JP2010285001A - Electronic control system and functional agency method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載された電子制御ユニットのフェイルセーフに関し、特に、故障した電子制御ユニットの機能を他の電子制御ユニットが代行する電子制御システム及び機能代行方法に関する。 The present invention relates to a fail safe for an on-board electronic control unit, and more particularly to an electronic control system and a function substitution method in which another electronic control unit substitutes a function of a failed electronic control unit.
車両の基本機能や車載装置の電子化が進行する反面、数多くの電子制御ユニットが搭載された結果、電子制御ユニットの故障に対応する必要が生じている。故障した電子制御ユニットを検出するため、特定のECUが他のECUを監視する技術が考えられている(例えば、特許文献1,2参照。)。特許文献1には、通信ECUがナビECU等の故障を検出すると、そのデータを情報提供センタに送信し、情報提供センタが機能を代行する技術が開示されている。また、特許文献2には、マネージャECUに必要機能を簡易化した基本プログラムを用意しておき、エンジンECU等の故障を検出すると、適切なECUに基本プログラムをダウンロードしてそのECUがエンジンECUの肩代わりをする技術が開示されている。
While the basic functions of vehicles and in-vehicle devices have been digitized, a large number of electronic control units have been installed, and as a result, it has become necessary to deal with failures of the electronic control units. In order to detect a faulty electronic control unit, a technique in which a specific ECU monitors other ECUs has been considered (see, for example,
しかしながら、特許文献1又は2に記載された技術のように、特定のECUが他のECUに処理を振り分ける場合、特定のECUに故障が生じた場合の対応が困難になるという問題がある。また、特許文献1のように情報処理系の処理であれば他のECUで可能な処理もあるが、制御系の電子制御ユニットが故障した場合、故障した電子制御ユニットが管理するセンサやアクチュエータの処理を他のECUが肩代わりすることは困難である。この点について、特許文献2では、センサ及びアクチュエータを車載ネットワークに直接接続することで、他のECUが制御系の処理を肩代わりすることを可能とするが、かかる構成では故障の有無に拘わらずバス負荷が増大してしまい、センサやアクチュエータにアクセスするタイミングを確保することが困難になる。
However, when a specific ECU allocates processing to another ECU as in the technique described in
本発明は、上記課題に鑑み、特定のECUに依存することなくECUの故障に対応可能な電子制御システム及び機能代行方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electronic control system and a function substitution method that can cope with a failure of an ECU without depending on a specific ECU.
第1の電子制御ユニットと1以上の第2の電子制御ユニットがネットワークを介して接続された電子制御システムにおいて、第1の電子制御ユニットは、自己機能の故障を検出する故障検出手段と、故障した故障機能の代行を第2の電子制御ユニットに要求する代行要求手段と、を有し、第2の電子制御ユニットは、故障機能の代替が可能か否かを判定する判定手段と、代行が可能と判定した場合、前記故障機能を代行する代行手段と、を有する、ことを特徴とする。 In an electronic control system in which a first electronic control unit and one or more second electronic control units are connected via a network, the first electronic control unit includes a failure detection means for detecting a failure in self-function, a failure Proxy requesting means for requesting the second electronic control unit to substitute for the failed function. The second electronic control unit has a determination means for determining whether or not the replacement of the failed function is possible. A proxy means for substituting the fault function when it is determined to be possible.
特定のECUに依存することなくECUの故障に対応可能な電子制御システム及び機能代行方法を提供することができる。 It is possible to provide an electronic control system and a function substitution method that can cope with an ECU failure without depending on a specific ECU.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態の電子制御システム100は、ECU(Electronic Control Unit)1に故障が生じると、ECU_A又はECU_BがECU1の機能の一部又は全部を代行する。電子制御システム100は、特定のECUでなくECU1の故障した機能を提供できるECU_A又はECU_Bが機能を代行する。こうすることで、特定のECUに余計なコストをかけることなく、ECU1の故障に適切な対応が可能となる。
In the
