JP2017040606A - センサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一部の信号に異常が生じた場合、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴う変動を抑制可能であるセンサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】センサ装置１は、メインセンサ部１０と、サブセンサ部２０と、ＥＣＵ４０と、を備える。ＥＣＵ４０のトルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍが正常である場合、メインセンサ信号に基づいて演算されるメイン操舵トルクＴｍを操舵トルクＴｑとする。また、トルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間において、サブセンサ信号に基づいて演算されるサブ操舵トルクＴｓ、および、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに基づいて操舵トルクＴｑを演算する。これにより、一部の信号に異常が生じたとき、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴う操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、センサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、センサデータをコントローラに伝達するセンサ装置が知られている。例えば特許文献１では、センサデータの伝達は、コントローラで生成され双方向性ノードで受け取られるトリガ信号によって同期される。

特表２０１３−５４６０９６号公報

ところで、センサ素子の異常等により、センサデータが異常となる場合がある。しかしながら特許文献１では、異常が検出された場合に、どのようにセンサデータを取り扱うかについては、何ら言及されていない。
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、一部の信号に異常が生じた場合、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴う変動を抑制可能であるセンサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明のセンサ装置は、メインセンサ部（１０）と、サブセンサ部（２０）と、制御部（４０、５０）と、を備える。
メインセンサ部は、メインセンサ素子（１１、１２）、および、メイン出力回路（１５）を有する。メインセンサ素子は、対象物理量を検出する。メイン出力回路は、メインセンサ素子の検出値に応じたメインセンサ信号を含むメイン出力信号を生成して出力する。
サブセンサ部は、サブセンサ素子（２１、２２）、および、サブ出力回路（２５）を有する。サブセンサ素子は、対象物理量を検出する。サブ出力回路は、サブセンサ素子の検出値に応じたサブセンサ信号を含むサブ出力信号を生成し、信号周期の１周期の長さより短い所定期間、メイン出力信号とずらしたタイミングでサブ出力信号を出力する。

制御部は、信号取得部（４１）、異常検出部（４２）、および、物理量演算部（４３）を有する。信号取得部は、メイン出力信号およびサブ出力信号を取得する。異常検出部は、メイン出力信号およびサブ出力信号の異常を検出する。物理量演算部は、メインセンサ信号およびサブセンサ信号の少なくとも一方を用いて目的物理量を演算する。

物理量演算部は、メイン出力信号が正常である場合、メインセンサ信号に基づいて演算されるメイン物理量を目的物理量とする。また、物理量演算部は、メイン出力信号の異常が検出されてから異常が確定されるまでの期間である未確定期間において、サブセンサ信号に基づいて演算されるサブ物理量、および、異常が検出される前のメイン物理量に基づいて目的物理量を演算する。

本発明のセンサ装置は、メインセンサ部およびサブセンサ部を備え、信号取得部はメイン出力信号およびサブ出力信号を取得可能であるので、一部の信号に異常が生じたとしても、目的物理量の演算を継続することができる。また、未確定期間の目的物理量は、サブ物理量、および、異常検出前のメイン物理量に基づいて演算される。これにより、一部の信号に異常が生じたとき、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴う目的物理量の変動を抑制することができる。

本発明の第１実施形態によるステアリングシステムを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態によるセンサ装置を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態によるメイン出力信号の通信フレームを説明するタイムチャートである。 本発明の第１実施形態によるメイン出力信号およびサブ出力信号の出力タイミングを説明するタイムチャートである。 本発明の第１実施形態によるトルク演算処理を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるトルク演算処理を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態によるトルク演算処理を説明するフローチャートである。 本発明の第４実施形態によるトルク演算処理を説明するフローチャートである。 本発明の第５実施形態によるトルク演算処理を説明するフローチャートである。 本発明の第６実施形態によるセンサ装置を示すブロック図である。

以下、本発明によるセンサ装置、および、電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。以下、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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示す。
図１に示すように、センサ装置１は、センサユニット５、および、制御部としてのＥＣＵ４０等を備え、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８０に適用される。

電動パワーステアリング装置８０を備えたステアリングシステム９０の全体構成を図１に示す。
操舵部材としてのステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２は、第１の軸としての入力軸９２１および第２の軸としての出力軸９２２を有する。入力軸９２１は、ステアリングホイール９１と接続される。入力軸９２１と出力軸９２２との間には、ステアリングシャフト９２に加わるトルクを検出するトルクセンサ８３が設けられる。出力軸９２２の入力軸９２１と反対側の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。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が連結される。

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール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によってラック軸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８０は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ８１、動力伝達部としての減速ギア８２、トルクセンサ８３、および、ＥＣＵ４０等を備える。図１では、モータ８１とＥＣＵ４０とが別体となっているが、一体としてもよい。

減速ギア８２は、モータ８１の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝達する。すなわち本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８１の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」としてもよい。換言すると、本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応するが、ラック軸９７を「駆動対象」としてもよい、ということである。
ＥＣＵ４０の詳細については、後述する。

トルクセンサ８３は、ステアリングシャフト９２に設けられ、入力軸９２１と出力軸９２２との捩れ角に基づき、操舵トルクを検出する。トルクセンサ８３は、図示しないトーションバー、検出対象としての集磁部８３１、および、センサユニット５等を有する。トーションバーは、入力軸９２１と出力軸９２２とを回転軸上にて同軸に連結し、ステアリングシャフト９２に加わるトルクを捩れ変位に変換する。集磁部８３１は、多極磁石、磁気ヨーク、および、集磁リング等を有し、トーションバーの捩れ変位量および捩れ変位方向に応じて、磁束密度が変化するように構成される。トルクセンサ８３の一般的な構成は周知であるため、構成詳細の図示を省略する。

図２に示すように、センサユニット５は、メインセンサ部１０およびサブセンサ部２０を備える。
メインセンサ部１０は、第１メインセンサ素子１１、第２メインセンサ素子１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、１４、メイン出力回路１５、および、タイミング信号生成回路１６を有する。サブセンサ部２０は、第１サブセンサ素子２１、第２サブセンサ素子２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、２４、および、サブ出力回路２５を有する。第１サブセンサ素子２１、第２サブセンサ素子２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、２４、および、サブ出力回路２５は、対応する第１メインセンサ素子１１、第２メインセンサ素子１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、１４、および、メイン出力回路１５と同様であるので、以下、メインセンサ部１０の構成を中心に説明し、サブセンサ部２０については、説明を適宜省略する。

メインセンサ部１０には、通信端子１０１が設けられる。通信端子１０１は、通信線３１により、ＥＣＵ４０の通信端子４０１と接続される。サブセンサ部２０には、通信端子２０１が設けられる。通信端子２０１は、通信線３２により、ＥＣＵ４０の通信端子４０２と接続される。
また、メインセンサ部１０およびサブセンサ部２０は、それぞれ図示しない電源線およびグランド線により、ＥＣＵ４０と接続される。センサ部１０、２０には、電源線を経由して、ＥＣＵ４０の図示しないレギュレータにて所定の電圧（例えば５［Ｖ］）に調整された電圧が供給される。また、センサ部１０、２０は、グランド線およびＥＣＵ４０を経由して、グランドと接続される。

第１メインセンサ素子１１および第２メインセンサ素子１２は、操舵トルクに応じた集磁部８３１の磁束の変化を検出する磁気検出素子である。本実施形態の第１メインセンサ素子１１および第２メインセンサ素子１２は、ホール素子である。
Ａ／Ｄ変換回路１３は、第１メインセンサ素子１１の検出値をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換回路１４は、第２メインセンサ素子１２の検出値をＡ／Ｄ変換する。

