马达旋转角度检测装置及使用该装置的电动助力转向装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及马达旋转角度检测装置，包括：检测马达(1)的旋转角度的多个马达旋转角度检测器(6、7)；以及具有马达旋转角度信息且判定正常的马达旋转角度的正常角度判定装置(8)，在多个所述马达旋转角度检测器(6、7)的输出间产生差异的情况下，所述正常角度判定装置(8)将各所述马达旋转角度检测器(6、7)的输出分别与所述正常角度判定装置(8)具有的马达旋转角度信息进行比较，确定正常的所述马达旋转角度检测器，判定正确的马达旋转角度。
【专利说明】
马达旋转角度检测装置及使用该装置的电动助力转向装置
技术领域
[0001]本发明涉及用于驱动控制马达的马达旋转角度检测装置以及使用该马达旋转角度检测装置的电动助力转向装置。
【背景技术】
[0002]在无刷马达这样的马达中，为了检测马达的旋转角度而设置旋转传感器，根据该旋转传感器检测出的马达旋转角度来控制马达电流。这种控制系统中，在旋转传感器发生故障，从而无法获得马达旋转角度的正确信息的情况下，马达控制无法继续进行。以往，针对这种传感器故障，采用专利文献I所示那样的方法，即:设置双重化传感器，对于各个传感器，在发生了断线或短路的情况下检测出该传感器的异常。
现有技术文献专利文献
[0003]专利文献I:日本专利特开平4-214949号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004]然而，在所述现有技术中，双重化后的传感器是分别检测同一对象物的位置的传感器，但以主传感器和从传感器的输出彼此向相反方向变化为前提，在不具有这种特性的传感器的情况下，或者在断线或短路以外的其他故障模式的情况下，会存在无法检测出异常的问题。由此，即使设为具有多个传感器，当其中的传感器发生异常时，也无法确定是哪一个传感器发生了故障，从而存在无法继续进行正确的输出的问题。
本发明鉴于上述问题点，目的在于提供一种马达旋转角度检测装置，即使在多个马达旋转角度检测器中的某一个发生异常的情况下，也能够继续输出正确的马达旋转角度。解决技术问题所采用的技术方案
[0005]本发明的马达旋转角度检测装置包括:检测马达的旋转角度的多个马达旋转角度检测器；以及具有马达旋转角度信息且判定正常的马达旋转角度的正常角度判定装置，在多个所述马达旋转角度检测器的输出间产生了差异的情况下，所述正常角度判定装置将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息进行比较，将差异较小的所述马达旋转角度检测器确定作为正常的所述马达旋转角度检测器，从而判定得到正确的马达旋转角度。
发明效果
[0006]本发明所涉及的马达旋转角度检测装置包括多个马达旋转角度检测器，在其中的某一个马达旋转角度检测器发生了异常的情况下，通过利用正常角度判定装置来确定正常的马达旋转角度检测器，从而能够判定并输出正确的马达旋转角度。
本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果可通过参照附图的以下本发明的详细说明来进一步得到明确。
【附图说明】
[0007]图1是将本发明的实施方式I的马达旋转角度检测装置使用于电动助力转向装置的情况下的马达控制系统的框图。
图2是将实施方式I中的马达和控制单元一体化后得到的用于电动助力转向装置的马达控制器的剖视图。
图3是放大了图2的旋转传感器周边的剖视图。
图4是放大了图2的旋转传感器周边的其他剖视图。
图5是放大了图2的旋转传感器周边的又一其他剖视图。
图6是实施方式I的马达旋转角度检测装置中点火导通时的框图。
图7是说明实施方式I的动作的流程图。
图8是说明实施方式I的其他动作的流程图。
图9是说明实施方式I的又一其他动作的流程图。
图10是将实施方式2的马达旋转角度检测装置使用于电动助力转向装置的情况下的马达控制系统的框图。
图11是说明实施方式2的动作的流程图。
图12是将实施方式3的马达旋转角度检测装置使用于电动助力转向装置的情况下的马达控制系统的框图。
图13是表示实施方式3的马达旋转角度检测装置中的旋转传感器的配置的剖视图。
图14是表示实施方式3的马达旋转角度检测装置中的旋转传感器的配置的其他剖视图。
图15是表示李萨如圆的图。
图16是表示实施方式4的马达旋转角度检测装置中的旋转传感器的配置的剖视图。
图17是说明实施方式4的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0008]实施方式I
