CN102991371A - 电子控制装置及车辆控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电子控制装置，包括：处理单元，其具有向休眠状态的转移功能；监视定时器，其具有通过从上述处理单元以一定周期输出的脉冲信号进行复位的定时器，并且根据有无产生溢出，输出电平反转的信号，还包括锁定上述监视定时器的输出信号并将通过该锁定得到的信号作为第1输出启动信号输出的锁定电路，上述处理单元在向上述休眠状态转移前停止上述脉冲信号的输出，在上述脉冲信号的输出停止后，基于从上述锁定电路输出的上述第1输出启动信号，进行上述监视定时器的故障诊断。

Description

电子控制装置及车辆控制系统
技术领域
本发明涉及电子控制装置及车辆控制系统。
背景技术
众所周知，WDT(Watch Dog Timer；监视定时器)是为了监视CPU(CentralProcessing Unit；中央处理器)的状态所使用的硬件定时器，即，利用CPU以一定周期被更新，若在一定周期内未被更新，则检测超时而输出异常。当该WDT故障时，不能检测CPU的异常，所以可能难以确保系统的可靠性。
日本特开平8-142794号公报中公开有如下技术，即，在刚开始电源供给之后，CPU产生本身程序失控状态，通过在产生该程序的规定时间后，判断是否从失控检测电路(WDT)收到复位信号的供给，进行WDT的故障诊断。
在上述现有技术中，在CPU起动时进行WDT的故障诊断，但在CPU起动和休眠的频度比较高的系统中应用该技术的情况下，每次CPU的起动时间延迟，可能对系统的可靠性造成不利影响。
发明内容
本发明鉴于上述的情况而完成，其目的在于，不产生作为监视对象的CPU等处理单元的起动时间的延迟，而进行WDT的故障诊断。
本发明采用下述结构来解决上述课题。
(1)本发明的第1方案，提供电子控制装置，包括：处理单元，其具有向休眠状态的转移功能；监视定时器，其具有根据以一定周期从所述处理单元输出的脉冲信号进行复位的定时器，并且根据有无产生溢出输出反转电平的信号，还包括：锁定电路，其锁定所述监视定时器的输出信号并将通过该锁定得到的信号作为第1输出启动信号输出，所述处理单元在向所述休眠状态转移前停止所述脉冲信号的输出，在所述脉冲信号的输出停止后，基于从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号，进行所述监视定时器的故障诊断。
(2)如上述(1)所述的电子控制装置，还可以包括：“与”电路，其运算从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号和从所述处理单元输出的第2输出启动信号的逻辑积，且将表示该运算结果的信号作为最终的输出启动信号输出，在所述脉冲信号的输出停止后，所述处理单元基于从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号及从所述“与”电路输出的所述输出启动信号，进行所述监视定时器的故障诊断。
(3)如上述(1)所述的电子控制装置，还可以包括：“与”电路，其运算从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号和从所述处理单元输出的第2输出启动信号的逻辑积，并将表示该运算结果的信号作为最终的输出启动信号输出；三态缓冲器，其介插在所述处理单元和输出接口之间，根据从所述“与”电路输出的所述输出启动信号，向所述输出接口输出所述处理单元的输出信号，在所述脉冲信号的输出停止后，所述处理单元基于从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号及所述三态缓冲器的输出信号，进行所述监视定时器的故障诊断。
(4)如上述(1)所述的电子控制装置，所述锁定电路也可以通过所述处理单元的起动主要原因信号或复位信号的任一方的输入进行复位。
(5)如上述(2)所述的电子控制装置，所述锁定电路也可以通过所述处理单元的起动主要原因信号或复位信号的任一方的输入进行复位。
