JPH05133962A - 車輪速センサ信号系の故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】信号ライン６０を経た車輪速センサ２１の出力
信号を二値化する二値化回路５２は、入力信号を抵抗Ｒ
２およびコンデンサＣ１からなる積分回路で平滑化して
作成した電圧を基準レベルとして二値化処理を行う。上
記の積分回路の出力電圧はマイクロコンピュータ５１の
アナログ／ディジタル変換入力ポートＡ／Ｄに与えられ
ている。入力ポートＡ／Ｄの入力電圧は、通常、電圧Ｖ
ccを抵抗Ｒ４と車輪速センサ２１の内部抵抗Ｒ５とで分
圧した電圧の近傍の値をとる。信号ライン６０の断線故
障が生じるとコンデンサＣ１が充電され、入力ポートＡ
／Ｄには電源電圧Ｖccが与えられる。信号ライン６０が
接地電位に短絡するとコンデンサＣ１が放電して、入力
ポートＡ／Ｄには接地電位が与えられる。 【効果】マイクロコンピュータ５１では、入力ポートＡ
／Ｄへの入力電圧を監視することで、信号ライン６１の
断線故障や接地電位への短絡故障を検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輪がロック状態とな
ることを防止するいわゆるアンチロック・ブレーキ・シ
ステムなどで好適に用いられる車輪速センサ信号系の故
障診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】濡れた路面や雪道で急ブレーキをかける
と、車輪の回転が停止してロック状態に至る。このよう
に車輪がロック状態となると、制動距離が増大するばか
りでなく、タイヤの横方向へのグリップ力（以下「コー
ナリングフォース」という。）が失われて操舵不能に陥
り、極めて危険な状態となる。さらに、コーナリングフ
ォースが失われることで、車両が不安定になり、車両が
尻振りを起こして、スピンしそうになる場合もある。

【０００３】そこで、従来から、ブレーキペダルを強く
踏み込んで急制動操作を行った場合でも、車輪がロック
状態となることを防ぐために、いわゆるアンチロック・
ブレーキ・システム（以下「ＡＢＳ」という。）が車両
に搭載されて用いられている。ＡＢＳでは、実際の車両
の速さである車体速度と、車輪の回転の速さである車輪
速度とを検出し、下記第(1) 式で定義されるスリップ率
が、所定の制御目標値に近づくように各車輪のブレーキ
圧力を制御するようにしている。

【０００４】

【数１】

【０００５】すなわち、タイヤと路面との間の摩擦係数
が最大となるのは、スリップ率が１００％のとき（車輪
速度が０の完全ロック状態）ではなく、スリップ率が２
０％のあたりであることが知られている。一方、コーナ
リングフォースは、スリップ率の増大に伴って減少し、
１００％では０になる。そこで、ＡＢＳでは、急制動操
作時には、タイヤと路面との間の摩擦係数が最大となる
ように、スリップ率を２０％あたりにすることを目標
に、ブレーキ圧力が制御される。

【０００６】このようなアンチロック制御により、運転
者の運転技術によらずに、制動距離を最短にするととも
に車両の安定性および操舵性を確保した理想的なブレー
キングが実現される。ブレーキ圧力の制御は、ブレーキ
ペダルに接続したマスタシリンダからの液圧を液圧ユニ
ットで制御するようにして行われる。液圧ユニットに
は、前後の各車輪に対応したソレノイドバルブが設けら
れており、このソレノイドバルブが制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）により駆動されて、各車輪のブレーキに伝達される
液圧が制御される。

【０００７】車輪速の検出は、各車輪に設けられて車輪
の回転に対応した周波数の電圧信号を発生する車輪速セ
ンサにより行われる。アンチロック制御は、車輪速に基
づき、液圧ユニットによりマスタシリンダからの液圧を
減衰させて各車輪のブレーキに伝達するようにして行わ
れるから、車輪速センサやその信号系に故障が生じる
と、無意味に液圧が減衰させられたりして、ブレーキを
操作したにも拘わらず制動動作が行われないなどという
危険な事態を招きかねない。

