特許 7600923 通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】通信システム

(51)【国際特許分類】

   G08C 15/06 20060101AFI20241210BHJP

   G08C 25/00 20060101ALI20241210BHJP

   B62D 6/10 20060101ALI20241210BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G08C15/06 H

G08C25/00 E

B62D6/10

B62D5/04

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021128131

(22)【出願日】2021-08-04

(65)【公開番号】P2023022997

(43)【公開日】2023-02-16

【審査請求日】2024-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 毅

(72)【発明者】

【氏名】永東 丈寛

(72)【発明者】

【氏名】滝 雅也

【審査官】細見 斉子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００７９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８６３６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１０１５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｃ １３／００－２５／０４

Ｂ６２Ｄ ５／０４， ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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り、
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通信システム。

【請求項2】

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１に記載の通信システム。

【請求項3】

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または２に記載の通信システム。

【請求項4】

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）を有する複数のセンサ装置（３０１、３０２）と、
複数系統の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複数系統の受信部（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り、
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通信システム。

【請求項5】

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１～４のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項6】

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５に記載の通信システム。

【請求項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、
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５または６に記載の通信システム。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１０６５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の通信システムは、一つ以上のセンサ装置（３０１、３０２）と、一つ以上のマイコン（７０、７０１、７０２）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（３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ）を有する。

【0009】

マイコンは、一つ以上の受信部（５０１、５０２）、物理量演算部（７７、７７１、７７２）及び制御量演算部（７８、７８１、７８２）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。

【0010】

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。

【0011】

一つの受信部は、複数の信号取得部（６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ）と、一つの伝送トリガ信号生成部（６３Ｂ、６４Ｂ）と、を有する。

【0012】

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（４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ）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。

【0013】

本発明の一態様では、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いる。一つの受信部に含まれる複数のモジュールのうち一つのモジュールである代表モジュール（５１Ｂ、５２Ｂ）のトリガ信号生成部（６３Ｂ、６４Ｂ）が伝送トリガ信号生成部として機能する。本発明の別の態様の通信システムは、複数系統のセンサ装置を備え、且つ、マイコンは、複数系統のセンサ装置に対応する複数系統の受信部を有する。複数系統の受信部の各伝送トリガ信号生成部は、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。

【0014】

これにより本発明では、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。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態による通信システムの概略ブロック図。

【図2】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。

【図3】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4】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。

【図5】（ａ）第１センサ装置、（ｂ）第２センサ装置のセンサ特性図。

【図6】第１異常判定部による処理を示すフローチャート。

【図7】第２異常判定部による処理を示すフローチャート。

【図8】トルク演算部による処理を示すフローチャート。

【図9】第２実施形態による通信システムの概略ブロック図。

【図10】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。

【図11】比較例の通信システムの概略ブロック図。

【図12】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。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の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。

【0017】

（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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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５～図７を参照して後述する。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

次に図５～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５（ａ）、（ｂ）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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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５（ａ）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。

【0055】

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５（ｂ）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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

Ｔ１＝（Ｓ１Ａ－Ｓ１Ｂ）×Ｋｔ ・・・（１）
Ｔ２＝（Ｓ２Ａ－Ｓ２Ｂ）×Ｋｔ ・・・（２）

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

（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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

（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。

【0068】

（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。

【0069】

（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。

【0070】

（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。

【0071】

（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。

【0072】

（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。

【0073】

（ｇ）本発明の通信システムは、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。

【0074】

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、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。

【0075】

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。

【符号の説明】

【0076】

１００、２００・・・通信システム、
３０１、３０２・・・センサ装置、
３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ・・・センサ素子、
４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ・・・通信路、
５０１、５０２・・・受信部、
６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ・・・信号取得部、
６３Ｂ、６４Ｂ・・・トリガ信号生成部（伝送トリガ信号生成部）、
７０、７０１、７０２・・・マイコン、
７７、７７１、７７２・・・トルク演算部（物理量演算部）、
７８、７８１、７８２・・・アシスト量演算部（制御量演算部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】