JP2007127480A - 車両の操舵角センサの異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操舵角センサの異常を簡単かつ確実に判定する。
【解決手段】 ヨーレートγを検出するヨーレートセンサＳｂおよび横加速度ＹＧを検出する横加速度センサＳｃが共に正常であり、旋回判定部Ｍ８が車両が旋回中であることを判定し、カウンタステア判定部Ｍ９が車両がカウンタステア状態でないことを判定し、判定許可部Ｍ１１が操舵角センサＳａの異常判定を許可すると、異常判定部Ｍ１２が操舵角センサＳａで検出した操舵角δから算出した実前輪角βと、ヨーレートγの次元を変換したヨーレート推定前輪角βｙｒとを比較し、その偏差が所定値以上の場合に操舵角センサＳａの異常を判定するので、簡単なロジックで操舵角センサＳａの異常を確実に判定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヨーレートセンサの検出値および横加速度センサの検出値を用いて操舵角センサの異常を判定する車両の操舵角センサの異常判定装置に関する。

車両の旋回走行時の状態量であるヨーレート、横加速度および操舵角を検出するセンサの異常を検出する異常検出手段が、少なくとも二つのセンサに関連する関連式に適用されるパラメータであるゲインを同定し、各ゲインの変化量を比較することにより各センサの異常を検出するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２０００−５５９３３号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、込み入った関係式を用いてゲインを同定するため、複雑な演算が必要になって電子制御ユニットの演算負荷が増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操舵角センサの異常を簡単かつ確実に判定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両の操舵角を検出する操舵角センサと、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車両の横加速度を検出する横加速度センサと、少なくとも前記ヨーレートセンサの検出値に基づいて該ヨーレートセンサの異常を判定するヨーレートセンサ異常判定部と、少なくとも前記横加速度センサの検出値に基づいて該横加速度センサの異常を判定する横加速度センサ異常判定部と、前記操舵角センサの検出値および前記ヨーレートセンサの検出値の一方の次元を他方の次元に一致するように変換する検出値変換部と、前記ヨーレートセンサ異常判定部および前記横加速度センサ異常判定部の判定結果が共に正常であり、かつ車両の安定旋回状態を示す所定の条件が成立しているときに、前記検出値変換部で変換された一方の検出値と前記操舵角センサおよび前記ヨーレートセンサの他方の検出値との比較に基づいて前記操舵角センサの異常を判定する操舵角センサ異常判定部とを備えることを特徴とする車両の操舵角センサの異常判定装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記車両の安定旋回状態を示す所定の条件の一つが、前記ヨーレートセンサの検出値および前記横加速度センサの検出値が同一の旋回方向を示しており、かつ両検出値が共に所定値を越えていることであることを特徴とする車両の操舵角センサの異常判定装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ヨーレートセンサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づく操舵角速度が異なる旋回方向を示していることに基づいて車両のカウンタステア状態を判定するカウンタステア状態判定部を備え、前記車両の安定旋回状態を示す所定の条件の一つが、前記カウンタステア判定部の判定結果がカウンタステア状態でないことであることを特徴とする操舵角センサの異常判定装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記カウンタステア判定部は、前記操舵角センサの検出値から求めた操舵角速度が所定値を超えていることに基づいてカウンタステア状態を判定することを特徴とする車両の操舵角センサの異常判定装置が提案される．
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記操舵角センサ異常判定部は、前記検出値変換部で変換された一方の検出値と前記操舵角センサおよび前記ヨーレートセンサの他方の検出値との比較結果が、右旋回および左旋回で共に所定条件を満たすときに異常を判定することを特徴とする車両の操舵角センサの異常判定装置が提案される。

尚、実施例のヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３は本発明の検出値変換部に対応し、また実施例のヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３で算出されるヨーレート推定前輪角βｙｒおよび横加速度推定前輪角算出部Ｍ４で算出される横加速度推定前輪角βｇが、請求項２のヨーレートセンサの検出値および横加速度センサの検出値にそれぞれ対応する。

請求項１の構成によれば、ヨーレートを検出するヨーレートセンサおよび横加速度を検出する横加速度センサが共に正常であり、かつ車両の安定旋回状態を示す所定の条件が成立しているときに、操舵角を検出する操舵角センサの検出値および前記ヨーレートセンサの検出値の次元を一致させて比較した結果に基づいて操舵角センサの異常を判定するので、簡単なロジックで操舵角センサの異常を確実に判定することができる。

