JP2011135467A - 制御システムの異常処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御システムの各要素間における通信異常の誤判定を防止して異常判定の適正化を図ることの可能な制御システムの異常処理装置を提供する。
【解決手段】受信側の制御システム要素において、送信側の制御システム要素の計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたとき(S10)、送信側の制御システム要素の電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が無い場合には異常と判定する一方、電力供給開始信号が有る場合には異常とは判定しない(S12〜S18)。
【選択図】図３

Description

本発明は制御システムの異常処理装置に関し、詳しくは、制御システムの各要素間における通信異常の誤判定を防止する技術に関する。

自動車等の車両においては、車両姿勢やエンジン等を最適な状態にすべく制御システムが採用されており、制御システムの各要素間、即ち各種センサと制御ユニット間や複数の制御ユニット間で各種の通信が行われている。
このような通信では、各種センサや制御ユニット自身の故障やノイズ或いは電源電圧の一時的な低下等によって信号に乱れや切断が生じ、通信異常をきたすことがある。

このような通信異常が発生すると制御システムを適切に作動させることができなくなり、制御の信頼性を損ない、好ましいことではない。
そこで、例えば、故障診断により車載機器の異常を検出したときにその異常情報を履歴として確実に記憶しておき、故障診断の解析の向上を図る構成の装置が開発されている（特許文献１参照）。

特開２００１−３４９８０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術を含め、上記従来の技術では、故障のみならずノイズ或いは電源電圧の一時的な低下等による信号の切断その他の不具合についても異常とみなして処理するようにしており、セルモータ等の架装設備の使用による電源電圧の一時的な低下によって各種センサや制御ユニットに電力が供給されず、信号が一時的に切断された後に正常に復帰したような場合であっても、画一的に異常処理がされて異常発生の履歴が記録され、不必要なウォーニングランプの点灯や不必要な部品の交換等が発生するという問題がある。

特に、近年では制御装置を有した制御機能付センサが開発されており、この制御機能付センサへの電源電圧が一時的に低下すると、制御機能付センサからの検出信号が瞬断することがあるが、かかる検出信号の切断が異常として異常発生の履歴が記録されてしまうと、故障でないにも拘わらず比較的高価な制御機能付センサを不必要に交換するおそれがあり、好ましいことではない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、制御システムの各要素間における通信異常の誤判定を防止して異常判定の適正化を図ることの可能な制御システムの異常処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１の制御システムの異常処理装置は、電源と、前記電源から供給される電力により作動し、車両の各種制御に寄与する複数の制御システム要素とを備え、該複数の制御システム要素は、少なくとも二つの制御システム要素間で通信可能に構成され、送信側の制御システム要素には、通信中にのみ計時を行うとともに該計時された計時値をデジタル信号として送信する計時送信手段と、前記電源から供給される電力が遮断状態から供給開始される毎に所定期間に亘り電力供給開始信号をデジタル信号として送信する電力供給開始信号送信手段を有し、受信側の制御システム要素には、前記計時送信手段により送信された計時値の連続性と前記電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号の有無とに基づいて前記送信側の制御システム要素の異常を判定する異常判定手段を有し、該異常判定手段は、前記計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたとき、前記電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が無い場合には異常と判定し、電力供給開始信号が有る場合には異常とは判定しないことを特徴とする。

請求項２の制御システムの異常処理装置では、請求項１において、前記計時送信手段は、所定周期でカウントアップするとともにカウント値が所定カウント値に達するとリセットしてカウントアップを繰り返すカウンタで計時を行うものであって、通信中でなくなると該カウンタのカウント値を強制的にリセットするとともに通信中となるまでカウントアップを中止するものであり、前記電力供給開始信号をデジタル信号として送信する前記所定期間は、前記電源から供給される電力が遮断状態から供給開始された後、前記カウンタのカウントアップが開始されてカウント値が前記所定カウント値に最初に達するまでの期間であることを特徴とする。

請求項３の制御システムの異常処理装置では、請求項１または２において、前記異常判定手段は、前記計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたとき、前記電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が無いときには、所定時間待って、異常判定を行うことを特徴とする。
請求項４の制御システムの異常処理装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記送信側の制御システム要素は、制御機能付きセンサであることを特徴とする。

本発明の請求項１の制御システムの異常処理装置によれば、受信側の制御システム要素において、送信側の制御システム要素の計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたとき、送信側の制御システム要素の電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が無い場合には異常と判定される一方、電力供給開始信号が有る場合には異常と判定されることはない。

