JP3024434B2 - 車輌用操舵装置の故障診断処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌の電動
式パワーステアリング装置の如き操舵装置に係り、更に
詳細には操舵装置の故障診断処理装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌の電動式パワーステアリ
ング装置は、従来より一般に、クラッチ及びステアリン
グギヤボックスを介してラックバーの如きステアリング
リンケージ部材を駆動するモータと、モータの回転を制
御する制御装置とを有し、制御装置はトルクセンサの如
き種々のセンサの検出結果に基づきモータを制御するこ
とにより所要の操舵アシスト力を発生するようになって
いる。

【０００３】かかる電動式パワーステアリング装置の一
つとして、例えば特開昭６３−１７５２６２号公報に記
載されている如く、操舵トルクが所定値以上になるとパ
ワーステアリング装置に異常が発生したと判断しモータ
への電流の供給を停止してパワーアシストを中止するよ
う構成された電動式パワーステアリング装置が従来より
知られている。この種のパワーステアリング装置によれ
ば、トルクセンサ等に異常が発生すると、モータへの通
電が停止されることによりモータが不適切に制御され不
適当なパワーアシストが行われることが確実に防止され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし電動式パワース
テアリング装置にはトルクンサ以外にも多数の異常発生
の虞れがある箇所が存在するため、トルクセンサの検出
値のみによって全ての異常を検出し判定することはでき
ない。また全ての異常を検出しようとすると異常発生の
虞れがある全ての箇所についての異常検出ロジックを組
む必要があり、また各箇所の異常の程度（故障レベル）
も一つではなく異常の程度によって対処の内容も異なる
ため、異常検出対処ロジックが膨大になり、パワーステ
アリング装置が高価になる。更に異常検出対処ロジック
を如何に周到に作成しても、予期せぬ異常が発生した場
合には異常発生の検出が行われず、パワーステアリング
装置が適切なパワーアシストを行なえない状態が継続し
てしまう。

【０００５】上述の如き種々の問題は、電動式パワース
テアリング装置に限らず、後輪を操舵し後輪の操舵角を
前輪の操舵角や車速等に応じて制御する四輪操舵装置に
於ても同様に生じる。

【０００６】本発明は、従来の電動式パワーステアリン
グ装置等の操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑み、操
舵装置に何らかの故障が発生した場合にはそのことを確
実に検出することができると共に故障のレベルに応じて
操舵装置に対し適切な措置を講じることができるよう改
良された低廉な故障診断処理装置を提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図１に示されている如く、操舵状態を検出
する複数個の操舵状態検出手段Ｓ１と、検出された操舵
状態に応じて補助操舵用のアクチュエータＳ２を制御す
る制御手段Ｓ３とを有する車輌用操舵装置ＳＳの故障診
断処理装置ＦＳにして、前記操舵状態検出手段による検
出値を入力値とするニューラルネットワークの出力値を
故障判定レベル値とし各入力値に異常が発生した場合に
対応する故障レベルに応じて設定された教師信号によっ
て各ニューロン間の結合係数がバックプロパゲーション
法により学習決定された故障診断手段Ｍ１と、前記故障
判定レベル値に応じて複数の故障対処モードより所定の
故障対処モードを選択し実行する故障対処手段Ｍ２とを
有することを特徴とする車輌用操舵装置の故障診断処理
装置によって達成される。

【０００８】

【作用】上述の如き構成によれば、故障診断処理装置Ｆ
Ｓは故障診断手段Ｍ１及び故障対処手段Ｍ２を有し、故
障診断手段は操舵状態検出手段Ｓ１による検出値を入力
値とするニューラルネットワークの出力値を故障判定レ
ベル値とし各入力値に異常が発生した場合に対応する故
障レベルに応じて設定された教師信号によって各ニュー
ロン間の結合係数がバックプロパゲーション法により学
習決定されており、故障対処手段は故障判定レベル値に
応じて複数の故障対処モードより所定の故障対処モード
を選択し実行するよう構成されている。

【０００９】従って操舵装置に何らかの故障が生じ関連
する操舵状態検出手段の検出値に異常が生じると、ニュ
ーラルネットワークの出力値、即ち故障診断手段の故障
判定レベル値が故障のレベルに応じて変化し、故障対処
手段により故障判定レベル値に応じて所定の故障対処モ
ードが選択され実行され、これにより操舵装置の故障が
確実に検出されると共に、故障のレベルに応じて確実に
所定の処置が講じられる。

【００１０】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１１】図２は電動式パワーステアリング装置に適
用された本発明による故障診断処理装置の第一の実施例
を示す概略構成図、図３は図２に示された補助操舵用電
子制御装置を示すブロック線図である。

【００１２】図２に於て、１０はステアリングホイール
を示しており、ステアリングホイール１０はステアリン
グシヤフト１２及びステアリングギヤボックス１４を介
してステアリングリンケージ部材としてのラックバー１
６を駆動するようになっている。ステアリングシャフト
１２には歯車減速機構１８によりパワーユニット２０が
駆動接続されている。パワーユニット２０はモータ２２
と、歯車減速機構１８とモータ２２とを選択的に駆動接
続する電磁クラッチ２４とを有している。

