(57)【要約】【課題】センサを２重系にすることなく、不完全ショート異常があることを判定する異常判定装置を提供する。【解決手段】負圧センサ１のグランド接続端子ＴＳ３とグランドとの間にＦＥＴ２４を設ける。ＦＥＴ２４のオフ状態における入力信号レベルＶｍを取得し、当該入力信号レベルＶｍが所定のしきい電圧Ｖｔｈよりも低い場合に、負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１が導電性の異物を介してグランドに接続される不完全ショート異常があることを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に駆動されるアナログ出力の物理量センサであって、前記直流電源に接続される電源接続端子と、グランドに接続されるグランド接続端子と、物理量に相関する検出信号を出力する信号出力端子とを有し、前記信号出力端子及び前記グランド接続端子の間に設けられ前記物理量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器と前記電源接続端子及び前記信号出力端子の間に設けられた定抵抗器とからなる回路を等価回路とする物理量センサを備えて構成されるセンサ回路に適用され、前記物理量センサの信号出力端子が導電性の異物を介してグランドに接続される不完全ショート異常の有無を判定する異常判定装置において、
前記グランド接続端子とグランドとの接続の断接を切り替える切替手段と、
前記切替手段により前記グランド接続端子とグランドとの接続を切断させた状態における前記物理量センサの検出信号の信号レベルを取得し、当該信号レベルが所定のしきい電圧よりも低い場合に前記不完全ショート異常があることを判定する異常判定手段と、
を備えていることを特徴とする異常判定装置。
【請求項２】
前記センサ回路は、前記物理量センサの検出信号を前記直流電源の電源電圧でプルアップするプルアップ抵抗器を備え、
前記異常判定手段は、前記取得した検出信号の信号レベルが前記直流電源の電源電圧レベルである場合に前記不完全ショート異常がないことを判定することを特徴とする請求項1に記載の異常判定装置。
【請求項３】
前記物理量センサ以外のデバイスが当該物理量センサと共通のグランドに接続されており、
前記物理量センサのグランド接続端子と前記グランドとの間のみを接続するグランド経路を設け、
前記切替手段は前記グランド経路を断接することを特徴とする請求項１又は２に記載の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログセンサ回路に係る異常の有無を判定する異常判定装置に関し、特に車両用アナログセンサ回路の異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の状態を検出するアナログセンサ回路に係る異常を判定するアナログセンサ異常判定装置として、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の異常判定装置では、上記アナログセンサ回路に係る異常がある場合には車両の状態を正確に検出することができないため、当該センサ回路を２重系にすることで同センサ回路の異常を判定している。すなわち、２重系のセンサ回路うち一方のセンサ回路に異常があれば、正常な他方のセンサ回路と出力に差が生じるため、この出力差に基づいてセンサ回路に係る異常の有無を判定する。アナログセンサ回路に係る異常としては、当該センサの出力端子に導電性の異物が付着して同出力端子が当該異物を介してグランドに接続されてしまう異常（以下「不完全ショート異常」という）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８２５２０
【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、従来のセンサ回路を２重系にする構成では、２つのセンサを用いるため、製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、センサ回路を２重系にすることなく、不完全ショート異常があることを判定する異常判定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】
