专利名称：扭矩检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有两个分解器、并基于由各分解器检测出的旋转角来检测作用在轴上的扭矩的扭矩检测装置。
背景技术：
以往，已知针对驾驶员的转向操作而施加转向辅助扭矩的电动动力转向装置。电动动力转向装置通过扭矩检测装置检测作用在转向轴上的转向扭矩，计算随着转向扭矩变大而增加的目标辅助扭矩，对电动马达的通电量进行反馈控制，以得到所计算出的目标辅助扭矩。因此，在电动动力转向装置中，特别要求扭矩检测装置的可靠性。转向扭矩检测装置通过检测出设计在转向轴上的扭杆的扭曲角度来计算与该扭曲角度成比例的转向扭矩。例如，由日本专利文献2003-315182号公开的扭矩检测装置采用了使用两个分解器检测扭杆的扭曲角度的构成。在该扭矩检测装置中，在扭杆的一端侧设置第一分解器，在另一端侧设置第二分解器，根据由第一分解器检测出的旋转角(G1)和由第二分解器检测出的旋转角(θ2)的差来检测转向扭矩。各分解器包括提供激励用交流信号并对转子线圈进行通电的激励线圈、以及被固定在扭杆周围的一对检测线圈。一对检测线圈彼此以电气角错开90度(π/2)而被组装。检测线圈中的一个输出为与转子的旋转角的sin值对应的振幅的交流信号，检测线圈的另一个输出与为转子的旋转角的cos值对应的振幅的交流信号。两个分解器与构成扭矩运算部的E⑶连接。该情况下，E⑶在第一分解器的激励线圈和第二分解器的激励线圈的各自一端连接共用的激励线并提供激励用交流信号。另外，ECU在第一分解器的各个检测线圈的一端连接分别独立的检测线并输入sin值检测信号和cos值检测信号，在第二分解器的各检测线圈的一端连接分别独立的检测线并输入sin值检测信号和cos值检测信号。另外，激励线圈和检测线圈的另一端通过共用的接地线与ECU连接。ECU根据各个分解器中的一对检测线圈的输出信号分别计算各个分解器被设置的位置中扭杆的旋转角。并且，根据两个旋转角检测出作用在扭杆上的转向扭矩。
发明内容
但是，在这样以往已知的扭矩检测装置中，在激励线断路的情况下，激励用交流信号无法被提供给两个激励线圈。因此，在各个分解器中，无法从一对检测线圈输出检测信号，从而无法检测转向扭矩。其结果是，在电动动力转向装置中，无法继续转向辅助控制，方向盘操作变重。另外，为了确保断路时的冗长性而将布线双重化时，构成变得复杂。本发明就是针对上述问题而完成的，以尽量不增加E⑶(扭矩运算部)连接第一分解器和第二分解器的布线根数而提高针对断路的可靠性为目的。为了实现上述目的，本发明的扭矩转向装置的特征在于包括:分解器单元，具有:第一分解器，所述第一分解器的第一激励线圈被提供激励用交流信号，并输出与轴的第一轴向位置中的旋转角对应的检测信号；以及第二分解器，所述第二分解器的第二激励线圈被提供激励用交流信号，并输出与所述轴的第二轴向位置的旋转角对应的检测信号；以及扭矩运算部，所述扭矩运算部经由电线线束与所述分解器单元连接，向所述第一激励线圈和所述第二激励线圈提供激励用交流信号，并分别输入从所述第一分解器和所述第二分解器输出的检测信号来计算所述轴的第一轴向位置中的第一旋转角和第二轴向位置中的第二旋转角，基于所述计算出的第一旋转角和第二旋转角通过计算求出作用在所述轴的绕轴向的扭矩，所述扭矩运算部经由第一激励线向所述第一激励线圈提供所述激励用交流信号，经由与所述第一激励线不同的第二激励线向所述第二激励线圈提供所述激励用交流信号，所述分解器单元具有电连接所述第一激励线和所述第二激励线的电阻元件。本发明的扭矩检测装置具有分解器单元和扭矩运算部。分解器单元和扭矩运算部经由电线线束彼此被电连接。分解单元具有用于检测轴的第一轴向位置中的旋转角(第一旋转角)的第一分解器、以及用于检测轴的第二轴向位置中的旋转角(第二旋转角)的第二分解器。在第一分解器中，从扭矩运算部输出的激励用交流信号被提供给第一激励线圈。该激励用交流信号经由第一激励线被提供给第一激励线圈。由此，第一分解器从多相的检测线圈输出与第一旋转角对应的振幅的检测信号。例如第一分解器具有Sin相检测线圈和cos相检测线圈，从sin相检测线圈输出振幅依赖于第一旋转角的sin值而增减的交流电压作为检测信号，从cos相检测线圈输出振幅依赖于第一旋转角的cos值而增减的交流电压作为检测信号。同样，在第二分解器中，从扭矩运算部输出的激励用交流信号被提供给第二激励线圈。该激励用交流信号经由与第一激励线不同的第二激励线被提供给第二激励线圈。由此，第二分解器从多相的检测线圈输出与第二旋转角对应的振幅的检测信号。例如第二分解器具有sin相检测线圈和cos相检测线圈，从sin相检测线圈输出振幅依赖于第二旋转角的sin值而增减的交流电压作为检测信号，从cos相检测线圈输出振幅依赖于第二旋转角的cos值而增减的交流电压作为检测信号。如此，在第一分解器、第二分解器中，被构成为经由彼此独立的第一激励线、第二激励线向第一激励线圈、第二激励线圈提供激励用交流信号。