JP4827629B2 - 横加速度センサの故障検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に作用する横加速度（以下「横Ｇ」とも称する）を検出する横加速度センサの故障検知装置に関する。

従来から、横Ｇセンサが検出する実横Ｇに基づいて、車輪に伝達される駆動力を最適に配分する駆動力配分制御装置を備えた四輪駆動車両が知られている。この車両には、横Ｇセンサが正常でなければ適切に駆動力を配分することができなくなるため、上記故障検知装置が搭載されることがある。故障検知装置により故障が検知されたときには、所定のフェールセーフ作動が行われる（例えば、特許文献１参照）。なお、このフェールセーフ作動として、駆動力を配分する制御を中止して二輪駆動で走行させたり、エンジンの出力を低下させたりする制御が行われ、また、運転者にフェールセーフ作動が行われていることを認識させるために警告灯の点灯制御などが行われることもある。

故障検知装置としては、実横Ｇと、車両状態を表す各種パラメータから推定算出される推定横Ｇとの差分の絶対値が所定値以上であるときに横Ｇセンサが故障していると判定するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。このとき、車輪が路面にグリップした通常の旋回走行時にはヨーレートが横Ｇに追従して増加するため、ヨーレートセンサが検出するヨーレートに基づいて推定横Ｇを算出することも可能である。

特公平７−４００４０号公報 特開平１０−１４２２５６号公報

ところで、積雪や凍結等により低摩擦になった路面を走行しているときに生じるおそれがあるが、旋回走行中にオーバーステア側にスピンした場合には、実横Ｇが低減する一方でヨーレートは増加する。なお、このとき、旋回外輪に荷重がかかって旋回内輪が空転しやすくなり、旋回外輪の回転速度が旋回内輪の回転速度以下になることがある。このようにヨーレートが横Ｇの増減傾向に追従しない場合、推定横Ｇを正確に算出することができなくなり、横Ｇセンサが正常であるにも関わらず、実横Ｇと推定横Ｇの差分が大きくなって横Ｇセンサが故障していると誤判定されるおそれがあった。また、このように誤判定されるとフェールセーフ作動の誤作動が生じる。フェールセーフ作動が行われると、運転者が横Ｇセンサの故障を修復可能な場所まで走行させたり、このような場所で横Ｇセンサが正常であるにも関わらず故障を修復するための作業が開始されたりする等、運転者や修復作業者に余分な手間や作業を行わせるおそれがあり、車両のサービス性の観点からも課題となる。

このような課題に鑑み、本発明は、誤判定のない横加速度センサの故障検知装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係る横加速度センサの故障検知装置は、四輪車両に取り付けられた横加速度センサにより検出される四輪車両に作用する実横加速度と車両状態を表す所定のパラメータから推定算出される推定横加速度との差分が所定値以上であるときに横加速度センサが故障していると判定する故障判定制御を行うように構成された横加速度センサの故障検知装置であり、推定横加速度は、四輪車両に取り付けられたヨーレートセンサにより検出される四輪車両に作用するヨーレートに基づいて推定算出され、旋回走行中において左右輪のうち旋回外輪の回転速度が左右輪のうち旋回内輪の回転速度以下であり、且つ、実横加速度が推定横加速度を下回るとともに差分が所定値以上であるときに、故障判定制御を中止するように構成され、左右輪の回転速度に基づいて四輪車両がスピンしているか否かを所定時間毎に判定して、旋回走行中において旋回外輪の回転速度が旋回内輪の回転速度以下であるときに四輪車両がスピンしていると判定するスピン判定部と、故障判定制御の中止を解除する中止解除部（例えば、実施形態におけるキャンセル信号出力部１２８）と、操舵輪に対する操舵角およびヨーレートに基づいて四輪車両が直進走行の準備が整っている状態であるか否かを判断する直進判断部とを備え、中止解除部は、スピン判定部が四輪車両がスピンしていないとｎ回判定し（但し、ｎは自然数）且つ直進判断部が四輪車両が直進走行の準備が整っている状態であると判断したときに、故障判定制御の中止を解除するように構成される。

また、横加速度センサの故障検知装置は、実横加速度に基づいて前後輪間又は左右輪間で伝達される駆動力を配分する制御を行う四輪駆動車両の駆動力配分制御装置に備えられていることが好ましい。

