JP2017033237A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセンサ素子を有する通信システムにおいて、通信データ量を削減し、通信時間を短縮する通信システムを提供する。
【解決手段】センサ装置５０の複数のセンサ素子５１、５２は、ある物理量についてのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を同一の検出対象から検出しデジタル値で出力する。データ量削減部５３は、「複数のセンサ素子による複数のセンサ値同士の差分」、又は、「異なるタイミングで検出された複数のセンサ値同士の差分」を含む情報を、「センサ値そのもののデータ量に対しデータ量が削減されたリデューストデータ」として算出する。送信回路５４は、リデューストデータを含むセンサ信号Ｓをデジタル信号として送信する。マイコン７１は、センサ装置５０から送信されたリデューストデータを含むセンサ信号Ｓを受信する受信回路７２を有する。これにより、複数のセンサ値の生データを送信する場合に比べ通信データ量を削減することができる。
【選択図】図１

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、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おいて、センサと制御装置とが時間情報を共有するようにした技術が知られている。例えば特許文献１に開示された技術では、制御装置は、要求信号としてトリガ信号を生成しセンサに送信する。センサは、要求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。
また、特許文献１には、冗長的に設けられた二つのセンサから共通の信号線を経由して制御装置にセンサ信号が送信される構成が開示されている。

米国特許公開ＵＳ２０１３／０３４３４７２Ａ１明細書

例えば車両の電動パワーステアリング装置のように、高周期での演算が必要とされる装置に適用される通信システムでは、センサ信号の送受信に必要な通信時間の短縮が課題となる。特に、特許文献１に開示されるように複数のセンサ値を送受信する構成では、通信情報量が増大するため、通信時間を短縮する要求がより高くなる。

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、複数のセンサ素子を有する通信システムにおいて、通信データ量を削減し、通信時間を短縮する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、複数のセンサ素子、データ量削減部、及び、送信回路を有する。
複数のセンサ素子は、ある物理量についてのセンサ値を同一の検出対象から検出しデジタル値で出力する。なお、アナログ信号を出力する素子と、回路上のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部とを合わせて、「センサ素子」を構成すると解釈してもよい。
データ量削減部は、「複数のセンサ素子による複数のセンサ値同士の差分」、又は、「異なるタイミングで検出された複数のセンサ値同士の差分」を含む情報を、「センサ値そのもののデータ量に対しデータ量が削減されたリデューストデータ」として算出する。
送信回路は、リデューストデータを含むセンサ信号をデジタル信号として送信する。
マイコンは、センサ装置から送信されたリデューストデータを含むセンサ信号を受信する受信回路を有する。

本発明では、複数のセンサ素子を有する通信システムにおいて、センサ装置は、データ量削減部が算出したリデューストデータを含むセンサ信号をマイコンに送信する。これにより、複数のセンサ値の生データを送信する場合に比べ通信データ量を削減し、通信時間を短縮することができる。したがって、高周期での演算が必要な電動パワーステアリング装置等に適用されると特に有効である。
なお、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。

本発明の第一の態様では、センサ装置は、センサ信号に含まれる少なくとも一つの通信データについて、「複数のセンサ素子による複数のセンサ値同士の差分であるセンサ差分に基づく値であって複数のセンサ素子の異常検出に使用可能な付加情報」を、リデューストデータとして送信する。また、付加情報以外の通信データとして、センサ値の生データや、複数のセンサ値の平均値等を送信する。
ここで、付加情報は異常検出に使用可能であればよく、実際に異常検出に用いられることを要件としない。また、例えば複数のセンサ素子の出力特性がクロス特性の場合、平均値等の演算に用いられる「センサ値」には、所定の定数からセンサ値を差し引いた「センサ反転値」が含まれるものとして解釈する。

本発明の第二の態様では、センサ装置は、センサ信号に含まれる少なくとも一つの通信データについて、下記のいずれか一つ以上である時間差分データをリデューストデータとして送信する。
（ａ）特定のセンサ素子による異なるタイミングでの複数のセンサ値同士の時間差分
（ｂ）複数のセンサ素子による異なるタイミングでの複数のセンサ値の平均値同士の時間差分
（ｃ）複数のセンサ素子による複数のセンサ値同士の差分であるセンサ差分についての異なるタイミングでのセンサ差分同士の時間差分

本発明の各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。 ＳＥＮＴ通信で用いられるセンサ信号の例を示す図。 本発明の各実施形態で用いられるセンサ素子の出力特性を示す特性図。 本発明の第１実施形態による通信データのデータ量削減を示す図。 本発明の第２実施形態による通信データのデータ量削減を示す図。 本発明の第３実施形態による通信データのデータ量削減を示す図。 送信用トルク時間差分値の特性図。 本発明の第３実施形態において時間差分が設定範囲を超えた場合の好ましい処理を示す図。 比較例において時間差分が設定範囲を超えた場合の処理を示す図。 本発明の（ａ）第４、（ｂ）第５、（ｃ）第６実施形態によるセンサ信号のデータ切り替えを示す図。 本発明のその他の実施形態による通信データの構成を示す図。

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、各実施形態を包括する。
［共通のシステム構成］
最初に、各実施形態の通信システムに共通の構成について、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態の通信システムは、車両の電動パワーステアリング装置に適用される。
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に示すように、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。

センサ装置５０は、「複数のセンサ素子」としての二つのセンサ素子５１、５２、データ量削減部５３、及び送信回路５４を有する。
二つのセンサ素子５１、５２は、ある物理量についてのセンサ値を同一の検出対象からそれぞれ検出する。例えば、センサ素子５１、５２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５０に相当する。トルクセンサＡｓｓｙ９３は、センサ装置５０に加え、更にトーションバー、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、５２がホール素子である場合、センサ素子５１、５２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る物理量」に相当する。

以下、本明細書では、検出される物理量を操舵トルクとして記載する。また、「センサ値」と「センサ素子の検出値」とを同義で用い、第１センサ素子５１の検出値を第１センサ値Ｔｒｑ１、第２センサ素子５２の検出値を第２センサ値Ｔｒｑ２と記す。センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２は、ハンドル９１の回転方向に応じて、例えば右回転のとき正、左回転のとき負というように正負が定義される。
ここで、センサ素子５１、５２には、元の検出信号がアナログ値の場合におけるサンプルホールド及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換機能が含まれる。例えば、アナログ信号を出力する素子と回路上のＡ／Ｄ変換部とを合わせて、本実施形態の「センサ素子」を構成するとみなす。したがって、センサ素子５１、５２は、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２をデジタル値として出力する。

