JP2005170111A - Electric control system and power distributor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の機器へ電力を分配し、同時に電子制御ユニット間の通信異常の救済手段を備える電力分配器及びそれを用いる電動制御システムに関する。 The present invention relates to an electric power distributor that distributes electric power to a plurality of devices and at the same time includes a means for remedying communication abnormality between electronic control units, and an electric control system using the same.
昨今、自動車において実用化が急速に進展しているX−by−Wireシステムは、例えばステアリング装置、ブレーキ装置、シフト装置等を電気的に制御する電動制御システムである。X−by−Wireシステムでは、複数の電子制御ユニット(ECU:以下「コントローラ」という。)がバスを介して接続され、コントローラには、例えばステアリング装置、ブレーキ装置、シフト装置等がバスを介して接続され、各種の信号が多重伝送されることによって動作を電気的に制御する。 The X-by-Wire system, which has recently been rapidly put into practical use in automobiles, is an electric control system that electrically controls, for example, a steering device, a brake device, a shift device, and the like. In the X-by-Wire system, a plurality of electronic control units (ECU: hereinafter referred to as “controller”) are connected via a bus, and a steering device, a brake device, a shift device, etc. are connected to the controller via the bus. The operation is electrically controlled by multiplex transmission of various signals connected.
バスとしては、自動車のステアリング装置、ブレーキ装置、シフト装置等とコントローラとを接続している制御線を利用することが多く、コントローラ相互間の多重通信も該制御線を介して行われている。 As a bus, a control line connecting a steering device, a brake device, a shift device and the like of an automobile and a controller is often used, and multiplex communication between controllers is also performed through the control line.
しかし、近年の自動車における各種機器の電子化の進展に伴い、制御線を用いて制御する対象は多種多様となっており、バネ下に各種のハーネスが混在することになる。この場合、バネ下のハーネスの重量増加がサスペンション特性に与える影響は無視できないレベルとなることも想定され、自動車の挙動を制御することが困難になるおそれがあるという問題点があった。また、ハーネスの信頼性の観点からは、断線等のおそれを少しでも排除するために、振動等の激しい部分であるバネ下のハーネスは少しでも少ない方が好ましい。 However, with the recent progress of computerization of various devices in automobiles, there are a wide variety of objects to be controlled using control lines, and various harnesses are mixed under the spring. In this case, it is assumed that the increase in the weight of the unsprung harness on the suspension characteristics is assumed to be a level that cannot be ignored, and there is a problem that it may be difficult to control the behavior of the automobile. From the viewpoint of the reliability of the harness, it is preferable that the number of unsprung harnesses, which is a part where vibrations are intense, be as small as possible in order to eliminate any fear of disconnection or the like.
そこで、電源分配装置を電源供給装置近傍のエンジンルーム、運転席近傍のカウル部及び運転席後方のトランクルームにそれぞれ設置し、各電源分配装置は、近傍で発生する信号を入力し、他の電源分配装置にネットワークを介して伝送することで信号線の簡略化を図り、さらに電源分配装置近傍の負荷を1本の電力線とネットワークを介して得られる信号とで駆動することにより、電力線を大幅に簡素化し、ワイヤーハーネスの省線化を図る電源分配システムが考案されている(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に開示されているシステムでは、ハーネスを減少することはでき、かつ電源分配装置のいずれかの配線においてグランドショートが発生して過電流が流れた場合、該当する電源分配装置への給電を停止することはできるが、コントローラ間における信号の送受信の異常、特に送受信される信号が正常であるか否かを検出することができない。したがって、例えば一のコントローラに異常な動作が発生し、誤った信号を送信することにより、該信号に基づいて他のコントローラが誤作動することを防止することができないという問題点があった。 However, in the system disclosed in Patent Document 1, if the harness can be reduced and a ground short occurs in any of the wirings of the power distribution device and an overcurrent flows, the corresponding power distribution device is reached. However, it is impossible to detect abnormality in signal transmission / reception between the controllers, particularly whether the transmitted / received signal is normal. Therefore, for example, an abnormal operation occurs in one controller, and it is impossible to prevent another controller from malfunctioning based on the signal by transmitting an incorrect signal.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コントローラ間で送受信する信号の異常を検出し、信号の異常を検出した場合に該信号を発信したコントローラに対する電力の供給を停止することができる電動制御システム及びそれに用いる電力分配器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to detect an abnormality in a signal transmitted and received between controllers and to stop supplying power to the controller that has transmitted the signal when an abnormality in the signal is detected. It is an object of the present invention to provide an electric control system that can be used and a power distributor used therefor.
