JP5370329B2 - センサ診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサの検出信号が正常なものであるかを診断するセンサ診断装置に関する。

センサから出力される検出信号を用いてＥＣＵ（制御装置）により、各種電動アクチュエータ等の制御対象の作動を制御する制御システムにおいて、センサから出力される検出信号は、センサの特性異常や断線、短絡等により異常な信号になっている場合がある。よって、制御対象の作動の不具合を回避させるべく、検出信号の異常有無を診断する機能（特許文献１〜３参照）が要求されることがある。

そして、センサに対して高い信頼性が要求される場合には、その診断機能自体が故障していないことを保証する保証機能がさらに求められる場合もある。例えば、前記制御対象が車両に搭載されたものであり、特に車両走行の安全性に関わるものである場合には、上記保証機能のニーズが高い。

特開２００６−１１４０５６号公報 特許第３７７０６７５号 特許第４０２８７２７号

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出信号の異常有無を診断する機能に加え、その診断機能自体が故障していないことを保証する保証機能をも兼ね備えたセンサ診断装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、検出対象となる物理量を電気信号に変換し、変換した信号を検出信号として出力する検出手段と、前記検出手段とは別に設けられ、前記検出対象となる物理量を電気信号に変換し、変換した信号を診断用検出信号として出力する診断用検出手段と、前記診断用検出信号と前記検出信号との比較に基づいて、前記検出手段に異常が発生しているか否かを診断する比較診断手段と、異常な値の診断用検出信号に相当する模擬異常信号を生成する模擬異常生成手段と、前記比較診断手段での比較に用いる前記診断用検出信号を、前記模擬異常信号に所定周期で切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。

これによれば、検出手段とは別に設けられた診断用検出手段と、検出手段の検出信号と診断用検出手段の診断用検出信号との比較に基づき検出手段の異常有無を診断する比較診断手段とを備えるので、例えば両検出信号のずれ量が大きい場合に異常であると診断できる。つまり、検出信号に対する異常有無の「診断機能」を備えていると言える。

また、上記発明によれば、異常な値の診断用検出信号に相当する模擬異常信号を生成する模擬異常生成手段と、比較診断手段での比較に用いる診断用検出信号を模擬異常信号に所定周期で切り替える切替手段とを備えるので、比較診断手段が正常に機能していれば、模擬異常信号に切り替える所定周期と同じ周期で異常と診断される筈である。そのため、前記所定周期と同じ周期で異常診断が為されていることを確認できれば、比較診断手段が正常に機能していることを保証できる。つまり、上述した診断機能自体が故障していないことを保証する「保証機能」を備えていると言える。

請求項２記載の発明では、前記比較診断手段により正常と診断された場合には前記検出信号を出力し、前記比較診断手段により異常と診断された場合には異常診断信号を出力するよう切り替えて出力する出力手段を備え、前記出力手段から出力される前記検出信号及び前記異常診断信号を、１本の共通した信号線により送信することを特徴とする。

これによれば、異常診断信号を送信するハーネス（信号線）と検出信号を送信するハーネス（信号線）とを別々に備える場合に比べて、ハーネスの本数を減らすことができる。なお、例えば、検出信号の電圧範囲から外れた値に異常診断信号の電圧値を設定しておけば、上記発明にかかる１本の信号線から信号を受信する側の装置において、受信した信号が異常診断信号及び検出信号のいずれであるかを識別可能である。この場合、検出信号が異常診断信号に変化するといった事象が、前記所定周期と同じ周期で現れたことを確認できれば、比較診断手段が正常に機能していることを保証できる。

請求項３記載の発明では、前記検出手段、前記診断用検出手段、前記比較診断手段、前記模擬異常生成手段、及び前記切替手段を、共通した筐体内に収容して１つのセンサを構成し、前記センサは、制御対象の作動を制御する制御装置へ、前記比較診断手段により異常と診断された場合に出力される異常診断信号、及び前記検出信号を送信することを特徴とする。

上記発明によれば、センサから出力される検出信号を用いてＥＣＵ（制御装置）により制御対象の作動を制御する場合において、比較診断手段、模擬異常生成手段及び切替手段といった上記保証機能を実現するための手段をセンサに搭載させているので、これらの手段をＥＣＵに搭載させる場合に比べて、ＥＣＵの回路構成を簡素にできる。また、上記発明を請求項２記載の発明と組み合わせた場合には、異常診断信号及び検出信号を１本のハーネスでＥＣＵへ送信できるので、センサとＥＣＵとの接続構成も簡素にでき好適である。

