CN102457275B - 电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子控制装置。主微机异常判断单元对基于来自主微机A/D转换器的数字数据的Vcc的电压值是否为阈值以上进行确认，从而对主微机A/D转换器和Vref进行异常判断。副微机异常判断单元对基于来自副微机A/D转换器的数字数据的Vcc的电压值是否为阈值以上进行确认，从而对副微机A/D转换器和Vref进行异常判断。异常识别单元利用主微机异常判断单元和副微机异常判断单元这两个异常判断单元的异常判断结果，来识别发生异常的部位。

Description

电子控制装置

技术领域

本发明涉及一种具有与将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器相关的异常检测功能(故障诊断功能)的电子控制装置。

背景技术

图2是表示现有的电子控制装置的框图。此外，图2的电子控制装置相当于例如如专利文献1所示的现有装置。在图2中，由外部的传感器等向主微型计算机(以下称为“主微机”)110输入多个控制用信号150a。利用置于主微机110内的主微机A/D转换器111，将控制用信号150a转换成数字数据，用于对控制对象进行动作控制。

这里可以认为，在多个控制用信号150a因主微机A/D转换器111发生故障而未正常地进行A/D转换的情况下，会对使用控制用信号150a的A/D转换结果的控制的结果造成较大的影响。

因此，在现有装置中，用如下所述的步骤来检测主微机A/D转换器111的故障。首先，置于主微机110内的信号输出部115对规定电压切换电路130进行操作。对应于该操作，规定电压切换电路130根据A/D转换用的基准电压(以下称为“Vref”)生成故障诊断用信号130a。将该故障诊断用信号130a输入至主微机110。

另外，利用主微机A/D转换器111，将故障诊断用信号130a转换成主微机A/D转换数据111a。然后，主微机A/D转换数据111a通过通信线131，输入至副微型计算机(以下称为“副微机”)120内的差分运算单元122。另外，故障诊断用信号130a也输入至副微机120，并利用副微机A/D转换器121将所述故障诊断用信号130a转换成副微机A/D转换数据121a。将副微机A/D转换数据121a输入至差分运算单元122。

差分运算单元122对主微机A/D转换数据111a和副微机A/D转换数据121a的差分值进行计算，从而生成与该差分值相关的差分值数据122a。差分值数据122a通过通信线132，输入至主微机110内的故障诊断单元(异常判断单元)114。故障诊断单元114基于差分值数据122a，对主微机A/D转换数据111a与副微机A/D转换数据121a之间的差分值的变动进行监视。另外，在确定为差分值超过预先设定的差分上限值110a的情况下，故障诊断单元114判断为主微机A/D转换器111和副微机A/D转换器121中的至少某一个转换器发生故障。

这里，故障诊断用信号130a是周期性地进行切换的二值矩形波信号(脉冲信号)。由此，主微机A/D转换数据111a和副微机A/D转换数据121a包含有与故障诊断用信号130a中的二值电压的各电压相关的A/D转换的结果。差分值数据122a也包含有与故障诊断用信号130a中的二值电压相对应的差分值。

专利文献1：日本专利特开2009-135655号公报

发明内容

在如上所述的现有装置中，规定电压切换电路130根据Vref来生成故障诊断用信号130a。然而，Vref是主微机A/D转换器111的基准电压。因此，在Vref发生变动的情况下，主微机A/D转换器111的转换数据111a与副微机A/D转换器121的转换数据121a相互同样地发生变动。其结果是，即使对主微机A/D转换器111和副微机A/D转换器121的转换数据彼此之间进行比较，有时也无法检测出Vref的异常。这样，在现有装置中，有时无法利用Vref的异常来恰当地对A/D转换器的异常进行检测。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，获得一种能对A/D转换器的异常进行检测、并且还能对A/D转换用的基准电压的异常进行检测的电子控制装置。

