JP3591191B2

JP3591191B2 - 検出手段異常判別装置

Info

Publication number: JP3591191B2
Application number: JP05622597A
Authority: JP
Inventors: 伸芳杉谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: US6078851A; JPH10253406A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出手段の異常を判別する装置であって、特に、一つの事象の状態値を２つの検出手段で検出する場合に有効な検出手段異常判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一つの事象の状態値を２つの検出手段で検出し、両者の出力値を比較して検出手段の異常を判別する技術が、たとえば特開平２−１９５２２４号公報の「車両用操舵角検出装置」に開示されている。この従来技術によれば、車両における操舵角（舵角）を異なる原理に基づく２種類の舵角検出手段で検出し、両者の差が所定値を越えたときにはいずれかの検出手段が異常であると判別する。一般に、舵角情報はパワーステアリングのアシスト制御や車輪のアンチロックブレーキシステム等の制御条件の一つとして利用される。したがって、このような検出手段の異常判別は、これらの制御システムの信頼性を高めるために重要なことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術によれば、２つの舵角検出手段の出力値の差が予め設定した所定値（しきい値）を越えたか否かで異常の判別を行っているために、異常判別の精度に限界がある。すなわち、舵角検出手段の出力は舵角検出手段が正常であっても多少のバラツキがあるため、誤って異常と判別してしまわないように所定値を大きめに設定すると異常であるにもかかわらず正常と判別してしまうことが多発し、逆に、異常判別の検出漏れをなくすために所定値を小さめに設定すると正常であるにもかかわらず異常と判別してしまうことが多発してしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の検出手段異常判別装置は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、一つの事象の状態値を互いに異なる検出方法により検出する第１および第２の検出手段と、第１検出手段が検出した任意の状態値において第２検出手段が検出するであろう状態値の出現確率分布のデータが格納され、第１検出手段が検出した第１状態値と第２検出手段が検出した第２状態値とで決定される出現確率分布上の出現確率を読み出し、異なるタイミングで読み出された複数の出現確率の積み上げ結果に基づいて第１または第２検出手段の少なくともいずれか一方が異常であるか否かを判別する処理手段とを備えている。
【０００５】
また、処理手段は、格納された出現確率分布データに対する１または２以上の確率しきい値Ｔ１の設定がなされており、読み出されたｎ個の出現確率のそれぞれに対応する確率しきい値Ｔ１に対する比の値αｉ（ｉ＝１、・・・、ｎ）の積算値βを算出し、この積算値βが所定値以下である場合に第１または第２検出手段の少なくともいずれか一方が異常であると判定するものであることが望ましい。
【０００６】
さらに、処理手段は、第２検出手段が検出した任意の状態値において第１検出手段が検出するであろう状態値の出現確率分布データである第２出現確率分布データがさらに格納されており、この格納された第２出現確率分布データに対する１または２以上の確率しきい値Ｔ２の設定がなされており、第１検出手段が検出した第１状態値と第２検出手段が検出した第２状態値とで決定される第２出現確率分布上の出現確率を読み出し、読み出されたｍ個の出現確率のそれぞれに対応する確率しきい値Ｔ２に対する比の値γｉ（ｉ＝１、・・・・、ｍ）の積算値δを算出し、第１または第２検出手段のいずれかが異常であると判定されたときに、積算値βと前記積算値δとの大小関係から第１または第２検出手段のいずれが異常であるかを識別するものであることが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の検出手段異常判別装置を車両の舵角検出手段に対して適用した場合の実施形態を示すブロック図である。車両の舵角検出方法として、従来から車両の操舵系にポテンショメータ等の回転角センサを配置して操舵角を直接検出する方法の他に、車輪速度の差から操舵角を検出する方法が知られている。本実施形態では、前者の方法による舵角検出装置を第１舵角検出装置１とし、後者の方法による舵角検出装置を第２舵角検出装置２とする。
