JP2000072020A - 故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リレー等の開閉手段の故障と、アクチュエータ
やリレーを駆動する駆動手段の故障を検出する。 【構成】入力された信号に基づきアクチュエータの制御
指令を行う制御手段と、前記制御指令に基づき前記アク
チュエータを駆動する駆動手段と、少なくとも前記制御
指令が異常である場合には前記アクチュエータへの通電
を遮断するよう前記駆動手段により開放される開放手段
とを備え、前記制御手段は前記駆動手段に強制的に異常
な制御指令を行うと共にその時の開放手段の動作情報か
ら前記駆動手段あるいは前記開放手段の故障検出を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、リレー等の開閉手段や
少なくとも開閉手段を動作させる駆動手段の故障を検出
する故障検出装置に関する。

【０００１】

【従来の技術】従来より、例えば特開平８−１０８８５
９号公報に開示される如く、制御手段の制御指令に基づ
いて、補助操舵力を発生する電動モータを駆動する駆動
手段からの開閉指令に応動する開閉手段としてのフェー
ルセーフリレーを、イグニッションスイッチの投入時に
直接開放状態にして、リレー接点の端子電圧が一定値以
下であるかどうかを判別することにより、溶着等による
リレーショート故障の検出を行う故障検出装置を備えた
電動式動力舵取装置が公知である。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の故障検出装置においては、リレー（開閉手段）の開
閉指令を行う駆動手段が何らかの原因により故障した場
合、その故障は検出できないといった問題が生じる。

【０００３】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、本発明が解決しようとする課題は、開閉
手段の故障情報と、強制的に開閉手段の動作条件を満足
させた時の開閉手段の動作情報から開閉手段を動作させ
る駆動手段の故障を検出することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、請求項１記載の故障検出装置は、入力された
信号に基づきアクチュエータの制御指令を行う制御手段
と、前記制御指令に基づき前記アクチュエータを駆動す
る駆動手段と、少なくとも前記制御指令が異常である場
合には前記アクチュエータへの通電を遮断するよう前記
駆動手段により開放される開閉手段とを備え、前記制御
手段は前記駆動手段に強制的に異常な制御指令を行うと
共にその時の開閉手段の動作情報から前記駆動手段ある
いは前記開閉手段の故障検出を行うことを特徴とする。

【０００５】請求項２記載の発明の故障検出装置は、入
力された信号に基づきアクチュエータの制御指令を行う
制御手段と、前記制御指令に基づき前記アクチュエータ
を駆動する駆動手段と、少なくとも前記制御指令が異常
である場合には前記アクチュエータへの通電を遮断する
よう前記駆動手段により開放される開閉手段とを備え、
前記制御手段は前記開閉手段の故障検出を行い、前記開
閉手段が正常であると判断された時に、前記制御手段は
前記駆動手段に強制的に異常な制御指令を行うとともに
その時の開閉手段の動作情報から前記駆動手段の故障検
出を行うことを特徴とする。

【発明の作用と効果】（１）請求項１記載の発明におい
ては、入力された信号に基づきアクチュエータの制御指
令を行う制御手段が強制的に異常な制御指令を駆動手段
に対して行う。その時の開閉手段の動作情報により、駆
動手段あるいは開閉手段の正常・故障が判別できる。例
えば異常な制御指令により開閉手段が開放されなかった
場合、駆動手段が正しく開閉手段を動作させていない、
すなわち駆動手段は故障している、あるいは開閉手段そ
のものが開放することができない、すなわち開閉手段は
故障している、のいずれかであることが判別できる。ま
た異常な制御指令により開閉手段が開放された場合は、
駆動手段、開閉手段共に正常であることがわかる。 （２）請求項２記載の発明においては、制御手段が開閉
手段の故障検出を行い、開閉手段が正常であると判断さ
れた時に、制御手段が強制的に異常な制御指令を駆動手
段に対して行い故障検出を行うものであるので、駆動手
段と開閉手段の故障が区別できる。つまり、開閉手段が
正常であると判断された後に、異常な制御指令により開
閉手段が開放されなかった場合には、確実に駆動手段の
故障であることがわかる。よってシステムの故障の詳細
を知ることができ、例えば故障対処の際の対応が容易と
なる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る故障検出装置を備えた車両運動制御装置の一実施の形
態を説明する。

