(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、
互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、
前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、
互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、
前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、
を備え、
前記第１の増幅回路と電源電圧を受ける電源端子との間の部位または当該第１の増幅回路と基準電圧を受ける基準端子との間の部位には第１の抵抗が備えられ、かつ前記第２の増幅回路と前記電源端子との間の部位または当該第２の増幅回路と当該基準端子との間の部位の内当該第１の抵抗が備えられた部位と同じ部位には第２の抵抗が備えられているとともに、
前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路は、それぞれがプッシュプル回路である
ことを特徴とする相対角度検出装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、前記第１の信号の値と前記第２の信号の値とを加算した値が予め定められた範囲外の値である場合に異常と判断することを特徴とする請求項１に記載の相対角度検出装置。
【請求項３】
前記第１の出力手段および前記第２の出力手段は、前記２つの回転軸の相対回転角度に応じた電圧信号を出力するホール素子と、当該ホール素子が出力した電圧信号を増幅する電圧増幅回路と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の相対角度検出装置。
【請求項４】
同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、
互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、
前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、
互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、
前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、
を備え、
前記第１の増幅回路と電源電圧を受ける電源端子との間の部位または当該第１の増幅回路と基準電圧を受ける基準端子との間の部位には第１の抵抗が備えられ、かつ前記第２の増幅回路と前記電源端子との間の部位または当該第２の増幅回路と当該基準端子との間の部位の内当該第１の抵抗が備えられた部位と同じ部位には第２の抵抗が備えられているとともに、
前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路は、それぞれがプッシュプル回路であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置にトルクセンサ（相対角度検出装置）を備え、このトルクセンサの検出値に基づいて電動モータを制御する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のトルクセンサは、以下のように構成されている。すなわち、トルクセンサは、入力軸と出力軸とを同軸上に連結するトーションバー、入力軸の端部に取り付けられるリング状の磁石、出力軸の端部に取り付けられる一組の磁気ヨーク、及び磁気ヨークに生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２つの磁気センサを用いて多重化することにより、その信頼性の向上を図るとともに、互いに相反する出力特性とし、２つの出力電圧の合計値を監視することにより、磁気センサの故障を検出可能な構成とすることが考えられる。かかる場合、２つの磁気センサの出力値を伝達する信号線間に生じた短絡故障をも検出できる構成とすることが望ましい。
本発明は、信号線間に生じた短絡故障を検出することができる相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の増幅回路と電源電圧を受ける電源端子との間の部位または当該第１の増幅回路と基準電圧を受ける基準端子との間の部位には第１の抵抗が備えられ、かつ前記第２の増幅回路と前記電源端子との間の部位または当該第２の増幅回路と当該基準端子との間の部位の内当該第１の抵抗が備えられた部位と同じ部位には第２の抵抗が備えられているとともに、前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路は、それぞれがプッシュプル回路であることを特徴とする相対角度検出装置である。
【０００６】
ここで、前記異常検出手段は、前記第１の信号の値と前記第２の信号の値とを加算した値が予め定められた範囲外の値である場合に異常と判断するとよい。
また、前記第１の出力手段および前記第２の出力手段は、前記２つの回転軸の相対回転角度に応じた電圧信号を出力するホール素子と、当該ホール素子が出力した電圧信号を増幅する電圧増幅回路と、を有するとよい。
【０００７】
