JP2010003213A - 制御装置、演算モード切換方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】演算処理の処理負荷が過渡的に増加するような状況が生じた場合にも早期に対応できるようにする。
【解決手段】予測部３１は、入力処理部２０から入力される入力データに基づき、その入力データに基づく演算処理が演算部３３により実行される前に、その演算処理の処理負荷の増加率を予測し、予測増加率を判定部３２へ出力する。判定部３２は、予測部３１から入力される予測増加率に基づき、演算部３３による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定し、判定結果を演算部３３へ出力する。そして、演算部３３は、判定部３２により演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードで演算処理を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、周期的に演算処理を実行する制御装置、演算モード切換方法及びプログラムに関するものである。

従来、例えば車両のエンジン回転に同期した周期的なタイミングで演算処理を実行する制御装置のように、周期的に演算処理を実行する制御装置においては、例えば演算処理の実行周期が短くなる（例えばエンジン回転数が上昇する）ことにより演算処理の処理負荷が過剰に高くなってしまうという問題があり、この問題を回避するため種々の構成が提案されている。

例えば、特許文献１には、演算処理の処理負荷がしきい値以下の場合には基本制御プログラムと補正制御プログラムとを実行して制御を行い、処理負荷がしきい値より大きい場合には補正制御プログラムの実行を停止することで、処理負荷を抑える構成が示されている。

なお、特許文献２には、過渡運転時の急な加減速による周期変動に対しても基準位置誤差を補正し、高精度のタイミング制御を可能とするため、今回計測された第１区間周期及び第２区間周期の周期比率に基づいて補正係数を算出し、補正係数を用いて算出された予測基準位置周期に基づいて内燃機関に対する制御信号を補正する構成が示されている。

また、特許文献３には、エンジン回転に同期した演算処理を行う場合に、エンジン回転数が所定回転数以上である場合には処理の一部を行わないようにした構成が示されている。

さらに、特許文献４には、ＣＰＵの実際の負荷率が大きくなった場合には特定タスクの実行周期を長くして負荷率の異常な上昇を回避し、負荷率が小さくなった場合には特定タスクの実行周期を短くして特定タスクを適切に実行させる構成が示されている。

なお、特許文献５には、多重タスク処理を行う計算機において、その過負荷の割合をも的確に知ることができるようにした構成が示されている。
特開２００２−３６６３７４号公報 特開平６−３３８２１号公報 特開昭６０−３４６２号公報 特開２００７−７９７７２号公報 特許第３３７６９０６号公報

前述したように、演算処理の処理負荷が高い場合には演算処理の処理モードを処理負荷の低減されるモードに切り換えることで処理負荷を抑える構成が提案されている。しかしながら、演算処理の処理負荷を実際に確認してから演算処理のモードを切り換える構成では、処理負荷の過渡的（急激）な増加に対して追従性が悪く、処理負荷の増加を効果的に抑制することができないという問題があった。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、演算処理の処理負荷が過渡的に増加するような状況が生じた場合にも早期に対応することのできる制御装置、演算モード切換方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の制御装置は、演算手段と、予測手段と、判定手段とを備えている。演算手段は、周期的に演算処理を実行する手段であって、演算処理のモードを、通常モードと、通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードとに切換可能なものである。予測手段は、演算手段による演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報に基づき、演算手段により演算処理が実行される前に、前回実行された演算処理に対する処理負荷の増加率を予測する。判定手段は、予測手段により予測された増加率に基づき、演算手段による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定する。そして、演算手段は、判定手段により演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、負荷低減モードで演算処理を実行する。

なお、予測手段による処理負荷の増加率の予測は、前回実行された演算処理の処理負荷自体を把握していなくても行うことは可能である。
このような制御装置によれば、処理負荷の増加率を予測し、予測した増加率に基づき演算処理のモードを切り換えるようにしているため、処理負荷の増加を実際に確認してからモードを切り換える構成に比べ、演算処理の処理負荷が過渡的に増加するような状況が生じた場合にも早期に対応することができ、処理負荷が過剰に高くなることを効果的に抑制することができる。

ここで、周期的な演算処理としては、一定時間ごとに実行される演算処理（時間同期処理）や、繰り返し発生するイベント（発生周期は変化してもよい）に同期して実行される演算処理（例えばクランク角同期処理）が挙げられる。そして、後者の演算処理の場合、演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報としては、例えば請求項２に記載のように、演算処理の実行周期の変化を予測可能な入力情報が挙げられる。

ところで、本発明の制御装置では、演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを、予測した増加率に基づき判定するようにしているが、この判定は、具体的には例えば請求項３に記載のように行うことができる。

すなわち、請求項３に記載の制御装置では、判定手段は、予測手段により予測された増加率が所定の増加率判定しきい値よりも大きい場合に、演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定する。このような制御装置によれば、演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを簡易的に判定することができる。なお、判定手段による判定は、予測手段により予測された増加率が所定の増加率判定しきい値よりも大きいか否かを実質的に判定できる方法であればよく、例えば、増加率に対応する別の値とその値に対応するしきい値とを比較することにより行うようにしてもよいことは言うまでもない。

一方、処理負荷の増加率は、例えば請求項４に記載のように予測することができる。
すなわち、請求項４に記載の制御装置では、予測手段は、入力情報と処理負荷の増加率の予測値との対応関係をあらかじめ記憶しており、その対応関係に従い処理負荷の増加率を予測する。このような制御装置によれば、処理負荷の増加率を簡易的にかつ正確に予測することが可能となる。

