JP2022017615A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両停車中からロックアップまでの極低車速時であっても車両の異常を検出すること。【解決手段】駆動力を発生するエンジン（２）と、エンジンの出力回転を変速する変速機（４）と、車両加速度を計測する前後Ｇセンサ（２７）及び左右Ｇセンサ（２８）と、変速機の出力軸（８）の回転数を検出する出力回転センサ（２６）と、を備えた車両（１）を制御するＴＣＵ（２２）が、加速度センサによって計測される車両加速度の計測値と出力回転センサの出力信号から算出される車両加速度の算出値とを比較することで車両の異常を検出する構成にした。【選択図】図１

Description

本発明は車両用制御装置に関する。

一般的な車両に搭載された自動変速機は、変速機の出力軸側の回転を回転センサで検出し、検出信号を車速情報として用いて変速比を制御する。回転センサは、回転体が特定の角度回転した際にパルス状の電圧信号を出力する。したがって、変速機制御装置（TCU：Transmission Control Unit）は、このパルス信号から回転数を計測し、回転数を車速情報に変換した上で変速比を決定している。

変速機の出力軸側の回転センサ（以降、出力回転センサと称する）は、センサの使用環境に起因して、経年変化やセンサ電極の腐食が発生して、パルス信号にパルス抜けや過剰パルスが発生することが分っている。この場合、車速の計測値が実際の車速から乖離するため、意図した変速動作にならず燃費の悪化や、変速機のクラッチやギヤ機構の摩耗の発生を招くおそれがあった。このような背景から近年、出力回転センサの故障を精度よく診断して、車両の安全性能及び燃費性能を保証することが求められている。

変速機の出力回転センサの故障診断方法として、エンジンの出力軸の回転数、変速機の入力軸の回転数、変速機の出力軸の回転数を比較して出力回転センサの故障を診断する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の故障診断方法は、エンジン回転センサでエンジンの出力軸の回転数、入力回転センサで変速機の入力軸の回転数、出力回転センサで変速機の出力軸の回転数を回転センサで検出する。そして、出力回転センサの検出値のみが、エンジン回転センサ及び入力回転センサの検出値と異なる値を示した場合、出力回転センサが異常であると診断する。

特開２００１－９９３０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の故障診断方法は、エンジンの出力軸と変速機の入力軸が係合状態（ロックアップ中）であることが前提となる。したがって、車両停車中からロックアップまでの極低車速時において、出力回転センサの故障等を含む車両の異常を検出することが困難であった。

本発明は前記課題を解決するもので、その目的とするところは、車両停車中からロックアップまでの極低車速時であっても車両の異常を検出することができる車両用制御装置を提供することである。

本発明の一態様の車両用制御装置は、駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の出力回転を変速する変速機構又は減速機構と、車両加速度を計測する加速度センサと、前記変速機構又は前記減速機構の出力軸の回転数を検出する出力回転センサと、を備えた車両を制御する車両用制御装置であって、前記加速度センサによって計測される前記車両加速度の計測値と前記出力回転センサの出力信号から算出される前記車両加速度の算出値とを比較することで前記車両の異常を検出する制御部を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、車両加速度の計測値と変速機構又は減速機構の出力回転数から求めた車両加速度の算出値との比較から、車両停車中からロックアップまでの極低車速時であっても車両の異常を検出できる。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１の実施形態に係る車両制御システムの構成図。 第１の実施形態に係る駆動力伝達系の説明図。 第１の実施形態に係る無駄時間の説明図。 第１の実施形態に係る車両加速度の計測値の補正処理の制御ブロック図。 第１の実施形態に係る第１の診断処理を説明するタイムチャート図。 第１の実施形態に係る第２の診断処理を説明するタイムチャート図。 第１の実施形態に係る出力回転センサの故障診断を示すフローチャート。 第１の実施形態に係る変速機の故障診断を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る位相遅れの説明図。 第２の実施形態に係る車両加速度の計測値の補正処理の制御ブロック図。 第３の実施形態に係る車両制御システム構成図。

[第１の実施形態]
以下、図１から図８を参照して、第１の実施形態に係る車両用制御装置を適用した車両制御システムについて説明する。図１は、第１の実施形態に係る車両制御システムの構成図である。

図１に示すように、車両１は、駆動源としてのエンジン２で発生した駆動力を、トルクコンバータ３、変速機構としての変速機４を介して車輪５に伝達している。エンジン２の出力軸６はトルクコンバータ３を介して変速機４の入力軸７に接続され、変速機４の出力軸８はディファレンシャルギヤＢＯＸ９を介して車輪５のドライブシャフト１０に接続されている。エンジン２からの出力回転がトルクコンバータ３で減速されて変速機４に入力され、変速機４からの出力トルクがディファレンシャルギヤＢＯＸ９で車輪５に分配されている。

また、車両１には、電子制御装置として、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２１と、ＴＣＵ（Transmission Control Unit）２２と、走行用電子制御装置２３とが設けられている。ＴＣＵ２２は、本実施形態の車両用制御装置が適用された変速機４用のコントローラである。走行用電子制御装置２３は、車輪速、ハンドル操舵角、車両加速度、ヨーレート等を検出するセンサからの出力信号を受けて走行状態を判別し、エンジン２、変速機４、モータアクチュエータ等の走行に関わるデバイスを制御するダイナミクスコントローラである。走行用電子制御装置２３には、トラクションコントロールシステム、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、ＶＣＵ（Vehicle Control Unit）が含まれる。