另外，第一激励线和第二激励线在分解器单元内经由电阻元件而被连接。扭矩运算部分别输入从第一分解器和第二分解器输出的检测信号，并基于输入的检测信号计算第一旋转角和第二旋转角，基于所计算出的第一旋转角和第二旋转角通过计算求出作用在轴的绕轴向的扭矩。分解器单元和扭矩运算部经由电线线束彼此被电连接，但在包含在电线线束中的第一激励线发生了断路的情况下，仅使用第二激励线向分解器单元提供激励用交流信号。第二激励线圈被从第二激励线提供激励用交流信号。第一激励线圈不被从第一激励线提供激励用交流信号，但是由于第一激励线和第二激励线在分解器单元内经由电阻元件而被连接，因此在第一激励线圈中经由电阻元件从第二激励线提供激励用交流信号。该情况下，流入到第一激励线圈的电流相对于通常时(没断路时)发生变动，伴随于此，第一分解器输出的检测信号的电压也发生变动。但是，由于各相的检测信号的电压均衡没有发生变动，因此不对第一旋转角的计算产生影响。因此，即使在第一激励线发生了断路的情况下，也能够计算第一旋转角。同样，在包含在电线线束中的第二激励线发生了断路的情况下，仅使用第一激励线向分解器单元提供激励用交流信号。第一激励线圈被从第一激励线提供激励用交流信号。第二激励线圈经由电阻元件被从第一激励线提供激励用交流信号。该情况下，流入到第二激励线圈的电流相对于通常时(没断路时)发生变动，伴随于此，第二分解器输出的检测信号的电压也发生变动。但是，由于各相的检测信号的电压均衡没有发生变动，因此，即使在第二激励线发生了断路的情况下，也能够计算第二旋转角。根据如上所述的本发明，按照各个分解器独立设置激励线、并在两个激励线之间设置电阻元件，由此能够不随着结构的大幅增加而以低成本提高应对断路的可靠性。本发明的另一特征在于所述第一激励线圈通过第一激励线和共用地线与所述扭矩运算部连接，所述第一激励线与所述第一激励线圈的一端连接，所述共用地线与所述第一激励线圈的另一端连接，所述第二激励线圈通过第二激励线和所述共用地线与所述扭矩运算部连接，所述第二激励线与所述第二激励线圈的一端连接，所述共用地线与所述第二激励线圈的另一端连接，所述扭矩运算部具有向所述第一激励线和第二激励线分别输出为彼此频率相同、相位相反的激励用交流信号的相反相位线圈驱动电路。在本发明中，相反相位扭矩驱动电路分别向第一激励线和第二激励线输出激励用交流信号。由此，在第一分解器中，在第一激励线和共用地线之间施加激励用交流电压而在第一激励线圈中流过交流电流。另外，在第二分解器中，在第二激励线和共用地线之间施加激励用交流电压而在第二激励线圈中流过交流电流。该共用地线可以与电源装置的地线为相同电位的方式被接地，但是未必需要如此，只要以在激励线和共用地线之间产生激励用交流电压的方式来设定为激励用交流信号的振幅的中心的电位即可。从相反相位线圈驱动电路输出到第一激励线的激励用交流信号和从相反相位线圈驱动电路输出到第二激励线的激励用交流信号被设定为彼此频率相同、相位相反。在这样的构成中，即使在共用地线发生了断路的情况下，分解器单元中的共用地线的电位也不发生变化。因此，能够与通常时(共用地线没有断路时)同样地驱动第一激励线圈和第二激励线圈。由此，根据本发明，即使在共用地线发生了断路的情况下，也能够适当地计算第一旋转角和第二旋转角，并能够根据这两个旋转角检测扭矩。此外，相反相位线圈驱动电路不需要总是将输出到第一激励线的激励用交流信号和输出到第二激励线的激励用交流信号设为相反相位，可以是仅在共用地线处于断路时设为相反相位的构成。本发明的其他特征在于，包括第一激励线断路检测单元，其基于所述第一分解器输出的检测信号来检测所述第一激励线的断路；第二激励线断路检测单元，其基于所述第二分解器输出的检测信号来检测所述第二激励线的断路；以及旋转角修正单元，在检测出所述第一激励线的断路的情况下，使所述要计算的第一旋转角的符号反转，在检测出所述第二激励线的断路的情况下，使所述要计算的第二旋转角的符号反转。在本发明中，由于在第一激励线发生了断路的情况下经由电阻元件从第二激励线线圈给第一激励线圈提供激励用交流信号，因此流入到第一激励线圈的电流与通常是比发生变化。伴随于此，第一分解器输出的检测信号的电压与通常时相比也发生变化。掌握这样的现象，第一激励线断路检测单元基于第一分解器输出的检测信号来检测第一激励线的断路。同样，在第二激励线发生了断路的情况下，第二分解器输出的检测信号的电压与通常时比发生变化。掌握这样的现象，第二激励线断路检测单元基于第二分解器输出的检测信号的电压检测第二激励线的断路。在第一激励线发生了断路的情况下，提供给第一激励线圈的激励用交流信号的相位相对于通常时被提供的激励用交流信号而相反。因此，旋转角修正单元在检测出第一激励线的断路的情况下，使第一旋转角的符号(正负)反转，在检测出第二激励线的断路的情况下，使第二旋转角的符号反转。由此，即使在激励线发生了断路的情况下，也能够适当计算旋转角。