JP2012093301A - 物理量検出装置、ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】センサ検出結果を送信するための通信負荷を軽減するとともに、センサ検出結果を受信する受信装置の処理負荷を軽減することのできる、物理量検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る物理量検出装置は、センサが正常に稼動していない場合にはセンサの検出結果を送信せずにその診断結果を送信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、物理量を検出する装置に関するものである。

自動車の走行時の安全を確保するためには、角速度や加速度を検出するセンサが必要となる。これらセンサを、エンジンルームのように温度変化範囲が広く、振動や電磁ノイズの影響が大きい環境に設置して動作させる場合、センサ出力の信頼性を高く保つための工夫が必要になる。

そこで、このような環境において用いられるセンサは、センサ内部に自己診断機能を備え、外部装置に対しその診断情報をセンサ出力と平行して送信する。外部装置は、受信した診断情報を基に、受信したセンサ出力が正常であるか否かを判断し、そのセンサ出力を採用するか否かを決定する。

下記特許文献１〜２には、角速度や加速度などの物理量を検出し、その検出結果と、センサの稼働状況についての診断結果とを、外部装置に送信するセンサが記載されている。

下記特許文献１に記載されている技術では、センサ出力と同一時点における故障診断出力を出力回路にて時分割して出力する。外部装置は、故障診断出力に基づき、次の時点に出力されるセンサ出力が正常であるか否かを判断している。

下記特許文献２に記載されている技術では、センサ部が故障していると判断した場合は、センサ出力をグランドレベル（０Ｖ）に低下させることにより、センサ出力が異常であることを外部装置に通知している。

特許第４３１１４９６号公報 特開２０００−２５４２号公報

上記特許文献１では、センサの稼働状況についての診断結果をセンサ出力とともに送信する必要があるため、通信負荷が大きくなる。また、センサ出力を受信する外部装置の処理負荷も同様に大きくなる。

上記特許文献２では、センサ出力そのものをもって異常状態である旨を外部装置に通知するようにしているため、センサ出力が異常である場合でも、通常のセンサ出力と同等の情報量が必要になる。そのため、特許文献１と同様に通信負荷や処理負荷が大きくなる課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、センサ検出結果を送信するための通信負荷を軽減するとともに、センサ検出結果を受信する受信装置の処理負荷を軽減することのできる、物理量検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る物理量検出装置は、センサが正常に稼動していない場合にはセンサの検出結果を送信せずにその診断結果を送信する。

本発明に係る物理量検出装置によれば、正常に稼動していないセンサの検出結果を送信しないようにすることにより、通信負荷を軽減することができる。また、センサの検出結果を受信する側の処理負担を軽減することができる。

実施形態１に係る物理量検出装置１０００の制御回路図である。 通信部１７１の機能ブロック図である。 データバッファ１７１１が保持するデータの形式を示す図である。 選択部１７１２の動作フローを示す図である。 図４の動作フローの結果として通信フレーム形成部１７１４が出力する通信フレームの構成例を示す図である。 実施形態３に係るネットワークシステム１００００の構成図である。 ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００の機能ブロック図である。 ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が物理量検出装置１０００から通信フレームを受信したときの動作フローである。 物理量検出装置１０００のＲＯＭ２０２が保持する定義テーブル３００の構成とデータ例を示す図である。 各ＥＣＵが保持する定義テーブル２１００の構成とデータ例を示す図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る物理量検出装置１０００の制御回路図である。図１において、角速度センサ１０１は、角速度を検出するセンサであり、振動子１０２、固定電極１０３、電極１０４および１０５、固定電極１０６および１０７、固定電極１０８および１０９を備える。

振動子１０２は、所定の質量を持ち、所定の振動周波数で振動軸方向に振動する。固定電極１０３は、振動子１０２の振動方向の振動振幅および振動周波数を調整するために静電気力を作用させる。電極１０４および１０５は、振動子１０２の振動振幅および振動周波数を静電容量の変化によって検出する。固定電極１０６および１０７は、角速度を印加すると生じるコリオリ力により振動軸と直角の方向に振動子１０２に生じる変位を静電容量の変化によって検出する。固定電極１０８および１０９は、振動子１０２に働くコリオリ力を打ち消すように振動子１０２に静電気力を作用させる。

容量検出器１１０は、角速度センサ１０１と固定電極１０４の間の静電容量および角速度センサ１０１と固定電極１０５の間の静電容量の差分を検出することにより、角速度センサ１０１に働く振動方向の変位を検出する。

駆動周波数調整部１５１は、容量検出器１１０の出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１４５と、ＡＤ変換器１４５の出力を一定周期ごとに加算する積分器を有する。

駆動振幅調整部１５２は、あらかじめ設定した基準振幅値とＡＤ変換器１４５の出力の差分を取り、その出力を一定周期ごとに加算する積分器を有する。

容量検出器１１２は、振動子１０２と固定電極１０６の間の静電容量および振動子１０２と固定電極１０７の間の静電容量の差分を検出することにより、振動子１０２に働くコリオリ力による変位を検出し、デジタル信号に変換する。