(6)如上述(3)所述的电子控制装置，所述锁定电路通过所述处理单元的起动主要原因信号或复位信号的任一方的输入进行复位。
(7)本发明第二方案提供车辆控制系统，其搭载于以电动机为动力源的车辆上，包括：所述电动机的驱动用的高压电池；切换所述高压电池的连接端的连接切换器；以及通过控制所述连接切换器，切换所述高压电池的连接端，由此进行所述高压电池的充放电控制的上述(1)～(6)中任一项所述的电子控制装置。
附图说明
图1是本实施方式的车辆控制系统A的概略结构图。
图2是本实施方式的电池ECU8的方框结构图。
图3是表示电池ECU8的动作的定时(timing)图。
图4是表示CPU11的休眠转移前的WDT12的故障诊断处理的流程图。
图5是本实施方式的车辆控制系统A的变形例。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一实施方式。
图1是本实施方式的车辆控制系统A的概略构成图。本车辆控制系统A搭载于例如以电动汽车或插电式混合动力车等电动机为动力源的车辆，且主要进行高压电池的充放电控制及电动机控制，由高压电池1、低压电池2、电池充电器3、接线盒4、逆变器5、电动机6、电动机ECU(Electric Control Unit；电子控制装置)7及电池ECU8构成。
高压电池1由串联连接的多个电池组(例如，锂离子电池组或镍氢电池组(cell)等)构成，是输出例如数百伏特的高压直流电压的电动机驱动用电池。该高压电池1的两端子(正极端子及负极端子)与接线盒4连接。低压电池2是为了向电池ECU8供给系统电源电压Vs(例如12伏特)而设置的电池。
电池充电器3是在高压电池1充电时连接到设置于车辆外部的交流电源B的充电电路，在电池ECU8的控制下，将从交流电源B供给的交流电压转移成规定电压值的直流电压并输出到接线盒4。
在电池ECU8的控制下，在充电时，接线盒4(连接端切换器)将高压电池1的两端子的连接端切换到电池充电器3的两输出端子，在放电时(驱动电动机6时)，接线盒4(连接端切换器)将高压电池1的两端子的连接端切换到逆变器5的两输入端子。
逆变器5根据从电动机ECU7输入的PWM(Pulse Width Modulation；脉宽调制)信号进行开关动作，由此，将经由接线盒4从高压电池1输入的高压直流电压变换为规定频率的交流电压并输出到电动机6。电动机6是作为车辆动力源使用的例如三相无刷电动机，其根据逆变器5供给的交流电压进行旋转。
电动机ECU7与电池ECU8可通信地连接，在从电池ECU8接受了电动机6的驱动请求时(高压电池1的连接端切换到逆变器5时)，生成要供给到逆变器5的PWM信号。另外，该电动机ECU7也与主ECU(省略图示)可通信地连接，通过按照从主ECU发送的运转信息(例如油门的踏下量等)而改变PWM信号的占空比及频率，由此，控制电动机6的旋转状态。
电池ECU8是进行高压电池1的充放电控制的电子控制装置，其控制接线盒4，在充电时，将高压电池1的连接端切换到电池充电器3，在放电时，将高压电池1的连接端切换到逆变器5。在高压电池1充电时，该电池ECU8监视高压电池1的电压状态并控制电池充电器3，由此，使高压电池1充电至适当的电压值。
图2是电池ECU8的方框结构图。如该图2所示，电池ECU8具备：CPU11、监视定时器(WDT)12，锁定电路13“与”电路14、三态缓冲器15、输出接口16、加电复位电路17、“或”电路18及定时器19。
CPU11(处理单元)是根据存储于未图示的非易失性存储器的控制程序，执行高压电池1的充放电控制所需要的处理的中央运算处理装置。即，该CPU11进行电池充电器3及接线盒4的控制、或对电动机ECU7进行电动机6的驱动请求。
该CPU11经由三态缓冲器15向输出接口16输出通过各种处理所得的信号。另外，该CPU11以一定周期向WDT12输出WDT脉冲信号WDTPLS。并且对“与”电路14输出具有输出禁止电平(例如高电平)和输出允许电平(例如低电平)的两种状态的CPU输出启动(enable)信号CPUOE(第2输出启动信号)。
细节后面论述，从锁定电路13输出的WDT输出启动信号WDTOE作为中断信号输入该CPU11，并且，向该CPU11输入三态缓冲器15的输出信号，CPU11基于这些中断信号(WDT输出启动信号WDTOE)及三态缓冲器15的输出信号进行WDT12的故障诊断。
