JP6384401B2 - センサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、センサデータをコントローラに伝達するセンサ装置が知られている。例えば特許文献１では、センサデータの伝達は、コントローラで生成され双方向性ノードで受け取られるトリガ信号によって同期される。

特表２０１３−５４６０９６号公報

ところで、制御部が複数のセンサ部からの信号を同時に取得する場合、制御部側でのデータの更新周期は、信号周期と同等になる。この場合、制御部におけるデータ更新周期を信号周期よりも短くすることができない。また、特許文献１では、センサデータに異常が生じた場合については、なんら言及されていない。
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、センサ素子の一部に異常が生じた場合であっても、制御部におけるデータ更新頻度を向上可能なセンサ装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明のセンサ装置は、複数のセンサ部と、制御部と、を備える。
センサ部は、検出対象に関する物理量を検出する複数のセンサ素子、および、センサ素子により検出される検出値のそれぞれに対応するデータ信号を含む出力信号を生成して送信する出力回路を有する。
制御部は、出力信号を取得する。
制御部またはセンサ部は、異常が生じているセンサ素子を特定する異常特定部を有する。
２以上のセンサ部においてそれぞれ少なくとも１つのセンサ素子が正常である場合、センサ部は、他のセンサ部から出力信号が送信されるタイミングと出力信号の１周期の長さより短い所定期間ずらしたタイミングにて出力信号を制御部に送信する。

本発明では、複数のセンサ部を有し、複数のセンサ部から出力信号が送信されるタイミングを、出力信号の１周期の長さより短い所定期間ずらしている。これにより、複数のセンサ部から出力信号が同時に送信される場合と比較し、制御部におけるデータ更新頻度を向上することができ、みかけ上の通信速度を速くすることができる。
異常特定部は、異常が生じているセンサ素子を特定可能であるので、正常であるセンサ素子の検出値を用いた演算を継続可能である。また、２以上のセンサ部において、少なくとも１つのセンサ素子が正常であれば、出力信号の送信タイミングをずらすことによる制御部におけるデータ更新頻度を向上可能である。すなわち、一部のセンサ素子に異常が生じた場合であっても、実質的な高速通信を継続可能である。

本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態によるトルクセンサを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による磁気センサを示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるセンサ装置を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による出力信号を説明するタイムチャートである。 本発明の第１実施形態による第１データ信号および第２データ信号を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による通信周期を説明するタイムチャートである。 本発明の第１実施形態による通信処理を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるセンサ装置を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態によるトリガ信号および出力信号を説明するタイムチャートである。 本発明の第２実施形態による通信周期を説明するタイムチャートである。

以下、本発明によるセンサ装置を図面に基づいて説明する。なお、以下、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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、センサ装置１は、メイン磁気センサ５０、サブ磁気センサ６０、および、制御部としてＥＣＵ８５等を備え、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８０に適用される。

電動パワーステアリング装置８０を備えたステアリングシステム９０の全体構成を図１に示す。
操舵部材としてのハンドル９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。
ステアリングシャフト９２は、第１の軸としての入力軸１１および第２の軸としての出力軸１２を有する。入力軸１１は、ハンドル９１と接続される。入力軸１１と出力軸１２との間には、ステアリングシャフト９２に加わるトルクを検出するトルクセンサ１０が設けられる。出力軸１２の入力軸１１と反対側の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。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が連結される。

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によってラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。

電動パワーステアリング装置８０は、運転者によるハンドル９１の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ８１、動力伝達部としての減速ギア８２、トルクセンサ１０、および、ＥＣＵ８５等を備える。図１では、モータ８１とＥＣＵ８５とが別体となっているが、一体としてもよい。

減速ギア８２は、モータ８１の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝達する。すなわち本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８１の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」としてもよい。換言すると、本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応するが、ラック軸９７を「駆動対象」としてもよい、ということである。
ＥＣＵ８５の詳細については、後述する。

図２に示すように、トルクセンサ１０は、入力軸１１、出力軸１２、トーションバー１３、多極磁石１５、磁気ヨーク１６、集磁モジュール２０、および、センサユニット４０等を備える。
トーションバー１３は、一端側が入力軸１１に、他端側が出力軸１２に、それぞれピン１４で固定され、入力軸１１と出力軸１２とを回転軸Ｏの同軸上に連結する。トーションバー１３は、棒状の弾性部材であり、ステアリングシャフト９２に加わるトルクを捩れ変位に変換する。
多極磁石１５は、円筒状に形成され、入力軸１１に固定される。多極磁石１５は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。磁極数はいくつであってもよいが、本実施形態では、Ｎ極およびＳ極の数は１２対、計２４極である。

磁気ヨーク１６は、樹脂等の非磁性材により形成される図示しないヨーク保持部材に保持され、多極磁石１５が発生する磁界内に磁気回路を形成する。
磁気ヨーク１６は、入力軸１１側に設けられる第１ヨーク１７および出力軸１２側に設けられる第２ヨーク１８を有する。第１ヨーク１７および第２ヨーク１８は、ともに軟磁性体により環状に形成され、多極磁石１５の径方向外側にて、出力軸１２に固定される。

集磁モジュール２０は、集磁リング２１、２２を有する。集磁リング２１、２２は、磁気ヨーク１６の径方向外側に配置され、磁気ヨーク１６からの磁束を集める。第１集磁リング２１は入力軸１１側に設けられ、第２集磁リング２２は出力軸１２側に設けられる。第１集磁リング２１および第２集磁リング２２は、インサート成形等により、図示しない集磁リング保持部材により保持される。

第１集磁リング２１は、軟磁性体で形成され、略環状に形成されるリング部２１１、および、リング部２１１から径方向外側に突出した２つの集磁部２１５から構成される。集磁部２１５、後述のセンサ部５５、６５の数に応じて形成される。第２集磁リング２２は、第１集磁リング２１と同様、軟磁性体で形成され、略環状に形成されるリング部２２１、および、リング部２２１から径方向外側に突出した２つの集磁部２２５から構成される。本実施形態では、第１集磁リング２１と第２集磁リング２２とは、略同様の形状である。
第１集磁リング２１の集磁部２１５と、第２集磁リング２２の集磁部２２５とは、対向する面が略平行となるように設けられる。集磁部２１５、２２５の間には、磁気センサ５０、６０が配置される。

センサユニット４０は、基板４１、および、磁気センサ５０、６０を有する。
基板４１は、略矩形の平板状に形成され、磁気センサ５０、６０が実装される。磁気センサ５０、６０は、基板４１の同一面に実装される。
磁気センサ５０、６０は、トーションバー１３の捩れ変位量および捩れ変位方向に応じた磁束密度を検出し、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２をデジタル通信によりＥＣＵ８５に出力する。メイン磁気センサ５０およびサブ磁気センサ６０の構成は、実質的に同様であり、同方向に横並びの状態にて、基板４１に実装される。メイン磁気センサ５０およびサブ磁気センサ６０は、内部に図示しないＥＥＰＲＯＭを有し、メインセンサとして機能させるか、サブセンサとして機能させるかを、ＥＥＰＲＯＭにて予め設定する。本実施形態では、メイン磁気センサ５０をメインセンサ、サブ磁気センサ６０をサブセンサとして機能させるものとする。本実施形態では、メイン磁気センサ５０は、一定周期（例えば１０００μｓ周期）で出力信号Ｓｄ１１を出力し、サブ磁気センサ６０は、メイン磁気センサ５０からのタイミング信号Ｓｔを受信したタイミングで出力信号Ｓｄ１２を出力する。

以下、メイン磁気センサ５０に係る構成を５０番台および５００番台、サブ磁気センサ６０に係る構成を６０番台および６００番台で付番し、５０番台および６０番台の下１桁、５００番台および６００番台の下２桁が同じであれば、同様の構成であるものとする。以下、メイン磁気センサ５０を中心に説明し、サブ磁気センサ６０については、説明を適宜省略する。

図３および図４に示すように、メイン磁気センサ５０は、第１端子群５１、第２端子群５２、封止部５３、および、メインセンサ部５５等を有する。また、サブ磁気センサ６０は、第１端子群６１、第２端子群６２、封止部６３、および、サブセンサ部６５等を有する。

