特開 2023-170518 回転検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170518

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】回転検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20231124BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20231124BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

G01D5/244 K

G01B7/30 B

B62D5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022082338

(22)【出願日】2022-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上松 尚

(72)【発明者】

【氏名】藤田 敏博

【テーマコード（参考）】

2F063

2F077

3D333

【Ｆターム（参考）】

2F063AA36

2F063BA08

2F077AA01

2F077AA27

2F077AA33

2F077CC02

2F077QQ15

2F077QQ17

3D333CB02

3D333CB13

3D333CD52

3D333CD57

3D333CE29

3D333CE31

(57)【要約】

【課題】比較的遅延の少ない角度情報を演算可能な回転検出装置を提供する。
【解決手段】回転角センサ３０は、モータの回転位置に応じた物理量の変化を検出する少なくとも３つの検出素子３１～３３を有する。回転角センサ３０は、少なくとも１つの検出素子の検出値に応じたモータの回転回数ＴＣに係る回転角情報を出力する。回転角センサ３０は、それぞれの検出素子３１～３３の検出値に応じたモータの回転角に係る回転角情報を、少なくとも１つのアナログ信号および少なくとも１つのデジタル信号として出力する。制御部６０は、絶対角演算部６５および異常判定部６８を有する。絶対角演算部６８は、アナログ信号に基づく回転角であるアナログ回転角θｍ＿ａまたはデジタル信号に基づく回転角であるデジタル回転角θｍ＿ｄのうち正常であると判定された値を用いて演算された絶対角を制御演算部６９に出力する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象（８０）の回転位置に応じた物理量の変化を検出する少なくとも３つの検出素子（３１～３３）を有し、少なくとも１つの前記検出素子の検出値に応じた前記検出対象の回転回数に係る回転回数情報を出力し、それぞれの前記検出素子の検出値に応じた前記検出対象の回転角に係る回転角情報を少なくとも１つのアナログ信号および少なくとも１つのデジタル信号として出力する回転角センサ（３０）と、
前記回転角情報および前記回転回数情報を用いて基準位置からの回転量である絶対角を演算する絶対角演算部（６５）、および、前記回転角情報の異常判定を行う異常判定部（６８）を有する制御部（６０）と、
を備え、
前記絶対角演算部は、前記アナログ信号に基づく回転角であるアナログ回転角または前記デジタル信号に基づく回転角であるデジタル回転角のうち正常であると判定された値を用いて演算された前記絶対角を制御演算部（６９）に出力する回転検出装置。

【請求項2】

前記絶対角演算部は、前記アナログ回転角が正常である場合、
初回演算において、前記回転角情報として前記アナログ回転角を用いて前記絶対角を演算し、
２回目以降の演算において、前回値および前記アナログ回転角を用いて前記絶対角を演算する請求項１に記載の回転検出装置。

【請求項3】

前記絶対角演算部は、全ての前記アナログ回転角が異常である場合、前記アナログ回転角に替えて前記デジタル回転角を用いて前記絶対角を演算する請求項２に記載の回転検出装置。

【請求項4】

前記絶対角演算部は、
初回演算において、前記回転角情報として前記アナログ回転角を用いて演算される前記絶対角であるアナログ絶対角、および、前記回転角情報として前記デジタル回転角を用いて演算される前記絶対角であるデジタル絶対角を演算し、
２回目以降の演算において、前回値および前記アナログ回転角を用いて演算される値を前記アナログ絶対角とし、前回値および前記デジタル回転角を用いて演算される値を前記デジタル絶対角とし、
前記アナログ回転角が正常である場合、前記アナログ絶対角を前記制御演算部に出力し、全ての前記アナログ回転角が異常である場合、前記デジタル絶対角を前記制御演算部に出力する請求項１に記載の回転検出装置。

【請求項5】

前記絶対角演算部は、比較実施タイミングにおいて、前記アナログ回転角または前記デジタル回転角と前記回転回数情報とを用いた絶対角演算を行い、前回値を用いて演算される前記絶対角との比較を行う請求項２～４のいずれか一項に記載の回転検出装置。

【請求項6】

前記絶対角演算部は、前記回転角情報として前記アナログ回転角を用いて演算される前記絶対角であるアナログ絶対角、および、前記回転角情報として前記デジタル回転角を用いて演算される前記絶対角であるデジタル絶対角を演算し、
前記アナログ回転角が正常である場合、前記アナログ絶対角を前記制御演算部に出力し、全ての前記アナログ回転角が異常である場合、前記デジタル絶対角を前記制御演算部に出力する請求項１に記載の回転検出装置。

