(57)【要約】【課題】検出対象の物理量の検出を阻害することなく、車両の走行中も診断が可能なセンサの故障診断装置を提供すること。【解決手段】制御装置２００が車両制御を行う際に使用する検出信号を出力するセンサ１００の故障診断装置２０であって、前記制御装置から前記車両制御が可能な状態か否かの状態モード情報を取得する状態モード情報取得手段２４と、前記状態モード情報取得手段が、前記車両制御が可能な状態でないという前記状態モード情報を取得した場合に、前記センサに故障診断用の診断信号を与える診断手段２５と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置が車両制御を行う際に使用する検出信号を出力するセンサの故障診断装置であって、
前記制御装置から前記車両制御が可能な状態か否かの状態モード情報を取得する状態モード情報取得手段と、
前記状態モード情報取得手段が、前記車両制御が可能な状態でないという前記状態モード情報を取得した場合に、前記センサに故障診断用の診断信号を与える診断手段と、
を有する故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御を行う際に制御装置が使用する検出信号を出力するセンサの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシンニングなどで形成された可動機構を有するセンサが車両に搭載されることがある。このようなセンサは、可動電極と固定電極が対向して配置された構造を有し、固定電極に周期的な電圧を加えることで静電引力を生じさせ可動電極を周期的に変位させる。センサに外力が加わると変位量が変化することを利用して（又は同じ変位量に維持するための電圧の変化を監視して）外力の大きさを検出する。
【０００３】
しかしながら、可動電極と固定電極の間隔は微小なため、外力等により可動電極が大きく変位した場合に可動電極と固定電極が接触する場合がある。接触した場合、ごくまれにだが導通などが生じることで可動電極と固定電力が溶接され、固着といわれる故障モードが発生する。センサは、例えば起動時にゼロ点が合わせられるため、固着したままだと固着状態がゼロ点となり、正常な（外力がない）ゼロ値なのか、固着が生じているのか、制御側で検出することが困難になる。
【０００４】
このため、従来から固着などの故障を検出する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、制御側から診断パルスを出力したタイミングと自己診断用の出力が自己診断用の閾値を超えるタイミングとが一致しているか否かを判定することにより自己診断を行う物理量センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８０６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、自己診断を行うタイミングとして、イグニッションオンの直後が好ましいとされている。これは、車両が走行を開始してしまうと、制御装置がセンサの検出信号を制御に使用するためである。
【０００７】
しかしながら、イグニッションオンの直後にのみ診断を行うのでは、１トリップ中（イグニッションオンからオフの間）にセンサが故障した場合、故障を検出できないという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するため、制御装置が定期的に診断を行うことが考えられるが、診断のために固定電極に加えられた刺激（診断信号）により生じる検出信号を、外力の作用によるものと誤検知するおそれがある。この不都合に対しては、診断中、診断の開始前の検出信号を保持しておくことが考えられる。しかし、これにより誤検知が回避できても、制御装置はセンサの検出信号を利用した制御が困難になるので、外力の作用に対する応答遅れが生じるなど、制御装置による制御の性能に影響を及ぼしてしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、検出対象の物理量の検出を阻害することなく、車両の走行中も診断が可能なセンサの故障診断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】
【００１０】