また、他の観点から捉えると、本発明は、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段と、互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第１の出力手段からの出力信号を増幅する第１の増幅回路と、前記相対回転角度に応じた信号であって前記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段と、互いに逆の動作をする回路が組み合わされ前記第２の出力手段からの出力信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１の増幅回路から出力される第１の信号および前記第２の増幅回路から出力される第２の信号に基づいて当該第１の信号または当該第２の信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の増幅回路と電源電圧を受ける電源端子との間の部位または当該第１の増幅回路と基準電圧を受ける基準端子との間の部位には第１の抵抗が備えられ、かつ前記第２の増幅回路と前記電源端子との間の部位または当該第２の増幅回路と当該基準端子との間の部位の内当該第１の抵抗が備えられた部位と同じ部位には第２の抵抗が備えられているとともに、前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路は、それぞれがプッシュプル回路であることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた信号を出力する複数の出力手段の出力値を伝達する信号線間に生じた短絡故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の外観図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図４】図３におけるIV部の拡大図である。
【図５】実施の形態に係るトルク検出装置の主要部品の概略構成図である。
【図６】トルク検出装置の後述する磁石とヨークとを、図３におけるVI方向から見た図である。
【図７】センサユニットの回路図である。
【図８】第１の電圧増幅部および第２の電圧増幅部からの出力電圧を示す図である。
【図９】センサユニットの第１の増幅回路が出力する第１の電圧信号および第２の増幅回路が出力する第２の電圧信号と、操舵トルクＴとの関係を示す図である。
【図１０】ステアリング装置のＥＣＵの概略構成図である。
【図１１】トルク検出装置の故障検出範囲を示す図である。
【図１２】信号線と信号線との間が短絡した場合の電流の流れを示す図である。（ａ）は、操舵トルクがプラスの場合の電流の流れを示し、（ｂ）は、操舵トルクがマイナスの場合の電流の流れを示している。
【図１３】（ａ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の増幅回路が出力する第１の電圧信号の第１の電圧と第２の増幅回路が出力する第２の電圧信号の第２の電圧とを示す図である。（ｂ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の電圧と第２の電圧とを合計した合計電圧を示す図である。
【図１４】他の実施例に係るセンサユニットの回路図である。
【図１５】信号線と信号線との間が短絡した場合の電流の流れを示す図である。（ａ）は、操舵トルクがプラスの場合の電流の流れを示し、（ｂ）は、操舵トルクがマイナスの場合の電流の流れを示している。
【図１６】（ａ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の増幅回路が出力する第１の電圧信号の第１の電圧と第２の増幅回路が出力する第２の電圧信号の第２の電圧とを示す図である。（ｂ）は、信号線と信号線との間が短絡した場合の、第１の電圧と第２の電圧とを合計した合計電圧を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の外観図である。図２は、電動パワーステアリング装置１００の概略構成図である。図３は、電動パワーステアリング装置１００の断面図である。なお、図２においては、後述するＥＣＵ１０のカバー１５を省略して示している。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置（以下、「ステアリング装置」と称す。）１００は、コラムアシスト式の装置である。ステアリング装置１００は、ステアリングホイール（図示せず）に連結されたステアリングシャフト１０１と、このステアリングシャフト１０１の回転半径方向の周囲を覆うステアリングコラム１０５と、を備えている。
【００１１】
また、ステアリング装置１００は、後述するウォームホイール１５０およびウォームギヤ１６１を収納するギヤボックス１１０と、ステアリングコラム１０５およびギヤボックス１１０を、乗り物の本体フレームに直接的または間接的に固定するブラケット１０６と、を備えている。
また、ステアリング装置１００は、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする力を付与する電動モータ１６０と、電動モータ１６０の作動を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する場合もある。）１０と、運転者の操舵トルクＴを検出するトルク検出装置２０と、を備えている。
【００１２】
ステアリングシャフト１０１は、上端がステアリングホイール（図示せず）に連結される第１の回転軸１２０と、この第１の回転軸１２０とトーションバー１４０を介して同軸的に連結された第２の回転軸１３０とを有している。第２の回転軸１３０には、例えば圧入などによりウォームホイール１５０が固定されている。このウォームホイール１５０は、ギヤボックス１１０に固定された電動モータ１６０の出力軸に連結されたウォームギヤ１６１と噛み合っている。
【００１３】
ギヤボックス１１０は、第１の回転軸１２０を回転可能に支持する第１部材１１１と、第２の回転軸１３０を回転可能に支持するとともに第１部材１１１に例えばボルトなどにより結合される第２部材１１２と、を有している。第１部材１１１は、電動モータ１６０を取り付ける部位であるモータ取付部１１１ａと、ＥＣＵ１０を取り付ける部位であるＥＣＵ取付部１１１ｂと、を有している。
【００１４】