請求項２の構成によれば、ヨーレートセンサの検出値および横加速度センサの検出値が同一の旋回方向を示しており、かつ両検出値が共に所定値を越えていることを車両の安定旋回状態を示す所定の条件の一つとすることで、車両の安定旋回状態を確実に判定することができる。

請求項３の構成によれば、ヨーレートセンサの検出値および操舵角センサの検出値に基づく操舵角速度が異なる旋回方向を示しているときは車両がカウンタステア状態にあって安定旋回状態ではないため、カウンタステア状態でないことを車両の安定旋回状態を示す所定の条件とすることで、車両の安定旋回状態を確実に判定することができる。

請求項４の構成によれば、操舵角センサの検出値から求めた操舵角速度が所定値を超えていることに基づいてカウンタステア状態を判定するので、カウンタステア状態の誤判定を防止することができる。

請求項５の構成によれば、操舵角センサの検出値とヨーレートセンサの検出値との比較結果が右旋回および左旋回で共に所定条件を満たすときに操舵角センサの異常を判定するので、操舵角センサの異常を確実に判定することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の操舵角センサの異常判定装置の全体構成を示す図、図２は旋回判定部の作用を説明する図、図３はカウンタステア判定部の作用を説明する図、図４は判定許可部の作用を説明する図、図５は操舵角センサ異常判定部の作用を説明する図である。

図１に示すように、車両のステアリングホイールの操舵角δを検出する操舵角センサＳａの異常を判定する異常判定装置には、前記操舵角センサＳａに加えて、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサＳｂと、車両の横加速度ＹＧを検出する横加速度センサＳｃと、各車輪の車輪速Ｖｗを検出する車輪速センサＳｄとが接続される。

異常判定装置は、ヨーレートセンサ異常判定部Ｍ１と、横加速度センサ異常判定部Ｍ２と、ヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３と、横加速度推定前輪角算出部Ｍ４と、操舵角速度算出部Ｍ５と、実前輪角算出部Ｍ６と、車体速算出部Ｍ７と、旋回判定部Ｍ８と、カウンタステア判定部Ｍ９と、制御状態判定部Ｍ１０と、判定許可部Ｍ１１と、操舵角センサ異常判定部Ｍ１２とを備える。

ヨーレートセンサ異常判定部Ｍ１は、ヨーレートセンサＳｂで検出したヨーレートγが通常では発生しない異常な値を示したときに、そのヨーレートセンサＳｂの異常を判定する。また、横加速度センサ異常判定部Ｍ２は、横加速度センサＳｃで検出した横加速度ＹＧが通常では発生しない異常な値を示したときに、その横加速度センサＳｃの異常を判定する。

ヨーレートセンサ異常判定部Ｍ１でヨーレートセンサＳｂの異常を判定し、横加速度センサ異常判定部Ｍ２で横加速度センサＳｃの異常を判定するとき、ヨーレートセンサＳｂおよび横加速度センサＳｃ以外のセンサ、例えば車輪速センサＳｄの検出値を参照することができる。即ち、車輪速センサＳｄの検出値が車両が停止していることを示しているのに、所定値以上のヨーレートγあるいは横加速度ＹＧが検出されれば、ヨーレートセンサＳｂあるいは横加速度センサＳｃが異常であると判定することができる。

車輪速センサＳｄで検出した車輪速Ｖｗが入力される車体速算出部Ｍ７は、例えば４輪の車輪速Ｖｗの平均値として車体速Ｖを算出する。ヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３は、ヨーレートセンサＳｂで検出したヨーレートγと、車体速算出部Ｍ７で算出した車体速Ｖと、車両諸元とからヨーレート推定前輪角βｙｒを算出する。ヨーレートγの次元は角速度であるが、ヨーレート推定前輪角βｙｒの次元は角度である。従って、ヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３は本発明の検出値変換部を構成する。横加速度推定前輪角算出部Ｍ４は、横加速度センサＳｃで検出した横加速度ＹＧと、車体速算出部Ｍ７で算出した車体速Ｖと、車両諸元とから横加速度推定前輪角βｇを算出する。この横加速度推定前輪角βｇの次元も角度である。

図１の一部を抜き出した図２から明らかなように、ヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３で推定したヨーレート推定前輪角βｙｒと、横加速度推定前輪角算出部Ｍ４で推定した横加速度推定前輪角βｇとが入力される旋回判定部Ｍ８は、ヨーレート推定前輪角βｙｒおよび横加速度推定前輪角βｇが同じ旋回方向を示しているか否かに基づいて、車両が旋回状態にあるか否かを判定する。