上記目的を達成するために第1発明に係る電動制御システムは、電力を動力源とする機器の動作を制御し、相互に通信する複数のコントローラと、該コントローラへ電力を分配する電力分配器とからなる電動制御システムにおいて、前記電力分配器は、一のコントローラから前記機器の動作を制御する信号を受信する手段と、該手段で受信した信号を他のコントローラへ送信する手段と、受信した信号の異常を検出する手段と、該手段で信号の異常を検出した場合、異常を検出した一のコントローラへの電力の供給を停止する手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electric control system according to a first aspect of the present invention includes a plurality of controllers that control operations of devices that use electric power as a power source and communicate with each other, and a power distributor that distributes electric power to the controllers. In the electric control system, the power distributor includes means for receiving a signal for controlling the operation of the device from one controller, means for transmitting the signal received by the means to another controller, and the received signal. And a means for stopping the supply of power to the one controller that detected the abnormality when the abnormality is detected by the means.
また、第2発明に係る電動制御システムは、第1発明において、一のコントローラへの電力の供給を停止する手段は、電力を供給する電力線の接続を切断するものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the electric control system according to the first aspect, wherein the means for stopping the supply of power to the one controller disconnects the connection of the power line that supplies the power.
また、第3発明に係る電動制御システムは、第1発明又は第2発明において、一のコントローラから前記機器の動作を制御する信号は所定のフレーム構造を有し、受信した信号の異常を検出する手段は、受信した信号のフレームを解析することにより異常の有無を判断するものであることを特徴とする。 In the electric control system according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the signal for controlling the operation of the device from one controller has a predetermined frame structure, and detects an abnormality of the received signal. The means is characterized in that the presence or absence of an abnormality is determined by analyzing the frame of the received signal.
上記目的を達成するために第4発明に係る電力分配器は、電力を動力源とする機器の動作を制御し、相互に通信する複数のコントローラへ電力を分配する電力分配器において、一のコントローラから前記機器の動作を制御する信号を受信する手段と、該手段で受信した信号を他のコントローラへ送信する手段と、受信した信号の異常を検出する手段と、該手段で信号の異常を検出した場合、異常を検出した一のコントローラへの電力の供給を停止する手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power distributor according to a fourth aspect of the present invention is a power distributor that controls the operation of a device that uses power as a power source and distributes power to a plurality of controllers that communicate with each other. Means for receiving a signal for controlling the operation of the device from the above, means for transmitting the signal received by the means to another controller, means for detecting an abnormality of the received signal, and detecting an abnormality of the signal by the means And a means for stopping the supply of power to the one controller that detected the abnormality.
また、第5発明に係る電力分配器は、第4発明において、一のコントローラへの電力の供給を停止する手段は、電力を供給する電力線の接続を切断するものであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the power distributor according to the fourth aspect, wherein the means for stopping the supply of power to the one controller disconnects the connection of the power line that supplies the power.
また、第6発明に係る電力分配器は、第4発明又は第5発明において、受信した信号の異常を検出する手段は、受信した信号のフレームを解析することにより異常の有無を判断するものであることを特徴とする。 In the power divider according to the sixth invention, in the fourth invention or the fifth invention, the means for detecting an abnormality of the received signal determines the presence or absence of the abnormality by analyzing the frame of the received signal. It is characterized by being.