角速度検出部１５３は、容量検出器１１２の出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１４６と、ＡＤ変換器１４６の出力を一定周期ごとに加算する積分器を有する。

ＶＣＯ（ボルテージ・コントロール・オシレータ）１２２は、駆動周波数調整部１５１の出力に応じた周波数の基本クロックを出力する。クロック生成部１２３は、ＶＣＯ１２２の出力を分周して駆動信号および検波信号Φ１を出力する。

２軸加速度センサは、振動子１２８および１２９、電極１３０〜１３３を有する。
振動子１２８は、左右方向（以下、Ｘ軸方向と称す）に加速度が加わったときに変位する。振動子１２９は、前後方向（以下、Ｙ軸方向と称す）に加速度が加わったときに変位する。電極１３０および１３２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の変位量を静電容量の変化によって検出する。電極１３１および１３３は、電圧を印加し、強制的に振動子１２８をＸ軸方向に、振動子１２９をＹ軸方向に変位させる。容量検出器１３５および１３６は、変位による静電容量の変化を検出し電圧として出力する。ＡＤ変換器１４８および１４９は、容量検出器１３５および１３６が検出した電圧をデジタル信号に変換する。温度センサ１３７は、周囲温度を検出し電圧に変換して出力する。ＡＤ変換器１３８は、温度センサ１３７の出力電圧をデジタル信号に変換する。

角速度特性補正部１３９、Ｘ軸方向加速度特性補正部１４０、Ｙ軸方向加速度特性補正部１４１は、温度センサ１３７の出力に応じて、角速度の検出結果と加速度の検出結果を補正する。

診断部１６１は、駆動周波数調整部１５１の出力に基づき、駆動周波数が正常か否かを判定する。診断部１６２は、駆動振幅調整部１５２の出力に基づき、振動子１０１の振動軸方向の振動が正常か否かを判定する。診断部１６３は、角速度検出部１５３の出力に基づき、角速度出力が正常か否かを判定する。診断部１６４は、Ｘ軸方向加速度特性補正部１４０の出力に基づき、加速度センサが正常に稼動しているか否かを判定する。診断部１６５は、Ｙ軸方向加速度特性補正１４１の出力に基づき、加速度センサが正常に稼動しているか否かを判定する。診断部１６５は、ＡＤ変換器１３８の出力に基づき、温度センサ１３７が正常に稼動しているか否かを判定する。

診断電圧制御部１６７は、加速度センサが正常に稼動しているか否かを診断するため、強制的に振動子１２８をＸ軸方向に、振動子１２９をＹ軸方向に変位させ、電極１３１および１３３に電圧を印加する。

通信部１７１は、角速度センサ１０１および加速度センサの出力を、物理量検出装置１０００の外部装置に送信する。

図１の点線で囲んだ部分は、マイコン２００などの演算装置上に一体的に構成することができる。マイコン２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３を備える。

ＣＰＵ２０１は、マイコン２００が備える各機能部の演算機能を実行する。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムを保持する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行する際に必要となるデータなどを一時的に保持する。

マイコン２００上に構成する各機能部は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムとして構成することもできるし、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできる。また、マイコン２００およびマイコン２００上に構成する各機能部と同等の機能を、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のような書き換え可能な論理回路を用いて構成することもできる。

以上、物理量検出装置１０００の回路構成を説明した。次に、角速度センサ１０１の動作について説明する。

振動子１０２は、駆動周波数調整部１５１と駆動振幅調整部１５２が出力する駆動信号によって振動する。固定電極１０４、１０５は角速度センサ１０１の振動子１０２の変位を検出する。容量検出器１１０は、その検出結果を受け取る。

駆動周波数調整部１５１は、容量検出器１１０とＡＤ変換器１４５を介して得られる振動子１０２の変位信号に対し、振動子１０２の駆動方向の振動が共振状態となるように駆動信号の周波数を調整する。

駆動振幅調整部１５２は、ＡＤ変換器１４５を介して得られる振動子１０２の変位信号に対し、振動子１０２の駆動方向の振動振幅が振幅基準値に一致するように駆動信号の振幅を調整する。そして、得られた信号を乗算器１２４に出力する。乗算器１２４は、クロック生成１２３の出力と駆動振幅調整部１５２の出力を乗算し、駆動信号を作成して振動子１０２に出力する。

角速度検出部１５３は、コリオリ力による振動子１０２の変位を固定電極１０６、１０７と容量検出器１１２によって検出する。角速度検出部１５３は、固定電極１０８、１０９に電圧を印加して、電極１０８、１０９と振動子１０２の間に発生する静電気力により振動子１０２に働くコリオリ力による変位を打ち消す。すなわち、振動軸と直角方向に生じるコリオリ力よる振動子１０２の変位をゼロにするような電圧を角速度センサ１０１に帰還するようにサーボ制御を行う。角速度検出部１５３は、そのときの帰還電圧の振幅を角速度の検出信号として出力する。

より具体的には、角速度検出部１５３は、固定電極１０８へ電圧を印加し、極性反転器１２５でその電圧を反転した電圧を固定電極１０９に印加することにより、振動軸と直角方向の振動変位を打ち消す。この振動が打ち消されている状態での積分器の出力を、角速度検出信号として出力する。

