JP6459827B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
本発明の第一の態様では、信号出力部はメイン検出値とサブ検出値とが不一致である場合、メイン信号およびサブ信号を含む出力信号を生成して送信する。制御部は信号取得部が取得した出力信号にサブ信号が含まれる場合、当該出力信号を送信したセンサ部が異常であると判定する異常判定部を有する。
本発明の第二の態様では、センサ部は2つ設けられ、信号出力部はメイン検出値とサブ検出値とが不一致である場合、メイン検出値とサブ検出値とが不一致であることを示すフラグ信号を含む出力信号を生成して送信する。制御部は信号取得部が取得した出力信号にフラグ信号が含まれる場合、当該出力信号を送信したセンサ部が異常であると判定する異常判定部を有する。当該異常判定部は、一方のセンサ部が異常であると判定されていないとき、一方のセンサ部から送信された出力信号にフラグ信号が含まれない場合、一方のセンサ部が正常であると判定する。また、一方のセンサ部が異常であると判定されているとき、一方のセンサ部から送信された出力信号にフラグ信号が含まれず、他方のセンサ部が異常であると判定されておらず、且つ、一方のセンサ部から送信された出力信号のメイン信号が示すデータ値と、他方のセンサ部から送信された出力信号のメイン信号が示すデータ値とが一致する場合、一方のセンサ部が異常状態から復帰して正常であると判定する。
本発明の第三の態様では、センサ部は2つ設けられ、信号出力部はメイン検出値とサブ検出値とが不一致である場合、出力信号の送信を停止する。制御部は信号取得部が出力信号を取得できない場合、当該出力信号を送信する予定であったセンサ部が異常であると判定する異常判定部を有する。当該異常判定部は、一方のセンサ部が異常であると判定されていないとき、信号取得部が一方のセンサ部から出力信号を取得した場合、一方のセンサ部が正常であると判定し、一方のセンサ部が異常であると判定されているとき、信号取得部が一方のセンサ部から出力信号を取得し、他方のセンサ部が異常であると判定されておらず、且つ、一方のセンサ部から送信された出力信号のメイン信号が示すデータ値と、他方のセンサ部から送信された出力信号のメイン信号が示すデータ値とが一致する場合、一方のセンサ部が異常状態から復帰して正常であると判定する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図6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、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。磁気センサ50、60は、特許請求の範囲に記載の「センサ部」に相当する。ECU85は、特許請求の範囲に記載の「制御部」に相当する。
図1に示すように、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、入力軸11および出力軸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。
ECU85の詳細については、後述する。
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。
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。
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。
磁気センサ50、60は、基板41の同一面に実装される。第1磁気センサ50は、第1出力信号Sd10をECU85に送信する。第2磁気センサ60は、第2出力信号Sd20をECU85に送信する。
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。
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、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。
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。
ECU85が有する各機能部における処理は、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。
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)である。各信号が示すデータの内容は、1nibble以上あればよく、通信仕様に応じて取り決める。
図7はインターフェース回路555における処理を示す。図7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、信号比較部556は、第1メイン検出値と第1サブ検出値とが一致するか否かを判定する。第1メイン検出値と第1サブ検出値とが一致すると判定された場合(S101:YES)、S102へ移行する。第1メイン検出値と第1サブ検出値とが不一致であると判定された場合(S101:NO)、S103へ移行する。
S103では、信号出力部557は、第1メイン信号D11および第1サブ信号D12を含む第1出力信号Sd10を生成して送信する。
S113では、信号出力部657は、第1メイン信号D21および第2サブ信号D22を含む第2出力信号Sd20を生成して送信する。
S122では、異常判定部855は、第1出力信号Sd10のCRC信号に基づき、第1出力信号Sd10の通信が正常か否かを判断する。第1出力信号Sd10の通信が異常であると判断された場合(S122:NO)、S125へ移行する。第1出力信号Sd10の通信が正常であると判断された場合(S122:YES)、S123へ移行する。