従って、計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたときであっても、電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が有る場合には、送信側の制御システム要素は、例えば電源電圧の一時的な低下による単なる送信側の制御システム要素への電力供給不足であって故障等ではなく、通信機能については正常とみなすことができ、制御システム要素間における通信異常の誤判定を防止でき、制御システムの異常判定の適正化を図ることができる。
これにより、不必要なウォーニングランプの点灯や、メンテナンス時における不必要な部品の交換等を減らすことができる。

また、請求項２の制御システムの異常処理装置によれば、計時送信手段による計時をカウンタで行うことで、電力供給開始信号をデジタル信号として送信する所定期間は、電源から供給される電力が遮断状態から供給開始された後、カウンタのカウントアップが開始されてカウント値が所定カウント値に最初に達するまでの期間とされる。
従って、電力供給開始信号をデジタル信号として送信する所定期間を、別途計時することなく、計時送信手段のカウンタを利用して計時することができる。

また、請求項３の制御システムの異常処理装置によれば、電力供給開始信号が無いときには、所定時間待って異常判定が行われる。
従って、電力供給開始信号が無いときであっても、例えば電源電圧の一時的な低下によって送信側の制御システム要素への電力供給不足が生じたような場合には、短時間のうちに電力が遮断状態から供給開始されることが予測され、所定時間待つことで制御システム要素間における通信異常の誤判定をより一層的確に防止することができる。

また、請求項４の制御システムの異常処理装置によれば、送信側の制御システム要素を制御機能付センサとすることで、制御機能付センサにおける通信異常の誤判定を防止でき、メンテナンス時における比較的高価な制御機能付センサの不必要な交換等を減らすことができる。

本発明に係る制御システムの異常処理装置の一実施形態としての構成を示すブロック図である。 制御機能付センサであるステアリングセンサの構成を示す図である。 ＡＢＳ−ＥＣＵが異常検出機能として実行する異常処理ルーチンのフローチャートである。 ステアリングセンサが故障等により通信異常を引き起こした場合の電源のＯＮ／ＯＦＦ状態、検出信号、送信カウンタのカウント信号及びステータス信号の時間変化を示すタイムチャートである。 電源電圧の一時的な低下によって電源がＯＦＦからＯＮになり通信が瞬断する場合の電源のＯＮ／ＯＦＦ状態、検出信号、送信カウンタのカウント信号及びステータス信号の時間変化を示すタイムチャートである。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る制御システムの異常処理装置の一実施形態としての構成を示すブロック図である。
ここで、制御システムは自動車に搭載され、車両姿勢やエンジン等を最適な状態にすべく制御するためのものであり、各種制御ユニットや各種センサが通信可能に接続され構成されている。

具体的には、図１に示すように、エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ）１０、トランスミッション制御ユニット（Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ）２０、ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御ユニット（ＡＢＳ−ＥＣＵ）３０等の各種制御ユニット（制御システム要素）がＣＡＮ（Controller Area Network）によって接続されており、ＣＡＮやエンジンＥＣＵ１０、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ２０、ＡＢＳ−ＥＣＵ３０には、各種センサ（制御システム要素、送信側の制御システム要素）が接続されている。例えば、ＡＢＳ−ＥＣＵ３０には、車輪の操舵角を検出するステアリングセンサ４０がローカルＣＡＮを介して接続されている。

これらエンジンＥＣＵ１０、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ２０、ＡＢＳ−ＥＣＵ３０等の各種制御ユニット及びステアリングセンサ４０等の各種センサには、バッテリ（電源）５０が接続され、電源電力が供給されている。なお、バッテリ５０には瞬時に大電力を消費するエンジン始動用のセルモータ（図示せず）等の架装設備６０も接続されている。
ステアリングセンサ４０は、各種制御ユニットと同様に制御回路を有した制御機能付センサであり、図２に構成を示すように、ＣＰＵ４２及びメモリ４４を有し、電源コネクタからレギュレータ４６を介して電源供給を受け、ＣＰＵ４２で処理した検出情報をＣＡＮ−Ｉ／Ｏ４８からＣＡＮコネクタを介してＣＡＮに送信可能に構成されている。なお、メモリ４４には当該制御回路を作動させるためのプログラムが格納されている。