データ量削減部５３は、二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の一方又は両方について、デジタル通信にかかる通信時間の短縮を図るべく、センサ値そのもののデータ量に対し、デジタル値のデータ量を削減する。データ量を削減するための具体的な構成は、各実施形態の説明で詳しく述べる。
以下、センサ素子５１、５２が出力するセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２そのもののデータを「生データ」といい、データ量削減部５３において、生データに対しデータ量が削減されたデータを「リデューストデータ」という。例えば、１２ビットの生データから１ビットを削減して１１ビットのデータを生成した場合、１１ビットのデータを「リデューストデータ」という。なお、「リデューストデータ」は、削減した方の１ビットのデータを指すものではない。

図１にて、データ量削減部５３から送信回路５４に出力される二つのデータｄａｔａ１及びｄａｔａ２は、少なくとも一方にリデューストデータを含む。すなわち、第１データｄａｔａ１又は第２データｄａｔａ２の一方がセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データであり他方がリデューストデータであるか、或いは、第１データｄａｔａ１及び第２データｄａｔａ２の両方がリデューストデータである。

送信回路５４は、データ量削減部５３から出力された二つのデータｄａｔａ１、ｄａｔａ２を含むセンサ信号Ｓをデジタル信号としてＥＣＵ７０のマイコン７１に送信する。本実施形態では、送信回路５４はメモリ及びタイマの機能を有し、センサ信号Ｓを一定の送信周期で送信する。この場合、マイコン７１からの同期信号に基づく同期送信としてもよいし、同期信号を用いない非同期送信でもよい。
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、第１データｄａｔａ１及び第２データｄａｔａ２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３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、第１データ信号、第２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、第１データ信号、第２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。

ＥＣＵ７０のマイコン７１は、受信回路７２、受信データ処理部７３、及び演算処理部７４を有する。
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Ｓを受信し、二つのデータｄａｔａ１、ｄａｔａ２を取得する。
受信データ処理部７３は、必要に応じて、データｄａｔａ１、ｄａｔａ２のうちリデューストデータからセンサ値を復元したり、制御演算用のデータと異常検出用のデータとを判別したりする。ＥＣＵ７０の受信データ処理部７３で演算されるトルク値を「ＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ」という。ＥＣＵ演算第１トルク値Ｅｔｒｑ１及びＥＣＵ演算第２トルク値Ｅｔｒｑ２は、それぞれ、第１センサ値Ｔｒｑ１及び第２センサ値Ｔｒｑ２に相当する。

演算処理部７４は、受信データから得られた物理量の情報に基づく制御演算を行う。
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では、例えばセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２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が得られる。マイコン７１の演算処理部７４は、このような運転者の操舵特性に応じて、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。

次に、本実施形態のセンサ素子５１、５２によるセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の出力特性について、図４を参照して説明する。第１センサ値Ｔｒｑ１及び第２センサ値Ｔｒｑ２の出力特性は線形であり、「クロス特性」を成している。つまり、実トルクに対して第１センサ値Ｔｒｑ１は正の相関を、第２センサ値Ｔｒｑ２は負の相関を有しており、且つ、各センサ値の傾きの絶対値は等しい。また、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２は各１２ビットであり、０〜４０９５の４０９６通りの値を取り得る。
なお、他の実施形態では、クロス特性に限らず、例えば二つのセンサ素子が同一の出力特性を有するようにしてもよい。

以下、本明細書中、１０進数の値を２進数の桁数であるビット数に変換する計算が頻出することから、便宜のため、表１に「指数ｐ」と「２のｐ乗値」との換算表を記す。
また、図４に示す、実トルクが−１０［Ｎｍ］〜＋１０［Ｎｍ］の範囲における第１センサ値Ｔｒｑ１及び第２センサ値Ｔｒｑ２を、１０進数表記、及び、３ニブルに対応する１６進数表記で表２に記す。

各センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の最下位ビット（以下「ＬＳＢ」）は、−１０［Ｎｍ］〜＋１０［Ｎｍ］の２０［Ｎｍ］の範囲を４０９６分割した値である（１０／２０４８）［Ｎｍ］に相当する。
この範囲で、実トルクの増加につれて、第１センサ値Ｔｒｑ１は０から４０９５まで線形で増加し、第２センサ値Ｔｒｑ２は４０９５から０まで線形で減少する。第１センサ値Ｔｒｑ１の最大値（４０９５）に対応する実トルクは、＋１０［Ｎｍ］よりも１ＬＳＢ分小さくなる。また、第２センサ値Ｔｒｑ２の最大値（４０９５）に対応する実トルクは、−１０［Ｎｍ］よりも１ＬＳＢ分大きくなる。

また、第１センサ値Ｔｒｑ１及び第２センサ値Ｔｒｑ２は、実トルク０［Ｎｍ］に対応する「２０４８」を基準として対称に反転した関係にある。したがって、式（１．１）に示す通り、理想的には、第１センサ値Ｔｒｑ１と第２センサ値Ｔｒｑ２との和は４０９６で一定となる。
Ｔｒｑ１＋Ｔｒｑ２＝４０９６ ・・・（１．１）
式（１．１）を変形すると、式（１．２）が得られる。
Ｔｒｑ１＝４０９６−Ｔｒｑ２ ・・・（１．２）
式（１．２）の右辺に記載された「所定の定数（４０９６）からセンサ値Ｔｒｑ２を差し引いた値」を「第２センサ反転値」という。クロス特性では、第１センサ値Ｔｒｑ１と第２センサ反転値（４０９６−Ｔｒｑ２）とは理想的に等しい。

この後、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２のデータ量を削減する各実施形態について説明する前に、各実施形態とのデータ量の比較基準とする基準技術を規定する。基準技術では、各１２ビット、計２４ビットのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データが送信される。
ところで、電動パワーステアリング装置９０のように、高周期での演算が必要とされる装置に適用される通信システムでは、センサ信号の送受信に必要な通信時間の短縮が課題となる。特に、複数のセンサ値を送受信する構成では、通信情報量が増大するため、通信時間を短縮する要求がより高くなる。

