JP2005121576A

JP2005121576A - 慣性センサユニット

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Publication number: JP2005121576A
Application number: JP2003359097A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Saito; 和敬斎藤; Ichiro Ueno; 一郎上野; Fumitada Sato; 文規佐藤; Akira Nakamuta; 旭中牟田; Satoshi Hiyama; 智樋山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12
Also published as: US7155974B2; US20050183501A1

Abstract

【課題】センサ出力の温度依存性を精度良く補正し、正確な慣性力を検出することができる慣性センサユニットを提供する。
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、角速度センサ３の信号処理部３ｂが出力するレート値（角速度）を示すアナログ電圧値Ｖと、温度センサ素子５ａ、５ｂが出力するアナログ電圧値による角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_ＡをＡ／Ｄ変換器１ａによりディジタル信号化して読み込む。そして、予め記憶された角速度センシング素子部３ａの温度変化に対する補正値特性から、検出された角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓに対応する補正値Ｃ_Ｓを決定する。また、同様に信号処理部３ｂの温度変化に対する補正値特性から、検出された信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａに対応する補正値Ｃ_Ａを決定する。次に、読み込まれたレート値（角速度）Ｖを、補正値Ｃ_Ａ及び補正値Ｃ_Ｓを用いて補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両装置等に搭載される慣性センサユニットに関する。

従来、車両や飛行体等の位置、姿勢の観測においては、角速度及び加速度の測定が行われており、このため角速度センサや加速度センサ等の慣性センサが用いられている。角速度センサや加速度センサ等の慣性センサから出力されるアナログ電気信号は、それぞれ必要に応じた分解能に合わせ、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル信号化して利用することが一般的である。また、角速度センサや加速度センサの出力には温度依存性があるので、センサの出力信号を処理するＡＳＩＣやセンサユニット内に設けた温度センサによって、角速度センサや加速度センサ周囲の温度を検出し、検出された温度によって角速度センサや加速度センサの出力を補正して利用する（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照。）。
特開平９−３１１１４０号公報特開２０００−１１１３４８号公報

ところで、従来の技術のように、センサの出力信号を処理するＡＳＩＣやセンサユニット内に設けた温度センサによって検出した温度によって角速度センサや加速度センサの出力を補正して利用すると、何もしない場合に比較してセンサ出力の精度が向上するものの、温度センサの数や配置場所によっては、センサの出力信号を処理するＡＳＩＣやマイコンの自己発熱により温度上昇した場合と、外部環境によって温度上昇した場合とで、温度センサの検出温度に差が出るため、検出された温度によって正確に角速度センサや加速度センサの出力を補正することができないという問題があった。特に、検出素子部と該検出素子部の出力を処理する信号処理部とが別素子で構成される慣性センサでは、検出素子部と信号処理部との間に温度差が発生するため、温度センサの配置場所によっては、それぞれの出力を正しい温度で補正することができないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、センサ出力の温度依存性を精度良く補正し、正確な慣性力を検出することができる慣性センサユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る慣性センサユニットは、検出素子部（例えば後述する実施例の加速度センシング素子部２ａや角速度センシング素子部３ａ）と該検出素子部の出力を少なくとも増幅処理する信号処理部（例えば後述する実施例の信号処理部２ｂや信号処理部３ｂ）とが別素子で構成されると共に、検出対象物に取り付けられ、前記検出対象物の加速度あるいは角速度を該検出対象物の慣性力として検出し、該慣性力に応じて変化する電気信号を出力する慣性センサ（例えば後述する実施例の加速度センサ２や角速度センサ３）を備えた慣性センサユニットであって、前記信号処理部の温度を検出する第１の温度検出手段（例えば後述する実施例の温度センサ素子４ｂや温度センサ素子５ｂ）と、前記検出素子部の温度を直接的、または間接的に検出する第２の温度検出手段（例えば後述する実施例の温度センサ素子４ａや温度センサ素子５ａ、あるいは温度センサ素子８）と、前記第１及び第２の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記慣性センサの出力を補正する補正手段（例えば後述する実施例のＡ／Ｄ変換器付きマイコン１）とを備えたことを特徴とする。