また、エンジンＥＣＵ１０、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ２０、ＡＢＳ−ＥＣＵ３０の制御回路には、異常検出機能が設けられており、ステアリングセンサ４０とＡＢＳ−ＥＣＵ３０間、エンジンＥＣＵ１０、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ２０及びＡＢＳ−ＥＣＵ３０の各制御ユニット間の通信異常、例えば信号の切断を検出可能である。

具体的にステアリングセンサ４０とＡＢＳ−ＥＣＵ３０について述べると、ステアリングセンサ（送信側の制御システム要素）４０は、検出信号であるアナログ信号をＡＢＳ−ＥＣＵ（受信側の制御システム要素）３０に送信するとともに、この検出信号を送信して通信している間に亘り所定周期で送信カウンタのカウントアップと所定カウント値ｎ1でのリセットとを繰り返しながらカウント値をデジタル信号としてＡＢＳ−ＥＣＵ３０に送信している（計時送信手段）。この送信カウンタのカウント値は検出信号の送信が途切れると０値に強制的にリセットされて連続性が損なわれるものであり（後述の図４、５参照）、ステアリングセンサ４０から送信される当該カウント値の連続性が損なわれたことをもって、信号の受け手であるＡＢＳ−ＥＣＵ３０においてステアリングセンサ４０の通信異常が検出される。

ステアリングセンサ４０は、さらに、電源電力の供給状態に基づくステータス信号をもデジタル信号としてＡＢＳ−ＥＣＵ３０に送信している（後述の図４、５参照）（電力供給開始信号送信手段）。このステータス信号は、少なくともイニシャル状態信号（電力供給開始信号）とノーマル状態信号とからなり、ステアリングセンサ４０の電源がＯＦＦからＯＮとなり例えば電源電圧が規定電圧に達するとイニシャル状態に設定され、検出信号とともにカウントアップされる上記送信カウンタのカウント値が最初に所定カウント値ｎ1に達してリセットされると、即ち所定期間が経過するとノーマル状態に設定され、以降再び電源がＯＦＦからＯＮとなるまでノーマル状態が継続されるよう構成されている。なお、ステータス信号は、少なくともイニシャル状態やノーマル状態を含んでいれば、必要に応じて他の種々の状態をデジタル信号として送信可能に構成されていてもよい。
以下、このように構成された制御システムの異常処理装置の作用について説明する。

図３には、ステアリングセンサ４０から上記各信号を受けてＡＢＳ−ＥＣＵ３０が異常検出機能として実行する異常処理ルーチンがフローチャートで示されており（異常判定手段）、以下同フローチャートに沿い説明する。
ステップＳ１０では、上記送信カウンタのカウント値が０値に強制的にリセットされ、連続性に異常が生じているか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で送信カウンタのカウント値が途切れることなく何ら問題なくカウントアップされている場合には、そのまま異常処理ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で送信カウンタのカウント値が途切れて送信カウンタのカウント値の連続性に異常がある場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ステータス信号がイニシャル状態であるか否か、即ちステアリングセンサ４０の電源がＯＦＦからＯＮとなった直後であるか否かを判別する。通常、ステータス信号がノーマル状態の状況下で送信カウンタのカウント値が途切れた直後には、ステータス信号はノーマル状態のままであって、判別結果は偽（Ｎｏ）であり、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、エラーカウンタをカウントアップする。エラーカウンタは、送信カウンタのカウント値が途切れた後カウントアップするものであって、ステータス信号がノーマル状態からイニシャル状態に変化するか否か、即ちノーマル状態のままであるか否かの最終的な見極めをカウント値が所定カウント値ｎ2に達するまでの所定時間を待って行うためのものである。例えばセルモータ等の架装設備６０の使用による電源電圧の一時的な低下によってステアリングセンサ４０に電力が供給されず、検出信号ひいては送信カウンタのカウント値の送信が一時的に切断、即ち瞬断された場合には、短時間のうちに正常にＯＦＦからＯＮに復帰し、ステータス信号がノーマル状態からイニシャル状態に変化することが予測される。従って、ステップＳ１４では、通過する毎にエラーカウンタのカウントアップを行い、所定時間待つようにする。

