WO2023013662A1 - 通信システム - Google Patents

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WO2023013662A1
WO2023013662A1 PCT/JP2022/029731 JP2022029731W WO2023013662A1 WO 2023013662 A1 WO2023013662 A1 WO 2023013662A1 JP 2022029731 W JP2022029731 W JP 2022029731W WO 2023013662 A1 WO2023013662 A1 WO 2023013662A1
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WO
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sensor
trigger signal
microcomputer
communication system
transmission
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/029731
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English (en)
French (fr)
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毅 山田
丈寛 永東
雅也 滝
Original Assignee
株式会社デンソー
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Filing date
Publication date
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Priority to US18/429,210 priority patent/US20240169825A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G08C15/02—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path simultaneously, i.e. using frequency division
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G08C15/06—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path successively, i.e. using time division
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements

Definitions

  • the present disclosure relates to communication systems.
  • a communication system in which a microcomputer receives sensor values redundantly detected by multiple sensors and performs control calculations based on the multiple sensor values. For example, in a communication system applied to an electric power steering system, a microcomputer calculates a torque value from a plurality of sensor values transmitted from a torque sensor, and calculates an assist amount based on the torque value. In such a communication system, if the synchronicity of each sensor value is not maintained, the microcomputer may calculate an erroneous torque or erroneously detect an abnormality in the sensor value.
  • An object of the present disclosure is to provide a communication system that ensures simultaneity of multiple sensor values transmitted via multiple communication channels with a simple configuration.
  • a communication system of the present disclosure includes one or more sensor devices and one or more microcomputers.
  • a sensor device has a plurality of sensor elements that detect sensor values of a certain physical quantity from the same detection target.
  • the microcomputer has one or more receivers, physical quantity calculators, and control quantity calculators.
  • the receiving unit is provided corresponding to the sensor device and receives signals including sensor values transmitted from the plurality of sensor elements of the sensor device.
  • the physical quantity calculation unit calculates physical quantities based on multiple sensor values.
  • the control amount calculator calculates a predetermined control amount using physical quantities. For example, in the case of a communication system applied to an electric power steering system, the physical quantity is the steering torque and the control quantity is the assist quantity.
  • One receiving unit has a plurality of signal acquiring units and one transmission trigger signal generating unit.
  • the plurality of signal acquisition units are connected to the sensor elements of the corresponding sensor devices via separate communication paths, and when the communication paths become ready for transmission, the sensor values transmitted via the communication paths are detected. to get One transmission trigger signal generation unit generates a common transmission trigger signal so as to make a plurality of communication channels simultaneously transmittable.
  • multiple signal acquisition units can simultaneously acquire multiple sensor values using a common transmission trigger signal.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a communication system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of the microcomputer of the communication system according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device to which a communication system is applied
  • FIG. 4 is a timing chart explaining the relationship between the trigger signal and the transmission of the sensor value
  • FIG. 5A is a sensor characteristic diagram of the first sensor device
  • FIG. 5B is a sensor characteristic diagram of the second sensor device
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing by the first abnormality determination unit
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a communication system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of the microcomputer of the communication system according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device to which a communication system is applied
  • FIG. 4 is a timing chart explaining the relationship between the trigger signal and the transmission of the sensor value
  • FIG. 5A is a sensor characteristic diagram of the
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing by the second abnormality determination unit;
  • FIG. 8 is a flowchart showing processing by the torque calculation unit;
  • FIG. 9 is a schematic block diagram of a communication system according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a block diagram of a microcomputer of a communication system according to the second embodiment;
  • FIG. 11 is a schematic block diagram of a communication system of a comparative example;
  • FIG. 12 is a flowchart of synchronization processing according to a reference comparative example corresponding to Patent Document 1.
  • a communication system according to the present embodiment is applied to an electric power steering device, and calculates an assist amount based on a driver's steering torque detected by a sensor device.
  • FIG. 1 A communication system 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • FIG. 2 the system configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 The communication system 100 of the first embodiment includes two redundantly provided sensor devices 301 and 302 and one microcomputer 70 .
  • a unit of components corresponding to one sensor device is hereinafter referred to as a "system".
  • the communication system of this embodiment has a two-system configuration. 1 mainly shows the communication configuration between the sensor devices 301 and 302 and the microcomputer 70, and
  • FIG. 2 mainly shows the configuration of the microcomputer 70. As shown in FIG.
  • the sensor device 301 of the first system is referred to as “first sensor device 301”, and the sensor device 302 of the second system is referred to as “second sensor device 302".
  • the component corresponding to the first sensor device 301 is denoted by “first”
  • the component corresponding to the second sensor device 302 is denoted by “second” for distinction. Since the configurations of the first system and the second system are the same, the first system will be mainly described, and the description of the second system will be omitted as appropriate. The omitted part of the second system is interpreted by replacing the reference numeral "1" in the description of the first system with "2".
  • the first sensor device 301 has a plurality of sensor elements 31A and 31B that detect the sensor value of the driver's steering torque as a "certain physical quantity" from the same detection target.
  • the first sensor device 301 has two sensor elements 31A, 31B.
  • the sensor element indicated by reference numeral 31A is referred to as “sensor element 1A”
  • the sensor element indicated by reference numeral 31B is referred to as “sensor element 1B”.
  • the sensor values of the steering torque detected by the sensor elements 31A and 31B are denoted by S1A and S1B, respectively.
  • Hall elements which are magnetic detection elements
  • a Hall IC which is a package including the Hall elements
  • the sensor elements 31A and 31B in the steering torque sensor 93 shown in FIG. 3 detect the magnetic displacement of the magnetic flux collection ring based on the torsion angle of the torsion bar, convert it into a voltage signal, and output it.
  • the magnetism collecting ring corresponds to the "detection target”.
  • Magnetic detection elements other than Hall elements or elements that detect changes other than magnetism may be used as the sensor elements 31A and 31B.
  • the sensor device 301 of this embodiment transmits sensor signals including information on the sensor values S1A and S1B detected by the sensor elements 31A and 31B as digital signals via the communication paths 41A and 41B at a constant transmission cycle. .
  • a nibble signal conforming to the Society of Automotive Engineers standard SAE-J2716 a so-called SENT (single edge nibble transmission) signal, is used as the sensor signal.
  • the sensor device 301 is driven in SPC (Short PWM Code) mode to which the SENT communication method is applied, and starts communication by a trigger signal from the microcomputer 70 . 1, illustration of a transmission circuit, an operating power supply line, a reference potential line, etc. is omitted.
  • the microcomputer 70 includes two systems of reception units 501 and 502 and abnormality determination units 761 and 762 provided corresponding to the sensor devices 301 and 302, and a torque calculation unit 77 and an assist amount calculation unit 78 provided commonly to the two systems. and
  • the torque calculation section 77 corresponds to a "physical quantity calculation section”
  • the assist amount calculation section 78 corresponds to a "control amount calculation section”.
  • the configurations of the first system and the second system are the same, so the first system will be mainly described, and the description of the second system will be omitted as appropriate.
  • the code of the trigger signal generator of the first system is "63A, 63B”
  • the code of the trigger signal generator of the second system is "64A, 64B”.
  • the trigger signal generators of the two systems of receivers 501 and 502 are configured to generate trigger signals, which will be described later, in synchronization with each other by a timer in one microcomputer 70 .
  • the first receiving unit 501 receives signals including sensor values S1A and S1B transmitted from the sensor elements 31A and 31B of the first sensor device 301.
  • the first receiving section 501 has two signal acquisition sections 61A and 61B and two trigger signal generation sections 63A and 63B.
  • the signal acquisition units 61A and 61B are configured as a SENT module together with the trigger signal generation units 63A and 63B.
  • a SENT module 51A corresponding to the sensor element 31A has a signal acquisition section 61A and a trigger signal generation section 63A.
  • a SENT module 51B corresponding to the sensor element 31B has a signal acquisition section 61B and a trigger signal generation section 63B.
  • the SENT module indicated by reference numeral 51A is referred to as "SENT module 1A”
  • the SENT module indicated by reference numeral 51B is referred to as "SENT module 1B”.