次に、加速度センサの動作について説明する。振動子１２８は、Ｘ軸方向に加わる加速度により、変位に応じた容量の変化を固定電極１３０に生じさせる。容量検出器１３５は、ＡＤ変換器１４８を介して振動子１２８の変位信号を加速度として出力する。Ｙ軸方向の加速度を検出するための振動子１２９および容量検出器１３６についても同様である。

次に、特性補正部について説明する。角速度特性補正部１３９、Ｘ軸方向加速度特性補正部１４０、Ｙ軸方向加速度特性補正部１４１は、温度センサ１３７の検出値に応じて、角速度センサ１０１の出力および加速度センサの出力に対し、温度補正演算と、ローパスフィルタによる高周波ノイズ成分除去を実施する。

次に、診断部について説明する。診断部１６１〜１６３は、角速度センサ１０１の駆動機能、角速度検出機能が正常に稼動しているか否かを診断する。診断部１６４〜１６５は、加速度センサの２つの振動子１２８、１２９の固定電極１３１、１３３に診断電圧制御部１６７から診断用の電圧を印加し、強制的に各振動子を変位させることにより、検出素子が正常動作しているか否かを診断する。診断部１６６は、温度センサ１３７の出力が適性範囲内であるか否かを診断する。

通信部１７１は、角速度特性補正部１３９、Ｘ軸方向加速度特性補正部１４０、Ｙ軸方向加速度特性補正部１４１が補正したセンサ出力を、外部装置に送信する。また、診断部１６１〜１６６の診断結果を併せて外部装置に送信する。

図２は、通信部１７１の機能ブロック図である。通信部１７１は、データバッファ１７１１、選択部１７１２、セレクタ１７１３、通信フレーム形成部１７１４を備える。

データバッファ１７１１は、角速度特性補正部１３９から角速度センサ１０１の検出結果を受け取り、Ｘ軸方向加速度特性補正部１４０およびＹ軸方向加速度特性補正部１４１から各軸方向の加速度センサの検出結果を受け取り、温度センサ１３７から温度検出結果を受け取る。また、診断部１６３〜１６６から各センサに対する診断結果を受け取る。また、診断部１６１〜１６２から駆動周波数と駆動振幅に対する診断結果を受け取る。

選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している各検出結果および診断結果のうちいずれを送信パケットとして外部装置に送信するかを選択する。選択部１７１２は選択結果をセレクタ１７１３に出力する。

セレクタ１７１３は、選択部１７１２からの指示に基づき、各検出結果および診断結果の全部または一部を選択し、通信フレーム形成部１７１４に出力する。通信フレーム形成部１７１４は、セレクタ１７１３が選択した各検出結果および診断結果の全部または一部を、通信パケットの形式に整形し、外部装置に送信する。

図３は、データバッファ１７１１が保持するデータの形式を示す図である。以下、図３に示す各データの形式について説明する。

角速度センサ１０１、加速度センサ、および温度センサ１３７は、検出結果を１６ビットのデータとして出力する。この検出結果は、例えばプラスとマイナスの符号付きの値を２の補数で表現する。必要となる精度に応じて、ビット数を増減してもよいし、別の表現形式で検出結果を表してもよい。

各診断部の診断結果を示す診断情報は、８ビットのデータとして構成されている。各ビットはそれぞれ、以下の項目に対する診断結果を０（正常）または１（異常）によって示す。
（ビットｂ７）角速度センサ１０１の駆動周波数（診断部１６１の診断結果）
（ビットｂ６）角速度センサ１０１の駆動振幅（診断部１６２の診断結果）
（ビットｂ５）角速度センサ１０１の角速度検出機能（診断部１６３の診断結果）
（ビットｂ４）ＲＯＭ２０２の診断結果（ＣＰＵ２０１が診断する）
（ビットｂ３）ＲＡＭ２０３の診断結果（ＣＰＵ２０１が診断する）
（ビットｂ２）Ｘ（左右）軸方向の加速度検出機能（診断部１６４の診断結果）
（ビットｂ１）Ｙ（前後）軸方向の加速度検出機能（診断部１６５の診断結果）
（ビットｂ０）温度センサ１３７の温度検出機能（診断部１６６の診断結果）

図４は、選択部１７１２の動作フローを示す図である。以下、図４の各ステップについて説明する。
（図４：ステップＳ４０１）
選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している診断情報のビットｂ４に基づき、ＲＯＭ２０２が正常稼動しているか否かを判断する。正常稼動している場合はステップＳ４０２へ進み、異常である場合はステップＳ４０３へ進む。
（図４：ステップＳ４０２）
選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している診断情報のビットｂ３に基づき、ＲＡＭ２０３が正常稼動しているか否かを判断する。正常稼動している場合はステップＳ４０４へ進み、異常である場合はステップＳ４０５へ進む。

