JP7169252B2

JP7169252B2 - 回転センサのパルス周期異常検出装置及び回転センサのパルス周期異常検出方法

Info

Publication number: JP7169252B2
Application number: JP2019115348A
Authority: JP
Inventors: 昭高櫨本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: JP2021001796A

Description

本発明は、回転センサのパルス周期異常検出装置及び回転センサのパルス周期異常検出方法に関する。

特許文献１には、車輪速センサが出力した連続する３つのパルス信号のパルス周期を用いてパルス周期異常を検出する技術が開示されている。

特開２００１－１６５９４８号公報

特許文献１では、車輪速が一定状態でない場合は異常検出を禁止することで、誤判定を防止している。言い換えると、車輪速が変動する状態では、パルス周期異常を検出することができない。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、回転体の回転速度が変動する状態であっても、誤判定を防止しつつ回転センサのパルス周期異常を検出できるようにすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、回転体に設けられた検出部を検出してパルス信号を出力する回転センサのパルス周期異常検出装置であって、連続する２つの前記パルス信号のパルス周期の変化割合を演算する演算部と、前記演算部によって演算した第１パルス信号と前記第１パルス信号に連続する第２パルス信号との前記変化割合が、所定上限値から所定下限値までの範囲をいずれか一方側に外れた場合に１回目のカウントを行い、前記演算部によって演算した前記第２パルス信号と前記第２パルス信号に連続する第３パルス信号との前記変化割合が、前記範囲をいずれか他方側に外れた場合に２回目のカウントを行うカウンタ部と、前記１回目のカウント及び前記２回目のカウントが成された場合に、前記パルス周期異常と判定する判定部と、を備えることを特徴とする回転センサのパルス周期異常検出装置が提供される。

また、これに対応する回転センサのパルス周期異常検出方法が提供される。

これらの態様によれば、１回目のカウント及び２回目のカウントが成された場合に、パルス周期異常と判定される。例えば、実際にはパルス周期異常が発生していない状態で回転体の回転速度が変動した場合は、第１パルス信号と第２パルス信号との変化割合が所定上限値から所定下限値までの範囲を一方側に外れ得る。しかしながら、この場合は、第２パルス信号のパルス周期と第３パルス信号のパルス周期とに大きな差は生じないので、第２パルス信号と第３パルス信号との変化割合が当該範囲を他方側に外れることはない。よって、２回目のカウントが成されない。一方、パルス信号抜けや疑似パルス信号が発生した場合は、第１パルス信号と第２パルス信号との変化割合が所定範囲を上限値側に外れ、さらに、第３パルス信号は正常に出力されることから、第２パルス信号と第３パルス信号との変化割合が当該範囲を他方側に外れる。よって、１回目のカウント及び２回目のカウントが成されることになり、パルス周期異常と判定される。これにより、回転体の回転速度が変動する状態であっても、誤判定を防止しつつ回転センサのパルス周期異常を検出することができる。

本発明の実施形態に係る回転センサのパルス周期異常検出装置が適用される車両の概略構成図である。回転センサについて説明するための図である。パルス周期異常検出処理を示すフローチャートである。車両が一定速度で走行している場合のパルス信号の推移を示す図である。車両が急減速した場合のパルス信号の推移を示す図である。車両が急加速した場合のパルス信号の推移を示す図である。パルス信号抜けが発生した場合のパルス信号の推移を示す図である。疑似パルス信号が発生した場合のパルス信号の推移を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る回転センサのパルス周期異常検出装置が適用される車両１００について説明する。

図１は、車両１００の概略構成図である。図１に示すように、車両１００は、駆動源としてのエンジン５と、エンジン５の回転を変速して駆動輪５０へ伝達する自動変速機１と、を備える。

自動変速機１は、トルクコンバータ６と、無段変速機構２０と、前後進切換え機構７と、を備える。

トルクコンバータ６は、ロックアップクラッチ６ｃを有する。ロックアップクラッチ６ｃは、油圧制御回路１１からロックアップ圧が供給されることで締結される。ロックアップクラッチ６ｃが締結されると、トルクコンバータ６の入力軸６０と出力軸６１とが直結し、入力軸６０と出力軸６１とが同速回転する。

無段変速機構２０は、Ｖ溝が整列するよう配設されたプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３と、プーリ２、３のＶ溝に掛け渡されたベルト４と、を有する。

プライマリプーリ２と同軸にエンジン５が配置され、エンジン５とプライマリプーリ２の間に、エンジン５の側から順に、トルクコンバータ６、前後進切換え機構７が設けられている。

