JP6344307B2 - 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

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 Download PDF

Info

Publication number
JP6344307B2
JP6344307B2 JP2015102773A JP2015102773A JP6344307B2 JP 6344307 B2 JP6344307 B2 JP 6344307B2 JP 2015102773 A JP2015102773 A JP 2015102773A JP 2015102773 A JP2015102773 A JP 2015102773A JP 6344307 B2 JP6344307 B2 JP 6344307B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
sub
main
value
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015102773A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016217870A (ja
Inventor
崇晴 小澤
崇晴 小澤
修司 倉光
修司 倉光
功一 中村
功一 中村
林 勝彦
勝彦 林
雅也 滝
雅也 滝
利光 坂井
利光 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2015102773A priority Critical patent/JP6344307B2/ja
Priority to DE102016208432.1A priority patent/DE102016208432A1/de
Priority to US15/158,283 priority patent/US10300944B2/en
Priority to CN201610335128.2A priority patent/CN106168521B/zh
Publication of JP2016217870A publication Critical patent/JP2016217870A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6344307B2 publication Critical patent/JP6344307B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/049Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting sensor failures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/30Safety devices, e.g. alternate emergency power supply or transmission means to ensure steering upon failure of the primary steering means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
    • G01L25/003Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

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、トルクセンサ等のセンサから制御ユニットにデータを伝送する電子制御システムが知られている。特許文献1では、通常データと監視データを用い、トルクセンサの異常を判定している。
特開2015−46770号公報
特許文献1では、トルクセンサを2系統設け、一方の系統により他方を監視している。しかしながら、特許文献1では、どの素子に異常が生じたかを特定する点や通信線の短絡異常等については、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、装置に生じている異常を適切に判定可能なセンサ装置、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。
本発明のセンサ装置は、第1センサ部と、第2センサ部と、制御部と、を備える。
第1センサ部は、第1メインセンサ素子および第1サブセンサ素子、ならびに、第1出力回路を有する。第1メインセンサ素子および第1サブセンサ素子は、検出対象に関する物理量を検出する。第1出力回路は、第1メインセンサ素子の検出値に基づく第1メイン信号、および、第1サブセンサ素子の検出値に基づく第1サブ信号を、この順で含む第1出力信号を生成して送信する。
第2センサ部は、第2メインセンサ素子および第2サブセンサ素子、ならびに、第2出力回路を有する。第2メインセンサ素子および第2サブセンサ素子は、検出対象に関する物理量を検出する。第2出力回路は、第2メインセンサ素子の検出値に基づく第2メイン信号、および、第2サブセンサ素子の検出値に基づく第2サブ信号を、この順で含む第2出力信号を生成して送信する。
制御部は、信号取得部、および、異常判定部を有する。信号取得部は、第1出力信号および第2出力信号を取得する。異常判定部は、第1出力信号および第2出力信号に基づいて異常判定を行う。
第1メイン信号および第2サブ信号、または、第1サブ信号および第2メイン信号の一方は、検出値の増加に伴って増加する正信号であり、他方は、検出値の増加に伴って減少する反転信号である。
本発明では、第1出力信号に第1メイン信号および第1サブ信号が含まれ、第2出力信号に第2メイン信号および第2サブ信号が含まれる。そのため、制御部では、4つのセンサ素子の検出値のそれぞれに応じた信号を利用可能である。したがって、4つの信号を用いることで、異常が生じている素子を適切に特定することができる。
また、第1メイン信号および第2サブ信号と、第1サブ信号および第2メイン信号とが反転されているので、検出値が同じであったとしても、第1出力信号と第2出力信号は同じ信号にはならない。そのため、同じ検出値に基づく信号が送信されたのか、通信線が短絡しているのかを判別することができる。
本発明の第1実施形態による電動パワーステアリング装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の第1実施形態によるトルクセンサを示す分解斜視図である。 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実施形態による第1出力信号および第2出力信号を説明するタイムチャートである。 本発明の第1実施形態による第1メインデータ値、第1サブデータ値、第2メインデータ値および第2サブデータ値を説明する説明図である。 本発明の第1実施形態による第1メインデータ値、第1サブデータ値、第2メインデータ値および第2サブデータ値を説明する説明図である。 本発明の第1実施形態によるデータ異常時の第1出力信号および第2出力信号を説明するタイムチャートである。 本発明の第1実施形態による通信線短絡異常時の第1出力信号および第2出力信号を説明するタイムチャートである。 本発明の第1実施形態による異常判定処理を説明するフローチャートである。 本発明の第1実施形態による異常が生じている素子を特定する場合において比較するデータ値の組み合わせを説明する説明図である。 本発明の第2実施形態による異常判定処理を説明するフローチャートである。
以下、本発明によるセンサ装置を図面に基づいて説明する。なお、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10に基づいて説明する。
図1および図2に示すように、センサ装置1は、第1磁気センサ50、第2磁気センサ60、および、制御部としてECU85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。
操舵部材としてのハンドル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11および第2の軸としての出力軸12を有する。入力軸11は、ハンドル91と接続される。入力軸11と出力軸12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10が設けられる。出力軸12の入力軸11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、運転者によるハンドル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10、および、ECU85等を備える。図1では、モータ81とECU85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。
ECU85の詳細については、後述する。
図2に示すように、トルクセンサ10は、入力軸11、出力軸12、トーションバー13、多極磁石15、磁気ヨーク16、集磁モジュール20、および、センサユニット40等を備える。
