位置検出装置
【課題】電源電圧が低下した場合の挙動仕様を共通にすることの可能な位置検出装置を提供する。
【解決手段】ホール素子の電圧信号を処理する信号処理回路から出力された電圧信号がバッファアンプ６５によって緩衝増幅され、出力端子４１を通じてＥＣＵに伝送される。電流検出回路６７は出力端子４１を流れる電流の向きを検出する。電源電圧検出回路６８はホールＩＣに供給される電源電圧の低下を検出する。電源電圧が低下したことを示す信号が電源電圧検出回路６８から出力されると、電圧切替回路６９は、出力端子４１からＥＣＵに出力される電圧信号を電流検出回路６７の検出した電流の向きに応じて高電圧側又は低電圧側にする。これにより、ＥＣＵの受け回路に設けられたプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗に対応する電圧信号がＥＣＵに出力される。
【解決手段】ホール素子の電圧信号を処理する信号処理回路から出力された電圧信号がバッファアンプ６５によって緩衝増幅され、出力端子４１を通じてＥＣＵに伝送される。電流検出回路６７は出力端子４１を流れる電流の向きを検出する。電源電圧検出回路６８はホールＩＣに供給される電源電圧の低下を検出する。電源電圧が低下したことを示す信号が電源電圧検出回路６８から出力されると、電圧切替回路６９は、出力端子４１からＥＣＵに出力される電圧信号を電流検出回路６７の検出した電流の向きに応じて高電圧側又は低電圧側にする。これにより、ＥＣＵの受け回路に設けられたプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗に対応する電圧信号がＥＣＵに出力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体の回転角度又はストローク量を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に用いられる電子制御スロットルの備えるスロットルバルブの回転角度、アクセルペダルモジュールの備えるアクセルペダルの回転角度、タンブルコントロールバルブの回転角度、又はクラッチアクチュエータのストローク量などを検出する位置検出装置が知られている。
例えば電子制御スロットルに用いられる位置検出装置は、スロットルバルブの開度を示す電圧信号を電子制御装置（ＥＣＵ）に出力する。その電圧信号に応じてＥＣＵは、スロットルバルブが内燃機関の運転状態に適切な開度になるよう、スロットルバルブを駆動するモータに駆動信号を出力する。これにより、モータが目標とする開度にスロットルバルブを駆動することで、内燃機関に供給する吸気量が調節される。
【０００３】
この電子制御スロットルでは、位置検出装置の故障時にスロットルバルブを安全に制御するフェイルセーフ設計が求められる。
特許文献１に記載の位置検出装置は、スロットルバルブの回転角度を２個のホールＩＣによって検出している。２個のホールＩＣは、スロットルバルブの開度が大きくなるに従い出力電圧が高くなる同一の出力特性を有している。いずれか一方のホールＩＣに故障が生じた場合、他方のホールＩＣによりスロットルバルブの開度を制御することが可能である。
特許文献２に記載の位置検出装置は、スロットルバルブの回転角度を出力特性の異なる２個のポテンショメータにより検出している。一方のポテンショメータの出力電圧は、スロットルバルブの開度が大きくなるに従い高くなる。他方のポテンショメータの出力電圧は、スロットルバルブの開度が大きくなるに従い低くなる。また、特許文献２では、一方のポテンショメータの回路にプルダウン抵抗を接続し、他方のポテンショメータの回路にプルアップ抵抗を接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４９１５８７号公報
【特許文献２】特許第３５８８１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、位置検出装置に供給される電源電圧が低下した場合、ホールＩＣからＥＣＵに出力する電圧信号を高圧側にすることが考えられる。その電圧信号に応じてＥＣＵは、スロットルバルブが目標とする開度となるようにスロットルバルブを閉弁方向に動かす駆動信号をモータに出力する。これにより、車両を安全側に制御することが可能になる。
特許文献２では、位置検出装置に供給される電源電圧が低下した場合、一方のポテンショメータからＥＣＵに出力する電圧信号を低圧側とし、他方のポテンショメータからＥＣＵに出力する電圧信号を高圧側とすることが考えられる。このように、２個のポテンショメータがそれぞれ異なる電源電圧が低下した場合の挙動仕様を備えることで、ＥＣＵからスロットルバルブを閉弁方向に動かす駆動信号がモータに出力される。
しかしながら、電源電圧が低下した場合の挙動仕様の異なる２個のポテンショメータ又は２個のホールＩＣ等を電子制御スロットルに用いると、部品点数の増加により、製造上のコストが増加することが懸念される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電源電圧が低下した場合の挙動仕様を共通にすることの可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明によると、位置検出装置は、被検出体の変位に応じた電圧信号を被検出体の変位を制御する電子制御装置に配線部を通じて出力する。位置検出装置は、変位検出部、バッファ手段、電源電圧検出部および電圧切替部を備える。
被検出体の変位に応じた電圧信号を出力する変位検出部の電圧信号をバッファ手段が緩衝増幅する。配線部の断線時に電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することの可能な電圧信号が入力されるようにプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗が配線部に電気的に接続されている。電流検出部は、プルアップ抵抗又はプルダウン抵抗とバッファ手段との間の配線部を流れる電流の向きを検出する。電源電圧検出部は、変位検出部に供給される電源電圧の低下を検出する。電圧切替部は、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されたとき、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を電流検出部の検出した電流の向きに応じて高電圧側又は低電圧側にする。
電流検出部の検出した電流の向きにより、配線部にプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗のどちらが接続されているかが検出される。電圧切替部は、電源電圧が低下したとき、配線部に接続されたプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗に対応した電圧信号を電子制御装置に出力する。これにより、電子制御装置は被検出体の変位を安全側に制御することが可能になる。したがって、変位検出部から出力される信号の出力特性に応じてプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗のどちらの抵抗が配線部に接続されている場合においても、変位検出部の電源電圧が低下した場合の位置検出装置の挙動仕様を共通にすることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側に流れ込んでいる場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を高電圧側にする。また、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側から吐き出されている場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を低電圧側にする。
配線部にプルアップ抵抗が接続されている場合、プルアップ抵抗からバッファ手段側へ電流が流れ込む。この場合、プルアップ抵抗の作用と同様に、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を高電圧側にすることで、電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することができる。一方、配線部にプルダウン抵抗が接続されている場合、バッファ手段からプルダウン抵抗へ電流が吐き出される。この場合、プルダウン抵抗の作用と同様に、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を低電圧側にすることで、電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によると、電源電圧の低下を電子制御装置が許容可能とする電圧よりも電源電圧が低下したとき、電源電圧検出部は、電源電圧が低下したことを示す信号を電圧切替部に出力する。
