JP6304075B2 - 故障判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたセンサの故障を判定する故障判定装置に関する。

従来から、車両の事故発生を未然に防止するために車両における手放し運転を検知し車両のドライバーに警告を発する装置が知られている（下記特許文献１参照）。この装置では、車速センサで検出された車速が所定値以上であり、かつ、操舵力センサで検出された操舵力が所定の微小範囲内である状態が、所定時間以上継続したと判定された場合に、手放し運転の検知及び警告を行う。

特開平７−２５３０１号公報

ところで、上記の特許文献１に記載の装置では、車速センサ、操舵力センサ等の複数のセンサのうちの一部が故障して正しい検出値が得られない場合に手放し運転等の運転状態を正確に判定できない。このため、複数のセンサのうちの一部の故障について適切に判定する必要がある。しかしながら、従来のように複数のセンサを個別に監視する多重系の故障監視を行うと、演算負荷が大きく改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、車両に搭載された複数のセンサの検出値の関係からセンサの故障を簡易に検出することが可能な故障判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一形態にかかる故障判定装置は、車両に搭載されたセンサの故障を判定する故障判定装置であって、車両のステアリングにおける運転者の入力トルクを検出するトルクセンサから検出値を取得するとともに、ステアリングに対する運転者の接触を検出するタッチセンサから検出値を取得する検出値取得部と、トルクセンサの検出値に対するタッチセンサの検出値が予め設定された不整合範囲に含まれるか否かを判定する第１判定部と、第１判定部によりトルクセンサの検出値に対するタッチセンサの検出値が不整合範囲に含まれると判定された場合に、予め設定されたトルクセンサとタッチセンサとの信頼性対比データに基づいて、トルクセンサとタッチセンサのうちいずれかを故障中であると判定する第２判定部と、を備える。

本発明によれば、車両に搭載された複数のセンサの検出値の関係からセンサの故障を簡易に検出することができる。

本発明の好適な一実施形態に係る故障判定装置の構成を示すブロック図である。 図１の故障判定装置の故障判定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、第１実施形態の故障判定装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、故障判定装置１００は、自動車等の車両Ｖに搭載される。故障判定装置１００は、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０を備えている。ＥＣＵ１０は、操舵トルクセンサ１、操舵タッチセンサ２、及びＨＭＩ［Human Machine Interface］５と接続されている。

操舵トルクセンサ１は、例えば、車両Ｖのステアリングシャフトに対して設けられ、運転者が車両Ｖのステアリングホイールに与える操舵トルク（入力トルク）を検出する。操舵トルクセンサ１は、検出した操舵トルク検出値をＥＣＵ１０へ送信する。

操舵タッチセンサ２は、例えば、車両Ｖのステアリングホイールに設けられ、ステアリングホイールに対する運転者の接触及び運転者がステアリングホイールを握る圧力を検出する。操舵タッチセンサ２としては、例えば、感圧式のセンサを用いることができる。操舵タッチセンサ２は、ステアリングホイールに対する運転者の接触の圧力に関する接触圧力検出値をＥＣＵ１０へ送信する。なお、操舵タッチセンサ２の検出値は、必ずしも圧力に関する検出値である必要はない。

ＨＭＩ５は、運転者と故障判定装置１００等の車両システムとの間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ５は、例えば、運転者等に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ、及び運転者が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネル等を備えている。ＨＭＩ５は、運転者により入力された情報をＥＣＵ１０へ出力する。また、ＨＭＩ５は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、ディスプレイへの画像表示及びスピーカからの音声出力を行う。

ＥＣＵ１０は、車両Ｖに搭載された操舵トルクセンサ１及び操舵タッチセンサ２等の各種センサの故障を判定する機能を有する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read OnlyMemory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、検出値取得部１１、整合性判定部（第１判定部）１２、故障判定部（第２判定部）１３、及びデータベース１４を有している。