請求項４記載の発明では、前記比較診断手段が異常と診断した場合に出力する異常診断信号が、前記所定周期で周期的に出力されていると判定した場合に、前記比較診断手段が正常に機能していると判定して保証する診断機能保証手段を備えることを特徴とする。

上記発明によれば、異常診断信号が所定周期で周期的に出力されていると判定した場合に比較診断手段が正常に機能していると判定して保証する診断機能保証手段を備えるので、診断機能保証手段による判定結果（保証の有無）に応じて、ＥＣＵによる制御対象の制御内容を変更できる。

請求項５記載の発明では、前記診断機能保証手段は、前記切替手段により前記診断用検出信号を前記模擬異常信号に切り替えているにも拘わらず前記異常診断信号が出力されなかった事象が、連続して所定回数以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障していると判定し、前記事象が、連続して所定回数未満かつ１回以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障している可能性があると仮判定することを特徴とする。

ここで、比較診断手段が正常に機能している場合であっても、各種ノイズの影響により、模擬異常信号への切り替え時に異常診断信号が出力されない場合がある。また、検出手段が正常に機能している場合であっても、各種ノイズの影響により、診断用検出信号への切り替え時に異常診断信号が出力される場合がある。要するに、各種ノイズに起因した診断機能保証手段の誤判定が懸念される。

この懸念に対し上記発明では、模擬異常信号に切り替えているにも拘わらず異常診断信号が出力されなかった事象が、連続して所定回数以上発生した場合に比較診断手段が故障していると判定（故障判定）するので、前記事象がノイズにより１回又は数回（所定回数未満）発生しただけでは故障判定されない。よって、ノイズに起因した診断機能保証手段の誤判定を抑制できる。

また、前記事象が、連続して所定回数未満かつ１回以上発生した場合には、比較診断手段が故障している可能性があると仮判定しておくので、故障判定、仮判定、正常判定の各々のケースに応じて、ＥＣＵによる制御対象の制御内容を変更できる。例えば、故障判定の場合には作動停止、仮判定の場合にはフェールセーフ作動、正常判定の場合には正常作動、といった内容に変更できる。

請求項６記載の発明では、前記診断機能保証手段は、前記切替手段により前記診断用検出信号を前記模擬異常信号に切り替えているにも拘わらず前記異常診断信号が出力されなかった事象が、所定期間で所定回数以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障していると判定し、前記事象が、所定期間で所定回数未満かつ１回以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障している可能性があると仮判定することを特徴とする。

上記発明では、模擬異常信号に切り替えているにも拘わらず異常診断信号が出力されなかった事象が、所定期間で所定回数以上発生した場合に比較診断手段が故障していると判定（故障判定）するので、前記事象がノイズにより１回又は数回（所定回数未満）発生しただけでは故障判定されない。よって、ノイズに起因した診断機能保証手段の誤判定を抑制できる。

また、前記事象が、所定期間で所定回数未満かつ１回以上発生した場合には、比較診断手段が故障している可能性があると仮判定しておくので、故障判定、仮判定、正常判定の各々のケースに応じて、ＥＣＵによる制御対象の制御内容を変更できる。例えば、故障判定の場合には作動停止、仮判定の場合にはフェールセーフ作動、正常判定の場合には正常作動、といった内容に変更できる。

本発明の一実施形態にかかるセンサ診断装置が適用される負圧センサについて説明する、内燃機関及びブースタ装置の全体図。 上記実施形態にかかる診断機能及び保証機能の構成を説明する機能ブロック図。 図２に記載の負圧センサにかかるセンサ特性を示す図。 上記実施形態において、比較回路及び検出素子５１が正常である場合に、出力回路から出力される出力電圧の変化を示すタイムチャート。 上記実施形態において、出力電圧に基づき比較回路及び第１検出素子を診断する手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態にかかるセンサ診断装置は、空気の負圧を検出する負圧センサに適用されたものであり、当該負圧センサは、車両ブレーキのブースタ装置に備えられたものである。

