(57)【要約】  信頼性の高いトルク検出装置、そのトルク検出装置を用いた電動パワーステアリング装置及び車両を提供する。トルク検出装置（３０）は、１対の検出コイルの端子電圧の差分に基づいてトルクを検出する。このとき、トルク検出装置（３０）は、２つのアナログトルク信号（アナログメイントルク信号Ｔｍａとアナログサブトルク信号Ｔｓａ）をＥＣＵ（１５）に出力すると共に、２つのアナログトルク信号をデジタル化したデジタルトルク値（メイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｓ）と、トルクセンサ回路の診断情報Ｄｉａｇとを重畳したデジタル通信信号ＳをＥＣＵ（１５）に出力する。
2014064856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に生じるトルクに応じた信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、回転軸に生じるトルクを検出するトルクセンサ回路と、を備え、
前記トルクセンサ回路は、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号を検出する信号処理部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号を、デジタル値であるメイントルク値及びサブトルク値へ変換するＡＤ変換器と、
前記信号処理部の異常を監視する監視部と、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記監視部による異常診断結果を含む診断情報とを重畳させたデジタル通信信号を出力する通信出力部と、を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号を出力するメイン出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で検出した前記アナログサブトルク信号を出力するサブ出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク検出装置。
【請求項４】
前記通信出力部は、
前記デジタル通信信号を、複数の通信信号線を介してそれぞれ出力することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項５】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、
前記トルクセンサ回路の外部へ前記デジタル通信信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のトルク検出装置。
【請求項６】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、
前記トルクセンサ回路の外部へ前記アナログサブトルク信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のトルク検出装置。
【請求項７】
前記通信出力部は、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記診断情報とを含む診断信号を生成する診断信号生成部と、
前記診断信号生成部で生成した診断信号のデータ形式を変換し、これを前記デジタル通信信号として出力する診断信号出力部と、
前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とを比較し、その比較結果が不一致であるとき前記診断信号出力部に異常が発生していると判断する出力異常検出部と、を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項８】
前記出力異常検出部による出力異常診断結果を出力する診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項７に記載のトルク検出装置。
【請求項９】
前記トルク検出回路によるトルク検出機能が作動する前に、前記出力異常検出部に比較対象である２つの信号に代えて、互いに異なる２つの診断用信号を入力し、前記出力異常検出部が入力信号に対して異常診断することをもって当該出力異常検出部が正常に動作していることを確認する初期診断部を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のトルク検出装置。
【請求項１０】
前記診断用信号は、前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号の反転信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とであることを特徴とする請求項９に記載のトルク検出装置。
【請求項１１】
前記診断信号出力部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの診断信号出力端子から出力した前記デジタル通信信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記診断信号出力端子から出力する前の前記デジタル通信信号と比較する端子異常検出部を備えることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１２】
前記センサ部は、
回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、
前記検出コイルのそれぞれに直列接続された抵抗体とで成るブリッジ回路に供給する励磁信号を生成する、複数の同一構成の励磁信号生成部と、
前記複数の励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号のうち何れか１つを選択して、前記ブリッジ回路に供給する励磁信号選択部と、
前記複数の励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号を比較し、当該複数の励磁信号が不一致であるとき前記励磁信号に異常が発生していると判断する異常検出部と、を備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１３】
前記複数の励磁信号生成部を少なくとも３つ備え、
前記異常検出部は、前記励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号を２つずつ比較する複数の比較回路を有し、該比較回路による比較結果をもとに異常が発生している励磁信号を特定し、
前記励磁信号選択部は、前記異常検出部による励磁異常診断結果をもとに、正常な励磁信号を選択して前記ブリッジ回路に供給することを特徴とする請求項１２に記載のトルク検出装置。
【請求項１４】
前記励磁信号生成部による励磁信号生成機能が作動する前に、前記異常検出部の前記比較回路に比較対象である２つの前記励磁信号に代えて、互いに異なる２つの励磁信号診断用信号を入力し、当該比較回路が入力信号に対して異常診断することをもって前記異常検出部が正常に動作していることを確認する励磁信号初期診断部を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のトルク検出装置。
【請求項１５】
前記異常検出部は、励磁異常診断結果を出力する励磁診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１６】
前記センサ部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの励磁信号端子から前記ブリッジ回路へ出力した励磁信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記励磁信号端子から前記ブリッジ回路へ出力する前の励磁信号と比較する励磁信号端子異常検出部を備えることを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１７】
前記励磁信号端子異常検出部は、前記励磁信号端子の異常診断結果を出力する端子診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項１６に記載のトルク検出装置。
【請求項１８】
前記センサ部を２組有し、
前記トルクセンサ回路からなるトルク検出系統を、前記２組のセンサ部に対応させて２系統有することを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１９】
前記センサ部を１組有し、
前記トルク検出回路からなるトルク検出系統を２系統有し、何れか一方のトルク検出系統を作動状態として前記トルクを検出することを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項２０】
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する前記請求項１〜１９の何れか１項に記載のトルク検出装置と、
少なくとも前記トルク検出装置で検出した操舵トルクに基づいて、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与すべく前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２１】
前記請求項２０に記載の電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に作用するトルクを検出するトルクセンサを備えるトルク検出装置、そのトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置及び車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置では、トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいてアシスト力を決定し、電動モータを駆動制御するのが一般的である。
従来のトルクセンサの異常検出装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、トルクセンサに異常判断部と、異常判断部が異常と判断したときにオフするスイッチ部とを設け、トルクセンサからＥＣＵにハーネスを介して異常検出信号を送信するようにしたものである。ここで、異常検出信号としては、正常時にはＬ電位を示し、異常時にはＨ電位を示す電圧信号を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、異常時であることを示す異常検出信号が送信された場合であっても、トルクセンサ回路のどの部位に異常が発生しているかを判別することはできない。また、トルクセンサからＥＣＵに至るまでに断線した場合、トルク信号がＥＣＵへ送信されず、トルクセンサの機能が失われてしまう。
そこで、本発明は、信頼性の高いトルク検出装置、そのトルク検出装置を用いた電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係るトルク検出装置の第１の態様は、回転軸に生じるトルクに応じた信号を出力するセンサ部と、前記センサ部が出力した信号に基づいて、回転軸に生じるトルクを検出するトルクセンサ回路と、を備え、前記トルクセンサ回路は、前記センサ部が出力した信号に基づいて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号を検出する信号処理部と、前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号を、デジタル値であるメイントルク値及びサブトルク値へ変換するＡＤ変換器と、前記信号処理部の異常を監視する監視部と、前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記監視部による異常診断結果を含む診断情報とを重畳させたデジタル通信信号を出力する通信出力部と、を備えることを特徴としている。【０００６】
このように、デジタル通信信号に診断情報を重畳するので、当該デジタル通信信号を受信したＥＣＵ側で、トルクセンサ回路側で発生している異常を認識することができる。このとき、診断情報に回路各部の監視結果を重畳させれば、ＥＣＵ側ではトルクセンサ回路のどの部位に異常が発生しているかを適切に判別することができる。また、デジタル通信信号は一定周期で出力されるため、デジタル信号線の断線等が生じた場合であっても、ＥＣＵ側ではこれを容易に認識することができる。【０００７】
