(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーを介して連結された入力軸と出力軸と、その一方の回転角である第１回転角と他方の回転角である第２回転角との差に応じてトルクを算出するトルク検出装置であって、
第１回転角の検出部と、第２回転角の検出部と、断線検出手段と、トルク算出手段を備え、
第１回転角の検出部は、前記入力軸と出力軸の一方の回転に伴って回転する第１ロータと、第１ロータの第１回転角のｓｉｎ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第１ｓｉｎ相コイルと、第１ロータの第１回転角のｃｏｓ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第１ｃｏｓ相コイルを有し、
第２回転角の検出部は、前記入力軸と出力軸の他方の回転に伴って回転する第２ロータと、第２ロータの第２回転角のｓｉｎ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第２ｓｉｎ相コイルと、第２ロータの第２回転角のｃｏｓ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第２ｃｏｓ相コイルを有し、
第１回転角と第２回転角との角度差が所定角度内となるように前記第１ロータと第２ロータの関係が設定されており、
断線検出手段は、前記コイル群のうちの少なくとも１つのコイルの断線を検出し、
トルク算出手段は、断線検出手段によって第１回転角の検出部の一方のコイルの断線が検出された場合は、第２回転角の検出部の両コイルに生じる出力電圧から第２回転角を算出し、
この算出した第２回転角と前記設定角度とから第１回転角の取り得る角度範囲を算出し、この角度範囲において、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を一義的に算出可能であるかを判別し、算出可能である場合は、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を算出し、算出した第１回転角と第２回転角を利用してトルクを算出し、
前記第１回転角の取り得る角度範囲において、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を一義的に算出不能である場合は、第２回転角の角速度の増減を算出し、前回検出時のトルクに前記角速度の増減分に応じたトルク変化分を加算してトルクを算出することを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク検出装置と、トルク検出装置で検出したトルクに応じて駆動力が変化する駆動手段と、駆動手段の駆動力によって動作がアシストされるステアリング機構を備えたパワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク検出装置とそれを用いたパワーステアリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のパワーステアリングシステム等にトルク検出装置が用いられている。例えばパワーステアリングシステムにおいては、トルク検出装置で検出したハンドルの操舵トルクに応じてモータ等の駆動力（補助トルク）を制御し、この駆動力によってステアリング機構の動作をアシストする。この結果、運転者は軽い力でハンドルを操舵することができる。
従来のトルク検出装置には、第１回転角の検出部と、第２回転角の検出部と、断線検出手段と、トルク算出手段を備えたものがある。