【請求項7】

前記絶対角演算部は、前記回転角センサから取得される前記回転回数情報が異常である場合、前記回転角センサ以外から取得される外部情報を用いて前記絶対角を演算する請求項１に記載の回転検出装置。

【請求項8】

電動パワーステアリング装置（８）に適用され、
前記検出対象であるモータは、操舵に要するトルクを出力する請求項１に記載の回転検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、検出素子の検出値に基づき、モータの回転角情報を生成する装置が知られている。例えば特許文献１では、センサ部に角度演算部および回転回数演算部が設けられており、ＳＰＩ通信等のデジタル通信にで、出力信号をマイコンに出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１９１０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、回転角および回転回数に係る情報をデジタル通信にてマイコンに送信しているため、デジタル演算、出力に起因する演算遅延が発生する。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的遅延の少ない角度情報を演算可能な回転検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の回転検出装置は、回転角センサ（３０）と、制御部（６０）と、を備える。回転角センサは、検出対象（８０）の回転位置に応じた物理量の変化を検出する少なくとも３つのセンサ素子（３１～３３）を有する。回転検出装置は、少なくとも１つの検出素子の検出値に応じた検出対象の回転回数に係る回転回数情報を出力する。また、回転検出装置は、それぞれの検出素子の検出値に応じた検出対象の回転角に係る回転角情報を、少なくとも１つのアナログ信号および少なくとも１つのデジタル信号として出力する。

【0007】

制御部は、回転角情報および回転回数情報を用いて基準位置からの回転量である絶対角を演算する絶対角演算部（６５）、および、回転角情報の異常判定を行う異常判定部（６９）を有する。絶対角演算部は、アナログ信号に基づく回転角であるアナログ回転角またはデジタル信号に基づく回転角であるデジタル回転角のうち正常であると判定された値を用い演算された絶対角を制御演算部（６９）に出力する。少なくとも一部の検出値をアナログ信号で回転角センサから制御部に出力することで、比較的遅延の少ない角度演算を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。

【図2】第１実施形態による回転検出装置を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態による絶対角を説明する説明図である。

【図4】第１実施形態によるデジタル信号およびアナログ信号を説明するタイムチャートである。

【図5】第１実施形態による角度演算処理を説明するフローチャートである。

【図6】第２実施形態による角度演算処理を説明するフローチャートである。

【図7】第３実施形態による角度演算処理を説明するフローチャートである。

【図8】第４実施形態による角度演算処理を説明するフローチャートである。

【図9】第５実施形態による角度演算処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明による回転検出装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
第１実施形態を図１～図５に示す。図１および図２に示すように、回転検出装置１は、回転角センサ３０と、制御部６０と、を備え、電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の構成を示す。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

【0011】

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。

【0012】

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

【0013】

電動パワーステアリング装置８は、ＥＣＵ２０およびモータ８０を有する駆動装置１０、および、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部である減速ギア８９等を備える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であり、ステアリングシャフト９２が駆動対象といえる。モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。

【0014】

モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、図示しないバッテリから電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。駆動装置１０は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ２０が設けられており、いわゆる「機電一体型」であるが、モータとＥＣＵとが別途に設けられる機電別体であってもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ２０およびモータ８０を効率的に配置することができる。ＥＣＵ２０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸線に対して同軸に配置されている。ＥＣＵ２０には、回転検出装置１が設けられている。

【0015】

図２に示すように、回転角センサ３０は、検出素子３１～３３、および、信号処理部３５を有する。検出素子３１、３２、３３は、それぞれセンサチップ３１０、３２０、３３０に設けられており、信号処理部３５は、信号処理チップ３５０に設けられている。センサチップ３１０、３２０、３３０および信号処理チップ３５０は、封止部３８に封止されている。また、例えば複数の検出素子を１つのチップに設け、絶縁部にて分離するようにしてもよい。

【0016】

検出素子３１～３３は、例えばＡＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ等の磁気抵抗素子やホール素子等であって、モータ８０のシャフトと一体に回転する図示しないセンサマグネットの磁界を検出し、アナログ信号である１組のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を出力する。検出素子３１～３３は同じであってもよいし、振幅等が異なっていてもよい。また、例えば検出素子３１は検出素子３２、３３よりも検出精度が高い、といった具合に性能が異なっていてもよい。検出素子３１～３３の少なくとも一部を異なる種類の素子を用いる場合、故障モードが異なるため、同時故障の発生確率を低減することができる。