さらに、デジタル通信信号にメイントルク値及びサブトルク値を重畳するので、通常のトルク信号出力用の信号線に異常が発生し、トルク信号が正常にＥＣＵに送信されない場合であっても、トルクセンサの機能を継続することができる。また、ＥＣＵ側では、診断情報による異常監視に加えて、メイントルク値及びサブトルク値の比較監視による異常監視を行うことができ、信頼性の高い診断を行うことができる。【０００８】
また、第２の態様は、前記トルクセンサ回路が、前記信号処理部で検出した前記アナログサブトルク信号を出力するサブ出力部をさらに備えることが好ましい。
このように、トルクセンサ回路からＥＣＵへの出力を、アナログメイントルク信号とデジタル通信信号との２種とすることで、ＥＣＵ側では、メイントルク値及びサブトルク値の比較監視に加えて、アナログメイントルク信号及びメイントルク値の比較監視や、アナログメイントルク信号及びサブトルク値の比較監視を行うことができ、信頼性を高めることができる。【０００９】
さらに、第３の態様は、前記トルクセンサ回路が、前記信号処理部で検出した前記アナログサブトルク信号を出力するサブ出力部をさらに備えることが好ましい。
これにより、トルクセンサ回路からＥＣＵへの出力を、アナログメイントルク信号と、アナログサブトルク信号と、デジタル通信信号との３種とすることもできる。そのため、ＥＣＵでは、メイントルク値及びサブトルク値の比較監視に加えて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号の比較監視を行うことができ、信頼性を高めることができる。【００１０】
また、第４の態様は、前記通信出力部が、前記デジタル通信信号を、複数の通信信号線を介してそれぞれ出力することが好ましい。
これにより、デジタル通信信号を出力する複数の信号線のうち、何れかに異常が発生した場合であっても、デジタル通信信号の出力を継続することができる。したがって、ＥＣＵ側での異常監視機能を維持することができると共に、トルクセンサとしての機能も維持することができる。【００１１】
さらにまた、第５の態様は、前記トルクセンサ回路は、前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、前記トルクセンサ回路の外部へ前記デジタル通信信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることが好ましい。【００１２】
このように、監視用のデジタル通信信号線を補正データ書込み線として兼用するため、ＥＣＵとの信号線数の増加を抑制することができる。また、サブ側のトルク信号線を補正データ書込み線として兼用するので、ノイズによりトルク信号線が補正データ書込み機能に切り替わってしまった場合であっても、メインとして用いるトルク信号の喪失リスクを抑えることができるため、機能安全性を確保することができる。【００１３】
また、第６の態様は、前記トルクセンサ回路は、前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、前記トルクセンサ回路の外部へ前記アナログサブトルク信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることが好ましい。【００１４】
このように、監視用のアナログサブトルク信号線を補正データ書込み線として兼用するため、ＥＣＵとの信号線数の増加を抑制することができる。また、サブ側のトルク信号線を補正データ書込み線として兼用するので、ノイズによりトルク信号線が補正データ書込み機能に切り替わってしまった場合であっても、メインとして用いるトルク信号の喪失リスクを抑えることができるため、機能安全性を確保することができる。【００１５】
さらに、第７の態様は、前記通信出力部が、前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記診断情報とを含む診断信号を生成する診断信号生成部と、前記診断信号生成部で生成した診断信号のデータ形式を変換し、これを前記デジタル通信信号として出力する診断信号出力部と、前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とを比較し、その比較結果が不一致であるとき前記診断信号出力部に異常が発生していると判断する出力異常検出部と、を備えることが好ましい。
このように、診断信号出力部へ入力した信号と診断信号出力部から出力した信号とを比較するので、診断信号出力部に異常が発生した場合には、適切にこれを検知することができる。すなわち、通信データそのものの異常を監視することができる。【００１６】
また、第８の態様は、前記出力異常検出部による出力異常診断結果を出力する診断結果出力部を備えることが好ましい。これにより、通信データに異常が発生していることをＥＣＵ側に伝達することができる。
さらにまた、第９の態様は、前記トルク検出回路によるトルク検出機能が作動する前に、前記出力異常検出部に比較対象である２つの信号に代えて、互いに異なる２つの診断用信号を入力し、前記出力異常検出部が入力信号に対して異常診断することをもって当該出力異常検出部が正常に動作していることを確認する初期診断部を備えることが好ましい。これにより、出力異常検出部そのものの異常を監視することができる。したがって、信頼性の異常診断を行うことができる。【００１７】
また、第１０の態様は、前記診断用信号は、前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号の反転信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とであることが好ましい。これにより、正常に動作している出力異常検出部が異常診断するような診断用信号を入力することができ、適切に初期診断を行うことができる。【００１８】
さらに、第１１の態様は、前記診断信号出力部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの診断信号出力端子から出力した前記デジタル通信信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記診断信号出力端子から出力する前の前記デジタル通信信号と比較する端子異常検出部を備えることが好ましい。これにより、通信データを出力する端子に、断線、天絡、地絡などの異常が発生している場合には、これを適切に検知することができる。【００１９】
また、第１２の態様は、前記センサ部は、回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、前記検出コイルのそれぞれに直列接続された抵抗体とで成るブリッジ回路に供給する励磁信号を生成する、複数の同一構成の励磁信号生成部と、前記複数の励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号のうち何れか１つを選択して、前記ブリッジ回路に供給する励磁信号選択部と、前記複数の励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号を比較し、当該複数の励磁信号が不一致であるとき前記励磁信号に異常が発生していると判断する異常検出部と、を備えることが好ましい。
このように、同一構成の励磁信号生成部から生成した励磁信号を比較するので、周波数異常や歪波形などが発生した場合でも、適切に励磁信号の異常を検出することができる。【００２０】
さらに、第１３の態様は、前記複数の励磁信号生成部を少なくとも３つ備え、前記異常検出部は、前記励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号を２つずつ比較する複数の比較回路を有し、該比較回路による比較結果をもとに異常が発生している励磁信号を特定し、前記励磁信号選択部は、前記異常検出部による励磁異常診断結果をもとに、正常な励磁信号を選択して前記ブリッジ回路に供給することが好ましい。
このように、異常が発生している励磁信号を特定することができるので、正常な励磁信号を選択してブリッジ回路に供給することが可能となり、励磁機能を高い信頼性で継続させることができる。【００２１】
また、第１４の態様は、前記励磁信号生成部による励磁信号生成機能が作動する前に、前記異常検出部の前記比較回路に比較対象である２つの前記励磁信号に代えて、互いに異なる２つの励磁信号診断用信号を入力し、当該比較回路が入力信号に対して異常診断することをもって前記異常検出部が正常に動作していることを確認する励磁信号初期診断部を備えることが好ましい。これにより、異常検出部そのものの異常を監視することができる。したがって、信頼性の高いトルク信号を得ることができる。【００２２】
さらにまた、第１５の態様は、前記異常検出部は、励磁異常診断結果を出力する励磁診断結果出力部を備えることが好ましい。これにより、励磁信号に異常が発生していることをＥＣＵ側に伝達することができる。【００２３】
また、第１６の態様は、前記センサ部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの励磁信号端子から前記ブリッジ回路へ出力した励磁信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記励磁信号端子から前記ブリッジ回路へ出力する前の励磁信号と比較する励磁信号端子異常検出部を備えることが好ましい。これにより、励磁信号を出力する端子に、断線、天絡、地絡などの異常が発生している場合には、これを適切に検知することができる。【００２４】
さらに、第１７の態様は、前記励磁信号端子異常検出部は、前記励磁信号端子の異常診断結果を出力する端子診断結果出力部を備えることが好ましい。これにより、励磁信号端子に異常が発生していることをＥＣＵ側に伝達することができる。
また、第１８の態様は、前記センサ部を２組有し、前記トルクセンサ回路からなるトルク検出系統を、前記２組のセンサ部に対応させて２系統有することが好ましい。これにより、センサ部を含む何れか一方の系統に異常が発生した場合であっても、他方の系統でトルク検出機能を継続することができる。【００２５】
さらにまた、第１９の態様は、前記センサ部を１組有し、前記トルク検出回路からなるトルク検出系統を２系統有し、何れか一方のトルク検出系統を作動状態として前記トルクを検出することが好ましい。これにより、何れか一方のトルク検出系統に異常が発生した場合であっても、他方の系統でトルク検出機能を継続することができる。
さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する上記の何れかのトルク検出装置と、少なくとも前記トルク検出装置で検出した操舵トルクに基づいて、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与すべく前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、を備えることを特徴としている。【００２６】
このように、信頼性の高いトルク検出機能を用いて操舵補助制御を行うことができるので、安定した操舵補助制御を行う電動パワーステアリング装置とすることができる。
また、本発明に係る車両の一態様は、上記の電動パワーステアリング装置を備えることを特徴としている。これにより、安定した操舵補助制御を行うことができる車両とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のトルク検出装置では、デジタルトルク値とトルクセンサ回路の診断情報とを重畳したデジタル通信信号を出力するため、ＥＣＵに対して異常発生状況を適切に伝達することができると共に、トルク検出機能の継続性を向上させることができる。そのため、信頼性の高いトルクセンサシステムを構築することができる。
したがって、上記トルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置及び車両では、安定した操舵補助制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態における電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
【図２】トルク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】トルクセンサを構成するコイル周辺図である。
