JP2010286369A - 物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異常の有無の判定結果と診断情報を出力可能でありながらも、外部で誤判断する可能性をより低減させることができる物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法を提供すること。
【解決手段】角速度検出装置１（物理量検出装置の一例）の異常診断回路７０は、監視対象信号５０−１〜５０−５の異常の有無を判定する監視判定回路７１０−１〜７１０−５と、監視判定回路の判定結果に基づいて、角速度検出装置１の異常の有無を判定し、異常判定信号７２２を生成する異常判定回路７２０と、メモリー８０に格納された少なくとも一部の監視判定回路の判定結果に基づいて、所定の診断情報を含む診断情報信号７４２を生成する診断情報生成回路７４０と、外部からの制御信号から生成された出力選択信号６４に基づいて、異常判定信号７２２又は診断情報信号７４２を選択して出力するスイッチ回路７５０と、を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法等に関する。

従来より、様々な物理量を検出する物理量検出装置が知られている。例えば、物理量として角速度を検出する角速度検出装置が知られており、角速度検出装置を搭載し、角速度検出装置により検出された角速度に基づいて所定の制御を行う様々な電子機器やシステムが広く利用されている。例えば、自動車の車両走行制御システムでは角速度検出装置により検出された角速度に基づいて、自動車の横滑りを防止する走行制御が行なわれている。

このような物理量検出装置を用いた電子機器やシステムでは、物理量検出装置が故障すると誤った制御が行われるので、故障している場合には警告ランプを点灯する等の対策が行われており、物理量検出装置の故障診断を行うための種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、内部に自己診断回路を設け、センサー回路が正常であるか異常であるかを判定するとともに異常箇所を特定するための自己診断信号を出力する物理量センサーが提案されている。この物理量センサーは、自己診断信号として、正常時にはセンサーエレメントの駆動信号を分周した信号を出力し、異常時には異常箇所に応じたパルスパターンを出力する。

特開２００６−３４９５６０号公報

しかし、特許文献１に記載された物理量センサーでは、正常時でも駆動信号を分周した信号が出力されるため、異常時に出力されるパルスパターンは、パルス数が多くなるほど正常時の信号波形に類似したものとなる。そのため、この自己診断信号をモニターするシステム側でセンサー回路の異常の有無の判断を誤る危険性がある。また、特許文献１に記載された物理量センサーでは、自己診断する箇所が増えた場合、異常時に出力されるパルスパターンの最大パルス数が診断箇所に比例して増えるが、このパルスパターンを出力する時間は駆動信号を分周した信号の半周期までの時間に限られている。従って、この構成では診断箇所を簡単に増やすことができず、より詳細な診断情報を出力することが難しいという問題がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、異常の有無の判定結果と診断情報を出力可能でありながらも、外部で誤判断する可能性をより低減させることができる物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、診断箇所を増やしてより詳細な診断情報を出力することが容易な物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法を提供することができる。

（１）本発明は、所定の物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を出力する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含む物理量検出装置であって、当該物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる監視対象信号の異常の有無を判定する少なくとも１つの監視判定部と、前記監視判定部の判定結果に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定し、当該物理量検出装置に異常があるか否かを表す異常判定信号を生成する異常判定部と、前記監視判定部の判定結果を格納する記憶部と、前記記憶部に格納された少なくとも一部の前記判定結果に基づいて、所定の診断情報を含む診断情報信号を生成する診断情報生成部と、外部からの制御信号に基づいて、前記異常判定信号又は前記診断情報信号を選択して出力する出力信号選択部と、を含むことを特徴とする。

所定の物理量は、例えば、角速度、加速度、地磁気、圧力等である。

所定の診断情報は、異常診断に関する情報であればよく、例えば、異常状態の監視対象信号を特定するための情報や異常原因を特定するための情報等である。

本発明によれば、出力信号選択部により、異常の有無を表す異常判定信号又は所定の診断情報を含む診断情報信号のいずれかが選択されるので、異常判定信号の出力期間と診断情報信号の出力期間が分離されている。さらに、異常判定信号の出力期間と診断情報信号の出力期間は外部からの制御信号に基づいて選択することができるので、外部で異常の有無の判定結果と診断情報とを混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、本発明によれば、異常判定信号の出力期間と診断情報信号の出力期間が分離されているので、診断情報信号の出力期間を長くすれば、診断箇所を増やしてより詳細な診断情報を出力することも容易である。

（２）この物理量検出装置において、前記診断情報生成部は、前記診断情報として、前記記憶部に格納された少なくとも１つの前記判定結果を含む前記診断情報信号を生成するようにしてもよい。

本発明によれば、診断情報信号により、記憶部に格納された少なくとも１つの判定結果を外部から認識することができる。従って、本発明によれば、外部で異常原因の解析をより効率的に行うことができる。

（３）この物理量検出装置において、前記診断情報生成部は、あらかじめ定義された、複数の前記監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因を特定する異常原因情報との対応関係に基づいて、前記診断情報として、前記記憶部に格納された複数の前記判定結果の組み合わせに対応する前記異常原因情報を含む前記診断情報信号を生成するようにしてもよい。

当該角速度検出装置の内部又は外部のメモリーに、複数の監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因情報との対応関係を表すテーブルデータを格納しておき、診断情報生成部がこのテーブルデータを読み出して診断情報信号を生成するようにしてもよい。

また、診断情報生成部は、複数の監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因情報との対応関係に応じた専用のデコード回路として実現してもよい。

本発明によれば、診断情報信号により、外部から異常原因の少なくとも一部を直ちに認識することができる。従って、本発明によれば、外部での異常原因の解析負荷を削減することができる。

（４）この物理量検出装置において、前記記憶部は、不揮発性であってもよい。

本発明によれば、物理量検出装置の電源が遮断されても監視対象信号の異常の有無の判定結果が不揮発性の記憶部に保持されるので、記憶部から当該判定結果を読み出して異常原因の解析を行うことができる。

（５）この物理量検出装置において、前記物理量は、角速度であってもよい。

（６）本発明は、上記のいずれかの物理量検出装置と、前記物理量検出装置に前記制御信号を供給し、前記物理量検出装置の前記出力信号選択部が選択した出力信号を受け取り、当該出力信号に基づいて前記物理量検出装置の異常を診断する異常診断装置と、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断システムである。

本発明では、物理量検出装置による異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されており、しかも、異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間は外部からの制御信号に基づいて選択することができる。従って、本発明によれば、異常診断装置が異常の有無の判定結果と診断情報とを混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、本発明によれば、物理量検出装置による異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されているので、診断情報の出力期間を長くすれば、診断箇所を増やしてより詳細な診断情報を出力することも容易である。