另外，CPU11具有向作为省电力状态的休眠状态的转移功能，根据起动主要原因的产生状况(各起动主要原因信号的状态)，切换成休眠状态和通常动作状态的任一方的状态。另外，作为起动主要原因信号，在CPU11中被外部输入：例如，表示点火开关的接通/关断状态的第一起动主要原因信号IG-SW、表示快速充电开关的接通/关断状态的第二起动主要原因信号QCPL及表示通常充电开关的接通/关断状态的第三起动主要原因信号CPL。
WDT12具备为了监视CPU11的状态而使用的硬件定时器，即根据以一定周期从CPU11输入的WDT脉冲信号WDTPLS进行复位的定时器。该定时器在从CPU11向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出停止后还继续累计，在经过一定时间后成为溢出(overflow)。WDT12根据有无产生溢出，将电平反转的信号作为溢出复位信号RST并向锁定电路31输出。具体而言，在产生溢出时，WDT12使该溢出复位信号RST的电平从高电平向低电平反转一定期间。
锁定电路13锁定从WDT12输出溢出复位信号RST，且将通过该锁定得到的信号作为WDT输出启动信号WDTOE(第1输出启动信号)，输出向CPU11的中断端子INT及“与”电路14。另外，与CPU输出启动信号CPUOE一样，该WDT输出启动信号WDTOE是具有输出禁止电平(例如高电平)和输出允许电平(例如低电平)的两种状态的信号。
“与”电路14运算从锁定电路13输入的WDT输出启动信号WDTOE和从CPU11输入的CPU输出启动信号CPUOE的逻辑积，并将表示该运算结果的信号作为最终的输出启动信号OE输出到三态缓冲器15的控制端子。三态缓冲器15插入在CPU11和输出接口16之间，根据从“与”电路14输入控制端子的输出启动信号OE，向输出接口16输出从CPU11输入的输出信号。
具体而言，在输出启动信号OE为输出允许电平的情况下，该三态缓冲器15向输出接口16直接输出CPU11的输出信号，在输出启动信号OE为输出禁止电平的情况下，将输出端子设为高阻抗状态而停止输出。即，在输出启动信号OE为输出允许电平的情况下，三态缓冲器15的输出也成为输出允许电平，在输出启动信号OE为输出禁止电平的情况下，三态缓冲器15的输出也成为输出禁止电平。
输出接口16是将CPU11的输出信号(三态缓冲器15的输出信号)发送至与电池ECU8连接的外部装置的通信接口。在电池ECU8的电源接入时，加电复位电路17将在电源电压VBU达到保证CPU11的正常动作的规定电压VBU_th之前为低电平、在电源电压VBU达到规定电压VBU_th以后为高电平的加电复位信号P_RES输出到CPU11的复位端子RES_C、WDT12的复位端子RES_W及“或”电路18。
即，在电池ECU8的电源接入时，在电源电压VBU达到规定电压VBU_th之前，CPU11及WDT12维持在复位状态。
“或”电路18运算从加电复位电路17输入的加电复位信号P_RES和外部输入的各起动主要原因信号(IG-SW、QCPL、CPL)的逻辑和，并将表示该运算结果的信号经由定时器19输出向锁定电路13的复位端子RES_L。定时器19使“或”电路18的输出信号延迟一定时间再输出到锁定电路13的复位端子RES_L。
即，锁定电路13根据CPU11的起动主要原因信号(IG-SW、QCPL、CPL)或加电复位信号P_RES的任一方的输入进行复位，而且比CPU11及WDT12晚一定时间地解除复位。
接着，参照图3及图4对如上述那样构成的电池ECU8的动作进行详细地说明。
图3是表示电源电压VBU、加电复位信号P_RES、第一起动主要原因信号IG-SW、CPU11的状态、CPU输出启动信号CPUOE、WDT脉冲信号WDTPLS、WDT12的复位端子RES_W的电位、溢出复位信号RST、WDT输出启动信号WDTOE、锁定电路13的复位端子RES_L的电位、三态缓冲器15的输出电平之间的时间性的对应关系的定时图。
