JP2001264132A - センサ異常検出方法及びセンサ異常検出装置及び車両制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサに発生した異常を高精度に検出すると
共に、その異常の程度とを定量的に判定する。 【解決手段】 センサにより検出された車両の検出状態
量と、その車両の運動モデルに対応するオブザーバによ
って推定した推定状態量との差分に基づいて、該センサ
に発生した異常を検出するセンサ異常検出装置であっ
て、オブザーバ、残差演算部、異常量変換部を３組用意
し、３種類のセンサについてそれぞれ２つの異常量を演
算すると共に、各オブザーバに組み込むセンサ異常のモ
デルは、それぞれ異なった組み合わせに構成する。個々
の比較処理部では、あるセンサについて得られる２つの
異常量を比較し、異常判定部では、当該比較結果に基づ
いて、センサ異常の判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ異常検出方
法及びセンサ異常検出装置及び車両制御装置に関し、例
えば代表的な車両である自動車に搭載される各種センサ
の異常を検出する方法及び装置、並びに、その異常検出
装置を用いて異常を検出すると共に、各種アクチュエー
タ等を制御する車両制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば代表的な車両である自
動車の分野においては、搭載された各種センサによって
車両の状態を検出すると共に、それらセンサに発生する
異常を検出する装置が提案されている。

【０００３】このような従来の装置におけるセンサ異常
の検出方法としては、例えば、監視対象のセンサが検出
すべき状態量を、他のセンサの出力値に基づいて、剛体
の運動方程式、あるいは幾何学的な所定の関係式を用い
て推定し、その推定値と、その監視対象のセンサの出力
値とを比較した結果に基づいて異常を発見する方法が知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のセンサ出力値を推定する方法において異常検出の感
度を向上するためには、異常判定のためのしきい値は低
く設定すべきであるが、その場合、ノイズ、モデル誤
差、或いは外乱による影響を受け易くなると共に、推定
に使用する関係式が成立する条件等の制約がある。この
ため、通常走行時に誤った異常検出が行われることを防
止するためには、異常判定に使用するしきい値を大きめ
に設定する必要があり、高精度な異常検出を行うことが
できない。また、推定に用いる他のセンサが正常である
ことを別途確認する必要がある。

【０００５】また、センサ異常を検出する他の方法とし
ては、例えば、特開平６−１９９２４５号にオブザーバ
を使う方法が提案されている。この方法は、車両の操舵
量、センサにより検出された車両状態量に基づいて、車
両の運動モデルに対応した推定演算式(即ち、センサ故
障に関するモデルが組み込まれたオブザーバ)を用い
て、車両状態量を推定し、その推定された車両状態量
と、当該センサにより実際に検出された車両状態量との
差分(残差)を算出すると共に、その差分と、所定の故障
検出用の基準値とを比較することにより、センサの故障
個所を特定する方法である。

【０００６】しかしながら、上記従来のオブザーバを使
う方法においては、車両の運動モデルのパラメータの変
化やモデル化誤差の影響により、通常走行時においてセ
ンサに異常が発生していないにも関らずに、異常量がゼ
ロ以外の値を持つ場合があり、この場合も、誤った異常
検出が行われることを防止するためには、異常判定に使
用するしきい値を大きめに設定する必要があり、高精度
な異常検出を行うことができない。

【０００７】また、オブザーバを使う方法においては、
１つのオブザーバの出力信号から変換できる異常量の数
（即ち、異常検出の対象となるセンサの数であり、当該
オブザーバに組み込むセンサ異常モデルの数）が、その
オブザーバ内の車両の運動モデルの次数を超えることが
できないという制約がある。

【０００８】そこで本発明は、センサに発生した異常を
高精度に検出すると共に、その異常の程度とを定量的に
判定するセンサ異常検出方法及びセンサ異常検出装置及
び車両制御装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るセンサ異常検出方法は、以下の構成を
特徴とする。