【０００７】図２に示す車両運動制御装置１０は、通常
の走行時に車両の走行安定性が向上するように車両の運
動を後輪ＲＲ及びＲＬの転舵によって制御するための演
算及び制御指令を行う制御手段（以下ＥＣＵという）２
０、右後輪ＲＲに設けられ、実際に後輪転舵を行うアク
チュエータ３０、アクチュエータ３０を駆動する駆動手
段（以下ドライバＥＣＵという）４０、ドライバＥＣＵ
４０へのバッテリ７０からの駆動電流を開放・遮断する
開閉手段としてのリレー５０と、を備えている。

【０００８】ＥＣＵ２０は、車輪速を検出する車輪速セ
ンサ２２、前輪舵角を検出するステアリングセンサ２
４、及び車両の旋回運動を検出するヨーレートセンサ２
６から検出信号を受け取る入力回路２７を備えている。
入力回路２７には、検出信号に基づき制御指令を演算す
るＣＰＵ２８が接続されており、ＣＰＵ２８には、演算
された制御指令をドライバＥＣＵ４０にシリアル通信に
より伝送するための通信インターフェース２９が接続さ
れている。

【０００９】尚、ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８には、システ
ムの異常を運転者に知らしめるための警告表示回路９０
も接続されている。

【００１０】ＥＣＵ２０の通信インターフェース２９に
はシリアル通信回線６０を介してドライバＥＣＵ４０の
通信インターフェース４１が接続されている。ドライバ
ＥＣＵ４０は、ＥＣＵ２０からの制御指令を受け取る通
信インターフェース４１と、後述する３相ブラシレスモ
ータ３１に配設された磁極センサ３２及び位置センサ３
３からの検出信号を受け取る入力回路４３と、通信イン
ターフェース４１及び入力回路４３に接続され、ＥＣＵ
２０からの制御指令及び磁極センサ３２・位置センサ３
３の検出信号に基づき後述の駆動回路４４を駆動すると
共に、制御指令が異常な時はリレー５０を開放するよう
制御するドライバＣＰＵ４２と、ドライバＣＰＵ４２に
接続され、アクチュエータ３０内の３相ブラシレスモー
タ３１を駆動する駆動回路４４と、を備えている。

【００１１】ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８、ドライバＥＣＵ
４０のドライバＣＰＵ４２、及び駆動回路４４と、バッ
テリ７０との間には、制御ケーブル６１、６２、及び直
流ケーブル６３を介して、駆動回路４４へのバッテリ７
０からの電流を、ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８若しくはドラ
イバＣＰＵ４２の指令により開放・接続するリレー５０
が接続されている。制御ケーブル６１は図２及び図３中
端子Ｐの電圧値Ｖを検出し、ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８へ
入力するためのものである。また、制御ケーブル６２は
ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８及びドライバＣＰＵ４２がリレ
ー５０を動作させるためのものである。直流ケーブル６
３はドライバＥＣＵ４０の駆動回路４４にバッテリ７０
からの電力を供給するためのものである。

【００１２】ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８及びドライバＥＣ
Ｕ４０のドライバＣＰＵ４２が制御ケーブル６２を介し
て行うリレー制御指令は、ワンパルスのリレー制御信号
ＳＲによって行われ、ＳＲがローレベルの時にリレー５
０は開放され、ハイレベルの時に閉じられる。

【００１３】駆動回路４４の詳細をドライバＣＰＵ４
２、３相ブラシレスモータ３１及びリレー５０と共に、
図３に示す。駆動回路４４はバッテリ７０からリレー５
０を介して電流を受け取り、上段ＭＯＳトランジスタ１
５１、１５２、及び１５３と、下段ＭＯＳトランジスタ
１５４、１５５、及び１５６に対して、ドライバＣＰＵ
４２からの入力信号レベルに応じて一定周期のパルス幅
のオン−オフ比を変化させ３相ブラシレスモータ３１へ
の出力電圧を制御するＰＷＭ制御を行い、アクチュエー
タ３０の３相ブラシレスモータ３１の回転を制御する。

【００１４】ドライバＥＣＵ４０の駆動回路４４にはア
クチュエータ３０が接続されている。アクチュエータ３
０は、車幅方向に延設され右後輪ＲＲ及び左後輪ＲＬを
操舵するロッド（図示省略）に対し、３相ブラシレスモ
ータ３１を配置したものである。３相ブラシレスモータ
３１にはモータ位置を検出する磁極センサ３２及びロッ
ド位置を検出する位置センサ３３が配設されており、各
センサはドライバＥＣＵ４０の入力回路４３に接続され
ている。

