JP2006176000A

JP2006176000A - 異常判定システム

Info

Publication number: JP2006176000A
Application number: JP2004371344A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Yokogawa; 信洋横川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP4349276B2

Abstract

【課題】本発明は、通信遅延に影響されずに異常判定を行う異常判定システムの提供を目的とする。
【解決手段】異常判定手段を有するＥＣＵ１０及び２０が通信回線４０を介して接続されており、ＥＣＵ２０による異常判定はＥＣＵ１０から送信された異常判定結果に関する情報を用いて行われる異常判定システムにおいて、ＥＣＵ１０及び２０に向けて定期的に変化する同期スタンプを送信する同期スタンプ発行ＥＣＵ３０を備え、ＥＣＵ２０はＥＣＵ２０自身が異常判定時点に受信している同期スタンプを保持するとともに、ＥＣＵ１０はＥＣＵ１０自身が異常判定時点に受信している同期スタンプと共に前記異常判定結果に関する情報を送信することで、ＥＣＵ２０の異常判定時点と同時点の異常判定結果に関する情報を用いることを可能にすることを特徴とする異常判定システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の異常判定手段が通信回線を介して相互に通信することによって異常判定を行う異常判定システムに関する。

従来から、異常検出処理を実行する異常検出オブジェクトとその異常検出オブジェクトによる異常検出結果に基づいて異常時情報を記憶するオブジェクト群とを有する自己診断機能を備えた車両用制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。本車両用制御装置は、異常検出オブジェクトから異常時情報を無効にするよう指示があると、オブジェクト群は自身に記憶している異常時情報の消去等を行うものである。
特開２００１−２４８４９４号公報

ところで、各オブジェクトが多重通信で接続された場合、その接続されるオブジェクトの数が増えるにつれて、通信回線上を流れるデータ量も増えるため、通信遅延が起こり得る可能性がある。

この点、上述の従来技術では、各オブジェクトが多重通信で接続された場合、通信遅延により異常検出オブジェクトからの異常時情報の無効指示が遅れてしまい、異常時情報が消去されずに異常と誤判定してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、通信遅延に影響されずに異常判定を行う異常判定システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
第１及び第２の異常判定手段が通信回線を介して接続されており、前記第２の異常判定手段の異常判定は前記第１の異常判定手段から送信された異常判定結果に関する情報を用いて行われる異常判定システムにおいて、
前記第１及び第２の異常判定手段に向けて定期的に変化する同期情報を送信する同期情報送信手段を備え、
前記第２の異常判定手段は、該第２の異常判定手段自身が異常判定時点に受信している同期情報を保持するとともに、
前記第１の異常判定手段は、該第１の異常判定手段自身が異常判定時点に受信している同期情報と共に前記異常判定結果に関する情報を送信することで、
前記第２の異常判定手段の異常判定時点と同時点の前記異常判定結果に関する情報を用いることを可能にすることを特徴とする異常判定システムが提供される。

本局面によれば、第１の異常判定手段による異常判定時点を第２の異常判定手段側で認識することができるようになる。それによって、通信回線上で通信遅延があったとしても、第２の異常判定手段は、第１の異常判定手段から送信された異常判定結果に関する情報が異常判定に用いる情報として適した時刻のものか否かを判断できるようになる。

また、前記第１及び第２の異常判定手段が異常判定する判定対象はそれぞれ異なっており、前記第１の異常判定手段の判定対象を異常とする旨の情報が前記異常判定結果に関する情報に含まれている場合、前記第２の異常判定手段の判定対象は異常と判定されないとしてもよい。これにより、第２の異常判定手段は、第１の異常判定手段が異常判定する判定対象が異常であれば、自身が判定する判定対象を異常と誤判定することがなくなる。

