JP2009135655A - 電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】メインマイコンのA/D変換器、及びA/D入力ポートの数を削減でき、A/D変換器の信頼性を向上できる電子制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置1は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器210,310を内蔵するメインマイコン200とサブマイコン300とを備え、メインマイコン200は、A/D変換器210で所定電圧のアナログ信号をA/D変換して得られるデジタル信号をサブマイコンに送信する送受信器240を備え、サブマイコン300は、送信されたデジタル信号と、サブマイコンにも同時に入力される同一アナログ信号をA/D変換器310でA/D変換して得られたデジタル信号との差分値を、メインマイコンに送信する送受信器340を備え、メインマイコンは、差分値とメインマイコン内に格納された差分値の上限値とを比較し、A/D変換器の正常動作判定処理を行う。
【選択図】図2
【解決手段】電子制御装置1は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器210,310を内蔵するメインマイコン200とサブマイコン300とを備え、メインマイコン200は、A/D変換器210で所定電圧のアナログ信号をA/D変換して得られるデジタル信号をサブマイコンに送信する送受信器240を備え、サブマイコン300は、送信されたデジタル信号と、サブマイコンにも同時に入力される同一アナログ信号をA/D変換器310でA/D変換して得られたデジタル信号との差分値を、メインマイコンに送信する送受信器340を備え、メインマイコンは、差分値とメインマイコン内に格納された差分値の上限値とを比較し、A/D変換器の正常動作判定処理を行う。
【選択図】図2
Description
本発明は、マイコンを有する電子制御装置に係り、特に、メインマイコンとサブマイコンとの双方にA/D変換器(アナログデジタル変換器)を有し、これらのA/D変換器が正常であることを判定できる電子制御装置に関する。
従来から、マイコンを有する電子制御装置では、センサ等からのアナログ信号の状態に応じた制御を行うために、マイコンにとって扱い易いデジタル信号に変換するためのA/D変換器が使用されている。
例えば、自動車用スロットル制御装置では、アクセルペダルに取り付けられたポジション信号をA/D変換器にてデジタル信号に変換し、この情報を基にスロットルのモーター駆動制御を行っている。このため、A/D変換器の故障が発生した場合、マイコンは、不正確なデジタルデータを基に制御を行うことになり、その動作に大きく影響を及ぼすことが考えられるため、A/D変換器の故障を検出して制御装置の動作を保証する策が講じられてきた。
図4は、従来の電子制御装置を示しており、マイコン200内に内蔵されたA/D変換器の故障を検出する方法の一例を示している。図4において、マイコン200は複数のA/D変換器を内蔵するシングルチップマイコンであって、各種アナログ入力がA/D変換器210と215に入力されており、センサ50からのアナログ入力信号については、2つのA/D変換器210と215の両方に接続されている。マイコン200は、ROM220とRAM230とを備えており、A/D変換器にて変換して得られたデジタルデータはRAM230に転送された後、その差分を比較し、双方のA/D変換器210と215が正常動作かどうかの判定処理を行っている。また、サブマイコン300はA/D変換器310を備えており、SPI通信ライン500を用いたマイコン200の監視を目的に設定されているが、A/D変換器の診断には使用されていない。
さらに、従来のマイコン内蔵のA/D変換器の故障診断を容易に行えるA/D変換装置は、ディジタル入力をアナログ出力に変換するD/A変換器、該D/A変換器のアナログ出力と外部アナログ入力とを比較するコンパレータ、該コンパレータの出力によって前記D/A変換器のディジタル入力を調整する逐次比較論理回路を有するA/D変換器と、前記外部アナログ入力に代えてランプ電圧を発生するランプ電圧発生回路と、前記A/D変換器およびランプ電圧発生回路を制御するための制御手段とを具備する(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記した図4の電子制御装置で行なわれている故障検出は、複数のA/D変換器210,215の入力ポート211,216に入力される同一信号を比較するため、A/D変換器が同一マイコンに複数内蔵されていることが必要になり、これを満足するために高価なICとなっている。また、近年の制御の複雑化により電子制御内で主たる制御処理を担っているメインマイコンのA/D入力ポートの数が不足するという問題点があった。