本発明に係る横加速度センサの故障検知装置によると、オーバーステア側へのスピンが発生している判断される状況では、故障判定制御が中止され、実横Ｇと推定横Ｇの差分が所定値以上であっても横Ｇセンサが故障していると判定されなくなる。したがって、スピンにより推定横Ｇが正確に推定算定することができないおそれがあるときに、この不正確な推定横Ｇに基づいて故障していると誤判定されることがなくなり、作動信頼性の高い横加速度センサの故障検知装置を提供することができる。

なお、このように故障判定制御を中止可能に構成された故障検知装置は、推定横Ｇをヨーレートに基づいて推定算出する形態に有効である。すなわち、この形態では、通常時には実横Ｇに追従するヨーレートから推定横Ｇが正確に算出されて故障判定制御を正確に行うことができ、スピン時には実横Ｇとヨーレート（推定横Ｇ）の増減傾向が逆転しても故障判定制御が中止されて故障していると誤判定されることがなくなる。

また、実横Ｇに基づいた制御を行う四輪駆動車両の駆動力配分制御装置に備えられることにより、誤って駆動力配分制御装置のフェールセーフ作動が行われるようなことがなく、作動信頼性の高い駆動力配分制御装置の提供を図ることができる。さらには、このようにフェールセーフ作動が誤って行われなくなるため、従来の形態において生じるおそれのあった余分な手間や作業を省くことができるようになり、サービス性の観点からも有用な四輪駆動車両の提供を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に本発明に係る横加速度センサの故障検知装置が搭載された四輪駆動車両１を示しており、以降では図示する矢印Ｆの向きを前方として説明している。この車両１において、駆動力を発生して左右の前輪２Ｌ，２Ｒおよび左右の後輪３Ｌ，３Ｒに伝達するパワーユニット１０は、車両１の前部に配設されたエンジン１１と、隣設されたエンジン１１からの回転駆動力を変速して出力する変速機１２と、変速機１２の出力軸（図示略）に減速歯車列（図示略）を介して連結されて左右の前輪２Ｌ，２Ｒの間に配設された差動歯車機構１３と、差動歯車機構１３と前輪２Ｌ，２Ｒの間を連結する左右のフロントアクスルシャフト１４Ｌ，１４Ｒと、差動歯車機構１３に連結されて後方に延びるプロペラシャフト１５と、プロペラシャフト１５に駆動力配分機構２０を介して連結されるとともに後輪３Ｌ，３Ｒに連結される左右のリアアクスルシャフト１６Ｌ，１６Ｒとを有して構成されている。

エンジン１１は、ガソリン等を燃料とするレシプロエンジンであり、電気的に作動制御可能なインジェクタ（図示略）や吸気スロットル弁（図示略）を有し、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御可能であるとともに、運転者が操作するアクセルペダルの開度に独立して吸気量を調整可能になっている。変速機１２は、それぞれ入出力軸間を繋いで互いに異なる変速比が設定された複数の動力伝達経路（図示略）を有し、車両状態に最適な変速比の動力伝達経路が自動的に選択確立される自動変速機である。動力伝達経路の構成要素は、平行軸およびギヤ列でも遊星歯車機構でもよいし、これらを組み合わせたものでもよい。エンジン１１の出力軸（図示略）と変速機１２の入力軸（図示略）との間には、トルクコンバータ（図示略）およびロックアップ機構（図示略）が介設される。

駆動力制御装置２０は、多板式のブレーキクラッチ２１Ｌ，２１Ｒと、ブレーキクラッチ２１Ｌ，２１Ｒをブレーキ作動させるためのコイル２２Ｌ，２２Ｒおよびアーマチュア２３Ｌ，２３Ｒと、リアアクスルシャフト１６Ｌ，１６Ｒに連結されたプラネタリギヤ２４Ｌ，２４Ｒとが左右でそれぞれ組をなして構成されている。コイル２２Ｌ，２２Ｒは、後述の４ＷＤ制御装置１００から駆動電流が出力されると、電流値に応じた電磁力を発生する。コイル２２Ｌ，２２Ｒが発生する電磁力によりアーマチュア２３Ｌ，２３Ｒが駆動されると、この電磁力に応じた締結力でブレーキクラッチ２１Ｌ，２１Ｒが締結し、締結力に応じたクラッチトルクが発生する。このクラッチトルクは、プラネタリギヤ２４Ｌ，２４Ｒにより倍力化されてリアアクスルシャフト１６Ｌ，１６Ｒに出力され、左右の後輪３Ｌ，３Ｒに伝達される。なお、コイル２２Ｌ，２２Ｒに駆動電流が出力されていないときには、ブレーキクラッチ２１Ｌ，２１Ｒが解放されて後輪３Ｌ，３Ｒに駆動力が伝達されなくなる。すなわち、駆動力制御装置２０のコイル２２Ｌ，２２Ｒに出力される駆動電流の電流値に応じて、前輪２Ｌ，２Ｒおよび後輪３Ｌ，３Ｒ間の駆動力配分比と、左右の後輪３Ｌ，３Ｒ間の駆動力配分比とが同時に制御される。

