WO2005103726A1

WO2005103726A1 - 角速度センサ及び運送機器

Info

Publication number: WO2005103726A1
Application number: PCT/JP2005/007429
Authority: WO
Inventors: Keisuke Kuroda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2005-11-03
Also published as: EP1742068A4; CN1947019A; US7865284B2; JPWO2005103726A1; EP1742068A1; CN100533150C; US20070233347A1

Abstract

　角速度検知素子２及び第１及び第２の信号処理部２１，２２の各出力は、その個数に応じた入力端子数を有するスイッチ回路７の各入力端子に供給され、スイッチ回路７の出力端子は、出力端子４に接続される。スイッチ回路７は、モード信号発生回路８から出力されるモード信号に応じて接続状態を切り替え、角速度検知素子２及び第１及び第２の信号処理部２１，２２の各出力のいずれかを選択して出力端子４へ供給する。

Description

明細書

角速度センサ及び運送機器

技術分野

[0001] 本発明は、角速度を検出する角速度センサ及び該角速度センサを用いた運送機器に関するものである。

背景技術

[0002] 従来の角速度センサとしては、例えば、特許文献 1に記載されているようなものがある。図 5は、特許文献 1に記載された従来の角速度センサの構成を示すブロック図である。

[0003] 図 5に示す角速度センサ 101は、角速度検知素子 102、駆動回路 103、検出回路 104、出力端子 107、判定器 108及びモニター信号端子 109を備える。検出回路 10 4は、第 1の信号処理部 105及び第 2の信号処理部 106を備える。

[0004] 駆動回路 103は、角速度検知素子 102を駆動する。第 1の信号処理部 105及び第 2の信号処理部 106は、印加された角速度に応じて動く角速度検知素子 102から得られた信号を処理し、第 2の信号処理部 106は、当該処理により得られた角速度信号を出力端子 107へ出力する。判定器 108は、第 1の信号処理部 105と第 2の信号処理部 106との結合点 N1の信号をモニターして結合点 N1の信号に異常がないかどうかを判定し、判定結果を表す信号をモニター信号端子 109へ出力する。

[0005] し力しながら、前述した従来の角速度センサ 101においては、第 1の信号処理部 10 5と第 2の信号処理部 106との結合点 N1の信号しかモニターしておらず、角速度センサ 101内の多くの個所の信号に異常がないかどうかを判定することはできない。

[0006] また、角速度センサ 101内の多くの個所の信号に異常がないかどうかを場所も特定しながらモニターするためには、その数に応じた多数のモニター信号端子が必要になり、多数のモニター信号端子を設けた場合、角速度センサが大きくなり、角速度センサの小型集積ィ匕が困難となる。

特許文献 1：特開平 8 - 327363号公報

発明の開示 [0007] 本発明の目的は、角速度センサ内の多数箇所における信号を、その場所を特定しながらモニターすることができるとともに、小型集積ィ匕を達成することができる角速度センサ及びこの角速度センサを用いた運送機器を提供することである。

[0008] 本発明の一の局面に従う角速度センサは、角速度検知素子と、角速度検知素子を駆動するための駆動回路と、印加された角速度に応じて角速度検知素子力出力される検知信号を処理して角速度信号を作成するための検出回路と、出力端子と、角速度センサ内の複数の信号出力部と出力端子との間に接続されるスィッチ回路と、スイッチ回路の接続動作を制御する制御回路とを備え、スィッチ回路は、複数の信号出力部の中から制御回路の制御信号に応じて選択された一の信号出力部を出力端子に接続するものである。

[0009] この角速度センサにおいては、内部の多数の個所の信号につき、その場所を特定しながらモニターすることをできるとともに、センサ自体の小型集積化を達成することができる。

[0010] 本発明の他の局面に従う運送機器は、上記の角速度センサと、上記角速度センサ内の複数の点からの出力信号の異常を判断し、出力信号を正常と判断した場合に角速度センサの角速度信号を出力端子に供給するように角速度センサを制御する制御ユニットとを備えるものである。

[0011] この運送機器においては、制御ユニットが角速度センサ内の複数の点からの出力信号の異常を判断し、出力信号を正常と判断した場合に角速度センサの角速度信号を出力端子に供給しているので、出力信号に異常がないかどうかを判断するための処理回路を角速度センサ内に独自に設ける必要がなくなるので、センサ自体の小型集積ィ匕を達成することができるとともに、角速度センサ内の多数の個所の信号につき、その場所を特定しながらモニターした情報と角速度センサの角速度情報とに基づき運送機器の各種の制御を行うことができるので、運送機器自体の信頼性を向上することがでさる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の第 1の実施の形態による角速度センサの構成を示すブロック図である [図 2]図 1に示すモード信号発生回路及びスィッチ回路の構成の一例を示す回路図である。