以上のように構成されたステアリング装置１００においては、トルク検出装置２０が、第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に基づいて操舵トルクＴを検出し、ＥＣＵ１０が、検出された操舵トルクＴに基づいて電動モータ１６０の駆動を制御し、その回転駆動力をウォームギヤ１６１、ウォームホイール１５０を介して第２の回転軸１３０に伝達する。これにより、電動モータ１６０の発生トルクが、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする。
【００１５】
次に、トルク検出装置２０について詳述する。
図４は、図３におけるIV部の拡大図である。図５は、実施の形態に係るトルク検出装置２０の主要部品の概略構成図である。図６は、トルク検出装置２０の後述する磁石２１とヨーク３０とを、図３におけるVI方向から見た図である。なお、図６においては、後述するヨーク保持部材３３は省略している。
【００１６】
トルク検出装置２０は、第１の回転軸１２０に取り付けられる硬磁性体の一例としての磁石２１と、磁石２１が形成する磁界内に配置され、磁石２１とともに磁気回路を形成する軟磁性体の一例としてのヨーク３０とを有している。また、トルク検出装置２０は、磁石２１を保持する磁石保持部材２２と、ヨーク３０を保持するヨーク保持部材３３とを有している。
また、トルク検出装置２０は、磁石２１およびヨーク３０にて形成される磁気回路中の磁束密度を検出する磁気センサ４０を有し、この磁気センサ４０からの出力値に基づいて第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に応じた出力信号を出力するセンサユニット５０を有している。
【００１７】
磁石２１は、円筒状であり、図５に示すように、第１の回転軸１２０の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに周方向に着磁されている。この磁石２１は、円筒状の磁石保持部材２２を介して第１の回転軸１２０に取り付けられている。つまり、磁石２１が磁石保持部材２２に固定されており、磁石保持部材２２が第１の回転軸１２０に固定されている。そして、磁石２１は第１の回転軸１２０とともに回転する。
【００１８】
ヨーク３０は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２と、を有している。
第１のヨーク３１は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第１の円環部３１ａと、この第１の円環部３１ａから第１の回転軸１２０の軸方向（以下、単に「軸方向」と称する場合もある。）に伸びるように形成された複数の第１の突起部３１ｂとを有している。
第２のヨーク３２は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第２の円環部３２ａと、この第２の円環部３２ａから軸方向に伸びるように形成された複数の第２の突起部３２ｂとを有している。
【００１９】
第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。つまり、磁石２１のＮ極およびＳ極がそれぞれ例えば１２個である場合には、第１の突起部３１ｂも１２個形成されており、第２の突起部３２ｂも１２個形成されている。そして、この第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂは、第１の回転軸１２０の回転半径方向においては、図４，図６に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されている。また、その第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂの磁石２１と対向する面は、第１の回転軸１２０の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。第１の突起部３１ｂと第２の突起部３２ｂとは、第１の回転軸１２０の周方向に交互に配置されている。
【００２０】
そして、本実施の形態に係るトルク検出装置２０においては、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない状態、つまりトーションバー１４０に捩れが生じていない中立状態のときに、図６に示すように、第１の回転軸１２０の周方向において、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。
【００２１】
第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、中立状態のときに、第１の回転軸１２０の周方向において、図６に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＳ極とＮ極との境界線と第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第２の突起部３２ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する磁極とは異なる極性の磁極に対向する。
【００２２】
ヨーク保持部材３３は、第２の回転軸１３０の軸方向に伸びる薄肉円筒状の軸方向部位３４と、軸方向部位３４から第２の回転軸１３０の回転半径方向に伸びる円板状の半径方向部位３５とを有する。そして、ヨーク保持部材３３の軸方向部位３４が第２の回転軸１３０に圧入、溶接、カシメあるいはねじ止めされることにより、軸方向部位３４が第２の回転軸１３０に固定されている。これにより、ヨーク３０は、第２の回転軸１３０に固定される。
【００２３】
図７は、センサユニット５０の回路図である。