本发明的另一特征在于，具有相位延迟量修正单元，在检测出所述第一激励线的断路的情况下，所述相位延迟量修正单元修正所述第一分解器要输出的检测信号的相位延迟量，在检测出所述第二激励线的断路的情况下，所述相位延迟量修正单元修正所述第二分解器要输出的检测信号的相位延迟量。在本发明中，由于在第一激励线发生了断路的情况下经由电阻元件从第二激励线向第一激励线圈提供激励用交流信号，因此第一分解器输出的检测信号的相位延迟量发生了变化。另外，由于在第二激励线发生了断路的情况下经由电阻元件从第一激励线向第二激励线圈提供激励用交流信号，因此第二分解器输出的检测信号的相位延迟量发生变化。因此，在本发明中，在检测出第一激励线的断路的情况下，相位延迟量修正单元修正第一分解器输出的检测信号的相位延迟量，在检测出第二激励线的断路的情况下，相位延迟量修正单元修正第二分解器输出的检测信号的相位延迟量。由此，能够更加正确计算激励线发生了断路情况下的旋转角。本发明的另一特征在于，被设为在所述电阻元件上串联连接感应器，在所述第一激励线或者所述第二激励线的断路时，所述第一分解器输出的检测信号的相位延迟量或者所述第二分解器输出的检测信号的相位延迟量不发生变化。在本发明中，在第一激励线和第二激励线之间电阻元件和感应器被串联连接。因此，在第一激励线或者第二激励线发生了断路的情况下，经由电阻元件和感应器向第一激励线圈或者第二激励线圈提供激励用交流信号。因此，通过预先调整感应器的电感，即使在一个激励线发生了断路的情况下，分解器输出的检测信号的相位延迟量也不发生变化。由此，能够更加正确地计算激励线发生了断路情况下的旋转角。本发明的另一特征在于，具有激励线断路通知单元，所述激励线断路通知单元在检测处于所述第一激励线的断路或者所述第二激励线的断路时进行异常通知。在本发明中，如上所述，即使在第一激励线或者第二激励线处于断路时也能够检测扭矩。但是，当直接继续使用时，在甚至正常的激励线或者共用地线发生了断路的情况下、即发生了双重故障的情况下，变得无法检测扭矩。因此，在本发明中，激励线断路通知单元在检测处于第一激励线的断路、或者第二激励线的断路时进行异常通知。由此，能够促使用户进行修理。因此，能够抑制双重故障的发生并提高可靠性。本发明的另一特征在于，包括地线断路检测单元，所述地线断路检测单元将所述第一激励线和所述第二激励线中的一个设定为与所述共用地线的设定电位相同的电位，基于该状态下的所述第一分解器或者所述第二分解器的检测信号来检测所述共用地线的断路；以及地线断路通知单元，所述地线断路通知单元在检测出所述共用地线的断路时进行异常通知。
在本发明中，由于如上所述通过从相位相反线圈驱动电路输出的激励用交流信号驱动第一激励线圈和第二激励线圈，因此即使在共用地线发生了断路的情况下，也能够与通常是(通用地线没断路时)同样地驱动第一激励线圈和第二激励线圈。但是，当直接继续使用时，在甚至作为正常的激励线也发生了断路的情况下、即发生了双重故障的情况下，也变得无法检测扭矩。因此在本发明中，具有检测共用地线的断路的地线断路检测单元和在检测处于共用地线的断路时进行异常通知的地线断路通知单元。处于检测共用地线的断路时，地线断路检测单元将第一激励线和第二激励线中的一个设为与共用地线的设定电位相同电位。例如，在共有地线被接地的情况下，将第一激励线和第二激励线中的一个电位固定为O伏。该情况下，如果公用地线没有断路，由于共用地线和第一激励线之间、或者共用地线和第二激励线之间的电位差变位O伏，因此第一激励线圈或者第二激励线圈不流过电流。因此，第一分解器或者第二分解器不输出检测信号。另一方面，在共用地线处于断路的情况下，在第一激励线和第二激励线之间施加激励用交流电压，在第一激励线圈和第二激励线圈这两者中流过电流。因此，在共用地线处于断路的情况下，从不应输出检测信号的分解器输出检测信号。掌握了这样的现象，地线断路检测单元将第一激励线和第二激励线中的一个设定为与共用地线的设定电位相同的电位，并基于该状态下的第一分解器或者第二分解器的检测信号的电压来检测共用地线的断路。并且，当检测出共用地线的断路时，地线断路通知单元进行异常通知。由此，能够促使用户进行修理。因此，能够抑制双重故障的发生，提高可靠性。本发明的另一特征在于，包括电阻断路检测单元，所述电阻断路检测单元通过所述扭矩运算部使所述第一激励线和所述第二激励线中的一者打开，基于该状态下计算的第一旋转角或者第二旋转角来检测所述电阻元件的断路；以及电阻断路通知单元，所述电阻断路通知单元在检测处于所述电阻元件的断路时进行异常通知。在本发明中，即使电阻元件断路，也能计算第一旋转角和第二旋转角来检测扭矩。但是，当直接继续使用时，在第一激励线或第二激励线发生了断路时，变得无法检测扭矩。因此，在本发明中，包括检测电阻元件的断路的电阻断路检测单元、以及当检测处于电阻元件的断路时进行异常检测的电阻断路通知单元。在处于检测电阻元件的断路时，电阻断路检测单元通过扭矩运算部使第一激励线和第二激励线中的一个打开。