さらに、車両１には、センサ群として、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダルストロークセンサ２５と、変速機４の出力軸８の回転数を検出する出力回転センサ２６と、進行方向の車両加速度を検出する前後Ｇセンサ２７（第１の加速度センサ）と、進行方向に直交する車幅方向の車両加速度を検出する左右Ｇセンサ２８（第２の加速度センサ）とが設けられている。出力回転センサ２６は、出力軸８の回転に応じたパルス信号（パルス電圧）を出力するパルス出力型の回転センサである。前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８は、車両１の車体に取り付けられ、車両加速度に応じたアナログ信号（アナログ電圧）をリニアに出力するアナログ出力型のセンサである。

ＥＣＵ２１は、アクセルペダルストロークセンサ２５の出力信号からアクセル開度情報Ｓ３を算出する。ＴＣＵ２２は、出力回転センサ２６の出力信号から車両加速度（算出値Ｓ２）を算出する。走行用電子制御装置２３は、各Ｇセンサ２７、２８の出力信号から車両加速度（計測値Ｓ１）を算出する。ＥＣＵ２１、ＴＣＵ２２、走行用電子制御装置２３は、ＣＡＮ（Control Area Network）通信２９にてアクセル開度情報Ｓ３、加速度の算出値Ｓ２、加速度の計測値Ｓ１等の各種情報を相互に送受信している。なお、図１では図示省略しているが、上記センサ群の他にも、車両１には各種センサが設けられている。

本実施形態では、前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８から走行用電子制御装置２３に車両加速度の計測値Ｓ１が入力され、これらの車両加速度の計測値Ｓ１が走行用電子制御装置２３からＴＣＵ２２の制御部３０（図４参照）に送られている。ＴＣＵ２２の制御部３０では、進行方向及び車幅方向の車両加速度の計測値Ｓ１が合成される。なお、前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８の計測値Ｓ１の合成処理は走行用電子制御装置２３で実施されて、合成処理後の計測値が走行用電子制御装置２３からＴＣＵ２２の制御部３０に送られてもよい。

このように構成された車両１では、変速機４の出力回転センサ２６のパルス抜け等の故障を精度よく診断することが求められている。変速機４の出力回転センサ２６の故障診断として、エンジン回転数、変速機４の入力回転数、変速機４の出力回転数等の整合性から診断する方法が検討されている。しかしながら、上記診断方法ではエンジン２と変速機４がロックアップされていなければ、回転数同士の整合性を判断することができない。よって、車両の発進時や極低車速時等のようにロックアップされていない状態では出力回転センサ２６の故障を診断できない。

上記方法の代わりに、車輪５側の回転数と変速機４の出力回転数の整合性を判断するために、変速機４の出力回転センサ２６の出力と車輪速センサ（不図示）の出力を比較する構成も考えられる。一般に、出力回転センサ２６の検出精度は車両１の駆動力に直接関わるため、車輪速センサよりも出力回転センサ２６の１回転当たりのパルス信号の検出数が多いものが使用される。このため、出力回転センサ２６と同等な検出精度の車輪速センサが必要になると共に、センサの取り付け機構が必要になって、機構の複雑化やコストアップが生じる。

そこで、本実施形態では、メカ機構やセンサ構成を変えずに、既存の加速度センサを活用して、出力回転センサ２６の異常を検出している。この場合、ＴＣＵ２２の制御部３０（図４参照）にて出力回転センサ２６の検出信号から算出された車両加速度の算出値Ｓ２と加速度センサで計測された車両加速度の計測値Ｓ１とが比較される。加速度センサの故障については、走行用電子制御装置２３で検出されてＴＣＵ２２に通知されるため、車両加速度の算出値Ｓ２と計測値Ｓ１のズレ等が生じたときに、加速度センサの故障の有無から出力回転センサ２６の異常を検出することが可能になっている。

また、上記したように、加速度センサとしての前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８は車両加速度に応じたアナログ信号をリニアに出力している。したがって、このリニアなアナログ信号から計測される車両加速度の計測値Ｓ１と出力回転センサ２６のパルス信号から算出される車両加速度の算出値Ｓ２を比較することで、１回転数当たりのパルス信号の誤差を抑えて比較することができる。すなわち、出力回転センサ２６のパルス状の出力を、加速度センサの連続的に変化する出力と比較することで、パルス状の出力同士を比較する構成よりも精度よく比較することができる。

ただし、このような車両１では、変速機４の出力回転が車両１の駆動力に変換されて加速度センサに検出されるまでは、ギヤ機構等が持つバックラッシュやシャフト等の捻じれによって駆動力が車両１に伝達されない。この駆動力の伝達の遅れによって、車両加速度の算出値Ｓ２に対して車両加速度の計測値Ｓ１に無駄時間が生じるため、車両加速度の算出値Ｓ２と車両加速度の計測値Ｓ１を単純に比較することができない。このため、本実施形態では、車両加速度の計測値Ｓ１を補正したうえで、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２を比較して、出力回転センサ２６の故障を検出している。

以下、出力回転センサの故障診断について詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係る駆動力伝達系の説明図である。図３は、第１の実施形態に係る無駄時間の説明図である。図４は、第１の実施形態に係る車両加速度の計測値の補正処理の制御ブロック図である。

