CN106018868B - 旋转检测装置、旋转角检测装置以及电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转检测装置、旋转角检测装置以及电动动力转向装置，能够恰当地检测检测旋转轴的旋转的部分的异常。第一运算电路(51)基于第一电信号S1(第一正弦信号)以及第三电信号S3(第一余弦信号)的正负的组合的变化来分别运算旋转轴(12a)的旋转方向D1以及转速N1。第二运算电路(52)基于第二电信号S2(第二正弦信号)以及第四电信号S4(第二余弦信号)的正负的组合的变化来分别运算旋转轴(12a)的旋转方向D2以及转速N2。异常判定电路(53)基于分别由第一以及第二运算电路(51、52)运算的2个旋转方向D1、D2来判定第一以及第二运算电路(51、52)的异常。

Description

旋转检测装置、旋转角检测装置以及电动动力转向装置

本发明将在2015年3月31日提交的日本专利申请No.2015-073246的公开内容，包括其说明书、附图以及摘要，通过引用全部并入本文中。

技术领域

本发明涉及旋转检测装置、旋转角检测装置以及电动动力转向装置。

背景技术

以往，已知有一种例如日本特开2011－095094号公报所记载那样通过马达产生辅助转矩的电动动力转向装置(以下，称为EPS。)。EPS的控制装置根据通过转矩传感器而检测的转向转矩来控制使马达产生的转矩。控制装置根据通过旋转角传感器而检测的马达的旋转角来对该马达的线圈进行通电。

另外，在EPS中，为了实现更优异的转向感，还存在基于转向转矩执行针对基本的目标辅助转矩的补偿控制的EPS。该补偿控制包括基于转向盘的转向角来使该转向盘复原到中立位置的转向返回控制等。EPS的控制装置例如基于马达的旋转角来运算转向轴的旋转角，并将该转向轴的旋转角作为转向角。

如日本特开2011－095094号公报所记载那样，作为旋转角传感器，已知有一种利用了磁传感器的旋转角传感器。该磁传感器中存在具有2个检测器的磁传感器。第一检测器根据马达的旋转轴的旋转角来生成以正弦波状变化的正弦信号。第二检测器根据马达的旋转轴的旋转角来生成以余弦波状变化的余弦信号。EPS的控制装置通过对这些正弦信号以及余弦信号的反正切值进行运算来求出旋转轴的旋转角。

这里，通过该旋转角传感器而检测的旋转角是在360°的范围内变化的相对角。与此相对，转向返回控制等所使用的转向角是超过360°的范围而变化的绝对角。因此，虽然使用旋转角传感器但需要以绝对值检测转向角。EPS的控制装置例如对由旋转角传感器检测的旋转角(电角)一个周期量(360°)变化的次数即转速进行计数，并基于该计数得到的转速、和通过旋转角传感器而检测的旋转角来以绝对值运算转向角。

EPS中存在当车辆的电源开关被断开时切断向控制装置以及旋转角传感器的供电的EPS。在这样的EPS中，在电源开关被断开的期间无法检测马达的旋转角。在该状况下，若转向轴通过转向盘的操作而旋转，则转速的计数值成为与实际不同的值。该情况下，担心当车辆的电源开关被再次接通时，无法恰当地检测转向角的绝对值。

为了消除这样的担心，例如在日本特开2014－234072号公报中采用了以下那样的构成。即，在EPS的控制装置中，分别独立地设置有控制马达的驱动的控制装置以及对马达的旋转角进行运算的运算电路。而且，当车辆的电源开关被断开时，向旋转角传感器以及运算电路分别供给来自车载的电池或者与该电池独立设置的蓄电池的电力。运算电路即使在电源开关被断开的期间，也继续运算马达的旋转角。

这里，由于对EPS要求较高的可靠性，所以这对于作为EPS的构成要素的先前的运算电路也是同样的。例如在因某些原因，由运算电路运算的马达的旋转角错误的情况下，基于该错误的旋转角来控制马达的驱动。因此，有可能难以产生恰当的辅助转矩。因而，要求恰当地检测运算电路的异常。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供能够恰当地检测对旋转轴的旋转进行检测的功能部分的异常的旋转检测装置、旋转角检测装置以及电动动力转向装置。

本发明的一个方式涉及旋转检测装置，该旋转检测装置连接有生成与旋转轴的旋转对应的信号的相位相互错开180°的第一以及第二正弦信号、和相位相互错开180°的第一以及第二余弦信号的传感器，并基于上述正弦信号和上述余弦信号来检测旋转轴的旋转方向以及转速。

该旋转检测装置具备：第一运算电路，其基于上述第一正弦信号以及上述第一余弦信号的值的正负的组合的变化来分别运算上述旋转轴的旋转方向以及转速；第二运算电路，其基于上述第二正弦信号以及上述第二余弦信号的值的正负的组合的变化来分别运算上述旋转轴的旋转方向以及转速；以及异常判定电路，其基于由上述第一运算电路运算的旋转方向以及由第二运算电路运算的旋转方向来判定上述第一以及第二运算电路的至少一方产生了异常。

根据该构成，由于第一运算电路以及第二运算电路分别进行同一运算，所以获得基本上同样的运算结果。因此，当由第一以及第二运算电路分别运算的2个旋转方向是通常不可能存在的组合时(是表示通常不可能存在的变化时)，可知第一以及第二运算电路的至少一方产生了异常。这样，能够基于被运算的2个旋转方向，恰当地检测第一以及第二运算电路的异常。

本发明的其他方式基于上述方式的旋转检测装置而提出，上述正负的组合的变化是在将上述正弦信号的任意一个作为Y轴的值、将与此相对相位错开90°的上述余弦信号作为X轴的值而成为正交坐标系中的坐标的情况下，正交坐标系中的象限切换而上述坐标迁移，

