JP2011032903A

JP2011032903A - 車両の制御装置

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Publication number: JP2011032903A
Application number: JP2009178290A
Authority: JP
Inventors: Soichi Saito; 創一齋藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】複数のＥＣＵ（電子制御装置）をネットワークで接続した制御システムにおいて、低コスト化の要求を満たしながら、制御システムの安全性を確保できるようにする。
【解決手段】ネットワークで接続した複数のＥＣＵ１１〜１３のうちの１つのＥＣＵ１３に、マイコン（マイクロコンピュータ）１６の故障診断を行う監視ＩＣ１７を設け、このマイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６によって車両の各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行する。これにより、車両の各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するマイコン１６の故障診断を監視ＩＣ１７によって行うことができ、車両全体としてマイコン故障に対する制御システムの安全性を確保する。しかも、ネットワークで接続した複数のＥＣＵ１１〜１３のうちの１つのＥＣＵ１３に監視ＩＣ１７を設けることで低コスト化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子制御装置をネットワークで接続して各電子制御装置に搭載されたマイクロコンピュータによって車両の各種の制御を実行する車両の制御装置に関する発明である。

近年の電子制御化された車両においては、マイクロコンピュータを搭載した制御システムの安全性を確保するために、例えば、特許文献１（特許第３９５７７４９号公報）に記載されているように、１つのマイクロコンピュータに、出力制御のための演算を行う制御機能と、この制御機能をモニタリングするモニタリング機能を設けると共に、このモニタリング機能の動作状態を監視する監視機能を設け、この監視機能によってモニタリング機能の動作異常の有無を判定してマイクロコンピュータの故障診断を行うようにしたものがある。

特許第３９５７７４９号公報

ところで、本発明者は、複数のＥＣＵ（電子制御装置）をネットワークで接続して各ＥＣＵに搭載されたマイコン（マイクロコンピュータ）によって車両の各種の制御（例えば、エンジン制御、電動パワステ制御等）を実行する制御システムを研究している。このように複数のＥＣＵをネットワークで接続した制御システムにおいても、安全性を確保するために、上記特許文献１の技術を利用して、ネットワークで接続した複数のＥＣＵに、それぞれ監視機能を設けたマイコンを搭載して、各ＥＣＵ毎にマイコンの故障診断を行うことが考えられる。しかし、この場合、ネットワークで接続した複数のＥＣＵの全てに、それぞれ監視機能付きの高価なマイコンを搭載する必要があるため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数のＥＣＵをネットワークで接続した制御システムにおいて、低コスト化の要求を満たしながら、制御システムの安全性を確保することができる車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数の電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）をネットワークで接続して各ＥＣＵに搭載されたマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）によって車両の各種の制御を実行する車両の制御装置において、複数のＥＣＵのうちの１つのＥＣＵに、該ＥＣＵに搭載されたマイコンの故障診断を行うマイコン故障診断手段を備え、このマイコン故障診断手段を備えたＥＣＵ（以下「マイコン監視機能付きＥＣＵ」という）に搭載されたマイコンによって各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するようにしたものである。

この構成では、ネットワークで接続された複数のＥＣＵのうちの１つのＥＣＵにマイコン故障診断手段を備え、このマイコン故障診断手段を備えたＥＣＵ（マイコン監視機能付きＥＣＵ）に搭載されたマイコンによって車両の各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するようにしたので、車両の各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するマイコンの故障診断をマイコン故障診断手段によって行うことができ、車両全体としてマイコン故障に対する制御システムの安全性を確保することができる。しかも、ネットワークで接続された複数のＥＣＵのうちの１つのＥＣＵにマイコン故障診断手段を設けるだけで済み、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

この場合、請求項２のように、マイコン故障診断手段は、マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンで行う演算のうちの特定の演算を監視することで安全性が低下する事象（安全性の観点から引き起こしたくない事象）を引き起こす可能性のある故障に限定して故障診断を行うようにすると良い。このようにすれば、マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンで行う全ての演算を監視する場合に比べて、マイコン故障診断手段の演算負荷を軽減することができて、マイコン故障診断手段の演算能力を高める必要がなく、更に低コスト化することができる。

