(57)【要約】【課題】高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常を検出する。【解決手段】高精度信号出力器５および低精度信号出力器６からの各出力信号に基づいて、小歯車３の回転角速度および大歯車４の回転角速度がそれぞれ演算される。小歯車３の演算回転角速度がｎ（たとえば、ｎは２以上の整数）回連続して異常な値を示した場合、高精度信号出力器５に異常が発生していると判断される。また、大歯車４の演算回転角速度がｎ回連続して異常な値を示した場合、低精度信号出力器６に異常が発生していると判断される。また、小歯車３の演算回転角速度と大歯車４の演算回転角速度に小歯車３に対する大歯車４の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差が求められ、この偏差が予め定められた偏差許容値を超えていれば、高精度信号出力器５または低精度信号出力器６の少なくとも一方に異常が発生していると判断される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３６０ｄｅｇ以上回転可能な多回転体の回転に連動して、上記多回転体に対して第１の減速比で減速して回転する第１連動回転部材と、
上記多回転体の回転に連動して、上記多回転体に対して第２の減速比で減速して回転する第２連動回転部材と、
上記第１連動回転部材の回転角に応じてレベルが変化し、上記多回転体の回転角を高精度に表す高精度信号を出力する高精度信号出力器と、
上記第２連動回転部材の回転角に応じてレベルが変化し、上記多回転体の回転角を低精度に表す低精度信号を出力する低精度信号出力器と、
上記高精度信号出力器から出力される高精度信号および上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて、上記多回転体の絶対回転角を演算する絶対回転角演算手段と、
上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて、上記第１連動回転部材の回転角速度を演算する第１回転角速度演算手段と、
この第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度と予め定める第１の閾値との大小を比較する第１比較手段と、
この第１比較手段による比較の結果、上記第１連動回転部材の回転角速度が上記第１の閾値よりも大きいと判定されたことに基づいて、上記高精度信号出力器に異常が発生していると判断する第１異常判断手段と、
上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて、上記第２連動回転部材の回転角速度を演算する第２回転角速度演算手段と、
この第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度と予め定める第２の閾値との大小を比較する第２比較手段と、
この第２比較手段による比較の結果、上記第２連動回転部材の回転角速度が上記第２の閾値よりも大きいと判定されたことに基づいて、上記低精度信号出力器に異常が発生していると判断する第２異常判断手段と
を含むことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
上記絶対回転角演算手段は、上記第１異常判断手段によって上記高精度信号出力器に異常が発生していると判断された場合には、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号を無効にして、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて、上記多回転体の絶対回転角を演算するものであることを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項３】
上記絶対回転角演算手段は、上記第２異常判断手段によって上記低精度信号出力器に異常が発生していると判断された場合には、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号を無効にして、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて、上記多回転体の絶対回転角を演算するものであることを特徴とする請求項１または２記載の回転角検出装置。
【請求項４】
上記第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度に上記第１の減速比の逆数を乗じて得られる値と、上記第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度に上記第２の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差を演算する偏差演算手段と、
この偏差演算手段によって演算された偏差と予め定める偏差許容値との大小を比較する偏差比較手段と、
この偏差比較手段による比較の結果、上記偏差が上記偏差許容値よりも大きいと判定されたことに基づいて、上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断する第３異常判断手段と
をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転角検出装置。
【請求項５】
上記絶対回転角演算手段は、上記第３異常判断手段によって上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断された場合には、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算するとともに、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算し、これらの演算値の平均値を上記多回転体の絶対回転角とするものであることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項６】