そこで以下の各実施形態は、計２４ビットのデータを通信する基準技術に対し、必要な情報通信機能を確保しつつ通信データ量を削減することを目的とするものである。以下、データ量削減の着眼点、及び具体的な通信方式について、実施形態毎に説明する。
まず、基準技術において二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を受信したマイコン７１がセンサ値をどのように用いるかという点に着目して場合分けする。

センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２が正常であることを前提とすれば、通常は、マイコン７１の演算処理部７４で制御演算用として、第１センサ値Ｔｒｑ１又は第２センサ値Ｔｒｑ２のうち一方が使用されればよい。このように、制御演算用に用いるセンサ値が一つである形態を基準技術の第一の形態とする。基準技術の第一の形態では、マイコン７１が受信した二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２のうち一方を制御演算用として用い、さらに他方をセンサ素子５１、５２の異常検出のための情報として用いる。

この異常検出は次のように行われる。式（１．２）の両辺における第１センサ値Ｔｒｑ１と第２センサ反転値（４０９６−Ｔｒｑ２）との差分を、式（１．３）により「センサ差分ΔＴｒｑ」と定義する。
ΔＴｒｑ＝４０９６−Ｔｒｑ２−Ｔｒｑ１ ・・・（１．３）
センサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜が異常検出閾値Ｘ未満のとき、すなわち式（１．４）が成立するとき、マイコン７１は、センサ素子５１、５２が正常であると判定する。
−Ｘ＜（４０９６−Ｔｒｑ２−Ｔｒｑ１）＜Ｘ ・・・（１．４）
一方、センサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜が異常検出閾値Ｘ以上のとき、すなわち式（１．４）が成立しないとき、マイコン７１は、センサ素子５１、５２のいずれかが異常であると判定する。

なお、異常検出閾値Ｘは条件に応じて切り替えてもよい。また、第１センサ値Ｔｒｑ１及び第２センサ値Ｔｒｑ２を送信時や受信時に補正した上で異常診断を実施してもよい。
ここで、正常なセンサ差分ΔＴｒｑが取り得る整数値は、−Ｘ〜−１、０、１〜Ｘのいずれかであり、値の数Ｎｖは、式（１．５）で表される。
Ｎｖ＝２Ｘ−１ ・・・（１．５）
そこで、センサ差分ΔＴｒｑを用いる異常検出に必要なデータ量が１２ビットより小さい場合、先にセンサ装置５０でセンサ差分ΔＴｒｑを演算してからマイコン７１に送信することにより、通信データ量を削減しつつ異常検出が実現可能である点に注目する。

このように、異常検出を前提とする基準技術の第一の形態に対して通信データ量を削減する通信方式を、本発明の第１、第２実施形態として説明する。この形態では、センサ装置５０は、センサ差分ΔＴｒｑに基づく値であって異常検出に使用可能な「付加情報」をリデューストデータとして送信する。「センサ差分ΔＴｒｑに基づく値」とは、具体的には、センサ差分ΔＴｒｑ、又は、センサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜を指す。なお、第１実施形態は、制御演算用に用いられるセンサ値が一つであることを前提とし、第２実施形態は、制御演算用に用いられるセンサ値が一つ又は二つの場合を含む。

上記の基準技術の第一の形態に対し、基準技術の第二の形態は、必ずしも異常検出を要件とはせず、二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報をマイコン７１が対等に取得するものである。この場合、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報を両方とも制御演算に用いることにより、より細やかな検出性能を得ることができる。また、基準技術の第一の形態と同様に、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報を用いて更に異常検出を行ってもよい。
いずれにせよ、二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報は、基本的に対等に取得される。ただし、情報が対等に使用されるかどうかは問わない。

基準技術の第二の形態に対して通信データ量を削減する通信方式を、本発明の第３〜第６実施形態として説明する。このうち、基本となる第３実施形態では、「特定のセンサ素子による異なるタイミングの複数のセンサ値同士の差分」である「時間差分Ｔｄｉｆｆ」データをリデューストデータとして送信することにより通信データ量の削減を図る。この方式の前提として、マイコン７１は、センサ値の初期値を取得する。
第４〜第６実施形態の方式は、第３実施形態による時間差分データと、「時間差分データに対応する一つ又は複数のセンサ素子について、ある時点でセンサ素子により検出された物理量（トルク）を表す独立時データ」とを随時切り替えつつ送信するものである。

以下、各実施形態について順に詳しく説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態によるデータ量削減について、図５を参照して説明する。
図５以下では、センサ信号に含まれる二つの通信データについて、基準技術の通信方式と、各実施形態によりデータ量を削減した通信方式とを比較して示す。基準技術の通信方式では、二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の計２４ビットの生データが通信される。

第１、第２実施形態では、二つの通信データのうち一つは、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２のいずれか一方の生データが送信され、マイコン７１での制御演算に用いられる。以下の説明では、制御演算用のトルク値として第１センサ値Ｔｒｑ１が用いられる例を示す。これに対し、制御演算用のトルク値として第２センサ値Ｔｒｑ２が用いられる例では、以下の第１センサ値Ｔｒｑ１と第２センサ値Ｔｒｑ２とを入れ替えればよい。
また、二つの通信データのうちもう一つは、センサ素子５１、５２の異常を検出するための「付加情報」が送信される。第１、第２実施形態では、異常検出のための付加情報がマイコン７１でなくセンサ装置５０内で演算されることを特徴とする。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ付加情報の方式が異なる。第１実施形態の基本方式である（ａ）の例では、式（１．３）で定義される「正負情報を含むセンサ差分ΔＴｒｑ」が付加情報として用いられる。
具体例として、式（１．４）の異常検出閾値Ｘを１０２３に設定する場合を想定する。この想定は、異常検出閾値Ｘを条件に応じて切り替えるにせよ、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を補正してから診断するにせよ、センサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜が１０２３未満のとき、センサ素子５１、５２が正常であると判定することを意味する。