本発明は、制御装置が車両制御を行う際に使用する検出信号を出力するセンサの故障診断装置であって、前記制御装置から前記車両制御が可能な状態か否かの状態モード情報を取得する状態モード情報取得手段と、前記状態モード情報取得手段が、前記車両制御が可能な状態でないという前記状態モード情報を取得した場合に、前記センサに故障診断用の診断信号を与える診断手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
検出対象の物理量の検出を阻害することなく、車両の走行中も診断が可能なセンサの故障診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】センサの診断方法を説明する図の一例である。
【図２】センサの概略構成図の一例を示す図である。
【図３】異常判定部が制御状態モードに基づきＣＨＫを更新する手順を示すフローチャート図の一例である。
【図４】モード判定部がＡＣＴを更新する手順を示すフローチャート図の一例である。
【図５】監視機能部がアクティブテストの結果を監視する処理を示すフローチャート図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態におけるセンサの診断方法を説明する図の一例である。各信号について説明する。
・ＣＨＫ
ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）がセンサを用いた制御が可能か否かを示すフラグである。ＣＨＫ：０（以下、“：”は“＝”を意味するものとする）は制御可能であることを、ＣＨＫ：１は制御不可であることを、それぞれ意味する。
・検出信号（ＧＸ）
センサが検出する検出信号（の一部）である。この検出信号がゼロより十分に大きい値を示せば、センサは故障していないと判定される。
・ＡＣＴ
センサに外部から診断信号を与えて診断を行うことが可能か否かを示すフラグである。ＡＣＴ：０は診断を行うことが可能でないことを、ＡＣＴ：１は診断を行うことが可能であることを、それぞれ示す。なお、外部から診断信号を与えて診断を行うことを以下、「アクティブテスト」という。
・ＦＡＩＬ
アクティブテストの結果、故障と判断されたか否かを示すフラグである。ＦＡＩＬ：０は故障していないことを、ＦＡＩＬ：１は故障していることを、それぞれ示す。
【００１４】
図示するように、本実施形態のセンサは、ＥＣＵがセンサを使用した制御が不可のタイミング（ＣＨＫ：１の場合）にアクティブテストを行う（ＡＣＴが“１”となる）。ＡＣＴ：１の場合に、検出信号（ＧＸ）が十分に大きければ故障と判定されない（ＦＡＩＬは“０”のまま）。検出信号（ＧＸ）がゼロのままであれば故障と判定される（ＦＡＩＬは“１”になる）。
【００１５】
このように、センサ側が、ＣＨＫによりＥＣＵがセンサを用いた制御が可能な状態か否かを判定することで、イグニッションオンの直後以外もセンサを診断することが可能になる。
【００１６】
〔構成例〕
図２は、センサ１００の概略構成図の一例を示す図である。このセンサ１００は、２方向の加速度（前後方向と左右方向）、及び、１つのヨーレートを検出可能なヨーレートＧセンサである。このようなセンサ１００を１Ｙ２Ｇタイプと呼ぶ場合がある。センサ１００の種類は一例に過ぎず、ヨーレートのみ又は１つの加速度のみを検出するセンサ１００にも本実施形態の診断方法は好適に適用できる。すなわち、本実施形態のセンサ１００は可動部を有し、可動部が固着という故障モードを有するセンサであればよい。なお、ヨーレートとは、前後方向の車両の軸が重心を中心にして路面に対し回転する際の回転速度である。
【００１７】
センサ１００にはＥＣＵ２００が接続されている。このＥＣＵ２００はセンサ１００が検出するヨーレート又は加速度の少なくとも一方を使用して車両を制御するＥＣＵ２００であればよい。例えば、ＶＳＣ（Vehicle  Stability  Control）−ＥＣＵ、エアバッグＥＣＵ等がある。ＶＳＣ−ＥＣＵは、ヨーレートと前後左右の加速度に基づき車両が後輪横滑り傾向又は前輪横滑り傾向であることを検出した場合に、４つの車輪のホイルシリンダ圧及びエンジン出力を制御して横滑りを抑制する。また、エアバッグＥＣＵは、前後左右の加速度に基づき加速度が生じた方向のエアバッグを展開する。
【００１８】
各ＥＣＵには、制御を実行可能な条件が予め定められている。この条件の例としては、例えば、車速が閾値以下でないこと等がある。ＥＣＵ２００は条件が成立するか否かにより制御状態モードを決定し、制御状態モードが変わる毎にセンサ１００に通知する。制御状態モードは、制御可又は不可のいずれかである。
