JP2012169715A - Sensor fault detection apparatus - Google Patents

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雄貴 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and compact sensor fault detection apparatus.SOLUTION: The sensor fault detection apparatus includes: an output selection circuit for receiving output voltages of a plurality of sensors divided via a voltage dividing circuit connected to a power line and respective non-grounded ends of the plurality of sensors, and outputting a selected one of the output voltages of the plurality of sensors thus input; an analog/digital conversion circuit for converting the sensor output voltage input via the output selection circuit to a digital value; and an on/off-switchable bypass circuit for bypassing the voltage dividing circuit, between the power line and the output side of the output selection circuit. A sensor output voltage input via the output selection circuit with the bypass circuit on is converted to a digital value, and a sensor fault is determined according to the digital value.

Description

本発明は、センサ故障検出装置に関する。   The present invention relates to a sensor failure detection apparatus.

物理量を電気量として検出する分野では、物理量をアナログセンサによって検出し、このアナログセンサの出力をアナログ/デジタル(以下、A/Dという)変換回路によってデジタル値に変換し、このデジタル値を中央処理装置(以下、CPUという)によって演算処理する方法が一般に用いられている。   In the field of detecting a physical quantity as an electrical quantity, the physical quantity is detected by an analog sensor, the output of the analog sensor is converted to a digital value by an analog / digital (hereinafter referred to as A / D) conversion circuit, and this digital value is processed centrally. A method of performing arithmetic processing by an apparatus (hereinafter referred to as CPU) is generally used.

A/D変換装置では、アナログ信号側回路の故障検出に加え、アナログ信号線の断線を検出するものが考案されている(特許文献1参照)。   In the A / D converter, in addition to detecting the failure of the analog signal side circuit, a device that detects disconnection of the analog signal line has been devised (see Patent Document 1).

特開平10−209863号公報JP-A-10-209863

特許文献1の構成では、アナログ信号側回路の故障を精度よく検出できるが、回路構成が複雑であるという問題がある。   The configuration of Patent Document 1 can accurately detect a failure of the analog signal side circuit, but has a problem that the circuit configuration is complicated.

また、図5に、従来のセンサ故障検出装置2の構成の一例を示す。センサ故障検出装置2は、複数のセンサ回路U1,U2と、これらセンサ回路が接続されたマイコン10を含んで構成される。   FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional sensor failure detection apparatus 2. The sensor failure detection device 2 includes a plurality of sensor circuits U1 and U2 and a microcomputer 10 to which these sensor circuits are connected.

センサ回路U1は、一端が接地されたセンサS1と、電源ライン(Vcc)とセンサS1との間に設けられ、センサS1の出力電圧を分圧する分圧回路である分圧抵抗R11と、分圧抵抗R11を介して分圧された前記複数のセンサの出力電圧に重畳するノイズ等を除去するコンデンサC1と、分圧抵抗R11を介して分圧されたセンサS1の出力電圧が入力されるとともに、マイコン10への過電流の流入を保護する保護抵抗R12と、電源ライン(Vcc)とセンサS1との間には、分圧抵抗R11のバイパス回路K1を形成し、そのバイパス回路の導通/遮断を行うトランジスタT1と、を含んで構成される。そして、センサS1の出力電圧はマイコン10のAD変換用の入力ポートAD1に入力され、マイコン10の出力ポートP1によってトランジスタT1のオン/オフ(すなわち、バイパス回路K1の導通/遮断)が切り替えられる。   The sensor circuit U1 includes a sensor S1 having one end grounded, a voltage dividing resistor R11 that is provided between the power supply line (Vcc) and the sensor S1 and divides the output voltage of the sensor S1, and a voltage dividing resistor R11. A capacitor C1 that removes noise superimposed on the output voltages of the plurality of sensors divided through the resistor R11 and an output voltage of the sensor S1 divided through the voltage dividing resistor R11 are input. A protective resistor R12 that protects the inflow of overcurrent to the microcomputer 10 and a bypass circuit K1 of the voltage dividing resistor R11 is formed between the power supply line (Vcc) and the sensor S1, and the bypass circuit is turned on / off. And a transistor T1 to be performed. The output voltage of the sensor S1 is input to the AD conversion input port AD1 of the microcomputer 10, and the transistor T1 is turned on / off (that is, the bypass circuit K1 is turned on / off) by the output port P1 of the microcomputer 10.

