センサ装置
【課題】信号をコントローラに出力するセンサ装置において、少ない信号ライン数で信憑性の判定ができるとともに、信号ライン断線時にも信憑性判定ができるようにする。
【解決手段】センサ素子への入力値を互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換し、その変換されて得た２つのセンサ信号の比を所定周期におけるパルスのデューティ比に変換し、その変換されて得たデューティ比に基づいて互いに極性の反転した２つのパルス信号を生成する。そして、その生成された２つのパルス信号それぞれを互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力する。
【解決手段】センサ素子への入力値を互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換し、その変換されて得た２つのセンサ信号の比を所定周期におけるパルスのデューティ比に変換し、その変換されて得たデューティ比に基づいて互いに極性の反転した２つのパルス信号を生成する。そして、その生成された２つのパルス信号それぞれを互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に係り、特に、センサ出力の冗長化を図るうえで好適なセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ出力をコントローラへ向けて出力するセンサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このセンサ装置は、センサと、コントローラと、それらセンサとコントローラとを繋ぐ２つの信号ラインと、を備えている。かかる装置において、センサ素子に入力された入力値は互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換されて、それら２つのセンサ信号はそれぞれ独立して、センサ側から互いに異なる２つの信号ラインを介してコントローラへ向けて出力される。コントローラは、センサ側から２つの信号ラインを介して供給される互いに極性の反転した２つのセンサ信号を比較することにより、センサ側からの出力の信憑性を判定する。従って、上記したセンサ装置によれば、２つの信号ラインを介して供給される互いに極性の反転した２つのセンサ信号の比較により、センサ異常を判定することが可能である。
【特許文献１】特開２０００−１２８００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のセンサ装置では、センサ出力の信憑性を判定するのに、２つの信号ラインを介して供給される２つのセンサ信号を用いることが必要であるため、構造が複雑化し、また、何れか一方の信号ラインが断線した際にセンサ出力の信憑性を判定することができない不都合が生ずる。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、センサ出力の信憑性を判定するうえで構造の簡素化を図り或いは信号ライン断線時にもその判定機会を確保することが可能なセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、センサ素子への入力値を互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換する第１の変換手段と、前記第１の変換手段により変換されて得た前記２つのセンサ信号の比を所定周期におけるパルスのデューティ比に変換する第２の変換手段と、を備え、前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比を有するパルス信号をコントローラへ向けて出力するセンサ装置により達成される。
【０００６】
この態様の発明において、センサ素子への入力値は、互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換される。それら２つのセンサ信号の比は、所定周期におけるパルスのデューティ比に変換される。そして、そのデューティ比を有するパルス信号は、コントローラへ向けて出力される。かかる構成においては、互いに極性の反転した２つのセンサ信号自体をそれぞれセンサ側から別個の信号ラインを介してコントローラへ向けて出力することは不要であり、それら２つのセンサ信号の双方の情報を含むパルス信号を単一の信号ラインを介して出力することが可能である。このため、本発明によれば、センサ出力の信憑性を判定するのに構造の簡素化を図ることができ、また、上記したデューティ比を有するパルス信号が仮に２つの信号ラインを介してそれぞれ独立してコントローラへ向けて出力される構成において一方の信号ラインの断線が生じた時にもセンサ出力の判定機会を確保することができる。
【０００７】
尚、上記したセンサ装置において、前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比に基づいて互いに極性の反転した２つのパルス信号を生成する一対パルス信号生成手段を備え、前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号それぞれを互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力することとしてもよい。
【０００８】
この態様の発明において、２つのセンサ信号の比を示すデューティ比に基づくパルス信号としては、互いに極性の反転した２つのものが生成される。そして、それら２つのパルス信号はそれぞれ、互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力される。かかる構成においては、２つのセンサ信号の双方の情報を含むパルス信号について互いに極性を反転させた２つをそれぞれ、互いに異なる信号ラインを介して出力することが可能である。このため、本発明によれば、仮に２つの信号ラインのうち何れか一方が断線しても、他方からのパルス信号のみに基づいてセンサ出力の信憑性を判定することが可能であるので、一方の信号ラインの断線時にもセンサ出力の判定機会を確保することができる。
【０００９】
また、上記したセンサ装置において、コントローラは、供給される前記パルス信号に基づいてセンサ素子への入力値を検出する検出手段を有することとすればよい。
【００１０】
ところで、上記したセンサ装置において、電源供給可能な電力蓄積素子を、前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電する電源バッファ回路を備えることとしてもよい。
【００１１】
互いに極性の反転した２つのパルス信号は、一方がハイ状態にあれば他方がロー状態にある関係にあるので、パルス信号のハイ状態又はロー状態は常に実現されている。このため、それら２つのパルス信号は電源供給可能な電力蓄積素子を所定周期で交互に充電することが可能であり、その電力蓄積素子を常時充電することが可能である。本発明において、電源バッファ回路は、電源供給可能な電力蓄積素子をそれら２つのパルス信号により所定周期で交互に充電する。このため、本発明によれば、センサへの電源供給を専用の電源ラインを設けることなく、センサ出力の流れる信号ラインを用いて行うことができ、或いは、センサへの電源供給を行う専用の電源ラインが断線した場合にも、センサ出力の流れる信号ラインを用いてセンサへの電源供給を確保することができる。
【００１２】
更に、上記したセンサ装置において、前記電力蓄積素子は、通常は電源ラインを介して供給される電力により充電されると共に、前記電源バッファ回路は、前記電源ラインの断線が生じている状況において、前記電力蓄積素子を前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電することとしてもよい。
【００１３】
この態様の発明において、電源バッファ回路は、電源ラインの断線が生じている状況において、電源供給可能な電力蓄積素子をそれら２つのパルス信号により所定周期で交互に充電する。このため、本発明によれば、センサへの電源供給を行う専用の電源ラインが断線した場合にも、センサ出力の流れる信号ラインを用いてセンサへの電源供給を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサ出力の信憑性を判定するうえで構造の簡素化を図り或いは信号ライン断線時にもその判定機会を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例であるセンサ装置１０の全体構成図を示す。また、図２は、本実施例のセンサ装置１０の各部の出力を表した図を示す。本実施例のセンサ装置１０は、対象に生ずる物理量、具体的には、車両ステアリングシステムにおいて車両のステアリングシャフトに加わる操舵トルクに応じて操舵アシストが行われるようにそのトルクを検出する装置である。
【００１７】
図１に示す如く、センサ装置１０は、基板上に設けられたセンサ部１２と、コンピュータを主体に構成された電子制御ユニット部（ＥＣＵ）１４と、それらセンサ部１２とＥＣＵ１４とを繋ぐ電源ライン１６及び外部信号ライン１８，２０と、を備えている。電源ライン１６は、＋電源ライン１６ａと−電源ライン１６ｂとからなる被覆された配線である。また、外部信号ライン１８，２０は、互いに異なり、それぞれセンサ部１２から出力されてＥＣＵ１４へ向けて送られるセンサ出力（ＳＩＧ１，ＳＩＧ２）が流れる被覆された配線である。
【００１８】
センサ部１２は、例えばトルクなどの物理量が入力してその入力値（例えばトルク検出値）に応じた信号を出力する単一のセンサ素子２２を有している。センサ素子２２の出力側には、増幅器２４が接続されている。増幅器２４は、並列に設けられた２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２からなる。増幅器Ｇ１，Ｇ２はそれぞれ独立して、センサ素子２２の出力を所定電圧範囲内（例えば０Ｖ〜５Ｖ厳密には０．５Ｖ〜４．５Ｖ）のアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２に変換する。増幅器Ｇ１，Ｇ２は、センサ素子２２の出力に基づいて、所定電圧範囲の中心電圧（例えば２．５Ｖ）を中心にして互いに極性の反転したアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２を生成する（図２（Ａ）参照）。尚、センサ素子２２に入力した物理量（トルク検出値）がゼロであるときは、増幅器Ｇ１，Ｇ２の生成するアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が同じ中心電圧になるものとすればよい。