本発明によれば、通信遅延に影響されずに異常判定を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。本発明の異常判定システムの実施例として、車両に搭載された場合について説明する。車両には各種のＥＣＵ（Electric Control Unit）が搭載される。その各種のＥＣＵが通信回線を介して連携しあって制御することによって、車両全体としての制御が行われる。具体的には、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ、車輪のロックを防止させるＡＢＳ（Antilock Brake System）ＥＣＵ等が連携して車両の走行・制動制御を行う。エンジンＥＣＵは、エンジンの吸気管に設けられたスロットルバルブを駆動するスロットルモータを制御することによって、スロットルバルブの開度を変化させてエンジンに供給される空気量を調整する。ＡＢＳＥＣＵは、車輪速やブレーキ操作の有無等の検出結果に基づいてブレーキアクチュエータを制御することによって、制動時に車輪がロックしないようにする。通信回線を介して連携しあって制御するＥＣＵとして、他には、車両の旋回挙動を安定化させるＶＳＣ（Vehicle Stability Control）ＥＣＵや、車両の加速性や直進性等を確保するＴＲＣ（Traction Control）ＥＣＵが挙げられる。

ところで、上記に例示したＥＣＵのそれぞれは、何か異常を検出した場合、車両全体としての制御にできるだけ影響がないようにするため、他のＥＣＵやユーザに対してその異常を知らせる機能、つまり、ダイアグ機能を有している。ダイアグ機能を有するＥＣＵは、そのＥＣＵ自身やセンサやアクチュエータ等の動作を周期的にチェックして、異常の有無を監視する。ＥＣＵは、ダイアグ機能により異常が検出された場合には、ユーザにその旨を警告ランプやディスプレイ等によって知らせたり、修理時に故障内容を後からでも参照できるようにメモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）にその異常コードを記憶したりする。

しかしながら、通信回線上に分散配置された複数のＥＣＵがそれぞれダイアグ機能を有する場合、その配置数が増えるにつれて、通信回線上を流れるデータ量も増えるため、通信遅延が起こり得る可能性がある。このため、通信遅延が、各ＥＣＵの誤動作の原因になることがある。

この誤動作について、より具体的に説明する。例えば、ある部品Ａの故障が発生した場合、その部品Ａの故障を監視するＥＣＵ（以下、「ＥＣＵ１０」という）は部品Ａを故障と判定する。ところが、実際には部品Ａの故障だけで部品Ｂの故障はないにもかかわらず、部品Ｂの故障を監視するＥＣＵ（以下、「ＥＣＵ２０」という）が部品Ｂを故障と判定してしまうことがある。部品Ｂの故障判定用ダイアグ機能（以下、「Ｂダイアグ」という。「Ａダイアグ」も同様に定義する）を有するＥＣＵ２０が、部品Ａの状態と部品Ｂの状態を直接観測し、その観測結果を比較等することによって故障判定を行っている場合があるからである。したがって、部品Ａの故障を記憶するだけではなく、部品Ｂの故障も誤記憶してしまい、不要な部品交換を誘引してしまう。

その誤記憶の対策のため、通常は、ＥＣＵ１０が部品Ａの故障判定結果をＢ故障記憶の「マスク要求」としてＥＣＵ２０に送信し、Ｂ故障記憶が誤って記憶されないようにしている。なお、Ｂ故障記憶とは、Ｂダイアグによる異常という判定結果をＥＣＵ内に記憶することである（「Ａ故障記憶」も同様に定義する）。また、「Ｂマスク要求」とは、ＡダイアグがＢダイアグに向けて定期的に送信する通知であって、ＢダイアグがＢ故障記憶を行うことができる状態であるか否かを示すものである。

図３は、Ｂ故障記憶のマスク要求によってＢ故障記憶が誤記憶されないことを示す図である。ＥＣＵ１０は、部品Ａを定期的に監視することによって、Ａダイアグ異常判定を所定のタイミングで行っている。一方、ＥＣＵ２０は、部品Ｂを定期的に監視するとともにＥＣＵ１０から送信されたマスク要求を用いることによって、Ｂダイアグ異常判定を所定のタイミングで行っている。Ａダイアグが正常判定している間では、このＢマスク要求は（ＯＦＦ）であり、Ｂ故障記憶を行うことができる状態である旨（マスクが不要である旨）が伝えられる。当然に、このＢマスク要求が（ＯＦＦ）である間に、ＥＣＵ２０のＢダイアグが部品Ｂの故障を検出した場合、Ｂ故障記憶が行われる。一方、Ａダイアグが異常を判定している間、通常、Ｂマスク要求は（ＯＮ）となり、Ｂ故障記憶が行われないよう（マスクするよう）求められる。したがって、Ｂダイアグを有するＥＣＵ２０が、部品Ａの状態と部品Ｂの状態を直接観測し、その観測結果を比較等することによって故障判定するような場合であっても、部品Ａが異常になるとマスク要求が（ＯＮ）となるため、部品Ｂを異常と誤判定することがない。

