JP2012095042A - 電子制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】A/D変換器の異常を検出することができるとともに、A/D変換用の基準電圧の異常も検出することができる電子制御装置を提供する。
【解決手段】メインマイコン異常判定手段14は、メインマイコンA/D変換器11からのデジタルデータ11aに基づくVccの電圧値が閾値13a以上であるか否かを確認することによって、メインマイコンA/D変換器11及びVrefの異常判定を行う。サブマイコン異常判定手段24は、サブマイコンA/D変換器21からのデジタルデータ21aに基づくVccの電圧値が閾値23a以上であるか否かを確認することによって、サブマイコンA/D変換器21及びVrefの異常判定を行う。異常識別手段15は、メインマイコン異常判定手段14及びサブマイコン異常判定手段24の両方の異常判定結果を用いて、異常発生部位を識別する。
【選択図】図1

Description

この発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器についての異常検出機能(故障診断機能)を有する電子制御装置に関する。
図2は、従来の電子制御装置を示すブロック図である。なお、図2の電子制御装置は、例えば特許文献1に示すような従来装置に相当するものである。図2において、メインマイクロコンピュータ(以下、「メインマイコン」と呼ぶ)110には、外部のセンサ等から複数の制御用信号150aが入力される。制御用信号150aは、メインマイコン110に内蔵されたメインマイコンA/D変換器111によりデジタルデータに変換されて、制御対象の動作制御に用いられる。
ここで、メインマイコンA/D変換器111が故障することによって、複数の制御用信号150aが正常にA/D変換されなかった場合、制御用信号150aのA/D変換結果を用いた制御の結果に大きな影響を及ぼすことが考えられる。
そこで、従来装置では、以下のような手順でメインマイコンA/D変換器111の故障を検出する。まず、メインマイコン110に内蔵された信号出力部115が、所定電圧切り替え回路130を操作する。この操作に応じて、所定電圧切り替え回路130が、A/D変換用の基準電圧(以下、「Vref」と呼ぶ)から故障診断用信号130aを生成する。この故障診断用信号130aは、メインマイコン110に入力される。
また、故障診断用信号130aは、メインマイコンA/D変換器111によってメインマイコンA/D変換データ111aに変換される。そして、メインマイコンA/D変換データ111aは、通信線131を通して、サブマイクロコンピュータ(以下、「サブマイコン」と呼ぶ)120内の差分演算手段122に入力される。さらに、故障診断用信号130aは、サブマイコン120にも入力され、サブマイコンA/D変換器121によりサブマイコンA/D変換データ121aに変換される。サブマイコンA/D変換データ121aは、差分演算手段122に入力される。
差分演算手段122は、メインマイコンA/D変換データ111aとサブマイコンA/D変換データ121aとの差分値を算出し、その差分値についての差分値データ122aを生成する。差分値データ122aは、通信線132を通して、メインマイコン110内の故障診断手段(異常判定手段)114に入力される。故障診断手段114は、差分値データ122aに基づいて、メインマイコンA/D変換データ111aとサブマイコンA/D変換データ121aとの差分値の変動を監視している。また、故障診断手段114は、予め設定された差分上限値110aを差分値が超えたことを確認した場合に、メインマイコンA/D変換器111及びサブマイコンA/D変換器121の少なくともいずれか一方が故障であると判定する。
ここで、故障診断用信号130aは、周期的に切り替わる2値の矩形波信号(パルス信号)である。これにより、メインマイコンA/D変換データ111a及びサブマイコンA/D変換データ121aは、故障診断用信号130aにおける2値の電圧のそれぞれについてのA/D変換の結果を含んでいる。差分値データ122aも、故障診断用信号130aにおける2値の電圧に対応する差分値を含んでいる。
特開2009−135655号公報
