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技術 センサ出力回路、装置、及び故障検出方法

出願人 旭化成エレクトロニクス株式会社
発明者 深谷亮祐田中竜太
出願日 2015年9月30日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-192633
公開日 2017年4月6日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-067583
状態 特許登録済
技術分野 感知要素の出力の伝達及び変換
主要キーワード 故障検出手順 機能安全 センサ出力回路 車載用半導体装置 故障検出信号 冗長的 ADC 角度データ
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課題

通信方式集積回路実装等の自由度が高く、簡素な構成で、短い時間で故障検出可能なセンサ出力回路を提供する。

解決手段

センサ出力回路100は、第1検出部11の検出結果を第1導線部61を介して外部出力部30から外部出力するとともに、第2導線部62を介して故障検出部40にループバックしてリファレンスと比較する。リファレンスとして、第1検出部11と同一の検出対象について同一の状態量を検出する第2検出部12の検出結果が使用される。それにより、簡素な構成で、短い時間でセンサ出力回路100内の故障を検出することが可能となる。

概要

背景

自動車電気電子ステムに関する機能安全規格であるISO26262が制定され、車載用半導体装置において、集積回路を電気的に接続するボンディングワイヤ断線、集積回路内部の異常など、半導体装置故障を検出する要求が高まっている。車載用半導体装置は、比較的長い耐用期間が求められ、長期間にわたって高い温度等の厳しい環境内で高い電源電圧等の厳しい条件の下で使用されるため、故障する可能性が特に高い。

そこで、特許文献1には、同一の検出対象について同一の状態量を検出して検出結果に応じた検出信号をそれぞれ出力する複数の検出部を有するセンサ装置が開示されている。このセンサ装置は、複数の検出部からそれぞれ出力される複数の検出信号を相互に比較することで異常な検出信号を特定し、特定された異常な検出信号を除く残りの検出信号を用いて検出対象の状態量を定める。
特開2013−253806号公報

概要

通信方式、集積回路の実装等の自由度が高く、簡素な構成で、短い時間で故障検出可能なセンサ出力回路を提供する。センサ出力回路100は、第1検出部11の検出結果を第1導線部61を介して外部出力部30から外部出力するとともに、第2導線部62を介して故障検出部40にループバックしてリファレンスと比較する。リファレンスとして、第1検出部11と同一の検出対象について同一の状態量を検出する第2検出部12の検出結果が使用される。それにより、簡素な構成で、短い時間でセンサ出力回路100内の故障を検出することが可能となる。

目的

センサ出力回路100は、通信方式、集積回路の実装等の自由度が高く、簡素な構成で、短い時間で故障検出可能なセンサ出力回路を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1センサ信号を入力して第1出力信号を出力する第1出力部と、前記第1出力部に電気的に接続されて前記第1出力信号を伝送する第1導線部と、前記第1導線部を介して入力される前記第1出力信号を外部出力するとともに、前記第1出力信号に応じた第2出力信号を出力する外部出力部と、前記外部出力部に電気的に接続されて前記第2出力信号を伝送する第2導線部と、前記第2導線部を介して入力される前記第2出力信号と、前記第1センサ信号に関連する参照信号と、に基づいて故障検出する故障検出部と、を備えるセンサ出力回路

請求項2

前記第1及び第2導線部は、前記外部出力部において電気的に接続される、請求項1に記載のセンサ出力回路。

請求項3

前記第1センサ信号と同一の期待値を有する第2センサ信号を入力して前記参照信号を出力する第2出力部をさらに備える、請求項1又は2に記載のセンサ出力回路。

請求項4

前記故障検出部は、前記第1センサ信号と同一の期待値を有する第2センサ信号を前記参照信号として使用する、請求項1又は2に記載のセンサ出力回路。

請求項5

前記故障検出部は、前記第2出力信号を前記第1センサ信号に逆変換する逆変換部と、逆変換された前記第1センサ信号と前記第2センサ信号とに基づいて故障判定する判定部と、を有する、請求項4に記載のセンサ出力回路。

請求項6

前記第1導線部は、前記第1出力部に電気的に接続される出力パッドと、該出力パッドを前記外部出力部に電気的に接続する第1ボンディングワイヤと、を有し、前記第2導線部は、前記故障検出部に電気的に接続される入力パッドと、該入力パッドを前記外部出力部に電気的に接続する第2ボンディングワイヤと、を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のセンサ出力回路。

