JP6468394B2 - センサ装置 - Google Patents
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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、制御部にて素子ごとの検出値を利用可能なセンサ装置を提供することにある。
ここで、センサ部の一方の系統を第1センサ部、他方の系統を第2センサ部とし、第1センサ部は、センサ素子として第1メインセンサ素子および第1サブセンサ素子を有し、第2センサ部は、センサ素子として第2メインセンサ素子および第2サブセンサ素子を有する。第1センサ部の自己監視部である第1自己監視部は、第1メインセンサ素子により検出される検出値および第1サブセンサ素子により検出される検出値に基づいて異常を判定し、第2センサ部の自己監視部である第2自己監視部は、第2メインセンサ素子により検出される検出値および第2サブセンサ素子により検出される検出値に基づいて異常を判定する。
第1態様では、第1センサ部の出力回路である第1出力回路は、第1自己監視部により異常と判定されると、第1センサ部の出力信号である第1出力信号の送信を停止し、第2センサ部の出力回路である第2出力回路は、第2自己監視部により異常と判定されると、第2センサ部の出力信号である第2出力信号の送信を停止する。
第2態様では、第1センサ部の出力回路である第1出力回路は、第1自己監視部により異常と判定されると、第1センサ部に異常が生じていることを示す異常パターンを送信し、第2センサ部の出力回路である第2出力回路は、第2自己監視部により異常と判定されると、第2センサ部に異常が生じていることを示す異常パターンを送信する。
また、各センサ部は、複数のセンサ素子を有しているので、一部のセンサ部に異常が生じた場合であっても、正常であるセンサ部の複数のセンサ素子の検出値に基づいて当該センサ部の自己監視を継続することができる。これにより、センサ部の一部に異常が生じた場合であっても、正常であるセンサ部の異常監視を継続しつつ、全センサ部が正常である場合と同等の精度にて第2物理量の演算を継続することができる。
(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、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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
第1磁気センサ50は、第1出力信号Sd10を一定の周期でECU85へ出力する。第2磁気センサ60は、第2出力信号Sd20を一定の周期でECU85へ出力する。
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。
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。
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。
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、第1メインセンサ素子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、第1サブセンサ素子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通信により所定の周期でECU85に送信される。
出力信号Sd10、Sd20の詳細は、後述する。
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、センサ部55、65の異常を判定する。異常判定の詳細は後述する。
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。
図4に示すように、第1出力信号Sd10は、同期信号、ステータス信号、第1メイン信号D11、第1サブ信号D12、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。また、第2出力信号Sd20は、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1出力信号Sd10と第2出力信号Sd20とは、略同様であるので、以下、第1出力信号Sd10を中心に説明する。
同期信号は、磁気センサ50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。後述の異常判定処理等には、補正係数にて補正された信号を用いる。
また、出力信号Sd20において、第2メイン信号D21は、センサ素子651の検出値に基づく信号であり、第2サブ信号D22は、センサ素子652の検出値に基づく信号である。
第2メイン信号D21と第2サブ信号D22についても同様である。
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、出力信号Sd10、Sd20を取得する。
S104では、異常判定部855は、第1センサ部55が正常であると判定する。
S105では、異常判定部855は、第1センサ部55が異常であると判定する。
S108では、異常判定部855は、第2センサ部65が正常であると判定する。
S109では、異常判定部855は、第2センサ部65が異常であると判定する。
これにより、センサ部55、65側に故障時の処理や仕組みを織り込まずにすむので、センサ部55、65を簡素化することができ、センサ部55、65の故障率の低減に寄与する。
第1センサ部55は、複数のセンサ素子551、552、および、第1出力回路555を有する。センサ素子551、552は、検出対象に関する第1物理量(例えば、集磁部215、225間の磁束密度)を検出する。第1出力回路555は、センサ素子551、552により検出される検出値のそれぞれに対応する第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。