上記のような従来装置では、所定電圧切り替え回路130が、Vrefから故障診断用信号130aを生成している。しかしながら、Vrefは、メインマイコンA/D変換器111の基準電圧である。このため、Vrefが変動した場合には、メインマイコンA/D変換器111の変換データ111aとサブマイコンA/D変換器121の変換データ121aとは、互いに同様に変動してしまう。この結果、メインマイコンA/D変換器111及びサブマイコンA/D変換器121の変換データ同士を比較しても、Vrefの異常を検出できない場合があった。このように、従来装置では、Vrefの異常によって、A/D変換器の異常検出を適切に行えない場合があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、A/D変換器の異常を検出することができるとともに、A/D変換用の基準電圧の異常も検出することができる電子制御装置を得ることを目的とする。
この発明の電子制御装置は、第1の電圧源から出力されるA/D変換用の基準電圧、前記第1の電圧源から独立した第2の電圧源から出力され電圧値が前記基準電圧未満の異常判定用電圧、及びアナログ信号である制御用信号が入力され、前記基準電圧を用いて前記制御用信号及び前記異常判定用電圧をデジタルデータに変換するA/D変換器と、前記A/D変換器から入力された前記制御用信号についての前記デジタルデータを用いて所定の制御対象についての制御動作を行うプロセッサと、前記A/D変換器からのデジタルデータに基づいて前記異常判定用電圧の電圧値を監視して前記A/D変換器及び前記基準電圧の異常判定を行い、前記異常判定用電圧の電圧値が所定の正常範囲から外れた場合に、前記A/D変換器及び前記基準電圧のいずれかの異常であると判定する異常判定手段とを備えるものである。
この発明の電子制御装置によれば、第1の電圧源から独立した第2の電圧源によって出力された異常判定用電圧のA/D変換後の電圧値が所定の正常範囲から外れた場合に、異常判定手段が、A/D変換器及び基準電圧のいずれかの異常であると判定するので、基準電圧が変動した場合でも、その基準電圧の変動を検出可能となることから、A/D変換器の異常を検出することができるとともに、基準電圧の異常も検出することができる。
この発明の実施の形態1による電子制御装置を示す構成図である。 従来の電子制御装置を示す構成図である。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による電子制御装置を示す構成図である。
図1において、電子制御装置1は、例えば車両駆動系の制御や車載機器等に用いられる。また、電子制御装置1には、例えばレギュレータ等からなる第1の定電圧回路31及び第2の定電圧回路32(第1の電圧源及び第2の電圧源)が接続されている。第1の定電圧回路31及び第2の定電圧回路32は、互いに独立した回路構成である。
第1の定電圧回路31は、バッテリ等の外部電源30の電圧から、A/D変換用の基準電圧としてのVrefを生成する。第2の定電圧回路32は、外部電源30の電圧から、異常判定用電圧としてのVccを生成する。電子制御装置1には、第1の定電圧回路31からVrefが入力されるとともに、第2の定電圧回路32からVccが入力される。
ここで、電子制御装置1を車両駆動系の制御や車載機器に適用した場合には、エンジンのクランキングやアイドリングストップアンドスタート(ISS)制御等による車両のバッテリ電圧の変動に応じて、Vrefが変動するものとする。但し、Vrefの変動は、Vccに影響を与えない。なお、VrefとVccとは、互いに異なる値の電圧である。また、Vrefの方がVccよりも大きい。
電子制御装置1は、メインマイコン10と、サブマイコン20とを有している。メインマイコン10は、メインマイコンA/D変換器11と、メインマイコンプロセッサ(中央演算装置)12と、ROMやRAM等からなるメインマイコン記憶部13と、メインマイコン異常判定手段(故障診断手段)14と、異常識別手段(故障部位識別手段)15とを有している。
サブマイコン20は、サブマイコンA/D変換器21と、サブマイコンプロセッサ(中央演算装置)22と、ROMやRAM等からなるサブマイコン記憶部23と、サブマイコン異常判定手段(故障診断手段)24とを有している。
メインマイコンA/D変換器11には、例えば外部センサ等からのアナログ信号である複数の制御用信号50a、Vref及びVccが外部から入力される。メインマイコンA/D変換器11は、VrefをA/D変換の上限値として用いて、制御用信号50a及びVccをA/D変換する。メインマイコンプロセッサ12は、Vccを動作電圧として動作する。サブマイコンプロセッサ22は、Vrefを動作電圧として動作する。
メインマイコンA/D変換器11によるA/D変換後の制御用信号50a及びVccのそれぞれのデジタルデータ11aは、メインマイコンプロセッサ12に入力される。サブマイコンA/D変換器21には、Vref及びVccが外部から入力される。サブマイコンA/D変換器21は、Vrefを用いて、VccをA/D変換する。サブマイコンA/D変換器21によるA/D変換後のVccのデジタルデータ21aは、サブマイコンプロセッサ22に入力される。