図２には、変速機４から加速度センサとしての前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８までの車両の駆動力の伝達系を矢印で示している。変速機４の駆動力は、出力軸８とディファレンシャルギヤＢＯＸ９を介してドライブシャフト１０に伝達されて車輪５の回転トルクになる。車輪５の回転によって車両１が走行すると、車体側に設置された前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８によって加速度が計測される。また、変速機４の出力軸８の回転が出力回転センサ２６によって検出され、ＴＣＵ２２（図１参照）によって出力回転センサ２６の検出信号から加速度が算出される。

この駆動力伝達系では、次のような車両の走行状態によって無駄時間Ｌ（図３参照）が発生することが分っている。車両停車中から発進する際には、変速機４の出力トルクに対し車両全体がイナーシャとして働いてドライブシャフト１０の捻じれ量が大きくなり、この捻じれ量分だけ駆動力の伝達が遅れる。走行中にエンジンブレーキで減速している状態から再加速する際には、メカ機構の変速ギヤ（図示しない）やディファレンシャルギヤＢＯＸ９の持つバックラッシュ（ガタ）が大きい状態となっており、このバックラッシュを詰める分だけ駆動力の伝達が遅れる。

図３には、車両停車から発進時における車両加速度の算出値Ｓ２と車両加速度の計測値Ｓ１のタイムチャートを簡易的に示している。車両加速度の算出値Ｓ２は、出力回転センサ２６で検出された変速機４の出力軸８の回転数から即座に算出される。一方で、車両加速度の計測値Ｓ１は、変速機４の回転が動力伝達経路を介して車両１の駆動力に変換されるまでは前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８によって計測されることがない。このため、動力伝達経路上のバックラッシュ等の影響によって、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の立ち上り開始の時間に無駄時間Ｌ（タイムラグ）が発生する。

ＴＣＵ２２（図１参照）では、変速機４から出力される駆動力が車体に伝わるまでの無駄時間Ｌが算出されて、車両加速度の計測値Ｓ１が無駄時間Ｌに基づき補正される。ＴＣＵ２２にて算出する無駄時間Ｌは、可変パラメータとして設定される。例えば、図１に示すアクセルペダルストロークセンサ２５によって計測したアクセル開度情報と出力回転センサ２６の出力信号から算出された車速とのデータマップから、下記の式（１）に示すように、動力伝達経路上のバックラッシュを要因の一つとする無駄時間Ｌが設定される。
Ｌ［ｓｅｃ］＝ｆ(アクセル開度［％］、車速［ｋｍ／ｈ］)…（１）

なお、本実施形態の無駄時間Ｌの設定方法は、前述の限りではなく、車両１の目標駆動力及び制動力の量に応じて、無駄時間Ｌの設定方法を可変する構成も含む。また、無駄時間Ｌは、目標駆動力と車速のデータマップによって設定されてもよい。目標駆動力は、車載カメラ、ミリ波レーダ、各種センサ等の周囲環境に基づいて自動的に決定されてもよい。すなわち、周囲環境の情報と車速のデータマップによって無駄時間Ｌが設定されてもよい。

図４に示すように、ＴＣＵ２２の制御部３０には無駄時間補正部３１が設けられている。無駄時間補正部３１では、無駄時間Ｌを補正量とした演算処理が車両加速度の計測値に対して実施され、演算後の車両加速度の計測値と入力された車両加速度の計測値の和をとって補正後の車両加速度の計測値Ｓ１が算出される。次に、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差が算出され、絶対値算出部３２で車両加速度の偏差の絶対値が求められる。そして、車両加速度の偏差の絶対値が診断部３３に入力されて、診断部３３にて出力回転センサ２６の故障が診断される。なお、図中の無駄時間補正部３１の「ｓ」はラプラス演算子を示している。

診断部３３には、第１の診断処理によって出力回転センサ２６の故障を診断する第１の診断部４１と第２の診断処理によって出力回転センサ２６の故障を診断する第２の診断部４５とが設けられている。第１の診断部４１には、偏差の絶対値が閾値を超えた継続時間を計時する故障判定タイマ４２と、当該継続時間に基づいて出力回転センサ２６の故障を判定する第１の判定部４３とが設けられている。第１の診断処理では、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２との偏差の絶対値の大きさが求められ、偏差の絶対値が閾値を超えてからの継続時間に基づいて出力回転センサ２６の故障が診断される。

第２の診断部４５には、単位時間当たりの偏差の絶対値の変化量を示す変化速度を算出する変化速度算出部４６と、変化速度が閾値を超えた回数をカウントする異常回数カウンタ４７と、カウント回数に基づいて出力回転センサ２６の故障を判定する第２の判定部４８とが設けられている。第２の診断処理では、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２との偏差の絶対値の変化速度が求められ、変化速度が閾値を超えた回数に基づいて出力回転センサ２６の故障が診断される。また、診断部３３では、第１、第２の診断部４１、４５による第１、第２の診断処理の少なくとも一方で故障と診断された場合に出力回転センサ２６が故障と見做される。

なお、ＴＣＵ２２の制御部３０は、プロセッサを用いてソフトウェアで実現されてもよいし、集積回路等に形成された論理回路（ハードウェア）で実現されてもよい。プロセッサを用いる場合には、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを読み出して実行することで各種処理が実施される。プロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が使用される。また、メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等の一つ又は複数の記録媒体で構成されている。

