JP4169174B2 - 車両用走行状態検出センサの異常検出装置及び車両の挙動制御装置 - Google Patents
車両用走行状態検出センサの異常検出装置及び車両の挙動制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、走行中の車両の横滑りやスピンを抑制するための車両の姿勢制御に用いられるヨーレートセンサや横方向加速度センサ等の車両用走行状態検出センサの異常検出装置と車両の挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、走行中の車両のヨーレートやステアリング舵角等の車両状態量を検出して、コーナリング時や緊急の障害物回避時や路面状況急変時等に車両の横滑りやスピンを抑制する姿勢制御装置が数多く提案されている。
【０００３】
この姿勢制御装置は、ヨーレートやステアリング舵角等のセンサ出力値から車両の走行姿勢を検出するが、制御サイクルが8msecと高速であるためセンサの信頼性が姿勢制御に直接影響することになる。
【０００４】
そこで、従来のセンサの故障診断（フェイルセーフ）では、センサの生値を常時比較してセンサの異常を検出し、センサ異常と判定した場合に、その異常が性能上、安全上大きな問題とならないように徐々に姿勢制御を抑制するという考え方が一般的である。
【０００５】
また、特開平１０−１０１５２号公報には、ヨーレート以外のステアリング舵角等の運動パラメータにより算出される基準ヨーレートの変動率と、実ヨーレートの変動率との比較に基づいて、ヨーレートセンサの異常原因（例えば、固着や断線）を判定する手法が開示されている。
【０００６】
更に、本願発明者は、特願平１０−２１９４０２号にて、窓関数を用いたセンサの異常検出手法として、車両のヨーレート、横方向加速度、車速等のセンサ出力値からなる車両横滑り角βの演算式に関して、その速度成分（１次微分）と加速度成分（２次微分）から表される横滑り角βのパワー変化ΔＰを演算し、このパワー変化ΔＰを観察することによりセンサ異常を検出するものを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のセンサの故障診断では、故障判定に数秒から数十秒の時間がかかるため、センサ異常の発見の遅れなどに対して余裕が少ない車両の姿勢制御の場合には、センサ異常により車両挙動が急変して不安定状態に陥る場合がある。
【０００８】
また、本願発明者の提案では、パワー変化ΔＰの大きな変化によりセンサ異常が素早く、敏感に予測できるものの、センサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障では、パワー変化ΔＰが大きく変化した後にパワー変化ΔＰが変化しないと、それがセンサ故障によるものなのか、他の外的要因によるものなのか判別できないという不都合がある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高める車両用走行状態検出センサの異常検出装置と車両の挙動制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車両用走行状態検出センサの異常検出装置は、以下の構成を備える。即ち、
車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを具備する。
【００１１】
また、好ましくは、前記第２推定手段は、前記第１検出センサの出力値の変化量が前記第１期間より短い第２期間に亘って所定値以下の時、前記第１検出センサが異常であると推定する。
【００１２】
また、好ましくは、前記第１検出センサ以外に車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第２検出センサを有し、前記第２推定手段は該第２検出センサの出力値と、前記第１検出センサの変化成分とに基づいて該第１検出センサが異常であると判定する。
【００１３】
また、好ましくは、前記第２推定手段は、少なくとも前記第１及び第２検出センサに関連する関連度合に基づいて該第１検出センサが異常であると推定する。
【００１４】
また、好ましくは、前記第１推定手段は、前記第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定する。
【００１５】
本発明の車両用走行状態検出センサの異常検出装置は、以下の構成を備える。即ち、
車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを備え、前記第２推定手段は、前記第１検出センサの出力値の変化量が第２期間に亘って所定値以下の時、前記第１検出センサが異常であると推定し、前記第１推定手段は、前記第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定する。
【００１６】
本発明の車両の挙動制御装置は、以下の構成を備える。即ち、
車両の走行姿勢が目標姿勢から逸脱した時に、該走行姿勢を目標姿勢に収束させる姿勢制御を実行する車両の挙動制御装置において、車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを備え、前記姿勢制御中ならば、前記第１推定手段による異常推定後から前記判定手段による異常の有無判定がなされるまで該姿勢制御を抑制又は保持する。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、第１推定手段による異常推定後、変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において第２推定手段により第１検出センサの異常が推定されると、第１センサが異常であると判定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、第２推定手段は、第１検出センサの出力値の変化量が前記第１期間より短い第２期間に亘って所定値以下の時、第１検出センサが異常であると推定することにより、時間を要する第２推定を第１推定の後に行うので特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、第２推定手段は、第２検出センサの出力値と、第１検出センサの変化成分とに基づいて第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、第２推定手段は、少なくとも前記第１及び第２検出センサに関連する関連度合に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、第１推定手段は、第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、第１及び第２関数により求まる値に基づいて第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、第２推定手段は、第１検出センサの出力値の変化量が第２期間に亘って所定値以下の時、第１検出センサが異常であると推定し、第１推定手段は、第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、第１推定手段による異常推定後、変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において第２推定手段により第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定し、姿勢制御中ならば、第１推定手段による異常推定後から判定手段による異常の有無判定がなされるまで該姿勢制御を抑制又は保持することにより、センサ異常を誤って判定することにより姿勢制御が不安定になるのを防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［姿勢制御装置の全体構成］
図１は、本実施形態の車両の姿勢制御装置（Stability Control System：以下、ＳＣＳと略称する）を適用した車両を示す図である。
【００２５】
図１において、１は車体、２は前後４輪の車輪２１FR，２１LF，２１RR，２１RLに個別に配設された４組の液圧式のブレーキ、３はこれらの各ブレーキ２に圧液を供給するための加圧ユニット、４はこの加圧ユニット３から供給される圧液を上記各ブレーキ２に分配供給するハイドロリック・ユニット（以下、単にＨＵという）であり、これらのブレーキ２、加圧ユニット３及びＨＵ４により制動手段が構成されている。また、５は上記加圧ユニット３及びＨＵ４を介して上記各ブレーキ２の作動制御を行う姿勢制御手段としてのＳＣＳコントローラ、６は上記各車輪２１の車輪速を検出する車輪速センサ、７は上記車体１に作用している左右方向の加方向速度ｙsを検出する横方向加速度センサ、８は上記車体１に作用しているヨーレートｒsを検出するヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサ、９はステアリング舵角θsを検出する操舵量検出手段としての舵角センサである。なお、１０はマスタシリンダ、１１はエンジン、１２はオートマチックトランスミッション（ＡＴ）、１３は上記エンジン１１の回転数や吸入空気量等に応じて燃料の噴出量を調整するＥＧＩコントローラである。
【００２６】
上記ブレーキ２は、図２に示すように、右側前輪２１FRのブレーキ２と左側後輪２１RLのブレーキ２とが第１液圧管路２２ａによりマスタシリンダ１０に接続される一方、左側前輪２１FLのブレーキ２と右側後輪２１RRのブレーキ２とが上記第１液圧管路２２ａとは異なる第２液圧管路２２ｂにより上記マスタシリンダ１０に接続されており、これにより、いわゆるＸ配管タイプの互いに独立した２つのブレーキ系統が構成されている。そして、ドライバによるブレーキペダル１４の踏み操作に応じて上記車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに制動力が付与されるようになっている。
【００２７】
上記加圧ユニット３は、上記第１及び第２液圧管路２２ａ，２２ｂにそれぞれ接続された液圧ポンプ３１ａ，３１ｂと、これらの液圧ポンプ３１ａ，３１ｂと上記マスタシリンダ１０とを断接可能なよう上記第１及び第２液圧管路２２ａ，２２ｂにそれぞれ配設されたカットバルブ３２ａ，３２ｂと、これらのカットバルブ３２ａ，３２ｂと上記マスタシリンダ１０との間の液圧を検出する液圧センサ３３とを備えている。そして、ＳＣＳコントローラ５からの指令に応じて上記カットバルブ３２ａ，３２ｂが閉状態にされ、これにより、ドライバによるブレーキ操作とは無関係に、上記液圧ポンプ３１ａ，３１ｂから吐出される圧液がＨＵ４を介してブレーキ２に供給されるように構成されている。また、上記ＨＵ４は、図２に示すように、第１液圧管路２２ａ又は第２液圧管路２２ｂを介して供給される圧液により各ブレーキ２を加圧する加圧バルブ４１と、上記各ブレーキ２をリザーバダンク４２に接続して減圧する減圧バルブ４３とを備えている。そして、ＳＣＳコントローラ５からの指令に応じて上記各加圧バルブ４１及び各減圧バルブ４３の開度が増減変更調整されることにより、上記各ブレーキ２に加わる液圧が増減されて制動力が増減変更されるように構成されている。
【００２８】
上記ＳＣＳコントローラ５は、加圧ユニット３及びＨＵ４の作動制御を行うことにより、前後左右の各車輪２に対し独立に制動力を付与して車体１に所要のヨーモーメントを付与し、これにより、車体姿勢を目標走向方向に向かって収束するように制御するものである。具体的には、上記ＳＣＳコントローラ５は、図３に示すように、車体横滑り角決定手段、路面摩擦係数検出手段及び操舵量変化率検出手段としての状態量演算部５１と、目標状態量演算部５２と、制御介入判定部５３と、切換制御部５４と、ヨーレート制御部５５と、第１、第２及び第３変更設定部としての変更設定部５６と、横滑り角制御部５７とを備えており、車輪速センサ６、横方向加速度センサ７、ヨーレートセンサ８及び舵角センサ９からの入力信号に基づいて車体姿勢を判定し、この判定結果に応じて加圧ユニット３及びＨＵ４の作動制御を行うように構成されている。さらに、上記ＳＣＳコントローラ５は、液圧センサ３３からの入力信号に基づいてドライバのブレーキ操作を検出し、このブレーキ操作に対応して上記加圧ユニット３及びＨＵ４の作動制御を行うようになっている。
【００２９】
上記状態量演算部５１は、上記車輪速センサ６、横方向加速度センサ７、ヨーレートセンサ８及び舵角センサ９からの入力信号に基づき、車両の走向方向に対する車体姿勢を表す車両状態量を演算するように構成されており、また、上記目標状態量演算部５２は、同様に、目標走向方向に対応する目標状態量を演算するように構成されている。上記制御介入判定部５３は、上記車両状態量と目標状態量との間の偏差に基づいてＳＣＳの制御介入判定を行うように構成されており、また、上記切換制御部５４は、上記車両状態量と目標状態量との間の偏差に基づいて車体姿勢の崩れを判定し、その車体姿勢が比較的安定している間は上記ヨーレート制御部５５による後述のヨーレート制御を行う一方、上記車体姿勢が崩れて不安定になったときには、上記横滑り角制御部５７による後述の横滑り角制御へ切換るようになっている。
【００３０】
上記ヨーレート制御部５５は、後述するように、車体１に対し比較的小さなヨーモーメントを作用させることにより車体姿勢をドライバの運転操作（主にステアリングの操舵）に追従するように滑らかに変更させるヨーレート制御を行うように構成されており、この際、そのヨーレート制御に起因する車体姿勢の変化が過大にならないよう、制限制御部５５ａにより制御量に制限が加えられている。そして、上記変更設定部５６は、上記状態量演算部５１により検出された車両状態量に応じて上記ヨーレート制御の制御量の上限を変更設定するように構成されている。上記横滑り角制御部５７は、後述するように、車体１に比較的大きなヨーモーメントを作用させることにより、車両の旋回姿勢を迅速に修正する横滑り角制御を行うように構成されている。
【００３１】
なお、上記ＳＣＳコントローラ５は、ＳＣＳの制御以外にも従来周知のＡＢＳ（Anti-Skid Brake System）及びトラクションコントロールシステムの制御をも行うものであり、このＡＢＳは、車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのブレーキロックを防止するためにこれら車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに付与される制動力を制限するシステムで、また、トラクションコントロールシステムは、上記車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLを駆動する駆動トルクを制限してそれらのスリップを防止するシステムである。
