WO2013175790A1

WO2013175790A1 - 操舵伝達系の特性変化検出装置

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Publication number: WO2013175790A1
Application number: PCT/JP2013/003266
Authority: WO
Inventors: 岳史狩野; 山田　芳久; 良知渡部
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-11-28
Also published as: EP2853472A4; CN104349965B; US9290205B2; JP5804200B2; JPWO2013175790A1; US20150120134A1; JPWO2013175522A1; WO2013175522A1; CN104349965A; EP2853472B1; EP2853472A1

Abstract

操舵角ゼロ点検出部１０２は、ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する。ゼロ点履歴保持部１０４は、ゼロ点の検出履歴を記録する。特性変化判定部１１６は、ゼロ点の検出履歴の幅に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定する。

Description

操舵伝達系の特性変化検出装置

　本発明は、操舵伝達系における特性変化を検出する技術に関する。

　車両横滑り防止制御（ＶＳＣ：VeihicleStabilityControl）などの車両挙動制御技術では、ステアリングホイールに取り付けられた操舵角センサの検出値を使用して種々の制御を実行する。相対角を出力するタイプの操舵角センサを使用する場合、まず操舵角センサのゼロ点を検出し、検出したゼロ点に基づき操舵絶対角を算出する。そのため、操舵角ゼロ点を精度良く検出することが重要である。例えば、特許文献１には、操舵角センサの検出値から推定された推定ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの差に基づいて、操舵角ゼロ点を検出する技術が開示されている。

特開２００４－２７６７３４号公報

　ステアリングホイールから車輪に至る操舵伝達系の様々な部品は、ステアリングの振動低減、操舵フィーリングの調整、コンプライアンスステアの確保などの目的のため、部品と車体との間がゴムブシュなどの弾性部材を介して支持されているものが多い。これらの弾性部材の経年劣化により操舵伝達系にガタが生じるなどの伝達特性が変化すると、操舵角とタイヤ角との間の線形性が維持されなくなり、操舵フィーリングが変化したり、操舵角情報に基づく車両状態量の推定精度が低下したりするという問題がある。

　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の走行中に操舵伝達系における弾性部材の特性変化を検出する技術を提供することにある。

　本発明のある態様の操舵伝達系の特性変化検出装置は、ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する検出部と、前記ゼロ点の検出履歴を記録する履歴保持部と、前記ゼロ点の検出履歴の幅に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定する特性変化判定部と、を備える。

　この態様によると、ゴムブシュの経年劣化などによる操舵伝達系の特性変化を検出することができる。

　前記検出履歴に含まれるゼロ点のうち任意の２点の差分を計算する差分計算部をさらに備え、前記特性変化判定部は、任意の２点の差分を計算する前記差分計算部の計算結果に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定してもよい。前記任意の２点が、前記検出履歴に含まれるゼロ点の最大値と最小値であってもよい。任意の２点、例えばゼロ点の最大値と最小値との差分から、操舵伝達系の弾性部材の劣化を検出することができる。

　操舵伝達系の特性変化として判定するためのしきい値を設定するしきい値設定部をさらに備え、前記特性変化判定部は、前記ゼロ点の最大値または最小値とが更新されてから一定期間中に、前記ゼロ点の最大値と最小値との差分が所定のしきい値を上回ったとき、操舵伝達系の特性変化と判定してもよい。しきい値設定部は、車両の横加速度、ヨーレート、車速に基づき前記しきい値を算出してもよい。

　前記履歴保持部は、ゼロ点検出値の最大値および最小値を所定の間隔で破棄してもよい。このため、時間的にかなり前のゼロ点検出値を使用することによる誤判定を避けることができる。

　前記検出部によって所定の期間内に所定回数以上のゼロ点が検出された場合、該期間中のゼロ点の分布幅を計算する分布幅計算部をさらに備え、前記特性変化判定部は、前記分布幅がしきい値以上であるとき、操舵伝達系の特性変化と判定してもよい。これによると、比較的に長期間にわたる操舵角ゼロ点検出値を使用するので、短時間の間にはステアリングホイールを大きく回転させるようなことがない場合でも特性変化を検出することが可能になる。

　本発明によれば、車両の走行中に、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を検出することができる。