以上の構成を備えた慣性センサユニットは、検出素子部と該検出素子部の出力を処理する信号処理部とが別素子で構成される慣性センサの出力を、補正手段を用いて、第１の温度検出手段により検出された信号処理部の温度と、第２の温度検出手段により直接的、または間接的に検出された検出素子部の温度によって正確に補正することができる。

請求項２の発明に係る慣性センサユニットは、請求項１に記載の慣性センサユニットにおいて、前記補正手段が、前記第１の温度検出手段の検出結果に基づいて前記信号処理部の出力を補正する信号処理部補正手段（例えば後述する実施例のステップＳ３及びステップＳ４の処理）と、前記第２の温度検出手段の検出結果に基づいて前記検出素子部の出力を補正する検出素子部補正手段（例えば後述する実施例のステップＳ３及びステップＳ４の処理）とを備えたことを特徴とする。

以上の構成を備えた慣性センサユニットは、信号処理部補正手段が第１の温度検出手段により検出された信号処理部の温度によって補正し、検出素子部補正手段が第２の温度検出手段により直接的、または間接的に検出された検出素子部の温度によって補正することで、慣性センサの出力を、信号処理部と検出素子部のそれぞれの温度で正確に補正することができる。

請求項３の発明に係る慣性センサユニットは、請求項１に記載の慣性センサユニットにおいて、前記信号処理部、及び前記第１、第２の温度検出手段に接続されると共に、それぞれの出力をディジタル信号に変換する信号変換手段（例えば後述する実施例のＡ／Ｄ変換器１ａ）と、前記信号処理部の出力特性に基づいて前記信号処理部の温度変化に対する第１の補正値を記憶する第１の記憶手段（例えば後述する実施例の信号処理部補正値記憶手段１ｃ）と、前記検出素子部の出力特性に基づいて前記検出素子部の温度変化に対する第２の補正値を記憶する第２の記憶手段（例えば後述する実施例の素子部補正値記憶手段１ｂ）とを備え、前記補正手段が、ディジタル信号化された前記慣性センサの出力を前記第１、第２の補正値で補正することを特徴とする。

以上の構成を備えた慣性センサユニットは、補正手段が、ディジタル信号の状態において、信号処理部の温度変化に対する第１の補正値と検出素子部の温度変化に対する第２の補正値によって補正することで、慣性センサの出力を、信号処理部と検出素子部のそれぞれの温度で、正確かつ容易に補正することができる。

請求項４の発明に係る慣性センサユニットは、請求項１から請求項３のいずれかに記載の慣性センサユニットにおいて、前記第１、第２の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記慣性センサの故障を判定する故障判定手段（例えば後述する実施例のステップＳ２及びステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理）を備えたことを特徴とする。

以上の構成を備えた慣性センサユニットは、故障判定手段が、第１の温度検出手段により検出された信号処理部の温度と、第２の温度検出手段により直接的、または間接的に検出された検出素子部の温度によって判定することで、慣性センサの故障を正確に判定することができる。

請求項１に記載の慣性センサユニットによれば、慣性センサの出力を、第１の温度検出手段により検出された信号処理部の温度と、第２の温度検出手段により直接的、または間接的に検出された検出素子部の温度によって正確に補正することができる。従って、センサ出力の温度依存性を精度良く補正し、正確な慣性力を検出することができる慣性センサユニットを実現することができるという効果が得られる。
また、請求項２に記載の慣性センサユニットによれば、慣性センサの出力を、信号処理部と検出素子部のそれぞれの温度で正確に補正することができるので、自己発熱や外部環境等、温度変化の要因に関係なく、センサ出力の温度依存性を精度良く補正し、正確な慣性力を検出することができる慣性センサユニットを実現することができるという効果が得られる。

更に、請求項３に記載の慣性センサユニットによれば、慣性センサの出力を、ディジタル信号の状態において、信号処理部と検出素子部のそれぞれの温度で、正確かつ容易に補正することができる。従って、慣性センサユニットの処理負担を軽減し、慣性センサユニットの小型化や低消費電力化を実現することができるという効果が得られる。
また、請求項４に記載の慣性センサユニットによれば、慣性センサの故障を正確に判定することができるので、慣性センサユニットの信頼性を向上させることができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

