(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電動パワーステアリング装置（９０）に用いられ、
検出対象から検出された運転者の操舵トルクの情報を有するセンサ信号をデジタル信号として送信するセンサ装置（５０４、５０５、５０、６０）と、
信号線（Ｌｓ）を経由して前記センサ信号を受信し、且つ、受信した前記センサ信号における操舵トルクの情報に基づいて、モータ（８０）が出力するアシストトルクについてのトルク指令の制御演算を所定の演算周期で行うマイコン（７１４、７１６）と、
前記マイコンを含む制御装置（７０４、７０６）に設けられ、前記センサ装置に電源電圧を供給する電源供給回路（７６、７６１、７６２）と、
を備え、
前記センサ装置と前記制御装置とは、前記信号線、基準電位線（Ｌｇ）、及び、前記電源供給回路から電源電圧が供給される電源供給線（Ｌｐ）で接続され、
前記マイコンは、前記電源供給回路の出力を制御し、前記電源供給線を経由して前記センサ装置（５０４、５０５）に送信される前記電源供給回路の出力を、演算周期に同期した同期信号として用いて前記センサ装置に送信し、
前記センサ装置は、
前記マイコンから前記同期信号を受信したときを除き、前記センサ信号を一定周期で送信し、前記マイコンから前記同期信号を受信したとき、前記同期信号に応じて前記センサ信号の送信タイミングを変更することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記マイコンは、
前記電源供給回路が供給する電源電圧値の切替え、又は、電源電圧の供給と停止との切替えにより、前記同期信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
個別の前記信号線、前記基準電位線及び前記電源供給線により共通の前記制御装置（７０６）に接続される複数の前記センサ装置（５０、６０）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記マイコンは、
複数の前記センサ装置からの前記センサ信号の送信タイミングをずらすように、前記同期信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記マイコンは、
前記電源供給回路から複数の前記センサ装置へ電源電圧を供給するタイミングをずらすことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記センサ信号は、米国自動車技術会規格ＳＡＥ−Ｊ２７１６に準拠したニブル信号であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記ニブル信号は、時間情報を示すタイムスタンプが付与されており、
前記マイコンは、前記ニブル信号に付与されたタイムスタンプと、前記マイコンの演算に用いられるタイムスタンプとが不一致の場合、タイムスタンプ異常を検出するタイムスタンプ異常検出部（７３８）を含むことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記マイコンは、前記タイムスタンプ異常検出部により前記タイムスタンプ異常が検出されたとき、前記センサ信号に基づくトルク指令の演算において前記センサ信号に乗ずるゲインを小さくすることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの検出信号を制御装置に伝送する通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサの検出信号を制御装置に伝送する通信システムにおいて、センサと制御装置とが時間情報を共有するようにした技術が知られている。例えば特許文献１に開示された技術では、制御装置は、要求信号としてトリガ信号を生成しセンサに送信する。センサは、要求信号に対する応答信号としてセンサ信号を制御装置に送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開ＵＳ２０１３／０３４３４７２Ａ１明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御装置内のマイコンが、センサから所定の送信周期でデジタル通信されるセンサ信号を受信し、所定の演算周期でセンサ値に基づく制御演算を行う通信システムを想定する。この通信システムでセンサとマイコンとが異なるタイマで動作している場合、センサ及びマイコンがそれぞれ一定の送信周期、及び一定の演算周期で動作していても、センサの送信周期とマイコンの演算周期との周期ずれが生じると、制御性が悪化する。
【０００５】
この周期ずれの問題に対し、特許文献１の技術では、マイコンからセンサへ送信されたトリガ信号をセンサが受信した後、センサからマイコンへセンサ信号を送信することで、マイコンとセンサとの周期を同期させている。しかし、この構成では、トリガ信号の送信機能に異常が生じ、トリガ信号がセンサに送信されない場合、センサはセンサ信号を送信しない。その結果、マイコンは、検出対象の情報を全く取得することができず、制御演算を実行不能となる。よって、周期ずれよりも更に深刻な事態に陥るおそれがある。
【０００６】
