JPH062602A - センサの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサの故障診断の精度向上を図る。 【構成】 センサ検出信号から、その変化速度を求める
（ステップ１０２）とともに、所定時間当たりの変化回
数を求める（ステップ１０３）。変化速度と変化回数と
に基づいて、故障レベルＴを所定のファジィルールに従
ってファジィ推論する（ステップ１０４、１０５、１０
６）。推論した故障レベルＴを、予め定めた基準レベル
Ｔｏと比較し、基準レベルＴｏ以上の場合故障と判定し
（ステップ１０７）、故障表示する（ステップ１０
８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用空調装
置における各種センサ（車内温度センサ、外気温度セン
サ、日射センサ等）の故障を診断するのに好適なセンサ
の故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、特開昭５８
−１４１９１２号公報や特開昭５８−２２２３１２号公
報に示されるように、センサの検出信号が所定範囲外で
あることを判定して、その判定結果に基づき故障を表示
するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、室
温、外気温、日射量などの変化範囲を予め決めておくこ
とで、検出量がその範囲を越えたとき故障判定するもの
であるため、センサの断線や短絡などは判定できるが、
センサ素子の動作不良や、ターミナルの接触不良による
抵抗増大や一時的不良などは判定できなかった。

【０００４】そこで本発明は、上記欠点を解消し、セン
サの故障判定の精度を向上させることのできるセンサの
故障診断装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、図１に示すように、センサ１の検出信号に
基づいてセンサの故障を診断する装置において、センサ
１の検出信号の変化速度を演算する検出信号変化速度演
算手段２と、センサ１の検出信号の所定時間当たりの変
化回数を演算する検出信号変化回数演算手段２と、検出
信号変化速度演算手段２及び検出信号変化回数演算手段
３の出力する検出信号変化速度及び検出信号変化回数に
基づいて当該センサ１の故障レベルを所定のルールに従
いファジィ推論するファジィ推論手段４と、該ファジィ
推論手段４の出力する故障レベルを基準レベルと比較し
て故障か否かを判定する故障判定手段５と、を備えたこ
とを特徴としている。なお、故障判定結果を表示する故
障表示手段６を設けることは任意である。

【０００６】

【作用】本発明の装置では、ファジィ推論手段４が検出
信号変化速度と検出信号変化回数とに基づいて故障レベ
ルをファジィ推論する。つまりこの場合、ファジィ推論
の前件部変数（入力）を検出信号の変化速度及び変化回
数とし、後件部変数（出力）を故障レベルとしている。
そして、推論した故障レベルに基づいて、故障判定手段
が故障か否かの判定を行い、必要に応じて、故障と判定
した場合は、その旨を表示する。

【０００７】なお、ファジィ推論は、経験則などに基づ
いて定められたファジィルールに従って推論結果を出力
するもので、そのやり方の手順は例えば次の通りであ
る。

【０００８】ファジィ演算では、まず、各ファジィルー
ルに従って、予め与えられたメンバーシップ関数によ
り、前件部の変数である検出信号変化速度と変化回数の
各グレード（ファジィラベルに対する所属度、あるいは
メンバーシップ値とも言う）を求め、両グレードの最小
値をとる。この処理を前件部処理と言う。次に、後件部
処理として、出力側メンバーシップ関数を上記のグレー
ドの所で頭切り処理し、頭切り処理して得た台形出力を
論理和し、重ね合わせた台形部の重心を求めて、その重
心位置を推論結果、つまり故障レベルとする。

【０００９】この推論手法は、例えば特開平２−９２７
６３号公報等において公知の手法を応用したものであ
る。推論手法は別に他の方法を採用しても構わない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図２は実施例の故障診断装置を含む自動車
用空調装置の制御系の概略構成図である。

【００１１】この空調装置においては、マイクロコンピ
ュ−タを中心にして構成されたコントロールユニット２
０が、各種センサやスイッチの信号に基づいて車内への
吹出温度や吹出風量を演算し、ブロア３１や、エアミッ
クスドア等の温度調節手段３２を制御し、それにより車
内を快適な空調環境となるよう制御する。コントロール
ユニット２０には、外気温度センサ２１、車内温度セン
サ２２、日射センサ２３等のセンサから検出信号が入力
されている。

