JP2013159217A - Failure diagnosis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両制御を行う際に制御装置が使用する検出信号を出力するセンサの故障診断装置に関する。 The present invention relates to a sensor failure diagnosis device that outputs a detection signal used by a control device when performing vehicle control.
マイクロマシンニングなどで形成された可動機構を有するセンサが車両に搭載されることがある。このようなセンサは、可動電極と固定電極が対向して配置された構造を有し、固定電極に周期的な電圧を加えることで静電引力を生じさせ可動電極を周期的に変位させる。センサに外力が加わると変位量が変化することを利用して(又は同じ変位量に維持するための電圧の変化を監視して)外力の大きさを検出する。 A sensor having a movable mechanism formed by micromachining or the like may be mounted on a vehicle. Such a sensor has a structure in which a movable electrode and a fixed electrode are arranged to face each other, and applies a periodic voltage to the fixed electrode to generate an electrostatic attractive force and periodically displace the movable electrode. The magnitude of the external force is detected by utilizing the fact that the amount of displacement changes when an external force is applied to the sensor (or by monitoring the change in voltage to maintain the same amount of displacement).
しかしながら、可動電極と固定電極の間隔は微小なため、外力等により可動電極が大きく変位した場合に可動電極と固定電極が接触する場合がある。接触した場合、ごくまれにだが導通などが生じることで可動電極と固定電力が溶接され、固着といわれる故障モードが発生する。センサは、例えば起動時にゼロ点が合わせられるため、固着したままだと固着状態がゼロ点となり、正常な(外力がない)ゼロ値なのか、固着が生じているのか、制御側で検出することが困難になる。 However, since the distance between the movable electrode and the fixed electrode is minute, the movable electrode and the fixed electrode may come into contact when the movable electrode is largely displaced by an external force or the like. In the rare case of contact, the continuity or the like occurs, and the movable electrode and the fixed power are welded, and a failure mode called sticking occurs. For example, the zero point of the sensor is adjusted at the time of start-up, so if it is stuck, the sticking state becomes the zero point, and it is detected on the control side whether the zero value is normal (no external force) or sticking occurs. Becomes difficult.
このため、従来から固着などの故障を検出する技術が考えられている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1には、制御側から診断パルスを出力したタイミングと自己診断用の出力が自己診断用の閾値を超えるタイミングとが一致しているか否かを判定することにより自己診断を行う物理量センサが開示されている。
For this reason, a technique for detecting a failure such as sticking has been conventionally considered (see, for example, Patent Document 1).
ところで、自己診断を行うタイミングとして、イグニッションオンの直後が好ましいとされている。これは、車両が走行を開始してしまうと、制御装置がセンサの検出信号を制御に使用するためである。 By the way, the timing immediately after the ignition is turned on is preferable as the timing for performing the self-diagnosis. This is because when the vehicle starts traveling, the control device uses the detection signal of the sensor for control.
しかしながら、イグニッションオンの直後にのみ診断を行うのでは、1トリップ中(イグニッションオンからオフの間)にセンサが故障した場合、故障を検出できないという問題がある。 However, if the diagnosis is performed only immediately after the ignition is turned on, if the sensor fails during one trip (between the ignition on and off), there is a problem that the failure cannot be detected.
この問題を解決するため、制御装置が定期的に診断を行うことが考えられるが、診断のために固定電極に加えられた刺激(診断信号)により生じる検出信号を、外力の作用によるものと誤検知するおそれがある。この不都合に対しては、診断中、診断の開始前の検出信号を保持しておくことが考えられる。しかし、これにより誤検知が回避できても、制御装置はセンサの検出信号を利用した制御が困難になるので、外力の作用に対する応答遅れが生じるなど、制御装置による制御の性能に影響を及ぼしてしまう。 In order to solve this problem, it is conceivable that the control device makes a diagnosis periodically, but the detection signal generated by the stimulus (diagnostic signal) applied to the fixed electrode for diagnosis is mistakenly caused by the action of an external force. There is a risk of detection. For this inconvenience, it is conceivable to hold a detection signal before the start of diagnosis during diagnosis. However, even if false detection can be avoided by this, the control device becomes difficult to control using the detection signal of the sensor, and therefore the control performance by the control device is affected, such as a response delay to the action of external force. End up.
