CN108603896B - 惯性力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题为提供一种惯性力检测装置，即使在车辆行驶中也能够不妨碍传感器输出地进行诊断。为了解决该课题，在根据振动体的位移量测量惯性力的惯性力检测装置中，与从外部输入的输出指示信号同步地施加诊断电压。进一步，施加诊断电压的期间相对于上述输出指示信号的周期短于预定期间。进一步，根据输出指示信号的周期来变更施加上述诊断电压的期间、上述诊断电压、诊断阈值、滤波器特性中至少一个。

Description

惯性力检测装置
技术领域
本发明涉及一种惯性力检测装置。
背景技术
检测惯性力、例如检测加速度的加速度传感器被装载到汽车或电车等车辆上，必须确保行驶中的加速度传感器的正常工作。这里，加速度传感器的诊断的主流方法为通过对加速度的检测元件施加诊断用的电压造成的静电引力使检测元件位移来进行诊断。作为检测车辆的惯性力的装置中的例如加速度传感器的运转中的自我诊断方法，公开有专利文献1、2所记载的装置。在专利文献1中，表示当诊断期间与加速输出定时重叠时，将减去了相当于诊断电压部分(固定值)后得到的值作为加速度输出的例子。另外，在专利文献2中，以比作为检测对象的加速度发生变化的频率的上限还要高的频率使可动部振动，根据此时从加速度传感器输出的传感器信号来通过判定部自我诊断传感器部的异常。表示了来自加速度传感器的传感器信号在数字滤波器中被进行滤波处理，去除与可动部的振动频率对应的频率成分的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第3162149号公报
专利文献2：日本特开2008-107108号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1、2中，诊断过程中不能够得到正确的加速度检测结果，或者诊断后电压施加造成的影响的时间较长，因此需要延长加速度的检测周期。
因此，本发明提供一种惯性力检测装置，即使在车辆行驶过程中也能够不妨碍传感器输出地进行诊断。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，作为本发明的惯性力检测装置的一例，在根据振动体的位移量测量惯性力的惯性力检测装置中，与从外部输入的输出指示信号同步地施加诊断电压。
发明的效果
提供一种即使在车辆行驶过程中也能够不妨碍传感器输出地进行诊断的惯性力检测装置。
附图说明
图1是实施例的加速度传感器的框图。
图2是实施例的诊断控制功能的框图。
图3是实施例的加速度诊断功能的框图。
图4是实施例的滤波器功能的框图。
图5是表示实施例的基本加速度诊断动作的时间图。
图6是表示实施例的通过电压调整进行的诊断动作的时间图。
图7是表示实施例的通过阈值调整进行的诊断动作的时间图。
图8是表示实施例的滤波选择进行的诊断动作的时间图。
图9是实施例2的角速度传感器的框图。
图10是表示实施例2的基本角速度诊断动作的时间图。
具体实施方式
以下，根据图1～图9来说明本发明的实施例。
图1是实施例的加速度传感器的框图。本实施例的加速度传感器具有振子11、电极12、13。
振子11在图的上下方向施加加速度时进行位移。电极12施加电压，强制使振子11在上下方向进行位移。电极13根据静电容量的变化来检测上下方向的位移量。容量检测器14检测位移引起的静电容量的变化并作为电压来输出。AD转换器15将容量检测器14检测出的电压转换为数字信号。
滤波器16具有在通常的加速度检测时通过低通滤波器处理来去除高频噪音的功能。另一方面，具有在加速度诊断时根据来自诊断控制18的输入信号来输出诊断之前的加速度值与诊断中的加速度值之间的差值的功能以及在加速度检测时和加速度诊断时改变低通滤波器的特性的功能。通过图4详细进行说明。
温度修正17具有通过温度传感器检测周围温度，并根据其检测值来修正加速度输出值的功能。诊断控制18具有以下功能，即在从外部装置的ECU(引擎控制单元)2输入了加速度输出的发送指示时，根据该发送指示的周期生成用于对加速度诊断部19以及滤波器16执行加速诊断的控制信号并进行输出。用图2详细进行说明。
加速度诊断19将诊断用的电压施加给振子11的固定电极12，强制地使振子11进行位移，从而对经过了从容量检测器14到温度修正部17的加速度位移输出进行诊断，判断从振子11到温度修正17是否正常地进行运转。用图3详细进行说明。