本発明の第１の実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検出装置を備えた車両の概略構成を示す図である。ステアリングＥＣＵのうち、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検知に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の履歴の一例を示すグラフである。第１の実施形態に係る特性変化検出装置の動作を示すフローチャートである。第１の実施形態に係る特性変化検出装置の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置の構成を示す機能ブロック図である。第２の実施形態に係る特性変化検出装置の作用を説明するグラフである。第２の実施形態に係る特性変化検出装置の動作を示すフローチャートである。

　図１は、本発明の第１の実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検出装置を備えた車両１０の概略構成を示す。図１は、四輪の車両のうち前輪部分の模式図である。転舵輪である右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬを操舵することによって車両の進行方向が変更される。

　車両１０は電動パワーステアリング装置（以下「ＥＰＳ」と呼ぶ）を備える。ＥＰＳは、ドライバーにより操舵されるステアリングホイール１２と、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端に設けられた減速機構４４と、出力軸が減速機構４４に接続された操舵アシスト用モータ２４とを備える。操舵アシスト用モータ２４は、ステアリングシャフト１４を回転駆動することで、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する。

　ステアリングシャフト１４には、図示しないトーションバーと、トーションバーに生じるトルクを検出する操舵トルクセンサ１６と、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ１８とが設置される。これらセンサの出力は、ステアリング電子制御ユニット（以下「ステアリングＥＣＵ」と呼ぶ）１００に送信される。

　ステアリングシャフト１４は、自在継手３０、３２を介して、インターミディエイトシャフト１７、ピニオンシャフト１９に連結される。ピニオンシャフト１９は、車両の左右方向（車幅方向）に延設され軸長方向に摺動するラックバー２２を含むラックアンドピニオン機構２０と連結されている。インターミディエイトシャフト１７は、ゴムカップリングをその一部として含む。

　ラックアンドピニオン機構２０は、ピニオンシャフト１９の一端に形成されたピニオン歯とラック軸とを噛合させることにより構成される。また、ラックアンドピニオン機構２０は、ステアリングギアマウントブシュ２３を介して車両のボデーに支持される。

　ドライバーがステアリングホイール１２を操作すると、ステアリングシャフト１４の回転がシャフト１７、１９を通してラックアンドピニオン機構２０に伝達され、ラックアンドピニオン機構２０によってラックバー２２の左右方向への直線運動に変換される。ラックバー２２の両端には、それぞれタイロッド（図示せず）の一端が接続される。タイロッドの他端は、右前輪ＦＲ、左前輪ＦＬを支持するナックルアーム（図示せず）に連結されている。ラックバー２２が直線運動をすると、右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬが転舵される。

　車輪の近傍には、車輪の回転数を検出して車速を出力する車速センサ３６が取り付けられる。また、車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、左右方向の加速度を検出する横加速度センサ４２も車体に設けられる。これらのセンサによる検出値はステアリングＥＣＵ１００に送信される。

　ステアリングＥＣＵ１００は、各センサから受け取った検出値に基づき操舵トルクのアシスト値を算出し、これに応じた制御信号を操舵アシスト用モータ２４に出力する。モータによりシャフトに与えられたトルクは、アシストトルクセンサ４６によって検出される。なお、上記のようなＥＰＳを含む操舵機構自体は周知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。

　上述したように、ゴムブシュなどの弾性部材の経年劣化により操舵伝達系にガタが生じるなどの特性変化が発生すると、操舵角とタイヤ角との間の線形性が維持されなくなり、操舵フィーリングが変化したり、操舵角情報に基づく車両状態量の推定精度が低下したりするという問題がある。

　そこで、本実施形態では、車両の走行中に車体に取り付けられた種々のセンサで検出される情報に基づき、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を検出するようにした。

　図２は、ステアリングＥＣＵ１００のうち、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検知に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

　操舵角ゼロ点検出部１０２は、任意の既知の方法により操舵角センサ１８のゼロ点（中立点）を検出する。検出したゼロ点に基づきステアリングホイール絶対操舵角が演算され、種々の車両制御に使用される。

　ゼロ点履歴保持部１０４は、操舵角ゼロ点検出部１０２によって検出されたゼロ点の、前回更新時からの最大値および最小値を記録する。ゼロ点履歴保持部１０４の動作については、図４のフローチャートを参照して詳述する。