在从图3的时刻t0到t1的期间，假定不向电池ECU8供给电源电压VBU，CPU11处于休眠状态。这里，在时刻t1进行电源接入时，电源电压VBU经过一定时间逐渐上升到最大电压。如果点火开关的接通操作实现电源接入，则第1起动主要原因信号IG-SW从时刻t1开始向高电平上升，但维持加电复位信号P_RES在低电平直到电源电压VBU达到规定电压VBU_th的时刻t2，所以在从时刻t1到时刻t2的期间，CPU11维持在复位状态。
另外，在从该时刻t1到时刻t2的期间，WDT12的复位端子RES_W的电位和锁定电路13的复位端子RES_L的电位都维持在低电平，所以进行WDT12的定时器的复位及锁定电路13的复位。
当电源电压VBU在时刻t2达到规定电压VBU_th时，加电复位信号P_RES反转为高电平，因此，解除CPU11及WDT12的复位。另外，锁定电路13比CPU11及WDT12晚一定时间地解除复位(参照锁定电路13的复位端子RES_L的电位)。
在时刻t2解除复位时，CPU11从休眠状态起动，从时刻t3起以一定周期开始向WDT12输出WDT脉冲信号WDTPLS，另一方面，时刻t2以后，使设定为输出禁止电平(高电平)的CPU输出启动信号CPUOE从比时刻t3晚的时刻t4起(起动结束，完全转移为通常动作状态的时刻)反转为输出允许电平(低电平)。
在时刻t3以后，在WDT脉冲信号WDTPLS继续向WDT12输出的期间，WDT12的定时器正常地复位，而未产生溢出，因此，从WDT12输出的溢出复位信号RST维持在高电平。在该期间，从锁定电路13输出的WDT输出启动信号WDTOE维持在输出允许电平(低电平)。
即，在时刻t4以后，从CPU11输出的CPU输出启动信号CPUOE和从锁定电路13输出的WDT输出启动信号WDTOE都为输出允许电平，所以从“与”电路14输出的输出启动信号OE成为输出允许电平，其结果是，三态缓冲器15的输出电平也为输出允许电平。
在通常动作时，只要WDT12不发生故障，就继续从CPU11向WDT12输出WDT脉冲信号WDTPLS，从而如上述，三态缓冲器15的输出电平维持在输出允许电平，所以能够顺利地经由输出接口16向外部装置输出通过CPU11根据控制程序执行的各种处理而得到的信号。
这里，CPU11失控，在时刻t5以后，假定向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出停止。WDT12的定时器在WDT脉冲信号WDTPLS的输出停止后还继续累计，在经过一定时间后溢出。如果在时刻t6产生溢出，则WDT12在该时刻t6使溢出复位信号RST的电平从高电平向低电平反转一定期间。
于是，锁定电路13将上述那样的溢出复位信号RST的电平变化作为触发而锁定溢出复位信号RST。由此，在时刻t6以后，从锁定电路13输出的WDT输出启动信号WDTOE反转为输出禁止电平(高电平)。WDT输出启动信号WDTOE输入到CPU11的中断端子INT，因此，CPU11基于输入中断端子INT的WDT输出启动信号WDTOE，判断是否产生WDT12的溢出。
当CPU11基于WDT输出启动信号WDTOE判断为产生WDT12的溢出时，使CPU输出启动信号CPUOE的电平反转为输出禁止电平(高电平)。由此，在时刻t6以后，从CPU11输出的CPU输出启动信号CPUOE和从锁定电路13输出的WDT输出启动信号WDTOE都成为输出禁止电平，因此，从“与”电路14输出的输出启动信号OE成为输出禁止电平，其结果是，三态缓冲器15的输出电平也成为输出禁止电平。
即，在CPU11失控时，断开从三态缓冲器15向输出接口16的信号传递，因此，能够防止异常信号经由输出接口16输出到外部装置。
这样，在WDT12正常的情况下，当停止从CPU11向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出时，WDT输出启动信号WDTOE、CPU输出启动信号CPUOE、输出启动信号OE及三态缓冲器15的输出电平全部成为输出禁止电平。如果利用这一现象，则可以通过下面说明的方法进行WDT12的故障诊断。