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、マイコンの送信機能に異常が生じたときでもマイコンがセンサ信号を受信可能な通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の通信システムは、車両の電動パワーステアリング装置に用いられ、センサ装置と、マイコンと、電源供給回路とを備える。センサ装置は、検出対象から検出された運転者の操舵トルクの情報を有するセンサ信号をデジタル信号として送信する。マイコンは、信号線を経由してセンサ信号を受信し、且つ、受信したセンサ信号における操舵トルクの情報に基づいて、モータが出力するアシストトルクについてのトルク指令の制御演算を所定の演算周期で行う。電源供給回路は、マイコンを含む制御装置に設けられ、センサ装置に電源電圧を供給する。
センサ装置と制御装置とは、信号線、基準電位線、及び、電源供給回路から電源電圧が供給される電源供給線で接続される。マイコンは、電源供給回路の出力を制御し、電源供給線を経由してセンサ装置に送信される電源供給回路の出力を、演算周期に同期した同期信号として用いてセンサ装置に送信する。センサ装置は、マイコンから同期信号を受信したときを除き、センサ信号を一定周期で送信し、マイコンから同期信号を受信したとき、同期信号に応じてセンサ信号の送信タイミングを変更することを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、センサ装置は、マイコンからの同期信号の有無に関係なくマイコンにセンサ信号を送信する。したがって、マイコンからの同期信号の送信機能に異常が生じ、同期信号が正常に送信されない場合にも、マイコンは、センサ装置が一定周期で送信するセンサ信号を受信し、受信したセンサ信号に基づいて所定の制御演算を実行可能である。よって、周期ずれは補正できないものの、特許文献１の従来技術のように制御演算が実行不能となる深刻な事態を回避することができる。
【０００９】
一方、同期信号が正常に送信された場合、同期信号を受信したセンサ装置は、同期信号に応じてセンサ信号の送信タイミングを変更する。これにより、センサ装置の送信周期とマイコンの演算周期との周期ずれを補正し、制御性を向上させることができる。
本発明におけるセンサ信号として、例えば、米国自動車技術会規格ＳＡＥ−Ｊ２７１６に準拠したニブル信号を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態による通信システムを示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態による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。
【図３】ＳＥＮＴ通信で用いられるセンサ信号の例を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態による通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図５】本発明の第２実施形態による通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図６】本発明の第３実施形態による通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図７】本発明の第４実施形態による通信システムを示すブロック図。
【図８】図７の通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図９】本発明の第５実施形態による通信システムを示すブロック図。
【図１０】図９の通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図１１】本発明の第６、第７実施形態による通信システムを示すブロック図。
【図１２】本発明の第６実施形態による通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図１３】本発明の第７実施形態による通信システムでのセンサ信号送信のタイムチャート。
【図１４】本発明の第８実施形態によるマイコンのブロック図。
【図１５】図１４のマイコンにてタイムスタンプ異常を検出したときのゲイン変更を示すタイムチャート。
【図１６】本発明のその他の実施形態による通信システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態による通信システムを図面に基づいて説明する。複数の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、「本実施形態」というとき、第１〜第８実施形態を包括する。第４〜第８実施形態が請求項に係る発明を実施するための形態に相当する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の通信システムについて、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態の通信システムは、車両の電動パワーステアリング装置に適用される。
図２に、電動パワーステアリング装置９０を含むステアリングシステム１００の全体構成を示す。なお、図２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。
【００１２】
