相对角检测装置和电动转向装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种相对角检测装置，该相对角检测装置包括：第一磁力传感器(41)和第一电压放大部(43)，输出和第一旋转轴与第二旋转轴之间的相对旋转角对应的信号；第一放大电路(45)，放大从第一电压放大部(43)输出的信号；第二磁力传感器(42)和第二电压放大部(44)，输出与相对旋转角对应的信号并且具有与第一磁力传感器(41)和第一电压放大部(43)的特性相反的特性；第二放大电路(46)，放大从第二电压放大部(44)输出的信号；第一电阻器(47)，设置在第一放大电路(45)与电源端子(50c)之间或设置在第一放大电路(45)与GND端子(50d)之间；以及第二电阻器(48)，设置在第二放大电路(46)与电源端子(50c)之间的区域或第二放大电路(46)与GND端子(50d)之间的区域，无论哪个都与第一电阻器(47)位于相同区域中。
【专利说明】相对角检测装置和电动转向装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种相对角检测装置和一种电动转向装置。
【背景技术】
[0002]现有技术提出了一种技术，在该技术中，电动转向装置包括转矩传感器(相对角检测装置)，并且基于该转矩传感器检测的值来控制电动机。
[0003]例如，在专利文献I中公开的转矩传感器具有下面的构造。即，转矩传感器构造成具有:扭转杆，该扭转杆同轴连接输入轴与输出轴；环状磁体，该环状磁体装接于输入轴的端部；一对磁性磁轭，该一对磁性磁轭装接于输出轴的端部；以及磁力传感器，该磁力传感器检测在磁性磁轭中产生的磁通量密度。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献I JP-A-2OO9-255M5
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]采用了这样的构造，在该构造中，通过使用两个磁力传感器的复用提高了可靠性，并且监控具有彼此相反的输出特性的两个磁力传感器的各个输出电压的和值，使得能够检测磁力传感器的故障。此时，能够期望地检测到在用于传输两个磁力传感器的输出值的信号线之间发生的短路故障。
[0009]本发明的目的是提供能够检测在信号线之间发生的短路故障的相对角检测装置和电动转向装置。
[0010]解决问题的方案
[0011]由于该目的，本发明涉及一种相对角检测装置，其特征在于包括:第一输出设备，该第一输出设备用于输出与同轴安置的两个旋转轴之间的相对旋转角对应的信号；第一放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而得到该第一放大器电路，并且该第一放大器电路放大所述第一输出设备的输出信号；第二输出设备，该第二输出设备用于输出与所述相对旋转角对应的信号，并且该第二输出设备具有与所述第一输出设备的所述输出信号的特性相反的特性；第二放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而得到该第二放大器电路，并且该第二放大器电路放大所述第二输出设备的输出信号；异常检测设备，该异常检测设备基于从所述第一放大器电路输出的第一信号和从所述第二放大器电路输出的第二信号来检测所述第一信号或所述第二信号的异常；第一电阻器，该第一电阻器设置在所述第一放大器电路与接收电源电压的电源端子之间，或设置在所述第一放大器电路与接收参考电压的参考端子之间；以及第二电阻器，该第二电阻器设置在所述第二放大器电路与接收电源电压的所述电源端子之间，或设置在所述第二放大器电路与所述参考端子之间，并且位于与设置所述第一电阻器的位置对应的位置处。
[0012]在此，所述第一放大器电路和所述第二放大器电路中的每个放大器电路都优选地是推挽式(push-pull)电路。
[0013]当所述第一信号的值与所述第二信号的值的和在预定范围外时，所述异常检测设备确定异常的发生。
[0014]所述第一输出设备和所述第二输出设备中的每个输出设备都优选地具有:霍尔元件(Hall element),该霍尔元件输出与所述两个旋转轴之间的所述相对旋转角对应的电压信号；和电压放大器电路，该电压放大器电路放大从所述霍尔元件输出的所述电压信号
[0015]根据另一个方面，本发明涉及一种电动转向装置，其特征在于包括:第一输出设备，该第一输出设备用于输出与同轴安置的两个旋转轴之间的相对旋转角对应的信号；第一放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而得到该第一放大器电路，并且该第一放大器电路放大所述第一输出设备的输出信号；第二输出设备，该第二输出设备用于输出与所述相对旋转角对应的信号，并且该第二输出设备具有与所述第一输出设备的所述输出信号的特性相反的特性；第二放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而得到该第二放大器电路，并且该第二放大器电路放大所述第二输出设备的输出信号；异常检测设备，该异常检测设备基于从所述第一放大器电路输出的第一信号和从所述第二放大器电路输出的第二信号来检测所述第一信号和所述第二信号的异常；第一电阻器，该第一电阻器设置在所述第一放大器电路与接收电源电压的电源端子之间，或设置在所述第一放大器电路与接收参考电压的参考端子之间；以及第二电阻器，该第二电阻器设置在所述第二放大器电路与接收电源电压的所述电源端子之间，或设置在所述第二放大器电路与所述参考端子之间，并且位于与设置所述第一电阻器的位置对应的位置处。
