JP2001165944A

JP2001165944A - センサの異常検出方法

Info

Publication number: JP2001165944A
Application number: JP2000173090A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Miura; 広土三浦; Koichi Mizutani; 浩市水谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】短絡や断線により所定の抵抗を持って接地し
たり電源に接続したりして、検出信号の信号レベルが高
レベル値と低レベル値との間の中間の値になった場合
も、異常として検出できるようにする。【解決手段】磁気センサからスイッチング装置を経て
供給される検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが正常時の高
レベル値Ｅ_Hより高い異常領域１、または低レベル値Ｅ
_Lより低い異常領域２に入った場合（異常Ａ、Ｂ）に異
常判定が行われるだけでなく、高レベル値Ｅ_Hと低レベ
ル値Ｅ_Lとの間の異常領域３に入る異常Ｃ、Ｄ、Ｅなど
についても異常判定が為されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング装置
によって略一定の高レベル値と低レベル値との間で変化
する検出信号を出力するセンサの異常検出方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】(a) 磁性体が設けられた被検出部材に対
して相対移動させられるとともに、ホール効果または磁
気抵抗効果によりその磁性体との距離に対応する磁気信
号を出力する磁気検出素子と、(b) 前記磁気信号の信号
レベルに基づいてＯＮ・ＯＦＦされることにより、略一
定の高レベル値と低レベル値との間で変化する検出信号
を出力するスイッチング装置と、を有する磁気センサ
が、例えば自動車などのエンジン回転数センサ、車速セ
ンサ、工作機械などに付設されるポテンショメータ、変
位センサなど、種々の産業分野で使用されている。前記
被検出部材は、例えば軸心まわりに回転させられる円板
状のロータや、一直線方向へ往復移動させられる直線移
動体などで、それ等のロータや直線移動体には１または
複数の磁性体が設けられ、検出信号の変化周期や回数な
どに基づいて回転速度や移動速度、或いは回転数や移動
量などを検出できる。

【０００３】上記ホール効果は、ある方向に電流を流し
た固体に、これと垂直な方向の磁界を加えると、電流お
よび磁界のそれぞれに対して垂直な方向に電圧が生じる
現象で、磁気抵抗効果は、磁界によって電気抵抗が変化
（増加）する現象であり、何れも磁界の強さ、すなわち
磁性体との距離に対応する磁気信号が得られる。ホール
効果を利用した磁気検出素子はホール素子と呼ばれ、磁
気抵抗効果を利用した磁気検出素子は磁気抵抗素子と呼
ばれるが、回路が異なるだけで素子自体は一般に同じも
のである。

【０００４】一方、このような磁気センサの異常、例え
ば前記磁気検出素子に電源電圧を供給する電源線や前記
検出信号を出力する信号線、或いは接地線等の断線や短
絡などの異常を、磁気センサから出力される検出信号に
基づいて検出する方法が、例えば特開平８−１２２３４
５号公報に記載されている。すなわち、前記高レベル値
が電源電圧よりも所定値だけ低い値になるようにすると
ともに、前記低レベル値が接地レベルよりも所定値だけ
高い値になるようにして、短絡や断線により検出信号の
信号レベルが電源電圧或いは接地レベルになった場合
に、正常時の高レベル値および低レベル値との相違によ
り、それ等の短絡や断線による異常を相対移動時である
か否かに拘らず迅速に検出できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の異常検出方法では、短絡や断線によって検出
信号の信号レベルが電源電圧か接地レベルになった場合
には異常として検出できるが、短絡や断線により所定の
抵抗を持って接地したり電源に接続したりして、検出信
号の信号レベルが前記高レベル値と低レベル値との間の
中間の値になった場合には、異常として検出されなかっ
た。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、短絡や断線などの異
常により検出信号の信号レベルが高レベル値と低レベル
値との間の中間の値になった場合でも異常として検出で
きるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第１発明は、スイッチング装置によって略一定の
高レベル値と低レベル値との間で変化する検出信号を出
力するセンサの異常を、その検出信号に基づいて判定す
る異常検出方法であって、(a) 前記検出信号の信号レベ
ルが、前記高レベル値と前記低レベル値との間に設定さ
れた中間領域に入ったか否かを判断する信号レベル判断
工程と、(b) 前記検出信号の信号レベルが前記中間領域
に入った場合に、所定の条件下で異常と判定する異常判
定工程と、を有することを特徴とする。

【０００８】第２発明は、(a) 磁性体が設けられた被検
出部材に対して相対移動させられるとともに、ホール効
果または磁気抵抗効果によりその磁性体との距離に対応
する磁気信号を出力する磁気検出素子と、(b) 前記磁気
信号の信号レベルに基づいてＯＮ・ＯＦＦされることに
より、略一定の高レベル値と低レベル値との間で変化す
る検出信号を出力するスイッチング装置と、を有する磁
気センサの異常を、前記検出信号に基づいて判定する異
常検出方法であって、(c) 前記検出信号の信号レベル
が、前記高レベル値と前記低レベル値との間に設定され
た中間領域に入ったか否かを判断する信号レベル判断工
程と、(d) 前記検出信号の信号レベルが前記中間領域に
入った場合に、所定の条件下で異常と判定する異常判定
工程と、を有することを特徴とする。