ステップＳ１６では、エラーカウンタのカウント値が所定カウント値ｎ2に達したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には、当該ルーチンを繰り返し、ステップＳ１４においてエラーカウンタのカウントアップを繰り返す。
ステップＳ１６の判別結果が真（Ｙｅｓ）でエラーカウンタのカウント値が所定カウント値ｎ2に達した場合、即ちステータス信号がノーマル状態のままで所定時間が経過したような場合には、ステアリングセンサ４０の電源がＯＮのままでありながら送信カウンタのカウント値の連続性に異常があるような状況、つまりステアリングセンサ４０の故障により通信異常が発生しているような状況と考えられる。従って、この場合には、ステップＳ１８に進み、最終的にステアリングセンサ４０の異常と判定し、異常処理を実施する。異常処理としては、例えば、ウォーニングランプの点灯等によって運転者に異常を知らせたり、ステアリングセンサ４０の異常発生をＡＢＳ−ＥＣＵ３０のメモリに記録して履歴として残したりする。

図４を参照すると、ステアリングセンサ４０が故障等により通信異常を引き起こした場合の電源のＯＮ／ＯＦＦ状態、検出信号、送信カウンタのカウント信号及びステータス信号の時間変化がタイムチャートで示されているが、ステアリングセンサ４０が故障等により通信異常を引き起こしたような場合には、同図に示すように、イグニションスイッチ（図示せず）によりステアリングセンサ４０の電源がＯＦＦからＯＮとされた後、送信カウンタのカウント値は、検出信号の送信に合わせてカウントアップとリセットとを繰り返しながら送信されるが、通信異常によって検出信号の送信が途切れると０値に強制的にリセットされる。ステータス信号については、イグニションスイッチにより電源がＯＦＦからＯＮとされるとイニシャル状態に設定された後、送信カウンタのカウント値が最初に所定カウント値に達してリセットされるとノーマル状態に設定され、たとえ送信カウンタのカウント値の連続性が損なわれたとしても、ステータス信号は電源がＯＦＦからＯＮとされない限りノーマル状態のまま継続維持される。従って、このように送信カウンタのカウント値の連続性に異常があり且つステータス信号がノーマル状態であるような場合には、上記フローチャートに従い、ステアリングセンサ４０には故障等によって通信異常が発生していると判定する。

一方、エラーカウンタのカウントアップを行っている間に、ステータス信号がノーマル状態からイニシャル状態に変化した場合には、上記ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅｓ）となり、この場合には、ステップＳ１８に進むことなく異常処理ルーチンを抜ける。
即ち、ステータス信号はステアリングセンサ４０の電源がＯＦＦからＯＮになるとイニシャル状態に設定されるのであるが、例えばセルモータ等の架装設備６０の使用による電源電圧の一時的な低下によってステアリングセンサ４０に電力が供給されず、検出信号ひいては送信カウンタのカウント値の送信が一時的に切断、即ち瞬断された後、正常にＯＦＦからＯＮに復帰したようなときには、ステータス信号はノーマル状態からイニシャル状態に変化し、この場合には、ステアリングセンサ４０の故障等ではなく単なる電力供給不足と判定することができ、ステアリングセンサ４の通信については正常とみなして、異常処理を行うことなくそのまま当該異常処理ルーチンを抜ける。

図５を参照すると、例えばセルモータ等の架装設備６０の使用による電源電圧の一時的な低下によって電源がＯＦＦからＯＮになり通信が瞬断する場合の電源のＯＮ／ＯＦＦ状態、検出信号、送信カウンタのカウント信号及びステータス信号の時間変化がタイムチャートで示されているが、電源電圧の一時的な低下によって通信が瞬断するような場合には、同図に示すように、送信カウンタのカウント値については、上記図４と同様に通信異常によって検出信号の送信が途切れると０値に強制的にリセットされる。一方、ステータス信号については、電源電圧の一時的な低下によって電源がＯＦＦからＯＮとされたことにより、上記図４とは異なり一旦イニシャル状態に設定される。従って、このように送信カウンタのカウント値の連続性に異常があってもステータス信号がイニシャル状態である場合には、上記フローチャートに従い、ステアリングセンサ４０に故障等はなく、単なる電源電圧の一時的な低下によるステアリングセンサ４０への電力供給不足であるとみなし、通信機能は正常と判定する。

このように、本発明の制御システムの異常処理装置では、ステアリングセンサ４０からＡＢＳ−ＥＣＵ３０への通信において、検出信号であるアナログ信号と送信カウンタのカウント値をデジタル信号として送信するとともに、電源のＯＮ／ＯＦＦ状態に対応したステータス信号をデジタル信号として送信するようにしている。
従って、送信カウンタのカウント値の連続性の異常とステータス信号との組み合わせによって、即ち、送信カウンタのカウント値の連続性が損なわれたときにステータス信号がノーマル状態であるか或いは電源がＯＦＦからＯＮとなった直後のイニシャル状態であるかによって、ステアリングセンサ４０の通信異常がステアリングセンサ４０の故障等によるものであるのか、或いは単なるステアリングセンサ４０への電力供給不足であって通信機能は正常であるのかを容易にして確実に判定することができる。