また、請求項３のように、マイコン故障診断手段は、１つのＩＣで構成され、マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンの故障有りと判定したときに、該マイコン監視機能付きＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させると共に、ネットワークで接続された他のＥＣＵ（つまりマイコン監視機能付きＥＣＵ以外のＥＣＵ）に故障情報を通知して他のＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させるようにしても良い。このようにすれば、マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンの故障有りと判定したときに、マイコン監視機能付きＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させて、該マイコン監視機能付きＥＣＵに接続されたアクチュエータをフェイルセーフ動作させることができると共に、他のＥＣＵのフェイルセーフ機能も作動させて、他のＥＣＵに接続されたアクチュエータをフェイルセーフ動作させることができ、マイコン故障に対するフェイルセーフを確実に行うことができる。

この場合、請求項４のように、マイコン故障診断手段は、マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンの故障有りと判定したときに、該マイコン監視機能付きＥＣＵとネットワークとの通信を遮断することでネットワークで接続された他のＥＣＵに故障情報を通知するようにしても良い。このようにすれば、マイコン監視機能付きＥＣＵとネットワークとの通信を遮断するという安価で確実な方法で、他のＥＣＵに故障情報を通知することができる。

図１は本発明の一実施例における車両の制御システムの概略構成を示す図である。図２はエンジン制御及び故障診断の機能を概略的に示すブロック図である。図３は電動パワステ制御及び故障診断の機能を概略的に示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて車両の制御システムの概略構成を説明する。
車両の制御を行うための複数の電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）１１〜１３が車載ネットワーク（例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮ、Ｆlex Ｒay等）で相互に通信可能に接続され、各ＥＣＵ１１〜１３に搭載されたマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）１４〜１６によって車両の各種の制御を実行するようになっている。

本実施例では、エンジンＥＣＵ１１と電動パワステＥＣＵ１２とマイコン監視機能付きＥＣＵ１３が車載ネットワークで接続され、各ＥＣＵ１１〜１３に搭載されたマイコン１４〜１６によって、内燃機関であるエンジン（図示せず）を制御するエンジン制御と、電動パワーステアリング（図示せず）を制御する電動パワステ制御を分担して実行する。

エンジンＥＣＵ１１に搭載されたマイコン１４は、「エンジン制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が不要な制御」を実行し、電動パワステＥＣＵ１２に搭載されたマイコン１５は、「電動パワステ制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が不要な制御」を実行する。一方、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６は、「エンジン制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御」と「電動パワステ制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御」を実行する。更に、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３には、該ＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障診断を行う１つの監視ＩＣ１７（マイコン故障診断手段）が設けられている。

アクセル開度（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ１８の出力信号と、スロットル開度（スロットルバルブの開度）を検出するスロットルセンサ１９の出力信号は、エンジンＥＣＵ１１のマイコン１４に入力され、このエンジンＥＣＵ１１のマイコン１４から点火装置２０、燃料噴射弁２１、スロットルモータ２２等のアクチュエータに制御信号が出力される。尚、例えば、イグニッションスイッチのオフ中（エンジン停止中）に故障診断装置等から出力されるスロットルモータ２２用の制御信号は、信号選択部４２を介してスロットルモータ２２に出力される。

電動パワーステアリングのアシストモータ２６の角速度を検出するモータ角速度センサ２３の出力信号と、アシストモータ２６に流れる電流を検出するモータ電流センサ２４の出力信号と、ステアリングの操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２５の出力信号は、電動パワステＥＣＵ１２のマイコン１５に入力され、この電動パワステＥＣＵ１２のマイコン１５からアシストモータ２６等のアクチュエータに制御信号が出力される。

また、ブレーキブースタ内の負圧を検出するブレーキ負圧センサ２７の出力信号は、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のマイコン１６に入力され、車速を検出する車速センサ２８の出力信号は、車載ネットワークを介して各ＥＣＵ１１〜１３に入力される。

