(57)【要約】【課題】より異常検知の自由度が高い荷重検出装置を提供すること。【解決手段】信号処理回路には、間欠パルス電流の印加により変調されたブリッジ回路の変調出力電圧に基づく変調荷重検出信号ＶＬｄが入力される。また、信号処理回路は、間欠パルス電流の直流波形区間に対応した第１タイミングｐ１における変調荷重検出信号ＶＬｄの第１サンプリング値Ｖ１に基づいて荷重検出演算を実行する。更に、信号処理回路は、その矩形波区間において間欠パルス電流がハイレベルとなる第２タイミングｐ２及びローレベルとなる第３タイミングｐ３における変調荷重検出信号ＶＬｄの第２サンプリング値Ｖ２及び第３サンプリング値Ｖ３の差分値に基づいて変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分の振幅を演算する。そして、信号処理回路は、この演算された変調成分の振幅に基づいて、異常検知判定を実行する。【選択図】図８
2018054336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪ゲージの抵抗変化に応じて出力電圧が変化するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の出力線に対して矩形波区間と直流波形区間とが繰り返される間欠パルス電流を印加する変調回路と、
前記間欠パルス電流の印加により変調された前記ブリッジ回路の変調出力電圧に基づく変調荷重検出信号のサンプリングを行うサンプリング回路と、
前記間欠パルス電流の波形に基づいて前記変調荷重検出信号のサンプリングタイミングを生成するタイミング生成回路と、
前記間欠パルス電流の直流波形区間に対応した第１タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第１サンプリング値に基づいて荷重検出演算を実行する荷重検出部と、
前記間欠パルス電流の矩形波区間において該間欠パルス電流がハイレベルとなる第２タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第２サンプリング値及び前記矩形波区間において前記間欠パルス電流がローレベルとなる第３タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第３サンプリング値の少なくとも何れかに基づいて前記変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅を演算することにより異常検知判定を実行する異常検知部と、
を備える荷重検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重検出装置において、
前記異常判定部は、前記第２サンプリング値と前記第３サンプリング値との差分値に基づいて前記変調成分の振幅を演算すること、を特徴とする荷重検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の荷重検出装置において、
前記異常判定部は、前記変調成分の振幅が適正範囲を超えた大きさである場合には、前記ブリッジ回路に断線故障が発生したものと判定すること、を特徴とする荷重検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の荷重検出装置において、
前記異常判定部は、前記振幅が適正範囲に満たない大きさである場合には、前記ブリッジ回路に短絡故障が発生したものと判定すること、を特徴とする荷重検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の荷重検出装置において、
前記変調成分の振幅に基づき前記ブリッジ回路が設けられた検出回路部の雰囲気温度を推定する温度推定部を備えること、を特徴とする荷重検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の荷重検出装置において、
前記検出回路部の雰囲気温度を検出する温度センサを備え、
前記荷重検出部は、前記温度センサによる前記雰囲気温度の検出値に基づき荷重検出値の補正を実行するものであって、
前記異常検知部は、前記温度センサによる前記雰囲気温度の検出値と前記温度推定部による前記雰囲気温度の推定値との間に乖離がある場合に、前記温度センサに異常が発生したものと判定すること、を特徴とする荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用のシート等に搭載される荷重検出装置の多くは、歪ゲージの抵抗変化に応じて出力電圧が変化するブリッジ回路を備えている。そして、そのブリッジ回路の出力電圧に基づいて、荷重検出を実行する構成になっている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１には、そのブリッジ回路（及び接続ケーブル等）に発生した異常を検知することが可能な異常検知装置が開示されている。具体的には、この異常検知装置は、回路接続の切り替えによりブリッジ回路に対して定電流を通電し、これにより測定される電圧値を予め記憶された電圧値に照合する。