第１回転角の検出部は、第１ロータと、第１ロータの第１回転角のｓｉｎ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第１ｓｉｎ相コイルと、第１ロータの第２回転角のｃｏｓ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第１ｃｏｓ相コイルを有する。第２回転角の検出部は、第２ロータと、第２ロータの第２回転角のｓｉｎ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第２ｓｉｎ相コイルと、第２ロータの第２回転角のｃｏｓ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第２ｃｏｓ相コイルを有する。断線検出手段は、前記コイル群のうちの少なくとも１つのコイルの断線を検出する。トルク算出手段は、第１回転角と第２回転角の差をとってトルクを算出する。
【０００３】
この種のトルク検出装置では、第１回転角が第２回転角を基準として所定角度内に存在するように構成されているものがある。第１回転角が第２回転角を基準として所定角度内にある場合には、第１回転角と第２回転角の差に応じてトルクを算出するものである。例えばパワーステアリングシステムにおいて、ハンドル側に第１回転部の検出部を設け、ピニオン側に第２回転部の検出部を設けているとする。この場合、ハンドルを回転させたときに第１回転角が第２回転角を基準として所定角度内にある場合は、第１回転角と第２回転角の差に応じたトルクを算出し、そのトルクに応じてモータに補助トルクを発生させ、ステアリング機構の動作をアシストする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトルク検出装置では、断線検出手段によって前記コイル群のうちのいずれかのコイルの断線が検出されると、そこでトルクの検出処理を終了していた。例えば、第１回転角の検出部において第１ｃｏｓ相コイルの断線が検出されたとすると、第１ｓｉｎ相コイルの出力電圧のみからでは第１回転角の値の候補が２つ算出されてしまい、第１回転角を一義的に算出できないからである。
しかしながら、いずれかのコイルが断線された場合であっても、トルクの検出を継続して行えることが当然ながら望ましい。
例えば、トルク検出装置を自動車のパワーステアリングシステムに組込んだ場合には、コイルの断線によりトルク検出処理が終了され、この結果アシストが停止されてしまう。特に、走行中のコイルの断線によりトルク検出処理が停止されてアシストが停止されると、運転者によるマニュアルのステアリングのみに急激に移行することになるため、操作性の観点から好ましくなかった。
【０００５】
本発明は、回転角に応じて変化する出力電圧が生じるコイルの断線が生じた場合でも、トルクの検出を継続して行うことができる技術を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】
本発明を具現化した一の態様のトルク検出装置は、トーションバーを介して連結された入力軸と出力軸と、その一方の回転角である第１回転角と他方の回転角である第２回転角との差に応じてトルクを算出する。このトルク検出装置は、第１回転角の検出部と、第２回転角の検出部と、断線検出手段と、トルク算出手段を備えている。
第１回転角の検出部は、入力軸と出力軸の一方の回転に伴って回転する第１ロータと、第１ロータの第１回転角のｓｉｎ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第１ｓｉｎ相コイルと、第１ロータの第１回転角のｃｏｓ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第１ｃｏｓ相コイルを有する。第２回転角の検出部は、入力軸と出力軸の他方の回転に伴って回転する第２ロータと、第２ロータの第２回転角のｓｉｎ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第２ｓｉｎ相コイルと、第２ロータの第２回転角のｃｏｓ値に応じて振幅が変化する出力電圧が生じる第２ｃｏｓ相コイルを有する。ここで、第１回転角と第２回転角との角度差が所定角度内となるように前記第１ロータと第２ロータの関係が設定されている。断線検出手段は、前記コイル群のうちの少なくとも１つのコイルの断線を検出する。
