(57)【要約】【課題】フェールセーフ動作の検証工数増加を抑制するとともに、故障が疑われるような故障推定状態であっても車両の動特性を安定的に維持可能な中央制御装置を提供する。【解決手段】車両の状態量を検出する複数のセンサａ〜ｃと、該センサａ〜ｃの検出結果を用いて車両の動特性を制御するデバイス群３とに接続され、センサａ〜ｃの異常状態を判定して複数のセンサａ〜ｃのうち一のセンサに異常があると推定された場合に、デバイス群３に対する一のセンサの検出結果の出力を停止して、異常があると推定した一のセンサが検出する車両の状態量を、他のセンサの検出結果に基づき暫定出力することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の状態量を検出する複数のセンサと、
前記車両の状態量に基づき車両の動特性を制御する複数のデバイスとに接続され、
前記センサの検出結果に基づき該センサの異常判定を行い、一のセンサの故障が推定された場合に、故障が推定された一のセンサの検出結果を前記複数のデバイスに向けて出力するのを停止して、一のセンサが検出する車両の状態量を、他のセンサの検出結果に基づき暫定出力することを特徴とする中央制御装置。
【請求項２】
前記センサの検出結果に基づき車両の理想的な状態量を演算する車両モデルを有し、前記異常判定は、前記センサの検出結果と前記車両モデルにより演算された車両の状態量との偏差に基づき前記センサの故障が推定されるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の中央制御装置。
【請求項３】
前記センサの故障が推定された状態が所定時間継続した場合に、前記センサの故障を確定することを特徴とする請求項１又は２に記載の中央制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載されたシャシー系デバイスを統合制御する中央制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の動特性を制御する複数のシャシー系デバイスを備えた車両にあっては、各シャシー系デバイスを、理想的な動特性の車両モデルに基づいて制御する制御装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、このように車両に複数のシャシー系デバイスを搭載している場合、シャシー系デバイスを駆動制御する駆動制御装置の自己診断によりシャシー系デバイスの故障を検出している。また、シャシー系デバイスが搭載された車両には、車両の状態量を検出する複数のセンサが設けられており、これらセンサの検出情報が複数のシャシー系デバイスにより共有されている。これらセンサは、シャシー系デバイスの駆動制御装置により故障判定されたり、自己診断による故障判定が行われている。
そして従来のシャシー系デバイスにおいては、センサ故障により検出値が異常状態であると判定されたときに、フェールセーフ動作としてアクチュエータの動作範囲を狭めることで、車両の挙動など動特性が異常になるのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６９５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のフェールセーフ動作を行う場合、何れかのセンサの故障が確定的になった場合に初めてフェールセーフ動作に移るため、故障が疑われる故障推定状態では車両挙動など動特性が不安定になる虞があるという課題がある。
また、複数のシャシー系デバイスが複雑に関連する協調制御を行っている場合、その組み合わせ数が膨大となり、異常時の全ての車両状態を事前に検証することが困難となっている。そして車載された部品やセンサに故障が生じたときに個々のシャシー系デバイスで行うフェールセーフ動作について、他のシャシー系デバイスへ及ぼす悪影響など、複合的な条件で問題ないか否かを検証することも事実上困難となっている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フェールセーフ動作の検証工数増加を抑制するとともに、故障が疑われる故障推定状態であっても車両の動特性を安定的に維持可能な中央制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両の状態量を検出する複数のセンサ（例えば、実施形態におけるセンサａ〜ｃ）と、前記車両の状態量に基づき車両の動特性を制御する複数のデバイス（例えば、実施形態におけるデバイス群３）とに接続され、前記センサの検出結果に基づき該センサの異常判定を行い、一のセンサの故障が推定された場合に、故障が推定された一のセンサの検出結果を前記複数のデバイスに向けて出力するのを停止して、一のセンサが検出する車両の状態量を、他のセンサの検出結果に基づき暫定出力することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記センサの検出結果に基づき車両の理想的な状態量を演算する車両モデル（例えば、実施形態における規範車両モデル４、センサａチェック用車両モデル１４ａ、センサｂチェック用車両モデル１４ｂ）を有し、前記異常判定は、前記センサの検出結果と前記車両モデルにより演算された車両の状態量との偏差に基づき前記センサの故障が推定されるか否かを判定することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記センサの故障が推定された状態が所定時間継続した場合に、前記センサの故障を確定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、複数のセンサにより検出された車両の状態量から各センサの異常状態を判定して一のセンサの故障が推定された場合に、この故障が推定されたセンサにより検出される車両の状態量を、他のセンサの検出結果に基づき暫定出力することで、この暫定出力に基づきデバイスが駆動されるので、故障が確定できない故障推定状態でも車両の安定的な制御を維持することができる効果がある。
さらに、中央制御装置でフェールセーフ動作を一括管理して複数のデバイスを統合制御するので、各デバイスのフェールセーフ動作による悪影響などの検証を行う必要が無く、検証工数増加を抑制することができる効果がある。
【０００９】
請求項２に記載した発明によれば、従来のように個別故障診断を行うだけの場合と比較して、車両モデルを用いることで、劣化などの複数の因果関係が複雑に絡み合った事象に対して故障が推定されるか否かを判定することができるため、故障検知の精度向上を図ることができる効果がある。
【００１０】
請求項３に記載した発明によれば、センサの故障が推定された状態で所定時間経過したときに初めてセンサの故障を確定するため、ノイズなどの要因により一時的に検出結果が異常となる場合には故障が確定されないため、故障診断の信頼性向上を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態における中央制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における中央制御装置による制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における図１に相当するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、この発明の実施形態における中央制御装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態における中央制御装置（ＤＣＵ；ドメインコントロールユニット）１を中心とした概略構成を示すブロック図である。
この中央制御装置１が搭載される車両（図示略）は、左右後輪と、運転者のハンドル操作により操舵される左右前輪との四輪を備える車両であって、例えば、ヨーレートセンサ、横Ｇセンサ、車輪速センサ、操舵角センサなど、それぞれ異なる車両の状態量を検出する複数のセンサからなるセンサ群２を具備している。なお、この実施形態ではセンサ群２をそれぞれ異なる車両状態を検出する３つのセンサａ〜ｃにより構成する場合を一例として説明する。
【００１３】
また車両１には、センサ群２の複数のセンサａ〜ｃにより検知される横Ｇやヨーレートなどの各種車両の状態量の情報に基づいて車両挙動などの動特性を制御する複数のシャシー系デバイスが搭載されている。例えば、シャシー系デバイスとしては、減衰力を調整するＡＤＳ（Active Dumping System）、電磁クラッチにより四輪の駆動力配分を制御するＳＨ−ＡＷＤ（Super Handling All-Wheel-Drive）、電動モータにより操舵をアシストするＥＰＳ（Electric Power Steering）、前輪の舵角に応じて後輪の舵角を制御するＲＴＣ（Rear Toe Control）、前後輪の制動力や駆動力の配分を制御するＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）、先行車を検知可能なレーダー装置により先行車を検知した場合には先行車に対して一定の車間距離を保って追従走行する追従走行制御を行う一方、先行車を検知しない場合には予めセットされた車速で定速走行制御を行うＡＣＣ（Active Cruise Control）、自車の進行方向の前方に設定された目標点を通過するように自車の走行を制御するＬＫＡＳ（Lane Keep Assist System）等が挙げられる。これらのシャシー系デバイスは、センサ異常などによる故障が確定した場合に、故障確定時のフェールセーフ動作を行うようになっており、各シャシー系デバイス間でフェールセーフ動作による悪影響が生じないように予め調整されている。なお、本実施形態では説明の都合上、以下、複数のシャシー系デバイスを単にデバイス群３と称する。