ここで、本明細書では、ａを自然数とすると、絶対値がａ未満である範囲、すなわち、「−ａを超えて＋ａ未満」の範囲を「±ａ未満」と表記する。同様に、絶対値がａ以下である範囲、すなわち、「−ａ以上＋ａ以下」の範囲を「±ａ以下」と表記する。
すると、異常検出閾値Ｘが１０２３であるとは、センサ差分ΔＴｒｑが「±１０２３未満」すなわち「±１０２２以下」のとき正常と判定されることを意味する。また、センサ差分ΔＴｒｑが「±１０２３未満」の範囲は、実トルク差では「±約５［Ｎｍ］未満」の範囲に対応する。

式（１．４）で異常検出閾値Ｘを１０２３に設定したとき、正常時にセンサ差分ΔＴｒｑが取り得る値の数は、式（１．５）より、Ｎｖ＝２×１０２３−１＝２０４５となる。つまり、センサ装置５０のデータ量削減部５３は、センサ差分ΔＴｒｑの正常値として２０４５通りの値を送信回路５４に出力する。送信回路５４は、それらの値を付加情報としてマイコン７１に送信する。

一方、センサ差分ΔＴｒｑが「±１０２３以上」のとき、データ量削減部５３は、センサ差分ΔＴｒｑが異常であることを示す値を送信回路５４に出力し、送信回路５４は、その値を付加情報としてマイコン７１に送信する。
例えば、ΔＴｒｑ≧１０２３のとき、異常表示値「１０２３」が送信される。また、ΔＴｒｑ≦（−１０２３）のとき、異常表示値「−１０２３」又は「−１０２４」が送信される。或いは、ΔＴｒｑ＝（−１０２３）のとき、異常表示値「−１０２３」が送信され、ΔＴｒｑ≦（−１０２４）のとき、異常表示値「−１０２４」が送信されてもよい。

いずれの方式でも、異常表示値を３通り以下に設定すれば、２０４５通りの正常値と合わせて付加情報の値の数は２０４８通り以下となるため、１１ビットで送信可能となる。つまり、付加情報をリデューストデータとして用いることができる。そして、センサ装置５０の送信回路５４が１１ビットの付加情報を送信し、その付加情報をマイコン７１が受信すれば、マイコン７１によるセンサ素子５１、５２の異常検出が実現される。

このように、図５（ａ）の方式では、センサ装置５０からマイコン７１への通信データとして、第１センサ値Ｔｒｑ１と共に、第２センサ値Ｔｒｑ２に代えて、付加情報としてのセンサ差分ΔＴｒｑを送信する。これにより、例えば異常検出閾値Ｘを１０２３に設定し付加情報のデータ量を１１ビットとした場合、基準技術に対し、データ量を１ビット削減することができる。よって、通信時間を短縮することができる。
なお、同様の考え方で、異常検出閾値Ｘを５１１とすれば基準技術に比べ２ビット削減可能であり、異常検出閾値Ｘを２５５とすれば基準技術に比べ３ビット削減可能となる。ただし、異常検出閾値Ｘを低く設定し過ぎるとロバスト性が低下する点に注意を要する。

図５（ａ）の方式では、異常検出が可能であることに加え、センサ差分ΔＴｒｑが正常である場合、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２と同等のＬＳＢ（１０／２０４８）［Ｎｍ］を有するセンサ差分ΔＴｒｑの値がマイコン７１に送信される。したがって、マイコン７１の受信データ処理部７３は、第１センサ値Ｔｒｑ１とセンサ差分ΔＴｒｑとに基づいて、式（１．６）により、第２センサ値Ｔｒｑ２に対応するＥＣＵ演算第２トルク値Ｅｔｒｑ２を演算可能である。
Ｅｔｒｑ２＝４０９６−（Ｔｒｑ１＋ΔＴｒｑ） ・・・（１．６）

つまり、通信データの合計データ量を２４ビットから２３センサビットに削減しても、二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報が落ちることなく送信される。
一方、センサ差分ΔＴｒｑが異常である場合、異常であることを示す値が送信されるのみであり、実際のセンサ差分ΔＴｒｑの値は送信されない。したがって、マイコン７１の受信データ処理部７３は、ＥＣＵ演算第２トルク値Ｅｔｒｑ２を演算することができないため、基準技術に対し１ビット分の情報落ちが発生する。

ただし、通信システム４０が適用されるシステムによっては、異常検出さえできればＥＣＵ演算第２トルク値Ｅｔｒｑ２を演算する必要はない、すなわち、センサ差分ΔＴｒｑの正常又は異常に関係なく、情報落ちが発生しても構わないという場合もある。このように情報落ちを許容することを前提とすれば、通信データ量をさらに削減することが可能となる。その方式を図５（ｂ）、（ｃ）に示す。

図５（ｂ）に示す方式では、付加情報として、式（１．７）で示されるセンサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜を送信する。
｜ΔＴｒｑ｜＝｜４０９６−Ｔｒｑ２−Ｔｒｑ１｜ ・・・（１．７）
式（１．４）と同様に異常検出閾値Ｘを１０２３とし、０≦｜ΔＴｒｑ｜＜１０２３の範囲を正常とすると、正常値は１０２３通りとなる。また、｜ΔＴｒｑ｜≧１０２３のとき送信される異常表示値を１通り（例えば「１０２３」）に設定すれば、付加情報の値の数は、計１０２４通りとなる。したがって、付加情報の通信に必要なデータ量は１０ビットとなり、図５（ａ）の１１ビットからさらに１ビット削減することができる。つまり、基準技術からの削減可能データ量は２ビットとなる。

このように、付加情報としてセンサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜を使用する方式では、付加情報のＬＳＢが（１０／２０４８）＝（１０／２¹¹）［Ｎｍ］のとき、通信に必要なデータ量は１０ビットである。これを一般化すると、付加情報のＬＳＢが（１０／２^p）［Ｎｍ］のとき、通信に必要なデータ量は（ｐ−１）ビットとなる。
そこで、図５（ｃ）に示す方式では、システムが許容することを前提として付加情報の分解能をセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の分解能よりも低下させる。すなわち、付加情報のＬＳＢを（１０／２０４８）［Ｎｍ］よりも粗く設定する。
表３に、付加情報のＬＳＢ、付加情報としてセンサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜を使用する場合の必要データ量、及び、基準技術からの削減可能データ量の関係を示す。

