JP2005308104A - 車輛の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの過回転を防止する車輛の制御装置を提供する。
【解決手段】 車輛に設けられる回転速度センサ（２７）と、前記回転速度センサの出力信号に基づいて制御を行う制御手段（１）とを備えた車輛の制御装置において、前記制御手段は、前記回転速度センサの出力信号からノイズを検出するノイズ検出手段（３、４）と、前記検出したノイズのレベルと、予め設定したしきい値とを比較して前記出力信号に含まれるノイズが一時的なものであるか否かを判定するノイズ判定手段（Ｓ３）と、前記ノイズの判定結果が一時的なノイズと判定された場合には、予め設定したコーション制御を実行するコーション制御手段（Ｓ４）と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車輛の制御装置、特にフェイルセーフ制御に関するものである。

従来、車輛の制御装置のフェイルセーフ制御に関するものとして、自動変速機に備えられた回転速度センサを含む複数のセンサの接地端子に接続する共通接地線に固有の故障を判断する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−３３８２９６号公報

しかしながら、従来技術においては、回転速度センサ体に影響するノイズ発生源からのノイズ、また、接触不良によるノイズ発生でのフェールセーフを判断することができない。例えば、自動変速機に設置された、車速を検出する回転速度センサにノイズが生じた場合、実際の車速が高車速であるにもかかわらず、回転速度センサの出力が低車速に対応する出力として自動変速機のコントローラに入力信号として出力する可能性がある。この場合には、回転速度センサの出力に応じて変速比が低速側に変化し、エンジン高回転によりシフトクオリティの悪化に繋がる。

本発明の目的は、回転速度センサにノイズが発生した場合においてもエンジンの高回転を確実に防止し、シフトクオリティを向上する車輛の制御装置を提供することである。

本発明の第１の発明は、車輛に設けられる回転速度センサと、前記回転速度センサの出力信号に基づいて制御を行う制御手段とを備えた車輛の制御装置において、前記制御手段は、前記回転速度センサの出力信号からノイズを検出するノイズ検出手段と、前記検出したノイズのレベルと、予め設定したしきい値とを比較して前記出力信号に含まれるノイズが一時的なものであるか否かを判定するノイズ判定手段と、前記ノイズの判定結果が一時的なノイズと判定された場合には、予め設定したコーション制御を実行するコーション制御手段と、を備える。

第２の発明は、第１の発明において、前記ノイズ判定手段が、前記ノイズのレベルが予め設定した第１のしきい値を超え、かつ、予め設定した第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値以下のときには、一時的なノイズであると判定する。

第３の発明は、第１または２の発明において、前記コーション制御手段が、前記一時的なノイズが発生している期間のみ、ノイズ発生時点の変速比に固定する。

第４の発明は、第２または３の発明において、前記ノイズ判定手段が、前記ノイズのレベルが予め設定した第２のしきい値を超える状態が所定時間継続した場合には、前記回転速度センサの故障を判定し、予め設定した故障時の制御に移行する。

第５の発明は、第４の発明において、前記故障時の制御が、回転速度センサの出力の読み込みを禁止するとともに、車両の運転状態に基づいてフィードフォワードで変速比を決定する。

第６の発明は、第２の発明において、前記第１のしきい値が、前記回転速度センサが通常走行時に発生しうる出力信号の変化量の上限に相当する値である。

第７の発明は、第２の発明において、前記第２のしきい値が、前記回転速度センサが異常時に生じる前記出力信号の変化量に相当する値である。

第１、３の発明では、回転速度センサの出力信号から予め設定した時間当たりの変化量に基づいてノイズを検出し、検出したノイズのレベルと、予め設定したしきい値とを比較して出力信号に含まれるノイズが一時的なものであるか否かを判定し、ノイズの判定結果が一時的なノイズと判定された場合には、予め設定したコーション制御を実行するため、コーション制御において、変速比を固定するように自動変速機をフェールセーフ制御して、エンジンの過回転を確実に防止でき、シフトクオリティを向上する。

第２の発明において、ノイズのレベルが予め設定した第１のしきい値を超え、かつ、予め設定した第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値以下のときには、一時的なノイズであると判定するため、確実に回転速度センサの故障と、一時的なノイズとを区別することができる。

