JPH06127411A - ４輪操舵装置のセンサ故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、ステアリングセンサ、車速センサ
の故障を、他のブレーキ系統およびシフトレンジのセン
サ類からの信号に基づいて適確に診断する４操舵装置の
センサ故障診断装置を提供することを目的とする。 【構成】ステップ503 でステアリングセンサを読み込
み、ステップ504 でステアリング角速度を算出する。ス
テップ505 でステアリング角速度が“０”でないことが
確認され、ステップ506 〜508 でフットブレーキ、パー
キングブレーキがオフで且つシフトレンジがＰまたはＮ
以外であることが確認されたならば、ステップ509 で車
速センサを読み込み、ステップ510 でその値が“０”で
あるか否かを判定する。そして、車速ゼロと判定された
ならば、ステップ512 で車速ゼロフラグをセットし、ス
テップ513 で車速ゼロフラグがセットされてからの経過
時間を観測し、所定時間以上経過でステップ514 で車速
センサ故障を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に後輪の操舵制御
に重要なステアリングセンサ、車速センサ等のセンサ類
の故障を判別する４輪操舵装置のセンサ故障診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の４輪操舵装置においては、前輪を
操舵するステアリングセンサからのステアリング角検出
信号と、車両の走行速度を検出する車速センサからの検
出信号に基づいて目標とする後輪操舵角を求め、この目
標値に対応して後輪を操舵する駆動源を制御するように
している。したがって車両を安定走行させるためには、
車両の走行状態を検出するセンサ類が非常に重要であ
り、特にステアリングセンサおよび車速センサが重要で
あって、これらのセンサ類からの検出信号に異常が存在
すると、円滑な後輪操舵が困難となる。

【０００３】車速センサの故障診断は、例えば車両の走
行中においては車速センサからの出力信号が急に存在し
なくなるものであるため判定できるが、車両の停止中の
故障発生に際しては、車速センサ単独の出力によって判
断することができない。このため、例えば特開平３−１
１４９７４号に示されるように、トランスミッションの
シフトレンジ信号とエンジンの回転数信号とを利用する
ことによって、車速センサの故障の判断を行うことが考
えられている。

【０００４】しかし、このシフトレンジ信号をおよびエ
ンジン回転数信号を利用する手段にあって、例えばエン
ジンの始動時の暖機運転状態では必然的にエンジンの回
転数が通常のアイドル回転数より上昇した状態にあり、
この様な状況でシフトレンジをドライブに設定し、また
パーキングもしくはフットブレーキによって車両が停止
されていると、実際に車速ゼロであるため車速センサ出
力が得られず、車速センサの故障と誤った判断が出され
ることがある。また、ステアリングセンサの故障診断に
ついては、特に提案はされていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に後輪操舵制御において
重要なステアリングセンサおよび車速センサの故障診断
が適確に行われ、より安定した４輪操舵制御が実行さ
れ、その信頼性が向上されるようにする４輪操舵装置の
センサ故障診断装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る４輪操舵
装置のセンサ故障診断装置は、ステアリングセンサから
の検出信号に基づき、ステアリングの操作速度を検出す
るステアリング角速度検出手段、フットブレーキが操作
されていないことを検出するフットブレーキ検出手段、
パーキングブレーキがオフされていることを検出するパ
ーキングブレーキ検出手段、トランスミッションのシフ
トポジションがパーキングあるいはニュートラル位置に
設定されていないことを検出するシフトポジション検出
手段、車速センサからの出力信号に基づき、車両の走行
速度がゼロでないことを検出する車速検出手段を有し、
これら検出手段それぞれからの検出信号が存在する状態
で前記車速ゼロの状態が所定時間継続したことを判別す
る第１のカウント手段で前記車速センサが故障であるこ
とが認知されるようにする。

【０００７】また、ステアリング固定判別手段でステア
リング位置の特定振幅変動もしくは固定を検出し、第２
のカウント手段でその検出出力が所定時間を越えて継続
することを認知し、前記車速検出手段で車速ゼロが検出
されない状態で前記ステアリングセンサ故障が判別され
るようにする。