センサユニット５０の磁気センサ４０は、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａとの間に配置されて、第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電圧信号に変換して出力する２つのセンサである第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とを有している。磁気センサ４０としては、ホール素子、磁気抵抗素子であることを例示することができる。第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは、同じ値の電圧信号を出力する。
【００２４】
また、センサユニット５０は、第１の磁気センサ４１からの出力電圧を増幅する第１の電圧増幅部４３と、第２の磁気センサ４２からの出力電圧を増幅する第２の電圧増幅部４４と、第１の電圧増幅部４３からの出力電圧を増幅する第１の増幅回路４５と、第２の電圧増幅部４４からの出力電圧を増幅する第２の増幅回路４６とを有している。また、センサユニット５０は、第１の増幅回路４５と電源電圧を受ける電源端子５０ｃとの間に設けられた第１の抵抗４７と、第２の増幅回路４６と電源電圧を受ける電源端子５０ｃとの間に設けられた第２の抵抗４８とを有している。
【００２５】
また、センサユニット５０は、上述した磁気センサ４０、第１の電圧増幅部４３、第２の電圧増幅部４４、第１の増幅回路４５、第２の増幅回路４６、第１の抵抗４７および第２の抵抗４８が実装される基板５１（図３参照）を有している。この基板５１には、センサユニット５０とＥＣＵ１０とを接続する４本の信号線５２が接続されている。４本の信号線５２の他端は、ＥＣＵ１０の後述する制御基板１２に接続されている。そして、基板５１に設けられた接続端子５０ａに接続された４本の内の１本の信号線５２ａを介して、第１の増幅回路４５からの出力信号が、基板５１に設けられた接続端子５０ｂに接続された４本の内の１本の信号線５２ｂを介して、第２の増幅回路４６からの出力信号がＥＣＵ１０に伝達される。また、センサユニット５０は、４本の内の１本の信号線５２ｃを介して、電源端子５０ｃに電源電圧が、他の信号線５２ｄを介して、ＧＮＤ端子５０ｄにＧＮＤ電圧が供給される。
【００２６】
図８は、第１の電圧増幅部４３および第２の電圧増幅部４４からの出力電圧を示す図である。
第１の電圧増幅部４３および第２の電圧増幅部４４は、周知の電圧増幅回路であり、互いに相反する電圧信号を出力する。すなわち、第１の電圧増幅部４３は、第１の磁気センサ４１からの出力電圧が大きくなるのに従って大きくなる電圧を出力するのに対して、第２の電圧増幅部４４は、第２の磁気センサ４２からの出力電圧が大きくなるのに従って小さくなる電圧を出力する。
第１の増幅回路４５および第２の増幅回路４６は、それぞれ、互いに逆の動作をする回路を組み合わせて一体とし、出力を得るようにした回路であり、プッシュプル回路であることを例示することができる。
【００２７】
図９は、センサユニット５０の第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２と、操舵トルクＴとの関係を示す図である。
図９においては、横軸に操舵トルクＴ、縦軸に第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２を示している。横軸は、操舵トルクＴが零の状態、言い換えれば、トーションバー１４０の捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクＴをマイナスとしている。
【００２８】
以上のように構成されたセンサユニット５０は、図９に示すように、第１の電圧信号Ｔ１が示す第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｔ２が示す第２の電圧Ｖ２が、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏとの間で変化するように出力する。
図９の実線で示すように、第１の電圧信号Ｔ１は、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加（トーションバー１４０の右方向への回転量が増加）するのに伴って電圧が上昇する特性を有する。すなわち、ステアリングホイールが右方向に回転すると第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１が上昇する。他方、図９の破線で示すように、第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧信号Ｔ１と相反する出力特性（逆の出力特性、負の相関関係）を有し、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加するのに伴って電圧が低下する特性を有する。すなわち、ステアリングホイールが右方向に回転すると第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が低下する。
【００２９】
そして、中点では第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とが等しい電圧(以下、「中点電圧Ｖｃ」と称する場合がある)となるように構成されている。中点電圧Ｖｃは、例えば、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの中間の電圧（Ｖｃ＝（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）／２)である。
さらに、操舵トルクＴの変化に対する第１の電圧信号Ｔ１の変化の割合と第２の電圧信号Ｔ２の変化の割合(絶対値)は等しく、同じ操舵トルクＴを示す第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２を合計した合計電圧が常に予め定められた所定電圧（２Ｖｃ）となる特性を有する。