［窓関数を用いたセンサの異常検出］
先ず、本実施形態でのセンサの異常検出として窓関数を用いたセンサの異常検出手法について説明する。
【００３２】
この手法は、例えば車両のヨーレート、横方向加速度、車速等のセンサ出力値からなる車両横滑り角βの演算式に関して、その速度成分（１次微分）と加速度成分（２次微分）から表される横滑り角βのパワー変化ΔＰβを演算し、このパワー変化ΔＰβを観察することによりセンサ異常を検出するものである。
【００３３】
この手法に適用される車両モデルとしては、ヨーレートと横滑り角の２自由度モデルを用い、タイヤ特性は車両のスピンを考慮するため非線形性とし、車両に搭載されるセンサは、ヨーレートセンサ、横方向加速度センサ及びステアリング舵角センサの３種類とし、車速は既知と設定する。
【００３４】
上記車両モデルにおいて、前輪及び後輪の横滑り角βf、βrは下記式１、２により定義する。
【００３５】
【数１】
また、前輪及び後輪の横力Ｆf、Ｆrは下記式３、４により定義する。
【００３６】
【数２】
上記式１〜４からヨーレートr及び横滑り角βに関して下記式５、６の微分方程式が得られる。
【００３７】
【数３】
更に、ステアリング舵角センサ出力値θs、ヨーレートセンサ出力値rs及び横方向加速度センサ出力値ysは下記式７〜９として表される。
【００３８】
【数４】
但し、上記各式に用いるパラメータは下記の通りとする。
【００３９】
【数５】
上述のように定義される車両モデルに対して、図１１に示すような前輪位置の操舵角δfを入力する。但し、ステアリング舵角の変化速度はステアリング位置において最大で１８０deg/secとし、車速は１００km/hとする。また、ステアリング舵角の角速度は便宜上不連続的に変化するものとする。また、図１２、１３は図１１の操舵角を入力した場合のヨーレートと横方向加速度を示し、ヨーレートセンサの出力値は、図１４に示すように６sec付近でセンサ故障が発生し、出力値（ゲイン）が突然２倍に増加するものとする。
【００４０】
また、ヨーレートセンサ出力値rsと横方向加速度センサ出力値ysから下記式１０により横滑り角βが定義され、この横滑り角βから算出されるパワーＰを時間微分したパワー変化ΔＰβを下記式１１として定義する。
【００４１】
【数６】
ここで、ｆｖ（β）は横滑り角βを時間で１次微分した速度成分を表わす窓関数であり、ｆａ（β）３は横滑り角βを時間で２次微分した加速度成分を表わす窓関数である。同様に、ヨーレートrのパワー変化ΔＰrと横方向加速度のパワー変化ΔＰｙについても下記式１２、１３から算出される。
【００４２】
【数７】
尚、窓関数については周知であり、例えば「ウェーブレット解析−誕生・発展・応用 共立出版１９９７ 芦野隆一、山本鎮男著」の第５章に定義されている。
【００４３】
上記条件において、上記式１１から演算される横滑り角βのパワー変化ΔＰβを図１５に示す。図１５からわかるように、図１１での急操舵によるパワー変化（０〜５sec）に比べて、図１４でのヨーレートセンサ出力値が２倍に変動した時の横滑り角のパワー変化（６sec）がより大きく現れている。また、図１６に参考に示すように、ヨーレートのパワー変化もヨーレートセンサ出力値の変動を受けて大きなピークが観測されるが、３secから４sec付近のノイズを比較すると、図１５の場合よりも若干Ｓ／Ｎ比が小さくなっており、図１６の場合の方がノイズが大きく現れている。この理由として、車両横滑り角βは車両の横車速成分／前後車速成分の傾きにより定義されるが前後車速を略一定と考えれば、車両横滑り角βは横車速成分により変化する関数と考えられ、横車速成分は前後車速成分に比べて変化量が小さくノイズ量も小さいからである。
【００４４】
以上のように、例えば、ヨーレートセンサ出力値の変動が２倍程度に急変したセンサ異常の状態を、そのセンサ出力値に関連するパワー変化を観測することで検出できる。尚、この手法では、センサ出力値の時間的なパワー変化を直接的に検出しているため、時間的変化がなく静的に発生するセンサ異常に対しては検出精度が鈍くなることが考えられる。
【００４５】
また、センサ異常が発生した後、定常的にセンサ出力値が変動するような場合には、その発生時点では大きな変化が観測できるが、その後にセンサ出力値の変動が一定値（０）に収束する場合には継続的な異常検出は難しい。
＜窓関数の演算＞
次に、窓関数の演算手法について説明する。
【００４６】
図１７は窓関数の演算手法を説明するフローチャートである。尚、図中のｖ（ｉ）は１次微分した速度成分ｆｖ（β）、ｆｖ（rs）、ｆｖ（ys）に、ａ（ｉ）は２次微分した加速度成分ｆａ（β）、ｆａ（rs）、ｆａ（ys）に、ｙ（ｉ）はヨーレートセンサ出力値rs又は横加速度センサ出力値ysに相当し、ｘ（ｉ）はｙ（ｉ）に所定時間幅Ｎでローパスフィルタをかけて平均化した量、ｉはサンプリング数を表している。
【００４７】
図１７に示すように、ステップＳ２では、ｘ、ｖ、ａ、ｉを初期化する。ステップＳ４ではセンサ出力値ｙを入力する。ステップＳ６ではサンプリング数ｉが所定時間幅Ｎ以下ならば（ステップＳ６でＹＥＳ）ステップＳ８において下記式１４によりｘ（ｉ）を演算し、その後ステップＳ２２でサンプリング数ｉをインクリメントして、上記ステップＳ６からの処理を実行する。ここで、所定時間幅Ｎは評価すべきセンサに応じて適正値に設定される。
【００４８】
【数８】
一方、ステップＳ６でサンプリング数ｉが所定時間幅Ｎ以上でないならば（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１０で下記式１５によりｘ（ｉ）を演算し、ステップＳ１２に進む。
【００４９】
【数９】
ステップＳ１２ではサンプリング数ｉが所定時間幅Ｎの２倍以下ならば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１４で下記式１６、１７によりｖ（ｉ）、ａ（ｉ）を演算し、その後ステップＳ２２でサンプリング数ｉをインクリメントして、上記ステップＳ６からの処理を実行する。
【００５０】
【数１０】
ステップＳ１６ではサンプリング数ｉが所定時間幅Ｎの３倍以下ならば（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１８で下記式１８、１９によりｖ（ｉ）、ａ（ｉ）を演算し、その後ステップＳ２２でサンプリング数ｉをインクリメントして、上記ステップＳ６からの処理を実行する。
【００５１】
【数１１】
ステップＳ２０では下記式２０、２１によりｖ（ｉ）、ａ（ｉ）を演算し、その後ステップＳ２２でサンプリング数ｉをインクリメントして、上記ステップＳ６からの処理を実行する。
【００５２】
【数１２】
以上のように、サンプリング数ｉが所定時間幅Ｎの４倍に達する前には式１５〜１９を用いて窓関数ｖ（ｉ）、ａ（ｉ）が演算され、所定時間幅Ｎの４倍に達した後は式２０、２１を用いて窓関数が演算される。
＜センサの異常検出フロー＞
次に、窓関数を用いたセンサの異常検出手法について説明する。
【００５３】
図９は窓関数を用いたセンサの異常検出手法を説明するフローチャートである。図１０は図９を時系列で概略的に示す図である。
【００５４】
このセンサの異常検出手法では、図１０に示すように、各パワー変化ΔＰβ、ΔＰr、ΔＰyが所定閾値ΔＰβ０、ΔＰr０、ΔＰy０を超えたことによりセンサ異常と推定し、この異常推定後の所定時間Ｔ１０内において、更にパワー変化ΔＰβ,r,yの各演算に関与しないセンサ生値（センサから直接出力され、ノイズ除去のために大きな遅れ要素を持たない簡単なフィルタ処理のみが施されている出力値）の変化量が所定値未満の状態（或いは無変化の状態）が所定期間Ｔ２０継続したときに、センサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障であると判定して、センサ異常の誤検出を防止している。
【００５５】
（パワー変化ΔＰβとセンサ生値とによる異常検出）
尚、以下では、横滑り角のパワー変化ΔＰβと、センサ生値としてヨーレートrsと舵角θsとを用いたヨーレートセンサの異常検出について説明するが、横方向加速度センサ等の他のセンサ異常も同様の手法により検出できることは言うまでもない。
【００５６】
図９に示すように、ステップＴ３０では、ヨーレートセンサと横方向加速度センサの各出力値を読み込む。ステップＴ３２では、図１７で説明したように窓関数ｖ（ｉ）、ａ（ｉ）を演算する。
【００５７】
ステップＴ３４では、上記式１１から横滑り角のパワー変化ΔＰβを演算する。ステップＴ３６では、横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０以上か否か判定する。ステップＴ３６で横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０以上ならば（ステップＴ３６でＹＥＳ）、ステップＴ３８に進んでフラグＦ１をセットする。ステップＴ３６で横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０未満ならば（ステップＴ３６でＮＯ）、ステップＴ３７に進む。
【００５８】
ステップＴ３８では、ヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定できるのでフラグＦ１をセットする。このフラグＦ１は、横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値Ｐβ０より大きいことによりヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定された時にセットされる。
【００５９】
ステップＴ４０では、カウンタ値Ｔ１をインクリメントする。ステップＴ４２では、ヨーレートセンサのセンサ生値（出力値）の変化量Δｒsを、例えば移動平均値として演算する。ステップＴ４４では、センサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満か否かを判定する。
【００６０】
ステップＴ４４でセンサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満ならば（ステップＴ４４でＹＥＳ）、センサ出力値が一方向に略一定値に固着している状態とされ、ステップＴ４６でカウンタ値Ｔ２をインクリメントする。
【００６１】
ステップＴ４８では、カウンタ値Ｔ２が第２期間としての所定期間Ｔ２０（例えば、400-500msec）以上となったか否かを判定する。この所定期間Ｔ２０は、車両の振動等によりセンサ生値にノイズ等が含まれ、固着しているにもかかわらず故障でないと判定されることを避けるために、所定期間Ｔ１０以内で固着している期間の積算値として演算される。
【００６２】
ステップＳ４８でカウンタ値Ｔ２が所定期間Ｔ２０以上ならば（ステップＴ４８でＹＥＳ）、ステップＴ３６でのパワー変化ΔＰβによるセンサ異常が推定された後から所定期間Ｔ２０に亘って｜Δｒs｜＜Δｒs0の状態が継続したので、ステップＴ５０でヨーレートセンサの出力値が固着した故障であることを確定（判定）する。続いて、ステップＴ５２ではフラグＦ２をセットし、ステップＴ５４ではワーニングランプを点灯して乗員にセンサ故障を報知すると共に、ヨーレートセンサが故障していることを記憶しておく。一方、ステップＳ４８でカウンタ値Ｔ２が所定期間Ｔ２０に満たないならば（ステップＴ４８でＮＯ）、ステップＴ５６でカウンタ値Ｔ１が第１期間としての所定期間Ｔ１０（例えば、500msec-1sec）以上経過したか否かを判定する。但し、窓関数のサンプリング期間＜Ｔ２０≦Ｔ１０とする。
【００６３】
ステップＴ５６で所定期間Ｔ１０経過したならば（ステップＴ５６でＹＥＳ）、ステップＴ３６でパワー変化ΔＰβによりセンサ異常が推定された後から所定期間Ｔ１０以内にヨーレートセンサの出力値の固着が所定期間Ｔ２０に亘って継続しなかったので固着故障ではないと判定し、ステップＴ５８でカウンタ値Ｔ１、Ｔ２、フラグＦ１をリセットしてからステップＴ３０にリターンする。また、ステップＴ５６で所定期間Ｔ１０未経過ならば（ステップＴ５６でＮＯ）、ステップＴ３０にリターンする。
【００６４】
（センサ生値だけによる異常検出）
続いて、ヨーレートとステアリング舵角の各センサ生値だけによる異常検出について説明する。
【００６５】
まず、ステップＴ３７では、フラグＦ１がセットされているか否か判定する。ステップＴ３７でフラグＦ１がセットされているならば（ステップＳ３７でＹＥＳ）、前回のステップＳＴ３６でパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０を超えてから所定期間Ｔ１０経過していない状態なので、ステップＴ４０に進んで上述の固着異常の判定を行う。
【００６６】
また、ステップＴ３７でフラグＦ１がセットされていないならば（ステップＳ３７でＮＯ）センサ生値だけで異常検出を行うステップＳ６０以降に進む。
【００６７】
ステップＳ６０では、舵角センサのセンサ生値の変化量Δθsを、例えば移動平均値として演算する。ステップＴ６２では、ヨーレートセンサのセンサ生値の変化量Δｒsを、例えば移動平均値として演算する。ステップＴ６４では、センサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満か否かを判定する。
【００６８】
ステップＴ６４でセンサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満ならば（ステップＴ６４でＹＥＳ）、ヨーレートが小さい車両の走行状態とされ、ステップＴ６６でカウンタ値Ｔ３をインクリメントする。
【００６９】
ステップＴ６８では、舵角センサの変化量の絶対値｜Δθs｜が現在までの最大値θmax以上か否かを判定する。ここで、舵角センサのセンサ生値θsを用いるのは、舵角センサは非常に信頼性の高く故障が発生しにくいからである。ステップＴ６８で舵角センサの変化量の絶対値｜Δθs｜が現在までの最大値θmax以上ならば（ステップＴ６８でＹＥＳ）、ステップＴ７０で最大値θmaxを｜Δθs｜に更新し、ステップＴ６８で舵角センサの変化量の絶対値｜Δθs｜が現在までの最大値θmax未満ならば（ステップＴ６８でＮＯ）、ステップＴ７２に進む。
【００７０】
