JP2016133962A - センサ装置及びセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化することの可能なセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置４０は、トルク検出部４１０，４２０と、変換部４３０，４３１と、出力部４４０とを備える。トルク検出部４１０，４２０は、操舵トルクを検出するとともに、検出された操舵トルクに応じたアナログ信号Ａ１１，Ａ１２をそれぞれ出力する。変換部４３０，４３１は、トルク検出部４１０，４２０からそれぞれ出力されるアナログ信号Ａ１１，Ａ１２をデジタルデータＤ１１，Ｄ１２にそれぞれ変換する。出力部４４０は、変換部４３０，４３１によりそれぞれ変換される複数のデジタルデータＤ１１，Ｄ１２を同一フレームに含むデジタル信号Ｄ１を生成する。【選択図】図３

Description

本発明は、センサ装置及センサシステムに関する。

従来、センサ装置の一つとして、特許文献１に記載のセンサ装置がある。特許文献１に記載のセンサ装置はトルクセンサであり、メイン検出部と、サブ検出部とを有している。メイン検出部及びサブ検出部は、検出トルクが零のときに所定値の電圧信号を出力する。メイン検出部は、検出トルクに対して比例関係を有する電圧信号を出力する。サブ検出部は、所定値を基準にメイン検出部の出力特性と対称な電圧信号を出力する。メイン検出部及びサブ検出部のそれぞれの出力信号は個別の信号線を介して演算部に取り込まれている。

特開２０１０−２８０３３２号公報

ところで、特許文献１に記載のセンサ装置では、検出部の数だけ信号線が必要となる。すなわち、特許文献１に記載のセンサ装置では、検出部の数が増えると、その分だけ信号線の数が増える。これがセンサ装置の構造の複雑化を招く要因となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造を簡素化することの可能なセンサ装置、及び当該センサ装置を用いたセンサシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、物理量を検出するセンサ装置（４０）は、複数の検出部（４１０，４２０）と、複数の変換部（４３０，４３１）と、出力部（４４０）とを備える。複数の検出部は、物理量を検出するとともに、検出された物理量に応じたアナログ信号を出力する。複数の変換部は、複数の検出部からそれぞれ出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換する。出力部は、複数の変換部によりそれぞれ変換される複数のデジタルデータを同一フレームに含むデジタル信号を生成する。

この構成によれば、外部にデジタル信号を出力するための信号線の数を検出部の数よりも少なくすることができる。したがって、特許文献１に記載のセンサ装置のように検出部の数と同数の信号線が必要なセンサ装置と比較すると、信号線の数を少なくすることができるため、構造を簡素化することができる。

本発明によれば、構造を簡素化することができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 センサ装置の第１実施形態についてその分解斜視構造を示す斜視図。 センサシステムの第１実施形態についてそのセンサ装置の電気的構成を示すブロック図。 第１実施形態のセンサ装置についてその出力部により生成されるデジタル信号の構成を模式的に示す図。 第１実施形態のセンサシステムについてそのＥＣＵの電気的な構成を示すブロック図。 第１実施形態のセンサ装置の変形例について変換部によるデジタルデータの生成方法を模式的に示す図。 第１実施形態の変形例のセンサ装置についてその出力部により生成されるデジタル信号の構成を模式的に示す図。 センサ装置の第２実施形態についてその電気的な構成を示すブロック図。 センサ装置の第３実施形態についてその電気的な構成を示すブロック図。 第３実施形態のセンサシステムについてそのＥＣＵの電気的な構成を示すブロック図。 第３実施形態のセンサ装置の変形例についてその電気的な構成を示すブロック図。 第３実施形態のセンサ装置の変形例についてその信号合成部により生成される合成デジタル信号の構成を模式的に示す図。 第３実施形態のセンサシステムの変形例についてそのＥＣＵの電気的な構成を示すブロック図。 センサシステムの第４実施形態についてそのＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、センサ装置及びセンサシステムの一実施形態について説明する。本実施形態のセンサ装置及びセンサシステムは、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置において操舵トルクを検出するための装置及びシステムである。はじめに、ＥＰＳの概要について説明する。

図１に示されるように、ＥＰＳ１は、運転者のステアリングホイール２０の操作に基づき車両の転舵輪２４を転舵させる操舵機構２と、運転者のステアリングホイール２０の操舵を補助するアシスト機構３とを備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール２０と、ステアリングシャフト２１と、ラックアンドピニオン機構２２と、ラックシャフト２３とを有している。

ステアリングシャフト２１の一端部はステアリングホイール２０に連結されている。ステアリングシャフト２１の他端部はラックアンドピニオン機構２２を介してラックシャフト２３に連結されている。ラックシャフト２３の両端部には転舵輪２４がそれぞれ連結されている。