以因上述第一以及第二运算电路的个体差而在上述第一正弦信号以及上述第一余弦信号的组即第一坐标与上述第二正弦信号以及上述第二余弦信号的组即第二坐标之间存在1个象限以内的偏差为前提，

由上述第一运算电路运算的旋转方向与上述第一坐标的象限迁移方向对应，由上述第二运算电路运算的旋转方向与上述第二坐标的象限迁移方向对应，

上述异常判定电路在基于上述第一坐标的象限迁移方向以及上述第二坐标的象限迁移方向而检测为上述第一坐标位于的象限与上述第二坐标位于的象限之差达到2个象限时，判定为上述第一以及第二运算电路的至少一方异常。

在因第一以及第二运算电路的个体差而在第一坐标与第二坐标之间产生了偏差的情况下，不限于这些坐标始终以相同的时刻在象限间迁移。例如即使判定为第一坐标从上次的象限迁移到这次的象限时，有时也判定第二坐标也位于与上次相同的象限、即未迁移。

这是因为虽然第二坐标也实际上与第一坐标相同程度地迁移，但因前述的坐标间的偏差而限于在与上次相同的象限内迁移。该情况下，虽说第一以及第二坐标的变化与通常的变化(理想的变化)不同，但判定异常并不妥当。

对于这一点，根据上述的构成，在第一坐标位于的象限与上述第二坐标位于的象限之差达到二个象限时，首次进行异常判定。即，允许因第一以及第二运算电路的个体差引起的第一坐标与第二坐标之间的一个象限内的偏差。这样，可抑制因第一以及第二运算电路的个体差而误判定为异常的情况。因此，能够更恰当地检测第一以及第二运算电路的异常。

本发明的其他方式涉及旋转角的检测装置，具有：上述方式的旋转检测装置；以及控制电路，其基于由上述传感器生成的上述第一以及第二正弦信号、上述第一以及第二余弦信号、和由上述第一运算电路运算的转速以及由第二运算电路运算的转速来运算上述旋转轴的旋转角。

上述的旋转检测装置适合于以绝对值检测旋转轴的旋转角的装置。即，基于由上述传感器生成的4个信号所获得的旋转角为相对角。能够基于该相对角、以及通过旋转检测装置所检测的旋转轴的转速来以绝对值求出旋转轴的旋转角。

本发明的其他方式涉及电动动力转向装置，具备：上述方式的旋转检测装置；马达，其具有上述旋转轴并产生车辆中的转向辅助力；以及控制电路，其基于由上述传感器生成的第一以及第二正弦信号和第一以及第二余弦信号、由上述第一运算电路运算的转速以及由第二运算电路运算的转速来运算上述旋转轴的旋转角，其中，上述控制电路基于转向转矩以及上述旋转角来控制上述马达的驱动。

由于上述的旋转检测装置能够恰当地检测自身的异常，所以适合作为检测电动动力转向装置中的马达的旋转轴的旋转的装置。这是因为对电动动力转向装置要求较高的可靠性。

本发明的其他方式基于上述方式的电动动力转向装置而提出，在车辆的电源开关被断开时，向上述控制电路的供电被切断、且向上述传感器以及上述旋转检测装置的供电分别继续。

根据该构成，即使在车辆的电源开关被断开的期间，也继续检测旋转轴的转速。另外，旋转检测装置能够继续检测自身的异常。

根据本发明的旋转检测装置、旋转角检测装置以及电动动力转向装置，能够恰当地检测对旋转轴的旋转进行检测的功能部分的异常。

附图说明

以下通过参照附图对本发明的实施方式进行描述，会使得本发明的上述和其他特征及优点变得更加清楚，其中，附图标记表示本发明的要素，其中：

图1是具有旋转检测器的电动动力转向装置的框图。

图2A－F是表示作为sinθ与cosθ的组的2个坐标的变化的类型的利萨如图。

图3A是以时间序列表示作为sinθ与cosθ的组的2个坐标的象限迁移方向的变化的一个例子的一览图，图3B－E分别是表示2个坐标的象限迁移方向的变化的其他例子的一览图。

图4A是表示正常时的sinθ与cosθ的正交坐标系的图，图4B是发生了cosθ的值总是为负的异常时的sinθ与cosθ的正交坐标系的图。

具体实施方式

以下，对将本发明的旋转检测装置具体化为车辆的电动动力转向装置(以下，称为EPS)的一个实施方式进行说明。如图1所示，EPS10具有ECU(电子控制装置)11以及马达12。作为马达12，例如可采用三相的无刷马达。对马达12设置有旋转角传感器13。旋转角传感器13生成与马达12(准确而言为其旋转轴12a)的旋转角θ对应的第一～第四电信号S1～S4。

ECU11基于由旋转角传感器13生成的第一～第四电信号S1～S4来检测旋转角θ，并基于该检测出的旋转角θ对马达12进行矢量控制。另外，ECU11基于通过未图示的车载传感器检测的转向转矩τ以及车速V来运算目标辅助转矩。ECU11对向马达12供给的电流进行反馈控制，以使由马达12产生的辅助转矩成为目标辅助转矩。

接下来，对ECU的构成详细进行说明。ECU11具有驱动电路(逆变器电路)21以及MPU(Micro processing Unit：微处理器)22。另外，ECU11还具有旋转检测器23。旋转检测器23基于第一～第四电信号S1～S4来检测马达12的转速以及旋转方向。