先ず、図１を用いて、上記車両に搭載されている制動装置を構成する、マスターシリンダ２０及びブースタ装置３０について説明する。

マスターシリンダ２０は、運転者によるブレーキペダル１１の踏力（ブレーキ踏力）により作動してブレーキオイルの圧力（ブレーキ圧）を発生させるものである。運転者によりブレーキペダル１１が踏み込まれると、ブレーキ踏力はロッド２１を介してピストン２２に伝達され、ピストン２２が圧縮作動することによりシリンダ２３内に充填されているブレーキオイルが圧縮され、ブレーキ圧が上昇することとなる。このように昇圧したブレーキ圧は、図示しないフロントホイールシリンダ及びリヤホイールシリンダへ伝達され、各々のホイールシリンダがブレーキ圧により作動して制動力が発揮されることとなる。

ブースタ装置３０は、内燃機関１０の吸気負圧によりブレーキ踏力を補助するものである。このブースタ装置３０は、圧力室を内部に形成するハウジング３１と、ハウジング３１内部の圧力室を定圧室３１ａ及び変圧室３１ｂに仕切るダイヤフラム３２と、を備えて構成されている。定圧室３１ａは、逆止弁３３を介して内燃機関１０の吸気管１２と連通している。このため、内燃機関１０の運転時には定圧室３１ａに負圧が導入される。変圧室３１ｂは、大気弁３４を介して大気と連通可能に構成されている。また、定圧室３１ａ及び変圧室３１ｂは、真空弁３５を介して連通可能に構成されている。

ブレーキペダル１１が踏み込まれていない時には、大気弁３４が閉弁するとともに真空弁３５が開弁する。そのため、定圧室３１ａ及び変圧室３１ｂは連通状態となり同じ負圧が発生している。一方、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、先ず真空弁３５が閉弁して、定圧室３１ａ及び変圧室３１ｂは非連通状態となる。その後、さらにブレーキペダル１１が踏み込まれると、大気弁３４が開弁し、変圧室３１ｂへ大気が導入される。これにより、変圧室３１ｂは大気圧になり、その一方で、定圧室３１ａは負圧になる。そのため、定圧室３１ａ及び変圧室３１ｂで圧力差が生じ、この差圧がダイヤフラム３２に作用してブレーキ踏力を補助するアシスト力となる。

次に、ＥＣＵ４０による内燃機関１０の作動の制御手法、及びアイドルストップシステムについて説明する。図１に示す内燃機関１０は、点火式のガソリンエンジン（内燃機関）であり、燃料噴射弁１３からの燃料を吸気管１２へ噴射するポート噴射式のエンジンである。ＥＣＵ４０は主に、燃料噴射弁１３、スロットルバルブ１４及び点火装置１５の作動を制御することで、燃料の噴射量、噴射時期、吸気量、点火時期を制御する。これにより、排気エミッション及び出力トルクが所望する状態となるよう、内燃機関１０の作動が制御される。

なお、負圧センサ５０の検出値を用いた「制御対象」は、燃料噴射弁１３、スロットルバルブ１４、点火装置１５に相当し、これらの制御対象を制御する「制御装置」は、ＥＣＵ４０に相当する。

アイドルストップシステムは、車両走行中に運転者の停車意思を検出して所定のアイドルストップ条件が成立すれば、車速がゼロになるのを待たずして、燃料噴射弁１３からの燃料噴射を自動で停止（燃料噴射カット）するとともに点火装置１５の作動を停止させて、内燃機関１０を自動停止させる。

上述した停車意思の検出の具体例としては、ブレーキペダルセンサ１１ａにより検出されたブレーキペダル１１の踏込量が所定量以上であること、アクセルペダルが踏み込まれていないこと等が挙げられる。前記アイドルストップ条件の具体例としては、車速が低下していること、車載バッテリの充電量が所定量以上であること、車速が所定車速未満であること、内燃機関１０から車両駆動輪への動力伝達が遮断されていること等が挙げられる。アイドルストップ解除条件の具体例としては、車載バッテリの充電量が所定量未満であること、ブレーキペダル１１が踏み込まれていないこと（又はその踏込量が所定量未満であること）、アクセルペダルが踏み込まれていること等が挙げられる。

このように、車速がゼロになるのを待たずして内燃機関１０を自動停止させた場合、定圧室３１ａ内の負圧が上昇してアシスト力が低下していき、その結果、ブレーキペダル１１の踏み込みに要する力が大きくなるので、運転者にとってはブレーキペダル１１が硬く感じられるようになり、ブレーキ操作性が悪化することが懸念される。