前後進切換え機構７は、ダブルピニオン遊星歯車組７ａを主たる構成要素とし、そのサンギヤはトルクコンバータ６を介してエンジン５に結合され、キャリアはプライマリプーリ２に結合される。前後進切換え機構７は、さらに、ダブルピニオン遊星歯車組７ａのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ７ｂ、及びリングギヤを固定する後進ブレーキ７ｃを備える。そして、前進クラッチ７ｂの締結時には、エンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転がそのままプライマリプーリ２に伝達され、後進ブレーキ７ｃの締結時には、エンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転が逆転されてプライマリプーリ２へと伝達される。

前進クラッチ７ｂは、自動変速機１の動作モードを選択するセレクトスイッチ（図示せず）により前進走行モードが選択された場合に油圧制御回路１１からクラッチ圧が供給されることで締結される。後進ブレーキ７ｃは、セレクトスイッチにより後進走行モードが選択された場合に油圧制御回路１１からブレーキ圧が供給されることで締結される。

プライマリプーリ２の回転はベルト４を介してセカンダリプーリ３に伝達され、セカンダリプーリ３の回転は、出力軸８、歯車組９及びディファレンシャルギヤ装置１０を経て駆動輪５０へと伝達される。

上記の動力伝達中にプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３間の変速比を変更可能にするために、プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３のＶ溝を形成する円錐板のうち一方を固定円錐板２ａ、３ａとし、他方を軸線方向へ変位可能な可動円錐板２ｂ、３ｂとしている。

これら可動円錐板２ｂ、３ｂは、プライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧をプライマリプーリ室２ｃ及びセカンダリプーリ室３ｃに供給することにより固定円錐板２ａ、３ａに向けて付勢され、これによりベルト４を円錐板に摩擦係合させてプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３間での動力伝達を行う。

変速に際しては、目標変速比に対応させて発生させたプライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧間の差圧により両プーリ２、３のＶ溝の幅を変化させ、プーリ２、３に対するベルト４の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで目標変速比を実現する。

ロックアップ圧、プライマリプーリ圧、セカンダリプーリ圧、クラッチ圧、及びブレーキ圧は、コントローラ１２からの制御信号に基づき油圧制御回路１１によって制御される。

油圧制御回路１１は、複数の油路、複数のソレノイド弁を備える。油圧制御回路１１は、コントローラ１２からの制御信号に基づいて油圧の供給経路を切り換えるとともに、オイルポンプ２１から供給された作動油の圧力を調圧して必要な油圧を生成し、これを自動変速機１の各部位に供給する。

本実施形態のオイルポンプ２１は、エンジン５の動力の一部を利用して駆動される。なお、オイルポンプ２１は、電動オイルポンプであってもよい。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、入出インターフェース、これらを接続するバス等を含んで構成される。コントローラ１２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することで車両１００の各部の制御を行う。

コントローラ１２は、車両１００の各部位の状態を検出する各種センサからの信号に基づきエンジン５の回転速度及びトルク、ロックアップクラッチ６ｃの締結状態、無段変速機構２０の変速比、前進クラッチ７ｂ及び後進ブレーキ７ｃの締結状態等を統合的に制御する。

コントローラ１２には、セレクトスイッチからの選択モード信号、アクセルペダル（図示せず）の操作状態を検出するアクセル開度センサ（図示せず）からの信号、ブレーキペダル（図示せず）の操作状態を検出するブレーキスイッチ（図示せず）からの信号、回転体としての出力軸６１の回転を検出する回転センサ１４からの信号、回転体としてのプライマリプーリ２の回転を検出する回転センサ１５からの信号、回転体としてのセカンダリプーリ３の回転を検出する回転センサ１６からの信号、プライマリプーリ圧を検出する圧力センサ１７からの信号、セカンダリプーリ圧を検出する圧力センサ１８からの信号、等が入力される。

また、コントローラ１２は、上記各センサからの信号に基づいて各種異常診断を行い、異常を検出した場合にはその内容に応じた制御を実行する。

例えば、コントローラ１２は、回転センサ１４～１６が出力するパルス信号のパルス周期異常を検出するパルス周期異常検出装置（演算部、カウンタ部、判定部）としての機能を有する。

以下、回転センサ１４～１６のパルス周期異常検出処理について詳しく説明する。なお、各回転センサ１４～１６の構成及び異常検出処理の内容は同様であるので、以下では、回転センサ１４のパルス周期異常検出処理を例として説明し、回転センサ１５及び回転センサ１６のパルス周期異常検出処理については説明を省略する。