  • the signal acquisition units 61A and 61B are connected to the corresponding sensor elements 31A and 31B of the sensor device 301 via separate communication paths 41A and 41B.
  • the signal acquisition units 61A and 61B acquire the sensor values SiA and S1B transmitted via the communication paths 41A and 41B.
  • Both of the trigger signal generators 63A and 63B generate trigger signals. However, as described below, the trigger signal generating section 63A and the trigger signal generating section 63B use different generated trigger signals.
  • one SENT module 51B is defined as a "representative module”
  • the SENT modules 51A other than the representative module are defined as "general modules”. .
  • the trigger signal generated by the trigger signal generator 63B of the SENT module 51B which is a representative module, is output to the communication paths 41A and 41B as the "transmission trigger signal Trc1" common to the first system.
  • the common transmission trigger signal Trc1 makes the two communication paths 41A and 41B simultaneously ready for transmission. That is, the trigger signal generator 63B of the representative module functions as one “transmission trigger signal generator” in the first receiver 501 .
  • the two signal acquisition sections 61A and 61B can simultaneously acquire the sensor values S1A and S1B by the common transmission trigger signal Trc1.
  • the trigger signal generated by the trigger signal generation unit 63B is also used as an "intra-module trigger signal” that causes the signal acquisition unit 61B in the own module 51B to transition to a receivable state.
  • the trigger signal generated by the trigger signal generator 63B of the representative module 51B is used as a "transmission trigger signal that also serves as an intra-module trigger signal”.
  • the trigger signal generated by the trigger signal generation unit 63A of the SENT module 51A which is a general module, is used only as an "intra-module trigger signal" that causes the signal acquisition unit 61A within the module 51A to transition to a receivable state. Since the generated trigger signal is not used as a transmission trigger signal for the corresponding communication channel 41A, the operation by the trigger signal generation unit 63A of the general module is to generate a trigger signal in the SPC mode and not output it to the communication channel 41A. Therefore, it is commonly referred to as "empty shot”. The effect of this configuration will be described later in comparison with a comparative example.
  • the first abnormality determination unit 761 determines whether the sensor values S1A and S1B transmitted from the sensor elements 31A and 31B of the first sensor device 301 are abnormal.
  • the second abnormality determination section 762 determines whether the sensor values S2A and S2B transmitted from the sensor elements 32A and 32B of the second sensor device 302 are abnormal. Processing by the first and second abnormality determination units 761 and 762 will be described later with reference to FIGS. 5A to 7. FIG.
  • the torque calculation unit 77 calculates the steering torque based on the plurality of sensor values S1A, S1B, S2A, and S2B received by the two-system receiving units 501 and 502 and the abnormality information determined by the abnormality determination units 761 and 762. . Processing by the torque calculation unit 77 will be described later with reference to FIG. Based on the steering torque calculated by the torque calculator 77, the assist amount calculator 78 calculates the assist amount output by the motor 80 as a "predetermined control amount".
  • FIG. 3 a schematic configuration of an electric power steering system to which the communication system 100 is applied will be described.
  • the electric power steering device 90 shown in FIG. 3 is of a column assist type, it can also be applied to a rack assist type electric power steering device.
  • a steering shaft 92 is connected to the handle 91 .
  • a pinion gear 96 provided at the tip of the steering shaft 92 meshes with a rack shaft 97 .
  • a pair of wheels 98 are provided at both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like.
  • the steering shaft 92 connected to the steering wheel 91 rotates. Rotational motion of the steering shaft 92 is converted into linear motion of the rack shaft 97 by the pinion gear 96 , and the pair of wheels 98 are steered at an angle corresponding to the amount of displacement of the rack shaft 97 .
  • the electric power steering device 90 includes a steering torque sensor 93, an ECU (control device) 700, a motor 80, a reduction gear 94, and the like.
  • a steering torque sensor 93 is provided in the middle of the steering shaft 92 and detects the steering torque of the driver.
  • the steering torque sensor 93 of this embodiment redundantly includes two sensor devices 301 and 302 .
  • the steering torque sensor 93 includes sensor devices 301 and 302 as well as a torsion bar, a multipolar magnet, a magnetic yoke, a magnetism collection ring, and the like. Since these configurations are well known, their illustration is omitted.
  • the ECU 700 includes a microcomputer 70, a pre-driver (not shown), etc., and includes a CPU, ROM, RAM, I/O, and a bus line connecting these components.
  • the ECU 700 executes software processing by executing a program stored in advance by the CPU, and control by hardware processing by a dedicated electronic circuit.
  • the assist amount calculation unit 78 of the microcomputer 70 calculates the assist amount (assist torque command) output by the motor 80 based on the sensor value obtained from the steering torque sensor 93, and controls the energization of the motor 80 accordingly.
  • the motor 80 is composed of, for example, a three-phase brushless motor.
  • the assist torque output by the motor 80 is transmitted to the steering shaft 92 via the reduction gear 94 .
  • Motor 80 may be configured integrally with ECU 700 .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-106513 discloses a detection device for synchronizing the transmission timing of a trigger signal for SENT communication between two microcomputers.
  • FIG. 12 shows synchronization processing according to a reference comparative example corresponding to Patent Document 1.
  • the symbol "S" means a step.
  • the left column of FIG. 12 shows the processing of the first microcomputer, and the right column shows the processing of the second microcomputer.
  • the first microcomputer transmits a trigger signal to the sensor S1#N in S911, and receives the sensor value (measurement data) from the sensor S1#N in S921.
  • the second microcomputer transmits a trigger signal to the sensor S2#N in S912, and receives a sensor value (measurement data) from the sensor S2#N in S922.
  • the measurement targets of the sensor S1#N and the sensor S2#N are the same, and the simultaneity of the sensor values is required.
  • the transmission timings of S911 and S912 are based on the calculation timing of each microcomputer, a deviation may occur in the transmission timings.
  • the second microcomputer monitors the trigger signal transmission timing of the first microcomputer in S93, and adjusts the trigger signal transmission timing of the second microcomputer so that the trigger signal transmission timings of both microcomputers match in S94. This ensures the simultaneity of the sensor values from the sensor S1#N and the sensor S2#N.
  • Patent Document 1 for example, the measurement targets of the plurality of sensors S1#1 to #N corresponding to the first microcomputer are not the same. In other words, there is no disclosure of a configuration in which a plurality of sensor values for the same object to be measured are acquired by different signal acquisition units within a single microcomputer, as in the present embodiment. If the concept of Patent Document 1 is applied to the trigger signal transmission timing between the plurality of SENT modules 51A and S52A in the first receiving section 501 of the present embodiment, extra computing power of the microcomputer is required. On the other hand, in the present embodiment, the simultaneity of sensor values is ensured without increasing the computing power.
  • a switching element is provided between the communication paths 41A and 41B and the ground.
  • the trigger signal When the trigger signal is turned ON and input to the gate of the switching element, the switching element becomes conductive, and the current through the communication paths 41A and 41B flows to the ground and the transmission is interrupted.
  • the trigger signal When the trigger signal is turned off, the switching element is cut off, and the communication paths 41A and 41B become ready for transmission. That is, each communication path 41A, 41B becomes ready for transmission at the timing when the trigger signal inputted to the gate of the switching element provided in each communication path 41A, 41B is turned ON and then turned OFF.
  • the trigger signal input to the gate of the switching element is defined as a "transmission trigger signal" in this embodiment.
  • the timing of the trigger signals generated by the two SENT modules 51A and 51B in one receiving section 501 may be shifted.
  • the timing ta at which the trigger signal of the SENT module 51A is turned off after being turned on differs from the timing tb at which the trigger signal of the SENT module 51B is turned off after being turned on by a time ⁇ .
  • transmission trigger signals Tr1A and Tr1B are individually output from the trigger signal generators 63A and 63B of the SENT modules 51A and 51B of the first receiver 501 to the corresponding communication paths 41A and 41B.