基于【附图说明】本发明的实施方式I所涉及的马达旋转角度检测装置。各图中，相同标号表示相同或相当的部分。图1是将实施方式I的马达旋转角度检测装置使用于电动助力转向装置的情况下的马达控制系统的框图。利用控制单元2来驱动控制马达I。控制单元2由驱动马达I的逆变器4、进行马达控制的微型计算机3、根据该微型计算机3的指示向逆变器4进行电压指令的预驱动器5、以及马达旋转角度检测装置10构成。所述马达旋转角度检测装置10由检测马达I的旋转角度的主旋转传感器6、从旋转传感器7、以及使用冗余旋转传感器9的正常角度判定装置8构成。利用正常角度判定装置8，输出经判定的正常的马达旋转角度14，微型计算机3使用输出的马达旋转角度对需要的辅助转矩进行运算(马达控制运算15)，经由预驱动器5通过逆变器4来驱动马达I。
[0009]实施方式I的电动助力转向装置中，由于车辆的点火(开关)导通时和点火(开关)断开时的动作会改变，因此分开来进行说明。
[0010]首先，对点火导通时进行说明。在点火导通时，电动助力转向装置中，利用转矩传感器检测出施加于车辆的方向盘的转向转矩，利用电动马达产生与该转向转矩相对应的辅助转向转矩，由此来进行车辆的转向。对马达控制进行说明。利用点火信号11启动微型计算机3，开始进行马达控制。利用主旋转传感器6检测出马达I的转子的旋转位置，微型计算机3使用检测到的马达旋转角度对需要的辅助转矩进行运算(马达控制运算15)，经由预驱动器5通过逆变器4来驱动马达I。
[0011]使用图2对旋转传感器进行说明。图2是将马达I和控制单元2—体化后得到的用于电动助力转向装置的马达控制器的剖视图。在马达壳体33的内部，设置有转子32和定子31，在该马达I的输出轴的相反侧配置有控制单元2。控制单元2的结构为:在散热器34上安装有逆变器4作为功率模块，进行逆变器4的控制的微型计算机3被安装在控制基板35上。旋转传感器隔着散热器34安装在控制基板35的相反侧，即安装于靠近马达I 一侧的旋转传感器基板17。旋转传感器基板17与控制基板35之间经由信号端子16相连接，由此来传输信号，提供电源。
[0012]在旋转传感器基板17上安装有主旋转传感器6。主旋转传感器6安装为与传感器用的磁铁20相对，该传感器用的磁铁20设置于马达的轴21的轴端部。若马达的轴21旋转，则设置于其前端的磁铁20也旋转，磁铁20所产生的磁场也随着旋转而变化。主旋转传感器6例如是磁阻元件，是检测出磁铁20的旋转磁场的传感器。主旋转传感器6也可以是霍尔元件。
[00?3 ]磁阻元件的结构是由至少一组磁检测元件(MR元件、霍尔元件)形成的桥接电路，该至少一组磁检测元件配置为根据旋转角度彼此错开90°相位。在按该方式构成的马达旋转角度检测器中，与马达I的旋转角度Θ相对应的正弦波(sin0)及余弦波(COS0)的信号被输出至微型计算机3。该信号被输出至微型计算机3，并基于该角度信息在微型计算机3中进行反三角函数(arctan0)的运算处理，从而得到旋转角度。
[0014]图3是放大了图2的旋转传感器周边的剖视图。在与磁铁20相对的位置设有旋转传感器基板17，在旋转传感器基板17的靠近磁铁20的一面，在马达的轴(旋转轴)的延长线上安装有主旋转传感器6和从旋转传感器7。该情况下，将主旋转传感器6和从旋转传感器7安装于同一封装12的引线框13的两个面。旋转传感器中，若传感器的中心轴与检测对象的马达的轴错开，则旋转传感器的检测精度下降。但是，通过按图3所示的方式进行安装，主旋转传感器6和从旋转传感器7的中心轴与检测对象的马达的轴相一致，从而两传感器的输出值的精度提高。在旋转传感器基板17的远离磁铁20的另一面，在马达的轴的延长线上安装冗余旋转传感器9。冗余旋转传感器9能够起到舵角传感器的作用。
[0015]此外，也能够如图4所示那样，将旋转传感器基板17上的旋转传感器的配置设为与图3相反，S卩:在靠近磁铁20的一面，在马达的轴的延长线上安装冗余旋转传感器9，在远离磁铁20的另一面，在马达的轴的延长线上安装主旋转传感器6和从旋转传感器7。冗余旋转传感器9能够起到舵角传感器的作用。此外，能够根据用途的不同来更换主旋转传感器6和从旋转传感器7的位置。例如，根据与磁铁20的距离，存在有可获得均匀的磁通密度的位置，并且存在有均匀磁场时检测精度提高的情况。此外，由于也存在根据使用的磁阻元件，在强磁场下输出饱和的情况(例如，霍尔元件)，以及在强磁场下元件本身发生损坏的情况(例如，大磁阻元件)，因此，为了构建具有最为合适的精度的系统，有时需要更换这些主旋转传感器6、从旋转传感器7、以及冗余旋转传感器9的安装位置。
[0016]此外，也存在图5所示那样在靠近磁铁20的一面相邻地排列主旋转传感器6和从旋转传感器7的情况。该情况下，虽然仅能使一个传感器的中心轴配置在马达的轴的延长线上，但由于两个传感器均从相同方向检测磁铁20的旋转磁场，因此，在进行使输出的旋转方向一致的控制时、或者进行故障判定时，使用旋转角度的处理变得容易。相反，如图3所示，在正面和背面安装主旋转传感器6和从旋转传感器7的情况下，根据传感器规格的不同，两传感器的输出变为反方向的旋转，处理有可能复杂化。
[0017]图3中对冗余旋转传感器9进行说明。冗余旋转传感器9安装在旋转传感器基板17上远离磁铁20的另一面。通过在旋转传感器基板17的两个面安装三个旋转传感器，从而这三个旋转传感器排列在马达的轴的延长线上，传感器检测精度提高。通过下述故障发生时的情况来说明冗余旋转传感器9的功能。