ステアリングシステム１００は、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９０等を含む。
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。
【００１３】
電動パワーステアリング装置９０は、トルクセンサＡｓｓｙ９３、「制御装置」としてのＥＣＵ７０１、モータ８０、及び減速ギア９４等を含む。
トルクセンサＡｓｓｙ９３は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、ハンドル９１側の入力軸９２１と、ピニオンギア９６側の出力軸９２２との捩じれ角に基づき、操舵トルクを検出する。ＥＣＵ７０１は、トルクセンサＡｓｓｙ９３から取得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トルクについてのトルク指令を演算する。そして、モータ８０が指令通りのトルクを出力するように通電を制御する。モータ８０が発生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。
【００１４】
ＥＣＵ７０１は、例えば、モータ８０に通電される電流やモータ８０が出力するトルクをフィードバック制御することによりモータ８０の通電を制御する。なお、ＥＣＵ７０１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く、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。また、ＥＣＵ７０１とモータ８０とは一体に構成されてもよい。
【００１５】
次に、第１実施形態の通信システムの構成について、図１を参照する。
通信システム４０１は、トルクセンサＡｓｓｙ９３内において捩じれ角を検出し、センサ信号を送信するセンサ装置５０１と、このセンサ信号を受信する「制御装置」としてのＥＣＵ７０１とを備える。第１実施形態では、一つのセンサ装置５０１とＥＣＵ７０１とが、信号線Ｌｓ、電源供給線Ｌｐ、基準電位線Ｌｇの３本の線で接続されている。
【００１６】
センサ装置５０１は、物理量を直接的に検出するセンサ素子５１の他、センサ素子５１の検出機能や出力機能等を付加する周辺要素を含む。例えば、センサ素子５１として磁気検出素子であるホール素子を用いる場合、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５０１に相当する。さらに、トルクセンサＡｓｓｙ９３は、センサ装置５０１に加え、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。トルクセンサＡｓｓｙ９３の一般的な構成は周知であるため、図示を省略する。
センサ素子５１がホール素子である場合、センサ素子５１は、トーションバーの捩じれ変位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。また、捩じれ変位又はそれと相関する操舵トルクが「検出対象から検出された情報」に相当する。
【００１７】
センサ装置５０１は、センサ素子５１の周辺要素として、以下の各実施形態に共通に、サンプルホールド部（図中、「Ｓ／Ｈ」）５３、送信回路５４、タイマ５５、電源５８を含む。また、第１〜第３実施形態に特有の構成として、同期信号判定回路５６を含む。
サンプルホールド部５３は、センサ素子５１が出力したアナログ電圧信号を所定周期で保持し、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換する。なお、図１等に示すサンプルホールド部５３は、メモリ機能を含む。
【００１８】
送信回路５４は、デジタル信号であるセンサ信号を送信する。特に本実施形態では、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。
ＳＥＮＴ方式は、例えば特開２０１５−４６７７０号公報に開示されているように、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。ＳＥＮＴ方式のセンサ信号の一例として、メインセンサ及びサブセンサの二つのデータを一つの信号として送信する例を図３に示す。
【００１９】
図３に例示するセンサ信号は、同期信号、ステータス信号、メインデータ信号、サブデータ信号、ＣＲＣ信号及びエンド信号からなり、この順で一連の信号として出力される。
同期信号の長さは例えば５６［ｔｉｃｋ］であり、１［ｔｉｃｋ］は例えば１．５［μｓ］に設定される。
ステータス信号、メインデータ信号、サブデータ信号、ＣＲＣ信号の大きさは、順に、例えば１ニブル（４ビット）、３ニブル（１２ビット）、３ニブル（１２ビット）、１ニブル（４ビット）である。
【００２０】
データ信号の大きさが３ニブルであるということは、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ことを意味する。
図４以下のタイムチャートでは、図３のような一連の信号を一つのフレームＦｒとして記載する。各フレームＦｒは、厳密には、データ信号の値が一定でないが、便宜上、同一の符号Ｆｒを付す。
【００２１】