从搭载于车辆的电池等直流电源31分别对驱动电路21以及MPU22供给电力。另外，从直流电源31也对包括旋转角传感器13的各种传感器供给电力。

MPU22的电源端子T1与直流电源31(准确而言为其正端子)之间通过第一供电线32而连接。在第一供电线32设置有车辆的电源开关33。在第一供电线32中，在电源开关33与MPU22之间设定有第一连接点P1。第一连接点P1与驱动电路21之间通过第二供电线34而连接。在第一供电线32中，在直流电源31与电源开关33之间分别设定有第二连接点P2、第三连接点P3以及第四连接点P4。第二连接点P2与MPU22的第二电源端子T2之间通过第三供电线35而连接。在第三供电线35设置有电源继电器36。第三连接点P3与旋转角传感器13之间通过第四供电线37而连接。第四连接点P4与旋转检测器23之间通过第5供电线38而连接。

在电源开关33被接通时，直流电源31的电力经由第一供电线32被供给至MPU22，并且，经由第二供电线34被供给至驱动电路21。另外，在电源继电器36被接通时，直流电源31的电力经由第三供电线35被供给至MPU22。其中，经由第四供电线37始终对旋转角传感器13供给直流电源31的电力，经由第5供电线38始终对旋转检测器23供给直流电源31的电力。

驱动电路21是将串联连接的2个场效应型晶体管(FET)等开关元件作为基本单位的臂，且与三相(U、V、W)的各相对应的3个臂并联连接而成的公知的PWM逆变器。驱动电路21基于由MPU22生成的马达控制信号(PWM驱动信号)将从直流电源31供给的直流电力变换为三相交流电力。该三相交流电力经由各相的供电路径39被供给至马达12(准确而言为各相的马达线圈)。在各相的供电路径39设置有电流传感器40。这些电流传感器40检测在各相的供电路径39产生的实际的电流值Im。其中，在图1中，为了便于说明，将各相的供电路径39以及各相的电流传感器40分别集中为一个进行图示。

MPU22分别以所决定的取样周期获取转向转矩τ、车速V、第一～第四电信号S1～S4以及实际的电流值Im，作为表示车辆的行驶状态或者转向状态的状态量，并基于这些获取的状态量来生成马达控制信号。

若详述，则MPU22基于转向转矩τ以及车速V来运算应该使马达12产生的目标辅助转矩的基础分量。另外，MPU22基于第一～第四电信号S1～S4对马达12的旋转角θ进行运算，并且基于该运算出的旋转角θ来运算转向角(转向盘的旋转角度)。而且，MPU22基于该运算出的转向角来运算针对目标辅助转矩的基础分量的各种补偿分量。补偿分量包括例如用于使转向盘复原到中立位置的转向返回控制分量。MPU22运算与将目标辅助转矩的基础分量以及各种的补偿分量相加所得的值对应的电流指令值，并通过执行使马达12的实际的电流值Im追随于电流指令值的电流反馈控制来生成马达控制信号。该马达控制信号规定驱动电路21的各开关元件的导通占空比。

通过驱动电路21将与马达控制信号对应的电流供给至马达12，从而马达12产生与目标辅助转矩对应的转矩(旋转力)。马达12的转矩作为对驾驶员的转向进行辅助的辅助力，经由未图示的减速机构赋予给车辆的转向机构(例如转向轴)。

另外，MPU22控制电源继电器36的接通断开。例如，MPU22在电源开关33被从接通向断开切换时，在必要的期间使电源继电器36维持为接通的状态。因此，即使在电源开关33断开之后，MPU22也能够对自身的存储装置(省略图示)写入某些信息，或始终监视被供电的传感器的检测结果。MPU22通过在不需要来自直流电源31的供电时将电源继电器36从接通向断开切换，能够切断对自身的供电。

接下来，对旋转角传感器详细地进行说明。旋转角传感器13具有偏置磁铁41以及磁传感器42。

偏置磁铁41是在径向磁化有N极以及S极的圆柱状的二极磁铁，被固定在马达12的旋转轴12a的端部。作为磁传感器42，例如可采用MR传感器(磁阻效应传感器)。磁传感器42在沿着旋转轴12a的轴线的方向上与偏置磁铁41对置。磁传感器42被赋予由偏置磁铁41发出的从N极朝向S极的方向的偏置磁场。由于偏置磁铁41与旋转轴12a一体旋转，所以赋予给磁传感器42的偏置磁场的方向根据旋转轴12a的旋转角θ而变化。

磁传感器42生成与由偏置磁铁41赋予的偏置磁场的朝向对应的第一～第四电信号S1～S4。磁传感器42具备第一检测器42a以及第二检测器42b。第一检测器42a以及第二检测器42b分别具有由4个磁电阻元件构成的惠斯通电桥电路。构成第一检测器42a的惠斯通电桥电路的2个半电桥的中点电位分别作为第一电信号S1以及第二电信号被供给至MPU22。构成第二检测器42b的惠斯通电桥电路的2个半电桥的中点电位分别作为第三电信号S3以及第四电信号被供给至MPU22。

当伴随着偏置磁铁41的旋转，赋予给各磁电阻元件的偏置磁场的朝向发生变化时，对应于该变化，各磁电阻元件的电阻值发生变化。因各磁电阻元件的电阻值发生变化，所以第一～第四电信号S1～S4分别发生变化。即，第一～第四电信号S1～S4分别根据旋转轴12a的旋转角θ而变化。

在本例中，通过恰当地调整各磁电阻元件的配置(基准方向)，第一～第四电信号S1～S4分别如下式(1)～(4)所示那样变化。

S1＝Asinθ (1)

S2＝－Asinθ (2)

S3＝Acosθ (3)

S4＝－Acosθ (4)