表３によると、付加情報のＬＳＢを（１０／１２８）［Ｎｍ］としたとき、付加情報の通信データ量は、センサ値Ｔｒｑ２を送信する場合の半分の６ビットとなる。
また、付加情報のＬＳＢを（１０／４）＝２．５［Ｎｍ］としたとき、センサ差分ΔＴｒｑの正常範囲に対して一つ、センサ差分ΔＴｒｑの異常範囲に対して一つの計二つ（＝１ビット）のデータを送信することになる。つまり、付加情報は、センサ素子５１、５２が正常であるか異常であるかを判別するフェール信号（異常フラグ）に実質的に等しいものとなる。この場合、データ量を最大１１ビット削減することができる。
このように、システムが許容すれば、付加情報の分解能を低下させることにより、データ量を大幅に削減することが可能である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態によるデータ量削減について、図６を参照して説明する。
第２実施形態は、マイコン７１の演算処理部７４での制御演算に第１センサ値Ｔｒｑ１及び第２センサ値Ｔｒｑ２の両方が使用されることを前提とする。
第２実施形態では、センサ信号に含まれる一方の通信データとして、二つのセンサ値の平均値ＴｒｑＡｖｅ、又は加算値ＴｒｑＡｄｄを送信する。ここで、クロス特性を採用する本実施形態では、「二つのセンサ値」とは、「第１センサ値Ｔｒｑ１」及び「第２センサ反転値（４０９６−Ｔｒｑ２）」を意味する。なお、同特性の二つのセンサ素子を用いる他の実施形態では、単純に二つのセンサ値の平均値を算出すればよい。
また、もう一方の通信データとして、第１実施形態と同様のセンサ差分ΔＴｒｑ、又はセンサ差分の絶対値｜ΔＴｒｑ｜を付加情報として送信する。

図６（ａ）の方式では、式（２．１）により、第１センサ値Ｔｒｑ１と第２センサ反転値（４０９６−Ｔｒｑ２）とのトルク平均値ＴｒｑＡｖｅを算出する。なお、奇数値を２で割ったときの端数処理の方法は適宜設定してよい。
ＴｒｑＡｖｅ＝｛Ｔｒｑ１＋（４０９６−Ｔｒｑ２）｝／２ ・・・（２．１）
平均値ＴｒｑＡｖｅには、各センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報が２分の１の精度で反映される。平均値ＴｒｑＡｖｅのデータ量は、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２のデータ量と同じく、１２ビットとなる。したがって、付加情報によるデータ量削減分が、センサ信号全体のデータ量の削減分となる。

図６（ｂ）の方式では、式（２．２）により、トルク加算値ＴｒｑＡｄｄを算出する。
ＴｒｑＡｄｄ＝Ｔｒｑ１＋（４０９６−Ｔｒｑ２） ・・・（２．２）
加算値ＴｒｑＡｄｄには、各センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の情報がそのままの精度で反映されるため、平均値ＴｒｑＡｖｅを使用する方式に比べ、精度落ちを防止することができる。ただし、加算値ＴｒｑＡｄｄのデータ量は、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２のデータ量より１ビット多い１３ビットとなる。しかし、付加情報のデータ量を２ビット以上削減することにより、センサ信号全体のデータ量を削減することができる。

付加情報として、正負情報を含むセンサ差分ΔＴｒｑを送信する方式では、マイコン７１の受信データ処理部７３は、平均値ＴｒｑＡｖｅ又は加算値ＴｒｑＡｄｄとセンサ差分ΔＴｒｑとに基づき、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を復元するように演算可能である。
平均値ＴｒｑＡｖｅを送信する場合、ＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ１、Ｅｔｒｑ２は、式（２．３）、（２．４）により演算される。
Ｅｔｒｑ１＝ＴｒｑＡｖｅ−ΔＴｒｑ／２ ・・・（２．３）
Ｅｔｒｑ２＝４０９６−（ＴｒｑＡｖｅ＋ΔＴｒｑ／２） ・・・（２．４）

加算値ＴｒｑＡｄｄを送信する場合、ＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ１、Ｅｔｒｑ２は、式（２．５）、（２．６）により演算される。
Ｅｔｒｑ１＝（ＴｒｑＡｄｄ−ΔＴｒｑ）／２ ・・・（２．５）
Ｅｔｒｑ２＝４０９６−（ＴｒｑＡｄｄ＋ΔＴｒｑ）／２ ・・・（２．６）
ただし、センサ差分ΔＴｒｑの分解能を低下させることによって付加情報のデータ量を削減する場合、センサ差分ΔＴｒｑを用いて演算されるＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ１、Ｅｔｒｑ２の精度も低下することに注意を要する。

（第３実施形態）
第３実施形態によるデータ量削減について、図７、図８を参照して説明する。
第３実施形態では、基準技術における二つのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データに代えて、第１センサ素子５１及び第２センサ素子５２について、それぞれ「特定のセンサ素子による異なるタイミングでの複数のセンサ値同士の差分」である「時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２」をリデューストデータとして送信する。詳しくは、データ量削減部５３が時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２を算出して送信回路５４に出力し、送信回路５４がマイコン７１に送信する。よって、通信時間を短縮することができる。
なお、他の実施形態では、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２のいずれか一方に代えて、対応する時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２のいずれか一方を送信するようにしてもよい。

図７〜図１２では、例えば第１センサ値Ｔｒｑ１の今回値をＴｒｑ１（ｎ）、前回値をＴｒｑ１（ｎ−１）のように記す。第１センサ値Ｔｒｑ１の今回値と前回値との時間差分Ｔｄｉｆｆ１は、式（３．１）で表される。
Ｔｄｉｆｆ１＝Ｔｒｑ１（ｎ）−Ｔｒｑ１（ｎ−１） ・・・（３．１）
また、第３実施形態では、マイコン７１がセンサ値の初期値Ｔｒｑ１（０）、Ｔｒｑ２（０）を取得することを前提とする。

ここで、時間差分、すなわちサンプル周期の一周期における操舵トルクの変化量は、全検出範囲±１０［Ｎｍ］に対し４分の１である「±２．５［Ｎｍ］未満」の範囲に収まると仮定する。すると、時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２の範囲は「±５１２未満」となり、１０ビットで表現される。この場合、基準技術に比べ、通信データ量を計４ビット削減することができる。