このパワーユニット１０によると、エンジン１１から出力された回転駆動力は、トルクコンバータやロックアップ機構を介して変速機１２の入力軸に入力される。変速機１２は、入力軸に入力された回転駆動力を、選択確立された動力伝達経路の変速比に応じて変速し、出力軸に伝達する。変速機１２から出力される回転駆動力は、減速歯車列を介して差動歯車機構１３に入力され、フロントアクスルシャフト１４Ｌ，１４Ｒ、プロペラシャフト１５、駆動力配分機構２０、リアアクスルシャフト１６Ｌ，１６Ｒを介して車両状態に応じた配分比で前輪２Ｌ，２Ｒおよび後輪３Ｌ，３Ｒに伝達される。これにより、車両１が走行される。また、車両１には、操舵輪である左右の前輪２Ｌ，２Ｒの向きを変えて走行方向を操作するための操舵装置４が設けられている。

この車両１には、エンジン１１および変速機１２の作動制御を行ってエンジン１１の出力制御や変速機１２の自動変速制御を行うＦＩ／ＡＴ制御装置３０と、ＥＳＣ制御装置４０と、駆動力配分機構２０の作動制御を行って前後輪間および左右の後輪間で伝達される駆動力を配分する制御を行う４ＷＤ制御装置１００とが備えられている。ＦＩ／ＡＴ制御装置３０およびＥＳＣ制御装置４０は、４ＷＤ制御装置１００に接続されている。

ＦＩ／ＡＴ制御装置３０には、エンジン回転速度センサ３１により検出されたエンジン回転速度（エンジン１１の出力軸の回転速度）Ｎe、変速機入力軸回転速度センサ３２により検出された入力軸回転速度（変速機１２の入力軸の回転速度）Ｎm、ギヤ位置センサ３３により検出された変速機１２に設定されている変速段、エアフローメータ３４により検出されたエンジン１１の吸気系に導入された（エアクリーナを通過した）空気量Ｇ₁、吸気圧センサ３５により検出されたエンジン１１の吸気管内の空気圧Ｐ₁等が入力されている。なお、ＦＩ／ＡＴ制御装置３０は、上記空気量Ｇ₁および空気圧Ｐ₁等に基づいて筒内吸気量（エンジン１１のシリンダに吸入された空気量）Ｇaircylを算出する。

ＥＳＣ制御装置４０には、舵角センサ４１により検出された操舵装置４の舵角、各車輪速センサ４２Ｌ，４２Ｒ，４３Ｌ，４３Ｒにより検出された各車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒの回転速度、ヨーレートセンサ４４により検出された車両１に作用する実ヨーレート、横加速度センサ４５により検出された車両１に作用する実横加速度、前後加速度（以下「前後Ｇ」とも称する）センサ４６により検出された車両１に作用する実前後加速度等が入力されている。なお、舵角センサ４１が操舵装置４に取り付けられ、各車輪センサ４２Ｌ，４２Ｒ，４３Ｌ，４３Ｒは、対応する車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒに取り付けられ、ヨーレートセンサ４４、横Ｇセンサ４５および前後Ｇセンサ４６は、車両の適宜箇所に取り付けられている。

図２に示す４ＷＤ制御装置１００のセンサ入力部１０１には、車両状態を表す各種の情報（パラメータ）が入力される。例えば、ＦＩ／ＡＴ制御装置３０からは、エンジン回転速度Ｎe、入力軸回転速度Ｎm、変速段、筒内吸気量Ｇaircyl等が入力され、ＥＳＣ制御装置４０からは、舵角、車輪速度、実ヨーレート、実横Ｇ、実前後Ｇ等が入力される。また、油温センサ５１により検出された駆動力配分機構２０に供給される作動油温、および、サーチコイル５２Ｌ，５２Ｒにより検出されたコイル２２Ｌ，２２Ｒおよびアーマチュア２３Ｌ，２３Ｒ間のエアギャップが入力される。