【００１０】即ち、センサによって実際に検出した車両
の検出状態量と、その車両の運動モデルを予め組み込ん
だオブザーバを用いて推定した推定状態量との差分を算
出し、その差分に基づいて、該センサに発生した異常を
検出するセンサ異常検出方法であって、前記車両につい
ての、車速に応じた複数の運動モデルと所定の変換特性
（例えば変換行列）とを、予め記憶媒体に格納する記憶
工程と、前記車両の状態（例えば、横加速度、ヨーレー
ト、並びに操舵角度）を検出する第１乃至第３のセンサ
のうち互いに異なる何れか２種類のセンサについて異常
を推定可能に予め構成した第１乃至第３のオブザーバを
用いて、該第１乃至第３のセンサより入手した３種類の
状態検出量と、前記車両の現在の車速に応じて前記記憶
媒体より入手した運動モデルとに基づいて、前記第１及
び第２のセンサについてそれぞれ３つの推定状態量を算
出する状態推定工程と、前記第１及び第２のセンサより
入手した実際の検出状態量と、前記状態推定工程にて前
記第１及び第２センサについて３つずつ算出した推定状
態量との差分をそれぞれ算出すると共に、それら算出し
た差分を、前記車両の現在の車速に応じて前記記憶媒体
より入手した変換特性に基づいて、前記第１乃至第３の
センサについてそれぞれ２つの異常量に変換する変換工
程と、前記変換工程にて前記第１乃至第３のセンサにつ
いてそれぞれ２つずつ求めた異常量を用いて、同一種類
のセンサについて２つの異常量をそれぞれ比較した結果
に基づいて、その異常量の妥当性と、前記第１乃至第３
のセンサの異常判定とを行う異常判定工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００１１】また、同目的を達成するため、本発明に係
るセンサ異常検出装置は、以下の構成を特徴とする。

【００１２】即ち、センサによって実際に検出された車
両の検出状態量と、その車両の運動モデルを予め組み込
んだオブザーバによって推定した推定状態量との差分に
基づいて、該センサに発生した異常を検出するセンサ異
常検出装置であって、前記車両についての、車速に応じ
た複数の運動モデルと所定の変換特性とが予め格納され
た記憶手段と、前記車両の状態を検出する第１乃至第３
のセンサのうち互いに異なる何れか２種類のセンサにつ
いて異常を推定可能に予め構成され、該第１乃至第３の
センサよって実際に入手した３種類の状態検出量（例え
ば、横加速度、ヨーレート、並びに操舵角度）と、前記
車両の現在の車速に応じて前記記憶媒体より入手した運
動モデルとに基づいて、前記第１及び第２のセンサにつ
いてそれぞれ３つの推定状態量を算出する第１乃至第３
のオブザーバと、前記第１及び第２のセンサより実際に
入手した検出状態量と、前記第１乃至第３のオブザーバ
によって前記第１及び第２のセンサについてそれぞれ算
出された３つの推定状態量との差分を、該２種類のセン
サそれぞれについて算出すると共に、それら算出した差
分を、前記車両の現在の車速に応じて前記記憶手段より
入手した変換特性に基づいて、前記第１乃至第３のセン
サについてそれぞれ２つの異常量に変換する第１乃至第
３の変換手段と、前記第１乃至第３の変換手段から前記
第１乃至第３のセンサについてそれぞれ２つずつ出力さ
れる異常量のうち、同一種類のセンサについて２つの異
常量の比較を行うと共に、その比較結果に基づいて、そ
の異常量の妥当性と、該同一種類のセンサの異常判定と
を行う第１乃至第３の異常判定手段とを備えることを特
徴とする。

【００１３】また、上記のセンサ異常検出装置をセンサ
異常検出手段として備える車両制御装置において、前記
第１乃至第３のセンサのうち、前記センサ異常検出手段
によって異常と判定されたセンサについては、そのセン
サの検出状態量を、前記センサ異常検出手段によって算
出された異常量に従って補償すると共に、その補償後の
検出状態量に基づいて、前記車両を制御すると良い。

【００１４】

【発明の効果】上記の本発明によれば、センサに発生し
た異常を高精度に検出すると共に、その異常の程度とを
定量的に判定するセンサ異常検出方法及びセンサ異常検
出装置及び車両制御装置の提供が実現する。

【００１５】即ち、請求項１または請求項３の発明によ
れば、横加速度、ヨーレート、並びに操舵角度を検出す
る各センサ（請求項２、請求項４）に発生した異常を高
精度に検出することができると共に、その発生した異常
の程度を、算出した異常量によって定量的に判定するこ
とができる。

【００１６】また、請求項５の発明によれば、センサに
異常が発生した場合においても、その異常の程度を表わ
す異常量を補償した制御量により、所定の制御状態に準
じた制御を継続することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して詳細に説明する。以下の説明においては、ま
ず、第１の実施形態においてセンサ異常検出装置につい
て説明し、更に第２の実施形態では、第１の実施形態に
係るセンサ異常検出装置を含む車両制御装置について説
明する。

【００１８】［第１の実施形態］はじめに、本実施形態
において、自動車等の４つの車輪を有する車両のモデル
（車両モデル）は、その車両の重心に横方向に働く力の
式と、その重心周りに働く回転運動の式とで表現可能な
所謂２輪モデルとして扱うものとし、その２輪モデルに
基づくセンサ異常の検出を行う。

【００１９】図１は、第１の実施形態におけるセンサ異
常検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。