そこで本実施形態では、定圧室３１ａ内の負圧を検出する負圧センサ５０をハウジング３１に取り付けて、負圧検出値をＥＣＵ４０へ出力している。ＥＣＵ４０は、負圧検出値が所定値未満であることを条件としてアイドルストップを許可する。また、アイドルストップ制御中に負圧検出値が所定値以上にまで上昇した場合には、内燃機関１０を自動で再始動させる。

このように、負圧センサ５０は車両走行の安全性に関わるものであるため、負圧センサ５０に異常が生じているか否かを診断する機能が必要であることは勿論、その診断機能自体が故障していないことを保証する保証機能が近年ではさらに求められている。

本実施形態にかかる負圧センサ５０は、上記診断機能を有した自己診断機能付きセンサであり、以下、上記診断機能及び保証機能を構成する手段について、図２の機能ブロック図を用いて説明する。

負圧センサ５０は、１つの筐体５０ａ内に、以下に説明する第１検出素子５１、第２検出素子５４及び各種回路を収容して構成されており、その筐体５０ａはブースタ装置３０のハウジング３１に取り付けられている。

第１検出素子５１及び第２検出素子５４は、定圧室３１ａの負圧（検出対象となる物理量）を電気信号に変換する素子である。以下、第１検出素子５１から出力される信号を検出信号、第２検出素子５４から出力される信号を診断用検出信号と呼ぶ。これらの検出信号は、第１増幅回路５２及び第２増幅回路５５により各々増幅される。なお、両検出素子５１，５４は同一の素子であり、両増幅回路５２，５５は同一の回路である。

第１増幅回路５２から出力される検出信号は、出力回路５３（出力手段）から負圧センサ５０の外部へ、ハーネスＨを通じて送信される。一方、第２増幅回路５５から出力される診断用検出信号は、後に詳述する信号切替回路５６（切替手段）を通じて比較回路５７（比較診断手段）へ出力される。また、比較回路５７へは第１増幅回路５２からの検出信号も入力される。

比較回路５７は、診断用検出信号と検出信号とを比較し、その比較に基づき第１検出素子５１が正常に機能しているか否かを診断する。例えば、両検出信号のずれ量が所定量以上である場合に異常であると診断する。具体的には、両検出信号の所定期間での平均値が所定量以上異なる場合や、両検出信号の所定期間でのピーク値が所定量以上異なる場合、両検出信号のサンプリング周期毎の偏差の平均が所定量以上である場合に、第１検出素子５１が異常であると診断する。

上記異常の原因としては、検出素子５１，５４の特性異常や増幅回路５２，５５の故障、電気配線の短絡、断線等が挙げられる。上記特性異常について説明すると、検出素子５１は、検出対象である負圧に応じた電圧の信号を出力するが、ＥＣＵ４０では、図３に示すセンサ特性（検出対象である負圧と出力電圧との関係）に基づき検出信号を負圧に換算して負圧を算出している。ところが、センサ特性は経年劣化等により変化する場合があり、このようにセンサ特性に異常が生じると、負圧の算出精度が悪くなる。

短絡や断線の場合には、検出信号が出力範囲の下限値又は上限値を維持するようになるので容易に診断できるものの、上述したセンサ特性の異常（特性異常）の場合には、比較回路５７による比較診断でなければ診断が困難である。したがって、比較回路５７では、特性異常の有無について診断することが主目的である。よって、比較回路５７により異常判定された場合には、第１検出素子５１の特性異常の可能性があると診断する。

比較回路５７による比較の結果、異常であると診断された場合には、比較回路５７は異常診断信号を出力回路５３に出力する。出力回路５３は、異常診断信号が入力されている時には、第１増幅回路５２から入力される検出信号よりも優先して異常診断信号を外部へ出力送信する。一方、異常診断信号が入力されていない時には、検出信号を外部へ出力送信する。要するに、出力回路５３は、検出信号及び異常診断信号を切り替えて出力する。そして、検出信号及び異常診断信号は、１本の共通したハーネスＨ（信号線）によりＥＣＵ４０へ送信される。ちなみに、当該ハーネスＨの他にも、ＥＣＵ４０から負圧センサ５０へ電源供給するためのハーネス（図示せず）や接地用のハーネス（図示せず）も存在する。