操舵トルクの最大変化量がもっと小さいと考えられるならば、時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２の範囲を更に小さく想定してもよい。
操舵トルクの変化量を「±１．２５［Ｎｍ］未満」と仮定すると、時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２の範囲は「±２５６未満」となり、９ビットで表現される。よって、基準技術に比べ、通信データ量を計６ビット削減することができる。
また、操舵トルクの変化量を「±０．６２５［Ｎｍ］未満」と仮定すると、時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２の範囲は「±１２８未満」となり、８ビットで表現される。よって、基準技術に比べ、通信データ量を計８ビット削減することができる。

ところで、想定外のトルク急変が発生し、時間差分Ｔｄｉｆｆが設定した範囲を超える可能性が全く無いとも限らない。そこで、次に、時間差分Ｔｄｉｆｆが設定範囲を超えた場合の処理について、図８〜図１０を参照して説明する。この説明では、操舵トルクの変化量を全検出範囲±１０［Ｎｍ］に対し２分の１である「±５［Ｎｍ］未満」と想定し、時間差分Ｔｄｉｆｆの設定範囲を１１ビットで表現可能な「±１０２４未満」、すなわち「±１０２３以下」とする例を前提とする。

まず、以下のように、通信タイミングｘを引数とする各変数を定義する。
Ｔｒｑ（ｘ）：センサ値（センサ素子検出値）
ＴｒｑＮ（ｘ）：現在送信トルク値
Ｔｄｉｆｆ（ｘ）：送信用トルク時間差分値
Ｅｔｒｑ（ｘ）：ＥＣＵ演算トルク値
ＥＣＵ演算トルク値を除くＴｒｑ（ｘ）、ＴｒｑＮ（ｘ）、Ｔｄｉｆｆ（ｘ）は、センサ装置５０にて検出又は算出される値であり、ＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ（ｘ）は、ＥＣＵ７０のマイコン７１にて演算に使用される値である。

各変数のｘ＝０における初期値は、以下のように設定される。
Ｔｒｑ（０）＝センサ値
ＴｒｑＮ（０）＝０
Ｔｄｉｆｆ（０）＝０
Ｅｔｒｑ（０）＝０

センサ信号の送信中、１回目以降の通信タイミング（ｘ＞１）では、送信用トルク時間差分値Ｔｄｉｆｆ（ｘ）は、今回のセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）、前回の現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ−１）、並びに、差分値の下限ＤｉｆｆＬｏｗ、及び上限ＤｉｆｆＨｉｇｈに基づいて、式（３．２）で算出される。
Ｔｄｉｆｆ（ｘ）＝ＧＵＡＲＤ（Ｔｒｑ（ｘ）−ＴｒｑＮ（ｘ−１），
ＤｉｆｆＬｏｗ，ＤｉｆｆＨｉｇｈ） ・・・（３．２）
ここで例えば、ＤｉｆｆＬｏｗ＝−１０２３、ＤｉｆｆＨｉｇｈ＝１０２３とすると、式（３．２）の関係は、図８で表される。

今回の現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ）は、式（３．３）により前回の現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ−１）に送信用トルク時間差分値Ｔｄｉｆｆ（ｘ）を加算して得られる。
ＴｒｑＮ（ｘ）＝ＴｒｑＮ（ｘ−１）＋Ｔｄｉｆｆ（ｘ） ・・・（３．３）
送信回路５４は、送信用トルク時間差分値Ｔｄｉｆｆ（ｘ）をＥＣＵ７０のマイコン７１に送信する。

マイコン７１は、送信用トルク時間差分値Ｔｄｉｆｆ（ｘ）を取得し、式（３．４）により、今回のＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ（ｘ）を演算する。
Ｅｔｒｑ（ｘ）＝Ｅｔｒｑ（ｘ−１）＋Ｔｄｉｆｆ（ｘ） ・・・（３．４）
初期値として、ＴｒｑＮ（０）＝０、Ｅｔｒｑ（０）＝０ と設定されている場合、式（３．３）、（３．４）より、ＴｒｑＮ（ｘ）＝Ｅｔｒｑ（ｘ）となる。

続いて、上記の処理方式を好ましく適用した例について、図９を参照して説明する。
図９では、極端な例として、ｉ回目の通信タイミングから（ｉ＋１）回目の通信タイミングまでの間に、操舵トルクが負側の最小トルク（−１０［Ｎｍ］）から正側の最大トルク（１０−（１０／２０４８）［Ｎｍ］）まで急変動した状況を想定する。すなわち、ハンドルを左方向一杯に切った状態から右方向一杯に切った状態に一瞬で移行した場合に相当する。この場合、サンプル周期の一周期におけるセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）の変化量は、時間差分値の設定範囲「±１０２３以下」をはるかに越えた「４０９５」となる。
また、（ｉ＋１）回目の通信タイミングの後、少なくとも（ｉ＋５）回目の通信タイミングまでは、操舵トルクが正側の最大トルクである状態が継続するものとする。

この状況で、各通信タイミングにおけるセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）、及び、式（３．２）、（３．３）に基づいて算出される現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ）（＝Ｅｔｒｑ（ｘ））は、次のようになる。
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

このように、上記の方式では、現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ）を式（３．３）で定義する。そして、今回のセンサ値（ｘ）と前回の現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ−１）との差が設定範囲（±１０２３以下）に収まるまで、現在送信トルク値ＴｒｑＮに対しトルク差分値Ｔｄｉｆｆを累積する。これにより、図９にて、現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ）（＝Ｅｔｒｑ（ｘ））は、（ｉ＋４）回目の通信タイミングまではセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）と異なるが、（ｉ＋５）回目の通信タイミングにおいてセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）と一致する。

一方、現在送信トルク値ＴｒｑＮ（ｘ）を定義せず、単純に今回のセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）と前回のセンサ値Ｔｒｑ（ｘ−１）との時間差分を算出する比較例を図１０に示す。
比較例では、（ｉ＋１）回目の通信タイミングにおいて、実際のセンサ値Ｔｒｑの変化量が「４０９５」であるにもかかわらず、送信される時間差分値は、設定範囲上限である「１０２３」となり、情報落ちが発生する。また、（ｉ＋２）回目からの通信タイミングのデータ値には、この時点で落ちた情報が反映されない。その結果、（ｉ＋１）回目以降のＥＣＵ演算トルク値Ｅｔｒｑ（ｘ）は、ずっと「１０２３」が維持され、いつまで経ってもセンサ値Ｔｒｑ（ｘ）に一致することはない。よって、誤ったトルク値に基づいて、制御演算が行われることとなる。