[0016]发明的有益效果
[0017]根据本发明，能够基于同轴安置的两个旋转轴的相对旋转角来检测用于传送从多个输出设备输出的各个信号的值的信号线之间发生的短路故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是图示出根据实施例的电动转向装置的外观的视图。
[0019]图2是电动转向装置的示意性构造图。
[0020]图3是电动转向装置的截面图。
[0021]图4是图3中的部分IV的放大图。
[0022]图5是根据实施例的转矩检测装置的主要部件的示意性构造图。
[0023]图6是当从图3的方向VI观看时的转矩检测装置的将在稍后描述的磁体和磁轭的视图。
[0024]图7是传感器单元的电路图。
[0025]图8是图示出第一电压放大器和第二电压放大器的各个输出电压的图。
[0026]图9是图示出从传感器单元中的第一放大器电路输出的第一电压信号、从传感器单元中的第二放大器电路输出的第二电压信号和转向转矩T之间的关系的图。
[0027]图10是转向装置的E⑶的示意性构造图。
[0028]图11是图示出转矩检测装置的故障检测范围的图。
[0029]图12示出当信号线互相短路时的电流的电路图，并且图12包括:部分(a)，该部分(a)是图示出当转向转矩为正时的电流的电路图；和部分(b)，该部分(b)是图示出当转向转矩为负时的电流的电路图。
[0030]图13包括:部分(a)，该部分(a)是图示出当信号线互相短路时从第一放大器电路输出的第一电压信号的第一电压和从第二放大器电路输出的第二电压信号的第二电压的图；和部分(b)，该部分(b)是图示出当信号线互相短路时作为第一电压与第二电压之和的和值电压的图。
[0031]图14是根据另一个实施例的传感器单元的电路图。
[0032]图15示出图示出当信号线互相短路时的电流的电路图，并且图15包括:部分(a)，该部分(a)是图示出当转向转矩为正时的电流的电路图；和部分(b)，该部分(b)是图示出当转向转矩为负时的电流的电路图。
[0033]图16包括:部分(a)，该部分(a)是图示出当信号线互相短路时从第一放大器电路输出的第一电压信号的第一电压和从第二放大器电路输出的第二电压信号的第二电压的图；和部分(b)，该部分(b)是图示出当信号线互相短路时作为第一电压与第二电压之和的和值电压的图。
[0034]参考标记列表
[0035]10ECU
[0036]20转矩检测装置
[0037]21磁体
[0038]30磁轭
[0039]40磁力传感器
[0040]41 第一磁力传感器
[0041]42 第二磁力传感器
[0042]43 第一电压放大器
[0043]44 第二电压放大器
[0044]45第一放大器电路
[0045]46 第二放大器电路
[0046]47 第一电阻器
[0047]48第二电阻器
[0048]50传感器单元
[0049]100 电动转向装置
【具体实施方式】
[0050]在下文中，将参考附图具体描述本发明的优选实施例。
[0051]图1图示出是根据实施例的电动转向装置100的外观的视图。图2是电动转向装置100的示意性构造图。图3是电动转向装置100的截面图。在图2中，未图示出将要描述的ECUlO的盖15。
[0052]根据该实施例的电动转向装置(在下文中，称为“转向装置”)100是柱助力式装置。转向装置100包括转向轴101和转向柱105。转向轴101连接到方向盘(未示出)，并且转向柱105在转向轴101的旋转径向上覆盖转向轴101的周围。
[0053]转向装置100包括齿轮箱110和支架106。齿轮箱110容纳将在稍后描述的涡轮(worm wheel) 150和螺旋齿(worm gear) 161。支架106直接或间接地将转向柱105和齿轮箱110固定到交通工具的主体框架。
[0054]转向装置100包括:电动机160、电子控制器(在下文中，可以称为“E⑶”)10、和转矩检测装置20。电动机160提供辅助力以补充驾驶员施加到方向盘的转向力。电子控制器10控制电动机160的操作。转矩检测装置20检测由驾驶员施加的转向转矩T。
[0055]转向轴101具有第一旋转轴120和第二旋转轴130。方向盘(未示出)连接到第一旋转轴120的上端。第二旋转轴130经由扭转杆140同轴连接到第一旋转轴120。例如，通过使用压嵌将涡轮150固定到第二旋转轴130。涡轮150与连接到固定于齿轮箱110的电动机160的输出轴的螺旋齿161啮合。