請求項7

前記外部出力部は、外部出力した前記第1出力信号をフィードバックされて前記第2出力信号を出力する、請求項1から6のいずれか一項に記載のセンサ出力回路。

請求項8

第1センサ信号から生成される第1出力信号を外部出力する第1外部出力部と、外部出力された前記第1出力信号が外部入力される第1外部入力部と、該第1外部入力部から入力される前記第1出力信号に応じた第2出力信号と前記第1センサ信号に関連する参照信号とに基づいて故障検出する故障検出部と、を有するセンサ出力回路と、外部出力された前記第1出力信号を外部入力する第2外部入力部と、前記第1出力信号を信号処理する信号処理部と、前記第2外部入力部から入力される前記第1出力信号を外部出力する第2外部出力部と、を有する制御回路と、前記第1外部出力部と前記第2外部入力部とを電気的に接続して、前記第1出力信号を伝送する第1信号線と、前記第2外部出力部と前記第2外部入力部とを電気的に接続して、前記第1出力信号を伝送する第2信号線と、を備える装置。

請求項9

第1センサ信号から第1出力信号を生成して外部出力するとともに、前記第1出力信号に応じた第2出力信号を出力するステップと、前記第2出力信号と前記第1センサ信号に関連する参照信号とに基づいて故障検出するステップと、を備える故障検出方法

請求項10

前記第1センサ信号と同一の期待値を有する第2センサ信号から前記参照信号を生成するステップをさらに備える、請求項9に記載の故障検出方法。

請求項11

前記故障検出するステップでは、前記第1センサ信号と同一の期待値を有する第2センサ信号を前記参照信号として使用する、請求項9に記載の故障検出方法。

技術分野

0001

本発明は、センサ出力回路、装置、及び故障検出方法に関する。

背景技術

0002

自動車電気電子ステムに関する機能安全規格であるISO26262が制定され、車載用半導体装置において、集積回路を電気的に接続するボンディングワイヤ断線、集積回路内部の異常など、半導体装置故障を検出する要求が高まっている。車載用半導体装置は、比較的長い耐用期間が求められ、長期間にわたって高い温度等の厳しい環境内で高い電源電圧等の厳しい条件の下で使用されるため、故障する可能性が特に高い。

0003

そこで、特許文献1には、同一の検出対象について同一の状態量を検出して検出結果に応じた検出信号をそれぞれ出力する複数の検出部を有するセンサ装置が開示されている。このセンサ装置は、複数の検出部からそれぞれ出力される複数の検出信号を相互に比較することで異常な検出信号を特定し、特定された異常な検出信号を除く残りの検出信号を用いて検出対象の状態量を定める。
特開2013−253806号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記のセンサ装置は、複数の検出部を含むセンサ出力回路から故障を検出する制御回路に検出信号を伝送する複数の配線を必要とするため、通信方式、集積回路の実装等の自由度が低い。

課題を解決するための手段

0005

本発明の第1の態様においては、第1センサ信号を入力して第1出力信号を出力する第1出力部と、第1出力部に電気的に接続されて第1出力信号を伝送する第1導線部と、第1導線部を介して入力される第1出力信号を外部出力するとともに、第1出力信号に応じた第2出力信号を出力する外部出力部と、外部出力部に電気的に接続されて第2出力信号を伝送する第2導線部と、第2導線部を介して入力される第2出力信号と、第1センサ信号に関連する参照信号と、に基づいて故障検出する故障検出部と、を備えるセンサ出力回路が提供される。

0006

本発明の第2の態様においては、第1センサ信号から生成される第1出力信号を外部出力する第1外部出力部と、外部出力された第1出力信号が外部入力される第1外部入力部と、この第1外部入力部から入力される第1出力信号に応じた第2出力信号と第1センサ信号に関連する参照信号とに基づいて故障検出する故障検出部と、を有するセンサ出力回路と、外部出力された第1出力信号を外部入力する第2外部入力部と、第1出力信号を信号処理する信号処理部と、第2外部入力部から入力される第1出力信号を外部出力する第2外部出力部と、を有する制御回路と、第1外部出力部と第2外部入力部とを電気的に接続して、第1出力信号を伝送する第1信号線と、第2外部出力部と第2外部入力部とを電気的に接続して、第1出力信号を伝送する第2信号線と、を備える装置が提供される。

0007

本発明の第3の態様においては、第1センサ信号から第1出力信号を生成して外部出力するとともに、第1出力信号に応じた第2出力信号を出力するステップと、第2出力信号と第1センサ信号に関連する参照信号とに基づいて故障検出するステップと、を備える故障検出方法が提供される。