【００２０】本実施形態において、図１に示すセンサ異
常検出装置１には、横加速度センサ（ａセンサ）２、ヨ
ーレートセンサ（γセンサ）３、操舵角センサ（δfセ
ンサ）４、並びに車速センサ（Ｖセンサ）５の４種類の
センサ出力信号（検出状態量）が入力される。これら４
種類のセンサのうち、異常検出の対象とするセンサは、
加速度センサ２、ヨーレートセンサ３、そして操舵角セ
ンサ４である。

【００２１】そして、センサ異常検出装置１のブロック
内に示された制御系の機能（詳細は後述する）により、
当該装置からは、異常が発生したセンサを特定可能に報
知する信号と、そのセンサの異常の程度を表わす異常量
とが出力される。本実施形態において、異常量とは、異
常を起こしたセンサが実際に出力している値と、そのセ
ンサが正常時において本来出力すべき値との差分を表わ
す。

【００２２】尚、上記の４種類のセンサによる横加速
度、ヨーレート等の検出方法自体は、現在では一般的で
あるため、本実施形態における説明は省略する。

【００２３】次に、センサ異常検出装置１のブロック内
に示された制御系の機能について説明する。

【００２４】まず、図１に示すセンサ異常検出装置１の
各ブロックの機能について以下に述べる。

【００２５】・第１のメモリ：車速に応じて変化すると
ころの、車両モデル及びオブザーバ・ゲイン（以下、シ
ステム・モデルと総称する）と、異常モデルとが予めマ
ップ化されて格納されたメモリ（記憶媒体）である
（尚、異常モデルの定義についは、図３を参照して後述
する）。この第１のメモリからは、車速センサ５の検出
した車速に応じたシステム・モデルと、異常モデルとが
出力される。

【００２６】・第１〜第３のオブザーバ：横加速度セン
サ２、ヨーレートセンサ３、そして操舵角センサ４の出
力信号が入力されると共に、第１のメモリから車速に応
じて設定される所定のシステム・モデルに従って、車両
の状態を推定する車両状態判定部として機能する。具体
的には、 オブザーバ＃１：横加速度センサ２、そしてヨーレート
センサ３の異常を推定できるように異常モデルが組み込
まれており、横加速度センサ２及びヨーレートセンサ３
について推定した状態量として、横加速度とヨーレート
とを出力する。

【００２７】オブザーバ＃２：ヨーレートセンサ３、そ
して操舵角センサ４の異常を推定できるように異常モデ
ルが組み込まれており、横加速度センサ２及びヨーレー
トセンサ３について推定した状態量として、横加速度と
ヨーレートとを出力する。

【００２８】オブザーバ＃３：操舵角センサ４、そして
横加速度センサ２の異常を推定できるように異常モデル
が組み込まれており、横加速度センサ２及びヨーレート
センサ３について推定した状態量として、横加速度とヨ
ーレートとを出力する。

【００２９】・第１〜第３の残差演算部（＃１乃至＃
３）：前段のオブザーバからそれぞれ出力された車両運
動についての推定状態量である横加速度及びヨーレート
と、車両運動についての状態量として横加速度センサ２
及びヨーレートセンサ３によって実際に検出された横加
速度及びヨーレートとの差(残差)を演算する。

【００３０】・第１〜第３の異常量変換部：前段の残差
演算部（＃１乃至＃３）から出力された各残差を、後述
する第２のメモリから車速に応じて設定される所定の変
換行列に基づいて、上述した各オブザーバの異常モデル
特性（＃１乃至＃３）に応じた異常量に変換する（尚、
異常量への変換方法は後述する）。具体的には、 異常量変換部＃１：残差演算部＃１から出力される横加
速度の残差、ヨーレートの残差を、オブザーバ＃１の異
常モデル特性に基づいて、横加速度センサ２、そしてヨ
ーレートセンサ３の異常量に変換する。

【００３１】異常量変換部＃２：残差演算部＃２から出
力される横加速度の残差、ヨーレートの残差を、オブザ
ーバ＃２の異常モデル特性に基づいて、ヨーレートセン
サ３、そして操舵角センサ４の異常量に変換する。

【００３２】異常量変換部＃３：残差演算部＃３から出
力される横加速度の残差、ヨーレートの残差を、オブザ
ーバ＃３の異常モデル特性に基づいて、操舵角センサ
４、そして横加速度センサ２の異常量に変換する。

【００３３】・第２のメモリ：残差演算部（＃１乃至＃
３）から出力される残差を異常量へ変換すべく、車速に
応じた複数の変換行列が予め格納されたメモリ（記憶媒
体）である。この第２のメモリからは、車速センサ５の
検出した車速に応じた変換行列が出力される。

【００３４】・第１〜第３の比較処理部：横加速度セン
サ２、ヨーレートセンサ３、そして操舵角センサ４の３
種類のセンサについて前段の何れか２つの異常量変換部
から出力された同一センサについての異常量の比較を行
う。ここで、係る３つの比較処理部にて行われる比較と
は、入力された２つの異常量に差が有るか否かと、それ
ら異常量はゼロであるか否かが判断される。具体的に
は、 比較処理部＃１：横加速度センサ２について異常量変換
部＃１と異常量変換部＃３とからそれぞれ出力された２
つの異常量を比較する。