図３に示すように、第１端子群５１および第２端子群５２は、封止部５３から突出して形成される。第１端子群５１は、封止部５３の第１側面５３１から突出し、第２端子群５２は、封止部５３の第１側面５３１と反対側の面である第２側面５３２から突出する。第１端子群５１と第２端子群５２とは、中心線Ｃａに対して線対称に形成される。本実施形態では、メイン磁気センサ５０の第１端子群５１およびサブ磁気センサ６０の第２端子群６２が外側、メイン磁気センサ５０の第２端子群５２およびサブ磁気センサ６０の第１端子群６１が内側に配置される。

第１端子群５１は、８本の端子から構成され、一端５３５側から第１端子５１１〜第８端子５１８とする。同様に、第２端子群５２は、８本の端子から構成され、一端５３５側から第１端子５２１〜第８端子５２８とする。図３において、本実施形態にて機能の説明を省略する端子についての付番は、適宜省略する。

本実施形態では、第１端子群５１において、第１端子５１１が電源端子、第２端子５１２が通信端子、第３端子５１３がグランド端子となり得る。また、第２端子群５２において、第１端子５２１が電源端子、第２端子５２２が通信端子、第３端子５２３がグランド端子となり得る。
また、サブ磁気センサ６０についても同様に、第１端子群６１において、第１端子６１１が電源端子、第２端子５１２が通信端子、第３端子５１３がグランド端子となり得る。また、第２端子群６２において、第１端子６２１が電源端子、第２端子６２２が通信端子、第３端子６２３がグランド端子となり得る。

本実施形態では、外側に配置されるメイン磁気センサ５０の第１端子群５１およびサブ磁気センサ６０の第２端子群６２の電源端子、通信端子、および、グランド端子がＥＣＵ８５と接続される。詳細には、メイン磁気センサ５０の電源端子である第１端子５１１とＥＣＵ８５とが電源線１１１により接続され、通信端子である第２端子５１２とＥＣＵ８５が通信線１１２により接続され、グランド端子である第３端子５１３とＥＣＵ８５とがグランド線１１３により接続される。また、サブ磁気センサ６０の電源端子である第１端子６２１とＥＣＵ８５とが電源線１２１により接続され、通信端子である第２端子６２２とＥＣＵ８５とが通信線１２２により接続され、グランド端子である第３端子６２３とＥＣＵ８５とがグランド線１２３により接続される（図４参照）。

電源端子には、ＥＣＵ８５の図示しないレギュレータから、所定の電圧（例えば５［Ｖ］）に調整された電力が供給される。グランド端子は、ＥＣＵ８５を経由してグランドと接続される。
なお、内側に配置されるメイン磁気センサ５０の第２端子群５２およびサブ磁気センサ６０の第１端子群６１の電源端子、通信端子、および、グランド端子は、ＥＣＵ８５と接続されず、機能させない。

本実施形態では、メイン磁気センサ５０とサブ磁気センサ６０とで、後述するタイミング信号Ｓｔを送受信する。ここで、メイン磁気センサ５０の第１端子群５１において、一端５３５からｎ番目の端子を受信端子、ｍ番目の端子を送信端子とし、第２端子群５２において、一端５３５からｎ番目の端子を送信端子、ｍ番目の端子を受信端子とする。
同様に、サブ磁気センサ６０の第１端子群６１において、一端６３５からｎ番目の端子を受信端子、ｍ番目の端子を送信端子とし、第２端子群６２において、一端６３５からｎ番目の端子を送信端子、ｍ番目の端子を受信端子とする。なお、第１端子群５１、６１および第２端子群５２、６２の端子数をｋ（本実施形態では８）とすると、ｎ、ｍは、いずれも１以上ｋ以下の整数であって、ｎ≠ｍとする。

具体的には、第１端子群５１、６１において、一端５３５、６３５から４番目の第４端子５１４、６１４が受信端子、６番目の第６端子５１６、６１６が送信端子となり得る。また、第２端子群５２、６２において、一端５３５、６３５から４番目の第４端子５２４、６２４が送信端子、６番目の第６端子５２６、６２６が受信端子となり得る。本実施形態では、内側に配置されるメイン磁気センサ５０の第２端子群５２の送信端子（第４端子５２４）と、サブ磁気センサ６０の第１端子群６１の受信端子（第４端子６１４）とは、信号線１１５（図４参照。）で接続され、メイン磁気センサ５０の送信端子である第４端子５２４からサブ磁気センサ６０の受信端子である第４端子６１４にタイミング信号Ｓｔが送信される。

本実施形態では、部品種類低減の観点より、メイン磁気センサ５０とサブ磁気センサ６０とは、同様の構成となっている。また、磁気センサ５０、６０において、後述するセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２を集磁部２１５、２２５の間に配置すべく、センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２が中心線Ｃｂからずれた位置に配置される。そのため、磁気センサ５０、６０を同様の構成とした場合、反対向きに配置することができず、同方向にて横並びの状態にて基板４１に実装する必要がある。

そこで本実施形態では、メイン磁気センサ５０およびサブ磁気センサ６０において、第１端子群５１、６１および第２端子群５２、６２のそれぞれに、電源端子、通信端子、グランド端子、受信端子、送信端子として機能しうる端子を設けている。そして、外側に配置されるメイン磁気センサ５０の第１端子群５１、および、サブ磁気センサ６０の第２端子群６２の電源端子、通信端子、グランド端子をＥＣＵ８５と接続しているので、基板４１における配線パターンを形成しやすい。

また、内側に配置されるメイン磁気センサ５０の第２端子群５２の送信端子から、サブ磁気センサ６０の第１端子群６１の受信端子にタイミング信号Ｓｔを送信するようにしている。特に、メイン磁気センサ５０の第２端子群５２の送信端子とサブ磁気センサ６０の第１端子群６１の受信端子が、いずれも一端５３５、６３５から４番目の端子であり、磁気センサ５０、６０を横並びで配置したときに隣接する端子となるので、基板４１における配線パターンを形成しやすい。

封止部５３は、チップで構成されるメインセンサ部５５を封止するものであって、平面視略矩形に形成される。
図４に示すように、メインセンサ部５５は、センサ素子５５１、５５２、Ａ／Ｄ変換回路５５３、５５４、出力回路５５５、および、タイミング信号生成回路５５６等を有する。
センサ素子５５１、５５２は、集磁部２１５、２２５間の磁束を検出する磁気検出素子である。本実施形態のセンサ素子５５１、５５２は、ホール素子である。
Ａ／Ｄ変換回路５５３は、センサ素子５５１により検出される検出値をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換回路５５４は、センサ素子５５２により検出される検出値をＡ／Ｄ変換する。

出力回路５５５は、センサ素子５５１、５５２により検出され、Ａ／Ｄ変換された検出値に基づき、出力信号Ｓｄ１１を生成する。生成された出力信号Ｓｄ１１は、通信端子である第２端子５１２を経由してＥＣＵ８５に送信される。本実施形態では、デジタル通信の一種であるＳＥＮＴ（Single Edge Nibble Transmission）通信により、出力信号Ｓｄ１１を送信する。

出力信号Ｓｄ１１の詳細を図５に基づいて説明する。なお、図５に記載したビット数等は、一例であって、通信規格等に応じて適宜設定される。
図５に示すように、出力信号Ｓｄ１１は、同期信号、ステータス信号、第１データ信号Ｄｍ１、第２データ信号Ｄｍ２、ＣＲＣ信号、および、ポーズ信号からなり、この順で一連の信号として出力される。また、出力信号Ｓｄ１２は、ステータス信号、第１データ信号Ｄｓ１、第２データ信号Ｄｓ２、ＣＲＣ信号、および、ポーズ信号からなり、この順で一連の信号として出力される。出力信号Ｓｄ１１と出力信号Ｓｄ１２とは、略同様であるので、以下、出力信号Ｓｄ１１を中心に説明する。
同期信号は、磁気センサ５０とＥＣＵ８５のクロックを同期させるための信号であり、本実施形態では５６ｔｉｃｋとする。本実施形態では、同期信号の長さに基づいて補正係数を演算し、当該補正係数を用いて各信号を補正する。