トルク算出手段は、断線検出手段によって第１回転角の検出部の一方のコイルの断線が検出された場合は、第２回転角の検出部の両コイルに生じる出力電圧から第２回転角を算出する。次いで、この算出した第２回転角と前記設定角度とから第１回転角の取り得る角度範囲を算出し、この角度範囲において、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を一義的に算出可能であるかを判別する。算出可能である場合は、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を算出し、算出した第１回転角と第２回転角を利用してトルクを算出する。一方、第１回転角の取り得る角度範囲において、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を一義的に算出不能である場合は、第２回転角の角速度の増減を算出し、前回検出時のトルクに前記角速度の増減分に応じたトルク変化分を加算してトルクを算出する。
【０００７】
ここで、「第１回転角の検出部」と「第２回転角の検出部」とは、２つの回転角の検出部があった場合に、一方の回転角の検出部を絶対的に第１回転角の検出部と定めるものではない。即ち、２つの回転角の検出部があった場合に、一方の回転角の検出部が第１回転角の検出部にも第２回転角の検出部にもなり得る。
【０００８】
この装置は、第１回転角の検出部の一方のコイルが断線していても、他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を算出できるように構成したものである。その構成を実現するために、第１回転角は第２回転角を基準として所定角度内にあるという条件を上手に利用したものである。
具体的には、第２回転角の検出部の両コイルに生じる出力電圧から第２回転角を算出する。そして、この算出した第２回転角と前記設定角度とから第１回転角の取り得る角度範囲を算出し、この角度範囲において、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を一義的に算出可能であるかを判別する。算出可能である場合は、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を算出する。本発明者は、算出した第２回転角の値によっては、第１回転角の検出部の一方のコイルが断線していても、他方のコイルに生じる出力電圧のみから第１回転角を一義的に算出でき、この結果、第１回転角と第２回転角を利用してトルクを算出できるということを見出したのである。一方、第１回転角の取り得る角度範囲において、第１回転角の検出部の他方のコイルに生じる出力電圧から第１回転角を一義的に算出不能である場合は、第２回転角の角速度の増減を算出するとともに、前回検出時のトルクに前記角速度の増減分に応じたトルク変化分を加算してトルクを算出する。これによって、現在のトルクをある程度精度良く検出することができる。
この装置によると、回転角に応じて変化する出力電圧が生じるコイルの断線が生じた場合でも、トルクの検出を停止させずに、トルクの検出を継続して行うことができる。
【００１２】
本発明はまた、請求項１に記載のトルク検出装置と、トルク検出装置で検出したトルクに応じて駆動力が変化する駆動手段と、駆動手段の駆動力によって動作がアシストされるステアリング機構を備えたパワーステアリングシステムにも具現化される。
このパワーステアリングシステムによると、回転角に応じて変化する出力電圧が生じるコイルの断線が生じた場合でも、トルクの検出を停止させずに、トルクの検出を継続して行うことができるので、ステアリング機構の動作のアシストも継続して行うことができる。特に、走行中にコイルの断線が生じた場合でも、運転者によるマニュアルのステアリングのみに急激に移行することを回避できるので、操作性を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施例の電動パワーステアリングシステム８０の構成を示す。このシステム８０は、第１レゾルバ２２、第２レゾルバ３４、ＥＣＵ５０によって構成されるトルク検出装置を含む。