また、前記の特許文献1に記載のA/D変換装置は、ランプ電圧発生回路によりランプ電圧を発生させ、発生させたランプ電圧を外部アナログ入力に代えてアナログ・デジタル変換を行い、変換結果を中央演算処理装置CPUで確認し、A/D変換のミスコードの有無を判断することで、D/A変換器部についての故障の有無診断を行うものであり、構成が複雑であった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、メインマイコンのA/D変換器、及びA/D入力ポートの数を削減でき、A/D変換器の故障を診断して信頼性を向上できる電子制御装置を提供することにある。また、構成が簡単で、低コストの電子制御装置を提供することにある。
前記目的を達成すべく、本発明に係る電子制御装置は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器をそれぞれ内蔵するメインマイコンとサブマイコンとを備え、前記メインマイコンのA/D変換器を用いて制御する電子制御装置であって、前記メインマイコンは、該メインマイコンのA/D変換器で所定電圧のアナログ信号をA/D変換して得られるデジタル信号をサブマイコンに送信する手段を備え、前記サブマイコンは、前記メインマイコンで変換された前記デジタル信号と、該サブマイコンにも同時に入力される前記アナログ信号と同一のアナログ信号を該サブマイコンのA/D変換器でA/D変換して得られるデジタル信号との差分値を前記メインマイコンに送信する手段を備え、前記メインマイコンは、送信された前記差分値と、該メインマイコンに格納された差分値の上限値とを比較し、前記メインマイコンのA/D変換器の正常動作判定処理を行うことを特徴としている。
前記のごとく構成された本発明の電子制御装置は、メインマイコンに入力された所定電圧のアナログ信号をメインマイコンのA/D変換器でA/D変換してデジタル信号を得たあと、このデジタル信号をサブマイコンに送信し、サブマイコンでは、このデジタル信号と、前記のアナログ信号をサブマイコンのA/D変換器でA/D変換したデジタル信号とを比較し、その差分値をメインマイコンに送信する。そして、メインマイコンでは、送信された差分値とメインマイコン内に格納された差分値の上限値とを比較し、差分値が上限値以内であれば、双方のA/D変換器は正常動作していると判定できる。このように、メインマイコンのA/D変換器と、サブマイコンのA/D変換器とから得られるデジタル信号を比較し、その差分値が上限値以内であれば双方のA/D変換器に異常がなく正常動作していることが判定できるので、メインマイコンのA/D変換器、及びA/D入力ポートの数を削減でき、構成が簡単で低コストの電子制御装置を提供できる。
また、本発明に係る電子制御装置の好ましい具体的な態様としては、前記メインマイコンは、複数の互いに異なる所定電圧のアナログ信号を出力する電圧切り替え回路を備え、前記複数のアナログ信号のうちの選択された一つのアナログ信号を前記メインマイコンでA/D変換した第1のデジタル信号と、前記選択された一つのアナログ信号を前記サブマイコンでA/D変換した第2のデジタル信号との第1の差分値を算出し、該第1の差分値を前記メインマイコン内に格納された上限値以内か否かを判定し、A/D変換器の正常動作判定処理を行うと共に、他のアナログ信号を前記メインマイコンでA/D変換した第3のデジタル信号と、前記他のアナログ信号を前記サブマイコンでA/D変換した第4のデジタル信号との第2の差分値を算出し、該第2の差分値を前記メインマイコン内に格納された上限値以内か否かを判定し、A/D変換器の正常動作判定処理を行うことを特徴としている。
