JP2009208504A - 電子制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】各信号コネクタに関して、コネクタの接続状態を容易に検出できる電子制御
装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】故障診断部36を有し、コネクタ7Bを介してトルクセンサ10Aと接
続される電子制御装置において、前記故障診断部により前記コネクタに同時配設され
ている故障診断対象信号のうち、特定かつ複数のセンサの対象信号(SRA1〜SR
A3、SRB1〜SRB3)が、同時に断線もしくは断線と等価であると診断された
場合に、前記コネクタの未接続を判断する。本構成により、コネクタの接続状態を容
易に確認できる。
【選択図】図8

Description

本発明は、車両に搭載された電動パワーステアリング装置における信号線の複数の異常からコネクタ未接続を検出する技術に関する。
車両に搭載された電動パワーステアリング装置には、電動モータを制御する電子制御装置が設けられており、この電子制御装置には各種センサ等の信号線が接続されている。車両の組み立て工程では、電装品の動作確認(検査)は組み立て工程の終盤で行なうことが多い。このため、動作確認を行なう段階でコネクタの接続忘れがあったとしても、車両組み立てがほぼ完了しているため、目視では確認することが困難であった。
また、従来の故障(異常)検出方法としては、特許文献1に示されているものがある。その構成は、多重通信ネットワーク(CAN)のバス本線4の抵抗値を測定し、その抵抗値と電子制御装置(ECU)に記憶された異常コードとの組み合わせによって異常部位を特定することを特徴としている。
特開2004-252963号公報
しかしながら、特許文献1は、抵抗値の測定が必要であり、また多重通信ネットワーク内(CAN通信)の故障(異常)に限定される。このように信号線の故障を検出する技術はあったが、コネクタ全体の接続状態を検出するものではなく、上記のように車両組立後にコネクタの接続状態を容易に検出できる技術開発が望まれている。
そこで、本発明は、各信号コネクタに関して、コネクタの接続状態を容易に検出できる電子制御装置及びこれを備えた電動ステアリング装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の電子制御装置は、故障診断部を有し、コネクタを介して複数のセンサと接続される電子制御装置であって、前記故障診断部により前記コネクタに同時配設されている故障診断対象信号のうち、特定かつ複数のセンサの対象信号が、同時に断線もしくは断線と等価であると診断された場合に、前記コネクタの未接続を判断する。前記特定かつ複数のセンサの対象信号が、同時に断線もしくは断線と等価であると診断された場合は、前記コネクタと前記複数のセンサとを接続する複数の信号線のうち、センサ側からコネクタ側へ信号を伝送する複数の信号線がすべて断線もしくは断線と等価として検出された場合である。
本構成により、コネクタの接続状態を容易に確認できる。すなわちコネクタの接続状態を検出するための新たなセンサの追加や、MCU(マイクロコントロールユニット)構成のマイクロコンピュータシステムのROMチップの容量増加等を生じさせることなく、低コストでコネクタの接続状態(コネクタ接続忘れ)を容易に判定することができる。
上記目的を達成するため、本発明の電子制御装置は、故障診断部を有し、コネクタを介して単一のセンサと接続される電子制御装置であって、前記コネクタと前記センサとを接続する複数の信号線のうち、センサ側からコネクタ側へ信号を伝送する複数の信号線がすべて断線もしくは断線と等価であると診断された場合に、前記コネクタの未接続を判断する。このように、単一のセンサに接続されたコネクタの接続状態(コネクタ接続忘れ)を判定してもよい。また、センサ毎にコネクタを分けてもよい。
前記故障診断部は、他のコネクタと接続される。このように、車両信号線などセンサの信号線と異なる信号線を他のコネクタを介して故障診断部と接続することにより的確に故障診断することができる。
前記センサは、例えばトルクセンサである。
本発明の電動パワーステアリング装置は、入力軸に印加された操舵トルクをトルクセンサにより検知し、検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生して出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置であり、上記電子制御装置を備える。
かかる構成によれば、電動パワーステアリング装置を車体に組み込んだ後(車両組立後)の動作確認時であってもコネクタの接続状態(接続忘れ)を容易に検出することができる。
