JP2017033069A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】同期トリガ信号を用いない非同期通信方式において、送信周期と演算周期との周期ずれによらず、マイコンが制御演算を適正に実行可能な通信システムを提供する。【解決手段】通信システム４０１のセンサ装置５０１は、センサ値を検出するセンサ素子５１、サンプルホールド部５３、センサ値の情報を含むセンサ信号を一定の送信周期Ｙでデジタル信号として送信する送信回路５４、及び、送信タイマ５６を有する。マイコン７１１は、送信回路５４から送信されたセンサ信号を受信しセンサ値を取得する受信回路７２、センサ値に基づいて所定の演算周期Ｚで制御演算を行う演算処理部７４、演算タイマ７６、及び、タイマ補正演算部７５を有する。タイマ補正演算部７５は、センサ値とは別に付与された時間情報としての時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）を用い、送信周期Ｙと演算周期Ｚとの周期ずれによる制御演算への影響を解消するように、演算周期Ｚを補正する。【選択図】図３

Description

本発明は、センサの検出信号を制御装置に伝送する通信システムに関する。

従来、制御装置内のマイコンが、センサ装置から所定の送信周期でデジタル通信されるセンサ信号を受信し、所定の演算周期で制御演算する通信システムにおいて、送信周期と演算周期との周期ずれを防止することが課題となっている。
この課題に対し、特許文献１に開示された技術では、制御装置は、要求信号として同期トリガ信号を生成しセンサ装置に送信する。センサ装置は、同期トリガ信号に対する応答信号としてセンサ信号を制御装置に送信する。

米国特許公開ＵＳ２０１３／０３４３４７２Ａ１明細書

本明細書では、特許文献１の通信方式を「同期通信方式」という。同期通信方式では、マイコン側に同期トリガ信号を生成及び送信する構成が必要となり、センサ装置側に同期トリガ信号を受信する構成が必要となるため、通信システムの構成が複雑となる。また、同期トリガ信号が正常に送信されず、伝達遅延や信号の欠落が発生した場合の対応についても考慮する必要がある。

同期通信方式に対し、マイコンからセンサ装置に同期トリガ信号を送信しない通信方式を、本明細書では「非同期通信方式」という。非同期通信方式では、同期トリガ信号を生成し送受信する構成が不要であるため、通信システムの構成を簡素にすることができる。また、同期トリガ信号の伝達遅延や欠落によって生じる不具合の発生を回避することができる。
一方、非同期通信のシステムにおいて、センサ装置の送信タイマとマイコンの演算タイマとのクロックずれが生じると、マイコンが制御演算を適切に実行することができなくなるという問題がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、同期トリガ信号を用いない非同期通信方式において、送信周期と演算周期との周期ずれによらず、マイコンが制御演算を適正に実行可能な通信システムを提供することにある。

本発明の通信システムは、センサ装置とマイコンとを備える。
センサ装置は、ある物理量についてのセンサ値を検出対象から検出する一つ以上のセンサ素子、センサ値をサンプリングするサンプルホールド部、サンプリングされたセンサ値の情報を含むセンサ信号を一定の送信周期でデジタル信号として送信する送信回路、及び、送信周期を規定する送信タイマを有する。

マイコンは、送信回路から信号線を経由して送信されたセンサ信号を受信しセンサ値を取得する受信回路、センサ値に基づいて所定の演算周期で制御演算を行う演算処理部、演算周期を規定する演算タイマ、及び、補正演算部を有する。補正演算部は、「センサ値とは別に付与された時間情報」を用い、送信周期と演算周期との周期ずれによる制御演算への影響を解消するように、演算周期又はセンサ値を補正する。

本発明の第一の態様の補正演算部は、「タイマ補正演算部」である。
タイマ補正演算部は、受信回路でのセンサ値の取得以前に付与された時間情報としての「時差タイムスタンプ」の過去値と今回値との差分、又は過去値同士の差分に基づいて、演算周期を一周期あたりの差分に一致させるように、システム作動中に一回以上の頻度で補正する。例えば、タイマ補正演算部は、システム起動後の初期調整として一回のみ演算周期を補正してもよく、演算周期の所定回数に一回、或いは、周期毎に補正してもよい。
これにより、送信周期と演算周期との周期ずれが直接的に解消される。よって、マイコンが制御演算を適切に実行可能となり、制御性を向上させることができる。

本発明の第二の態様の補正演算部は、「データ補正演算部」である。
データ補正演算部は、受信回路でのセンサ値の取得以前に付与された「基準時タイムスタンプ」、及び、演算処理部でのセンサ値の使用時に付与された「使用時タイムスタンプ」を時間情報として取得する。そして、「基準時タイムスタンプと使用時タイムスタンプとの差分」、及び、「センサ値の時間変化率」に基づいてセンサ値を補正し、演算処理部に出力する。
これにより、演算処理部は、実際の使用時点におけるセンサ値の推定データを用いて制御演算を行うことができる。よって、送信周期と演算周期との周期ずれによらず、マイコンが制御演算を適正に実行可能となり、制御性を向上させることができる。