0008

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群サブコンビネーションもまた、発明となりうる。

図面の簡単な説明

0009

本実施形態に係るセンサ出力回路の基本構成を示す。
図1のセンサ出力回路による故障検出の手順を示す。
第1の変形例に係るセンサ出力回路の基本構成を示す。
図3のセンサ出力回路による故障検出の手順を示す。
第2の変形例に係るセンサ出力回路の基本構成を示す。
第3の変形例に係るセンサ出力回路の基本構成を示す。
センサ出力回路を実装する装置の基本構成を示す。
センサ出力回路の具体的構成を示す。

実施例

0010

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

0011

図1は、本実施形態に係るセンサ出力回路100の基本構成を示す。センサ出力回路100は、通信方式、集積回路の実装等の自由度が高く、簡素な構成で、短い時間で故障検出可能なセンサ出力回路を提供することを目的とする。センサ出力回路100は、第1及び第2検出部11,12、第1及び第2出力部21,22、外部出力部30、故障検出部40、第1〜第3信号線51,52,53、並びに第1及び第2導線部61,62を備える。

0012

第1及び第2検出部11,12は、同一の検出対象について同一の状態量を独立に検出して、その検出結果(検出量とも呼ぶ)を内在するセンサ信号をそれぞれ第1及び第2センサ信号として出力する。ここで、第2検出部12は、第1検出部11に対して冗長的に設けられ、第1検出部11と同一の検出対象について同一の状態量を検出する。それにより、第2センサ信号は第1センサ信号と同一の期待値(後述する第1及び第2出力部21,22を介することで導出され得る検出量)を有することとなり、これを利用して故障検出において使用されるリファレンスを生成することができる。

0013

第1及び第2出力部21,22は、センサ信号に基づいて検出量を導出し、その検出量を表す出力信号を出力する。第1出力部21は、第1信号線51を介して第1検出部11に接続され、これから第1センサ信号を入力して第1検出部11により検出された検出量を導出し、これを表す第1出力信号を出力する。第2出力部22は、第2信号線52を介して第2検出部12に接続され、これらから第2センサ信号を入力して第2検出部12により検出された検出量を導出し、これを表す信号を第1センサ信号に関連する参照信号として出力する。参照信号は、原理上、第1出力信号と同一の検出量を表す。従って、参照信号を故障検出におけるリファレンスとして使用することができる。

0014

外部出力部30は、第1検出部11の検出結果をセンサ出力回路100外に出力する(すなわち、外部出力する)。外部出力部30は、センサ出力回路100外に連絡する出力端子を有する。外部出力部30は、第1導線部61を介して第1出力部21に接続され、これから入力される第1出力信号を出力端子を介して外部出力するとともに、第1出力信号に応じた第2出力信号を出力する。

0015

故障検出部40は、第2出力信号を用いてセンサ出力回路100内の故障を検出する。故障検出部40は、第2導線部62を介して外部出力部30に接続され、これから第2出力信号が入力される、すなわち外部出力部30及び第2導線部62を介して第1出力信号に応じた第2出力信号がループバックされる。また、故障検出部40は、第3信号線53を介して第2出力部22に接続され、これから第1センサ信号に関連する参照信号が入力される。故障検出部40は、第2出力信号と参照信号とに基づいて、例えば第2出力信号が表す検出量を参照信号が表す検出量と比較して、一致するか否かを判断することにより故障検出し、その結果を表す故障検出信号を外部出力する。

0016

なお、故障検出部40は、第2出力信号が表す検出量が参照信号が表す検出量に一致するか否か判断するに限らず、それらの差分が閾値内であるか否かを判断することで故障検出することとしてもよい。係る場合、差分が閾値以下である場合、故障は検出されず、差分が閾値を超える場合、故障が検出される。係る故障検出は、第1及び第2検出部11,12の製造ばらつき等により参照信号と第2出力信号とが同一の検出量を表さない場合に好適である。

0017

第1〜第3信号線51,52,53は、センサ信号又は参照信号を伝送する。第1信号線51は、第1検出部11と第1出力部21とを電気的に接続して、第1検出部11から出力される第1センサ信号を第1出力部21に伝送する。第2信号線52は、第2検出部12と第2出力部22とを電気的に接続して、第2検出部12から出力される第2センサ信号を第2出力部22に伝送する。第3信号線53は、第2出力部22と故障検出部40とを電気的に接続して、第2出力部22から出力される参照信号を故障検出部40に伝送する。

