傳感器故障檢測(cè)電路、相對(duì)角檢測(cè)裝置和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種傳感器故障檢測(cè)電路包括：第一放大器電路，其包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大從第一電壓放大器輸入的第一傳感器信號(hào)；第二放大器電路，其包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件，并且放大從第二電壓放大器輸入的第二傳感器信號(hào)；以及故障診斷單元，其基于從第一放大器電路輸出的第一電壓信號(hào)和從第二放大器電路輸出的第二電壓信號(hào)，來檢測(cè)第一電壓信號(hào)或者第二電壓信號(hào)的異常。第一對(duì)元件的特征彼此不對(duì)稱，并且在與第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，第二對(duì)元件的特征彼此不對(duì)稱。
【專利說明】
傳感器故障檢測(cè)電路、相對(duì)角檢測(cè)裝置和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器故障檢測(cè)電路、相對(duì)角檢測(cè)裝置和電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在相關(guān)技術(shù)中，提出了一種技術(shù)，在這種技術(shù)中，電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備包括扭矩傳感器(相對(duì)角檢測(cè)裝置)，并且電動(dòng)機(jī)是基于來自該扭矩傳感器的檢測(cè)值來控制的。
[0003]例如，在JP-A-2009-255645中公開的扭矩傳感器具有以下配置。即，該扭矩傳感器配置為包括:扭力桿，其將輸入軸同軸連接至輸出軸;環(huán)形磁鐵，其附接至輸入軸的端部;一對(duì)磁軛，其附接到輸出軸的端部;磁性傳感器，其檢測(cè)發(fā)生在磁軛中的磁通密度;等。
[0004]在JP-A-2013-213677中公開的相對(duì)角檢測(cè)裝置具有以下配置。即，該相對(duì)角檢測(cè)裝置包括:第一輸出構(gòu)件，其用于輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于在同軸設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角;第一放大器電路，其配置為彼此相反地操作的電路的組合，并且放大來自第一輸出構(gòu)件的輸出信號(hào)；第二輸出單元，其輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于相對(duì)旋轉(zhuǎn)角，并且具有與來自第一輸出構(gòu)件的輸出信號(hào)相矛盾的特征;第二放大器電路，其配置為彼此相反地操作的電路的組合，并且放大來自第二輸出單元的輸出信號(hào);第一電阻器，其在第一放大器電路與接收電源電壓的電源端子之間，或者在第一放大器電路與接收基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)端子之間；以及第二電阻器，其設(shè)置在第二放大器電路與接收電源電壓的電源端子之間，或者在第二放大器電路與接收基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)端子之間，并且在相當(dāng)于其中設(shè)置有第一電阻器的部分的部分中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)在考慮中的配置，傳感器的可靠性通過采用使用多個(gè)傳感器的復(fù)用技術(shù)來提高，并且傳感器的故障可以通過設(shè)置不同輸出特征和監(jiān)測(cè)多個(gè)輸出電壓來檢測(cè)。在這種情況下，優(yōu)選地，可以檢測(cè)發(fā)生在信號(hào)線之間的短路故障，多個(gè)傳感器的輸出值通過這些信號(hào)線來發(fā)送。
[0006]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種傳感器故障檢測(cè)電路、相對(duì)角檢測(cè)裝置和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其可以檢測(cè)發(fā)生在信號(hào)線之間的短路故障，多個(gè)傳感器的輸出值通過這些信號(hào)線來發(fā)送。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種傳感器故障檢測(cè)電路，其包括:第一放大器電路，其包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大從故障檢測(cè)目標(biāo)輸入的第一傳感器信號(hào)以輸出第一信號(hào);第二放大器電路，其包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件，并且放大第二傳感器信號(hào)以輸出第二信號(hào)，該第二傳感器信號(hào)從故障檢測(cè)目標(biāo)輸入并且與第一傳感器信號(hào)不同；以及異常檢測(cè)單元，其基于從第一放大器電路輸出的第一信號(hào)和從第二放大器電路輸出的第二信號(hào)，來檢測(cè)第一信號(hào)或者第二信號(hào)的異常，其中，第一放大器電路的第一對(duì)元件的特征是彼此不對(duì)稱的，并且在與所述第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，第二放大器電路的第二對(duì)元件的特征是彼此不對(duì)稱的。
[0008]此處，從故障檢測(cè)目標(biāo)獲得的第一傳感器信號(hào)和第二傳感器信號(hào)可能是彼此不同的，并且異常檢測(cè)單元可以基于第一傳感器信號(hào)與第二傳感器信號(hào)之間的差異來檢測(cè)故障檢測(cè)目標(biāo)的異常。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種相對(duì)旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，其包括:第一輸出單元，其輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于在同軸設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角；第一放大器電路，其包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大來自第一輸出單元的輸出信號(hào)以輸出第一信號(hào);第二輸出單元，其輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于相對(duì)旋轉(zhuǎn)角，并且具有與從第一輸出單元輸出的信號(hào)的特征相矛盾的特征;第二放大器電路，其包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件，并且放大來自第二輸出單元的輸出信號(hào)以輸出第二信號(hào)；以及異常檢測(cè)單元，其基于從第一放大器電路輸出的第一信號(hào)和從第二放大器電路輸出的第二信號(hào)，來檢測(cè)第一信號(hào)或者第二信號(hào)的異常，其中，第一放大器電路的第一對(duì)元件的特征是彼此不對(duì)稱的，并且在與所述第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，，第二放大器電路的第二對(duì)元件的特征是彼此不對(duì)稱的。
[0010]在這種情況下，第一放大器電路和第二放大器電路中的每個(gè)放大器電路可能是推挽電路。
[0011]當(dāng)通過將第一信號(hào)的值與第二信號(hào)的值相加來獲得的值為在預(yù)定范圍外的值時(shí)，異常檢測(cè)單元可以確定第一信號(hào)或者第二信號(hào)的異常發(fā)生。
[0012]第一輸出單元和第二輸出單元中的每個(gè)輸出構(gòu)件可以具有:孔洞元件，該孔洞元件配置為輸出對(duì)應(yīng)于在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的電壓信號(hào)；以及電壓放大器電路，該電壓放大器電路放大從該孔洞元件輸出的電壓信號(hào)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其包括:第一輸出單元，其輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于在同軸設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角；第一放大器電路，其包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大來自第一輸出單元的輸出信號(hào)以輸出第一信號(hào);第二輸出單元，其輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于相對(duì)旋轉(zhuǎn)角，并且具有與從第一輸出單元輸出的信號(hào)的特征相矛盾的特征;第二放大器電路，其包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件的組合，并且放大來自第二輸出單元的輸出信號(hào)以輸出第二信號(hào)；以及異常檢測(cè)單元，其基于從第一放大器電路輸出的第一信號(hào)和從第二放大器電路輸出的第二信號(hào)，來檢測(cè)第一信號(hào)或者第二信號(hào)的異常，其中，第一放大器電路的第一對(duì)元件的特征是彼此不對(duì)稱的，并且在與所述第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，，第二放大器電路的第二對(duì)元件的特征是彼此不對(duì)稱的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種傳感器故障檢測(cè)電路、相對(duì)角檢測(cè)裝置和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其可以檢測(cè)發(fā)生在信號(hào)線之間的短路故障，多個(gè)傳感器的輸出值通過這些信號(hào)線來發(fā)送。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例圖示了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的外部的視圖。
