WO2023053247A1 - 力センサの診断装置及び車両並びにコンピュータプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

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WO2023053247A1
WO2023053247A1 PCT/JP2021/035776 JP2021035776W WO2023053247A1 WO 2023053247 A1 WO2023053247 A1 WO 2023053247A1 JP 2021035776 W JP2021035776 W JP 2021035776W WO 2023053247 A1 WO2023053247 A1 WO 2023053247A1
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WO
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force
sensor
height direction
vehicle height
value
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Application number
PCT/JP2021/035776
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English (en)
French (fr)
Inventor
翼 大野
慧 吉澤
朋之 岡田
Original Assignee
株式会社Subaru
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Subaru filed Critical 株式会社Subaru
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency

Definitions

  • the present disclosure relates to a force sensor diagnosis device and vehicle provided in a vehicle equipped with the force sensor, and a recording medium recording a computer program.
  • Patent Document 1 A tire force sensor that detects tire force acting on a tire mounted on a conventional vehicle is known.
  • Patent Document 1 a tire force estimation system and tire force estimation that acquire physical quantities of a tire measured by a sensor disposed on the tire and input the acquired physical quantity of the tire into an arithmetic model to calculate tire force A method is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses that a tire force sensor detects any one component or any combination of three axial components of the tire force, namely, the longitudinal force in the longitudinal direction of the tire, the lateral force in the lateral direction, and the load in the vertical direction. It is described that two components or all three axial components can be detected.
  • Patent Document 2 three orthogonal axial directions (x: direction in which the vehicle travels (vehicle length direction), y: axial direction of the rack shaft (vehicle width direction), z: A tire force sensor is disclosed that measures a force component in the vertical direction (vehicle height direction) of the vehicle and six component forces of three moments about the three axes thereof.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and the purpose of the present disclosure is to provide a force sensor that realizes a failure detection function of a tire force sensor mounted on a vehicle without duplicating the tire force sensor.
  • An object of the present invention is to provide a diagnostic device, a vehicle, and a recording medium recording a computer program.
  • a diagnostic device that performs a process of diagnosing a failure of a force sensor capable of detecting an external force applied to a wheel of a vehicle, comprising one or more and one or more memories communicatively connected to the one or more processors, the processor determining vehicle height of an external force applied to the wheels based on sensor signals of the force sensors.
  • An estimated vehicle height component force is calculated based on the sensor signal from the sensor, and the vehicle height direction component force estimated value is estimated based on the detected vehicle height component force detected by the force sensor and the sensor signal from the displacement sensor.
  • a force sensor diagnostic device that compares and determines a failure of the force sensor.
  • a diagnostic device for diagnosing failure of a force sensor capable of detecting an external force applied to a wheel of a vehicle, comprising: A vehicle height direction component force detection unit that acquires a vehicle height direction component force detection value, which is a component force in the vehicle height direction of the external force applied to the wheel based on the sensor signal of the sensor, and a part of the wheel suspension device.
  • a vehicle height component force estimator that calculates an estimated vehicle height component force value based on a sensor signal of a displacement sensor that detects a state quantity corresponding to the stroke displacement amount of the suspension device due to the external force that the wheel receives from the road surface.
  • a diagnostic unit that compares the vehicle height direction component force detection value detected by the force sensor and the vehicle height direction component force estimated value estimated based on the sensor signal of the displacement sensor to determine failure of the force sensor.
  • a force sensor diagnostic apparatus is provided.
  • the diagnostic device includes one or more processors and one or more memories communicatively connected to the one or more processors, the processor comprising: A sensor signal is obtained from a displacement sensor provided in a part of the wheel suspension device and detects a state quantity corresponding to the amount of stroke displacement of the suspension device due to an external force applied to the wheel from the road surface, and the wheel is detected based on the sensor signal of the force sensor.
  • the vehicle height direction component force detection value which is the component force in the height direction of the vehicle of the external force applied to the A vehicle is provided that performs a failure determination of a force sensor based on.
  • a diagnostic device for diagnosing a failure of a force sensor capable of detecting an external force applied to a wheel at least in the vehicle height direction.
  • a recording medium recording the applied computer program, which is provided in a part of the wheel suspension system in one or more processors and is in a state corresponding to the stroke displacement amount of the suspension system due to the external force that the wheel receives from the road surface Obtaining the sensor signal of the displacement sensor that detects the amount, and obtaining the vehicle height direction component force detection value, which is the component force in the height direction of the vehicle of the external force applied to the wheel based on the sensor signal of the force sensor. and determination of failure of the force sensor based on the state quantity detected by the displacement sensor and the vehicle height direction component force detection value detected by the force sensor.
  • a medium is provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a vehicle provided with a force sensor diagnostic device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. It is a block diagram which shows the structural example of the diagnostic apparatus of the force sensor which concerns on the same embodiment. It is a flowchart which shows the diagnostic process performed by the diagnostic apparatus which concerns on the same embodiment.
  • 4 is an explanatory diagram showing a z-direction force component detected by a force sensor and a stroke amount detected by a stroke sensor converted into a vehicle height direction component force detection value and a vehicle height direction component force estimation value, respectively; 4 shows a flowchart showing a delay time calculation process executed by the diagnostic apparatus according to the embodiment; It is explanatory drawing which shows an example of the setting of a differential threshold value by the diagnostic apparatus which concerns on the same embodiment. 4 is a flowchart of an example of a force sensor failure determination process executed by the diagnostic device according to the embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a vehicle 1 equipped with a force sensor diagnostic device 50 according to this embodiment.
  • the vehicle 1 shown in FIG. 1 is a four-wheeled vehicle with four wheels 3 .
  • the vehicle 1 is not limited to a four-wheeled vehicle, and may be other vehicles including commercial vehicles such as two-wheeled vehicles, buses, and trucks.
  • the four wheels 3 and the suspension devices 10 and the like arranged for the respective wheels 3 are indicated by the suffixes LF (front left), RF (front right), LR (rear left) and RR. (right rear) is attached. Also, in the following description, the suffixes LF, RF, LR, and RR are omitted as appropriate, unless otherwise required.
  • the suspension device 10 has a suspension arm 13 , a spring 15 and a damper device 17 .
  • Wheels 3 are connected to axles 5 and rotatably supported with respect to vehicle body 9 . Further, the wheels 3 are supported by the vehicle body 9 by suspension arms 13 so as to be displaceable in the vertical direction with respect to the vehicle body 9 .
  • the damper device 17 has an upper end connected to the vehicle body 9 and a lower end connected to a support portion or suspension arm 13 that supports the axle 5 .
  • a spring 15 is provided between the rod and the cylinder of the damper device 17 .
  • the spring 15 suppresses the unevenness of the road surface and the impact that the wheel 3 receives from the road surface from being transmitted to the vehicle body 9 .
  • the damper device 17 attenuates vibration caused by vertical relative displacement between the vehicle body 9 and the wheels 3 .
  • the suspension device 10 is also provided with a stroke sensor 19 that detects the amount of relative displacement between the vehicle body 9 and the wheels 3 .
  • the stroke sensor 19 is one aspect of a displacement sensor that is provided in a part of the suspension device 10 and detects a state quantity corresponding to a stroke displacement amount of the suspension device 10 due to an external force that the wheels 3 receive from the road surface.
  • the stroke displacement amount of the suspension device 10 corresponds to the relative displacement amount between the vehicle body 9 and the wheels 3 .
  • the stroke sensor 19 may be, for example, a sensor that detects the amount of relative displacement (stroke amount) between the rod and the cylinder of the damper device 17, or any sensor that can detect the amount of relative displacement between the vehicle body 9 and the wheels 3.
  • the position where the stroke sensor 19 is provided is not particularly limited.
  • a sensor signal output from the stroke sensor 19 is input to the diagnostic device 50 .
  • the wheel 3 is provided with a force sensor 11 that detects an external force (tire force) applied to the wheel 3.
  • the force sensor 11 is configured to detect at least a force component in the vehicle height direction (z direction).
  • the force sensor 11 detects component forces in the vehicle length direction (x direction), the vehicle width direction (y direction), and the vehicle height direction (z direction) acting on the axle 5 that supports the wheels 3, and the component forces in the x direction and the y direction.
  • the type of the force sensor 11 is not limited, although it may be a sensor that detects moments about axes in the and z directions.
  • a sensor signal output from the force sensor 11 is input to the diagnostic device 50 .
  • the diagnostic device 50 acquires the sensor signal of the stroke sensor 19 and the sensor signal of the force sensor 11 and executes failure determination processing for the force sensor 11 .
  • the diagnostic device 50 will be described in detail below.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the diagnostic device 50.
  • the diagnostic device 50 includes one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit), and one or more RAMs (Random Access Memories) or ROMs (Read Only Memories) communicably connected to the processors. of memory.
  • a part or all of the diagnostic device 50 may be composed of firmware or the like that can be updated, or may be a program module or the like that is executed by instructions from a processor.
  • the diagnostic device 50 functions as a device that diagnoses failure of the force sensor 11 by one or more processors executing a computer program.
  • the computer program is a computer program for causing the processor to execute the later-described operation to be executed by the diagnostic device 50 .
  • the computer program executed by the processor may be recorded in a recording medium that functions as a storage unit (memory) 53 provided in the diagnostic device 50, or may be stored in a recording medium built in the diagnostic device 50 or external to the diagnostic device 50. may be recorded on any recording medium that can be attached.
  • Recording media for recording computer programs include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs (Compact Disk Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Disks) and Blu-ray (registered trademark). It may be a recording medium, a magneto-optical medium such as a floptical disk, a storage element such as a ROM and a RAM, a flash memory such as a USB (Universal Serial Bus) memory, or any other medium capable of storing programs.
  • magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes
  • optical media such as CD-ROMs (Compact Disk Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Disks) and Blu-ray (registered trademark). It may be a recording medium, a magneto-optical medium such as a floptical disk, a storage element such as a ROM and a RAM, a flash memory such as a USB (Universal Serial Bus) memory, or any other
  • the force sensor 11 and the stroke sensor 19 provided on each wheel 3 are connected to the diagnostic device 50 .
  • the diagnostic device 50, the force sensor 11 and the stroke sensor 19 are connected via a dedicated line or a communication bus such as a CAN (Controller Area Network).
  • the diagnostic device 50 includes a processing unit 51 and a storage unit 53.
  • the processing unit 51 includes a vehicle height component force detection unit 61 , a vehicle height direction component force estimation unit 63 and a diagnosis unit 65 .
  • the processing unit 51 is one or a plurality of processors such as a CPU, and each unit of the vehicle height direction component force detection unit 61, the vehicle height direction component force estimation unit 63, and the diagnosis unit 65 is realized by executing a computer program by the processor. It is a function that is However, part of the vehicle height direction component force detection unit 61, the vehicle height direction component force estimation unit 63, and the diagnosis unit 65 may be configured by analog circuits.
  • the storage unit 53 includes one or more storage elements such as RAM or ROM, or a recording device such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive).
  • the storage unit 53 stores a program executed by the processing unit 51, various parameters used for executing the program, acquired data, calculation result data, and the like.
  • the vehicle height direction force component detection unit 61 acquires a vehicle height direction force component detection value Fz_det, which is the component force in the height direction of the vehicle 1 of the external force applied to the wheels 3 based on the sensor signal of the force sensor 11 .
  • Fz_det the vehicle height direction force component detection value
  • the force sensor 11 is a sensor capable of detecting force components in the x-, y-, and z-directions and six component forces of moment around the axis in each direction
  • the vehicle height direction force component detector 61 detects at least z
  • the direction component force output is obtained as the vehicle height direction component force detection value Fz_det.
  • the vehicle height direction component force estimator 63 calculates the vehicle height direction component force estimated value Fz_est based on the sensor signal of the stroke sensor 19 . Specifically, the vehicle height direction component force estimation unit 63 calculates the vehicle height direction force component based on the stroke amount S detected based on the sensor signal of the stroke sensor 19 and the vehicle data recorded in the storage unit 53 in advance. A component force estimated value Fz_est is calculated.
  • the stroke amount depends on the amount of displacement of the spring 15 and damper device 17 .
  • the amount of displacement of the spring 15 and damper device 17 varies depending on the mounting position of the stroke sensor 19 and the structure of the suspension device 10 . Therefore, the vehicle height component force estimator 63 converts the stroke amount S detected by the stroke sensor 19 into a component force in the z direction using vehicle data.
  • the vehicle data recorded in the storage unit 53 includes a first map for converting the stroke amount S into the displacement amount Da of the spring 15 according to the installation position of the stroke sensor 19, and the stroke and a second map for converting the stroke amount S into the displacement amount Db of the damper device 17 according to the installation position of the sensor 19 .
  • the relationship between the stroke amount S detected by the stroke sensor 19, the displacement amount Da of the spring 15, and the displacement amount Db of the damper device 17 can be obtained in advance from the structure of the suspension device 10, respectively.
  • the vehicle data also includes data on the spring constant ks of the spring 15 and the damping coefficient C of the damper device 17.
  • the data of the spring constant ks of the spring 15 and the damping coefficient C of the damper device 17 are specified by the specifications of the spring 15 and the damper device 17 to be used.
  • the vehicle data includes data of the spring constant kp at the stabilizer mounting position.
  • the spring constant kp at the stabilizer mounting position can be obtained in advance from the structure of the suspension device 10 .
  • the vehicle data also includes steering angle data of the wheels 3 (steered wheels 3LF, 3RF) with respect to the direction of the vehicle 1 (vehicle length direction) detected by a steering angle sensor (not shown) while the vehicle 1 is running.
  • the vehicle height direction component force estimator 63 calculates the vehicle height direction component force estimated value Fz_est from the stroke amount S detected by the stroke sensor 19 using these vehicle data.
  • the vehicle height direction component force estimating unit 63 is configured so that the vehicle height direction component force estimator 63 does not depend on the external force that the wheels 3 receive from the road surface.
  • the vehicle height direction force component estimated value Fz_est is calculated using the value obtained by subtracting the stroke displacement amount due to the function of the device.
  • the diagnosis unit 65 compares the vehicle height direction force component detection value Fz_det detected by the force sensor 11 and the vehicle height direction force component estimated value Fz_est estimated based on the sensor signal of the stroke sensor 19 to detect the failure of the force sensor 11. Perform judgment processing.
  • the diagnostic unit 65 obtains the delay time from when the external force applied to the wheel 3 from the road surface is detected by the force sensor 11 until the external force appears in the stroke amount S detected by the stroke sensor 19. Further, the diagnosis unit 65 compares the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est obtained based on the sensor signal reflecting the same external force applied to the wheel 3 at a certain time. Then, the failure determination of the force sensor 11 is performed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing diagnostic processing executed by the diagnostic device 50. As shown in FIG. It should be noted that the diagnostic processing described below may be always executed while the in-vehicle system is activated, or may be set to be executed at appropriate timing such as every predetermined travel distance or predetermined travel time. good.
  • the processing unit 51 of the diagnostic device 50 acquires the sensor signal of the force sensor 11 and the sensor signal of the stroke sensor 19 (step S11). Specifically, the processing unit 51 acquires the sensor signal of the force sensor 11 and the sensor signal of the stroke sensor 19 for each predetermined processing cycle. The processing unit 51 records each acquired sensor signal in the storage unit 53 as time-series data together with time data.
  • the vehicle height direction force component detection unit 61 of the processing unit 51 detects the vehicle height direction force component detection value Fz_det based on the sensor signal of the force sensor 11 (step S13). For example, when the force sensor 11 is a sensor that detects the six component forces described above, the vehicle height direction component force detection unit 61 indicates the component force in the z direction among the sensor values indicating the six component forces included in the sensor signal. A sensor value (for example, a voltage value) is obtained. In addition, the vehicle height direction component force detection unit 61 uses the z direction component force indicated by the sensor value of the force sensor 11 acquired in each predetermined processing cycle as the vehicle height direction component force detection value Fz_det, and detects the sensor value and the time.
  • the vehicle height direction component force detection unit 61 may perform filtering processing on the detected sensor value or the vehicle height direction component force detection value Fz_det. Filtering processing may be performed using, for example, a moving average filter or a low-pass filter, or may be performed using other appropriate filters.
  • the vehicle height component force estimator 63 of the processing unit 51 calculates the vehicle height component force estimated value Fz_est based on the sensor signal of the stroke sensor 19 (step S15). For example, the vehicle height direction component force estimator 63 calculates the vehicle height direction component force estimated value Fz_est using the following equation (3) based on S indicated by the sensor signal of the stroke sensor 19 .
  • Fz_est ks x Da + C x (dDb/dt) + kp x Dp ... (3) Fz_est: Estimated force component in vehicle height direction ks: spring constant of spring 15 kp: Spring constant at stabilizer mounting position C: damping constant of the damper device 17 Da: Displacement amount of spring 15 Db: Displacement amount of damper device 17 Dp: Amount of displacement due to twisting of the stabilizer (amount of expansion and contraction of the stabilizer) t: time
  • the displacement amount Da of the spring 15 and the displacement amount Db of the damper device 17 are obtained from the stroke sensor 19 using the first map and the second map recorded in advance in the storage unit 53 or the above formulas (1) and (2). can be calculated based on the stroke amount S detected by Further, the displacement amount Dp due to the torsion of the stabilizer is stored in advance according to the structure of the suspension device 10, the above first map and second map, or a map similar to the above formulas (1) and (2), or a conversion It can be calculated based on the stroke amount S using a formula. Note that if the vehicle 1 does not have a stabilizer, the term "kp ⁇ Dp" in the above equation (3) is set to zero or omitted.
  • the unit time dt when obtaining the differential value dDb of the displacement amount Db of the damper device 17 is the time interval of the processing cycle for acquiring the sensor signal of the stroke sensor 19 .
  • the vehicle height direction component force estimation unit 63 associates the vehicle height direction component force estimation value Fz_est estimated based on the sensor value of the stroke sensor 19 acquired in each predetermined processing cycle with the sensor value and time data. Stored in the storage unit 53 . At this time, the vehicle height direction component force estimator 63 may perform filtering processing on the detected sensor value or the vehicle height direction component force estimated value Fz_est. Filtering processing may be performed using, for example, a moving average filter or a low-pass filter, or may be performed using other appropriate filters.
  • the diagnosis unit 65 executes delay time calculation processing (step S17).
  • the delay time calculation process compares the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est obtained based on sensor signals reflecting the same external force received by the wheels 3 at the same time. This is a process for enabling failure determination of the force sensor 11 .
  • the diagnosis unit 65 calculates the delay time from when the force sensor 11 detects the external force applied to the wheel 3 at the same time until the same external force appears in the stroke amount S detected by the stroke sensor 19 .
  • FIG. 4 shows that the z-direction force component detected by the force sensor 11 and the stroke amount S detected by the stroke sensor 19 are converted into a vehicle height direction force component detection value Fz_det and a vehicle height direction force component estimation value Fz_est, respectively. is shown.
  • FIG. 4 comparing the time t at which each peak value is detected in the two regions where the peak value appears, the peak value appears in the sensor value of the stroke sensor 19 after the peak value appears in the sensor value of the force sensor 11.
  • FIG. 5 shows a flowchart showing the process of calculating the delay time.
  • the diagnosis unit 65 calculates a differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction force component detection value Fz_det (step S31).
  • the diagnosis unit 65 calculates the vehicle height direction component force detection value calculated in the previous processing cycle from each vehicle height direction component force detection value Fz_det calculated in a predetermined processing cycle and stored in the storage unit 53, for example.
  • the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction force component detection value Fz_det is calculated.