  • transmission trigger signals Tr2A and Tr2B are individually output from the trigger signal generators 64A and 64B of the SENT modules 52A and 52B of the second receiver 502 to the corresponding communication paths 42A and 42B.
  • the signal acquisition units 61A and 61B may acquire sensor values at different timings from the sensor elements 31A and 31B. Then, the microcomputer 70 may calculate an erroneous torque or erroneously detect an abnormality in the sensor value.
  • the trigger signal of the SENT module 51A which is a general module, is used only as an intra-module trigger signal that causes the signal acquisition unit 61A to transition to the receivable state, and the transmission that puts the communication path 41A into the transmittable state. Does not function as a trigger signal.
  • the trigger signal of the SENT module 51B which is a representative module, is used as an intra-module trigger signal that causes the signal acquisition unit 61B to transition to a receivable state, and is a transmission trigger that causes both communication paths 41A and 41B to enter a transmittable state. Used as a signal. Therefore, the timing ta is ignored, and signal transmission from the sensor elements 31A and 31B to the signal acquisition units 61A and 61B is started at the timing tb when the common transmission trigger signal is turned off after being turned on.
  • Signals from the sensor elements 31A and 31B are a series of calculation and synchronization (Cal & Sync) signals, status (Status) signals, sensor data (Sensor Data) signals, CRC signals and end (End) signals in one frame. is output as a signal of
  • the SENT method is a transmission method capable of two-way communication using a 4-bit nibble signal.
  • the size of the sensor data signal containing the steering torque sensor values S1A and S1B is 3 nibbles (12 bits), and a maximum of 2 12 data values (4096 data values) from "000" to "FFF" can be transmitted. is.
  • the signal acquisition units 61A and 61B receive the SENT method signal and acquire the sensor values S1A and S1B included in the signal.
  • the two signal acquiring sections 61A and 61B can simultaneously acquire the two sensor values S1A and S1B using the common transmission trigger signal Trc1. Therefore, simultaneity S1A and S1B of a plurality of sensor values acquired by the microcomputer 70 from the sensor device 301 can be ensured. Therefore, it is possible to prevent the microcomputer 70 from calculating an erroneous torque or erroneously detecting an abnormality in the sensor value based on sensor values obtained at different timings.
  • the number of signal output terminals of the microcomputer 70 and wiring man-hours can be reduced.
  • the number of terminals for outputting the transmission trigger signal Trc1 from the first receiving section 501 may be one. Therefore, the configuration can be simplified.
  • normal sensor values S1A, S1B, S2A, and S2B are values within a specified range of values from 0 to 4095, excluding the lower limit range near 0 and the upper limit range near 4095. I take the.
  • the lower limit range and upper limit range excluded here are "outside the specified range”. If the sensor values S1A, S1B, S2A, and S2B are out of the specified range, it is determined to be abnormal.
  • the two sensor values obtained by the two sensor elements of each system have cross characteristics.
  • One sensor value in the cross characteristic is the positive characteristic sensor value that has a linear output characteristic that is positively correlated with the actual torque.
  • the other sensor value in the cross characteristic is a negative characteristic sensor value having a linear output characteristic of negative correlation with the same absolute value of slope as the positive characteristic sensor value with respect to the actual torque.
  • the sensor value S1B corresponds to the positive characteristic sensor value
  • the sensor value S1A corresponds to the negative characteristic sensor value
  • the sensor value S2A corresponds to the positive characteristic sensor value
  • the sensor value S2B corresponds to the negative characteristic sensor value.
  • the positive characteristic sensor value and the negative characteristic sensor value are symmetrical values centered on 2048, and the sum of the positive characteristic sensor value and the negative characteristic sensor value is 4096. If the sum of the positive characteristic sensor value and the negative characteristic sensor value is out of the predetermined range of around 4096, the abnormality determination units 761 and 762 determine that at least one sensor value is abnormal.
  • the first abnormality determination unit 761 acquires sensor values S1A and S1B.
  • S52 it is determined whether the sensor values S1A and S1B are outside the prescribed range shown in FIG. 5A, or whether the absolute value of the difference between the sum of the sensor values S1A and S1B and 4096 is greater than or equal to the divergence threshold. If YES in S52, in S53 the first abnormality determination unit 761 determines that the first sensor device 301 that outputs at least one abnormal sensor value is abnormal. If NO in S52, the first abnormality determination unit 761 determines that the first sensor device 301 is normal in S54.
  • the second abnormality determination unit 762 acquires sensor values S2A and S2B.
  • S62 it is determined whether the sensor values S2A and S2B are outside the prescribed range shown in FIG. 5B, or whether the absolute value of the difference between the sum of the sensor values S2A and S2B and 4096 is greater than or equal to the divergence threshold. If YES in S62, in S63 the second abnormality determination unit 762 determines that the second sensor device 302 outputting at least one abnormal sensor value is abnormal. If NO in S62, the second abnormality determination unit 762 determines that the second sensor device 302 is normal in S64.
  • the torque calculator 77 acquires four sensor values S1A, S1B, S2A, and S2B.
  • the torque calculation unit 77 converts the sensor values, which are dimensionless numbers from 0 to 4095, into torque values T1 and T2 [Nm] of the respective systems using equations (1) and (2).
  • Kt is the conversion gain.
  • the sign of the conversion gain Kt is appropriately determined according to the positive/negative definitions of the torque value and the sensor value. In this embodiment, T1 and T2 have opposite signs.
  • T1 (S1A-S1B) ⁇ Kt (1)
  • T2 (S2A-S2B) ⁇ Kt (2)
  • S73 and S74 it is determined whether or not the sensor devices 301 and 302 are abnormal.
  • the microcomputer 70 continues the calculation using only the sensor values of the sensor devices in the normal system. Note that FIG. 8 assumes that a double failure in which both the sensor devices 301 and 302 fail does not occur.
  • the abnormality determination unit 761 determines that the first sensor device 301 is abnormal, it is determined YES in S73, and the process proceeds to S75. At S75, the torque value (-T2) of the second system is adopted as the steering torque.
  • the abnormality determination unit 762 determines that the second sensor device 302 is abnormal, it is determined NO in S73 and YES in S74, and the process proceeds to S76. At S76, the torque value T1 of the first system is adopted as the steering torque.
  • the torque values are calculated based on the difference in sensor values, so if the synchronicity of the sensor values is not ensured, there is a possibility that incorrect torque values T1 and T2 will be calculated.
  • this embodiment by ensuring the simultaneity of the sensor values using the common transmission trigger signals Trc1 and Trc2, calculation of an erroneous torque value is prevented.
  • a communication system 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • FIG. 9 and 10 correspond to FIGS. 1 and 2 of the first embodiment, respectively.
  • a communication system 200 of the second embodiment includes two microcomputers 701 and 702 for each system corresponding to two systems of sensor devices 301 and 302 .
  • the two systems of microcomputers 701 and 702 have receivers 501 and 502, abnormality determination sections 761 and 762, torque calculation sections 771 and 772, and assist amount calculation sections 781 and 782, respectively.
  • the first microcomputer 701 calculates the steering torque T1 in the torque calculation section 771 based on the sensor values S1A and S1B obtained from the two sensor elements 31A and 31B of the first sensor device 301, and the assist amount in the assist amount calculation section 781. to calculate
  • the second microcomputer 702 calculates the steering torque T2 in the torque calculation section 772 based on the sensor values S2A and S2B obtained from the two sensor elements 32A and 32B of the second sensor device 302, and the assist amount in the assist amount calculation section 782. to calculate
  • the microcomputers 701 and 702 communicate information with each other through inter-microcomputer communication.
  • the trigger signal generators 63B and 64B of the two systems of receivers 501 and 502 generate the transmission trigger signals Trc1 and Trc2 in synchronization with each other.
  • the torque calculation units 771 and 772 calculate the steering torque based on the abnormality information determined by the abnormality determination units 761 and 762 of the own system and the other system. The calculation results of the torque calculators 771 and 772 and the assist amount calculators 781 and 782 are arbitrated as necessary.
