JP2014238661A - Controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置に関する。特に、本発明は、メイン演算部と、冗長演算部とを備えた制御装置に関する。 The present invention relates to a control device. In particular, the present invention relates to a control device including a main calculation unit and a redundant calculation unit.
従来、メイン演算部と冗長演算部とを備えた制御装置の一例として、特許文献1に開示された制御ユニットがある。この制御ユニットは、駆動ユニット(以下、制御対象と称する)に対する制御を実行するものであり、入力回路と、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと称する)とを備えて構成されている。入力回路には、入力ラインを介して二つの測定装置が接続されている。マイコンは、入力回路を介して、測定装置からの信号が入力信号として供給される。そして、マイコンは、プログラム構成に関して二つのレベルに分割されている。第1のレベル(以下、メイン演算部と称する)は、制御対象に対する制御を実行するためのプログラムがまとめられている。第2のレベル(以下、冗長演算部と称する)は、制御機能の機能モニタリングの働きをするプログラムがまとめられている。つまり、一つのマイコンによって、駆動ユニットの出力に対する制御機能、及びこの制御機能のモニタリングを実行することができる。 Conventionally, there is a control unit disclosed in Patent Document 1 as an example of a control device including a main arithmetic unit and a redundant arithmetic unit. The control unit executes control on a drive unit (hereinafter referred to as a control target), and includes an input circuit and a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer). Two measuring devices are connected to the input circuit via an input line. The microcomputer is supplied with a signal from the measuring device as an input signal via an input circuit. The microcomputer is divided into two levels with respect to the program structure. The first level (hereinafter referred to as the main arithmetic unit) is a group of programs for executing control on the controlled object. The second level (hereinafter referred to as a redundant operation unit) is a group of programs that function as monitoring functions for control functions. That is, the control function for the output of the drive unit and the monitoring of the control function can be executed by one microcomputer.
ところで、上述のように、メイン演算部が実行するメイン演算に加えて、冗長演算部が冗長演算を実行する場合、冗長演算とメイン演算とを切り分けて行う必要がある。 By the way, as described above, in addition to the main calculation executed by the main calculation unit, when the redundant calculation unit executes the redundant calculation, it is necessary to perform the redundant calculation and the main calculation separately.
また、上記マイコンでは、二つの測定装置からの入力信号が、メイン演算部に供給されると共に、冗長演算部にも供給される。従って、メイン演算部は、この二つの入力信号を用いて、入力信号が正常であるか否かの入力保証のための演算(以下、ダイアグ演算と称する)を行うことが考えられる。この場合、上述のように、冗長演算とメイン演算とを切り分けて行う必要があるため、冗長演算部に関しても、メイン演算部と同様にダイアグ演算を行うことになる。さらに、冗長演算部がダイアグ演算時に用いる記憶領域やプログラムが必要となる。従って、マイコンは、冗長演算部がダイアグ演算を行うことによって、マイコン自身の処理負荷が増えるだけでなく記憶領域も増えることになる。 In the microcomputer, the input signals from the two measuring devices are supplied to the main arithmetic unit and also to the redundant arithmetic unit. Therefore, it is conceivable that the main arithmetic unit performs an operation for guaranteeing whether or not the input signal is normal (hereinafter referred to as a diag operation) using these two input signals. In this case, as described above, since it is necessary to separately perform the redundant calculation and the main calculation, the diagnostic calculation is also performed on the redundant calculation unit in the same manner as the main calculation unit. Furthermore, a storage area and a program that are used by the redundant calculation unit at the time of diagnosis are required. Therefore, in the microcomputer, the redundant calculation unit performs the diagnosis operation, so that not only the processing load of the microcomputer itself increases but also the storage area increases.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、処理負荷及び記憶領域の増加を抑制することができる制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device that can suppress an increase in processing load and storage area.
上記目的を達成するために本発明は、
入力された入力信号を用いて、制御対象(500,510)に対する制御信号を生成するための制御演算を実行する制御装置(200,210)であって、
記憶部(30)と、複数の入力信号が入力され制御演算を実行するメイン演算部(40,60)と、複数の入力信号が入力され冗長演算を実行する冗長演算部(50,70)と、を備え、
メイン演算部は、
記憶部を用いつつ、複数の入力信号が正常であるか否かの入力保証を行うための保証演算を実行する入力保証演算部(41,61)と、
入力保証演算部にて正常であることが保証された入力信号を用いて制御演算を実行する第1演算部(42,43,62)と、を有し、
冗長演算部は、
複数の入力信号を互いに比較して、複数の入力信号から一つの入力信号を選択する比較選択部(51,71)と、
比較選択部にて選択された入力信号を用いて、冗長演算を実行する第2演算部(52,53,72)と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A control device (200, 210) that executes a control operation for generating a control signal for a control target (500, 510) using an input signal that is input,
A storage unit (30), a main calculation unit (40, 60) that receives a plurality of input signals and executes a control calculation, and a redundant calculation unit (50, 70) that receives a plurality of input signals and executes a redundant calculation With
The main calculation unit
An input guarantee operation unit (41, 61) that performs a guarantee operation for performing input guarantee as to whether or not a plurality of input signals are normal while using the storage unit;
A first calculation unit (42, 43, 62) that executes a control calculation using an input signal that is guaranteed to be normal by the input guarantee calculation unit;
Redundant operation unit
A comparison / selection unit (51, 71) for comparing a plurality of input signals with each other and selecting one input signal from the plurality of input signals;
And a second calculation unit (52, 53, 72) that performs a redundant calculation using the input signal selected by the comparison / selection unit.