図1は、ECU1とECU_A、ECU_Bの作動時間の関係の一例を示す図である。図1の斜線部はそのECUが作動していることを意味する。図示するように、ECU1とECU_A、又は、ECU1とECU_Bは、作動時間に対し相補の関係にある。すなわち、ECU1が走行中に起動しているのに対し、ECU_A及びECU_Bはほぼ走行中に停止している。ECU1は例えば、エンジンECU、パワトレECU、ブレーキECU、パワステECU(EPS:electric power Steering)等、車両の基本機能「走る、曲がる、止まる」に用いられるアクチュエータを電子的に制御するECUである。一方、ECU_Aは、例えば、車両近くの電子キーを無線通信により検出してドアをアンロックする等、駐車中に必要な機能を提供する。また、ECU_Bは、例えば、車両が後退走行する際に、車両後方のカメラ画像に予想軌跡を重畳して表示する等、車庫入れ中に必要な機能を提供する(バックガイドモニタ機能)。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a relationship between operating times of the
電子制御システム100は、ECU1とECU_A、又は、ECU1とECU_Bのこのような関係を利用して、走行中にECU1が故障した場合、走行中に処理能力に余裕のあるECU_A又はECU_BがECU1の機能の一部又は全部を代行する(以下、単に機能代行という)。なお、本実施形態では、走行中に停止しているECU_A又はECU_BがECU1を機能代行するが、機能代行するECUは処理能力に余裕があればよく、停止している必要はない。
The
走行中にECU1が故障すると、ECU1がECU_A及びECU_Bに機能代行を要求し、ECU_A又はECU_Bのうち、ECU1の機能の代行に必要な能力を備えたECUがECU1の機能を代行する。ECU_A又はECU_Bが、ECU1の機能代行が可能か否かを判定するので、特定のECUに依存することなく適切なECUが機能代行することができる。
When the
ところで、ECU1の故障には大きく次の2つの場合がある。
(I)ECU1のCPUの主要部が故障した場合
この場合、ECU_A又はECU_Bが、ECU1の機能を提供するために少なくとも最小限必要な機能を代行し、ECU_A又はECU_BがECU1のI/O処理を引き継ぐ。
(II)ECU1のCPUの一部の機能が故障した場合
この場合、ECU_A又はECU_BがECU1の一部の機能のみを代行し、処理結果をECU1に返す。ECU1は故障する前と同様にI/O処理を実行する。
By the way, there are two major cases of failure of the
(I) When the main part of the CPU of the
(II) When some functions of the CPU of the
本実施例では、(I)ECU1のCPUの主要部が故障した場合について説明する。
図2は、電子制御システム100の概略構成図の一例を示す。ECU1、ECU_A及びECU_Bが車載LAN20を介して接続されている。ECU_Bの構成はECU_Aと同様であるので省略した。マイコン11には、バスを介して、周辺IC12、メモリ13、I/O14,15が接続され、更にI/O14,15にはセンサ17とアクチュエータ18が接続されている。マイコン11は、後述するCPU33、レジスタ16、RAM19、CAN通信部31、スイッチ素子、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を有する。周辺IC12は、リセット回路27、タイマ、等を有する統合ICである。メモリ13は、例えばEEPROMやフラッシュメモリ等の不揮発メモリであり、ECU1が所定の機能を提供するためのアプリケーションプログラムやOS(Operaiting System)等を記憶している。I/O14はA/D変換回路、I/O15はD/A変換回路やモータ駆動回路、である。マイコン11は、メモリ13に記憶されたアプリケーションプログラムを読み出し、センサ17が検出するセンサ信号に演算を施し、アクチュエータ18を制御する等の処理を繰り返す。
In this embodiment, (I) a case where a main part of the CPU of the
FIG. 2 shows an example of a schematic configuration diagram of the
なお、ECU1がエンジンECUであれば、センサ17は水温センサ、エンジン回転数センサ、O2センサ等であり、アクチュエータ18はスロットルモータ、インジェクタ等である。また、ECU1がブレーキECUであれば、センサ17はマスタシリンダ圧センサ、車速センサ等であり、アクチュエータ18は油圧回路に配置された増圧弁、減圧弁、圧力保持弁等である。また、ECU1がトランスミッションECUであれば、センサ17は油温センサ、アクセル開度センサ等であり、アクチュエータ18はバルブボディに内蔵された各種のソレノイドである。
If the
ECU_Aのマイコン21には、バスを介して、周辺IC22、メモリ23、I/O24、25が接続されている。I/O24,25にもセンサやアクチュエータが接続されていてもよい。マイコン21は、CPU41、レジスタ26、RAM29、CAN通信部43、スイッチ素子、ASIC等を有する。周辺IC22は、リセット回路27を有する。リセット回路27は、マイコン21をリセットすることで、マイコン21を起動させる。ECU_Bも同様にリセット回路と判定回路を有し、ECU_A又はECU_Bのいずれかが、ECU1の機能を代行するようになっている。
A
ECU_Aがドアロック及びアンロックを制御するキーレスエントリーシステム用のECU(照合ECU又はボディECU)の場合、I/O24には電子キーの検知エリアを形成する通信装置やアンテナが接続され、I/O25にはドアロックモータが接続されている。また、ECU_A又はECU_Bが、バッグガイドモニタ機能を提供するECUの場合、I/O24には後方を撮影するカメラが接続されている。
When the ECU_A is an ECU for a keyless entry system (control ECU or body ECU) that controls door lock and unlock, the I /
図3は、ECU1とECU_Aの機能ブロック図の一例である。ECU1が故障を検出すると、ECU_A又はECU_BがECU1のI/O14、15を引き継ぐ形で機能代行する。マイコン11は、車載LAN20を介して他のECUと通信するためのCAN通信部31、CPU33とI/O14,15、CAN通信部31とI/O14,15の接続を択一的に切り替えるMUX34、及び、CPU33を介さずにI/O14,15とCAN通信部31が相互にアクセスすることを可能にするDMAC(Direct Memory Access Controller)32と有する。
FIG. 3 is an example of a functional block diagram of the
また、ECU_Aは、ECU1の機能代行が可能か否かを判定する判定部42を有する。ECU_Bも判定部を有するが図示を省略した。判定部42は、例えば、起動したECU_AのCPU41がメモリ23に記憶されたプログラムを実行することで実現される。
Moreover, ECU_A has the
〔故障の検出〕
まずECU1の故障検出について説明する。CPU33の主要部が故障した場合、マイコン11自体が故障を検出したり、故障後にECU_A又はECU_Bに機能代行を要求するのは困難となる場合が多い。そこで、本実施例では、ECU1の周辺IC12が故障検出以降の処理を行う。