[0056]齿轮箱110具有第一部件111和第二部件112。第一部件111能够旋转地支撑第一旋转轴120。第二部件112能够旋转地支撑第二旋转轴130，并且通过使用例如螺栓而与第一部件111接合。第一部件111具有:电机装接部111a，电动机160装接到该电机装接部Illa ;和E⑶装接部111b，E⑶10装接到该E⑶装接部111b。
[0057]在具有上述构造的转向装置100中，转矩检测装置20基于第一旋转轴120与第二旋转轴130之问的相对旋转角来检测转向转矩T。ECUlO基于检测的转向转矩T来控制电动机160的驱动。电动机160的旋转驱动力经由螺旋齿161和涡轮150传送到第二旋转轴130。因此，电动机160产生转矩，以补充驾驶员施加到方向盘的转向力。
[0058]随后，将具体描述转矩检测装置20。
[0059]图4是图3的部分IV的放大图。图5是根据实施例的转矩检测装置20的主要部件的示意性构造图。图6是当从图3的方向VI观看的转矩检测装置20的将在稍后描述的磁体21和磁辄30的视图。在图6中，未图不出将在稍后描述的磁辄保持部件33。
[0060]转矩检测装置20具有磁体21和磁轭30。磁体21是硬磁性体的实例，并且装接于第一旋转轴120。作为软磁性体的实例的磁轭30安置在由磁体21形成的磁场中，并且与磁体21 —起形成磁路。转矩检测装置20具有保持磁体21的磁体保持部件22和保持磁轭30的磁轭保持部件33。
[0061]转矩检测装置20具有磁力传感器40和传感器单元50。磁力传感器40检测在由磁体21和磁轭30形成的磁路中的磁通量密度。传感器单兀50输出与磁力传感器40的输出值对应的输出信号，该输出信号对应于第一旋转轴120与第二旋转轴130之间的相对旋转角。
[0062]磁体21具有筒状，并且如图5所示，N极和S极交替安置在第一旋转轴120的周向上，并且在周向上磁化。磁体21经由筒状的磁体保持部件22装接于第一旋转轴120。BP,磁体21固定于磁体保持部件22，并且磁体保持部件22固定于第一旋转轴120。磁体21与第一旋转轴120 —起旋转。
[0063]磁轭30具有第一磁轭31和第二磁轭32。
[0064]第一磁轭31具有盘状的第一环状部31a和多个第一突出部31b。孔形成在第一环状部31a的内侧上，并且该孔具有比磁体21的外径大的直径。第一突出部31b在第一旋转轴120的轴向(在下文中，可以简称为“轴向”)上从第一环状部31a延伸。
[0065]第二磁轭32具有盘状的第二环状部32a和多个第二突出部32b。孔形成在第二环状部32a的内侧上，并且该孔具有比磁体21的外径大的直径。第二突出部32b在轴向上从第二环状部32a延伸。
[0066]第一磁轭31的第一突出部31b的数量设定为与磁体21的每个N极和S极的数量相同。第二磁轭32的第二突出部32b的数量设定为与磁体21的每个N极和S极的数量相同。即，例如，当磁体21具有12个N极和12个S极时，第一磁轭31和第二磁轭32设定为分别具有12个第一突出部31b和12个第二突出部32b。如图4和6所示，第一突出部31b和第二突出部32b在第一旋转轴120的旋转径向上设置在磁体21的外周面的略外侧，从而面对磁体21的外周面。第一突出部31b和第二突出部32b中的每个突出部都具有面对磁体21的表面，并且当从与第一旋转轴120的旋转轴垂直的方向观看时，每个突出部的形状都是矩形。第一突出部31b和第二突出部32b交替安置在第一旋转轴120的周向上。
[0067]如图6所示，在根据该实施例的转矩检测装置20中，在转向转矩T未施加到扭转杆140的状态下，即，在扭转杆140处于不产生扭转的中立状态下，磁体21和第一磁轭31以这样的方式布置:当从第一旋转轴120的周向上的顺时针旋转的方向观看时，磁体21的N极与S极之间的边界线与第一磁轭31的第一突出部31b的周向中心对齐。
[0068]如图6所示，当扭转杆140处于中立状态时，磁体21和第二磁轭32以这样的方式布置:当从第一旋转轴120的周向上的顺时针旋转的方向观看时，磁体21的N极与S极之间的边界线与第二磁轭32的第二突出部32b的周向中心对齐。当由于将转向转矩T施加到扭转杆140而引起扭转杆140的扭转产生、并且第一突出部31b面对磁体21的N极和S极中的一个时，第二突出部32b面对具有与第一突出部31 b面对的磁极的极性不同的极性的其它磁极。
[0069]磁轭保持部件33具有薄壁筒状轴向部34和盘状径向部35。轴向部34在第二旋转轴130的轴向上延伸。径向部35在第二旋转轴130的旋转径向上从轴向部34延伸。通过使用压嵌、焊接、填缝或螺丝将磁轭保持部件33的轴向部34固定于第二旋转轴130。因此，使磁轭30固定于第二旋转轴130。
[0070]图7是传感器单元50的电路图。
[0071]传感器单元50的磁力传感器40具有两个传感器:第一磁力传感器41和第二磁力传感器42。第一磁力传感器41和第二磁力传感器42安置在第一磁轭31的第一环状部31a与第二磁轭32的第二环状部32a之间。第一磁力传感器41和第二磁力传感器42检测穿过第一磁轭31和第二磁轭32的磁通量密度，并且将检测的磁通量密度转换为电压信号，以输出所转换的电压信号。磁力传感器40能够采用霍尔元件或磁阻元件。第一磁力传感器41和第二磁力传感器42输出具有相同值的电压信号。