検出値取得部１１は、自動運転等の制御に必要な情報を取得する。具体的には、検出値取得部１１は、操舵トルクセンサ１からの信号に基づいて、操舵トルク検出値を取得する。検出値取得部１１は、操舵タッチセンサ２からの信号に基づいて、接触圧力検出値を取得する。

整合性判定部１２は、検出値取得部１１によって取得された操舵トルク検出値に対する接触圧力検出値の整合性を判定する。具体的には、整合性判定部１２は、操舵トルク検出値と接触圧力検出値とが予め設定されている不整合範囲に含まれるか否かを判定することにより、両者の情報の整合性の有無を判定する。例えば、整合性判定部１２は、不整合範囲として、操舵トルク検出値が「トルク値＞０」である範囲に含まれており、かつ、接触圧力検出値が「圧力値＝０」である範囲に含まれるか否かを判定する。そして、整合性判定部１２は、操舵トルク検出値と接触圧力検出値とが上記の不整合範囲に含まれる場合には、操舵トルクセンサ１の検出結果と操舵タッチセンサ２の検出結果とが不整合であると判定する。一方、整合性判定部１２は、操舵トルク検出値と接触圧力検出値とが上記の不整合範囲に含まれない場合には、操舵トルクセンサ１の検出結果と操舵タッチセンサ２の検出結果とが整合していると判定する。

故障判定部１３は、整合性判定部１２によって操舵トルク検出値に対する接触圧力検出値の関係が予め設定された不整合範囲に含まれると判定された際に、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２とのうちでいずれが故障中であるかを判定する。具体的には、故障判定部１３は、データベース１４を参照することにより、予め設定された操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２との信頼性を対比したデータである信頼性対比データを読み出す。故障判定部１３は、この信頼性対比データを基に、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２とのうちで信頼性が低いと判断される方のセンサを故障中であると判定する。また、故障判定部１３は、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２とのうちでいずれかが故障中であると判定した場合には、故障中のセンサを示す警報情報をＨＭＩ５を通じて運転者に対して出力する。警報情報は、ディスプレイへの画像表示によって出力されてもよいし、スピーカからの音声出力によって出力されてもよい。

なお、故障判定部１３は、操舵トルクセンサ１及び操舵タッチセンサ２を除く特定のセンサの故障を検出する機能を有しており、その特定のセンサの故障を検出しており、操舵トルクセンサ１又は操舵タッチセンサ２とその特定のセンサとが同時に故障が発生する確率が高いことが分かっている場合には、同時に故障が発生する確率の高いほうのセンサが故障中であると判定する。その場合には、故障判定部１３は、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２との信頼性対比データに関わらず、特定のセンサの故障と同時に故障が発生する可能性が高いほうのセンサを故障中であると判定する。

データベース１４は、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２との信頼性を対比したデータである信頼性対比データを備えたデータベースである。データベース１４は、例えば、ＥＣＵ１０内のＲＯＭ内に形成されている。また、データベース１４は、車両Ｖに搭載されたＨＤＤ［Hard disk drive］内に形成されていてもよいし、車両と通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。信頼性対比データには、例えば、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２との故障発生率あるいは故障確率の大小関係を示す情報が含まれる。このような情報としては、故障発生率あるいは故障確率の数値が各センサごとに含まれていてもよいし、故障発生率あるいは故障確率の順番に各センサを識別する情報が配列されて含まれていてもよい。

次に、故障判定装置１００で実行される故障判定処理について、図２を参照しつつ、具体的に説明する。

図２は、故障判定装置１００によるセンサの故障判定処理の手順を示すフローチャートである。ＥＣＵ１０は、例えば、車両Ｖが運転者の手動運転によって走行する間、以下のセンサの故障判定処理を所定周期で繰り返し実行する。