また、請求項５に記載の制御装置では、予測手段は、アクセル変化量に基づき処理負荷の増加率を予測する。このような制御装置によれば、例えば、エンジン回転数（例えば、クランク角入力信号に基づく角度間隔時間の移動平均をとることにより算出される。）に基づき処理負荷の増加率を予測する場合に比べ、増加率の予測を早期にかつ高い追従性で行うことが可能となる。

ここで、アクセル変化量に基づき処理負荷の増加率を予測するとは、少なくともアクセル変化量を判断材料とするという意味であり、アクセル変化量のみに基づく予測だけでなく、それ以外の情報を加味した予測も含まれる。

例えば、請求項６に記載のように、予測手段が、アクセル変化量及びエンジン負荷に基づき処理負荷の増加率を予測するものや、請求項７に記載のように、アクセル変化量及び噴射量変化量に基づき処理負荷の増加率を予測するものでは、アクセル変化量のみに基づき処理負荷の増加率を予測する場合に比べ、処理負荷の増加率の予測精度を高めることができる。

一方、請求項８に記載の制御装置では、予測手段は、クランク角の変化率に基づき処理負荷の増加率を予測する。このような制御装置によれば、請求項５の制御装置と同様、例えば、エンジン回転数に基づき処理負荷の増加率を予測する場合に比べ、増加率の予測を早期にかつ高い追従性で行うことが可能となる。

また、請求項９に記載の制御装置では、判定手段は、前回の演算処理の処理負荷と予測手段により予測された増加率とに基づき今回の演算処理の処理負荷の予測値を算出し、算出した処理負荷の予測値が所定の処理負荷判定しきい値よりも大きい場合に、演算手段による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定する。このような制御装置によれば、演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを、予測した増加率のみに基づき判定する場合に比べ、より適切な判定結果を得ることができる。

特に、請求項１０に記載のように、判定手段が、予測手段により予測された増加率に応じて処理負荷判定しきい値を変更するようにすれば、演算処理の処理負荷が過渡的に増加するような状況が生じた場合に処理負荷が過剰に高くなることを効果的に抑制することが可能となる。

また、請求項１１に記載の制御装置では、判定手段は、処理負荷の予測値と実際の処理負荷との差が大きいと判定した場合には、予測手段により予測された増加率を補正するための補正値を算出し、算出した補正値を用いて処理負荷の予測値を算出する。このような制御装置によれば、実際の処理負荷に基づき、処理負荷の予測値が実際の処理負荷に近づくように補正する学習機能を実現することが可能となる。

特に、請求項１２に記載のように、判定手段が、補正値を不揮発性メモリに記憶させるようによれば、電源がオフされた場合や、制御装置を交換するような場合などにおいても、学習した補正値についてはそのまま利用することが可能となる。

また、請求項１３に記載の制御装置では、負荷低減モードには、複数通りのモードが含まれており、演算手段は、判定手段により演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、入力情報に応じた負荷低減モードで演算処理を実行する。このような制御装置によれば、負荷低減モードが１種類のみの場合に比べ、より適切な演算処理を実行することができる。

ここで、負荷低減モードとしては、例えば請求項１４に記載のように、通常モードとタスクの優先度が異なるモードが挙げられる。このような制御装置によれば、タスクの優先度を異ならせることにより処理負荷の低減されるモードを容易に実現することができる。

一方、請求項１５に記載の制御装置では、演算手段は、負荷低減モードにおいて、演算処理の一部を他の演算手段に分担させることにより処理負荷を低減する。このような制御装置によれば、実行される演算処理の内容を変更することなく、ある演算手段による演算処理の処理負荷を低減することができる。

次に、請求項１６に記載の演算モード切換方法は、周期的に実行される演算処理のモードを切り換える演算モード切換方法であって、演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報に基づき、演算処理が実行される前に、前回実行した演算処理に対する処理負荷の増加率を予測する予測ステップと、予測ステップで予測した増加率に基づき演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定する判定ステップと、判定ステップで演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定した場合に、通常のモードに比べ処理負荷の低減されるモードで演算処理を実行する演算ステップとを備える。

このような演算モード切換方法によれば、請求項１に記載の制御装置と同様の効果を得ることができる。
次に、請求項１７に記載のプログラムは、周期的に演算処理を実行する手段であって、演算処理のモードを、通常モードと、通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードとに切換可能な演算手段と、演算手段による演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報に基づき、演算手段により演算処理が実行される前に、前回実行された演算処理に対する処理負荷の増加率を予測する予測手段と、予測手段により予測された増加率に基づき演算手段による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定する判定手段としてコンピュータを機能させるためのものであって、演算手段は、判定手段により演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、負荷低減モードで演算処理を実行する。

このようなプログラムによれば、請求項１に記載の制御装置としてコンピュータを機能させることができ、これにより前述した効果を得ることができる。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のエンジンＥＣＵ１０の概略構成を表すブロック図である。

このエンジンＥＣＵ１０は、車両のエンジンを制御するための電子制御装置であり、入力処理部２０と、制御部３０と、出力処理部４０とを備えている。
入力処理部２０は、車両に搭載された各種センサからアクセル開度やエンジン回転数などを表す信号を入力し、これら入力信号を制御部３０により実行されるソフトウェアで扱うことのできる入力データに変換（Ａ／Ｄ変換等）した上で、制御部３０へ出力する。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、あらかじめ記憶されているプログラムに従い処理を実行することにより、図１に示す予測部３１、判定部３２及び演算部３３として機能する。

