JP2020134340A - センサ診断システム、センサ診断方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行いつつ、複数のセンサの組み合わせの自由度を向上させることができるセンサ診断システム、センサ診断方法及びプログラムを提供する。【解決手段】センサ診断システム１０は、取得部５１と、診断部５２と、を備える。取得部５１は、複数のセンサ２０の検出値を取得する。複数のセンサ２０は、所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ感度範囲の一部の範囲が共通する。診断部５２は、一部の範囲における複数のセンサ２０の検出値を比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行う。【選択図】図１

Description

本開示はセンサ診断システム、センサ診断方法及びプログラムに関し、より詳細には、センサの診断を行うセンサ診断システム、センサ診断方法及びプログラムに関する。

従来、センサ部によるセンサ機能と、センサ部に関する故障診断機能とを有する装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１記載の容量式物理量検出装置は、複数の電極を有するセンサ部と、ＣＶ変換回路と、判定回路とを備えている。ＣＶ変換回路は、センサ部の電極間の容量の変化を電圧に変換する。判定回路によってＣＶ変換回路の出力電圧が所定の閾値を超えているか否かを判定することにより、故障診断を行うことができる。

国際公開第２０１５／１２８９２２号

本開示は、複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行いつつ、複数のセンサの組み合わせの自由度を向上させることができるセンサ診断システム、センサ診断方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るセンサ診断システムは、取得部と、診断部と、を備える。前記取得部は、複数のセンサの検出値を取得する。前記複数のセンサは、所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ前記感度範囲の一部の範囲が共通する。前記診断部は、前記一部の範囲における前記複数のセンサの検出値を比較することにより、前記複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行う。

本開示の一態様に係るセンサ診断方法は、取得処理と、診断処理と、を備える。前記取得処理では、複数のセンサの検出値を取得する。前記複数のセンサは、所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ前記感度範囲の一部の範囲が共通する。前記診断処理では、前記一部の範囲における前記複数のセンサの検出値を比較することにより、前記複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行う。

本開示の一態様に係るプログラムは、前記センサ診断方法を１以上のプロセッサに実行させる。

本開示は、複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行いつつ、複数のセンサの組み合わせの自由度を向上させることができるという利点がある。

図１は、一実施形態に係るセンサ診断システムのブロック図である。 図２は、同上のセンサ診断システムを用いた制御システムのブロック図である。 図３Ａは、比較例に係るセンサ診断システムを用いた制御システムの概念図である。図３Ｂは、一実施形態に係るセンサ診断システムを用いた制御システムの概念図である。 図４は、変形例１に係るセンサ診断システムのブロック図である。

以下、実施形態に係るセンサ診断システム、センサ診断方法及びプログラムについて、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の１つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（１）センサ診断システムの概要
本実施形態のセンサ診断システム１０は、図１に示すように、取得部５１と、診断部５２と、複数（図１では６つ）のセンサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚ、２２ｘ、２２ｙ、２２ｚとを備えている。以下では、複数のセンサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚ、２２ｘ、２２ｙ、２２ｚを区別しない場合は、各センサをセンサ２０と称す。

各センサ２０は、所定の物理量を検出する。所定の物理量とは、例えば、加速度、速度、角加速度、角速度、振動、荷重、気圧、電磁気量、温度等である。本実施形態では、所定の物理量が加速度である場合を例として説明する。

センサ２１ｘ、２２ｘが検出する加速度の方向を直交座標系におけるＸ軸方向とすると、センサ２１ｙ、２２ｙが検出する加速度の方向はＹ軸方向であり、センサ２１ｚ、２２ｚが検出する加速度の方向はＺ軸方向である。

複数のセンサ２０は、加速度（所定の物理量）の感度範囲が互いに異なり、かつ感度範囲の一部の範囲が共通する２つ以上のセンサの組み合わせを含む。ここで、感度範囲とは、加速度（所定の物理量）についての検出可能な値の範囲である。センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲は同一であり、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲は同一であり、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲は、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲と異なる。ここで、「同一」とは、完全に一致する場合に限定されず、許容される誤差の範囲内で異なっている場合を含む。センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲の一例は、０〜５００［Ｇ］である（Ｇは重力加速度であり、約９．８ｍ／ｓ^２）。つまり、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚは５００［Ｇ］以下の加速度を検出可能に構成されている。センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲の一例は、０〜１３０［Ｇ］である。つまり、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚは１３０［Ｇ］以下の加速度を検出可能に構成されている。

センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲とセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲とは、０〜１３０［Ｇ］において重なっている。以下では、複数のセンサ２０の感度範囲のうち複数のセンサ２０間で共通する範囲を、共通範囲と称す。