  • the microcomputers 701 and 702 are redundantly provided, even if one of the microcomputers malfunctions, the calculation of the assist amount can be continued using the calculation result of the normal microcomputer. can.
  • One sensor device may have a plurality of three or more sensor elements, and correspondingly, one receiving section of the microcomputer may have a plurality of three or more signal acquisition sections.
  • one receiver corresponding to three sensor elements is composed of one representative module and two general modules. The transmission trigger signal generated by the trigger signal generation unit of the representative module is distributed to the three communication channels, and the three communication channels are brought into a state in which transmission is possible at the same time.
  • the communication system is not limited to two systems, and may include one system, or three or more systems of sensor devices and receiving units.
  • a common transmission trigger signal between one sensor device and one receiver may allow multiple signal acquisition units to simultaneously acquire multiple sensor values.
  • the transmission trigger signal of each microcomputer may be generated in synchronization with each other through communication between the three or more microcomputers.
  • the signal acquisition units 61A and 61B of the first reception unit 501 do not have to be configured as a module together with the trigger signal generation units 63A and 63B.
  • the means for putting the signal acquisition units 61A and 61B into a receivable state is not limited to the intra-module trigger signals from the trigger signal generation units 63A and 63B. If the signal acquisition units 61A and 61B do not require the intra-module trigger signal, the trigger signal generation unit 63A that does not function as the transmission trigger signal generation unit may be omitted.
  • the microcomputer does not need to include an abnormality determination unit when the possibility of occurrence of an abnormality in the sensor value is substantially equal to zero or when there is no effect even if an abnormality occurs.
  • the characteristics of the two sensor values are not limited to the cross characteristics, and may be characteristics that both have a positive correlation with the actual physical quantity or characteristics that both have a negative correlation.
  • the physical quantity detected by the sensor element and calculated by the physical quantity calculation unit of the microcomputer is not limited to torque, and may be any physical quantity such as rotation angle, stroke, speed, load, pressure, and the like. Accordingly, the control amount calculated by the control amount calculation unit of the microcomputer using the physical quantity is not limited to the assist amount, and is appropriately set to a current command value, a rotation speed command value, and the like.
  • the digital communication system (protocol) of the communication system is not limited to the SENT system, and other protocols may be adopted.
  • the sensor signal is not limited to a 4-bit nibble signal, and may be an 8-bit octet signal or the like. Further, the sensor device may transmit the sensor value as an analog signal to the receiving section of the microcomputer.
  • the communication system of the present disclosure may be applied to any device other than the electric power steering device that calculates the control amount based on the detected sensor value.
  • control apparatus and techniques described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program.
  • the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control apparatus and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

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Abstract

マイコン（７０）の受信部（５０１）は、複数の信号取得部（６１Ａ、６１Ｂ）と、一つの伝送トリガ信号生成部（６３Ｂ）と、を有する。複数の信号取得部（６１Ａ、６１Ｂ）は、対応するセンサ装置（３０１）のセンサ素子（３１Ａ、３１Ｂ）と個別の通信路（４１Ａ、４１Ｂ）を介して接続されており、通信路（４１Ａ、４１Ｂ）が伝送可能な状態になったとき、通信路（４１Ａ、４１Ｂ）を経由して送信されたセンサ値（Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ）を取得する。一つの伝送トリガ信号生成部（６３Ｂ）は、複数の通信路（４１Ａ、４１Ｂ）を同時に伝送可能な状態にするように共通の伝送トリガ信号（Ｔｒｃ１）を生成する。受信部（５０１）において、複数の信号取得部（６１Ａ、６１Ｂ）は、共通の伝送トリガ信号（Ｔｒｃ１）により、複数のセンサ値（Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ）を同時に取得可能である。

Description

