JP2017058179A - 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
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Abstract
Description
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、異常が検出されたとしても正常復帰可能であれば検出を継続可能なセンサ装置、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。
センサ部は、センサ素子(35)、および、出力回路(36)を有する。センサ素子は、対象物理量を検出する。出力回路は、センサ素子の検出値に応じた出力信号を出力する。
制御ユニットは、センサ電源(16、18)、および、制御部(21、22)を有する。センサ電源は、センサ部へ電力を供給する。制御部は、受信回路(23)、電源制御部(26)、および、異常判定部(27)を含む。受信回路は、出力信号を受信する。電源制御部は、センサ電源を制御する。異常判定部は、センサ部の異常を判定する。
(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、制御ユニットとしてのECU11、および、センサ部31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。
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。
内部電源15は、バッテリ7から供給される電圧を設定電圧Vaに調整するレギュレータである。内部電源15にて所定電圧に調整された電力は、制御部21等、ECU11の内部にて用いられる。
センサ電源16は、内部電源15とは別途に設けられ、バッテリ7から供給される電圧を設定電圧Vbに調整するレギュレータである。センサ電源16にて所定電圧に調整された電力は、センサ部31に供給される。設定電圧Vaと設定電圧Vbとは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。
受信回路23は、センサ部31から出力される出力信号を取得する。
トルク演算部25は、取得された出力信号に基づいて操舵トルクを演算する。また、制御部21の図示しないモータ制御部は、操舵トルクに基づいて、モータ81のトルク指令値を演算し、当該トルク指令値に基づいてモータ81の駆動を制御する。
以下適宜、フラグがセットされている状態を「1」、フラグがセットされていない状態を「0」とする。また、監視回路17からのセンサ部31の異常に係る情報の送信、および、電源制御部26からセンサ電源16への出力制御は、フラグ以外により行われてもよい。
センサ素子35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。本実施形態のセンサ素子35は、ホール素子である。センサ素子35の検出信号は、図示しないA/D変換回路を経由して、出力回路36に出力される。
電圧監視部37は、センサ電源16から供給されるセンサ電源電圧Vsを監視する。
そこで本実施形態では、センサ部31の異常が検出された場合、制御部21によりセンサ電源電圧Vsを制御することで、センサ部31の再起動を試みる。具体的には、センサ部31の異常が検出された場合、電源制御部26は、出力制御フラグFlg_sをリセットし、センサ電源16を一時的にオフにする。センサ電源16をオフにすると、センサ電源電圧Vsが低下する。
最初のステップS101では、センサ電源16は、制御部21から送信される出力制御フラグFlg_sがセットされているか否かを判断する。以下、「ステップS101」の「ステップ」を省略し、単に記号「S」で示す。他のステップについても同様とする。出力制御フラグFlg_sがセットされていないと判断された場合(S101:NO)、S105へ移行する。出力制御フラグFlg_sがセットされていると判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
S102では、センサ電源16は、バッテリ7から供給される電圧を設定電圧Vbに調整し、センサ部31へ供給する。
S106では、監視回路17は、出力回路36が初期化されたか否かを判断する。本実施形態では、センサ電源電圧Vsが監視電位Vthより小さくなった場合、出力回路36が初期化されたとみなす。出力回路36が初期化されたと判断された場合(S106:YES)、S107へ移行する。出力回路36が初期化されていないと判断された場合(S106:NO)、S108へ移行する。
給電異常が生じている場合(S103:NO、または、S104:NO)、または、出力回路36が初期化されていない場合(S106:NO)に移行するS108では、監視回路17は、異常フラグFlg_eをセットし、制御部21へ送信する。