これにより、電源電圧の低下を電子制御装置が許容可能な範囲を超えて電源電圧が低下したとき、位置検出装置は電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することを可能にする電圧信号を出力することができる。
なお、電源電圧の低下を電子制御装置が許容可能な電圧は、被検出体の機能及び電子制御装置の設定などに基づき設定される。
【０００９】
請求項４に係る発明によると、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側に流れ込んでいる場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部と電源配線とを導通する第１スイッチング素子を有する。また、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側から吐き出されている場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部とグランドの配線とを導通する第２スイッチング素子を有する。
これにより、変位検出部の電源電圧が低下した場合の位置検出装置の挙動仕様を簡素な構成で共通のものとすることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明によると、変位検出部は、被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が高くなる第１変位検出部と、被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が低くなる第２変位検出部とを有する。
これにより、第１変位検出部の出力特性と第２変位検出部の出力特性とに応じ、第１変位検出部に接続される配線部及び第２変位検出部に接続される配線部のいずれか一方にプルアップ抵抗が接続され、他方にプルダウン抵抗が接続される。この場合、位置検出装置は、出力特性の異なる複数の変位検出部を有するとき、変位検出部に供給される電源電圧が低下した場合の挙動仕様を共通にすることができる。なお、位置検出装置は、変位検出部を２個以上有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による位置検出装置を用いた電子制御スロットルの断面図である。
【図２】図１のＩＩ方向の矢視図であり、ギヤカバーを取り外した状態の図である。
【図３】（Ａ）は本発明の一実施形態による位置検出装置とＥＣＵとが接続された回路図である。（Ｂ）は本発明の一実施形態による位置検出装置とＥＣＵとの配線が断線した状態を示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態による位置検出装置の出力特性を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による位置検出装置の電源電圧が低下したときの動作を説明したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による位置検出装置の回路図である。
【図７】図６のＶＩＩ部分を拡大した回路図である。
【図８】本発明の一実施形態による位置検出装置の電源電圧が低下したときの処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の一実施形態による位置検出装置を図１〜図８に示す。本実施形態の位置検出装置は、車両に搭載される電子制御スロットル１に用いられる回転角センサである。
電子制御スロットル１は、図示しない内燃機関の吸気管に取り付けられ、気筒内に吸い込まれる空気量を制御する。電子制御スロットル１は、図１及び図２に示すように、スロットルボディ２、スロットルシャフト３、スロットルバルブ４、電動モータ５、回転角センサ６などを備える。
スロットルボディ２は、吸気管の通路に連通する略円筒状の空気通路を有している。スロットルボディ２の外壁には、ギヤカバー１１がねじ等により取り付けられている。スロットルボディ２とギヤカバー１１との間の空間に歯車減速装置２０、スプリング装置２６、回転角センサ６が収容されている。
【００１３】
スロットルシャフト３は、円柱状に形成され、スロットルボディ２に設けられたドライベアリング１２及び転がりベアリング１３により、スロットルボディ２に対し回転可能に支持されている。
スロットルバルブ４は、略円板状に形成され、スロットルボディ２に形成された空気通路の開度を調整するバタフライ形の回転弁である。スロットルバルブ４は、ねじ又はカシメなどの結合手段１４によってスロットルシャフト３に固定されている。これにより、スロットルバルブ４は、スロットルシャフト３と一体に回転し、空気通路の開度を可変することで、内燃機関の気筒内に吸い込まれる空気量を調整する。
本実施形態のスロットルバルブ４が特許請求の範囲に記載の「被検出体」に相当する。
【００１４】
電動モータ５は、通電方向が切り替わることで回転方向が切り替わると共に、電流量に応じた回転トルクを発生する直流モータである。電動モータ５は、スロットルボディ２内の収容空間に収容され、ねじ等の締結手段１５によりスロットルボディ２に固定されている。電動モータ５は、電子制御装置（ＥＣＵ）からの指令により駆動制御される。
【００１５】
歯車減速装置２０は、電動モータ５の発生する回転トルクを減速し、スロットルバルブ４に伝達する。歯車減速装置２０は、ピニオンギヤ２１、中間ギヤ２２及びギヤロータ２３などから構成される。
ピニオンギヤ２１は、電動モータ５の出力軸２４に固定され、電動モータ５と一体に回転する。
中間ギヤ２２は、大径ギヤ２２１と小径ギヤ２２２を同軸に備える２重歯車である。中間ギヤ２２は、スロットルボディ２とギヤカバー１１により支持される支持軸２５によって回転可能に支持されている。大径ギヤ２２１はピニオンギヤ２１と噛合し、小径ギヤ２２２はギヤロータ２３と噛合している。
ギヤロータ２３は、スロットルシャフト３の端部に固定され、スロットルシャフト３と一体に回転する。ギヤロータ２３の噛合歯はスロットルバルブ４の回動に伴う範囲のみに設けられている。
【００１６】
スプリング装置２６は、電動モータ５への通電が遮断された際、スロットルバルブ４の開度を全閉位置と全開位置との中間位置に保持し、車両の退避走行を可能とするものである。スプリング装置２６は、スロットルバルブ４を閉弁方向へ付勢力を印加するリターンスプリング２７と、スロットルバルブ４を開弁方向へ付勢力を印加するデフォルトスプリング２８と、結合部２９とを備える。リターンスプリング２７とデフォルトスプリング２８とは、結合部２９を挟んで逆方向に巻かれ、一体に形成されている。
【００１７】
回転角センサ６は、スロットルバルブ４の回転角度を検出し、スロットルバルブ４の開度に応じた電圧信号をＥＣＵに出力する。回転角センサ６は、スロットルバルブ４と一体に回転する筒状の磁路形成部３１と、この磁路形成部３１の内側に非接触で設けられる磁気検出部３２とを備えている。
磁路形成部３１は、磁性材料から略円弧状に形成され、対向配置される一対のヨーク３３と、この一対のヨーク３３の両端部の間に設けられ、一方のヨーク３３にＮ極の磁束を与え、他方のヨーク３３にＳ極の磁束を与える一対の磁石３４とから構成されている。一対のヨーク３３と一対の磁石３４とが組み合わされて略筒状に配置され、ギヤロータ２３の内部にインサート成形されている。
【００１８】
磁気検出部３２は、ギヤカバー１１に固定されている。磁気検出部３２は、ステータコア３５及び２個のホールＩＣ７から構成されている。
ステータコア３５は、略円柱状の磁性体からなり、直径方向に磁気検出ギャップを有する。この磁気検出ギャップに２個のホールＩＣ７が設けられている。ホールＩＣ７は、ホール素子と信号増幅回路とを一体化したＩＣ（集積回路）であり、ホールＩＣ７を通過する磁束密度に応じた電圧信号をＥＣＵに出力する。
ＥＣＵは、ホールＩＣ７から出力される電圧信号により検出されたスロットル開度が、内燃機関の運転状態に応じて設定された目標開度となるように電動モータ５をフィードバック制御する。
【００１９】
回転角センサ６と、ＥＣＵとを接続する回路を図３（Ａ）に示す。
回転角センサ６の有する２個のホールＩＣ７には、ＥＣＵ８から電源用端子４０を通じて例えば５Ｖの電源電圧が供給されている。２個のホールＩＣ７は、接地用端子４３がＥＣＵ８に接続されている。
回転角センサ６の有する一方のホールＩＣ７から第１出力端子４１を通じてＥＣＵ８に電圧信号が出力される。回転角センサ６の有する他方のホールＩＣ７から第２出力端子４２を通じてＥＣＵ８に電圧信号が出力される。
図３及び図４において、一方のホールＩＣ７から出力される電圧信号を「出力１」と示し、他方のホールＩＣ７から出力される電圧信号を「出力２」と示している。
