JP6759858B2 - 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、装置の一部に異常が生じた場合であっても、検出を継続可能であるセンサ装置を提供することにある。
センサ部は、物理量の変化を検出し、トリガ信号に応じて検出信号を出力する。
制御部は、複数のセンサ部から検出信号を取得可能である。
センサ部には、メイン線を経由して対応センサ部からトリガ信号が送信される。
第1〜第3の態様では、制御部は、メイン線と接続され、トリガ信号を送信するとともに検出信号を受信するメイン通信部(41、51)、および、サブ線と接続され、検出信号を受信するサブ通信部(42、52)を有する。
第1の態様では、メイン通信部は、トリガ信号を送信することで受信待機状態に切り替わり、サブ通信部は、センサ部のいずれとも接続されていない非接続ポート(403、503)にダミートリガ信号を出力することで受信待機状態に切り替わる。
第2の態様では、メイン通信部は、トリガ信号を送信することで受信待機状態に切り替わり、サブ通信部は、制御部にて内部的に受信待機状態に切り替えられる。
第3の態様では、メイン通信部は、トリガ信号を送信することで受信待機状態に切り替わり、サブ通信部は、他の制御部が正常である場合、常に受信待機状態である。
第4の態様では、制御部は、トリガ信号および検出信号の信号パターンに基づき、トリガ信号か検出信号かを判別する。
また、1つのセンサ部には、1つの対応制御部からトリガ信号が送信されるので、信号の重複や干渉が生じず、制御部は検出信号を適切に取得することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図6に示す。
図1に示すように、本実施形態のセンサ装置1は、複数のセンサ部10、20と、複数の制御部としてのマイコン40、50と、複数の信号線61、62と、を備える。第1センサ部10および第2センサ部20は、センサユニット5に含まれ、第1マイコン40および第2マイコン50は、ECU30に含まれる。図中、第1センサ部10を「センサ1」、第2センサ部20を「センサ2」、第1マイコン40を「マイコン1」、第2マイコン50を「マイコン2」と記載する。後述の巻線、ASIC、インバータ、モータリレー等についても、図中適宜、「第1」、「第2」を添え字の「1」、「2」と記載する。
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。
運転者がステアリングホイール91を回転させると、ステアリングホイール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。
ECU30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。図中、適宜、センサ部を「TQS」、インバータを「INV」、モータリレーを「MR」、回転センサ部を「MPS」、巻線を「Winding」と記載する。
以下適宜、第1巻線81および第1巻線81の通電制御に係る構成を第1系統、第2巻線82および第2巻線82の通電制御に係る構成を第2系統とする。
第1センサ部10は、2つのセンサ素子11、12、および、センサIC13を有する。センサ素子11、12は、ステアリングシャフト92に加わる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。センサ素子11、12は、出力が同様となるように構成、配置してもよいし、例えば出力が反転される等、出力が異なるように構成、配置してもよい。後述のセンサ素子21、22についても同様である。
A/D変換部14は、センサ素子11の検出値をデジタル信号に変換し、A/D変換部15は、センサ素子12の検出値をデジタル信号に変換する。
演算部16は、センサ素子11、12の検出値を含む第1検出信号D1の生成等の演算処理を行う。
通信部17は、第1マイコン40から送信される第1トリガ信号Trg1に応じ、第1検出信号D1を出力する。
センサIC23は、A/D変換部24、25、演算部26、および、通信部27を有する。
A/D変換部24は、センサ素子21の検出値をデジタル信号に変換し、A/D変換部25は、センサ素子22の検出値をデジタル信号に変換する。
演算部26は、センサ素子21、22の検出値を含む第2検出信号D2の生成等の演算処理を行う。
通信部27は、第2マイコン50から送信される第2トリガ信号Trg2に応じ、第2検出信号D2を出力する。
センサ部10、20は、それぞれ図示しない電源線によりECU30と接続され、ECU30側から給電される。また、センサ部10、20は、それぞれ図示しないグランド線によりECU30のグランドと接続される。
第1メイン通信部41は、メインポート401と接続される。メインポート401は、第1信号線61にて、第1センサ部10と接続される。これにより、第1メイン通信部41は、第1センサ部10と接続され、第1センサ部10から出力される第1検出信号D1を取得可能である。
第1演算部43では、取得された検出信号D1、D2等に基づき、第1PWM信号の生成等、各種演算処理を行う。