このように、本発明は、メイン演算部に加えて、冗長演算部を備えている。そして、メイン演算部は、入力保証演算部によって保証演算を行う。このため、第1演算部は、正常であると保証された入力信号を用いて制御演算を実行することができる。 As described above, the present invention includes a redundant calculation unit in addition to the main calculation unit. Then, the main calculation unit performs a guarantee calculation by the input guarantee calculation unit. For this reason, the 1st calculating part can perform a control calculation using the input signal guaranteed to be normal.
これに対して、冗長演算部は、比較選択部によって、複数の入力信号を互いに比較して、複数の入力信号から一つの入力信号を選択する。そして、第2演算部は、比較選択部にて選択された入力信号を用いて冗長演算を実行する。このように、冗長演算部は、複数の入力信号を互いに比較して、複数の入力信号から一つの入力信号を選択するだけなので、入力保証演算部のように記憶部を用いる必要がない。従って、本発明は、処理負荷及び記憶領域の増加を抑制することができる。 On the other hand, the redundant operation unit compares a plurality of input signals with each other by the comparison / selection unit, and selects one input signal from the plurality of input signals. Then, the second calculation unit performs a redundant calculation using the input signal selected by the comparison / selection unit. As described above, since the redundant arithmetic unit only compares a plurality of input signals with each other and selects one input signal from the plurality of input signals, it is not necessary to use a storage unit unlike the input guarantee arithmetic unit. Therefore, the present invention can suppress an increase in processing load and storage area.
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1に基づいて、第1実施形態におけるECU200を説明する。本実施形態では、本発明をECU200に適用した例を採用している。なお、ECUは、Electronic Control Unitの略である。
(First embodiment)
First, the
ECU200は、主構成要素としてマイコン100を備えている。また、ECU200は、第1センサ300、第2センサ400、及びアクチュエータ500が電気的に接続されている。ECU200は、第1センサ300の検出結果を示す信号、及び第2センサ400の検出結果を示す信号が入力される。このように、ECU200は、複数の信号(入力信号)が入力されることになる。
The ECU 200 includes a
そして、ECU200は、第1センサ300及び第2センサ400から出力された複数の信号(入力信号)を用いて、制御対象であるアクチュエータ500に対する制御信号を生成するための制御演算を実行する。言い換えると、ECU200は、入力された入力信号に基づいた制御信号を生成する。つまり、ECU200は、アクチュエータ500を制御する装置と言い換えることができる。よって、制御信号は、アクチュエータ500を制御するための信号である。
Then, the ECU 200 uses the plurality of signals (input signals) output from the
また、ECU200に入力される複数の入力信号は、第1センサ300の検出結果を示す信号、及び第2センサ400の検出結果を示す信号(この場合、センサ値)である。第1センサ300、第2センサ400、及びアクチュエータ500は、特に限定されない。但し、第1センサ300と第2センサ400とは、検出対象が同一であり、ECU200がアクチュエータ500を制御するための信号を出力する。また、第1センサ300と第2センサ400とは、ECU200がアクチュエータ500を制御するための信号であり、互いに相関関係にある信号を出力するセンサであっても採用できる。
Further, the plurality of input signals input to the
また、本実施形態では、ECU200として、第1センサ300及び第2センサ400が接続されており、この第1センサ300及び第2センサ400から入力された入力信号を用いて制御演算を実行する例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。ECU200は、CANバスなどの通信線が接続されており、通信線から入力された入力信号を用いて制御演算を実行するものであっても採用できる。つまり、ECU200は、他のECUから出力され、通信線を介して入力された信号を用いて制御演算を実行するものであっても採用できる。さらに、ECU200は、スイッチが接続されており、スイッチから入力された入力信号を用いて制御演算を実行するものであっても採用できる。
In the present embodiment, the
このように、ECU200に入力される入力信号を出力する複数の入力機器は、センサ(300や400など)や、スイッチや、ECUなどを採用できる。よって、ECU200に入力される複数の入力信号は、各入力機器が出力する同じ信号であってもよいし、各入力機器が出力する互いに相関関係にある信号であってもよい。また、このように、各入力機器が出力する信号は、同じであるか、互いに相関関係にあるものの、各入力機器やECU200までの経路などに異常が生じている場合、ECU200には異なった信号として入力されることもある。さらに、ECU200は、各入力機器やECU200までの経路などが正常である場合、複数の入力信号のうちのどの入力信号を用いて制御演算を行っても、同じ制御信号を生成することができる。
As described above, a plurality of input devices that output input signals input to the
さらに、本実施形態では、ECU200に二つの入力信号が入力される例を採用している。しかしながら、本発明はこれに限定されない。ECU200には、三つ以上の入力信号が入力されてもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which two input signals are input to the
マイコン100は、主に、ADC10、CPU、ROM、RAM、レジスタなどを備えて構成されている。マイコン100は、CPUが入力信号やROMに記憶されたプログラムに基づいて、RAM及びレジスタを一時的に記憶領域として用いつつ各種演算処理を実行する。CPUは、演算処理として、上記制御演算に加えて、後ほど説明する冗長演算、ダイアグ演算などを実行する。また、マイコン100は、ダイアグ演算時のように記憶領域を用いることなく、複数の入力信号を比較して、複数の入力信号から一つの入力信号を選択する比較選択処理を実行する。
The
なお、ADCは、analog to digital converterの略である。CPUは、Central Processing Unitの略である。ROMは、Read Only Memoryの略である。RAMは、Random AccessMemoryの略である。 ADC is an abbreviation for analog to digital converter. CPU is an abbreviation for Central Processing Unit. ROM is an abbreviation for Read Only Memory. RAM is an abbreviation for Random AccessMemory.