[0018]这里，关于旋转传感器发生了故障的情况，对正常角度判定装置(单元)8的动作进行说明。图6是实施方式I的马达旋转角度检测装置中点火导通时的框图。使用主旋转传感器6和从旋转传感器7两个传感器来检测旋转角度，对这些旋转传感器的输出值进行比较。在该进行比较的输出值存在规定值(例如，10%)以上的差异的情况下，可知某一个传感器发生了故障。另外，在各实施方式中，输出间存在差异是指存在规定值(例如，10%)以上的差异。
[0019]根据旋转传感器的故障模式的不同，利用设置于各个传感器的故障检测判定值有时无法完全检测出故障。在断线或短路的情况下，传感器输出值接近于最小值或最大值，能够检测出故障。但是，也存在传感器输出值固定为传感器输出范围的中间值的故障，在该情况下，由于传感器输出处于正常范围内，从而无法检测出异常。因此，利用主旋转传感器6和从旋转传感器7来双重地设置旋转传感器，由此，通过对这些输出值进行比较，即使对于输出值固定在正常范围内的异常也能进行检测。
[0020]但是，在该时刻无法确定是哪一个传感器发生了故障。这就需要与冗余旋转传感器9的输出值进行比较。在没有双重故障的情况下，将主旋转传感器6和从旋转传感器7的各输出与从冗余旋转传感器9获得的正常角度判定装置8的马达旋转角度信息进行比较，将差异较小的马达旋转角度检测器确定作为正常的马达旋转角度检测器，从而能够判定正确的马达旋转角度。
[0021]电动助力转向装置中，以往在系统内发生了故障的情况下，对该故障进行检测，并关闭辅助。但是，近年来，存在汽车的自动驾驶、自动停车这样的不是由驾驶员操作转向，而由系统操作转向的需求。在这样的驾驶员不直接握住方向盘的情况下，若电动助力转向装置发生故障，且辅助关闭的情况下，与方向盘锁闭或自辅助同样地有可能无法进行车体的控制而导致事故。因此，需要一种在系统内发生了故障时在不关闭辅助的情况下检测出故障，且能继续进行辅助的系统。
[0022]本发明中，具备检测马达的旋转角度的多个马达旋转角度检测器(主旋转传感器和从旋转传感器)；以及具有马达旋转角度信息(冗余旋转传感器)的判定正常的马达旋转角度的正常角度判定装置，在多个所述马达旋转角度检测器的输出间产生差异的情况下，所述正常角度判定装置将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置所具有的马达旋转角度信息进行比较，将差异较小的所述马达旋转角度检测器确定作为正常的所述马达旋转角度检测器，由此判定并得到正确的马达旋转角度。另外，在多个所述马达旋转角度检测器的输出间没有产生差异的情况下，所述正常角度判定装置无需将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置所具有的马达旋转角度信息进行比较。因此，在多个所述马达旋转角度检测器的输出间没有产生差异的情况下，动作的负担较小。
[0023]图7是说明实施方式I的动作的流程图。从主旋转传感器获取(旋转角度)输出A、从从旋转传感器获取输出B、从冗余旋转传感器获取输出C( SI) (S表示步骤，以下均相同)。S2中，对A与B进行比较，若没有差异(S2是)，则将A或B作为正确的马达旋转角度输出(S3)。若在S2中对A与B进行比较，并产生了差异(S2否)，则正常角度判定装置判断|A-C| > IB-C
(S4)，若S4为是，则认为A:异常，B:正常，从而将B作为正确的马达旋转角度进行输出(S5)。进一步将B与C进行比较，若产生差异(S6否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(S7)。另外，若在S6中对B与C进行比较且没有产生差异，则定期地检查S6。另一方面，若S4为否，则认为A:正常，B:异常，将A作为正确的马达旋转角度进行输出(S8)。进一步在S9对A与C进行比较，若产生差异(S9否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(SlO)。
[0024]进一步地，正常角度判定装置将各马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置所具有的马达旋转角度信息进行比较，若在任一比较中，所述正常角度判定装置的马达旋转角度信息与所述马达旋转角度检测器的输出的差异在规定值以上，则所述正常角度判定装置将该异常通知给电动助力转向装置的外部。
[0025]由于搭载有三个旋转传感器，因此，在一个发生了故障的情况下，能够确定是哪一个传感器发生故障，从而能够利用剩余的旋转传感器继续进行辅助。为了实现在检测出旋转传感器的故障之后，系统继续进行辅助的目的，实施方式I中采用下述的实现方法。
[0026]在通过对主旋转传感器6与从旋转传感器7的输出进行比较且两传感器的输出相差规定值以上，从而检测出故障的情况下，使用冗余旋转传感器9的输出，分别与主旋转传感器6的输出和从旋转传感器7的输出进行比较，将差异较小的旋转传感器确定为正常的旋转传感器，并将正常的旋转传感器的输出作为旋转角度进行使用，由此来继续进行辅助。