【０００８】

【作用】この様に構成される４輪操舵装置のセンサ故障
診断装置によれば、車両が走行している状態が各センサ
からの検出信号に基づいて判断され、この様な状態で車
速センサからの検出信号を監視することで、車速センサ
の故障が正確に診断される。また、車両が走行している
状況にあるにもかかわらず、ステアリングセンサからの
出力信号によって異常が検出される状態で、このステア
リングセンサの故障が診断されるものであり、４輪操舵
制御において非常に重要なセンサ類の故障が容易且つ確
実に検出され、４輪操舵制御の安定性が効果的に確保で
きる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は４輪操舵を行う装置の構成を示すもの
で、マイクロコンピュータ等によって構成される電子制
御ユニット（ＥＣＵ）11を備え、このＥＣＵ11にはステ
アリングセンサ12からの検出信号、および車速センサ13
からの検出信号が供給される。車速センサ13はリードス
イッチによって構成され、例えば車輪の回転に伴って回
転される磁極が近接通過する毎にパルス状信号を出力
し、ＥＣＵ11においてこれを計数することにより車速が
読み取られるようにしている。

【００１０】ここで、この４輪操舵装置において前輪は
ステアリングによって操舵すると共に、後輪は電動モー
タ14によって駆動され後輪操舵機構によって操舵され
る。そして、この後輪操舵機構に対応してモータ14の回
転角さらに後輪舵角を検出するモータ制御用センサ15が
設定され、このセンサ15からの検出信号もＥＣＵ11に対
して入力される。そして、ＥＣＵ11からモータドライバ
16に指令を与え、このモータドライバ16によって電動モ
ータ14に回転駆動電力が供給されるようにする。ここ
で、この電動モータ14に対する電源回路には、ＥＣＵ11
からの指令で制御されるモータリレー17が設けられ、こ
のリレー17が図の状態から切換えられたときに電動モー
タ14の両極が短絡され、回生制動がかけられるようにし
ている。

【００１１】ＥＣＵ11においては、ステアリングセンサ
12からの検出信号および車速センサ13からの検出信号に
基づいて後輪の操舵角目標を算出するもので、この算出
された後輪舵角目標に基づく指令がモータドライバ16に
出力され、電動モータ14を後輪の舵角が目標値に一致さ
せられるように回転制御する。この場合、この後輪操舵
の状態はモータ制御用センサ15において監視され、ＥＣ
Ｕ11において後輪操舵が目標値に一致するようにしてい
る。

【００１２】この４輪操舵を行う車両においては、ブレ
ーキペダル操作に対応して作動されるスイッチによって
点灯するフットブレーキランプ18、パーキングブレーキ
の装置に対応して閉じられるスイッチによって点灯され
るパーキングブレーキランプ19が設けられ、これらラン
プ18および19の点灯に伴う信号がＥＣＵ11に入力され
る。また、トランスミッション機構のパーキング
（Ｐ）、バック（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ
（Ｄ）、さらに走行１段（１）および２段（２）のシフ
トレンジそれぞれに対応して設定されるシフトレンジラ
ンプ20が設けられ、トランスミッションのシフト設定状
態に対応して点灯されるシフトレンジ信号がＥＣＵ11に
入力される。

【００１３】ここで使用されるステアリングセンサ12
は、インクリメント式に構成される。図２はその構成を
示すもので、ステアリング軸31と一体的に回転される円
盤32を備え、この円盤32には軸31を中心とする円周に沿
って、等間隔で多数のスリット331 、332 、…が形成さ
れている。また、この円盤32の外周の一か所には切り欠
き34が形成されるもので、この円盤32の外周の一部を取
り囲むようにして検出読取り器35が設定される。

【００１４】図３の（Ａ）は円盤32の一部を拡大して示
すもので、スリット331 、332 、…はそのそれぞれの周
方向の長さと相互間隔が等しく設定されるもので、例え
ばスリット331 の後縁のＡ点、およびスリット332 と33
3 との中間位置のＢ点に対応して、検出読取り器35のフ
ォトインタラプタが設定されるようにする。具体的に
は、スリット331 、332 、…の配置周期が角度θで設定
されたとすると、Ａ点およびＢ点の角度差が“θ＋θ／
４”に設定されるようにする。

【００１５】この様に検出読取り器35のフォトインタラ
プタが設定されると、Ａ点およびＢ点それぞれからのＡ
相検出信号およびＢ相検出信号は、同図の（Ｂ）で示す
ようにそれぞれθ／２のパルス幅で発生されるもので、
このＡおよびＢ相検出信号の間にθ／４の位相差が存在
するようになる。また、切り欠き34に対応して円盤32の
１回転、すなわちステアリングの１回転に対応して１つ
のＺ相信号が検出されるもので、このＺ相信号はステア
リングの中立位置において出力されるように設定されて
いる。