センサ回路U2も、センサ回路U1と同様に、センサS2,分圧抵抗R21,コンデンサC2,保護抵抗R22,バイパス回路K2,トランジスタT2を含んで構成される。そして、センサS2の出力電圧はマイコン10のAD変換用の入力ポートAD2に入力され、マイコン10の出力ポートP2によってトランジスタT2のオン/オフ(すなわち、バイパス回路K2の接続/遮断)が切り替えられる。   Similarly to the sensor circuit U1, the sensor circuit U2 includes a sensor S2, a voltage dividing resistor R21, a capacitor C2, a protective resistor R22, a bypass circuit K2, and a transistor T2. The output voltage of the sensor S2 is input to the AD conversion input port AD2 of the microcomputer 10, and the transistor T2 is turned on / off (that is, the bypass circuit K2 is connected / disconnected) by the output port P2 of the microcomputer 10.

マイコン10は、周知のCPU11,ROM12,RAM13,AD変換回路14,信号入出力回路であるI/O15がバスライン16によりデータ伝送可能に接続されている。そして、CPU11がROM12に記憶された制御プログラムを実行することで、センサが出力する電圧を検出し、検出した電圧に基づいて種々の処理を実行する。   In the microcomputer 10, a well-known CPU 11, ROM 12, RAM 13, AD conversion circuit 14, and signal input / output circuit I / O 15 are connected via a bus line 16 so that data transmission is possible. The CPU 11 executes the control program stored in the ROM 12 to detect the voltage output from the sensor, and executes various processes based on the detected voltage.

図5の構成で、センサS1の故障を検出する場合(センサS2についても同様)、トランジスタT1をオン状態としてバイパス回路K1を導通状態とし、分圧抵抗R11の影響を除去してセンサS1の出力電圧を直接検出する。また、センサS1の故障を検出しないときには、トランジスタT1をオフ状態としてバイパス回路K1を遮断状態とする。つまり、センサ回路1個あたり、AD変換用の入力ポートとトランジスタ制御用の出力ポートを1本ずつ使用する。   In the case of detecting the failure of the sensor S1 in the configuration of FIG. 5 (the same applies to the sensor S2), the transistor T1 is turned on, the bypass circuit K1 is turned on, the influence of the voltage dividing resistor R11 is removed, and the output of the sensor S1 Detect voltage directly. When no failure of the sensor S1 is detected, the transistor T1 is turned off and the bypass circuit K1 is turned off. That is, one AD conversion input port and one transistor control output port are used for each sensor circuit.

このため、センサを数多く使用する制御装置では、センサの個数だけトランジスタが必要となって部品点数が多くなり、装置が大型化するとともに、マイコンのAD変換用の入力ポート,トランジスタ制御用の出力ポートもセンサの分だけ必要となるので、その制御装置で実現可能な機能が少なくなるという問題も生ずる。   For this reason, a control device using a large number of sensors requires transistors as many as the number of sensors, which increases the number of parts and increases the size of the device, as well as an input port for AD conversion of a microcomputer and an output port for transistor control. However, since only the sensor is required, there is a problem that functions that can be realized by the control device are reduced.

上記問題点を背景として、本発明の課題は、低コスト化および小型化を図ることが可能なセンサ故障検出装置を提供することにある。   Against the background of the above problems, an object of the present invention is to provide a sensor failure detection device that can be reduced in cost and size.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記課題を解決するためのセンサ故障検出装置は、一端が接地されてアナログ値を出力する複数のセンサと、電源ラインと複数のセンサのそれぞれの、接地されていない他の一端に接続され、該センサの出力電圧を分圧する分圧回路と、分圧回路を介して分圧された複数のセンサの出力電圧が入力され、入力された複数のセンサの出力電圧のうちの一つを選択して出力する出力選択回路と、出力選択回路を介して入力されたセンサの出力電圧をデジタル値に変換するアナログ/デジタル変換回路と、電源ラインと出力選択回路の出力側との間に設けられ、分圧回路をバイパスするバイパス回路と、バイパス回路の導通/遮断を切り替える切換回路と、を備え、アナログ/デジタル変換回路は、バイパス回路を導通した状態で、出力選択回路を介して入力されたセンサの出力電圧をデジタル値に変換し、変換したデジタル値に基づいて該センサの故障を判定する故障判定回路をさらに備えることを特徴とする。   A sensor failure detection apparatus for solving the above problems is connected to a plurality of sensors whose one end is grounded and outputs an analog value, and to each other end of the power supply line and the plurality of sensors that are not grounded, A voltage dividing circuit that divides the output voltage of the sensor and an output voltage of the plurality of sensors divided through the voltage dividing circuit are input, and one of the input output voltages of the plurality of sensors is selected. An output selection circuit for outputting, an analog / digital conversion circuit for converting the output voltage of the sensor input through the output selection circuit into a digital value, and a power supply line and the output side of the output selection circuit. A bypass circuit that bypasses the pressure circuit, and a switching circuit that switches conduction / shut-off of the bypass circuit. The analog / digital conversion circuit operates the output selection circuit with the bypass circuit conducted. The output voltage of the sensor input and converted into a digital value, and further comprising a failure determination circuit for determining a failure of the sensor based on the converted digital value.

