JP2003189677A - 電子回路および電気式動力舵取装置 - Google Patents

電子回路および電気式動力舵取装置

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JP2003189677A
JP2003189677A JP2001379501A JP2001379501A JP2003189677A JP 2003189677 A JP2003189677 A JP 2003189677A JP 2001379501 A JP2001379501 A JP 2001379501A JP 2001379501 A JP2001379501 A JP 2001379501A JP 2003189677 A JP2003189677 A JP 2003189677A
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Susumu Koike
進 小池
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Toyoda Koki KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁妨害波のノイズによる誤動作を防止するイ
ミュニティを向上させると共に、故障を容易に検出する
ことが可能な電子回路を提供する。 【解決手段】メインマイコン48の送信側入出力端子4
8eと、サブマイコン50の受信側入出力端子50aと
は、プリント配線パターンによる配線ラインPRaによ
って結線されている。メインマイコン48の受信側入出
力端子48fと、サブマイコン50の送信側入出力端子
50bとは、プリント配線パターンによる配線ラインP
Rbによって結線されている。配線ラインPRaにおい
て、サブマイコン50の受信側入出力端子50aの近傍
のノードαはプルダウン抵抗Raを介して接地されてい
る。また、配線ラインPRbにおいて、メインマイコン
48の受信側入出力端子48fの近傍のノードβはプル
ダウン抵抗Rbを介して接地されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子回路および電気
式動力舵取装置に係り、詳しくは、電子回路間を接続す
る通信ラインを備えた電子回路と、その電子回路を用い
た電気式動力舵取装置とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ステアリングシャフトに発生
する操舵トルクに基づいて操舵力をアシストする電動モ
ータを備えた電気式動力舵取装置が実用化されており、
本出願人もこのような電気式動力舵取装置を種々提案し
ている(特開2001-239947号、特開2001-270451号、特開
2001-258282号、特開2001-88717号、特開2000-177615
号、特開2000-168606号、特開2000-168607号の各公報な
ど)。このような電気式動力舵取装置は、操舵トルクを
検出するトルクセンサと、車速を検出する車速センサ
と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ
と、これらセンサの検出信号に基づいてモータ駆動回路
へ送出するべき電流指令値を求めて出力する電子制御装
置と、その電流指令値に相当する駆動電流を出力するモ
ータ駆動回路と、その駆動電流により駆動されて操舵力
を補うためのアシストトルクを発生させる電動モータ
と、そのアシストトルクに助けられて駆動される操舵機
構などとから構成されている。
【0003】そして、電子制御装置内には、電流指令値
を求める演算処理を行うメイン・マイクロコンピュータ
と、そのメイン・マイクロコンピュータの動作を監視す
るためのサブ・マイクロコンピュータとが備えられてい
る。各マイクロコンピュータは互いにデータ信号(情
報)の送受信を行うが、そのデータ信号(2進符合のパ
ルスに置き換えられた信号)の送受信にはマイクロコン
ピュータ間通信ラインが用いられ、各マイクロコンピュ
ータの入出力端子(I/O)間は当該通信ラインによっ
て接続されている。また、各マイクロコンピュータはプ
リント配線基板に搭載されており、前記通信ラインはプ