演算部３３は、エンジンのクランク軸の回転と同期した周期的なタイミングで、エンジン制御のための各種制御量（エンジンに最適な燃料供給量点火時期等）の演算処理（ソフトウェア処理）を実行するものであり、演算処理のモードを、通常モードと、通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードとに切換可能となっている。

予測部３１は、入力処理部２０から入力される入力データ、具体的には、アクセル開度やエンジン回転数などクランク軸の回転周期の変化を予測可能なデータに基づき、その入力データに基づく演算処理が演算部３３により実行される前に、その演算処理の処理負荷（以下「ソフト処理負荷」という。）の増加率（前回のソフト処理負荷に対する増加率）を予測し、予測した増加率（以下「予測増加率」という。）を判定部３２へ出力する。

具体的には、予測部３１は、図２に示すように、単位時間あたりのアクセル変化量［％／ｍｓ］と予測増加率［％］との関係を表すマップ（以下「増加率マップ」という。）をあらかじめ記憶しており、この増加率マップを参照することで、入力データとして入力されるアクセル開度に対応する予測増加率を決定する。なお、アクセル変化量の単位は［°／℃Ａ］であってもよい。

この増加率マップは、エンジンＥＣＵ１０の設計時において実測値に基づき作成される。具体的には、アクセル変化前の状態を固定とし、アクセル変化量のみを実際に変化させてソフト処理負荷の増加率を測定し、その測定結果から増加率マップ（一次元マップ）を作成して制御部３０に記憶させる。なお、図２では、アクセル変化量と予測増加率との関係を簡易的に直線で示しているが、直線関係に限定されるものではない。

このような増加率マップを用いることにより、アクセル開度が変化した場合には、その変化量に対応する予測増加率を容易に求めることができる。
図１に戻り、判定部３２は、予測部３１から入力される予測増加率に基づき、演算部３３による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定し、判定結果を演算部３３へ出力する。

そして、演算部３３は、判定部３２により演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された時点で、負荷低減モードで演算処理を実行する。具体的には、入力処理部２０から入力される入力データ（アクセル開度やエンジン回転数などを表すデータ）を用いて演算処理を実行し、演算結果を出力処理部４０へ出力する。

出力処理部４０は、制御部３０から入力される制御量を出力信号（噴射信号や点火信号等）としてエンジンＥＣＵ１０の外部へ出力する。
次に、エンジンのクランク軸の回転と同期した周期的なタイミングで制御部３０が実行する演算モード切換処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、この演算モード切換処理（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）のＳ１０１の処理は前述した予測部３１としての処理であり、Ｓ１０２，Ｓ１０３の処理は前述した判定部３２としての処理であるため、詳細な説明は省略する。

制御部３０は、演算モード切換処理を開始すると、まずＳ１０１で、入力処理部２０から入力される入力データに基づき、ソフト処理負荷の増加率を予測する。
続いて、Ｓ１０２では、Ｓ１０１での予測結果（予測増加率）に基づき、予測増加率がしきい値（例えば５０％）を超えるか否か（つまり、ソフト処理負荷が過渡的に増加するか否か）を判定する。

そして、Ｓ１０２で、予測増加率がしきい値を超えると判定した場合には、Ｓ１０３へ移行し、ソフトウェアの演算モードを、通常モードから負荷低減モードに切り換えた後、本演算モード切換処理を終了する。これにより、通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードで演算処理が行われることになる。

一方、Ｓ１０２で、予測増加率がしきい値を超えないと判定した場合には、そのまま本演算モード切換処理を終了する。この場合、通常モードで演算処理が行われることになる。

なお、エンジンＥＣＵ１０が本発明の制御装置に相当し、特に、予測部３１が予測手段に相当し、判定部３２が判定手段に相当し、演算部３３が演算手段に相当する。
以上説明したように、第１実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、単位時間あたりのアクセル変化量に基づきソフト処理負荷の増加率を予測し（Ｓ１０１）、その予測増加率がしきい値よりも大きい場合に（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ソフト処理負荷を低減すべき状態であると判定して、負荷低減モードで演算処理を実行する（Ｓ１０３）。このようなエンジンＥＣＵ１０によれば、処理負荷の増加を実際に確認してからモードを切り換える構成に比べ、ソフト処理負荷が過渡的に増加するような状況が生じた場合にも早期に対応することができ、ソフト処理負荷が過剰に高くなることを効果的に抑制することができる。

また、このエンジンＥＣＵ１０では、予測増加率がしきい値よりも大きい場合にソフト処理負荷を低減すべき状態であると判定するようにしているため、ソフト処理負荷を低減すべき状態であるか否かを簡易的に判定することができる。

さらに、このエンジンＥＣＵ１０では、単位時間あたりのアクセル変化量と予測増加率との関係を表す増加率マップに従いソフト処理負荷の増加率を予測するようにしているため、予測増加率を簡易的にかつ正確に求めることができる。

加えて、このエンジンＥＣＵ１０では、アクセル変化量に基づきソフト処理負荷の予測増加率を予測するようにしているため、予測増加率の予測を早期にかつ高い追従性で行うことが可能となる。

