(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より電源供給されて検知対象の状態変化を検知するセンサの状態を検出するセンサの状態検出装置において、
前記センサ、外部の正電源に接続される電源供給端子、一端が前記センサに接続される限流抵抗、一端が前記センサに接続される分圧抵抗、及び、前記分圧抵抗と接地との間に設けられ制御端子が前記電源供給端子に接続されるスイッチング素子を備えて成るセンサユニットと、
両端が前記正電源及び前記限流抵抗の他端側である前記センサユニットの出力ラインに接続され前記限流抵抗及び前記分圧抵抗と共に分圧回路を構成するプルアップ抵抗と、
前記センサのオン及びオフ時に前記スイッチング素子がオンし、前記正電源の電圧値が前記分圧回路の分圧により前記センサのオン及びオフに応じて検出端子に現れる第１レベル及び第２レベルそれぞれを識別すると共に、前記出力ラインの地絡時に前記検出端子に現れる前記第１、第２レベルと異なる第３レベルを識別し、前記出力ラインの断線時、並びに前記電源供給端子と前記正電源との間のラインの断線時に前記検出端子に現れる前記第１ないし第３レベルと異なる第４レベルを識別するレベル識別部と
を備えていることを特徴とするセンサの状態検出装置。
【請求項２】
前記センサが、車両用操舵装置を前記検知対象としてその操舵角を検知するオープンコレクタ出力型センサから成る舵角センサであることを特徴とする請求項１に記載のセンサの状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外部より電源供給されて検知対象の状態変化を検知するセンサの状態を検出するセンサの状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用操舵装置を検知対象としてその舵角を検知するオープンコレクタ出力型センサから成る舵角センサによる舵角検出回路は、例えば図２に示すように構成されている。
【０００３】
図２は、オープンコレクタ出力型センサから成る１相分の舵角センサＳのみを示しているが、実際にはもう１相分の舵角センサが設けられており、両舵角センサＳが車両のステリング軸を中心として９０゜位相がずれて配設されているだけで、両センサ共に基本的な回路構成は同じであるため、以下では１相分の構成についてのみ説明する。
【０００４】
図２に示すように、舵角センサＳの電源端子が電源供給端子Ｔｂを介して図示しないバッテリから形成される正電源Ｖｃｃに接続され、舵角センサＳを構成するトランジスタのエミッタがアースされ、舵角センサＳのコレクタに限流抵抗Ｒ１の一端が接続されると共に、分圧抵抗Ｒ２を介して舵角センサＳのコレクタがアースされている。ここで、舵角センサＳ、電源供給端子Ｔｂ、限流抵抗Ｒ１及び分圧抵抗Ｒ２によりセンサユニットＳＵが構成されている。尚、電源供給端子Ｔｂは、電源ラインＢＬを介して正電源Ｖｃｃに接続されている。
【０００５】
また、図２に示すように、正電源Ｖｃｃには、プルアップ抵抗Ｒ３の一端が接続され、このプルアップ抵抗Ｒ３の他端がセンサユニットＳＵの出力ラインＯＬによりプルアップ抵抗Ｒ３の他端に接続されている。更に、プルアップ抵抗Ｒ３の他端である点Ａの電位Ｖｉｎが入力抵抗Ｒ４を介して、抵抗及び反転回路を備えた専用ＩＣから成るインターフェイス回路ＩＦのアナログ／デジタルポートに入力されると共に、入力抵抗Ｒ５を介してマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）ＭＣのアナログ／デジタルポートに入力される。
【０００６】
そして、インターフェイス回路ＩＦにより、点Ａの電位Ｖｉｎと予め設定された第１基準レベルＶｔ１とが比較され、舵角センサＳのオン、オフの状態が検出され、この検出結果がマイコンＭＣに入力され、またマイコンＭＣにより、点Ａの電位Ｖｉｎと予め設定された第２基準レベルＶｔ２及び第３基準レベルＶｔ３とが比較され、センサユニットＳＵの出力ラインＯＬの地絡、及び、出力ラインＯＬの断線の状態がマイコンＭＣにより検出されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の舵角検出回路では、舵角センサＳの電源供給端子Ｔｂと正電源Ｖｃｃとを接続する電源ラインＢＬの断線が生じた場合、点Ａの電位Ｖｉｎは上記した舵角センサＳがオフの場合と同じになるため、この電源ラインＢＬの断線という異常を検出することができない。