本发明的电子控制装置包括：A/D转换器，该A/D转换器输入有由第一电压源所输出的A/D转换用的基准电压、由独立于所述第一电压源的第二电压源所输出且电压值小于所述基准电压的异常判断用电压、以及作为模拟信号的控制用信号，并利用所述基准电压，将所述控制用信号和所述异常判断用电压转换成数字数据；处理器，该处理器利用与由所述A/D转换器所输入的所述控制用信号相关的所述数字数据，进行与规定的控制对象相关的控制动作；以及异常判断单元，该异常判断单元基于来自所述A/D转换器的数字数据，对所述异常判断用电压的电压值进行监视，对所述A/D转换器和所述基准电压进行异常判断，在所述异常判断用电压的电压值超出规定的正常范围的情况下，判断为所述A/D转换器和所述基准电压中的某一个发生异常。

根据本发明的电子控制装置，由于在由独立于第一电压源的第二电压源所输出的异常判断用电压在经A/D转换后的电压值超出规定的正常范围的情况下，异常判断单元判断为A/D转换器和基准电压中的某一个发生异常，因此，即使在基准电压发生变动的情况下，也能对该基准电压的变动进行检测，因而，能对A/D转换器的异常进行检测，并且还能对基准电压的异常进行检测。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电子控制装置的结构图。

图2是表示现有的电子控制装置的结构图。

标号说明

1 电子控制装置

10 主微机

11 主微机A/D转换器

12 主微机处理器

13 主微机存储部

14 主微机异常判断单元

15 异常识别单元

20 副微机

21 副微机A/D转换器

22 副微机处理器

23 副微机存储部

24 副微机异常判断单元

30 外部电源

31 第一恒压电路(第一电压源)

32 第二恒压电路(第二电压源)

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电子控制装置的结构图。

在图1中，将电子控制装置1用于例如车辆驱动系统的控制和车载设备等。另外，电子控制装置1与包括例如调节器等的第一恒压电路31和第二恒压电路32(第一电压源和第二电压源)相连接。第一恒压电路31和第二恒压电路32是相互独立的电路结构。

第一恒压电路31根据电池等外部电源30的电压，来生成作为A/D转换用的基准电压的Vref。第二恒压电路32根据外部电源30的电压，来生成作为异常判断用电压的Vcc。由第一恒压电路31将Vref输入至电子控制装置1，并由第二恒压电路32将Vcc输入至电子控制装置1。

这里，在将电子控制装置1应用于车辆驱动系统的控制和车载设备的情况下，设车辆的电池电压因发动机的摇动曲柄和怠速停止与启动(ISS)控制等而产生变动，从而根据该电池电压的变动使Vref发生变动。但是，Vref的变动不会对Vcc造成影响。此外，Vref和Vcc是互不相同数值的电压。另外，Vref大于Vcc。

电子控制装置1包括主微机10和副微机20。主微机10包括主微机A/D转换器11、主微机处理器(中央运算装置)12、由ROM和RAM等构成的主微机存储部13、主微机异常判断单元(故障诊断单元)14、以及异常识别单元(故障部位识别单元)15。

副微机20包括副微机A/D转换器21、副微机处理器(中央运算装置)22、由ROM和RAM等构成的副微机存储部23、以及副微机异常判断单元(故障诊断单元)24。

将例如作为来自外部传感器等的模拟信号的多个控制用信号50a、Vref、以及Vcc从外部输入主微机A/D转换器11。主微机A/D转换器11使用Vref作为A/D转换的上限值，以对控制用信号50a和Vcc进行A/D转换。主微机处理器12以Vcc作为动作电压进行动作。副微机处理器22以Vref作为动作电压进行动作。

将利用主微机A/D转换器11进行了A/D转换后的控制用信号50a和Vcc的各自的数字数据11a输入主微机处理器12。将Vref和Vcc从外部输入副微机A/D转换器21。副微机A/D转换器21使用Vref来对Vcc进行A/D转换。将利用副微机A/D转换器21进行了A/D转换后的Vcc的数字数据21a输入至副微机处理器22。

