電流が流れないため、電気抵抗素子２３０が発熱しなく、また、省エネルギーとなる。

そこで、第１変形例においては、グランドライン２４０の断線が検出されているときにのみ第１励磁信号と第２励磁信号とを逆位相にする。図１１は、第１変形例としてのトルク演算部３２が実行する励磁信号制御ルーチンを表すフローチャートである。励磁信号制御ルーチンは、マイコンのＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、上述した操舵トルク検出ルーチンと並行して、所定の短い周期で繰り返し実行される。

励磁信号制御ルーチンが起動すると、トルク演算部３２は、ステップＳ６１において、グランドライン断線判定フラグＦｇが「０」に設定されているか否かを判断し、グランドライン断線判定フラグＦｇが「０」に設定されている場合には、ステップＳ６２において、第１励磁信号と第２励磁信号とを同位相にして出力する。一方、グランドライン断線判定フラグＦｇが「１」に設定されている場合には、ステップＳ６３において、第１励磁信号と第２励磁信号とを逆位相にして出力する。こうして、励磁信号の位相を決定すると励磁信号制御ルーチンを一旦終了する。尚、第１励磁信号と第２励磁信号とを同位相にする場合には、回転角θ_１，θ_２の計算式に用いる符号Ｋ_１，Ｋ_２を同一にする。

この変形例によれば、グランドライン２４０の断線が検出されていないときには、第１励磁信号と第２励磁信号とを同位相にするため、電気抵抗素子２３０に電流が流れない。この結果、電気抵抗素子２３０が発熱しない。また、省エネルギーとなる。また、グランドライン２４０の断線が検出されているときには、第１励磁信号と第２励磁信号とを逆位相にするため、レゾルバユニット１００内におけるユニット内グランドライン２４０ａの電位をゼロボルトに維持できる。このため、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３は正常に動作し、適切に操舵トルクＴｒを検出することができる。

尚、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０の何れか一方の断線が検出されている場合には、第１励磁信号と第２励磁信号とを同位相にしても逆位相にしてもどちらでもよい。レゾルバユニット１００には、片方の励磁信号しか入力しないからである。

次に、第２変形例について説明する。本実施形態においては、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０の断線時に電気抵抗素子２３０を介して第１励磁コイル１１１あるいは第２励磁コイル１２１が駆動される。従って、励磁信号に対する検出信号の位相遅れ量φが、通常時（非断線時）と断線時とで変化してしまい、振幅の計算精度が低下する。そこで、第２変形例においては、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０の断線が検出されている時には、計算式における位相遅れ量φの値を、電気抵抗素子２３０の抵抗値を考慮した値に変更する。

図１２は、第２変形例としてのトルク演算部３２が実行する位相遅れ量切替ルーチンを表すフローチャートである。位相遅れ量切替ルーチンは、マイコンのＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、上述した操舵トルク検出ルーチンと並行して、所定の短い周期で繰り返し実行される。

位相遅れ量切替ルーチンが起動すると、トルク演算部３２は、ステップＳ７１において、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1が「０」に設定されているか否かを判断し、第１励磁ライン断線判定フラグＦe1が「０」に設定されている（Ｓ７１：Ｙｅｓ）場合には、ステップＳ７２において、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2が「０」に設定されているか否かを判断する。ステップＳ７２において「Ｙｅｓ」と判定した場合、つまり、第１励磁ライン２１０および第２励磁ライン２２０の断線が検出されていない場合には、ステップＳ７３において、第１レゾルバ１１０における位相遅れ量φ１をφ０に設定し、第２レゾルバ１２０における位相遅れ量φ２をφ０に設定する。この位相遅れ量φ０は、電気抵抗素子２３０を介さずに励磁信号を励磁コイル１１１，１２１に供給した場合における位相遅れ量を予め設定した設定値である。また、位相遅れ量φ１は、第１レゾルバ１１０における振幅Ｓs1，Ｓc1の計算に使用する位相遅れ量φであり、位相遅れ量φ２は、第２レゾルバ１２０における振幅Ｓs2，Ｓc2の計算に使用する位相遅れ量φである。

一方、ステップＳ７２において「Ｎｏ」と判定した場合、つまり、第２励磁ライン２２０のみ断線が検出されている場合には、ステップＳ７４において、第１レゾルバ１１０における位相遅れ量φ１をφ０に設定し、第２レゾルバ１２０における位相遅れ量φ２をφｒに設定する。この位相遅れ量φｒは、電気抵抗素子２３０を介して励磁信号を励磁コイル１１１あるいは励磁コイル１２１に供給した場合における位相遅れ量を予め設定した設定値であり、電気抵抗素子２３０の抵抗値Ｒを考慮した値に設定される。