上記第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度に上記第１の減速比の逆数を乗じて得られる値と、上記第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度に上記第２の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差を演算する偏差演算手段と、
この偏差演算手段によって演算された偏差を累積する偏差累積手段と、
この偏差累積手段による偏差の累積値が予め定める累積許容値を超えた場合に、上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断する第４異常判断手段と
をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回転角検出装置。
【請求項７】
上記絶対回転角演算手段は、上記第４異常判断手段によって上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断された場合には、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算するとともに、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算し、これらの演算値の平均値を上記多回転体の絶対回転角とするものであることを特徴とする請求項６記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングホイール（ステアリング軸）のような多回転体の絶対回転角を検出するための回転角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、操舵補助力の発生源として電動モータを採用した電動パワーステアリング装置では、操舵角センサが備えられていて、この操舵角センサが検出するステアリングホイールの操舵角に基づいて、電動モータの駆動制御が行われるようになっている（たとえば、特許文献１参照）。ステアリングホイールが、一方の終端まで切り込んだ状態から他方の終端まで切り返す時の回転角（ロックツーロック角）が約１４４０ｄｅｇの多回転体であることから、操舵角センサには、多回転対応型の回転角検出装置が採用されることがある。
【０００３】
多回転対応型の回転角検出装置は、たとえば、多回転体の１８０ｄｅｇ回転を１周期として周期的にレベルが変化する信号を出力する高精度信号出力器と、多回転体の回転角についての全範囲で、その回転角の増加に応じてレベルがほぼリニアに増加する信号を出力する低精度信号出力器とを備えている。そして、低精度信号出力器の出力信号に基づいて、多回転体の絶対回転角が含まれる角度範囲を絞り、その角度範囲の中から高精度信号出力器の出力信号に応じた角度を特定することによって、多回転体の絶対回転角を検出する構成になっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０４２１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、多回転対応型の回転角検出装置では、高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が生じると、実際の多回転体の絶対回転角とは大きく異なる値を出力してしまうという問題がある。
このような回転角検出装置における絶対回転角の誤検出は、回転角検出装置の検出結果に基づいて行われる制御に悪影響を及ぼすおそれがある。たとえば、回転角検出装置が電動パワーステアリング装置に操舵角センサとして用いられている場合、実際のステアリングホイールの操舵角と大きく異なる誤検出値が操舵角センサから出力されると、その誤検出値に基づいて電動モータが制御されて、ステアリングホイールの操作とは無関係な操舵補助が行われるおそれがある。
【０００６】
したがって、多回転対応型の回転角検出装置では、高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常を検出する機能を有していることが望ましく、さらに、高精度信号出力器および低精度信号出力器における異常を検出した場合に、その異常に起因した絶対回転角の誤検出を防止する機能を有していることがより望ましい。しかしながら、従来の回転角検出装置は、高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常を検出する機能さえも有していない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常を検出する機能を有する回転角検出装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が生じている場合に、その異常に起因した絶対回転角の誤検出を防止する機能を有する回転角検出装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、３６０ｄｅｇ以上回転可能な多回転体（Ｓ）の回転に連動して、上記多回転体に対して第１の減速比で減速して回転する第１連動回転部材（３）と、上記多回転体の回転に連動して、上記多回転体に対して第２の減速比で減速して回転する第２連動回転部材（４）と、上記第１連動回転部材の回転角に応じてレベルが変化し、上記多回転体の回転角を高精度に表す高精度信号を出力する高精度信号出力器（５）と、上記第２連動回転部材の回転角に応じてレベルが変化し、上記多回転体の回転角を低精度に表す低精度信号を出力する低精度信号出力器（６）と、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号および上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて、上記多回転体の絶対回転角を演算する絶対回転角演算手段（Ｓ１９）とを備えた回転角検出装置であって、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて、上記第１連動回転部材の回転角速度を演算する第１回転角速度演算手段（Ｓ２）と、この第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度と予め定める第１の閾値との大小を比較する第１比較手段（Ｓ３）と、この第１比較手段による比較の結果、上記第１連動回転部材の回転角速度が上記第１の閾値よりも大きいと判定されたことに基づいて、上記高精度信号出力器に異常が発生していると判断する第１異常判断手段（Ｓ４）と、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて、上記第２連動回転部材の回転角速度を演算する第２回転角速度演算手段（Ｓ２）と、この第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度と予め定める第２の閾値との大小を比較する第２比較手段（Ｓ７，Ｓ１１）と、この第２比較手段による比較の結果、上記第２連動回転部材の回転角速度が上記第２の閾値よりも大きいと判定されたことに基づいて、上記低精度信号出力器に異常が発生していると判断する第２異常判断手段（Ｓ９，Ｓ１２）とを含むことを特徴とする回転角検出装置である。
【０００９】
上記第１の減速比は、１以上であってもよく、この場合、上記第１連動回転部材は、上記多回転体の回転に連動して、上記多回転体の回転角速度以上の回転角速度で回転することになる。
括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の構成によれば、高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常を検出することができる。
【００１０】
上記絶対回転角演算手段（Ｓ８）は、上記第１異常判断手段によって上記高精度信号出力器に異常が発生していると判断された場合には、請求項２記載のように、上記高精度信号出力器から出力される高精度信号を無効にして、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて、上記多回転体の絶対回転角を演算することが好ましい。これにより、高精度信号出力器に異常が生じている場合に、実際の多回転体の絶対回転角とは大きく異なる値が回転角検出装置から出力されることを防止できる。
【００１１】
また、上記絶対回転角演算手段（Ｓ１５）は、上記第２異常判断手段によって上記低精度信号出力器に異常が発生していると判断された場合には、請求項３記載のように、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号を無効にして、（正常時に検出されてメモリに記憶されている絶対回転角および）上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて、上記多回転体の絶対回転角を演算することが好ましい。これにより、低精度信号出力器に異常が生じている場合に、実際の多回転体の絶対回転角とは大きく異なる値が回転角検出装置から出力されることを防止できる。
【００１２】
さらに、上記回転角検出装置は、上記第１異常判断手段によって上記高精度信号出力器に異常が発生していると判断され、かつ、上記第２異常判断手段によって上記低精度信号出力器に異常が発生していると判断された場合に、上記絶対回転角演算手段による上記多回転体の絶対回転角の演算を禁止する手段（Ｓ１０）をさらに含むことが好ましい。これにより、高精度信号出力器および低精度信号出力器の両方に異常が生じている場合に、その異常に起因した絶対回転角の誤検出を防止することができる。
【００１３】
また、請求項４記載のように、上記回転角検出装置は、上記第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度に上記第１の減速比の逆数を乗じて得られる値と、上記第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度に上記第２の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差を演算する偏差演算手段（Ｓ１６）と、この偏差演算手段によって演算された偏差と予め定める偏差許容値との大小を比較する偏差比較手段（Ｓ１６）と、この偏差比較手段による比較の結果、上記偏差が上記偏差許容値よりも大きいと判定されたことに基づいて、上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断する第３異常判断手段（Ｓ２０）とをさらに含むことが好ましい。これにより、高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常をより精度良く検出することができる。
【００１４】
この場合さらに、請求項５に記載のように、上記絶対回転角演算手段（Ｓ２２，Ｓ２３）は、上記第３異常判断手段によって上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断された場合には、（正常時に検出されてメモリに記憶されている絶対回転角および）上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算するとともに、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算し、これらの演算値の平均値を上記多回転体の絶対回転角とするものであることが好ましい。これにより、高精度信号出力器または低精度信号出力器に異常が生じている場合に、実際の多回転体の絶対回転角とは大きく異なる値が回転角検出装置から出力されることを防止できる。
【００１５】