ハーネスＨを通じてＥＣＵ４０へ送信されるアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器４１によりデジタル信号に変換されるが、Ａ／Ｄ変換器４１が変換可能なアナログ信号の電圧範囲（例えば０Ｖ〜５Ｖ）の一部を、検出信号の電圧（検出電圧）の範囲として割り当て、検出電圧の範囲外の値に異常診断信号の電圧（異常診断電圧）を設定している。図３の例では、検出電圧の範囲を０．５Ｖ〜４．０Ｖに設定し、異常診断電圧を４．５Ｖに設定している。ちなみに、検出電圧の下限値（０．５Ｖ）が大気圧に、上限値（４．０Ｖ）が真空圧となるよう、第１増幅回路５２の増幅ゲインは設定されている。

ＥＣＵ４０の識別手段４２を構成する回路は、ハーネスＨを通じて送信されてくる信号の電圧（正確にはＡ／Ｄ変換後の電圧）が０．５Ｖ〜４．０Ｖの範囲であれば検出電圧であると識別し、４．５Ｖ近傍であれば異常診断電圧であると識別する。検出電圧であると識別した場合には、物理値換算手段４３を構成する回路により、図３のセンサ特性に基づき検出電圧を負圧に換算する。

ＥＣＵ４０の通常制御手段４４を構成する回路は、換算して得られた負圧（負圧検出値）に基づき、以下に例示する通常制御を実施する。例えば、負圧検出値が所定値未満であればアイドルストップを許可し、アイドルストップ制御中に負圧検出値が所定値以上にまで上昇した場合には、内燃機関１０を自動で再始動させる。

次に、本実施形態の要部である上記保証機能について、診断機能とともに説明する。

負圧センサ５０は、以下に説明する模擬異常信号を模擬的に生成する生成回路５８（模擬異常生成手段）を有している。この生成回路５８は、第２検出素子５４が故障した場合に出力される診断用検出信号に相当する異常電圧の信号を、模擬異常信号として生成し、信号切替回路５６へ出力する。したがって、信号切替回路５６には、第２増幅回路５５からの診断用検出信号と、生成回路５８からの模擬異常信号とが入力されることとなる。

信号切替回路５６は、診断用検出信号及び模擬異常信号のいずれかを選択して比較回路５７へ出力するが、一定の所定周期で模擬異常信号を選択して比較回路５７へ出力している。図４中の符号Ｔａは模擬異常信号を出力している期間を示し、符号Ｔｂは前記所定周期を示す。したがって、負圧センサ５０を構成する各種回路（特に比較回路５７）及び検出素子５１，５４に異常が生じていなければ、出力回路５３から出力される信号（出力電圧）は図４中の実線に示す波形になる筈である。

すなわち、比較回路５７が診断用検出信号を用いて検出信号と比較している期間（Ｔａ以外の期間）は、出力電圧は検出電圧の範囲（０．５Ｖ〜４．０Ｖ）で変化する波形となる。一方、比較回路５７が模擬異常信号を用いて検出信号と比較している期間Ｔａは、出力電圧は異常診断電圧（４．５Ｖ）になる。そして、模擬異常信号は所定周期Ｔｂで比較回路５７へ出力されるため、異常診断電圧が所定周期Ｔｂで現れることとなる。

これに対し、比較回路５７が故障している場合には、比較回路５７が模擬異常信号を用いて検出信号と比較している期間Ｔａであっても、比較回路５７から異常診断信号が出力されなくなるので、出力電圧の波形中に異常診断電圧が周期的に現れることはない。

ちなみに、負圧センサ５０を構成する各種回路（特に比較回路５７）及び検出素子５１，５４に異常が生じていない状況で、比較回路５７が模擬異常信号を用いることなく診断用検出信号を常時用いた場合には、出力電圧は図４中の点線に示す波形となる。

また、比較回路５７が診断用検出信号を用いて検出信号と比較した結果、異常であると診断した場合には、模擬異常信号と比較している期間Ｔａであるか否かに拘わらず、比較回路５７から出力回路５３へ異常診断信号が出力される。よって、この場合の出力電圧は、所定周期Ｔｂとは無関係に異常診断電圧（４．５Ｖ）となる。

以上により、ＥＣＵ４０の判定手段４５で、異常診断電圧の有無と異常診断電圧の周期性の有無を判定すれば、比較回路診断手段４７において、第１検出素子５１が正常に機能しているか否かを診断できるとともに、第１検出素子診断手段４６において、第１検出素子５１が正常に機能しているか否かを診断できる。