上記構成によって、バイパス回路およびトランジスタがセンサの個数によらず1つずつとなるので、部品点数(すなわち、トランジスタおよびその周辺回路を構成する素子)を削減することができる。また、バイパス回路の導通/遮断のためのCPUの出力ポートも1本で済む。さらに、センサの出力電圧を、出力選択回路を介して入力するため、CPUのAD変換用の入力ポートもセンサの個数によらず1本となり、不要となったAD入力ポートを他の用途に転用することができる(例えば、センサを増設できる、あるいはAD入力ポートを汎用入力ポートとして使用する)。   With the above configuration, the number of bypass circuits and transistors are one each regardless of the number of sensors, so that the number of components (that is, elements constituting the transistor and its peripheral circuits) can be reduced. Further, only one output port of the CPU is required for conducting / blocking the bypass circuit. In addition, because the sensor output voltage is input via the output selection circuit, the number of CPU AD conversion input ports is one regardless of the number of sensors, and the unnecessary AD input ports are diverted to other applications. (For example, sensors can be added, or an AD input port is used as a general-purpose input port).

また、本発明のセンサ故障検出装置における故障判定回路は、センサの故障が短絡故障あるいはオープン故障のいずれであるかを判定する。   The failure determination circuit in the sensor failure detection device of the present invention determines whether the sensor failure is a short-circuit failure or an open failure.

一般的に、センサの故障には、センサが短絡して0V付近の電圧を出力する短絡故障と、センサが断線等してセンサへの印加電圧に近い値の電圧を出力するオープン故障とがある。上記構成によって、従来の構成と同様に、これら2つの故障を判別することができる。   Generally, sensor failure includes a short-circuit failure in which the sensor is short-circuited and outputs a voltage near 0 V, and an open failure in which the sensor is disconnected and outputs a voltage close to the applied voltage to the sensor. . With the above configuration, these two failures can be determined as in the conventional configuration.

また、本発明のセンサ故障検出装置は、出力選択回路の出力側とグランドとの間に設けられ、オープン故障の要因に応じた電圧をアナログ/デジタル変換回路に出力するオープン故障要因検出回路を備え、故障判定回路は、オープン故障が発生したときに、バイパス回路を遮断した状態で、アナログ/デジタル変換回路が変換した、オープン故障要因検出回路からの出力電圧に基づいて、オープン故障の要因を判別する。   The sensor failure detection apparatus of the present invention includes an open failure factor detection circuit that is provided between the output side of the output selection circuit and the ground and outputs a voltage corresponding to the cause of the open failure to the analog / digital conversion circuit. The failure determination circuit determines the cause of the open failure based on the output voltage from the open failure factor detection circuit converted by the analog / digital conversion circuit with the bypass circuit shut off when an open failure occurs. To do.

オープン故障には、センサが断線した状態の他に、断線はしていないもののセンサの出力電圧がセンサに印加される電圧に略等しい状態のまま変化しない状態(「電源張り付き」ともいう)がある。上記構成によって、従来の構成と同様に、オープン故障の原因を判別することができる。   In addition to the state in which the sensor is disconnected, the open failure includes a state in which the output voltage of the sensor remains substantially equal to the voltage applied to the sensor but is not disconnected (also referred to as “power supply sticking”). . With the above configuration, the cause of the open failure can be determined as in the conventional configuration.

また、本発明のセンサ故障検出装置は、予め定められた故障判定タイミングが到来したか否かを判定する故障判定タイミング判定回路を備え、故障判定回路は、故障判定タイミング判定回路が、故障判定タイミングが到来したと判定したときに、センサの故障を判定する。   In addition, the sensor failure detection apparatus of the present invention includes a failure determination timing determination circuit that determines whether or not a predetermined failure determination timing has arrived, and the failure determination circuit includes a failure determination timing determination circuit and a failure determination timing determination circuit. When it is determined that has arrived, a sensor failure is determined.

上記構成によって、センサあるいはセンサを用いたシステムの動作に影響を及ぼさずに、センサの故障を判定することができる。   With the above configuration, it is possible to determine the failure of the sensor without affecting the operation of the sensor or the system using the sensor.

また、本発明のセンサ故障検出装置における故障判定タイミング判定回路は、センサ故障検出装置に電源が投入されたときを、故障判定タイミングが到来したと判定する。   The failure determination timing determination circuit in the sensor failure detection apparatus of the present invention determines that the failure determination timing has arrived when the sensor failure detection apparatus is powered on.

