JP2008114765A - 車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各センサの有無と各センサの正常／故障とを確実に検出して判別できるようにする信頼性の高い車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置を提供する。
【解決手段】センサの電源をオン／オフ制御するセンサ電源操作手段と、センサの電源のオン／オフによるフィードバック信号に基づいてセンサの有無を検出するセンサ有無検出手段と、センサの正常／異常をセンサ出力チェック信号に基づいて検出するセンサ異常検出手段と、センサの有無及びセンサの正常／異常の検出値を記憶保持するセンサ記憶部とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のステアリング装置等の車載コントロールユニット（ＥＣＵ）におけるセンサ認識装置に関し、特にコントロールユニットとそれに接続されるセンサの状況を確実に認識することにより、使用するソフトウェアやコントロールユニットの仕様を統一することが可能になり、製造コスト、製造管理工数、人為的な作業ミス等を縮小することができる車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置に関する。

車両には種々のコントロールユニットが搭載されており、車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置にも、コントロールユニットが設けられており、このコントロールユニットによりモータを駆動し、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図５に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニション信号が入力され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図６のようになる。

図６を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈは操舵補助指令値演算部３２に入力される。また、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて、アシストマップ３３を参照してモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力され、その比例出力及び積分出力は加算部３０Ｂに入力される。微分補償部３４の出力も加算部３０Ｂに加算入力され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ駆動回路３７にはバッテリ１４から電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出部３８で検出され、モータ電流値ｉは減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。

このような、コントロールユニット３０は、同車種であっても仕様の違いやオプション設定等による構成内容の違いから、車両に搭載される各センサにも違いがあるだけでなく、各センサの有無に応じて、各センサの検出信号を扱うコントロールユニット３０のソフトウェアが必要になると共に、そのソフトウェアに合わせたコントロールユニット３０も必要になる。つまり、個別に対応したコントロールユニット３０及びソフトウェアを設計、製造することになるため、装置の多品種化、製造管理工数の増加及びコストアップに繋がることになる。

例えばコントロールユニット３０（及びソフトウェア）の種類が増加すると、開発段階におけるソフトウェアの設計、製造、品質確認等にかかる時間が増大すると共に、管理コストも増大してしまう。また、その後における交換修理時においても、コントロールユニット３０の交換ミスを起こす可能性がある。

かかる問題を解決する装置として、例えば特許第３５０７３１０号公報（特許文献１）に示される車両用制御システムが提案されている。この車両用制御システムは、センサの出力特性の相違によらず、どのセンサが装着されているかを識別し、装着されたセンサに適合して制御量を演算するようにしている。即ち、車両の状態を検出する状態検出手段と、この検出された状態に基づき制御量を演算する制御機器と、この制御量に応じて駆動され、車両を制御するアクチュエータとを備えるものにおいて、前記状態検出手段は、互いに異なる出力特性を有する複数種類の状態検出手段の内、いずれか１つが前記制御機器に接続されており、前記制御機器は、前記複数種類の状態検出手段の出力特性にそれぞれ適合して所望の制御量を演算するための複数種類の演算手段と、前記状態検出手段の出力から、前記制御機器に接続された状態検出手段を識別し、この識別結果に応じて前記演算手段を選択する識別手段とを設けている。
特許第３５０７３１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された車両用制御システムでは、センサの有無の判別及びセンサの正常／異常の判別を行うことはできるが、センサが搭載されていないのか或いは故障しているのかを判別することができない。つまり、センサの有無（センサが搭載／未搭載或いはコントロールユニットに未接続である状態）と正常／異常とを判別することができないので、コントロールユニットのセンサ認識機能の信頼性に問題がある。

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、各センサの有無と各センサの正常／故障とを確実に検出して判別できるようにすることにより、より信頼性の高い車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置を提供することにある。

本発明は、車両の状態を検出するセンサの検出値に基づいて前記車両を制御する車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置に関し、本発明の上記目的は、前記センサの電源をオン／オフ制御するセンサ電源操作手段と、前記センサの電源のオン／オフによるフィードバック信号に基づいて前記センサの有無を検出するセンサ有無検出手段と、前記センサの正常／異常をセンサ出力チェック信号に基づいて検出するセンサ異常検出手段と、前記センサの有無及び前記センサの正常／異常の検出値を記憶保持するセンサ記憶部とを具備することにより達成される。

また、前記センサ記憶部に記憶保持された前記センサの状態に基づきアクチュエータ操作手段によりアクチュエータの制御を行うことにより、或いは前記アクチュエータが電動パワーステアリング装置系のモータであることにより、或いは前記センサに車速センサ、舵角センサが含まれることにより、より効果的に達成される。