0018

第1及び第2導線部61,62は、出力信号を伝送する。第1導線部61は、第1出力部21と外部出力部30とを電気的に接続して、第1出力部21から出力される第1出力信号を外部出力部30に伝送する。第2導線部62は、外部出力部30と故障検出部40とを電気的に接続して、外部出力部30から出力される第2出力信号を故障検出部40に伝送する。ここで、第1及び第2導線部61,62は、外部出力部30において電気的に接続される。それにより、外部出力部30は、第1導線部61を介する第1出力信号の入力に応じて、その第1出力信号を第2出力信号として第2導線部62を介して出力する。

0019

図2は、本実施形態のセンサ出力回路100による故障検出手順200を示す。

0020

ステップ202では、センサ出力回路100は、第1出力信号を生成して外部出力するとともに、第1出力信号に応じた第2出力信号をループバックする。センサ出力回路100は、第1出力部21により第1検出部11の第1センサ信号から第1出力信号を生成し、これを第1導線部61を介して外部出力部30に伝送する。第1出力信号が外部出力部30に伝送されると、センサ出力回路100は、外部出力部30により第1出力信号を外部出力するとともに、その第1出力信号に応じた第2出力信号を出力し、これを第2導線部62を介して故障検出部40に伝送する。

0021

ステップ204では、センサ出力回路100は、第1センサ信号と同一の期待値を有する第2センサ信号から第1センサ信号に関連する参照信号を生成する。センサ出力回路100は、第2出力部22により、第1検出部11と同一の検出対象について同一の状態量を検出する第2検出部12の第2センサ信号から参照信号を生成し、これを第3信号線53を介して故障検出部40に伝送する。

0022

ステップ206では、センサ出力回路100は、第2出力信号と第1センサ信号に関連する参照信号とに基づいて故障検出する。センサ出力回路100は、故障検出部40により、これに入力された第2出力信号と参照信号とに基づいて、例えば第2出力信号が表す検出量を参照信号が表す検出量と比較して、一致するか否かを判断する。第2出力信号が表す検出量が参照信号が表す検出量に一致する場合、故障は検出されず、一致しない場合、故障が検出される。センサ出力回路100は、故障検出の結果を表す故障検出信号を外部出力する。

0023

上述の構成のセンサ出力回路100によると、第1検出部11の検出結果を第1導線部61を介して外部出力部30から外部出力するとともに、第2導線部62を介して故障検出部40にループバックしてリファレンスと比較することにより、即座に、センサ出力回路100内の故障を検出する。従って、センサ出力回路100内の故障を常時監視することが可能になる。なお、センサ出力回路100内の故障として、信号生成の異常をもたらす第1及び第2検出部11,12、第1及び第2出力部21,22、並びに外部出力部30の故障と、通信状態の異常をもたらす第1〜第3信号線51,52,53並びに第1及び第2導線部61,62の故障と、を検出することができる。

0024

なお、センサ出力回路100において、外部出力部30は、出力端子を有し、これを介して第1検出部11の検出結果、すなわち第1出力信号を外部出力することとしたが、これに限らず、外部出力部30は、さらに入力端子を有し、これを介して外部出力した第1出力信号をフィードバックして第1出力信号に応じた第2出力信号としてループバックすることとしてもよい。係る場合、第1及び第2導線部61,62は、外部出力部30において、それぞれ出力端子及び入力端子に電気的に接続される。故障検出部40により、外部出力された第1出力信号に応じた第2出力信号を用いて故障検出される。

0025

なお、センサ出力回路100では、第2出力部22により、第2検出部12の第2センサ信号から第1センサ信号に関連する参照信号を生成し、これを故障検出におけるリファレンスとして使用することとしたが、これに代えて、第2検出部12の第2センサ信号そのものを故障検出におけるリファレンスとして使用してもよい。係る場合におけるセンサ出力回路の構成を以下に説明する。

0026

図3は、第1の変形例に係るセンサ出力回路110の基本構成を示す。ここで、センサ出力回路110の構成のうち、先述のセンサ出力回路100の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。センサ出力回路110は、第1及び第2検出部11,12、出力部20、外部出力部30、故障検出部40、第1及び第2信号線51,52、並びに第1及び第2導線部61,62を備える。これらの構成各部のうち、故障検出部40が、先述のセンサ出力回路100におけるそれと異なる構成を有する。なお、出力部20は、センサ出力回路100における第1出力部21と同様に構成される。