取得部５１は、複数のセンサ２０の検出値を取得する。診断部５２は、共通範囲（０〜１３０［Ｇ］）における複数のセンサ２０の検出値を比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行う。言い換えると、診断部５２は、複数のセンサ２０に共通範囲内の加速度が加えられているときの複数のセンサ２０の各々の検出値を比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行う。より詳細には、診断部５２は、センサ２１ｘの検出値とセンサ２２ｘの検出値とを比較する。センサ２１ｘとセンサ２２ｘとには、同じ加速度が加わる。センサ２１ｘとセンサ２２ｘとのうち一方には異常が無く他方に異常があるときは、センサ２１ｘの検出値とセンサ２２ｘの検出値との差分は正常時よりも大きい場合がある。また、センサ２１ｘとセンサ２２ｘとの両方に異常があるときも、センサ２１ｘの検出値とセンサ２２ｘの検出値との差分は正常時よりも大きい場合がある。そこで、診断部５２は、センサ２１ｘの検出値とセンサ２２ｘの検出値との差分が第１閾値よりも大きい場合は、センサ２１ｘとセンサ２２ｘとのうち少なくとも一方に異常があると診断する。

同様に、診断部５２は、センサ２１ｙの検出値とセンサ２２ｙの検出値との差分が第２閾値よりも大きい場合は、センサ２１ｙとセンサ２２ｙとのうち少なくとも一方に異常があると診断する。また、診断部５２は、センサ２１ｚの検出値とセンサ２２ｚの検出値との差分が第３閾値よりも大きい場合は、センサ２１ｚとセンサ２２ｚとのうち少なくとも一方に異常があると診断する。

なお、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚとセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚとは、感度範囲が異なることに加えて、分解能も異なる。センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚと比較して、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚは高分解能（高感度）である。つまり、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚと比較して、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚは、加速度のより微小な変位を検出できる。

センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚは、シリコン基板等の第１の基板上に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の技術を用いて形成されている。以下では、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚが形成された第１の基板を、低感度ＭＥＭＳ２１０と称す。センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚは、シリコン基板等の第２の基板上に、ＭＥＭＳの技術を用いて形成されている。以下では、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚが形成された第２の基板を、高感度ＭＥＭＳ２２０と称す。

（２）制御システム
センサ診断システム１０は、例えば、自動車等の車両に備えられる。より詳細には、図２に示すように、センサ診断システム１０は、車両の制御システム１００に用いられる。制御システム１００は、センサ診断システム１０と、センサ診断システム１０とは別に設けられた複数（図２では２つ）のセンサ装置１１、１２とを備えている。制御システム１００は更に、ゲートウェイ１３と、エアバッグ１４と、自動運転装置１５と、ＡＤＡＳ（Advanced driver assistance systems；先進運転支援システム）１６と、ＥＳＣ（Electronic Stability Control；横滑り防止装置）１７と、ロールオーバコントロール１８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１９とを備えている。

センサ装置１１、１２の一例は、車両の周囲を撮像する撮像素子、車両の周囲の物体を検知する超音波センサ、車速センサ、舵角センサ、ジャイロセンサ、ＧＰＳセンサ等である。なお、センサ装置１１、１２として、複数のセンサ２０とは別の加速度センサが用いられてもよい。

ゲートウェイ１３は、センサ診断システム１０及びセンサ装置１１、１２と、自動運転装置１５、ＡＤＡＳ１６、ＥＳＣ１７、ロールオーバコントロール１８及びＥＣＵ１９との間の通信を管理する。

自動運転装置１５、ＡＤＡＳ１６、ＥＳＣ１７、ロールオーバコントロール１８及びＥＣＵ１９は、センサ診断システム１０及びセンサ装置１１、１２の出力に基づいて、車両の原動機（エンジン又は電動モータ等）、ブレーキ、操舵輪等を制御する。センサ診断システム１０の出力には、複数のセンサ２０の検出値と、複数のセンサ２０についての診断結果とが含まれる。

自動運転装置１５は、車両を自動運転する。ＡＤＡＳ１６は、車両が他の車両、人又は物体にぶつかることを防止する。ＥＳＣ１７は、車両の姿勢（傾き）を安定させることで横滑りを防止する。ロールオーバコントロール１８は、車両の横転を防止する。ＥＣＵ１９は、車両に大きな加速度が加わったとき（衝突事故の発生時）にエアバッグ１４を開く。なお、これらの機能は一例であって、自動運転装置１５、ＡＤＡＳ１６、ＥＳＣ１７、ロールオーバコントロール１８及びＥＣＵ１９の機能はこれらに限定されない。

このように、制御システム１００は、センサ診断システム１０の複数のセンサ２０の検出値と、複数のセンサ２０についての診断結果と、センサ装置１１、１２の検出値とに基づいて車両を制御する。

複数のセンサ２０のうち、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの検出値は、例えば、ＥＣＵ１９で用いられる。複数のセンサ２０のうち、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの検出値は、例えば、ＡＤＡＳ１６及びＥＳＣ１７で用いられる。このように、制御システム１００は、複数のセンサ２０のそれぞれの検出値を、センサ２０ごとに異なる用途に用いる。なお、自動運転装置１５では、例えば、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ（高感度ＭＥＭＳ２２０）の検出値又はより高感度な加速度センサの検出値が用いられる。ロールオーバコントロール１８では、例えば、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚ（低感度ＭＥＭＳ２１０）とセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ（高感度ＭＥＭＳ２２０）との中間の分解能（感度）及び感度範囲を有する加速度センサの検出値が用いられる。