トーションバー13は、一端側が入力軸11に、他端側が出力軸12に、それぞれピン14で固定され、入力軸11と出力軸12とを回転軸Oの同軸上に連結する。トーションバー13は、棒状の弾性部材であり、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。
多極磁石15は、円筒状に形成され、入力軸11に固定される。多極磁石15は、N極とS極とが周方向に交互に着磁される。磁極数はいくつであってもよいが、本実施形態では、N極およびS極の数は12対、計24極である。
磁気ヨーク16は、樹脂等の非磁性材により形成される図示しないヨーク保持部材に保持され、多極磁石15が発生する磁界内に磁気回路を形成する。
磁気ヨーク16は、入力軸11側に設けられる第1ヨーク17および出力軸12側に設けられる第2ヨーク18を有する。第1ヨーク17および第2ヨーク18は、ともに軟磁性体により環状に形成され、多極磁石15の径方向外側にて、出力軸12に固定される。
集磁モジュール20は、集磁リング21、22を有する。集磁リング21、22は、磁気ヨーク16の径方向外側に配置され、磁気ヨーク16からの磁束を集める。第1集磁リング21は入力軸11側に設けられ、第2集磁リング22は出力軸12側に設けられる。第1集磁リング21および第2集磁リング22は、インサート成形等により、図示しない集磁リング保持部材により保持される。
第1集磁リング21は、軟磁性体で形成され、略環状に形成されるリング部211、および、リング部211から径方向外側に突出した2つの集磁部215から構成される。集磁部215、後述のセンサ部55、65の数に応じて形成される。第2集磁リング22は、第1集磁リング21と同様、軟磁性体で形成され、略環状に形成されるリング部221、および、リング部221から径方向外側に突出した2つの集磁部225から構成される。本実施形態では、第1集磁リング21と第2集磁リング22とは、略同様の形状である。
第1集磁リング21の集磁部215と、第2集磁リング22の集磁部225とは、対向する面が略平行となるように設けられる。集磁部215、225の間には、磁気センサ50、60が配置される。
センサユニット40は、基板41、および、磁気センサ50、60を有する。
基板41は、略矩形の平板状に形成され、磁気センサ50、60が実装される。磁気センサ50、60は、基板41の同一面に実装される。
磁気センサ50、60は、トーションバー13の捩れ変位量および捩れ変位方向に応じた磁束密度を検出し、出力信号Sd10、Sd20をデジタル通信によりECU85に出力する。第1磁気センサ50および第2磁気センサ60の構成は、実質的に同様であり、同方向に横並びの状態にて、基板41に実装される。
第1磁気センサ50は、第1出力信号Sd10を一定周期でECU85へ出力する。第2磁気センサ60は、第2出力信号Sd20を一定周期でECU85へ出力する。
図3に示すように、第1磁気センサ50は、封止部53、および、第1センサ部55を有する。また、第2磁気センサ60は、封止部63、および、第2センサ部65を有する。
以下、第1磁気センサ50に係る構成を50番台および500番台、第2磁気センサ60に係る構成を60番台および600番台で付番し、50番台および60番台の下1桁、500番台および600番台の下2桁が同じであれば、同様の構成であるものとする。以下、第1磁気センサ50を中心に説明し、第2磁気センサ60については、説明を適宜省略する。
封止部53は、チップで構成される第1センサ部55を封止するものであって、平面視略矩形に形成される。封止部53には、電源端子531、通信端子532、および、グランド端子533が突出して形成される。
第1磁気センサ50の電源端子531は第1電源線111によりECU85に接続され、通信端子532は第1通信線112によりECU85に接続され、グランド端子533は第1グランド線113によりECU85に接続される。また、第2磁気センサ60の電源端子631は第2電源線121によりECU85に接続され、通信端子632は第2通信線122によりECU85に接続され、グランド端子633は第2グランド線123によりECU85に接続される。
電源端子531、631には、ECU85の図示しないレギュレータから、所定の電圧(例えば5[V])に調整された電圧が供給される。グランド端子533、633は、ECU85を経由してグランドと接続される。
通信端子532および第1通信線112は、第1磁気センサ50とECU85との通信に用いられる。本実施形態では、通信端子532および第1通信線112を経由して、第1出力信号Sd10が第1磁気センサ50からECU85へ送信される。また、通信端子632および第2通信線122は、第2磁気センサ60とECU85との通信に用いられる。本実施形態では、通信端子632および通信線122を経由して、第2出力信号Sd20が第2磁気センサ60からECU85へ送信される。
第1センサ部55は、第1メインセンサ素子551、第1サブセンサ素子552、A/D変換回路553、554、および、第1出力回路555等を有する。
センサ素子551、552は、集磁部215、225間の磁束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551、552は、ホール素子である。本実施形態では、第1出力信号Sd10に含まれる信号順を区別すべく、「メイン」、「サブ」としているが、第1メインセンサ素子551と第1サブセンサ素子552とは、実質的には同様である。
A/D変換回路553は、センサ素子551により検出される検出値をA/D変換する。A/D変換回路554は、センサ素子552により検出される検出値をA/D変換する。
第1出力回路555は、センサ素子551、552により検出され、A/D変換された検出値に基づき、第1出力信号Sd10を生成する。生成された第1出力信号Sd10は、通信端子532を経由して、デジタル通信の一種であるSENT(Single Edge Nibble Transmission)通信によりECU85に送信される。
第2出力回路655は、センサ素子651、652により検出され、A/D変換された検出値に基づき、第2出力信号Sd20を生成する。生成された第2出力信号Sd20は、通信端子632を経由して、SENT通信によりECU85に送信される。
出力信号Sd10、Sd20の詳細は、後述する。
ECU85は、マイクロコントローラ等により構成され、機能ブロックとして、信号取得部851、異常判定部855、および、演算部858等を有する。
信号取得部851は、磁気センサ50、60から送信される出力信号Sd10、Sd20を取得する。
異常判定部855は、センサ素子551、552、651、652の異常、および、通信線112、122の短絡異常等を判定する。異常判定の詳細は、後述する。
演算部858は、異常が生じていないセンサ素子の検出値に対応するデータ値を用い、各種演算を行う。本実施形態では、演算部858は、データ値に基づいて操舵トルクを演算する。演算された操舵トルクは、モータ81の駆動制御に用いられる。詳細には、演算部858は、操舵トルクに基づいてトルク指令値を演算する。ECU85は、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。
ECU85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。
出力信号Sd10、Sd20の詳細を図4に基づいて説明する。図4では、(a)が第1出力信号Sd10を示し、(b)が第2出力信号Sd20を示す。後述の図7および図8も同様である。なお、各信号のビット数は、通信規格等に応じて適宜設定される。SENT通信では、出力信号Sd10、Sd20のパルスの立ち下がりから立ち下がりまでの時間幅でデータが表現される。
第1出力信号Sd10は、同期信号(図4中においては「Sync/Calib」と記す。)、ステータス信号、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、通信エラー検出信号としてのCRC信号、および、ポーズ信号からなり、この順で一連の信号として出力される。
同期信号は、第1センサ部55とECU85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を演算し、当該補正係数を用いて各信号を補正する。
ステータス信号には、複数周期の信号により1つのデータを構成するスローデータ、および、更新カウンタの情報が含まれる。更新カウンタは、出力信号Sd10の送信ごとに+1される。例えば、更新カウンタが2ビットで表される場合、0→1→2→3→0→1・・・と更新されていく。ここで、更新カウンタが最大値(ここでは「3」)となった場合、+1することで、最小値(ここでは「0」)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、ECU85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。
CRC信号は、通信エラーを検出するための信号であって、メイン信号D11およびサブ信号D12に基づいて算出される長さの信号である。
ポーズ信号は、次の周期の同期信号が出力されるまでの期間に出力される信号である。
第2出力信号Sd20は、同期信号、ステータス信号、第2メイン信号D21、第2サブ信号D22、CRC信号、および、ポーズ信号からなり、この順で一連の信号として出力される。第2メイン信号D21および第2サブ信号D22を除く各信号は、第1出力信号Sd10と同様であるので、説明を省略する。