このように構成されたマイコン100は、図1に示すように、機能ブロックとして、比較部20、記憶部30、メイン演算部40、冗長演算部50とを備えて構成されている。さらに、メイン演算部40は、ダイアグ演算部41、第1制御演算部42、第2制御演算部43を備えて構成されている。また、冗長演算部50は、比較選択部51、第1制御演算部52、第2制御演算部53を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
例えば、マイコン100が二つのCPUを備えている場合、一方のCPUをメイン演算部40とし、他方のCPUを冗長演算部50とすることができる。また、マイコン100がマルチコアタイプのCPUを備えている場合、一つのコアをメイン演算部40とし、他のコアのうちの一つのコアを冗長演算部50とすることができる。
For example, when the
マイコン100のADC10には、第1センサ300からの信号及び第2センサ400からの信号が入力される。ADC10は、アナログ信号である第1センサ300からの信号をデジタル信号に変換してメイン演算部40及び冗長演算部50に出力する。同様に、ADC10は、アナログ信号である第2センサ400からの信号をデジタル信号に変換してメイン演算部40及び冗長演算部50に出力する。よって、メイン演算部40及び冗長演算部50は、デジタル変換された入力信号が入力される。なお、以下の説明においては、第1センサ300の検出結果を示す信号を第1信号、第2センサ400の検出結果を示す信号を第2信号とも称する。
A signal from the
また、記憶部30は、上記ROM、RAM、レジスタなどによって構成されている。記憶部30の一部(例えばROM)には、メイン演算部40用のプログラム、及び冗長演算部50用のプログラムが記憶されている。また、メイン演算部40及び冗長演算部50は、演算処理を実行する際に、記憶部30の一部(例えばRAMやレジスタ)を用いる。
The
なお、メイン演算部40が用いる記憶領域(記憶部30の一部)と、冗長演算部50が用いる記憶領域(記憶部30の一部)とは、別々に設けられていてもよい。言い換えると、メイン演算部40が用いる記憶部と、冗長演算部50が用いる記憶部とは、切り分けられていてもよい。
The storage area used by the main calculation unit 40 (part of the storage unit 30) and the storage area used by the redundant calculation unit 50 (part of the storage unit 30) may be provided separately. In other words, the storage unit used by the
また、メイン演算部40が実行するプログラムと、冗長演算部50が実行するプログラムとは、別々に設けられている。言い換えると、メイン演算部40が実行するプログラムと、冗長演算部50が実行するプログラムとは、切り分けられている。
Further, the program executed by the main
また、マイコン100は、ROM、RAM、レジスタからなる記憶領域(記憶部30)を一つのアドレス空間として一括管理してもよい。この場合、メイン演算部40が用いる記憶領域と、冗長演算部50が用いる記憶領域とは、上記アドレス空間の一部とすることができる。
Further, the
ここで、メイン演算部40に関して説明する。メイン演算部40は、ADC10によってデジタル変換された複数の入力信号が入力される。ダイアグ演算部41は、本発明の特許請求の範囲における入力保証演算部に相当し、記憶部30を用いつつ、複数の入力信号が正常であるか否かの入力保証を行うための保証演算(ダイアグ演算)を実行する。本実施形態でのダイアグ演算部41は、第1信号と第2信号の保証演算を実行する。
Here, the
また、ダイアグ演算部41は、複数の入力信号のうち、正常であると保証した入力信号を第1制御演算部42及び第2制御演算部43に出力する。また、ダイアグ演算部41は、全ての入力信号が異常であるとみなした場合、固定値(デフォルト値)を第1制御演算部42及び第2制御演算部43に出力する。
In addition, the
なお、ダイアグ演算部41は、複数の入力信号が正常であると保証した場合は、複数の入力信号のいずれか一つの入力信号を第1制御演算部42及び第2制御演算部43に出力する。このように複数の入力信号が正常であった場合、ダイアグ演算部41は、予め決められたメインの入力機器から出力された信号(入力信号)を、第1制御演算部42及び第2制御演算部43に出力する。例えば、第1センサ300をメインの入力機器、第2センサ400をサブの入力機器と予め決めておく。この場合、ダイアグ演算部41は、第1信号と第2信号が共に正常であると保証すると、第1信号を第1制御演算部42及び第2制御演算部43に出力する。
Note that when the plurality of input signals are guaranteed to be normal, the
ここで、ダイアグ演算部41が行う保証演算の一例を説明する。例えば、ダイアグ演算部41は、第1信号及び第2信号の夫々が、各センサの特性上起こり得ない高い電圧や低い電圧であるか否かによって、各入力信号が正常であるか否かの入力保証を行う。つまり、ダイアグ演算部41は、第1信号を絶対値と比較すると共に、第2信号を絶対値と比較することで入力保証を行う。よって。ダイアグ演算部41は、各入力信号と絶対値とを比較する保証演算を実行する、と言い換えることができる。
Here, an example of the guarantee calculation performed by the
ここでの絶対値とは、高い電圧側の閾値電圧である第1閾値、及び低い電圧側の閾値電圧である第2閾値を示す。この第1閾値及び第2閾値は、記憶部30に記憶させておく必要がある。よって、ダイアグ演算部41は、保証演算を実行する場合、第1閾値及び第2閾値を記憶部30から読み出して、第1信号を第1閾値及び第2閾値と比較すると共に、第2信号を第1閾値及び第2閾値と比較する。そして、ダイアグ演算部41は、第1信号が第1閾値よりも高い場合、第1信号が第2閾値よりも低い場合、第2信号が第1閾値よりも高い場合、第2信号が第2閾値よりも低い場合に異常であると検出する(異常とみなす、異常と判定する)。この異常は、Hi−Low異常と称することもできる。つまり、ダイアグ演算部41は、第1閾値よりも低く且つ第2閾値よりも高い入力信号を正常であると検出する(正常とみなす、正常と判定する、正常であると保証する)。