(Fault detection)
First, failure detection of the
周辺IC12は、ECU1の機能代行をECU_A又はECU_Bに要求する代行要求部35、CPU33の故障を検出する故障検出部36、ECU_A又はECU_BがI/O14、15を引き継ぐことを可能にする切り替え部37、を有する。これらの機能ブロックは、比較的単純な機能を提供するのでソフト又はハードのいずれで実装してもよい。
The
故障検出部36は、例えばウォッチドッグタイマを実体とし、マイコン11が定期的にウォッチドッグタイマに初期値をセットすることで、マイコン11が正常動作していることを確認する。一方、マイコン11が故障しウォッチドッグタイマに初期値をセットできなくなると、ウォッチドッグタイマの値がゼロになり周辺IC12に割り込みする。故障検出部36はこの割り込みからマイコン11の異常を検出する。なお、ウォッチドッグタイマに書き込みが行われない故障では、所定のアプリケーションが応答待ちや無限ループに陥る場合が多く、不図示のリセット回路がCPU33をリセットすることでCPU33の機能が回復することがある。故障検出部36は、何回かリセットしても再度ウォッチドッグタイマから割り込みが生じることからマイコン11の故障を検出してもよい。
The
故障検出部36がマイコン11の故障を検出すると、代行要求部35が機能代行をECU_A又はECU_Bに要求する。CPU33の主要部が故障したことを想定すると、ECU1のマイコン11と同程度の処理能力を備えた、他のECUでないと機能代行が困難となる。また、ECU_A又はECU_BがECU1と通信するまでの時間的な遅延があまり長いと、ECU又はECU_BがECU1のI/O14,15を引き継ぐことが困難である。また、ECU1の制御に高い信頼性が要求される場合、機能代行するECU_A又はECU_Bにも相応の信頼性が要求される。例えば、車両の操舵を制御するパワステECUのようにECU1に要求される信頼性が高い場合、機能代行するECU_A又はECU_Bも同等以上の信頼性を備えることが好ましい。
When the
代行要求部35は、代行要求する際、処理能力、遅延時間及び信頼性を含めた代行要求信号をECU_A又はECU_Bに送信することで、機能代行を要求する。これにより、ECU_A又はECU_Bの判定部42は、ECU1の機能を代行できるか否かを判定できる。
The
代行要求部35は、ECU_A又はECU_Bに機能代行を要求するため、必要な代行必要仕様を登録した代行必要仕様テーブル38を記憶している。
図4は、代行必要仕様テーブル38の一例を示す図である。処理能力には、代行先のECUが備える仕様として、CPU33の動作クロック周波数及び作業領域(RAM29)のメモリ容量、が登録されている。また、遅延時間及び信頼性が登録されている。遅延時間は、例えば、ECU_A又はECU_BからECU1に応答要求した場合の平均的な時間である。また、信頼性は、例えばA〜Cの3段階程度に定められており、代行必要仕様の信頼性がAの場合、信頼性がAのECUでなければ機能代行できないことを、信頼性がBの場合、信頼性がA又はBのECUでなければ機能代行できないことを、信頼性がCの場合、信頼性がA〜CのECUでなければ機能代行できないことを、それぞれ意味する。代行必要仕様テーブル38の代行必要仕様は、ECU1の処理能力そのものを意味するとは限らず、ECU1の機能のうち最小限、必要な機能を他のECUが代行するために必要な仕様であればよい。
The
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the substitution requirement specification table 38. In the processing capability, the operating clock frequency of the
代行要求部35は、故障検出部36が故障を検出すると、代行要求信号を、CAN通信部31を介してECU_A又はECU_Bに送信する。CAN通信部31は、CANプロトコルに従いフレームデータを生成し代行要求信号を格納する。CAN通信部31が同報的に代行要求信号を送信することで、車載LAN20に接続された全てのECUが、ECU1の機能の代行が可能か否かを判定することができる。なお、予め定めた複数のECU_A又はECU_Bにのみ代行要求信号を送信してもよい。
When the
例えばECU_A及びECU_Bが代行要求信号を受信して、代行可能であることを示す準備完了信号をECU1に送信した場合、ECU1はECU_A又はECU_Bのいずれに代行を依頼するかを選択できることになる。準備完了信号については後述するが、ECU1は準備完了信号を参照して最も好ましいECU_A又はECU_Bを選択する。
For example, when the ECU_A and the ECU_B receive the substitute request signal and transmit a preparation completion signal indicating that the substitute is possible to the
また、代行必要仕様を全て満たすECUが複数存在する場合、ECU1は、最も早く準備完了信号を送信したECU_A又はECU_Bに、機能代行を依頼するものとする。こうすることで、ECU1の機能を代行するECUA又はECUBを早期に決定することができる。ECU1は、機能の代行を依頼しないことになったECUに対し、個別に、機能代行が不要になった旨の信号を送信する。機能代行が不要になった旨の信号を受信したECUは停止することで、消費電力の増大を抑制できる。以下の処理は、ECU_Aが機能代行するものとして説明する。
In addition, when there are a plurality of ECUs that satisfy all the necessary substitution specifications, the
〔機能代行〕
CPU33の主要部が故障した場合、故障までECU1が実行していた処理をECU_Aが代行することになる。ここで、ECU_Aのメモリ23にECU1が実行するアプリケーションプログラムが記憶されていることは少ないので、ECU1はアプリケーションプログラムをECU_Aに送信する。そして、ECU1は、ECU_Aがアプリケーションプログラムを実行した処理結果を受信する。
[Function substitution]
When the main part of the
このため、ECU_Aから準備完了信号を受信すると、ECU1の切り替え部37は、メモリ13に記憶されたアプリケーションプログラムを送信するようDMAC32に要求する。ECU_Aが充分なメモリ23の空き容量を有すれば、DMAC32はアプリケーションプログラムの全てをECU_Aが機能代行を開始する前に送信できる。ECU_Aが充分なメモリ23の容量を有していない場合、所定量毎のアプリケーションプログラムをECU_Aに送信することを繰り返す。本実施例では後者を例に説明する。
For this reason, when the preparation completion signal is received from ECU_A, the switching