【００１９】
増幅器２４の出力側には、信号処理ＩＣ２６が接続されている。信号処理ＩＣ２６は、ＡＤコンバータ２８と、カウンタ３０と、パルス発生器３２と、からなる。上記した増幅器２４は、生成したアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２をＡＤコンバータ２８に供給する。ＡＤコンバータ２８は、増幅器２４から供給される互いに極性の反転した２つのアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２を所定範囲内（例えば“０”〜“１０２４”
厳密には“１０２”〜“９２１”）のディジタル信号Ｘ，Ｙに変換する。これらディジタル信号Ｘ，Ｙは、共にセンサ素子２２への同じ入力値を示したカウント値であって、物理量の大きさに関係なく両者の加算値（Ｘ＋Ｙ）が常に略同じ値（例えば、Ｘ＋Ｙ≒１０２３）になる（図２（Ｂ）参照）。
【００２０】
カウンタ３０は、並列に設けられた２つのカウンタ３０−１，３０−２からなる。上記したＡＤコンバータ２８は、変換したディジタル信号Ｘ，Ｙをカウント値としてカウンタ３０−１，３０−２に供給する。カウンタ３０−１は、ＡＤコンバータ２８から供給されるディジタル信号Ｘを保持する機能を有し、また、カウンタ３０−２は、ＡＤコンバータ２８から供給されるディジタル信号Ｙを保持する機能を有する。
【００２１】
カウンタ３０−１，３０−２に保持されたディジタル信号Ｘ，Ｙはそれぞれ、パルス発生器３２に供給される。パルス発生器３２は、カウンタ３０−１，３０−２から供給される同一タイミングにおけるディジタル信号Ｘ，Ｙに基づいて所定周期Ｔのパルス信号を生成する。
【００２２】
具体的には、パルス発生器３２は、カウンタ３０−１，３０−２からのディジタル信号Ｘとディジタル信号Ｙとのレベル比を、所定周期Ｔのパルス信号を構成するデューティ比（オン状態とオフ状態との比；Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））に変換して、そのデューティ比に基づくパルス信号を外部へ出力する。より詳細には、まず、アナログ信号ＳＳＲ１に対応するカウンタ３０−１のカウント値Ｘ（図２ではＸ１）をカウンタレジスタへ転送し、そのカウント値Ｘを所定時間Ｔ０ごとに“１”ずつカウントダウンし、そのカウント値Ｘが“０”となるまでハイ信号を出力する。そして、そのカウント値Ｘが“０”となった時点でパルス出力を反転させてロー信号を出力すると共に、アナログ信号ＳＳＲ２に対応するカウンタ３０−２のカウント値Ｙ（図２ではＹ１）をカウンタレジスタへ転送し、そのカウント値Ｙを所定時間Ｔ０ごとに“１”ずつカウントダウンし、その後、そのカウント値Ｘが“０”となるまでロー信号の出力を継続する。そして、そのカウント値Ｙが“０”となった時点でパルス出力を反転させてハイ信号を出力する（図２（Ｃ）参照）。
【００２３】
パルス発生器３２の出力は、センサ装置１０内に設けられる内部信号ライン３４と内部信号ライン３６とに分岐されている。内部信号ライン３４には、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ１のゲートが接続されていると共に、抵抗３８を介して電源端子４０が接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１のソースは接地されていると共に、そのドレインはセンサ出力端子として、ＥＣＵ１４に接続する外部信号ライン１８に接続されている。電源端子４０には、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。
【００２４】
また、内部信号ライン３６には、パルス反転回路４２を介して、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ２のゲートが接続されていると共に、抵抗４４を介して電源端子４６が接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のソースは接地されていると共に、そのドレインはセンサ出力端子として、ＥＣＵ１４に接続する外部信号ライン２０に接続されている。電源端子４６にも、上記の電源端子４０と同様に、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。
【００２５】
パルス反転回路４２は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ３と、抵抗４８と、電源端子５０と、を有している。ＭＯＳトランジスタＱ３のゲートは内部信号ライン３６に接続されており、そのソースは接地されていると共に、そのドレインは上記したＭＯＳトランジスタＱ２のゲート及び抵抗４４に接続されている。電源端子５０にも、上記の電源端子４０，４６と同様に、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。パルス反転回路４２は、パルス発生器３２の出力を反転して出力する回路である。従って、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインに現われるセンサ出力ＳＩＧ１と、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインに現われるセンサ出力ＳＩＧ２とは、互いに極性の反転したパルス信号となり、一方がロー状態にあれば他方がハイ状態にある関係となる。
【００２６】
ＥＣＵ１４は、外部信号ライン１８及び２０に直接接続するパルスＩ／Ｆ回路５２と、外部信号ライン１８に抵抗５４を介して接続する電源端子５６と、外部信号ライン２０に抵抗５８を介して接続する電源端子６０と、を有している。電源端子５６，６０にはそれぞれ、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。パルスＩ／Ｆ回路５２には、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２からのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２がそれぞれ入力される。パルスＩ／Ｆ回路５２は、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２から供給されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２をそれぞれ受信する。
【００２７】
ＥＣＵ１４は、パルスＩ／Ｆ回路５２に受信されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２に基づいてセンサ素子２２に入力される物理量を検出すると共に、また、それらのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２同士を比較することでセンサ部１２からのセンサ出力の信憑性を判定する。
【００２８】
ＥＣＵ１４は、また、キャパシタ６２を有している。キャパシタ６２は、電源電圧（例えば５Ｖ程度）が供給される電源端子６４と接地端子６６との間で電力を蓄えることが可能である。キャパシタ６２の両端には、上記した電源ライン１６が接続されている。キャパシタ６２は、蓄えている電力を電源ライン１６を通じてセンサ部１２へ供給することが可能である。
【００２９】
センサ部１２は、また、各部位（センサ素子２２や増幅器２４，信号処理ＩＣ２６，電源端子４０，４６，５０など）へ電源供給を行う電源バッファ回路７０を有している。電源バッファ回路７０は、キャパシタ７２と、電源ＩＣ７４と、電源端子７６と、を有している。
【００３０】
キャパシタ７２の両端には、上記した電源ライン１６が接続されている。具体的には、キャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）側は、ダイオードＤ３を介して＋電源ライン１６ａに接続しており、キャパシタ７２の接地端子側は、−電源ライン１６ｂに接続している。ダイオードＤ３は、＋電源ライン１６側からキャパシタ７２側への電流の流れを許容し、その反対方向への電流の流れを遮断する機能を有している。キャパシタ７２は、所定の容量を有し、電力を蓄えることが可能であって、電源ＩＣ７４へ供給する電源電圧を平滑化する機能を有している。キャパシタ７２は、通常は、ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じて供給される電力を蓄えて電源ＩＣ７４側へ供給する。
【００３１】
電源ＩＣ７４は、キャパシタ７２側から送り出される電気エネルギーの電圧をコントロールして、センサ部１２内の各部位に安定した電圧を送るための半導体チップである。電源ＩＣ７４の出力は、電源端子７６に供給されると共に、センサ部１２内の各部位に供給される。
【００３２】
上記したＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン（Ｂ点）は、ダイオードＤ２を介してキャパシタ７２の電源端子側すなわち電源ＩＣの入力側に接続されていると共に、上記したＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン（Ａ点）は、ダイオードＤ１を介してキャパシタ７２の電源端子側すなわち電源ＩＣの入力側に接続されている。ダイオードＤ２，Ｄ１はそれぞれ、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２側からキャパシタ７２側への電流の流れを許容し、その反対方向への電流の流れを遮断する機能を有している。
【００３３】
次に、本実施例のセンサ装置１０の動作について説明する。
【００３４】
本実施例においては、増幅器Ｇ１，Ｇ２から、センサ素子２２に入力される入力値に応じたアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が出力される。センサ素子２２に入力する物理量（トルク検出値）がゼロであるときは、増幅器Ｇ１，Ｇ２から出力されるアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２は互いに略同じレベルになり、一方、センサ素子２２に物理量が入力されると、何れか一方のアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が他方よりも大きなレベルになり、それらのアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が中心電圧を挟んで互いに極性の反転したものとなる。