本発明は、上記課題に鑑み、検出対象の物理量の検出を阻害することなく、車両の走行中も診断が可能なセンサの故障診断装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a sensor failure diagnosis apparatus that can make a diagnosis while a vehicle is running without hindering detection of a physical quantity to be detected.
本発明は、制御装置が車両制御を行う際に使用する検出信号を出力するセンサの故障診断装置であって、前記制御装置から前記車両制御が可能な状態か否かの状態モード情報を取得する状態モード情報取得手段と、前記状態モード情報取得手段が、前記車両制御が可能な状態でないという前記状態モード情報を取得した場合に、前記センサに故障診断用の診断信号を与える診断手段と、を有することを特徴とする。 The present invention is a sensor failure diagnosis device that outputs a detection signal used when a control device performs vehicle control, and acquires state mode information indicating whether or not the vehicle control is possible from the control device. State mode information acquisition means; and diagnosis means for providing a diagnostic signal for failure diagnosis to the sensor when the state mode information acquisition means acquires the state mode information indicating that the vehicle control is not possible. It is characterized by having.
検出対象の物理量の検出を阻害することなく、車両の走行中も診断が可能なセンサの故障診断装置を提供することができる。 It is possible to provide a sensor failure diagnosis device that can perform diagnosis while the vehicle is running without hindering detection of a physical quantity to be detected.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態におけるセンサの診断方法を説明する図の一例である。各信号について説明する。
・CHK
ECU(Electronic Control Unit)がセンサを用いた制御が可能か否かを示すフラグである。CHK:0(以下、“:”は“=”を意味するものとする)は制御可能であることを、CHK:1は制御不可であることを、それぞれ意味する。
・検出信号(GX)
センサが検出する検出信号(の一部)である。この検出信号がゼロより十分に大きい値を示せば、センサは故障していないと判定される。
・ACT
センサに外部から診断信号を与えて診断を行うことが可能か否かを示すフラグである。ACT:0は診断を行うことが可能でないことを、ACT:1は診断を行うことが可能であることを、それぞれ示す。なお、外部から診断信号を与えて診断を行うことを以下、「アクティブテスト」という。
・FAIL
アクティブテストの結果、故障と判断されたか否かを示すフラグである。FAIL:0は故障していないことを、FAIL:1は故障していることを、それぞれ示す。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a diagram illustrating a sensor diagnosis method according to the present embodiment. Each signal will be described.
・ CHK
This is a flag indicating whether an ECU (Electronic Control Unit) can be controlled using a sensor. CHK: 0 (hereinafter “:” means “=”) means that control is possible, and CHK: 1 means that control is impossible.
・ Detection signal (GX)
This is a (part of) detection signal detected by the sensor. If this detection signal shows a value sufficiently larger than zero, it is determined that the sensor has not failed.
・ ACT
It is a flag indicating whether or not diagnosis can be performed by applying a diagnostic signal to the sensor from the outside. ACT: 0 indicates that a diagnosis cannot be performed, and ACT: 1 indicates that a diagnosis can be performed. The diagnosis by giving a diagnosis signal from the outside is hereinafter referred to as “active test”.
・ FAIL
This flag indicates whether or not a failure is determined as a result of the active test. FAIL: 0 indicates that there is no failure, and FAIL: 1 indicates that there is a failure.
図示するように、本実施形態のセンサは、ECUがセンサを使用した制御が不可のタイミング(CHK:1の場合)にアクティブテストを行う(ACTが“1”となる)。ACT:1の場合に、検出信号(GX)が十分に大きければ故障と判定されない(FAILは“0”のまま)。検出信号(GX)がゼロのままであれば故障と判定される(FAILは“1”になる)。 As shown in the figure, the sensor of the present embodiment performs an active test (ACT becomes “1”) at a timing when the ECU cannot perform control using the sensor (when CHK is 1). In the case of ACT: 1, if the detection signal (GX) is sufficiently large, it is not determined as a failure (FAIL remains “0”). If the detection signal (GX) remains zero, a failure is determined (FAIL becomes “1”).
