JP2016107925A - 電子制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ネットワーク接続されたドライバECU、センサECU、統合ECUから構成された電子制御装置において、各ECUの間のタイミング同期を簡素な回路で実現する。【解決手段】電子制御装置は、車両制御のための各種負荷を駆動するドライバECUと、各種センサ信号をサンプリングするセンサECUと、前記ドライバECU及び前記センサECUとネットワーク接続され、各種センサデータより、各種負荷への指令値を演算する統合ECUを備える電子制御装置において、前記ドライバECUは、内部のタイミング生成のためのタイマDを備え、前記センサECUは、内部のタイミング生成のためのタイマSを備え、前記統合ECUは、前記タイマD、前記タイマSの基準となるタイマMを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置に係り、特に、負荷を駆動するドライバECUと、センサデータを取得するセンサECUと、センサデータよりドライバECUへの指令値を生成する統合ECUから構成され、各ECUがネットワーク接続されたものに好適な電子制御装置に関する。
近年、車両制御は複雑化が進展し、ECUの機能、およびIO数が増大している。ECUの複雑さを解消するため、従来ECUで実現していたセンサデータ取得、およびドライバ機能を、センサECU、ドライバECUとして各種センサ、アクチュエータ側に分散配置し、各ECUをネットワーク接続する構成が提案されている。
このような分散アーキテクチャでは、各ECU間の高精度なタイミング同期が高精度な制御を行うために重要である。特許文献１では、高速なTDMA(Time Division Multiple Access)を活用し、各種センサECU、ドライバECU内でタイミング情報の補完処理を行うことで、高精度なタイミング同期を実現している。
特開２００４−１９０６６２号公報
特許文献１で開示された発明は、高精度なタイミング同期が実現出来るが、各種センサECU、ドライバECU側で複雑なネットワークプロトコルや、補正処理を行うためのマイクロコントローラが必要となり、システム全体のコストが増大しやすい。
本発明は上記に鑑みて、ネットワーク接続された各種ECUのタイミング同期を、ネットワークECU、およびドライバECU側での簡素な回路で実現する電子制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、
車両制御のための各種負荷を駆動するドライバECUと、各種センサ信号をサンプリングするセンサECUと、前記ドライバECU及び前記センサECUとネットワーク接続され、各種センサデータより、各種負荷への指令値を演算する統合ECUを備える電子制御装置において、
前記ドライバECUは、内部のタイミング生成のためのタイマDを備え、
前記センサECUは、内部のタイミング生成のためのタイマSを備え、
前記統合ECUは、前記タイマD、前記タイマSの基準となるタイマMを備えることを特徴とする。
本発明によれば、各ECU内のタイマのばらつきを、統合ECU側で補正するため、各種ECUの高精度なタイミング同期を、ネットワークECU、およびドライバECU側での簡素な回路で実現できる。
本発明の第一の実施形態による電子制御装置の全体ブロック図。 本発明の第一の実施形態による、統合ECUとドライバECU間の同期方法を示すタイミングチャート。 本発明の第二の実施形態による、統合ECUとセンサECU間の同期方法を示すタイミングチャート。 本発明の第三の実施形態による、複数のセンサECUのネットワーク上へのデータ転送のタイミングチャート。
（第一の実施形態）
以下、図１〜図２を用いて、本発明の第一の実施形態による電子制御装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態による電流制御装置の全体ブロック図である。
電子制御装置は、アクチュエータ（６）を駆動するドライバECU（４）と、センサ（５）からのデータをサンプリングするセンサECU１（３）、図示していない各種センサからのデータをサンプリングするセンサECU２（７）、センサECU３（８）、各種センサデータから、ドライバECU（４）への指令値を演算する統合ECU（１）から構成され、各ECUはネットワーク（２）で接続されて、ネットワーク経由で制御のためのデータの送受信を行う。
統合ECU（１）は、センサECU１（３）、センサECU２（７）、センサECU３（８）、ドライバECU（４）へのタイミングを指示するための閾値を生成する閾値生成部（１０）を備える。
閾値生成部（１０）は図示していない制御アルゴリズムに基づき、ドライバECU（４）がアクチュエータ（６）をオンするタイミングを指示するための閾値を生成し、その値を閾値レジスタMD1（２１）に格納する。
さらに、閾値生成部（１０）は図示していない制御アルゴリズムに基づき、ドライバECU（４）がアクチュエータ（６）をオフするタイミングを指示するための閾値を生成し、その値を閾値レジスタMD２（２２）に格納する。
さらに、閾値生成部（１０）は図示していない制御アルゴリズムに基づき、センサECU１（３）がセンサ（５）からのデータをサンプリングするタイミングを指示するための閾値を生成し、その値を閾値レジスタMS（２３）に格納する。