  • the differential value dFz_d/dt of each vehicle height direction component force detection value Fz_det is recorded in the storage unit 53 in association with the data of the sensor value, the vehicle height direction component force detection value Fz_det, and the time.
  • the diagnosis unit 65 calculates the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction force component estimated value Fz_est (step S33). Similar to step S21, the diagnosis unit 65 determines the vehicle height direction component force estimated value Fz_est calculated in a predetermined processing cycle and stored in the storage unit 53, for example, from the vehicle height direction force component estimated value Fz_est calculated in the previous processing cycle. By subtracting the high direction force component estimation value Fz_est, the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction force component estimation value Fz_est is calculated. The differential value dFz_e/dt of each estimated vehicle height component force Fz_est is recorded in the storage unit 53 in association with the data of the sensor value, the estimated vehicle height component force Fz_est, and the time.
  • the diagnosis unit 65 determines whether the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction component force estimated value Fz_est are equal to or greater than a preset differential threshold value dF_th. (step S35).
  • each value is adjusted so that the delay time ⁇ t is obtained only when the rate of increase of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est per unit time dt is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • a differential threshold dF_th is provided for the differential values dFz_e/dt and dFz_d/dt.
  • the differential threshold dF_th may be set to an arbitrary value, but is set in consideration of, for example, a sensor value detected when the vehicle 1 suddenly decelerates or a value reached by a component force in the z direction.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of setting the differential threshold dF_th.
  • FIG. 6 shows changes over time of the brake pressure P_b applied to the wheel cylinder of the wheel 3, the vehicle speed V, the vehicle height component force detection value Fz_det, and the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction force component detection value Fz_det.
  • the brake pressure P_b increases sharply due to the brake operation being performed at time t0, and the vehicle 1 starts decelerating.
  • the vehicle height direction force component detection value Fz_det detected by the force sensor 11 also increases rapidly, and the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction force component detection value Fz_det exceeds 5,000.
  • the differential threshold dF_th is set to 5000, for example.
  • the diagnosis unit 65 detects the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the differential value of the vehicle height direction component force estimated value Fz_est at the time within the time difference equal to or less than the maximum value of the delay time assumed in advance. It may be determined whether or not there is a combination of dFz_e/dt that is equal to or greater than a preset differential threshold dF_th. Accordingly, it is possible to prevent sensor values reflecting external forces applied to the wheels 3 at different times from being compared.
  • the diagnosis unit 65 When at least one of the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction component force estimated value Fz_est is not equal to or greater than the differential threshold value dF_th (S35/No), the diagnosis unit 65 The process of calculating the delay time ⁇ t is ended (step S37), and the process returns to step S11 in FIG.
  • the diagnosis unit 65 the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction component force estimated value Fz_est are each equal to or greater than the differentiation threshold dF_th, and peak times t1 and t2 are calculated. (step S39).
  • the diagnosis unit 65 specifies the maximum value of the vehicle height direction force component detection value Fz_det when the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction force component detection value Fz_det is equal to or greater than the differential threshold value dF_th, and determines the maximum value of the vehicle height direction force component detection value Fz_det. Find the time t1 associated with the value.
  • the diagnosis unit 65 specifies the maximum value of the vehicle height direction force component estimation value Fz_est when the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction force component estimation value Fz_est becomes equal to or greater than the differentiation threshold dF_th, and determines the maximum value of the vehicle height direction force component estimation value Fz_est. Find the time t2 associated with .
  • the diagnosis unit 65 calculates the time difference between the two calculated times t1 and t2 to find the delay time ⁇ t (step S41). As a result, the delay time ⁇ t from when the external force applied to the wheel 3 at the same time is detected by the force sensor 11 until it appears in the stroke amount S detected by the stroke sensor 19 is calculated.
  • the diagnostic unit 65 determines the time of either the stored vehicle height direction component force detected value Fz_det or the vehicle height direction component force estimated value Fz_est by the delay time ⁇ t obtained by the delay time calculation process. Then, the data of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimated value Fz_est are adjusted in time (step S19). As a result, the failure detection of the force sensor 11 can be executed using the sensor value of the force sensor 11 and the sensor value of the stroke sensor 19 reflecting the same external force applied to the wheel 3 at the same time.
  • the diagnosis unit 65 executes failure determination of the force sensor 11 based on the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimated value Fz_est at the same time after the time adjustment (step S21).
  • the diagnostic unit 65 detects the vehicle height direction component force detection value Fz_det_1 before the time t1 when the vehicle height direction force component detection value Fz_det suddenly increases and the differential value dFz_d/dt shows a positive peak, A difference (first difference) ⁇ Fz_det between the vehicle height direction force component detection value Fz_det appearing after the time t1 and the maximum value Fz_det_2 is calculated.
  • the diagnosis unit 65 determines the vehicle height direction component force estimated value Fz_est_1 before time t2 when the vehicle height direction component force estimated value Fz_est suddenly increases and the differential value dFz_e/dt shows a positive peak, and the vehicle height direction component force estimated value Fz_est_1 before time t2.
  • a difference (second difference) ⁇ Fz_est between the maximum value Fz_est_2 of the vehicle height direction force component estimated value Fz_est that appears later is calculated.
  • the diagnosis unit 65 considers the detection accuracy Ea of the force sensor 11 and the detection accuracy Eb of the stroke sensor 19, and determines that the difference ⁇ Fz between the first difference ⁇ Fz_det and the second difference ⁇ Fz_est is equal to or greater than a predetermined measurement threshold ⁇ Fz_th. , it is determined that the force sensor 11 may be out of order. Further, in the present embodiment, the diagnosis unit 65 counts up (+1) the failure counter Q when it is determined that the deviation ⁇ Fz is equal to or greater than the predetermined measurement threshold ⁇ Fz_th. Reset the failure counter Q when the above is not determined. Then, the diagnosis unit 65 determines that the force sensor 11 is out of order when the failure counter Q reaches a preset counter threshold value Q_th.
  • FIG. 7 shows a flowchart of an example of failure determination processing for the force sensor 11 .
  • the diagnosis unit 65 calculates a difference (first difference) ⁇ Fz_det between the vehicle height direction component force detection value Fz_det_1 before time t1 and the maximum value Fz_det_2 of the vehicle height direction force component detection value after time t1. (step S51).
  • step S51 an increase width of the vehicle height direction force component detection value Fz_det detected by the force sensor 11 when an external force is applied to the wheels 3 is calculated.
  • the diagnosis unit 65 detects the vehicle height direction component force Fz_det_1 before time t1 when the differential value dFz_d/dt becomes equal to or greater than the differential threshold value dF_th, and the vehicle height direction before time t1.
  • a difference ⁇ Fz_det between the directional component force detection value Fz_det and the maximum value Fz_det_2 is calculated.
  • the vehicle height direction force component detection value Fz_det_1 the vehicle height direction force component detection value Fz_det around time t0 immediately before the vehicle height direction force component detection value Fz_det increases is used.
  • the maximum value Fz_det_2 of the vehicle height direction component force detection value Fz_det is the vehicle height direction component force value
  • the maximum value Fz_det_2 of the vehicle height direction force component detection value Fz_det detected at time t3 is used in the period up to time t4 when the detection value Fz_det decreases sharply and the differential value dFz_d/dt shows a negative peak.
  • the diagnosis unit 65 determines the difference (the second difference ) Calculate ⁇ Fz_est (step S53).
  • step S53 an increase width of the vehicle height direction force component estimated value Fz_est estimated based on the stroke amount S detected by the stroke sensor 19 when an external force is applied to the wheels 3 is calculated.
  • the diagnosis unit 65 determines the vehicle height direction component force estimation value Fz_est_1 before time t2 when the differential value dFz_e/dt becomes equal to or greater than the differentiation threshold value dF_th, and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est_1 before time t2.
  • a difference ⁇ Fz_est between the value Fz_est and the maximum value Fz_est_2 is calculated.
  • the diagnosis unit 65 determines whether the difference ⁇ Fz between the first difference ⁇ Fz_det and the second difference ⁇ Fz_est is equal to or greater than a predetermined measurement threshold ⁇ Fz_th (step S55).
  • the measurement threshold ⁇ Fz_th is set by using the following formula (4), for example, in consideration of the detection accuracy Ea of the force sensor 11 and the detection accuracy Eb of the stroke sensor 19 .
  • ⁇ Fz_th kq ⁇ (Ea+Eb) ...(4)
  • the detection accuracy Ea of the force sensor 11 and the detection accuracy Eb of the stroke sensor 19 may be set, for example, based on a correction amount such as an offset amount of the sensor value obtained by diagnostic processing of each sensor. is not limited to Also, the coefficient kq may be arbitrarily set in consideration of tolerance and the like.
  • the diagnosis unit 65 It is determined that there is a possibility that the sensor 11 is out of order.
  • the diagnosis unit 65 When the difference ⁇ Fz between the first difference ⁇ Fz_det and the second difference ⁇ Fz_est is less than the predetermined measurement threshold ⁇ Fz_th (S55/No), the diagnosis unit 65 resets the failure counter Q (step S57), and the step of FIG. Return to S13. On the other hand, when the difference ⁇ Fz between the first difference ⁇ Fz_det and the second difference ⁇ Fz_est is equal to or greater than the predetermined measurement threshold ⁇ Fz_th (S55/Yes), the diagnosis unit 65 counts up (+1) the failure counter Q, Update (step S59).
  • the diagnostic unit 65 determines whether or not the failure counter Q has reached a preset counter threshold value Q_th (step S61).
  • the counter threshold Q_th is also used in combination with the above-described measurement threshold ⁇ Fz_th to ensure erroneous determination by the diagnostic system. For example, if there is a possibility that the failure determination process using the measurement threshold ⁇ Fz_th will result in an erroneous determination about once in five measurements, the counter threshold Q_th is set to "5".