図４に示すように、一方のホールＩＣ７は、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が高くなる出力特性を有している。他方のホールＩＣ７は、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が低くなる出力特性を有している。つまり、回転角センサ６の有する２個のホールＩＣ７からＥＣＵ８に出力される電圧信号は、いわゆるクロス特性を有する。
【００２０】
ホールＩＣ７の出力特性に応じ、ＥＣＵ８の受け回路５０には、図３（Ａ）に示すように、プルアップ抵抗５１、プルダウン抵抗５２及びフィルタ回路が設けられている。
プルアップ抵抗５１は、一端が電源用端子４０とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続され、他端が第１出力端子４１とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続されている。プルダウン抵抗５２は、一端が接地用端子４３とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続され、他端が第２出力端子４２とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続されている。
第１出力端子４１とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線には、抵抗５３と２個のコンデンサ５４、５５によって構成されたフィルタ回路が設けられている。第２出力端子４２とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線には、抵抗５６と２個のコンデンサ５７、５８によって構成されたフィルタ回路が設けられている。フィルタ回路は、回転角センサ６及びＥＣＵ内部回路９のノイズの耐性を向上する。
【００２１】
次に、第１出力端子４１と第２出力端子４２とが断線した状態を図３（Ｂ）に示す。この場合、第１出力端子４１からＥＣＵ内部回路９に延びる配線とプルアップ抵抗５１との接続点は５Ｖになる。このため、ＥＣＵ内部回路９に入力される電圧信号が高電圧側になる。
一方、第２出力端子４２からＥＣＵ内部回路９に延びる配線とプルダウン抵抗５２との接続点はＧＮＤと同電位になる。このため、ＥＣＵ内部回路９に入力される電圧信号が低電圧側になる。
【００２２】
図５（Ａ）に示すように、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が高くなる右肩上がりの出力特性の場合、第１出力端子４１側からＥＣＵ内部回路９へ高圧側の電圧が入力されると、出力電圧は、正常時の電圧Ａから異常時の電圧Ｂとなる。すると、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度より開いているものと判断する。このため、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度となるようスロットルバルブ４を閉弁方向に動かす駆動信号を電動モータ５に出力する。
一方、図５（Ｂ）に示すように、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が低くなる右肩下がりの出力特性の場合、第２出力端子４２側からＥＣＵ内部回路９へ低圧側の電圧が入力されると、出力電圧は、正常時の電圧Ｃから異常時の電圧Ｄとなる。すると、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度より開いているものと判断する。このため、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度となるようスロットルバルブ４を閉弁方向に動かす駆動信号を電動モータ５に出力する。これにより、ＥＣＵ８は、車両を安全側に制御することが可能になる。
【００２３】
次に、回転角センサ６の回路を図６を参照して説明する。
回転角センサ６は、２個のホールＩＣ７を有している。
ホール素子６０を通過する磁束密度に応じてホール素子６０から出力された電圧は、Ａ／Ｄコンバータ６１によりデジタル変換され、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）６２に入力される。ＤＳＰ６２では、ＥＥＰＲＯＭ６３に予め記憶された設定値に基づき、オフセット調整、ゲイン調整及びクランプ調整が行われる。
オフセット調整により、スロットルバルブ４の開度に対する出力電圧のオフセットが設定される。ゲイン調整により、スロットルバルブ４の開度に対する出力電圧の傾きが設定される。クランプ調整にて最大出力電圧及び最小出力電圧が設定される。
この信号処理により、２個のホールＩＣ７は、それぞれ異なる出力特性を有することが可能になる。
【００２４】
ＤＳＰ６２で調整された値はＤ／Ａコンバータ６４によりアナログ変換され、バッファアンプ６５に入力される。バッファアンプ６５には、バッファ回路が設けられ、バッファアンプ６５に入力された信号を緩衝増幅することで、ＥＣＵ８の回路との相互影響を除いている。また、バッファアンプ６５と出力端子４１、４２との間には、保護抵抗６６が設けられている。
なお、ホール素子６０と、Ａ／Ｄコンバータ６１、ＤＳＰ６２、ＥＥＰＲＯＭ６３及びＤ／Ａコンバータ６４などによって形成される信号処理回路とが、特許請求の範囲に記載の「変位検出部」に相当する。バッファアンプ６５が特許請求の範囲に記載の「バッファ手段」に相当する。バッファアンプ６５とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線が、特許請求の範囲に記載の「配線部」に相当する。
【００２５】
バッファアンプ６５と第１出力端子４１との間に設けられる回路を図７に示す。図７では、一方のホールＩＣ７に設けられる回路を示している。他方のホールＩＣ７に設けられる回路もこれと同じ仕様である。
バッファアンプ６５と出力端子４１との間には、電流検出回路６７、電源電圧検出回路６８および電圧切替回路６９などが形成される。電流検出回路６７が特許請求の範囲に記載の「電流検出部」に相当し、電源電圧検出回路６８が特許請求の範囲に記載の「電源電圧検出部」に相当し、電圧切替回路６９が特許請求の範囲に記載の「電圧切替部」に相当する。
【００２６】
電流検出回路６７は、保護抵抗６６、第１コンパレータ７１及び第２コンパレータ７２などから形成されている。第１コンパレータ７１と第２コンパレータ７２は、保護抵抗６６の両端の電位差を検出する。第１コンパレータ７１は、保護抵抗６６よりバッファアンプ６５側の接続点の電位Ｖ１が保護抵抗６６より出力端子４１側の接続点の電位Ｖ２より大きいとき、信号「１」を出力する。第２コンパレータ７２は、保護抵抗６６よりバッファアンプ６５側の接続点の電位Ｖ１が保護抵抗６６より出力端子４１側の接続点の電位Ｖ２より小さいとき、信号「１」を出力する。
一方のホールＩＣ７において、出力端子４１に接続されるＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１が設けられている場合、プルアップ抵抗５１とバッファアンプ６５とを接続する配線を流れる電流の向きは、バッファアンプ６５側に引き込まれる。この場合、第１コンパレータ７１が信号「１」を出力し、第２コンパレータ７２が信号「０」を出力する。
これに対し、他方のホールＩＣ７において、出力端子４２に接続されるＥＣＵ８の受け回路５０にプルダウン抵抗５２が設けられている場合、プルアップ抵抗５１とバッファアンプ６５とを接続する配線を流れる電流の向きは、バッファアンプ６５側から吐き出される。この場合、第１コンパレータ７１が信号「０」を出力し、第２コンパレータ７２が信号「１」を出力する。
【００２７】
電源電圧検出回路６８は、第３コンパレータ７３から形成され、電源電圧が所定の電圧より低下したか否かを検出する。ここで、所定の電圧は任意に設定可能である。一般に、電源電圧が低下すると、ホールＩＣ７から出力される電圧信号が低下する。電子制御スロットル１において、この電圧信号の低下をＥＣＵ８が許容可能な範囲として、本実施形態では、第３コンパレータ７３に設定される所定の電圧を例えば３．５Ｖにしている。
第３コンパレータ７３は、ホール素子６０に供給される電源電圧が３．５Ｖより高いと、信号「０」を出力する。一方、第３コンパレータ７３は、ホール素子６０に供給される電源電圧が３．５Ｖより低下すると、信号「１」を出力する。
【００２８】
電圧切替回路６９は、ＮＡＮＤ回路７４、ＡＮＤ回路７５、第１スイッチング素子としてのＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ（ｐ−ＭＯＳ）７６及び第２スイッチング素子としてのＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ（ｎ−ＭＯＳ）７７などから形成されている。