（７）本発明は、所定の物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を出力する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含む物理量検出装置の異常診断方法であって、当該物理量検出装置が、当該物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる監視対象信号の異常の有無を判定する監視判定ステップと、当該物理量検出装置が、前記監視判定ステップにおける判定結果に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定結果出力ステップと、前記異常判定結果出力ステップにおける判定結果が当該物理量検出装置に異常があることを表す場合、当該物理量検出装置に、前記監視判定ステップにおける少なくとも一部の判定結果に基づいて、所定の診断情報を生成させて出力させる診断情報出力ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、物理量検出装置から、異常判定出力ステップにおいて異常の有無の判定結果が出力され、診断情報出力ステップにおいて所定の診断情報が出力されるので、異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されている。従って、外部で異常の有無の判定結果と診断情報とを混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、本発明によれば、異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されているので、診断情報の出力期間を長くすれば、診断箇所を増やしてより詳細な診断情報を出力することも容易である。

また、本発明によれば、物理量検出装置の異常の有無を判断した後、異常であれば詳細な診断情報を得ることができるので、異常原因の解析をより効率的に行うことができる。

（８）この物理量検出装置の異常診断方法は、前記診断情報出力ステップにおいて、当該物理量検出装置に、あらかじめ定義された、複数の前記監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因を特定する異常原因情報との対応関係に基づいて、前記診断情報として、前記監視判定ステップにおける少なくとも一部の判定結果の組み合わせに対応する前記異常原因情報を生成させて出力させるようにしてもよい。

本発明によれば、物理量検出装置から出力される診断情報により、異常原因を直ちに認識することができる。従って、本発明によれば、異常原因の解析負荷を削減することができる。

第１実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図。 ジャイロセンサー素子の振動片の平面図。 ジャイロセンサー素子の動作について説明するための図。 ジャイロセンサー素子の動作について説明するための図。 角速度検出装置が静止している時の信号波形の一例を示す図。 角速度検出装置に角速度が加わっている時の信号波形の一例を示す図。 第１実施形態における異常診断回路の構成の一例を示す図。 第１実施形態における異常発生時のタイミングチャートの一例を示す図。 第２実施形態における異常診断回路の構成の一例を示す図。 第２実施形態における異常診断テーブルの一例を示す図。 第２実施形態における異常発生時のタイミングチャートの一例を示す図。 第３実施形態における異常診断テーブルの一例を示す図。 第３実施形態における異常発生時のタイミングチャートの他の一例を示す図。 本実施形態の角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図。 本実施形態の異常診断方法のフローチャートの一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．物理量検出装置
以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置（角速度検出装置）を例にとり説明するが、本発明は、角速度、加速度、地磁気、圧力等の様々な物理量のいずれかを検出することができる装置に適用可能である。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図である。

第１実施形態の角速度検出装置１は、ジャイロセンサー素子１００と角速度検出用ＩＣ１０を含んで構成されている。

ジャイロセンサー素子１００（本発明における物理量検出素子の一例）は、駆動電極と検出電極が配置された振動片が不図示のパッケージに封止されて構成されている。一般的に、振動片のインピーダンスをできるだけ小さくして発振効率を高めるためにパッケージ内の気密性が確保されている。

ジャイロセンサー素子１００の振動片は、例えば、水晶（ＳｉＯ_２）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いて構成してもよいし、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。

また、この振動片は、例えば、Ｔ型の２つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルＴ型であってもよいし、音叉型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。

本実施形態では、ジャイロセンサー素子１００は、水晶を材料とするダブルＴ型の振動片により構成される。

図２は、本実施形態のジャイロセンサー素子１００の振動片の平面図である。

本実施形態のジャイロセンサー素子１００は、Ｚカットの水晶基板により形成されたダブルＴ型の振動片を有する。水晶を材料とする振動片は、温度変化に対する共振周波数の変動が極めて小さいので、角速度の検出精度を高めることができるという利点がある。なお、図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は水晶の軸を示す。

図２に示すように、ジャイロセンサー素子１００の振動片は、２つの駆動用基部１０４ａ、１０４ｂからそれぞれ駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕１０１ａの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１２及び１１３が形成されており、駆動振動腕１０１ｂの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１３及び１１２が形成されている。駆動電極１１２、１１３は、それぞれ、図１に示した角速度検出用ＩＣ１０の外部出力端子１１、外部入力端子１２を介して駆動回路２０に接続される。

駆動用基部１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ−Ｘ軸方向と＋Ｘ軸方向に延びる連結腕１０５ａ、１０５ｂを介して矩形状の検出用基部１０７に接続されている。

検出振動腕１０２は、検出用基部１０７から＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。検出振動腕１０２の上面には検出電極１１４及び１１５が形成されており、検出振動腕１０２の側面には共通電極１１６が形成されている。検出電極１１４、１１５は、それぞれ、図１に示した角速度検出用ＩＣ１０の外部入力端子１３、１４を介して検出回路３０に接続される。また、共通電極１１６は接地される。

駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの駆動電極１１２と駆動電極１１３との間に駆動信号として交流電圧が与えられると、図３に示すように、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは逆圧電効果によって矢印Ｂのように、２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端が互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動（励振振動）をする。

なお、本出願では、ジャイロセンサー素子に角速度がかかっていない状態で上述の屈曲振動（励振振動）するときの、各駆動振動腕における振動エネルギーの大きさ又は振動の振幅の大きさが２本の駆動振動腕で等しいとき、駆動振動腕の振動エネルギーのバランスがとれているという。

ここで、ジャイロセンサー素子１００の振動片にＺ軸を回転軸とした角速度が加わると、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは、矢印Ｂの屈曲振動の方向とＺ軸の両方に垂直な方向にコリオリの力を得る。その結果、図４に示すように、連結腕１０５ａ、１０５ｂは矢印Ｃで示すような振動をする。そして、検出振動腕１０２は、連結腕１０５ａ、１０５ｂの振動（矢印Ｃ）に連動して矢印Ｄのように屈曲振動をする。

また、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの励振振動は、ジャイロセンサー素子の製造バラつきなどによって、駆動振動腕の振動エネルギーのバランスがくずれると、検出振動腕１０２には漏れ振動を発生させる。この漏れ振動は、コリオリの力に基づいた振動と同様に矢印Ｄに示す屈曲振動であるが、駆動信号とは同位相である。なお、コリオリ力に伴う振動は駆動振動とは９０°ずれた位相である。

そして、圧電効果によってこれらの屈曲振動に基づいた交流電荷が、検出振動腕１０２の検出電極１１４、１１５に発生する。ここで、コリオリの力に基づいて発生する交流電荷は、コリオリの力の大きさ（言い換えれば、ジャイロセンサー素子１００に加わる角速度の大きさ）に応じて変化する。一方、漏れ振動に基づいて発生する交流電荷は、ジャイロセンサー素子１００に加わる角速度の大きさに関係しない。