このように、センサ側が、CHKによりECUがセンサを用いた制御が可能な状態か否かを判定することで、イグニッションオンの直後以外もセンサを診断することが可能になる。 As described above, the sensor side determines whether or not the control using the sensor can be performed by the ECU using the CHK, so that it is possible to diagnose the sensor other than immediately after the ignition is turned on.
〔構成例〕
図2は、センサ100の概略構成図の一例を示す図である。このセンサ100は、2方向の加速度(前後方向と左右方向)、及び、1つのヨーレートを検出可能なヨーレートGセンサである。このようなセンサ100を1Y2Gタイプと呼ぶ場合がある。センサ100の種類は一例に過ぎず、ヨーレートのみ又は1つの加速度のみを検出するセンサ100にも本実施形態の診断方法は好適に適用できる。すなわち、本実施形態のセンサ100は可動部を有し、可動部が固着という故障モードを有するセンサであればよい。なお、ヨーレートとは、前後方向の車両の軸が重心を中心にして路面に対し回転する際の回転速度である。
[Configuration example]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration diagram of the
センサ100にはECU200が接続されている。このECU200はセンサ100が検出するヨーレート又は加速度の少なくとも一方を使用して車両を制御するECU200であればよい。例えば、VSC(Vehicle Stability Control)−ECU、エアバッグECU等がある。VSC−ECUは、ヨーレートと前後左右の加速度に基づき車両が後輪横滑り傾向又は前輪横滑り傾向であることを検出した場合に、4つの車輪のホイルシリンダ圧及びエンジン出力を制御して横滑りを抑制する。また、エアバッグECUは、前後左右の加速度に基づき加速度が生じた方向のエアバッグを展開する。
An ECU 200 is connected to the
各ECUには、制御を実行可能な条件が予め定められている。この条件の例としては、例えば、車速が閾値以下でないこと等がある。ECU200は条件が成立するか否かにより制御状態モードを決定し、制御状態モードが変わる毎にセンサ100に通知する。制御状態モードは、制御可又は不可のいずれかである。
Each ECU has predetermined conditions under which control can be executed. As an example of this condition, for example, the vehicle speed is not less than or equal to a threshold value. The ECU 200 determines the control state mode depending on whether the condition is satisfied, and notifies the
センサ100は、I/F11、マイコン12、及び、センサモジュール13を有している。また、センサモジュール13はセンサユニット14及び診断部20を有している。センサ100とECU200は例えばワイヤーハーネスにより、I/F11を介して接続されている。センサ100とECU200は所定の通信プロトコル(LIN、CAN等)にしたがい通信する。I/F11はECU200から制御状態モードを受信するとマイコン12に通知し、I/F11はECU200に検出信号(gx、gy、wz)、異常時(故障時)の検出信号(gx、gy、wz)を送信する。
The
マイコン12は、CPU、ROM、RAM、A/D変換回路及びI/O等を有している。マイコン12は、CPUがROMに記憶されたプログラムを実行し、不図示のハードウェアと協働することで、異常判定部22及び信号処理部23を実現する。異常判定部22は、制御状態モードに基づきCHKを更新しモード判定部24に出力する。異常判定部22は、FAIL:1の場合、異常が(故障)が検出されたことをECU200に送信する。
The
信号処理部23は、検出信号GX,GY及びωZのフィルタ処理やA/D変換処理などを行う。信号処理後の検出信号GX,GY及びωZを、それぞれ検出信号(gx,gy及びωz)とする。信号処理部23は、ECU200からの要求により、又は、定期的にI/F11を介して検出信号(gx,gy及びωz)をECU200に送信する。センサ100の異常時には検出信号(gx,gy及びωz)を送信しなくてもよいし、送信してもよい。
The
センサユニット14は、外力の検出部28、及び、演算部27を有している。外力の検出部28は4つの可動素子P1〜P4を有している。演算部27は、可動素子P1〜P4が変位することにより出力する電圧を予め定められた方法で演算することでヨーレート、前後加速度及び横加速度を演算する。演算部27は、これらの電圧を例えば以下のように演算する。
GX(前後加速度)=P1+P2−P3−P4
GY(横加速度)=−P1+P2−P3+P4
ωZ(ヨーレート:右回り)=P1−P2+P3−P4
演算部27は、このように4つの電圧から所望の信号を生成する電気回路である。なお、可動素子P1〜P4はそれぞれ固着するおそれがあるので、故障の有無は検出信号GX、GY、ωZ毎に判定される。本実施形態では検出信号(GX)に着目した場合のみを説明している。