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、センサ部55、65の異常を判定する。演算部858は、正常である出力信号Sd10、Sd20に基づいて第2物理量(例えば、操舵トルク)を演算する。
これにより、ECU85は、センサ部55、65の一部に異常が生じた場合であっても、正常であるセンサ部55、65の異常監視を継続しつつ、全センサ部55、65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。
これにより、異常判定部855は、センサ部55、65の異常を適切に判定することができる。また、異常判定部855は、センサ部55、65の一部に異常が生じた場合であっても、正常であるセンサ部55、65の異常監視を継続することができる。
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がECU85に送信される。
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、ECU85は、センサ部55、65の一部に異常が生じた場合であっても、正常であるセンサ部55、65の自己監視を継続しつつ、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。
なお、ECU85は、一部のセンサ部55、65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。
また、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「データ信号」に対応し、第1出力信号Sd10および第2出力信号Sd20が「出力信号」に対応する。
本発明の第2実施形態を図7に示す。
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の構成等は第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態の異常判定処理を図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
S151の処理は、図6中のS101の処理と同様である。
S156に続いて移行するS157では、異常判定部855は、第1センサ部55が異常である旨の情報である第1異常情報を第1センサ部55に送信する。第1センサ部55は、第1異常情報を受信した場合、第1出力信号Sd10の送信を停止する。
S162に続いて移行するS163では、異常判定部855は、第2センサ部65が異常である旨の情報である第2異常情報を第2センサ部65に送信する。第2センサ部65は、第2異常情報を受信した場合、第2出力信号Sd20の送信を停止する。
S164、S165の処理は、S110、S111の処理と同様である。
また、第2センサ部65が異常であると判定された場合、異常判定部855は、第2センサ部65が異常であることを示す第2異常情報を第2センサ部65に送信する。そして、異常が検出された第2センサ部65は、第2出力信号Sd20の送信を停止する。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、第1異常情報および第2異常情報が「異常情報」に対応する。
本発明の第3実施形態を図8〜図11に基づいて説明する。
図8に示すように、本実施形態のセンサ装置2は、第1センサ部56、および、第2センサ部66が上記実施形態と異なる。
第1センサ部56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、第1出力回路555、および、自己監視部556を有する。すなわち、本実施形態の第1センサ部56は、自己監視部556を有する点が上記実施形態の第1センサ部55と異なっている。第2センサ部66も同様に、自己監視部656を有する点が上記実施形態の第2センサ部65と異なっている。
第1メインセンサ素子551または第1サブセンサ素子552が異常であると判定された場合、第1出力回路555は、第1出力信号Sd10の送信を停止する。
第2メインセンサ素子651または第2サブセンサ素子652が異常であると判定された場合、第2出力回路655は、第2出力信号Sd20の送信を停止する。
S212では、第1出力回路555は、第1出力信号Sd10を送信する。
S213では、第1出力回路555は、第1出力信号Sd10の送信を停止する。すなわち第1出力回路555は、第1出力信号Sd10を送信しない。
S222では、第2出力回路655は、第2出力信号Sd20を送信する。
S223では、第2出力回路655は、第2出力信号Sd20の送信を停止する。すなわち第2出力回路655は、第2出力信号Sd20を送信しない。
S252では、異常判定部855は、第1出力信号Sd10を受信したか否かを判断する。第1出力信号Sd10を受信していないと判断された場合(S252:NO)、S255へ移行する。第1出力信号Sd10を受信したと判断された場合(S252:YES)、S253へ移行する。
S260、S261の処理は、S110、S111の処理と同様である。
これにより、ECU85は、センサ部55、65における自己監視による異常検出結果に基づき、適切にセンサ部55、65の異常を判定することができる。
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12および図13に示す。
本実施形態のセンサ装置2は、第3実施形態と同様であるので説明を省略する。本実施形態による異常判定処理を図12および図13に示す。図12は第1センサ部55における処理であり、図13は第2センサ部65における処理である。
このようにしても、上記実施形態と同様、センサ部55、65における自己監視による異常検出結果に基づき、適切にセンサ部55、65の異常を判定することができる。また、ECU85における異常判定に係る処理を簡略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。
(ア)出力信号
上記実施形態では、第1メイン信号と第1サブ信号とが反転された信号であり、第2メイン信号と第2サブ信号とが反転された信号である。他の実施形態では、第1メイン信号と第1サブ信号とが反転されていなくてもよい。また、第2メイン信号と第2サブ信号とが反転されていなくてもよい。