【００１３】図示の実施例に於ては、ステアリングシャ
フト１２には操舵角θを検出する操舵角センサ２６及び
操舵トルクＴを検出するトルクセンサ２８が設けられて
おり、これらのセンサの出力は補助操舵用電子制御装置
３０及び故障診断処理用電子制御装置３２へ供給される
ようになっている。また電子制御装置３０及び３２には
車輪速センサ３４、３５により検出された左右前輪の回
転速度Ｖfl、Ｖfrを示す信号及び回転角センサ３６によ
り検出されたモータ２２の回転角φを示す信号も入力さ
れるようになっている。

【００１４】図３に詳細に示されている如く、電子制御
装置３０はマイクロコンピュータ３８を含み、マイクロ
コンピュータ３８は中央処理ユニット（ＣＰＵ）４０
と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４２と、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）４４と、入力ポート装置４６
と、出力ポート装置４８とを有し、これらは双方向性の
コモンバス５０により互いに接続されている。

【００１５】入力ポート装置４６には操舵角センサ２６
等により検出された検出値を示す信号が入力されるよう
になっている。入力ポート装置４６はそれに入力された
信号を適宜に処理し、ＲＯＭ４２に記憶されている制御
プログラムに基くＣＰＵ４０の指示に従い、ＣＰＵ及び
ＲＡＭ４４へ処理された信号を出力するようになってい
る。ＲＯＭ４２は図４に示された種々のマップ及び図５
に示された制御プログラムを記憶している。

【００１６】ＣＰＵ４０は図４に示されたシグナルフロ
ー線図及び図５に示された制御プログラムに基き後述の
如く種々の演算及び信号の処理を行うようになってい
る。出力ポート装置４８はＣＰＵ４０の指示に従い駆動
回路５２を経てモータ２２へ制御信号を出力し、また駆
動回路５４を経て電磁クラッチ２４へ制御信号を出力
し、更にパワーステアリング装置に何らかの故障が生じ
たときには警報ランプ５６を作動するようになってい
る。

【００１７】図４に詳細に示されている如く、図示の実
施例の電子制御装置３０に於ては、トルクセンサ２８に
より検出された操舵トルクＴに基きマップ５８より基本
アシスト量Ｔabが演算され、車輪速センサ３４、３５に
より検出された左右前輪の回転速度Ｖfl、Ｖfrより車速
演算器６０によりそれらの平均値として車速Ｖが演算さ
れ、該車速に基きマップ６２より車速に基く係数Ｋ1 が
演算され、乗算器６４により基本アシスト量Ｔabと係数
Ｋ1 との積Ｔab・Ｋ1 が演算される。また微分器６６に
より操舵トルクＴの微分値Ｔd が演算され、係数器６８
により操舵トルクの微分値Ｔd と係数Ｋ4 （正の定数）
との積Ｔd ・Ｋ4 が演算され、加算器７０により積Ｔab
・Ｋ1 と積Ｔd ・Ｔ4 との和が演算され、その演算結果
を示す信号は加算器７２のプラス端子へ出力される。

【００１８】回転角センサ３６により検出されたモータ
の回転角φが微分器７４によって微分されることにより
操舵角速度φd が演算され、該操舵角速度に基きマップ
７６よりダンピング量Ｔm が演算され、ダンピング量Ｔ
m を示す信号は乗算器７８へ出力される。また乗算器７
８には車速演算器６０により演算された車速Ｖに基きマ
ップ８０より演算された係数Ｋ2 を示す信号が入力さ
れ、乗算器７８により演算された積φd ・Ｋ2 を示す信
号は加算器７２のマイナス端子へ出力される。

【００１９】また操舵角センサ２６により検出された操
舵角θは車速演算器６０よりの車速Ｖ及びトルクセンサ
２８よりの操舵トルクＴに基き中立位置検出器８２によ
りニュートラル位置が０となるよう補正され、その補正
された操舵角に基きマップ８４よりステアリングホイー
ルの戻し量Ｔr が演算され、戻し量Ｔr を示す信号は乗
算器８６へ出力される。乗算器８６には車速演算器６０
よりの車速Ｖに基きマップ８８より演算された係数Ｋ3
を示す信号も入力され、これにより乗算器８６は戻し量
Ｔr と係数Ｋ3 との積Ｔr ・Ｋ3 を演算し、その演算結
果を示す信号は加算器７２のマイナス端子へ出力され
る。

【００２０】加算器７２の出力、即ちアシスト量Ｔa を
示す信号は乗算器９０へ出力され、乗算器９０には係数
器９２より係数Ｋ／Ａが入力される。係数Ｋ／Ａの分子
Ｋは後述の如く故障診断処理用電子制御装置３２よりの
信号に基づき係数器９２により増減される。乗算器９０
の出力、即ち係数Ｋ／Ａにて補正された後のアシスト量
Ｔaaを示す信号は加算器９４のプラス端子へ出力され
る。加算器９４のマイナス端子には駆動回路５２よりモ
ータ２２へ供給され電流センサ３７により検出された駆
動電流を示す信号が入力され、これによりモータ２２へ
供給される駆動電流がアシスト量Ｔaaになるようフィー
ドバック制御される。

【００２１】次に図５に示されたフローチャートを参照
して図示の実施例に於けるパワーアシスト制御について
説明する。尚電子制御装置３０による制御は図２には示
されていないイグニッションスイッチが閉成されること
により開始される。また図５に示されたフローチャート
に於て、フラグＦs は後述の故障診断処理用電子制御装
置により設定される故障対処モード指示フラグであり、
１、２、３はそれぞれパワーステアリング装置に影響度
小の故障、影響度中の故障、影響度大の故障が生じてい
ることを示している。