メイン出力回路１５は、Ａ／Ｄ変換された第１メインセンサ素子１１の検出値に応じた第１メインセンサ信号、および、Ａ／Ｄ変換された第２メインセンサ素子１２の検出値に応じた第２メインセンサ信号を含むメイン出力信号Ｓｍを生成する。
本実施形態では、メインセンサ素子１１、１２は、メイン出力信号Ｓｍの信号周期Ｐｓよりも短い周期で検出を行っているものとし、メイン出力回路１５は、最新の検出値を用いてメイン出力信号Ｓｍを生成する。サブ出力回路２５も同様、最新の検出値を用いてサブ出力信号Ｓｓを生成する。
タイミング信号生成回路１６は、サブ出力信号Ｓｓの出力タイミングを指示するタイミング信号Ｓｔを生成し、サブ出力回路２５に出力する。

サブ出力回路２５は、Ａ／Ｄ変換された第１サブセンサ素子２１の検出値に応じた第１サブセンサ信号、および、Ａ／Ｄ変換された第２サブセンサ素子２２の検出値に応じた第２サブセンサ信号を含むサブ出力信号Ｓｓを生成する。サブ出力回路２５は、タイミング信号Ｓｔを取得したタイミングにて、サブ出力信号ＳｓをＥＣＵ４０に出力する。
本実施形態では、出力信号Ｓｍ、Ｓｓは、デジタル通信の一種であるＳＥＮＴ（Single Edge Nibble Transmission）通信により、ＥＣＵ４０に出力される。

ここで、メイン出力信号Ｓｍの通信フレームを図３に基づいて説明する。
メイン出力信号Ｓｍには、同期信号、ステータス信号、メインセンサ信号、ＣＲＣ信号、および、ポーズ信号が含まれ、これらの信号がこの順で一連の信号として出力される。図中に示す各信号のビット数等は、一例であって、通信規格等に応じて適宜設定される。ＳＥＮＴ通信では、各パルスの立ち下がりから次の立ち下がりまでの時間幅でデータが表現される。

同期信号は、メインセンサ部１０とＥＣＵ４０のクロックを同期させるための信号であり、本実施形態では５６ｔｉｃｋとする。本実施形態では、同期信号の長さに基づいて補正係数が演算され、当該補正係数を用いて各信号が補正される。
ステータス信号には、更新カウンタ信号が含まれる。更新カウンタ信号は、例えば２ビットであれば、００→０１→１０→１１→００→０１・・・と、メイン出力信号Ｓｍの生成ごとに更新されていく。ここで、更新カウンタが最大値（ここでは「１１」）となった場合、＋１することで、最小値（ここでは「００」）に戻るものとする。更新カウンタの情報を送信することで、ＥＣＵ４０では、検出値が前回と変わらないために同じデータが送信されているのか、データ固着異常が生じているのかを判別することができる。

メインセンサ信号は、第１メインセンサ信号および第２メインセンサ信号である。第１メインセンサ信号は第１メインセンサ素子１１の検出値に基づく信号であり、第２メインセンサ信号は第２メインセンサ素子１２の検出値に基づく信号である。図３中では、第１メインセンサ信号を「Ｍａｉｎ１」、第２メインセンサ信号を「Ｍａｉｎ２」と記載する。第１メインセンサ信号および第２メインセンサ信号は、いずれも３ｎｉｂｂｌｅ（＝１２ｂｉｔ）である。本実施形態では、メイン出力信号ＳｍをＳＥＮＴ通信によりＥＣＵ４０に出力すべく、メインセンサ信号およびサブセンサ信号をニブル信号としている。なお、メインセンサ信号およびサブセンサ信号は、それぞれ１ｎｉｂｂｌｅ以上であればよく、通信仕様に応じて取り決める。

本実施形態では、第１メインセンサ信号および第２メインセンサ信号は、一方を検出値の増加に伴って増加する正信号とし、他方を検出値の増加に伴って減少する反転信号とし、共に正常である場合、加算した値が所定の加算値となるようにする。第１メインセンサ信号の値と第２メインセンサ信号の値との和が所定の加算値とは異なる場合、データ異常が生じていると判定する。なお、図３では、簡略化のため、第１メインセンサ信号と第２メインセンサ信号とを同様に記載している。

ＣＲＣ信号は、通信異常を検出するための巡回冗長検査信号であって、第１メインセンサ信号および第２メインセンサ信号に基づいて算出される長さの信号である。
ポーズ信号は、次の同期信号を出力するまでの期間に出力される信号である。

サブ出力信号Ｓｓは、同期信号、ステータス信号、サブセンサ信号、ＣＲＣ信号、および、ポーズ信号が含まれる。サブセンサ信号は、第１サブセンサ信号および第２サブセンサ信号である。第１サブセンサ信号は第１サブセンサ素子２１の検出値に基づく信号であり、第２サブセンサ信号は第２サブセンサ素子２２の検出値に基づく信号である。
サブ出力信号Ｓｓの通信フレームの詳細は、メイン出力信号Ｓｍと同様であるので説明を省略する。

本実施形態では、メインセンサ部１０からサブセンサ部２０にタイミング信号Ｓｔを送信することで、出力信号Ｓｍ、Ｓｓが出力されるタイミングを制御している。タイミング信号Ｓｔは、メイン出力信号Ｓｍの１フレーム内のいずれかのタイミングにて、タイミング信号生成回路１６からサブ出力回路２５に出力される。図４に示すように、本実施形態では、タイミング信号Ｓｔは、メイン出力信号Ｓｍの１フレームの半周期のタイミングで送信される。すなわち、メイン出力信号Ｓｍの同期信号の開始から（Ｐｓ／２）のタイミングでタイミング信号Ｓｔが送信される。これにより、サブ出力回路２５は、メイン出力信号Ｓｍと半周期ずれたタイミングにて、サブ出力信号Ｓｓを出力する。
ＥＣＵ４０は、矢印Ｙで示すタイミングにて、出力信号Ｓｍ、Ｓｓを取得する。すなわち、出力信号Ｓｍ、Ｓｓの出力タイミングを信号周期Ｐｓの半周期分ずらすことで、ＥＣＵ４０は、出力信号Ｓｍ、Ｓｓを交互に、信号周期Ｐｓの半周期ごとに取得する。これにより、見かけ上の通信速度を向上することができる。

図２に戻り、ＥＣＵ４０は、マイコン等を主体として構成され、各種演算処理を行う。ＥＣＵ４０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いし、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。
ＥＣＵ４０は、機能ブロックとして、信号取得部４１、異常検出部４２、物理量演算部としてのトルク演算部４３、および、モータ制御部４５を有する。これらの機能ブロックは、便宜上の切り分けであって、例えば異常検出部４２の一部の処理をトルク演算部４３で実行する、といった具合に、以下で説明する処理の一部を、異なる機能ブロックにて実行しても差し支えない。

信号取得部４１は、第１取得部４１１および第２取得部４１２を有する。第１取得部４１１は、メイン出力回路１５からメイン出力信号Ｓｍを取得し、メイン出力信号Ｓｍに含まれる各信号を同期信号に基づいて演算される補正係数で補正する。第２取得部４１２は、サブ出力回路２５からサブ出力信号Ｓｓを取得し、サブ出力信号Ｓｓに含まれる各信号を同期信号に基づいて演算される補正係数で補正する。補正された各信号は、異常検出部４２に出力される。また、補正されたセンサ信号は、トルク演算部４３に出力される。
異常検出部４２は、メイン出力信号Ｓｍおよびサブ出力信号Ｓｓについて、データ固着異常、データ異常、通信異常、および、天絡、地絡等の異常を検出する。異常検出結果は、トルク演算部４３に出力される。

トルク演算部４３は、目的物理量である操舵トルクＴｑを演算する。具体的には、メイン出力信号Ｓｍのメインセンサ信号を用い、メイン物理量としてのメイン操舵トルクＴｍを演算する。メイン操舵トルクＴｍの演算には、第１メイン信号または第２メイン信号の一方を用いてもよいし、第１メイン信号および第２メイン信号の平均値等の演算値を用いてもよい。本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍが正常であれば、操舵トルクＴｑを、メイン操舵トルクＴｍとする。すなわち、メイン出力信号Ｓｍが正常であれば、サブ出力信号Ｓｓのセンサ信号は、操舵トルクＴｑの演算には用いられない。