【０００８】このため従来から、車輪速センサの信号系
の故障診断が行われ、故障が検知されたときには、アン
チロック制御を禁止することとしている。図５は、従来
から用いられている車輪速センサ信号系の故障診断装置
の基本的な構成を示すブロック図である。車輪速センサ
１からの信号は、アンチロック制御やその他の電子的制
御を担当する制御ユニット（ＥＣＵ）２の入力端子２ａ
に入力される。制御ユニット２内には、車輪速センサ１
からの信号を二値信号に変換する二値化回路３が備えら
れており、この二値化回路３の出力が、マイクロコンピ
ュータ４に与えられる。マイクロコンピュータ４では、
二値化回路３からのパルス周期を計測したり、一定時間
内に入力されたパルス数を計数したりして、車輪速を算
出する。

【０００９】入力端子２ａと二値化回路３との間を接続
するライン５には、抵抗６を介して電源電圧Ｖccが与え
られている。したがって、車輪速センサ１と入力端子２
ａとの間を接続している信号ライン７で断線が生じたと
きには、ライン５には電源電圧Ｖccが導出されることに
なる。ライン５の電位は、比較回路８により監視されて
いる。この比較回路８は、基準電圧Ｖ_REF （＜Ｖcc）と
ライン５との電位を比較し、ライン５の電位が基準電圧
Ｖ_REF よりも高くなったときに、断線故障が生じたもの
として、故障検知信号をマイクロコンピュータ４に入力
する。

【００１０】マイクロコンピュータ４は、故障検知信号
に応答して、アンチロック制御を禁止するとともに、イ
ンスツルメントパネルに設けたウォーニングランプ（図
示せず。）を点灯させて、運転者にアンチロック制御が
禁止されたことを通知する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成では、車輪速センサ１から入力端子２ａに至る信
号ライン７での断線は検知できるものの、車輪速センサ
信号系におけるその他の故障を検知することができな
い。たとえば、信号ライン７を構成するワイヤハーネス
が車両の機械的構成部分に噛み込まれて内部導体が車体
に接触し、信号ライン７が接地電位に短絡した場合に
は、車輪速センサ１の出力が二値化回路３に入力されな
くなり、車輪速を検知することができなくなる。ところ
が、上述の従来技術では、ライン５が接地電位となって
も、比較回路８は故障検知信号を出力しないから、結
局、上記のような短絡故障は検知することができない。
したがって、車輪速を検知できない状態でアンチロック
制御が継続されることとなって、極めて危険な状態とな
る。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、車輪速センサ信号系における種々の故障を
検知することができる車輪速センサ信号系の故障診断装
置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するための本発明の車輪速センサ信号系の故障診断
装置は、車輪の回転速度に対応した信号を出力する車輪
速センサと、この車輪速センサの出力信号が与えられる
制御回路とを有する装置において用いられ、上記車輪速
センサおよび車輪速センサの出力信号を上記制御回路に
伝達する信号系での故障を診断する装置であって、上記
車輪速センサの出力信号を上記制御回路に伝達する信号
ラインに、安定化電圧および抵抗を使用して所定電圧を
与える手段と、アナログ／ディジタル変換入力ポートを
有するマイクロコンピュータと、上記信号ラインに導出
されている電圧を上記マイクロコンピュータのアナログ
／ディジタル変換入力ポートに入力する手段とを含み、
上記マイクロコンピュータは、上記アナログ／ディジタ
ル変換入力ポートの入力電圧に基づいて、車輪速センサ
または車輪速センサ信号系が正常か否かを判断するもの
であることを特徴とする。

【００１４】上記の構成によれば、車輪速センサや信号
ラインで断線が生じると、この信号ラインに接続した抵
抗に電流が流れなくなるため、この信号ラインには上記
安定化電圧に略等しい電圧が導出されることになる。し
たがって、マイクロコンピュータでは、上記安定化電圧
に略等しい電圧がアナログ／ディジタル変換入力ポート
に入力されたことに基づき、信号ラインでの断線故障が
生じたものと判断できる。

【００１５】すなわち、マイクロコンピュータにおい
て、上記アナログ／ディジタル変換入力ポートの入力電
圧が所定値以上のときに、車輪速センサまたは車輪速セ
ンサ信号系に断線故障が生じているものと判断させるよ
うにすればよい。また、車輪速センサや信号ラインが接
地電位に短絡される短絡故障が生じると、この信号ライ
ンが接地電位となるから、マイクロコンピュータでは、
アナログ／ディジタル変換入力ポートに接地電位が与え
られたことに基づいて、信号ラインでの短絡故障が生じ
たものと判断できる。

【００１６】すなわち、マイクロコンピュータにおい
て、、上記アナログ／ディジタル変換入力ポートの入力
電圧が所定値以下のときに、車輪速センサまたは車輪速
センサ信号系が接地電位に短絡する短絡故障が生じてい
るものと判断させればよい。