S201では、電源制御部26は、出力制御フラグFlg_sをセットし、センサ電源16に出力する。出力制御フラグFlg_sがセットされている状態であれば、セットされている状態を継続する。
S202では、異常判定部27は、異常フラグFlg_e、および、出力信号に基づき、センサ部31に異常が生じているか否かを判断する。センサ部31に異常が生じていないと判断された場合(S202:NO)、S203以降の処理を行わない。センサ部31に異常が生じていると判断された場合(S202:YES)、S203へ移行する。
S204では、異常判定部27は、電力供給遮断後、出力回路36が初期化されたか否かを判断する。本実施形態では、センサ電源電圧Vsが監視電位Vthより小さくなると、出力回路36が初期化され、異常フラグFlg_eがリセットされるので、異常判定部27は、異常フラグFlg_eがリセットされると、出力回路36が初期化されたとみなす。出力回路36が初期化されていないと判断された場合(S205:NO)、すなわち、異常フラグFlg_eがセットされている状態が継続している場合、この判断処理を繰り返す。なお、電力供給遮断後、センサ電源電圧Vsが監視電位Vthまで低下するのに十分な時間が経過しているにも関わらず、異常フラグFlg_eがセットされている状態が継続されている場合、S208へ移行するようにしてもよい。出力回路36が初期化されたと判断された場合(S204:YES)、すなわち、異常フラグFlg_eがリセットされた場合、S205へ移行する。
S206では、異常判定部27は、センサ部31の再起動が完了したか否かを判断する。ここでは、センサ部31への電力供給再開後、センサ部31の再起動に要する時間が経過した場合、センサ部31の再起動が完了したとみなす。センサ部31の再起動が完了していないと判断された場合(S206:NO)、この判断処理を繰り返す。センサ部31の再起動が完了したと判断された場合(S206:YES)、S207へ移行する。
また、出力回路36が初期化されると、異常フラグFlg_eがリセットされる。
再起動処理が完了した時刻x15において、異常が検出されなければ、センサ部31が再起動により正常復帰したものとし、センサ部31による操舵トルクの検出を継続する。
再起動処理が完了した時刻x25にて、再度異常が検出されると、監視回路17は、異常フラグFlg_eを制御部21に送信する。時刻x26にて、制御部21が異常フラグFlg_eを取得すると、電源制御部26は、出力制御フラグFlg_sをリセットし、センサ電源16からセンサ部31への電力供給を遮断する。そして、時刻x27にてセンサ電源電圧Vsが0になると、センサ部31がシャットダウンされる。また、センサ部31のシャットダウンに伴い、異常フラグFlg_eをリセットし、監視回路17による異常監視を中止する。
なお、出力信号の異常によりセンサ部31を再起動する場合、センサ電源16からの電力供給遮断前にはセンサ電源電圧Vsは低下せず、異常フラグFlg_eは送信されない。他の実施形態も同様である。
センサ部31は、センサ素子35、および、出力回路36を有する。センサ素子35は、対象物理量である集磁部831の磁束を検出する。出力回路36は、センサ素子35の検出値に応じた出力信号を出力する。
ECU11は、センサ電源16、および、制御部21を有する。センサ電源16は、センサ部31へ電力を供給する。
電源制御部26は、センサ部31の異常が検出された場合、センサ電源16とセンサ部31との間の電圧であるセンサ電源電圧Vsが低下するように、センサ電源16からセンサ部31への電力供給を一時的に停止する。また、電源制御部26は、センサ部31への電力供給再開後、センサ部31の異常が解消された場合、センサ電源16からセンサ部31への電力供給を継続し、センサ部31の異常が解消されなかった場合、センサ電源16からセンサ部31への電力供給を停止する。
電源制御部26は、センサ電源電圧Vsが監視電位Vthより低くなった場合、出力回路36が初期化されたとみなし、センサ電源16からセンサ部31への電力供給を再開する。
異常判定部27は、出力信号に基づき、センサ部31の異常を判定する。これにより、センサ部31の異常を適切に判定することができる。
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のトルクをステアリングシャフト92に伝達する。
センサ部31は、操舵トルクを検出するトルクセンサ83に用いられる。制御部21あh、操舵トルクに基づいてモータ81の駆動を制御する。
本発明の第2実施形態を図6および図7に示す。
図6に示すように、センサ装置2は、ECU11と、センサ部32と、を備える。
センサ部32は、電圧監視部37が省略されている点を除き、上記実施形態のセンサ部31と同様である。すなわち、本実施形態では、センサ部32は、センサ電源電圧Vsを監視していない。
センサ電源16における電圧監視処理のその他の点、および、制御部21における異常判定処理は、上記実施形態と同様である。