推定駆動トルク算出部１０２は、センサ入力部１０１からのエンジン回転速度Ｎe、入力軸回転速度Ｎm、筒内吸気量Ｇaircylおよび変速段（この変速段に対応する変速比）に基づいて差動歯車機構１３に入力される推定駆動トルクを算出し、算出した推定駆動トルクを操安制御部１０３に出力する。操安制御部１０３は、センサ入力部１０１からの舵角、実横Ｇおよび車輪速度と、推定駆動トルク算出部１０２からの推定駆動トルクとに基づいて操安制御トルクを算出し、算出した操安制御トルクをトルク加算部１０５に出力する。この操安制御部１０３で算出される操安制御トルクは、各車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒに伝達される駆動力の配分量（すなわち、車輪間で伝達される駆動力の配分比）の基準値となる。

ＬＳＤ制御部１０４は、センサ入力部１０１からの車輪速度に基づいて必要に応じてリミテッドスリップ効果を働かせるためのＬＳＤトルクを算出し、算出したＬＳＤトルクをトルク加算部１０５に出力する。トルク加算部１０５は、操安制御部１０３からの操安制御トルクに対してＬＳＤ制御部１０１からのＬＳＤトルクを加算補正し、補正した操安制御トルクをクラッチトルク補正部１０６に出力する。クラッチトルク補正部１０６は、センサ入力部１０１からの車輪速度および作動油温と、トルク加算部１０５からの操安制御トルクとに基づいて駆動力配分機構２０で生じさせる上記クラッチトルクを算出し、算出したクラッチトルクを電流出力部１０７に出力する。電流出力部１０７は、クラッチトルク補正部１０６からのクラッチトルクに基づいてコイル２２Ｌ，２２Ｒに出力する駆動電流の電流値を算出し、算出した電流値を駆動回路部１０８に出力する。駆動回路部１０８は、電流出力部１０７から入力された電流値の駆動電流をコイル２２Ｌ，２２Ｒに出力する。これにより、車両状態に応じた車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒ間の駆動力配分が行われる。

なお、磁束学習部１０９は、センサ入力部１０１からのエアギャップに基づいて電流補正値を算出し、算出した電流補正値を電流出力部１０７に出力する。電流出力部１０７は、これに基づいて所望の電磁力が得られるように電流値を補正して駆動回路部１０８に出力する。また、中点学習部１１１により、ヨーレートセンサ４４、横Ｇセンサ４５、前後Ｇセンサ４６等の中点学習が行われる。

ところで、４ＷＤ制御装置１００は、操安制御トルクが実横Ｇに基づいて算出されており、横Ｇセンサ４５が正常に作動していなければ、車両状態に応じた適切な駆動力配分制御を行うことができなくなる。このため、４ＷＤ制御装置１００には、センサ入力部１０１からの各種情報に基づいて、横Ｇセンサ４５を始めとして各種センサの故障を検知する故障検知部１２０が備えられており、故障検知部１２０により故障が検知されると、フェールセーフ部１１０により所定のフェールセーフ作動が行われる。この車両１では、フェールセーフ部１１０から駆動回路部１０８にフェールセーフ信号が出力され、フェールセーフ信号が入力された駆動回路部１０８からＦ／Ｓリレー部１１５にリレー駆動電流が出力され、Ｆ／Ｓリレー部１１５がコイル２２Ｌ，２２Ｒに駆動電流が流れないように作動する。これにより、ブレーキクラッチ２１Ｌ，２１Ｒが解放され、後輪３Ｌ，３Ｒに駆動力が伝達されなくなる。さらには、フェールセーフ部１１０からＦＩ／ＡＴ制御装置３０にトルクダウン要求信号が出力され、ＦＩ／ＡＴ制御装置３０により燃料噴射量や吸気量を低減させてエンジン１１の出力が低下される。さらには、フェールセーフ部１１０から運転室内に臨むメータ部１１６に警告灯表示信号が出力され、メータ部１１６を構成する警告灯が点灯される。また、フェールセーフ部１１０から４ＷＤ制御装置１００の記憶部（図示略）に故障部位や故障内容を示すエラーコードが出力され、この記憶部にエラーコードが記憶される。

