(57)【要約】【課題】車輪速センサの信号伝達系に対する異常検出能力を向上させる。【解決手段】車輪速センサが出力する原信号の電圧範囲を所定電圧範囲に調整した調整信号と、所定電圧範囲に含まれる第１閾値電圧と、の比較結果に基づいて、原信号の周波数に応じた２値の論理信号を出力する車輪速センサの信号伝達系において、第１閾値電圧を、所定電圧範囲の下限より低い第２閾値電圧に変更したときに（Ｓ１０１）、論理信号がハイレベルと判定された場合（Ｓ１０２）、かつ、第２閾値電圧を、所定電圧範囲の上限より高い第３閾値電圧に変更したときに（Ｓ１０３）、論理信号がローレベルと判定された場合に（Ｓ１０４）、車輪速センサの信号伝達系は正常であると診断する（Ｓ１０５）。一方、Ｓ１０２において論理信号がローレベル、又は、Ｓ１０４において論理信号がハイレベルと判定された場合には、車輪速センサの信号伝達系は異常であると診断する（Ｓ１０７）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪速センサからの入力信号と第１所定電圧とに基づいて、前記入力信号をその周波数に応じた矩形波信号へ変換する変換手段と、
前記第１所定電圧を異なる電圧に変更する電圧変更手段と、
前記異なる電圧に変更した場合に、前記矩形波信号の変化に基づいて、前記車輪速センサの信号伝達系に異常が発生しているか否かを診断する診断手段と、
を含んで構成されることを特徴とする車輪速センサ信号処理装置。
【請求項２】
前記電圧変更手段は、前記第１所定電圧を、前記第１所定電圧より低い第２所定電圧、又は前記第１所定電圧より高い第３所定電圧に変更することを特徴とする請求項１に記載の車輪速センサ信号処理装置。
【請求項３】
前記入力信号の電圧範囲が、前記変換手段による前記矩形波信号への変換が可能な、前記第１所定電圧を含む所定電圧範囲となるように、前記車輪速センサが出力する原信号を調整して前記入力信号とする調整手段を更に含んで構成され、
前記第２所定電圧は前記所定電圧範囲の下限より低く、前記第３所定電圧は前記電圧範囲の上限より高いことを特徴とする請求項２に記載の車輪速センサ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪速センサ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪速センサ信号処理装置として、車輪速センサからの入力信号と所定の閾値電圧との比較結果に基づいて入力信号をその周波数に応じた矩形波信号へ波形変換する波形変換回路に対して、車輪速センサからの入力信号に代えて擬似信号を入力し、該擬似信号の入力に応じた矩形波信号が出力されるか否かにより、波形変換回路の異常を診断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、車輪速センサと波形変換回路との間には、車輪速センサが出力する原信号を、波形変換回路における所定の閾値電圧との比較に適した電圧範囲となるように調整する調整回路が設けられ、これにより、波形変換回路の前記入力信号が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、擬似信号は調整回路に入力されないため、調整回路の異常も含めて診断することが困難である。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、車輪速センサの信号伝達系に対する異常検出能力が向上した車輪速センサ信号処理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】
【０００６】
このため、本発明に係る車輪速センサ信号処理装置は、車輪速センサからの入力信号と第１所定電圧とに基づいて、入力信号をその周波数に応じた矩形波信号へ波形変換する波形変換回路を備え、第１所定電圧を異なる電圧に変更した場合に、矩形波信号の変化に基づいて、車輪速センサの信号伝達系に異常が発生しているか否かを診断する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車輪速センサ信号処理装置によれば、車輪速センサの信号伝達系に対する異常検出能力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車輪速センサ及びその信号処理装置の一例を示す概略構成図。
【図２】波形変換回路の具体的な回路構成の一例を示す回路構成図。