上記第一の態様における「時差タイムスタンプ」、又は、第二の態様における「基準時タイムスタンプ」として、以下のいずれかのタイミングで付与されたものが用いられる。
（ａ）サンプルホールド部でのセンサ値のサンプリング時
（ｂ）送信回路でのセンサ値の送信時
（ｃ）受信回路でのセンサ値の受信時
また、本発明におけるセンサ信号としては、例えば、米国自動車技術会規格ＳＡＥ−Ｊ２７１６に準拠した信号を用いることができる。

本発明の実施形態による通信システムの概略構成を示すブロック図。 本発明の実施形態による通信システムが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図。 本発明の第１実施形態による通信システムを示すブロック図。 本発明の第２実施形態による通信システムを示すブロック図。 本発明の第３実施形態による通信システムを示すブロック図。 ＳＥＮＴ通信で用いられるセンサ信号の例を示す図。 本発明の第１〜第３実施形態のタイマ演算補正部のブロック図。 本発明の第１〜第３実施形態により、時差タイムスタンプを用いて演算周期を補正する作用を示すタイムチャート。 本発明の第４実施形態による通信システムを示すブロック図。 本発明の第５実施形態による通信システムを示すブロック図。 本発明の第６実施形態による通信システムを示すブロック図。 本発明の第４〜第６実施形態により、基準時タイムスタンプと使用時タイムスタンプとの差分を用いてセンサ値（データ）を補正する作用を示すタイムチャート。 送信周期と演算周期との周期ずれの課題を説明するタイムチャート。

以下、本発明の複数の実施形態による通信システムを図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。以下、「本実施形態」というとき、第１〜第６実施形態を包括する。
最初に、本実施形態の通信システムの概略構成、及び、通信システムが適用される車両の電動パワーステアリング装置について、図１、図２を参照する。
図２に、電動パワーステアリング装置９０を含むステアリングシステム１００の全体構成を示す。なお、図２に示す電動パワーステアリング装置９０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。

ステアリングシステム１００は、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９０等を含む。
ハンドル９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が設けられる。運転者がハンドル９１を回転させると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によりラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。

電動パワーステアリング装置９０は、トルクセンサＡｓｓｙ９３、ＥＣＵ（制御装置）７０、モータ８０、及び減速ギア９４等を含む。
トルクセンサＡｓｓｙ９３は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、ハンドル９１側の入力軸９２１と、ピニオンギア９６側の出力軸９２２との捩じれ角に基づき、操舵トルクを検出する。ＥＣＵ７０は、トルクセンサＡｓｓｙ９３から取得した操舵トルクに基づいて、モータ８０が出力するアシストトルクについてのトルク指令を演算する。そして、モータ８０が指令通りのトルクを出力するように通電を制御する。
モータ８０が発生したアシストトルクは、減速ギア９４を介してステアリングシャフト９２に伝達される。

ＥＣＵ７０は、例えば、モータ８０に通電される電流やモータ８０が出力するトルクをフィードバック制御することによりモータ８０の通電を制御する。なお、ＥＣＵ７０における各処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよく、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。また、ＥＣＵ７０とモータ８０とは一体に構成されてもよい。

図１に記載した「通信システム４０、センサ装置５０、ＥＣＵ７０及びマイコン７１」の各２桁の符号は、後述の各実施形態を包括するものである。図１では、包括的符号を付した各構成要素による通信システム４０の概略的な機能のみを説明する。
通信システム４０は、トルクセンサＡｓｓｙ９３内において捩じれ角を検出し、センサ信号を送信するセンサ装置５０と、このセンサ信号を受信するマイコン７１とを備える。マイコン７１は、ＥＣＵ７０に含まれ、中心的な演算機能を担う。本実施形態の説明では、マイコン７１以外のＥＣＵ７０の構成要素について特に言及しない。

センサ装置５０とＥＣＵ７０のマイコン７１とは信号線Ｌｓで接続されている。
なお、現実には、センサ装置５０には、動作電源や共通の基準電位部が必要であるが、それらの図示や説明を省略する。例えば、センサ装置５０の動作電源をＥＣＵ７０に設けた電源供給回路から供給するようにしてもよい。その場合、センサ装置５０とＥＣＵ７０とは、信号線Ｌｓに加え、電源供給線及び基準電位線の３本の線で接続される。

以下、各実施形態の通信システム４０の構成について、大きく、第１〜第３実施形態を含む第一グループと、第４〜第６実施形態を含む第二グループとに分けて順に説明する。各グループは、「課題を解決するための手段」の欄に記載された「本発明の第一の態様」及び「本発明の第二の態様」に相当する。各グループの３つの実施形態は、課題解決のための基本的な技術的思想が共通しており、具体的な解決手段の一部の構成が異なるのみであるため、一括して説明する。なお、各実施形態の通信システムの符号として、「４０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。