【図４】デジタル通信信号Ｓのデータ構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態におけるＥＣＵの構成の別の例を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態におけるトルク検出装置を示すブロック図である。
【図１０】第５の実施形態におけるトルク検出装置を示すブロック図である。
【図１１】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（２センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１２】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（２センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（２センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１４】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（１センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１５】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（１センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１６】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（１センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１７】第５の実施形態におけるトルク検出装置の別の例（１センサ＋２系統）を示すブロック図である。
【図１８】第６の実施形態におけるトルク検出装置を示すブロック図である。
【図１９】補正機能部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図２０】第７の実施形態におけるトルク検出装置を示すブロック図である。
【図２１】第７の実施形態におけるトルク検出装置の別の例を示すブロック図である。
【図２２】第８の実施形態における通信出力部のデータ出力部分の構成を示すブロック図である。
【図２３】第９の実施形態における発振部の具体的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
図中、符号１は、車両のステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は後述するトルク検出装置３０が備えるトルクセンサ２０を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００３０】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
【００３１】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、補助操舵力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結された減速ギヤ１１と、減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して補助操舵力を発生する電動モータ１２とを備えている。
トルクセンサ２０は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するためのもので、図示しないトーションバーで連結された入力軸２ａと出力軸２ｂとの相対的な変位（回転変位）を、コイル対のインピーダンスの変化に対応させて検出するように構成されている。このトルクセンサ２０から出力されるトルク検出値Ｔはコントローラ１５に入力される。
【００３２】
コントローラ１５は、車載のバッテリ１７（例えば、定格電圧が１２Ｖである）から電源供給されることによって作動する。バッテリ１７の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ１８を介してコントローラ１５に接続されると共に、イグニッションスイッチ１８を介さず直接コントローラ１５に接続されている。
コントローラ１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖが入力され、これらに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力を電動モータ１２で発生するための操舵補助トルク指令値を公知の手順で算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御する。
【００３３】
次に、トルク検出装置３０の構成について詳細に説明する。
図２は、トルク検出装置３０の構成を示すブロック図である。トルク検出装置３０は、上述したトルクセンサ２０を備える。トルクセンサ２０は、同一規格の一対のコイル２２ａ及び２２ｂが組み合わされて構成されたコイル対２２を備えている。
このトルクセンサ２０は、図３にそのコイル周辺図を示すように、ヨーク７１と、円管部材７３と、円管部材７３の外周部にコイル対２２と対向するように設けられた複数の窓７３１と、トーションバー７４と、センサシャフト７５とを含んでいる。なお、トーションバー７４と、センサシャフト７５と、ステアリングシャフト２の入力軸２ａ及び出力軸２ｂとは、同軸に配置される。コイル対２２を構成するコイル２２ａ及び２２ｂは、図３に示すように円筒形状のヨーク７１内に配置される。
【００３４】
ここで、コイル対２２には、発振部６５が接続され、発振部６５によってコイル対２２を構成するコイル２２ａ、２２ｂに交流信号として励磁電流が供給される。
コイル対２２を構成するコイル２２ａ、２２ｂの一方の端子は、それぞれ電気抵抗６６ａ、６６ｂを介して発振部６５に接続される。また、コイル２２ａ、２２ｂの他方の端子は接地される。コイル対２２の出力信号は、コイル２２ａ、２２ｂの端子電圧であり、この出力信号は信号処理回路５０Ａ，５０Ｂに出力される。
【００３５】
信号処理回路５０Ａは、メイン増幅・全波整流部５１と、メイン平滑部５２とを備える。信号処理回路５０Ａが出力した信号は、メイン出力部５３に入力される。また、信号処理回路５０Ｂは、サブ増幅・全波整流部５４と、サブ平滑部５５とを備える。信号処理回路５０Ｂが出力した信号は、サブ出力部５６に入力される。
また、トルク検出装置３０は、この他に、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）５７と、通信出力部５８と、コネクタ５９とを備える。このトルク検出装置３０は、コネクタ５９を介してコントローラ（ＥＣＵ）１５に接続されている。
【００３６】
ＥＣＵ１５は、コネクタ５９を介してトルク検出装置３０の各要素に電源電圧Ｖｃｃを供給する。これに対して、トルク検出装置３０は、コイル対２２の出力信号を処理し、後述するアナログメイントルク信号Ｔｍａ、アナログサブトルク信号Ｔｓａ、及びデジタル通信信号Ｓをコネクタ５９を介してＥＣＵ１５に出力する。ＥＣＵ１５は、入力された各種信号に基づいてトルク検出装置３０の異常発生の有無を判定し、その判定結果に応じて操舵補助制御を実施する。
なお、トルクセンサ２０、発振器６５及び電気抵抗６６ａ、６６ｂでトルクセンサ部を構成し、信号処理回路５０Ａ，５０Ｂ、メイン出力部５３、サブ出力部５６、ＡＤＣ５７、通信出力部５８及びコネクタ５９でトルクセンサ回路を構成している。
【００３７】
以下、トルクセンサ回路の具体的構成について説明する。
メイン増幅・全波整流部５１は、コイル対２２の出力信号（コイル２２ａ、２２ｂの端子電圧）を入力し、これら２つの入力電圧の差分を増幅すると共に整流する。メイン平滑部５２は、メイン増幅・全波整流部５１の出力波形を平滑化し、メイン出力部５３は、これをアナログメイントルク信号Ｔｍａとして、図示しないノイズフィルタ及びコネクタ５９を介して、アナログ信号線によってＥＣＵ１５に出力する。
【００３８】
同様に、サブ増幅・全波整流部５４は、コイル対２２の出力信号（コイル２２ａ、２２ｂの端子電圧）を入力し、これら２つの入力電圧の差分を増幅すると共に整流する。サブ平滑部５５は、サブ増幅・全波整流部５４の出力波形を平滑化し、サブ出力部５６は、これをアナログサブトルク信号Ｔｓａとして、図示しないノイズフィルタ及びコネクタ５９を介して、アナログ信号線によってＥＣＵ１５に出力する。
ＡＤＣ５７は、アナログメイントルク信号Ｔｍａ及びアナログサブトルク信号Ｔｓａをデジタル値へ変換し、これをメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓとして通信出力部５８へ出力する。
【００３９】
通信出力部５８は、ＡＤＣ５７が出力したメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓと、診断情報Ｄｉａｇとを通信プロトコルに重畳したデジタル通信信号Ｓを生成し、コネクタ５９を介してデジタル信号線（通信信号線）によってＥＣＵ１５に出力する。ここで、診断情報Ｄｉａｇとは、アナログメイントルク信号Ｔｍａと、アナログサブトルク信号Ｔｓａとを比較することで、信号処理回路５０Ａ，５０Ｂの異常を監視した異常診断結果を示す信号である。なお、診断情報Ｄｉａｇは、トルクセンサ部など、トルク検出装置３０の各部の異常診断結果を含むようにしてもよい。
【００４０】
デジタル通信信号Ｓには、図４に示すように、１フレームの始まりに同期情報が配され、順じて診断情報Ｄｉａｇを含む診断情報が配されている。また、診断情報に次いで、ＡＤＣ５７によりデジタル化されたメイントルク値Ｔｍ、サブトルク値Ｔｓが配されている。さらに、その後には、デジタル通信信号Ｓのチェック用のＣＲＣ、１フレームの長さを調整するポーズが設けられている。
【００４１】
この１フレーム単位の通信データが、順次通信出力部５８からデジタル信号線を介してＥＣＵ１５へ出力される。すなわち、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へは、略一定周期でメイントルク値Ｔｍ、サブトルク値Ｔｓ及び診断情報Ｄｉａｇが出力される。
このように、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５への出力を、アナログメイントルク信号Ｔｍａ、アナログサブトルク信号Ｔｓａ、デジタル通信信号Ｓの３種とする。また、デジタル通信信号Ｓには、メイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｍと診断情報Ｄｉａｇとを重畳する。
そして、ＥＣＵ１５は、トルク検出装置３０から入力した３種の信号に基づいて、トルク検出装置３０の異常を監視し、異常が発生している場合には、どの部位に異常が発生しているかを判別する。
【００４２】
図５に示すように、ＥＣＵ１５は、アナログメイントルク信号Ｔｍａをデジタル値へ変換しメイントルク値Ｔｍｄを出力するＡＤＣ１５ａと、アナログサブトルク信号Ｔｓａをデジタル値へ変換しサブトルク値Ｔｓｄを出力するＡＤＣ１５ｂとを備える。これらメイントルク値Ｔｍｄ及びサブトルク値Ｔｓｄは、以下の説明において、「アナログ信号線からのメイントルク値」及び「アナログ信号線からのサブトルク値」という。これらメイントルク値Ｔｍｄ及びサブトルク値Ｔｓｄは、比較監視部１５ｃへ入力される。
また、トルク信号取得部１５ｄは、通常はメイントルク値Ｔｍｄを最終的なトルク検出装置３０で検出したトルク検出値Ｔとして取得する。なお、メイントルク値Ｔｍｄが正常な値ではないと判断した場合には、メイントルク値Ｔｍをトルク検出値Ｔとして取得する。
【００４３】
上記比較監視部１５ｃは、メイントルク値Ｔｍｄとサブトルク値Ｔｓｄとを比較し、その結果をトルク監視部１５ｅに出力する。トルク監視部１５ｅは、メイントルク値Ｔｍｄとサブトルク値Ｔｓｄとを比較した結果、正常なクロス特性から外れているか否かに応じてトルク信号Ｔｍｄ，Ｔｓｄの異常発生の有無を判定する。
さらに、トルク監視部１５ｅは、アナログ信号異常を監視する。ここで、アナログ信号異常とは、アナログメイントルク信号Ｔｍａ及びアナログサブトルク信号Ｔｓａをトルク検出装置３０からＥＣＵ１５に出力するためのアナログ信号線の断線やショート等をいう。
【００４４】