ステップＴ７２では、カウンタ値Ｔ３が所定期間Ｔ２０より長い所定期間Ｔ３０（例えば、2-3min）以上となったか否かを判定する。
【００７１】
ステップＴ７２でカウンタ値Ｔ３が所定期間Ｔ３０に満たないならば（ステップＴ７２でＮＯ）、ステップＴ３０にリターンし、カウンタ値Ｔ３が所定期間Ｔ３０以上ならば（ステップＴ７２でＹＥＳ）、ステップＴ７４に進む。
【００７２】
ステップＴ７４では、舵角センサの現在までの最大値θmaxが舵角センサの変化量の所定閾値Δθs0以上か否かを判定する。ステップＴ７４で舵角センサの現在までの最大値θmaxが舵角センサの変化量の所定閾値Δθs0以上ならば（ステップＴ７４でＹＥＳ）、ステップＴ５０に進む。
【００７３】
ステップＴ６４からＴ７４では、パワー変化ΔＰβが小さくセンサ故障と判定されない状態であっても、ヨーレートセンサの変化量｜Δｒs｜が小さい状態（或いは無変化の状態）が検出されている所定期間Ｔ３０に亘って舵角センサの変化量｜Δθs｜が大きかったならば（ステップＴ７４でＹＥＳ）、舵角センサの変化量｜Δθs｜が大きいにもかかわらず、ヨーレートセンサの変化量｜Δｒs｜が小さいので、ステップＴ５０に進んでヨーレートセンサの出力値が固着した故障であると判定する。
【００７４】
尚、上記期間Ｔ１０、Ｔ２０、Ｔ３０は、ノイズ等のセンサ特性等に応じて適宜決められる。また、センサとしてヨーレートセンサ以外にも横方向加速度センサ等を用いて横方向加速度センサの異常判定も可能である。
【００７５】
更に、図９において、窓関数を用いた場合センサ異常を早急かつ確実に検出できて好ましいが、センサ生値がＴ２０に亘って固着しているか否かを判定する代わりに、旋回運動を検出する少なくとも２つ以上のセンサ生値によりセンサ異常を検出する手法パラメータ同定やディテクションフィルタの手法や、Ｔ１０よりも短い期間のサンプリング値で移動平均処理した値を用いることもできる。
【００７６】
つまり、ステアリング舵角とヨーレートの関係を車速等に応じて予め実験等で求め、記憶部に記憶しておき、実際のステアリング舵角と実際のヨーレートとの関係と、予め求められた上記関係とを比較し、それらの関係が大きく相異していればステアリング舵角かヨーレートのうち少なくとも一方のセンサが異常であると判定してもよい。
【００７７】
ディテクションフィルタとは、このディテクションフィルタによる異常検出は、車両モデル関するオブザーバ（状態推定器）を設計し、実際のセンサ出力値と車両モデルによる推定値とを比較することによりセンサの異常検出を行なうと共に、センサ等の故障による影響（オフセット）がセンサ毎に固有の方向性（固有ベクトル）を持って互いに独立して現れるように車両モデルへの入力に補正値（ゲイン）を加えていく手法である。即ち、図１８に示すように、車両の実際のセンサ出力値と車両モデルによる推定値との差（推定誤差ε）と、実際のセンサ出力値と車両モデルの推定値との差に重みをつけて演算した推定誤差ξとからセンサの異常判定を行ない、故障したセンサに載ったフェイル信号がその大きさに比例して推定誤差に現れるようにオブザーバゲインを車両モデルに入力していくことによりオフセットの載ったセンサを異常と検出するものである。また、車両モデル及びオブザーバゲインは路面摩擦係数μ等の変化を考慮して補正される。
［ＳＣＳ制御について］
＜制御系の概要＞
図４はＳＣＳコントローラ５による基本制御の概要を示し、この基本制御においては、まず、ドライバが車両に乗り込んでイグニッションキーをオン状態にすると、ステップＳＡ１でＳＣＳコントローラ５やＥＧＩコントローラ１３の初期設定を行って前回の処理で記憶している演算値等をクリアする。ステップＳＡ２では、車輪速センサ６等の原点補正を行った後に、これらの各センサから上記ＳＣＳコントローラ５に対する信号入力を受け、これらの入力信号に基づき、ステップＳＡ３において上記車両の車体速、車体減速度、各輪位置での車体速等の共通車両状態量を演算する。
【００７８】
続いて、ステップＳＡ４でＳＣＳの制御演算を行う。すなわち、ステップＳＡ４１で、車両状態量として、ＳＣＳ用車体速ＶSCS、車体横滑り角β、各輪の車輪スリップ率及びスリップ角、各輪の垂直加重、タイヤの負荷率、路面摩擦係数μを演算し、ステップＳＡ４２では、目標状態量として、目標ヨーレートψ’TR、目標横滑り角βTRを演算する。そして、ステップＳＡ４３で上記演算結果に基づきヨーレート制御又は横滑り角制御への介入判定を行い、制御介入が必要と判定した場合にはステップＳＡ４４に進む。このステップＳＡ４４では、制動力を付与する車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLを選択するとともに、選択した各車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに付与する制動力を演算する。そして、この演算された制動力に基づいてステップＳＡ４５で加圧ユニット３及びＨＵ４への制御出力量、すなわち、各ブレーキ２の加圧バルブ４１及び減圧バルブ４３のそれぞれのバルブ開度等を演算する。
【００７９】
さらに、ステップＳＡ５でＡＢＳの制御に必要な制御目標値や制御出力量の演算を行い、ステップＳＡ６でトラクション制御に必要な制御目標値や制御出力量の演算を行い、その後、ステップＳＡ７で、このＡＢＳの制御、トラクションの制御及び上記ＳＣＳの制御の各演算結果を所定の方法により調停して上記加圧ユニット３及びＨＵ４への制御出力量を決定する。そして、ステップＳＡ８出上記加圧ユニット３及びＨＵ４を作動させて各加圧バルブ４１及び減圧バルブ４３の開度を制御することにより、車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのそれぞれのブレーキ２に供給する液圧を制御してそれらの車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに所要の制動力を付与する。最後に、ステップＳＡ９で車輪速センサ６や加圧ユニット３等が正常に作動しているか否かのフェイルセーフ判定を行い、その後、ステップＳＡ１にリターンする。
【００８０】
なお、上記フローチャートにおいてステップＳＡ４１が状態量演算部５１に、ＳＡ４２が目標状態量演算部５２に、また、ステップＳＡ４３が制御介入判定部５３及び制御切換え部５４に、それぞれ対応しており、ステップＳＡ４４がヨーレート制御部５５、変更設定部５６及び横滑り角制御部５７に対応している。
＜ＳＣＳの制御＞
以下に、ＳＣＳの制御の詳細について図５及び図６に基づいて説明する。なお、ステップＳＡ５のＡＢＳ制御演算及びステップＳＡ６のトラクション制御演算については周知であるので、その説明を省略する。
【００８１】
図５は、図４のステップＳＡ４１における、車体速ＶSCS、車体横滑り角β、各車輪の垂直荷重、各車輪のスリップ率、各車輪のスリップ角、各車輪の負荷率及び路面摩擦係数μの演算、及び、同図のステップＳＡ４２における、目標横滑り角βTR及び目標ヨーレートｒTRの演算を示す。すなわち、ステップＳＢ２では、車輪２１FRの車輪速ｖ1、車輪２１FLの車輪速ｖ2、車輪２１FRの車輪速ｖ3、車輪２１RLの車輪速ｖ4と、車体１の横方向加速度ｙsと、車体１のヨーレートｒsと、ステアリングの操舵角θsとの入力を受ける。ステップＳＢ４では、上記車輪速ｖ1-ｖ4に基づいて車体速ＶSCSを演算し、ステップＳＢ６では、上記車輪速ｖ1-ｖ4と上記横加速度ｙsとに基づいて各車輪の垂直加重を演算する。また、ステップＳＢ８では、上記車体速ＶSCSと、上記車輪速ｖ1-ｖ4と、上記横加速度ｙsと、上記ヨーレートｒsと、上記ステアリング舵角θsとに基づき車体横滑り角βを演算する。
【００８２】
続いて、ステップＳＢ１０では、上記車輪速ｖ1-ｖ4と、上記車体速ＶSCSと、車体横滑り角βと、ヨーレートｒsと、操舵角θsとに基づいて各車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのスリップ率及びスリップ角を演算し、ステップＳＢ１２では、上記各車輪の垂直加重と上記スリップ率及びスリップ角とに基づき、車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのそれぞれについて、タイヤ２３の発揮し得る全グリップ力に対する現在のグリップ力の割合である負荷率を演算する。そして、ステップＳＢ１４では、その負荷率と上記横方向加速度ｙsとに基づいて路面摩擦係数μを演算し、ステップＳＢ１６では、その路面摩擦係数μと、上記車体速ＶSCSと、上記操舵角θsとに基づいて目標ヨーレートｒTRと目標横滑り角βTRとを演算する。
【００８３】
なお、図５に示す上記のフローチャートにおいて、ステップＳＢ２からステップＳＢ１４までが、状態量演算部５１に対応し、ステップＳＢ１６が目標状態量演算部５２に対応している。
【００８４】
図６は、図４のステップＳＡ４３におけるＳＣＳの制御介入判定以降のＳＣＳの制御を示し、ステップＳＢ１８で、ヨーレートｒsと目標ヨーレートrTRとの間のヨーレート偏差量（｜ｒTR−ｒs｜）、及び、車体横滑り角βと目標横滑り角βTRとの間の横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）を、それぞれ、ＳＣＳのヨーレート制御の介入判定のために予め設定された介入判定しきい値Ｋ1及びＫ2と比較する。そして、上記ヨーレート偏差量が介入判定しきい値Ｋ1以上であるか、又は、上記横滑り角偏差量が介入判定しきい値Ｋ2以上である場合に、目標走向方向に対する車体姿勢のずれが大きくなりつつありＳＣＳの制御介入が必要であると判定してステップＳＢ２０に進み一方、上記ヨーレート偏差量が介入判定しきい値Ｋ1よりも小さい値であり、かつ、上記横滑り角偏差量が介入判定しきい値Ｋ2よりも小さい値である場合には、ＳＣＳの制御介入の必要なしと判定してリターンする。
【００８５】
そして、ステップＳＢ２０では、横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）を、ＳＣＳの横滑り角制御への切り換えの判定のために予め設定された第１設定量としての切換判定しきい値Ｋ3と比較する。そして、上記横滑り角偏差量が切換判定しきい値Ｋ3よりも小さい場合には、ステップＳＢ２２に進んで目標ヨーレートｒTRをＳＣＳの制御目標値として設定し、その後ステップＳＢ２４に進み、ヨーレート制御における制御量としてのＳＣＳ制御量ｒamtをヨーレート偏差量（｜ｒTR−ｒs｜）に基づいて演算する。すなわち、車体姿勢の変化が比較的小さく安定した状態にあると判定される間（ＳＢ２０）は、車体１のヨーレートｒsがドライバの運転操作に対応する目標ヨーレートｒTRに収束するよう、車体１に比較的小さなヨーモーメントを作用させるようにし（ＳＢ２２，２４）、これにより、車体姿勢をドライバの運転操作に追従するように滑らかに変更させるヨーレート制御を行うようになっている。
【００８６】
一方、上記ステップＳＢ２０で、横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）が切換判定しきい値Ｋ3以上である場合には、ステップＳＢ２６に進んで目標横滑り角βTRをＳＣＳの制御目標値として設定し、その後ステップＳＢ２８に進んで、ＳＣＳの制御に実際に用いられるＳＣＳ制御量βamtを横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）に基づいて演算する。すなわち、車体姿勢が大きく崩れていると判定された（ＳＢ２０）ときには、車体横滑り角βが目標横滑り角βTRに収束するよう、車体に比較的大きなヨーモーメントを作用させるようにし（ＳＢ２６，２８）、これにより、車体姿勢を迅速に修正する横滑り角制御を行うようになっている。
【００８７】
そして、上記ステップＳＢ２４又はステップＳＢ２８に続くステップＳＢ３０において、フラグＦ１がセットされているか否かを判定する。このフラグＦ１は、図９で説明した窓関数を用いたセンサの異常検出において用いられ、横滑り角のパワー変化ΔＰβが所定値Ｐβ0より大きいことによりヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定できる状態でセットされる。
【００８８】
ステップＳＢ３０でフラグＦ１がセットされているならばステップＳＢ３１に進み、フラグＦ１がセットされていないならばステップＳＢ３２に進む。
【００８９】
ステップＳＢ３１では、ＳＣＳ制御量βamtの絶対値から所定値β１を減算し、ＳＣＳ制御量ｒamtの絶対値から所定値ｒ１を減算することにより、ＳＣＳ制御量βamt,ｒamtを低下又は保持方向に補正して、ＳＣＳ制御量を抑制又は保持させる。また、ステップＳＢ３２では、フラグＦ２がセットされているか否かを判定する。このフラグＦ２は、図９で説明した窓関数を用いたセンサの異常検出において用いられ、ヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定された状態で、ヨーレートセンサ又は横方向加速度センサのセンサ出力値ｒs,ｙsの移動平均値が所定値より大きい状態が所定期間継続するとセンサ故障を確定してセットされる。
【００９０】
ステップＳＢ３２でフラグＦ２がセットされているならばステップＳＢ３４に進み、フラグＦ２がセットされていないならばステップＳＢ３３に進む。
【００９１】
ステップＳＢ３３では、センサ故障と判定されているのでＳＣＳの制御を中止してリターンする。
【００９２】
ステップＳＢ３４では、ステップＳＢ３０でセンサ故障が推定された状態であったならばステップＳＢ３１でＳＣＳ制御量βamt,ｒamtを低下又は保持方向に補正してＳＣＳ制御量を抑制又は保持させ、ステップＳＢ３２でフラグＦ２がセットされてセンサ故障が確定した状態でないならば上記ＳＣＳの制御、ＡＢＳの制御及びトラクション制御の各演算結果を所定の方式により調停する。この調停の概要について説明すると、ＳＣＳの制御を行おうとする際にＡＢＳの制御が行われている場合には、そのＡＢＳの制御量をＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに基づいて補正することにより、ＡＢＳの制御を優先しつつＳＣＳの制御を行うようになっており、また、ＳＣＳの制御を行おうとする際にトラクション制御が行われている場合には、そのトラクション制御のための加圧ユニット３及びＨＵ４の作動を中止してＳＣＳの制御を行うようになっている。
【００９３】
