JP2016050826A - 模擬試験装置及び模擬信号生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも簡単な構成でシミュレーション信号を生成する。【解決手段】異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成する人工信号生成手段と、実機から得られる実信号に、人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する信号合成手段とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、模擬試験装置及び模擬信号生成プログラムに関する。

下記特許文献１には、電子制御ユニットによって制御対象である実機との間で信号を授受しながら処理を適正に実行されているか否かを自動検査する自動検査装置が開示されている。該自動検査装置において、リアルタイムプロセッサは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）の本来の制御対象である実機が運転パターンに沿って動作する際にＥＣＵから出力されるアクチュエータ駆動信号を受けて生成するセンサ信号と同等の信号を、疑似センサ信号として生成し、該疑似センサ信号をＥＣＵに出力し、該疑似センサ信号に基づいてＥＣＵが生成するＥＣＵ処理結果が正常であるか否かをパーソナルコンピュータに自動検査させる。

特開２００４−３６１２９２号公報

ところで、上記従来技術では、ＥＣＵに模擬信号（以下シミュレーション信号と称す）を供給しているが、ＥＣＵの動作を高精度で確認するためには発生頻度の低いものも含め、様々なテストパターンに応じた多様なシミュレーション信号が必要であり、多様なシミュレーション信号を生成するためには１つ１つのシミュレーション信号の詳細な電圧波形を設定しなければならず、そのために複雑な処理等の複雑な構成が必要であった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡単な構成でシミュレーション信号を生成する、ことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、模擬試験装置に係る解決手段として、異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成する人工信号生成手段と、実機から得られる実信号に、前記人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する信号合成手段とを具備する、という手段を採用する。

本発明では、模擬信号生成プログラムに係る解決手段として、異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成する人工信号生成処理と、実機から得られる実信号に、前記人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する信号合成処理とをコンピュータに実行させる、という手段を採用する。

本発明によれば、異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成する人工信号生成手段と、実機から得られる実信号に、人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する信号合成手段とを具備することによって、異常を示す箇所のみを人工的に生成すればよいため、従来よりも簡単な構成でシミュレーション信号を生成し、ＥＣＵ（electronic control unit：電子制御ユニット）の動作を高精度で確認することができる。

本発明の一実施形態に係る模擬試験装置及び周辺機器であるスロットルバルブ及び電子制御ユニットの接続関係を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る模擬試験装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る模擬試験装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る模擬試験装置における動作の概要を示す一例である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る模擬試験装置Ａは、自動車等の車両に搭載される電子制御ユニットＥ（ＥＣＵ：electronic control unit）の動作を模擬的に確認するためのシミュレーション信号を生成し、電子制御ユニットＥに出力するものである。

上記模擬試験装置Ａは、図１に示すように、入力装置Ｎｒ及び信号合成装置Ｓｇを有する。
入力装置Ｎｒは、信号合成装置Ｓｇに入力するための入力情報を受け付けるためのマンマシンインターフェイス装置であり、例えば、デスクトップ型またはノート型のパーソナルコンピュータである。

入力装置Ｎｒは、図２に示すように、操作部Ｎ１、通信Ｉ／Ｆ部Ｎ２、表示部Ｎ３及び演算処理部Ｎ４を有する。
操作部Ｎ１は、キーボード及びマウス等の入力デバイスである。

通信Ｉ／Ｆ部Ｎ２は、所定の通信ケーブルを介して信号合成装置Ｓｇに接続され、信号合成装置Ｓｇとの間で各種信号を送受信する。
表示部Ｎ３は、例えば、液晶カラーディスプレイであり、演算処理部Ｎ４からの制御指令に基づいて各種画像を表示する。

演算処理部Ｎ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されている。この演算処理部Ｎ４は、上記ＲＯＭに記憶された各種演算プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより入力装置Ｎｒの全体動作を制御する。

信号合成装置Ｓｇは、例えばＨＩＬＳ（Hardware In the Loop Simulation）と称されるシミュレータである。上記信号合成装置Ｓｇは、図２に示すように、第１Ｉ／Ｆ部Ｓｇ１、第２Ｉ／Ｆ部Ｓｇ２、通信Ｉ／Ｆ部Ｓｇ３及び演算処理部Ｓｇ４を有する。
第１Ｉ／Ｆ部Ｓｇ１は、所定のケーブルを介して車両に搭載される電子制御ユニットＥに接続され、電子制御ユニットＥとの間で各種信号を送受信する。