そして、この照合結果に基づいて、そのブリッジ回路に生じた断線故障及び短絡故障を検知することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４０５２４２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、上記従来技術では、その荷重（物理量）の検出と異常検知とを同時に行うことができない。このため、例えば、その荷重検出を停止する、或いは荷重検出が開始される前の電源投入時に行う等、自由に異常検知を行うことができないという問題があることから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より異常検知の自由度が高い荷重検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する荷重検出装置は、歪ゲージの抵抗変化に応じて出力電圧が変化するブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の出力線に対して矩形波区間と直流波形区間とが繰り返される間欠パルス電流を印加する変調回路と、前記間欠パルス電流の印加により変調された前記ブリッジ回路の変調出力電圧に基づく変調荷重検出信号のサンプリングを行うサンプリング回路と、前記間欠パルス電流の波形に基づいて前記変調荷重検出信号のサンプリングタイミングを生成するタイミング生成回路と、前記間欠パルス電流の直流波形区間に対応した第１タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第１サンプリング値に基づいて荷重検出演算を実行する荷重検出部と、前記間欠パルス電流の矩形波区間において該間欠パルス電流がハイレベルとなる第２タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第２サンプリング値及び前記矩形波区間において前記間欠パルス電流がローレベルとなる第３タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第３サンプリング値の少なくとも何れかに基づいて前記変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅を演算することにより異常検知判定を実行する異常検知部と、を備えることが好ましい。
【０００８】
即ち、間欠パルス電流の直流波形区間に対応した第１タイミングにおける変調荷重検出信号の第１サンプリング値は、その間欠パルス電流の印加による影響を受けない値となっている。従って、上記構成によれば、この第１サンプリング値に基づいて、精度よく、その歪ゲージ及びブリッジ回路が設置された部位の荷重検出を行うことができる。
【０００９】
また、変調回路が安定電源である場合、変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅は、その間欠パルス電流が印加された回路のインピーダンスに依存する。このため、ブリッジ回路、或いは、その変調出力電圧に基づく変調荷重検出信号を生成する構成要素（例えば、差動増幅器やＡＤ変換器等）の何れかに異常が発生した場合には、この変調成分の振幅に変化が生ずることになる。そして、この変調成分の振幅は、その間欠パルス電流における矩形波区間のハイレベル状態に対応した第２サンプリング値及び当該矩形波区間のローレベル状態に対応した第３サンプリング値の少なくとも何れかを用いることにより演算することができる。従って、上記構成によれば、荷重検出の実行中においても、自由に、その荷重検出装置の異常検知を実行することができる。
【００１０】
更に、このような異常検知の実行自由度を活かして荷重検出装置の常時監視を行う場合には、その異常発生箇所の特定もさることながら、より幅広い範囲について、その異常の発生を検知することが可能な汎用性（カバレッジ）が重要となる。この点、上記構成によれば、その出力線に対して間欠パルス電流が印加されるブリッジ回路のみならず、この間欠パルス電流の印加により変調されたブリッジ回路の変調出力電圧から変調荷重検出信号を生成する各構成要素についてもまた、その異常の発生を検知することができる。そして、これにより、高い信頼性を確保することができる。
【００１１】
上記課題を解決する荷重検出装置は、前記異常判定部は、前記第２サンプリング値と前記第３サンプリング値との差分値に基づいて前記変調成分の振幅を演算することが好ましい。
【００１２】
即ち、変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅は、その第２サンプリング値と第３サンプリング値との差分値の「１／２」となる。従って、上記構成によれば、簡素な構成にて、容易に、その変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅を演算することができる。
【００１３】
上記課題を解決する荷重検出装置は、前記異常判定部は、前記変調成分の振幅が適正範囲を超えた大きさである場合には、前記ブリッジ回路に断線故障が発生したものと判定することが好ましい。
