DE102016214181A1

DE102016214181A1 - Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE102016214181A1
Application number: DE102016214181.3A
Authority: DE
Inventors: Masaya Taki; Toshimitsu Sakai; Shuji Kuramitsu; Kouichi Nakamura; Takaharu Kozawa; Katsuhiko Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-02-02
Also published as: JP6458674B2; JP2017033237A

Abstract

Ein Kommunikationssystem weist auf: eine Sensorvorrichtung (50), die aufweist: Sensorelemente (51, 52), die jeweils Sensorwerte für eine bestimmte physikalische Größe von einem Erfassungsziel erfassen und erfasste Sensorwerte als digitale Werte ausgeben; eine Datenvolumenreduzierungseinheit (53), die Information als reduzierte Daten berechnet, die erhalten werden, indem ein Datenvolumen bezüglich der Sensorwerte reduziert wird, wobei die Information eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die von den mehreren Sensorelementen erfasst werden, oder eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die an verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden, aufweist; und eine Sendeschaltung (54), die ein Sensorsignal mit den reduzierten Daten als ein digitales Signal senden; und einen Microcomputer (71), der eine Empfangsschaltung (72) aufweist, die das von der Sensorvorrichtung gesendete Sensorsignal mit den reduzierten Daten empfängt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zum Senden eines Erfassungssignals eines Sensors an eine Steuervorrichtung.
Bekannt ist ein Verfahren, bei dem ein Sensor und eine Steuervorrichtung Zeitinformation in einem Kommunikationssystem zum Senden eines Erfassungssignals des Sensors an die Steuervorrichtung gemeinsam nutzen. Bei einem Verfahren gemäß einem Patentdokument 1 erzeugt eine Steuervorrichtung beispielsweise ein Triggersignal als ein Anfragesignal und sendet die Steuervorrichtung das Signal an einen Sensor. Der Sensor sendet ein Sensorsignal als ein Antwortsignal auf das Anfragesignal an die Steuervorrichtung.
Ferner offenbart das Patentdokument 1 eine Konfiguration, in der das Sensorsignal von zwei redundant angeordneten Sensoren über eine gemeinsame Signalleitung an die Steuervorrichtung gesendet wird.
In einem Kommunikationssystem, das beispielsweise auf eine Vorrichtung angewandt wird, die eine Berechnung mit hoher Frequenz erfordert, wie beispielsweise eine elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs, ist die Verkürzung der Kommunikationszeit zum Senden und Empfangen des Sensorsignals eine Herausforderung, mit der umzugehen ist. Insbesondere nimmt, in der Konfiguration, in der mehrere Sensorwerte gesendet und empfangen werden, so wie sie im Patentdokument 1 beschrieben ist, eine Kommunikationsinformationsmenge zu, wodurch der Bedarf dahingehend, die Kommunikationszeit zu verkürzen, nur noch zunimmt.
Patentdokument 1: US 2013/0 343 472 A1
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kommunikationssystem mit mehreren Sensorelementen bereitzustellen, bei dem ein Kommunikationsdatenvolumen reduziert wird, um die Kommunikationszeit zu verkürzen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kommunikationssystem auf: eine Sensorvorrichtung, die aufweist: mehrere Sensorelemente, die jeweils Sensorwerte für eine bestimmte physikalische Größe von einem Erfassungsziel erfassen und erfasste Sensorwerte als digitale Werte ausgeben; eine Datenvolumenreduzierungseinheit, die Information als reduzierte Daten berechnen, die erhalten werden, indem ein Datenvolumen bezüglich der Sensorwerte reduziert wird, wobei die Information eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die von den mehreren Sensorelementen erfasst werden, oder eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die an verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden, aufweist; und eine Sendeschaltung, die ein Sensorsignal mit den reduzierten Daten als ein digitales Signal sendet; und einen Microcomputer, der eine Empfangsschaltung aufweist, die das von der Sensorvorrichtung gesendete Sensorsignal mit den reduzierten Daten empfängt.
Erfindungsgemäß sendet, in dem mehrere Sensorelemente aufweisenden Kommunikationssystem, die Sensorvorrichtung ein Sensorsignal mit den reduzierten Daten, die von der Datenvolumenreduzierungseinheit berechnet werden, an den Mikrocomputer. Dementsprechend kann, verglichen mit dem Fall, dass Rohdaten von mehreren Sensorwerten gesendet werden, ein Kommunikationsdatenvolumen verringert und die Kommunikationszeit verkürzt werden. Folglich ist das Kommunikationssystem insbesondere effektiv, wenn es auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung und dergleichen angewandt wird, die eine Berechnung mit hoher Frequenz benötigen.
Erfindungsgemäß kann das zu verwendende Sensorsignal beispielsweise ein Signal gemäß dem SAE-(Society of Automotive Engineers)-Standard SAE-J2716 sein.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bezüglich wenigstens eines Wertes von Kommunikationsdaten in dem Sensorsignal, sendet die Sensorvorrichtung, als die reduzierten Daten, ”zusätzliche Information, die einen Wert beschreibt, der auf einer Sensordifferenz basiert, als eine Differenz zwischen den mehreren Sensorwerten, die von den mehreren Sensorelementen erhalten werden und für eine Abnormitätserfassung der mehreren Sensorelemente verwendbar sind”. Ferner werden, als Kommunikationsdaten verschieden von der zusätzlichen Information, Rohdaten des Sensorwertes, ein Mittelwert von mehreren Sensorwerten oder dergleichen, gesendet.
Hierin kann die zusätzliche Information gegebenenfalls nur für die Abnormitätserfassung verwendet werden, ist deren tatsächliche Verwendung für die Abnormitätserfassung jedoch kein Erfordernis. Ferner wird beispielsweise, wenn Ausgangskennlinien der mehreren Sensorelemente Kreuzkennlinien sind, der ”Sensorwert”, der für die Berechnung des Mittelwertes und dergleichen verwendet wird, als einen ”Sensorumkehrwert” aufweisend interpretiert, der erhalten wird, indem der Sensorwert von einer vorbestimmten Konstanten abgezogen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bezüglich wenigstens eines Wertes von Kommunikationsdaten in dem Sensorsignal, sendet die Sensorvorrichtung, als die reduzierten Daten, Zeitdifferenzdaten, die eine oder mehrere der folgenden umfassen:

(a) Eine Zeitdifferenz zwischen den mehreren Sensorwerten, die von einem bestimmten Sensorelement an verschiedenen Zeitpunkten erhalten werden.
(b) Eine Zeitdifferenz zwischen Mittelwerten der mehreren Sensorwerte, die von den mehreren Sensorelemente an verschiedenen Zeitpunkten erhalten werden.
(c) Eine Zeitdifferenz zwischen Sensordifferenzen an verschiedenen Zeitpunkten, wobei die Sensordifferenz eine Differenz zwischen den mehreren Sensorwerten ist, die von den mehreren Sensorelemente erhalten werden.

Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Kommunikationssystems gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, auf die das Kommunikationssystem der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
3 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Sensorsignals, das bei einer SENT-Kommunikation verwendet wird;
4 ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung von Ausgangskennlinien eines Sensorelements, das in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
5A bis 5C Abbildungen zur Veranschaulichung einer Reduzierung im Datenvolumen von Kommunikationsdaten gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6A und 6B Abbildungen zur Veranschaulichung einer Reduzierung im Datenvolumen von Kommunikationsdaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Reduzierung im Datenvolumen von Kommunikationsdaten gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ein Kennliniendiagramm eines Sendedrehmomentzeitdifferenzwertes;
9 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer bevorzugten Verarbeitung für den Fall, dass eine Zeitdifferenz einen bestimmten Bereich überschreitet, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Verarbeitung für den Fall, dass eine Zeitdifferenz einen bestimmten Bereich überschreitet, gemäß einem Vergleichsbeispiel;
11A bis 11C Abbildungen zur Veranschaulichung einer Datenvermittlung eines Sensorsignals gemäß einer vierten Ausführungsform (11A), einer fünften Ausführungsform (11B) und einer sechsten Ausführungsform (11C) der vorliegenden Erfindung; und
12A bis 12I Abbildungen, die jeweils eine Konfiguration von Kommunikationsdaten gemäß weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Nachstehend ist ein Kommunikationssystem gemäß jeder von mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den mehreren Ausführungsformen sind im Wesentlichen die gleichen Konfigurationen mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht wiederholt beschrieben. Nachstehend umfasst ”vorliegende Ausführungsform” jede Ausführungsform.
[Gemeinsame Systemkonfiguration]
Zunächst ist eine gemeinsame Konfiguration eines Kommunikationssystems in jeder Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Ein Kommunikationssystem der vorliegenden Ausführungsform wird auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs angewandt.
2 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Lenksystems 100 mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 90. Obgleich die elektrische Servolenkungsvorrichtung 90, die in der 2 gezeigt ist, ein Säulenunterstützungstyp ist, ist das Kommunikationssystem ebenso auf einen Zahnstangenunterstützungstyp einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung anwendbar.
Das Lenksystem 100 weist ein Lenkrad 91, eine Lenkwelle 92, ein Zahnradgetriebe 96, eine Zahnstange 97, ein Paar von Rädern 98, die elektrische Servolenkungsvorrichtung 90 und dergleichen auf.
Das Lenkrad 91 ist mit der Lenkwelle 92 verbunden. Das Zahnradgetriebe 96, das an der Spitze der Lenkwelle 92 vorgesehen ist, greift in die Zahnstange 97. Die Räder 98 sind über eine Spurstange oder dergleichen an jeweiligen Enden der Zahnstange 97 vorgesehen. Wenn ein Fahrer das Lenkrad 91 betätigt bzw. dreht, wird die mit dem Lenkrad 91 verbundene Lenkwelle 92 gedreht. Das Zahnradgetriebe 96 wandelt die Drehbewegung der Lenkwelle 92 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 97, und das Paar von Rädern 98 wird in einem Winkel entsprechend einer Verschiebung der Zahnstange 97 gelenkt.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 90 weist eine Drehmomentsensorbaugruppe 93, eine ECU (Steuervorrichtung) 70, einen Motor 80, ein Untersetzungsgetriebe 94 und dergleichen auf.
Die Drehmomentsensorbaugruppe 93 ist in der Mitte der Lenkwelle 92 vorgesehen und erfasst ein Lenkmoment auf der Grundlage eines Drehwinkels zwischen einer Eingangswelle 921 auf der Seite des Lenkrades 91 und einer Ausgangswelle 922 auf der Seite des Zahnradgetriebes 96. Die ECU 70 berechnet einen Drehmomentbefehl für ein Assistenzdrehmoment, das vom Motor 80 ausgegeben wird, auf der Grundlage eines Lenkmoments, das von der Drehmomentsensorbaugruppe 93 erfasst wird. Anschließend steuert die ECU 70 eine elektrische Leitung derart, dass der Motor 80 das angewiesene Drehmoment ausgibt.
Das vom Motor 80 erzeugte Assistenzdrehmoment wird über das Untersetzungsgetriebe 94 auf die Lenkwelle 92 übertragen.
Die ECU 70 regelt einen Strom, der in den Motor 80 fließen darf, und das Drehmoment, das vom Motor 80 ausgegeben wird, um die elektrische Leitung des Motors 80 zu steuern. Jeder Prozess in der ECU 70 kann ein Software-Prozess, der erfolgt, indem ein zuvor gespeichertes Programm in einer CPU abgearbeitet wird, oder ein Hardware-Prozess, der unter Verwendung einer bestimmten elektronischen Schaltung erfolgt, sein. Ferner können die ECU 70 und der Motor 80 aus einem Stück aufgebaut sein.
Das Kommunikationssystem 40 weist, wie in 1 gezeigt, die Sensorvorrichtung 50, die einen Drehwinkel in der Drehmomentsensorbaugruppe 93 erfasst und ein Sensorsignal sendet, und einen Mikrocomputer 71, der dieses Sensorsignal empfängt, auf. Der Mikrocomputer 71 ist in der ECU 70 enthalten und dient als eine Hauptrechenfunktion. In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform sind die Konfigurationselemente der ECU 70 verschieden von dem Mikrocomputer 71 nicht speziell erwähnt.
Die Sensorvorrichtung 50 ist über eine Signalleitung Ls mit der Mikrocomputer 71 der ECU 70 verbunden.
Obgleich die Sensorvorrichtung 50 praktisch eine Betriebsenergiequelle und eine gemeinsame Referenzpotentialeinheit benötigt, sind diese weder gezeigt, noch beschrieben. Die Betriebsenergie der Sensorvorrichtung 50 kann beispielsweise von einer Energieversorgungsschaltung bereitgestellt werden, die in der ECU 70 vorgesehen ist. In diesem Fall ist die Sensorvorrichtung 50 über drei Leitungen, d. h. eine Energieversorgungsleitung und eine Referenzpotentialleitung, zusätzlich zu der Signalleitung Ls, mit der ECU 70 verbunden.
Die Sensorvorrichtung 50 weist zwei Sensorelemente 51, 52 als ”mehrere Sensorelemente”, eine Datenvolumenreduzierungseinheit 53 und eine Sendeschaltung 54 auf.
Die zwei Sensorelemente 51, 52 erfassen Sensorwerte für eine bestimmte physikalische Größe von demselben Erfassungsziel. Wenn beispielsweise ein Hall-Element als ein magnetisches Erfassungselement als jedes der Sensorelemente 51, 52 verwendet wird, entspricht ein Hall-IC, der eine Baugruppe mit dem Hall-Element ist, der Sensorvorrichtung 50. Ferner weist die Drehmomentsensorbaugruppe 93 einen Drehstab, einen mehrpoligen Magneten, ein Magnetjoch, einen Magnetsammelring und dergleichen, zusätzlich zur Sensorvorrichtung 50, auf. Da eine typische Konfiguration der Drehmomentsensorbaugruppe 93 bekannt ist, ist diese nicht veranschaulicht.
Wenn jedes der Sensorelemente 51, 52 ein Hall-Element ist, erfasst jedes der Sensorelemente 51, 52 einen magnetischen Versatz des Magnetsammelrings auf der Grundlage einer Verzerrungsverschiebung des Drehstabes und wandelt jedes der Sensorelemente 51, 52 den magnetischen Versatz in ein Spannungssignal, um das gewonnene Signal auszugeben. Bei diesem Beispiel entspricht der Magnetsammelring dem ”Erfassungsziel”. Ferner entsprechen die Verzerrungsverschiebung oder das hiermit korrelierte Lenkmoment ”der vom Erfassungsziel erfassten physikalischen Größe”.
Nachstehend, in der vorliegenden Beschreibung, ist die erfasste physikalische Größe als Lenkmoment beschrieben. Ferner werden ein ”Sensorwert” und ein ”erfasster Wert eines Sensorelements” als die gleiche Bedeutung aufweisend behandelt. Ein erfasster Wert des ersten Sensorelements 51 ist als ein erster Sensorwert Trq1 bezeichnet, und ein erfasster Wert des zweiten Sensorelements 52 ist als ein zweiter Sensorwert Trq2 bezeichnet. Positiv oder negativ von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 ist derart durch eine Drehrichtung des Lenkrades 91 definiert, dass der Wert als positive definiert ist, wenn das Lenkrad 91 nach rechts gedreht wird, und der Wert als negativ definiert ist, wenn das Lenkrad 91 nach links gedreht wird.
Hierin weist jedes der Sensorelemente 51, 52 eine Abtast- und Haltfunktion und eine A-D-(analog-digital)-Wandlungsfunktion für den Fall, dass ein ursprüngliches Erfassungssignal einen analogen Wert beschreibt, auf. Die Kombination eines Elementes zur Ausgabe eines analogen Signals und einer A-D-Wandlungseinheit auf der Schaltung wird beispielsweise als das Bilden eines ”Sensorelements” der vorliegenden Ausführungsform angesehen. Folglich geben die Sensorelemente 51, 52 die Sensorwerte Trq1, Trq2 als digitale Werte aus.
Was einen oder beide der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2 betrifft, reduziert die Datenvolumenreduzierungseinheit 53 ein Datenvolumen des digitalen Wertes bezüglich eines Datenvolumens des Sensorwertes selbst, um die Kommunikationszeit für die digitale Kommunikation zu verkürzen. Eine bestimmte Konfiguration zur Reduzierung des Datenvolumens ist in jeder Ausführungsform näher beschrieben.
Nachstehend sind Daten von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 selbst, die von jedem der Sensorelemente 51, 52 ausgegeben werden, als ”Rohdaten” bezeichnet, und, in der Datenvolumenreduzierungseinheit 53, sind Daten, deren Volumen bezüglich der Rohdaten reduziert ist, als ”reduzierte Daten” bezeichnet. Wenn beispielsweise 1 Bit von 12-Bit Rohdaten reduziert wird, um 11-Bit Daten zu erzeugen, sind die 11-Bit Daten als ”reduzierte Daten” bezeichnet. Es sollte beachtet werden, dass die ”reduzierten Daten” nicht die reduzierten 1-Bit Daten beschreiben.
In der 1 beinhaltet wenigstens einer von beiden der Daten, d. h. entweder die Daten1 oder die Daten2, die von der Datenvolumenreduzierungseinheit 53 an die Sendeschaltung 54 gegeben werden, die reduzierten Daten. D. h., entweder die ersten Daten Daten1 oder die zweiten Daten Daten2 sind Rohdaten der Sensorwerte Trq1, Trq2, und die anderen sind reduzierte Daten, oder sowohl die ersten Daten Daten1 als auch die zweiten Daten Daten2 sind reduzierte Daten.
Die Sendeschaltung 54 sendet, als ein digitales Signal, ein Sensorsignal S mit den zwei Daten Daten1, Daten2, die von der Datenvolumenreduzierungseinheit 53 ausgegeben werden, an den Mikrocomputer 71 der ECU 70. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Sendeschaltung 54 eine Speicherfunktion und ein Timer-Funktion auf und sendet die Sendeschaltung 54 das Sensorsignal S in einem festen Sendezyklus. In diesem Fall kann das Senden ein synchrones Senden auf der Grundlage eines Synchronisierungssignals vom Mikrocomputer 71 oder ein asynchrones Senden ohne Verwendung eines Synchronisierungssignals sein.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das zu verwendende Sensorsignal ein Nibble-Signal gemäß dem SAE-(Society of Automotive Engineers)-Standard SAE-J2716, ein Signal eines sogenannter SENT-(Signal Edge Nibble Transmission)-Verfahrens, sein.
Das SENT-Verfahren ist ein Übertragungsverfahren zur bidirektionalen Kommunikation unter Verwendung eines 4-Bit Nibble-Signals, so wie es beispielsweise in der JP 2015-46770 A beschrieben ist. Gemäß einem Beispiel für das Sensorsignal im SENT-Verfahren zeigt die 3 ein Beispiel zum Senden zweier Daten der ersten Daten Daten1 und der zweiten Daten Daten2 als ein Signal.
Ein in der 3 gezeigtes Sensorsignal weist ein Synchronisierungssignal, ein Statussignal, ein erstes Datensignal, ein zweites Datensignal, ein CRC-Signal und ein Endsignal in einem Rahmen Fr auf und wird als eine Reihe von Signalen in dieser Reihenfolge ausgegeben.
Die Länge des Synchronisierungssignals beträgt beispielsweise 56 [Tick], wobei 1 [Tick] ist beispielsweise auf 1,5 [μs] gesetzt ist.
Die Größen des Statussignals, des ersten Datensignals, des zweiten Datensignals und des CRC-Signals betragen beispielsweise 1 Nibble (4 Bit) bzw. 3 Nibble (12 Bit) bzw. 3 Nibble (12 Bit) bzw. 1 Nibble (4 Bit).
Dass die Größe des Datensignals 3 Nibble beträgt, bedeutet, dass maximal 2¹² Arten (4096 Arten) von Datenwerten von [000] bis [FFF] gesendet werden können.
Der Microcomputer 71 der ECU 70 weist eine Empfangsschaltung 72, eine Empfangsdatenverarbeitungseinheit 73 und eine Rechenverarbeitungseinheit 74 auf.
Die Empfangsschaltung 72 empfängt das Sensorsignal S, das von der Sendeschaltung 54 gesendet wird, über die Signalleitung Ls, um die zwei Daten Daten1, Daten2 zu erfassen.
Die Empfangsdatenverarbeitungseinheit 73 stellt einen Sensorwert aus den reduzierten Daten der Daten Daten1, Daten2 wieder her oder diskriminiert Daten für eine Steuerberechnung aus Daten für eine Abnormitätserfassung, je nach Notwendigkeit. Ein Drehmomentwert, der in der Empfangsdatenverarbeitungseinheit 73 der ECU 70 berechnet wird, ist als ein ”ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq” bezeichnet. Ein erster ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq1 und ein zweiter ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq2 entsprechen einem ersten Sensorwert Trq1 bzw. einem zweiten Sensorwert Trq2.
Die Rechenverarbeitungseinheit 74 führt eine Steuerberechnung auf der Grundlage von Information von einer physikalischen Größe aus, die aus Empfangsdaten gewonnen wird.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der das Kommunikationssystem auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung 90 angewandt wird, werden die Sensorwerte Trq1, Trq2 beispielsweise zeitlich abgeleitet, um Information über die Geschwindigkeit der Lenkradbetätigung durch den Fahrer zu gewinnen. Die Rechenverarbeitungseinheit 74 des Mikrocomputers 71 berechnet einen Assistenzbetrag des Ausgangs des Motors 80 in Übereinstimmung mit der Lenkcharakteristik des Fahrers wie oben.
Anschließend führt der Mikrocomputer 71 einen Schaltbetrieb eines Inverters anhand einer bekannten Stromregelung oder dergleichen auf der Grundlage des Assistenzbetrages (Drehmomentbefehl) aus und steuert der Mikrocomputer 71 einen elektrischen Strom, der in die Wicklung des Motors 80 zu speisen ist. Dies führt dazu, dass der Motor 80 ein gewünschtes Assistenzdrehmoment ausgibt.
Nachstehend sind die Ausgangskennlinien der Sensorwerte Trq1, Trq2, die von den Sensorelementen 51, 52 der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Ausgangskennlinien des ersten Sensorwertes Trq1 und des zweiten Sensorwertes Trq2 sind linear, um ”Kreuzkennlinien” zu bilden. D. h., der erste Sensorwert Trq1 weist eine positive Korrelation bezüglich des Ist-Drehmoments auf, und der zweite Sensorwert Trq2 weist eine negative Korrelation bezüglich des Ist-Drehmoments auf, und die Steigung von jedem der Sensorwerte weist denselben Absolutwert auf. Ferner weist jeder der Sensorwerte Trq1, Trq2 12 Bit auf und kann jeder der Sensorwerte Trq1, Trq2 4096 Arten von Werten von 0 bis 4095 annehmen.
Es sollte beachtet werden, dass, in einer anderen Ausführungsform, die Ausgangskennlinien nicht auf die Kreuzkennlinien beschränkt sind, sondern die zwei Sensorelemente beispielsweise dieselbe Ausgangskennlinie aufweisen können.
In der vorliegenden Beschreibung ist die Berechnung zum Wandeln eines Dezimalwertes in eine Binärzahl häufig beschrieben und folglich, der Einfachheit halber, eine Wandlungstabelle für einen ”Exponenten p” und eine ”p-te Energie von 2” in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
Ferner sind der erste Sensorwert Trq1 und der zweite Sensorwert Trq2 mit dem Ist-Drehmoment in dem Bereich von –10 [Nm] bis +10 [Nm] gemäß der 4 durch Dezimalzahlen und Hexadezimalzahlen entsprechend 3 Nibble in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 1