主微机处理器12使用与控制用信号50a相关的数字数据11a，对控制对象的动作进行控制。这里，在主微机存储部13中，存储有用于实现主微机异常判断单元14和异常识别单元15的各自的功能的程序、以及异常判断(故障诊断)用的阈值13a。主微机处理器12执行存储于主微机存储部13中的程序，从而能实现主微机异常判断单元14和异常识别单元15的功能。

与此相同，在副微机存储部23中，存储有用于实现副微机异常判断单元24的功能的程序、以及异常判断用的阈值23a。副微机处理器22执行存储于副微机存储部23中的程序，从而能实现副微机异常判断单元24的功能。

主微机异常判断单元14对基于来自主微机A/D转换器11的数字数据11a的Vcc的电压值是否大于等于阈值13a进行确认，从而对主微机A/D转换器11和Vref进行异常判断。具体而言，在Vcc的电压值小于阈值13a的情况下，主微机异常判断单元14判断为主微机A/D转换器11或Vref发生异常(故障)。另一方面，在Vcc的电压值大于等于阈值13a的情况下，主微机异常判断单元14判断为主微机A/D转换器11和Vref正常。

与此相同，副微机异常判断单元24对基于来自副微机A/D转换器21的数字数据21a的Vcc的电压值是否大于等于阈值23a进行确认，从而对副微机A/D转换器21和Vref进行异常判断。具体而言，在Vcc的电压值小于阈值23a的情况下，副微机异常判断单元24判断为副微机A/D转换器21或Vref发生异常。

另一方面，在Vcc的电压值大于等于阈值23a的情况下，副微机异常判断单元24判断为副微机A/D转换器21和Vref正常。这里，阈值13a、23a例如是比正常时的Vcc的电压值要低1～10％左右的值。即，从正常时的Vcc的电压值到阈值13a、23a的范围是规定的正常范围。此外，在Vcc的电压值超过预先设定的上限值(对上限进行规定的阈值)的情况下，主微机异常判断单元14和副微机异常判断单元24也可以判断为主微机A/D转换器11、副微机A/D转换器21、以及Vref发生异常。

异常识别单元15接受分别来自主微机异常判断单元14和副微机异常判断单元24的异常判断结果。另外，异常识别单元15利用主微机异常判断单元14和副微机异常判断单元24这两者的异常判断结果，来识别异常发生部位。具体而言，在主微机异常判断单元14和副微机异常判断单元24这两者都判断为发生异常的情况下，异常识别单元15判断为是Vref(第一恒压电路31或布线)的异常。

另外，在主微机异常判断单元14判断为异常、而副微机异常判断单元24判断为正常的情况下，异常识别单元15判断为是主微机A/D转换器11的异常。另外，在主微机异常判断单元14判断为正常、而只有副微机异常判断单元24判断为异常的情况下，异常识别单元15判断为是副微机A/D转换器21的异常。此外，异常识别单元15在对异常发生部位进行识别之后，也可以例如将信息显示于显示器、或使指示灯点亮或闪烁，从而将发生异常和异常发生部位通知给使用者。

根据如上所述的实施方式1，在由独立于第一恒压电路31的第二恒压电路32所输出的Vcc经A/D转换后的电压值超出规定的正常范围的情况下，主微机异常判断单元14判断为是主微机A/D转换器11和Vref中的某一个的异常。与此相同，副微机异常判断单元24判断为是副微机A/D转换器21和Vref中的某一个的异常。利用该结构，由于即使在Vref发生变动的情况下，也能对该Vref的变动进行检测，因此，能对主微机A/D转换器11和副微机A/D转换器21的异常进行检测，并且还能对Vref的异常进行检测。