【０００８】
このように、従来の構成では、舵角センサＳのオン、オフの状態、センサユニットＳＵの出力ラインＯＬの断線や地絡は検出できても、電源供給端子Ｔｂと正電源Ｖｃｃとを接続する電源ラインＢＬの断線を検出することはできないため、電源ラインＢＬの断線が発生しているにもかかわらず、舵角センサＳがオフ状態にあると判断して誤動作を招くという問題があった。また、このような問題が舵角センサＳに限ったことではなく、外部から電源供給されて動作する構成のセンサであればいずれの場合にも生じ得る問題である。
【０００９】
そこで、本発明は、センサの電源供給端子と外部電源とを接続するラインの断線を、センサのオン、オフと容易に識別して検出できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、前記センサ、外部の正電源に接続される電源供給端子、一端が前記センサに接続される限流抵抗、一端が前記センサに接続される分圧抵抗、及び、前記分圧抵抗と接地との間に設けられ制御端子が前記電源供給端子に接続されるスイッチング素子を備えて成るセンサユニットと、両端が前記正電源及び前記限流抵抗の他端側である前記センサユニットの出力ラインに接続され前記限流抵抗及び前記分圧抵抗と共に分圧回路を構成するプルアップ抵抗と、前記センサのオン及びオフ時に前記スイッチング素子がオンし、前記正電源の電圧値が前記分圧回路の分圧により前記センサのオン及びオフに応じて検出端子に現れる第１レベル及び第２レベルそれぞれを識別すると共に、前記出力ラインの地絡時に前記検出端子に現れる前記第１、第２レベルと異なる第３レベルを識別し、前記出力ラインの断線時、並びに前記電源供給端子と前記正電源との間のラインの断線時に前記検出端子に現れる前記第１ないし第３レベルと異なる第４レベルを識別するレベル識別部とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、センサのオン及びオフ時には、センサユニットのスイッチング素子がオンし、正電源の電圧値が、限流抵抗、分圧抵抗及びプルアップ抵抗により構成される分圧回路により分圧される。このとき、センサのオン時には検出端子に第１レベルが現れ、センサのオフ時には検出端子に第２レベルが現れる。また、センサの出力ラインの地絡時には、検出端子に第１、第２レベルと異なる第３レベルが現れ、センサユニットの出力ラインの断線時には、検出端子に第４レベルが現れる。更に、センサユニットの電源供給端子と正電源との間のラインの断線時には、センサへの電源供給が遮断されてセンサが動作を停止し、センサユニットのスイッチング素子がオフし、検出端子に第４レベルが現れる。
【００１２】
そのため、センサの電源供給端子と外部電源とを接続するラインの断線を、センサのオン、オフと容易に識別して検出することができ、しかもセンサユニットの出力ラインの地絡とも識別して検出することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記センサが、車両用操舵装置を前記検知対象としてその操舵角を検知するオープンコレクタ出力型センサから成る舵角センサであることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、外部から電源供給されて動作するオープンコレクタ出力型センサから成る舵角センサのオン、オフを検出でき、これらオン、オフと区別して地絡や断線といった故障を検出することができるほか、センサへの電源ラインの断線も検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明を、車両用操舵装置を検知対象としてその舵角を検知するオープンコレクタ出力型センサから成る舵角センサに対して適用した場合の一実施形態について、図１の結線図を参照して説明する。
【００１６】
図１は、従来例を示す図２の場合と同様に、オープンコレクタ出力型センサから成る１相分の舵角センサのみを示しているが、実際にはもう１相分の舵角センサが設けられており、両舵角センサが車両のステリング軸を中心として９０゜位相がずれて配設されているだけで、両センサ共に基本的な回路構成はいずれも同じであるため、以下では１相分の構成についてのみ説明する。
【００１７】