【００２２】まずステップ１０に於ては駆動回路５４を
経て電磁クラッチ２４へ制御信号が出力されることによ
りクラッチが接続され、ステップ２０に於ては操舵角セ
ンサ２６等により検出された検出値を示す信号の読込み
が行われる。ステップ３０に於ては図４に示されたシグ
ナルフロー線図に従って上述の如く操舵アシスト量Ｔa
が演算される。

【００２３】ステップ４０に於てはフラグＦs が０であ
るか否かの判別、即ちパワーステアリング装置が正常で
あるか否かの判別が行われ、Ｆs ＝０ではない旨の判別
が行われたときにはステップ６０へ進み、Ｆs ＝０であ
る旨の判別が行われたときにはステップ５０に於てステ
ップ１８０に於けるアシスト量Ｔa の補正演算に於ける
係数Ｋ／Ａの分子ＫがＡに設定された後ステップ１８０
へ進む。

【００２４】ステップ６０に於てはフラグＦs が１であ
るか否かの判別、即ちパワーステアリング装置に影響度
小の故障が生じているか否かの判別が行われ、Ｆs ＝１
ではない旨の判別が行われたときにはステップ１１０へ
進み、Ｆs ＝１である旨の判別が行われたときにはステ
ップ７０に於て警報ランプ５６へ制御信号が出力され警
報ランプが作動されることにより車輌の運転者に影響度
小の故障が生じている旨の警報が発せられ、ステップ８
０に於ては補正前の操舵アシスト量Ｔa が正であるか否
かの判別が行われ、Ｔa ＞０である旨の判別が行われた
ときにはステップ９０に於てアシスト量Ｔa がＴac（正
の定数）に設定されると共に係数Ｋ／Ａの分子ＫがＡに
設定された後ステップ１８０へ進み、Ｔa ＞０ではない
旨の判別が行われたときにはステップ１００に於てアシ
スト量Ｔa が−Ｔacに設定されると共に係数の分子Ｋが
Ａに設定された後ステップ１８０へ進む。

【００２５】ステップ１１０に於てはフラグＦs が２で
あるか否かの判別、即ちパワーステアリング装置に影響
度中の故障が生じているか否かの判別が行われ、Ｆs ＝
３である旨の判別が行われたときにはステップ１６０へ
進み、Ｆs ＝２である旨の判別が行われたときにはステ
ップ１２０に於て警報ランプ５６が作動されることによ
り車輌の運転者に影響度中の故障が生じている旨の警報
が発せられ、ステップ１３０に於て係数Ｋ／Ａの分子Ｋ
が１デクリメントされる。

【００２６】ステップ１４０に於ては係数の分子Ｋが０
であるか否かの判別が行われ、Ｋ＝０ではない旨の判別
が行われたときにはステップ１８０へ進み、Ｋ＝０であ
る旨の判別が行われたときにはステップ１５０に於て電
磁クラッチ２４への制御信号の出力が停止されることに
よってクラッチが開放され、これによりパワーステアリ
ング装置はマニュアルステアリング装置に切換えられ、
しかる後図５に示されたフローチャートによる制御を終
了する。

【００２７】ステップ１６０に於ては警報ランプ５６が
作動されることによって車輌の運転者に影響度大の故障
が生じている旨の警報が発せられ、ステップ１７０に於
てはモータ２２への通電が停止されると共に電磁クラッ
チ２４への制御信号の出力が停止されることによって該
クラッチが解放され、これによりパワーステアリング装
置はマニュアルステアリング装置に切換えられ、しかる
後図５に示されたフローチャートによる制御を終了す
る。

【００２８】ステップ１８０に於ては下記の数１に従っ
て操舵アシスト量Ｔa が補正されることにより補正後の
操舵アシスト量Ｔaaが演算され、ステップ１９０に於て
は補正後のアシスト量Ｔaaに対応する電圧の制御信号が
駆動回路５２を経てモータ２２へ出力され、これにより
所要のパワーアシストが行われ、しかる後ステップ２０
へ戻る。

【数１】Ｔaa＝（Ｋ／Ａ）・Ｔa

【００２９】図６に詳細に示されている如く、故障診断
処理用電子制御装置３２はマイクロコンピュータ９８を
含み、マイクロコンピュータ９８は補助操舵用電子制御
装置３０のマイクロコンピュータ３８と同様に構成さ
れ、ＣＰＵ１００と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０４
と、入力ポート装置１０６と、出力ポート装置１０８と
を有し、これらは双方向性のコモンバス１１０により互
いに接続されている。

【００３０】入力ポート装置９６には操舵角センサ２６
等により検出された検出値を示す信号が入力されるよう
になっている。入力ポート装置９６はそれに入力された
信号を適宜に処理し、ＲＯＭ９２に記憶されている制御
プログラムに基くＣＰＵ１００の指示に従い、ＣＰＵ及
びＲＡＭ９４へ処理された信号を出力するようになって
いる。ＲＯＭ９２は図７に示されたニューラルネットワ
ーク１１２及び図９、図１０に示された制御プログラム
を記憶している。

【００３１】ＣＰＵ１００はニューラルネットワーク１
１２及び図９、図１０に示された制御プログラムに基き
後述の如く種々の演算及び信号の処理を行い、これによ
りニューラルネットワークの故障判定レベル値Ｌs を演
算すると共に、レベル値Ｌsに応じて故障対処モード指
示フラグＦs を設定するになっている。出力ポート装置
１０８はＣＰＵ９０の指示に従い補助操舵用電子制御装
置３０のマイクロコンピュータ３８へ故障対処モード指
示フラグＦs を示す信号を出力するようになっている。