この電動パワーステアリングシステム８０では、ハンドル８２に入力軸としてのハンドル軸６２の一端側が接続されている。ハンドル軸６２の他端側には、トーションバー６４の一端側が接続されている。トーションバー６４の他端側には、出力軸を介してピニオン６６の一端側が接続されている。ピニオン６６は、ラック９８と噛合っている。このラック９８とラックハウジング５２によってラック機構８４が構成されている。ラック機構８４によって、ラック９８はラックハウジング５２内を軸方向に往復動するようになっている。ラック機構８４の両端には、タイロッド９１の一端が装着されている。タイロッド９１の他端には、ナックルアーム９２が連結されている。ナックルアーム９２の他端には、車輪９３が連結されている。
【００１４】
上記したハンドル軸６２の下端側の周囲には、第１レゾルバ２２が設けられている。第１レゾルバ２２は、ハンドル軸６２の第１回転角θ１を検出する第１回転角の検出部として機能する。トーションバー６４の下端側の周囲には、第２レゾルバ３４が設けられている。第２レゾルバ３４は、ピニオン６６の第２回転角θ２を検出する第２回転角の検出部として機能する。第１レゾルバ２２と第２レゾルバ３４は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０、第１レゾルバ２２、第２レゾルバ３４によってトルク検出装置が構成されている。トルク検出装置を構成するＥＣＵ５０は、第１レゾルバ２２で検出した第１回転角θ１と第２レゾルバ３４で検出した第２回転角θ２から、運転者がハンドル８２を操舵することで発生した操舵トルク値Ｆ＝ｋ（θ１−θ２）を算出する。なお、ｋはトーションバー６４のばね定数である。ＥＣＵ５０はモータ８６に接続されており、算出したトルク値Ｆに応じてモータ８６で発生させる補助トルク（アシスト力）の大きさを制御する。トルク検出装置５０、２２、３４のより具体的な構成については後述する。モータ８６は、伝達機構８７に接続されている。伝達機構８７は、モータ８６が発生した補助トルクをラック機構８４に伝達する。
【００１５】
このパワーステアリングシステム８０の動作を説明する。まず、運転者がハンドル８２を操舵すると、ハンドル軸６２が回転する。ハンドル軸６２が回転すると、トーションバー６４を介してピニオン６６も回転する。ピニオン６６が回転すると、これに噛合ったラック９８が軸方向に動き、タイロッド９１とナックルアーム９２を介して車輪９３の操向方向が変化する。運転者がハンドル８２を操舵することで発生したトルクは、トルク検出装置５０、２２、３４によって検出される。トルク検出装置を構成するＥＣＵ５０は、このトルクに基づいてモータ８６を制御する。
【００１６】
トルク検出装置５０、２２、３４が検出した操舵トルクが小さいと、ＥＣＵ５０はモータ８６に小さな補助トルクを発生させるように制御する。トルク検出装置５０、２２、３４が検出した操舵トルクが大きいと、ＥＣＵ５０はモータ８６に大きな補助トルクを発生させるように制御する。モータ８６で発生した補助トルクはラック機構８４に伝達され、ラック９８の動きをアシストする。従って、運転者は軽い力でハンドル８２を操舵することができる。
【００１７】
図２にトルク検出装置２０のブロック図を示す。トルク検出装置２０は、上記したように、ＥＣＵ５０と、第１レゾルバ２２と、第２レゾルバ３４を備えている。
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２と、ＣＰＵ５２にバス５４を介して接続されたＲＯＭ５６、ＲＡＭ５８、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）６２に接続されている。ＣＰＵ５２は、出力ポート５２ａ、５２ｆや、入力ポート５２ｂ〜５２ｅ等のポートを有する。出力ポート５２ａ、５２ｆは、ＣＰＵ５２の内部でＤ／Ａ変換部に接続されている。入力ポート５２ｂ〜５２ｅは、ＣＰＵ５２の内部でＡ／Ｄ変換部に接続されている。ＲＯＭ５６には、後述するトルク検出処理のためのプログラム等が格納されている。