また、メイン出力信号Ｓｍの異常が確定された場合、操舵トルクＴｑを、サブ出力信号Ｓｓのサブセンサ信号を用いて演算されるサブ物理量としてのサブ操舵トルクＴｓに変更する。サブ操舵トルクＴｓの演算には、第１サブ信号または第２サブ信号の一方を用いてもよいし、第１サブ信号および第２サブ信号の平均値等の演算値を用いてもよい。
演算された操舵トルクＴｑは、モータ制御部４５に出力される。

モータ制御部４５は、演算された操舵トルクＴｑに基づき、モータ８１の駆動を制御する。詳細には、モータ制御部４５は、操舵トルクＴｑに基づいてトルク指令値を演算し、トルク指令値に基づき、例えばフィードバック制御等の周知の方法により、モータ８１の駆動を制御する。

上述の通り、本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍが正常であれば、操舵トルクＴｑをメイン操舵トルクＴｍとし、メイン出力信号Ｓｍが異常であれば、操舵トルクＴｑをサブ操舵トルクＴｓに切り替える。メイン操舵トルクＴｍとサブ操舵トルクＴｓとは、個体ばらつきの影響によりばらつく虞がある。また、本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍの出力タイミングとサブ出力信号Ｓｓの出力タイミングとをずらしており、出力信号Ｓｍ、Ｓｓのセンサ信号は、異なるタイミングでの検出値に基づいている。そのため、検出タイミングのずれに起因し、メイン操舵トルクＴｍとサブ操舵トルクＴｓとがばらつく虞がある。

ここで、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されたとき、操舵トルクＴｑを、メイン操舵トルクＴｍからサブ操舵トルクＴｓに直接的に切り替えると、操舵トルクＴｑが急峻に変化する虞がある。本実施形態では、センサ装置１が電動パワーステアリング装置８０に適用されているため、操舵トルクＴｑが急峻に変化すると、モータ８１から出力される補助トルクの変動が大きくなり、運転者に違和感を与える虞がある。

また、本実施形態では、誤判定を防ぐべく、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてからの所定期間は、異常確定せず、監視を継続する。
そこで本実施形態では、トルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間において、サブ操舵トルクＴｓ、および、異常検出前のメイン操舵トルクＴｍを用いて操舵トルクＴｑを演算する。

本実施形態におけるトルク演算処理を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＥＣＵ４０の起動中であって、メイン出力信号Ｓｍが取得されたタイミングで実行される。すなわち、トルク演算処理の演算周期は、信号周期Ｐｓと等しい。以下、特に言及されていない場合は、最新のメイン出力信号Ｓｍまたはサブ出力信号Ｓｓを用いる。本実施形態では、出力信号Ｓｍ、Ｓｓの取得タイミングが半周期（Ｐｓ／２）分ずれているので、サブ出力信号Ｓｓは、半周期（Ｐｓ／２）前に取得されたものが用いられることになる。

最初のステップＳ１０１では、異常検出部４２は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されたか否かを判断する。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、「Ｓ１０１」と記載する。他のステップも同様である。メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されたと判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。なお、この段階では、異常は確定されていない。メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、メイン出力信号Ｓｍが正常である旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、メイン出力信号Ｓｍが正常であるとみなし、トルク演算部４３は、操舵トルクＴｑを、メイン出力信号Ｓｍのセンサ信号に基づいて演算されるメイン操舵トルクＴｍとする。
Ｓ１０３では、トルク演算部４３は、メイン操舵トルクＴｍを、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈとしてＥＣＵ４０の図示しないメモリに記憶させる。本実施形態のメモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）である。これにより、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈが保持される。メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈは、最新の値が保持されていればよいので、演算ごとに上書きして差し支えない。

メイン出力信号Ｓｍの異常が検出された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）に移行するＳ１０４では、異常検出部４２は、サブ出力信号Ｓｓの異常が検出されたか否かを判断する。サブ出力信号Ｓｓの異常が検出された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５以降の処理を行わない。すなわち、メイン出力信号Ｓｍおよびサブ出力信号Ｓｓの異常が検出された場合、トルク演算は行われない。メイン出力信号Ｓｍおよびサブ出力信号Ｓｓの異常が確定した場合、二重故障であるので、電動パワーステアリング装置８０を停止する。二重故障の検出から確定までの期間は、操舵トルクＴｑとして、例えば前回値を保持する。
サブ出力信号Ｓｓの異常が検出されていないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、サブ出力信号Ｓｓが正常であるとみなし、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、異常検出部４２は、メイン出力信号Ｓｍの異常確定に係る異常確定カウンタのカウント値Ｃ１をインクリメントする。
Ｓ１０６では、異常検出部４２は、カウント値Ｃ１が異常確定閾値Ｃｔｈ１より大きいか否かを判断する。カウント値Ｃ１が異常確定閾値Ｃｔｈ１以下であると判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間である旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ１０８へ移行する。カウント値Ｃ１が異常確定閾値Ｃｔｈ１より大きいと判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、メイン出力信号Ｓｍの異常が確定されている旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ１０７へ移行する。

メイン出力信号Ｓｍの異常確定後に移行するＳ１０７では、トルク演算部４３は、操舵トルクＴｑを、サブ出力信号Ｓｓのセンサ信号に基づいて演算されるサブ操舵トルクＴｓとする。

メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されており、かつ、カウント値Ｃ１が異常確定閾値Ｃｔｈ１以下である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０６：ＮＯ）に移行するＳ１０８は、メイン出力信号Ｓｍの異常が確定されるまでの未確定期間である。トルク演算部４３は、メモリに保持されているメイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈおよびサブ操舵トルクＴｓに基づき、操舵トルクＴｑを式（１）で演算する。なお、式中のｒが第１移行係数、（１−ｒ）が第２移行係数に対応する。第１移行係数ｒは、０＜ｒ＜１の範囲で、適宜設定される。
Ｔｑ＝Ｔｍ＿ｈ×ｒ＋Ｔｓ×（１−ｒ） ・・・（１）

本実施形態では、トルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間において、異常検出前のメイン操舵トルクＴｍであるメイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈ、および、最新のサブ操舵トルクＴｓを用いて操舵トルクＴｑを演算する。また、メイン出力信号Ｓｍの異常が確定された場合、操舵トルクＴｑをサブ操舵トルクＴｓに切り替える。これにより、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されたとき、操舵トルクＴｑを、メイン操舵トルクＴｍからサブ操舵トルクＴｓに直接的に変更する場合と比較し、操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のセンサ装置１は、メインセンサ部１０と、サブセンサ部２０と、ＥＣＵ４０と、を備える。
メインセンサ部１０は、メインセンサ素子１１、１２、および、メイン出力回路１５を有する。メインセンサ素子１１、１２は、対象物理量（本実施形態では集磁部８３１の磁束）を検出する。メイン出力回路１５は、メインセンサ素子１１、１２の検出値に応じたメインセンサ信号を含むメイン出力信号Ｓｍを生成して出力する。

サブセンサ部２０は、サブセンサ素子２１、２２、および、サブ出力回路２５を有する。サブセンサ素子２１、２２は、対象物理量を検出する。サブ出力回路２５は、サブセンサ素子２１、２２の検出値に応じたサブセンサ信号を含むサブ出力信号Ｓｓを生成し、信号周期Ｐｓの１周期の長さより短い所定期間、メイン出力信号Ｓｍとずらしたタイミングでサブ出力信号Ｓｓを出力する。

ＥＣＵ４０は、信号取得部４１、異常検出部４２、および、トルク演算部４３を有する。信号取得部４１は、メイン出力信号Ｓｍおよびサブ出力信号Ｓｓを取得する。異常検出部４２は、メイン出力信号Ｓｍおよびサブ出力信号Ｓｓの異常を検出する。トルク演算部４３は、メインセンサ信号およびサブセンサ信号の少なくとも一方に基づいて、操舵トルクＴｑを演算する。

トルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍが正常である場合、メインセンサ信号に基づいて演算されるメイン操舵トルクＴｍを操舵トルクＴｑとする。
また、トルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間において、サブセンサ信号に基づいて演算されるサブ操舵トルクＴｓ、および、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに基づいて操舵トルクＴｑを演算する。

本実施形態のセンサ装置１は、メインセンサ部１０およびサブセンサ部２０を備え、信号取得部４１はメイン出力信号Ｓｍおよびサブ出力信号Ｓｓを取得可能であるので、一部の信号に異常が生じたとしても、操舵トルクＴｑの演算を継続することができる。また、未確定期間の操舵トルクＴｑは、サブ操舵トルクＴｓ、および、異常検出前のメイン操舵トルクＴｍに基づいて演算される。これにより、一部の信号に異常が生じたとき、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴う操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。

トルク演算部４３は、メイン出力信号Ｓｍの異常が確定された場合、サブ操舵トルクＴｓを、操舵トルクＴｑとする。
本実施形態では、トルク演算部４３は、未確定期間の操舵トルクＴｑを、サブセンサ信号に基づいて演算されるサブ操舵トルクＴｓ、および、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに基づいて演算している。そのため、メイン出力信号Ｓｍの異常時に、操舵トルクＴｑを、メイン操舵トルクＴｍからサブ操舵トルクＴｓに直接的に切り替える場合と比較し、操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。

トルク演算部４３は、未確定期間において、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに０以上１未満である第１移行係数ｒを乗じた値と、最新のサブ操舵トルクＴｓに第２移行係数（１−ｒ）を乗じた値との和を、操舵トルクＴｑとする。
これにより、比較的簡易な演算で、未確定期間の操舵トルクＴｑを演算することができる。

メインセンサ素子１１、１２およびサブセンサ素子２１、２２は、集磁部８３１の磁束を対象物理量として検出する磁気検出素子である。また、メインセンサ素子１１、１２およびサブセンサ素子２１、２２は、トルクに応じて変化する磁束の変化を検出する。これにより、トルク（本実施形態では操舵トルク）を適切に検出することができる。

また、電動パワーステアリング装置８０は、センサ装置１と、モータ８１と、減速ギア８２と、を備える。モータ８１は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクを出力する。減速ギア８２は、モータ８１のトルクを駆動対象であるステアリングシャフト９２に伝達する。
トルク演算部４３は、操舵トルクＴｑを演算する。
ＥＣＵ４０は、操舵トルクＴｑに基づいてモータ８１の駆動を制御するモータ制御部４５を有する。

ＥＣＵ４０は、メインセンサ部１０およびサブセンサ部２０を有しているので、一方に異常が生じた場合であっても、他方を用いて操舵トルクＴｑの演算を継続可能である。これにより、電動パワーステアリング装置８０は、操舵トルクＴｑに応じた操舵の補助を継続可能である。また、未確定期間において、トルク演算部４３は、サブ操舵トルクＴｓおよび異常検出前のメイン操舵トルクＴｍを用いて操舵トルクＴｑを演算する。これにより、操舵トルクＴｑの変動が抑制されるので、操舵トルクＴｑに基づいて制御されるモータ８１のトルク変動も抑制される。これにより、電動パワーステアリング装置８０によるアシスト力の変動が抑制されるので、運転者に与える違和感を低減することができる。
本実施形態では、操舵トルクＴｑが「目的物理量」、メイン操舵トルクＴｍが「メイン物理量」、サブ操舵トルクＴｓが「サブ物理量」に対応する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。第２実施形態〜第５実施形態は、トルク演算処理が上記実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。以下、直前の演算にて演算された操舵トルクＴｑを、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）とする。
本実施形態のトルク演算処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。演算周期等は、上記実施形態と同様とする。
Ｓ２０１〜Ｓ２０７の処理は、図５中のＳ１０１〜Ｓ１０７の処理と同様である。Ｓ２０６にて、カウント値Ｃ１が異常確定閾値Ｃｔｈ１以下であると判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する

Ｓ２０８では、異常検出部４２は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてからの初回演算か否かを判断する。初回演算ではないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、すなわちカウント値Ｃ１が２以上、異常確定閾値Ｃｔｈ１以下である場合、初回演算ではない旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ２１０へ移行する。初回演算であると判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、すなわちカウント値Ｃ１が１である場合、初回演算である旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ２０９へ移行する。

Ｓ２０９では、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）であるメイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈおよびサブ操舵トルクＴｓに基づき、操舵トルクＴｑを演算する（式（２）参照）。式中のｋが第１移行係数、（１−ｋ）が第２移行係数に対応する。第１移行係数ｋは、０＜ｋ＜１の範囲で適宜設定される。
Ｔｑ＝Ｔｍ＿ｈ×ｋ＋Ｔｓ×（１−ｋ） ・・・（２）

メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから２回目以降の演算である場合（Ｓ２０８：ＮＯ）に移行するＳ２１０では、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈおよびサブ操舵トルクＴｓに基づき、操舵トルクＴｑを演算する（式（３）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｑ＿ｈ×ｋ＋Ｔｓ×（１−ｋ） ・・・（３）

Ｓ２０９またはＳ２１０に続いて移行するＳ２１１では、トルク演算部４３は、Ｓ２０９またはＳ２１０で演算された値を、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとして、メモリに記憶させる。これにより、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈが保持される。操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈは、最新の値が保持されていればよいので、演算ごとに上書きして差し支えない。後述の実施形態における操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈについても同様である。

本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから確定されるまでの未確定期間において、Ｓ２０８〜Ｓ２１１の処理が行われる。すなわち、トルク演算部４３は、未確定期間において、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）および最新のサブ操舵トルクＴｓを用いて、操舵トルクＴｑを演算する。これにより、未確定期間において、操舵トルクＴｑがサブ操舵トルクＴｓに漸近していくので、操舵トルクＴｑの演算に用いる信号の切り替えに伴う操舵トルクＴｑの変動をより抑えることができる。

本実施形態では、トルク演算部４３は、未確定期間であって、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出された後の初回演算において、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに第１移行係数ｋを乗じた値と、最新のサブ操舵トルクＴｓに第２移行係数（１−ｋ）を乗じた値との和を、操舵トルクＴｑとする。
また、トルク演算部４３は、未確定期間の２回目以降の演算において、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈに第１移行係数ｋを乗じた値と、最新のサブ操舵トルクＴｓに第２移行係数（１−ｋ）を乗じた値との和を、操舵トルクＴｑとする。なお、異常検出前のメイン操舵トルクＴｍを用いて操舵トルクＴｑの異常検出後の初回演算を行うことを前提とすれば、操舵トルクＴｑの前回値を用いて２回目以降の操舵トルクＴｑを演算することは、「異常が検出される前のメイン物理量を用いて目的物理量を演算する」という概念に含まれるものとする。
これにより、未確定期間における操舵トルクＴｑをサブ操舵トルクＴｓに漸近させることができるので、操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるトルク演算処理を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ３０１〜Ｓ３０７の処理は、図５中のＳ１０１〜Ｓ１０７と同様である。Ｓ３０６にてカウント値Ｃ１が異常確定閾値Ｃｔｈ１以下であると判断された場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、Ｓ３０８へ移行する。

Ｓ３０８では、Ｓ２０８と同様、異常検出部４２は、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてからの初回演算か否かを判断する。初回演算ではないと判断された場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、すなわちカウント値Ｃ１が２以上、異常確定閾値Ｃｔｈ１以下である場合、初回演算ではない旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ３１３へ移行する。初回演算であると判断された場合（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、すなわちカウント値Ｃ１が１である場合、初回演算である旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ３０９へ移行する。

Ｓ３０９では、トルク演算部４３は、初回移行漸近値Ｖａ１を演算する（式（４）参照）。初回移行漸近値Ｖａ１は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）であるメイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈとサブ操舵トルクＴｓとの差分値に基づく値である。また、式（４）、（７）中のｚ１は、０＜ｚ１＜１とする。
Ｖａ１＝｜Ｔｍ＿ｈ−Ｔｓ｜×ｚ１ ・・・（４）

