JP2021085325A - 車速センサ故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車速センサ故障診断装置に関し、故障に関する判定精度を向上させる。【解決手段】エンジン２及び変速機３を搭載する車両１の車速センサ故障診断装置１０において、算出部７と判定部８とを設ける。算出部７は、車輪速センサ１１の検出値に基づく第一車速値と、車速センサ１２の検出値に基づく第二車速値とを算出する。判定部８は、変速機３のクラッチが接合され、変速機３のギアポジションがニュートラル以外であり、エンジン２の燃料噴射量が所定量以上であり、エンジン２の回転速度が所定回転速度以上であることを前提として、第一車速値が第一所定値以上かつ第二車速値が第二所定値以下である場合、または、第一車速値が得られない状況で第二車速値が第二所定値以下である場合に、車速センサ１２が故障していると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の車速センサの故障を診断する車速センサ故障診断装置に関する。

従来、車両に搭載される車速センサの故障診断に際し、車速センサで得られた値とエンジン回転数（エンジン回転速度）とを比較して、故障の有無を判断する技術が知られている。例えば、エンジン回転数の変動履歴に基づいて車両の惰性走行状態を検知し、惰性走行中の車速センサの出力が適切でない場合に、車速センサが故障していると判定する技術が提案されている。

特開2015-209900号公報

半クラッチの多用時や上り坂での発進時には、エンジンの出力が停車時よりも増大しているにもかかわらず車両がほとんど移動しないことがある。一方、エンジン回転数に基づく故障判定においては、このような状況下で誤判定が生じることがある。例えば、エンジン回転数から推定される車両の走行速度に比して、車速センサでの検出値が過小であるとみなされ、車速センサが故障していると判定されうる。このような誤判定は、エンジンや各種車載装置の制御性を低下させる要因の一つとなる。

開示の車速センサ故障診断装置は、このような課題に鑑みて創案されたものであり、車速センサの故障に関する判定精度を向上させることを目的の一つとする。

開示の車速センサ故障診断装置は、エンジン及び変速機を搭載する車両の車速センサ故障診断装置であって、算出部と判定部とを備える。前記算出部は、車輪速センサの検出値に基づく第一車速値と、車速センサの検出値に基づく第二車速値とを算出する。前記判定部は、前記変速機のクラッチが接合され、前記変速機のギアポジションがニュートラル以外であり、前記エンジンの燃料噴射量が所定量以上であり、前記エンジンの回転速度が所定回転速度以上であることを前提として、前記第一車速値が前記第一所定値以上かつ前記第二車速値が第二所定値以下である場合、または、前記第一車速値が得られない状況で前記第二車速値が第二所定値以下である場合に、前記車速センサが故障していると判定する。

開示の車速センサ故障診断装置では、車輪速センサの検出値に基づく第一車速値と、車速センサの検出値に基づく第二車速値とが算出され、これらに基づいて車速センサの故障が判定される。例えば、第一車速値が得られている場合には、その第一車速値の情報が車速センサの故障判定に反映される。また、第一車速値が得られていない場合には、第二車速値に基づく故障判定がなされる。

開示の車速センサ故障診断装置によれば、車速センサの故障判定精度を向上させることができる。

実施形態としての故障診断装置が適用された車両の模式図である。 図１に示す車両の装置構成を説明するための模式図である。 図２に示すＥＣＵ（制御装置）の構成を示すブロック図である。 図２に示すＥＣＵ（制御装置）での制御内容を示すフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としての故障診断装置１０（車速センサ故障診断装置）について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１は、実施形態としての故障診断装置１０が適用された車両１の模式図である。この車両１は、エンジン２及び変速機３が搭載された大型車両（例えば、トラックやバス）である。エンジン２の種類は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンである。エンジン２の出力軸は、クラッチ４を介して変速機３に接続される。なお、故障診断装置１０が適用されうる車両１の種類はエンジン車両のみに限定されない。例えば、エンジン２及び変速機３に加えてモータ（電動機）やジェネレータ（発電機）が搭載されたハイブリッド車両に故障診断装置１０を適用することも可能である。