さらにまた、請求項６記載のように、上記回転角検出装置は、上記第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度に上記第１の減速比の逆数を乗じて得られる値と、上記第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度に上記第２の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差を演算する偏差演算手段（Ｓ１６）と、この偏差演算手段によって演算された偏差を累積する偏差累積手段（Ｓ１７）と、この偏差累積手段による偏差の累積値が予め定める累積許容値を超えた場合に、上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断する第４異常判断手段（Ｓ１８）とをさらに含むことが好ましい。これにより、高精度信号出力器および低精度信号出力器の異常を一層精度良く検出することができる。
【００１６】
そして、この場合、請求項７記載のように、上記絶対回転角演算手段（Ｓ２２，Ｓ２３）は、上記第４異常判断手段によって上記高精度信号出力器および低精度信号出力器の少なくとも一方に異常が発生していると判断された場合には、（正常時に検出されてメモリに記憶されている絶対回転角および）上記高精度信号出力器から出力される高精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算するとともに、上記低精度信号出力器から出力される低精度信号に基づいて上記多回転体の絶対回転角を演算し、これらの演算値の平均値を上記多回転体の絶対回転角とするものであることが好ましい。これにより、高精度信号出力器または低精度信号出力器に異常が生じている場合に、実際の多回転体の絶対回転角とは大きく異なる値が回転角検出装置から出力されることを防止できる。
【００１７】
なお、請求項４および６において、上記偏差演算手段は、上記第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度に上記第１の減速比の逆数および上記第２の減速比を乗じて得られる値と、上記第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度との偏差を求める手段、ならびに、上記第１回転角速度演算手段によって演算された上記第１連動回転部材の回転角速度と、上記第２回転角速度演算手段によって演算された上記第２連動回転部材の回転角速度に上記第２の減速比の逆数および上記第１の減速比を乗じて得られる値との偏差を求める手段を含む概念である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す図である。この回転角検出装置は、車両のステアリングホイールのような多回転体（３６０ｄｅｇ以上回転可能な回転体）の絶対回転角を検出するためのものであり、多回転体の回転軸Ｓ（たとえば、ステアリングホイールに結合されたステアリング軸）の周囲にその回転軸Ｓと同軸に配置されて、回転軸Ｓと一体回転する軸歯車１と、この軸歯車１と噛み合っており、軸歯車１の回転に伴って、軸歯車１と同じ回転角速度で回転する従動歯車２と、従動歯車２と同軸に配置されて、従動歯車２と一体的に回転する小歯車３（第１連動回転部材）と、この小歯車３と噛み合っており、小歯車３の回転に伴って、小歯車３（多回転体）に対して所定の減速比（たとえば、１／８）で減速して回転する大歯車４と、小歯車３の回転角に応じた信号を出力する高精度信号出力器５と、大歯車４（第２連動回転部材）の回転角に応じた信号を出力する低精度信号出力器６と、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６からの出力信号に基づいて、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の異常を検出し、また、多回転体の絶対回転角を演算する異常検出／回転角演算部７とを備えている。
【００１９】
異常検出／回転角演算部７は、マイクロコンピュータによるプログラム処理によってソフトウエア的に実現される。この回転角検出装置がステアリングホイールの絶対回転角（操舵角）を検出するための操舵角センサとして、電動パワーステアリング装置または電動ポンプ式パワーステアリング装置に用いられる場合、異常検出／回転角演算部７を実現するためのマイクロコンピュータは、たとえば、電動モータを駆動制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）に備えられているマイクロコンピュータであってもよい。
【００２０】
図２は、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の出力信号波形を示す図である。高精度信号出力器５は、小歯車３の回転角についての０〜１８０ｄｅｇおよび１８０〜３６０ｄｅｇの各範囲で、回転角の増加に応じてレベル（電圧値）が零からほぼリニアに増加する信号を出力する。一方、低精度信号出力器６は、大歯車４の回転角についての０〜１８０ｄｅｇおよび１８０〜３６０ｄｅｇの各範囲で、回転角の増加に応じてレベルが零からほぼリニアに増加する信号を出力する。また、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６は、いずれも、多回転体が一方の終端まで回転されている状態で出力信号レベルが零となるように設定されている。
【００２１】
これにより、多回転体が一方の終端から他方の終端まで１４４０ｄｅｇ回転（４回転）した場合、小歯車３が１４４０ｄｅｇ回転し、この小歯車３の回転に伴って、高精度信号出力器５の出力信号のレベルが、小歯車３の１８０ｄｅｇ回転を１周期として鋸歯状に８周期にわたって変化する。また、小歯車３に対する大歯車４の減速比が１／８であれば、このとき大歯車４が１８０ｄｅｇ回転し、この大歯車４の回転に伴って、低精度信号出力器６の出力信号のレベルが回転角の増加に応じて零からほぼリニアに増加する。