コネクタの接続状態を検出するための新たなセンサやMCUのROM容量増加等の検出装置を増加させることなく、低コストでコネクタの接続状態(コネクタ接続忘れ)を容易に判定することができる。車両用の電動ステアリング装置に用いることで、車両組立後であっても、コネクタの状態を容易に検出できる。
<第1実施形態>
図1に、電動パワーステアリング装置の構成例を示す。図示するように、操向ハンドル1のコラム軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッド6に連結されている。コラム軸2には、操向ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10Aが設けられており、操向ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。パワーステアリング装置の電子制御装置(ECU)30には、バッテリ14からイグニッションキースイッチ11を経て、イグニッションキースイッチ信号が供給されるとともに、並列の電源ラインから電力が供給されており、電子制御装置30は、トルクセンサ10Aで検出された操舵トルクTと車速センサ12で検出された車速Vとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基いてモータ20に供給する電流を制御する。
図2に、トルクセンサおよび電子制御装置の制御関係の一例を示すブロック図を示す。図示するように、電子制御装置30は、マイクロコントロールユニット(MCU又はCPU)31を中心に構成されている。この電子制御装置30と、イグニッションキースイッチ11とはコネクタ7Aを介して接続され、また、トルクセンサ10Aとはコネクタ7Bを介して接続される。この場合、イグニッションキースイッチ11がオンの場合に、IG信号線IGによってバッテリ14と電子制御装置30が接続される。さらに、バッテリ14と電子制御装置30とはコネクタ7Cを介して接続される。なお、以下信号線と信号線名とを同じ符号を用いて示すことがある。
例えば、バッテリ14から供給された電力は、コネクタ7Cを介し基準電圧発生回路34、センサ電源回路33、定電圧回路35及びモータ駆動回路32に供給され、イグニッションキースイッチがオンの場合には、バッテリ14から供給された電力は、コネクタ7Aを介しMCU31のA/Dポートに入力される。
基準電圧発生回路34では、上記電力を基準電圧まで降圧し、この基準電圧はMCU31、センサ電源回路33に供給される。このセンサ電源回路33によりトルクセンサ10Aを駆動する駆動電位を生成する。
この駆動電位が、トルクセンサ電源信号STA1としてトルクセンサ10Aに入力される。トルクセンサ10Aからはトルク検出結果に応じてトルク信号SRA1及びトルク許容差信号SRA2が出力され、MCU31のA/Dポートに入力される。MCU31では入力されたトルク信号SRA1及びトルク許容差信号SRA2を所定の演算式に基づいて演算し、演算された操舵補助指令値をモータ駆動回路32に出力してモータ20を駆動制御する。
ここで、電子制御装置30内の故障診断部36は、上記信号STA1、SRA1、SRA2が伝送される信号線と接続されており、上記信号STA1、SRA1、SRA2の異常を診断(検出)する。この診断は、例えば、車体内部の端子40にテスタなどを当接させ、車両通信線BLを介して行われ、診断結果は、例えば、電子制御装置30内の図示しないメモリ部に記憶される。なお、車両通信線BLとIG信号線IGは、同じコネクタ7Aに接続されている。また、電力供給経路線Vbatは、コネクタ7Cに接続されている(図5参照)。
図3に、ECUに記憶された異常コードと信号異常の関係を示す。図示するように、トルク信号SRA1が異常の場合には、異常コードERA1が、トルク許容差信号SRA2が異常の場合には、異常コードERA2が記憶される。ここでは、トルク信号SRA1およびトルク許容差信号SRA2は、トルクセンサ側からコネクタ7B側(ECU側)に伝送される信号(ECU側受信信号)である。
例えば、ECU側送信信号であるトルクセンサ電源信号STA1が送信されているにも関わらず、トルク信号SRA1が受信されない場合には、トルクセンサ10Aの故障又はトルク信号線(SRA1)の断線などが推測される。トルク信号SRA1が受信されない場合とは、所定の信号が得られない、例えば、トルクセンサ電源信号STA1に対してHレベルの信号が受信されるべき場合に対し、電位が検出されない(Lレベルの信号が検出される)場合をいう。また、トルクセンサ10Aの故障とは、例えば、内部回路の故障などをいい、かかる場合にも、同様の検出結果がなされる。よって、このような検出結果がなされる場合は、断線もしくは断線と等価であると診断される。