【００１７】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図２は本発明の一実施例の車輪
速センサ信号系の故障診断装置が適用されるアンチロッ
ク・ブレーキ・システム（以下「ＡＢＳ」という。）の
概要を示す概念図である。ＡＢＳは、各車輪に設けた車
輪速センサ２１の出力に基づき、各車輪のブレーキ２２
のブレーキ圧力を電子的に制御することによって、急制
動操作時における車輪のロック状態を回避し、最適なス
リップ率を実現する装置である。すなわち、ブレーキペ
ダル２３を強く踏み込むと、マスタシリンダ２４からの
液圧は、液圧ユニット２５で制御されて各車輪のブレー
キ２２に伝達される。この液圧ユニット２５内には、各
車輪ごとの液圧を個別に制御するためのチャンネルが４
個設けられており、各チャンネルに対応して液圧を制御
するソレノイドバルブが少なくとも１個ずつ設けられて
いる。このソレノイドバルブの駆動制御が、車輪速セン
サ２１の出力をモニタしている制御ユニット（ＥＣＵ）
２６により行われることになる。２７は、車輪速センサ
信号系の故障などのためにアンチロック制御を禁止し、
通常ブレーキになっているときに、このことを運転者に
通知するためのウォーニングランプである。

【００１８】図３はソレノイドバルブの駆動に関連する
電気的構成を示すブロック図である。バッテリ３１から
の電力は、イグニッションスイッチ３２を介して制御ユ
ニット２６に供給されているとともに、液圧ユニット２
５内のソレノイドバルブ３３への給電を制御するリレー
３４のリレーコイル３４ｂに与えられている。リレー３
４は、ライン３５からライン３６を介して与えられるバ
ッテリ３１からの電力をスイッチングする。また、イグ
ニッションスイッチ３２を介した電力は、上記のウォー
ニングランプ２７に与えられている。

【００１９】さらに、バッテリ３１からの電力は、ライ
ン３５からリレー３９の接点３９ａを通って、液圧ユニ
ット２５内のモータ４０に供給されている。このモータ
４０は、液圧の制御のために液圧ユニット２５内で生じ
た余剰液をマスタシリンダ２４に還元するポンプ（図示
せず。）を駆動するものである。なお、リレー３９のリ
レーコイル３９ｂには、リレー３４の接点３４ａを介し
たバッテリ３１からの電力が供給されている。

【００２０】４１は、ブレーキペダル２３の操作により
導通するスイッチ４２を介する電力が与えられて点灯す
るストップランプである。ブレーキペダル２３の操作状
態は、ライン４３を介して制御ユニット２６において監
視されている。ウォーニングランプ２７は、制御ユニッ
ト２６がライン４４を接地させることで点灯する。ま
た、リレー３４の接点３４ａが接地側に接続されたとき
には、ライン４５からダイオード４６を介して電流が流
れ、このときにもウォーニングランプが点灯することに
なる。制御ユニット２６は、イグニッションスイッチ３
２が導通状態となった直後の期間には、リレーコイル３
４ｂを消磁して、接点３４ａを接地側に接続させ、ウォ
ーニングランプ２７を点灯させる。その後、リレーコイ
ル３４ｂを励磁し、ソレノイドバルブ３３およびリレー
コイル３９ｂへの電力の供給が可能な状態となる。そし
て、図外の発電機による発電が開始されたときに、この
ことを表す信号ＡＬＴ−Ｌが与えられると、ウォーニン
グランプ２７が消灯される。

【００２１】制御ユニット２６は、アンチロック制御な
どのためのプログラム処理を行うマイクロコンピュータ
５１を有している。このマイクロコンピュータ５１に
は、車輪速センサ２１の出力を二値化回路５２で二値化
した信号が入力されている。さらに、二値化回路５２の
内部で作成され、車速センサ２１から制御ユニット２６
に至る信号ライン６０の電圧に対応する信号が、アナロ
グ／ディジタル変換入力ポートＡ／Ｄに与えられてい
る。５３は、マイクロコンピュータ５１の動作電圧など
となる電源電圧Ｖccを作成する安定化電源回路である。
なお、車輪速センサ２１は各車輪に対応して４個設けら
れており、各車輪速センサ２１に対して、二値化回路５
２などが設けられているが、図３では１チャンネル分の
構成のみが示されており、他のチャンネルに関する構成
部分の図示は省略されている。