メインマイコンプロセッサ12は、制御用信号50aについてのデジタルデータ11aを用いて、制御対象の動作を制御する。ここで、メインマイコン記憶部13には、メインマイコン異常判定手段14及び異常識別手段15のそれぞれの機能を実現するためのプログラムと、異常判定(故障診断)用の閾値13aとが格納されている。メインマイコンプロセッサ12は、メインマイコン記憶部13に格納されたプログラムを実行することにより、メインマイコン異常判定手段14及び異常識別手段15の機能を実現可能となっている。
これと同様に、サブマイコン記憶部23には、サブマイコン異常判定手段24の機能を実現するためのプログラムと、異常判定用の閾値23aとが格納されている。サブマイコンプロセッサ22は、サブマイコン記憶部23に格納されたプログラムを実行することにより、サブマイコン異常判定手段24の機能を実現可能となっている。
メインマイコン異常判定手段14は、メインマイコンA/D変換器11からのデジタルデータ11aに基づくVccの電圧値が閾値13a以上であるか否かを確認することによって、メインマイコンA/D変換器11及びVrefの異常判定を行う。具体的に、メインマイコン異常判定手段14は、Vccの電圧値が閾値13a未満である場合には、メインマイコンA/D変換器11あるいはVrefが異常(故障)であると判定する。他方、メインマイコン異常判定手段14は、Vccの電圧値が閾値13a以上である場合には、メインマイコンA/D変換器11及びVrefが正常であると判定する。
これと同様に、サブマイコン異常判定手段24は、サブマイコンA/D変換器21からのデジタルデータ21aに基づくVccの電圧値が閾値23a以上であるか否かを確認することによって、サブマイコンA/D変換器21及びVrefの異常判定を行う。具体的に、サブマイコン異常判定手段24は、Vccの電圧値が閾値23a未満である場合には、サブマイコンA/D変換器21あるいはVrefが異常であると判定する。
他方、サブマイコン異常判定手段24は、Vccの電圧値が閾値23a以上である場合には、サブマイコンA/D変換器21及びVrefが正常であると判定する。ここで、閾値13a,23aは、例えば、正常時のVccの電圧値から1〜10%程度低い値である。即ち、正常時のVccの電圧値から閾値13a,23aまでの範囲が所定の正常範囲である。なお、メインマイコン異常判定手段14及びサブマイコン異常判定手段24は、Vccの電圧値が、予め設定された上限値(上限を規定する閾値)を超えた場合にも、メインマイコンA/D変換器11、サブマイコンA/D変換器21及びVrefが異常であると判定してもよい。
異常識別手段15は、メインマイコン異常判定手段14及びサブマイコン異常判定手段24のそれぞれからの異常判定結果を受ける。また、異常識別手段15は、メインマイコン異常判定手段14及びサブマイコン異常判定手段24の両方の異常判定結果を用いて、異常発生部位を識別する。具体的に、異常識別手段15は、メインマイコン異常判定手段14及びサブマイコン異常判定手段24の両方が異常と判定している場合には、Vref(第1の定電圧回路31あるいは配線)の異常であると判定する。
また、異常識別手段15は、メインマイコン異常判定手段14が異常と判定し、サブマイコン異常判定手段24が正常と判定している場合には、メインマイコンA/D変換器11の異常であると判定する。さらに、異常識別手段15は、メインマイコン異常判定手段14が正常と判定し、サブマイコン異常判定手段24のみが異常と判定している場合には、サブマイコンA/D変換器21の異常であると判定する。なお、異常識別手段15は、異常発生部位を識別した後に、例えば、表示器に情報表示や、インジケータの点灯・点滅等をすることにより、異常発生と異常発生部位とを利用者に報知してもよい。
上記のような実施の形態1によれば、第1の定電圧回路31から独立した第2の定電圧回路32によって出力されたVccのA/D変換後の電圧値が所定の正常範囲から外れた場合に、メインマイコン異常判定手段14が、メインマイコンA/D変換器11及びVrefのいずれかの異常であると判定する。これと同様に、サブマイコン異常判定手段24が、サブマイコンA/D変換器21及びVrefのいずれかの異常であると判定する。この構成により、Vrefが変動した場合でも、そのVrefの変動を検出可能となることから、メインマイコンA/D変換器11及びサブマイコンA/D変換器21の異常を検出することができるとともに、Vrefの異常も検出することができる。