まず、図２を参照して、回転センサ１４について説明する。回転センサ１４は、ホール素子を用いて構成される近接センサであって、出力軸６１に設けられた検出部６１ａを検出し、パルス信号を出力する。なお、出力軸６１と検出部６１ａとは、一体であってもよいし、複数の部品を組み合わせて構成してもよい。

本実施形態では、出力軸６１には、検出部６１ａが周方向等分８か所に設けられている。よって、出力軸６１が１回転すると、回転センサ１４からパルス信号が８回出力される。なお、検出部６１ａの数は、適宜変更可能である。

コントローラ１２は、所定期間内に回転センサ１４から入力されたパルス信号の数に基づいて、出力軸６１の回転速度を演算する。

続いて、図３のフローチャートを参照しながら、コントローラ１２が実行するパルス周期異常検出処理について説明する。パルス周期異常検出処理は、車両１００の走行中に行われる。

ステップＳ１１では、コントローラ１２は、回転センサ１４から入力された連続する２つのパルス信号（第１パルス信号としてのＮ－１番目のパルス信号、第２パルス信号としてのＮ番目のパルス信号）のパルス周期Ｔの変化割合を演算する。

本実施形態では、パルス信号のパルス周期Ｔは、パルス信号の立下り時点を基準として計測される。

例えば、図４は、車両１００が一定速度で走行している場合のパルス信号の推移を示している。この場合は、Ｎ－１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ１とＮ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２とが等しくなる。変化割合はＴ２／Ｔ１で求められるので、図４では、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が「１」となる。

また、図５は、車両１００が時刻ｔ１から急減速した場合のパルス信号の推移を示している。この場合は、急減速によって出力軸６１の回転速度が急低下するので、時刻ｔ１後の最初のパルス信号をＮ番目のパルス信号として考えると、Ｎ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２が、Ｎ－１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ１に対して大きく変化することになる。これにより、図５では、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が「２」よりも大きくなっている。

また、図６は、車両１００が時刻ｔ１から急加速した場合のパルス信号の推移を示している。この場合は、急加速によって出力軸６１の回転速度が急上昇するので、時刻ｔ１後の最初のパルス信号をＮ番目のパルス信号として考えると、Ｎ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２が、Ｎ－１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ１に対して大きく変化することになる。これにより、図６では、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が「１／２」よりも小さくなっている。

また、図７は、検出部６１ａの欠け等によりパルス信号抜けが発生した場合のパルス信号の推移を示している。この場合は、パルス信号抜け後の最初のパルス信号をＮ番目のパルス信号として考えると、Ｎ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２が、Ｎ－１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ１に対して大きく変化することになる。これにより、図７では、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が「２」となる。

また、図８は、出力軸６１への異物の付着等による疑似パルス信号が発生した場合のパルス信号の推移を示している。疑似パルス信号をＮ番目のパルス信号として考えると、Ｎ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２が、Ｎ－１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ１に対して大きく変化することになる。これにより、図８では、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が「１／２」よりも小さくなっている。

ステップＳ１２では、コントローラ１２は、ステップＳ１１で演算した変化割合が、所定上限値から所定下限値までの範囲（所定範囲）を外れているか判定する。

本実施形態では、所定上限値は変化割合「２」よりもわずかに小さい値である。また、所定下限値は変化割合「１／２」よりもわずかに大きい値である。

コントローラ１２は、変化割合が所定範囲を外れていないと判定すると、処理を終了する。なお、処理を終了した場合は、次に入力されるパルス信号をＮ番目のパルス信号として新たに処理が開始される。

また、コントローラ１２は、変化割合が所定範囲を外れていると判定すると、処理をステップＳ１３に移行する。

図４～図８に示す場合について検討すると、図４では、変化割合が「１」となるので、変化割合が所定範囲を外れていないと判定される。

図５では、変化割合が「２」よりも大きいので、所定範囲を上限値側に外れていると判定される。

図６では、変化割合が「１／２」よりも小さいので、所定範囲を下限値側に外れていると判定される。

図７では、変化割合が「２」となるので、所定範囲を上限値側に外れていると判定される。

図８では、変化割合が「１／２」よりも小さいので、所定範囲を下限値側に外れていると判定される。

ステップＳ１３では、コントローラ１２は、カウンタをインクリメントする（カウント数＝１）。

ステップＳ１４では、コントローラ１２は、回転センサ１４から入力された連続する２つのパルス信号（第２パルス信号としてのＮ番目のパルス信号、第３パルス信号としてのＮ＋１番目のパルス信号）のパルス周期Ｔの変化割合を演算する。