これにより、ステアリングセンサ４０とＡＢＳ−ＥＣＵ３０間のような制御システムの各要素間における通信異常の誤判定を防止でき、制御システムの異常判定の適正化を図ることができ、不必要なウォーニングランプの点灯や、メンテナンス時における不必要な部品の交換等を減らすことができる。特に、ステアリングセンサ４０については制御機能付センサであって比較的高価であるため、不必要なステアリングセンサ４０の交換を減らして浪費を抑えることができる。
また、通信異常の判定にあたり、送信カウンタのカウント値が途切れた後、ステータス信号がノーマル状態からイニシャル状態に変化するか否か、即ちノーマル状態のままであるか否かの見極めをカウント値がエラーカウンタのカウント値が所定カウント値ｎ2に達するまでの所定時間を待って行うようにしているので、制御システムの各要素間における通信異常の誤判定をより一層的確に防止することができる。

以上で本発明の一実施形態に係る制御システムの異常処理装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、制御機能付センサであるステアリングセンサ４０とＡＢＳ−ＥＣＵ３０間での通信異常について説明したが、これに限られるものではなく、各種制御ユニット間、或いは各種制御ユニットと各種制御機能付センサ間においてデジタル信号としてステータス信号を送信可能な構成であれば、本発明を好適に適用可能であり、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、エンジンＥＣＵ１０、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ２０、ＡＢＳ−ＥＣＵ３０等の各種制御ユニットがＣＡＮを介して、ステアリングセンサ４０等のセンサがローカルＣＡＮを介して接続された場合を例に説明したが、デジタル信号を送受信可能であれば各種制御ユニットや各種制御機能付センサはＣＡＮやローカルＣＡＮに限らず通常の電気通信回線や無線を介して接続されていてもよい。

１０ エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
２０ トランスミッション制御ユニット（Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ）
３０ ＡＢＳ制御ユニット（ＡＢＳ−ＥＣＵ：受信側の制御システム要素）
４０ ステアリングセンサ（送信側の制御システム要素）
５０ バッテリ
６０ 架装設備

Claims (4)

1. 電源と、前記電源から供給される電力により作動し、車両の各種制御に寄与する複数の制御システム要素とを備え、
   該複数の制御システム要素は、
   少なくとも二つの制御システム要素間で通信可能に構成され、
   送信側の制御システム要素には、通信中にのみ計時を行うとともに該計時された計時値をデジタル信号として送信する計時送信手段と、前記電源から供給される電力が遮断状態から供給開始される毎に所定期間に亘り電力供給開始信号をデジタル信号として送信する電力供給開始信号送信手段を有し、
   受信側の制御システム要素には、前記計時送信手段により送信された計時値の連続性と前記電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号の有無とに基づいて前記送信側の制御システム要素の異常を判定する異常判定手段を有し、
   該異常判定手段は、前記計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたとき、前記電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が無い場合には異常と判定し、電力供給開始信号が有る場合には異常とは判定しないことを特徴とする制御システムの異常処理装置。
2. 前記計時送信手段は、所定周期でカウントアップするとともにカウント値が所定カウント値に達するとリセットしてカウントアップを繰り返すカウンタで計時を行うものであって、通信中でなくなると該カウンタのカウント値を強制的にリセットするとともに通信中となるまでカウントアップを中止するものであり、
   前記電力供給開始信号をデジタル信号として送信する前記所定期間は、前記電源から供給される電力が遮断状態から供給開始された後、前記カウンタのカウントアップが開始されてカウント値が前記所定カウント値に最初に達するまでの期間であることを特徴とする、請求項１に記載の制御システムの異常処理装置。
3. 前記異常判定手段は、前記計時送信手段により送信された計時値の連続性が損なわれたとき、前記電力供給開始信号送信手段により送信された電力供給開始信号が無いときには、所定時間待って、異常判定を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の制御システムの異常処理装置。
4. 前記送信側の制御システム要素は、制御機能付きセンサであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の制御システムの異常処理装置。
   

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