アナログトルク信号Ｔｍａ，Ｔｓａの各入力段には、プルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ設けられているため、アナログ信号異常が発生している場合、そのアナログ信号線からの信号は略０Ｖとなる。したがって、トルク監視部１５ｅは、メイントルク値Ｔｍｄが略０Ｖとなっているとき、アナログメイントルク信号Ｔｍａのアナログ信号線に異常が発生していると判断し、サブトルク値Ｔｓｄが略０Ｖとなっているとき、アナログサブトルク信号Ｔｓａのアナログ信号線に異常が発生していると判断する。
【００４５】
また、デジタル通信信号Ｓはデコーダ１５ｆによって復号化され、デジタル通信信号Ｓに含まれていたメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓは比較監視部１５ｇに入力される。これらメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓは、以下の説明において「デジタル信号線からのメイントルク値」及び「デジタル信号線からのサブトルク値」という。
比較監視部１５ｇは、メイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｓとを比較し、その結果をトルク監視部１５ｈに出力する。トルク監視部１５ｈは、メイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｓとを比較した結果、正常なクロス特性から外れているか否かに応じてトルク信号Ｔｍ，Ｔｓの異常発生の有無を判定する。
【００４６】
さらに、トルク監視部１５ｈは、デジタル信号異常を監視する。ここで、デジタル信号異常とは、デジタル通信信号Ｓをトルク検出装置３０からＥＣＵ１５に出力するためのデジタル信号線の断線やショート等をいう。
デジタル通信信号Ｓの入力段には、プルアップ抵抗Ｒ３が設けられているため、デジタル信号異常が発生している場合、デジタル信号線からの信号は電源電圧の略５Ｖとなる。したがって、トルク監視部１５ｈは、デジタル通信信号Ｓが略５Ｖとなっているとき、デジタル信号線の異常を検出する。
【００４７】
また、比較監視部１５ｉは、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄ又はサブトルク値Ｔｓｄと、デジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍ又はサブトルク値Ｔｓとの２種を比較し、その結果をトルク監視部１５ｊに出力する。トルク監視部１５ｊは、各トルク信号の異常を監視する。例えば、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄとデジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍとが等しいか否か、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄとデジタル信号線からのサブトルク値Ｔｓとが正常なクロス特性となっているか否か等を監視することで、各トルク信号の異常を検出する。
【００４８】
さらに、回路監視部１５ｋは、デジタル通信信号Ｓに含まれていた診断情報Ｄｉａｇを監視し、トルク検出装置３０の信号処理回路５０Ａ，５０Ｂの異常を認識する。
以上の構成により、異常発生時には、ＥＣＵ１５は、何処に異常が発生しているのかを適切に判別することができる。なお、トルク検出装置３０と図５に示すＥＣＵ１５とでトルクセンサシステムを構成している。
【００４９】
次に、本実施形態の動作について説明する。
電源が投入されると、トルク検出装置３０のトルク出力機能が作動する。このとき、信号処理回路５０Ａ及び５０Ｂは、コイル対２２の出力信号に応じたアナログメイントルク信号Ｔｍａ及びアナログサブトルク信号Ｔｓａを算出し、メイン出力部５３及びサブ出力部５６は、アナログ信号線を介してこれらをＥＣＵ１５に出力する。
【００５０】
また、通信出力部５８は、アナログメイントルク信号Ｔｍａ及びアナログサブトルク信号Ｔｓａをデジタル化したメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓと、信号処理回路５０Ａ及び５０Ｂの診断情報Ｄｉａｇとを含むデジタル通信信号Ｓを、デジタル信号線を介してＥＣＵ１５に出力する。
このとき、トルク検出装置３０の何れにも異常が発生していない正常状態である場合には、アナログ信号線を介して出力されたアナログメイントルク信号Ｔｍａをデジタル化したメイントルク値Ｔｍｄが、最終的なトルク検出値Ｔとなる。そして、ＥＣＵ１５は、そのトルク検出値Ｔに基づいて操舵補助制御を行う。
【００５１】
この正常状態から、仮にトルク検出装置３０の信号処理回路５０Ａ，５０Ｂに異常が発生すると、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へ出力されるデジタル通信信号Ｓに、信号処理回路５０Ａ，５０Ｂに異常が発生していることを示す診断情報Ｄｉａｇが含まれる。そのため、ＥＣＵ１５の回路監視部１５ｋは、この診断情報Ｄｉａｇから信号処理回路５０Ａ，５０Ｂに異常が発生していることを認識することができる。したがって、この場合には、適切にフェールセーフモードに移行することができる。
このように、通信プロトコルに診断情報Ｄｉａｇを配置することで、ＥＣＵ１５側は信号処理回路５０Ａ，５０Ｂに異常が発生していることを容易且つ適切に認識することができる。
【００５２】
一方、信号処理回路５０Ａ，５０Ｂは正常に動作しているが、トルク検出装置３０からアナログトルク信号ＴｍａをＥＣＵ１５へ信号を送信するためのアナログ信号線に異常が発生している場合には、プルダウン抵抗Ｒ２によりアナログメイントルクＴｍａは略０Ｖとなる。そのため、ＡＤＣ１５ａでデジタル化したメイントルク値Ｔｍｄも略０Ｖとなる。したがって、ＥＣＵ１５は、トルク監視部１５ｅでアナログ信号異常であることを適切に判断することができる。
【００５３】
この場合、メイントルク値Ｔｍｄとサブトルク値Ｔｓｄとを用いた比較監視動作は正常に行うことができないが、デジタル通信信号Ｓに重畳したメイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｓとを用いた比較監視動作は継続することができる。したがって、アナログ信号異常が発生した場合であっても、信頼性の高い監視を維持することができる。また、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄに代えて、デジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍを最終的なトルク検出装置３０によるトルク検出値Ｔとして取得することができるので、適切に操舵補助制御を継続することができる。
【００５４】
これは、デジタル信号異常が発生した場合についても同様である。つまり、トルク検出装置３０からデジタル通信信号ＳをＥＣＵ１５へ信号を送信するためのデジタル信号線に異常が発生している場合、プルアップ抵抗Ｒ３によりデジタル通信信号Ｓが略５Ｖとなる。そのため、ＥＣＵ１５は、トルク監視部１５ｈでデジタル信号異常であることを適切に判断することができる。
【００５５】
この場合、デジタル通信信号Ｓに重畳したメイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｓとを用いた比較監視動作は正常に行うことができないが、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄとサブトルク値Ｔｓｄとを用いた比較監視動作は継続することができる。したがって、デジタル信号異常が発生した場合であっても、信頼性の高い監視を維持することができると共に、適切な操舵補助制御を継続することができる。
【００５６】
このように、トルク検出装置３０に異常が発生した場合には、どの部位に異常が発生しているのかを判別することができる。特に、トルク検出装置３０で検出したトルク信号がＥＣＵ１５に至るまでの間で異常が発生した場合でも、これを適切に検出することができると共に、トルクセンサとしての機能を継続させることができる。
すなわち、トルクセンサ回路にＡＤＣ５７を搭載し、アナログトルク信号をＡＤＣ５７でデジタル化して通信プロトコルに配列させ、一定周期でＥＣＵ１５へ出力する構成であるため、クロッキング診断信号を用いた場合と同様に、診断信号線の天絡、地絡、断線などをＥＣＵ側は容易に認識することができる。
【００５７】
また、通信プロトコルに診断情報Ｄｉａｇを配置することで、ＥＣＵ１５側はトルクセンサ回路内の状態をＥＣＵ１５に通知することができる。そのため、ＥＣＵ１５側では信頼性の高い監視が可能となる。
さらに、ＥＣＵ１５側では、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄ及びサブトルク値Ｔｓｄの２種の比較監視と、デジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓの２種の比較監視とを実施するので、信頼性の高い監視を維持しつつトルクセンサ機能を継続することができるトルクセンサシステムを実現することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５への出力を、アナログメイントルク信号Ｔｍａ及びデジタル通信信号Ｓの２種としたものである。
すなわち、第２の実施形態のトルク検出装置３０は、図２におけるサブ出力部５６を削除した構成を有する。
そして、ＥＣＵ１５は、図６に示すように、図５におけるプルアップ抵抗Ｒ２、ＡＤＣ１５ｂ、比較監視部１５ｃ及びトルク監視部１５ｅを削除し、比較監視部１５ｉ及びトルク監視部１５ｊに代えて比較監視部１５ｌ及びトルク監視部１５ｍを設けたものである。
【００５９】
比較監視部１５ｌは、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄと、デジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍとを比較監視すると共に、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄと、デジタル信号線からのサブトルク値Ｔｓとを比較監視し、これらの結果をトルク監視部１５ｍに出力する。
トルク監視部１５ｍは、各トルク信号の異常を監視する。例えば、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄとデジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍとが等しいか否か、アナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄとデジタル信号線からのサブトルク値Ｔｓとが正常なクロス特性となっているか否か等を監視することで、各トルク信号の異常を検出する。
【００６０】
以上の構成により、アナログ信号異常及びデジタル信号異常については、上述した第１の実施形態と同様に適切に検出することができる。また、デジタル信号線からの２種のトルク信号の比較監視を実施しているため、アナログ信号異常が発生した場合であっても、信頼性の高い監視を維持しつつトルク検出機能を継続させることができる。そして、デジタル信号線に異常が発生した場合には、ＥＣＵ１５はトルクセンサシステムの異常監視機能が喪失したことを認識し、フェールセーフモードに移行させることができる。
【００６１】
さらに、アナログサブトルク信号ＴｓａをＥＣＵ１５へ出力するためのアナログ信号線が不要となるので、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間の信号線を、上述した第１の実施形態の５本から４本へ削減することができる。これにより、アナログ信号線上に配しているノイズフィルタ関連素子を１線分削減することができるため、低コストに寄与できる。
【００６２】
また、バッテリ電圧の低下などにより主電源が一時的に低下した際に、トルク信号出力は継続出力することができ、且つ主電源電位の低下は通信信号線によってＥＣＵ１５側に通知することができる。