（３）利点
ここで、図３Ａに、比較例に係る制御システム１００Ｐの概念図を示し、図３Ｂに、実施形態に係る制御システム１００の概念図を示す。

比較例に係る制御システム１００Ｐは、低感度ＭＥＭＳ２１０と高感度ＭＥＭＳ２２０とをそれぞれ、複数（図３Ａでは２つ）備えている。また、制御システム１００Ｐは、２つの低感度ＭＥＭＳ２１０に対応する診断部５２と、２つの高感度ＭＥＭＳ２２０に対応する診断部５２とを備えている。一方の診断部５２は、２つの低感度ＭＥＭＳ２１０の出力を比較することにより、少なくとも一方の低感度ＭＥＭＳ２１０について診断を行う。他方の診断部５２は、２つの高感度ＭＥＭＳ２２０の出力を比較することにより、少なくとも一方の高感度ＭＥＭＳ２２０について診断を行う。

２つの低感度ＭＥＭＳ２１０の検出値は、第１のアプリケーション１１０に用いられる。第１のアプリケーション１１０は、分解能の高さは求められないが感度範囲の広さが求められるアプリケーションである。第１のアプリケーション１１０の一例は、エアバッグ１４（図２参照）の動作を制御するＥＣＵ１９（図２参照）である。第１のアプリケーション１１０は、２つの低感度ＭＥＭＳ２１０のうち少なくとも一方のセンサ２０の検出値を得られれば機能するが、制御システム１００Ｐは、低感度ＭＥＭＳ２１０のセンサ２０について診断部５２で診断を行うために、低感度ＭＥＭＳ２１０を２つ備えている。

２つの高感度ＭＥＭＳ２２０の検出値は、第２のアプリケーション１２０に用いられる。第２のアプリケーション１２０は、感度範囲の広さは求められないが分解能の高さが求められるアプリケーションである。第２のアプリケーション１２０の一例は、ＡＤＡＳ１６（図２参照）及びＥＳＣ１７（図２参照）である。第２のアプリケーション１２０は、２つの高感度ＭＥＭＳ２２０のうち少なくとも一方のセンサ２０の検出値を得られれば機能するが、制御システム１００Ｐは、高感度ＭＥＭＳ２２０のセンサ２０について診断部５２で診断を行うために、高感度ＭＥＭＳ２２０を２つ備えている。

一方で、実施形態に係る制御システム１００では、低感度ＭＥＭＳ２１０の個数と高感度ＭＥＭＳ２２０の個数とはそれぞれ１つである。すなわち、実施形態に係る制御システム１００では、比較例に係る制御システム１００Ｐと比較して低感度ＭＥＭＳ２１０及び高感度ＭＥＭＳ２２０の個数が少ない。これにより、コストの低減と、低感度ＭＥＭＳ２１０及び高感度ＭＥＭＳ２２０の制御に要する処理量の低減とを図ることができる。そして、制御システム１００では、診断部５２は、低感度ＭＥＭＳ２１０のセンサ２０の検出値と高感度ＭＥＭＳ２２０のセンサ２０の検出値とを比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。つまり、制御システム１００では、センサ２０について診断を行う機能を欠くことなく、低感度ＭＥＭＳ２１０及び高感度ＭＥＭＳ２２０の個数を削減できる。

また、複数のセンサ２０は１つのパッケージ６に収容されているので、複数のセンサ２０が個別のパッケージに収容されている場合と比較して、複数のセンサ２０の配線に要する工数を削減できる。さらに、複数のセンサ２０が個別のパッケージに収容されている場合と比較して、加速度（所定の物理量）に対する複数のセンサ２０の各々の応答性が複数のセンサ２０間で揃いやすい。

（４）センサ診断システムの詳細
図１に示すように、センサ診断システム１０は、第１ユニットＵ１と、第２ユニットＵ２と、処理回路５と、パッケージ６とを備えている。第１ユニットＵ１は、低感度ＭＥＭＳ２１０を含む。第２ユニットＵ２は、高感度ＭＥＭＳ２２０を含む。第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２の各々は、ドライブ回路３１と、クロック回路３２と、複数（図１では３つ）のＮＯＴ回路３３とを更に含む。

パッケージ６は、第１ユニットＵ１と、第２ユニットＵ２と、処理回路５とを収容している。すなわち、複数のセンサ２０（全てのセンサ２０）は、１つのパッケージ６に収容されている。