図４～図８に示す場合について検討すると、図４では、Ｎ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２とＮ＋１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ３とが等しくなる。よって、図４では、Ｎ番目のパルス信号とＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が「１」となる。

図５では、車両１００の急減速によってパルス周期Ｔ２がパルス周期Ｔ１に対して大きく変化する。しかしながら、Ｎ＋１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ３については、パルス周期Ｔ２に対する変化が小さく、変化割合は略「１」となる。

図６では、車両１００の急加速によってパルス周期Ｔ２がパルス周期Ｔ１に対して大きく変化する。しかしながら、Ｎ＋１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ３については、パルス周期Ｔ２に対する変化が小さく、変化割合は略「１」となる。

図７では、パルス信号抜けによってパルス周期Ｔ２がパルス周期Ｔ１に対して大きく変化する。しかしながら、Ｎ＋１番目のパルス信号は正常に出力されるので、Ｎ＋１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ３はパルス周期Ｔ１と等しくなる。これにより、図７では、Ｎ番目のパルス信号とＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が「１／２」となる。

図８では、疑似パルス信号が発生したことによってパルス周期Ｔ２がパルス周期Ｔ１に対して大きく変化する。しかしながら、Ｎ＋１番目のパルス信号は正常に出力されるので、パルス周期Ｔ３がパルス周期Ｔ２に対して大きく変化する。これにより、図８では、Ｎ番目のパルス信号とＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が「２」よりも大きくなっている。

ステップＳ１５では、コントローラ１２は、ステップＳ１４で演算した変化割合が、所定範囲をステップＳ１２とは異なる側（他方側）に外れているか判定する。

例えば、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で演算した変化割合が所定範囲を上限値側（一方側）に外れていると判定された場合は、ステップＳ１５では、ステップＳ１４で演算した変化割合が所定範囲を下限値側（他方側）に外れているか判定する。反対に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で演算した変化割合が所定範囲を下限値側（一方側）に外れていると判定された場合は、ステップＳ１５では、ステップＳ１４で演算した変化割合が所定範囲を上限値側（他方側）に外れているか判定する。

コントローラ１２は、変化割合が所定範囲を他方側に外れていないと判定すると、パルス周期が正常であると判定する（ステップＳ１８）。そして、カウンタをリセット（カウント数＝０）して（ステップＳ１９）、処理を終了する。

また、コントローラ１２は、変化割合が所定範囲を他方側に外れていると判定すると、処理をステップＳ１６に移行する。

図５では、変化割合が略「１」となるので、変化割合が所定範囲を外れていないと判定される。

図６では、変化割合が略「１」となるので、変化割合が所定範囲を外れていないと判定される。

図７では、変化割合が「１／２」となるので、所定範囲を下限値側に外れている。よって、変化割合が他方側に外れていると判定される。

図８では、変化割合が「２」よりも大きいので、所定範囲を上限値側に外れている。よって、変化割合が他方側に外れていると判定される。

ステップＳ１６では、コントローラ１２は、カウンタをインクリメントする（カウント数＝２）。

ステップＳ１７では、コントローラ１２は、パルス周期が異常であると判定する。

以上述べたように、本実施形態では、コントローラ１２は、連続する２つのパルス信号のパルス周期Ｔの変化割合を演算し、演算したＮ－１番目のパルス信号とＮ－１番目のパルス信号に連続するＮ番目のパルス信号との変化割合が、所定範囲をいずれか一方側に外れた場合に１回目のカウントを行い、演算したＮ番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号に連続するＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が、所定範囲をいずれか他方側に外れた場合に２回目のカウントを行い、１回目のカウント及び２回目のカウントが成された場合に、パルス周期異常と判定する。