第１データ信号Ｄｍ１は、センサ素子５５１の検出値に基づく信号であり、第２データ信号Ｄｍ２は、センサ素子５５２の検出値に基づく信号である。本実施形態では、第１データ信号Ｄｍ１よび第２データ信号Ｄｍ２は、信号生成時のセンサ素子５５１、５５２の検出値に基づいて生成される。第１データ信号Ｄｍ１および第２データ信号Ｄｍ２は、いずれも３ｎｉｂｂｌｅ（＝１２ｂｉｔｓ）であり、データ部分として、計６ｎｉｂｂｌｅである。データの内容は、１ｎｉｂｂｌｅ以上あればよく、通信仕様に応じて取り決める。本実施形態では、メインセンサ部５５の内部にて、センサ素子５５１、５５２の検出値を加減算等により１つのデータにまとめる処理や、いずれか一方を選択する処理は行われず、センサ素子５５１、５５２の検出結果をＥＣＵ８５にてそれぞれ利用可能な状態にて、データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２が生成される。
また、出力信号Ｓｄ１２において、第１データ信号Ｄｓ１は、センサ素子６５１の検出結果に基づく信号であり、第２データ信号Ｄｓ２は、センサ素子６５２の検出結果に基づく信号である。

図６に示すように、データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２は、いずれも集磁部２１５、２２５の間の磁束に応じた信号であって、所定の中心値を中心に反転された信号とする。本実施形態では、所定の中心値は、出力コードの５０％である。詳細には、実線Ｌ１で示すように、データ信号Ｄｍ１は、磁束密度がＢｍｉｎ以下のとき下限値ＫＬ、Ｂｍａｘ以上のとき上限値ＫＨであり、ＢｍｉｎからＢｍａｘの間において、磁束密度の増加に伴って増加する信号である。また、破線Ｌ２で示すように、データ信号Ｄｍ２は、磁束密度がＢｍｉｎ以下のときに上限値ＫＨ、Ｂｍａｘ以上のときの下限値ＫＬであり、ＢｍｉｎからＢｍａｘの間において、磁束密度の増加に伴って減少する信号である。なお、ＫＬ＝０％、ＫＨ＝１００％でもよい。

図５においては、簡略化のため、データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２のパルスを同様に記載しているが、実際には、図６にて説明したように、データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２は、検出した磁束密度に応じて所定の中心値を中心に反転した値に相当するパルスとなる。
データ信号Ｄｓ１は、データ信号Ｄｍ１と同様、磁束密度の増加に伴って増加する信号とし、データ信号Ｄｓ２は、データ信号Ｄｍ２と同様、磁束密度の増加に伴って減少する信号とする。なお、データ信号Ｄｓ１をデータ信号Ｄｍ２と同様とし、データ信号Ｄｓ２をデータ信号Ｄｍ１と同様としてもよい。

図５に戻り、ＣＲＣ信号は、通信エラーをチェックするための信号であって、データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２に基づいて算出される長さの信号である。ポーズ信号は、次の同期信号が出力されるまでの期間に出力される信号である。
本実施形態では、同期信号の開始から、次の同期信号の開始までを１フレームとし、１フレームの信号を送信するに要する期間を、フレーム期間Ｐｓ（例えば１０００μｓ）とする。メイン磁気センサ５０からは、フレーム期間Ｐｓごとに出力信号Ｓｄ１１がＥＣＵ８５に出力される。本実施形態では、フレーム期間Ｐｓが「出力信号の１周期の長さ」に対応する。

図４に戻り、タイミング信号生成回路５５６では、サブ磁気センサ６０から出力される出力信号Ｓｄ１２の出力タイミングに係るタイミング信号Ｓｔを生成する。生成されたタイミング信号Ｓｔは、送信端子である第４端子５２４、受信端子である第４端子６１４を経由してサブ磁気センサ６０に送信される。
サブセンサ部６５は、メインセンサ部５５と同様の構成であるので、タイミング信号生成回路５５６と同様のタイミング信号生成回路６５６を有しているが、ＥＥＰＲＯＭにてサブセンサに設定されているため、タイミング信号生成回路６５６を機能させない。

ＥＣＵ８５は、マイクロコントローラ等により構成され、機能ブロックとして、信号取得部８５１、異常判定部８５５、周期設定部８５６、および、演算部８５８等を有する。
信号取得部８５１は、磁気センサ５０、６０から送信される出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を取得する。
異常判定部８５５は、データ信号に対応する値であるデータ相当値（以下単に「データ値」という。）に基づき、異常が生じているセンサ素子を特定する。異常特定の詳細は後述する。
周期設定部８５６は、異常判定部８５５の判定結果に応じ、演算部８５８における演算周期を設定する。

演算部８５８は、異常が生じていないセンサ素子のデータ値を用い、各種演算を行う。本実施形態では、演算部８５８は、データ値に基づいて操舵トルクを演算する。演算された操舵トルクは、モータ８１の駆動制御に用いられる。詳細には、演算部８５８は、操舵トルクに基づいてトルク指令値を演算する。ＥＣＵ８５は、トルク指令値に基づき、例えばフィードバック制御等の周知の方法により、モータ８１の駆動を制御する。
ＥＣＵ８５における各処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。後述のＥＣＵ８６についても同様である。

ここで、センサ部５５、６５からＥＣＵ８５への出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の送信タイミングについて、図７に基づいて説明する。本実施形態では、ＥＣＵ８５からのトリガ信号を受信したタイミングにて出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を送信するのではなく、トリガ信号を用いずにセンサ部５５、６５からＥＣＵ８５へ出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を送信する。ここで、ＥＣＵ８５からのトリガ信号により出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を送信する通信方法を「同期通信」とし、ＥＣＵ８５からのトリガ信号によらず出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を送信する通信方法を「非同期通信」とする。非同期通信とすることで、ＥＣＵ８５からセンサ部５５、６５へのトリガ信号の送信が不要となるため、ＥＣＵ８５におけるトリガ信号の生成に係る部品点数を低減することができる。また、トリガ信号の分、通信周期を短くすることができる。

センサ部５５、６５が独立して非同期通信にて出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２をＥＣＵ８５に送信すると、発振周波数、個体ばらつき、電源オンタイミングのばらつき等により、ばらばらのタイミングで出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２が出力される虞がある（図７（ｂ）参照）。また、フレーム期間Ｐｓ１、Ｐｓ２がずれていると、出力タイミングのずれ幅も経時的に変わってしまう。

そこで本実施形態では、図７（ａ）に示すように、メインセンサ部５５からサブセンサ部６５にタイミング信号Ｓｔを送信することで、メインセンサ部５５から出力信号Ｓｄ１１が出力されるタイミング、および、サブセンサ部６５から出力信号Ｓｄ１２が出力されるタイミングを制御している。タイミング信号Ｓｔは、出力信号Ｓｄ１１の１フレーム内のいずれかのタイミングにてメインセンサ部５５からサブセンサ部６５に送信される。本実施形態では、タイミング信号Ｓｔは、１フレームの半周期のタイミングで送信される。具体的には、例えば、出力信号Ｓｄ１１の１フレームの長さがＰｓであれば、同期信号の開始から（Ｐｓ／２）のタイミングでタイミング信号Ｓｔが送信される。これにより、出力回路６５５は、出力信号Ｓｄ１１と半周期ずれたタイミングにて、出力信号Ｓｄ１２をＥＣＵ８５に送信する。

図７（ａ）において、矢印Ｙは、ＥＣＵ８５における出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の受信完了タイミングを示している。出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を半周期ずらして送信することで、ＥＣＵ８５側では、矢印Ｙで示すように、半周期ごとに出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を受信する。すなわち、ＥＣＵ８５では、（Ｐｓ／２）の周期で出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を受信しており、ＥＣＵ８５は、操舵トルクに係る情報を（Ｐｓ／２）の周期で取得している、といえる。
また、ＥＣＵ８５は、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を等間隔で交互に取得している、といえる。