低感度ＭＥＭＳ２１０の各センサ２０及び高感度ＭＥＭＳ２２０の各センサ２０は、第１コンデンサＣ１と、第２コンデンサＣ２とを有している。第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の各々は、固定部２５（固定電極）と可動部２６（可動電極）とを有している。固定部２５と可動部２６とは互いに対向している。可動部２６は、加速度（所定の物理量）が与えられた場合に、加速度の大きさに応じて動く。つまり、センサ診断システム１０に加速度が加わると、可動部２６が変位し可動部２６と固定部２５との相対位置が変わる。これにより、固定部２５と可動部２６との間の静電容量が変化するので、各センサ２０を用いて加速度を検出することができる。すなわち、複数のセンサ２０の各々は、加速度の変化を静電容量の変化に変換する、静電容量型の加速度センサである。複数のセンサ２０の検出方式はいずれも静電容量方式なので、複数のセンサ２０の検出方式は同じである。

各センサ２０において、可動部２６は、ビームと称される梁を２つ用いて支持された、両持ち梁構造を有している。両持ち梁構造においてセンサ２０のうち可動部２６を含む部位は、ダイアフラムとも称される。この場合、可動部２６の動作原理は、加速度を受けて２つのビームを軸に回転するという原理である。複数のセンサ２０の可動部２６の動作原理は同じである。

なお、可動部２６は、１つのビームにより支持された片持ち梁構造を有していてもよい。片持ち梁構造においてセンサ２０のうち可動部２６を含む部位は、カンチレバーとも称される。この場合、可動部２６の動作原理は、加速度を受けて１つのビームによる支持点を中心に回転するという原理である。

複数のセンサ２０では、検出方式及び可動部２６の動作原理が同じなので、外乱による検出値への影響が複数のセンサ２０間で同程度になりやすい。これにより、複数のセンサ２０の検出値の比較による診断の精度の向上を図ることができる。さらに、複数のセンサ２０は、特性が互いに近い（又は同じである）ことが好ましい。複数のセンサ２０は、例えば、温度特性及びノイズ特性が互いに近い（又は同じである）ことが好ましい。具体例として、複数のセンサ２０間の温度係数の誤差及びノイズ特性の誤差が例えば２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。

なお、検出値が比較される対象である２つ以上のセンサ２０（例えば、センサ２１ｘ及びセンサ２２ｘ）間で検出方式、動作原理及び特性等が同じ（又は近い）であれば、診断の精度の向上を図ることができる。一方で、例えばセンサ２１ｘと２１ｙとの間及び、センサ２１ｙと２１ｚとの間では、互いに検出値が比較される対象ではないため、検出方式、動作原理及び特性等が異なっていてもよい。

第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２とは、センサ２０の感度範囲及び分解能が異なる点を除いて、互いに共通する構成を有している。以下では、特に断りの無い限り、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２とのうち一方に着目して説明する。

ドライブ回路３１は、クロック回路３２で生成される基準クロックに基づいて、第１搬送波信号Ｐ１を生成する。第１搬送波信号Ｐ１は、一定周期でハイレベル（Ｈｉｇｈ）とローレベル（Ｌｏｗ）とが入れ替わる一定振幅の矩形波信号である。各センサ２０の第１コンデンサＣ１には、第１搬送波信号Ｐ１が入力される。各センサ２０の第２コンデンサＣ２には、第１搬送波信号Ｐ１がＮＯＴ回路３３で反転されることで生成された第２搬送波信号Ｐ２が入力される。

第１コンデンサＣ１には、第１コンデンサＣ１の静電容量に応じた電荷が貯まる。第２コンデンサＣ２には、第２コンデンサＣ２の静電容量に応じた電荷が貯まる。第１搬送波信号Ｐ１がハイレベルで、第２搬送波信号Ｐ２がローレベルの期間には、第１コンデンサＣ１の可動部２６には正の値の電荷が貯まり、第２コンデンサＣ２の可動部２６には負の値の電荷が貯まる。第１搬送波信号Ｐ１がローレベルで、第２搬送波信号Ｐ２がハイレベルの期間には、第１コンデンサＣ１の可動部２６には負の値の電荷が貯まり、第２コンデンサＣ２の可動部２６には正の値の電荷が貯まる。結果として、第１搬送波信号Ｐ１により、第１コンデンサＣ１の静電容量に応じた信号（電圧信号）が変調され、第２搬送波信号Ｐ２により、第２コンデンサＣ２の静電容量に応じた信号（電圧信号）が変調される。

第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２の各々は、複数（図１では３つ）のＣＶ変換回路４１と、複数（図１では３つ）の復調回路４２と、複数（図１では３つ）のＡＤコンバータ４３とを更に含む。

１つのＣＶ変換回路４１、１つの復調回路４２及び１つのＡＤコンバータ４３の組（以下、「後段回路」と称す）は、直列に接続されている。後段回路は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路により構成される。第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２の各々は、後段回路を３つ有している。３つの後段回路は、３つのセンサ２０と一対一で対応している。各後段回路は、対応するセンサ２０の出力側に接続されている。以下では、３つの後段回路のうち、１つの後段回路に着目して説明する。