【0017】

信号処理部３５は、ＡＤ変換部３５１、角度演算部３５２、回転回数演算部３５３、および、通信部３５５を有する。ＡＤ変換部３５１は、検出素子３１から出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をデジタル信号に変換する。

【0018】

角度演算部３５２は、デジタル変換された検出素子３１の検出値を用い、モータ回転角θｍ１を演算する。回転回数演算部３５３は、ＡＤ変換部３５１にてデジタル変換された検出素子３１の検出値を用い、モータ８０の回転回数ＴＣを演算する。回転回数ＴＣは、例えばモータ８０の１回転を３以上の領域に分け、領域が変わるごとに回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンすることで、カウント値に基づいて演算可能である。

【0019】

封止部３８には、出力端子３８１～３８３、および、電源端子３８５～３８８が設けられている。出力端子３８１は、制御部６０の端子６０１と接続され、検出素子３１の検出値を用いて演算された値を含むデジタル信号の出力に用いられる。出力端子３８２は、制御部６０の端子６０２と接続され、検出素子３２の検出値に応じたアナログ信号の出力に用いられる。出力端子３８３は、制御部６０の端子６０３と接続され、検出素子３３の検出値に応じたアナログ信号の出力に用いられる。以下適宜、検出素子３１～３３に対応する構成を「系統」、デジタル通信を用いる系統を「デジタル系統」、アナログ通信を用いる系統を「アナログ系統」とする。

【0020】

図２では、出力端子３８１～３８３および通信線は、各系統に１つずつ設けられているが、通信方式やデータ方式に応じ、少なくとも一部の系統にて複数設けるようにしてもよい。また、増幅回路やフィルタ回路等を適宜設けてもよい。また、端子６０１～６０３の間にＮＣ（Non Connection）端子を設けることで、隣接端子間が異物等によりショートする共通原因故障により複数の信号が異常になるのを防ぐことができる。

【0021】

電源端子３８５は、バッテリと直接的に接続されるＰＩＧ電源９００と接続される。電源端子３８６～３８８は、車両の始動スイッチ（以下「ＩＧ」）を経由してバッテリと接続されるＩＧ電源９０１～９０３と接続される。図２ではＩＧ電源９０１～９０３が別途に記載されているが、少なくとも一部が共通電源であってもよい。また、電源端子３８５～３８８には、各電源９００～９０３から昇圧または降圧された電力が供給されるようにしてもよい。

【0022】

電源端子３８５、３８６は、センサチップ３１０および信号処理チップ３５０と接続される。一点鎖線で囲んだ検出素子３１、ＡＤ変換部３５１および回転回数演算部３５３には、電源端子３８５を経由してＩＧオフ中も常時給電される。これにより、回転回数ＴＣは、ＩＧオフ中も演算が継続される。

【0023】

また、角度演算部３５２および通信部３５５には、ＩＧオフ中は給電されず、処理を停止する。電源端子３８７はセンサチップ３２０と接続され、電源端子３８８はセンサチップ３３０と接続される。すなわち本実施形態では、各検出素子３１～３３ごとに電源端子３８５～３８８を個別に設けており、電源が互いに干渉しないように構成されている。また、検出素子３１～３３は、素子間で絶縁性が確保されるように構成されている。

【0024】

制御部６０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記憶媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

【0025】

制御部６０は、機能ブロックとして、回転検出部６１、および、制御演算部６９等を有する。回転検出部６１は、回転角センサ３０からの信号に基づいてモータ回転角θｍおよび絶対角θａを演算し、制御演算部６９等の他の演算部に出力する。制御演算部６９は、モータ８０の駆動制御に係る各種演算を行う。以下適宜、回転検出部６１から出力される絶対角を出力絶対角θａ＿ｏｕｔとする。

【0026】

回転検出部６１は、ＡＤ変換部６２、６３、角度演算部６４、絶対角演算部６５、および、異常判定部６８を有する。ＡＤ変換部６２は、検出素子３２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換部６３は、検出素子３３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。本実施形態では、ＡＤ変換部６２、６３は制御部６０側に設けられており、検出素子３２、３３の検出信号は、デジタル変換されず、アナログ信号のまま制御部６０に出力される。換言すると、回転角センサ３０において、検出素子３２、３３の信号処理に係る構成が省略されており、回転角センサ３０の構成が簡素化されている。