即，被设定为与第一激励线或第二激励线发生了断路的状态相同的状态。该情况下，如果电阻元件没有断路，则能够计算适当的第一旋转角或第二旋转角。另一方面，在电阻元件发生了断路的情况下，由于无法适当地对第一激励线圈或者第二激励线圈进行通电，因此无法计算出适当的第一旋转角或者第二旋转角。因此，电阻断路检测单元基于在通过扭矩运算部将第一激励线或者第二激励线打开的状态下计算出的第一旋转角或者第二旋转角，来检测电阻元件的断路。例如，比较没有打开第一激励线和第二激励线中的一者的状态下的旋转角和打开的状态下的旋转角，在两者为预定值以上而不同时，判定为电阻元件发生了断路。并且，当处于检测出电阻元件的断路时，电阻断路通知单元进行异常通知。由此，能够促使用户进行修理。因此，能够抑制双重故障的发生，并提高可靠性。
图1是具有实施方式涉及的扭矩检测装置的电动动力转向装置的简略构成图；图2是表示分解器单元的够成、以及分解器单元和辅助ECU的连接的电路图；图3是分解器单元的等价电路图；图4是表示第一激励线的断路的电路图；图5是表示第二激励线的断路的电路图；图6是表示地线的断路的电路图；图7是表示转向扭矩检测例程的流程图；图8是表示地线断路检测子例程的流程图；图9是表示电阻断路检测子例程的流程图；图10是表不断路异常处理例程的流程图；图11是表示变形例I涉及的激励信号控制例程的流程图；图12是表示变形例2涉及的相位延迟量切换例程的流程图；图13是变形例3涉及的添加了感应器的电路图；图14是表示现有例涉及的分解器单元的构成、以及分解器单元和辅助ECU的连接的电路图。
具体实施例方式下面，使用附图对本发明的一个实施方式进行了说明。图1是具有作为实施方式的扭矩检测装置的电动动力转向装置的简略构成图。车辆的电动动力转向装置包括转向机构10，通过转向方向盘11的转向对作为转向轮的左右前轮FWl、FW2进行转向；动力辅助部20，产生被设置在转向机构10上的转向辅助扭矩；辅助控制装置50 (下面称为辅助E⑶50)，对动力辅助部20的电动马达21进行驱动控制；车速传感器60 ;以及分解器单元100。转向机构10具有使其上端与转向方向盘11 一体旋转的方式连接的转向轴12，在转向轴12的下端，以一体旋转的方式连接有小齿轮13。小齿轮13与形成在齿条杆14上的齿条齿啮合并构成齿条和齿轮机构。在齿条杆14的两端经由未图示的转向横拉杆和转向节臂可转向地连接有左右前轮FWl、Fff2ο左右前轮FWl、FW2根据齿条杆14的伴随转向轴12的绕轴线的旋转而在轴线方向的位移来向左右转向。齿条杆14上组装有动力辅助部20。动力辅助部20包括转向辅助用的电动马达21 (例如三相DC无刷马达)和滚珠丝杆机构22。电动马达21的旋转轴经由滚珠丝杆机构22能够传递动力地与齿条杆14连接，并通过其旋转而辅助左右前轮FWl、FW2的转向。滚珠丝杆机构22由于作为减速器和旋转-直线转换器而发挥作用，因此使电动马达21的旋转减速，并转换成直线运动而传递给齿轮杆14。在电动马达21上设置有用于检测其旋转轴的旋转角的旋转角传感器61。旋转角传感器61与辅助E⑶50连接。转向轴12在其轴向中间位置设置有扭杆12a。在转向轴12中，将连结扭杆12a的上端与转向方向盘11的部分称为输入轴12in，将连结扭杆12a的下端和小齿轮13的部分称为输出轴12out。
在转向轴12上设置有分解器单元100。分解器单元100包括:扭杆12a、被组装到输入轴12in的第一分解器110、被组装到输出轴12out的第二分解器120。第一分解器110输出与输入轴12in的旋转角(作为扭杆12a的一端位置上的旋转角，相当于本发明的第一轴向位置中的旋转角)对应的信号，第二分解器120输出与输出轴12out的旋转角(作为扭杆12a的另一端位置上的旋转角，相当于本发明的第二轴向位置中的旋转角)对应的信号。当操作转向方向盘11旋转时，在转向轴12上作用扭矩来扭转扭杆12a。扭杆12a的扭转角度与作用在转向轴12上的转向扭矩成比例。因此，通过求出由第一分解器110检测出的旋转角Q1和通过第二分解器120检测出的旋转角θ2的差，能够检测出作用在转向轴12上的转向扭矩。第一分解器110、第二分解器120与辅助E⑶50连接。辅助E⑶50包括:具有微型计算机和信号处理电路等的运算部30，以及由开关电路构成的马达驱动电路40 (例如三相逆变器电路)。运算部30包括辅助运算部31和转矩运算部32。转矩运算部32与分解器单元100连接，通过运算检测出作用在转向轴12上的转向扭矩。包括分解器单元100和转矩运算部32的构成相当于本发明的转矩检测装置。对分解器单元100和转矩运算部32在后面叙述。马达驱动电路40输入来自辅助运算部31的PWM控制信号，并通过控制内部的开关元件的占空比来调整对电动马达21的通电量。在马达驱动电路40中设置有检测流入到电动马达21的电流的电流传感器41。辅助运算部31连接电流传感器41、车速传感器60、旋转角传感器61。