ＣＶ変換回路４１は、第１コンデンサＣ１の静電容量と第２コンデンサＣ２の静電容量との和に応じた電圧を出力する。すなわち、ＣＶ変換回路４１は、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の静電容量を電圧に変換する回路である。センサ２０に加えられた加速度に応じて、第１コンデンサＣ１の静電容量と第２コンデンサＣ２の静電容量とが変化すると、これに応じてＣＶ変換回路４１の出力が変化する。また、ＣＶ変換回路４１は、増幅器を含む。ＣＶ変換回路４１は、増幅器により所定の大きさまで増幅した電圧を出力する。

復調回路４２は、ＣＶ変換回路４１から出力された電圧（電圧信号）を復調する。これにより、電圧信号から第１搬送波信号Ｐ１及び第２搬送波信号Ｐ２の成分が除去され、復調回路４２からは、センサ２０の第１コンデンサＣ１の静電容量と第２コンデンサＣ２の静電容量との和に応じた大きさの電圧が出力される。

ＡＤコンバータ４３は、復調回路４２から出力された電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換し、処理回路５に出力する。

処理回路５は、ロジック回路により構成されている。処理回路５は、センサ診断システム１０のデジタル回路の少なくとも一部を構成している。処理回路５は、診断部５２を含む。すなわち、処理回路５のうち一部の回路（例えば、比較器を含む回路）が診断部５２として機能する。また、処理回路５は、取得部５１を含む。取得部５１は、第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２の各センサ２０から後段回路（ＣＶ変換回路４１、復調回路４２及びＡＤコンバータ４３）を経由して入力される検出値（電圧）を取得する。診断部５２は、取得部５１が取得した検出値を用いて、各センサ２０について診断を行う。

処理回路５には、例えば、直流電圧が印加されている。診断部５２は、この直流電圧を分圧して生成した電圧の値を閾値として用いて診断を行う。すなわち、上述の通り、診断部５２は、共通範囲におけるセンサ２１ｘの検出値とセンサ２２ｘの検出値との差分が第１閾値よりも大きい場合は、センサ２１ｘとセンサ２２ｘとのうち少なくとも一方に異常があると診断する。上述の通り、共通範囲は、センサ２１ｘ（又はセンサ２１ｙ、２１ｚ）の感度範囲とセンサ２２ｘ（又はセンサ２２ｙ、２２ｚ）の感度範囲とで共通する範囲である。また、診断部５２は、共通範囲においてセンサ２１ｙの検出値とセンサ２２ｙの検出値との差分が第２閾値よりも大きい場合は、センサ２１ｙとセンサ２２ｙとのうち少なくとも一方に異常があると診断する。さらに、診断部５２は、共通範囲においてセンサ２１ｚの検出値とセンサ２２ｚの検出値との差分が第３閾値よりも大きい場合は、センサ２１ｚとセンサ２２ｚとのうち少なくとも一方に異常があると診断する。

ところで、複数のセンサ２０は、センサ２０ごとにスケールが異なっている場合がある。つまり、複数のセンサ２０に異常が無く正常な場合であって、複数のセンサ２０が同じ大きさの物理量（加速度）を検出した場合に、各センサ２０の構造等の仕様の違いにより、センサ２０ごとに検出値の大きさが異なる場合がある。このような場合にセンサ２０ごとの検出値の比較を可能とするために、ＣＶ変換回路４１は、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０の検出値の大きさを所定の倍率で変化させる調整部として機能する。所定の倍率は、センサ２０ごとに予め決定されている。検出値の大きさを変化させることにより、ＣＶ変換回路４１は、複数のセンサ２０のスケールを揃える。例えば、各センサ２０において検出値（電圧）は加速度に比例するとして、１［Ｇ］の加速度が加えられた場合に、センサ２１ｘは正常時に５００［ｍＶ］を出力する一方で、センサ２２ｘは正常時に６００［ｍＶ］を出力するとする。ＣＶ変換回路４１は、センサ２１ｘの出力を６倍に増幅し、センサ２２ｘの出力を５倍に増幅する。つまり、各センサ２１ｘ、２２ｘの出力を、互いの最小公倍数により増幅する。これにより、１［Ｇ］の加速度が加えられた場合に、センサ２１ｘ、２２ｘの正常時の検出値はいずれも３０００［ｍＶ］となる。つまり、複数のセンサ２０のスケールが揃う。したがって、共通範囲内の任意の加速度に対して、診断部５２は、センサ２１ｘの検出値とセンサ２２ｘの検出値とを比較することが可能となる。なお、ＣＶ変換回路４１は、各センサ２０の出力を増幅することに限定されず、減衰させてもよい。要するに、ＣＶ変換回路４１は、複数のセンサのスケールを揃えるために、少なくとも１つのセンサ２０の検出値を所定の倍率で変化させればよい。また、センサ診断システム１０は、検出値を増幅又は減衰させることにより少なくとも１つのセンサ２０のオフセット電圧を補正する回路を備えていてもよい。