なお、上記第２の実施形態においては、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へ出力するアナログトルク信号として、アナログメイントルク信号Ｔｍａを用いているが、これに代えてアナログサブトルク信号ＴｓａをＥＣＵ１５へ出力するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記第２の実施形態においては、図７に示すように、デジタル通信信号Ｓに含まれるメイントルク値Ｔｍを比較監視に用いないようにすることもできる。この場合、図６における比較監視部１５ｇ及びトルク監視部１５ｈを削除し、デコーダ１５ｆに代えてデコーダ１５ｎを設け、比較監視部１５ｌ及びトルク監視部１５ｍに代えて比較監視部１５ｏ及びトルク監視部１５ｐを設けるようにする。
そして、比較監視部１５ｏで、デコーダ１５ｎから出力したサブトルク値Ｔｓとアナログ信号線からのメイントルク値Ｔｍｄとを比較監視し、その結果をトルク監視部１５ｐに出力する。トルク監視部１５ｐは、各トルク信号の異常を検出する。これにより、ＥＣＵ１５側での監視機能をシンプルにすることができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態は、上述した第１の実施形態において、トルク検出装置３０からアナログトルク信号を出力しないようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態のトルク検出装置３０は、図２におけるメイン出力部５３及びサブ出力部５６を削除した構成を有する。
そして、ＥＣＵ１５は、図８に示すように、図５におけるプルアップ抵抗Ｒ１、プルアップ抵抗Ｒ２、ＡＤＣ１５ａ、ＡＤＣ１５ｂ、比較監視部１５ｃ、トルク監視部１５ｅ、比較監視部１５ｉ及びトルク監視部１５ｊを削除し、トルク信号取得部１５ｄに代えてトルク信号取得部１５ｑを設けたものである。
トルク信号取得部１５ｑは、デジタル信号線からのメイントルク値Ｔｍを最終的なトルク検出装置３０のトルク検出値Ｔとして取得する。
【００６５】
以上の構成により、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５への出力信号をデジタル通信信号Ｓの１つのみとした省配線化構成とすることができる。このように、デジタル通信信号Ｓにメイントルク値Ｔｍ及びサブトルク値Ｔｓを重畳させることで、アナログトルク信号の出力がなくてもトルクセンサ機能を実現することができる。この場合、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間の信号線を３本まで削減することができる。
【００６６】
また、デジタル通信信号Ｓには診断情報Ｄｉａｇも重畳されているため、単純にアナログ信号線からメイントルク信号Ｔｍａ及びサブトルク信号Ｔｓａのみを出力する場合と比較して、ＥＣＵ１５はより広い範囲で監視確認を行うことができる。
さらに、ＥＣＵ１５へのアナログトルク信号の出力が不要となるため、このアナログトルク信号をデジタル化するためのＡＤ変換器（ＡＤＣ１５ａ及び１５ｂ）も不要となる。そのため、その分のコストを削減することができる。
【００６７】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
この第４の実施形態は、前述した第３の実施形態において、デジタル信号線を複数本設けるようにしたものである。
すなわち、第４の実施形態のトルク検出装置３０は、図２における通信出力部５８から、複数本（ここでは２本）のデジタル信号線を介してそれぞれデジタル通信信号ＳをＥＣＵ１５へ出力するようにした構成を有する。
図９は、トルク検出装置の構成を示すブロック図である。
この図９に示すように、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間には４本の通信信号線が設けられ、そのうち２本（通信１、通信１´）は、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へデジタル通信信号Ｓを出力する線となる。
【００６８】
以上の構成により、一方のデジタル信号線に断線等の異常が発生した場合であっても、他方のデジタル信号線を介してデジタル通信信号Ｓの出力が可能となるため、異常監視機能及びトルク検出機能を継続することができる。
したがって、上述した第３の実施形態では、デジタル信号線に異常が発生してデジタル通信信号ＳがＥＣＵ１５に対して正常に出力されない場合、トルクセンサ機能が停止してしまうのに対し、本実施形態では機能継続性を確保することができる。
【００６９】
（第５の実施形態）
次に第５の実施形態について説明する。
この第５の実施形態は、上述した第１の実施形態において、トルクセンサ回路を２系統有するようにしたものである。
すなわち、第５の実施形態のトルク検出装置は、図１０に示すようになる。このように、トルクセンサ回路を、第１系統のトルクセンサ回路１と第２系統のトルクセンサ回路２とで構成し、それぞれに対応するトルクセンサ部（トルクセンサ部１、トルクセンサ部２）を設ける。そして、トルクセンサ回路１からは、アナログ信号線によってアナログメイントルク信号Ｔｍａ（トルクメイン１）とアナログサブトルク信号Ｔｓａ（トルクサブ１）を出力すると共に、デジタル信号線によってデジタル通信信号Ｓ（通信１）を出力する。
【００７０】
また、トルクセンサ回路２からは、アナログ信号線によってアナログメイントルク信号Ｔｍａ（トルクメイン２）とアナログサブトルク信号Ｔｓａ（トルクサブ２）を出力すると共に、デジタル信号線によってデジタル通信信号Ｓ（通信２）を出力する。
以上の構成により、仮に一方のトルクセンサ部に異常が発生した場合であっても、他方のトルクセンサ部が正常に機能していればトルクセンサ機能を継続させることができる。
【００７１】
このように、トルクセンサ回路を２系統で構成することで、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間の信号線を１０本に増やす必要があるが、より高い信頼性でのトルクセンサ機能の継続が可能となる。
なお、上記第５の実施形態においては、第１の実施形態におけるトルクセンサ回路を２系統で構成する場合について説明したが、第２〜第４の実施形態におけるトルクセンサ回路をそれぞれ２系統で構成するようにしてもよい。
【００７２】
例えば、図６及び図７に示すトルクセンサ回路を２系統で構成した場合、図１１に示すように、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間の信号線は８本となる。また、図８に示すトルクセンサ回路を２系統で構成した場合、図１２に示すように、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間の信号線を６本となる。さらに、図９に示すトルクセンサ回路を２系統で構成した場合、図１３に示すように、トルク検出装置３０とＥＣＵ１５との間の信号線を８本となる。
【００７３】
何れの場合も、高い信頼性でのトルクセンサ機能の継続が可能となる。
さらに、上記第５の実施形態においては、トルクセンサ部を２系統のトルクセンサ回路にそれぞれ対応させて設ける場合（２センサ＋２検出回路）について説明したが、トルクセンサ部を２系統のトルクセンサ回路に対して１つのみ設けるようにしてもよい（１センサ＋２検出回路）。
【００７４】
例えば、図５に示すトルクセンサ回路を２系統（１センサ）で構成した場合、図１４に示すようになる。また、図６及び図７に示すトルクセンサ回路を２系統（１センサ）で構成すると図１５に示すようになり、図８に示すトルクセンサ回路を２系統（１センサ）で構成すると図１６に示すようになり、図９に示すトルクセンサ回路を２系統（１センサ）で構成すると図１７に示すようになる。
この場合、仮に一方のトルクセンサ回路に異常が発生した場合であっても、他方のトルクセンサ回路が正常に機能していればトルクセンサ機能を継続させることができる。したがって、この場合にも高い信頼性でのトルクセンサ機能の継続が可能となる。
【００７５】
（第６の実施形態）
次に第６の実施形態について説明する。
この第６の実施形態は、上述した第１の実施形態において、トルク信号（アナログメイントルク信号Ｔｍａ，アナログサブトルク信号Ｔｓａ）の誤差を補正する機能を設けるようにしたものである。
すなわち、第６の実施形態のトルク検出装置３０は、図１８に示すように、図５に示すトルク検出装置３０に補正機能部６０を追加した構成を有する。
【００７６】
補正機能部６０は、トルク信号の誤差を補正するための補正データを外部の制御回路から入力し書込む機能と、書込んだ補正データをもとに信号処理部５０Ａ，５０Ｂの演算回路定数を変更することで、トルク信号の誤差を補正する機能とを有する。
ここで、補正機能部６０による補正対象は、トルク信号のゼロ点のオフセットずれ、及びトルク信号のゲイン（傾き量）とする。すなわち、補正データとは、オフセット量補正値及び傾き量補正値である。
【００７７】
図１９は、補正機能部６０の具体的な構成を示すブロック図である。
この図１９に示すように、補正機能部６０は、補正データを書込み可能な一時記憶部としてのレジスタ６０ａ，６０ｂと、レジスタ６０ａ，６０ｂのデータを保存するための常時記憶部としてのメモリ６０ｃとを備える。レジスタ６０ａには、メイン信号用の補正データを書込み、レジスタ６０ｂには、サブ信号用の補正データを書込むようになっている。
【００７８】
また、ここでは、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へアナログサブトルク信号Ｔｓａを出力するための出力信号線（サブ信号出力端子）と、外部の制御回路（不図示）からトルク検出装置３０内の補正機能部６０へ補正データを入力するための入力信号線（データ書込み端子）とを兼用しており、これらは外部の制御回路によって切り替えられるようになっている。
【００７９】
補正機能部６０へ補正データを書込む際には、外部の制御回路からトルク検出装置３０へ、予め定められたパルス列をサブ信号出力端子とデータ書込み端子との兼用端子から入力する。すると、ＩＯ制御部６０ｄは、これを受けてサブ信号側の出力バッファを停止する。これにより、サブ信号出力端子はデータ書込み端子に切り替えられ、補正データの書込み可能状態となる。すると、外部の制御回路から入力された補正データは、入力制御部６０ｅを介してレジスタ６０ａ，６０ｂに書込まれる。また、レジスタ６０ａ，６０ｂに書込まれた補正データは、メモリ６０ｃに保存される。
【００８０】
なお、レジスタ６０ａ，６０ｂが補正用データ記憶部に対応し、ＩＯ制御部６０ｄが入出力切替部に対応している。
レジスタ６０ａ，６０ｂへ書込んだ補正データは、トルク信号の誤差の補正に用いられる。オフセット量補正値及び傾き量補正値は、検出したアナログトルク信号をＡＤ変換したデジタルトルク波形を、所望のトルク波形に一致させるための補正値である。補正の方法としては、例えば、アナログトルク信号（アナログメイントルク信号Ｔｍａ，アナログサブトルク信号Ｔｓａ）をＡＤ変換し、ＡＤ変換後のデジタルトルク値をオフセット量補正値及び傾き量補正値で補正する方法を用いる。具体的には、（補正前のＡＤ値）×（傾き量補正値）＋（オフセット量補正値）を補正後のデジタルトルク値とする。
【００８１】
なお、ここではデジタル処理を用いて補正する場合について説明したが、信号処理回路内での公知の手段でアナログ処理してもよい。例えば、オペアンプの入力抵抗やフィードバック抵抗をラダー抵抗で構成し、レジスタ６０ａ，６０ｂに書込んだ補正値に応じてラダー抵抗値を選択することもできる。
そして、次回電源が投入されたときには、メモリ６０ｃに記憶した補正データをレジスタ６０ａ，６０ｂへ転送し、上述した補正処理を行う。また、補正機能部６０は、初期診断機能を有する。メモリ６０ｃには、書込みデータを反転した反転データも併せて保存するようになっており、電源投入直後に、初期診断により２つのデータが全て異なっていることを確認したうえで、上述した補正処理を開始するものとする。
【００８２】
以上により、トルクセンサ信号の誤差を補正し、高精度なトルクセンサシステムを実現することができる。
また、アナログサブトルク信号線と補正データの書込み線とを兼用することで、トルク検出装置３０と接続する信号線の増加を抑制することができる。さらに、メイントルク信号の監視用であるサブ側に補正書込み機能を付加することで、メイン側の信号喪失リスクを低減し、メイン側の機能安全を確保することができる。
【００８３】
仮に、メイン側のトルク信号線とメモリ書込み信号線と兼用すると、常時稼動時にトルク信号線がメモリ書込み機能に切り替わってしまうリスクが生じる。例えば、トルク信号線にノイズが重畳した場合、トルク信号が突然“Ｈｉｇｈ”や“Ｌｏｗ”に固着してしまうおそれがある。本実施形態では、メインとして用いるトルク信号の喪失リスクを抑えることができるので、安定したトルク検出機能を実現することができる。