次に、図２に基づいて、エンジンＥＣＵ１１及びマイコン監視機能付きＥＣＵ１３が実行するエンジン制御及び故障診断について説明する。
エンジンＥＣＵ１１のマイコン１４は、制御機能部２９で、アクセルセンサ１８の出力信号（アクセル開度）等に基づいて要求トルクを演算し、この要求トルクを実現するように目標スロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を演算して、スロットルモータ２２、燃料噴射弁２１、点火装置２０等のアクチュエータを制御する。この制御が「エンジン制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が不要な制御」に相当する。

一方、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のマイコン１６は、機能モニタリング部３０で、アクセルセンサ１８の出力信号（アクセル開度）等に基づいて要求トルクを演算すると共に、スロットルセンサ１９の出力信号（実スロットル開度）と、制御機能部２９で演算した点火時期等に基づいて実トルクを演算した後、要求トルクと実トルクとを比較して、要求トルクに対して実トルクが過大になるエンジントルク増大異常の有無を判定する。この制御が「エンジン制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御」に相当する。

更に、監視ＩＣ１７は、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の機能モニタリング部３０の動作状態を監視して機能モニタリング部３０の動作異常の有無を判定することで、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障診断を行う。具体的には、監視ＩＣ１７が機能モニタリング部３０にテストデータを出力し、機能モニタリング部３０がテストデータに対する演算結果を監視ＩＣ１７に出力する。監視ＩＣ１７は、テストデータに対する機能モニタリング部３０の演算結果をチェックして、機能モニタリング部３０の動作異常の有無を判定する。この際、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６で行う演算のうちの特定の演算（機能モニタリング部３０で行う演算の全部又は一部）を監視することで、安全性が低下する事象（例えばエンジントルク増大異常）を引き起こす可能性のある故障に限定して故障診断を行う。

監視ＩＣ１７がマイコン１６の故障を診断する方法として、前記出題・回答方式のかわりに、後述する方法を用いても良い。マイコン１６には、特定のテストデータとテストデータに対する演算結果の組み合わせが記憶されている。この組み合わせには、マイコン１６が正常に作動していた場合に、少なくとも１回はマイコン１６の演算結果と記憶されている演算結果が一致し、少なくとも１回はマイコン１６の演算結果と記憶されている演算結果が不一致となる、テストデータとその演算結果が含まれている。マイコン１６には、テストデータの演算結果と、記憶されている演算結果とを比較し、一致・不一致を判定する機能をもつ。監視ＩＣ１７はテストデータとテストデータに対する演算結果の組み合わせに応じて、一致・不一致の判定が正しく行われていることを確認する機能を持つ。この二つの機能を用いて、マイコン１６の動作異常の有無を判定する。

監視ＩＣ１７は、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障有り（機能モニタリング部３０の動作異常有り）と判定した場合には、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のフェイルセーフ機能を作動させて、フェイルセーフ動作させるべきアクチュエータがマイコン監視機能付きＥＣＵ１３に接続されている場合には、そのアクチュエータをフェイルセーフ動作させる。更に、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のフェイルセーフ機能によりマイコン監視機能付きＥＣＵ１３とネットワークとの通信を遮断することで、ネットワークで接続された他のＥＣＵ（エンジンＥＣＵ１１と電動パワステＥＣＵ１２）に故障情報を通知して他のＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させて、フェイルセーフ動作させるべきアクチュエータが他のＥＣＵに接続されている場合には、そのアクチュエータをフェイルセーフ動作させる（例えば、スロットル開度を所定開度に維持するようにスロットルモータ２２の通電をカットする）。

次に、図３に基づいて、電動パワステＥＣＵ１２及びマイコン監視機能付きＥＣＵ１３が実行する電動パワステ制御及び故障診断について説明する。
マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のマイコン１６は、アシストトルク制御部３１で、電動パワーステアリングのアシストトルクを次のようにして制御する。まず、モータ角加速度演算部３２で、モータ角速度センサ２３の出力信号（アシストモータ２６の角速度）に基づいてアシストモータ２６の角加速度を演算し、アシストトルク決定部３３で、車速センサ２８の出力信号（車速）、操舵トルクセンサ２５の出力信号（操舵トルク）、モータ角速度センサ２３の出力信号（アシストモータ２６の角速度）、モータ角加速度演算部３１の出力信号（アシストモータ２６の角加速度）、後述するアシストトルク補正量等に基づいてアシストトルクを演算する。この後、モータ電流決定部３４で、アシストトルクに基づいて目標モータ電流を演算し、モータ電流比較部３５で、目標モータ電流と実モータ電流（モータ電流センサ２４の検出値）との偏差を演算した後、モータ駆動部３６で、目標モータ電流と実モータ電流との偏差を小さくするようにアシストモータ２６に流れる電流をフィードバック制御する。この制御が「電動パワステ制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御」に相当する。