ところで、マイコン11がアプリケーションプログラムの実行の途中で故障した場合、故障までの処理結果をECU_Aが取得することで、故障までの制御との整合性を保ちやすくなる。例えば、モータ制御の一連のプロセスでは、それまでの処理結果を利用して次の制御量を決定することが多い。例えば、電気モータのトルクや回転数は、急激に増大させると乗員に違和感を感じさせるので、電気モータの通電量をフィードバック制御により決定する処理では、前回の制御量に応じた目標値が得られるように電気モータの制御量が決定されている。また、このように故障までの制御の整合性を保つ必要がなくても、故障までの処理結果を利用することで、ECU_Aは早期にECU1の機能代行を開始できる。アプリケーションプログラムによる故障までの演算情報は、主記憶装置であるRAM19やCPU33が使用するレジスタ16に記憶されている。また、レジスタ16にはPC(プログラムカウンタ)等、ECU1の状態を特定する情報が含まれているので、ECU_Aが再開するアプリケーションプログラムのアドレスも明らかになる。したがって、ECU_AがRAM19やレジスタ16の演算情報を利用することで、アプリケーションプログラムを途中から再開できる。
By the way, when the
なお、CPU33の主要部が故障している場合、そもそもRAM19やレジスタ16の内容を読み出すことができないことも多いので、DMAC32はRAM19やレジスタ16の内容を呼び出せる場合に限り、これらの内容を送信する。
If the main part of the
そして、切り替え部37は、I/O14,15の接続先をCPU33からCAN通信部31に切り替える。CPU33の主要部が故障してしまうと、CPU33がI/O14、15を直接、制御することは困難となる。このため、切り替え部37は、準備完了信号を受信すると、I/O14,15の接続先をCPU33からCAN通信部31に切り替える制御信号をMUX34に出力する。MUX34がI/O14,15の接続先を、CPU33からCAN通信部31に切り替えることで、センサ17が検出したセンサ信号を、CPU33を介することなくCAN通信部31がECU_Aに送信することができる。また、ECU_Aの処理結果が、直接I/O15に送信され、ECU_AがI/O15を介してアクチュエータ18を制御することができる。
Then, the switching
このように、ECU1は、アプリケーションプログラムの送信、センサ信号の送信、処理結果の受信、を繰り返すことで、ECU_AがECU1のI/O14、15を引き継ぐことを可能にする。 Thus, ECU1 enables ECU_A to take over I / O14,15 of ECU1 by repeating transmission of an application program, transmission of a sensor signal, and reception of a processing result.
〔機能代行可能か否かの判定〕
図1にて説明したように、ECU_A又はECU_Bは停止中、走行中等の車両状態に応じて起動するので、ECU_A又はECU_Bが代行要求信号を受信する際、ECU_A又はECU_Bは周辺IC22のみが、マイコン21の起動が必要か否かを判定するために作動している状態である。
[Determining whether or not function substitution is possible]
As described with reference to FIG. 1, since ECU_A or ECU_B is activated according to the vehicle state such as stopped or running, when ECU_A or ECU_B receives the substitute request signal, only the
CAN通信部43は、代行要求信号を受信するとリセット回路27にリセット信号を出力させる。リセット回路27がリセット信号をマイコン21に出力することで、CPU41が起動して、ECU_AがECU1の機能を代行することが可能となる。具体的には、マイコン21のCPU41やレジスタ26などの回路がリセット信号を受けて初期化される。これにより、CPU41には所定の割り込みが発生し、CPU41がスタートアップルーチンを開始する。スタートアップルーチンは、マイコン21を初期設定した後、Main関数をCPU41に実行させるが、CPU41は代行要求信号を受信したことをフラグ等で検出し、MAIN関数からサブルーチン等で実装される判定部42を呼び出す。
When receiving the proxy request signal, the
判定部42は、代行要求信号に基づきECU1の機能を代行できるか否かを判定する。判定部42はECU_Aの処理能力及び信頼性をパラメータとして記憶している。判定部42は記憶しているパラメータと、代行要求信号に含まれる処理能力及び信頼性を比較して、ECU1の機能を代行できるか否かを判定する。
The
一方、ECU_Aが機能代行してからECU1が処理結果を受信するまでの遅延時間は、車載LAN20のバス負荷が大きく影響し、固定とは限らない。そこで、判定部42は、代行要求信号を受信した際のバス負荷から、要求される遅延時間を満たすか否かを判定する。バス負荷は、例えば次式で算出できる。
バス負荷= {ビット数×伝送時間}/観測時間
観測時間は5〜10秒程度で、ビット数は観測時間の間に車載LAN20上を伝送されるフレームデータの全てのビット数である。伝送時間は、1ビットの送信に必要な時間であり、例えば、伝送能力が500kbpsの場合、伝送時間は2マイクロ秒である。したがって、CAN通信部31が観測時間の間、車載LAN20上を伝送されるフレームデータを監視することで、バス負荷を求めることができる。判定部42は、バス負荷と遅延時間の関係を定めたテーブルから予想される平均的な遅延時間を求め、代行要求信号に含まれる遅延時間と比較する。
On the other hand, the delay time from when the ECU_A performs the function until the
Bus load = {number of bits × transmission time} / observation time The observation time is about 5 to 10 seconds, and the number of bits is the total number of bits of frame data transmitted on the in-
判定部42は判定結果を含む準備完了信号をECU1に送信する。準備完了信号の態様はいくつか考えられる。
(a)処理能力、信頼性及び遅延時間について、それぞれ代行必要仕様を満たすか否かを判定し、全て満たす場合に、判定部42が準備完了信号を送信する態様。
(b)代行必要仕様の仕様毎に、満たすか否かを記述した情報を含む準備完了信号を送信する態様。
The
(A) A mode in which the
(B) A mode in which a preparation completion signal including information describing whether or not the specification is satisfied is transmitted for each specification of the substitute requirement specification.