リント配線パターンのみで結線されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の各マイクロコン
ピュータ間におけるデータ信号の送受信(入出力)に
は、以下の問題があった。 (A)各マイクロコンピュータの入出力端子はハイイン
ピーダンス(数百kΩ)であるため、外部からの電磁妨
害波によるノイズが通信ラインに重畳され易く、そのノ
イズが通信ラインに重畳された場合、通信異常が発生し
て各マイクロコンピュータの正常な動作が阻害されるこ
とがある。その結果、電気式動力舵取装置において、適
切な操舵力が得られなくなり、運転者に操舵の違和感を
与えることがある。
【0005】(B)前記(A)のように電磁妨害波によ
るノイズが通信ラインに重畳されて通信異常が発生した
場合、各マイクロコンピュータは操舵力のアシストを停
止するように制御することがある。その結果、電気式動
力舵取装置において、操舵力のアシストが停止されてマ
ニュアルステア状態となり、ステアリングホイールの操
作が重くなって運転者に操舵の違和感を与えることがあ
る。 (C)各マイクロコンピュータの入出力端子の電圧レベ
ルが未設定のときには(例えば、各マイクロコンピュー
タの初期設定時など)、その入出力端子の電圧レベルは
不定である。そのため、電子制御装置の製品出荷時の動
作検査において、各マイクロコンピュータの入出力端子
のオープン故障(例えば、入出力端子とプリント配線パ
ターンとの半田付け不良など)を検出するのが困難であ
る。
【0006】本発明は、前記問題を解決するためになさ
れたものであって、以下の目的を有するものである。 (1)電磁妨害波のノイズによる誤動作を防止するイミュ
ニティを向上させると共に、故障を容易に検出すること
が可能な電子回路を提供する。 (2)前記(1)の電子回路を用いることにより、電磁妨害波
の影響を回避してイミュニティを向上させることで、運
転者に操舵の違和感を与えることのない電気式動力舵取
装置を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段・作用および発明の効果】
係る目的を達成するためになされた請求項1に記載の発
明は、電子回路間を接続し、通信方向が送信側から受信
側への単一方向に設定された通信ラインと、その通信ラ
インにおける電子回路の受信側端子の近傍に接続され、
当該受信側端子を接地するプルダウン抵抗とを備えた電
子回路をその要旨とする。従って、請求項1に記載の発
明によれば、適宜な抵抗値のプルダウン抵抗を接続する
ことにより、通信ラインにハイレベルのデータ信号を伝
送するとき、通信ラインに流れる信号電流を増大させる
ことが可能であり、その結果、通信ラインのS/N比が
増大してノイズレベルを減少させることができる。
【0008】そして、電子回路の受信側端子がハイイン
ピーダンスであっても、プルダウン抵抗を接続すること
で、ハイインピーダンスの部分を、通信ラインにおける
プルダウン抵抗が接続されている箇所と受信側端子との
間の部分だけにすることができる。その結果、通信ライ
ンに電磁妨害波によるノイズが重畳されて電子回路が誤
動作を起こすのを防止するイミュニティを向上させるこ
とができる。また、通信ラインにハイレベルまたはロウ
レベルのデータ信号が出力されたとき、通信ラインの電
圧レベルは、プルダウン抵抗に基づいて明確に試算する
ことができる。そのため、電子回路の製品出荷時の動作
検査において、電子回路の入出力端子と通信ラインとの
接続不良に起因するオープン故障を容易に検出すること
ができる。
【0009】次に、請求項2に記載の発明は、操舵力を
アシストする電動モータと、ステアリングシャフトに発
生する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、そ
の操舵トルク検出手段の検出した操舵トルクに基づい
て、前記電動モータの回転を制御するモータ制御回路
と、そのモータ制御手段の動作を監視する監視回路と、
前記モータ制御回路と前記監視回路とを接続する通信ラ
インとを備えた電気式動力舵取装置であって、前記通信
ラインは、前記モータ制御回路の送信側端子と前記監視
回路の受信側端子とを接続する第1ラインと、前記監視