時刻x31にて、センサ電源電圧Vsが正常下限値VLより低くなると、監視回路17は、異常フラグFlg_eをセットし、制御部21に送信する。制御部21が異常フラグFlg_e=1を取得すると、時刻x32にて、電源制御部26は、出力制御フラグFlg_sをリセットし、センサ電源16からセンサ部32への電力供給を遮断する。センサ部32への電力供給が遮断されると、センサ電源電圧Vsが低下する。
制御部21が異常フラグFlg_e=0を取得すると、時刻x34にて、電源制御部26は、出力制御フラグFlg_sをセットし、センサ電源16からセンサ部32への電力供給を再開する。センサ部32への電力供給が再開されると、センサ電源電圧Vsが上昇に転じ、再起動処理が行われる。すなわち、本実施形態では、センサ部32への電力供給を完全に遮断した後に、電力供給を再開することで、センサ部32を再起動している。なお、本実施形態では、時刻x33にて、センサ部32への電力が完全に遮断されているので、出力回路36が初期化された状態から再起動される。
再起動処理が完了した時刻x35において、異常が検出されなければ、センサ部32が再起動により正常復帰したものとし、センサ部32による操舵トルクの検出を継続する。
再起動処理が完了した時刻x45にて、再度異常が検出されると、監視回路17は、異常フラグFlg_eを制御部21に送信する。時刻x46にて、制御部21が異常フラグFlg_eを取得すると、電源制御部26は、出力制御フラグFlg_sをリセットし、センサ電源16からセンサ部32への電力供給を遮断する。そして、時刻x47にてセンサ電源電圧Vsが0になると、センサ部32がシャットダウンされる。また、センサ部32のシャットダウンに伴い、異常フラグFlg_eをリセットし、監視回路17による異常監視を中止する。
本実施形態では、センサ電源電圧Vsを0まで低下させてセンサ部32を完全に停止することで初期化し、その後、給電を再開することで、センサ部32を再起動している。これにより、センサ部32における電圧監視機能を省略できるので、センサ部32を簡素化することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第3実施形態を図8および図9に示す。
図8に示すように、センサ装置3は、制御ユニットとしてのECU12と、センサ部31と、を備える。
ECU12は、内部電源15、センサ電源18、および、制御部22を有する。
センサ電源18は、監視回路17が省略されている点を除き、上記実施形態のセンサ電源16と同様である。センサ電源18での処理は、図3中のS101、S102およびS105の処理が行われ、他の処理が省略される。
その他の点については、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、異常判定部27は、異常フラグFlg_eに替えて、電圧取得部28から内部的に取得されるセンサ電源電圧Vsに基づいてセンサ部31の異常を判定する点を除き、第1実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
なお、図9では、図5と整合させるべく、(b)を欠番として記載した。
本実施形態では、制御部22にてセンサ電源電圧Vsを取得している。これにより、センサ電源18における給電異常の監視機能を省略することができるので、センサ電源18を簡素化することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第4実施形態を図10および図11に示す。
図10に示すように、センサ装置4は、ECU12と、センサ部32と、を備える。センサ装置4は、センサ部31に替えて、第2実施形態のセンサ部32としている点が、第3実施形態のセンサ装置3と異なっており、その他の点は同様である。
制御部22における異常判定処理のその他の点、および、センサ電源18における処理は、第3実施形態と同様である。
本実施形態では、異常判定部27は、異常フラグFlg_eに替えて、電圧取得部28から内部的に取得されるセンサ電源電圧Vsに基づいてセンサ部32の異常を判定する点を除き、第2実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
なお、図11では、図7と整合させるべく、(b)を欠番として記載した。
また、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
(ア)再起動処理
第1実施形態および第3実施形態では、センサ電源電圧が監視電位より低くなると、出力回路が初期化されたとみなしてセンサ部への電力供給を再開する。また、第2実施形態および第4実施形態では、センサ電源電圧が0になると、出力回路が初期化されたとみなしてセンサ部への電力供給を再開する。他の実施形態では、センサ部への電力供給を遮断してから、出力回路が初期化されるのに要する初期化所要期間が経過した場合、前記センサ部への電力供給を再開するようにしてもよい。ここで、センサ部が電圧監視機能を有する場合、初期化所要期間は、センサ電源電圧が監視電位まで低下するのに要する期間に応じて設定される。また、センサ部が電圧監視機能を有しない場合、初期化所要期間は、センサ電源電圧が0まで低下するのに要する期間に応じて設定される。