なお、図２の構成では、振動片のバランスを良くするために、検出用基部１０７を中央に配置し、検出用基部１０７から＋Ｙ軸と−Ｙ軸の両方向に検出振動腕１０２を延出させている。さらに、検出用基部１０７から＋Ｘ軸と−Ｘ軸の両方向に連結腕１０５ａ、１０５ｂを延出させ、連結腕１０５ａ、１０５ｂのそれぞれから、＋Ｙ軸と−Ｙ軸の両方向に駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂを延出させている。

また、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端には、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂよりも幅の広い矩形状の錘部１０３が形成されている。駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端に錘部１０３を形成することにより、コリオリの力を大きくするとともに、所望の共振周波数を比較的短い振動腕で得ることができる。同様に、検出振動腕１０２の先端には、検出振動腕１０２よりも幅の広い錘部１０６が形成されている。検出振動腕１０２の先端に錘部１０６を形成することにより、検出電極１１４、１１５に発生する交流電荷を大きくすることができる。

以上のようにして、ジャイロセンサー素子１００は、Ｚ軸を検出軸としてコリオリの力に基づく交流電荷（すなわち、検出信号）と、励振振動の漏れ振動に基づく交流電荷（すなわち、漏れ信号）とを検出電極１１４、１１５を介して出力する。

図１に戻り、角速度検出用ＩＣ１０は、駆動回路２０、検出回路３０及び基準電源回路４０を含んで構成されている。

駆動回路２０は、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）２１０、ＡＣ増幅回路２２０及び振幅調整回路２３０を含んで構成されている。

ジャイロセンサー素子１００の振動片に流れた駆動電流は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０によって交流電圧信号に変換される。

Ｉ／Ｖ変換回路２１０から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路２２０及び振幅調整回路２３０に入力される。ＡＣ増幅回路２２０は、入力された交流電圧信号を増幅し、所定の電圧値でクリップさせて方形波電圧信号２２を出力する。振幅調整回路２３０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０が出力する交流電圧信号のレベルに応じて、方形波電圧信号２２の振幅を変化させ、駆動電流が一定に保持するようにＡＣ増幅回路２２０を制御する。

方形波電圧信号２２は、外部出力端子１１を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の駆動電極１１２に供給される。このように、ジャイロセンサー素子１００は図３に示すような所定の駆動振動を継続して励振している。また、駆動電流を一定に保つことにより、ジャイロセンサー素子１００の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは一定の振動速度を得ることができる。そのため、コリオリ力を発生させる元となる振動速度は一定となり、感度をより安定にすることができる。

検出回路３０は、チャージアンプ回路３１０、３２０、差動増幅回路３３０、ＡＣ増幅回路３４０、同期検波回路３５０、平滑回路３６０、可変増幅回路３７０、フィルター回路３８０を含んで構成されている。

チャージアンプ回路３１０には、外部入力端子１３を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４から検出信号と漏れ信号からなる交流電荷が入力される。

同様に、チャージアンプ回路３２０には、外部入力端子１４を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１５から検出信号と漏れ信号からなる交流電荷が入力される。

このチャージアンプ回路３１０及び３２０は、それぞれ入力された交流電荷を基準電圧Ｖ_ｒｅｆを基準とした交流電圧信号に変換する。なお、基準電圧Ｖ_ｒｅｆは、基準電源回路４０により、電源入力端子１５から入力された外部電源に基づいて生成される。

差動増幅回路３３０は、チャージアンプ回路３１０の出力信号とチャージアンプ回路３２０の出力信号を差動増幅する。差動増幅回路３３０は、同相成分を消去し、逆相成分を加算増幅するためのものである。

ＡＣ増幅回路３４０は、差動増幅回路３３０の出力信号を増幅する。このＡＣ増幅回路３４０の出力信号は、検出信号と漏れ信号が含まれており、被検波信号３６として同期検波回路３５０に入力される。

同期検波回路３５０は、被検波信号３６に対して方形波電圧信号２２により同期検波を行う。同期検波回路３５０は、例えば、方形波電圧信号２２の電圧レベルが基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い時はＡＣ増幅回路３４０の出力信号を選択し、方形波電圧信号２２の電圧レベルが基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い時はＡＣ増幅回路３４０の出力信号を基準電圧Ｖ_ｒｅｆに対して反転した信号を選択するスイッチ回路として構成することができる。

同期検波回路３５０の出力信号は、平滑回路３６０で直流電圧信号に平滑化された後、可変増幅回路３７０に入力される。

可変増幅回路３７０は、平滑回路３６０の出力信号（直流電圧信号）を、設定された増幅率（又は減衰率）で増幅（又は減衰）して検出感度を調整する。可変増幅回路３７０で増幅（又は減衰）された信号は、フィルター回路３８０に入力される。

フィルター回路３８０は、可変増幅回路３７０の出力信号を使用に適した周波数帯域に制限する回路であり、角速度検出信号３２を生成する。そして、角速度検出信号３２は外部出力端子１７を介して外部に出力される。

なお、検出回路３０は、本発明における検出部として機能する。

次に、図１のＡ点〜Ｇ点における信号波形の一例を示して、第１実施形態の角速度検出装置１の角速度検出動作についてより具体的に説明する。

図５は、角速度検出装置１が静止している時の信号波形の一例を示す図である。図５において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

ジャイロセンサー素子１００の振動片が振動している状態では、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力（Ａ点）には、ジャイロセンサー素子１００の振動片の駆動電極１１３からフィードバックされた電流が変換された一定周波数の交流電圧が発生している。すなわち、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力（Ａ点）には、一定周波数の正弦波電圧信号が発生している。

そして、ＡＣ増幅回路２２０の出力（Ｂ点）には、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号（Ａ点の信号）が増幅された、振幅が一定値Ｖ_ｃの方形波電圧信号が発生する。

ジャイロセンサー素子１００に角速度が加わっていない場合は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５には角速度の検出信号は発生しないが、漏れ信号は発生する。

ジャイロセンサー素子１００の検出電極１１４及び１１５に発生した漏れ信号（交流電荷）は、それぞれチャージアンプ回路３１０及び３２０により、交流電圧信号に変換される。ここでは、チャージアンプ回路３１０と３２０から出力される交流電圧信号は逆相であるとしている。その結果、チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力（Ｃ点及びＤ点）には、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。ここで、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）の位相は、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）に対して９０°ずれている。また、チャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）の位相は、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して逆位相である（１８０°ずれている）。

チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力信号（Ｃ点の信号及びＤ点の信号）は差動増幅回路３３０により差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）には、チャージアンプ回路３１０の出力（Ｃ点）に発生する正弦波電圧信号と同じ周波数で同位相の正弦波電圧信号が発生する。ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）に発生するこの正弦波電圧信号は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５に発生する漏れ信号に対応する信号である。

ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により、ＡＣ増幅回路２２０が出力する方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）に基づいて同期検波される。

ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）は９０°だけ位相がずれているので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｆ点の信号）において、基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧の積分量と基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の積分量が等しくなる。その結果、漏れ信号はキャンセルされ、フィルター回路３８０の出力（Ｇ点）には角速度が０であることを示す基準電圧Ｖ_ｒｅｆの直流電圧信号が発生する。