【０００９】第３発明は、第１発明または第２発明のセ
ンサの異常検出方法において、前記異常判定工程では、
前記検出信号の信号レベルが前記中間領域に予め定めら
れた所定時間継続して入っている場合に異常と判定する
ことを特徴とする。

【００１０】第４発明は、第１発明または第２発明のセ
ンサの異常検出方法において、(a)前記信号レベル判断
工程では、予め定められた時間内に前記検出信号の信号
レベルが前記中間領域、前記高レベル値を含んで設定さ
れた第１正常領域、および前記低レベル値を含んで設定
された第２正常領域、にそれぞれ入ったか否かを判断
し、(b) 前記異常判定工程では、前記検出信号の信号レ
ベルが前記第１正常領域および前記第２正常領域の何れ
か一方と前記中間領域とにそれぞれ入ったが、その第１
正常領域および第２正常領域の他方には入らなかった場
合、またはその検出信号の信号レベルがその中間領域の
みに入っている場合に異常と判定することを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の効果】第１発明、第２発明の異常検出方法によ
れば、短絡や断線により所定の抵抗を持って接地したり
電源に接続したりして、センサから出力される検出信号
の信号レベルが高レベル値と低レベル値との間の中間の
値になった場合でも異常として検出されるようになり、
短絡や断線などの異常の検出精度が向上する。なお、第
２発明は、第１発明が磁気センサに適用された場合の一
実施態様に相当する。

【００１２】第３発明では、検出信号の信号レベルが中
間領域に予め定められた所定時間継続して入っている場
合に異常と判定するため、複雑な処理が不要で本発明方
法を実施する装置を簡単且つ安価に構成できる。また、
第２発明の磁気センサのように、被検出部材とセンサと
が相対移動させられる場合、相対移動しているか否かに
拘らず正常時に検出信号の信号レベルが中間領域に所定
時間継続して入っていることはないため、被検出部材と
センサとが相対移動している時だけでなく、相対移動が
停止している時にも短絡や断線などによる異常を良好に
検出できる。

【００１３】第４発明では、所定時間内の検出信号の信
号レベルが中間領域のみに入っている場合に異常判定を
行うだけでなく、第１正常領域や第２正常領域へ入った
場合でも、その一方の正常領域および中間領域へ入った
だけで他方の正常領域へ入らなかった場合は異常と判定
するため、例えば第２発明の磁気センサのように被検出
部材とセンサとの相対移動に伴って検出信号の信号レベ
ルが所定の周期で第１正常領域または第２正常領域へ入
った場合でも、短絡や断線などによる異常を高い精度で
検出できる。また、第２発明の磁気センサのように、被
検出部材とセンサとが相対移動させられる場合、被検出
部材とセンサとが相対移動しているか否かに拘らず正常
時に検出信号の信号レベルが中間領域のみに入っている
ことはないため、相対移動しているか否かに拘らず異常
を良好に検出することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、第２発明のように磁気
検出素子およびスイッチング素子を有する磁気センサの
異常検出に好適に適用されるが、光を検出する光電変換
素子や歪を検出する歪ゲージ、圧力を検出する圧電変換
素子、等の種々の検出素子を有するとともにスイッチン
グ装置によって略一定の高レベル値と低レベル値との間
で変化する検出信号を出力する種々のセンサの異常検出
に適用され得る。

【００１５】第２発明は、被検出部材が軸心まわりに回
転させられる円板状のロータで、その外周部に設けられ
た１または複数の磁性体を検出することにより、検出信
号の変化周期や回数などから回転速度や回転数を検出す
る磁気センサ（磁気式回転センサ）に好適に適用される
が、例えば被検出部材と磁気センサとが一直線方向へ相
対的に往復移動させられるとともに、その被検出部材に
設けられた１または複数の磁性体を磁気センサによって
検出することにより、検出信号の変化周期や回数などか
ら移動速度や移動量、或いは往復移動周期や往復移動回
数などを検出するものや、被検出部材と磁気センサとの
離間距離が所定値になった時に検出信号の信号レベルが
切り換えられることにより、それ等の接近または離間を
検出するものなど、種々の磁気センサに適用され得る。

【００１６】磁気検出素子は、例えばホール効果により
磁界の強さ、すなわち磁性体との距離に応じた磁気信号
を出力するホール素子や、磁気抵抗効果により磁界の強
さ、すなわち磁性体との距離に応じた磁気信号を出力す
る磁気抵抗素子である。また、スイッチング装置として
は、トランジスタや電界効果トランジスタなどが好適に
用いられ、一般に高レベル値は電源電圧で低レベル値は
接地レベル（電圧０）である。