【００１５】次にＥＣＵ２０のＣＰＵ２８内で行われる
目標後輪操舵角の演算の概要について説明する。ＣＰＵ
２８には、ヨーレートセンサ２４により検出される車両
に作用するヨーレートγを示す検出信号と、ステアリン
グセンサ２６により検出される前輪舵角θＦを示す検出
信号と、車輪速センサ２２により検出される車輪速Ｓを
示す検出信号とが入力回路２７を介して入力される。Ｃ
ＰＵ２８はこれらの検出信号に応じて、目標ヨーレート
γ＊と目標車体スリップ角β＊と推定車体スリップ角β
＾とを演算する。尚、ステアリングセンサ２６による前
輪舵角θＦについてはＣＰＵ２８内でその変化率を求
め、上記目標値及び推定値の演算に用いている。

【００１６】ＣＰＵ２８は、ヨーレート検出値γと目標
ヨーレートγ＊との偏差と、目標車体スリップ角β＊と
推定車体スリップ角β＾との偏差とがいずれも０に近づ
くように目標後輪舵角θＲ＊を演算により決定する。そ
の後、ＣＰＵ２８は、目標後輪舵角θＲ＊で後輪ＲＲ及
びＲＬを転舵するように後輪アクチュエータ３０の制御
指令を通信インターフェース２９、４１を介してドライ
バＣＰＵ４２に対して行う。この制御指令に基づき駆動
回路４４が実際にアクチュエータ３１を駆動し目標後輪
舵角θＲ＊にて後輪が転舵されることにより、車両の走
行安定性が向上される。

【００１７】一般的に、本実施の形態のような車両運動
制御装置の作動中においてはリレー５０は閉じられてお
り、ドライバＥＣＵ４０の異常発生時や、ＥＣＵ２０の
制御指令が異常の時は安全確保のためにリレー接点５１
は開放され、アクチュエータ３１の駆動は中止される。

【００１８】本実施の形態に係る故障検出装置は主に、
入力された信号に基づきアクチュエータ３０の制御指令
を行う制御手段としてのＥＣＵ２０、制御指令に基づき
アクチュエータ３０を駆動する駆動手段としてのドライ
バＥＣＵ４０、少なくとも制御指令が異常である場合に
はアクチュエータ３０への通電を遮断するようにドライ
バＥＣＵ４０により開放される開閉手段としてのリレー
５０と、により構成されており、上記目標後輪舵角の演
算に先立つイニシャルチェックとして、イグニッション
スイッチ投入直後、ＥＣＵ２０のＣＰＵ２８が一連の故
障検出処理を行う。

【００１９】ここで、以上のように構成された故障検出
装置を備えた車両運動制御装置１０の故障検出部の作用
について説明する。尚、説明に際してはＥＣＵ２０内の
ＣＰＵ２８で行われる故障検出処理の流れを示した図１
のフローチャートを用いる。

【００２０】車両のイグニッションスイッチ８０が投入
されると、ステップ１００において本実施の形態におけ
る車両運動制御装置である後輪操舵システムのイニシャ
ルチェックプログラムを開始し、ステップ１１０へと進
む。尚、イグニッションスイッチ投入直後はリレー５０
は閉じている。

【００２１】ステップ１１０において、ＥＣＵ２０のＣ
ＰＵ２８はリレー５０に対して制御ケーブル６２を介し
て、ローレベルのリレー制御信号ＳＲをワンパルス出力
し、ステップ１２０へ進む。

【００２２】ステップ１２０においては、ローレベルの
リレー制御信号ＳＲによりリレー５０が開放されたか否
かを判定する。具体的には、リレー５０に接続された端
子Ｐの電圧値Ｖを取り込み、一定の電圧閾値Ｖ０より小
さいか否かを判定する。ここでＶがＶ０より小さくない
と判定された時には、リレー故障と判別し、ステップ１
３０において、ＣＰＵ２８を通じて警告表示回路９０に
警告を表示するように命令し、ステップ１７０に進む。
ステップ１７０においては以後のアクチュエータ制御を
ＩＧがＯＦＦされるまで禁止するためのフラグを立て、
ステップ１８０においてイニシャルチェックを終了す
る。