[0027]如图3所示，若将主旋转传感器6和从旋转传感器7安装于旋转传感器基板17的距磁铁20较近的一侧的面，则进行检测的磁通密度较高，旋转角度的检测精度变高。若将冗余旋转传感器9安装于旋转传感器基板17的距磁铁20较远的一侧的面，则进行检测的磁通密度降低，旋转角度的检测精度有可能下降。此时，在将冗余旋转传感器9用作为下述用途的情况下，即使是较低精度的角度也没有问题，即:将冗余旋转传感器9的输出分别与主旋转传感器6的输出、从旋转传感器7的输出进行比较，从而判定哪一个旋转传感器(主旋转传感器6或从旋转传感器7)正常。因此，能够确定精度较高的正常的旋转传感器(主旋转传感器6或从旋转传感器7)，并能够以高精度继续进行辅助。
[0028]此外，作为其他方法，在对主旋转传感器6与从旋转传感器7的输出进行比较，从而检测出两传感器的输出存在规定值以上的差异的故障的情况下，也可以不使用主旋转传感器6和从旋转传感器7任一个的输出，而将冗余旋转传感器9的输出作为正常的旋转传感器的角度进行使用，由此来继续进行辅助。在将主旋转传感器6和从旋转传感器7纳入同一封装等情况下，有可能由于电源故障或引脚间短路等而导致同时发生故障，因此，考虑到这些情况也可以将冗余旋转传感器9的值作为正常的马达旋转角度进行使用。由此，在主旋转传感器6和从旋转传感器7的某一个中发生了故障的情况下，关于所使用的旋转角度，出于继续进行辅助的目的，不要求故障发生前那样的基于高精度的旋转角度进行平滑的辅助控制的情况较多，从而也可以使用冗余旋转传感器的旋转角度，降低精度。
[0029]图8是说明实施方式I的其他动作的流程图。说明与图7的流程图的不同点。S4中，正常角度判定装置判断IA-Cl > IB-Cl，若S4为是，则认为A:异常，B:正常，将C作为正确的马达旋转角度进行输出(S5-1)。另一方面，若S4为否，则认为A:正常，B:异常，将C作为正确的马达旋转角度进行输出(S8-1)。由此，在判定为主旋转传感器6和从旋转传感器7中的某一个发生了故障时，可以将冗余旋转传感器9的输出作为正确的马达旋转角度进行输出。
[0030]如图3所示，由于冗余旋转传感器9安装于旋转传感器基板17的远离磁铁20—侧的面，因此旋转角度的检测精度也有可能下降。即使在这种情况下，对于用作为故障后的旋转角度这部分而言，冗余旋转传感器9是具有足够的精度的传感器。
[0031]这里，主旋转传感器6和从旋转传感器7的输出值如上所述，分别是与马达I的旋转角度Θ相对应的正弦波(sin0)及余弦波(COS0)的信号，冗余旋转传感器9也可以设为下述传感器，即:通过在传感器本身设置运算部，从而由微型计算机3进行的反三角函数(arctan0)的运算处理也可以在传感器内进行，并利用数字通信来发送通过该运算获得的旋转角度。这里的数字通信是SPI(Serial Peripheral Interface:串行外设接口 )、PWM等脉冲输出方式。即，用于判定异常的冗余旋转传感器9与作为被判定传感器的主旋转传感器6及从旋转传感器7的输出的形式不同。由此，正常角度判定装置8也能够将被判定传感器的后级的运算处理包含在内进行判定。
[0032]此外，由于输出正弦波的模拟输出方式与输出运算后的旋转角度的数字输出方式从本质上来看方式是不同的，因此，能够降低发生故障时的共同原因(common cause)的故障。例如，在噪声混入发送输出值的线路从而导致异常这样的情况下，在模拟传感器中对AD值而言立刻会受到影响，但在数字输出传感器中，通过在通信信号中设置CRC(CyclicRedundancy Check:循环冗余校验)等，从而也能够减小传输线路中的噪声的影响。
[0033]正常角度判定装置8在主旋转传感器6与从旋转传感器7的输出间产生差异的情况下，确定正常的旋转传感器，但在主旋转传感器6与从旋转传感器7这两个传感器的旋转角度之间产生差异之前，将冗余旋转传感器9的旋转角度分别与主旋转传感器6的旋转角度、从旋转传感器7的旋转角度进行比较，在冗余旋转传感器9的旋转角度与主旋转传感器6的旋转角度及从旋转传感器7的旋转角度的任一个之间产生差异的情况下，微型计算机3判断正常角度判定装置8发生异常。由此，能够防止正常角度判定装置8发生误判定。
[0034]图9是说明实施方式I的又一其他动作的流程图。说明与图7的流程图的不同点。S22中，对C与A、C与B分别进行比较，若均没有差异(S22是)，则将A或B作为正确的马达旋转角度输出(S23)。另一方面，在均产生了差异的情况下(S22否)，正常角度判定装置8判定为故障(S24)。进一步地，若A与B存在差异(S25否)，则判定为马达旋转角度检测装置发生了故障(S26)ο