【００３５】
増幅器Ｇ１，Ｇ２から出力されるアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２はそれぞれ、ＡＤコンバータ２８に供給されて、所定範囲内のディジタル信号Ｘ，Ｙに変換される。この変換されて得たディジタル信号Ｘ，Ｙは、カウンタ３０−１，３０−２を経由してパルス発生器３２に供給され、所定周期Ｔでハイ状態又はロー状態が現われるパルス信号に変換される。具体的には、ディジタル信号Ｘのカウント値がオン状態を示すデューティオン時間に、ディジタル信号Ｙのカウント値がオフ状態を示すデューティオフ時間に、それぞれ変換されて、オンとオフとがそれらの時間で切り替わるデューティ比を有する矩形状のパルス信号に変換される。
【００３６】
このパルス信号は、センサ素子２２へ入力される物理量がゼロであるときは、５０％のデューティ比を有するものとなり、センサ素子２２への物理量がアナログ信号ＳＳＲ１をアナログ信号ＳＳＲ２よりも大きくするときは、５０％よりも大きいデューティ比を有するものとなり、また、センサ素子２２への物理量がアナログ信号ＳＳＲ２をアナログ信号ＳＳＲ１よりも大きくするときは、５０％よりも小さいデューティ比を有するものとなる。
【００３７】
上記の如く生成されたパルス信号は、直接にＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに入力されると共に、パルス反転回路４２を介してＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに入力される。パルス反転回路４２は、入力されたパルス信号を反転させる。このため、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに入力されるパルス信号とＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに入力されるパルス信号とは、常に互いに反転した極性を有する。
【００３８】
ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２に入力されるパルス信号がロー状態にあるときは、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ドレイン間電圧が小さいので、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２はオフする。この場合、外部信号ライン１８，２０には電源端子５６，６０によるハイ電圧が現れ、センサ部１２からＥＣＵ１４へ供給されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２はハイ状態になる。一方、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２に入力されるパルス信号がハイ状態にあるときは、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ドレイン間電圧が大きいので、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２はオンする。この場合、外部信号ライン１８，２０にはロー電圧が現れ、センサ部１２からＥＣＵ１４へ供給されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２はロー状態になる。尚、センサ出力ＳＩＧ１とＳＩＧ２とは、同タイミングにおいて互いに極性の反転した状態になる。
【００３９】
ＥＣＵ１４は、パルスＩ／Ｆ回路５２で外部信号ライン１８，２０によるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を受信し、それらのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２に基づいてセンサ素子２２に入力される物理量を検出する。具体的には、センサ出力ＳＩＧ１のデューティオン時間を計測してディジタル信号Ｘのカウント値を抽出しかつセンサ出力ＳＩＧ２のデューティオフ時間を計測してディジタル信号Ｘのカウント値を抽出し、また、センサ出力ＳＩＧ１のデューティオフ時間を計測してディジタル信号Ｙのカウント値を抽出しかつセンサ出力ＳＩＧ２のデューティオン時間を計測してディジタル信号Ｙのカウント値を抽出する。そして、図２（Ｂ）に示す関係を参照して、センサ素子２２に入力される物理量を、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２による各ディジタル信号Ｘのカウント値に基づいてそれぞれ検出すると共に、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２による各ディジタル信号Ｙのカウント値に基づいてそれぞれ検出する。
【００４０】
尚、ＥＣＵ１４は、センサ素子２２への物理量を検出すると、センサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とそのセンサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定する。また、センサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とそのセンサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定する。更に、センサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とセンサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定し、また、センサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とセンサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定する。
【００４１】
そして、比較対象の両物理量が略一致するときは、それらの検出物理量に信憑性があり、それらの検出物理量をその後の制御などに用いる。一方、比較対象の両物理量があまり一致しないときは、それらの検出物理量に信憑性がなく、それらの検出物理量をその後の制御などに用いないものとする。
【００４２】
このように、本実施例においては、センサ素子２２に入力される物理量をＥＣＵ１４に検出させるうえで、中心電圧を挟んで互いに極性の反転した同一の物理量を示す２つのアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２の情報を含むパルス信号を、単一の外部信号ライン１８，２０を介してセンサ部１２からＥＣＵ１４へ供給することとすればよい。すなわち、かかるアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２をそれぞれセンサ部１２から別個の外部信号ラインを介して供給することは不要である。このため、本実施例のセンサ装置１０によれば、センサ素子２２への物理量を検出しつつその信憑性を判定するのに、センサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ少なくとも一本の外部信号ラインが存在すれば十分であり、システム構造の簡素化を図ることが可能となっている。
【００４３】
尚、本実施例においては、センサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ互いに異なる２本の外部信号ライン１８，２０が設けられており、それらの外部信号ライン１８，２０それぞれについて独立して検出物理量の信憑性の判定が行われると共に、更に、それらの外部信号ライン１８，２０について双方による検出物理量を比較してその信憑性の判定が行われる。すなわち、センサ素子２２へ入力された物理量を４つのセンサ出力（センサ出力ＳＩＧ１のデューティオン、そのデューティオフ、センサ出力ＳＩＧ２のデューティオン、及びそのデューティオフの４つ）からそれぞれ検出して、それらの検出物理量を互いに比較することでその信憑性を判定することができる。この点、本実施例のセンサ装置１０によれば、センサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ唯一本の外部信号ラインを設けた構成に比べて、検出物理量の信憑性を高めることが可能となっている。
【００４４】
また、本実施例の如くセンサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ２本の外部信号ライン１８，２０を設けた構成においては、仮に何れか一方の外部信号ライン１８，２０が断線している時にも、他方の外部信号ライン２０，１８を用いてセンサ素子２２への物理量を検出することができると共に、その信憑性をも判定することができる。従って、本実施例のセンサ装置１０によれば、一方の外部信号ライン１８，２０の断線時にも、センサ出力の信憑性判定の機会を確保することが可能となっており、センサ部１２からＥＣＵ１４へのセンサ出力の冗長化を図ることが可能となっている。
【００４５】
図３は、本実施例のセンサ装置１０において一方の外部信号ライン１８，２０が断線する前後の各点（Ａ点、Ｂ点、及びＣ点）における電位（ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ）を表した図を示す。
【００４６】
ところで、本実施例において、センサ部１２は、ＥＣＵ１４と電源ライン１６を介して接続されており、ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じて電力が供給されることで作動することが可能である。ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じてセンサ部１２に電力が供給されていれば、キャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）に安定した電圧ＶＣが生じるので、センサ部１２は適切に作動することができる。一方、例えば電源ライン１６の断線などに起因して電源ライン１６を通じたセンサ部１２への電力供給が困難になると、キャパシタ７２の蓄えていた電力が放出されてその電源端子（Ｃ点）の電圧ＶＣが低下するおそれがあるので、センサ部１２の作動が適切に行われない不都合が生じ得る。