p 2^p p 2 p 2

1 2 5 32 9 512

2 4 6 64 10 1024

3 8 7 128 11 2048

4 16 8 256 12 4096

Tabelle 2

Ist-Drehmoment [Nm] Erster Sensorwert Trq1 Zweiter Sensorwert Trq2

10 - 0(000)

10 – (10/2048) 4095(FFF) 1(001)

0 2048(800) 2048(800)

–10 + (10/2048) 1(001) 4095(FFF)

–10 0(000) -
Ein „LSB” (Least Significant Bit oder niedrigstwertiges Bit) von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 entspricht (10/2048) [Nm] als ein Wert, der erhalten wird, indem der Bereich von 20 [Nm] von –10 [Nm] bis +10 [Nm] durch 4096 geteilt wird.
In diesem Bereich nimmt, mit ansteigendem Ist-Drehmoment, der erste Sensorwert Trq1 von 0 linear auf 4095 zu und der zweite Sensorwert Trq2 von 4095 linear auf 0 ab.
Das Ist-Drehmoment entsprechend dem Höchstwert (4095) des ersten Sensorwertes Trq1 ist um 1 LSB geringer als +10 [Nm]. Ferner ist das Ist-Drehmoment entsprechend dem Höchstwert (4095) des zweiten Sensorwertes Trq2 um 1 LSB größer als –10 [Nm].
Darüber hinaus sind der erste Sensorwert Trq1 und der zweite Sensorwert Trq2 bezüglich ”2048”, was dem Ist-Drehmoment 0 [Nm] entspricht, spiegelverkehrt zueinander. Folglich ist, wie in der folgenden Gleichung (1.1) gezeigt, eine Summe des ersten Sensorwertes Trq1 und des zweiten Sensorwertes Trq2 idealerweise 4096 und festgelegt: Trq1 + Trq2 = 4096 (1.1)
Eine Umformung der Gleichung (1.1) ergibt die folgende Gleichung (1.2): Trq1 = 4096 – Trq2 (1.2)
”Ein Wert, der erhalten wird, indem der Sensorwert Trq2 von der vorbestimmten Konstanten (4096) subtrahiert wird”, wie auf der rechten Seite der Gleichung (1.2) beschrieben, ist als ein ”zweiter Sensorumkehrwert” bezeichnet. In der Kreuzcharakteristik sind der erste Sensorwert Trq1 und der zweite Sensorumkehrwert (4096-Trq2) Idealerweise gleich.
Nachstehend ist, vor einer Beschreibung jeder Ausführungsform, in denen Datenvolumina der Sensorwerte Trq1, Trq2 reduziert werden, ein Referenzverfahren als eine Referenz für einen Datenvolumenvergleich mit jeder Ausführungsform aufgezeigt. Bei dem Referenzverfahren werden Rohdaten der Sensorwerte Trq1, Trq2, die jeweils 12 Bit und 24 Bit insgesamt aufweisen, gesendet.
In einem Kommunikationssystem, das auf eine Vorrichtung angewandt wird, die eine Berechnung mit hoher Frequenz erfordert, wie beispielsweise die elektrische Servolenkungsvorrichtung 90, ist die Verkürzung der Kommunikationszeit, die zum Senden und Empfangen des Sensorsignals benötigt wird, übrigens eine Herausforderung, mit der umzugehen ist. Insbesondere nimmt, in der Konfiguration, in der mehrere Sensorwerte gesendet und empfangen werden, eine Kommunikationsinformationsmenge zu, so dass umso mehr Bedarf daran besteht, die Kommunikationszeit zu verkürzen.
Folglich zielt jede der folgenden Ausführungsformen darauf ab, ein Kommunikationsdatenvolumen zu verringern, während die erforderliche Informationskommunikationsfunktion gewährleistet wird, bezüglich des Referenzverfahrens zur Kommunikation von Daten mit den 24-Bit Daten insgesamt. Nachstehend sind ein Gesichtspunkt der Datenvolumenreduzierung und ein bestimmtes Kommunikationsverfahren in jeder Ausführungsform beschrieben.
Zunächst sind separate Fälle beschrieben, wobei die Aufmerksamkeit darauf gerichtet ist, wie der Mikrocomputer 71, der die zwei Sensorwerte Trq1, Trq2 empfangen hat, die Sensorwerte im Referenzverfahren verwendet.
In der Annahme, dass die Sensorwerte Trq1, Trq2 normal sind, wird einer des ersten Sensorwertes Trq1 und des zweiten Sensorwertes Trq2 für gewöhnlich als ein Sensorwert für die Steuerberechnung in der Rechenverarbeitungseinheit 74 des Mikrocomputers 71 verwendet. Eine Form, in der die Anzahl von Sensorwerten, die für die Steuerberechnung verwendet wird, bei eins liegt, wird als ein erster Modus des Referenzverfahrens verwendet. In dem ersten Modus des Referenzverfahrens wird einer der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2, die vom Mikrocomputer 71 empfangen werden, für die Steuerberechnung verwendet, und wird der andere als Information für die Abnormitätserfassung der Sensorelemente 51, 52 verwendet.
Diese Abnormitätserfassung erfolgt wie folgt. Eine Differenz zwischen dem ersten Sensorwert Trq1 und dem zweitem Sensorumkehrwert (4096 – Trq2) in der Gleichung (1.2) ist gemäß der folgenden Gleichung (1.3) als eine ”Sensordifferenz ΔTrq” definiert: ΔTrq = 4096 – Trq2 – Trq1 (1.3)
Wenn ein Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz unter einem Abnormitätserfassungsschwellenwert X liegt, d. h. wenn die folgende Gleichung (1.4) erfüllt ist, bestimmt der Mikrocomputer 71, dass die Sensorelemente 51, 52 normal sind. –X < (4096 – Trq2 – Trq1) < X (1.4)
Wenn ein Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz demgegenüber größer oder gleich dem Abnormitätserfassungsschwellenwert X ist, d. h. wenn die Gleichung (1.4) nicht erfüllt ist, bestimmt der Mikrocomputer 71, dass die Sensorelemente 51, 52 fehlerhaft sind.
Der Abnormitätserfassungsschwellenwert X kann in Übereinstimmung mit einer Bedingung umgeschaltet werden. Ferner kann eine Abnormitätsdiagnose erfolgen, nachdem der erste Sensorwert Trq1 und der zweite Sensorwert Trq2 beim Senden oder Empfangen korrigiert wurden.
Hierin ist eine ganze Zahl, die die normale Sensordifferenz ΔTrq annehmen kann, eine von –X bis –1, 0 und 1 bis X, wobei Nv durch die folgende Gleichung (1.5) beschrieben wird: Nv = 2X – 1 (1.5)
Hierin ist die Aufmerksamkeit auf Folgendes gerichtet: Wenn ein Datenvolumen, das für die Abnormitätserfassung unter Verwendung der Sensordifferenz ΔTrq erforderlich ist, unter 12 Bit liegt, wird die Sensordifferenz ΔTrq durch die Sensorvorrichtung 50 berechnet und anschließend an den Mikrocomputer 71 gesendet, um so die Abnormitätserfassung zu ermöglichen, während das Kommunikationsdatenvolumen reduziert wird.
Das Kommunikationsverfahren zur Reduzierung eines Kommunikationsdatenvolumens bezüglich des ersten Modus des Referenzverfahrens, bei dem die Abnormitätserfassung gemäß obiger Beschreibung angenommen wird, ist als die erste und die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Ausführungsformen sendet die Sensorvorrichtung 50, als reduzierte Daten, ”zusätzliche Information”, die einen Wert basierend auf der Sensordifferenz ΔTrq beschreibt und für die Abnormitätserfassung verwendbar ist. Insbesondere zeigt ”der Wert basierend auf der Sensordifferenz ΔTrq” die Sensordifferenz ΔTrq oder den Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz. Ferner wird angenommen, dass, in der ersten Ausführungsform, die Anzahl von Sensorwerten, die für die Steuerberechnung verwendet wird, bei eins liegt, d. h. eins ist, in der zweiten Ausführungsform die Anzahl von Sensorwerten, die für die Steuerberechnung verwendet werden, jedoch bei eins oder zwei liegt.
Gegenüber dem obigen ersten Modus des Referenzverfahrens ist, in einem zweiten Modus des Referenzverfahrens, die Abnormitätserfassung nicht unbedingt erforderlich und erfasst der Mikrocomputer 71 gleichermaßen Teile von Information der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2. In diesem Fall kann durch die Verwendung von beiden Teile von Information der Sensorwerte Trq1, Trq2 für die Steuerberechnung ein empfindlicheres Erfassungsvermögen erzielt werden. Ferner kann, ähnlich dem ersten Modus des Referenzverfahrens, die Abnormitätserfassung ferner unter Verwendung der Teile von Information der Sensorwerte Trq1, Trq2 erfolgen.
Grundsätzlich werden die Teile von Information der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2 in gleicher Weise erfasst. Es macht jedoch nichts, dass die Teile von Information gegebenenfalls in gleicher Weise verwendet werden.
Das Kommunikationsverfahren zur Reduzierung des Kommunikationsdatenvolumens bezüglich des zweiten Modus des Referenzverfahrens ist als dritte bis sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Unter diesen wird, in der dritten Ausführungsform als eine grundlegende Ausführungsform, das Kommunikationsdatenvolumen reduziert, indem ”Zeitdifferenz Tdiff”-Daten, die ”eine Zeitdifferenz zwischen mehreren Sensorwerten beschreiben, die durch ein bestimmtes Sensorelement an verschiedenen Zeitpunkten” erhalten werden, als die reduzierten Daten gesendet werden. In der Annahme, dass dieses Verfahren erfolgt, erfasst der Mikrocomputer 71 einen Anfangswert des Sensorwertes. Verfahren der vierten bis sechsten Ausführungsform sind Verfahren, bei denen die Zeitdifferenzdaten, die anhand der dritten Ausführungsform erhalten werden, im Bedarfsfall mit ”Zeitunabhängigkeitsdaten getauscht werden, die eine physikalische Größe (Drehmoment) beschreiben, die an einem bestimmten Zeitpunkt durch eines oder mehrere der Sensorelemente entsprechend den Zeitdifferenzdaten erfasst werden”, und die Daten gesendet werden.
Nachstehend sind die jeweiligen Ausführungsformen nacheinander näher beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die Reduzierung im Datenvolumen gemäß der ersten Ausführungsform ist unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C beschrieben.