【００８４】
また、サブ信号線がノイズ等で書込みモードに推移してしまった場合でも、メイン信号との比較によって、ＥＣＵ１５側は異常を検出することが可能である。
なお、上記第６の実施形態においては、補正データの書込み機能をＥＣＵ１５に持たせることもできる。この場合、ＥＰＳを組み上げた最終工程での補正が可能であるため、トルクセンサのみではなく、ＥＰＳが組み立てられた際の誤差を含めた補正が可能となる。
また、上記第６の実施形態においては、上述した第５の実施形態のように、トルクセンサ回路を２系統有するシステムにも適用可能である。この場合、１組のセンサ部と２系統のトルクセンサ回路とを有するシステムであっても、２組のセンサ部と２系統のトルクセンサ回路とを有するシステムであっても適用可能である。
【００８５】
（第７の実施形態）
次に第７の実施形態について説明する。
この第７の実施形態は、上述した第２の実施形態において、トルク信号の誤差を補正する機能を設けるようにしたものである。
すなわち、第７の実施形態のトルク検出装置３０は、図２０に示すように、図６に示すトルク検出装置３０に補正機能部６０を追加した構成を有する。
ここで、補正機能部６０は、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へデジタル通信信号Ｓを出力するための出力信号線（通信出力端子）と、外部の制御回路（不図示）からトルク検出装置３０内の補正機能部６０へ補正データを入力するための入力信号線（データ書込み端子）とを兼用しており、これらは外部の制御回路によって切り替えられるようになっている。
【００８６】
すなわち、上述した第６の実施形態では、補正データ書込み線と共用するサブ信号線としてアナログサブトルク信号線を用いているのに対し、本実施形態では、補正データ書込み線と共用するサブ信号線としてデジタル通信信号線を用いる。そして、それ以外の構成は、上述した第６の実施形態における補正機能部６０と同様の構成を有する。
この場合にも、メイン側の信号喪失リスクを抑制しつつ、トルクセンサ信号の誤差を補正し、安定したトルク検出機能を実現することができる。
【００８７】
なお、ここでは、図６に示すトルク検出装置３０に補正機能部６０を追加する場合について説明したが、図７に示すトルク検出装置３０に補正機能部６０を追加し、デジタル通信信号Ｓの出力信号線と補正データの書込み信号線とを兼用するようにしてもよい。
さらに、図２１に示すように、図８に示す第３の実施形態におけるトルク検出装置３０に補正機能部６０を追加し、デジタル通信信号Ｓの出力信号線と補正データの書込み信号線とを兼用するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記第７の実施形態においては、上述した第５の実施形態のように、トルクセンサ回路を２系統有するシステムにも適用可能である。この場合、１組のセンサ部と２系統のトルクセンサ回路とを有するシステムであっても、２組のセンサ部と２系統のトルクセンサ回路とを有するシステムであっても適用可能である。
【００８９】
（第８の実施形態）
次に第８の実施形態について説明する。
この第８の実施形態は、上述した第１〜第７の実施形態において、デジタル通信信号Ｓを出力する通信出力部５８の異常を検出する機能を設けるようにしたものである。
以下、通信出力部５８のデータ出力部分の構成について具体的に説明する。
図２２は、通信出力部５８のデータ出力部分の構成を示すブロック図である。
通信出力部５８は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）８１を備える。ＭＵＸ８１には、通常時は“１”となる選択信号（InItSentSel）が入力されることで、通信出力部５８内で生成した診断信号（以下、診断信号Ｓ０という）がそのまま通信出力信号生成部８２に入力される。通信出力信号生成部８２は、入力された診断信号Ｓ０を１フレーム単位の通信用データ（診断信号Ｓ）として出力する。その通信用データは、出力端子（診断信号出力端子）８３からＥＣＵ１５へ出力されると共に、データ変換部８４に入力される。
【００９０】
データ変換部８４は、入力された通信用データを復号化するデコーダとしての機能と、シリアルデータからパラレルデータへ変換する機能とを有する。このデータ変換部８４は、通信出力信号生成部８２で変換した後の通信用データを、変換前の診断信号Ｓ０と同じデータ形式に戻す処理を行う。データ変換部８４の出力は、比較器８５に入力する。
【００９１】
比較器８５には、データ変換部８４の出力の他に、もとの診断信号Ｓ０が入力される。そして、比較器８５はこれらを比較し、その結果がラッチ回路８６でラッチされる。比較器８５からは、両者が等しい場合には“０”、異なる場合には“１”となる信号が出力される。ラッチ回路８６でラッチされた信号は、異常検知フラグ（SentFrameFlg）として所定のタイミングで出力される。
【００９２】
さらに、診断出力部５８Ａは、比較器８５そのものが正常に機能しているか否かを事前に確認する初期診断機能を設ける。ここでは、データ変換部８４から出力される信号をもとの診断信号Ｓ０とは異なる信号とし、これらを比較器８５に入力する。そして、両者の比較結果が異なる（異常診断される）ことを確認することで、比較器８５が正常に機能していると判断する。
【００９３】
具体的には、初期診断時には、ＭＵＸ８１に“０”となる選択信号（InItSentSel）が入力されて、診断信号Ｓ０の反転信号が通信出力信号生成部８２に入力される。この場合、データ変換部８４の出力信号ともとの診断信号Ｓ０とは異なる信号となるため、比較器８５が正常であれば、“１”となる異常検知フラグ（Se ntFrameFlg）が出力されることになる。これを確認することで、比較器８５が正常に動作していることを確認する。この初期診断は、例えば、電源が投入された直後（又はイグニッションスイッチ１８をオンした直後）、コントローラ１５側が操舵補助制御を開始する前に作動する。
【００９４】
なお、ここでは、初期診断に際し、比較器８５に診断用信号として、通信出力信号生成部８２に診断信号Ｓ０の反転信号を入力したときの出力信号を、データ変換部８４で診断信号Ｓ０と同じデータ形式に戻した信号とする場合について説明したが、比較器８５に互いに異なる信号を入力できればよく、診断用信号はこれに限定されない。
なお、通信出力部５８が異常診断部、診断信号生成部、診断信号出力部、出力異常検出部、診断結果出力部および初期診断部に対応している。ここで、ＭＵＸ８１が初期診断部に対応し、通信出力信号生成部８２が診断信号出力部に対応し、データ変換部８４及び比較器８５が出力異常検出部に対応し、ラッチ回路８６が診断結果出力部に対応している。
【００９５】
以上の構成により、電源が投入された直後、ＥＣＵ１５側が操舵補助制御を開始する前に、通信出力部５８は、ＭＵＸ８１に“０”となる選択信号（InItSentSel）を入力し、比較器８５そのものの初期診断を実施する。この初期診断中は、通信出力部５８から初期診断中であることを示す信号が出力されるため、ＥＣＵ１５は、通信出力信号生成部８２の初期診断中であることを認識する。すなわち、操舵補助制御を実施しない状態とする。
【００９６】
このように、トルク検出装置３０は、初期診断中の情報を出力するので、ＥＣＵ１５はその情報から、トルクセンサシステムが正常動作前でありメイントルク信号Ｔｍａの使用が不可であることを認識することができる。
初期診断の結果、各機能が正常であると診断されると、トルク検出装置３０のトルク出力機能が作動する。すると、信号処理回路５０Ａ及び５０Ｂは、コイル対２２の出力信号に応じたアナログメイントルク信号Ｔｍａ及びアナログサブトルク信号Ｔｓａを算出し、メイン出力部５３及びサブ出力部５６はこれらをＥＣＵ１５に出力する。これにより、適切に操舵補助制御を実施することができる。
【００９７】
この操舵補助制御の実施中は、通信出力部５８は信号処理回路５０Ａ及び５０Ｂの異常を診断する。そして、通信出力部５８はその異常診断結果をＥＣＵ１５へ出力する。ＥＣＵ１５は、通信出力部５８から受信した診断情報Ｓから、信号処理回路５０Ａ及び５０Ｂが正常であることを認識しているときは操舵補助制御を継続し、異常が発生していることを認識すると操舵補助制御を停止すべくフェールセーフモードに移行する。
【００９８】
ところで、一般に、データ通信を行う場合には通信信号にＣＲＣなどを含め、通信そのものの信頼性を監視するようにしている。しかしながら、通信データ生成部そのものに異常が発生しているか否かを監視していない場合、後段のＥＣＵでは通信データそのものが正しいのかを判断することができない。
【００９９】
これに対して、本実施形態では、通信出力信号生成部８２に入力する前の診断信号Ｓ０と、通信出力信号生成部８２で変換した後の通信用データを変換前の診断信号Ｓ０と同じデータ形式に戻したときの信号とを比較し、両者に差が生じているか否かを監視する。そして、両者に差が生じている場合には、通信出力信号生成部８２に異常が発生していると判断し、その情報をＥＣＵ１５へ伝達する。したがって、ＥＣＵ１５は、診断信号Ｓそのものが正しいのかを判断することができる。
【０１００】
このように、生成された通信用データそのものの信頼性を高めることができる。そのため、ＥＣＵ１５は、適切にトルク検出装置３０に異常が発生しているか否かを認識することができる。
また、通信出力信号生成部８２の異常を監視する比較器８５そのものが正常に動作しているかを確認する初期診断機能を設けるので、より信頼性の高い通信データ出力機能を実現することができる。
【０１０１】
なお、上記第６の実施形態においては、トルク検出装置３０をカスタムＩＣで構成することもできる。この場合、診断信号ＳはカスタムＩＣの診断信号出力端子から後段のＥＣＵ１５へ出力される。このとき、診断信号出力端子から出力した通信用データをカスタムＩＣ内に戻すフィードバック端子を設け、診断信号出力端子から出力する前の通信用データと、フィードバック端子からカスタムＩＣ内に戻した通信用データとを比較すれば、カスタムＩＣの出力端子系に発生している断線、天絡、地絡などの異常を検知することができる（端子異常検出部）。その診断信号出力端子の異常診断情報は、ＥＣＵ１５に対して出力することが好ましい。
【０１０２】
（第９の実施形態）
次に第９の実施形態について説明する。
この第９の実施形態は、上述した第１〜第８の実施形態において、励磁信号の異常を検出する機能を設けるようにしたものである。
以下、発振部６５の構成について具体的に説明する。
図２３は、発振部６５の具体的構成を示すブロック図である。
発振部６５は、コストダウンのためにカスタムＩＣを構成しているものとする。この発振部６５は、クロック信号を生成し出力するクロック信号生成部９１を備える。クロック信号生成部９１から出力したクロック信号は、同一構成を有する３つの励磁アンプ９２ａ〜９２ｃに入力され、各励磁アンプ９２ａ〜９２ｃからそれぞれ励磁信号（励磁用正弦波）が出力される。このように、発振部６５は、３つの励磁信号をそれぞれ同じ手法で生成する。
【０１０３】
これら３つの励磁信号は、２つ毎に比較回路９３ａ〜９３ｃによって比較される。すなわち、比較回路９３ａは、励磁アンプ９２ａが出力した励磁信号と、励磁アンプ９２ｂが出力した励磁信号とを比較する。また、比較回路９３ｂは、励磁アンプ９２ｂが出力した励磁信号と、励磁アンプ９２ｃが出力した励磁信号とを比較する。さらに、比較回路９３ｃは、励磁アンプ９２ａが出力した励磁信号と、励磁アンプ９２ｃが出力した励磁信号とを比較する。比較回路９３ａ〜９３ｃの比較結果は、後述する励磁信号選択回路９５に入力される。
【０１０４】
また、励磁アンプ９２ａから励磁信号を出力する信号線にはスイッチ９４ａが設けられ、励磁アンプ９２ｂから励磁信号を出力する信号線にはスイッチ９４ｂが設けられ、励磁アンプ９２ｃから励磁信号を出力する信号線にはスイッチ９４ｃが設けられている。これらスイッチ９４ａ〜９４ｃは励磁信号選択回路９５によってオン／オフが制御される。
励磁信号選択回路９５は、励磁アンプ９２ａ〜９２ｃの比較結果をもとに、３つの励磁信号のうち異常が発生している励磁信号を特定する。ここでは、３つの励磁信号のうち他の２つの励磁信号と一致しない励磁信号を特定し、これを異常が発生している励磁信号とする。そして、励磁信号選択回路９５は、その情報（Ａｍｐ＿ｄｅｔ）を励磁診断信号としてＥＣＵ１５へ出力する。
【０１０５】
また、励磁信号選択回路９５は、正常な励磁信号の１つを選択し、当該正常な励磁信号を出力する信号線に設けられたスイッチのみをオンするように、スイッチ９４ａ〜９４ｃを制御する。例えば、励磁アンプ９２ａが出力した励磁信号を選択した場合には、図２３に示すようにスイッチ９４ａのみがオンすることになる。