請求項１に記載の発明は、直流電源に駆動されるアナログ出力の物理量センサであって、前記直流電源に接続される電源端子と、グランドに接続されるグランド端子と、物理量に相関する検出信号を出力する出力端子とを有し、前記出力端子及び前記グランド端子の間に設けられ前記物理量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器と前記電源端子及び前記出力端子の間に設けられた定抵抗器とからなる回路を等価回路とする物理量センサを備えて構成されるセンサ回路に適用される異常判定装置に係るものである。そして、請求項１に記載の発明では、前記グランド端子とグランドとの接続の断接を切り替える切替手段と、前記切替手段により前記グランド端子とグランドとの接続を遮断させた状態における前記物理量センサの検出信号の信号レベルを取得し、当該信号レベルが所定値よりも低い場合に、前記物理量センサの出力端子が導電性の異物を介してグランドに接続される不完全ショート異常があることを判定する異常判定手段と、を備えている。
【０００７】
上記センサ回路において、物理量センサのグランド端子とグランドとの接続を切断すると、不完全ショート異常がある場合の検出信号の信号レベルが、不完全ショート異常がない場合の検出信号の信号レベルよりも低くなる。
すなわち、物理量センサのグランド端子とグランドとの接続を切断すると、当該物理量センサの等価回路において可変抵抗のグランド側が切断され、当該物理量センサの検出信号の信号レベルは同物理量センサの検出対象である物理量に応じて変化しなくなる。また、不完全ショート異常がない場合には、物理量センサの出力端子はグランドに接続されていない。一方、不完全ショート異常がある場合には、物理量センサの出力端子は導電性の異物を介してグランドに接続される。そのため、物理量センサの出力端子から出力される検出信号の信号レベルは、不完全ショート異常の発生により低下する。
よって、請求項１に記載の発明のように、切替手段によりグランド端子とグランドとの接続を遮断させた状態における物理量センサの検出信号の信号レベルが所定値よりも低い場合に、不完全ショート異常があることを判定することができる。これにより、センサ回路を２重系にすることなく不完全ショート異常があることを判定することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、前記センサ回路は、前記物理量センサの検出信号を前記直流電源の電源電圧でプルアップするプルアップ抵抗器を備え、前記異常判定手段は、前記検出信号の信号レベルが前記直流電源の電源電圧レベルである場合に前記不完全ショート異常がないことを判定する。
【０００９】
上記センサ回路において、物理量センサのグランド端子とグランドとの接続を切断すると、不完全ショート異常がない場合の検出信号の信号レベルは直流電源の電源電圧レベルとなる。
よって、請求項２に記載の発明のように、グランド端子とグランドとの接続を切断させた状態における物理量センサの検出信号の信号レベルが、直流電源の電源電圧レベルである場合に、不完全ショート異常がないことを判定することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記物理量センサ以外のデバイスが当該物理量センサと共通のグランドに接続されており、前記物理量センサのグランド端子とグランドとの間のみを接続するグランド経路を設け、前記切替手段は前記グランド経路を断接する。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、不完全ショート異常の有無の判定に際し、物理量センサのグランド端子とグランドとの間のみを接続するグランド経路を切断するため、当該グランド経路の切断によって物理量センサ以外のデバイスとグランドとの間の接続が切断されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＥＣＵと同ＥＣＵに接続された負圧センサとの回路構成を示す回路図である。
【図２】ＦＥＴ２４のオン状態における入力信号レベルＶｍとエンジン負圧との関係を示す特性図である。
【図３】不完全ショート異常状態の回路構成を示す回路図である。
【図４】ＦＥＴ２４のオフ状態における入力信号レベルＶｍとエンジン負圧との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態）
本実施例ではアナログセンサ回路の故障判定装置として、車両のエンジン負圧を検出する負圧センサ１の故障を判定するＥＣＵ２について説明する（図１参照）。
【００１４】