第1出力信号Sd10のメイン信号D11は、第1メインセンサ素子551の検出値に基づくデータ信号であり、サブ信号D12は、第1サブセンサ素子552の検出値に基づくデータ信号である。
第2出力信号Sd20のメイン信号D21は、第2メインセンサ素子651の検出値に基づくデータ信号であり、サブ信号D22は、第2サブセンサ素子652の検出値に基づくデータ信号である。
信号D11、D12、D21、D22は、いずれも集磁部215、225間の磁束密度に応じた信号であって、信号生成時点における検出値に基づいて生成される。また、信号周期よりも短い周期で検出値が更新されるものとし、最新の検出値を用いて信号D11、D12、D21、D22を生成するようにしてもよい。
第1メイン信号D11および第1サブ信号D12は、いずれも3nibble(=12bits)であり、データ部分として計6nibbleである。データの内容は、各1nibble以上あればよく、通信仕様に応じて取り決める。本実施形態では、第1センサ部55の内部にて、センサ素子551、552の検出値の加減算等により1つのデータにまとめる処理や、いずれか一方を選択する処理は行われず、センサ素子551、552の検出値をECU85にてそれぞれ利用可能な状態にて、第1メイン信号D11および第1サブ信号D12が生成される。
第2メイン信号D21および第2サブ信号D22についても同様である。
ここで、第1メイン信号D11が示す値を第1メインデータ値V11、第1サブ信号D12が示す値を第1サブデータ値V12、第2メイン信号D21が示す値を第2メインデータ値V21、第2サブ信号D22が示す値を第2サブデータ値V22とする。データ値V11、V12、V21、V22は、いずれも同期信号に基づいて演算される補正係数にて補正された値とする。
図4および図5に示すように、第1メインデータ値V11、および、第1サブデータ値V12は、所定の中心値に対して反転された値とする。また、第2メインデータ値V21、および、第2サブデータ値V22は、所定の中心値に対して反転された値とする。本実施形態では、所定の中心値は出力コードの50%であるが、適宜設定可能である。
詳細には、図5(a)に示すように、第1メインデータ値V11は、磁束密度がBmin以下のときに下限値、Bmax以上のときに上限値であり、BminからBmaxの間において、磁束密度の増加に伴って増加する。
第1サブデータ値V12は、磁束密度がBmin以下のときに上限値、Bmax以上のときに下限値であり、BminからBmaxの間において、磁束密度の増加に伴って減少する。
また、図5(b)に示すように、第2メインデータ値V21は、磁束密度がBmin以下のときに上限値、Bmax以上のときに下限値であり、BminからBmaxの間において、磁束密度の増加に伴って減少する。
第2サブデータ値V22は、磁束密度がBmin以下のときに下限値、Bmax以上のときに上限値であり、BminからBmaxの間において、磁束密度の増加に伴って増加する。
図5に示すように、第1メインデータ値V11および第2サブデータ値V22と、第1サブデータ値V12と第2メインデータ値V21とは、理論上、傾きの絶対値が等しく、傾きの正負が反対となる。
図6に示すように、第1出力信号Sd10において、データ信号として12bitをフルレンジで使用する設定の場合、データ値V11、V12の下限値は「000」となり、上限値は「FFF」となる。なお、12ビットをフルレンジで使用せず、図6中に矢印Rで示すように、下限値を出力コードの0%より大きい所定値(例えば「002」)とし、上限値を出力コードの100%より小さい所定値(例えば「FFD」)等としてもよい。データ値V21、V22についても同様である。
本実施形態では、第1メインデータ値V11と第1サブデータ値V12とが反転されている。そのため、第1メインデータ値V11および第1サブデータ値V12が正常である場合、データ値V11、V12の和は、バイナリデータの最大値(12bit使用の場合は「FFF」)となる。
同様に、第2メインデータ値V21と第2サブデータ値V22とが反転されているので、第2メインデータ値V21および第2サブデータ値V22が正常である場合、データ値V21、V22の和は、バイナリデータの最大値となる。
また、第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21とが反転されているので、第1メインデータ値V11および第2メインデータ値V21が正常である場合、データ値V11、V21の和は、バイナリデータの最大値となる。
同様に、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22とが反転されているので、第1サブデータ値V12および第2サブデータ値V22が正常である場合、データ値V12、V22の和は、バイナリデータの最大値となる。
ここで、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、第2メイン信号D21または第2サブ信号D22に異常が生じている場合について図7および図8に基づいて説明する。なお、図4は、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、第2メイン信号D21および第2サブ信号D22がいずれも正常であって、データ値V11、V22が「FFF」、データ値V12、V21が「000」である場合の例である。
図4に示すように、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、第2メイン信号D21および第2サブ信号D22がいずれも正常である場合、第1メインデータ値V11と第1サブデータ値V12、第1メインデータ値V21と第2サブデータ値V22、第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22とが正しく反転されている。
図7は、第1メイン信号D11が異常の場合であって、正常であればデータ値V11が「FFF」となるところが、「0FF」となっている例である。この場合、第1メインデータ値V11と第1サブデータ値V12とが正しく反転されていない。同様に、第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21とが正しく反転されていない。また、データ値V11、V12、V21、V22を比較することで、異常が生じているデータ値V11、V12、V21、V22を特定可能である。第1メイン信号D11以外の信号が異常である場合も同様である。
図8は、通信線112、122が短絡している場合の例である。通信線112、122が短絡している場合、出力信号Sd10、Sd20が同じパルスの信号となる。上述の通り、異常が生じていない場合、出力信号Sd10、Sd20は異なるパルスの信号となる。したがって、出力信号Sd10、Sd20において、本来反転されているべきデータ信号部分が一致している場合、通信線112、122の短絡であると判定可能である。
本実施形態では、出力信号Sd10、Sd20内におけるメイン信号D11、D21とサブ信号D12、D22とを反転させるとともに、先行するメイン信号D11、D21同士、および、後続のサブ信号D12、D22同士を反転させるダブルクロスの状態とすることで、データ値V11、V12、V21、V22の異常か、通信線112、122の異常かを判別可能である。
異常判定処理を図9に示すフローチャートに基づいて説明する。異常判定処理は、磁気センサ50、60およびECU85がオンされているときに、ECU85にて実行される。
最初のステップS101(以下、「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。)では、信号取得部851は、センサ部55、65から、出力信号Sd10、Sd20を取得する。
S102では、異常判定部855は、CRC信号に基づき、センサ部55、65からECU85への通信が正常であったか否かを判断する。少なくとも一方のセンサ部55、65からECU85への通信が異常であったと判断された場合(S102:NO)、S113へ移行する。センサ部55、65からECU85への通信が正常であったと判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。
S103では、異常判定部855は、出力信号Sd10、Sd20における更新カウンタが共に正常か否かを判断する。本実施形態では、更新カウンタが前回値から+1カウントされた値であれば、正常であると判断する。更新カウンタが前回値と同じであれば、データが更新されておらず、異常であると判定する。また、更新カウンタが前回値よりも2以上増加している場合、データの読み飛ばしが生じており、異常であると判断する。
少なくとも一方の出力信号Sd10、Sd20における更新カウンタが異常であると判断された場合(S103:NO)、S113へ移行する。出力信号Sd10、Sd20における更新カウンタが共に正常であると判断された場合(S103:YES)、S104へ移行する。