【００３０】
次に、ＥＣＵ１０について詳述する。
図１０は、ステアリング装置１００のＥＣＵ１０の概略構成図である。
ＥＣＵ１０には、上述したトルク検出装置２０からの出力信号、車速センサ（不図示）にて検出された車速が出力信号に変換された車速信号ｖ、電動モータ１６０の回転速度が出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓなどが入力される。
そして、ＥＣＵ１０は、トルク検出装置２０からの出力信号をトルク信号Ｔｄに変換する変換部２１０と、変換部２１０から出力されたトルク信号Ｔｄに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１６０が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部２２０と、目標電流算出部２２０が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部２３０とを有している。
また、ＥＣＵ１０は、トルク検出装置２０からの出力信号を基にトルク検出装置２０に故障が生じているか否かを診断する故障診断部２４０を備えている。故障診断部２４０については後で詳述する。
【００３１】
変換部２１０は、トルク検出装置２０から出力された第１の電圧信号Ｔ１および第２の電圧信号Ｔ２からトルク検出装置２０に異常が生じていない場合には、第１の電圧信号Ｔ１を操舵トルクＴに応じたデジタル信号であるトルク信号Ｔｄに変換するとともに、変換したトルク信号Ｔｄを、目標電流算出部２２０へ向けて出力する。
【００３２】
目標電流算出部２２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部（不図示）と、電動モータ１６０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部（不図示）と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部（不図示）とを備えている。また、目標電流算出部２２０は、ベース電流算出部、イナーシャ補償電流算出部、ダンパー補償電流算出部などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部（不図示）と、トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部（不図示）を備えている。そして、目標電流算出部２２０は、変換部２１０から出力されたトルク信号Ｔｄに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１６０が供給するのに必要となる目標電流を算出する。
【００３３】
制御部２３０は、電動モータ１６０の作動を制御するモータ駆動制御部（不図示）と、電動モータ１６０を駆動させるモータ駆動部（不図示）と、電動モータ１６０に実際に流れる実電流Ｉｍ（不図示）を検出するモータ電流検出部（不図示）とを有している。
モータ駆動制御部は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流と、モータ電流検出部にて検出された電動モータ１６０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部（不図示）と、電動モータ１６０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部（不図示）とを有している。
【００３４】
モータ駆動部は、所謂インバータであり、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）（不図示）を備え、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１６０の駆動を制御する。
モータ電流検出部は、モータ駆動部に接続されたシャント抵抗（不図示）の両端に生じる電圧から電動モータ１６０に流れる実電流Ｉｍの値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓ（不図示）に変換して出力する。
【００３５】
上述したＥＣＵ１０の変換部２１０、目標電流算出部２２０、制御部２３０および故障診断部２４０は、電子部品が実装されたＥＣＵ用基板１１（図２、図３参照）にて構成される。ＥＣＵ用基板１１は、変換部２１０、故障診断部２４０、目標電流算出部２２０、モータ駆動制御部、モータ電流検出部などを構成する、マイクロコンピュータやその周辺機器が実装された制御基板１２（図２参照）と、モータ駆動部を構成する、電動モータ１６０を駆動制御するトランジスタなどが実装されたパワー基板１３（図２参照）と、を備えている。制御基板１２には、トルク検出装置２０のセンサユニット５０との接続線である上述した信号線５２が挿入される挿入孔１２ａ（図２参照）が形成されている。パワー基板１３には、電動モータ１６０に挿入されて電動モータ１６０の巻き線端子（不図示）に電気的に接続されるモータ端子１８が取り付けられている。
【００３６】
また、ＥＣＵ１０は、制御基板１２をギヤボックス１１０の第１部材１１１に取り付けるためのフレーム１４（図２参照）と、制御基板１２、パワー基板１３およびフレーム１４などを覆うカバー１５（図１参照）と、を備えている。
フレーム１４は、絶縁性樹脂によりインサート成形され、複数の導電線からなる配線パターンを有し、制御基板１２とパワー基板１３とを電気的に接続する。このフレーム１４には、自動車などの乗り物に搭載されるバッテリや、この乗り物に搭載される各種の機器とのネットワーク（ＣＡＮ）などに接続するための接続コネクタ１６が取り付けられている（図１，図２参照）。
【００３７】
次に、故障診断部２４０について説明する。