【００１４】
上述したセンサ群２およびデバイス群３は、それぞれＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信回線を介してデバイス群３の統合制御を行う中央制御装置１に接続されている。この中央制御装置１には、センサ群２から車両の状態量の情報として各センサの検出値が入力されるとともに、故障を疑わない既知情報として扱う正常センサ情報（図中、正常情報と記載）が入力される。この正常センサ情報としては、エンジン回転計により検知されるエンジン回転数やアクセル開度センサにより検知されるアクセル開度などがある。
【００１５】
中央制御装置１は、規範車両モデル４と異常判定手段５とアクション決定手段６とをそれぞれ備えている。
規範車両モデル４は、予め設定されている理想的な動特性の車両モデルであり、一のセンサにより検出される車両の状態量の規範値（例えば、規範ヨーレートなど）を他のセンサの出力に基づき演算して求める。より具体的には、センサｃの検出値と正常センサ情報とに基づいてセンサａとセンサｂとにより検出される車両の状態量の演算値であるセンサａ演算値とセンサｂ演算値とを求め、これらセンサａ演算値とセンサｂ演算値とをそれぞれ異常判定手段５に向けて出力している。
【００１６】
異常判定手段５は、センサａの検出値およびセンサｂの検出値と、規範車両モデル４より入力されたセンサａ演算値およびセンサｂ演算値とに基づいて、センサａ，ｂの検出値の異常判定を行い、センサａ，ｂの故障が推定されるか否かを判定する。より具体的には、センサａによる検出値と規範車両モデル４によるセンサａ演算値との偏差（以下、単に偏差ａと称す）を求めるとともに、センサｂによる検出値と規範車両モデル４によるセンサｂ演算値との偏差（以下、単に偏差ｂと称す）を求める。そして、偏差ａが、偏差ａ用に予め設定されている所定のしきい値を超えているか否かを判定するとともに、偏差ｂが、偏差ｂ用に予め設定されている所定のしきい値を超えているか否かを判定する。これら所定のしきい値は、それぞれ故障を推定するためのしきい値であり、予めセンサ毎に最適な値が設定される。そして、偏差ａ，ｂがそれぞれのしきい値よりも大きくなった場合には故障が推定されることとなり、異常判定手段５は、上述の異常判定の結果をアクション決定手段６へ出力する。
【００１７】
アクション決定手段６は、異常判定手段５の判定結果に基づき、故障フラグ、正常センサ値およびダミーセンサ値の、デバイス群３に対する出力制御を行う。例えば、異常判定手段５により一のセンサとしてセンサａの故障が推定されると、故障が推定されていない他のセンサの検出値（図１中、正常センサ値）を、デバイス群３に出力すると共に、故障が推定されているセンサａの検出値の出力を停止して、その代わりに、他のセンサ（例えば、センサｂ，ｃ）の検出値および正常センサ情報に基づきダミーセンサ値を求めて出力する。このダミーセンサ値は、例えば、上述した規範車両モデル４で求められるセンサａの演算値を用いたり、また、デバイス群３による制御が発散しないような所定の値を予め設定するようにしてもよい。そして、センサｂのダミーセンサ値についてもセンサａのダミーセンサ値と同様の処理により出力が行われる。なお、図１中の正常センサ値とは、正常であることを判定したセンサ値ではなく、単に故障が推定又は確定されていない異常の無いセンサ値を意味している。
【００１８】
また、アクション決定手段６は、デバイス群３に対して故障フラグを出力するように設定されており、例えば、異常のない状態や故障が推定された状態では故障フラグを「０」とし、故障が確定した状態では故障フラグを「１」とする。アクション決定手段６は、故障が推定された状態で故障を確定するための所定時間が経過すると、故障を確定して故障フラグを「１」に設定する。
【００１９】