また、同様に、トルク許容差信号SRA2が受信されない場合には、トルクセンサ10Aの故障又はトルク信号線(SRA2)の断線などの故障が推測される。このように、故障診断部36により各信号線の断線異常を検出できる。
ここで、本実施形態においては、上記故障診断部36による異常判定(異常コード)を利用して、コネクタの接続忘れ(未接続、接続不良)を判定する。
図4に、本実施形態のコネクタの未接続の判定フローを示す。図示するように、異常検出、即ち、各信号の異常を検出する(ステップST1)。次いで、コネクタ7Bに接続されるECU側受信信号線について断線時に発生する異常診断がすべて発生しているか否かを判断する(ステップST2)。即ち、図3の異常コードERA1、ERA2のすべてが立っているか否かを判断し、YES(はい)の場合は、コネクタ7Bが未接続であると判定する(ステップST3)。NO(いいえ)の場合は、フェール項目に該当する異常、即ち、信号線の断線やセンサ側に異常が発生していると判断する(ステップST4)。
この後、コネクタ7Bが未接続であると判定された場合には、車体の一部を分解し、コネクタ7Bを接続した後、再度、組み立てを行なう。また、一部の信号線毎に断線がある場合には、当該信号線もしくは、当該信号線を含む部品単位を取り替える。
なお、トルク信号SRA1およびトルク許容差信号SRA2が受信されない(断線と等価と診断される)場合でも、同時にECU側送信信号であるトルクセンサ電源信号STA1が送信されていない場合は、電子制御装置(ECU)30側に原因のある異常であるため、コネクタ未接続とは診断されない(コネクタ未接続の診断とは区別される)。
このように、本実施形態においては、コネクタ7Bに係るECU側受信信号線SRA1、SRA2の異常がすべて発生しているか否かによりコネクタ7Bの未接続を判断することができる。よって、コネクタ7Bの接続状態を検出するための新たなセンサやMCUのROM容量増加等の検出装置を増加させることなく、低コストで信号コネクタ7Bの接続状態(コネクタ接続忘れ)を判定することができる。また、車両組立後の動作確認時であっても、コネクタの接続状態を容易に検出することができ、車両の生産性を向上させることができる。
さらに、検査員(作業者)の習熟度レベルに係わらず、検出された複数異常の組み合わせ内容によって、速やかに関連するコネクタの未接続(外れ)と認識して、その修復を図ることが可能となる。
また、トルク信号SRA1やトルク許容差信号SRA2などの各種信号に関係する異常がそれぞれ複数発生したと判断する方法として、あらかじめ組み合わせのパターンをテーブルとして電子制御装置30内の図示しないメモリ部などに準備しておく方法なども考えられる。
また、IG信号線IG、電力供給経路線Vbatおよび車両通信線BL以外の信号線をコネクタ7Bに纏めることで、短フローで的確なコネクタ7Bの未接続を判定することができる。
また、本実施形態においては、トルクセンサ10Aの2つのECU側受信信号線SRA1、SRA2について説明したが、伝送される信号は上記信号種、信号数に限られない。また、トルクセンサ10Aの他、アングルセンサ、ホールセンサ、レゾルバ(回転角センサ)の他のセンサ等、ECUとの間で信号の伝送を行う各種装置に広く適用できる。なお、図5は、図2のトルクセンサとコネクタの関係を模式的に示した図である。
<第2実施形態>
実施の形態1においては、単一のセンサを単一のコネクタを介して接続したが、一のコネクタに複数のセンサを接続してもよい。言い換えれば、一のコネクタに複数のセンサを纏めて接続してもよい。
[例1]
図6に、トルクセンサ(第1センサ)10A、第2センサ10Bとコネクタ7Bとの関係を示す。図示するように、複数のセンサをコネクク7Bを介して接続し、各センサのECU側受信信号線によってコネクタ7Bの未接続を判断してもよい。符号STB1は、第2センサ10BのECU側送信信号線であり、SRB1、SRB2は、第2センサ10BのECU側受信信号線である。
即ち、ECU側送信信号である第2センサ電源信号STB1が送信されているにも関わらず、第2センサのECU側受信信号線SRB1およびSRB2が受信されない場合には、異常コードERB1、ERB2が記憶される。
ここで、上記トルクセンサ(第1センサ)10AのECU側受信信号線に係る異常コードERA1、ERA2に加え、第2センサ10BのECU受信信号線に係る異常コードERB1、ERB2のすべてが立っている場合は、コネクタ7Bが未接続であると判定される(図4のステップST2、ST3参照)。
[例2]
実施の形態1および上記例1においては 各センサ10Aに関し、ECU側送信信号線およびECU側受信信号線が接続されている場合について説明したが、センサによっては、ECU側送信信号線およびECU側受信信号線のいずれか一方のみを有する場合もある。