（図４：ステップＳ４０３）
選択部１７１２は、ＲＯＭ２０２の診断結果（ビットｂ４）を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。
（図４：ステップＳ４０４）
選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している診断情報のビットｂ５〜ｂ７に基づき、角速度センサ１０１の角速度検出機能が正常稼動しているか否かを判断する。正常稼動している場合はステップＳ４０６へ進み、異常である場合はステップＳ４０７へ進む。

（図４：ステップＳ４０５）
選択部１７１２は、ＲＡＭ２０３の診断結果（ビットｂ３）を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。
（図４：ステップＳ４０６）
選択部１７１２は、角速度センサ１０１の検出結果を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。

（図４：ステップＳ４０７）
選択部１７１２は、角速度センサ１０１の診断結果（ビットｂ５〜ｂ７）を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。
（図４：ステップＳ４０８）
選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している診断情報のビットｂ２に基づき、加速度センサのＸ軸方向加速度検出機能が正常稼動しているか否かを判断する。正常稼動している場合はステップＳ４０９へ進み、異常である場合はステップＳ４１０へ進む。

（図４：ステップＳ４０９）
選択部１７１２は、加速度センサのＸ軸方向加速度の検出結果を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。
（図４：ステップＳ４１０）
選択部１７１２は、加速度センサのＸ軸方向加速度検出機能の診断結果（ビットｂ２）を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。

（図４：ステップＳ４１１）
選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している診断情報のビットｂ１に基づき、加速度センサのＹ軸方向加速度検出機能が正常稼動しているか否かを判断する。正常稼動している場合はステップＳ４１２へ進み、異常である場合はステップＳ４１３へ進む。
（図４：ステップＳ４１２）
選択部１７１２は、加速度センサのＹ軸方向加速度の検出結果を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。

（図４：ステップＳ４１３）
選択部１７１２は、加速度センサのＹ軸方向加速度検出機能の診断結果（ビットｂ１）を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。
（図４：ステップＳ４１４）
選択部１７１２は、データバッファ１７１１が保持している診断情報のビットｂ０に基づき、温度センサ１３７の温度検出機能が正常稼動しているか否かを判断する。正常稼動している場合はステップＳ４１５へ進み、異常である場合はステップＳ４１６へ進む。

（図４：ステップＳ４１５）
選択部１７１２は、温度センサ１３７の検出結果を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。
（図４：ステップＳ４１６）
選択部１７１２は、温度センサ１３７の温度検出機能の診断結果（ビットｂ０）を選択した旨を、セレクタ１７１３に通知する。

図５は、図４の動作フローの結果として通信フレーム形成部１７１４が出力する通信フレームの構成例を示す図である。ここでは、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）フレームの形式で通信フレームを構成した例を示した。

ＣＡＮ通信フレームは、１フレーム内に、ＳＯＦ（スタート・オブ・フィールド）、コントロールフィールド、データフィールド、ＣＲＣフィールド、ＡＣＫフィールド、ＥＯＦ（エンド・オブ・フィールド）を有する。コントロールフィールドは、データフィールドの長さを示す値（ＤＬＣ：Ｄａｔａ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ）を保持する。データフィールド内には、各センサの検出結果と診断結果を格納することができる。

（１）全てのセンサが正常である場合
全てのセンサが正常稼動している場合、選択部１７１２は、各センサの検出結果を選択し、診断結果は選択しない。その結果、通信フレーム形成部１７１４は、通信フレーム内に各センサの検出結果を格納するが、診断結果は格納しない。この場合、データフィールドの長さは、２バイト×４＝８バイトとなる。

（２）加速度センサが異常である場合
加速度センサが異常である場合、選択部１７１２は、加速度センサの検出結果を選択しない。これに代えて、各センサの診断結果を選択する。その結果、通信フレーム形成部１７１４は、通信フレーム内に、角速度センサの検出結果、温度センサの検出結果、各センサの診断結果を格納する。この場合、データフィールドの長さは、２バイト×２＋１バイト＝５バイトとなる。

（３）角速度センサが異常である場合
角速度センサ１０１が異常である場合、選択部１７１２は、角速度センサ１０１の検出結果を選択しない。これに代えて、各センサの診断結果を選択する。その結果、通信フレーム形成部１７１４は、通信フレーム内に、加速度センサの検出結果、温度センサ１３７の検出結果、各センサの診断結果を格納する。この場合、データフィールドの長さは、２バイト×３＋１バイト＝７バイトとなる。

（４）ＲＡＭが異常である場合
ＲＡＭ２０３が異常である場合、選択部１７１２は、各センサの検出結果を選択しない。これに代えて、各センサの診断結果を選択する。その結果、通信フレーム形成部１７１４は、通信フレーム内に各センサの診断結果を格納する。この場合、データフィールドの長さは１バイトとなる。ＲＯＭ２０２が異常である場合も同様である。

全てのセンサが正常である場合と、ＲＯＭ２０２またはＲＡＭ２０３が異常である場合は、データフィールドの長さが一意に定まる。よって図５に示す通信フレームを受信する外部装置は、これらの場合に関しては、ＤＬＣの値のみをチェックするだけで、データフィールドにいずれの値が格納されているかを判断することができる。

＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る物理量検出装置１０００は、センサが正常稼動している場合はそのセンサの検出結果を送信し、センサが正常稼動していない場合はそのセンサの検出結果を送信せずに診断結果を送信する。これにより、外部装置に通知する必要がある情報のみを送信することができるので、通信負荷を軽減することができる。また、外部装置は通知を受ける必要がある情報のみを受信するので、受信時における処理負荷も軽減することができる。

また、本実施形態１に係る物理量検出装置１０００は、各センサの検出結果のみを送信するときはＤＬＣ＝８とし、各センサの検出結果を送信せず診断結果のみを送信するときはＤＬＣ＝１とする。これにより、通信フレームを受信した外部装置は、いずれのデータが当該通信フレームに格納されているかを、データフィールドの内容を読み取らずに把握することができるので、処理負荷を軽減することができる。

＜実施の形態２＞
実施形態１において、選択部１７１２は、図４で説明した処理フローを用いて、外部装置に通知する必要がある情報のみを選択することとした。これは、ネットワークの通信負荷および受信側の処理負荷を軽減する意義がある一方で、データフィールド内に含める情報量を所定限度内に収める意義もある。

例えば通信フレームの形式としてＣＡＮフレームを採用した場合、ＣＡＮフレームのデータフィールドは最大８バイトであるという制約がある。そのため、８バイトを超えるデータを送信する場合は、複数の通信フレームにまたがってデータを送信する必要があり、データを送信する側と受信する側の双方で処理負荷が増加してしまう。

実施形態１で説明した手法によれば、データフィールドの最大サイズは図５（１）に示した８バイトとなるので、１通信フレームのみで全てのセンサの検出結果または診断結果を送信することができる。

同様の手法は、ＣＡＮフレーム以外のフレーム形式を採用する場合においても用いることができる。すなわち、選択部１７１２は、通信部１７１が採用している通信フレーム形式、通信パケット形式等において許容されている、１フレームまたは１パケット内に含めることのできる最大情報量内に収まるように、送信すべき情報を選択することができる。

選択部１７１２が送信すべき最小限度の情報を選択しても、なお１フレームまたは１パケット内に情報量を収めることができない場合は、要求されているセンサ検出結果の精度に応じて、センサ検出結果の下位ビットを圧縮してもよい。

例えば、実施形態１の図３では、各センサの検出結果を１６ビットで表現することとしたが、センサ検出結果の精度として８ビットで表現できる範囲しか要求されていない場合には、下位８ビットを省略、繰り上げ、四捨五入などによって圧縮することができる。これにより、３２ビット分の情報量を削減することができるので、データフィールドに格納することのできる最大情報量が４バイトであるフレーム形式等を採用した場合でも、１度の送信で全ての検出結果または診断結果を送信することができる。また、センサが５〜８個存在する場合でも、上記のように情報量を圧縮することにより、１度の送信で全てのセンサの検出結果を送信することができる。

＜実施の形態３＞
図６は、本発明の実施形態３に係るネットワークシステム１００００の構成図である。ネットワークシステム１００００は、車両内に構成された車載ネットワークであり、物理量検出装置１０００Ａ、１０００Ｂおよび１０００Ｃ、ＥＳＣ（エレクトロニック・スタビリティ・コントロール）用ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０００、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキング・システム）用ＥＣＵ３０００、エアバッグ用ＥＣＵ４０００、ブレーキユニット５０００を有する。

物理量検出装置１０００Ａは、角速度と加速度を検出する検出装置である。物理量検出装置１０００Ｂは、走行中の自動車の速度を検出する検出装置である。物理量検出装置１０００Ｃは、走行中の自動車のハンドル角度を検出する検出装置である。これら検出装置は、実施形態１〜２で説明した物理量検出装置１０００と同様の構成を備えるが、検出対象とする物理量およびその物理量を検出するために用いるセンサがそれぞれ異なる。外部装置に送信する情報を選択する構成については、実施形態１〜２と同様である。以下、物理量検出装置１０００Ａ〜１０００Ｃを総称的に取り扱うときは、物理量検出装置１０００と呼ぶ。

ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００は、車両の横滑りを防止するように制御するＥＣＵである。ＡＢＳ用ＥＣＵ３０００は、走行中に急ブレーキをかけたときにスリップを防止するための制御を行うＥＣＵである。エアバッグ用ＥＣＵ４０００は、車両衝突時のエアバッグの始動を制御するＥＣＵである。ブレーキユニット５０００は、ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００の指示にしたがって、油圧を利用して前後左右４輪のブレーキを個別に制御する。

図６に示す各検出装置１０００Ａ〜１０００Ｃは、車載ネットワークを介して、センサの検出結果を各ＥＣＵに送信する。各ＥＣＵは、センサの検出結果を用いてそれぞれの制御機能を実行する。

本実施形態３における「受信装置」は、各ＥＣＵがこれに相当する。本実施形態３では車載ネットワークと車載制御装置（ＥＣＵ）をネットワークシステム１００００の構成要素として例示したが、これら以外のネットワーク構成を採用することもできる。