[0072]传感器单元50具有:第一电压放大器43 ;第二电压放大器44 ;第一放大器电路45 ;和第二放大器电路46。第一电压放大器43放大第一磁力传感器41的输出电压，第二电压放大器44放大第二磁力传感器42的输出电压，第一放大器电路45放大第一电压放大器43的输出电压,并且第二放大器电路46放大第二电压放大器44的输出电压。传感器单兀50具有第一电阻器47和第二电阻器48。第一电阻器47设置在第一放大器电路45与接收电源电压的电源端子50c之间。第二电阻器48设置在第二放大器电路46与接收电源电压的电源端子50c之间。
[0073]传感器单元50具有基板51 (参见图3)，且磁力传感器40、第一电压放大器43、第二电压放大器44、第一放大器电路45、第二放大器电路46、第一电阻器47和第二电阻器48安装在该基板51上。四个信号线52中的每个信号线的一端都连接到基板51，以连接传感器单元50与ECU10。四个信号线52中的另一端都连接到ECUlO的将在稍后描述的控制基板12。第一放大器电路45的输出信号经由四个信号线52之中的、连接到设置在基板51上的连接端子50a的一个信号线52a传送到E⑶10。第二放大器电路46的输出信号经由四个信号线52之中的、连接到设置在基板51上的连接端子50b的一个信号线52b传送到E⑶10。电源电压经由四个信号线52之中的一个信号线52c供给到传感器单元50的电源端子50c。GND电压经由四个信号线52之中的其它信号线52d供给到传感器单元50的GND端子50d。
[0074]图8是图示出第一电压放大器43和第二电压放大器44的各个输出电压的图。
[0075]第一电压放大器43和第二电压放大器44是公知的电压放大器电路，并且分别输出彼此相反的电压信号。即，当第一磁力传感器41的输出电压增大时,第一电压放大器43输出增大的电压，然而当第二磁力传感器42的输出电压增大时，第二电压放大器44输出减小的电压。
[0076]能够对第一放大器电路45和第二放大器电路46中的每个电路采用推挽式电路。推挽式电路是通过使彼此相反地操作的电路结合在一起以用于信号的输出而获得的电路。
[0077]图9是图不出从传感器单兀50的第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl、从传感器单兀50的第二放大器电路46输出的第二电压信号T2以及转向转矩T之间的关系的视图。
[0078]在图9中，水平轴表示转向转矩T，并且垂直轴表示第一电压信号Tl的第一电压Vl和第二电压信号T2的第二电压V2。在水平轴中，将转向转矩T等于零处的点限定为中心点，或者换句话说，将扭转杆140的扭转的量等于零处的点限定为中心点。位于中心点的右侧上的转向转矩T表示正转矩值，并且中心点的左侧上的转向转矩T表示负转矩值。
[0079]如图9所示，具有上述构造的传感器单元50以这样的方式输出第一电压信号Tl和第二电压信号T2:由第一电压信号Tl表不的第一电压Vl和由第二电压信号T2表不的第二电压V2在最大电压VHi与最小电压VLo之间改变。
[0080]如图9中的实线所示，第一电压信号Tl具有这样的特性:随着转向转矩T的大小沿着右方向增大(随着扭转杆140在顺时针方向上渐增地旋转)，第一电压信号Tl的电压增大。S卩，当方向盘在右方向上旋转时，第一电压信号Tl的第一电压Vl增大。相反地,如图9中的虚线所示，第二电压信号T2的第二电压V2具有与第一电压信号Tl的输出特性相反的输出特性(当第一电压增大时第二电压减小的相反的输出特性)，并且随着转向转矩T的大小沿着右方向增大，第二电压信号T2的第二电压V2减小。即，当方向盘在顺时针方向上旋转时，第二电压信号T2的第二电压V2减小。
[0081]在中心点处，第一电压信号Tl的第一电压Vl与第二电压信号T2的第二电压V2相同(在下文中，称为“中心点电压Vc”)。例如，中心点电压Vc是最大电压VHi与最小电压VLo之间的中心电压(Vc = (VHi+VLo)/2)。
[0082]此外，第一电压信号Tl的变化与转向转矩T的变化的比率与第二电压T2的变化与转向转矩T的变化的比率(绝对值)相等。传感器单元50具有这样的输出特性:示出相同的转向转矩T的第一电压信号Tl的第一电压Vl与第二电压信号T2的第二电压V2之和与预定电压(2Vc)恒定相同。
[0083]随后，将具体描述E⑶10。
[0084]图10是转向装置100的E⑶10的示意性构造图。
[0085]ECUlO接收转矩检测装置20的输出信号、由车速传感器(未示出)检测的车速所转换成的车速信号V、电动机160的旋转速度所转换成的旋转速度信号Nms等。
[0086]E⑶10具有:转换单元210、目标电流计算器220和控制器230。转换单元210将转矩检测装置20的输出信号转换为转矩信号Td。目标电流计算器220基于从转换单元210输出的转矩信号Td来计算目标辅助转矩，并且基于该目标辅助转矩来计算要施加到电动机160的目标电流。控制器230基于由目标电流计算器220计算的目标电流来执行反馈控制。
