CN108349525A - 传感器装置和电动动力转向装置 - Google Patents

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Abstract

传感器装置(100)具备：主传感器(41)和副传感器(42)，其检测电动动力转向装置(101)中的转向转矩；第一内部电源和第二内部电源(43、44)；第一电源线和第二电源线(50、51)，其分别与第一内部电源和第二内部电源(43、44)连接，并且能够从各内部电源向主传感器(41)和副传感器(42)这两方供给电力；以及第一切换开关(45)和第二切换开关(46)，其选择性地切换第一电源线和第二电源线(50、51)中的向主传感器(41)和副传感器(42)这两方供给电力的电源线。

Description

传感器装置和电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及一种传感器装置和电动动力转向装置。
背景技术
在JP2015-34737A中公开了一种具备向多个传感器供给电力的多个电源的电动动力转向装置用的传感器装置。
发明内容
在JP2015-34737A所公开的传感器装置中，进行了通过设置多个传感器来可靠地检测状态量以提高电动动力转向装置的安全性的冗余化。然而，在该传感器装置中，从各自独立的多个电源向多个传感器供给电力。因此，当电源失效时，对应的传感器不再进行工作，有可能破坏冗余性。
本发明的目的在于提高由电动动力转向装置的传感器装置进行的检测的稳定性。
根据本发明的某个方式，是一种使用于电动动力转向装置中的传感器装置，具备：多个检测部，所述多个检测部检测电动动力转向装置中的同一状态信息；多个电源；多个电源线，所述多个电源线分别与多个电源连接，并且能够从各电源向多个检测部中的所有检测部供给电力；以及切换部，其选择性地切换多个电源线中的向多个检测部供给电力的电源线。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的电动动力转向装置的结构图。
图2是示出本发明的实施方式所涉及的传感器装置的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
首先，参照图1和图2来说明本发明的实施方式所涉及的传感器装置100和电动动力转向装置101的整体结构。
如图1所示，电动动力转向装置101具备：输入轴3，其通过从方向盘1输入的转向转矩而旋转；输出轴4，其下端与齿条轴10连结；以及扭杆5，其将输入轴3与输出轴4连结。电动动力转向装置101通过使与设置于输出轴4的下端的小齿轮6啮合的齿条轴10沿轴向移动来使车轮8转轮。由输入轴3和输出轴4构成转向轴2。
电动动力转向装置101还具备：电动马达20，其是用于辅助驾驶员对方向盘1的转向的动力源；减速机21，其使电动马达20的旋转减速地传递到转向轴2；传感器装置100，其对作为电动动力转向装置101的状态信息的转向转矩进行检测；以及ECU 30，其具有基于传感器装置100的检测结果来对电动马达20的驱动进行控制的马达控制器31(参照图2)。
对电动马达20设置用于对电动马达20的旋转角度进行检测的作为角度检测器的旋转变压器22。旋转变压器22的检测结果被输出到马达控制器31。马达控制器31基于旋转变压器22的检测结果来运算电动马达20的转速。此外，角度检测器不限于旋转变压器22，只要是对电动马达20的旋转角度进行检测的部件即可。例如，角度检测器也可以是霍尔传感器等。
减速机21包括与电动马达20的旋转轴(省略图示)连结的蜗杆轴21a以及与输出轴4连结并与蜗杆轴21a啮合的蜗轮21b。电动马达20所输出的转矩被从蜗杆轴21a传递到蜗轮21b，并作为辅助转矩被赋予到输出轴4。
如图2所示，传感器装置100具有：转矩传感器40，其对从方向盘1输入的转向转矩进行检测；作为多个电源的第一内部电源和第二内部电源43、44，其设置于ECU 30内；第一电源线50，其能够从第一内部电源43向转矩传感器40供给电力；第二电源线51，其能够从第二内部电源44向转矩传感器40供给电力；第一切换开关45，其设置于第一电源线50，用于在第一电源线50的通电与切断之间进行切换；以及第二切换开关46，其设置于第二电源线51，用于在第二电源线51的通电与切断之间进行切换。