操舵機構２では、運転者がステアリングホイール２０を回転操作すると、その回転運動がステアリングシャフト２１に伝達され、ステアリングシャフト２１が回転する。ステアリングシャフト２１の回転運動はラックアンドピニオン機構２２を介してラックシャフト２３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト２３の軸方向の往復直線運動により転舵輪２４の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構３は、減速機３０と、モータ３１と、センサ装置４０と、電子制御装置（ＥＣＵ）５０とを有している。

減速機３０は、モータ３１の出力軸３１ａの回転を減速してステアリングシャフト２１に付与する。すなわち、モータ３１の出力トルクは減速機３０を介してステアリングシャフト２１に伝達される。このトルクがアシストトルクとなって運転者のステアリング操作が補助される。

センサ装置４０は、運転者によりステアリングホイール２０に付与される操舵トルクＴｈを検出する。センサ装置４０は、検出された操舵トルクＴｈに応じた信号をＥＣＵ５０に出力する。

ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、ＣＰＵやメモリ等を有している。ＥＣＵ５０は、センサ装置４０の出力信号に基づき操舵トルクＴｈを検出する。ＥＣＵ５０は、操舵トルクＴｈに基づき電流指令値を設定し、当該電流指令値に基づいて、制御対象であるモータ３１の供給電流を制御する。これにより、電流指令値に応じたトルクがモータ３１からステアリングシャフト２１に付与され、運転者のステアリング操作が補助される。

次に、センサ装置４０の構造について説明する。
図２に示されるように、ステアリングシャフト２１は、ステアリングホイール２０に連結される入力シャフト２１ａと、ラックアンドピニオン機構２２に連結される出力シャフト２１ｂとに分割されている。入力シャフト２１ａ及び出力シャフト２１ｂはトーションバー４１を介して互いに連結されている。運転者によりステアリングホイール２０に操舵トルクＴｈが付与されると、操舵トルクＴｈの大きさに対応したねじれ変形がトーションバー４１に生じる。このトーションバー４１のねじれ変形により入力シャフト２１ａと出力シャフト２１ｂとの間に相対的な回転角偏差が生じる。センサ装置４０は、この回転角偏差に基づき操舵トルクＴｈを検出するものである。

センサ装置４０は、トーションバー４１と、多極磁石４２と、一組のヨーク４３，４４と、一組の集磁部材４５，４６と、磁気検出素子４１１，４１２，４２１，４２２とを有している。

多極磁石４２は円筒状をなしており、外周面にＮ極及びＳ極を交互に有している。多極磁石４２は入力シャフト２１ａに固定されている。すなわち、多極磁石４２は入力シャフト２１ａと一体的に回転する。

ヨーク４３，４４は軟磁性体により形成されており、環状をなしている。ヨーク４３，４４は、多極磁石４２の周囲に隙間を有して、且つトーションバー４１の軸方向に互いに対向するように配置されている。ヨーク４３，４４は出力シャフト２１ｂに固定されており、出力シャフト２１ｂと一体的に回転する。ヨーク４３，４４は、その内周面に多極磁石４２の磁極数と同数の爪４３ａ，４４ａをそれぞれ有している。ヨーク４３の爪４３ａとヨーク４４の爪４４ａとは、周方向に交互に配置されている。

集磁部材４５，４６は軟磁性体により形成されており、円弧状をなしている。集磁部材４５，４６は、ヨーク４３，４４の周囲に隙間を有してそれぞれ配置されている。集磁部材４５，４６は、トーションバー４１の軸方向に互いに対向する集磁部４５ａ，４６ａをそれぞれ有している。集磁部材４５，４６は、ヨーク４３，４４のそれぞれの外周から発せられる磁束を集める。集磁部４５ａ，４６ａの間には、集磁部材４５，４６により集められる磁束に応じた強さの磁気（磁界）が形成される。

磁気検出素子４１１，４１２，４２１，４２２は、集磁部４５ａ，４６ａの間に配置されている。磁気検出素子４１１，４１２，４２１，４２２は、例えば付与される磁気の強さに応じた電圧信号を出力するホール素子からなる。磁気検出素子４１１，４１２，４２１，４２２は、集磁部４５ａ，４６ａの間の磁気の強さを検出するとともに、検出された磁気の強さに応じたアナログ信号をそれぞれ出力する。