【００２２】
図３、図４および図５は、異常検出／回転角演算部７の機能を説明するためのフローチャートである。異常検出／回転角演算部７は、まず、高精度信号出力器５からの出力信号（高精度信号）のレベルおよび低精度信号出力器６からの出力信号（低精度信号）のレベルをそれぞれ検出する（ステップＳ１）。そして、その検出した高精度信号レベルおよび低精度信号レベルを、マイクロコンピュータに備えられているＲＡＭなどのメモリに格納する。
【００２３】
異常検出／回転角演算部７は、次に、そのメモリの記憶内容に基づいて、前回の制御周期からの高精度信号レベルおよび低精度信号レベルの各変化量を求め、さらに、その求めた各変化量に基づいて、小歯車３および大歯車４の回転角速度をそれぞれ演算する（ステップＳ２）。
なお、電源投入直後（この回転角検出装置が車両に搭載されている場合、車両のイグニッションキースイッチをオンにした後）は、前回の制御周期における高精度信号レベルおよび低精度信号レベルがメモリに記憶されていないため、高精度信号レベルおよび低精度信号レベルの各変化量を求めることができない。そこで、電源投入直後は、ステップＳ１で高精度信号レベルおよび低精度信号レベルを検出した後、その検出した高精度信号レベルおよび低精度信号レベルをメモリに記憶して、この図３〜５の処理をリターンし、新たにステップＳ１で高精度信号レベルおよび低精度信号レベルを検出するようにすればよい。
【００２４】
つづいて、高精度信号レベルの変化量に基づいて演算した小歯車３の回転角速度（以下、単に「小歯車３の演算回転角速度」という。）が、小歯車３の回転角速度として妥当な値であるか否かを判断する（ステップＳ３）。
多回転体の回転角速度には上限があり、多回転体と同じ回転角速度で回転する（多回転体に対する減速比が１である）小歯車３の回転角速度は、その多回転体の回転角速度の上限値を超えることはない。そこで、多回転体の回転角速度の上限値を閾値として、この閾値と小歯車３の演算回転角速度とを比較し、小歯車３の演算回転角速度が閾値以下であれば、小歯車３の演算回転角速度は妥当な値であると判断することができ、小歯車３の演算回転角速度が閾値よりも大きければ、小歯車３の演算回転角速度は異常な値であると判断することができる。
【００２５】
たとえば、車両のステアリングホイールの回転角速度は、人による操作によっては２０００ｄｅｇ／ｓｅｃを超えることがないから、この回転角検出装置が操舵角センサとして、電動パワーステアリング装置または電動ポンプ式パワーステアリング装置に用いられる場合、そのステアリングホイールの回転角速度の上限値である２０００ｄｅｇ／ｓｅｃを閾値として、小歯車３の演算回転角速度と２０００ｄｅｇ／ｓｅｃとを比較する。そして、小歯車３の演算回転角速度が２０００ｄｅｇ／ｓｅｃ以下であれば、その小歯車３の演算回転角速度は妥当な値であると判断する。一方、小歯車３の演算回転角速度が２０００ｄｅｇ／ｓｅｃよりも大きければ、その小歯車３の演算回転角速度は異常な値であると判断する。
【００２６】
小歯車３の演算回転角速度が異常な値であると判断した場合（ステップＳ３のＮＯ）、小歯車３の演算回転角速度がｎ（たとえば、ｎは２以上の整数）回連続して異常な値を示したか否かを判断する（ステップＳ４）。すなわち、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での小歯車３の演算回転角速度がすべて異常な値であったか否かを判断する。そして、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での小歯車３の演算回転角速度がすべて異常な値であった場合には、高精度信号出力器５に異常が発生していると判断して、この回転角検出装置の異常を報知するとともに（ステップＳ５）、高精度信号出力器５からの高精度信号を無効にする（ステップＳ６）。一方、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での小歯車３の演算回転角速度が１つでも妥当な値であれば（ステップＳ４のＮＯ）、この図３〜５の処理を直ちにリターンする。このように、小歯車３の演算回転角速度がｎ回連続して異常な値を示した場合に、高精度信号出力器５に異常が発生していると判断することにより、高精度信号へのノイズの混入や小歯車３の絶対回転角が１８０ｄｅｇまたは３６０ｄｅｇ（０ｄｅｇ）を跨いで変化したときの高精度信号レベルの急変に起因する誤判断を防止することができる。
【００２７】
回転角検出装置の異常の報知は、たとえば、図示しない警報ランプの点灯によって達成されてもよいし、警報ブザーから警報音が出力されることによって達成されてもよい。この回転角検出装置が操舵角センサとして、電動パワーステアリング装置または電動ポンプ式パワーステアリング装置に用いられる場合、警報ランプや警報ブザーは、車両のインストルメントパネルまたはその近傍に配置されることが好ましく、これにより、操舵角センサとしての回転角検出装置の異常を運転者に確実に報知することができる。
【００２８】
高精度信号出力器５からの高精度信号を無効にした後、異常検出／回転角演算部７は、低精度信号レベルの変化量に基づいて演算した大歯車４の回転角速度（以下、単に「大歯車４の演算回転角速度」という。）が、大歯車４の回転角速度として妥当な値であるか否かを判断する（ステップＳ７）。
大歯車４の回転角速度は小歯車３の回転角速度に大歯車４の小歯車３に対する減速比（たとえば、１／８）を乗じて得られる値に等しいから、大歯車４の回転角速度は、小歯車３の回転角速度の上限値、つまり上記閾値に上記減速比を乗じて得られる値を超えることはない。そこで、上記閾値に上記減速比を乗じて得られる値と大歯車４の演算回転角速度とを比較し、大歯車４の演算回転角速度が上記閾値に上記減速比を乗じて得られる値以下であれば、大歯車４の演算回転角速度は妥当な値であると判断することができ、大歯車４の演算回転角速度が上記閾値に上記減速比を乗じて得られる値よりも大きければ、大歯車４の演算回転角速度は異常な値であると判断することができる。