励磁信号選択回路９５によって選択された励磁信号は、アンプ９６を介してセンサ励磁信号として励磁信号端子９７から図２に示すブリッジ回路へ印加される。
【０１０６】
また、励磁信号端子９７から出力されたセンサ励磁信号は、フィードバック端子９８からカスタムＩＣ内に戻され、比較器９９によってアンプ９６が出力するセンサ励磁信号、即ち励磁信号端子９７から出力する前のセンサ励磁信号と比較される。そして、比較器９９の比較結果（端子＿ｄｅｔ）は、励磁診断信号としてＥＣＵ１５へ出力される。
さらに、発振部６５は、励磁信号の異常を検出する比較回路９３ａ〜９３ｃが正常に機能しているか否かを診断するための初期診断機能を有する。初期診断は、電源が投入された直後（又はイグニッションスイッチ１８をオンした直後）、ＥＣＵ１５側が操舵補助制御を開始する前に作動する。また、初期診断中は、初期診断中フラグを立てるなどにより、ＥＣＵ１５がトルクセンサ信号を使用できないようにする（操舵補助制御を実施できないようにする）。
【０１０７】
この初期診断では、異常信号発生部９０から励磁アンプ９２ｂ及び９２ｃに対して、クロック信号生成部９１からのクロック信号に代えて異常信号をそれぞれ入力することで、３つの励磁アンプ９２ａ〜９２ｃの出力信号が一致しない状態を生成する。ここで、上記異常信号とは、正常に機能している比較回路による比較結果が「不一致」となる（異常診断される）信号である。
【０１０８】
そして、異常信号発生部９０から励磁アンプ９２ｂ及び９２ｃに対して異常信号を入力したときに、比較回路９３ａ〜９３ｃが励磁信号を異常診断した場合、励磁信号選択回路９５は比較回路９３ａ〜９３ｃが正常に機能していると判断する。
ＥＣＵ１５は、発振部６５から励磁診断信号を受け取ると、その励磁診断信号に含まれる励磁アンプ９２ａ〜９２ｃの異常診断情報（Ａｍｐ＿ｄｅｔ）と、励磁信号端子９７の異常診断情報（端子＿ｄｅｔ）とを確認する。そして、Ａｍｐ＿ｄｅｔから正常な励磁アンプ９２ａ〜９２ｃが無いと判断するか、励磁信号端子９７が異常であると判断すると、操舵補助制御を実施しないようにする。
【０１０９】
なお、クロック信号生成部９１及び励磁アンプ９２ａ〜９２ｃが励磁信号生成部に対応し、比較回路９３ａ〜９３ｃが異常検出部に対応し、スイッチ９４ａ〜９４ｃ及び励磁信号選択回路９５が励磁信号選択部に対応している。さらに、比較器９９が励磁信号端子異常検出部に対応し、異常信号発生部９０が励磁信号初期診断部に対応している。
以上の構成により、電源が投入された直後、ＥＣＵ１５側が操舵補助制御を開始する前に、発振部６５は、異常信号発生部９０から異常信号を出力し、比較回路９３ａ〜９３ｃそのものの初期診断を実施する。この初期診断中は、発振部６５から初期診断中であることを示す信号が出力されるため、ＥＣＵ１５は、発振部６５の初期診断中であることを認識する。すなわち、操舵補助制御を実施しない状態とする。
【０１１０】
このように、トルク検出装置３０は、初期診断中の情報を出力するので、ＥＣＵ１５はその情報から、トルクセンサシステムが正常動作前でありメイントルク信号Ｔｍａの使用が不可であることを認識することができる。
初期診断の結果、各機能が正常であると診断されると、トルク検出装置３０のトルク出力機能が作動する。このとき、発振部６５の３つの励磁アンプ９２ａ〜９２ｃがすべて正常である場合には、３つの励磁アンプ９２ａ〜９２ｃから出力される３つの励磁信号がすべて一致する。そのため、励磁信号選択回路９５は、比較回路９３ａ〜９３ｃの比較結果をもとに励磁アンプ９２ａ〜９２ｃが正常であることを認識する。
【０１１１】
したがって、励磁信号選択回路９５は、例えば図２３に示すようにスイッチ９４ａのみをオンし、正常な励磁アンプ９２ａを用いてセンサ励磁信号を生成する。そして、これをブリッジ回路へ印加する。これにより、適切に操舵補助制御を実施することができる。
この状態から、励磁アンプ９２ａのみに異常が発生すると、励磁アンプ９２ａから出力した励磁信号と、励磁アンプ９２ｂ及び９２ｃから出力した励磁信号とが不一致となる。そのため、励磁信号選択回路９５は、比較回路９３ａ〜９３ｃの比較結果をもとに、励磁アンプ９２ａに異常が発生していることを検出する。すると、励磁信号選択回路９５は、例えばスイッチ９４ｂのみをオンし、正常な励磁アンプ９２ｂを用いてセンサ励磁信号を生成するように切り替える。このようにして、励磁機能を継続する。したがって、適切な操舵補助制御を継続することができる。
【０１１２】
このように、１つのクロック信号から同じ方法で励磁用正弦波を生成する機能（励磁アンプ）を３つ設け、カスタムＩＣの中に配置する。そして、その３つの励磁アンプ９２ａ〜９２ｃが出力する３つの信号の中から２つを選択する全ての組合せについて、当該２つの信号差を監視する比較処理を行う。
この比較処理により、断線系の異常のみではなく、周波数異常、デューティ異常、三角波、パルス波、サチュレートなどの励磁信号波形の歪や変形に関する異常も検出することができる。
【０１１３】
また、３つの励磁アンプ９２ａ〜９２ｃのうち何れか１つに異常が発生した場合には、異常が発生したことを適切に認識することができると共に、異常が発生した励磁アンプを特定することができる。したがって、正常な励磁アンプを選択して励磁を継続することが可能となり、信頼性の高い励磁機能を実現することができる。
さらに、カスタムＩＣの励磁信号端子９７から出力するセンサ励磁信号を、フィードバック端子９８からカスタムＩＣ内へ戻し、励磁信号端子９７から出力する前の励磁信号と比較する。したがって、カスタムＩＣの励磁出力端子系に断線、天絡、地絡などの異常が発生している場合には、これを検知することができる。
【０１１４】
また、励磁アンプ９２ａ〜９２ｃの異常診断情報や励磁信号端子９７の異常診断情報を含む励磁診断信号をＥＣＵ１５に対して出力するので、ＥＣＵ１５はその励磁診断信号からトルクセンサシステムに異常が発生しているか否かを判断することができる。そして、異常が発生している場合には、適切にフェールセーフモードに移行したり操舵補助制御を停止したりすることができる。そのため、異常が発生しているにもかかわらず、正常と判断してＥＣＵ１５側が通常の操舵補助制御を継続してしまうのを防止することができ、電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。
さらにまた、励磁アンプ９２ａ〜９２ｃの異常を監視する比較回路９３ａ〜９３ｃそのものが正常に動作しているかを確認する初期診断機能を設ける。したがって、より信頼性の高い励磁機能を実現することができる。
【０１１５】
（変形例）
なお、上記各実施形態においては、デジタル通信信号Ｓの通信を、ＳＥＮＴ通信を用いて構成する場合について説明したが、用途と目的に応じて適宜他の通信手段を用いることもできる。例えば、ＰＷＭ信号等を用いることもできる。
また、上記各実施形態においては、コイル式のトルクセンサを用いる場合について説明したが、２つのトルク信号を出力する例えば磁気感応式素子などを用いた構成を適用することもできる。
【産業上の利用の可能性】
【０１１６】
本発明に係るトルク検出装置によれば、デジタルトルク値とトルクセンサ回路の診断情報とを重畳したデジタル通信信号を出力するため、ＥＣＵに対して異常発生状況を適切に伝達することができると共に、トルク検出機能の継続性を向上させることができる。そのため、信頼性の高いトルクセンサシステムを構築することができ、有用である。
したがって、上記トルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置及び車両では、安定した操舵補助制御を行うことができ、有用である。
【符号の説明】
【０１１７】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１５…コントローラ、 １６…車速センサ、１７…バッテリ、１８…イグニッションスイッチ、２０…トルクセンサ、２２…コイル対、２２ａ，２２ｂ…コイル、３０…トルク検出装置、５１…メイン増幅・全波整流部、５２…メイン平滑部、５３…メイン出力部、５４…サブ増幅・全波整流部、５５…サブ平滑部、５６…サブ出力部、５７…ＡＤＣ、５８…通信出力部、５９…コネクタ、８１…ＭＵＸ、８２…通信出力信号生成部、８３…通信出力端子、８４…データ変換部、８５…比較器、８６…ラッチ回路、９０…異常信号発生部、９１…クロック信号生成部、９２ａ〜９２ｃ…励磁アンプ、９３ａ〜９３ｃ…比較回路、９４ａ〜９４ｃ…スイッチ、９５…励磁信号選択回路、９６…アンプ、９７…励磁信号端子、９８…フィードバック端子、９９…比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2014064856.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月8日(2015.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
この１フレーム単位の通信データが、順次通信出力部５８からデジタル信号線を介してＥＣＵ１５へ出力される。すなわち、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５へは、略一定周期でメイントルク値Ｔｍ、サブトルク値Ｔｓ及び診断情報Ｄｉａｇが出力される。
このように、トルク検出装置３０からＥＣＵ１５への出力を、アナログメイントルク信号Ｔｍａ、アナログサブトルク信号Ｔｓａ、デジタル通信信号Ｓの３種とする。また、デジタル通信信号Ｓには、メイントルク値Ｔｍとサブトルク値Ｔｓと診断情報Ｄｉａｇとを重畳する。
そして、ＥＣＵ１５は、トルク検出装置３０から入力した３種の信号に基づいて、トルク検出装置３０の異常を監視し、異常が発生している場合には、どの部位に異常が発生しているかを判別する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に生じるトルクに応じた信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、回転軸に生じるトルクを検出するトルクセンサ回路と、を備え、
前記トルクセンサ回路は、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号を検出する信号処理部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号を、デジタル値であるメイントルク値及びサブトルク値へ変換するＡＤ変換器と、
前記信号処理部の異常を監視する監視部と、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記監視部による異常診断結果を含む診断情報とを重畳させたデジタル通信信号を出力する通信出力部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号を出力するメイン出力部と、
前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、
前記トルクセンサ回路の外部へ前記デジタル通信信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
回転軸に生じるトルクに応じた信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、回転軸に生じるトルクを検出するトルクセンサ回路と、を備え、
前記トルクセンサ回路は、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号を検出する信号処理部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号を、デジタル値であるメイントルク値及びサブトルク値へ変換するＡＤ変換器と、
前記信号処理部の異常を監視する監視部と、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記監視部による異常診断結果を含む診断情報とを重畳させたデジタル通信信号を出力する通信出力部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログサブトルク信号を出力するサブ出力部と、
前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、
前記トルクセンサ回路の外部へ前記アナログサブトルク信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項３】