これにより、例えば２つのセンサ部５５、６５から同時に出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２が送信される場合と比較し、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の更新周期が短くなるので、見かけ上の通信速度を高めることができ、実質的に高速通信が可能となる。また、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を同時に取得する場合と比較し、ＥＣＵ８５における出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の更新頻度が高くなるので、例えば操舵トルクの急変時等における応答性が高まる。

本実施形態では、センサ部５５が２つのセンサ素子５５１、５５２を有し、センサ部６５が２つのセンサ素子６５１、６５２を有している。また、出力信号Ｓｄ１１には、センサ素子５５１の検出値に応じた第１データ信号Ｄｍ１、および、センサ素子５５２の検出値に応じた第２データ信号Ｄｍ２が含まれる。また、出力信号Ｓｄ１２には、センサ素子６５１の検出値に応じた第１データ信号Ｄｓ１、および、センサ素子６５２の検出値に応じた第２データ信号Ｄｓ２が含まれる。そのため、ＥＣＵ８５では、４つのセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２の検出値のそれぞれに応じた計４つのデータ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２、Ｄｓ１、Ｄｓ２を用いることができる。また、３つのデータ信号を比較することで、多数決の理論により、天絡や地絡以外の異常が生じているセンサ素子も特定することができる。ここで、「センサ素子の異常」とは、素子自体に異常が生じている場合に限らず、素子以外の異常に起因するデータ信号の異常を含むものとする。

異常が生じているセンサ素子を特定可能であることを前提とし、センサ部５５、６５のそれぞれにおいて、少なくとも１つのセンサ素子が正常であれば、センサ素子の一部に異常が生じた場合であっても、センサ部５５、６５からの出力タイミングをずらすことによる実質的な高速通信を継続可能であるとともに、演算部８５８にて、正常なデータ信号を用いた演算を継続可能である。

本実施形態の異常判定処理を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。異常判定処理は、磁気センサ５０、６０およびＥＣＵ８５がオンされているときに実行される。
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。）では、信号取得部８５１は、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を取得する。
Ｓ１０２では、異常判定部８５５は、ＣＲＣ信号に基づき、全てのセンサ部５５、６５からＥＣＵ８５への通信が異常であったか否かを判断する。全てのセンサ部５５、６５からＥＣＵ８５への通信が異常であったと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、物理量の演算を行わない。少なくとも一方のセンサ部５５、６５からＥＣＵ８５への通信が正常であったと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。なお、センサ部５５に通信異常があった場合、センサ部５５に通信異常が生じていることを示す通信異常フラグをセットする。センサ部６５に通信異常があった場合についても、同様に通信異常フラグをセットする。

Ｓ１０３では、異常判定部８５５は、センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２の天絡および地絡を判定する。ここで、各データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２、Ｄｓ１、Ｄｓ２に対応するデータ値を、Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２とする。データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２は、オフセット誤差等の補正処理や反転処理等が適宜なされているものとする。
本実施形態では、データ値Ｖｍ１が上側閾値である天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、センサ素子５５１が天絡していると判定する。また、データ値Ｖｍ１が下側閾値である地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、センサ素子５５１が地絡していると判定する。

同様に、データ値Ｖｍ２が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、センサ素子５５２が天絡していると判定し、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、センサ素子５５２が地絡していると判定する。
また、データ値Ｖｓ１が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、センサ素子６５１が天絡していると判定し、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、センサ素子６５１が地絡していると判定する。同様に、データ値Ｖｓ２が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、センサ素子６５２が天絡していると判定し、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、センサ素子６５２が地絡していると判定する。

「センサ素子５５１が天絡している」とは、センサ素子５５１自体の天絡に限らず、センサ素子５５１に係る配線の天絡も含むものとする。また、「センサ素子５５１が地絡している」とは、センサ素子５５１自体の地絡に限らず、センサ素子５５１に係る配線の地絡も含むものとする。また、センサ素子５５１に天絡または地絡が生じていると判定された場合、センサ素子５５１が天絡していることを示す天絡フラグ、または、地絡していることを示す地絡フラグをセットする。
他のセンサ素子５５２、６５１、６５２についても同様である。

Ｓ１０４では、異常判定部８５５は、異常が生じているセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２を特定する。
まず、全てのデータ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２を異常監視に用いることが可能である場合について説明する。データ値Ｖｍ１を異常監視に用いることが可能である場合とは、センサ素子５５１について、通信異常フラグ、天絡フラグ、地絡フラグ、および、後述するデータ異常フラグがセットされていない場合である。他のデータ値Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２についても同様である。
全てのデータ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２を異常監視に用いることが可能である場合、電源異常やノイズの影響を考慮し、異なるセンサ部のデータ値との比較により、異常判定を行う。

具体的には、センサ素子５５１の異常特定を行う場合、データ値Ｖｍ１と、データ値Ｖｓ１、Ｖｓ２とを比較し、式（１）、（２）、（３）により、差分値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を算出する。
Ｄ１＝｜Ｖｍ１−Ｖｓ１｜ ・・・（１）
Ｄ２＝｜Ｖｍ１−Ｖｓ２｜ ・・・（２）
Ｄ３＝｜Ｖｓ１−Ｖｓ２｜ ・・・（３）

差分値Ｄ１、Ｄ２がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きく、かつ、差分値Ｄ３がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満である場合、センサ素子５５１のデータ異常であると特定する。センサ素子５５１が異常であると特定された場合、センサ素子５５１のデータ異常を示すデータ異常フラグをセットする。他のセンサ素子５５２、６５１、６５２についても、異常が特定された場合にはデータ異常フラグをセットする。

ここでは、センサ素子５５１の異常特定に際し、センサ素子５５１と同一のセンサ部５５内にあるセンサ素子５５２のデータ値Ｖｍ２を用いない例を説明したが、センサ素子５５１の異常特定において、データ値Ｖｓ１またはデータ値Ｖｓ２に替えて、データ値Ｖｍ２を用いてもよい。他の素子の異常特定についても同様である。

センサ素子５５２の異常特定を行う場合、データ値Ｖｍ２と、データ値Ｖｓ１、Ｖｓ２とを比較し、式（４）、（５）により、差分値Ｄ４、Ｄ５を算出する。
Ｄ４＝｜Ｖｍ２−Ｖｓ１｜ ・・・（４）
Ｄ５＝｜Ｖｍ２−Ｖｓ２｜ ・・・（５）
そして、差分値Ｄ４、Ｄ５がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きく、かつ、差分値Ｄ３がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満である場合、センサ素子５５２のデータ異常であると特定する。

センサ素子６５１の異常判定を行う場合、データ値Ｖｓ１と、データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２とを比較し、式（１）、（４）、（６）により、差分値Ｄ１、Ｄ４、Ｄ６を算出する。
Ｄ６＝｜Ｖｍ１−Ｖｍ２｜ ・・・（６）
そして、差分値Ｄ１、Ｄ４がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きく、かつ、差分値Ｄ６がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満である場合、センサ素子６５１のデータ異常であると特定する。

センサ素子６５２の異常判定を行う場合、データ値Ｖｓ２と、データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２とを比較し、式（２）、（５）、（６）により、差分値Ｄ２、Ｄ５、Ｄ６を算出する。
そして、差分値Ｄ２、Ｄ５がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きく、かつ、差分値Ｄ６がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満である場合、センサ素子６５２のデータ異常であると特定する。

次に、センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２のうちの１つにおいて、天絡フラグ、地絡フラグ、または、データ異常フラグがセットされている場合、残りの３つのセンサ素子に対応するデータ値を用いて異常特定を行う。
異常が確定されていない３つのセンサ素子の異常検出を行う場合、当該３つのセンサ素子に対応するデータ値を用いて演算可能な上記式（１）〜（６）のうちの３つの差分値を算出し、全ての差分値がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満であれば、これら３つのセンサ素子が正常であると判定する。一方、３通りの差分値のうち、２つがデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きく、１つがデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満であれば、データ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きい差分値の演算に共に用いているデータ値に対応するセンサ素子が異常であると特定し、データ異常フラグをセットする。