【００１４】
即ち、ブリッジ回路に断線故障が発生した場合には、そのインピーダンスが増大することにより変調成分の振幅が大きくなる。そして、そのブリッジ回路の異常検出を優先する場合には、これにより、そのブリッジ回路に断線故障が発生したものとみなすことができる。
【００１５】
上記課題を解決する荷重検出装置は、前記異常判定部は、前記振幅が適正範囲に満たない大きさである場合には、前記ブリッジ回路に短絡故障が発生したものと判定することが好ましい。
【００１６】
即ち、ブリッジ回路に短絡故障が発生した場合には、そのインピーダンスが低下することにより変調成分の振幅が小さくなる（略ゼロ）。そして、そのブリッジ回路の異常検出を優先する場合には、これにより、そのブリッジ回路に短絡故障が発生したものとみなすことができる。
【００１７】
上記課題を解決する荷重検出装置は、前記変調成分の振幅に基づき前記ブリッジ回路が設けられた検出回路部の雰囲気温度を推定する温度推定部を備えることが好ましい。
即ち、変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅は、歪ゲージを構成する素子の温度特性、つまりは温度による抵抗値の変化特性に基づいて、そのブリッジ回路が設けられた検出回路部の雰囲気温度とともに変化する。従って、上記構成によれば、その変調成分の振幅を監視することで、検出回路部の温度推定を行うことができる。そして、例えば、この推定値を荷重検出値の補正に用いることにより、構成の簡素化を図ることができる。
【００１８】
上記課題を解決する荷重検出装置は、前記検出回路部の雰囲気温度を検出する温度センサを備え、前記荷重検出部は、前記温度センサによる前記雰囲気温度の検出値に基づき荷重検出値の補正を実行するものであって、前記異常検知部は、前記温度センサによる前記雰囲気温度の検出値と前記温度推定部による前記雰囲気温度の推定値との間に乖離がある場合に、前記温度センサに異常が発生したものと判定することが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、温度センサを用いてブリッジ回路が設けられた検出回路部の雰囲気温度を検出することにより荷重検出値の補正を行う構成において、その高い信頼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、異常検知の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】荷重検出装置の概略構成図。
【図２】検出回路部を構成するブリッジ回路の出力電圧波形を示す図。
【図３】（ａ）（ｂ）は、ブリッジ回路の出力線に印加される間欠パルス電流の波形を示す図。
【図４】間欠パルス電流の印加により変調されたブリッジ回路の変調出力電圧波形を示す図。
【図５】差動増幅回路の差動出力波形を示す図。
【図６】信号処理回路の概略構成図。
【図７】タイミング生成回路が出力するタイミング信号の説明図。
【図８】変調荷重検出信号のサンプリングタイミングを示す説明図。
【図９】変調荷重検出信号に含まれる変調成分及びその振幅の説明図。
【図１０】変調成分の振幅に基づいた雰囲気温度推定及びその推定値に基づいた荷重検出値の補正演算の態様を示すブロック図。
【図１１】変調成分の振幅に基づいた雰囲気温度推定及びその推定値に基づいた温度センサの異常検知判定の態様を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、異常検知機能を備えた荷重検出装置に関する一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の荷重検出装置１は、歪ゲージ２の抵抗変化に応じて出力電圧Ｖｐ，Ｖｎが変化するブリッジ回路３を有した検出回路部５と、この検出回路部５のブリッジ回路３に駆動電圧Ｖｄｒを出力し、及びそのブリッジ回路３の出力電圧Ｖｐ，Ｖｎに基づく荷重検出を行う制御回路部６と、を備えている。
【００２３】
詳述すると、本実施形態の検出回路部５は、例えば、図示しない車両シートのフレームやブラケット等、荷重検出対象に設けられた起歪体７に歪ゲージ２が固定される態様で設定される。即ち、歪ゲージ２は、荷重の印加により生じた起歪体７の撓みに応じて、その抵抗値が変化する。更に、本実施形態のブリッジ回路３は、その２つの出力端子３ｐ，３ｎの電圧が歪ゲージ２の抵抗値に応じた値となるように構成されている。そして、本実施形態の検出回路部５は、これら各出力端子３ｐ，３ｎに接続されたブリッジ回路３の出力線８ｐ，８ｎを介して、そのブリッジ回路３の出力電圧Ｖｐ，Ｖｎを制御回路部６に出力する構成になっている。
【００２４】
一方、本実施形態の制御回路部６は、図示しない車載電源の電源電圧Ｖｉｇに基づきブリッジ回路３に駆動電圧Ｖｄｒを出力する定電圧駆動回路１１を備えている。また、本実施形態の制御回路部６において、上記ブリッジ回路３の出力電圧Ｖｐ，Ｖｎは、差動増幅回路１２に入力される。そして、本実施形態の制御回路部６は、この差動増幅回路１２の差動出力ＶＬａに基づいて、その検出回路部５が設置された検出対象に作用する荷重を検出する構成になっている。