図１１は、トルク検出装置２０の故障検出範囲を示す図である。
センサユニット５０の回路などに固着故障が発生すると、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が、出力上限値や出力下限値に固着する。また、センサユニット５０に発生する信号異常故障には、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１が正常値より高い電圧で変化する故障と、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１が正常値より低い電圧で変化する故障と、第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化する故障と、第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化する故障とがある。
【００３８】
トルク検出装置２０が正常に作動している場合、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔは、常に所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）になる（図１１の実線参照）。
これに対して、センサユニット５０の回路などに固着故障が発生して、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２が出力上限値に固着したり、信号異常故障が発生して、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化したりすると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも高くなる。他方、センサユニット５０の回路などに固着故障が発生して、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２が出力下限値に固着したり、信号異常故障が発生して、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化したりすると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも低くなる。
【００３９】
それゆえ、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔが、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）と異なる値である場合にトルク検出装置２０に故障が発生したと判断することができる。そこで、センサユニット５０に生じる誤差や脈動等による合計電圧Ｖｔの変動を考慮して、図１１に示すように、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より高い上限基準値ＶＨ以上の領域と、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より低い下限基準値ＶＬ以下の領域を故障検出範囲とする。そして、故障診断部２４０は、合計電圧Ｖｔが故障検出範囲内となった場合に、トルク検出装置２０に故障が発生したと判断する。
【００４０】
このようにして、故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２に基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定する。そして、故障診断部２４０は、トルク検出装置２０に故障が発生していると判定した場合には、目標電流算出部２２０に対してその旨の信号を出力する。目標電流算出部２２０は、トルク検出装置２０に故障が発生している旨の信号を取得した場合には電動モータ１６０に供給する目標電流を零とする。また、故障診断部２４０は、トルク検出装置２０に故障が発生していると判定した場合には、自動車に備えられて使用者にトルク検出装置２０に故障が生じていることを報知するためにウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させるとよい。
【００４１】
また、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、センサユニット５０が図７に示した構成であることから、第１の増幅回路４５の上流側の部位と第２の増幅回路４６の上流側の部位、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合にも故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能になっている。
【００４２】
例として、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合として、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合を考える。
図１２は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の電流の流れを示す図である。（ａ）は、操舵トルクＴがプラスの場合の電流の流れを示し、（ｂ）は、操舵トルクＴがマイナスの場合の電流の流れを示している。図１３（ａ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを示す図である。図１３（ｂ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔを示す図である。
【００４３】