図１に戻り、タイマ５５は、カウンタ値に応じてセンサ信号の送信開始タイミングを決定する。したがって、タイマ５５のカウンタ値を調整することにより、センサ信号の送信開始タイミングを変更することができる。本実施形態では、ＥＣＵ７０１のマイコン７１１から送信される同期信号に応じて、センサ信号の送信開始タイミングを変更する。
第１〜第３実施形態では、電圧パルスによる同期信号が、信号線Ｌｓを経由してセンサ装置５０１に送信される。同期信号は、マイコン７１１の演算周期に同期し、センサ装置５０１の送信周期とマイコン７１１の演算周期とを同期させる信号である。
【００２２】
同期信号判定回路５６は、信号線Ｌｓの電位に基づき、同期信号を受信したことを判定し、タイマ５５のカウント値をリセットする。この作用の詳細は後述する。
電源５８は、各素子及び回路の動作電源である。電源５８の電圧は、電源供給線Ｌｐを経由して、ＥＣＵ７０１の電源供給回路７６から供給される。また、各素子及び回路は、共通の基準電位線Ｌｇに接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ７０１は、マイコン７１１及び電源供給回路７６を含む。第１〜第３実施形態では、ＥＣＵ７０１は、さらに、信号線Ｌｓと基準電位線Ｌｇとの間に接続されたスイッチ７４５を含む。スイッチ７４５は、例えば半導体スイッチング素子である。
マイコン７１１は、受信回路７２、演算装置７３を含む。第１〜第３実施形態では、マイコン７１１は、さらに同期信号生成部７４を含む。マイコン７１１には信号線Ｌｓが接続されている。
【００２４】
受信回路７２は、センサ装置５０１の送信回路５４から信号線Ｌｓを経由して送信されたセンサ信号を受信する。なお、図１等に示す受信回路７２は、メモリ機能を含む。
演算装置７３は、ＣＰＵに相当する。演算装置７３は、受信回路７２が受信したセンサ信号に基づき、所定の演算周期で制御演算を行う。具体的には、演算装置７３は、モータ８０が出力するアシストトルクについてのトルク指令を演算する。なお、トルク指令演算の詳細については、後述の第８実施形態（図１４）にて説明する。
【００２５】
同期信号生成部７４は、演算装置７３の演算周期に同期した同期信号を生成する。同期するとは、演算開始タイミングと同期信号を発生するタイミングとが所定の間隔であるという意味であり、例えば同期信号は所定演算周期毎でもランダムな演算周期毎でもよい。
この例では、同期信号生成部７４がスイッチ７４５にゲートパルス信号を出力してスイッチ７４５をＯＮし、信号線Ｌｓの電位を一時的に降下させる。この電圧変化を同期信号としてセンサ装置５０１に送信する。このように、第１〜第３実施形態では、信号線Ｌｓを経由して、双方向に信号が通信される。
電源供給回路７６は、センサ装置５０１に電源電圧を供給する。
【００２６】
続いて、第１実施形態のセンサ装置５０１によるセンサ信号の送信について図４を参照する。図４の横軸は時間を示し、縦軸は上から順に、タイマ５５のカウント値、送信回路５４からマイコン７１１に送信されるセンサ信号、マイコン７１１が出力する同期信号を示している。
タイマ５５のカウント値は、０から始値ＳＳを超えて終値ＳＥまで一定の傾きで上昇する。送信回路５４は、カウント値が始値ＳＳのときセンサ信号の送信を開始し、カウント値が終値ＳＥのときセンサ信号の送信を終了する。カウント値は終値ＳＥに達すると０にリセットされる。
【００２７】
図４に示すように、時刻ｔ１ｏにカウント値が０から上昇し始める。カウント値が始値ＳＳとなる時刻ｔ１ｓに、サンプルホールド部５３は、センサ素子５１の検出値をサンプルホールドし、Ａ／Ｄ変換する。送信回路５４は、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを一連のセンサ信号として送信開始する。そして、時刻ｔ１ｓから、カウント値が終値ＳＥとなる時刻ｔ１ｅ（＝ｔ２ｏ）までの期間に１回目のセンサ信号が送信される。同様に時刻ｔ２ｓから時刻ｔ２ｅまでの期間に２回目のセンサ信号が送信される。
【００２８】
１回目、２回目のカウントアップ中、センサ装置５０１は、マイコン７１１からの同期信号を受信しない。センサ装置５０１が同期信号を受信しないとき、前回のセンサ信号の送信開始タイミングから今回のセンサ信号の送信開始タイミングまでの送信周期は、センサ装置５０１内のクロックに基づき一定に維持される。この一定周期を「通常の送信周期Ｔｏ」と記す。
【００２９】
一方、３回目のカウントアップでは、時刻ｔ３ｏにカウント値が０から上昇し始めた後、始値ＳＳに達する以前の時刻ｔ３ｓｙにマイコン７１が同期信号Ｓｙｎｃを出力する。同期信号Ｓｙｎｃは、信号線Ｌｓを経由してセンサ装置５０１に送信される。
センサ装置５０１の同期信号判定回路５６は、同期信号Ｓｙｎｃを受信したことを判定する。例えば、同期信号判定回路５６は、判定期間ＪＰの間に信号線Ｌｓの電位が基準電位になることを判定する。或いは、一回のセンサ信号の送信期間よりも長い期間、信号線Ｌｓの電位が基準電位になることを判定する等の構成としてもよい。
【００３０】
時刻ｔ３ｓｙに同期信号判定回路５６が同期信号Ｓｙｎｃの受信を判定すると、タイマ５５のカウント値がリセットされ、再び０から上昇し始める。その結果、３回目のセンサ信号は、同期信号Ｓｙｎｃを受信しなかったときに比べ、少し遅れて送信される。
これにより、センサ装置５０１の送信周期とマイコン７１１の演算周期との周期ずれを補正することができる。
【００３１】
