(57)【要約】      （修正有）【課題】接点の短絡を精度良く検出するセンサの異常検出装置を提供する。【解決手段】直列に接続された複数の抵抗１１ａ〜１１ｆからなる抵抗回路と、複数の抵抗１１ａ〜１１ｆにそれぞれ接続される複数の接点１２ａ〜１２ｇと、複数の接点１２ａ〜１２ｇのうち一つの接点をＧＮＤ電位に接続する可動端子１３と、抵抗回路に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗２２ａ，２２ｂと、検出抵抗２２ａ，２２ｂの両端電圧を監視する電圧監視手段２１ｂ，２１ｃと、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃの電圧情報により可動端子１３と接点１２ａ〜１２ｇとの接続状態を判定する制御手段と、を備え、抵抗回路の一端、または他端から可動端子１３の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第１，第２の経路１ａ，１ｂを設ける。【選択図】図２
2016056833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、
前記複数の抵抗にそれぞれ接続される複数の接点と、
これら複数の接点のうち一つの接点をＧＮＤ電位に接続する接続手段と、
前記抵抗回路の両端側にそれぞれ設けられ、前記抵抗回路に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を監視する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段の電圧情報により前記接続手段と前記接点との接続状態を判定する制御手段と、を備え、
前記抵抗回路の一端から前記接続手段の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第１の経路と、
前記抵抗回路の他端から前記接続手段の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第２の経路と、
を設け、
前記制御手段は、前記抵抗回路の一端と前記抵抗回路の他端との双方の電圧情報に基づいて、異常状態を判定することを特徴とするセンサの異常検出装置。
【請求項２】
直列に接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、
前記複数の抵抗にそれぞれ接続される複数の接点と、
前記複数の接点のうち一つの接点を電源に接続する接続手段と、
前記抵抗回路の両端にそれぞれ設けられ、前記抵抗回路に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を監視する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段の電圧情報により前記接続手段と前記接点との接続状態を判定する制御手段と、を備え、
前記接続手段の電源から前記抵抗回路の一端へ電流を流す第３の経路と、
前記接続手段の電源から前記抵抗回路の他端へ電流を流す第４の経路と、
を設け、
前記制御手段は、前記抵抗回路の一端と前記抵抗回路の他端との双方の電圧情報に基づいて、異常状態を判定することを特徴とするセンサの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの異常検出装置に関し、例えば、摺動接点を用いて位置検出するセンサの短絡等を検出する異常検出装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車やオートバイにあっては、燃料残量やギアポジションを計測するセンサが車載されており、例えば、特許文献１に開示されるように、複数の抵抗が直列に接続され、前記複数の抵抗から引き出された複数のシフト位置接点と、シフト位置切り替え操作に応動して前記シフト位置接点のいずれかに電気的に接続される接地された可動端子と、前記可動端子の位置に応じて変化する前記直流電圧の抵抗分圧値が単一のＡ／Ｄポートに入力され、前記抵抗分圧値をシフト位置情報として出力する演算処理装置とを具備することで、シフト位置情報を検出するものがある。
【０００３】
また、この特許文献１に示すセンサにあっては、前記演算処理装置が検出した電圧値が理論値と異なる場合に、異常表示信号を出力する異常検出装置としても作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３２０２２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、特許文献１に記載のセンサ異常検出装置は、接点同士が短絡した場合において、短絡した接点間と並列に配置された抵抗値が無効となり、正常時と異常時とを区別できないという問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上述課題に着目し、接点の短絡を精度良く検出するセンサの異常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】