【００１８】
第１レゾルバ２２は、第１ロータ２４と、第１励磁コイル２８と、第１ｓｉｎ相コイル３０と、第１ｃｏｓ相コイル３２等を備えている。第２レゾルバ３４は、第２ロータ３６と、第２励磁コイル４０と、第２ｓｉｎ相コイル４２と、第２ｃｏｓ相コイル４４等を備えている。
第１ロータ２４は、第１ロータコイル２６を有する。第１ロータ２４の回転に伴って第１ロータコイル２６も回転する。本実施例では、具体的な図示は省略するが、角度の分解能を高めるため、第１ロータ２４の機械的な回転角に対して、電気角が８倍となるようにロータコイル群２６が配置されている。ロータコイル群２６は、４５度の角をなすように４本相となっている。よって、第１ロータ２４を機械的に４５度回転したときに、ロータコイル２６は回転前の位置関係に復元する。なお、以下で「回転角」というときには、特に断りがない限り電気角を意味するものとする。
【００１９】
第１レゾルバ２２の第１励磁コイル２８は、第１ロータ２４の周囲に固定されている。この第１励磁コイル２８は、一端側ではＣＰＵ５２の出力ポート５２ａから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端はアースされている。第１励磁コイル２８は、第１ロータ２４に内蔵されている図示しないコイルと相俟って変圧器を構成する。その図示しないコイルに発生する電圧によって、ロータコイル群２６に通電される。
【００２０】
励磁電圧は式（１）で表される。
Ｅsin（２πｔ／Ｔ）                （１）
ここで、Ｅ：励磁電圧の振幅、ｔ：励磁電圧の印加開始時からの経過時間、Ｔ：周期である。本実施例では、周期Ｔを２００μ秒に設定している。
【００２１】
第１レゾルバ２２の第１ｃｏｓ相コイル３２は、第１ロータ２４の周囲に固定されている。この第１ｃｏｓ相コイル３２は、一端に生じた第１ｃｏｓ相電圧がＣＰＵ５２の入力ポート５２ｂに入力され、他端はアースされている。第１ｃｏｓ相電圧（後述する式（２））は、振幅が第１ロータ２４の回転角θ１のｃｏｓ値に依存して増減する交流の電圧である。
【００２２】
第１ｃｏｓ相電圧は式（２）で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）・cos（θ１）    （２）
ここで、Ｅ、ｔ、Ｔは式（１）で説明したものと同様である。また、Ｋ：トランス効率、α：第１ｃｏｓ相電圧の励磁電圧に対する位相ずれ、θ１：第１ロータの第１回転角である。
【００２３】
第１ｓｉｎ相コイル３０は、第１ロータ２４の周囲に固定されている。この第１ｓｉｎ相コイル３０は、一端側に生じた第１ｓｉｎ相電圧がＣＰＵ５２の入力ポート５２ｃに入力され、他端はアースされている。第１ｓｉｎ相電圧（後述する式（３））は、振幅が第１ロータ２４の回転角θ１のｓｉｎ値に依存して増減する交流の電圧である。
【００２４】
第１ｓｉｎ相電圧は式（３）で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin（θ１）    （３）
ここで、Ｅ、ｔ等の各記号は式（１）と（２）で説明したものと同様である。
以上の式（１）〜（３）で表される電圧の周期は、いずれもＴである。
なお、第１ｃｏｓ相電圧あるいは第１ｓｉｎ相電圧の振幅ＥＫと、励磁電圧に対する位相差αは、トルク検出装置２０を製造した後であって、その装置２０の出荷前に予め求めておくものとする。
第２レゾルバ３４の基本的な構成は第１レゾルバ２２と同様であるため、説明を省略する。
【００２５】
経過時間ｔ＝ｘのときの第１ｓｉｎ相電圧をＸとする。この場合、式（２）より式（４）の関係式が成立する。また、経過時間ｔ＝ｙのときの第１ｃｏｓ相電圧をＹとする。この場合、式（３）より式（５）の関係式が成立する。すると、式（４）と（５）から電気角θ１は式（６）で表される。
Ｘ＝ＥＫsin（２πｘ／Ｔ＋α）sin（θ１）    （４）