ＮＡＮＤ回路７４には、第１コンパレータ７１の出力信号と第３コンパレータ７３の出力信号とが入力される。ＮＡＮＤ回路７４は、第１コンパレータ７１から信号「１」が入力され、かつ、第３コンパレータ７３から信号「１」が入力されるとき、信号「０」を出力する。ＮＡＮＤ回路７４の信号は、ｐ−ＭＯＳ７６に入力される。ｐ−ＭＯＳ７６は、ソースが電源配線に接続され、ドレインがバッファアンプ６５と出力端子４１とを接続する配線に接続されている。ＮＡＮＤ回路７４からｐ−ＭＯＳ７６のゲートに信号「０」が入力されると、ｐ−ＭＯＳ７６は、出力端子４１と電源配線とを導通する。これにより、出力端子４１の出力が高電圧側になる。
【００２９】
ＡＮＤ回路７５には、第２コンパレータ７２の出力信号と第３コンパレータ７３の出力信号とが入力される。ＡＮＤ回路７５は、第２コンパレータ７２の出力信号が「１」、かつ、第３コンパレータ７３の出力信号が「１」のとき信号「１」を出力する。ＡＮＤ回路７５の信号は、ｎ−ＭＯＳ７７に入力される。ｎ−ＭＯＳ７７は、ドレインがバッファアンプ６５と出力端子４１とを接続する配線に接続され、ソースがＧＮＤの配線に接続されている。ＮＡＮＤ回路７４からｎ−ＭＯＳ７７のゲートに信号「１」が入力されると、ｎ−ＭＯＳ７７は出力端子４１とＧＮＤとを導通する。これにより、出力端子４１の出力が低電圧側になる。
【００３０】
バッファアンプ６５と出力端子との間に設けられる回路の処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、出力端子４１、４２に電流が流れ込んでいるか否かを検出する（Ｓ１）。出力端子４１、４２に電流が流れ込んでいるとき、出力端子４１、４２にプルアップ抵抗５１が接続されている。この場合、処理をステップ２に移行する。
ステップ２では、５Ｖの電源電圧が３．５Ｖ以下か否かを検出する（Ｓ２）。電源電圧が３．５Ｖ以下になると、処理をステップ３に移行し、回転角センサ６からＥＣＵ８へ出力する電圧を高電圧側にする（Ｓ３）。
一方、ステップ１において、出力端子４１、４２から電流が吐き出されているとき、出力端子４１、４２にプルダウン抵抗５２が接続されている。この場合、処理をステップ４に移行する。
ステップ４では、５Ｖの電源電圧が３．５Ｖ以下か否かを検出する（Ｓ４）。電源電圧が３．５Ｖ以下になると、処理をステップ５に移行し、回転角センサ６からＥＣＵ８へ出力する電圧を低電圧側にする（Ｓ５）。
【００３１】
本実施形態では、出力端子４１、４２に電流が流れ込んでいるか、吐き出されているかを検出することで、その出力端子４１、４２の接続されるＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１又はプルダウン抵抗５２のどちらが接続されているかを判別する。これにより、回転角センサ６に供給される電源電圧が低下したとき、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１が接続されている場合、出力端子４１、４２から出力される電圧信号を高電圧側にする。一方、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルダウン抵抗５２が接続されている場合、出力端子４１、４２から出力される電圧信号を低電圧側にする。この電圧信号により、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４の開度を閉弁方向に制御することが可能になる。したがって、複数のホールＩＣ７を有する回転角センサ６において、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１又はプルダウン抵抗５２が接続されている場合、電源電圧が低下した場合における回転角センサ６の挙動仕様を共通のものとすることができる。
【００３２】
本実施形態では、電源電圧が低下したとき、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１が設けられている場合、電圧切替回路６９は、出力端子４１と電源配線とを導通する。一方、ＥＣＵ受け回路５０にプルダウン抵抗５２が設けられている場合、電圧切替回路６９が出力端子とグランドの配線とを導通する。これにより、電源電圧が低下した場合における回転角センサ６の挙動仕様を簡素な構成で共通のものとすることができる。
【００３３】
（他の実施形態）
上述した一実施形態では、車両に搭載される電子制御スロットル１に用いられる回転角センサ６に位置検出装置を適用したものについて説明した。これに対し、本発明の位置検出装置は、アクセルペダルモジュールの備えるアクセルペダルの回転角度、タンブルコントロールバルブの回転角度、又はクラッチアクチュエータのストローク量を検出するものに適用することが可能である。
上述した一実施形態では、被検出体の変位を磁気により検出する磁気検出センサとして位置検出装置を説明した。これに対し、本発明の位置検出装置は、インダクティブ式センサ、コンデンサ容量式センサ、光センサなど、被検出体の変位を種々の方式で検出するものとすることが可能である。
本発明は、上記実施形態に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、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３４】
４ ・・・スロットルバルブ（被検出体）
６ ・・・回転角センサ（位置検出装置）
８ ・・・電子制御装置（ＥＣＵ）
４１・・・第１出力端子（配線部）
４２・・・第２出力端子（配線部）
５１・・・プルアップ抵抗
５２・・・プルダウン抵抗
６０・・・ホール素子（変位検出部）
６１・・・Ａ／Ｄコンバータ（変位検出部）
６２・・・デジタルシグナルプロセッサ（変位検出部）
６３・・・ＥＥＰＲＯＭ（変位検出部）
６４・・・Ｄ／Ａコンバータ（変位検出部）
６５・・・バッファアンプ（バッファ手段）
６６・・・保護抵抗（電流検出部）
６７・・・電流検出回路（電流検出部）
６８・・・電源電圧検出回路（電源電圧検出部）
６９・・・電圧切替回路（電圧切替部）
７１・・・第１コンパレータ（電流検出部）
７２・・・第２コンパレータ（電流検出部）
７３・・・第３コンパレータ（電源電圧検出部）
７４・・・ＮＡＮＤ回路（電圧切替部）
７６・・・Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（第１スイッチング素子）
７５・・・ＡＮＤ回路（電圧切替部）
７７・・・Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ（第２スイッチング素子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体の回転角度又はストローク量を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に用いられる電子制御スロットルの備えるスロットルバルブの回転角度、アクセルペダルモジュールの備えるアクセルペダルの回転角度、タンブルコントロールバルブの回転角度、又はクラッチアクチュエータのストローク量などを検出する位置検出装置が知られている。
例えば電子制御スロットルに用いられる位置検出装置は、スロットルバルブの開度を示す電圧信号を電子制御装置（ＥＣＵ）に出力する。その電圧信号に応じてＥＣＵは、スロットルバルブが内燃機関の運転状態に適切な開度になるよう、スロットルバルブを駆動するモータに駆動信号を出力する。これにより、モータが目標とする開度にスロットルバルブを駆動することで、内燃機関に供給する吸気量が調節される。
【０００３】
この電子制御スロットルでは、位置検出装置の故障時にスロットルバルブを安全に制御するフェイルセーフ設計が求められる。
特許文献１に記載の位置検出装置は、スロットルバルブの回転角度を２個のホールＩＣによって検出している。２個のホールＩＣは、スロットルバルブの開度が大きくなるに従い出力電圧が高くなる同一の出力特性を有している。いずれか一方のホールＩＣに故障が生じた場合、他方のホールＩＣによりスロットルバルブの開度を制御することが可能である。
特許文献２に記載の位置検出装置は、スロットルバルブの回転角度を出力特性の異なる２個のポテンショメータにより検出している。一方のポテンショメータの出力電圧は、スロットルバルブの開度が大きくなるに従い高くなる。他方のポテンショメータの出力電圧は、スロットルバルブの開度が大きくなるに従い低くなる。また、特許文献２では、一方のポテンショメータの回路にプルダウン抵抗を接続し、他方のポテンショメータの回路にプルアップ抵抗を接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４９１５８７号公報
【特許文献２】特許第３５８８１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、位置検出装置に供給される電源電圧が低下した場合、ホールＩＣからＥＣＵに出力する電圧信号を高圧側にすることが考えられる。その電圧信号に応じてＥＣＵは、スロットルバルブが目標とする開度となるようにスロットルバルブを閉弁方向に動かす駆動信号をモータに出力する。これにより、車両を安全側に制御することが可能になる。