S104では、異常判定部855は、第1メインデータ値V11と第1サブデータ値V12との和である加算値V51が加算理論値Vaと一致するか否かを判断する。本実施形態では、加算理論値Vaは、バイナリデータの最大値である「FFF」である。加算値V51が加算理論値Vaを含む所定範囲内である場合、「加算理論値Vaと一致する」とみなす。後述する他の加算値と加算理論値Vaとの一致判定においても同様とする。加算値V51が加算理論値Vaと一致すると判断された場合(S104:YES)、出力信号Sd10のデータ値V11、V12が正常であると仮判定し、S106へ移行する。加算値V51が加算理論値Vaと一致しないと判断された場合(S104:NO)、S105へ移行する。
S105では、異常判定部855は、出力信号Sd10のデータ値V11、V12の一方が異常であると判定し、第1センサ異常フラグFlg1をセットし、S106へ移行する。図中においては、第1センサ異常フラグFlg1がセットされている状態を「1」とし、セットされていない状態を「0」とする。後述する他の異常フラグについても同様とする。
S106では、異常判定部855は、第2メインデータ値V21と第2サブデータ値V22との和である加算値V52が加算理論値Vaと一致するか否かを判断する。加算値V52が加算理論値Vaと一致すると判断された場合(S105:YES)、出力信号Sd20のデータ値V21、V22が正常であると仮判定し、S108へ移行する。加算値V52が加算理論値Vaと一致しないと判断された場合(S106:NO)、S107へ移行する。
S107では、異常判定部855は、出力信号Sd20のデータ値V21、V22の一方が異常であると判定し、第2センサ異常フラグFlg2をセットし、S108へ移行する。
S108では、異常判定部855は、異常フラグFlg1、Flg2の少なくとも一方がセットされているか否かを判断する。異常フラグFlg1、Flg2の少なくとも一方がセットされていると判断された場合(S108:YES)、S112へ移行する。異常フラグFlg1、Flg2が共にセットされていないと判断された場合(S108:NO)、S109へ移行する。
S109では、異常判定部855は、第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21とが一致し、かつ、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22とが一致するか否かを判断する。ここで、第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21との差の絶対値である差分値V55が判定閾値以下である場合、「差分値V55がゼロ」であって、「第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21とが一致する」とみなす。同様に、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22との差の絶対値である差分値V56が判定閾値以下である場合、「差分値V56がゼロ」であって、「第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22とが一致する」とみなす。
第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21とが一致し、かつ、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22とが一致すると判断された場合(S109:YES)、S111へ移行する。第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21、および、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22が一致しないと判断された場合(S109:NO)、S110へ移行する。なお、本ステップは、第1メインデータ値V11と第1サブデータ値V12、および、第2メインデータ値V21と第2サブデータ値V22とが正しく反転されている場合に移行するステップである。そのため、メインデータ値V11、V21が一致すれば、サブデータ値V12、V22も一致し、メインデータ値V11、V21が異なっていれば、サブデータ値V12、V22も異なる。
S110では、全てのセンサ素子551、552、651、652が正常であると判定し、S114へ移行する。
S111では、通信線112、122が短絡していると判定し、S114における操舵トルクの演算を行わない。
異常フラグFlg1、Flg2の少なくとも一方がセットされている場合(S108:NO)に移行するS112では、異常判定部855は、異常素子特定処理を行う。
異常素子特定処理の詳細を図10に示す。
異常素子特定処理では、反転されている2つのデータ値の和が加算理論値Vaと一致する場合に正常判定し、一致しない場合に異常判定する。また、反転されていない2つのデータ値が一致する場合に正常判定し、一致しない場合に異常判定する。図10(b)では、反転されている2つのデータ値の和が加算理論値Vaと一致する場合を「OK」、一致しない場合を「NG」、反転されていない2つのデータ値が一致する場合を「OK」、一致しない場合を「NG」と記載した。
そして、多数決判定により、異常であるセンサ素子を特定する。ここで、「センサ素子の異常」とは、素子自体に異常が生じている場合に限らず、素子以外の異常に起因するデータ信号の異常を含むものとする。
より詳細には、加算値V51〜V54を式(1)〜(4)で演算し、差分値V55、V56を式(5)、(6)で演算する(図10(a)参照)。図10(a)では、反転されている2つのデータ値の組み合わせを実線矢印で示し、反転されていない2つのデータ値の組み合わせを破線矢印で示した。
V51=V11+V12 ・・・(1)
V52=V21+V22 ・・・(2)
V53=V11+V21 ・・・(3)
V54=V12+V22 ・・・(4)
V55=|V11−V22| ・・・(5)
V56=|V12−V21| ・・・(6)
図10(b)には、第1メインセンサ素子551が異常である場合を例示した。第1メインセンサ素子551が異常である場合、第1メインセンサ素子551のデータ値である第1メインデータ値V11を用いた加算値V51、V53が加算理論値Vaと一致せず、差分値V55が判定閾値より大きくなる。また、加算値V52、V54が加算理論値Vaと一致し、差分値V56が判定閾値以下となる。
これにより、多数決判定により、第1メインセンサ素子551に異常が生じていることを特定可能である。他のセンサ素子552、651、652についても、同様に異常が生じていることを特定可能である。
ここでは、4つの加算値V51〜V54および2つの差分値V55、V56を演算する例を説明したが、任意の3つ以上の値V51〜V56に基づいて多数決判定を行ってもよい。異常特定に用いる値V51〜V56は、S104での判定結果等に基づき、適宜選択すればよい。
異常であるセンサ素子が特定された後、S114へ移行する。なお、多重故障等により異常であるセンサ部が特定できなかった場合、S114における操舵トルクの演算を行わない。
少なくとも一方のセンサ部55、65からECU85への通信が異常であったと判断された場合(S102:NO)、または、少なくとも一方の出力信号Sd10、Sd20における更新カウンタが異常であると判断された場合(S103:NO)に移行するS113では、正常なセンサ部があるか否かを判断する。出力信号Sd10において、CRC信号および更新カウンタが正常であり、かつ、加算値V51が加算理論値Vaと一致する場合、第1センサ部55が正常であると判断する。出力信号Sd20において、CRC信号および更新カウンタが正常であり、かつ、加算値V52が加算理論値Vaと一致する場合、第2センサ部65が正常であると判断する。
正常なセンサ部があると判断された場合(S113:YES)、S114へ移行する。正常なセンサ部がないと判断された場合(S113:NO)、S114における操舵トルクの演算を行わない。
S114では、演算部858は、データ値V11、V12、V21、V22のうち、正常である値の少なくとも1つを用いて、操舵トルクの演算を行う。
以上詳述したように、本実施形態のセンサ装置1は、第1センサ部55と、第2センサ部65と、ECU85と、を備える。
第1センサ部55は、第1メインセンサ素子551および第1サブセンサ素子552、ならびに、第1出力回路555を有する。第1メインセンサ素子551および第1サブセンサ素子552は、1つの検出対象である集磁モジュール20に関する物理量(本実施形態では、集磁部215、225間の磁束密度)を検出する。第1出力回路555は、第1メインセンサ素子551の検出値に基づく第1メイン信号D11、および、第1サブセンサ素子552の検出値に基づく第1サブ信号D12を、この順で含む第1出力信号Sd10を生成して送信する。
第2センサ部65は、第2メインセンサ素子651および第2サブセンサ素子652、ならびに、第2出力回路655を有する。第2メインセンサ素子651および第2サブセンサ素子652は、1つの検出対象である集磁モジュール20に関する物理量を検出する。第2出力回路655は、第2メインセンサ素子651の検出値に基づく第2メイン信号D21、および、第2サブセンサ素子652の検出値に基づく第2サブ信号D22を、この順で含む第2出力信号Sd20を生成して送信する。