【００１９】
センサ１００は、Ｉ／Ｆ１１、マイコン１２、及び、センサモジュール１３を有している。また、センサモジュール１３はセンサユニット１４及び診断部２０を有している。センサ１００とＥＣＵ２００は例えばワイヤーハーネスにより、Ｉ／Ｆ１１を介して接続されている。センサ１００とＥＣＵ２００は所定の通信プロトコル（ＬＩＮ、ＣＡＮ等）にしたがい通信する。Ｉ／Ｆ１１はＥＣＵ２００から制御状態モードを受信するとマイコン１２に通知し、Ｉ／Ｆ１１はＥＣＵ２００に検出信号（ｇｘ、ｇｙ、ｗｚ）、異常時（故障時）の検出信号（ｇｘ、ｇｙ、ｗｚ）を送信する。
【００２０】
マイコン１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換回路及びＩ／Ｏ等を有している。マイコン１２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行し、不図示のハードウェアと協働することで、異常判定部２２及び信号処理部２３を実現する。異常判定部２２は、制御状態モードに基づきＣＨＫを更新しモード判定部２４に出力する。異常判定部２２は、ＦＡＩＬ：１の場合、異常が（故障）が検出されたことをＥＣＵ２００に送信する。
【００２１】
信号処理部２３は、検出信号ＧＸ，ＧＹ及びωＺのフィルタ処理やＡ／Ｄ変換処理などを行う。信号処理後の検出信号ＧＸ，ＧＹ及びωＺを、それぞれ検出信号（ｇｘ，ｇｙ及びωｚ）とする。信号処理部２３は、ＥＣＵ２００からの要求により、又は、定期的にＩ／Ｆ１１を介して検出信号（ｇｘ，ｇｙ及びωｚ）をＥＣＵ２００に送信する。センサ１００の異常時には検出信号（ｇｘ，ｇｙ及びωｚ）を送信しなくてもよいし、送信してもよい。
【００２２】
センサユニット１４は、外力の検出部２８、及び、演算部２７を有している。外力の検出部２８は４つの可動素子Ｐ１〜Ｐ４を有している。演算部２７は、可動素子Ｐ１〜Ｐ４が変位することにより出力する電圧を予め定められた方法で演算することでヨーレート、前後加速度及び横加速度を演算する。演算部２７は、これらの電圧を例えば以下のように演算する。
ＧＸ（前後加速度）＝Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４
ＧＹ（横加速度）＝−Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ３＋Ｐ４
ωＺ（ヨーレート：右回り）＝Ｐ１−Ｐ２＋Ｐ３−Ｐ４
演算部２７は、このように４つの電圧から所望の信号を生成する電気回路である。なお、可動素子Ｐ１〜Ｐ４はそれぞれ固着するおそれがあるので、故障の有無は検出信号ＧＸ、ＧＹ、ωＺ毎に判定される。本実施形態では検出信号（ＧＸ）に着目した場合のみを説明している。
【００２３】
診断部２０は、モード判定部２４、監視機能部２６及びアクティブテスト駆動部２５を有している。モード判定部２４は、ＣＨＫ、ＦＡＩＬ、及び、検出信号（ＧＸ）の状態に基づき、ＡＣＴを更新しアクティブテスト駆動部２５及び監視機能部２６に出力する。
【００２４】
アクティブテスト駆動部２５は、ＡＣＴ：１の場合、検出部２８に対しアクティブテストのための診断信号を出力する。診断信号は、ゼロより十分に大きいＧＸ，ＧＹ、ωＺが得られるように、可動部を変位させる電圧である。
【００２５】
監視機能部２６は、演算部２７から検出信号ＧＸ，ＧＹ、ωＺを読み出し、検出信号ＧＸ，ＧＹ、ωＺが閾値以上か否かに基づきＦＡＩＬを更新する。監視機能部２６は、ＡＣＴ、ＦＡＩＬ、及び、検出信号（ＧＸ）の状態に基づき、ＦＡＩＬを更新しマイコン１２に出力する。
【００２６】
〔処理手順〕
図３は、異常判定部２２が制御状態モードに基づきＣＨＫを更新する手順を示すフローチャート図の一例である。図３の手順は、イグニッションスイッチがオン（ハイブリッド車や電気自動車の場合はメインシステムがオン）の状態において、制御状態モードの更新に関係なく周期的に繰り返し実行される。
【００２７】
マイコン１２には、ＥＣＵ２００から制御状態モードが送信される（Ｓ１０）。上記のとおり、ＥＣＵ２００又はＥＣＵ２００とセンサ１００を含むシステムが制御可能となる条件は、予めＥＣＵ２００に設定されている。例として、制御不可となる条件は「車速≦１５ｋｍ／ｈ」であることが挙げられる。
【００２８】
マイコン１２の異常判定部２２は、制御状態モードが制御可又は不可のどちらであるかを判定する（Ｓ２０）。