第2メイン通信部51は、メインポート501と接続される。メインポート501は、第2信号線62にて、第2センサ部20と接続される。これにより、第2メイン通信部51は、第2センサ部20と接続され、第2センサ部20から出力される第2検出信号D2を取得可能である。
第2演算部53では、取得された検出信号D1、D2等に基づき、第2PWM信号の生成等、各種演算処理を行う。
第1信号線61は、メイン線611およびサブ線612を有する。メイン線611は、第1センサ部10の通信ポート101と、第1マイコン40のメインポート401とに接続される。メインポート401は、第1メイン通信部41に接続されている。サブ線612は、メイン線611から分岐し、第2マイコン50のサブポート502に接続される。サブポート502は、第2サブ通信部52に接続されている。サブ線612には、リレー615が設けられる。
第2信号線62は、メイン線621およびサブ線622を有する。メイン線621は、第2センサ部20の通信ポート201と、第2マイコン50のメインポート501とに接続される。メインポート501は、第2メイン通信部51に接続されている。サブ線622は、メイン線621から分岐し、第1マイコン40のサブポート402に接続される。サブポート402は、第1サブ通信部42に接続されている。サブ線622には、リレー625が設けられる。
リレー625は、第1マイコン40によりオンオフ作動が制御されるものであって、第1マイコン40のオン時にオンされ、第2マイコン50のオフ時にはオフとなる。これにより、第1マイコン40が異常停止した場合、リレー625がオフとなることで、第1マイコン40は、第2信号線62から電気的に切り離される。
第1メイン通信部41は、第1信号線61を経由して、第1トリガ信号Trg1を第1センサ部10に送信する。第1トリガ信号Trg1を受信した第1センサ部10は、第1検出信号D1を出力する。第1検出信号D1は、第1信号線61を経由して、第1マイコン40および第2マイコン50に送信される。第1マイコン40では、第1メイン通信部41が第1検出信号D1を取得し、第2マイコン50では、第2サブ通信部52が第1検出信号D1を取得する。
すなわち、本実施形態では、正常時、トリガ信号を出力するするとともに、検出信号の取得を行う通信部を「メイン通信部」とし、トリガ信号の出力を行わず、検出信号の取得を行う通信部を「サブ通信部」としている。
これにより、マイコンからの信号をセンサ側に送信する信号経路と、センサ部からの信号をマイコン側に送信する信号経路とを分ける場合と比較し、端子数および信号線数を減らすことができ、センサ装置1を小型化することができる。
そこで本実施形態では、第1センサ部10に対して、1つのマイコン40がトリガ信号Trg1を送信するように構成している。同様に、第2センサ部20に対して、1つのマイコン50がトリガ信号Trg2を送信するように構成している。これにより、信号の干渉や重複を防ぐことができる。
図4は、トリガ信号の出力後、所定時間xaが経過すると、受信待機状態に移行する例を示している。以下、第1センサ部10および第1信号線61を例に説明するが、第2センサ部20および第2信号線62についても同様である。
参考例では、トリガ信号Trg11、Trg12は、いずれも第1信号線61に出力される。トリガ信号Trg11、Trg12の出力タイミングは、マイコン40、50のクロックずれ等の影響により、ずれる虞がある。図4(b)では、トリガ信号Trg12の出力タイミングが、トリガ信号Trg11よりも遅れている。
ここで、第1信号線61をトリガ信号の送受信および検出信号の送受信に共用している場合、メイン通信部41が受信待機状態になっているときにトリガ信号Trg12が出力されると、トリガ信号Trg12を検出信号D1と誤認識する虞がある。
同様に、第1サブ通信部42は、ダミートリガ信号dTrgを非接続ポート403に出力することで、第1サブ通信部42を受信待機状態に切り替えることができる。
すなわち本実施形態では、非接続ポート403、503にダミートリガ信号dTrgを空打ちすることで、サブ通信部42、52を受信待機状態に切り替えている。
図5(a)は、センサ部10、20およびマイコン40、50が全て正常の場合である。センサ部10、20およびマイコン40、50が全て正常の場合、第1マイコン40が第1トリガ信号Trg1を第1センサ部10に送信し、第2マイコン50が第2トリガ信号Trg2を第2センサ部20に送信する。第1センサ部10は、第1トリガ信号Trg1に応じ、第1検出信号D1をマイコン40、50に送信する。第2センサ部20は、第2トリガ信号Trg2に応じ、第2検出信号D2をマイコン40、50に送信する。
したがって、センサ部10、20の一方に異常が生じたとしても、正常時と同様、2系統を用いてのモータ80の駆動制御を継続可能である。