なお、第１実施形態では、増加率マップとして図２を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば図４〜図６に示す増加率マップを用いることもできる。
図４に示す増加率マップは、図２と同様、アクセル変化量と予測増加率との関係を表すものであるが、エンジン負荷が軽い状態（エンジン回転数が低い状態）及びエンジン負荷が高い状態（エンジン回転数が高い状態）の２種類の関係を表す点が異なる。すなわち、アクセル変化量に対するソフト処理負荷の増加率は、エンジン負荷に応じて特性が異なるため、エンジンＥＣＵ１０の設計時において、エンジン回転数を低回転とした条件及び高回転とした条件のそれぞれで、アクセル変化量の変化に対するソフト処理負荷の増加率を測定する。そして、その測定結果から増加率マップ（二次元マップ）を作成して制御部３０に記憶させる。このような増加率マップを用いることにより、アクセル開度が変化した場合には、その変化量及びエンジン回転数に対応する予測増加率を、増加率マップを参照することで容易に求めることができ、しかも、図２の増加率マップに比べ予測精度を高めることができる。なお、エンジン負荷の状態は２種類に限定されるものではなく、３種類以上としてもよい。

また、図５に示す増加率マップは、クランク角変化率［％］と予測増加率［％］との関係を表すものである。ここで、クランク角変化率とは、エンジンにおける各気筒の同じ位置かつ同じ間隔のクランク角（例えば１０℃Ａ〜４０℃Ａ）における回転時間（クランク角幅）ｔの比である。具体的には、今回のクランク角幅をｔ_n、前回（１気筒前）のクランク角幅をｔ_n-1とすると、クランク角変化率は、次の式（１）で表される。

すなわち、エンジンＥＣＵ１０の設計時において、アクセルなどを固定とし、エンジン回転数のみを実際に変化させることによりクランク角変化率を変化させ、ソフト処理負荷の増加率を測定する。そして、その測定結果から増加率マップ（一次元マップ）を作成して制御部３０に記憶させる。このような増加率マップを用いることにより、エンジン回転数が変化した場合には、その変化率に対応する予測増加率を、増加率マップを参照することで容易に求めることができる。特に、エンジン回転数は、クランク角信号をなまして算出されるため、過渡時の推定値が実値から乖離することがあるが、図５のようにクランク角変化率を基準とすることで予測精度を高めることができる。

さらに、図６に示す増加率マップは、エンジンにおける１気筒当たりの燃料噴射量の変化量（以下「噴射量変化量」という。）［ｍｍ³／ｍｓ］及びアクセル変化量［％／ｍｓ］と、予測増加率［％］との関係を表すもの（二次元マップ）である。ここで、噴射量変化量は、アクセル変化前及び変化後の噴射量から算出する。噴射量には、エンジン負荷が深く関係しているため、噴射量変化量及びアクセル変化量から予測増加率を求めることで、アクセル変化量だけではとらえられない予測増加率を精度よく求めることができる。また、アクセル変化量が一定であってもエンジン回転数は変化するため、噴射量による補正も可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
図７は、第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０の概略構成を表すブロック図である。

第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、第１実施形態のエンジンＥＣＵ１０（図１）と対比すると、不揮発性メモリである記憶部５０を備えている点が異なり、また、制御部３０の実行する演算モード切換処理の内容も異なる。その他、第１実施形態のエンジンＥＣＵ１０と共通する構成については同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０において、制御部３０の演算部３３は、演算処理の実行後に、その演算処理に要した実際のソフト処理負荷（演算量）を測定し、測定したソフト処理負荷を判定部３２へ出力する。

また、判定部３２は、予測部３１から入力される予測増加率と、演算部３３から入力される前回のソフト処理負荷（前回演算量）とに基づき、今回の予測ソフト処理負荷を算出する。そして、算出した予測ソフト処理負荷に基づき、演算部３３による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定し、判定結果を演算部３３へ出力する。

具体的には、判定部３２は、図８に示すように、前回のソフト処理負荷ＳＬ_n-1と予測増加率Ｍ_eとに基づき、次の式（２）から今回の予測ソフト処理負荷ＳＬ_estを算出する。なお、Ｒは後述する補正値であり、初期値は０に設定されている。

ＳＬ_est＝ＳＬ_n-1×（Ｍ_e＋Ｒ）／１００ …式（２）
そして、判定部３２は、算出した予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrを超える場合に、演算部３３による演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定する。

ここで、判定部３２は、予測増加率Ｍ_eの値に応じて判定しきい値ＳＬ_thrの値を変更する。具体的には、判定部３２は、図９に示すように、予測増加率Ｍ_eと判定しきい値ＳＬ_thrとの関係を表すマップ（以下「しきい値マップ」という。）をあらかじめ記憶しており、このしきい値マップを参照することで、予測増加率Ｍ_eに対応する判定しきい値ＳＬ_thrを決定する。

このしきい値マップは、ソフト処理負荷の増大による出力異常を防止することのできる判定しきい値ＳＬ_thrを設定するためのものである。具体的には、エンジンＥＣＵ１０の設計時において、まず、車両やエンジンの特性に基づき判定しきい値ＳＬ_thrの初期値及び限界値（低下させる限界値）を設定する。次に、予測増加率Ｍ_eの上昇に伴う判定しきい値ＳＬ_thrの低下開始点ａ及び低下終了点ｂを適合により決定することでしきい値マップを作成する。特に、低下終了点ｂは、予測増加率Ｍ_eが大きくかつ予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thr近くの場合の予測外れ（オーバーシュート）を見込んで設定する。そして、作成したしきい値マップを制御部３０に記憶させる。