【0027】

角度演算部６４は、デジタル変換された検出素子３２の検出値を用いてモータ回転角θｍ２を演算し、デジタル変換された検出素子３３の検出値を用いてモータ回転角θｍ３を演算する。

【0028】

絶対角演算部６５は、モータ回転角θｍ１～θｍ３および回転回数ＴＣに基づき、複数回転情報を含む基準位置からの回転角度である絶対角θａを演算する（図３参照）。絶対角θａは、ギア比等により、舵角θｓに換算可能な値である。なお、図３では、基準位置から正方向に回転させる場合を示した。

【0029】

以下適宜、デジタル信号に基づくモータ回転角θｍ１をデジタル回転角θｍ＿ｄ、アナログ信号に基づくモータ回転角θｍ２、θｍ３をアナログ回転角θｍ＿ａとする。また、今回演算にてデジタル回転角θｍ＿ｄを用いた絶対角をデジタル絶対角θａ＿ｄ、今回演算にてアナログ回転角θｍ＿ａを用いた絶対角をアナログ絶対角θａ＿ａとする。なお、デジタル、アナログの区別をしない場合は、単にモータ回転角θｍ、または、絶対角θａとする。

【0030】

異常判定部６８は、モータ回転角θｍ１～θｍ３の異常判定を行う。本実施形態では、１つの制御部６０に対して３つの検出素子３１～３３が設けられている。そのため、１つの検出素子に異常が生じた場合であっても、異常が生じた素子を特定し、正常な素子の検出値に基づく制御や異常監視を継続可能である。以下、「素子の異常」とは、素子そのものの異常に限らず、送信経路等の異常を含む信号異常を意味するものとする。

【0031】

ここで、絶対角θａの演算において、少なくとも初回演算には回転回数ＴＣの情報が必要である。回転回数ＴＣの演算には、回転角センサ３０側にデジタルＩＣが必要であり、デジタルＩＣでの角度演算、および、ＳＰＩ通信等でのデジタル通信に起因する演算遅延が発生する。そのため、回転角センサ３０からアナログ信号で検出信号を受信する場合と比較し、演算された絶対角も遅延を含んでいる。

【0032】

具体的には、図４に示すように、時刻ｘ０の検出された値を用い、回転角センサ３０内にてモータ回転角θｍ１および回転回数ＴＣを演算してデジタル通信にて制御部６０に送信する場合、絶対角演算が完了するのが時刻ｘｄである。これに対し、アナログ回転角θｍ＿ａを用いて制御部６０内にて角度演算等を行う場合、時刻ｘｄより早い時刻ｘａにて絶対角演算が完了する。なお、初回演算においては、絶対角演算に回転回数ＴＣの情報が必要となるため、デジタル通信が律速となる。

【0033】

そこで本実施形態では、３つのモータ回転角θｍ１～θｍ３の比較により異常判定を行い、遅延が比較的小さいアナログ通信で取得されたモータ回転角θｍ２、θｍ３のいずれかが正常であれば、モータ回転角θｍ２、θｍ３を用いて絶対角演算を行う。

【0034】

本実施形態の角度演算処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部６０にて所定の周期で実施される。以下、ステップＳ１０１等の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。なお、本実施形態では、デジタル系統が１、アナログ系統が２であるが、例えばデジタル系統が２、アナログ系統が１、といった具合にデジタル２系統以上の場合にも適用可能な処理として記載した。後述の実施形態に係る処理も同様である。また、図中、添え字の（ｎ－１）は前回値であることを意味する。

【0035】

Ｓ１０１では、異常判定部６８は、モータ回転角θｍ１～θｍ３の異常判定を行い、正常な値が２以上あるか否か判断する。正常な値が２未満であると判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２へ移行し、モータ回転角θｍの角度出力異常であると判定する。また、図示しない上位ＥＣＵ等に角度出力異常を通知する。正常な値が２以上であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。