【０００８】
第１舵角検出装置１はポテンショメータを用いた回転角センサであり、ポテンショメータから舵角に応じた電圧値を得て、この電圧値を舵角値ＳＲ１を示すデータに変換して出力する。
【０００９】
第２舵角検出装置２は、車両の前後左右の４つの車輪にそれぞれ配置された車輪速度センサ３〜６と、車輪速度３〜６の出力に基づいて舵角を演算する舵角演算回路７とを備えている。
【００１０】
車輪速度センサ３〜６は、アンチロックブレーキシステム等に用いられているものであり、汎用的なものとして、たとえば、誘導起電力を利用した磁気式の回転速度センサがある。この種の回転速度センサは、車輪に取り付けられ外周に多数の歯が設けられた磁性体ロータと、この磁性体ロータの外周に対向して配置されたコイルおよび永久磁石とを備える。そして、車輪の回転に伴って磁性体ロータが回転すると、コイルに鎖交する磁束が変化し、コイルに車輪速度に比例した周波数の交流電圧が生じるので、この交流電圧をパルス化して出力する。なお、車輪速度センサ３は右前輪（ＦＲ）に、車輪速度センサ４は左前輪（ＦＬ）に、車輪速度センサ５は右後輪（ＲＲ）に、車輪速度センサ６は左後輪（ＲＬ）にそれぞれ配置されている。
【００１１】
舵角演算回路７は、従動輪の左右輪の速度差から舵角を算出するものであり、たとえば、フロントエンジン・リアドライブの車両、すなわちＦＲ車の場合には、左右の前輪が従動輪となるので、もっぱら車輪速度センサ３および４のパルス出力信号を用いて舵角を算出する。
【００１２】
舵角演算回路７は、まず、車輪速度センサ３および４から出力されたパルス信号に基づいてそれぞれ左右前輪の車輪速度Ｖ_ＷＬおよびＶ_ＷＲを求める。これは、所定時間内のパルス数を計数することにより求めることができる。
【００１３】
つぎに、この車輪速度Ｖ_ＷＲおよびＶ_ＷＬを用いて舵角値ＳＲ２を算出する。以下に示す（１）式は、車両旋回時の幾何的なモデルから車両の操舵角を推定演算するものであり、この式に車輪速度Ｖ_ＷＲおよびＶ_ＷＬを変数として代入することにより舵角値ＳＲ２を求めることができる。
【００１４】
ＳＲ２＝（２・Ｋｓ・Ｌ／Ｗ）（Ｖ_ＷＬ−Ｖ_ＷＲ）／（Ｖ_ＷＬ＋Ｖ_ＷＲ） …（１）
ここに、Ｋｓはステアリングギア比、Ｌはホイールベース、Ｗはトレッドであり、ステアリングギア比というのは、ステアリングホイールの回転角をタイヤの切れ角で割ったものである。
【００１５】
舵角演算回路７では、このようにして得られる舵角値ＳＲ２を所定の演算サイクルで常に算出している。
【００１６】
信号処理回路８は第１舵角検出装置１が出力する舵角値ＳＲ１と第２舵角検出装置２が出力する舵角値ＳＲ２を比較して、第１舵角検出装置１または第２舵角検出装置２の異常を判別する。
【００１７】
信号処理回路８は、第１舵角検出装置１の任意の出力舵角値ＳＲ１に対する第２舵角検出装置２の出力舵角値ＳＲ２の出現確率を示す第１出現確率分布の分布データと、第２舵角検出装置２の任意の出力舵角値ＳＲ２に対する第１舵角検出装置１の出力舵角値ＳＲ１の出現確率を示す第２出現確率分布の分布データとを格納している。
【００１８】
図２は、第１舵角検出装置１の出力舵角値ＳＲ１がＸという値のときに、第２舵角検出装置２の出力舵角値ＳＲ２がとりうる値の出現確率を示すグラフである。第１舵角検出装置１および第２舵角検出装置２は共に操舵角という同一の事象についての状態値（舵角値）を検出するものであるから、同一の舵角値となる確率が最も高い。したがって、舵角値ＳＲ１がＸという値のときには、舵角値ＳＲ２もＸとなる確率が最も高くなる。そして、舵角検出装置１および２の検出精度に基づく出力値のバラツキのために、舵角値ＳＲ２のとりうる値がＸを中心として大小にばらつく。図２はその出現確率を示したものである。
【００１９】
このような舵角値ＳＲ２の出現確率分布を、舵角値ＳＲ１のとり得る範囲でその値を変えて多数用意し、全体を第１出現確率分布として格納しておく。この第１確率分布のデータは、第１舵角検出装置１および第２舵角検出装置２の出力バラツキ等に基づいて理論的に求めたものであってもよいし、実験を行ってデータを採取し、それを統合して求めてもよい。第１出現確率分布の舵角値ＳＲ１の値別の個々の分布には、それぞれ確率しきい値Ｔ１が設定されている。この確率しきい値Ｔ１の設定値は、後述する異常判別処理の趣旨にしたがって適当に設定するものであり、舵角値ＳＲ１の値別の各分布において、互いに異なる値を設定してもよいし、全て同じ値としてもよい。