このように構成された電子制御装置によれば、複数の互いに異なる所定電圧のアナログ信号を出力し、選択された一つのアナログ信号をメインマイコンのA/D変換器と、サブマイコンのA/D変換器とを用いて、各々のデジタル信号に変換し、A/D変換されたデジタル信号同士の差分値を算出する。また、他のアナログ信号を、同様にメインマイコンのA/D変換器と、サブマイコンのA/D変換器とを用いて、各々のデジタル信号に変換し、A/D変換されたデジタル信号同士の差分値を算出する。そして、これらの差分値の情報を交互に送信し、上限値と比較することで、双方のA/D変換器の正常動作を判定でき、A/D変換器の異常を、さらに高精度で検出できる。
本発明の電子制御装置は、メインマイコンのA/D変換器と、サブマイコンのA/D変換器を用いて、それぞれのA/D変換器からデジタル信号に変換し、これらのデジタル信号の差分値をメインマイコン内に格納された差分値の上限値と比較し、上限値以内であれば双方のA/D変換器は正常動作を行っていると判定することができ、メインマイコンのA/D変換器、およびA/D入力ポートの数を削減するとともに、A/D変換器の信頼性を維持できる。また、その正常動作判定処理の一部をサブマイコンでも行うことで、サブマイコンの信頼性も確保できる。この結果、A/D変換器、及びA/D入力ポートの数を削減できる。さらに、構成が簡単で低コストを達成できる。
以下、本発明に係る電子制御装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る電子制御装置の回路ブロックを示す構成図、図2は、図1の電子制御装置のA/D変換器の診断フローを示した説明図、図3は、メインマイコンとサブマイコンのSPI通信動作を示した説明図である。
図1において、本実施形態の電子制御装置1は、主にエンジン制御を行うメインマイコン200、メインマイコンを監視するためのサブマイコン300、所定電圧切り替え回路400により構成される。所定電圧切り替え回路400は、複数の互いに異なる所定電圧のアナログ信号を生成し、このアナログ信号をメインマイコン200、サブマイコン300のA/D変換器に供給するものである。
メインマイコン200とサブマイコン300は、各々にアナログ入力信号からデジタル信号へ変換するためのA/D変換器210と310を備えており、メインマイコン200のA/D変換器210には図示しないサーミスタやスロットルポジションセンサなどが接続される。メインマイコンは、ROM220やRAM230を備えており、メインマイコン200とサブマイコン300は8ビットのSPI通信ライン500にて接続されており、双方でデータの送受信が可能である。メインマイコン200のA/D変換器210、及びサブマイコン300のA/D変換器310には、所定電圧切り替え回路400からアナログ信号が入力される。
メインマイコン200は、A/D変換器210で変換されたデジタル信号をサブマイコン300に送信する手段として送受信器240を備えており、サブマイコン300は、A/D変換器310で変換されたデジタル信号をメインマイコン200に送信する手段として送受信器340を備えている。送受信器240と送受信器340とはSPI通信ライン500で接続されている。
所定電圧切り替え回路400は、抵抗401、402、403およびトランジスタ404で構成され、アナログ信号として、第一診断電圧と第二診断電圧(例えば4.0Vと1.0Vといった固定された電圧)を生成する回路である。この回路の電源はVCC(5.0V)電圧としており、抵抗401、402、403で分圧して出力するため、出力される電圧値は回路中の抵抗401、402、403の抵抗値の比によって決まる。
トランジスタ404はアナログ信号として、2種類の出力電圧を生成するためのものであり、トランジスタ404はメインマイコン200により制御され、トランジスタ404がオフの際の所定電圧は、抵抗401と402によって決まり、トランジスタ404がオンの時は、抵抗401と402と403によって決まるので2種類の電圧を生成することが可能である。
このように構成された所定電圧切り替え回路400の出力部410は、A/D診断用信号線600にてメインマイコン200の診断用A/D入力ポート211と、診断用サブマイコン300のA/D入力ポート311に接続されている。所定電圧切り替え回路400は複数の抵抗と1つのトランジスタにより安価に構成され、仮に、A/D変換器に不具合が発生し、変換されるデジタルデータが不定となる場合や、ある値に固定となった場合には、2種類の所定の電圧(第一診断電圧および第二診断電圧)で診断するため、いずれかの診断電圧条件にて不具合を検出可能である。
前記の如く構成された本実施形態の電子制御装置1の動作について、A/D変換器の診断フローを示した図2と、メインマイコンとサブマイコンのSPI通信を示した図3とを参照して以下に説明する。