上記構成によっても、センサあるいはセンサを用いたシステムの動作に影響を及ぼすことなく、複雑な故障判定タイミングの判定処理を行わずに、故障故障判定タイミングの到来を判定することができる。   Even with the above-described configuration, it is possible to determine the arrival of the failure / failure determination timing without affecting the operation of the sensor or the system using the sensor and without performing the complicated failure determination timing determination process.

本発明のセンサ故障検出装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the sensor failure detection apparatus of this invention. センサ故障検出処理を説明するフロー図。The flowchart explaining a sensor failure detection process. センサ故障判定処理を説明するフロー図。The flowchart explaining a sensor failure determination process. センサ故障検出処理の別例を説明するフロー図。The flowchart explaining another example of a sensor failure detection process. 従来技術によるセンサ故障検出装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the sensor failure detection apparatus by a prior art.

以下、本発明のセンサ故障検出装置について、図面を用いて説明する。図1に、本発明のセンサ故障検出装置1の構成を示す。センサ故障検出装置1は、複数のセンサ回路U11,U21と、これらセンサ回路が接続されたマイコン10を含んで構成される。なお、センサ回路は、2つ以上であれば数を問わない。   Hereinafter, a sensor failure detection apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the structure of the sensor failure detection apparatus 1 of this invention is shown. The sensor failure detection apparatus 1 includes a plurality of sensor circuits U11 and U21 and a microcomputer 10 to which these sensor circuits are connected. The number of sensor circuits is not limited as long as it is two or more.

センサ故障検出装置1は、例えば車両に搭載される空調装置制御用のECU(以下、「エアコンECU」という)やエンジン制御用のECU(以下、「エンジンECU」という)に含まれる。エアコンECUは、車両の室内の温度,車外の温度,日射量,エバポレータ温度(アナログ値)等を、それぞれセンサにより測定したものをAD変換し、その結果に基づいて空調制御を行っている。また、エンジンECUは、アクセル開度,エンジン回転数,車速,冷却水の水温,吸気温度,エンジン回転角(アナログ値)等を、それぞれセンサにより測定したものをAD変換し、その結果に基づいてエンジン回転制御を行っている。   The sensor failure detection device 1 is included in, for example, an ECU for controlling an air conditioner (hereinafter referred to as “air conditioner ECU”) or an ECU for controlling an engine (hereinafter referred to as “engine ECU”) mounted on a vehicle. The air conditioner ECU performs AD conversion on the vehicle interior temperature, the temperature outside the vehicle, the amount of solar radiation, the evaporator temperature (analog value), and the like measured by sensors, and performs air conditioning control based on the results. Further, the engine ECU performs AD conversion on the accelerator opening, engine speed, vehicle speed, cooling water temperature, intake air temperature, engine rotation angle (analog value), etc. measured by sensors, and based on the results. Engine rotation control is performed.

センサ回路U11は、図5のセンサ回路U1からトランジスタT1およびバイパス回路K1を除いたものであり、センサS1,分圧抵抗R11,コンデンサC1,保護抵抗R12を含んで構成され、各構成要素の動作は図5と同様であるため、ここでの詳細な説明は割愛する。また、同様に、センサ回路U21は、図5のセンサ回路U2からトランジスタT2およびバイパス回路K2を除いたものであるので、ここでの詳細な説明は割愛する。なお、分圧抵抗R11,R21が本発明の分圧回路に相当する。   The sensor circuit U11 is obtained by removing the transistor T1 and the bypass circuit K1 from the sensor circuit U1 of FIG. 5, and includes a sensor S1, a voltage dividing resistor R11, a capacitor C1, and a protective resistor R12. Since this is the same as FIG. 5, a detailed description thereof is omitted here. Similarly, since the sensor circuit U21 is obtained by removing the transistor T2 and the bypass circuit K2 from the sensor circuit U2 of FIG. 5, detailed description thereof is omitted here. The voltage dividing resistors R11 and R21 correspond to the voltage dividing circuit of the present invention.

マイコン10の構成も、図5と同様であるため、ここでの詳細な説明は割愛する。なお、CPU11が本発明の故障判定回路,故障判定タイミング判定回路に相当する。また、AD変換回路14が本発明のアナログ/デジタル変換回路に相当する。   Since the configuration of the microcomputer 10 is also the same as that in FIG. 5, a detailed description thereof is omitted here. The CPU 11 corresponds to a failure determination circuit and a failure determination timing determination circuit of the present invention. The AD conversion circuit 14 corresponds to the analog / digital conversion circuit of the present invention.