【図３】信号伝達系における信号波形の一例を示し、（ａ）は車輪速センサの原信号を示す時間波形図、（ｂ）は原信号を調整回路で調整した調整信号を示す時間波形図、（ｃ）は調整信号を波形変換回路で波形変換した矩形波信号を示す時間波形図。
【図４】信号伝達系の異常診断処理を示すフローチャート。
【図５】正常な信号伝達系における波形変換回路の出力電圧を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、車輪速センサ及びその信号処理装置の一例を示す。
コントローラ１０は、コンピュータを内蔵し、例えば、車両の旋回時における姿勢を安定させるＥＳＣ（Electronics Stability Control）、ブレーキ操作による車輪のロックに起因した滑走発生を低減するＡＢＳ（Antilock Brake System）、及び、発進・加速時の車輪の空転を防止するＴＣＳ（Traction Control System）のうち、少なくとも１つの装置における制御機能を実現する制御装置である。
【００１０】
コントローラ１０は、車両の左右前輪及び左右後輪の四輪にそれぞれ設けられる４つの車輪速センサ１２をはじめ、車両の各種センサ（図示省略）からの入力信号に基づいて、各車輪に対する制動トルクを制御する。
【００１１】
車輪速センサ１２は、例えば、車輪に同軸固定した回転体の回転に伴う磁気変化を検出することにより、車輪速に応じた周波数の信号（例えば、正弦波信号）を原信号として出力する。
【００１２】
コントローラ１０と車輪速センサ１２との間には、車輪速センサ１２の信号伝達系として、車輪速センサ１２の出力信号（以下、「原信号」という）を調整する調整手段としての調整回路１４と、調整回路１４の出力信号を波形変換する変換手段としての波形変換回路１６と、が設けられる。
【００１３】
調整回路１４は、原信号の電圧範囲を、波形変換回路１６における波形変換に適した電圧範囲（以下、「所定電圧範囲」）となるように原信号を調整し、調整した調整信号を波形変換回路１６へ出力する。所定電圧範囲については後述する。原信号の電圧範囲の調整は、例えば、信号増幅を行う増幅回路や、波形を変えずに信号レベルを変化させるクランプ回路など、既知の電子回路技術を適宜組み合わせて可能である。また、調整回路１４は、原信号の電圧範囲の調整だけでなく、例えば、原信号の高周波数成分を除去するローパスフィルタなど、他の機能を備えてもよい。
【００１４】
波形変換回路１６は、閾値電圧生成部１８と、電圧比較出力部２０と、を含んで構成される。
閾値電圧生成部１８は、電圧比較出力部２０で用いられる閾値電圧を生成し、コントローラ１０からの指示信号により、閾値電圧を変更できるように構成される。
【００１５】
電圧比較出力部２０は、調整回路１４から出力された調整信号の電圧と閾値電圧生成部１８からの閾値電圧との両電圧の大小比較を行い、その比較結果に基づく電圧を出力することにより、調整信号から矩形波信号への波形変換を行う。矩形波信号はコントローラ１０に出力され、コントローラ１０において、既知のＦ−Ｖ変換技術により周波数が演算され、これにより車輪速を検出する。
【００１６】
図２は、波形変換回路１６の具体的な回路構成の一例を示す。
閾値電圧生成部１８は、電位Ｖccの電源からグラウンドまでの間に、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及びスイッチＳＷ１が、この順で直列接続された回路を有し、また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間が、スイッチＳＷ２を介してグラウンドと接続されたものである。
【００１７】
電圧比較出力部２０は、コンパレータとして用いられるオペアンプＯＰを含んで構成され、このオペアンプＯＰには、０ボルト〜Ｖccボルト（例えば、５ボルト）の電圧範囲で変動する信号を出力するように電源が接続される。オペアンプＯＰの反転入力端子（−）は閾値電圧生成部１８の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間に接続され、閾値電圧生成部１８からの閾値電圧を入力する。また、オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）は、調整回路１４からの調整信号を入力する。オペアンプＯＰの出力端子は、コントローラ１０に接続される。そして、オペアンプＯＰは、閾値電圧と調整信号との比較結果に基づく電圧をコントローラ１０へ出力する。なお、オペアンプＯＰにおける比較精度を向上させるため、オペアンプＯＰには、オフセット電圧調整用の端子が付随していてもよい。