図５を参照して、第１の診断処理について説明する。図５は、第１の実施形態に係る第１の診断処理を説明するタイムチャート図である。なお、第１の診断処理では、走行時の断線等によって出力回転センサ２６が出力しない状態、すなわち定常的なパルス抜けが生じる状態を故障として検出する。

図５には、第１の診断処理の説明用に、車両加速度、偏差絶対値、故障判定タイマ、故障判定の各タイムチャート図を示している。車両加速度のタイムチャート図には、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１を破線で示し、車両加速度の算出値Ｓ２を実線で示している。偏差絶対値のタイムチャート図には、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を示している。故障判定タイマのタイムチャート図には、偏差の絶対値が閾値を超えた継続時間を示している。故障判定のタイムチャート図には、出力回転センサ２６の故障判定のタイミングを示している。

本チャートにおいて車両は加速状態であり、時刻ｔ１では、車両加速度のタイムチャート図に示すように、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２は共に一定の割合で増加する。このとき、偏差絶対値のタイムチャート図に示すように、偏差の絶対値は一定であり、かつ偏差の絶対値は偏差閾値より小さい値をとっている。時刻ｔ２以降は、車両加速度のタイムチャート図に示すように、信号線の断線等によって出力回転センサ２６に連続的なパルス抜けが生じて、本センサ信号を基に算出される車両加速度の算出値Ｓ２が、見かけ上、低下し始めている。

偏差絶対値のタイムチャート図に示すように、時刻ｔ２以降もパルス抜けが継続されて、時刻ｔ３にて偏差の絶対値が予め設定された偏差閾値を超えた場合に、故障判定タイマ４２による計時が開始される。さらに、故障判定タイマ及び故障判定のタイムチャート図に示すように、故障判定タイマ４２による計時時間が時間閾値以上継続した時刻ｔ４で出力回転センサ２６が故障状態であると判定される。このように、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値が偏差閾値（判定閾値）を超えた状態が時間閾値（規定時間）以上継続する場合に、出力回転センサ２６の故障が診断される。

なお、上記の説明では、出力回転センサ２６のパルス抜けの発生時の故障を診断したが、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出することで、出力回転センサ２６のノイズ等による過剰パルスの発生時の故障を診断することもできる。過剰パルスの発生時には、車両加速度のタイムチャート図で、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１よりも車両加速度の算出値Ｓ２が高く表れる。なお、偏差閾値、時間閾値は、要求される安全性能やセンサの特性に応じて、過去データ等から実験的、経験的又は理論的に求められた値が使用される。

図６を参照して、第２の診断処理について説明する。図６は、第１の実施形態に係る第２の診断処理を説明するタイムチャート図である。なお、第２の診断処理では、出力回転センサ２６の接触不良等によりパルス抜けが非連続的に変化する状態を故障として検出する。

図６には、第２の診断処理の説明用に、車両加速度、偏差絶対値、変化速度、異常回数カウンタ、故障判定の各タイムチャート図を示している。車両加速度のタイムチャート図には、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１を破線で示し、車両加速度の算出値Ｓ２を実線で示している。偏差絶対値のタイムチャート図には、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を示している。変化速度のタイムチャート図には、偏差の絶対値の変化速度を示している。異常回数カウンタのタイムチャート図には、偏差の絶対値の変化速度が閾値を超えた回数を示している。故障判定のタイムチャート図には、出力回転センサ２６の故障判定のタイミングを示している。

本チャートにおいて車両は加速状態であり、時刻ｔ１では、車両加速度のタイムチャート図に示すように、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２は共に一定の割合で増加する。このとき、偏差絶対値のタイムチャート図に示すように、偏差の絶対値は一定であり、かつ偏差の絶対値は偏差閾値より小さい値をとっている。時刻ｔ２以降は、車両加速度のタイムチャート図に示すように、出力回転センサ２６のセンサ部と信号線の接触不良によってパルス抜けが非連続に生じて、本センサ信号を基に算出される車両加速度の算出値Ｓ２が細かくハンチングしている。

時刻ｔ２－ｔ３では、車両加速度のタイムチャート図に示すように、出力回転センサ２６のセンサ部と信号線の非接触状態によるパルス抜けによって車両加速度の算出値Ｓ２が低下する。また、時刻ｔ３－ｔ４では、車両加速度のタイムチャート図に示すように、出力回転センサ２６のセンサ部と信号線が、非接触状態から接触状態に戻って車両加速度の算出値Ｓ２が増加する。これに合わせて、偏差絶対値のタイムチャート図に示すように、偏差の絶対値が山形に変化している。このときの偏差の絶対値の傾きは、偏差の絶対値の変化速度を示している。

接触不良時には、偏差の絶対値の変化速度は、車両走行時の加速度変化率よりも大きくなることが車両試験により把握されている。したがって、変化速度のタイムチャート図では、変化速度閾値を車両走行時の加速度の最大変化率に設定して、接触不良による偏差の絶対値の変化速度を検出してもよい。ここでは、時刻ｔ３－ｔ４で偏差の絶対値の変化速度が変化速度閾値よりも大きくなる。異常回数カウンタのタイムチャート図に示すように、偏差の絶対値の変化速度が変化速度閾値を超えた場合に、パルス出力に異常がある状態と見做して異常回数カウンタ４７がインクリメントされる。