続いて、ステップＳＢ３６において、ＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに基づき、ＳＣＳの制御のために制動力を付与する車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLを選択するとともに、これらの車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLにそれぞれ付与する制動力を演算する。この車輪の選択及び制動力の演算について概説すれば、ヨーレート制御において車体１のヨーレートｒsを右周りに加増する場合、及び、横滑り角制御において車両の旋回姿勢を右側寄りに修正しようとする場合には、右側前輪２１FRもしくは右側前後輪２１FR，２１RRに対し、上記ＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに対応する制動力を付与することにより車両に右回りのヨーモーメントを作用させるようにするものである。反対に、車体１のヨーレートｒsを左回りに加増する場合、及び、車両の旋回姿勢を左側寄せに修正しようとする場合には、左側前輪２１FLもしくは左側前後輪２１FL，２１RLに対し、上記ＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに対応する制動力を付与することにより車両に左回りのヨーモーメントを作用させるようにするものである。
【００９４】
そして、上記ステップＳＢ３６に続くステップＳＢ３８において、上記ステップＳＢ３６で選択された車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに対しそれぞれ所要の制動力を付与するための加圧ユニット３及びＨＵ４への制御出力量、すなわち、ブレーキ２の加圧バルブ４１及び減圧バルブ４３のそれぞれのバルブ開度等を演算し、ステップＳＢ４０でこれらの演算された制御出力を上記加圧ユニット３及びＨＵ４に対し出力してＳＣＳの制御を実行し、その後リターンする。
【００９５】
なお、図６に示す上記のフローチャートにおいて、ステップＳＢ１８が制御介入判定部５３に、ステップＳＢ２０が切換制御部５４に、それぞれ対応しており、ステップＳＢ２２及びＳＢ２４がヨーレート制御部５５及び変更設定部５６に、ステップＳＢ２６及びＳＢ２８が横滑り角制御部５７に、それぞれ対応している。
【００９６】
＜ヨーレート制御における制御量の演算＞
以下、ヨーレート制御（ＳＢ２２、ＳＢ２４）におけるＳＣＳ制御量ｒamtの演算について、図７及び図８を参照して説明する。
【００９７】
図７は、図６のステップＳＢ２４におけるＳＣＳ制御量ｒamtの演算の際に、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れを抑制するために、制限制御部５５ａにより、上記ＳＣＳ制御量ｒamtに上限を設定するための具体的なフローを示す。同図において、ステップＳＣ２では、車体１のヨーレートｒsが目標ヨーレートｒTRに収束するように車体１にヨーモーメントを作用させるような仮のＳＣＳ制御量ｒxを、ヨーレート偏差量（｜ｒTR−ｒs｜）に基づいて演算する。続いて、ステップＳＣ４では、上記ステップＳＣ２で演算された仮のＳＣＳ制御量ｒxと、車体速ＶSCS、路面摩擦係数μ、ステアリングの操舵角θs及び操舵速度θs'とに基づき、ヨーレート制御が行われた場合の車体横滑り角の推定変化量Δβを推定演算する。また、ステップＳＣ６では、切換判定しきい値Ｋ3よりも小値側の範囲において、車体速ＶSCS、路面摩擦係数μ、ステアリングの操舵角θs、及び、この操舵角θsを微分演算して状態量演算部５１により算出される操舵角θsの変化率としての操舵速度θs'に基づき、車体横滑り角の変化量の第２設定量としての上限値Δβ1imを設定する。なお、この上限値Δβ1imの設定については後述する。
【００９８】
そして、ステップＳＣ８において、上記ステップＳＣ４で演算された車体横滑り角の推定変化量Δβと上記ステップＳＣ６で設定された上限値Δβ1imとを比較し、推定変化量Δβが上限値Δβ1im以下であればステップＳＣ１０に進み、このステップＳＣ１０で仮のＳＣＳ制御量ｒxをＳＣＳ制御量ｒamtとした後リターンする。一方、上記ステップＳＣ８において推定変化量Δβが上限値ΔＢ1imよりも大きければステップＳＣ１２に進み、このステップＳＣ１２において、上記推定変化量Δβと上限値Δβ1imとの間の偏差に応じて、上記仮のＳＣＳ制御量ｒxを補正する。そして、ステップＳＣ１４で上記仮の制御量ｒxの補正値をＳＣＳ制御量ｒamtとし、その後リターンする。つまり、ヨーレート制御による車体横滑り角の変化量Δβが上限値Δβ1im以下になるような範囲内においてＳＣＳ制御量ｒamtを演算するようにしており、これにより、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れを抑制してヨーレート制御から横滑り角制御への切り換えを抑制するようにしている。
【００９９】
次に、上記ステップＳＣ６における、変更設定部５６による、車体横滑り角βの変化量Δβの上限値Δβ1imの設定について説明する。上記変更設定部５６による車体横滑り角βの変化量Δβの上限値Δβ1imの設定は、図８に示すように、車体速ＶSCSに対応する基本上限値Δβ0を、路面摩擦係数μ、ステアリングの操舵角θs及び操舵速度θs'に対応して増減変更することにおり行うようにする。すなわち、先ず、ステップＳＤ２において、車体速ＶSCSとの関係により予め設定された基本マップから基本上限値Δβ0を読み取るようにする。この基本マップにおいて、上記基本上限値Δβ0は車体速ＶSCSが高いほど減少するように設定されており、これにより、車体速ＶSCSが高いほど車両の姿勢変化が抑制されて安全性が高まるようになっている。続いて、ステップＳＤ４において、路面摩擦係数μとの関係により予め設定された変更設定マップから係数ｍ2を読取るようにしており、この変更設定マップにおいて、係数ｍ2は路面摩擦係数μが低いときには小さめに設定される一方、その路面摩擦係数μが高いときには大きめに設定されるようになっている。
【０１００】
そして、ステップＳＤ６において、ステアリングの操舵角θsとの関係により予め設定された変更設定マップから係数ｍ3を読取るようにしており、この変更設定マップにおいて、係数ｍ3はステアリングの操舵角θsの増大に応じて減少するようになっている。さらに、ステップＳＤ８において、ステアリングの操舵速度θs'との関係により予め設定された変更設定マップから係数ｍ4を読取るようにしており、この変更設定マップにおいて、係数ｍ4は、操舵速度θs'の増大に応じて減少するようになっている。最後に、ステップＳＤ１０において、上記基本上限値Δβ0に上記係数ｍ2、ｍ3及びｍ4を乗算して求めた値を上限値Δβ1imとして設定するようにする。このようにして設定された上限値ΔＢ1imは、路面摩擦係数μが低いほど減少設定されるとともに、ステアリングの操舵角θs及びその操舵速度θs'の増大に応じて減少設定される一方、上記路面摩擦係数μが高いほど増大設定されるとともに、上記ステアリングの操舵角θs及びその操舵速度θs'の減少に応じて増大設定されるようになっている。
【０１０１】
次に、上記実施形態に係る車両の姿勢制御装置による作用・効果を説明する。
【０１０２】
上記実施形態によれば、車体姿勢が比較的安定しており横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）が切換判定しきい値Ｋ3よりも小さい間はヨーレート制御が行われ、このヨーレート制御により、車体１に対しそのヨーレートｒsが目標ヨーレートｒTRに収束するよう比較的小さなヨーモーメントを作用させることができ、これにより、車体姿勢をドライバの運転操作に追従するよう滑らかに変更させることができる。従って、車体姿勢が比較的安定しておりドライバが余裕をもって運転操作を行える状態では、このドライバは違和感のない自然な運転フィーリングを得ることができる。一方、車体姿勢が崩れそうな不安定な状態になって上記横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）が切換判定しきい値Ｋ3以上になったときには、車体横滑り角βが目標横滑り角βTRに収束するよう車体姿勢を修正する横滑り角制御が行われる。この横滑り角制御により、比較的大きなヨーモーメントを作用させて車体姿勢を迅速に修正することができ、これにより、車両のスピンやコースアウト等を防止する。
【０１０３】
また、上記ヨーレート制御においては、このヨーレート制御による車体横滑り角βの変化量Δβが、切換判定しきい値Ｋ3よりも小値側に設定された上限値Δβ1im以下になるようにＳＣＳ制御量ｒamtに上限を設定しており、このため、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れを抑制することができる。これにより、ヨーレート制御に起因するこのヨーレート制御から横滑り角制御への切換えを防止することができるため、ドライバがヨーモーメントの逆転によるショックや違和感を感じる頻度を低減させることができる。
【０１０４】
さらに、上限値Δβ1imが、路面摩擦係数μ、ステアリング操舵角θH及びその操舵速度θs'に応じて変更設定され、これに応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限が変更されるようになっているため、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れの抑制とこのヨーレート制御による車体姿勢の制御とを両立させるようにすることができる。すなわち、車両が滑り易い路面を走行しているときであっても、路面摩擦係数μが低いほどＳＣＳ制御量ｒamtの上限が低められるため車体姿勢の変化を抑制することができ、一方、路面摩擦係数μが高く滑りにくい路面においては、路面摩擦係数μが高いほどＳＣＳ制御量ｒamtの上限が高まるため車体姿勢の制御を十分に行うことができる。
【０１０５】
また、ステアリングの操舵角θsが大きく車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLの車輪横滑り角が大きいときには、そのステアリングの操舵角θsの増大に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を低めることができるため、上記車輪横滑り角の増大に伴う車輪の前後方向のグリップ力の低下に対応してこれらの車輪に寄与される制動力を減少させることができ、これにより、上記車輪２１がロック状態になって車体姿勢が崩れることを防止することができる。一方、上記ステアリングの操舵角θsの減少に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を高めることにより、車輪のグリップ力に余裕がある間はヨーレート制御によって十分に車体姿勢を制御することができる。
【０１０６】
同様に、ステアリングの操舵速度θs'が高い場合には、操舵輪である左右の前輪２１FR，２１FLが急速に転舵されているためトレッドゴムの捩れ変形によりグリップ力が低下するところ、上記操舵速度θs'の増大に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を低めることにより、上記左右の前輪２１FR，２１FLがロック状態になることによる車体姿勢の崩れを防止することができる一方、上記操舵速度θs'の減少に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を高めることにより、上記左右の前輪２１FR，２１FLのグリップ力に余裕がある間はヨーレート制御によって十分に車体姿勢を制御することができる。
【０１０７】
以上のように、窓関数とセンサ生値とを用いたセンサの異常検出によれば、先ずパワー変化ΔＰβによりセンサ異常と推定し、更にパワー変化ΔＰβが演算されないセンサ生値の変化量が所定値未満の状態（或いは無変化の状態）が所定期間継続したときに、センサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障であると判定して、センサ異常の誤検出を防止できる。
【０１０８】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を修正又は変形したもの、例えばヨーレートや横方向加速度を検出して制御するＡＢＳやトラクションシステム等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の車両の姿勢制御装置を適用した車両を示す概略構成図である。
【図２】ブレーキの液圧系統を示す図である。
【図３】本実施形態のＳＣＳコントローラのブロック図である。
【図４】基本制御の概要を示すフローチャートである。
【図５】状態量演算部及び目標状態量演算部における処理を示すフローチャートである。
【図６】制御介入判定以降のＳＣＳ制御を示すフローチャートである。
【図７】ヨーレート制御におけるＳＣＳ制御量の演算を示すフローチャートである。
【図８】車体横滑り角の変化量の上限値を設定する処理を示すフローチャートである。
【図９】窓関数を用いたセンサの異常検出の他の手法を説明するフローチャートである。
【図１０】図９の手順を説明する図である。
【図１１】窓関数を用いたセンサの異常検出における前輪舵角の入力状態を示す図である。
【図１２】図１１の前輪舵角入力時のヨーレートの変化を示す図である。
【図１３】図１１の前輪舵角入力時の横方向加速度の変化を示す図である。
【図１４】ヨーレートセンサ故障時の出力値の変化を示す図である。
【図１５】横滑り角のパワー変化を示す図である。
【図１６】ヨーレートのパワー変化を示す図である。
【図１７】窓関数を用いたセンサの異常検出における窓関数の演算手法を説明するフローチャートである。
【図１８】ディテクションフィルタのブロック図である。
【符号の説明】
１…車体
２…ブレーキ
３…加圧ユニット
４…ハイドロリックユニット
５…ＳＣＳコントローラ
８…ヨーレートセンサ
９…ステアリング舵角センサ
２１FR,FL,RR,RL…車輪
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、走行中の車両の横滑りやスピンを抑制するための車両の姿勢制御に用いられるヨーレートセンサや横方向加速度センサ等の車両用走行状態検出センサの異常検出装置と車両の挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、走行中の車両のヨーレートやステアリング舵角等の車両状態量を検出して、コーナリング時や緊急の障害物回避時や路面状況急変時等に車両の横滑りやスピンを抑制する姿勢制御装置が数多く提案されている。