例えば、図7に示すように、第2センサ10Bとコネクタ7Bとの間が、ECU側受信信号線であるSRB1、SRB2、SRB3で接続されている。
このような場合も、ECU側送信信号であるトルクセンサ電源信号STA1が送信されているにも関わらず、トルク信号SRA1、SRA2が受信されず、さらに、第2センサのECU側受信信号線SRB1、SRB2およびSRB3が受信されない場合には 異常コードERA1、ERA2に加え、ERB1、ERB2およびERB3が記憶される。
よって、上記異常コード(ERA1、ERA2、ERB1、ERB2およびERB3)がすべて立っている場合は コネクタ7Bが未接続であると判定される。
[例3]
実施の形態1、上記例1および例2においては、ECU側送信信号線で接続されたセンサ(具体的にはトルクセンサ)が接続されている場合について説明したが、コネクタ7Bに接続されるいずれのセンサにもECU側送信信号線が接続されていなくてもよい。
例えば 図8に示すように、第1および第2センサ10A、10Bとコネクク7Bとの間が、ECU側受信信号線であるSRA1〜SRA3、SRB1〜SRB3で接続されている。
このような場合も、第1センサのECU側受信信号SRA1〜SRA3が受信されず、さらに、第2センサのECU側受信信号SRB1〜SRB3が受信されない場合には、異常コードERA1〜ERA3に加え、ERB1〜ERB3が記憶される。
よって、上記異常コード(ERA1〜ERA3、ERB1〜ERB3)がすべて立っている場合は、コネクタ7Bが未後続であると判定される。
このように、コネクタに同時配設されている特定かつ複数のセンサの対象信号が、同時に異常(即ち、断線もしくは断線と等価である)と診断された場合に、コネクタの未接続を判断することができる。
さらに、ECU側受信信号が正常で、上記コネクタと複数のセンサを接続する複数の信号線のうち、センサ側からコネクタ側へ信号を伝送する複数の信号線(ECU側送信信号線)がすべて異常として検出された場合に、コネクタ7Bを未後続と判断することで、さらに、精度良く、コネクタ未接続を判断できる。
<第3実施形態>
第2実施形態においては、IG信号線IG、電力供給経路線Vbatおよび車両通信線BL以外の信号線をコネクタ7Bに纏めたが、各種センサごとにコネクタを分けてもよい。なお、第1実施形態と対応する箇所には同一もしくは関連の符号を付し、その説明を省略する。
図9は本実施形態に係る車両用通信ネットワークを模式的に示す図である。ここでは、電子制御装置30と第1〜第3のセンサ10A、10B、10Cが、それぞれコネクタ17A、17B、17Cを介して後続されている。第1のセンサ10Aは、例えば、トルクセンサである。各センサと各コネクタとは3つの信号線で後続されている。
本実施形態においても、各センサ毎のECU側受信信号線の異常コードを利用して、コネクタの接続忘れ(未接続、接続不良)を判定できる。
図10に、本実施形態のコネクタの未接続の判定フローを示す。図示するように、異常診断の開始(ステップST1)の後、コネクタ17Aの異常診断を行う(ステップST2)。即ち、コネクタ17Aに接続されるECU側受信信号線STA1、STA2について断線時に発生する異常診断がすべて発生しているか否かを判断する(ステップST3)。即ち、図3の異常コードERA1、ERA2のすべてが立っているか否かを判断し、YES(はい)の場合は、コネクタ17Aが未接続であると判定する(ステップST4)。NO(いいえ)の場合は、コネクタ17Bの異常診断(ステップST5)に移行する。
次いで、コネクタ17Bに接続されるECU側受信信号線STB1、STB2について断線時に発生する異常診断がすべて発生しているか否かを判断する(ステップST6)。即ち、コネクタ17Bに係るECU側受信信号の信号異常の異常コードERB1、ERB2が、すべて立っているか否かを判断し、YES(はい)の場合は、コネクタ17Bが未接続であると判定する(ステップST7)。NO(いいえ)の場合は、コネクタ17Cの異常診断(ステップST8)に移行する。
次いで、コネクタ17Cに接続されるECU側受信信号線STC1、STC2について断線時に発生する異常診断がすべて発生しているか否かを判断する(ステップST9)。即ち、コネクタ17Cに係るECU側受信信号の信号異常の異常コードERC1、ERC2が、すべて立っているか否かを判断し、YES(はい)の場合は、コネクタ17Cが未接続であると判定する(ステップST10)。NO(いいえ)の場合は、コネクタ接続診断を終了(ステップST11)し、例えば、フェール項目に該当する異常を判断する。
この後、未接続のコネクタがあると判定された場合には、車体の一部を分解し、当該コネクタを接続した後、再度、組み立てを行なう。