ただし、このような予測ソフト処理負荷ＳＬ_estに基づく判定方法では、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが実際のソフト処理負荷から大きくかけ離れた値となることも考えられ、例えば図１０に示すように、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thr以下であっても、実際のソフト処理負荷ＳＬ_relは判定しきい値ＳＬ_thrを上回るといったことも生じ得る。なお、図１０において、ＳＬ_ovrは、判定しきい値ＳＬ_thrに対する実際のソフト処理負荷ＳＬ_relのオーバー分を示している。

そこで、判定部３２は、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estと実際のソフト処理負荷ＳＬ_relとの差が大きいと判定した場合（本実施形態では、図１０のように実際のソフト処理負荷ＳＬ_relのみが判定しきい値ＳＬ_thrを上回った場合）には、前回のソフト処理負荷ＳＬ_n-1と実際の（今回の）ソフト処理負荷ＳＬ_relとに基づき、次の式（３）から補正値Ｒを算出する。ただし、ＭＡＸ（Ｒ_n，Ｒ_n-1）とする。

ここで、Ｃは反映係数であり、予測増加率Ｍ_eの値に応じて変更する。具体的には、判定部３２は、図１１に示すように、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estと実際のソフト処理負荷ＳＬ_relとの差に対する反映係数Ｃの関係を表すマップ（以下「反映係数マップ」という。）をあらかじめ記憶している。この反映係数マップから明らかなように、反映係数Ｃは、ソフト処理負荷の差が大きいほど大きくなるものであり、判定部３２は、この反映係数マップを参照することで、ソフト処理負荷の差に対応する反映係数Ｃ（例えば、０〜０．８の値）を決定する。なお、反映係数マップは、エンジンＥＣＵ１０の設計時において適合により設定される。

なお、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estと実際のソフト処理負荷ＳＬ_relとの差が大きいと判定する条件は、実際のソフト処理負荷ＳＬ_relのみが判定しきい値ＳＬ_thrを上回った場合に限定されるものではなく、例えば、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estと実際のソフト処理負荷ＳＬ_relとの差があらかじめ設定されている値を上回った場合などとしてもよい。

次に、前述した第１実施形態の演算モード切換処理（図３）に代えて第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０の制御部３０が実行する演算モード切換処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。なお、この演算モード切換処理（Ｓ２０１〜Ｓ２０９）のＳ２０１の処理は前述した予測部３１としての処理であり、Ｓ２０２〜Ｓ２０５，Ｓ２０７〜Ｓ２０９の処理は前述した判定部３２としての処理であり、Ｓ２０６の処理は前述した演算部３３としての処理であるため、詳細な説明は省略する。

制御部３０は、演算モード切換処理を開始すると、まずＳ２０１で、入力処理部２０から入力される入力データに基づき、ソフト処理負荷の増加率を予測する。
続いて、Ｓ２０２では、Ｓ２０１での予測結果（予測増加率Ｍ_e）と、前回のソフト処理負荷ＳＬ_n-1（前回の演算モード切換処理のＳ２０６で測定した値）とに基づき、今回の予測ソフト処理負荷ＳＬ_estを算出する（上記式（２））。なお、式（２）に示すように、記憶部５０に補正値Ｒが記憶されている場合には、その補正値Ｒに基づき増加率が補正される。この補正値Ｒは、後述するＳ２０８の処理で算出され、Ｓ２０９の処理で記憶部５０に記憶される。

続いて、Ｓ２０３では、後述するＳ２０４の判定処理で用いる判定しきい値ＳＬ_thrを算出する（図９）。
続いて、Ｓ２０４では、Ｓ２０２で算出した予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが、Ｓ２０３で算出した判定しきい値ＳＬ_thrを超えるか否かを判定する。

そして、Ｓ２０４で、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrを超えると判定した場合には、Ｓ２０５へ移行し、ソフトウェアの演算モードを、通常モードから負荷低減モードに切り換えた後、Ｓ２０６へ移行する。これにより、通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードで演算処理が行われることになる。

一方、Ｓ２０４で、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrを超えないと判定した場合には、そのままＳ２０６へ移行する。この場合、通常モードで演算処理が行われることになる。

Ｓ２０６では、実際のソフト処理負荷ＳＬ_relを測定する。なお、ここで測定したソフト処理負荷ＳＬ_relが、次回の演算モード切換処理においては前回のソフト処理負荷ＳＬ_n-1として用いられる。

続いて、Ｓ２０７では、Ｓ２０２で算出した予測ソフト処理負荷ＳＬ_estがＳ２０３で算出した判定しきい値ＳＬ_thrを超えておらず、かつ、Ｓ２０６で測定したソフト処理負荷ＳＬ_relがその判定しきい値ＳＬ_thrを超えているか否かを判定する。つまり、ソフト処理負荷の予測値ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrを超えていないにもかかわらず、実際の値ＳＬ_relが判定しきい値ＳＬ_thrを超えている状態を判定する。

そして、Ｓ２０７で、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrを超えていないにもかかわらず測定したソフト処理負荷ＳＬ_relがその判定しきい値ＳＬ_thrを超えていると判定した場合には、Ｓ２０８へ移行し、補正値Ｒを算出する。