【００１６】この様なステアリングセンサ12において、
ステアリングの正回転および逆回転に対応してＡ相信号
およびＢ相信号が図４で示すように発生される。そし
て、例えばＡ相信号がローレベルの状態でＢ相信号が立
下がるとき、およびＢ相信号がハイレベルの状態でＡ相
信号が立下がるときに、ステアリング角度を示すステア
リングカウンタのカウントアップ（インクリメント）信
号が発生され、ステアリング角がその計数値に対応して
出力され、ステアリングの正転時にはその計数値が上昇
するようになる。

【００１７】また、その逆に例えばＡ相信号がハイレベ
ルでＢ相信号が立ち下がるとき、およびＢ相信号がロー
レベルでＡ相信号が立下がったときに、ステアリングカ
ウンタのカウントダウン（デクリメント）信号が発生さ
れ、ステアリングの逆転時にはその計数値が減少される
ようになり、ステアリングカウンタの計数値に基づいて
ステアリング角度が求められるようになる。

【００１８】この様なステアリングセンサ12において、
Ａ相あるいはＢ相が故障したとすると、その故障した方
からの検出信号が図３の（Ｂ）で示したように変化する
ことがなく、ローレベルもしくはハイレベルに固定され
た状態となって、ステアリングを回してもその固定信号
は変化しない。

【００１９】具体的にはＡ相が正常であり、Ｂ相が故障
した場合、Ａ相信号はパルス状に変化して立上がりおよ
び立下がり部が存在するが、Ｂ相信号は固定状態で変化
しない。したがって、Ａ相信号の立上がりおよび立下が
りにそれぞれ対応してインクリメントおよびデクリメン
トの信号が交互に発生され、図５で示すように振幅１Ｌ
ＳＢ（すなわち±１）の振動信号が得られるようにな
り、ステアリングを操作したにもかかわらず、この１Ｌ
ＳＢの信号しか得られなくなる。また、Ａ相およびＢ相
が共に故障した場合には、Ａ相信号およびＢ相信号が共
にハイもしくはローレベルに固定される。

【００２０】ステアリングセンサ12および車速センサ13
の故障診断はＥＣＵ11において行われるもので、このＥ
ＣＵ11においては図６で示すようなタイマー割り込み処
理が行われる。まずステップ401 において車速“０”フ
ラグがセットされているか否かを判定し、車速“０”フ
ラグがセットされていたならば第１のタイムカウンタを
ステップ402 で“＋１”する。ステップ403 ではステア
（ステアリング）固定フラグがセットされているか否か
を判定し、このフラグがセットされていたならばステッ
プ404 で第２のタイムカウンタを“＋１”する。さらに
ステップ405 で２系固定フラグがセットされているか否
かを判定し、この２系固定フラグがセットされていたら
ステップ406 で第３のタイムカウンタを“＋１”する。

【００２１】ここで、２系固定フラグの２系とはステア
リングセンサ12および車速センサ13のことであり、ステ
アリングセンサ12が故障した場合には前述したように１
ＬＳＢの振幅で振動するかあるいは固定状態となる。ま
た車速センサ13は正常な状態で車両の走行に伴ってリー
ドスイッチがオン・オフを繰り返し、パルス状信号を出
力するが、故障するとハイレベルもしくはローレベルに
固定された信号が出力されるようになる。したがって、
ステアリングセンサ12および車速センサ13が共に故障し
た場合には、この２系の固定フラグがセットされる（後
述する）。

【００２２】図７は車速センサ13の故障診断の処理の流
れを示すもので、まず初期処理としてステップ501 およ
び502 で車速ゼロフラグをクリアし、さらに第１のタイ
ムカウンタをクリアする。そしてステップ503 でステア
リングセンサ12からの信号を読み込み、ステップ504 で
ステアリング角速度を算出する。

【００２３】つづくステップ505 においてはステアリン
グ角速度が“０”であるか否かを判定し、ステアリング
角速度が“０”ではないと判定されたとき、すなわちド
ライバがステアリングを動かしていると判定されたとき
には、ステップ506 に進んでフットブレーキランプ18が
オフであるか否かを判定する。フットブレーキランプが
オフであると判定されたときは、ステップ507 に進んで
パーキングランプ19の状態を判定し、パーキングランプ
19がオフであると判定されたときには、ステップ508 に
進んでトランスミッションのシフトポジションがパーキ
ング（Ｐ）およびニュートラル（Ｎ）以外であることを
判別し、ステップ509 に進む。