【0036】

Ｓ１０３では、異常判定部６８は、回転回数ＴＣが正常か否か判定する。回転角センサ３０側では、例えば電源失陥等により回転回数ＴＣが異常となった場合、ＴＣ異常を示す情報を制御部６０に送信する。異常判定部６８では、回転角センサ３０からの情報に基づき、回転回数ＴＣに係る異常判定を行う。回転回数ＴＣが異常であると判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行し、回転回数ＴＣを用いた絶対角演算異常であると判定する。また、上位ＥＣＵ等に絶対角演算異常を通知する。回転回数ＴＣが正常であると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。なお、本実施形態では、初回演算以外は絶対角θａの演算に回転回数ＴＣを使わないので、２回目以降の演算では、Ｓ１０３およびＳ１０４の処理は省略可能である。

【0037】

Ｓ１０５では、異常判定部６８は、アナログ回転角θｍ＿ａが正常か否か判断する。本実施形態では、ここでは、モータ回転角θｍ１、θｍ２の少なくとも一方が正常であれば、肯定判断される。アナログ回転角θｍ＿ａが正常でないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。アナログ回転角θｍ＿ａが正常であると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。

【0038】

Ｓ１０６では、絶対角演算部６５は、絶対角θａの初回演算か否か判断する。絶対角θａの初回演算であると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行し、アナログ回転角θｍ＿ａおよび回転回数ＴＣを用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算する。絶対角θａの初回演算でないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行し、アナログ回転角θｍ＿ａおよび絶対角θａの前回値を用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算する。詳細には、アナログ回転角θｍ＿ａの差分積算により、絶対角θａの今回値を演算する。モータ回転角θｍ２、θｍ３が共に正常である場合、どちらか一方の値を用いてもよいし、平均値等の演算値を用いてもよい。デジタル回転角に対応する値が複数ある場合も同様である。

【0039】

アナログ回転角θｍ＿ａが正常でないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）に移行するＳ１０９では、Ｓ１０６と同様、絶対角演算部６５は、絶対角θａの初回演算か否か判断する。初回演算であると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１０へ移行し、デジタル回転角θｍ＿ｄおよび回転回数ＴＣを用いてデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。初回演算でないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ１１１へ移行し、デジタル回転角θｍ＿ｄおよび回転回数ＴＣを用いてデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。詳細には、デジタル回転角θｍ＿ｄの差分積算により、絶対角θａの今回値を演算する。絶対角演算部６５は、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１０またはＳ１１１にて演算された絶対角θａを、出力絶対角θａ＿ｏｕｔとし、制御演算部６９に出力する。

【0040】

本実施形態では、１つの制御部６０が、３系統の角度情報を取得可能に構成されている。これにより、モータ回転角θｍ１、θｍ２、θｍ３の比較から正常な値を特定可能であり、正常な値を用いた絶対角演算を行うことができる。また、本実施形態では、アナログ回転角θｍ＿ａが正常であれば、絶対角演算にアナログ回転角θｍ＿ａを優先的に用いることで、演算遅延を抑制することができる。

【0041】

以上説明したように、回転検出装置１は、回転角センサ３０と、制御部６０と、を備える。回転角センサ３０は、検出対象であるモータ８０の回転位置に応じた物理量の変化を検出する少なくとも３つの検出素子３１～３３を有する。回転角センサ３０は、少なくとも１つの検出素子（本実施形態では検出素子３１）の検出値に応じたモータ８０の回転回数ＴＣに係る回転角情報を出力する。また、回転角センサ３０は、それぞれの検出素子３１～３３の検出値に応じたモータ８０の回転角に係る回転角情報を、少なくとも１つのアナログ信号、および、少なくとも１つのデジタル信号として出力する。

【0042】

本実施形態では、回転角センサ３０は、検出素子３２、３３の検出値に応じた２つのアナログ信号、および、検出素子３１の検出値に応じた回転角情報および回転回数情報を含む１つのデジタル信号を出力する。

【0043】

制御部６０は、絶対角演算部６５、および、異常判定部６８を有する。絶対角演算部６５は、モータ回転角θｍに係る回転角情報および回転回数ＴＣに係る回転回数情報を用いて、基準位置からの回転量である絶対角θａを演算する。異常判定部６８は、回転角情報の異常判定を行う。詳細には、異常判定部６８は、モータ回転角θｍ１、θｍ２、θｍ３の比較による異常判定を行う。

【0044】

絶対角演算部６５、アナログ信号に基づく回転角であるアナログ回転角θｍ＿ａ、または、デジタル信号に基づく回転角であるデジタル回転角θｍ＿ｄのうち正常であると判定された値を用いて演算された絶対角を制御演算部６９に出力する。本実施形態では、制御演算部６９が制御部６０の内部に設けられており、絶対角θａを内部的に出力するが、制御部６０の外部に絶対角θａを出力してもよい。