【００３５】比較処理部＃２：ヨーレートセンサ３につ
いて異常量変換部＃１と異常量変換部＃２とからそれぞ
れ出力された２つの異常量を比較する。

【００３６】比較処理部＃３：操舵角センサ４について
異常量変換部＃２と異常量変換部＃１とからそれぞれ出
力された２つの異常量を比較する。

【００３７】・異常判定部：前段の３つの比較処理部に
おける比較結果に基づいて、横加速度センサ２、ヨーレ
ートセンサ３、そして操舵角センサ４の３種類のセンサ
のうち、異常が発生しているセンサを判定し（尚、異常
判定の方法は後述する）、異常と判定したセンサを報知
する信号と、そのセンサの異常量とを出力する。

【００３８】尚、第１及び第２のメモリに格納するマッ
プは、誤差を少なくするためには車速に応じてできるだ
け細かいステップで設定すべきであるが、メモリの記憶
容量には制限があるので、係るマップに設定すべき特性
として、車速の逆数に比例するように、当該メモリから
出力すべきパラメータの変化の度合が等間隔になるよう
に、車速のインデックス（ステップ）の間隔を設定する
と良い。

【００３９】次に、上述した制御系の機能を実現する異
常検出処理の手順について説明する。

【００４０】図２は、第１の実施形態におけるセンサ異
常検出装置の異常検出処理の手順を示すフローチャート
である。

【００４１】センサ異常検出装置１には、図１には不図
示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭが少なくとも搭載されてお
り、以下に説明する異常検出処理は、ＲＡＭをワークエ
リアとして使用しながら、予めＲＯＭ等に格納されたソ
フトウエアに従ってＣＰＵが動作することによって実現
される。

【００４２】図２において、ステップＳ１：横加速度セ
ンサ２、ヨーレートセンサ３、操舵角センサ４、並びに
車速センサ５の４種類のセンサ出力信号を読み込むこと
により、横加速度、ヨーレート、車速、操舵量を取得す
る。

【００４３】ステップＳ２：第１のメモリを参照するこ
とにより、ステップＳ１にて取得した車速に応じたシス
テム・モデル（車両モデル及びオブザーバ・ゲイン）を
入手し、入手したシステム・モデルを、オブザーバ＃１
乃至オブザーバ＃３に設定する。

【００４４】尚、本実施形態では、車速に応じてシステ
ム・モデルと異常モデルとを変更したが、この構成に限
られるものではなく、例えば、路面勾配、路面摩擦係
数、車両重量等に応じたモデルマップを予め用意してお
き、測定値に基づいて本ステップにて参照するように構
成して良い。

【００４５】ステップＳ３：第１のメモリを参照するこ
とにより、ステップＳ１にて取得した車速に応じた異常
モデルを、オブザーバ＃１乃至＃３に設定する。

【００４６】ステップＳ４：ステップＳ２にてシステム
・モデルが更新されたオブザーバ＃１乃至オブザーバ＃
３を用いて、横加速度及びヨーレートについての推定状
態量をそれぞれ算出する。

【００４７】ステップＳ５：ステップＳ１にて実際に検
出された横加速度センサ２及びヨーレートセンサ３の出
力値と、ステップＳ４で算出した推定状態量としての横
加速度及びヨーレートとの残差（Δａ1乃至Δａ3，Δγ
1乃至Δγ3）を、残差演算部＃１乃至＃３を用いて算出
する。

【００４８】ステップＳ６：第２のメモリを参照するこ
とにより、ステップＳ１にて取得した車速に応じた変換
行列を、異常量変換部＃１乃至＃３に設定する。

【００４９】ステップＳ７：横加速度センサ２とヨーレ
ートセンサ３とについてステップＳ５で算出した残差
を、ステップＳ６にて変換行列が更新された異常量変換
部＃１乃至＃３を用いて、異常量（ａErr1，ａErr2，γ
Err1，γErr2，δErr1，δErr2）に変換する（尚、異常
量への変換方法は後述する）。

【００５０】ステップＳ８：横加速度センサ２について
ステップＳ７でそれぞれ２つずつ算出した異常量につい
て、上述したように、２つの異常量に差が有るか否か
と、それら異常量はゼロであるか否かをチェックし、結
果を表わす比較結果フラグFLAGａを、ＲＡＭ（不図示）
格納する。