【０００３】
この姿勢制御装置は、ヨーレートやステアリング舵角等のセンサ出力値から車両の走行姿勢を検出するが、制御サイクルが8msecと高速であるためセンサの信頼性が姿勢制御に直接影響することになる。
【０００４】
そこで、従来のセンサの故障診断（フェイルセーフ）では、センサの生値を常時比較してセンサの異常を検出し、センサ異常と判定した場合に、その異常が性能上、安全上大きな問題とならないように徐々に姿勢制御を抑制するという考え方が一般的である。
【０００５】
また、特開平１０−１０１５２号公報には、ヨーレート以外のステアリング舵角等の運動パラメータにより算出される基準ヨーレートの変動率と、実ヨーレートの変動率との比較に基づいて、ヨーレートセンサの異常原因（例えば、固着や断線）を判定する手法が開示されている。
【０００６】
更に、本願発明者は、特願平１０−２１９４０２号にて、窓関数を用いたセンサの異常検出手法として、車両のヨーレート、横方向加速度、車速等のセンサ出力値からなる車両横滑り角βの演算式に関して、その速度成分（１次微分）と加速度成分（２次微分）から表される横滑り角βのパワー変化ΔＰを演算し、このパワー変化ΔＰを観察することによりセンサ異常を検出するものを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のセンサの故障診断では、故障判定に数秒から数十秒の時間がかかるため、センサ異常の発見の遅れなどに対して余裕が少ない車両の姿勢制御の場合には、センサ異常により車両挙動が急変して不安定状態に陥る場合がある。
【０００８】
また、本願発明者の提案では、パワー変化ΔＰの大きな変化によりセンサ異常が素早く、敏感に予測できるものの、センサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障では、パワー変化ΔＰが大きく変化した後にパワー変化ΔＰが変化しないと、それがセンサ故障によるものなのか、他の外的要因によるものなのか判別できないという不都合がある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高める車両用走行状態検出センサの異常検出装置と車両の挙動制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車両用走行状態検出センサの異常検出装置は、以下の構成を備える。即ち、
車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを具備する。
【００１１】
また、好ましくは、前記第２推定手段は、前記第１検出センサの出力値の変化量が前記第１期間より短い第２期間に亘って所定値以下の時、前記第１検出センサが異常であると推定する。
【００１２】
また、好ましくは、前記第１検出センサ以外に車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第２検出センサを有し、前記第２推定手段は該第２検出センサの出力値と、前記第１検出センサの変化成分とに基づいて該第１検出センサが異常であると判定する。
【００１３】
また、好ましくは、前記第２推定手段は、少なくとも前記第１及び第２検出センサに関連する関連度合に基づいて該第１検出センサが異常であると推定する。
【００１４】
また、好ましくは、前記第１推定手段は、前記第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定する。
【００１５】
本発明の車両用走行状態検出センサの異常検出装置は、以下の構成を備える。即ち、
車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを備え、前記第２推定手段は、前記第１検出センサの出力値の変化量が第２期間に亘って所定値以下の時、前記第１検出センサが異常であると推定し、前記第１推定手段は、前記第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定する。
【００１６】
本発明の車両の挙動制御装置は、以下の構成を備える。即ち、
車両の走行姿勢が目標姿勢から逸脱した時に、該走行姿勢を目標姿勢に収束させる姿勢制御を実行する車両の挙動制御装置において、車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを備え、前記姿勢制御中ならば、前記第１推定手段による異常推定後から前記判定手段による異常の有無判定がなされるまで該姿勢制御を抑制又は保持する。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、第１推定手段による異常推定後、変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において第２推定手段により第１検出センサの異常が推定されると、第１センサが異常であると判定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、第２推定手段は、第１検出センサの出力値の変化量が前記第１期間より短い第２期間に亘って所定値以下の時、第１検出センサが異常であると推定することにより、時間を要する第２推定を第１推定の後に行うので特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、第２推定手段は、第２検出センサの出力値と、第１検出センサの変化成分とに基づいて第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、第２推定手段は、少なくとも前記第１及び第２検出センサに関連する関連度合に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、第１推定手段は、第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、第１及び第２関数により求まる値に基づいて第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、第２推定手段は、第１検出センサの出力値の変化量が第２期間に亘って所定値以下の時、第１検出センサが異常であると推定し、第１推定手段は、第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することにより、センサ出力値を監視しながら故障診断を常時行ない、センサ異常を素早く検出でき、特にセンサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障の検出精度を高めることができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、第１推定手段による異常推定後、変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において第２推定手段により第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定し、姿勢制御中ならば、第１推定手段による異常推定後から判定手段による異常の有無判定がなされるまで該姿勢制御を抑制又は保持することにより、センサ異常を誤って判定することにより姿勢制御が不安定になるのを防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［姿勢制御装置の全体構成］
図１は、本実施形態の車両の姿勢制御装置（Stability Control System：以下、ＳＣＳと略称する）を適用した車両を示す図である。
【００２５】
図１において、１は車体、２は前後４輪の車輪２１FR，２１LF，２１RR，２１RLに個別に配設された４組の液圧式のブレーキ、３はこれらの各ブレーキ２に圧液を供給するための加圧ユニット、４はこの加圧ユニット３から供給される圧液を上記各ブレーキ２に分配供給するハイドロリック・ユニット（以下、単にＨＵという）であり、これらのブレーキ２、加圧ユニット３及びＨＵ４により制動手段が構成されている。また、５は上記加圧ユニット３及びＨＵ４を介して上記各ブレーキ２の作動制御を行う姿勢制御手段としてのＳＣＳコントローラ、６は上記各車輪２１の車輪速を検出する車輪速センサ、７は上記車体１に作用している左右方向の加方向速度ｙsを検出する横方向加速度センサ、８は上記車体１に作用しているヨーレートｒsを検出するヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサ、９はステアリング舵角θsを検出する操舵量検出手段としての舵角センサである。なお、１０はマスタシリンダ、１１はエンジン、１２はオートマチックトランスミッション（ＡＴ）、１３は上記エンジン１１の回転数や吸入空気量等に応じて燃料の噴出量を調整するＥＧＩコントローラである。
【００２６】
上記ブレーキ２は、図２に示すように、右側前輪２１FRのブレーキ２と左側後輪２１RLのブレーキ２とが第１液圧管路２２ａによりマスタシリンダ１０に接続される一方、左側前輪２１FLのブレーキ２と右側後輪２１RRのブレーキ２とが上記第１液圧管路２２ａとは異なる第２液圧管路２２ｂにより上記マスタシリンダ１０に接続されており、これにより、いわゆるＸ配管タイプの互いに独立した２つのブレーキ系統が構成されている。そして、ドライバによるブレーキペダル１４の踏み操作に応じて上記車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに制動力が付与されるようになっている。
【００２７】
上記加圧ユニット３は、上記第１及び第２液圧管路２２ａ，２２ｂにそれぞれ接続された液圧ポンプ３１ａ，３１ｂと、これらの液圧ポンプ３１ａ，３１ｂと上記マスタシリンダ１０とを断接可能なよう上記第１及び第２液圧管路２２ａ，２２ｂにそれぞれ配設されたカットバルブ３２ａ，３２ｂと、これらのカットバルブ３２ａ，３２ｂと上記マスタシリンダ１０との間の液圧を検出する液圧センサ３３とを備えている。そして、ＳＣＳコントローラ５からの指令に応じて上記カットバルブ３２ａ，３２ｂが閉状態にされ、これにより、ドライバによるブレーキ操作とは無関係に、上記液圧ポンプ３１ａ，３１ｂから吐出される圧液がＨＵ４を介してブレーキ２に供給されるように構成されている。また、上記ＨＵ４は、図２に示すように、第１液圧管路２２ａ又は第２液圧管路２２ｂを介して供給される圧液により各ブレーキ２を加圧する加圧バルブ４１と、上記各ブレーキ２をリザーバダンク４２に接続して減圧する減圧バルブ４３とを備えている。そして、ＳＣＳコントローラ５からの指令に応じて上記各加圧バルブ４１及び各減圧バルブ４３の開度が増減変更調整されることにより、上記各ブレーキ２に加わる液圧が増減されて制動力が増減変更されるように構成されている。
【００２８】
上記ＳＣＳコントローラ５は、加圧ユニット３及びＨＵ４の作動制御を行うことにより、前後左右の各車輪２に対し独立に制動力を付与して車体１に所要のヨーモーメントを付与し、これにより、車体姿勢を目標走向方向に向かって収束するように制御するものである。具体的には、上記ＳＣＳコントローラ５は、図３に示すように、車体横滑り角決定手段、路面摩擦係数検出手段及び操舵量変化率検出手段としての状態量演算部５１と、目標状態量演算部５２と、制御介入判定部５３と、切換制御部５４と、ヨーレート制御部５５と、第１、第２及び第３変更設定部としての変更設定部５６と、横滑り角制御部５７とを備えており、車輪速センサ６、横方向加速度センサ７、ヨーレートセンサ８及び舵角センサ９からの入力信号に基づいて車体姿勢を判定し、この判定結果に応じて加圧ユニット３及びＨＵ４の作動制御を行うように構成されている。さらに、上記ＳＣＳコントローラ５は、液圧センサ３３からの入力信号に基づいてドライバのブレーキ操作を検出し、このブレーキ操作に対応して上記加圧ユニット３及びＨＵ４の作動制御を行うようになっている。
【００２９】
上記状態量演算部５１は、上記車輪速センサ６、横方向加速度センサ７、ヨーレートセンサ８及び舵角センサ９からの入力信号に基づき、車両の走向方向に対する車体姿勢を表す車両状態量を演算するように構成されており、また、上記目標状態量演算部５２は、同様に、目標走向方向に対応する目標状態量を演算するように構成されている。上記制御介入判定部５３は、上記車両状態量と目標状態量との間の偏差に基づいてＳＣＳの制御介入判定を行うように構成されており、また、上記切換制御部５４は、上記車両状態量と目標状態量との間の偏差に基づいて車体姿勢の崩れを判定し、その車体姿勢が比較的安定している間は上記ヨーレート制御部５５による後述のヨーレート制御を行う一方、上記車体姿勢が崩れて不安定になったときには、上記横滑り角制御部５７による後述の横滑り角制御へ切換るようになっている。
【００３０】
上記ヨーレート制御部５５は、後述するように、車体１に対し比較的小さなヨーモーメントを作用させることにより車体姿勢をドライバの運転操作（主にステアリングの操舵）に追従するように滑らかに変更させるヨーレート制御を行うように構成されており、この際、そのヨーレート制御に起因する車体姿勢の変化が過大にならないよう、制限制御部５５ａにより制御量に制限が加えられている。そして、上記変更設定部５６は、上記状態量演算部５１により検出された車両状態量に応じて上記ヨーレート制御の制御量の上限を変更設定するように構成されている。上記横滑り角制御部５７は、後述するように、車体１に比較的大きなヨーモーメントを作用させることにより、車両の旋回姿勢を迅速に修正する横滑り角制御を行うように構成されている。
【００３１】
なお、上記ＳＣＳコントローラ５は、ＳＣＳの制御以外にも従来周知のＡＢＳ（Anti-Skid Brake System）及びトラクションコントロールシステムの制御をも行うものであり、このＡＢＳは、車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのブレーキロックを防止するためにこれら車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに付与される制動力を制限するシステムで、また、トラクションコントロールシステムは、上記車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLを駆動する駆動トルクを制限してそれらのスリップを防止するシステムである。