【００２５】
即ち、図２に示すように、本実施形態の荷重検出装置１において、ブリッジ回路３の各出力電圧Ｖｐ，Ｖｎは、互いに異なる符号を有したものとなっている。また、これらの各出力電圧Ｖｐ，Ｖｎは、歪ゲージ２が固定された起歪体７の撓み、つまり検出回路部５が設置された荷重検出対象に作用する荷重が大きいほど、その絶対値が大きくなる。尚、図２は、荷重印加時におけるブリッジ回路３の各出力電圧Ｖｐ，Ｖｎを示している。そして、差動増幅回路１２の差動出力ＶＬａは、これら各出力電圧Ｖｐ，Ｖｎの差分を所定の差動利得で増幅した電圧値を有するものとなっている。
【００２６】
また、図１に示すように、本実施形態の制御回路部６には、上記ブリッジ回路３の各出力線８ｐ，８ｎに対し、間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎを印加する変調回路１３が設けられている。
【００２７】
具体的には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、この変調回路１３が生成する間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎは、互いの位相が１８０°ずれた状態で、それぞれ矩形波区間Ｔｂｐと直流波形区間Ｔｄｃとを繰り返すものとなっている。また、これらの間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎは、その矩形波区間Ｔｂｐに、それぞれ、一回ずつ、「１：１」の比率でハイレベルとなる状態とローレベルとなる状態とを含むものとなっている。そして、本実施形態の制御回路部６においては、図４に示すように、この間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎの印加により変調されたブリッジ回路３の変調出力電圧Ｖｐ´，Ｖｎ´が、その差動増幅回路１２に入力される構成となっている。
【００２８】
即ち、図５に示すように、本実施形態の荷重検出装置１においては、差動増幅回路１２の差動出力ＶＬａもまた、これらの間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎの印加によって変調された波形を有するものとなっている。
【００２９】
また、図１に示すように、本実施形態の制御回路部６において、この差動増幅回路１２の差動出力ＶＬａは、ＡＤ変換器１４によりデジタル化された状態で信号処理回路１５に入力される。更に、本実施形態の信号処理回路１５は、このＡＤ変換器１４の出力信号を変調荷重検出信号ＶＬｄとして処理することにより、その検出回路部５が設置された部位に作用する荷重検出、及び装置の異常検知を実行する。そして、本実施形態の制御回路部６は、この信号処理回路１５が生成する荷重検出値Ｆ及び異常判定値Ｘを含む規格化されたデジタルデータを、その出力信号Ｓｏｕｔとして出力回路１６から外部装置（図示略）に出力する構成になっている。
【００３０】
詳述すると、図６に示すように、本実施形態の信号処理回路１５は、所定のタイミングで上記変調荷重検出信号ＶＬｄのサンプリングを実行するサンプリング回路２０を備えている。そして、この信号処理回路１５は、そのサンプリング値に基づいて荷重検出演算を実行する荷重検出部２１、及び異常検知判定を実行する異常検知部２２と、を備えている。
【００３１】
また、図１に示すように、本実施形態の制御回路部６は、上記変調回路１３が生成する間欠パルス電流Ｉｐの波形に基づいて、上記変調荷重検出信号ＶＬｄのサンプリングタイミングを生成するタイミング生成回路２３を備えている。更に、このタイミング生成回路２３は、上記信号処理回路１５のサンプリング回路２０に対し、そのサンプリングタイミングにあることを示すタイミング信号Ｓｔ（Ｓｔ１〜Ｓｔ３）を出力する。そして、本実施形態のサンプリング回路２０は、このタイミング信号Ｓｔに基づいて、その変調荷重検出信号ＶＬｄのサンプリングを実行する構成になっている。
【００３２】
具体的には、図７に示すように、本実施形態のタイミング生成回路２３は、間欠パルス電流Ｉｐの直流波形区間Ｔｄｃに対応した第１タイミングｐ１において、その出力レベルがハイレベル（Ｈｉ）となる第１タイミング信号Ｓｔ１を生成する。また、このタイミング生成回路２３は、間欠パルス電流Ｉｐの矩形波区間Ｔｂｐにおいて当該間欠パルス電流Ｉｐがハイレベルとなる第２タイミングｐ２で、その出力レベルがハイレベルとなる第２タイミング信号Ｓｔ２を生成する。そして、本実施形態のタイミング生成回路２３は、更に、間欠パルス電流Ｉｐの矩形波区間Ｔｂｐにおいて当該間欠パルス電流Ｉｐがローレベル（Ｌｏ）となる第３タイミングｐ３で、その出力レベルがハイレベルとなる第３タイミング信号Ｓｔ３を生成する。
【００３３】
さらに詳述すると、本実施形態のタイミング生成回路２３は、間欠パルス電流Ｉｐの矩形波区間Ｔｂｐにおける最初の立ち上がりを基準として、所定の遅延時間を考慮することにより、その第２タイミングｐ２を生成する。更に、このタイミング生成回路２３は、間欠パルス電流Ｉｐの矩形波区間Ｔｂｐにおける最初の立ち下がりを基準として、所定の遅延時間を考慮することにより、その第３タイミングｐ３を生成する。そして、本実施形態のタイミング生成回路２３は、間欠パルス電流Ｉｐの矩形波区間Ｔｂｐにおける最後（二回目）の立ち上がりを基準として、所定の遅延時間を考慮することにより、その第１タイミングｐ１を生成する構成になっている。