上述した故障フラグと、異常の無い他のセンサの検出値と、ダミーセンサ値とがそれぞれ入力されるデバイス群３は、故障が推定された状態のときに暫定的な制御処理として、異常の無い他のセンサの検出値とダミーセンサ値とを用いて各シャシー系デバイスの駆動制御を行って車両挙動などの動特性を制御する。一方、故障確定の故障フラグが検出されると、デバイス群３は、ダミーセンサ値を用いた暫定的な制御処理を停止して、故障確定時の制御処理として、例えば、アクチュエータの動作範囲を予め設定された範囲に狭めるなどのフェールセーフ制御へ移行する。
【００２０】
この実施形態の中央制御装置１は上述した構成を備えており、次にこの中央制御装置１の動作について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、センサａ〜ｃの検出値および正常センサ情報を取得し（ステップＳ０１）、センサｃの検出値と正常センサ情報とに基づき規範車両モデル４によりセンサａ，ｂの各演算値を算出する（ステップＳ０２）。
【００２１】
次いで、異常判定手段５により異常判定として、センサａの検出値とセンサａ演算値との偏差ａが所定のしきい値を超えているか否かを判定すると共に、センサｂの検出値とセンサｂ演算値との偏差ｂが所定のしきい値を超えているか否かを判定する（ステップＳ０３）。
そして、上記判定結果に基づきセンサ状態（アクション）を決定する（ステップＳ０４）。具体的には、偏差ａと偏差ｂの少なくとも何れか一方が各所定のしきい値を超えていると判定された場合には、それぞれしきい値を超えた方の偏差に対応するセンサの故障が推定されると判定して、故障推定状態における偏差ａ、偏差ｂの何れも所定のしきい値を超えていないと判定された場合にはセンサａ，ｂの何れにも異常が無いと判定する。
【００２２】
さらにアクション決定手段６によりセンサの故障が推定された状態か否かを判定し（ステップＳ０５）、センサ故障が推定された場合には（ステップＳ０５でＹｅｓ）、故障が推定されたセンサの検出値に代わりダミーセンサ値をデバイス群３に対して出力する（ステップＳ０６）。この際、異常が無いと判定されているセンサの検出値についてはそのまま正常センサ値としてデバイス群３へ出力する。一方、何れのセンサも故障が推定されない場合には（ステップＳ０５でＮｏ）、各センサの検出値をそのままデバイス群３に対して出力して（ステップＳ０９）上述した一連の処理を一旦終了する。
【００２３】
また故障が推定された場合、その状態で所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ０７）、所定時間が経過していないと判定された場合（ステップＳ０７でＮｏ）は上述の処理を繰り返し、所定時間が経過するまでの間、ダミーセンサ値の出力を継続する。そして、所定時間が経過した場合には（ステップＳ０７でＹｅｓ）故障を確定して故障フラグを故障確定の状態に変移させ、デバイス群３をフェールセーフ動作へ移行させる（ステップＳ０８）。そして、上述した一連の処理を一旦終了する。
ここで、故障が推定された場合、所定時間が経過する前に故障が推定された状態が中断されると（ステップＳ０５でＮｏ）、ダミーセンサ値の出力を停止して、デバイス群３へはダミーセンサ値に対応するセンサの検出値が出力される（ステップＳ０９）。
【００２４】
したがって、上述した実施形態の中央制御装置１によれば、複数のセンサからなるセンサ群２により検出された車両の状態量から各センサの異常判定を行って一のセンサの故障が推定された場合に、この故障が推定されたセンサにより検出される車両の状態量を、他のセンサの検出値に基づきダミーセンサ値として求めて暫定出力することで、故障が推定されたセンサの検出結果に代わりダミーセンサ値に基づきデバイス群３が制御されるので、故障が確定できない状態でも車両の安定的な制御を維持することができる。
【００２５】
さらに、中央制御装置１でフェールセーフ動作を一括管理してデバイス群３を統合制御するので、デバイス群３の各シャシー系デバイスの個々のフェールセーフ動作による悪影響などの検証を行う必要が無いので、検証工数増加を抑制することができる。
そして、従来のように個別故障診断を行うだけの場合と比較して、劣化などの複数の因果関係が複雑に絡み合った事象に対しても故障が推定されるか否かを判定することができるため、故障検知の精度向上を図ることができる。
【００２６】
次に、この発明の第２実施形態における中央制御装置１０について図面を参照しながら説明する。そして、この第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、センサａ〜センサｃの検出値、および、正常センサ情報が入力される場合を一例にしている。なお、上述した第１実施形態の中央制御装置１と同一部分に同一符号を付して説明する。