［窓関数を用いたセンサの異常検出］
先ず、本実施形態でのセンサの異常検出として窓関数を用いたセンサの異常検出手法について説明する。
【００３２】
この手法は、例えば車両のヨーレート、横方向加速度、車速等のセンサ出力値からなる車両横滑り角βの演算式に関して、その速度成分（１次微分）と加速度成分（２次微分）から表される横滑り角βのパワー変化ΔＰβを演算し、このパワー変化ΔＰβを観察することによりセンサ異常を検出するものである。
【００３３】
この手法に適用される車両モデルとしては、ヨーレートと横滑り角の２自由度モデルを用い、タイヤ特性は車両のスピンを考慮するため非線形性とし、車両に搭載されるセンサは、ヨーレートセンサ、横方向加速度センサ及びステアリング舵角センサの３種類とし、車速は既知と設定する。
【００３４】
上記車両モデルにおいて、前輪及び後輪の横滑り角βf、βrは下記式１、２により定義する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
【数２】
【００３７】
【数３】
【００３８】
【数４】
【００３９】
【数５】
【００４０】
また、ヨーレートセンサ出力値rsと横方向加速度センサ出力値ysから下記式１０により横滑り角βが定義され、この横滑り角βから算出されるパワーＰを時間微分したパワー変化ΔＰβを下記式１１として定義する。
【００４１】
【数６】
【００４２】
【数７】
【００４３】
上記条件において、上記式１１から演算される横滑り角βのパワー変化ΔＰβを図１５に示す。図１５からわかるように、図１１での急操舵によるパワー変化（０〜５sec）に比べて、図１４でのヨーレートセンサ出力値が２倍に変動した時の横滑り角のパワー変化（６sec）がより大きく現れている。また、図１６に参考に示すように、ヨーレートのパワー変化もヨーレートセンサ出力値の変動を受けて大きなピークが観測されるが、３secから４sec付近のノイズを比較すると、図１５の場合よりも若干Ｓ／Ｎ比が小さくなっており、図１６の場合の方がノイズが大きく現れている。この理由として、車両横滑り角βは車両の横車速成分／前後車速成分の傾きにより定義されるが前後車速を略一定と考えれば、車両横滑り角βは横車速成分により変化する関数と考えられ、横車速成分は前後車速成分に比べて変化量が小さくノイズ量も小さいからである。
【００４４】
以上のように、例えば、ヨーレートセンサ出力値の変動が２倍程度に急変したセンサ異常の状態を、そのセンサ出力値に関連するパワー変化を観測することで検出できる。尚、この手法では、センサ出力値の時間的なパワー変化を直接的に検出しているため、時間的変化がなく静的に発生するセンサ異常に対しては検出精度が鈍くなることが考えられる。
【００４５】
また、センサ異常が発生した後、定常的にセンサ出力値が変動するような場合には、その発生時点では大きな変化が観測できるが、その後にセンサ出力値の変動が一定値（０）に収束する場合には継続的な異常検出は難しい。
＜窓関数の演算＞
次に、窓関数の演算手法について説明する。
【００４６】
図１７は窓関数の演算手法を説明するフローチャートである。尚、図中のｖ（ｉ）は１次微分した速度成分ｆｖ（β）、ｆｖ（rs）、ｆｖ（ys）に、ａ（ｉ）は２次微分した加速度成分ｆａ（β）、ｆａ（rs）、ｆａ（ys）に、ｙ（ｉ）はヨーレートセンサ出力値rs又は横加速度センサ出力値ysに相当し、ｘ（ｉ）はｙ（ｉ）に所定時間幅Ｎでローパスフィルタをかけて平均化した量、ｉはサンプリング数を表している。
【００４７】
図１７に示すように、ステップＳ２では、ｘ、ｖ、ａ、ｉを初期化する。ステップＳ４ではセンサ出力値ｙを入力する。ステップＳ６ではサンプリング数ｉが所定時間幅Ｎ以下ならば（ステップＳ６でＹＥＳ）ステップＳ８において下記式１４によりｘ（ｉ）を演算し、その後ステップＳ２２でサンプリング数ｉをインクリメントして、上記ステップＳ６からの処理を実行する。ここで、所定時間幅Ｎは評価すべきセンサに応じて適正値に設定される。
【００４８】
【数８】
【００４９】
【数９】
【００５０】
【数１０】
【００５１】
【数１１】
【００５２】
【数１２】
＜センサの異常検出フロー＞
次に、窓関数を用いたセンサの異常検出手法について説明する。
【００５３】
図９は窓関数を用いたセンサの異常検出手法を説明するフローチャートである。図１０は図９を時系列で概略的に示す図である。
【００５４】
このセンサの異常検出手法では、図１０に示すように、各パワー変化ΔＰβ、ΔＰr、ΔＰyが所定閾値ΔＰβ０、ΔＰr０、ΔＰy０を超えたことによりセンサ異常と推定し、この異常推定後の所定時間Ｔ１０内において、更にパワー変化ΔＰβ,r,yの各演算に関与しないセンサ生値（センサから直接出力され、ノイズ除去のために大きな遅れ要素を持たない簡単なフィルタ処理のみが施されている出力値）の変化量が所定値未満の状態（或いは無変化の状態）が所定期間Ｔ２０継続したときに、センサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障であると判定して、センサ異常の誤検出を防止している。
【００５５】
（パワー変化ΔＰβとセンサ生値とによる異常検出）
尚、以下では、横滑り角のパワー変化ΔＰβと、センサ生値としてヨーレートrsと舵角θsとを用いたヨーレートセンサの異常検出について説明するが、横方向加速度センサ等の他のセンサ異常も同様の手法により検出できることは言うまでもない。
【００５６】
図９に示すように、ステップＴ３０では、ヨーレートセンサと横方向加速度センサの各出力値を読み込む。ステップＴ３２では、図１７で説明したように窓関数ｖ（ｉ）、ａ（ｉ）を演算する。
【００５７】
ステップＴ３４では、上記式１１から横滑り角のパワー変化ΔＰβを演算する。ステップＴ３６では、横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０以上か否か判定する。ステップＴ３６で横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０以上ならば（ステップＴ３６でＹＥＳ）、ステップＴ３８に進んでフラグＦ１をセットする。ステップＴ３６で横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０未満ならば（ステップＴ３６でＮＯ）、ステップＴ３７に進む。
【００５８】
ステップＴ３８では、ヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定できるのでフラグＦ１をセットする。このフラグＦ１は、横滑り角のパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値Ｐβ０より大きいことによりヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定された時にセットされる。
【００５９】
ステップＴ４０では、カウンタ値Ｔ１をインクリメントする。ステップＴ４２では、ヨーレートセンサのセンサ生値（出力値）の変化量Δｒsを、例えば移動平均値として演算する。ステップＴ４４では、センサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満か否かを判定する。
【００６０】
ステップＴ４４でセンサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満ならば（ステップＴ４４でＹＥＳ）、センサ出力値が一方向に略一定値に固着している状態とされ、ステップＴ４６でカウンタ値Ｔ２をインクリメントする。
【００６１】
ステップＴ４８では、カウンタ値Ｔ２が第２期間としての所定期間Ｔ２０（例えば、400-500msec）以上となったか否かを判定する。この所定期間Ｔ２０は、車両の振動等によりセンサ生値にノイズ等が含まれ、固着しているにもかかわらず故障でないと判定されることを避けるために、所定期間Ｔ１０以内で固着している期間の積算値として演算される。
【００６２】
ステップＳ４８でカウンタ値Ｔ２が所定期間Ｔ２０以上ならば（ステップＴ４８でＹＥＳ）、ステップＴ３６でのパワー変化ΔＰβによるセンサ異常が推定された後から所定期間Ｔ２０に亘って｜Δｒs｜＜Δｒs0の状態が継続したので、ステップＴ５０でヨーレートセンサの出力値が固着した故障であることを確定（判定）する。続いて、ステップＴ５２ではフラグＦ２をセットし、ステップＴ５４ではワーニングランプを点灯して乗員にセンサ故障を報知すると共に、ヨーレートセンサが故障していることを記憶しておく。一方、ステップＳ４８でカウンタ値Ｔ２が所定期間Ｔ２０に満たないならば（ステップＴ４８でＮＯ）、ステップＴ５６でカウンタ値Ｔ１が第１期間としての所定期間Ｔ１０（例えば、500msec-1sec）以上経過したか否かを判定する。但し、窓関数のサンプリング期間＜Ｔ２０≦Ｔ１０とする。
【００６３】
ステップＴ５６で所定期間Ｔ１０経過したならば（ステップＴ５６でＹＥＳ）、ステップＴ３６でパワー変化ΔＰβによりセンサ異常が推定された後から所定期間Ｔ１０以内にヨーレートセンサの出力値の固着が所定期間Ｔ２０に亘って継続しなかったので固着故障ではないと判定し、ステップＴ５８でカウンタ値Ｔ１、Ｔ２、フラグＦ１をリセットしてからステップＴ３０にリターンする。また、ステップＴ５６で所定期間Ｔ１０未経過ならば（ステップＴ５６でＮＯ）、ステップＴ３０にリターンする。
【００６４】
（センサ生値だけによる異常検出）
続いて、ヨーレートとステアリング舵角の各センサ生値だけによる異常検出について説明する。
【００６５】
まず、ステップＴ３７では、フラグＦ１がセットされているか否か判定する。ステップＴ３７でフラグＦ１がセットされているならば（ステップＳ３７でＹＥＳ）、前回のステップＳＴ３６でパワー変化の絶対値｜ΔＰβ｜が所定閾値ΔＰβ０を超えてから所定期間Ｔ１０経過していない状態なので、ステップＴ４０に進んで上述の固着異常の判定を行う。
【００６６】
また、ステップＴ３７でフラグＦ１がセットされていないならば（ステップＳ３７でＮＯ）センサ生値だけで異常検出を行うステップＳ６０以降に進む。
【００６７】
ステップＳ６０では、舵角センサのセンサ生値の変化量Δθsを、例えば移動平均値として演算する。ステップＴ６２では、ヨーレートセンサのセンサ生値の変化量Δｒsを、例えば移動平均値として演算する。ステップＴ６４では、センサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満か否かを判定する。
【００６８】
ステップＴ６４でセンサ生値の変化量の絶対値｜Δｒs｜が所定閾値Δｒ0未満ならば（ステップＴ６４でＹＥＳ）、ヨーレートが小さい車両の走行状態とされ、ステップＴ６６でカウンタ値Ｔ３をインクリメントする。
【００６９】
ステップＴ６８では、舵角センサの変化量の絶対値｜Δθs｜が現在までの最大値θmax以上か否かを判定する。ここで、舵角センサのセンサ生値θsを用いるのは、舵角センサは非常に信頼性の高く故障が発生しにくいからである。ステップＴ６８で舵角センサの変化量の絶対値｜Δθs｜が現在までの最大値θmax以上ならば（ステップＴ６８でＹＥＳ）、ステップＴ７０で最大値θmaxを｜Δθs｜に更新し、ステップＴ６８で舵角センサの変化量の絶対値｜Δθs｜が現在までの最大値θmax未満ならば（ステップＴ６８でＮＯ）、ステップＴ７２に進む。
【００７０】
ステップＴ７２では、カウンタ値Ｔ３が所定期間Ｔ２０より長い所定期間Ｔ３０（例えば、2-3min）以上となったか否かを判定する。
【００７１】
ステップＴ７２でカウンタ値Ｔ３が所定期間Ｔ３０に満たないならば（ステップＴ７２でＮＯ）、ステップＴ３０にリターンし、カウンタ値Ｔ３が所定期間Ｔ３０以上ならば（ステップＴ７２でＹＥＳ）、ステップＴ７４に進む。
【００７２】
ステップＴ７４では、舵角センサの現在までの最大値θmaxが舵角センサの変化量の所定閾値Δθs0以上か否かを判定する。ステップＴ７４で舵角センサの現在までの最大値θmaxが舵角センサの変化量の所定閾値Δθs0以上ならば（ステップＴ７４でＹＥＳ）、ステップＴ５０に進む。
【００７３】
ステップＴ６４からＴ７４では、パワー変化ΔＰβが小さくセンサ故障と判定されない状態であっても、ヨーレートセンサの変化量｜Δｒs｜が小さい状態（或いは無変化の状態）が検出されている所定期間Ｔ３０に亘って舵角センサの変化量｜Δθs｜が大きかったならば（ステップＴ７４でＹＥＳ）、舵角センサの変化量｜Δθs｜が大きいにもかかわらず、ヨーレートセンサの変化量｜Δｒs｜が小さいので、ステップＴ５０に進んでヨーレートセンサの出力値が固着した故障であると判定する。
【００７４】
尚、上記期間Ｔ１０、Ｔ２０、Ｔ３０は、ノイズ等のセンサ特性等に応じて適宜決められる。また、センサとしてヨーレートセンサ以外にも横方向加速度センサ等を用いて横方向加速度センサの異常判定も可能である。
【００７５】
更に、図９において、窓関数を用いた場合センサ異常を早急かつ確実に検出できて好ましいが、センサ生値がＴ２０に亘って固着しているか否かを判定する代わりに、旋回運動を検出する少なくとも２つ以上のセンサ生値によりセンサ異常を検出する手法パラメータ同定やディテクションフィルタの手法や、Ｔ１０よりも短い期間のサンプリング値で移動平均処理した値を用いることもできる。
【００７６】
つまり、ステアリング舵角とヨーレートの関係を車速等に応じて予め実験等で求め、記憶部に記憶しておき、実際のステアリング舵角と実際のヨーレートとの関係と、予め求められた上記関係とを比較し、それらの関係が大きく相異していればステアリング舵角かヨーレートのうち少なくとも一方のセンサが異常であると判定してもよい。
【００７７】
ディテクションフィルタとは、このディテクションフィルタによる異常検出は、車両モデル関するオブザーバ（状態推定器）を設計し、実際のセンサ出力値と車両モデルによる推定値とを比較することによりセンサの異常検出を行なうと共に、センサ等の故障による影響（オフセット）がセンサ毎に固有の方向性（固有ベクトル）を持って互いに独立して現れるように車両モデルへの入力に補正値（ゲイン）を加えていく手法である。即ち、図１８に示すように、車両の実際のセンサ出力値と車両モデルによる推定値との差（推定誤差ε）と、実際のセンサ出力値と車両モデルの推定値との差に重みをつけて演算した推定誤差ξとからセンサの異常判定を行ない、故障したセンサに載ったフェイル信号がその大きさに比例して推定誤差に現れるようにオブザーバゲインを車両モデルに入力していくことによりオフセットの載ったセンサを異常と検出するものである。また、車両モデル及びオブザーバゲインは路面摩擦係数μ等の変化を考慮して補正される。
