JP2003043133A - センサのテスト方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサが中断なしでまたは比較的に大きな中
断なしで検査される場合でも、非常に短い時間間隔で、
測定すべきパラメータを表す信号が使用されるように改
善することである。 【解決手段】 学習フェーズで、妨害がセンサから出力
された信号に及ぼす作用を検出し、センサのテスト中
に、該センサから出力された信号を、妨害に起因するセ
ンサ出力信号の変化が除去されるように処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載された方法に関する。すなわち本発明は、セン
サを、測定すべきパラメータの検出を意図的に妨害し、
そこから生じるセンサの出力信号を評価するにより当該
センサをテストする方法に関する。

【０００２】このような方法は例えば、回転数センサの
正常機能をテストするために使用される。

【０００３】回転数センサは、単位時間当たりの対象物
の回転運動（゜／ｓ）を検出するのに用いられ、例えば
自動車に使用される。自動車で使用される場合には、自
動車が過度に急速に曲線走行する際に制御不能に陥って
いるか否か（スリップするか、または蛇行する）を識別
し、これにより直ちに適切な対抗措置（通常は個々の車
輪を自動的に制動する）を開始することができるように
するために使用される。

【０００４】このことは安全上非常に重要な側面であ
る。従って、また実際の原因なしで行われる個々の車輪
の制動、例えば高速直線走行時の制動は破壊的作用を有
するから、センサが常に正常に機能し、場合により遮断
されたり、または無視されたりすることは非常に重要で
ある。

【０００５】従ってこのような回転数センサは動作中常
時、テストされる。このテストは、本来測定すべきパラ
メータの検出を意図的に妨害し、そこから生じたセンサ
の出力信号を評価することにより行われる。

【０００６】公知の手段を図１に基づいて説明する。図
１は回転数センサの２つの異なる出力信号を示す。すな
わち、測定が妨害されない場合にセンサが出力すること
となる信号（四角形により示された曲線Ａ）と、測定が
検査目的のために妨害された場合にセンサが出力する信
号（三角形により示された曲線Ｂ）である。以下、曲線
Ａにより示された信号は実際の走行信号と、曲線Ｂによ
り示された信号は測定された信号と称する。

【０００７】この例では、測定が４２時間単位毎（例え
ば２１ｍｓ毎）に妨害される。妨害により、センサによ
って本来測定すべき信号（曲線Ａ）にオフセットが重畳
される。ここでこのオフセットはセンサ信号を交互に上
方（ｔ＝０での妨害）および下方（ｔ＝４２での妨害）
へ偏移させる。

【０００８】センサの検査は次にようにして行われる。
すなわち所定の時点、例えばｔ＝２４とｔ＝６６（一般
的にＴ＝ｎ＊４２＋２４；ｎ＝０，１，２，．．）で、
該当する時点で出力されたセンサ信号と最後に検出され
た実際の走行信号との差が所定の値領域内（回転数領域
内）にあるか否かを検査するのである。

【０００９】値領域内にある場合には、センサが正常に
動作していることを前提とすることができる。そうでな
い場合には、センサがエラーを伴って動作していること
を前提にしなければならない。

【００１０】このような検査によって、センサの通常の
使用中でもセンサの正常機能をコントロールすることが
できる。

【００１１】ここでの欠点は、センサから出力される信
号Ｂがちょうど妨害により影響を受けていないとき、す
なわち実際の走行信号Ａに相応するときにしか、センサ
をこれにより本来測定すべきパラメータの検出に使用で
きないことである。これは前記の例では、ほぼｔ＝４０
とｔ＝８２であり、さらにそれぞれ４２時間単位の間隔
で可能である。

【００１２】センサが実際の走行信号を送出する時間イ
ンターバルは、場合により発生する危険状況に直ちに応
答しなければならないという事実に鑑み、比較的に大き
い。またセンサの正常機能の検査は比較的長く中断され
てはならない。そのために前記の手段には選択肢がない
ように思われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の上位概念に記載された方法を次のように改善する
ことである。すなわちセンサが中断なしでまたは比較的
に大きな中断なしで検査される場合でも、非常に短い時
間間隔で、測定すべきパラメータを表す信号が使用され
るように改善することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、請求項１に記載された方法によって解決される。

【００１５】本発明の方法は、学習フェーズにおいて、
妨害がセンサから出力された信号に及ぼす影響が検出さ
れ、センサのテストの間に、このセンサから出力された
信号から妨害に起因するセンサ出力信号の変化が除去さ
れるように処理されることを特徴とする。