车速传感器60输出表示车速VX的车速检测信号。另外，辅助运算部31输入由转矩运算部32计算出的转向扭矩的计算结果。另外，辅助运算部31连接用于向驾驶者通知异常的警报灯65，在后述检测出断路时，点亮警报灯65。接着，对辅助运算部31实施的转向辅助控制进行简单的说明。辅助运算部31获得由车速传感器60检测出的车速VX以及由扭矩运算部32计算出的转向扭矩Tr，并基于获取的车速vx和转向扭矩Tr计算出目标辅助扭矩。参考未图示的辅助图等，目标辅助扭矩被设定为随着转向扭矩Tr变大而增加，并且随着车速VX增加而减少。辅助运算部31计算为了产生该目标辅助转矩而需要的目标电流，基于由电流传感器41检测出的实际电流和目标电流的偏差使用PI控制(比例积分控制)式等计算目标指令电压，并将与目标指令电压对应的PWM控制信号输出给马达驱动电路40。辅助运算部31获取由旋转角传感器61检测出的电动马达21的旋转角(电气角)，并生成与旋转角对应的3相(U相、V相、W相)的PWM控制信号，由此向电动马达21施加3相驱动电压。如此，在电动马达21中通过电流反馈控制流入向与驾驶者的转向方向相同方向旋转的朝向的电流。由此，驾驶者的转向操作适当地被在电动马达21中产生的扭矩辅助。为了适当地实施这样的转向辅助控制，需要进行可靠性高的转向扭矩Tr的检测。因此，在本实施方式中，通过以下构成检测转向转矩Tr。首先，从分解器单元100开始进行说明。图2是表示分解器单元100的简略电路构成。第一分解器110具有输入轴12in作为转子。在输入轴12in的外周侧的定子上固定设置有沿转子的圆周方向缠卷的第一激励线圈111。在成为转子的输入轴12in上固定设置有第一转子线圈114。第一转子线圈114伴随转子的旋转而旋转。第一转子线圈114经由设置在转子内的变压器(省略图示)而以非接触的方式与第一激励线圈111电连接，通过施加到第一激励线圈ill上的交流电压而被通电。另外，虽然没有图示，但是第一转子线圈114为了提高旋转角的分解能而按照电气角是转子的机械的旋转角的k倍的方式以等角度间隔配置多个。第一分解器110在输入轴12in的外周侧的定子上具有第一 sin相检测线圈112和第一 cos相检测线圈113。第一 sin相检测线圈112和第一 cos相检测线圈113被配置在彼此电气角错开η/2的位置。第一 sin相检测线圈112和第一 cos相检测线圈113被配置在第一转子线圈114的旋转平面上，通过由第一转子线圈114产生的磁通量来输出交流电压信号。由第一 sin相检测线圈112和第一 cos相检测线圈113产生的交流电压信号的振幅值根据第一 sin相检测线圈112和第一 cos相检测线圈113相对于第一转子线圈114的旋转位置而变化。SP，第一 sin相检测线圈112输出为与输入轴12in的旋转角的sin值对应的振幅的交流电压信号，第一 cos相检测线圈113输出为与输入轴12in的旋转角的cos值对应的振幅的交流电压信号。第一激励线圈111的一端经由第一激励线210与辅助E⑶50的第一激励信号输出端口 50pel连接。此外，关于第一激励线210，对设置在分解器单元100内的部分、以及在分解器单元100和辅助ECU 50之间被布线的线束部分区别开来进行说明，将被设置在分解器100内的部分称为单元内第一激励线210a，将设置在分解器单元100和辅助E⑶50之间的线束部分称为单元外第一激励线210b。单元内第一激励线210a和单元外第一激励线210b通过第一激励信号输入端口 IOOpel连接。第一 sin相检测线圈112的一端经由第一 sin相检测线212与辅助E⑶50的第一sin相信号输入端口 50psl连接。另外,第一 cos相检测线圈113的一端经由第一 cos相检测线213与辅助E⑶50的第一 cos相信号输入端口 50pcl连接。此外,关于第一 sin相检测线212、第一 cos相检测线213，对于设置在分解器单元100内的部分、以及在分解器单元100和辅助E⑶50之间被布线的线束部分区别开来进行说明，将设置在分解器单元100内的部分称为单元内第一 sin相检测线212a、单元内第一 cos相检测线213a，将设置在分解器单元100和辅助E⑶50之间的线束部分称为单元外第一 sin相检测线212b、单元外第一COS相检测线213b。单元内第一 sin相检测线212a和单元外第一 sin相检测线212b通过第一 sin相信号输出端口 IOOpsl连接。单元内第一 cos相检测线213a和单元外第一 cos相检测线213b通过第一 cos相信号输出端口 IOOpcl连接。第二分解器120具有输出轴12out作为转子。在输出轴12out的外周侧的定子上固定设置有沿转子圆周方向缠卷的第二激励线圈121。在成为转子的输出轴12out上固定设置有第二转子线圈124。第二转子线圈124伴随转子的旋转而旋转。第二转子线圈124经由设置在转子内的变压器(省略图示)而以非接触的方式与第二激励线圈121电连接，通过施加到第二激励线圈121上的交流电压而被通电。另外，虽然没有图示，但是第二转子线圈124为了提高旋转角的分解能而按照电气角是转子的机械的旋转角的k倍的方式以等角度间隔配置多个。第二分解器110在输出轴12out的外周侧的定子上具有第二 sin相检测线圈122和第二 COS相检测线圈123。第二 sin相检测线圈122和第二 cos相检测线圈123被配置在彼此电气角错开η/2的位置。