［ＳＣＳ制御について］
＜制御系の概要＞
図４はＳＣＳコントローラ５による基本制御の概要を示し、この基本制御においては、まず、ドライバが車両に乗り込んでイグニッションキーをオン状態にすると、ステップＳＡ１でＳＣＳコントローラ５やＥＧＩコントローラ１３の初期設定を行って前回の処理で記憶している演算値等をクリアする。ステップＳＡ２では、車輪速センサ６等の原点補正を行った後に、これらの各センサから上記ＳＣＳコントローラ５に対する信号入力を受け、これらの入力信号に基づき、ステップＳＡ３において上記車両の車体速、車体減速度、各輪位置での車体速等の共通車両状態量を演算する。
【００７８】
続いて、ステップＳＡ４でＳＣＳの制御演算を行う。すなわち、ステップＳＡ４１で、車両状態量として、ＳＣＳ用車体速ＶSCS、車体横滑り角β、各輪の車輪スリップ率及びスリップ角、各輪の垂直加重、タイヤの負荷率、路面摩擦係数μを演算し、ステップＳＡ４２では、目標状態量として、目標ヨーレートψ’TR、目標横滑り角βTRを演算する。そして、ステップＳＡ４３で上記演算結果に基づきヨーレート制御又は横滑り角制御への介入判定を行い、制御介入が必要と判定した場合にはステップＳＡ４４に進む。このステップＳＡ４４では、制動力を付与する車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLを選択するとともに、選択した各車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに付与する制動力を演算する。そして、この演算された制動力に基づいてステップＳＡ４５で加圧ユニット３及びＨＵ４への制御出力量、すなわち、各ブレーキ２の加圧バルブ４１及び減圧バルブ４３のそれぞれのバルブ開度等を演算する。
【００７９】
さらに、ステップＳＡ５でＡＢＳの制御に必要な制御目標値や制御出力量の演算を行い、ステップＳＡ６でトラクション制御に必要な制御目標値や制御出力量の演算を行い、その後、ステップＳＡ７で、このＡＢＳの制御、トラクションの制御及び上記ＳＣＳの制御の各演算結果を所定の方法により調停して上記加圧ユニット３及びＨＵ４への制御出力量を決定する。そして、ステップＳＡ８出上記加圧ユニット３及びＨＵ４を作動させて各加圧バルブ４１及び減圧バルブ４３の開度を制御することにより、車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのそれぞれのブレーキ２に供給する液圧を制御してそれらの車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに所要の制動力を付与する。最後に、ステップＳＡ９で車輪速センサ６や加圧ユニット３等が正常に作動しているか否かのフェイルセーフ判定を行い、その後、ステップＳＡ１にリターンする。
【００８０】
なお、上記フローチャートにおいてステップＳＡ４１が状態量演算部５１に、ＳＡ４２が目標状態量演算部５２に、また、ステップＳＡ４３が制御介入判定部５３及び制御切換え部５４に、それぞれ対応しており、ステップＳＡ４４がヨーレート制御部５５、変更設定部５６及び横滑り角制御部５７に対応している。
＜ＳＣＳの制御＞
以下に、ＳＣＳの制御の詳細について図５及び図６に基づいて説明する。なお、ステップＳＡ５のＡＢＳ制御演算及びステップＳＡ６のトラクション制御演算については周知であるので、その説明を省略する。
【００８１】
図５は、図４のステップＳＡ４１における、車体速ＶSCS、車体横滑り角β、各車輪の垂直荷重、各車輪のスリップ率、各車輪のスリップ角、各車輪の負荷率及び路面摩擦係数μの演算、及び、同図のステップＳＡ４２における、目標横滑り角βTR及び目標ヨーレートｒTRの演算を示す。すなわち、ステップＳＢ２では、車輪２１FRの車輪速ｖ1、車輪２１FLの車輪速ｖ2、車輪２１FRの車輪速ｖ3、車輪２１RLの車輪速ｖ4と、車体１の横方向加速度ｙsと、車体１のヨーレートｒsと、ステアリングの操舵角θsとの入力を受ける。ステップＳＢ４では、上記車輪速ｖ1-ｖ4に基づいて車体速ＶSCSを演算し、ステップＳＢ６では、上記車輪速ｖ1-ｖ4と上記横加速度ｙsとに基づいて各車輪の垂直加重を演算する。また、ステップＳＢ８では、上記車体速ＶSCSと、上記車輪速ｖ1-ｖ4と、上記横加速度ｙsと、上記ヨーレートｒsと、上記ステアリング舵角θsとに基づき車体横滑り角βを演算する。
【００８２】
続いて、ステップＳＢ１０では、上記車輪速ｖ1-ｖ4と、上記車体速ＶSCSと、車体横滑り角βと、ヨーレートｒsと、操舵角θsとに基づいて各車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのスリップ率及びスリップ角を演算し、ステップＳＢ１２では、上記各車輪の垂直加重と上記スリップ率及びスリップ角とに基づき、車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLのそれぞれについて、タイヤ２３の発揮し得る全グリップ力に対する現在のグリップ力の割合である負荷率を演算する。そして、ステップＳＢ１４では、その負荷率と上記横方向加速度ｙsとに基づいて路面摩擦係数μを演算し、ステップＳＢ１６では、その路面摩擦係数μと、上記車体速ＶSCSと、上記操舵角θsとに基づいて目標ヨーレートｒTRと目標横滑り角βTRとを演算する。
【００８３】
なお、図５に示す上記のフローチャートにおいて、ステップＳＢ２からステップＳＢ１４までが、状態量演算部５１に対応し、ステップＳＢ１６が目標状態量演算部５２に対応している。
【００８４】
図６は、図４のステップＳＡ４３におけるＳＣＳの制御介入判定以降のＳＣＳの制御を示し、ステップＳＢ１８で、ヨーレートｒsと目標ヨーレートrTRとの間のヨーレート偏差量（｜ｒTR−ｒs｜）、及び、車体横滑り角βと目標横滑り角βTRとの間の横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）を、それぞれ、ＳＣＳのヨーレート制御の介入判定のために予め設定された介入判定しきい値Ｋ1及びＫ2と比較する。そして、上記ヨーレート偏差量が介入判定しきい値Ｋ1以上であるか、又は、上記横滑り角偏差量が介入判定しきい値Ｋ2以上である場合に、目標走向方向に対する車体姿勢のずれが大きくなりつつありＳＣＳの制御介入が必要であると判定してステップＳＢ２０に進み一方、上記ヨーレート偏差量が介入判定しきい値Ｋ1よりも小さい値であり、かつ、上記横滑り角偏差量が介入判定しきい値Ｋ2よりも小さい値である場合には、ＳＣＳの制御介入の必要なしと判定してリターンする。
【００８５】
そして、ステップＳＢ２０では、横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）を、ＳＣＳの横滑り角制御への切り換えの判定のために予め設定された第１設定量としての切換判定しきい値Ｋ3と比較する。そして、上記横滑り角偏差量が切換判定しきい値Ｋ3よりも小さい場合には、ステップＳＢ２２に進んで目標ヨーレートｒTRをＳＣＳの制御目標値として設定し、その後ステップＳＢ２４に進み、ヨーレート制御における制御量としてのＳＣＳ制御量ｒamtをヨーレート偏差量（｜ｒTR−ｒs｜）に基づいて演算する。すなわち、車体姿勢の変化が比較的小さく安定した状態にあると判定される間（ＳＢ２０）は、車体１のヨーレートｒsがドライバの運転操作に対応する目標ヨーレートｒTRに収束するよう、車体１に比較的小さなヨーモーメントを作用させるようにし（ＳＢ２２，２４）、これにより、車体姿勢をドライバの運転操作に追従するように滑らかに変更させるヨーレート制御を行うようになっている。
【００８６】
一方、上記ステップＳＢ２０で、横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）が切換判定しきい値Ｋ3以上である場合には、ステップＳＢ２６に進んで目標横滑り角βTRをＳＣＳの制御目標値として設定し、その後ステップＳＢ２８に進んで、ＳＣＳの制御に実際に用いられるＳＣＳ制御量βamtを横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）に基づいて演算する。すなわち、車体姿勢が大きく崩れていると判定された（ＳＢ２０）ときには、車体横滑り角βが目標横滑り角βTRに収束するよう、車体に比較的大きなヨーモーメントを作用させるようにし（ＳＢ２６，２８）、これにより、車体姿勢を迅速に修正する横滑り角制御を行うようになっている。
【００８７】
そして、上記ステップＳＢ２４又はステップＳＢ２８に続くステップＳＢ３０において、フラグＦ１がセットされているか否かを判定する。このフラグＦ１は、図９で説明した窓関数を用いたセンサの異常検出において用いられ、横滑り角のパワー変化ΔＰβが所定値Ｐβ0より大きいことによりヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定できる状態でセットされる。
【００８８】
ステップＳＢ３０でフラグＦ１がセットされているならばステップＳＢ３１に進み、フラグＦ１がセットされていないならばステップＳＢ３２に進む。
【００８９】
ステップＳＢ３１では、ＳＣＳ制御量βamtの絶対値から所定値β１を減算し、ＳＣＳ制御量ｒamtの絶対値から所定値ｒ１を減算することにより、ＳＣＳ制御量βamt,ｒamtを低下又は保持方向に補正して、ＳＣＳ制御量を抑制又は保持させる。また、ステップＳＢ３２では、フラグＦ２がセットされているか否かを判定する。このフラグＦ２は、図９で説明した窓関数を用いたセンサの異常検出において用いられ、ヨーレートセンサ及び／又は横方向加速度センサが故障していると推定された状態で、ヨーレートセンサ又は横方向加速度センサのセンサ出力値ｒs,ｙsの移動平均値が所定値より大きい状態が所定期間継続するとセンサ故障を確定してセットされる。
【００９０】
ステップＳＢ３２でフラグＦ２がセットされているならばステップＳＢ３４に進み、フラグＦ２がセットされていないならばステップＳＢ３３に進む。
【００９１】
ステップＳＢ３３では、センサ故障と判定されているのでＳＣＳの制御を中止してリターンする。
【００９２】
ステップＳＢ３４では、ステップＳＢ３０でセンサ故障が推定された状態であったならばステップＳＢ３１でＳＣＳ制御量βamt,ｒamtを低下又は保持方向に補正してＳＣＳ制御量を抑制又は保持させ、ステップＳＢ３２でフラグＦ２がセットされてセンサ故障が確定した状態でないならば上記ＳＣＳの制御、ＡＢＳの制御及びトラクション制御の各演算結果を所定の方式により調停する。この調停の概要について説明すると、ＳＣＳの制御を行おうとする際にＡＢＳの制御が行われている場合には、そのＡＢＳの制御量をＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに基づいて補正することにより、ＡＢＳの制御を優先しつつＳＣＳの制御を行うようになっており、また、ＳＣＳの制御を行おうとする際にトラクション制御が行われている場合には、そのトラクション制御のための加圧ユニット３及びＨＵ４の作動を中止してＳＣＳの制御を行うようになっている。
【００９３】
続いて、ステップＳＢ３６において、ＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに基づき、ＳＣＳの制御のために制動力を付与する車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLを選択するとともに、これらの車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLにそれぞれ付与する制動力を演算する。この車輪の選択及び制動力の演算について概説すれば、ヨーレート制御において車体１のヨーレートｒsを右周りに加増する場合、及び、横滑り角制御において車両の旋回姿勢を右側寄りに修正しようとする場合には、右側前輪２１FRもしくは右側前後輪２１FR，２１RRに対し、上記ＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに対応する制動力を付与することにより車両に右回りのヨーモーメントを作用させるようにするものである。反対に、車体１のヨーレートｒsを左回りに加増する場合、及び、車両の旋回姿勢を左側寄せに修正しようとする場合には、左側前輪２１FLもしくは左側前後輪２１FL，２１RLに対し、上記ＳＣＳ制御量ｒamt又はβamtに対応する制動力を付与することにより車両に左回りのヨーモーメントを作用させるようにするものである。
【００９４】
そして、上記ステップＳＢ３６に続くステップＳＢ３８において、上記ステップＳＢ３６で選択された車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLに対しそれぞれ所要の制動力を付与するための加圧ユニット３及びＨＵ４への制御出力量、すなわち、ブレーキ２の加圧バルブ４１及び減圧バルブ４３のそれぞれのバルブ開度等を演算し、ステップＳＢ４０でこれらの演算された制御出力を上記加圧ユニット３及びＨＵ４に対し出力してＳＣＳの制御を実行し、その後リターンする。
【００９５】
なお、図６に示す上記のフローチャートにおいて、ステップＳＢ１８が制御介入判定部５３に、ステップＳＢ２０が切換制御部５４に、それぞれ対応しており、ステップＳＢ２２及びＳＢ２４がヨーレート制御部５５及び変更設定部５６に、ステップＳＢ２６及びＳＢ２８が横滑り角制御部５７に、それぞれ対応している。
【００９６】
＜ヨーレート制御における制御量の演算＞
以下、ヨーレート制御（ＳＢ２２、ＳＢ２４）におけるＳＣＳ制御量ｒamtの演算について、図７及び図８を参照して説明する。
【００９７】
図７は、図６のステップＳＢ２４におけるＳＣＳ制御量ｒamtの演算の際に、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れを抑制するために、制限制御部５５ａにより、上記ＳＣＳ制御量ｒamtに上限を設定するための具体的なフローを示す。同図において、ステップＳＣ２では、車体１のヨーレートｒsが目標ヨーレートｒTRに収束するように車体１にヨーモーメントを作用させるような仮のＳＣＳ制御量ｒxを、ヨーレート偏差量（｜ｒTR−ｒs｜）に基づいて演算する。続いて、ステップＳＣ４では、上記ステップＳＣ２で演算された仮のＳＣＳ制御量ｒxと、車体速ＶSCS、路面摩擦係数μ、ステアリングの操舵角θs及び操舵速度θs'とに基づき、ヨーレート制御が行われた場合の車体横滑り角の推定変化量Δβを推定演算する。また、ステップＳＣ６では、切換判定しきい値Ｋ3よりも小値側の範囲において、車体速ＶSCS、路面摩擦係数μ、ステアリングの操舵角θs、及び、この操舵角θsを微分演算して状態量演算部５１により算出される操舵角θsの変化率としての操舵速度θs'に基づき、車体横滑り角の変化量の第２設定量としての上限値Δβ1imを設定する。なお、この上限値Δβ1imの設定については後述する。