  • the diagnosis unit 65 If the failure counter Q is less than the counter threshold Q_th (S61/No), the diagnosis unit 65 returns to step S13 in FIG. 3 without confirming the occurrence of failure. On the other hand, if the failure counter Q has reached the counter threshold value Q_th (S61/Yes), the diagnosis unit 65 sets a failure flag (step S63) and terminates the failure determination process.
  • the result of determination that a failure has occurred by the diagnostic unit 65 is the force sensor. It can be determined that the result indicates that 11 has a failure.
  • the diagnosis unit 65 determines that either one or both of the force sensor 11 and the stroke sensor 19 have failed. It can be judged that the result shows that In this case, it is possible to estimate whether the force sensor 11 or the stroke sensor 19 has failed, for example, by the following method.
  • the diagnostic unit 65 determines the sensor values of the force sensors 11LF and 11RF and the sensor values of the stroke sensors 19LF and 19RF obtained from the front left wheel 3LF and the front right wheel 3RF. Execute the process of comparing each other. Similarly, the diagnosis unit 65 performs a process of comparing the sensor values of the force sensors 11LR and 11RR and the sensor values of the stroke sensors 19LR and 19RR obtained from the left rear wheel 3LR and the right rear wheel 3RR.
  • the diagnosis unit 65 determines whether or not there is symmetry between the compared sensor values, and out of the left and right force sensors 11 or stroke sensors 19 determined to have no symmetry, the failure is detected in the failure determination process described above. It is determined that a failure has occurred in the force sensor 11 or the stroke sensor 19 provided in the wheel 3 determined to have occurred. As a result, even if the reliability of the stroke sensor 19 is not high, it is possible to estimate the failure of the force sensor 11 .
  • the diagnosis unit 65 executes failure detection processing (step S23). For example, when the sensor value of the force sensor 11 is used for vehicle motion control logic in an in-vehicle system, the diagnosis unit 65 executes a process of lowering the reliability of the result of arithmetic processing by the control logic. As a result, it is possible to reduce the possibility that the vehicle 1 will be in a dangerous running state.
  • the diagnostic unit 65 does not support the control logic that uses only the vehicle height direction component force detection value Fz_det detected by the force sensor 11 in the vehicle-mounted system. In the process of determining , the sensor value of the sensor determined to have no failure may be substituted for the sensor value of the sensor determined to have a failure. In this case, the diagnosis unit 65 executes a process of lowering the reliability of the substitute sensor value.
  • the diagnosis unit 65 may perform notification processing to prompt the user to enter a dealer, repair shop, or the like. Further, when the vehicle 1 is equipped with means for communicating with the outside of the vehicle, the diagnostic unit 65, when restricting the arithmetic processing using the sensor value of the force sensor 11, transmits information corresponding to the result of the arithmetic processing from the outside of the vehicle. You can change the settings to get it. Note that the failure detection process described above is an example, and the process is not limited to the illustrated process, and may be configured to be able to execute appropriate processes.
  • the force sensor diagnostic device 50 is provided in a part of the suspension device 10 of the wheel 3 and detects the stroke amount S of the suspension device 10 due to the external force that the wheel 3 receives from the road surface. Based on the sensor signal of the stroke sensor 19, the vehicle height direction force component estimated value Fz_est is calculated. In addition, the diagnostic device 50 compares the vehicle height direction force component detection value Fz_det detected by the force sensor 11 and the vehicle height direction force component estimated value Fz_est calculated based on the sensor signal of the stroke sensor 19, and compares the force sensor value. 11 failure judgment is performed. Thereby, the failure of the force sensor 11 can be detected by using another existing sensor mounted on the vehicle instead of duplicating the same force sensor. Therefore, the failure detection function of the force sensor 11 is realized without a significant increase in cost.
  • the force sensor diagnosis device 50 detects the external force applied to the wheel 3 by the force sensor 11 until the external force appears in the stroke amount S detected by the stroke sensor 19. A time ⁇ t is obtained, and the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est caused by the same external force are compared to determine failure of the force sensor 11 . Therefore, the possibility of comparing the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est caused by different external forces is reduced, and the possibility of erroneous determination of failure of the force sensor 11 can be reduced. .
  • the differential value dFz_d/dt of the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the differential value dFz_e/dt of the vehicle height direction component force estimated value Fz_est are set in advance.
  • the delay time ⁇ t is calculated when it is equal to or greater than the differentiation threshold dF_th.
  • the vehicle height direction force component detection value Fz_det and the vehicle height direction force component estimation value Fz_est recorded in the storage unit 53 are compared. It is possible to prevent the accuracy of the calculation result of the delay time ⁇ t and the accuracy of the failure detection result of the force sensor 11 from deteriorating due to the deterioration of the matching accuracy.
  • the force sensor diagnostic device 50 provides a difference ⁇ Fz_det before and after time t1 at which the vehicle height direction component force detection value Fz_det increases, and a difference ⁇ Fz_det before and after time t2 at which the vehicle height direction component force estimation value Fz_est increases. If the deviation ⁇ Fz from the difference ⁇ Fz_est of is greater than or equal to a predetermined measurement threshold ⁇ Fz_th, it is determined that the force sensor 11 is out of order. As a result, it is possible to determine whether the force sensor 11 has failed by checking whether there is a large deviation between the vehicle height direction force component detection value Fz_det and the vehicle height direction force component estimation value Fz_est. Even if the accuracy of the calculation results varies, the reliability of the failure determination result of the force sensor 11 can be improved.