[0035]接着，为了在旋转传感器一重故障后使用传感器输出，对于二重故障也需要提高马达旋转角度检测装置的可靠性。若主旋转传感器6和从旋转传感器7中，假设主旋转传感器6发生了故障，则之后为了进一步检测出被确定为正常的从旋转传感器7是否发生故障，对从旋转传感器7与冗余旋转传感器9的输出间没有差异的情况进行确认。在产生了差异的情况下，需要向外部通知马达旋转角度检测装置异常。由此，在一重故障时确定正常侧传感器，输出正常的马达旋转角度，对于被确定为正常的旋转传感器的马达旋转角度，确认没有故障的情况，在存在异常的情况下向外部通知异常，由此可以防止使用异常的旋转角度。
[0036]作为点火导通时的功能，仅通过图6所示的框图就能够实现。图1是相对于图6而言旋转传感器的动作根据点火信号11发生改变的框图。
[0037]接着，对点火断开时进行说明。点火断开时，电动助力转向装置中不需要进行辅助。但是，近年来，存在将舵角传感器的功能搭载于电动助力转向装置的需求。电动助力转向装置的电动马达经由齿轮与转向轴相连，因此，根据电动助力转向装置的马达的旋转角度能够检测出转向角度、即转向的舵角。
[0038]在点火导通时，控制马达，并检测出马达旋转角度，由此能够运算舵角，并将该舵角发送给车辆中的其他设备。但是，在点火断开时不控制马达，不检测马达旋转角度。然而，即使在点火断开时，方向盘有时也转动，因此，为了在电子助力转向装置中准确地检测出舵角，需要在点火断开的期间也对马达的旋转角度进行检测。
[0039]图1中，对点火断开时的框图(系统)的动作进行说明。具有冗余旋转传感器9的正常角度判定装置8具有在点火导通时确定主旋转传感器6和从旋转传感器7的正常侧的功能，但在利用点火信号检测点火断开状态的情况下，起到舵角传感器的作用。
[0040]点火断开时，通过间歇地启动冗余旋转传感器9，继续进行马达旋转角度检测，从而在点火断开时方向盘转动的情况下也能无问题地检测出舵角。通过间歇地进行启动和检测，能够减低消耗电流。这在像点火断开时那样发动机不动作且不进行交流发电机向电池的充电，并需要降低消耗电流的情况下是有效的手段。
[0041]通常，与磁铁20的距离越远，旋转传感器进行检测的磁通密度越小，因此旋转传感器的输出精度下降。但是，将冗余旋转传感器用作为舵角传感器的情况下，由于不需要用于马达控制的传感器那样程度的精度，因此，如图3所示，能够将冗余旋转传感器9安装在旋转传感器基板17的远离磁铁20的一侧的面。
[0042]实施方式2
在以下的实施方式中，主要说明与实施方式I的不同。为了实现在检测出旋转传感器的故障之后，系统继续进行辅助的目的，实施方式2中采用下述的实现方法。
[0043]图10是将实施方式2的马达旋转角度检测装置使用于电动助力转向装置的情况下的马达控制系统的框图。在始终对主旋转传感器6、从旋转传感器7及冗余旋转传感器9三个旋转传感器的输出进行比较，且存在其中的某一个出现与其他不同的输出的传感器的情况下，使用多数表决的方式，将较多一侧的输出作为正常的旋转角度进行使用，由此来继续进行辅助。
[0044]在使用多数表决时，至少需要三个以上的传感器，但在最终变为两个时若传感器输出间产生差异(即，规定值，例如，10%以上的差异)，则作为马达旋转角度检测装置的异常，向外部的微机进行通知。由此，在发生一重故障时，能够确定正常的旋转角度传感器，并继续输出正确的旋转角度，但在进一步发生故障，即成为最终无法确定正确的旋转角度传感器的状态的情况下，作为马达旋转角度检测装置的异常向微机进行通知，由此能够防止使用异常的旋转角度。
[0045]图11是说明实施方式2的动作的流程图。说明与图7的流程图的不同点。S2中对A与B进行比较，若没有产生差异(S2是)，则在S33中对A与C进行比较，若没有产生差异(S33是)，则输出旋转角度输出A、B、C中的任一个(S34)。若在S33中产生差异(S33否)，则认为A，B;正常，C:异常，从而输出A或B(S35)。进一步地，若A与B之间产生差异(S36否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(S37)。另一方面，在S2中，对A与B进行比较，若产生差异(S2否)，则在S38中对B与C进行比较，若没有产生差异(S38是)，则认为B，C:正常，A:异常，从而输出B或C(S39)。进一步地，若B与C之间产生差异(S40否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(S41)。另一方面，在S38中对B与C进行比较，若产生差异(S38否)，则认为A，C;正常，B:异常，从而输出A或C(S42)。进一步地，若A与C之间产生差异(S43否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(S44)0
[0046]如图3或图4所示，在旋转传感器基板17上配置有多个旋转传感器的情况下，任一个都可以是在点火断开时继续测量旋转角度的传感器。由此，在某一个传感器发生故障时，利用正常角度判定装置判定为正常的传感器，在点火断开时继续进行旋转角度的检测，由此也能够作为舵角传感器在故障产生时继续产生正常的输出。
[0047]实施方式3