【００３２】図７に示されている如く、ニューラルネッ
トワーク１１２は入力層１１４と中間層１１６と出力層
１１８とを有し、入力層１１４には操舵角センサ２６等
のセンサにより検出された検出値を示す信号及び補助操
舵用電子制御装置３０のマイクロコンピュータ３８より
駆動回路５２へ出力される指令信号が入力されるように
なっている。入力層１１４及び中間層１１６は入力層へ
入力される信号の数と同数のニューロンを有し、出力層
１１８は一つのニューロンを有している。

【００３３】次にそれぞれ図９及び図１０に示されたフ
ローチャートを参照して図示の第一の実施例に於ける故
障レベルの判定ルーチン及び故障対処モードの選択ルー
チンについて説明する。

【００３４】図９に示されたフローチャートのステップ
２１０に於ては操舵角センサ２６により検出された操舵
角θを示す信号等の読込みが行われ、ステップ２２０に
於ては操舵角センサ２６により検出された操舵角θをＩ
s1とし、トルクセンサ２８により検出された操舵トルク
ＴをＩs2とし、車輪速センサ３４及び３５により検出さ
れた回転速度Ｖfl及びＶfrをそれぞれＩs3及びＩs4と
し、回転角センサ３６により検出されたモータ２２の回
転角φをＩs5とし、電流センサ３７により検出されたモ
ータ２２に対する駆動電流Ｉm をＩs6とし、電子制御装
置３０の出力ポート装置４８より駆動回路５２へ出力さ
れる指令電流ＩscをＩs7とし、Ｍsoi 及びＮsoi （ i＝
１，２…６，７）をそれぞれ上記入力信号に対する重み
係数及びしきい値として下記の数２に従ってニューラル
ネットワーク１１２の入力層１１４の出力値Ｘsi（ i＝
１，２…６，７）が演算される。

【数２】Ｘsi＝ｆ（Ｍsoi ・Ｉsi−Ｎsoi ）

【００３５】ステップ２３０に於ては下記の数３に従っ
て中間層１１６の出力値Ｙsj（ j＝１，２…６，７）が
演算され、ステップ２４０に於ては下記の数４に従って
故障判定レベル値Ｌs が演算される。

【数３】 Ｙsj＝ｆ（ΣＭspij・Ｘsi−Ｎspj ） （ｉ＝１，２…６，７）

【数４】 Ｌs ＝ｆ（ΣＭsqj ・Ｙsj−Ｎsq） （ｊ＝１，２…６，７）

【００３６】尚数２〜数４に於て重み係数Ｍsoi 、Ｍsp
ij、Ｍsqj 、即ち各ニューロン間の結合係数及びしきい
値Ｎsoi 、Ｎspj 、Ｎsqは、図８に示されている如く、
自動車の出荷前にオフラインにて出力層１１８のニュー
ロンに下記の表１に示された教師信号が与えられること
によりバックプロパゲーション法による学習によって決
定されており、関数ｆはステップ状関数、ジグモイド関
数等の関数である。

【００３７】

【表１】 装置の状態 入力信号の状態 教師信号 正常な状態 全ての入力信号が正常な ０ 状態 影響度小の故障 車輪速センサの異常、 ０．３ 操舵角センサの異常など 影響度中の故障 トルクセンサのオフセット、 ０．６ 駆動回路の出力低下など 影響度大の故障 トルクセンサの断線、 １．０ 補助操舵用電子制御装置の 暴走など

【００３８】図１０に示されたフローチャートのステッ
プ３１０に於ては故障判定レベル値Ｌs が０．１未満で
あるか否かの判別が行われ、Ｌs ＜０．１である旨の判
別が行われたときにはステップ３２０に於てフラグＦs
が０にセットされ、Ｌs ＜０．１ではない旨の判別が行
われたときにはステップ３３０に於てＬs ＜０．４であ
るか否かの判別が行われ、Ｌs ＜０．４である旨の判別
が行われときにはステップ３４０に於てフラグＦs が１
にセットされる。

【００３９】ステップ３５０に於ては故障判定レベル値
Ｌs が０．７未満であるか否かの判別が行われ、Ｌs ＜
０．７である旨の判別が行われたときにはステップ３６
０に於てフラグＦs が２にセットされ、Ｌs ＜０．７で
はない旨の判別が行われたときにはステップ３７０に於
てフラグＦs が３にセットされる。ステップ３８０に於
てはステップ３２０、３４０、３６０又は３７０に於て
セットされたフラグＦs を示す信号が補助操舵用電子制
御装置３０のマイクロコンピュータ３８へ出力され、し
かる後ステップ３１０へ戻る。

【００４０】かくして図示の第一の実施例によれば、パ
ワーステアリング装置の各部が正常に作動している場合
には、ニューラルネットワーク１１２の出力、即ち図９
に示されたフローチャートのステップ２４０に於て演算
される故障判定レベル値Ｌsは０．１未満の値になり、
図１０に示されたフローチャートのステップ３２０に於
てフラグＦs は０にセットされるので、図５に示された
フローチャートのステップ４０に於てイエスの判別が行
われ、アシスト量ＴaaがＴa に設定され、これにより通
常のパワーアシストが行われる。