回路の送信側端子と前記モータ制御回路の受信側端子と
を接続する第2ラインとから構成され、前記第1ライン
における前記監視回路の受信側端子の近傍に接続され、
当該受信側端子を接地する第1プルダウン抵抗と、前記
第2ラインにおける前記モータ制御回路の受信側端子の
近傍に接続され、当該受信側端子を接地する第2プルダ
ウン抵抗とを備えたことをその要旨とする。
【0010】従って、請求項2に記載の発明によれば、
第1プルダウン抵抗および第2プルダウン抵抗を用いる
ことで、請求項1に記載の発明と同様の作用により、外
部からの電磁妨害波によるノイズが第1ラインまたは第
2ラインに重畳されることによって引き起こされる通信
異常の発生を防止することができる。そのため、通信ラ
インのイミュニティを向上させて、モータ制御回路およ
び監視回路に正常な動作を行わせることができる。その
結果、電気式動力舵取装置による適切な操舵力を得るこ
とが可能になり、運転者に操舵の違和感を与えることが
なくなる。
【0011】尚、上述した[特許請求の範囲]および
[課題を解決するための手段および発明の効果]に記載
した構成要素と、後述する[発明の実施の形態]に記載
した構成部材との対応関係は以下のようになっている。
「電子回路」は、各マイクロコンピュータ48,50に
該当する。「通信ライン」は、プリント配線パターンに
よる配線ラインPRa,PRbに該当する。「受信側端
子」は、受信側入出力端子48f,50aに該当する。
【0012】「操舵トルク検出手段」は、トルクセンサ
ユニット18(トルクセンサ18a、インターフェース
回路18b)から構成される。「モータ制御回路」は、
メイン・マイクロコンピュータ48に該当する。「監視
回路」は、サブ・マイクロコンピュータ50に該当す
る。「第1ライン」は、配線ラインPRaに該当する。
「第2ライン」は、配線ラインPRbに該当する。「第
1プルダウン抵抗」は、プルダウン抵抗Raに該当す
る。「第2プルダウン抵抗」は、プルダウン抵抗Rbに
該当する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面と共に説明する。 [実施形態の構成]図1は、本実施形態の電気式動力舵
取装置10の電気的構成を示すブロック回路図である。
電気式動力舵取装置10は、車載バッテリ12、ヒュー
ズ14、イグニッションスイッチ16、トルクセンサユ
ニット18、車速センサ20、エンジン回転数センサ2
2、電子制御装置(ECU:Electronic Control Uni
t)24、電動モータ26などから構成されている。自
動車に搭載された車載バッテリ12の直流電源は、ヒュ
ーズ14を介し、オンされたイグニッションスイッチ1
6を経てECU24へ供給される。
【0014】トルクセンサユニット18は、トルクセン
サ18aおよびインターフェース回路(I/F)18b
から構成されており、ステアリングシャフト(図示略)
に取り付けられている。ステアリングシャフトは、車両
のステアリングホイール(図示略)に連結された第1ス
テアリングシャフト(図示略)と、操舵機構(図示略)
に連結された第2ステアリングシャフト(図示略)とか
ら構成される。そして、第1ステアリングシャフトと第
2ステアリングシャフトとは、トーションバー(図示
略)によって相対回転可能に連結されている。トルクセ
ンサ18aは、トーションバーのねじれ量に基づいて、
ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出す
る。トルクセンサ18aの検出信号は、インターフェー
ス回路18bによってECU24(メイン・マイクロコ
ンピュータ48)内で処理可能な信号形式に変換され、
インターフェース回路18bからECU24へ送出され
る。
【0015】ECU24は、電源回路40、インターフ
ェース回路42,44、トルク信号入力回路46、メイ
ン・マイクロコンピュータ(以下、「メインマイコン」
と表記する)48、サブ・マイクロコンピュータ(以
下、「サブマイコン」と表記する)50、モータ駆動回
路52、電流検出回路54から構成されている。電源回
路40は、車載バッテリ12からヒューズ14およびイ
グニッションスイッチ16を介して供給された直流電源