特許文献２では、位置検出装置に供給される電源電圧が低下した場合、一方のポテンショメータからＥＣＵに出力する電圧信号を低圧側とし、他方のポテンショメータからＥＣＵに出力する電圧信号を高圧側とすることが考えられる。このように、２個のポテンショメータがそれぞれ異なる電源電圧が低下した場合の挙動仕様を備えることで、ＥＣＵからスロットルバルブを閉弁方向に動かす駆動信号がモータに出力される。
しかしながら、電源電圧が低下した場合の挙動仕様の異なる２個のポテンショメータ又は２個のホールＩＣ等を電子制御スロットルに用いると、部品点数の増加により、製造上のコストが増加することが懸念される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電源電圧が低下した場合の挙動仕様を共通にすることの可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明によると、位置検出装置は、被検出体の変位に応じた電圧信号を被検出体の変位を制御する電子制御装置に配線部を通じて出力する。位置検出装置は、変位検出部、バッファ手段、電源電圧検出部および電圧切替部を備える。
被検出体の変位に応じた電圧信号を出力する変位検出部の電圧信号をバッファ手段が緩衝増幅する。配線部の断線時に電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することの可能な電圧信号が入力されるようにプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗が配線部に電気的に接続されている。電流検出部は、プルアップ抵抗又はプルダウン抵抗とバッファ手段との間の配線部を流れる電流の向きを検出する。電源電圧検出部は、変位検出部に供給される電源電圧の低下を検出する。電圧切替部は、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されたとき、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を電流検出部の検出した電流の向きに応じて高電圧側又は低電圧側にする。
電流検出部の検出した電流の向きにより、配線部にプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗のどちらが接続されているかが検出される。電圧切替部は、電源電圧が低下したとき、配線部に接続されたプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗に対応した電圧信号を電子制御装置に出力する。これにより、電子制御装置は被検出体の変位を安全側に制御することが可能になる。したがって、変位検出部から出力される信号の出力特性に応じてプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗のどちらの抵抗が配線部に接続されている場合においても、変位検出部の電源電圧が低下した場合の位置検出装置の挙動仕様を共通にすることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側に流れ込んでいる場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を高電圧側にする。また、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側から吐き出されている場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を低電圧側にする。
配線部にプルアップ抵抗が接続されている場合、プルアップ抵抗からバッファ手段側へ電流が流れ込む。この場合、プルアップ抵抗の作用と同様に、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を高電圧側にすることで、電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することができる。一方、配線部にプルダウン抵抗が接続されている場合、バッファ手段からプルダウン抵抗へ電流が吐き出される。この場合、プルダウン抵抗の作用と同様に、配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を低電圧側にすることで、電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によると、電源電圧の低下を電子制御装置が許容可能とする電圧よりも電源電圧が低下したとき、電源電圧検出部は、電源電圧が低下したことを示す信号を電圧切替部に出力する。
これにより、電源電圧の低下を電子制御装置が許容可能な範囲を超えて電源電圧が低下したとき、位置検出装置は電子制御装置が被検出体の変位を安全側に制御することを可能にする電圧信号を出力することができる。
なお、電源電圧の低下を電子制御装置が許容可能な電圧は、被検出体の機能及び電子制御装置の設定などに基づき設定される。
【０００９】
請求項４に係る発明によると、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側に流れ込んでいる場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部と電源配線とを導通する第１スイッチング素子を有する。また、電圧切替部は、電流検出部の検出した電流の向きがバッファ手段側から吐き出されている場合、電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、配線部とグランドの配線とを導通する第２スイッチング素子を有する。
これにより、変位検出部の電源電圧が低下した場合の位置検出装置の挙動仕様を簡素な構成で共通のものとすることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明によると、変位検出部は、被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が高くなる第１変位検出部と、被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が低くなる第２変位検出部とを有する。
これにより、第１変位検出部の出力特性と第２変位検出部の出力特性とに応じ、第１変位検出部に接続される配線部及び第２変位検出部に接続される配線部のいずれか一方にプルアップ抵抗が接続され、他方にプルダウン抵抗が接続される。この場合、位置検出装置は、出力特性の異なる複数の変位検出部を有するとき、変位検出部に供給される電源電圧が低下した場合の挙動仕様を共通にすることができる。なお、位置検出装置は、変位検出部を２個以上有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による位置検出装置を用いた電子制御スロットルの断面図である。
【図２】図１のＩＩ方向の矢視図であり、ギヤカバーを取り外した状態の図である。
【図３】（Ａ）は本発明の一実施形態による位置検出装置とＥＣＵとが接続された回路図である。（Ｂ）は本発明の一実施形態による位置検出装置とＥＣＵとの配線が断線した状態を示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態による位置検出装置の出力特性を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による位置検出装置の電源電圧が低下したときの動作を説明したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による位置検出装置の回路図である。
【図７】図６のＶＩＩ部分を拡大した回路図である。
【図８】本発明の一実施形態による位置検出装置の電源電圧が低下したときの処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の一実施形態による位置検出装置を図１〜図８に示す。本実施形態の位置検出装置は、車両に搭載される電子制御スロットル１に用いられる回転角センサである。
電子制御スロットル１は、図示しない内燃機関の吸気管に取り付けられ、気筒内に吸い込まれる空気量を制御する。電子制御スロットル１は、図１及び図２に示すように、スロットルボディ２、スロットルシャフト３、スロットルバルブ４、電動モータ５、回転角センサ６などを備える。
スロットルボディ２は、吸気管の通路に連通する略円筒状の空気通路を有している。スロットルボディ２の外壁には、ギヤカバー１１がねじ等により取り付けられている。スロットルボディ２とギヤカバー１１との間の空間に歯車減速装置２０、スプリング装置２６、回転角センサ６が収容されている。
【００１３】
スロットルシャフト３は、円柱状に形成され、スロットルボディ２に設けられたドライベアリング１２及び転がりベアリング１３により、スロットルボディ２に対し回転可能に支持されている。