第４の発明では、ノイズのレベルが予め設定した第２のしきい値を超える状態が所定時間継続した場合には、回転速度センサの故障を判定し、予め設定した故障時の制御に移行するため、回転速度センサの故障による制御への影響を抑制できる。

第５の発明では、センサ故障時の制御が、回転速度センサの出力の読み込みを禁止するとともに、前記車両の運転状態に基づいてフィードフォワードで自動変速機の変速比を決定するため、回転速度センサの故障による変速制御への影響を抑制できる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明を適用する自動変速機の一例としてのＶベルト式無段変速機の概略構成図を示す。

図１において、無段変速機は一対の可変プーリとして入力軸側のプライマリプーリ１０、出力軸側となるセカンダリプーリ１１を備え、これら一対の可変プーリ１０、１１はＶベルト１２によって連結されている。

無段変速機の変速比やＶベルトの接触摩擦力は、ＣＶＴコントロールユニット１からの指令に応動する油圧制御回路によって制御される。ＣＶＴコントロールユニット１には、エンジンを制御するエンジンコントロールユニット（図示せず）から入力トルク情報２１や後述するセンサ等からの出力に基づいて変速比や接触摩擦力を決定し、油圧を制御する。

プライマリプーリ１０は、プライマリプーリシリンダ室１０ｃへ作用する油圧（プライマリ圧）によってＶベルト１２を挟持する溝幅を可変制御する。また、セカンダリプーリ１１は、セカンダリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧（セカンダリ圧）に応じてＶベルトを挟持する溝幅を可変制御する。

無段変速機の変速比及びＶベルト１２の接触摩擦力を制御する油圧制御回路は、ライン圧を制御するレギュレータバルブ６０と、プライマリプーリシリンダ室１０ｃの油圧（以下、プライマリ圧）を制御する変速制御弁３０と、セカンダリプーリシリンダ室１１ｃへの供給圧（以下、セカンダリ圧）を制御する減圧弁１６０を主体に構成される。

変速制御弁３０はメカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンク５０に連結され、サーボリンク５０の一端に連結されたステップモータ４０によって駆動されるとともに、サーボリンク５０の他端に連結したプライマリプーリ１０の可動円錐盤（図示省略）から溝幅、つまり実変速比のフィードバックを受ける。

ライン圧制御系は、油圧ポンプ８０からの圧油を調圧する２方リニアソレノイドバルブで構成されたレギュレータバルブ６０を有し、ＣＶＴコントロールユニット１からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じて運転状態に応じた所定のライン圧ＰＬに調圧する。

ライン圧ＰＬは、プライマリ圧を制御する変速制御弁３０と、セカンダリ圧を制御するソレノイドを備えた減圧弁１６０にそれぞれ供給される。

プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１の変速比は、ＣＶＴコントロールユニット１からの変速指令信号に応じて駆動されるステップモータ４０によって制御され、ステップモータ４０に応動するサーボリンク５０の変位に応じて変速制御弁３０のスプール３１が駆動され、変速制御弁３０に供給されたライン圧ＰＬが調整されてプライマリ圧をプライマリプーリ１０へ供給し、溝幅が可変制御されて所定の変速比に設定される。

なお、変速制御弁３０は、スプール３１の変位によってプライマリプーリシリンダ室１０ｃへの油圧の吸排を行って、ステップモータ４０の駆動位置で指令された目標変速比となるようにプライマリ圧を調整し、実際に変速が終了するとサーボリンク５０からの変位を受けてスプール３１を閉弁する。

ここで、ＣＶＴコントロールユニット１は、プライマリプーリ１０の回転速度を検出するプライマリプーリ回転速度センサ２６、セカンダリプーリ１１の回転速度（または車速）を検出するセカンダリプーリ回転速度センサ２７、セカンダリプーリのシリンダ室１１ｃにかかるセカンダリ圧を検出する油圧センサ２８からの信号、プライマリプーリのシリンダ室１０ｃにかかるプライマリ圧を検出する油圧センサ２９からの信号と、セレクトレバーに応動するインヒビタースイッチ２３からのレンジ信号と、運転者が操作するアクセルペダルの操作量に応じた操作量センサ２４からのストローク（または、アクセルペダルの開度）、アクセルペダルが解放状態であることを検出するアイドルスイッチ２０、油温センサ２５から無段変速機５の油温を読み込んで変速比やＶベルト１２の接触摩擦力を可変制御する。