（第１、第２、第３実施形態）
まず、第１、第２、第３実施形態の通信システムについて、図３〜図８を参照する。
図３、図４、図５に、第１、第２、第３実施形態の通信システム４０１、４０２、４０３の構成をそれぞれ示す。各通信システム４０１、４０２、４０３が備えるセンサ装置、ＥＣＵ、マイコンの符号を箇条書きで示すと次のようである。ＥＣＵに含まれるマイコンは、括弧内に記す。
通信システム４０１：センサ装置５０１及びＥＣＵ７０１（マイコン７１１）
通信システム４０２：センサ装置５０２及びＥＣＵ７０１（マイコン７１１）
通信システム４０３：センサ装置５０３及びＥＣＵ７０３（マイコン７１３）

各センサ装置５０１、５０２、５０３は、共通の基本構成として、センサ素子５１、サンプルホールド部５３、送信回路５４及び送信タイマ５６を有する。
また、通信システム４０１、４０２のＥＣＵ７０１（マイコン７１１）は共通である。マイコン７１１、７１３は、後述の第４〜第６実施形態と共通の基本構成として、受信回路７２、演算処理部７４及び演算タイマ７６を有する。

まず、これらの基本構成について、代表として第１実施形態の符号を用いて説明する。
センサ装置５０１において、一つ以上のセンサ素子５１は、ある物理量についてのセンサ値を検出対象から検出する。例えばセンサ素子５１として磁気検出素子であるホール素子を用いる場合、ホール素子を含むパッケージであるホールＩＣがセンサ装置５０１に相当する。さらに、トルクセンサＡｓｓｙ９３は、センサ装置５０１に加え、トーションバー、多極磁石、磁気ヨーク、集磁リング等を含んで構成される。トルクセンサＡｓｓｙ９３の一般的な構成は周知であるため、図示を省略する。

センサ素子５１がホール素子である場合、センサ素子５１は、トーションバーの捩じれ変位に基づく集磁リングの磁気変位を検出し電圧信号に変換して出力する。この例では、集磁リングが「検出対象」に相当する。また、捩じれ変位又はそれと相関する操舵トルクが「検出対象から検出された情報」に相当する。
サンプルホールド部（図中「Ｓ／Ｈ」と記す）５３は、センサ素子５１が出力したアナログ電圧信号のセンサ値を所定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換する。

送信回路５４は、サンプルホールド部５３にてサンプリングされたセンサ値Ｓの情報を含むセンサ信号を、送信タイマ５６によって規定された一定の送信周期Ｙでデジタル信号として送信する。なお、図中の破線矢印はタイミングの指令を意味する。図示の例では、送信タイマ５６は、サンプルホールド部５３に対するサンプリングタイミングの指令を兼ね、サンプリング周期と送信周期Ｙとは等しく設定される。
本明細書中、「センサ値」と「センサ信号」とは、文脈によって適宜使い分ける。ただし、図中の記号「Ｓ」は、センサ値及びセンサ信号の両方に対応する。

ここで、本実施形態の送信タイマ５６は、マイコン７１１の演算周期Ｚを規定する演算タイマ７６とは独立して送信周期Ｙを規定する。つまり、特許文献１（米国特許公開ＵＳ２０１３／０３４３４７２Ａ１明細書）に開示された同期通信方式とは異なり、マイコンから送信された同期トリガ信号をセンサ装置が受信するものではない。このように、同期トリガ信号を用いない通信方式を、本明細では「非同期通信方式」という。仮に送信周期Ｙと演算周期Ｚとが結果的に同期した状態になったにせよ、その手段として、マイコンからセンサ装置への同期トリガ信号を用いない限り、非同期通信方式であると解釈する。
また、本実施形態では、センサ信号として、米国自動車技術会規格ＳＡＥ−Ｊ２７１６に準拠したニブル信号、いわゆるＳＥＮＴ（シングルエッジニブル伝送）方式の信号が用いられる。

ＳＥＮＴ方式は、例えば特開２０１５−４６７７０号公報に開示されているように、４ビットのニブル信号を用いた双方向通信可能な伝送方式である。ＳＥＮＴ方式のセンサ信号の一例として、メインセンサ及びサブセンサの二つのデータを一つの信号として送信する例を図３に示す。
図６に例示するセンサ信号は、一つのフレームＦｒにて、同期信号、ステータス信号、メインデータ信号、サブデータ信号、ＣＲＣ信号及びエンド信号からなり、この順で一連の信号として出力される。

同期信号の長さは例えば５６［ｔｉｃｋ］であり、１［ｔｉｃｋ］は例えば１．５［μｓ］に設定される。
ステータス信号、メインデータ信号、サブデータ信号、ＣＲＣ信号の大きさは、順に、例えば１ニブル（４ビット）、３ニブル（１２ビット）、３ニブル（１２ビット）、１ニブル（４ビット）である。
データ信号の大きさが３ニブルであるということは、最大で「０００」〜「ＦＦＦ」の２¹²通り（４０９６通り）のデータ値が送信可能であることを意味する。