操舵トルクＴがプラスの場合、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ（電源端子側の回路）が作動するとともに、第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタ（ＧＮＤ端子側の回路）が作動する。それゆえ、図１２（ａ）に示すように、第１の増幅回路４５と電源端子５０ｃとの間に設けられた第１の抵抗４７、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ、短絡部位および第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタに電流が流れる。ゆえに、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１３（ａ）に示す通り、正常時に第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２と等しくなる。
【００４４】
操舵トルクＴがマイナスの場合、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ（電源端子側の回路）が作動するとともに、第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタ（ＧＮＤ端子側の回路）が作動する。それゆえ、図１２（ｂ）に示すように、第２の増幅回路４６と電源端子５０ｃとの間に設けられた第２の抵抗４８、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ、短絡部位および第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタに電流が流れる。ゆえに、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１３（ａ）に示す通り、正常時に第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と等しくなる。
【００４５】
それゆえ、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２を２倍した値となり、図１３（ｂ）に示す通りとなる。かかる場合、合計電圧Ｖｔは、故障検出範囲内となるため、故障診断部２４０が、トルク検出装置２０に故障が発生したと判断する。
このように、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、センサユニット５０内に短絡が生じた場合、および信号線５２間に短絡が生じた場合にも、故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能である。
【００４６】
また、本実施の形態に係るセンサユニット５０においては、第１の増幅回路４５と電源端子５０ｃとの間に第１の抵抗４７を設け、第２の増幅回路４６と電源端子５０ｃとの間に第２の抵抗４８を設ける構成であり、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線上に抵抗を配置しているのではない。それゆえ、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線のインピーダンスが大きくならないため、ノイズの影響を受け難い。
【００４７】
図１４は、他の実施例に係るセンサユニット５０の回路図である。
他の実施例に係るセンサユニット５０は、第１の抵抗４７および第２の抵抗４８が接続されている部位が、図７に回路図を示したセンサユニット５０とは異なる。その他は同じであるので、以下では異なる点についてのみ説明する。
他の実施例に係るセンサユニット５０においては、第１の抵抗４７が、第１の増幅回路４５とＧＮＤ電圧を受けるＧＮＤ端子５０ｄとの間に設けられており、第２の抵抗４８が、第２の増幅回路４６とＧＮＤ端子５０ｄとの間に設けられている。
【００４８】
このように構成された他の実施例に係るセンサユニット５０を有するステアリング装置１００においても、第１の増幅回路４５の上流側の部位と第２の増幅回路４６の上流側の部位、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合にも故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能になっている。
【００４９】
例として、第１の増幅回路４５の下流側の部位と第２の増幅回路４６の下流側の部位との間が短絡した場合として、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合を考える。
図１５は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の電流の流れを示す図である。（ａ）は、操舵トルクＴがプラスの場合の電流の流れを示し、（ｂ）は、操舵トルクＴがマイナスの場合の電流の流れを示している。図１６（ａ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とを示す図である。図１６（ｂ）は、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合の、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔを示す図である。
【００５０】
操舵トルクＴがプラスの場合、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ（電源端子側の回路）が作動するとともに、第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタ（ＧＮＤ端子側の回路）が作動する。それゆえ、図１５（ａ）に示すように、第１の増幅回路４５のハイサイドのトランジスタ、短絡部位、第２の増幅回路４６のローサイドのトランジスタおよび第２の増幅回路４６とＧＮＤ端子５０ｄとの間に設けられた第２の抵抗４８に電流が流れる。ゆえに、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１６（ａ）に示す通り、正常時に第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と等しくなる。