時刻ｔ４以降では、時刻ｔ２－ｔ３の動作が再度生じた場合を示している。異常回数カウンタ及び故障判定のタイムチャート図に示すように、予め規定された設定時間Ｔ内に異常回数カウンタ４７が２回カウントアップすると、時刻ｔ６で出力回転センサ２６が故障状態であると判定される。このように、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値の変化速度を算出し、当該絶対値の変化速度が設定時間Ｔ内に変化速度閾値（判定閾値）を超えた回数が回数閾値（規定回数）以上の場合に、出力回転センサ２６の故障が診断される。

なお、上記の説明では、出力回転センサ２６のパルス抜けの発生時の故障を診断したが、補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出することで、出力回転センサ２６のノイズ等による過剰パルスの発生時の故障を診断することもできる。過剰パルスの発生時には、車両加速度のタイムチャート図で、補正後の車両加速度の計測値よりも車両加速度の算出値が高く表れる。なお、変化速度閾値、回数閾値は、要求される安全性能やセンサの特性に応じて過去データ等から実験的、経験的又は理論的に求められた値が使用される。

図７を参照して、本実施形態の診断処理の流れについて説明する。図７は、第１の実施形態に係る出力回転センサの故障診断を示すフローチャートである。なお、図７に示すフローチャートは、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２がＴＣＵ２２に取り込まれる度に実施される。また、図７では、第１の診断処理と第２の診断処理が並列に実施される一例を示しているが、第１の診断処理の後に第２の診断処理が実施されてもよいし、第２の診断処理の後に第１の診断処理が実施されてもよい。

図７に示すように、先ず、制御部３０が補正後の車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出し（ステップＳ０１）、その偏差の絶対値の変化速度を算出する（ステップＳ０２）。続いて、制御部３０は、第１の診断処理と第２の診断処理とを並列で実施する。第１の診断処理では、制御部３０は偏差の絶対値が偏差閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ０３）。偏差の絶対値が偏差閾値を超える場合には（ステップＳ０３でＹＥＳ）、制御部３０は故障判定タイマ４２のタイマ値をアップする（ステップＳ０４）。一方で、偏差の絶対値が偏差閾値以下の場合には（ステップＳ０３でＮＯ）、制御部３０は故障判定タイマ４２のタイマ値をリセットする（ステップＳ０５）。

次に、故障判定タイマ４２のタイマ値がアップ又はリセットされると、制御部３０は故障判定タイマ４２のタイマ値が時間閾値以上か否かを判定する（ステップＳ０６）。故障判定タイマ４２のタイマ値が時間閾値以上の場合には（ステップＳ０６でＹＥＳ）、制御部３０は異常状態が規定時間継続したと見做して出力回転センサ２６を故障と診断する（ステップＳ０７）。一方で、故障判定タイマ４２のタイマ値が時間閾値未満の場合には（ステップＳ０６でＮＯ）、制御部３０は出力回転センサ２６を故障無しと診断する（ステップＳ０８）。

第２の診断処理では、制御部３０は偏差の絶対値の変化速度が、変化速度閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ０９）。偏差の絶対値の変化速度が変化速度閾値を超える場合には（ステップＳ０９でＹＥＳ）、制御部３０は異常回数カウンタ４７のカウント値をアップする（ステップＳ１０）。一方で、偏差の絶対値の変化速度が変化速度閾値以下の場合には（ステップＳ０９でＮＯ）、制御部３０は異常回数カウンタ４７のカウント値をリセットする（ステップＳ１１）。

次に、異常回数カウンタ４７のカウント値がアップ又はリセットされると、制御部３０は異常回数カウンタ４７のカウント値が回数閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。異常回数カウンタ４７のカウント値が回数閾値以上の場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部３０は異常状態が規定回数検出されたと見做して出力回転センサ２６の故障と判断する（ステップＳ１３）。一方で、異常回数カウンタ４７のカウント値が回数閾値未満の場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、制御部３０は出力回転センサ２６を故障無しと診断する（ステップＳ１４）。

以上のように、第１の実施形態のＴＣＵ２２では、変速機４の出力軸８の駆動力が車体に伝わるまでの無駄時間Ｌを算出し、前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８に計測される車両加速度の計測値Ｓ１を無駄時間Ｌに基づいて補正している。これにより、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２を精度よく比較することができる。また、車両加速度の偏差の絶対値と当該偏差の絶対値の変化速度から、出力回転センサ２６のパルス抜けや過剰パルスの発生を検知することが可能となる。

第１の実施形態では、出力回転センサ２６の故障を検出する構成について説明したが、変速機４の故障を検出することも可能である。図８を参照して、変速機４の故障診断について説明する。図８は、本実施形態の変速機４の故障診断を示すフローチャートである。なお、車両には、センサ群として、駆動源の回転数を検出する駆動源回転センサとしてエンジン回転センサ（不図示）と、変速機の入力軸の回転数を検出する入力回転センサ（不図示）とが設けられている。