【００１８】
ここで、閾値電圧生成部１８のスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２は、夫々、コントローラ１０からの指示信号に応じてＯＮ・ＯＦＦ動作をし、個別に回路の断接が可能である。スイッチＳＷ１をＯＮ、かつ、スイッチＳＷ２をＯＦＦにした場合、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値をそれぞれｒ1及びｒ2とすると、オペアンプＯＰの反転入力端子（−）に印加される電圧は概ね｛ｒ2×Ｖcc／（ｒ1＋ｒ2）｝ボルトとなる。この電圧を、以下、第１閾値電圧Ｅr（第１所定電圧）という。スイッチＳＷ１をＯＦＦ、かつ、スイッチＳＷ２をＯＮにした場合には、反転入力端子（−）に印加される電圧は概ね０ボルトとなる。この電圧を、以下、第２閾値電圧Ｅlow（第２所定電圧）という。スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２のいずれもＯＦＦにした場合には、反転入力端子（−）に印加される電圧は概ねＶccボルトとなる。この電圧を、以下、第３閾値電圧Ｅhigh（第３所定電圧）という。特に、第１閾値電圧Ｅrを、第３閾値電圧Ｅhighの２分の１とする場合には、ｒ1＝ｒ2とすればよい。
【００１９】
図３は、車輪速センサ１２の信号伝達系における時間信号波形の一例を示す。
原信号Ｗorigが、例えば、図３（ａ）に示すように、略０の電位を中心として振動するする振幅ΔＶorigの正弦波信号である場合、原信号Ｗorigは、調整回路１４において、図３（ｂ）の調整信号Ｗadjとなるように調整される。すなわち、原信号Ｗorigは、その振幅ΔＶorigが、第１閾値電圧Ｅrを含む所定電圧範囲Ｒadjの上限Ｖhighと下限Ｖlowの電位差ΔＶadjとなるように増幅されるとともに、原信号Ｗorigの中心電位が第１閾値電圧Ｅr（例えば、Ｖcc／２）となるようにクランプされ、これにより、原信号Ｗorigの電圧範囲Ｒorigが、所定電圧範囲Ｒadjとなるように調整される。
【００２０】
調整信号Ｗadjは、電圧比較出力部２０のオペアンプＯＰにおいて、第１閾値電圧Ｅrと比較される。そして、調整信号Ｗadjは、比較結果に基づいて、図３（ｃ）に示すように、２値の論理信号、すなわち、調整信号Ｗadjの電圧が第１閾値電圧Ｅr未満である場合にはオペアンプＯＰの出力電圧Ｖoutがロー（Low）レベル（０ボルト）となり、調整信号Ｗadjの電圧が第１閾値電圧Ｅr以上である場合にはオペアンプＯＰの出力電圧Ｖoutがハイ（High）レベル（Ｖccボルト）となる矩形波信号Ｗoutに波形変換される。
【００２１】
原信号Ｗorigの振幅ΔＶorigを電位差ΔＶadjとなるように増幅するのは、電圧比較出力部２０において車輪速センサ１２からの入力信号と閾値電圧との比較を行う場合に、入力信号（原信号）に重畳したノイズや波形の歪みなどから受ける影響を低減することにより、原信号Ｗorigの周波数と矩形波信号Ｗorigの周波数とを一致させ易くなるからであり、ひいては、車輪速の検出精度低下を抑制するためである。
【００２２】
ここで、第２閾値電圧Ｅlow及び第３閾値電圧Ｅhighは、調整回路１４により増幅及びクランプなどの調整がなされた調整信号Ｗadjの電圧範囲に異常が生じているか否かを画する閾値である。第２閾値電圧Ｅlowは、所定電圧範囲Ｒadjの下限Ｖlowに対して、調整信号Ｗadjの振れ分αを考慮した（Ｖlow−α）ボルトであり、第３閾値電圧Ｅhighは、所定電圧範囲Ｒvの上限Ｖhighに対して、同様に振れ分αを考慮した（Ｖhigh＋α）ボルトである。調整回路１４が正常である場合、図３（ｂ）に示すように、調整信号Ｗadjの電圧は、振れ分αを考慮すると、第２閾値電圧Ｅlowと第３閾値電圧Ｅhighとの間で変動するが、異常である場合には、第２閾値電圧Ｅlowを下回るか、あるいは、第３閾値電圧Ｅhighを上回る。
【００２３】
図４は、車輪が回転していない場合、すなわち、波形変換回路１６の出力電圧Ｖoutがハイレベルあるいはローレベルに固定されて変化しない場合に、コントローラ１０が車輪速センサ１２の信号伝達系について少なくとも１回実行する異常診断処理を示す。但し、ＥＳＣ、ＡＢＳ、又はＴＣＳが動作している場合には、車両走行の安全性確保を優先すべく、本処理は行わないものとする。
【００２４】