【００２９】
制御状態モードが不可の場合、異常判定部２２はＣＨＫに“１”を設定する（Ｓ３０）。制御状態モードが制御可の場合、異常判定部２２はＣＨＫに“０”を設定する（Ｓ４０）。
【００３０】
図４は、モード判定部２４がＡＣＴを更新する手順を示すフローチャート図の一例である。図４の手順は、イグニッションスイッチがオンの状態において周期的に繰り返し実行される。
【００３１】
モード判定部２４は、ＦＡＩＬ：１か否かを判定する（Ｓ１１０）。ＦＡＩＬ：１の場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、センサ１００が故障していることを意味するので、処理は終了する。なお、ＴｉｍｅｒについてはＳ１７０で説明する。また、この場合、ＡＣＴも“０”になりアクティブテストは行われない。
【００３２】
ＦＡＩＬ：０の場合（Ｓ１１０のＮｏ）、センサ１００は故障しておらず、アクティブテストを行うことが可能か否かを判定するため、モード判定部２４はＣＨＫ：１か否かを判定する（Ｓ１２０）。ＣＨＫ：０の場合（Ｓ１２０のＮｏ）、ＥＣＵ２００の制御状態モードが制御可なので、処理は終了する。
【００３３】
ＣＨＫ：１の場合（Ｓ１２０のＹｅｓ）、ＥＣＵ２００の制御状態モードが制御不可なので、検出信号（ＧＸ）が閾値ａ未満か否かを判定する（Ｓ１３０）。すなわち、アクティブテストの前にすでに検出信号（ＧＸ）が大きくなっていないことを検出する。検出信号（ＧＹ）（ωＺ）についても同様に判定される。
【００３４】
検出信号（ＧＸ）が閾値ａ未満の場合（Ｓ１３０のＹｅｓ）、この状態の継続時間を計るため、モード判定部２４はＴｉｍｅｒのカウントアップを継続する（Ｓ１４０）。
【００３５】
検出信号（ＧＸ）が閾値ａ未満でない場合（Ｓ１３０のＮｏ）、アクティブテストを行うことは好適でないので、Ｔｉｍｅｒをゼロに初期化して処理は終了する（Ｓ１７０）。また、ステップＳ１１０、Ｓ１２０のいずれかで、アクティブテストが実行可能でないと判定されればＴｉｍｅｒはゼロに初期化される。
【００３６】
そして、モード判定部２４は、Ｔｉｍｅｒが閾値Ｔ以上になったか否かを判定する（Ｓ１５０）。
【００３７】
Ｔｉｍｅｒが閾値Ｔ以上になった場合（Ｓ１５０のＹｅｓ）、モード判定部２４はＡＣＴに“１”を設定して処理を終了する（Ｓ１６０）。すなわち、アクティブテストが実行可能な状態が閾値Ｔ以上継続したので、ＡＣＴを１に設定する。
【００３８】
Ｔｉｍｅｒが閾値Ｔ以上でない場合（Ｓ１８０のＹｅｓ）、モード判定部２４はＡＣＴに“０”を設定して処理を終了する（Ｓ１８０）。すなわち、アクティブテストが実行可能な状態が閾値Ｔ以上継続するまで、アクティブテストは実行されない。また、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０のいずれかで、アクティブテストが実行可能でないと判定されればＡＣＴには“０”が設定される。
【００３９】
“１”が設定されたＡＣＴはアクティブテスト駆動部２５及び監視機能部２６に出力される。これにより、アクティブテスト駆動部２５はアクティブテストを開始する。また、監視機能部２６にはアクティブテストにより生じた検出信号（ＧＸ）（ＧＹ）（ωＺ）が出力される。
【００４０】
図４の手順により、図１に示したように、ＡＣＴは、ＣＨＫ：１かつ検出信号（ＧＸ）が十分に小さいと“１”になる。そして、センサ１００が故障していなければ検出信号（ＧＸ）が大きな値になる。
【００４１】
図５は監視機能部２６がアクティブテストの結果を監視する処理を示すフローチャート図の一例である。図５の手順は、モード判定部２４からＡＣＴが出力される毎に、ＡＣＴが変化した否かに関係なく周期的に繰り返し実行される。
【００４２】
監視機能部２６は、ＡＣＴ：１か否かを判定する（Ｓ２１０）。
ＡＣＴ：１の場合（Ｓ２１０のＹｅｓ）、まず、監視機能部２６はＦＡＩＬ２：０か否かを判定する（Ｓ２２０）。ＦＡＩＬ２は、検出信号（ＧＸ）と閾値ａの比較頻度と、ＦＡＩＬの状態を制御するためのフラグである。ＦＡＩＬ２が“１”の時に、検出信号との比較の結果、ＦＡＩＬ２が“１”のままだとＦＡＩＬが“１”になる（Ｓ２８０）。
【００４３】
ＦＡＩＬ２：０の場合（Ｓ２２０のＹｅｓ）、監視機能部２６はＦＡＩＬに“０”を設定する（Ｓ２３０）。
【００４４】