さらに、閾値生成部（１０）は図示していない制御アルゴリズムに基づき、センサECU１（３）がネットワーク（２）上にデータを送信するタイミングを指示するための閾値を生成し、その値を閾値レジスタMS１（２３−１）に格納する。
さらに、閾値生成部（１０）は図示していない制御アルゴリズムに基づき、センサECU２（７）がネットワーク（２）上にデータを送信するタイミングを指示するための閾値を生成し、その値を閾値レジスタMS２（２３−２）に格納する。
さらに、閾値生成部（１０）は図示していない制御アルゴリズムに基づき、センサECU３（８）がネットワーク（２）上にデータを送信するタイミングを指示するための閾値を生成し、その値を閾値レジスタMS３（２３−３）に格納する。
統合ECU（１）は、本電子制御システムのタイミングの基準となるタイマM（１４）を備える。閾値生成部（１０）はタイマM（１４）を基準として値を演算し、閾値レジスタMD1（２１）、閾値レジスタMD２（２２）、閾値レジスタMS１（２３−１）、閾値レジスタMS２（２３−２）、閾値レジスタMS３（２３−３）、にそれぞれ値を格納する。
統合ECU（１）は、タイマM（１４）、センサECU１（３）内のタイマS1（３５）、センサECU２（７）内のタイマS2（７１）、センサECU３（８）内のタイマS3（８１）、ドライバECU（４）内のタイマD（４５）を同時にリセット、および値のキャプチャをするためのタイミングを生成する同期信号生成部（１１）を備える。同期信号生成部（１１）からのタイミングは信号sync（１９）を経由してネットワークIF（１３）に出力され、ネットワーク（２）を経由して、各ECUへ送信される。
同期信号生成部（１１）によって指示されたタイミングで、タイマM（１４）の値がキャプチャされ、キャプチャされた値がキャプチャレジスタM（１５）に格納される。
同様に、センサECU１（３）においては、同期信号生成部（１１）によって指示されたタイミングで、タイマS1（３５）の値がキャプチャされ、キャプチャされた値がキャプチャレジスタS1（３６）に格納される。キャプチャレジスタS1（３６）の値はネットワーク（２）を経由して統合ECU（１）内のキャプチャレジスタMS1（１７−１）に転送される。
同様に、センサECU２（７）においては、同期信号生成部（１１）によって指示されたタイミングで、タイマS２（７１）の値がキャプチャされ、キャプチャされた値がキャプチャレジスタS２（７２）に格納される。キャプチャレジスタS２（７２）の値はネットワーク（２）を経由して統合ECU（１）内のキャプチャレジスタMS２（１７−２）に転送される。
同様に、センサECU３（８）においては、同期信号生成部（１１）によって指示されたタイミングで、タイマS３（８１）の値がキャプチャされ、キャプチャされた値がキャプチャレジスタS３（８２）に格納される。キャプチャレジスタS３（８２）の値はネットワーク（２）を経由して統合ECU（１）内のキャプチャレジスタMS３（１７−３）に転送される。
同様に、ドライバECU（４）においては、同期信号生成部（１１）によって指示されたタイミングで、タイマD（４５）の値がキャプチャされ、キャプチャされた値がキャプチャレジスタD（４６）に格納される。キャプチャレジスタD（４６）の値はネットワーク（２）を経由して統合ECU（１）内のキャプチャレジスタMD（１６）に転送される。
閾値補正部（１２）は、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とドライバECU（４）内のタイマD（４５）の速度の違いを補正するため、
閾値レジスタMD１*＝(キャプチャレジスタD/キャプチャレジスタM)*閾値レジスタMD１
の式に従い閾値を補正し、補正した値を閾値レジスタMD１*（２５）に格納する。閾値レジスタMD１*（２５）の値は、ネットワーク（２）を経由してドライバECU（４）内の閾値レジスタD1（４３）に転送される。
同様に、閾値補正部（１２）は、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とドライバECU（４）内のタイマD（４５）の速度の違いを補正するため、
閾値レジスタMD２*＝(キャプチャレジスタD/キャプチャレジスタM)*閾値レジスタMD２
の式に従い閾値を補正し、補正した値を閾値レジスタMD１*（２６）に格納する。閾値レジスタMD１*（２６）の値は、ネットワーク（２）を経由してドライバECU（４）内の閾値レジスタD1（４４）に転送される。
同様に、閾値補正部（１２）は、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とセンサECU１（３）内のタイマS1（３５）の速度の違いを補正するため、
閾値レジスタMS*＝(キャプチャレジスタS/キャプチャレジスタM)*閾値レジスタMS
の式に従い閾値を補正し、補正した値を閾値レジスタMS*（２７）に格納する。閾値レジスタMS*（２７）の値は、ネットワーク（２）を経由してセンサECU１（３）内の閾値レジスタS（３３）に転送される。
同様に、閾値補正部（１２）は、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とセンサECU１（３）内のタイマS1（３５）の速度の違いを補正するため、