　ゼロ点履歴保持部１０４には、最大値保持タイマ１０６と最小値保持タイマ１０８が接続される。これらのタイマは、ゼロ点履歴保持部１０４にゼロ点最大値、ゼロ点最小値がそれぞれ記憶されてからの時間をカウントするためのカウントダウンタイマである。最大値保持タイマ１０６または最小値保持タイマ１０８におけるカウント値が所定値に達すると、ゼロ点履歴保持部１０４は、その時点で記憶しているゼロ点最大値またはゼロ点最小値を破棄する。この動作については、図４および５を参照して詳述する。

　測定値保持部１１０は、車速センサ３６、ヨーレートセンサ４０および横加速度センサ４２からそれぞれの検出値を受け取り、ゼロ点履歴保持部１０４におけるゼロ点最大値またはゼロ点最小値が更新されたときの車速、ヨーレートおよび横加速度を記録する。

　判定しきい値設定部１１２は、測定値保持部１１０に記録された車速、ヨーレートおよび横加速度を使用して、操舵伝達系における特性変化、具体的にはゴムブシュなどの劣化によるガタの発生の有無を判定するための判定しきい値を演算する。

　この判定しきい値は、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサおよび操舵角センサそれぞれの誤差、部品の加工ばらつき、車両の組み付けばらつきを考慮して設定されるが、詳細は図５を参照して後述する。代替的に、正常車両におけるゼロ点検出の履歴を取得し、この結果を大きく上回る値（例えば二倍など）を判定しきい値として選択するようにしてもよい。

　差分計算部１１４は、ゼロ点履歴保持部１０４に記録されているゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分を計算する。

　特性変化判定部１１６は、差分計算部１１４によって計算された差分が判定しきい値を上回るか否かを判定する。差分が判定しきい値を上回る場合、操舵伝達系における特性変化が生じていると判定する。

　通知部１１８は、特性変化判定部１１６によって特性変化が生じていると判定された場合、車両のドライバーにその事実を報知したり、または操舵角を利用した各種車両制御の実行の停止を図示しない車両制御ＥＣＵに指示したりする。

　続いて、図３を使用して、本実施形態に係る特性変化検出装置の作用を説明する。図３は、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の履歴の一例を示すグラフである。

　図３の横軸は経過時間を、縦軸は検出された操舵角ゼロ点θを表す。時間０においてゼロ点最大値およびゼロ点最小値がリセットされているものとして説明する。

　図中に示す期間ａでは、操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値を下回るため、ゼロ点履歴保持部２０４はゼロ点最小値を更新する。また、期間ｂでは、操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値を上回るため、ゼロ点履歴保持部２０４はゼロ点最大値を更新する。以降、操舵角ゼロ点検出値が保持されているゼロ点最大値を上回るかゼロ点最小値を下回ると、それぞれの値が更新されていく。

　差分計算部１１４は、ゼロ点最大値とゼロ点最小値との差分Ｄを計算する。特性変化判定部１１６は、判定しきい値設定部１１２で設定されるしきい値Ｔと差分Ｄとを比較し、差分Ｄがしきい値Ｔを上回ると、操舵伝達系の特性が変化（すなわち弾性部材の劣化）が発生したと判定する。これは、操舵伝達系の弾性部材の劣化によりガタが発生した場合に、ステアリングホイールの操作時に操舵角ゼロ点検出値が大きく変動すると考えられることを利用したものである。

　最大値保持タイマ１０６および最小値保持タイマ１０８は、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値がそれぞれ最後に更新されてからの経過時間をカウントする。所定の時間が経過すると、ゼロ点履歴保持部１０４は、ゼロ点最大値またはゼロ点最小値をその時点での操舵角ゼロ点検出値でリセットする。図３では、ｃ点におけるゼロ点最大値の変化がこの処理に対応する。

　図４および５は、第１の実施形態に係る特性変化検出装置の動作を示すフローチャートである。このフローは、車両の走行中に所定の間隔（例えば１秒）で繰り返し実行される。

　まず、操舵角ゼロ点検出部１０２は、操舵角センサ１８の検出値に基づきステアリングホイールの操舵角ゼロ点θを検出する（Ｓ１０）。判定しきい値設定部１１２は、車両の始動直後であるか否かを判定する（Ｓ１２）。車両の始動直後の場合（Ｓ１２のＹ）、ヨーレートセンサ４０の温度が安定していないと考えられるので、温度安定前のヨーレートゼロ点誤差を選択する（Ｓ１４）。始動直後ではない場合（Ｓ１２のＮ）、ヨーレートセンサ４０の温度が安定していると考えられるので、温度安定後のヨーレートゼロ点誤差を選択する（Ｓ１６）。