[図 3]本発明の第 2の実施の形態による自動車の主要部の構成を示すブロック図である。

[図 4]本発明の第 3の実施の形態による自動車の主要部の構成を示すブロック図である。

[図 5]従来の角速度センサの構成を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下に本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

[0014] (第 1の実施の形態）

図 1は、本発明の第 1の実施の形態による角速度センサの構成を示すブロック図である。図 1に示す角速度センサ 1は、角速度検知素子 2、検出回路 3、一の出力端子 4、駆動回路 5、スィッチ回路 7、及びモード信号発生回路 8を備える。検出回路 3は、 2個の第 1及び第 2の信号処理部 21, 22を備える。なお、検出回路 3内に具備される信号処理部の数は、上記の例に特に限定されず、 1個又は 3個以上の信号処理部を備えてもよい。

[0015] 角速度検知素子 2は、例えば、 U字型 (音叉形状)又は H字型の形状を有する ME MS (Micro Electro Mechanical Systems)素子から構成され、コリオリの力に基づき、振動枝を振動させることにより振動方向と直交する方向の角速度を検知する。ここで、 MEMSとは、 IC製造プロセスを基盤としたマイクロマシユング技術によるマイク口サイズのセンサ、ァクチユエータ、そして制御回路を集積ィ匕した微細システムの総称をいい、この MEMS技術を用いてシリコン基板上に圧電薄膜を形成するとともに、 U字型又は H字型の形状に加工することにより MEMS素子が形成される。なお、角速度検知素子としては、上記の例に特に限定されず、水晶、エリンバー、圧電セラミック等力構成される種々の角速度検知素子を用いることができる。

[0016] 駆動回路 5は、角速度検知素子 2を駆動する。角速度検知素子 2は、第 1の信号処理部 21に接続され、印加される角速度の大きさに応じた検知信号を第 1の信号処理部 21及びスィッチ回路 7へ出力する。 [0017] 第 1の信号処理部 21は、角速度検知素子 2の検知信号に対して所定の信号処理を行い、信号処理された信号を第 2の信号処理部 22及びスィッチ回路 7へ出力する。第 1の処理回路部 21としては、例えば、角速度センサ 1に印加される角速度に応じて角速度検知素子 2から発生される電荷を入力され、この電荷に基づく電流を電圧に変換する電流電圧変換回路が用いられる。この場合、第 1の処理回路部 21は、図示のように、第 1のオペアンプ OP1及び第 1の抵抗 R1から構成され、第 1のオペアンプ OP1の正入力端子には所定の基準電圧が印加され、第 1のオペアンプ OP1の負入力端子には角速度検知素子 2及び第 1の抵抗 R1の一方の端子が接続され、第 1 のオペアンプ OP1の出力端子には第 1の抵抗 R1の他方の端子が接続される。なお、第 1の信号処理部による信号処理例は、上記の例に特に限定されず、角速度センサ 1内で実行される他の処理を行うようにしてもょ、。

[0018] 第 2の信号処理部 22は、第 1の信号処理部 21の出力信号に対して所定の信号処理を行い、信号処理された信号をスィッチ回路 7へ出力する。第 2の信号処理部 22としては、例えば、第 1の処理回路部 21により角速度の大きさに対応する電圧に変換された検知信号を入力されるローパスフィルタが用いられる。この場合、第 2の信号処理部 22は、図示のように、第 2のオペアンプ OP2、第 2の抵抗 R2、第 3の抵抗 R3及び第 1のコンデンサ C1から構成され、第 2のオペアンプ OP2の正入力端子には上記の所定の基準電圧が印加され、第 2のオペアンプ OP2の負入力端子には第 2の抵抗 R2を介して第 1のオペアンプ OP1の出力端子が接続される。また、第 3の抵抗 R3 の一方の端子は第 2のオペアンプ OP2の負入力端子に接続され、他方の端子は第 2のオペアンプ OP2の出力端子に接続され、第 1のコンデンサ C1の一方の端子は第 2のオペアンプ OP2の負入力端子に接続され、他方の端子は第 2のオペアンプ OP2 の出力端子に接続される。なお、第 2の信号処理部による信号処理例は、上記の例に特に限定されず、角速度センサ 1内で実行される他の処理を行うようにしてもょ、。

[0019] スィッチ回路 7の各入力端子は、角速度検知素子 2並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の各信号出力部に接続され、スィッチ回路 7の出力端子は、出力端子 4に接続される。モード信号発生回路 8は、スィッチ回路 7に接続され、角速度検知素子 2並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力のうちいずれの出力を選択すべきかを指示するための制御信号となるモード信号をスィッチ回路 7へ出力する。スイツチ回路 7は、モード信号に応じて角速度検知素子 2並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の 3つの出力のうち一の出力を選択して出力端子 4へ出力する。