Ｙ＝ＥＫsin（２πｙ／Ｔ＋α）cos（θ１）    （５）
θ１＝arctan（（Ｘ・ＥＫsin(２πｙ／Ｔ＋α)）／（Ｙ・ＥＫsin(２πｘ／Ｔ＋α)））（６）
ここで、電圧Ｘ、Ｙと経過時間ｘ、ｙはわかっている。周期Ｔは元々設定されており、わかっている。また、振幅ＥＫと位相差αについても上記したように算出してＥＥＰＲＯＭ６２に格納されている。よって、ＣＰＵ５２では、式（６）に上記した値を代入することで、第１ロータ２４の回転角θ１の値を算出できる。
【００２６】
例えば、式（４）と（５）において、Ｘ＝１／２、Ｙ＝（√３）／２、ＥＫsin（２πｔ１／Ｔ＋α）＝ＥＫsin（２πｔ２／Ｔ＋α）＝１であったとする。すると、式（４）は１／２＝sin（θ１）、式（５）は（√３）／２＝cos（θ１）となり、式（６）はθ１＝arctan（１／（√３））となる。この結果、第１回転角θ１＝３０度と算出できる。
同様にして第２回転角θ２を求めると、トルク算出の式Ｆ＝ｋ（θ１−θ２）（ｋ：図１のトーションバー６４のばね定数）からトルクを算出することができる。
【００２７】
一方、例えば第１レゾルバ２２の第１ｃｏｓ相コイル３２が断線していて、式（５）のような第１ｃｏｓ相電圧が求められなかったとする。すると、上記の例では、１／２＝sin（θ１）の情報しか得られない。この場合、第１回転角θ１が３０度であるか、１５０度であるかが特定できない。この結果、上記の情報だけでは第１回転角θ１が算出できず、従ってトルクＦ＝ｋ（θ１−θ２）を算出できないので、従来はいずれかのコイルが断線が検出された場合は、その時点でトルク検出処理を終了していた。
【００２８】
これに対し、本実施例のトルク検出装置２０では、第１レゾルバ２２のｃｏｓ相コイル３２又はｓｉｎ相コイル３０、あるいは、第２レゾルバ３４のｃｏｓ相コイル４４又はｓｉｎ相コイル４２の断線が検出された場合、そのことを理由としてはトルク検出処理を終了しない。以下では、本実施例のトルク検出装置２０によるトルク検出処理の内容を、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２９】
まず、Ｓ１０にトルク検出処理が開始されると、Ｓ２０において、ＣＰＵ５２は断線検出処理を行う。断線検出の方法としては、例えば、エンジンが起動され、自動車の運転中であるにもかかわらず、いずれかのレゾルバ２２、３４のｃｏｓ相電圧又はｓｉｎ相電圧が入力される入力ポート（５２ｂ〜５２ｅのいずれか）の電圧がゼロである場合は、その入力ポートに接続されたｃｏｓ相コイル又はｓｉｎ相コイルに断線が生じているものとする。あるいは、例えば、ＣＰＵ５２の入力ポート５２ｂには、所定値以上の第１レゾルバ２２のｃｏｓ相電圧が入力されているにもかかわらず、ＣＰＵ５２の入力ポート５２ｃに入力される電圧値がゼロの場合は、第１レゾルバ２２のｓｉｎ相コイルが断線していると判別する。これらの方法に限らず、断線検出処理は、公知のあらゆる方法によって行えばよい。
【００３０】
Ｓ２０において断線を検出しない場合は、通常のトルク検出処理を行う。具体的には、Ｓ３０に示すように、ＣＰＵ５２は第１レゾルバ２２のｓｉｎ相電圧とｃｏｓ相電圧から第１回転角θ１を算出する。また、Ｓ４０に示すように、ＣＰＵ５２は第２レゾルバ３４のｓｉｎ相出力電圧とｃｏｓ相出力電圧から第２回転角θ２を算出する。そして、Ｓ１００において、ＣＰＵ５２は、トルク値ｋ（θ１−θ２）を算出する。そして、トルク検出処理をさらに継続する場合は（Ｓ１４０）、ＣＰＵ５２は、再度Ｓ２０に戻って断線検出を行う。
【００３１】
一方、Ｓ２０において断線を検出した場合は、ＣＰＵ５２は、Ｓ５０においてｃｏｓ相又はｓｉｎ相の出力コイルの断線か否かを判別する。この結果ＣＰＵ５２が、出力コイルの断線ではなく、Ｓ１１０に示すように励磁コイル２８、４０又はアース線の断線であると判別した場合は、Ｓ１５０に示すようにトルク検出処理を終了する。従って、図１のパワーステアリングシステムによるアシストも終了される。