【００２０】
このような第１出現確率分布と同様に、第２舵角検出装置２の出力舵角値ＳＲ２がＸという値のときの第１舵角検出装置１の出力舵角値ＳＲ１がとりうる値の出現確率分布をＸの値別に多数求め、第２出現確率分布として格納する。この第２出現確率分布に対しても適当な確率しきい値Ｔ２がＸの値別の出現確率分布にそれぞれ設定されている。確率しきい値Ｔ１と同様に各確率しきい値Ｔ２が相互に同一の値に設定されることを妨げるものではない。
【００２１】
つぎに、信号処理回路８での異常判別処理について説明する。ある時刻Ｔ（１）での第１舵角検出装置１の検出舵角値ＳＲ１がＸ（１）、第２舵角検出装置２の検出舵角値ＳＲ２がＹ（１）という値だったとする。信号処理回路８は第１出現確率分布データの中から検出舵角値ＳＲ１がＸ（１）のときに検出舵角値ＳＲ２がＹ（１）となる出現確率Ａ（１）を読み出す。そして、この出現確率Ａ（１）の、その確率分布における確率しきい値Ｔ１に対する比の値α（１）＝Ａ（１）／Ｔ１を求める。α（１）の値は、図２においてＹ（１）の値が範囲ｄ内にあれば、
α（１）≧１
となり、範囲ｄの外であれば、
０≦α（１）＜１
となる。
【００２２】
同様にして、時刻Ｔ（２）における検出舵角値ＳＲ１およびＳＲ２のそれぞれの値Ｘ（２）およびＹ（２）に基づいて、舵角値ＳＲ２の出現確率Ａ（２）を第１出現確率分布データから読み出し、その確率分布に対応する確率しきい値Ｔ１に対する比の値α（２）＝Ａ（２）／Ｔ１を求める。なお、ここでの確率しきい値Ｔ１の値と、一時点前すなわち時刻Ｔ（１）のときに用いた確率しきい値Ｔ１の値は必ずしも等しいわけではないことは上述したとおりである。
【００２３】
以下同様にして、一定の処理サイクルで各時刻Ｔ（ｉ）におけるα（ｉ）値を連続的に求め続ける。
【００２４】
信号処理回路８は、このようにして算出したα（ｉ）値を次の式に示すように所定回数ｐだけ積算した値βを求める。
【００２５】
β＝α（１）・α（２）・α（３）・・・・α（ｐ） …（２）
この積算値βの値は、第１出現確率分布から読み出された出現確率Ａ（ｉ）の値が、確率しきい値Ｔ１よりも大きい場合にはαが１より大となるので、この状態が連続すれば、積算するたびに積算値は増大する。逆に、第１出現確率分布から読み出された出現確率Ａ（ｉ）の値が、確率しきい値Ｔ１よりも小さい場合にはαが１より小となり、積算値が小さくなる。
【００２６】
次に、積算値βをしきい値Ｚと比較し、
β＜Ｚ …（３）
となった場合には、第１舵角検出装置１または第２舵角検出装置２のいずれかが異常であると判別する。つまり、第１舵角検出装置１または第２舵角検出装置２のいずれかが異常であれば、出現確率Ａ（ｉ）の値が確率しきい値Ｔ１よりも小さい状態すなわちα（ｉ）の値が１より小さい状態が連続するため、積算値βは零に近づく。したがって、上記（３）式で異常を判別できる。また、確率しきい値Ｔ１より大きい出現確率Ａ（ｉ）が連続している中で、確率しきい値Ｔ１より小さい出現確率Ａ（ｉ）が単発的に存在しても、積算値βの値がしきい値Ｚよりも小さくならないかぎり、異常と判別することがない。したがって、第１舵角検出装置１および第２舵角検出装置２が正常であるにもかかわらず、何らかの原因（ノイズ）で両検出舵角値ＳＲ１およびＳＲ２の値が大きくずれた場合であっても、誤って異常と判別することがない。
【００２７】
また、舵角値の大きさに応じて、２つの舵角検出装置の出力舵角値の差のバラツキ程度は変化するが、この実施形態では舵角値に応じて確率しきい値Ｔ１を定めることができるので、異常判別の誤りを少なくすることができる。
【００２８】
この異常判別において用いられる確率しきい値Ｔ１、しきい値Ｚ、α値の積算数ｐ等の値は、検出手段の特性や検出対象に応じて適宜設定する。
【００２９】
つぎに、上述した異常判別処理により第１舵角検出装置１または第２舵角検出装置２のいずれかが異常であると判別された場合には、第１舵角検出装置１と第２舵角検出装置２のいずれが異常であるかの異常装置識別を行う。この異常装置識別では、検出舵角値ＳＲ１およびＳＲ２に基づいて第２出現確率分布から第１舵角検出装置１の検出舵角値ＳＲ１の出現確率Ｂを読み出す。なお、この読み出しは、上述した異常判別処理における第１出現確率分布からの出現確率Ａの読み出しと並行して行う。
【００３０】