ECU85は、信号取得部851、および、異常判定部855を有する。信号取得部851は、第1出力信号Sd10および第2出力信号Sd20を取得する。異常判定部855は、第1出力信号Sd10および第2出力信号Sd20に基づいて異常判定を行う。
第1メイン信号D11および第2サブ信号D22、または、第1サブ信号D12および第2メイン信号D21の一方は、検出値の増加に伴って増加する正信号であり、他方は、検出値の増加に伴って減少する反転信号である。本実施形態では、第1メイン信号D11および第2サブ信号D22が正信号であり、第1サブ信号D12および第2メイン信号D21が反転信号である。
本実施形態では、第1出力信号Sd10に第1メイン信号D11および第1サブ信号D12が含まれ、第2出力信号Sd20に第2メイン信号D21および第2サブ信号D22が含まれる。そのため、ECU85では、4つのセンサ素子551、552、651、652の検出値のそれぞれに応じた信号を利用可能である。したがって、4つの信号D11、D12、D21、D22を用いることで、装置に生じている異常を適切に判定可能である。
また、第1メイン信号D11と第2サブ信号D22と、第1サブ信号D12と第2メイン信号D21とが反転されているので、検出値が同じであったとしても、第1出力信号Sd10と第2出力信号Sd20とは、同じ信号にはならない。そのため、同じ検出値に基づく信号が送信されたのか、通信線が短絡しているのかを判別することができる。
センサ装置1は、第1通信線112および第2通信線122を有する。第1通信線112は、第1センサ部55とECU85とを接続し、第1出力信号Sd10の送信に用いられる。第2通信線122は、第2センサ部65とECU85とを接続し、第2出力信号Sd20の送信に用いられる。
異常判定部855は、第1メイン信号D11と第2メイン信号D21との比較、および、第1サブ信号D12と第2サブ信号D22との比較により、第1通信線112と第2通信線122との短絡を検出する。ここで、第1メイン信号D11が示すデータ値V11と第2メイン信号D21が示すデータ値V21とを比較することが「第1メイン信号と第2メイン信号との比較」に対応する。他の信号の比較についても同様である。
これにより、第1通信線112と第2通信線122との短絡を適切に検出することができる。
異常判定部855は、第1メイン信号D11と第1サブ信号D12との比較により、第1出力信号Sd10のデータ異常を判定する。また、異常判定部855は、第2メイン信号D21と第2サブ信号D22との比較により、第2出力信号Sd20のデータ異常を判定する。
本実施形態では、第1メイン信号D11と第1サブ信号D12とが反転されているので、加算値V51と加算理論値Vaとの比較により、第1出力信号Sd10のデータ異常を適切に検出することができる。同様に、第2メイン信号D21と第2サブ信号D22とが反転されているので、加算値V51と加算理論値Vaとの比較により、第2出力信号Sd20のデータ異常を適切に検出することができる。
異常判定部855は、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、第2メイン信号D21および第2サブ信号D22のうちの少なくとも3つの比較により、異常が生じているセンサ素子を特定する。
本実施形態では、4つのセンサ素子551、552、651、652のそれぞれの検出値に基づく4つのデータ信号である信号D11、D12、D21、D22をECU85が取得しているので、3つ以上の信号比較による多数決判定により、異常が生じている素子を適切に特定することができる。
異常判定部855は、第1メイン信号D11と第2サブ信号D22とを比較する場合、各信号に対応するデータ値V11、V22の差分値V55に基づいて異常判定する。異常判定部855は、第1サブ信号D12と第2メイン信号D21とを比較する場合、各信号に対応するデータ値V12、V21の差分値V56に基づいて異常判定する。
また、異常判定部855は、第1メイン信号D11と第1サブ信号D12または第2メイン信号D21とを比較する場合、各信号に対応するデータ値V11と、データ値V12またはデータ値V21との加算値V51、V53に基づいて異常判定する。異常判定部855は、第1サブ信号D12と第2サブ信号D22とを比較する場合、各信号に対応するデータ値V12、V22の加算値V54に基づいて異常判定する。
これにより、4つの信号D11、D12、D21、D22を適切に比較することができる。
第1出力信号Sd10および第2出力信号Sd20には、通信エラー検出信号であるCRC信号が含まれる。これにより、通信エラーを適切に検出することができる。
第1出力信号Sd10および第2出力信号Sd20には、データが更新されたことを示す更新カウンタに係る情報が含まれる。これにより、検出値が変化しなかったのか、データ固着異常が生じているかを適切に判別することができる。
第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、第2メイン信号D21、および、第2サブ信号D22は、ニブルで表される。これにより、SENT通信により、各信号D11、D12、D21、D22をECU85に送信することができる。
第1メインセンサ素子551、第1サブセンサ素子552、第2メインセンサ素子651および第2サブセンサ素子652は、検出対象の磁束の変化を検出する磁気検出素子である。第1メインセンサ素子551、第1サブセンサ素子552、第2メインセンサ素子651および第2サブセンサ素子652は、トルクに応じて変化する磁束の変化を検出する。詳細には、センサ素子551、552、651、652は、ステアリングシステム90におけるトーションバー13の捩れ変位量に応じた磁束の変化を検出するものであって、センサ装置1は、トルクセンサ10に用いられる。
これにより、操舵トルクを適切に検出することができる。また、センサ素子551、552、651、652の一部に異常が生じた場合であっても、ECU85は、異常監視を継続しつつ、通常時と同様の精度にて操舵トルクの演算を継続可能である。
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、運転者によるハンドル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。ECU85は、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、第2メイン信号D21、および、第2サブ信号D21の少なくとも1つに基づいて演算される操舵トルクに基づいてモータ81の駆動を制御する。
本実施形態の電動パワーステアリング装置80は、一部のセンサ素子551、552、651、652に異常が生じた場合であっても、操舵トルクに応じて、運転者によるハンドル91の操舵の補助を継続可能であるので、安全性の向上に寄与する。
なお、ECU85は、一部のセンサ素子551、552、651、652に異常が生じた状態にて操舵の補助を継続する場合、ウォーニングランプの点灯や音声等により、異常が生じていることを運転者に報知することが望ましい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図11に基づいて説明する。
本実施形態は、異常判定処理が上記実施形態と異なっており、センサ装置1の構成や出力信号Sd10、Sd20等は上記実施形態と同様であるので、異常判定処理を中心に説明する。
上記実施形態にて説明したように、ECU85は、2つのセンサ部55、65から取得される4つのデータ値V11、V12、V21、V22を用いて各種演算を行う。ここで、図3に示すように、センサ部55、65は、異なる電源線111、121およびグランド線113、123にてECU85と接続されているため、供給される電圧の誤差等、個体ばらつきが生じる。そのため、データ値V11とV12との加算値V51と、データ値V11とV21との加算値V53は、理論上、共に加算理論値Vaであるが、個体ばらつきに起因し、加算値V53の方が加算値V51よりも誤差が大きくなる蓋然性が高い。他の加算値や差分値についても同様に、同一センサ部内のデータ値を用いた演算値よりも、異なるセンサ部間のデータ値を用いた演算値の方が、誤差が大きくなる蓋然性が高い。
そこで本実施形態では、個体ばらつきに起因する誤差による誤判定を防ぐべく、同一センサ部内のデータ値を用いた演算値による異常判定と、異なるセンサ部間のデータ値を用いた演算値による異常判定とで、重みづけを変更している。具体的には、異常確定に係るカウンタのカウントアップ値を異なる値にしている。
本実施形態による異常判定処理を図11に示すフローチャートに基づいて説明する。異常判定処理は、第1実施形態と同様、磁気センサ50、60およびECU85がオンされているときに、ECU85にて実行される。
S201〜S203の処理は、図9中のS101〜S103の処理と同様であり、S202およびS203で否定判断された場合、S219へ移行する。
S204の処理は、S104の処理と同様であって、第1メインデータ値V11と第1サブデータ値V12との和である加算値V51が加算理論値Vaと一致するか否かを判断する。ここでの判断処理は、同一の第1センサ部55内のデータ値V11、V12の比較である。加算値V51が加算理論値Vaと一致すると判断された場合(S204:YES)、出力信号Sd10のデータ値V11、V12が正常であると仮判定し、S208へ移行する。このとき、第1異常カウンタのカウント値F1をリセットする。加算値V51が加算理論値Vaと一致しないと判断された場合(S204:NO)、S205へ移行する。