图12是将实施方式3的马达旋转角度检测装置使用于电动助力转向装置的情况下的马达控制系统的框图。在主旋转传感器6与从旋转传感器7的输出间产生差异的情况下，在正常角度判定装置8中，使用微型计算机计算得到的角度(马达旋转角度信息)来进行正常侧的判定。
[0048]希望将设置为与马达的轴端部相对的传感器放置于马达的轴的轴延长线上，从而安装个数受到限制。因此，在不设置冗余旋转传感器以用于获取正常角度判定装置8的马达旋转角度信息的情况下，或者不可能增加成本的情况下，利用软件来进行处理。
[0049]利用图13来说明结构。图13是表示实施方式3的马达旋转角度检测装置中的旋转传感器的配置的剖视图。图13中，在旋转传感器基板17的两个面安装有主旋转传感器6和从旋转传感器7。在不是图3所示那样的同一封装12内能够内部安装两个传感器的旋转传感器的情况下，如图13所示那样，在基板上安装两个传感器。该情况下，由于没有安装冗余旋转传感器的空间，因此产生了利用软件来获取正常角度判定装置的马达旋转角度信息的需要。或者，也存在下述情况:不使用旋转传感器基板17的两个面，而如图14所示那样在旋转传感器基板17的一个面安装两个传感器。该情况下，由于也没有安装冗余旋转传感器的空间，因此仍会产生利用软件来获取正常角度判定装置的马达旋转角度信息的需要。
[0050]说明由微型计算机3计算的角度(马达旋转角度信息)。作为利用旋转传感器的输出以外的信息来推定马达旋转角度信息的方法，存在有下述的方法。在马达I旋转的情况下，马达I产生感应电压。根据马达的转速和旋转角度，该感应电压的大小发生变化，因此，根据该感应电压，能够推定马达转速、马达旋转位置。如图12所示，使用检测马达I的感应电压的感应电压检测器40所获得的感应电压，在角度推定单元41中推定马达旋转角度。
[0051]推定得到的马达旋转角度的检测精度与作为马达旋转传感器设置为专用的主旋转传感器6、从旋转传感器7相比较差，但作为正常角度判定装置能够具有足够的精度。此夕卜，对于在产生了故障的情况下所使用的马达旋转角度信息，即使旋转角度的精度下降也是容许的。因此，在主旋转传感器6或从旋转传感器7发生了故障时，能够用作为用于继续进行辅助的备用时的马达旋转角度。
[0052]此外，作为其他方法，使用图15所示的李萨如圆来作为马达旋转角度信息。旋转传感器将与马达I的旋转角度Θ相对应的正弦波(sin0)及余弦波(COS0)的信号输出至微型计算机3。如图15所示，通过对由这些sin0和COS0制作得到的李萨如圆设置正常范围，从而能够检测被判定传感器的异常。例如，在主旋转传感器6的sin0的值发生异常的情况下，若对李萨如圆的半径设置在旋转传感器正常的情况下输出的上限值和下限值，则在脱离该范围的情况下会得到异常的角度，从而能够检测出异常。此外，通过任意地调整该上限值和下限值的范围，从而能够任意地设定想要判定异常的角度范围。
[0053]此外，通过在点火断开时，间歇地启动主旋转传感器6、从旋转传感器7的某一个，继续进行马达旋转角度检测，从而在点火断开时方向盘转动的情况下也能无问题地检测出舵角。通过间歇地进行启动和检测，能够减低消耗电流。
[0054]实施方式4
图16是表示实施方式4的马达旋转角度检测装置中的旋转传感器的配置的剖视图。图16中，在传感器基板17的两个面安装旋转传感器。在一个面安装第I主旋转传感器6和第I从旋转传感器7，在另一个面安装第2主旋转传感器42和第2从旋转传感器43。该情况下，通过比较第I主旋转传感器6与第I从旋转传感器7的输出，能够检测出哪一个传感器发生了异常。同样地，通过比较第2主旋转传感器42与第2从旋转传感器43的输出，能够检测出哪一个传感器发生了异常。
[0055]实施方式4中，第I主旋转传感器6与第I从旋转传感器7是相同封装，第2主旋转传感器42与第2从旋转传感器43是相同封装。在第I主旋转传感器6与第I从旋转传感器7之间产生了差异的情况下，若第2主旋转传感器42与第2从旋转传感器43之间没有产生差异，则使用第2主旋转传感器42与第2从旋转传感器43的任一个作为正常的马达旋转角度。即，即使在发生故障时，也能够使用多个旋转传感器中差异较小的两个旋转传感器侧的输出继续进行正常输出。
[0056]在将第I主旋转传感器6与第I从旋转传感器7纳入同一封装等情况下，存在由于电源故障或引脚间短路等而同时发生故障的可能性，因此，在该情况下，通过使用另一封装的第2主旋转传感器42与第2从旋转传感器43的任一个作为正常的马达旋转角度，从而可靠性提高。此外，在像第I主旋转传感器6与第I从旋转传感器7之间产生了差异之后，第2主旋转传感器42与第2从旋转传感器43之间也产生了差异的情况那，成为最终无法确定正确的旋转角度传感器的状态的情况下，作为马达旋转角度检测装置的异常，通知给外部的微机，由此能够防止使用异常的旋转角度。