（全体構成）
図１は、本発明の一実施例の慣性センサユニットの構成を示すブロック図である。なお、本実施例の慣性センサユニットは、特に自動車等の車両装置に搭載して利用することが有用であり、一例として、慣性センサユニットが自動車に搭載された場合について説明する。
図１において、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、本実施例の慣性センサユニットの中心をなす制御部である。Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、車両の適所に配置された各種センサが出力するアナログ信号をＡ／Ｄ変換器付きマイコン１内に取り込むために、例えば１０ビットのＡ／Ｄ変換器１ａを備えている。なお、Ａ／Ｄ変換器１ａは、接続されるセンサの数だけ備えて、個別に各センサの出力信号を量子化しても良いし、時分割制御により、順次対象とするセンサを切り替えながら各センサの出力信号を量子化しても良い。

また、車両の適所に配置された各種センサとして、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１のＡ／Ｄ変換器１ａには、加速度センサ２と、角速度センサ３が接続されている。ここで、加速度センサ２は、車両の上下方向、前後方向、左右方向等の加速度を検出し、検出された加速度に応じた電圧値をアナログ信号で出力するセンサである。一方、角速度センサ３は、車両のロールレート値、ピッチレート値、ヨーレート値等のレート値（角速度）を検出し、検出されたレート値に応じた電圧値をアナログ信号で出力するセンサである。

また、加速度センサ２は、加速度センシング素子部２ａとＡＳＩＣによる信号処理部２ｂとから構成されている。同様に、角速度センサ３も、角速度センシング素子部３ａとＡＳＩＣによる信号処理部３ｂとから構成されている。ここで、各センサに設けられたＡＳＩＣによる信号処理部２ｂあるいは信号処理部３ｂは、加速度センシング素子部２ａあるいは角速度センシング素子部３ａの出力する、検出された加速度あるいはレート値（角速度）に応じたアナログ信号を、例えば増幅することによりＡ／Ｄ変換器付きマイコン１のＡ／Ｄ変換器１ａで取り込み可能なアナログ信号の電圧値に変換する処理部であって、各センサの出力信号の定常的な誤差を補正するための補正値を記憶する記憶部と、該補正値によって出力信号の定常的な誤差を補正して出力する補正機能等も備えている。

更に、加速度センサ２を構成する加速度センシング素子部２ａと信号処理部２ｂには、それぞれに温度依存性があるため、加速度センシング素子部２ａと信号処理部２ｂそれぞれの温度によって加速度センサ２の出力を補正するために、加速度センシング素子部２ａと信号処理部２ｂの温度を検出し、検出された温度に応じた電圧値をアナログ信号で出力する温度センサ素子４ａ、４ｂが取り付けられている。

同様に、角速度センサ３を構成する角速度センシング素子部３ａと信号処理部３ｂにも、それぞれに温度依存性があるため、角速度センシング素子部３ａと信号処理部３ｂそれぞれの温度によって角速度センサ３の出力を補正するために、角速度センシング素子部３ａと信号処理部３ｂの温度を検出し、検出された温度に応じた電圧値をアナログ信号で出力する温度センサ素子５ａ、５ｂが取り付けられている。

従って、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１のＡ／Ｄ変換器１ａには、加速度センサ２が出力するアナログ電圧値による加速度と、加速度センサ２に取り付けられた温度センサ素子４ａ、４ｂが出力するアナログ電圧値による加速度センシング素子部２ａと信号処理部２ｂの温度、及び角速度センサ３が出力するアナログ電圧値によるレート値（角速度）と、角速度センサ３に取り付けられた温度センサ素子５ａ、５ｂが出力するアナログ電圧値による角速度センシング素子部３ａと信号処理部３ｂの温度が入力され、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１において温度に依存する各センサの出力を補正するために、Ａ／Ｄ変換器１ａによりディジタル信号に変換されてＡ／Ｄ変換器付きマイコン１に入力される。