In den 5A bis 5C und auf diese folgend, sind, hinsichtlich zweier Kommunikationsdaten, die in einem Sensorsignal enthalten sind, das Kommunikationsverfahren des Referenzverfahrens und das Kommunikationsverfahren, bei dem ein Datenvolumen in jeder Ausführungsform reduziert wird, in gegenseitigem Vergleich aufgezeigt. Bei dem Kommunikationsverfahren des Referenzverfahrens werden insgesamt 24 Bit an Rohdaten der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2 kommuniziert.
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird, als einer der zwei Kommunikationsdaten, einer der Rohdaten der Sensorwerte Trq1, Trq2 gesendet und für die Steuerberechnung im Mikrocomputer 71 verwendet. Nachstehend ist ein Beispiel aufgezeigt, bei dem der erste Sensorwert Trq1 als ein Drehmomentwert für die Steuerberechnung verwendet wird. Demgegenüber können in einem Beispiel, bei dem der zweite Sensorwert Trq2 als ein Drehmomentwert für die Steuerberechnung verwendet wird, der erste Sensorwert Trq1 und der zweite Sensorwert Trq2 gegenseitig ausgetauscht werden.
Ferner wird, als der andere der zwei Kommunikationsdaten, die ”zusätzliche Information” zur Erfassung einer Abnormität der Sensorelemente 51, 52 gesendet. Die erste und die zweite Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Information für die Abnormitätserfassung nicht vom Mikrocomputer 71, sondern in der Sensorvorrichtung 50 berechnet wird.
In den 5A bis 5C unterscheiden sich die jeweiligen Verfahren für die zusätzliche Information. Im Beispiel der 5A, das ein grundlegendes Verfahren der ersten Ausführungsform beschreibt, wird ”die Sensordifferenz ΔTrq mit der Positiv-negativ-Information”, die durch die Gleichung (1.3) definiert wird, als die zusätzliche Information verwendet.
Gemäß einem bestimmten Beispiel wird ein Fall angenommen, dass der Abnormitätserfassungsschwellenwert X der Gleichung (1.4) auf 1023 gesetzt wird. Diese Annahme bedeutet, dass, unabhängig davon, ob der Abnormitätserfassungsschwellenwert X in Übereinstimmung mit der Bedingung für den Abnormitätserfassungsschwellenwert X umgeschaltet wird oder die Sensorwerte Trq1, Trq2 korrigiert und anschließend diagnostiziert werden, die Sensorelemente 51, 52 als normal bestimmt werden, wenn der Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz unter 1023 liegt.
In der vorliegenden Beschreibung wird, wenn ”a” eine natürliche Zahl ist, ein Bereich, in dem der Absolutwert unter ”a” liegt, d. h. ein Bereich, der ”–a überschreitet und unter +a liegt”, als ”kleiner als ±a” ausgelegt. In gleicher Weise wird ein Bereich, in dem der Absolutwert nicht über ”a” liegt, d. h. ein Bereich von ”nicht kleiner als –a und nicht größer als +a”, als ”nicht größer als ±a” ausgelegt.
Folglich bedeutet ein Abnormitätserfassungsschwellenwert X von 1023, dass der Sensor als normal bestimmt wird, wenn die Sensordifferenz ΔTrq ”kleiner als ±1023”, d. h. ”nicht größer als ±1022”, ist. Ferner entspricht die Formulierung „wenn der Bereich der Sensordifferenz ΔTrq ”kleiner als ±1023” ist ”der Formulierung „der Bereich der Ist-Drehmomentdifferenz ist ”kleiner als ungefähr ±5 [Nm]””.
In der Gleichung (1.4) ist, wenn der Abnormitätserfassungsschwellenwert X auf 1023 gesetzt ist, die Anzahl von Werten, die die Sensordifferenz ΔTrq zur normalen Zeit annehmen kann: Nv = 2 × 1023 – 1 = 2045, aus der Gleichung (1.5). D. h., die Datenvolumenreduzierungseinheit 53 der Sensorvorrichtung 50 gibt 2045 Arten von Werten als normale Werte der Sensordifferenz ΔTrq an die Sendeschaltung 54. Die Sendeschaltung 54 sendet diese Werte als die zusätzliche Information an den Mikrocomputer 71.
Demgegenüber gibt, wenn die Sensordifferenz ΔTrq ”nicht kleiner als ±1023” ist, die Datenvolumenreduzierungseinheit 53 einen Wert, der zeigt, dass die Sensordifferenz ΔTrq fehlerhaft ist, an die Sendeschaltung 54, und sendet die Sendeschaltung 54 den Wert als die zusätzliche Information an den Mikrocomputer 71.
Wenn beispielsweise ΔTrq ≥ 1023 ist, wird ein Abnormitätsanzeigewert ”1023” gesendet. Ferner wird, wenn ΔTrq ≤ (–1023) ist, ein Abnormitätsanzeigewert ”–1023” oder ”–1024” gesendet. Alternativ kann, wenn ΔTrq = (–1023) ist, der Abnormitätsanzeigewert ”–1023” gesendet werden, und wenn ΔTrq = (–1024) ist, der Abnormitätsanzeigewert ”–1024” gesendet werden.
In beiden Verfahren ist, wenn der Abnormitätsanzeigewert auf nicht mehr als drei Arten gesetzt wird, die Anzahl von Werten der zusätzlichen Information in Kombination mit 2045 Arten von normalen Werten nicht größer als 2048, so dass ein Senden mit 11 Bit möglich ist. D. h., die zusätzliche Information kann als die reduzierten Daten verwendet werden. Anschließend wird, wenn die Sendeschaltung 54 der Sensorvorrichtung 50 die 11-Bit zusätzliche Information sendet und der Mikrocomputer 71 die zusätzliche Information empfängt, die Abnormitätserfassung der Sensorelemente 51, 52 durch den Mikrocomputer 71 erzielt.
Bei dem Verfahren in der 5A wird, wie vorstehend beschrieben, als die Kommunikationsdaten von der Sensorvorrichtung 50 an den Mikrocomputer 71, die Sensordifferenz ΔTrq als die zusätzliche Information zusammen mit dem ersten Sensorwert Trq1, anstelle des zweiten Sensorwertes Trq2, gesendet. Dementsprechend kann beispielsweise, wenn der Abnormitätserfassungsschwellenwert X auf 1023 und das Datenvolumen der zusätzlichen Information auf 11 Bit gesetzt werden, das Datenvolumen um ein Bit bezüglich des Referenzverfahrens verkürzt werden. Folglich kann die Kommunikationszeit verkürzt werden.
Anhand einer ähnlichen Denkweise kann, wenn der Abnormitätserfassungsschwellenwert X auf 511 gesetzt wird, das Datenvolumen, verglichen mit dem Referenzverfahren, um 2 Bit verringert werden, und wenn der Abnormitätserfassungsschwellenwert X auf 255 gesetzt wird, das Datenvolumen, verglichen mit dem Referenzverfahren, um 3 Bit verringert werden. Aufmerksamkeit sollte jedoch der Tatsache geschenkt werden, dass dann, wenn der Abnormitätserfassungsschwellenwert X auf einen übermäßig niedrigen Wert gesetzt wird, die Robustheit abnimmt.
Bei dem Verfahren in der 5A wird, wenn die Sensordifferenz ΔTrq normal ist, zusätzlich dazu, dass die Abnormitätserfassung möglich ist, der Wert der Sensordifferenz ΔTrq mit dem LSB (10/2048) [Nm], der gleichbedeutend zu denjenigen der Sensorwerte Trq1, Trq2 ist, an den Mikrocomputer 71 gesendet. Auf der Grundlage des ersten Sensorwertes Trq1 und der Sensordifferenz ΔTrq kann die Empfangsdatenverarbeitungseinheit 73 des Mikrocomputers 71 den zweiten ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq2 entsprechend dem zweiten Sensorwert Trq2 anhand der folgenden Gleichung (1.6) berechnen: Etrq2 = 4096 – (Trq1 + ΔTrq) (1.6)
D. h., auch wenn das Gesamtdatenvolumen der Kommunikationsdaten von 24 Bit auf 23 Sensorbit verringert werden, wird die Information von jedem der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2 gesendet, ohne verloren zu gehen.
Demgegenüber wird, wenn die Sensordifferenz ΔTrq fehlerhaft ist, einzig ein Wert, der die Abnormität anzeigt, gesendet und ein Ist-Wert der Sensordifferenz ΔTrq nicht gesendet. Folglich kann die Empfangsdatenverarbeitungseinheit 73 des Mikrocomputers 71 den zweiten ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq2 nicht berechnen, was zu dem Auftreten eines Informationsverlusts entsprechend 1 Bit bezüglich des Referenzverfahrens führt.
In Abhängigkeit des Systems, auf das das Kommunikationssystem 40 angewandt wird, muss der zweiten ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq2 jedoch nicht berechnet werden, solange die Abnormität erfasst werden kann. D. h., es macht nichts, dass der Informationsverlust gegebenenfalls auftritt, ungeachtet des Normalzustandes oder der Abnormität der Sensordifferenz ΔTrq. Wenn der Informationsverlust gemäß obiger Beschreibung als zulässig angenommen wird, kann das Kommunikationsdatenvolumen weiter reduziert werden. Die 5B und 5C zeigen Verfahren für solch eine Reduzierung.
Bei dem in der 5B gezeigten Verfahren wird, als die zusätzliche Information, der Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz gemäß der folgenden Gleichung (1.7) gesendet: |ΔTrq| = |4096 – Trq2 – Trq1| (1.7)
Ähnlich Gleichung (1.4) ist, wenn der Abnormitätserfassungsschwellenwert X 1023 beträgt und der Bereich von 0 ≤ |ΔTrq| < 1023 normal ist, die Anzahl von Arten der normalen Werte gleich 1023. Ferner ist, wenn die Anzahl von Arten von Abnormitätsanzeigewerten, die gesendet werden, in dem Bereich von |ΔTrq| ≥ 1023 auf 1 gesetzt wird (wie beispielsweise ”1023”), die Anzahl von Werten der zusätzlichen Information insgesamt 1024. Folglich beträgt ein Datenvolumen, das für die Kommunikation der zusätzlichen Information erforderlich ist, 10 Bit und kann das Datenvolumen von 11 Bit in der
5A weiter um 1 Bit verringert werden. D. h., ein zum Referenzverfahren reduzierbares Datenvolumen beträgt 2 Bit.
Bei dem Verfahren, bei dem der Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz als die zusätzliche Information verwendet wird, beträgt, wenn das LSB der zusätzlichen Information (10/2048) = (10/2¹¹) [Nm] ist, ein Datenvolumen, das für die Kommunikation erforderlich ist, wie vorstehend beschrieben, 10 Bit. Wenn dies verallgemeinert wird, beträgt, wenn das LSB der zusätzlichen Information (10/2^p) [Nm] ist, das Datenvolumen, das für die Kommunikation erforderlich ist, (p – 1) Bit.