【００４１】また車輪速センサ３４又は３５の異常の如
くパワーステアリング装置に影響度小の故障が生じる
と、故障判定レベル値Ｌs が０．１以上且０．４未満の
値になり、フラグＦs が１にセットされるので、ステッ
プ６０に於てイエスの判別が行われ、車輌の運転者に影
響度小の故障が生じている旨の警報が発せられると共に
一定のアシスト力によるパワーアシストが行われる。

【００４２】またトルクセンサ２８のオフセットの如く
パワーステアリング装置に影響度中の故障が生じると、
故障判定レベル値Ｌs が０．４以上且０．７未満の値に
なり、フラグＦs が２にセットされるので、ステップ１
１０に於てイエスの判別が行われ、これにより車輌の運
転者に影響度中の故障が生じている旨の警報が発せられ
ると共にアシスト力が漸次低減され、最終的にはパワー
ステアリング装置がマニュアルステアリング装置に切換
えられる。

【００４３】更にトルクセンサの断線の如くパワーステ
アリング装置に影響度大の故障が生じると、故障判定レ
ベル値Ｌs が０．７以上の値になり、フラグＦs が３に
セットされるので、ステップ１１０に於てノーの判別が
行われ、これにより車輌の運転者に影響度大の故障が生
じている旨の警報が発せられると共にパワーステアリン
グ装置が即座にマニュアルステアリング装置に切換えら
れる。

【００４４】従ってこの第一の実施例によれば、パワー
ステアリング装置に何等かの故障が生じると、そのこと
が故障判定レベル値Ｌs の変化として確実に検出され、
また故障判定レベル値Ｌs の値に応じて、即ち故障の影
響度に応じてパワーステアリング装置に確実に適切な措
置が講じられる。

【００４５】図１１は四輪操舵装置に適用された本発明
による故障診断処理装置の第二の実施例を示す概略構成
図、図１２は図１１に示された後輪操舵用電子制御装置
により達成される後輪操舵制御ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【００４６】図１１に示されている如く、左右の前輪１
３０fl及び１３０frはステアリングホイール１０の回転
に応動するステアリング装置１３２により操舵されるよ
うになっており、左右の後輪１３０rl及び１３０rrはモ
ータ１３４により駆動される後輪用操舵装置１３６によ
り操舵されるようになっている。前輪の操舵角θ及び後
輪の操舵角θr はそれぞれ操舵角センサ２６及び１３８
により検出されるようになっており、操舵角θ及びθr
を示す信号は後輪操舵用電子制御装置１４０及び故障診
断処理用電子制御装置１４２へ供給されるようになって
いる。図１１には示されていないが電子制御装置１４０
及び１４２はそれぞれ第一の実施例に於ける電子制御装
置３０及び３２と同様に構成されている。

【００４７】また電子制御装置１４０及び１４２には図
１１に示されている如く、車速センサ１４４により検出
された車速Ｖを示す信号、ヨーレートセンサ１４６によ
り検出された車輌のヨーレートδを示す信号、ブレーキ
スイッチ（ＢＫＳＷ）１４８がオン状態にあるか否かを
示す信号が入力されるようになっている。特に電子制御
装置１４０には電子制御装置１４２より後述の故障対処
モード指示フラグＦwを示す信号が入力されるようにな
っており、電子制御装置１４２には電子制御装置１４０
よりモータ１３４を駆動するための駆動回路へ出力され
る指令信号が入力されるようになっている。

【００４８】図には詳細には示されていないが、電子制
御装置１４０のマイクロコンピュータのＲＯＭは図１２
に示されたプログラム及び図１３、図１４に示されたグ
ラフに対応するマップを記憶している。またこのマイク
ロコンピュータのＣＰＵは図１２に示された制御プログ
ラムに基き後述の如く種々の演算及び信号の処理を行
い、これにより電子制御装置１４０は後述の如く操舵角
センサ２６により検出された操舵角θ等に基づき必要に
応じてモータ１３４を制御し、後輪１３２fl及び１３２
frを操舵し、特に四輪操舵装置に何らかの故障が生じた
ときには警報ランプ１５０を作動するようになってい
る。

【００４９】一方電子制御装置１４２のマイクロコンピ
ュータのＲＯＭは図１５に示されたニューラルネットワ
ーク１５２及び図１６、図１７に示された制御プログラ
ムを記憶している。またこのマイクロコンピュータのＣ
ＰＵはニューラルネットワーク１５２及び図１６、図１
７に示された制御プログラムに基き後述の如く種々の演
算及び信号の処理を行い、これによりニューラルネット
ワークの故障判定レベル値Ｌw を演算すると共に、レベ
ル値Ｌw に応じて故障対処モード指示フラグＦw を設定
し、後輪操舵用電子制御装置１４０のマイクロコンピュ
ータへ故障対処モード指示フラグＦw を示す信号を出力
するようになっている。

【００５０】図１５に示されている如く、ニューラルネ
ットワーク１５２は第一の実施例に於けるニューラルネ
ットワーク１１２と同様に構成され、入力層１５４と中
間層１５６と出力層１５８とを有し、入力層１５４には
操舵角センサ２６等のセンサにより検出された検出値を
示す信号及び後輪操舵用電子制御装置１４０のマイクロ
コンピュータよりモータ１３４を駆動するための駆動回
路へ出力される指令信号が入力されるようになってい
る。入力層１５４及び中間層１５６は入力層へ入力され
る信号の数と同数のニューロンを有し、出力層１５８は
一つのニューロンを有している。