[0020] 次に、図 1に示す角速度センサ 1の主要部となるモード信号発生回路 8及びスイツチ回路 7についてさらに詳細に説明する。図 2は、図 1に示すモード信号発生回路 8 及びスィッチ回路 7の構成の一例を示す回路図である。なお、図 2では、図示を容易にするために、第 1及び第 2の信号処理部 21, 22としてオペアンプのみを図示している。

[0021] 図 2に示すように、スィッチ回路 7は、第 1乃至第 3のスィッチ 11〜13から構成される。第 1のスィッチ 11は、第 1の Pチャンネルトランジスタ TP 1、第 1の Nチャンネルトランジスタ TN1及び第 1のインバータ IIから構成される。角速度検知素子 2の信号出力部は、第 1の Pチャンネルトランジスタ TP 1のソース及び第 1の Nチャンネルトランジスタ TN1のソースに接続され、出力端子 4は、第 1の Pチャンネルトランジスタ TP 1のドレイン及び第 1の Nチャンネルトランジスタ TN 1のドレインに接続される。第 1のインバータ IIの入力端子は、第 1の Nチャンネルトランジスタ TN1のゲートに接続され、第 1のインバータ IIの出力端子は、第 1の Pチャンネルトランジスタ TP1のゲートに接続される。

[0022] 第 2のスィッチ 12は、第 2の Pチャンネルトランジスタ TP2、第 2の Νチャンネルトランジスタ ΤΝ2及び第 2のインバータ 12から構成される。第 1の信号処理部 21の信号出力部は、第 2の Ρチャンネルトランジスタ ΤΡ2のソース及び第 2の Νチャンネルトランジスタ ΤΝ2のソースに接続され、出力端子 4は、第 2の Ρチャンネルトランジスタ ΤΡ2のドレイン及び第 2の Νチャンネルトランジスタ ΤΝ2のドレインに接続される。第 2のインバータ 12の入力端子は、第 2の Νチャンネルトランジスタ ΤΝ2のゲートに接続され、第 2のインバータ 12の出力端子は、第 2の Ρチャンネルトランジスタ ΤΡ2のゲートに接続される。

[0023] 第 3のスィッチ 13は、第 3の Ρチャンネルトランジスタ ΤΡ3、第 3の Νチャンネルトランジスタ ΤΝ3及び第 3のインバータ 13から構成される。第 2の信号処理部 22の信号出力部は、第 3の Ρチャンネルトランジスタ ΤΡ3のソース及び第 3の Νチャンネルトランジスタ TN3のソースに接続され、出力端子 4は、第 3の Pチャンネルトランジスタ TP3のドレイン及び第 3の Nチャンネルトランジスタ TN3のドレインに接続される。第 3のインバータ 13の入力端子は、第 3の Nチャンネルトランジスタ TN3のゲートに接続され、第 3のインバータ 13の出力端子は、第 3の Pチャンネルトランジスタ TP3のゲートに接続される。

[0024] モード信号発生回路 8は、第 1及び第 2のコンパレータ CP1, CP2、電圧発生器 23 、第 1及び第 2の NORゲート Gl, G2、第 4のインバータ 14及び ANDゲート G3から構成される。

[0025] 電圧発生器 23は、第 1及び第 2のコンパレータ CP1, CP2の正入力端子に接続され、第 1のコンパレータ CP1の負入力端子には、第 1の基準電圧 VIが供給され、第 2のコンパレータ CP2の負入力端子には、第 1の基準電圧 VIより高、第 2の基準電圧 V2が供給される。

[0026] 第 1の NORゲート G1の一方の入力端子には、第 1のコンパレータ CP1の出力端子が接続され、他方の入力端子には、第 2のコンパレータ CP2の出力端子が接続され、第 1の NORゲート G1の出力端子には、第 3のインバータ 13の入力端子及び第 3の Nチャンネルトランジスタ TN3のゲートが接続される。

[0027] 第 2の NORゲート G2の一方の入力端子には、第 1のコンパレータ CP1の出力が第 4のインバータ 14を介して接続され、他方の入力端子には、第 2のコンパレータ CP2 の出力端子が接続され、第 2の NORゲート G2の出力端子には、第 2のインバータ 12 の入力端子及び第 2の Nチャンネルトランジスタ TN2のゲートが接続される。

[0028] ANDゲート G3の一方の入力端子には、第 1のコンパレータ CP1の出力端子が接続され、他方の入力端子には、第 2のコンパレータ CP2の出力端子が接続され、 AN Dゲート G3の出力端子には、第 1のインバータ IIの入力端子及び第 1の Nチャンネルトランジスタ TN 1のゲートが接続される。