ここで、マイコン７１１は、センサ信号の送信周期の毎周期に同期信号Ｓｙｎｃを出力する必要はない。センサ装置５０１の送信周期とマイコン７１１の演算周期との周期ずれが制御性に影響するレベルに達するまでの時間等に応じて、センサ信号の送信周期の複数周期に１回、同期信号Ｓｙｎｃを出力すればよい。
【００３２】
ところで、マイコン７１１が同期信号Ｓｙｎｃを生成したにもかかわらず、送信機能の異常により同期信号Ｓｙｎｃがセンサ装置５０１に送信されない場合が考えられる。この場合、二点鎖線で示すように、３回目のカウント値は、リセットされることなく１回目、２回目と同様に上昇する。したがって、３回目のセンサ信号は、２回目のセンサ信号から通常の送信周期Ｔｏで送信される。
【００３３】
特許文献１（米国特許公開ＵＳ２０１３／０３４３４７２Ａ１明細書）に開示された従来技術では、マイコンが送信したトリガ信号をセンサが受信した後、センサからマイコンへセンサ信号を送信する。しかし、この構成では、トリガ信号の送信機能に異常が生じ、トリガ信号が正常に送信されない場合、センサはセンサ信号を送信しない。その結果、マイコンは、検出対象の情報を全く取得することができず、制御演算を実行不能となる。
【００３４】
それに対し、第１実施形態の通信システム４０１では、センサ装置５０１は、マイコン７１１からの同期信号Ｓｙｎｃの有無に関係なく、マイコン７１１にセンサ信号を送信する。したがって、マイコン７１１からの同期信号Ｓｙｎｃの送信機能に異常が生じ、同期信号Ｓｙｎｃが正常に送信されない場合にも、マイコン７１１は、センサ装置５０１が一定周期で送信するセンサ信号を受信可能である。そして、受信したセンサ信号に基づいて所定の制御演算を実行することができる。
よって、周期ずれは補正できないものの、特許文献１の従来技術のように制御演算が実行不能となる深刻な事態を回避することができる。例えば電動パワーステアリング装置９０に適用される場合、トルクアシスト機能が全く失われる事態を回避することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
第２実施形態の通信システムの構成は、図１に示す第１実施形態の構成と同様である。第２実施形態の作動について、図５のタイムチャートを参照して説明する。
第２実施形態は、二回のパルス信号の間隔に応じてセンサ信号送信の始値ＳＳ及び終値ＳＥをシフトすることにより、センサ信号の送信タイミングを変更する点を特徴とする。
【００３６】
図５の例では、時刻ｔ２ｓｙＡに第１同期信号ＳｙｎｃＡが送信され、タイマ５５のカウント値がリセットされて０から上昇し始める。その後、カウントアップ中の時刻ｔ２ｓｙＢに第２同期信号ＳｙｎｃＢが送信される。そして、第１同期信号ＳｙｎｃＡから第２同期信号ＳｙｎｃＢまでの時間間隔Δｔに応じた値ΔＴｍだけ、始値ＳＳ及び終値ＳＥをシフトさせ、補正後の始値ＳＳ*及び終値ＳＥ*を設定する。その結果、センサ信号は、カウント値が始値ＳＳ*となる時刻ｔ２ｓからカウント値が終値ＳＥ*となる時刻ｔ２ｅまでの期間に送信される。
【００３７】
第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、タイマ５５による送信周期の周期ずれを補正するように、センサ信号の送信タイミングを変更することができる。同期信号ＳｙｎｃＡ、ＳｙｎｃＢは、センサ信号の送信周期の複数周期に１回、出力されればよい。また、同期信号ＳｙｎｃＡ、ＳｙｎｃＢの送信異常が生じたときでも、センサ装置５０１は通常の送信周期でセンサ信号を送信するため、マイコン７１１はセンサ信号を受信し、制御演算を行うことができる。
【００３８】
（第３実施形態）
第３実施形態の通信システムの構成は、図１に示す第１実施形態の構成と同様である。第３実施形態の作動について、図６のタイムチャートを参照して説明する。
時刻ｔ１ｏにセンサ装置５０１が起動され、１回目のセンサ信号の送信開始時ｔ１ｓの後、時刻ｔｍｃにマイコン７１１が起動される。マイコン７１１は、起動後、１回目のセンサ信号の送信終了時ｔ１ｅを過ぎるまで、同期信号Ｓｙｎｃを継続して出力する。この場合の「継続」とは、パルス信号を反復継続して出力するという意味である。
【００３９】
時刻ｔ１ｅを過ぎて最初に出力された同期信号Ｓｙｎｃによりタイマ５５のカウント値がリセットされ、センサ信号の送信タイミングが変更される。
マイコン７１１は、その後、停止するまでずっと継続して同期信号Ｓｙｎｃを出力してもよい。或いは、例えば送信周期の数倍に相当する長周期毎に、同期信号Ｓｙｎｃを継続出力する期間と、継続出力を停止する期間とを交互に繰り返すようにしてもよい。
【００４０】
要するに、マイコン７１１は、「起動後、少なくとも起動時に送信されているセンサ信号が終了する後まで、同期信号Ｓｙｎｃを継続して出力する」点が第３実施形態の特徴である。これにより、同期信号Ｓｙｎｃを安定して出力することができる。その他、第３実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４１】
（第４実施形態）
第４実施形態の通信システムについて、図７、図８を参照して説明する。
第４実施形態の通信システム４０４は、センサ装置５０４とＥＣＵ７０４とを備える。センサ装置５０４は、第１実施形態のセンサ装置５０１に対し、同期信号判定回路５６に代えて電源電圧判定回路５７を含む。ＥＣＵ７０４のマイコン７１４は、第１実施形態のマイコン７１１に対し、同期信号生成部７４に代えて電源供給信号生成部７５を含む。また、ＥＣＵ７０４はスイッチ７４５を含まない。