[0016]圖2是圖示了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的配置的示意圖。
[0017]圖3是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的剖視圖。
[0018]圖4是圖示了在圖3中的部分IV的放大視圖。
[0019]圖5是根據(jù)本實(shí)施例的圖示了扭矩檢測(cè)裝置的主要組件的配置的示意圖。
[0020]圖6是當(dāng)在圖3中的箭頭VI的方向上看時(shí)，扭矩檢測(cè)裝置的磁鐵和軛(隨后將描述)的視圖。
[0021]圖7是傳感器單元的電路圖。
[0022]圖8A和圖8B是圖示了高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的特征的曲線圖。圖8A圖示了本實(shí)施例的特征，而圖SB圖示了獨(dú)立于本實(shí)施例的特征。
[0023]圖9是圖示了來自第一電壓放大器和第二電壓放大器的輸出電壓的曲線圖。
[0024]圖10是圖示了在從傳感器單元的第一放大器電路輸出的第一電壓信號(hào)、從傳感器單元的第二放大器電路輸出的第二電壓信號(hào)以及轉(zhuǎn)向扭矩T之間的關(guān)系的曲線圖。
[0025]圖11是圖示了轉(zhuǎn)向設(shè)備的ECU的原理配置的框圖。
[0026]圖12是圖示了扭矩檢測(cè)裝置的故障檢測(cè)范圍的曲線圖。
[0027]圖13A和圖13B是圖不了在彳g號(hào)線一起短路時(shí)的電流流動(dòng)的電路圖。
[0028]圖13A圖示了在轉(zhuǎn)向扭矩為正時(shí)的電流流動(dòng)，而圖13B圖示了在轉(zhuǎn)向扭矩為負(fù)時(shí)的電流流動(dòng)。
[0029]圖14A是曲線圖，其圖示了在信號(hào)線一起短路時(shí)，從第一放大器電路輸出的第一電壓信號(hào)的第一電壓，和從第二放大器電路輸出的第二電壓信號(hào)的第二電壓。
[0030]圖14B是圖示了在信號(hào)線一起短路時(shí)，作為第一電壓和第二電壓的總和的總電壓的曲線圖。
[0031]圖15是圖示了高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的其他特征(變形例)的曲線圖。
[0032]圖16A是曲線圖，其圖示了在信號(hào)線一起短路時(shí)，從第一放大器電路輸出的第一電壓信號(hào)的第一電壓和從第二放大器電路輸出的第二電壓信號(hào)的第二電壓。圖16B是曲線圖，其圖示了在信號(hào)線一起短路時(shí)，作為第一電壓和第二電壓的總和的總電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0034]在下文描述的示例中，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備100的扭矩進(jìn)行檢測(cè);然而，作為故障檢測(cè)傳感器的傳感器單元50可以應(yīng)用于其他用途。
[0035]圖1是根據(jù)本實(shí)施例的圖示了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備100的外部的視圖。圖2是圖示了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備100的配置的示意圖。圖3是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備100的剖視圖。在圖2中，沒有圖示電子控制單元(在下文中，稱為ECU)10(隨后將描述)的蓋15。
[0036]根據(jù)本實(shí)施例的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備(在下文中，稱為“轉(zhuǎn)向設(shè)備”)100是柱輔助設(shè)備。轉(zhuǎn)向設(shè)備100包括連接至方向盤(未圖示)的轉(zhuǎn)向軸101、和覆蓋轉(zhuǎn)向軸101的徑向的圓周的轉(zhuǎn)向柱105。
[0037]轉(zhuǎn)向設(shè)備100包括:齒輪箱110，該齒輪箱110包括蝸輪150和蝸齒輪161(隨后將描述)；和支架106，該支架106將轉(zhuǎn)向柱105和齒輪箱110直接或者間接固定到輸送設(shè)備的主體架上。
[0038]轉(zhuǎn)向設(shè)備100包括:電動(dòng)機(jī)160，該電動(dòng)機(jī)160在駕駛員將轉(zhuǎn)向力施加到方向盤時(shí)提供助力;ECU 10，該ECU 1控制電動(dòng)機(jī)160的操作；以及扭矩檢測(cè)裝置20，該扭矩檢測(cè)裝置20檢測(cè)由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向扭矩T。
[0039]轉(zhuǎn)向軸101具有:第一轉(zhuǎn)軸120，該第一轉(zhuǎn)軸120的上端連接至方向盤(未圖示)；以及第二轉(zhuǎn)軸130，該第二轉(zhuǎn)軸130經(jīng)由扭力桿140同軸連接至第一轉(zhuǎn)軸120。蝸輪150通過使用壓裝等來固定到第二轉(zhuǎn)軸130上。蝸輪150與蝸齒輪161嚙合，該蝸齒輪161連接至固定到齒輪箱110上的電動(dòng)機(jī)160的輸出軸。
[0040]齒輪箱110具有:第一部件111，該第一部件111可旋轉(zhuǎn)支撐第一轉(zhuǎn)軸120;以及第二部件112，該第二部件112可旋轉(zhuǎn)支撐第二轉(zhuǎn)軸130，并且通過使用螺栓等來連接到第一部件111。第一部件111具有:馬達(dá)附接部分111a，該馬達(dá)附接部分Illa是電動(dòng)機(jī)160附接至其的部分；以及E⑶附接部分111b，該E⑶附接部分11 Ib是E⑶10附接至其的部分。
[0041]在具有上述配置的轉(zhuǎn)向設(shè)備100中，扭矩檢測(cè)裝置20基于在第一轉(zhuǎn)軸120與第二轉(zhuǎn)軸130之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角，來檢測(cè)轉(zhuǎn)向扭矩T，并且ECU 1基于所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向扭矩T，來控制電動(dòng)機(jī)160的驅(qū)動(dòng)，從而經(jīng)由蝸齒輪161和蝸輪150來將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳輸至第二旋轉(zhuǎn)軸130。因此，由電動(dòng)機(jī)160生成的扭矩輔助將轉(zhuǎn)向力施加到方向盤的駕駛員。
[0042]在下文中，將詳細(xì)描述扭矩檢測(cè)裝置20。
[0043]圖4是圖示了在圖3中的部分IV的放大視圖。圖5是根據(jù)本實(shí)施例的圖示了扭矩檢測(cè)裝置20的主要組件的配置的示意圖。圖6是當(dāng)在圖3中的箭頭VI的方向上看時(shí)，扭矩檢測(cè)裝置20的磁鐵21和軛30(隨后將描述)的視圖。在圖6中，沒有圖示軛保持部件33(隨后將描述)。
[0044]扭矩檢測(cè)裝置20具有:磁鐵21，該磁鐵21附接至第一轉(zhuǎn)軸120;以及軛30，該軛30設(shè)置在由磁鐵21形成的磁場(chǎng)中，并且形成沿著磁鐵21的磁路。扭矩檢測(cè)裝置20具有用于保持磁鐵21的磁鐵保持部件22和用于保持軛30的軛保持部件33。
[0045]扭矩檢測(cè)裝置20具有:磁性傳感器40，該磁性傳感器40檢測(cè)由磁鐵21和軛30形成的磁路的磁通密度；以及傳感器單元50，該傳感器單元50基于來自磁性傳感器40的輸出值，來輸出輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于在第一轉(zhuǎn)軸120與第二轉(zhuǎn)軸130之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角。
[0046]如圖5所示，磁鐵21具有圓柱形狀，并且在該磁鐵21中，N極和S極交替設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸120的外圓周方向上。磁鐵21經(jīng)由具有圓柱形狀的磁鐵保持部件22附接至第一轉(zhuǎn)軸120。即，磁鐵21固定到磁鐵保持部件22上，并且磁鐵保持部件22固定到第一旋轉(zhuǎn)軸120上。磁鐵21與第一轉(zhuǎn)軸120—起旋轉(zhuǎn)。
