JP6417622B2 - 車両搭載機器の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両搭載機器の制御装置に関する。

特許文献１には、バス装置を介して車載センサからECU（電子制御ユニット）へセンサ信号を送るためのデジタル通信プロトコルとして、SENT(Single Edge Nibble Transmission)ベースのSPC(Short PWM Code)プロトコルを用いたものが開示されている。SPCプロトコルにおいて、ECUは、規定の出力時間を持つスタート信号をセンサに提供し、センサは、受信したデータ信号の出力時間があらかじめ設定された認識可能範囲である場合、当該データ信号をスタート信号と認識し、ECUにセンサ信号を出力する。

特開2013-142699号公報

しかしながら、スタート信号の出力時間は固定であるのに対し、センサ側の認識可能範囲は環境条件や経時劣化等により変化するため、スタート信号の出力時間が認識可能範囲外となるおそれがある。この場合、センサはスタート信号を認識しないため、通信異常が発生する。
本発明の目的は、通信異常の発生を抑制できる車両搭載機器の制御装置を提供することにある。

本発明では、データ信号がハイレベルまたはローレベルの状態で継続する継続出力時間が夫々異なる複数のサンプル信号を第２マイクロプロセッサに送信し、第１マイクロプロセッサは、第２マイクロプロセッサから送信されたセンサ信号に対応するサンプル信号の継続出力時間に基づき、スタート信号の出力時間を調整する。

よって、本発明にあっては、通信異常の発生を抑制できる。

実施例１の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。 実施例１のEPSコントローラ1およびトルクセンサ2の構成を示すブロック図である。 実施例１のスタート信号出力時間調整処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のスタート信号出力時間調整処理中における非同期電圧インターフェース信号線3aの信号波形を示す図である。

〔実施例１〕
図１は、実施例１の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。実施例１の電動パワーステアリング装置は、エンジンを駆動源とする車両に搭載されている。
運転者によるステアリングホイール100への操舵入力は、回転運動としてステアリングシャフト101、ピニオンシャフト102に伝達される。ピニオンシャフト102の回転運動は、ラック＆ピニオン103を介してラックバー104の直進運動に変換される。ラックバー104の直進運動は、タイロッド105,105を介して転舵輪106,106へと伝達される。電動モータ（車両搭載機器）107は、例えば三相ブラシレスモータであり、EPSコントローラ（第１ECU）1からの指令信号に応じてラックバー104に操舵アシスト力を付与する。ステアリングシャフト101とピニオンシャフト102との間には、両者の相対回転を検出するトルクセンサ2が設けられている。EPSコントローラ1は、トルクセンサ（第２ECU）2の出力信号から求められるステアリングシャフト101とピニオンシャフト102との間に生じる操舵トルク（車両の運転状態）、および車速等に基づき、電動モータ107への指令信号を生成し、当該指令信号を電動モータ107へ出力する。

図２は、実施例１のEPSコントローラ1およびトルクセンサ2の構成を示すブロック図である。
EPSコントローラ1は、MPU（第１マイクロプロセッサ）4を有する。MPU4は、トルクセンサ2により検出された操舵トルクおよび車速に基づき、電動モータ107への指令信号を演算する。MPU4は、温度センサ4aを有する。温度センサ4aは、EPSコントローラ1付近の環境温度を検出する。MPU4には、イグニッションスイッチ信号が入力される。トルクセンサ2は、センサIC（運転状態検出部）5およびセンサマイコン（第２マイクロプロセッサ）6を有する。センサIC5は、ステアリングシャフト101とピニオンシャフト102との間に生じる操舵トルクに応じたアナログ信号を出力する。センサマイコン6は、センサIC5の出力したアナログ信号を増幅、フィルタリングおよびデジタル化し、これをセンサ信号としてバス装置3を介してEPSコントローラ1へ出力する。バス装置3は、非同期電圧インターフェース信号線3a、供給電圧ライン3bおよび接地線3cを有する。非同期電圧インターフェース信号線3aは、ロー状態＜0.5V、ハイ状態＞4.1Vの信号線であり、MPU4−センサマイコン6間の信号の送受信が行われる。供給電源ライン3bには5Vの電圧が供給される。