処理回路５は、センサ診断システム１０の第１端子６１及び第２端子６２に電気的に接続されている。処理回路５は、第１端子６１を介して、各センサ２０の検出値に関する信号を出力する。処理回路５は、第２端子６２を介して、各センサ２０についての診断結果を示す信号を出力する。本実施形態では、第１端子６１及び第２端子６２から出力される信号は、ゲートウェイ１３（図２参照）を介して、自動運転装置１５、ＡＤＡＳ１６、ＥＳＣ１７、ロールオーバコントロール１８及びＥＣＵ１９等に入力される。

ここで、処理回路５から第１端子６１を介して１度に出力される信号には、複数のセンサ２０が検出した複数の検出値が含まれている。処理回路５は、第１端子６１を介して、各センサ２０の検出値に関する信号を、複数のセンサ２０間で同期させて出力する。つまり、各センサ２０の検出値は時々刻々と変化するが、ある時点において複数のセンサ２０が検出した複数の検出値は、第１端子６１を介して同時に出力される。したがって、各センサ２０の検出値の出力先の回路では、検出値に基づいて各センサ２０の診断を行うことが可能である。つまり、センサ診断システム１０でも各センサ２０の診断は行われるが、これに加えて、センサ診断システム１０の外部の回路でも各センサ２０の診断が行われてもよい。この場合、各センサ２０の診断の精度の向上を図ることができる。

（変形例１）
実施形態のセンサ診断システム１０は、第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２を備えており、診断部５２は、第１ユニットＵ１の１つのセンサ２０の検出値と第２ユニットＵ２の１つのセンサ２０の検出値とを比較することで、これら２つのセンサ２０について診断を行う。ここで、センサ診断システム１０は、更に多くのセンサ２０を備えていてもよい。また、診断部５２は、３つ以上のセンサ２０の検出値を比較することで、各センサ２０について診断を行ってもよい。以下では、第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２に加えて第３ユニットＵ３を備えたセンサ診断システム１０Ａについて、図４を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２と第３ユニットＵ３とは、センサ２０の感度範囲及び分解能（感度）が異なる点を除いて、互いに共通する構成を有している。すなわち、第３ユニットＵ３は、第１ユニットＵ１の低感度ＭＥＭＳ２１０（又は第２ユニットＵ２の高感度ＭＥＭＳ２２０）に代えて、中感度ＭＥＭＳ２３０を備えている。中感度ＭＥＭＳ２３０は、センサ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚを有している。以下では、複数のセンサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚ、２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ、２３ｘ、２３ｙ、２３ｚを区別しない場合は、各センサをセンサ２０と称す。

中感度ＭＥＭＳ２３０のセンサ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚの分解能は、低感度ＭＥＭＳ２１０のセンサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの分解能と高感度ＭＥＭＳ２２０のセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの分解能との中間の分解能である。また、中感度ＭＥＭＳ２３０のセンサ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚの感度範囲の広さは、低感度ＭＥＭＳ２１０のセンサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲の広さと高感度ＭＥＭＳ２２０のセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲の広さとの中間の広さである。中感度ＭＥＭＳ２３０のセンサ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚの感度範囲の一例は、０〜２００［Ｇ］である。一方、低感度ＭＥＭＳ２１０のセンサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲の一例は、０〜５００［Ｇ］である。また、高感度ＭＥＭＳ２２０のセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲の一例は、０〜１３０［Ｇ］である。すなわち、低感度ＭＥＭＳ２１０、高感度ＭＥＭＳ２２０及び中感度ＭＥＭＳ２３０の各センサ２０の感度範囲は、共通範囲（０〜１３０［Ｇ］）において重なっている。

中感度ＭＥＭＳ２３０の各センサ２０の検出値は、例えば、ロールオーバコントロール１８（図２参照）で用いられる。

診断部５２は、低感度ＭＥＭＳ２１０、高感度ＭＥＭＳ２２０及び中感度ＭＥＭＳ２３０の各センサ２０の共通範囲（０〜１３０［Ｇ］）における検出値を比較することにより、各センサ２０について診断を行う。診断部５２は、例えば、各センサ２１ｘ、２２ｘ、２３ｘの検出値の分散を求め、分散が第１の比較値（閾値）よりも大きい場合は、センサ２１ｘ、２２ｘ、２３ｘのうち少なくとも１つに異常があると診断する。また、診断部５２は、例えば、各センサ２１ｙ、２２ｙ、２３ｙの検出値の分散を求め、分散が第２の比較値よりも大きい場合は、センサ２１ｙ、２２ｙ、２３ｙのうち少なくとも１つに異常があると診断する。また、診断部５２は、例えば、各センサ２１ｚ、２２ｚ、２３ｚの検出値の分散を求め、分散が第３の比較値よりも大きい場合は、センサ２１ｚ、２２ｚ、２３ｚのうち少なくとも１つに異常があると診断する。

（その他の変形例）
センサ診断システム１０と同様の機能は、センサ診断方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。例えば、処理回路５としての機能が、プログラムを実行するプロセッサにより実現されてもよい。