第一电信号S1是相对于旋转轴12a的旋转角θ呈正弦波状变化的振幅A的正弦信号(第一正弦信号)。第二电信号S2是相位相对于第一电信号S1错开180°的振幅A的正弦信号(第二正弦信号)。第三电信号S3是相位相对于第一电信号S1延迟90°的振幅A的余弦信号(第一余弦信号)。第四电信号S4是相位相对于第三电信号S3错开180°的振幅A的余弦信号(第二余弦信号)。其中，第一～第四电信号分别是将旋转轴12a(偏置磁铁41)旋转相当于1个磁极对的角度(这里为360°)的期间作为1个周期的信号。

MPU22分别以所决定的取样周期获取第一及第二电信号S1、S2、第三及第四电信号S3、S4。如下式(5)、(6)所示，MPU22分别运算第一电信号S1与第二电信号S2的差量(第一差值)、以及第三电信号S3与第四电信号S4的差量(第二差值)。由此，可获得第一～第四电信号S1～S4的2倍的振幅2A的信号。而且，如下式(7)所示，MPU22通过基于第一以及第二差值来运算反正切值，从而对旋转轴12a的旋转角θ进行运算。

第一差值(正弦分量)＝S1－S2＝2Asinθ (5)

第二差值(余弦分量)＝S3－S4＝2Acosθ (6)

θ＝Arctan(2Asinθ/2Acosθ) (7)

其中，MPU22通过如下式(8)所示，基于第一电信号S1以及第三电信号S3来运算反正切值，或如下式(9)所示，基于第二电信号S2以及第四电信号S4来运算反正切值，也能够检测旋转轴12a的旋转角θ。

θ＝Arctan(S1/S3) (8)

θ＝Arctan(S2/S4) (9)

其中，基于第一～第四电信号S1～S4运算的旋转角θ为相对角。与此相对，转向返回控制等所使用的转向角为绝对角。鉴于此，MPU22例如如以下那样以绝对值来运算转向角。

MPU22如下式(10)所示，使用马达12的旋转角θ(电角)来运算转向角。其中，这里以马达12的转矩经由未图示的减速机构赋予给转向轴为前提。

转向角(绝对角)＝(θ+N×360°)/Gr (10)

其中，N为旋转角θ的一个周期、即将以电角从0°变化至360°定义为1次旋转的情况下的转速(周期数)。该转速N通过旋转检测器23来获取。另外，Gr为对马达12的旋转进行减速的未图示的减速机构的传动比(减速比)。表示传动比Gr的信息被存储在MPU22的未图示的存储装置中。这样，旋转角传感器13、旋转检测器23以及MPU22作为检测马达12(准确而言为旋转轴12a)的旋转角θ的旋转角检测装置发挥作用。

这里，MPU22在电源开关33被断开时，通过使电源继电器36接通来继续向自身供电。而且，MPU22将电源开关33即将被断开之前的马达12(旋转轴12a)的旋转角θ以及通过旋转检测器23所获取的转速N存储于未图示的存储装置。这是因为当电源开关33被再次接通时，运算正确的转向角。MPU22将旋转角θ以及转速N储存到存储装置之后，通过使电源继电器36断开来切断向自身的供电。

然而，在电源开关33断开的期间，担心因某些理由而操作转向盘。该情况下，因即将停止向MPU22的供电之前存储于存储装置的马达12的旋转角θ以及转速N与实际的旋转角θ以及转速N偏离，所以在电源开关33被再次接通时，有可能无法获得正确的转向角。因此，优选即使在电源开关33被断开时，也至少监视马达12(准确而言为旋转轴12a)的转速N。

鉴于此，在本例中，即使在电源开关33被断开时，也分别继续旋向转角传感器13以及旋转检测器23的供电，对马达12的转速N持续计数。另外，为了确保转速N的检测可靠性，也要求旋转检测器23具有自己的异常检测功能(自诊断功能)。这是因为在电源开关33被断开的期间，为了抑制直流电源31的消耗而切断向MPU22的供电。旋转检测器23的具体构成如下。

旋转检测器23具有第一运算电路51、第二运算电路52以及异常判定电路53。这些第一运算电路51、第二运算电路52以及异常判定电路53可以被集成化为单一的IC芯片。

第一运算电路51以所决定的取样周期分别获取由旋转角传感器13生成的第一电信号S1以及第三电信号S3，并基于这些获取的第一电信号S1以及第三电信号S3分别运算马达12(旋转轴12a)的旋转方向D1以及转速N1。

首先，对旋转方向D1的运算方法进行说明。第一运算电路51将第一电信号S1(第一正弦信号)以及第三电信号S3(第一余弦信号)的组即坐标Q1(cosθ，sinθ)描绘为cosθ与sinθ的正交坐标系，并基于该描绘的坐标Q1位于的象限的变迁来检测马达12的旋转方向D1。顺便说明，第一运算电路51如接下来的关系式(11)～(14)所示那样，基于sinθ以及cosθ的值的正负来判定该描绘的坐标Q1位于的象限。

第一象限：cosθ≥0，sinθ≥0 (11)

第二象限：cosθ＜0，sinθ≥0 (12)

第三象限：cosθ＜0，sinθ＜0 (13)

第四象限：cosθ≥0，sinθ＜0 (14)

第一运算电路51在基于sinθ以及cosθ的值的正负的组合的变化判定出坐标Q1例如从第一象限迁移到第二象限时，判定为马达12的旋转方向D1是正方向。对于坐标Q1从第二象限迁移到第三象限时、从第三象限迁移到第四象限时、从第四象限迁移到第一象限时也同样。另外，第一运算电路51在基于sinθ以及cosθ的值的正负的组合的变化判定出坐标Q1例如从第一象限迁移到第四象限时，判定为马达12的旋转方向D1是反方向。对于坐标Q1从第四象限迁移到第三象限时、从第三象限迁移到第二象限时、从第二象限迁移到第一象限时也同样。这样在本例中，马达12的旋转方向D1是与坐标Q1在象限中变迁的方向(象限迁移方向)相同的方向。