The
GX (longitudinal acceleration) = P1 + P2-P3-P4
GY (lateral acceleration) =-P1 + P2-P3 + P4
ωZ (yaw rate: clockwise) = P1-P2 + P3-P4
The
診断部20は、モード判定部24、監視機能部26及びアクティブテスト駆動部25を有している。モード判定部24は、CHK、FAIL、及び、検出信号(GX)の状態に基づき、ACTを更新しアクティブテスト駆動部25及び監視機能部26に出力する。
The
アクティブテスト駆動部25は、ACT:1の場合、検出部28に対しアクティブテストのための診断信号を出力する。診断信号は、ゼロより十分に大きいGX,GY、ωZが得られるように、可動部を変位させる電圧である。
In the case of ACT: 1, the active
監視機能部26は、演算部27から検出信号GX,GY、ωZを読み出し、検出信号GX,GY、ωZが閾値以上か否かに基づきFAILを更新する。監視機能部26は、ACT、FAIL、及び、検出信号(GX)の状態に基づき、FAILを更新しマイコン12に出力する。
The
〔処理手順〕
図3は、異常判定部22が制御状態モードに基づきCHKを更新する手順を示すフローチャート図の一例である。図3の手順は、イグニッションスイッチがオン(ハイブリッド車や電気自動車の場合はメインシステムがオン)の状態において、制御状態モードの更新に関係なく周期的に繰り返し実行される。
[Processing procedure]
FIG. 3 is an example of a flowchart illustrating a procedure in which the
マイコン12には、ECU200から制御状態モードが送信される(S10)。上記のとおり、ECU200又はECU200とセンサ100を含むシステムが制御可能となる条件は、予めECU200に設定されている。例として、制御不可となる条件は「車速≦15km/h」であることが挙げられる。
The control state mode is transmitted from the
マイコン12の異常判定部22は、制御状態モードが制御可又は不可のどちらであるかを判定する(S20)。
The
制御状態モードが不可の場合、異常判定部22はCHKに“1”を設定する(S30)。制御状態モードが制御可の場合、異常判定部22はCHKに“0”を設定する(S40)。
When the control state mode is not possible, the
図4は、モード判定部24がACTを更新する手順を示すフローチャート図の一例である。図4の手順は、イグニッションスイッチがオンの状態において周期的に繰り返し実行される。
FIG. 4 is an example of a flowchart illustrating a procedure in which the
モード判定部24は、FAIL:1か否かを判定する(S110)。FAIL:1の場合(S110のYes)、センサ100が故障していることを意味するので、処理は終了する。なお、TimerについてはS170で説明する。また、この場合、ACTも“0”になりアクティブテストは行われない。
The
FAIL:0の場合(S110のNo)、センサ100は故障しておらず、アクティブテストを行うことが可能か否かを判定するため、モード判定部24はCHK:1か否かを判定する(S120)。CHK:0の場合(S120のNo)、ECU200の制御状態モードが制御可なので、処理は終了する。
In the case of FAIL: 0 (No in S110), the
CHK:1の場合(S120のYes)、ECU200の制御状態モードが制御不可なので、検出信号(GX)が閾値a未満か否かを判定する(S130)。すなわち、アクティブテストの前にすでに検出信号(GX)が大きくなっていないことを検出する。検出信号(GY)(ωZ)についても同様に判定される。
If CHK is 1 (Yes in S120), the control state mode of the
検出信号(GX)が閾値a未満の場合(S130のYes)、この状態の継続時間を計るため、モード判定部24はTimerのカウントアップを継続する(S140)。
When the detection signal (GX) is less than the threshold value a (Yes in S130), the
検出信号(GX)が閾値a未満でない場合(S130のNo)、アクティブテストを行うことは好適でないので、Timerをゼロに初期化して処理は終了する(S170)。また、ステップS110、S120のいずれかで、アクティブテストが実行可能でないと判定されればTimerはゼロに初期化される。 If the detection signal (GX) is not less than the threshold value a (No in S130), it is not preferable to perform an active test. Therefore, Timer is initialized to zero and the process ends (S170). If it is determined in any of steps S110 and S120 that the active test cannot be executed, Timer is initialized to zero.