[0047]軛30具有第一軛31和第二軛32。第一軛31具有:帶有圓板形狀的第一環(huán)形部分31a，在該圓板形狀中，具有大于磁鐵21的外徑的直徑的孔洞形成在第一環(huán)形部分31a的內(nèi)部區(qū)域中；以及在第一轉(zhuǎn)軸120的軸向(在下文中，可以簡稱為“軸向”)上從第一環(huán)形部分31a延伸的多個(gè)第一凸起部分31b。
[0048]第二軛32具有:帶有圓板形狀的第二環(huán)形部分32a，在該圓板形狀中，具有大于磁鐵21的外徑的直徑的孔洞形成在第二環(huán)形部分32a的內(nèi)部區(qū)域中；以及在軸向上從第二環(huán)形部分32a延伸的多個(gè)第二凸起部分32b。
[0049]第一軛31的第一凸起部分31b和第二軛32的第二凸起部分32b由相同數(shù)量的磁鐵21的N極和S極形成。即，例如，當(dāng)磁鐵21具有十二個(gè)N極和十二個(gè)S極時(shí)，形成十二個(gè)第一凸起部分31b，并且形成十二個(gè)第二凸起部分32b。如圖4和圖6所示，第一凸起部分31b和第二凸起部分32b以面向磁鐵21的外圓周表面的方式，在第一轉(zhuǎn)軸120的徑向上，設(shè)置在磁鐵21的外圓周表面的稍微外面。當(dāng)在垂直于第一轉(zhuǎn)軸120的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上看時(shí)，第一凸起部分31b和第二凸起部分32b的面向磁鐵21的表面中的每個(gè)表面具有矩形形狀。第一凸起部分31b和第二凸起部分32b交替設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸120的圓周方向上。
[0050]在根據(jù)本實(shí)施例的扭矩檢測(cè)裝置20中，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T沒有施加到扭力桿140時(shí)，即，當(dāng)扭力桿140處于扭力桿140沒有扭曲的中性狀態(tài)時(shí)，如圖6所示，對(duì)在磁鐵21的N極與S極之間的邊界線進(jìn)行設(shè)置，以便在第一轉(zhuǎn)軸120的圓周方向上對(duì)準(zhǔn)第一軛31的第一凸起部分31b的圓周中心，即，當(dāng)在順時(shí)針方向上看時(shí)。
[0051]當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T處于中性狀態(tài)時(shí)，如圖6所示，對(duì)在磁鐵21的N極與S極之間的邊界線進(jìn)行設(shè)置，以便在第一轉(zhuǎn)軸120的圓周方向上對(duì)準(zhǔn)第二軛32的第二凸起部分32b的圓周中心，即，當(dāng)在順時(shí)針方向上看時(shí)。當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T施加到扭力桿140，從而使扭力桿140扭曲時(shí)，第一凸起部分31b面向磁鐵21的N極或者S極，第二凸起部分32b面向磁極，該磁極具有與第一凸起部分31b面向的磁極的極性不同的極性。
[0052]軛保持部件33具有:圓柱形軸向部分34，該圓柱形軸向部分34具有在第二轉(zhuǎn)軸130的軸向上延伸的薄壁；以及圓板狀徑向部分35，該圓板狀徑向部分35在第二轉(zhuǎn)軸130的徑向上從圓柱形軸向部分34延伸。軛保持部件33的軸向部分34壓配、焊接、捻縫或者螺接到第二轉(zhuǎn)軸130，從而使軸向部分34固定到第二轉(zhuǎn)軸130上。因此，軛30固定到第二轉(zhuǎn)軸130上。
[0053]圖7是傳感器單元50的電路圖。
[0054]傳感器單元50的磁性傳感器40具有兩個(gè)傳感器，即，第一磁性傳感器41和第二磁性傳感器42，該第一磁性傳感器41和第二磁性傳感器42設(shè)置在第一軛31的第一環(huán)形部分31a與第二軛32的第二環(huán)形部分32a之間，檢測(cè)在第一軛31與第二軛32之間的磁通密度，將所檢測(cè)到的磁通密度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并且輸出該電壓信號(hào)。孔洞元件或者磁阻元件可以體現(xiàn)為磁性傳感器40。第一磁性傳感器41和第二磁性傳感器42輸出具有相同值的電壓信號(hào)。
[0055]傳感器單兀50具有:第一電壓放大器43，該第一電壓放大器43放大來自第一磁性傳感器41的輸出電壓;第二電壓放大器44，該第二電壓放大器44放大來自第二磁性傳感器42的輸出電壓;第一放大器電路45，該第一放大器電路45放大來自第一電壓放大器43的輸出電壓；以及第二放大器電路46，該第二放大器電路46放大來自第二電壓放大器44的輸出電壓。
[0056]來自第一電壓放大器43的輸出電壓是第一傳感器信號(hào)的示例，并且來自第二電壓放大器44的輸出電壓是第二傳感器信號(hào)的不例。故障傳感器電路包括第一放大器電路45、第二放大器電路46和故障診斷單元240。
[0057]傳感器單元50具有基板51(參照?qǐng)D3)，磁性傳感器40、第一電壓放大器43、第二電壓放大器44、第一放大器電路45和第二放大器電路46安裝在該基板51上。四條信號(hào)線52的第一端連接至基板51，并且將傳感器單元50連接至ECU 10。四條信號(hào)線52的第二端連接至ECU 10的控制基板12(隨后將描述)。輸出信號(hào)經(jīng)由四條信號(hào)線中的信號(hào)線52a從第一放大器電路45發(fā)送到ECU 10，其中，信號(hào)線52a連接至設(shè)置在基板51上的接線端子50a，并且輸出信號(hào)經(jīng)由四條信號(hào)線中的信號(hào)線52b從第二放大器電路46發(fā)送到ECU 10，其中，信號(hào)線52b連接至設(shè)置在基板51上的接線端子50b。電源電壓(可以稱為H)經(jīng)由四條信號(hào)線中的信號(hào)線52c提供給傳感器單元50的電源端子50c，并且GND電壓(可以稱為L)經(jīng)由另一信號(hào)線52d提供給傳感器單元50的GND端子50d。
[0058]在下文中，將描述第一放大器電路45和第二放大器電路46。推挽電路可以體現(xiàn)為:第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)電路是配置為彼此相反地操作的電路的組合的積分電路。
[0059]第一放大器電路45配置為推挽電路，在該推挽電路中，高壓側(cè)晶體管(例如，npn雙極性晶體管)與低壓側(cè)晶體管(例如，pnp雙極性晶體管)串聯(lián)連接。即，在圖7中，高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)圖示在上側(cè)，并且低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)圖示在下側(cè)。此處，高壓側(cè)晶體管(例如，npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(例如，pnp雙極性晶體管)可以圖示為一對(duì)元件。
[0060]在以下描述中，高壓側(cè)晶體管和低壓側(cè)晶體管分別稱為npn雙極性晶體管和pnp雙極性晶體管。
[0061]npn雙極性晶體管的發(fā)射極和pnp雙極性晶體管的發(fā)射極彼此連接，并且連接至接線端子50a。
[0062 ] npn雙極性晶體管和pnp雙極性晶體管中的每一個(gè)雙極性晶體管的基極連接至第一電壓放大器43的輸出端子。
[0063]npn雙極性晶體管的集電極連接至電源端子50c，并且電源電壓施加到該集電極。pnp雙極性晶體管的集電極連接至GND端子50d，并且GND電壓施加到該集電極。
[0064]源電流指的是經(jīng)由發(fā)射極從npn雙極性晶體管的集電極流至接線端子50a(信號(hào)線52a)的電流α，并且吸收電流指的是從接線端子50a(信號(hào)線52a)進(jìn)入pnp雙極性晶體管的發(fā)射極，并且經(jīng)由集電極流至GND端子50d的電流β。
[0065]與第一放大器電路45相似，第二放大器電路46配置為推挽電路，在該推挽電路中，高壓側(cè)晶體管(例如，npn雙極性晶體管)與低壓側(cè)晶體管(例如，pnp雙極性晶體管)串聯(lián)連接。因此，將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。npn雙極性晶體管的發(fā)射極和pnp雙極性晶體管的發(fā)射極彼此連接，并且連接至接線端子50b。
[0066]在下文中，將描述用于第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)電路的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的特征。
[0067]圖8A和圖8B是圖示了高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的特征的曲線圖。圖8A圖示了本實(shí)施例的特征，而圖SB圖示了獨(dú)立于本實(shí)施例的特征。
[0068]在圖8A和圖8B中，當(dāng)在基極電壓下，電源電壓設(shè)置為5V，并且GND電壓設(shè)置為OV時(shí)，縱軸表示推挽電路的發(fā)射極(接線端子50a)的電壓(輸出電壓)，橫軸右側(cè)表示高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的集電極-發(fā)射極電流，并且橫軸左側(cè)表示低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的集電極-發(fā)射極電流。根據(jù)在圖7中所示的推挽電路的配置，低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流表示為負(fù)(_)值。