Ｓ３１０では、トルク演算部４３は、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈがサブ操舵トルクＴｓ以上か否かを判断する。メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈがサブ操舵トルクＴｓ以上であると判断された場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３１１へ移行する。メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈがサブ操舵トルクＴｓより小さいと判断された場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｓ３１２へ移行する。

Ｓ３１１では、トルク演算部４３は、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈから初回移行漸近値Ｖａ１減算した値を、操舵トルクＴｑとする（式（５）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｍ＿ｈ−Ｖａ１ ・・・（５）
Ｓ３１２では、トルク演算部４３は、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈに初回移行漸近値Ｖａ１を加算した値を、操舵トルクＴｑとする（式（６）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｍ＿ｈ＋Ｖａ１ ・・・（６）

初回演算ではないと判断された場合（Ｓ３０８：ＮＯ）に移行するＳ３１３では、トルク演算部４３は、移行漸近値Ｖａ２を演算する（式（７）参照）。移行漸近値Ｖａ２は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとサブ操舵トルクＴｓとの差分値に基づく値である。
Ｖａ２＝｜Ｔｑ＿ｈ−Ｔｓ｜×ｚ１ ・・・（７）

Ｓ３１４では、トルク演算部４３は、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈがサブ操舵トルクＴｓ以上か否かを判断する。操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈがサブ操舵トルクＴｓ以上であると判断された場合（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、Ｓ３１５へ移行する。操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈがサブ操舵トルクＴｓより小さいと判断された場合（Ｓ３１４：ＮＯ）、Ｓ３１６へ移行する。

Ｓ３１５では、トルク演算部４３は、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈから移行漸近値Ｖａ２を減算した値を、操舵トルクＴｑとする（式（８）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｑ＿ｈ−Ｖａ２ ・・・（８）
Ｓ３１６では、トルク演算部４３は、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈに移行漸近値Ｖａ２を加算した値を、操舵トルクＴｑとする（式（９）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｑ＿ｈ＋Ｖａ２ ・・・（９）

Ｓ３１１、Ｓ３１２、Ｓ３１５またはＳ３１６に続いて移行するＳ３１７では、トルク演算部４３は、Ｓ３１１、Ｓ３１２、Ｓ３１５またはＳ３１６で演算された値を、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとして、メモリに記憶させる。これにより、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈが保持される。

本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから確定されるまでの未確定期間において、Ｓ３０８〜Ｓ３１７の処理が行われる。すなわち、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）と最新のサブ操舵トルクとの差分値に基づいて漸近値Ｖａ１、Ｖａ２を演算する。そして、最新のサブ操舵トルクＴｓが前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）より小さい場合、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）から漸近値Ｖａ１、Ｖａ２を減算し、最新のサブ操舵トルクＴｓが前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）以上である場合、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）に漸近値Ｖａ１、Ｖａ２を加算する。換言すると、サブ操舵トルクＴｓと前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）との大小関係に応じ、漸近値Ｖａ１、Ｖａ２を加算するか減算するかを決定している。
これにより、未確定期間において、操舵トルクＴｑがサブ操舵トルクＴｓに漸近していくので、操舵トルクＴｑの演算に用いる信号の切り替えに伴う操舵トルクＴｑの変動をより抑えることができる。

本実施形態では、トルク演算部４３は、未確定期間であって、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出された後の初回演算において、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍと最新のサブ操舵トルクＴｓとの差分値に基づく値を初回移行漸近値Ｖａ１とし、当該初回移行漸近値Ｖａ１を用いて操舵トルクＴｑを演算する。詳細には、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍであるメイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈおよび初回移行漸近値Ｖａ１に基づき、操舵トルクＴｑを演算する。

また、トルク演算部４３は、未確定期間の２回目以降の演算において、前回演算の操舵トルクＴｑと最新のサブ操舵トルクＴｓとの差分値に基づく値を移行漸近値Ｖａ２とし、当該移行漸近値Ｖａ２を用いて操舵トルクＴｑを演算する。詳細には、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈおよび移行漸近値Ｖａ２に基づき、操舵トルクＴｑを演算する。
これにより、未確定期間における操舵トルクＴｑをサブ操舵トルクＴｓに漸近させることができるので、操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるトルク演算処理を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ４０１の処理は、図５中のＳ１０１の処理と同様である。なお、Ｓ４０１にて肯定判断された場合、後述の正常復帰カウンタのカウント値Ｃ２をリセットする。
Ｓ４０２では、異常検出部４２は、異常確定カウンタのカウント値Ｃ１が０か否かを判断する。カウント値Ｃ１が０でないと判断された場合（Ｓ４０２：ＮＯ）、Ｓ４１１へ移行する。カウント値Ｃ１が０であると判断された場合（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、Ｓ４０３へ移行する。

Ｓ４０３〜Ｓ４０９の処理は、Ｓ１０２〜Ｓ１０８の処理と同様である。図８では、第１実施形態のように、未確定期間の操舵トルクＴｑを式（１）で演算する例を示しているが、Ｓ４０９に替えて、第２実施形態のＳ２０８〜Ｓ２１０としてもよいし、第３実施形態のＳ３０８〜Ｓ３１６としてもよい。
Ｓ４１０では、トルク演算部４３は、演算された操舵トルクＴｑを、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとして、メモリに記憶させる。

メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されず、かつ、異常確定カウンタのカウント値Ｃ１が０でないと判断された場合（Ｓ４０１：ＮＯ、かつ、Ｓ４０２：ＮＯ）に移行するＳ４１１では、異常検出部４２は、正常復帰カウンタのカウント値Ｃ２をインクリメントする。
Ｓ４１２では、異常検出部４２は、カウント値Ｃ２が復帰完了閾値Ｃｔｈ２より大きいか否かを判断する。カウント値Ｃ２が復帰完了閾値Ｃｔｈ２以下であると判断された場合（Ｓ４１２：ＮＯ）、復帰待機期間である旨の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ４１５へ移行する。カウント値Ｃ２が復帰完了閾値Ｃｔｈ２より大きいと判断された場合、正常復帰完了の情報をトルク演算部４３に出力し、Ｓ４１３へ移行する。

Ｓ４１３では、メイン出力信号Ｓｍの異常が一時的に検出されたものの、復帰待機期間中、メイン出力信号Ｓｍが正常である状態が継続されたので、メイン出力信号Ｓｍが正常復帰したとみなす。そして、トルク演算部４３は、操舵トルクＴｑを、メイン操舵トルクＴｍとする。また、トルク演算部４３は、カウント値Ｃ１、Ｃ２をリセットする。
Ｓ４１４では、トルク演算部４３は、Ｓ４０４と同様、演算されたメイン操舵トルクＴｍを、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈとしてメモリに記憶させる。これにより、メイン操舵トルク保持値Ｔｍ＿ｈが保持される。

カウント値Ｃ２が復帰完了閾値Ｃｔｈ２以下であると判断された場合（Ｓ４１２：ＮＯ）に移行するＳ４１５では、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈおよびメイン操舵トルクＴｍに基づき、操舵トルクＴｑを演算する（式（１０）参照）。式中のｊが第１復帰係数、（１−ｊ）が第２復帰係数に対応する。第１復帰係数ｊは、０＜ｊ＜１の範囲で適宜設定される。
Ｔｑ＝Ｔｑ＿ｈ×ｊ＋Ｔｍ×（１−ｊ） ・・・（１０）
Ｓ４１６では、トルク演算部４３は、Ｓ４１４で演算された値を、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとして、メモリに記憶させる。これにより、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈが保持される。

本実施形態では、復帰待機期間において、Ｓ４１１〜Ｓ４１６の処理が行われる。すなわち、トルク演算部４３は、一時的にメイン出力信号Ｓｍに異常が検出された後、異常が解消されて正常復帰する際、復帰待機期間において、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈ、および、メイン操舵トルクＴｍを用いて操舵トルクＴｑを演算する。これにより、正常復帰する際、サブ操舵トルクＴｓを用いて演算されている操舵トルクＴｑからメイン操舵トルクＴｍに直接的に変更する場合と比較し、操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。