センサ装置４０では、ステアリングホイール２０に付与される操舵トルクＴｈに基づき入力シャフト２１ａと出力シャフト２１ｂとの間に相対的な回転角偏差が生じると、多極磁石４２とヨーク４３，４４との間にも相対的な回転角偏差が生じる。これにより、多極磁石４２からヨーク４３，４４に付与される磁束に変化が生じる。この磁束の変化により集磁部４５ａ，４６ａの間に生成される磁気の強さが変化し、磁気検出素子４１１，４１２，４２１，４２２の出力が変化する。すなわち、磁気検出素子４１１，４１２，４２１，４２２は、入力シャフト２１ａと出力シャフト２１ｂとの間の相対的な回転角偏差に応じた、換言すればトーションバー４１のねじれ角に応じたアナログ信号を出力する。具体的には、磁気検出素子４１１，４２１は、トーションバー４１のねじれ角に対して正弦波状に変化するアナログ信号を出力する。磁気検出素子４１２，４２２は、トーションバー４１のねじれ角に対して余弦波状に変化するアナログ信号を出力する。

次に、センサ装置４０及びＥＣＵ５０の電気的な構成について説明する。本実施形態のセンサシステム４は、センサ装置４０及びＥＣＵ５０により構成される。

図３に示されるように、センサ装置４０は、トルク検出部４１０，４２０と、変換部４３０，４３１と、出力部４４０と、電源端子４５０と、出力端子４５１と、接地端子４５２とを有している。

電源端子４５０は、給電線Ｌ１０を介してＥＣＵ５０の電源端子５１０に接続されている。出力端子４５１は、信号線Ｌ１１を介してＥＣＵ５０の入力端子５１１に接続されている。接地端子４５２は、接地線Ｌ１２を介してＥＣＵ５０の接地端子５１２に接続されている。センサ装置４０は、給電線Ｌ１０を介してＥＣＵ５０から電力を得るとともに、接地端子５１２を介して接地されている。

トルク検出部４１０は、磁気検出素子４１１と、磁気検出素子４１２と、信号処理部４１３とにより構成されている。信号処理部４１３は、磁気検出素子４１１から出力される正弦波状のアナログ信号Ａｓ１１と、磁気検出素子４１２から出力される余弦波状のアナログ信号Ａｃ１１とに基づいて逆正接値演算を行うことにより、トーションバー４１のねじれ角に対応したアナログ信号Ａ１１を生成する。なお、トーションバー４１のねじれ角にトーションバー４１のばね定数を乗算することで操舵トルクＴｈが演算可能であるため、トーションバー４１のねじれ角と操舵トルクＴｈとの間には相関関係がある。すなわち、アナログ信号Ａ１１は操舵トルクＴｈと相関関係のある信号である。したがって、トルク検出部４１０は、操舵トルクＴｈと相関関係のあるアナログ信号Ａ１１を生成する部分となっている。信号処理部４１３は、生成されたアナログ信号Ａ１１を変換部４３０に出力する。

変換部４３０はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部からなり、トルク検出部４１０から出力されるアナログ信号Ａ１１をデジタルデータＤ１１に変換する。デジタルデータＤ１１はｎビットのデータからなる。なお、「ｎ」は任意の整数（例えば１６）からなる。変換部４３０は、変換したデジタルデータＤ１１を出力部４４０に出力する。

トルク検出部４２０は、磁気検出素子４２１と、磁気検出素子４２２と、信号処理部４２３とを有している。信号処理部４２３は、信号処理部４１３と同様に、磁気検出素子４２１から出力される正弦波状のアナログ信号Ａｓ１２と、磁気検出素子４２２から出力される余弦波状のアナログ信号Ａｃ１２とに基づいて逆正接値演算を行うことにより、操舵トルクＴｈと相関関係のあるアナログ信号Ａ１２を生成する。なお、アナログ信号Ａ１２はアナログ信号Ａ１１と同一の信号である。トルク検出部４２０は、生成したアナログ信号Ａ１２を変換部４３１に出力する。

変換部４３１は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部からなり、トルク検出部４２０から出力されるアナログ信号Ａ１２をデジタルデータＤ１２に変換する。変換部４３１は、変換したデジタルデータＤ１２を出力部４４０に出力する。デジタルデータＤ１２は、変換部４３０から出力されるデジタルデータＤ１１と同一のｎビットのデータからなる。トルク検出部４１０，４２０及び変換部４３０，４３１が全て正常な場合、変換部４３１から出力されるデジタルデータＤ１２は、変換部４３０から出力されるデジタルデータＤ１１と同一の値となる。

出力部４４０は、図４に示されるように、変換部４３０から出力されるデジタルデータＤ１１と、変換部４３１から出力されるデジタルデータＤ１２とを同一フレームに含むデジタル信号Ｄ１を生成する。図３に示されるように、出力部４４０は、生成したデジタル信号Ｄ１を出力端子４５１及び信号線Ｌ１１を介してＥＣＵ５０に出力する。