第二 sin相检测线圈122和第二 cos相检测线圈123被配置在第二转子线圈124的旋转平面上，通过由第二转子线圈124产生的磁通量来输出交流电压信号。由第二 sin相检测线圈122和第二 cos相检测线圈123产生的交流电压信号的振幅值根据第二 sin相检测线圈122和第二 cos相检测线圈123相对于第二转子线圈124的旋转位置而变化。即，第二 sin相检测线圈122输出为与输出轴12out的旋转角的sin值对应的振幅的交流电压信号，第二 cos相检测线圈123输出为与输出轴12out的旋转角的cos值对应的振幅的交流电压信号。第二激励线圈121的一端经由第二激励线220与辅助E⑶50的第二激励信号输出端口 50pe2连接。此外，关于第二激励线220，对设置在分解器单元100内的部分、以及在分解器单元100和辅助ECU 50之间被布线的线束部分区别开来进行说明，将被设置在分解器100内的部分称为单元内第二激励线220a，将设置在分解器单元100和辅助E⑶50之间的线束部分称为单元外第二激励线220b。单元内第二激励线220a和单元外第二激励线220b通过第二激励信号输入端口 100pe2连接。第二 sin相检测线圈122的一端经由第二 sin相检测线222与辅助E⑶50的第二sin相信号输入端口 50 ps2连接。另外,第二 cos相检测线圈123的一端经由第二 cos相检测线223与辅助E⑶50的第二 cos相信号输入端口 50pc2连接。此外，关于第二 sin相检测线222、第二 cos相检测线223，对于设置在分解器单元100内的部分、以及在分解器单元100和辅助ECU 50之间被布线的线束部分区别开来进行说明，将设置在分解器单元100内的部分称为单元内第二 sin相检测线222a、单元内第二 cos相检测线223a，将设置在分解器单元100和辅助E⑶50之间的线束部分称为单元外第二 sin相检测线222b、单元外第二 cos相检测线223b。单元内第二 sin相检测线222a和单元外第二 sin相检测线222b通过第二 sin相信号输出端口 100ps2连接。单元内第二 cos相检测线223a和单元外第二cos相检测线223b通过第二 cos相信号输出端口 100pc2连接。另外，单元内第一激励线210a和单元内第二激励线220a经由电阻元件230而被电连接。即，第一激励线111的一端(激励信号输入侧)和第二激励线圈121的一端(激励信号输入侧)在分解器单元100的套管内通过电阻元件230而被电连接。下面，将单元内的第一激励线210a和电阻元件230的连接点称为连接点Xa，将单元内第二激励线220a和电阻元件230的连接点称为连接点Xb。另外，第一激励线圈111的另一端、第二激励线圈121的另一端、第一 sin相检测线圈112的另一端、第一 cos相检测线圈113的另一端、第二 sin相检测线圈122的另一端、第二 cos相检测线圈123的另一端经由共用的地线240而与辅助E⑶50的地线端口 50pg连接。此外，关于地线240，对设置在分解器单元100内的部分、以及在分解器单元100和辅助ECU 50之间被布线的线束部分区别开来进行说明，将设置在分解器单元100内的部分称为单元内地线240a，将在分解器单元100和辅助E⑶50之间设置的线束部分称为单元外地线240b。单元内地线240a和单元外地线240b通过地线端口 IOOpg连接。在分解器单元100和辅助E⑶50之间被布线的单元外第一激励线210b、单元外第
一sin相检测线212b、单元外第一 cos相检测线213b、单元外第二激励线220b、单元外第
二sin相检测线222b、单元外第二 cos相检测线223b、单元外地线240b被捆上成为电线线束。