【００５１】次に図１２に示されたフローチャートを参
照して図示の実施例に於ける後輪操舵制御について説明
する。尚電子制御装置１４０による制御は図１１には示
されていないイグニッションスイッチが閉成されること
により開始される。また図１２に示されたフローチャー
トに於ける故障対処モード指示フラグＦw の１、２、３
はそれぞれ四輪操舵装置に影響度小の故障、影響度中の
故障、影響度大の故障が生じていることを示している。

【００５２】まずステップ４１０に於てはフラグＦw が
３であるか否かの判別、即ち四輪操舵装置に影響度大の
故障が生じているか否かの判別が行われ、Ｆw ＝３では
ない旨の判別が行われたときにはステップ４３０へ進
み、Ｆw ＝３である旨の判別が行われたときにはステッ
プ４２０に於て警報ランプ１５０へ制御信号が出力され
ることによって警報ランプが作動されることにより車輌
の運転者に影響度大の故障が生じている旨の警報が発せ
られる。

【００５３】ステップ４３０に於てはフラグＦw が２で
あるか否かの判別、即ち四輪操舵装置に影響度中の故障
が生じているか否かの判別が行われ、Ｆw ＝２ではない
旨の判別が行われたときにはステップ４５０へ進み、Ｆ
w ＝２である旨の判別が行われたときにはステップ４４
０に於て後輪の目標操舵角θrtが０に設定され、しかる
後ステップ５８０へ進む。

【００５４】ステップ４５０に於てはフラグＦw が１で
あるか否かの判別、即ち四輪操舵装置に影響度小の故障
が生じているか否かの判別が行われ、Ｆw ＝１である旨
の判別が行われたときにはステップ５６０へ進み、Ｆw
＝１ではない旨の判別が行われたときにはステップ４６
０に於て操舵角センサ２６により検出された前輪の操舵
角θを示す信号等の読込みが行われ、ステップ４７０に
於て車速Ｖに基き図１３に示されたグラフに対応するマ
ップより前後輪の舵角比Ｒが演算される。

【００５５】ステップ４８０に於ては下記の数５に従っ
て後輪の目標操舵角θrtが演算され、ステップ４９０に
於ては後輪の操舵角の偏差Ｅが下記の数６に従って演算
される。尚数５に於ける係数Ｋr は正の定数である。

【数５】θrt＝Ｒ・θ＋Ｋr ・δ

【数６】Ｅ＝θrt−θr

【００５６】ステップ５００に於てはブレーキスイッチ
１４８がオン状態にあるか否かの判別が行われ、ブレー
キスイッチがオン状態にある旨の判別が行われたときに
はステップ５３０へ進み、ブレーキスイッチがオフの状
態にある旨の判別が行われたときにはステップ５１０に
於てフラグＦが０にリセットされ、ステップ５２０に於
て偏差Ｅに対応する制御信号が図には示されていない駆
動回路を経てモータ１３４へ出力され、しかる後ステッ
プ４１０へ戻る。

【００５７】ステップ５３０に於てはフラグＦが１であ
るか否かの判別が行われ、Ｆ＝１である旨の判別が行わ
れたときにはそのままステップ５５０へ進み、Ｆ＝１で
はない旨の判別が行われたときにはステップ５４０に於
てフラグＦが１にセットされると共に後輪の操舵角の偏
差Ｅc がステップ４９０に於て演算された偏差Ｅに設定
される。ステップ５５０に於ては偏差Ｅc に対応する制
御信号が図には示されていない駆動回路を経てモータ１
３４へ出力され、しかる後ステップ４１０へ戻る。

【００５８】ステップ５６０に於ては操舵角センサ２６
により検出された前輪の操舵角θの読込みが行われ、ス
テップ５７０に於ては前輪の操舵角θに基き図１４に示
されたグラフに対応するマップより後輪の目標操舵角θ
rtが演算される。ステップ５８０に於ては操舵角センサ
１３８により検出された後輪の操舵角θr の読込みが行
われ、ステップ５９０に於ては後輪の操舵角の偏差Ｅが
下記の数７に従って演算され、ステップ６０に於ては偏
差Ｅに対応する制御信号が図には示されていない駆動回
路を経てモータ１３４へ出力され、しかる後４１０へ戻
る。

【数７】Ｅ＝θrt−θr

【００５９】次にそれぞれ図１６及び図１７に示された
フローチャートを参照して第二の実施例に於ける故障レ
ベルの判定ルーチン及び故障対処モードの選択ルーチン
について説明する。

【００６０】図１６に示されたフローチャートのステッ
プ６１０に於ては操舵角センサ２６により検出された前
輪の操舵角θを示す信号等の読込みが行われ、ステップ
６２０に於ては操舵角センサ２６により検出された前輪
の操舵角θをＩw1とし、操舵角センサ１３８により検出
された後輪の操舵角θr をＩw2とし、車速センサ１４４
より検出された車速ＶをＩw3とし、ヨーレートセンサ１
４６により検出された車輌のヨーレートδをＩw4とし、
ブレーキスイッチ１４８よりの信号をＩw5とし、電子制
御装置１４０の出力ポート装置よりモータ駆動用の駆動
回路へ出力される指令電流ＩwcをＩw7とし、Ｍwoi 及び
Ｎwoi （ i＝１，２…５，６）をそれぞれ上記各入力信
号に対する重み係数及びしきい値として下記の数８に従
ってニューラルネットワーク１５２の入力層１５４の出
力値Ｘwi（ i＝１，２…５，６）が演算される。