励磁コイル２８、４０又はアース線の断線の場合は、第１回転角θ１又は第２回転角θ２を算出することが困難であるため、この場合にはトルク検出処理を終了するものである。
【００３２】
一方、Ｓ５０の判別の結果、Ｓ６０のように第１レゾルバ２２のｃｏｓ相コイルの断線であると判別した場合は、ＣＰＵ５２は、第２レゾルバ３４の第２回転角θ２を算出する。なお、第１レゾルバ２２のｓｉｎ相コイル３０の断線、第２レゾルバ３４のｃｏｓ相コイル４４の断線、第２レゾルバ３４のｓｉｎ相コイル４２の断線についても同様に考えることができるので、これらの場合の説明は原則として省略する。
【００３３】
ＣＰＵ５２はさらに、算出した第２回転角θ２を利用して第１レゾルバ２２の第１回転角θ１を算出可能であるかを判別する。
具体的には、算出した第２回転角θ２から第１回転角θ１が取り得る角度幅を算出する。本実施例では、第１ロータ２４の機械的な回転角＝第２ロータ３６の機械的な回転角±６度の関係がある。そして、この機械的な回転角に対しては上記したように電気角が８倍となるように構成されている。よって、電気角である第１回転角と第２回転角について、第１回転角θ１＝第２回転角θ２±４８度の関係がある。算出した第２回転角θ２をこの関係に当てはめて、第１回転角θ１が取り得る角度幅を算出する。
【００３４】
次に、算出したその角度幅が第１レゾルバ２２の断線していないｓｉｎ相コイル３０で生じるｓｉｎ相電圧から第１回転角θ１を一義的に算出可能な角度幅であるか否かを判別する。ｓｉｎ相電圧のみから第１回転角θ１を算出する場合、−９０度＜θ１＜９０度、あるいは９０度＜θ１＜２７０度であることが前提としてわかれば、そのｓｉｎ相電圧から第１回転角θ１を一義的に算出できる。
なお、ｓｉｎ相コイル３０が断線していたとして、ｃｏｓ相電圧のみから第１回転角を算出する場合は、−０度＜θ１＜１８０度、あるいは１８０度＜θ１＜３６０度であることが前提としてわかれば、そのｃｏｓ相電圧から第１回転角θ１を一義的に算出できる。
【００３５】
上記したように、θ１＝θ２±４８度の関係があるから、第２回転角θ２が図４の斜線領域にあれば、第１回転角θ１を一義的に算出できる。即ち、−９０＋４８度＜θ２＜９０−４８度、あるいは９０＋４８度＜θ２＜２７０−４８度であれば、第１回転角θ１を一義的に算出できる。さらにまとめると、０度＜θ２＜４２度、１３８度＜θ２＜２２２度、−３１８度＜θ２＜３６０度であれば第１回転角θ１を一義的に算出できる。
【００３６】
ここで、Ｓ７０において算出された第２回転角θ２が例えば１６０度であったとする。この場合、第１回転角θ１が取り得る角度幅は１１２度＜θ１＜２０２度であるから、第１回転角θ１を一義的に算出できる（Ｓ８０）。この場合、Ｓ９０においてＣＰＵ５２は、第１レゾルバ２２のｓｉｎ相電圧から第１回転角θ１を一義的に算出する。そして、Ｓ１００においてＣＰＵ５２は、算出した第１回転角θ１と第２回転角θ２を利用して、トルク値ｋ（θ１−θ２）を算出する。トルク検出処理をさらに継続する場合は（Ｓ１４０）、ＣＰＵ５２は、再度Ｓ２０に戻って断線検出処理を行う。
【００３７】
一方、Ｓ７０において算出された第２回転角θ２が例えば６０度であったとする。この場合、第１回転角θ１が取り得る角度幅は１２度＜θ１＜１０８度であるから、第１回転角θ１を一義的に算出できない（Ｓ８０）。この場合、Ｓ１２０においてＣＰＵ５２は、その第２回転角θ２の角速度ｄ（θ２）／ｄｔを算出する。そして、この角速度ｄ（θ２）／ｄｔを逐次算出して行き、この角速度ｄ（θ２）／ｄｔの増減を算出する。そして、前回検出時のトルク値からの増減を、角速度ｄ（θ２）／ｄｔの増減から推定して、現在の推定トルク値を算出する。具体的には、第２回転角θ２の角速度が増加している場合は、運転者によるハンドル８２（図１参照）の操舵トルクも前回検出時より増加していると推定する。逆に、第２回転角θ２の角速度が減少している場合は、運転者によるハンドル８２の操舵トルクも前回検出時より減少していると推定する。第２回転角θ２の角速度が一定の場合は、運転者によるハンドル８２の操舵トルクは前回検出時と一定であると推定する。そして、前回検出時のトルク値に、第２回転角θ２の角速度の増加分あるいは減少分に応じたトルク変化分を加算して、現在の推定トルク値を算出する（Ｓ１３０）。この場合も、トルク検出処理をさらに継続する場合は（Ｓ１４０）、ＣＰＵ５２は、再度Ｓ２０に戻って断線検出処理を行う。