【００１７】本発明は、検出信号の信号レベルが高レベ
ル値と低レベル値との間の中間領域に入る場合の異常を
検出するもので、スイッチング装置から出力される検出
信号の高レベル値が電源電圧で低レベル値が接地レベル
であっても良いが、前記特開平８−１２２３４５号公報
に記載されているように、高レベル値を電源電圧よりも
所定値だけ低い値にする第１変更手段、および低レベル
値を接地レベルよりも所定値だけ高い値にする第２変更
手段を設け、検出信号の信号レベルがその高レベル値よ
りも高くて電源電圧を含む第１異常領域であるか否か、
或いは低レベル値よりも低くて接地レベルを含む第２異
常領域であるか否か、をそれぞれ判定することにより、
断線や短絡などで検出信号の信号レベルが電源電圧や接
地レベルになった場合も異常として検出できるようにす
ることが望ましい。その場合、第４発明の第１正常領域
は上記第１異常領域と前記中間領域との間に設定され、
第２正常領域は第２異常領域と中間領域との間に設定さ
れる。

【００１８】上記第１変更手段および第２変更手段は、
例えばスイッチング装置の正側および負側にそれぞれ設
けられたダイオードなどによって構成されるが、スイッ
チング装置から検出信号を出力する信号線と接地レベル
の接地線との間に配設されて、予め定められた一定の電
流を接地線へ流す共通の定電流源を用いることもできる
など、種々の態様を採用できる。

【００１９】スイッチング装置から出力される検出信号
は、高レベル値と低レベル値との間で切り換えられる際
に、短時間ではあるが中間領域の値になるため、第３発
明の異常判定工程で異常と判定する所定時間は、通常の
切換え時間よりも十分に長い時間が設定される。時間の
計測は、例えば水晶発振子などのクロック信号源を用い
てタイマにより行うことができるが、時間に対応するも
のであれば差し支えなく、例えば一定時間毎に加算する
カウンタなどを用いるようにしても良い。

【００２０】第３発明では、中間領域に所定時間継続し
て入っているか否かによって異常判定が行われるが、第
１発明、第２発明の実施に際しては、例えば予め定めら
れた一定の時間内に正常時ではあり得ない所定時間以
上、継続か否かに関わらず中間領域に入っている場合に
異常と判定するようにしても良い。

【００２１】第４発明の信号レベル判断工程では、検出
信号の信号レベルが第１正常領域、第２正常領域、中間
領域に入ったか否かを検出するものであるが、ノイズな
どで一時的に入った場合を排除するため、例えば所定時
間内に各領域に入った時間をそれぞれ積算したり、各領
域に継続して入った時間を計測したりして、それ等の時
間が所定時間以上か否かにより各領域に入ったか否かを
判断することが望ましい。

【００２２】本発明方法は、マイクロコンピュータを含
んで構成される異常検出装置によって好適に実施され、
その異常検出装置は、コンピュータ読み取り可能な記録
媒体に予め記録されたプログラムに従って信号処理が行
われることにより、前記信号レベル判断工程を実行する
信号レベル判断手段、および前記異常判定工程を実行す
る異常判定手段、を含んで構成される。記録媒体は、異
常検出装置に位置固定に配設されたＲＯＭなどでも良い
し、異常検出装置の読み取り装置に対して着脱可能なＣ
Ｄ−ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスクなどでも
良い。

【００２３】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。図１のＥＣＵ（電子制御装置）１０
は、磁気センサとしての磁気式回転センサ１２から出力
される検出信号ＳＩＧに基づいて、ロータ１４の回転速
度や回転数を演算したり、本発明方法に従って異常検出
を行ったりするもので、異常検出装置としても機能する
ようになっている。ロータ１４は被検出部材に相当し、
円板形状を成しているとともに、例えば自動車の各部の
回転部材などに配設されて軸心まわりに回転させられる
ようになっており、その外周部には複数の磁性体（実施
例では永久磁石）１６が等角度間隔で一体的に設けられ
ている。

【００２４】図２は、上記ＥＣＵ１０および回転センサ
１２の回路構成を示す図で、ＶＣＣは電源１７の電源電
圧であり、例えば５Ｖが適用される。ＧＮＤは接地レベ
ルで、通常は０Ｖである。また、Ｒ１は保護抵抗で、Ｒ
２はプルアップ抵抗である。