通信システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年８月４日に出願された日本出願番号２０２１－１２８１３１号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、通信システムに関する。
　従来、複数のセンサにより冗長的に検出されたセンサ値を受信したマイコンが、複数のセンサ値に基づいて制御演算を行う通信システムが知られている。例えば電動パワーステアリング装置に適用される通信システムにおいて、マイコンは、トルクセンサから送信される複数のセンサ値からトルク値を算出し、そのトルク値に基づいてアシスト量を演算する。このような通信システムでは、それぞれのセンサ値の同時性が保たれていないと、マイコンが誤ったトルクを演算したり、センサ値の異常を誤検出したりするおそれがある。
　例えば特許文献１に開示された検出装置は、二つのマイコンがそれぞれセンサ値の送信を要求するトリガ信号を生成する。しかし、各マイコンの演算タイミングのずれ等によりトリガ信号のタイミングがずれ、異なるタイミングのセンサ値を取得する可能性がある。そこでこの検出装置は、一方のマイコンが他方のマイコンのトリガ信号を監視し、二つのマイコンのトリガ信号の送信タイミングが一致するように、自身のトリガ信号の送信タイミングを調整する。
特開２０１８－１０６５１３号公報
　特許文献１の従来技術ではマイコン間でトリガ信号の送信タイミングを調整するため、演算能力が余分に必要となる。また、例えばトルクセンサから送信される複数のセンサ値に対応する複数の通信モジュールが一つのマイコン内に設けられる構成を想定する。この構成において、各通信モジュールのトリガ信号生成部から、各センサ値が送信される通信路に個別にトリガ信号を出力する場合、マイコンの信号出力端子や配線工数が増加するという課題がある。
　本開示の目的は、複数の通信路を経由して送信される複数のセンサ値の同時性を簡易な構成で確保する通信システムを提供することにある。
　本開示の通信システムは、一つ以上のセンサ装置と、一つ以上のマイコンと、を備える。センサ装置は、ある物理量についてのセンサ値を同一の検出対象から検出する複数のセンサ素子を有する。
　マイコンは、一つ以上の受信部、物理量演算部及び制御量演算部を有する。受信部は、センサ装置に対応して設けられ、センサ装置の複数のセンサ素子から送信されたセンサ値を含む信号を受信する。
　物理量演算部は、複数のセンサ値に基づいて物理量を演算する。制御量演算部は、物理量を用いて所定の制御量を演算する。例えば電動パワーステアリング装置に適用される通信システムの場合、物理量は操舵トルクであり、制御量はアシスト量である。
　一つの受信部は、複数の信号取得部と、一つの伝送トリガ信号生成部と、を有する。
　複数の信号取得部は、対応するセンサ装置のセンサ素子と個別の通信路を介して接続されており、通信路が伝送可能な状態になったとき、通信路を経由して送信されたセンサ値を取得する。一つの伝送トリガ信号生成部は、複数の通信路を同時に伝送可能な状態にするように共通の伝送トリガ信号を生成する。
　一つの受信部において、複数の信号取得部は、共通の伝送トリガ信号により、複数のセンサ値を同時に取得可能である。
　これにより、マイコンがセンサ装置から取得する複数のセンサ値の同時性を確保することができる。よって、異なるタイミングで取得したセンサ値に基づいてマイコンが誤った物理量を演算したり、センサ値の異常を誤検出したりすることが防止される。また、一つの受信部につき一つの伝送トリガ信号を出力するため、マイコンの信号出力端子や配線工数を低減することができ、簡易な構成とすることができる。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態による通信システムの概略ブロック図であり、 図２は、第１実施形態による通信システムのマイコンのブロック図であり、 図３は、通信システムが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図であり、 図４は、トリガ信号とセンサ値の伝送との関係を説明するタイミングチャートであり、 図５Ａは、第１センサ装置のセンサ特性図であり、 図５Ｂは、第２センサ装置のセンサ特性図であり、 図６は、第１異常判定部による処理を示すフローチャートであり、 図７は、第２異常判定部による処理を示すフローチャートであり、 図８は、トルク演算部による処理を示すフローチャートであり、 図９は、第２実施形態による通信システムの概略ブロック図であり、 図１０は、第２実施形態による通信システムのマイコンのブロック図であり、 図１１は、比較例の通信システムの概略ブロック図であり、 図１２は、特許文献１相当の参考比較例による同期処理のフローチャートである。
　通信システムの複数の実施形態を、図面に基づいて説明する。第１、第２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。以下の第１、第２実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の通信システムは、電動パワーステアリング装置に適用され、センサ装置が検出した運転者の操舵トルクに基づいてアシスト量を演算する。
　（第１実施形態）
　図１～図８を参照し、第１実施形態の通信システム１００について説明する。最初に図１、図２を参照し、システム構成について説明する。第１実施形態の通信システム１００は、冗長的に設けられる二つのセンサ装置３０１、３０２と、一つのマイコン７０と、を備える。以下、一つのセンサ装置に対応する構成要素の単位を「系統」という。本実施形態の通信システムは二系統構成である。図１には、主にセンサ装置３０１、３０２とマイコン７０との間の通信構成を示し、図２には、主にマイコン７０の構成を示す。
　第１系統のセンサ装置３０１を「第１センサ装置３０１」と記し、第２系統のセンサ装置３０２を「第２センサ装置３０２」と記す。また、マイコン７０において、第１センサ装置３０１に対応する構成要素に「第１」を付し、第２センサ装置３０２に対応する構成要素に「第２」を付して区別する。第１系統及び第２系統の構成は同様であるため、主に第１系統について説明し、第２系統についての説明を適宜省略する。第２系統について省略した部分は、第１系統の説明における符号の「１」を「２」に置き換えて解釈される。
　第１センサ装置３０１は、「ある物理量」として運転者の操舵トルクについてのセンサ値を同一の検出対象から検出する複数のセンサ素子３１Ａ、３１Ｂを有する。本実施形態では、第１センサ装置３０１は、二つのセンサ素子３１Ａ、３１Ｂを有する。図１にて、符号３１Ａが指すセンサ素子を「センサ素子１Ａ」と記し、符号３１Ｂが指すセンサ素子を「センサ素子１Ｂ」と記す。また、センサ素子３１Ａ、３１Ｂが検出する操舵トルクのセンサ値をそれぞれＳ１Ａ、Ｓ１Ｂと記す。
　例えばセンサ素子３１Ａ、３１Ｂとして磁気検出素子であるホール素子が用いられる場合、ホール素子を含むパッケージであるホールＩＣがセンサ装置３０１に相当する。センサ素子３１Ａ、３１Ｂは、図３に示す操舵トルクセンサ９３内において、トーションバーの捩じれ角に基づく集磁リングの磁気変位を検出し電圧信号に変換して出力する。この例では集磁リングが「検出対象」に相当する。なお、ホール素子以外の磁気検出素子や磁気以外の変化を検出する素子がセンサ素子３１Ａ、３１Ｂとして用いられてもよい。
　本実施形態のセンサ装置３０１は、センサ素子３１Ａ、３１Ｂが検出したセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂの情報を含むセンサ信号を、デジタル信号として、一定の送信周期で通信路４１Ａ、４１Ｂを経由して送信する。詳しくは、センサ信号として、米国自動車技術会規格ＳＡＥ－Ｊ２７１６に準拠したニブル信号、いわゆるＳＥＮＴ（シングルエッジニブル伝送）方式の信号が用いられる。センサ装置３０１は、ＳＥＮＴ通信方式を応用したＳＰＣ（Short PWM Code）モードで駆動し、マイコン７０からのトリガ信号により通信を開始する。なお、図１には、送信回路や動作電源供給線、基準電位線等の図示を省略する。
　マイコン７０は、センサ装置３０１、３０２に対応して設けられた二系統の受信部５０１、５０２及び異常判定部７６１、７６２と、二系統共通に設けられたトルク演算部７７及びアシスト量演算部７８とを備える。トルク演算部７７は「物理量演算部」に相当し、アシスト量演算部７８は「制御量演算部」に相当する。
　マイコン７０内の構成についても第１系統及び第２系統の構成は同様であるため、主に第１系統について説明し、第２系統についての説明を適宜省略する。なお、トリガ信号生成部については、第１系統のトリガ信号生成部の符号を「６３Ａ、６３Ｂ」、第２系統のトリガ信号生成部の符号を「６４Ａ、６４Ｂ」とする。一つのマイコン７０内のタイマにより、二系統の受信部５０１、５０２の各トリガ信号生成部は、後述のトリガ信号を互いに同期して生成するように構成されている。
　第１受信部５０１は、第１センサ装置３０１のセンサ素子３１Ａ、３１Ｂから送信されたセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを含む信号を受信する。第１受信部５０１は、二つの信号取得部６１Ａ、６１Ｂと二つのトリガ信号生成部６３Ａ、６３Ｂとを有する。特に本実施形態では、信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、トリガ信号生成部６３Ａ、６３ＢとセットでＳＥＮＴモジュールとして構成されている。
　センサ素子３１Ａに対応するＳＥＮＴモジュール５１Ａは信号取得部６１Ａ及びトリガ信号生成部６３Ａを有する。センサ素子３１Ｂに対応するＳＥＮＴモジュール５１Ｂは信号取得部６１Ｂ及びトリガ信号生成部６３Ｂを有する。図１、図２にて、符号５１Ａが指すＳＥＮＴモジュールを「ＳＥＮＴモジュール１Ａ」と記し、符号５１Ｂが指すＳＥＮＴモジュールを「ＳＥＮＴモジュール１Ｂ」と記す。