図１に示すように、舵角センサ１の電源端子が電源供給端子２を介して図示しないバッテリから形成される正電源Ｖｃｃに接続され、舵角センサ１を構成するトランジスタのエミッタがアースされ、舵角センサ１のコレクタに限流用第１抵抗３の一端が接続されている。
【００１８】
更に、舵角センサ１のコレクタとアースとの間には分圧用第２抵抗４及びスイッチング素子であるＮＰＮ型トランジスタ５が接続され、このトランジスタ５のベースは限流用第３抵抗６を介して電源供給端子２に接続されている。ここで、舵角センサ１、電源供給端子２、第１抵抗３、第２抵抗４、トランジスタ５及び第３抵抗６によりセンサユニット７が構成されている。尚、電源供給端子２は、電源ライン９を介して正電源Ｖｃｃに接続されている。
【００１９】
また、図１に示すように、正電源Ｖｃｃ（例えば、＋５Ｖ）には、プルアップ用第４抵抗１０の一端が接続され、この第４抵抗１０の他端がセンサユニット７の出力ライン１１により第１抵抗３の他端に接続されている。更に、第４抵抗１０の他端である検出端子Ｐの電位Ｖｉｎが入力用第５抵抗１３を介して、抵抗及び反転回路を備えた専用ＩＣ（集積回路）から成るインターフェイス回路１４のアナログ／デジタルポートに入力されると共に、入力用第６抵抗１５を介してマイコン１６のアナログ／デジタルポートに入力されるようになっている。ここで、インターフェイス回路１４及びマイコン１６によりレベル識別部が構成されている。
【００２０】
そして、インターフェイス回路１４により、検出端子Ｐの電位Ｖｉｎと予め設定された第１基準レベルＶｔ１（例えば、＋２．５Ｖ）とが比較され、舵角センサ１のオン、オフの状態が検出され、この検出結果がマイコン１６に入力され、またマイコン１６により、検出端子Ｐの電位Ｖｉｎと予め設定された第２基準レベルＶｔ２（≒０Ｖ）及び第３基準レベルＶｔ３（≒５Ｖ）とが比較され、センサユニット８の出力ライン１１の地絡、及び、出力ライン１１の断線または電源供給端子２と正電源Ｖｃｃとを接続する電源ライン９の断線の各状態が、マイコン１６により検出されるようになっている。
【００２１】
次に、検出動作について詳述する。まず、電源ライン９の断線がない場合について説明する。ここでは、電源ライン９の断線がないことから、トランジスタ５はオン状態にある。
【００２２】
この状態において、舵角センサ１がオンのときには、第２抵抗４が短絡されるため、検出端子Ｐの電位Ｖｉｎは、正電源Ｖｃｃの電圧値を第４抵抗１０と第１抵抗３との分圧回路により分圧した第１レベルＶｉ１となり、この第１レベルＶｉ１と第１基準レベルＶｔ１とがインターフェイス回路１４により比較され、その結果Ｖｉ１＜Ｖｔ１となって舵角センサ１のオンが識別される。
【００２３】
このとき、マイコン１６では、検出端子Ｐの第１レベルＶｉ１と第２、第３基準レベルＶｔ２、Ｖｔ３とが比較されるが、第２基準レベルＶｔ２がほぼ０Ｖ、第３基準レベルＶｔ３がほぼ５Ｖであることから、Ｖｔ２＜Ｖｉ１＜Ｖｔ３となり、このマイコン１６での比較結果とインターフェイス回路１４による比較結果とを併せて、舵角センサ１のオンが識別されるのである。
【００２４】
一方、舵角センサ１がオフのときには、正電源Ｖｃｃの電圧値を第４、第１、第２抵抗１０、３、４の分圧回路により分圧した第２レベルＶｉ２となり、この第２レベルＶｉ２と第１基準レベルＶｔ１とが比較され、その結果Ｖｉ２＞Ｖｔ１となって舵角センサ１のオフが識別される。
【００２５】
このとき、マイコン１６では、検出端子１２の第２レベルＶｉ２と第２、第３基準レベルＶｔ２、Ｖｔ３との比較の結果、Ｖｔ２＜Ｖｉ２＜Ｖｔ３となり、このマイコン１６での比較結果とインターフェイス回路１４による比較結果とを併せて、舵角センサ１のオフが識別されるのである。
【００２６】
更に、センサユニット７の出力ライン１１が地絡したときには、第４、第５抵抗１０、１５及び検出端子Ｐがアースされるため、検出端子Ｐにはアース電位（＝０Ｖ）にほぼ等しい第３レベルＶｉ３が発生し、この第３レベルＶｉ３と第２基準レベルＶｔ２（≒０Ｖ）との比較の結果、マイコン１６により舵角センサ８の出力ライン１１の地絡が識別される。
【００２７】
このとき、インターフェイス回路１４では、検出端子Ｐの第３レベルＶｉ３と第１基準レベルＶｔ１とが比較され、Ｖｉ３＜Ｖｔ１の結果から舵角センサ８のオンと判断されるが、上記したマイコン１６よる比較結果とこのインターフェイス回路１４による比較結果とを併せて、舵角センサ１の出力ライン１１の地絡が識別されるのである。
