(57)【要約】【課題】操舵角を高い精度で検出することができる、角度検出装置、相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両を提供すること。【解決手段】回転軸と、平面視で円形の外周面を有し、外周面の周方向に沿って異なる磁極が交互に配置され、それぞれの磁極のピッチが同じであり、回転軸に固定され、且つ、回転軸と同軸に固定された第１多極磁石と、磁極に対向して配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、を備え、回転軸から第１磁気センサ及び第２磁気センサに引いた線分が成す角度は、第１多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であり、第１磁気センサは、第１多極磁石に対する１磁極対分の回転で、１周期の信号を出力し、第２磁気センサは、第１多極磁石に対する１磁極分の回転で、１周期の信号を出力する。【選択図】図１１
2018096782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
平面視で円形の外周面を有し、前記外周面の周方向に沿って異なる磁極が交互に配置され、それぞれの前記磁極のピッチが同じであり、前記回転軸に固定され、且つ、該回転軸と同軸に固定された第１多極磁石と、
前記磁極に対向して配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、を備え、
前記回転軸から前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサに引いた線分が成す角度は、前記第１多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であり、
前記第１磁気センサは、前記第１多極磁石に対する１磁極対分の回転で、１周期の信号を出力し、
前記第２磁気センサは、前記第１多極磁石に対する１磁極分の回転で、１周期の信号を出力することを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
異常検出部と、
角度演算部と、を備え、
前記異常検出部は、前記第１磁気センサの信号と前記第２磁気センサの信号とを比較して、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、
前記角度演算部は、前記第１磁気センサの信号に基づいて前記第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、算出した前記磁極の情報及び前記第２磁気センサの信号に基づいて前記第１多極磁石の回転角度である第１角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記磁極に対向して配置された第３磁気センサを備え、
前記第３磁気センサは、前記第１多極磁石に対する１磁極分の回転で１周期の信号を出力し、
前記回転軸から前記第１磁気センサ及び前記第３磁気センサに引いた線分が成す角度は、前記第１多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であることを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項４】
角度演算部と、
異常検出部と、を備え、
前記異常検出部は、前記第１磁気センサの信号と前記第２磁気センサの信号と前記第３磁気センサの信号とを比較して、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び前記第３磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、
前記角度演算部は、前記第１磁気センサの信号に基づいて前記第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び前記第３磁気センサの内で前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号と算出した前記磁極の情報とに基づいて、前記第１多極磁石の回転角度である第１角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の角度検出装置。
【請求項５】
記憶部を備え、
前記角度演算部は、算出した前記磁極の情報を前記記憶部に記憶し、前記異常検出部が前記第１磁気センサの異常を検出した場合に、前記第２磁気センサ及び前記第３磁気センサの内少なくとも１つが出力する信号に基づいて、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報を更新し、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び前記第３磁気センサの内で前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号と前記記憶部に記憶された前記磁極の情報とに基づいて、前記第１角度を算出することを特徴とする請求項４に記載の角度検出装置。
【請求項６】
前記第１多極磁石と同期して回転する第１ギヤと、
前記第１ギヤと噛み合い、前記第１ギヤの回転により回転駆動する第２ギヤと、
円柱形状であり、円柱の径方向に磁化され、前記第２ギヤと一体に回転する磁石と、
前記磁石の回転軸上に配置されたアングル磁気センサと、を備え、
前記アングル磁気センサは、前記磁石の１回転の磁界変化で１周期の信号を出力し、
前記第１ギヤに対する前記第２ギヤのギヤ比と前記第１多極磁石の磁極数との積は、２以外であり、
前記角度演算部は、前記アングル磁気センサの信号と前記第１磁気センサの信号とからバーニア演算を実行して前記第１多極磁石の回転数を算出することを特徴とする請求項２、４、５のいずれか一項に記載の角度検出装置。
【請求項７】
差分演算部と、
請求項２又は４に記載の角度検出装置である第１角度検出装置と、
さらに請求項１に記載の角度検出装置である第２角度検出装置と、を備え、
前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、算出した前記磁極の情報及び前記第２角度検出装置の第２磁気センサの信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１多極磁石の回転角度である第２角度を算出し、
前記第１角度検出装置の異常検出部は、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサの信号と前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサの信号とを比較して、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサ及び前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、
前記差分演算部は、前記角度演算部が算出した前記第１角度と前記第２角度との差分から相対的な回転角度を算出することを特徴とする相対角度検出装置。
【請求項８】
差分演算部と、
請求項２又は４に記載の角度検出装置である第１角度検出装置と、
さらに請求項３に記載の角度検出装置である第２角度検出装置と、を備え、
前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、算出した前記磁極の情報と前記第２角度検出装置の第２磁気センサ及び前記第２角度検出装置の第３磁気センサの内少なくとも１方の信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１多極磁石の回転角度である第２角度を算出し、
前記差分演算部は、前記角度演算部が算出した前記第１角度と前記第２角度との差分から相対的な回転角度を算出することを特徴とする相対角度検出装置。
【請求項９】
前記第１角度検出装置の異常検出部は、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサの信号と前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサの信号と前記第２角度検出装置の前記第３磁気センサの信号とを比較して、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサ、前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサ、及び前記第２角度検出装置の前記第３磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、
前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記第１角度検出装置の第１磁気センサの異常が検出された場合に、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極の情報と前記第１角度検出装置の第２磁気センサ及び前記第１角度検出装置の第３磁気センサの内少なくとも一方が出力する信号とに基づいて、前記第１角度を算出し、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの異常が検出された場合に、前記第１角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極の情報と前記第２角度検出装置の第２磁気センサ及び前記第２角度検出装置の第３磁気センサの内少なくとも一方が出力する信号とに基づいて、前記第２角度を算出することを特徴とする請求項８に記載の相対角度検出装置。
【請求項１０】
平面視で円形の外周面を有し、前記外周面の周方向に沿って異なる磁極が交互に配置され、それぞれの前記磁極のピッチが同じである第２多極磁石と、前記第２多極磁石の磁極に対向して配置された第４磁気センサ及び第５磁気センサと、を備える第２角度検出装置と、
請求項４に記載の角度検出装置である第１角度検出装置と、
差分演算部と、を備え、
前記第２多極磁石の外周面の中心軸から前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサに引いた線分が成す角度は、前記第２多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であり、
前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサは、前記第２多極磁石に対する１磁極分の回転で１周期の信号を出力し、
前記角度演算部は、前記第１多極磁石の前記磁極の情報と前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサの内少なくとも一方が出力する信号とに基づいて、前記第２多極磁石の回転角度である第２角度を算出し、