　信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、対応するセンサ装置３０１のセンサ素子３１Ａ、３１Ｂと個別の通信路４１Ａ、４１Ｂを介して接続されている。通信路４１Ａ、４１Ｂが伝送可能な状態になったとき、信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、通信路４１Ａ、４１Ｂを経由して送信されたセンサ値ＳｉＡ、Ｓ１Ｂを取得する。トリガ信号生成部６３Ａ、６３Ｂは、いずれもトリガ信号を生成する。ただし以下に説明するように、トリガ信号生成部６３Ａとトリガ信号生成部６３Ｂとでは、生成したトリガ信号の用いられ方が異なる。
　ここで、第１受信部５０１に含まれる二つのＳＥＮＴモジュール５１Ａ、５１Ｂのうち、一つのＳＥＮＴモジュール５１Ｂを「代表モジュール」と定義し、代表モジュール以外のＳＥＮＴモジュール５１Ａを「一般モジュール」と定義する。
　代表モジュールであるＳＥＮＴモジュール５１Ｂのトリガ信号生成部６３Ｂが生成したトリガ信号は、第１系統に共通の「伝送トリガ信号Ｔｒｃ１」として通信路４１Ａ、４１Ｂに出力される。共通の伝送トリガ信号Ｔｒｃ１は、二つの通信路４１Ａ、４１Ｂを同時に伝送可能な状態にする。つまり、代表モジュールのトリガ信号生成部６３Ｂは、第１受信部５０１に一つの「伝送トリガ信号生成部」として機能する。第１受信部５０１において、二つの信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、共通の伝送トリガ信号Ｔｒｃ１により、センサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを同時に取得可能である。
　また、トリガ信号生成部６３Ｂが生成したトリガ信号は、自モジュール５１Ｂ内の信号取得部６１Ｂを受信可能状態に遷移させる「モジュール内トリガ信号」としても用いられる。つまり、代表モジュール５１Ｂのトリガ信号生成部６３Ｂが生成したトリガ信号は、「モジュール内トリガ信号を兼ねた伝送トリガ信号」として用いられる。
　一方、一般モジュールであるＳＥＮＴモジュール５１Ａのトリガ信号生成部６３Ａが生成したトリガ信号は、自モジュール５１Ａ内の信号取得部６１Ａを受信可能状態に遷移させる「モジュール内トリガ信号」としてのみ用いられる。生成したトリガ信号が、対応する通信路４１Ａの伝送トリガ信号として用いられないため、一般モジュールのトリガ信号生成部６３Ａによる動作は、ＳＰＣモードでのトリガ信号を生成しながら通信路４１Ａに出力しない動作であるため、通称「空打ち」と表現される。この構成による効果については、比較例と対比しつつ後述する。
　次に第１異常判定部７６１は、第１センサ装置３０１のセンサ素子３１Ａ、３１Ｂから送信されたセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂの異常を判定する。同様に第２異常判定部７６２は、第２センサ装置３０２のセンサ素子３２Ａ、３２Ｂから送信されたセンサ値Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂの異常を判定する。第１、第２異常判定部７６１、７６２による処理については、図５Ａ～図７を参照して後述する。
　トルク演算部７７は、二系統の受信部５０１、５０２が受信した複数のセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、及び、異常判定部７６１、７６２が判定した異常情報に基づいて操舵トルクを演算する。トルク演算部７７による処理については、図８を参照して後述する。アシスト量演算部７８は、トルク演算部７７が演算した操舵トルクに基づいて、モータ８０が出力するアシスト量を、「所定の制御量」として演算する。
　ここで図３を参照し、通信システム１００が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成を説明する。図３に示す電動パワーステアリング装置９０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ハンドル９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア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が設けられる。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によりラック軸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９０は、操舵トルクセンサ９３、ＥＣＵ（制御装置）７００、モータ８０及び減速ギア９４等を含む。操舵トルクセンサ９３はステアリングシャフト９２の途中に設けられており、運転者の操舵トルクを検出する。本実施形態の操舵トルクセンサ９３は、二つのセンサ装置３０１、３０２を冗長的に含む。また、操舵トルクセンサ９３は、センサ装置３０１、３０２の他、トーションバー、多極磁石、磁気ヨーク、集磁リング等を含んで構成される。これらの構成は周知であるため、図示を省略する。
　ＥＣＵ７００は、マイコン７０をはじめ図示しないプリドライバ等で構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵ７００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や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
　マイコン７０のアシスト量演算部７８は、操舵トルクセンサ９３から取得したセンサ値に基づいて、モータ８０が出力するアシスト量（アシストトルク指令）を演算し、それに応じてモータ８０の通電を制御する。モータ８０は、例えば三相ブラシレスモータで構成される。モータ８０が出力したアシストトルクは、減速ギア９４を介してステアリングシャフト９２に伝達される。モータ８０はＥＣＵ７００と一体に構成されてもよい。
　以上のような通信システムの技術分野における従来技術として、特許文献１（特開２０１８－１０６５１３号公報）には、ＳＥＮＴ通信のトリガ信号の送信タイミングを二つのマイコンで同期させる検出装置が開示されている。図１２のフローチャートに、特許文献１相当の参考比較例による同期処理を示す。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。図１２の左列に第１マイコンの処理を示し、右列に第２マイコンの処理を示す。
　第１マイコンはＳ９１１でセンサＳ１＃Ｎにトリガ信号を送信し、Ｓ９２１でセンサＳ１＃Ｎからセンサ値（測定データ）を受信する。第２マイコンはＳ９１２でセンサＳ２＃Ｎにトリガ信号を送信し、Ｓ９２２でセンサＳ２＃Ｎからセンサ値（測定データ）を受信する。ここで、センサＳ１＃Ｎ及びセンサＳ２＃Ｎの測定対象は同一であり、センサ値の同時性が求められる。しかし、Ｓ９１１、Ｓ９１２の送信タイミングは各マイコンの演算タイミングに基づくため、送信タイミングにずれが発生し得る。
　そこで第２マイコンは、Ｓ９３で第１マイコンのトリガ信号送信タイミングを監視し、Ｓ９４で両マイコンのトリガ信号送信タイミングが一致するように、第２マイコンのトリガ信号送信タイミングを調整する。これにより、センサＳ１＃Ｎ及びセンサＳ２＃Ｎからのセンサ値の同時性が確保される。
　ただし特許文献１において、例えば第１マイコンに対応する複数のセンサＳ１＃１～＃Ｎの測定対象は同一ではない。つまり、本実施形態のように、同一の測定対象についての複数のセンサ値が一つのマイコン内の異なる信号取得部に取得される構成は開示されていない。仮に本実施形態の第１受信部５０１における複数のＳＥＮＴモジュール５１Ａ、Ｓ５２Ａ間のトリガ信号送信タイミングについて特許文献１の思想を適用すると、マイコンの演算能力が余分に必要となる。それに対し本実施形態では、演算能力を増大させることなくセンサ値の同時性の確保を図る。
　次に図４のタイミングチャートを参照し、センサ素子３１Ａ、３１Ｂからの信号が通信路４１Ａ、４１Ｂに伝送される信号のタイミングについて説明する。文中では第１系統の符号を記載する。第２系統のセンサ素子３２Ａ、３２Ｂから通信路４２Ａ、４２Ｂに伝送される信号のタイミングについても同様である。
　例えば通信路４１Ａ、４１Ｂの途中には、グランドとの間にスイッチング素子が設けられている。トリガ信号がＯＮしてスイッチング素子のゲートに入力されるとスイッチング素子が導通し、通信路４１Ａ、４１Ｂを通る電流がグランドに流れて伝送が断絶される。トリガ信号がＯＦＦするとスイッチング素子が遮断し、通信路４１Ａ、４１Ｂが伝送可能な状態となる。つまり、各通信路４１Ａ、４１Ｂに設けられたスイッチング素子のゲートに入力されるトリガ信号が一旦ＯＮした後にＯＦＦしたタイミングに、各通信路４１Ａ、４１Ｂは伝送可能な状態になる。この構成例において本実施形態では、スイッチング素子のゲートに入力されるトリガ信号が「伝送トリガ信号」と定義される。
　ところで、一つの受信部５０１における二つのＳＥＮＴモジュール５１Ａ、５１Ｂで生成されるトリガ信号のタイミングがずれる場合がある。図４に示す例では、ＳＥＮＴモジュール５１Ａのトリガ信号がＯＮ後ＯＦＦするタイミングｔａと、ＳＥＮＴモジュール５１Ｂのトリガ信号がＯＮ後ＯＦＦするタイミングｔｂとは時間δずれている。