もっとも、これらＡダイアグとＢダイアグが同じＥＣＵ内にある場合は、Ｂマスク要求が遅滞なく伝達されるため、上記のマスク要求だけでも効果が期待できる。ところが、両ダイアグが、別ＥＣＵに分かれて存在し、かつ、両ＥＣＵが多重通信で結ばれているような場合には、その通信遅延によりＢマスク要求（ＯＮ）の伝達が遅れ、本来不要なＢ故障記憶が実行されてしまう可能性がある。つまり、Ｂダイアグは、Ｂマスク要求（ＯＮ）の伝達前の（ＯＦＦ）という情報を信じて、Ｂ故障記憶を実行してしまう。

図４は、Ｂ故障記憶のマスク要求をしても通信遅延によりＢ故障記憶が誤記憶されることを示す図である。図３の場合と同様に、ＥＣＵ１０は、部品Ａを定期的に監視することによってＡダイアグ異常判定を所定のタイミングで行う。Ａダイアグが正常判定している間ではＢマスク要求（ＯＦＦ）がＥＣＵ２０に向けて送信される。Ａダイアグが異常を判定している間ではＢマスク要求（ＯＮ）がＥＣＵ２０に向けて送信される。

しかし、図４で示されるように、ＥＣＵ１０から送信されたマスク要求は、通信遅延があると、ＥＣＵ２０に遅れて到着する。そのため、Ｂダイアグを有するＥＣＵ２０が、部品Ａの状態と部品Ｂの状態を直接観測し、その観測結果を比較等することによって故障判定するような場合では、部品Ａが異常になってからマスク要求（ＯＮ）が到着するまでの間（期間α）にＢダイアグの故障判定タイミングがくると、マスク要求を（ＯＦＦ）と判断してしまうため、部品Ｂを異常と誤判定してしまう。

そこで、本発明の異常判定システムでは、現在受信しているマスク要求が現在の故障判定をする判断材料として適しているか否かを判断できるようにしている。つまり、通信遅延しているか否かを判断して、通信遅延しているならば、現在の故障判定に必要なマスク要求を待機可能にするものである。

本発明の異常判定システムの概略構成を図１に示す。説明をしやすくするため、通信回線４０には２つのＥＣＵ（ＥＣＵ１０，２０）しか接続されていないが、複数接続するものであってよい。ＥＣＵ１０は部品Ａを、ＥＣＵ２０は部品Ｂをそれぞれ制御する。上述した例に当てはめるならば、ＥＣＵ１０はＡＢＳＥＣＵ、部品Ａはブレーキアクチュエータ、ＥＣＵ２０はエンジンＥＣＵ、部品Ｂはスロットルモータである。メモリ１２は、ＥＣＵ１０内のＥＥＰＲＯＭ等であり、Ａ故障記憶の内容（異常コード）が記憶される。メモリ２２も、同様に、ＥＣＵ２０内のＥＥＰＲＯＭ等であり、Ｂ故障記憶の内容（異常コード）が記憶される。

そして、通信遅延に影響されずに異常判定を行うため、同期用のスタンプ情報（以下、「同期スタンプ」という）を発行する同期スタンプ発行ＥＣＵ３０を設定する。この同期スタンプを導入することによって、ＥＣＵ１０とＥＣＵ２０の双方に、実際に同時点に起こった現象を同時点に起こった現象として認識することができる共通情報を保有させることができる。

もちろん、同期スタンプ発行ＥＣＵ３０が同期スタンプを発行するときにも、ＥＣＵ１０やＥＣＵ２０が受信するまでに通信遅延は起こり得る。しかし、ＥＣＵ１０とＥＣＵ２０は、ある時点に発行された同期スタンプという同じ時間軸上の基準を用いて判断するため、同期スタンプ発行ＥＣＵ３０から送信された同期スタンプがＥＣＵ１０やＥＣＵ２０へ遅れても、異常判定への影響はない。なお、同期スタンプは定期的に発行されるものであり、発行毎に例えば［００１］［００２］［００３］と昇順に変化する。