  • the diagnosis unit 65 shifts the time of either the vehicle height direction component force detection value Fz_det or the vehicle height direction component force estimation value Fz_est by the delay time ⁇ t obtained by the delay time calculation process.
  • the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est are synchronized, but the technology of the present disclosure is not limited to this example.
  • the sensor signal of the force sensor 11 and the sensor signal of the stroke sensor 19 include a synchronization signal that can specify the vehicle height direction component force detection value Fz_det and the vehicle height direction component force estimation value Fz_est due to the same external force applied to the wheels. In this case, it is possible to identify the corresponding vehicle height direction component force detection value Fz_det and vehicle height direction component force estimation value Fz_est and perform failure detection of the force sensor 11 .
  • the stroke sensor 19 that detects the amount of relative displacement between the rod and the cylinder of the damper device 17 is used as the displacement sensor that detects the state quantity corresponding to the stroke displacement amount of the suspension device 10.
  • the position of the stroke sensor 19 is not particularly limited as long as the sensor can detect the amount of relative displacement between the vehicle body 9 and the wheels 3 .
  • the displacement sensor may be a displacement sensor that detects the amount of elastic deformation of the spring 15 .

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Abstract

タイヤ力センサを二重化することなく車両に搭載されるタイヤ力センサの故障検知機能を実現する力センサの診断装置及び車両並びにコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供する。 車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置は、力センサのセンサ信号に基づいて車輪に加えられた外力の車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得し、車輪のサスペンション装置の一部に設けられて車輪が路面から受ける外力によるサスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値を算出し、力センサにより検出された車高方向分力検出値及び変位センサのセンサ信号に基づいて推定された車高方向分力推定値を比較して力センサの故障判定を行う。

Description

力センサの診断装置及び車両並びにコンピュータプログラムを記録した記録媒体
　本開示は、力センサを備えた車両に備えられる力センサの診断装置及び車両並びにコンピュータプログラムを記録した記録媒体に関する。
　従来車両に装着されたタイヤに作用するタイヤ力を検出するタイヤ力センサが知られている。例えば特許文献１には、タイヤに配設されたセンサによって計測されたタイヤの物理量を取得し、取得したタイヤの物理量を演算モデルに入力してタイヤ力を算出するタイヤ力推定システム及びタイヤ力推定方法が開示されている。特許文献１には、タイヤ力センサが、タイヤ力のうちのタイヤの前後方向の前後力、横方向の横力、及び鉛直方向の荷重の３軸方向成分のいずれか１成分又は任意の組み合わせの２成分あるいは３軸方向成分のすべてを検出可能であることが記載されている。
　また、特許文献２には、車輪が路面から受ける外力について、直交する３軸方向（ｘ：車両の走行する方向（車長方向）、ｙ：ラックシャフトの軸方向（車幅方向）、ｚ：車両の鉛直方向（車高方向））の分力、及びその３軸周りの３つのモーメントの６つの分力を測定するタイヤ力センサが開示されている。
特開２０２０－１２２７５３号公報 特開２０１８－８３５０５号公報
　このようなタイヤ力センサを車両に搭載した場合、当該タイヤ力センサの故障検知機能が備えられていればタイヤ力センサのセンサ値の信頼性は向上する。しかしながら、同じ分力を検出可能なもう一つのセンサを追加してシステムの二重化を図り、センサ値を比較して故障検知を行うことは、コスト面やセンサの搭載性に鑑みて現実的ではない。
　本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、タイヤ力センサを二重化することなく車両に搭載されるタイヤ力センサの故障検知機能を実現する力センサの診断装置及び車両並びにコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本開示のある観点によれば、車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置であって、一つ又は複数のプロセッサと、一つ又は複数のプロセッサと通信可能に接続された一つ又は複数のメモリと、を含み、プロセッサは、力センサのセンサ信号に基づいて車輪に加えられた外力の車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得し、車輪のサスペンション装置の一部に設けられて車輪が路面から受ける外力によるサスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値を算出し、力センサにより検出された車高方向分力検出値及び変位センサのセンサ信号に基づいて推定された車高方向分力推定値を比較して力センサの故障判定を行う力センサの診断装置が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本開示の別の観点によれば、車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置であって、力センサのセンサ信号に基づいて車輪に加えられた外力の車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得する車高方向分力検出部と、車輪のサスペンション装置の一部に設けられて車輪が路面から受ける外力によるサスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値を算出する車高方向分力推定部と、力センサにより検出された車高方向分力検出値及び変位センサのセンサ信号に基づいて推定された車高方向分力推定値を比較して力センサの故障判定を行う診断部と、を備えた力センサの診断装置が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本開示のさらに別の観点によれば、車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサを備えた車両であって、車両は力センサの故障を診断する処理を行う診断装置を備え、診断装置は、一つ又は複数のプロセッサと、一つ又は複数のプロセッサと通信可能に接続された一つ又は複数のメモリと、を含み、プロセッサは、車輪のサスペンション装置の一部に設けられて車輪が路面から受ける外力によるサスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号を取得し、力センサのセンサ信号に基づいて車輪に加えられた外力の車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得し、変位センサにより検出された状態量及び力センサにより検出された車高方向分力検出値に基づいて力センサの故障判定を行う車両が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本開示のさらに別の観点によれば、車輪に対して少なくとも車高方向に加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置に適用されるコンピュータプログラムを記録した記録媒体であって、一つ又は複数のプロセッサに、車輪のサスペンション装置の一部に設けられて車輪が路面から受ける外力によるサスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号を取得することと、力センサのセンサ信号に基づいて車輪に加えられた外力の車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得することと、変位センサにより検出された状態量及び力センサにより検出された車高方向分力検出値に基づいて力センサの故障判定を行うことと、を含む処理を実行させるコンピュータプログラムを記録した記録媒体が提供される。
　以上説明したように本開示によれば、タイヤ力センサを二重化することなく車両に搭載されるタイヤ力センサの故障検知機能を実現することができる。
本開示の実施形態に係る力センサの診断装置を備えた車両の構成例を示す模式図である。 同実施形態に係る力センサの診断装置の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る診断装置により実行される診断処理を示すフローチャートである。 力センサにより検出されるｚ方向の分力及びストロークセンサにより検出されるストローク量を、それぞれ車高方向分力検出値及び車高方向分力推定値に換算して示す説明図である。 同実施形態に係る診断装置により実行される遅延時間算出処理を示すフローチャートを示す。 同実施形態に係る診断装置による微分閾値の設定の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る診断装置により実行される力センサの故障判定処理の一例のフローチャートを示す。
　以下、添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜１．車両の構成＞
　まず、本開示の実施の形態に係る力センサの診断装置を適用可能な車両の構成の一例を説明する。
　図１は、本実施形態に係る力センサの診断装置５０を備えた車両１の構成例を示す模式図である。図１に示した車両１は、四つの車輪３を備えた四輪自動車である。車両１は、四輪自動車に限られるものではなく、二輪自動車やバス、トラック等の商用車をはじめとする他の車両であってもよい。
　なお、図１では、４つの車輪３やそれぞれの車輪３に対して配置されたサスペンション装置１０等については、符号の末尾に添字ＬＦ（左前）、ＲＦ（右前）、ＬＲ（左後）及びＲＲ（右後）が付されている。また、以下の説明において、特に区別を要する場合以外には、適宜添字ＬＦ，ＲＦ，ＬＲ及びＲＲを省略する。
　サスペンション装置１０は、一端が車体９に連結され、他端側で車輪３を懸架している。サスペンション装置１０は、サスペンションアーム１３、スプリング１５及びダンパ装置１７を備えている。車輪３は、車軸５に連結され、車体９に対して回転可能に支持されている。また、車輪３は、サスペンションアーム１３により車体９に対して上下方向に変位可能に車体９に支持されている。
　ダンパ装置１７は、上端が車体９に連結され、下端が車軸５を支持する支持部又はサスペンションアーム１３に連結されている。スプリング１５は、ダンパ装置１７のロッドとシリンダとの間に設けられる。スプリング１５は、路面の凹凸及び車輪３が路面から受けた衝撃が車体９に伝達されることを抑制する。ダンパ装置１７は、車体９と車輪３とが上下に相対変位することによる振動を減衰させる。
　また、サスペンション装置１０は、車体９と車輪３との相対変位量を検出するストロークセンサ１９が設けられる。ストロークセンサ１９は、サスペンション装置１０の一部に設けられて、車輪３が路面から受ける外力によるサスペンション装置１０のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサの一態様である。サスペンション装置１０のストローク変位量は、車体９と車輪３との相対変位量に相当する。ストロークセンサ１９は、例えばダンパ装置１７のロッドとシリンダとの相対変位量（ストローク量）を検出するセンサであってよいが、車体９と車輪３との間の相対変位量を検出できるセンサであればストロークセンサ１９を設ける位置は特に限定されない。ストロークセンサ１９から出力されるセンサ信号は、診断装置５０に入力される。