Folglich wird, bei dem in der 5C gezeigten Verfahren, die Auflösung der zusätzlichen Information geringer als die Auflösungen der Sensorwerte Trq1, Trq2 ausgelegt, in der Annahme, dass das System die Reduzierung zulässt. D. h., das LSB der zusätzlichen Information wird grober als (10/2048) [Nm] eingestellt. Die Tabelle 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem LSB der zusätzlichen Information, dem Datenvolumen, das im Falle einer Verwendung des Absolutwertes |ΔTrq| der Sensordifferenz als die zusätzliche Information erforderlich ist, und dem Datenvolumen, das, verglichen mit dem Referenzverfahren, reduzierbar ist. Tabelle 3

LSB von zusätzlicher Information [Nm]	Datenvolumen, das zur Verwendung des Absolutwertes erforderlich ist	Zum Referenzverfahren reduzierbares Datenvolumen
10/2048 (= 10/2¹¹)	10 Bit	Δ2 Bit
10/1024 (= 10/2¹⁰)	9 Bit	Δ3 Bit
10/128 (= 10/2⁷)	6 Bit	Δ6 Bit
10/16 (= 10/2⁴)	3 Bit	Δ9 Bit
10/4 (= 10/2²)	1 Bit	Δ11 Bit

Gemäß der Tabelle 3 beträgt, wenn das LSB der zusätzlichen Information (10/128) [Nm] ist, das Kommunikationsdatenvolumen der zusätzlichen Information 6 Bit, was halb so groß ist wie dasjenige für den Fall, dass der Sensorwert Trq2 gesendet wird.
Ferner werden, wenn das LSB der zusätzlichen Information auf (10/4) = 2.5 [Nm] gesetzt wird, insgesamt zwei (= 1 Bit) Daten gesendet, d. h. einer der Daten wird zu dem normalen Bereich der Sensordifferenz ΔTrq gesendet, und der andere der Daten wird zu dem fehlerhaften Bereich der Sensordifferenz ΔTrq gesendet. Genauer gesagt, die zusätzliche Information ist im Wesentlichen gleich einem Fehlersignal (Abnormitäts-Flag) zur Bestimmung, ob die Sensorelemente 51, 52 normal oder fehlerhaft sind. In diesem Fall kann das Datenvolumen maximal um 11 Bit reduziert werden.
Auf diese Weise kann, wenn das System die Verringerung der Auflösung der zusätzlichen Information zulässt, das Datenvolumen signifikant verringert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist die Datenvolumenreduzierung gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 6A und 6B beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform wird angenommen, dass sowohl der erste Sensorwert Trq1 als auch der zweite Sensorwert Trq2 für die Steuerberechnung in der Rechenverarbeitungseinheit 74 des Mikrocomputers 71 verwendet werden.
In der zweiten Ausführungsform wird, als einer der Kommunikationsdaten in dem Sensorsignal, ein Mittelwert TrqAve der zwei Sensorwerte oder ein addierter Wert TrqAdd gesendet. Hierin, in der vorliegenden Ausführungsform, in der die Kreuzcharakteristik angewandt wird, beschreiben die ”zwei Sensorwerte” den ”ersten Sensorwert Trq1” und den ”zweiten Sensorumkehrwert (4096 – Trq2)”. In einer anderen Ausführungsform, in der zwei Sensorelemente mit der gleichen Charakteristik bzw. Kennlinie verwendet werden, kann ein Mittelwert von zwei Sensorwerten auf einfache Weise berechnet werden.
Ferner wird, als die anderen Kommunikationsdaten, die Sensordifferenz ΔTrq gleich derjenigen in der ersten Ausführungsform oder der Absolutwert |ΔTrq| der Sensordifferenz als die zusätzliche Information gesendet.
Bei dem in der 6A gezeigten Verfahren wird ein Drehmomentmittelwert TrqAve des ersten Sensorwertes Trq1 und des zweiten Sensorumkehrwertes (4096 – Trq2) anhand der folgenden Gleichung (2.1) berechnet. Es sollte beachtet werden, dass ein Werterundungsverfahren beim Teilen einer ungeraden Zahl durch 2, wie jeweils anwendbar, festgelegt werden kann: TrqAve = {Trq1 + (4096 – Trq2)}/2 (2.1)
Die Information von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 wird auf den Mittelwert TrqAve mit einer Genauigkeit von ½ reflektiert. Das Datenvolumen des Mittelwertes TrqAve beträgt 12 Bit, gleich dem Datenvolumen von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2. Folglich ist ein reduzierter Portion des Datenvolumens infolge der zusätzlichen Information ein reduzierter Portion des gesamten Datenvolumens des Sensorsignals.
Bei dem in der 6B gezeigten Verfahren wird der Drehmomentadditionswert TrqAdd anhand der folgenden Gleichung (2.2) berechnet: TrqAdd = Trq1 + (4096 – Trq2) (2.2)
Da der addierte Wert TrqAdd durch die Information von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 reflektiert wird, wobei die Genauigkeit unverändert verbleibt, kann, verglichen mit dem Verfahren unter Verwendung des Mittelwertes TrqAve, ein Genauigkeitsverlust verhindert werden. Es wird angemerkt, dass das Datenvolumen des addierten Wertes TrqAdd 13 Bit beträgt, was ein Bit mehr als das Datenvolumen von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 ist. Dadurch, dass das Datenvolumen der zusätzlichen Information um nicht weniger als 2 Bit reduziert wird, kann das gesamte Datenvolumen des Sensorsignals reduziert werden.
Bei dem Verfahren zum Senden als die zusätzliche Information der Sensordifferenz ΔTrq mit der Positiv-negativ-Information kann die Empfangsdatenverarbeitungseinheit 73 des Mikrocomputers 71 die Berechnung auf der Grundlage des Mittelwertes TrqAve oder des addierten Wertes TrqAdd und der Sensordifferenz ΔTrq ausführen, um die Sensorwerte Trq1, Trq2 wiederherzustellen.
Wenn der Mittelwert TrqAve zu senden ist, werden die ECU-Berechnungs-Drehmomentwerte Etrq1, Etrq2 anhand der folgenden Gleichungen (2.3) und (2.4) berechnet: Etrq1 = TrqAve – ΔTrq/2 (2.3) Etrq2 = 4096 – (TrqAve + ΔTrq/2) (2.4)
Wenn der addierte Wert TrqAdd gesendet wird, werden die ECU-Berechnungs-Drehmomentwerten Etrq1, Etrq2 anhand der folgenden Gleichungen (2.5) und (2.6) berechnet: Etrq1 = (TrqAdd – ΔTrq)/2 (2.5) Etrq2 = 4096 – (TrqAdd + ΔTrq)/2 (2.6)
Aufmerksamkeit sollte jedoch Folgendem geschenkt werden: Wenn das Datenvolumen der zusätzlichen Information reduziert wird, indem die Auflösung der Sensordifferenz ΔTrq verringert wird, nehmen die Genauigkeiten der ECU-Berechnungs-Drehmomentwerte Etrq1, Etrq2, die unter Verwendung der Sensordifferenz ΔTrq berechnet werden, dementsprechend ab.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend ist die Datenvolumenreduzierung gemäß der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben.
In der dritten Ausführungsform wird, anstelle der Rohdaten der zwei Sensorwerte Trq1, Trq2 im Referenzverfahren, jede von ”Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2”, die ”eine Differenz zwischen mehreren Sensorwerten beschreiben, die durch ein bestimmtes Sensorelement an verschiedenen Zeitpunkten erhalten werden”, als die reduzierten Daten bezüglich des ersten Sensorelementes 51 und des zweiten Sensorelementes 52 gesendet. Insbesondere berechnet die Datenvolumenreduzierungseinheit 53 die Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 und gibt die Datenvolumenreduzierungseinheit 53 die berechneten Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 an die Sendeschaltung 54, und sendet die Sendeschaltung 54 die berechneten Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 an den Mikrocomputer 71. Folglich kann die Kommunikationszeit verkürzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann, anstelle von einem der Sensorwerte Trq1, Trq2, eine der entsprechenden Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 gesendet werden.
In den 7 bis 12I ist beispielsweise der aktuelle Wert des ersten Sensorwertes Trq1 als Trq1(n) gezeigt und der letzte Wert des ersten Sensorwertes Trq1 als Trq1(n – 1) gezeigt. Die Zeitdifferenz Tdiff1 zwischen dem aktuellen Wert und dem letzten Wert des ersten Sensorwertes Trq1 wird durch die folgende Gleichung (3.1) beschrieben: Tdiff1 = Trq1(n) – Trq1(n – 1) (3.1)
In der dritten Ausführungsform wird angenommen, dass der Mikrocomputer 71 Anfangswerte Trq1(0), Trq2(0) des Sensorwertes erfasst.
Hierin wird angenommen, dass die Zeitdifferenz, d. h. eine Änderungsgröße des Lenkmoments in einem Abtastzyklus, innerhalb eines Bereichs von ”kleiner als ±2.5 [Nm]” liegt, was einem Viertel eines gesamten Erfassungsbereichs von ±10 [Nm] entspricht. Danach wird der Bereich der Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 ”kleiner als ±512” und kann dieser durch 10 Bit beschrieben werden. In diesem Fall kann das Kommunikationsdatenvolumen, verglichen mit dem Referenzverfahren, um insgesamt 4 Bit verringert werden.
Wenn die maximale Änderungsgröße des Lenkmoments als noch kleiner angenommen wird, kann der Bereich der Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 als noch kleiner angenommen werden.
Wenn die Änderungsgröße des Lenkmoments als ”kleiner als ±1.25 [Nm]” angenommen wird, wird der Bereich der Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 ”kleiner als ±256” und kann dieser durch 9 Bit beschrieben werden. Folglich kann das Kommunikationsdatenvolumen, verglichen mit dem Referenzverfahren, um insgesamt 6 Bit reduziert werden.
Wenn die Änderungsgröße des Lenkmoments als ”kleiner als ±0.625 [Nm]” angenommen wird, wird der Bereich der Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 ”kleiner als ±128” und kann dieser durch 8 Bit beschrieben werden. Folglich kann das Kommunikationsdatenvolumen, verglichen mit dem Referenzverfahren, um insgesamt 8 Bit verringert werden.
Es wird angenommen, dass es nicht zwangsläufig unmöglich ist, dass eine nicht erwartete plötzliche Änderung im Drehmoment auftreten kann, durch die die Zeitdifferenz Tdiff den bestimmten Bereich überschreitet. Dementsprechend ist nachstehend die Verarbeitung für den Fall, dass die Zeitdifferenz Tdiff den bestimmten Bereich überschreitet, unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben. In dieser Beschreibung wird ein Beispiel angenommen, bei dem die Änderungsgröße des Lenkmoments ”kleiner als ±5 [Nm]” ist, was der Hälfte des gesamten Erfassungsbereichs von ±10 [Nm] entspricht, und der bestimmte Bereich der Zeitdifferenz Tdiff ”kleiner als ±1024” ist, was durch 11 Bit, d. h. ”nicht größer als ±1023”, darstellbar ist.
Zunächst ist jede Variable mit einem Kommunikationszeitpunkt x als ein Argument wie folgt definiert:

Trq(x):: Sensorwert (Sensorelementerfassungswert)
TrqN(x):: vorliegender Sendedrehmomentwert
Tdiff(x):: Sendedrehmomentzeitdifferenzwertes
Etrq(x):: ECU-Berechnungs-Drehmomentwert

Trq(x), TrqN(x) und Tdiff(x), mit Ausnahme des ECU-Berechnungs-Drehmomentwertes, sind Werte, die von der Sensorvorrichtung 50 erfasst oder berechnet werden, und der ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq(x) ist ein Wert, der für die Berechnung durch den Mikrocomputer 71 der ECU 70 verwendet wird.
Ein Anfangswert von jeder Variablen mit x = 0 ist wie folgt bestimmt. Trq(0) = Sensorwert TrqN(0) = 0 Tdiff(0) = 0 Etrq(0) = 0
Während eines Sendens des Sensorsignals wird, an dem ersten Kommunikationszeitpunkt und danach (x > 1), der Sendedrehmomentzeitdifferenzwert Tdiff(x) anhand der folgenden Gleichung (3.2) auf der Grundlage eines aktuellen Sensorwertes Trq(x), eines zuletzt vorliegenden Sendedrehmomentwertes TrqN(x – 1), eines unteren Grenzwertes DiffLow des Differenzwertes und eines oberen Grenzwertes DiffHigh hiervon berechnet: Tdiff(x) = GUARD(Trq(x) – TrqN(x – 1), DiffLow, DiffHigh) (3.2)
Wenn beispielsweise DiffLow = –1023 und DiffHigh = 1023 sind, wird das Verhältnis von Gleichung (3.2) in der 8 dargestellt.
Der aktuelle vorliegende Sendedrehmomentwert TrqN(x) wird erhalten, indem der Sendedrehmomentzeitdifferenzwert Tdiff(x) anhand der folgenden Gleichung (3.3) zu dem zuletzt vorliegenden Sendedrehmomentwert TrqN(x – 1) addiert wird: TrqN(x) = TrqN(x – 1) + Tdiff(x) (3.3)
Die Sendeschaltung 54 sendet den Sendedrehmomentzeitdifferenzwert Tdiff(x) an den Mikrocomputer 71 der ECU 70.
Der Microcomputer 71 erfasst den Sendedrehmomentzeitdifferenzwert Tdiff(x) und berechnet den aktuellen ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq(x) anhand der folgenden Gleichung (3.4): Etrq(x) = Etrq(x – 1) + Tdiff(x) (3.4)
Wenn TrqN(0) = 0 und Etrq(0) = 0 als die Anfangswerte bestimmt werden, wird TrqN(x) = Etrq(x) aus den Gleichungen (3.3) und (3.4) erhalten.
Nachstehend ist ein Beispiel, bei dem das obige Verarbeitungsverfahren vorzugsweise angewandt wird, unter Bezugnahme auf die 9 beschrieben.
In der 9 wird, gemäß einem Extremfall, eine Situation angenommen, in der sich das Lenkmoment plötzlich von dem negativ-seitigen minimalen Drehmoment (–10 [Nm]) zu dem positiv-seitigen maximalen Drehmoment (10 – (10/2048) [Nm]) ändert, und zwar in einer Zeitspanne von dem i-ten Kommunikationszeitpunkt zu dem (i + 1)-ten Zeitpunkt. D. h., dieses Beispiel entspricht einem Fall, in dem der Zustand des Lenkrades vollständig nach links eingeschlagen augenblicklich in den Zustand des Lenkrades vollständig nach rechts eingeschlagen geändert wird. Genauer gesagt, dieses Beispiel entspricht einem Fall, in dem der Zustand des Lenkrades, eine Kraft eines Fahrers von größer oder gleich einer maximal erfassbaren Kraft des Sensors in einer Richtung nach links empfangend, augenblicklich in den Zustand des Lenkrades, die Kraft des Fahrers von größer oder gleich der maximal erfassbaren Kraft des Sensors in einer Richtung nach rechts empfangend, geändert wird. In diesem Fall beträgt die Änderungsgröße des Sensorwertes Trq(x) in einem Abtastzyklus ”4095”, was weiter über ”nicht größer als ±1023”, als der bestimmte Bereich des Zeitdifferenzwertes, hinausgeht.
Ferner wird angenommen, dass der Zustand, in dem das Lenkmoment das positiv-seitige maximale Drehmoment ist, nach dem (i + 1)-ten Kommunikationszeitpunkt wenigstens bis zu dem (i + 5)-ten Kommunikationszeitpunkt andauert.

In dieser Situation sind der Sensorwert Trq(x) an jedem Kommunikationszeitpunkt und der vorliegende Sendedrehmomentwert TrqN(x) (= Etrq(x)), der auf der Grundlage der Gleichungen (3.2) und (3.3) berechnet wird, wie folgt:

Trq(i) = 0	TrqN(i) = 0
Trq(i + 1) = 4095	TrqN(i + 1) = 1023
Trq(i + 2) = 4095	TrqN(i + 2) = 2046
Trq(i + 3) = 4095	TrqN(i + 3) = 3069
Trq(i + 4) = 4095	TrqN(i + 4) = 4092
Trq(i + 5) = 4095	TrqN(i + 5) = 4095