ＥＣＵ７０１のマイコン７１１において、受信回路７２は、送信回路５４から信号線Ｌｓを経由して送信されたセンサ信号を受信しセンサ値Ｓを取得する。
演算処理部７４は、取得されたセンサ値Ｓ（ｘ）に基づく制御演算を、演算タイマ７６によって規定された所定の演算周期Ｚで実行し、演算値Ｆ（ｘ）を出力する。
センサ装置５０１及びＥＣＵ７０１を通じ、引数ｘが付されたセンサ値Ｓ（ｘ）、演算値Ｆ（ｘ）等は、ｘ回目にサンプリングされたセンサ値、又は、ｘ回目の制御演算で得られた演算値等を意味する。なお、サンプリング前の検出信号であるセンサ値Ｓには（ｘ）を付さない。

電動パワーステアリング装置９０に適用される本実施形態において、センサ値Ｓは操舵トルクであり、ハンドル９１の回転方向に応じて正負が定義される。演算処理部７４は、例えばセンサ値Ｓを時間微分することにより、運転者によるハンドル操作の緩急に関する情報を得る。演算処理部７４は、このような運転者の操舵特性に応じた演算値Ｆ（ｘ）として、モータ８０が出力するアシスト量を演算する。
そして、マイコン７１は、アシスト量（トルク指令）に基づいて、周知の電流フィードバック制御等によりインバータのスイッチング動作を操作し、モータ８０の巻線に通電される電力を制御する。その結果、モータ８０は、所望のアシストトルクを出力する。

上述の基本構成を有する非同期通信方式の通信システム４０１において、送信タイマ５６が規定する送信周期Ｙと演算タイマ７６が規定する演算周期Ｚとは、基本的に同等に設定される。ただし、送信タイマ５６と演算タイマ７６とのクロックの仕様が同一であっても、発振子の公差等の影響によるクロック誤差が長期にわたって累積すると、周期ずれが生じる可能性がある。

周期ずれの課題について、センサ値Ｓ（ｘ）（ｘ＝１、２、３・・・Ｎ）の通信及び制御演算の時間経緯を示した図１３を参照する。図中、例えば「制御＜１＞」は、１回目の制御演算を意味する。
図１３の例では、センサ装置及びマイコンのタイマ周期をいずれも５００μｓに設定していたにもかかわらず、センサ装置のサンプリング及び送信周期Ｙが１μｓずれ、４９９μｓになった場合を想定する。すると、マイコン側の５００μｓの演算周期Ｚに対して、センサ装置側ではセンサ値のサンプリングデータが４９９μｓで更新されて送信されることとなり、制御性が低下する。しかし、マイコンは、周期ずれが生じていることを認識することができない。

このような課題に対し、第１実施形態の通信システム４０１では、センサ装置５０１側のサンプリング周期のずれをマイコン７１１が認識することができるようにし、マイコン７１１側でずれを修正することにより課題の解決を図る。具体的には、センサ値Ｓとは別に付与されたタイムスタンプの情報をマイコン７１１が取得することにより、実際にセンサ値Ｓのサンプリングが行われた時刻を認識可能とする。
また、第２実施形態の通信システム４０２、及び第３実施形態の通信システム４０３では、それぞれ、サンプリングの時刻に代えて、送信及び受信の時刻をマイコン７１１、７１３が認識可能とする。

続いて、第１〜第３実施形態における特徴構成について、詳しく説明する。
第１〜第３実施形態では、送信タイマ５６と演算タイマ７６とのクロックずれによる制御演算への影響を解消するための「補正演算部」として、マイコン７１１、７１３内に、「タイマ演算補正部７５」が設けられる。タイマ演算補正部７５は、「センサ値とは別に付与された時間情報」としての「時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）」の過去値と今回値との差分、又は、過去値同士の差分に基づいて、演算タイマ７６が規定する演算周期Ｚをシステム作動中に一回以上の頻度で補正する。

以下、タイムスタンプＴＳ（ｘ）とは、付与された時刻を表示する標識である。本明細書では、記号ＴＳ（ｘ）を、標識としての意味と、表示された時刻としての意味との二重の意味で用いる。
なお、タイムスタンプとして付される時刻は、センサ装置５０１等、又はマイコン７１１等の動作中のある時点を起点とする相対的な経過時間、或いは、所定の年月日を起点とする相対的な経過時間、或いは、年月日を表す時刻のいずれを用いる構成としてもよい。

また、ｘ回目の時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）の「過去値と今回値との差分、又は、過去値同士の差分」には、前回値と今回値、前々回値と今回値、前々回値と前回値等の差分が含まれる。つまり、時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）は、現在までの少なくとも２回の時点における異なるタイミングで付与されたものである。
以下、時差タイムスタンプの「前回値ＴＳ（ｘ−１）と今回値ＴＳ（ｘ）との差分ΔＴＳ（ｘ）」に基づいて、タイマ演算補正部７５が演算周期Ｚを補正する構成を代表例として説明する。