[0069]如圖8A所示，在本實(shí)施例中，推挽電路的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流-電壓特征設(shè)置為彼此不同。如圖8A所示，低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流比高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的電流高。即，推挽電路的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流-電壓特征是彼此不對(duì)稱的。即，特征是不相同的。
[0070]因?yàn)橄嗤康碾娏髁鹘?jīng)高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)，所以推挽電路輸出電壓(在圖8A中的1.0V)，在該電壓下，npn雙極性晶體管的電流(“A”)的絕對(duì)值等于pnp雙極性晶體管的電流(“-A”)的絕對(duì)值。即，輸出電壓設(shè)置為處于輸出電壓朝高電流值偏移的狀態(tài)。
[0071 ]當(dāng)基極電流降低時(shí)，電流-電壓特征以這樣一種方式偏移:高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)中的每個(gè)晶體管的電流降低。
[0072]當(dāng)?shù)谝浑妷悍糯笃?3輸出電源電壓，或者接近電源電壓的電壓時(shí)，在第一放大器電路45中，高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)關(guān)閉，而低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)打開。輸出電壓(接線端子50a的電壓)變?yōu)?.5V的最低電壓(在下文中，稱為最小電壓VLo)。
[0073]相反，當(dāng)?shù)谝浑妷悍糯笃?3輸出GND電壓，或者接近GND電壓的電壓時(shí)，在第一放大器電路45中，高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)打開，而低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)關(guān)閉。輸出電壓(接線端子50a的電壓)變?yōu)?.5V的最高電壓(在下文中，稱為最大電壓VHi)。
[0074]S卩，對(duì)高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)進(jìn)行配置，從而使高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)彼此相反地操作(以推挽關(guān)系操作)，并且高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)中的每個(gè)晶體管的電流-電壓特性根據(jù)從第一電壓放大器43輸出的電壓(基極電流)而變化。輸出電壓變?yōu)橐浑妷?，在該電壓下，高壓?cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的電流的絕對(duì)值等于低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流的絕對(duì)值。
[0075]第二放大器電路46與第一放大器電路45類似地操作。
[0076]圖SB圖示了高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的電流-電壓特征與低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流-電壓特征對(duì)稱的情況。在這種情況下，特征是相同的。
[0077]隨后將描述這種情況。
[0078]圖9是圖示了來自第一電壓放大器43和第二電壓放大器44的輸出電壓的曲線圖。
[0079]第一電壓放大器43和第二電壓放大器44是眾所周知的電壓放大器電路，并且輸出彼此矛盾的電壓信號(hào)。即，當(dāng)來自第一磁性傳感器41的輸出電壓增加時(shí)，從第一電壓放大器43輸出的電壓增加，相反，當(dāng)來自第二磁性傳感器42的輸出電壓增加時(shí)，從第二電壓放大器44輸出的電壓下降。
[0080]圖10是圖示了在從傳感器單元50的第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl、從傳感器單元50的第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2以及轉(zhuǎn)向扭矩T之間的關(guān)系的曲線圖。
[0081 ] 在圖10中，橫軸表不轉(zhuǎn)向扭矩T，并且縱軸表不第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2。橫軸的中點(diǎn)定義為:當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為零時(shí)，換言之，當(dāng)扭力桿140的扭曲量為零時(shí)，在順時(shí)針方向上的轉(zhuǎn)向扭矩T定義為正，并且，在反時(shí)針方向上的轉(zhuǎn)向扭矩T定義為負(fù)。
[0082]如圖10所示，具有上述配置的傳感器單元50輸出在最大電壓VHi與最小電壓VLo之間的第一電壓Vl和第二電壓V2，其中，第一電壓信號(hào)Tl表不第一電壓Vl，并且第二電壓信號(hào)T2表示第二電壓V2。
[0083 ]如由在圖1O中的實(shí)線所示的，第一電壓信號(hào)TI具有特征，從而使電壓在轉(zhuǎn)向扭矩T在順時(shí)針方向增加時(shí)(當(dāng)扭力桿140的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)量增加時(shí))增加。即，當(dāng)方向盤在順時(shí)針方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl增加。相反，如由在圖10中的虛線所示的，第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2具有與第一電壓信號(hào)Tl的輸出特征相矛盾的輸出特征(相反輸出特征或者負(fù)相關(guān))，并且具有特征，從而使電壓在轉(zhuǎn)向扭矩T在順時(shí)針方向上增加時(shí)下降。即，當(dāng)方向盤在順時(shí)針方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2下降。
[0084]對(duì)傳感器單元50進(jìn)行配置，從而使第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2在中點(diǎn)具有相同電壓(在下文中，可以稱為“中點(diǎn)電壓Vc”)。例如，中點(diǎn)電壓Vc是在最大電壓VHi與最小電壓VLo之間的中值電壓(Vc = (VHi+VLo)/2)。
[0085]第一電壓信號(hào)Tl的變化與轉(zhuǎn)向扭矩T的變化之比(絕對(duì)值)等于第二電壓信號(hào)T2的變化與轉(zhuǎn)向扭矩T的變化之比(絕對(duì)值)，并且，作為第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2的總和(求和)的總電壓總是變?yōu)轭A(yù)定電壓(2Vc)，其中，第一電壓Vl和第二電壓V2表示相同轉(zhuǎn)向扭矩T。
[0086]在下文中，將詳細(xì)描述E⑶10。
[0087]圖11是圖示了轉(zhuǎn)向設(shè)備100的E⑶10的原理配置的框圖。
[0088]ECU 10接收來自扭矩檢測(cè)裝置20的輸出信號(hào)；車輛速度信號(hào)V，該車輛速度信號(hào)V作為輸出信號(hào)由車輛速度傳感器(未圖示)檢測(cè)到的車輛速度轉(zhuǎn)換；以及旋轉(zhuǎn)速度信號(hào)Nms，該旋轉(zhuǎn)速度信號(hào)Nms作為輸出信號(hào)由電動(dòng)機(jī)160的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)換。
[0089]E⑶10具有:轉(zhuǎn)換單元210，該轉(zhuǎn)換單元210將扭矩檢測(cè)裝置20的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為扭矩信號(hào)Td;目標(biāo)電流計(jì)算單元220，該目標(biāo)電流計(jì)算單元220基于來自轉(zhuǎn)換單元210的扭矩信號(hào)Td來計(jì)算目標(biāo)輔助扭矩，并且計(jì)算電動(dòng)機(jī)160所需的目標(biāo)電流，以便提供目標(biāo)輔助扭矩；以及控制單元230，該控制單元230基于由目標(biāo)電流計(jì)算單元220計(jì)算的目標(biāo)電流，來執(zhí)行反饋控制。
[0090]E⑶10包括作為用于基于來自扭矩檢測(cè)裝置20的輸出信號(hào)，來診斷故障是否發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中的異常檢測(cè)單元的故障診斷單元240。隨后將詳細(xì)描述該故障診斷單元240。