【００２５】図２において、回転センサ１２は、(a) 磁
気抵抗効果により磁界の強さ、すなわち磁性体１６との
距離、に応じた磁気信号を出力する磁気抵抗素子（ＭＲ
Ｅ）１８、(b) その磁気信号の信号レベルに基づいてＯ
Ｎ・ＯＦＦされることにより、略一定の高レベル値Ｅ_H
および低レベル値Ｅ_Lとの間で変化する検出信号ＳＩＧ
を出力するトランジスタ２０を備えて構成されており、
電源線２２を介してＥＣＵ１０と共通の電源１７から電
源電圧ＶＣＣが供給されるとともに、接地線２４を介し
てＥＣＵ１０と共通の接地レベルＧＮＤに接地させら
れ、信号線２６を介して検出信号ＳＩＧをＥＣＵ１０に
供給するようになっている。磁気抵抗素子１８は磁気検
出素子に相当し、トランジスタ２０はスイッチング装置
に相当する。

【００２６】上記トランジスタ２０のコレクタに接続さ
れた信号線２６と、エミッタに接続された接地線２４と
の間には、予め定められた一定の電流を接地線２４へ流
す定電流源２８が配設されており、これにより図３に示
すように検出信号ＳＩＧの高レベル値Ｅ_Hが電源電圧Ｖ
ＣＣよりも所定値だけ低い値に変更されるとともに、検
出信号ＳＩＧの低レベル値Ｅ_Lが接地レベルＧＮＤより
も所定値だけ高い値に変更される。例えば、定電流源２
８の電流値を０．２３ｍＡ、電源電圧ＶＣＣを５Ｖ、保
護抵抗Ｒ１の抵抗値を５５０Ω、プルアップ抵抗Ｒ２の
抵抗値を２．２ｋΩとすると、検出信号ＳＩＧの高レベ
ル値Ｅ_Hは、電源電圧ＶＣＣ＝５Ｖより約０．５Ｖ低い
約４．５Ｖになり、低レベル値Ｅ_Lは、接地レベル＝０
Ｖより約１Ｖ高い約１Ｖになる。定電流源２８は、検出
信号ＳＩＧの高レベル値Ｅ_Hを電源電圧ＶＣＣよりも所
定値だけ低い値にする第１変更手段、および低レベル値
Ｅ _Lを接地レベルＧＮＤよりも所定値だけ高い値にする
第２変更手段、の両方の機能を兼ねている。

【００２７】前記ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ３０および記録
媒体としてのＲＯＭ３２を有するマイクロコンピュータ
を含んで構成されており、図示しないＲＡＭの一時記憶
機能を利用しつつＲＯＭ３２に予め記録されたプログラ
ムに従って信号処理を行うことにより、所定の機能を発
揮するもので、コンパレータ３４およびＡＤＣ（アナロ
グ／デジタル変換器）３６を介して前記検出信号ＳＩＧ
が供給されるようになっている。コンパレータ３４は、
図３に示すように所定のヒステリシスを持って検出信号
ＳＩＧをＨＩ（ハイ）／ＬＯ（ロー）信号に切り換える
もので、検出信号ＳＩＧの信号レベルがＨＩ側比較電圧
Ｅ₃を越えて高くなるとＬＯからＨＩへ切り換わり、検
出信号ＳＩＧの信号レベルがＬＯ側比較電圧Ｅ₂を越え
て低くなるとＨＩからＬＯへ切り換わる。ＨＩ側比較電
圧Ｅ₃は、検出信号ＳＩＧの高レベル値Ｅ_H（例えば
４．５Ｖ）よりも所定値だけ低い値で、例えば３．５Ｖ
程度の電圧であり、ＬＯ側比較電圧Ｅ₂は、検出信号Ｓ
ＩＧの低レベル値Ｅ_L（例えば１．０Ｖ）よりも所定値
だけ高い値で、例えば２．０Ｖ程度の電圧であり、検出
信号ＳＩＧが高レベル値Ｅ_Hと低レベル値Ｅ_Lとの間で
変化すると、ＨＩ／ＬＯ信号のＨＩとＬＯが確実に切り
換わるようになっている。また、ＡＤＣ３６は、アナロ
グの検出信号ＳＩＧをデジタルの検出信号ＳＩＧＤに変
換するものである。

【００２８】そして、ＣＰＵ３０は、上記コンパレータ
３４から供給されるＨＩ／ＬＯ信号に基づいて、例えば
ＨＩとＬＯが切り換わる１サイクルの周期ＴＳ（図３参
照）からロータ１４の回転速度や回転数を算出する。ま
た、ＡＤＣ３６から供給される検出信号ＳＩＧＤが、図
３に示すように予め設定された異常領域１〜３、および
正常領域１、２の何れに入っているかを判断することに
より、回転センサ１２の異常を検出する。回転センサ１
２の異常は、例えば電源線２２、接地線２４、信号線２
６の断線や、電源線２２と信号線２６との短絡、信号線
２６と接地線２４との短絡などである。