【数８】Ｘwi＝ｆ（Ｍwoi ・Ｉwi−Ｎwoi ）

【００６１】ステップ６３０に於ては下記の数９に従っ
て中間層１５６の出力値Ｙwj（ j＝１，２…５，６）が
演算され、ステップ６４０に於ては下記の数１０に従っ
て故障判定レベル値Ｌw が演算される。

【数９】 Ｙwj＝ｆ（ΣＭwpij・Ｘwi−Ｎwpj ） （ｉ＝１，２……５，６）

【数１０】 Ｌw ＝ｆ（ΣＭwqj ・Ｙwj−Ｎwq） （ｊ＝１，２……５，６）

【００６２】尚数８〜数１０に於て重み係数Ｍwoi 、Ｍ
wpij、Ｍwqj 、即ち各ニューロン間の結合係数及びしき
い値Ｎwoi 、Ｎwpj 、Ｎwqは、上述の第一の実施例の場
合と同様、自動車の出荷前にオフラインにて出力層１５
８のニューロンに下記の表２に示された教師信号が与え
られることによりバックプロパゲーション法による学習
によって決定されており、関数ｆはステップ状関数、ジ
グモイド関数等の関数である。

【００６３】

【表２】 装置の状態 入力信号の状態 教師信号 正常な状態 全ての入力信号が正常な ０ 状態 影響度小の故障 車速センサの異常、 ０．３ ブレーキスイッチの異常、 ヨーレートセンサの異常、 など 影響度中の故障 前輪操舵角センサの異常、 ０．６ 駆動回路の出力低下など 影響度大の故障 後輪操舵角センサの異常、 １．０ 後輪操舵用電子制御装置の 暴走など

【００６４】図１７に示されたフローチャートのステッ
プ７１０に於ては故障判定レベル値Ｌw が０．１未満で
あるか否かの判別が行われ、Ｌw ＜０．１である旨の判
別が行われたときにはステップ７２０に於てフラグＦw
が０にセットされ、Ｌw ＜０．１ではない旨の判別が行
われたときにはステップ７３０に於てＬw ＜０．４であ
るか否かの判別が行われ、Ｌw ＜０．４である旨の判別
が行われときにはステップ７４０に於てフラグＦw が１
にセットされる。

【００６５】ステップ７５０に於ては故障判定レベル値
Ｌw が０．７未満であるか否かの判別が行われ、Ｌw ＜
０．７である旨の判別が行われたときにはステップ７６
０に於てフラグＦw が２にセットされ、Ｌw ＜０．７で
はない旨の判別が行われたときにはステップ７７０に於
てフラグＦw が３にセットされる。ステップ７８０に於
てはステップ７２０、７４０、７６０又は７７０に於て
セットされたフラグＦw を示す信号が四輪操舵装置１４
０のマイクロコンピュータへ出力され、しかる後ステッ
プ７１０へ戻る。

【００６６】かくして図示の第二の実施例によれば、四
輪操舵装置の各部が正常に作動している場合には、ニュ
ーラルネットワーク１５２の出力、即ち図１６に示され
たフローチャートのステップ６４０に於て演算される故
障判定レベル値Ｌw は０．１未満の値になり、図１７に
示されたフローチャートのステップ７２０に於てフラグ
Ｆw は０にセットされるので、図１２に示されたフロー
チャートのステップ４１０〜４５０に於てノーの判別が
行われ、これにより後輪の操舵角θr が前輪の操舵角
θ、車速Ｖ、ヨーレートδに応じて制御されることによ
り通常の後輪操舵制御が行われる。

【００６７】また車速センサ１４４の異常の如く四輪操
舵装置に影響度小の故障が生じると、故障判定レベル値
Ｌw が０．１以上且０．４未満の値になり、フラグＦw
が１にセットされるので、ステップ４５０に於てイエス
の判別が行われ、車輌の運転者に影響度小の故障が生じ
ている旨の警報が発せられると共に後輪の操舵角θrが
前輪の操舵角θのみに応じて制御される。

【００６８】また前輪の操舵角センサ２６の異常の如く
四輪操舵装置に影響度中の故障が生じると、故障判定レ
ベル値Ｌw が０．４以上且０．７未満の値になり、フラ
グＦw が２にセットされるので、ステップ４３０に於て
イエスの判別が行われ、これにより車輌の運転者に影響
度中の故障が生じている旨の警報が発せられると共に後
輪の操舵角θr が０に制御されることにより後輪の操舵
が中止される。

【００６９】更に後輪の操舵角センサ１３８の異常の如
く四輪操舵装置に影響度大の故障が生じると、故障判定
レベル値Ｌw が０．７以上の値になり、フラグＦw が３
にセットされるので、ステップ４１０に於てイエスの判
別が行われ、これにより車輌の運転者に影響度大の故障
が生じている旨の警報が発せられると共に四輪操舵装置
による後輪の操舵が即座に中止される。

【００７０】従ってこの第二の実施例によれば、四輪操
舵装置に何等かの故障が生じると、そのことが第一の実
施例の場合と同様故障判定レベル値Ｌw の変化として確
実に検出され、また故障判定レベル値Ｌw の値に応じ
て、即ち故障の影響度に応じて四輪操舵装置に確実に適
切な措置が講じられる。