[0091]當(dāng)確定故障沒有發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中時(shí)，基于分別作為從扭矩檢測(cè)裝置20輸出的第一信號(hào)和第二信號(hào)的示例的第一電壓信號(hào)Tl和第二電壓信號(hào)T2，轉(zhuǎn)換單元210將第一電壓信號(hào)Tl轉(zhuǎn)換為作為對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向扭矩T的數(shù)字信號(hào)的扭矩信號(hào)Td，并且向目標(biāo)電流計(jì)算單元220輸出所轉(zhuǎn)換的扭矩信號(hào)Td。
[0092]目標(biāo)電流計(jì)算單元220包括:基極電流計(jì)算單元(未圖示)，該基極電流計(jì)算單元計(jì)算作為用于設(shè)置目標(biāo)電流的基準(zhǔn)的基極電流;慣性補(bǔ)償電流計(jì)算單元(未圖示)，該慣性補(bǔ)償電流計(jì)算單元計(jì)算中和電動(dòng)機(jī)160的慣性矩所需的電流；以及減震器補(bǔ)償電流計(jì)算單元(未圖示)，該減震器補(bǔ)償電流計(jì)算單元計(jì)算用于限制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)的電流。目標(biāo)電流計(jì)算單元2 2 O包括:目標(biāo)電流確定單元(未圖示)，該目標(biāo)電流確定單元基于來自基極電流計(jì)算單元、慣性補(bǔ)償電流計(jì)算單元、減震器補(bǔ)償電流計(jì)算單元等的輸出，來確定目標(biāo)電流；以及相位補(bǔ)償單元(未圖示)，該相位補(bǔ)償單元補(bǔ)償扭矩信號(hào)Td的相位。目標(biāo)電流計(jì)算單元220基于從轉(zhuǎn)換單元210輸出的扭矩信號(hào)Td來計(jì)算目標(biāo)輔助扭矩，并且計(jì)算電動(dòng)機(jī)160所需的目標(biāo)電流，以便提供目標(biāo)輔助扭矩。
[0093]控制單元230具有:馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元(未圖示)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元控制電動(dòng)機(jī)160的操作；馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元(未圖示)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)160;以及馬達(dá)電流檢測(cè)單元(未圖示)，該馬達(dá)電流檢測(cè)單元檢測(cè)實(shí)際上流至電動(dòng)機(jī)160的實(shí)際電流Im(未圖示)。
[0094]馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元具有:反饋(F/B)控制單元(未圖示)，該反饋控制單元基于在最后由目標(biāo)電流計(jì)算單元220確定的目標(biāo)電流與提供至電動(dòng)機(jī)160并且由馬達(dá)電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的實(shí)際電流Im之間的偏差，來執(zhí)行反饋控制；以及PffM信號(hào)生成單元(未圖示)，該P(yáng)WM信號(hào)生成單元通過使用PWM來生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)160的脈沖寬度調(diào)制(PffM)信號(hào)。
[0095]馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元包括作為切換元件的六個(gè)獨(dú)立晶體管(FETs)(未圖示)，并且通過驅(qū)動(dòng)從六個(gè)晶體管中選擇的兩個(gè)晶體管的柵極來切換該兩個(gè)晶體管，從而控制電動(dòng)機(jī)160的驅(qū)動(dòng)。
[0096]馬達(dá)電流檢測(cè)單元基于在連接至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元的分流電阻器(未圖示)的兩端之間發(fā)生的電壓，來檢測(cè)流至電動(dòng)機(jī)160的實(shí)際電流Im的值，將所檢測(cè)到的實(shí)際電流Im轉(zhuǎn)換為馬達(dá)電流信號(hào)Ims(未圖示)，并且輸出該馬達(dá)電流信號(hào)Ims。
[0097]E⑶10的轉(zhuǎn)換單元210、目標(biāo)電流計(jì)算單元220、控制單元230和故障診斷單元240安裝在ECU基板11 (參照?qǐng)D2和圖3)上，電子組件安裝在該ECU基板11上。E⑶基板11包括:控制基板12(參照?qǐng)D2)，形成轉(zhuǎn)換單元210、故障診斷單元240、目標(biāo)電流計(jì)算單元220、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元、馬達(dá)電流檢測(cè)單元等的微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備安裝在該控制基板12上；以及電源基板13(參照?qǐng)D2)，形成馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元并控制電動(dòng)機(jī)160的驅(qū)動(dòng)的晶體管等安裝在該電源基板13上。插入孔12a(參照?qǐng)D2)形成在控制基板12中，并且作為至扭矩檢測(cè)裝置20的傳感器單元50的連接線的信號(hào)線52插入該插入孔12a中。馬達(dá)端子18附接至電源基板13，插入電動(dòng)機(jī)160中，并且電連接至電動(dòng)機(jī)160的繞組端子(未圖示)。
[0098]E⑶1包括:框架14 (參照?qǐng)D2)，該框架14用于將控制基板12附接至齒輪箱110的第一部件111;以及蓋15 (參照?qǐng)D1 )，該蓋15覆蓋控制基板12、電源基板13、框架14等。
[0099]由絕緣樹脂制成的框架14是嵌入成型的，具有由多條導(dǎo)線組成的布線圖案，并且電連接至控制基板12和電源基板13。接線連接器16附接至框架14，并且將ECU 10連接至電池和安裝在輸送設(shè)備(諸如，車輛)中的各種設(shè)備中的每個(gè)中的網(wǎng)絡(luò)(CAN)等(參照?qǐng)D1和圖2)0
[0100]在下文中，將描述故障診斷單元240。
[0101]圖12是圖示了扭矩檢測(cè)裝置20的故障檢測(cè)范圍的曲線圖。
[0102]當(dāng)固定型故障發(fā)生在傳感器單元50等的電路中時(shí)，第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl或者第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2固定為輸出上限值或者輸出下限值。發(fā)生在傳感器單元50中的信號(hào)異常故障的示例包括:第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl變?yōu)榇笥谡Ｖ档碾妷旱墓收?、第一電壓信?hào)Tl的第一電壓Vl變?yōu)樾∮谡Ｖ档碾妷旱墓收?、第二電壓信?hào)T2的第二電壓V2變?yōu)榇笥谡Ｖ档碾妷旱墓收?、以及第二電壓信?hào)T2的第二電壓V2變?yōu)樾∮谡Ｖ档碾妷旱墓收稀?br>[0103]當(dāng)扭矩檢測(cè)裝置20正常操作時(shí)，作為第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2的總和的總電壓Vt總是變?yōu)轭A(yù)定電壓(VHi+VLo)(參照在圖12中的實(shí)線)。
[0104]相反，當(dāng)固定型故障發(fā)生在傳感器單元50的電路中，并且因此第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl或者第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2固定為輸出上限值時(shí)，或者當(dāng)信號(hào)異常故障發(fā)生，并且因此第一電壓Vl或者第二電壓V2變?yōu)榇笥谡Ｖ档碾妷簳r(shí)，總電壓Vt增加到高于預(yù)定電壓的電壓。相反，當(dāng)固定型故障發(fā)生在傳感器單元50的電路中，并且因此第一電壓Vl或者第二電壓V2固定為輸出下限值時(shí)，或者當(dāng)信號(hào)異常故障發(fā)生，并且因此第一電壓Vl或者第二電壓V2變?yōu)樾∮谡Ｖ档碾妷簳r(shí)，總電壓Vt下降到低于預(yù)定電壓的電壓。