図８に示すように、先ず、制御部３０は、前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８で計測された車両加速度と出力回転センサ２６で検出された回転数の整合性を判定する（ステップＳ２１）。上記したように、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２を比較することで整合性を判定することができる。次に、制御部３０は、エンジン回転センサで検出された回転数と入力回転センサで検出された回転数の整合性を判定する（ステップＳ２２）。この場合、エンジン回転数と変速機４の入力軸の回転数は、トルクコンバータ３の速度比等を考慮して整合性が判定される。

次に、制御部３０は、入力回転センサで検出された回転数と出力回転センサ２６で検出された回転数の整合性を判定する（ステップＳ２３）。この場合、変速機４の入力軸の回転数と変速機４の出力軸６の回転数は、変速機４の変速比等を考慮して整合性が判定される。そして、制御部３０は、各ステップＳ２１－Ｓ２３の整合性の結果から変速機４の故障を診断する（ステップＳ２４）。ステップＳ２１、Ｓ２２で整合性有りと判断され、ステップＳ２３で整合性無しと判定された場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、変速機４を故障と診断され（ステップＳ２５）、それ以外は変速機４を故障無しと診断される（ステップＳ２６）。

より詳細には、前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８で計測された車両加速度と出力回転センサ２６で検出された回転数に整合性がある場合には、出力回転センサ２６は正常動作している。エンジン回転センサで検出された回転数と入力回転センサで検出された回転数に整合性がある場合には、入力回転センサは正常動作している。そして、出力回転センサ２６及び入力回転センサが正常動作しているにも関わらず、入力回転センサで検出された回転数と出力回転センサ２６で検出された回転数に整合性が無い場合には、変速機４が故障していると判断される。このように、ＴＣＵ２２は、出力回転センサ２６の故障診断だけでなく、変速機４の故障診断も行うことが可能である。

[第２の実施形態]
以下、図９及び図１０を参照して、第２の実施形態に係る車両用制御装置について説明する。第１の実施形態では、車両加速度の計測値Ｓ１の無駄時間Ｌを補正した場合について説明したが、車両加速度の計測値Ｓ１が車両加速度の算出値Ｓ２に対して位相遅れが生じる場合がある。そこで、第２の実施形態では、制御部３０に対して位相遅れを補正する位相進みフィルタを追加している。図９は、第２の実施形態に係る位相遅れの説明図である。図１０は、第２の実施形態に係る車両加速度の計測値の補正処理の制御ブロック図である。

図９に示すように、車両停車から発進時における車両加速度の算出値Ｓ２と車両加速度の計測値Ｓ１のタイムチャートを簡易的に示している。ここでは、説明の便宜上、無駄時間Ｌについて既に補正されているものとする。車両加速度の算出値Ｓ２は、出力回転センサ２６で検出された変速機４の出力軸８の回転数から即座に算出される。一方で、車両加速度の計測値Ｓ１は、車両が動き出した後のシャフトの捻じれ等によって位相遅れが生じている。車両加速度の計測値Ｓ１は、位相遅れによって車両加速度の算出値Ｓ２と比べて単位時間当たりの車両加速度の変化率が小さくなっている。

図１０に示すように、ＴＣＵ２２の制御部３０には無駄時間補正部３１に加えて、位相進みフィルタ３５が設けられている。位相進みフィルタ３５は、車両加速度の計測値Ｓ１の位相を、車両加速度の算出値Ｓ２の位相に対する遅れ分だけ進ませるフィルタである。車両加速度の計測値Ｓ１は、無駄時間補正部３１で無駄時間Ｌが補正された後に、位相進みフィルタ３５で車両加速度の計測値を位相遅れ分だけ進ませるフィルタ処理が実施される。なお、制御部３０の位相進みフィルタ３５以外の構成は、図４に示す第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

図中の位相進みフィルタ３５の「ｓ」はラプラス演算子、「τ」は遅れ量[ｓｅｃ]、「ａ」は時定数[ｓｅｃ]を示している。位相進みフィルタ３５は、時定数ａの１次遅れフィルタ通過後の信号に対し、τ[ｓｅｃ]分だけ位相を進ませるフィルタ構成としている。「τ」は、無駄時間Ｌと同様に、図１に示すアクセルペダルストロークセンサ２５によって計測したアクセル開度情報と、出力回転センサ２６の出力信号から算出された車速とのデータマップから、下記の式（２）に示すように設定されてもよい。
τ[ｓｅｃ]＝ｆ(アクセル開度[％]、車速[ｋｍ／ｈ])…（２）

なお、本実施形態の位相の遅れ量τの設定方法は、前述の限りではなく、車両の目標とする走行駆動力及び制動力の量に応じて、位相の遅れ量τの設定方法を可変する構成も含む。また、時定数ａは時定数ａ≪位相の遅れ量τとして設定され、センサ信号に含まれるノイズの高周波数成分に合わせて設定することが望ましい。また、位相の遅れ量τは、目標駆動力と車速のデータマップによって設定されてもよい。目標駆動力は、車載カメラ、ミリ波レーダ、各種センサ等の周囲環境に基づいて自動的に決定されてもよい。すなわち、周囲環境の情報と車速のデータマップによって位相の遅れ量τが設定されてもよい。

以上のように、第２の実施形態のＴＣＵ２２では、無駄時間Ｌに加えて位相の遅れ量τを算出し、前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８に計測される車両加速度の計測値Ｓ１を無駄時間Ｌ、位相の遅れ量τに基づいて補正している。これにより、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２をより精度よく比較することができる。また、第１の実施形態と同様にして、出力回転センサ２６及び変速機４を故障診断することができる。