第2マイコン50に異常が生じた場合、リレー615をオフにし、第2マイコン50を第1信号線61から切り離す。例えば第2マイコン50にて第1信号線61と接続される配線に地絡等の異常が生じた場合、リレー615が設けられていないと、第2マイコン50の異常の影響を受け、第1センサ部10と第1マイコン40とでの信号授受ができなくなる虞がある。本実施形態では、第2マイコン50の異常時には、リレー615をオフにして第2マイコン50を第1信号線61から切り離すことで、第2マイコン50の異常の影響を受けず、第1センサ部10と第1マイコン40とでの信号送受信を継続可能である。
第1マイコン40に異常が生じた場合、リレー625をオフにし、第1マイコン40を第2信号線62から切り離す。第2マイコン50の異常時と同様、第1マイコン40の異常時には、リレー625をオフにして第1マイコン40を第2信号線62から切り離すことで、第1マイコン40の異常の影響を受けず、第2センサ部20と第2マイコン50とでの信号送受信を継続可能である。
具体的には、第2マイコン50に異常が生じた場合、第1マイコン40のサブ通信部42は、非接続ポート403にダミートリガ信号dTrgを出力することに替えて、サブポート402に第2トリガ信号Trg2を出力する。上述の通り、ダミートリガ信号dTrgと第2トリガ信号Trg2は、同様のパルスであるので、第1サブ通信部42は、トリガ信号を出力するポートを切り替えている、と捉えることもできる。なお、第2マイコン50は異常であって、第2マイコン50からは第2トリガ信号Trg2は出力されないので、第1マイコン40からトリガ信号Trg2を出力しても、第2トリガ信号Trg2の干渉や重複は生じない。
すなわち、第1マイコン40が異常の場合、第2マイコン50から第1センサ部10に第1トリガ信号Trg1を送信することで、第1センサ部10は、第2マイコン50からの第1トリガ信号Trg1に応じて、第1検出信号D1を第2マイコン50に出力可能である。これにより、第2マイコン50は、検出信号D1、D2に基づく演算を継続可能である。また、第1センサ部10へのトリガ信号Trg1の送信元を第2マイコン50に変更することで、第1マイコン40の異常に加え、第2センサ部20に異常が生じた場合であっても、第2マイコン50は、第1検出信号D1を用いてモータ80の駆動を継続することができる。
最初のS101では、第1マイコン40は、第2マイコン50が異常か否かを判断する。第2マイコン50が正常であると判断された場合(S101:NO)、S102へ移行する。第2マイコン50が異常であると判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。
S103では、第1マイコン40は、サブ通信部42のトリガ出力ポートをサブポート402に設定する。
S107では、第1マイコン40は、センサ部10、20から送信される検出信号D1、D2を受信する。
第1センサ部10は、操舵トルクに応じた集磁部831の磁束の変化を検出し、第1トリガ信号Trg1に応じて第1検出信号D1を出力する。第2センサ部20は、操舵トルクに応じた集磁部831の磁束の変化を検出し、第2トリガ信号Trg2に応じて第2検出信号D2を出力する。本実施形態では、「操舵トルクに応じた集磁部831の磁束」が「物理量」に対応する。
第1信号線61は、メイン線611およびサブ線612を有し、第1センサ部10とマイコン40、50との間で双方向通信可能である。メイン線611は、1つのセンサ部10と、当該センサ部10と対応して設けられる1つのマイコン40とを接続する。サブ線612は、メイン線611から分岐し、第1センサ部10と、第1マイコン40以外のマイコンである第2マイコン50とを接続する。本実施形態では、第1センサ部10に対応して設けられる「対応制御部」が第1マイコン40である。
第2マイコン50には、メイン線621を経由して第2マイコン50から第2トリガ信号Trg2が送信される。
信号線61、62は、双方向通信可能であり、トリガ信号Trg1、Trg2の送受信と、検出信号D1、D2の送受信とに共用されている。これにより、信号線を共用しない場合と比較し、信号線数および端子数を低減可能である。
また、本実施形態では、1つのセンサ部に対し、1つの対応制御部からトリガ信号が送信される。したがって、複数のマイコンのクロックを完全に同期させなくても、信号の重複や干渉が生じないので、マイコン40、50は検出信号D1、D2を適切に取得することができる。
第2マイコン50に異常が生じた場合、正常である第1マイコン40は、第2マイコン50が対応制御部である第2センサ部20に対し、サブ線622を経由してトリガ信号Trg2を送信する。
これにより、正常であるマイコンは、対応マイコンに異常が生じたセンサ部からの検出信号の取得を継続することができる。また、第1マイコン40故障後に第2センサ部20が故障する2重故障、および、第2マイコン50故障後に第1センサ部10が故障する2重故障が生じた場合であっても、動作を継続することができる。
第2マイコン50は、メイン線621と接続され、第2トリガ信号Trg2を送信するとともに第2検出信号D2を受信するメイン通信部51、および、サブ線612と接続され、検出信号D1を受信するサブ通信部52を有する。