図６は、角速度検出装置１に角速度が加わっている時の信号波形の一例を示す図である。図６において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

Ａ点及びＢ点の各信号波形は図５と同じであり、その説明を省略する。

ジャイロセンサー素子１００に角速度が加わると、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５には検出信号と漏れ信号が発生する。この検出信号のレベルはコリオリ力の大きさに応じて変化する。一方、漏れ信号は図５と同じ信号波形になり、キャンセルされる。そのため、図６では検出信号のみに着目した信号波形を示しており、以下の説明においても検出信号のみに着目して説明する。

ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４及び１１５に発生した検出信号（交流電荷）は、それぞれチャージアンプ回路３１０及び３２０により、交流電圧信号に変換される。その結果、チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力（Ｃ点及びＤ点）には、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。ここで、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）の位相は、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同位相である。また、チャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）の位相は、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して逆位相である（１８０°ずれている）。

チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力信号（Ｃ点の信号及びＤ点の信号）は差動増幅回路３３０により差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）には、チャージアンプ回路３１０の出力（Ｃ点）に発生する正弦波電圧信号と同じ周波数で同位相の正弦波電圧信号が発生する。ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）に発生するこの正弦波電圧信号は、ジャイロセンサー素子１００の検出電極１１４、１１５に発生する検出信号に対応する信号である。

ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により、ＡＣ増幅回路２２０が出力する方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）に基づいて同期検波される。ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）は同位相であるので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｆ点の信号）は、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）が全波整流された信号となる。その結果、フィルター回路３８０の出力（Ｇ点）には、角速度の大きさに応じた電圧値Ｖ_１の直流電圧信号（すなわち、角速度検出信号３２）が発生する。

なお、角速度検出装置１に図６と逆方向の角速度が加わった場合には、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）及びチャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）がともに基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心として反転した波形になる。その結果、角速度検出信号３２は、図６とは逆に基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の信号になる。

このようにして角速度検出装置１は角速度を検出することができる。そして、角速度検出信号３２は、その電圧値がコリオリの力の大きさ（角速度の大きさ）に比例し、その極性が回転方向により決まるので、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１に加えられた角速度を計算することができる。

なお、本実施形態では、ＡＣ増幅回路２２０は、方形波電圧信号２２を出力するようにしているが、例えば、正弦波電圧信号を出力するようにしてもよい。その場合、同期検波回路３５０は、正弦波の検波信号３４により同期検波を行う構成に変更すればよい。

図１に戻り、角速度検出用ＩＣ１０は、さらに、制御部６０、異常診断回路７０及びメモリー８０を含んで構成されている。

制御部６０は、外部入力端子１６を介して供給されるモード選択信号６２が第１の電位（例えば、低電位）の時は出力選択信号６４を低電位に固定し、モード選択信号６２が第２の電位（例えば、高電位）の時は出力選択信号６４を高電位に固定する。出力選択信号６４が低電位の時は異常判定結果出力モードが選択され、出力選択信号６４が高電位の時は診断情報出力モードが選択される。この制御部６０は、例えば、専用の論理回路や汎用のＣＰＵによって実現することができる。

異常診断回路７０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号、チャージアンプ回路３１０の出力信号、フィルター回路３８０の出力信号及び基準電源回路４０の出力信号（基準電圧Ｖ_ｒｅｆ）を監視対象の信号（監視対象信号５０−１〜５０−５）として、監視対象信号５０−１〜５０−５の各々の異常の有無を判定し、判定結果をメモリー８０に格納する。そして、異常診断回路７０は、出力選択信号６４及び外部入力端子１９を介して外部から入力されたクロック信号７４に基づいて異常診断信号７２を生成する。

異常診断信号７２は、外部出力端子１８を介して外部に出力される。

なお、メモリー８０は、本発明における記憶部として機能し、揮発性のメモリー（ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスター等）であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性のメモリーであってもよい。

図７は、異常診断回路７０の具体的な構成例を示す図である。

本実施形態における異常診断回路７０は、監視判定回路７１０−１〜７１０−５、異常判定回路７２０、メモリーインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路７３０、診断情報生成回路７４０、スイッチ回路７５０を含んで構成されている。

監視判定回路７１０−１〜７１０−５は、それぞれ、監視対象信号５０−１〜５０−５の異常の有無を判定し、判定結果を示す監視判定信号７１２−１〜７１２−５を生成する。監視判定信号７１２−１は、例えば、監視対象信号５０−１が異常である時は高電位、監視対象信号５０−１が異常でない時（すなわち正常である時）は低電位となる。監視判定信号７１２−２〜７１２−５についても同様に、監視対象信号５０−２〜５０−５の各々が異常である時は高電位、監視対象信号５０−２〜５０−５の各々が正常である時は低電位となる。

なお、監視判定回路７１０−１〜７１０−５は、それぞれ、本発明における監視判定部として機能する。

異常判定回路７２０は、監視判定信号７１２−２〜７１２−５に基づいて、角速度検出装置１に異常があるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号７２２を生成する。異常判定回路７２０は、例えば、監視判定信号７１２−２〜７１２−５の少なくとも１つが異常を示す場合（高電位である場合）は角速度検出装置１に異常があると判定し、監視判定信号７１２−２〜７１２−５のすべてが正常を示す場合（低電位である場合）は角速度検出装置１に異常がない（すなわち正常である）と判定するようにしてもよい。この異常判定回路７２０は、監視判定信号７１２−２〜７１２−５が入力されて異常判定信号７２２を出力する５入力１出力の論理和回路として実現することできる。

なお、異常判定回路７２０は、本発明における異常判定部として機能する。

メモリーインターフェース回路７３０は、メモリー８０に対する判定結果信号７１２−１〜７１２−５の値の書き込み及び読み出しを制御する。

異常判定信号７２２が正常を示す状態（低電位）から異常を示す状態（高電位）に変化すると、メモリーインターフェース回路７３０を介して監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値がメモリー８０の判定結果格納領域８１０に格納される。なお、メモリー８０としてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリーを用いれば、角速度検出装置１の電源が遮断されても監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値が保持されるので、メモリー８０から監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値を読み出して異常原因の解析を行うことができる。

診断情報生成回路７４０は、出力選択信号６４が高電位（診断情報出力モード）の時は、判定結果格納領域８１０に格納されている監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値をメモリーインターフェース回路７３０を介して読み出し、読み出した監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値をクロック信号７４に同期して順番にシリアル出力することにより診断情報信号７４２を生成する。この診断情報信号７４２は、異常発生時の監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値、すなわち、監視対象信号５０−１〜５０−５の各々が正常であるか異常であるかを示す診断情報を含んでいる。一方、出力選択信号６４が低電位（異常判定結果出力モード）の時は、診断情報生成回路７４０は、クロック信号７４が入力されてもシリアル出力動作を行わず、診断情報信号７４２を低電位に固定する。