【００５１】即ち、ステップＳ８では、横加速度センサ
２についての２つの異常量の差分の絶対値｜ａErr2−ａ
Err1｜が所定のしきい値以下であるかを判断し（ステッ
プＳ８１）、その差分が当該しきい値より大きいときに
は、FLAGａ＝２にセットする（ステップＳ８５）。一
方、当該差分が当該しきい値以下であるときには、ａEr
r1が当該しきい値以下であるかを判断し（ステップＳ８
２）、その判断でＹＥＳ（ａErr1≦（しきい値））のと
きにはFLAGａ＝０にセットし（ステップＳ８３）、ＮＯ
（ａErr1＞（しきい値））のときにはFLAGａ＝１にセッ
トする（ステップＳ８４）。

【００５２】ステップＳ９：ステップＳ８と同様な比較
処理を、ヨーレートセンサ３についての２つの異常量の
差分γErr1，γErr2を対象に行うことにより、比較結果
フラグFLAGγをセットする。

【００５３】ステップＳ１０：ステップＳ８と同様な比
較処理を、操舵角センサ４についての２つの異常量の差
分δErr1，δErr2を対象に行うことにより、比較結果フ
ラグFLAGδをセットする。

【００５４】ステップＳ１１：ステップＳ８乃至ステッ
プＳ１０における比較結果に基づいて、異常が発生した
センサを判定し（尚、異常判定の方法は後述する）、リ
ターンする。

【００５５】＜異常量への変換方法＞ここで、残差を異
常量に変換する方法について説明する。この変換処理
は、上述したステップＳ７にて異常量変換部＃１乃至＃
３が行う処理である。

【００５６】本実施形態において、車両モデル（２輪モ
デル）は、下記の２次元の行列を含む２次式（数１）で
表される。

【００５７】

【数１】

【００５８】また、センサ異常がシステムに与える影響
をモデル化し、図３に示すような異常モデルを得る。

【００５９】そして、センサ異常が発生したときのシス
テムは、上記の数１を基本とするところの、下記の数２
で表される。

【００６０】

【数２】

【００６１】オブザーバ＃１乃至＃３に異常モデルを組
み込むと、センサ異常が発生したときに、異常モデルに
固有の残差を出力するオブザーバを得ることができる。

【００６２】ここで、オブザーバに異常モデルを組み込
むとは、オブザーバの閉ループ・ゲインA-LCの固有ベク
トルが、その異常モデルと一致するようオブザーバ・ゲ
インLを、そのオブザーバに設定することに相当する。
より具体的には、下記の数３で表される。

【００６３】

【数３】

【００６４】オブザーバの状態推定誤差 e と、残差 q
は、上記の数１の（１）式と、上記の数３の（２）式と
の差分であり、下記の数４で表される。

【００６５】

【数４】

【００６６】この状態推定誤差 e は、オブザーバが有
する性質により、最終的には所定値に収束する。このと
き、当該所定値への収束速度が十分速いと考えれば、時
間と共に状態推定誤差 e が収束していく過程を無視
し、異常の大きさから残差への変換式を一義的に決定で
きる。即ち、下記の数５で表わすように考えることがで
きる。

【００６７】

【数５】

【００６８】上記の数５の（６）式に示した変換式の逆
変換を得られれば、残差 qに基づいて、センサに発生し
た異常の程度（異常量）を演算することができる。即
ち、下記の数６で表わすように考えることができる。

【００６９】

【数６】

【００７０】＜異常判定の方法＞次に、異常判定の方法
について説明する。この異常判定処理は、上述したステ
ップＳ１１にて異常判定部が行う処理である。

【００７１】オブザーバ＃１乃至＃３の内部に車両モデ
ルのモデル化誤差や外乱が無い場合、或いは全てのセン
サが正常な場合、異常量変換部＃１乃至＃３にて変換さ
れた各センサの異常量は、それぞれゼロで一致する。

【００７２】しかし、オブザーバ＃１乃至＃３の内部に
モデル化誤差や外乱がある場合、或いはオブザーバに組
み込まれていない他のセンサ異常が発生した場合、それ
らの影響は、オブザーバが行う状態推定に作用し、その
結果、出力される状態推定量には誤り（誤差）が生じ
る。

【００７３】即ち、センサに異常が発生した場合、オブ
ザーバ＃１乃至＃３の３つのオブザーバのうち当該セン
サの異常モデルが組み込まれていないオブザーバの残差
に基づいて変換される異常量は、ゼロ以外の誤った値で
ある。そして、残る２つのオブザーバの残差に基づいて
変換される異常量は、正しい値（即ち、異常が発生した
当該センサについては残差に基づく異常量、別のセンサ
については正常に動作しているため異常量はゼロ）であ
る。

【００７４】また、モデル化誤差や外乱が発生した場
合、オブザーバ＃１乃至＃３の３つのオブザーバの残差
に基づいて変換される異常量は、各センサ毎にそれぞれ
ゼロ以外の異なる値となる。