0027

故障検出部40は、逆変換部41及び判定部42を有する。

0028

逆変換部41は、第2出力信号を第1センサ信号の信号形式に変換する(すなわち、第2出力信号を第1センサ信号に逆変換する)。逆変換部41は、第2導線部62を介して外部出力部30に接続され、これから第2出力信号を入力し、第1センサ信号に逆変換して出力する。

0029

判定部42は、逆変換された第1センサ信号を用いて故障判定する。判定部42は、逆変換部41に接続され、これから逆変換された第1センサ信号が入力される。また、判定部42は、第2信号線52を介して第2検出部12に接続され、これから第2センサ信号が入力される。第2センサ信号は、第1センサ信号と同一の期待値を有し、第1センサ信号に関連する参照信号として故障検出におけるリファレンスに使用することができる。判定部42は、逆変換された第1センサ信号と第2センサ信号とに基づいて、例えば逆変換された第1センサ信号の信号値を第2センサ信号の信号値と比較して、一致するか否かを判断することにより故障判定し、その結果を表す故障検出信号を外部出力する。

0030

図4は、本実施形態のセンサ出力回路110による故障検出手順210を示す。

0031

ステップ212では、センサ出力回路110は、第1出力信号を生成して外部出力するとともに、第1出力信号に応じた第2出力信号をループバックする。センサ出力回路110は、第1出力部21により第1検出部11の第1センサ信号から第1出力信号を生成し、これを第1導線部61を介して外部出力部30に伝送する。第1出力信号が外部出力部30に伝送されると、センサ出力回路110は、外部出力部30により第1出力信号を外部出力するとともに、その第1出力信号に応じた第2出力信号を出力し、これを第2導線部62を介して故障検出部40に伝送する。

0032

ステップ214では、センサ出力回路110は、逆変換部41により、第2出力信号を第1センサ信号に逆変換して判定部42に出力する。

0033

ステップ216では、センサ出力回路110は、逆変換された第1センサ信号と第2センサ信号とに基づいて故障判定する。第2センサ信号は、第2信号線52を介して第2検出部12から判定部42に入力され、第1センサ信号に関連する参照信号として故障判定のリファレンスに使用される。センサ出力回路110は、判定部42により、これに入力された逆変換された第1センサ信号と第2センサ信号とに基づいて、例えば逆変換された第1センサ信号の信号値を第2センサ信号の信号値と比較して、一致するか否かを判断することにより故障判定する。それら2つの信号値が一致する場合、故障無と判定され、一致しない場合、故障有と判定される。センサ出力回路110は、故障判定の結果を表す故障検出信号を外部出力する。

0034

上述の構成のセンサ出力回路110によると、第1検出部11の検出結果を第1導線部61を介して外部出力部30から外部出力するとともに、第2導線部62を介して故障検出部40にループバックしてリファレンスと比較することにより、即座に、センサ出力回路110内の故障を検出する。従って、センサ出力回路110内の故障を常時監視することが可能になる。なお、センサ出力回路110内の故障として、信号生成の異常をもたらす第1及び第2検出部11,12、出力部20、並びに外部出力部30の故障と、通信状態の異常をもたらす第1及び第2信号線51,52並びに第1及び第2導線部61,62の故障と、を検出することができる。

0035

なお、故障検出部40は、第2出力信号が表す検出量を参照信号が表す検出量に一致するか否か判断するに限らず、それらの差分が閾値内であるか否かを判断することで故障検出することとしてもよい。係る場合、差分が閾値以下である場合、故障は検出されず、差分が閾値を超える場合、故障が検出される。係る故障検出は、第1及び第2検出部11,12の製造ばらつき等により参照信号と第2出力信号とが矛盾する検出量を表す場合に好適である。

0036

なお、センサ出力回路100及び110では、第1及び第2検出部11,12により同一の検出対象について同一の状態量を独立に検出して、それぞれ、外部出力される第1検出信号を生成するための第1センサ信号及び故障検出のリファレンスとして使用される参照信号を生成する又は参照信号として使用される第2センサ信号を生成することとしたが、これに代えて単一の検出部を用いて検出対象の状態量を検出し、そのセンサ信号から第1検出信号及び参照信号の両方を生成してもよい。係る場合におけるセンサ出力回路の構成を以下に説明する。