【００４７】
これに対して、本実施例において、キャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）側には、電源ライン１６が接続されていると共に、センサ部１２からＥＣＵ１４へ送られるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２の流れる外部信号ライン１８，２０がダイオードＤ２，Ｄ１を介して接続されている。これらの外部信号ライン１８，２０は共に、抵抗５４，５８を介して電源端子５６，６０に接続しており、電源端子５６，６０側の電力をキャパシタ７２側へ供給することが可能である。
【００４８】
上記のセンサ部１２から外部信号ライン１８，２０を介してＥＣＵ１４へ送られるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２は共に、ハイ電圧（オン）とロー電圧（オフ）とがデューティ比に応じた周期で繰り返されるパルス信号であり、両センサ出力ＳＩＧ１とＳＩＧ２とは、互いに極性の反転したパルス信号である（電圧ＶＡ，ＶＢ）。この点、外部信号ライン１８，２０の何れかには、常に電圧の高いハイ電圧が現われている。
【００４９】
外部信号ライン１８，２０にハイ電圧が現われると、そのハイ電圧がダイオードＤ２，Ｄ１を通じてキャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）に印加されるので、ＥＣＵ１４の電源端子５６，６０側の電力がその外部信号ライン１８，２０を通じてキャパシタ７２へ供給されることとなる。この場合、キャパシタ７２は、ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じて電力供給されなくても、ＥＣＵ１４から外部信号ライン１８，２０を通じて電力供給されることで、充電される。そして、このキャパシタ７２の充電は、外部信号ライン１８に係るセンサ出力ＳＩＧ１のハイ電圧ＶＢと外部信号ライン２０に係るセンサ出力ＳＩＧ２のハイ電圧ＶＡとを所定周期内で交互に用いて行われることとなる。
【００５０】
この点、本実施例によれば、センサ部１２から外部信号ライン１８，２０を介してＥＣＵ１４へセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２が送られるときは、同時に、ＥＣＵ１４側の電力を外部信号ライン１８，２０を通じてセンサ部１２の電源バッファ回路７０へ供給することが可能である。具体的には、ハイ電圧のセンサ出力ＳＩＧ１が送られるときは、ＥＣＵ１４側の電力を外部信号ライン１８を通じてセンサ部１２の電源バッファ回路７０へ供給し、一方、ハイ電圧のセンサ出力ＳＩＧ２が送られるときは、ＥＣＵ１４側の電力を外部信号ライン２０を通じてセンサ部１２の電源バッファ回路７０へ供給することができる（図３参照）。
【００５１】
このため、仮に電源ライン１６が断線などしてその電源ライン１６を通じたＥＣＵ１４からセンサ部１２への電力供給が不可能となっても、センサ部１２が電源バッファ回路７０のキャパシタ７２の放電により外部信号ライン１８を通じてＥＣＵ１４へセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を出力することが可能であれば、その外部信号ライン１８，２０を通じてＥＣＵ１４からそのセンサ部１２へ電力供給を行うことができる。
【００５２】
尚、外部信号ライン１８，２０とキャパシタ７２との間には、ダイオードＤ２，Ｄ１が介在されているが、これらのダイオードＤ２，Ｄ１はそれぞれ、外部信号ライン１８，２０側からキャパシタ７２側への電流の流れを許容し、その反対方向への電流の流れを遮断する。この点、本実施例においては、電源ライン１６やキャパシタ７２側からダイオードＤ２，Ｄ１を経由して外部信号ライン１８，２０側へ電流が回り込むのを防止することが可能であり、これにより、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２に基づく物理量検出に影響が及ぶのを回避することが可能である。
【００５３】
従って、本実施例のセンサ装置１０によれば、電源ライン１６の断線時等にも、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２の流れる外部信号ライン１８，２０を交互に用いてセンサ部１２への電源供給を継続して確保することが可能となっており、センサ部１２への供給電源の冗長化を図ることが可能となっている。このため、本実施例によれば、電源ライン１６の断線時等にも、センサ部１２の動作を継続させることが可能であって、検出物理量（例えばトルク検出値）に応じた操舵アシスト制御を適切な状態で継続させることが可能となっている。
【００５４】
尚、上記の実施例においては、増幅器２４（Ｇ１，Ｇ２）が特許請求の範囲に記載した「第１の変換手段」に、信号処理ＩＣ２６のパルス発生器３２が特許請求の範囲に記載した「第２の変換手段」に、ＥＣＵ１４が特許請求の範囲に記載した「コントローラ」及び「検出手段」に、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２及びパルス反転回路４２が特許請求の範囲に記載した「一対パルス信号生成手段」に、外部信号ライン１８，２０が特許請求の範囲に記載した「信号ライン」に、電源バッファ回路７０のキャパシタ７２が特許請求の範囲に記載した「電力蓄積素子」に、それぞれ相当している。
【００５５】
ところで、上記の実施例においては、センサ部１２からＥＣＵ１４へ向けて互いに極性の反転した２つのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を出力し、それら２つのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を２本の外部信号ライン１８，２０を用いて流すこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、センサ部１２からＥＣＵ１４へ向けて一つのセンサ出力を出力し、そのセンサ出力を１本の外部信号ラインを用いて流す構成に適用することとしてもよい。
【００５６】
また、上記の実施例においては、同じセンサ素子２２の出力を２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２へ分岐させて、２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２でそれぞれ互いに極性の反転したアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２に変換し、所定周期Ｔのパルス信号を生成することとしているが、同一特性を有する２つのセンサ素子の出力を２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２に接続させることとしてもよい。
【００５７】
更に、上記の実施例においては、ＥＣＵ１４からセンサ部１２へ電源供給を行うのに専用の電源ライン１６を用いることとしているが、この電源ライン１６を設けなくてもよい。すなわち、上記した実施例では、外部信号ライン１８，２０を通じてＥＣＵ１４からセンサ部１２へ電源供給を行うことが可能であるので、センサ部１２への電源供給を行うのに専用の電源ライン１６を設けることは不要である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例であるセンサ装置の全体構成図である。
【図２】本実施例のセンサ装置の各部の出力を表した図である。
【図３】本実施例のセンサ装置において一方の外部信号ラインが断線する前後の各点（Ａ点、Ｂ点、及びＣ点）における電位（ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ）を表した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ センサ装置
１２ センサ部
１４ ＥＣＵ
１６ 電源ライン
１８，２０ 外部信号ライン
２２ センサ素子
２４ 増幅器
２６ 信号処理ＩＣ
３２ パルス発生器
７０ 電源バッファ回路
７２ キャパシタ
ＳＳＲ１ 増幅器Ｇ１によるアナログ出力
ＳＳＲ２ 増幅器Ｇ２によるアナログ出力
Ｘ ＳＳＲ１に対応するＡＤコンバータによるディジタル出力
Ｙ ＳＳＲ２に対応するＡＤコンバータによるディジタル出力
ＳＩＧ１ 外部信号ライン１８に流れるセンサ出力
ＳＩＧ２ 外部信号ライン２０に流れるセンサ出力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に係り、特に、センサ出力の冗長化を図るうえで好適なセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ出力をコントローラへ向けて出力するセンサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このセンサ装置は、センサと、コントローラと、それらセンサとコントローラとを繋ぐ２つの信号ラインと、を備えている。かかる装置において、センサ素子に入力された入力値は互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換されて、それら２つのセンサ信号はそれぞれ独立して、センサ側から互いに異なる２つの信号ラインを介してコントローラへ向けて出力される。コントローラは、センサ側から２つの信号ラインを介して供給される互いに極性の反転した２つのセンサ信号を比較することにより、センサ側からの出力の信憑性を判定する。従って、上記したセンサ装置によれば、２つの信号ラインを介して供給される互いに極性の反転した２つのセンサ信号の比較により、センサ異常を判定することが可能である。