本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出された後、メイン出力信号Ｓｍが正常となった場合、正常復帰が確定するまでの復帰待機時間において、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）に第１復帰係数ｊを乗じた値と、最新のメイン操舵トルクＴｍに第２復帰係数（１−ｊ）を乗じた値との和を、操舵トルクＴｑとする。
これにより、正常復帰期間において、操舵トルクＴｑをメイン操舵トルクＴｍに漸近させることができるので、正常復帰する際の操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態によるトルク演算処理を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ５０１〜Ｓ５１４の処理は、図８中のＳ４０１〜Ｓ４１４の処理と同様である。Ｓ５１２において、カウント値Ｃ２が復帰完了閾値Ｃｔｈ２以下であると判断された場合（Ｓ５１２：ＮＯ）、Ｓ５１５へ移行する。
Ｓ５１５では、トルク演算部４３は、復帰漸近値Ｖｂを演算する（式（１１）参照）。復帰漸近値Ｖｂは、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとメイン操舵トルクＴｍとの差分値に基づく値である。式（１１）中のｚ２は、０＜ｚ２＜１とする。
Ｖｂ＝｜Ｔｑ＿ｈ−Ｔｍ｜×ｚ２ ・・・（１１）

Ｓ５１６では、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈがメイン操舵トルクＴｍ以上か否かを判断する。操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈがメイン操舵トルクＴｍ以上であると判断された場合（Ｓ５１６：ＹＥＳ）、Ｓ５１７へ移行する。操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈがメイン操舵トルクＴｍより小さいと判断された場合（Ｓ５１６：ＮＯ）、Ｓ５１８へ移行する。

Ｓ５１７では、トルク演算部４３は、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈから復帰漸近値Ｖｂを減算した値を、操舵トルクＴｑとする（式（１２）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｑ＿ｈ−Ｖｂ ・・・（１２）
Ｓ５１８では、トルク演算部４３は、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈに復帰漸近値Ｖｂを加算した値を、操舵トルクＴｑとする（式（１３）参照）。
Ｔｑ＝Ｔｑ＿ｈ＋Ｖｂ ・・・（１３）
Ｓ５１７またはＳ５１８に続いて移行するＳ５１９では、Ｓ５１７またはＳ５１８で演算された値を、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈとして、メモリに記憶させる。これにより、操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈが保持される。

本実施形態では、復帰待機期間において、Ｓ５１５〜Ｓ５１９の処理が行われる。すなわち、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）と最新のメイン操舵トルクＴｍとの差分値に基づいて復帰漸近値Ｖｂを演算する。そして、最新のメイン操舵トルクＴｍが前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）より小さい場合、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）から復帰漸近値Ｖｂを減算し、最新のメイン操舵トルクＴｍが前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）以上である場合、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）に復帰漸近値Ｖｂを加算する。換言すると、メイン操舵トルクＴｍと前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）との大小関係に応じ、復帰漸近値Ｖｂを加算するか減算するかを決定している。
これにより、復帰待機期間において、操舵トルクＴｑがメイン操舵トルクＴｍに漸近していくので、操舵トルクＴｑの演算に用いる信号の切り替えに伴う操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。

本実施形態では、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出された後、メイン出力信号Ｓｍが正常となった場合、正常復帰が確定するまでの復帰待機期間において、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）と最新のメイン操舵トルクＴｍとの差分値に基づく値を復帰漸近値Ｖｂとし、当該復帰漸近値Ｖｂを用いて操舵トルクＴｑを演算する。詳細には、トルク演算部４３は、前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）である操舵トルク保持値Ｔｑ＿ｈおよび復帰漸近値Ｖｂに基づき、操舵トルクＴｑを演算する。
これにより、正常復帰期間において、操舵トルクＴｑをメイン操舵トルクＴｍに漸近させることができるので、正常復帰する際の操舵トルクＴｑの変動を抑制することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０に示すように、本実施形態のセンサ装置２は、センサユニット５、および、制御部としてのＥＣＵ５０等を備える。ＥＣＵ５０は、信号取得部４１、異常検出部４２、物理量演算部としてのトルク演算部４３、および、モータ制御部４５に加え、微分演算部４７および積分演算部４８を有する。
微分演算部４７および積分演算部４８は、トルク演算部４３からメイン操舵トルクＴｍおよびサブ操舵トルクＴｓを取得する。

微分演算部４７は、メイン操舵トルクＴｍの微分値であるメイン微分値ｄＴｍ、および、サブ操舵トルクＴｓの微分値であるサブ微分値ｄＴｓを演算する。メイン操舵トルクＴｍの今回値をＴｍ（ｎ）、前回値をＴｍ（ｎ−１）とすると、メイン微分値ｄＴｍは、式（１４）で演算される。
ｄＴｍ＝｛Ｔｍ（ｎ）−Ｔｍ（ｎ−１）｝／Ｐｓ ・・・（１４）
また、サブ操舵トルクＴｓの今回値をＴｓ（ｎ）、前回値をＴｓ（ｎ−１）とすると、サブ微分値ｄＴｓは、式（１５）で演算される。
ｄＴｓ＝｛Ｔｓ（ｎ）−Ｔｓ（ｎ−１）｝／Ｐｓ ・・・（１５）

微分演算部４７は、メイン出力信号Ｓｍが正常である場合、メイン微分値ｄＴｍをトルク微分値ｄＴｑとし、メイン微分値ｄＴｍをメモリに保持しておく。なお、メイン出力信号Ｓｍが正常である間は、サブ微分値ｄＴｓの演算を省略してもよい。
メイン出力信号Ｓｍの異常が確定された場合、トルク微分値ｄＴｑを、サブ微分値ｄＴｓに切り替える。また、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間においては、異常が検出される前のメイン微分値ｄＴｍおよび最新のサブ微分値ｄＴｓに基づき、トルク微分値ｄＴｑを演算する。

積分演算部４８は、メイン操舵トルクＴｍの積分値であるメイン積分値ｉＴｍ、および、サブ操舵トルクＴｓの積分値であるサブ積分値ｉＴｓを演算する。メイン積分値ｉＴｍおよびサブ積分値ｉＴｓは、式（１６）、（１７）で演算される。
ｉＴｍ＝｛Ｔｍ（ｎ）＋Ｔｍ（ｎ−１）｝×Ｐｓ ・・・（１６）
ｉＴｓ＝｛Ｔｓ（ｎ）＋Ｔｓ（ｎ−１）｝×Ｐｓ ・・・（１７）

積分演算部４８は、メイン出力信号Ｓｍが正常である場合、メイン積分値ｉＴｍをトルク積分値ｉＴｑとし、メイン積分値ｉＴｍをメモリに保持しておく。なお、メイン出力信号Ｓｍが正常である間は、サブ積分値ｉＴｓの演算を省略してもよい。
メイン出力信号Ｓｍの異常が確定された場合、トルク積分値ｉＴｑを、サブ積分値ｉＴｓに切り替える。また、メイン出力信号Ｓｍの異常が検出されてから異常が確定されるまでの未確定期間においては、異常が検出される前のメイン積分値ｉＴｍおよび最新のサブ積分値ｉＴｓに基づき、トルク積分値ｉＴｑを演算する。
演算されたトルク微分値ｄＴｑおよびトルク積分値ｉＴｑは、モータ制御部４５における演算の他、各種演算に利用可能である。

上記実施形態のメイン操舵トルクＴｍに替えてメイン微分値ｄＴｍ、サブ操舵トルクＴｓに替えてサブ微分値ｄＴｓとすることで、操舵トルクＴｑに替えてトルク微分値ｄＴｑを、上記実施形態と同様に演算することができる。
また、上記実施形態のメイン操舵トルクＴｍに替えてメイン積分値ｉＴｍ、サブ操舵トルクＴｓに替えてサブ積分値ｉＴｓとすることで、操舵トルクＴｑに替えてトルク積分値ｉＴｑを、上記実施形態と同様に演算することができる。