すなわち、時刻Ｔ（ｉ）での第１舵角検出装置１の検出舵角値ＳＲ１がＸ（ｉ）、第２舵角検出装置２の検出舵角値ＳＲ２がＹ（ｉ）という値だったとする。信号処理回路８は、第１出現確率分布データからＸ（ｉ）およびＹ（ｉ）に基づいて出現確率Ａ（ｉ）を読み出すと同時に、第２出現確率分布データの中から検出舵角値ＳＲ２がＹ（ｉ）のときに検出舵角値ＳＲ１がＸ（ｉ）となる出現確率Ｂ（ｉ）を読み出す。そして、この出現確率Ｂ（ｉ）の、その確率分布における確率しきい値Ｔ２に対する比の値γ（ｉ）＝Ｂ（ｉ）／Ｔ２を求める。
【００３１】
信号処理回路８は、このようにして算出したγ（ｉ）値を次の式に示すように所定回数ｐだけ積算した値δを求める。
【００３２】
δ＝γ（１）・γ（２）・γ（３）・・・・γ（ｐ） …（４）
この積算値δの値は、第２出現確率分布から読み出された出現確率Ｂ（ｉ）の値が、確率しきい値Ｔ２よりも大きい場合にはγが１より大となるので、この状態が連続すれば、積算するたびに積算値は増大する。逆に、第２出現確率分布から読み出された出現確率Ｂ（ｉ）の値が、確率しきい値Ｔ２よりも小さい場合にはαが１より小となり、積算値を小さくする。
【００３３】
つぎに、このようにして求めたδを、異常判別処理において求めたβと比較する。そして、δがβに比べて十分に小さい場合は第１舵角検出装置１が異常である可能性が高い。逆に、βがδに比べて十分に小さい場合は第２舵角検出装置２が異常である可能性が高い。この結果を利用して、異常装置の識別を行う。
【００３４】
本実施形態は、車両における操舵角の検出手段の異常を検出するものであるが、検出手段の検出対象は、これに限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の検出手段異常判別装置によれば、一つの事象の状態値を検出するための検出手段を２つ備えている場合に、一方の検出手段の検出値に対する他方の検出手段の検出値の出現確率を複数回に亘って求め、その積み上げ結果に基づいて異常を判別するので、高い精度で異常判別を行うことができる。すなわち、いずれかの検出手段が異常であれば、異常の程度が小さくても、積み上げ処理をするために異常判別ができ、また、検出手段が正常なときにノイズ等により両出力値に瞬時的に差が生じても、これを誤って異常と判別することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図
【図２】出現確率分布を示すグラフ。
【符号の説明】
１…第１舵角検出装置、２…第１舵角検出装置、３〜６…車輪速度センサ、７…舵角演算回路、８…信号処理回路。

Claims

一つの事象の状態値を互いに異なる検出方法により検出する第１および第２検出手段と、
前記第１検出手段が検出した任意の状態値において前記第２検出手段が検出するであろう状態値の出現確率分布のデータが格納され、前記第１検出手段が検出した第１状態値と前記第２検出手段が検出した第２状態値とで決定される前記出現確率分布上の出現確率を読み出し、異なるタイミングで読み出された複数の前記出現確率の積み上げ結果に基づいて前記第１または第２検出手段の少なくともいずれか一方が異常であるか否かを判別する処理手段と、
を備えた検出手段異常判別装置。
前記処理手段は、前記格納された出現確率分布データに対する１または２以上の確率しきい値Ｔ１の設定がなされており、読み出されたｎ個の出現確率のそれぞれに対応する前記確率しきい値Ｔ１に対する比の値αｉ（ｉ＝１、・・・、ｎ）の積算値βを算出し、この積算値βが所定値以下である場合に第１または第２検出手段の少なくともいずれか一方が異常であると判別することを特徴とする請求項１に記載の検出手段異常判別装置。
前記処理手段は、前記第２検出手段が検出した任意の状態値において前記第１検出手段が検出するであろう状態値の出現確率分布データである第２出現確率分布データがさらに格納されており、この格納された第２出現確率分布データに対する１または２以上の確率しきい値Ｔ２の設定がなされており、前記第１検出手段が検出した第１状態値と前記第２検出手段が検出した第２状態値とで決定される前記第２出現確率分布上の出現確率を読み出し、読み出されたｍ個の出現確率のそれぞれに対応する前記確率しきい値Ｔ２に対する比の値γｉ（ｉ＝１、・・・・、ｍ）の積算値δを算出し、第１または第２検出手段のいずれかが異常であると判定されたときに、前記積算値βと前記積算値δとの大小関係から第１または第２検出手段のいずれが異常であるかを識別することを特徴とする請求項２に記載の検出手段異常判別装置。