【００３４】
即ち、図８に示すように、本実施形態のサンプリング回路２０は、このタイミング生成回路２３が生成する上記第１タイミングｐ１〜第３タイミングｐ３において、その変調荷重検出信号ＶＬｄのサンプリングを実行する。
【００３５】
また、図６に示すように、このサンプリング回路２０は、その第１タイミングｐ１における変調荷重検出信号ＶＬｄの第１サンプリング値Ｖ１を荷重検出部２１に出力し、その第２及び第３タイミングｐ２，ｐ３における変調荷重検出信号ＶＬｄの第２サンプリング値Ｖ２及び第３サンプリング値Ｖ３を異常検知部２２に出力する。そして、これらの荷重検出部２１及び異常検知部２２は、それぞれ、そのサンプリング回路２０から取得した変調荷重検出信号ＶＬｄの第１サンプリング値Ｖ１、並びに第２サンプリング値Ｖ２及び第３サンプリング値Ｖ３に基づいて、その荷重検出演算及び異常検知判定を実行する構成になっている。
【００３６】
具体的には、本実施形態の荷重検出部２１は、その補正回路２４において、サンプリング回路２０から取得した第１サンプリング値Ｖ１に対し、オフセット・ゲイン等の補正処理を行う。そして、本実施形態の荷重検出部２１は、これにより、そのデジタルデータとして規格化された荷重検出値Ｆを生成する構成になっている。
【００３７】
尚、図１に示すように、本実施形態の荷重検出装置１は、その歪ゲージ２及びブリッジ回路３が設けられた検出回路部５の雰囲気温度Ｔｍｐを検出する温度センサ２５を備えている。そして、上記荷重検出部２１の補正回路２４が実行する補正処理は、その歪ゲージ２の温度特性に対応する補正を含むものとなっている。
【００３８】
一方、図９に示すように、本実施形態の異常検知部２２は、サンプリング回路２０から取得した第２サンプリング値Ｖ２と第３サンプリング値Ｖ３との差分値ΔＶ（＝｜Ｖ２−Ｖ３｜）に基づいて、その変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νを演算する。そして、この変調成分Ｖｍの振幅νに基づいて、その異常検知判定を実行する構成になっている。
【００３９】
即ち、変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νは、その第２サンプリング値Ｖ２と第３サンプリング値Ｖ３との差分値ΔＶの「１／２」となる（ν＝ΔＶ／２）。そして、本実施形態の異常検知部２２は、この変調成分Ｖｍの振幅νが、予め設定された適正範囲αから逸脱しているか否かに基づいて、その異常検知判定を行う構成となっている。
【００４０】
詳述すると、図６に示すように、本実施形態の異常検知部２２は、変調成分振幅演算回路２７において、その変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νを演算する。また、この変調成分振幅演算回路２７は、その変調成分Ｖｍの振幅νを示す値として、当該変調成分Ｖｍの最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎを異常判定回路２８に出力する。そして、図９に示すように、本実施形態の異常判定回路２８は、これら変調成分Ｖｍの最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎを、それぞれ、予め設定された所定の閾値ｔｈ１，ｔｈ２及び閾値ｔｈ３，ｔｈ４に比較することにより、その異常検知判定を実行する構成になっている。
【００４１】
即ち、変調回路１３が安定電源である場合、間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎの印加によって変調されたブリッジ回路３の変調出力電圧Ｖｐ´，Ｖｎ´に基づく変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νは、その間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎが印加された回路のインピーダンスに依存する。従って、各出力線８ｐ，８ｎを構成する接続ケーブルや歪ゲージ２を含め、その検出回路部５を構成するブリッジ回路３、或いは、差動増幅回路１２やＡＤ変換器１４等、その制御回路部６の構成要素に何らかの異常が発生した場合には、この変調成分Ｖｍの振幅νに変化が生ずることになる。
【００４２】
例えば、ブリッジ回路３に断線故障が発生した場合には、インピーダンスの増大によって、その変調成分Ｖｍの振幅νが大きくなる。また、ブリッジ回路３に短絡故障が発生した場合には、インピーダンスの低下によって、その変調成分Ｖｍの振幅νが小さくなる（略ゼロ）。更に、差動増幅回路１２やＡＤ変換器１４にゲイン異常やオフセット異常が発生した場合にも、その変調成分Ｖｍの振幅νは変化する。尚、オフセット異常時には、その変調成分Ｖｍの波形がデータのクランプにより荷重検出値より先に歪むことになる。そして、本実施形態の異常判定回路２８は、このような変調成分Ｖｍの振幅変化を監視する構成になっている。