【００３８】
本実施例のトルク算出処理では、ｃｏｓ相コイル３２、４４やｓｉｎ相コイル３０、４２の断線が検出された場合でも、フェイル判定プログラムの一部を無効にしてトルク算出処理を継続する。この無効にした一部のプログラムが別の箇所の故障検出も行うものである場合、その別の箇所の故障を検出できない場合が生じ得る。
このように、フェイル判定プログラムの一部の無効にすると２重故障を検出できないようにトルク検出装置２０が構成されている場合は、以下のような一定条件下においてのみコイル断線後のトルク算出処理を継続するようにしてもよい。
【００３９】
例えば、自動車の走行中にｃｏｓ相コイル３２、４４やｓｉｎ相コイル３０、４２の断線が生じた場合は、その断線後の所定の短時間だけトルク算出処理を継続するようにしてもよい。走行中において、断線後の短時間だけトルク算出処理を継続するようにすると、その断線によりアシストが停止されて運転者によるマニュアルのステアリングのみに急激に移行することを回避できるので、操作性を向上させることができる。また、断線後の短時間だけトルク算出処理を継続し、その後は無効にした一部のフェイル判定プログラムを復活して実行させることで、２重故障が検出できないという事態を回避できる。
【００４０】
また、自動車の停止中や非常に低速の走行時においてのみコイル断線後のトルク算出処理を継続するようにしてもよい。自動車の走行開始前のハンドル操作（いわゆるすえぎり）や、非常に低速の走行時のハンドル操作においては、大きな操舵力が必要であり、パワーステアリングによるアシストが強く求められる。よって、この場合には、コイル断線後のトルク算出処理を継続することで、運転者のアシストの要求に応えることができる。また、自動車の停止中や非常に低速の走行時においては、２重故障が検出できなくても危険性が低いので、フェイル判定プログラムの一部の無効にすると２重故障を検出できないように構成されていても、コイル断線後のトルク算出処理を継続することによる問題は非常に小さい。
【００４１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば上記実施例では、レゾルバとして、例えば第１レゾルバ２２について励磁コイル２８により励磁されるコイル（ロータコイル）２６がロータ２４側に１本設けられ、２本の出力コイル３０、３２がロータ２４の周囲に固定された構成を例にして説明したが、励磁コイルにより励磁される２本のコイルがロータの周囲に固定され、１本又は２本の出力コイルがロータ側に設けられた構成であっても構わない。
【００４２】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施例のトルク検出装置を含む電動パワーステアリングシステムの構成を示す。
【図２】  本実施例のトルク検出装置のブロック図を示す。
【図３】  本実施例のトルク検出装置によるトルク検出処理のフローチャートを示す。
【図４】  第１回転角を一義的に算出できる第２回転角の領域を示す。
【符号の説明】
２０：トルク検出装置
２２：第１レゾルバ（第１回転角の検出部又は第２回転角の検出部の一例）
２４：第１ロータ
３０：第１ｓｉｎ相コイル
３２：第１ｃｏｓ相コイル
３４：第２レゾルバ（第２回転角の検出部又は第１回転角の検出部の一例）
３６：第２ロータ
４２：第２ｓｉｎ相コイル
４４：第２ｃｏｓ相コイル
５０：ＥＣＵ（断線検出手段の一例、トルク算出手段の一例）
【図１】
0003960120.tif 000002
【図２】
0003960120.tif 000003
【図３】
0003960120.tif 000004
【図４】
0003960120.tif 000005