【0045】

これにより、少なくとも一部の検出値をアナログ信号で回転角センサ３０から制御部６０に出力することで、比較的遅延の少ない角度演算を行うことができる。また、制御部６０が１つである場合においても、３つ以上の検出素子３１～３３の検出信号に基づき、正常であると特定された値を用いて絶対角θａを演算することができる。さらにまた、２以上の検出素子が正常であれば、正常である角度情報を用いて絶対角演算を継続可能である。

【0046】

絶対角演算部６５は、アナログ回転角θｍ＿ａが正常である場合、初回演算において、アナログ回転角θｍ＿ａおよび回転回数ＴＣを用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算し、２回目以降の演算において、前回値およびアナログ回転角θｍ＿ａを用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算する。詳細には、２回目以降の演算において、前回値にアナログ回転角θｍ＿ａを差分積算することでアナログ絶対角θａ＿ａを演算する。アナログ信号が正常であればアナログ信号を優先的に用いることで、特に２回目以降の演算において、遅延の小さい絶対角演算が可能である。

【0047】

絶対角演算部６５は、全てのアナログ回転角θｍ＿ａが異常である場合、アナログ回転角θｍ＿ａに替えてデジタル回転角θｍ＿ｄを用いてデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。これにより、アナログ回転角θｍ＿ａが異常である場合においても、絶対角演算を適切に継続することができる。

【0048】

回転検出装置１は、電動パワーステアリング装置８に適用され、検出対象であるモータ８０は、操舵に要するトルクを出力する。絶対角θａを、モータ８０の駆動をステアリングシステム９０に伝達する減速ギア８９のギア比で換算することで、舵角を演算可能である。これにより、舵角センサを省略可能である。

【0049】

（第２実施形態）
第２実施形態～第５実施形態は、角度演算処理が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。第２実施形態の角度演算処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。図６中のＳ２０１～Ｓ２０４の処理は、図５中のＳ１０１～Ｓ１０４の処理と同様である。

【0050】

Ｓ２０５では、絶対角演算部６５は、絶対角θａの初回演算か否か判断する。絶対角θａの初回演算であると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。絶対角θａの初回演算でないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。

【0051】

初回演算時において、絶対角演算部６５は、Ｓ２０６にて、アナログ回転角θｍ＿ａおよび回転回数ＴＣを用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算し、Ｓ２０７にて、デジタル回転角θｍ＿ｄおよび回転回数ＴＣを用いてデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。

【0052】

２回目以降の演算時において、絶対角演算部６５は、Ｓ２０８にて、アナログ回転角θｍ＿ａおよび絶対角θａの前回値を用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算し、Ｓ２０９にて、デジタル回転角θｍ＿ｄおよび絶対角θａの前回値を用いてデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。

【0053】

Ｓ２１０では、絶対角演算部６５は、アナログ回転角θｍ＿ａが正常か否か判断する。アナログ回転角θｍ＿ａが正常であると判断された場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２１１へ移行し、出力絶対角θａ＿ｏｕｔを、アナログ絶対角θａ＿ａとする。アナログ回転角θｍ＿ａが正常でないと判断された場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、Ｓ２１２へ移行し、出力絶対角θａ＿ｏｕｔを、デジタル絶対角θａ＿ｄとする。本実施形態では、アナログ絶対角θａ＿ａ、および、デジタル絶対角θａ＿ｄを都度演算しているので、異常状況に応じ、値を容易に切替可能である。

【0054】

本実施形態では、絶対角演算部６５は、初回演算において、回転角情報としてアナログ回転角θｍ＿ａを用いて演算されるアナログ絶対角θａ＿ａ、および、回転角情報としてデジタル回転角θｍ＿ｄを用いて演算されるデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。また、絶対角演算部６５は、２回目以降の演算において、前回値およびアナログ回転角θｍ＿ａを用いて差分積算にて演算される値をアナログ絶対角θａ＿ａとし、前回値およびデジタル回転角θｍ＿ｄを用いて差分積算にて演算される値をデジタル絶対角θａ＿ｄとする。