【００４３】
具体的には、本実施形態の異常判定回路２８は、変調成分Ｖｍの最大値Ｖｍａｘを所定の閾値ｔｈ１，ｔｈ２に比較する。また、変調成分Ｖｍの最小値Ｖｍｉｎを所定の閾値ｔｈ３，ｔｈ４に比較する。そして、その最大値Ｖｍａｘが閾値ｔｈ１以上又は閾値ｔｈ２以下である場合、或いはその最小値Ｖｍｉｎが閾値ｔｈ３以下又は閾値ｔｈ４以上である場合には、荷重検出装置１に何らかの異常が発生したものと判定する。
【００４４】
つまり、本実施形態の異常判定回路２８において、所定の閾値ｔｈ１，ｔｈ３は、その荷重検出装置１が正常であることを示す適正範囲αの上限に合わせて設定され、所定の閾値ｔｈ２，ｔｈ４は、その適正範囲αの下限に合わせて設定されている。尚、この適正範囲αを規定する上記各閾値ｔｈ１〜ｔｈ４は、図示しない記憶領域（メモリ）に保持されている。そして、本実施形態の異常検知部２２は、この異常判定回路２８の判定結果を、異常判定値Ｘとして出力する構成になっている。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）制御回路部６は、検出回路部５を構成するブリッジ回路３の各出力線８ｐ，８ｎに対して矩形波区間Ｔｂｐと直流波形区間Ｔｄｃとが繰り返される間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎを印加する変調回路１３を備える。また、制御回路部６は、この間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎの印加により変調されたブリッジ回路３の変調出力電圧Ｖｐ´，Ｖｎ´に基づく変調荷重検出信号ＶＬｄが入力される信号処理回路１５を備える。そして、制御回路部６は、間欠パルス電流Ｉｐの波形に基づいて、変調荷重検出信号ＶＬｄのサンプリングタイミングを生成するタイミング生成回路２３を備える。また、信号処理回路１５は、荷重検出部２１と、異常検知部２２と、を備える。荷重検出部２１は、間欠パルス電流Ｉｐの直流波形区間Ｔｄｃに対応した第１タイミングｐ１における変調荷重検出信号ＶＬｄの第１サンプリング値Ｖ１に基づいて荷重検出演算を実行する。更に、異常検知部２２は、間欠パルス電流Ｉｐが矩形波区間Ｔｂｐにおいてハイレベルとなる第２タイミングｐ２及びローレベルとなる第３タイミングｐ３における変調荷重検出信号ＶＬｄの第２サンプリング値Ｖ２及び第３サンプリング値Ｖ３の差分値ΔＶに基づいて変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νを演算する。そして、異常検知部２２は、この演算された変調成分Ｖｍの振幅νに基づいて、異常検知判定を実行する。
【００４６】
即ち、間欠パルス電流Ｉｐの直流波形区間Ｔｄｃに対応した第１タイミングｐ１における変調荷重検出信号ＶＬｄの第１サンプリング値Ｖ１は、その間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎの印加による影響を受けない値となっている。従って、上記構成によれば、この第１サンプリング値Ｖ１に基づいて、精度よく、その検出回路部５が設置された部位の荷重検出を行うことができる。
【００４７】
また、変調回路１３が安定電源である場合、変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νは、その間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎが印加された回路のインピーダンスに依存する。このため、その検出回路部５を構成するブリッジ回路３、或いは、その間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎの印加により変調されたブリッジ回路３の変調出力電圧Ｖｐ´，Ｖｎ´から変調荷重検出信号ＶＬｄを生成する各構成要素（差動増幅回路１２やＡＤ変換器１４等）に何らかの異常が発生した場合には、この変調成分Ｖｍの振幅νに変化が生ずることになる。そして、この変調成分Ｖｍの振幅νは、その間欠パルス電流Ｉｐにおける矩形波区間Ｔｂｐのハイレベル状態に対応した第２サンプリング値Ｖ２と当該矩形波区間Ｔｂｐのローレベル状態に対応した第３サンプリング値Ｖ３との差分値ΔＶの「１／２」となる（ν＝ΔＶ／２）。従って、上記構成によれば、荷重検出の実行中においても、自由に、その荷重検出装置１の異常検知を実行することができる。
【００４８】
更に、このような異常検知の実行自由度を活かして荷重検出装置１の常時監視を行う場合には、その異常発生箇所の特定もさることながら、より幅広い範囲について、その異常の発生を検知することが可能な汎用性（カバレッジ）が重要となる。この点、上記構成によれば、その出力線８ｐ，８ｎに対して間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎが印加されたブリッジ回路３のみならず、制御回路部６側において、そのブリッジ回路３の変調出力電圧Ｖｐ´，Ｖｎ´から変調荷重検出信号ＶＬｄを生成する各構成要素についてもまた、その異常の発生を検知することができる。そして、これにより、高い信頼性を確保することができる。