このように、センサ毎にコネクタが分かれている場合でも、第1実施形態の場合と同様に、各コネクタの未接続を判定することができる。また、各コネクタについての異常診断を連続して行うことにより短時間に複数のコネクタの未接続を判定することができる。
なお、上記実施の形態1乃至3に関し、センサの数、信号線の数は、上記のものに限られず適宜変更可能である。例えば、トルク信号SRA1やトルク許容差信号SRA2の他、グランド線(グランド信号)を異常診断対象としてもよい。例えば、電子制御装置30とバッテリ14とを接続しているグランド線が、トルクセンサ10Aなどの各種センサに接続されている場合(図2参照)、MCU31の電源用グランドが安定している。よって、トルクセンサ10Aと電子制御装置30とを接続している信号線としてグランド線が含まれている場合にも、当該グランド線の断線を判断できるため、グランド線も異常診断対象とすることができる。
また、センサとコネクタとを接続する信号線(例えば、ECU側受信信号線)のうち、すべての信号(信号線)を異常診断対象とする必要はなく、センサ動作やECUとの信号の送受信のうち、主たる2以上の信号(信号線)を故障診断対象とすればよい。
電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。 トルクセンサおよび電子制御装置との制御関係の一例を示すブロック図である。 ECUに記憶された異常コードと信号異常の関係を示す図である。 第1実施形態のコネクタの未接続の判定フローを示す図である。 第1実施形態のセンサ10Bとコネクタ7Bとの関係を示す図である。 第2実施形態のセンサ10Bとコネクタ7Bとの関係を示す図である。 第2実施形態のセンサ10Bとコネクタ7Bとの関係を示す図である。 第2実施形態のセンサ10Bとコネクタ7Bとの関係を示す図である。 第3実施形態に係る車両用通信ネットワークを模式図に示す図である 第3実施形態のコネクタの未接続の判定フローを示す図である。
符号の説明
1…操向ハンドル、2…コラム軸、3…減速ギア、4a、4b…ユニバーサルジョイント、5…ピニオンラック機構、6…タイロッド、7A、7B…コネクタ、10A…トルクセンサ(第1のセンサ)、10B…第2のセンサ、10C…第3のセンサ、11…イグニションキー、12…車速センサ、14…バッテリ、17A、17B、17C…コネクタ、20…モータ、30…電子制御装置(ECU)、31…マイクロコントロールユニット(MCU)、32…モータ駆動回路、33…センサ電源回路、34…基準電圧発生回路、35…定電圧回路、36…故障診断部、40…端子、BL…車両通信線、E1〜E3…異常コード、IG…IG信号線、S1…トルクセンサ電源信号、S2…トルク信号、S3…トルク許容差信号、ST1〜ST11…ステップ、T…操舵トルク、V…車速

Claims (6)

  1. 故障診断部を有し、コネクタを介して複数のセンサと接続される電子制御装置であって、
    前記故障診断部により前記コネクタに同時配設されている故障診断対象信号のうち、特定かつ複数のセンサの対象信号が、同時に断線もしくは断線と等価であると診断された場合に、前記コネクタの未接続を判断する電子制御装置。
  2. 前記特定かつ複数のセンサの対象信号が、同時に断線もしくは断線と等価であると診断された場合は、
    前記コネクタと前記複数のセンサとを接続する複数の信号線のうち、センサ側からコネクタ側へ信号を伝送する複数の信号線がすべて断線もしくは断線と等価として検出された場合であることを特徴とする請求項1記載の電子制御装置。
  3. 故障診断部を有し、コネクタを介して単一のセンサと接続される電子制御装置であって、
    前記コネクタと前記センサとを接続する複数の信号線のうち、センサ側からコネクタ側へ信号を伝送する複数の信号線がすべて断線もしくは断線と等価であると診断された場合に、前記コネクタの未接続を判断する電子制御装置。
  4. 前記故障診断部は、他のコネクタと接続されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の電子制御装置。
  5. 前記センサは、トルクセンサを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載の電子制御装置。
  6. 入力軸に印加された操舵トルクをトルクセンサにより検知し、検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生して出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、請求項5記載の電子制御装置を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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