一態様に係るセンサ診断方法は、取得処理と、診断処理と、を備える。取得処理では、複数のセンサ２０の検出値を取得する。複数のセンサ２０は、所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ感度範囲の一部の範囲が共通する。診断処理では、上記一部の範囲における複数のセンサ２０の検出値を比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行う。

一態様に係るプログラムは、上記のセンサ診断方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

本開示におけるセンサ診断システム１０は、コンピュータシステムを含んで構成されてもよい。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるセンサ診断システム１０としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

また、センサ診断システム１０における複数の機能が、１つの筐体内又は１つのパッケージ６内に集約されていることはセンサ診断システム１０に必須の構成ではない。センサ診断システム１０の構成要素は、複数の筐体又は複数のパッケージ６に分散して設けられていてもよい。さらに、センサ診断システム１０の少なくとも一部の機能、例えば、処理回路５の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。あるいは、処理回路５の一部の機能が車両に備えられたＥＣＵによって実現されてもよい。

以下、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

実施形態では、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲はセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲の全てを含むが、これに限定されず、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲がセンサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲の一部のみを含んでいてもよい。

また、センサ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの感度範囲が同一であることは必須ではなく、センサ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚの感度範囲が同一であることも必須ではない。少なくとも、検出値を診断部５２で比較される対象である２つ以上のセンサ２０が、次の条件を満たしていればよい。条件とは、感度範囲が互いに異なり、かつ感度範囲が共通範囲において重なっていることである。つまり、センサ２１ｘとセンサ２２ｘとの組が上記条件を満たしており、センサ２１ｙとセンサ２２ｙとの組が上記条件を満たしており、センサ２１ｚとセンサ２２ｚとの組が上記条件を満たしていればよい。

また、各センサ２０は、静電容量型の加速度センサに限定されない。各センサ２０は、例えば、加速度の変化をピエゾ抵抗の抵抗値の変化に変換するピエゾ抵抗型の加速度センサであってもよい。

また、処理回路５は、アナログ回路により構成されてもよい。

また、制御システム１００は、例えばドライブ回路３１を制御することにより、低感度ＭＥＭＳ２１０及び高感度ＭＥＭＳ２２０のうちいずれかの出力を停止する制御回路を備えていてもよい。制御回路は例えば、低感度ＭＥＭＳ２１０の比較的広い感度範囲が必要な場合に低感度ＭＥＭＳ２１０を機能させ、高感度ＭＥＭＳ２２０の比較的高い分解能が必要な場合に高感度ＭＥＭＳ２２０を機能させてもよい。

また、診断部５２は、比較対象である各センサ２０の検出値（電圧値）をパターンマッチング等の手法により比較し、所定の時間長において各センサ２０の検出値がマッチング（一致又は類似）していない場合に異常であると診断してもよい。

また、センサ２０の感度範囲は、センサ２０が所定の物理量（加速度等）を物理的に検出可能な範囲よりも小さい範囲であってもよい。すなわち、センサ２０の検出値が所定の第１の範囲内の場合は、処理回路５等は検出値を無効な値として処理し、センサ２０の検出値が第１の範囲とは異なる第２の範囲内の場合は、処理回路５等は検出値を有効な値として処理してもよい。この場合、センサ２０の感度範囲とは、第２の範囲である。つまり、この場合、センサ２０の外部の構成（処理回路５等）によりセンサ２０の感度範囲が規定される。この場合の一例として、低感度ＭＥＭＳ２１０の各センサ２０の感度範囲は０〜５００［Ｇ］、高感度ＭＥＭＳ２２０の各センサ２０の感度範囲は０〜１３０［Ｇ］、中感度ＭＥＭＳ２３０の各センサ２０の感度範囲は０〜２００［Ｇ］であってもよい。上記の例では、例えば、低感度ＭＥＭＳ２１０の各センサ２０では、加速度を物理的に検出可能な範囲のうち、５００［Ｇ］を超える範囲が第１の範囲に相当する。

（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。

第１の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）は、取得部５１と、診断部５２と、を備える。取得部５１は、複数のセンサ２０の検出値を取得する。複数のセンサ２０は、所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ感度範囲の一部の範囲が共通する。診断部５２は、一部の範囲における複数のセンサ２０の検出値を比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行う。

上記の構成によれば、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。しかも、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに異なるので、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに同一の感度範囲に限られる場合と比較して、複数のセンサ２０の組み合わせの自由度が向上する。

また、第２の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）は、第１の態様において、制御システム１００に用いられる。制御システム１００は、複数のセンサ２０のそれぞれの検出値をセンサ２０ごとに異なる用途に用いる。

上記の構成によれば、互いに用途が異なる複数のセンサ２０を用いて、少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。

また、第３の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）は、第１又は２の態様において、調整部（ＣＶ変換回路４１）を更に備える。調整部は、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０の検出値の大きさを所定の倍率で変化させる。