時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）は、受信回路７２でのセンサ値Ｓ（ｘ）の取得以前に付与される。時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）の付与主体、及び付与タイミングに応じて、各実施形態が区別される。
第１、第２実施形態の通信システム４０１、４０２では、センサ装置５０１に設けられた時差タイムスタンプ（図中「ＴＳ」と記す、以下同様）用タイマ５７によって、時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）が付与される。時差タイムスタンプ用タイマ５７は、送信タイマ５６と同じタイマで構成されてもよく、送信タイマ５６とは別に設けられてもよい。

通信システム４０１では、サンプルホールド部５３でのセンサ値Ｓ（ｘ）のサンプリング時に時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）が付与され、通信システム４０２では、送信回路５４でのセンサ値Ｓ（ｘ）の送信時に時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）が付与される。付与された時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）は、センサ値Ｓ（ｘ）と共に信号線Ｌｓを経由して、マイコン７１１に送信され、受信回路７２に取得される。
第３実施形態の通信システム４０３では、マイコン７１３内に設けられた時差タイムスタンプ用タイマ７７によって、受信回路７２でのセンサ値Ｓ（ｘ）の受信時に時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）が付与される。

タイマ補正演算部７５は、受信回路７２が取得した時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）を取得する。図７に示すように、タイマ補正演算部７５は、前回取得した時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）を遅延素子７５１により前回値ＴＳ（ｘ−１）として保持する。そして、減算器７５２は、式（１．１）により、時差タイムスタンプの今回値ＴＳ（ｘ）から前回値ＴＳ（ｘ−１）を差し引いて差分ΔＴＳ（ｘ）を算出する。
ΔＴＳ（ｘ）＝ＴＳ（ｘ）−ＴＳ（ｘ−１） ・・・（１．１）
算出された差分ΔＴＳ（ｘ）は、演算タイマ７６に出力され、次回の演算周期Ｚに反映される。つまり、演算周期Ｚは、一周期あたりの差分ΔＴＳ（ｘ）に一致するように補正される。次回の演算周期ＺをＺ（ｘ）と表すと、式（１．２）のようになる。
Ｚ（ｘ）＝ΔＴＳ（ｘ） ・・・（１．２）

続いて、タイマ補正演算部７５によるタイマ補正について、図８を参照する。図８には、受信時に時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）が付与される例を代表として記載する。図中、例えば「制御＜１＞」は、１回目の制御演算を意味する。
図８に示すように、マイコン７１１、７１３の受信回路７２がセンサ値Ｓ（ｘ）（ｘ＝１、２、３）を受信したとき、時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）が付与される。

例えば２回目の時差タイムスタンプの差分ΔＴＳ（２）は、式（１．１）より、次のようになる。
ΔＴＳ（２）＝ＴＳ（２）−ＴＳ（１）
また、２回目の制御演算の演算周期Ｚ（２）は、式（１．２）より、次のようになる。
Ｚ（２）＝ΔＴＳ（２）
つまり、図中の破線矢印に示すように、時差タイムスタンプの差分ΔＴＳ（２）が次回の演算周期Ｚ（２）に反映される。ただし、「次回」の定義によっては、時差タイムスタンプの差分ΔＴＳ（２）を直後の演算周期Ｚ（２）制御演算に反映させるのでなく、もう１回次の演算周期Ｚ（３）、又はそれ以後の演算周期Ｚに反映させるようにしてもよい。

このように、タイマ補正演算部７５は、時差タイムスタンプＴＳ（ｘ）の過去値と今回値との差分、又は過去値同士の差分に基づいて、演算処理部７４による制御演算の演算周期Ｚを補正する。なお、前々回値と今回値との差分のように、二周期以上の期間の差分に基づく場合、一周期あたりの差分に換算した期間に演算周期Ｚを一致させるようにする。
このタイマ補正は、図８に示すように周期毎に実施される例に限らず、少なくともシステム作動中に一回以上実施されればよい。想定される送信タイマ５６及び演算タイマ７６のクロックずれが微小である場合、例えばシステム起動後の初期調整として一回のみ補正してもよいし、演算周期の所定回数に一回、補正してもよい。

以上の構成による第１〜第３実施形態の通信システム４０１、４０２、４０３の効果について説明する。
（１）特許文献１に開示された同期通信方式では、マイコンから送信された同期トリガ信号をセンサ装置が受信し、その同期トリガ信号の受信タイミングで、センサ装置がマイコンにセンサ信号を送信する。同期通信方式では、マイコン側に同期トリガ信号を生成、送信する構成が必要となり、センサ装置側に同期トリガ信号を受信する構成が必要となるため、通信システムの構成が複雑となる。また、同期トリガ信号が正常に送信されず、伝達遅延や信号の欠落が発生した場合の対応についても考慮する必要がある。

これに対し、第１〜第３実施形態の通信システム４０１、４０２、４０３は非同期通信方式を採用する。非同期通信方式では、同期トリガ信号を生成し送受信する構成が不要であるため、通信システムの構成を簡素にすることができる。また、同期トリガ信号の伝達遅延や欠落によって生じる不具合の発生を回避することができる。