なお、診断情報生成回路７４０は、本発明における診断情報生成部として機能する。

スイッチ回路７５０は、出力選択信号６４が低電位（異常判定結果出力モード）の時は異常判定信号７２２を選択し、出力選択信号６４が高電位（診断情報出力モード）の時は診断情報信号７４２を選択し、異常診断信号７２として出力する。

なお、スイッチ回路７５０は、本発明における出力信号選択部として機能する。また、出力選択信号６４は制御部６０によりモード選択信号６２に基づいて生成されるが、このモード選択信号６２は、本発明における「外部からの制御信号」に対応する。

図８は、異常発生時のタイミングチャートの一例を示す図である。

時刻ｔ_１より前は、監視対象信号５０−１〜５０−５は正常であり、そのため、監視判定信号７１２−１〜７１２−５はすべて低電位（Ｌレベル）であり、異常判定信号７２２も低電位（Ｌレベル）である。ここで、モード選択信号６２が低電位（Ｌレベル）であるため出力選択信号６４も低電位（Ｌレベル）であり、異常判定結果出力モードが選択されている。そのため、異常診断信号７２として異常判定信号７２２が選択されている。

時刻ｔ_１において、監視対象信号５０−２が異常になったとすると、監視判定信号７１２−２が低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化し、その結果、異常判定信号７２２も低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化する。

また、時刻ｔ_１において、異常判定信号７２２が高電位（Ｈレベル）になったので、監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値（順にＬ、Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌ）がメモリー８０の判定結果格納領域８１０に書き込まれる。その結果、判定結果格納領域８１０の５ビットは０００００から０１０００に変化する。

さらに、時刻ｔ_１において、出力選択信号６４は低電位（Ｌレベル）であるため、異常診断信号７２として異常判定信号７２２が選択され、その結果、異常診断信号７２が低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化する。この異常診断信号７２の変化により、角速度検出装置１に異常が発生したことを外部から認識することができる。

そして、時刻ｔ_２において、モード設定信号６２が高電位（Ｈレベル）になると、出力選択信号６４は低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化し、診断情報出力モードが選択される。そのため、異常診断信号７２として診断情報信号７４２が選択される。その結果、異常診断信号７２は、高電位（Ｈレベル）から低電位（Ｌレベル）に変化し、診断情報出力モードが選択されたことを外部から認識することができる。

さらに、判定結果格納領域８１０に格納されている５ビットデータ（０１０００）が読み出され、時刻ｔ_３〜ｔ_４にかけてクロック信号７４が入力されると、この５ビットデータ（０１０００）がシリアルデータに変換されて、診断情報信号７４２がクロック信号７４の立ち下がりエッジでＬ、Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌと変化する。そして、異常診断信号７２として診断情報信号７４２が選択され、その結果、診断情報信号７４２もクロック信号７４の立ち下がりエッジでＬ、Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌと変化する。この異常診断信号７２をクロック信号７４の立ち上がりエッジでサンプリングすれば、異常発生時の監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値（順にＬ、Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌ）がわかり、監視対象信号５０−２が異常であることを外部から認識することができる。

なお、本実施形態における監視対象信号５０−１〜５０−５は一例であり、例えば、図１に示す他の各回路ブロックの出力信号から必要に応じて選択して監視対象信号としてもよい。また、必要に応じて監視回路の数を増減させてもよい。

以上説明したように、第１実施形態の角速度検出装置１では、角速度検出装置１の異常の有無を表す異常判定信号７２２又は監視対象信号５０−１〜５０−５の各々が正常であるか異常であるかを示す診断情報を含む診断情報信号７４２のいずれかが選択されて出力される。すなわち、診断情報信号の出力期間と異常判定信号の出力期間が分離され、しかも、異常判定信号７２２の出力期間と診断情報信号７４２の出力期間は、外部入力端子１６を介してモード選択信号６２により決定することができる。従って、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、外部で異常の有無の判定結果と診断情報とを混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、異常判定信号７２２の出力期間と診断情報信号７４２の出力期間が分離されているので、診断情報信号７４２の出力期間を長くすれば、診断箇所（監視対象信号の数）を増やしてより詳細な診断情報を出力することも容易である。

また、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、診断情報信号７４２により、判定結果格納領域８１０に格納された監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値（すなわち、監視対象信号５０−１〜５０−５の異常の有無）を外部から認識することができる。従って、角速度検出装置１の異常原因の解析をより効率的に行うことができる。

さらに、第１実施形態の角速度検出装置１において、メモリー８０をＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリーとすれば、角速度検出装置１の電源が遮断されても監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値（すなわち、監視対象信号５０−１〜５０−５の異常の有無の判定結果）がメモリー８０に保持されるので、メモリー８０から当該判定結果を読み出して角速度検出装置１の異常原因の解析を行うことができる。

［第２実施形態］
第２実施形態の角速度検出装置は、異常診断回路７０及びメモリー８０の内部の構成を除き、図１に示した第１実施形態の角速度検出装置の構成と同じである。そのため、第２実施形態の角速度検出装置の構成については図示を省略し、異常診断回路７０及びメモリー８０以外の回路の動作の説明についても省略する。

図９は、第２実施形態の角速度検出装置１における異常診断回路７０の構成例について説明するための図である。

第２実施形態における異常診断回路７０は、第１実施形態と同様に、監視判定回路７１０−１〜７１０−５、異常判定回路７２０、メモリーインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路７３０、診断情報生成回路７４０、スイッチ回路７５０を含んで構成されている。

ここで、監視判定回路７１０−１〜７１０−５、異常判定回路７２０、メモリーインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路７３０及びスイッチ回路７５０は、図７と同じであるため、その説明を省略する。

診断情報生成回路７４０は、出力選択信号６４が高電位（診断情報出力モード）の時は、判定結果格納領域８１０に格納されている監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値をメモリーインターフェース回路７３０を介して読み出す。さらに、診断情報生成回路７４０は、読み出した監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値を用いて、メモリー８０に記憶されている異常診断テーブル８２０を参照し、対応する異常原因を示すコード（異常原因コード）を読み出す。そして、診断情報生成回路７４０は、読み出した異常原因コードをクロック信号７４に同期して順番にシリアル出力することにより診断情報信号７４２を生成する。この診断情報信号７４２は、異常原因を示す診断情報を含んでいる。一方、出力選択信号６４が低電位（異常判定結果出力モード）の時は、診断情報生成回路７４０は、クロック信号７４が入力されてもシリアル出力動作を行わず、診断情報信号７４２を低電位に固定する。

図１０は、第２実施形態における異常診断テーブル８２０の一例を示す図である。図１０に示す異常診断テーブル８２０では、監視対象信号５０−１〜５０−５の判定結果と異常原因コードの対応関係が定義されている。図１０において、判定結果の欄のｂｉｔ４〜ｂｉｔ０は、それぞれ、監視対象信号５０−１〜５０−５の判定結果（監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値）に対応する。