【００２７】
図３に示すように、この実施形態における中央制御装置１０は、比較モデル１４と、異常判定手段５と、アクション決定手段６とを備えて構成される。
【００２８】
比較モデル１４は、センサチェック用の複数の車両モデルとして、センサａチェック用車両モデル１４ａとセンサｂチェック用車両モデル１４ｂとをそれぞれ具備して構成される。センサａチェック用車両モデル１４ａは、センサａ以外の全てのセンサであるセンサｂ、センサｃの各検出値と、正常センサ情報（正常情報）とに基づきセンサａで検知される車両の状態量の演算値であるセンサａ演算値を求める車両モデルであり、またセンサｂチェック用車両モデル１４ｂは、センサｂ以外の全てのセンサであるセンサａ、センサｃの各検出値と正常センサ情報とに基づきセンサｂで検知される車両の状態量の演算値であるセンサｂ演算値を求める車両モデルである。そして比較モデル１４は、センサａチェック用車両モデル１４ａとセンサｂチェック用車両モデル１４ｂとによって演算されたセンサａ演算値とセンサｂ演算値とをそれぞれ異常判定手段５へ向けて出力すると共に、センサａ，ｂ，ｃの各検出値と正常センサ情報とをそのまま異常判定手段５へ出力する。
【００２９】
異常判定手段５は、第１実施形態と同様に異常判定として、入力されたセンサａ演算値とセンサａの検出値との偏差ａが偏差ａ用の所定のしきい値を超えたか否かを判定すると共に、センサｂ演算値とセンサｂの検出値との偏差ｂが偏差ｂ用の所定のしきい値を超えたか否かを判定する。そして、これら異常判定の結果をアクション決定手段６へ出力する。
【００３０】
アクション決定手段６は、第１実施形態のアクション決定手段６と同一機能を有しており、異常判定手段５の判定結果に基づき、故障フラグ、正常センサ値およびダミーセンサ値のデバイス群３に対する出力制御を行う。
【００３１】
つまり、この実施形態の中央制御装置１０においては、センサａ〜ｃの検出値および正常センサ情報に基づいて比較モデル１４のセンサａチェック用車両モデル１４ａによりセンサａ演算値を求めると共に、センサｂチェック用車両モデル１４ｂによりセンサｂ演算値を求め、その後、第１実施形態と同様に異常判定手段５により各センサａ，ｂの故障が推定される状態か否かを判定し、故障が推定される場合には、故障が推定されるセンサの検出値をデバイス群３へ出力するのを停止し、このセンサにより検出される車両の状態量に対応する上記ダミーセンサ値をデバイス群３へ出力する一方、故障が推定されない場合には、センサａ〜ｃの全ての検出値をそのまま正常センサ値としてデバイス群３へ出力する。また、故障が推定された状態で所定時間経過した場合には、故障を確定して故障フラグを「０」から「１」へ変移させることでデバイス群３に故障確定時のフェールセーフ動作を行わせる。
【００３２】
したがって、上述した第２実施形態の中央制御装置１０によれば、一のセンサの演算値を他の複数のセンサの検出値および正常センサ情報に基づき求めることができるので更なる信頼性の向上を図ることができる。
【００３３】
なお、この発明は上述した各実施形態の中央制御装置１，１０に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記各実施形態では、故障が推定された状態で所定時間経過した後に故障が確定される場合について説明したが、明らかな故障を判定するために上述した所定のしきい値よりも大きい第２しきい値を設定し、一のセンサの検出値と演算値との偏差が第２しきい値以上であると判定された場合には、一のセンサの故障を推定すること無しに、一のセンサの故障を確定してデバイス群３に故障確定時のフェールセーフ動作に移行させるようにしてもよい。また、この際、故障診断を実施して、故障の種類を特定するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、第２実施形態ではセンサａチェック用車両モデル１４ａとセンサｂチェック用車両モデル１４ｂとの２つのチェック用車両モデルを設けた場合について説明したが、車載されたセンサの数量に応じて、センサチェック用の車両モデルを増設するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
ａ〜ｃ  センサ
４  規範車両モデル（車両モデル）
１４ａ  センサａチェック用車両モデル（車両モデル）
１４ｂ  センサｂチェック用車両モデル（車両モデル）
【図１】
2011161956.tif 000003
【図２】
2011161956.tif 000004
【図３】
2011161956.tif 000005