【００４２】
第４実施形態では、電源供給回路７６からセンサ装置５０４に供給される電源電圧として、通常値及び特別値の二値を切り替え可能である。通常値及び特別値は、センサ装置５０４の動作に影響が無く、且つ、二値を適切に判別可能な値の組み合わせが設定される。例えば、通常値は５．５［Ｖ］、特別値は４．５［Ｖ］に設定される（図８参照）。
電源供給信号生成部７５は、同期信号を出力するとき特別値を選択し、それ以外のとき通常値を選択するように電源供給回路７６に指令する。つまり、電源電圧値を通常値と特別値とで切り替えることにより、同期信号を出力する。
【００４３】
センサ装置５０４の電源電圧判定回路５７は、供給された電源電圧を検出し、特別値であるとき、同期信号を受信したことを判定する。電源電圧判定回路５７が同期信号を受信したことを判定すると、タイマ５５のカウント値がリセットされる。
図８に示すように、第４実施形態の通信システム４０４では、第１実施形態と同様に、センサ信号の送信開始タイミングを同期信号Ｓｙｎｃに応じて変更することができる。また、同期信号Ｓｙｎｃが送信されない場合、二点鎖線で示すように、センサ信号は、通常の送信周期Ｔｏで送信される。よって、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４４】
（第５実施形態）
第５実施形態の通信システムについて、図９、図１０を参照して説明する。
第５実施形態の通信システム４０５は、センサ装置５０５とＥＣＵ７０４とを備える。
センサ装置５０５は、第４実施形態のセンサ装置５０４に対し、電源電圧判定回路５７を含まない。ＥＣＵ７０４の構成は、第４実施形態と実質的に同一である。
【００４５】
第５実施形態では、電源供給回路７６からセンサ装置５０５へ供給される電源電圧について、供給と停止とを切り替えることによって同期信号Ｓｙｎｃが生成される。言い換えれば、第５実施形態は、第４実施形態において特別値を０［Ｖ］とした場合に相当する。
図１０に示すように、電源電圧の供給が停止されたとき、タイマ５５のカウントも停止する。したがって、電源供給信号生成部７５からの指令により、電源電圧停止後の再供給のタイミングを調整し、センサ信号の送信開始タイミングを変更することができる。
その他、第５実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４６】
（第６、第７実施形態）
第６、第７実施形態の通信システムについて、図１１〜図１３を参照して説明する。
図１１に示す通信システム４０６は、複数のセンサ装置５０、６０とＥＣＵ７０６とを備える。第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０は、個別の信号線Ｌｓ１、Ｌｓ２、電源供給線Ｌｐ１、Ｌｐ２、及び、基準電位線Ｌｇ１、Ｌｇ２により共通のＥＣＵ７０６に接続されている。第１センサ装置５０と第２センサ装置６０とは実質的に同一の構成であり、いずれか一方が故障したとき、他方により検出機能を確保することができるように冗長的に設けられている。
【００４７】
ＥＣＵ７０６のマイコン７１６は、信号線Ｌｓ１を経由して第１センサ装置５０からセンサ信号を受信する第１受信回路７２１、及び、信号線Ｌｓ２を経由して第２センサ装置６０からセンサ信号を受信する第２受信回路７２２を有している。演算装置７３は、第１受信回路７２１及び第２受信回路７２２が受信したセンサ信号に基づき、所定の演算周期でトルク指令演算等の制御演算を行う。
【００４８】
第１電源供給回路７６１及び第２電源供給回路７６２は、電源供給線Ｌｐ１、Ｌｐ２を経由して、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０に電源電圧を供給する。また、基準電位線Ｌｇ１、Ｌｇ２は、共通の基準電位に接続される。
第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０は、上記第１〜第５実施形態のどのセンサ装置の構成を採用してもよく、それに対応してＥＣＵ７０６の構成も変更される。図１１では、便宜上、第１〜第３実施形態に準ずる同期信号生成部７４及びスイッチ７４５、７４６を実線で示し、第４、第５実施形態に準ずる電源供給信号生成部７５を破線で示す。
【００４９】
第１〜第３実施形態に準ずる構成では、同期信号生成部７４がスイッチ７４５、７４６に出力するゲートパルス信号のタイミングを制御し、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０に対し、それぞれ同期信号を送信する。なお、この構成では、電源供給回路７６１、７６２を一つにまとめてもよい。
第４、第５実施形態に準ずる構成では、電源供給信号生成部７５が電源電圧の通常値と特別値との切り替え、又は、電源電圧の供給と停止との切り替えのタイミングを制御し、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０に対し、それぞれ同期信号を送信する。
【００５０】