[0057]图17是说明实施方式4的动作的流程图。从第I主旋转传感器获取(旋转角度)输出A、从第I从旋转传感器获取输出B，从第2主旋转传感器获取输出C，从第2从旋转传感器获取输出D(S51)。在S52中，对A与B进行比较，若没有差异(S52是)，则在S53中对C与D进行比较，若没有差异(S53是)，则将A、B、C、D任一个作为正常的旋转角度进行输出(S54)。另一方面，在S52中，对A与B进行比较，若产生差异(S52否)，则在S55中对C与D进行比较，若没有产生差异(S55是)，则认为A、B:异常，C、D:正常，从而将C或D作为正常的旋转角度进行输出(S56)。此外，在S55对C与D进行比较，若产生差异(S55否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(S57)。另一方面，在S53中对C与D进行比较，若产生差异(S53否)，则认为A、B;正常，C、D:异常，从而将A或B作为正常的旋转角度进行输出(S58)。进一步地，在S59对A与B进行比较，若产生差异(S59否)，则判定马达旋转角度检测装置故障(S60)。
[0058]此外，在电动助力转向装置中，在点火断开时，如实施方式I中所说明的那样，间歇地使这些旋转传感器内一个或两个传感器动作，继续检测旋转角度。由此能够检测出舵角。此外，通过使两个传感器而不是一个作为舵角传感器进行动作，在两个旋转传感器的输出存在差异时，能够检测出这些舵角传感器的旋转角度存在异常。
此外，本发明可以在该发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式进行适当的变形、省略。
【主权项】
1.一种马达旋转角度检测装置，其特征在于，包括: 检测马达的旋转角度的多个马达旋转角度检测器；以及 具有马达旋转角度信息且判定正常的马达旋转角度的正常角度判定装置， 在多个所述马达旋转角度检测器的输出间产生了差异的情况下，所述正常角度判定装置将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息进行比较，将差异较小的所述马达旋转角度检测器确定作为正常的所述马达旋转角度检测器，从而判定得到正确的马达旋转角度。2.如权利要求1所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 多个所述马达旋转角度检测器是主旋转传感器和从旋转传感器， 所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息从冗余旋转传感器获取， 在所述主旋转传感器与所述从旋转传感器的输出间产生了规定值以上的差异时，所述正常角度判定装置将所述主旋转传感器和所述从旋转传感器的各输出与从所述冗余旋转传感器获取的所述正常角度判定装置的马达旋转角度信息进行比较， 将差异较小的所述马达旋转角度检测器确定作为正常的所述马达旋转角度检测器，从而判定得到正确的马达旋转角度。3.如权利要求1或2所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 多个所述马达旋转角度检测器的马达旋转角度的精度高于所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息的精度。4.如权利要求1至3的任一项所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 在多个所述马达旋转角度检测器的输出间产生了差异的情况下，所述正常角度判定装置将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息进行比较，将差异较小的所述马达旋转角度检测器确定作为正常的所述马达旋转角度检测器，并将所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息作为马达旋转角度进行输出。5.如权利要求1至3的任一项所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 在多个所述马达旋转角度检测器的输出间产生了差异的情况下，所述正常角度判定装置将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息进行比较，将差异较小的所述马达旋转角度检测器确定作为正常的所述马达旋转角度检测器， 在确定为正常的所述马达旋转角度检测器为一个的情况下，当确定为正常的所述马达旋转角度检测器的输出与所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息之间产生了差异时，将这一异常通知给外部。6.如权利要求1所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 所述正常角度判定装置将各所述马达旋转角度检测器的输出分别与所述正常角度判定装置具有的马达旋转角度信息进行比较，当在任一个比较结果中，所述正常角度判定装置的马达旋转角度信息与所述马达旋转角度检测器的输出相差规定值以上时，所述正常角度判定装置将这一异常通知给外部。7.