[0105]因此，當(dāng)作為第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2的總和的總電壓Vt具有不同于預(yù)定電壓(VHi+VLo)的值時(shí)，可以確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中?？紤]到由傳感器單元50的誤差、脈動(dòng)等導(dǎo)致的總電壓Vt的變化，并如圖12所示，故障檢測(cè)范圍被定義為在大于預(yù)定電壓(VHi+VLo)的上限基準(zhǔn)值VH上面的區(qū)域、以及在小于預(yù)定電壓(VHi+VLo)的下限基準(zhǔn)值VL下面的區(qū)域。當(dāng)總電壓Vt在故障檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，故障診斷單元240確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0106]通過這種方式，故障診斷單元240基于第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2，來確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。當(dāng)故障診斷單元240確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中時(shí)，故障診斷單元240向目標(biāo)電流計(jì)算單元220輸出指示故障發(fā)生的信號(hào)。當(dāng)目標(biāo)電流計(jì)算單元220獲取到指示故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中的信號(hào)時(shí)，目標(biāo)電流計(jì)算單元220將待提供給電動(dòng)機(jī)160的目標(biāo)電流設(shè)置為零。當(dāng)故障診斷單元240確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中時(shí)，故障診斷單元240可以打開車輛警告燈(WLP)，該車輛警告燈配置為通知用戶故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0107]在根據(jù)本實(shí)施例的轉(zhuǎn)向設(shè)備100中，因?yàn)閭鞲衅鲉卧?0具有在圖7中所示的配置，所以即使第一放大器電路45的上游部分與第二放大器電路46的上游部分短路，或者第一放大器電路45的下游部分與第二放大器電路46的下游部分短路，故障診斷單元240也可以基于第一電壓信號(hào)Tl和第二電壓信號(hào)T2，來確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0108]作為當(dāng)?shù)谝环糯笃麟娐?5的下游部分與第二放大器電路46的下游部分短路時(shí)的示例，假定信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路。
[0109]圖13A和圖13B是圖示了當(dāng)信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)的電流流動(dòng)的電路圖。圖13A圖示了在轉(zhuǎn)向扭矩T為正時(shí)的電流流動(dòng)，而圖13B圖示了在轉(zhuǎn)向扭矩T為負(fù)時(shí)的電流流動(dòng)。
[0110]如圖13A所示，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為正時(shí)，第一放大器電路45的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)操作，并且第二放大器電路46的低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)操作。
[0111]如圖13B所示，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為負(fù)時(shí)，第二放大器電路46的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)操作，并且第二放大器電路45的低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)操作。
[0112]在兩種情況下，電流流經(jīng)高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)。即，源電流流經(jīng)高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)，并且吸收電流流經(jīng)低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)。
[0113]這種狀態(tài)相當(dāng)于第一放大器電路45和第二放大器電路46中的任何一個(gè)放大器電路操作的狀態(tài)。
[0?14]如圖8A所示，當(dāng)高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流-電壓特征彼此不同時(shí)，如“A”和“-A”所示的具有相同絕對(duì)值的電流流經(jīng)該兩個(gè)晶體管。在圖8A所示的情況下，輸出電壓為1.0V。
[0115]圖14A是曲線圖，其圖示了在信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓VI，和從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2。圖14Β是圖示了在信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)，作為第一電壓Vl和第二電壓V2的總和的總電壓Vt的曲線圖。
[0116]當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為正時(shí)，電流流經(jīng)第一放大器電路45的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)、短路部分、和第二放大器電路46的低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)。因此，如圖14A所不，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl等于從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2，并且，在正常狀態(tài)下，電壓等于從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2(參考將轉(zhuǎn)向扭矩T施加到在圖10中的順時(shí)針方向上的情況)。
[0117]相反，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為負(fù)時(shí)，電流流經(jīng)第二放大器電路46的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)、短路部分、和第一放大器電路45的低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)。因此，如圖14A所示，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl等于從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2，并且，在正常狀態(tài)下，電壓等于從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl (參考將轉(zhuǎn)向扭矩T施加到在圖10中的反時(shí)針方向上的情況)。
[0118]因此，當(dāng)信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)，如圖14B所示，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2的總電壓Vt具有是第一電壓Vl或者第二電壓V2的兩倍的值。在這種情況下，因?yàn)榭傠妷篤t在故障檢測(cè)范圍內(nèi)，故障診斷單元240確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0119]在根據(jù)本實(shí)施例的轉(zhuǎn)向設(shè)備100中，即使短路發(fā)生在傳感器單元50中，或者在信號(hào)線52之間發(fā)生短路，故障診斷單元240可以基于第一電壓信號(hào)Tl和第二電壓信號(hào)T2來確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0120]在圖7所示的根據(jù)本實(shí)施例的傳感器單元50中，第一磁性傳感器41輸出對(duì)應(yīng)于在第一轉(zhuǎn)軸120與第二轉(zhuǎn)軸130之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的信號(hào)。第一電壓放大器43放大從第一磁性傳感器41輸出的信號(hào)。
[0121]并行地，第二磁性傳感器42輸出對(duì)應(yīng)于相對(duì)轉(zhuǎn)角的信號(hào)。第二電壓放大器44放大從第二磁性傳感器42輸出的信號(hào)。此時(shí)，從第二電壓放大器44輸出的信號(hào)(第二傳感器信號(hào))具有與從第一電壓放大器43輸出的信號(hào)(第一傳感器信號(hào))的特征相矛盾的特征。
[0122]從第一電壓放大器43輸出的信號(hào)(第一傳感器信號(hào))輸入到第一電壓放大器45并且由第一電壓放大器45放大，因此，生成第一電壓信號(hào)Tl。同樣，從第二電壓放大器44輸出的信號(hào)(第二傳感器信號(hào))輸入到第二電壓放大器46并且由第二電壓放大器46放大，因此，生成第二電壓信號(hào)T2。
[0123]故障診斷單元240基于輸入的第一電壓信號(hào)Tl或者輸入的第二電壓信號(hào)T2來檢測(cè)第一電壓信號(hào)Tl或者第二電壓信號(hào)T2的異常。即，在本實(shí)施例中，故障檢測(cè)目標(biāo)的故障是基于多個(gè)信號(hào)，諸如，第一傳感器信號(hào)和第二傳感器信號(hào)，來檢測(cè)的，第一傳感器信號(hào)和第二傳感器信號(hào)的特征彼此矛盾。