トルクセンサ2からEPSコントローラ1へのセンサ信号の送信には、SENT(Single Edge Nibble Transmission)ベースのSPC(Short PWM Code)プロトコルが用いられる。SENT信号を構成するコンポーネントは、例えば、ステータス／通信情報(Status Nibble)、操舵トルクデータ(Data Nibble)、巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）である。MPU4は、規定の出力時間（ハイレベル継続出力時間）を持つスタート信号(Trigger Pulse)を生成し、センサマイコン6へ出力する。スタート信号の生成は、イグニッションスイッチがONされてからOFFされるまでの間、所定間隔で繰り返し行われる。センサマイコン6は、スタート信号認識部6aを有する。スタート信号認識部6aは、受信したデータ信号の出力時間が所定の認識可能範囲である場合、すなわち、出力時間があらかじめ設定された第１所定時間以上、かつ、あらかじめ設定された第２所定時間（＞第１所定時間）以下である場合、当該データ信号をスタート信号と認識する。スタート信号認識部6aは、データ信号がスタート信号であると認識した場合にはセンサ信号の出力を許可し、認識しない場合にはセンサ信号の出力を禁止する。センサマイコン6は、スタート信号認識部6aによりセンサ信号の出力が許可された場合にはセンサ信号を出力し、センサ信号の出力が禁止された場合にはセンサ信号を出力しない。上記の手順でセンサ信号を送信することにより、MPU4−センサマイコン6間におけるデータ転送の同期を実現できる。

ここで、スタート信号認識部6aにおけるスタート信号の認識可能範囲は、個体差やノイズ等によるバラツキを考慮して設定されている。しかしながら、認識可能範囲は、センサマイコン6のハードウェアに大きく依存し、環境条件や経時劣化等に起因して変化するため、スタート信号の出力時間が認識可能範囲外となるおそれがある。この場合、スタート信号認識部6aはスタート信号を認識しないため、通信異常が発生する。
そこで、実施例１では、スタート信号認識部6aにおけるスタート信号の認識可能範囲の変化に伴う通信異常の発生を抑制することを狙いとし、MPU4において、図３に示すようなスタート信号出力時間調整処理を実施する。スタート信号出力時間調整処理は、出力時間（ハイレベル継続出力時間）が夫々異なる複数のサンプル信号をセンサマイコン6に送ったときのスタート信号認識部6aの反応から実際の認識可能範囲を探り、スタート信号の出力時間を調整するものである。

［スタート信号出力時間調整処理］
図３は、実施例１のスタート信号出力時間調整処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS1では、イグニッションスイッチがONされたか否かを判定する。YESの場合はステップS1へ進み、NOの場合はリターンへ進む。
ステップS2では、出力時間が夫々異なる複数のサンプル信号をセンサマイコン6へ出力する。具体的には、例えば、出力するサンプル信号の出力時間を徐々に長くする。サンプル信号の出力は、センサマイコン6がセンサ信号の出力を開始し、再び出力を停止するまで行う。MPU4は、サンプル信号の出力中、スタート信号の出力を停止する。
ステップS3では、受信したセンサ信号のうち、ステップS2で出力した複数のサンプル信号に対応するセンサ信号に基づき、スタート信号の出力時間を調整する。調整方法としては、例えば、受信したセンサ信号に対応するサンプル信号のうち、最短の出力時間と最長の出力時間との平均をとり、これをスタート信号の出力時間とする。MPU4は、調整後の出力時間に基づき、スタート信号の出力を再開する。

ステップS4では、温度センサ4aにより検出されたEPSコントローラ1付近の環境温度の変化が閾値を超えたか否かを判定する。YESの場合はステップS5へ進み、NOの場合はステップS7へ進む。閾値は、スタート信号認識部6aにおけるスタート信号の認識可能範囲が変化していると判定できる温度変化量とする。
ステップS5では、車速が閾値未満であるか否かを判定する。YESの場合はステップS6へ進み、NOの場合はステップS7へ進む。閾値は、車速が極低車速域であると判定できる速度とする。閾値はゼロでもよい。
ステップS6では、操舵トルクが閾値未満であるか否かを判定する。YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS7へ進む。閾値は、運転者が操舵していないと判定できる操舵トルクとする。閾値はゼロでもよい。
ステップS7では、イグニッションスイッチがOFFされたか否かを判定する。YESの場合はリターンへ進み、NOの場合はステップS4へ進む。

［通信異常の抑制］
図４は、実施例１のスタート信号出力時間調整処理中における非同期電圧インターフェース信号線3aの信号波形を示す図である。図４では、便宜上、MPU4の出力（サンプル信号）とセンサマイコン6の出力（センサ信号）とを別に記載している。
時刻t1では、スタート信号出力時間調整処理が開始される。MPU4は、出力時間T1の第１サンプル信号を出力する。出力時間T1はスタート信号認識部6aの認識可能範囲の最短時間よりも短いため、センサマイコン6はセンサ信号を出力しない。
時刻t2では、MPU4は出力時間T2(T1+ΔT)の第２サンプル信号を出力する。出力時間T2はスタート信号認識部6aの認識可能範囲内であるため、センサマイコン6はセンサ信号を出力する。
時刻t3では、MPU4は出力時間T3(T2+ΔT)の第３サンプル信号を出力する。出力時間T3はスタート信号認識部6aの認識可能範囲内であるため、センサマイコン6はセンサ信号を出力する。
時刻t4では、MPU4は出力時間T4(T3+ΔT)の第４サンプル信号を出力する。出力時間T4はスタート信号認識部6aの認識可能範囲内であるため、センサマイコン6はセンサ信号を出力する。