上記実施形態では、センサ装置は、1つのセンサ部を有する。他の実施形態では、センサ部が複数設けられていてもよい。上記実施形態では、1つのセンサ部に1つのセンサ素子が設けられる。他の実施形態では、1つのセンサ部に複数のセンサ素子を設けてもよい。この場合、複数のセンサ素子の検出値のうちの代表値や平均値等の演算値に基づく検出信号が出力信号に含まれるようにしてもよいし、複数のセンサ素子のそれぞれの検出値に応じた検出信号が出力信号に含まれるようにしてもよい。
上記実施形態では、センサ部は、操舵トルクを検出するトルクセンサに設けられる。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、荷重、圧量等、どのような物理量を検出するものであってもよい。
上記実施形態では、出力回路は、SENT通信によりセンサ部から制御ユニットに出力信号を出力する。他の実施形態では、出力回路は、SENT通信以外のデジタル通信方式により出力信号を出力してもよいし、アナログ通信により出力信号を出力してもよい。
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。
11、12・・・ECU(制御ユニット)
16、18・・・センサ電源
21、22・・・制御部
23・・・受信回路
26・・・電源制御部
27・・・異常判定部
31、32・・・センサ部
35・・・センサ素子
36・・・出力回路
Claims (8)
- センサ装置において、
対象物理量を検出するセンサ素子(35)、および、前記センサ素子の検出値に応じた出力信号を出力する出力回路(36)を有するセンサ部(31、32)と、
前記センサ部へ電力を供給するセンサ電源(16、18)、ならびに、前記出力信号を受信する受信回路(23)、前記センサ電源を制御する電源制御部(26)、および、前記センサ部の異常を判定する異常判定部(27)を含む制御部(21、22)を有する制御ユニット(11、12)と、
を備え、
前記電源制御部は、
前記センサ部の異常が検出された場合、前記センサ電源と前記センサ部との間の電圧であるセンサ電源電圧が低下するように前記センサ電源から前記センサ部への電力供給を一時的に停止し、
前記センサ部への電力供給再開後、前記センサ部の異常が解消された場合、前記センサ電源から前記センサ部への電力供給を継続し、前記センサ部の異常が解消されなかった場合、前記センサ電源から前記センサ部への電力供給を停止するセンサ装置。 - 前記センサ部(31)は、前記センサ電源電圧を監視する電圧監視部(37)を有し、
前記出力回路は、前記センサ電源電圧が監視電位より低くなった場合、当該出力回路を初期化し、
前記電源制御部は、前記センサ電源電圧が前記監視電位より低くなった場合、前記出力回路が初期化されたとみなし、前記センサ電源から前記センサ部への電力供給を再開する請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記電源制御部は、前記センサ部の異常が検出された場合、前記センサ電源電圧が0になるまで前記センサ電源から前記センサ部への電力供給を停止した後、前記センサ部への電力供給を再開する請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記センサ電源(16)は、前記センサ部への給電異常を監視する監視回路(17)を有し、
前記異常判定部は、前記監視回路から取得される給電異常に係る情報に基づき、前記センサ部の異常を判定する請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記制御部は、前記センサ電源電圧を取得する電圧取得部(28)を有し、
前記異常判定部は、前記電圧取得部にて取得された前記センサ電源電圧に基づき、前記センサ部の異常を判定する請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記異常判定部は、前記出力信号に基づき、前記センサ部の異常を判定する請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記センサ素子は、トルクに応じて変化する磁束の変化を検出する磁気検出素子である請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 請求項7に記載のセンサ装置と、
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、
前記センサ部は、操舵トルクを検出するトルクセンサ(83)に用いられ、
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電動パワーステアリング装置。
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