ステップＳ７１において「Ｎｏ」と判定した場合には、ステップＳ７５において、第２励磁ライン断線判定フラグＦe2が「０」に設定されているか否かを判断する。ステップＳ７５において「Ｙｅｓ」と判定した場合、つまり、第１励磁ライン２１０のみ断線が検出されている場合には、ステップＳ７６において、第１レゾルバ１１０における位相遅れ量φ１をφｒに設定し、第２レゾルバ１２０における位相遅れ量φ２をφ０に設定する。また、ステップＳ７５において「Ｎｏ」と判定した場合は、第１励磁ライン２１０と第２励磁ライン２２０との両方の断線が検出されているため、操舵トルクＴｒの検出が不能であり、位相遅れ量φ１，φ２を設定をしない。

トルク演算部３２は、ステップＳ７３，Ｓ７４，Ｓ７６において位相遅れ量φ１，φ２を設定すると位相遅れ量切替ルーチンを一旦終了する。トルク演算部３２は、位相遅れ量切替ルーチンを所定の短い周期で繰り返し実行する。

この第２変形例によれば、通常時（非断線時）と断線時とで位相遅れ量φを切り替えるため、適正な振幅Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を計算することができる。これにより、回転角θ_１，θ_２の計算精度が向上し、一層正確な操舵トルクＴｒを検出することができる。

次に、第３変形例について説明する。上述した第２変形例においては、第１励磁ライン２１０あるいは第２励磁ライン２２０の断線が検出された時に、計算式における位相遅れ量φを切り替えるように構成したが、この第３変形例においては、図１３に示すように、電気抵抗素子２３０にインダクタ２３１を直列に接続する。これにより、ユニット内第１励磁ライン２１０ａとユニット内第２励磁ライン２２０ａとあいだに、電気抵抗素子２３０とインダクタ２３１との直列回路が接続されることになる。この場合、通常時と断線時とにおいて位相遅れ量φが等しくなるようにインダクタ２３１のインダクタンスの値を予め設定しておけばよい。

従って、この第３変形例においても、適正な振幅Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を計算することができる。これにより、回転角θ_１，θ_２の計算精度が向上し、正確な操舵トルクＴｒを検出することができる。また、第２変形例に比べてマイコンの演算負荷を低減することができる。

次に、第４変形例について説明する。上述した実施形態においては、グランドライン２４０の電位をゼロボルトに設定している。このため、第１励磁信号および第２励磁信号を発生させるコイル駆動回路５２においては、正負電源が必要となる。そこで、第４変形例においては、正電源だけで励磁信号を生成できるように、グランドライン２４０の電位、つまり、グランドポート１００pgの電位を電源電圧の半分程度に固定する。

例えば、電源電圧Ｖ_ＤＤ＝５Ｖの場合には、グランドライン２４０の電位を２．５Ｖに設定する。ここでは、グランドライン２４０をコモンライン２４０と呼び、グランドポート１００pg，グランドポート５０pgをコモンポート１００pg，コモンポート５０pgと呼ぶことにする。以下、「グランド」を「コモン」と読み替えることにする。

コモン電位を電源電圧Ｖ_ＤＤの１／２に固定した場合には、第１励磁電圧Ｖ_１および第２励磁電圧Ｖ_２は、次式にて表される。
Ｖ_１＝Ａ_１・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｖ_ＤＤ／２
Ｖ_２＝−Ａ_２・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｖ_ＤＤ／２

従って、アシストＥＣＵ５０のコイル駆動回路５２は、第１励磁信号出力ポート５０pe1および第２励磁信号出力ポート５０pe2から、上記式で表される第１励磁信号および第２励磁信号を出力すればよい。この場合、ユニット外コモンライン２４０ｂの断線時においても、ユニット内コモンライン２４０ａの電位をＶ_ＤＤ／２に維持することができる。従って、第１ｓｉｎ相検出コイル１１２、第１ｃｏｓ相検出コイル１１３、第２ｓｉｎ相検出コイル１２２、第２ｃｏｓ相検出コイル１２３は正常に動作するため、通常時（非断線時）と同様にして回転角θ_１，θ_２から操舵トルクＴｒを演算により求めることができる。

以上、本実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、第１励磁信号と第２励磁信号とを、その位相が互いに逆となるように生成したが、必ずしも逆位相にする必要はない。また、本実施形態においては、グランドライン２４０の断線、励磁ライン２１０，２２０の断線、電気抵抗素子２３０の断線をそれぞれ検出するように構成しているが、必ずしもこうした断線検出機能を備える必要はない。

また、本実施形態においては、アシストＥＣＵ５０に設けられるマイクロコンピュータにより回転角θ_１，θ_２の計算、および、操舵トルクＴｒの計算を行う構成であるが、回転角θ_１，θ_２の計算は、ＲＤコンバータ（Resolver−Digital−Converter）にて行い、ＲＤコンバータで計算したデジタル角度データをアシストＥＣＵ５０に出力して、アシストＥＣＵ５０のマイクロコンピュータにて操舵トルクＴｒを計算するように構成することもできる。この場合、ＲＤコンバータとレゾルバユニット１００とがワイヤハーネスで接続されることになる。また、ＲＤコンバータとアシストＥＣＵとで、本発明のトルク演算部を構成することになる。