[0087]另外，E⑶10包括故障诊断单元240，该故障诊断单元240基于转矩检测装置20的输出信号来诊断转矩检测装置20的故障。稍后将具体描述故障诊断单元240。
[0088]当基于从转矩检测装置20输出的第一电压信号Tl和第二电压信号T2确定转矩检测装置20无异常时，转换单元210将第一电压信号Tl转换为作为与转向转矩T对应的数字信号的转矩信号Td，并且将该转换的转矩信号Td输出到目标电流计算器220。
[0089]目标电流计算器220包括:基准电流计算器(未示出)、惯性补偿电流计算器(未示出)和阻尼补偿电流计算器(未示出)。基准电流计算器计算作为设定目标电流所参考的基准电流。惯性补偿电流计算器计算用于克服电动机160的惯性矩的电流。阻尼补偿电流计算器计算用于限制电机的旋转的电流。目标电流计算器220包括目标电流确定单元(未示出)和相位补偿器(未示出)。目标电流确定单元基于从基准电流计算器、惯性补偿电流计算器、阻尼补偿电流计算器等的输出来确定目标电流。相位补偿器补偿转矩信号Td的相位。目标电流计算器220基于从转换单元210输出的转矩信号Td来计算目标辅助转矩，并且基于该目标辅助转矩计算要供给到电动机160的目标电流。
[0090]控制器230具有:电机驱动控制器(未示出)、电机驱动单元(未示出)和电机电流检测器(未示出)。电机驱动控制器控制电动机160的操作。电机驱动单元驱动电动机160。电机电流检测器检测实际流经电动机160的实际电流Im(未示出)。
[0091]电机驱动控制器具有反馈(F/B)控制器(未示出)和PWM信号生成器(未示出)。基于由目标电流计算器220最终确定的目标电流、与供给到电动机160并且由电机电流检测器检测的实际电流Im之间的偏差，反馈控制器执行反馈控制。PWM信号生成器生成用于电动机160的PWM驱动的PWM(脉冲宽度调制)信号。
[0092]电机驱动单元是所谓的逆变器，并且包括作为切换元件的六个独立晶体管(场效应晶体管，并且未示出)。电机驱动单元通过驱动在六个晶体管之中选择的两个晶体管的门极、并且通过使晶体管能够进行切换操作来控制电动机160的驱动。
[0093]电机电流检测器基于跨过连接到电机驱动单元的分流电阻器(未示出)的相对端产生的电压来检测流经电动机160的实际电流Im的值。电机电流检测器将检测的实际电流Im转换为电机电流信号Ims (未不出)，并且输出电机电流信号Ims。
[0094]具有安装在其上电子构件的E⑶基板11 (参见图2和3)构造成包括E⑶10的转换单元210、目标电流计算器220、控制器230和故障诊断单元240。E⑶基板11包括控制基板12和电源基板13 (参见图2)。构造成包括转换单元210、故障诊断单元240、目标电流计算器220、电机驱动控制器、电机电流检测器等的微型计算机或微型计算机的外围设备安装在控制基板12 (参见图2)上。用于控制电动机160的驱动的电机驱动单元的晶体管等安装在电源基板13 (参见图2)上。插入孔12a(参见图2)形成在控制基板12中，并且作为连接到转矩检测装置20的传感器单元50的线的信号线52插入到插入孔12a内。电机端子18装接于电源基板13。电机端子18插入到电动机160内，并且电连接到电动机160的缠绕端子(未示出)。
[0095]E⑶10包括框架14 (参见图2)和盖15 (参见图1)。控制基板12经由框架14装接到齿轮箱110的第一部件111。控制基板12、电源基板13、框架14等由盖15覆盖。
[0096]框架14具有以绝缘树脂通过插入成型由多个导电线形成的布线图案，并且电连接到控制基板12和电源基板13。连接器16装接于框架14(参见图1和2)，并且框架14经由连接器16连接到安装在诸如车辆这样的交通工具的电池、安装在交通工具上的各种设备的网络(CAN)等。
[0097]随后，将描述故障诊断单元240。
[0098]图11是图示出转矩检测装置20的故障检测范围的图。
[0099]当在传感器单元50的电路等中产生固定故障时，第一电压信号Tl的第一电压Vl或第二信号电压T2的第二电压T2固定在上输出值或下输出值。下面的信号故障异常可能发生在传感器单兀50中:使第一电压信号Tl的第一电压Vl变化为比正常值大的电压的故障；使第一电压信号Tl的第一电压Vl变化为比正常值小的电压的故障；使第二电压信号T2的第二电压V2变化为比正常值大的电压的故障；以及使第二电压信号T2的第二电压V2变化为比正常值小的电压的故障。
[0100]当转矩检测装置20以正常状态操作时，作为第一电压信号Tl的第一电压Vl与第二电压信号T2的第二电压V2之和的和值电压Vt变得恒定等于预定电压(VHi+VLo)(参见图11中的实线)。