前記差分演算部は、前記第１角度と前記第２角度との差分から相対的な回転角度を算出することを特徴とする相対角度検出装置。
【請求項１１】
記憶部を備え、
前記異常検出部は、前記第４磁気センサの信号と前記第５磁気センサの信号とを比較して、前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、
前記角度演算部は、前記第１多極磁石の磁極の情報を前記記憶部に記憶し、前記異常検出部が前記第１磁気センサの異常を検出した場合に、前記第２磁気センサ、前記第３磁気センサ、前記第４磁気センサ、及び前記第５磁気センサの内少なくとも１つが出力する信号に基づいて、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報を更新し、かつ、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報と前記第２磁気センサ及び前記第３磁気センサの内前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号とに基づいて前記第１角度を算出し、かつ、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報と前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサの内前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号とに基づいて前記第２角度を算出することを特徴とする請求項１０に記載の相対角度検出装置。
【請求項１２】
前記第１角度検出装置の第１多極磁石と同期して回転する第１ギヤと、
前記第１ギヤと噛み合い、前記第１ギヤの回転により回転駆動する第２ギヤと、
円柱形状であり、円柱の径方向に磁化され、前記第２ギヤと一体に回転する磁石と、
前記磁石の回転軸上に配置されたアングル磁気センサと、を備え、
前記アングル磁気センサは、前記磁石の１回転の磁界変化で１周期の信号を出力し、
前記第１ギヤに対する前記第２ギヤのギヤ比と前記第１多極磁石の磁極数との積は、２とは異なり、
前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記アングル磁気センサの信号と前記第１角度検出装置の第１磁気センサの信号とからバーニア演算を実行して前記第１角度検出装置の第１多極磁石の回転数を算出することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の相対角度検出装置。
【請求項１３】
トーションバーと、
前記トーションバーの一端部と前記トーションバーの他端部との相対的な回転角度を検出する請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の相対角度算出装置と、
前記相対角度検出装置が算出した相対的な前記回転角度に基づいて、前記トーションバーに加わるトルクを算出するトルク演算部と、を備えることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のトルクセンサ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１５】
請求項１４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、角度検出装置、相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、モータで生じる補助操舵力によって操舵を補助する電動パワーステアリング装置が搭載される。電動パワーステアリング装置は、トルクセンサが出力する操舵トルクに基づいてモータを制御する。例えば、特許文献１には、トルクセンサの一例が記載されている。特許文献１に記載のトルクセンサは、磁気センサが多極磁石の回転を検出し、演算回路が磁気センサの出力信号に基づいて操舵角及びトルクを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、トルクセンサは、より精度良く操舵角を検出することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、高い精度で操舵角を検出することができる、角度検出装置、相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両を提供すること、を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る角度検出装置は、回転軸と、平面視で円形の外周面を有し、前記外周面の周方向に沿って異なる磁極が交互に配置され、それぞれの前記磁極のピッチが同じであり、前記回転軸に固定され、且つ、該回転軸と同軸に固定された第１多極磁石と、前記磁極に対向して配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、を備え、前記回転軸から前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサに引いた線分が成す角度は、前記第１多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であり、前記第１磁気センサは、前記第１多極磁石に対する１磁極対分の回転で、１周期の信号を出力し、前記第２磁気センサは、前記第１多極磁石に対する１磁極分の回転で、１周期の信号を出力する。
【０００７】
これにより、角度検出装置は、第２磁気センサが第１多極磁石の１磁極分の回転で１周期の信号を出力するので、より高分解能の角度情報を出力することができる。そして、第１磁気センサが第１多極磁石に対する１磁極対分の回転で１周期の信号を出力するので、第１磁気センサと対向する磁極の情報を出力することができる。
【０００８】
角度検出装置の望ましい態様として、異常検出部と、角度演算部と、を備え、前記異常検出部は、前記第１磁気センサの信号と前記第２磁気センサの信号とを比較して、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、前記角度演算部は、前記第１磁気センサの信号に基づいて前記第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、算出した前記磁極の情報及び前記第２磁気センサの信号に基づいて前記第１多極磁石の回転角度である第１角度を算出することが好ましい。これにより、角度検出装置は、第１磁気センサ及び第２磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出できる。また、角度演算部が高分解能である第２磁気センサの信号に基づいて第１角度を算出できる。その結果、第１角度の精度を向上させることができる。
【０００９】
角度検出装置の望ましい態様として、前記磁極に対向して配置された第３磁気センサを備え、前記第３磁気センサは、前記第１多極磁石に対する１磁極分の回転で１周期の信号を出力し、前記回転軸から前記第１磁気センサ及び前記第３磁気センサに引いた線分が成す角度は、前記第１多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であることが好ましい。これにより、角度検出装置を冗長化することができる。
【００１０】
角度検出装置の望ましい態様として、角度演算部と、異常検出部と、を備え、前記異常検出部は、前記第１磁気センサの信号と前記第２磁気センサの信号と前記第３磁気センサの信号とを比較して、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び前記第３磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、前記角度演算部は、前記第１磁気センサの信号に基づいて前記第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び前記第３磁気センサの内で前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号と算出した前記磁極の情報とに基づいて、前記第１多極磁石の回転角度である第１角度を算出することが好ましい。これにより、角度検出装置は、第１磁気センサ、第２磁気センサ、及び第３磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出できる。また、角度検出装置を冗長化することができる。
【００１１】
角度検出装置の望ましい態様として、記憶部を備え、前記角度演算部は、算出した前記磁極の情報を前記記憶部に記憶し、前記異常検出部が前記第１磁気センサの異常を検出した場合に、前記第２磁気センサ及び前記第３磁気センサの内少なくとも１つが出力する信号に基づいて、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報を更新し、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び前記第３磁気センサの内で前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号と前記記憶部に記憶された前記磁極の情報とに基づいて、前記第１角度を算出することが好ましい。これにより、角度検出装置は、第１磁気センサが故障した場合でも、第２磁気センサ、及び第３磁気センサの内で異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号と記憶部に記憶された磁極の情報とに基づいて、角度を算出することができる。その結果、角度検出装置の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
角度検出装置の望ましい態様として、前記第１多極磁石と同期して回転する第１ギヤと、前記第１ギヤと噛み合い、前記第１ギヤの回転により回転駆動する第２ギヤと、円柱形状であり、円柱の径方向に磁化され、前記第２ギヤと一体に回転する磁石と、前記磁石の回転軸上に配置されたアングル磁気センサと、を備え、前記アングル磁気センサは、前記磁石の１回転の磁界変化で１周期の信号を出力し、前記第１ギヤに対する前記第２ギヤのギヤ比と前記第１多極磁石の磁極数との積は、２以外であり、前記角度演算部は、前記アングル磁気センサの信号と前記第１磁気センサの信号とからバーニア演算を実行して前記第１多極磁石の回転数を算出することが好ましい。これにより、角度検出装置は、第１多極磁石の回転数を算出することができる。
【００１３】