各センサS1,S2から保護抵抗R12,R22を介して出力される出力電圧は、例えば周知のアナログスイッチような、複数のアナログ入力のうちから1つを選択して出力する出力選択回路20に入力される。すなわち、センサS1の検出電圧は入力端子In1に、センサS2の検出電圧は入力端子In2に入力される。そして、マイコン10の出力ポートP2の選択指示により(選択指示用に複数の出力ポートを用いてもよい)、複数のセンサ回路から1個を選択する。選択されたセンサの検出電圧は、出力端子outからマイコン10のAD変換用の入力ポートAD1に入力される。   The output voltage output from each of the sensors S1 and S2 via the protective resistors R12 and R22 is input to an output selection circuit 20 that selects and outputs one of a plurality of analog inputs such as a known analog switch. Is done. That is, the detection voltage of the sensor S1 is input to the input terminal In1, and the detection voltage of the sensor S2 is input to the input terminal In2. Then, according to the selection instruction of the output port P2 of the microcomputer 10 (a plurality of output ports may be used for the selection instruction), one is selected from the plurality of sensor circuits. The detection voltage of the selected sensor is input from the output terminal out to the AD conversion input port AD1 of the microcomputer 10.

出力選択回路20の出力端子outと電源ライン(Vcc)との間には、分圧抵抗R11およびR12のバイパス回路K3を形成し、そのバイパス回路K3の導通/遮断を行うトランジスタT3が接続されている。これにより、各センサ回路に1個ずつ必要であったバイパス回路およびトランジスタが、センサ回路の数に関係なく1個で済むので、部品点数(すなわち、コスト)が削減され、配線パターンも簡略化できる。なお、トランジスタT3が本発明の切換回路に相当する。   A bypass circuit K3 of voltage dividing resistors R11 and R12 is formed between the output terminal out of the output selection circuit 20 and the power supply line (Vcc), and a transistor T3 for conducting / cutting off the bypass circuit K3 is connected. Yes. As a result, only one bypass circuit and one transistor are required for each sensor circuit, regardless of the number of sensor circuits. Therefore, the number of parts (ie, cost) can be reduced, and the wiring pattern can be simplified. . The transistor T3 corresponds to the switching circuit of the present invention.

また、出力選択回路20の出力端子out(つまり、入力ポートAD1)とグランドとの間に、オープン故障要因判定用の抵抗R3が接続される。なお、抵抗R3が本発明のオープン故障要因検出回路に相当する。   In addition, a resistor R3 for determining an open failure factor is connected between the output terminal out (that is, the input port AD1) of the output selection circuit 20 and the ground. The resistor R3 corresponds to the open failure factor detection circuit of the present invention.

図2を用いて、マイコン10におけるセンサ故障検出処理について説明する。なお、本処理は、上述の制御プログラムに含まれる。まず、電源が投入され(S11:Yes)、マイコンの初期設定や上述のECUの状態を初期状態とするための初期化処理が行われる(S12)。続いて、各センサの故障を検出する。初期化処理と通常時の処理との間に実行することで、確実にセンサの故障を検出できるとともに、通常時の処理に影響を及ぼすことを防止できる。また、電源投入(パワーオンリセット)時の初期化処理実行タイミングを故障判定タイミングが到来したと判定している。この場合、電源投入時にセンサ故障検出処理が自動的に実行されるので、故障判定タイミング判定のための回路およびプログラムを、特に必要としない。   A sensor failure detection process in the microcomputer 10 will be described with reference to FIG. This process is included in the control program described above. First, the power is turned on (S11: Yes), and initialization processing for initializing the microcomputer and setting the above-described ECU state to the initial state is performed (S12). Subsequently, a failure of each sensor is detected. By executing it between the initialization process and the normal process, it is possible to reliably detect a sensor failure and to prevent the normal process from being affected. In addition, it is determined that the failure determination timing has arrived at the initialization processing execution timing when the power is turned on (power-on reset). In this case, since the sensor failure detection process is automatically executed when the power is turned on, a circuit and a program for determining the failure determination timing are not particularly required.

次に、CPU11から出力選択回路20に指令を送り、入力を故障検出の対象となるセンサ(例えば、センサS1)に切り替える(S13)。続いて、CPU11がトランジスタT3をオン状態とする、すなわちバイパス回路K3を導通状態とするように出力ポートP1を制御する(S14)。これにより、分圧抵抗R11は電圧を発生せず、入力ポートAD1には電源電圧(Vcc)が直接印加された状態でのセンサS1の発生する電圧が入力される。   Next, a command is sent from the CPU 11 to the output selection circuit 20, and the input is switched to a sensor (for example, sensor S1) that is a target of failure detection (S13). Subsequently, the CPU 11 controls the output port P1 to turn on the transistor T3, that is, to turn on the bypass circuit K3 (S14). As a result, the voltage dividing resistor R11 does not generate a voltage, and the voltage generated by the sensor S1 when the power supply voltage (Vcc) is directly applied is input to the input port AD1.