本発明のセンサの異常検出装置は、
直列に接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、
前記複数の抵抗にそれぞれ接続される複数の接点と、
これら複数の接点のうち一つの接点をＧＮＤ電位に接続する接続手段と、
前記抵抗回路の両端側にそれぞれ設けられ、前記抵抗回路に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を監視する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段の電圧情報により前記接続手段と前記接点との接続状態を判定する制御手段と、を備え、
前記抵抗回路の一端から前記接続手段の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第１の経路と、
前記抵抗回路の他端から前記接続手段の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第２の経路と、
を設け、
前記制御手段は、前記抵抗回路の一端と前記抵抗回路の他端との双方の電圧情報に基づいて、異常状態を判定することを特徴とする。
【０００８】
また、直列に接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、
前記複数の抵抗にそれぞれ接続される複数の接点と、
前記複数の接点のうち一つの接点を電源に接続する接続手段と、
前記抵抗回路の両端にそれぞれ設けられ、前記抵抗回路に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を監視する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段の電圧情報により前記接続手段と前記接点との接続状態を判定する制御手段と、を備え、
前記接続手段の電源から前記抵抗回路の一端へ電流を流す第３の経路と、
前記接続手段の電源から前記抵抗回路の他端へ電流を流す第４の経路と、
を設け、
前記制御手段は、前記抵抗回路の一端と前記抵抗回路の他端との双方の電圧情報に基づいて、異常状態を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、センサの異常検出装置に関し、接点の短絡を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における電気回路構成を示すブロック図。
【図２】同上実施形態における要部を示す図。
【図３】同上実施形態における短絡状態の例を示す図。
【図４】同上実施形態の別実施形態を示す図。
【図５】同上別実施形態における短絡状態の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明のセンサの異常検出装置において、オートバイに搭載されるものを実施の形態として示し、添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るギアポジションセンサの異常検出装置の要部構成図である。なお、センサの異常検出装置Ａは、オートバイのギアポジションセンサ１と、計器２と、を用いて構成できる。
【００１３】
ギアポジションセンサ１は、直列に接続された抵抗１１ａ〜１１ｆからなる抵抗回路１１と、抵抗１１ａ〜１１ｆの両端にそれぞれ接続される接点１２ａ〜１２ｇと、接点１２ａ〜１２ｇを移動する可動端子１３（接続手段）とを備えている。
【００１４】
抵抗１１ａ〜１１ｆは、それぞれ１００オームの抵抗値をもった抵抗である。なお、本実施の形態では、抵抗値を全て１００オームとしたが、実際の使用においては短絡時の合成抵抗値を故障モード影響解析の見地から考慮検討し、それぞれの抵抗値を別々の値としても良く、この場合、後述する制御手段による異常箇所の特定に有利である。
【００１５】
接点１２ａ〜１２ｇは、それぞれ変速機の変速段に対応し、接点１２ａが「ＮＥＵＴＲＡＬ」、接点１２ｂが「１速」、接点１２ｃが「２速」、接点１２ｄが「３速」、接点１２ｅが「４速」、１２ｆが「５速」、１２ｇが「６速」のギアポジション接点として割り当てられる。
【００１６】
可動端子１３は、一端をＧＮＤ電位に常時接続する接続手段であり、車両利用者による変速操作によって、他端が接点１２ａ〜１２ｇを移動する。この場合、接点１２ａ〜１２ｇと可動端子１３によって、摺動式可変抵抗器となる。
【００１７】
計器２は、マイコン２１と、検出抵抗２２ａ，２２ｂと、電源２３と、表示手段２４とからなる。
【００１８】
マイコン２１は、プログラム等を格納する記憶部や、該プログラムを実行するための演算処理部等を設けたマイクロコンピュータを適用でき、制御手段２１ａと、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃと、からなる。