クラッチ４は、例えば摩擦クラッチや噛み合いクラッチである。このクラッチ４には、駆動力の流れの上流側に配置される入力部材と、その下流側に配置される出力部材とが内蔵される。これらの入力部材，出力部材は対向するように配置され、離接方向（互いに離隔または近接する方向）に相対移動可能とされる。入力部材と出力部材とを物理的に接触させることで動力伝達経路が接続され、離隔させることで動力伝達経路が切断される。クラッチ４の作動状態は、車両１の走行状態や運転者の運転操作に応じて、機械的に、もしくは、図示しない電子制御装置〔例えば、変速機ECU(Electronic Control Unit)〕で制御される。

図２に示すように、車両１の変速機３の出力軸には、車速を検出するための車速センサ１２が設けられる。車速センサ１２は、変速機３の出力軸の角速度に応じたピッチでパルス状の車速信号を出力するセンサである。また、車両１に設けられる車輪の車軸には、車輪速を検出するための車輪速センサ１１が設けられる。車輪速センサ１１は、車軸の角速度に応じたピッチでパルス状の車輪速信号を出力するセンサである。本実施形態では、車輪速センサ１１が車両１に設けられるすべての車輪の各々に対して一つずつ設けられるが、すべての車輪に対して設ける構成ではなく、例えばいずれか一つの車輪のみに車輪速センサ１１を設けた構成も許容されうる。

車速センサ１２から出力される車速信号と車輪速センサ１１で検出された車輪速信号との各々は、制御装置５に伝達される。制御装置５は、車速センサ１２の故障診断を実施するコンピューター（電子制御装置）であり、単にECU(Electronic Control Unit)とも呼ばれる。本実施形態の故障診断装置１０は、制御装置５における車速センサ１２の故障診断の判定精度を向上させるために車輪速センサ１１を利用した制御を実施する。

制御装置５には、プロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェースなどが内蔵される。図３に示すように、制御装置５の入力側には，車輪速センサ１１，車速センサ１２，クラッチセンサ１３，ギアポジションセンサ１４，エンジン回転数センサ１５，アクセル開度センサ１６が接続される。あるいは、これらの各種センサ１１〜１６が他の車載ECUに接続され、各種センサ１１〜１６で得られた情報が他の車載ECUから制御装置５へと伝達される。また、制御装置５の出力側には報知装置９が接続される。報知装置９は、車速センサ１２の故障の有無を乗員に報知するための灯火装置である。報知装置９は、車速センサ１２が故障していると制御装置５で判定された場合に点灯する。

本実施形態の故障診断装置１０（故障診断システム）には、少なくとも制御装置５が含まれる。制御装置５での演算処理に用いられる情報の供給源である各種センサ１１〜１６（あるいはその一部）は、故障診断装置１０に含まれるものとして定義されてもよいし、故障診断装置１０に含まれないものとして定義されてもよい。同様に、報知装置９は、故障診断装置１０に含まれるものとして定義されてもよいし、故障診断装置１０に含まれないものとして定義されてもよい。

クラッチセンサ１３は、クラッチ４の断接状態を検出するセンサである。クラッチ４の断接状態は、入力部材と出力部材との間に作用する押圧力（係合力）や摩擦力，入力部材と出力部材とを相対移動させるアクチュエーターの駆動力，クラッチ４の入力側（駆動力伝達経路の上流側）と出力側（下流側）との回転数比，クラッチ４の入力側と出力側とのトルク比，クラッチペダルの踏み込み量（クラッチペダルストローク）などに基づいて把握されうる。本実施形態のクラッチセンサ１３は、クラッチ４の断接状態が「接」であるか（接続されているか）、それとも「断」であるか（切断されているか）を検出し、その情報を制御装置５に伝達する機能を持つ。

ギアポジションセンサ１４は、変速機３の変速段（ギアポジション）を検出するセンサである。変速機３の変速段は、変速機３に内蔵される各種ギアの回転状態や、変速機３の入出力回転数比，変速機３の入出力トルク比，シフトレバーの操作位置（シフトレバーポジション）などに基づいて把握されうる。本実施形態のギアポジションセンサ１４は、変速機３の変速段が「ニュートラル」であるか「ニュートラル以外」であるかを検出し、その情報を制御装置５に伝達する機能を持つ。

エンジン回転数センサ１５は、エンジン回転数（単位時間あたりのエンジン２の回転数であって、エンジン２の回転速度に相当するパラメータ）を検出するセンサである。また、アクセル開度センサ１６は、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するセンサである。エンジン回転数やアクセル開度の情報は、制御装置５がエンジン２の燃料噴射量を把握するために使用される。本実施形態の燃料噴射量は、エンジン回転数及びアクセル開度を引数としたマップや数式に基づいて一意に特定されうる。