ＣＶＴコントロールユニット１の通常の制御では、車速やアクセルペダルのストロークに応じて目標変速を決定し、ステップモータ４０を駆動して実変速比を目標変速比へ向けて制御するとともに、入力トルクや変速比、油温、変速速度などに応じて、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１の推力（接触摩擦力）を制御するプーリ圧（油圧）の制御を行う。

このように構成されたＶベルト式無段変速機において、回転速度センサ２６、２７の故障判定及び故障時のフェールセーフ制御について説明する。

本発明のフェールセーフ制御は、ＣＶＴコントロールユニット１で実行され、回転速度センサ２６、２７の出力信号としてランダムにノイズ、つまり実際の回転速度を正しく出力していない信号が出力される時に実施される。回転速度センサ２６、２７の出力信号としてノイズが出力される状況としては、
１）コネクタ接触不良
２）悪路走行時
３）回転速度センサ２６、２７の回転リングの歯欠けによる信号の波欠け
４）回転速度センサ近傍に設置された高周波アクチュエータの影響による電磁波ノイズ
５）路面状況の変化時（例えば、ウェット路面からドライ路面に切り換わった時）
等が考えられる。１）コネクタ接触不良と３）歯欠けは回転速度センサの異常と考えられるが他の要因は正常な回転速度センサであっても発生するノイズである。

なお、断線時には出力信号は０（出力されない）であり、短絡時には出力信号は常に一定の出力値となり、前述のノイズとの相違は明らかである。

これらのノイズは、不定期に、かつ不定時間の間、出力されるため、回転速度センサ２６、２７の故障と判別することが難しい。そこで本発明では、回転速度センサ故障時のフェールセーフ制御として、回転速度センサ正常時の制御と故障時の制御の他に、出力信号がノイズに影響されている制御領域（以下、コーションゾーンという）の制御を設けたことを特徴とする。これら制御領域はノイズの大きさ（ノイズレベル＝出力信号の変化量）に応じて区分けでき、その一例を図２に示す。

図２は、本発明のフェールセーフ制御内容を実際のセンサ出力の例を用いて説明する図であり、縦軸にノイズレベルを、横軸に経過時間とした図である。

図において、出力特性（ａ）は正常な出力特性を示す。出力特性（ｂ）はコーションゾーンを規定する第１のしきい値Ｒｓｈ１を超えており、フェールセーフ制御のコーション制御を実施する。出力特性（ｃ）は、故障領域であるＮＧゾーンを規定する第２のしきい値Ｒｓｈ２を越えているが、第２のしきい値Ｒｓｈ２を超えている継続時間Δｔが時間しきい値Ｔｓｈより短いため、故障とは判断せず、コーション制御を実施する。ここで、コーション制御とは、例えば、コーションゾーンにあると判定された時点での変速機の変速比に変速比を固定する制御をいう。出力特性（ｄ）は、第２のしきい値Ｒｓｈ２を越え、かつ第２のしきい値Ｒｓｈ２を超えている継続時間Δｔが時間しきい値Ｔｓｈより長いため、故障と判断し、後述のＮＧ制御を実施する。ＮＧ制御が開始された場合には、出力特性が第２のしきい値Ｒｓｈ２を下回った場合でもＮＧ制御を継続するように制御される。

前述したノイズの発生要因のうち、１）接触不良と３）歯欠けは出力特性（ｄ）を示し、つまり故障と判断され、他の要因は、出力特性（ｂ）、（ｃ）を示し、一時的に比較的高いノイズを発生するだけで、故障とは判断せず、コーション制御での対応とする。