【0055】

絶対角演算部６５は、アナログ回転角θｍ＿ａが正常である場合、アナログ絶対角θａ＿ａを出力絶対角θａ＿ｏｕｔとして制御演算部６９に出力し、全てのアナログ回転角θｍ＿ａが異常である場合、デジタル絶対角θａ＿ｄを出力絶対角θａ＿ｏｕｔとして制御演算部６９に出力する。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0056】

（第３実施形態）
第３実施形態の角度演算処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３０１～Ｓ３０４の処理は、図５中のＳ１０１～Ｓ１０４の処理と同様である。絶対角演算部６５は、Ｓ３０５にて、アナログ回転角θｍ＿ａおよび回転回数ＴＣを用いてアナログ絶対角θａ＿ａを演算し、Ｓ３０６にて、デジタル回転角θｍ＿ｄおよび回転回数ＴＣを用いてデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。

【0057】

Ｓ３０７では、絶対角演算部６５は、アナログ回転角θｍ＿ａが正常か否か判断する。アナログ回転角θｍ＿ａが正常であると判断された場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、Ｓ３０８へ移行し、出力絶対角θａ＿ｏｕｔを、アナログ絶対角θａ＿ａとする。アナログ回転角θｍ＿ａが正常でないと判断された場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、Ｓ３０９へ移行し、出力絶対角θａ＿ｏｕｔを、デジタル絶対角θａ＿ｄとする。

【0058】

本実施形態では、絶対角演算部６５は、回転角情報としてアナログ回転角θｍ＿ａを用いて演算されるアナログ絶対角θａ＿ａ、および、回転角情報としてデジタル回転角θｍ＿ｄを用いて演算されるデジタル絶対角θａ＿ｄを演算する。絶対角演算部６５は、アナログ回転角θｍ＿ａが正常である場合、アナログ絶対角θａ＿ａを出力絶対角θａ＿ｏｕｔとして制御演算部６９に出力し、全てのアナログ回転角θｍ＿ａが異常である場合、デジタル絶対角θａ＿ｄを出力絶対角θａ＿ｏｕｔとして制御演算部６９に出力する。

【0059】

すなわち本実施形態では、２回目以降の演算においても、都度、回転回数ＴＣを用いて絶対角θａを演算する。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0060】

（第４実施形態）
第４実施形態の角度演算処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。図８は、図５の処理にＳ１１２～Ｓ１１４が追加されている。Ｓ１０８に続いて移行するＳ１１２では、制御部６０は、回転回数ＴＣを用いた演算値との比較実施タイミングか否か判断する。比較実施タイミングは、所定時間毎や、例えば操舵回数等の所定条件が成立した場合を任意のタイミングとして設定可能である。比較実施タイミングでないと判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１３以降の処理をスキップする。比較実施タイミングであると判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、Ｓ１１３へ移行する。Ｓ１１３では、Ｓ１０７と同様、絶対角演算部６５は、アナログ回転角θｍ＿ａおよび回転回数ＴＣを用いて絶対角θａを演算する。

【0061】

Ｓ１１１に続いて移行するＳ１１４の処理は、Ｓ１１２の処理と同様であって、比較実施タイミングでないと判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、Ｓ１１５以降の処理をスキップし、比較実施タイミングであると判断された場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、Ｓ１１５へ移行する。Ｓ１１５では、Ｓ１１０と同様、絶対角演算部６５は、デジタル回転角θｍ＿ｄおよび回転回数ＴＣを用いて絶対角θａを演算する。

【0062】

Ｓ１１３またはＳ１１５に続いて移行するＳ１１６では、制御部６０は、前回値とモータ回転角θｍの差分積算により演算された絶対角θａ＿ｅと、回転回数ＴＣを用いて演算された絶対角θａ＿ｔｃとの演算値比較を行う。

【0063】

本実施形態では、２回目以降、前回値とモータ回転角θｍの差分積算により絶対角θａ＿ｅを演算するが、定期的に回転回数ＴＣを用いて演算した絶対角θａ＿ｔｃとの比較を行うことで、ソフトエラー等による演算異常を検出可能である。また、絶対角θａ＿ｅ、θａ＿ｔｃとの差が判定閾値より大きい場合、絶対角θａ＿ｔｃを出力絶対角θａ＿ｏｕｔとする、或いは、絶対角θａ＿ｔｃを用いて補正演算を行うようにしてもよい。これにより、演算精度を向上可能である。なお、本実施形態では第１実施形態の角度演算処理にて、絶対角θａ＿ｅ、θａ＿ｔｃの比較を行うものとして説明したが、第２実施形態の角度演算処理にて、絶対角θａ＿ｅ、θａ＿ｔｃの比較を行ってもよい。