　ここで図１１を参照し、比較例の通信システム１０９の構成について説明する。比較例の通信システム１０９では、第１受信部５０１の各ＳＥＮＴモジュール５１Ａ、５１Ｂのトリガ信号生成部６３Ａ、６３Ｂから対応する通信路４１Ａ、４１Ｂに、伝送トリガ信号Ｔｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂが個別に出力される。同様に第２受信部５０２の各ＳＥＮＴモジュール５２Ａ、５２Ｂのトリガ信号生成部６４Ａ、６４Ｂから対応する通信路４２Ａ、４２Ｂに、伝送トリガ信号Ｔｒ２Ａ、Ｔｒ２Ｂが個別に出力される。
　そのため、例えば第１系統において伝送トリガ信号Ｔｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂのタイミングがずれると、各信号取得部６１Ａ、６１Ｂが各センサ素子３１Ａ、３１Ｂから異なるタイミングのセンサ値を取得する可能性がある。すると、マイコン７０が誤ったトルクを演算したり、センサ値の異常を誤検出したりするおそれがある。
　また比較例では、各センサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂが送信される通信路４１Ａ、Ｓ１Ｂに個別に伝送トリガ信号Ｔｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂを出力する必要があり、マイコン７０の信号出力端子や接続工数が増加するという課題がある。図１１に示す比較例では、第１受信部５０１から伝送トリガ信号Ｔｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂを出力する端子が二つ必要である。
　それに対し本実施形態では、一般モジュールであるＳＥＮＴモジュール５１Ａのトリガ信号は、信号取得部６１Ａを受信可能状態に遷移させるモジュール内トリガ信号としてのみ用いられ、通信路４１Ａを伝送可能な状態にする伝送トリガ信号としては機能しない。一方、代表モジュールであるＳＥＮＴモジュール５１Ｂのトリガ信号は、信号取得部６１Ｂを受信可能状態に遷移させるモジュール内トリガ信号として用いられると共に、両方の通信路４１Ａ、４１Ｂを伝送可能な状態にする伝送トリガ信号として用いられる。したがって、タイミングｔａは無視され、共通の伝送トリガ信号がＯＮ後ＯＦＦしたタイミングｔｂをきっかけとして、センサ素子３１Ａ、３１Ｂから信号取得部６１Ａ、６１Ｂへの信号伝送が同時に開始される。
　センサ素子３１Ａ、３１Ｂからの信号は、一つのフレームで、計算及び同期（Cal & Sync）信号、ステータス（Status）信号、センサデータ（Sensor Data）信号、ＣＲＣ信号及びエンド（End）信号からなる一連の信号として出力される。ＳＥＮＴ方式は、４ビットのニブル信号を用いた双方向通信可能な伝送方式である。操舵トルクのセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂが含まれるセンサデータ信号の大きさは３ニブル（１２ビット）であり、最大で「０００」～「ＦＦＦ」の２12通り（４０９６通り）のデータ値が送信可能である。信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、ＳＥＮＴ方式の信号を受信し、信号に含まれるセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを取得する。
　このように本実施形態では、一つの受信部５０１において、二つの信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、共通の伝送トリガ信号Ｔｒｃ１により二つのセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを同時に取得可能である。したがって、マイコン７０がセンサ装置３０１から取得する複数のセンサ値の同時性Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを確保することができる。よって、異なるタイミングで取得したセンサ値に基づいてマイコン７０が誤ったトルクを演算したり、センサ値の異常を誤検出したりすることが防止される。
　また本実施形態では、一つの受信部５０１につき一つの伝送トリガ信号Ｔｒｃ１を出力するため、マイコン７０の信号出力端子や配線工数を低減することができる。つまり、図１、図２に示すように、第１受信部５０１から伝送トリガ信号Ｔｒｃ１を出力する端子は一つでよい。したがって、簡易な構成とすることができる。
　次に図５Ａ～図７を参照し、第１、第２異常判定部７６１、７６２による処理について説明する。図５Ａ、図５Ｂに示すように、正常なセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂは、０～４０９５の値のうち、０付近の下限範囲と４０９５付近の上限範囲とを除く規定範囲内の値を取る。ここで除かれる下限範囲及び上限範囲は「規定範囲外」となる。センサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂが規定範囲外にある場合、異常と判定される。
　また本実施形態では、各系統の二つのセンサ素子による二つのセンサ値はクロス特性を有する。クロス特性における一方のセンサ値は、実際のトルクに対して正の相関の線形出力特性を有する正特性センサ値である。クロス特性における他方のセンサ値は、実際のトルクに対して正特性センサ値と傾きの絶対値が等しい負の相関の線形出力特性を有する負特性センサ値である。
　例えば第１センサ装置３０１では、センサ値Ｓ１Ｂが正特性センサ値に相当し、センサ値Ｓ１Ａが負特性センサ値に相当する。第２センサ装置３０２では、センサ値Ｓ２Ａが正特性センサ値に相当し、センサ値Ｓ２Ｂが負特性センサ値に相当する。正特性センサ値と負特性センサ値とは２０４８を中心とした対称値を取り、正特性センサ値と負特性センサ値との和は４０９６となる。仮に正特性センサ値と負特性センサ値との和が４０９６前後の所定範囲から外れた場合、異常判定部７６１、７６２は、少なくとも一つのセンサ値が異常であると判定する。
　図６のＳ５１で第１異常判定部７６１は、センサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを取得する。Ｓ５２では、センサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂが図５Ａに示す規定範囲外にあるか、又は、センサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂの和と４０９６との差分の絶対値が乖離閾値以上であるか判断される。Ｓ５２でＹＥＳの場合、Ｓ５３で第１異常判定部７６１は、少なくとも一つの異常なセンサ値を出力する第１センサ装置３０１が異常と判定する。Ｓ５２でＮＯの場合、Ｓ５４で第１異常判定部７６１は、第１センサ装置３０１が正常と判定する。
　図６と同様に、図７のＳ６１で第２異常判定部７６２は、センサ値Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂを取得する。Ｓ６２では、センサ値Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂが図５Ｂに示す規定範囲外にあるか、又は、センサ値Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂの和と４０９６との差分の絶対値が乖離閾値以上であるか判断される。Ｓ６２でＹＥＳの場合、Ｓ６３で第２異常判定部７６２は、少なくとも一つの異常なセンサ値を出力する第２センサ装置３０２が異常と判定する。Ｓ６２でＮＯの場合、Ｓ６４で第２異常判定部７６２は、第２センサ装置３０２が正常と判定する。
　例えば、クロス特性のセンサ値の和による異常判定において、センサ値の同時性が確保されない場合、異常を誤検出する可能性がある。本実施形態では、共通の伝送送トリガ信号Ｔｒｃ１、Ｔｒｃ２を用いてセンサ値の同時性を確保することで、異常を誤検出することが防止される。
　続いて図８を参照し、トルク演算部７７による処理について説明する。Ｓ７１でトルク演算部７７は、四つのセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂを取得する。Ｓ７２でトルク演算部７７は、式（１）、（２）により、０～４０９５までの無次元数であるセンサ値を各系統のトルク値Ｔ１、Ｔ２［Ｎｍ］に変換する。Ｋｔは変換ゲインである。トルク値やセンサ値の正負の定義に応じて、変換ゲインＫｔの符号は適宜決定される。本実施形態では、Ｔ１とＴ２とは逆符号の値となる。
　　Ｔ１＝（Ｓ１Ａ－Ｓ１Ｂ）×Ｋｔ　・・・（１）
　　Ｔ２＝（Ｓ２Ａ－Ｓ２Ｂ）×Ｋｔ　・・・（２）
　Ｓ７３、Ｓ７４ではセンサ装置３０１、３０２の異常の有無が判断される。異常判定部７６１、７６２によりいずれかのセンサ装置が異常と判定されたとき、マイコン７０は、正常系統のセンサ装置のセンサ値のみを使用して演算を継続する。なお、図８ではセンサ装置３０１、３０２が両方とも故障する二重故障は発生しないことを前提とする。
　異常判定部７６１により第１センサ装置３０１が異常と判定された場合、Ｓ７３でＹＥＳと判断され、Ｓ７５に移行する。Ｓ７５では、第２系統のトルク値（－Ｔ２）が操舵トルクとして採用される。異常判定部７６２により第２センサ装置３０２が異常と判定された場合、Ｓ７３でＮＯ、Ｓ７４でＹＥＳと判断され、Ｓ７６に移行する。Ｓ７６では、第１系統のトルク値Ｔ１が操舵トルクとして採用される。
　センサ装置３０１、３０２がいずれも正常の場合、Ｓ７３でＮＯ、Ｓ７４でＹＥＳと判断され、Ｓ７７に移行する。Ｓ７７では、二系統のトルク値の平均値（（Ｔ１－Ｔ２）／２）が操舵トルクとして採用される。