【００４９】
（２）また、特に、ブリッジ回路３に断線故障が発生した場合には、そのインピーダンスが増大することにより変調成分Ｖｍの振幅νが大きくなる。そして、そのブリッジ回路３の異常検知を優先する場合には、これにより、そのブリッジ回路３に断線故障が生じたものとみなすことができる。
【００５０】
（３）更に、ブリッジ回路３に短絡故障が発生した場合には、そのインピーダンスが低下することにより変調成分Ｖｍの振幅νが小さくなる（略ゼロ）。そして、そのブリッジ回路３の異常検知を優先する場合には、これにより、そのブリッジ回路３に短絡故障が生じたものとみなすことができる。
【００５１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、間欠パルス電流Ｉｐ，Ｉｎは、その矩形波区間Ｔｂｐに、それぞれ、一回ずつ、「１：１」の比率で、ハイレベルとなる状態とローレベルとなる状態とを含むこととした。しかし、これに限らず、その矩形波区間Ｔｂｐに複数回のハイレベルとなる状態とローレベルとなる状態とを含む構成であってもよい。そして、その矩形波区間Ｔｂｐと直流波形区間Ｔｄｃとの比率についてもまた、任意に設定してもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、変調成分振幅演算回路２７は、矩形波区間Ｔｂｐのハイレベルに対応した第２サンプリング値Ｖ２とローレベルに対応した第３タイミングｐ３における第３サンプリング値Ｖ３との差分値ΔＶに基づいて、変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νを演算することとした。しかし、これに限らず、これら第２サンプリング値Ｖ２及び第３サンプリング値Ｖ３の少なくとも何れかと、間欠パルス電流Ｉｐの直流波形区間Ｔｄｃに対応した第１タイミングｐ１における変調荷重検出信号ＶＬｄの第１サンプリング値Ｖ１との差分値に基づいて、その変調成分Ｖｍの振幅νを演算する構成としてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、変調成分振幅演算回路２７は、変調成分Ｖｍの振幅νを示す値として当該変調成分Ｖｍの最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎを、それぞれ、所定の閾値ｔｈ１〜ｔｈ４に比較することにより、その異常検知判定を実行することとした。しかし、これに限らず、その変調成分Ｖｍの振幅νを閾値と比較する構成であってもよい。そして、その振幅νについてもまた、周期毎の値、或いは一定期間の平均値や中間値を用いる構成であってもよい。
【００５４】
・また、変調成分Ｖｍの振幅νが、予め設定された適正範囲αから逸脱していると判定した場合において、優先的に、ブリッジ回路３の故障と判定する構成としてもよい。即ち、制御回路部６側の各構成要素には異常がないものとして、変調成分Ｖｍの振幅νが、適正範囲αを超えた大きさである場合には、そのブリッジ回路３に断線故障が発生したものと判定する。そして、変調成分Ｖｍの振幅νが、適正範囲αに満たない大きさである場合には、そのブリッジ回路３に短絡故障が発生したものと判定する構成としてもよい。
【００５５】
・また、上記実施形態では、温度センサ２５を用いて検出回路部５の雰囲気温度Ｔｍｐを検出する。そして、荷重検出部２１の補正回路２４は、この温度センサ２５の検出値に基づいて、荷重検出値Ｆの補正演算を実行することとした。
【００５６】
しかし、これに限らず、例えば、図１０に示すように、異常検知部２２において演算された変調成分Ｖｍの振幅νに基づいて（図６参照）、検出回路部５の雰囲気温度Ｔｍｐを推定する温度推定部２９を設ける。そして、この温度推定部２９による雰囲気温度の推定値Ｔｍｐ´に基づいて、荷重検出部２１の補正回路２４が、その荷重検出値Ｆの補正演算を実行する構成としてもよい。
【００５７】
即ち、変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νは、歪ゲージ２を構成する素子の温度特性、つまりは温度による抵抗値の変化特性に基づいて、そのブリッジ回路３が設けられた検出回路部５の雰囲気温度Ｔｍｐとともに変化する。従って、その変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νを監視することにより、検出回路部５の温度推定を行うことができる。そして、これにより、構成の簡素化を図ることができる。
【００５８】
尚、この例に示す温度推定部２９は、その変調成分Ｖｍの振幅νと雰囲気温度の推定値Ｔｍｐ´とが関連付けられたデータテーブル２９ａを備えている。そして、このデータテーブル２９ａを参照することにより、その雰囲気温度の推定値Ｔｍｐ´を演算する構成となっている。
【００５９】