まず、図2において、メインマイコン200は、トランジスタ404をオフ(ステップS1)させて、所定電圧切り替え回路400の出力電圧を第一診断電圧(4.0V)にする。メインマイコン200は2ms待った後に、A/D入力ポート211から取り込まれるアナログ信号をメインマイコンのA/D変換器210でA/D変換し(ステップS2)、得られたデジタルデータ211aをSPI通信でサブマイコン300にデータ送信する(ステップS3)。このとき、同時にサブマイコン300で算出した後述する差分値データを受信する。
メインマイコン200のSPI通信をトリガに、サブマイコン300は送信されたデジタルデータ211aをレジスタに格納(ステップS12)した後に、サブマイコン300のA/D入力ポート311から入力されるアナログ信号をサブマイコンのA/D変換器310でA/D変換(ステップS13)し、得たデジタル信号311aとデジタルデータ211aの差分値であるデジタルデータ501aを算出し、SPI通信のデータレジスタにセット(送信レジスタに格納)する(ステップS14)。そして、サブマイコン300は、算出した差分値データ501aをメインマイコン200に送信し、同時にメインマイコンから送信されたA/D変換値(デジタルデータ211b)を受信し、レジスタに格納する(ステップS15)。
メインマイコン200では、サブマイコン300から受信(ステップS7)した差分値データ(デジタルデータ501a)を、ROM内に格納された差分値の上限値(220a)と比較し、差分値データが上限値以内であるか否かを判定する(ステップS8)。上限値以内でない場合、すなわち「NO」の場合は、メインマイコン200のA/D変換器210、サブマイコン300のA/D変換器310のいずれか一方、あるいは双方に異常があり、正常動作していないと判定する。また、上限値以内の場合、すなわち「YES」の場合は、メインマイコン200のA/D変換器210、サブマイコン300のA/D変換器310の双方に異常がなく、正常動作していると判定する。
ステップ3のあと、ステップS4で、メインマイコン200のA/D変換器210と、サブマイコン300のA/D変換器310が正常動作を行っていると判定されたとき、あるいは、差分値データが受信されないときは、メインマイコン200はトランジスタ404を10ms後にオン(ステップS5)させ、所定電圧切り替え回路400の出力電圧を第二診断電圧(1.0V)にする。
メインマイコン200は2ms待った後に、すなわち12ms経過後に、A/D入力ポート211から取り込まれるアナログ信号をメインマイコン200のA/D変換器210でA/D変換し(ステップS6)、得られたデジタルデータ211bをSPI通信でサブマイコン300にデータ送信する(ステップS7)。このアクノリッジとして第一診断電圧(4.0V)の際に算出した差分値であるデジタルデータ501aをメインマイコン200に返信する。
サブマイコン300では、A/D入力ポート311から取り込まれる第二診断電圧(1.0V)のアナログ信号をサブマイコン300のA/D変換器310でA/D変換し(ステップS16)、得られたデジタルデータ311bと、レジスタに格納したメインマイコンで得られたデジタルデータ211bとの差分値であるデジタルデータ501bを算出し、送信レジスタに格納する(ステップS11)。その後、前記の差分値データをメインマイコン200に送信し、同時にメインマイコン200からのA/D変換によるデジタルデータを受信し、レジスタに格納する(ステップS12)。
メインマイコン200では、送信されたデジタルデータ501b(差分値データ)と、予めROM220に格納された差分値の上限値220bと比較し、差分値であるデジタルデータ501bが上限値220b以内の値であることを確認し、すなわち「YES」の場合は、メインマイコン200のA/D変換器210、サブマイコン300のA/D変換器310の双方に異常がなく、正常動作していると判定する。差分値データが上限値以内でない場合、すなわち「NO」の場合は、メインマイコン200のA/D変換器210、サブマイコン300のA/D変換器310のいずれか一方、あるいは双方に異常があり、正常動作していないと判定する。