转矩传感器40基于输入轴3与输出轴4的相对旋转来检测对扭杆5赋予的转向转矩。转矩传感器40的检测结果被输出到马达控制器31。马达控制器31基于来自转矩传感器40的检测结果来运算电动马达20所要输出的转矩，以产生该转矩的方式对电动马达20的驱动进行控制。这样，电动动力转向装置101基于对从方向盘1输入的转向转矩进行检测的转矩传感器40的检测结果来驱动电动马达20，辅助驾驶员对方向盘1的转向。
转矩传感器40具备作为检测部的主传感器41和副传感器42。主传感器41和副传感器42分别检测出对扭杆5赋予的转向转矩后输出到马达控制器31。马达控制器31基于主传感器41的检测结果来对电动马达20的驱动进行控制。另外，马达控制器31通过将主传感器41的输出电压与副传感器42的输出电压相互比较，来判定转矩传感器40是否存在异常。也就是说，转矩传感器40除了具有用于对电动马达20的驱动进行控制的主传感器41来作为检测转矩的检测部以外，还具有副传感器42以判定转矩传感器40的异常。这样，通过转矩传感器40具有两个传感器，能够判定转矩传感器40是否存在异常。
主传感器41与第一供给线52连接，副传感器42与第二供给线53连接。通过第一供给线52向主传感器41供给电力，通过第二供给线53向副传感器42供给电力。第一供给线52和第二供给线53分别与共用线54连接。共用线54与第一电源线50和第二电源线51连接。由此，第一内部电源43能够通过第一电源线50、共用线54、第一供给线及第二供给线53来向主传感器41和副传感器42这两方供给电力，第二内部电源44能够通过第二电源线51、共用线54、第一供给线及第二供给线53来向主传感器41和副传感器42这两方供给电力。也就是说，转矩传感器40与ECU 30通过共用线54电连接。
转矩传感器40与ECU 30通过共用线54连接，由此能够减少所使用的电线。然而，例如也可以是，将连接第一电源线50与第一供给线52及第二供给线53的线、和连接第二电源线51与第一供给线52及第二供给线53的线分开设置，来将转矩传感器40与ECU 30连接。
在第一电源线50上的第一切换开关45与第一内部电源43之间设置用于检测第一电源线50的电压值的第一电压传感器47。在第二电源线51上的第二切换开关46与第二内部电源44之间设置用于检测第二电源线51的电压值的第二电压传感器48。在共用线54上设置用于检测向转矩传感器40供给的电压值的第三电压传感器49。第一电压传感器、第二电压传感器以及第三电压传感器47、48、49的检测结果被输出到马达控制器31。
马达控制器31基于第一电压传感器、第二电压传感器以及第三电压传感器47、48、49的检测结果来控制第一切换开关及第二切换开关45、46的接通/断开。通过切换第一切换开关及第二切换开关45、46的接通/断开，来选择性地在从第一内部电源43向主传感器41和副传感器42这两方供给电力以及从第二内部电源44向主传感器41和副传感器42这两方供给电力之间进行切换。这样，第一切换开关和第二切换开关45、46构成选择性地切换第一电源线和第二电源线50、51中的向主传感器41和副传感器42供给电力的电源线的切换部。
如图1所示，在转向轴2上设置有用于检测方向盘1的转向角的转向角传感器60。转向角传感器60的检测结果被输出到马达控制器31。
马达控制器31具备：CPU，其对电动马达20的动作进行控制；ROM，其存储有CPU的处理动作所需要的控制程序、设定值等；以及RAM，其暂时存储转矩传感器40、旋转变压器22以及转向角传感器60等各种传感器检测出的信息。
接着，参照图2来说明电动动力转向装置101和传感器装置100的作用。
在第一内部电源43和第二内部电源44这两方都为正常状态的通常时，如图2所示，第一切换开关45被切换为接通，从而允许第一电源线50的通电，另一方面，第二切换开关46被切换为断开，从而第二电源线51被切断。由此，从第一内部电源43通过第一电源线50、共用线54、第一供给线和第二供给线52、53来向主传感器41和副传感器42供给电力。主传感器41和副传感器42从第一内部电源43接收电力供给来分别检测出转向转矩后输出到马达控制器31。