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、出力信号に複数の検出値に応じたデータ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、1つのセンサ部に2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3つ以上のセンサ素子を設けてもよい。1つのセンサ部に3つ以上のセンサ素子があれば、多数決判定により、異常が生じているセンサ部を特定可能である。異常が生じている素子を特定することで、正常な素子が2つ以上あれば、異常監視を継続可能である。
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、磁気以外の変化を検出する素子であってもよい。すなわち、第1物理量は、磁束密度に限らず、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。
上記実施形態では、制御部は、第1センサ部の異常判定に続いて第2センサ部の異常判定を行う。他の実施形態では、第2センサ部の異常判定に続いて第1センサ部の異常判定を行ってもよいし、複数のセンサ部の異常判定を並行して行ってもよい。
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。
20・・・集磁モジュール(検出対象)
55・・・第1センサ部 551、552・・・センサ素子
555・・・第1出力回路(出力回路) 556・・・自己監視部(異常判定部)
65・・・第2センサ部 651、652・・・センサ素子
655・・・第2出力回路(出力回路) 656・・・自己監視部(異常判定部)
85・・・ECU(制御部) 851・・・信号取得部
855・・・異常判定部 858・・・演算部
Claims (4)
- 検出対象(20)に関する第1物理量を検出する複数のセンサ素子(551、552、651、652)、前記センサ素子により検出される検出値のそれぞれに対応するデータ信号を含む出力信号を生成して送信する出力回路(555、655)、および、前記検出値の異常を検出する自己監視部(556、656)を有する2系統のセンサ部(55、56)と、
前記出力信号を取得する信号取得部(851)、前記センサ部の異常を判定する異常判定部(855)、および、正常である前記センサ部からの前記出力信号に基づいて第2物理量を演算する演算部(858)を有する制御部(85)と、
を備え、
前記センサ部の一方の系統を第1センサ部、他方の系統を第2センサ部とし、
前記第1センサ部は、前記センサ素子として第1メインセンサ素子および第1サブセンサ素子を有し、
前記第2センサ部は、前記センサ素子として第2メインセンサ素子および第2サブセンサ素子を有し、
前記第1センサ部の前記自己監視部である第1自己監視部は、前記第1メインセンサ素子により検出される検出値および前記第1サブセンサ素子により検出される検出値に基づいて異常を判定し、
前記第1センサ部の前記出力回路である第1出力回路は、前記第1自己監視部により異常と判定されると、前記第1センサ部の前記出力信号である第1出力信号の送信を停止し、
前記第2センサ部の前記自己監視部である第2自己監視部は、前記第2メインセンサ素子により検出される検出値および前記第2サブセンサ素子により検出される検出値に基づいて異常を判定し、
前記第2センサ部の前記出力回路である第2出力回路は、前記第2自己監視部により異常と判定されると、前記第2センサ部の前記出力信号である第2出力信号の送信を停止することを特徴とするセンサ装置。 - 前記異常判定部は、
前記第1出力信号が取得できなかった場合、前記第1センサ部が異常であると判定し、
前記第2出力信号が取得できなかった場合、前記第2センサ部が異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。 - 検出対象(20)に関する第1物理量を検出する複数のセンサ素子(551、552、651、652)、前記センサ素子により検出される検出値のそれぞれに対応するデータ信号を含む出力信号を生成して送信する出力回路(555、655)、および、前記検出値の異常を検出する自己監視部(556、656)を有する2系統のセンサ部(55、56)と、
前記出力信号を取得する信号取得部(851)、前記センサ部の異常を判定する異常判定部(855)、および、正常である前記センサ部からの前記出力信号に基づいて第2物理量を演算する演算部(858)を有する制御部(85)と、
を備え、
前記センサ部の一方の系統を第1センサ部、他方の系統を第2センサ部とし、
前記第1センサ部は、前記センサ素子として第1メインセンサ素子および第1サブセンサ素子を有し、
前記第2センサ部は、前記センサ素子として第2メインセンサ素子および第2サブセンサ素子を有し、
前記第1センサ部の前記自己監視部である第1自己監視部は、前記第1メインセンサ素子により検出される検出値および前記第1サブセンサ素子により検出される検出値に基づいて異常を判定し、
前記第1センサ部の前記出力回路である第1出力回路は、前記第1自己監視部により異常と判定されると、前記第1センサ部に異常が生じていることを示す異常パターンを送信し、
前記第2センサ部の前記自己監視部である第2自己監視部は、前記第2メインセンサ素子により検出される検出値および前記第2サブセンサ素子により検出される検出値に基づいて異常を判定し、
前記第2センサ部の前記出力回路である第2出力回路は、前記第2自己監視部により異常と判定されると、前記第2センサ部に異常が生じていることを示す異常パターンを送信することを特徴とするセンサ装置。 - 前記異常判定部は、
前記第1センサ部から取得した信号が前記異常パターンである場合、前記第1センサ部が異常であると判定し、
前記第2センサ部から取得した信号が前記異常パターンである場合、前記第2センサ部が異常であると判定することを特徴とする請求項3に記載のセンサ装置。
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