如权利要求1所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 所述马达旋转角度检测器是磁检测元件，安装于与所述马达的轴端部所安装的磁铁相对配置的基板，检测所述磁铁的磁场变化，获取马达的旋转角度， 所述正常角度判定装置所具有的马达旋转角度信息是通过用于控制所述马达的控制单元的微型计算机运算并获得的马达旋转角度信息。8.如权利要求7所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 在所述基板的一个面具备一个所述马达旋转角度检测器，在所述基板的另一面具备一个所述马达旋转角度检测器。9.如权利要求7所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 在所述基板的一个面具备两个所述马达旋转角度检测器。10.如权利要求2所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 所述马达旋转角度检测器的主旋转传感器和从旋转传感器、以及所述正常角度判定装置获取马达旋转角度信息的冗余旋转传感器是磁检测元件，安装于与所述马达的轴端部所安装的磁铁相对配置的基板，检测所述磁铁的磁场变化。11.如权利要求10所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 所述主旋转传感器、所述从旋转传感器及所述冗余旋转传感器中的两个安装于所述基板的一个面，剩余的一个安装于所述基板的另一面。12.如权利要求11所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 安装于所述基板的一个面的两个所述旋转传感器均配置在所述马达的轴的延长线上。13.如权利要求11所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 安装于所述基板的一个面的两个所述旋转传感器、以及安装于所述基板的另一面的一个所述旋转传感器中的至少两个旋转传感器配置在所述马达的轴的延长线上。14.如权利要求10所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 安装于所述基板的远离所述马达的轴端部一侧的面的旋转传感器是所述正常角度判定装置获取马达旋转角度信息的所述冗余旋转传感器。15.如权利要求10所述的马达旋转角度检测装置，其特征在于， 所述主旋转传感器、所述从旋转传感器及冗余旋转传感器中的至少两个的输出的形式不同。16.一种马达旋转角度检测装置，其特征在于， 至少具备三个检测马达的旋转角度的马达旋转角度检测器，在至少三个所述马达旋转角度检测器输出的马达旋转角度之间产生了差异的情况下，将至少三个所述马达旋转角度检测器输出的马达旋转角度中差异较小的两个所述马达旋转角度检测器确定为正常， 在确定为正常的所述马达旋转角度检测器的两个中，在该两个所述马达旋转角度检测器输出的旋转角度间产生了差异的情况下，将这一异常通知给外部。17.一种马达旋转角度检测装置，其特征在于， 至少具备四个检测马达的旋转角度的马达旋转角度检测器，将四个所述马达旋转角度检测器设为两个一组，在这两组的任一组中，所述马达旋转角度检测器输出的马达旋转角度之间产生了差异的情况下，将没有产生差异的组的所述马达旋转角度检测器确定为正常，在确定为正常的一组的所述马达旋转角度检测器中，在该组的所述马达旋转角度检测器输出的马达旋转角度之间产生了差异的情况下，将这一异常通知给外部。18.一种电动助力转向装置，其特征在于， 使用权利要求1、权利要求16及权利要求17中的任一项所述的马达旋转角度检测装置，在将所述马达作为驱动用马达的电动助力转向装置中，所述马达旋转角度检测器中的至少一个在车辆的点火断开时继续进行马达旋转角度的检测。19.一种电动助力转向装置，其特征在于， 使用权利要求2所述的马达旋转角度检测装置，在将所述马达作为驱动用马达的电动助力转向装置中，所述冗余旋转传感器在车辆的点火导通时作为获得所述正常角度判定装置的马达旋转角度信息的旋转传感器进行动作，在车辆的点火断开时继续进行马达旋转角度的检测。20.—种电动助力转向装置，其特征在于， 使用权利要求10所述的马达旋转角度检测装置，在将所述马达作为驱动用马达的电动助力转向装置中，所述主旋转传感器、所述从旋转传感器及所述冗余旋转传感器中的某一个安装在所述基板的远离所述马达的轴端部一侧的面，在车辆的点火断开时继续进行马达旋转角度的检测。21.如权利要求18至20的任一项所述的电动助力转向装置，其特征在于， 通过在车辆的点火断开时继续进行马达旋转角度的检测来获得马达旋转角度，根据该马达旋转角度计算舵角信息。
【文档编号】H02K29/08GK106063096SQ201480075977
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年2月19日
【发明人】川野佑, 浅尾淑人
【申请人】三菱电机株式会社