这里，在如图2所示的现有装置中，在故障诊断单元114检测到故障的情况下，无法区分是主微机A/D转换器111发生了故障还是副微机A/D转换器121发生了故障。与此不同的是，在实施方式1中，由于各微机10、20对自身的A/D转换器11、21的异常进行判断，因此，能区分主微机A/D转换器11的异常和副微机A/D转换器21的异常。

另外，在如图2所示的现有装置中，在由故障诊断单元114检测到故障的情况下，无法对A/D转换器111、121的异常和Vref的异常进行区分。与此不同的是，在实施方式1中，异常识别单元15通过对主微机10一侧的异常判断结果与副微机20一侧的异常判断结果进行比较，在判断为任何一侧发生异常的情况下，识别为是A/D转换器11、21的异常，在判断为两侧都发生异常的情况下，识别为是Vref的异常，从而能区分异常发生部位。

此外，在如图2所示的现有装置中，Vref通常也用作为对主微机110的处理器的供电电压(动作电压)。因此，在Vref发生异常的情况下，可能无法保证主微机110的动作。与此不同的是，在实施方式1中，由于使用电压源与Vref不同的Vcc作为主微机处理器12的动作电压，因此，即使在Vref发生变动的情况下，也能抑制主微机处理器12的动作异常，从而能保证动作。

另外，在当今，为了降低功耗，有的微机除了A/D转换器等周边电路以外、还需要作为主微机的处理器的动作电压的Vcc，这样的微机正在增加。在使用该Vcc的情况下，在如图2所示的现有装置中，当Vcc发生异常时，主微机110的处理器的运算本身会超出动作保证范围，从而无法保证利用故障诊断单元114所进行的故障诊断动作。与此不同的是，在实施方式1中，Vcc与副微机处理器22的动作电压不同，且输入副微机20而用于异常判断。利用该结构，即使在Vcc发生异常时，也能保证副微机20一侧的运算动作，从而能在副微机20一侧对Vcc的异常进行检测。

此外，在如图2所示的现有装置中，需要追加用于在主微机110与副微机120之间收发数据的通信线131、132、以及用于将A/D转换数据111a和差分值数据122a进行收发的通信处理，从而成为成本增加和处理负载增加的主要原因。与此不同的是，在实施方式1中，关于由主微机A/D转换器11和副微机A/D转换器21进行了A/D转换的数据，分别由主微机异常判断单元14和副微机异常判断单元24进行异常判断。根据该结构，在采用不在微机之间进行通信的结构的情况下，能削减通信线131、132，并能减少与通信相关的处理负载。

另外，在如图2所示的现有装置中，需要追加用于对主微机A/D转换器111和副微机A/D转换器121的故障进行监视的规定电压切换电路130这样的特别的电路、以及用于驱动这些电路的处理，从而成为成本和处理负载增加的主要原因。与此不同的是，实施方式1的Vcc是直流电压，兼作为主微机处理器12的动作电压、以及异常判断用电压。由此，还能削减现有装置的规定电压切换电路130这样的特别的电路、以及用于驱动这些电路的处理负载。

此外，在如图2所示的现有装置中，主微机110和副微机120的各自的处理器的动作电压都是Vref，使用相同的电压作为动作电压。因此，可能会因Vref的变动而导致主微机110和副微机120的处理器同时超出动作保证范围，从而无法对故障进行检测。与此不同的是，在实施方式1中，电子控制装置1适用于车辆驱动系统的控制和车载设备等，Vref的电压值大于Vcc的电压值。因此，即使在汽车的电池电压降低到Vref与Vcc之间的情况下，但由于Vcc的电压正常，因此，也能保证主微机处理器12的动作，从而能利用主微机异常判断单元14对Vref的异常进行检测。

以上对本发明的一个实施方式进行了描述，但本发明并不局限于所述的实施方式，在权利要求的范围所记载的范围内，可以进行各种设计变更。

例如，在实施方式1中，示出了对主微机10和副微机20各输入一根Vcc的例子，但也可以输入多根。另外，在微机内存在多个处理器、需要对各个处理器提供不同的电压的情况下，同样也可以将这些电压输入至主微机10和副微机20。