0037

図5は、第2の変形例に係るセンサ出力回路120の基本構成を示す。ここで、センサ出力回路120の構成のうち、先述のセンサ出力回路100の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。センサ出力回路120は、検出部10、第1及び第2出力部21,22、外部出力部30、故障検出部40、信号線50及び53、並びに第1及び第2導線部61,62を備える。センサ出力回路120は、検出部10及び信号線50について、先述のセンサ出力回路100と構成を異にする。なお、信号線53は、センサ出力回路100における第3信号線53と同様に構成される。

0038

検出部10は、センサ出力回路100における第1検出部11と同様に構成され、検出対象の状態量を検出して、その検出結果(検出量とも呼ぶ)を内在するセンサ信号を出力する。

0039

信号線50は、検出部10を第1及び第2出力部21,22のそれぞれに電気的に接続して、検出部10から出力されるセンサ信号を第1及び第2出力部21,22にそれぞれ伝送する。

0040

センサ出力回路120において、第1出力部21は、信号線50を介して検出部10からセンサ信号を入力して検出量を導出し、これを表す第1出力信号を第1導線部61を介して外部出力部30に出力する。また、第2出力部22は、信号線50を介して検出部10からセンサ信号を入力して検出量を導出し、これを表す信号を第1センサ信号に関連する参照信号として信号線53を介して故障検出部40に出力する。参照信号は、原理上、第1出力信号と同一の検出量を表す。従って、参照信号を故障検出におけるリファレンスとして使用することができる。

0041

上述の構成のセンサ出力回路120によると、検出部10の検出結果を第1導線部61を介して外部出力部30から外部出力するとともに、第2導線部62を介して故障検出部40にループバックしてリファレンスと比較することにより、即座に、センサ出力回路120内の故障を検出する。従って、センサ出力回路120内の故障を常時監視することが可能になる。なお、センサ出力回路120内の故障として、信号生成の異常をもたらす第1及び第2出力部21,22並びに外部出力部30の故障と、通信状態の異常をもたらす信号線53並びに第1及び第2導線部61,62の故障と、を検出することができる。

0042

図6は、第3の変形例に係るセンサ出力回路130の基本構成を示す。ここで、センサ出力回路130の構成のうち、先述の第1の変形例に係るセンサ出力回路110の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。センサ出力回路130は、検出部10、出力部20、外部出力部30、故障検出部40、信号線50、並びに第1及び第2導線部61,62を備える。センサ出力回路130は、検出部10及び信号線50について、先述のセンサ出力回路110と構成を異にする。

0043

検出部10は、センサ出力回路110における第1検出部11と同様に構成され、検出対象の状態量を検出して、その検出結果(検出量とも呼ぶ)を内在するセンサ信号を出力する。

0044

信号線50は、検出部10を出力部20及び故障検出部40に含まれる判定部42のそれぞれに電気的に接続して、検出部10から出力されるセンサ信号を出力部20及び判定部42にそれぞれ伝送する。

0045

センサ出力回路130において、出力部20は、信号線50を介して検出部10からセンサ信号を入力して検出量を導出し、これを表す第1出力信号を第1導線部61を介して外部出力部30に出力する。判定部42は、逆変換部41から逆変換されたセンサ信号が入力されるとともに、信号線50を介して検出部10からセンサ信号が入力される。検出部10から判定部42に入力されるセンサ信号は、検出部10から出力部20に入力されるセンサ信号と同一であり、参照信号として故障検出におけるリファレンスに使用することができる。判定部42は、2つのセンサ信号に基づいて、例えばそれらの信号値を比較して一致するか否かを判断することにより故障判定し、その結果を表す故障検出信号を外部出力する。

0046

上述の構成のセンサ出力回路130によると、検出部10の検出結果を第1導線部61を介して外部出力部30から外部出力するとともに、第2導線部62を介して故障検出部40にループバックしてリファレンスと比較することにより、即座に、センサ出力回路130内の故障を検出する。従って、センサ出力回路130内の故障を常時監視することが可能になる。なお、センサ出力回路130内の故障として、信号生成の異常をもたらす出力部20並びに外部出力部30の故障と、通信状態の異常をもたらす第1及び第2導線部61,62の故障と、を検出することができる。

0047

なお、センサ出力回路100及び第1から第3の変形例に係るセンサ出力回路110,120,130において、外部出力部30は、出力端子を介して第1検出部11の検出結果、すなわち第1出力信号を外部出力するとともに第1出力信号に応じた第2出力信号をループバックすることとしたが、これに限らず、外部出力部30は、さらに入力端子を有し、これを介して外部出力した第1出力信号をフィードバックして第1出力信号に応じた第2出力信号としてループバックすることとしてもよい。係る場合におけるセンサ出力回路及びこれを実装する装置の構成を以下に説明する。