Here, the absolute value indicates a first threshold which is a threshold voltage on the high voltage side and a second threshold which is a threshold voltage on the low voltage side. The first threshold value and the second threshold value need to be stored in the
また、ダイアグ演算部41は、第1信号及び第2信号の夫々が、一定時間以上継続したか否かによって、各入力信号が正常であるか否かの入力保証を行ってもよい。つまり、ダイアグ演算部41は、第1信号(言い換えると、第1信号を示す電圧値)が同じ値で継続している時間を計測することで入力保証を行う。同様に、ダイアグ演算部41は、第2信号(言い換えると、第2信号を示す電圧値)が同じ値で継続している時間を計測することで入力保証を行う。よって、ダイアグ演算部41は、入力信号の夫々が同じ値である継続時間を計測する保証演算を実行する、と言い換えることができる。
Further, the
そして、ダイアグ演算部41は、第1信号が同じ値で一定時間以上継続した場合に異常であると検出する。同様に、ダイアグ演算部41は、第2信号が同じ値で一定時間以上継続した場合に異常であると検出する。なお、ダイアグ演算部41は、同じ値で一定時間以上継続していない入力信号を正常であると検出する。この異常は、固着異常と称することもできる。
Then, the
また、ダイアグ演算部41は、第1信号及び第2信号の夫々が、類似センサ(図示)の検出値と電圧差が発生したか否かによって、各入力信号が正常であるか否かの入力保証を行ってもよい。言い換えると、ダイアグ演算部41は、特性異常検出を行ってもよい。つまり、ダイアグ演算部41は、第1信号を類似センサの検出値と比較すると共に、第2信号を類似センサの検出値と比較することで入力保証を行う。よって、ダイアグ演算部41は、各入力信号と他の検出値とを比較する保証演算を実行する、と言い換えることができる。詳述すると、ダイアグ演算部41は、特性異常検出を行う際には単純比較ではなく、所定値以上の電圧差が一定時間継続することを検出する。そのため、ダイアグ演算部41は、センサ間の検出値の差分を取り、差分と所定値との比較を行い、継続時間を計測する必要がある。従って、ダイアグ演算部41は、単純比較する場合よりも、特性異常検出を行う場合の方が処理が増える。
In addition, the
なお、類似センサとは、第1センサ300や第2センサ400と同様の検出結果(検出値)を出力するセンサである。よって、第1信号と比較される検出値を出力する類似センサは、第1センサ300と同様の検出結果を出力するセンサである。同様に、第2信号と比較される検出値を出力する類似センサは、第2センサ400と同様の検出結果を出力するセンサである。
The similar sensor is a sensor that outputs a detection result (detection value) similar to that of the
類似センサの検出値は、記憶部30に記憶させておく必要がある。よって、ダイアグ演算部41は、保証演算を実行する場合、検出値を記憶部30から読み出して、第1信号を検出値と比較すると共に、第2信号を検出値と比較する。そして、ダイアグ演算部41は、第1信号と検出値とが異なる場合(電圧差がある場合)、第2信号と検出値とが異なる場合に、異常であると検出する。この異常は、特性異常と称することもできる。つまり、ダイアグ演算部41は、検出値と同じ入力信号を正常であると検出する。なお、ダイアグ演算部41は、検出値と入力信号とが完全に一致していなくても、一定範囲の違いであれば同じとみなすようにしてもよい。
The detection value of the similar sensor needs to be stored in the
また、ダイアグ演算部41は、特性異常検出を行う際には、第1信号と比較する類似センサの検出値として第2信号を採用することもできる。つまり、ダイアグ演算部41は、第1信号と第2信号とを用いて上記特性異常検出を行うこともできる。
Further, when performing the characteristic abnormality detection, the
第1制御演算部42及び第2制御演算部43は、本発明の特許請求の範囲における第1演算部に相当し、記憶部30を用いつつ、ダイアグ演算部41にて正常であることが保証された入力信号を用いて上記制御演算を実行する。また、ECU200は、第1センサ300から入力された入力信号、及び第2センサ400から入力された入力信号がいずれも正常であると保証された場合、二つの入力信号のいずれか一つを用いて制御演算を実行する。このように、第1制御演算部42及び第2制御演算部43は、第1センサ300から入力された信号、及び第2センサ400から入力された信号が共に正常である場合、どちらの入力信号であっても制御演算に用いることができる。さらに、第1制御演算部42及び第2制御演算部43は、ダイアグ演算部41にて複数の入力信号が異常であるとみなされた場合は、固定値を用いて制御演算を実行する(フェールセーフ処置)。なお、ECU200は、入力信号として三つ以上の信号が入力される場合であり、且つ、三つの入力信号が全て正常であると保証された場合、三つの入力信号のいずれか一つを用いて制御演算を実行する。
The first
本実施形態では、第1演算部として、第1制御演算部42及び第2制御演算部43を備えたメイン演算部40を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。メイン演算部40は、第1制御演算部42及び第2制御演算部43のいずれか一方を有していれば採用できる。つまり、メイン演算部40は、制御演算を実行する演算部(第1演算部)を少なくとも一つ備えていれば採用できる。よって、メイン演算部40は、制御演算を実行する演算部(第1演算部)を三つ以上備えていてもよい。
In the present embodiment, the
次に、冗長演算部50に関して説明する。冗長演算部50は、メイン演算部40と同様に、ADC10によってデジタル変換された複数の入力信号が入力される。比較選択部51は、複数の入力信号を互いに比較して、複数の入力信号から一つの入力信号を選択する(比較選択処理)。よって、比較選択部51は、複数の入力信号を互いに比較して、複数の入力信号から一つの入力信号を出力する回路を採用することができる。なお、この比較とは、複数の入力信号の大小比較である。また、複数の入力信号から一つの入力信号を選択するとは、複数の入力信号から一つの入力信号を選択して出力する、と言い換えることもできる。
Next, the