【００９８】
そして、ステップＳＣ８において、上記ステップＳＣ４で演算された車体横滑り角の推定変化量Δβと上記ステップＳＣ６で設定された上限値Δβ1imとを比較し、推定変化量Δβが上限値Δβ1im以下であればステップＳＣ１０に進み、このステップＳＣ１０で仮のＳＣＳ制御量ｒxをＳＣＳ制御量ｒamtとした後リターンする。一方、上記ステップＳＣ８において推定変化量Δβが上限値ΔＢ1imよりも大きければステップＳＣ１２に進み、このステップＳＣ１２において、上記推定変化量Δβと上限値Δβ1imとの間の偏差に応じて、上記仮のＳＣＳ制御量ｒxを補正する。そして、ステップＳＣ１４で上記仮の制御量ｒxの補正値をＳＣＳ制御量ｒamtとし、その後リターンする。つまり、ヨーレート制御による車体横滑り角の変化量Δβが上限値Δβ1im以下になるような範囲内においてＳＣＳ制御量ｒamtを演算するようにしており、これにより、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れを抑制してヨーレート制御から横滑り角制御への切り換えを抑制するようにしている。
【００９９】
次に、上記ステップＳＣ６における、変更設定部５６による、車体横滑り角βの変化量Δβの上限値Δβ1imの設定について説明する。上記変更設定部５６による車体横滑り角βの変化量Δβの上限値Δβ1imの設定は、図８に示すように、車体速ＶSCSに対応する基本上限値Δβ0を、路面摩擦係数μ、ステアリングの操舵角θs及び操舵速度θs'に対応して増減変更することにおり行うようにする。すなわち、先ず、ステップＳＤ２において、車体速ＶSCSとの関係により予め設定された基本マップから基本上限値Δβ0を読み取るようにする。この基本マップにおいて、上記基本上限値Δβ0は車体速ＶSCSが高いほど減少するように設定されており、これにより、車体速ＶSCSが高いほど車両の姿勢変化が抑制されて安全性が高まるようになっている。続いて、ステップＳＤ４において、路面摩擦係数μとの関係により予め設定された変更設定マップから係数ｍ2を読取るようにしており、この変更設定マップにおいて、係数ｍ2は路面摩擦係数μが低いときには小さめに設定される一方、その路面摩擦係数μが高いときには大きめに設定されるようになっている。
【０１００】
そして、ステップＳＤ６において、ステアリングの操舵角θsとの関係により予め設定された変更設定マップから係数ｍ3を読取るようにしており、この変更設定マップにおいて、係数ｍ3はステアリングの操舵角θsの増大に応じて減少するようになっている。さらに、ステップＳＤ８において、ステアリングの操舵速度θs'との関係により予め設定された変更設定マップから係数ｍ4を読取るようにしており、この変更設定マップにおいて、係数ｍ4は、操舵速度θs'の増大に応じて減少するようになっている。最後に、ステップＳＤ１０において、上記基本上限値Δβ0に上記係数ｍ2、ｍ3及びｍ4を乗算して求めた値を上限値Δβ1imとして設定するようにする。このようにして設定された上限値ΔＢ1imは、路面摩擦係数μが低いほど減少設定されるとともに、ステアリングの操舵角θs及びその操舵速度θs'の増大に応じて減少設定される一方、上記路面摩擦係数μが高いほど増大設定されるとともに、上記ステアリングの操舵角θs及びその操舵速度θs'の減少に応じて増大設定されるようになっている。
【０１０１】
次に、上記実施形態に係る車両の姿勢制御装置による作用・効果を説明する。
【０１０２】
上記実施形態によれば、車体姿勢が比較的安定しており横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）が切換判定しきい値Ｋ3よりも小さい間はヨーレート制御が行われ、このヨーレート制御により、車体１に対しそのヨーレートｒsが目標ヨーレートｒTRに収束するよう比較的小さなヨーモーメントを作用させることができ、これにより、車体姿勢をドライバの運転操作に追従するよう滑らかに変更させることができる。従って、車体姿勢が比較的安定しておりドライバが余裕をもって運転操作を行える状態では、このドライバは違和感のない自然な運転フィーリングを得ることができる。一方、車体姿勢が崩れそうな不安定な状態になって上記横滑り角偏差量（｜βTR−β｜）が切換判定しきい値Ｋ3以上になったときには、車体横滑り角βが目標横滑り角βTRに収束するよう車体姿勢を修正する横滑り角制御が行われる。この横滑り角制御により、比較的大きなヨーモーメントを作用させて車体姿勢を迅速に修正することができ、これにより、車両のスピンやコースアウト等を防止する。
【０１０３】
また、上記ヨーレート制御においては、このヨーレート制御による車体横滑り角βの変化量Δβが、切換判定しきい値Ｋ3よりも小値側に設定された上限値Δβ1im以下になるようにＳＣＳ制御量ｒamtに上限を設定しており、このため、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れを抑制することができる。これにより、ヨーレート制御に起因するこのヨーレート制御から横滑り角制御への切換えを防止することができるため、ドライバがヨーモーメントの逆転によるショックや違和感を感じる頻度を低減させることができる。
【０１０４】
さらに、上限値Δβ1imが、路面摩擦係数μ、ステアリング操舵角θH及びその操舵速度θs'に応じて変更設定され、これに応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限が変更されるようになっているため、ヨーレート制御に起因する車体姿勢の崩れの抑制とこのヨーレート制御による車体姿勢の制御とを両立させるようにすることができる。すなわち、車両が滑り易い路面を走行しているときであっても、路面摩擦係数μが低いほどＳＣＳ制御量ｒamtの上限が低められるため車体姿勢の変化を抑制することができ、一方、路面摩擦係数μが高く滑りにくい路面においては、路面摩擦係数μが高いほどＳＣＳ制御量ｒamtの上限が高まるため車体姿勢の制御を十分に行うことができる。
【０１０５】
また、ステアリングの操舵角θsが大きく車輪２１FR,２１FL,２１RR,２１RLの車輪横滑り角が大きいときには、そのステアリングの操舵角θsの増大に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を低めることができるため、上記車輪横滑り角の増大に伴う車輪の前後方向のグリップ力の低下に対応してこれらの車輪に寄与される制動力を減少させることができ、これにより、上記車輪２１がロック状態になって車体姿勢が崩れることを防止することができる。一方、上記ステアリングの操舵角θsの減少に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を高めることにより、車輪のグリップ力に余裕がある間はヨーレート制御によって十分に車体姿勢を制御することができる。
【０１０６】
同様に、ステアリングの操舵速度θs'が高い場合には、操舵輪である左右の前輪２１FR，２１FLが急速に転舵されているためトレッドゴムの捩れ変形によりグリップ力が低下するところ、上記操舵速度θs'の増大に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を低めることにより、上記左右の前輪２１FR，２１FLがロック状態になることによる車体姿勢の崩れを防止することができる一方、上記操舵速度θs'の減少に応じてＳＣＳ制御量ｒamtの上限を高めることにより、上記左右の前輪２１FR，２１FLのグリップ力に余裕がある間はヨーレート制御によって十分に車体姿勢を制御することができる。
【０１０７】
以上のように、窓関数とセンサ生値とを用いたセンサの異常検出によれば、先ずパワー変化ΔＰβによりセンサ異常と推定し、更にパワー変化ΔＰβが演算されないセンサ生値の変化量が所定値未満の状態（或いは無変化の状態）が所定期間継続したときに、センサ出力値が一方向に略一定値に固着してしまうような故障であると判定して、センサ異常の誤検出を防止できる。
【０１０８】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を修正又は変形したもの、例えばヨーレートや横方向加速度を検出して制御するＡＢＳやトラクションシステム等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の車両の姿勢制御装置を適用した車両を示す概略構成図である。
【図２】ブレーキの液圧系統を示す図である。
【図３】本実施形態のＳＣＳコントローラのブロック図である。
【図４】基本制御の概要を示すフローチャートである。
【図５】状態量演算部及び目標状態量演算部における処理を示すフローチャートである。
【図６】制御介入判定以降のＳＣＳ制御を示すフローチャートである。
【図７】ヨーレート制御におけるＳＣＳ制御量の演算を示すフローチャートである。
【図８】車体横滑り角の変化量の上限値を設定する処理を示すフローチャートである。
【図９】窓関数を用いたセンサの異常検出の他の手法を説明するフローチャートである。
【図１０】図９の手順を説明する図である。
【図１１】窓関数を用いたセンサの異常検出における前輪舵角の入力状態を示す図である。
【図１２】図１１の前輪舵角入力時のヨーレートの変化を示す図である。
【図１３】図１１の前輪舵角入力時の横方向加速度の変化を示す図である。
【図１４】ヨーレートセンサ故障時の出力値の変化を示す図である。
【図１５】横滑り角のパワー変化を示す図である。
【図１６】ヨーレートのパワー変化を示す図である。
【図１７】窓関数を用いたセンサの異常検出における窓関数の演算手法を説明するフローチャートである。
【図１８】ディテクションフィルタのブロック図である。
【符号の説明】
１…車体
２…ブレーキ
３…加圧ユニット
４…ハイドロリックユニット
５…ＳＣＳコントローラ
８…ヨーレートセンサ
９…ステアリング舵角センサ
２１FR,FL,RR,RL…車輪
Claims (7)
- 車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、
前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、
前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、
前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを具備することを特徴とする車両用走行状態検出センサの異常検出装置。 - 前記第２推定手段は、前記第１検出センサの出力値の変化量が前記第１期間より短い第２期間に亘って所定値以下の時、前記第１検出センサが異常であると推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用走行状態検出センサの異常検出装置。
- 前記第１検出センサ以外に車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第２検出センサを有し、前記第２推定手段は、該第２検出センサの出力値と、前記第１検出センサの変化成分とに基づいて該第１検出センサが異常であると推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用走行状態検出センサの異常検出装置。
- 前記第２推定手段は、少なくとも前記第１及び第２検出センサに関連する関連度合に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することを特徴とする請求項３に記載の車両用走行状態検出センサの異常検出装置。
- 前記第１推定手段は、前記第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用走行状態検出センサの異常検出装置。
- 車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、
前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、
前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、
前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを備え、
前記第２推定手段は、前記第１検出センサの出力値の変化量が第２期間に亘って所定値以下の時、前記第１検出センサが異常であると推定し、
前記第１推定手段は、前記第１検出センサの出力値の時間的変化成分を表わす第１関数と、該時間的変化成分の微分成分を表わす第２関数とを算出し、該第１及び第２関数により求まる値に基づいて該第１検出センサが異常であると推定することを特徴とする車両用走行状態検出センサの異常検出装置。 - 車両の走行姿勢が目標姿勢から逸脱した時に、該走行姿勢を目標姿勢に収束させる姿勢制御を実行する車両の挙動制御装置において、
車両の旋回度合を示す運動量に関する値を検出する第１検出センサと、
前記第１検出センサによる出力値の変化成分を順次算出する変化成分算出手段と、
前記変化成分に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第１推定手段と、
前記第１検出センサの出力値に基づいて前記第１検出センサの異常を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段による異常推定後、前記変化成分算出手段のサンプリング期間より長い第１期間において前記第２推定手段により前記第１検出センサの異常が推定されると、該第１センサが異常であると判定する判定手段とを備え、
前記姿勢制御中ならば、前記第１推定手段による異常推定後から前記判定手段による異常の有無判定がなされるまで該姿勢制御を抑制又は保持することを特徴とする車両の挙動制御装置。
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