(57)【要約】      （修正有）【課題】電力供給が途絶えた場合でも複数回転の回転位置の検出を継続可能な検出装置、および、制御装置を提供する。【解決手段】マルチターン検出部４５は、ロータの複数回転の回転位置の検出を、外部からの電力供給なしで継続可能である。位置検出部４０は、ロータの１回転中の回転位置を検出する。カウント演算部５５は、マルチターン検出部４５の検出値に基づき、複数回転の回転位置に係る複数回転位置情報を演算する。角度演算部５０は、位置検出部４０の検出値に基づき、１回転中の回転位置に係るモータ回転角を演算する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象（８６０）の複数回転の回転位置の検出を、外部からの電力供給なしで継続可能であるマルチターン検出部（４５、１４５、２４５）と、
前記検出対象の１回転中の回転位置を検出する位置検出部（４０、４１、４２、１４１、１４２、２４１、２４２）と、
前記マルチターン検出部の検出値に基づき、複数回転の回転位置に係る複数回転位置情報を演算する複数回転位置演算部（５５、１５５、２５５）と、
前記位置検出部の検出値に基づき、１回転中の回転位置に係る回転角情報を演算する角度演算部（５０、５１、５２、１５１、１５２、２５１、２５２）と、
を備える検出装置。
【請求項２】
前記複数回転位置情報は、前記検出対象の１回転中にｎ回（ｎは１以上の整数）、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンされるカウント値である請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記複数回転位置演算部は、
前記カウント値として、下限値と上限値との間のｍ回（ｍは２ｎ以上の整数）をカウント可能であって、
前記カウント値が前記上限値に到達した場合、次のカウントアップ時に前記カウント値を前記下限値とし、
前記カウント値が前記下限値に到達した場合、次のカウントダウン時に前記カウント値を前記上限値とする請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記複数回転位置演算部は、前記カウント値を初期化可能であって、前記複数回転位置情報を正常に初期化できた場合、前記カウント値のカウントを開始する請求項２または３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記マルチターン検出部は、複数回転の回転位置を磁気的に保持し、通電により保持された回転位置を読み出し可能である請求項１〜４のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記複数回転位置演算部には、前記マルチターン検出部の検出値に基づいて前記複数回転位置情報を演算する第１複数回転位置演算部（５５、１４５、２４５）、および、前記位置検出部（４２、１４２、２４２）の検出値に基づいて前記複数回転位置情報を演算する第２複数回転位置演算部（５６、１５６、２５６）が含まれ、
前記複数回転位置情報の演算に検出値が用いられる前記位置検出部、および、前記第２複数回転位置演算部には、常時給電される請求項１〜５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記位置検出部は、複数であって、
少なくとも１つの前記位置検出部の検出値は、前記角度演算部および前記第２複数回転位置演算部に共用される請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
複数の前記位置検出部は、検出素子に関わる構成が異なっている請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の検出装置（３１、３２、１３３、１３５、２３３〜２３５）と、
前記検出装置から前記検出対象の回転に係る情報を取得する制御部（７０、１７０、２７０）と、
を備え、
前記検出装置または前記制御部は、前記複数回転位置情報および前記回転角情報に基づき、前記検出対象の基準位置からの変位量である絶対位置を演算する絶対位置演算部（７５、１７５、２７５）を備える制御装置。
【請求項１０】
前記絶対位置演算部は、前記複数回転位置情報を回転情報補正値で補正した値を用いて前記絶対位置を演算する請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、外部センサ（５００、５０１）から前記絶対位置に換算可能な外部検出値を取得する請求項９または１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、異なる検出値を用いて演算された複数の前記絶対位置に基づいて異常監視を行う異常監視部（７７、１７７、２７７）を有する請求項９〜１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
検出対象（８６０）の回転位置を検出する回転検出部（４２、４５、１４２、１４５、２４２、２４５）と、
前記回転検出部の検出値に基づき、前記検出対象の１回転中にｎ回（ｎは１以上の整数）、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンされるカウント値を演算するカウント演算部（５５、５６、１５５、１５６、２５５、２５６）と、
を備え、
前記カウント演算部は、
前記カウント値として、下限値と上限値との間のｍ回（ｍは２ｎ以上の整数）をカウント可能であって、
前記カウント値が前記上限値に到達した場合、次のカウントアップ時に前記カウント値を前記下限値とし、
前記カウント値が前記下限値に到達した場合、次のカウントダウン時に前記カウント値を前記上限値とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、および、制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの回転角度を検出する回転角検出装置が知られている。例えば特許文献１では、イグニッションスイッチがオフされている期間も回転回数の演算を継続することで、回転角、回転回数、および、モータとステアリングシャフトのギア比等に基づいてステアリング角度を演算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９５８５７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転回数は、モータ回転の積算値であることから、車両停止時も検出を継続する必要があるため、特許文献１では、イグニッションスイッチがオフされている期間も回転角検出装置への給電を継続している。そのため、イグニッションスイッチがオフされている期間の消費電力によるバッテリ上がりの虞がある。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数回転の回転位置を適切に検出可能な検出装置、および、制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様による検出装置は、マルチターン検出部（４５、１４５、２４５）と、位置検出部（４０、４１、４２、１４１、１４２、２４１、２４２）と、複数回転位置演算部（５５、１５５、２５５）と、を備える。マルチターン検出部は、検出対象（８６０）の複数回転の回転位置の検出を、外部からの電力供給なしで継続可能である。位置検出部は、検出対象の１回転中の回転位置を検出する。複数回転位置演算部は、マルチターン検出部の検出値に基づき、複数回転の回転位置に係る複数回転位置情報を演算する。角度演算部は、位置検出部の検出値に基づき、１回転中の回転位置に係る回転角情報を演算する。これにより、電力供給が途絶えた場合であっても、複数回転の回転位置の検出を継続可能である。
【０００７】
第２態様による検出装置は、回転検出部（４２、４５、１４２、１４５、２４２、２４５）と、カウント演算部（５５、５６、１５５、１５６、２５５、２５６）と、を備える。回転検出部は、検出対象（８６０）の回転位置を検出する。カウント演算部は、回転検出部の検出値に基づき、検出対象の１回転中のｎ回（ｎは１以上の整数）、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンされるカウント値を演算する。カウント演算部は、カウント値として、下限値と上限値との間のｍ回（ｍは２ｎ以上の整数）をカウント可能であって、カウント値が上限値に到達した場合、次のカウントアップ時にカウント値を下限値とし、カウント値が下限値に到達した場合、次のカウントダウン時にカウント値を上限値とする。これにより、複数回転の回転位置を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。
【図２】第１実施形態による駆動装置の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第１実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図５】第２実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図６】第２実施形態による異常監視処理を説明するフローチャートである。