本実施形態での比較選択部51は、第1信号と第2信号とを比較して、第1信号と第2信号の一方の入力信号を選択する。つまり、比較選択部51は、第1信号と第2信号から、後ほど説明する第1制御演算部52及び第2制御演算部53が演算に用いる一つの入力信号を選択する。なお、比較選択部51は、入力信号として三つ以上の信号が入力される場合は、三つの入力信号からいずれか一つの入力信号を選択する。なお、比較選択部51は、比較部20における検出において、メイン演算部40の異常が最も未検出となりにくい入力信号を選択する。
The comparison /
このように、比較選択部51は、第1信号と第2信号とを相対的に比較して、一方の入力信号を選択する。よって、比較選択部51は、上記ダイアグ演算部41のように記憶領域を用いることなく、一つの入力信号を選択することができる。つまり、比較選択部51は、冗長演算部50が演算処理を実行する際に用いる記憶部30を用いることなく、一つの入力信号を選択することができる。また、比較選択部51は、第1信号と第2信号とを相対的に比較するだけなので、ダイアグ演算部41よりも処理負荷を軽減できる。
As described above, the comparison /
第1制御演算部52及び第2制御演算部53は、本発明の特許請求の範囲における第2演算部に相当し、記憶部30を用いつつ、比較選択部51にて選択された入力信号を用いて冗長演算を実行する。詳述すると、第1制御演算部52及び第2制御演算部53は、冗長演算を実行することで、メイン演算部40が正常に動作しているか否かを監視するための冗長信号を生成する。よって、第1制御演算部52及び第2制御演算部53は、冗長演算として、第1制御演算部42及び第2制御演算部43が実行する制御演算と同様の演算を実行する。但し、第1制御演算部52及び第2制御演算部53は、冗長演算として、第1制御演算部42及び第2制御演算部43が実行する制御演算よりも簡易的な演算を実行するものであってもよい。当然ながら、第1制御演算部52及び第2制御演算部53は、第1制御演算部42及び第2制御演算部43が実行する制御演算よりも簡易的であり、且つ、第1制御演算部42及び第2制御演算部43が実行する制御演算に相関する演算を実行する。
The first
このように、冗長演算部50は、メイン演算部40が正常に動作しているか否かを監視するための冗長信号を生成するものであるため、監視部と言い換えることもできる。なお、この冗長信号は、メイン演算部40が正常に動作していない場合、制御信号の代替信号として用いることもできる。
As described above, the
本実施形態では、第2演算部として、第1制御演算部52及び第2制御演算部53を備えた冗長演算部50を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。冗長演算部50は、第1制御演算部52及び第2制御演算部53のいずれか一方を有していれば採用できる。つまり、冗長演算部50は、冗長演算を実行する演算部(第2演算部)を少なくとも一つ備えていれば採用できる。よって、冗長演算部50は、冗長演算を実行する演算部(第2演算部)を三つ以上備えていてもよい。
In the present embodiment, the
比較部20は、メイン演算部40における制御演算の演算結果と、冗長演算部50における冗長演算の演算結果とが入力される。つまり、比較部20は、制御信号と冗長信号とが入力される。比較部20は、制御信号と冗長信号とを比較して、メイン演算部40の異常を検出する。比較部20は、制御信号が冗長信号よりも所定値以上大きい場合にメイン演算部40は異常であると判定し、制御信号が冗長信号よりも大きくない場合にメイン演算部40は正常であると判定する。このようにして、ECU200は、メイン演算部40が異常であるか否かを検出することができる。なお、ここでは、冗長演算部50は正常に動作しているものとする。
The
また、比較部20によってメイン演算部40が正常であると判定された場合、メイン演算部40から制御信号がアクチュエータ500に出力される。言い換えると、比較部20は、メイン演算部40が正常であると判定した場合、メイン演算部40から出力された制御信号をアクチュエータ500に出力可能とする。
In addition, when the
しかしながら、比較部20は、メイン演算部40が異常であると判定した場合、アクチュエータ500を停止させたり、フェールセーフを実行したりする。例えば、比較部20は、メイン演算部40が出力した制御信号のかわりに、予め決められた固定値をアクチュエータ500に出力する。また、比較部20は、メイン演算部40が出力した制御信号のかわりに、冗長演算部50が出力した冗長信号をアクチュエータ500に出力してもよい。
However, when the
このように、ECU200は、メイン演算部40に加えて、冗長演算部50を備えている。そして、メイン演算部40は、ダイアグ演算部41によって保証演算を行う。このため、第1制御演算部42及び第2制御演算部43は、第1信号及び第2信号のうち、正常であると保証された入力信号を用いて制御演算を実行することができる。
As described above, the
これに対して、冗長演算部50は、比較選択部51によって、第1信号及び第2信号を互いに大小比較して、第1信号及び第2信号から一つの入力信号を選択する。そして、第1制御演算部52及び第2制御演算部53は、比較選択部51にて選択された入力信号を用いて冗長演算を実行する。このように、冗長演算部51は、二つの入力信号を互いに比較して、二つの入力信号から一つの入力信号を選択するだけなので、ダイアグ演算部41のように記憶部30を用いる必要がない。従って、ECU200は、処理負荷及び記憶領域(ROMやRAMなどのリソーセス)の増加を抑制することができる。つまり、ECU200は、冗長演算部50が、メイン演算部40に設けられたダイアグ演算部41と同様のダイアグ演算部を有している場合よりも、処理負荷及び記憶領域の増加を抑制することができる。
On the other hand, the
また、冗長演算部50は、二つの入力信号を互いに比較して、二つの入力信号から一つの入力信号を選択するだけである。よって、冗長演算部50が実行するプログラは、メイン演算部40が実行するプログラムよりも簡素化することができる。つまり、冗長演算部50が実行するプログラは、メイン演算部40が実行するプログラムよりも容量を小さく(少なく)することができる。従って、ECU200は、冗長演算部50がメイン演算部40に設けられたダイアグ演算部41と同様のダイアグ演算部を有している場合よりも、記憶部30における記憶領域(例えば記憶部30のROM)の増加を抑制できる。
Further, the
なお、ECU200は、特許文献1の第3のレベルのテストを実施するようにしてもよい。つまり、ECU200は、冗長演算部50が正常に動作しているか否かのテストを実施してもよい。この第3のレベルに関しては、特許文献1を参照されたい。
Note that the
