JP2008247052A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各制御システムの故障診断を中央ユニットで実施することにより、各制御システムの故障診断の負荷を省略可能な車両の制御装置を提供することである。
【解決手段】 車両の制御装置であって、車速センサ、操舵角センサ、ヨーレートセンサの検出値が入力されるとともに、第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットを備えている。中央ユニットは、車速、操舵角及びヨーレートから同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでいる。故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、セントラルＥＣＵにおける故障診断結果を各制御システムに向けて多段階に分けて送信する車両の制御装置に関する。

自動車には、エンジン制御システム、トランスミッション制御システムの他に自動車の運動又は姿勢を制御する各種制御システムが搭載されている。これらの制御システムとしては、横滑り制御システム、電動パワーステアリングシステム、アクティブダンパシステム、アクティブスタビライザーシステム、アクティブクルーズコントロールシステム、４ＷＤ制御システム等が挙げられる。

更に、これらの制御システムを制御するために必要な加速度を検出する加速度センサ及び車両のヨーレート、ロールレート、ピッチレートを検出する各種角速度センサを一体化したセンサユニットが車両に搭載されており、上記各種制御システムが従来それぞれの目的に合わせて個々に状態を検出し、センサユニットで検出した加速度及び／又は角速度を利用して個々の制御システムを制御するようにしていた。

例えば、特開昭６２−２６０２８３号公報には、自動車に搭載される各種センサからの複数の信号を入力し、その信号を各制御ユニットが使用し易いように処理して、各制御ユニットに分配する自動車のセンサ信号処理装置が開示されている。

特開昭６２−２６０２８４号公報には、自動車に搭載される各種センサからの複数の信号を入力し、その信号を制御ユニットが使用し易いように処理して、各制御ユニットに分配するとともに、各制御ユニット内で処理された情報を制御ユニット間で交換させる自動車のセンサ信号処理装置が開示されている。

更に、特開平５−２６２１９０号公報には、自動車の統合制御のために必要となる配線数を削減するようにした自動車の統合制御装置が開示されている。

また、ビークル・スタビリティ・アシスト・システム（ＶＳＡシステム）における各種センサの比較診断が公知である。この従来のＶＳＡシステムでは、ヨーレートセンサ、加速度センサ、車輪速センサ、舵角センサの信号をＶＳＡシステムの制御ユニット内に取り組み、各種センサ値の比較診断をＶＳＡシステムで行っていた。
特開昭６２−２６０２８３号公報 特開昭６２−２６０２８４号公報 特開平５−２６２１９０号公報

自動車の電子制御システムの進歩に伴い、各種制御システムの独立した制御ではなく相互に協調し合う制御に価値のあることがわかってきたため、各種制御システムと双方向通信可能に接続された中央制御ユニット（セントラルＥＣＵ）が必要とされる。

特許文献１に開示された技術では、センサ信号処理装置は各制御ユニットが使用し易いように各種センサからの信号を処理して各制御ユニットに分配するだけであり、特許文献２に開示された技術では、センサ信号処理装置は、特許文献１の構成に加えて、各制御ユニット内で処理された情報を制御ユニット間で交換させるように制御しているが、いずれもセンサ信号処理装置が各制御ユニットと双方向通信可能に接続され、統合協調制御することについては何ら言及していない。

また、従来はＶＳＡシステム、横滑り制御システム、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳシステム）等の各システム毎にセンサ値を取り込み、各システムの制御ユニットがセンサ値の比較診断アルゴリズムを有していたため、各システムの制御ユニットの負荷が増大するという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中央ユニット内で各種センサのセンサ値の比較診断を行って故障を診断し、故障診断結果を各システムに送信するようにした車両の制御装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、車両の制御装置であって、車速を検出する車速センサと、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車両の横方向加速度を検出する横加速度センサと、前記各センサが検出した検出値に基づいて、車両の運動状態を制御する第１の車両運動制御ユニットと、前記各センサが検出した検出値に基づいて、前記第１の車両運動制御ユニットとは異なる制御対象として車両の運動状態を制御する第２の車両運動制御ユニットと、前記各センサの検出値が入力されるとともに、前記第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットとを具備し、前記中央ユニットは、前記ヨーレート又は前記横加速度の一方を前記車速を用いて前記ヨーレート又は前記横加速度の他方と同じ次元に変換し、変換された値と前記ヨーレート又は前記横加速度の他方を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでおり、前記故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うことを特徴とする車両の制御装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、車両の制御装置であって、車速を検出する車速センサと、操舵角を検出する操舵角センサと、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記各センサが検出した検出値に基づいて、車両の運動状態を制御する第１の車両運動制御ユニットと、前記各センサが検出した検出値に基づいて、前記第１の車両運動制御ユニットとは異なる制御対象として車両の運動状態を制御する第２の車両運動制御ユニットと、前記各センサの検出値が入力されるとともに、前記第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットとを具備し、前記中央ユニットは、前記車速、前記操舵角及び前記ヨーレートから同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでおり、前記故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うことを特徴とする車両の制御装置が提供される。