[0101]当发生信号故障异常时，或具体地，当在传感器单元50的电路等中发生固定故障时，例如，第一电压信号Tl的第一电压Vl或第二电压信号T2的第二电压V2固定在上输出值处，并且然后第一电压Vl或第二电压V2变化为比正常值大的电压，和值电压Vt变得比预定电压大。相反地，当信号故障异常发生时，或具体地，当在传感器单元50的电路等中发生固定故障时，例如，第一电压Vl或第二电压V2固定在下输出值处,并且然后第一电压Vl或第二电压V2变化为比正常值小的电压，和值电压Vt变得比预定电压小。
[0102]当作为第一电压信号Tl的第一电压Vl与第二电压信号T2的第二电压V2之和的和值电压Vt与预定电压(VHi+VLo)不同时，能够确定转矩检测装置20具有故障。如图11所示，考虑由传感器单元50中发生的错误或脉冲而引起的和值电压Vt的波动，并从而将故障检测范围设定为包括电压大于或等于比预定电压(VHi+VLo)大的上参考值VH的范围和电压小于或等于比预定电压(VHi+VLo)小的下参考值VL的范围。当和值电压Vt处于故障检测范围中时，故障诊断单元240确定转矩检测装置20具有故障。
[0103]故障诊断单元240基于第一电压信号Tl的第一电压Vl和第二电压信号T2的第二电压V2确定转矩检测装置20的故障的发生。当故障诊断单元240确定转矩检测装置20具有故障时，故障诊断单元240将表示转矩检测装置20具有故障的信号输出到目标电流计算器220。当目标电流计算器220获得表示转矩检测装置20具有故障的信号时，目标电流计算器220将被供给到电动机160的目标电流设定为零。当故障诊断单元240确定转矩检测装置20具有故障时，故障诊断单元240打开安装在车辆上的警报灯(WLP)，从而将转矩检测装置20具有故障的事实报告给用户。
[0104]在根据该实施例的转向装置100中，传感器单元50具有图7所示的构造。因此，即使当第一放大器电路45的上游的部分到第二放大器电路46的上游的部分短路，或者第一放大器电路45的下游的部分到第二放大器电路46的下游的部分短路时，故障诊断单元240也能够基于第一电压信号Tl和第二电压信号T2来确定转矩检测装置20的故障的发生。
[0105]信号线52a到信号线52b短路的情况作为第一放大器电路45的下游的部分到第二放大器电路46的下游的部分短路的情况的实例给出。
[0106]图12示出图示出当信号线52a到信号线52b短路时的电流的电路图。部分(a)是图示出当转向转矩T为正时的电流的电路图，并且部分(b)是图示出当转向转矩T为负时的电流的电路图。图13的部分(a)是图示出当信号线52a到信号线52b短路时的从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl和从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2的图。图13的部分(b)是图示出当信号线52a到信号线52b短路时的第一电压Vl与第二电压V2之和的和值电压Vt的图。
[0107]当转向转矩T为正时，第一放大器电路45的高侧晶体管(电源端子侧电路)运转，并且第二放大器电路46的低侧晶体管(GND端子侧电路)运转。如图12的部分(a)所示，电流顺序流经设置在第一放大器电路45与电源端子50c之间的第一电阻器47、第一放大器电路45的高侧晶体管、短路部分和第二放大器电路46的低侧晶体管。从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl变得等于从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2。如图13的部分(a)所示，电压变得等于从处于正常状态的第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2。
[0108]当转向转矩T为负时，第二放大器电路46的高侧晶体管(电源端子侧电路)运转，并且第一放大器电路45的低侧晶体管(GND端子侧电路)运转。如图12的部分(b)所示，电流顺序流经设置在第二放大器电路46与电源端子50c之间的第二电阻器48、第二放大器电路46的高侧晶体管、短路部分和第一放大器电路45的低侧晶体管。从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl变得等于从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2。如图13的部分(a)所示，电压变得等于从处于正常状态的第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压VI。
[0109]当信号线52a到信号线52b短路时,作为从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl与从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2之和的和值电压Vt变得等于第一电压V I的两倍或第二电压V2的两倍，如图13的部分(b)所示。此时，由于和值电压Vt处于故障检测范围中，所以故障诊断单元240确定转矩检测装置20具有故障。