物理量センサとしての負圧センサ１は、エンジン負圧に相関する検出信号を出力する信号出力端子ＴＳ１、電源接続端子ＴＳ２、及びグランド接続端子ＴＳ３を備えている。この負圧センサ１は、信号出力端子ＴＳ１とグランド接続端子ＴＳ３との間に設けられてエンジン負圧に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器１１と、電源接続端子ＴＳ２と信号出力端子ＴＳ１との間に設けられた定抵抗器１２とから構成される等価回路、すなわち可変抵抗器１１と定抵抗器１２とによる分圧回路として表現され得る。
負圧センサ１はＥＣＵ２に接続されている。詳しくは、信号出力端子ＴＳ１はＥＣＵ２のアナログ入力端子ＴＥ１に、電源接続端子ＴＳ２はＥＣＵ２の電源端子ＴＥ２に、グランド接続端子ＴＳ３はＥＣＵ２のグランド端子ＴＥ３に接続されている。
【００１５】
ＥＣＵ２は、マイクロコンピュータ２１を備えて構成される周知の電子制御装置であり、負圧センサ１の検出信号に基づいて車両に係る各種制御を実行する。ＥＣＵ２において、電源端子ＴＥ２は、図示しない直流電源に接続されている。アナログ入力端子ＴＥ１は、定抵抗器２２を介してマイクロコンピュータ２１に接続されるとともに、定抵抗器２３により直流電源の電源電圧Ｖｃｃでプルアップされている。グランド端子ＴＥ３は、グランドラインＧＬを介してグランドに接続されている。グランドラインＧＬには、グランド端子ＴＥ３とグランドとの間の接続の断絶を切り替えるＦＥＴ（Field Effect Transistor）２４が設けられており、負圧センサ１以外のデバイスは接続されていない。グランドラインＧＬが「グランド経路」に相当し、ＦＥＴ２４が「切替手段」に相当する。
【００１６】
図２は、ＥＣＵ２に入力される負圧センサ１の検出信号の信号レベルＶｍ（以下「入力信号レベルＶｍ」という）とエンジン負圧との関係を示す特性図である。図２では、ＦＥＴ２４がオン状態、すなわち負圧センサ１のグランド接続端子ＴＳ３とグランドとが接続された状態を想定している。
入力信号レベルＶｍは、図２の実線で示すように、負圧センサ１の検出範囲（Ｐ１〜Ｐ２）内においてエンジン負圧が大きくなるほど高くなり、負圧センサ１の検出下限圧Ｐ１よりも小さい範囲において当該検出下限圧に対応する０Ｖ付近の電圧Ｖｌで一定となり、負圧センサ１の検出上限圧Ｐ２よりも大きい範囲において当該検出上限圧に対応する電源電圧Ｖｃｃ付近の電圧Ｖｈ１ｎで一定となる（次式１参照）。
【００１７】
Ｖｍ＝Ｖｃｃ×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）                                  ・・・式１
Ｒ１：定抵抗器２３の抵抗値
Ｒ３：可変抵抗器１１の抵抗値
【００１８】
しかしながら、負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１が導電性の異物（例えば、はんだ屑や鉄屑）を介してグランドに接続される不完全ショート異常が発生すると、電源電圧Ｖｃｃが定抵抗器１２と可変抵抗器１１及び上記異物による抵抗の合成抵抗とにより分圧されて信号出力端子ＴＳ１に出力される。そのため、マイクロコンピュータ３への検出信号の入力信号レベルＶｍは、図２の一点鎖線で示すように、検出上限圧Ｐ２よりも小さいエンジン負圧Ｐ３で飽和して、検出上限圧Ｐ２に対応する電圧Ｖｈ１ｎよりも低い電圧Ｖｈ１ａで一定となる。
【００１９】
そこで、本発明では、ＦＥＴ２４をオフ状態、すなわち負圧センサ１のグランド接続端子ＴＳ３とグランドとの接続が切断された状態における入力信号レベルＶｍに基づいて、不完全ショート異常の有無を判定するようにしている。
【００２０】
図３は、負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１が導電性の異物ＡＳを介してグランドに接続される不完全ショート異常が発生し、ＦＥＴ２４をオフ状態とした場合の負圧センサ１及びＥＣＵ２の回路図である。図４は、ＦＥＴ２４のオフ状態における入力信号レベルＶｍとエンジン負圧との関係を示す特性図である。図４において、実線は不完全ショート異常がない状態の上記関係を示し、一点鎖線は不完全ショート異常がある状態の上記関係を示している。
ＦＥＴ２４をオフ状態とすると、可変抵抗器１３を含む回路がオープン状態となるため、入力信号レベルＶｍは、図４に示すようにエンジン負圧によらず一定となる。ただし、入力信号レベルＶｍは、不完全ショート異常の有無により異なる電圧を示す。詳しくは、不完全ショート異常のない状態の入力信号レベルＶｍは、電源電圧Ｖｃｃ付近の電圧Ｖｈ２ｎ（Ｖｈ２ｎ＞Ｖｈ１ｎ）となり、不完全ショート異常のある状態の入力信号レベルＶｍは、上記電圧Ｖｈ２ｎよりも低い電圧Ｖｈ２ａとなる。