【００２３】端子Ｐ電圧がＶ０以下にならないという状
態はリレーの導通状態（ショート）を示しており、異常
放電などによりリレー接点５１が溶着している可能性が
高い。このような場合、リレー５０を開放にすることが
できないため３相ブラシレスモータ３１に継続して電流
が流れ、フェールセーフとしてのリレーの役割が果たさ
れずモータ発熱などの恐れがある。本実施の形態におい
てはこのようなリレー故障の場合は、ステップ１３０に
おいて、警告表示によりシステムの異常を運転者が認知
できると共に、ステップ１７０においてそれ以降のアク
チュエータ制御が禁止されるのでフェールセーフ性が向
上する。

【００２４】尚、電圧閾値Ｖ０はリレー接点が溶着して
いる時に端子Ｐにあらわれる電圧に設定しても良いし、
それよりやや小さめに設定することにより、わずかでも
リレー接点が接触しているような電圧降下が導通状態よ
りは大きい場合もリレー故障と判別できるようにしても
良い。

【００２５】ステップ１２０において、端子Ｐの電圧値
ＶがＶ０より小さいと判定された場合はリレー５０単体
での故障はないと判別し、ステップ１２５へ進み、リレ
ー５０にハイレベルのリレー制御信号ＳＲをワンパルス
入力し、リレー５０を閉じた後、ステップ１４０へ進
み、各センサ２２、２４、２６からの検出値Ｓ、θＦ、
γを入力回路２７を介して取り込む。この時、θＦより
ある一定の閾値δだけ大きいダミー前輪舵角値θＤとい
う値を生成し、図示しないＣＰＵ２８内のランダムアク
セスメモリ（以下ＲＡＭ、図示省略）に書き込む。ＣＰ
Ｕ２８の次のクロックにより各センサからの新しい検出
値が取り込まれるが、その時に前輪舵角値のみをＲＡＭ
から取り込む。すなわち前輪舵角変化率は実際の前輪舵
角値θＦと実際の前輪舵角値とはかけ離れた架空の値θ
Ｄとから求められ、この前輪舵角変化率と他の検出値と
に基づいて後輪舵角目標値θＲ＊の演算が行われる。こ
こで、この後輪舵角目標値θＲ＊をダミー後輪舵角目標
値θＲＤとする。この後、ダミー後輪舵角目標値θＲＤ
に基づいた制御指令を通信インターフェース２９及び４
１を介して、ドライバＣＰＵ４２へ行い、ステップ１５
０へ進む。

【００２６】上述の閾値δは通常操舵時には起こり得な
い前輪舵角の変化値に設定されている。このような異常
な前輪舵角検出値が取り込まれ、それに基づいた制御指
令が行われた場合はドライバＥＣＵ４０はシステム異常
と判断し、ドライバＣＰＵ４２はローレベルのリレー制
御指令ＳＲをリレー５０に入力し、リレー５０を開放す
るように設計されている。

【００２７】ステップ１５０においては、ダミー後輪舵
角目標値θＲＤに基づいた制御指令によりドライバＣＰ
Ｕ４２がローレベルのリレー制御信号ＳＲを発し、リレ
ー５０を開放したか否かを判定する。これはステップ１
２０においてと同様の方法により、すなわち、リレー５
０に接続された端子Ｐの電圧値Ｖを取り込み、一定の電
圧閾値Ｖ０より小さいか否かを判定することにより行
う。ここでＶがＶ０より小さくないと判定された時に
は、ステップ１２０においてリレー５０には溶着故障等
はなく正常と判別されているので、ドライバＥＣＵ４０
の故障と判別し、ステップ１３０において、通信インタ
ーフェース２９を通じて警告表示回路９０に警告を表示
するように命令し、ステップ１７０に進む。ステップ１
７０においては以後のアクチュエータ制御をＩＧがＯＦ
Ｆされるまで禁止するためのフラグを立て、ステップ１
８０においてイニシャルチェックを終了する。

【００２８】イニシャルチェックにおいて、後輪舵角に
対して異常な制御指令が為されても、ドライバＥＣＵ４
０がリレー５０を開放しないと、すなわちドライバＥＣ
Ｕ４０の故障が生じていると、この後の実際の後輪操舵
制御においてもエラーとなる制御指令に基づき、アクチ
ュエータを駆動してしまう可能性がある。これはモータ
に大きな負担をかけることが考えられることを示唆して
おり、このような場合は制御を中止することが望まし
い。本実施の形態においてはステップ１３０において、
警告表示によりシステムの異常が認知できると共に、ス
テップ１７０においてそれ以降のアクチュエータ制御が
禁止されるのでフェールセーフ性が向上する。