それでは、同期スタンプを利用した本発明の異常判定システムの実施例について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の異常判定システムの一実施例を示すフローである。同期スタンプ発行ＥＣＵ３０は、所定の間隔で同期スタンプを常時発行し、ＥＣＵ１０及びＥＣＵ２０はその同期スタンプを受信している。ＥＣＵ１０は、Ａダイアグによる部品Ａの故障を監視している（ステップ１０）。故障の発生が検知された場合、ＥＣＵ１０は部品Ａ故障の異常コードをメモリ１２に記憶し（ステップ１１）、ＥＣＵ２０に送信するマスク要求を（ＯＮ）に設定する（ステップ１２）。故障の発生が検知されない場合には、ＥＣＵ１０は、マスク要求を（ＯＦＦ）に設定する（ステップ１３）。そして、ＥＣＵ１０は、ステップ１２若しくは１３での設定結果に応じた同期スタンプ付マスク要求をＥＣＵ２０に向けて送信する（ステップ１４）。マスク要求は、（ＯＮ）であっても（ＯＦＦ）であっても、常に同期スタンプ付で定期的に送信される。なお、マスク要求と共に送信される同期スタンプは、部品Ａの故障検知時（故障判断時）に受信していた同期スタンプ情報であったり、マスク要求送信時に受信していた同期スタンプ情報であったりする。

ＥＣＵ２０も同様に、Ｂダイアグによる部品Ｂの故障を監視している（ステップ２０）。故障の発生が検知された場合、ＥＣＵ２０は、その時点に受信しているマスク要求に付与されていた同期スタンプと同期スタンプ発行ＥＣＵ３０から直接受信した同期スタンプとを比較する（ステップ２１）。その時点のマスク要求が未配の場合は、ＥＣＵ２０は、通信遅延と判断し、その時点のマスク要求が受信するまで待機する（ステップ２２）。ＥＣＵ２０は、目的の同期スタンプ付マスク要求を受信すると、マスク要求の内容の確認を行って、最終判断する（ステップ２３）。マスク要求が（ＯＦＦ）であれば、ＥＣＵ２０は、部品Ｂを故障と判定し（ステップ２５）、部品Ｂ故障の異常コードをメモリ２２に記憶する（ステップ２６）。マスク要求が（ＯＮ）であれば、ＥＣＵ２０は、部品Ｂを正常と判定する（ステップ２４）。

したがって、本発明の異常判定システムの時間経過を図で表現すると、図５で示されるようなタイムチャートとなる。図５は、本発明の異常判定システムの一実施例のタイムチャートである。同期スタンプ発行ＥＣＵ３０は、所定の間隔で同期スタンプを定期的に発行し、ＥＣＵ１０及びＥＣＵ２０はその同期スタンプを受信している（図５上段）。ＥＣＵ１０は、部品Ａを定期的に監視することによってＡダイアグ異常判定を所定のタイミングで行い、Ａダイアグが正常判定している間では同期スタンプ付マスク要求（ＯＦＦ）［００１］をＥＣＵ２０に向けて送信する。Ａダイアグが異常を判定している間では同期スタンプ付マスク要求（ＯＦＦ）［００２］，［００３］・・・をＥＣＵ２０に向けて送信する。

しかし、図４の場合と異なり、期間αにＢダイアグの故障判定タイミング（このタイミングでの同期スタンプ発行ＥＣＵ３０から直接受信した同期スタンプは［００２］である）がきたとしても、マスク要求の同期スタンプが［００１］のため、部品Ｂの異常判定は保留される。そして、先の故障判定タイミングと同じ同期スタンプ［００２］をもつマスク要求を受信すると、部品Ｂの異常判定の保留を解除し、異常判定の最終判断を行う。このときのマスク要求は（ＯＮ）のため、ＥＣＵ２０は、（部品Ｂが故障していなければ）部品Ｂを正常と判定することになる。したがって、通信遅延に影響されることなく異常判定を行うことができ、部品Ｂを異常と誤判定することもない。

