(57)【要約】【課題】故障を高い精度で検出する磁気センサデバイスを提供する。【解決手段】第１の磁気センサＩＣ１は、主に、磁界の変化に応じてシフト側リニア出力信号１０ａを出力するメイン磁気センサ１０と、磁界の変化に応じて、シフト側リニア出力信号１０ａと略同一の出力となるシフト側リニア出力信号１２ａを出力するサブ磁気センサ１２と、シフト側リニア出力信号１０ａ、１２ａの差分を算出するオペアンプ２０と、オペアンプ２０により算出された差分ΔＶの絶対値がしきい値Ｖｏｆｆより大きくなるとき、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２の少なくとも一方が故障したと判定する故障判定部２５と、を備える。【選択図】図１
2012073062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の変化に応じて第１のリニア出力信号を出力する第１の磁気センサと、
前記磁界の変化に応じて、前記第１のリニア出力信号と略同一の出力となる第２のリニア出力信号を出力する第２の磁気センサと、
前記第１及び第２のリニア出力信号の差分を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記差分の絶対値がしきい値より大きくなるとき、前記第１及び第２の磁気センサの少なくとも一方が故障したと判定する故障判定部と、
を備えた磁気センサデバイス。
【請求項２】
前記算出部は、オペアンプを含んで構成され、
前記故障判定部は、前記差分を非反転入力端子、前記しきい値を反転入力端子に入力して比較し、第１の出力信号を出力する第１のコンパレータと、前記差分を反転入力端子、前記しきい値を非反転入力端子に入力して比較し、第２の出力信号を出力する第２のコンパレータと、前記第１及び第２の出力信号に基づいて前記第１及び第２の磁気センサの少なくとも一方の故障を示すダイアグ信号を出力するＯＲ回路を含んで構成される請求項１に記載の磁気センサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、円筒状の磁石が固定された移動体と、磁石の周面に対向配置され、移動体の傾倒量を検知する第１及び第２のＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサと、第１及び第２のＧＭＲセンサのいずれの検知面とも平行でない位置に検知面が配置された第３のＧＭＲセンサと、第１〜第３のＧＭＲセンサによる検知値に基づいて少なくとも第１〜第３のＧＭＲセンサのいずれか１つの故障を判定する判定回路とを備えた移動体位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この第１〜第３のＧＭＲセンサは、端子を基板に形成された穴に差し込んで半田付けされることにより、基板の表面から垂直方向に立てて設置される。
【０００４】
また、判定回路は、第１及び第２のＧＭＲセンサによる検知値を加算する加算回路と、加算回路により加算された値に所定の係数を乗算した値と第３のＧＭＲセンサによる検知値とを比較する比較回路とから構成される。
【０００５】
移動体位置検出装置は、上記の乗算した値と第３のＧＭＲセンサによる検知値が一致しない場合に少なくとも第１〜第３のＧＭＲセンサのいずれか１つが故障していると判定する。
【０００６】
しかし、従来の移動体位置検出装置は、第１〜第３のＧＭＲセンサの正確な配置が難しく、検知値にばらつきが生じて上記の所定の係数を正確に設定することが困難となり、故障の検出精度に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１１５６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、故障を高い精度で検出する磁気センサデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、磁界の変化に応じて第１のリニア出力信号を出力する第１の磁気センサと、前記磁界の変化に応じて、前記第１のリニア出力信号と略同一の出力となる第２のリニア出力信号を出力する第２の磁気センサと、前記第１及び第２のリニア出力信号の差分を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記差分の絶対値がしきい値より大きくなるとき、前記第１及び第２の磁気センサの少なくとも一方が故障したと判定する故障判定部と、を備えた磁気センサデバイスを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、故障を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣのシフト信号とダイアグ信号に関する回路図であり、（ｂ）は、第１の磁気センサＩＣの入出力を示す概略図、（ｃ）は、第２の磁気センサＩＣの入出力を示す概略図、（ｄ）は、シフト装置のシフトパターンを示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係るメイン磁気センサとサブ磁気センサの出力電圧（Ｖ）と操作位置の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、シフト装置に関するブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣの動作に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[実施の形態]