サブ通信部42、52は、センサ部10、20のいずれとも接続されていない非接続ポート403、503にダミートリガ信号dTrgを出力することで、受信待機状態に切り替わる。
これにより、トリガ信号の送信により送受信が切り替わる種類のマイコンを用いる場合において、センサ部10、20にトリガ信号を送信しないサブ通信部42、52を適切に受信待機状態に切り替えることができる。
第2マイコン50に異常が生じた場合、リレー615をオフにすることで、メイン線611と第2マイコン50とを電気的に切り離すことができるので、第2マイコン50の異常の影響を受けることなく、第1センサ部10と第1マイコン40とでの信号の授受を継続することができる。
同様に、第1マイコン40に異常が生じた場合、リレー625をオフにすることで、メイン線621と第1マイコン40とを電気的に切り離すことができるので、第1マイコン40の異常の影響を受けることなく、第2センサ部20と第2マイコン50とでの信号の授受を継続することができる。
本発明の第2実施形態を図7に示す。
第2実施形態および第3実施形態では、主に信号送受信処理が異なっているので、この点について、主に第1マイコン40での処理を中心に説明する。
S202では、第1マイコン40は、第1トリガ信号Trg1を第1センサ部10に送信する。本実施形態では、第1サブ通信部42は、ダミートリガ信号dTrgの送信を行わない。
S203では、第1マイコン40は、トリガ送信済みフラグをオンにする。
S204およびS205の処理は、S106およびS107の処理と同様である。
また、第1マイコン40に異常が生じた場合、サブ通信部52からトリガ信号Trg1を第1センサ部10に送信するようにしてもよい。
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に示す。
図8中のS301の処理は、図6中のS101の処理と同様であり、第2マイコン50が正常の場合、S302へ移行し、異常の場合、S303へ移行する。
S302では、第1マイコン40は、サブポート402を受信ポートに設定する。
S303では、第1マイコン40は、サブポート402を送受信ポートに設定する。
S305では、第1マイコン40は、トリガ信号を送信する。詳細には、メイン通信部41は、第1実施形態と同様、メインポート401に第1トリガ信号Trg1を送信する。サブ通信部42は、第2マイコン50が正常である場合、トリガ信号の送信を行わない。また、サブ通信部42は、第2マイコン50が異常である場合、第2トリガ信号Trg2を第2センサ部20に送信する。
S307の処理は、S107の処理と同様である。
その他の点については、第1マイコン40での処理と同様である。
例えば、図9(a)に示すように、トリガ信号Trg2を所定時間xs1以下の単パルスとし、図9(b)に示すように、検出信号D2のスタートパルスST1を、所定時間xs1以上のパルスとする。すなわち、所定時間xs1以下のパルスをトリガ信号Trg1と認識するように設定し、所定時間xs1以上のパルスをスタートパルスST1と認識するように設定し、スタートパルスST1に続くパルスを実信号パルスとして検出する。これにより、トリガ信号Trg2を検出信号D2と誤認識することなく、スタートパルスST1に続く実信号パルスを適切に検出することができる。
ここでは、第1マイコン40における第2トリガ信号Trg2と第2検出信号D2の判別を例に説明したが、第2マイコン50における第1トリガ信号Trg1と第1検出信号D1との判別も同様である。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(ア)検出信号、トリガ信号
上記実施形態では、検出信号は、デジタル信号である。他の実施形態では、検出信号は、アナログ信号であってもよい。この場合、センサ部内のA/D変換部や演算部等を省略してもよい。
上記実施形態では、センサ装置には、2つのセンサ部および2つのマイコンが設けられる。他の実施形態では、センサ部を3つ以上設けてもよい。また、マイコンを3つ以上設けてもよい。さらにまた、センサ部の数とマイコンの数とが異なっていてもよい。
上記実施形態では、サブ線にリレーが設けられる。他の実施形態では、リレーを省略してもよい。また、サブ線が分岐する分岐箇所よりもマイコン側のメイン線にもリレーを設けてもよい。
また、上記実施形態では、モータは、3相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、3相ブラシレスモータに限らず、どのようなものであってもよい。
上記実施形態では、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、センサ装置を電動パワーステアリング装置以外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。
10、20・・・センサ部
40、50・・・マイコン(制御部)
41、51・・・メイン通信部
52、52・・・サブ通信部
61、62・・・信号線
611、621・・・メイン線
612、622・・・サブ線
Claims (7)