比較回路診断手段４７による診断手法についてより具体的に説明すると、異常診断電圧が所定周期Ｔｂで現れている場合には、比較回路５７が正常に機能していると診断する。つまり、比較回路５７が故障していないことを保証する。一方、比較回路５７へ模擬異常信号を周期的に出力しているにも拘わらず異常診断電圧が現れていない場合には、比較回路５７が異常であると診断する。

第１検出素子診断手段４６による診断手法についてより具体的に説明すると、異常診断電圧が現れているが所定周期Ｔｂでない場合には、第１検出素子５１が異常であると診断する。また、比較回路５７へ模擬異常信号を出力していない期間中において、異常診断電圧が現れている場合には第１検出素子５１が異常であると診断し、異常診断電圧が現れていなければ第１検出素子５１が正常であると診断する。

なお、ハーネスＨを通じて送信されてくる信号の電圧（正確にはＡ／Ｄ変換後の電圧）が、Ａ／Ｄ変換器４１が変換可能なアナログ信号の電圧範囲の下限値（０Ｖ）又は上限値（５Ｖ）を維持している場合には、断線／短絡診断手段４８により、ハーネスＨ等の各種電気配線に断線又は短絡が生じていると診断する。

ＥＣＵ４０のフェールセーフ手段４９を構成する回路は、第１検出素子診断手段４６、比較回路診断手段４７、及び短絡診断手段４８の診断結果に応じて、例えばアイドルストップシステムにかかる内燃機関１０の自動停止や自動再始動の実施を禁止する。或いは、車速がゼロになるのを待たずして自動停止させることは禁止させつつ、車速がゼロになってからの自動停止は許可する。

図５は、ＥＣＵ４０が有するマイクロコンピュータによる上記診断の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期（例えばマイコンが有するＣＰＵの演算周期）で繰り返し実行される。

先ず、図５に示すステップＳ１０において、以下に説明する「保証判定期間」中であるか否かを判定する。つまり、比較回路診断手段４７による比較回路５７の診断は、第１検出素子診断手段４６による第１検出素子５１の診断に比べて、要求される診断の頻度が少ない。そこで本実施形態では、内燃機関１０の運転期間中、特定の期間（保証判定期間）においてのみ、比較回路診断手段４７での診断を実施している。

具体的には、イグニッションスイッチのオン作動に伴いＥＣＵ４０から負圧センサ５０へ電源供給されたことをトリガとして、所定時間が経過するまでの期間（保証判定期間）に限り、信号切替回路５６は模擬異常信号を所定周期で出力しており、保証判定期間が経過した後は診断用検出信号を常時出力している。

この保証判定期間は、内燃機関１０の暖機運転に要する期間に設定されている。暖機運転期間中であれば、アイドルストップさせることもないので、負圧センサ５０を用いた先述の制御、つまり、アイドルストップ制御中に負圧検出値が所定値以上にまで上昇した場合には内燃機関１０を自動再始動させる、といった制御は不要である。このように負圧センサ５０が不要となる暖機運転期間中に比較回路診断手段４７での診断を実施する本実施形態によれば、常時診断する場合に比べてＥＣＵ４０の診断処理負荷を軽減できる。

保証判定期間でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、以下の処理Ｓ２０〜Ｓ２２により第１検出素子の故障診断を実施し、比較回路５７についての故障診断は実施しない。すなわち、先ずステップＳ２０において、出力電圧中に異常診断電圧（４．５Ｖ）が現れているか否かを判定し、異常診断電圧が現れている場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、続くステップＳ２１にて、第１検出素子５１が故障している可能性があると診断する。一方、異常診断電圧が現れていない場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、ステップＳ２２に進み、第１検出素子５１は正常に機能していると診断する。なお、次のステップＳ２３では、後述する異常カウンタＥｒｒの値をゼロにリセットする。

保証判定期間である場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、以下の処理Ｓ３０〜Ｓ３６により比較回路５７についての故障診断を実施する。すなわち、先ずステップＳ３０において、出力電圧中に異常診断電圧（４．５Ｖ）が現れているか否かを判定する。