【００２８】
続いて、舵角センサ１の出力ライン１１が断線または天絡（正電源Ｖｃｃに短絡）したときには、検出端子Ｐには正電源Ｖｃｃ（＝５Ｖ）にほぼ等しい第４レベルＶｉ４が発生するため、この第４レベルＶｉ３と第３基準レベルＶｔ３（≒５Ｖ）との比較の結果、マイコン１６により舵角センサ１の出力ライン１１の断線または天絡が識別される。
【００２９】
このとき、インターフェイス回路１４では、検出端子Ｐの第４レベルＶｉ４と第１基準レベルＶｔ１とが比較され、Ｖｉ４＞Ｖｔ１の結果から舵角センサ１のオフと判断されるが、上記したマイコン１６よる比較結果とこのインターフェイス回路１４による比較結果とを併せて、舵角センサ１の出力ライン１１の断線または天絡が識別されるのである。
【００３０】
次に、電源ライン９が断線した場合について説明する。いま、電源ライン９が断線するとトランジスタ５はオフし、トランジスタ５のオフにより、上記した舵角センサ１の出力ライン１１の断線または天絡時と同様、検出端子Ｐには正電源Ｖｃｃ（＝５Ｖ）にほぼ等しい第４レベルＶｉ４が発生するため、この第４レベルＶｉ３と第３基準レベルＶｔ３（≒５Ｖ）との比較の結果、及びインターフェイス回路１４による検出端子Ｐの第４レベルＶｉ４と第１基準レベルＶｔ１との比較の結果に基づき、マイコン１６により電源ライン９の断線が識別される。
【００３１】
但し、この場合の故障が、舵角センサ１の出力ライン１１の断線（または天絡）であるのか、電源ライン９の断線であるのかは区別できないが、少なくとも検出端子Ｐに正電源Ｖｃｃ（＝５Ｖ）にほぼ等しい第４レベルＶｉ４が発生する故障が生じているとの判断は可能である。
【００３２】
従って、上記した第１実施形態によれば、舵角センサ１のオン、オフに加えて、センサユニット７の出力ライン１１の地絡を識別することができるのは勿論のこと、出力ライン１１の断線（または天絡）或いは電源ライン９の断線をこれらの故障と明確に区別して検出することが可能になり、舵角センサ１の出力に基づいて動作する車両用操舵装置の誤動作を未然に防止することができ、操舵装置の信頼性を向上することができる。
【００３３】
なお、上記した第１実施形態では、センサユニット７を構成するスイッチング素子をトランジスタ５として説明したが、特にトランジスタに限定されるものでないのは勿論である。
【００３４】
更に、上記した第１実施形態では、車両用操舵装置を検知対象としてその舵角を検知するオープンコレクタ出力型センサである舵角センサ１に本発明を適用した例を示したが、本発明が適用可能なオープンコレクタ出力型センサは、このような舵角センサに限定されるものではなく、要するに外部から電源供給されて動作する構成のセンサであればいずれのセンサに対しても適用することが可能で、上記した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、、センサの電源供給端子と外部電源とを接続するラインの断線を、センサのオン、オフと容易に識別して検出することができ、しかもセンサユニットの出力ラインの地絡とも識別して検出することが可能になり、センサ出力に基づいて動作する装置の誤動作を未然に防止することができ、かかる装置の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明によれば、外部から電源供給されて動作するオープンコレクタ出力型センサから成る舵角センサのオン、オフのほか地絡や断線といった故障を区別して検出することができると共に、センサへの電源ラインの断線も検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の結線図である。
【図２】従来例の結線図である。
【符号の説明】
１    舵角センサ
２    電源供給端子
３    第１抵抗（限流抵抗）
４    第２抵抗（分圧抵抗）
５    トランジスタ（スイッチング素子）
７    センサユニット
９    電源ライン
１０  第４抵抗（プルアップ抵抗）
１１  出力ライン
１４  インターフェイス回路（レベル識別部）
１６  マイコン（レベル識別部）
Ｖｃｃ  正電源
Ｐ    検出端子
【図１】
0003748514.tif 000002
【図２】
0003748514.tif 000003