[0110]在根据该实施例的转向装置100中，当在传感器单元50中发生短路时，并且即使当在信号线52之间发生短路时，故障诊断单元240也能够基于第一电压信号Tl和第二电压信号T2来确定转矩检测装置20的故障的发生。
[0111]根据该实施例的传感器单元50具有这样的构造，其中，第一电阻器47设置在第一放大器电路45与电源端子50c之间，第二电阻器48设置在第二二放大器电路46与电源端子50c之间，并且电阻器不安置在用于传送磁力传感器40的输出信号的信号线中。因此，用于传送磁力传感器40的输出信号的信号线的阻抗不变大，并从而使传感器单元50不太可能受到噪声的影响。
[0112]图14是根据另一个实施例的传感器单元50的电路图。
[0113]在根据另一个实施例的传感器单元50的电路中，第一电阻器47和第二电阻器48分别连接在与图7所示的传感器50的电路图中的位置不同的位置处。由于其它构造相同，所以下面仅描述不同之处。
[0114]在根据另一个实施例的传感器单兀50中，第一电阻器47设置在第一放大器电路45与接收GND电压的GND端子50d之间，并且第二电阻器48设置在第二放大器电路46与GND端子50d之间。
[0115]即使在带有具有根据另一个实施例的上述构造的传感器单元50的转向装置100中，当第一放大器电路45的上游的部分到第二放大器电路46的上游的部分短路时，或第一放大器电路45的下游的部分到第二放大器电路46的下游的部分短路时，故障诊断单元240能够基于第一电压信号Tl和第二电压信号T2来确定转矩检测装置20的故障的发生。
[0116]信号线52a到信号线52b短路的情况作为第一放大器电路45的下游的部分到第二放大器电路46的下游的部分短路的情况的实例给出。
[0117]图15示出图示出当信号线52a到信号线52b短路时的电流的电路图。部分(a)是图示出当转向转矩T为正时的电流的电路图，并且部分(b)是图示出当转向转矩T为负时的电流的电路图。图16的部分(a)是图示出当信号线52a到信号线52b短路时的从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl和从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2的图。图16的部分(b)是图示出当信号线52a到信号线52b短路时的第一电压Vl与第二电压V2之和的和值电压Vt的图。
[0118]当转向转矩T为正时，第一放大器电路45的高侧晶体管(电源端子侧电路)运转，并且第二放大器电路46的低侧晶体管(GND端子侧电路)运转。如图15的部分(a)所示，电流顺序流经第一放大器电路45的高侧晶体管、短路部分、第二放大器电路46的低侧晶体管和设置在第二放大器电路46与GND端子50d之间的第二电阻器48。从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl变得等于从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2。如图16的部分(a)所示，电压变得等于从处于正常状态的第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压VI。
[0119]当转向转矩T为负时，第二放大器电路46的高侧晶体管(电源端子侧电路)运转，并且第一放大器电路45的低侧晶体管(GND端子侧电路)运转。如图15的部分(b)所示，电流顺序流经第二放大器电路46的高侧晶体管、短路部分、第一放大器电路45的低侧晶体管和设置在第一放大器电路45与GND端子50d之间的第一电阻器47。从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl变得等于从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2。如图16的部分(a)所示，电压变得等于从处于正常状态的第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2。
[0120]当信号线52a到信号线52b短路时，作为从第一放大器电路45输出的第一电压信号Tl的第一电压Vl与从第二放大器电路46输出的第二电压信号T2的第二电压V2之和的和值电压Vt变得等于第一电压Vl的两倍或第二电压V2的两倍，如图16的部分(b)所示。此时，由于和值电压Vt处于故障检测范围中，所以故障诊断单元240确定转矩检测装置20具有故障。
[0121]在具有根据另一个实施例的传感器单元50的转向装置100中，当在传感器单元50中发生短路时，并且即使当在信号线52之间发生短路时，故障诊断单元240也能够基于第一电压信号Tl和第二电压信号T2来确定转矩检测装置20的故障的发生。
[0122]根据另一个实施例的传感器单元50具有这样的构造，其中，第一电阻器47设置在第一放大器电路45与GND端子50d之间，第二电阻器48设置在第二放大器电路46与GND端子50d之间，并且电阻器不安置在用于传送磁力传感器40的输出信号的信号线中。因此，用于传送磁力传感器40的输出信号的信号线的阻抗不变大，并从而使传感器单元50不太可能受到噪声的影响。