S124では、異常判定部855は、第1磁気センサ50が正常であると判定する。
S125では、異常判定部855は、第1磁気センサ50が異常であると判定する。
S128では、異常判定部855は、第2磁気センサ60が正常であると判定する。
S129では、異常判定部855は、第2磁気センサ60が異常であると判定する。
第1磁気センサ50は、2つのセンサ素子551、552と、信号比較部556および信号出力部557を有する第1インターフェース回路555とを有する。センサ素子551、552は、検出対象に関する量すなわち集磁部215、225間の磁束密度を検出する。信号比較部556は、第1メインセンサ素子551による第1メイン検出値と第1サブセンサ素子552による第1サブ検出値とを比較する。信号出力部557は、第1メイン検出値と第1サブ検出値とが一致する場合、第1メイン検出値に対応する第1メイン信号D11を含み、且つ、第1サブ検出値に対応する第1サブ信号D12を含まない第1出力信号Sd10を生成して送信する。第2磁気センサ60も第1磁気センサ50と同様に構成される。
これにより、ECU85は、一方の磁気センサに異常が生じた場合であっても、正常である他方の磁気センサの異常監視を継続しつつ、2つの磁気センサ50、60が正常である場合と同等の精度にて操舵トルクの演算を継続することができる。
第1実施形態では、磁気センサ50、60の一方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、磁気センサ50、60の一方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。
本発明の第2実施形態を図10に示す。第2実施形態において、インターフェース回路555、655における処理は第1実施形態と同様であり、ECU85における異常判定処理は第1実施形態と異なる。以下、異常判定処理を図10に示すフローチャートを参照して説明する。
図10のS141〜S144の処理は、図9のS121〜S124の処理と同様である。S142で否定判定された場合、および、S143で肯定判定された場合、S145へ移行する。
S147〜S150の処理は、図9のS125〜S128の処理と同様である。S148で否定判定された場合、および、S149で肯定判定された場合、S151へ移行する。
S153〜S155の処理は、図9のS129〜S131の処理と同様である。
また、異常判定部855は、信号取得部851が取得した第2出力信号Sd20に第2サブ信号D22が含まれ、且つ、第2出力信号Sd20のメインデータ値とサブデータ値の反転値とが一致する場合、第2磁気センサ60の信号比較部656が異常であると判定する。これにより、信号比較部656が異常であることを判定可能である。
本発明の第3実施形態を図11〜図13に示す。第3実施形態において、インターフェース回路555、655における処理は第1実施形態と同様であり、ECU85における異常判定処理は第1実施形態と異なる。以下、異常判定処理を図11〜図13に示すフローチャートを参照して説明する。
図11のS161〜S163の処理は、図9のS121〜S123の処理と同様である。S162で否定判定された場合、および、S163で肯定判定された場合、S169へ移行する。
図11に戻って、S168では、異常判定部855は、第1磁気センサ50が正常であると判定する。S168の後、S170へ移行する。
S169では、異常判定部855は、第1磁気センサ50が異常であると判定し、第1異常判定フラグFaをセットする(Fa=1)。S169の後、S170へ移行する。
S172では、異常判定部855は、第2異常判定フラグFbがセットされているか(Fb=1)否かを判定する。第2異常判定フラグFbがセットされていると判定された場合(S172:YES)、図13のS173へ移行する。第2異常判定フラグFbがセットされていない(Fb=0)と判定された場合(S172:NO)、S176へ移行する。
図11に戻って、S176では、異常判定部855は、第2磁気センサ50が正常であると判定する。S176の後、S178へ移行する。
S177では、異常判定部855は、第2磁気センサ60が異常であると判定し、第2異常判定フラグFbをセットする(Fb=1)。S177の後、S178へ移行する。
S178〜S179の処理は、図9のS129〜S131の処理と同様である。
本発明の第4実施形態を図14〜図16に示す。第4実施形態において、インターフェース回路555、655における処理、および、ECU85における異常判定処理は第1実施形態と異なる。以下、各処理を図14〜図16に示すフローチャートを参照して説明する。
S183では、信号出力部557は、第1メイン信号D11および第1フラグ信号D13を含む第1出力信号Sd10を生成して送信する。第1フラグ信号D13は、第1メイン検出値と第1サブ検出値とが一致しないことを示す信号である。第1フラグ信号D13と他の信号とを区別するため、例えば、第1フラグ信号D13のパルス長は、他の信号のパルス長と異なるように設定される。
S193では、信号出力部657は、第2メイン信号D21および第2フラグ信号D23を含む第2出力信号Sd20を生成して送信する。第2フラグ信号D23は、第2メイン検出値と第2サブ検出値とが一致しないことを示す信号である。第2フラグ信号D23と他の信号とを区別するため、例えば、第2フラグ信号D23のパルス長は、他の信号のパルス長と異なるように設定される。