【００２９】図３の異常領域１〜３は、何れも正常時に
検出信号ＳＩＧＤが取り得る高レベル値Ｅ_Hの近傍およ
び低レベル値Ｅ_Lの近傍を含まない領域で、異常領域１
は第１異常領域に相当し、検出信号ＳＩＧＤの高レベル
値Ｅ_H（例えば４．５Ｖ）よりも高くて電源電圧ＶＣＣ
を含むＥ₄〜ＶＣＣ＝４．８〜５．０Ｖ程度の電圧範囲
が設定される。異常領域２は第２異常領域に相当し、検
出信号ＳＩＧＤの低レベル値Ｅ_L（例えば１．０Ｖ）よ
りも低くて接地レベルＧＮＤを含むＧＮＤ〜Ｅ ₁＝０〜
０．５Ｖ程度の電圧範囲が設定される。異常領域３は、
高レベル値Ｅ_Hと低レベル値Ｅ_Lとの間の中間領域で、
本実施例では前記コンパレータ３４の比較電圧Ｅ₂〜Ｅ
₃＝２．０〜３．５Ｖの範囲が設定されている。また、
正常領域１は第１正常領域に相当し、正常時に検出信号
ＳＩＧＤの高レベル値Ｅ_Hが取り得る電圧値（例えば
４．５Ｖ程度）を含むように、上記異常領域１と３との
間のＥ₃〜Ｅ₄＝３．５〜４．８Ｖ程度の電圧範囲が設
定される。正常領域２は第２正常領域に相当し、正常時
に検出信号ＳＩＧＤの低レベル値Ｅ_Lが取り得る電圧値
（例えば１．０Ｖ程度）を含むように、上記異常領域２
と３との間のＥ₁〜Ｅ ₂＝０．５〜２．０Ｖ程度の電圧
範囲が設定される。これ等の領域は、回路構成やワイヤ
リングハーネスなどによる電圧降下分、グラウンド浮き
分などを考慮して設定される。

【００３０】そして、検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが
上記正常領域１、２および異常領域１〜３の何れの領域
に入ったかを判断することにより、例えば図４に示す正
常パターンおよび異常パターンの判定条件に従って、正
常か異常かの判定を行うことができる。図４の「○」
は、その領域に検出信号ＳＩＧＤが入った場合で、
「×」は、その領域に検出信号ＳＩＧＤが入らなかった
場合であり、正常パターンＡ〜Ｃの何れかであれば正常
と判定でき、異常パターンＡ〜Ｈの何れかであれば異常
と判定できる。図５の(a) に示す正常Ａ〜Ｃは、正常時
のパターンＡ〜Ｃの場合の検出信号ＳＩＧＤの波形の一
例で、正常パターンＡおよびＢはロータ１４の回転が停
止している場合で、正常パターンＣはロータ１４が回転
している場合である。また、図５の(b) に示す異常Ａ〜
Ｅは、異常時の代表的なパターンＡ〜Ｅの場合の検出信
号ＳＩＧＤの波形の一例で、異常パターンＡ〜Ｃはロー
タ１４が回転しているか否かに拘らず発生するもので、
異常パターンＤ〜Ｈは通常はロータ１４が回転している
場合に生じる。なお、図５(b) における異常Ａ〜Ｃは、
便宜的に同じ時間帯に示しただけで、同時に発生するわ
けではない。

【００３１】ここで、このような異常判定においては、
常時正常領域１または２に入っているような異常は検出
できないが、正常領域１、２をできるだけ小さくするこ
とにより、異常の検出不可領域を小さくして、殆ど総て
の異常を検出できるようにすることができる。

【００３２】次に、ＣＰＵ３０の信号処理により、検出
信号ＳＩＧＤに基づいて回転センサ１２の異常を判定す
る際の作動の一例を、図６のフローチャートを参照して
説明する。本実施例では、図６のフローチャートを所定
のサイクルタイムで繰り返し実行して回転センサ１２の
異常を常時監視しているが、予め定められた一定の判定
実施時間にだけ実行して異常の有無を判定するようにし
ても良い。

【００３３】図６のステップＳＡ１では、検出信号ＳＩ
ＧＤを読み込み、ステップＳＡ２で、その信号レベルが
前記異常領域１か否かを判断し、異常領域１の場合は直
ちにステップＳＡ５を実行する。異常領域１でない場合
は、ステップＳＡ３で異常領域２か否かを判断し、異常
領域２の場合は直ちにステップＳＡ５を実行する。異常
領域２でない場合は、ステップＳＡ４で異常領域３か否
かを判断し、異常領域３の場合はステップＳＡ５を実行
するが、異常領域３でない場合すなわち異常領域１〜３
の何れの領域にも入っていない場合は、前記正常パター
ンＡまたはＢであるため、そのまま終了してステップＳ
Ａ１以下の実行を繰り返す。検出信号ＳＩＧＤの信号レ
ベルが異常領域３すなわち中間領域に入っているか否か
を判断する上記ステップＳＡ４は信号レベル判断工程
で、ＣＰＵ３０による一連の信号処理のうちステップＳ
Ａ４を実行する部分は、信号レベル判断手段として機能
している。