[第３の実施形態]
以下、図１１を参照して、第３の実施形態に係る車両用制御装置について説明する。第１、第２の実施形態では、ガソリンエンジン車を例示したが、本開示の技術を電気自動車、ハイブリット自動車、燃料電池車等にも適用することが可能である。図１１は、第３の実施形態に係る車両制御システム構成図である。

図１１に示すように、車両１１は、駆動源としてモータ１２で発生した駆動力を、減速機構１５を介して車輪５に伝達している。また、車両１１には、モータ１２の駆動電流を制御するインバータ１３と、モータ１２の駆動電力の蓄電制御を担う蓄電システム１４とが設けられている。また、車両用制御装置として、ＴＣＵ２２の代わりに、インバータ１３へモータ１２の発生トルクや電流値を指示する電子制御装置２４が設けられている。なお、その他の構成は第１の実施形態の構成と同じであり、同様な構成については第１の実施形態と同一の符号を付している。

第３の実施形態においても、無駄時間Ｌ及び位相の遅れ量τを算出することで、車両加速度の計測値と車両加速度の算出値をより精度よく比較することができる。また、第１の実施形態と同様にして、出力回転センサ２６及び減速機構１５を故障診断することができる。

なお、上記した各実施形態では、車両１は、加速度センサとして前後Ｇセンサ２７及び左右Ｇセンサ２８を備える構成にしたが、少なくとも前後Ｇセンサ２７を備えていればよい。

また、上記した各実施形態では、車両１は、変速機構として有段変速機構を備える構成に限定されず、変速機構としてベルト式やディスク式の無断変速機構を備えてもよい。

また、上記した各実施形態では、ＴＣＵ２２で車両１の異常を判定する構成にしたが、ＥＣＵ２１や走行用電子制御装置２３で車両１の異常を判定する構成にしてもよい。すなわち、車両用制御装置の故障診断処理は、ＴＣＵ２２だけでなく、ＥＣＵ２１や走行用電子制御装置２３で実施されていてもよい。

また、上記した各実施形態では、無駄時間Ｌの補正処理及び位相遅れτのフィルタ処理を実施する構成にしたが、無駄時間Ｌや位相遅れτが問題にならない場合には、これらの処理を省略してもよい。

また、上記した各実施形態では、第１の診断処理及び第２の診断処理で出力回転センサ２６を故障診断する構成にしたが、第１の診断処理及び第２の診断処理のいずれか一方で出力回転センサ２６を故障診断してもよい。

以上の通り、本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）は、駆動力を発生する駆動源（エンジン２）と、駆動源（エンジン２、モータ１２）の出力回転を変速する変速機構（変速機４）又は減速機構１５と、車両加速度を計測する加速度センサ（前後Ｇセンサ２７、左右Ｇセンサ２８）と、変速機構（変速機４）又は減速機構１５の出力軸８の回転数を検出する出力回転センサ２６と、を備えた車両（１、１１）を制御する車両用制御装置（ＴＣＵ２２）であって、加速度センサ（前後Ｇセンサ２７、左右Ｇセンサ２８）によって計測される車両加速度の計測値Ｓ１と出力回転センサ２６の出力信号から算出される車両加速度の算出値Ｓ２とを比較することで車両（１、１１）の異常を検出する制御部３０を備えている。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、制御部３０は、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値が判定閾値（偏差閾値）を超えた状態が規定時間（時間閾値）以上継続する場合に車両（１、１１）の異常と診断する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、制御部３０は、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値の単位時間当たりの変化量が設定時間内に判定閾値（変化速度閾値）を超えた回数が規定回数（回数閾値）以上の場合に車両（１、１１）の異常と診断する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、制御部３０は、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値が判定閾値（偏差閾値）を超えた状態が規定時間（時間閾値）以上継続する場合に車両（１、１１）の異常と診断する第１の診断処理と、車両加速度の計測値Ｓ１と車両加速度の算出値Ｓ２の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値の単位時間当たりの変化量が設定時間内に判定閾値（変化速度閾値）を超えた回数が規定回数（回数閾値）以上の場合に車両（１、１１）の異常と診断する第２の診断処理とを並列に実施する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、制御部３０は、車両加速度の算出値Ｓ２に対する車両加速度の計測値Ｓ１の無駄時間Ｌを算出し、車両加速度の計測値Ｓ１を無駄時間Ｌに基づいて補正する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、制御部３０は、変速機構（変速機４）又は減速機構１５から車輪５までの動力伝達経路上のバックラッシュを要因の一つとする無駄時間Ｌを算出する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、制御部３０は、車両加速度の算出値Ｓ２に対する車両加速度の計測値Ｓ１の位相遅れを算出し、車両加速度の計測値Ｓ１を位相遅れ分だけ進ませるフィルタ処理を実施する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、加速度センサは、車両（１、１１）の進行方向の車両加速度を計測する第１の加速度センサ（前後Ｇセンサ２７）及び進行方向と直交する車幅方向の車両加速度を計測する第２の加速度センサ（左右Ｇセンサ２８）であり、第１の加速度センサ（前後Ｇセンサ２７）の計測値及び第２の加速度センサ（左右Ｇセンサ２８）の計測値を合成して車両加速度を計測する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、加速度センサ（前後Ｇセンサ２７、左右Ｇセンサ２８）は、車両加速度に応じたアナログ信号をリニアに出力するアナログ出力型のセンサであり、出力回転センサ２６は、変速機構（変速機４）又は減速機構１５の出力軸８の回転に応じたパルス信号を出力するパルス出力型のセンサである。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、車両（１、１１）は、駆動源（エンジン２）の回転数を検出する駆動源回転センサ（エンジン回転センサ）と、変速機構（変速機４）又は減速機構１５の入力軸７の回転数を検出する入力回転センサとを備え、加速度センサで計測された車両加速度と出力回転センサ２６で検出された回転数に整合性があり、駆動源回転センサ（エンジン回転センサ）で検出された回転数と入力回転センサで検出された回転数に整合性があり、入力回転センサで検出された回転数と出力回転センサ２６で検出された回転数に整合性が無い場合に変速機構（変速機４）又は減速機構１５の異常を検出する。