本発明の一態様に係る相対角度検出装置は、上述した角度検出装置である第１角度検出装置と、上述した角度検出装置である第２角度検出装置と、差分演算部と、を備え、前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、算出した前記磁極の情報及び前記第２角度検出装置の第２磁気センサの信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１多極磁石の回転角度である第２角度を算出し、前記第１角度検出装置の異常検出部は、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサの信号と前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサの信号とを比較して、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサ及び前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、前記差分演算部は、前記角度演算部が算出した前記第１角度と前記第２角度との差分から相対的な回転角度を算出する。これによれば、相対角度検出装置は、第１角度と第２角度との相対的な回転角度を算出することができる。
【００１４】
相対角度検出装置の望ましい態様として、上述した角度検出装置である第１角度検出装置と、上述した角度検出装置である第２角度検出装置と、差分演算部と、を備え、前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極がいずれの磁極であるかを算出し、算出した前記磁極の情報と前記第２角度検出装置の第２磁気センサ及び前記第２角度検出装置の第３磁気センサの内少なくとも１方の信号に基づいて前記第２角度検出装置の第１多極磁石の回転角度である第２角度を算出し、前記差分演算部は、前記角度演算部が算出した前記第１角度と前記第２角度との差分から相対的な回転角度を算出することが好ましい。これによれば第２角度検出装置の第１磁気センサの信号に基づいて算出した磁極の情報を用いて、第１角度及び第２角度を算出することができる。これにより、少ない磁気センサの数で、相対角度検出装置を冗長化することができる。
【００１５】
相対角度検出装置の望ましい態様として、前記第１角度検出装置の異常検出部は、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサの信号と前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサの信号と前記第２角度検出装置の前記第３磁気センサの信号とを比較して、前記第２角度検出装置の前記第１磁気センサ、前記第２角度検出装置の前記第２磁気センサ、及び前記第２角度検出装置の前記第３磁気センサの内少なくとも１つが異常であることを検出可能であり、前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記第１角度検出装置の第１磁気センサの異常が検出された場合に、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極の情報と前記第１角度検出装置の第２磁気センサ及び前記第１角度検出装置の第３磁気センサの内少なくとも一方が出力する信号とに基づいて、前記第１角度を算出し、前記第２角度検出装置の第１磁気センサの異常が検出された場合に、前記第１角度検出装置の第１磁気センサの対向位置にある磁極の情報と前記第２角度検出装置の第２磁気センサ及び前記第２角度検出装置の第３磁気センサの内少なくとも一方が出力する信号とに基づいて、前記第２角度を算出することが好ましい。これによ、相対角度検出装置は、異常検出部によって異常が検出されていない磁気センサの信号に基づいて、第１角度及び第２角度を算出することができる。
【００１６】
相対角度検出装置の望ましい態様として、平面視で円形の外周面を有し、前記外周面の周方向に沿って異なる磁極が交互に配置され、それぞれの前記磁極のピッチが同じである第２多極磁石と、前記第２多極磁石の磁極に対向して配置された第４磁気センサ及び第５磁気センサと、を備える第２角度検出装置と、請求項４に記載の角度検出装置である第１角度検出装置と、差分演算部と、を備え、前記第２多極磁石の外周面の中心軸から前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサに引いた線分が成す角度は、前記第２多極磁石の１磁極分の機械角を整数倍した角度であり、前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサは、前記第２多極磁石に対する１磁極分の回転で１周期の信号を出力し、前記角度演算部は、前記第１多極磁石の前記磁極の情報と前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサの内少なくとも一方が出力する信号とに基づいて、前記第２多極磁石の回転角度である第２角度を算出し、前記差分演算部は、前記第１角度と前記第２角度との差分から相対的な回転角度を算出することが好ましい。これによれば、相対角度算出部は、より少ない磁気センサの数で相対的な回転角度を算出することができる。
【００１７】
相対角度検出装置の望ましい態様として、記憶部を備え、前記異常検出部は、前記第４磁気センサの信号と前記第５磁気センサの信号とを比較して、前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサの異常を検出可能であり、前記角度演算部は、前記第１多極磁石の磁極の情報を前記記憶部に記憶し、前記異常検出部が前記第１磁気センサの異常を検出した場合に、前記第２磁気センサ、前記第３磁気センサ、前記第４磁気センサ、及び前記第５磁気センサの内少なくとも１つが出力する信号に基づいて、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報を更新し、かつ、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報と前記第２磁気センサ及び前記第３磁気センサの内前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号とに基づいて前記第１角度を算出し、かつ、前記記憶部に記憶された前記磁極の情報と前記第４磁気センサ及び前記第５磁気センサの内前記異常検出部によって異常が検出されなかった少なくとも１つが出力する信号とに基づいて前記第２角度を算出することが好ましい。これにより、相対角度検出装置は、第１磁気センサが故障した場合でも、磁極の情報を更新して第１角度及び第２角度を算出することができる。その結果、相対角度検出装置の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
相対角度検出装置の望ましい態様として、前記第１角度検出装置の第１多極磁石と同期して回転する第１ギヤと、前記第１ギヤと噛み合い、前記第１ギヤの回転により回転駆動する第２ギヤと、円柱形状であり、円柱の径方向に磁化され、前記第２ギヤと一体に回転する磁石と、前記磁石の回転軸上に配置されたアングル磁気センサと、を備え、前記アングル磁気センサは、前記磁石の１回転の磁界変化で１周期の信号を出力し、前記第１ギヤに対する前記第２ギヤのギヤ比と前記第１多極磁石の磁極数との積は、２とは異なり、前記第１角度検出装置の角度演算部は、前記アングル磁気センサの信号と前記第１角度検出装置の第１磁気センサの信号とからバーニア演算を実行して前記第１角度検出装置の第１多極磁石の回転数を算出することが好ましい。これにより、相対角度検出装置は、第１多極磁石の回転数を算出することができる。
【００１９】
本発明の一態様に係るトルクセンサは、トーションバーと、前記トーションバーの一端部と前記トーションバーの他端部との相対的な回転角度を検出する上述した相対角度算出装置と、前記相対角度検出装置が算出した相対的な前記回転角度に基づいて、前記トーションバーに加わるトルクを算出するトルク演算部と、を備えることが好ましい。相対角度算出装置は、精度よく検出された第１角度と精度よく検出された第２角度とから相対的な回転角度を算出する。これによれば、トルクセンサは、高い精度で算出された相対的な回転角度に基づいてトルクを算出できる。その結果、精度よくトルクを算出できる。また、トルクセンサは、相対角度検出装置が冗長化されていることから、高い信頼性でトルクを検出することができる。
【００２０】
本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置は、上述したトルクセンサを備える。これにより、高い精度で算出されたトルクに基づいて、モータへ供給する電流値を制御できる。その結果、電動パワーステアリング装置は、正確な補助操舵トルクを出力することができる。
【００２１】
本発明の一態様に係る車両は、上述したパワーステアリング装置を備える。当該車両によれば、電動パワーステアング装置が正確な補助操舵トルクを出力するため、操作性が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い精度で操舵角を検出することができる、角度検出装置、相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態１に係る電動パワーステアリング装置を搭載した車両を模式的に示した斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを模式的に示す側面図である。
【図５】図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図７は、実施形態１に係るトルクセンサを機能ブロックを用いて示す模式図である。
【図８】図８は、実施形態１に係る第１入力軸磁気センサ及び第２入力軸磁気センサが出力する波形と磁極の関係を示す説明図である。
【図９】図９は、実施形態１に係るセンサ演算部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施形態１に係る異常検出部が第１入力軸磁気センサ及び第２入力軸磁気センサの異常を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、実施形態２に係るトルクセンサを機能ブロックを用いて示す模式図である。
【図１２】図１２は、実施形態２に係るセンサ演算部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施形態２に係る異常検出部が第１入力軸磁気センサ及び第３入力軸磁気センサの異常を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る異常検出部が第２入力軸磁気センサ及び第３入力軸磁気センサの異常を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、実施形態２に係る異常検出部がセンサの異常を判定する手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施形態３に係る入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを模式的に示す斜視図である。