なお、各種センサ１３〜１６で検出された各種情報を用いる代わりに、他の車載ECUで算出された各種情報を用いるような制御構成にしてもよい。例えば、エンジン回転数や燃料噴射量の情報は、エンジン２の作動状態を制御するエンジンECUから取得してもよい。同様に、クラッチ４の断接状態や変速段の情報は、クラッチ４の作動状態を制御するトランスミッションECUから取得してもよい。

制御装置５は、入力された情報に基づいて車速センサ１２が故障しているか否かを判定する制御を実施する。この制御の内容は、制御装置５の記憶装置上にアプリケーションプログラムとして保存される。そのプログラムは、必要に応じて制御装置５のメモリ上に展開され、プロセッサで実行される。以下、そのプログラムのことを故障診断プログラム６と呼ぶ。

［２．制御］
図３に示すように、故障診断プログラム６には、算出部７と判定部８とが設けられる。これらは、制御装置５で実行されるプログラムの一部の機能を示すものであり、ソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部または全部をハードウェア（電子制御回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

算出部７は、第一車速値と第二車速値とを算出するものである。第一車速値とは、車輪速センサ１１の検出値（車輪速信号）に基づいて算出されるパラメータであり、実際の車輪の回転状態に対応する速度の大きさの値（絶対値）を表す。一方、第二車速値とは、車速センサ１２の検出値（車速信号）に基づいて算出されるパラメータであり、変速機３の出力軸の回転状態に対応する速度の大きさの値（絶対値）を表す。図２に示すように、複数の車輪速センサ１１が存在する場合には、各々の車輪速センサ１１で得られた検出値の代表値や平均値，最大値，最小値などに基づいて第一車速値を算出してもよい。

判定部８は、算出部７で算出された第一車速値や第二車速値に基づいて車速センサ１２の故障を判定するものである。ここでは、車両１の走行状態に関する前提条件が成立している場合に、以下の判定条件が成立したことを以て「車速センサ１２が故障している」と判定される。車速センサ１２が故障していると判定されたとき、判定部８は報知装置９を点灯させる。報知装置９の消灯状態は、車速センサ１２が故障していると判定されない限り維持される。ここで、前提条件及び判定条件の具体例を以下に示す。

＝前提条件＝
条件Ａ．クラッチ４の断接状態が「接（接続）」である。
条件Ｂ．変速機３のギアポジションがニュートラル以外である。
条件Ｃ．エンジン２の燃料噴射量が所定量（例えば、15[mm³/st]）以上である。
条件Ｄ．エンジン回転速度が所定回転速度（例えば、1500[rpm]）以上である。
条件Ｅ．車輪速センサ１１の検出値が利用できる状況であって、
第一車速値が第一所定値（例えば、15[km/h]）以上である。
条件Ｆ．車輪速センサ１１の検出値が利用できない状況である。
＝判定条件＝
条件Ｇ．第二車速値が第二所定値（例えば、5[km/h]）以下である。

本実施形態では、条件Ａ〜Ｄが成立し、かつ、条件Ｅ，Ｆのいずれかが成立する場合に「前提条件が成立する」と判断される。条件Ｅの「車輪速センサ１１の検出値が利用できる状況」とは、車輪速センサ１１が出力している何らかの車輪速信号を制御装置５が検知している状態であること、または、制御装置５が適切な車輪速信号を検知していることを意味する。複数の車輪速センサ１１が存在する場合、少なくとも一つの車輪速センサ１１の検出値が利用できる状態であるか否かが判断される。条件Ｆが成立する場合の具体例としては、車輪速信号がない場合や、車輪速信号の波形が正常でない場合（適正範囲を超えた周波数である場合）などが挙げられる。

条件Ｇにおける「第二所定値」は例えば5km/hである。また、条件Ｇに含まれる「第二所定値以下である」との表現は、０に近い値を持つこと（車両１がほとんど前進も後退もしていないことを表す値であること）を意味する。条件Ｇは「車速が負の値である車速（例えば-5[km/h]）以上かつ正の値である車速（例えば、5[km/h]）以下であること」と読み替えて理解してもよい。