【００２２】図４は車速センサ２１の原理的構成を示す
概念図である。この車輪速センサ２１は、永久磁石６１
が作る磁束φを、ポールピース６２により車軸に固定し
たセンサロータ６３に導くとともに、ポールピース６２
に巻回したコイル６４の両端に生じる起電力を取り出す
ようにしたものである。ポールピース６２の先端６２ａ
と、センサロータ６３との間には空隙ｇが形成されてい
る。センサロータ６３は、端部が歯車形状となってお
り、その回転に伴って空隙ｇが変化する。この空隙ｇの
変化により、ポールピース６２を貫く磁束φが変化する
から、この磁束φの変化に応じた起電力ｅ_i がコイル６
４の両端に発生することになる。起電力ｅ _i は、センサ
ロータ６３の回転に対応した周波数で変化するから、結
局、車輪の回転速度に対応する周波数の電圧信号が発生
することになる。

【００２３】図１は、二値化回路５２を含む本実施例の
車輪速センサ信号系の故障診断装置の基本的な構成を示
す電気回路図である。車輪速センサ２１の出力信号は、
ワイヤハーネスで構成した信号ライン６０から制御ユニ
ット２６の入力端子２６ａを経て、ライン７１から二値
化回路５２に与えられる。ライン７１は抵抗Ｒ１を介し
て演算増幅器７２の非反転入力端子に接続されている。
また、ライン７１に導出された信号は、抵抗Ｒ２および
コンデンサＣ１からなる平滑回路で平滑された後に、抵
抗Ｒ３を介して演算増幅器７２の反転入力端子に与えら
れている。また、抵抗Ｒ３からライン７３に導出された
電圧は、マイクロコンピュータ５１のアナログ／ディジ
タル変換入力ポートＡ／Ｄに与えられている。このライ
ン７３に導出される電圧は、信号ライン６０の電圧を平
滑化したものにほかならず、結局、信号ライン６０の電
圧に対応していることになる。

【００２４】信号ライン６０に導出された電圧が与えら
れるライン７１には、抵抗Ｒ４を介して電源電圧Ｖccが
与えられている。なお、Ｒ５は、車輪速センサ２１の内
部のコイルなどによる抵抗である。ライン７４に抵抗Ｒ
６を介して電源電圧Ｖccが与えられているのは、演算増
幅器７２がオープンコレクタ出力型のものであるからで
ある。

【００２５】演算増幅器７２では、反転入力端子に与え
られる電圧によりその非反転入力端子への入力信号がレ
ベル弁別され、これにより車輪速センサ２１の出力信号
が、その平均電圧レベルで二値化されることになる。こ
のようにして作成された二値パルスがマイクロコンピュ
ータ５１に入力される。マイクロコンピュータ５１で
は、二値パルスの周期を計測したり、一定時間における
パルス数を計数したりすることにより、車輪速を検知す
る。

【００２６】信号ライン６０で断線が生じると、この信
号ライン６０への電流が遮断されるから、抵抗Ｒ４およ
びＲ２を介する電流によりコンデンサＣ１が充電され
る。この充電が完了すると、ライン７３には電源電圧Ｖ
ccが導出されるに至る。信号ライン６０に異常が生じて
いなければ、ライン７１には、電源電圧Ｖccを抵抗Ｒ４
およびＲ５で分圧した電圧を中心として変化する信号電
圧が与えられるから、ライン７３に導出される電圧は、
概ね抵抗Ｒ４，Ｒ５で電源電圧Ｖccを分圧した電圧とな
る。したがって、マイクロコンピュータ５１は、アナロ
グ／ディジタル変換入力ポートＡ／Ｄへの入力電圧が、
電源電圧Ｖccとなったことにより、信号ライン６０で断
線が生じたものと検知できることになる。このような場
合には、マイクロコンピュータ５１は、アンチロック制
御を禁止するとともに、このことを運転者に通知すべく
ウォーニングランプ２７（図２および図３参照。）を点
灯させる。

【００２７】次に、信号ライン６０が接地電位に短絡し
たときの動作を説明する。ワイヤハーネスの噛み込みな
どのために信号ライン６０が接地されると、抵抗Ｒ２か
ら信号ライン６０に向かう電流によってコンデンサＣ１
が放電され、この結果、ライン７３は接地電位となる。
したがって、マイクロコンピュータ５１では、アナログ
／ディジタル変換入力ポートＡ／Ｄへの入力が接地電位
となったことにより、信号ライン６０が接地電位に短絡
されたことを検知できる。このような場合には、上記の
信号ライン６０の断線の場合と同様な動作が行われるこ
とになる。