　続いて、ゼロ点履歴保持部１０４は、最大値保持タイマ１０６および最小値保持タイマ１０８をデクリメントする（Ｓ１８、Ｓ２０）。なお、これらのタイマは、後述するステップＳ３０、Ｓ３８にて初期値がセットされるが、動作直後では初期値がセットされていないため、下限ガード値をゼロに設定しておく。

　判定しきい値設定部１１２は、操舵角ゼロ点の収束が完了し、かつ車速が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。車両が低速である場合は、高速である場合よりも部品のばらつきやセンサ公差などに起因する誤差が拡大する傾向にあるため、特性変化と誤判定される可能性が高い。そのため、低速時（例えば３０ｋｍ／ｈ未満）には、操舵伝達系の特性変化を実行しない。

　車速が所定値未満の場合（Ｓ２２のＮ）、操舵角ゼロ点の収束が未完了であるか否かを判定する（Ｓ４０）。初回の判定では操舵角ゼロ点の収束が完了していないので（Ｓ４０のＹ）、Ｓ４２に進み、ゼロ点履歴保持部１０４は、記憶しているゼロ点最大値とゼロ点最小値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットする（Ｓ４２）。これに応じて、測定値保持部１１０は、リセット時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値として記憶する。ゼロ点履歴保持部１０４は、ゼロ点最大値保持タイマ１０６と最小値保持タイマ１０８とをリセットする（Ｓ４６）。Ｓ４０において、操舵角ゼロ点の収束が完了している場合（Ｓ４０のＮ）、Ｓ４２～Ｓ４６はスキップする。

　Ｓ２２において、操舵角ゼロ点の収束が完了し、かつ車速が所定値以上である場合（Ｓ２２のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、今回の操舵角ゼロ点検出値が、記憶されているゼロ点最大値よりも大きいか否か、すなわちゼロ点最大値を更新する必要があるか否かを判定する（Ｓ２４）。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値以下の場合（Ｓ２４のＮ）、Ｓ２６～Ｓ３０をスキップする。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値より大きい場合（Ｓ２４のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４はその値を新たなゼロ点最大値として記憶し（Ｓ２６）、測定値保持部１１０は最大値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を記憶する（Ｓ２８）。最大値保持タイマ１０６には所定の初期値（例えば１８０秒）がセットされる（Ｓ３０）。

　続いて、ゼロ点履歴保持部１０４は、今回の操舵角ゼロ点検出値が、記憶されているゼロ点最小値よりも小さいか否か、すなわちゼロ点最小値を更新する必要があるか否かを判定する（Ｓ３２）。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値以上の場合（Ｓ３２のＮ）、Ｓ３４～Ｓ３８をスキップする。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値より小さい場合（Ｓ３２のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４はその値を新たなゼロ点最小値として記憶し（Ｓ３４）、測定値保持部１１０は最小値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を記憶する（Ｓ３６）。最小値保持タイマ１０８には所定の初期値がセットされる（Ｓ３８）。

　続いて図５を参照して、ゼロ点履歴保持部１０４は、最大値保持タイマのカウントがゼロであるか否かを判定する（Ｓ５０）。カウントがゼロの場合（Ｓ５０のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、保持しているゼロ点最大値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットし（Ｓ５２）、測定値保持部１１０も保持している最大値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値でリセットする（Ｓ５４）。

　また、ゼロ点履歴保持部１０４は、最小値保持タイマのカウントがゼロであるか否かを判定する（Ｓ５６）。カウントがゼロの場合（Ｓ５６のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、保持しているゼロ点最小値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットし（Ｓ５８）、測定値保持部１１０も保持している最小値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値でリセットする（Ｓ６０）。

　Ｓ５０～Ｓ６０の処理は、温度変化による操舵角センサのゼロ点の変動の影響を極力排除するために行われるゼロ点最大値および最小値のリセットに対応する。この処理を行う理由は、以下の通りである。ヨーレートセンサ４０、横加速度センサ４２などのアナログセンサのゼロ点は、温度変化により変動する場合がある。車室内の温度変化により各センサのゼロ点が変動すると、操舵角ゼロ点の検出値も変動するため、操舵角ゼロ点の差分Ｄが操舵伝達系の特性変化によるものか温度変化によるものかを区別することは困難である。そこで、通常の環境では、短時間での車室内の温度変化は非常に小さいことを考慮して、ゼロ点最大値とゼロ点最小値とを前回の更新から所定時間が経過する毎に破棄するようにした。