［３．フローチャート］
図４は、制御装置５で実施される制御の流れを示すフローチャートである。
ステップＡ１では、各種センサ１１〜１６で検出された情報が制御装置５に入力される。ステップＡ２では、故障診断プログラム６の判定部８において、条件Ａ〜条件Ｄが成立するか否かが判定される。条件Ａ〜条件Ｄのいずれかが不成立である場合には、その制御周期での故障診断が終了する。一方、条件Ａ〜条件Ｄのすべてが成立する場合には制御がステップＡ３に進む。

ステップＡ３では、故障診断プログラム６の判定部８において、条件Ｆ（車輪速センサ１１の検出値が利用できる状況であるかであって、厳密には条件Ｆの成立を否定する条件）が判定される。例えば、制御装置５が車輪速センサ１１の車輪速信号を検知している場合には条件Ｆが成立し、制御がステップＡ４に進む。一方、制御装置５が車輪速センサ１１の車輪速信号を検知していない場合（車輪速信号がない場合）には条件Ｆが不成立となり、ステップＡ４〜Ａ５がスキップされて制御がステップＡ６に進む。

ステップＡ４では、故障診断プログラム６の算出部７において、車輪速センサ１１の車輪速信号に基づいて第一車速値が算出される。続くステップＡ５では、判定部８において、条件Ｅ（第一車速値が第一所定値以上であるか否か）が判定される。ここで、第一車速値が第一所定値以上である場合にはステップＡ６に進む。一方、第一車速値が第一所定値未満である場合には、その制御周期での故障診断が終了する。

ステップＡ６では、算出部７において、車速センサ１２の車速信号に基づいて第二車速値が算出される。続くステップＡ７では、判定部８において、条件Ｇ（第二車速値が第二所定値以下であるか）が判定される。ここで、第二車速値が第二所定値以下である場合にはステップＡ８に進み、判定部８は車速センサ１２が故障していると判定する。また、判定部８は報知装置９を点灯させることで、車速センサ１２の故障を車両１の乗員に報知する。一方、第二車速値が第二所定値を超える場合にはステップＡ９に進み、判定部８は車速センサ１２が故障していないと判定する。この場合、報知装置９の消灯状態が維持される。

［４．作用，効果］
本実施形態の故障診断装置１０では、車輪速センサ１１の検出値に基づく第一車速値と、車速センサ１２の検出値に基づく第二車速値とが算出され、これらに基づいて車速センサ１２の故障が判定される。車輪速センサ１１の検出値が利用できる場合には、第一車速値の情報が車速センサ１２の故障判定に反映される。また、車輪速センサ１１の検出値が利用できない場合には、第一車速値の情報が車速センサ１２の故障判定に反映されず、第二車速値に基づく故障判定がなされる。

例えば、車輪速センサ１１の車輪速信号が制御装置５に検知されている場合には、算出部７がその車輪速信号に基づいて第一車速値を算出し、第一車速値が第一所定値以上であるか否かが判断される。第一車速値が第一所定値以上であれば、車輪が実際に回転しており、車両１は前進しているはずである。このような状況下で第二車速値が第二所定値以下ならば、適切な車速信号が得られていないことになるため、車速センサ１２が故障していると判定される。

一方、車輪速センサ１１の車輪速信号が制御装置５に検知されている場合であって、第一車速値が第一所定値未満であるときには、車速センサ１２の故障判定がなされない。例えば、半クラッチの多用時や上り坂での発進時など、車両１がほとんど移動していないときには、車速センサ１２の故障判定が保留される。したがって、このような状況下で第二車速値が第二所定値以下であっても「車速センサが故障している」と誤判定されることがなくなる。

なお、すべての車輪速センサ１１の車輪速信号が制御装置５に検知されておらず、車輪速センサ１１の検出値が利用できない場合には、第二車速値のみに基づく故障判定がなされる。これにより、すべての車輪速センサ１１が故障している場合であっても、車速センサ１２の故障を検出することが可能となる。

このように、本実施形態の故障診断装置１０によれば、実際の車輪の回転状態に対応する第一車速値の情報を故障判定に反映させることで、車速センサ１２の故障判定精度を向上させることができる。また、車輪速センサ１１の検出値が利用できる場合だけでなく、車輪速センサ１１の検出値が利用できない場合にも、車速センサ１２の故障を発見することができる。したがって、車速センサ１２の故障判定精度をさらに向上させることができる。