【図７】第３実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図８】第３実施形態による異常特定を説明する説明図である。
【図９】第４実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図１０】第５実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図１１】第６実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図１２】第７実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。
【図１３】第８実施形態によるカウント演算処理を説明するフローチャートである。
【図１４】第８実施形態によるカウント演算処理を説明するフローチャートである。
【図１５】他の実施形態によるマルチターン検出部を示す模式図である。
【図１６】他の実施形態によるステアバイワイヤシステムを示す概略構成図である。
【図１７】ステアリングセンサが設けられるステアリングシステムの概略構成図である。
【図１８】ステアリングセンサを示す模式図である。
【図１９】ステアリングセンサのギア角度およびステアリング角を説明するタイムチャートである。
【図２０】ステアリングセンサを示す模式図である。
【図２１】トルクセンサとステアリングセンサとが一体化されたステアリングシステムを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による検出装置、および、制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態による検出装置、および、制御装置を図１〜図４に示す。図１に示すように、制御装置としてのＥＣＵ１０は、回転電機であるモータ８０とともに、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。
【００１１】
ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。
【００１２】
電動パワーステアリング装置８は、モータ８０およびＥＣＵ１０を有する駆動装置４００、ならびに、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応する。ステアリングホイール９１から車輪９８に至るメカ部分を「ステアリング系」とすれば、減速ギア８９は、モータ８０とステアリング系とを接続する部材である、といえる。
【００１３】
図２および図３に示すように、モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、図示しないバッテリから電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、ロータ８６０およびステータ８４０を有する。
【００１４】
モータ８０は、巻線組としての第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は、電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができる。さらにまた、位相差通電により、電流が平均化されるため、騒音、振動のキャンセルメリットを最大化することができる。また、発熱についても平均化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を平均化できる。なお、モータ巻線１８０、２８０の電気的特性は異なっていてもよい。
【００１５】
以下、第１モータ巻線１８０の駆動制御に係る第１駆動回路１２０等の構成を第１系統、第２モータ巻線２８０の駆動制御に係る第２駆動回路２２０等の構成を第２系統とする。また、第１系統に係る構成を主に１００番台で付番し、第２系統に係る構成を主に２００番台で付番する。また、第１系統および第２系統において、同様の構成には、下２桁が同じとなるように付番する。以下適宜、「第１」を添え字の「１」、「第２」を添え字の「２」として記載し、適宜説明を省略する。
【００１６】
駆動装置４００は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」であるが、モータ８０とＥＣＵ１０とは別途に設けられていてもよい。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸線Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。
【００１７】
モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。
【００１８】
シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、検出対象としてのマグネット８７５が設けられる。マグネット８７５の中心は、軸線Ａｘ上に配置される。
【００１９】
ハウジング８３０は、リアフレームエンド８３７を含む有底筒状のケース８３４、および、ケース８３４の開口側に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。ケース８３４とフロントフレームエンド８３８とは、ボルト等により互いに締結されている。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出され、基板４７０に接続される。
【００２０】
ＥＣＵ１０は、カバー４６０、カバー４６０に固定されているヒートシンク４６５、ヒートシンク４６５に固定されている基板４７０、および、基板４７０に実装される各種の電子部品等を備える。
【００２１】
カバー４６０は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ＥＣＵ１０の内部への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー４６０は、カバー本体４６１、および、コネクタ部４６２が一体に形成される。なお、コネクタ部４６２は、カバー本体４６１と別体であってもよい。コネクタ部４６２の端子４６３は、図示しない配線等を経由して基板４７０と接続される。コネクタ数および端子数は、信号数等に応じて適宜変更可能である。コネクタ部４６２は、駆動装置４００の軸方向の端部に設けられ、モータ８０と反対側に開口する。
【００２２】
基板４７０は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド８３７と対向して設けられる。基板４７０には、２系統分の電子部品が系統ごとに領域を分けて実装されている。なお、制御部７０等、両系統で共通に用いる部品は、本実施形態では、１枚の基板４７０に電子部品が実装されているが、複数枚の基板に電子部品を実装するようにしてもよい。
【００２３】
基板４７０の２つの主面のうち、モータ８０側の面をモータ面４７１、モータ８０と反対側の面をカバー面４７２とする。図３に示すように、モータ面４７１には、駆動回路１２０を構成するスイッチング素子１２１、駆動回路２２０を構成するスイッチング素子２２１、検出装置としての回転角センサ３１、制御部７０を構成するマイコン、および、カスタムＩＣ７９等が実装される。図３では、制御部７０を構成するマイコンについて、７０を付番した。カスタムＩＣ７９および制御部７０の少なくとも一方をカバー面４７２側に設けてもよい。回転角センサ３１は、マグネット８７５の回転に伴う磁界の変化を検出可能なように、マグネット８７５と対向する箇所に実装される。
【００２４】
カバー面４７２には、コンデンサ１２８、２２８、および、インダクタ１２９、２２９等が実装される。コンデンサ１２８、２２８は、バッテリから入力された電力を平滑化する。また、コンデンサ１２８、２２８は、電荷を蓄えることで、モータ８０への電力供給を補助する。コンデンサ１２８、２２８、および、インダクタ１２９、２２９は、フィルタ回路を構成し、バッテリを共用する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置４００からバッテリを共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。なお、図示しない電源リレー、モータリレー、および、電流センサ等についても、モータ面４７１またはカバー面４７２に実装される。
【００２５】
図４に示すように、ＥＣＵ１０は、駆動回路１２０、２２０、制御部７０、および、回転角センサ３１等を備える。図４中、駆動回路を「ＩＮＶ」と記載する。第１駆動回路１２０は、６つのスイッチング素子１２１を有する３相インバータであって、第１モータ巻線１８０へ供給される電力を変換する。第２駆動回路２２０は、６つのスイッチング素子２２１を有する３相インバータであって、第２モータ巻線２８０へ供給される電力を変換する。スイッチング素子１２１、２２１は、制御部７０から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。