通信20将温度修正17所修正的加速度输出以及加速度诊断19的诊断输出发送给ECU2等的外部装置。
接着使用图2说明诊断控制18。指示检测181具有检测从ECU2接收到的信号是否是加速度输出的指示命令的功能。指示间隔检测182具有检测从ECU2接收到的加速度输出的指示命令的接收间隔的功能。
定时调整183具有根据加速度输出指示的接收间隔来调整诊断的时间的功能。电压调整184具有根据加速度输出指示的接收间隔来调整诊断施加电压的振幅以及极性的功能。
阈值调整185具有用于根据加速度输出指示的接收间隔来调整判定加速诊断时的加速度位移量是否正常的阈值的功能。滤波器调整186具有以下功能，即根据加速度输出指示的接收间隔，对于滤波器16，在检测时和诊断时选择对加速位移值实施的低通滤波器，并且在诊断时输出用于选择与诊断之前的加速度值之间的差值的信号。
接着，使用图3说明加速度诊断19。
诊断电压施加191具有以下功能，即为了诊断加速度传感器是否正常运转，强制地使振子11在图1的上下方向进行位移，将电压施加给电极12。阈值192是存储用于判定从滤波器16输入的加速度位移值是否在正常范围的阈值的寄存器。例如，作为阈值存储上限值和下限值。判定193将加速度位移值与作为阈值的上限值和下限值进行比较，如果加速度位移值在其范围内，则判定为正常。
接着，使用图4说明滤波器16。
低通滤波器a161是适用于加速度诊断时的低通滤波器。另一方面，低通滤波器b162是适用于加速度诊断时的低通滤波器。加速度诊断时，缩短施加诊断电压造成的加速度位移的上升、下降时间，因此低通滤波器b162的截止频率比低通滤波器a161要高。
开关163具有从2个输入信号选择一个的功能。在加速度检测时，通过滤波器选择信号选择并输出低通滤波器a的输出，在加速度诊断时，根据滤波器选择信号选择并输出低通滤波器a的输出。
闩锁164具有保持加速度诊断之前的加速度位移值的功能。减法器165具有从加速度诊断时的加速度位移值减去诊断开始之前的加速度位移值的功能。该功能的目的为，在装载了加速度传感器的车辆倾斜地停止或者在行驶中产生加速度的状态下，只提取施加诊断电压造成的加速度位移。
开关164具有从2个输入信号选择一个的功能。在加速度检测时，通过位移选择信号选择并输出该时间点的加速度位移，在加速度诊断时，通过位移选择信号选择并输出施加诊断电压时的加速度位移。
接着说明动作。图5是说明本发明的基本动作的时间图。
图1的通信20如果从ECU2接收加速度输出指示的信号，并将应该输出的加速度输出向发送缓冲器的存储结束时，则将诊断指示信号输出给诊断控制18。诊断控制18通过图2的指示检测181和指示间隔检测182来检测从ECU2周期性接收到的加速度输出指示信号的周期。定时调整183从检测出的周期到接收到接下来的加速度指示信号为止，为了使低通滤波器181达到稳定状态(例如将时间常数设为τ，经过5τ以上的时间)，对一个周期连续施加正(+)和负(-)的电压，并且判定为能够执行加速度诊断。然后，如图5所示，在输入了来自通信20的诊断指示信号之后，与加速度输出的发送同步地将诊断指示信号输出给加速度诊断19，执行加速度诊断。
图5中，加速度位移在诊断电压为正的情况下，振子向上方向进行位移，在为负的情况下，振子向下方向进行位移，但是位移信号因为通过低通滤波器a，所以平稳地进行位移。如果位移的顶点收敛于设定为阈值192的上限值与下限值之间，则通过图3的判定193判定为正常。
图6是说明在本发明中按照从通信20向ECU1的每个加速度输出交替地切换诊断施加电压的极性的实施例的动作的时间图。与图5的实施例相同，诊断控制18通过图2的指示检测181和指示间隔检测182来检测从ECU2周期性地接收到的加速度输出指示信号的周期。定时调整183从检测出的周期到接收到接下来的加速度指示信号为止，为了使低通滤波器181达到稳定状态(例如将时间常数设为τ，经过5τ以上的时间)，在一个周期内交替地施加正和负的电压并判定为不能够执行加速度诊断。然后，如图5所示，在输入了来自通信20的诊断指示信号之后，与加速度输出的发送同步地对加速度诊断19按照每一个周期交替地施加正和负的电压，执行加速度诊断。
图7是表示本发明中变更诊断阈值时的实施例的时间图。如图6的实施例所示，在根据图2的指示间隔检测182的结果按照每一个周期交替地执行了正和负的诊断时，当低通滤波器181不能够达到稳定状态(例如将时间常数设为τ，经过5τ以上的时间)时，缩短电压的施加时间本身，由此确保用于使低通滤波器181达到稳定状态的时间。其结果，如图7所示，加速度位移信号没有达到虚线所示的预定的阈值。因此，降低阈值并执行诊断。