Das obige Verfahren definiert somit den vorliegenden Sendedrehmomentwert TrqN(x) anhand der Gleichung (3.3). Anschließend wird der Drehmomentdifferenzwert Tdiff zu dem vorliegenden Sendedrehmomentwert TrqN akkumuliert, bis sich eine Differenz zwischen dem aktuellen Sensorwert (x) und dem zuletzt vorliegenden Sendedrehmomentwert TrqN(x – 1) in dem bestimmten Bereich (nicht größer als ±1023) „ansiedelt”. Dementsprechend ist, in der 9, der vorliegende Sendedrehmomentwert TrqN(x) (= Etrq(x)) bis zu dem (i + 4)-ten Kommunikationszeitpunkt von dem Sensorwert Trq(x) verschieden, stimmt der vorliegende Sendedrehmomentwert TrqN(x) (= Etrq(x)) jedoch am (i + 5)-ten Kommunikationszeitpunkt mit dem Sensorwert Trq(x) überein.
10 zeigt ein Vergleichsbeispiel, bei dem der vorliegende Sendedrehmomentwert TrqN(x) nicht definiert ist und die Zeitdifferenz zwischen dem aktuellen Sensorwert Trq(x) und dem letzten Sensorwert Trq(x – 1) auf einfache Weise berechnet wird.
Im Vergleichsbeispiel beträgt, an dem (i + 1)-ten Kommunikationszeitpunkt, der gesendete Zeitdifferenzwert ”1023”, was dem oberen Grenzwert des bestimmten Bereichs entspricht, obgleich die tatsächliche Änderungsgröße des Sensorwertes Trq ”4095” beträgt, so dass der Informationsverlust auftritt. Ferner wird die Information, die an diesem Punkt verloren geht, nicht auf den Datenwert am (i + 2)-ten Kommunikationszeitpunkt und danach reflektiert. Dies führt dazu, dass der ECU-Berechnungs-Drehmomentwert Etrq(x) an dem (i + 1)-ten Zeitpunkt und danach bei ”1023” gehalten und niemals mit dem Sensorwert Trq(x) übereinstimmen wird. Folglich erfolgt die Steuerberechnung auf der Grundlage eines falschen Drehmomentwertes.
(Vierte bis sechste Ausführungsform)
Die Datenvermittlung bzw. Datenumschaltung des Sensorsignals gemäß den vierten bis sechsten Ausführungsform ist unter Bezugnahme auf die 11A bis 11C beschrieben.
In der dritten Ausführungsform, in der die Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 als die reduzierten Daten gesendet werden, kann, wenn ein Kommunikationsverlust infolge der Kommunikationsdatenabnormität oder dergleichen auch nur einmal während der Kommunikation auftritt, der Mikrocomputer 71 einen tatsächlichen Sensorwert nicht erfassen und die Steuerberechnung auf der Grundlage des Sensorwertes somit nicht ausführen, was problematisch ist.
Folglich werden, in der vierten bis sechsten Ausführungsformen, die Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 nicht kontinuierlich gesendet, sondern manchmal ein Wert selbst von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 an einem bestimmten Zeitpunkt gesendet. In der vorliegenden Beschreibung werden Kommunikationsdaten, die eine physikalische Größe beschreiben, von den Sensorelementen 51, 52 an einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wird, als ”Zeitunabhängigkeitsdaten” bezeichnet, als ein Konzept gegenüber den ”Zeitdifferenzdaten”. Die Zeitunabhängigkeitsdaten sind typischerweise jeder der Sensorwerte Trq1, Trq2 selbst, die das Drehmoment beschreiben. Abgesehen davon können ein Mittelwert oder eine Sensordifferenz von mehreren Sensorwerten, die von mehreren Sensorelementen erhalten werden, als die Zeitunabhängigkeitsdaten genommen werden.
D. h., die vierte bis sechste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdifferenzdaten und die Zeitunabhängigkeitsdaten im Bedarfsfall gewechselt und als die Kommunikationsdaten gesendet werden. Der Wechselzeitpunkt kann an jedem vorbestimmten Zeitpunkt oder jeden vorbestimmten Zyklus bestimmt werden oder ein Zeitpunkt synchron zu einem bestimmten Triggersignal sein.
Die 11A bis 11C sind Beispiele zum Wechseln bzw. Umschalten der Kommunikationsdaten gemäß der vierten bis sechsten Ausführungsform. In jeder der 11A bis 11C ist das Sensorsignal mit zwei Zeitdifferenzdaten durch ”D” gekennzeichnet und ein Sensorsignal mit einem oder zwei Zeitunabhängigkeitsdaten durch ”1” gekennzeichnet. Zusätzlich zu den Zeitdifferenzdaten und den Zeitunabhängigkeitsdaten weisen die Sensorsignale D, I Information zur Erkennung der Art von Daten dahingehend, ob die gespeicherten Daten die Zeitdifferenzdaten oder die Zeitunabhängigkeitsdaten sind, und Information zur Bestimmung eines Sensorelements, das einen Sensorwert erfasst hat, je nach Erfordernis.
In der vierten bis sechsten Ausführungsformen enthält das Sensorsignal D die zwei 8-Bit Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 (16 Bit insgesamt), die jeweils ein LSB von (10/2048) [Nm] aufweisen. Ferner beträgt, in der vierten und fünften Ausführungsform, die in den 11A und 11B gezeigt sind, ein Gesamtdatenvolumen des Sensorsignals D 17 Bit, das erhalten wird, indem 1 Bit von ”0b” als Kenninformation hinzugefügt wird. In der sechsten Ausführungsform, die in der 110 gezeigt ist, beträgt ein Gesamtdatenvolumen des Sensorsignals D 18 Bit, das erhalten wird, indem 2 Bit von ”00b” als die Kenninformation hinzugefügt werden.
Das Kommunikationsverfahren für das Sensorsignal I mit den Sensorwerten Trq1, Trq2 als die Zeitunabhängigkeitsdaten variiert in jeder Ausführungsform.
Das Sensorsignal I der vierten Ausführungsform enthält zwei 12-Bit Rohdaten der Sensorwerte Trq1, Trq2 (24 Bit insgesamt), die jeweils ein LSB von (10/2048) [Nm] und 1-Bit Kenninformation ”1b” aufweisen, wobei ein Gesamtdatenvolumen 25 Bit beträgt. In diesem Fall nimmt, wenn die Kommunikationsdaten von dem Sensorsignal D zu dem Sensorsignal I gewechselt werden, die Kommunikationsbitanzahl temporär zu.
Bei diesem Verfahren scheint es, dass das Datenvolumen einen höheren Wert annimmt als dasjenige im Falle einer einfachen Kommunikation der Sensorwerte Trq1, Trq2 mit 24 Bit insgesamt am Sendezeitpunkt des Sensorsignals I. Wenn die Kommunikation jedoch beispielsweise in einer Rate von einem Mal in zehn Malen vom Sensorsignal D zum Sensorsignal I gewechselt wird, beträgt ein mittleres Datenvolumen der zehn Male der Kommunikation: (17 Bit × 9 + 25 Bit × 1)/10 = 17,8.
Dies kann ein Datenvolumen von 6,2 Bit im Durchschnitt, verglichen mit dem Referenzverfahren der konstanten Kommunikation der 24-Bit Daten, reduzieren.
In der fünften Ausführungsform ist die Auflösung der Zeitunabhängigkeitsdaten zur Kommunikationszeit des Sensorsignals I geringer als die Auflösung der Rohdaten von jedem der Sensorwerte Trq1, Trq2 ausgelegt. Es wird beispielsweise 1-Bit Kenninformation ”1b” zu den zwei 8-Bit Drehmomentwertdaten (Trq1, Trq2) (16 Bit insgesamt) addiert, mit einem LSB, das 2⁴ Mal so groß wie dasjenige der Rohdaten, d. h. (10/128) [Nm], ist, woraufhin die Daten kommuniziert werden. Dies kann das Datenvolumen des Sensorsignals I so niedrig wie 17 Bit halten, was dem Datenvolumen des Sensorsignals D entspricht. Dementsprechend kann der Zustand des Datenvolumens, das reduziert wird, unabhängig von dem Wechsel der Sensorsignale D, I konstant gehalten werden.
Für den Fall, dass das System den Informationsverlust, der auftritt, wenn die Auflösung der Zeitunabhängigkeitsdaten herabgesetzt wird, nicht zulässt, kann der Informationsverlust, der zum Zeitpunkt eines Sendens der Zeitunabhängigkeitsdaten auftreten kann, wiederhergestellt werden, indem die nächsten Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 mit einer Größe entsprechend dem Informationsverlust gesendet werden. Insbesondere werden, wenn die Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 zu berechnen sind, diese Differenzen nicht aus den letzten Werten der Rohdaten der Sensorwerte Trq1, Trq2 berechnet, sondern aus den letzten Werten von Trq1, Trq2, nachdem die Auflösungen herabgesetzt wurden, und den aktuellen Werten der Rohdaten der Sensorwerte Trq1, Trq2.
In der sechsten Ausführungsform werden, wenn das Sensorsignal mit den Sensorwerten Trq1, Trq2 als die Zeitunabhängigkeitsdaten kommuniziert wird, dieses gesendet, während das Sensorsignal I1 mit dem ersten Sensorwert Trq1 und das Sensorsignal 12 mit dem zweiten Sensorwert Trq2 gewechselt werden. Die Sensorsignale I1, I2 enthalten einen 12-Bit Sensorwert Trq1 oder Trq2 mit einem LSB von (10/2048) [Nm] und 2-Bit sensorelementspezifische Information [01b], [10b], wodurch das Gesamtdatenvolumen der Sensorsignale 14 Bit beträgt. D. h., das Datenvolumen ist geringer als dasjenige des 18-Bit Sensorsignals D. Folglich kann der Zustand, in dem das Datenvolumen reduziert wird, unabhängig von dem Wechsel unter den Sensorsignalen D, I1 und 12, konstant gehalten werden.
Das Kommunikationsverfahren der sechsten Ausführungsform ist für gewöhnlich ein Verfahren zum Senden, als die Zeitunabhängigkeitsdaten, des Sensorwertes irgendeines Sensorelements, das aus den mehreren Sensorelementen gewählt wird.
Die Information zur Erkennung der Art des Sensorsignals und zur Bestimmung des Sensorelements in der vierten bis sechsten Ausführungsformen ist nicht auf das Verfahren zur Bereitstellung der Kommunikationsdaten gemäß obiger Beschreibung beschränkt. Es kann beispielsweise eine Differenz in der Bitlänge von Daten oder eine Differenz im Sendezeitpunkt als die Bestimmungsinformation genommen werden.
In der vierten bis sechsten Ausführungsform werden, wie vorstehend beschrieben, grundsätzlich die Daten der Zeitdifferenzen Tdiff1, Tdiff2 gesendet und die Zeitunabhängigkeitsdaten, die den Drehmomentwert beschreiben, manchmal gesendet. Dementsprechend können, auch wenn der Kommunikationsverlust infolge der Abnormität der Kommunikationsdaten oder dergleichen auftritt, die Zeitunabhängigkeitsdaten erneut an dem Zeitpunkt des Wechsels zu dem nächsten Sensorsignal erfasst werden, so dass die Steuerberechnung auf der Grundlage des Drehmomentwerts fortgesetzt werden kann. Folglich kann die Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden.
(Weitere Ausführungsformen)

(I) In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kommunikationssystem mit mehreren Sensorelementen jede beliebige Konfiguration auf, in der reduzierte Daten gesendet werden, wobei die Daten erhalten werden, indem das Datenvolumen verglichen mit dem Datenvolumen zur Zeit des Sendens der Sensorwerte Trq1, Trq2 durch das Referenzverfahren reduziert wird.

Bei dem Verfahren mit den zwei Daten in einem Sensorsignal kann beispielsweise, anders als in den obigen Ausführungsformen, jede der Konfigurationen angeführt werden, in denen zwei Arten von Daten kombiniert werden, so wie es in den 12A bis 12I gezeigt ist.
Die Datenkonfigurationen, die in den 12A bis 12I gezeigt sind, sind nachstehend aufgelistet. Nachstehend beschreibt ”|Sensordifferenz|” einen ”Absolutwert von einer Sensordifferenz”.
Eine ”Zeitdifferenz von Mittelwerten” beschreibt eine ”Zeitdifferenz zwischen Mittelwerten von mehreren Sensorwerten, die durch mehrere Sensorelemente an verschiedenen Zeitpunkten erhalten werden”. Ferner beschreibt eine ”Zeitdifferenz von Sensordifferenzen” eine ”Zeitdifferenz zwischen Sensordifferenzen an verschiedenen Zeitpunkten”. Es sollte beachtet werden, dass, in (a) bis (e), der erste Sensorwert Trq1 und der zweite Sensorwert Trq2 gegenseitig austauschbar sind.