請求項３記載の発明によると、車両の制御装置であって、車速を検出する車速センサと、操舵角を検出する操舵角センサと、車両の横方向加速度を検出する横加速度センサと、前記各センサが検出した検出値に基づいて、車両の運動状態を制御する第１の車両運動制御ユニットと、前記各センサが検出した検出値に基づいて、前記第１の車両運動制御ユニットとは異なる制御対象として車両の運動状態を制御する第２の車両運動制御ユニットと、前記各センサの検出値が入力されるとともに、前記第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットとを具備し、前記中央ユニットは、前記車速、前記操舵角及び前記横加速度から同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでおり、前記故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うことを特徴とする車両の制御装置が提供される。

請求項１〜３記載の発明によると、中央ユニットの故障診断部は故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うため、中央ユニットで複数の車両制御ユニットに対して、用途や運転状態に応じた適切な故障診断を行うことができ、各車両制御ユニットの故障診断ロジックを省略することができ、その負荷を低減できる。

以下図面を参照して、本発明実施形態の車両の制御装置について詳細に説明する。

図１は本発明の制御装置が適用可能なフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車両の各種センサの配置を示す概略構成図である。

ＦＦ車両の車体２の前部には、エンジンＥ及び変速機Ｔから成るパワーユニットＰが駆動輪である左前輪４ａ及び右前輪４ｂを駆動すべく搭載されている。左右前輪４ａ，４ｂにはそれぞれ左右のブレーキ６ａ，６ｂが装着されている。

一方、従動輪である左右の後輪８ａ，８ｂにはそれぞれブレーキ１０ａ，１０ｂが装着されている。各ブレーキ６ａ，６ｂ，１０ａ，１０ｂは、例えばディスクブレーキである。

タンデム型のマスターシリンダ１４からはブレーキペダル１２の踏込操作に応じたブレーキ液圧が出力され、ブレーキ液圧回路１６はこのブレーキ液圧に応じた液圧を各車輪ブレーキ６ａ，６ｂ，１０ａ，１０ｂに供給し、前輪４ａ，４ｂ及び後輪８ａ，８ｂを制動する。

前輪４ａ，４ｂ及び後輪８ａ，８ｂにはそれぞれ車輪速度を検出する車輪速度センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが設けられており、これらの車輪速度センサの信号は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０に入力される。

２４は操舵角センサ（操舵情報センサ）であり、運転者が操作したステアリングホイール２２の操舵角を検出する。操舵角センサ２４で検出した信号はＥＣＵ２０に入力される。本実施形態では、ステアリングは例えば電動パワーステアリング（ＥＰＳ）システムで制御される。

２６は車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサであり、その検出信号はＥＣＵ２０に入力される。また、２８は車両の横方向加速度を検出する横加速度センサ（横Ｇセンサ）であり、その検出信号はＥＣＵ２０に入力される。

図１では、ＥＣＵ２０は一つのブロックで示されているが、実際には図２に示すようにＶＳＡシステム用ＥＣＵ、ＥＰＳシステム用ＥＣＵ、４ＷＤシステム用ＥＣＵ等に分割されている。

次に、図２のシステム構成図を参照して、本発明実施形態の車両の制御装置について詳細に説明する。セントラルＥＣＵ３０は、プリント配線板上に搭載された横加速度センサ（横Ｇセンサ）３２及びヨーレートセンサ３４を含んでいる。横加速度センサ３２は車両の幅方向の加速度を検出し、ヨーレートセンサ３４は角速度センサから構成され、車両のヨーレートを検出する。

尚、本明細書及び特許請求の範囲で使用する「慣性力」という用語は、角速度及び加速度を含むものとして定義され、「慣性力センサ」という用語は角速度センサ及び加速度センサを含むものとして定義される。