ＦＡＩＬ２：１の場合（Ｓ２２０のＮｏ）、監視機能部２６は検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上か否かを判定する（Ｓ２４０）。
【００４５】
検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上の場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、検出信号が十分に大きく固着していないと判定してよいので、監視機能部２６はＦＡＩＬ２に“０”を設定する（Ｓ２５０）。
【００４６】
ＡＣＴ：０の場合（Ｓ２１０のＮｏ）、監視機能部２６は前回の図５の処理の実行時、ＡＣＴ：１か否かを判定する（Ｓ２６０）。前回の図５の処理の実行時、ＡＣＴ：０の場合（Ｓ２６０のＮｏ）、処理を終了する。
【００４７】
前回の図５の処理の実行時、ＡＣＴ：１の場合（Ｓ２６０のＹｅｓ）、監視機能部２６はＦＡＩＬ２：０か否かを判定する（Ｓ２７０）。ＦＡＩＬ２：０の場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、監視機能部２６はＦＡＩＬ２に“１”を設定する（Ｓ２９０）。これにより、ステップＳ２２０でＮｏと判定される。
【００４８】
ＦＡＩＬ２：１の場合（Ｓ２７０のＮｏ）、検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上でなかったことになるので（Ｓ２４０のＮｏ）、監視機能部２６はＦＡＩＬに“１”を設定する（Ｓ２８０）。これにより、センサ１００の故障を検出できたことになる。
【００４９】
すなわち、ＦＡＩＬ２は、一度、ＡＣＴが“１”になり、次にモード判定部２４から取得したＡＣＴが“０”の場合、“１”に反転する。その後、ＡＣＴが“１”になるまで、ＦＡＩＬ２は“１”を保つ（Ｓ２６０のＮｏ）。そして、ＡＣＴが“１”になると、ＦＡＩＬ２が“１”なので、検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上か否かが判定される（Ｓ２４０）。これにより、センサ１００の故障が検出され、ＡＣＴが“０”になるとＦＡＩＬが“１”になる（Ｓ２８０）。
【００５０】
また、一度、ＡＣＴが“１”になり、検出信号（ＧＸ）と閾値ｂの比較の結果、ＦＡＩＬ２が“０”になると、モード判定部２４が継続してＡＣＴ：１を出力しても、検出信号（ＧＸ）と閾値ｂの比較が行われないように制御されている（Ｓ２２０のＹｅｓ）。したがって、ＦＡＩＬ２は検出信号（ＧＸ）と閾値ｂの比較頻度を制御している。
【００５１】
図１に示したように、ＡＣＴ：１となり、検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上の値になった場合、ＦＡＩＬは“０”のままである。ＡＣＴ：１だが、検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上の値にならない場合、ＦＡＩＬは“１”になる。これにより、異常判定部２２は異常を検出してＥＣＵ２００に通知できる。
【００５２】
なお、制御状態モード（ＣＨＫ）及び検出信号（ＧＸ）と閾値ａとの比較結果によりＡＣＴが“１”となった後、検出信号（ＧＸ）がアクティブテストの前に大きくなっているケースも想定される。しかし、この場合も、アクティブテストの際に検出信号（ＧＸ）が閾値ｂ以上であれば故障なしを判定してよい。
【００５３】
また、アクティブテストにより固着する可能性もゼロではないが、この場合、次回のアクティブテストで固着を検出できるので不都合はない。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の診断方法は、イグニッションオンの直後だけでなく、走行中もＥＣＵ２００がセンサ１００を制御に使用しない場合に、センサ１００の故障を診断できる。したがって、ＥＣＵ２００がアクティブテストにより生じた検出信号に基づき制御することもなく、ＥＣＵ２００の制御の性能に影響することもない。
【符号の説明】
【００５５】
１２    マイコン
１３    センサモジュール
１４    センサユニット
２０    診断部
２４    モード判定部
２５    アクティブテスト駆動部
２６    監視機能部
１００  センサ
２００  ＥＣＵ
【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】
2013159217.tif 000007