　続いて、判定しきい値設定部１１２は、以下の式に基づき判定しきい値Ｔを演算する（Ｓ６２）。
　　　Ｔ＝｛（θ・Ｖ）／（ｎ・Ｌ）－Ｋｈ・Ｇｙ・Ｖ－ＹＲ｝・ｎ・Ｌ・（１／Ｖ）
　　　　＝θ－Ｋｈ・Ｇｙ／ｎ・Ｌ－ＹＲ・ｎ・Ｌ・（１／Ｖ）・・・（１）
　ここで、θは操舵角検出値、Ｖは車速、Ｇｙは横加速度、ＹＲはヨーレート、Ｋｈはスタビリティファクタ、ｎはステアリングオーバーオールギヤ比、Ｌはホイールベースを表す。

　式（１）の一行目において、（（θ・Ｖ）／（ｎ・Ｌ）－Ｋｈ・Ｇｙ・Ｖは目標ヨーレートに対応する。したがって、｛（θ・Ｖ）／（ｎ・Ｌ）－Ｋｈ・Ｇｙ・Ｖ－ＹＲ｝・ｎ・Ｌ・（１／Ｖ）は、（目標ヨーレート－実ヨーレート）の操舵角換算値を求めることに対応している。

　式（１）は、
・操舵角センサのゼロ点／ゲイン誤差と、横加速度センサのゼロ点誤差に起因する操舵角誤差
・横加速度センサのゲイン誤差と車両のばらつきによる操舵角誤差
・ヨーレートセンサのゼロ点誤差による操舵角誤差
・ヨーレートセンサと車速センサのゲイン誤差による操舵角誤差
の合計値に対応する。

　なお、上記の式（１）に代入する車速、ヨーレートおよび横加速度は、測定値保持部１１０に記憶された値（すなわち、ゼロ点最大値更新時に記憶された値と、ゼロ点最小値更新時に記憶された値）のうち、車速については小さい方を、ヨーレートおよび加速度については大きい方を選択することが好ましい。この理由は、低速時の方が高速時よりも操舵角誤差が大きくなる傾向があるので、低速走行中に大きく計算された操舵角誤差と、高速走行中に小さく計算された判定しきい値とが比較された場合、特性変化を誤判定してしまうおそれがあり、これを避けるためである。

　差分計算部１１４は、ゼロ点履歴保持部１０４に保持されているゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Ｄを計算し、特性変化判定部１１６は、この差分Ｄが判定しきい値Ｔよりも大きいか否かを判定する（Ｓ６４）。差分Ｄが判定しきい値Ｔよりも大きければ（Ｓ６４のＹ）、特性変化判定部１１６は操舵伝達系の特性変化が生じていると判定し（Ｓ６６）、通知部１１８が所定のランプの点灯、ブザーなどによってドライバーにその旨を通知したり、車両制御ＥＣＵに対して操舵角ゼロ点の検出に基づく車両制御を一時的に停止するように指示する（Ｓ６６）。

　Ｓ６４の処理は、操舵角ゼロ点の変動幅、すなわちゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Ｄが、操舵角センサ、車速センサ、横加速度センサおよびヨーレートセンサのゼロ点誤差、ゲイン誤差および車両ばらつきの積み上げである判定しきい値Ｔを越えているか否かを判定している。言い換えると、操舵角ゼロ点の変動幅が、各センサの想定しうる誤差の積み上げ分よりも大きいならば、操舵伝達系のガタに起因する操舵角ゼロ点のずれが生じていると判断するのである。

　以上説明したように、第１の実施形態によると、ゴムブシュの経年劣化などによる操舵伝達系の特性変化を検出することができる。特に、この実施形態では、ゼロ点履歴保持部に保持されるゼロ点最大値およびゼロ点最小値が一定時間更新されない場合に破棄され、新たなゼロ点最大値およびゼロ点最小値が記録される。そのため、比較的短時間での特性変化の検出に適していると言える。

　続いて、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置について説明する。この実施形態は、第１の実施形態と異なり、車両の１トリップ（すなわち、エンジンを始動してから終了するまで）毎に、そのトリップの間の操舵ゼロ点の履歴を記録し、履歴の間での分布幅を計算し、分布幅と判定しきい値とを比較して、操舵伝達系の特性変化の有無を判定する。