（２）非同期通信方式における、センサ装置の送信タイマとマイコンの演算タイマとのクロックずれの課題に対し、第１〜第３実施形態では、センサ値Ｓ（ｘ）のサンプリング時、送信時、受信時のいずれかに付与された時差タイムスタンプの前回値ＴＳ（ｘ−１）と今回値ＴＳ（ｘ）との差分ΔＴＳ（ｘ）に基づいて、演算周期Ｚを差分ΔＴＳ（ｘ）に一致させるように補正する。これにより、送信周期Ｙと演算周期Ｚとの周期ずれが直接的に解消される。よって、マイコン７１１、７１３が制御演算を適切に実行可能となり、制御性を向上させることができる。
特に電動パワーステアリング装置９０に適用される通信システムでは、演算処理部７４は、モータ８０が出力するアシストトルクを適切に制御することができる。よって、運転者は、良好な操舵フィーリングを得ることができる。

（３）センサの検出信号にタイムスタンプを付与した従来技術として、特開２０１４−２１０４７２号公報には、２つのセンサからのセンサ信号の受信時にタイムスタンプを付与し、２つのセンサ間でのセンサ信号の同期を取る技術が開示されている。
しかしこの公報には、センサ装置とマイコンとのタイマのクロックずれに関し、また、そのクロックずれによる制御演算への影響を解消することについて、何ら記載も示唆もされていない。そもそも、第１〜第３実施形態とは技術課題が異なるものである。
この公報の従来技術に対し、第１〜第３実施形態では、センサ信号を伝送する通信システムにおいて、タイムスタンプをより有効に利用することができる。

（第４、第５、第６実施形態）
次に、第４、第５、第６実施形態の通信システムについて、図９〜図１２を参照する。
図９、図１０、図１１に、第４、第５、第６実施形態の通信システム４０４、４０５、４０６の構成をそれぞれ示す。各通信システム４０４、４０５、４０６が備えるセンサ装置、ＥＣＵ、マイコンの符号を箇条書きで示すと次のようである。ＥＣＵに含まれるマイコンは、括弧内に記す。
通信システム４０４：センサ装置５０４及びＥＣＵ７０４（マイコン７１４）
通信システム４０５：センサ装置５０５及びＥＣＵ７０４（マイコン７１４）
通信システム４０６：センサ装置５０３及びＥＣＵ７０６（マイコン７１６）

各センサ装置５０４、５０５、５０３は、上記第１〜第３実施形態と共通の基本構成として、センサ素子５１、サンプルホールド部５３、送信回路５４及び送信タイマ５６を有する。通信システム４０６のセンサ装置５０３は、第３実施形態と実質的に同一である。
また、通信システム４０４、４０５のＥＣＵ７０４（マイコン７１４）は共通である。マイコン７１４、７１６は、上記第１〜第３実施形態と共通の基本構成として、受信回路７２、演算処理部７４及び演算タイマ７６を有する。

第４〜第６実施形態では、送信タイマ５６と演算タイマ７６とのクロックずれによる制御演算への影響を解消するための「補正演算部」として、マイコン７１４、７１６内に、「データ補正演算部７３」が設けられる。データ補正演算部７３は、「センサ値とは別に付与された時間情報」としての「基準時タイムスタンプＴＳｏ」及び「使用時タイムスタンプＴＳｕ」の差分に基づいて、センサ値Ｓ（ｘ）を補正する。

第４〜第６実施形態に共通の構成として、使用時タイムスタンプＴＳｕは、演算処理部７４でのセンサ値Ｓ（ｘ）の使用時に、使用時タイムスタンプ用タイマ７９によって付与される。使用時タイムスタンプＴＳｕは、付与された時刻を表示する標識であり、データ補正演算部７３に取得される。

基準時タイムスタンプＴＳｏは、受信回路７２でのセンサ値Ｓ（ｘ）の取得以前に付与され、付与された時刻を表示する。基準時タイムスタンプＴＳｏの付与主体、及び付与タイミングに応じて、第４〜第６実施形態が区別される。
第４、第５実施形態の通信システム４０４、４０５では、センサ装置５０４に設けられた基準時タイムスタンプ用タイマ５８によって、基準時タイムスタンプＴＳｏが付与される。基準時タイムスタンプ用タイマ５８は、送信タイマ５６と同じタイマで構成されてもよく、送信タイマ５６とは別に設けられてもよい。

通信システム４０４では、サンプルホールド部５３でのセンサ値Ｓ（ｘ）のサンプリング時に基準時タイムスタンプＴＳｏが付与され、通信システム４０５では、送信回路５４でのセンサ値Ｓ（ｘ）の送信時に基準時タイムスタンプＴＳｏが付与される。付与された基準時タイムスタンプＴＳｏは、センサ値Ｓ（ｘ）と共に信号線Ｌｓを経由して、マイコン７１４に送信される。

第６実施形態の通信システム４０６では、マイコン７１６内に設けられた基準時タイムスタンプ用タイマ７８によって、受信回路７２でのセンサ値Ｓ（ｘ）の受信時に基準時タイムスタンプＴＳｏが付与される。
マイコン７１６側に基準時タイムスタンプ用タイマ７８を設ける第６実施形態では、センサ装置５０３にタイムスタンプ用タイマの回路を不要とすることができる。