なお、各ＥＣＵ間の通信は、例えばＣＡＮプロトコルで行われる。図６は、ＣＡＮ通信システムを構成する各ＥＣＵが送信する１フレームのデータ内容を表した図を示す。各ＥＣＵがデータとして送信する１フレームは、自己のＥＣＵの識別番号を格納するＩＤフィールドと、データフィールドのデータ長を格納するコントロールフィールドと、０〜８バイトで可変する送信すべきデータを格納するデータフィールドと、巡回符号冗長検査を行うためのデータを格納するＣＲＣフィールドと、により構成されている。各ＥＣＵは、例えば５００ｋｂｐｓの伝送速度を有しており、データフィールドのデータ長が８バイトである場合には１２０ビット程度の１フレームデータを２５０μｓ程度で送受信することが可能となっている。このデータフィールドに、同期スタンプ発行ＥＣＵ３０が送信する同期スタンプやＥＣＵ１０から送信される同期スタンプ付マスク要求の情報が格納される。

１フレームデータのＩＤフィールドは、送信するデータの上位に設けられており、その上位ビット（例えば１１ビット）は自己のＥＣＵの識別番号（例えば３桁１６進の番号）を（１１桁の）２進データに変換して表している。なお、各ノードのＩＤフィールドにおける識別番号は、他のＥＣＵの識別番号とは互いに異なる番号となっている。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

ＥＣＵ１０や２０が有するダイアグ機能は、部品Ａ，Ｂの故障判定を行っていたが、ソフトの異常判定を行ってもよい。

また、上述のような同期スタンプを利用することによって、異常判定の同期をとるだけではなく、各ＥＣＵ間の制御情報の同期をとることも可能である。例えば、ＶＳＣＥＣＵが車両の旋回挙動を確実に安定化させるためには、短い周期（例えば１２ｍｓ）でそれぞれの時点で車両に生じている加速度、ヨーレート等の各パラメータを検出し、車両に適切な制動力を付与する必要がある。すなわち、ＶＳＣＥＣＵは、通信回線に接続されているＧセンサやヨーレートセンサ等からの出力信号を所望のタイミングで受信する必要がある。

しかしながら、上述したような通信遅延が起こると、Ｇセンサやヨーレートセンサ等からの出力信号が受信されたとしても、その受信した出力信号が最新のものでないおそれがある。したがって、本発明の同期スタンプを用いることによって、ＶＳＣＥＣＵと各センサとの間の通信データを同期化させることができるので、ＶＳＣ制御の応答性が悪化するのを確実に回避することができ、旋回挙動を適切に行うことが可能となる。

また、通信回線に接続されたＥＣＵは、その通信回線上の混雑状況を把握・診断することができる。すなわち、上述した実施例では、マスク要求が未配の場合には通信遅延と判断し、その時点のマスク要求が受信するまで待機するような制御をしていたが、通信遅延をフェールとみなして予めプログラムされたフェールセーフ制御に移行するようにしてもよい。

本発明の異常判定システムの概略構成を示す図である。本発明の異常判定システムの一実施例を示すフローである。Ｂ故障記憶のマスク要求によって部品Ｂ故障記憶が誤記憶されないことを示す図である。Ｂ故障記憶のマスク要求をしても通信遅延により部品Ｂ故障記憶が誤記憶されることを示す図である。本発明の異常判定システムの一実施例のタイムチャートである。ＣＡＮ通信システムを構成する各ＥＣＵが送信する１フレームのデータ内容を表した図を示す。

符号の説明

１０，２０ＥＣＵ
１２，２２メモリ
３０同期スタンプ発行ＥＣＵ
４０通信回線

Claims

第１及び第２の異常判定手段が通信回線を介して接続されており、前記第２の異常判定手段の異常判定は前記第１の異常判定手段から送信された異常判定結果に関する情報を用いて行われる異常判定システムにおいて、
前記第１及び第２の異常判定手段に向けて定期的に変化する同期情報を送信する同期情報送信手段を備え、
前記第２の異常判定手段は、該第２の異常判定手段自身が異常判定時点に受信している同期情報を保持するとともに、
前記第１の異常判定手段は、該第１の異常判定手段自身が異常判定時点に受信している同期情報と共に前記異常判定結果に関する情報を送信することで、
前記第２の異常判定手段の異常判定時点と同時点の前記異常判定結果に関する情報を用いることを可能にすることを特徴とする異常判定システム。
前記第１及び第２の異常判定手段が異常判定する判定対象はそれぞれ異なっており、
前記第１の異常判定手段の判定対象を異常とする旨の情報が前記異常判定結果に関する情報に含まれている場合、前記第２の異常判定手段の判定対象は異常と判定されない請求項１記載の異常判定システム。