【００５１】
操舵トルクＴがマイナスの場合、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ（電源端子側の回路）が作動するとともに、第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタ（ＧＮＤ端子側の回路）が作動する。それゆえ、図１５（ｂ）に示すように、第２の増幅回路４６のハイサイドのトランジスタ、短絡部位、第１の増幅回路４５のローサイドのトランジスタおよび第１の増幅回路４５とＧＮＤ端子５０ｄとの間に設けられた第１の抵抗４７に電流が流れる。ゆえに、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１および第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２とは等しく、図１６（ａ）に示す通り、正常時に第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２と等しくなる。
【００５２】
それゆえ、信号線５２ａと信号線５２ｂとの間が短絡した場合、第１の増幅回路４５が出力する第１の電圧信号Ｔ１の第１の電圧Ｖ１と第２の増幅回路４６が出力する第２の電圧信号Ｔ２の第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは、第１の電圧Ｖ１または第２の電圧Ｖ２を２倍した値となり、図１６（ｂ）に示す通りとなる。かかる場合、合計電圧Ｖｔは、故障検出範囲内となるため、故障診断部２４０が、トルク検出装置２０に故障が発生したと判断する。
このように、他の実施例に係るセンサユニット５０を有するステアリング装置１００においては、センサユニット５０内に短絡が生じた場合、および信号線５２間に短絡が生じた場合にも、故障診断部２４０は、第１の電圧信号Ｔ１と第２の電圧信号Ｔ２とに基づいてトルク検出装置２０に故障が発生していると判定することが可能である。
【００５３】
また、他の実施例に係るセンサユニット５０においては、第１の増幅回路４５とＧＮＤ端子５０ｄとの間に第１の抵抗４７を設け、第２の増幅回路４６とＧＮＤ端子５０ｄとの間に第２の抵抗４８を設ける構成であり、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線上に抵抗を配置しているのではない。それゆえ、磁気センサ４０の出力信号が伝送される信号線のインピーダンスが大きくならないため、ノイズの影響を受け難い。
【００５４】
なお、図７および図１４示したセンサユニット５０においては、第１の回転軸１２０と第２の回転軸１３０との相対回転角度に応じた信号を出力する第１の出力手段として、第１の磁気センサ４１および第１の電圧増幅部４３を備え、相対回転角度に応じた信号であって上記第１の出力手段とは相反する特性の信号を出力する第２の出力手段として、第２の磁気センサ４２および第２の電圧増幅部４４を備えている。そして、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは同じ値の電圧信号を出力し、第１の電圧増幅部４３および第２の電圧増幅部４４が互いに相反する電圧信号を出力する。しかしながら、かかる態様に限定されない。例えば、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とが、第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間の磁束密度が同じであるとしても互いに相反する電圧信号を出力し、第１の電圧増幅部４３と第２の電圧増幅部４４とは同じ電圧増幅回路であってもよい。
【００５５】
また、図７および図１４示したセンサユニット５０において、少なくとも第１の磁気センサ４１としてのホール素子と、第１の電圧増幅部４３と、第１の増幅回路４５と、第１の抵抗４７とを含んでホールＩＣを構成し、第２の磁気センサ４２としてのホール素子と、第２の電圧増幅部４４と、第２の増幅回路４６と、第２の抵抗４８とを含んでホールＩＣを構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０…ＥＣＵ、２０…トルク検出装置、２１…磁石、３０…ヨーク、４０…磁気センサ、４１…第１の磁気センサ、４２…第２の磁気センサ、４３…第１の電圧増幅部、４４…第２の電圧増幅部、４５…第１の増幅回路、４６…第２の増幅回路、４７…第１の抵抗、４８…第２の抵抗、５０…センサユニット、１００…電動パワーステアリング装置
【図１】
0005883706.tif 000002
【図２】
0005883706.tif 000003
【図３】
0005883706.tif 000004
【図４】
0005883706.tif 000005
【図５】
0005883706.tif 000006
【図６】
0005883706.tif 000007
【図７】
0005883706.tif 000008
【図８】
0005883706.tif 000009
【図９】
0005883706.tif 000010
【図１０】
0005883706.tif 000011
【図１１】
0005883706.tif 000012
【図１２】
0005883706.tif 000013
【図１３】
0005883706.tif 000014
【図１４】
0005883706.tif 000015
【図１５】
0005883706.tif 000016
【図１６】
0005883706.tif 000017