ステップ１０１（図では「Ｓ１０１」と略記する。以下同様）では、閾値電圧生成部１８に対して指示信号を出力し、スイッチＳＷ１をＯＦＦ、かつ、スイッチＳＷ２をＯＮにする。これにより、電圧比較出力部２０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子（−）に対して第２閾値電圧Ｅlowが印加される。
【００２５】
ステップ１０２では、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖoutが、ハイレベルであるかローレベルであるかを判定する。出力電圧Ｖoutがハイレベルである場合にはステップ１０３へ進む（ＹＥＳ）。一方、出力電圧Ｖoutがローレベルである場合にはステップ１０７へ進む（ＮＯ）。
【００２６】
ステップ１０３では、閾値電圧生成部１８に対して指示信号を出力し、スイッチＳＷ１をＯＦＦの状態で維持したまま、スイッチＳＷ２をＯＦＦにする。これにより、電圧比較出力部２０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子（−）に対して第３閾値電圧Ｅhighが印加される。なお、ステップ１０１又はステップ１０３の実行により、電圧変更手段が実現される。
【００２７】
ステップ１０４では、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖoutが、ハイレベルであるかローレベルであるかを判定する。出力電圧Ｖoutがローレベルである場合にはステップ１０５へ進む（ＹＥＳ）。一方、出力電圧Ｖoutがハイレベルである場合にはステップ１０７へ進む（ＮＯ）。
【００２８】
ステップ１０５では、ステップ１０２及びステップ１０４の判定結果に基づいて、車輪速センサ１２の信号伝達系が正常であると診断する。このように正常であると診断するのは、調整回路１４が正常である場合には、調整信号Ｗadjの電圧は、第２閾値電圧Ｅlowから第３閾値電圧Ｅhighの間の値となるので、波形変換回路１６も更に正常である場合には、図５に示すように、第２閾値電圧Ｅlowに対しては、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖoutはハイレベルとなり、第３閾値電圧Ｅhighに対しては、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖoutはローレベルとなるからである。
【００２９】
ステップ１０６では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２を初期状態にする、すなわち、スイッチＳＷ１をＯＮ、かつ、スイッチＳＷ２をＯＦＦにする。
ステップ１０７では、ステップ１０２又はステップ１０４の判定結果に基づいて、車輪速センサ１２の信号伝達系が異常であると診断する。このように異常であると診断するのは、閾値電圧を第１閾値電圧Ｅrから第２閾値電圧Ｅlowへ変更した場合（ステップ１０１）、又は、閾値電圧を第２閾値電圧Ｅlowから第３閾値電圧Ｅhighへ変更した場合（ステップ１０３）に、出力電圧Ｖoutが、図５に示すように変化しないからである。
【００３０】
ステップ１０７において、車輪速センサ１２の信号伝達系に異常があると診断された場合には、車輪速の検出精度に対する信頼性が低下するため、車輪速センサ１２からの入力信号に基づくＥＳＣ、ＡＢＳ、又はＴＣＳの制御を中止する。また、運転者に対して、例えば、警告灯の点灯又は点滅や、警告音により、車輪速センサ１２の信号伝達系、又はＥＳＣ、ＡＢＳ、若しくはＴＣＳに異常が発生していることを知らせてもよい。なお、ステップ１０２及びステップ１０４の少なくとも一方と、ステップ１０５及びステップ１０７のいずれか一方と、を実行することにより、車輪速センサ１２の信号伝達系に異常が発生しているか否かの診断を行う診断手段をなす。
【００３１】
このような車輪速センサ信号処理装置によれば、擬似信号を車輪速センサ１２の信号伝達系に入力することなく、波形変換回路１６において、原信号を調整回路１４によって調整した調整信号Ｗadjと、第２閾値電圧Ｅlow、又はこれに加えて第３閾値電圧Ｅhighと、を比較した結果に基づいて、車輪速センサ１２の信号伝達系における異常診断を行っている。このため、擬似信号を波形変換回路１６に入力した場合に調整回路１４を含めた信号伝達系の異常を診断できないという異常検出能力の不足が解消される。一方、調整回路１４の異常診断が調整回路１４に疑似信号を入力させることにより行われないため、擬似信号の電圧レベルにより車輪速センサ１２が電気的に影響を受けるといったことが生じない。要するに、前述の車輪速センサ信号処理装置によれば、車輪速センサ１２に影響を与えることなく、波形変換回路１６のみならず調整回路１４の異常も含めた診断が可能であり、車輪速センサ１２の信号伝達系に対する異常検出能力を向上させることができる。