【００７５】図４は、ヨーレートセンサ３について異常
判定を行う場合を説明する図であり、同図左側に４つ並
ぶグラフにおいて、縦軸は、ヨーレートセンサ３につい
て算出された異常量γErr1及びγErr2であり、横軸は時
間を表わす。

【００７６】これら４つのグラフにおいて、最上段のグ
ラフでは、異常量γErr1及びγErr2が共にゼロで一致し
ており、この場合、異常量γErr1及びγErr2の算出の基
となった残差Δγ1，Δγ2の算出に使用された状態推定
量を出力したところの、オブザーバ＃１及びオブザーバ
＃２は、それぞれ正しく推定を行っていると判断するこ
とができ、且つ異常量γErr1及びγErr2は共にゼロであ
るので、ヨーレートセンサ３に異常は無いと判断するこ
とができる。

【００７７】そして、上から２つめのグラフでは、異常
量γErr1及びγErr2が共に一致しているが、ある時間的
なタイミングで異常量γErr1及びγErr2が共にゼロでは
ない値をとっている。この場合も、２つの異常量は一致
しているので、上記の場合と同様に、オブザーバ＃１及
びオブザーバ＃２は、それぞれ正しく推定を行っている
と判断することができるが、係る異常量はゼロではない
ので、ヨーレートセンサ３に異常が発生したと判断する
ことができる。

【００７８】次に、上から３つめのグラフでは、異常量
γErr1及びγErr2の一方がゼロ、他方がある時間的なタ
イミングでゼロではない値をとっている。この場合、２
つの異常量は一致していないため、オブザーバ＃１及び
オブザーバ＃２は、何れかが誤った推定を行っていると
判断することができ、且つ一方の異常量がゼロであるの
で、ヨーレートセンサ３は正常であり、他のセンサ（横
加速度センサ２または操舵角センサ４）に異常が発生し
たと判断することができる。

【００７９】そして、最下段のグラフでは、ある時間的
なタイミングで、異常量γErr1及びγErr2の一方が正の
値、他方が負の値をとり、何れの値もゼロではない。こ
の場合、２つの異常量は一致していないため、オブザー
バ＃１及びオブザーバ＃２は、両方が誤った推定を行っ
ていると判断することができ、モデル化誤差や外乱が発
生したと判断することができる。

【００８０】上述した性質を、あるセンサに関する２つ
の異常量についてまとめると、図５に示す一覧表の如く
まとめられ、２つの異常量を比較することにより、セン
サ異常の有無を判定することができる。そして、係る異
常判定のＣＰＵ（不図示）による実際の処理は、ステッ
プＳ８乃至ステップＳ１０にて設定された３種類の比較
結果フラグ（FLAGａ，FLAGγ，FLAGδ）を参照すること
により、図２のステップＳ１１のブロックの内部に示す
如く行われる。

【００８１】即ち、ステップＳ１１のブロックの内部に
示す３種類のテーブルを予めＲＯＭ（不図示）に格納し
ておき、ステップＳ８乃至ステップＳ１０にて設定され
た当該３種類の比較結果フラグの設定状態に応じて、シ
ステムが正常な状態、横加速度センサ２の異常状態、ヨ
ーレートセンサ３の異常状態、操舵角センサ４の異常状
態、その他（モデル誤差や外乱等）の異常状態を判定す
ると共に、その判定結果に応じて、右側のテーブルを参
照することにより、センサ異常検出装置１の外部に出力
すべき異常量ａErr，γErr，δErrを決定すれば良い。

【００８２】以上説明したように、本実施形態では、図
１に示したセンサ異常検出装置１において、オブザー
バ、残差演算部、異常量変換部を複数組（本実施形態で
は、異常検出の対象である３つのセンサに対応して３組
み）用意し、１つのセンサについて２つ以上の異常量を
演算すると共に、各オブザーバに組み込むセンサ異常の
モデルは、それぞれ異なった組み合わせに構成した。

【００８３】これにより、あるセンサについて得られる
２つの変換異常量は、そのセンサに異常が発生したとき
には等しくなり、他のセンサに異常が発生したとき、或
いは、モデル化誤差が顕在化したときは、異なった値と
なるという性質を得ることができ、この性質を利用する
ことにより、センサの故障等の異常状態を高精度に検出
することができると共に、その異常状態の程度を表わす
異常量をリアルタイムで定量的に推定することができ
る。

【００８４】また、上述した本実施形態では、異常の発
生を判定するに際して、推定した２つの異常量の比較結
果に基づいて、異常量がゼロであるか否かによって判定
することができるので、異常判定のためのしきい値は低
く設定することができ、ノイズ、モデル誤差、或いは外
乱による影響を受けることなく検出感度を向上すること
ができる。