図１０において、監視対象信号５０−５が異常であることを示すすべての判定結果（−、−、−、−、Ｈ）には、異常原因コード（Ｌ、Ｌ、Ｈ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｌ、Ｌ、Ｈ）は、電源異常等の異常原因を示す。

また、監視対象信号５０−１、５０−５が正常であり、かつ、監視対象信号５０−２が異常であることを示すすべての判定結果（Ｌ、Ｈ、−、−、Ｌ）には、異常原因コード（Ｌ、Ｈ、Ｌ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｌ、Ｈ、Ｌ）は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の異常又はパッケージ内の気密度の低下等の異常原因を示す。

また、監視対象信号５０−５が正常であり、監視対象信号５０−１及び監視対象信号５０−２がともに異常であることを示すすべての判定結果（Ｈ、Ｈ、−、−、Ｌ）には、異常原因コード（Ｌ、Ｈ、Ｈ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｌ、Ｈ、Ｈ）は、
ジャイロセンサー素子１００の発振停止又は発振起動異常等の異常原因を示す。

また、監視対象信号５０−２、５０−５が正常であり、監視対象信号５０−３が異常であることを示すすべての判定結果（−、Ｌ、Ｈ、−、Ｌ）には、異常原因コード（Ｈ、Ｌ、Ｌ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｈ、Ｌ、Ｌ）は、チャージアンプ回路３１０の故障等の異常原因を示す。

また、監視対象信号５０−２、５０−３、５０−５が正常であり、監視対象信号５０−４が異常であることを示すすべての判定結果（−、Ｌ、Ｌ、Ｈ、Ｌ）には、異常原因コード（Ｈ、Ｌ、Ｈ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｈ、Ｌ、Ｈ）は、チャージアンプ回路３１０の後段の回路の故障等の異常原因を示す。

そして、その他の判定結果には異常がないことを示すコード（Ｌ、Ｌ、Ｌ）が対応づけられている。

図１１は、第２実施形態における異常発生時のタイミングチャートの一例を示す図であり、図１０に示した異常診断テーブル５２０が使用される場合のタイミングチャートを示している。

図１１において、時刻ｔ_２までは、図８と同じであるため、その説明を省略する。

時刻ｔ_２において、モード選択信号６２が高電位（Ｈレベル）になると、出力選択信号６４は低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化し、診断情報出力モードが選択される。そのため、異常診断信号７２として診断情報信号７４２が選択される。

そして、判定結果格納領域８１０に格納されている５ビットのデータ（０１０００）が読み出され、さらに、図１０に示した異常診断テーブル８２０が参照されて、５ビットデータ（０１０００）を包含する判定結果（Ｌ、Ｈ、−、−、Ｌ）に対応づけられた異常原因コード（Ｌ、Ｈ、Ｌ）が読み出される。

時刻ｔ_３〜ｔ_４にかけてクロック信号７４が入力されると、読み出された異常原因コード（Ｌ、Ｈ、Ｌ）がシリアルデータに変換されて、診断情報信号７４２がクロック信号７４の立ち下がりエッジでＬ、Ｈ、Ｌと変化する。そして、異常診断信号７２として診断情報信号７４２が選択され、その結果、診断情報信号７４２もクロック信号７４の立ち下がりエッジでＬ、Ｈ、Ｌと変化する。この異常診断信号７２をクロック信号７４の立ち上がりエッジでサンプリングすれば、異常原因を外部から認識することができる。

以上説明したように、第２実施形態の角速度検出装置１では、角速度検出装置１の異常の有無を表す異常判定信号７２２又は角速度検出装置１の異常原因を示す診断情報を含む診断情報信号７４２のいずれかが選択されて出力される。すなわち、診断情報信号の出力期間と異常判定信号の出力期間が分離され、しかも、異常判定信号７２２の出力期間と診断情報信号７４２の出力期間は、外部入力端子１６を介してモード選択信号６２により決定することができる。従って、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、外部で異常の有無の判定結果と診断情報とを混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、診断情報信号７４２により、外部から角速度検出装置１の異常原因の少なくとも一部を直ちに認識することができる。従って、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、外部での異常原因の解析負荷を削減することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態の角速度検出装置は、異常診断回路７０に含まれる診断情報生成回路７４０の機能を除き、第２実施形態の角速度検出装置の構成と同じである。従って、第３実施形態における異常診断回路７０及びメモリー８０の構成は、図９と同じであるため図示を省略する。

第３実施形態の角速度検出装置１では、異常診断テーブル８２０の内容が第２実施形態と異なる。すなわち、第２実施形態における異常診断テーブル８２０では、すべての監視対象信号の判定結果と異常原因コードの対応関係が定義されているのに対し、第３実施形態における異常診断テーブル８２０では、一部の監視対象信号の判定結果と異常原因コードの対応関係が定義されている。そして、診断情報生成回路７４０は、異常診断テーブル８２０を参照し、メモリー８０の判定結果格納領域８１０に格納されている判定結果の一部に対応づけられた異常原因コードを読み出し、読み出した異常原因コードをクロック信号７４に同期して順番にシリアル出力する。その後、診断情報生成回路７４０は、異常診断テーブル８２０において対応関係が定義されていない監視対象信号の判定結果をメモリー８０の判定結果格納領域８１０から読み出し、読み出した判定結果をクロック信号７４に同期して順番にシリアル出力する。

図１２は、第３実施形態における異常診断テーブル８２０の一例を示す図である。

図１２に示す異常診断テーブル８２０では、監視対象信号５０−１及び５０−２の判定結果と異常原因コードの対応関係が定義されているが、監視対象信号５０−３〜５０−５の判定結果と異常原因コードの対応関係は定義されていない。図１２において、判定結果の欄のｂｉｔ４及びｂｉｔ３は、それぞれ、監視対象信号５０−１及び５０−２の判定結果（監視判定信号７１２−１及び７１２−２の値）に対応する。

図１２において、監視対象信号５０−１が正常であり、かつ、監視対象信号５０−２が異常であることを示す判定結果（Ｌ、Ｈ）には、異常原因コード（Ｌ、Ｈ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｌ、Ｈ）は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の異常又はパッケージ内の気密度の低下等の異常原因を示す。

また、監視対象信号５０−１及び監視対象信号５０−２がともに異常であることを示す判定結果（Ｈ、Ｈ）には、異常原因コード（Ｈ、Ｌ）が対応づけられている。異常原因コード（Ｈ、Ｌ）は、ジャイロセンサー素子１００の発振停止又は発振起動異常等の異常原因を示す。