(電圧:12V)を降圧し、その降圧した直流電源Vc
c(電圧:5V)をトルク信号入力回路46および各マ
イクロコンピュータ48,50へ供給する。車速センサ
20は、自動車の駆動輪の回転速度などから車速を検出
する。エンジン回転数センサ22は、自動車のエンジン
回転数を検出する。各インターフェース回路(I/F)
42,44はそれぞれ、各センサ20,22の検出信号
をメインマイコン48内で処理可能な信号形式に変換
し、その変換した検出信号をメインマイコン48へ転送
する。
【0016】モータ駆動回路52はPWM(Pulse Widt
h Modulation)制御回路を備え、車載バッテリ12から
ヒューズ14およびイグニッションスイッチ16を介し
て供給された直流電源から、メインマイコン48の出力
した電流指令値に相当する駆動電流を生成し、その駆動
電流を電動モータ26に出力して電動モータ26の回転
を制御する。電流検出回路54は、モータ駆動回路52
から電動モータ26に出力される駆動電流を検出し、そ
の検出信号をメインマイコン48に出力する。
【0017】電動モータ26は、モータ駆動回路52の
出力した駆動電流により駆動され、操舵力を補うための
アシストトルクを発生する。電動モータ26の発生した
アシストトルクは、減速機(図示略)によって所定減速
比に減速されて第2ステアリングシャフトへ伝達され
る。そして、当該アシストトルクに助けられて駆動され
る第2ステアリングシャフトの回転運動は、ラック・ピ
ニオンを備えた操舵機構(ステアリングギアボックス)
により、車輪(操舵輪)が連結されたステアリングロッ
ド(図示略)の軸方向の運動に変換される。トルク信号
入力回路46は、トルクセンサユニット18の出力信号
を電流・電圧変換する終端抵抗と、外部からの電磁妨害
波によるノイズが当該出力信号に重畳されるのを防止す
るためのローパスフィルタとを備え、当該出力信号から
トルク信号Tを生成して、そのトルク信号Tをメインマ
イコン48へ出力する。
【0018】各マイクロコンピュータ48,50は、C
PU,ROM,RAM,入出力回路(I/O)などから
構成される。メインマイコン48は、各アナログ入力端
子(A/D)48a〜48cを備え、アナログ入力端子
48aにはエンジン回転数センサ22の検出信号が入力
され、アナログ入力端子48bには車速センサ20の検
出信号が入力され、アナログ入力端子48cにはトルク
信号入力回路46から出力されたトルク信号Tが入力さ
れる。そして、メインマイコン48は、各アナログ入力
端子48a〜48cから入力した各信号に基づいてモー
タ駆動回路62へ送出するべき電流指令値を求め、その
電流指令値をモータ駆動回路62に出力する。
【0019】また、メインマイコン48は、電流検出回
路64の検出信号(モータ駆動回路62から電動モータ
26に出力される駆動電流)をアナログ入力端子48d
から入力し、当該駆動電流と電流指令値が等しくなるよ
うにフィードバック制御を行う。従って、電気式動力舵
取装置10によれば、ステアリングシャフトに発生する
操舵トルクがトルクセンサ18aによって検出され、そ
の検出信号から生成されたトルク信号Tに基づいて電動
モータ26が制御されるため、操舵トルクに基づいて操
舵力をアシストすることができる。
【0020】サブマイコン50は、前記したメインマイ
コン48の動作を監視する。そのため、各マイクロコン
ピュータ48,50は互いにデータ信号(情報)の送受
信(入出力)を行うが、そのデータ信号(2進符合のパ
ルスに置き換えられた信号)の送受信にはマイクロコン
ピュータ間通信ラインが用いられ、各マイクロコンピュ
ータ48,50の入出力端子(I/O)48e,48
f,50a,50b間は当該通信ラインによって接続さ
れている。そして、各マイクロコンピュータ48,50
はプリント配線基板(図示略)に搭載されており、前記
通信ラインはプリント配線パターンのみで結線されてい
る。
【0021】つまり、メインマイコン48の送信側(出
力側)入出力端子48eと、サブマイコン50の受信側
(入力側)入出力端子50aとは、プリント配線パター
ンによる配線ライン(通信ライン)PRaによって結線
されている。また、メインマイコン48の受信側(入力