【図１７】図１７は、実施形態３に係るアングル磁気センサと磁石との位置関係を説明するための平面図である。
【図１８】図１８は、実施形態３に係るトルクセンサを機能ブロックを用いて示す模式図である。
【図１９】図１９は、実施形態３に係るセンサ演算部の構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、実施形態３に係る第１入力軸磁気センサ検出角度及びアングル磁気センサ検出角度と第１多極リング磁石の磁極との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電動パワーステアリング装置を搭載した車両を模式的に示した斜視図である。図２は、実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。図１に示すように、車両１０１は、電動パワーステアリング装置８０を搭載している。図２に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、を備え、ピニオンシャフト８７に接合されている。また、電動パワーステアリング装置８０は、モータ制御装置としてのＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）９０と、トルクセンサ９４と、を備える。車速センサ９５は、車体に備えられ、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）通信により信号として車速ＶをＥＣＵ９０に出力する。
【００２６】
図２に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂと、を備える。入力軸８２ａの一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、入力軸８２ａの他方の端部が出力軸８２ｂに連結される。また、出力軸８２ｂの一方の端部が入力軸８２ａに連結され、出力軸８２ｂの他方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結される。本実施形態では、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂは、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材（Carbon  Steel  for  Machine  Structural  Use））又は機械構造用炭素鋼鋼管（いわゆるＳＴＫＭ材（Carbon  Steel  Tubes  for  Machine  Structural  Purposes））等の一般的な鋼材等から形成される。
【００２７】
図２に示すように、ロアシャフト８５は、ユニバーサルジョイント８４を介して出力軸８２ｂに連結される部材である。ロアシャフト８５の一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。また、ピニオンシャフト８７の一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、ピニオンシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。
【００２８】
図２に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂと、を備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。電動パワーステアリング装置８０は、ラックアンドピニオン式である。
【００２９】
図２に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、モータ９３と、を備える。モータ９３は、例えばブラシレスモータである。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置である。モータ９３で生じたトルクは、減速装置９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置９２は、ウォーム及びウォームホイール（ウォームギヤ）によって、モータ９３で生じたトルクを増加させる。そして、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。電動パワーステアリング装置８０は、コラムアシスト方式である。
【００３０】
ＥＣＵ９０は、モータ９３の動作を制御する装置である。イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）からＥＣＵ９０に電力が供給される。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４、車速センサ９５及び回転検出部２３から信号を取得する。具体的には、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４から操舵トルクＴを取得する。ＥＣＵ９０は、車速センサ９５から車体の車速Ｖを取得する。ＥＣＵ９０は、回転検出部２３から出力される情報を動作情報Ｙとして取得する。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと車速Ｖと動作情報Ｙとに基づいて補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてモータ９３へ供給する電力値Ｘを調節する。
【００３１】
ステアリングホイール８１に入力された操作者（運転者）の操舵力は、入力軸８２ａを介して操舵力アシスト機構８３の減速装置９２に伝わる。この時、ＥＣＵ９０は、入力軸８２ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ９４から取得し、且つ車速Ｖを車速センサ９５から取得する。そして、ＥＣＵ９０は、モータ９３の動作を制御する。モータ９３が作り出した補助操舵トルクは、減速装置９２に伝えられる。      
【００３２】
出力軸８２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント８４を介してロアシャフト８５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に伝達される。ピニオンシャフト８７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８８を介してタイロッド８９に伝達され、車輪を変位させる。
【００３３】
図３は、実施形態１に係るトルクセンサを模式的に示す斜視図である。図４は、実施形態１に係るトルクセンサを模式的に示す側面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。図７は、実施形態１に係るトルクセンサを機能ブロックを用いて示す模式図である。トルクセンサ９４は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクＴを検出する。図７に示すように、トルクセンサ９４は、相対角度検出部１００と、トルク演算部１９と、を備える。
【００３４】
図７に示すように、相対角度検出部１００は、入力軸回転角センサ１２と、出力軸回転角センサ１３と、記憶部２０と、センサ演算部１８と、を備える。相対角度検出部１００は、入力軸回転角センサ１２と出力軸回転角センサ１３とが出力する信号に基づいて、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの相対的な角度を算出する。相対角度検出部１００は、算出した相対的な角度をトルク演算部１９に出力する。図３及び図４に示すように、入力軸８２ａと出力軸８２ｂは、トーションバー８２ｃによって連結されている。トーションバー８２ｃは、例えば、鋼材で形成された弾性部材である。トーションバー８２ｃは、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとを連結している。
【００３５】
図３に示すように、入力軸回転角センサ１２は、第１多極リング磁石１０と、第１入力軸磁気センサ１４と、第２入力軸磁気センサ１５と、を備える。入力軸回転角センサ１２は、入力軸８２ａの回転角である入力軸回転角度θｉｓ（第１多極リング磁石１０の回転角）を検出する。入力軸回転角センサ１２は、例えば、車体に固定されている。
【００３６】
図５に示すように、第１多極リング磁石１０は、例えば交互に配置されたＳ極及びＮ極を外周面に有する。第１多極リング磁石１０は、例えば入力軸８２ａの出力軸８２ｂ側の端部に取り付けられており、入力軸８２ａと同期して回転する。第１多極リング磁石１０の磁極数ｍは、８であるがこれに限定されない。第１多極リング磁石１０には、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等が用いられる。
【００３７】
図５に示すように、第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５は、第１多極リング磁石１０の外周面に対向して配置されている。第１入力軸磁気センサ１４と第２入力軸磁気センサ１５とは、第１多極リング磁石１０の外周面の周方向に１磁極対分の機械角だけ離れた位置に配置されている。なお、第１入力軸磁気センサ１４と第２入力軸磁気センサ１５との配置は、これに限定されない。第１入力軸磁気センサ１４と第２入力軸磁気センサ１５との配置は、図３及び図５に示す回転軸Ａｘから第１入力軸磁気センサ１４に引いた線分Ｌ１と、回転軸Ａｘから第２入力軸磁気センサ１５に引いた線分Ｌ２とが成す角度φ１が第１多極リング磁石１０の１磁極分の機械角を整数倍した角度であればよい。第１多極リング磁石１０の１磁極分の機械角を整数倍した角度とは、角度が０の場合を含む。これにより、第１多極リング磁石１０が回転した場合に第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５に印加される磁界の位相を同期させることができる。その結果、第１入力軸磁気センサ１４が出力する信号と第２入力軸磁気センサ１５が出力する信号との位相を一致させることができる。
【００３８】
図８は、実施形態１に係る第１入力軸磁気センサ及び第２入力軸磁気センサが出力する波形と磁極の関係を示す説明図である。図８に示す説明図は、第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５と対向する第１多極リング磁石１０の磁極と、第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５が出力する信号の波形の関係を示している。図８の横軸に示す入力軸機械角は、入力軸８２ａの機械角（回転角度）を示している。