そして、モード判定部24は、Timerが閾値T以上になったか否かを判定する(S150)。
Then, the
Timerが閾値T以上になった場合(S150のYes)、モード判定部24はACTに“1”を設定して処理を終了する(S160)。すなわち、アクティブテストが実行可能な状態が閾値T以上継続したので、ACTを1に設定する。
When the Timer is equal to or greater than the threshold T (Yes in S150), the
Timerが閾値T以上でない場合(S180のYes)、モード判定部24はACTに“0”を設定して処理を終了する(S180)。すなわち、アクティブテストが実行可能な状態が閾値T以上継続するまで、アクティブテストは実行されない。また、ステップS110〜S130のいずれかで、アクティブテストが実行可能でないと判定されればACTには“0”が設定される。
When the Timer is not equal to or greater than the threshold value T (Yes in S180), the
“1”が設定されたACTはアクティブテスト駆動部25及び監視機能部26に出力される。これにより、アクティブテスト駆動部25はアクティブテストを開始する。また、監視機能部26にはアクティブテストにより生じた検出信号(GX)(GY)(ωZ)が出力される。
The ACT for which “1” is set is output to the active
図4の手順により、図1に示したように、ACTは、CHK:1かつ検出信号(GX)が十分に小さいと“1”になる。そして、センサ100が故障していなければ検出信号(GX)が大きな値になる。
According to the procedure of FIG. 4, as shown in FIG. 1, ACT becomes “1” when CHK: 1 and the detection signal (GX) is sufficiently small. If the
図5は監視機能部26がアクティブテストの結果を監視する処理を示すフローチャート図の一例である。図5の手順は、モード判定部24からACTが出力される毎に、ACTが変化した否かに関係なく周期的に繰り返し実行される。
FIG. 5 is an example of a flowchart illustrating a process in which the
監視機能部26は、ACT:1か否かを判定する(S210)。
ACT:1の場合(S210のYes)、まず、監視機能部26はFAIL2:0か否かを判定する(S220)。FAIL2は、検出信号(GX)と閾値aの比較頻度と、FAILの状態を制御するためのフラグである。FAIL2が“1”の時に、検出信号との比較の結果、FAIL2が“1”のままだとFAILが“1”になる(S280)。
The
In the case of ACT: 1 (Yes in S210), first, the
FAIL2:0の場合(S220のYes)、監視機能部26はFAILに“0”を設定する(S230)。
In the case of FAIL2: 0 (Yes in S220), the
FAIL2:1の場合(S220のNo)、監視機能部26は検出信号(GX)が閾値b以上か否かを判定する(S240)。
In the case of FAIL2: 1 (No in S220), the
検出信号(GX)が閾値b以上の場合(S240のYes)、検出信号が十分に大きく固着していないと判定してよいので、監視機能部26はFAIL2に“0”を設定する(S250)。
If the detection signal (GX) is greater than or equal to the threshold value b (Yes in S240), it may be determined that the detection signal is not sufficiently large and the
ACT:0の場合(S210のNo)、監視機能部26は前回の図5の処理の実行時、ACT:1か否かを判定する(S260)。前回の図5の処理の実行時、ACT:0の場合(S260のNo)、処理を終了する。
When ACT is 0 (No in S210), the
前回の図5の処理の実行時、ACT:1の場合(S260のYes)、監視機能部26はFAIL2:0か否かを判定する(S270)。FAIL2:0の場合(S270のYes)、監視機能部26はFAIL2に“1”を設定する(S290)。これにより、ステップS220でNoと判定される。
When ACT is 1 at the previous execution of the process of FIG. 5 (Yes in S260), the
FAIL2:1の場合(S270のNo)、検出信号(GX)が閾値b以上でなかったことになるので(S240のNo)、監視機能部26はFAILに“1”を設定する(S280)。これにより、センサ100の故障を検出できたことになる。
In the case of FAIL2: 1 (No in S270), since the detection signal (GX) is not equal to or greater than the threshold value b (No in S240), the
すなわち、FAIL2は、一度、ACTが“1”になり、次にモード判定部24から取得したACTが“0”の場合、“1”に反転する。その後、ACTが“1”になるまで、FAIL2は“1”を保つ(S260のNo)。そして、ACTが“1”になると、FAIL2が“1”なので、検出信号(GX)が閾値b以上か否かが判定される(S240)。これにより、センサ100の故障が検出され、ACTが“0”になるとFAILが“1”になる(S280)。
That is, FAIL2 is inverted to “1” when ACT once becomes “1” and ACT acquired from the