こうして、センサ値Ｓ（ｘ）のサンプリング時、送信時、又は受信時のいずれかのタイミングで付与された基準時タイムスタンプＴＳｏはデータ補正演算部７３に取得される。
データ補正演算部７３は、基準時タイムスタンプＴＳｏと使用時タイムスタンプＴＳｕとの差分に基づいてセンサ値Ｓ（ｘ）のデータを補正し、補正後のセンサ値Ｓ^*（ｘ）を演算処理部７４に出力する。演算処理部７４は、補正後のセンサ値Ｓ^*（ｘ）を用いて制御演算を行い、演算値Ｆ（ｘ）を出力する。

続いて、データ補正演算部７３によるデータ補正について、図１２を参照する。図１２には、受信時に基準時タイムスタンプＴＳｏが付与される例を代表として記載する。
図１２（ａ）に示すように、基準時タイムスタンプＴＳｏは、受信回路７２がセンサ値Ｓ（ｘ）を受信した時刻を表し、使用時タイムスタンプＴＳｕは、演算処理部７４でセンサ値Ｓ（ｘ）が実際に制御演算に使用される時刻を表す。そして、基準時タイムスタンプＴＳｏと使用時タイムスタンプＴＳｕとの差分は、受信時から使用時までの時間のずれである「遅延時間ＤＬ」を表す。つまり、遅延時間ＤＬは、式（２．１）で定義される。
ＤＬ＝ＴＳｕ−Ｔｓｏ ・・・（２．１）

遅延時間ＤＬが長くなるほど、演算処理部７４は、実際には過去のデータを現在値として用いて制御演算を行うことになるため、制御演算の精度が低下する。そのため、遅延時間ＤＬはできるだけに０に近いことが好ましい。しかし、非同期通信システムでは、送信周期Ｙと演算周期Ｚとの周期ずれにより、遅延時間ＤＬが次第に長くなる可能性がある。

そこで、図１２（ｂ）に示すように、センサ値Ｓのデータが時間に対して線形変化することを前提として、データ補正演算部７３は、式（２．２）により、基準時のセンサ値Ｓ（ｘ）のデータを実際の使用時におけるセンサ値Ｓ^*（ｘ）の推定データに補正する。
Ｓ^*（ｘ）＝Ｓ（ｘ）＋ｍ×（ＴＳｕ−Ｔｓｏ）＝Ｓ（ｘ）＋ｍ×ＤＬ
・・・（２．２）

時間変化率ｍは、データ補正演算部７３に定数として記憶されているか、又は、データ補正演算部７３で算出される。
例えば、電動パワーステアリング装置９０に適用されるシステムにおいて操舵トルクの変化率が常に一定であると仮定し、変化率ｍを固定の定数として記憶してもよい。また、道路状況や、車速、スロットル開度等の運転状況に応じた複数パターンの変化率ｍのマップを記憶し、外部から入力される情報に応じて、変化率ｍを随時切り替えるようにしてもよい。或いは、演算処理部７４がトルクの時間微分値を演算するシステムでは、直近の時間微分値に基づいて、都度、変化率ｍを算出するようにしてもよい。

ところで、図１２（ａ）に示すように、厳密には、サンプリング開始から送信開始までのサンプリング時間α、及び、通信時間βによる時間差が存在する。そのため、受信時に基準時タイムスタンプＴＳｏを付与する第６実施形態では、式（２．２）に対し、さらにサンプリング時間α及び通信時間βを加味した式（２．３）を用いることが好ましい。
Ｓ^*（ｘ）＝Ｓ（ｘ）＋ｍ×（ＤＬ＋α＋β） ・・・（２．３）
ただし、サンプリング時間αについては、通信時間βや遅延時間ＤＬに比べて十分に短く影響がほとんど無いと考えられる場合には無視してもよい。

同様に、送信時に基準時タイムスタンプＴＳｏを付与する第５実施形態では、式（２．２）に対し、サンプリング時間αを加味した式（２．４）を用いることが好ましい。
Ｓ^*（ｘ）＝Ｓ（ｘ）＋ｍ×（ＤＬ＋α） ・・・（２．４）
ただし、サンプリング時間αについては、遅延時間ＤＬに比べて十分に短く影響がほとんど無いと考えられる場合には無視してもよい。
上記の第６、第５実施形態に対し、サンプリング時に基準時タイムスタンプＴＳｏを付与する第４実施形態では、式（２．２）を用いて、補正後のセンサ値Ｓ^*（ｘ）を算出することができる。

以上の構成による第４〜第６実施形態の通信システム４０４、４０５、４０６は、上記第１〜第３実施形態との効果（１）〜（３）と同様の効果を奏する。
特に効果（２）における解決手段に関し、第４〜第６実施形態では、データ補正演算部７３が、基準時タイムスタンプＴＳｏと使用時タイムスタンプＴＳｕとの差分である遅延時間ＤＬに基づいてセンサ値Ｓ（ｘ）のデータを補正する。これにより、演算処理部７４は、実際の使用時点におけるセンサ値Ｓ^*（ｘ）の推定データを用いて制御演算を行うことができる。よって、送信周期Ｙと演算周期Ｚとの周期ずれによらず、マイコン７１４、７１６が制御演算を適正に実行可能となり、制御性を向上させることができる。