第1発明及び第4発明では、電力分配器が、コントローラ間で送受信する信号の異常を検出する手段を備え、該手段で信号の異常を検出した場合、異常を検出した信号が他のコントローラへ送信されることにより、他のコントローラが誤作動しないよう、異常を検出した信号を送信したコントローラへの電力の供給を停止する手段を備える。これにより、異常な信号を発信するコントローラへの電力の供給を停止することで該コントローラが信号を送信することを停止させることができ、異常信号により他のコントローラにおいて誤作動が生じることを未然に防止することが可能となる。また、電力分配器に斯かる機能を持たせることで、コントローラで送受信する信号の異常を検出する装置を別途設ける必要がないことから、部品点数の減少を図ることができ、製造コストの減少、信頼性の向上を図ることが可能となる。 In the first invention and the fourth invention, the power distributor includes means for detecting an abnormality of a signal transmitted / received between controllers, and when the abnormality of the signal is detected by the means, the signal detecting the abnormality is transmitted to another controller. Means for stopping the supply of power to the controller that has transmitted the signal that has detected the abnormality is provided so that the other controller does not malfunction by being transmitted. As a result, by stopping the supply of power to the controller that transmits an abnormal signal, it is possible to stop the controller from transmitting a signal, and it is possible to prevent a malfunction from occurring in another controller due to the abnormal signal. It becomes possible to prevent. In addition, by providing such a function to the power distributor, it is not necessary to separately provide a device for detecting an abnormality in the signal transmitted and received by the controller, so that the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, Reliability can be improved.
また、第2発明及び第5発明では、一のコントローラへの電力の供給を停止する手段は、電力を供給する電力線の接続を切断するものであることから、異常な信号を送信しているコントローラの動作を確実に停止する。これにより、異常な信号を送信しているコントローラの動作を停止することで、他のコントローラへの異常な信号の伝達を未然に防止することができ、異常な信号に基づいた他のコントローラの誤作動を防止することが可能となる。 In the second and fifth aspects of the invention, the means for stopping the supply of power to one controller is to disconnect the connection of the power line that supplies power, so that the controller is transmitting an abnormal signal. Make sure to stop the operation. Thus, by stopping the operation of the controller that is sending an abnormal signal, it is possible to prevent the abnormal signal from being transmitted to the other controller, and the error of the other controller based on the abnormal signal can be prevented. It becomes possible to prevent the operation.
また、第3発明及び第6発明では、受信した信号の異常を検出する手段は、受信した信号のフレームを解析することにより異常の有無を判断するものであり、制御信号として不可欠な情報が正しく伝達されているか、漏れはないか等を検出する。これにより、コントローラの制御信号として不可欠な情報が正しく伝達されているか、漏れはないか等を検出することで信号の異常の有無を確実に検出することができ、他のコントローラへの異常な信号の伝達を未然に防止することが可能となる。 In the third and sixth aspects of the invention, the means for detecting the abnormality of the received signal determines the presence or absence of the abnormality by analyzing the frame of the received signal. It is detected whether it is transmitted or leaked. As a result, it is possible to reliably detect the presence or absence of signal abnormality by detecting whether essential information is correctly transmitted as a control signal for the controller, whether there is no leakage, etc., and abnormal signals to other controllers Can be prevented in advance.
第1発明及び第4発明によれば、異常な信号を発信するコントローラへの電力の供給を停止することで該コントローラが信号を送信することを停止させることができ、異常信号により他のコントローラにおいて誤作動が生じることを未然に防止することが可能となる。また、電力分配器に斯かる機能を持たせることで、コントローラで送受信する信号の異常を検出する装置を別途設ける必要がないことから、部品点数の減少を図ることができ、製造コストの減少、信頼性の向上を図ることが可能となる。 According to the first and fourth aspects of the present invention, the controller can stop transmitting signals by stopping the supply of power to the controller that transmits an abnormal signal. It is possible to prevent malfunctions from occurring. In addition, by providing such a function to the power distributor, it is not necessary to separately provide a device for detecting an abnormality in the signal transmitted and received by the controller, so that the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, Reliability can be improved.