【００３４】ステップＳＡ５では、上記異常領域１、
２、または３に検出信号ＳＩＧＤが予め定められた所定
時間継続して入っているか否かを判断し、所定時間継続
しない場合はステップＳＡ１以下を繰り返すが、所定時
間継続して入っていた場合はステップＳＡ６で異常判定
を行い、必要に応じて他の手段で回転速度や回転数を検
出するようにしたり、ダイアグノーシスに記録したり、
異常表示を行ったりするなどの異常処理を実行する。検
出信号ＳＩＧＤは、高レベル値Ｅ_Hと低レベル値Ｅ_Lと
の間で切り換えられる際に、短時間ではあるが異常領域
３の値になるため、正常パターンＣを異常と判定するこ
とがないように、異常領域３に入った場合に異常と判定
する継続時間は、トランジスタ２０による通常の切換え
時間よりも十分に長い時間、例えば数秒〜数十秒程度の
時間が設定される。異常領域１、２に入った場合も、異
常領域３の場合と同じ継続時間で異常判定を行うように
なっていても良いが、正常時に検出信号ＳＩＧＤが異常
領域１、２に入ることはないため、ワイヤハーネス等に
よるノイズで異常領域１または２に入った場合に誤判定
することを回避できる範囲で、異常領域３の場合よりも
短い継続時間を設定しても良い。時間の計測は、例えば
水晶発振子などのクロック信号源を用いてタイマにより
行うことができる。検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが異
常領域３すなわち中間領域に所定時間継続して入ってい
る場合に異常と判定する上記ステップＳＡ５およびＳＡ
６は、第３発明の異常判定工程で、ＣＰＵ３０による一
連の信号処理のうちステップＳＡ５およびＳＡ６を実行
する部分は、異常判定手段として機能している。

【００３５】このように各継続時間を適当に設定するこ
とにより、異常領域１に入った場合は、前記異常パター
ンＡ〜Ｈのうち異常領域１を含む異常パターンＡ、Ｆ、
Ｇの異常を検出することができ、異常領域２に入った場
合は、異常領域２を含む異常パターンＢ、Ｆ、Ｈの異常
を検出することができる。また、異常領域３に入った場
合は、異常領域３を含む異常パターンＣ〜Ｈのうち異常
領域３のみの異常パターンＣ、および異常領域３と正常
領域１または２とから成る異常パターンＤ、Ｅを検出す
ることができる。正常パターンＣおよび異常パターンＦ
〜Ｈも異常領域３を含んでいるが、その継続時間はトラ
ンジスタ２０の切換え時間程度で短いため、その時の異
常領域３に基づいて異常判定が行われることはなく、異
常パターンＦ〜Ｈについては異常領域１または２に基づ
いて異常判定が為される。

【００３６】ここで、本実施例では、検出信号ＳＩＧＤ
の信号レベルが高レベル値Ｅ_Hより高い異常領域１、ま
たは低レベル値Ｅ_Lより低い異常領域２に所定時間継続
して入った場合に異常の判定が為されるだけでなく、高
レベル値Ｅ_Hと低レベル値Ｅ _Lとの間の中間の異常領域
３に所定時間継続して入った場合も異常と判定されるた
め、例えば短絡や断線により所定の抵抗を持って接地レ
ベルＧＮＤに接地したり電源１７に接続したりして検出
信号ＳＩＧＤの信号レベルが高レベル値Ｅ_Hと低レベル
値Ｅ_Lとの間の中間の値になる異常パターンＣ、Ｄ、Ｅ
の場合も異常として検出されるようになり、短絡や断線
などの異常の検出精度が向上する。

【００３７】また、検出信号ＳＩＧＤが異常領域１〜３
の何れかに所定時間継続して入ったか否かを判断するだ
けで良いため、複雑な信号処理が不要でプログラムなど
を含む装置（ＥＣＵ１０）が簡単且つ安価に構成される
とともに、ロータ１４が回転しているか否かに拘らず、
正常時に検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが異常領域１〜
３の何れかに所定時間継続して入ることはないため、ロ
ータ１４の回転時だけでなく、ロータ１４が停止してい
る場合でも、検出信号ＳＩＧＤが異常領域１〜３の何れ
かに継続して保持される異常パターンＡ〜Ｃの異常を検
出信号ＳＩＧＤのみに基づいて良好に検出できる。