[0124]相反，如圖8B所示，當(dāng)高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)具有相同電流-電壓特征時(shí)，電流具有相同值時(shí)的輸出電壓變?yōu)橛伞癇”and“-B”所示的中值Vc(例如，2.5V)。這個(gè)值并不取決于第一電壓放大器43的輸出和/或第二電壓放大器44的輸出。即，不管轉(zhuǎn)向扭矩T的大小，第一電壓Vl和第二電壓V2都固定為中值Vc。
[0125]為此，類似于正常狀態(tài)，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)TI的第一電壓Vl和從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2的總電壓Vt變?yōu)槭堑谝浑妷篤l或者第二電壓V2的兩倍的值2Vc。即，不可能檢測(cè)到在信號(hào)線52a與信號(hào)線52b之間的短路故障。
[0126]在根據(jù)本實(shí)施例的傳感器單元50中，裝配在第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)放大器電路的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流-電壓特征是彼此不對(duì)稱的。即，特征是不相同的。
[0127]可以通過采用其中電阻器設(shè)置在信號(hào)線上的配置，來檢測(cè)短路故障，輸出信號(hào)通過該信號(hào)線從磁性傳感器40發(fā)送;然而，通過其輸出信號(hào)從磁性傳感器40發(fā)送的信號(hào)線的阻抗增加，從而信號(hào)線很有可能受到噪音的影響。相反，在根據(jù)本實(shí)施例的傳感器單元50中，因?yàn)殡娮杵鳑]有設(shè)置在通過其輸出信號(hào)從磁性傳感器40發(fā)送的信號(hào)線上，所以通過其輸出信號(hào)從磁性傳感器40發(fā)送的信號(hào)線的阻抗不增加，從而信號(hào)線不太可能受到噪音的影響。
[0128]可以通過采用其中電阻器設(shè)置在高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)與電源端子50c之間的配置、或者其中電阻器設(shè)置在低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)與GND端子50d之間的配置，來在第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)放大器電路檢測(cè)短路故障;然而，由于所設(shè)置的電阻器，來自第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)放大器電路的輸出信號(hào)的振幅降低。即，操作裕度變窄。相反，在根據(jù)本實(shí)施例的傳感器單元50中，電阻器沒有設(shè)置在高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)與電源端子50c之間、并且沒有設(shè)置在低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)與GND端子50d之間。為此，可以防止來自第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)放大器電路的輸出信號(hào)的振幅下降，S卩，可以防止操作裕度變窄。
[0129]另外，在本實(shí)施例中，不必將電阻器添加到傳感器單元50，從而可以減小成本。
[0130]圖15是圖示了高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的其他特征(變形例)的曲線圖。
[O131 ]高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流-電壓特征與在圖8A和圖SB所示的情況下的電流-電壓特征相反，并且，在基極電壓下，高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的電流高于低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流。
[0132]因?yàn)槠渌矫媾c在圖8A和圖SB所示的情況下的其他方面相同，所以，在下文中，將僅僅描述差異點(diǎn)。
[0133]同樣，在具有帶有上述配置的傳感器單元50的轉(zhuǎn)向設(shè)備100中，即使第一放大器電路45的上游部分與第二放大器電路46的上游部分短路，或者第一放大器電路45的下游部分與第二放大器電路46的下游部分短路，故障診斷單元240也可以基于第一電壓信號(hào)Tl和第二電壓信號(hào)T2，來確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。在這種情況下的短路故障的狀態(tài)相當(dāng)于在圖13A和圖13B中的每個(gè)圖所示的狀態(tài)。
[0134]圖16A是曲線圖，其圖示了在信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓VI，和從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2。圖16B是圖示了在信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)，作為第一電壓Vl和第二電壓V2的總和的總電壓Vt的曲線圖。
[0135]當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為正時(shí)，電流流經(jīng)第一放大器電路45的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)、短路部分、和第二放大器電路46的低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)。因此，如圖16A所不，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl等于從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2，并且，在正常狀態(tài)下，電壓等于從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl (參考將轉(zhuǎn)向扭矩T施加到在圖10中的順時(shí)針方向上的情況)。
[0136]相反，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T為負(fù)時(shí)，電流流經(jīng)第二放大器電路46的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)、短路部分、和第一放大器電路45的低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)。因此，如圖16A所示，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl等于從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2，并且，在正常狀態(tài)下，電壓等于從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2(參考將轉(zhuǎn)向扭矩T施加到在圖10中的反時(shí)針方向上的情況)。
[0137]因此，當(dāng)信號(hào)線52a與信號(hào)線52b短路時(shí)，如圖16B所示，從第一放大器電路45輸出的第一電壓信號(hào)Tl的第一電壓Vl和從第二放大器電路46輸出的第二電壓信號(hào)T2的第二電壓V2的總電壓Vt具有是第一電壓Vl或者第二電壓V2的兩倍的值。在這種情況下，因?yàn)榭傠妷篤t在故障檢測(cè)范圍內(nèi)，故障診斷單元240確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0138]在包括具有具備在圖15中所示的電流-電壓特征的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的傳感器單元50的轉(zhuǎn)向設(shè)備100中，即使短路發(fā)生在傳感器單元50中，或者在信號(hào)線52之間發(fā)生短路，故障診斷單元240也可以基于第一電壓信號(hào)Tl和第二電壓信號(hào)T2，來確定故障發(fā)生在扭矩檢測(cè)裝置20中。
[0139]在上面給出的描述中，第一放大器電路45和第二放大器電路46具有相同特征。然而，第一放大器電路45和第二放大器電路46可能具有不同特征。即，在第一放大器電路45中的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的特征的不對(duì)稱可能與在第二放大器電路46中的高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)和低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的特征的不對(duì)稱相同。即，當(dāng)在第一放大器電路45中，高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的電流高于低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流時(shí)，第二放大器電路46可以配置為在高壓側(cè)晶體管(npn雙極性晶體管)的電流與低壓側(cè)晶體管(pnp雙極性晶體管)的電流之間具有相同關(guān)系。