　車輪３には、車輪３に対して加えられる外力（タイヤ力）を検出する力センサ１１が設けられている。力センサ１１は、少なくとも車高方向（ｚ方向）の分力を検出可能に構成されている。例えば力センサ１１は、車輪３を支持する車軸５に作用する車長方向（ｘ方向）、車幅方向（ｙ方向）及び車高方向（ｚ方向）の分力、並びに、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向それぞれの軸回りのモーメントを検出するセンサであってよいが、力センサ１１の種類は限定されない。力センサ１１から出力されるセンサ信号は、診断装置５０に入力される。
　診断装置５０は、ストロークセンサ１９のセンサ信号及び力センサ１１のセンサ信号を取得し、力センサ１１の故障判定処理を実行する。以下、診断装置５０について詳しく説明する。
　＜２．力センサの診断装置＞
　（２－１．診断装置の構成）
　図２は、診断装置５０の構成の一例を示すブロック図である。診断装置５０は、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等の一つ又は複数のプロセッサと、当該プロセッサと通信可能に接続されたＲＡＭ（Random　Access　Memory）又はＲＯＭ（Read　Only　Memory）等の一つ又は複数のメモリを備えて構成される。診断装置５０の一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、プロセッサからの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
　診断装置５０は、一つ又は複数のプロセッサがコンピュータプログラムを実行することで力センサ１１の故障を診断する装置として機能する。当該コンピュータプログラムは、診断装置５０が実行すべき後述する動作をプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムである。プロセッサにより実行されるコンピュータプログラムは、診断装置５０に備えられた記憶部（メモリ）５３として機能する記録媒体に記録されていてもよく、診断装置５０に内蔵された記録媒体又は診断装置５０に外付け可能な任意の記録媒体に記録されていてもよい。
　コンピュータプログラムを記録する記録媒体としては、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープ等の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact　Disk　Read　Only　Memory）、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）及びＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）等の光記録媒体、フロプティカルディスク等の磁気光媒体、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶素子、及びＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）メモリ等のフラッシュメモリ、その他のプログラムを格納可能な媒体であってよい。
　診断装置５０には、各車輪３に設けられた力センサ１１及びストロークセンサ１９が接続されている。診断装置５０と力センサ１１及びストロークセンサ１９とは、専用線又はＣＡＮ（Controller　Area　Network）等の通信バスを介して接続される。
　診断装置５０は、処理部５１及び記憶部５３を備える。処理部５１は、車高方向分力検出部６１、車高方向分力推定部６３及び診断部６５を備えている。処理部５１は、ＣＰＵ等の一つ又は複数のプロセッサであり、車高方向分力検出部６１、車高方向分力推定部６３及び診断部６５の各部は、プロセッサによるコンピュータプログラムの実行により実現される機能である。ただし、車高方向分力検出部６１、車高方向分力推定部６３及び診断部６５の一部が、アナログ回路により構成されていてもよい。
　記憶部５３は、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の一つ又は複数の記憶素子、あるいは、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）又はＳＳＤ（Solid　State　Drive）等の記録装置を含んで構成される。記憶部５３は、処理部５１により実行されるプログラムやプログラムの実行に用いられる種々のパラメータの他、取得されたデータ、演算結果のデータ等を記憶する。
　以下、処理部５１の各部の機能を簡単に説明した後で、処理部５１の具体的処理動作を説明する。
　（２－１－１．車高方向分力検出部）
　車高方向分力検出部６１は、力センサ１１のセンサ信号に基づいて車輪３に加えられた外力の車両１の高さ方向の分力である車高方向分力検出値Fz_detを取得する。例えば力センサ１１が、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の分力及び各方向の軸回りのモーメントの６分力を検出可能なセンサである場合、車高方向分力検出部６１は、少なくともｚ方向の分力の出力を車高方向分力検出値Fz_detとして取得する。
　（２－１－２．車高方向分力推定部）
　車高方向分力推定部６３は、ストロークセンサ１９のセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値Fz_estを算出する。具体的に、車高方向分力推定部６３は、ストロークセンサ１９のセンサ信号に基づいて検出されるストローク量Sと、あらかじめ記憶部５３に記録されている車両データとに基づいて、車高方向分力推定値Fz_estを演算により求める。ストローク量は、スプリング１５及びダンパ装置１７の変位量に依存する。スプリング１５及びダンパ装置１７の変位量は、ストロークセンサ１９の取り付け位置及びサスペンション装置１０の構造によって異なる。このため、車高方向分力推定部６３は、ストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sを、車両データを用いてｚ方向の分力に変換する。
　記憶部５３に記録されている車両データは、車両１それぞれの仕様に合わせて、ストロークセンサ１９の設置位置に応じてストローク量Sをスプリング１５の変位量Daに換算する第１のマップと、ストロークセンサ１９の設置位置に応じてストローク量Sをダンパ装置１７の変位量Dbに換算する第２のマップとを含む。ストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sと、スプリング１５の変位量Da及びダンパ装置１７の変位量Dbとの関係は、それぞれサスペンション装置１０の構造からあらかじめ求めることができる。
　ストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sと、スプリング１５の変位量Da及びダンパ装置１７の変位量Dbとの関係が線形を示す場合、第１のマップ及び第２のマップに代えて、下記式（１）～（２）に示す換算式が記録されていてもよい。
　Da＝α×S　　　…（１）
　Db＝β×S　　　…（２）
　式（１）～（２）に示すα，βは、それぞれストローク量Sを、スプリング１５の変位量Da又はダンパ装置１７の変位量Dbに変換するための換算係数である。
　また、車両データは、スプリング１５のバネ定数ks及びダンパ装置１７の減衰係数Cのデータを含む。これらのスプリング１５のバネ定数ks及びダンパ装置１７の減衰係数Cのデータは、用いるスプリング１５及びダンパ装置１７の仕様により特定される。車両１がスタビライザを備えている場合には、車両データは、スタビライザの取り付け位置におけるバネ定数kpのデータを含む。スタビライザの取り付け位置におけるバネ定数kpは、サスペンション装置１０の構造からあらかじめ求めることができる。また、車両データは、車両１の走行中に図示しない舵角センサにより検出される、車両１の向き（車長方向）に対する車輪３（操舵輪３ＬＦ，３ＲＦ）の舵角のデータを含む。車高方向分力推定部６３は、これらの車両データを用いて、ストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sから車高方向分力推定値Fz_estを算出する。
　なお、車両１が、車体９と車輪３との変位量を調節するエアサスペンション装置を備えている場合、車高方向分力推定部６３は、車輪３が路面から受ける外力によらない、エアサスペンション装置の機能によるストローク変位量を減算した値を用いて車高方向分力推定値Fz_estを算出する。
　（２－１－３．診断部）
　診断部６５は、力センサ１１により検出された車高方向分力検出値Fz_det及びストロークセンサ１９のセンサ信号に基づいて推定された車高方向分力推定値Fz_estを比較して力センサ１１の故障判定処理を行う。本実施形態では、診断部６５は、車輪３が路面から受けた外力が力センサ１１により検出されてから、当該外力がストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sに現れるまでの遅延時間を求める。また、診断部６５は、ある時刻に車輪３が受けた同一の外力が反映されたセンサ信号に基づいて得られた車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを比較して力センサ１１の故障判定を行う。
　（１－２－３．動作）
　続いて、本実施形態に係る力センサ１１の診断装置５０の具体的な動作例をフローチャートに沿って説明する。図３は、診断装置５０により実行される診断処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する診断処理は、車載システムの起動中に常時実行されてもよく、所定の走行距離ごとあるいは所定の走行時間ごと等、適宜のタイミングで実行されるように設定されていてもよい。
　まず、診断装置５０の処理部５１は、力センサ１１のセンサ信号及びストロークセンサ１９のセンサ信号をそれぞれ取得する（ステップＳ１１）。具体的に、処理部５１は、所定の処理サイクルごとに力センサ１１のセンサ信号及びストロークセンサ１９のセンサ信号を取得する。処理部５１は、取得したそれぞれのセンサ信号を、時系列のデータとして時刻のデータとともに記憶部５３に記録する。
　次いで、処理部５１の車高方向分力検出部６１は、力センサ１１のセンサ信号に基づいて車高方向分力検出値Fz_detを検出する（ステップＳ１３）。例えば力センサ１１が上述した６分力を検出するセンサである場合、車高方向分力検出部６１は、センサ信号に含まれる６分力を示すセンサ値のうちのｚ方向の分力を示すセンサ値（例えば電圧値）を求める。また、車高方向分力検出部６１は、所定の処理サイクルごとに取得される力センサ１１のセンサ値が示すｚ方向の分力を車高方向分力検出値Fz_detとして、センサ値及び時刻のデータに関連付けて記憶部５３に記憶する。このとき、車高方向分力検出部６１は、検出されるセンサ値又は車高方向分力検出値Fz_detに対してフィルタリング処理を施してもよい。フィルタリング処理は、例えば移動平均フィルタ又はローパスフィルタを用いて行われてもよく、その他適宜のフィルタを用いて行われてもよい。
　次いで、処理部５１の車高方向分力推定部６３は、ストロークセンサ１９のセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値Fz_estを算出する（ステップＳ１５）。例えば車高方向分力推定部６３は、ストロークセンサ１９のセンサ信号が示すSに基づいて、下記式（３）を用いて車高方向分力推定値Fz_estを算出する。
　Fz_est＝ks×Da＋C×(dDb/dt)＋kp×Dp　　　…（３）
Fz_est：車高方向分力推定値
ks：スプリング１５のバネ定数
kp：スタビライザの取り付け位置におけるバネ定数
C：ダンパ装置１７の減衰定数
Da：スプリング１５の変位量
Db：ダンパ装置１７の変位量
Dp：スタビライザのねじれによる変位量（スタビライザの伸縮量）
t：時刻
　スプリング１５の変位量Da及びダンパ装置１７の変位量Dbは、あらかじめ記憶部５３に記録された第１のマップ及び第２のマップ又は上記式（１）及び（２）を用いて、ストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sに基づいて算出することができる。また、スタビライザのねじれによる変位量Dpは、サスペンション装置１０の構造に合わせてあらかじめ記憶された、上記第１のマップ及び第２のマップ又は上記式（１）及び（２）と同様のマップ又は換算式を用いて、ストローク量Sに基づいて算出することができる。なお、車両１がスタビライザを備えていない場合、上記式（３）の「kp×Dp」の項はゼロに設定されるか又は省略される。
　ダンパ装置１７の変位量Dbの微分値dDbを求める際の単位時間dtは、ストロークセンサ１９のセンサ信号を取得する処理サイクルの時間間隔である。車高方向分力推定部６３は、所定の処理サイクルごとに取得されるストロークセンサ１９のセンサ値に基づいて推定される車高方向分力推定値Fz_estを、センサ値及び時刻のデータに関連付けて記憶部５３に記憶する。このとき、車高方向分力推定部６３は、検出されるセンサ値又は車高方向分力推定値Fz_estに対してフィルタリング処理を施してもよい。フィルタリング処理は、例えば移動平均フィルタ又はローパスフィルタを用いて行われてもよく、その他適宜のフィルタを用いて行われてもよい。
　次いで、診断部６５は、遅延時間算出処理を実行する（ステップＳ１７）。遅延時間算出処理は、同じ時刻に車輪３が受けた同一の外力が反映されたセンサ信号に基づいて得られた車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを比較して力センサ１１の故障判定を行えるようにするための処理である。診断部６５は、同じ時刻に車輪が３が受けた外力が力センサ１１により検出されてから、同一の外力がストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sに現れるまでの遅延時間を算出する。
　図４～図６は、遅延時間を算出する処理を示す説明図である。