また、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、温度に依存する各センサの出力を補正するために、加速度センシング素子部２ａの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）や角速度センシング素子部３ａの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）を記憶する素子部補正値記憶手段１ｂと、信号処理部２ｂの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）や信号処理部３ｂの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）を記憶する信号処理部補正値記憶手段１ｃを備えている。

これにより、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、加速度センサ２が検出した車両の加速度、及び角速度センサ３が検出した車両のレート値（加速度）を、Ａ／Ｄ変換器１ａを介してディジタル信号化して取り込み、車両内の各制御ユニット（図示せず）が利用可能な車両の状態を示す制御情報として出力する。また、各センサの故障診断等も行い、車両内の各制御ユニット（図示せず）が利用可能な車両の状態を示す制御情報として出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１による各センサの出力の補正方法やセンサの故障診断方法については、詳細を後述する。

また、本実施例の慣性センサユニットは、この他、車両内の各制御ユニット（図示せず）と、車内ＬＡＮを介してＡ／Ｄ変換器付きマイコン１の出力信号（加速度、レート値（角速度）、センサの故障診断情報等）やＡ／Ｄ変換器付きマイコン１への制御信号を送受信するための通信素子（ＬＡＮトランシーバ）６を備えており、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、通信素子６を制御するためのコントローラ等も備えている。また、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１、加速度センサ２（加速度センシング素子部２ａと信号処理部２ｂ）、角速度センサ３（角速度センシング素子部３ａと信号処理部３ｂ）、温度センサ素子４ａ、４ｂ、温度センサ素子５ａ、５ｂ、通信素子６は、全てセンサハウジング７の中に納められている。

（センサ出力補正処理）
次に、図面を参照して本実施例の慣性センサユニットの温度依存性に対するセンサ出力補正処理動作について説明する。図２は、本実施例の慣性センサユニットのＡ／Ｄ変換器付きマイコン１によるセンサ出力補正処理動作を示すフローチャートである。なお、加速度センサ２に対するセンサ出力補正処理動作も、角速度センサ３に対するセンサ出力補正処理動作も、基本的には同一の処理動作であるので、ここでは一例として角速度センサ３に対するセンサ出力補正処理動作について説明する。

図２において、まずＡ／Ｄ変換器付きマイコン１は、角速度センサ３の信号処理部３ｂが出力するレート値（角速度）を示すアナログ電圧値Ｖと、角速度センサ３に取り付けられた温度センサ素子５ａ、５ｂが出力するアナログ電圧値による角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_ＡをＡ／Ｄ変換器１ａによりディジタル信号化して読み込む（ステップＳ１）。なお、図３は例えば角速度センサ３のセンサ出力電圧特性を示す図であって、角速度センサ３は、横軸に示すレート値（角速度）を検知すると、対応する縦軸に示すアナログ電圧値を出力する。
次に、ディジタル信号化されて読み込まれたレート値（角速度）Ｖと、角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａを用いて、角速度センサ３に対する正常・異常判定処理を実行する（ステップＳ２）。なお、正常・異常判定処理については、詳細を後述する。

一方、ステップＳ２において角速度センサ３が正常であると判定された場合、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、角速度センシング素子部３ａの出力特性に基づいて予めＡ／Ｄ変換器付きマイコン１に記憶された、角速度センシング素子部３ａの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）から、検出された角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓに対応する補正値Ｃ_Ｓを決定する。また、同様に信号処理部３ｂの出力特性に基づいて予めＡ／Ｄ変換器付きマイコン１に記憶された、信号処理部３ｂの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）から、検出された信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａに対応する補正値Ｃ_Ａを決定する（ステップＳ３）。

具体的には、図４は、横軸を角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓあるいは信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａとし、縦軸を角速度センシング素子部３ａの温度変化に対する補正値あるいは信号処理部３ｂの温度変化に対する補正値として示した制御マップであって、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１の素子部補正値記憶手段１ｂ、及び信号処理部補正値記憶手段１ｃに、予めこの制御マップをそれぞれ記憶しておく。そして、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、この制御マップに基づいて、検出された角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓに対応する補正値Ｃ_Ｓ、及び検出された信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａに対応する補正値Ｃ_Ａを決定する。