【００２９】
たとえば、この回転角検出装置が操舵角センサとして、電動パワーステアリング装置または電動ポンプ式パワーステアリング装置に用いられる場合において、小歯車３に対する大歯車４の減速比が１／８であれば、大歯車４の演算回転角速度と２０００ｄｅｇ／ｓｅｃに１／８を乗じて得られる値２５０とを比較する。そして、大歯車４の演算回転角速度が２５０ｄｅｇ／ｓｅｃ以下であれば、その大歯車４の演算回転角速度は妥当な値であると判断する。一方、大歯車４の演算回転角速度が２５０ｄｅｇ／ｓｅｃよりも大きければ、その大歯車４の演算回転角速度は異常な値であると判断する。
【００３０】
大歯車４の演算回転角速度が妥当な値であると判断した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、低精度信号出力器６は正常に動作していると判断し、ステップＳ１で検出した低精度信号レベルに基づいて多回転体の絶対回転角を演算する（ステップＳ８）。また、これ以降は、この図３〜５に示す処理を行わずに、低精度信号出力器６から出力される低精度信号のレベルを検出し、その検出した低精度信号レベルに基づいて多回転体の絶対回転角を演算する。
【００３１】
低精度信号レベルは、大歯車４の回転角についての０〜１８０ｄｅｇの範囲で回転角の増加に応じて零からほぼリニアに増加するから、その０〜１８０ｄｅｇの範囲内であれば、低精度信号レベルに基づいて、大歯車４の絶対回転角を求めることができる。そして、大歯車４は小歯車３の回転を所定の減速比で減速して回転するから、その求めた大歯車４の絶対回転角に上記減速比の逆数を乗じることにより、多回転体の絶対回転角を演算することができる。ただし、大歯車４の１ｄｅｇ回転に対して、多回転体は１／減速比ｄｅｇ回転するから、こうして低精度信号のみに基づいて演算した多回転体の絶対回転角は少し精度が劣る。
【００３２】
一方、大歯車４の演算回転角速度が異常値であると判断した場合（ステップＳ７のＮＯ）、大歯車４の演算回転角速度がｎ回連続して異常値を示したか否かを判断する（ステップＳ９）。すなわち、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での大歯車４の演算回転角速度がすべて異常値であったか否かを判断する。そして、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での大歯車４の演算回転角速度がすべて異常値であった場合には、低精度信号出力器６にも異常が発生していると判断して、低精度信号出力器６からの高精度信号も無効にし、それ以降は、多回転体の絶対回転角の演算を禁止する（ステップＳ１０）。これにより、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の異常に起因する多回転体の絶対回転角の誤検出を防止することができる。ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での大歯車４の演算回転角速度が１つでも妥当な値であれば（ステップＳ９のＮＯ）、この図３〜５の処理を直ちにリターンする。このように、大歯車４の演算回転角速度がｎ回連続して異常な値を示した場合に、低精度信号出力器６に異常が発生していると判断することにより、低精度信号へのノイズの混入に起因する誤判断を防止することができる。
【００３３】
ステップＳ３で小歯車３の演算回転角速度が妥当な値であると判断した場合、図４の処理に移行して、上述のステップＳ７における判断と同じ手法で、大歯車４の演算回転角速度が大歯車４の回転角速度として妥当な値であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。大歯車４の演算回転角速度が異常値であると判断した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、大歯車４の演算回転角速度がｎ回連続して異常値を示したか否か、つまりｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での大歯車４の演算回転角速度がすべて異常な値であったか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００３４】
ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での大歯車４の演算回転角速度がすべて異常な値であった場合には、低精度信号出力器６に異常が発生していると判断して、この回転角検出装置の異常を報知するとともに（ステップＳ１３）、低精度信号出力器６からの低精度信号を無効にする（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１で検出した高精度信号レベルに基づいて多回転体の絶対回転角を演算する（ステップＳ１５）。また、これ以降は、この図３〜５に示す処理を行わずに、高精度信号出力器５から出力される高精度信号のレベルを検出し、その検出した高精度信号レベルに基づいて多回転体の絶対回転角を演算する。一方、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期での大歯車４の演算回転角速度が１つでも妥当な値であれば（ステップＳ１２のＮＯ）、この図３〜５の処理を直ちにリターンする。
【００３５】
高精度信号レベルは、小歯車３の１８０ｄｅｇ回転を１周期として鋸歯状に変化するから、小歯車３が１８０ｄｅｇ回転するごとに同じ値をとる。つまり、小歯車３の絶対回転角がα（０≦α＜１８０）ｄｅｇの時とα＋１８０×β（β：自然数）ｄｅｇの時とで、高精度信号出力器５から出力される高精度信号のレベルは同じになる。したがって、今回の制御周期で検出した高精度信号レベルのみに基づいては、多回転体の絶対回転角を必ずしも正確に求めることはできない。そこで、低精度信号を無効にして、多回転体の絶対回転角を演算する場合には、前回の制御周期で演算した多回転体の絶対回転角についての上記αの値を求め、その求めたαの値と今回の制御周期で検出した高精度信号レベルに応じた小歯車３の回転角との偏差を求める。そして、その偏差を前回の制御周期で演算した多回転体の絶対回転角に加算することにより、多回転体の絶対回転角を求めればよい。