(a): Rohdaten + Zeitdifferenz
(b): Zeitdifferenz + Sensordifferenz
(c): Zeitdifferenz + |Sensordifferenz|
(d): Zeitdifferenz + Zeitdifferenz von Sensordifferenzen
(e): Zeitdifferenz + Zeitdifferenz von |Sensordifferenzen|
(f): Zeitdifferenz von Mittelwerten + Sensordifferenz
(g): Zeitdifferenz von Mittelwerten + |Sensordifferenz|
(h): Zeitdifferenz von Mittelwerten + Zeitdifferenz von Sensordifferenzen
(i): Zeitdifferenz von Mittelwerten + Zeitdifferenz von |Sensordifferenzen|

(II) Gegenüber der obigen Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung drei oder mehr als drei Sensorelemente aufweisen. In diesem Fall können, als die reduzierten Daten, nur wenigstens eine Sensordifferenz zwischen beliebigen zwei Sensorelementen, nur eine Zeitdifferenz für eines oder mehrere Sensorelemente oder dergleichen berechnet werden.

Wenn die erste Ausführungsform beispielsweise in einer Sensorvorrichtung mit N (N ist eine ganze Zahl von größer oder gleich 2) Sensorelementen verallgemeinert wird, kann sie als ein Verfahren zum Senden eines Sensorsignals mit Sensorwerten und zusätzlicher Information dargestellt werden, das wie folgt geregelt wird. Die Sensorwerte sind ”M (M ist eine ganze Zahl von größer oder gleich 1 und kleiner als N) Sensorwerte, die von M Sensorelementen erfasst werden, die aus den N Sensorelementen gewählt werden”. Die zusätzliche Information ist ”zusätzliche Information, die eine Differenz zwischen einem Sensorwert von (N – M) Sensorelementen verschieden von den M Sensorelementen und einem Sensorwert von einem beliebigen Sensorelement der M Sensorelemente beschreibt”.
Es sollte beachtet werden, dass die erste Ausführungsform dem Fall von N = 2 und M = 1 in der verallgemeinerten Darstellung entspricht.

(III) Ein digitales Kommunikationsverfahren (Protokoll) des Kommunikationssystems ist nicht auf das SENT-Verfahren beschränkt, sondern es ist ein anderes Protokoll anwendbar. Folglich ist das Sensorsignal nicht auf das 4-Bit Nibble-Signal beschränkt, sondern es kann ein 8-Bit-Zeichen oder dergleichen verwendet werden.

Ferner dient jeder der Zahlenwerte, wie beispielsweise die Sensorwerte, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben sind, lediglich als Beispiel.

(IV) Als das Sensorelement kann, verschieden von dem Hall-Element, das in den obigen Ausführungsformen aufgezeigt ist, ein anderes magnetisches Erfassungselement oder ein Element, das eine Änderung eines Gegenstandes verschieden von Magnetismus erfasst, verwendet werden. Die physikalische Größe, die von dem Sensorelement erfasst wird, ist nicht auf das Drehmoment beschränkt, sondern kann eine beliebige physikalische Größe, wie beispielsweise ein Drehwinkel, ein Hub, eine Letzten oder ein Druck, sein. Ferner können die Ausgangskennlinien der zwei Sensorelemente nicht die Ausgangskennlinien sein, sondern die gleiche Kennlinie aufweisen, oder dergleichen.

Das Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung kann auf jede beliebige Vorrichtung, die eine Steuerberechnung auf der Grundlage eines erfassten Sensorwertes ausführt, verschieden von der elektrischen Servolenkungsvorrichtung angewandt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren Ausführungsformen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll derart verstanden werden, dass sie verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfasst. Ferner sollen, obgleich die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element aufweisen, ebenso als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.
Vorstehend ist ein Kommunikationssystem beschrieben.
Ein Kommunikationssystem weist auf: eine Sensorvorrichtung 50, die aufweist: Sensorelemente 51, 52, die jeweils Sensorwerte für eine bestimmte physikalische Größe von einem Erfassungsziel erfassen und erfasste Sensorwerte als digitale Werte ausgeben; eine Datenvolumenreduzierungseinheit 53, die Information als reduzierte Daten berechnet, die erhalten werden, indem ein Datenvolumen bezüglich der Sensorwerte reduziert wird, wobei die Information eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die von den mehreren Sensorelementen erfasst werden, oder eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die an verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden, aufweist; und eine Sendeschaltung 54, die ein Sensorsignal mit den reduzierten Daten als ein digitales Signal senden; und einen Microcomputer 71, der eine Empfangsschaltung 72 aufweist, die das von der Sensorvorrichtung gesendete Sensorsignal mit den reduzierten Daten empfängt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0343472 A1 [0004]
JP 2015-46770 A [0047]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE-J2716 [0008]
SAE-J2716 [0046]

Claims

Kommunikationssystem mit: – einer Sensorvorrichtung (50), die aufweist: – mehrere Sensorelemente (51, 52), die jeweils Sensorwerte für eine bestimmte physikalische Größe von einem Erfassungsziel erfassen und erfasste Sensorwerte als digitale Werte ausgeben; – eine Datenvolumenreduzierungseinheit (53), die Information als reduzierte Daten berechnet, die erhalten werden, indem ein Datenvolumen bezüglich der Sensorwerte reduziert wird, wobei die Information eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die von den mehreren Sensorelementen erfasst werden, oder eine Differenz zwischen mehreren der Sensorwerte, die an verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden, aufweist; und – eine Sendeschaltung (54), die ein Sensorsignal mit den reduzierten Daten als ein digitales Signal sendet; und – einem Microcomputer (71), der eine Empfangsschaltung (72) aufweist, die das von der Sensorvorrichtung gesendete Sensorsignal mit den reduzierten Daten empfängt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorvorrichtung zusätzliche Information, die durch wenigstens einen von Kommunikationsdaten im Sensorsignal bereitgestellt wird, als die reduzierten Daten sendet; – die zusätzliche Information einen Wert auf der Grundlage einer Sensordifferenz als die Differenz zwischen den mehreren Sensorwerten, die von den mehreren Sensorelementen erfasst werden, bereitstellt; und – die zusätzliche Information für eine Abnormitätserfassung der mehreren Sensorelemente verwendet wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorvorrichtung das Sensorsignal sendet; – die Anzahl der Sensorelemente als N definiert ist; – N eine ganze Zahl von größer oder gleich zwei ist; – ein Teil der mehreren Sensorelemente gewählt wird; – die Anzahl des Teils der Sensorelemente als M definiert ist; – M eine ganze Zahl von größer oder gleich eins und kleiner als N ist; – die Anzahl eines verbleibenden Teils der mehreren Sensorelemente als (N – M) definiert ist; und – das Sensorsignal aufweist: – M Sensorwerte, die von M Sensorelementen erfasst werden, die aus N Sensorelementen gewählt werden; und – die zusätzliche Information eine Differenz zwischen (N – M) Sensorwerten von (N – M) Sensorelementen und einem Sensorwert von einem beliebigen der M Sensorelemente beschreibt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung das Sensorsignal mit einem Mittelwert oder einem addierten Wert der mehreren Sensorwerte, die von mehreren Sensorelementen erfasst werden, und der zusätzlichen Information sendet.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung einen Absolutwert der Sensordifferenz als die zusätzliche Information sendet.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung eine Auflösung der zusätzlichen Information geringer als eine Auflösung von jedem der Sensorwerte einstellt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorvorrichtung Zeitdifferenzdaten, die durch wenigstens einen von Kommunikationsdaten im Sensorsignal bereitgestellt werden, als die reduzierten Daten sendet; und – die Zeitdifferenzdaten wenigstens eine der folgenden aufweisen: – eine Zeitdifferenz zwischen den mehreren Sensorwerten, die durch ein bestimmtes Sensorelement, das aus den mehreren der Sensorelemente gewählt wird, an verschiedenen Zeitpunkten erhalten werden; – eine Zeitdifferenz zwischen Mittelwerten der mehreren Sensorwerte, die durch die mehreren Sensorelemente an verschiedenen Zeitpunkten erhalten werden; und – eine Zeitdifferenz zwischen Sensordifferenzen an verschiedenen Zeitpunkten, wobei jede der Sensordifferenzen eine Differenz zwischen den mehreren Sensorwerten beschreibt, die durch die mehreren Sensorelemente erhalten werden.
Kommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorvorrichtung zwischen den Zeitdifferenzdaten und Zeitunabhängigkeitsdaten wechselt; und – die Zeitunabhängigkeitsdaten eine physikalische Größe beschreiben, die an einem bestimmten Zeitpunkt von einem oder mehreren der Sensorelemente entsprechend den Zeitdifferenzdaten erfasst wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung eine Auflösung der Zeitunabhängigkeitsdaten geringer als eine Auflösung der Sensorwerte einstellt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Zeitdifferenzdaten an einem nächsten Sendezeitpunkt des Sensorsignals berechnet werden, die Sensorvorrichtung, als die Zeitdifferenzdaten, eine Zeitdifferenz von den Zeitunabhängigkeitsdaten sendet, nachdem die Auflösung der Zeitunabhängigkeitsdaten geringer als die Auflösung der Sensorwerte eingestellt wurde.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung die Zeitunabhängigkeitsdaten über einen Teil der Sensorelemente, der aus den mehreren Sensorelementen gewählt wird, sendet.
Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung beim Senden der Zeitunabhängigkeitsdaten die Zeitunabhängigkeitsdaten sendet, zu denen Information zur Bestimmung des Teils der Sensorelemente hinzugefügt ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung die Kommunikationsdaten sendet, zu denen Information zur Erkennung, ob die zu sendenden Kommunikationsdaten die Zeitdifferenzdaten oder die Zeitunabhängigkeitsdaten sind, hinzugefügt ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal ein Signal gemäß dem Society of Automotive Engineers Standard SAE-J2716 ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kommunikationssystem für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (90) eines Fahrzeugs verwendet wird; – die Sensorvorrichtung ein Lenkmoment eines Fahrers erfasst; und – der Mikrocomputer eine Assistenzgröße, die von einem Motor (80) ausgegeben wird, auf der Grundlage des Lenkmoments berechnet, das von der Sensorvorrichtung erfasst wird.