本実施形態に記載の車両用制御装置（ＴＣＵ２２）において、車両（１、１１）は、走行状態から走行に関わるデバイスを制御するダイナミクスコントローラ（走行用電子制御装置２３）を備え、加速度センサで計測された車両加速度の計測値Ｓ１がダイナミクスコントローラ（走行用電子制御装置２３）に入力され、ダイナミクスコントローラ（走行用電子制御装置２３）から制御部３０に車両加速度の計測値Ｓ１が送られる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 車両
２ エンジン（駆動源）
４ 変速機（変速機構）
５ 車輪
７ 入力軸
８ 出力軸
１１ 車両
１２ モータ（駆動源）
１５ 減速機構
２２ ＴＣＵ（車両用制御装置）
２３ 走行用電子制御装置（ダイナミクスコントローラ）
２６ 出力回転センサ
２７ 前後Ｇセンサ（第１の加速度センサ）
２８ 左右Ｇセンサ（第２の加速度センサ）
３０ 制御部
Ｓ１ 車両加速度の計測値
Ｓ２ 車両加速度の算出値

Claims (11)

1. 駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の出力回転を変速する変速機構又は減速機構と、車両加速度を計測する加速度センサと、前記変速機構又は前記減速機構の出力軸の回転数を検出する出力回転センサと、を備えた車両を制御する車両用制御装置であって、
   前記加速度センサによって計測される前記車両加速度の計測値と前記出力回転センサの出力信号から算出される前記車両加速度の算出値とを比較することで前記車両の異常を検出する制御部を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記制御部は、前記車両加速度の計測値と前記車両加速度の算出値の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値が判定閾値を超えた状態が規定時間以上継続する場合に前記車両の異常と診断することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記制御部は、前記車両加速度の計測値と前記車両加速度の算出値の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値の単位時間当たりの変化量が設定時間内に判定閾値を超えた回数が規定回数以上の場合に前記車両の異常と診断することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
4. 前記制御部は、前記車両加速度の計測値と前記車両加速度の算出値の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値が判定閾値を超えた状態が規定時間以上継続する場合に前記車両の異常と診断する第１の診断処理と、前記車両加速度の計測値と前記車両加速度の算出値の偏差の絶対値を算出し、当該絶対値の単位時間当たりの変化量が設定時間内に判定閾値を超えた回数が規定回数以上の場合に前記車両の異常と診断する第２の診断処理とを並列に実施することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
5. 前記制御部は、前記車両加速度の算出値に対する前記車両加速度の計測値の無駄時間を算出し、前記車両加速度の計測値を前記無駄時間に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
6. 前記制御部は、前記変速機構又は前記減速機構から車輪までの動力伝達経路上のバックラッシュを要因の一つとする前記無駄時間を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
7. 前記制御部は、前記車両加速度の算出値に対する前記車両加速度の計測値の位相遅れを算出し、前記車両加速度の計測値を位相遅れ分だけ進ませるフィルタ処理を実施することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
8. 前記加速度センサは、前記車両の進行方向の車両加速度を計測する第１の加速度センサ及び進行方向と直交する車幅方向の車両加速度を計測する第２の加速度センサであり、
   前記第１の加速度センサの計測値及び前記第２の加速度センサの計測値を合成して前記車両加速度を計測することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
9. 前記加速度センサは、前記車両加速度に応じたアナログ信号をリニアに出力するアナログ出力型のセンサであり、
   前記出力回転センサは、前記変速機構又は前記減速機構の出力軸の回転に応じたパルス信号を出力するパルス出力型のセンサであることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
10. 前記車両は、前記駆動源の回転数を検出する駆動源回転センサと、前記変速機構又は前記減速機構の入力軸の回転数を検出する入力回転センサとを備え、
    前記加速度センサで計測された車両加速度と前記出力回転センサで検出された回転数に整合性があり、前記駆動源回転センサで検出された回転数と前記入力回転センサで検出された回転数に整合性があり、前記入力回転センサで検出された回転数と前記出力回転センサで検出された回転数に整合性が無い場合に前記変速機構又は前記減速機構の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
11. 前記車両は、走行状態から走行に関わるデバイスを制御するダイナミクスコントローラを備え、
    前記加速度センサで計測された車両加速度の計測値が前記ダイナミクスコントローラに入力され、前記ダイナミクスコントローラから前記制御部に車両加速度の計測値が送られることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の車両用制御装置。

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