・また、上記実施形態と同様に温度センサ２５を備える構成において、このような変調成分Ｖｍの振幅νに基づく雰囲気温度Ｔｍｐの推定を実行する。更に、その温度センサ２５による雰囲気温度Ｔｍｐの検出値と、この変調成分Ｖｍの振幅νに基づいた推定値Ｔｍｐ´とを比較する。そして、これら検出値（Ｔｍｐ）と推定値Ｔｍｐ´との間に乖離がある場合には、その温度センサ２５に異常が発生したものと判定する構成としてもよい。
【００６０】
例えば、図１１のフローチャートに示すように、上記第２サンプリング値Ｖ２及び第３サンプリング値Ｖ３を取得することにより（ステップ１０１）、その変調荷重検出信号ＶＬｄに含まれる変調成分Ｖｍの振幅νを演算する（ステップ１０２）。そして、この変調成分Ｖｍの振幅νに基づいて、検出回路部５の雰囲気温度Ｔｍｐを推定する（推定値Ｔｍｐ´、ステップ１０３）。
【００６１】
次に、温度センサ２５から検出回路部５の雰囲気温度Ｔｍｐについて、その検出値を取得する（ステップ１０４）。更に、この温度センサ２５による検出値（Ｔｍｐ）と上記ステップ１０３において演算した推定値Ｔｍｐ´との間に乖離があるか否かを判定する（ステップ１０５）。具体的には、その検出値（Ｔｍｐ）と推定値Ｔｍｐ´との差分値（｜Ｔｍｐ−Ｔｍｐ´｜）が所定の閾値β以上であるか否かを判定する。そして、これら検出値（Ｔｍｐ）と推定値Ｔｍｐ´との間に乖離がある場合（｜Ｔｍｐ−Ｔｍｐ´｜≧β、ステップ１０５：ＹＥＳ）には、その温度センサ２５に異常が発生したものと判定する構成とするとよい（ステップ１０６）。これにより、高い信頼性を確保することができる。
【００６２】
・出力信号Ｓｏｕｔは、デジタル信号でもアナログ信号でもよい。そして、その荷重検出値Ｆと異常判定値Ｘとが、それぞれ独立した信号により外部装置に出力される構成であってもよい。
【００６３】
・上記実施形態は、歪ゲージ２の抵抗変化に応じて出力電圧Ｖｐ，Ｖｎが変化するブリッジ回路３を検出回路として、その異常検知機能を備えた荷重検出装置１に具体化した。しかし、これに限らず、荷重検出以外のセンサ装置に適用される検出回路の異常検知に具体化してもよい。即ち、その検出回路の出力電圧に基づく検出信号は、必ずしも荷重検出信号でなくともよい。また、その検出回路が歪ゲージ２を有しないものであってもよい。そして、この検出回路がブリッジ回路を用いることなく構成されたものについても、これを排除しない。
【００６４】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）検出回路の出力線に対して矩形波区間と直流波形区間とが繰り返される間欠パルス電流を印加する変調回路と、前記間欠パルス電流の印加により変調された前記検出回路の変調出力電圧に基づく変調荷重検出信号のサンプリングを行うサンプリング回路と、前記間欠パルス電流の波形に基づいて、前記変調荷重検出信号のサンプリングタイミングを生成するタイミング生成回路と、前記間欠パルス電流の直流波形区間に対応した第１タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第１サンプリング値に基づいて状態量の検出を行う検出部と、前記間欠パルス電流の矩形波区間において該間欠パルス電流がハイレベルとなる第２タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第２サンプリング値及び前記矩形波区間において間欠パルス電流がローレベルとなる第３タイミングにおける前記変調荷重検出信号の第３サンプリング値の少なくとも何れかに基づいて前記変調荷重検出信号に含まれる変調成分の振幅を演算することにより異常検知判定を実行する異常検知部と、を備える検出装置。これにより、異常検知の自由度を高めることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…荷重検出装置、２…歪ゲージ、３…ブリッジ回路、５…検出回路部、６…制御回路部、７…起歪体、８ｎ，８ｐ…出力線、１２…差動増幅回路、１３…変調回路、１４…ＡＤ変換器、１５…信号処理回路、１６…出力回路、２０…サンプリング回路、２１…荷重検出部、２２…異常検知部、２３…タイミング生成回路、２４…補正回路、２５…温度センサ、２７…変調成分振幅演算回路、２８…異常判定回路、２９…温度推定部、２９ａ…データテーブル、Ｖｎ，Ｖｐ…出力電圧、Ｉｎ，Ｉｐ…間欠パルス電流、Ｖｎ´，Ｖｐ´…変調出力電圧、Ｔｂｐ…矩形波区間、Ｔｄｃ…直流波形区間、ＶＬａ…差動出力、ＶＬｄ…変調荷重検出信号、Ｓｔ…タイミング信号、Ｓｔ１…第１タイミング信号、Ｓｔ２…第２タイミング信号、Ｓｔ３…第３タイミング信号、ｐ１…第１タイミング、ｐ２…第２タイミング、ｐ３…第３タイミング、Ｖ１…第１サンプリング値、Ｖ２…第２サンプリング値、Ｖ３…第３サンプリング値、ΔＶ…差分値、Ｖｍ…変調成分、ν…振幅、α…適正範囲、Ｖｍａｘ…最大値、Ｖｍｉｎ…最小値、ｔｈ１〜ｔｈ４…閾値、Ｔｍｐ…雰囲気温度（検出値）、Ｔｍｐ´…推定値、Ｓｏｕｔ…出力信号、Ｆ…荷重検出値、Ｘ…異常判定値。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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