0048

図7は、センサ出力回路150を実装する装置140の基本構成を示す。ここで、センサ出力回路150の構成のうち、先述の第2の変形例に係るセンサ出力回路120の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。装置140は、センサ出力回路150、制御回路160、及び第1〜第3信号線71〜73を備える。

0049

センサ出力回路150は、検出部10、第1及び第2出力部21,22、第1外部出力部31、第1外部入力部32、故障検出部40、信号線50及び53、並びに第1及び第2導線部61,62を有する。センサ出力回路150は、第1外部出力部31及び第1外部入力部32について、先述のセンサ出力回路120と構成を異にする。

0050

第1外部出力部31は、検出部10の検出結果をセンサ出力回路150外に出力する(すなわち、外部出力する)。第1外部出力部31は、センサ出力回路150外に連絡する出力端子を有する。第1外部出力部31は、第1導線部61を介して第1出力部21に接続され、これから入力される(第1出力部21により検出部10のセンサ信号から生成される)第1出力信号を出力端子を介して外部出力する。

0051

第1外部入力部32は、外部出力された検出部10の検出結果をセンサ出力回路150外から入力する(すなわち、外部入力する)。第1外部入力部32は、センサ出力回路150外に連絡する入力端子を有する。第1外部入力部32は、入力端子を介して、第1外部出力部31から外部出力された第1出力信号を外部入力し、第2出力信号として第2導線部62を介して故障検出部40に出力する。

0052

センサ出力回路150において、故障検出部40は、第1外部入力部32から、第1出力信号の外部入力に応じて第2出力信号が入力され、第2出力部22から、検出部10のセンサ信号から導出される検出量を表す信号が第1センサ信号に関連する参照信号として入力される。参照信号は、原理上、第1及び第2出力信号と同一の検出量を表す。故障検出部40は、第2出力信号と参照信号とに基づいて故障検出する。

0053

制御回路160は、センサ出力回路150からの出力信号を処理して検出対象の制御等をする回路であり、第2外部入力部81、第2外部出力部82、及び信号処理部90を有する。

0054

第2外部入力部81は、検出部10の検出結果を制御回路160外から入力する(すなわち、外部入力する)。第2外部入力部81は、制御回路160外に連絡する入力端子を有する。入力端子は、第1信号線71を介して、センサ出力回路150の第1外部出力部31内の出力端子に接続されている。第2外部入力部81は、第1信号線71を介して、第1外部出力部31から出力された第1出力信号を外部入力し、これを第2外部出力部82及び信号処理部90に出力する。

0055

第2外部出力部82は、外部入力された検出部10の検出結果を制御回路160外に出力する(すなわち、外部出力する)。第2外部出力部82は、信号線を介して第2外部入力部81に接続されている。また、第2外部出力部82は、制御回路160外に連絡する出力端子を有する。出力端子は、第2信号線72を介して、センサ出力回路150の第1外部入力部32内の入力端子に接続されている。第2外部出力部82は、信号線を介して第2外部入力部81から外部入力された第1出力信号を入力し、第2信号線72を介して第1外部入力部32に外部出力する。

0056

信号処理部90は、信号線を介して第2外部入力部81に接続され、これから入力される第1出力信号を信号処理する。

0057

第1〜第3信号線71〜73は、第1出力信号又は故障検出信号を伝送する。第1信号線71は、センサ出力回路150の第1外部出力部31(が有する出力端子)と制御回路160の第2外部入力部81(が有する入力端子)とを電気的に接続して、センサ出力回路150から外部出力される第1出力信号を制御回路160に伝送する。第2信号線72は、センサ出力回路150の第1外部入力部32(が有する入力端子)と制御回路160の第2外部出力部82(が有する出力端子)とを電気的に接続して、制御回路160から外部出力される第1出力信号をセンサ出力回路150に伝送する。第3信号線73は、センサ出力回路150の故障検出部40と制御回路160の信号処理部90とを電気的に接続して、故障検出部40から外部出力される故障検出信号を信号処理部90に伝送する。