【００３８】図７は、前記ＣＰＵ３０の信号処理によ
り、検出信号ＳＩＧＤに基づいて回転センサ１２の異常
を判定する際の作動の別の例を説明するフローチャート
である。図７のステップＳＢ１およびＳＢ２は、予め定
められた一定の判定時間が経過してステップＳＢ３の判
断がＹＥＳ（肯定）になるまで繰り返し実行され、ステ
ップＳＢ１で検出信号ＳＩＧＤを読み込み、ステップＳ
Ｂ２では、その時の検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが異
常領域１〜３、および正常領域１、２の何れに入ってい
るか判断するとともに、その領域に入っている時間をカ
ウンタやタイマを利用して逐次積算する。そして、その
判定時間内に検出信号ＳＩＧＤが何れの領域に入ったか
に基づいて、以下のステップＳＢ４〜ＳＢ６で異常判定
を行うが、積算時間が極めて短い領域はノイズなどに起
因するものとして除去する。また、上記判定時間は、異
常領域３を通過するだけの正常パターンＣを異常と判定
することがないように、トランジスタ２０による通常の
切換え時間よりも十分に長い時間、例えば数秒〜数十秒
程度以上の時間が設定される。この実施例では、前記ス
テップＳＡ５の継続時間よりも長い時間を設定すること
が望ましい。検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが所定の判
定時間内に何れの領域に入ったかを判断する上記ステッ
プＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３は第４発明の信号レベル判断
工程で、ＣＰＵ３０による一連の信号処理のうちステッ
プＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３を実行する部分は、信号レベ
ル判断手段として機能している。

【００３９】ステップＳＢ４では、検出信号ＳＩＧＤが
入った領域に異常領域１または２が含まれているか否か
を判断し、異常領域１または２が含まれている場合は、
直ちにステップＳＢ７で異常判定を行う。これにより、
異常領域１または２を含む異常パターンＡ、Ｂ、Ｆ〜Ｈ
の異常が検出される。

【００４０】異常領域１、２を共に含まない場合は、ス
テップＳＢ５で異常領域３を含むか否かを判断し、異常
領域３を含まない場合、すなわち異常領域１〜３を何れ
も含まない場合は、正常パターンＡまたはＢであるた
め、そのまま終了してステップＳＢ１以下を繰り返す。
また、異常領域３を含む場合は、ステップＳＢ６で正常
領域１および２を共に含むか否かを判断し、正常領域１
および２を共に含む場合は前記正常パターンＣであるた
め、そのまま終了してステップＳＢ１以下を繰り返す
が、そうでない場合、すなわち正常領域１および２を何
れも含まない異常領域３のみの場合、或いは正常領域１
および２の何れか一方と異常領域３とを含む場合は、何
れもステップＳＢ７で異常判定を行う。正常領域１およ
び２を何れも含まない異常領域３のみの場合は前記異常
パターンＣで、正常領域１および異常領域３を含むが正
常領域２を含まない場合は前記異常パターンＤで、正常
領域２および異常領域３を含むが正常領域１を含まない
場合は前記異常パターンＥである。上記ステップＳＢ
５、ＳＢ６、ＳＢ７は第４発明の異常判定工程で、ＣＰ
Ｕ３０による一連の信号処理のうちステップＳＢ５、Ｓ
Ｂ６、およびＳＢ７を実行する部分は、異常判定手段と
して機能している。

【００４１】本実施例においても、検出信号ＳＩＧＤの
信号レベルが高レベル値Ｅ_Hより高い異常領域１、また
は低レベル値Ｅ_Lより低い異常領域２に入った場合に異
常の判定が為されるだけでなく、高レベル値Ｅ_Hと低レ
ベル値Ｅ_Lとの間の異常領域３に入った場合も所定の条
件下、すなわち正常領域１および２を共に含む場合を除
いて、異常と判定されるため、例えば短絡や断線により
所定の抵抗を持って接地レベルＧＮＤに接地したり電源
１７に接続したりして検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが
高レベル値Ｅ_Hと低レベル値Ｅ_Lとの間の中間の値にな
る異常パターンＣ、Ｄ、Ｅの場合も異常として検出され
るようになり、短絡や断線などの異常の検出精度が向上
する。

【００４２】また、所定の判定時間内の検出信号ＳＩＧ
Ｄの信号レベルが異常領域３のみに入っている場合に異
常判定を行うだけでなく、正常領域１または２へ入った
場合でも、その一方の正常領域１または２および異常領
域３へ入っただけで他方の正常領域２または１へ入らな
かった場合は異常と判定するため、ロータ１４の回転に
伴って検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが所定の周期で正
常領域１または２に入る異常パターンＤ、Ｅの異常につ
いても高い精度で検出できる。

【００４３】また、ロータ１４が回転しているか否かに
拘らず、正常時に検出信号ＳＩＧＤの信号レベルが異常
領域１〜３の何れか一つの領域のみに保持されることは
ないため、ロータ１４の回転時だけでなく、ロータ１４
が停止している場合でも、検出信号ＳＩＧＤが異常領域
１〜３の何れか一つの領域のみに保持される異常パター
ンＡ〜Ｃの異常を検出信号ＳＩＧＤのみに基づいて良好
に検出できる。