また、本実施形態においては、励磁ライン２１０，２２０の断線検出、あるいは、グランドライン２４０の断線検出を、振幅の二乗和（（Ｓs1^２＋Ｓc1^２）あるいは（Ｓs2^２＋Ｓc2^２））に基づいて行っているが、必ずしもそのようにする必要はなく、検出電圧Ｅs1，Ｅc1，Ｅs2，Ｅc2に基づくものであればよい。例えば、検出電圧Ｅs1の絶対値（｜Ｅs1｜）と検出電圧Ｅc1の絶対値（｜Ｅc1｜）との両方が同時に基準値Ｅｅ以下となる場合に第１励磁ライン２１０が断線していると判定してもよい。第２励磁ライン２２０についても同様に行うことができる。また、グランドライン２４０の断線検出については、例えば、検出電圧Ｅs1の絶対値（｜Ｅs1｜）あるいは検出電圧Ｅc1の絶対値（｜Ｅc1｜）の少なくとも一方が、基準値Ｅｇ以上となる場合に、グランドライン２４０が断線していると判定してもよい。

Claims (8)

1. 第１励磁コイルに励磁用交流信号が供給されてシャフトの第１軸方向位置における回転角に応じた検出信号を出力する第１レゾルバと、第２励磁コイルに励磁用交流信号が供給されて前記シャフトの第２軸方向位置における回転角に応じた検出信号を出力する第２レゾルバとを有するレゾルバユニットと、
   前記レゾルバユニットとワイヤハーネスを介して接続され、前記第１励磁コイルおよび前記第２励磁コイルに励磁用交流信号を供給するとともに、前記第１レゾルバおよび前記第２レゾルバから出力される検出信号をそれぞれ入力して前記シャフトの第１軸方向位置における第１回転角および第２軸方向位置における第２回転角を計算し、前記計算した第１回転角と第２回転角とに基づいて前記シャフトの軸回り方向に働くトルクを計算により求めるトルク演算部と
   を備えたトルク検出装置において、
   前記トルク演算部は、前記第１励磁コイルに対しては第１励磁ラインを介して前記励磁用交流信号を供給し、前記第２励磁コイルに対しては前記第１励磁ラインとは異なる第２励磁ラインを介して前記励磁用交流信号を供給し、
   前記レゾルバユニットは、前記第１励磁ラインと前記第２励磁ラインとを電気的に接続する電気抵抗素子を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
2. 前記第１励磁コイルは、前記第１励磁コイルの一端に接続される第１励磁ラインと、前記第１励磁コイルの他端に接続される共通グランドラインにより前記トルク演算部と接続され、
   前記第２励磁コイルは、前記第２励磁コイルの一端に接続される第２励磁ラインと、前記第２励磁コイルの他端に接続される前記共通グランドラインにより前記トルク演算部と接続され、
   前記トルク演算部は、前記第１励磁ラインおよび前記第２励磁ラインに、互いに同じ周波数であって位相が逆になる励磁用交流信号を別々に出力する逆位相コイル駆動回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。
3. 前記第１レゾルバの出力する検出信号に基づいて前記第１励磁ラインの断線を検出する第１励磁ライン断線検出手段と、
   前記第２レゾルバの出力する検出信号に基づいて前記第２励磁ラインの断線を検出する第２励磁ライン断線検出手段と、
   前記第１励磁ラインの断線が検出された場合に、前記計算される第１回転角の符号を反転し、前記第２励磁ラインの断線が検出された場合に、前記計算される第２回転角の符号を反転する回転角補正手段と
   を備えたことを特徴とする請求項２記載のトルク検出装置。
4. 前記第１励磁ラインの断線が検出された場合に、前記第１レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量を補正し、前記第２励磁ラインの断線が検出された場合に、前記第２レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量を補正する位相遅れ量補正手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のトルク検出装置。
5. 前記電気抵抗素子にインダクタを直列に接続して、前記第１励磁ラインあるいは前記第２励磁ラインの断線時に前記第１レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量あるいは前記第２レゾルバの出力する検出信号の位相遅れ量が変化しないようにしたことを特徴とする請求項３記載のトルク検出装置。
6. 前記第１励磁ラインの断線、あるいは、前記第２励磁ラインの断線が検出されているときに異常報知を行う励磁ライン断線報知手段を備えたことを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れか一項記載のトルク検出装置。
7. 前記第１励磁ラインあるいは前記第２励磁ラインの一方を、前記共通グランドラインの設定電位と同電位に設定し、その状態における前記第１レゾルバあるいは前記第２レゾルバの検出信号に基づいて、前記共通グランドラインの断線を検出するグランドライン断線検出手段と、
   前記共通グランドラインの断線が検出されているときに異常報知を行うグランドライン断線報知手段と
   を備えたことを特徴とする請求項２ないし請求項６の何れか一項記載のトルク検出装置。
8. 前記第１励磁ラインあるいは前記第２励磁ラインの一方を前記トルク演算部で開放し、その状態において計算した第１回転角あるいは第２回転角に基づいて、前記電気抵抗素子の断線を検出する抵抗断線検出手段と、
   前記電気抵抗素子の断線が検出されているときに異常報知を行う抵抗断線報知手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか一項記載のトルク検出装置。

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