【００７１】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００７２】例えば上述の第一及び第二の実施例に於て
は本発明による車輌用操舵装置の故障診断処理装置がそ
れぞれ電動式パワーステアリング装置及び四輪操舵装置
に個別に適用されているが、本発明の故障診断処理装置
は電動式パワーステアリング装置及び四輪操舵装置を備
えた車輌に於てそれら二つの装置の故障を総合的に検出
し故障に対処するよう構成されてもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、故障診断処理装置ＦＳは故障診断手段Ｍ１
及び故障対処手段Ｍ２を有し、故障診断手段は操舵状態
検出手段Ｓ１による検出値を入力値とするニューラルネ
ットワークの出力値を故障判定レベル値とし各入力値に
異常が発生した場合に対応する故障レベルに応じて設定
された教師信号によって各ニューロン間の結合係数がバ
ックプロパゲーション法により学習決定されており、故
障対処手段は故障判定レベル値に応じて複数の故障対処
モードより所定の故障対処モードを選択し実行するよう
構成されているので、操舵装置に何らかの故障が生じ関
連する操舵状態検出手段の検出値に異常が生じると、ニ
ューラルネットワークの出力値、即ち故障診断手段の故
障判定レベル値が故障のレベルに応じて変化し、故障対
処手段により故障判定レベル値に応じて所定の故障対処
モードが選択され実行され、従って操舵装置の故障を確
実に検出することができると共に、故障のレベルに応じ
て確実に所定の処置を講じることができる。

【００７４】また本発明によれば、車輌用操舵装置の異
常発生の虞れがある全ての箇所について個別に異常検出
ロジックを組む必要がなく、また各箇所について異常に
対する対処ロジックを組む必要がないので、従来に比し
て故障診断処理装置を低廉に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車輌用操舵装置の故障診断処理装
置の構成を特許請求の範囲の記載に対応させて示す説明
図である。

【図２】電動式パワーステアリング装置に適用された本
発明による故障診断処理装置の第一の実施例を示す概略
構成図である。

【図３】図２に示された補助操舵用電子制御装置を示す
ブロック線図である。

【図４】図２及び図３に示された補助操舵用電子制御装
置に於けるシグナルフローを示すシグナルフロー線図で
ある。

【図５】図２及び図３に示された補助操舵用電子制御装
置により達成されるパワーアシスト制御ルーチンを示す
フローチャートである。

【図６】図２に示された第一の実施例の故障診断処理用
電子制御装置を示すブロック線図である。

【図７】図２及び図６に示された故障診断処理用電子制
御装置に記憶されたニューラルネットワークを示す説明
図である。

【図８】図７に示されたニューラルネットワークに対す
るバックプロパゲーション法による学習の要領を示す説
明図である。

【図９】図２及び図６に示された故障診断処理用電子制
御装置により達成される故障判定ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図１０】図２及び図６に示された故障診断処理用電子
制御装置により達成される故障対処モード選択ルーチン
を示すフローチャートである。

【図１１】四輪操舵装置に適用された本発明による故障
診断処理装置の第二の実施例を示す概略構成図である。

【図１２】図１１に示された後輪操舵用電子制御装置に
より達成される後輪操舵制御ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図１３】車速Ｖと舵角比Ｒとの間の関係を示すグラフ
である。

【図１４】前輪の操舵角θと後輪の操舵角θr との間の
関係を示すグラフである。

【図１５】図１１に示された故障診断処理用電子制御装
置に記憶されたニューラルネットワークを示す説明図で
ある。

【図１６】図１１に示された故障診断処理用電子制御装
置により達成される故障判定ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図１７】図１１に示された故障診断処理用電子制御装
置により達成される故障対処モード選択ルーチンを示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１０…ステアリングホイール ２０…パワーユニット ２６…操舵角センサ ２８…トルクセンサ ３０…補助操舵用電子制御装置 ３２…故障診断処理用電子制御装置 ３８…マイクロコンピュータ １１２…ニューラルネットワーク １３２…ステアリング装置 １３４…モータ １３６…後輪用操舵装置 １４０…後輪操舵用電子制御装置 １４２…故障診断処理用電子制御装置 １４４…車速センサ １４６…ヨーレートセンサ １４８…ブレーキスイッチ １５２…ニューラルネットワーク

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者 坪井 正昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 渡辺 智之 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−286874（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−31171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175262（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−305439（ＪＰ，Ａ) 実公 平３−21331（ＪＰ，Ｙ２) 特許2501030（ＪＰ，Ｃ１) 特許2619665（ＪＰ，Ｃ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵状態を検出する複数個の操舵状態検出
   手段と、検出された操舵状態に応じて補助操舵用のアク
   チュエータを制御する制御手段とを有する車輌用操舵装
   置の故障診断処理装置にして、前記操舵状態検出手段に
   よる検出値を入力値とするニューラルネットワークの出
   力値を故障判定レベル値とし各入力値に異常が発生した
   場合に対応する故障レベルに応じて設定された教師信号
   によって各ニューロン間の結合係数がバックプロパゲー
   ション法により学習決定された故障診断手段と、前記故
   障判定レベル値に応じて複数の故障対処モードより所定
   の故障対処モードを選択し実行する故障対処手段とを有
   することを特徴とする車輌用操舵装置の故障診断処理装
   置。