【００１６】このことにより、センサから出力された信
号が、センサのテストのために必要な妨害によって影響
を受けるフェーズであっても、センサがこの妨害なしで
出力することとなる信号を検出することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の有利な改善形態は、従属
請求項、以下の説明、および図面から明かとなる。

【００１８】本発明を以下実施例に基づき、図面を参照
して詳細に説明する。

【００１９】以下詳細に説明する方法の基礎となるセン
サはすでに冒頭に述べた回転数センサである。しかし基
本的に任意の他のセンサであっても良いことを述べてお
く。

【００２０】このセンサは冒頭で説明した従来の方法の
ように、通常動作中に中断なしにテストされる。このと
きこのテストは、センサ信号中にオフセットを発生させ
ることにより本来測定すべきパラメータの検出を妨害
し、そこから生じたセンサの出力信号を評価することに
より行われる。

【００２１】この実施例で生じるセンサの出力信号は図
２に参照符号ＢＢによって示されている。

【００２２】図２に示された曲線ＢＢは、本来測定すべ
きパラメータの検出を４２時間単位の間隔で、本来出力
すべきセンサ信号にオフセットを重畳することで妨害し
て得られる。重畳されたオフセットは図１の曲線Ｂと同
じオフセットである。しかし曲線ＢＢが曲線Ｂとは別の
経過を有する理由は、実際の走行信号が異なるからであ
る。曲線ＢＢの基礎となる実際の走行信号は図２に曲線
ＡＡにより示されている。ここで曲線ＡＡとＡとは異な
る経過を有することが分かる。本来測定すべきパラメー
タ、すなわち曲線ＡとＡＡとが同じであるとすれば、曲
線ＢとＢＢも同じ経過を有することになる。この点で冒
頭に述べた従来の方法と本発明の方法は同じである。

【００２３】後の説明から明かであるが、曲線ＢとＢＢ
とは出力条件が同じ場合に同じ経過を有することに限定
されるものではない。とりわけここに紹介される方法で
は、曲線ＢＢに任意の他の経過を生じさせるオフセット
を使用することができる。オフセットには僅かな要求し
か課せられない。オフセットを使用することにより、セ
ンサ出力信号の受ける変化が質的および領域に毎回同じ
であり、測定すべきパラメータの大きさおよび経過に依
存しないことだけが保証されればよい。変化は有利に
は、周囲温度およびセンサの老化に依存しない、ここで
はとりわけ温度の影響および老化の影響を補償すること
ができる。

【００２４】冒頭に説明した従来の方法と同じように、
オフセットにより変化される信号（曲線ＢないしＢＢ）
に基づいて、センサが正常に動作しているか否かが検出
される。この検出が本発明では、冒頭に説明した従来の
方法とは異なって行われる。

【００２５】本発明では、センサから出力された信号か
らそれぞれ重畳されたオフセットが減算され、そこから
生じた処理された信号が測定すべきパラメータを表す信
号であり得るか否かを検査する。

【００２６】センサ信号ＡＡから減算されたオフセット
は学習フェーズで検出され、記憶される。

【００２７】学習フェーズは、本来検出すべきパラメー
タの時間経過が既知であるフェーズで実行される。この
フェーズは有利には、センサがオフセットの印加なしで
既知の一定の値を送出するであろうフェーズである。こ
こでこの値は有利にはゼロである。回転数センサの場
合、これは例えば、センサないしセンサの組み込まれた
システムが運動しないフェーズである。このような状態
で本来検出すべきパラメータの検出を、センサの通常動
作中に比較的に後でも実施されるようなやり方で妨害す
るのである。そして、これによりセンサから出力される
信号とセンサが妨害されなかったら出力されるであろう
信号との偏差を量的に検出するのである。この実施例で
は、前記信号間の差が符号および絶対値で検出される。
この検出は、オフセットのアクティベート後、所定の時
点で１回または複数回行われる。この実施例では２時間
単位毎、すなわち各１ｍｓ毎に行われる。そしてここで
検出された偏差は記憶される。

【００２８】検出された偏差は必ずしも前記の差である
必要はないことを述べておく。センサから出力される信
号と検出された偏差とから、実際の走行信号、すなわち
測定がオフセットなしで実行されたならセンサが出力す
るであろう信号が検出されることだけが保証されれば良
い。