[0029] 次に、上記のように構成された角速度センサの動作について説明する。本センサの動作モードとしては、例えば、第 2の処理回路部 22の出力を出力端子 4に供給する通常モードと、第 1の処理回路部 21の出力を出力端子 4に供給する処理回路部診断モードと、角速度検知素子 2の出力を出力端子 4に供給する角速度検知素子診断モードとがある。これらの各モードは、例えば、本センサが自動車に搭載された場合、

ECU (electronic control unit:電子制御ユニット、図示省略）により決定され、電圧発生器 23は、 ECUから出力されるモード設定信号に応じて各モードに対して予め設定されている所定電圧を出力する。なお、モードの決定方法は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば、角速度センサ 1内部に設けられた発振回路（図示省略)からのクロックをカウントすることにより定期的なタイミングを作成し、この定期的なタイミングで各モードを順次自動的に切り替えるようにしてもよい。

[0030] まず、通常動作モードにおいて、所定の指令電圧として第 1及び第 2の基準電圧 V 1, V2よりも低い電圧 VLが電圧発生器 23から出力されることにより、第 1及び第 2のコンパレータ CP1, CP2の出力はともに Lowとなる。よって、 ANDゲート G3の出力は Lowとなり、第 1のインバータ IIの出力は Highとなり、第 1の Pチャンネルトランジスタ TP1はオフし、第 1の Nチャンネルトランジスタ TN1はオフする。これにより、角速度検知素子 2の信号出力部と出力端子 4とは電気的に遮断される。

[0031] また、第 4のインバータ 14の出力は Highとなり、第 2の NORゲート G2の出力は Lo wとなり、第 2のインバータ 12の出力は Highとなり、第 2の Pチャンネルトランジスタ TP 2はオフし、第 2の Nチャンネルトランジスタ TN2はオフする。これにより、第 1の信号処理部 21の信号出力部と出力端子 4とは電気的に遮断される。

[0032] また、第 1の NORゲート G1の出力は Highとなり、第 3のインバータ 13の出力は Lo wとなり、第 3の Pチャンネルトランジスタ TP3はオンし、第 3の Nチャンネルトランジスタ TN3はオンする。よって、第 2の信号処理部 22の信号出力部、すなわち検出回路 3の信号出力部と出力端子 4とは電気的に接続される。これにより、出力端子 4から本センサの角速度信号が出力される。

[0033] 次に、本センサに何らかの故障が発生し、どの箇所の異常かを判別する必要が生じた場合において、処理回路部診断モードが設定されると、電圧発生器 23は、例えば所定の指令電圧として第 1の基準電圧 VIより高ぐ第 2の基準電圧 V2よりも低い電圧 VMを出力する。これにより、第 1のコンパレータ CP1の出力は Highとなり、第 2 のコンパレータ CP2の出力は Lowとなる。よって、第 4のインバータ 14の出力は Low となり、第 2の NORゲート G2の出力は Highとなり、第 2のインバータ 12の出力は Low となり、第 2の Pチャンネルトランジスタ TP2はオンし、第 2の Nチャンネルトランジスタ TN2はオンする。これにより、第 1の信号処理部 21の信号出力部と出力端子 4とが電気的に接続されるため、本センサの外部から出力端子 4を介して、本センサ内部の信号 (第 1の信号処理部 21の出力信号)を観測することができる。

[0034] このとき、第 1の NORゲート G1の出力は Lowとなり、第 3のインバータ 13の出力は Highとなり、第 3の Pチャンネルトランジスタ TP3はオフし、第 3の Nチャンネルトランジスタ TN3はオフする。よって、第 2の信号処理部 22の信号出力部、すなわち検出回路 3の信号出力部と出力端子 4とは電気的に遮断される。また、 ANDゲート G3の出力は Lowとなり、第 1のインバータ IIの出力は Highとなり、第 1の Pチャンネルトランジスタ TP1はオフし、第 1の Nチャンネルトランジスタ TN1はオフする。よって、角速度検知素子 2の信号出力部と出力端子 4とは電気的に遮断される。これにより、第 1 の信号処理部 21の信号出力部以外の信号出力部は出力端子 4に対して遮断されるため、第 1の信号処理部 21の出力を正確にモニターすることが可能となる。

[0035] また、角速度検知素子診断モードが設定されると、電圧発生器 23は、例えば所定の指令電圧として第 1及び第 2の基準電圧 VI, V2より高い電圧 VHを出力する。これにより、第 1及び第 2のコンパレータ CP1, CP2の出力はともに Highとなる。よって、 ANDゲート G3の出力は Highとなり、第 1のインバータ IIの出力は Lowとなり、第 1 の Pチャンネルトランジスタ TP 1はオンし、第 1の Nチャンネルトランジスタ TN1はオンする。これにより、角速度検知素子 2の信号出力部と出力端子 4とが電気的に接続されるため、本センサの外部から出力端子 4を介して、本センサ内部の信号 (角速度検知素子 2の出力信号)を観測することができる。