時刻t5では、MPU4は出力時間T5(T4+ΔT)の第５サンプル信号を出力する。出力時間T5はスタート信号認識部6aの認識可能範囲の最長時間よりも長いため、センサマイコン6はセンサ信号を出力しない。MPU4は、受信したセンサ信号に対応するサンプル信号のうち、最短の出力時間T2と最長の出力時間T4との平均T3をスタート信号の出力時間とし、スタート信号出力時間調整処理を終了する。その後、PU4はスタート信号の出力を開始するが、スタート信号の出力時間は実際の認識可能範囲の中央値付近となるように調整されているため、センサマイコン6は継続してスタート信号を認識できる。
以上のように、実施例１では、センサマイコン6が認識可能範囲内のスタート信号のみに反応してセンサ信号を出力することを利用し、互いに出力時間の異なる複数のサンプル信号をセンサマイコン6に出力する。これにより、センサマイコン6が応答したとき（センサ信号を返したとき）のサンプル信号の出力時間から、実際の認識可能範囲を探ることができる。そして、センサマイコン6が応答したときのサンプル信号の出力時間に基づき、スタート信号の出力時間を調整することで、スタート信号の出力時間が認識可能範囲外となるのを防止できる。この結果、センサマイコン6におけるスタート信号の認識精度を向上でき、通信異常の発生を抑制できる。

実施例１は以下の作用効果を奏する。
(1) 電動モータ107の制御装置であって、操舵トルクを検出するセンサIC5と、センサIC5の出力信号であるセンサ信号に基づき電動モータ107への指令信号を演算するMPU4を備えたEPSコントローラ1と、センサIC5から受信したセンサ信号を、バス装置3を介してEPSコントローラ1に出力するセンサマイコン6を備えたトルクセンサ2と、を備え、センサマイコン6は、バス装置3で送信されるデータ信号がハイレベルの状態で第１所定時間以上、かつ第１所定時間よりも長い第２所定時間以下の間、継続した後、終了するスタート信号を受信したとき、EPSコントローラ1へのセンサ信号の出力を許可するスタート信号認識部6aを備えると共に、センサマイコン6が、バス装置3で送信されるデータ信号がハイレベルの状態で継続する継続出力時間が夫々異なる複数のサンプル信号を受信し、かつスタート信号認識部6aが複数のサンプル信号のうち、継続出力時間が第１所定時間以上、かつ第２所定時間以下のサンプル信号の受信を認識したとき、EPSコントローラ1へのセンサ信号の出力を許可するように構成され、MPU4は、トルクセンサ2から送信されたセンサ信号を受信したとき、このセンサ信号の出力をスタート信号認識部6aが許可したときのサンプル信号の継続出力時間に基づき、スタート信号の出力時間を調整する。
よって、スタート信号の出力時間をセンサマイコン6側の認識可能範囲内とすることが可能となり、通信異常の発生を抑制できる。

(2) 上記(1)に記載の電動モータ107の制御装置において、複数のサンプル信号は、MPU4がセンサマイコン6に対し出力する。
よって、別途サンプル信号を出力するマイコンを設ける必要が無い。また、MPU4は自身が出力したサンプル信号の出力タイミングを知っているため、センサマイコン6が出力したセンサ信号とサンプル信号との対応付けが容易となる。
(3) 上記(2)に記載の電動モータ107の制御装置において、MPU4は、イグニッションスイッチがONされたとき、サンプル信号を出力する。
イグニッションスイッチがONされるときは、車両が走行する可能性が高いため、このタイミングでスタート信号の出力時間を調整することにより、走行時における電動モータ107の制御性を向上できる。また、イグニッションスイッチがONされたとき、車両は走行を開始していないため、安全な停車中にスタート信号の出力時間を調整できる。
(4) 上記(2)に記載の電動モータ107の制御装置において、MPU4は、車速および操舵トルクに応じてサンプル信号を出力する。
車速が閾値未満のときにスタート信号の出力時間を調整することにより、安全な極低車速域でスタート信号の出力時間を調整できる。また、操舵トルクが閾値未満のときにスタート信号の出力時間を調整することにより、電動モータ107の制御に影響を与えない状態でスタート信号の出力時間を調整できる。すなわち、車速や操舵トルク等の車両の走行状態に応じて調整タイミングを選択することにより、より安全な状態、電動モータ107の制御に対する影響が少ない状態でスタート信号の出力時間を調整できる。
(5) 上記(2)に記載の電動モータ107の制御装置において、MPU4は、EPSコントローラ1付近の環境温度の変化が閾値を超えたとき、サンプル信号を出力する。
よって、温度変化による認識可能範囲の変動に応じてスタート信号の出力時間を調整できる。認識可能範囲は環境温度に依存し、環境温度の変化に応じて変動する。このため、認識可能範囲の変化を伴う温度変化が発生したときにスタート信号の出力信号を調整することで、認識可能範囲の急激な変化に対応でき、通信異常の発生を抑制できる。