【００２６】
回転角センサ３１は、位置検出部４０、マルチターン検出部４５、角度演算部５０、カウント演算部５５、および、通信部５８を有し、図示しない車両のイグニッションスイッチ等である始動スイッチがオンされているときに、電源３９１から電力が供給される。電源３９１は、例えばレギュレータ等の定電圧電源である。以下適宜、始動スイッチを「ＩＧ」と記載する。位置検出部４０は、モータ８０の回転に応じたマグネット８７５の磁界の変化を検出するものであって、例えば、ＡＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ等の磁気抵抗効果素子や、ホール素子等である。また、インダクティブセンサやレゾルバ等を用いてもよい。
【００２７】
マルチターン検出部４５は、電力供給がなくてもマグネット８７５の回転に伴う磁束変化を捉えることが可能に構成される。換言すると、マルチターン検出部４５は、電気以外の記憶方式（本実施形態では磁気記憶方式）を用いている。具体的には、マルチターン検出部４５は、磁気検出素子が螺旋状に配列され、初期は特定の磁気方向を向いている。マグネット８７５が回転すると、磁気検出素子は、端部から順に磁気方向が変えられ、ロータ８６０の一周ごとに回転方向に応じて外側または内側に磁束が変化する箇所が変わる。磁気検出素子は、磁気方向に応じて抵抗値が変化する。磁気検出素子の磁気方向の変化には、電力は不要である。また、磁気検出素子に電流を流し、出力を検出することで、ロータ８６０の回転位置を測定可能である。すなわち、マルチターン検出部４５は、検出時には電力が不要であって、検出値を読み出す際には電力が必要である。
【００２８】
マルチターン検出部４５は、始端から終端までの所定数の回転位置を検出可能なものであってもよいし、始端と終端とを接続することで実用上、無限に回転位置を検出可能に構成してもよい。
【００２９】
角度演算部５０は、図示しないＡＤ変換部によりＡＤ変換された位置検出部４０の検出値に基づき、モータ回転角θｍを演算する。モータ回転角θｍは、ロータ８６０の回転角度に応じた値であって、回転角度に換算可能などのような値であってもよい。
【００３０】
カウント演算部５５は、マルチターン検出部４５に通電したときの出力に応じ、カウント値ＴＣを演算する。カウント値ＴＣは、ロータ８６０の１回転中にｎ回（ｎは１以上の整数）、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンされる。ｎを３以上とすると、回転方向を検出できる。本実施形態では、ｎ＝４とし、ロータ８６０が９０［ｄｅｇ］回転するごとにカウントアップまたはカウントダウンされる。本実施形態では、カウント値ＴＣは、正回転時にカウントアップ、逆回転時にカウントダウンされるものとする。また、ロータ８６０の回転速度に対して十分な速度でのサンプリングを行うものとする。図中、二点鎖線にて囲まれたブロックは電力不要であり、破線で囲まれたブロックは、ＩＧがオンされているときに給電される。
【００３１】
通信部５８は、モータ回転角θｍおよびカウント値ＴＣを含む出力信号を生成し、例えばＳＰＩ通信等のデジタル通信にて出力信号を制御部７０に出力する。通信方式は、ＳＰＩ通信以外の方式であってもよい。また、モータ回転角θｍおよびカウント値ＴＣを別々に制御部７０に出力するようにしてもよい。さらにまた、モータ回転角θｍおよびカウント値ＴＣに基づいて絶対角θａを演算し、絶対角θａを制御部７０に出力してもよい。
【００３２】
制御部７０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部７０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。後述の実施形態に係る制御部１７０、２７０も同様である。
【００３３】
制御部７０は、絶対角演算部７５、制御演算部７６、および、異常監視部７７等を有する。絶対角演算部７５は、カウント値ＴＣおよびモータ回転角θｍを用いて絶対角θａを演算する。絶対角θａは、基準位置からの回転角度であって、複数回転情報を含む。制御演算部７６は、回転角センサ３１から取得した情報等を用いて、各種制御演算を行う。本実施形態では、回転角センサ３１から取得した情報を用い、モータ８０の駆動制御に係る制御演算を行う。異常監視部７７は、回転角センサ３１の異常を監視する。
【００３４】
絶対角θａの演算を式（１）に示す。式中のＩＮＴ（ＴＣ／ｎ）は、カウント値ＴＣを１回転あたりのカウント数ｎで除した商の整数部分を意味しており、モータ８０の回転回数を示している。尚、カウント値ＴＣとモータ回転角θｍの０点が違うと、ＩＮＴ（ＴＣ／ｎ）にて間違った回転回数を算出するため、必要に応じカウント値ＴＣに、カウント値ＴＣとモータ回転角θｍの０点を一致させるためのＴＣ補正値ＴＣ＿ｃを加算した後に演算してもよい。その場合は、回転回数は、ＩＮＴ｛（ＴＣ＋ＴＣ＿ｃ）／ｎ｝となる。ＴＣ補正値ＴＣ＿ｃはカウント値ＴＣがリセットされる毎に演算が必要であり、ＴＣ補正値ＴＣ＿ｃは不揮発領域に記憶される。図４の例では、絶対角演算部７５が制御部７０に設けられているが、回転角センサ３１にて絶対角θａを演算し、絶対角θａを制御部７０に出力するようにしてもよい。後述の実施形態においても同様である。
【００３５】
θａ＝ＩＮＴ（ＴＣ／ｎ）×３６０＋θｍ    ・・・（１）
【００３６】
図１７に示すように、ステアリングホイール９１の回転角であるステアリング角θｓを検出するために、ステアリングシャフト９２にステアリングセンサ９５が設けられることがある。図１、図１６、図１７および図２１では、トルクセンサ９４の機能を「ＴＡＳ」、ステアリングセンサ９５の機能を「ＳＡＳ」、回転角センサ３１の機能を「ＭＰＳ」として、二点鎖線で囲んで示した。
【００３７】
ステアリングホイール９１は１回転以上回るため、ステアリング角θｓを検出するステアリングセンサ９５は、複数回転（すなわち３６０［ｄｅｇ］以上）の情報を取得できる構成となっている。例えば図１８に示すように、ステアリングセンサ９５は、回転部ギア９３０、第１ギア９３１、第２ギア９３２、および、検出用磁石９３５、９３６を有する。回転部ギア９３０は、ステアリングシャフト９２に設けられており、ステアリングホイール９１およびステアリングシャフト９２と一体となって回転する。第１ギア９３１および第２ギア９３２は、回転部ギア９３０に噛み合っており、歯数が異なっている。検出用磁石９３５、９３６は、それぞれギア９３１、９３２の回転角度を検出する。第１ギア９３１の回転角度を第１ギア角度θｇ１、第２ギア９３２の回転角度を第２ギア角度θｇ２とする。
【００３８】
図１９に示すように、第１ギア角度θｇ１と第２ギア角度θｇ２とは、周期が異なっているため、第１ギア角度θ１と第２ギア角度θ２との差分から、３６０［ｄｅｇ］以上のステアリング角θｓを検出可能である。
【００３９】
また、図２０に示すステアリングセンサ９５０は、ボールねじ９５１およびセンサ９５２を有する。ボールねじ９５１は、ステアリングシャフト９２に設けられ、ステアリングシャフトの回転に応じて上下に移動する。センサ９５２は、ボールねじ９５１とのギャップ距離Ｌｇａｐを測定し、ギャップ距離Ｌｇａｐからステアリング位置を算出する。ここでは、ステアリングシャフト９２にステアリングセンサ９５０を設ける例を説明したが、ボールねじ９５１をラック軸９７に設けても同様に測定可能である。しかしながら、このようなステアリングセンサ９５、９５０では、部品点数が多く、検出精度が低い。
【００４０】
また、トルクセンサ９４とステアリングセンサ９５とを一体化したり（図２１参照）、電動パワーステアリング装置８の駆動装置４００とステアリングセンサ９５とを一体化したりすることで機能統合し、小型化することができる。しかしながら、単に一体化したとしても、部品点数が多い。
【００４１】
本実施形態では、図１および図４に示すように、電動パワーステアリング装置８のモータ８０の回転を検出する回転角センサ３１により検出されるモータ回転角θｍおよびカウント値ＴＣからステアリング角θｓを算出する（式（２）参照）。式中のＲｇは、モータ８０とステアリングホイール９１との間に設けられるギア（本実施形態では減速ギア８９）のギア比である。この場合、回転角センサ３１に機能追加すればよく、少ない部品点数にてステアリング角θｓを算出可能である。また、モータ回転角θｍの分解能が高いため、高精度でステアリング角θｓを算出可能である。
【００４２】
θｓ＝｛ＩＮＴ（ＴＣ／ｎ）×３６０＋θｍ｝／Ｒｇ
＝θａ／Ｒｇ        ・・・（２）
【００４３】
回転角センサ３１の情報からステアリング角θｓを演算するためには、カウント値ＴＣを常時検出する必要がある。そのため、電力が必要な素子にてカウント値ＴＣを検出する場合、ＩＧオフ中においても回転角センサ３１への常時給電が必要となる。また、バッテリ上がりやバッテリ交換のあと、中立位置の学習が完了するまで間、ステアリング角θｓを検出できない。
【００４４】