そして、監視対象信号５０−１が正常であるか異常であるかを問わず監視対象信号５０−２が正常であることを示す判定結果（−、Ｌ）には、異常がないことを示すコード（Ｌ、Ｌ）が対応づけられている。なお、監視対象信号５０−１が異常であるにもかかわらず、監視対象信号５０−２が正常であるということは想定しにくいため重要でなく、このような判定結果には異常がないことを示すコード（Ｌ、Ｌ）を対応づけることにより、異常原因のコード数を削減している。

図１３は、第３実施形態における異常発生時のタイミングチャートの一例を示す図であり、図１２に示した異常診断テーブル５２０が使用される場合のタイミングチャートを示している。

図１３において、時刻ｔ_１までは、図８及び図１１と同じであるため、その説明を省略する。

時刻ｔ_１において、監視対象信号５０−１、５０−２、５０−３が同時に異常になったとすると、監視判定信号７１２−１、７１２−２、７１２−３がともに低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化し、その結果、異常判定信号７２２も低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化する。

また、時刻ｔ_１において、異常判定信号７２２が高電位（Ｈレベル）になったので、監視判定信号７１２−１〜７１２−５の値（順にＨ、Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｌ）がメモリー８０の判定結果格納領域８１０に書き込まれる。その結果、判定結果格納領域８１０の５ビットは０００００から１１１００に変化する。

さらに、時刻ｔ_１において、出力選択信号６４は低電位（Ｌレベル）であるため、異常診断信号７２として異常判定信号７２２が選択され、その結果、異常診断信号７２が低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化する。

時刻ｔ_２において、モード選択信号６２が高電位（Ｈレベル）になると、出力選択信号６４は低電位（Ｌレベル）から高電位（Ｈレベル）に変化し、診断情報出力モードが選択される。そのため、異常診断信号７２として診断情報信号７４２が選択される。

そして、判定結果格納領域８１０に格納されている５ビットのデータ（１１１００）が読み出され、さらに、図１２に示した異常診断テーブル８２０が参照されて、５ビットデータ（１１１００）の上位２ビット（１１）が示す判定結果（Ｈ、Ｈ）に対応づけられた異常原因コード（Ｈ、Ｌ）が読み出される。

時刻ｔ_３〜ｔ_４にかけてクロック信号７４が入力されると、まず、読み出された異常原因コード（Ｈ、Ｌ）がシリアルデータに変換されて、診断情報信号７４２がクロック信号７４の立ち下がりエッジでＨ、Ｌと変化する。続いて、読み出された５ビットデータ（１１１００）の下位３ビット（１００）がシリアルデータに変換されて、診断情報信号７４２がクロック信号７４の立ち下がりエッジでＨ、Ｌ、Ｌと変化する。そして、異常診断信号７２として診断情報信号７４２が選択され、その結果、診断情報信号７４２もクロック信号７４の立ち下がりエッジでＨ、Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｌと変化する。この異常診断信号７２をクロック信号７４の立ち上がりエッジでサンプリングすれば、最初の２ビットにより監視対象信号５０−１及び５０−２に関する異常原因を外部から認識することができる。さらに、これに続く３ビットにより異常発生時の監視判定信号７１２−３〜７１２−５の値（順にＨ、Ｌ、Ｌ）がわかり、監視対象信号５０−３が異常であることを外部から認識することができる。

以上説明した第３実施形態の角速度検出装置１によれば、第２実施形態と同様の効果に加えて、次の効果を奏する。

すなわち、第３実施形態の角速度検出装置１では、一部の監視対象信号（例えば、監視対象信号５０−１及び５０−２）については、その異常原因を外部から直接的に認識することができ、その他の監視対象信号（例えば、監視対象信号５０−３〜５０−５）については、各々の異常の有無を外部から認識することができる。従って、第３実施形態の角速度検出装置１によれば、外部での異常原因の解析負荷の低減とより詳細な解析とのバランスを考慮しながら、異常原因の解析をより効率的に行うことができる。

２．物理量検出装置の異常診断システム及び異常診断方法
以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置（角速度検出装置）の異常診断システム及び異常診断方法を例にとり説明するが、本発明は、角速度、加速度、地磁気、圧力等の様々な物理量のいずれかを検出することができる装置の異常診断システム及び異常診断方法に適用可能である。

図１４は、本実施形態の角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図である。

図１４に示すように、本実施形態の異常診断システム１０００は、角速度検出装置１とマイクロコンピューター２を含んで構成されている。

角速度検出装置１は、例えば、前述の第１実施形態〜第３実施形態のいずれかの角速度検出装置である。

マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１の外部入力端子１６に低電位のモード選択信号６２を供給し、外部入力端子１８から出力される異常診断信号７２を受け取り、角速度検出装置１の異常の有無を認識することができる。また、マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１の外部入力端子１６に高電位のモード選択信号６２を供給するとともに外部入力端子１９にクロック信号７４を供給して異常診断信号７２を受け取り、角速度検出装置１の診断情報を認識することができる。そして、マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１の診断情報に基づいて、異常診断信号４を出力する。すなわち、マイクロコンピューター２は、本発明における異常診断装置として機能する。異常診断信号４は、例えば、不図示の表示装置に入力されて角速度検出装置１が異常であれば警告表示される。

なお、マイクロコンピューター２は、角速度検出信号３２に基づいて所定の演算を行うようにしてもよい。例えば、マイクロコンピューター２は、角速度検出信号３２の電圧値を積分することにより角速度検出装置１が搭載された移動体の角度を計算し、不図示の速度センサーから得た速度情報と組み合わせて現在の位置を計算するようにしてもよい。

本実施形態の異常診断システム１０００は、前述した第１実施形態〜第３実施形態の角速度検出装置１を用いることにより、角速度検出装置１による異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されており、しかも、異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間は外部からの制御信号に基づいて選択することができる。従って、本実施形態の異常診断システム１０００によれば、角速度検出装置１が出力する異常の有無の判定結果と診断情報とをマイクロコンピューター２が混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、本実施形態の異常診断システム１０００によれば、角速度検出装置１による異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されているので、診断情報の出力期間を長くすれば、診断箇所を増やしてより詳細な診断情報を出力することも容易である。

図１５は、図１４に示した異常診断システム１０００による角速度検出装置の異常診断のフローチャートの一例を示す図である。

図１５に示すように、まず、角速度検出装置１は、角速度検出装置１に含まれる回路において監視対象となる監視対象信号の異常の有無を判定する（ステップＳ１０）。

次に、角速度検出装置１は、ステップＳ１０における判定結果に基づいて、角速度検出装置１の異常の有無を判定し、判定結果を出力する（ステップＳ２０）。具体的には、マイクロコンピューター２が角速度検出装置１に低電位のモード選択信号６２を供給し、角速度検出装置１が当該判定結果を示す異常診断信号７２を出力する。

マイクロコンピューター２は、ステップＳ２０における判定結果（すなわち、異常診断信号７２）を認識し、異常がないとの判定結果であれば（ステップＳ３０でＮｏの場合）異常診断処理を終了する。