接下来，对转速N1的运算方法进行说明。第一运算电路51具有计数器。每当坐标Q1所位于的象限切换时，第一运算电路51都使计数值各增加或者减少一定值(例如1、2等正的自然数)。在本例中，当马达12的旋转方向D1为正方向时，每当坐标Q1迁移一个象限时，第一运算电路51便使计数值各增加一。另外，在马达12的旋转方向D1为反方向时，每当坐标Q1迁移一个象限时，第一运算电路51便使计数值各减少一。

第一运算电路51检测自身的计数值作为马达12的转速N1。例如，在计数值为+1时，第一运算电路51检测为马达12正转了1/4旋转(周期)。同样，在计数值为+2、+3、+4时，第一运算电路51分别检测为马达12正转了1/2旋转、3/4旋转、1旋转。另外，在计数值为－1时，第一运算电路51检测为马达12反转了1/4旋转(周期)。同样，在计数值为－2、－3、－4时，第一运算电路51分别检测为马达12反转了1/2旋转、3/4旋转、1旋转。另外，在计数值为0时，第一运算电路51检测为马达12未旋转。

第二运算电路52具有与第一运算电路51同样的构成。即，第二运算电路52基于第二电信号S2(第二正弦信号)以及第四电信号S4(第二余弦信号)的组即坐标Q2(cosθ，sinθ)所位于的象限的变迁来检查马达12的旋转方向D2。另外，每当坐标Q2位于的象限切换时，第二运算电路52便使计数值各增加或者减少一定值(例如1、2等正的自然数)。第二运算电路52检测自身的计数值作为马达12的转速N2。

异常判定电路53分别获取由第一运算电路51运算的旋转方向D1以及由第二运算电路52运算的旋转方向D2，并基于这些获取的旋转方向D1、D2来判定第一运算电路51以及第二运算电路52的至少一方是否产生了异常。其中，有时旋转方向D1、D2中包括表示坐标Q1、Q2未迁移的信息。具体的异常判定方法如下。

首先，对成为异常判定方法的前提的事项进行说明。第一运算电路51以及第二运算电路52具有相互相同的构成。然而，在第一运算电路51以及第二运算电路52中作为个体差而存在硬件特性上的偏差因素。因此，例如如图2A所示，在cosθ与sinθ的正交坐标系中，在由第一运算电路51描绘的坐标Q1与由第二运算电路52描绘的坐标Q2之间产生差δ。其中，以差δ收敛至正交坐标系中的1个象限(90°)的范围以内为前提。

产生差δ并不是异常。因此，需要避免因差δ而被判定异常。因而，在本例中，从允许因第一运算电路51以及第二运算电路52的硬件特性上的偏差因素所带来的2个坐标Q1、Q2之差δ的观点出发，认为这些坐标Q1、Q2最大错开至1个象限为正常范围。即，在第一运算电路51的计数值(转速N1)与第二运算电路52的计数值(转速N2)之差的绝对值不超过作为计数器的增减量的一定值(本例中为1)时，第一运算电路51以及第二运算电路52分别判断为正常。与此相对，在2个坐标Q1、Q2错开2个象限时，为异常。即，在2个计数值(转速N1、N2)之差的绝对值超过作为计数器的增减量的一定值时(本例中为2时)，判定为第一运算电路51以及第二运算电路52的至少一方异常。

在这样的前提下，本例中将2个坐标Q1、Q2的变化的状态分类为接下来的6个类型。异常判定电路53基于这些类型来判定第一运算电路51以及第二运算电路52的异常。

其中，在以下的类型的说明中，假定为2个坐标Q1、Q2作为它们在正交坐标系中的初始位置，分别位于第一象限。另外，在以下的说明中，坐标移动时是指坐标Q1、Q2所位于的象限切换时。这是因为2个坐标Q1、Q2的移动分别以象限单位被检测(计数)。对于同一象限内的2个坐标Q1、Q2的移动，由于象限未切换，所以判定为没有移动。

类型1：如图2A所示，2个坐标Q1、Q2同时向相反方向移动时。作为一个例子，是坐标Q1从第一象限迁移到第二象限、同时坐标Q2从第一象限迁移到第四象限时。此时，异常判定电路53即刻判定为是异常。这是因为相对观察时，2个坐标Q1、Q2分离2个象限。

类型2：如图2B所示，仅2个坐标Q1、Q2中的第一坐标向正方向或者反方向移动之后，仅该移动了的第一坐标进一步向相同的方向移动时。作为一个例子，是坐标Q1从第一象限迁移到第二象限之后，仅该迁移了的坐标Q1进一步从第二象限迁移到第三象限时。此时，异常判定电路53判定为是异常。这是因为相对观察时，2个坐标Q1、Q2分离2个象限。

类型3：如图2C所示，仅2个坐标Q1、Q2中的第一坐标向正方向或者反方向移动之后，这次仅第二坐标向与上次一方移动了的方向相反的方向移动时。作为一个例子，是在仅坐标Q1从第一象限迁移到第二象限之后，这次仅坐标Q2从第一象限迁移到第四象限时。此时，异常判定电路53判定为是异常。这是因为相对观察时，2个坐标Q1、Q2分离2个象限。

类型4：如图2D所示，仅2个坐标Q1、Q2中的第一坐标向正方向或者反方向移动之后，仅该移动了的第一坐标进一步向与上次移动了的方向相反的方向移动时。作为一个例子，是在仅坐标Q1从第一象限向第二象限迁移之后，仅该坐标Q1从第二象限迁移到第一象限时。此时，异常判定电路53判定为是正常。这是因为由于该移动了的一方的坐标返回到上次位于的象限，所以相对观察时，2个坐标Q1、Q2位于的象限之差没有扩大。