【００３９】
図７及び図８に示すように、第１入力軸磁気センサ１４は、第１多極リング磁石１０が１磁極対分回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθｉｇ及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθｉｇをセンサ演算部１８に出力する。図８に示すように、第１多極リング磁石１０が１磁極対分回転するとは、入力軸８２ａの機械角で９０度分回転することに相当する。第１入力軸磁気センサ１４は、例えば、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）センサであるがこれに限定されない。第１入力軸磁気センサ１４は、１磁極対の磁界変化で１周期の信号を出力するセンサであればよく、例えば、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）センサでもよい。なお、ＧＭＲセンサの構造については、既知の技術であるので、説明を省略する。
【００４０】
図７及び図８に示すように、第２入力軸磁気センサ１５は、第１多極リング磁石１０が１磁極分回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθｉａ及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθｉａをセンサ演算部１８に出力する。図８に示すように、第１多極リング磁石１０が１磁極分回転するとは、入力軸８２ａの機械角で４５度分回転することに相当する。第２入力軸磁気センサ１５は、例えば、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistance）センサであるがこれに限定されない。第２入力軸磁気センサ１５は、１磁極の磁界変化で１周期の信号を出力するセンサであればよい。なお、ＡＭＲセンサの構造については、既知の技術であるので、説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、出力軸回転角センサ１３は、第２多極リング磁石１１と、第１出力軸磁気センサ１６と、第２出力軸磁気センサ１７と、を備える。出力軸回転角センサ１３は、出力軸８２ｂの回転角である出力軸回転角度θｏｓ（第２多極リング磁石１１の回転角）を検出する。出力軸回転角センサ１３は、例えば、車体に固定されている。
【００４２】
第２多極リング磁石１１は、出力軸８２ｂの入力軸８２ａ側の端部に取り付けられ、出力軸８２ｂと同期して回転すること以外は、第１多極リング磁石１０と同様である。すなわち、第２多極リング磁石１１は、磁極の数及び磁極のピッチが第１多極リング磁石１０と同じである。
【００４３】
図６に示すように、第１出力軸磁気センサ１６及び第２出力軸磁気センサ１７は、第２多極リング磁石１１の外周面に対向して配置されている。第１出力軸磁気センサ１６と第２出力軸磁気センサ１７とは、第２多極リング磁石１１の外周面の周方向に１磁極対分の機械角だけ離れた位置に配置されている。なお、第１出力軸磁気センサ１６と第２出力軸磁気センサ１７との配置は、これに限定されない。第１出力軸磁気センサ１６と第２出力軸磁気センサ１７との配置は、回転軸Ａｘから第１出力軸磁気センサ１６に引いた線分Ｌ３と、回転軸Ａｘから第２出力軸磁気センサ１７に引いた線分Ｌ４とが成す角度φ２が第２多極リング磁石１１の１磁極分の機械角を整数倍した角度であればよい。第２多極リング磁石１１の１磁極分の機械角を整数倍した角度とは、角度が０の場合を含む。これにより、第２多極リング磁石１１が回転した場合に第１出力軸磁気センサ１６及び第２出力軸磁気センサ１７に印加される磁界の位相を同期させることができる。その結果、第１出力軸磁気センサ１６が出力する信号と第２出力軸磁気センサ１７が出力する信号との位相を一致させることができる。
【００４４】
第１出力軸磁気センサ１６は、第２多極リング磁石１１が１磁極対分回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθｏｇ及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθｏｇをセンサ演算部１８に出力すること以外は、第１入力軸磁気センサ１４と同様である。
【００４５】
第２出力軸磁気センサ１７は、第２多極リング磁石１１が１磁極分回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθｏａ及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθｏａをセンサ演算部１８に出力すること以外は、第２入力軸磁気センサ１５と同様である。
【００４６】
記憶部２０は、センサ演算部１８から出力される情報を記憶する。記憶部２０は、メモリである。メモリとは、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、及びＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）といった揮発性又は不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、及びＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）が該当する。
【００４７】
図９は、実施形態１に係るセンサ演算部の構成例を示すブロック図である。センサ演算部１８は、θｉｇ演算部１８０と、θｉａ演算部１８１と、θｏｇ演算部１８２と、θｏａ演算部１８３と、差分演算部１８４と、異常検出部１８５、１８６と、を備える。
【００４８】
θｉｇ演算部１８０は、第１多極リング磁石１０が基準位置に位置する際の第１入力軸磁気センサ１４と対向位置にある磁極を記憶部２０に記憶させる。第１多極リング磁石１０の基準位置とは、例えば、ステアリングホイール８１がいずれの方向にも回転していない場合の第１多極リング磁石１０の位置である。具体的には、θｉｇ演算部１８０は、第１多極リング磁石１０が基準位置に位置する場合に、記憶部２０が記憶する磁極判定数ｎに０を代入する。
【００４９】
θｉｇ演算部１８０は、正弦波信号ｓｉｎθｉｇが正から負に変化し、かつ、余弦波信号ｃｏｓθｉｇが負である場合に、磁極判定数ｎに１を加算する。θｉｇ演算部１８０は、正弦波信号ｓｉｎθｉｇが負から正に変化し、かつ、余弦波信号ｃｏｓθｉｇが正である場合に、磁極判定数ｎに１を加算する。θｉｇ演算部１８０は、正弦波信号ｓｉｎθｉｇが正から負に変化し、かつ、余弦波信号ｃｏｓθｉｇが正である場合に、磁極判定数ｎから１を減算する。θｉｇ演算部１８０は、正弦波信号ｓｉｎθｉｇが負から正に変化し、かつ、余弦波信号ｃｏｓθｉｇが負である場合に、磁極判定数ｎから１を減算する。これによれば、第１多極リング磁石１０の回転方向に応じて、第１入力軸磁気センサ１４と対向する磁極が変わった回数をカウントすることができる。その結果、第１入力軸磁気センサ１４と対向位置にある磁極が基準位置における磁極から何個目の磁極であるかを判別することができる。
【００５０】
θｉｇ演算部１８０は、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを、式（１）によって算出する。式（１）に示す［］は、ガウスの記号であり、［］内の数字を超えない最大の整数を表す。
【００５１】
θｉｇ＝ａｒｃｔａｎ｛ｓｉｎθｉｇ／ｃｏｓθｉｇ｝＋［ｎ／２］×３６０…（１）
【００５２】
図９に示すように、θｉｇ演算部１８０は、算出した第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを異常検出部１８５に出力する。
【００５３】
θｉａ演算部１８１は、第１多極リング磁石１０が基準位置に位置する場合の入力軸基準角度θｉｂを式（２）によって算出する。ここで、式（２）に示した正弦波信号ｓｉｎθｉａ及び余弦波信号ｃｏｓθｉａは、第１多極リング磁石１０が基準位置に位置する場合の値とする。
【００５４】
θｉｂ＝ａｒｃｔａｎ｛ｓｉｎθｉａ／ｃｏｓθｉａ｝…（２）
【００５５】
θｉａ演算部１８１は、入力軸基準角度θｉｂを記憶部２０に記憶させる。θｉａ演算部１８１は、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａを、式（３）によって算出する。
【００５６】
θｉａ＝ａｒｃｔａｎ｛ｓｉｎθｉａ／ｃｏｓθｉａ｝＋ｎ×３６０−θｉｂ…（３）
【００５７】
図９に示すように、θｉａ演算部１８１は、算出した第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａを差分演算部１８４及び異常検出部１８５に出力する。
【００５８】
θｏｇ演算部１８２は、正弦波信号ｓｉｎθｏｇと余弦波信号ｃｏｓθｏｇとに基づいて第２多極リング磁石１１が基準位置に位置する際の磁極を記憶部２０に記憶させること、及び正弦波信号ｓｉｎθｏｇと余弦波信号ｃｏｓθｏｇとに基づいて第１出力軸磁気センサ検出角度θｏｇを算出して異常検出部１８６に出力すること以外はθｉｇ演算部１８０と同様である。なお、第１出力軸磁気センサ検出角度θｏｇの算出方法は、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇの算出方法と同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
θｏａ演算部１８３は、正弦波信号ｓｉｎθｏａと余弦波信号ｃｏｓθｏａとに基づいて第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａを算出して差分演算部１８４及び異常検出部１８６に出力すること以外はθｉａ演算部１８１と同様である。なお、第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａの算出方法は、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａの算出方法と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
差分演算部１８４は、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａとに基づいて、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの相対的な角度差である相対角度Δθｉｏを算出する。具体的には、差分演算部１８４は、式（４）によって相対角度Δθｉｏを算出する。なお、式（４）に示した磁極数ｍは、第１多極リング磁石１０及び第２多極リング磁石１１の磁極数を示す。
【００６１】
Δθｉｏ＝（θｉａ―θｏａ）／ｍ…（４）
【００６２】
差分演算部１８４は、算出した相対角度Δθｉｏをトルク演算部１９に出力する。
【００６３】