続いて、Ｓ２０９では、Ｓ２０８で算出した補正値Ｒを記憶部５０に記憶させる。その後、本演算モード切換処理を終了する。
一方、Ｓ２０７で、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrを超えていると判定した場合や、測定したソフト処理負荷ＳＬ_relが判定しきい値ＳＬ_thrを超えていないと判定した場合には、そのまま本演算モード切換処理を終了する。

以上説明したように、第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、上記第１実施形態のエンジンＥＣＵ１０と同様の効果を得ることができる。
特に、第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、前回のソフト処理負荷ＳＬ_n-1と予測増加率Ｍ_eとに基づき今回の予測ソフト処理負荷ＳＬ_estを算出し、算出した予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが判定しきい値ＳＬ_thrよりも大きい場合に、ソフト処理負荷を低減すべき状態であると判定する。このようなエンジンＥＣＵ１０によれば、ソフト処理負荷を低減すべき状態であるか否かを予測増加率Ｍ_eのみに基づき判定する場合に比べ、より適切な判定結果を得ることができる。

また、このエンジンＥＣＵ１０では、予測増加率Ｍ_eに応じて判定しきい値ＳＬ_thrを変更するようにしているため、ソフト処理負荷が過渡的に増加するような状況が生じた場合にソフト処理負荷が過剰に高くなることを効果的に抑制することが可能となる。

さらに、このエンジンＥＣＵ１０では、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estと実際のソフト処理負荷ＳＬ_relとの差が大きいと判定した場合には、予測増加率Ｍ_eを補正するための補正値を算出し、算出した補正値を用いて予測ソフト処理負荷ＳＬ_estを算出する。このため、実際のソフト処理負荷ＳＬ_relに基づき、予測ソフト処理負荷ＳＬ_estが実際のソフト処理負荷ＳＬ_relに近づくように補正する学習機能を実現することが可能となる。

加えて、このエンジンＥＣＵ１０では、補正値を記憶部５０に記憶させるようにしているため、電源（ＢＡＴＴ、ＩＧ）がオフされた場合や、エンジンＥＣＵ１０を交換するような場合においても、学習した補正値についてはそのまま利用することが可能となる。

具体的には、例えば図１３に示すように、エンジンＥＣＵ１０が故障した際などの交換時において、記憶部５０に記憶されている補正値のデータをサービスツール等によりＣＡＮ通信、ＳＩＬ通信（シリアル通信）等を用いて読み出し、交換後のエンジンＥＣＵ１０の記憶部５０に書き込むことで、交換前のエンジンＥＣＵ１０と同等の予測精度とすることができる。

なお、第２実施形態では、補正値Ｒに基づき増加率を補正するようにしているが、このような補正を行わないようにしてもよい。この場合、記憶部５０を不要とすることができるとともに、演算モード切換処理（図１２）のＳ２０７〜Ｓ２０９の処理が不要となる。また、上記式（２）に代えて、次の式（４）を用いる。

ＳＬ_est＝ＳＬ_n-1×Ｍ_e／１００ …式（４）
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。

第３実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、第１実施形態や第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０と対比すると、負荷低減モードとして、複数通りのモードを用意している点が異なる。そこで、この相違点について説明する。

図１４は、前述した各実施形態の演算モード切換処理（図３、図１２）における演算モードを切り換える処理（Ｓ１０３、Ｓ２０５）で第３実施形態のエンジンＥＣＵ１０の制御部３０が実行する演算モード選択処理のフローチャートである。

制御部３０は、演算モード選択処理を開始すると、まずＳ３０１で、演算処理の増加幅が１０％未満であるか以上であるかを判定する。
続いて、Ｓ３０２では、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ未満であるか以上であるかを判定するとともに、アクセル開度が８０％未満であるか以上であるかを判定する。

続いて、Ｓ３０３では、Ｓ３０１及びＳ３０２の判定結果に基づき、演算モードを切り換える。具体的には、図１５に示すように、Ｓ３０１及びＳ３０２での判定結果に応じた複数通りの負荷低減モードがあらかじめ記憶されており、判定結果に応じた負荷低減モードが選択されることになる。

ここで例示している処理は、Ａ〜Ｉの順に処理を実行することにより処理結果を得るものであって、Ｂ〜Ｈの処理については省略（スキップ）可能となっており、それらの一部又は全部を省略することによりソフト処理負荷を減少させることができる（処理時間を短縮できる）ものの処理結果の精度は低下する。そこで、処理時間（演算周期）が十分に確保されると予測される状況では、処理を省略しない負荷低減モード（ｍｏｄｅ１）が選択されるようにし、逆に、処理時間が十分に確保されないと予測される状況では、その度合いに応じた負荷低減モード（ｍｏｄｅ２〜８）が選択される（確保可能な処理時間が短いほど省略する処理を増やす）ようにしている。つまり、処理結果を確実に得ることができるようにしつつ、処理結果の精度ができるだけ高くなるようにしている。

以上説明したように、第３実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、第１実施形態や第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０と同様の効果を得ることができる。
特に、第３実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、負荷低減モードとして、複数通りのモードを用意しているため、負荷低減モードが１種類のみの場合に比べ、より適切な演算処理を実行することができる。

なお、負荷低減モードは、例えば図１６に示すように、通常モードとタスクの優先度（処理順序）が異なるモードとしてもよい。このようにすれば、タスクの優先度を異ならせることにより、ソフト処理負荷の低減されるモードを容易に実現することができる。