　図６は、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置の構成を示す機能ブロック図である。ここでも、各機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できる。

　操舵角ゼロ点検出部２０２は、任意の既知の方法により操舵角センサ１８のゼロ点（中立点）を検出する。検出したゼロ点に基づきステアリングホイール絶対操舵角が演算され、種々の車両制御に使用される。

　ゼロ点履歴保持部２０４は、操舵角ゼロ点検出部２０２によって検出されたゼロ点の履歴を保持する。

　測定値保持部２１０は、車速センサ３６、ヨーレートセンサ４０および横加速度センサ４２からそれぞれの検出値を受け取り、ゼロ点履歴保持部２０４におけるゼロ点最大値またはゼロ点最小値が更新されたときの車速、ヨーレートおよび横加速度を記録する。

　判定しきい値設定部２１２は、測定値保持部２１０に記録された車速、ヨーレートおよび横加速度を使用して、操舵伝達系における特性変化、具体的にはゴムブシュなどの劣化によるガタの発生の有無を判定するための判定しきい値を演算する。

　分布幅計算部２１４は、一トリップ（すなわちイグニッションオン時からイグニッションオフ時まで）の間にゼロ点履歴保持部２０４に記憶されたゼロ点検出値の分布幅を計算する。この分布幅は、単にゼロ点検出値の最大値と最小値との差分であってもよいし、標準偏差であってもよい。ゼロ点検出値のサンプル数が少ないと正確性に欠けるため、一トリップの間に所定の数以上のゼロ点が検出できたときにのみ分布幅を演算するようにしてもよい。

　特性変化判定部２１６は、分布幅計算部２１４で求められた分布幅が判定しきい値を上回るか否かを判定する。分布幅が判定しきい値を上回る場合、操舵伝達系における特性変化が生じていると判定する。

　通知部２１８は、特性変化判定部２１６によって特性変化が生じていると判定された場合、車両のドライバーにその事実を報知したり、または操舵角を利用した各種車両制御の実行の停止を図示しない車両制御ＥＣＵに指示したりする。

　続いて、図７を使用して、本実施形態に係る特性変化検出装置の作用を説明する。

　図７（ａ）の横軸は経過時間を、縦軸は操舵角ゼロ点検出値を表す。経過時間は、トリップ１～５の五回のトリップ分の時間に相当する。図中の二点鎖線が操舵角ゼロ点検出値の分布範囲を示している。分布幅計算部２１４は、一トリップ毎にゼロ点検出値の分布幅（上下方向の矢印で示す）を計算する。図７（ｂ）は、分布幅の下限を揃えて示した図である。トリップ５について計算された分布幅が、判定しきい値（図中に太線で示す）を越えることが分かる。この時点で特性変化と判定される。

　図８は、第２の実施形態に係る特性変化検出装置の動作を示すフローチャートである。このフローは、例えばイグニッションがオンにされると開始される。

　まず、操舵角センサが交換されたか否かを判定する。操舵角センサが交換されている場合（Ｓ７０のＹ）、ゼロ点履歴保持部２０４に記憶されている分布幅をクリアする（Ｓ７４）。操舵角センサが交換されていない場合（Ｓ７０のＮ）、特性変化判定部２１６は、ゼロ点履歴保持部２０４に記憶されている、前回のトリップについて求められた分布幅を読み出す（Ｓ７２）。

　特性変化判定部２１６は、前回のゼロ点分布幅が、判定しきい値設定部２１２で設定された判定しきい値を上回るか否かを判定する（Ｓ７６）。なお、判定しきい値は実施の形態１と同様に上記式（１）で計算される。前回のゼロ点分布幅が判定しきい値を上回る場合（Ｓ７６のＹ）、特性変化判定部１１６は操舵伝達系の特性変化が生じていると判定し（Ｓ７８）、通知部２１８が所定のランプの点灯、ブザーなどによってドライバーにその旨を通知したり、車両制御ＥＣＵに対して操舵角ゼロ点の検出に基づく車両制御を一時的に停止するように指示する。

　Ｓ７６において前回のゼロ点分布幅が判定しきい値以下である場合（Ｓ７６のＮ）、ゼロ点履歴保持部２０４は、今回のトリップで検出された操舵角ゼロ点を記録し（Ｓ８０）。操舵角ゼロ点を記録する毎に、カウンタをインクリメントする（Ｓ８２）。カウンタ値が所定の回数を越えると（Ｓ８４）、分布幅計算部２１４はそれまで記録された操舵角ゼロ点の分布幅を計算して記録する（Ｓ８６）。記録された分布幅は、次回のトリップにおけるＳ７２で読み出されることになる。なお、分布幅の計算は、イグニッションがオフされた時点で実行するようにしてもよい。