異常診断電圧が現れていると判定（Ｓ３０：ＹＥＳ）された場合には、続くステップＳ３１にて、異常診断電圧の出現に周期性があるか否かを判定する。具体的には、図４の実線に示すように、所定周期Ｔｂで異常診断電圧が断続的に出現していれば周期性があると判定する。換言すれば、模擬異常信号の出力期間Ｔａにおいて異常診断電圧が出現し、それ以外の期間では出現しないといった事象が生じていれば、周期性があると判定する。

周期性があると判定（Ｓ３１：ＹＥＳ）された場合には、ステップＳ３２に進み、比較回路５７は正常に機能していると診断する。異常診断電圧は現れているものの周期性はないと判定（Ｓ３１：ＮＯ）された場合には、ステップＳ２１に進み、第１検出素子５１が故障している可能性があると診断する。

一方、異常診断電圧が現れていないと判定（Ｓ３０：ＮＯ）された場合には、ステップＳ３３に進み、異常カウンタＥｒｒの値をその都度加算していく。続くステップＳ３４では、異常カウンタＥｒｒの値が所定回数Ｎ１以上であるか否かを判定する。Ｅｒｒ≧Ｎ１と判定（Ｓ３４：ＹＥＳ）されれば、ステップＳ３５に進み、比較回路５７が故障している可能性があると診断（本判定）する。Ｅｒｒ＜Ｎ１と判定（Ｓ３４：ＮＯ）されれば、ステップＳ３６に進み、比較回路５７が故障している可能性があると仮診断（仮判定）する。

要するに、信号切替回路５６から模擬異常信号を所定周期Ｔｂで出力しているにも拘わらず、周期的な異常診断電圧が現れないといった事象が、連続して所定回数Ｎ１以上発生した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）には、比較回路５７が故障していると診断する（Ｓ３５）。但し、ノイズの影響により出力電圧が検出電圧の範囲を超えて高くなることもあり、その場合には異常診断電圧が現れていると誤判定することが懸念される。この懸念に対し、前記事象が連続して現れた回数が所定回数Ｎ１未満である場合（Ｓ３４：ＮＯ）には、ノイズによる誤判定である可能性があるため、比較回路５７が故障していると仮判定しておく（Ｓ３６）。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）検出用の第１検出素子５１とは別に、診断用の第２検出素子５４を備えており、第１検出素子５１からの検出信号と第２検出素子５４からの診断用検出信号との比較に基づき、第１検出素子５１の異常有無を診断する比較回路５７を備えるので、断線／短絡のみならず、第１検出素子５１の特性異常の有無についても精度良く診断できる。

（２）模擬異常信号を生成して、比較回路５７での比較に用いる診断用検出信号を、模擬異常信号に所定周期Ｔｂで切り替えるので、その所定周期Ｔｂで比較回路５７が異常診断信号を出力していれば、比較診断手段が正常に機能していることを保証できる。

（３）異常診断信号及び検出信号を出力回路５３が切り替えて出力することで、１本の共通したハーネスＨで、異常診断信号及び検出信号をＥＣＵ４０へ送信するので、これらの信号を別々のハーネスで送信する場合に比べてハーネスの本数を少なくできる。

（４）保証機能を発揮させるのに必要な生成回路５８、信号切替回路５６、及び比較回路５７を負圧センサ５０に搭載させているので、これらの回路５６，５７，５８をＥＣＵ４０に搭載させる場合に比べ、ＥＣＵ４０の回路構成を簡素にできる。

特に、比較回路５７をＥＣＵ４０に搭載させる場合には、第２増幅回路５５からの診断用検出信号をＥＣＵ４０へ送信するハーネスが、検出信号を送信するハーネスＨとは別に必要となってくる。これに対し本実施形態では、比較回路５７を負圧センサ５０に搭載させているので、ハーネスの本数を少なくできる。

（５）周期的な異常診断電圧が現れないといった事象が、連続して所定回数Ｎ１以上発生した場合に比較回路５７が故障していると本診断し、所定回数Ｎ１未満の場合には比較回路５７が故障していると仮診断する。そのため、仮診断及び本診断のいずれであるかに応じて、フェールセーフ制御の内容を変更できるので、最適なフェールセーフ制御を実施できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記実施形態では、図５のステップＳ３４において、周期的な異常診断電圧が現れないといった事象が連続して所定回数Ｎ１未満である場合に仮判定（Ｓ３６）している。この変形例として、所定期間（異常診断信号の出力周期Ｔｂよりも長い期間）で前記事象が生じた積算回数が所定回数Ｎ２未満である場合に仮判定（Ｓ３６）するようにしてもよい。