【００３６】
たとえば、前回の制御周期で演算した多回転体の絶対回転角が２１５ｄｅｇであり、今回の制御周期で検出した高精度信号レベルに応じた小歯車３の回転角が６０ｄｅｇであった場合、前回の制御周期で演算した多回転体の絶対回転角についてのαの値はα＝３５ｄｅｇであるから、このα＝３５ｄｅｇと今回の制御周期で検出した高精度信号レベルに応じた小歯車３の回転角６０ｄｅｇとの偏差は２５ｄｅｇと求めることができる。そして、その求めた偏差２５ｄｅｇを前回の制御周期で演算した多回転体の絶対回転角２１５ｄｅｇに加算することにより、多回転体の絶対回転角を２１５＋２５＝２４０ｄｅｇと求めることができる。
【００３７】
なお、この手法では、前回の制御周期で演算した多回転体の絶対回転角が判らなければ、多回転体の絶対回転角を正確に演算することはできない。したがって、少なくとも、低精度信号出力器６に異常が発生していると判断した場合には、この回転角検出装置の電源がオフされた後も、マイクロコンピュータへの給電が継続されて、最後に演算した多回転体の絶対回転角がマイクロコンピュータに備えられているメモリに保存されることが好ましい。こうすることにより、イグニッションキースイッチが再びオンされた後も、高精度信号レベルに基づいて多回転体の絶対回転角を正確に演算することができる。
【００３８】
小歯車３の演算回転角速度および大歯車４の演算回転角速度がどちらも妥当な値である場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、図５の処理に移行して、小歯車３の演算回転角速度と大歯車４の演算回転角速度に小歯車３に対する大歯車４の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差（以下、単に「回転角速度偏差」という。）を求める。そして、その回転角速度偏差が予め定められた偏差許容値（たとえば、１ｄｅｇ／ｓｅｃ）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００３９】
なお、この実施形態では、多回転体に対する小歯車３の減速比が１であるから、小歯車３の演算回転角速度と大歯車４の演算回転角速度に小歯車３に対する大歯車４の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差を求め、この偏差が予め定められた偏差許容値以下であるか否かを判断しているが、多回転体に対する小歯車３の減速比が１以外の場合には、小歯車３の演算回転角速度に多回転体に対する小歯車３の減速比の逆数を乗じて得られる値と大歯車４の演算回転角速度に小歯車３に対する大歯車４の減速比の逆数を乗じて得られる値との偏差を求め、この偏差が予め定められた偏差許容値以下であるか否かを判断することになる。
【００４０】
回転角速度偏差が偏差許容値以下であれば、前回の制御周期までに求めた回転角速度偏差の累積値（偏差累積値）がマイクロコンピュータに備えられているメモリに格納されているかどうかを調べ、偏差累積値がメモリに格納されている場合には、その累積値と今回の制御周期で求めた回転角速度偏差との加算値を新たな偏差累積値としてメモリに格納する（ステップＳ１７）。そして、メモリに格納した偏差累積値が予め定められた累積許容値（たとえば、１０ｄｅｇ／ｓｅｃ）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。偏差累積値が累積許容値以下であれば、ステップＳ１で検出した高精度信号レベルおよび低精度信号レベルに基づいて、多回転体の絶対回転角を演算し（ステップＳ１９）、この図３〜５の処理をリターンする。
【００４１】
多回転体の絶対回転角は、低精度信号レベルに基づいて、多回転体の絶対回転角が含まれる角度範囲を絞り、その角度範囲の中から高精度信号レベルに応じた角度を特定することによって求めることができる。
たとえば、小歯車３に対する大歯車４の減速比が１／８である場合に、低精度信号レベルから求めた大歯車４の絶対回転角が５２ｄｅｇであれば、多回転体の絶対回転角θが含まれる角度範囲は、５１×８ｄｅｇ＜θ＜５３×８ｄｅｇの範囲に絞ることができる。一方、このとき高精度信号レベルから求めた小歯車３の絶対回転角が６０ｄｅｇであった場合、多回転体の絶対回転角θは、θ＝６０＋１８０×βｄｅｇと表すことができる。そして、この絶対回転角θが上記角度範囲に含まれることから、β＝２と求めることができ、このβ＝２をθ＝６０＋１８０×βの式に代入することにより、多回転体の絶対回転角θをθ＝６０＋１８０×２＝４２０ｄｅｇと求めることができる。
【００４２】
一方、回転角速度偏差が偏差許容値を超えている場合（ステップＳ１６のＮＯ）、回転角速度偏差がｎ回連続して偏差許容値を超えた異常値を示したか否かを判断する（ステップＳ２０）。すなわち、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期で求めた回転角速度偏差がすべて異常値であったか否かを判断する。
ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期で求めた回転角速度偏差がすべて異常値であった場合には、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の少なくとも一方に異常が発生していると判断して、この回転角検出装置の異常を報知する（ステップＳ２１）。そして、ステップＳ１５，Ｓ８と同じ手法で、多回転体の絶対回転角をステップＳ１で検出した高精度信号レベルおよび低精度信号レベルのそれぞれに基づいて演算し（ステップＳ２２）、その高精度信号レベルに基づいて演算した絶対回転角と低精度信号レベルに基づいて演算した絶対回転角との平均値を多回転体の絶対回転角として（ステップＳ２３）、この図３〜５の処理をリターンする。ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期で求めた回転角速度偏差の中に偏差許容値以下の値が含まれている場合には（ステップＳ２０のＮＯ）、この図３〜５の処理を直ちにリターンする。