本発明に係る車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置によれば、車両の各センサの有無と各センサの正常／故障とを確実に判別することができるので、搭載されるセンサ系に合わせることなく、コントロールユニット及びソフトウェアの種類を１本化することができる。このため、開発段階におけるソフトウェアの設計、製造、品質確認等の効率向上、製造段階における品質管理、在庫コストの低減、コントロールユニットの修理交換時の間違い防止によるコストの低減を図ることができる。

本発明は、車両に搭載されているセンサ系の有無の検出及び正常／異常の検出を行うに際し、本発明のセンサ認識装置は、各センサの有無及び故障等により発生する誤判断を防ぐため、センサ電源操作に伴う各センサからのフィードバック信号により各センサの有無を判別し、さらに、各センサ出力チェック信号により各センサの異常検出を行い、各センサの状態を確実に把握した上でモータ等のアクチュエータの制御を行うようにする。

以降は一度記憶した情報を基に、各センサ関連の機能の有効無効に対応したソフトウェアが働くことになり、これにより各センサの有無に拘わらずソフトウェアを１本化でき、そのソフトウェアが搭載されたコントロールユニットを１本化することができる。

以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明をする。

図１は本発明の構成例を示すブロック図である。先ず、本発明の車載コントロールユニット１００はＣＰＵで成るセンサ認識部１１０と、外部のセンサ１３０等との間の情報送受を行うインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１２０とで構成されている。センサ認識部１１０は、センサ１３０の電源の操作を行うセンサ電源操作手段１１１と、センサ１３０の有無を検出するセンサ有無検出手段１１２と、センサ１３０の正常／異常を検出するセンサ異常検出手段１１３と、センサ１３０の状態を記憶保持するセンサ記憶部１１４とで構成されている。車載コントロールユニット１００内のセンサ認識部１１０は、インタフェース部１２０を介してセンサ１３０に接続されている。なお、センサ１３０は各種センサ類を含むものであるが、ここでは単に「センサ」として説明する。

センサ電源操作手段１１１は、電源操作信号ＰＳによりセンサ１３０のセンサ電源のオン／オフ操作を行えるように、インタフェース部１２０を介してセンサ１３０と接続され、センサ有無検出手段１１２は、センサ電源のオン／オフ操作によるセンサ１３０からのフィードバック信号ＦＳを検出できるようにインタフェース部１２０を介してセンサ１３０と接続されている。また、センサ異常検出手段１１３は、センサ１３０からのセンサ出力チェック信号ＳＣを検出できるようにインタフェース部１２０を介してセンサ１３０と接続されている。このように、センサ１３０とセンサ認識部１１０とは、インタフェース部１２０を介して接続されている。また、センサ記憶部１１４は、センサ有無検出手段１１２及びセンサ異常検出手段１１３からのセンサ検出情報に基づきセンサ１３０の状態を記憶保持するため、センサ有無検出手段１１２及びセンサ異常検出手段１１３に接続されている。

このような構成において、その動作例を図２のフローチャートを参照して説明する。

先ず、センサ電源操作手段１１１はセンサ１３０の電源をオンにする（ステップS１０）。ここで、接続されている状態にあるセンサ１３０は、一定の電圧や電流を出力するか或いは導通状態となり、センサ１３０に対する電源操作に対してフィードバック信号ＦＳが現れる。センサ有無検出手段１１２は、このようなセンサ１３０からのフィードバック信号ＦＳに基づいて、センサ１３０の電源がオンであるか或いはオフであるかを検出する（ステップＳ１１）。そして、センサ有無検出手段１１２により電源がオンであると判別されたセンサ１３０が、「センサ有り」の状態であるとしてセンサ記憶部１１４に記憶保持される（ステップＳ１２）。一方、センサ有無検出手段１１２により、センサ１３０の電源がオフであると判別された場合にも、そのセンサ１３０が「センサ無し」の状態であるとしてセンサ記憶部１１４に記憶保持される（ステップＳ１３）。

次に、ステップＳ１４では、センサ記憶部１１４の記憶保持データに基づいて、「センサ有り」と記憶保持されたセンサ１３０に対してセンサ出力チェックを行うため、ステップＳ１５に移行する。また、ステップＳ１４において「センサ無し」と記憶保持されたセンサ１３０は、「センサ無し」が確定される（ステップＳ１８）。そして、センサ異常検出手段１１３は、「センサ有り」としてセンサ記憶部１１４に記憶保持されたセンサ１３０に対して、センサ出力チェック信号ＳＣに基づいたセンサの出力チェックを行う。例えばセンサの出力チェックは、センサ１３０からの出力値が許容範囲内である場合に正常と判別し、センサ１３０からの出力値が許容範囲外である場合に異常と判別するように、正常であるか或いは異常であるかを判別する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５で行われるセンサ１３０のセンサ出力チェックにより、正常と判別されたセンサ１３０は、「正常センサ」としてセンサ記憶部１１４に記憶保持される（ステップＳ１６）。また、ステップＳ１５で行われるセンサ出力チェックにより、異常と判別されたセンサ１３０は、「異常センサ」としてセンサ記憶部１１４に記憶保持される（ステップＳ１７）。