【特許文献１】特開２０００−１２８００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のセンサ装置では、センサ出力の信憑性を判定するのに、２つの信号ラインを介して供給される２つのセンサ信号を用いることが必要であるため、構造が複雑化し、また、何れか一方の信号ラインが断線した際にセンサ出力の信憑性を判定することができない不都合が生ずる。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、センサ出力の信憑性を判定するうえで構造の簡素化を図り或いは信号ライン断線時にもその判定機会を確保することが可能なセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、センサ素子への入力値を互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換する第１の変換手段と、前記第１の変換手段により変換されて得た前記２つのセンサ信号の比を所定周期におけるパルスのデューティ比に変換する第２の変換手段と、を備え、前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比を有するパルス信号をコントローラへ向けて出力するセンサ装置により達成される。
【０００６】
この態様の発明において、センサ素子への入力値は、互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換される。それら２つのセンサ信号の比は、所定周期におけるパルスのデューティ比に変換される。そして、そのデューティ比を有するパルス信号は、コントローラへ向けて出力される。かかる構成においては、互いに極性の反転した２つのセンサ信号自体をそれぞれセンサ側から別個の信号ラインを介してコントローラへ向けて出力することは不要であり、それら２つのセンサ信号の双方の情報を含むパルス信号を単一の信号ラインを介して出力することが可能である。このため、本発明によれば、センサ出力の信憑性を判定するのに構造の簡素化を図ることができ、また、上記したデューティ比を有するパルス信号が仮に２つの信号ラインを介してそれぞれ独立してコントローラへ向けて出力される構成において一方の信号ラインの断線が生じた時にもセンサ出力の判定機会を確保することができる。
【０００７】
尚、上記したセンサ装置において、前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比に基づいて互いに極性の反転した２つのパルス信号を生成する一対パルス信号生成手段を備え、前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号それぞれを互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力することとしてもよい。
【０００８】
この態様の発明において、２つのセンサ信号の比を示すデューティ比に基づくパルス信号としては、互いに極性の反転した２つのものが生成される。そして、それら２つのパルス信号はそれぞれ、互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力される。かかる構成においては、２つのセンサ信号の双方の情報を含むパルス信号について互いに極性を反転させた２つをそれぞれ、互いに異なる信号ラインを介して出力することが可能である。このため、本発明によれば、仮に２つの信号ラインのうち何れか一方が断線しても、他方からのパルス信号のみに基づいてセンサ出力の信憑性を判定することが可能であるので、一方の信号ラインの断線時にもセンサ出力の判定機会を確保することができる。
【０００９】
また、上記したセンサ装置において、コントローラは、供給される前記パルス信号に基づいてセンサ素子への入力値を検出する検出手段を有することとすればよい。
【００１０】
ところで、上記したセンサ装置において、電源供給可能な電力蓄積素子を、前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電する電源バッファ回路を備えることとしてもよい。
【００１１】
互いに極性の反転した２つのパルス信号は、一方がハイ状態にあれば他方がロー状態にある関係にあるので、パルス信号のハイ状態又はロー状態は常に実現されている。このため、それら２つのパルス信号は電源供給可能な電力蓄積素子を所定周期で交互に充電することが可能であり、その電力蓄積素子を常時充電することが可能である。本発明において、電源バッファ回路は、電源供給可能な電力蓄積素子をそれら２つのパルス信号により所定周期で交互に充電する。このため、本発明によれば、センサへの電源供給を専用の電源ラインを設けることなく、センサ出力の流れる信号ラインを用いて行うことができ、或いは、センサへの電源供給を行う専用の電源ラインが断線した場合にも、センサ出力の流れる信号ラインを用いてセンサへの電源供給を確保することができる。
【００１２】
更に、上記したセンサ装置において、前記電力蓄積素子は、通常は電源ラインを介して供給される電力により充電されると共に、前記電源バッファ回路は、前記電源ラインの断線が生じている状況において、前記電力蓄積素子を前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電することとしてもよい。
【００１３】
この態様の発明において、電源バッファ回路は、電源ラインの断線が生じている状況において、電源供給可能な電力蓄積素子をそれら２つのパルス信号により所定周期で交互に充電する。このため、本発明によれば、センサへの電源供給を行う専用の電源ラインが断線した場合にも、センサ出力の流れる信号ラインを用いてセンサへの電源供給を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサ出力の信憑性を判定するうえで構造の簡素化を図り或いは信号ライン断線時にもその判定機会を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例であるセンサ装置１０の全体構成図を示す。また、図２は、本実施例のセンサ装置１０の各部の出力を表した図を示す。本実施例のセンサ装置１０は、対象に生ずる物理量、具体的には、車両ステアリングシステムにおいて車両のステアリングシャフトに加わる操舵トルクに応じて操舵アシストが行われるようにそのトルクを検出する装置である。
【００１７】
図１に示す如く、センサ装置１０は、基板上に設けられたセンサ部１２と、コンピュータを主体に構成された電子制御ユニット部（ＥＣＵ）１４と、それらセンサ部１２とＥＣＵ１４とを繋ぐ電源ライン１６及び外部信号ライン１８，２０と、を備えている。電源ライン１６は、＋電源ライン１６ａと−電源ライン１６ｂとからなる被覆された配線である。また、外部信号ライン１８，２０は、互いに異なり、それぞれセンサ部１２から出力されてＥＣＵ１４へ向けて送られるセンサ出力（ＳＩＧ１，ＳＩＧ２）が流れる被覆された配線である。
【００１８】
センサ部１２は、例えばトルクなどの物理量が入力してその入力値（例えばトルク検出値）に応じた信号を出力する単一のセンサ素子２２を有している。センサ素子２２の出力側には、増幅器２４が接続されている。増幅器２４は、並列に設けられた２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２からなる。増幅器Ｇ１，Ｇ２はそれぞれ独立して、センサ素子２２の出力を所定電圧範囲内（例えば０Ｖ〜５Ｖ厳密には０．５Ｖ〜４．５Ｖ）のアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２に変換する。増幅器Ｇ１，Ｇ２は、センサ素子２２の出力に基づいて、所定電圧範囲の中心電圧（例えば２．５Ｖ）を中心にして互いに極性の反転したアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２を生成する（図２（Ａ）参照）。尚、センサ素子２２に入力した物理量（トルク検出値）がゼロであるときは、増幅器Ｇ１，Ｇ２の生成するアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が同じ中心電圧になるものとすればよい。
【００１９】
増幅器２４の出力側には、信号処理ＩＣ２６が接続されている。信号処理ＩＣ２６は、ＡＤコンバータ２８と、カウンタ３０と、パルス発生器３２と、からなる。上記した増幅器２４は、生成したアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２をＡＤコンバータ２８に供給する。ＡＤコンバータ２８は、増幅器２４から供給される互いに極性の反転した２つのアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２を所定範囲内（例えば“０”〜“１０２４”
厳密には“１０２”〜“９２１”）のディジタル信号Ｘ，Ｙに変換する。これらディジタル信号Ｘ，Ｙは、共にセンサ素子２２への同じ入力値を示したカウント値であって、物理量の大きさに関係なく両者の加算値（Ｘ＋Ｙ）が常に略同じ値（例えば、Ｘ＋Ｙ≒１０２３）になる（図２（Ｂ）参照）。
【００２０】
カウンタ３０は、並列に設けられた２つのカウンタ３０−１，３０−２からなる。上記したＡＤコンバータ２８は、変換したディジタル信号Ｘ，Ｙをカウント値としてカウンタ３０−１，３０−２に供給する。カウンタ３０−１は、ＡＤコンバータ２８から供給されるディジタル信号Ｘを保持する機能を有し、また、カウンタ３０−２は、ＡＤコンバータ２８から供給されるディジタル信号Ｙを保持する機能を有する。
【００２１】
カウンタ３０−１，３０−２に保持されたディジタル信号Ｘ，Ｙはそれぞれ、パルス発生器３２に供給される。パルス発生器３２は、カウンタ３０−１，３０−２から供給される同一タイミングにおけるディジタル信号Ｘ，Ｙに基づいて所定周期Ｔのパルス信号を生成する。
【００２２】
具体的には、パルス発生器３２は、カウンタ３０−１，３０−２からのディジタル信号Ｘとディジタル信号Ｙとのレベル比を、所定周期Ｔのパルス信号を構成するデューティ比（オン状態とオフ状態との比；Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））に変換して、そのデューティ比に基づくパルス信号を外部へ出力する。より詳細には、まず、アナログ信号ＳＳＲ１に対応するカウンタ３０−１のカウント値Ｘ（図２ではＸ１）をカウンタレジスタへ転送し、そのカウント値Ｘを所定時間Ｔ０ごとに“１”ずつカウントダウンし、そのカウント値Ｘが“０”となるまでハイ信号を出力する。そして、そのカウント値Ｘが“０”となった時点でパルス出力を反転させてロー信号を出力すると共に、アナログ信号ＳＳＲ２に対応するカウンタ３０−２のカウント値Ｙ（図２ではＹ１）をカウンタレジスタへ転送し、そのカウント値Ｙを所定時間Ｔ０ごとに“１”ずつカウントダウンし、その後、そのカウント値Ｘが“０”となるまでロー信号の出力を継続する。そして、そのカウント値Ｙが“０”となった時点でパルス出力を反転させてハイ信号を出力する（図２（Ｃ）参照）。