第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０によるセンサ信号の送信タイミングの関係について、図１２、図１３を参照して説明する。図１２、図１３では、第１センサ装置５０が送信するセンサ信号のフレームをＦｒ１、第２センサ装置６０が送信するセンサ信号のフレームをＦｒ２と表す。
【００５１】
図１２に示す第６実施形態では、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０は、センサ信号を同時に送信する。また、マイコン７１６からの同期信号Ｓｙｎｃは、時刻ｔ３ｓｙに、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０に同時に送信される。
時刻ｔ１ｓにサンプルホールドされた検出値は、演算装置７３のトルク指令演算ＩＩに反映される。また、時刻ｔ２ｓにサンプルホールドされた検出値は、演算装置７３のトルク指令演算ＩＩＩに反映される。
【００５２】
図１３に示す第７実施形態では、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０は、タイミングが重ならないように、すなわちタイミングをずらしてセンサ信号を送信する。図１３では、第２センサ装置６０についての各タイミングの記号として、ｔの後に「*」を付して区別する。マイコン７１６からの同期信号Ｓｙｎｃは、時刻ｔ３ｓｙに第１センサ装置５０に送信され、時刻ｔ*３ｓｙに第２センサ装置６０に送信される。時刻ｔ３ｓｙと時刻ｔ*３ｓｙとの時間差は、例えば通常の送信周期Ｔｏの２分の１である（Ｔｏ／２）に設定される。
時刻ｔ１ｓにサンプルホールドされた検出値は、演算装置７３のトルク指令演算ＩＩＩに反映される。
【００５３】
第５実施形態に準ずる構成で同期信号を生成する場合（図１０参照）には、電源供給回路７６１、７６２から第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０へ電源電圧を供給するタイミングをずらすことにより、第１センサ装置５０及び第２センサ装置６０からマイコン７１６へのセンサ信号の送信タイミングをずらすことができる。
【００５４】
（第８実施形態）
第８実施形態の通信システムについて、図１４、図１５を参照して説明する。
第８実施形態は、演算装置７３が、受信したセンサ信号の異常を検出し、また、異常を検出したとき特定の処理を行うものである。第８実施形態は、センサ装置が一つ又は複数のいずれの通信システムにも応用することができる。
図１４には、第１受信回路７２１及び第２受信回路７２２が、二つのセンサ装置からそれぞれセンサ信号Ｓ１、Ｓ２を受信する構成を示す。
【００５５】
演算装置７３は、センサ値加算部７３１、トルク指令演算部７３２、電流フィードバック制御部７３３、信号異常検出部７３５、通信途絶異常検出部７３６、偏差過大異常検出部７３７及びタイムスタンプ異常検出部７３８を含む。
まず、センサ信号Ｓ１、Ｓ２がいずれも正常であると仮定する。
センサ値加算部７３１は、センサ信号Ｓ１、Ｓ２の値を加算し、加算値Ｓｓｕｍをトルク指令演算部７３２に出力する。
トルク指令演算部７３２は、取得した加算値Ｓｓｕｍに基づいてトルク指令ｔｒｑ*を演算する。また、トルク指令演算部７３２は、前回の演算に用いた前回値を記憶する。
【００５６】
電流フィードバック制御部７３３は、トルク指令演算部７３６が演算したトルク指令ｔｒｑ*に基づき、モータ８０が所望のアシストトルクを出力するように、インバータ７８に電圧指令を出力する。インバータ７８は、この電圧指令に基づき、図示しないバッテリの直流電圧を三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、モータ８０の巻線に印加する。
電流フィードバック制御部７３３は、電流センサ７９１、７９２が検出した相電流Ｉｖ、Ｉｗ、及び、回転角センサ８５が検出した電気角θに基づく電流フィードバック制御により、電圧指令を演算する。
【００５７】
続いて、各異常検出部について説明する。各異常検出部は、センサ装置のセンサ素子５１や送信回路５４、又は信号線Ｌｓ等の故障等により発生したセンサ信号の異常を検出する。ここで、各センサ信号Ｓ１、Ｓ２は、ＳＥＮＴ方式のニブル信号であり、時間情報を示すタイムスタンプｔ（Ｓ１）、ｔ（Ｓ２）が付与されている。
【００５８】
以下、通信システムが物理的に有するセンサ素子の合計数に関係なく、前回の判定終了時点で、トルク指令演算部７３２が演算に使う情報として有効な、すなわち正常なセンサ信号の数が二つの場合を「２センサ時」といい、一つの場合を「１センサ時」という。
まず、「２センサ時」に異常検出された場合の処理について説明する。
【００５９】
信号異常検出部７３５は、各センサ信号Ｓ１、Ｓ２の値が明らかな異常値である信号異常を検出する。
通信途絶異常検出部７３６は、各センサ信号Ｓ１、Ｓ２の通信が途絶された通信途絶異常を検出する。
偏差過大異常検出部７３７は、二つのセンサ信号Ｓ１、Ｓ２の偏差ΔＳが過大である偏差過大異常を検出する。
タイムスタンプ異常検出部７３８は、各センサ信号Ｓ１、Ｓ２に付与されたタイムスタンプｔ（Ｓ１）、ｔ（Ｓ２）が、演算装置７３の演算に用いられるタイムスタンプと不一致の場合、タイムスタンプ異常を検出する。
【００６０】
２センサ時に、二つのセンサ信号Ｓ１、Ｓ２のうち一方の信号異常又は通信途絶異常が検出されたとき、二点鎖線で示すように、センサ値加算部７３１は、正常なセンサ信号の値のみを選択する。二つのセンサ信号の値の加算値と一つの正常なセンサ信号の値とでは、略２倍の差が発生するが、２倍に相当する演算をトルク指令演算部７３２内で行う。