【００１２】本実施例の装置においては、コントロール
ユニット２０を構成しているマイクロコンピュータが、
予め設定された制御用プログラムを実行することによ
り、所定の空調制御を行う。その空調制御の中の１サブ
ルーチンとして、図４に示す故障診断処理のルーチンが
定義されている。ここでは、車内温度センサ２２の故障
診断を行う場合の例を示してある。

【００１３】図４に示すルーチンの処理がスタートする
と、まず最初のステップ１０１で故障診断すべきセンサ
の信号をマイクロコンピュ−タに入力する。次に、ステ
ップ１０２に進んで、センサ検出信号の変化速度を演算
する。ここでは、例えばセンサ検出信号を時間で微分す
ることによって変化速度を求める。次に、ステップ１０
３で、センサ検出信号の変化回数を求める。ここでは、
予め決めておいた所定時間の間にセンサ検出信号の上下
変動が何回発生したかを数えることにより、変化回数を
演算する。

【００１４】次に、ステップ１０４〜ステップ１０６に
て、故障レベルのファジィ推論を実行する。このファジ
ィ推論は、前件部変数を「センサ検出信号変化速度（単
位＝℃／sec ）」及び「センサ検出信号変化回数（単位
＝回／sec ）」とし、後件部変数を「故障レベルＴ（単
位％）」としたものである。

【００１５】ここでは、前件部の第１の変数Ｅ１を「セ
ンサ検出信号変化回数」とし、第２の変数Ｅ２を「セン
サ検出信号変化速度」としている。このファジィ推論で
は、経験則あるいは実験などで得られた実績により、図
３に表で示すような２８個のファジィルールが設定され
ている。ここで、各符号（ファジィラベル）は、次の意
味で用いられている。 ＰＬ … 正方向に大きい ＰＭ … 正方向に中位 ＰＳ … 正方向に小さい ＺＲ … ほとんど「０」 ＮＳ … 負方向に小さい ＮＭ … 負方向に中位 ＮＬ … 負方向に大きい

【００１６】このファジィ推論ルールを概説すると、該
ファジィ推論ルールは、センサ検出信号の変化速度が正
方向、負方向共大きくなるほど故障レベルを「大」と
し、センサ検出信号の変化回数が多くなるほど故障レベ
ルを「大」とする傾向を持つものである。

【００１７】例えば、あるルールは、変化回数が大（Ｐ
Ｌ）で変化速度が正でも負でも大（ＰＬまたはＮＬ）の
場合は、故障レベルを大（ＰＬ）とする、というもので
ある。また、別のルールは、変化回数が小さく（ＰＳ）
あるいはゼロ（ＺＲ）で変化速度が小さく（ＰＳまたは
ＮＳ）あるいはゼロ（ＺＲ）の場合は、故障レベルをゼ
ロ（ＺＲ）とする、というものである。さらに、別のル
ールは、変化回数がゼロ（ＺＲ）で変化速度が正での負
でも大きい（ＰＬ）の場合は、故障レベルを小（ＰＳ）
とする、というものである。

【００１８】そして、各変数毎に上記のラベルを表現す
るメンバーシップ関数として、図５の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すものが用いられている。（ａ）の関数は入
力変数Ｅ１（センサ検出信号変化回数）のメンバーシッ
プ関数、（ｂ）の関数は入力変数Ｅ２（センサ検出信号
変化速度）のメンバーシップ関数、（ｃ）の関数は出力
変数（故障レベル）のメンバーシップ関数である。