また、第2発明及び第5発明によれば、異常な信号を送信しているコントローラの動作を停止することで、他のコントローラへの異常な信号の伝達を未然に防止することができ、異常な信号に基づいた他のコントローラの誤作動を防止することが可能となる。 Further, according to the second and fifth inventions, by stopping the operation of the controller that is transmitting an abnormal signal, it is possible to prevent the transmission of an abnormal signal to another controller in advance. This makes it possible to prevent malfunctions of other controllers based on various signals.
また、第3発明及び第6発明によれば、コントローラの制御信号として不可欠な情報が正しく伝達されているか、漏れはないか等を検出することで信号の異常の有無を確実に検出することができ、他のコントローラへの異常な信号の伝達を未然に防止することが可能となる。 Further, according to the third and sixth inventions, it is possible to reliably detect the presence / absence of a signal abnormality by detecting whether essential information as a control signal of the controller is correctly transmitted or not leaking. This makes it possible to prevent abnormal signals from being transmitted to other controllers.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係る電力分配器を用いる電動制御システムを、X−by−Wireシステムに適用した場合のブロック図である。図1において、1は電力を供給する電源を示しており、例えば電圧が12Vである鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池等で構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram when the electric control system using the power distributor according to the first embodiment of the present invention is applied to an X-by-Wire system. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power supply for supplying electric power, which is constituted by, for example, a lead storage battery having a voltage of 12 V, a nickel-hydrogen battery, a lithium ion battery, or the like.
電源1には、電力線31を介して電力分配器2が接続されている。電力分配器2は、電力線31a、31bを介して接続されている他の電力分配器2、2、及び電力線31c、31dを介して複数のコントローラ3、3に対して電力を分配する。複数のコントローラ3、3は、車内LAN32を介して接続されているブレーキ装置4、ステアリング装置5を各制御する。なお、1つのコントローラが1つの装置を制御することに限定されるものではなく、1つのコントローラが複数の装置を制御する構成であってもよい。
A
ブレーキ装置4は、ブレーキペダルからの操作信号及び制動アクチュエータ(図示せず)からのフィードバック信号がコントローラ3に入力され、コントローラ3は制動アクチュエータに対して制動信号を出力し、制動アクチュエータはコントローラ3から出力された制動信号に基づいて制動動作を行う。
In the
ステアリング装置5は、ステアリング操作信号及び舵取りアクチュエータ(図示せず)からのフィードバック信号がコントローラ3に入力され、コントローラ3は舵取りアクチュエータに対して舵取り信号を出力し、舵取りアクチュエータはコントローラ3から出力された舵取り信号に基づいて舵取り動作を行う。
In the
コントローラ3同士の間では、相互にどのような制御信号が送信されているのかを監視し合っている。すなわち、一のコントローラ3から送信された制御信号は、車内LAN32を介して他のコントローラ3に送信される。
The
図2は、本発明の実施の形態1に係る電力分配器2のブロック図である。電力分配器2は、電源1と電力線31を介して接続されている。また、電力分配器2は、他の電力分配器2、2と電力線31a、31bを介して接続され、複数のコントローラ3、3と、電力線31c、31dを介して接続されている。コントローラ3、3間で送受信される制御信号は、車内LAN32を介して、電力分配器2にも送信される。
FIG. 2 is a block diagram of
電力分配器2の制御部21はMPU211を備えており、MPU211とバスを介して接続されているROM212に処理プログラムを記憶している。コントローラ3、3間で送受信される制御信号は、車内LAN32を介して、通信インタフェース214を用いて受信し、RAM213へ記憶する。
The
出力部215は、MPU211の指示に従って、電力分配器2が電力を供給する対象である他の電力分配器2、2、コントローラ3、3ごとに、Hレベルの信号またはLレベルの信号を保護回路22に対して出力する。