次に、センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２のうちの２つにおいて、通信異常フラグ、天絡フラグ、地絡フラグ、または、データ異常フラグがセットされている場合、フラグがセットされていない２つのセンサ素子に対応するデータ値を用いて異常判定を行う。２つのデータ値の差分値がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満であれば、２つのセンサ素子が正常であると判定する。２つのデータ値の差分値がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３より大きい場合、２つのセンサ素子のうちのいずれか一方が異常であると判定する。この場合、どちらのセンサ素子が異常であるかの特定はできない。

Ｓ１０５では、異常判定部８５５は、全てのセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２が正常であるか否かを判断する。少なくとも一部のセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２が異常であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。全てのセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２が正常であると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。
Ｓ１０６では、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を等間隔でずらして取得することによる高速通信モードとする。また、周期設定部８５６は、演算部８５８における演算周期を、高速更新状態とする。高速更新状態における演算周期は、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の１フレームの長さＰｓの１／２（本実施形態では、５００［μｓ］）とする。

少なくとも一部のセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２が異常であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）に移行するＳ１０７では、異常判定部８５５は、複数のセンサ部５５、６５において、少なくとも１つのセンサ素子が正常であるか否かを判断する。センサ部５５、６５の少なくとも一方において、全てのセンサ素子が異常であると判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。センサ部５５、６５において、少なくとも１つのセンサ素子が正常であると判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行する。なお、本実施形態では、センサ部５５、６５が複数であるが、例えばセンサ部が３つ以上の場合、少なくとも１つのセンサ素子が正常であるセンサ部が２以上あれば、本ステップでは肯定判断される。
Ｓ１０８では、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を等間隔でずらして取得することによる高速通信モードとする。また、周期設定部８５６は、演算部８５８における演算周期を、高速更新状態とする。

センサ部５５、６５の少なくとも一方において、全てのセンサ素子が異常であるセンサ部があると判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）に移行するＳ１０９では、異常判定部８５５は、正常なセンサ部５５、６５があるか否かを判断する。ここで、「センサ部５５が正常である」とは、センサ部５５通信異常がなく、センサ素子５５１、５５２がいずれも天絡または地絡しておらず、かつ、データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２の差がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満であるものとする。また、「センサ部６５が正常である」とは、センサ部６５の通信異常がなく、センサ素子６５１、６５２がいずれも天絡または地絡しておらず、かつ、データ値Ｖｓ１、Ｖｓ２の差がデータ異常判定閾値Ｖｔｈ３未満であるものとする。

正常なセンサ部がないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、すなわち、センサ部５５、６５が共に正常ではないと判断された場合データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２を用いた物理量の演算を行わない。正常なセンサ部があると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、すなわちセンサ部５５、６５のいずれかが正常である場合、Ｓ１１０へ移行する。

Ｓ１１０では、正常であるセンサ部から出力信号を取得する低速通信モードとする。また、周期設定部８５６は、演算部８５８における演算周期を、低速更新状態とする。低速更新状態における演算周期は、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の１フレームの長さＰｓ（本実施形態では、１０００［μｓ］）とする。
Ｓ１１１では、演算部８５８は、データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２のうち、正常である値のうちの少なくとも１つを用いて、物理量（本実施形態では、操舵トルク）の演算を行う。物理量の演算には、メインセンサ部５５に係るデータ値Ｖｍ１、Ｖｍ２の少なくとも一方、および、メインセンサ部６５に係るデータ値Ｖｓ１、Ｖｓ２の少なくとも一方が正常であれば、メインセンサ部５５およびサブセンサ部６５に係る値を用いてもよいし、メインセンサ部５５またはサブセンサ部６５に係る値の一方を用いてもよい。

本実施形態では、異常判定部８５５にて、異常が生じているセンサ素子を特定し、各センサ部５５、６５において少なくとも１つのセンサ素子が正常であれば、出力タイミングをずらすことによる実質的な高速通信を継続する。すなわち、センサ部５５において、センサ素子５５１、５５２の一方に異常が生じた場合であっても、他方が正常であれば、高速通信を継続可能である。同様に、センサ部６５において、センサ素子６５１、６５２の一方に異常が生じた場合であっても、他方が正常であれば、高速通信を継続可能である。また、センサ素子５５１、５５２の一方、および、センサ素子６５１、６５２の一方に異常が生じる二重故障が生じた場合であっても、高速通信を継続可能である。

以上詳述したように、本実施形態のセンサ装置１は、複数のセンサ部５５、６５と、ＥＣＵ８５と、を備える。
メインセンサ部５５は、１つの検出対象である集磁モジュール２０に関する物理量（本実施形態では、集磁部２１５、２２５間の磁束密度）を検出する複数のセンサ素子５５１、５５２、および、センサ素子５５１、５５２により検出される検出値のそれぞれに対応するデータ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２を含む出力信号Ｓｄ１１を生成して送信する出力回路５５５を有する。
サブセンサ部６５は、検出対象である集磁モジュール２０に関する物理量を検出する複数のセンサ素子６５１、６５２、および、センサ素子６５１、６５２により検出される検出値のそれぞれに対応するデータ信号Ｄｓ１、Ｄｓ２を含む出力信号Ｓｄ１２を生成して送信する出力回路６５５を有する。
ＥＣＵ８５は、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を取得する。また、ＥＣＵ８５は、異常が生じているセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２を特定する異常判定部８５５を有する。

２以上のセンサ部５５、６５において、それぞれ少なくとも１つのセンサ素子が正常である場合、メインセンサ部５５は、他のセンサ部であるサブセンサ部６５から出力信号Ｓｄ１２が送信されるタイミングと出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の１周期の長さより短い所定期間ずらしたタイミングにて出力信号Ｓｄ１１をＥＣＵ８５に送信する。
また、複数のセンサ部５５、６５において、それぞれ少なくとも１つのセンサ素子が正常である場合、サブセンサ部６５は、他のセンサ部であるメインセンサ部５５から出力信号Ｓｄ１１が送信されるタイミングと出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の１周期の長さより短い所定期間ずらしたタイミングにて出力信号Ｓｄ１２をＥＣＵ８５に送信する。

本実施形態では、複数のセンサ部５５、６５を有し、２以上のセンサ部５５、６５から出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２が送信されるタイミングを、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の１周期の長さより短い所定期間ずらしている。これにより、複数のセンサ部５５、６５から出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２が同時に送信される場合と比較し、ＥＣＵ８５におけるデータ更新頻度を向上することができ、みかけ上の通信速度を速くすることができる。

また、ＥＣＵ８５は、異常が生じているセンサ素子を特定可能であるので、正常であるセンサ素子のデータ値を用いた演算を継続可能である。複数のセンサ部５５、６５において、少なくとも１つのセンサ素子が正常であれば、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２の送信タイミングをずらすことによるＥＣＵ８５におけるデータ更新頻度を向上可能である。すなわち、一部のセンサ素子に異常が生じた場合であっても、実質的な高速通信を継続可能である。

異常判定部８５５は、データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２のうちの３つ以上を比較することで、異常が生じているセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２を特定する。３つ以上のデータ値Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｓ１、Ｖｓ２を比較することで、多数決の理論により、異常が生じているセンサ素子を適切に特定することができる。

異常判定部８５５は、センサ素子５５１の異常を特定するとき、当該センサ素子５５１に係るデータ値Ｖｍ１と、当該センサ素子５５１と異なるセンサ部６５に設けられるセンサ素子６５１、６５２に係るデータ値Ｖｓ１、Ｖｓ２とを比較する。センサ素子５５２の異常を特定するときも同様に、データ値Ｖｍ２と、データ値Ｖｓ１、Ｖｓ２とを比較する。
また、異常判定部８５５は、センサ素子６５１の異常を特定するとき、当該センサ素子６５１に係るデータ値Ｖｓ１と、当該センサ素子６５１と異なるセンサ部５５に設けられるセンサ素子５５１、５５２に係るデータ値Ｖｍ１、Ｖｍ２とを比較する。センサ素子６５２の異常を特定するときも同様に、データ値Ｖｓ２と、データ値Ｖｍ１、Ｖｍ２とを比較する。
これにより、同一のセンサ部における電源異常やノイズの異常等による誤判定を防ぎ、異常が生じているセンサ素子を適切に異常を特定することができる。