次に、上述の状態で入力される電圧をAD変換回路14でAD変換する(S15)。AD変換後、CPU11はトランジスタT3をオフ状態とする、すなわちバイパス回路K3を遮断状態とするように出力ポートP1を制御する(S16)。   Next, the voltage input in the above state is AD converted by the AD conversion circuit 14 (S15). After AD conversion, the CPU 11 controls the output port P1 to turn off the transistor T3, that is, to turn off the bypass circuit K3 (S16).

次に、AD変換後の電圧値(デジタル値)に基づいて、例えば、以下のようにして故障の有無を判定する故障判定処理を実行する(S17,図3参照)。   Next, based on the voltage value (digital value) after AD conversion, for example, a failure determination process for determining the presence or absence of a failure is performed as follows (S17, see FIG. 3).

そして、センサが故障していると判定したとき(S18:Yes)、故障時の処理を行う(S19)。故障時の処理は、例えば、RAM13上のセンサ毎に割り当てられた故障フラグをセットする。その後の処理は、センサやセンサを用いているシステムより異なるが、例えば、故障したセンサのデジタル値をフェイルセーフ用の値に固定する。   And when it determines with the sensor having failed (S18: Yes), the process at the time of failure is performed (S19). In the process at the time of failure, for example, a failure flag assigned to each sensor on the RAM 13 is set. Subsequent processing is different from that of a sensor or a system using the sensor. For example, the digital value of the failed sensor is fixed to a value for fail-safe.

一方、センサが正常であると判定したとき(S18:No)、あるいはステップS19の故障時の処理を実行後、出力選択回路20に接続されている全センサについて故障判定を実施したか否かを判定し、全センサについて故障判定を実施していないとき(S20:No)、ステップS13へ戻り、CPU11から出力選択回路20に指令を送り、入力を次のセンサ(例えば、センサS2)に切り替える。そして、ステップS14以降の故障判定を実施する。   On the other hand, when it is determined that the sensor is normal (S18: No), or after executing the process at the time of failure in step S19, it is determined whether or not failure determination has been performed for all the sensors connected to the output selection circuit 20. If the failure determination is not performed for all the sensors (S20: No), the process returns to step S13, a command is sent from the CPU 11 to the output selection circuit 20, and the input is switched to the next sensor (for example, the sensor S2). And the failure determination after step S14 is implemented.

また一方、全センサについて故障判定を実施したとき(S20:Yes)、マイコン10が搭載されているECU(エアコンECU,エンジンECU等)における通常時の処理を実行する(S21)。   On the other hand, when failure determination is performed for all sensors (S20: Yes), normal processing in an ECU (air conditioner ECU, engine ECU, etc.) in which the microcomputer 10 is mounted is executed (S21).

図3を用いて、図2のステップS17に相当する故障判定処理について説明する。なお、ここでは、センサの出力電圧が、下限値0.5V(V1と称する)〜上限値4.5V(V2と称する)の範囲内にあるとき、センサが正常であると判定する。まず、センサの出力電圧が、上限値V2を下回るか否かを判定する。   A failure determination process corresponding to step S17 in FIG. 2 will be described with reference to FIG. Here, it is determined that the sensor is normal when the output voltage of the sensor is within the range of the lower limit value 0.5V (referred to as V1) to the upper limit value 4.5V (referred to as V2). First, it is determined whether the output voltage of the sensor is below the upper limit value V2.

センサの出力電圧が上限値V2を下回るとき(S31:No)、下限値V1を下回るか否かを判定し、下限値V1を下回るとき(S32:Yes)、短絡故障と判定する(S34)。一方、下限値V1を上回るとき、すなわち下限値V1〜上限値V2の範囲内にあるとき(S32:No)、正常と判定する(S33)。   When the output voltage of the sensor is lower than the upper limit value V2 (S31: No), it is determined whether or not it is lower than the lower limit value V1, and when it is lower than the lower limit value V1 (S32: Yes), it is determined that there is a short circuit failure (S34). On the other hand, when it exceeds the lower limit value V1, that is, when it is within the range of the lower limit value V1 to the upper limit value V2 (S32: No), it is determined as normal (S33).

一方、センサの出力電圧が上限値V2を上回るとき(S31:Yes)、オープン故障と判定する(S35)。この段階で、オープン故障であるか否かは判定できるが、上述のように、センサが「断線」状態となるものと、「電源張り付き」状態となるものがある。以下、これらのいずれの状態かを判別する処理について述べる。無論、短絡故障とオープン故障のみを検出し、以降のステップを実行せず、オープン故障の判別を行わない構成としてもよい。   On the other hand, when the output voltage of the sensor exceeds the upper limit value V2 (S31: Yes), it is determined as an open failure (S35). At this stage, it can be determined whether or not there is an open failure, but as described above, there are a sensor in a “disconnected” state and a “power-on” state. Hereinafter, processing for determining which of these states will be described. Of course, a configuration may be adopted in which only short-circuit faults and open faults are detected, the subsequent steps are not executed, and open faults are not discriminated.