- 物理量の変化を検出し、トリガ信号に応じて検出信号を出力する複数のセンサ部(10、20)と、
複数の前記センサ部から前記検出信号を取得可能である複数の制御部(40、50)と、
1つの前記センサ部と、当該センサ部と対応して設けられる1つの前記制御部である対応制御部とを接続するメイン線(611、621)、および、前記メイン線から分岐し、前記センサ部と前記対応制御部以外の前記制御部とを接続するサブ線(612、622)を有し、前記センサ部と前記制御部との間で双方向通信可能である複数の信号線(61、62)と、
を備え、
前記センサ部には、前記メイン線を経由して前記対応制御部から前記トリガ信号が送信され、
前記制御部は、前記メイン線と接続され、前記トリガ信号を送信するとともに前記検出信号を受信するメイン通信部(41、51)、および、前記サブ線と接続され、前記検出信号を受信するサブ通信部(42、52)を有し、
前記メイン通信部は、前記トリガ信号を送信することで受信待機状態に切り替わり、
前記サブ通信部は、前記センサ部のいずれとも接続されていない非接続ポート(403、503)にダミートリガ信号を出力することで前記受信待機状態に切り替わるセンサ装置。 - 物理量の変化を検出し、トリガ信号に応じて検出信号を出力する複数のセンサ部(10、20)と、
複数の前記センサ部から前記検出信号を取得可能である複数の制御部(40、50)と、
1つの前記センサ部と、当該センサ部と対応して設けられる1つの前記制御部である対応制御部とを接続するメイン線(611、621)、および、前記メイン線から分岐し、前記センサ部と前記対応制御部以外の前記制御部とを接続するサブ線(612、622)を有し、前記センサ部と前記制御部との間で双方向通信可能である複数の信号線(61、62)と、
を備え、
前記センサ部には、前記メイン線を経由して前記対応制御部から前記トリガ信号が送信され、
前記制御部は、前記メイン線と接続され、前記トリガ信号を送信するとともに前記検出信号を受信するメイン通信部(41、51)、および、前記サブ線と接続され、前記検出信号を受信するサブ通信部(42、52)を有し、
前記メイン通信部は、前記トリガ信号を送信することで受信待機状態に切り替わり、
前記サブ通信部は、前記制御部にて内部的に受信待機状態に切り替えられるセンサ装置。 - 物理量の変化を検出し、トリガ信号に応じて検出信号を出力する複数のセンサ部(10、20)と、
複数の前記センサ部から前記検出信号を取得可能である複数の制御部(40、50)と、
1つの前記センサ部と、当該センサ部と対応して設けられる1つの前記制御部である対応制御部とを接続するメイン線(611、621)、および、前記メイン線から分岐し、前記センサ部と前記対応制御部以外の前記制御部とを接続するサブ線(612、622)を有し、前記センサ部と前記制御部との間で双方向通信可能である複数の信号線(61、62)と、
を備え、
前記センサ部には、前記メイン線を経由して前記対応制御部から前記トリガ信号が送信され、
前記制御部は、前記メイン線と接続され、前記トリガ信号を送信するとともに前記検出信号を受信するメイン通信部(41、51)、および、前記サブ線と接続され、前記検出信号を受信するサブ通信部(42、52)を有し、
前記メイン通信部は、前記トリガ信号を送信することで受信待機状態に切り替わり、
前記サブ通信部は、他の前記制御部が正常である場合、常に受信待機状態であるセンサ装置。 - 前記制御部は、前記トリガ信号および前記検出信号の信号パターンに基づき、前記トリガ信号か前記検出信号かを判別する請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 物理量の変化を検出し、トリガ信号に応じて検出信号を出力する複数のセンサ部(10、20)と、
複数の前記センサ部から前記検出信号を取得可能である複数の制御部(40、50)と、
1つの前記センサ部と、当該センサ部と対応して設けられる1つの前記制御部である対応制御部とを接続するメイン線(611、621)、および、前記メイン線から分岐し、前記センサ部と前記対応制御部以外の前記制御部とを接続するサブ線(612、622)を有し、前記センサ部と前記制御部との間で双方向通信可能である複数の信号線(61、62)と、
を備え、
前記センサ部には、前記メイン線を経由して前記対応制御部から前記トリガ信号が送信され、
前記制御部は、前記トリガ信号および前記検出信号の信号パターンに基づき、前記トリガ信号か前記検出信号かを判別するセンサ装置。 - 前記制御部のいずれかに異常が生じた場合、正常である前記制御部のうちの1つは、異常が生じた前記制御部が前記対応制御部である前記センサ部に対し、前記サブ線を経由して前記トリガ信号を送信する請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記サブ線には、リレー(615、625)が設けられる請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ装置。
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