类型5：如图2E所示，仅2个坐标Q1、Q2中的第一坐标向正方向或者反方向移动之后，这次仅第二坐标向与上次一方移动了的方向相同的方向移动时。作为一个例子，是在仅坐标Q1从第一象限迁移到第二象限之后，这次仅坐标Q2从第一象限迁移到第二象限时。此时，异常判定电路53判定为是正常。这是因为相对观察时，2个坐标Q1、Q2位于的象限之差没有扩大。

类型6：如图2F所示，2个坐标Q1、Q2同时向相同的方向移动时。作为一个例子，是2个坐标Q1、Q2同时从第一象限移动到第二象限时。此时，异常判定电路53将是正常还是异常的判定保留至下次的取样时刻。这是因为在2个坐标Q1、Q2的上次以及下次的移动的关系中判定结果变化。例如在上次判定为是坐标Q1向正方向移动、且坐标Q2不移动的状态的情况下(即，象限之差为1个象限的情况下)，这次即使2个坐标Q1、Q2同时向相同的方向移动，2个坐标Q1、Q2位于的象限之差仍为1象限，没有改变。即，如果不观察2个坐标Q1、Q2的接下来的移动，则不知道是变为2个象限的偏差还是维持1个象限的偏差，或者是成为相同的象限。

这样，基于正交坐标系中的2个坐标Q1、Q2的象限迁移方向(在象限中迁移的方向)可判定2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系是否处于错开2个象限的位置关系。而且，在判定为2个坐标Q1、Q2处于相对错开2个象限的位置关系的情况下，确定为第一运算电路51以及第二运算电路52的至少一方异常。

实际上，类型1～类型6随着时间的经过以混杂的形式出现。马达12(旋转轴12a)的旋转方向D1、D2，即正交坐标系中的2个坐标Q1、Q2的迁移方向与判定结果的组合的一个例子如下。

如图3A所示，当例如在取样时刻t1判定为坐标Q1向正方向移动了，另一方面，判定为坐标Q2不移动时，可以说2个坐标Q1、Q2相对错开1个象限(象限之差＝+1)。但是，在此时刻不能够判定异常。是类型2～类型5都能够采取的状态。

之后，在取样时刻t2，判定为2个坐标Q1、Q2分别向正方向移动。此时，2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系维持为错开1个象限的状态(象限之差＝+1)。此时的状态符合类型6。

接下来，在取样时刻t3，判定为2个坐标Q1、Q2分别向反方向移动了。此时2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系也维持为错开1个象限的状态(象限之差＝+1)。此时的状态也符合类型6。

之后，也继续类型6的状态，在取样时刻tn，判定为坐标Q1向反方向移动，另一方面，判定为坐标Q2未移动。此时，2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系成为错开2个象限的状态(象限之差＝+2)。由于此时的状态符合类型2，所以判定为是异常。

顺便说明，如图3B～图3E所示，是正常还是异常的判定结果根据取样时刻tn的状态而不同。

如图3B所示，当在取样时刻tn判定为坐标Q1向反方向移动，另一方面，判定为坐标Q2未移动时，2个坐标Q1、Q2成为位于同一象限的状态(象限之差＝0)。由于此时的状态符合类型4，所以判定为是正常。

如图3C所示，当在取样时刻tn中判定为坐标Q1未移动，另一方面，判定为坐标Q2向反方向移动时，2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系成为错开2个象限的状态(象限之差＝+2)。由于此时的状态符合类型3，所以判定为是异常。

如图3D所示，当在取样时刻tn判定为坐标Q1未移动，另一方面，判定为坐标Q2向正方向移动时，2个坐标Q1、Q2成为位于同一象限的状态(象限之差＝0)。由于此时的状态符合类型5，所以判定为是正常。

如图3E所示，当在取样时刻tn判定为坐标Q1向正方向移动，另一方面，判定为坐标Q2向正方向移动时，2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系成为错开2个象限的状态(象限之差＝+2)。由于此时的状态符合类型1，所以判定为是异常。其中，在产生了类型1的状态时能够即刻判定为是异常。

这样，基于第一运算电路51的运算结果即旋转方向D1(坐标Q1的象限迁移方向)和第二运算电路52的运算结果即旋转方向D2(坐标Q2的象限迁移方向)，能够网罗式判定2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系是否是错开了2个象限的异常状态。

顺便说明，也可以考虑仅设置第一运算电路51以及第二运算电路52中的任意一个的构成。这里将仅设置第一运算电路51的构成作为比较例来进行研究。

在马达12正常旋转时，正交坐标系中描绘的坐标Q1逐个象限迁移。即，坐标Q1不可能突然向前2个的象限(正交坐标系中相互位于对角的象限)迁移。例如在马达12正转的情况下，位于第一象限的坐标Q1不会跳过第二象限而向第三象限迁移。因此，当坐标Q1向前2个的象限迁移时，能够检测该情况为异常。

但是，设想的异常不一定只是坐标Q1迁移二象限。表面上看，也存在坐标Q1与正常时同样地迁移一象限的异常。该情况下，难以判定正常和异常。

例如如图4A、图4B所示，在产生了cosθ的值始终为负的值的异常的情况下，存在尽管坐标Q1实际上位于第一象限，但第一运算电路51误识别为坐标Q1位于第二象限之虞。另外，也存在尽管坐标Q1实际上位于第四象限，但第一运算电路51误识别为坐标Q1位于第三象限之虞。

该情况下，本来存在的4个象限中的由第一运算电路51实际识别的象限仅是相互相邻的2个象限。因此，尽管坐标Q1实际上向正方向(图中的逆时针方向)移动，但有可能误识别为向反方向(图中的顺时针方向)移动。另外，尽管坐标Q1实际上向反方向移动，但也有可能误识别为向正方向移动。