S205では、第1異常カウンタのカウント値F1を+2する。
S206では、カウント値F1がカウント判定閾値Cthより大きいか否かを判断する。カウント値F1がカウント判定閾値Cth以下であると判断された場合(S206:NO)、異常判定せず、S208へ移行する。カウント値F1がカウント判定閾値Cthより大きいと判断された場合(S206:YES)、S207へ移行する。
S207では、S105と同様、出力信号Sd10のデータ値V11、V12の一方が異常であると判定し、第1センサ異常フラグFlg1をセットし、S208へ移行する。
S208の処理は、S106の処理と同様であって、第2メインデータ値V21と第2サブデータ値V22との和である加算値V52が加算理論値Vaと一致するか否かを判断する。ここでの判断処理は、同一の第2センサ部65内のデータ値V21、V22の比較である。加算値V52が加算理論値Vaと一致すると判断された場合(S208:YES)、出力信号Sd20のデータ値V21、V22が正常であると仮判定し、S212へ移行する。このとき、第2異常カウンタのカウント値F2をリセットする。加算値V52が加算理論値Vaと一致しないと判断された場合(S208:NO)、S209へ移行する。
S209では、第2異常カウンタのカウント値F2を+2する。ここで、第2異常カウンタのカウントアップ値は、第1異常カウンタのカウントアップ値と同じである。
S210では、カウント値F2がカウント判定閾値Cthより大きいか否かを判断する。カウント値F2がカウント判定閾値Cth以下であると判断された場合(S210:NO)、異常判定せず、S212へ移行する。カウント値F2がカウント判定閾値Cthより大きいと判断された場合(S210:YES)、S211へ移行する。
S211では、S107と同様、出力信号Sd20のデータ値V21、V22の一方が異常であると判定し、第2異常フラグFlg2をセットし、S212へ移行する。
S212〜S214の処理は、S108〜S110の処理と同様である。S213では、第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21、および、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22が一致しないと判断された場合(S213:NO)、S214へ移行し、全てのセンサ素子551、552、651、652が正常であると判定する。第1メインデータ値V11と第2メインデータ値V21とが一致し、かつ、第1サブデータ値V12と第2サブデータ値V22とが一致すると判断された場合(S213:YES)、S215へ移行する。
S215では、短絡異常カウンタのカウント値F3を+1する。ここで、通信線112、122の短絡判定に係るS213では、異なるセンサ部55、65のデータ値の比較を行っている。そのため、本ステップでの短絡異常カウンタのカウントアップ値を、同一のセンサ部55、65内の異常判定に係る第1異常カウンタおよび第2異常カウンタのカウントアップ値よりも小さい値としている。
S216では、カウント値F3がカウント判定閾値Cthより大きいか否かを判断する。カウント判定閾値Cthは、S206、S210と同じ値とする。カウント値F3がカウント判定閾値Cth以下であると判断された場合(S216:NO)、異常判定せず、S220へ移行する。カウント値F3がカウント判定閾値Cthより大きいと判断された場合(S216:YES)、S217へ移行し、通信線112、122が短絡していると判定する。
S217〜S220の処理は、S111〜S114の処理と同様である。
本実施形態では、同一センサ部内のデータ値の比較よりも、異なるセンサ部間のデータ値の比較において誤差が大きくなることを考慮し、センサ部内のデータ異常判定に係る第1異常カウンタおよび第2異常カウンタのカウントアップ値よりも、通信線112、122の短絡判定に係る短絡異常カウンタのカウントアップ値を小さい値としている。これにより、通信線112、122の短絡異常において、センサ部間の検出誤差に起因する誤判定を低減することができる。
本実施形態では、異常判定に係るカウンタのカウントアップ値を小さくすることが、重みづけを重くすることを意味している。
本実施形態では、異常判定部855は、第1メイン信号D11と第1サブ信号D12とを比較する場合、または、第2メイン信号D21と第2サブ信号D22とを比較する場合の重みづけを、第1メイン信号D11または第1サブ信号D12と、第2メイン信号D21または第2サブ信号D22とを比較する場合よりも重くする。
センサ部55、65が異なると、供給される電圧の誤差等により、検出値の誤差が大きくなる蓋然性が高い。本実施形態では、同一センサ部内の信号を比較する場合の重みづけを、異なるセンサ部間の信号を比較する場合よりも重くすることで、より適切に異常判定を行うことができる。
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)出力信号
上記実施形態では、第1メイン信号および第2サブ信号が検出値の増加に伴って増加する正信号であり、第1サブ信号および第2メイン信号が検出値の増加に伴って減少する反転信号である。他の実施形態では、第1メイン信号および前記第2サブ信号が検出値の増加に伴って減少する反転信号であり、第1サブ信号および第2メイン信号が検出値の増加に伴って増加する正信号であってもよい。
上記実施形態における通信エラー検出信号は、CRC信号である。他の実施形態では、制御部にて通信エラーを検出可能な信号であれば、CRC信号に限らず、どのような信号であってもよい。また、出力信号は、通信エラー検出信号を含まなくてもよい。
上記実施形態では、出力信号は、更新カウンタの情報を含む。他の実施形態では、出力信号は、更新カウンタの情報を含まなくてもよい。
上記実施形態では、第1メイン信号、第1サブ信号、第2メイン信号および第2サブ信号は、ニブルで表される。他の実施形態では、第1メイン信号、第1サブ信号、第2メイン信号および第2サブ信号をニブル以外の形式で表してもよい。
上記実施形態では、出力信号はSENT通信により制御部に送信される。他の実施形態では、出力信号にメイン信号およびサブ信号を含めることが可能な通信方式であれば、SENT通信に限らず、通信方式は、どのような方式であってもよい。
上記実施形態では、第1出力信号および第2出力信号は、所定の周期で制御部に送信される。他の実施形態では、例えば制御部から送信されるトリガ信号に同期して、第1出力信号および第2出力信号が制御部に送信されるようにしてもよい。また、磁気センサ50、60の一方から他方へ、出力信号Sd10、Sd20の送信タイミングを制御するタイミング信号を送信するようにしてもよい。
第1出力信号および第2出力信号の送信タイミングは、同時であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第1出力信号と第2出力信号とを信号周期の半周期ずらして送信することにより、制御部では、信号周期の半周期ごとに出力信号を取得可能である。これにより、見かけ上の通信速度を向上可能である。
(イ)センサ部
上記実施形態では、2つのセンサ部は、センサ部ごとに封止される。他の実施形態では、2つのセンサ部を1つの封止部で封止し、1パッケージとしてもよい。また、上記実施形態では、2つの磁気センサは、1つの基板の同一面に横並びに実装される。他の実施形態では、2つの磁気センサを基板の両面に実装する等、基板上にどのように実装してもよい。また、2つの磁気センサを同一の基板上に実装しなくてもよい。
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、磁気以外の物理量の変化を検出する素子であってもよい。
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用いられる。他の実施形態では、センサ部は、例えば圧力を検出する圧力センサ等、トルクセンサ以外のセンサとしてもよい。すなわち、演算部にて演算される物理量は、操舵トルク以外のトルクであってもよいし、トルクに限らず、どのような物理量であってもよい。
また、上記実施形態では、検出対象は、集磁モジュールである。他の実施形態では、検出対象は、集磁モジュールに限らず、どのようなものであってもよい。
(ウ)異常判定部
上記実施形態では、第1メイン信号と第2メイン信号、第1サブ信号と第2サブ信号とが一致する場合、通信線の短絡異常が生じていると判定する。他の実施形態では、正常時において、第1メイン信号と第2メイン信号との和、および、第1サブ信号と第2サブ信号との和が加算理論値と一致する場合に正常判定し、加算理論値と一致しない場合に通信線の短絡異常が生じていると判定してもよい。
上記実施形態では、同一センサ内の信号比較を行った後に、異常素子を特定している。他の実施形態では、異なるセンサの信号を優先して比較して異常素子を特定するようにしてもよい。