そこで本実施形態では、マルチターン検出部４５を、電力供給がなくても磁気変化を検出可能に構成し、電力供給がない間もカウント値ＴＣに係る磁気変化の検出を継続している。そして、ＩＧがオンされ、回転角センサ３１に電力が供給されたときに、マルチターン検出部４５に電流し、出力を検出することで、ＩＧオフ中にステアリングホイール９１が回転した場合であっても、ステアリング角θｓを適切に演算可能である。なお、モータ回転角θｍは、始動スイッチがオンされたときの値を用いればよいので、ＩＧがオフされている間の検出を継続する必要はない。
【００４５】
以上説明したように、回転角センサ３１は、マルチターン検出部４５と、位置検出部４０と、カウント演算部５５と、角度演算部５１と、を備える。マルチターン検出部４５は、ロータ８６０の複数回転の回転位置の検出を、電力を用いずに継続可能である。位置検出部４０は、ロータ８６０の１回転中の回転位置を検出する。なお、位置検出部４０は、マルチターン検出部４５よりも分解能が高い。
【００４６】
カウント演算部５５は、マルチターン検出部４５の検出値に基づき、複数回転の回転位置に係る複数回転位置情報を演算する。複数回転位置情報は、ロータ８６０の回転回数の係る値であって、本実施形態では、ロータ８６０の１回転中にｎ回（ｎは１以上の整数）、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンされるカウント値ＴＣである。角度演算部５０は、位置検出部４０の検出値に基づき、１回転中の回転位置に係るモータ回転角θｍを演算する。マルチターン検出部４５は、電力を用いずに複数回転位置の検出を継続可能であるので、例えばバッテリの脱着や交換後等で電力供給が途絶えた場合も、カウント値ＴＣの検出を継続することができる。
【００４７】
本実施形態のマルチターン検出部４５は、複数回転の回転位置を磁気的に保持し、通電により保持された回転位置を読み出し可能である。これにより、電力を用いることなく、複数回転の回転位置の検出を適切に継続することができる。
【００４８】
ＥＣＵ１０は、回転角センサ３１と、制御部７０と、を備える。回転角センサ３１または制御部７０は、カウント値ＴＣおよびモータ回転角θｍに基づき、基準位置からの変位量である絶対角θａを演算する絶対角演算部７５を備える。本実施形態では、カウント値ＴＣを電源不要のマルチターン検出部４５の検出値に基づいて演算するため、電源の着脱や交換時も、絶対角θａの演算を継続することができる。また、絶対角演算部７５は、カウント値ＴＣをＴＣ補正値ＴＣ＿ｃで補正した値を用いて絶対角θａを演算する。これにより、カウント値ＴＣとモータ回転角θｍの０点ズレによる回転飛ばしを防止可能であり、適切に絶対角θａを演算することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
第２実施形態を図５および図６に示す。図５に示すように、ＥＣＵ１１は、駆動回路１２０、２２０、制御部７０、および、回転角センサ３２等を備える。回転角センサ３２は、メイン検出部４１、サブ検出部４２、マルチターン検出部４５、角度演算部５１、５２、カウント演算部５５、５６、および、通信部５８、５９を有し、電源３９１、３９２から電力が供給される。電源３９１は、ＩＧがオンされているときにＩＧ経由で回転角センサ３２に給電可能であり、電源３９２は、例えばレギュレータ等の定電圧電源であって、ＩＧのオンオフ状態によらず、図示しないバッテリから回転角センサ３２に給電可能である。図中、一点鎖線で囲まれたブロックは、常時給電される。
【００５０】
メイン検出部４１およびサブ検出部４２は、位置検出部４０と同様、モータ８０の回転に応じたマグネット８７５の磁界の変化を検出するものである。メイン検出部４１とサブ検出部４２とは、異なるセンサ特性を有するものを用いることが望ましく、例えば、メイン検出部４１をＡＭＲ素子とし、サブ検出部４２をＴＭＲ素子とする。ここで、素子の種類が同じでも、レイアウトや材料の割合、製造ロットやロット内のウェハ番号、ウェハ内のチップ位置の違いについても、「検出素子に関わる構成が異なる」とみなしてもよい。また、素子に限らず、素子に接続される検出回路、演算回路、供給される電源の種類や電圧が異なる場合についても、「検出素子に関わる構成が異なる」とみなしてもよい。センサ特性が異なるものを用いることで、例えば磁束密度異常等の共通原因の故障しにくくなり、機能安全面から好ましい。サブ検出部４２は、低消費電力を重視する場合、ＴＭＲ素子が好適に用いられ、磁場耐性を重視する場合、ＡＭＲ素子が好適に用いられる。
【００５１】
ここで、検出部４１、４２について、「メイン」、「サブ」と付しているのは、２つを区別するためであって、機能的に同等のものであってもよい。また例えば、メイン検出部４１を制御用に用い、サブ検出部４２を異常監視用に用いる、といった具合に機能を分けてもよい。後述の実施形態についても同様である。以下適宜、メイン検出部４１に係る構成や値に「Ａ」、サブ検出部４２に係る構成や値に「Ｂ」を付す。
【００５２】
角度演算部５１は、図示しないＡＤ変換部によりＡＤ変換されたメイン検出部４１の検出値に基づき、モータ回転角θｍ＿Ａを演算する。角度演算部５２は、図示しないＡＤ変換部によりＡＤ変換されたサブ検出部４２の検出値に基づき、モータ回転角θｍ＿Ｂを演算する。以下適宜、角度演算部５１、５２で演算された値を区別する場合、モータ回転角θｍ＿Ａ、θｍ＿Ｂとし、区別不要の場合は単にモータ回転角θｍとする。モータ回転角θｍ＿Ａ、θｍ＿Ｂを比較することで、異常発生の有無を検出することができる。
【００５３】
カウント演算部５６には、電源３９２から常時給電され、サブ検出部４２の検出値に基づき、ロータ８６０のカウント値ＴＣを演算する。以下適宜、カウント演算部５５で演算された値とカウント演算部５６で演算された値とを区別する場合、カウント演算部５５で演算された値をカウント値ＮＰＴＣ（No Power Turn Count）、カウント演算部５６で演算された値をＬＰＴＣ（Low Power Turn Count）とする。カウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣは、検出方式の異なる検出値を用いて演算されており、異種冗長構成になっている。なお、カウント値ＮＰＴＣがロータ８６０の１回転で１カウントされ、カウント値ＬＰＴＣがロータ８６０の１回転で４カウントされる、といった具合に、カウント値ＮＰＴＣとカウント値ＬＰＴＣとで、１回転あたりのカウント数が異なっていてもよい。例えばカウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣを比較する場合、適宜換算すればよい。以下、検出部の区別が不要の場合は、単にカウント値ＴＣとする。
【００５４】
カウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣを比較することで、異常発生の有無を検出することができる。また、カウント値の比較は、回転角センサ３２内で行ってもよいし、制御部７０にて行ってもよい。モータ回転角θｍ＿Ａ、θｍ＿Ｂについても同様である。また、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂに演算した後に比較しても同じ効果が得られる。通信部５８はモータ回転角θｍ＿Ａおよびカウント値ＮＰＴＣを制御部７０に出力し、通信部５９は、モータ回転角θｍ＿Ｂおよびカウント値ＬＰＴＣを制御部７０に出力する。
【００５５】
マルチターン検出部４５は、電源供給不要のメリットがあるものの、対応回転数のずれや、外乱磁場や長期データ保持によるデータ失陥等の虞がある。そこで本実施形態では、マルチターン検出部４５の検出値を用いたカウント値ＮＰＴＣの演算に加え、サブ検出部４２およびカウント演算部５６に常時給電し、カウント値ＬＰＴＣを演算している。これにより、カウント値ＴＣの演算が冗長化され、異常を検出することができる。また、マルチターン検出部４５とサブ検出部４２とを異なる構成とすることで、共通原因故障が生じにくく、異常を容易に検出することができる。
【００５６】
絶対角演算部７５は、モータ回転角θｍ＿Ａおよびカウント値ＮＰＴＣに基づいて絶対角θａ＿Ａを演算し、モータ回転角θｍ＿Ｂおよびカウント値ＬＰＴＣに基づいて絶対角θａ＿Ｂを演算する。異常監視部７７は、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂに基づく異常監視を行う。
【００５７】
本実施形態の異常監視処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部７０にて実行される。ここで、カウント値ＴＣを起動時初回演算で用い、動作中にカウント値ＴＣを用いない場合は、ＩＧがオフからオンに切り替わったとき、または、制御部７０がリセットされた場合に実行される。カウント値ＴＣを起動時初回演算だけでなく、動作中も継続して用いる場合は、動作中にも所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。
【００５８】