この場合、冗長演算部50は、特許文献1の第3のレベルが行うテストの対象範囲となる。しかしながら、冗長演算部50は、メイン演算部40よりも処理負荷が小さいの。よって、このため、ECU200は、特許文献1の第3のレベルのテストを実施する場合、第3のレベルが行うテストの処理を低減できる。
In this case, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
(第2実施形態)
次に、図2〜図5に基づいて、第2実施形態におけるECU210を説明する。本実施形態では、本発明をECU210に適用した例を採用している。なお、ECU210は、車両に設けられており、第1アクセルセンサ310又は第2アクセルセンサ410から出力された信号を用いて、エンジンのトルク値を算出するためのトルク演算を実行する制御装置である。つまり、トルク値は、ECU200における制御信号に相当し、トルク演算は、ECU200における制御演算に相当する。
(Second Embodiment)
Next, the
なお、ECU210は、ECU200と同様の箇所が多いので、ECU200と同様の箇所に関する説明は省略する。ここでは、ECU210において、ECU200と異なる点を重点的に説明する。また、ECU210において、ECU200と同様の箇所には、同じ符号を付与する。
Since
まず、図2を用いて、ECU210の構成を説明する。ECU210は、主構成要素としてマイコン110を備えている。また、ECU210は、第1アクセルセンサ310、第2アクセルセンサ410、及びアクチュエータ510が電気的に接続されている。ECU210は、第1アクセルセンサ310の検出結果を示す信号、及び第2アクセルセンサ410の検出結果を示す信号が入力される。このように、ECU210は、複数の信号(入力信号)が入力されることになる。
First, the configuration of the
第1アクセルセンサ310は、ECU200に接続されている第1センサ300に相当する。同様に、第2アクセルセンサ410は、ECU200に接続されている第2センサ400に相当する。第1アクセルセンサ310及び第2アクセルセンサ410の夫々は、車両に設けられたアクセルの踏み込み量(言い換えると、アクセル開度)を検出し、この踏み込み量に応じた信号を出力する。よって、ECU210は、入力信号として、踏み込み量に応じた信号が入力されることになる。そして、ECU210は、入力された入力信号を用いて、アクチュエータ510に対するトルク値を生成するためのトルク演算を実行する。
The
なお、第1アクセルセンサ310及び第2アクセルセンサ410は、アクセル開度が大きくなるに連れて、ECU210への入力電圧(入力信号)が大きくなるものとする。つまり、ECU210によって制御されるアクチュエータ510は、ECU210への入力電圧が低くなるに連れてトルクが減少する。よって、ECU210が搭載されている車両は、ECU210への入力電圧が低くなるに連れて車両速度は減速することとなる。本実施形態では、第1アクセルセンサ310の検出結果を示す信号を第1信号、第2アクセルセンサ410の検出結果を示す信号を第2信号とも称する。
The
マイコン110は、図2に示すように、機能ブロックとして、比較部20、記憶部30、メイン演算部60、冗長演算部70とを備えて構成されている。さらに、メイン演算部60は、ダイアグ演算部61、トルク演算部62を備えて構成されている。また、冗長演算部70は、比較選択部71、トルク演算部72を備えて構成されている。
As illustrated in FIG. 2, the
メイン演算部60は、ECU200のメイン演算部40に相当する。よって、メイン演算部60は、ECU200のダイアグ演算部41に相当するダイアグ演算部61と、ECU200の第1制御演算部42及び第2制御演算部43に相当するトルク演算部62とを有している。このトルク演算部62は、ダイアグ演算部61にて正常であることが保証された入力信号を用いて上記トルク演算を実行する。
The
冗長演算部70は、ECU200の冗長演算部50に相当する。よって、冗長演算部70は、ECU200の比較選択部51に相当する比較選択部71と、ECU200の第1制御演算部52及び第2制御演算部53に相当するトルク演算部72とを有している。このトルク演算部72は、比較選択部71にて選択された入力信号を用いて冗長演算を実行する。なお、トルク演算部72は、冗長演算として、トルク演算部62が実行するトルク演算と同様の演算を実行する。但し、トルク演算部72は、冗長演算として、トルク演算部62が実行するトルク演算よりも簡易的なトルク演算を実行するものであってもよい。
The
ここで、図3を用いて、ECU210の処理動作に関して説明する。ECU210は、所定時間毎に、図3のフローチャートに示す処理を実行する。なお、ステップS10〜S13は、メイン演算部60が実行する処理である。ステップS14〜S17は、冗長演算部70が実行する処理である。そして、ステップS18〜21は、比較部20が実行する処理である。また、ここでは、メイン演算部60の処理の後に、冗長演算部70の処理を行う例を採用している。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明は、冗長演算部70の処理の後に、メイン演算部60の処理を行ってもよいし、冗長演算部70の処理とメイン演算部60の処理とを並行して行ってもよい。
Here, the processing operation of the
ステップS10では、ダイアグ演算部61は、上述のようにダイアグ演算を行う。ステップS11では、ダイアグ演算部61は、異常があるか否かを判定する。そして、ダイアグ演算部61は、正常であると判定した場合はステップS12へ進み、異常があると判定した場合はステップS13へ進む。
In step S10, the
なお、ダイアグ演算部61は、異常があると判定した場合は、フラグを立てることで、第1信号及び第2信号の少なくとも一方が異常であることを示すようにしてもよい。このフラグは、センサダイアグフラグと称することもできる。例えば、図4のタイムチャートに示すように、タイミングt1でセンサ異常が発生した場合、ダイアグ演算部61は、タイミングt2で異常があると判定することができる。そして、ダイアグ演算部61は、タイミングt2でセンサダイアグフラグを立てる。このセンサダイアグフラグは、ECU200においても採用できる。
If the
ステップS12では、トルク演算部62は、メイントルク演算を実行する。つまり、トルク演算部62は、ダイアグ演算部61にて正常であることが保証された入力信号を用いてトルク演算を実行する。一方、ステップS13では、トルク演算部62は、センサ異常と判定すると共に、固定値を用いて制御演算を実行する(フェールセーフ処置)。
In step S12, the
ステップS14では、比較選択部71は、第1信号と第2信号とを比較する。つまり、比較選択部71は、第1信号が示す電圧値と、第2信号が示す電圧値との大小を比較する。そして、ステップS15では、比較選択部71は、第1信号が第2信号よりも小さいと判定した場合はステップS16へ進み、第2信号が第1信号よりも小さいと判定した場合はステップS17へ進む。