　以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、一トリップ毎に、ゴムブシュの経年劣化などによる操舵伝達系の特性変化を検出することができる。

　例えば、ドライバーの運転の仕方や走行する道路の状況によっては、短時間のうちにはステアリングホイールを大きく回転させるようなことがない場合も考えられる。この場合、第１の実施形態の方法では特性変化を検出できない可能性がある。第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して長期間にわたる操舵角ゼロ点検出値を使用するので、そのような場合でも特性変化を検出することが可能になる。

　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。

　上述した第１の実施形態では、検出履歴におけるゼロ点の最大値と最小値との差分に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定することを説明し、第２の実施形態では、所定期間中のゼロ点の分布幅に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定することを説明した。これらに加えて、特性変化判定部は、検出履歴に含まれるゼロ点のうち任意の２点の差分に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定するようにしてもよい。例えば、特性変化判定部は、ゼロ点の検出履歴の最大値の代わりに２番目に大きな値を使用したり、最小値の代わりに２番目に小さな値を使用したり、あるいはこれらの両方を使用したりしてもよい。つまり、操舵伝達系のガタに起因する操舵角ゼロ点のずれの有無の判定をするための基準値をゼロ点の検出履歴から導出するという概念は、本発明の範囲内である。

　電動パワーステアリング装置を備える車両を参照して、いくつかの実施形態について説明した。しかしながら、油圧パワーステアリング装置を備える車両に対しても本発明を適用することができる。この場合、車両はステアリングＥＣＵを備えていないので、制動制御装置（例えばＶＳＣ等）のＥＣＵが、本発明に係る操舵伝達系の特性変化の検出を実施するように構成される。

　１０　車両、　１２　ステアリングホイール、　１８　操舵角センサ、　３６　車速センサ、　４０　ヨーレートセンサ、　４２　横加速度センサ、　１００　ステアリングＥＣＵ、　１０２　操舵角ゼロ点検出部、　１０４　ゼロ点履歴保持部、　１１０　測定値保持部、　１１２　判定しきい値設定部、　１１４　差分計算部、　１１６　特性変化判定部、　２００　ステアリングＥＣＵ、　２０２　操舵角ゼロ点検出部、　２０４　ゼロ点履歴保持部、　２１０　測定値保持部、　２１２　判定しきい値設定部、　２１４　分布幅計算部、　２１６　特性変化判定部。

Claims

　ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する検出部と、
　前記ゼロ点の検出履歴を記録する履歴保持部と、
　前記ゼロ点の検出履歴の幅に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定する特性変化判定部と、
　を備えることを特徴とする操舵伝達系の特性変化検出装置。
　前記検出履歴に含まれるゼロ点のうち任意の２点の差分を計算する差分計算部をさらに備え、
　前記特性変化判定部は、任意の２点の差分を計算する前記差分計算部の計算結果に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の特性変化検出装置。
　前記任意の２点が、前記検出履歴に含まれるゼロ点の最大値と最小値であることを特徴とする請求項２に記載の特性変化検出装置。
　操舵伝達系の特性変化として判定するためのしきい値を設定するしきい値設定部をさらに備え、
　前記特性変化判定部は、前記ゼロ点の最大値または最小値とが更新されてから一定期間中に、前記ゼロ点の最大値と最小値との差分が所定のしきい値を上回ったとき、操舵伝達系の特性変化と判定することを特徴とする請求項３に記載の特性変化検出装置。
　前記しきい値設定部は、車両の横加速度、ヨーレート、車速に基づき前記しきい値を算出することを特徴とする請求項４に記載の特性変化検出装置。
　前記履歴保持部は、ゼロ点検出値の最大値および最小値を所定の間隔で破棄することを特徴とする請求項４または５に記載の特性変化検出装置。
　前記検出部によって所定の期間内に所定回数以上のゼロ点が検出された場合、該期間中のゼロ点の分布幅を計算する分布幅計算部をさらに備え、
　前記特性変化判定部は、前記分布幅がしきい値以上であるとき、操舵伝達系の特性変化と判定することを特徴とする請求項１に記載の特性変化検出装置。