【００１９】
制御手段２１ａは、マイコン２１に内蔵されており、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃからの電圧値情報よりギアポジションセンサ２の状態を判定し、ギアポジションセンサ２が正常であればギアポジションセンサ１の状態「Ｎ、１、２、３、４、５、６」の何れかであるかを表示手段２４に表示させ、ギアポジションセンサ１の接点同士の短絡などの異常状態の場合は「−」を表示させる。
【００２０】
また、制御手段２１ａは、ギアポジションセンサ１の異常状態を検出した場合、図示していないＭＩＬ（警告表示ランプ）を点灯させる機能や、図示していない車載ＥＣＵ（電子制御ユニット）にギアポジションセンサ２が異常状態であることを自己診断信号として通信する機能を備えていても良い。
【００２１】
電圧監視手段２１ｂは、Ａ／Ｄコンバータを適用でき、この場合、マイコン２１に内蔵されている。また、電圧監視手段２１ｂは、抵抗回路１１の一端（接点１２ａや抵抗１１ａ側）と検出抵抗２２ａとを接続する配線に分岐して接続される。また、電圧監視手段２１ｂは、検出抵抗２２ａが接続する電源２３に接続されており、検出抵抗２２ａの両端の電圧値を読み取り、電圧情報を制御手段２１ａに送る。
【００２２】
電圧監視手段２１ｃは、上記電圧監視手段２１ｂと同様にＡ／Ｄコンバータを適用できる。また、電圧監視手段２１ｃは、抵抗回路１１の他端（接点１２ｇや抵抗１１ｆ側）と検出抵抗２２ｂとを接続する配線に分岐して接続される。また、電圧監視手段２１ｃは、検出抵抗２２ｂが接続する電源２３に接続されており、検出抵抗２２ｂの両端の電圧値を読み取り、電圧情報を制御手段２１ａに送る。
【００２３】
なお、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃはオペアンプやコンパレータのような半導体であっても良く、電圧情報を制御手段２１ａに送るものであれば良い。また、本実施形態では２つの電圧監視手段２１ｂ，２１ｃを用いて構成したが、マルチプレクサ等を用いて電圧監視手段を一つに統合しても良い。
【００２４】
検出抵抗２２ａは、一端を電源２３に接続し、他端を抵抗１１ａおよび「ＮＥＵＴＲＡＬ」の接点１２ａに接続され、６００オームの抵抗値をもった抵抗である。制御手段２１ａは、可動端子１３の位置によって検出抵抗２２ａに流れる電流が変化するため、検出抵抗２２ａの両端の電位差を読み取ることによって可動端子１３の位置を検出できる。
【００２５】
検出抵抗２２ｂは、一端を電源２３に接続し、他端を抵抗１１ｆおよび「６速」の接点１２ｇに接続され、６００オームの抵抗値をもった抵抗である。制御手段２１ａは、可動端子１３の位置によって検出抵抗２２ｂに流れる電流が変化するため、検出抵抗２２ｂの両端の電位差を読み取ることによって可動端子１３の位置を検出できる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、検出抵抗２２ａ，２２ｂの抵抗値を６００オームとしたが、実際の使用においては短絡時の合成抵抗値を故障モード影響解析の見地から考慮検討し、それぞれの抵抗値を別々の値としても良く、この場合、後述する制御手段による異常箇所の特定に有利である。また、２つの検出抵抗２２ａ，２２ｂを用いた構成としたが、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃと同様に、マルチプレクサ等を用いて一つに統合しても良い。
【００２７】
電源２３は、例えば、５Ｖレギュレータを適用でき、図示しない車載バッテリーからの電力を用いて計器３の電源である５Ｖを生成するものであり、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃの基準電位となっている。また、電源２３は、イグニッションスイッチがオフ時の暗電流を抑制するため、イグニッションスイッチの状態と同期して計器２がオン／オフされるものであっても良く、その場合、トランジスタ等の電子部品が必要になるが、この電子部品による電圧降下を考慮し、検出抵抗２２ａ，２２ｂから得られる電圧値を補正する。なお、抵抗回路１１に供給される電源２３は必ずしも５Ｖである必要はなく、ＧＮＤ電位の変動が大きい車両などでは、イグニッション電源やバッテリー電源などであっても良い。
【００２８】
表示手段２４は、ギアポジションセンサ１の状態を「Ｎ、１、２、３、４、５、６、−」で表示する液晶パネルを適用でき、制御手段２１ａからの制御信号によって表示画像が変化する。また、表示手段２４は、該制御信号によって、走行距離やエンジン回転数や車両速度、燃料残量、エンジン冷却水温、時刻などの表示を行うこともできる。
【００２９】
次に、図２，３を用いて上記構成による短絡検出方法について説明する。
【００３０】