このように、運転者はメータ部１１６を構成する警告灯が点灯していることに基づいてフェールセーフ作動が行われている（車両１に何らかの異常が発生している）ことを容易に認識可能になっている。運転者は、フェールセーフ作動が発動すると、故障部位を修復させることができる場所までフェールセーフ作動が行われた状態（すなわち、前輪二輪駆動の状態）で走行させなければならなくなる。車両１がこのような場所まで走行されると、４ＷＤ制御装置１００の記憶部からエラーコードが読み出されて故障部位や故障内容が特定され、部品の交換を行ったり作動試験を行ったりして故障部位の修復作業が行われる。このように４ＷＤ制御装置１００は、車両１のイグニションスイッチが切られた状態になっても、エラーコードが記憶部に記憶されたままとなるように構成されている。

以下、故障検知部１２０のうち、横Ｇセンサ４５の故障を検知するための構成部分について説明する。図３に示すように、横Ｇセンサ４５に対する故障検知部１２０は、推定横Ｇを算出する推定横Ｇ算出部１２１と、横Ｇセンサ４５が故障しているか否かを判定する故障判定部１２２とから構成されている。故障判定部１２２は、ヨーレートセンサ４４等の他のセンサが正常であることを前提として判定処理を行うように構成されており、以降では、横Ｇセンサ４５を除く他のセンサは正常であることが保証されているものとして説明している。

推定横Ｇ算出部１２１は、センサ入力部１０１からの実ヨーレートおよび後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速度に基づいて推定横Ｇを算出する。推定横Ｇは、入力パラメータである実ヨーレートおよび後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速度のそれぞれに対して比例関係にある。

故障判定部１２２は、センサ入力部１０１からの実横Ｇと推定横Ｇ算出部１２１からの推定横Ｇとを比較し、その差分の絶対値が所定値以上であるときに横Ｇセンサ４５が故障していると判定する故障判定制御を行うように構成されている。すなわち、この故障判定制御は、図４に示すように推定横Ｇに上記所定値を加算して上限閾値を設定するとともに推定横Ｇから上記所定値を減算して下限閾値を設定し、実横Ｇが両閾値間にあるときに横Ｇセンサ４５が正常であると判定し（時刻ｔ以前参照）、実横Ｇが上限閾値以上あるいは下限閾値以下であるときに横Ｇセンサ４５が故障していると判定する（時刻ｔ以後参照）制御である。故障判定部１２２により横Ｇセンサ４５が故障していると判定されると、故障判定部１２２からフェールセーフ部１１０に指令信号が出力され、上記フェールセーフ作動が行われる。

この故障判定手法は、ヨーレートが横Ｇに追従して増減するという特性を利用したものであり、車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒが路面にグリップしているような通常の走行中には、横Ｇセンサ４５が故障しているか否かを正確に判定することができる。ただし、車両状態によっては横Ｇとヨーレートの増減傾向が逆転することもあり、この場合には、横Ｇセンサ４５が正確な実横Ｇを検出しているにも関わらず、実横Ｇと推定横Ｇの差分が広がって故障判定部１２２により故障していると誤判定されるおそれがある。このような誤判定があると、フェールセーフ作動の誤作動が生じるため、運転者や故障部位の修復作業者に余分な手間や作業を行わせるおそれがある。

このような誤判定をなくすため、故障検知部１２０は、横Ｇとヨーレートの増減傾向が逆転し得る条件下では故障判定制御を中止するように構成されており、このような条件が成立しているか否かを判断するとともに、条件が成立していると判断したときに故障判定部１２２に対して故障判定制御を中止させる指令を行うキャンセル判断部１２５を有して構成されている。

本構成例では、この条件を、図５に示すように車両１が所定方向（破線矢印ｒ参照）に旋回走行しているときにおいてオーバーステア側（一点鎖線矢印ＯＳ参照）へのスピンが発生したとき、としている。このようなスピンが発生したときには、ヨーレートが増加する一方で横Ｇが低減することが知られている。

図３に示すように、キャンセル判断部１２５は、車両１の旋回方向を判断する旋回方向判断部１２６と、オーバーステア側へのスピンが発生しているか否かを判定するスピン判定部１２７とから構成されている。