In step S14, the comparison /
言い換えると、比較選択部71は、第1信号が第2信号よりも小さいと判定した場合、比較部20における検出において、メイン演算部60の異常が最も未検出となりにくい入力信号として第1信号を選択する。つまり、比較選択部71は、第1信号が第2信号よりも小さいと判定した場合、第2信号よりも第1信号の方が、比較部20における検出において、メイン演算部60の異常が未検出となりにくい入力信号とみなす。
In other words, when the comparison /
同様に、比較選択部71は、第2信号が第1信号よりも小さいと判定した場合、比較部20における検出において、メイン演算部60の異常が最も未検出となりにくい入力信号として第2信号を選択する、と言い換えることができる。つまり、比較選択部71は、第2信号が第1信号よりも小さいと判定した場合、第1信号よりも第2信号の方が、比較部20における検出において、メイン演算部60の異常が未検出となりにくい入力信号とみなす。このようにすることで、本実施形態では、第1信号と第2信号のうち、アクセルペダル開度が小さい方の信号を選択することになる。従って、本実施形態では、第1信号と第2信号のうち、トルク演算部72にて算出されるトルク値が小さくなる方の信号を選択することになる。
Similarly, when the comparison /
ステップS16では、トルク演算部72は、第1信号を用いてトルク演算(冗長演算)を実行する。一方、ステップS17では、トルク演算部72は、第2信号を用いてトルク演算(冗長演算)を実行する。
In step S16, the
ステップS18では、比較部20は、トルク比較を行う。つまり、比較部20は、メイン演算部60のトルク演算部62が行ったトルク演算の結果と、冗長演算部70のトルク演算部72が行ったトルク演算の結果とを比較する。よって、比較部20は、トルク演算部62が行ったトルク演算の結果が示す電圧値と、トルク演算部72が行ったトルク演算の結果が示す電圧値とを比較することになる。
In step S18, the
ステップS19では、比較部20は、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きいか否かを判定する。つまり、比較部20は、トルク演算部62が行ったトルク演算の結果が示す電圧値が、トルク演算部72が行ったトルク演算の結果が示す電圧値よりも大きいか否かを判定する。そして、比較部20は、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きいと判定した場合はステップS20へ進み、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きくないと判定した場合はステップS21へ進む。
In step S19, the
なお、トルク演算部62が行ったトルク演算の結果が示す電圧値は、制御信号に相当するトルク値である。一方、トルク演算部72が行ったトルク演算の結果が示す電圧値は、冗長信号に相当するトルク値である。また、これらのトルク値は、アクチュエータ510を制御する際の目標トルク値である。さらに、これらのトルク値は、アクチュエータ510の制御に必要な目標トルク値、と言い換えることもできる。
Note that the voltage value indicated by the result of the torque calculation performed by the
ステップS21では、比較部20は、メイン演算部60から出力された制御信号をアクチュエータ510に出力する。つまり、比較部20は、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きくないと判定した場合はメイン演算部60が正常であるとみなす。そして、比較部20は、メイン演算部60から出力された制御信号をアクチュエータ510に出力可能とする。
In step S <b> 21, the
ステップS20では、比較部20は、演算異常と判定すると共に、フェールセーフ処置を行う。つまり、比較部20は、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きいと判定した場合はメイン演算部60の異常(演算異常)とみなす。例えば、メイン演算部60にて記憶部30の異常などが生じた場合に、演算異常となることがある。なお、記憶部30の異常とは、演算RAM異常などをあげることができる。
In step S20, the
なお、比較部20は、異常とみなした場合、フラグを立てることで、メイン演算部60の演算異常であることを示すようにしてもよい。このフラグは、演算異常フラグと称することもできる。また、この演算異常フラグは、ECU200においても採用できる。
Note that the
例えば、図5のタイムチャートに示すように、メイン演算部60に異常が生じている場合、タイミングt1でセンサ異常が発生したとしても、ダイアグ演算部61は、タイミングt2で異常があると判定できない。この場合、トルク演算部62は、図5のタイミングt2からt3の間に示されているように、第1信号をメインセンサとして扱う場合、第1信号を用いて、トルク演算を行うことが考えられる。つまり、メイン演算部60は、ダイアグ演算部61がタイミングt2で異常と判定できないため、トルク演算部62によるトルク演算の結果が大きくなってしまう。一方、トルク演算部72は、第2信号を用いてトルク演算を行うことになる。
For example, as shown in the time chart of FIG. 5, when an abnormality occurs in the
よって、図5のタイミングt2からt3の間に示されているように、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きくなる。このため、比較部20は、メイン演算結果と冗長演算結果を比較して、メイン演算結果が冗長演算結果よりも大きいと判定し、メイン演算部60の異常とみなす。そして、比較部20は、タイミングt3で演算異常フラグを立てる。このように、ECU210は、メイン演算部60が異常であり、且つ、冗長演算部70がダイアグ演算を行わなくても、比較選択部71が簡易的な大小比較を行うことで、メイン演算部60の異常を検出することができる。なお、ダイアグ演算部61による入力信号の異常判定と、比較部20によるメイン演算部60の異常判定とを切り分ける際には、図4,5のタイムチャートに示すように、メイン演算部を先に確定させることが必要である。