（第１の磁気センサＩＣの構成）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣ（Integrated Circuit）のシフト信号とダイアグ信号に関する回路図であり、（ｂ）は、第１の磁気センサＩＣの入出力を示す概略図、（ｃ）は、第２の磁気センサＩＣの入出力を示す概略図、（ｄ）は、シフト装置のシフトパターンを示す概略図である。
【００１３】
本実施の形態における磁気センサデバイスとしての第１の磁気センサＩＣ１は、例えば、車両の後述するシフト装置に搭載されるものとする。第１の磁気センサＩＣ１は、例えば、シフト装置の後述するシフトレバーに設けられた磁石５０の移動による磁界の変化に基づいてシフトレバーの操作位置を検出するものである。なお、第１の磁気センサＩＣ１が搭載される装置は、シフト装置に限定されず、操作部の操作位置に応じた出力信号を出力する装置に広く利用されるものである。
【００１４】
また、シフト装置は、第１の磁気センサＩＣ１と同じ構成及び機能を有する第２の磁気センサＩＣ３をさらに備えた２重系のデバイスである。
【００１５】
この第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３は、例えば、シフト装置内の後述する基板５２（図２（ｂ）参照。）を挟んで対向して配置される。第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３は、例えば、磁石５０の移動による磁界の変化によって、第１の磁気センサＩＣ１のセレクト信号１ａと第２の磁気センサＩＣ３のセレクト信号３ａ、第１の磁気センサＩＣ１のシフト信号１ｂと第２の磁気センサＩＣ３のシフト信号３ｂが同じ出力となるように構成されている。なお、第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３の配置は、上記に限定されず、各出力が同じ出力となる配置であれば、例えば、２つの磁気センサを重ねて配置しても良い。
【００１６】
第２の磁気センサＩＣ３は、第１の磁気センサＩＣ１と同じ構成であるので、以下では、第１の磁気センサＩＣ１の具体的な構成について説明する。
【００１７】
第１の磁気センサＩＣ１は、主に、磁界の変化に応じて第１のリニア出力信号としてのシフト側リニア出力信号１０ａを出力する第１の磁気センサとしてのメイン磁気センサ１０と、磁界の変化に応じて、シフト側リニア出力信号１０ａと略同一の出力となる第２のリニア出力信号としてのシフト側リニア出力信号１２ａを出力する第２の磁気センサとしてのサブ磁気センサ１２と、シフト側リニア出力信号１０ａ、１２ａの差分を算出する算出部としてのオペアンプ２０と、オペアンプ２０により算出された差分ΔＶの絶対値がしきい値Ｖｏｆｆより大きくなるとき、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２の少なくとも一方が故障したと判定する故障判定部２５と、を備える。
【００１８】
第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば、一方の端子に電圧Ｖｃｃが印加され、他方の端子が接地されている。また、第１の磁気センサＩＣ１は、メイン磁気センサ１０、サブ磁気センサ１２、オペアンプ１４、２０及び故障判定部２５等が、一体となってパッケージされている。第２の磁気センサＩＣ３は、第１の磁気センサＩＣ１と同様にパッケージされている。
【００１９】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係るメイン磁気センサとサブ磁気センサの出力電圧（Ｖ）と操作位置の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、シフト装置に関するブロック図である。図２（ａ）は、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２が正常であるときの出力電圧を示している。
【００２０】
第１の磁気センサＩＣ１のメイン磁気センサ１０は、例えば、周知の複数のＭＲ（magnetic resistance）素子から構成され、図１（ｄ）に示すシフトパターン４のセレクト方向及びシフト方向の操作位置を検出するように構成されている。ここでセレクト方向とは、例えば、図１（ｄ）に示すように、操作位置４１（Ｍ）と操作位置４４（Ｎ）を結んだ方向である。また、シフト方向とは、例えば、セレクト方向と直交する方向である。なお、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２は、ホール素子やＧＭＲ素子等の磁気センサから構成されても良い。