図２に示した横Ｇセンサ３２及びヨーレートセンサ３４は図１に示した横Ｇセンサ２８及びヨーレートセンサ２６にそれぞれ対応するものであり、図２の実施形態ではこれらをセントラルＥＣＵ３０内に取り込んでいる。

横Ｇセンサ３２及びヨーレートセンサ３４は配線３６によりマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）３８に接続されている。尚、簡略化のために一本の配線３６が示されているが、実際には個々のセンサは独立した配線によりマイクロプロセッサユニット３８に接続されている。

マイクロプロセッサユニット３８は横Ｇセンサ３２及びヨーレートセンサ３４の信号が入力されるＩ／Ｏインタフェース４０、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、Ｉ／Ｏインタフェース４８を有しており、これらはバス５０により相互に接続されている。

５２はイグニッション電圧（１２Ｖ）を５Ｖに変換する電源であり、この５Ｖ電源５２が横Ｇセンサ３２、ヨーレートセンサ３４及びマイクロプロセッサユニット３８に供給され、これらを駆動する。

セントラルＥＣＵ３０のマイクロプロセッサユニット３８にはＩ／Ｏインタフェース４０を介して車輪速センサ１８ａ〜１８ｄ及び舵角センサ２４の信号が入力される。

マイクロプロセッサユニット３８の出力はＩ／Ｏインタフェース４８を介してＬＡＮドライバ（ローカル・エリア・ネットワーク・ドライバ）５４に入力される。ＬＡＮドライバ５４は双方向通信制御回路であり、バス５６を介してＶＳＡ−ＥＣＵ５８、ＥＰＳ−ＥＣＵ６０、４ＷＤ−ＥＣＵ６２等との相互通信を可能とする。

マイクロプロセッサユニット３８のＲＯＭ４４には故障診断アルゴリズムがソフトウエアプログラムとして搭載されている。車輪速センサ１８ａ〜１８ｄ、操舵角センサ２４、横Ｇセンサ３２及びヨーレートセンサ３４の信号出力はＩ／Ｏインタフェース４０を介してＲＡＭ４６に読み込まれ、ＲＯＭ４４に搭載されている故障診断アルゴリズムはこれらのセンサ出力信号の比較診断を実施する。車輪速センサ１８ａ〜１８ｄの出力信号に基づいてＣＰＵ４２が車速を演算する。

故障診断アルゴリズムは、例えばヨーレート又は横加速度の一方を車速を用いてヨーレート又は横加速度の他方と同じ次元に変換する。具体的には、第１推定ヨーレート（γ１）＝横加速度（ＹＧ）／車速（Ｖ）の関係があるため、横加速度（ＹＧ）を車速（Ｖ）で割ることにより、第１推定ヨーレート（γ１）を求める。

ヨーレートセンサ３４が検出したヨーレートをγとすると、第１偏差（ｅ１）＝γ−γ１を求め、ｅ１が基準値を超えたときに故障と診断し、この診断結果をＩ／Ｏインタフェース４８を介して出力する。

また、故障診断アルゴリズムは、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行い、この診断結果をＬＡＮドライバ５４を介してその識別された条件の診断結果を必要とするＶＳＡ−ＥＣＵ５８、ＥＰＳ−ＥＣＵ６０又は４ＷＤ−ＥＣＵ６２に送信する。

代替案として、故障診断アルゴリズムは、車速（Ｖ）、操舵角（δ）及びヨーレート（γ）から同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断し、診断結果をＩ／Ｏインタフェース４８を介して出力する。

具体的には、第２推定ヨーレート（γ２）＝車速（Ｖ）×操舵角（δ）の関係があるため、車速（Ｖ）に操舵角（δ）を乗じて第２推定ヨーレート（γ２）を求める。そして、第２偏差（ｅ２）＝γ−γ２を計算し、ｅ２が基準値を超えたときに故障と診断する。

上述したように、この代替案でも故障診断アルゴリズムは、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行う。

例えば、第１の条件として車速≧３０ｋｍ／ｈ且つ−１０度≦操舵角≦＋１０度を設定し、第２の条件として車速≧６０ｋｍ／ｈ且つ−５度≦操舵角≦＋５度を設定する。そして、第１の条件で診断した結果を、ＬＡＮドライバ５４で例えばＶＳＡ−ＥＣＵ５８に送信し、第２の条件で診断した結果を、ＥＰＳ−ＥＣＵ６０に送信する。