(a)の態様は、代行する可能性のある複数のECU_A及びECU_Bが代行必要仕様を満たす可能性が高い場合に有効であり、(b)の態様は、代行必要仕様を満たすECUを探すことが困難な場合に有効である。 The aspect of (a) is effective when there is a high possibility that a plurality of ECU_A and ECU_B that may be substituted will satisfy the necessary substitution specifications, and the aspect of (b) is to search for an ECU that satisfies the necessary substitution specifications. It is effective when it is difficult.
例えば、処理能力と遅延時間は代行必要仕様を満たしていなくても許容できる場合がある。一方、信頼性が代行必要仕様を満たさない場合は代行しない方が好ましい。したがって、ECU1の機能を代行するECUの選択に自由度を残しておくという意味では、(b)の態様が好ましい。(b)の準備完了信号を受信したECU1の切り替え部37は、代行必要仕様のうち、仕様の全てを満たすECUがなければ、優先度の高い仕様を満たすECUに機能の代行を依頼できる。ECU1は、仕様毎にその優先度を予め定めている。
For example, the processing capability and the delay time may be acceptable even if they do not satisfy the proxy requirements. On the other hand, if the reliability does not satisfy the requirement for substitution, it is preferable not to substitute. Therefore, the aspect of (b) is preferable in the sense that the degree of freedom is left in the selection of the ECU that performs the function of the
なお、判定部42が、代行必要仕様の仕様を1つも満たしていないと判定した場合、準備完了信号をECU1に送信しなくてよい。こうすることで、選択の対象を狭めることができる。
Note that when the
〔機能の代行中の警告〕
ECU_AがECU1の機能を代行した場合、ECU_Aは本来の機能であるドアのアンロック機能、又は、バッグガイドモニタ機能、を提供することが困難になる。したがって、機能代行したECU_Aは、本来の機能が使用できない旨を運転者に通知することで、運転者が車両を駐車させる際に所望の機能を使用できない理由を把握できる。例えば、ECU_Aは「バッグガイドモニタ用のECUは、現在、○○ECUの機能を代行中なので利用できません。」等のメッセージや、警告ランプを点灯するようメータECUやナビECUに要求することができる。なお、車両が駐車したり運転者が強制的に代行を終了させると、ECU_Aは機能代行を終了し、本来の機能を提供する。
[Warning during function substitution]
When the ECU_A performs the function of the
〔動作手順〕
図5は、ECU_AがECU1の機能を代行するまでの手順を示すフローチャート図の一例である。図5のフローチャート図がスタートする際、ECU1は起動中、ECU_A及びECU_Bは周辺IC22のみが起動した状態である。
[Operation procedure]
FIG. 5 is an example of a flowchart illustrating a procedure until the ECU_A performs the function of the
まず、故障検出部36がマイコン11の故障を検出する(S10)。これにより、代行要求部35が代行必要仕様テーブル38を参照し、代行要求信号をECU_A及びECU_Bに送信する(S20)。ECU_A及びECU_Bのいずれも起動を開始するが、図5ではECU_Aの手順のみを記載した。
First, the
ECU_Aが起動すると(S30)、判定部42がECU1の機能を代行できるか否かを判定する(S40)。判定部42は、予めパラメータとして記憶している処理能力と代行要求信号の処理能力を、予めパラメータとして記憶している信頼性と代行要求信号に含まれる信頼性とそれぞれ比較する。また、判定部42は、算出したバス負荷に基づき予想される遅延時間を求め、機能代行信号に含まれる遅延時間と比較する。
When ECU_A is activated (S30), the
判定部42は、ECU_AがECU1の機能を代行できると判定すると、準備完了信号をECU1に送信する(S50)。
When the
切り替え部37は、準備完了信号を送信したECUの中から代行必要仕様の全てを満たす例えばECU_Aに、アプリケーションプログラム及びセンサ信号を送信する(S60)。この場合、RAM19及びレジスタ16の内容を共に送信することが好ましい。アプリケーションプログラム及びセンサ信号を送信するため、切り替え部37は、メモリ13に記憶されたアプリケーションプログラムを送信するようDMAC32に要求する。また、切り替え部37は、I/O14,15の接続先をCPU33からCAN通信部31に切り替える制御信号をMUX34に出力する。これにより、CAN通信部31はECU_Aを宛先にセンサ信号を送信可能となる。
The switching
ECU_AのCAN通信部31は、アプリケーションプログラムとセンサ信号を受信する。そして、ECU_AのCPU41がアプリケーションプログラムを実行し、センサ信号に所定の演算を施すことでECU1の機能を代行する(S70)。ECU_AのCAN通信部31は、処理結果をECU1に送信する(S80)。
The
ECU1のCAN通信部31は、受信した処理結果を、MUX34を介してI/O15に送出する。これにより、ECU_AがECU1のI/O15を引き継ぐ態様でECU1のアクチュエータ18を制御することができる(S90)。
The
ECU_Aが引き継いだアクチュエータ18の制御の後、ECU1とECU_AはステップS60〜S90を繰り返す。
After the control of the
本実施例の電子制御システム100によれば、故障したECU1の機能を代行するための仕様を満たすECU_Aを検出して、ECU_Aが機能代行するので、特定のECUに依存することなくECU1の故障に対し対応することができる。ECU_AはECU1が起動している際、起動していないECUなので、機能を代行するECU_Aの処理能力を増大する等、電子制御システム100のトータルコストを増大させずにECU1の故障に対応することができる。
According to the
なお、本実施例では、ECU1の周辺IC12が故障を検出したが、車載LAN20に接続された他のECUがECU1の故障を検出することも可能である。故障を検出するECUは、起動中のECUであればよく、以下、ECU_Zという。ECU_Zは、例えば、ECU1と通信不能になったことからマイコン11の故障を検出する。ECU_Zはセンサ17の検出したセンサ信号やECU1が処理した処理結果を利用して、自らの処理を実行するECUであるため、ECU_Zは信号や処理結果が受信できないことから、ECU1の故障を検出できる。
In this embodiment, the