メイン出力信号Ｓｍの異常が検出された場合、操舵トルクＴｑとして前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）が保持される構成では、前回値と今回値との差が０となるので、トルク微分値ｄＴｑも０となる。例えば、操舵トルクＴｑを、メイン出力信号Ｓｍの正常時はメイン操舵トルクＴｍ、未確定期間は前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）、異常確定後はサブ操舵トルクＴｓとする構成では、未確定期間の微分値が０となるので、未確定期間の前後でトルク微分値ｄＴｑが急峻に変化する虞がある。

本実施形態では、微分演算部４７は、未確定期間において、異常検出前のメイン微分値ｄＴｍおよびサブ微分値ｄＴｓを用いてトルク微分値ｄＴｑ演算するので、未確定期間のトルク微分値ｄＴｑが０にならず、未確定期間前後でのトルク微分値ｄＴｑの変動が抑制される。また、メイン微分値ｄＴｍからサブ微分値ｄＴｓに直接的に切り替える場合等と比較し、トルク微分値ｄＴｑの変動を抑制することができる。

未確定期間において、操舵トルクＴｑとして前回操舵トルクＴｑ（ｎ−１）が保持される構成では、未確定期間のトルク積分値ｉＴｑが一定となるため、未確定期間の前後でトルク積分値ｉＴｑが急峻に変動する虞がある。本実施形態では、未確定期間において、トルク積分値ｉＴｑを、正常時のメイン積分値ｉＴｍおよびサブ積分値ｉＴｓを用いて演算するので、未確定期間のトルク積分値ｉＴｑが一定にならず、未確定期間前後でのトルク積分値ｉＴｑの変動が抑制される。また、メイン積分値ｉＴｍからサブ積分値ｉＴｓに直接的に切り替える場合等と比較し、トルク積分値ｉＴｑの変動を抑制することができる。

また、微分演算部４７は、正常復帰期間のトルク微分値ｄＴｑを、第５実施形態のように、前回値ｄＴｑ（ｎ−１）およびメイン微分値ｄＴｍを用いて演算してもよい。これにより、正常復帰時のトルク微分値ｄＴｑの急峻な変化を抑制することができる。
同様に、積分演算部４８は、正常復帰期間のトルク積分値ｉＴｑを、前回値ｉＴｑ（ｎ−１）およびメイン積分値ｉＴｍを用いて演算してもよい。これにより、正常復帰時のトルク積分値ｉＴｑの変動を抑制することができる。

ＥＣＵ５０は、操舵トルクＴｑの微分値であるトルク微分値ｄＴｑを演算する微分演算部４７を有する。微分演算部４７は、メイン出力信号Ｓｍが正常である場合、メイン操舵トルクＴｍの微分値であるメイン微分値ｄＴｍをトルク微分値ｄＴｑとする。また、微分演算部４７は、未確定期間において、サブ操舵トルクＴｓ、および、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに基づき、トルク微分値ｄＴｑを演算する。なお、サブ微分値ｄＴｓ、および、異常が検出される前のメイン微分値ｄＴｍに基づいてトルク微分値ｄＴｑを演算することは、「サブ物理量、および、異常が検出される前のメイン物理量に基づき、目的物理量の微分値を演算する」という概念に含まれるものとする。
これにより、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴うトルク微分値ｄＴｑの変動を抑制することができる。

また、ＥＣＵ５０は、操舵トルクＴｑの積分値であるトルク積分値ｉＴｑを演算する積分演算部４８を有する。積分演算部４８は、メイン出力信号Ｓｍが正常である場合、メイン操舵トルクＴｍの積分値であるメイン積分値ｉＴｍをトルク積分値ｉＴｑとする。また、積分演算部４８は、未確定期間において、サブ操舵トルクＴｓ、および、異常が検出される前のメイン操舵トルクＴｍに基づき、トルク積分値を演算する。なお、サブ積分値ｉＴｓ、および、異常が検出される前のメイン積分値ｉＴｍに基づいてトルク積分値ｉＴｑを演算することは、「サブ物理量、および、異常が検出される前のメイン物理量に基づき、目的物理量の積分値を演算する」という概念に含まれるものとする。
これにより、正常である信号を用いた演算への切り替えに伴うトルク積分値ｉＴｑの変動を抑制することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
（ア）メインセンサ部、サブセンサ部
上記実施形態では、センサ装置には、メインセンサ部およびサブセンサ部が１つずつ設けられる。他の実施形態では、センサ装置には、メインセンサ部およびサブセンサ部の少なくとも一方が複数設けられていてもよい。上記実施形態では、メインセンサ部およびセブセンサ部が、別々に設けられている。他の実施形態では、メインセンサ部およびサブセンサ部が１つの封止部で封止され、１パッケージであってもよい。
上記実施形態では、メインセンサ部およびサブセンサ部には、２つのセンサ素子が設けられる。他の実施形態では、メインセンサ部に設けられるセンサ素子の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。サブセンサ部についても同様である。また、メインセンサ部およびセブセンサ部のセンサ素子数は、異なっていてもよい。

上記実施形態では、センサ素子は、ホール素子である。他の実施形態では、センサ素子は、ホール素子以外の磁気検出素子であってもよいし、磁気以外の物理量を検出する素子であってもよい。
また、上記実施形態では、メインセンサ部およびサブセンサ部は、操舵トルクを検出するトルクセンサに用いられる。他の実施形態では、センサ部は、操舵トルク以外のトルク、回転角、ストローク、加重、圧力等、どのような物理量を検出するものであってもよい。

（イ）出力信号
上記実施形態では、メイン出力回路は、ＳＥＮＴ通信によりメイン出力信号を制御部に出力する。他の実施形態では、メイン出力回路は、ＳＥＮＴ通信以外のデジタル通信方式によりメイン出力信号を制御部に出力してもよい。また、メイン出力回路は、アナログ通信によりメイン出力信号を制御部に出力してもよい。サブ出力回路についても同様である。

上記実施形態では、サブ出力信号は、信号周期の半周期分、メイン出力信号をずらして出力される。他の実施形態では、メイン出力信号とサブ出力信号との出力タイミングのずれ幅は、信号周期の半周期に限らず、信号周期の１周期よりも短い所定期間であればよい。また、制御部に出力される出力信号（メイン出力信号またはサブ出力信号）が３つ以上であれば、信号周期を信号数で除した期間分、ずらすことで、制御部は、出力信号を等間隔で取得可能であり、見かけ上の通信速度を向上可能である。
また、メイン出力信号とサブ出力信号との出力タイミングのずれ幅に係る所定期間を可及的短く設定し、メイン出力信号とサブ出力信号とを、略同時に制御部に出力してもよい。

上記実施形態では、メインセンサ部に、タイミング信号生成回路が設けられる。他の実施形態では、サブセンサ部にタイミング信号生成回路を設けてもよいし、タイミング信号生成回路を設けず、メインセンサ部およびサブセンサ部が、それぞれのタイミングで出力信号を制御部に出力してもよい。
また、制御部に要求信号出力部を設け、要求信号出力部から出力される要求信号に応じて、メイン出力信号およびサブ出力信号が出力されるようにしてもよい。これにより、制御部は、所望のタイミングでメイン出力信号およびサブ出力信号を取得可能である。

（ウ）制御部
上記実施形態では、物理量演算部は、操舵トルクを演算するトルク演算部であり、メイン操舵トルクおよびサブ操舵トルクの少なくとも一方を用いて操舵トルクを演算する。他の実施形態では、目的物理量、メイン物理量、および、サブ物理量を、センサ素子から出力される電圧値とし、目的物理量として演算された電圧値をトルク換算してもよい。また、目的物理量、メイン物理量、および、サブ物理量は、トルク以外の物理量であってもよい。

上記実施形態では、トルク演算部は、メイン出力信号を取得したタイミングでトルク演算処理を行う。他の実施形態では、トルク演算部は、サブ出力信号取得時等、メイン出力信号取得時とは異なるタイミングでトルク演算処理を行ってもよい。また、トルク演算処理の演算周期は、信号周期と異なっていてもよい。