[0036] このとき、第 4のインバータ 14の出力は Lowとなり、第 2の NORゲート G2の出力は L owとなり、第 2のインバータ 12の出力は Highとなり、第 2の Pチャンネルトランジスタ T P2はオフし、第 2の Nチャンネルトランジスタ TN2はオフする。よって、第 1の信号処理部 21の信号出力部と出力端子 4とは電気的に遮断される。また、第 1の NORゲート G1の出力は Lowとなり、第 3のインバータ 13の出力は Highとなり、第 3の Pチャンネルトランジスタ TP3はオフし、第 3の Nチャンネルトランジスタ TN3はオフする。よって、第 2の信号処理部 22の信号出力部、すなわち検出回路 3の信号出力部と出力端子 4とは電気的に遮断される。これにより、角速度検知素子 2の信号出力部以外の信号出力部は出力端子 4に対して遮断されるため、角速度検知素子 2の出力を正確にモニターすることが可能となる。

[0037] 以上より、モード信号発生回路 8からスィッチ回路 7へ入力されるモード信号に応じて出力端子 4に出力される角速度センサ 1内の各部の信号を切り替えることにより、一つの出力端子 4を用いて、角速度センサ 1内部の多数の箇所を、その場所を特定しながら正確にモニターすることができるので、信号出力部の各々に専用のモニター端子を設ける必要がなくなり、センサの小型集積化と故障検出能力の向上という観点にぉ、て大きな効果を有する。

[0038] なお、本実施の形態では、角速度検知素子 2並びに第 1及び第 2の信号処理部 21 , 22の各出力のいずれかを選択的に出力端子 4に接続するための指示信号となるモード信号を、電圧発生器 23から発せられる電圧と第 1及び第 2の基準電圧 VI, V 2とのレベル比較を行って設定する例について説明した力必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、モード信号発生回路 8として、発振器と、この発振器に接続されたカウンタとを備え、このカウンタからスィッチ回路 7を所定の形式で動作させるための論理構成をなす出力信号が得られるように構成させることも可能である。

[0039] また、第 1乃至第 3のスィッチ 11〜13をトランジスタ力も構成している力必ずしもこれに限定されるものではない。また、上記実施の形態では第 1乃至第 3のスィッチ 11 〜13のオン状態及びオフ状態の切替のためにインバータを用いている力必ずしもこれに限定されるものではない。さらに、本実施の形態においては、第 1乃至第 3のスイッチ 11〜13の第 1乃至第 3の Pチャンネルトランジスタ TP1〜TP3側に第 1乃至第 3のインバータ 11〜13を接続する構成について説明したが、逆に、第 1乃至第 3の Ν チャンネルトランジスタ TNI〜ΤΝ3側にインバータを接続させる構成も当然可能である。

[0040] また、本実施の形態による角速度センサ 1を自動車に搭載し、運送機器としての自動車に搭載された ECUを用いて、角速度センサ 1の動作モードを、角速度検知素子 2の出力が出力端子 4から出力される角速度検知素子診断モード、第 1の信号処理部 21の出力が出力端子 4から出力される処理回路部診断モード、及び、第 2の信号処理部 22の出力が出力端子 4から出力される通常モードを切り換える場合、角速度センサ 1内に各出力信号に異常がないかどうかを独自に判断するための処理回路が不要になるばかりか、それぞれの出力信号に異常がないかどうかを確認し、検出回路 3の正常な出力（角速度情報）に基づいて各種の制御を行うことができ、運送機器自体の信頼性が向上する。

[0041] また、本実施の形態では、第 2の信号処理部 22の出力が出力端子 4から出力されているときに、この出力信号を ECUに内蔵されたメモリ（図示せず）にー且蓄積し、角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力が正常と判断された場合は、上記メモリに蓄積された第 2の信号処理部 22の出力を角速度センサ 1の正規の信号として採用するような構成とすることも可能となる。

[0042] また、本実施の形態においては、角速度センサ 1の角速度検知素子 2、第 1の信号処理部 21を正確にモニターする例について中心に説明してきた力これ以外にも、例えば図示はしないが、角速度検知素子 2の駆動回路 5の信号、駆動回路 5内の発振部の信号、印加された角速度に応じて角速度検知素子 2から得られる信号を補正するための温度センサ（又は、処理 IC内のダイオード特性を用いる場合もある）の信号、メモリ内に蓄積された情報、ロジック回路を動作させるための発振部の信号、又は、第 1の信号処理部 21内の角速度検知素子 2のアンプを通過した後の信号を、モード信号発生回路 8とスィッチ回路 7とを用いて出力端子 4に供給する構成も可能である。特に、温度センサや、ロジック回路を動作させるための発振部をモニターすることにより、他のセンサ (例えば、加速度センサ）とこれらの構成要素を共用させる際に、そのセンサの信頼性の向上にもつながるという特有の効果が生まれる。