また、補正値Ｃ_Ａ及び補正値Ｃ_Ｓを決定したら、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、ディジタル信号化されて読み込まれたレート値（角速度）Ｖを、補正値Ｃ_Ａ及び補正値Ｃ_Ｓを用いて補正する。具体的には、補正後のＶ’を下記（１）式に基づいて算出する（ステップＳ４）。

Ｖ’＝Ｖ＋Ｃ_Ｓ＋Ｃ_Ａ・・・（１）

そして、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１はセンサ出力補正処理動作を終了する。なお、加速度センサ２についても、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１の素子部補正値記憶手段１ｂ、及び信号処理部補正値記憶手段１ｃに、横軸を加速度センシング素子部２ａの温度あるいは信号処理部２ｂの温度とし、縦軸を加速度センシング素子部２ａの温度変化に対する補正値あるいは信号処理部２ｂの温度変化に対する補正値として示した制御マップをそれぞれ記憶しておき、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１による同様の手順の処理を実行することで、加速度センシング素子部２ａと信号処理部２ｂそれぞれの温度によって、加速度センサ２の出力を補正することができる。

（正常・異常判定処理）
次に、図面を参照して、上述の本実施例の慣性センサユニットのセンサ出力補正処理動作のステップＳ２で実行されるセンサの正常・異常判定処理動作について説明する。図５は、本実施例の慣性センサユニットのＡ／Ｄ変換器付きマイコン１によるセンサの正常・異常判定処理動作を示すフローチャートである。
図５において、まずＡ／Ｄ変換器付きマイコン１は、センサ出力補正処理動作のステップＳ１においてディジタル信号化されて読み込まれたレート値（角速度）Ｖについて、レート値（角速度）Ｖが規定値１（例えば規定値１は、角速度センサ３の出力特性から規定値１＝４．５［Ｖ］とする。）より大きいか、あるいはレート値（角速度）Ｖが規定値２（例えば規定値２は、角速度センサ３の出力特性から規定値２＝０．５［Ｖ］とする。）より小さい否かを判定する（ステップＳ１１）。

もし、ステップＳ１１において、レート値（角速度）Ｖが規定値１以下で、かつレート値（角速度）Ｖが規定値２以上であった場合（ステップＳ１１のＮＯ）、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、センサ出力補正処理動作のステップＳ１においてディジタル信号化されて読み込まれた角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａについて、例えば角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓから信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａを引いた差の絶対値、すなわち角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａとの温度差の絶対値（｜Ｔ_Ｓ−Ｔ_Ａ｜）が、規定値３（例えば規定値３は、角速度センシング素子部３ａと信号処理部３ｂの素子特性から規定値３＝１０［℃］とする。）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。

もし、ステップＳ１２において、角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａとの温度差の絶対値（｜Ｔ_Ｓ−Ｔ_Ａ｜）が、規定値３以下であった場合（ステップＳ１２のＮＯ）、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、角速度センサ３を「正常」と判定する（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１１において、レート値（角速度）Ｖが規定値１より大きいか、あるいはレート値（角速度）Ｖが規定値２より小さかった場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、角速度センサ３を「異常」と判定する（ステップＳ１４）。また、ステップＳ１２において、角速度センシング素子部３ａの温度Ｔ_Ｓと信号処理部３ｂの温度Ｔ_Ａとの温度差の絶対値（｜Ｔ_Ｓ−Ｔ_Ａ｜）が、規定値３より大きかった場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、同様に角速度センサ３を「異常」と判定する（ステップＳ１４）。

そして、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は正常・異常判定処理動作を終了してセンサ出力補正処理動作へ戻る。なお、加速度センサ２についても、予め加速度に対する規定値や加速度センシング素子部２ａの温度と信号処理部２ｂの温度との温度差の絶対値に対する規定値を定め、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１による同様の手順の処理を実行することで、加速度センサ２の正常・異常判定処理を実行することができる。