図１０は、実施形態１に係る異常検出部が第１入力軸磁気センサ及び第２入力軸磁気センサの異常を検出する方法を説明するための説明図である。異常検出部１８５は、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇと第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａとを比較して、第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５の異常を検出する。図１０に示すように、異常検出部１８５は、例えば、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値との差が予め定められた閾値Ｔｈを超えた場合に、異常を検出する。図１０に示すｔ１は、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値との差が予め閾値Ｔｈを超えた時刻を示している。図９に示すように、異常検出部１８５は、例えば、異常を検出した場合に、異常検出信号をＥＣＵ９０に出力する。これによれば、第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５の内少なくとも一方が故障したことを検出できる。
【００６４】
なお、異常検出部１８５が異常を検出する方法は、これに限定されない。異常検出部１８５は、例えば、正弦波信号ｓｉｎθｉｇが予め定められた値を超えた場合に第１入力軸磁気センサ１４の異常を検出し、さらに、正弦波信号ｓｉｎθｉａが予め定められた値を超えた場合に第２入力軸磁気センサ１５の異常を検出するとしてもよい。これによれば、第１入力軸磁気センサ１４の異常と第２入力軸磁気センサ１５の異常とを個別に検出することができる。また、異常検出部１８５は、例えば、正弦波信号ｓｉｎθｉｇと正弦波信号ｓｉｎθｉａとを比較して、第１入力軸磁気センサ１４及び第２入力軸磁気センサ１５の内少なくとも一方の異常を検出してもよい。
【００６５】
異常検出部１８６は、第１出力軸磁気センサ検出角度θｏｇと第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａとを比較して、第１出力軸磁気センサ１６及び第２出力軸磁気センサ１７の異常を検出すること以外は、異常検出部１８５と同様である。
【００６６】
トルク演算部１９は、差分演算部１８４から入力された相対角度Δθｉｏに基づき、操舵トルクＴを演算する。例えば、トルク演算部１９は、トーションバー８２ｃの特性によって決まる、相対角度Δθｉｏと操舵トルクＴとの関係を記憶している。トルク演算部１９は、差分演算部１８４から入力された相対角度Δθｉｏと、記憶された相対角度Δθｉｏと操舵トルクＴとの関係と、に基づいて操舵トルクＴを演算する。トルク演算部１９は、算出した操舵トルクＴをＥＣＵ９０に出力する。
【００６７】
以上説明したように、実施形態１に係るトルクセンサ９４は、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの相対的な角度差である相対角度Δθｉｏに基づいて操舵トルクＴを演算する。トルクセンサ９４は、差分演算部１８４が第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａとに基づいて、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの相対的な角度差である相対角度Δθｉｏを算出する。第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａは、正弦波信号ｓｉｎθｉａ及び余弦波信号ｃｏｓθｉａに基づいて算出される。正弦波信号ｓｉｎθｉａ及び余弦波信号ｃｏｓθｉａは、第１多極リング磁石１０の１磁極分の回転で１周期出力される。また、第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａは、正弦波信号ｓｉｎθｏａ及び余弦波信号ｃｏｓθｏａに基づいて算出される。正弦波信号ｓｉｎθｏａ及び余弦波信号ｃｏｓθｏａは、第２多極リング磁石１１の１磁極分の回転で１周期出力される。これによれば、１磁極対分の回転で１周期の信号が出力される磁気センサに基づいて回転角度を検出する場合と比較して、２倍の分解能で回転角度を検出することができる。これにより、第１多極リング磁石１０及び第２多極リング磁石１１の磁極数を増やして回転角度検出の分解能を上げることが難しい場合にも、高い分解能で角度検出を行うことができる。その結果、トルクセンサ９４は、高い精度で入力軸回転角度θｉｓ、出力軸回転角度θｏｓ、相対角度Δθｉｏ、及び操舵トルクＴを検出することができる。
【００６８】
（実施形態２）
図１１は、実施形態２に係るトルクセンサを機能ブロックを用いて示す模式図である。実施形態２に係るトルクセンサ９４ａは、第３入力軸磁気センサ２１ａ、第３出力軸磁気センサ２２ａを備え、センサ演算部１８に代えてセンサ演算部１８ａを備える点で、上述したトルクセンサ９４とは異なる。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６９】
第３入力軸磁気センサ２１ａは、第１多極リング磁石１０が１磁極分回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθｉａ２及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθｉａ２をセンサ演算部１８ａに出力すること以外は、第２入力軸磁気センサ１５と同様である。
【００７０】
図１１に示すように、第１入力軸磁気センサ１４と第３入力軸磁気センサ２１ａとは、第１多極リング磁石１０の外周面の周方向に２磁極対分の機械角だけ離れた位置に配置されている。なお、第１入力軸磁気センサ１４と第３入力軸磁気センサ２１ａとの配置は、これに限定されない。第１入力軸磁気センサ１４と第３入力軸磁気センサ２１ａとの配置は、回転軸Ａｘから第１入力軸磁気センサ１４に引いた線分Ｌ１と、回転軸Ａｘから第３入力軸磁気センサ２１ａに引いた線分Ｌ５とが成す角度φ３が第１多極リング磁石１０の１磁極分の機械角を整数倍した角度であればよい。第１多極リング磁石１０の１磁極分の機械角を整数倍した角度とは、角度が０の場合を含む。これにより、第１多極リング磁石１０が回転した場合に第１入力軸磁気センサ１４及び第３入力軸磁気センサ２１ａに印加される磁界の位相を同期させることができる。その結果、第１入力軸磁気センサ１４が出力する信号と第３入力軸磁気センサ２１ａが出力する信号との位相を一致させることができる。
【００７１】
第３出力軸磁気センサ２２ａは、第２多極リング磁石１１が１磁極分回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθｏａ２及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθｏａ２をセンサ演算部１８ａに出力すること以外は、第２出力軸磁気センサ１７と同様である。
【００７２】
図１１に示すように、第１出力軸磁気センサ１６と第３出力軸磁気センサ２２ａとは、第２多極リング磁石１１の外周面の周方向に２磁極対分の機械角だけ離れた位置に配置されている。なお、第１出力軸磁気センサ１６と第３出力軸磁気センサ２２ａとの配置は、これに限定されない。第１出力軸磁気センサ１６と第３出力軸磁気センサ２２ｂとの配置は、回転軸Ａｘから第１出力軸磁気センサ１６に引いた線分Ｌ３と、回転軸Ａｘから第３出力軸磁気センサ２２ａに引いた線分Ｌ６とが成す角度φ４が第２多極リング磁石１１の１磁極分の機械角を整数倍した角度であればよい。第２多極リング磁石１１の１磁極分の機械角を整数倍した角度とは、角度が０の場合を含む。これにより、第２多極リング磁石１１が回転した場合に第１出力軸磁気センサ１６及び第３出力軸磁気センサ２２ａに印加される磁界の位相を同期させることができる。その結果、第１出力軸磁気センサ１６が出力する信号と第３出力軸磁気センサ２２ａとが出力する信号との位相を一致させることができる。
【００７３】
図１２は、実施形態２に係るセンサ演算部の構成例を示すブロック図である。センサ演算部１８ａは、θｉａ２演算部１８７ａと、θｏａ２演算部１８８ａと、異常検出部１８５ａ、１８６ａと、差分演算部１８４ａと、を備える。
【００７４】
θｉａ２演算部１８７ａは、正弦波信号ｓｉｎθｉａ２と余弦波信号ｃｏｓθｉａ２とに基づいて第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２を算出すること、及び算出した第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２を差分演算部１８４ａと異常検出部１８５ａとに出力すること以外はθｉａ演算部１８１と同様である。
【００７５】
θｏａ２演算部１８８ａは、正弦波信号ｓｉｎθｏａ２と余弦波信号ｃｏｓθｏａ２とに基づいて第３出力軸磁気センサ検出角度θｏａ２を算出すること、及び算出した第３出力軸磁気センサ検出角度θｏａ２を差分演算部１８４ａと異常検出部１８６ａとに出力すること以外はθｏａ演算部１８３と同様である。
【００７６】
異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇと第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２とを比較して、第１入力軸磁気センサ１４、第２入力軸磁気センサ１５、及び第３入力軸磁気センサ２１ａの異常を検出する。図１２に示すように、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ１４、第２入力軸磁気センサ１５、及び第３入力軸磁気センサ２１ａの内異常が検出されたセンサの情報を差分演算部１８４ａに出力する。異常検出部１８５ａが異常を検出する方法については、後述する。
【００７７】
異常検出部１８６ａは、第１出力軸磁気センサ検出角度θｏｇと第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａと第３出力軸磁気センサ検出角度θｏａ２とを比較して、第１出力軸磁気センサ１６、第２出力軸磁気センサ１７、及び第３出力軸磁気センサ２２ａの異常を検出する。図１２に示すように、異常検出部１８６ａは、第１出力軸磁気センサ１６、第２出力軸磁気センサ１７、及び第３出力軸磁気センサ２２ａの内異常が検出されたセンサの情報を差分演算部１８４ａに出力する。
【００７８】
差分演算部１８４ａは、異常検出部１８５ａによって異常が検出されていない磁気センサの出力に基づいて入力軸回転角度θｉｓを算出する。差分演算部１８４ａは、異常検出部１８６ａによって異常が検出されていない磁気センサの出力に基づいて出力軸回転角度θｏｓを算出する。差分演算部１８４ａが入力軸回転角度θｉｓ及び出力軸回転角度θｏｓを算出する方法については、後述する。差分演算部１８４ａは、算出した入力軸回転角度θｉｓと出力軸回転角度θｏｓとの差分を演算して入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの相対的な角度差である相対角度Δθｉｏを算出する。差分演算部１８４ａは、算出した相対角度Δθｉｏをトルク演算部１９に出力する。
