JP2014206444A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グランドラインの異常を確実に検出することが可能なセンサ装置を提供する。【解決手段】計測する物理量に応じた電圧信号であるセンサ信号を出力するセンサ部２と、センサ信号を伝送する信号ライン３と電源ライン４とグランドライン５とを介してセンサ部２と接続され、センサ信号を基に物理量を検出する制御部６と、グランドライン５の診断を行う診断部７と、を備え、診断部７は、グランドライン５の診断時に、電源ライン４に印加される電源電圧以上の電圧を、グランドライン５に印加するグランド電圧切替手段９と、グランド電圧切替手段９によりグランドライン５に電源電圧以上の電圧を印加したときのセンサ信号の電圧が、予め設定した閾値電圧以下であるときに、グランドライン５に異常があると判定する異常判定部１０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ装置に関するものである。

エンジン制御装置等に用いられるセンサ装置として、従来より、図３に示すものが知られている。

図３に示すように、従来のセンサ装置３１は、検出する物理量に応じた電圧のセンサ信号を出力するセンサ部３２と、センサ信号を伝送する信号ライン３３と電源ライン３４とグランドライン３５とを介してセンサ部３２と接続され、センサ信号を基に物理量を検出する制御部３６と、センサ部３２の故障や各ライン３３，３４，３５の断線等の異常を診断する診断部３７と、を備えている。

センサ装置３１では、制御部３６と診断部３７は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）３８に搭載されている。ＥＣＵ３８とセンサ部３２とは、信号ライン３３となる信号線、電源ライン３４となる電源線、グランドライン３５となるグランド線の合計３本の電線を備えたハーネス（図示せず）により接続されている。

診断部３７は、センサ信号の電圧を監視し、この電圧が予め設定した上限閾値より大きいか、あるいは下限閾値よりも小さいときに、センサ部３２の故障やハーネスの断線等の異常が発生したと判定するように構成されるのが一般的である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１〜３がある。

特開２００１−１９４２５６号公報 特開２０１０−１３９３０８号公報 特開２００２−２３３０４６号公報

しかしながら、上述のセンサ装置３１では、グランドライン３５が断線した際にセンサ信号の電圧が中間電位（診断部３７で正常と判断される電圧）となるセンサ部３２では、グランドライン３５の断線による異常を検出することができないという問題がある。

また、グランドライン３５が断線した際にセンサ信号の電圧が異常値（診断部３７で異常と判断される電圧）となるセンサ部３２であっても、例えば、グランドライン３５がボディーアース（フレームグランド）にショートした場合等には、センサ信号の電圧が中間電位となってしまい、異常を検出することができないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、グランドラインの異常を確実に検出することが可能なセンサ装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、計測する物理量に応じた電圧信号であるセンサ信号を出力するセンサ部と、前記センサ信号を伝送する信号ラインと電源ラインとグランドラインとを介して前記センサ部と接続され、前記センサ信号を基に物理量を検出する制御部と、前記グランドラインの診断を行う診断部と、を備え、前記診断部は、前記グランドラインの診断時に、前記電源ラインに印加される電源電圧以上の電圧を、前記グランドラインに印加するグランド電圧切替手段と、前記グランド電圧切替手段により前記グランドラインに電源電圧以上の電圧を印加したときの前記センサ信号の電圧が、予め設定した閾値電圧以下であるときに、前記グランドラインに異常があると判定する異常判定部と、を備えているセンサ装置である。

前記グランド電圧切替手段は、前記グランドラインの診断時には、前記グランドラインを、前記電源ラインに電源電圧を印加する電源装置に接続し、前記グランドラインの診断時以外には、前記グランドラインをグランド電位に接続するように構成される。

本発明によれば、グランドラインの異常を確実に検出することが可能なセンサ装置を提供できる。

本発明の一実施の形態に係るセンサ装置の概略構成図である。 本発明において、グランドラインの診断時の制御フローを示すフロー図である。 従来のセンサ装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るセンサ装置の概略構成図である。

図１に示すように、センサ装置１は、検出する物理量に応じた電圧のセンサ信号を出力するセンサ部２と、センサ信号を伝送する信号ライン３と電源ライン４とグランドライン５とを介してセンサ部２と接続され、センサ信号を基に物理量を検出する制御部６と、センサ部２の故障や各ライン３，４，５の断線等の異常を診断する診断部７と、を備えている。

本実施の形態では、センサ装置１が、車載されエンジン制御装置に用いられるものである場合を説明する。なお、これに限らず、本発明は車載でない一般的なセンサ装置にも当然に適用可能である。センサ部２としては、例えば圧力センサが挙げられる。