上記実施形態では、カウントアップ値を変更することで、第1メイン信号と第1サブ信号とを比較する場合、または、第2メイン信号と第2サブ信号とを比較する場合の重みづけを、第1メイン信号または第1サブ信号と、第2メイン信号と第2サブ信号とを比較する場合よりも重くする。具体的には、第1異常カウンタおよび第2異常カウンタのカウントアップ値を+2とし、短絡異常カウンタのカウント値を+1とする。各カウンタのカウント値は、+2、+1に限らずいくつとしてもよく、同じであってもよい。また、カウントアップ値を同じとし、カウント判定閾値を異なる値とすることで、重みづけを変更してもよい。また、カウンタを用いる方法以外の方法にて重みづけを変更してもよい。
(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に適用される。他の実施形態では、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他の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・・・センサ装置
20・・・集磁モジュール(検出対象)
55・・・第1センサ部
551・・・第1メインセンサ素子 552・・・第1サブセンサ素子
555・・・第1出力回路
65・・・第2センサ部
651・・・第2メインセンサ素子 652・・・第2サブセンサ素子
655・・・第2出力回路
85・・・ECU(制御部)
851・・・信号取得部 855・・・異常判定部

Claims (12)

  1. 検出対象(20)に関する物理量を検出する第1メインセンサ素子(551)および第1サブセンサ素子(552)、ならびに、前記第1メインセンサ素子の検出値に基づく第1メイン信号および前記第1サブセンサ素子の検出値に基づく第1サブ信号をこの順で含む第1出力信号を生成して送信する第1出力回路(555)を有する第1センサ部(55)と、
    前記検出対象に関する物理量を検出する第2メインセンサ素子(651)および第2サブセンサ素子(652)、ならびに、前記第2メインセンサ素子の検出値に基づく第2メイン信号および前記第2サブセンサ素子の検出値に基づく第2サブ信号をこの順で含む第2出力信号を生成して送信する第2出力回路(655)を有する第2センサ部(65)と、
    前記第1出力信号および前記第2出力信号を取得する信号取得部(851)、および、前記第1出力信号および前記第2出力信号に基づいて異常判定を行う異常判定部(855)を有する制御部(85)と、
    を備え、
    前記第1メイン信号および前記第2サブ信号、または、前記第1サブ信号および前記第2メイン信号の一方は、検出値の増加に伴って増加する正信号であり、他方は、検出値の増加に伴って減少する反転信号であることを特徴とするセンサ装置。
  2. 前記第1センサ部と前記制御部とを接続し、前記第1出力信号の送信に用いられる第1通信線(112)と、
    前記第2センサ部と前記制御部とを接続し、前記第2出力信号の送信に用いられる第2通信線(122)と、
    を備え、
    前記異常判定部は、前記第1メイン信号と前記第2メイン信号との比較、および、前記第1サブ信号と前記第2サブ信号との比較により、前記第1通信線と前記第2通信線との短絡を検出することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
  3. 前記異常判定部は、
    前記第1メイン信号と前記第1サブ信号との比較により、前記第1出力信号のデータ異常を判定し、
    前記第2メイン信号と前記第2サブ信号との比較により、前記第2出力信号のデータ異常を判定することを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置。
  4. 前記異常判定部は、前記第1メイン信号、前記第1サブ信号、前記第2メイン信号、および、前記第2サブ信号のうちの少なくとも3つの比較により、異常が生じているセンサ素子を特定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  5. 前記異常判定部は、
    前記第1メイン信号と前記第2サブ信号とを比較する場合、または、前記第1サブ信号と前記第2メイン信号とを比較する場合、各信号に対応するデータ値の差分値に基づいて異常判定し、
    前記第1メイン信号と前記第1サブ信号または前記第2メイン信号とを比較する場合、もしくは、前記第1サブ信号と前記第2サブ信号とを比較する場合、各信号に対応するデータ値の加算値に基づいて異常判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  6. 前記異常判定部は、前記第1メイン信号と前記第1サブ信号と比較する場合、または、前記第2メイン信号と前記第2サブ信号とを比較する場合の重みづけを、前記第1メイン信号または前記第1サブ信号と、前記第2メイン信号または前記第2サブ信号とを比較する場合よりも重くすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  7. 前記第1出力信号および前記第2出力信号には、通信エラー検出信号が含まれることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  8. 前記第1出力信号および前記第2出力信号には、データが更新されたことを示す更新カウンタに係る情報が含まれることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  9. 前記第1メイン信号、前記第1サブ信号、前記第2メイン信号および前記第2サブ信号は、ニブルで表されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  10. 前記第1メインセンサ素子、前記第1サブセンサ素子、前記第2メインセンサ素子および前記第2サブセンサ素子は、前記検出対象の磁束の変化を検出する磁気検出素子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  11. 前記第1メインセンサ素子、前記第1サブセンサ素子、前記第2メインセンサ素子および前記第2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ことを特徴とする請求項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)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、
    前記制御部は、前記第1メイン信号、前記第1サブ信号、前記第2メイン信号、および、前記第2サブ信号の少なくとも1つに基づいて演算される操舵トルクに基づいて、前記モータの駆動を制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
JP2015102773A 2015-05-20 2015-05-20 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 Active JP6344307B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015102773A JP6344307B2 (ja) 2015-05-20 2015-05-20 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
DE102016208432.1A DE102016208432A1 (de) 2015-05-20 2016-05-17 Sensoreinrichtung und elektrische Servolenkungsvorrichtung, welche dieselbe verwendet
US15/158,283 US10300944B2 (en) 2015-05-20 2016-05-18 Sensor device and electric power steering apparatus using same
CN201610335128.2A CN106168521B (zh) 2015-05-20 2016-05-19 传感器装置和使用传感器装置的电动助力转向设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015102773A JP6344307B2 (ja) 2015-05-20 2015-05-20 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016217870A JP2016217870A (ja) 2016-12-22
JP6344307B2 true JP6344307B2 (ja) 2018-06-20

Family

ID=57231230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015102773A Active JP6344307B2 (ja) 2015-05-20 2015-05-20 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10300944B2 (ja)
JP (1) JP6344307B2 (ja)
CN (1) CN106168521B (ja)