この場合、ECU1は故障の検出によりMUX34を自動的にI/O14,15側に切り替えておく。ECU_ZはECU1の故障を検出するとECU_A及びECU_Bに機能代行を要求し、ECU_A及びECU_Bが代行機能必要テーブルをECU1から読み出すことで、機能代行可能であると判定したECU_A又はECU_BがECU1の機能を代行する。以降は、ECU_A又はECU_BがECU1のCAN通信部31と通信を繰り返すことで、ECU_A又はECU_BがECU1の機能を代行できる。
In this case, the
本実施例では、(II)ECU1のCPU33の一部の機能が故障した場合について説明する。この場合、ECU_A又はECU_BがECU1の一部の機能のみを代行し、処理結果をECU1に返す。ECU1は故障する前と同様にI/O処理を実行する。
In this embodiment, (II) a case where a part of the function of the
図6は、ECU1とECU_Aの機能ブロック図の一例である。図6において図3と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。本実施例ではCPU33の一部が故障したので、マイコン11が故障の検出、機能代行の要求等を実行する。CPU33は、メモリ13に記憶された故障用プログラムを実行することで実現される、故障検出部36、代行要求部35、演算完了部39、及び、演算情報送信部40を有する。CPU33が実行するアプリケーションプログラムは、定期的に故障用プログラムを呼び出す、又は、処理負荷が所定値以下になると故障用プログラムを呼び出す等により、CPU33が故障用プログラムを実行する。
FIG. 6 is an example of a functional block diagram of the
〔ECU1〕
故障検出部36は、所定の演算の実行結果が予め記憶してある期待値と一致するか否かにより、マイコン11の故障を検出する。所定の演算は、故障した回路を特定しやすいように、浮動小数点演算、乗算、除算、画像処理用演算、タイマ等、個別に用意されている。
[ECU1]
The
代行要求部35は、故障した回路に応じて、代行必要仕様を含む代行要求信号をECU_A及びECU_Bに送信する。代行要求部35は、実施例1と同様に代行必要仕様テーブル38を有する。
図7は、代行必要仕様テーブル38の一例を示す図である。故障した回路に対応づけて、代行必要仕様が登録されている。例えば、浮動小数点演算回路が故障した場合の代行必要仕様には、浮動小数点の演算精度が、画像処理回路が故障した場合の代行必要仕様には画像処理に必要なフレームレートが、それぞれ登録されている。代行要求部35は、故障した回路に基づき代行必要テーブルを参照し、故障した回路と代行必要仕様を含む代行要求信号をCAN通信部31から送信する。機能代行要求を受信したECU_A又はECU_Bは、代行要求信号に基づき、自らが機能代行できるか否かを判定する。
The
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the substitute requirement specification table 38. The proxy required specifications are registered in association with the failed circuit. For example, the substitution required specification when the floating point arithmetic circuit fails is registered with the floating point arithmetic accuracy, and the substitute necessary specification when the image processing circuit fails is registered with the frame rate necessary for image processing. Yes. The
演算情報送信部40は、準備完了信号を受信すると、RAM19及びレジスタ16に記憶された演算情報を、準備完了信号を送信したECU_Aに送信する。RAM19及びレジスタ16に記憶された演算情報は、ECU1がアクチュエータ18を制御するためにそれまで実行した演算の結果であるので、これをECU_Aに送信することで、故障までの制御との整合性を保つことができる。
When the calculation
また、本実施例では、特定の回路による演算の代行をECU_Aに要求するものなので、アプリケーションプログラムを送信しなくてもよいが、どのような演算を要求するかは、アプリケーションプログラムに記述された一部のプログラムコードを利用すればよい。すなわち、演算情報には最低限の演算内容が含まれる。機能代行するECU_Aは、演算情報に基づき演算を代行し、処理結果をECU1に送信する。
In this embodiment, since the ECU_A is requested to perform a calculation by a specific circuit, the application program need not be transmitted, but what kind of calculation is required is described in the application program. Part of the program code may be used. That is, the calculation information includes a minimum calculation content. ECU_A acting on behalf of the function substitutes the calculation based on the calculation information, and transmits the processing result to
また、CPU33の一部が故障した場合、I/O14からセンサ17が検出したセンサ信号を用いて、故障前と同じ処理を実行するが、センサ信号はRAM19又はレジスタ16に記憶されている。このため、センサ信号は、CPU33がRAM19又はレジスタ16の内容をECU_A又はECU_Bに送信した際に、演算情報と一緒に送信される。したがって、実質的にECU1がECU_Aに送信する情報は実施例1と同様である。
When a part of the
演算完了部39は、処理結果を用いてアクチュエータ18を制御するための演算を完了させる。すなわち、必要な一連の演算の途中で演算の代行をECU_Aに要求した場合、ECU_Aから受信した処理結果を用いて途中以降の演算を実行することで演算を完了させる。必要であれば、RAM19やレジスタ16に記憶された演算情報を利用してもよい。
The
本実施例のようにCPU33の例えば特定の回路だけが故障した場合、故障前と同様にCPU33がI/O14,15を制御できる。したがって、演算完了部39が演算を完了させた演算結果を用いてCPU33がI/O15からアクチュエータ18を制御する。
When only a specific circuit of the
なお、本実施例においても、ECU_AがI/O15を引き継ぐことができる。例えば、ECU1が送信する演算情報に、一連の演算の全ての手順を含めれば演算完了部39が不要になる。また、一連の演算の最後で演算の代行をECU_Aに要求した場合、演算完了部39が演算実行する必要がない。したがって、このような場合は、ECU_Aがアクチュエータ18を制御することができる。すなわち、I/O14の接続先をCPU33に維持したまま、I/O15の接続先をCAN通信部31に切り替えれば、ECU_AがI/O15を引き継ぐ態様となる。この場合、ECU1が演算を完了させる必要がないので代行による制御の遅延を最小限にすることができる。
Also in this embodiment, the ECU_A can take over the I /