回転軸に生じるトルクに応じた信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、回転軸に生じるトルクを検出するトルクセンサ回路と、を備え、
前記トルクセンサ回路は、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号を検出する信号処理部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号を、デジタル値であるメイントルク値及びサブトルク値へ変換するＡＤ変換器と、
前記信号処理部の異常を監視する監視部と、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記監視部による異常診断結果を含む診断情報とを重畳させたデジタル通信信号を出力する通信出力部と、を備え、
前記通信出力部は、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記診断情報とを含む診断信号を生成する診断信号生成部と、
前記診断信号生成部で生成した診断信号のデータ形式を変換し、これを前記デジタル通信信号として出力する診断信号出力部と、
前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とを比較し、その比較結果が不一致であるとき前記診断信号出力部に異常が発生していると判断する出力異常検出部と、を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項４】
前記出力異常検出部による出力異常診断結果を出力する診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項３に記載のトルク検出装置。
【請求項５】
前記トルク検出回路によるトルク検出機能が作動する前に、前記出力異常検出部に比較対象である２つの信号に代えて、互いに異なる２つの診断用信号を入力し、前記出力異常検出部が入力信号に対して異常診断することをもって当該出力異常検出部が正常に動作していることを確認する初期診断部を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のトルク検出装置。
【請求項６】
前記診断用信号は、前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号の反転信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とであることを特徴とする請求項５に記載のトルク検出装置。
【請求項７】
前記診断信号出力部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの診断信号出力端子から出力した前記デジタル通信信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記診断信号出力端子から出力する前の前記デジタル通信信号と比較する端子異常検出部を備えることを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項８】
回転軸に生じるトルクに応じた信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、回転軸に生じるトルクを検出するトルクセンサ回路と、を備え、
前記トルクセンサ回路は、
前記センサ部が出力した信号に基づいて、アナログメイントルク信号及びアナログサブトルク信号を検出する信号処理部と、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号を、デジタル値であるメイントルク値及びサブトルク値へ変換するＡＤ変換器と、
前記信号処理部の異常を監視する監視部と、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記監視部による異常診断結果を含む診断情報とを重畳させたデジタル通信信号を出力する通信出力部と、を備え、
前記センサ部は、
回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、
前記検出コイルのそれぞれに直列接続された抵抗体とで成るブリッジ回路に供給する励磁信号を生成する、複数の同一構成の励磁信号生成部と、
前記複数の励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号のうち何れか１つを選択して、前記ブリッジ回路に供給する励磁信号選択部と、
前記複数の励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号を比較し、当該複数の励磁信号が不一致であるとき前記励磁信号に異常が発生していると判断する異常検出部と、を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項９】
前記複数の励磁信号生成部を少なくとも３つ備え、
前記異常検出部は、前記励磁信号生成部で生成した複数の励磁信号を２つずつ比較する複数の比較回路を有し、該比較回路による比較結果をもとに異常が発生している励磁信号を特定し、
前記励磁信号選択部は、前記異常検出部による励磁異常診断結果をもとに、正常な励磁信号を選択して前記ブリッジ回路に供給することを特徴とする請求項８に記載のトルク検出装置。
【請求項１０】
前記励磁信号生成部による励磁信号生成機能が作動する前に、前記異常検出部の前記比較回路に比較対象である２つの前記励磁信号に代えて、互いに異なる２つの励磁信号診断用信号を入力し、当該比較回路が入力信号に対して異常診断することをもって前記異常検出部が正常に動作していることを確認する励磁信号初期診断部を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載のトルク検出装置。
【請求項１１】
前記異常検出部は、励磁異常診断結果を出力する励磁診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１２】
前記センサ部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの励磁信号端子から前記ブリッジ回路へ出力した励磁信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記励磁信号端子から前記ブリッジ回路へ出力する前の励磁信号と比較する励磁信号端子異常検出部を備えることを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１３】
前記励磁信号端子異常検出部は、前記励磁信号端子の異常診断結果を出力する端子診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項１２に記載のトルク検出装置。
【請求項１４】
前記センサ部を２組有し、
前記トルクセンサ回路からなるトルク検出系統を、前記２組のセンサ部に対応させて２系統有することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１５】
前記センサ部を１組有し、
前記トルク検出回路からなるトルク検出系統を２系統有し、何れか一方のトルク検出系統を作動状態として前記トルクを検出することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１６】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号を出力するメイン出力部をさらに備えることを特徴とする請求項２、３及び８の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１７】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で検出した前記アナログサブトルク信号を出力するサブ出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１、３及び８の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項１８】
前記通信出力部は、
前記デジタル通信信号を、複数の通信信号線を介してそれぞれ出力することを特徴とする請求項３又は８に記載のトルク検出装置。
【請求項１９】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で検出した前記アナログメイントルク信号を出力するメイン出力部と、
前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、
前記トルクセンサ回路の外部へ前記デジタル通信信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることを特徴とする請求項３又は８に記載のトルク検出装置。
【請求項２０】
前記トルクセンサ回路は、
前記信号処理部で検出した前記アナログサブトルク信号を出力するサブ出力部と、
前記信号処理部で用いる演算回路定数を変更し前記アナログメイントルク信号及び前記アナログサブトルク信号の誤差を補正するための補正用データを書込み可能な補正用データ記憶部と、
前記トルクセンサ回路の外部へ前記アナログサブトルク信号を出力する出力端子を、前記トルクセンサ回路の外部から前記補正用データ記憶部に前記補正用データを書込むための入力端子に切り替える入出力切替部と、を備えることを特徴とする請求項３又は８に記載のトルク検出装置。
【請求項２１】
前記通信出力部は、
前記ＡＤ変換器で変換したメイントルク値及びサブトルク値と、前記診断情報とを含む診断信号を生成する診断信号生成部と、
前記診断信号生成部で生成した診断信号のデータ形式を変換し、これを前記デジタル通信信号として出力する診断信号出力部と、
前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とを比較し、その比較結果が不一致であるとき前記診断信号出力部に異常が発生していると判断する出力異常検出部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載のトルク検出装置。
【請求項２２】
前記出力異常検出部による出力異常診断結果を出力する診断結果出力部を備えることを特徴とする請求項２１に記載のトルク検出装置。
【請求項２３】
前記トルク検出回路によるトルク検出機能が作動する前に、前記出力異常検出部に比較対象である２つの信号に代えて、互いに異なる２つの診断用信号を入力し、前記出力異常検出部が入力信号に対して異常診断することをもって当該出力異常検出部が正常に動作していることを確認する初期診断部を備えることを特徴とする請求項２１又は２２に記載のトルク検出装置。
【請求項２４】
前記診断用信号は、前記診断信号生成部で生成した前記診断信号と、当該診断信号の反転信号を前記診断信号出力部で変換出力した前記デジタル通信信号を、変換前の前記診断信号と同じデータ形式へ戻した信号とであることを特徴とする請求項２３に記載のトルク検出装置。
【請求項２５】
前記診断信号出力部は、カスタムＩＣに内蔵されており、当該カスタムＩＣの診断信号出力端子から出力した前記デジタル通信信号を、前記カスタムＩＣのフィードバック端子から当該カスタムＩＣ内にフィードバックし、前記診断信号出力端子から出力する前の前記デジタル通信信号と比較する端子異常検出部を備えることを特徴とする請求項２１〜２４の何れか１項に記載のトルク検出装置。
【請求項２６】
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する前記請求項１〜２５の何れか１項に記載のトルク検出装置と、
少なくとも前記トルク検出装置で検出した操舵トルクに基づいて、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与すべく前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２７】
前記請求項２６に記載の電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする車両。
【国際調査報告】
2014064856.tif 000026
2014064856.tif 000027
2014064856.tif 000028
2014064856.tif 000029