図５に示されるように、ＥＣＵ５０は、比較部５２０と、異常判定部５３０と、制御部５４０と、駆動部５５０とを有している。

比較部５２０は、センサ装置４０から出力されるデジタル信号Ｄ１を入力端子５１１を介して取り込み、当該デジタル信号Ｄ１に含まれるデジタルデータＤ１１とデジタルデータＤ１２とをビット単位で比較する。具体的には、比較部５２０は、「ｍ＝１〜ｎ」とするとき、デジタルデータＤ１１のｍビット目のビットデータと、デジタルデータＤ１２のｍビット目のビットデータとが互いに一致しているか否かを判断する。比較部５２０は、このような判断をｎビットのデータ毎に行い、当該判断結果を比較結果としてデジタル信号Ｄ１と共に異常判定部５３０に出力する。

異常判定部５３０は、比較部５２０の比較結果に基づいてデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が正常値であるか否かを判定する。具体的には、異常判定部５３０は、デジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２のビットデータの全てが一致することをもってデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が正常値であると判定する。また、異常判定部５３０は、デジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２のビットデータのいずれかが不一致であることをもってデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が異常値であると判定する。

なお、デジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２のそれぞれの値は、例えば量子化誤差等により、ずれることも考えられる。したがって、デジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２のビットデータのいずれかが不一致であることをもってデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が異常値であると判定すると、量子化誤差が生じた際に、異常判定部５３０が異常を誤判定するおそれがある。そこで、異常判定部５３０は、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２のビットデータの比較を、下数ビットを除いた残りのビットデータに関してのみ行ってもよい。これにより、量子化誤差等に起因する異常の誤検出を回避することが可能となる。

異常判定部５３０は、異常の有無の判定結果をデジタル信号Ｄ１と共に制御部５４０に出力する。

制御部５４０は、異常判定部５３０から出力される判定結果に基づいてデジタルデータＤ１１，Ｄ１２の異常の有無を判断する。制御部５４０は、判断結果に基づいてデジタルデータＤ１１，Ｄ１２に異常がないと判断した場合には、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２のいずれかに基づいて操舵トルクＴｈを取得し、当該操舵トルクＴｈに基づいて電流指令値を演算する。制御部５４０は、演算した電流指令値に基づいて制御信号を生成し、当該制御信号を駆動部５５０に出力する。駆動部５５０は、制御部５４０から出力される制御信号Ｓｃに基づいてモータ３１を駆動させる。これにより、電流指令値に応じたトルクがモータ３１から出力されることになる。

制御部５４０は、異常判定部５３０から出力される判定結果に基づいてデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が異常であると判断した場合には、制御信号の生成及び出力を停止する。すなわち、制御部５４０はモータ３１の駆動制御を停止する。

次に、センサ装置４０及びセンサシステム４の動作例について説明する。
例えばトルク検出部４１０や変換部４３０に何らかの異常が生じた場合、変換部４３０により生成されるデジタルデータＤ１１が異常値となる。この場合、変換部４３０により生成されるデジタルデータＤ１１と、変換部４３１から出力されるデジタルデータＤ１２とが不一致となる。このとき、異常判定部５３０は、デジタルデータＤ１１とデジタルデータＤ１２とが不一致であることに基づいてデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が異常値であると判定する。そのため、制御部５４０はモータ３１の駆動制御を停止する。同様の動作は、トルク検出部４２０や変換部４３１に異常が生じた場合でも行われる。これにより、トルク検出部４１０，４２０や変換部４３０，４３１に異常が生じた際に、誤った操舵トルクＴｈの検出値に基づいて制御部５４０がモータ３１を駆動させることを回避できるため、ＥＰＳ１としての信頼性が高められる。

以上説明した本実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）センサ装置４０では、外部にデジタル信号を出力するための信号線Ｌ１１の数をトルク検出部４１０，４２０の数よりも少なくすることができる。したがって、特許文献１に記載のセンサ装置のように検出部の数と同数の信号線が必要なセンサ装置と比較すると、信号線の数を少なくすることができるため、構造を簡素化することができる。

（２）異常判定部５３０では、センサ装置４０から出力されるデジタル信号Ｄ１を取り込むとともに、当該デジタル信号Ｄ１に含まれるデジタルデータＤ１１，Ｄ１２の比較によりデジタルデータＤ１１，Ｄ１２の異常の有無を判定することとした。これにより、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２の異常の有無を容易に判定することができる。

（３）異常判定部５３０では、デジタル信号Ｄ１に含まれるデジタルデータＤ１１とデジタルデータＤ１２とをビット単位で比較することとした。これにより、デジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２の微小な差も検出可能となるため、センサ装置４０の異常を検出し易くなる。