Therefore, as shown between timings t2 and t3 in FIG. 5, the main calculation result is larger than the redundant calculation result. For this reason, the
そして、比較部20は、メイン演算部60が異常であると判定した場合、例えば、比較部20は、メイン演算部60が出力した制御信号のかわりに、予め決められた固定値をアクチュエータ510に出力する。また、比較部20は、メイン演算部60が出力した制御信号のかわりに、冗長演算部70が出力した冗長信号をアクチュエータ510に出力してもよい。さらに、比較部20は、メイン演算部60が異常であると判定した場合、アクチュエータ510を停止させてもよい。
When the
このように、本実施形態の比較部20は、エンジンのトルク過大状態を検出するものである。比較部20は、比較選択部71が第1信号と第2信号のうち、トルク演算部72にてトルクが大きく算出される方を選択してしまうと、メイン演算部60にて記憶部30の異常などが生じている場合に、この異常を検出できない可能性がある。しかしながら、本発明は、上述のように、比較選択部71が第1信号と第2信号のうち、トルク演算部72にてトルクが小さく算出される方を選択するので、メイン演算部60にて記憶部30の異常などが生じている場合に、この異常を検出しやすい。
Thus, the
また、本実施形態では、アクセル開度が大きくなるに連れて、ECU210への入力電圧(入力信号)が大きくなる第1アクセルセンサ310及び第2アクセルセンサ410を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。第1アクセルセンサ310及び第2アクセルセンサ410は、アクセル開度が大きくなるに連れて、ECU210への入力電圧(入力信号)が小さくなるものでも採用できる。但し、この場合、比較選択部71は、第1信号と第2信号のうち、大きい方の信号を選択することになる。
Further, in the present embodiment, the
10 ADC、20 比較部、30 記憶部、40 メイン演算部、41 ダイアグ演算部、42 第1制御演算部,43 第2制御演算部、50 冗長演算部、51 比較選択部、52 第1制御演算部、53 第2制御演算部、100 マイコン、200 ECU、300 第1センサ、400 第2センサ、500 アクチュエータ 10 ADC, 20 comparison unit, 30 storage unit, 40 main calculation unit, 41 diagnostic calculation unit, 42 first control calculation unit, 43 second control calculation unit, 50 redundant calculation unit, 51 comparison selection unit, 52 first control calculation Part, 53 second control operation part, 100 microcomputer, 200 ECU, 300 first sensor, 400 second sensor, 500 actuator
Claims (3)
記憶部(30)と、複数の前記入力信号が入力され前記制御演算を実行するメイン演算部(40,60)と、複数の前記入力信号が入力され冗長演算を実行する冗長演算部(50,70)と、を備え、
前記メイン演算部は、
前記記憶部を用いつつ、複数の前記入力信号が正常であるか否かの入力保証を行うための保証演算を実行する入力保証演算部(41,61)と、
前記入力保証演算部にて正常であることが保証された前記入力信号を用いて前記制御演算を実行する第1演算部(42,43,62)と、を有し、
前記冗長演算部は、
複数の前記入力信号を互いに比較して、複数の前記入力信号から一つの入力信号を選択する比較選択部(51,71)と、
前記比較選択部にて選択された前記入力信号を用いて、前記冗長演算を実行する第2演算部(52,53,72)と、を有することを特徴とする制御装置。 A control device (200, 210) that executes a control operation for generating a control signal for a control target (500, 510) using an input signal that is input,
A storage unit (30), a main calculation unit (40, 60) that receives the plurality of input signals and executes the control calculation, and a redundant calculation unit (50, 60) that receives the plurality of input signals and executes a redundant calculation 70), and
The main calculation unit is
An input guarantee operation unit (41, 61) for performing a guarantee operation for performing an input guarantee as to whether or not the plurality of input signals are normal while using the storage unit;
A first calculation unit (42, 43, 62) that executes the control calculation using the input signal that is guaranteed to be normal by the input guarantee calculation unit;
The redundant operation unit is
A comparison / selection unit (51, 71) for comparing the plurality of input signals with each other and selecting one input signal from the plurality of input signals;
And a second operation unit (52, 53, 72) that performs the redundant operation using the input signal selected by the comparison / selection unit.
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