(57)【要約】【課題】物理量センサの故障検出精度を向上させる。【解決手段】二乗和算出部５が、ＡＤ変換器４ａ，４ｂ，４ｃから出力された加速度値Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの二乗和平方根値を診断時二乗和平方根値として算出する。比較部６が、メモリ内に記憶されている３軸加速度センサ３を出荷する前の二乗和平方根値を初期二乗和平方根値として読み出し、診断時二乗和平方根値と初期二乗和平方根値の差分の絶対値を算出する。比較部６が、算出された絶対値が判定閾値以下であるか否かを判別し、絶対値が判定閾値ＴＨ以下で場合、３軸加速度センサ３は故障していると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する複数の検出軸を有する物理量センサの故障検出方法であって、
前記物理量センサを出荷する前の前記複数の検出軸における検出値の二乗和値又は二乗和平方根値を初期二乗和値又は初期二乗和平方根値として算出し，物理量センサ内のメモリに記憶する第１の処理と、
前記物理量センサを使用する際の前記複数の検出軸における検出値の二乗和値又は二乗和平方根値を診断時二乗和値又は診断時二乗和平方根値として算出する第２の処理と、
前記メモリから初期二乗和値又は初期二乗和平方根値を読み出し、診断時二乗和値又は診断時二乗和平方根値と初期二乗和値又は初期二乗和平方根値の差分の絶対値を算出する第３の処理と、
前記絶対値が所定閾値以下であるか否かを判別し、絶対値が所定閾値以下でない場合、物理量センサが故障していると判定する第４の処理と
を有することを特徴とする物理量センサの故障検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の物理量センサの故障検出方法において、前記検出値を絶対値に変換した後に二乗和値又は二乗和平方根値を算出することを特徴とする物理量センサの故障検出方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の物理量センサの故障検出方法において、前記診断時二乗和値又は前記診断時二乗和平方根値を複数回算出し、算出された診断時二乗和値又は診断時二乗和平方根値の平均値を用いて前記絶対値を算出することを特徴とする物理量センサの故障検出方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の物理量センサの故障検出方法において、前記物理量センサは、３つの検出軸を有する３軸加速度センサであることを特徴とする物理量センサの故障検出方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の物理量センサの故障検出方法において、前記物理量センサは、２つの検出軸を有する２軸加速度センサであることを特徴とする物理量センサの故障検出方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の物理量センサの故障検出方法において、前記物理量センサは車両に搭載されており、前記車両の走行開始時に前記第２乃至第４の処理を実行することを特徴とする物理量センサの故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度等の物理量を検知する物理量センサの故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＸＹＺ直交３軸座標系の３軸方向それぞれの加速度を検知する加速度センサの故障検出方法として、３軸方向の加速度の二乗和平方根値を算出し、算出された二乗和平方根値と重力加速度の差分値の絶対値が判定閾値以上である場合に加速度センサが故障していると判定する方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９１８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の故障検出方法は、３軸方向の加速度の二乗和平方根値と重力加速度の差分値の絶対値に基づいて加速度センサの故障を判定する構成になっているために、出荷時の物理量センサの特性のばらつきと出荷後の経時変化の許容値を考慮して判定閾値を設定しなければならない。具体的には、例えば加速度センサのオフセット精度規格が±０．１Ｇである場合には、最悪の状態では、３軸方向の加速度の出力（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は出荷段階で理想状態（０Ｇ，０Ｇ，１Ｇ）から（０．１Ｇ，０．１Ｇ，１．１Ｇ）にずれている可能性がある。そしてこのような状態では、３軸方向の加速度の二乗和平方根値（ＳＵＭ）は１．０００Ｇから１．１０９Ｇに変化し、正常時において二乗和平方根値と重力加速度の差分値（ＳＵＭ−ｇ）は０．１０９Ｇとなるので、判定閾値は特性ばらつき量（０．１０９Ｇ）と経時変化の許容値（本例では０．０５Ｇ）の和により０．１５９Ｇ以上の値に設定する必要がある。