【００２９】さらに偏差を正確な時点で検出しなければ
ならない必要性もない。基本的に偏差は任意の数、設定
された任意の時点で検出することができる。

【００３０】この実施例のような、異なるオフセットを
引く起こす異なる妨害を行う場合には、偏差は各異なる
妨害に対して検出される。

【００３１】検出され、記憶された偏差は、センサが通
常動作時にテストのため妨害されるときに、センサが妨
害されなかったなら出力するであろう信号を検出するた
めに使用される。このことは本実施例では、センサから
出力された信号からテストフェーズで検出された偏差を
減算または加算することにより行われる。そのために、
偏差が既知である時点で、センサから出力された信号の
瞬時値が検出され、これらの値からそれぞれ所属の偏差
を減算（または加算）するのである。

【００３２】この補正の結果は処理された信号（処理信
号）であり、測定が妨害なしに実行された場合にセンサ
が出力することとなる信号である。すなわち図２に曲線
ＡＡによって示された実際の走行信号である。これによ
り前記の方法においてセンサのテスト中でも測定すべき
パラメータを表す信号が得られる。すなわち（テストフ
ェーズ中に検出される偏差に依存しないで）任意の時間
間隔で順次連続する任意の数の信号が得られる。

【００３３】処理された信号ＡＡに基づいて、センサが
制動動作しているか否かをテストすることができる。こ
のために処理信号ＡＡが時間について微分され、この微
分結果が所定の正または負の限界値を超えているか否か
が検査される。前記の微分結果は単位時間当たりの回転
数変化を表し、図２に参照符号ＣＣの付された曲線によ
り表されている。

【００３４】信号ＣＣが前記の限界値を超えない場合、
または長期にわたって越えない場合、センサは正常に動
作していることを前提にすることができる。信号ＣＣが
限界値の１つを越える場合、このことはセンサが正常に
動作していないことの徴候である。

【００３５】これには、回転数がセンサにより検出され
る対象物は時間単位当たりの回転数を所定の程度しか変
化できないという知識が基礎となっている。ここでこの
所定の程度とは、その回転数の検出される対象物が大き
ければ大きいほど、および／または重ければ重いほど一
般的に小さくなる。例えば自動車は自分の回転数を例外
的状況において時間単位当たりに最大で所定の範囲だけ
変化することがある。しかし曲線ＣＣが実験により求め
られ最大値または推定された最大値よりも大きな回転数
変化を示せば、そこからセンサが誤った値を送出してい
ることが推論される。

【００３６】別の処理、例えば積分の施された信号ＣＣ
を分析し、センサが正常に動作しているか否かをこの処
理結果に依存して検出することも考えられる。

【００３７】しかしセンサが正常に動作しているか否か
はこれまでセンサから出力された信号から直接検出され
ている。例えばこの検出は、この信号の瞬時振幅が所定
の時点で所定の領域内にあるか否かを検出することによ
り行われる。信号ＢＢを所定の形式で処理して、例えば
微分または積分して初めて、そこから生じた信号または
結果が所定の条件を満たすか否かを検査することも考え
られるだろう。

【００３８】異なる検査を同時に、順次、または交互に
実行することもできる。

【００３９】しかしセンサが正常動作しているか否かを
検査する形式に依存せず、常に測定すべき信号（曲線Ａ
Ａ）を表す値を得ることができる。

【００４０】図３は、本発明の方法を実現するための装
置構成を示す。

【００４１】図示の装置構成はセンサ１，センサ信号受
信装置２，テスト制御装置３，偏差検出装置４，偏差記
憶装置５，エラー識別装置６，選択装置７，減算器８，
およびクロック発生器９を有する。

【００４２】センサ１はテストすべきセンサである。こ
のセンサは検出すべき測定量を検出し、これに相応する
アナログ信号を出力する。そしてさらに、測定すべきパ
ラメータの検出を妨害するための（オフセット発生のた
めの）テスト制御装置３を起動する手段を有している。

【００４３】センサ信号受信装置２はセンサ１から出力
された信号を受信し、これを減算器８，偏差検出装置
４，さらにエラー識別装置６にさらに供給する。

【００４４】偏差検出装置４は学習フェーズで、これに
センサ信号受信装置２から供給されたセンサ出力信号
と、センサの出力信号（この信号は偏差検出装置４に測
定すべきパラメータの検出が妨害されないという条件の
下で出力されることとなる信号である）との間の偏差を
検出する。検出された結果（検出された偏差を表すデー
タ）は偏差記憶装置５に出力される。