旋回方向判断部１２６は、センサ入力部１０１からの実ヨーレートに基づいて車両１の旋回方向を判断するように構成されている。実ヨーレートが正の所定値以上であるときには、右方向に旋回走行中であると判断し、負の所定値以下であるときには、左方向に旋回走行中であると判断する。また、実ヨーレートが両所定値の間の値であるときには、ほぼ直進的に走行していると判断する。

スピン判定部１２７は、センサ入力部１０１からの左右の前輪２Ｌ，２Ｒの回転速度を比較し、この比較結果と旋回方向判断部１２６から入力された車両１の旋回方向の情報とに基づいて、車両１がオーバーステア側にスピンしているか否かを判定する。なお、スピン判定部１２７は所定時間（例えば1sec）おきに、この判定処理を繰り返し行うように構成されている。

ここで、右方向に旋回しているときには、図５に示すように左輪２Ｌ，３Ｌが旋回外輪２ｏ，３ｏとなって右輪２Ｒ，３Ｒが旋回内輪２ｉ，３ｉとなり、逆に左方向に旋回しているときには、右輪２Ｒ，３Ｒが旋回外輪となり左輪２Ｌ，３Ｌが旋回内輪となる。各車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒが路面にグリップしているとき、左右の前輪２Ｌ，２Ｒにおいては、差動歯車機構１３の作用により、旋回外輪２ｏの回転速度が旋回内輪２ｉの回転速度を上回る。一方、オーバーステア側へのスピンが発生している状況では、差動歯車機構１３を介して前輪側の旋回外輪２ｏにトルク荷重が集中的に作用し、逆に前輪側の旋回内輪２ｉはトルクが抜けた状態になる。このため、前輪側の旋回外輪２ｏの回転速度が他の車輪に比べて小さくなる傾向にあり、逆に前輪側の旋回内輪２ｉは空転しやすくなって回転速度が上昇する。このように、オーバーステア側へのスピンが発生しているときには、通常の旋回走行時と異なり、左右の前輪２Ｌ，２Ｒのうち旋回外輪２ｏの回転速度が左右の前輪２Ｌ，２Ｒのうち旋回内輪２ｉの回転速度以下になる。

スピン判定部１２７は、旋回方向判断部１２６により車両１が右方向に旋回していると判断されているときにおいて、前左輪２Ｌ（すなわち、旋回外輪２ｏ）の回転速度が前右輪２Ｒ（すなわち、旋回内輪２ｉ）の回転速度以下であるときには、車両１がオーバーステア側にスピンしていると判定する。また、旋回方向判断部１２６により車両１が左方向に旋回していると判断されているときにおいて、前右輪２Ｒ（すなわち、旋回外輪２ｏ）の回転速度が前左輪２Ｌ（すなわち、旋回内輪２ｉ）の回転速度以下であるときには、車両１がオーバーステア側にスピンしていると判定する。

スピン判定部１２７により、オーバーステア側にスピンしていると判定されると、その判定信号がキャンセル信号出力部１２８に出力される。キャンセル信号出力部１２８は、スピン判定部１２７からの判定信号が入力されると、故障判定部１２２に中止指令信号を出力する。故障判定部１２２は、中止指令信号が出力されると判定中止フラグを成立させ、この判定中止フラグの成立中は上記の故障判定制御を中止するように構成されている。

図６には、オーバーステア側へのスピン発生後における実横Ｇおよび推定横Ｇの推移と、旋回外輪２ｏの回転速度および旋回内輪２ｉの回転速度の推移とを同時間軸上に示している。図示するように、旋回走行中にオーバーステア側へのスピンが発生した（時刻ｔ₀）後は、旋回外輪２ｏの回転速度はほぼ横這いに推移しているのに対して旋回内輪２ｉの回転速度は徐々に上昇しており、また、推定横Ｇが徐々に上昇する一方で実横Ｇが徐々に低減している。そして、スピンが発生して所定時間が経過した時刻ｔ₁において、旋回外輪２ｏの回転速度が旋回内輪２ｉの回転速度以下になる。これにより、キャンセル信号出力部１２８（キャンセル判断部１２５）から中止指令信号が出力される。故障判定部１２２は、この中止指令信号を受けて判定中止フラグを成立させ、故障判定制御を中止する。