まず、再度、AD変換回路14でセンサからの出力電圧をAD変換する(S36)。このとき、トランジスタT3は、ステップS16が実行されているのでオフ状態であり、バイパス回路K3は遮断状態となっている。次に、AD変換後のセンサ電圧が下限値V1を下回るか否かを判定し、下限値V1を下回るとき(S37:Yes)、入力ポートAD1は、抵抗R3を介して接地された状態にあるので、断線によるオープン故障と判定する(S39)。一方、下限値V1を上回るとき、つまり、抵抗R1との分圧比に応じた電圧値となるとき(S37:No)、センサS1に電源(Vcc)が印加された状態にあるので、電源張り付きによるオープン故障と判定する(S38)。   First, the AD conversion circuit 14 again AD converts the output voltage from the sensor (S36). At this time, the transistor T3 is in an off state because step S16 is being executed, and the bypass circuit K3 is in a cut-off state. Next, it is determined whether or not the sensor voltage after AD conversion is lower than the lower limit value V1. When the sensor voltage is lower than the lower limit value V1 (S37: Yes), the input port AD1 is grounded via the resistor R3. Therefore, it is determined as an open failure due to disconnection (S39). On the other hand, when the voltage value exceeds the lower limit value V1, that is, when the voltage value corresponds to the voltage dividing ratio with the resistor R1 (S37: No), the power supply (Vcc) is applied to the sensor S1, so An open failure is determined (S38).

図4を用いて、図2のセンサ故障検出処理の別例について、センサS1を例に挙げて説明する。なお、本処理は、図2の処理が、初期化処理と通常時の処理との間に実行するものであるものに対し、通常時の処理(図2のステップS21内)において実行するものである。また、本処理は、図2の処理の変形例であるため、図2と同一の処理ステップについては同一の符号を付与し、ここでの詳細な説明は割愛する。   With reference to FIG. 4, another example of the sensor failure detection process in FIG. 2 will be described using the sensor S <b> 1 as an example. This process is executed in the normal process (in step S21 in FIG. 2), whereas the process in FIG. 2 is executed between the initialization process and the normal process. is there. Moreover, since this process is a modification of the process of FIG. 2, the same code | symbol is attached | subjected about the process step same as FIG. 2, and detailed description here is omitted.

各センサは、その測定対象に応じて一定周期(例えば、数msec〜数百msec)で計測を行っている。そこで、本処理では、センサの出力電圧の計測に先立って故障判定を行う。まず、センサS1の計測タイミングが到来したか否かを判定する。計測タイミングが到来したと判定したとき(S10:Yes)、図2のステップS13〜S17の処理を行って、センサS1の故障を判定する。この場合、計測タイミングが故障判定タイミングとなる。   Each sensor measures at a constant period (for example, several msec to several hundred msec) according to the measurement object. Therefore, in this process, failure determination is performed prior to measurement of the sensor output voltage. First, it is determined whether or not the measurement timing of the sensor S1 has arrived. When it is determined that the measurement timing has arrived (S10: Yes), the process of steps S13 to S17 in FIG. 2 is performed to determine whether the sensor S1 has failed. In this case, the measurement timing becomes the failure determination timing.

センサS1が故障していると判定したとき(S18:Yes)、故障判定タイミングが到来したと判定し、図2と同様に、故障時の処理を行う(S19)。一方、センサS1が正常と判定したとき(S18:No)、通常時の処理を行う(S191)。すなわち、この状態(バイパス回路K3は遮断状態)におけるセンサS1からの出力電圧をAD変換回路14でAD変換し、これをセンサ電圧として、所定の処理を行う。   When it is determined that the sensor S1 has failed (S18: Yes), it is determined that the failure determination timing has arrived, and processing at the time of failure is performed as in FIG. 2 (S19). On the other hand, when it is determined that the sensor S1 is normal (S18: No), normal processing is performed (S191). That is, the output voltage from the sensor S1 in this state (the bypass circuit K3 is in the cut-off state) is AD converted by the AD conversion circuit 14, and this is used as a sensor voltage to perform a predetermined process.

他のセンサ(S2等)についても、それぞれの計測タイミング到来時に、上述のような処理を行い、センサが正常か故障かに応じて対応する処理を行う。   For the other sensors (S2 and the like), the processing as described above is performed when each measurement timing arrives, and corresponding processing is performed depending on whether the sensor is normal or malfunctioning.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments, and the knowledge of those skilled in the art can be used without departing from the spirit of the claims. Various modifications based on this are possible.