　図４は、力センサ１１により検出されるｚ方向の分力及びストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sを、それぞれ車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estに換算して示している。図４において、ピーク値が現れる二つの領域で、それぞれのピーク値が検出される時刻tを比較すると、力センサ１１のセンサ値にピーク値が現れてからストロークセンサ１９のセンサ値にピーク値が現れるまでに遅延時間Δtが生じている。したがって、力センサ１１のセンサ値が適正なデータであるかを判定するためには、当該遅延時間分のセンサ値のずれを解消する必要がある。
　図５は、遅延時間を算出する処理を示すフローチャートを示す。
　まず、診断部６５は、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dtを算出する（ステップＳ３１）。診断部６５は、例えば所定の処理サイクルで算出されて記憶部５３に記憶されたそれぞれの車高方向分力検出値Fz_detから、一回前の処理サイクルで算出された車高方向分力検出値Fz_detを引くことにより車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dtを算出する。それぞれの車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dtは、センサ値、車高方向分力検出値Fz_det及び時刻のデータに関連付けて記憶部５３に記録される。
　次いで、診断部６５は、車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtを算出する（ステップＳ３３）。ステップＳ２１と同様に、診断部６５は、例えば所定の処理サイクルで算出されて記憶部５３に記憶されたそれぞれの車高方向分力推定値Fz_estから、一回前の処理サイクルで算出された車高方向分力推定値Fz_estを引くことにより車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtを算出する。それぞれの車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtは、センサ値、車高方向分力推定値Fz_est及び時刻のデータに関連付けて記憶部５３に記録される。
　次いで、診断部６５は、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dt及び車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtがそれぞれあらかじめ設定された微分閾値dF_th以上であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。ここでは、単位時間dt当たりの車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estの増加率が所定の閾値以上である場合にのみ遅延時間Δtが得られるように、各値の微分値dFz_e/dt，dFz_d/dtに微分閾値dF_thが設けられる。微分閾値dF_thは、任意の値に設定されてよいが、例えば車両１の急減速時に検出されるセンサ値あるいはｚ方向の分力が到達する値を考慮して設定される。
　図６は、微分閾値dF_thの設定の一例を示す説明図である。図６は、車輪３のホイールシリンダに付加されるブレーキ圧P_b、車速V、車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dtの時間変化を示す。図６に示した例では、時刻t0にブレーキ操作が行われることでブレーキ圧P_bが急激に増大し、車両１が減速を開始する。これに伴って、力センサ１１により検出される車高方向分力検出値Fz_detも急激に増大して、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dtが５０００を超えている。この場合、微分閾値dF_thは例えば５０００に設定される。
　図６に示すような明らかなピークが現れるときの車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを用いて遅延時間Δtが得られるようにすることで、遅延時間Δtの演算回数が多くなりすぎてプロセッサの負荷が大きくなりすぎることを防ぐことができる。また、記憶部５３に記録される車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estのうち、比較対象となる車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estの整合の精度が低下することによる遅延時間Δtの算出結果の精度、ひいては、力センサ１１の故障検出結果の精度が低下することを防ぐことができる。
　なお、診断部６５は、あらかじめ想定される遅延時間の最大値以下の時間差内の時刻にある車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dt及び車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtの組み合わせにおいて、それぞれあらかじめ設定された微分閾値dF_th以上になっている組み合わせがあるか否かを判定してもよい。これにより、異なる時刻において車輪３に対して加えられた外力が反映されたセンサ値が比較対象となることを防ぐことができる。
　車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dt又は車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtの少なくとも一方が微分閾値dF_th以上でない場合（Ｓ３５／Ｎｏ）、診断部６５は、遅延時間Δtを算出する処理を終了し（ステップＳ３７）、図３のステップＳ１１に戻る。一方、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dt及び車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtがともに微分閾値dF_th以上である場合（Ｓ３５／Ｎｏ）、診断部６５は、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dt及び車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtがそれぞれ微分閾値dF_th以上になったときのピーク時の時刻t1，t2を算出する（ステップＳ３９）。
　具体的に、診断部６５は、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dtが微分閾値dF_th以上になったときの車高方向分力検出値Fz_detの最大値を特定し、当該最大値に関連付けられている時刻t1を求める。同様に、診断部６５は、車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtが微分閾値dF_th以上になったときの車高方向分力推定値Fz_estの最大値を特定し、当該最大値に関連付けられている時刻t2を求める。
　次いで、診断部６５は、算出した二つの時刻t1，t2の時間差を演算し遅延時間Δtを求める（ステップＳ４１）。これにより、同じ時刻に車輪３に加えられた外力が力センサ１１に検出されてから、ストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sに現れるまでの遅延時間Δtが算出される。
　図３に戻り、診断部６５は、記憶されている車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estのいずれかの時刻を、遅延時間算出処理により求められた遅延時間Δtだけずらし、車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estのデータの時刻合わせを行う（ステップＳ１９）。これにより、同じ時刻に車輪３に加えられた同じ外力が反映された力センサ１１のセンサ値及びストロークセンサ１９のセンサ値を用いて力センサ１１の故障検知を実行可能な状態となる。
　次いで、診断部６５は、時刻合わせ後の同じ時刻の車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estに基づいて力センサ１１の故障判定を実行する（ステップＳ２１）。本実施形態では、診断部６５は、車高方向分力検出値Fz_detが急激に増大して微分値dFz_d/dtの正のピークが現れる時刻t1より前の車高方向分力検出値Fz_det_1と、当該時刻t1より後に現れる車高方向分力検出値Fz_detの最大値Fz_det_2との差分（第１の差分）ΔFz_detを算出する。また、診断部６５は、車高方向分力推定値Fz_estが急激に増大して微分値dFz_e/dtの正のピークが現れる時刻t2より前の車高方向分力推定値Fz_est_1と、当該時刻t2より後に現れる車高方向分力推定値Fz_estの最大値Fz_est_2との差分（第２の差分）ΔFz_estを算出する。
　また、診断部６５は、力センサ１１の検出精度Ea及びストロークセンサ１９の検出精度Ebを考慮して、上記の第１の差分ΔFz_det及び第２の差分ΔFz_estのずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th以上の場合に力センサ１１が故障しているおそれがあると判定する。また、本実施形態では、診断部６５は、上記ずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th以上と判定されたときに故障カウンタQをカウントアップ（プラス１）する一方、上記ずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th以上と判定されなかったときに故障カウンタQをリセットする。そして、診断部６５は、故障カウンタQがあらかじめ設定されたカウンタ閾値Q_thに到達したときに、力センサ１１が故障していると判定する。
　図７は、力センサ１１の故障判定処理の一例のフローチャートを示す。
　まず、診断部６５は、時刻t1より前の車高方向分力検出値Fz_det_1と、時刻t1より後の車高方向分力検出値の最大値Fz_det_2との差分（第１の差分）ΔFz_detを算出する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１では、車輪３に対して外力が加えられたときに力センサ１１により検出される車高方向分力検出値Fz_detの増大幅が算出される。
　具体的に、図６に示す例において、診断部６５は、微分値dFz_d/dtが微分閾値dF_th以上になる時刻t1より前の車高方向分力検出値Fz_det_1と、時刻t1より前の車高方向分力検出値Fz_detの最大値Fz_det_2との差分ΔFz_detを算出する。車高方向分力検出値Fz_det_1は、車高方向分力検出値Fz_detが上昇する直前の時刻t0付近の車高方向分力検出値Fz_detが用いられる。また、車高方向分力検出値Fz_detの最大値Fz_det_2は、車高方向分力検出値Fz_detが急激に増大して微分値dFz_d/dtの正のピークが現れる時刻t1から、車高方向分力検出値Fz_detが急激に減少して微分値dFz_d/dtの負のピークが現れる時刻t4までの期間において、時刻t3で検出された車高方向分力検出値Fz_detの最大値Fz_det_2が用いられる。
　次いで、診断部６５は、時刻合わせ後の時刻t2より前の車高方向分力推定値Fz_est_1と、時刻t2より後の車高方向分力推定値の最大値Fz_est_2との差分（第２の差分）ΔFz_estを算出する（ステップＳ５３）。ステップＳ５３では、車輪３に対して外力が加えられたときにストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sに基づき推定される車高方向分力推定値Fz_estの増大幅が算出される。ステップＳ５３においても同様に、診断部６５は、微分値dFz_e/dtが微分閾値dF_th以上になる時刻t2より前の車高方向分力推定値Fz_est_1と、時刻t2より前の車高方向分力推定値Fz_estの最大値Fz_est_2との差分ΔFz_estを算出する。
　次いで、診断部６５は、第１の差分ΔFz_detと第２の差分ΔFz_estとのずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th以上であるか否かを判定する（ステップＳ５５）。計測閾値ΔFz_thは、力センサ１１の検出精度Ea及びストロークセンサ１９の検出精度Ebを考慮して、例えば下記式（４）を用いて設定される。
　ΔFz_th＝kq×（Ea＋Eb）　　　…（４）
　力センサ１１の検出精度Ea及びストロークセンサ１９の検出精度Ebは、例えばそれぞれのセンサの診断処理により求められるセンサ値のオフセット量等の補正量に基づいて設定されてよいが、設定方法はこの例に限定されない。また、係数kqは、許容誤差等を考慮して任意に設定されてよい。
　つまり、算出されたずれΔFzが、力センサ１１の検出精度Ea及びストロークセンサ１９の検出精度Ebにより想定されるずれ（Ea＋Eb）に対して所定以上となっている場合に、診断部６５は、力センサ１１が故障しているおそれがあると判定する。
　第１の差分ΔFz_detと第２の差分ΔFz_estとのずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th未満の場合（Ｓ５５／Ｎｏ）、診断部６５は、故障カウンタQをリセットし（ステップＳ５７）、図３のステップＳ１３に戻る。一方、第１の差分ΔFz_detと第２の差分ΔFz_estとのずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th以上である場合（Ｓ５５／Ｙｅｓ）、診断部６５は、故障カウンタQをカウントアップ（プラス１）し、更新する（ステップＳ５９）。
　次いで、診断部６５は、故障カウンタQがあらかじめ設定されたカウンタ閾値Q_thに到達したか否かを判定する（ステップＳ６１）。当該カウンタ閾値Q_thについても、上述した計測閾値ΔFz_thと合わせて、診断システムの誤判定を保証するために用いられる。例えば計測閾値ΔFz_thを用いた故障判定処理が、５回の計測中１回程度誤判定をする可能性がある場合、カウンタ閾値Q_thが「５」に設定される。これにより、力センサ１１のセンサ値に基づく第１の差分ΔFz_detとストロークセンサ１９のセンサ値に基づく第２の差分ΔFz_estとのずれΔFzが５回連続で計測閾値ΔFz_th以上となった場合に、故障が発生していると確定される。