具体而言，当坐标Q1实际上从第四象限向第一象限移动时，第一运算电路51误认为坐标Q1从第三象限向第二象限移动。此时，第一运算电路51将坐标Q1的移动方向误识别为反方向而不是实际的正方向。另外，当坐标Q1实际上从第一象限向第四象限移动时，第一运算电路51误认为坐标Q1从第二象限向第三象限移动。此时，第一运算电路51将坐标Q1的移动方向误识别为正方向而不是实际的反方向。

对于这一点，通过如本例那样设置第一运算电路51以及第二运算电路52，并比较由这些第一运算电路51以及第二运算电路52分别运算出的2个旋转方向D1、D2，在表面上，能够与正常时同样地检测坐标Q1只迁移一个象限的异常。具体如下所述。

这里，列举在第一运算电路51中产生先前的图4B所示的异常的情况为例。其中，以第二运算电路52正常、2个坐标Q1、Q2的正常的移动方向分别是正方向(图中的逆时针方向)为前提。

如前所述，当坐标Q1实际上从第四象限向第一象限移动时，第一运算电路51误识别为坐标Q1从第三象限向第二象限移动。即，此时第一运算电路51将坐标Q1的移动方向误识别为反方向(图中的顺时针方向)。

与此相对，第二运算电路52正常识别为坐标Q2从第四象限向第一象限移动。即，此时第二运算电路52正常地将坐标Q2的移动方向识别为正方向(图中的顺时针方向)。

这样，当在特定的取样时刻判定为坐标Q1向反方向移动，另一方面，判定为坐标Q2向正方向移动时，2个坐标Q1、Q2的相对的位置关系成为错开2个象限的状态。即，在同时检测出该状态时，视为符合先前的类型1，另外在具有时间差而检测出时，视为符合先前的类型3，能够判定为是异常。

接下来，对伴随着电源开关33的切换的MPU22的动作进行说明。

MPU22在电源开关33被从接通切换为断开时，生成针对第一运算电路51以及第二运算电路52的复位信号。第一运算电路51以及第二运算电路52基于由MPU22生成的复位信号分别将计数值复位为“零”。这是为了对从电源开关33被断开到下次电源开关33被接通为止的期间的转速N1、N2进行计数。MPU22在生成了复位信号后，使电源继电器36断开。

MPU22在电源开关33从断开被切换为接通时，生成分别对第一运算电路51、第二运算电路52以及异常判定电路53请求信息的信息请求信号。第一运算电路51、第二运算电路52以及异常判定电路53基于由MPU22生成的信息请求信号向MPU22分别供给转速N1、转速N2以及判定结果，作为被请求的信息。

在从异常判定电路53获取的判定结果是表示正常的结果时，MPU22使用从第一运算电路51获取的转速N1或者从第二运算电路52获取的转速N2来运算转向角(绝对角)。如果知道电源开关33被断开的期间的转速N1、N2(计数值)，则知晓从上次电源开关33被断开到这次电源开关33被接通为止的期间的旋转角θ。MPU22在电源开关33被再次接通时，通过对上次电源开关33被断开时所存储的旋转角θ(相对角)加上电源开关33被断开的期间的旋转角(变化角度)，来检测当前的旋转角θ。MPU22使用当前的旋转角θ来运算转向角(绝对角)，并使用该转向角来执行转向返回控制等补偿控制。

与此相对，在从异常判定电路53获取的判定结果是表示异常的结果时，MPU22不使用从第一运算电路51获取的转速N1以及从第二运算电路52获取的转速N2。另外，此时MPU22也可以使转向返回控制等利用转向角(绝对角)的控制功能无效。

其中，在从异常判定电路53获取的判定结果是表示未确定的结果时，MPU22使用从第一运算电路51获取的转速N1或者从第二运算电路52获取的转速N2。

根据本实施方式，能够获得以下的效果。

(1)第一运算电路51基于第一电信号S1(第一正弦信号)以及第三电信号S3(第一余弦信号)的正负的组合的变化来分别运算旋转轴12a的旋转方向D1以及转速N1。第二运算电路52基于第二电信号S2(第二正弦信号)以及第四电信号S4(第二余弦信号)的正负的组合的变化来分别运算旋转轴12a的旋转方向D2以及转速N2。异常判定电路53能够基于由第一以及第二运算电路51、52分别运算出的2个旋转方向D1、D2来恰当地判定第一以及第二运算电路51、52的异常。例如在2个旋转方向D1、D2以通常不可能的状态变化时，可以说第一以及第二运算电路51、52的至少一方产生了异常。

(2)因第一以及第二运算电路51、52的个体差，在第一电信号S1以及第三电信号S3的组即坐标Q1与第二电信号S2以及第四电信号S4的组即坐标Q2之间例如存在一象限以内的偏差。另外，2个旋转方向D1、D2是与2个坐标Q1、Q2的象限迁移方向(坐标Q1、Q2的象限变迁的方向)对应的。在这样的前提下，异常判定电路53在基于2个坐标Q1、Q2的象限迁移方向检测出坐标Q1位于的象限与坐标Q2位于的象限之差达到二象限时，判定为第一以及第二运算电路51、52的至少一方产生了异常。由于因第一以及第二运算电路51、52的个体差引起的2个坐标Q1、Q2的偏差为一象限以内，所以坐标Q1位于的象限与坐标Q2位于的象限之差达到二象限的状态通常不可能存在。这样，虽然允许因第一以及第二运算电路51、52的个体差引起的2个坐标Q1、Q2的偏差，但在2个坐标Q1、Q2位于的象限之差达到二象限时，能够恰当地判定出第一以及第二运算电路51、52的至少一方产生异常。