（変形例）
次に、第１実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４の変形例について説明する。

本変形例の変換部４３１は、図６に示されるように、アナログ信号Ａ１２をデジタルデータＤ１２に変換した後、当該デジタルデータＤ１２のビットデータを反転させて、反転デジタルデータＤ１２ｒを生成する。変換部４３１は、生成した反転デジタルデータＤ１２ｒを出力部４４０に出力する。

図７に示されるように、出力部４４０は、変換部４３０から出力されるデジタルデータＤ１１と、変換部４３１から出力される反転デジタルデータＤ１２ｒとを同一フレームに含むデジタル信号Ｄ１を生成する。

比較部５２０は、デジタル信号Ｄ１に含まれるデジタルデータＤ１１のビットデータとデジタルデータＤ１２のビットデータとを加算し、当該加算値を比較結果として異常判定部５３０に出力する。

異常判定部５３０は、比較結果としての加算値のｎビットのデータが全て「１」であることをもってデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が正常値であると判定する。また、異常判定部５３０は、加算値のｎビットのデータのいずれかが「０」である場合には、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２が異常値であると判定する。

このような構成によれば、比較部５２０では、デジタルデータＤ１１のビットデータとデジタルデータＤ１２のビットデータとを加算する比較的簡単な演算処理を行うだけでよい。そのため、比較部５２０として、例えばハードウェア的な構成を採用することができるため、ＥＣＵ５０の構造の簡素化やコストの低減を図ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、センサ装置４０及びセンサシステム４の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第１実施形態のトルク検出部４１０及びトルク検出部４２０は同一の磁気を検出しているため、デジタルデータＤ１１とデジタルデータＤ１２とは基本的には一致するはずである。ところが、トルク検出部４１０及びトルク検出部４２０の磁気の検出タイミングがずれると、デジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２が異なる可能性がある。この場合、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２が共に正常値であるにも関わらず、異常判定部５３０がデジタルデータＤ１１，Ｄ１２の異常を誤判定するおそれがある。

そこで、図８に示されるように、本実施形態のセンサ装置４０は、トルク検出部４１０及びトルク検出部４２０のそれぞれの磁気の検出タイミングを一致させるための同期部４６０を有している。同期部４６０は、トリガ信号をトルク検出部４１０及びトルク検出部４２０に同時に送信する。トルク検出部４１０及びトルク検出部４２０は、トリガ信号に基づいて磁気の検出タイミングを設定する。すなわち、同期部４６０は、トルク検出部４１０及びトルク検出部４２０のそれぞれの磁気の検出タイミングを同期させる。

以上説明した本実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４によれば、以下の（４）に示される作用及び効果を更に得ることができる。

（４）トルク検出部４１０及びトルク検出部４２０の磁気の検出タイミングを一致させることができるため、結果的にデジタルデータＤ１１とデジタルデータＤ１２とを一致させることができる。よって、検出タイミングのずれに起因するデジタルデータＤ１１及びデジタルデータＤ１２の異常の誤検出を回避することができる。

＜第３実施形態＞
次に、センサ装置４０及びセンサシステム４の第３実施形態について説明する。以下、第２実施形態との相違点を中心に説明する。

図９に示されるように、第２実施形態のトルク検出部４１０，４２０、変換部４３０，４３１、出力部４４０、及び同期部４６０からなる構成を第１センサ系統＃１とするとき、本実施形態のセンサ装置４０は、第１センサ系統＃１と同一構成からなる第２センサ系統＃２を有している。すなわち、センサ装置４０では、センサ系統が冗長化されている。

なお、図９では、便宜上、第２センサ系統＃２のトルク検出部４１０，４２０からそれぞれ出力されるアナログ信号が「Ａ２１」，「Ａ２２」で表記されている。また、第２センサ系統＃２の変換部４３０，４３１からそれぞれ出力されるデジタルデータが「Ｄ２１」，「Ｄ２２」で表記されている。さらに、第２センサ系統＃２の出力部４４０から出力されるデジタル信号が「Ｄ２」で表記されている。

センサ装置４０は、電源端子４５３と、出力端子４５４と、接地端子４５５とを更に有している。電源端子４５３は、給電線Ｌ２０を介してＥＣＵ５０の電源端子５１３に接続されている。出力端子４５４は、信号線Ｌ２１を介してＥＣＵ５０の入力端子５１４に接続されている。接地端子４５５は、接地線Ｌ２２を介してＥＣＵ５０の接地端子５１５に接続されている。

第１センサ系統＃１は、電源端子４５０を介してＥＣＵ５０から電力を得るとともに、接地端子４５２を介して接地されている。第１センサ系統＃１は、出力端子４５１及び信号線Ｌ１１を介してＥＣＵ５０にデジタル信号Ｄ１を送信する。