図７は、ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００の機能ブロック図である。ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００は、受信部２００１、演算部２００２、ブレーキ制御部２００３を備える。受信部２００１は、物理量検出装置１０００Ａ〜１０００Ｃより、各センサの検出結果を受信する。演算部２００２は、後述の図８で説明する処理フローを実行し、各センサの検出結果を抽出する。ブレーキ制御部２００３は、演算部２００２が抽出した各センサの検出結果に基づき、ブレーキユニット５０００に対して動作指示を出力する。

ここではＥＳＣ用ＥＣＵ２０００の構成のみを例示したが、ＡＢＳ用ＥＣＵ３０００、エアバッグ用ＥＣＵ４０００も同様の構成を備えることができる。

図８は、ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が物理量検出装置１０００から通信フレームを受信したときの動作フローである。ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００以外のＥＣＵについても同様の処理を実行することができる。以下、図８の各ステップについて説明する。
（図８：ステップＳ８０１）
演算部２００２は、物理量検出装置１０００から受信した通信フレームのＤＬＣの値を取得する。ＤＬＣ＝８であればステップＳ８１２へ進み、それ以外であればステップＳ８０２へ進む。
（図８：ステップＳ８０２）
演算部２００２は、ＤＬＣ＝８でない場合はいずれかのセンサについて異常が発生しているものと判断し、診断情報をログに記録する。ログの記録先は、例えばＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が備えるメモリやハードディスク装置などの記憶装置とすればよい。

（図８：ステップＳ８０３）
演算部２００２は、ＤＬＣ＝１であれば各センサの検出結果は物理量検出装置１０００から受信した通信フレーム内に格納されていないと判断して本動作フローを終了し、それ以外であればステップＳ８０４へ進む。
（図８：ステップＳ８０４）
演算部２００２は、通信フレームのデータフィールドが保持している診断情報のうち、ビットｂ５〜ｂ７の総和を求める。総和が０であればこれらのビットが全て０であるので、角速度センサ１０１が正常稼動していると判断し、ステップＳ８０５へ進む。それ以外であればステップＳ８０６へスキップする。

（図８：ステップＳ８０５）
演算部２００２は、角速度センサ１０１の検出結果を、通信フレームのデータフィールドから取得する。取得した検出結果は、例えばＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が備えるメモリやハードディスク装置などの記憶装置に記録する。以下のステップにおいて各センサの検出結果を取得した場合も同様である。
（図８：ステップＳ８０６）
演算部２００２は、通信フレームのデータフィールドが保持している診断情報のうち、ビットｂ２の値を取得する。ｂ２＝０であれば加速度センサのＸ軸方向加速度検出機能が正常稼動していると判断し、ステップＳ８０７へ進む。それ以外であればステップＳ８０８へスキップする。

（図８：ステップＳ８０７）
演算部２００２は、加速度センサのＸ軸方向の加速度検出結果を、通信フレームのデータフィールドから取得する。
（図８：ステップＳ８０８）
演算部２００２は、通信フレームのデータフィールドが保持している診断情報のうち、ビットｂ１の値を取得する。ｂ１＝０であれば加速度センサのＹ軸方向加速度検出機能が正常稼動していると判断し、ステップＳ８０９へ進む。それ以外であればステップＳ８１０へスキップする。

（図８：ステップＳ８０９）
演算部２００２は、加速度センサのＹ軸方向の加速度検出結果を、通信フレームのデータフィールドから取得する。
（図８：ステップＳ８１０）
演算部２００２は、通信フレームのデータフィールドが保持している診断情報のうち、ビットｂ０の値を取得する。ｂ０＝０であれば温度センサ１３７が正常稼動していると判断し、ステップＳ８１１へ進む。それ以外であれば本動作フローを終了する。

（図８：ステップＳ８１１）
演算部２００２は、温度センサ１３７の検出結果を、通信フレームのデータフィールドから取得する。
（図８：ステップＳ８１２〜Ｓ８１５）
演算部２００２は、ステップＳ８０５、Ｓ８０７、Ｓ８０９、Ｓ８１１と同様の処理を実施する。

＜実施の形態３：まとめ＞
以上のように、本実施形態３に係るネットワークシステム１００００において、各ＥＣＵは、ＤＬＣ＝８でない場合、すなわち各センサの診断結果を受信した場合のみ、その診断結果をログに記録する。これにより、ログ記録処理に係る処理負荷を軽減することができる。

また、本実施形態３に係るネットワークシステム１００００において、各ＥＣＵは、ＤＬＣ＝８である場合は各センサが全て正常稼動していると判断し、ステップＳ８０２〜Ｓ８１１を省略して全ての検出結果を記録する。これにより、データフィールド内に含まれている診断情報の各ビットに基づきいずれの検出結果が含まれているかを判断する必要がなくなるので、各ＥＣＵの処理負荷を軽減することができる。

また、本実施形態３に係るネットワークシステム１００００において、各ＥＣＵは、ＤＬＣ＝１である場合はデータフィールド内に各センサの検出結果が含まれていないと判断し、これら検出結果を受信する処理を実施しない。これにより、受信処理の早い段階で以後の受信処理を実施しない旨を確定することができるので、各ＥＣＵの処理負荷を軽減することができる。