以上のように、本実施例の電子制御システム100は、ECU1が演算情報の送信、処理結果の受信、I/O15の制御を繰り返すことで、ECU_Aが故障したECU1の機能を代行する。
As described above, in the
〔ECU_A又はECU_Bによる判定〕
ECU_A又はECU_Bのブロック図は実施例1と同じである。すなわち、ECU_Aが代行要求信号を受信すると、リセット回路がリセット信号をマイコン21に出力することで、CPU41が起動する。CPU41は代行要求信号を受信したことをフラグ等で検出し、MAIN関数からサブルーチン等で実装される判定部42を呼び出す。
[Decision by ECU_A or ECU_B]
The block diagram of ECU_A or ECU_B is the same as that in the first embodiment. That is, when the ECU_A receives the proxy request signal, the reset circuit outputs the reset signal to the
判定部42は、代行要求信号に含まれる故障した回路と代行必要仕様、に基づきECU1の機能を代行できるか否かを判定する。ECU_AのCPU41が有する回路と回路の仕様は固定であるので、図7と同様に判定部42はECU_AのCPU41が有する回路と仕様をパラメータとして記憶している。なお、遅延時間、信頼性に関する判定方法は実施例1と同じである。
The
判定部42は、故障した回路の仕様、遅延時間、及び、信頼性が代行必要仕様を満たすか否かを判定し、全て満たす場合に、ECU_AがECU1の機能を代行できると判定する。本実施例の場合、故障した回路の仕様を最低限満たす、ECU_A又はECU_Bが準備完了信号をECU1に送信することになる。ECU1は、故障した回路の仕様を満たすECU_A又はECU_Bから、最も好適なECUを機能代行の依頼先に決定できる。
The
判定部42は、ECU_Aが故障した回路の仕様を満たすと判定すると、準備完了信号をECU1に送信する。ECU_Aが故障した回路の仕様を満たさないと判定すると、判定部42は、準備完了信号をECU1に送信しない。この場合、他のECU_Bが準備完了信号を送信すれば、ECU_BがECU1の機能を代行する。
When the
〔動作手順〕
図8は、ECU_AがECU1の機能を代行するまでの手順を示すフローチャート図の一例である。図8において、図5と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。本実施例では、ステップS60において、ECU1がECU_Aに演算情報を送信する。なお、故障した回路以外の演算をECU_Aに要求すれば、I/O15の接続先をCPU33からCAN通信部31に切り替えることで、ECU_AがI/O15を引き継ぐことができる。
[Operation procedure]
FIG. 8 is an example of a flowchart illustrating a procedure until the ECU_A performs the function of the
また、ステップS90において、演算完了部39が処理結果を用いて演算を完了させると、演算結果をI/O15を介してアクチュエータ18に送出する。こうすることで、故障前と同様にECU1がI/O15を制御する態様でアクチュエータ18を制御できる(S90)。
In step S90, when the
本実施例の電子制御システム100によれば、実施例1の効果に加え、ECU1のCPU33の一部の回路が故障した場合でも、ECU_Aが機能代行することができる。
According to the
実施例1と実施例2の機能代行の態様は、いずれか一方のみしか実装できないものではなく、両方を備えることが好ましい。実施例1と実施例2の機能代行の両方を備えることで、CPU33の主要部を故障した場合も一部の回路を故障した場合も、ECU_A又はECU_Bが機能代行することができる。
The function substitution mode of the first embodiment and the second embodiment can be implemented only by either one, but preferably both. By providing both the function substitution of the first embodiment and the second embodiment, the ECU_A or the ECU_B can perform the function substitution even when the main part of the
11、21 マイコン
12、22 周辺IC
13、23 メモリ
14、15、24,25 I/O
16、26 レジスタ
17 センサ
18 アクチュエータ
19、29 RAM
20 車載LAN
27 リセット回路
100 電子制御システム
11, 21
13, 23
16, 26
20 In-vehicle LAN
27
Claims (9)
第1の電子制御ユニットは、
自己機能の故障を検出する故障検出手段と、
故障した故障機能の代行を第2の電子制御ユニットに要求する代行要求手段と、を有し、
第2の電子制御ユニットは、
前記故障機能の代替が可能か否かを判定する判定手段と、
代行が可能と判定した場合、前記故障機能を代行する代行手段と、を有する、
ことを特徴とする電子制御システム。 In an electronic control system in which a first electronic control unit and one or more second electronic control units are connected via a network,
The first electronic control unit is
A failure detection means for detecting a failure of the self-function;
Proxy requesting means for requesting the second electronic control unit to perform a proxy for the failed fault function;
The second electronic control unit is
Determining means for determining whether or not the failure function can be replaced;
If it is determined that substitution is possible, a substitution means that substitutes the failure function,
An electronic control system characterized by that.
自己機能を提供するマイコン、及び、マイコンと接続された周辺ICを有し、
前記周辺ICに実装された前記故障検出手段が、マイコンの動作を監視して故障を検出する、
ことを特徴とする請求項1記載の電子制御システム。 The first electronic control unit is
It has a microcomputer that provides self-functions and a peripheral IC connected to the microcomputer.
The failure detection means mounted on the peripheral IC detects the failure by monitoring the operation of the microcomputer.