ここで、図2に示すような従来装置では、故障診断手段114が故障を検出した場合に、メインマイコンA/D変換器111とサブマイコンA/D変換器121とのどちらが故障したかを区別することができなかった。これに対して、実施の形態1では、各マイコン10,20が、自己のA/D変換器11,21の異常を判定することから、メインマイコンA/D変換器11の異常と、サブマイコンA/D変換器21の異常とを区別することができる。
また、図2に示すような従来装置では、故障診断手段114にて故障を検出した場合、A/D変換器111,121の異常と、Vrefの異常とを区別することができなかった。これに対して、実施の形態1では、異常識別手段15が、メインマイコン10側での異常判定結果と、サブマイコン20側での異常判定結果とを比較することによって、いずれか一方が異常判定をしている場合にはA/D変換器11,21の異常であると識別し、両方が異常判定している場合には、Vrefの異常として、異常発生部位を区別することができる。
さらに、図2に示すような従来装置では、Vrefが通常、メインマイコン110のプロセッサに対する供給電圧(動作電圧)としても用いられる。このため、Vrefに異常が生じた場合には、メインマイコン110の動作が保証されなくなる可能性がある。これに対して、実施の形態1では、メインマイコンプロセッサ12の動作電圧として、Vrefとは電圧源が異なるVccが用いられるため、Vrefが変動した場合であっても、メインマイコンプロセッサ12の動作異常を抑制することができ、動作を保証することができる。
また、昨今においては消費電力を低減するためにA/D変換器等の周辺回路とは別に、メインマイコンのプロセッサの動作電圧としてのVccを必要とするマイコンが増えている。このVccを用いた場合、図2に示すような従来装置では、Vccに異常が生じた際に、メインマイコン110のプロセッサの演算自体が動作保証範囲外となり、故障診断手段114による故障診断動作は保証されない。これに対して、実施の形態1では、Vccは、サブマイコンプロセッサ22の動作電圧とは異なり、かつサブマイコン20に入力されて異常判定に用いられる。この構成により、Vccに異常が生じた際にもサブマイコン20側での演算動作を保証することができ、Vccの異常をサブマイコン20側で検出することができる。
さらに、図2に示すような従来装置では、メインマイコン110とサブマイコン120との間でデータを送受信するための通信線131,132と、A/D変換データ111aと差分値データ122aとを送受信するための通信処理を追加する必要があり、コスト増加と処理負荷の増加との要因となっていた。これに対して、実施の形態1では、メインマイコンA/D変換器11及びサブマイコンA/D変換器21によってA/D変換されたデータについて、それぞれメインマイコン異常判定手段14及びサブマイコン異常判定手段24が異常判定を行う。この構成により、マイコン間の通信をしない構成の場合には、通信線131,132を削減することができるとともに、通信に関する処理負荷を削減することができる。
また、図2に示すような従来装置では、メインマイコンA/D変換器111及びサブマイコンA/D変換器121の故障を監視するための所定電圧切り替え回路130といった特別な回路や、それらを駆動するための処理を追加する必要があり、コスト及び処理負荷の増加の要因となっていた。これに対して、実施の形態1のVccは、直流電圧であり、メインマイコンプロセッサ12の動作電圧と、異常判定用電圧とを兼ねている。このことから、従来装置の所定電圧切り替え回路130のような特別な回路や、それらを駆動するための処理負荷も削減することができる。
さらに、図2に示すような従来装置では、メインマイコン110及びサブマイコン120のそれぞれのプロセッサの動作電圧がいずれもVrefであり、動作電圧として同じ電圧を用いる。このため、Vrefの変動によって、メインマイコン110及びサブマイコン120のプロセッサが同時に動作保証範囲外となり、故障を検出できない可能性がある。これに対して、実施の形態1では、電子制御装置1が車両駆動系の制御や車載機器等車載機器に適用され、Vrefの電圧値がVccの電圧値よりも大きい。このため、自動車のバッテリ電圧がVrefとVccとの間に低下した場合にも、Vccの電圧が正常であることにより、メインマイコンプロセッサ12の動作は保証され、メインマイコン異常判定手段14によりVrefの異常を検出することができる。
以上、本発明の一実施形態について記述したが、本発明は、前述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、実施の形態1において、Vccがメインマイコン10とサブマイコン20とに1本ずつ入力される例を示したが、複数入力されてもよい。また、マイコン内にプロセッサが複数あり、それぞれのプロセッサについて異なる電圧供給が必要な場合には、それらの電圧についても同様に、メインマイコン10及びサブマイコン20に入力されてもよい。