[0043] (第 2の実施の形態）

図 3は、本発明の第 2の実施の形態による自動車の主要部の構成を示すブロック図である。図 3に示す自動車 32は、運送機器の一例であり、角速度センサ 1、車輪 33、及び、制御ユニットの一例であるブレーキシステム 34を備える。なお、図 3に示す角速度センサ 1は、図 1及び図 2に示す角速度センサ 1と同様に構成されているので、詳細な説明を省略する。

[0044] ブレーキシステム 34は、角速度センサ 1の検出回路 3 (図 1参照）の出力信号 (角速度情報)や角速度センサ 1内部の多数の個所を、その場所を特定しながら正確にモ二ターした信号を入力され、これらの信号に基づき各車輪 33の制動力を制御するように構成されている。

[0045] 具体的には、ブレーキシステム 34は、 RAM等力も構成されるメモリ 34a及びマイコン等カゝら構成される判断部 34bを備える。メモリ 34aは、角速度センサ 1の第 2の信号処理部 22 (図 1参照)の角速度信号を受け、この角速度信号が表す角速度情報を一且蓄積する。また、メモリ 34aは、角速度検知素子 2 (図 1参照)の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22 (図 1参照）の出力を判断部 34bへ出力する。なお、これらの出力はメモリ 34aを介すことなぐ角速度センサ 1から判断部 34bへ直接出力するようにしてもよい。

[0046] 判断部 34bは、モード設定信号を角速度センサ 1へ出力することにより、角速度検知素子診断モード、処理回路部診断モード、及び通常モードの 3つのモードを順次切り替えて角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力を順次出力するように角速度センサ 1を制御する。また、判断部 34bは、角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力が正常である力否かを判断する。例えば、判断部 34bは、マイコンの動作クロックを基準に作成した一定期間毎 (例えば lmsec)に各出力をサンプリングして取り込み、各出力のサンプリング毎に、各出力が予め設定された電圧範囲内にある場合に各出力が正常であると判断する。なお、判断処理のタイミングは、上記の例に特に限定されず、複数回のサンプリング毎に 1回行う等の種々の変更が可能である。

[0047] すべての出力が正常であると判断された場合には、判断部 34bは、メモリ 34a内に一旦蓄積された角速度情報を読み出し、この角速度情報を基に各車輪 33の制動力を制御する。一方、いずれかの出力が異常であると判断された場合には、判断部 34 bは、角速度センサ 1の角速度情報をカットし、各車輪 33の制動力制御を行うことなく、所定の警告灯を点灯させる等の警告を行い、運転者に異常が発生したことを通知する。

[0048] 上記のように、本実施の形態では、判断部 34bがすべての出力を正常と判断した場合にメモリ 34a内にー且蓄積された正常な角速度情報を用いて各車輪 33の制動力を制御することができるので、ブレーキシステム 34の信頼性を向上させ、自動車 3 2自体の信頼性を一段と向上することができる。また、角速度センサ 1内に独自に角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力に異常がないかどうかを判断するための処理回路が不要になり、角速度センサ 1自体を小型化することができる。

[0049] なお、本実施の形態では、メモリ 34aに角速度情報をー且蓄積したが、この例に特に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば、メモリ 34aを省略してもよぐこの場合、所定タイミングで上記の判断処理を実行して全ての出力が正常な場合に、判断部 34bが角速度センサ 1を通常モードに設定し、通常モードにおいて出力されて V、る角速度信号を用いて各車輪 33の制動力を制御することができる。

[0050] (第 3の実施の形態）

図 4は、本発明の第 3の実施の形態による自動車の主要部の構成を示すブロック図である。図 4に示す自動車 32は、運送機器の一例であり、角速度センサ 1、エアバック 36、及び、制御ユニットの一例であるエアバックシステム 37を備える。なお、図 4に示す角速度センサ 1は、図 1及び図 2に示す角速度センサ 1と同様に構成されて!、るので、詳細な説明を省略する。

[0051] エアバック 36は、自動車 32の少なくとも 1つの座席付近に設置され、衝突時等において作動して運転者又は搭乗者を保護する。エアバッグシステム 37は、角速度センサ 1の検出回路 3 (図 1参照)の出力信号 (角速度情報)や角速度センサ 1内部の多数の個所を、その場所を特定しながら正確にモニターした信号を入力され、これらの信号に基づきエアバック 36の展開動作を制御するように構成されて！、る。