The electronic control system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の電子制御システム。 There is a time zone in which the second electronic control unit is not operating during the time zone in which the first electronic control unit is operating,
The electronic control system according to claim 1 or 2, wherein
前記代行手段は、前記演算情報を処理した処理結果を第1の電子制御ユニットに送信する、
ことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の電子制御システム。 The proxy request means transmits calculation information until a failure stored in the memory or register of the first electronic control unit is detected to the second electronic control unit,
The proxy means transmits a processing result obtained by processing the calculation information to the first electronic control unit.
The electronic control system according to any one of claims 1 to 3.
マイコンと周辺機器を接続する入出力インターフェイスと、
前記入出力インターフェイスを第2の電子制御ユニットが引き継ぐよう、前記入出力インターフェイスの接続先をマイコンから第2の電子制御ユニットに切り替える切り替え手段と、
を有することを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の電子制御システム。 The first electronic control unit is
I / O interface for connecting microcomputers and peripheral devices,
Switching means for switching the connection destination of the input / output interface from the microcomputer to the second electronic control unit so that the second electronic control unit takes over the input / output interface;
The electronic control system according to claim 1, comprising:
前記代行手段は、前記演算回路と同等の演算回路により前記故障機能を代行する、
ことを特徴とする請求項4記載の電子制御システム。 The failure detection means detects a failure of a specific arithmetic circuit of self-function,
The proxy means substitutes the failure function by an arithmetic circuit equivalent to the arithmetic circuit.
The electronic control system according to claim 4.
前記代行要求手段から通知された代行のために必要な複数の仕様毎に、満たすか否かを記述した情報を第1の電子制御ユニットに送信し、
第1の電子制御ユニットは、満たすか否かを記述した情報に基づき代行を依頼する第2の電子制御ユニットを決定する、
ことを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載の電子制御システム。 The determination means includes
For each of a plurality of specifications required for the substitution notified from the substitution request means, information describing whether or not to satisfy is transmitted to the first electronic control unit,
The first electronic control unit determines a second electronic control unit that requests substitution based on information describing whether or not the first electronic control unit is satisfied.
The electronic control system according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項7記載の電子制御システム。 Delay time information is included in multiple specifications required for delegation.
The electronic control system according to claim 7.
第1の電子制御ユニットの故障検出手段が、自己機能の故障を検出するステップと、
代行要求手段が、故障した故障機能の代行を第2の電子制御ユニットに要求するステップと、を有し、
第2の電子制御ユニットの判定手段が、前記故障機能の代替が可能か否かを判定するステップと、
代行手段が、代行が可能と判定した場合、前記故障機能を代行するステップと、を有する、ことを特徴とする機能代行方法。 In the function surrogate method in which the function of the first electronic control unit is replaced by one or more second electronic control units when connected via a network,
The failure detection means of the first electronic control unit detects a failure of the self-function;
A proxy request means requesting the second electronic control unit to perform a proxy for the failed fault function;
A step of determining whether or not the determination unit of the second electronic control unit can replace the failure function;
A proxy function method comprising: substituting the fault function when the proxy means determines that proxy is possible.
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