Ｓ１０１では、制御部７０は、モータ回転角θｍ＿Ａ、θｍ＿Ｂ、カウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣを取得する。Ｓ１０２では、制御部７０は、カウント値ＮＰＴＣおよびモータ回転角θｍ＿Ａを用いて絶対角θａ＿Ａを演算し、カウント値ＬＰＴＣおよびモータ回転角θｍ＿Ｂを用いて絶対角θａ＿Ｂを演算する（式（１）参照）。
【００５９】
Ｓ１０３では、制御部７０は、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂの比較により、異常判定を行う。Ｓ１０２で演算された値が２つの場合、差が正常範囲内であれば正常判定し、正常範囲外であれば２つとの異常判定する。また、例えば検出部が３つ以上あり、絶対角θａが３つ以上演算可能である場合、多数決により正常な値を特定する。正常な絶対角θａの演算に用いられたモータ回転角θｍおよびカウント値ＴＣを「正常信号」とする。
【００６０】
Ｓ１０４では、制御部７０は、正常な絶対角θａがあるか否か判断する。正常な絶対角θａがあると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行し、任意の正常信号、もしくは、複数の正常信号の集計値を用い、ステアリング角θｓの演算等、各種制御演算を行う。正常な絶対角θａがないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行し、絶対角θａをリセットする。この場合、絶対角θａとステアリング角θｓとの対応関係が不定となるため、例えばステアリングホイール９１が中立位置となる車両直進時における絶対角θａの検出等により、絶対角θａとステアリング角θｓとの対応関係を学習する。また、システムによっては、絶対角θａの検出を中止してもよい。
【００６１】
回転角センサ３２は、サブ検出部４２の検出値に基づき、カウント値ＴＣを演算するカウント演算部５６を備える。カウント値ＴＣの演算に検出値が用いられるサブ検出部４２、および、カウント演算部５６には、常時給電される。これにより、マルチターン検出部４５に外乱磁場異常等が生じた場合であっても、カウント値ＴＣの検出を継続可能である。また、カウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣを比較することで、異常検出を行うことができる。さらにまた、カウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣの演算に用いられる検出値の検出原理が異なっているので、共通原因での故障の発生確率を低減することができる。
【００６２】
本実施形態では、位置検出部として、メイン検出部４１およびサブ検出部４２を備えている。換言すると、本実施形態の位置検出部は複数である。少なくとも１つの位置検出部であるサブ検出部４２の検出値は、角度演算部５２およびカウント演算部５６に共用される。これにより、比較的簡素な構成にて、モータ回転角θｍおよびカウント値ＴＣの演算を冗長化可能である。
【００６３】
メイン検出部４１とサブ検出部４２とは、検出素子に関わる構成が異なっている。これにより、同一原因での異常発生を抑制することができるので、機能安全性を向上することができる。「素子に関わる構成」とは、素子の種類が異なっている（例えば、ＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子、ホール素子等）、素子の内部構成が異なっている（例えば、ウェハが異なる、レイアウトが異なる、材料が異なる、製造条件が異なる、製造ロットが異なる等）、素子に接続される回路構成が異なっている、または、素子に供給される電源の種類や電圧が異なっている、ということである。
【００６４】
絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂは、異なるカウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣ、および、モータ回転角θｍ＿Ａ、θｍ＿Ｂを用いて、少なくとも２つ演算される。制御部７０は、異なる検出値を用いて演算された複数の絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂに基づいて異常監視を行う異常監視部７７を有する。これにより、回転角センサ３２の異常監視を適切に行うことができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６５】
（第３実施形態、第４実施形態）
第３実施形態を図７および図８、第４実施形態を図９に示す。図７および図９に示すように、本実施形態の制御部７０は、絶対角θａに換算可能な外部検出値を外部センサ５００から取得可能である。回転角センサとして、第３実施形態の図７では第２実施形態の回転角センサ３２を示し、第４実施形態の図９では第１実施形態の回転角センサ３１を示した。外部センサ５００と制御部７０との通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、Ｆｌｅｘｒａｙ等、どのような通信方式であってもよい。外部センサ５００は、例えばステアリングセンサ、ステアリングセンサ内蔵型のトルクセンサ、ストロークセンサ、ストロークセンサ内蔵型のトルクセンサ等である。外部センサ５００の検出値から、モータ８０とステアリング系とを接続するギアのギア比等を用いて、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂと比較可能に換算した値を、絶対角θａ＿Ｃとする。
【００６６】
以下、異常監視について、第３実施形態を中心に説明する。第３実施形態では、絶対角θａとして３つの値を利用可能であるので、図６中のＳ１０３にて、他の２つの値と差異が生じたものを異常と特定する。図８では、比較（１）が絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂの比較、比較（２）が絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｃの比較、比較（３）が絶対角θａ＿Ｂ、θａ＿Ｃの比較とする。比較（１）、（２）、（３）がいずれも正常である場合、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂ、θａ＿Ｃが全て正常であると特定し、比較（１）、（２）、（３）が異常である場合、正常値および異常値の特定ができない。また、比較（１）、（２）、（３）のうち、２つが正常、１つが異常の場合も、特定不可である。
【００６７】
比較（１）、（２）が異常、比較（３）が正常の場合、絶対角θａ＿Ａが異常と特定する。絶対角θａ＿Ａが異常となる場合には、検出継続不能な故障が生じている場合、および、外乱磁場によるマルチターン検出部４５のデータ飛びの場合が含まれる。
【００６８】
比較（１）、（３）が異常、比較（２）が正常の場合、絶対角θａ＿Ｂが異常と特定する。絶対角θａ＿Ｂが異常となる場合には、サブ検出部４２に検出継続不能な故障が生じている場合、および、バッテリ交換等の電源失陥による場合が含まれる。
【００６９】
比較（２）、（３）が異常、比較（１）が正常の場合、絶対角θａ＿Ｃが異常と特定する。絶対角θａ＿Ｃが異常となる場合には、外部センサ５００に検出継続不能な故障が生じている場合、および、モータ８０とステアリングシャフト９２との結合部のギアやベルトの飛びの場合が含まれる。
【００７０】
すなわち、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂ、θａ＿Ｃが異常である場合であっても、故障ではなくデータ異常の場合が含まれる。そこで、各センサの内部監視機能や、外部からの監視機能で、故障か否かを別途判定し、故障ではないと判定された場合、正常判定されたセンサとの差分に応じた補正処理を行ってもよい。
【００７１】
また、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂ、θａ＿Ｃのそれぞれを複数演算可能なセンサ構成とし、例えば絶対角θａ＿Ａに対応する絶対角θａ＿Ａｘ、θａ＿Ａｙが共に異常と特定された場合、故障ではなく、補正により検出継続可能なデータ異常と判定し、絶対角θａ＿Ａｘ、θａ＿Ａｙの一方が異常の場合は故障と判定するようにしてもよい。
【００７２】
制御部７０は、外部センサ５００から、絶対角θａに換算可能な外部検出値を取得し、外部センサ５００の検出値から演算される絶対角θａ＿Ｃと、回転角センサ３１、３２の検出値に基づく絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂとの比較による異常監視を行う異常監視部７７を有する。すなわち本実施形態では、絶対角θａ＿Ａ、θａ＿Ｂ、θａ＿Ｃが「異なる検出値を用いて演算された複数の絶対位置」に対応する。これにより、外部センサ５００の検出値を用いて、適切に異常監視を行うことができる。また、回転角センサ３１、３２の検出値に基づく絶対角、および、外部センサ５００の検出値の少なくとも一方が複数であって、計３つ以上の絶対角を利用可能であれば、多数決により異常箇所を特定可能である。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７３】