２センサ時に偏差過大異常が検出されたときにはセンサ信号Ｓ１、Ｓ２のいずれが異常であるか不明であるため、トルク指令演算部７３２は、前回値をホールドする。
【００６１】
２センサ時に、二つのセンサ信号Ｓ１、Ｓ２のうち一方のタイムスタンプ異常が検出されたとき、図１５（ａ）に示すように、トルク指令演算部７３２はトルク指令演算ゲインを操作する。二つのセンサ信号Ｓ１、Ｓ２が正常である初期のゲインをｋｏとする。時刻ｔｘ１にタイムスタンプ異常検出部７３８がタイムスタンプ異常を検出すると、トルク指令演算部７３２はゲインをｋｏから徐々に低下させる。時刻ｔｘ２にゲインが所定値ｋｘまで低下した後は、所定値ｋｘを維持する。
【００６２】
ノイズ等による誤検出防止のため、タイムスタンプ異常が検出される状態が時刻ｔｘ１から所定時間継続した時刻ｔｘ３に異常が確定される。そして、トルク指令演算部７３２は、正常なセンサ信号の値のみを用いてトルク指令を演算するように切り替えると共に、ゲインを初期値ｋｏに戻す。
このように、偏差過大異常の場合を除き、異常と検出されたセンサ信号の使用を中止し、正常なセンサ信号のみを使用するように演算モードが変更される。こうして、「２センサ時」から「１センサ時」に移行する。
【００６３】
続いて、「１センサ時」に異常検出された場合の処理について説明する。１センサ時には、偏差過大異常は除外される。
１センサ時に唯一のセンサ信号の信号異常又は通信途絶異常が検出されたとき、一点鎖線で示すように、トルク指令演算部７３２は、前回値をホールドする。
【００６４】
１センサ時に唯一のセンサ信号のタイムスタンプ異常が検出されたとき、図１５（ｂ）に示すように、トルク指令演算部７３２はトルク指令演算ゲインを操作する。時刻ｔｘ３の前までは、２センサ時と同様である。
時刻ｔｘ３に異常が確定されると、トルク指令演算部７３２は、初期値ｋｏよりも低い所定値ｋｘをゲインとして、以後のトルク指令演算を行う。これにより、相対的に信頼性が低いセンサ値による演算への寄与度を制限しつつ、トルク指令演算を継続する。
【００６５】
特許文献１の従来技術では、トリガ信号の送信機能異常時にマイコンの演算機能が完全に喪失する。それに対し、本実施形態の通信システムは、１センサ時のタイムスタンプ異常の場合においても、受信したセンサ信号の信頼性を考慮しつつ、演算機能を継続することができる。よって、電動パワーステアリング装置９０に適用される場合、トルクアシスト機能が全く失われる事態を回避することができる。
【００６６】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、センサ装置と制御装置とは、信号線Ｌｓに加え電源供給線Ｌｐ及び基準電位線Ｌｇで接続されている。これに対し、図１６に示す通信システム４０９のように、センサ装置５０９が動作電源を外部の電源５９から取得し、センサ装置５０９とマイコン７１９とが信号線Ｌｓのみで接続されるようにしてもよい。この例では、制御装置の電源供給回路も不要であるため、実質的にマイコン７１９のみが制御装置を構成することとなる。センサ装置５０９からのセンサ信号、及び、マイコン７１９からの同期信号は、信号線Ｌｓを経由して双方向に通信される。
【００６７】
（イ）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。したがって、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。
【００６８】
（ウ）センサ素子は、上記実施形態で例示したホール素子以外に、他の磁気検出素子、又は、磁気以外の変化を検出する素子を用いてもよい。センサ素子が検出する物理量は、トルクに限らず、回転角、ストローク、荷重、圧力等、どのような物理量でもよい。
（エ）本発明の通信システムは、電動パワーステアリング装置に限らず、センサ装置が検出したセンサ信号に基づいてマイコンが所定の演算周期で制御演算を行うあらゆる装置に適用可能である。
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
４０１、４０４、４０５、４０６・・・通信システム、
５０１、５０４、５０５、５０、６０・・・センサ装置、
７０１、７０４、７０６・・・ＥＣＵ（制御装置）、
７１１、７１４、７１６・・・マイコン、
７６、７６１、７６２・・・電源供給回路。
【図１】
0006443227.tif 000002
【図２】
0006443227.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006443227.tif 000006
【図６】
0006443227.tif 000007
【図７】
0006443227.tif 000008
【図８】
0006443227.tif 000009
【図９】
0006443227.tif 000010
【図１０】
0006443227.tif 000011
【図１１】
0006443227.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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