まず、図２を参照して、ＥＣＵ１０の検出値取得部１１により、操舵トルクセンサ１から操舵トルク検出値が取得されると同時に、操舵タッチセンサ２から接触圧力検出値が取得される（ステップＳ０１）。次に、整合性判定部１２により、取得した操舵トルク検出値に対する接触圧力検出値が予め設定された不整合範囲に含まれるか否かが判定される（ステップＳ０２）。その結果、２つの検出値が不整合範囲に含まれないと判定された場合には（ステップＳ０２；ＮＯ）、処理がステップＳ０１に戻される。

一方、整合性判定部１２により２つの検出値が不整合範囲に含まれると判定された場合には（ステップＳ０２；ＹＥＳ）、故障判定部１３によりデータベース１４から操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２との信頼性を対比したデータである信頼性対比データが取得される（ステップＳ０３）。次に、故障判定部１３により、取得された信頼性対比データを基に、操舵トルクセンサ１と操舵タッチセンサ２とのうちのどちらが信頼性が低いかが判定される（ステップＳ０４）。その結果、操舵タッチセンサ２のほうが信頼性が低いと判定された場合には（ステップＳ０４；ＹＥＳ）、故障判定部１３により、操舵タッチセンサ２が故障中であると判定される（ステップＳ０５）。一方で、操舵トルクセンサ１のほうが信頼性が低いと判定された場合には（ステップＳ０４；ＮＯ）、故障判定部１３により、操舵トルクセンサ１が故障中であると判定される（ステップＳ０６）。

その後、故障判定部により、故障中のセンサを示す警報情報がＨＭＩ５を通じで運転者に対して出力され（ステップＳ０７）、故障判定処理が終了される。

以上説明した故障判定装置１００によれば、操舵トルクセンサ１及び操舵タッチセンサ２の検出結果の整合性を基にどちらかのセンサの故障が検出される。このような整合性の判断の具体例として、「ステアリングを操作しているのだからステアリングに触れているはずである」という状態を判断することを行っている。ここでは、逆の判断は整合性の判断としては成り立たない。つまり、「ステアリングに触れているのだからステアリングを操作しているはずである」という状態の判断では不整合性は判断できない。ステアリングを握っているがハンドルを回していない場合がありうるからである。故障判定装置１００では、操舵トルクセンサ１及び操舵タッチセンサ２等の各種センサの検出結果の整合性を基にセンサの故障判定が行われているので、従来のように複数のセンサを個別に監視する多重系の故障監視の仕組みは必要とされない。その結果、車両Ｖに搭載された複数のセンサの故障を簡易に検出することができる。加えて、故障判定装置１００では、操舵トルクセンサ１及び操舵タッチセンサ２の検出結果が不整合であると判定された場合に、２つのセンサの信頼性の大小に応じていずれかのセンサが故障中であると判定されている。その結果、複数のセンサの検出値の関係から特定のセンサの故障を演算負荷を増加させること無く適切に判別することができる。

なお、本発明は上述した実施形態には限定されず、様々な変形例を採用することができる。以下、本発明の実施形態の変形例について説明する。

例えば、故障判定装置１００の故障判定の対象のセンサは、操舵トルクセンサ１及び操舵タッチセンサ２には限定されず、故障判定時に判定する不整合範囲としては上述した範囲には限定されない。

例えば、故障判定の対象はドライバモニタカメラであってもよい。ドライバモニタカメラは、例えば、車両Ｖのステアリングコラムのカバー上で運転者の正面の位置に設けられ、運転者の撮像を行う。ドライバモニタカメラは、運転者を複数方向から撮像するため、複数個設けられていてもよい。ドライバモニタカメラは、運転者の撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。

また、故障判定の対象は着座センサであってもよい。着座センサは、例えば、車両Ｖのシートの着座面の内部に設けられた複数のスイッチ等で構成され、シートにおける運転者等の人の着座の有無や着座状態を検出するセンサである。着座センサは、運転者等の人の着座情報をＥＣＵ１０へ送信する。

また、故障対象の対象はヨーレートセンサであってもよい。ヨーレートセンサは、車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０に送信する。