（第５実施形態）
第５実施形態を図１０に示す。本実施形態のＥＣＵ１２は、駆動回路１２０、２２０、制御部１７０、２７０、および、回転角センサ１３３、２３３を備える。本実施形態では、２つの制御部１７０、２７０を備えているので、一方の制御部が故障した場合にもモータ８０の駆動制御を継続できる。
【００７４】
第１制御部１７０は、絶対角演算部１７５、制御演算部１７６および異常監視部１７７を有する。第２制御部２７０は、絶対角演算部２７５、制御演算部２７６および異常監視部２７７を有する。絶対角演算部１７５、２７５は、絶対角θａに加え、ステアリング角θｓを演算する。
【００７５】
制御演算部１７６は、第１スイッチング素子１２１のオンオフ作動を制御することで、モータ巻線１８０の通電を制御する。制御演算部２７６は、第２スイッチング素子２２１のオンオフ作動を制御することで、モータ巻線２８０の通電を制御する。異常監視部１７７、２７７は、絶対角の相互監視により、異常監視を行う。制御部１７０、２７０は、通信にて情報を送受信可能である。以下適宜、制御部１７０、２７０の通信をマイコン間通信という。
【００７６】
第１回転角センサ１３３は、メイン検出部１４１、サブ検出部１４２、マルチターン検出部１４５、角度演算部１５１、１５２、カウント演算部１５５、および、通信部１５８を有する。第２回転角センサ２３３は、メイン検出部２４１、サブ検出部２４２、マルチターン検出部２４５、角度演算部２５１、２５２、カウント演算部２５５、および、通信部２５８を有する。第１回転角センサ１３３には、ＩＧがオンされているときに電源１９１から電力が供給され、第２回転角センサ２３３には、ＩＧがオンされているときに電源２９１から電力が供給される。電源１９１、２９１は、上記実施形態の電源３９１と同様、レギュレータ等の定電圧電源である。
【００７７】
メイン検出部１４１、２４１は第２実施形態のメイン検出部４１と同様であり、サブ検出部１４２、２４２は第２実施形態のサブ検出部４２と同様であり、角度演算部１５１、２５１は角度演算部５１と同様であり、角度演算部１５２、２５２は角度演算部５２と同様である。以下適宜、メイン検出部１４１に係る構成や値に「Ａ１」、サブ検出部１４２に係る構成や値に「Ｂ１」、メイン検出部２４１に係る構成や値に「Ａ２」、サブ検出部２４２に係る構成や値に「Ｂ２」を付す。また、マルチターン検出部１４５、２４５はマルチターン検出部４５と同様であり、カウント演算部１５５、２５５はカウント演算部５５と同様である。
【００７８】
ここで、角度演算部１５１にて演算される値をモータ回転角θｍ＿Ａ１、角度演算部１５２にて演算される値をモータ回転角θｍ＿Ｂ１、角度演算部２５１にて演算される値をモータ回転角θｍ＿Ａ２、角度演算部２５２にて演算される値をモータ回転角θｍ＿Ｂ２とする。また、カウント演算部１５５で演算される値をカウント値ＮＰＴＣ１、カウント演算部２５５で演算される値をカウント値ＮＰＴＣ２とする。
【００７９】
通信部１５８は、モータ回転角θｍ＿Ａ１、θｍ＿Ｂ１およびカウント値ＮＰＴＣ１を第１制御部１７０に送信する。通信部２５８は、モータ回転角θｍ＿Ａ２、θｍ＿Ｂ２およびカウント値ＮＰＴＣ２を第２制御部２７０に送信する。
【００８０】
本実施形態では、第１回転角センサ１３３および第１制御部１７０が第１系統に含まれ、第２回転角センサ２３３および第２制御部２７０が第２系統に含まれる。また、それぞれの系統では、１つのカウント値ＮＰＴＣ、および、２つのモータ回転角θｍが演算される。本実施形態では、第１系統と第２系統とで、回転角センサ１３３、２３３および制御部１７０、２７０が同様に構成されているので、第１制御部１７０での処理を中心に説明し、第２制御部２７０での処理は、演算に用いる値を自系統の値に読み替えればよいので、説明を適宜省略する。
【００８１】
第１制御部１７０は、ＩＧがオフからオンに切り替わった初回演算にて、カウント値ＮＰＴＣ１を用いてステアリング角θｓを演算し、初回演算後、初回演算値にモータ回転角θｍの変化量を積算することでステアリング角θｓを演算する。これにより、カウント値ＮＰＴＣの常時監視が不要となる。カウント値ＮＰＴＣ１は、ＩＧオン後の初回演算前に、第３実施形態にて説明した系統内での自己監視、または、マイコン間通信にて取得されたカウント値ＮＰＴＣ２との比較による異常監視を行う。
【００８２】
また、モータ回転角θｍは、各系統に２つの値を演算可能に構成されており、系統内での比較により、ＩＧオン中は、所定周期にて常時監視を行う。これにより、他系統からマイコン間通信にてモータ回転角を取得して異常監視を行う場合と比較して、マイコン間通信の負荷を低減することができる。また、系統内での異常監視が可能であるので、正常判定された値を用いて絶対角θａを高速に演算可能である。このように構成することで、常時給電不要であり、かつ、適切に異常監視を行うことができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００８３】
（第６実施形態）
第６実施形態を図１１に示す。本実施形態のＥＣＵ１３は、駆動回路１２０、２２０、制御部１７０、２７０、および、回転角センサ１３３、２３４を備える。第２回転角センサ２３４は、メイン検出部２４１、サブ検出部２４２、角度演算部２５１、２５２、カウント演算部２５６、および、通信部２５８を有し、電源２９１、２９２から電力が供給される。電源２９１は、電源３９１と同様、ＩＧがオンされているときにＩＧ経由で給電可能であり、電源２９２は、電源３９２と同様、ＩＧのオンオフ状態によらず、バッテリから常時給電可能である。
【００８４】
本実施形態では、第２回転角センサ２３４において、マルチターン検出部が省略されており、カウント演算部２５６にて、サブ検出部２４２の検出値を用いてカウント値ＬＰＴＣ２を演算している。カウント演算部２５６は、カウント演算部５６と同様である。通信部２５８は、モータ回転角θｍ＿Ａ２、θｍ＿Ｂ２およびカウント値ＬＰＴＣ２を第２制御部２７０に送信する。また、第１制御部１７０は、外部センサ５００の検出値を取得可能である。
【００８５】
本実施形態では、第１系統にてカウント値ＮＰＴＣを用いて演算される絶対角θａ＿Ａ１、第２系統にてカウント値ＬＰＴＣを用いて演算される絶対角θａ＿Ｂ２、および、外部センサ５００の検出値に基づく絶対角θａ＿Ｃの３つの値を用いる。絶対角θａ＿Ａ１、θａ＿Ｂ２、θａ＿Ｃは、マイコン間通信にて、制御部１７０、２７０にて共有される。
【００８６】
異常監視の詳細は、第３実施形態と略同様であって、通常時は絶対角θａ＿Ａ１、θａ＿Ｂ２、θａ＿Ｃの３つの値での比較を行う。バッテリ上がりやバッテリ交換等により電源失陥が生じた場合、絶対角θａ＿Ａ１、θａ＿Ｃでの比較による異常監視を行い、強磁場等の外乱によりカウント値ＮＰＴＣが異常になった場合、絶対角θａ＿Ｂ２、θａ＿Ｃでの比較による異常監視を行う。また、モータ８０とステアリング系との接続部におけるギアの歯飛び等は、絶対角θａ＿Ａ１、θａ＿Ｂ２と、絶対角θａ＿Ｃとの比較から検出可能である。
【００８７】
本実施形態では、絶対角θａ＿Ａ１、θａ＿Ｂ２、θａ＿Ｃの３つの値を利用可能であるので、電源失陥や外乱による異常を、適切に検出することができる。また、外部センサ５００の検出値に基づく絶対角θａ＿Ｃとの比較により、駆動装置４００がステアリング系から取り外された場合の処置として、ギアとの連結部よりもステアリング系側との比較による異常検出を行うことができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００８８】
（第７実施形態）
第７実施形態を図１２に示す。本実施形態のＥＣＵ１４は、駆動回路１２０、２２０、制御部１７０、２７０、および、回転角センサ１３５、２３５を備える。第１回転角センサ１３５は、第４実施形態の第１回転角センサ１３３の構成に加え、カウント演算部１５６を有し、ＩＧがオンされているときに電源１９１から給電され、ＩＧのオンオフ状態によらず電源１９２から常時給電される。カウント演算部１５６は、サブ検出部１４２の検出値を用いてカウント値ＬＰＴＣ１を演算する。通信部１５８は、モータ回転角θｍ＿Ａ１、θｍ＿Ｂ１およびカウント値ＮＰＴＣ１、ＬＰＴＣ１を第１制御部１７０に送信する。
【００８９】
第２回転角センサ２３５は、第４実施形態の第２回転角センサ２３３の構成に加え、カウント演算部２５６を有し、ＩＧがオンされているときに電源２９１から給電され、ＩＧのオンオフ状態によらず電源２９２から常時給電される。通信部２５８は、モータ回転角θｍ＿Ａ２、θｍ＿Ｂ２およびカウント値ＮＰＴＣ２、ＬＰＴＣ２を第２制御部２７０に送信する。第２回転角センサ２３５には、マルチターン検出部２４５が１つであるが、これを複数として冗長化することで、さらに堅牢なシステムを構築可能である。第１回転角センサ１３５も同様である。
【００９０】