異常判定部８５５は、データ値Ｖｍ１が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、または、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、データ値Ｖｍ１に対応するセンサ素子５５１に異常が生じていると特定し、データ値Ｖｍ２が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、または、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、データ値Ｖｍ２に対応するセンサ素子５５２に異常が生じていると特定する。また、異常判定部８５５は、データ値Ｖｓ１が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、または、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、データ値Ｖｓ１に対応するセンサ素子６５１に異常が生じていると特定し、データ値Ｖｓ２が天絡判定閾値Ｖｔｈ１より大きい場合、または、地絡判定閾値Ｖｔｈ２より小さい場合、データ値Ｖｓ２に対応するセンサ素子６５２に異常が生じていると特定する。
これにより、センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２の天絡や地絡を適切に特定することができる。

メインセンサ部５５は、他のセンサ部であるサブセンサ部６５からＥＣＵ８５に出力信号Ｓｄ１２を送信するタイミングを指示するタイミング信号Ｓｔを送信可能であるタイミング信号生成回路５５６を有する。
これにより、メインセンサ部５５から出力信号Ｓｄ１１が送信されるタイミングと、サブセンサ部６５から出力信号Ｓｄ１２が送信されるタイミングと、を適切に制御することができる。また、本実施形態では、データ送信を要求するトリガ信号は、ＥＣＵ８５からセンサ部５５、６５に送信されない。これにより、ＥＣＵ８５におけるトリガ信号の生成に係る構成を省略可能である。
本実施形態では、全てのセンサ部５５、６５は、タイミング信号生成回路５５６、６５６を有する。センサ部５５、６５の構成を共通化することで、部品種類を低減することができる。

センサ部５５、６５を封止する封止部５３、６３は、センサ部５５、６５ごとに設けられる。本実施形態では、封止部５３の第１側面５３１から突出する端子群を第１端子群５１、封止部５３の第１側面５３１とは反対側の第２側面５３２から突出する端子群を第２端子群５２とする。また、封止部６３の第１側面６３１から突出する端子群を第１端子群６１、封止部６３の第１側面６３１とは反対側の第２側面６３２から突出する端子群を第２端子群６２とする。

第１端子群５１、６１および第２端子群５２、６２には、タイミング信号Ｓｔを受信可能である受信端子、および、タイミング信号Ｓｔを送信可能である送信端子が含まれる。これにより、センサ部５５、６５の構成が共通であって、同方向に横並びで配列される場合、内側に配置される端子群５２、６１の受信端子および送信端子を用いてタイミング信号Ｓｔを送受信することで、タイミング信号Ｓｔの送受信に係る配線である信号線１１５を簡素化することができる。

第１端子群５１、６１において、封止部５３、６３の一端５３５、６３５側からｎ番目（本実施形態では４番目）の端子５１４、６１４が受信端子、ｍ番目（本実施形態では６番目）の端子５１６、６１６が送信端子である。また、第２端子群５２、６２において、封止部５３、６３の一端５３５、６３５側からｎ番目（本実施形態では４番目）の端子５２４、６２４が送信端子、ｍ番目（本実施形態では６番目）の端子５２６、６２６が受信端子である。
これにより、封止部５３、６３の一端５３５、６３５の位置が概ね揃った状態にてセンサ部５５、６５が同方向に横並びで配列される場合、受信端子と送信端子とが隣り合って配置されるので、タイミング信号Ｓｔの送受信に係る配線である信号線１１５を簡素化することができる。

それぞれのセンサ部５５、６５からの出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２は、ＥＣＵ８５での取得タイミングが等間隔となるように送信される。これにより、ＥＣＵ８５では、出力信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２を一定の頻度で受信可能である。

本実施形態のセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２は、検出対象の磁束の変化を検出する磁気検出素子である。センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２は、トルクに応じて変化する磁束の変化を検出する。詳細には、ステアリングシステム９０におけるトーションバー１３の捩れ変位量に応じた磁束の変化を検出するものであって、センサ装置１は、トルクセンサ１０に用いられる。
これにより、操舵トルクを適切に検出することができる。また、センサ素子５５１、５５２、６５１、６５２の一部に異常が生じた場合であっても、ＥＣＵ８５は、異常監視を継続しつつ、通常時と同様の精度にて操舵トルクの演算を継続可能である。

電動パワーステアリング装置８０は、センサ装置１と、モータ８１と、減速ギア８２と、を備える。モータ８１は、運転者によるハンドル９１の操舵を補助する補助トルクを出力する。減速ギア８２は、モータ８１のトルクを駆動対象であるステアリングシャフト９２に伝達する。ＥＣＵ８５は、少なくとも１つのデータ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２、Ｄｓ１、Ｄｓ２に基づいて演算される操舵トルクに基づいてモータ８１の駆動を制御する。

本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、一部のセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２に異常が生じた場合であっても、操舵トルクに応じて、運転者によるハンドル９１の操舵の補助を継続可能であるので、安全性の向上に寄与する。
なお、ＥＣＵ８５は、一部のセンサ素子５５１、５５２、６５１、６５２に異常が生じた状態にて操舵の補助を継続する場合、ウォーニングランプの点灯や音声等により、異常が生じていることを運転者に報知することが望ましい。
本実施形態では、メインセンサ部５５およびサブセンサ部６５が「センサ部」に対応し
、異常判定部８５５が「異常特定部」に対応する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９〜図１１に基づいて説明する。
図９に示すように、本実施形態のセンサ装置２は、メイン磁気センサ１５０、サブ磁気センサ１６０、および、制御部としてのＥＣＵ８６等を備える。
ＥＣＵ８６は、磁気センサ１５０、１６０から出力される出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２に基づいて演算される操舵トルクに基づき、モータ８１の駆動を制御する。ＥＣＵ８６は、信号取得部８５１、異常判定部８５５、周期設定部８５６、および、演算部８５８に加え、トリガ信号生成部８５３を有する点が上記実施形態のＥＣＵ８５と異なる。

トリガ信号生成部８５３は、出力信号Ｓｄ２１の送信を要求するトリガ信号Ｔｒｇ１を生成する。トリガ信号Ｔｒｇ１は、通信線１１２および通信端子である第１端子群５１の第２端子５１２を経由してメインセンサ部１５５に送信される。
トリガ信号生成部８５３は、出力信号Ｓｄ２２の送信を要求するトリガ信号Ｔｒｇ２を生成する。トリガ信号Ｔｒｇ２は、通信線１２２通信端子である第２端子群６２の第２端子６２２を経由してサブセンサ部１６５に送信される。
その他の点については、ＥＣＵ８６は、第１実施形態のＥＣＵ８５と略同様である。

メイン磁気センサ１５０は、メインセンサ部１５５を有する。
メインセンサ部１５５は、センサ素子５５１、５５２、Ａ／Ｄ変換回路５５３、５５４、および、出力回路５５５を有する。すなわち、メインセンサ部１５５は、タイミング信号生成回路５５６が省略されている点が上記実施形態と異なる。
出力回路５５５は、トリガ信号Ｔｒｇ１が送信されると、センサ素子５５１、５５２により検出されてＡ／Ｄ変換された検出値に基づき、出力信号Ｓｄ２１を生成する。生成された出力信号Ｓｄ２１は、通信端子である第２端子５１２を経由してデジタル通信にてＥＣＵ８６に送信される。

サブ磁気センサ１６０は、サブセンサ部１６５を有する。
サブセンサ部１６５は、センサ素子６５１、６５２、Ａ／Ｄ変換回路６５３、６５４、および、出力回路６５５を有する。すなわち、サブセンサ部１６５は、タイミング信号生成回路６５６が省略されている点が上記実施形態と異なる。
出力回路６５５は、トリガ信号Ｔｒｇ２が送信されると、センサ素子６５１、６５２により検出されてＡ／Ｄ変換された検出値に基づき、出力信号Ｓｄ２２を生成する。生成された出力信号Ｓｄ２２は、通信端子である第２端子６２２を経由してデジタル通信にてＥＣＵ８６に送信される。
本実施形態では、上記実施形態と同様、デジタル通信であるＳＥＮＴ通信により、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２が送信される。