以下、本発明の回転速度センサのフェールセーフ制御について説明する。回転速度センサとしてセカンダリプーリの回転速度を検出する回転速度センサ２７を例として説明する。

図３と図４は、本発明のフェールセーフ制御を説明する、出力信号の変換を説明するブロック図と、制御内容を説明するフローチャート図である。

図３において、回転速度センサ２７から出力された信号（ノイズ）は、Ａ／Ｄコンバータ２でアナログ信号からデジタル信号に変換され、フィルタ５で後述の処理を行った後、積分器３で一定時間積分され、その値は微分器４に出力され、微分器４で信号の予め設定した時間当りの変化量からノイズレベル（ノイズの大きさ）を演算し、ノイズを検出する請求項１のノイズ検出手段を構成する。

そして、フェール判定部６では、後述する処理によりノイズレベルに基づく判定を行い、判定結果が故障（ＮＧ）またはコーションゾーンの時には所定の制御を行う。なお、回転速度センサ２７から出力された信号は、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタにより所定の高周波成分及び所定の低周波成分のみを抽出した信号とする。一般にノイズは通常の信号より高周波であるため、ハイパスフィルタを通すことでノイズを抽出し、また歯欠けによる信号は、通常の信号より低周波となるため、ローパスフィルタを通すことにより抽出する。このように処理された信号を用いて、以下に説明するフェールセーフ制御を実施する。

図４に示すフローチャートは所定周期（例えば、１０ｍｓｅｃ）で実行され、フェールセーフ制御は、まず、ステップＳ１とステップＳ２において前述の信号のフィルタ処理を行う。ステップＳ３で、前述の積分及び微分処理から演算されたノイズレベルが第１のしきい値Ｒｓｈ１以上かどうかを判定する。第１のしきい値Ｒｓｈ１以上であれば、信号はノイズの影響を受け、少なくともコーションゾーンにあると判定され、ステップＳ４でコーション制御を実施する。なお、ノイズレベルと第１のしきい値Ｒｓｈ１を比較するステップＳ３が、請求項１のノイズ判定手段に相当し、コーション制御を実施するステップＳ４が請求項１のコーション制御手段に相当する。

コーション制御で変速比を固定することにより、運転者の意図しないエンジンの過回転を防止できるとともに、意図しない車両挙動、例えばダウンシフトに伴うエンジンブレーキによる急減速等を防止できる。なお、第１のしきい値Ｒｓｈ１は、回転速度センサが正常状態でも、車両が悪路を走行すること等で発生しうるノイズレベルに相当する値であり、予め実験等から設定しておく。

ステップＳ３において判定条件が不成立の場合には、回転速度センサ２７が正常状態にあると判定され、ステップＳ５に進む。ステップＳ５においては、通常状態での制御を実施し、スタートに戻る。

ステップＳ４に続くステップＳ６においては、ステップＳ２で処理されたノイズレベルを第２のしきい値Ｒｓｈ２と比較する。ここで第２のしきい値Ｒｓｈ２は、回転速度センサ２７の故障を判定するためのしきい値であり、第１のしきい値Ｒｓｈ１より大きな値とする。ノイズレベルが第２のしきい値Ｒｓｈ２以上であれば、故障の可能性ありとして、ステップＳ７に進み、フェールフラグを判定する。ステップＳ６で条件が不成立であれば、ステップＳ４で実施するコーション制御を継続して、スタートに戻る。なお、ここで、第２のしきい値Ｒｓｈ２は、誤検知することなく故障を判断できるノイズレベルであり、後述の時間しきい値Ｔｓｈ以上継続して検出されることにより、回転速度センサの異常を確実に判定するためのしきい値で、予め実験等を通じて設定しておく。

ステップＳ７では、フェールフラグがＯＮかどうかを判定する。フラグがＯＮであれば、ステップＳ８でタイマーのカウンタをインクリメントし、続くステップＳ９でカウンタが時間しきい値Ｔｓｈを超えているかどうかを判定する。時間しきい値Ｔｓｈを超えていれば回転速度センサ２７が故障であると判定し、ステップＳ１０でＮＧ制御、例えば、故障した回転速度センサ２７の入力値を用いないで、自動変速機の制御をアクセル開度と他の回転速度センサ２６からの信号によるフィードフォワード制御に切り換える。フィードフォワード制御に切換えることで、故障した回転速度センサ２７の変速制御への影響を抑制することができる。ステップＳ９で時間しきい値Ｔｓｈに達していない場合には、ステップＳ４のコーション制御を継続する。