また、一度、ACTが“1”になり、検出信号(GX)と閾値bの比較の結果、FAIL2が“0”になると、モード判定部24が継続してACT:1を出力しても、検出信号(GX)と閾値bの比較が行われないように制御されている(S220のYes)。したがって、FAIL2は検出信号(GX)と閾値bの比較頻度を制御している。
Also, once ACT becomes “1”, and FAIL2 becomes “0” as a result of comparison between the detection signal (GX) and the threshold value b, even if the
図1に示したように、ACT:1となり、検出信号(GX)が閾値b以上の値になった場合、FAILは“0”のままである。ACT:1だが、検出信号(GX)が閾値b以上の値にならない場合、FAILは“1”になる。これにより、異常判定部22は異常を検出してECU200に通知できる。
As shown in FIG. 1, when ACT is 1 and the detection signal (GX) is equal to or greater than the threshold value b, FAIL remains “0”. If ACT is 1 but the detection signal (GX) is not equal to or greater than the threshold value b, FAIL becomes “1”. Thereby, the
なお、制御状態モード(CHK)及び検出信号(GX)と閾値aとの比較結果によりACTが“1”となった後、検出信号(GX)がアクティブテストの前に大きくなっているケースも想定される。しかし、この場合も、アクティブテストの際に検出信号(GX)が閾値b以上であれば故障なしを判定してよい。 It is assumed that the detection signal (GX) is increased before the active test after ACT becomes “1” based on the comparison result between the control state mode (CHK) and the detection signal (GX) and the threshold value a. Is done. However, also in this case, if the detection signal (GX) is equal to or greater than the threshold value b during the active test, it may be determined that there is no failure.
また、アクティブテストにより固着する可能性もゼロではないが、この場合、次回のアクティブテストで固着を検出できるので不都合はない。 Further, although the possibility of fixing by the active test is not zero, in this case, there is no inconvenience because the fixing can be detected by the next active test.
以上説明したように、本実施形態の診断方法は、イグニッションオンの直後だけでなく、走行中もECU200がセンサ100を制御に使用しない場合に、センサ100の故障を診断できる。したがって、ECU200がアクティブテストにより生じた検出信号に基づき制御することもなく、ECU200の制御の性能に影響することもない。
As described above, the diagnosis method of the present embodiment can diagnose a failure of the
12 マイコン
13 センサモジュール
14 センサユニット
20 診断部
24 モード判定部
25 アクティブテスト駆動部
26 監視機能部
100 センサ
200 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記制御装置から前記車両制御が可能な状態か否かの状態モード情報を取得する状態モード情報取得手段と、
前記状態モード情報取得手段が、前記車両制御が可能な状態でないという前記状態モード情報を取得した場合に、前記センサに故障診断用の診断信号を与える診断手段と、
を有する故障診断装置。 A sensor failure diagnosis device that outputs a detection signal used when the control device performs vehicle control,
State mode information acquisition means for acquiring state mode information indicating whether or not the vehicle control is possible from the control device;
Diagnostic means for providing a diagnostic signal for failure diagnosis to the sensor when the state mode information acquisition means acquires the state mode information that the vehicle control is not possible;
A fault diagnosis apparatus having
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2012022406A JP2013159217A (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Failure diagnosis device |
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