側)入出力端子48fと、サブマイコン50の送信側
(出力側)入出力端子50bとは、プリント配線パター
ンによる配線ライン(通信ライン)PRbによって結線
されている。そして、配線ラインPRaにおいて、サブ
マイコン50の受信側入出力端子50aの近傍の箇所
(ノード)αにはプルダウン抵抗Raが配置され、その
ノードαはプルダウン抵抗Raを介して接地されてい
る。また、配線ラインPRbにおいて、メインマイコン
48の受信側入出力端子48fの近傍の箇所(ノード)
βにはプルダウン抵抗Rbが配置され、そのノードβは
プルダウン抵抗Rbを介して接地されている。
【0022】図2は、各マイクロコンピュータ48,5
0間におけるデータ信号の送受信を説明するための要部
回路図である。各マイクロコンピュータ48,50内に
おいて、各送信側入出力端子48e,50bにはそれぞ
れCMOS(Complementary MOS)構成の出力バッファ
BAが接続されている。そして、各マイクロコンピュー
タ48,50内において、各送信側入出力端子48e,
50bにはそれぞれ、各マイクロコンピュータ48,5
0の内部抵抗(出力抵抗)rと、寄生容量C2とが等価
的に接続されることになる。また、各配線ラインPR
a,PRbにはそれぞれ寄生容量C1が等価的に接続さ
れることになる。
【0023】[実施形態の作用・効果]以上詳述した本
実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができ
る。 (1)本実施形態では、各配線ラインPRa,PRbに
おける通信方向が単一方向とされ、各入出力端子48
e,50bが送信側(出力側)に規定されると共に、各
入出力端子48f,50aが受信側(入力側)に規定さ
れている。そして、各配線ラインPRa,PRbにおい
て、受信側の各入出力端子50a,48fの近傍の箇所
(ノード)α,βにそれぞれ各プルダウン抵抗Ra,R
bが配置され、各ノードα,βはそれぞれ各プルダウン
抵抗Ra,Rbを介して接地されている。
【0024】そのため、メインマイコン48の送信側入
出力端子48eからハイレベルのデータ信号が出力され
る場合、そのデータ信号は配線ラインPRaを通ってサ
ブマイコン50の受信側入出力端子50aへ伝送され
る。このとき、送信側入出力端子48eから信号電流が
流し出され、その信号電流により各寄生容量C1,C2
が充電され、その信号電流はプルダウン抵抗Raを通っ
て接地側へ流し出される。また、サブマイコン50の送
信側入出力端子50bからハイレベルのデータ信号が出
力される場合、そのデータ信号は配線ラインPRbを通
ってメインマイコン48の受信側入出力端子48fへ伝
送される。このとき、送信側入出力端子50bから信号
電流が流し出され、その信号電流により各寄生容量C
1,C2が充電され、その信号電流はプルダウン抵抗R
bを通って接地側へ流し出される。
【0025】従って、各プルダウン抵抗Ra,Rbの抵
抗値を適宜な値(例えば、数十kΩ)に設定することに
より、各配線ラインPRa,PRbにハイレベルのデー
タ信号が伝送されるとき、各配線ラインPRa,PRb
に流れる信号電流は、本実施形態のように各プルダウン
抵抗Ra,Rbを設けた場合には、例えば0.5〜2m
Aになる。それに対して、従来のように各プルダウン抵
抗Ra,Rbを設けない場合、当該信号電流は、例えば
5μAになる。つまり、本実施形態によれば、従来に比
べて、各配線ラインPRa,PRbに流れる信号電流を
100〜400倍にすることが可能であり、その結果、
S/N比も100〜400倍になるため、ノイズレベル
を1/100〜1/400にすることができる。
【0026】(2)各マイクロコンピュータ48,50
の受信側入出力端子48f,50aはハイインピーダン
ス(数百kΩ)であるが、各配線ラインPRa,PRb
における各入出力端子50a,48fの近傍の各ノード
α,βにそれぞれ各プルダウン抵抗Ra,Rbが配置さ
れ、各ノードα,βはそれぞれ各プルダウン抵抗Ra,
Rbを介して接地されている。そのため、ハイインピー
ダンスの部分は、受信側入出力端子50a,48fと各
配線ラインPRa,PRbのノードα,βとの間のプリ
ント配線パターンの部分だけとなる。ここで、各マイク