第２Ｉ／Ｆ部Ｓｇ２は、所定のケーブルを介して車両に搭載される実機、例えば、スロットルＴｂに接続され、該スロットルＴｂに設けられるスロットル開度センサからスロットルポジション検出信号（スロットルＴｂの開度を示す信号）が入力される。

通信Ｉ／Ｆ部Ｓｇ３は、所定の通信ケーブルを介して入力装置Ｎｒに接続され、入力装置Ｎｒとの間で各種信号を送受信する。

演算処理部Ｓｇ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されている。この演算処理部Ｓｇ４は、上記ＲＯＭに記憶された各種演算プログラムに基づいて各種の演算処理を行うことにより信号合成装置Ｓｇの全体動作を制御する。

例えば、演算処理部Ｓｇ４は、車両に搭載されるエンジン、クランク及びスロットル等の機器の動作を模擬するための車両モデルプログラムＭｐを上記演算プログラムの１つとしてＲＯＭに記憶し、該車両モデルプログラムＭｐに基づいてエンジン、クランク及びスロットル等の機器の動作を模擬することによって、電子制御ユニットＥに出力するためのシミュレーション信号を生成する。

また、詳細については後述するが、演算処理部Ｓｇ４は、模擬信号生成プログラムＧｐも上記演算プログラムの１つとしてＲＯＭに記憶し、該模擬信号生成プログラムＧｐに基づいて入力装置Ｎｒからの入力情報から人工信号を生成し、さらに、該人工信号をスロットルＴｂから入力されるスロットルポジション検出信号に合成することによってシミュレーション信号を生成する。なお、人工信号とは、人工的に作成された異常を示す電圧波形である。

また、上記構成の模擬試験装置Ａの周囲には、上述したスロットルＴｂ及び電子制御ユニットＥが設けられている（図１参照）。
上記スロットルＴｂは、車両に搭載されるエンジンに吸気される空気を制御するバルブであり、エンジンに設けられる吸気管の流路断面積を変化することによって空気の流量を制御する。また、スロットルＴｂには、上述したスロットル開度センサか設けられている。スロットル開度センサは、スロットルＴｂの開度を検出し、スロットルＴｂの開度を示すスロットルポジション検出信号を信号合成装置Ｓｇに出力する。

電子制御ユニットＥは、例えば、上記スロットルＴｂや、その他のエンジンあるいはクランク等の車両に搭載される機器を制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成されている。

次に、このように構成された模擬試験装置Ａの動作について図３及び図４を参照して説明する。
模擬試験装置Ａにおいて、信号合成装置Ｓｇは、入力装置Ｎｒからの入力情報に基づいてシミュレーション信号を生成し、ここで以下の特徴的な動作を実行する。

例えば、ユーザが入力装置Ｎｒの操作部Ｎ１を操作することによって、人工信号の生成指示を入力すると、当該指示に関する操作信号が入力装置Ｎｒから信号合成装置Ｓｇに出力される。

信号合成装置Ｓｇでは、演算処理部Ｓｇ４は、入力装置Ｎｒから通信Ｉ／Ｆ部Ｓｇ３に人工信号の生成指示が入力されると、模擬信号生成プログラムＧｐを起動する。

続いて、ユーザが入力装置Ｎｒの操作部Ｎ１を操作することによって、人工信号のを生成するための電圧情報及び時間情報を入力すると、当該電圧情報及び時間情報が入力装置Ｎｒから信号合成装置Ｓｇに出力される。

信号合成装置Ｓｇでは、演算処理部Ｓｇ４は、入力装置Ｎｒから通信Ｉ／Ｆ部Ｓｇ３に電圧情報及び時間情報が入力されると、模擬信号生成プログラムＧｐに従って、電圧情報及び時間情報に基づく人工信号（図４（ａ）参照）を生成する（ステップＳ１）。

例えば、演算処理部Ｓｇ４は、時間情報によって示される時間に、電圧情報によって示される電圧を設定することを、時間情報によって示される各時間に対して行うことで、人工信号を生成する。なお、演算処理部Ｓｇ４は、生成した人工信号を記憶しておく。なお、人工信号は、スロットルポジション検出信号に合成されてシミュレーション信号を生成するための信号であり、異常な電圧波形の成分からなるものである。

続いて、ユーザが入力装置Ｎｒの操作部Ｎ１を操作することによって、人工信号とスロットルポジション検出信号との合成条件情報を入力すると、当該合成条件情報が入力装置Ｎｒから信号合成装置Ｓｇに出力される。