また、本実施形態３に係るネットワークシステム１００００において、各ＥＣＵは、診断情報に含まれているビットｂ０〜ｂ７の値に基づき、データフィールドにいずれのセンサの検出結果が含まれているかを判断し、含まれていない検出結果を取得する処理を省略する。これにより、必要最小限の受信処理のみで各センサの検出結果を取得することができるので、各ＥＣＵの処理負荷を軽減することができる。

＜実施の形態４＞
実施形態１〜３では、物理量検出装置１０００が備えるセンサ種別はあらかじめ定まっていることを前提としたが、実施形態３で説明したようにセンサ種別のみが異なる物理量検出装置１０００を複数用いる場合でも、通信部１７１が実施する処理は同様である。

そこで本発明の実施形態４では、通信部１７１の処理を各物理量検出装置１０００について共通化するための構成を説明する。その他の構成は実施形態１〜３と同様であるため、以下では通信部１７１の処理を共通化する構成について主に説明する。

図９は、物理量検出装置１０００のＲＯＭ２０２が保持する定義テーブル３００の構成とデータ例を示す図である。定義テーブル３００は、物理量検出装置１０００がいずれのセンサから検出結果を取得して外部装置に送信すべきであるかを定義するテーブルであり、センサ種別フィールド３０１、ビット数フィールド３０２、搭載有無フィールド３０３、送信要否フィールド３０４を有する。

センサ種別フィールド３０１は、物理量検出装置１０００が搭載する可能性のあるセンサ種別を列挙するフィールドである。ビット数フィールド３０２は、センサ種別フィールド３０１の値で識別されるセンサの検出結果を表すために必要となるビット数を示す値を保持する。搭載有無フィールド３０３は、センサ種別フィールド３０１の値で識別されるセンサを当該物理量検出装置１０００が搭載しているか否かを示す値を保持する。送信要否フィールド３０４は、センサ種別フィールド３０１の値で識別されるセンサの検出結果を外部装置に送信する必要があるか否かを示す値を保持する。

図９に示すデータ例は、実施形態１〜２で説明した物理量検出装置１０００、および実施形態３で説明した物理量検出装置１０００Ａに対応する定義テーブル３００のデータ例を示した。この場合、物理量検出装置１０００および１０００Ａは、角速度センサの検出結果、加速度センサの検出結果、温度センサの検出結果を取得して送信すべきであることが分かる。選択部１７１２は、定義テーブル３００を読み取り、データバッファ１７１１に格納されているデータがいずれのセンサから取得した検出結果であるかを把握した上で、送信すべき検出結果のみを選択してセレクタ１７１３に通知する。

定義テーブル３００の内容を変更すれば、通信部１７１が実施すべき処理内容を定義することができるので、各物理量検出装置１０００が備えるセンサ種別毎に通信部１７１を個別開発する必要がなくなり、定義データ３００のみを調整すればよい。これにより、物理量検出装置１０００の開発負担を軽減することができる。例えば、定義テーブル３００の車両速度センサについてのレコードを有効化すれば、実施形態３で説明した物理量検出装置１０００Ｂの通信部１７１が実施すべき処理を定義することができる。

図１０は、各ＥＣＵが保持する定義テーブル２１００の構成とデータ例を示す図である。ここではＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が保持する定義テーブル２１００の例を示したが、他のＥＣＵも同様の定義テーブルを保持することができる。

定義テーブル２１００は、ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００がいずれのセンサについての検出結果を処理すべきであるかを定義するテーブルであり、定義テーブル３００と同様の役割をＥＳＣ用ＥＣＵ２０００の側で果たすものである。定義テーブル２１００は、センサ種別フィールド２１０１、ビット数フィールド２１０２、受信有無フィールド２１０３、処理要否フィールド２１０４を有する。

センサ種別フィールド２１０１は、ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が受信する可能性のあるセンサ種別を列挙するフィールドである。ビット数フィールド２１０２は、センサ種別フィールド２１０１の値で識別されるセンサの検出結果を表すビット数を示す値を保持する。受信有無フィールド２１０３は、センサ種別フィールド２１０１の値で識別されるセンサの検出結果をＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が受信するか否か、すなわち物理量検出装置１０００からＥＳＣ用ＥＣＵ２０００に宛ててその検出結果が送信されてくるか否かを示す値を保持する。処理要否フィールド２１０４は、センサ種別フィールド２１０１の値で識別されるセンサの検出結果をＥＳＣ用ＥＣＵ２０００が処理する必要があるか否かを示す値を保持する。

定義テーブル２１００の内容を変更すれば、ＥＳＣ用ＥＣＵ２０００の演算部２００２が実施すべき処理内容を定義することができるので、各ＥＣＵが検出結果を処理するセンサ種別毎に演算部２００２の処理内容を個別開発する必要がなくなり、定義データ２１００のみを調整すればよい。これにより、各ＥＣＵの開発負担を軽減することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

また、上記各構成、機能、処理部などは、それらの全部または一部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することもできる。各機能を実現するプログラム、テーブルなどの情報は、メモリやハードディスクなどの記憶装置、ＩＣカード、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納することができる。