【００３２】
なお、前述の実施形態において、波形変換回路１６の例示的な回路構成を図２に示したが、このようなものに限られない。例えば、閾値電圧生成部１８において、第１〜第３閾値電圧Ｅr、Ｅlow、及びＥhighのうち少なくとも１つが０ボルト未満となるような回路構成としてもよい。閾値電圧生成部１８において、第２閾値電圧Ｅlow（＜０）及び第３閾値電圧Ｅhigh（＞０）が、第１閾値電圧Ｅr（＝０ボルト）を中心として、電位差ΔＶadjを有するように設定された場合には、調整回路１４において、略０の電位を中心として振動する正弦波状の原信号Ｗorigを、その振幅ΔＶorigがΔＶadjとなるように増幅すればよく、原信号Ｗorigのクランプに必要なクランプ回路などが不要となる。
【００３３】
また、前述の実施形態において、調整回路１４における原信号Ｗorigの増幅率低下に起因した信号伝達系の異常を診断できるように構成してもよい。例えば、閾値電圧生成部１８は、第１閾値電圧Ｅrを挟んで、電位差ΔＶorig（原信号Ｗorigの振幅）を有するように設定された第４閾値電圧（＞第２閾値電圧Ｅlow）及び第５閾値電圧（＜第３閾値電圧Ｅhigh）を、コントローラ１０からの指示信号に応じて更に生成できる回路構成がなされる。そして、信号伝達系の異常診断処理において、閾値電圧を第４閾値電圧に変更したときに出力電圧Ｖoutがハイレベルとなるか否か、及び、第５閾値電圧に変更したときに出力電圧Ｖoutがローレベルとなるか否かを判定する２つの処理ステップを追加する。第４閾値電圧に変更したときに出力電圧Ｖoutがハイレベルと判定され、かつ、第５閾値電圧に変更したときに出力電圧Ｖoutがローレベルと判定された場合には、増幅率低下の可能性があるものとして、増幅率低下カウントを１とする。このような異常診断処理を繰り返し実行することにより、増幅率カウントが継続して増加し、所定カウントに達した場合には、増幅率低下に起因した信号伝達系の異常と診断してもよい。
【００３４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることはいうまでもない。
【００３５】
ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）前記電圧変更手段による電圧の変更、及び前記判定手段による判定は、車輪が停止している場合に行われることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車輪速センサ信号処理装置。
このようにすれば、車両走行中におけるＥＳＣ、ＡＢＳ、又はＴＣＳの動作を阻害しないので、車両走行の安全性が確保される。
【００３６】
（ロ）前記電圧変更手段による電圧の変更、及び前記判定手段による判定は、前記車輪が停止している場合、かつ、ＥＳＣ、ＡＢＳ、又はＴＣＳが動作していない場合に行うことを特徴とする（イ）に記載の車輪速センサ信号処理装置。
このようにすれば、車輪が停止している場合であっても、ＥＳＣ、ＡＢＳ、又はＴＣＳが動作しているときには、車輪速センサの信号伝達系における異常診断を行わないので、車両走行の安全性が確保される。
【００３７】
（ハ）前記電圧変更手段による電圧の変更、及び前記判定手段による判定は、繰り返し行われることを特徴とする（イ）又は（ロ）に記載の車輪速センサ信号処理装置。
このようにすれば、車輪速センサの信号伝達系における異常を早期に発見できる。
【００３８】
（ニ）前記診断手段は、前記異なる電圧に変更した場合、前記矩形波信号が変化しないときに、前記車輪速センサの信号伝達系に異常が発生していると診断することを特徴とする請求項１〜請求項３、及び（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載の車輪速センサの信号処理装置。
このようにすれば、車輪速センサの信号伝達系に発生し得る異常を検出することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…コントローラ、１２…車輪速センサ、１４…調整回路、１６…波形変換回路、１８…閾値電圧発生部、２０…電圧比較出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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