【００８５】［第２の実施形態］次に、上述した第１の
実施形態に係るセンサ異常検出装置１を含む車両制御装
置について説明する。

【００８６】第１の実施形態で上述したように、センサ
異常検出装置１の機能によれば、センサの故障等の異常
状態を高精度に検出することができると共に、その異常
状態の程度を表わす異常量をリアルタイムで定量的に推
定することができる。

【００８７】従って、アクチュエータを駆動する制御系
の制御動作を、センサの異常発生時においても暫定的に
継続すべき制御システムに、センサ異常検出装置１を組
み込んだ制御系を実現すれば、センサに異常が発生した
場合であっても、アクチュエータ等に出力すべき操作量
（制御量）をどの程度補正すれば良いかを算出すること
ができ、制御動作を暫定的に継続することができる。

【００８８】そこで、本実施形態では、横加速度センサ
２、ヨーレートセンサ３、並びに操舵角センサ４のセン
サのうち、センサ異常検出装置１によって異常と判定さ
れたセンサについては、そのセンサの検出状態量を、セ
ンサ異常検出装置１によって算出された異常量に従って
補償すると共に、その補償後の検出状態量に基づいて、
車両を制御する。

【００８９】図６は、第２の実施形態における車両制御
装置の制御系の概略構成を例示するブロック図である。

【００９０】同図において、センサ異常検出装置１は、
上述した第１の実施形態と同様に、車速センサ５によっ
て検出した自車速を利用して、横加速度センサ２、ヨー
レートセンサ３、並びに操舵角センサ４に発生する異常
を検出する。制御器１０には、当該３つのセンサの出力
信号と、センサ異常検出装置１から出力される当該３つ
のセンサの異常量との差分がそれぞれ入力され、制御器
１０は、これら３種類の入力信号に基づいて所定の制御
処理を行うことにより、アクチュエータ１１に設定すべ
き制御量を算出する。

【００９１】図７は、第２の実施形態における車両制御
装置の制御処理の概略を示すフローチャートである。

【００９２】同図において、ステップＳ２１：横加速度
センサ２、ヨーレートセンサ３、操舵角センサ４、並び
に車速センサ５の４種類のセンサ出力信号を読み込むこ
とにより、横加速度、ヨーレート、車速、操舵量を取得
する。

【００９３】ステップＳ２２：第１の実施形態（図２）
における異常検出処理を、センサ異常検出装置１におい
て行うことにより、異常が発生したセンサを判定すると
共に、センサの異常量を算出する。

【００９４】ステップＳ２３：ステップＳ２１にて入手
したセンサ出力信号を、ステップＳ２２にて算出した当
該センサの異常量に基づいて補正（補償）する。

【００９５】ステップＳ２４：ステップＳ２３にて補正
されたセンサ出力信号に基づいて、所定の制御処理を行
うことによって制御量を算出し、その制御量をアクチュ
エータ１１に設定し、リターンする。

【００９６】本実施形態によれば、センサに異常が発生
した場合であっても、アクチュエータ等に出力すべき操
作量（制御量）をどの程度補正すれば良いかを算出する
ことができ、制御動作を暫定的に継続することができ
る。

【００９７】従って、本実施形態に係る車両制御装置
（図６）を、例えば、操舵機構を積極的に制御する隊列
走行装置等に適用した場合に、センサに故障が発生した
場合においても、回復不能なほど走行中の車両の挙動が
乱れることを未然に防止することができ、安定走行を確
保することができる。

【００９８】尚、上述した各実施形態においては、演算
を容易にすべく、運動モデルを左右に幅を有しない２輪
モデルとして設定したため、実際の車両には転回中等に
発生するロールを考慮することができない。このため、
厳密に捉えた場合には、車両にロールが発生する状況下
において得られた異常量には誤差が含まれる。そこで、
車両の運動モデルを更に高次のモデルとして設定すると
共に、使用するオブザーバの数量を適宜用意すれば、係
る状況下においても異常量を正確に算出することがで
き、異常検出対象のセンサを更に増加することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるセンサ異常検出装置の
制御系の構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施形態におけるセンサ異常検出装置の
異常検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図３】異常モデルを説明する図である。