（その他の実施形態）
（ア）センサ装置は、複数のセンサ素子を有してもよい。その場合、複数のセンサ値にそれぞれタイムスタンプが付与されてもよく、センサ素子毎に補正演算を行ってもよい。或いは、複数のうちいずれか特定のセンサ素子のセンサ値にタイムスタンプを付与して補正演算を行った結果を、他のセンサ素子のセンサ値に援用するようにしてもよい。

（イ）通信システムのデジタル通信の方式（プロトコル）は、ＳＥＮＴ方式に限らず、他のプロトコルを採用してもよい。したがって、センサ信号は、４ビットのニブル信号に限らず、８ビットのオクテット信号等を用いてもよい。

（ウ）センサ素子は、上記実施形態で例示したホール素子以外に、他の磁気検出素子、又は、磁気以外の変化を検出する素子を用いてもよい。センサ素子が検出する物理量は、トルクに限らず、回転角、ストローク、荷重、圧力等、どのような物理量でもよい。

（エ）本発明の通信システムは、電動パワーステアリング装置の他、検出したセンサ値に基づいて制御演算を行うどのような装置に適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

４０（４０１〜４０６）・・・通信システム、
５０（５０１、５０２、５０３、５０４、５０５）・・・センサ装置、
５１・・・センサ素子、
５３・・・サンプルホールド部、
５４・・・送信回路、 ５６・・・送信タイマ、
７０（７０１、７０３、７０４、７０６）・・・ＥＣＵ、
７１（７１１、７１３、７１４、７１６）・・・マイコン、
７２・・・受信回路、 ７３・・・データ補正演算部（補正演算部）、
７４・・・演算処理部、 ７５・・・タイマ補正演算部（補正演算部）、
７６・・・演算タイマ。

Claims (12)

1. ある物理量についてのセンサ値を検出対象から検出する一つ以上のセンサ素子（５１）、前記センサ値をサンプリングするサンプルホールド部（５３）、サンプリングされた前記センサ値の情報を含むセンサ信号を一定の送信周期でデジタル信号として送信する送信回路（５４）、及び、前記送信周期を規定する送信タイマ（５６）を有するセンサ装置（５０）と、
   前記送信回路から信号線を経由して送信された前記センサ信号を受信し前記センサ値を取得する受信回路（７２）、前記センサ値に基づいて所定の演算周期で制御演算を行う演算処理部（７４）、前記送信タイマとは独立に前記演算周期を規定する演算タイマ（７６）、及び、前記センサ値とは別に付与された時間情報を用い、前記送信周期と前記演算周期との周期ずれによる制御演算への影響を解消するように前記演算周期又は前記センサ値を補正する補正演算部（７５、７３）を有するマイコン（７１）と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記補正演算部は、
   前記受信回路での前記センサ値の取得以前に付与された前記時間情報としての時差タイムスタンプの過去値と今回値との差分、又は過去値同士の差分に基づいて、前記演算周期を一周期あたりの前記差分に一致させるように、システム作動中に一回以上の頻度で補正するタイマ補正演算部（７５）であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記タイマ補正演算部は、前記演算周期を周期毎に補正することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記時差タイムスタンプは、前記サンプルホールド部での前記センサ値のサンプリング時に付与されたものであることを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
5. 前記時差タイムスタンプは、前記送信回路での前記センサ値の送信時に付与されたものであることを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
6. 前記時差タイムスタンプは、前記受信回路での前記センサ値の受信時に付与されたものであることを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
7. 前記補正演算部は、
   前記受信回路での前記センサ値の取得以前に付与された基準時タイムスタンプ、及び、前記演算処理部での前記センサ値の使用時に付与された使用時タイムスタンプを前記時間情報として取得し、前記基準時タイムスタンプと前記使用時タイムスタンプとの差分、及び、前記センサ値の時間変化率に基づいて前記センサ値を補正し、前記演算処理部に出力するデータ補正演算部（７３）であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
8. 前記基準時タイムスタンプは、前記サンプルホールド部での前記センサ値のサンプリング時に付与されたものであることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
9. 前記基準時タイムスタンプは、前記送信回路での前記センサ値の送信時に付与されたものであることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
10. 前記基準時タイムスタンプは、前記受信回路での前記センサ値の受信時に付与されたものであることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
11. 前記センサ信号は、米国自動車技術会規格ＳＡＥ−Ｊ２７１６に準拠した信号であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の通信システム。
12. 車両の電動パワーステアリング装置（９０）に用いられ、前記センサ装置は、運転者の操舵トルクを検出し、前記マイコンは、前記センサ装置が検出した操舵トルクに基づいてモータ（８０）が出力するアシスト量を演算することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の通信システム。

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