なお、上述の実施例では、加速度センサ２と角速度センサ３を対象にして、その温度依存性に対するセンサ出力補正処理動作や、センサの正常・異常判定処理動作について説明したが、温度依存性を持つセンサについては全て同様にセンサ出力補正処理やセンサの正常・異常判定処理を実行しても良い。
また、上述の実施例では、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１が信号処理部補正手段と、検出素子部補正手段と、故障判定手段とを含んでいる。より具体的には、図２のステップＳ３及びステップＳ４の処理が信号処理部補正手段と検出素子部補正手段に相当し、図２のステップＳ２及び図５のステップＳ１１からステップＳ１４の処理が故障判定手段に相当する。

（全体構成における温度センサ取り付け位置の別の形態）
上述のように、図１に示した本実施例の慣性センサユニットの構成を示すブロック図では、信号処理部２ｂや信号処理部３ｂに加えて、加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａにも温度センサ素子を取り付け、例えば角速度センシング素子部３ａの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）から、検出された角速度センシング素子部３ａの温度に対応する補正値を決定すると共に、同様に信号処理部３ｂの温度変化に対する補正値特性（出力ずれ特性）から、検出された信号処理部の温度に対応する補正値を決定し、ディジタル信号化されて読み込まれたレート値（角速度）Ｖを、上記２つの補正値を用いて補正した。

しかし、温度センサ素子を加速度センサ素子あるいは角速度センサ素子毎に取り付けると、加速度センサや角速度センサ等の数が増えた場合に、温度センサ素子の数が多くなり、慣性センサユニットのコストが思いのほか上昇してしまう場合がある。そこで、加速度センサや角速度センサ等の数が増えた場合でも温度センサ素子の数が多くならないように、温度センサ素子の取り付け位置を次のように変更しても良い。

具体的には、自己発熱することにより温度が上昇する信号処理部２ｂや信号処理部３ｂと異なり、加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａは、自己発熱が少ないので、その温度は周囲の温度環境に影響を受ける（周囲の温度で決定される）。従って、図６に示すブロック図のように、加速度センシング素子２ａに取り付けた温度センサ素子４ａや角速度センシング素子３ａに取り付けた温度センサ素子５ａに代えて、センサハウジング７内の温度を検出する温度センサ素子８を設け、温度センサ素子８が出力するアナログ電圧値によるセンサハウジング７内の温度を、Ａ／Ｄ変換器１ａを介してＡ／Ｄ変換器付きマイコン１に入力するようにしても良い。すなわち、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａの温度を、センサハウジング７内の温度として取得し、上述のセンサ出力補正処理やセンサの正常・異常判定処理を実行すれば良い。

以上説明したように、本実施例の慣性センサユニットによれば、信号処理部２ｂや信号処理部３ｂ、及び加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａに温度センサ素子を取り付け、検出された角速度センシング素子部３ａの温度に対応する補正値を決定すると共に、同様に検出された信号処理部３ｂの温度に対応する補正値を決定し、ディジタル信号化されて読み込まれたレート値（角速度）Ｖを、上記２つの補正値を用いて補正し、加速度センサ２についても、同様の処理を実行することにより、ディジタル信号化されて読み込まれた加速度を、算出された２つの補正値を用いて補正すると共に、読み込まれたレート値や温度、あるいは加速度や温度から、加速度センサ２や角速度センサ３の正常・異常判定処理を実行することを可能とした。

更に、加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａに温度センサ素子を取り付けなくても、加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａに取り付けた温度センサ素子４ａや温度センサ素子５ａに代えて、センサハウジング７内の温度を検出する温度センサ素子８を設け、Ａ／Ｄ変換器付きマイコン１は、加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａの温度を、センサハウジング７内の温度として取得すると共に、温度センサ素子４ｂや温度センサ素子５ｂにより信号処理部２ｂや信号処理部３ｂの温度を取得して、上述のセンサの出力補正処理やセンサの正常・異常判定処理を実行することを可能とした。