【図４】ヨーレートセンサ３について異常判定を行う場
合を説明する図である。

【図５】あるセンサに関する２つの異常量によって判る
システムの状態を説明する図である。

【図６】第２の実施形態における車両制御装置の制御系
の概略構成を例示するブロック図である。

【図７】第２の実施形態における車両制御装置の制御処
理の概略を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１：センサ異常検出装置， ２：横加速度センサ， ３：ヨーレートセンサ， ４：操舵角センサ， ５：車速センサ， １０：制御器， １１：アクチュエータ，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 6/00 Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00 111:00 111:00 113:00 113:00 137:00 137:00 Ｇ０１Ｐ 15/00 Ｊ Ｆターム(参考） 2F069 AA86 BB21 DD02 EE23 GG04 JJ17 QQ03 2F076 BA13 BA17 BB05 BD17 BD19 BE04 BE06 3D001 AA00 DA16 DA17 EA08 EA22 EA36 EA42 EC07 ED06 ED13 3D032 CC20 CC28 CC33 DA03 DA23 DA29 DA33 DD08 EB04 GG01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサによって実際に検出した車両の検
   出状態量と、その車両の運動モデルを予め組み込んだオ
   ブザーバを用いて推定した推定状態量との差分を算出
   し、その差分に基づいて、該センサに発生した異常を検
   出するセンサ異常検出方法であって、 前記車両についての、車速に応じた複数の運動モデルと
   所定の変換特性とを、予め記憶媒体に格納する記憶工程
   と、 前記車両の状態を検出する第１乃至第３のセンサのうち
   互いに異なる何れか２種類のセンサについて異常を推定
   可能に予め構成した第１乃至第３のオブザーバを用い
   て、該第１乃至第３のセンサより入手した３種類の状態
   検出量と、前記車両の現在の車速に応じて前記記憶媒体
   より入手した運動モデルとに基づいて、前記第１及び第
   ２のセンサについてそれぞれ３つの推定状態量を算出す
   る状態推定工程と、 前記第１及び第２のセンサより入手した検出状態量と、
   前記状態推定工程にて前記第１及び第２センサについて
   ３つずつ算出した推定状態量との差分をそれぞれ算出す
   ると共に、それら算出した差分を、前記車両の現在の車
   速に応じて前記記憶媒体より入手した変換特性に基づい
   て、前記第１乃至第３のセンサについてそれぞれ２つの
   異常量に変換する変換工程と、 前記変換工程にて前記第１乃至第３のセンサについてそ
   れぞれ２つずつ求めた異常量を用いて、同一種類のセン
   サについて２つの異常量をそれぞれ比較した結果に基づ
   いて、その異常量の妥当性と、前記第１乃至第３のセン
   サの異常判定とを行う異常判定工程と、を有することを
   特徴とするセンサ異常検出方法。
2. 【請求項２】 前記第１乃至第３のセンサにより検出さ
   れる状態検出量は、前記車両の横加速度、ヨーレート、
   並びに操舵角度であることを特徴とする請求項１記載の
   センサ異常検出方法。
3. 【請求項３】 センサによって実際に検出された車両の
   検出状態量と、その車両の運動モデルを予め組み込んだ
   オブザーバによって推定した推定状態量との差分に基づ
   いて、該センサに発生した異常を検出するセンサ異常検
   出装置であって、 前記車両についての、車速に応じた複数の運動モデルと
   所定の変換特性とが予め格納された記憶手段と、 前記車両の状態を検出する第１乃至第３のセンサのうち
   互いに異なる何れか２種類のセンサについて異常を推定
   可能に予め構成され、該第１乃至第３のセンサより入手
   した３種類の状態検出量と、前記車両の現在の車速に応
   じて前記記憶媒体より入手した運動モデルとに基づい
   て、前記第１及び第２のセンサについてそれぞれ３つの
   推定状態量を算出する第１乃至第３のオブザーバと、 前記第１及び第２のセンサより入手した検出状態量と、
   前記第１乃至第３のオブザーバによって前記第１及び第
   ２のセンサについてそれぞれ算出された３つの推定状態
   量との差分を、該２種類のセンサそれぞれについて算出
   すると共に、それら算出した差分を、前記車両の現在の
   車速に応じて前記記憶手段より入手した変換特性に基づ
   いて、前記第１乃至第３のセンサについてそれぞれ２つ
   の異常量に変換する第１乃至第３の変換手段と、 前記第１乃至第３の変換手段から前記第１乃至第３のセ
   ンサについてそれぞれ２つずつ出力される異常量のう
   ち、同一種類のセンサについて２つの異常量の比較を行
   うと共に、その比較結果に基づいて、その異常量の妥当
   性と、該同一種類のセンサの異常判定とを行う第１乃至
   第３の異常判定手段と、を備えることを特徴とするセン
   サ異常検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１乃至第３のセンサにより検出さ
   れる状態検出量は、前記車両の横加速度、ヨーレート、
   並びに操舵角度であることを特徴とする請求項３記載の
   センサ異常検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のセンサ異常検出装置であ
   るセンサ異常検出手段と、 前記第１乃至第３のセンサのうち、前記センサ異常検出
   手段によって異常と判定されたセンサについては、その
   センサの検出状態量を、前記センサ異常検出手段によっ
   て算出された異常量に従って補償すると共に、その補償
   後の検出状態量に基づいて、前記車両を制御する制御手
   段と、を備えることを特徴とする車両制御装置。