センサ装置１では、制御部６と診断部７は、車両のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵという）８に搭載されている。ＥＣＵ８とセンサ部２とは、信号ライン３となる信号線、電源ライン４となる電源線、グランドライン５となるグランド線を備えたハーネス（図示せず）により接続されている。

ここでは、センサ装置１が３つのセンサ部２を備える場合を示しているが、センサ部２の数はこれに限定されるものではない。また、ここでは、各センサ部２に対応するグランドライン５を共通化し、この共通化したグランドライン５をＥＣＵ８に接続するように構成しているが、これに限らず、各センサ部２に対応するグランドライン５を個別にＥＣＵ８に接続するよう構成してもよい。

本実施の形態に係るセンサ装置１では、診断部７は、グランドライン５に印加する電圧を切り替えるグランド電圧切替手段９と、センサ部２の故障や各ライン３，４，５の断線等の異常を診断する異常判定部１０と、を備えている。

グランド電圧切替手段９は、グランドライン５の診断時に、電源ライン４に印加される電源電圧Ｖｃｃ以上の電圧をグランドライン５に印加するように構成される。

本実施の形態では、グランドライン５の診断時には、グランドライン５を、電源ライン４に電源電圧Ｖｃｃを印加する電源装置（図示せず）に接続し、グランドライン５の診断時以外には、グランドライン５をグランド電位に接続するようにグランド電圧切替手段９を構成した。なお、電源電圧Ｖｃｃを印加する電源装置とは別体に、グランドライン５に電圧を印加するための専用の電源装置を備えることも可能である。ただし、その場合はコストが高くなるため、本実施の形態では、グランドライン５に印加する電源装置として、電源ラインに電源電圧Ｖｃｃを印加する電源装置を用いるようにしている。

より具体的には、グランド電圧切替手段９は、切替回路９ａと、切替回路９ａを制御する切替制御部９ｂと、を備えている。切替制御部９ｂは、ハイ（Ｈｉ）とロウ（Ｌｏ）の２つの電圧レベルの切替信号を出力するように構成されており、グランドライン５の診断時にはロウ、グランドライン５の診断時以外にはハイの切替信号を出力するように構成されている。

切替回路９ａは、切替制御部９ｂからの切替信号に応じてスイッチング動作を行う２つのトランジスタＴＲ１，ＴＲ２を備えている。表１に示すように、切替回路９ａのトランジスタＴＲ１は、切替制御部９ｂからの切替信号がハイであるときにはオフとなり、グランドライン５と電源装置間の導通を遮断し、ロウであるときはオンとなり、グランドライン５と電源装置とを導通させるように動作する。また、切替回路９ａのトランジスタＴＲ２は、切替制御部９ｂからの切替信号がロウであるときにはオフとなり、グランドライン５のグランド電位への導通を遮断し、ハイであるときはオンとなり、グランドライン５をグランド電位に導通させるように動作する。

なお、図１に示す切替回路９ａの構成はあくまで一例であり、切替回路９ａの回路構成はこれに限定されるものではない。また、図１では、理解しやすいように切替回路９ａを診断部７と分けて記載しているが、切替回路９ａは診断部７の一部を構成するものである。

異常判定部１０は、グランド電圧切替手段９によりグランドライン５に電源電圧Ｖｃｃ以上の電圧（ここでは電源電圧Ｖｃｃと等しい電圧）を印加したときのセンサ信号の電圧を監視し、センサ信号の電圧が予め設定した閾値電圧以下であるときに、グランドライン５に異常があると判定するように構成される。

また、異常判定部１０は、グランドライン５の診断時以外、すなわちグランド電圧切替手段９によりグランドライン５をグランド電位に導通させているときに、センサ部２から入力されるセンサ信号の電圧を監視し、この電圧が予め設定した上限閾値より大きいか、あるいは下限閾値よりも小さいときに、センサ部２の故障等の異常が発生したと判定するように構成されてもよい。つまり、診断部７は、グランドライン５の異常を判定する機能と、従来と同様にセンサ部２の故障等の異常を判定する機能の両方を有していてもよい。

診断部７による診断を行うタイミングは、特に限定するものではないが、例えば、エンジン起動時に診断を行うように診断部７を構成することができる。ここでは、電源電圧Ｖｃｃの通電をトリガとして診断が行われるとした。