１０１：角速度センサ、１０２：振動子、１０３：固定電極、１０４および１０５：電極、１０６および１０７：固定電極、１０８および１０９：固定電極、１１０：容量検出器、１１２：容量検出器、１２２：ＶＣＯ、１２３：クロック生成部、１２８および１２９：振動子、１３１〜１３３：電極、１３５および１３６：容量検出器、１３７：温度センサ、１３８：ＡＤ変換器、１３９：角速度特性補正部、１４０：Ｘ軸方向加速度特性補正部、１４１：Ｙ軸方向加速度特性補正部、１４５および１４６：ＡＤ変換器、１４８および１４９：ＡＤ変換器、１５１：駆動周波数調整部、１５２：駆動振幅調整部、１５３：角速度検出部、１６１〜１６６：診断部、１６７：診断電圧制御部、１７１：通信部、１７１１：データバッファ、１７１２：選択部、１７１３：セレクタ、１７１４：通信フレーム形成部、２００：マイコン、２０１：ＣＰＵ、２０２：ＲＯＭ、２０３：ＲＡＭ、３００：定義テーブル、３０１：センサ種別フィールド、３０２：ビット数フィールド、３０３：搭載有無フィールド、３０４：送信要否フィールド、１０００：物理量検出装置、２０００：ＥＳＣ用ＥＣＵ、２００１：受信部、２００２：演算部、２００３：ブレーキ制御部、２１００：定義テーブル、２１０１：センサ種別フィールド、２１０２：ビット数フィールド、２１０３：受信有無フィールド、２１０４：処理要否フィールド、３０００：ＡＢＳ用ＥＣＵ、４０００：エアバッグ用ＥＣＵ、５０００：ブレーキユニット、１００００：ネットワークシステム。

Claims (12)

1. 物理量を検出するセンサと、
   前記センサの稼動状態を診断する診断部と、
   前記センサの検出結果および前記診断部の診断結果を送信する通信部と、
   前記通信部が前記センサの検出結果および前記診断部の診断結果のうちいずれを送信するかを選択する選択部と、
   を備え、
   前記選択部は、
   前記センサが正常に稼動していると前記診断部が診断した場合は前記センサの検出結果を選択し、
   前記センサが正常に稼動していないと前記診断部が診断した場合は前記センサの検出結果を選択せずに前記診断部の診断結果を選択する
   ことを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記通信部は、
   前記センサの検出結果または前記診断部の診断結果を１つの通信パケット内に含めることができない場合は、前記センサの検出結果を記述する情報を下位ビットから順に圧縮して情報量を削減する
   ことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
3. 前記通信部は、
   前記センサの検出結果のみを送信するときはその旨を示す情報を併せて送信し、
   前記センサの検出結果を送信しないときはその旨を示す情報を併せて送信する
   ことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
4. 当該物理量検出装置が備える前記センサの種類を定義する定義テーブルを備え、
   前記通信部は、
   前記定義テーブルが定義している前記センサの検出結果およびそのセンサについての前記診断部の診断結果を送信する
   ことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
5. 前記センサは、
   互いに直交する第１方向および第２方向に変位可能な振動体を有し、
   前記振動体を前記第１方向に振動させた状態において、角速度の発生により前記振動体が前記第２方向に変位したときの変位量を角速度として検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
6. 前記センサは、
   互いに直交する第１方向および第２方向に変位可能な振動体を有し、
   前記振動体が前記第１方向および前記第２方向に変位したときの変位量を加速度として検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
7. 請求項１記載の物理量検出装置と、
   前記物理量検出装置が送信する情報を受信する受信装置と、
   を有することを特徴とするネットワークシステム。
8. 請求項３記載の物理量検出装置と、
   前記物理量検出装置が送信する情報を受信する受信装置と、
   を有し、
   前記受信装置は、
   前記物理量検出装置から前記診断部の診断結果を受信した場合のみ、その診断結果をログとして記録する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
9. 前記受信装置は、
   前記物理量検出装置から前記センサの検出結果のみを送信した旨の情報を受信したときは、前記センサが正常に稼動していると判断して前記センサの検出結果を全て記録し、前記診断部の診断結果を受信する処理を実施しない
   ことを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
10. 前記受信装置は、
    前記物理量検出装置から前記センサの検出結果を送信しない旨の情報を受信したときは、前記センサの検出結果を受信する処理を実施しない
    ことを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
11. 前記受信装置は、
    前記物理量検出装置から受信した前記診断部の診断結果が、前記センサが正常に稼動していない旨を示している場合は、前記物理量検出装置から受信した情報のなかに、当該センサの検出結果が含まれていないものとして取り扱う
    ことを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
12. 請求項１記載の物理量検出装置と、
    前記物理量検出装置が送信する情報を受信する受信装置と、
    を有し、
    前記受信装置は、
    前記物理量検出装置から受信する前記センサの検出結果の種類を定義する定義テーブルを備え、
    前記物理量検出装置から受信した情報を、前記定義テーブルが定義している前記センサの検出結果およびそのセンサについての前記診断部の診断結果として処理する
    ことを特徴とするネットワークシステム。

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