具体的には、ここで例示している処理は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に処理を実行することにより処理結果を得るものであって、Ａ，Ｂの処理については省略可能となっており、それらの一方又は両方を省略することによりソフト処理負荷を減少させることができるものの処理結果の精度は低下する。そこで、負荷低減モードとして、例えば、Ａの処理の優先度を下げてＢ→Ｃ→Ｄ→Ａの順に処理が実行されるようにしたり、Ａ，Ｂの処理の優先度を下げてＣ→Ｄ→Ａ→Ｂの順に処理が実行されるようにする。つまり、図１５の例（処理を省略する例）と比較すると、優先度を下げた処理も処理順序を遅らせるだけで省略はしていない点が異なるが、負荷低減モードへの切換は、ソフト処理負荷の増加（確保可能な処理時間の短縮）の予測値に基づき行われるため、負荷低減モードに切り換えられた状況ではすべての処理が実行できなくなり、結果的には優先度を下げた処理が省略されることになる。ただし、予測に反して長い処理時間が確保された場合には、優先度を下げた処理も実行されるため、その処理結果を次回の処理等に利用するといったことが可能となる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。
図１７は、第４実施形態のエンジンＥＣＵ６０の概略構成を表すブロック図である。

第４実施形態のエンジンＥＣＵ６０は、第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０（図７）を２つ備えた構成であり、一方がメインＥＣＵ１０ａ、他方がサブＥＣＵ１０ｂとして主従関係を持ち、互いに通信可能に構成されている。なお、メインＥＣＵ１０ａ及びサブＥＣＵ１０ｂの間での通信としては、ＣＡＮ通信、ＤＭＡ通信、ＳＩＬ通信などを用いることができる。

このエンジンＥＣＵ６０では、メインＥＣＵ１０ａ及びサブＥＣＵ１０ｂがそれぞれ異なる処理を分担して実行する。そして、メインＥＣＵ１０ａは、第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０と対比すると、負荷低減モードにおいて、処理の一部をサブＥＣＵ１０ｂに実行させることによりソフト処理負荷を低減するようにしている点が異なる。すなわち、メインＥＣＵ１０ａは、ソフト処理負荷が一時的に増加すると予測すると、サブＥＣＵ１０ｂへ処理要求（サブＥＣＵ１０ｂに割り込みを発生させる）を送信し、メインＥＣＵ１０ａが本来実行すべき処理の一部を一時的にサブＥＣＵ１０ｂで優先的に実行させる。サブＥＣＵ１０ｂは、メインＥＣＵ１０ａの処理の一部を実行可能に構成されており、メインＥＣＵ１０ａからの処理要求に従いメインＥＣＵ１０ａの処理の一部を実行し、処理完了後に演算結果をシリアル通信でメインＥＣＵ１０ａへ伝える。なお、サブＥＣＵ１０ｂとしては、メインＥＣＵ１０ａのソフト処理負荷が増加する状況において、その状況に依存しない処理（メインＥＣＵ１０ａと同様の理由で処理負荷が増加しない処理）又は逆に下がるような処理を実行するものが用いられる。

つまり、第４実施形態のエンジンＥＣＵ６０では、複数の制御装置によりソフト処理負荷を分散させるようにしている。
以上説明したように、第４実施形態のエンジンＥＣＵ６０は、上記第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０と同様の効果を得ることができる。

特に、第４実施形態のエンジンＥＣＵ６０では、メインＥＣＵ１０ａが、負荷低減モードにおいて、処理の一部をサブＥＣＵ１０ｂに分担させることによりソフト処理負荷を低減するようにしているため、エンジンＥＣＵ６０全体として実行される演算処理の内容を変更することなく、メインＥＣＵ１０ａのソフト処理負荷を低減することができる。また、このような構成では、メインＥＣＵ１０ａは第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０と同じ車両制御処理を行うため、メインＥＣＵ１０ａの処理の一部をサブＥＣＵ１０ｂにあらかじめ（ソフト処理負荷に関係なく）分担させておく構成に比べ、第２実施形態の構成を採用した製品と第４実施形態の構成を採用した製品とを製造する場合に、共通化を図りやすくすることができる。

なお、第４実施形態では、第２実施形態のエンジンＥＣＵ１０を２つ備えた構成のエンジンＥＣＵ６０を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば制御部３０のみを２つ備えた構成とすることも可能である。

［他の形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

例えば、上記各実施形態では、周期的な演算処理として、繰り返し発生するイベントに同期して実行される演算処理（具体的にはクランク角同期処理）を例示したが、これに限定されるものではなく、本発明は、一定時間ごとに実行される演算処理（時間同期処理）にも適用することができる。すなわち、時間同期処理であっても、エンジン回転数の増加に伴い、一定時間内で実行すべき処理量（処理負荷）が増加することから、上記実施形態と同様に処理負荷の変化を予測することが可能であり、同様の効果が得られることになる。

また、上記各実施形態では、本発明の制御装置としてエンジンＥＣＵを例示したが、これに限定されるものではなく、本発明はエンジンＥＣＵ以外の他の制御装置にも適用することができる。