【００１９】ファジィ演算ステップ１０４〜１０６で
は、上記のファジィルールに従い、特開平２−９２７６
３号公報などで公知のＭＩＮ−ＭＡＸルールを用いて、
故障レベルＴを演算する。その流れは、まず最初にルー
ル毎の入力側メンバーシップ関数により、前件部変数Ｅ
１、Ｅ２のグレードを求め、その最小値を出力する。次
いで、出力側メンバーシップ関数により、各ルール毎の
グレードから、後件部出力ΔＴｉを得る。そして、各ル
ール毎に得た後件部出力ΔＴｉを論理和して、その重心
を求め、その重心位置を最終的な推論結果である故障レ
ベルＴとする。

【００２０】故障レベルＴのファジィ推論が終了した
ら、次にステップ１０７に進み、推論した故障レベルＴ
が、予め定めた基準レベルＴｏ以上か否かを判定する。
この場合の判定基準レベルは、センサの種類毎に適宜設
定することが好ましい。推論した故障レベルＴが基準レ
ベルＴｏ以上の場合は、故障と判断する。そして、ステ
ップ１０８に進んで、当該センサが故障している旨の表
示を行い、空調制御のメインルーチンに戻る。

【００２１】このように、センサの検出信号の変化速度
と変化回数の両方を入力因子として故障レベルを推論
し、その推論した故障レベルが基準レベル以上か否かで
最終的な故障判断を行うので、センサの状態変化に対し
て的確な故障判断を行うことができる。

【００２２】なお、上記実施例においては、車内温度セ
ンサ２２の故障診断について説明したが、他のセンサ、
つまり外気温度センサや日射センサの故障診断について
も同様にして実行することができる。その場合は、故障
レベルを推論する際のファジィルールやメンバーシップ
関数、並びに判定基準レベルを、対応するセンサに応じ
て適宜設定すればよい。勿論、空調装置のセンサ以外の
センサについても故障診断することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサ検出信号の変化速度と変化回数の２つの入力因子
に基づいて故障レベルをファジィ推論し、その故障レベ
ルが基準レベル以上のときに初めて最終的な故障と判断
するので、センサの状態変化、例えばセンサ素子の動作
不良や、ターミナルの接触不良による抵抗増大や一時的
不良などに対して、的確な故障診断を行うことができ
る。

【００２４】また、センサ検出信号の変化速度と変化回
数と基づいて故障レベルをファジィ推論するので、ファ
ジィルールやメンバーシップ関数に各種条件等を反映さ
せておくだけで、的確な故障診断が可能である。

【００２５】また、このファジィ推論は、簡単なルール
と関数演算で行うことができるので、複雑な制御ロジッ
クを必要とせず、既存のマイクロコンピュータで容易に
対応することができ、コストアップを招く心配もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。

【図３】同実施例における故障レベルのファジィルール
を示す図表である。

【図４】同実施例の故障診断の流れを示すフローチャー
トである。

【図５】上記故障診断の処理の中の故障レベルのファジ
ィ推論に用いられるメンバーシップ関数を示し、（ａ）
は前件部変数Ｅ１（検出信号変化速度）のメンバーシッ
プ関数、（ｂ）は前件部変数Ｅ２（検出信号変化回数）
のメンバーシップ関数、（ｃ）は後件部変数（故障レベ
ル）のメンバーシップ関数である。

【符号の説明】

１ センサ ２ 検出信号変化速度演算手段 ３ 検出信号変化回数演算手段 ４ ファジィ推論手段 ５ 故障判定手段 ６ 故障表示手段 ２０ コントロールユニット ２１ 外気温度センサ ２２ 車内温度センサ ２３ 日射センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサの検出信号に基づいてセンサの故
   障を診断する装置において、 前記センサの検出信号の変化速度を演算する検出信号変
   化速度演算手段と、 前記センサの検出信号の所定時間当たりの変化回数を演
   算する検出信号変化回数演算手段と、 前記検出信号変化速度演算手段及び検出信号変化回数演
   算手段の出力する検出信号変化速度及び検出信号変化回
   数に基づいて当該センサの故障レベルを所定のルールに
   従いファジィ推論するファジィ推論手段と、 該ファジィ推論手段の出力する故障レベルを基準レベル
   と比較して故障か否かを判定する故障判定手段と、 を備えたことを特徴とするセンサの故障診断装置。