【０００４】
しかしながら、このようにして判定閾値が設定された場合には、３軸方向の加速度の出力（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が経時変化により理想状態（０Ｇ，０Ｇ，１Ｇ）から（０Ｇ，０Ｇ，１．１Ｇ）に変化、すなわち許容値以上の経時変化があった際には、差分値（０．１００）は判定閾値（０．１５９）以下となるので、加速度センサの故障を検出することができない。またこのようにして判定閾値が設定された場合には、図４（ａ），（ｂ）に示すように加速度センサのオフセット精度規格（出力精度）の低下に伴い判定閾値が大きくなるので、加速度の出力精度が悪い程、故障の検出精度が低下することになる。このような背景から、故障検出精度が高い加速度センサの故障検出方法の提供が急務となっている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、故障検出精度を向上可能な物理量センサの故障検出方法の提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る物理量センサの故障検出方法は、互いに直交する複数の検出軸を有する物理量センサの故障検出方法であって、物理量センサを出荷する前の複数の検出軸における検出値の二乗和値又は二乗和平方根値を初期二乗和値又は初期二乗和平方根値として算出し，物理量センサ内のメモリに記憶する第１の処理と、物理量センサを使用する際の複数の検出軸における検出値の二乗和値又は二乗和平方根値を診断時二乗和値又は診断時二乗和平方根値として算出する第２の処理と、メモリから初期二乗和値又は初期二乗和平方根値を読み出し、診断時二乗和値又は診断時二乗和平方根値と初期二乗和値又は初期二乗和平方根値の差分の絶対値を算出する第３の処理と、絶対値が所定閾値以下であるか否かを判別し、絶対値が所定閾値以下でない場合、物理量センサが故障していると判定する第４の処理とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る物理量センサの故障検出方法によれば、物理量センサを出荷する前の複数の検出軸における検出値の二乗和値又は二乗和平方根値と物理量センサを使用する際の複数の検出軸における検出値の二乗和値又は二乗和平方根値の差分の絶対値が所定閾値以下でない場合、物理量センサが故障していると判定するので、物理量センサの故障検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる自己診断回路の構成及び動作について説明する。
【０００９】
〔自己診断回路の構成〕
本発明の実施形態となる自己診断回路１は、図１に示すように、増幅器２ａ，２ｂ，２ｃにより増幅されたアナログ形態の３軸加速度センサ３の電圧出力値Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚをデジタル形態の加速度値Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚに変換するＡＤ変換器４ａ，４ｂ，４ｃと、ＡＤ変換器４ａ，４ｂ，４ｃからの出力を利用して所定の演算処理を実行する二乗和算出部５と、二乗和算出部５の演算処理結果を利用して比較処理を実行する比較部６と、比較部６の比較処理結果を利用して３軸加速度センサ３の故障を判定する判定部７とを主な構成要素として備える。
【００１０】
比較部６はメモリを備え、このメモリの中には３軸加速度センサ３を出荷する前に算出された３軸の加速度値の二乗和平方根値（又は二乗和値）が初期二乗和平方根値（又は初期二乗和値）（Ｇｔ）として記憶されている。本実施形態では、自己診断回路１は、３次元の傾斜計として利用可能な３つの検出軸を有する３軸加速度センサ３の故障を検出する構成になっているが、３軸加速度センサ３を２軸加速度センサに置き換えることにより、回転傾斜計として利用可能な２つの検出軸を有する２軸加速度センサの故障検出にも適用できる。
【００１１】
ＡＤ変換器４ａ，４ｂ，４ｃは、加速度値Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの絶対値になるように３軸加速度センサ３の電圧出力値Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚを変換するようにしてもよい。このような処理によれば、後述する故障検出処理を簡易的、且つ、精度よく行うことができる。
【００１２】
〔自己診断回路の動作〕
上記自己診断回路１は、以下に示す故障検出処理を実行することにより、３軸加速度センサ３の故障を精度高く検出する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、この故障検出処理を実行する際の自己診断回路１の動作について詳しく説明する。