スロットルバルブ４は、略円板状に形成され、スロットルボディ２に形成された空気通路の開度を調整するバタフライ形の回転弁である。スロットルバルブ４は、ねじ又はカシメなどの結合手段１４によってスロットルシャフト３に固定されている。これにより、スロットルバルブ４は、スロットルシャフト３と一体に回転し、空気通路の開度を可変することで、内燃機関の気筒内に吸い込まれる空気量を調整する。
本実施形態のスロットルバルブ４が特許請求の範囲に記載の「被検出体」に相当する。
【００１４】
電動モータ５は、通電方向が切り替わることで回転方向が切り替わると共に、電流量に応じた回転トルクを発生する直流モータである。電動モータ５は、スロットルボディ２内の収容空間に収容され、ねじ等の締結手段１５によりスロットルボディ２に固定されている。電動モータ５は、電子制御装置（ＥＣＵ）からの指令により駆動制御される。
【００１５】
歯車減速装置２０は、電動モータ５の発生する回転トルクを減速し、スロットルバルブ４に伝達する。歯車減速装置２０は、ピニオンギヤ２１、中間ギヤ２２及びギヤロータ２３などから構成される。
ピニオンギヤ２１は、電動モータ５の出力軸２４に固定され、電動モータ５と一体に回転する。
中間ギヤ２２は、大径ギヤ２２１と小径ギヤ２２２を同軸に備える２重歯車である。中間ギヤ２２は、スロットルボディ２とギヤカバー１１により支持される支持軸２５によって回転可能に支持されている。大径ギヤ２２１はピニオンギヤ２１と噛合し、小径ギヤ２２２はギヤロータ２３と噛合している。
ギヤロータ２３は、スロットルシャフト３の端部に固定され、スロットルシャフト３と一体に回転する。ギヤロータ２３の噛合歯はスロットルバルブ４の回動に伴う範囲のみに設けられている。
【００１６】
スプリング装置２６は、電動モータ５への通電が遮断された際、スロットルバルブ４の開度を全閉位置と全開位置との中間位置に保持し、車両の退避走行を可能とするものである。スプリング装置２６は、スロットルバルブ４を閉弁方向へ付勢力を印加するリターンスプリング２７と、スロットルバルブ４を開弁方向へ付勢力を印加するデフォルトスプリング２８と、結合部２９とを備える。リターンスプリング２７とデフォルトスプリング２８とは、結合部２９を挟んで逆方向に巻かれ、一体に形成されている。
【００１７】
回転角センサ６は、スロットルバルブ４の回転角度を検出し、スロットルバルブ４の開度に応じた電圧信号をＥＣＵに出力する。回転角センサ６は、スロットルバルブ４と一体に回転する筒状の磁路形成部３１と、この磁路形成部３１の内側に非接触で設けられる磁気検出部３２とを備えている。
磁路形成部３１は、磁性材料から略円弧状に形成され、対向配置される一対のヨーク３３と、この一対のヨーク３３の両端部の間に設けられ、一方のヨーク３３にＮ極の磁束を与え、他方のヨーク３３にＳ極の磁束を与える一対の磁石３４とから構成されている。一対のヨーク３３と一対の磁石３４とが組み合わされて略筒状に配置され、ギヤロータ２３の内部にインサート成形されている。
【００１８】
磁気検出部３２は、ギヤカバー１１に固定されている。磁気検出部３２は、ステータコア３５及び２個のホールＩＣ７から構成されている。
ステータコア３５は、略円柱状の磁性体からなり、直径方向に磁気検出ギャップを有する。この磁気検出ギャップに２個のホールＩＣ７が設けられている。ホールＩＣ７は、ホール素子と信号増幅回路とを一体化したＩＣ（集積回路）であり、ホールＩＣ７を通過する磁束密度に応じた電圧信号をＥＣＵに出力する。
ＥＣＵは、ホールＩＣ７から出力される電圧信号により検出されたスロットル開度が、内燃機関の運転状態に応じて設定された目標開度となるように電動モータ５をフィードバック制御する。
【００１９】
回転角センサ６と、ＥＣＵとを接続する回路を図３（Ａ）に示す。
回転角センサ６の有する２個のホールＩＣ７には、ＥＣＵ８から電源用端子４０を通じて例えば５Ｖの電源電圧が供給されている。２個のホールＩＣ７は、接地用端子４３がＥＣＵ８に接続されている。
回転角センサ６の有する一方のホールＩＣ７から第１出力端子４１を通じてＥＣＵ８に電圧信号が出力される。回転角センサ６の有する他方のホールＩＣ７から第２出力端子４２を通じてＥＣＵ８に電圧信号が出力される。
図３及び図４において、一方のホールＩＣ７から出力される電圧信号を「出力１」と示し、他方のホールＩＣ７から出力される電圧信号を「出力２」と示している。
図４に示すように、一方のホールＩＣ７は、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が高くなる出力特性を有している。他方のホールＩＣ７は、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が低くなる出力特性を有している。つまり、回転角センサ６の有する２個のホールＩＣ７からＥＣＵ８に出力される電圧信号は、いわゆるクロス特性を有する。
【００２０】
ホールＩＣ７の出力特性に応じ、ＥＣＵ８の受け回路５０には、図３（Ａ）に示すように、プルアップ抵抗５１、プルダウン抵抗５２及びフィルタ回路が設けられている。
プルアップ抵抗５１は、一端が電源用端子４０とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続され、他端が第１出力端子４１とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続されている。プルダウン抵抗５２は、一端が接地用端子４３とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続され、他端が第２出力端子４２とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線に接続されている。
第１出力端子４１とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線には、抵抗５３と２個のコンデンサ５４、５５によって構成されたフィルタ回路が設けられている。第２出力端子４２とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線には、抵抗５６と２個のコンデンサ５７、５８によって構成されたフィルタ回路が設けられている。フィルタ回路は、回転角センサ６及びＥＣＵ内部回路９のノイズの耐性を向上する。
【００２１】
次に、第１出力端子４１と第２出力端子４２とが断線した状態を図３（Ｂ）に示す。この場合、第１出力端子４１からＥＣＵ内部回路９に延びる配線とプルアップ抵抗５１との接続点は５Ｖになる。このため、ＥＣＵ内部回路９に入力される電圧信号が高電圧側になる。
一方、第２出力端子４２からＥＣＵ内部回路９に延びる配線とプルダウン抵抗５２との接続点はＧＮＤと同電位になる。このため、ＥＣＵ内部回路９に入力される電圧信号が低電圧側になる。
【００２２】
図５（Ａ）に示すように、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が高くなる右肩上がりの出力特性の場合、第１出力端子４１側からＥＣＵ内部回路９へ高圧側の電圧が入力されると、出力電圧は、正常時の電圧Ａから異常時の電圧Ｂとなる。すると、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度より開いているものと判断する。このため、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度となるようスロットルバルブ４を閉弁方向に動かす駆動信号を電動モータ５に出力する。
一方、図５（Ｂ）に示すように、スロットルバルブ４の開度が大きくなるに従い出力電圧が低くなる右肩下がりの出力特性の場合、第２出力端子４２側からＥＣＵ内部回路９へ低圧側の電圧が入力されると、出力電圧は、正常時の電圧Ｃから異常時の電圧Ｄとなる。すると、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度より開いているものと判断する。このため、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４が目標とする開度となるようスロットルバルブ４を閉弁方向に動かす駆動信号を電動モータ５に出力する。これにより、ＥＣＵ８は、車両を安全側に制御することが可能になる。
【００２３】
次に、回転角センサ６の回路を図６を参照して説明する。
回転角センサ６は、２個のホールＩＣ７を有している。
ホール素子６０を通過する磁束密度に応じてホール素子６０から出力された電圧は、Ａ／Ｄコンバータ６１によりデジタル変換され、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）６２に入力される。ＤＳＰ６２では、ＥＥＰＲＯＭ６３に予め記憶された設定値に基づき、オフセット調整、ゲイン調整及びクランプ調整が行われる。