[0052] 具体的には、エアバッグシステム 37は、 RAM等力も構成されるメモリ 37a及びマイコン等力も構成される判断部 37bを備える。メモリ 37aは、角速度センサ 1の第 2の信号処理部 22 (図 1参照)の角速度信号を受け、この角速度信号が表す角速度情報を一旦蓄積する。また、メモリ 37aは、角速度検知素子 2 (図 1参照)の出力並びに第 1 及び第 2の信号処理部 21, 22 (図 1参照）の出力を判断部 37bへ出力する。なお、これらの出力はメモリ 37aを介すことなぐ角速度センサ 1から判断部 37bへ直接出力するようにしてちょい。 [0053] 判断部 37bは、モード設定信号を角速度センサ 1へ出力することにより、角速度検知素子診断モード、処理回路部診断モード、及び通常モードの 3つのモードを順次切り替えて角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力を順次出力するように角速度センサ 1を制御する。また、判断部 37bは、角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力が正常である力否かを判断する。例えば、判断部 37bは、マイコンの動作クロックを基準に作成した一定期間毎 (例えば lmsec)に各出力をサンプリングして取り込み、各出力のサンプリング毎に、各出力が予め設定された電圧範囲内にある場合に各出力が正常であると判断する。なお、判断処理のタイミングは、上記の例に特に限定されず、複数回のサンプリング毎に 1回行う等の種々の変更が可能である。

[0054] すべての出力が正常であると判断された場合には、判断部 37bは、メモリ 37a内に一旦蓄積された角速度情報を読み出し、この角速度情報を基にエアバック 36の展開動作を制御する。一方、いずれかの出力が異常であると判断された場合には、判断部 37bは、角速度センサ 1の角速度情報をカットし、エアバック 36の展開動作を行うことなぐ所定の警告灯を点灯させる等の警告を行い、運転者に異常が発生したことを通知する。

[0055] 上記のように、本実施の形態では、判断部 37bがすべての出力を正常と判断した場合にメモリ 37a内にー且蓄積された正常な角速度情報を用いてエアバック 36の展開動作を制御することができるので、エアバッグシステム 37の信頼性を向上させ、自動車 32自体の信頼性を一段と向上することができる。また、角速度センサ 1内に独自に角速度検知素子 2の出力並びに第 1及び第 2の信号処理部 21, 22の出力に異常がないかどうかを判断するための処理回路が不要になり、角速度センサ 1自体を小型ィ匕することがでさる。

[0056] なお、本実施の形態では、メモリ 37aに角速度情報をー且蓄積したが、この例に特に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば、メモリ 37aを省略してもよぐこの場合、所定タイミングで上記の判断処理を実行して全ての出力が正常な場合に、判断部 37bが角速度センサ 1を通常モードに設定し、通常モードにおいて出力されている角速度信号を用いてエアバック 36の展開動作を制御することができる。 [0057] また、上記の第 2及び第 3の実施の形態では、ブレーキシステム 34及びエアバッグシステム 37を個別のものとして説明した力一つの ECUがブレーキシステム及びェァバッグシステムの機能を実現するようにしてもよい。また、本発明の角速度センサが用いられる制御ユニットは、上記の各例に特に限定されず、運送機器に用いられる種々の制御ユニットに同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。産業上の利用可能性

[0058] 本発明の角速度センサは、内部の多数の個所の信号につき、その場所を特定しな力 Sらモニターすることができるとともに、センサの小型集積ィ匕を実現することができ、角速度を検出する角速度センサ等として有用であり、この角速度センサを運送機器に用いることにより運送機器全体としての信頼性を一段と向上させることができ、自動車等の運送機器に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 角速度検知素子と、

前記角速度検知素子を駆動するための駆動回路と、

印加された角速度に応じて前記角速度検知素子から出力される検知信号を処理して角速度信号を作成するための検出回路と、

出力端子と、

角速度センサ内の複数の信号出力部と前記出力端子との間に接続されるスィッチ回路と、

前記スィッチ回路の接続動作を制御する制御回路とを備え、

前記スィッチ回路は、前記複数の信号出力部の中力前記制御回路の制御信号に応じて選択された一の信号出力部を前記出力端子に接続することを特徴とする角速度センサ。

[2] 前記検出回路は、

前記角速度検知素子から出力される検知信号を処理する第 1の信号処理部と、前記第 1の信号処理部の出力信号を処理して角速度信号を出力する第 2の信号処理部とを備え、