ＥＣＵ１０の整合性判定部１２は、以下のようにして複数のセンサの検出結果が不整合範囲に含まれるか否かを判定してもよい。

例えば、ドライバモニタカメラから取得された撮像情報とその他のセンサの検出結果が不整合範囲に有るかを判定する。一例を挙げれば、撮像情報からシート上に人が検出されているにもかかわらず、着座センサによって着座状態が検出されていないことを判定した場合は、ドライバモニタカメラと着座センサのうちのいずれかを故障中と判定する。また、撮像情報から人がステアリングホイールに接触している状態が検出されているにもかかわらず、操舵タッチセンサ２によって接触が検出されていない場合は、ドライバモニタカメラと操舵タッチセンサ２のうちのいずれかを故障中であると判定する。ただし、この場合、撮像情報から操舵タッチセンサ２の検出範囲外の位置に手が位置していると判定される場合には、いずれのセンサも故障中では無いと判定する。さらに、撮像情報から人が検出されていないにもかかわらず、操舵タッチセンサ２によって接触が検出されている場合は、ドライバモニタカメラと操舵タッチセンサ２のうちのいずれかを故障中であると判定する。

また、ＥＣＵ１０の整合性判定部１２は、車両Ｖ内部における不整合性範囲を判定するだけではなく、車両Ｖの走行環境などの外乱も考慮して不整合範囲を判定してもよい。

例えば、整合性判定部１２は、運転者のステアリングホイールへの接触あるいは入力トルクが検出されていないのにヨーレートセンサによって車両Ｖの旋回が検出されている場合には不整合範囲に有ると判定するが、この場合に車両Ｖがカント路面を走行していると同時に判定された場合には不整合範囲にはないと判定する。このようなカント路面の判断は、例えば、車両Ｖ内に搭載されたナビゲーションシステムから取得された車両Ｖの位置情報及び地図情報を用いて行うことができる。逆に、運転者のステアリングホイールへの接触あるいは入力トルクが検出されていないのにヨーレートセンサによって車両Ｖの直進が検出されており、かつ、車両Ｖがカント路面を走行していると同時に判定された場合には、不整合範囲にあると判定する。

ここで、運転者が特殊な手袋を装着している場合等、操舵タッチセンサ２の検出値が通常よりも低くなる場合がありうる。その場合には、操舵トルクセンサ１の検出値が既定の閾値以下の場合には故障判定を保留しておき、既定の閾値以上になっても操舵タッチセンサ２で接触が検出されない場合に初めて故障判定を行うことが好適である。すなわち、ステアリングホイールを一定以上回すにはステアリングホイールをある程度強く持つ必要があるため、手袋等を装着していても接触が検出されずはずであり、接触が検出できない場合は故障であると判断できるからである。

１…操舵トルクセンサ、２…操舵タッチセンサ、１１…検出値取得部、１２…整合性判定部（第１判定部）、１３…故障判定部（第２判定部）、１４…データベース、１００…故障判定装置、Ｖ…車両。

Claims (1)

1. 車両に搭載されたセンサの故障を判定する故障判定装置であって、
   前記車両のステアリングにおける運転者の入力トルクを検出するトルクセンサから検出値を取得するとともに、前記ステアリングに対する前記運転者の接触を検出するタッチセンサから検出値を取得する検出値取得部と、
   前記トルクセンサの前記検出値に対する前記タッチセンサの前記検出値が予め設定された不整合範囲に含まれるか否かを判定する第１判定部と、
   前記第１判定部により前記トルクセンサの前記検出値に対する前記タッチセンサの前記検出値が前記不整合範囲に含まれると判定された場合に、予め設定された前記トルクセンサと前記タッチセンサとの信頼性対比データに基づいて、前記トルクセンサと前記タッチセンサのうちいずれかを故障中であると判定する第２判定部と、
   を備える、故障判定装置。

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