另外，在实施方式1中，使用Vcc作为输入主微机10和副微机20的异常判断用电压。然而，输入主微机10和副微机20的异常判断用电压只要是电压值小于Vref的电压即可，也可以是除主微机处理器12的动作电压以外的电压。

此外，在实施方式1中，将异常识别单元15配置于主微机10内，但也可以设置于主微机10外。在这种情况下，可以利用电路、以及除主微机10和副微机20以外的微机来实现异常识别单元15。

另外，在实施方式1中，示出了具有在主微机10与副微机20之间不进行通信的结构的例子。然而，并不局限于该例子，在主微机10和副微机20相互进行通信、从而互相监视的结构中也能适用。

此外，在实施方式1中，在电子控制装置1的外部，设置有第一恒压电路31和第二恒压电路32，但也可以将第一恒压电路31和第二恒压电路32设置于电子控制装置1的内部。

另外，本发明在省略副微机20的结构中也可以适用。此外，本发明也可以适用于除车辆驱动系统的控制和车载设备以外的任何电子设备的用途。

Claims (10)

1.一种电子控制装置，其特征在于，包括：

A/D转换器，该A/D转换器输入有由第一电压源所输出的A/D转换用的基准电压、由独立于所述第一电压源的第二电压源所输出且电压值小于所述基准电压的异常判断用电压、以及作为模拟信号的控制用信号，并利用所述基准电压，将所述控制用信号和所述异常判断用电压转换成数字数据；

处理器，该处理器利用与由所述A/D转换器所输入的所述控制用信号相关的所述数字数据，进行与规定的控制对象相关的控制动作；以及

异常判断单元，该异常判断单元基于来自所述A/D转换器的数字数据，对所述异常判断用电压的电压值进行监视，对所述A/D转换器和所述基准电压进行异常判断，在所述异常判断用电压的电压值超出规定的正常范围的情况下，判断为所述A/D转换器和所述基准电压中的某一个发生异常，

所述基准电压根据外部电源电压来生成，且根据外部电源电压的变动而发生变动，

所述异常判断用电压根据外部电源电压来生成，且不会受到所述基准电压的变动的影响。

2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，

所述电子控制装置还包括：

分别都包含所述A/D转换器、所述处理器、以及所述异常判断单元的主微型计算机和副微型计算机，

所述主微型计算机的所述异常判断单元对所述主微型计算机的所述A/D转换器进行异常判断，

所述副微型计算机的所述异常判断单元对所述副微型计算机的所述A/D转换器进行异常判断。

3.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于，还包括：

异常识别单元，该异常识别单元接受由所述主微型计算机和所述副微型计算机的各自的所述异常判断单元所形成的异常判断的结果并进行比较，基于该比较结果，对所述主微型计算机的所述A/D转换器、所述副微型计算机的所述A/D转换器、以及所述基准电压之中是哪一个有异常进行识别。

4.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于，

所述主微型计算机的所述处理器接受所述异常判断用电压作为动作电压。

5.如权利要求3所述的电子控制装置，其特征在于，

所述主微型计算机的所述处理器接受所述异常判断用电压作为动作电压。

6.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于，

所述副微型计算机的所述处理器接受所述基准电压作为动作电压。

7.如权利要求3所述的电子控制装置，其特征在于，

所述副微型计算机的所述处理器接受所述基准电压作为动作电压。

8.如权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于，

所述副微型计算机的所述处理器接受所述基准电压作为动作电压。

9.如权利要求5所述的电子控制装置，其特征在于，

所述副微型计算机的所述处理器接受所述基准电压作为动作电压。

10.如权利要求1至9的任一项所述的电子控制装置，其特征在于，

所述电子控制装置用于对作为所述控制对象的车辆驱动系统或车载设备的动作进行控制。