オフセット調整により、スロットルバルブ４の開度に対する出力電圧のオフセットが設定される。ゲイン調整により、スロットルバルブ４の開度に対する出力電圧の傾きが設定される。クランプ調整にて最大出力電圧及び最小出力電圧が設定される。
この信号処理により、２個のホールＩＣ７は、それぞれ異なる出力特性を有することが可能になる。
【００２４】
ＤＳＰ６２で調整された値はＤ／Ａコンバータ６４によりアナログ変換され、バッファアンプ６５に入力される。バッファアンプ６５には、バッファ回路が設けられ、バッファアンプ６５に入力された信号を緩衝増幅することで、ＥＣＵ８の回路との相互影響を除いている。また、バッファアンプ６５と出力端子４１、４２との間には、保護抵抗６６が設けられている。
なお、ホール素子６０と、Ａ／Ｄコンバータ６１、ＤＳＰ６２、ＥＥＰＲＯＭ６３及びＤ／Ａコンバータ６４などによって形成される信号処理回路とが、特許請求の範囲に記載の「変位検出部」に相当する。バッファアンプ６５が特許請求の範囲に記載の「バッファ手段」に相当する。バッファアンプ６５とＥＣＵ内部回路９とを接続する配線が、特許請求の範囲に記載の「配線部」に相当する。
【００２５】
バッファアンプ６５と第１出力端子４１との間に設けられる回路を図７に示す。図７では、一方のホールＩＣ７に設けられる回路を示している。他方のホールＩＣ７に設けられる回路もこれと同じ仕様である。
バッファアンプ６５と出力端子４１との間には、電流検出回路６７、電源電圧検出回路６８および電圧切替回路６９などが形成される。電流検出回路６７が特許請求の範囲に記載の「電流検出部」に相当し、電源電圧検出回路６８が特許請求の範囲に記載の「電源電圧検出部」に相当し、電圧切替回路６９が特許請求の範囲に記載の「電圧切替部」に相当する。
【００２６】
電流検出回路６７は、保護抵抗６６、第１コンパレータ７１及び第２コンパレータ７２などから形成されている。第１コンパレータ７１と第２コンパレータ７２は、保護抵抗６６の両端の電位差を検出する。第１コンパレータ７１は、保護抵抗６６よりバッファアンプ６５側の接続点の電位Ｖ１が保護抵抗６６より出力端子４１側の接続点の電位Ｖ２より大きいとき、信号「１」を出力する。第２コンパレータ７２は、保護抵抗６６よりバッファアンプ６５側の接続点の電位Ｖ１が保護抵抗６６より出力端子４１側の接続点の電位Ｖ２より小さいとき、信号「１」を出力する。
一方のホールＩＣ７において、出力端子４１に接続されるＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１が設けられている場合、プルアップ抵抗５１とバッファアンプ６５とを接続する配線を流れる電流の向きは、バッファアンプ６５側に引き込まれる。この場合、第１コンパレータ７１が信号「１」を出力し、第２コンパレータ７２が信号「０」を出力する。
これに対し、他方のホールＩＣ７において、出力端子４２に接続されるＥＣＵ８の受け回路５０にプルダウン抵抗５２が設けられている場合、プルアップ抵抗５１とバッファアンプ６５とを接続する配線を流れる電流の向きは、バッファアンプ６５側から吐き出される。この場合、第１コンパレータ７１が信号「０」を出力し、第２コンパレータ７２が信号「１」を出力する。
【００２７】
電源電圧検出回路６８は、第３コンパレータ７３から形成され、電源電圧が所定の電圧より低下したか否かを検出する。ここで、所定の電圧は任意に設定可能である。一般に、電源電圧が低下すると、ホールＩＣ７から出力される電圧信号が低下する。電子制御スロットル１において、この電圧信号の低下をＥＣＵ８が許容可能な範囲として、本実施形態では、第３コンパレータ７３に設定される所定の電圧を例えば３．５Ｖにしている。
第３コンパレータ７３は、ホール素子６０に供給される電源電圧が３．５Ｖより高いと、信号「０」を出力する。一方、第３コンパレータ７３は、ホール素子６０に供給される電源電圧が３．５Ｖより低下すると、信号「１」を出力する。
【００２８】
電圧切替回路６９は、ＮＡＮＤ回路７４、ＡＮＤ回路７５、第１スイッチング素子としてのＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ（ｐ−ＭＯＳ）７６及び第２スイッチング素子としてのＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ（ｎ−ＭＯＳ）７７などから形成されている。
ＮＡＮＤ回路７４には、第１コンパレータ７１の出力信号と第３コンパレータ７３の出力信号とが入力される。ＮＡＮＤ回路７４は、第１コンパレータ７１から信号「１」が入力され、かつ、第３コンパレータ７３から信号「１」が入力されるとき、信号「０」を出力する。ＮＡＮＤ回路７４の信号は、ｐ−ＭＯＳ７６に入力される。ｐ−ＭＯＳ７６は、ソースが電源配線に接続され、ドレインがバッファアンプ６５と出力端子４１とを接続する配線に接続されている。ＮＡＮＤ回路７４からｐ−ＭＯＳ７６のゲートに信号「０」が入力されると、ｐ−ＭＯＳ７６は、出力端子４１と電源配線とを導通する。これにより、出力端子４１の出力が高電圧側になる。
【００２９】
ＡＮＤ回路７５には、第２コンパレータ７２の出力信号と第３コンパレータ７３の出力信号とが入力される。ＡＮＤ回路７５は、第２コンパレータ７２の出力信号が「１」、かつ、第３コンパレータ７３の出力信号が「１」のとき信号「１」を出力する。ＡＮＤ回路７５の信号は、ｎ−ＭＯＳ７７に入力される。ｎ−ＭＯＳ７７は、ドレインがバッファアンプ６５と出力端子４１とを接続する配線に接続され、ソースがＧＮＤの配線に接続されている。ＮＡＮＤ回路７４からｎ−ＭＯＳ７７のゲートに信号「１」が入力されると、ｎ−ＭＯＳ７７は出力端子４１とＧＮＤとを導通する。これにより、出力端子４１の出力が低電圧側になる。
【００３０】
バッファアンプ６５と出力端子との間に設けられる回路の処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、出力端子４１、４２に電流が流れ込んでいるか否かを検出する（Ｓ１）。出力端子４１、４２に電流が流れ込んでいるとき、出力端子４１、４２にプルアップ抵抗５１が接続されている。この場合、処理をステップ２に移行する。
ステップ２では、５Ｖの電源電圧が３．５Ｖ以下か否かを検出する（Ｓ２）。電源電圧が３．５Ｖ以下になると、処理をステップ３に移行し、回転角センサ６からＥＣＵ８へ出力する電圧を高電圧側にする（Ｓ３）。
一方、ステップ１において、出力端子４１、４２から電流が吐き出されているとき、出力端子４１、４２にプルダウン抵抗５２が接続されている。この場合、処理をステップ４に移行する。
ステップ４では、５Ｖの電源電圧が３．５Ｖ以下か否かを検出する（Ｓ４）。電源電圧が３．５Ｖ以下になると、処理をステップ５に移行し、回転角センサ６からＥＣＵ８へ出力する電圧を低電圧側にする（Ｓ５）。
【００３１】
本実施形態では、出力端子４１、４２に電流が流れ込んでいるか、吐き出されているかを検出することで、その出力端子４１、４２の接続されるＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１又はプルダウン抵抗５２のどちらが接続されているかを判別する。これにより、回転角センサ６に供給される電源電圧が低下したとき、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１が接続されている場合、出力端子４１、４２から出力される電圧信号を高電圧側にする。一方、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルダウン抵抗５２が接続されている場合、出力端子４１、４２から出力される電圧信号を低電圧側にする。この電圧信号により、ＥＣＵ８は、スロットルバルブ４の開度を閉弁方向に制御することが可能になる。したがって、複数のホールＩＣ７を有する回転角センサ６において、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１又はプルダウン抵抗５２が接続されている場合、電源電圧が低下した場合における回転角センサ６の挙動仕様を共通のものとすることができる。
【００３２】
本実施形態では、電源電圧が低下したとき、ＥＣＵ８の受け回路５０にプルアップ抵抗５１が設けられている場合、電圧切替回路６９は、出力端子４１と電源配線とを導通する。一方、ＥＣＵ受け回路５０にプルダウン抵抗５２が設けられている場合、電圧切替回路６９が出力端子とグランドの配線とを導通する。これにより、電源電圧が低下した場合における回転角センサ６の挙動仕様を簡素な構成で共通のものとすることができる。
【００３３】
（他の実施形態）
上述した一実施形態では、車両に搭載される電子制御スロットル１に用いられる回転角センサ６に位置検出装置を適用したものについて説明した。これに対し、本発明の位置検出装置は、アクセルペダルモジュールの備えるアクセルペダルの回転角度、タンブルコントロールバルブの回転角度、又はクラッチアクチュエータのストローク量を検出するものに適用することが可能である。