【００１３】
図２に示すフローチャートは、３軸加速度センサ３を利用するタイミングで開始となり、故障検出処理はステップＳ１の処理に進む。なお３軸加速度センサ３が例えば車両に搭載されている場合には、イグニッションスイッチがオン状態に切り替わったタイミング等、車両が走行を開始する前に以下の故障検出処理を実行することが望ましい。車両が走行を開始する前に故障検出処理を実行することにより、振動や運動による加速度等の外乱要因に影響されることなく３軸加速度センサ３の故障検出を精度高く行うことができる。
【００１４】
ステップＳ１の処理では、二乗和算出部５が、ＡＤ変換器４ａ，４ｂ，４ｃから出力された加速度値Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを以下の数式１に代入することにより二乗和平方根値を診断時二乗和平方根値（ＳＵＭ）として算出し、比較部６に出力する。なお二乗和算出部５は、所定時間毎に診断時二乗和平方根値を複数回算出し、算出された診断時二乗和平方根値の平均値を比較部６に出力するようにしてもよい。このような処理によれば、ノイズ等の外乱要因を平準化し、３軸加速度センサ３の故障を精度高く検出することができる。また二乗和算出部５は、二乗和平方根値の代わりに二乗和値を算出するようにしてもよい。この場合、以後の説明において二乗和平方根値を二乗和値に読み替えるものとする。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、故障検出処理はステップＳ２の処理に進む。
【数１】
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【００１５】
ステップＳ２の処理では、比較部６が、メモリ内に記憶されている初期二乗和平方根値（Ｇｔ）を読み出し、ステップＳ１の処理により算出された診断時二乗和平方根値（ＳＵＭ）と初期二乗和平方根値の差分の絶対値（｜ＳＵＭ−Ｇｔ｜）を算出する。そして比較部６は、算出された絶対値が判定閾値ＴＨ以下であるか否かを判別し、判別の結果、絶対値が判定閾値ＴＨ以下である場合は故障検出処理をステップＳ３の処理に進め、絶対値が判定閾値ＴＨ以上と同じ又はそれ以上である場合には故障検出処理をステップＳ４の処理に進める。なお上記判定閾値ＴＨは３軸加速度センサ３の出力の経時変化の許容量（例えば０．０５Ｇ）に設定する。
【００１６】
ステップＳ３の処理では、判定部７が、３軸加速度センサ３は正常な状態にあると判定し、判定結果を出力する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００１７】
ステップＳ４の処理では、判定部７が、３軸加速度センサ３は故障していると判定し、判定結果を出力する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる自己診断回路１は、３軸加速度センサ３を出荷する前の二乗和平方根値と３軸加速度センサ３を使用する際の二乗和平方根値の差分の絶対値が所定閾値ＴＨ以下でない場合、物理量センサが故障していると判定する。このような構成によれば、図３のケース（１），（２）に例示されるように、差分値を算出した段階で３軸加速度センサ３の特性ばらつき量が相殺されるので、判定閾値を経時変化の許容値（本例では０．０５Ｇ）に設定することにより、３軸加速度センサ３の故障を精度高く検出することができる。またこのような構成によれば、図４（ａ），（ｂ）に示すように３軸加速度センサ３のオフセット精度規格（出力精度）に関係なく判定閾値を一定値に設定できるので、３軸加速度センサ３の出力精度に関係なく故障検出精度を向上させることができる。なお図４（ａ），（ｂ）に示す例はそれぞれ、図３のケース（１）及びケース（２）の場合における３軸加速度センサ３の出力精度と必要閾値（故障検出精度）の関係を示す図である。
【００１９】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態となる自己診断回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態となる故障検出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】本願発明と従来技術の故障検出処理により算出される二乗和平方根値を示す図である。
【図４】図３に示すケース（１），（２）の場合の出力精度と必要閾値の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：自己診断回路
２ａ，２ｂ，２ｃ：増幅器
３：３軸加速度センサ
４ａ，４ｂ，４ｃ：ＡＤ変換器
５：二乗和算出部
６：比較部
７：判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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