【００２４】すなわち、このステップ505 〜508 におい
てステアリングが動かされており、また各種ブレーキが
オフの状態で且つシフトレンジがＰもしくはＮ以外であ
る状態は、ステアリングの据え切りではなく車両走行状
態であると判定できる。そして、この状態でステップ50
9 において車速センサ13からの検出信号が読み込まれる
もので、この読み込まれた車速信号に基づいてステップ
510 で車速が“０”であるか否かを判定する。そして、
車速“０”と判定されたならばステップ511 に進んで車
速ゼロフラグがセットされているか否かを判定し、この
フラグがセットされていなければステップ512 に進んで
車速ゼロフラグをセットし、その後ステップ503 に戻
る。

【００２５】ステップ511 で車速ゼロフラグのセットさ
れていることが確認されると、図６のタイマー割り込み
のステップ402 において第１のタイムカウンタが“＋
１”されるものであり、ステップ513 でこの第１のタイ
ムカウンタの計数値を所定のしきい値と比較する。そし
て、この第１のタイムカウンタの値がしきい値を越えて
いると判断されたとき、すなわち車速センサ13からの出
力が、車両が移動している状況にありながら出力“０”
の状態が所定時間を越えて継続していると判断されたと
きには、ステップ514 に進んで車速センサ13の故障を診
断する。この様に車速センサ13の故障が診断されたなら
ば、ステップ515 で後輪操舵を中止させ、後輪舵角が中
立位置に設定されるようにする。

【００２６】ステアリングセンサ12の故障診断は、車速
センサ13の故障診断とは独立的に行われる。図８はステ
アリングセンサ12の故障診断の処理の流れを示すもの
で、まずステップ601 で２系固定フラグをクリアし、ス
テップ602 で第３のタイムカウンタを“０”にクリアす
る。さらにステップ603 でステア固定フラグをクリアす
ると共に、ステップ604 で第２のタイマカウンタを
“０”にクリアする。

【００２７】この様にして初期の状態が設定されたなら
ば、ステップ605 でステアリングセンサ12を読み込み、
ステップ606 でステアリングの位置を算出する。この様
にステアリングの位置が求められたならば、ステップ60
7 でステアリング位置が振幅１ＬＳＢで振動しているか
または固定状態にあるか否かを判定し、１ＬＳＢで振動
しているかもしくは固定されていて故障と認定できる状
態か、または本当にドライバがこの様な操作（固定か１
ＬＳＢの振動）を行っている状態であったならば、ステ
ップ608 に進んで車速センサ13を読み込む。これはステ
アリング故障かあるいはドライバの操作によるものかの
区別を以下のステップで行うためのものである。ステッ
プ607 でステアリング位置が１ＬＳＢで振動することが
なく、また固定されてもいないと判定されたら、ステッ
プ603 に戻る。

【００２８】ステップ609 では読み込まれた車速センサ
13からの信号により、車速が“０”であるか否かを判定
するもので、車両が移動していると判定されたときはス
テップ610 に進んでステア固定フラグがセットされてい
るか否かを判定する。このフラグがセットされていなけ
ればステップ611 に進んでステア固定フラグをセット
し、ステップ605 に戻る。

【００２９】ステア固定フラグがセットされていると判
定されたならば、図６のタイマー割り込みのステップ40
4 で示すように第２のタイムカウンタをカウントアップ
し、ステップ612 でこの第２のタイマカウンタの計数値
と所定のしきい値とを比較して、第２のタイマカウンタ
の計数値がしきい値を越えた状態で、すなわちステア固
定フラグがセットされてから所定時間が経過したことが
確認されたならば、ドライバがステアリングを固定して
いる状態ではないと判断し、ステップ613 に進んでステ
アリングセンサ12が故障と診断する。

【００３０】つまり、車両が移動していて一定時間以上
ステアリングが固定されている状態は、ドライバの操作
によるものとというよりも、ステアリングセンサの故障
と診断するほうが妥当であると考えられるからである。
そして、ステップ614 で後輪操舵の停止制御する。

【００３１】ステップ607 において、ステアリングセン
サ12からステアリングが操作されたことを示す正常な信
号が得られない可能性があることが確認された状態で、
ステップ609 において車速が“０”であると判定された
ときは、図９のステップ620〜622 に進む。これらのス
テップ620 および621 においては、フットブレーキラン
プ18、パーキングブレーキランプ19のオフを確認し、ス
テップ622 においてはシフトレンジかＰまたはＮ以外が
オンの状態であることを確認しているもので、車両が移
動しているものであることを判定している。