The
図3は、保護回路22の概略構成図である。電源1からの電力線31が4つに分割され、各々に電力供給スイッチ221、222、223、224の一端が接続されている。電力供給スイッチ221、222、223、224の他端は、電力線31a、31b、31c、31dを介して、それぞれ電力分配器2、2、コントローラ3、3へ接続されている。電力供給スイッチ221、222、223、224には、出力部215からの信号線33a、33b、33c、33dがそれぞれ接続されている。電力供給スイッチ221、222、223、224は、電力の供給を信号線33a、33b、33c、33dから入力される信号により接続/切断できるものであれば特に限定されるものではなく、リレースイッチ、トランジスタによるスイッチング素子等を用いる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
保護回路22では、各信号線33a、33b、33c、33dから入力される信号がLレベルの信号である場合、対応する電力供給スイッチ221、222、223、224を接続し、各信号線33a、33b、33c、33dから入力される信号がHレベルの信号である場合、対応する電力供給スイッチ221、222、223、224を切断する。
In the
以上の構成を有する電力分配器2の動作について説明する。まずコントローラ3、3間で送受信される制御信号を、車内LAN32を介して、通信インタフェース214を用いて受信し、RAM213へ記憶する。MPU211は、RAM213に記憶されている制御信号を読み出して、制御信号についてフレーム解析を行う。
The operation of the
フレーム解析は、RAM213から読み出した制御信号について、信号が正常である場合に想定される各ビット値の想定範囲を超えているか否か、データ長が異常であるか否か、送信先のアドレスが入力されているか否か等を解析する処理である。フレーム解析により、信号が正常である場合に想定される各ビット値の想定範囲を超えている場合、データ長が異常に長い場合、送信先のアドレスが入力されていない場合等は、読み込んだ制御信号が異常な信号であるものとMPU211が判断する。
In the frame analysis, regarding the control signal read from the
フレーム解析の結果、読み込んだ制御信号が異常な信号であるとMPU211が判断した場合、MPU211は、出力部215に対して、異常と判断された制御信号を送信してきたコントローラ3に対する電力の供給を停止する旨を示すHレベルの信号を出力する旨を示す信号を送信する。Hレベルの信号を出力する旨を示す信号を送信した時点で、RAM213に一時記憶されている信号を削除する。
When the
出力部215は、MPU211からの指示信号に従って、保護回路22への信号線のうち、異常と判断された制御信号を送信してきたコントローラ3に対する電力供給スイッチへ接続されている信号線に対してHレベルの信号を出力し、それ以外の信号線に対してLレベルの信号を出力する。
In accordance with the instruction signal from the
電力供給スイッチ221、222、223、224に対して信号線33a、33b、33c、33dからHレベル(Lレベル)の信号が入力された場合、Hレベル(Lレベル)の信号が入力された電力供給スイッチ221、222、223、224が切断(接続)される。これにより、異常な信号を発信しているコントローラ3への電力を供給している電力線を電力供給スイッチ221、222、223、224により切断することができることから、該コントローラ3が電力の供給を受けることができずに動作を停止し、他のコントローラ3へ異常な信号が送信されることによる誤動作を未然に防止することが可能となる。
When an H level (L level) signal is input to the power supply switches 221, 222, 223, and 224 from the
次に、本発明の実施の形態に係る電力分配器2での処理について説明する。図4は本発明の実施の形態に係る電力分配器2のMPU211の処理手順を示すフローチャートである。
Next, processing in the
図4に示すように、電力分配器2のMPU211は、車内LANを介して、コントローラ3、3間で送受信されている制御信号を随時受信する(ステップS401)。受信した制御信号は、RAM213へ一時記憶する(ステップS402)。そして、MPU211は、RAM213へ一時記憶した信号を読み出して、フレーム解析を行う(ステップS403)。
As illustrated in FIG. 4, the
具体的には、MPU211は、RAM213から読み出した制御信号について、制御信号が正常である場合に想定される各ビット値の想定範囲を超えているか否か、データ長が異常であるか否か、送信先のアドレスが入力されているか否か等を解析して、読み込んだ制御信号が正常であるか否かを判断する。
Specifically, the
フレーム解析の結果、読み込んだ制御信号が異常な信号であるとMPU211が判断した場合には(ステップS404:YES)、出力部215に対して送信元に対する電力の供給を停止する旨を示すHレベルの信号を出力する指示信号を送信し(ステップS405)、RAM213に一時記憶されている制御信号を削除する(ステップS406)。これにより、出力部215から保護回路22へHレベルの信号が送信され、異常な制御信号を発信しているコントローラ3への電力を供給している電力線を電力供給スイッチで切断することができることから、該コントローラ3が電力の供給を受けることができずに動作を停止し、他のコントローラ3へ異常な制御信号が送信されることによる誤動作を未然に防止することが可能となる。