次に、グランドライン５の診断時の制御フローを図２を用いて説明する。

図２に示すように、電源電圧Ｖｃｃが通電されると、切替制御部９ｂが電圧レベルがロウである切替信号を出力し、切替回路９ａのトランジスタＴＲ１がオン、トランジスタＴＲ２がオフとなり、グランドライン５に電源電圧Ｖｃｃが印加される（ステップＳ１）。

このとき、グランドライン５に断線等の異常がなければ、センサ部２のグランド端子に印加される電圧がＶｃｃとなるので、センサ部２から信号ライン３を介して出力されるセンサ信号の電圧はＶｃｃまで上昇することになる。なお、診断時にグランドライン５に印加する電圧が電源電圧Ｖｃｃより小さいと、センサ信号の電圧が正常時と同等となり、異常の判断ができなくなるため、診断時にグランドライン５に印加する電圧は電源電圧Ｖｃｃ以上とする必要がある。

その後、ステップＳ２にて、異常判定部１０が、ステップＳ２にて、センサ信号の電圧が予め設定した閾値電圧より大きいかを判定し、ステップＳ２でＹＥＳと判定された場合は、正常と判定する（ステップＳ３）。その後、切替制御部９ｂが電圧レベルがハイである切替信号を出力し、切替回路９ａのトランジスタＴＲ１をオフ、トランジスタＴＲ２をオンとして、グランドライン５をグランド電位に導通させて（ステップＳ４）、グランドライン５の診断を終了する。

他方、グランドライン５で断線が発生したり、グランドライン５がボディーアース（フレームグランド）にショートしている場合には、センサ部２のグランド端子に電源電圧Ｖｃｃが正常に印加されず、センサ信号の電圧が低くなる。その結果、ステップＳ２にてＮＯと判断され、異常判定部１０は、グランドライン５に異常があると判定する（ステップＳ５）。なお、センサ部２に故障が発生している場合にもセンサ信号の電圧が低くなる場合があるので、センサ装置１によれば、グランドライン５の異常のみならず、センサ部２の故障等も診断可能である。異常判定部１０は、異常と判定した際には、例えば警告ランプを点灯させるなどして、運転者に異常を通知する。

以上説明したように、本実施の形態に係るセンサ装置１は、グランドライン５の診断時に、電源ライン４に印加される電源電圧Ｖｃｃ以上の電圧をグランドライン５に印加するグランド電圧切替手段９と、グランド電圧切替手段９によりグランドライン５に電源電圧Ｖｃｃ以上の電圧を印加したときのセンサ信号の電圧が、予め設定した閾値電圧以下であるときに、グランドライン５に異常があると判定する異常判定部１０と、を有する診断部７を備えている。

これにより、グランドライン５が断線したりボディーアース（フレームグランド）にショートした場合であっても、グランドライン５の異常を確実に検出することが可能になる。

また、センサ装置１によれば、複数のセンサ部２それぞれのセンサ信号の電圧を監視して異常を判定するため、図１のように複数のセンサ部２のグランドライン５を共通化している場合であっても、各センサ部２に対応するグランドライン５の断線（つまり共通部分でないグランドライン５の断線）を個別に検出することが可能である。また、全てのセンサ部２のグランドライン５に異常が検出された場合には、共通部分のグランドライン５で断線等の異常が発生したと判断することも可能になる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ センサ装置
２ センサ部
３ 信号ライン
４ 電源ライン
５ グランドライン
６ 制御部
７ 診断部
８ ＥＣＵ
９ グランド電圧切替手段
９ａ 切替回路
９ｂ 切替制御部
１０ 異常判定部

Claims (2)

1. 計測する物理量に応じた電圧信号であるセンサ信号を出力するセンサ部と、
   前記センサ信号を伝送する信号ラインと電源ラインとグランドラインとを介して前記センサ部と接続され、前記センサ信号を基に物理量を検出する制御部と、
   前記グランドラインの診断を行う診断部と、を備え、
   前記診断部は、
   前記グランドラインの診断時に、前記電源ラインに印加される電源電圧以上の電圧を、前記グランドラインに印加するグランド電圧切替手段と、
   前記グランド電圧切替手段により前記グランドラインに電源電圧以上の電圧を印加したときの前記センサ信号の電圧が、予め設定した閾値電圧以下であるときに、前記グランドラインに異常があると判定する異常判定部と、を備えている
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記グランド電圧切替手段は、前記グランドラインの診断時には、前記グランドラインを、前記電源ラインに電源電圧を印加する電源装置に接続し、前記グランドラインの診断時以外には、前記グランドラインをグランド電位に接続するように構成される
   請求項１記載のセンサ装置。

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