一方、電動パワステＥＣＵ１２のマイコン１５は、アシストトルク補正部３７で、電動パワーステアリングのアシストトルクを次のようにして補正する。まず、路面摩擦係数変換演算部３８で、車速センサ２８の出力信号（車速）に応じて路面摩擦係数変換演算値を演算し、路面反力トルクセンサ３９で、車輪（タイヤ）が路面から受ける路面反力トルク）を検出した後、路面摩擦係数推定部４０で、路面摩擦係数変換演算値と路面反力トルクに基づいて路面摩擦係数を推定する。この後、アシストトルク補正量演算部４１で、路面摩擦係数に基づいてアシストトルク補正量を演算し、このアシストトルク補正量をアシストトルク決定部３２に入力する。この制御が「電動パワステ制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が不要な制御」に相当する。

更に、監視ＩＣ１７は、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６のアシストトルク制御部３１の動作状態を監視してアシストトルク制御部３１の動作異常の有無を判定することで、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障診断を行う。具体的には、監視ＩＣ１７がアシストトルク制御部３１にテストデータを出力し、アシストトルク制御部３１がテストデータに対する演算結果を監視ＩＣ１７に出力する。監視ＩＣ１７は、テストデータに対するアシストトルク制御部３１の演算結果をチェックして、アシストトルク制御部３１の動作異常の有無を判定する。この際、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６で行う演算のうちの特定の演算（アシストトルク制御部３１で行う演算の全部又は一部）を監視することで、安全性が低下する事象（例えばアシストトルク増大異常やアシストトルク不足異常）を引き起こす可能性のある故障に限定して故障診断を行う。

監視ＩＣ１７は、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障有り（アシストトルク制御部３１の動作異常有り）と判定した場合には、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のフェイルセーフ機能を作動させて、フェイルセーフ動作させるべきアクチュエータがマイコン監視機能付きＥＣＵ１３に接続されている場合には、そのアクチュエータをフェイルセーフ動作させる。更に、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のフェイルセーフ機能によりマイコン監視機能付きＥＣＵ１３とネットワークとの通信を遮断することで、ネットワークで接続された他のＥＣＵ（エンジンＥＣＵ１１と電動パワステＥＣＵ１２）に故障情報を通知して他のＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させて、フェイルセーフ動作させるべきアクチュエータが他のＥＣＵに接続されている場合には、そのアクチュエータをフェイルセーフ動作させる（例えば、アシストトルクを所定トルクに維持するようにアシストモータ２６を制御する）。

以上説明した本実施例では、ネットワークで接続された複数のＥＣＵ１１〜１３のうちの１つのＥＣＵ１３に監視ＩＣ１７を設け、この監視ＩＣ１７を設けたマイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６によって車両の各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するようにしたので、車両の各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するマイコン１６の故障診断を監視ＩＣ１７によって行うことができ、車両全体としてマイコン故障に対する制御システムの安全性を確保することができる。しかも、ネットワークで接続された複数のＥＣＵ１１〜１３のうちの１つのＥＣＵ１３に監視ＩＣ１７を設けるだけで済み、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

更に、本実施例では、監視ＩＣ１７によって、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６で行う演算のうちの特定の演算を監視することで安全性が低下する事象（例えば、エンジントルク増大異常、アシストトルク増大異常やアシストトルク不足異常等の安全性の観点から引き起こしたくない事象）を引き起こす可能性のある故障に限定して故障診断を行うようにしたので、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６で行う全ての演算を監視する場合に比べて、監視ＩＣ１７の演算負荷を軽減することができて、監視ＩＣ１７の演算能力を高める必要がなく、更に低コスト化することができる。