一方、ステップＳ２０における判定結果（すなわち、異常診断信号７２）が異常があるとの判定結果であれば（ステップＳ３０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１に、ステップＳ１０における少なくとも一部の判定結果に基づいて、所定の診断情報を生成させて出力させる（ステップＳ４０）。具体的には、マイクロコンピューター２が角速度検出装置１に高電位のモード選択信号６２とクロック信号７４を供給し、角速度検出装置１が当該診断情報を含む異常診断信号７２を出力する。

そして、マイクロコンピューター２は、ステップＳ４０において角速度検出装置１が出力した診断情報を受け取って、角速度検出装置１の異常原因を解析し、異常診断信号４を出力する（ステップＳ５０）。

ここで、ステップＳ４０において、例えば、角速度検出装置１に、ステップＳ１０における少なくとも１つの判定結果を含む診断情報を生成させて出力させるようにしてもよい。

また、ステップＳ４０において、例えば、角速度検出装置１に、あらかじめ定義された、複数の監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因を特定する異常原因情報との対応関係（例えば、図１０や図１２に示した異常診断テーブル８２０）に基づいて、診断情報として、ステップＳ１０における少なくとも一部の判定結果の組み合わせに対応する異常原因情報を生成させて出力させるようにしてもよい。

さらに、ステップＳ４０において、例えば、角速度検出装置１に、ステップＳ１０における少なくとも１つの判定結果と、その他の判定結果の組み合わせに対応する異常原因情報と、を含む診断情報を生成させて出力させるようにしてもよい。

なお、ステップＳ１０、Ｓ２０及びＳ４０は、それぞれ、本発明における監視判定ステップ、異常判定結果出力ステップ及び診断情報出力ステップに対応する。

本実施形態の異常診断方法によれば、角速度検出装置１から、ステップＳ２０において異常の有無の判定結果が出力され、ステップＳ４０において診断情報が出力されるので、異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されている。従って、異常の有無の判定結果と診断情報とを混同することにより誤判断する可能性をより低減させることができる。

また、本実施形態の異常診断方法によれば、異常の有無の判定結果の出力期間と診断情報の出力期間が分離されているので、診断情報の出力期間を長くすれば、診断箇所を増やしてより詳細な診断情報を出力することも容易である。

また、本実施形態の異常診断方法によれば、角速度検出装置１の異常の有無を判断した後、異常であれば詳細な診断情報を得ることができるので、異常原因の解析をより効率的に行うことができる。

なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ 角速度検出装置、２ マイクロコンピューター、４ 異常診断信号、１０ 角速度検出用ＩＣ、１１ 外部出力端子、１２〜１６ 外部入力端子、１７〜１８ 外部出力端子、１９ 外部入力端子、２０ 駆動回路、２２ 方形波電圧信号、３０ 検出回路、３２ 角速度検出信号、３６ 被検波信号、４０ 基準電源回路、５０−１〜５０−５ 監視対象信号、６０ 制御部、６２ モード選択信号、６４ 出力選択信号、７０ 異常診断回路、７２ 異常診断信号、７４ クロック信号、８０ メモリー、１００ ジャイロセンサー素子、１０１ａ〜１０１ｂ 駆動振動腕、１０２ 検出振動腕、１０３ 錘部、１０４ａ〜１０４ｂ 駆動用基部、１０５ａ〜１０５ｂ 連結腕、１０６ 錘部、１０７ 検出用基部、１１２〜１１３ 駆動電極、１１４〜１１５ 検出電極、１１６ 共通電極、２１０ Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）、２２０ ＡＣ増幅回路、２３０ 振幅調整回路、３１０ チャージアンプ回路、３２０ チャージアンプ回路、３３０ 差動増幅回路、３４０ ＡＣ増幅回路、３５０ 同期検波回路、３６０ 平滑回路、３７０ 可変増幅回路、３８０ フィルター回路、７１０−１〜７１０−５ 監視判定回路、７１２−１〜７１２−５ 監視判定信号、７２０ 異常判定回路、７２２ 異常判定信号、７３０ メモリーインターフェース回路、７４０ 診断情報生成回路、７４２ 診断情報信号、７５０ スイッチ回路、８１０ 判定結果格納領域、８２０ 異常診断テーブル、１０００ 異常診断システム

Claims (8)

1. 所定の物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を出力する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含む物理量検出装置であって、
   当該物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる監視対象信号の異常の有無を判定する少なくとも１つの監視判定部と、
   前記監視判定部の判定結果に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定し、当該物理量検出装置に異常があるか否かを表す異常判定信号を生成する異常判定部と、
   前記監視判定部の判定結果を格納する記憶部と、
   前記記憶部に格納された少なくとも一部の前記判定結果に基づいて、所定の診断情報を含む診断情報信号を生成する診断情報生成部と、
   外部からの制御信号に基づいて、前記異常判定信号又は前記診断情報信号を選択して出力する出力信号選択部と、を含むことを特徴とする物理量検出装置。
2. 請求項１において、
   前記診断情報生成部は、
   前記診断情報として、前記記憶部に格納された少なくとも１つの前記判定結果を含む前記診断情報信号を生成することを特徴とする物理量検出装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記診断情報生成部は、
   あらかじめ定義された、複数の前記監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因を特定する異常原因情報との対応関係に基づいて、前記診断情報として、前記記憶部に格納された複数の前記判定結果の組み合わせに対応する前記異常原因情報を含む前記診断情報信号を生成することを特徴とする物理量検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記記憶部は、不揮発性であることを特徴とする物理量検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記物理量は、角速度であることを特徴とする物理量検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の物理量検出装置と、
   前記物理量検出装置に前記制御信号を供給し、前記物理量検出装置の前記出力信号選択部が選択した出力信号を受け取り、当該出力信号に基づいて前記物理量検出装置の異常を診断する異常診断装置と、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断システム。
7. 所定の物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を出力する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含む物理量検出装置の異常診断方法であって、
   当該物理量検出装置が、当該物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる監視対象信号の異常の有無を判定する監視判定ステップと、
   当該物理量検出装置が、前記監視判定ステップにおける判定結果に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定結果出力ステップと、
   前記異常判定結果出力ステップにおける判定結果が当該物理量検出装置に異常があることを表す場合、当該物理量検出装置に、前記監視判定ステップにおける少なくとも一部の判定結果に基づいて、所定の診断情報を生成させて出力させる診断情報出力ステップと、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断方法。
8. 請求項７において、
   前記診断情報出力ステップにおいて、
   当該物理量検出装置に、あらかじめ定義された、複数の前記監視対象信号の異常の有無の組み合わせと異常原因を特定する異常原因情報との対応関係に基づいて、前記診断情報として、前記監視判定ステップにおける少なくとも一部の判定結果の組み合わせに対応する前記異常原因情報を生成させて出力させることを特徴とする物理量検出装置の異常診断方法。

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