CPU11检测在通常动作中(图3的时刻t4以后的期间)起动主要原因的消除(例如第一起动主要原因信号IG-SW成为低电平等)时，根据图4所示的流程图执行休眠转移处理，在该休眠转移处理中进行WDT12的故障诊断。
如图4所示，CPU11检测起动主要原因的消除而开始休眠转移处理时，首先，进行寄存器等待等休眠转移前准备(步骤S1)，之后，停止向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出(步骤S2)，将作为软件定时器的故障监视定时器置位(步骤S3)。在此，故障监视定时器的设定时间优选设定为至少从图3中的时刻t5到时刻t6的时间，即从停止向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出到在WDT12产生溢出的时间。
而且，CPU11根据输入到中断端子INT的WDT输出启动信号WDTOE的电平判断是否在WDT12产生溢出(步骤S4)。
在步骤S4中为“否”的情况下(在判断为WDT输出启动信号WDTOE为输出允许电平且未产生溢出的情况下)，CPU11判断是否经过故障监视定时器的设定时间(步骤S5)。
在上述步骤S5中为“否”的情况下，返回上述步骤S4的处理，另一方面，在上述步骤S5中为“是”的情况下，即，在与停止向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出无关，而即使超过故障监视定时器的设定时间也不会产生溢出的情况下，CPU11判断为WDT12故障(步骤S6)。
另外，在上述步骤S4中为“是”的情况下，即在WDT脉冲信号WDTPLS的输出停止后，在故障监视定时器的设定时间内产生溢出的情况下，CPU11判断三态缓冲器15的输出电平是否为输出禁止电平(步骤S7)。如上述，如果WDT12正常，则在WDT脉冲信号WDTPLS的输出停止后，三态缓冲器15的输出电平应成为输出禁止电平。
因此，在上述步骤S7中为“是”的情况下(三态缓冲器15的输出电平为输出禁止电平的情况下)，CPU11判断WDT12正常(步骤S8)，另一方面，在上述步骤S7中为“否”的情况下(三态缓冲器15的输出为输出允许电平的情况下)，CPU11判断WDT12故障(步骤S9)。
而且，当CPU11在上述步骤S6、S8或S9中判断WDT12故障或正常时，在将这些故障诊断结果保存在存储器后，以图3所示的方式向休眠状态转移(步骤S10)。
如以上说明，根据本实施方式，具有向休眠状态转移功能的CPU11在向休眠状态转移前进行WDT12的故障诊断，因此，不会像现有技术那样产生CPU11起动时间的延迟，可以进行WDT12的故障诊断。
另外，本发明不限定于上述实施方式，可列举下面的变形例。
(1)在上述实施方式中，在图4的步骤S7的处理中，示例了判断三态缓冲器15的输出电平是否为输出禁止电平的情况，但如上述，如果WDT12正常，则从“与”电路14输出的输出启动信号OE也成为输出禁止电平，因此，也可以在步骤S7中判断输出启动信号OE是否为输出禁止电平。
(2)在上述实施方式中，停止向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出后，判断在规定时间内是否产生溢出，即使在产生溢出的情况下，仍通过判断三态缓冲器15的输出电平是否成为输出禁止电平，进行WDT12的故障诊断，但也可以只在停止向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出后，判断在规定时间内是否产生溢出，进行WDT12的故障诊断。
在该情况下，在停止向WDT12的WDT脉冲信号WDTPLS的输出后，如果在规定时间内产生溢出，则判断为WDT12正常，且如果在规定时间内未产生溢出，则判断为WDT12故障即可。
(3)在上述实施方式中，作为本发明的电子控制装置，示例了进行搭载于例如以电动汽车或插电式混合动力车等电动机为动力源的车辆的高压电池1的充放电控制的电池ECU8，但本发明不限定于此，也可以广泛适用于如下的电子控制装置中，即该电子控制装置包括：处理单元，其具有向休眠状态的转移功能；以及监视定时器，其具有通过从该处理单元以一定周期输出的脉冲信号进行复位的定时器，并且通过有无产生溢出而输出电平反转的信号。