そして、さらに実横Ｇが低減するとともに推定横Ｇが増加することにより、やがて時刻ｔ₂において実横Ｇが下限閾値以下になる（実横Ｇが推定横Ｇを下回るとともに差分の絶対値が所定値以上になる）。このとき、通常であれば故障判定部１２２により横Ｇセンサ４５が故障していると判定されるが、故障判定制御が中止されているため、横Ｇセンサ４５が故障していると判定されることはなく、フェールセーフ作動も行われない。

なお、スピン判定部１２７により、旋回外輪２ｏと旋回内輪２ｉとの回転速度の相関関係や実ヨーレートの値に基づいて、旋回走行中におけるオーバーステア側へのスピンが収束したと判定されたときには、非スピン判定信号がキャンセル信号出力部１２８に出力される。上記の通りスピン判定部１２７の判定処理は所定時間おきに繰り返し行われているが、キャンセル信号出力部１２８は、非スピン判定信号が出力された回数を計数可能に構成されている。また、故障検知部１２０は、センサ入力部１０１からの舵角や実ヨーレート等の情報に基づいて車両１が直進走行の準備が整っている状態（すなわち、スピンしている状態から回避した状態）であるか否かを判断する直進判断部１２９を有して構成されている。この直進判断部１２９により、直進走行の準備が整ったと判断されると、直進準備信号がキャンセル信号出力部１２８に出力される。キャンセル信号出力部１２８は、スピン判定部１２７から非スピン判定信号が入力された回数が所定回数ｎに達する（すなわち、スピン判定部１２７によりスピンが収束したと判定されてから、スピン判定部１２７が判定処理を行う間隔の(n−1)倍の時間（例えば5sec）が経過する）とともに、直進判断部１２９からの直進準備信号が入力されると、中止解除信号を故障判定部１２２に出力する。中止解除信号を受けた故障判定部１２２は、判定中止フラグを非成立の状態にし、再び故障判定制御を行う状態に復帰するように構成されている。このように、２つの条件が揃うまで故障判定制御が中止される状態が解除されず、スピンしている状態から確実に回避した状態になるまでは故障判定制御が再開されないようになっている。

上記構成の故障検知部１２０によると、車両１がオーバーステア側にスピンしていると判断される状況では、故障判定制御が中止される。これにより、スピンにより推定横Ｇが正確に算定することができないおそれがあるときには、この不正確な推定横Ｇに基づいて故障していると誤判定されることがなくなり、作動信頼性の高い横Ｇセンサ４５の故障検知を行うことができるようになる。なお、この構成は、推定横Ｇの算出に用いるパラメータが、ヨーレートセンサ４４が検出する実ヨーレートなど、オーバーステア側へのスピンが発生しているときに実横Ｇと増減傾向が逆転するものであるときに有効である。

また、このように誤判定するおそれが低減された故障検知部１２０を、実横Ｇに基づいて車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒ間で駆動力を配分する制御を行う４ＷＤ制御装置１００に備えることにより、フェールセーフ部１１０が誤作動するおそれが低減され、作動信頼性の高い４ＷＤ制御装置１００の提供を図ることができる。さらには、このようにフェールセーフ作動が誤って行われなくなるため、フェールセーフ作動が誤作動した後における運転者や故障部位の修復作業を行う作業者の余分な手間を省くことができ、サービス性の観点からも有用な車両１の提供を図ることができる。

なお、旋回方向判断部１２６は、ヨーレートセンサ４４が検出する実ヨーレートに基づいて旋回方向の判断を行うように構成されている。このように構成されているのは、オーバーステア側へのスピンが発生すると運転者がカウンタステアを当てることが想定され、操舵装置４の舵角と車両１の旋回方向（スピン方向）とが一致しないおそれが高いためである。このように舵角ではなく実ヨーレートを用いることにより、特にスピンの発生の有無を判定するキャンセル判断部１２５の旋回方向判断部１２６において、車両１の旋回方向を正確に判断することができる。

これまで、本発明に係る横加速度センサの故障検知装置の実施形態を説明したが、本発明は必ずしも上記構成に限られない。例えば、キャンセル信号出力部１２８から中止指令信号が出力されると、故障判定部１２２が故障判定制御を完全に中止するように構成されているが、この中止指令信号が出力されており、且つ、実横Ｇが下限閾値以下になったときのみ、故障判定制御を中止させるように構成してもよい。このように構成すれば、中止指令信号が出力されている状態で、実横Ｇが上限閾値以上になったときには、旋回走行中におけるオーバーステア側へのスピンが発生している状態を反映したものではなく、横Ｇセンサ４５が故障していると判断できる。このようなときには、誤判定することなく横Ｇセンサ４５が故障していると判定することができ、フェールセーフ作動を行わせることができる。