制御部１７０、２７０は、２つの外部センサ５００、５０１から、絶対角に換算可能な外部検出値を取得可能である。外部センサ５００、５０１は、例えばステアリングセンサ、ステアリングセンサ内蔵型のトルクセンサ、ストロークセンサ、ストロークセンサ内蔵型のトルクセンサ等であって、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。第３実施形態および第４実施形態においても、複数の外部センサから外部検出値を取得するようにしてもよい。
【００９１】
本実施形態では、それぞれの系統において、２つのモータ回転角θｍ、カウント値ＮＰＴＣ、ＬＰＴＣ、および、２つの外部センサ５００、５０１からの外部検出値を利用可能であり、１つの系統にて多数決による異常特定が可能である。また、正常な検出値を用いた制御を継続可能である。また、回転角センサ１３５、２３５の一方が故障した場合であっても、正常である回転角センサの検出値をマイコン間通信にて制御部１７０、２７０にて共有することで、２系統でのモータ制御を継続することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９２】
（第８実施形態）
第８実施形態を図１３および図１４に示す。本実施形態では、第２実施形態のＥＣＵ１１を例に説明するが、上記のいずれの実施形態についても適用可能である。
【００９３】
例えば製品組立時の外乱磁場や検査工程において、マルチターン検出部４５が検出可能な回数を超えた回転磁場が与えられた場合、カウント値ＮＰＴＣが下限値ｘ＿ｍｉｎまたは上限値ｘ＿ｍａｘに固着する虞がある。
【００９４】
そこで本実施形態では、カウント値ＴＣが上限値に到達した場合、次のカウントアップ時にカウント値ＴＣが下限値となるように構成する。また、カウント値ＴＣが下限値に到達した場合、次のカウントダウン時にカウント値ＴＣが上限値となるように構成する。これにより、カウント値ＴＣがループするので、下限値または上限値に値が張り付くのを防ぐことができる。
【００９５】
また、マルチターン検出部４５は、電力供給がなくても回転位置に係る情報が保持される。換言すると、電源をオフにしても、マルチターン検出部４５は初期化されない。そのため、本実施形態では、例えばマルチターン検出部４５の組み付け完了時等、任意のタイミングにて、カウント値ＴＣを初期化可能に構成している。
【００９６】
カウント演算部５５でのカウント演算処理を図１３のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、カウント演算部５５にて、カウント値ＮＰＴＣの初期化が必要なときに開始される。なお、カウント演算部５５への給電が停止された後に給電再開された場合であって、カウント値ＮＰＴＣの初期化が不要であれば、Ｓ５０４以降の処理を行えばよい。
【００９７】
Ｓ５０１では、カウント値ＮＰＴＣの初期化処理を行う。本実施形態では、マルチターン検出部４５に強磁場や高電圧、高電流を印加することで、マルチターン検出部４５を物理的に初期化する。また、物理的な初期化処理に限らず、例えば現在位置を初期位置とみなすよう、カウント演算部５５の内部にてソフトウェア的に初期化するようにしてもよい。また、カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣを初期値ｘ０とする。初期値ｘ０は、下限値ｘ＿ｍｉｎと上限値ｘ＿ｍａｘとの間の任意の値に設定可能であり、例えば下限値ｘ＿ｍｉｎと上限値ｘ＿ｍａｘとの中間値に設定される。また、組み付け誤差等に応じ、適宜オフセットさせてもよい。後述のカウント値ＬＰＴＣについても同様である。
【００９８】
Ｓ５０２では、カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣが初期値ｘ０と一致しているか否か判断する。初期化異常は、マルチターン検出部４５そのものの異常に限らず、カウント演算部５５内部の異常によっても起こりうる。カウント値ＮＰＴＣが初期値ｘ０と一致しないと判断された場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、Ｓ５０３へ移行し、制御部７０にエラーを通知する。エラー通知は、フラグ等にて通知してもよいし、正常なカウント値として存在しない値として出力してもよい。カウント値ＮＰＴＣが初期値ｘ０と一致していると判断された場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、Ｓ５０４へ移行する。
【００９９】
Ｓ５０４では、カウント演算部５５は、マルチターン検出部４５の検出値に基づき、正回転が検出されたか否か判断する。正回転が検出されていないと判断された場合（Ｓ５０４：ＮＯ）、Ｓ５０８へ移行する。正回転が検出されたと判断された場合（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、Ｓ５０５へ移行する。
【０１００】
Ｓ５０５では、カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣが上限値ｘ＿ｍａｘか否か判断する。カウント値ＮＰＴＣが上限値ｘ＿ｍａｘであると判断された場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、Ｓ５０６へ移行し、カウント値ＮＰＴＣを下限値ｘ＿ｍｉｎとし、Ｓ５０４へ戻る。カウント値ＮＰＴＣが上限値ｘ＿ｍａｘではないと判断された場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、Ｓ５０７へ移行し、カウント値ＮＰＴＣをカウントアップし、Ｓ５０４へ戻る。
【０１０１】
正回転が検出されてないと判断された場合（Ｓ５０４：ＮＯ）に移行するＳ５０８では、カウント演算部５５は、マルチターン検出部４５の検出値に基づき、逆回転が検出されたか否か判断する。逆回転が検出されていないと判断された場合（Ｓ５０８：ＮＯ）、Ｓ５１２へ移行し、カウント値ＮＰＴＣを維持し、Ｓ５０４へ戻る。逆回転が検出されたと判断された場合（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、Ｓ５０９へ移行する。
【０１０２】
Ｓ５０９では、カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣが下限値ｘ＿ｍｉｎか否か判断する。カウント値ＮＰＴＣが下限値ｘ＿ｍｉｎであると判断された場合（Ｓ５０９：ＹＥＳ）、Ｓ５１０へ移行し、カウント値ＮＰＴＣを上限値ｘ＿ｍａｘとし、Ｓ５０４へ戻る。カウント値ＮＰＴＣが下限値ｘ＿ｍｉｎではないと判断された場合（Ｓ５０９：ＮＯ）、Ｓ５１１へ移行し、カウント値ＮＰＴＣをカウントダウンし、Ｓ５０４へ戻る。
【０１０３】
また、サブ検出部４２の検出値に基づいてカウント演算部５６にて演算されるカウント値ＬＰＴＣについても、値が上限値ｙ＿ｍａｘまたは下限値ｙ＿ｍｉｎに張り付かないように、ループさせる。
【０１０４】
カウント演算部５６でのカウント演算処理を図１４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、カウント演算部５６にて、例えば組み付け等、カウント値ＬＰＴＣの初期化が必要なときに開始される。
【０１０５】
Ｓ６０１〜Ｓ６１１の処理は、カウント値をＬＰＴＣ、上限値をｙ＿ｍａｘ、下限値をｙ＿ｍｉｎに読み替えれば、図１３のＳ５０１〜Ｓ５１１の処理と同様である。また、Ｓ６０６、Ｓ６０７、Ｓ６１０またはＳ６１１に続いて、Ｓ６１２へ移行する。
【０１０６】
Ｓ６１２では、カウント演算部５６は、電源３９２から供給される供給電圧Ｖｉｎが低電圧判定値Ｖｔｈより小さいか否か判断する。供給電圧Ｖｉｎが低電圧判定値Ｖｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ６１２：ＮＯ）、Ｓ６０４へ戻る。供給電圧Ｖｉｎが低電圧判定値Ｖｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ６１２：ＹＥＳ）、Ｓ６０３へ移行し、制御部７０にエラーを通知する。
【０１０７】
本実施形態は、カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣとして、下限値ｘ＿ｍｉｎと上限値ｘ＿ｍａｘの間のｍ回（ｍは２ｎ以上の整数）をカウント可能である。カウント幅であるｍは、マルチターン検出部４５にて検出可能な範囲により規定される値であってもよいし、カウント演算部５５にてカウント可能な範囲により規定される値であってもよい。ｎは１以上の整数であって、ロータ８６０の１回転中のカウント数である。カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣが上限値ｘ＿ｍａｘに到達した場合、次のカウントアップ時にカウント値ＮＰＴＣを下限値ｘ＿ｍｉｎとし、カウント値ＮＰＴＣが下限値ｘ＿ｍｉｎに到達したとき、次のカウントダウン時にカウント値ＮＰＴＣを上限値ｘ＿ｍａｘとする。これにより、カウント可能な上下限をなくし、回転回数のカウントを継続することができる。
【０１０８】