【００２１】
メイン磁気センサ１０は、例えば、磁石５０が操作位置４０〜４２のいずれかにあるとき、セレクト信号１ａとしてＬｏを出力し、磁石５０が操作位置４３〜４５のいずれかにあるときは、セレクト信号１ａとしてＨｉを出力するデジタル出力を行うように構成されている。
【００２２】
メイン磁気センサ１０は、例えば、図１（ｄ）に示すシフトパターン４のシフト方向に応じたシフト側リニア出力信号１０ａを出力するように構成されている。このシフト側リニア出力信号１０ａは、例えば、図２（ａ）に示すように、操作位置４０（＋）〜操作位置４２（−）間、及び操作位置４３（Ｒ）〜操作位置４５（Ｄ）間がリニア出力となる。
【００２３】
シフト側リニア出力信号１０ａは、例えば、図１（ａ）に示すように、オペアンプ１４の非反転入力端子に入力する。シフト側リニア出力信号１０ａは、例えば、抵抗１６と抵抗１８の中点電位であり、オペアンプ１４の反転入力端子側に印加された電圧Ｖｒｅｆにより調整され、シフト信号１ｂとして第１の磁気センサＩＣ１から出力される。
【００２４】
サブ磁気センサ１２は、例えば、メイン磁気センサ１０のシフト方向の操作位置を検出するＭＲ素子と同じ構成を有し、図２（ａ）に示すように、シフト側リニア出力信号１０ａと同じ出力となるシフト側リニア出力信号１２ａを出力するように構成されている。サブ磁気センサ１２は、例えば、メイン磁気センサ１０と同一のリニア出力となるように、メイン磁気センサ１０に近接して配置される。
【００２５】
このシフト側リニア出力信号１２ａは、例えば、オペアンプ２０の反転入力端子に入力し、非反転入力端子に入力したメイン磁気センサ１０のシフト側リニア出力信号１０ａとの差分ΔＶがオペアンプ２０により算出され、算出された差分ΔＶが差分信号２０ａとして出力される。この差分ΔＶは、図２（ａ）に示すように、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２に異常がないときは、ゼロとなる。
【００２６】
第１の磁気センサＩＣ１の故障判定部２５は、第１のコンパレータとしてのコンパレータ２６と、第２のコンパレータとしてのコンパレータ２８と、ＯＲ回路３０と、を含んで構成される。
【００２７】
差分信号２０ａは、コンパレータ２６の非反転入力端子に入力し、抵抗２２と抵抗２４の中点電位であり、コンパレータ２６の反転入力端子に印加されたしきい値Ｖｏｆｆと比較される。コンパレータ２６は、比較結果を第１の出力信号２６ａとしてＯＲ回路３０に出力する。
【００２８】
コンパレータ２６は、例えば、差分ΔＶがしきい値Ｖｏｆｆよりも小さいときは、Ｌｏを出力し、大きいときは、Ｈｉを出力するように構成されている。
【００２９】
また、差分信号２０ａは、コンパレータ２８の反転入力端子から入力し、抵抗２２と抵抗２４の中点電位であり、コンパレータ２８の非反転入力端子に印加されたしきい値Ｖｏｆｆと比較される。コンパレータ２８は、比較結果を第２の出力信号２８ａとしてＯＲ回路３０に出力する。
【００３０】
コンパレータ２８は、例えば、差分ΔＶがしきい値Ｖｏｆｆよりも小さいときは、Ｌｏを出力し、大きいときは、Ｈｉを出力するように構成されている。
【００３１】
ＯＲ回路３０は、一端にＶｃｃが印加され、他端が接地された論理和回路である。このＯＲ回路３０は、入力する第１及び第２の出力信号２６ａ、２８ａが（Ｌｏ、Ｌｏ）の組み合わせ以外のとき、メイン磁気センサ１０又はサブ磁気センサ１２の故障を示すダイアグ信号１ｃを出力するように構成されている。
【００３２】
シフト装置５は、図２（ｂ）に示すように、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６に接続される。
【００３３】
車両ＥＣＵ６は、例えば、シフト装置５の第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３から出力されるセレクト信号１ａ、３ａ及びシフト信号１ｂ、３ｂに基づいてシフトレバー５１の操作位置を判定し、判定した操作位置に基づくシフト信号６０を駆動部７に出力する。
【００３４】
また、車両ＥＣＵ６は、例えば、第１の磁気センサＩＣ１からのダイアグ信号１ｃ又は、第２の磁気センサＩＣ３からのダイアグ信号３ｃが入力するとき、シフト装置５の故障を車両の乗員に報知するため、報知部８に報知信号６１を出力する。なお、車両ＥＣＵ６は、例えば、ダイアグ信号１ｃとダイアグ信号３ｃのうちいずれかの信号が入力したとき、ダイアグ信号を出力した磁気センサＩＣとは異なる磁気センサＩＣの出力に基づいて駆動部７を切り替えるように構成されても良い。
【００３５】
駆動部７は、例えば、車両ＥＣＵ６から出力されたシフト信号６０に基づいてエンジンの回転を伝える複数のギアのギア比を変更する。
【００３６】
報知部８は、例えば、ランプの点灯や音によって、乗員にシフト装置５の故障を報知する。なお、故障の報知の方法は、上記に限定されない。
【００３７】