[0140]第一放大器電路45和第二放大器電路46中的每個(gè)放大器電路配置為npn雙極性晶體管和pnp雙極性晶體管的組合(對(duì))。場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以用于代替雙極性晶體管。在這種情況下，P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以用于代替npn雙極性晶體管，并且，η型場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以用于代替pnp雙極性晶體管。
[0141]在圖7中所示的傳感器單元50包括:作為用于輸出對(duì)應(yīng)于在第一轉(zhuǎn)軸120與第二轉(zhuǎn)軸130之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的信號(hào)的第一輸出單元的第一磁性傳感器41和第一電壓放大器43，以及作為用于輸出對(duì)應(yīng)于相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的信號(hào)并且具有與來自第一輸出單元的特征矛盾的特征的第二輸出單元的第二磁性傳感器42和第二電壓放大器44。第一磁性傳感器41和第二磁性傳感器42輸出具有相同值的電壓信號(hào)，并且第一電壓放大器43和第二電壓放大器44輸出彼此矛盾的電壓信號(hào)。然而，本發(fā)明并不限于在本實(shí)施例中的這種特性。例如，即使在第一軛31與第二軛32之間的磁通密度是相同的，第一磁性傳感器41和第二磁性傳感器42可以輸出彼此矛盾的電壓信號(hào)，并且第一電壓放大器43和第二電壓放大器44可以配置為相同電壓放大器電路。
[0142]在上面給出的描述中，從第一電壓放大器43輸出的信號(hào)的特征收縮(轉(zhuǎn)化)為從第二電壓放大器44輸出的信號(hào)的特征。這些信號(hào)可以具有取代矛盾特征的不同振幅，或者中性點(diǎn)電壓可能偏移。即，從第一電壓放大器43輸出的信號(hào)和從第二電壓放大器44輸出的信號(hào)可以具有不同特征，并且故障檢測(cè)目標(biāo)的異?？梢阅軌蚧谛盘?hào)之間的差異來檢測(cè)。
[0143]在圖7中所示的傳感器單元50可以配置為至少作為第一磁性傳感器41的孔洞元件、包括第一電壓放大器43和第一放大器電路45的孔洞1C、作為第二磁性傳感器42的孔洞元件、以及包括第二電壓放大器44和第二放大器電路46的孔洞IC的組合。
[0144]在上面給出的描述中，傳感器單元50用作扭矩傳感器;然而，因?yàn)閭鞲衅鲉卧?0不需要額外的部件，諸如，電阻器，所以傳感器單元50可以用于檢測(cè)在作為故障檢測(cè)目標(biāo)的設(shè)備、線束、連接器等的內(nèi)部中的信號(hào)線之間的短路等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傳感器故障檢測(cè)電路，其包括: 第一放大器電路，該第一放大器電路包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大從故障檢測(cè)目標(biāo)輸入的第一傳感器信號(hào)以輸出第一信號(hào)； 第二放大器電路，該第二放大器電路包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件，并且放大第二傳感器信號(hào)以輸出第二信號(hào)，所述第二傳感器信號(hào)從所述故障檢測(cè)目標(biāo)輸入并且與所述第一傳感器信號(hào)不同；以及 異常檢測(cè)單元，該異常檢測(cè)單元基于從所述第一放大器電路輸出的所述第一信號(hào)和從所述第二放大器電路輸出的所述第二信號(hào)，來檢測(cè)所述第一信號(hào)或者所述第二信號(hào)的異常， 其中，所述第一放大器電路的所述第一對(duì)元件的特征在于彼此不對(duì)稱，并且，在與所述第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，所述第二放大器電路的所述第二對(duì)元件的特征在于彼此不對(duì)稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器故障檢測(cè)電路， 其中，從所述故障檢測(cè)目標(biāo)獲得的所述第一傳感器信號(hào)和所述第二傳感器信號(hào)是彼此不同的，并且所述異常檢測(cè)單元基于所述第一傳感器信號(hào)和所述第二傳感器信號(hào)之間的差異來檢測(cè)所述故障檢測(cè)目標(biāo)的異常。3.一種相對(duì)旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，其包括: 第一輸出單元，該第一輸出單元輸出信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于在同軸設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角； 第一放大器電路，該第一放大器電路包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大來自所述第一輸出單元的所述輸出信號(hào)以輸出第一信號(hào)； 第二輸出單元，該第二輸出單元輸出信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)角，并且所述信號(hào)具有與從所述第一輸出單元輸出的信號(hào)的特征相矛盾的特征； 第二放大器電路，該第二放大器電路包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件，并且放大來自所述第二輸出單元的輸出信號(hào)以輸出第二信號(hào)；以及 異常檢測(cè)單元，該異常檢測(cè)單元基于從所述第一放大器電路輸出的第一信號(hào)和從所述第二放大器電路輸出的第二信號(hào)，來檢測(cè)所述第一信號(hào)或者所述第二信號(hào)的異常， 其中，所述第一放大器電路的所述第一對(duì)元件的特征在于彼此不對(duì)稱，并且，在與所述第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，所述第二放大器電路的所述第二對(duì)元件的特征在于彼此不對(duì)稱。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置， 其中，所述第一放大器電路和所述第二放大器電路中的每個(gè)放大器電路為推挽電路。5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置， 其中，當(dāng)通過將所述第一信號(hào)的值與所述第二信號(hào)的值相加而獲得的值為在預(yù)定范圍外的值時(shí)，所述異常檢測(cè)單元確定所述第一信號(hào)或者所述第二信號(hào)的所述異常發(fā)生。6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置， 其中，所述第一輸出單元和所述第二輸出單元中的每個(gè)輸出構(gòu)件具有:孔洞元件，所述孔洞元件配置為輸出對(duì)應(yīng)于在所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸之間的所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的電壓信號(hào)；以及電壓放大器電路，所述電壓放大器電路放大從所述孔洞元件輸出的所述電壓信號(hào)。7.—種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其包括: 第一輸出單元，該第一輸出單元輸出信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于在同軸設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角； 第一放大器電路，該第一放大器電路包括彼此相反地操作的第一對(duì)元件，并且放大來自所述第一輸出單元的所述輸出信號(hào)以輸出第一信號(hào)； 第二輸出單元，該第二輸出單元輸出信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)角，并且所述信號(hào)具有與從所述第一輸出單元輸出的信號(hào)的特征相矛盾的特征； 第二放大器電路，該第二放大器電路包括彼此相反地操作的第二對(duì)元件，并且放大來自所述第二輸出單元的輸出信號(hào)以輸出第二信號(hào)；以及 異常檢測(cè)單元，該異常檢測(cè)單元基于從所述第一放大器電路輸出的第一信號(hào)和從所述第二放大器電路輸出的第二信號(hào)，來檢測(cè)所述第一信號(hào)或者所述第二信號(hào)的異常， 其中，所述第一放大器電路的所述第一對(duì)元件的特征在于彼此不對(duì)稱，并且，在與所述第一對(duì)元件的特征之間不對(duì)稱的關(guān)系相同的關(guān)系下，所述第二放大器電路的所述第二對(duì)元件的特征在于彼此不對(duì)稱。
【文檔編號(hào)】G01B7/30GK105929295SQ201610059543
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日
【發(fā)明人】武藤寬之
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社昭和