另外，当对图2所示的分解器单元100通过等价电路表示时，如图3所示。辅助ECU 50具有线圈驱动电路52。该线圈驱动电路52具有第一激励线圈驱动电路521和第二激励线圈驱动电路522。第一激励线圈驱动电路521从第一激励信号输出端口50pel输出固定周期、振幅的激励用交流电压。下面,将从第一激励信号输出端口 50pel输出的激励用交流电压称为第一激励信号，将第一激励信号的电压值称为第一激励电压当将第一激励电压V1的振幅设为A1时，第一激励电压V1通过下式来表示。V1 = A1.sin (ω t)另外，第二激励线圈驱动电路522从第二激励信号输出端口 50pe2输出作为与从第一激励线圈驱动电路521输出的激励用交流电压相同的频率、并且以彼此为相反相位(相位错开η)的方式设定的激励用交流电压。下面，将第二激励信号输出端口 50pe2输出的激励用交流电压称为第二激励信号，将第二激励信号的电压值称为第二激励电压\。当将第二激励电压V2的振幅设为A2时，第二激励电压V2通过下式表示。V2 = -A2.sin (cot)此外，第一激励电压V1以及第二激励电压V2的振幅VA2与第一分解器110、第二分解器120的特性相匹配地被设定。在本实施方式中，即使在单元外地线240b发生了断路的情况下，也能以将单元内地线240a的电位维持在固定(该情况下为O伏)的方式，将振幅A1和振幅A2设定为相同的值(A1 = A2)。在生出两个激励信号时，例如辅助ECU 50以数字形式存储正弦波信号，并将该正弦波信号输出给第一激励线圈驱动电路521，并将对该正弦波信号反转了的信号输出给第二激励线圈驱动电路522。各驱动电路521、522包括将输入的数字信号转换成模拟电压信号的D/A转换器(省略图示)、以及对D/A转换器的输出信号进行放大的放大器(省略图示)，从放大器输出由上述式子表示的激励信号。例如，将脉冲列信号提供给第一激励线圈驱动电路521，并将对该脉冲列信号反转了的脉冲列信号提供给第二激励线圈驱动电路522。并且，可以通过各驱动电路521、522对脉冲列信号实施波形成形处理，并输出彼此为相反相位的两种正弦波电压。此外，第一激励线圈驱动电路521和第二激励线圈驱动电路522通过来自辅助E⑶50内的微型计算机的指令而被独立控制。因此，辅助ECU50能够使第一激励信号和第二激励信号独立地输出。第一激励信号经由第一激励线210而被提供给第一分解器110的第一激励线圈111。另外，第二激励信号经由第二激励线220而被提供给第二分解器120的第二激励线圈121。当第一分解器110的第一激励线圈111通过第一激励信号而被激励时，在第一 sin相检测线圈112和第一 cos相检测线圈113中产生交流电压。另外，当第二分解器120的第二激励线圈121通过第二激励信号而被激励时，在第二 sin相检测线圈122和第二 cos相检测线圈123中产生交流电压。将从第一 sin相检测线圈112输出的交流电压信号称为第一 sin相检测信号，将其电压值称为第一 sin相检测电压Esl。另外，将从第一 cos相检测线圈113输出的交流电压信号称为第一 COS相检测信号,将其电压值称为第一 COS相检测电压Eel。第一 sin相检测电压Esl、以及第一 cos相检测电压Ecl通过下式表示。
Esl = α.A1.sin (k.θ J.sin (ω t+ Φ)Ecl = α.A1.cos (k.Q1).sin (ω t+ Φ)另外，将从第二 sin相检测线圈122输出的交流电压信号称为第二 sin相检测信号，将其电压值称为第二 sin相检测电压Es2。另外，将从第二 cos相检测线圈123输出的交流电压信号称为第二 cos相检测信号，将其电压值称为第二 cos相检测电压Ec2。第二sin相检测电压Es2、以及第二 cos相检测电压Ec2通过下式表示。Es2 = - α.A2.sin (k.θ 2).sin (ω t+ Φ)Ec2 = - α.A2.cos (k.θ 2).sin (ω t+ Φ)这里，θ i表示与输入轴12in直接连接的第一分解器110的转子的角度、Θ 2表示与输出轴12out直接连接的第二分解器120的转子的角度，α表示第一分解器110和第二分解器120的变压比，k表示第一分解器110和第二分解器120的轴倍角，φ表示相位延迟量，ω表示角频率，t表示时间。辅助E⑶50分别经由第一 sin相检测线212、第一 cos相检测线213、第二 sin相检测线222、第二 cos相检测线223输入第一 sin相检测信号、第一 cos相检测信号、第二sin相检测信号、第二 cos相检测信号。辅助E⑶50将第一 sin相检测信号、第一 cos相检测信号、第二 sin相检测信号、第二 008相检测信号输入到放大器5181、5101、5182、5102，并放大针对地电位的各检测信号的电压，将放大后的电压信号通过未图示的Α/D转换器转换成数字值，并将该数字值输出到微型计算机来进行扭矩计算处理。辅助E⑶50中的扭矩运算部32包括:将第一 sin相检测信号、第一 cos相检测信号、第二 sin相检测信号、第二 cos相检测信号放大并转换成数字信号后输出给微型计算机的电路；线圈驱动电路52 ;以及通过微型计算机进行扭矩计算处理的功能部。接着，对计算转向扭矩的方法进行说明。首先，对根据由第一分解器110检测出的第一 sin相检测电压Esl、第一 cos相检测电压Ecl计算旋转角Θ !(输入轴12in的旋转角)的方法进行说明。将在第一 sin相检测电压Esl上乘以为Sin ( Q)t+(p )的信号来在一个周期内进行了积分后的值设为Ssl’ Ssl通过下式表示。[式1]