また、実施の形態1では、メインマイコン10及びサブマイコン20に入力される異常判定用電圧として、Vccを用いた。しかしながら、メインマイコン10及びサブマイコン20に入力される異常判定用電圧は、Vref未満の電圧値の電圧であればよく、メインマイコンプロセッサ12の動作電圧以外の電圧でもよい。
さらに、実施の形態1では、異常識別手段15がメインマイコン110内に配置されていたが、メインマイコン110外に設けてもよい。この場合、異常識別手段15を電気回路や、メインマイコン110及びサブマイコン120以外のマイコンによって、実現可能である。
また、実施の形態1では、メインマイコン10及びサブマイコン20間の通信がない構成の例を示した。しかしながら、この例に限定するものではなく、メインマイコン10及びサブマイコン20が相互に通信し、お互いに監視しているような構成においても適用できる。
さらに、実施の形態1では、電子制御装置1の外部に、第1の定電圧回路31及び第2の定電圧回路32が設けられていたが、第1の定電圧回路31及び第2の定電圧回路32を電子制御装置1の内部に設けてもよい。
また、この発明は、サブマイコン20を省略した構成においても適用できる。さらに、この発明は、車両駆動系の制御や車載機器以外のいかなる電子機器の用途にも適用できる。
1 電子制御装置、10 メインマイコン、11 メインマイコンA/D変換器、12 メインマイコンプロセッサ、13 メインマイコン記憶部、14 メインマイコン異常判定手段、15 異常識別手段、20 サブマイコン、21 サブマイコンA/D変換器、22 サブマイコンプロセッサ、23 サブマイコン記憶部、24 サブマイコン異常判定手段、30 外部電源、31 第1の定電圧回路(第1の電圧源)、32 第2の定電圧回路(第2の電圧源)。

Claims (6)

  1. 第1の電圧源から出力されるA/D変換用の基準電圧、前記第1の電圧源から独立した第2の電圧源から出力され電圧値が前記基準電圧未満の異常判定用電圧、及びアナログ信号である制御用信号が入力され、前記基準電圧を用いて前記制御用信号及び前記異常判定用電圧をデジタルデータに変換するA/D変換器と、
    前記A/D変換器から入力された前記制御用信号についての前記デジタルデータを用いて所定の制御対象についての制御動作を行うプロセッサと、
    前記A/D変換器からのデジタルデータに基づいて前記異常判定用電圧の電圧値を監視して前記A/D変換器及び前記基準電圧の異常判定を行い、前記異常判定用電圧の電圧値が所定の正常範囲から外れた場合に、前記A/D変換器及び前記基準電圧のいずれかの異常であると判定する異常判定手段と
    を備えることを特徴とする電子制御装置。
  2. 前記A/D変換器と、前記プロセッサと、前記異常判定手段とをそれぞれ含むメインマイクロコンピュータ及びサブマイクロコンピュータ
    をさらに備え、
    前記メインマイクロコンピュータの前記異常判定手段は、前記メインマイクロコンピュータの前記A/D変換器の異常判定を行い、
    前記サブマイクロコンピュータの前記異常判定手段は、前記サブマイクロコンピュータの前記A/D変換器の異常判定を行う
    ことを特徴とする請求項1記載の電子制御装置。
  3. 前記メインマイクロコンピュータ及び前記サブマイクロコンピュータのそれぞれの前記異常判定手段による異常判定の結果を受けて比較し、その比較結果に基づいて、前記メインマイクロコンピュータの前記A/D変換器、及び前記サブマイクロコンピュータの前記A/D変換器、及び前記基準電圧のうちのいずれの異常であるかを識別する異常識別手段
    をさらに備えることを特徴とする請求項2記載の電子制御装置。
  4. 前記メインマイクロコンピュータの前記プロセッサは、前記異常判定用電圧を動作電圧として受ける
    ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電子制御装置。
  5. 前記サブマイクロコンピュータの前記プロセッサは、前記基準電圧を動作電圧として受ける
    ことを特徴とする請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載の電子制御装置。
  6. 前記電子制御装置は、前記制御対象としての車両駆動系あるいは車載機器の動作制御用である
    ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の電子制御装置。
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