【００２８】このようにして、信号ライン６０の断線故
障だけでなく、接地電位への短絡故障をも検知できる。
なお、車速センサ２１の内部で断線や接地電位への短絡
が生じたときにも同様な動作となるから、結局、車速セ
ンサ２１の故障まで含めて、車輪速センサ信号系の全体
的な故障の診断が行えることになる。また、マイクロコ
ンピュータ５１では、アナログ／ディジタル変換入力ポ
ートＡ／Ｄへの入力電圧に基づく故障検知の閾値を任意
に設定できるから、故障検知感度を自由に設定できる。

【００２９】さらには、マイクロコンピュータ５１に備
わっているアナログ／ディジタル変換入力ポートＡ／Ｄ
を利用しているから、回路構成が極めて簡単になるとい
う利点がある。具体的には、図５の従来技術と比較する
と、比較回路８を省略できることになる。このようにし
て、構成が簡素化され、コストの低減にも寄与すること
ができる。

【００３０】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば、上記の実施例では、ＡＢＳに
利用される場合を例に採ったが、本発明の車輪速センサ
信号系の故障診断装置は、ナビゲーション装置などのよ
うに車輪速センサの出力を利用する他の装置にも広く適
用することができるものである。その他、本発明の要旨
を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の車輪速センサ信号
系の故障診断装置によれば、信号ラインに導出された電
圧を、マイクロコンピュータのアナログ／ディジタル変
換入力ポートに入力しているため、マイクロコンピュー
タではこのアナログ／ディジタル変換入力ポートへの入
力電圧に応じて、信号ラインの断線故障および短絡故障
をいずれも検知できる。このようにして、信号系におけ
る種々の故障を検知できるようになる。

【００３２】しかも、マイクロコンピュータにおいて一
般的に備えられているアナログ／ディジタル変換入力ポ
ートを利用しているため、構成が簡素化されるという利
点もあり、これより、コストの低減にも寄与することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の車輪速センサ信号系の故障
診断装置の基本的な構成を示す電気回路図である。

【図２】アンチロック・ブレーキ・システムの概要を示
す概念図である。

【図３】アンチロック・ブレーキ・システムの電気的構
成を示すブロック図である。

【図４】車輪速センサの原理的構成を示す概念図であ
る。

【図５】従来技術の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

２１ 車輪速センサ ５１ マイクロコンピュータ ５２ 二値化回路 Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗 Ｃ１ コンデンサ Ａ／Ｄ アナログ／ディジタル変換入力ポート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の回転速度に対応した信号を出力する
   車輪速センサと、この車輪速センサの出力信号が与えら
   れる制御回路とを有する装置において用いられ、上記車
   輪速センサおよび車輪速センサの出力信号を上記制御回
   路に伝達する信号系での故障を診断する装置であって、 上記車輪速センサの出力信号を上記制御回路に伝達する
   信号ラインに、安定化電圧および抵抗を使用して所定電
   圧を与える手段と、 アナログ／ディジタル変換入力ポートを有するマイクロ
   コンピュータと、 上記信号ラインに導出されている電圧を上記マイクロコ
   ンピュータのアナログ／ディジタル変換入力ポートに入
   力する手段とを含み、 上記マイクロコンピュータは、上記アナログ／ディジタ
   ル変換入力ポートの入力電圧に基づいて、車輪速センサ
   または車輪速センサ信号系が正常か否かを判断するもの
   であることを特徴とする車輪速センサ信号系の故障診断
   装置。
2. 【請求項２】上記マイクロコンピュータは、上記アナロ
   グ／ディジタル変換入力ポートの入力電圧が所定値以上
   のときに、車輪速センサまたは車輪速センサ信号系に断
   線故障が生じているものと判断するものであることを特
   徴とする請求項１記載の車輪速センサ信号系の故障診断
   装置。
3. 【請求項３】上記マイクロコンピュータは、上記アナロ
   グ／ディジタル変換入力ポートの入力電圧が所定値以下
   のときに、車輪速センサまたは車輪速センサ信号系が接
   地電位に短絡する短絡故障が生じているものと判断する
   ものであることを特徴とする請求項１または２記載の車
   輪速センサ信号系の故障診断装置。