【００２３】
パルス発生器３２の出力は、センサ装置１０内に設けられる内部信号ライン３４と内部信号ライン３６とに分岐されている。内部信号ライン３４には、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ１のゲートが接続されていると共に、抵抗３８を介して電源端子４０が接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１のソースは接地されていると共に、そのドレインはセンサ出力端子として、ＥＣＵ１４に接続する外部信号ライン１８に接続されている。電源端子４０には、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。
【００２４】
また、内部信号ライン３６には、パルス反転回路４２を介して、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ２のゲートが接続されていると共に、抵抗４４を介して電源端子４６が接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のソースは接地されていると共に、そのドレインはセンサ出力端子として、ＥＣＵ１４に接続する外部信号ライン２０に接続されている。電源端子４６にも、上記の電源端子４０と同様に、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。
【００２５】
パルス反転回路４２は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ３と、抵抗４８と、電源端子５０と、を有している。ＭＯＳトランジスタＱ３のゲートは内部信号ライン３６に接続されており、そのソースは接地されていると共に、そのドレインは上記したＭＯＳトランジスタＱ２のゲート及び抵抗４４に接続されている。電源端子５０にも、上記の電源端子４０，４６と同様に、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。パルス反転回路４２は、パルス発生器３２の出力を反転して出力する回路である。従って、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインに現われるセンサ出力ＳＩＧ１と、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインに現われるセンサ出力ＳＩＧ２とは、互いに極性の反転したパルス信号となり、一方がロー状態にあれば他方がハイ状態にある関係となる。
【００２６】
ＥＣＵ１４は、外部信号ライン１８及び２０に直接接続するパルスＩ／Ｆ回路５２と、外部信号ライン１８に抵抗５４を介して接続する電源端子５６と、外部信号ライン２０に抵抗５８を介して接続する電源端子６０と、を有している。電源端子５６，６０にはそれぞれ、例えば５Ｖ程度の電源電圧が印加されている。パルスＩ／Ｆ回路５２には、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２からのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２がそれぞれ入力される。パルスＩ／Ｆ回路５２は、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２から供給されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２をそれぞれ受信する。
【００２７】
ＥＣＵ１４は、パルスＩ／Ｆ回路５２に受信されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２に基づいてセンサ素子２２に入力される物理量を検出すると共に、また、それらのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２同士を比較することでセンサ部１２からのセンサ出力の信憑性を判定する。
【００２８】
ＥＣＵ１４は、また、キャパシタ６２を有している。キャパシタ６２は、電源電圧（例えば５Ｖ程度）が供給される電源端子６４と接地端子６６との間で電力を蓄えることが可能である。キャパシタ６２の両端には、上記した電源ライン１６が接続されている。キャパシタ６２は、蓄えている電力を電源ライン１６を通じてセンサ部１２へ供給することが可能である。
【００２９】
センサ部１２は、また、各部位（センサ素子２２や増幅器２４，信号処理ＩＣ２６，電源端子４０，４６，５０など）へ電源供給を行う電源バッファ回路７０を有している。電源バッファ回路７０は、キャパシタ７２と、電源ＩＣ７４と、電源端子７６と、を有している。
【００３０】
キャパシタ７２の両端には、上記した電源ライン１６が接続されている。具体的には、キャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）側は、ダイオードＤ３を介して＋電源ライン１６ａに接続しており、キャパシタ７２の接地端子側は、−電源ライン１６ｂに接続している。ダイオードＤ３は、＋電源ライン１６側からキャパシタ７２側への電流の流れを許容し、その反対方向への電流の流れを遮断する機能を有している。キャパシタ７２は、所定の容量を有し、電力を蓄えることが可能であって、電源ＩＣ７４へ供給する電源電圧を平滑化する機能を有している。キャパシタ７２は、通常は、ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じて供給される電力を蓄えて電源ＩＣ７４側へ供給する。
【００３１】
電源ＩＣ７４は、キャパシタ７２側から送り出される電気エネルギーの電圧をコントロールして、センサ部１２内の各部位に安定した電圧を送るための半導体チップである。電源ＩＣ７４の出力は、電源端子７６に供給されると共に、センサ部１２内の各部位に供給される。
【００３２】
上記したＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン（Ｂ点）は、ダイオードＤ２を介してキャパシタ７２の電源端子側すなわち電源ＩＣの入力側に接続されていると共に、上記したＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン（Ａ点）は、ダイオードＤ１を介してキャパシタ７２の電源端子側すなわち電源ＩＣの入力側に接続されている。ダイオードＤ２，Ｄ１はそれぞれ、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２側からキャパシタ７２側への電流の流れを許容し、その反対方向への電流の流れを遮断する機能を有している。
【００３３】
次に、本実施例のセンサ装置１０の動作について説明する。
【００３４】
本実施例においては、増幅器Ｇ１，Ｇ２から、センサ素子２２に入力される入力値に応じたアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が出力される。センサ素子２２に入力する物理量（トルク検出値）がゼロであるときは、増幅器Ｇ１，Ｇ２から出力されるアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２は互いに略同じレベルになり、一方、センサ素子２２に物理量が入力されると、何れか一方のアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が他方よりも大きなレベルになり、それらのアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２が中心電圧を挟んで互いに極性の反転したものとなる。
【００３５】
増幅器Ｇ１，Ｇ２から出力されるアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２はそれぞれ、ＡＤコンバータ２８に供給されて、所定範囲内のディジタル信号Ｘ，Ｙに変換される。この変換されて得たディジタル信号Ｘ，Ｙは、カウンタ３０−１，３０−２を経由してパルス発生器３２に供給され、所定周期Ｔでハイ状態又はロー状態が現われるパルス信号に変換される。具体的には、ディジタル信号Ｘのカウント値がオン状態を示すデューティオン時間に、ディジタル信号Ｙのカウント値がオフ状態を示すデューティオフ時間に、それぞれ変換されて、オンとオフとがそれらの時間で切り替わるデューティ比を有する矩形状のパルス信号に変換される。
【００３６】
このパルス信号は、センサ素子２２へ入力される物理量がゼロであるときは、５０％のデューティ比を有するものとなり、センサ素子２２への物理量がアナログ信号ＳＳＲ１をアナログ信号ＳＳＲ２よりも大きくするときは、５０％よりも大きいデューティ比を有するものとなり、また、センサ素子２２への物理量がアナログ信号ＳＳＲ２をアナログ信号ＳＳＲ１よりも大きくするときは、５０％よりも小さいデューティ比を有するものとなる。
【００３７】
上記の如く生成されたパルス信号は、直接にＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに入力されると共に、パルス反転回路４２を介してＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに入力される。パルス反転回路４２は、入力されたパルス信号を反転させる。このため、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに入力されるパルス信号とＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに入力されるパルス信号とは、常に互いに反転した極性を有する。
【００３８】
ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２に入力されるパルス信号がロー状態にあるときは、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ドレイン間電圧が小さいので、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２はオフする。この場合、外部信号ライン１８，２０には電源端子５６，６０によるハイ電圧が現れ、センサ部１２からＥＣＵ１４へ供給されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２はハイ状態になる。一方、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２に入力されるパルス信号がハイ状態にあるときは、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ドレイン間電圧が大きいので、そのＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２はオンする。この場合、外部信号ライン１８，２０にはロー電圧が現れ、センサ部１２からＥＣＵ１４へ供給されるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２はロー状態になる。尚、センサ出力ＳＩＧ１とＳＩＧ２とは、同タイミングにおいて互いに極性の反転した状態になる。
【００３９】
ＥＣＵ１４は、パルスＩ／Ｆ回路５２で外部信号ライン１８，２０によるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を受信し、それらのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２に基づいてセンサ素子２２に入力される物理量を検出する。具体的には、センサ出力ＳＩＧ１のデューティオン時間を計測してディジタル信号Ｘのカウント値を抽出しかつセンサ出力ＳＩＧ２のデューティオフ時間を計測してディジタル信号Ｘのカウント値を抽出し、また、センサ出力ＳＩＧ１のデューティオフ時間を計測してディジタル信号Ｙのカウント値を抽出しかつセンサ出力ＳＩＧ２のデューティオン時間を計測してディジタル信号Ｙのカウント値を抽出する。そして、図２（Ｂ）に示す関係を参照して、センサ素子２２に入力される物理量を、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２による各ディジタル信号Ｘのカウント値に基づいてそれぞれ検出すると共に、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２による各ディジタル信号Ｙのカウント値に基づいてそれぞれ検出する。
【００４０】
尚、ＥＣＵ１４は、センサ素子２２への物理量を検出すると、センサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とそのセンサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定する。また、センサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とそのセンサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定する。更に、センサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とセンサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｘのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定し、また、センサ出力ＳＩＧ１によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とセンサ出力ＳＩＧ２によるディジタル信号Ｙのカウント値に基づく検出物理量とを比較して、その検出物理量の信憑性を判定する。
【００４１】
そして、比較対象の両物理量が略一致するときは、それらの検出物理量に信憑性があり、それらの検出物理量をその後の制御などに用いる。一方、比較対象の両物理量があまり一致しないときは、それらの検出物理量に信憑性がなく、それらの検出物理量をその後の制御などに用いないものとする。
【００４２】
このように、本実施例においては、センサ素子２２に入力される物理量をＥＣＵ１４に検出させるうえで、中心電圧を挟んで互いに極性の反転した同一の物理量を示す２つのアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２の情報を含むパルス信号を、単一の外部信号ライン１８，２０を介してセンサ部１２からＥＣＵ１４へ供給することとすればよい。すなわち、かかるアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２をそれぞれセンサ部１２から別個の外部信号ラインを介して供給することは不要である。このため、本実施例のセンサ装置１０によれば、センサ素子２２への物理量を検出しつつその信憑性を判定するのに、センサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ少なくとも一本の外部信号ラインが存在すれば十分であり、システム構造の簡素化を図ることが可能となっている。
【００４３】
尚、本実施例においては、センサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ互いに異なる２本の外部信号ライン１８，２０が設けられており、それらの外部信号ライン１８，２０それぞれについて独立して検出物理量の信憑性の判定が行われると共に、更に、それらの外部信号ライン１８，２０について双方による検出物理量を比較してその信憑性の判定が行われる。すなわち、センサ素子２２へ入力された物理量を４つのセンサ出力（センサ出力ＳＩＧ１のデューティオン、そのデューティオフ、センサ出力ＳＩＧ２のデューティオン、及びそのデューティオフの４つ）からそれぞれ検出して、それらの検出物理量を互いに比較することでその信憑性を判定することができる。この点、本実施例のセンサ装置１０によれば、センサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ唯一本の外部信号ラインを設けた構成に比べて、検出物理量の信憑性を高めることが可能となっている。
【００４４】
また、本実施例の如くセンサ部１２とＥＣＵ１４との間に両者を繋ぐ２本の外部信号ライン１８，２０を設けた構成においては、仮に何れか一方の外部信号ライン１８，２０が断線している時にも、他方の外部信号ライン２０，１８を用いてセンサ素子２２への物理量を検出することができると共に、その信憑性をも判定することができる。従って、本実施例のセンサ装置１０によれば、一方の外部信号ライン１８，２０の断線時にも、センサ出力の信憑性判定の機会を確保することが可能となっており、センサ部１２からＥＣＵ１４へのセンサ出力の冗長化を図ることが可能となっている。
【００４５】
図３は、本実施例のセンサ装置１０において一方の外部信号ライン１８，２０が断線する前後の各点（Ａ点、Ｂ点、及びＣ点）における電位（ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ）を表した図を示す。
【００４６】
ところで、本実施例において、センサ部１２は、ＥＣＵ１４と電源ライン１６を介して接続されており、ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じて電力が供給されることで作動することが可能である。ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じてセンサ部１２に電力が供給されていれば、キャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）に安定した電圧ＶＣが生じるので、センサ部１２は適切に作動することができる。一方、例えば電源ライン１６の断線などに起因して電源ライン１６を通じたセンサ部１２への電力供給が困難になると、キャパシタ７２の蓄えていた電力が放出されてその電源端子（Ｃ点）の電圧ＶＣが低下するおそれがあるので、センサ部１２の作動が適切に行われない不都合が生じ得る。
【００４７】
これに対して、本実施例において、キャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）側には、電源ライン１６が接続されていると共に、センサ部１２からＥＣＵ１４へ送られるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２の流れる外部信号ライン１８，２０がダイオードＤ２，Ｄ１を介して接続されている。これらの外部信号ライン１８，２０は共に、抵抗５４，５８を介して電源端子５６，６０に接続しており、電源端子５６，６０側の電力をキャパシタ７２側へ供給することが可能である。
【００４８】
上記のセンサ部１２から外部信号ライン１８，２０を介してＥＣＵ１４へ送られるセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２は共に、ハイ電圧（オン）とロー電圧（オフ）とがデューティ比に応じた周期で繰り返されるパルス信号であり、両センサ出力ＳＩＧ１とＳＩＧ２とは、互いに極性の反転したパルス信号である（電圧ＶＡ，ＶＢ）。この点、外部信号ライン１８，２０の何れかには、常に電圧の高いハイ電圧が現われている。
【００４９】
外部信号ライン１８，２０にハイ電圧が現われると、そのハイ電圧がダイオードＤ２，Ｄ１を通じてキャパシタ７２の電源端子（Ｃ点）に印加されるので、ＥＣＵ１４の電源端子５６，６０側の電力がその外部信号ライン１８，２０を通じてキャパシタ７２へ供給されることとなる。この場合、キャパシタ７２は、ＥＣＵ１４から電源ライン１６を通じて電力供給されなくても、ＥＣＵ１４から外部信号ライン１８，２０を通じて電力供給されることで、充電される。そして、このキャパシタ７２の充電は、外部信号ライン１８に係るセンサ出力ＳＩＧ１のハイ電圧ＶＢと外部信号ライン２０に係るセンサ出力ＳＩＧ２のハイ電圧ＶＡとを所定周期内で交互に用いて行われることとなる。
【００５０】