本実施形態では、メインセンサ部１５５からサブセンサ部１６５へのタイミング信号Ｓｔの送信を行わないため、受信端子および送信端子として機能する端子が設けられない点を除き、端子群や封止部の構成は、第１実施形態と同様である。
すなわち本実施形態では、説明の都合上、「メインセンサ部１５５」、「サブセンサ部１６５」としているが、メインセンサ部１５５とサブセンサ部１６５の機能は同様である。

出力信号Ｓｄ２１の詳細を図１０に基づいて説明する。なお、図１０に記載したビット数等は、一例であって、通信規格等に応じて適宜設定される。
本実施形態では、出力信号Ｓｄ２１は、同期信号、ステータス信号、第１データ信号Ｄｍ１、第２データ信号Ｄｍ２、ＣＲＣ信号、エンド信号、および、ポーズ信号からなり、この順で一連の信号として出力される。同期信号、ステータス信号、第１データ信号Ｄｍ１、第２データ信号Ｄｍ２、および、ＣＲＣ信号は、上記実施形態と同様である。
エンド信号は、データ信号である第１データ信号およ第２データ信号の出力が終了したことを示す信号である。エンド信号出力後は、次のトリガ信号Ｔｒｇ１が検出されるまで、ポーズ信号が出力される。

本実施形態では、ＥＣＵ８６からメインセンサ部１５５へのトリガ信号Ｔｒｇ１の送信、および、メインセンサ部１５５からＥＣＵ８６への出力信号Ｓｄ２１の送信は、同一の通信線１１２が用いられる。そのため、信号取得部８５１は、トリガ信号Ｔｒｇ１に引き続いて出力信号Ｓｄ２１を取得する。本実施形態では、トリガ信号Ｔｒｇ１の開始から、次のトリガ信号Ｔｒｇ１の開始までを１フレームとする。本実施形態では、１フレームの信号を送信するのに要する期間を、フレーム期間Ｐｔ（例えば１０００μｓ）とする。メイン磁気センサ１５０からは、フレーム期間Ｐｔごとに出力信号Ｓｄ２１がＥＣＵ８６に出力される。本実施形態では、フレーム期間Ｐｔが「出力信号の１周期の長さ」に対応する。

同様に、ＥＣＵ８６からサブセンサ部１６５へのトリガ信号Ｔｒｇ２の送信、および、メインセンサ部１６５からＥＣＵ８６への出力信号Ｓｄ２２の送信は、同一の通信線１２２が用いられる。そのため、信号取得部８５１は、トリガ信号Ｔｒｇ２に引き続いて出力信号Ｓｄ２２を取得する。出力信号Ｓｄ２２は、データ信号Ｄｍ１、Ｄｍ２に替えてデータ信号Ｄｓ１、Ｄｓ２である点を除き、出力信号Ｓｄ２１と同様であるので、説明を省略する。

センサ部１５５、１６５からＥＣＵ８６への出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２の送信タイミングについて、図１１に基づいて説明する。本実施形態では、ＥＣＵ８６からのトリガ信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２の送信を受けてセンサ部１５５、１６５が出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を送信する「同期通信」とする。同期通信とすることで、ＥＣＵ８６は、所望のタイミングで、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を取得することができる。

図１１に示すように、トリガ信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２は、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２のフレーム期間Ｐｔの半周期ずらしたタイミングでＥＣＵ８６からセンサ部１５５、１６５に送信される。換言すると、トリガ信号Ｔｒｇ２は、トリガ信号Ｔｒｇ１の送信開始から（Ｐｔ／２）後のタイミングにてサブセンサ部１６５に送信され、トリガ信号Ｔｒｇ１は、トリガ信号Ｔｒｇ２の送信開始から（Ｐｔ／２）後のタイミングにてメインセンサ部１５５に送信される。
これにより、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２は、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２の半周期ずらしてＥＣＵ８６に送信される。

出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を半周期ずらして送信することで、上記実施形態と同様、ＥＣＵ８６側では、半周期ごとに出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を受信する。すなわち、ＥＣＵ８６では、（Ｐｔ／２）の周期で出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を受信しており、ＥＣＵ８６は、操舵トルクに係る情報を（Ｐｔ／２）の周期で取得している、といえる。
また、ＥＣＵ８６は、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を等間隔で交互に取得している、といえる。

これにより、例えば２つのセンサ部１５５、１６５から同時に出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２が送信される場合と比較し、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２の更新周期が短くなるので、見かけ上の通信速度を高めることができ、実質的に高速通信が可能となる。また、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を同時に取得する場合と比較し、ＥＣＵ８６における出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２の更新頻度が高くなるので、例えば操舵トルクの急変時等における応答性が高まる。
異常判定処理の詳細は、上記実施形態と同様である。

本実施形態では、ＥＣＵ８６は、出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を送信するタイミングを指示するタイミング信号であるトリガ信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２をセンサ部１５５、１６５に送信する。これにより、ＥＣＵ８６は、所望のタイミングにて出力信号Ｓｄ２１、Ｓｄ２２を取得することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、メインセンサ部１５５およびサブセンサ部１６５が「センサ部」に対応し、トリガ信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２が「タイミング信号」に対応する。

（他の実施形態）
（ア）センサ部
上記実施形態では、１つのセンサ部に２つのセンサ素子が設けられる。他の実施形態では、１つのセンサ部に３つ以上のセンサ素子を設けてもよい。１つのセンサ部に３つ以上のセンサ素子が設けられる場合、複数のセンサ素子が異常となっても、１つのセンサ素子が正常であれば、高速通信を継続可能である。また、全体として３つ以上のセンサ素子が正常であれば、異常であるセンサ素子を特定可能である。また、全体として２つのセンサ素子が正常であれば、異常であるセンサ素子の特定はできないものの、異常監視は継続可能である。

上記実施形態では、同一のセンサ部内の２つのセンサ素子にて検出される検出値は、反転されたデータ値となるようなデータ信号として出力される。他の実施形態では、同一のセンサ部内の２つのセンサ素子にて検出される検出値に対応するデータ値は、反転されていなくてもよい。
上記実施形態では、通信エラーをチェックするための信号は、ＣＲＣ信号である。他の実施形態では、制御部にて通信エラーをチェック可能な信号であれば、ＣＲＣ信号に限らず、どのような信号であってもよい。また、出力信号は、通信エラーを検出するための通信エラー検出信号を含まなくてもよい。
他の実施形態では、出力信号に、出力信号の送信ごとに更新される更新カウンタの情報を含んでもよい。更新カウンタの情報は、例えばステータス信号に含むようにすることができる。更新カウンタの情報を送信することで、検出値が前回と変わらないために同じデータが送信されているのか、データが更新されない固着異常が生じているのかを判別することができる。

上記実施形態では、データ信号は、ニブルで表される。他の実施形態では、第１メイン信号、第１サブ信号、第２メイン信号および第２サブ信号をニブル以外の形式で表してもよい。
上記実施形態では、出力信号はＳＥＮＴ通信により制御部に送信される。他の実施形態では、出力信号に複数のデータ信号を含めることが可能な通信方式であれば、ＳＥＮＴ通信に限らず、通信方式は、どのような方式であってもよい。

上記実施形態では、センサ部は２つであり、センサ部間で出力信号の半周期ずらしたタイミングにて、出力信号を制御部に送信する。他の実施形態では、センサ部は、複数のセンサ部間で、出力信号の半周期とは異なる出力信号の１周期の長さよりも短い所定期間ずらしたタイミングにて、出力信号を制御部に送信するようにしてもよい。

他の実施形態では、センサ部を３つ以上設けてもよい。この場合、３つ以上のセンサ部のそれぞれから出力される出力信号は、所定期間ずらして送信される。３つ以上のセンサ部のそれぞれから出力される出力信号の送信間隔は異なっていてもよいが、等間隔で送信されることが望ましい。