第２センサ系統＃２は、電源端子４５３を介してＥＣＵ５０から電力を得るとともに、接地端子４５５を介して接地されている。第２センサ系統＃２は、出力端子４５４及び信号線Ｌ２１を介してＥＣＵ５０にデジタル信号Ｄ２を送信する。

図１０に示されるように、ＥＣＵ５０は、比較部５２０と同一構成からなる比較部５２１と、異常判定部５３０と同一構成からなる異常判定部５３１と、信号切り替え部５６０とを更に有している。

比較部５２０は、第１センサ系統＃１から出力されるデジタル信号Ｄ１を入力端子５１１を介して取り込む。比較部５２０は、デジタル信号Ｄ１に含まれるデジタルデータＤ１１とデジタルデータＤ１２とをビット単位で比較し、その比較結果をデジタル信号Ｄ１と共に異常判定部５３０に出力する。

異常判定部５３０は、比較部５２０の比較結果に基づいてデジタルデータＤ１１，Ｄ１２が正常値であるか否かを判定し、その判定結果をデジタル信号Ｄ１と共に信号切り替え部５６０に出力する。

比較部５２１は、第２センサ系統＃２から出力されるデジタル信号Ｄ２を入力端子５１４を介して取り込む。比較部５２１は、デジタル信号Ｄ２に含まれるデジタルデータＤ２１とデジタルデータＤ２２とをビット単位で比較し、その比較結果をデジタル信号Ｄ２と共に異常判定部５３１に出力する。

異常判定部５３１は、比較部５２１の比較結果に基づいてデジタルデータＤ２１，Ｄ２２が正常値であるか否かを判定し、その判定結果をデジタル信号Ｄ２と共に信号切り替え部５６０に出力する。

信号切り替え部５６０は、比較部５２０，５２１のそれぞれの比較結果に基づいて第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２の異常の有無を判断するとともに、その判断結果に基づいて、制御部５４０に出力するデジタル信号を切り替える。

具体的には、信号切り替え部５６０は、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２が正常値であると判断した場合には、第１センサ系統＃１が正常であると判定する。また、信号切り替え部５６０は、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２が異常値であると判断した場合には、第１センサ系統＃１が異常であると判断する。一方、信号切り替え部５６０は、比較部５２１から出力される比較結果に基づいてデジタルデータＤ２１，Ｄ２２が正常値であると判断した場合には、第２センサ系統＃２が正常であると判定する。また、信号切り替え部５６０は、デジタルデータＤ２１，Ｄ２２が異常値であると判断した場合には、第２センサ系統＃２が異常であると判断する。

信号切り替え部５６０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２が共に正常な場合には、第１センサ系統＃１のデジタル信号Ｄ１及び第２センサ系統＃２のデジタル信号Ｄ２のいずれか一方を制御部５４０に出力する。また、信号切り替え部５６０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２のいずれか一方に異常が生じている場合には、正常なセンサ系統のデジタル信号を制御部５４０に出力する。さらに、信号切り替え部５６０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２が共に異常な場合には、制御部５４０へのデジタル信号の出力を停止する。

制御部５４０は、信号切り替え部５６０から送信されるデジタル信号に基づいてモータ３１の駆動制御を実行する。また、制御部５４０は、信号切り替え部５６０からのデジタル信号の送信が停止された場合、モータ３１の駆動制御を停止する。

以上説明した本実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４によれば、以下の（５）及び（６）に示される作用及び効果を更に得ることができる。

（５）第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２のいずれか一方に異常が生じた場合でも、異常の生じていない残りの正常なセンサ系統のデジタル信号に基づいてモータ３１の駆動制御を継続することができるため、ＥＰＳ１の信頼性を向上させることができる。

（６）第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２は、信号線、給電線、及び接地線を個別に有している。これにより、例えば第１センサ系統＃１に対する給電線Ｌ１０、信号線Ｌ１１、及び接地線Ｌ１２に短絡や断線等の異常が生じた場合でも、それに連動して第２センサ系統＃２が異常となることはない。すなわち、第１センサ系統＃１と第２センサ系統＃２とを、配線を含めて独立させることができる。よって、センサ装置４０の信頼性、安全性を高めることができる。

（変形例）
次に、第３実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４の変形例について説明する。

図１１に示されるように、本変形例のセンサ装置４０は、電源端子４５０、出力端子４５１、及び接地端子４５２のみを有している。また、ＥＣＵ５０は、電源端子５１０、入力端子５１１、及び接地端子５１２のみを有している。