马达控制器31基于主传感器41的检测结果来控制电动马达20的旋转。由此，对转向轴2赋予来自电动马达20的辅助转矩。
另外，马达控制器31将主传感器41的检测结果与副传感器42的检测结果进行比较，来判定转矩传感器40有无异常。像这样，副传感器42是为了判定转矩传感器40的异常而设置的。
并且，马达控制器31基于第一电压传感器及第二电压传感器47、48的检测结果来判定第一内部电源和第二内部电源43、44是否存在异常。例如，在通常时进行电力供给的第一内部电源43的电压信号中检测到异常的值的情况下，马达控制器31判定为第一内部电源43存在异常。另外，马达控制器31基于第一电压传感器及第三电压传感器47、49的检测结果来判定第一切换开关45是否存在异常。
在马达控制器31判定为第一内部电源和第二内部电源43、44不存在异常的情况下，维持第一切换开关45接通、第二切换开关46断开的状态。也就是说，维持从第一内部电源43向主传感器41和副传感器42的电力供给。
当第一电压传感器47或第三电压传感器49检测到电压信号的异常的值而由马达控制器31判定为第一内部电源43或第一切换开关45存在异常时，从马达控制器31输出用于将第一切换开关45切换为断开的信号，并且输出将第二切换开关46接通的信号。由此，向主传感器41和副传感器42供给电力的内部电源被从第一内部电源43切换为第二内部电源44。
在此，当转矩传感器40无法检测转向转矩时，无法通过电动马达20赋予适当的辅助转矩，导致方向盘1变重。当像这样方向盘1变重时，有可能对驾驶员的驾驶产生障碍而妨碍安全驾驶。因而，关于转矩传感器40，为了确保行驶时的安全性，特别要求转向转矩的检测的稳定性。因此，在转矩传感器40中，进行了利用主传感器41和副传感器42这两个传感器判定转矩传感器40的异常来提高电动动力转向装置101的安全性的冗余化。
在从单个内部电源向转矩传感器40的主传感器41和副传感器42这样的两个传感器供给电力的情况下，当内部电源失效时，主传感器41和副传感器42这两方都不再进行工作。另外，在从两个内部电源分别独立地向主传感器41和副传感器42供给电力的情况下，当一方的内部电源失效时，与该内部电源对应的主传感器41和副传感器42中的一方不再进行工作。由此，在这些情况下，由转矩传感器40进行的检测的稳定性变得不足。
与此相对，在传感器装置100中，第一内部电源和第二内部电源43、44各自能够向主传感器41和副传感器42这两方供给电力，由第一切换开关和第二切换开关45、46切换供给电力的电源。由此，即使在一方的内部电源失效的情况下，也能够通过切换供给电力的电源来维持向主传感器41和副传感器42的电力供给，从而传感器装置100能够稳定地检测转向转矩。因而，能够由电动马达20向转向轴2赋予适当的辅助转矩，从而确保车辆的安全性。
另外，传感器装置100相比于电动马达20等而言消耗电力小，因此即使具有第一内部电源和第二内部电源43、44这两个电源，也不会招致大幅的成本增加。也就是说，传感器装置100能够降低成本增加并确保车辆的安全性。
接着，对上述实施方式的变形例进行说明。
在上述实施方式中，检测转向转矩的主传感器41和副传感器42相当于多个检测部。与此相对，多个检测部也可以是多个转向角传感器60。另外，也可以是，多个转矩传感器40和多个转向角传感器60这两方都是检测部。电动动力转向装置101的状态信息是指转向转矩、转向角等由电动动力转向装置101中使用的各种传感器检测的信息。
根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。
在传感器装置100中，第一内部电源和第二内部电源43、44能够分别通过第一电源线和第二电源线50、51向转矩传感器40的主传感器41和副传感器42这两方供给电力。因此，即使在第一内部电源和第二内部电源43、44中的一方失效的情况下，也能够通过由第一切换开关45和第二切换开关46切换向主传感器41和副传感器42供给电力的电源线，来维持向主传感器41和副传感器42这两方的电力供给。因而，能够提高由电动动力转向装置101的传感器装置100进行的检测的稳定性。
另外，根据传感器装置100，能够维持向转矩传感器40的主传感器41和副传感器42的电力供给，从而传感器装置100能够稳定地检测转向转矩。因而，能够由电动马达20向转向轴2赋予适当的辅助转矩，从而确保车辆的安全性。