（第４〜第６実施形態）
第４〜第６実施形態によるセンサ信号のデータ切り替えについて、図１１を参照して説明する。
リデューストデータとして時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２を送信する第３実施形態では、通信中に通信データ異常などによる通信抜けが一回でも発生すると、その後、マイコン７１は実際のセンサ値を取得できなくなり、センサ値に基づく制御演算を実行不能になるという問題がある。

そこで、第４〜第６実施形態では、常に時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２を送信するのでなく、時々、ある時点でのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２そのものの値を送信する。本明細書では、「時間差分データ」と対峙する概念として、ある時点でセンサ素子５１、５２により検出された物理量を表す通信データを「独立時データ」という。独立時データは、代表的にはトルクを表すセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２そのものの値である。その他、ある時点での複数のセンサ素子によるセンサ値の平均値やセンサ差分を独立時データとしてもよい。
つまり、第４〜第６実施形態では、通信データとして時間差分データと独立時データとを随時切り替えつつ送信することを特徴とする。切り替えのタイミングは、所定時間又は所定周期毎に設定してもよく、何らかのトリガ信号に同期したタイミングとしてもよい。

図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第４、第５、第６実施形態による通信データの切り替えの例を示す。各図において二つの時間差分データを含むセンサ信号を「Ｄ」、二つ又は一つの独立時データを含むセンサ信号を「Ｉ」と記す。センサ信号Ｄ、Ｉは、時間差分データ又は独立時データに加え、格納されたデータが時間差分データであるか独立時データであるかというデータ種類を識別する情報、及び、必要に応じて、センサ値が検出されたセンサ素子を特定する情報が付与される。

第４〜第６実施形態に共通に、センサ信号Ｄは、ＬＳＢが（１０／２０４８）［Ｎｍ］である二つの８ビット（計１６ビット）の時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２を含む。また、図１１（ａ）、（ｂ）に示す第４、第５実施形態では、センサ信号Ｄの合計データ量は、識別情報として「０ｂ」の１ビットを加えた１７ビットとなる。図１１（ｃ）に示す第６実施形態では、センサ信号Ｄの合計データ量は、識別情報として「００ｂ」の２ビットを加えた１８ビットとなる。

独立時データであるセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を含むセンサ信号Ｉの通信方式は、各実施形態で異なる。
第４実施形態のセンサ信号Ｉは、ＬＳＢが（１０／２０４８）［Ｎｍ］である二つの１２ビット（計２４ビット）のセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データ、及び、１ビットの識別情報「１ｂ」を含み、合計データ量が２５ビットとなる。この場合、センサ信号Ｄからセンサ信号Ｉへ通信データを切り替えたとき、一時的に通信ビット数を増やす。

この方式では、センサ信号Ｉの通信時、計２４ビットのセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を単純に通信する場合よりもデータ量が増えるように思われる。しかし、例えば１０回に１回の割合でセンサ信号Ｄからセンサ信号Ｉの通信に切り替えるとすると、１０回の通信の平均データ量は、（１７ビット×９＋２５ビット×１）／１０＝１７．８ビットとなる。したがって、常に２４ビットを通信する基準技術に比べ、平均６．２ビットのデータ量を削減することができる。

第５実施形態では、センサ信号Ｉの通信時に独立時データの分解能をセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データの分解能よりも低下させる。例えば、ＬＳＢが生データの２⁴倍、すなわち（１０／１２８）［Ｎｍ］である二つの８ビット（計１６ビット）のトルク値データ（Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２）に、１ビットの識別情報「１ｂ」を付与して通信する。
これにより、センサ信号Ｉのデータ量をセンサ信号Ｄと同じ１７ビットに抑えることができる。よって、センサ信号Ｄ、Ｉの切り替えにかかわらず、データ量を削減した状態を常に維持することができる。

なお、独立時データの分解能を低下させた際に発生する情報落ちがシステム上許容できない場合には、独立時データ送信時の情報落ち分を次回送信する時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２に含めて送信することで、情報落ちを修復することも可能である。具体的には、時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２を演算する際に、センサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データの前回値ではなく、分解能低下後のＴｒｑ１、Ｔｒｑ２の前回値と、今回のセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２の生データとから差分を演算する。

第６実施形態では、独立時データであるセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を含むセンサ信号を通信するとき、第１センサ値Ｔｒｑ１を含むセンサ信号Ｉ１と、第２センサ値Ｔｒｑ２を含むセンサ信号Ｉ２とを切り替えながら送信する。センサ信号Ｉ１、Ｉ２は、ＬＳＢが（１０／２０４８）［Ｎｍ］である一つの１２ビットのセンサ値Ｔｒｑ１又はＴｒｑ２、及び、２ビットのセンサ素子特定情報「０１ｂ」、「１０ｂ」を含み、合計データ量が１４ビットとなる。つまり、１８ビットのセンサ信号Ｄよりもデータ量が少なくなる。したがって、センサ信号Ｄ、Ｉ１、Ｉ２の切り替えによらず、データ量を削減した状態を常に維持することができる。
第６実施形態の通信方式は、一般に、複数のセンサ素子のうちから選定した一部のセンサ素子のセンサ値を独立時データとして送信する方式である。

第４〜第６実施形態におけるセンサ信号の種類の識別やセンサ素子の特定のための情報は、上記のように通信データに付与される方式に限らない。例えば、データのビット長や信号の送信タイミングの違いを判別情報としてもよい。
以上のように、第４〜第６実施形態では、基本的に時間差分Ｔｄｉｆｆ１、Ｔｄｉｆｆ２のデータを送信しつつ、時々、トルク値を表す独立時データを送信する。これにより、仮に通信データ異常などによる通信抜けが発生した場合でも、次のセンサ信号の切り替えタイミングで独立時データを再取得し、トルク値に基づく制御演算を継続することができる。よって、システムの信頼性を向上させることができる。

（その他の実施形態）
（ア）本発明の実施形態としては、複数のセンサ素子を有する通信システムにおいて、基準技術によりセンサ値Ｔｒｑ１、Ｔｒｑ２を送信するときのデータ量に比べデータ量を削減したリデューストデータを送信するようにしたあらゆる構成が含まれる。
例えばセンサ信号に二つのデータを含む方式では、上記実施形態の他、図１２（ａ）〜（ｉ）に示すように、二種類のデータを組み合わせた各構成が挙げられる。