センサ部が３つ以上である場合、一部のセンサ部が異常となっても、２以上のセンサ部が正常であれば、出力信号の信号周期よりも短い周期での高速通信を継続可能である。また、一部のセンサ部が異常となり、正常であるセンサ部の数が変わった場合、正常であるセンサ部の数に応じて、出力信号の送信間隔が等間隔となるように、通信周期を適宜変更してもよい。

上記実施形態では、複数のセンサ部は、同様に構成される。他の実施形態では、複数のセンサ部の構成が異なっていてもよく、例えば第１実施形態のサブセンサ部において、信号生成回路を省略してもよい。

第２実施形態では、出力回路は、トリガ信号が送信されると、センサ素子により検出されてＡ／Ｄ変換された検出値に基づき、出力信号を生成する。他の実施形態では、センサ部において、トリガ信号が送信されなくても、常時、フレーム期間より短い所定の更新周期で検出値が更新されており、トリガ信号が送信されると、検出値の最新の値を用いて出力信号を生成するようにしてもよい。第２実施形態にて説明した同期通信の場合に限らず、第１実施形態にて説明した非同期通信の場合も同様、フレーム期間より短い所定の更新周期で検出値を更新し、最新の検出値を用いて出力信号を生成するようにしてもよい。

上記実施形態では、センサ素子はホール素子である。他の実施形態では、センサ素子は、ホール素子以外の磁気検出素子であってもよいし、磁気以外の物理量の変化を検出する素子であってもよい。
上記実施形態では、センサ部は、操舵トルクを検出するトルクセンサに用いられる。他の実施形態では、センサ部は、例えば圧力を検出する圧力センサ等、トルクセンサ以外のセンサとしてもよい。すなわち、演算部にて演算される物理量は、操舵トルク以外のトルクであってもよいし、トルクに限らず、どのような物理量であってもよい。
また、上記実施形態では、検出対象は、集磁モジュールである。他の実施形態では、検出対象は、集磁モジュールに限らず、どのようなものであってもよい。

上記実施形態では、センサ部ごとに封止部が設けられる。他の実施形態では、複数のセンサ部を１つの封止部にて封止し、１パッケージとしてもよい。例えば、第１実施形態のように、メイン磁気センサからサブ磁気センサにタイミング信号を送信する場合、メインセンサ部およびサブ磁気センサ部を１つの封止部で封止し、内部にてタイミング信号の送受信を行うことで、タイミング信号の送受信に係る端子を省略することができる。

上記実施形態では、磁気センサは、封止部の両側に端子が形成されるパッケージである、所謂ＳＯＰ（Small Outline Package）タイプである。他の実施形態では、封止部の４辺に端子が設けられるＱＦＰ（Quad Flat Package）タイプ等、第１側面および第２側面以外の箇所に端子が形成されていてもよい。また、電源端子、通信端子、グランド端子、送信端子、および、受信端子は、いずれも上記実施形態で説明した端子とは異なる端子に割り当てられてもよい。

上記実施形態では、２つの磁気センサは、１つの基板の同一面に横並びに実装される。他の実施形態では、複数の磁気センサを基板の両面に実装する等、基板上にどのように実装してもよい。また、複数の磁気センサを同一の基板上に実装しなくてもよい。

（イ）異常特定部
上記実施形態では、制御部が異常特定部を有する。他の実施形態では、センサ部側にて、異常検出の一部または全部を行うようにしてもよい。換言すると、センサ部が異常特定部を有していてもよいし、制御部およびセンサ部が異常特定部を有していてもよい。
例えば、センサ部内にて、当該センサ部内のセンサ素子の検出値を比較することによる自己監視を行い、自己監視結果を制御部に送信するようにしてもよい。また、少なくとも１つのセンサ部が、他のセンサ部から検出値を取得し、センサ部内にて異常特定処理を行い、異常特定の結果を制御部に通知するようにしてもよい。

（ウ）センサ装置
上記実施形態では、センサ装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、センサ装置は、電動パワーステアリング装置以外の車載装置に適用してもよいし、車両に搭載されない他の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１、２・・・センサ装置
２０・・・集磁モジュール（検出対象）
５５、１５５・・・メインセンサ部（センサ部）
６５、１６５・・・サブセンサ部（センサ部）
５５１、５５２、６５１、６５２・・・センサ素子
５５５、６５５・・・出力回路
５５６、５６６・・・タイミング信号生成回路
８５、８６・・・ＥＣＵ（制御部）
８５５・・・異常判定部（異常特定部）

Claims (13)

1. 検出対象（２０）に関する物理量を検出する複数のセンサ素子（５５１、５５２、６５１、６５２）、および、前記センサ素子により検出される検出値のそれぞれに対応するデータ信号を含む出力信号を生成して送信する出力回路（５５５、６５５）を有する複数のセンサ部（５５、６５、１５５、１６５）と、
   前記出力信号を取得する制御部（８５、８６）と、
   を備え、
   前記制御部および前記センサ部の少なくとも一方は、異常が生じている前記センサ素子を特定する異常特定部（８５５）を有し、
   ２以上の前記センサ部においてそれぞれ少なくとも１つの前記センサ素子が正常である場合、前記センサ部は、他の前記センサ部から前記出力信号が送信されるタイミングと前記出力信号の１周期の長さより短い所定期間ずらしたタイミングにて前記出力信号を前記制御部に送信することを特徴とするセンサ装置。
2. 前記異常特定部は、前記データ信号に応じた値であるデータ相当値のうちの３つ以上を比較することで、異常が生じている前記センサ素子を特定することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記異常特定部は、前記センサ素子の異常を特定するとき、当該センサ素子に係る前記データ相当値と、当該センサ素子と異なる前記センサ部に設けられる前記センサ素子に係る前記データ相当値とを比較することを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記異常特定部は、前記データ信号に応じた値であるデータ相当値が上側閾値より大きい場合、または、下側閾値より小さい場合、当該データ相当値に対応する前記センサ素子に異常が生じていると特定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記センサ部（５５、６５）のうちの少なくとも１つは、他の前記センサ部から前記制御部に前記出力信号を送信するタイミングを指示するタイミング信号を送信可能であるタイミング信号生成回路（５５５、６５５）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
6. 全ての前記センサ部は、前記タイミング信号生成回路を有することを特徴とする請求項５に記載のセンサ装置。
7. 前記センサ部を封止する封止部（５３、６３）は、前記センサ部（５５、６５）ごとに設けられ、
   前記封止部の第１側面（５３１、６３１）から突出する端子群を第１端子群（５１、６１）、前記封止部の前記第１側面とは反対側の第２側面（５３２、６３２）から突出する端子群を第２端子群（５２、６２）とすると、
   前記第１端子群および前記第２端子群には、前記タイミング信号を受信可能である受信端子、および、前記タイミング信号を送信可能である送信端子が含まれることを特徴とする請求項６に記載のセンサ装置。
8. 前記第１端子群において、前記封止部の一端側からｎ番目の端子（５１４、６１４）が前記受信端子、ｍ番目の端子（５１６、６１６）が前記送信端子である場合、
   前記第２端子群において、前記封止部の一端側からｎ番目の端子（５２４、６２４）が前記送信端子、ｍ番目の端子（５２６、６２６）が前記受信端子であることを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
9. 前記制御部（８６）は、前記出力信号を送信するタイミングを指示するタイミング信号を前記センサ部（１５５、１６５）に送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
10. それぞれの前記センサ部からの前記出力信号は、前記制御部での取得タイミングが等間隔となるように送信されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサ装置。
11. 前記センサ素子は、前記検出対象の磁束の変化を検出する磁気検出素子であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のセンサ装置。
12. 前記センサ素子は、トルクに応じて変化する磁束の変化を検出することを特徴とする請求項１１に記載のセンサ装置。
13. 請求項１２に記載のセンサ装置（１、２）と、
    運転者による操舵部材（９１）の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ（８１）と、
    前記モータのトルクを駆動対象（９２）に伝達する動力伝達部（８２）と、
    を備え、
    前記制御部は、少なくとも１つの前記データ信号に基づいて演算される操舵トルクに基づいて、前記モータの駆動を制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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