【００２９】ステップ１５０において、端子Ｐの電圧値
ＶがＶ０より小さいと判定された場合はＡＲＳドライバ
ＥＣＵ４０は正常にリレー５０に対し開放指令を行った
と判別する。すなわち、ドライバＥＣＵ４０の故障はな
いと判別し、リレー５０にハイレベルのリレー制御信号
ＳＲをワンパルス入力し、リレー５０を閉じた後、ステ
ップ１８０にてイニシャルチェックを終了する。この後
は本実施の形態では詳細な説明を省略する車両運動制御
（後輪操舵）のメインプログラムが実行される。

【００３０】尚、本実施の形態においては、リレー５０
の故障検出は端子Ｐの電圧Ｖをモニタすることにより行
ったが、リレー５０の動作をメカニカルに検知するセン
サ等を設ける方法にて故障検出を行っても良い。

【００３１】さらにリレー５０の故障検出（ステップ１
１０、ステップ１２０）を行わずに、直接、ドライバＥ
ＣＵ４０の故障検出を行っても良い。もしここで異常が
検出された場合においては、リレー５０及びドライバＥ
ＣＵ４０のどちらの故障によるものかは区別できない
が、イニシャルチェックの時間は短縮化できる。

【００３２】また、ステップ１２０で検出した故障（リ
レー５０故障）とステップ１５０で検出した故障（ドラ
イバＥＣＵ４０故障）についてそれぞれ警告表示の方法
を違えれば、リレー５０の故障とドライバＥＣＵ４０の
故障を判別することができ、例えばリレー５０の故障と
表示された時には、リレーのみを交換すれば良いことが
即座にわかり、トラブルシューティングの時間が短縮化
できる。

【００３３】尚、本発明は本実施の形態に限られるもの
ではなく、車両の電動式動力舵取装置等他の制御装置に
おける駆動手段・開閉手段の故障検出装置として実施し
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る故障検出装置の制
御の流れを示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る車両運動制御装置
装置の構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るドライバＥＣＵ、
リレー、及び３相ブラシレスモータの接続状態を示す図
である。

【符号の説明】

１０・・・車両運動制御装置 ２０・・・ＥＣＵ ２２・・・車輪速センサ ２４・・・ステアリングセンサ ２６・・・ヨーレートセンサ ２７・・・入力回路 ２８・・・ＣＰＵ ２９・・・通信インターフェース ３０・・・アクチュエータ ３１・・・３相ブラシレスモータ ３２・・・磁極センサ ３３・・・位置センサ ４０・・・ドライバＥＣＵ ４１・・・通信インターフェース ４２・・・ドライバＣＰＵ ４３・・・入力回路 ４４・・・駆動回路 ５０・・・リレー ５１・・・リレー接点 ６０・・・シリアル通信回線 ６１、６２・・・制御ケーブル ６３・・・直流ケーブル ７０・・・バッテリ ９０・・・警告表示回路 １５１、１５２、１５３・・・上段ＭＯＳトランジスタ １５４、１５５、１５６・・・下段ＭＯＳトランジスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された信号に基づきアクチュエータの
   制御指令を行う制御手段と、前記制御指令に基づき前記
   アクチュエータを駆動する駆動手段と、少なくとも前記
   制御指令が異常である場合には前記アクチュエータへの
   通電を遮断するよう前記駆動手段により開放される開閉
   手段とを備え、前記制御手段は前記駆動手段に強制的に
   異常な制御指令を行うと共にその時の開閉手段の動作情
   報から前記駆動手段あるいは前記開閉手段の故障検出を
   行うことを特徴とする故障検出装置。
2. 【請求項２】入力された信号に基づきアクチュエータの
   制御指令を行う制御手段と、前記制御指令に基づき前記
   アクチュエータを駆動する駆動手段と、少なくとも前記
   制御指令が異常である場合には前記アクチュエータへの
   通電を遮断するよう前記駆動手段により開放される開閉
   手段とを備え、前記制御手段は前記開閉手段の故障検出
   を行い、前記開閉手段が正常であると判断された時に、
   前記制御手段は前記駆動手段に強制的に異常な制御指令
   を行うとともにその時の開閉手段の動作情報から前記駆
   動手段の故障検出を行うことを特徴とする故障検出装
   置。