図２は、ギアポジションセンサ１が正常状態、かつ、可動端子１３が「２速」の接点１２ｃに位置している状態の例を示し、電圧の高低順に抵抗１１ａ〜１１ｆおよび検出抵抗２２ａ，２２ｂを見易く並び替えた図である。正常状態であれば、図中の第１の経路１ａにおいて、電圧監視手段２１ｂに入力される電圧は、５Ｖｘ（１００オームｘ２）／（６００オーム＋１００オームｘ２）＝１．２５Ｖとなり、図中の第２の経路１ｂにおいて、電圧監視手段２１ｃに入力される電圧は、５Ｖｘ（１００オームｘ４）／（６００オーム＋１００オームｘ４）＝２．００Ｖとなる。
【００３１】
一方、図３は、ギアポジションセンサ１の「３速」の接点１２ｄと「４速」の接点１２ｅが短絡している異常状態、かつ、可動端子１３が図２と同様に「２速」の接点１２ｃに位置している状態の例を示し、電圧の高低順に抵抗１１ａ〜１１ｆおよび検出抵抗２２ａ，２２ｂを見易く並び替えた図である。「３速」の接点１２ｄと「４速」の接点１２ｅを接続する抵抗１１ｄが無効となるため、図中の第１の経路１ａにおいて、電圧監視手段２１ｂに入力される電圧は、図２の正常状態と同じであるが、図中の第２の経路１ｂにおいて、電圧監視手段２１ｃに入力される電圧は、５Ｖｘ（１００オームｘ３）／（６００オーム＋１００オームｘ３）＝１．６７Ｖとなり、図２の正常状態とは異なる電圧値となる。
【００３２】
以上のように、上述実施の形態に示すように、制御手段２１ａは正常時の電圧値情報をあらかじめ記憶していることで、電圧監視手段２１ｂと電圧監視手段２１ｃの双方の電圧値のうちどちらか一方または両方が記憶されている正常電圧値情報と異なる場合、ギアポジションセンサ１の接点同士が短絡していると判定できる。この手法では、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃの双方より電圧値を取得しているため、可動端子１３の位置がどの接点に位置した場合であっても、接点の短絡を精度良く検出することが可能である。
【００３３】
斯かるセンサの異常検出装置Ａは、直列に接続された複数の抵抗１１ａ〜１１ｆからなる抵抗回路１１と、複数の抵抗１１ａ〜１１ｆにそれぞれ接続される複数の接点１２ａ〜１２ｇと、複数の接点１２ａ〜１２ｇのうち一つの接点をＧＮＤ電位に接続する可動端子１３と、抵抗回路１１の両端側にそれぞれ設けられ、抵抗回路１１に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗２２ａ，２２ｂと、検出抵抗２２ａ，２２ｂの両端電圧を監視する電圧監視手段２１ｂ，２１ｃと、電圧監視手段２１ｂ，２１ｃの電圧情報により可動端子１３と接点１２ａ〜１２ｇとの接続状態を判定する制御手段２１ａと、を備え、抵抗回路１１の一端から可動端子１３の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第１の経路１ａと、抵抗回路１１の他端から可動端子１３の前記ＧＮＤ電位へ電流を流す第２の経路１ｂと、を設け、制御手段２１ａは、抵抗回路１１の一端と抵抗回路１１の他端との双方の電圧情報に基づいて、異常状態を判定する。
【００３４】
従って、直列に接続された複数の抵抗を用いたセンサ構造であっても、接点の短絡を精度良く検出するセンサの異常検出装置となる。
【００３５】
また、接点１２ａ〜１２ｇのいずれかが可動端子１３とは関係なくＧＮＤ電位に接触してしまう短絡状態に関しても、電圧監視手段２１ｂと電圧監視手段２１ｃとの双方の電圧値のうちどちらか一方または両方が記憶されている正常電圧値情報と異なるため、容易に短絡検出できる。
【００３６】
また、可動端子１３と接点１２ａ〜１２ｇが接触不良であれば、可動端子１３のＧＮＤ電位に流れる電流経路が無くなるため、接触不良によるオープン検出（断線検出）も容易である。また、抵抗１１ａ〜１１ｆや、抵抗１１ａ〜１１ｆのそれぞれの接続点や、図示されていないコネクタやハーネスにおいて断線が生じた場合も、可動端子１３のＧＮＤ電位に流れる電流経路が無くなるため、これを制御手段２１ａが判定でき、オープン検出も容易である。
【００３７】
また、本実施形態のようにギアポジションセンサ１など接点同士が近くに配置する場合に好適であり、これに特化して説明したが、複数の抵抗を直列させて用いる同様の構成であればギアポジションセンサに限らなくても良い。
【００３８】
上述した実施形態のように可動端子１３がＧＮＤ電位に接続されるものでなく、図４に示すように、電源に接続される場合もあり以下に説明する。なお、図１に示す実施の形態と同等のものは詳細な説明を省略する。
【００３９】
可動端子１３０（接続手段）は一端を電源に常時接続し、車両利用者による変速操作により他端が接点１２０ａ〜１２０ｇを移動する。
【００４０】
また、検出抵抗２２０ａは、一端をＧＮＤ電位に接続し、他端を抵抗１１０ａおよび「ＮＥＵＴＲＡＬ」の接点１２０ａに接続され、６００オームの抵抗値をもった抵抗である。可動端子１３０の位置によって検出抵抗２２０ａに流れる電流が変化するため、検出抵抗２２０ａの両端の電位差によって可動端子１３０の位置を検出できる。
【００４１】