センサ装置４０は信号合成部５７０を有している。信号合成部５７０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２からそれぞれ出力されるデジタル信号Ｄ１，Ｄ２を取り込む。信号合成部５７０は、図１２に示されるように、デジタル信号Ｄ１に含まれるデジタルデータＤ１１，Ｄ１２と、デジタル信号Ｄ２に含まれるデジタルデータＤ２１，Ｄ２２とを同一フレームに含む合成デジタル信号Ｄ３を生成する。図１１に示されるように、信号合成部５７０は、生成した合成デジタル信号Ｄ３をセンサ装置４０の出力端子４５１及び信号線Ｌ１１を介してＥＣＵ５０に出力する。

図１３に示されるように、ＥＣＵ５０は信号復元部５８０を有している。信号復元部５８０は、センサ装置４０から入力端子５１１を介して合成デジタル信号Ｄ３を取り込む。信号復元部５８０は、合成デジタル信号Ｄ３から、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２を同一フレームに含むデジタル信号Ｄ１と、デジタルデータＤ２１，Ｄ２２を同一フレームに含むデジタル信号Ｄ２とを復元する。合成デジタル信号Ｄ３は、復元されたデジタル信号Ｄ１，Ｄ２を比較部５２０，５２１にそれぞれ送信する。

このような構成によれば、第３実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４と比較すると、給電線、信号線、及び接地線の数を減らすことができるため、センサ装置４０及びセンサシステム４の構造を簡素化することができる。

＜第４実施形態＞
次に、センサ装置４０及びセンサシステム４の第４実施形態について説明する。以下、第３実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の信号切り替え部５６０は、比較部５２０，５２１のそれぞれの比較結果に基づいて図１４に示される処理を実行する。すなわち、信号切り替え部５６０は、まず、比較部５２０から出力される比較結果に基づいて第１センサ系統＃１の異常の有無を判断するとともに（ステップＳ１）、比較部５２１から出力される比較結果に基づいて第２センサ系統＃２の異常の有無を判断する（ステップＳ２）。

次に、信号切り替え部５６０は、ステップＳ１及びステップＳ２の判断結果に基づいて、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２のいずれか一方に異常が生じているか否かを判断する（ステップＳ３）。信号切り替え部５６０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２のいずれか一方に異常が生じている場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、異常の生じていない正常なセンサ系統のデジタル信号のみを制御部５４０に出力する出力制限状態に移行する（ステップＳ４）。また、信号切り替え部５６０は、出力制限信号を制御部５４０に送信する（ステップＳ５）。

信号切り替え部５６０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２のいずれか一方に異常が生じている状態でない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２の両方が異常であるか否かを判断する（ステップＳ６）。信号切り替え部５６０は、第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２の両方が異常である場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部５４０へのデジタル信号の出力を停止する（ステップＳ７）。また、信号切り替え部５６０は、停止信号を制御部５４０に送信する（ステップＳ８）。

信号切り替え部５６０は、ステップＳ６の判断処理で否定判断した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、すなわち第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２の両方が正常な場合には、センサ系統＃１，＃２のデジタル信号Ｄ１，Ｄ２のいずれか一方を制御部５４０に出力するとともに（ステップＳ９）、正常信号を制御部５４０に送信する（ステップＳ１０）。

制御部５４０は、モータ３１の駆動制御を実行する制御状態として、第１制御状態、第２制御状態、及び第３制御状態を有している。第１制御状態は、モータ３１の駆動制御を通常通り行う制御状態である。第２制御状態は、モータ３１の駆動制御を行うものの、モータ３１の出力トルクを制限する、すなわちアシストトルクを制限する制御状態である。第３制御状態は、モータ３１の駆動制御を停止する制御状態である。

制御部５４０は、信号切り替え部５６０から正常信号が出力されている間、第１制御状態になっている。制御部５４０は、信号切り替え部５６０から出力制限信号が出力されると、第２制御状態に移行する。また、制御部５４０は、信号切り替え部５６０から停止信号が出力されると、第３制御状態に移行する。

以上説明した本実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４によれば、以下の（７）に示される作用及び効果を更に得ることができる。

（７）第１センサ系統＃１及び第２センサ系統＃２が共に正常な場合、正常なセンサ系統が１つのみ存在する場合、及び正常なセンサ系統が存在しない場合のそれぞれについて制御部５４０の制御態様が切り替えられる。これにより、異常の発生状況に応じた、より適切なモータ３１の駆動制御を実現することができる。

＜他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１〜第４実施形態のセンサ装置４０は、トルク検出部を３つ以上有していてもよい。また、第３実施形態及び第４実施形態のセンサ装置４０は、センサ系統を３つ以上有していてもよい。

・第３実施形態及び第４実施形態のセンサ装置４０では、同期部４６０を割愛することも可能である。

・第３実施形態及び第４実施形態のセンサ装置４０は、２つの比較部５２０，５２１を一つにまとめることが可能な場合には、比較部を一つだけ有する構造であってもよい。同様に、センサ装置４０は、２つの異常判定部５３０，５３１を一つにまとめることが可能な場合には、異常判定部を一つだけ有する構造であってもよい。