S203では、異常判定部855は、第1出力信号Sd10に第1フラグ信号D13が含まれるか否かを判定する。第1出力信号Sd10に第1フラグ信号D13が含まれると判定された場合(S203:YES)、S205へ移行する。第1出力信号Sd10に第1フラグ信号D13が含まれないと判断された場合(S203:NO)、S204へ移行する。
S207では、異常判定部855は、第2出力信号Sd20に第2フラグ信号D23が含まれるか否かを判定する。第2出力信号Sd20に第2フラグ信号D23が含まれると判定された場合(S207:YES)、S209へ移行する。第2出力信号Sd20に第2フラグ信号D23が含まれないと判断された場合(S207:NO)、S208へ移行する。
S208〜S211の処理は、図9のS128〜S131の処理と同様である。
また、フラグ信号D13、D23は、サブ信号D12、D22と比べてデータサイズを小さくすることができる。そのため、第4実施形態のようにフラグ信号D13、D23を送信する場合、第1実施形態のようにサブ信号D12、D22を送信する場合と比べて、出力信号Sd10、Sd20の送信時間が短くなる。
本発明の第5実施形態を図17〜図19に示す。第5実施形態において、インターフェース回路555、655における処理、および、ECU85における異常判定処理は第1実施形態と異なる。以下、各処理を図17〜図19に示すフローチャートを参照して説明する。
S223では、信号出力部557は、第1出力信号Sd10を送信しない。つまり、第1出力信号Sd10の送信を停止する。
S233では、信号出力部657は、第2出力信号Sd20を送信しない。つまり、第2出力信号Sd20の送信を停止する。
S243では、異常判定部855は、第1出力信号Sd10を取得できたか否かを判定する。第1出力信号Sd10を取得できたと判定された場合(S243:YES)、S244へ移行する。第1出力信号Sd10を取得できなかったと判断された場合(S243:NO)、S245へ移行する。
S247では、異常判定部855は、第2出力信号Sd20を取得できたか否かを判定する。第2出力信号Sd20を取得できたと判定された場合(S247:YES)、S248へ移行する。第2出力信号Sd20を取得できたと判断された場合(S247:NO)、S249へ移行する。
S248〜S251の処理は、図9のS128〜S131の処理と同様である。
他の実施形態では、第4実施形態のようにフラグ信号の有無に基づき磁気センサの異常を判定するように構成するとともに、第3実施形態のように磁気センサの異常状態からの復帰を判定するように構成してもよい。つまり、異常判定部は、一方の磁気センサが異常であると判定されているとき、一方の磁気センサから送信された出力信号にフラグ信号が含まれず、他方の磁気センサが異常であると判定されておらず、且つ、一方の磁気センサから送信された出力信号のメイン信号が示すデータ値と、他方の磁気センサから送信された出力信号のメイン信号が示すデータ値とが一致する場合、一方の磁気センサが異常状態から復帰して正常であると判定してもよい。
他の実施形態では、出力信号に、出力信号の送信ごとに更新される更新カウンタの情報を含んでもよい。更新カウンタの情報は、例えばステータス信号に含むようにすることができる。更新カウンタの情報を送信することで、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。
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、検出値に応じた信号を出力信号に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。
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。
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。
50、60・・・磁気センサ(センサ部)
551、651・・・メインセンサ素子(メイン検出部)
552、652・・・サブセンサ素子(サブ検出部)
556、656・・・信号比較部
557、657・・・信号出力部
85・・・制御部
851・・・信号取得部
858・・・演算部
D11、D21・・・メイン信号
D12、D22・・・サブ信号
Sd10、Sd20・・・出力信号
Claims (6)
- 検出対象(20)に関する量を検出するメイン検出部(551、651)およびサブ検出部(552、652)、前記メイン検出部によるメイン検出値と前記サブ検出部によるサブ検出値とを比較する信号比較部(556、656)、ならびに、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが一致する場合、前記メイン検出値に対応するメイン信号(D11、D21)を含み且つ前記サブ検出値に対応するサブ信号(D12、D22)を含まない出力信号(Sd10、Sd20)を生成して送信し、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが不一致である場合、前記メイン信号と前記サブ信号とを含む前記出力信号を生成して送信する信号出力部(557、657)、を有する1つまたは複数のセンサ部(50、60)と、
前記出力信号を取得する信号取得部(851)、前記信号取得部が取得した前記出力信号に基づき演算を行う演算部(858)、および、前記信号取得部が取得した前記出力信号に前記サブ信号が含まれる場合、当該出力信号を送信した前記センサ部が異常であると判定する異常判定部(855)、を有する制御部(85)と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。 - 前記異常判定部は、前記信号取得部が取得した前記出力信号に前記サブ信号が含まれない場合、前記センサ部が正常であると判定することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記センサ部は2つ設けられ、