従って、加速度センサ２や角速度センサ３の出力の温度依存性を精度良く補正し、正確な加速度あるいはレート値（角速度）を検出することができる慣性センサユニットを実現することができるという効果が得られる。また、加速度センサ２や角速度センサ３の出力を、信号処理部２ｂや信号処理部３ｂと加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａのそれぞれの温度で正確に補正することができるので、自己発熱や外部環境等、温度変化の要因に関係なく、センサ出力の温度依存性を精度良く補正し、正確な慣性力を検出することができる慣性センサユニットを実現することができるという効果が得られる。

また、加速度センサ２や角速度センサ３の出力を、ディジタル信号の状態において、信号処理部２ｂや信号処理部３ｂと加速度センシング素子２ａや角速度センシング素子３ａのそれぞれの温度で正確に補正することができるので、慣性センサユニットの処理負担を軽減し、慣性センサユニットの小型化や低消費電力化を実現することができるという効果が得られる。
また、センサの正常・異常判定処理を実行することにより、加速度センサ２や角速度センサ３の故障を正確に判定することができるので、慣性センサユニットの信頼性を向上させることができるという効果が得られる。

本発明の一実施例の慣性センサユニットの構成を示すブロック図である。同実施例の慣性センサユニットのＡ／Ｄ変換器付きマイコンによるセンサ出力補正処理動作を示すフローチャートである。同実施例の慣性センサユニットの角速度センサのセンサ出力電圧特性を示す図である。同実施例の慣性センサユニットのＡ／Ｄ変換器付きマイコンがセンサ出力補正処理時に利用する制御マップである。同実施例の慣性センサユニットのＡ／Ｄ変換器付きマイコンによるセンサの正常・異常判定処理動作を示すフローチャートである。同実施例の慣性センサユニットの温度センサ取り付け位置の別の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１Ａ／Ｄ変換器付きマイコン（補正手段）
１ａＡ／Ｄ変換器（信号変換手段）
１ｂ素子部補正値記憶手段（第２の記憶手段）
１ｃ信号処理部補正値記憶手段（第１の記憶手段）
２加速度センサ（慣性センサ）
３角速度センサ（慣性センサ）
２ａ加速度センシング素子部（検出素子部）
３ａ角速度センシング素子部（検出素子部）
２ｂ、３ｂ信号処理部
４ａ、５ａ温度センサ素子（第２の温度検出手段）
４ｂ、５ｂ温度センサ素子（第１の温度検出手段）
８温度センサ素子（第２の温度検出手段）
Ｓ３、Ｓ４信号処理部補正手段、検出素子部補正手段
Ｓ２、Ｓ１１〜Ｓ１４故障判定手段

Claims

検出素子部と該検出素子部の出力を少なくとも増幅処理する信号処理部とが別素子で構成されると共に、検出対象物に取り付けられ、前記検出対象物の加速度あるいは角速度を該検出対象物の慣性力として検出し、該慣性力に応じて変化する電気信号を出力する慣性センサを備えた慣性センサユニットであって、
前記信号処理部の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記検出素子部の温度を直接的、または間接的に検出する第２の温度検出手段と、
前記第１及び第２の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記慣性センサの出力を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする慣性センサユニット。
前記補正手段が、
前記第１の温度検出手段の検出結果に基づいて前記信号処理部の出力を補正する信号処理部補正手段と、
前記第２の温度検出手段の検出結果に基づいて前記検出素子部の出力を補正する検出素子部補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサユニット。
前記信号処理部、及び前記第１、第２の温度検出手段に接続されると共に、それぞれの出力をディジタル信号に変換する信号変換手段と、
前記信号処理部の出力特性に基づいて前記信号処理部の温度変化に対する第１の補正値を記憶する第１の記憶手段と、
前記検出素子部の出力特性に基づいて前記検出素子部の温度変化に対する第２の補正値を記憶する第２の記憶手段と
を備え、
前記補正手段が、ディジタル信号化された前記慣性センサの出力を前記第１、第２の補正値で補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサユニット。
前記第１、第２の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記慣性センサの故障を判定する故障判定手段
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の慣性センサユニット。