この点、本実施例によれば、センサ部１２から外部信号ライン１８，２０を介してＥＣＵ１４へセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２が送られるときは、同時に、ＥＣＵ１４側の電力を外部信号ライン１８，２０を通じてセンサ部１２の電源バッファ回路７０へ供給することが可能である。具体的には、ハイ電圧のセンサ出力ＳＩＧ１が送られるときは、ＥＣＵ１４側の電力を外部信号ライン１８を通じてセンサ部１２の電源バッファ回路７０へ供給し、一方、ハイ電圧のセンサ出力ＳＩＧ２が送られるときは、ＥＣＵ１４側の電力を外部信号ライン２０を通じてセンサ部１２の電源バッファ回路７０へ供給することができる（図３参照）。
【００５１】
このため、仮に電源ライン１６が断線などしてその電源ライン１６を通じたＥＣＵ１４からセンサ部１２への電力供給が不可能となっても、センサ部１２が電源バッファ回路７０のキャパシタ７２の放電により外部信号ライン１８を通じてＥＣＵ１４へセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を出力することが可能であれば、その外部信号ライン１８，２０を通じてＥＣＵ１４からそのセンサ部１２へ電力供給を行うことができる。
【００５２】
尚、外部信号ライン１８，２０とキャパシタ７２との間には、ダイオードＤ２，Ｄ１が介在されているが、これらのダイオードＤ２，Ｄ１はそれぞれ、外部信号ライン１８，２０側からキャパシタ７２側への電流の流れを許容し、その反対方向への電流の流れを遮断する。この点、本実施例においては、電源ライン１６やキャパシタ７２側からダイオードＤ２，Ｄ１を経由して外部信号ライン１８，２０側へ電流が回り込むのを防止することが可能であり、これにより、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２に基づく物理量検出に影響が及ぶのを回避することが可能である。
【００５３】
従って、本実施例のセンサ装置１０によれば、電源ライン１６の断線時等にも、センサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２の流れる外部信号ライン１８，２０を交互に用いてセンサ部１２への電源供給を継続して確保することが可能となっており、センサ部１２への供給電源の冗長化を図ることが可能となっている。このため、本実施例によれば、電源ライン１６の断線時等にも、センサ部１２の動作を継続させることが可能であって、検出物理量（例えばトルク検出値）に応じた操舵アシスト制御を適切な状態で継続させることが可能となっている。
【００５４】
尚、上記の実施例においては、増幅器２４（Ｇ１，Ｇ２）が特許請求の範囲に記載した「第１の変換手段」に、信号処理ＩＣ２６のパルス発生器３２が特許請求の範囲に記載した「第２の変換手段」に、ＥＣＵ１４が特許請求の範囲に記載した「コントローラ」及び「検出手段」に、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２及びパルス反転回路４２が特許請求の範囲に記載した「一対パルス信号生成手段」に、外部信号ライン１８，２０が特許請求の範囲に記載した「信号ライン」に、電源バッファ回路７０のキャパシタ７２が特許請求の範囲に記載した「電力蓄積素子」に、それぞれ相当している。
【００５５】
ところで、上記の実施例においては、センサ部１２からＥＣＵ１４へ向けて互いに極性の反転した２つのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を出力し、それら２つのセンサ出力ＳＩＧ１，ＳＩＧ２を２本の外部信号ライン１８，２０を用いて流すこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、センサ部１２からＥＣＵ１４へ向けて一つのセンサ出力を出力し、そのセンサ出力を１本の外部信号ラインを用いて流す構成に適用することとしてもよい。
【００５６】
また、上記の実施例においては、同じセンサ素子２２の出力を２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２へ分岐させて、２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２でそれぞれ互いに極性の反転したアナログ信号ＳＳＲ１，ＳＳＲ２に変換し、所定周期Ｔのパルス信号を生成することとしているが、同一特性を有する２つのセンサ素子の出力を２つの増幅器Ｇ１，Ｇ２に接続させることとしてもよい。
【００５７】
更に、上記の実施例においては、ＥＣＵ１４からセンサ部１２へ電源供給を行うのに専用の電源ライン１６を用いることとしているが、この電源ライン１６を設けなくてもよい。すなわち、上記した実施例では、外部信号ライン１８，２０を通じてＥＣＵ１４からセンサ部１２へ電源供給を行うことが可能であるので、センサ部１２への電源供給を行うのに専用の電源ライン１６を設けることは不要である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例であるセンサ装置の全体構成図である。
【図２】本実施例のセンサ装置の各部の出力を表した図である。
【図３】本実施例のセンサ装置において一方の外部信号ラインが断線する前後の各点（Ａ点、Ｂ点、及びＣ点）における電位（ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ）を表した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ センサ装置
１２ センサ部
１４ ＥＣＵ
１６ 電源ライン
１８，２０ 外部信号ライン
２２ センサ素子
２４ 増幅器
２６ 信号処理ＩＣ
３２ パルス発生器
７０ 電源バッファ回路
７２ キャパシタ
ＳＳＲ１ 増幅器Ｇ１によるアナログ出力
ＳＳＲ２ 増幅器Ｇ２によるアナログ出力
Ｘ ＳＳＲ１に対応するＡＤコンバータによるディジタル出力
Ｙ ＳＳＲ２に対応するＡＤコンバータによるディジタル出力
ＳＩＧ１ 外部信号ライン１８に流れるセンサ出力
ＳＩＧ２ 外部信号ライン２０に流れるセンサ出力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ素子への入力値を互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換する第１の変換手段と、
前記第１の変換手段により変換されて得た前記２つのセンサ信号の比を所定周期におけるパルスのデューティ比に変換する第２の変換手段と、を備え、
前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比を有するパルス信号をコントローラへ向けて出力することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比に基づいて互いに極性の反転した２つのパルス信号を生成する一対パルス信号生成手段を備え、
前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号それぞれを互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
コントローラは、供給される前記パルス信号に基づいてセンサ素子への入力値を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置。
【請求項４】
電源供給可能な電力蓄積素子を、前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電する電源バッファ回路を備えることを特徴とする請求項３記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記電力蓄積素子は、通常は電源ラインを介して供給される電力により充電されると共に、
前記電源バッファ回路は、前記電源ラインの断線が生じている状況において、前記電力蓄積素子を前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電することを特徴とする請求項４記載のセンサ装置。
【請求項１】
センサ素子への入力値を互いに極性の反転した２つのセンサ信号に変換する第１の変換手段と、
前記第１の変換手段により変換されて得た前記２つのセンサ信号の比を所定周期におけるパルスのデューティ比に変換する第２の変換手段と、を備え、
前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比を有するパルス信号をコントローラへ向けて出力することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記第２の変換手段により変換されて得た前記デューティ比に基づいて互いに極性の反転した２つのパルス信号を生成する一対パルス信号生成手段を備え、
前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号それぞれを互いに異なる信号ラインを介してコントローラへ向けて出力することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
コントローラは、供給される前記パルス信号に基づいてセンサ素子への入力値を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置。
【請求項４】
電源供給可能な電力蓄積素子を、前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電する電源バッファ回路を備えることを特徴とする請求項３記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記電力蓄積素子は、通常は電源ラインを介して供給される電力により充電されると共に、
前記電源バッファ回路は、前記電源ラインの断線が生じている状況において、前記電力蓄積素子を前記一対パルス信号生成手段により生成された前記２つのパルス信号により前記所定周期で交互に充電することを特徴とする請求項４記載のセンサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２３０４４３（Ｐ２００９−２３０４４３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７４６９０（Ｐ２００８−７４６９０）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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