【００４５】偏差記憶装置５は、これに偏差検出装置４
から供給されたデータを記憶し、これを必要時にエラー
識別装置６と選択装置７に出力する。

【００４６】選択装置７は偏差記憶装置５の出力信号を
受け取り、値ゼロが供給され、これらの信号のどれを減
算器８に供給するかを設定する。

【００４７】減算器８は、これに選択装置７から供給さ
れた信号を、これにセンサ信号受信装置２から供給され
た信号から減算する。出力信号は、センサ１により測定
すべきパラメータの大きさを表す信号である（処理され
た信号、ないしは実際の走行信号；曲線ＡＡ）。

【００４８】エラー識別装置６は、センサ信号受信装置
２と偏差記憶装置５の出力信号を受け取り、これら２つ
の信号間の差を形成し、そこから生じた結果を時間につ
いて微分し、微分結果が許容限界内にあるか否かを検査
する。限界値内にない場合には信号を出力し、この信号
によりセンサが制動に動作していないことがシグナリン
グされる。

【００４９】テスト制御装置３は、偏差検出装置４，偏
差記憶装置５，エラー識別装置６，選択装置７，および
クロック発生器９を制御し、必要時にセンサ１のテスト
のために必要な妨害を起動する。

【００５０】テスト制御装置３によって、学習フェーズ
で実行すべき、妨害がセンサ１から出力される信号に及
ぼす影響の検出と、装置構成の通常動作とを制御するこ
とができる。

【００５１】学習フェーズでテスト制御装置３は、通常
動作時にセンサのテストのために使用される妨害を発生
する。そして偏差検出装置４が妨害がセンサから出力さ
れた信号に及ぼす作用を検出するようにし、検出された
作用を表すデータを偏差記憶装置５に気起きさせる。偏
差検出装置４および偏差記憶装置５と接続されたクロッ
ク発生器をアクティベートおよびデアクティベートする
ことにより、テスト制御装置はさらに、どの時点（妨害
の開始を基準にして）で作用の検出と記憶を行うべきか
を設定する。

【００５２】装置構成の通常動作時にテスト制御装置３
は次のことを行う、 ・短い時間間隔で妨害を発生する、 ・偏差記憶装置５から常に正確に、テストフェーズでそ
れぞれの時点で検出された偏差を含んだデータを出力さ
せる、そして ・選択装置７が、これに偏差記憶装置５から供給された
信号を減算器８にさらに供給するようにする。

【００５３】前記の装置および前記の方法により、実際
の実現の詳細に依存しないで、センサが中断なしで、ま
たは比較的に大きな中断なしで検査される場合でも、任
意の短い時間間隔で、測定すべきパラメータを表す信号
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、テスト中にセンサから出力される信号
と、センサがちょうど検査されていないときに出力する
こととなる信号を示す。

【図２】図２は、テスト中にセンサから出力される信号
と、検出された処理信号（処理された信号）、およびこ
の処理信号の微分から得られた別の信号を示す。

【図３】図３は、本発明の方法を実施するための装置構
成である。

【符号の説明】

１ センサ ２ センサ受信装置 ３ テスト制御装置 ４ 偏差検出装置 ５ 偏差記憶装置 ６ エラー識別装置 ７ 選択装置 ８ 減算器 ９ クロック発生器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定すべきパラメータの検出を所期のよ
   うに妨害し、そこから生じたセンサの出力信号を評価す
   ることによってセンサをテストする方法において、 学習フェーズで、妨害がセンサから出力された信号に及
   ぼす作用を検出し、 センサのテスト中に、該センサから出力された信号を、
   妨害に起因するセンサ出力信号の変化が除去されるよう
   に処理する、ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 測定すべきパラメータの検出を妨害し、
   そこから生じた、センサの出力信号に及ぼす作用は測定
   すべきパラメータの大きさおよび経過に依存しない、請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 学習フェーズで、妨害がセンサから出力
   された信号に及ぼす作用を量的に検出する、請求項１ま
   たは２記載の方法。
4. 【請求項４】 学習フェーズで、妨害がセンサから出力
   された信号に及ぼす作用の時間的経過を検出する、請求
   項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 学習フェーズで検出された、妨害がセン
   サから出力された信号に及ぼす作用を記憶する、請求項
   １から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 【請求項６】 妨害がセンサから出力された信号に及ぼ
   す作用の検出を、どのようなセンサの信号が測定すべき
   パラメータの検出を妨害しなければ出力されることとな
   る信号であるかが既知であるフェーズで実行する、請求
   項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 妨害に起因する作用を処理されたセンサ
   出力信号に所定の処理を施し、 当該処理の結果として得られた信号を、所定の条件を満
   たしているか否かについて検査する、請求項１から６ま
   でのいずれか１項記載の方法。