信号合成装置Ｓｇでは、演算処理部Ｓｇ４は、入力装置Ｎｒから通信Ｉ／Ｆ部Ｓｇ３に合成条件情報が入力されると、合成条件情報によって示されるスロットルポジション検出信号（図４（ｂ）参照）上の人工信号を合成するタイミングを、作成済の人工信号毎に記憶する。

つまり、信号合成装置Ｓｇでは、作成済の人工信号毎にスロットルポジション検出信号上の異なるタイミングで合成することが合成条件情報によって可能となる。また、同じ人工信号であっても、スロットルポジション検出信号上の合成するタイミングが異なれば、異なるシミュレーション信号が生成されるため、ユーザは、同じ人工信号であっても合成条件情報によって異なるタイミングを指定するも可能である。

続いて、ユーザが入力装置Ｎｒの操作部Ｎ１を操作することによって、人工信号とスロットルポジション検出信号との合成指示を入力すると、当該合成指示が入力装置Ｎｒから信号合成装置Ｓｇに出力される。

信号合成装置Ｓｇでは、演算処理部Ｓｇ４は、スロットルＴｂからスロットルポジション検出信号（実信号）が入力され（ステップＳ２）、入力装置Ｎｒから通信Ｉ／Ｆ部Ｓｇ３に合成指示が入力されると、スロットルＴｂから得られるスロットルポジション検出信号（実信号）に、人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する（ステップＳ３）。

例えば、図４（ａ）に示す人工信号と、図４（ｂ）に示すスロットルポジション検出信号とを合成することによって、図４（ｃ）に示すシミュレーション信号を生成することができる。

そして、信号合成装置Ｓｇでは、演算処理部Ｓｇ４は、生成したシミュレーション信号を第１Ｉ／Ｆ部Ｓｇ１を介して電子制御ユニットＥに出力する。その後、ユーザは、シミュレーション信号に基づいて動作する電子制御ユニットＥの動作確認を行う。

このような本実施形態によれば、異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成し、実機であるスロットルＴｂから得られるスロットルポジション検出信号（実信号）に、人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成することによって、異常を示す箇所のみを人工的に生成すればよいため、従来よりも簡単な構成でシミュレーション信号を生成し、電子制御ユニットの動作を高精度で確認することができる。

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、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、スロットルＴｂから入力されるスロットルポジション検出信号に人工信号を合成したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、スロットルＴｂ以外のエンジンやクランク等の実機から入力される検出信号に、人工信号を合成してシミュレーション信号を生成するようにしてもよい。

（２）上記実施形態において、信号合成装置Ｓｇは、入力装置Ｎｒからの入力情報や指示に基づいて動作したが、本発明はこれに限定されない。例えば、信号合成装置Ｓｇは、操作部を備え、該操作部に入力される入力情報や指示に基づいて動作するようにしてもよい。

（３）上記実施形態は、スロットルＴｂから入力されるスロットルポジション検出信号に人工信号を合成して生成したシミュレーション信号を、電子制御ユニットＥに出力したが、本発明これに限定されない。例えば、信号合成装置Ｓｇは、スロットルポジション検出信号を電子制御ユニットＥにそのまま出力する場合と、スロットルポジション検出信号に人工信号を合成して生成したシミュレーション信号を電子制御ユニットＥに出力する場合とを、設定値に基づいて切り替えるようにしてもよい。

Ａ…模擬試験装置、Ｅ…電子制御ユニット、Ｎｒ…入力装置、Ｓｇ…信号合成装置、Ｎ１…操作部、Ｎ２…通信Ｉ／Ｆ部、Ｎ３…表示部、Ｎ４…演算処理部、Ｓｇ１…第１Ｉ／Ｆ部、Ｓｇ２…第２Ｉ／Ｆ部、Ｓｇ３…通信Ｉ／Ｆ部、Ｓｇ４…演算処理部、Ｍｐ…車両モデルプログラム、Ｇｐ…模擬信号生成プログラム

Claims (2)

1. 異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成する人工信号生成手段と、
   実機から得られる実信号に、前記人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する信号合成手段とを具備することを特徴とする模擬試験装置。
2. 異常を示す電圧波形からなる人工信号を入力情報である電圧情報及び時間情報に基づいて生成する人工信号生成処理と、
   実機から得られる実信号に、前記人工信号を合成することによって電子制御ユニットに入力するためのシミュレーション信号を生成する信号合成処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする模擬信号生成プログラム。

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