また、本実施例では、監視ＩＣ１７によって、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障有りと判定したときに、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のフェイルセーフ機能を作動させて、フェイルセーフ動作させるべきアクチュエータがマイコン監視機能付きＥＣＵ１３に接続されている場合には、そのアクチュエータをフェイルセーフ動作させると共に、ネットワークで接続された他のＥＣＵ（エンジンＥＣＵ１１と電動パワステＥＣＵ１２）に故障情報を通知して他のＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させて、フェイルセーフ動作させるべきアクチュエータが他のＥＣＵに接続されている場合には、そのアクチュエータをフェイルセーフ動作させるようにしたので、マイコン故障に対するフェイルセーフを確実に行うことができる。

更に、本実施例では、監視ＩＣ１７によって、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障有りと判定したときに、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３とネットワークとの通信を遮断することで、ネットワークで接続された他のＥＣＵに故障情報を通知するようにしたので、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３とネットワークとの通信を遮断するという安価で確実な方法で、他のＥＣＵに故障情報を通知することができる。

尚、上記実施例では、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のマイコン１６によって「エンジン制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御」と「電動パワステ制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御」を実行する例を説明したが、これに限定されず、本発明は、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３のマイコン１６によって実行する「マイコン故障に対する安全機能が必要な制御」を適宜変更しても良い。

また、上記実施例では、３つのＥＣＵ１１〜１３をネットワークで接続した例を説明したが、これに限定されず、２つのＥＣＵをネットワークで接続したシステムや４つ以上のＥＣＵをネットワークで接続したシステムに本発明を適用しても良い。

また、上記実施例では、マイコン監視機能付きＥＣＵ１３に搭載されたマイコン１６の故障診断を行うマイコン故障診断手段を１つの監視ＩＣで構成したが、マイコン故障診断手段を１つのマイクロコンピュータで構成しても良い。

その他、本発明は、各ＥＣＵで実行する制御やシステム構成（各ＥＣＵに接続するセンサやアクチュエータ等）を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…エンジンＥＣＵ、１２…電動パワステＥＣＵ、１３…マイコン監視機能付きＥＣＵ、１４〜１６…マイコン、１７…監視ＩＣ（マイコン故障診断手段）、１８…アクセルセンサ、１９…スロットルセンサ、２０…点火装置、２１…燃料噴射弁、２２…スロットルモータ、２３…モータ角速度センサ、２４…モータ電流センサ、２５…操舵トルクセンサ、２６…アシストモータ、２７…ブレーキ負圧センサ、２８…車速センサ、２９…制御機能部、３０…機能モニタリング部、３１…アシストトルク制御部、３７…アシストトルク補正部

Claims

複数の電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）をネットワークで接続して各ＥＣＵに搭載されたマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）によって車両の各種の制御を実行する車両の制御装置において、
前記複数のＥＣＵのうちの１つのＥＣＵに、該ＥＣＵに搭載されたマイコンの故障診断を行うマイコン故障診断手段を備え、
前記マイコン故障診断手段を備えたＥＣＵ（以下「マイコン監視機能付きＥＣＵ」という）に搭載されたマイコンによって前記各種の制御のうちのマイコン故障に対する安全機能が必要な制御を実行するようにしたことを特徴とする車両の制御装置。
前記マイコン故障診断手段は、前記マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンで行う演算のうちの特定の演算を監視することで安全性が低下する事象を引き起こす可能性のある故障に限定して故障診断を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
前記マイコン故障診断手段は、１つのＩＣで構成され、前記マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンの故障有りと判定したときに、該マイコン監視機能付きＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させると共に、前記ネットワークで接続された他のＥＣＵに故障情報を通知して他のＥＣＵのフェイルセーフ機能を作動させる手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
前記マイコン故障診断手段は、前記マイコン監視機能付きＥＣＵに搭載されたマイコンの故障有りと判定したときに、該マイコン監視機能付きＥＣＵと前記ネットワークとの通信を遮断することで前記ネットワークで接続された他のＥＣＵに故障情報を通知する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。