・比較部５２０におけるデジタルデータＤ１１，Ｄ１２の比較方法は適宜変更可能である。要は、比較部５２０は、デジタルデータＤ１１，Ｄ１２の比較に基づいてそれらの異常を検出するものであればよい。比較部５２１についても同様である。

・各実施形態のセンサ装置４０の構成は、トルクを検出するセンサ装置に限らず、トルク以外の任意の物理量を検出するセンサ装置に適用可能である。この場合、トルク検出部４１０，４２０に代えて、所要の物理量を検出可能な検出部を用いる。なお、この検出部は、検出素子を単数有する構造であってもよいし、検出素子を複数有する構造であってもよい。また、検出素子は、磁気を検出するものに限らず、任意の物理量を検出する素子を用いることが可能である。更に、センサ装置の構造に合わせて、ＥＣＵ５０の構造を適宜変更させてもよい。

・各実施形態のセンサ装置４０及びセンサシステム４は、ＥＰＳに限らず、適宜の装置及びシステムに適用可能である。この場合、制御部５４０の制御対象は、モータに限らず、任意に変更可能である。

・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

４０：センサ装置
４１０，４２０：トルク検出部
４３０，４３１：変換部
４４０：出力部
４６０：同期部
５３０，５３１：異常判定部
５４０：制御部
Ｌ１１，Ｌ２１：信号線
Ｌ１０，Ｌ２０：給電線
Ｌ１２，Ｌ２２：接地線
＃１，＃２：センサ系統

Claims (9)

1. 物理量を検出するセンサ装置（４０）であって、
   前記物理量を検出するとともに、検出された前記物理量に応じたアナログ信号を出力する複数の検出部（４１０，４２０）と、
   前記複数の検出部からそれぞれ出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換する複数の変換部（４３０，４３１）と、
   前記複数の変換部によりそれぞれ変換される複数のデジタルデータを同一フレームに含むデジタル信号を生成するとともに、当該デジタル信号を信号線を介して出力する出力部（４４０）と、を備えることを特徴とするセンサ装置。
2. 請求項１に記載のセンサ装置において、
   前記複数の検出部における前記物理量の検出タイミングを同期させる同期部（４６０）を更に備えることを特徴とするセンサ装置。
3. 請求項１又は２に記載のセンサ装置において、
   前記複数の検出部、前記複数の変換部、及び前記出力部を少なくとも有するセンサ系統（＃１，＃２）を複数備えることを特徴とするセンサ装置。
4. 請求項３に記載のセンサ装置において、
   前記複数のセンサ系統は、前記信号線（Ｌ１１，Ｌ２１）、給電線（Ｌ１０，Ｌ２０）、及び接地線（Ｌ１２，Ｌ２２）を個別に有することを特徴とするセンサ装置。
5. 物理量を検出するためのセンサシステムであって、
   請求項１又は２に記載のセンサ装置と、
   前記デジタルデータの異常の有無を判定する異常判定部（５３０）と、を備え、
   前記異常判定部は、前記デジタル信号に含まれる前記複数のデジタルデータの比較により前記デジタルデータの異常の有無を判定することを特徴とするセンサシステム。
6. 物理量を検出するためのセンサシステムであって、
   請求項３又は４に記載のセンサ装置と、
   前記センサ系統の異常を検出する異常判定部（５３０，５３１）と、を備え、
   前記異常判定部は、
   前記デジタル信号に含まれる前記複数のデジタルデータの比較により前記デジタルデータの異常の有無を前記複数のセンサ系統のそれぞれについて判定し、
   前記デジタルデータに異常が検出された場合、当該異常の検出されたセンサ系統が異常であると判定することを特徴とするセンサシステム。
7. 請求項６に記載のセンサシステムにおいて、
   前記物理量に基づき制御対象の駆動を制御する制御部（５４０）を更に備え、
   前記制御部は、前記異常判定部により前記センサ系統の異常が検出された場合、当該異常なセンサ系統を除く正常なセンサ系統から出力されるデジタル信号に基づいて前記物理量を取得するとともに、当該物理量に基づいて前記制御対象の駆動制御を継続することを特徴とするセンサシステム。
8. 請求項７に記載のセンサシステムにおいて、
   前記制御部は、前記正常なセンサ系統が２系統以上存在する場合、前記正常なセンサ系統が１系統のみ存在する場合、及び前記正常なセンサ系統が存在しない場合のそれぞれについて、前記制御対象の制御態様を切り替えることを特徴とするセンサシステム。
9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載のセンサシステムにおいて、
   前記異常判定部は、前記複数のデジタルデータの比較をビット単位で行うことを特徴とするセンサシステム。

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