【００２１】
不完全ショート異常がない状態の入力信号レベルＶｍを次式２に、不完全ショート異常がある状態の入力信号レベルＶｍを次式３に示す。
Ｖｍ≒Ｖｃｃ                                                        ・・・式２
Ｖｍ＝Ｖｃｃ×（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋（Ｒ１×Ｒ２）／Ｒ４｝  ・・・式３
Ｒ４：異物ＡＳの抵抗値
【００２２】
不完全ショート異常がある状態では、バッテリ電圧が定抵抗器１２及び定抵抗器２３の合成抵抗と異物ＡＳによる抵抗とにより分圧されて信号出力端子ＴＳ１に出力される。そのため、不完全ショート異常がある状態の入力信号レベルＶｍは、不完全ショート異常がない状態の入力信号レベルＶｍよりも小さくなる。
【００２３】
この点に着目し、ＥＣＵ２は、不完全ショート異常の有無の判定処理において、はじめに、ＦＥＴ２４をオフ状態として、負圧センサ１のグランド接続端子ＴＳ３とグランドとの接続を遮断する。次に、ＥＣＵ２は、ＦＥＴ２４のオフ状態における入力信号レベルＶｍを取得する。詳しくは、ＥＣＵ２は、入力信号レベルＶｍをディジタル変換して電圧値として取得する。次に、ＥＣＵ２は、取得した入力信号レベルＶｍが所定のしきい電圧Ｖｔｈ（Ｖｈ２ａ＜Ｖｔｈ＜Ｖｈ２ｎ）よりも低いか否かを判定する。そして、ＥＣＵ２は、入力信号レベルＶｍがしきい電圧Ｖｔｈよりも低い場合に、不完全ショート異常があることを判定し、入力信号レベルＶｍがしきい電圧Ｖｔｈ以上である場合に、不完全ショート異常がないことを判定する。
【００２４】
以上説明したように、ＦＥＴ２４のオフ状態における入力信号レベルＶｍがしきい電圧Ｖｔｈに基づいて不完全ショート異常の有無を判定しているので、センサ回路を２重系にしなくても不完全ショート異常の有無を検出することができる。
【００２５】
負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１を定抵抗器２２により電源電圧Ｖｃｃでプルアップしているため、ＦＥＴ２４のオフ状態、すなわち負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１とグランドとの接続が切断されている状態で不完全ショート異常がない場合の入力信号レベルＶｍは電源電圧Ｖｃｃ付近の電圧Ｖｈ２ｎとなる。そのため、入力信号レベルＶｍが電源電圧Ｖｃｃ付近の電圧レベルである場合に、不完全ショート異常でないことを判定することができる。
【００２６】
負圧センサ１のグランド接続端子ＴＳ３をグランドラインＧＬを介してグランドと接続し、グランドラインＧＬに他のデバイスを接続しないようにしたので、不完全ショート異常の判定処理に際し、ＦＥＴ２４をオフ状態としても、他のデバイスとグランドとの接続が切断されることはない。
【００２７】
（他の実施形態）
上記実施形態では、圧力の増大に伴って検出信号の信号レベルが高くなる負圧センサ１によるセンサ回路を異常判定の対象としたが、本発明は、圧力の増大に伴って検出信号の信号レベルが低くなる負圧センサ１によるセンサ回路にも適用可能である。
また、上記実施形態では、負圧センサ１によるセンサ回路に係る不完全ショート異常の有無を判定するようにしたが、本発明の判定対象であるセンサ回路は負圧センサによるセンサ回路に限られず、本発明は他のアナログセンサによるセンサ回路にも適用可能である。
【００２８】
上記実施形態では、負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１を電源電圧Ｖｃｃでプルアップしたが、電源電圧Ｖｃｃとは異なる電圧でプルアップしてもよい。
また、上記実施形態では、負圧センサ１の信号出力端子ＴＳ１をプルアップしたが、判定対象のアナログセンサによっては必ずしもプルアップする必要はない。
【符号の説明】
【００２９】
１…負圧センサ（物理量センサ）、２…ＥＣＵ（異常判定手段）、１１…可変抵抗器、１２…定抵抗器、２１…マイクロコンピュータ、２２…定抵抗器、２３…定抵抗器、２４…ＦＥＴ（切替手段）、ＡＳ…異物、ＧＬ…グランドライン、ＴＥ１…アナログ入力端子、ＴＥ２…電源端子、ＴＥ３…グランド端子、ＴＳ１…信号出力端子、ＴＳ２…電源接続端子、ＴＳ３…グランド接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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