第２実施形態では、メイン出力信号の異常が検出されてからの初回演算において、前回値であるメイン操舵トルク保持値、および、最新のサブ操舵トルクに基づいて操舵トルクを演算する。他の実施形態では、例えば、複数回分のメイン操舵トルクがメイン操舵トルク保持値としてメモリに保持されるものとし、前回に限らず、２回以上前の演算におけるメイン操舵トルク、および、最新のサブ操舵トルクに基づいて操舵トルクを演算してもよい。すなわち、メイン出力信号の異常が検出される直前の演算におけるメイン物理量に限らず、２回以上前の演算におけるメイン物理量を「異常が検出される前のメイン物理量」として、目的物理量の演算に用いてもよい。第３実施形態についても同様である。

第３実施形態では、メイン操舵トルク保持値または操舵トルク保持値（以下、前回値とする。）とサブ操舵トルクとの差分値の絶対値に所定の係数を乗じて漸近値を演算し、前回値とサブ操舵トルクとの大小関係に応じ、前回値に漸近値を加算するか減算するかを決定する。他の実施形態では、前回値からサブ操舵トルクを減算した値に所定の係数を乗じて漸近値を演算し、前回値とサブ操舵トルクとの大小関係によらず、前回値から漸近値を減算するようにしてもよい。また、他の実施形態では、サブ操舵トルクから前回値を減算した値に所定の係数を乗じて漸近値を減算し、前回値とサブ操舵トルクとの大小関係によらず、前回値に漸近値を加算してもよい。
第５実施形態の復帰漸近値を用いた演算についても同様である。

第６実施形態では、目的物理量の微分値は、メイン物理量の微分値およびサブ物理量の微分値の少なくとも一方に基づいて演算される。他の実施形態では、目的物理量の微分値は、第１実施形態〜第５実施形態のいずれかで演算された目的物理量を微分してもよい。目的物理量の積分値も同様、第１実施形態〜第５実施形態のいずれかで演算された目的物理量を積分してもよい。

（エ）センサ装置
上記実施形態では、センサ装置は、電動パワーステアリング装置のトルクセンサに適用される。他の実施形態では、センサ装置は、電動パワーステアリング装置以外の車載装置に適用してもよいし、車両に搭載されない装置に適用してもよい。
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。

１、２・・・センサ装置
１０・・・メインセンサ部
１１、１２・・・メインセンサ素子 １５・・・メイン出力回路
２０・・・サブセンサ部
２１、２２・・・サブセンサ素子 ２５・・・サブ出力回路
４０、５０・・・ＥＣＵ（制御部）
４１・・・信号取得部
４２・・・異常検出部
４３・・・トルク演算部（物理量演算部）

Claims (12)

1. 対象物理量を検出するメインセンサ素子（１１、１２）、および、前記メインセンサ素子の検出値に応じたメインセンサ信号を含むメイン出力信号を生成して出力するメイン出力回路（１５）を有するメインセンサ部（１０）と、
   前記対象物理量を検出するサブセンサ素子（２１、２２）、および、前記サブセンサ素子の検出値に応じたサブセンサ信号を含むサブ出力信号を生成し、信号周期の１周期の長さより短い所定期間、前記メイン出力信号とずらしたタイミングで前記サブ出力信号を出力するサブ出力回路（２５）を有するサブセンサ部（２０）と、
   前記メイン出力信号および前記サブ出力信号を取得する信号取得部（４１）、前記メイン出力信号および前記サブ出力信号の異常を検出する異常検出部（４２）、および、前記メインセンサ信号および前記サブセンサ信号の少なくとも一方に基づいて目的物理量を演算する物理量演算部（４３）を有する制御部（４０、５０）と、
   を備え、
   前記物理量演算部は、
   前記メイン出力信号が正常である場合、前記メインセンサ信号に基づいて演算されるメイン物理量を前記目的物理量とし、
   前記メイン出力信号の異常が検出されてから異常が確定されるまでの期間である未確定期間において、前記サブセンサ信号に基づいて演算されるサブ物理量、および、異常が検出される前の前記メイン物理量に基づいて前記目的物理量を演算するセンサ装置。
2. 前記物理量演算部は、前記メイン出力信号の異常が確定された場合、前記サブ物理量を前記目的物理量とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記物理量演算部は、前記未確定期間において、前記メイン出力信号の異常が検出される前の前記メイン物理量に０より大きく１未満の第１移行係数を乗じた値と、最新の前記サブ物理量に１から前記第１移行係数を減じた第２移行係数を乗じた値との和を前記目的物理量とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
4. 前記物理量演算部は、
   前記未確定期間であって、前記メイン出力信号の異常が検出された後の初回演算において、異常が検出される前の前記メイン物理量に０より大きく１未満の第１移行係数を乗じた値と、最新の前記サブ物理量に１から前記第１移行係数を減じた第２移行係数を乗じた値との和を前記目的物理量とし、
   前記未確定期間の２回目以降の演算において、前回演算の前記目的物理量に前記第１移行係数を乗じた値と、最新の前記サブ物理量に前記第２移行係数を乗じた値との和を前記目的物理量とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
5. 前記物理量演算部は、
   前記未確定期間であって、前記メイン出力信号の異常が検出された後の初回演算において、異常が検出される前の前記メイン物理量と最新の前記サブ物理量との差分値に基づく値を初回移行漸近値とし、当該初回移行漸近値を用いて前記目的物理量を演算し、
   前記未確定期間の２回目以降の演算において、前回演算の前記目的物理量と最新の前記サブ物理量との差分値に基づく値を移行漸近値とし、当該移行漸近値を用いて前記目的物理量を演算する請求項１または２に記載のセンサ装置。
6. 前記メイン出力信号の異常が検出された後、前記メイン出力信号が正常となった場合、正常復帰が確定するまでの復帰待機期間において、
   前記物理量演算部は、前回演算の前記目的物理量に０より大きく１未満の第１復帰係数を乗じた値と、最新の前記メイン物理量に１から前記第１復帰係数を減じた第２復帰係数を乗じた値との和を前記目的物理量とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
7. 前記メイン出力信号の異常が検出された後、前記メイン出力信号が正常となった場合、正常復帰が確定するまでの復帰待機期間において、
   前記物理量演算部は、前回演算の前記目的物理量と最新の前記メイン物理量との差分値に基づく値を復帰漸近値とし、当該復帰漸近値を用いて前記目的物理量を演算する請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
8. 前記制御部（５０）は、前記目的物理量の微分値を演算する微分演算部（４７）を有し、
   前記微分演算部は、
   前記メイン出力信号が正常である場合、前記メイン物理量の微分値を前記目的物理量の微分値とし、
   前記未確定期間において、前記サブ物理量、および、異常が検出される前の前記メイン物理量に基づき、前記目的物理量の微分値を演算する請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ装置。
9. 前記制御部（５０）は、前記目的物理量の積分値を演算する積分演算部（４８）を有し、
   前記積分演算部は、
   前記メインセンサ信号が正常である場合、前記メイン物理量の積分値を前記目的物理量の積分値とし、
   前記未確定期間において、前記サブ物理量、および、異常が検出される前の前記メイン物理量に基づき、前記目的物理量の積分値を演算する請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ装置。
10. 前記メインセンサ素子および前記サブセンサ素子は、検出対象（８３１）の磁束を前記対象物理量として検出する磁気検出素子である請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサ装置。
11. 前記メインセンサ素子および前記サブセンサ素子は、トルクに応じて変化する磁束の変化を検出する請求項１０に記載のセンサ装置。
12. 請求項１１に記載のセンサ装置（１、２）と、
    運転者による操舵部材（９１）の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ（８１）と、
    前記モータのトルクを駆動対象（９２）に伝達する動力伝達部（８２）と、
    を備え、
    前記物理量演算部は、前記目的物理量として、操舵トルクを演算し、
    前記制御部は、前記操舵トルクに基づいて前記モータの駆動を制御するモータ制御部（４５）を有する電動パワーステアリング装置。

Images