权利要求
1.一种扭矩检测装置，包括: 分解器单元，该分解器单元具有: 第一分解器，所述第一分解器的第一激励线圈被提供激励用交流信号，并输出与轴的第一轴向位置中的旋转角对应的检测信号；和 第二分解器，所述第二分解器的第二激励线圈被提供激励用交流信号，并输出与所述轴的第二轴向位置的旋转角对应的检测信号；以及 扭矩运算部，所述扭矩运算部经由电线线束与所述分解器单元连接，向所述第一激励线圈和所述第二激励线圈提供激励用交流信号，并分别输入从所述第一分解器和所述第二分解器输出的检测信号来计算所述轴的第一轴向位置中的第一旋转角和第二轴向位置中的第二旋转角，基于所述计算出的第一旋转角和第二旋转角通过计算求出作用在所述轴的绕轴向的扭矩； 其特征在于， 所述扭矩运算部经由第一激励线向所述第一激励线圈提供所述激励用交流信号，经由与所述第一激励线不同的第二激励线向所述第二激励线圈提供所述激励用交流信号， 所述分解器单元具有 电连接所述第一激励线和所述第二激励线的电阻元件。
2.如权利要求1所述的扭矩检测装置，其特征在于， 所述第一激励线圈通过第一激励线和共用地线与所述扭矩运算部连接，所述第一激励线与所述第一激励线圈的一端连接，所述共用地线与所述第一激励线圈的另一端连接， 所述第二激励线圈通过第二激励线和所述共用地线与所述扭矩运算部连接，所述第二激励线与所述第二激励线圈的一端连接，所述共用地线与所述第二激励线圈的另一端连接， 所述扭矩运算部具有向所述第一激励线和第二激励线分别输出频率彼此相同、相位相反的激励用交流信号的相反相位线圈驱动电路。
3.如权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，包括: 第一激励线断路检测单元，其基于所述第一分解器输出的检测信号来检测所述第一激励线的断路； 第二激励线断路检测单元，其基于所述第二分解器输出的检测信号来检测所述第二激励线的断路；以及 旋转角修正单元，在检测出所述第一激励线的断路的情况下，使所述被计算的第一旋转角的符号反转，在检测出所述第二激励线的断路的情况下，使所述被计算的第二旋转角的符号反转。
4.如权利要求3所述的扭矩检测装置，其特征在于， 具有相位延迟量修正单元，在检测出所述第一激励线的断路的情况下，所述相位延迟量修正单元修正所述第一分解器输出的检测信号的相位延迟量，在检测出所述第二激励线的断路的情况下，所述相位延迟量修正单元修正所述第二分解器输出的检测信号的相位延迟量。
5.如权利要求3所述的扭矩检测装置，其特征在于， 在所述电阻元件上串联连接感应器，使得在所述第一激励线或者所述第二激励线断路时，所述第一分解器输出的检测信号的相位延迟量或者所述第二分解器输出的检测信号的相位延迟量不发生变化。
6.如权利要求3至5中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于， 具有激励线断路通知单元，在检测出所述第一激励线断路或者所述第二激励线断路时，所述激励线断路通知单元进行异常通知。
7.如权利要求2至6中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，包括: 地线断路检测单元，所述地线断路检测单元将所述第一激励线和所述第二激励线中的一个设定为与所述共用地线的设定电位相同的电位，基于该状态下所述第一分解器或者所述第二分解器的检测信号来检测所述共用地线的断路；以及 地线断路通知单元，在检测出所述共用地线的断路时，所述地线断路通知单元进行异常通知。
8.如权利要求1至7中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，包括: 电阻断路检测单元，所述电阻断路检测单元通过所述扭矩运算部使所述第一激励线和所述第二激励线 中的一者打开，基于该状态下计算的第一旋转角或者第二旋转角来检测所述电阻元件的断路；以及 电阻断路通知单元，在检测出所述电阻元件的断路时，所述电阻断路通知单元进行异常通知。
全文摘要
经由第一激励线(210)对第一分解器(110)的第一激励线圈(111)提供第一激励用交流信号(V1＝A1·sin(ωt))，经由第二激励线(220)对第二分解器(120)的第二激励线圈(121)提供第二激励用交流信号(V2＝A2·sin(ωt))。在分解器单元(100)内，第一激励线(210a)和第二激励线(220a)通过电阻元件(230)连接。由此，无线线束中的地线(240b)、第一激励线(210b)、第二激励线(220b)中的任一个即使断路也能够检测扭矩。
文档编号G01D5/245GK103080715SQ20108006876
公开日2013年5月1日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者青木健一郎 申请人:丰田自动车株式会社