(3)旋转角传感器13、MPU22以及旋转检测器23作为以绝对值检测旋转轴12a的旋转角θ的旋转角检测装置发挥作用。虽然基于第一～第四电信号S1～S4运算的旋转角θ为相对角，但如果知晓旋转轴12a的转速则能够以绝对值求出旋转角θ。这样，旋转检测器23适合于以绝对值检测旋转轴12a的旋转角θ的旋转角检测装置。另外，旋转检测器23也适合于使用旋转角θ的绝对值的EPS10。

(4)旋转检测器23由于具有判定自己的异常的功能，所以适合作为检测EPS10中的马达12的旋转轴12a的旋转的装置。这是因为EPS10被要求较高的可靠性。

(5)在车辆的电源开关33被断开时，切断向MPU22的供电，另一方面，向旋转角传感器13以及旋转检测器23的供电分别继续。根据该构成，即使在车辆的电源开关33被断开的期间，也继续检测旋转轴12a的转速N1、N2。另外，即使在电源开关33被断开的期间，旋转检测器23自身也继续判定异常。因此，MPU22能够在电源开关33被接通时，即刻判定是否使用由旋转检测器23检测出的转速N1、N2。

(6)异常判定电路53在考虑了因第一以及第二运算电路51、52的个体差引起的2个坐标Q1、Q2的偏差的基础上，针对旋转方向D1、D2(坐标Q1、Q2的象限迁移方向)的变化的组合的类型，分别存储了作为不可能有的组合的类型1～类型3、以及作为可能有的组合的类型4～类型6。异常判定电路53能够基于这些类型，简单地判定第一以及第二运算电路51、52的至少一方是正常还是异常。

此外，上述实施方式可以如下那样变更来加以实施。

在本例中，当电源开关33被断开时，MPU22生成了针对旋转检测器23(第一以及第二运算电路51、52)的复位信号，但也可以如下那样。即，MPU22在电源开关33被断开而停止向自身的供电的情况下，将该供电即将停止之前的马达12的旋转角θ以及转速N存储于存储装置。在电源开关33再次被接通时，MPU22通过旋转检测器23再次获取转速N(N1、N2)。MPU22对电源开关33被断开时的转速N与电源开关33被接通时的转速N之差进行运算，并进一步考虑该运算出的差来运算旋转角θ的绝对值，进而运算转向角(绝对角)。

在本例中，利用了MR传感器作为旋转角传感器13，但也可以利用霍尔传感器(霍尔IC)。只要是根据旋转轴12a的旋转生成相位不同的2个正弦信号、以及相位不同的2个余弦信号的磁传感器即可。

在本例中，使MPU22具有旋转角θ的运算功能，但也可以使旋转检测器23具有旋转角θ的运算功能(第三运算电路)。该情况下，MPU22利用由旋转检测器23的第三运算电路运算的旋转角θ来控制马达12的驱动。

Claims (5)

1.一种旋转检测装置，该旋转检测装置连接有生成与旋转轴的旋转对应的信号的相位相互错开180°的第一以及第二正弦信号、和相位相互错开180°的第一以及第二余弦信号的传感器，并基于上述正弦信号和上述余弦信号来检测旋转轴的旋转方向以及转速，其特征在于，具备：

第一运算电路，其基于上述第一正弦信号以及上述第一余弦信号的值的正负的组合的变化来分别运算上述旋转轴的旋转方向以及转速；

第二运算电路，其基于上述第二正弦信号以及上述第二余弦信号的值的正负的组合的变化来分别运算上述旋转轴的旋转方向以及转速；以及

异常判定电路，其基于由上述第一运算电路运算的旋转方向以及由第二运算电路运算的旋转方向来判定上述第一以及第二运算电路的至少一方产生了异常。

2.根据权利要求1所述的旋转检测装置，其特征在于，

上述正负的组合的变化是指将上述正弦信号的任意一个作为Y轴的值、并将与此相对相位错开90°的上述余弦信号作为X轴的值而成为正交坐标系中的坐标的情况下，上述坐标位于的象限在上述正交坐标系中切换，

以因上述第一以及第二运算电路的个体差而在上述第一正弦信号以及上述第一余弦信号的组即第一坐标与上述第二正弦信号以及上述第二余弦信号的组即第二坐标之间存在1个象限以内的偏差为前提，

由上述第一运算电路运算的旋转方向与上述第一坐标的象限迁移方向对应，由上述第二运算电路运算的旋转方向与上述第二坐标的象限迁移方向对应，

上述异常判定电路在基于上述第一坐标的象限迁移方向以及上述第二坐标的象限迁移方向而检测为上述第一坐标位于的象限与上述第二坐标位于的象限的差达到2个象限时，判定为上述第一以及第二运算电路的至少一方异常。

3.一种旋转角的检测装置，其特征在于，具有：

权利要求1或者权利要求2所述的旋转检测装置；以及

控制电路，其基于由上述传感器生成的上述第一以及第二正弦信号、上述第一以及第二余弦信号、和由上述第一运算电路运算的转速以及由第二运算电路运算的转速来运算上述旋转轴的旋转角。

4.一种电动动力转向装置，其特征在于，具备：

权利要求1或者权利要求2所述的旋转检测装置；

马达，其具有上述旋转轴并产生车辆中的转向辅助力；以及

控制电路，其基于由上述传感器生成的第一以及第二正弦信号和第一以及第二余弦信号、由上述第一运算电路运算的转速以及由第二运算电路运算的转速来运算上述旋转轴的旋转角；

上述控制电路基于转向转矩以及上述旋转角来控制上述马达的驱动。

5.根据权利要求4所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在车辆的电源开关被断开时，向上述控制电路的供电被切断、且向上述传感器以及上述旋转检测装置的供电分别继续。