ロコンピュータ48,50に誤動作を引き起こさせるお
それのある電磁妨害波の周波数帯域は数百kHz〜数G
Hzであり、例えば、数GHzの電磁波の波長は数cm
である。
【0027】従って、各配線ラインPRa,PRbのノ
ードα,βを受信側入出力端子50a,48fの近傍の
箇所(例えば、数mm程度離間した箇所)に設定するこ
とにより、ハイインピーダンスの部分の長さを前記電磁
妨害波の波長に対して十分に短くすれば(例えば、数m
m程度)、各配線ラインPRa,PRbに電磁妨害波に
よるノイズが重畳されるのを防止することができる。そ
の結果、電磁妨害波によるノイズが各配線ラインPR
a,PRbに重畳されることによって引き起こされる通
信異常の発生を防止することが可能になり、各配線ライ
ンPRa,PRbのイミュニティを向上させて、各マイ
クロコンピュータ48,50に正常な動作を行わせるこ
とができる。よって、電気式動力舵取装置10におい
て、適切な操舵力を得ることが可能になり、運転者に操
舵の違和感を与えることがなくなる。
【0028】(3)各マイクロコンピュータ48,50
の送信側入出力端子48e,50bからハイレベルまた
はロウレベルのデータ信号が出力されたとき、各入出力
端子48e,48f,50a,50bおよび各配線ライ
ンPRa,PRbの電圧レベルは、電源回路40から各
マイクロコンピュータ48,50へ供給される直流電源
Vccの電圧(各マイクロコンピュータ48,50の内
部電源電圧)と、内部抵抗rおよび各プルダウン抵抗R
a,Rbの抵抗値とに基づいて、明確に試算することが
できる。そのため、ECU24の製品出荷時の動作検査
において、各マイクロコンピュータ48,50の入出力
端子48e,48f,50a,50bのオープン故障
(例えば、入出力端子48e,48f,50a,50b
と配線ラインPRa,PRbとの半田付け不良など)を
容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した一実施形態の電気式動力舵
取装置の電気的構成を示すブロック回路図。
【図2】各マイクロコンピュータ48,50間における
データ信号の送受信を説明するための要部回路図。
【符号の説明】
10…電気式動力舵取装置 18…トルクセンサユニット 18a…トルクセンサ 18b…インターフェース回路 24…電子制御装置(ECU) 26…電動モータ 58…トルク信号入力回路 48…メイン・マイクロコンピュータ 50…サブ・マイクロコンピュータ PRa,PRb…配線ライン Ra,Rb…プルダウン抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子回路間を接続し、通信方向が送信側
    から受信側への単一方向に設定された通信ラインと、 その通信ラインにおける電子回路の受信側端子の近傍に
    接続され、当該受信側端子を接地するプルダウン抵抗と
    を備えたことを特徴とする電子回路。
  2. 【請求項2】 操舵力をアシストする電動モータと、 ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出する
    操舵トルク検出手段と、 その操舵トルク検出手段の検出した操舵トルクに基づい
    て、前記電動モータの回転を制御するモータ制御回路
    と、 そのモータ制御手段の動作を監視する監視回路と、 前記モータ制御回路と前記監視回路とを接続する通信ラ
    インとを備えた電気式動力舵取装置であって、 前記通信ラインは、前記モータ制御回路の送信側端子と
    前記監視回路の受信側端子とを接続する第1ラインと、
    前記監視回路の送信側端子と前記モータ制御回路の受信
    側端子とを接続する第2ラインとから構成され、 前記第1ラインにおける前記監視回路の受信側端子の近
    傍に接続され、当該受信側端子を接地する第1プルダウ
    ン抵抗と、 前記第2ラインにおける前記モータ制御回路の受信側端
    子の近傍に接続され、当該受信側端子を接地する第2プ
    ルダウン抵抗とを備えたことを特徴とする電気式動力舵
    取装置。
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