検出抵抗２２０ｂは、一端をＧＮＤ電位に接続し、他端を抵抗１１０ｆおよび「６速」の接点１２０ｇに接続され、６００オームの抵抗値をもった抵抗である。可動端子１３０の位置によって検出抵抗２２０ｂに流れる電流が変化するため、検出抵抗２２０ｂの両端の電位差によって可動端子１３０の位置を検出できる。なお、電圧監視手段２１０ｂ，２１０ｃは、ＧＮＤ電位に接続されて検出抵抗２２０ａ，２２０ｂの基準電位を得ている。
【００４２】
次に、上述した図４に示す実施形態おける短絡検出について説明する。
【００４３】
図４は、ギアポジションセンサ１０が、可動端子１３０が「２速」の接点１２０ｃに位置している状態の例を示している。なお、正常状態であれば、図５に示す第３の経路１０ａにおいて、電圧監視手段２１０ｂに入力される電圧は、５Ｖｘ６００オーム  ／（６００オーム＋１００オームｘ２）＝３．７５Ｖとなり、図５に示す第４の経路１０ｂにおいて、電圧監視手段２１０ｃに入力される電圧は、５Ｖｘ６００オーム／（６００オーム＋１００オームｘ４）＝３．００Ｖとなる。
【００４４】
図５は、ギアポジションセンサ１０の「３速」の接点１２０ｄと「４速」の接点１２０ｅが短絡している異常状態、かつ、可動端子１３０が「２速」の接点１２０ｃに位置している状態の例を示し、電圧の高低順に抵抗１１０ａ〜１１０ｆおよび検出抵抗２２０ａ，２２０ｂを見易く並び替えた図である。「３速」の接点１２０ｃと「４速」の接点１２０ｄを接続する抵抗１１０ｄが無効可されるため、図中の第３の経路１０ａにおいて、電圧監視手段２１０ｂに入力される電圧は、上記正常状態と同じであるが、図中の第４の経路１０ｂにおいて、電圧監視手段２１０ｃに入力される電圧は、５Ｖｘ６００オーム／（６００オーム＋１００オームｘ３）＝３．３３Ｖとなり、上記正常状態とは異なる電圧値となる。
【００４５】
以上のように、図４に関する実施形態のように、図１に示す実施形態に比べて、電源とＧＮＤ電位を入れ替えた構成であっても、制御手段２１０ａは、正常時の電圧値情報をあらかじめ記憶していることで、電圧監視手段２１０ｂ，２１０ｃの双方の電圧値のうちどちらか一方または両方が記憶されている正常時の電圧値情報と異なる場合、ギアポジションセンサ１０の接点同士が短絡していると判定できる。この手法では、電圧監視手段２１０ｂ，２１０ｃの双方より電圧値を取得しているため、可動端子１３０の位置がどの接点に位置した場合であっても、接点同士の短絡を精度良く検出することが可能である。
【００４６】
また、斯かるセンサの異常検出装置にあっては、直列に接続された複数の抵抗１１０ａ〜１１０ｆからなる抵抗回路１１０と、複数の抵抗１１０ａ〜１１０ｆにそれぞれ接続される複数の接点１２０ａ〜１２０ｇと、複数の接点１２０ａ〜１２０ｇのうち一つの接点を電源２３０に接続する可動端子１３０と、抵抗回路１１０の両端にそれぞれ設けられ、抵抗回路１１０に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗２２０ａ，２２０ｂと、検出抵抗２２０ａ，２２０ｂの両端電圧を監視する電圧監視手段２１０ｂ，２１０ｃと、電圧監視手段２１０ｂ，２１０ｃの電圧情報により可動端子１３０と接点１２０ａ〜１２０ｇとの接続状態を判定する制御手段２１０ａと、を備え、可動端子１３０の電源２３０から抵抗回路１１０の一端へ電流を流す第３の経路１０ａと、可動端子１３０の電源２３０から抵抗回路１１０の他端へ電流を流す第４の経路１０ｂと、を設け、制御手段２１ａは、抵抗回路１１０の一端と抵抗回路１１０の他端との双方の電圧情報に基づいて、異常状態を判定する。
【００４７】
従って、図１に示す実施形態と同様の効果をなすことができ、直列に接続された複数の抵抗を用いたセンサ構造であっても、接点の短絡を精度良く検出するセンサの異常検出装置となる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施の形態に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、センサの異常検出装置に関し、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載されるセンサ及び車載計器として好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１      ギアポジションセンサ
１ａ    第１の経路
１ｂ    第２の経路
１１    抵抗回路
１１ａ〜１１ｆ  抵抗
１２ａ〜１２ｇ  接点
１３    可動端子（接続手段）
２      計器
２１    マイコン
２１ａ  制御手段
２１ｂ，２１ｃ  電圧監視回路
２２ａ，２２ｂ  検出抵抗
２３    電源
２４    表示手段
Ａ  センサの異常検出装置
【図１】
2016056833.tif 000003
【図２】
2016056833.tif 000004
【図３】
2016056833.tif 000005
【図４】
2016056833.tif 000006
【図５】
2016056833.tif 000007