第１実施形態のエンジンＥＣＵの概略構成を表すブロック図である。 アクセル変化量と予測増加率との関係を表す増加率マップの説明図である。 第１実施形態のエンジンＥＣＵが実行する演算モード切換処理のフローチャートである。 エンジン負荷状態に応じたアクセル変化量と予測増加率との関係を表す増加率マップの説明図である。 クランク角変化率と予測増加率との関係を表す増加率マップの説明図である。 噴射量変化量及びアクセル変化量と予測増加率との関係を表す増加率マップの説明図である。 第２実施形態のエンジンＥＣＵの概略構成を表すブロック図である。 予測ソフト処理負荷の算出方法を説明するための説明図である。 予測増加率と判定しきい値との関係を表すしきい値マップの説明図である。 実際のソフト処理負荷のみが判定しきい値を上回った状態を説明するための説明図である。 予測ソフト処理負荷と実際のソフト処理負荷との差に対する反映係数の関係を表す反映係数マップの説明図である。 第２実施形態のエンジンＥＣＵが実行する演算モード切換処理のフローチャートである。 エンジンＥＣＵに記憶されている補正値のデータをサービスツールにより読み出す構成を表す説明図である。 第３実施形態のエンジンＥＣＵが実行する演算モード選択処理のフローチャートである。 判定結果に応じた複数通りの負荷低減モードを説明するための説明図である。 通常モードとタスクの優先度が異なる負荷低減モードを説明するための説明図である。 第４実施形態のエンジンＥＣＵの概略構成を表すブロック図である。

符号の説明

１０，６０…エンジンＥＣＵ、２０…入力処理部、３０…制御部、３１…予測部、３２…判定部、３３…演算部、４０…出力処理部、５０…記憶部

Claims (17)

1. 周期的に演算処理を実行する手段であって、前記演算処理のモードを、通常モードと、前記通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードとに切換可能な演算手段と、
   前記演算手段による前記演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報に基づき、前記演算手段により演算処理が実行される前に、前回実行された演算処理に対する処理負荷の増加率を予測する予測手段と、
   前記予測手段により予測された増加率に基づき前記演算手段による前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記演算手段は、前記判定手段により前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、前記負荷低減モードで前記演算処理を実行すること
   を特徴とする制御装置。
2. 前記予測手段は、前記演算処理の実行周期の変化を予測可能な入力情報に基づき、前記演算手段により演算処理が実行される前に、前回実行された演算処理に対する処理負荷の増加率を予測すること
   を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記判定手段は、前記予測手段により予測された増加率が所定の増加率判定しきい値よりも大きい場合に、前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
4. 前記予測手段は、前記入力情報と前記処理負荷の増加率の予測値との対応関係をあらかじめ記憶しており、その対応関係に従い処理負荷の増加率を予測すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記予測手段は、アクセル変化量に基づき処理負荷の増加率を予測すること
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記予測手段は、アクセル変化量及びエンジン負荷に基づき処理負荷の増加率を予測すること
   を特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記予測手段は、アクセル変化量及び噴射量変化量に基づき処理負荷の増加率を予測すること
   を特徴とする請求項５に記載の制御装置。
8. 前記予測手段は、クランク角の変化率に基づき処理負荷の増加率を予測すること
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の制御装置。
9. 前記判定手段は、前回の演算処理の処理負荷と前記予測手段により予測された増加率とに基づき今回の演算処理の処理負荷の予測値を算出し、算出した処理負荷の予測値が所定の処理負荷判定しきい値よりも大きい場合に、前記演算手段による前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定すること
   を特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の制御装置。
10. 前記判定手段は、前記予測手段により予測された増加率に応じて前記処理負荷判定しきい値を変更すること
    を特徴とする請求項９に記載の制御装置。
11. 前記判定手段は、前記処理負荷の予測値と実際の処理負荷との差が大きいと判定した場合には、前記予測手段により予測された増加率を補正するための補正値を算出し、算出した補正値を用いて前記処理負荷の予測値を算出すること
    を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記判定手段は、前記補正値を不揮発性メモリに記憶させること
    を特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記負荷低減モードには、複数通りのモードが含まれており、
    前記演算手段は、前記判定手段により前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、前記入力情報に応じた負荷低減モードで前記演算処理を実行すること
    を特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の制御装置。
14. 前記負荷低減モードは、前記通常モードとタスクの優先度が異なること
    を特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の制御装置。
15. 前記演算手段は、前記負荷低減モードにおいて、前記演算処理の一部を他の演算手段に分担させることにより処理負荷を低減すること
    を特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の制御装置。
16. 周期的に実行される演算処理のモードを切り換える演算モード切換方法であって、
    前記演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報に基づき、演算処理が実行される前に、前回実行した演算処理に対する処理負荷の増加率を予測する予測ステップと、
    前記予測ステップで予測した増加率に基づき前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップで前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定した場合に、通常のモードに比べ処理負荷の低減されるモードで前記演算処理を実行する演算ステップと、
    を備えることを特徴とする演算モード切換方法。
17. 周期的に演算処理を実行する手段であって、前記演算処理のモードを、通常モードと、前記通常モードに比べ処理負荷の低減される負荷低減モードとに切換可能な演算手段と、
    前記演算手段による前記演算処理の処理負荷の変化を予測可能な入力情報に基づき、前記演算手段により演算処理が実行される前に、前回実行された演算処理に対する処理負荷の増加率を予測する予測手段と、
    前記予測手段により予測された増加率に基づき前記演算手段による前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であるか否かを判定する判定手段
    としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
    前記演算手段は、前記判定手段により前記演算処理の処理負荷を低減すべき状態であると判定された場合に、前記負荷低減モードで前記演算処理を実行すること
    を特徴とするプログラム。