具体的には、
ヨーレート推定前輪角βｙｒ＞１° かつ 横加速度推定前輪角βｇ＞１°
が成立するときには車両が右旋回状態にあると判定し、
ヨーレート推定前輪角βｙｒ＜−１° かつ 横加速度推定前輪角βｇ＜−１°
が成立するときには車両が左旋回状態にあると判定する。

図１に戻り、操舵角センサＳａで検出した操舵角δが入力される操舵角速度算出部Ｍ５は、操舵角δを時間微分して操舵角速度δ′を算出する。また前記操舵角δが入力される実前輪角算出部Ｍ６は、操舵角δからそれと比例関係にある実前輪角βを算出する。

図１の一部を抜き出した図３から明らかなように、ヨーレートセンサＳｂで検出したヨーレートγと、操舵角速度算部Ｍ５で算出した操舵角速度δ′とが入力されるカウンタステア判定部Ｍ９は、
条件１：ヨーレートγの方向および操舵角速度δ′の方向が逆方向
条件２：操舵角速度δ′＞３０°／ｓｅｃ
の両方が同時に成立したとき、つまりヨーレート方向に対して逆方向にステアリングホイールが操作され，かつステアリングホイールを操作する操舵角速度δ′が所定値以上のときに車両がカウンタステア状態にあることを判定する。カウンタステア状態が判定されるとカウンタステアタイマを５００ｍｓｅｃにセットし、カウンタステア状態が判定されないと前記カウンタステアタイマをダウンカウントする。

図１の一部を抜き出した図４から明らかなように、ヨーレートセンサ異常判定部Ｍ１、横加速度センサ異常判定部Ｍ２、旋回判定部Ｍ８、カウンタステア判定部Ｍ９、制御状態判定部Ｍ１０、ヨーレート推定前輪角算出部Ｍ３、横加速度推定前輪角推定部Ｍ４および車体速算出部Ｍ７に接続された判定許可部Ｍ１１は、ヨーレートセンサ異常判定部Ｍ１および横加速度センサ異常判定部Ｍ２の判定結果が共に正常であり、かつ以下の条件１〜条件５が成立したときに、操舵角センサＳａの異常判定を許可する。
条件１：車体速Ｖ＞１０．８ｋｍ／ｈ
条件２：旋回判定部Ｍ８が車両が旋回状態にあることを判定していること
条件３：カウンタステアタイマのカウント値が０ｍｓｅｃであって車両がカウンタステア状態にないこと
条件４：ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）、ＴＣＳ（トラクションコントロールシステム）およびＥＤＣ（エンジンドラッグコントロール）が全て非作動であること
条件５：｜ヨーレート推定前輪角βｙｒ−横加速度推定前輪角βｇ｜＜０．２°
つまり、車両が所定値以上の車体速Ｖでの旋回中であって、カウンタステア状態でなく、ＡＢＳ、ＴＣＳおよびＥＤＣが全て非作動であり、かつヨーレート推定前輪角βｙｒおよび横加速度推定前輪角βｇの偏差が所定値未満であるときに、車両が安定した旋回状態にあるとして操舵角センサＳａの異常判定を許可する。

図１の一部を抜き出した図５から明らかなように、操舵角センサ異常判定部Ｍ１２は、判定許可部Ｍ１１の許可があったときに、ゲイン値Ｇを
Ｇ＝（実前輪角β÷ヨーレート推定前輪角βｙｒ）×１００％
により算出し、Ｇ＜２０％であれば異常判定タイマをカウントアップし、Ｇ＞８０％であれば異常判定タイマをカウントダウンする。そして右旋回方向および左旋回方向の両方の異常判定タイマについて、そのカウント値が３００ｍｓｅｃを超えていれば操舵角センサＳａに異常が発生した可能性があると判定し、操舵角センサＳａの検出値を用いた制御装置の制御ゲインを半分にすることで、操舵角センサＳａの異常の影響を最小限に抑える。また前記カウント値が１５００ｍｓｅｃを超えていれば操舵角センサＳａの異常を確定し、制御装置の作動を禁止し、警告灯を点灯する等の所定のフェールセーフ処理を実行する。