図１２（ａ）〜（ｉ）に図示したデータ構成を以下に箇条書きで記す。下記において、｜センサ差分｜は、「センサ差分の絶対値」を意味する。
「平均値の時間差分」は、「複数のセンサ素子による異なるタイミングでの複数のセンサ値の平均値同士の時間差分」を意味する。また、「センサ差分の時間差分」は、「異なるタイミングでのセンサ差分同士の時間差分」を意味する。なお、（ａ）〜（ｅ）については、第１センサ値Ｔｒｑ１と第２センサ値Ｔｒｑ２とを入れ替えてもよい。

（ａ）：生データ＋時間差分
（ｂ）：時間差分＋センサ差分
（ｃ）：時間差分＋｜センサ差分｜
（ｄ）：時間差分＋センサ差分の時間差分
（ｅ）：時間差分＋｜センサ差分｜の時間差分
（ｆ）：平均値の時間差分＋センサ差分
（ｇ）：平均値の時間差分＋｜センサ差分｜
（ｈ）：平均値の時間差分＋センサ差分の時間差分
（ｉ）：平均値の時間差分＋｜センサ差分｜の時間差分

（イ）上記実施形態に対し、センサ装置は三つ以上のセンサ素子を有してもよい。その場合、リデューストデータとして、いずれか二つのセンサ素子同士のセンサ差分、又は、少なくとも一つ以上のセンサ素子についての時間差分等が算出されればよい。
例えばＮ個（Ｎは２以上の整数）のセンサ素子を有するセンサ装置において第１実施形態を一般化すると、次のように規定されるセンサ値及び付加情報を含むセンサ信号を送信する方式として表現することができる。センサ値は、「Ｎ個のセンサ素子のうち選定されたＭ個（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）のセンサ素子が検出したＭ個のセンサ値」である。付加情報は、「Ｍ個のセンサ素子以外の（Ｎ−Ｍ）個のセンサ素子のセンサ値と、Ｍ個のセンサ素子のうちいずれかのセンサ素子のセンサ値との差分を表す付加情報」である。
なお、上記第１実施形態は、一般化表現におけるＮ＝２、Ｍ＝１の場合に相当する。

（ウ）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。また、センサ値等の数値について、上記実施形態に記載された各数値は一例に過ぎない。
（エ）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。
また、二つのセンサ素子の出力特性はクロス特性でなく、同一特性等でもよい。

（オ）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・・・通信システム、
５０・・・センサ装置、
５１、５２・・・センサ素子、
５３・・・データ縮減部、
５４・・・送信回路、
７１・・・マイコン、
７２・・・受信回路、
７３・・・受信データ処理部、
７４・・・演算処理部。

Claims (15)

1. ある物理量についてのセンサ値を同一の検出対象から検出しデジタル値で出力する複数のセンサ素子（５１、５２）、前記複数のセンサ素子による複数の前記センサ値同士の差分、又は、異なるタイミングで検出された複数の前記センサ値同士の差分を含む情報を、前記センサ値そのもののデータ量に対しデータ量が削減されたリデューストデータとして算出するデータ量削減部（５３）、及び、前記リデューストデータを含むセンサ信号をデジタル信号として送信する送信回路（５４）を有するセンサ装置（５０）と、
   前記センサ装置から送信された前記リデューストデータを含む前記センサ信号を受信する受信回路（７２）を有するマイコン（７１）と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
2. 前記センサ装置は、前記センサ信号に含まれる少なくとも一つの通信データについて、
   前記複数のセンサ素子による複数の前記センサ値同士の差分であるセンサ差分に基づく値であって前記複数のセンサ素子の異常検出に使用可能な付加情報を、前記リデューストデータとして送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記センサ装置は、
   Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の前記センサ素子のうち選定されたＭ個（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）のセンサ素子が検出したＭ個の前記センサ値、及び、前記Ｍ個のセンサ素子以外の（Ｎ−Ｍ）個のセンサ素子の前記センサ値と、前記Ｍ個のセンサ素子のうちいずれかのセンサ素子の前記センサ値との差分を表す前記付加情報を含む前記センサ信号を送信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. 前記センサ装置は、
   複数の前記センサ素子による複数の前記センサ値の平均値又は加算値、及び前記付加情報を含む前記センサ信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
5. 前記センサ装置は、
   前記センサ差分の絶対値を前記付加情報として送信することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の通信システム。
6. 前記センサ装置は、
   送信する前記付加情報の分解能を前記センサ値の分解能よりも低下させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
7. 前記センサ装置は、前記センサ信号に含まれる少なくとも一つの通信データについて、
   特定の前記センサ素子による異なるタイミングでの複数の前記センサ値同士の時間差分、又は、複数の前記センサ素子による異なるタイミングでの複数の前記センサ値の平均値同士の時間差分、又は、複数の前記センサ素子による複数の前記センサ値同士の差分であるセンサ差分についての異なるタイミングでの前記センサ差分同士の時間差分、のいずれか一つ以上である時間差分データを前記リデューストデータとして送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
8. 前記センサ装置は、
   前記時間差分データと、前記時間差分データに対応する一つ又は複数の前記センサ素子について、ある時点で前記センサ素子により検出された物理量を表す独立時データと、を随時切り替えつつ送信することを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
9. 前記センサ装置は、
   送信する前記独立時データの分解能を前記センサ値の分解能よりも低下させることを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
10. 前記センサ装置は、
    前記センサ信号の次回送信時に前記時間差分データを演算するとき、分解能を低下させた後の前記独立時データからの時間差分を前記時間差分データとして送信することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
11. 前記センサ装置は、
    複数の前記センサ素子のうちから選定した一部の前記センサ素子についての前記独立時データを送信することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の通信システム。
12. 前記センサ装置は、
    前記独立時データを送信するとき、選定した前記センサ素子を特定する情報を付与して前記独立時データを送信することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
13. 前記センサ装置は、
    送信される通信データが前記時間差分データ又は前記独立時データのいずれであるかを識別する情報を付与して前記通信データを送信することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の通信システム。
14. 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１〜１３のいずれか一項に記載の通信システム。
15. 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１〜１４のいずれか一項に記載の通信システム。

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