上記の構成によれば、センサ診断システム１０（又は１０Ａ）が調整部を備えているために、各センサ２０間で正常時の検出値の大きさを揃えることが可能となる。つまり、異常が無い正常時の各センサ２０に同じ大きさの物理量が与えられた場合に、各センサ２０間のスケールの差に起因してセンサ２０ごとに検出値の大きさに差がある場合であっても、調整部により各センサ２０の検出値の大きさを揃えることができる。したがって、センサ２０ごとにスケールが異なっていてもセンサ２０について診断を行うことができる。

また、第４の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）は、第１〜３の態様のいずれか１つにおいて、複数のセンサ２０を更に備える。

上記の構成によれば、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。しかも、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに異なるので、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに同一の感度範囲に限られる場合と比較して、複数のセンサ２０の組み合わせの自由度が向上する。

また、第５の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）では、第１〜４の態様のいずれか１つにおいて、複数のセンサ２０の検出方式が同じである。

上記の構成によれば、各センサ２０の検出方式がそれぞれ異なる場合と比較して、センサ２０ごとの検出値のばらつきを低減できる。よって、センサ２０についての診断の精度を向上させることができる。

また、第６の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）では、第１〜５の態様のいずれか１つにおいて、複数のセンサ２０の各々は可動部２６を有する。可動部２６は、所定の物理量の大きさに応じて動く。複数のセンサ２０の可動部２６の動作原理が同じである。

上記の構成によれば、複数のセンサ２０の可動部２６の動作原理がそれぞれ異なる場合と比較して、センサ２０ごとの検出値のばらつきを低減できる。よって、センサ２０についての診断の精度を向上させることができる。

また、第７の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）では、第１〜６の態様のいずれか１つにおいて、複数のセンサ２０は、１つのパッケージ６に収容されている。

上記の構成によれば、複数のセンサ２０が個別のパッケージ６に収容されている場合と比較して、複数のセンサ２０の配線に要する工数を削減できる。

また、第８の態様に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）では、第１〜７の態様のいずれか１つにおいて、所定の物理量は、加速度を含む。

上記の構成によれば、加速度の感度範囲が互いに異なる複数のセンサ２０を用いて、少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。

第１の態様以外の構成については、センサ診断システム１０（又は１０Ａ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

また、第９の態様に係るセンサ診断方法は、取得処理と、診断処理と、を備える。取得処理では、複数のセンサ２０の検出値を取得する。複数のセンサ２０は、所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ感度範囲の一部の範囲が共通する。診断処理では、上記一部の範囲における複数のセンサ２０の検出値を比較することにより、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行う。

上記の構成によれば、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。しかも、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに異なるので、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに同一の感度範囲に限られる場合と比較して、複数のセンサ２０の組み合わせの自由度が向上する。

また、第１０の態様に係るプログラムは、第９の態様に係るセンサ診断方法を１以上のプロセッサに実行させる。

上記の構成によれば、複数のセンサ２０のうち少なくとも１つのセンサ２０について診断を行うことができる。しかも、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに異なるので、複数のセンサ２０の感度範囲が互いに同一の感度範囲に限られる場合と比較して、複数のセンサ２０の組み合わせの自由度が向上する。

上記態様に限らず、実施形態に係るセンサ診断システム１０（又は１０Ａ）の種々の構成（変形例を含む）は、センサ診断方法及びプログラムにて具現化可能である。

１０、１０Ａ センサ診断システム
２０ センサ
２６ 可動部
４１ ＣＶ変換回路（調整部）
５１ 取得部
５２ 診断部
６ パッケージ
１００ 制御システム

Claims (10)

1. 所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ前記感度範囲の一部の範囲が共通する複数のセンサの検出値を取得する取得部と、
   前記一部の範囲における前記複数のセンサの検出値を比較することにより、前記複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行う診断部と、を備える、
   センサ診断システム。
2. 前記複数のセンサのそれぞれの検出値をセンサごとに異なる用途に用いる制御システムに用いられる、
   請求項１に記載のセンサ診断システム。
3. 前記複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサの前記検出値の大きさを所定の倍率で変化させる調整部を更に備える、
   請求項１又は２に記載のセンサ診断システム。
4. 前記複数のセンサを更に備える、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ診断システム。
5. 前記複数のセンサの検出方式が同じである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ診断システム。
6. 前記複数のセンサの各々は、前記所定の物理量の大きさに応じて動く可動部を有し、
   前記複数のセンサの前記可動部の動作原理が同じである、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ診断システム。
7. 前記複数のセンサは、１つのパッケージに収容されている、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ診断システム。
8. 前記所定の物理量は、加速度を含む、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ診断システム。
9. 所定の物理量についての検出可能な値の範囲である感度範囲が互いに異なり、かつ前記感度範囲の一部の範囲が共通する複数のセンサの検出値を取得する取得処理と、
   前記一部の範囲における前記複数のセンサの検出値を比較することにより、前記複数のセンサのうち少なくとも１つのセンサについて診断を行う診断処理と、を備える、
   センサ診断方法。
10. 請求項９に記載のセンサ診断方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。

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