前記スィッチ回路は、前記角速度検知素子の信号出力部、前記第 1の信号処理部の信号出力部、及び前記第 2の信号処理部の信号出力部の中から前記制御回路の制御信号に応じて選択された一の信号出力部を前記出力端子に接続することを特徴とする請求項 1記載の角速度センサ。

[3] 前記スィッチ回路は、

前記角速度検知素子の信号出力部と前記出力端子と接続する第 1のスィッチと、前記第 1の信号処理部の信号出力部と前記出力端子と接続する第 2のスィッチと、前記第 2の信号処理部の信号出力部と前記出力端子と接続する第 3のスィッチとを備え、

前記第 1乃至第 3のスィッチの各々は、インバータと、 Pチャンネルトランジスタと、 N チャンネルトランジスタとから構成されることを特徴とする請求項 2に記載の角速度センサ。

[4] 前記制御回路は、

所定の指令電圧を発生させる電圧発生器と、

前記電圧発生器力発生される指令電圧を正入力端子に受け且つ第 1の基準電圧を負入力端子に受け、前記指令電圧と前記第 1の基準電圧とを比較する第 1のコンノレータと、

前記電圧発生器から発生される指令電圧を正入力端子に受け且つ前記第 1の基準電圧より高い第 2の基準電圧を負入力端子に受け、前記指令電圧と前記第 2の基準電圧とを比較する第 2のコンパレータと、

前記第 1及び第 2のコンパレータの出力を受ける ANDゲートと、

前記第 1及び第 2のコンパレータの出力を受ける第 1の NORゲートと、前記第 1のコンパレータの出力を反転する第 4のインバータと、

前記第 4のインバータの出力と前記第 2のコンパレータの出力とを受ける第 2の NO Rゲートとを備えることを特徴とする請求項 3記載の角速度センサ。

[5] 前記第 1のスィッチは、前記 ANDゲートの出力に応じて前記角速度検知素子の信号出力部と前記出力端子とを接続し、

前記第 2のスィッチは、前記第 2の NORゲートの出力に応じて前記第 1の信号処理部の信号出力部と前記出力端子とを接続し、

前記第 3のスィッチは、前記第 1の NORゲートの出力に応じて前記第 2の信号処理部の信号出力部と前記出力端子とを接続することを特徴とする請求項 4記載の角速度センサ。

[6] 前記電圧発生器は、

前記角速度信号をモニターする場合、前記第 1及び第 2の基準電圧より低い指令電圧を前記第 1及び第 2のコンパレータへ出力し、前記第 1の信号処理部の出力信号をモニターする場合、前記第 1の基準電圧より高く且つ前記第 2の基準電圧より低い指令電圧を前記第 1及び第 2のコンパレータへ出力し、前記検知信号をモニターする場合、前記第 1及び第 2の基準電圧より高い指令電圧を前記第 1及び第 2のコンパレータへ出力することを特徴とする請求項 5記載の角速度センサ。

[7] 請求項 1〜6のいずれかに記載の角速度センサと、前記角速度センサ内の複数の点力の出力信号の異常を判断し、前記出力信号を正常と判断した場合に前記角速度センサの角速度信号を出力端子に供給するように前記角速度センサを制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする運送機器。

[8] 前記制御ユニットは、

前記角速度センサの出力端子から供給される角速度信号により表される角速度情報を一旦蓄積するメモリと、

前記角速度センサ内の複数の点力の出力信号の異常を判断する判断部とを備え、

前記判断部は、前記出力信号を正常と判断した場合、前記メモリ内に蓄積されている角速度情報を用いて運送機器の制御を行うことを特徴とする請求項 7記載の運送機器。

[9] 前記制御ユニットは、前記複数の信号出力部の中から一の信号出力部を選択するためのモード設定信号を前記制御回路へ出力し、

前記制御回路は、前記モード設定信号に応じて前記スィッチ回路の接続動作を制御する制御信号を出力することを特徴とする請求項 7記載の運送機器。

[10] 前記制御ユニットは、車輪の制動力を制御するブレーキシステムであることを特徴とする請求項 7記載の運送機器。

[11] 前記ブレーキシステムは、

前記判断部は、前記出力信号を正常と判断した場合、前記メモリ内に蓄積されている角速度情報を用いて車輪の制動力を制御することを特徴とする請求項 10記載の運送機器。

[12] 前記制御ユニットは、エアバックの展開動作を制御するエアバッグシステムであることを特徴とする請求項 7記載の運送機器。

[13] 前記エアバッグシステムは、前記角速度センサの出力端子から供給される角速度信号により表される角速度情報を一旦蓄積するメモリと、

前記判断部は、前記出力信号を正常と判断した場合、前記メモリ内に蓄積されている角速度情報を用いてエアバックの展開動作を制御することを特徴とする請求項 1 2記載の運送機器。