上述した一実施形態では、被検出体の変位を磁気により検出する磁気検出センサとして位置検出装置を説明した。これに対し、本発明の位置検出装置は、インダクティブ式センサ、コンデンサ容量式センサ、光センサなど、被検出体の変位を種々の方式で検出するものとすることが可能である。
本発明は、上記実施形態に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、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３４】
４ ・・・スロットルバルブ（被検出体）
６ ・・・回転角センサ（位置検出装置）
８ ・・・電子制御装置（ＥＣＵ）
４１・・・第１出力端子（配線部）
４２・・・第２出力端子（配線部）
５１・・・プルアップ抵抗
５２・・・プルダウン抵抗
６０・・・ホール素子（変位検出部）
６１・・・Ａ／Ｄコンバータ（変位検出部）
６２・・・デジタルシグナルプロセッサ（変位検出部）
６３・・・ＥＥＰＲＯＭ（変位検出部）
６４・・・Ｄ／Ａコンバータ（変位検出部）
６５・・・バッファアンプ（バッファ手段）
６６・・・保護抵抗（電流検出部）
６７・・・電流検出回路（電流検出部）
６８・・・電源電圧検出回路（電源電圧検出部）
６９・・・電圧切替回路（電圧切替部）
７１・・・第１コンパレータ（電流検出部）
７２・・・第２コンパレータ（電流検出部）
７３・・・第３コンパレータ（電源電圧検出部）
７４・・・ＮＡＮＤ回路（電圧切替部）
７６・・・Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（第１スイッチング素子）
７５・・・ＡＮＤ回路（電圧切替部）
７７・・・Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ（第２スイッチング素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の変位を駆動制御する電子制御装置に、前記被検出体の変位に応じた電圧信号を出力する位置検出装置であって、
前記被検出体の変位に応じた電圧信号を出力する変位検出部と、
前記変位検出部の電圧信号を緩衝増幅するバッファ手段と、
前記配線部の断線時に前記電子制御装置が前記被検出体の変位を安全側に制御することの可能な電圧信号が入力されるように前記配線部に電気的に接続されるプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗と前記バッファ手段との間の配線部を流れる電流の向きを検出する電流検出部と、
前記変位検出部に供給される電源電圧の低下を検出する電源電圧検出部と、
前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されたとき、前記配線部から前記電子制御装置に出力される電圧信号を前記電流検出部の検出した電流の向きに応じて高電圧側又は低電圧側にする電圧切替部と、を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記電圧切替部は、前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側に流れ込んでいる場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を高電圧側にし、
前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側から吐き出されている場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部から前記電子制御装置に出力される電圧信号を低電圧側にすることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記電源電圧検出部は、電源電圧の低下を前記電子制御装置が許容可能とする電圧よりも電源電圧が低下したとき、電源電圧が低下したことを示す信号を前記電圧切替部に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記電圧切替部は、前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側に流れ込んでいる場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部と前記電源配線とを導通する第１スイッチング素子と、
前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側から吐き出されている場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部とグランドの配線とを導通する第２スイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記変位検出部は、前記被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が高くなる第１変位検出部と、前記被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が低くなる第２変位検出部とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１】
被検出体の変位を駆動制御する電子制御装置に、前記被検出体の変位に応じた電圧信号を出力する位置検出装置であって、
前記被検出体の変位に応じた電圧信号を出力する変位検出部と、
前記変位検出部の電圧信号を緩衝増幅するバッファ手段と、
前記配線部の断線時に前記電子制御装置が前記被検出体の変位を安全側に制御することの可能な電圧信号が入力されるように前記配線部に電気的に接続されるプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗と前記バッファ手段との間の配線部を流れる電流の向きを検出する電流検出部と、
前記変位検出部に供給される電源電圧の低下を検出する電源電圧検出部と、
前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されたとき、前記配線部から前記電子制御装置に出力される電圧信号を前記電流検出部の検出した電流の向きに応じて高電圧側又は低電圧側にする電圧切替部と、を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記電圧切替部は、前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側に流れ込んでいる場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部から電子制御装置に出力される電圧信号を高電圧側にし、
前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側から吐き出されている場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部から前記電子制御装置に出力される電圧信号を低電圧側にすることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記電源電圧検出部は、電源電圧の低下を前記電子制御装置が許容可能とする電圧よりも電源電圧が低下したとき、電源電圧が低下したことを示す信号を前記電圧切替部に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記電圧切替部は、前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側に流れ込んでいる場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部と前記電源配線とを導通する第１スイッチング素子と、
前記電流検出部の検出した電流の向きが前記バッファ手段側から吐き出されている場合、前記電源電圧検出部により電源電圧の低下が検出されると、前記配線部とグランドの配線とを導通する第２スイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記変位検出部は、前記被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が高くなる第１変位検出部と、前記被検出体の変位が大きくなるに従い出力電圧が低くなる第２変位検出部とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１２２９４９（Ｐ２０１２−１２２９４９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５７９６（Ｐ２０１０−２７５７９６）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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