前記異常判定部は、
一方の前記センサ部が異常であると判定されていないとき、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号に前記サブ信号が含まれない場合、一方の前記センサ部が正常であると判定し、
一方の前記センサ部が異常であると判定されているとき、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号に前記サブ信号が含まれず、他方の前記センサ部が異常であると判定されておらず、且つ、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号の前記メイン信号が示すデータ値と、他方の前記センサ部から送信された前記出力信号の前記メイン信号が示すデータ値とが一致する場合、一方の前記センサ部が異常状態から復帰して正常であると判定することを特徴とする請求項2に記載のセンサ装置。 - 検出対象(20)に関する量を検出するメイン検出部(551、651)およびサブ検出部(552、652)、前記メイン検出部によるメイン検出値と前記サブ検出部によるサブ検出値とを比較する信号比較部(556、656)、ならびに、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが一致する場合、前記メイン検出値に対応するメイン信号(D11、D21)を含み且つ前記サブ検出値に対応するサブ信号(D12、D22)を含まない出力信号(Sd10、Sd20)を生成して送信し、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが不一致である場合、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが不一致であることを示すフラグ信号を含む前記出力信号を生成して送信する信号出力部(557、657)、を有する2つのセンサ部(50、60)と、
前記出力信号を取得する信号取得部(851)、前記信号取得部が取得した前記出力信号に基づき演算を行う演算部(858)、および、前記信号取得部が取得した前記出力信号に前記フラグ信号が含まれる場合、当該出力信号を送信した前記センサ部が異常であると判定する異常判定部(855)、を有する制御部(85)と、
を備え、
前記異常判定部は、
一方の前記センサ部が異常であると判定されていないとき、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号に前記フラグ信号が含まれない場合、一方の前記センサ部が正常であると判定し、
一方の前記センサ部が異常であると判定されているとき、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号に前記フラグ信号が含まれず、他方の前記センサ部が異常であると判定されておらず、且つ、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号の前記メイン信号が示すデータ値と、他方の前記センサ部から送信された前記出力信号の前記メイン信号が示すデータ値とが一致する場合、一方の前記センサ部が異常状態から復帰して正常であると判定することを特徴とするセンサ装置。 - 検出対象(20)に関する量を検出するメイン検出部(551、651)およびサブ検出部(552、652)、前記メイン検出部によるメイン検出値と前記サブ検出部によるサブ検出値とを比較する信号比較部(556、656)、ならびに、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが一致する場合、前記メイン検出値に対応するメイン信号(D11、D21)を含み且つ前記サブ検出値に対応するサブ信号(D12、D22)を含まない出力信号(Sd10、Sd20)を生成して送信し、前記メイン検出値と前記サブ検出値とが不一致である場合、前記出力信号の送信を停止する信号出力部(557、657)、を有する2つのセンサ部(50、60)と、
前記出力信号を取得する信号取得部(851)、前記信号取得部が取得した前記出力信号に基づき演算を行う演算部(858)、および、前記信号取得部が前記出力信号を取得できない場合、当該出力信号を送信する予定であった前記センサ部が異常であると判定する異常判定部(855)を有する制御部(85)と、
を備え、
前記異常判定部は、
一方の前記センサ部が異常であると判定されていないとき、前記信号取得部が一方の前記センサ部から前記出力信号を取得した場合、一方の前記センサ部が正常であると判定し、
一方の前記センサ部が異常であると判定されているとき、前記信号取得部が一方の前記センサ部から前記出力信号を取得し、他方の前記センサ部が異常であると判定されておらず、且つ、一方の前記センサ部から送信された前記出力信号の前記メイン信号が示すデータ値と、他方の前記センサ部から送信された前記出力信号の前記メイン信号が示すデータ値とが一致する場合、一方の前記センサ部が異常状態から復帰して正常であると判定することを特徴とするセンサ装置。 - 前記演算部は、前記異常判定部により正常であると判定されている前記センサ部から送信された前記出力信号に基づき演算を行うことを特徴とする請求項2、3、4、または5に記載のセンサ装置。
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