图8是表示本发明中在加速度检测时和诊断时变更低通滤波器时的实施例的时间图。如图6的实施例所示，在根据图2的指示间隔检测182的结果按照每一个周期交替地执行了正和负的诊断时，当低通滤波器181不能够达到稳定状态(例如将时间常数设为τ，经过5τ以上的时间)时，通过从图2的诊断控制18输入到图4的滤波器16的滤波器选择信号来选择低通滤波器b，由此缩短施加诊断电压造成的加速度位移信号的上升和下降的时间。图中的虚线是选择了低通滤波器a时的波形。
另外，作为另外的实施例，可以不切换2个低通滤波器，而在加速度诊断时使用针对低通滤波器a的输入信号(时间常数τ＝0)。
图9是作为第二实施例的角速度传感器的框图。角速度检测元件21经由电极23从驱动部22施加一定的频率、振幅的交流信号，始终在振动方向进行共振。如果在这种状态下增加角速度，根据科里奥利力，振子22向检测方向进行位移。电极13通过静电容量的变化来检测上下方向的位移量。电极12施加诊断电压且使振子22在上下方向进行位移。图9的上述以外的功能块的处理与图1的加速度传感器相同。
接着说明动作。图10是说明第二实施例的基本动作的时间图。图9的通信20如果从ECU2接收加速度输出指示的信号，并将应该输出的角速度输出向发送缓冲器的存储结束，则将诊断指示信号输出给诊断控制18。诊断控制18通过图2的指示检测181和指示间隔检测182来检测从ECU2周期性接收到的加速度输出指示信号的周期。定时调整183从检测出的周期到接收到接下来的加速度指示信号为止，为了使低通滤波器181达到稳定状态(例如将时间常数设为τ，经过5τ以上的时间)，对一个周期连续施加正(+)和负(-)的电压，并且判定为能够执行角速度诊断。
然后，如图10所示，在输入了来自通信20的诊断指示信号之后，与加速度输出的发送同步地将诊断指示信号输出给角速度诊断19，执行角速度诊断。
图10中，角速度位移在诊断电压为正的情况下，振子11向上方向进行位移，在为负的情况下，振子11向下方向进行位移，但是位移信号因为通过低通滤波器a，所以平稳地进行位移。如果位移的顶点收敛在设定为阈值192的上限值与下限值之间，则通过图3的判定193判定为正常。
进一步，在表示图1所示的第一实施例的加速度传感器的动作的图6～图8的时间图中，除了传感器输出为角速度以外，能够执行相同的动作。
附图标记的说明
1：加速度传感器；11：振子；12、13：电极；14：容量检测器；15：AD转换器；16：滤波器；17：温度修正；18：诊断控制；19：加速度诊断；20：通信；161：低通滤波器a；162：低通滤波器b；163：开关；164：闩锁；165：减法器；166：开关；181：指示检测；182：指示间隔检测；183：定时调整；184：电压调整；185：阈值调整；186：滤波器调整。

Claims (5)

1.一种惯性力检测装置，根据振动体的位移量测量惯性力，其特征在于，
该惯性力检测装置以所设定的周期从外部设备周期性地接收惯性力输出指示信号，对应于上述惯性力输出指示信号的接收来施加诊断电压，
当周期性地接收的上述惯性力输出指示信号的周期长度对施加正和负的诊断电压是充分的情况下，在上述惯性力输出指示信号的一个周期间施加正和负的诊断电压，
当周期性地接收的上述惯性力输出指示信号的周期长度对施加正和负的诊断电压是不充分的情况下，在上述惯性力输出指示信号的一个周期间仅施加正或负的诊断电压中的一方，在接下来的一个周期间施加另一个诊断电压，
该惯性力检测装置基于上述诊断电压检测上述振动体的位移量。
2.根据权利要求1所述的惯性力检测装置，其特征在于，
施加上述诊断电压的期间相对于上述惯性力输出指示信号的周期短于预定期间。
3.根据权利要求1所述的惯性力检测装置，其特征在于，
根据上述惯性力输出指示信号的周期来变更施加上述诊断电压的期间、上述诊断电压、诊断阈值、滤波器特性中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的惯性力检测装置，其特征在于，
该惯性力检测装置将施加上述诊断电压而检测出的诊断结果与输出信号的下一周期同步地输出。
5.根据权利要求1所述的惯性力检测装置，其特征在于，
将表示有无上述诊断电压的施加造成的影响的信号与加速度输出信号同步地输出。
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