DE (1) DE102016208432A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018008628A1 (ja) * 2016-07-05 2018-09-27 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6459827B2 (ja) 2015-07-28 2019-01-30 株式会社デンソー センサ装置
JP6406155B2 (ja) 2015-07-31 2018-10-17 株式会社デンソー 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
CN106681308A (zh) * 2017-01-26 2017-05-17 吴神培 一种用于检测车辆的ecu的方法和系统
TW201833526A (zh) * 2017-03-10 2018-09-16 原相科技股份有限公司 壓力感測裝置的校正方法及其校正電路
JP6841692B2 (ja) * 2017-03-13 2021-03-10 エイブリック株式会社 磁気センサ回路
US11654957B2 (en) 2017-08-30 2023-05-23 Thyssenkrupp Presta Ag Multichannel electronic control unit architecture for electromechanical power steering systems
KR102358586B1 (ko) * 2017-09-21 2022-02-07 주식회사 만도 조향각 센서 및 토크 센서의 고장 여부에 따라 조향각을 송출하는 전동식 조향 장치 및 그 방법
JP7184699B2 (ja) * 2019-03-29 2022-12-06 株式会社レプトリノ 力覚センサ
KR102487001B1 (ko) * 2019-07-22 2023-01-10 에이치엘만도 주식회사 조향 동력 보조 시스템 및 전자 제어 장치
JP6925483B1 (ja) * 2020-06-17 2021-08-25 三菱電機株式会社 車両制御装置
JP7459693B2 (ja) 2020-07-07 2024-04-02 日本精工株式会社 センサ装置及び電動パワーステアリング装置
CN113830173B (zh) * 2021-09-27 2023-05-23 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种方向盘控制方法及系统
JP2024004839A (ja) * 2022-06-29 2024-01-17 株式会社デンソー 通信装置およびそれを備えたセンサ装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920174A (en) * 1994-10-14 1999-07-06 Nsk Ltd. Control apparatus of electric power steering apparatus
JP2001281081A (ja) * 2000-03-31 2001-10-10 Toyoda Mach Works Ltd トルクセンサ
JP2002013991A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Showa Corp トルクセンサの異常検出装置
JP4636127B2 (ja) * 2008-06-19 2011-02-23 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
JP4775413B2 (ja) * 2008-07-04 2011-09-21 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
US7717085B1 (en) * 2008-11-03 2010-05-18 Gm Global Technology Operations, Inc. Virtual throttle position sensor diagnostics with a single channel throttle position sensor
JP2010132253A (ja) * 2008-11-10 2010-06-17 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP5381968B2 (ja) * 2010-12-21 2014-01-08 株式会社デンソー トルクセンサ、トルク検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置。
JP5372104B2 (ja) * 2011-10-17 2013-12-18 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置
JP5883706B2 (ja) * 2012-03-30 2016-03-15 株式会社ショーワ 相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置
JP5942613B2 (ja) * 2012-06-05 2016-06-29 株式会社ジェイテクト センサ装置
JP6239895B2 (ja) * 2013-08-08 2017-11-29 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP5974997B2 (ja) * 2013-08-28 2016-08-23 株式会社デンソー 電子制御システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018008628A1 (ja) * 2016-07-05 2018-09-27 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
US10850769B2 (en) 2016-07-05 2020-12-01 Nsk Ltd. Detecting apparatus and electric power steering apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016208432A1 (de) 2016-11-24
US20160339945A1 (en) 2016-11-24
CN106168521B (zh) 2019-12-06
JP2016217870A (ja) 2016-12-22
US10300944B2 (en) 2019-05-28
CN106168521A (zh) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6344307B2 (ja) 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
JP6418063B2 (ja) センサ装置、これを用いた電動パワーステアリング装置、および、制御装置
US10759470B2 (en) Sensor device and electric power steering apparatus using same
CN107655510B (zh) 一种多圈绝对值编码器及位置检测方法
US11946773B2 (en) Motor rotation and position detection device and control unit
JP6406155B2 (ja) 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
US10232879B2 (en) Communication system
US10343714B2 (en) Sensor device
JP2016133962A (ja) センサ装置及びセンサシステム
JP6868632B2 (ja) センサ装置
JP2020165952A (ja) 検出装置、および、制御装置
JP6468394B2 (ja) センサ装置
JP6409509B2 (ja) センサシステム
US9774442B2 (en) Communication device
JP6690164B2 (ja) 通信システム
JP2017033237A (ja) 通信システム
JP6405506B2 (ja) アブソリュートエンコーダのインクリメンタル信号異常検出方法及び装置
JP6772479B2 (ja) 通信装置
US11874297B2 (en) High-resolution PWM wheel speed sensor protocol
CN109980999B (zh) 电动机控制装置以及电动机控制方法
JP2017026397A (ja) レゾルバ、停電時多回転検出構造および角度検出システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180424

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180507

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6344307

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250