(4)在上述实施方式中，示例了搭载于可以从电动汽车或插电式混合动力车等外部充电高压电池1的车辆的车辆控制系统A，但本发明不限定于此，也可适用于搭载于混合动力车等以发动机和电动机为动力源且不可以从外部充电高压电池1的车辆的车辆控制系统。
图5是表示搭载于混合动力车的车辆控制系统A1的一个例子的结构概略图。在图5中，对与车辆控制系统A相同的构成要素标注同一标号。如该图5所示，车辆控制系统A1是电动机6和发动机9连结于同一轴上，且采用双方作为车轮10的动力源而使用的并联方式的混合动力系统。另外，也可以设为并联方式以外的混合系统。
发动机9由发动机ECU11控制燃料喷射量、燃料喷射时刻、点火定时等。该发动机ECU11与电动机ECU7及电池ECU8可通信地连接，彼此共享信息并实现电动机6和发动机9的协调控制的车辆行驶。
本申请要求基于2011年9月14日申请的日本的特愿2011-200759号的优先权，其内容引用于此。

Claims (7)

1.一种电子控制装置，包括：
处理单元，其具有向休眠状态的转移功能；以及
监视定时器，其具有通过从所述处理单元以一定周期输出的脉冲信号进行复位的定时器，并且根据有无产生溢出，输出电平反转的信号，其特征在于，包括：
锁定电路，其锁定所述监视定时器的输出信号并将通过该锁定得到的信号作为第1输出启动信号输出，
所述处理单元在向所述休眠状态转移前停止所述脉冲信号的输出，在所述脉冲信号的输出停止后，基于从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号，进行所述监视定时器的故障诊断。
2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，还包括：
“与”电路，其运算从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号和从所述处理单元输出的第2输出启动信号的逻辑积，且将表示该运算结果的信号作为最终的输出启动信号输出，
在所述脉冲信号的输出停止后，所述处理单元基于从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号及从所述“与”电路输出的所述输出启动信号，进行所述监视定时器的故障诊断。
3.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，还包括：
“与”电路，其运算从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号和从所述处理单元输出的第2输出启动信号的逻辑积，并将表示该运算结果的信号作为最终的输出启动信号输出；
三态缓冲器，其插入在所述处理单元和输出接口之间，根据从所述“与”电路输出的所述输出启动信号，向所述输出接口输出所述处理单元的输出信号，
在所述脉冲信号的输出停止后，所述处理单元基于从所述锁定电路输出的所述第1输出启动信号及所述三态缓冲器的输出信号，进行所述监视定时器的故障诊断。
4.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，
所述锁定电路通过所述处理单元的起动主要原因信号或复位信号的任一方的输入进行复位。
5.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于，
所述锁定电路通过所述处理单元的起动主要原因信号或复位信号的任一方的输入进行复位。
6.如权利要求3所述的电子控制装置，其特征在于，
所述锁定电路通过所述处理单元的起动主要原因信号或复位信号的任一方的输入进行复位。
7.一种车辆控制系统，其搭载于以电动机为动力源的车辆上，其特征在于，包括：
所述电动机的驱动用的高压电池；
切换所述高压电池的连接端的连接切换器；以及
通过控制所述连接切换器，切换所述高压电池的连接端，由此进行所述高压电池的充放电控制的权利要求1～6中任一项所述的电子控制装置。
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