トランジスタ404は周期的(10ms毎)にオンオフするので電圧切り替え回路400の出力電圧は第一診断電圧(4.0V)と第二診断電圧(1.0V)が交互に出力される。また、メインマイコン200における差分値データの上限値との比較判定、ならびにサブマイコン300における差分値データの算出は並列に実施されるため、その処理時間は診断タスク10msに対し、十分マージンがある。
図3は、トランジスタ404のオンオフタイミング、所定電圧切り替え回路400の出力電圧、メインマイコン200とサブマイコン300間のSPI通信におけるデータの送受信タイミングの関係について示したものである。
まず、トランジスタ404をオフさせてメインマイコンから第一診断電圧(4.0V)に対するデジタルデータ211aをSPI通信でサブマイコン300にデータ送信する(矢印X1)。次に、トランジスタ404をオンさせてメインマイコン200は、第二診断電圧(1.0V)に対するデジタルデータ211bをSPI通信でサブマイコン300にデータ送信する(矢印X2)。サブマイコン300は、そのアクノリッジとして第一診断電圧(4.0V)の際に算出した差分値であるデジタルデータ501aをメインマイコン200に返信する(矢印Y1)。
同様に、次回のメインマイコン200が送信する際には、アクノリッジとして第二診断電圧(1.0V)の際に算出した差分値であるデジタルデータ501bをメインマイコン200に返信する(矢印Y2)。つまり、第一診断電圧に対するデジタルデータを受信した際には、サブマイコン300は、第二診断電圧の差分値を返信し、第二診断電圧に対するデジタルデータを受信した際には、サブマイコン300は、第一診断電圧の差分値を返信する。
このように、本実施形態の電子制御装置では、メインマイコン200のA/D変換器210で変換したデジタルデータ211aと、サブマイコン300のA/D変換器310で変換したデジタルデータ311aとのデジタルデータの差分値501aを算出し、この算出された差分値501aと差分値の上限値220aとを比較し、差分値が上限値以内であれば、メインマイコン200のA/D変換器210と、サブマイコン300のA/D変換器310の双方が、正常動作していることを判定できるため、メインマイコンのA/D変換器と、A/D入力ポート数を減らすことができる。また、この電子制御装置は、構成が簡単で、低コストで達成できる
そして、複数の互いに異なる電圧のアナログ信号を用いて、1つの電圧のアナログ信号をメインマイコン200のA/D変換器210でA/D変換した第1のデジタル信号211aと、サブマイコン300のA/D変換器310でA/D変換した第2のデジタル信号311aとの第1の差分値501aを算出し、この差分値と、メインマイコンに格納された差分値の上限値220aとを比較し、上限値以内であれば正常動作していることを確認すると共に、他の電圧のアナログ信号をメインマイコン200のA/D変換器210でA/D変換した第3のデジタル信号211bと、サブマイコン300のA/D変換器310でA/D変換した第4のデジタル信号311bとの第2の差分値501bを算出し、この差分値と、メインマイコンに格納された差分値の上限値220bとを比較し、上限値以内であれば正常動作していることを確認することにより、第1の差分値の情報501aと第2の差分値の情報501bとを相互に交換することで、複数の電圧での故障診断が可能となり、信頼性をより向上させることができる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
例えば、複数の互いに異なる所定電圧のアナログ信号を出力する電圧切り替え回路の例として、抵抗を用いた回路の例を示したが、抵抗以外の回路素子を用いて複数のアナログ信号を生成するように構成してもよい。
本発明の活用例として、この電子制御装置を用いてエンジン制御以外の他の制御ができ、A/D変換器を備えるメインマイコンと、A/D変換器を備えるサブマイコンとを有し、メインマイコンのA/D変換器が正常動作するか否かを診断するいかなる電子制御装置の用途にも適用できる。
1 電子制御装置
200 メインマイコン
210 メインマイコンA/D変換器
211 メインマイコン診断用A/D入力ポート
211a メインマイコン第一診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
211b メインマイコン第二診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
220 メインマイコンROM
220a、220b 上限値
230 メインマイコンRAM