また、スピン判定部１２７においては、スピンしていると判定するための条件として、左右の後輪３Ｌ，３Ｒの回転速度のうち低速側の回転速度が所定値以上であることを加えてもよい。これにより、走行中においてスピンが発生しているか否かをより確実に検知することができるようになる。さらには、旋回外輪２ｏと旋回内輪２ｉの回転速度を比較するにあたって、旋回外輪２ｏの回転速度に所定のマージンを持たせてもよい。例えば、旋回外輪２ｏの回転速度を所定倍（例えば1.1倍）した値が旋回内輪２ｉの回転速度以下になったときにオーバーステア側へのスピンが発生したと判定する等の構成例が挙げられる。これにより、スピンが発生している状態であるか否かをより確実に判定することができるようになる。

また、故障検知部１２０を四輪駆動車両１において車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒ間での駆動力の配分制御を行う４ＷＤ制御装置１００に備える形態としたが、必ずしもこの構成に限られず、横Ｇセンサ４５が検出する実横Ｇに基づいて所定の作動制御を行う装置であれば、同様に適用してその装置の作動信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係る横加速度センサの故障検知装置を搭載した四輪駆動車両の構成を示す平面視模式図である。 ４ＷＤ制御装置の構成図である。 ４ＷＤ制御装置の故障検知部の構成図である。 故障検知部が行う故障判定制御の処理内容を説明するグラフである。 旋回走行している四輪駆動車両の平面視模式図である。 故障検知部が行う故障判定制御が中止される条件を説明するグラフである。

符号の説明

１ 四輪駆動車両
２Ｌ，２Ｒ 前輪
３Ｌ，３Ｒ 後輪
２ｏ，３ｏ 旋回外輪
２ｉ，３ｉ 旋回内輪
１０ パワーユニット
２０ 駆動力配分機構
４４ ヨーレートセンサ
４５ 横加速度センサ
１００ ４ＷＤ制御装置（駆動力配分制御装置）
１２０ 故障検知部（故障検知装置）
１２１ 推定横Ｇ算出部
１２２ 故障判定部
１２５ キャンセル判断部

Claims (2)

1. 四輪車両に取り付けられた横加速度センサにより検出される前記四輪車両に作用する実横加速度と車両状態を表す所定のパラメータから推定算出される推定横加速度との差分が所定値以上であるときに前記横加速度センサが故障していると判定する故障判定制御を行うように構成された横加速度センサの故障検知装置であって、
   前記推定横加速度は、前記四輪車両に取り付けられたヨーレートセンサにより検出される前記四輪車両に作用するヨーレートに基づいて推定算出され、
   旋回走行中において左右輪のうち旋回外輪の回転速度が左右輪のうち旋回内輪の回転速度以下であり、且つ、前記実横加速度が前記推定横加速度を下回るとともに前記差分が所定値以上であるときに、前記故障判定制御を中止するように構成され、
   前記左右輪の回転速度に基づいて前記四輪車両がスピンしているか否かを所定時間毎に判定して、前記旋回走行中において前記旋回外輪の回転速度が前記旋回内輪の回転速度以下であるときに前記四輪車両がスピンしていると判定するスピン判定部と、前記故障判定制御の中止を解除する中止解除部と、操舵輪に対する操舵角および前記ヨーレートに基づいて前記四輪車両が直進走行の準備が整っている状態であるか否かを判断する直進判断部とを備え、
   前記中止解除部は、前記スピン判定部が前記四輪車両がスピンしていないとｎ回判定し（但し、ｎは自然数）且つ前記直進判断部が前記四輪車両が直進走行の準備が整っている状態であると判断したときに、前記故障判定制御の中止を解除するように構成されることを特徴とする横加速度センサの故障検知装置。
2. 前記横加速度センサの故障検知装置は、前記実横加速度に基づいて前後輪間又は左右輪間で伝達される駆動力を配分する制御を行う四輪駆動車両の駆動力配分制御装置に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の横加速度センサの故障検知装置。

Images