As a result of frame analysis, when the
読み込んだ制御信号が正常であるとMPU211が判断した場合には(ステップS404:NO)、そのまま電力の供給を継続する旨を示すLレベルの信号を出力する指示信号を送信し(ステップS407)、RAM213に一時記憶されている制御信号を削除する(ステップS408)。
When the
以上のように本実施の形態によれば、異常な制御信号が他のコントローラ3へ送信されることを未然に防止することができ、異常が発生したコントローラ3以外のコントローラ3における異常な制御信号による誤作動を未然に防止することが可能となる。また、電力分配器2に斯かる機能を持たせることで、コントローラ3、3間で送受信される制御信号の異常を検出する装置を別途設ける必要がないことから、部品点数の減少を図ることができ、製造コストの減少、信頼性の向上を図ることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent an abnormal control signal from being transmitted to another
なお、本実施の形態では、コントローラ3が2つ電力分配器2へ接続されている場合について説明しているが、接続されるコントローラ3の数が3以上の複数個接続されていても、同様の効果が期待できる。
In the present embodiment, the case where two
1 電源
2 電力分配器
3 コントローラ(ECU)
4 ブレーキ装置
5 ステアリング装置
21 制御部
22 保護回路
31、31a、31b、31c、31d 電力線
32 車内LAN
211 MPU
212 ROM
213 RAM
214 通信インタフェース
215 出力部
1
4
211 MPU
212 ROM
213 RAM
214
Claims (6)
前記電力分配器は、一のコントローラから前記機器の動作を制御する信号を受信する手段と、該手段で受信した信号を他のコントローラへ送信する手段と、受信した信号の異常を検出する手段と、該手段で信号の異常を検出した場合、異常を検出した一のコントローラへの電力の供給を停止する手段とを備えることを特徴とする電動制御システム。 In an electric control system comprising a plurality of controllers that control the operation of equipment using power as a power source and communicate with each other, and a power distributor that distributes power to the controllers,
The power distributor includes means for receiving a signal for controlling the operation of the device from one controller, means for transmitting a signal received by the means to another controller, means for detecting an abnormality of the received signal, An electric control system comprising: means for stopping power supply to one controller that detects an abnormality when the means detects a signal abnormality.
一のコントローラから前記機器の動作を制御する信号を受信する手段と、該手段で受信した信号を他のコントローラへ送信する手段と、受信した信号の異常を検出する手段と、該手段で信号の異常を検出した場合、異常を検出した一のコントローラへの電力の供給を停止する手段とを備えることを特徴とする電力分配器。 In a power distributor that controls the operation of equipment that uses power as a power source and distributes power to a plurality of controllers that communicate with each other.
Means for receiving a signal for controlling the operation of the device from one controller; means for transmitting a signal received by the means to another controller; means for detecting an abnormality of the received signal; A power distributor comprising: means for stopping supply of power to one controller that detects an abnormality when an abnormality is detected.
6. The power distributor according to claim 4, wherein the means for detecting an abnormality of the received signal is for determining whether or not there is an abnormality by analyzing a frame of the received signal.
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