0058

なお、センサ出力回路150と制御回路160との間での第1出力信号の伝送時間を短縮するために、第1出力信号を適当な信号形式に変換して伝送することとしてもよい。

0059

上述の構成の装置140によると、センサ出力回路150において、検出部10の検出結果を第1外部出力部31から第1信号線71を介して制御回路160に外部出力するとともに、制御回路160において、第2外部入力部81により外部入力した第1出力信号を第2外部出力部82から第2信号線72を介してセンサ出力回路150にフィードバックする。センサ出力回路150にフィードバックされた第1出力信号は、第1外部入力部32を介して(第2出力信号として)故障検出部40にループバックされ、故障検出部40によりリファレンスと比較されて装置140内の故障を検出する。従って、制御回路160において故障判定をする必要がないことで、制御回路160の処理負担が軽減される。

0060

なお、装置140内の故障として、信号生成の異常をもたらす第1及び第2出力部21,22、第1外部出力部31、第1外部入力部32、第2外部入力部81、並びに第2外部出力部82の故障と、通信状態の異常をもたらす信号線53、第1及び第2導線部61,62、第1及び第2信号線71,72、並びに第2外部入力部81と第2外部出力部82とを接続する信号線の故障と、を検出することができる。

0061

なお、上述の装置140においては、センサ出力回路150として第2の変形例に係るセンサ出力回路120と同様(ただし、外部出力部30の構成を除く)の構成の回路を採用したが、これに限らず、センサ出力回路100、110、及び130のいずれかと同様の構成の回路(ただし、外部出力部30は第1外部入力部81及び第1外部出力部82に置き換えるものとする。)を採用してもよい。

0062

図8は、第2の変形例に係るセンサ出力回路120の具体的構成を示す。なお、本構成はセンサ出力回路120を一例としてその具体例を示すものであり、その他のセンサ出力回路100、110、130、及び150に同様の構成を適用してもよい。本例のセンサ出力回路120は、ABZ形式の信号を出力する磁気式回転角センサに好適な出力回路である。

0063

検出部10は、磁気式回転角センサであり、磁気センサ10a、増幅器10b、及びADコンバータADC)10cを有する。磁気センサ10aは、検出対象の回転により変化する磁場を検出するセンサであり、例えばX方向及びY方向それぞれの磁場を検出する2つのホール素子を採用することができる。増幅器10bは、磁気センサ10aに接続され、これから入力される検出信号を増幅する。ADコンバータ10cは、増幅器10bに接続され、これから入力される増幅された検出信号をデジタル変換してセンサ信号として出力する。

0064

第1出力部21は、エンコーダ21aを有し、これにより検出部10から入力するセンサ信号を角度データに直したのちABZ形式に変換して第1出力信号として出力する。

0065

第2出力部22は、エンコーダ22aを有し、これにより検出部10から入力するセンサ信号を角度データに直したのちABZ形式に変換してセンサ信号に関連する参照信号として出力する。

0066

第1導線部61は、第1出力部21に電気的に接続される出力パッド61a及びこの出力パッド61aを外部出力部30(例えば、センサ出力回路120外に連絡する出力端子)に電気的に接続する第1ボンディングワイヤ61b(さらに、出力パッド61aを第1出力部21に電気的に接続する配線)を有する。

0067

第2導線部62は、故障検出部40に電気的に接続される入力パッド62a及びこの入力パッド62aを外部出力部30(例えば、センサ出力回路120外に連絡する出力端子)に電気的に接続する第2ボンディングワイヤ62b(さらに、入力パッド62aを故障検出部40に電気的に接続する配線)を有する。

0068

上述の具体的構成のセンサ出力回路120において、故障検出部40により第2出力信号と参照信号とに基づいて故障検出することにより、第1及び第2出力部21,22がそれぞれ有するエンコーダ21a及び22aの故障並びに第1及び第2導線部61,62がそれぞれ有する第1及び第2ボンディングワイヤ61b,62bの断線を検出することができる。

0069

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

0070

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

0071

10…検出部、10a…磁気センサ、10b…増幅器、10c…ADコンバータ、11…第1検出部、12…第2検出部、20…出力部、21…第1出力部、21a…エンコーダ、22…第2出力部、22a…エンコーダ、30…外部出力部、31…外部出力部、32…外部入力部、40…故障検出部、41…逆変換部、42…判定部、50…信号線、51…第1信号線、52…第2信号線、53…第3信号線、61…第1導線部、61a…出力パッド、61b…第1ボンディングワイヤ、62…第2導線部、62a…入力パッド、62b…第2ボンディングワイヤ、71,72,73…信号線、81…外部入力部、82…外部出力部、90…信号処理部、100,110,120,130…センサ出力回路、140…装置、150…センサ出力回路、160…制御回路、200,210…故障検出手順。

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