・上記実施形態では、比較回路５７を負圧センサ５０に搭載させているが、ＥＣＵ４０に搭載させるようにしてもよい。この場合、信号切替回路５６から出力される診断用検出信号及び模擬異常信号をＥＣＵ４０へ送信するハーネスを、検出信号を送信するハーネスＨとは別に設けることを要する。

さらに、比較回路５７に加えて信号切替回路５６及び生成回路５８をもＥＣＵ４０に搭載させるように構成してもよい。この場合、第２増幅回路５５から出力される診断用検出信号をＥＣＵ４０へ送信するハーネスを、検出信号を送信するハーネスＨとは別に設けることを要する。

・上記実施形態では、模擬異常信号の出力期間を保証判定期間に限定しているが、当該限定を廃止してもよい。この場合、図５のステップＳ１０を廃止して、Ｓ３０からＳ３６による比較回路５７の診断を常時実施することとなる。

・上記実施形態では、異常診断信号及び検出信号を出力回路５３が切り替えて出力することで、１本の共通したハーネスＨで異常診断信号及び検出信号をＥＣＵ４０へ送信するように構成しているが、このような出力回路５３による切替を廃止して、検出信号を送信するハーネスＨとは別のハーネスで、異常診断信号をＥＣＵ４０へ送信するように構成してもよい。

４０…ＥＣＵ（制御装置）、５０…負圧センサ（センサ）、５０ａ…筐体、５１…第１検出素子（検出手段）、５３…出力回路（出力手段）、５４…第２検出素子（診断用検出手段）、５６…信号切替回路（切替手段）、５７…比較回路（比較診断手段）、５８…生成回路（模擬異常生成手段）、Ｈ…ハーネス（信号線）、Ｓ３５，Ｓ３６…診断機能保証手段。

Claims (6)

1. 検出対象となる物理量を電気信号に変換し、変換した信号を検出信号として出力する検出手段と、
   前記検出手段とは別に設けられ、前記検出対象となる物理量を電気信号に変換し、変換した信号を診断用検出信号として出力する診断用検出手段と、
   前記診断用検出信号と前記検出信号との比較に基づいて、前記検出手段に異常が発生しているか否かを診断する比較診断手段と、
   異常な値の診断用検出信号に相当する模擬異常信号を生成する模擬異常生成手段と、
   前記比較診断手段での比較に用いる前記診断用検出信号を、前記模擬異常信号に所定周期で切り替える切替手段と、
   を備えることを特徴とするセンサ診断装置。
2. 前記比較診断手段により正常と診断された場合には前記検出信号を出力し、前記比較診断手段により異常と診断された場合には異常診断信号を出力するよう切り替えて出力する出力手段を備え、
   前記出力手段から出力される前記検出信号及び前記異常診断信号を、１本の共通した信号線により送信することを特徴とする請求項１に記載のセンサ診断装置。
3. 前記検出手段、前記診断用検出手段、前記比較診断手段、前記模擬異常生成手段、及び前記切替手段を、共通した筐体内に収容して１つのセンサを構成し、
   前記センサは、制御対象の作動を制御する制御装置へ、前記比較診断手段により異常と診断された場合に出力される異常診断信号、及び前記検出信号を送信することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ診断装置。
4. 前記比較診断手段が異常と診断した場合に出力する異常診断信号が、前記所定周期で周期的に出力されていると判定した場合に、前記比較診断手段が正常に機能していると判定して保証する診断機能保証手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ診断装置。
5. 前記診断機能保証手段は、
   前記切替手段により前記診断用検出信号を前記模擬異常信号に切り替えているにも拘わらず前記異常診断信号が出力されなかった事象が、連続して所定回数以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障していると判定し、
   前記事象が、連続して所定回数未満かつ１回以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障している可能性があると仮判定することを特徴とする請求項４に記載のセンサ診断装置。
6. 前記診断機能保証手段は、
   前記切替手段により前記診断用検出信号を前記模擬異常信号に切り替えているにも拘わらず前記異常診断信号が出力されなかった事象が、所定期間で所定回数以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障していると判定し、
   前記事象が、所定期間で所定回数未満かつ１回以上発生した場合には、前記比較診断手段が故障している可能性があると仮判定することを特徴とする請求項４に記載のセンサ診断装置。

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