また、コントローラ１２は、２回目のカウントが成されない場合は、カウント数をリセットする。

例えば、実際にはパルス周期異常が発生していない状態で出力軸６１の回転速度が急低下した場合（図５参照）は、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が所定範囲を上限値側に外れ得る。しかしながら、この場合は、Ｎ番目のパルス信号のパルス周期Ｔ２とＮ＋１番目のパルス信号のパルス周期Ｔ３とに大きな差は生じないので、Ｎ番目のパルス信号とＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が所定範囲を下限値側に外れることはない。よって、２回目のカウントが成されない。また、実際にはパルス周期異常が発生していない状態で出力軸６１の回転速度が急上昇した場合（図６参照）も同様に、２回目のカウントが成されない。よって、実際にはパルス周期異常が発生していない状態では、出力軸６１の回転速度が変動してもパルス周期異常が発生したと判定されることがなく、誤判定を防止できる。また、例えば、パルス信号抜けが発生した場合（図７参照）は、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が所定範囲を上限値側に外れ、さらに、Ｎ＋１番目のパルス信号は正常に出力されることから、Ｎ番目のパルス信号とＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が所定範囲を下限値側に外れる。よって、１回目のカウント及び２回目のカウントが成されることになり、パルス周期異常と判定される。また、疑似パルス信号が発生した場合（図８参照）は、Ｎ－１番目のパルス信号とＮ番目のパルス信号との変化割合が所定範囲を下限値側に外れ、さらに、Ｎ＋１番目のパルス信号は正常に出力されることから、Ｎ番目のパルス信号とＮ＋１番目のパルス信号との変化割合が所定範囲を上限値側に外れる。よって、１回目のカウント及び２回目のカウントが成されることになり、パルス周期異常と判定される。よって、本実施形態によれば、出力軸６１の回転速度が変動する状態であっても、誤判定を防止しつつ回転センサのパルス周期異常を検出することができる。（請求項１～３に対応する効果）

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、エンジン５、自動変速機１等をコントローラ１２が統合的に制御している。しかしながら、コントローラ１２は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。また、例えば、自動変速機１の制御装置としてのコントローラと、エンジン５の制御装置としてのコントローラと、をそれぞれ設けてもよい。

また、上記実施形態では、車両１００に設けられた回転センサ１４～１６に対して本発明を適用している。しかしながら、本発明は、回転体に設けられた検出部を検出してパルス信号を出力する回転センサであれば、車両に限らず、様々な機器に設けられた回転センサに対して適用可能である。

また、上記実施形態では、所定上限値を「２」よりもわずかに小さい値とし、所定下限値を「１／２」よりもわずかに大きい値としている。これは、図７に示すように、パルス信号抜けが発生した場合は、パルス周期Ｔ１に対するパルス周期Ｔ２の変化割合が「２」となり、パルス周期Ｔ２に対するパルス周期Ｔ３の変化割合が「１／２」となることから、これをパルス周期異常と判定できるようにすることを考慮したものである。しかしながら、所定上限値及び所定下限値は、実験結果や種々の誤差等を考慮して任意に設定することができる。

１２コントローラ（パルス周期異常検出装置、演算部、カウンタ部、判定部）
１４回転センサ
１５回転センサ
１６回転センサ
６１出力軸（回転体）
６１ａ検出部

Claims

回転体に設けられた検出部を検出してパルス信号を出力する回転センサのパルス周期異常検出装置であって、
連続する２つの前記パルス信号のパルス周期の変化割合を演算する演算部と、
前記演算部によって演算した第１パルス信号と前記第１パルス信号に連続する第２パルス信号との前記変化割合が、所定上限値から所定下限値までの範囲をいずれか一方側に外れた場合に１回目のカウントを行い、前記演算部によって演算した前記第２パルス信号と前記第２パルス信号に連続する第３パルス信号との前記変化割合が、前記範囲をいずれか他方側に外れた場合に２回目のカウントを行うカウンタ部と、
前記１回目のカウント及び前記２回目のカウントが成された場合に、前記パルス周期異常と判定する判定部と、
を備えることを特徴とする回転センサのパルス周期異常検出装置。
請求項１に記載の回転センサのパルス周期異常検出装置であって、
前記カウンタ部は、前記２回目のカウントが成されない場合は、カウント数をリセットする、
ことを特徴とする回転センサのパルス周期異常検出装置。
回転体に設けられた検出部を検出してパルス信号を出力する回転センサのパルス周期異常検出方法であって、
連続する２つの前記パルス信号のパルス周期の変化割合を演算し、
演算した第１パルス信号と前記第１パルス信号に連続する第２パルス信号との前記変化割合が、所定上限値から所定下限値までの範囲をいずれか一方側に外れた場合に１回目のカウントを行い、
演算した前記第２パルス信号と前記第２パルス信号に連続する第３パルス信号との前記変化割合が、前記範囲をいずれか他方側に外れた場合に２回目のカウントを行い、
前記１回目のカウント及び前記２回目のカウントが成された場合に、前記パルス周期異常と判定する、
ことを特徴とする回転センサのパルス周期異常検出方法。