【００７９】
図１３は、実施形態２に係る異常検出部が第１入力軸磁気センサ及び第３入力軸磁気センサの異常を検出する方法を説明するための説明図である。図１４は、実施形態２に係る異常検出部が第２入力軸磁気センサ及び第３入力軸磁気センサの異常を検出する方法を説明するための説明図である。図１５は、実施形態２に係る異常検出部がセンサの異常を判定する手順を示すフローチャートである。図１５を参照して、異常検出部１８５ａが第１入力軸磁気センサ１４、第２入力軸磁気センサ１５、及び第３入力軸磁気センサ２１ａの異常を判定する方法、及び差分演算部１８４ａが入力軸回転角度θｉｓを算出する方法について説明する。なお、異常検出部１８６ａが第１出力軸磁気センサ１６、第２出力軸磁気センサ１７、及び第３出力軸磁気センサ２２ａの異常を判定する方法は、異常検出部１８５ａと同様であるので、説明を省略する。また、差分演算部１８４ａが出力軸回転角度θｏｓを算出する方法は、差分演算部１８４ａが入力軸回転角度θｉｓを算出する方法と同様であるので、説明を省略する。
【００８０】
図１５に示すように、まず、異常検出部１８５ａは、比較ステップＳＴ２を実行する。比較ステップＳＴ２において、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇと第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２とを比較する。具体的には、異常検出部１８５ａは、異常検出部１８５同様に第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値との差が予め定められた閾値Ｔｈを超えた場合に、異常を検出する。図１３に示すように、異常検出部１８５ａは、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が予め定められた閾値Ｔｈを超えた場合に、異常を検出する。図１３に示すｔ２は、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈを超えた時刻を示している。異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値と第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が予め定められた閾値Ｔｈを超えた場合に、異常を検出する。なお、図１４に示す説明図は、異常検出部１８５ａが第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２とを比較して異常が検出されなかった例を示している。
【００８１】
次に、異常検出部１８５ａは、入力軸回転角センサ１２が異常であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ１４、第２入力軸磁気センサ１５、及び第３入力軸磁気センサ２１ａの異常が検出されていない場合に、入力軸回転角センサ１２に異常がないと判定する（ステップＳＴ４、Ｙｅｓ）。
【００８２】
ステップＳＴ４で異常検出部１８５ａが入力軸回転角センサ１２に異常があると判定した場合（ステップＳＴ４、Ｎｏ）、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ１４のみが異常であるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。具体的には、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値と第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈを超え、かつ、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値との差が閾値Ｔｈを超え、かつ、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈ以下の場合に、第１入力軸磁気センサ１４のみが異常であると判定する。
【００８３】
ステップＳＴ６で異常検出部１８５ａが第１入力軸磁気センサ１４のみが異常であると判定した場合（ステップＳＴ６、Ｙｅｓ）、センサ演算部１８ａは、第１入力軸磁気センサ１４を除外して角度検出を行う（ステップＳＴ８）。具体的には、まず、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ１４のみが異常であることを示す情報を差分演算部１８４ａに出力する。次に、差分演算部１８４ａは、磁極判定数ｎの加算及び減算をθｉｇ演算部１８０に代えてθｉａ演算部１８１ａに行わせる。θｉａ演算部１８１ａは、例えば、正弦波信号ｓｉｎθｉａが正から負に変化し、かつ、余弦波信号ｃｏｓθｉａが正である場合に、磁極判定数ｎから１を減算する。θｉａ演算部１８１ａは、正弦波信号ｓｉｎθｉａが負から正に変化し、かつ、余弦波信号ｃｏｓθｉａが正である場合に、磁極判定数ｎに１を加算する。これによれば、第１入力軸磁気センサ１４が異常である場合でも、第１多極リング磁石１０の回転方向に応じて、第２入力軸磁気センサ１５と対向する磁極が変わった回数をカウントすることができる。その結果、第２入力軸磁気センサ１５と対向位置にある磁極が基準位置における磁極から何個目の磁極であるかを判別することができる。なお、差分演算部１８４ａは、磁極判定数ｎの加算及び減算をθｉｇ演算部１８０に代えてθｉａ２演算部１８７ａ、θｏａ演算部１８３ａ、又はθｏａ２演算部１８８ａに行わせてもよい。
【００８４】
次に、差分演算部１８４ａは、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との平均値から入力軸回転角度θｉｓを算出する。具体的には、差分演算部１８４ａは、式（５）によって入力軸回転角度θｉｓを算出する。
【００８５】
θｉｓ＝（θｉａ＋θｉａ２）／２ｍ…（５）
【００８６】
これによれば、第１入力軸磁気センサ１４が故障した場合でも、入力軸回転角度θｉｓを算出することができる。これにより、入力軸回転角センサ１２を冗長化させることができる。その結果、トルクセンサ９４ａの信頼性を向上させることができる。
【００８７】
ステップＳＴ６で異常検出部１８５ａが第１入力軸磁気センサ１４のみが異常ではないと判定した場合（ステップＳＴ６、Ｎｏ）、異常検出部１８５ａは、第２入力軸磁気センサ１５のみが異常であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。具体的には、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値と第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈ以下であり、かつ、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値との差が閾値Ｔｈを超え、かつ、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈを超えた場合に、第２入力軸磁気センサ１５のみが異常であると判定する。
【００８８】
ステップＳＴ１０で異常検出部１８５ａが第２入力軸磁気センサ１５のみが異常であると判定した場合（ステップＳＴ１０、Ｙｅｓ）、センサ演算部１８ａは、第２入力軸磁気センサ１５を除外して角度検出を行う（ステップＳＴ１２）。具体的には、まず、異常検出部１８５ａは、第２入力軸磁気センサ１５のみが異常であることを示す情報を差分演算部１８４ａに出力する。次に、差分演算部１８４ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２とに基づいて入力軸回転角度θｉｓを算出する。具体的には、差分演算部１８４ａは、式（６）によって入力軸回転角度θｉｓを算出する。
【００８９】
θｉｓ＝（２θｉｇ＋θｉａ２）／２ｍ…（６）
【００９０】
これによれば、第２入力軸磁気センサ１５が故障した場合でも、入力軸回転角度θｉｓを算出することができる。これにより、入力軸回転角センサ１２を冗長化させることができる。その結果、トルクセンサ９４ａの信頼性を向上させることができる。
【００９１】
ステップＳＴ１０で異常検出部１８５ａが第２入力軸磁気センサ１５のみが異常ではないと判定した場合（ステップＳＴ１０、Ｎｏ）、異常検出部１８５ａは、第３入力軸磁気センサ２１ａのみが異常であるか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。具体的には、異常検出部１８５ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値と第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈを超え、かつ、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇを倍にした値との差が閾値Ｔｈ以内であり、かつ、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａと第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２との差が閾値Ｔｈを超えた場合に、第３入力軸磁気センサ２１ａのみが異常であると判定する。
【００９２】
ステップＳＴ１４で異常検出部１８５ａが第３入力軸磁気センサ２１ａのみが異常であると判定した場合（ステップＳＴ１４、Ｙｅｓ）、センサ演算部１８ａは、第３入力軸磁気センサ２１ａを除外して角度検出を行う（ステップＳＴ１６）。具体的には、まず、異常検出部１８５ａは、第３入力軸磁気センサ２１ａのみが異常であることを示す情報を差分演算部１８４ａに出力する。次に、差分演算部１８４ａは、第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇと第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａとに基づいて入力軸回転角度θｉｓを算出する。具体的には、差分演算部１８４ａは、式（７）によって入力軸回転角度θｉｓを算出する。
【００９３】
θｉｓ＝（θｉａ＋２θｉｇ）／２ｍ…（７）
【００９４】
これによれば、第３入力軸磁気センサ２１ａが故障した場合でも、入力軸回転角度θｉｓを算出することができる。これにより、入力軸回転角センサ１２を冗長化させることができる。その結果、トルクセンサ９４ａの信頼性を向上させることができる。
【００９５】