　式（１）、（２）ではセンサ値の差に基づいてトルク値を演算するため、センサ値の同時性が確保されない場合、誤ったトルク値Ｔ１、Ｔ２が演算される可能性がある。本実施形態では、共通の伝送送トリガ信号Ｔｒｃ１、Ｔｒｃ２を用いてセンサ値の同時性を確保することで、誤ったトルク値が演算されることが防止される。
　（第２実施形態）
　図９、図１０を参照し、第２実施形態の通信システム２００について説明する。図９、図１０は、それぞれ第１実施形態の図１、図２に対応する。第２実施形態の通信システム２００は、二系統のセンサ装置３０１、３０２に対応して、系統毎に二つのマイコン７０１、７０２を備える。二系統のマイコン７０１、７０２は、それぞれ受信部５０１、５０２、異常判定部７６１、７６２、トルク演算部７７１、７７２及びアシスト量演算部７８１、７８２を有する。
　第１マイコン７０１は、第１センサ装置３０１の二つのセンサ素子３１Ａ、３１Ｂから取得したセンサ値Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂに基づき、トルク演算部７７１で操舵トルクＴ１を演算し、アシスト量演算部７８１でアシスト量を演算する。第２マイコン７０２は、第２センサ装置３０２の二つのセンサ素子３２Ａ、３２Ｂから取得したセンサ値Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂに基づき、トルク演算部７７２で操舵トルクＴ２を演算し、アシスト量演算部７８２でアシスト量を演算する。
　マイコン７０１、７０２は、マイコン間通信により互いの情報を通信する。これにより、二系統の受信部５０１、５０２の各トリガ信号生成部６３Ｂ、６４Ｂは伝送トリガ信号Ｔｒｃ１、Ｔｒｃ２を互いに同期して生成する。また、トルク演算部７７１、７７２は、自系統及び他系統の異常判定部７６１、７６２が判定した異常情報に基づいて、操舵トルクを演算する。各トルク演算部７７１、７７２及び各アシスト量演算部７８１、７８２の演算結果は必要に応じて調停される。
　第２実施形態の通信システム２００では、マイコン７０１、７０２が冗長的に設けられるため、いずれか一方のマイコンの異常時にも、正常なマイコンの演算結果を用いてアシスト量の演算を継続することができる。
　（その他の実施形態）
　（ａ）一つのセンサ装置が三つ以上の複数のセンサ素子を有し、それに対応して、マイコンの一つの受信部が三つ以上の複数の信号取得部を有してもよい。例えば三つのセンサ素子に対応する一つの受信部は、一つの代表モジュールと、二つの一般モジュールとから構成される。代表モジュールのトリガ信号生成部が生成した伝送トリガ信号は三つの通信路に分配されて、三つの通信路を同時に伝送可能な状態とする。
　（ｂ）通信システムは、二系統に限らず、一系統、又は、三系統以上のセンサ装置及び受信部を備えてもよい。一系統構成の通信システムでは、一つのセンサ装置と一つの受信部との間で、共通の伝送トリガ信号により、複数の信号取得部が複数のセンサ値を同時に取得可能になればよい。また、三系統以上の系統毎にマイコンを備える場合、三つ以上のマイコン間の通信により、各マイコンの伝送トリガ信号を互いに同期して生成するように構成してもよい。
　（ｃ）例えば第１受信部５０１の信号取得部６１Ａ、６１Ｂは、トリガ信号生成部６３Ａ、６３Ｂとセットでモジュールとして構成されていなくてもよい。また、信号取得部６１Ａ、６１Ｂを受信可能状態にする手段は、トリガ信号生成部６３Ａ、６３Ｂからのモジュール内トリガ信号に限らない。信号取得部６１Ａ、６１Ｂがモジュール内トリガ信号を必要としない構成の場合、伝送トリガ信号生成部として機能しない側のトリガ信号生成部６３Ａは無くてもよい。
　（ｄ）センサ値の異常が発生する可能性が実質的にゼロに等しい場合や異常が発生しても影響が無い場合等は、マイコンは異常判定部を備えなくてもよい。また、二つのセンサ値の特性はクロス特性に限らず、実際の物理量に対して共に正の相関を有する特性や共に負の相関を有する特性であってもよい。
　（ｅ）センサ素子が検出し、マイコンの物理量演算部が演算する物理量は、トルクに限らず、回転角、ストローク、速度、荷重、圧力等、どのような物理量でもよい。それに応じて、マイコンの制御量演算部が物理量を用いて演算する制御量は、アシスト量に限らず、電流指令値、回転数指令値等、適宜設定される。
　（ｆ）通信システムのデジタル通信の方式（プロトコル）は、ＳＥＮＴ方式に限らず、他のプロトコルを採用してもよい。センサ信号は、４ビットのニブル信号に限らず、８ビットのオクテット信号等を用いてもよい。また、センサ装置は、マイコンの受信部にアナログ信号でセンサ値を送信してもよい。
　（ｇ）本開示の通信システムは、電動パワーステアリング装置の他、検出したセンサ値に基づいて制御量の演算を行うどのような装置に適用されてもよい。
　以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、そ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。
　本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (9)

  1. 　ある物理量についてのセンサ値を同一の検出対象から検出する複数のセンサ素子（３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ）を有する一つ以上のセンサ装置（３０１、３０２）と、
    　前記センサ装置に対応して設けられ、前記センサ装置の複数の前記センサ素子から送信された前記センサ値を含む信号を受信する一つ以上の受信部（５０１、５０２）、複数の前記センサ値に基づいて前記物理量を演算する物理量演算部（７７、７７１、７７２）、及び、前記物理量を用いて所定の制御量を演算する制御量演算部（７８、７８１、７８２）を有する一つ以上のマイコン（７０、７０１、７０２）と、
    　を備え、
    　一つの前記受信部は、
    　対応する前記センサ装置の前記センサ素子と個別の通信路（４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ）を介して接続されており、前記通信路が伝送可能な状態になったとき、前記通信路を経由して送信された前記センサ値を取得する複数の信号取得部（６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ）と、
    　複数の前記通信路を同時に伝送可能な状態にするように共通の伝送トリガ信号を生成する一つの伝送トリガ信号生成部（６３Ｂ、６４Ｂ）と、
    　を有し、
    　一つの前記受信部において、複数の前記信号取得部は、共通の前記伝送トリガ信号により、複数の前記センサ値を同時に取得可能である通信システム。
  2. 　前記信号取得部は、トリガ信号を生成するトリガ信号生成部とセットでモジュールとして構成されており、
    　一つの前記受信部に含まれる複数の前記モジュールのうち一つの前記モジュールである代表モジュール（５１Ｂ、５２Ｂ）の前記トリガ信号生成部（６３Ｂ、６４Ｂ）が前記伝送トリガ信号生成部として機能する請求項１に記載の通信システム。
  3. 　一つの前記受信部に含まれる複数の前記モジュールのうち前記代表モジュール以外の前記モジュールである一般モジュール（５１Ａ、５２Ａ）において、前記トリガ信号生成部（６３Ａ、６４Ａ）が生成したトリガ信号は、自モジュール内の前記信号取得部を受信可能状態に遷移させるモジュール内トリガ信号として用いられ、
    　前記代表モジュールにおいて、前記トリガ信号生成部が生成したトリガ信号は、前記モジュール内トリガ信号を兼ねた前記伝送トリガ信号として用いられる請求項２に記載の通信システム。
  4. 　前記マイコンは、複数の前記センサ素子から送信された複数の前記センサ値の異常を判定する異常判定部（７６１、７６２）をさらに有する請求項１～３のいずれか一項に記載の通信システム。
  5. 　前記複数のセンサ素子による複数の前記センサ値は、実際の物理量に対して正の相関の線形出力特性を有する正特性センサ値（Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ）と、実際の物理量に対して前記正特性センサ値と傾きの絶対値が等しい負の相関の線形出力特性を有する負特性センサ値（Ｓ１Ａ、Ｓ２Ｂ）とを含み、
    　前記正特性センサ値と前記負特性センサ値との和が所定範囲から外れた場合、前記異常判定部は、少なくとも一つの前記センサ値が異常であると判定する請求項４に記載の通信システム。
  6. 　複数系統の前記センサ装置を備え、且つ、前記マイコンは、複数系統の前記センサ装置に対応する複数系統の前記受信部を有し、
    　前記異常判定部により、いずれかの前記センサ値が異常と判定されたとき、
    　前記マイコンは、正常系統の前記センサ装置のセンサ値のみを使用して演算を継続する請求項４または５に記載の通信システム。
  7. 　複数系統の前記センサ装置を備え、且つ、前記マイコンは、複数系統の前記センサ装置に対応する複数系統の前記受信部を有し、
    　複数系統の前記受信部の各前記伝送トリガ信号生成部は、前記伝送トリガ信号を互いに同期して生成するように構成されている請求項１～６のいずれか一項に記載の通信システム。
  8. 　前記センサ装置は、複数の前記センサ値を米国自動車技術会規格ＳＡＥ－Ｊ２７１６に準拠したＳＥＮＴ方式の信号として送信する請求項１～７のいずれか一項に記載の通信システム。
  9. 　車両の電動パワーステアリング装置（９０）に適用され、前記センサ装置は、運転者の操舵トルクを検出し、前記マイコンは、前記センサ装置が検出した操舵トルクに基づいてモータ（８０）が出力するアシスト量を演算する請求項１～８のいずれか一項に記載の通信システム。
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