次に、本発明の図１の構成例を用いてモータ等のアクチュエータ１５０の制御を行う実施例を、図３のブロック図を参照して説明する。アクチュエータ１５０は、電動パワーステアリング装置のモータに適用可能である。この場合、センサ１３０として車速センサ、舵角センサ等が含まれる。また、図１と同一部には同一符号を付して説明を省略する。

本実施例は、車載コントロールユニット１００がモータ等のアクチュエータ１５０を駆動するものであり、センサ記憶部１１４の記憶保持データに従ってアクチュエータ１５０の駆動を操作するアクチュエータ操作手段１４０が設けられており、アクチュエータ操作手段１４０はアクチュエータ駆動回路１４１を介してアクチュエータ１５０を駆動するようになっている。

このような構成において、その動作例を図４のフローチャートを参照して説明する。

図４のフローチャートにおいて、図４のステップＳ１０〜Ｓ１７は図２の動作と同様であり、アクチュエータ操作手段１４０は、上述のようにセンサ正常／センサ異常及び「センサ無し」と、センサ記憶部１１４に記憶保持されたセンサ１３０の検出情報に基づいて、正常時処理（ステップＳ３０）と、異常時処理（ステップＳ３１）と、センサ無し時処理（ステップＳ３２）とに分けてアクチュエータ１５０の制御をアクチュエータ駆動回路１４１を介して行う。

例えば、アクチュエータ操作手段１４０はアクチュエータ１５０の制御を行うに際し、センサ記憶部１１４において「センサ有り」と記憶保持された所定のセンサが、センサ異常検出手段１１３において正常であると判別された場合、そのセンサに対して正常時処理を行う（ステップＳ３０）。また、アクチュエータ操作手段１４０は、アクチュエータ１５０の制御を行うに際し、センサ記憶部１１４において「センサ有り」と記憶保持された所定のセンサがセンサ異常検出手段１１３において異常と判別された場合、そのセンサに対し異常なセンサとして、アクチュエータ１５０に対してそのセンサを無視した制御量、つまりセンサ出力特性によらずに制御量を演算すると共に、インタフェースを介して操作者等に異常を通知する等の異常時処理を行うことで、センサの故障に対応する（ステップＳ３１）。また、アクチュエータ操作手段１４０は、アクチュエータ１５０の制御を行うに際し、センサ記憶部１１４において「センサ無し」と記憶保持されたセンサの場合、そのセンサに対し「センサ無し」として、そのセンサを無視した制御量、つまりセンサの出力特性によらずに制御量を演算するセンサ無し時処理を行うことで、センサの有無に対応する（ステップＳ３２）。

本発明に係る車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置を用いてアクチュエータの制御を行う構成例を示すブロック図である。 本発明に係る車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置を用いてアクチュエータの制御を行う動作例を示すフローチャートである。 一般的な電動パワーステアリングの概略構成を示す図である。 コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 操向ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３７ モータ駆動回路
１００ 車載コントロールユニット
１１０ センサ認識部
１１１ センサ電源操作手段
１１２ センサ有無検出手段
１１３ センサ異常検出手段
１１４ センサ記憶部
１２０ インタフェース部（Ｉ／Ｆ）
１３０ センサ
１４０ アクチュエータ操作手段
１５０ アクチュエータ

Claims (4)

1. 車両の状態を検出するセンサの検出値に基づいて前記車両を制御する車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置において、前記センサの電源をオン／オフ制御するセンサ電源操作手段と、前記センサの電源のオン／オフによるフィードバック信号に基づいて前記センサの有無を検出するセンサ有無検出手段と、前記センサの正常／異常をセンサ出力チェック信号に基づいて検出するセンサ異常検出手段と、前記センサの有無及び前記センサの正常／異常の検出値を記憶保持するセンサ記憶部とを具備したことを特徴とする車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置。
2. 前記センサ記憶部に記憶保持された前記センサの状態に基づきアクチュエータ操作手段によりアクチュエータの制御を行う請求項１に記載の車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置。
3. 前記アクチュエータが電動パワーステアリング装置系のモータである請求項２に記載の車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置。
4. 前記センサに車速センサ、舵角センサが含まれる請求項３に記載の車載コントロールユニットにおけるセンサ認識装置。

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