ステップＳ７に戻り、フェールフラグがＯＦＦの場合には、ステップＳ１１に進み、フェールフラグをＯＮにするとともに、続くステップＳ１２でタイマーのカウントを開始し、スタートに戻る。

このように本発明の回転速度センサのフェールセーフ制御においては、回転速度センサからランダムに出力されるノイズの大きさとその出力時間に応じて回転速度センサの故障診断を行い、回転速度センサが故障しているのか、または一時的なノイズを発生しているのかを判断し、その判断結果に応じて自動変速機のフェールセーフ制御を切り換えるようにしたので、故障と一時的なノイズの発生とを判別でき、一時的なノイズによるエンジンの高回転を確実に防止でき、シフトクオリティを向上できる。

また、ノイズの大きさを通常運転時と故障時（第２のしきい値）と一時的にノイズを発生する時（第１のしきい値）とに分け、それぞれに応じて、フェールセーフ制御を実施するので、回転速度センサの状態に応じた自動変速機の制御を行うことができる。

本発明を適用したフェールセーフ制御装置は、回転速度センサのノイズの大きさに基づいて故障判定を精度よく実施し、エンジンの過回転を防止するのに有用である。

本発明を適用する無段変速機の概略構成図である。 センサ出力特性とフェールセーフ制御との関係を説明する図である。 コントロールユニットの信号変換ブロック図である。 本発明のフェールセーフ制御のフローチャートである。

符号の説明

１ ＣＶＴコントロールユニット
２ Ａ／Ｄコンバータ
３ 積分器
４ 微分器
５ フィルタ
６ フェール判定部
１０ プライマリプーリ
１１ セカンダリプーリ
２０ アイドルスイッチ
２３ インヒビタスイッチ
２４ アクセルペダル操作量センサ
２５ 油温センサ
２６、２７ 回転速度センサ
２８ 油圧センサ
３０ 変速制御弁
４０ ステップモータ

Claims (7)

1. 車輛に設けられる回転速度センサと、
   前記回転速度センサの出力信号に基づいて制御を行う制御手段とを備えた車輛の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記回転速度センサの出力信号に基づいてノイズを検出するノイズ検出手段と、
   前記検出したノイズのレベルと、予め設定したしきい値とを比較して前記出力信号に含まれるノイズが一時的なものであるか否かを判定するノイズ判定手段と、
   前記ノイズの判定結果が一時的なノイズと判定された場合には、予め設定したコーション制御を実行するコーション制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車輛の制御装置。
2. 前記ノイズ判定手段は、前記ノイズのレベルが予め設定した第１のしきい値を超え、かつ、予め設定した第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値以下のときには、一時的なノイズであると判定することを特徴とする請求項１に記載の車輛の制御装置。
3. 前記コーション制御手段は、前記一時的なノイズが発生している期間のみ、ノイズ発生時点の変速比に固定することを特徴とする請求項１または２に記載の車輛の制御装置。
4. 前記ノイズ判定手段は、前記ノイズのレベルが予め設定した第２のしきい値を超える状態が所定時間継続した場合には、前記回転速度センサの故障を判定し、予め設定した故障時の制御に移行することを特徴とする請求項２または３に記載の車輛の制御装置。
5. 前記故障時の制御は、回転速度センサの出力の読み込みを禁止するとともに、車両の運転状態に基づいてフィードフォワードで自動変速機の変速比を決定することを特徴とする請求項４に記載の車輛の制御装置。
6. 前記第１のしきい値は、前記回転速度センサが通常走行時に発生しうる出力信号の変化量の上限に相当する値であることを特徴とする請求項２に記載の車輛の制御装置。
7. 前記第２のしきい値は、前記回転速度センサが異常時に生じる前記出力信号の変化量に相当する値であることを特徴とする請求項２に記載の車輛の制御装置。

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