〔実施例２〕
実施例２は、サンプル信号の出力タイミングのみ実施例１と相違するため、実施例１と同じ構成には同一の名称および符号を付して図示ならびに説明は省略する。
MPU4は、所定間隔毎にサンプル信号を出力し、スタート信号の出力時間を調整する。所定間隔は、所定の時間、日数、月数または走行距離のいずれかとする。
実施例２は以下の作用効果を奏する。
(6) 上記(2)に記載の電動モータ107車両搭載機器の制御装置において、MPU4は、所定間隔をあけて複数回、サンプル信号を出力する。
よって、温度変化や経時劣化に応じてスタート信号の出力時間を更新できる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、車両搭載機器は電動モータに限らず、バス装置を介して入力されたセンサ信号に基づいて制御される車両搭載機器であればよい。
スタート信号およびサンプル信号をローレベルとしてもよい。
車両の運転状態は舵角、モータ回転角、車速、ヨーモーメント等でもよい。
モータを駆動源とする車両に適用する場合、モータのスタートスイッチが入力されたとき、サンプル信号を出力する。
図３のフローチャートにおいて、S5,S6の処理の一方を省略してもよい。また、車両の走行状態は、車速と操舵角以外でもよい。
環境温度は推定値でもよい。電動モータの場合、例えばモータ駆動回路におけるFETのスイッチング時間等により推定可能である。
複数のサンプル信号を出力するマイコンを別途設けてもよい。当該マイコンは、サンプル信号の出力タイミングをMPU（第１マイクロプロセッサ）に知らせる。

1 EPSコントローラ（第１ECU）
2 トルクセンサ（第２ECU）
3 バス装置
4 MPU（第１マイクロプロセッサ）
5 センサIC（運転状態検出部）
6 センサマイコン（第２マイクロプロセッサ）
6a スタート信号認識部
107 電動モータ（車両搭載機器）

Claims (6)

1. 車両搭載機器の制御装置であって、
   車両の運転状態を検出する運転状態検出部と、
   前記運転状態検出部の出力信号であるセンサ信号に基づき車両搭載機器への指令信号を演算する第１マイクロプロセッサを備えた第１ECUと、
   前記運転状態検出部から受信した前記センサ信号を、バス装置を介して前記第１ECUに出力する第２マイクロプロセッサを備えた第２ECUと、
   を備え、
   前記第２マイクロプロセッサは、前記バス装置で送信されるデータ信号がハイレベルまたはローレベルの状態で第１所定時間以上、かつ前記第１所定時間よりも長い第２所定時間以下の間、継続した後、終了するスタート信号を受信したとき、前記第１ECUへの前記センサ信号の出力を許可するスタート信号認識部を備えると共に、前記第２マイクロプロセッサが、前記バス装置で送信されるデータ信号がハイレベルまたはローレベルの状態で継続する継続出力時間が夫々異なる複数のサンプル信号を受信し、かつ前記スタート信号認識部が複数の前記サンプル信号のうち、前記継続出力時間が前記第１所定時間以上、かつ前記第２所定時間以下の前記サンプル信号の受信を認識したとき、前記第１ECUへの前記センサ信号の出力を許可するように構成され、
   前記第１マイクロプロセッサは、前記第２ECUから送信された前記センサ信号を受信したとき、このセンサ信号の出力を前記スタート信号認識部が許可したときの前記サンプル信号の前記継続出力時間に基づき、前記スタート信号の出力時間を調整することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両搭載機器の制御装置において、
   前記複数の前記サンプル信号は、前記第１マイクロプロセッサが前記第２マイクロプロセッサに対し出力することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
3. 請求項２に記載の車両搭載機器の制御装置において、
   前記第１マイクロプロセッサは、所定間隔をあけて複数回、前記サンプル信号を出力することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
4. 請求項２に記載の車両搭載機器の制御装置において、
   前記第１マイクロプロセッサは、車両の駆動源のスタートスイッチが入力されたとき、前記サンプル信号を出力することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
5. 請求項２に記載の車両搭載機器の制御装置において、
   前記第１マイクロプロセッサは、車両の走行状態に応じて前記サンプル信号を出力することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
6. 請求項２に記載の車両搭載機器の制御装置において、
   前記第１マイクロプロセッサは、前記第１ECU付近の環境温度が所定値以上変化したとき、前記サンプル信号を出力することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。

Images