　故障カウンタQがカウンタ閾値Q_th未満の場合（Ｓ６１／Ｎｏ）、診断部６５は、故障の発生を確定せずに図３のステップＳ１３に戻る。一方、故障カウンタQがカウンタ閾値Q_thに到達している場合（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、診断部６５は、故障フラグをセットし（ステップＳ６３）、故障判定処理を終了する。
　なお、上記の故障判定処理において故障が発生していると判定された場合、ストロークセンサ１９の信頼性が高い場合には、診断部６５による故障が発生しているとの判定結果は、力センサ１１に故障が発生していることを示す結果と判断することができる。
　一方、ストロークセンサ１９の信頼性が高いと言えない場合には、診断部６５による故障が発生しているとの判定結果は、力センサ１１又はストロークセンサ１９のいずれか一方又は両方に故障が発生していることを示す結果と判断することができる。この場合、例えば以下の方法により、力センサ１１又はストロークセンサ１９のどちらに故障が発生しているかを推定することができる。
　四輪自動車において、減速動作及び加速動作が行われた場合に、図４に示すような力センサ１１及びストロークセンサ１９の出力が得られる。四輪自動車の場合、ステアリングホイールの舵角がゼロの状態、つまり、車両１が直進している状態において減速動作及び加速動作が行われた場合、左前輪３ＬＦと右前輪３ＲＦ、及び、左後輪３ＬＲと右後輪３ＲＲにおいて得られるセンサ出力は対称性のある出力となり得る。
　このため、診断部６５は、上記の故障判定処理において故障フラグをセットした後、左前輪３ＬＦと右前輪３ＲＦにおいて得られる、力センサ１１ＬＦ，１１ＲＦのセンサ値同士及びストロークセンサ１９ＬＦ，１９ＲＦのセンサ値同士を比較する処理を実行する。同様に、診断部６５は、左後輪３ＬＲと右後輪３ＲＲにおいて得られる、力センサ１１ＬＲ，１１ＲＲのセンサ値同士及びストロークセンサ１９ＬＲ，１９ＲＲのセンサ値同士を比較する処理を実行する。
　そして、診断部６５は、比較したセンサ値同士の対称性があるか否かを判定し、対称性がないと判定した左右の力センサ１１又はストロークセンサ１９のうち、上記の故障判定処理において故障が発生していると判定した車輪３に設けられた力センサ１１又はストロークセンサ１９に故障が発生していると判定する。これにより、ストロークセンサ１９の信頼性が高いと言えない場合であっても、力センサ１１の故障の発生を推定することができる。
　図３に戻り、故障判定処理において力センサ１１に故障が発生していると判定された場合、診断部６５は、故障検出時処理を実行する（ステップＳ２３）。例えば診断部６５は、車載システムにおいて力センサ１１のセンサ値が車両運動の制御ロジックに用いられている場合、当該制御ロジックによる演算処理結果の信頼度を下げる処理を実行する。これにより、車両１が危険な走行状態になるおそれを低減することができる。
　また、診断部６５は、車載システムにおいて力センサ１１により検出される車高方向分力検出値Fz_detのみを用いる制御ロジックに対しては、上述した左右の車輪３で検出されるセンサ値の対称性を判定する処理において、故障がないと判定されたセンサのセンサ値を故障が発生していると判定したセンサのセンサ値に代用させてもよい。この場合、診断部６５は、代用するセンサ値の信頼度を下げる処理を実行する。
　また、診断部６５は、ユーザに対して、ディーラーや修理工場等への入庫を促す通知処理を実行してもよい。さらに、車両１が車外との通信手段を備えている場合、診断部６５は、力センサ１１のセンサ値を用いた演算処理に制限をかけた場合、当該演算処理結果に対応する情報を車外から取得できるように設定を変更してもよい。なお、上記の故障検出時処理は一例であって、例示した処理に限定されるものではなく、適宜の処理を実行可能に構成されていてよい。
　以上説明したように、本実施形態に係る力センサの診断装置５０は、車輪３のサスペンション装置１０の一部に設けられて車輪３が路面から受ける外力によるサスペンション装置１０のストローク量Sを検出するストロークセンサ１９のセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値Fz_estを算出する。また、診断装置５０は、力センサ１１により検出された車高方向分力検出値Fz_detとストロークセンサ１９のセンサ信号に基づいて算出された車高方向分力推定値Fz_estとを比較して力センサ１１の故障判定を行う。これにより、同じ力センサを二重化するのではなく、車載された既存の他のセンサを用いて力センサ１１の故障を検出することができる。したがって、コストの大幅な増加を伴わずに力センサ１１の故障検知機能が実現される。
　また、本実施形態に係る力センサの診断装置５０は、車輪３に加えられた外力が力センサ１１により検出されてから、当該外力がストロークセンサ１９により検出されるストローク量Sに現れるまでの遅延時間Δtを求め、同一の外力に起因する車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを比較して力センサ１１の故障を判定する。このため、異なる外力に起因する車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを比較するおそれが低減され、力センサ１１の故障の誤判定の可能性を低減することができる。
　また、本実施形態に係る力センサの診断装置５０は、車高方向分力検出値Fz_detの微分値dFz_d/dt及び車高方向分力推定値Fz_estの微分値dFz_e/dtがそれぞれあらかじめ設定された微分閾値dF_th以上である場合に遅延時間Δtを算出する。これにより、遅延時間Δtの演算回数が多くなりすぎてプロセッサの負荷が大きくなりすぎることを防ぐことができる。また、記憶部５３に記録される車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estのうち、比較対象となる車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estの整合の精度が低下することによる遅延時間Δtの算出結果の精度、ひいては、力センサ１１の故障検出結果の精度が低下することを防ぐことができる。
　また、本実施形態に係る力センサの診断装置５０は、車高方向分力検出値Fz_detが増大する時刻t1の前後の差分ΔFz_detと、車高方向分力推定値Fz_estが増大する時刻t2の前後の差分ΔFz_estとのずれΔFzが所定の計測閾値ΔFz_th以上の場合に、力センサ１１が故障していると判定する。これにより、車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estの増大幅が大きくずれていないかを見ることにより、力センサ１１の故障を判定することができ、遅延時間Δtの演算結果の精度にばらつきが生じた場合であっても、力センサ１１の故障の判定結果の信頼性を高めることができる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば上記の実施の形態では、診断部６５が、車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estのいずれかの時刻を、遅延時間算出処理により求められた遅延時間Δtだけずらし、車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estのデータの時刻合わせを行う例を説明したが、本開示の技術はこの例に限定されない。例えば車輪に加えられた同一の外力による車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを特定可能な同期信号が力センサ１１のセンサ信号及びストロークセンサ１９のセンサ信号に含まれる場合、対応する車高方向分力検出値Fz_det及び車高方向分力推定値Fz_estを特定して力センサ１１の故障検知を実行することができる。
　また、上記の実施の形態では、サスペンション装置１０のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサとして、ダンパ装置１７のロッドとシリンダとの相対変位量を検出するストロークセンサ１９が用いられていたが、本開示の技術はこの例に限定されない。車体９と車輪３との間の相対変位量を検出できるセンサであればストロークセンサ１９を設ける位置は特に限定されない。また、例えば変位センサは、スプリング１５の弾性変形量を検出する変位センサであってもよい。上記の実施の形態で用いたストロークセンサ１９と異なる変位センサを用いる場合、変位センサのセンサ値から得られる変位量をスプリング１５及びダンパ装置１７、あるいはスタビライザの変位量に換算するマップ又は換算式があらかじめ記憶部５３に記録される。これにより、変位センサのセンサ値を用いて力センサ１１の故障を検出することができ、上記の実施の形態による効果と同様の効果を得ることができる。
１：車両、３：車輪、３ＬＦ：左前輪、３ＲＦ：右前輪、３ＬＲ：左後輪、３ＲＲ：右後輪、５：車軸、９：車体、１０：サスペンション装置、１１：力センサ、１３：サスペンションアーム、１５：スプリング、１７：ダンパ装置、１９：ストロークセンサ、５０：診断装置、５１：処理部、５３：記憶部、６１：車高方向分力検出部、６３：車高方向分力推定部、６５：診断部
 

Claims (8)

  1. 　車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置において、
    　一つ又は複数のプロセッサと、前記一つ又は複数のプロセッサと通信可能に接続された一つ又は複数のメモリと、を含み、
    　前記プロセッサは、
    　前記力センサのセンサ信号に基づいて前記車輪に加えられた外力の前記車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得し、
    　前記車輪のサスペンション装置の一部に設けられて前記車輪が路面から受ける外力による前記サスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値を算出し、
    　前記力センサにより検出された前記車高方向分力検出値及び前記変位センサのセンサ信号に基づいて推定された前記車高方向分力推定値を比較して前記力センサの故障判定を行う、力センサの診断装置。
  2. 　前記プロセッサは、
    　前記車高方向分力検出値及び前記車高方向分力推定値の差分の値と、
    　前記車高方向分力検出値及び前記車高方向分力推定値それぞれの微分値と、
    　を用いて前記力センサの故障判定を行う、請求項１に記載の力センサの診断装置。
  3. 　前記プロセッサは、
    　前記車輪に加えられた外力が前記力センサにより検出されてから、前記外力が前記変位センサにより検出される前記状態量に現れるまでの遅延時間を求め、
    　前記遅延時間に基づいて同一の前記外力に起因する前記車高方向分力検出値及び前記車高方向分力推定値を特定し、
    　前記車高方向分力検出値が増大する時刻の前後の差分と前記車高方向分力推定値が増大する時刻の前後の差分とのずれが所定の計測閾値以上の場合に前記力センサが故障していると判定する、請求項２に記載の力センサの診断装置。
  4. 　前記プロセッサは、
    　前記車高方向分力検出値及び前記車高方向分力推定値それぞれの前記微分値のピークの最大値を求め、
    　それぞれの前記最大値が検出された時刻を特定し、
    　前記時刻の差を前記遅延時間とする、請求項３に記載の力センサの診断装置。
  5. 　前記プロセッサは、
    　前記車高方向分力検出値及び前記車高方向分力推定値それぞれの前記微分値をあらかじめ設定された所定の微分閾値と比較し、
    　前記車高方向分力検出値及び前記車高方向分力推定値それぞれの前記微分値が前記所定の微分閾値以上の場合に、前記力センサの故障判定を実行する、請求項１に記載の診断装置。
  6. 　車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置において、
    　前記力センサのセンサ信号に基づいて前記車輪に加えられた外力の前記車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得する車高方向分力検出部と、
    　前記車輪のサスペンション装置の一部に設けられて前記車輪が路面から受ける外力による前記サスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号に基づいて車高方向分力推定値を算出する車高方向分力推定部と、
    　前記力センサにより検出された前記車高方向分力検出値及び前記変位センサのセンサ信号に基づいて推定された前記車高方向分力推定値を比較して前記力センサの故障判定を行う診断部と、
    　を備えた、力センサの診断装置。
  7. 　車両の車輪に対して加えられる外力を検出可能な力センサを備えた車両であって、
    　前記車両は前記力センサの故障を診断する処理を行う診断装置を備え、
    　前記診断装置は、一つ又は複数のプロセッサと、前記一つ又は複数のプロセッサと通信可能に接続された一つ又は複数のメモリと、を含み、
    　前記プロセッサは、
    　前記車輪のサスペンション装置の一部に設けられて前記車輪が路面から受ける外力による前記サスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号を取得し、
    　前記力センサのセンサ信号に基づいて前記車輪に加えられた外力の前記車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得し、
    　前記変位センサにより検出された前記状態量及び前記力センサにより検出された前記車高方向分力検出値に基づいて前記力センサの故障判定を行う、車両。
  8. 　車輪に対して少なくとも車高方向に加えられる外力を検出可能な力センサの故障を診断する処理を行う診断装置に適用されるコンピュータプログラムを記録した記録媒体において、
    　一つ又は複数のプロセッサに、
    　前記車輪のサスペンション装置の一部に設けられて前記車輪が路面から受ける外力による前記サスペンション装置のストローク変位量に応じた状態量を検出する変位センサのセンサ信号を取得することと、
    　前記力センサのセンサ信号に基づいて前記車輪に加えられた外力の前記車両の高さ方向の分力である車高方向分力検出値を取得することと、
    　前記変位センサにより検出された前記状態量及び前記力センサにより検出された前記車高方向分力検出値に基づいて前記力センサの故障判定を行うことと、
    　を含む処理を実行させるコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
     
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