【００４３】
また、回転角速度偏差が偏差許容値以下であっても、偏差累積値が累積許容値を超えている場合には（ステップＳ１８のＮＯ）、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の少なくとも一方に原点ずれ（多回転体が一方の終端まで回転されている状態で出力信号レベルが零とならない状態）などの異常が生じていると判断して、ｎ−１回前の制御周期から今回の制御周期までの各制御周期で求めた回転角速度偏差がすべて異常値であった場合と同様な処理を行う。すなわち、この回転角検出装置の異常を報知し（ステップＳ２１）、ステップＳ１５，Ｓ８と同じ手法で高精度信号レベルおよび低精度信号レベルのそれぞれに基づいて演算した絶対回転角の平均値を多回転体の絶対回転角として（ステップＳ２２，Ｓ２３）、この図３〜５の処理をリターンする。
【００４４】
以上のように、この実施形態によれば、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６に異常が発生しているかどうかが診断される。そして、高精度信号出力器５に異常が発生している場合には、低精度信号出力器６から出力される低精度信号に基づいて多回転体の絶対回転角が演算され、低精度信号出力器６に異常が発生している場合には、高精度信号出力器５から出力される高精度信号に基づいて多回転体の絶対回転角が演算される。また、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の少なくとも一方に異常が発生しているが、どちらに異常が発生しているのかを特定できない場合には、高精度信号出力器５から出力される高精度信号および低精度信号出力器６から出力される低精度信号のそれぞれに基づいて多回転体の絶対回転角が演算され、各演算値の平均値が多回転体の絶対回転角とされる。これにより、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の一方に異常が生じている場合に、実際の多回転体の絶対回転角とは大きく異なる値が回転角検出装置から出力されることを防止できる。
【００４５】
また、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の両方に異常が発生している場合には、多回転体の絶対回転角の演算が禁止される。これにより、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６の異常に起因する多回転体の絶対回転角の誤検出を防止することができる。
よって、この実施形態に係る回転角検出装置を操舵角センサとして、電動パワーステアリング装置または電動ポンプ式パワーステアリング装置に用いた場合、高精度信号出力器５および低精度信号出力器６に異常が発生しても、ステアリングホイールの操作とは無関係な操舵補助（電動モータの制御）が行われるおそれはない。また、高精度信号出力器５または低精度信号出力器６の一方だけに異常が生じている状態では、多回転体の絶対回転角の検出が禁止されないので、たとえば、その異常が発生している高精度信号出力器５または低精度信号出力器６を修理するために車両を修理工場まで移動させるまでの間、ステアリングホイールの操作に応じた操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることができる。
【００４６】
なお、この実施形態では、回転角検出装置が操舵角センサとして用いられる場合に、人による操作によって達成され得るステアリングホイールの回転角速度（操舵速度）の上限値を、小歯車３の演算回転角速度が異常値であるか否かを判断するための閾値とすればよいとしたが、そのようなステアリングホイールの回転角速度の上限値は、車両の走行速度によって異なるから、小歯車３の演算回転角速度が異常値であるか否かを判断するための閾値は、車両の走行速度に応じて設定するようにしてもよい。つまり、高速走行中は急操舵が行われることがないから、車両の走行速度が高速になるほど、閾値を小さな値に設定してもよい。
【００４７】
また、この発明は、上記の実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す図である。
【図２】高精度信号出力器および低精度信号出力器の出力信号波形を示す図である。
【図３】異常検出／回転角演算部の機能を説明するためのフローチャート（その１）である。
【図４】異常検出／回転角演算部の機能を説明するためのフローチャート（その２）である。
【図５】異常検出／回転角演算部の機能を説明するためのフローチャート（その３）である。
【符号の説明】
１      軸歯車
２      従動歯車
３      小歯車（第１連動回転部材）
４      大歯車（第２連動回転部材）
５      高精度信号出力器
６      低精度信号出力器
７      異常検出／回転角演算部（絶対回転角演算手段、第１回転角速度演算手段、第１比較手段、第１異常判断手段、第２回転角速度演算手段、第２比較手段、第２異常判断手段、偏差演算手段、偏差比較手段、第３異常判断手段、偏差累積手段、第４異常判断手段）
【図１】
2004212179.tif 000003
【図２】
2004212179.tif 000004
【図３】
2004212179.tif 000005
【図４】
2004212179.tif 000006
【図５】
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