【0064】

本実施形態では、絶対角演算部６５は、比較実施タイミングにおいて、アナログ回転角θｍ＿ａまたはデジタル回転角θｍ＿ｄと回転回数ＴＣとを用いた絶対角演算を行い、前回値を用いて演算される絶対角θａ＿ｅとの比較を行う。これにより、ソフトエラー等による演算異常の検出や演算誤差補正を行うことができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0065】

（第５実施形態）
第５実施形態の角度演算処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ４０１～Ｓ４０３の処理は、図５中のＳ１０１～Ｓ１０３の処理と同様である。Ｓ４０３にて、回転角センサ３０から取得される回転回数ＴＣが異常であると判断された場合（Ｓ４０３：ＮＯ）に移行するＳ４０４では、制御部６０は、回転回数ＴＣを演算可能な外部情報を取得可能か否か判断する。本実施形態では、例えばステアリングセンサの検出値に基づく舵角情報を外部情報とする。外部情報を取得可能であると判断された場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、Ｓ４０５へ移行し、外部情報に基づき、絶対角演算に用いる回転回数ＴＣの代替値を演算する。また、外部情報から絶対角θａを直接的に演算し、初回演算値としてもよい。外部情報を取得不能であると判断された場合（Ｓ４０４：ＮＯ）、Ｓ４０６に移行する。

【0066】

Ｓ４０６～Ｓ４１３の処理は、図５中のＳ１０４～Ｓ１１１の処理と同様である。なお、Ｓ４０７以降の絶対角演算処理については、第２実施形態または第３実施形態の演算処理としてもよい。

【0067】

本実施形態では、絶対角演算部６５は、回転角センサ３０から取得される回転回数情報が異常である場合、回転角センサ３０以外から取得される外部情報を用いて絶対角θａを演算する。これにより、回転回数情報が異常である場合であっても、外部情報で代替することで、絶対角演算を継続することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0068】

（他の実施形態）
上記実施形態では、回転角センサには３つの検出素子が設けられており、１つのデジタル信号と２つのアナログ信号を出力する。他の実施形態では、検出素子の数は４以上であってもよい。また、アナログ信号とデジタル信号は、それぞれ１以上あればよいので、アナログ信号およびデジタル信号の少なくとも一方は２以上となる。

【0069】

上記実施形態では、検出素子３１の検出値に基づく回転角情報および回転回数情報を１つのデジタル信号として制御部に送信する。他の実施形態では、回転角情報と回転回数情報とを別途に送信するようにしてもよい。また、回転回数情報は、回転角情報を検出する素子とは別途の検出素子の検出値を用いてもよい。

【0070】

上記実施形態では、検出素子ごとに電源端子が設けられている。他の実施形態では、複数の検出素子にて電源端子を共用してもよい。また上記実施形態では、検出素子３１、ＡＤ変換部３５１および回転回数演算部３５３には常時給電されている。他の実施形態では、検出素子３１、ＡＤ変換部３５１および回転回数演算部３５３への常時給電を行わなくてもよい。

【0071】

上記実施形態では、回転角センサは、モータの回転を検出するものである。他の実施形態では、回転角センサは、例えばトルクセンサやステアリングセンサ等、回転角センサ以外であってもよく、検出対象はモータに限らず、例えばステアリングシャフト等であってもよい。

【0072】

上記実施形態では、モータは三相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータ部は、三相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、モータ部は、モータ（電動機）に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。上記実施形態では、回転検出装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転検出装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。

【0073】

本発明の特徴は、例えば、「前記絶対角演算部は、前記回転角センサから取得される前記回転回数情報が異常である場合、前記回転角センサ以外から取得される外部情報を用いて前記絶対角を演算する請求項１～６のいずれか一項に記載の回転検出装置。」、「電動パワーステアリング装置（８）に適用され、前記検出対象であるモータは、操舵に要するトルクを出力する請求項１～７のいずれか一項に記載の回転検出装置。」としてもよい。

【0074】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0075】

１・・・回転検出装置
３０・・・回転角センサ
３１～３３・・・検出素子
６０・・・制御部
６２、６３・・・ＡＤ変換部
６４・・・角度演算部
６５・・・絶対角演算部
６８・・・異常判定部
６９・・・制御演算部
８０・・・モータ（検出対象）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】