240 送受信器
300 サブマイコン
310 サブマイコンA/D変換器
311 サブマイコン診断用A/D入力ポート
311a サブマイコン第一診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
311b サブマイコン第二診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
340 送受信器
400 所定電圧切り替え回路
401 抵抗
402 抵抗
403 抵抗
404 トランジスタ
500 SPI通信ライン
501a 差分値データ(第一診断用デジタルデータ)
501b 差分値データ(第二診断用デジタルデータ)
600 A/D診断用信号線
200 メインマイコン
210 メインマイコンA/D変換器
211 メインマイコン診断用A/D入力ポート
211a メインマイコン第一診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
211b メインマイコン第二診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
220 メインマイコンROM
220a、220b 上限値
230 メインマイコンRAM
240 送受信器
300 サブマイコン
310 サブマイコンA/D変換器
311 サブマイコン診断用A/D入力ポート
311a サブマイコン第一診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
311b サブマイコン第二診断電圧用A/D変換値(デジタルデータ)
340 送受信器
400 所定電圧切り替え回路
401 抵抗
402 抵抗
403 抵抗
404 トランジスタ
500 SPI通信ライン
501a 差分値データ(第一診断用デジタルデータ)
501b 差分値データ(第二診断用デジタルデータ)
600 A/D診断用信号線
Claims (2)
- 入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器をそれぞれ内蔵するメインマイコンとサブマイコンとを備え、前記メインマイコンのA/D変換器を用いて制御する電子制御装置であって、
前記メインマイコンは、該メインマイコンのA/D変換器で所定電圧のアナログ信号をA/D変換して得られるデジタル信号を前記サブマイコンに送信する手段を備え、
前記サブマイコンは、前記メインマイコンで変換された前記デジタル信号と、該サブマイコンにも同時に入力される前記アナログ信号と同一のアナログ信号を該サブマイコンのA/D変換器でA/D変換して得られるデジタル信号との差分値を前記メインマイコンに送信する手段を備え、
前記メインマイコンは、送信された前記差分値と、該メインマイコンに格納された差分値の上限値とを比較し、前記メインマイコンのA/D変換器の正常動作判定処理を行うことを特徴とする電子制御装置。 - 前記メインマイコンは、複数の互いに異なる所定電圧のアナログ信号を出力する電圧切り替え回路を備え、前記複数のアナログ信号のうちの選択された一つのアナログ信号を前記メインマイコンでA/D変換した第1のデジタル信号と、前記選択された一つのアナログ信号を前記サブマイコンでA/D変換した第2のデジタル信号との第1の差分値を算出し、該第1の差分値を前記メインマイコン内に格納された上限値以内か否かを判定し、A/D変換器の正常動作判定処理を行うと共に、
他のアナログ信号を前記メインマイコンでA/D変換した第3のデジタル信号と、前記他のアナログ信号を前記サブマイコンでA/D変換した第4のデジタル信号との第2の差分値を算出し、該第2の差分値を前記メインマイコン内に格納された上限値以内か否かを判定し、A/D変換器の正常動作判定処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007308740A JP2009135655A (ja) | 2007-11-29 | 2007-11-29 | 電子制御装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007308740A Pending JP2009135655A (ja) | 2007-11-29 | 2007-11-29 | 電子制御装置 |
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