1 センサ故障検出装置
10 マイコン
11 CPU(故障判定回路,故障判定タイミング判定回路)
14 AD変換回路(アナログ/デジタル変換回路)
20 出力選択回路
K3 バイパス回路
R11,R21 分圧抵抗(分圧回路)
R3 抵抗(オープン故障要因検出回路)
S1,S2 センサ
T3 トランジスタ(切換回路)
U11,U21 センサ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor failure detection apparatus 10 Microcomputer 11 CPU (failure determination circuit, failure determination timing determination circuit)
14 AD conversion circuit (analog / digital conversion circuit)
20 Output selection circuit K3 Bypass circuit R11, R21 Voltage dividing resistor (voltage dividing circuit)
R3 resistance (open failure factor detection circuit)
S1, S2 sensor T3 transistor (switching circuit)
U11, U21 sensor circuit

Claims (5)

一端が接地されてアナログ値を出力する複数のセンサと、
電源ラインと前記複数のセンサのそれぞれの、接地されていない他の一端に接続され、該センサの出力電圧を分圧する分圧回路と、
前記分圧回路を介して分圧された前記複数のセンサの出力電圧が入力され、入力された前記複数のセンサの出力電圧のうちの一つを選択して出力する出力選択回路と、
前記出力選択回路を介して入力されたセンサの出力電圧をデジタル値に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
前記電源ラインと前記出力選択回路の出力側との間に設けられ、前記分圧回路をバイパスするバイパス回路と、
前記バイパス回路の導通/遮断を切り替える切換回路と、
を備え、
前記アナログ/デジタル変換回路は、前記バイパス回路を導通した状態で、前記出力選択回路を介して入力されたセンサの出力電圧をデジタル値に変換し、
変換した前記デジタル値に基づいて該センサの故障を判定する故障判定回路をさらに備えることを特徴とするセンサ故障検出装置。
A plurality of sensors whose one end is grounded and outputs an analog value;
A voltage dividing circuit connected to the other end of each of the plurality of sensors that is not grounded to divide the output voltage of the sensor;
An output selection circuit that receives an output voltage of the plurality of sensors divided through the voltage dividing circuit, and selects and outputs one of the input output voltages of the plurality of sensors;
An analog / digital conversion circuit that converts the output voltage of the sensor input through the output selection circuit into a digital value;
A bypass circuit provided between the power supply line and the output side of the output selection circuit and bypassing the voltage dividing circuit;
A switching circuit for switching conduction / interruption of the bypass circuit;
With
The analog / digital conversion circuit converts the output voltage of the sensor input through the output selection circuit into a digital value in a state where the bypass circuit is conducted,
A sensor failure detection apparatus, further comprising a failure determination circuit that determines failure of the sensor based on the converted digital value.
前記故障判定回路は、前記センサの故障が短絡故障あるいはオープン故障のいずれであるかを判定する請求項1に記載のセンサ故障検出装置。   The sensor failure detection device according to claim 1, wherein the failure determination circuit determines whether the failure of the sensor is a short-circuit failure or an open failure. 前記出力選択回路の出力側とグランドとの間に設けられ、前記オープン故障の要因に応じた電圧を前記アナログ/デジタル変換回路に出力するオープン故障要因検出回路を備え、
前記故障判定回路は、前記オープン故障が発生したときに、前記バイパス回路を遮断した状態で、前記アナログ/デジタル変換回路が変換した、前記オープン故障要因検出回路からの出力電圧に基づいて、前記オープン故障の要因を判別する請求項2に記載のセンサ故障検出装置。
An open failure factor detection circuit which is provided between the output side of the output selection circuit and the ground and outputs a voltage corresponding to the cause of the open failure to the analog / digital conversion circuit;
The failure determination circuit is configured to convert the open circuit based on an output voltage from the open failure factor detection circuit converted by the analog / digital conversion circuit in a state where the bypass circuit is cut off when the open failure occurs. The sensor failure detection apparatus according to claim 2, wherein a failure factor is determined.
予め定められた故障判定タイミングが到来したか否かを判定する故障判定タイミング判定回路を備え、
前記故障判定回路は、前記故障判定タイミング判定回路が、前記故障判定タイミングが到来したと判定したときに、前記センサの故障を判定する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のセンサ故障検出装置。
A failure determination timing determination circuit for determining whether or not a predetermined failure determination timing has arrived;
The sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the failure determination circuit determines a failure of the sensor when the failure determination timing determination circuit determines that the failure determination timing has arrived. Fault detection device.
前記故障判定タイミング判定回路は、前記センサ故障検出装置に電源が投入されたときを、前記故障判定タイミングが到来したと判定する請求項4に記載のセンサ故障検出装置。   The sensor failure detection device according to claim 4, wherein the failure determination timing determination circuit determines that the failure determination timing has arrived when power is supplied to the sensor failure detection device.
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