【００３２】ステップ620 〜622 において車両が移動し
ていないと判定されたならば、ステップ601 にジャンプ
する。つまり、車両が停止している状態であるから、ス
テアリングが当然固定であると判定し、ステップ601 と
ステップ603 でフラグをクリアする。

【００３３】すなわち、ステップ607 でステアリングセ
ンサ12から異常な信号が出力されることを確認した状態
で、車速センサ13からの出力が“０”でありながら車両
が移動していることが判定できるもので、これはステア
リングセンサ12と共に車速センサ13が故障している状況
である。

【００３４】ステップ623 では、この様な状況のもとに
ステアリングセンサ12および車速センサの２系固定フラ
グがセットされているか否かを判定し、セットされてい
なければステップ624 に進んで２系固定フラグをセット
して図８のステップ605 に戻る。

【００３５】またステップ623 で２系固定フラグがセッ
トされていることが確認されたならば、図６のタイマー
割り込み処理の406 において第３のタイムカウンタがカ
ウントアップされるようになり、ステップ625 でこの第
３のタイムカウンタの値としきい値とを比較し、２系固
定フラグがセットされてから所定時間の経過が確認され
たならば、ステップ626 に進んでステアリングセンサ12
および車速センサ13の両方が故障であることを診断す
る。そして、ステップ627 で後輪舵角を中立位置に設定
する。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る４輪操舵装
置のセンサ故障診断装置によれば、ステアリングセンサ
およびシフトレンジ信号と、各種ブレーキ系統の信号を
用いることによって、ステアリングセンサおよび車速セ
ンサの故障が明確に診断できるものであり、後輪操舵の
確実性が効果的に確保されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る４輪操舵装置を説明
する構成図。

【図２】（Ａ）は上記実施例で使用されるステアリング
センサを説明する側面構成図、（Ｂ）は同じく正面構成
図。

【図３】（Ａ）は上記ステアリングセンサを構成する円
盤の一部を拡大して示す図、（Ｂ）はこのステアリング
センサからの各相信号を示す図。

【図４】上記ステアリングセンサからの検出信号に対す
るステアリング角の算出状態を説明する図。

【図５】同じく１つの相故障時の１ＬＳＢの振動信号を
示す図。

【図６】上記４輪操舵装置の電子制御ユニットにおける
タイマー割り込み処理を説明するフローチャート。

【図７】同じく車速センサの故障診断処理を説明するフ
ローチャート。

【図８】同じくステアリングセンサおよび車速センサの
両方の故障診断処理を説明するフローチャート。

【図９】図８の処理に続く処理を説明するフローチャー
ト。

【符号の説明】

11…電子制御ユニット、12…ステアリングセンサ、13…
車速センサ、14…電動モータ、15…モータ制御用セン
サ、16…モータドライバ、17…モータリレー、18…フッ
トブレーキランプ、19…パーキングブレーキランプ、20
…シフトレンジランプ、31…ステアリング軸、32…円
盤、331 、332 、…スリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 125:00 (72)発明者 稲葉 隆史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングセンサからの検出信号に基
   づき、ステアリングの操作速度を検出するステアリング
   角速度検出手段と、 フットブレーキが操作されていないことを検出するフッ
   トブレーキ検出手段と、 パーキングブレーキがオフされていることを検出するパ
   ーキングブレーキ検出手段と、 トランスミッションのシフトポジションがパーキングあ
   るいはニュートラル位置に設定されていないことを検出
   するシフトポジション検出手段と、 車速センサからの出力信号に基づき、車両の走行速度が
   ゼロでないことを検出する車速検出手段と、 前記ステアリング角速度検出手段、フットブレーキ検出
   手段、パーキングブレーキ検出手段、シフトポジション
   検出手段、および車速検出手段それぞれからの検出信号
   が存在する状態で、前記車速ゼロの状態が所定時間継続
   したことを判別する第１のカウント手段とを具備し、 この第１のカウント手段からの判別出力で、前記車速セ
   ンサが故障であることが認知されるようにした４輪操舵
   装置のセンサ故障診断装置。
2. 【請求項２】 前記ステアリングセンサからの検出信号
   に基づき求められたステアリング位置の特定振幅変動も
   しくは固定を検出するステアリング固定判別手段、およ
   びこのステアリング固定判別手段からの判別出力が所定
   時間を越えて継続することを認知する第２のカウント手
   段を備え、前記車速検出手段で車速ゼロでないことが検
   出された状態で前記第２のカウント手段からの出力によ
   って前記ステアリングセンサ故障が判別されるようにし
   た請求項１の４輪操舵装置のセンサ故障診断装置。