カウント演算部５５は、カウント値ＮＰＴＣの初期化が可能であって、カウント値ＮＰＴＣを正常に初期化できた場合、カウント値ＮＰＴＣのカウントを開始する。これにより、マルチターン検出部４５のように、電源オフによりリセットされないセンサを用いた場合であっても、適切に初期化を行うことができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。カウント演算部５６にて演算されるカウント値ＬＰＴＣも同様である。
【０１０９】
回転角センサ３２は、回転検出部であるサブ検出部４２と、カウント演算部５６と、を備える。サブ検出部４２は、検出対象であるロータ８６０の回転位置を検出する。カウント演算部５６は、サブ検出部４２の検出値に基づき、ロータ８６０の１回転中にｎ回（ｎは１以上の整数）、回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンされるカウント値を演算する。
【０１１０】
カウント演算部５６は、カウント値ＬＰＴＣとして、下限値ｙ＿ｍｉｎと上限値ｙ＿ｍａｘとの間のｍ回（ｍは２以上の整数）をカウント可能であって、カウント値ＬＰＴＣが上限値ｙ＿ｍａｘに到達した場合、次のカウントアップ時にカウント値ＬＰＴＣを下限値ｙ＿ｍｉｎとし、カウント値ＬＰＴＣが下限値ｙ＿ｍｉｎに到達した場合、次のカウントダウン時にカウント値ＬＰＴＣを上限値ｙ＿ｍａｘとする。これにより、カウント可能な上下限をなくし、回転回数のカウントを継続することができる。
【０１１１】
実施形態では、ロータ８６０が「検出対象」、ＥＣＵ１０〜１４が「制御装置」、回転角センサ３１、３２、１３３、１３５、２３３〜２３５が「検出装置」、位置検出部４０、メイン検出部４１、１４１、２４１およびサブ検出部４２、１４２、２４２が「位置検出部」に対応する。カウント演算部５５、１５５、２５５が「複数回転位置演算部」および「第１複数回転位置演算部」、カウント値ＴＣが「複数回転位置情報」、ＴＣ補正値ＴＣ＿ｃが「角度情報補正値」に対応する。また、カウント演算部１５５、２５５が「第１複数回転位置演算部」、カウント演算部５６、１５６、２５６が「第２複数回転位置演算部」に対応する。また、絶対角演算部７５、１７５、２７５が「絶対位置演算部」、絶対角θａが「絶対位置」に対応する。また、サブ検出部４２、１４２、２４２およびマルチターン検出部４５、１４５、２４５が「回転検出部」に対応する。
【０１１２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、マルチターン検出部では、複数回転の回転位置を磁気的に保持する。他の実施形態では、マルチターン検出部では、電力を用いずに複数回転位置の検出が継続できればよく、磁気以外の手段を用いてもよい。例えば図１５に示すように、モータ８０のシャフト８７０と一体に回転するギア８７１と噛み合い、モータ８０が複数回転すると１回転するギア８７３を搭載し、ギア８７３と一体に回転する磁石８７７を設け、通電再開後にギア８７３の回転位置から、モータ８０の回転回数を検出するようにしてもよい。このように構成しても、電力を用いることなく複数回転の回転位置を検出可能である。また、通常のステアリングセンサよりも部品点数を低減することができる。
【０１１３】
また、「検出対象の複数回転の回転位置の検出を、外部からの電力供給なしで継続可能」とは、上記実施形態のように磁気等での無電力での検出に限らず、広義ではセンサ内部に内部電池を設けることで、外部からの電力供給なしで複数回転の回転位置の検出を継続してもよい。
【０１１４】
上記実施形態では、制御装置は、電動パワーステアリング装置に用いられる。他の実施形態では、図１６に示すように、制御装置をステアバイワイヤシステムに用いてもよい。ステアバイワイヤシステム５９１は、反力装置４０１および転舵装置４０２を備える。反力装置４０１は、反力制御ユニット４１１および反力モータ８０１を備える。転舵装置４０２は、転舵制御ユニット４１２および転舵モータ８０２を備える。反力制御ユニット４１１と転舵制御ユニット４１２とは、ＣＡＮ等の車両通信網を経由して通信可能である。
【０１１５】
図１６では、ステアリングシャフト９２１は、ラック軸９７と機械的に分離されている。反力モータ８０１は、ステアリングシャフト９２１に設けられ、運転者の操舵に応じた反力をステアリングホイール９１に与えることで、運転者に適切な操舵フィーリングを与える。転舵モータ８０２は、ラック軸９７側に設けられ、転舵輪の転舵角を制御する。
【０１１６】
反力装置４０１および転舵装置４０２は、上記実施形態の駆動装置４００と同様に構成することができる。また、反力制御ユニット４１１および転舵制御ユニット４１２に、上記実施形態と同様の回転角センサを設けることで、絶対角演算を行うことができる。なお、図１６では第１実施形態の回転角センサ３１を例示しているが、第１実施形態以外の回転角センサを用いてもよい。
【０１１７】
また、制御装置は、ステアバイワイヤシステム以外の回転回数および回転角を必要するアプリケーションにも好適に適用可能である。さらにまた、ギアを用いてストローク位置を回転系に変換すれば、ストロークセンサにも適用可能である。
【０１１８】
第３実施形態では、外部センサとして、ステアリングセンサ、ステアリングセンサ内蔵型のトルクセンサ、ストロークセンサ、ストロークセンサ内蔵型のトルクセンサを例示した。他の実施形態では、外部センサとして、レーザ変位計やカメラによる画像の分析値を用いてもよい。
【０１１９】
上記実施形態では、マイコン間通信にて制御部間の通信を行う。他の実施形態では、マイコン間通信に替えて、例えばＣＡＮ等の車両通信網を経由して制御部間の通信を行ってもよい。
【０１２０】
上記実施形態では、１つのセンサ部には、１つのマルチターン検出部、および、１または２の位置検出部が設けられる。他の実施形態では、１つのセンサ部に、２以上のマルチターンセンサを設けてもよいし、３以上の位置検出部を設けてもよい。
【０１２１】
上記実施形態では、１つのセンサ部に対して１つの制御部が設けられており、系統数が１または２である。他の実施形態では、系統数は３以上であってもよい。また、複数のセンサ部に対して１つの制御部が設けられていてもよいし、複数の制御部に対して１つのセンサ部が設けられていてもよい。
【０１２２】
上記実施形態では、モータは三相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、三相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、モータは、電動機に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。上記実施形態では、インバータおよびモータ巻線は２系統である。他の実施形態では、インバータおよびモータ巻線の系統数は１系統または３系統以上であってもよい。また、インバータおよびモータ巻線の数が異なっていてもよい。上記実施形態では、制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、制御装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。
【０１２３】
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０〜１４・・・ＥＣＵ（制御装置）
３１、３２、１３３、１３５、２３３〜２３５・・・回転角センサ（検出装置）
４０・・・位置検出部
４１、１４１、２４１・・・メイン検出部（位置検出部）
４２、１４２、２４２・・・サブ検出部（位置検出部、回転検出部）
４５、１４５、２４５・・・マルチターン検出部（回転検出部）
５０〜５２、１５１、１５２、２５１、２５２・・・角度演算部
５５、１５５、２５５・・・カウント演算部（複数回転位置演算部、第１複数回転位置演算部）
５６、１５６、２５６・・・カウント演算部（第２複数回転位置演算部）
７０、１７０、２７０・・・制御部
７５、１７５、２７５・・・絶対角演算部（絶対位置演算部）
【図１】
2020165951.tif 000003
【図２】
2020165951.tif 000004
【図３】
2020165951.tif 000005
【図４】
2020165951.tif 000006
【図５】
2020165951.tif 000007
【図６】
2020165951.tif 000008
【図７】
2020165951.tif 000009
【図８】
2020165951.tif 000010
【図９】
2020165951.tif 000011
【図１０】
2020165951.tif 000012
【図１１】
2020165951.tif 000013
【図１２】
2020165951.tif 000014
【図１３】
2020165951.tif 000015
【図１４】
2020165951.tif 000016
【図１５】
2020165951.tif 000017
【図１６】
2020165951.tif 000018
【図１７】
2020165951.tif 000019
【図１８】
2020165951.tif 000020
【図１９】
2020165951.tif 000021
【図２０】
2020165951.tif 000022
【図２１】
2020165951.tif 000023