以下，对本发明的实施方式的结构、作用以及效果进行总结说明。
电动动力转向装置101中使用的传感器装置100具备：主传感器41和副传感器42，其检测转向转矩来作为电动动力转向装置101中的同一状态信息；第一内部电源和第二内部电源43、44；第一电源线和第二电源线50、51，其分别与第一内部电源和第二内部电源43、44连接，并且能够从各内部电源向主传感器41和副传感器42这两方供给电力；以及切换部(第一切换开关45、第二切换开关46)，其选择性地切换第一电源线和第二电源线50、51中的向主传感器41和副传感器42这两方供给电力的电源线。
另外，在传感器装置100中，切换部是设置于第一电源线50上并且在第一电源线50的切断与通电之间进行切换的第一切换开关45、以及设置于第二电源线51上并且在第二电源线51的切断与通电之间进行切换的第二切换开关46。
在这些结构中，第一内部电源和第二内部电源43、44能够分别通过第一电源线和第二电源线50、51向主传感器41和副传感器42这两方供给电力。因此，即使在一方的内部电源失效的情况下，也能够通过由切换部(第一切换开关45、第二切换开关46)切换向主传感器41和副传感器42供给电力的电源线，来维持向主传感器41和副传感器42这两方的电力供给。因而，能够提高由电动动力转向装置101的传感器装置100进行的检测的稳定性。
另外，在传感器装置100中，检测部对从方向盘1输入的转向转矩进行检测。
在该结构中，维持向主传感器41和副传感器42的电力供给，因此传感器装置100能够稳定地检测转向转矩。因而，能够由电动马达20向转向轴2赋予适当的辅助转矩，从而确保车辆的安全性。
另外，在传感器装置100中，切换部(第一切换开关45、第二切换开关46)基于第一电源线及第二电源线50、51的电压值来切换向主传感器41和副传感器42供给电力的电源线。
根据该结构，基于第一电源线及第二电源线50、51的电压值来检测第一内部电源及第二内部电源43、44的失效，切换向主传感器41和副传感器42供给电力的电源线。
另外，电动动力转向装置101具备：转向轴2，其被从方向盘1输入转向转矩而旋转；电动马达20，其对用于使车轮8转轮的齿条轴10赋予对转向转矩进行辅助的旋转转矩；上述各结构中的任一结构所记载的传感器装置100；以及马达控制器31，其基于传感器装置100的检测结果来对电动马达20的驱动进行控制。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。
本申请基于2015年10月27日向日本专利局申请的特愿2015-211126要求优先权，通过参照将该申请的全部内容纳入到本说明书中。

Claims (5)

1.一种传感器装置，使用于电动动力转向装置，所述传感器装置具备：
多个检测部，所述多个检测部检测所述电动动力转向装置中的同一状态信息；
多个电源；
多个电源线，所述多个电源线分别与所述多个电源连接，并且能够从各所述电源向所述多个检测部中的所有检测部供给电力；以及
切换部，其选择性地切换所述多个电源线中的向所述多个检测部供给电力的所述电源线。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，
所述切换部是设置于所述多个电源线中的各个所述电源线上、且在所述电源线的切断与通电之间进行切换的切换开关。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，
所述检测部检测从方向盘输入的转向转矩。
4.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，
所述切换部基于所述电源线的电压值来切换向所述多个检测部供给电力的所述电源线。
5.一种电动动力转向装置，具备：
转向轴，其被从方向盘输入转向转矩而旋转；
电动马达，其对用于使车轮转轮的齿条轴赋予对所述转向转矩进行辅助的旋转转矩；
根据权利要求1所述的传感器装置；以及
马达控制器，其基于所述传感器装置的检测结果来对所述电动马达的驱动进行控制。
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