[0123]图7和14所示的传感器单元50包括第一磁力传感器41和第一电压放大器43，该第一磁力传感器41和第一电压放大器43作为用于输出与第一旋转轴120与第二旋转轴130之间的相对旋转角对应的信号的第一输出装置。传感器单元50包括作为用于输出与相对旋转角对应的信号的第二输出装置的第二磁力传感器42和第二电压放大器44，并且具有与第一输出设备的信号输出的特性相反的特性。第一磁力传感器41和第二磁力传感器42输出相同值的各个电压信号。第一电压放大器43和第二电压放大器44输出彼此相反的各个电压信号。然而，本发明不限于该实施例。例如，即使当第一磁力传感器41和第二磁力传感器42检测到第一磁轭31与第二磁轭32之间的相同磁通量密度时,第一磁力传感器41和第二磁力传感器42也可以输出彼此相反的各个电压信号，并且第一电压放大器43和第二电压放大器44可以具有相同的电压放大器电路。
[0124]图7和14所示的传感器单元50可以构造成至少具有:作为第一磁力传感器41的霍尔兀件；包括第一电压放大器43、第一放大器电路45和第一电阻器47的霍尔IC ;作为第二磁力传感器42的霍尔元件；以及包括第二电压放大器44、第二放大器电路46和第二电阻器48的霍尔1C。
【权利要求】
1.一种相对角检测装置，其特征在于，包括: 第一输出设备，该第一输出设备用于输出与两个旋转轴之间的相对旋转角相对应的信号，所述两个旋转轴同轴布置； 第一放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而获得该第一放大器电路，并且该第一放大器电路放大所述第一输出设备的输出信号； 第二输出设备，该第二输出设备用于输出与所述相对旋转角相对应的信号，并且该第二输出设备具有与所述第一输出设备的所述输出信号的特性相反的特性； 第二放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而获得该第二放大器电路，并且该第二放大器电路放大所述第二输出设备的输出信号； 异常检测设备，该异常检测设备基于从所述第一放大器电路输出的第一信号和从所述第二放大器电路输出的第二信号，检测所述第一信号或所述第二信号的异常； 第一电阻器，该第一电阻器设置在所述第一放大器电路与接收电源电压的电源端子之间，或设置在所述第一放大器电路与接收参考电压的参考端子之间；以及 第二电阻器，该第二电阻器设置在所述第二放大器电路与接收电源电压的所述电源端子之间，或设置在所述第二放大器电路与所述参考端子之间，并且该第二电阻器设置在与设置所述第一电阻器的位置相对应的位置处。
2.根据权利要求1所述的相对角检测装置，其特征在于， 所述第一放大器电路和所述第二放大器电路中的每个放大器电路都是推挽式电路。
3.根据权利要求1或2所述的相对角检测装置，其特征在于， 当所述第一信号的值与所述第二信号的值之和在预定范围外时，所述异常检测设备确定异常的发生。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的相对角检测装置，其特征在于， 所述第一输出设备和所述第二输出设备中的每个输出设备都具有:霍尔元件，该霍尔元件输出与所述两个旋转轴之间的所述相对旋转角相对应的电压信号；和电压放大器电路，该电压放大器电路放大从所述霍尔元件输出的所述电压信号。
5.—种电动转向装置,其特征在于,包括: 第一输出设备，该第一输出设备用于输出与两个旋转轴之间的相对旋转角相对应的信号，所述两个旋转轴同轴安置； 第一放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而获得该第一放大器电路，并且该第一放大器电路放大所述第一输出设备的输出信号； 第二输出设备，该第二输出设备用于输出与所述相对旋转角相对应的信号，并且该第二输出设备具有与所述第一输出设备的所述输出信号的特性相反的特性； 第二放大器电路，通过将彼此相反地操作的电路结合在一起而获得该第二放大器电路，并且该第二放大器电路放大所述第二输出设备的输出信号； 异常检测设备，该异常检测设备基于从所述第一放大器电路输出的第一信号和从所述第二放大器电路输出的第二信号，检测所述第一信号和所述第二信号的异常； 第一电阻器，该第一电阻器设置在所述第一放大器电路与接收电源电压的电源端子之间，或设置在所述第一放大器电路与接收参考电压的参考端子之间；以及 第二电阻器，该第二电阻器设置在所述第二放大器电路与接收电源电压的所述电源端子之间，或设置在所述第二放大器电路与所述参考端子之间，并且该第二电阻器设置在与设置所述第一电阻器的位置相对应的位置处。
【文档编号】G01L25/00GK104136899SQ201280070891
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】武藤宽之 申请人:株式会社昭和