ステップＳＴ１４で異常検出部１８５ａが第３入力軸磁気センサ２１ａのみが異常ではないと判定した場合（ステップＳＴ１４、Ｎｏ）、異常検出部１８５ａは、運転継続不可判定を行う（ステップＳＴ１８）。具体的には、異常検出部１８５ａは、運転継続不可判定信号を差分演算部１８４ａ及びＥＣＵ９０に出力する。
【００９６】
以上説明したように、実施形態２に係るトルクセンサ９４ａは、差分演算部１８４ａが異常検出部１８５ａによって異常が検出されていない磁気センサの出力に基づいて入力軸回転角度θｉｓを算出する。これによれば、第１入力軸磁気センサ１４、第２入力軸磁気センサ１５、及び第３入力軸磁気センサ２１ａの内、いずれか一つが故障した場合でも、入力軸回転角度θｉｓを算出することができる。さらに、差分演算部１８４ａは、異常検出部１８６ａによって異常が検出されていない磁気センサの出力に基づいて出力軸回転角度θｏｓを算出する。これによれば、第１出力軸磁気センサ１６、第２出力軸磁気センサ１７、及び第３出力軸磁気センサ２２ａの内、いずれか一つが故障した場合でも、出力軸回転角度θｏｓを算出することができる。これによれば、トルクセンサ９４ａを冗長化させることができる。その結果、トルクセンサ９４ａの信頼性を向上させることができる。
【００９７】
なお、実施形態２に係るトルクセンサ９４ａは、出力軸回転センサ１３ａが第１出力軸磁気センサ１６、第２出力軸磁気センサ１７、及び第３出力軸磁気センサ２２ａを備えるとしたが、第１出力軸磁気センサ１６を省略してもよい。第１多極リング磁石１０と第２多極リング磁石１１とは、磁極の数及び磁極のピッチが同じである。これによれば、θｏａ演算部１８３ａは、θｏｇ演算部１８２が算出する第２多極リング磁石１１の磁極の情報に代えて、θｉｇ演算部１８０が算出する第１多極リング磁石１０の磁極の情報に基づいて、第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａを算出できる。また、θｏａ２演算部１８８ａは、θｏｇ演算部１８２が算出する第２多極リング磁石１１の磁極の情報に代えて、θｉｇ演算部１８０が算出する第１多極リング磁石１０の磁極の情報に基づいて、第３出力軸磁気センサ検出角度θｏａ２を算出できる。これによれば、トルクセンサ９４ａに用いる磁気センサの数を減らしつつ、冗長化を実現することができる。
【００９８】
なお、第１出力軸磁気センサ１６を省略する場合、θｉａ演算部１８１ａ、θｉａ２演算部１８７ａ、θｏａ演算部１８３ａ、及びθｏａ２演算部１８８ａの内、少なくとも１つが記憶部２０に記憶された第１多極リング磁石１０の磁極の情報を更新することが好ましい。磁極の情報を更新するとは、例えば、正弦波信号ｓｉｎθｉａが負から正の値に変化し、且つ余弦波信号ｃｏｓθｉａが正の値である場合に、磁極判定数ｎに１を加算することである。また、磁極の情報を更新するとは、例えば、正弦波信号ｓｉｎθｉａが正から負の値に変化し、且つ余弦波信号ｃｏｓθｉａが正の値である場合に、磁極判定数ｎから１を減算することである。これによれば、第１入力軸磁気センサ１４が故障した場合でも、第１多極リング磁石１０の磁極の情報を更新することができる。これにより、センサ演算部１８ａは、第１入力軸磁気センサ１４が故障した場合でも、記憶部２０に記憶された磁極の情報に基づいて、第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａ、第３入力軸磁気センサ検出角度θｉａ２、第２出力軸磁気センサ検出角度θｏａ、及び第３出力軸磁気センサ検出角度θｏａ２を算出することができる。
【００９９】
（実施形態３）
図１６は、実施形態３に係る入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを模式的に示す斜視図である。実施形態３に係るトルクセンサ９４ｂは、第１ギヤ２６ｂ、第２ギヤ２８ｂ、磁石３０ｂ、及びアングル磁気センサ３２ｂを備え、センサ演算部１８に代えてセンサ演算部１８ｂを備える点で、上述したトルクセンサ９４とは異なる。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１００】
図１７は、実施形態３に係るアングル磁気センサと磁石との位置関係を説明するための平面図である。図１６及び図１７に示すように、第１ギヤ２６ｂは、入力軸８２ａに取り付けられている。第１ギヤ２６ｂは、入力軸８２ａと同期して回転する。
【０１０１】
図１６に示すように、第２ギヤ２８ｂは、回転軸Ａｘｂを回転軸として回転可能に固定されている。第２ギヤ２８ｂは、例えば、車体に固定されている。図１７に示すように、第２ギヤ２８ｂは、第１ギヤ２６ｂと噛み合うように配置されている。第２ギヤ２８ｂは、第１ギヤ２６ｂと連動して回転する。第１ギヤ２６ｂに対する第２ギヤ２８ｂのギヤ比は、例えば、２である。つまり、第１ギヤ２６ｂが２回転した場合に、第２ギヤ２８ｂは、１回転する。
【０１０２】
図１７に示すように、磁石３０ｂは、円柱形状の永久磁石である。磁石３０ｂは、磁石３０ｂの径方向に着磁されている。磁石３０ｂは、第２ギヤ２８ｂの内側に配置されている。磁石３０ｂは、回転軸Ａｘｂを回転軸として第２ギヤ２８ｂと同期して回転する。磁石３０ｂには、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等が用いられる。なお、磁石３０ｂの着磁パターンは、アングル磁気センサ３２ｂが磁石３０ｂの回転を検出できるパターンであればよい。
【０１０３】
図１８は、実施形態３に係るトルクセンサを機能ブロックを用いて示す模式図である。図１６及び図１７に示すように、アングル磁気センサ３２ｂは、回転軸Ａｘｂ上に配置されている。アングル磁気センサ３２ｂは、磁石３０ｂの上面に対向して配置されている。アングル磁気センサ３２ｂは、例えば、車体に固定されている。図１８に示すように、アングル磁気センサ３２ｂは、磁石３０ｂが１回転するごとに、１周期の正弦波信号ｓｉｎθａｎ及び１周期の余弦波信号ｃｏｓθａｎをセンサ演算部１８ｂに出力する。アングル磁気センサ３２ｂは、例えば、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）センサであるがこれに限定されない。アングル磁気センサ３２ｂは、例えば、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）センサ、及びＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistance）センサでもよい。
【０１０４】
図１９は、実施形態３に係るセンサ演算部の構成例を示すブロック図である。図１９に示すように、センサ演算部１８ｂは、θａｎ演算部１８９ｂを備え、異常検出部１８５に代えて異常検出部１８５ｂを備えること以外はセンサ演算部１８と同様である。
【０１０５】
θａｎ演算部１８９ｂは、アングル磁気センサ検出角度θａｎを、式（８）によって算出する。
【０１０６】
θａｎ＝ａｒｃｔａｎ｛ｓｉｎθａｎ／ｃｏｓθａｎ｝…（８）
【０１０７】
図２０は、実施形態３に係る第１入力軸磁気センサ検出角度及びアングル磁気センサ検出角度と第１多極リング磁石の磁極との関係を示す説明図である。図２０に示す入力軸機械角は、入力軸８２ａの機械角（回転角度）を示している。図２０の上部に示す電気角は、第１入力軸磁気センサ１４の電気角を示している。図２０の下部に示す電気角は、アングル磁気センサ３２ｂの電気角を示している。磁石３０ｂは、第１ギヤ２６ｂに対する第２ギヤ２８ｂのギヤ比が２であることから、入力軸８２ａが７２０度回転した場合に３６０度回転する。アングル磁気センサ３２ｂは、磁石３０ｂが３６０度回転した場合に１周期の信号を出力する。したがって、図２０に示すように、アングル磁気センサ検出角度θａｎは、入力軸８２ａの機械角で７２０度の周期を有する。
【０１０８】
θａｎ演算部１８９ｂは、算出したアングル磁気センサ検出角度θａｎに基づいて、第１多極リング磁石１０と第１入力軸磁気センサ１４との相対的な回転の回数を算出して記憶部２０に記憶する。θａｎ演算部１８９ｂは、例えば、アングル磁気センサ検出角度θａｎが０度以上１８０度以下である場合に記憶部２０に記憶された入力軸回転数Ｎに１を代入する。θａｎ演算部１８９ｂは、例えば、アングル磁気センサ検出角度θａｎが１８０度以上３６０度以下である場合に記憶部２０に記憶された入力軸回転数Ｎに２を代入する。これによれば、入力軸８２ａが１回転を超えて回転した場合でも、入力軸８２ａが何回転目であるかを示す情報を記憶部２０に記憶させることができる。
【０１０９】
なお、第３実施形態に係るトルクセンサ９４ｂは、アングル磁気センサ検出角度θａｎと第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇ又は第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａとのバーニア演算により、入力軸回転角度θｉｓを算出してもよい。この場合、アングル磁気センサ検出角度θａｎの周期と第１入力軸磁気センサ検出角度θｉｇの周期又は第２入力軸磁気センサ検出角度θｉａの周期とが異なる値となるように、適宜磁極数ｍ及び第１ギヤ２６ｂに対する第２ギヤ２８ｂのギヤ比を選択すればよい。第１ギヤ２６ｂに対する第２ギヤ２８ｂのギヤ比は、例えば、２を磁極数ｍで除した値と異なっていればよい。これによれば、第１入力軸磁気センサ１４の周期とアングル磁気センサ３２ｂの周期とを異なった値にすることができる。その結果、バーニヤ演算により、入力軸回転角度θｉｓを検出することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  第１多極リング磁石
１１  第２多極リング磁石
１２  入力軸回転角センサ
１３  出力軸回転角センサ
１４  第１入力軸磁気センサ
１５  第２入力軸磁気センサ
１６  第１出力軸磁気センサ
１７  第２出力軸磁気センサ
１８、１８ａ、１８ｂ  センサ演算部
１９  トルク演算部
２０  記憶部
２１ａ  第３入力軸磁気センサ
２２ａ  第３出力軸磁気センサ
２３  回転検出部
２６ｂ  第１ギヤ
２８ｂ  第２ギヤ
３０ｂ  磁石
３２ｂ  アングル磁気センサ
８０  電動パワーステアリング装置
８１  ステアリングホイール
８２  ステアリングシャフト
８２ａ  入力軸
８２ｂ  出力軸
８２ｃ  トーションバー
９０  ＥＣＵ（モータ制御装置）
９２  減速装置
９３  モータ
９４、９４ａ、９４ｂ  トルクセンサ
９５  車速センサ
９８  イグニッションスイッチ
９９  電源装置
１００  相対角度検出部
１０１  車両
【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】
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【図２０】
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