【００４４】なお、上記実施例では回転センサ１２から
出力される検出信号ＳＩＧをデジタル変換した検出信号
ＳＩＧＤのみに基づいて異常検出するようになっている
が、異常領域３がコンパレータ３４の比較電圧Ｅ₂〜Ｅ
₃の電圧範囲に設定されているため、例えば前記異常パ
ターンＤ、Ｅの場合、検出信号ＳＩＧＤはロータ１４の
回転に伴って正常領域１または２と異常領域３との間を
周期的に変化するのに対し、コンパレータ３４から供給
されるＨＩ／ＬＯ信号は変化しないため、それ等の信号
ＳＩＧＤおよびＨＩ／ＬＯ信号の相違に基づいて異常判
定を行うこともできる。この場合も、回転センサ１２か
ら出力される検出信号ＳＩＧに基づいて異常判定を行う
一形態である。

【００４５】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であ
り、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良
を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に従って磁気式回転センサの異常を
検出する装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】図１の磁気式回転センサおよびＥＣＵの電気回
路の要部を示す回路図である。

【図３】正常時に磁気センサから出力される検出信号Ｓ
ＩＧおよびコンパレータから出力されるＨＩ／ＬＯ信号
の一例を示す図である。

【図４】検出信号ＳＩＧＤが図３に示す各領域の何れに
入ったかにより、正常か異常かを判定する際の判定条件
（パターン）を説明する図である。

【図５】正常時および異常時における検出信号ＳＩＧＤ
の波形の一例を示す図で、正常Ａ〜Ｃ、異常Ａ〜Ｅは図
４のパターンに対応する。

【図６】図１のＣＰＵによって行われる異常判定の信号
処理の一例を説明するフローチャートである。

【図７】異常判定の別の信号処理を説明するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１０：ＥＣＵ１２：回転センサ（磁気センサ、セン
サ）１４：ロータ（被検出部材）１６：磁性体
１８：磁気抵抗素子（磁気検出素子）２０：トランジスタ（スイッチング装置）ＳＩＧ、
ＳＩＧＤ：検出信号異常領域３：中間領域正常領域１：第１正常領域
正常領域２：第２正常領域ステップＳＡ４：信号レベル判断工程ステップＳＡ５、ＳＡ６：異常判定工程ステップＳＢ１〜ＳＢ３：信号レベル判断工程ステップＳＢ５〜ＳＢ７：異常判定工程

フロントページの続きＦターム(参考） 2F077 AA02 AA10 CC02 NN02 NN04 NN17 PP12 PP14 TT35 TT58 2G014 AA02 AA03 AB25 AC18 2G017 AA02 AD53 AD55 AD61 BA05 2G032 AA03 AA10 AB00 AB20 AC03 AD08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチング装置によって略一定の高レ
ベル値と低レベル値との間で変化する検出信号を出力す
るセンサの異常を、該検出信号に基づいて判定する異常
検出方法であって、前記検出信号の信号レベルが、前記高レベル値と前記低
レベル値との間に設定された中間領域に入ったか否かを
判断する信号レベル判断工程と、前記検出信号の信号レベルが前記中間領域に入った場合
に、所定の条件下で異常と判定する異常判定工程と、を有することを特徴とするセンサの異常検出方法。
【請求項２】磁性体が設けられた被検出部材に対して
相対移動させられるとともに、ホール効果または磁気抵
抗効果により該磁性体との距離に対応する磁気信号を出
力する磁気検出素子と、前記磁気信号の信号レベルに基づいてＯＮ・ＯＦＦされ
ることにより、略一定の高レベル値と低レベル値との間
で変化する検出信号を出力するスイッチング装置と、を有する磁気センサの異常を、前記検出信号に基づいて
判定する異常検出方法であって、前記検出信号の信号レベルが、前記高レベル値と前記低
レベル値との間に設定された中間領域に入ったか否かを
判断する信号レベル判断工程と、前記検出信号の信号レベルが前記中間領域に入った場合
に、所定の条件下で異常と判定する異常判定工程と、を有することを特徴とするセンサの異常検出方法。
【請求項３】前記異常判定工程では、前記検出信号の
信号レベルが前記中間領域に予め定められた所定時間継
続して入っている場合に異常と判定することを特徴とす
る請求項１または２に記載のセンサの異常検出方法。
【請求項４】前記信号レベル判断工程では、予め定め
られた時間内に前記検出信号の信号レベルが前記中間領
域、前記高レベル値を含んで設定された第１正常領域、
および前記低レベル値を含んで設定された第２正常領
域、にそれぞれ入ったか否かを判断し、前記異常判定工程では、前記検出信号の信号レベルが前
記第１正常領域および前記第２正常領域の何れか一方と
前記中間領域とにそれぞれ入ったが、該第１正常領域お
よび該第２正常領域の他方には入らなかった場合、また
は該検出信号の信号レベルが該中間領域のみに入ってい
る場合に異常と判定することを特徴とする請求項１また
は２に記載のセンサの異常検出方法。