他の代替案として、故障診断アルゴリズムは、車速（Ｖ）、操舵角（δ）及び横加速度（ＹＧ）から同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して、診断結果をＩ／Ｏインタフェース４８を介して出力する。

具体的には、第１推定ヨーレート（γ１）＝横加速度（ＹＧ）／車速（Ｖ）、第２推定ヨーレート（γ２）＝車速（Ｖ）×操舵角（δ）の関係から第３偏差（ｅ３）＝γ１−γ２を求め、ｅ３が基準値を超えたときに故障と診断する。

上述したように、この代替案でも故障診断アルゴリズムは、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別してＩ／Ｏインタフェース４８から出力する。

そして、ＬＡＮドライバ５４が該当する条件での故障診断を必要とするＶＳＡ−ＥＣＵ５８、ＥＰＳ−ＥＣＵ６０又は４ＷＤ−ＥＣＵ６２に故障診断結果を送信する。

このように、上述した実施形態では、セントラルＥＣＵ３０に車輪速センサ１８ａ〜１８ｄ、操舵角センサ２４、横Ｇセンサ３２及びヨーレートセンサ３４の出力信号を読み込み、セントラルＥＣＵ３０の故障診断アルゴリズムが多段階の条件で故障診断を実施し、その条件での故障診断を必要とする各車両制御システムのＥＣＵに送信するため、故障診断をセントラルＥＣＵで一括処理できるとともに、各車両制御システムのＥＣＵの負荷を低減することができる。

本発明の車両の制御装置が適用可能なＦＦ車両の各種センサの配置例を示す模式図である。 本発明の実施形態にかかる車両の制御装置のシステム構成図である。

符号の説明

１８ａ〜１８ｄ 車輪速センサ
２４ 操舵角センサ（操舵情報センサ）
３０ セントラルＥＣＵ
３２ 横Ｇセンサ
３４ ヨーレートセンサ
３８ マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）
５４ ＬＡＮドライバ

Claims (3)

1. 車両の制御装置であって、
   車速を検出する車速センサと、
   車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
   車両の横方向加速度を検出する横加速度センサと、
   前記各センサが検出した検出値に基づいて、車両の運動状態を制御する第１の車両運動制御ユニットと、
   前記各センサが検出した検出値に基づいて、前記第１の車両運動制御ユニットとは異なる制御対象として車両の運動状態を制御する第２の車両運動制御ユニットと、
   前記各センサの検出値が入力されるとともに、前記第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットとを具備し、
   前記中央ユニットは、前記ヨーレート又は前記横加速度の一方を前記車速を用いて前記ヨーレート又は前記横加速度の他方と同じ次元に変換し、変換された値と前記ヨーレート又は前記横加速度の他方を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでおり、
   前記故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うことを特徴とする車両の制御装置。
2. 車両の制御装置であって、
   車速を検出する車速センサと、
   操舵角を検出する操舵角センサと、
   車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
   前記各センサが検出した検出値に基づいて、車両の運動状態を制御する第１の車両運動制御ユニットと、
   前記各センサが検出した検出値に基づいて、前記第１の車両運動制御ユニットとは異なる制御対象として車両の運動状態を制御する第２の車両運動制御ユニットと、
   前記各センサの検出値が入力されるとともに、前記第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットとを具備し、
   前記中央ユニットは、前記車速、前記操舵角及び前記ヨーレートから同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでおり、
   前記故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うことを特徴とする車両の制御装置。
3. 車両の制御装置であって、
   車速を検出する車速センサと、
   操舵角を検出する操舵角センサと、
   車両の横方向加速度を検出する横加速度センサと、
   前記各センサが検出した検出値に基づいて、車両の運動状態を制御する第１の車両運動制御ユニットと、
   前記各センサが検出した検出値に基づいて、前記第１の車両運動制御ユニットとは異なる制御対象として車両の運動状態を制御する第２の車両運動制御ユニットと、
   前記各センサの検出値が入力されるとともに、前記第１及び第２の車両運動制御ユニットと双方向通信可能に接続された中央ユニットとを具備し、
   前記中央ユニットは、前記車速、前記操舵角及び前記横加速度から同じ次元となる２つの値を求め、求めた値を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断して診断結果を出力する故障診断部を含んでおり、
   前記故障診断部は、故障の診断にあたり、診断条件を第１の条件及び該第１の条件よりも厳しい第２の条件で診断し、診断結果の出力を、第１の条件によるか第２の条件によるかを識別して行うことを特徴とする車両の制御装置。

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