（動作）
図３は、本発明の実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣの動作に関するフローチャートである。以下に、第１の磁気センサＩＣの動作について説明する。なお、シフト装置５のシフトレバー５１は、停車中は操作位置４４（Ｎ）に操作されているものとする。
【００３８】
車両の電気系統をオン状態にすると、車両の電源から電圧Ｖｃｃが第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３に印加される。第１の磁気センサＩＣ１のメイン磁気センサ１０は、オペアンプ１４の非反転入力端子とオペアンプ２０の非反転入力端子にシフト側リニア出力信号１０ａを出力する。また、サブ磁気センサ１２は、オペアンプ２０の反転入力端子にシフト側リニア出力信号１２ａを出力する。また、第１及び第２の磁気センサＩＣ１、３は、車両ＥＣＵ６にセレクト信号１ａ、３ａを出力する。
【００３９】
オペアンプ２０は、シフト側リニア出力信号１０ａとサブ磁気センサ１２のシフト側リニア出力信号１２ａとの差分ΔＶを算出する（Ｓ１）。
【００４０】
算出された差分ΔＶは、差分信号２０ａとしてコンパレータ２６の非反転入力端子とコンパレータ２８の反転入力端子に入力する。
【００４１】
次に、コンパレータ２６は、差分信号２０ａとしきい値Ｖｏｆｆとを比較して第１の出力信号２６ａを出力し、コンパレータ２８は、差分信号２０ａとしきい値Ｖｏｆｆとを比較して第２の出力信号２８ａを出力する。
【００４２】
ＯＲ回路３０は、入力した第１及び第２の出力信号２６ａ、２８ａに基づいて―Ｖｏｆｆ＜ΔＶ＜Ｖｏｆｆが成り立つか否かを判定する。ＯＲ回路３０は、―Ｖｏｆｆ＜ΔＶ＜Ｖｏｆｆが成り立つとき（Ｓ２；Ｙｅｓ）、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２が正常であると判定する（Ｓ３）。正常であるとき、第１の磁気センサＩＣ１は、車両の電源がオフされるまで、ステップ１から動作を続ける。
【００４３】
ここで、ＯＲ回路３０は、入力した第１及び第２の出力信号２６ａ、２８ａに基づいて―Ｖｏｆｆ＜ΔＶ＜Ｖｏｆｆが成り立たないとき（Ｓ２；Ｎｏ）、メイン磁気センサ１０及びサブ磁気センサ１２のいずれかに故障が発生したと判定してダイアグ信号１ｃを出力する（Ｓ４）。
【００４４】
車両ＥＣＵ６は、出力されたダイアグ信号１ｃに基づいて報知信号６１を報知部８に出力し、報知部８は、報知信号６１に基づいてシフト装置５の故障を報知する。
【００４５】
（効果）
本実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣ１によれば、ＥＣＵ等で構成される判定部を必要としないで、故障の有無を判定することができる。また、第１の磁気センサＩＣ１によれば、ＥＣＵ等で構成される判定部を必要としないので、低コストで故障の自己検出を行うことができる。
【００４６】
本実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣ１によれば、メイン磁気センサ１０とサブ磁気センサ１２が一体となってパッケージされているので、配置ずれによるメイン磁気センサ１０とサブ磁気センサ１２の出力誤差を抑えることができ、故障の検出精度が高い。
【００４７】
本実施の形態に係る第１の磁気センサＩＣ１によれば、同一の出力となるシフト側リニア出力信号１０ａとシフト側リニア出力信号１２ａの差分ΔＶに基づいて故障の有無を判定するので、ある操作位置を示す出力信号を出力し続けるような故障が発生したときでも、正確に故障を検出することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形及び組み合わせが可能である。
【００４９】
例えば、上記の実施の形態において、算出部及び故障判定部は、電子回路によって構成されたが、これに限定されず、一部又は全体をソフトウエアによって置き換え、コンピュータによって実行する構成としても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１…第１の磁気センサＩＣ、１ａ…セレクト信号、１ｂ…シフト信号、１ｃ…ダイアグ信号、３…第２の磁気センサＩＣ、３ａ…セレクト信号、３ｂ…シフト信号、３ｃ…ダイアグ信号、４…シフトパターン、５…シフト装置、６…車両ＥＣＵ、７…駆動部、８…報知部、１０…メイン磁気センサ、１０ａ…シフト側リニア出力信号、１２…サブ磁気センサ、１２ａ…シフト側リニア出力信号、１４…オペアンプ、１６、１８…抵抗、２０…オペアンプ、２０ａ…差分信号、２２、２４…抵抗、２５…故障判定部、２６…コンパレータ、２６ａ…第１の出力信号、２８…コンパレータ、２８ａ…第２の出力信号、３０…ＯＲ回路、４０〜４５…操作位置、５０…磁石、５１…シフトレバー、５２…基板、６０…シフト信号、６１…報知信号
【図１】
2012073062.tif 000003
【図２】
2012073062.tif 000004
【図３】
2012073062.tif 000005