以上のように、車両が安定した旋回状態にあるときに、ヨーレートセンサＳｂにより検出したヨーレートγを次元変換したヨーレート推定前輪角βｙｒと、操舵角センサＳａにより検出した操舵角δに対応する実前輪角βとを比較し、それらが不一致のときに操舵角センサＳａの異常を判定するので、複雑で同定に時間を要する関連式を用いずに、簡単な論理で操舵角センサＳａの異常を判定することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではヨーレートγの次元（角速度）を、実前輪角βの次元（角度）に合わせてヨーレート推定前輪角βｙｒに変換しているが、逆に操舵角δの次元（角度）を、ヨーレートγの次元（角速度）に合わせるように変換しても良い。

車両の操舵角センサの異常判定装置の全体構成を示す図 旋回判定部の作用を説明する図 カウンタステア判定部の作用を説明する図 判定許可部の作用を説明する図 操舵角センサ異常判定部の作用を説明する図

符号の説明

Ｍ１ ヨーレートセンサ異常判定部
Ｍ２ 横加速度センサ異常判定部
Ｍ３ ヨーレート推定前輪角算出部（検出値変換部）
Ｍ９ カウンタステア判定部
Ｍ１２ 操舵角センサ異常判定部
Ｓａ 操舵角センサ
Ｓｂ ヨーレートセンサ
Ｓｃ 横加速度センサ
βｇ 横加速度推定前輪角（検出値）
βｒｙ ヨーレート推定前輪角（検出値）
δ 操舵角
δ′ 操舵角速度
γ ヨーレート（検出値）
ＹＧ 横加速度（検出値）

Claims (5)

1. 車両の操舵角（δ）を検出する操舵角センサ（Ｓａ）と、
   車両のヨーレート（γ）を検出するヨーレートセンサ（Ｓｂ）と、
   車両の横加速度（ＹＧ）を検出する横加速度センサ（Ｓｃ）と、
   少なくとも前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の検出値に基づいて該ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の異常を判定するヨーレートセンサ異常判定部（Ｍ１）と、
   少なくとも前記横加速度センサ（Ｓｃ）の検出値に基づいて該横加速度センサ（Ｓｃ）の異常を判定する横加速度センサ異常判定部（Ｍ２）と、
   前記操舵角センサ（Ｓａ）の検出値および前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の検出値の一方の次元を他方の次元に一致するように変換する検出値変換部（Ｍ３）と、
   前記ヨーレートセンサ異常判定部（Ｍ１）および前記横加速度センサ異常判定部（Ｍ２）の判定結果が共に正常であり、かつ車両の安定旋回状態を示す所定の条件が成立しているときに、前記検出値変換部（Ｍ３）で変換された一方の検出値と前記操舵角センサ（Ｓａ）および前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の他方の検出値との比較に基づいて前記操舵角センサ（Ｓａ）の異常を判定する操舵角センサ異常判定部（Ｍ１２）と、
   を備えることを特徴とする車両の操舵角センサの異常判定装置。
2. 前記車両の安定旋回状態を示す所定の条件の一つが、前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の検出値（γ，βｙｒ）および前記横加速度センサ（Ｓｃ）の検出値（ＹＧ，βｇ）が同一の旋回方向を示しており、かつ両検出値が共に所定値を越えていることであることを特徴とする、請求項１に記載の車両の操舵角センサの異常判定装置。
3. 前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の検出値および前記操舵角センサ（Ｓａ）の検出値に基づく操舵角速度（δ′）が異なる旋回方向を示していることに基づいて車両のカウンタステア状態を判定するカウンタステア判定部（Ｍ９）を備え、
   前記車両の安定旋回状態を示す所定の条件の一つが、前記カウンタステア判定部（Ｍ９）の判定結果がカウンタステア状態でないことであることを特徴とする、請求項１に記載の車両の操舵角センサの異常判定装置。
4. 前記カウンタステア判定部（Ｍ９）は、前記操舵角センサ（Ｓａ）の検出値から求めた操舵角速度（δ′）が所定値を超えていることに基づいてカウンタステア状態を判定することを特徴とする、請求項３に記載の車両の操舵角センサの異常判定装置。
5. 前記操舵角センサ異常判定部（Ｍ１２）は、前記検出値変換部（Ｍ３）で変換された一方の検出値と前記操舵角センサ（Ｓａ）および前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の他方の検出値との比較結果が、右旋回および左旋回で共に所定条件を満たすときに異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の車両の操舵角センサの異常判定装置。
   

Images