［５．変形例］
本実施形態では、大型車両に適用された故障診断装置１０について詳述したが、故障診断装置１０の適用対象はこれに限定されない。少なくとも、エンジン２及び変速機３を搭載した車両１であれば、故障診断装置１０を適用することができる。ここでいう変速機３には、マニュアルトランスミッション（MT），セミオートマティックトランスミッション（AMT），デュアルクラッチトランスミッション（DCT）などが含まれる。エンジン２と変速機３との間の動力伝達経路に介装されるクラッチ４は、変速機３に内蔵されていてもよい。

［６．付記］
（付記１．車速センサ故障診断方法）
エンジン及び変速機を搭載する車両の車速センサ故障診断方法であって、
車輪速センサの検出値により算出される第一車速値が第一所定値以上であるか否かを判定するステップと、
車速センサの検出値により算出される第二車速値が第二所定値以下であるか否かを判定するステップと、
前記変速機のクラッチが接合され、前記変速機のギアポジションがニュートラル以外であり、前記エンジンの燃料噴射量が所定量以上であり、前記エンジンの回転速度が所定回転速度以上であることを前提として、前記第一車速値が前記第一所定値以上かつ前記第二車速値が第二所定値以下である場合、または、前記第一車速値が得られない状況で前記第二車速値が第二所定値以下である場合に、前記車速センサが故障していると判定するステップと、を備える
ことを特徴とする、車速センサ故障診断方法。

（付記２．車速センサ故障診断プログラム）
エンジン及び変速機を搭載する車両の車速センサ故障診断プログラムであって、
車輪速センサの検出値に基づく第一車速値と、車速センサの検出値に基づく第二車速値とを算出し、
前記変速機のクラッチが接合され、前記変速機のギアポジションがニュートラル以外であり、前記エンジンの燃料噴射量が所定量以上であり、前記エンジンの回転速度が所定回転速度以上であることを前提として、
(i) 前記第一車速値が第一所定値以上かつ前記第二車速値が第二所定値以下である場合、または、
(ii) 前記第一車速値が得られない状況で前記第二車速値が第二所定値以下である場合に、
前記車速センサが故障していると判定する
処理をコンピューターに実行させる、車速センサ故障診断プログラム。

（付記３．センサ類を含む故障診断システム）
エンジン及び変速機を搭載する車両における車軸の回転速度である車輪速を検出する車輪速センサと、
前記変速機の出力軸の回転速度である車速を検出する車速センサと、
少なくとも前記車輪速及び前記車速に基づいて前記車速センサの故障の有無を判定する制御装置とを備え、
前記制御装置が、
車輪速センサの検出値に基づく第一車速値と、前記車速センサの検出値に基づく第二車速値とを算出する算出部と、
前記変速機のクラッチが接合され、前記変速機のギアポジションがニュートラル以外であり、前記エンジンの燃料噴射量が所定量以上であり、前記エンジンの回転速度が所定回転速度以上であることを前提として、前記第一車速値が第一所定値以上かつ前記第二車速値が第二所定値以下である場合、または、前記第一車速値が得られない状況で前記第二車速値が第二所定値以下である場合に、前記車速センサが故障していると判定する判定部と、を有する
ことを特徴とする、故障診断システム。

１ 車両
２ エンジン
３ 変速機
４ クラッチ
５ 制御装置
６ 故障診断プログラム
７ 算出部
８ 判定部
９ 報知装置
１０ 故障診断装置（車速センサ故障診断装置，故障診断システム）
１１ 車輪速センサ
１２ 車速センサ
１３ クラッチセンサ
１４ ギアポジションセンサ
１５ エンジン回転数センサ
１６ アクセル開度センサ

Claims (1)

1. エンジン及び変速機を搭載する車両の車速センサ故障診断装置であって、
   車輪速センサ(の検出値に基づく第一車速値と、車速センサの検出値に基づく第二車速値とを算出する算出部と、
   前記変速機のクラッチが接合され、前記変速機のギアポジションがニュートラル以外であり、前記エンジンの燃料噴射量が所定量以上であり、前記エンジンの回転速度が所定回転速度以上であることを前提として、前記第一車速値が第一所定値以上かつ前記第二車速値が第二所定値以下である場合、または、前記第一車速値が得られない状況で前記第二車速値が第二所定値以下である場合に、前記車速センサが故障していると判定する判定部と、
   を備えたことを特徴とする、車速センサ故障診断装置。

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