閾値レジスタMS１*＝(キャプチャレジスタS/キャプチャレジスタM)*閾値レジスタMS１
の式に従い閾値を補正し、補正した値を閾値レジスタMS１*（２７−１）に格納する。閾値レジスタMS１*（２７−１）の値は、ネットワーク（２）を経由してセンサECU１（３）内の閾値レジスタS１（３４）に転送される。
同様に、閾値補正部（１２）は、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とセンサECU２（７）内のタイマS２（７１）の速度の違いを補正するため、
閾値レジスタMS２*＝(キャプチャレジスタS２/キャプチャレジスタM)*閾値レジスタMS２
の式に従い閾値を補正し、補正した値を閾値レジスタMS２*（２７−２）に格納する。閾値レジスタMS２*（２７−２）の値は、ネットワーク（２）を経由してセンサECU２（７）内の閾値レジスタS２（７３）に転送される。
同様に、閾値補正部（１２）は、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とセンサECU３（８）内のタイマS３（８１）の速度の違いを補正するため、
閾値レジスタMS３*＝(キャプチャレジスタS３/キャプチャレジスタM)*閾値レジスタMS３
の式に従い閾値を補正し、補正した値を閾値レジスタMS３*（２７−３）に格納する。閾値レジスタMS３*（２７−３）の値は、ネットワーク（２）を経由してセンサECU３（８）内の閾値レジスタS３（８３）に転送される。
ドライバECU（４）において、タイミング生成部D（４２）は、閾値レジスタD1（４３）、およびタイマD（４５）の値を比較し、MOS（４７）をオンするタイミングを生成する。さらに、タイミング生成部D（４２）は、閾値レジスタD２（４４）、およびタイマD（４５）の値を比較し、MOS（４７）をオフするタイミングを生成する。以上の様して、MOS（４７）をオン/オフ制御し、アクチュエータ（６）を駆動する。
センサECU１（３）において、タイミング生成部S（３２）は、閾値レジスタS（３３）、およびタイマS（３５）の値を比較し、ADコンバータ（３７）がセンサ（５）データをサンプリングするタイミングを生成する。さらに、タイミング生成部S（３２）は、閾値レジスタS1（３４）、およびタイマS（３５）の値を比較し、ネットワーク（２）にデータを送信するタイミングを生成する。
同様にして、センサECU２（７）、センサECU（８）においても、タイマS2（７１）、閾値レジスタS2（７３）、タイマS3（８１）、閾値レジスタS3（８３）を用いて、ネットワーク（２）にデータを転送するタイミングを生成する。
以下、図２を用いて、図１で説明した電子制御装置がアクチュエータ（６）を駆動する動作を説明する。
統合ECU（１）内では閾値MD１、および閾値MD２を使って、アクチュエータ（６）をオン/オフするタイミングを生成している。ここで、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とドライバECU（４）内のタイマD（４５）には速度の違いがあることから、同じ閾値を用いるとタイミングがずれるといった問題ある。そこで、前述の方法にて閾値を補正する。この例では、タイマDが点線で示すタイマMよりカウントアップが遅い例を示す。前述の式に従い、閾値を補正することにより、タイマMを基準としたパルスタイミングと同様の波形をドライバECU側で生成することが出来る。

（第二の実施形態）
以下、図３を用いて、本発明の第二の実施形態による電子制御装置のセンサデータサンプリングの動作について説明する。
統合ECU（１）内では閾値S、および閾値S１を使って、センサデータのサンプリング、およびネットワーク上へのデータ転送タイミングを生成している。ここで、統合ECU（１）内のタイマM（１４）とセンサECU１（３）内のタイマS（３５）には速度の違いがあることから、同じ閾値を用いるとタイミングがずれるといった問題ある。そこで、前述の方法にて閾値を補正する。この例では、タイマSが点線で示すタイマMよりカウントアップが遅い例を示す。前述の式に従い、閾値を補正することにより、タイマMを基準としたサンプリング、および、データ送信タイミングと同様のタイミングをセンサECU側で生成することが出来る。

（第三の実施形態）
以下、図４を用いて、本発明の第三の実施形態による電子制御装置のネットワーク転送の動作について説明する。
統合ECU（１）内では閾値S１、閾値S１、閾値S3を使って、センサECU１、センサECU2、センサECU3のデータ転送タイミングを生成している。ここで、統合ECU（１）内のタイマM（１４）と各センサECU内のタイマS１（３５）、タイマS2（７１）、タイマS3（８１）には速度の違いがあることから、同じ閾値を用いるとタイミングがずれるといった問題ある。そこで、前述の式に従い、閾値を補正することにより、タイマMを基準としたデータ送信タイミングと同様のタイミングを各センサECU側で生成することが出来る。この例では、等間隔にデータを転送することにより、データ衝突を避け、低遅延のデータ転送を行っている。本発明を適用することにより、センサECU側に衝突回避や優先度判定調といった複雑なネットワーク処理を行うことなく、簡素な回路で低遅延のデータ転送を実現している。
１…統合ECU
２…ネットワーク
３…センサECU1
４…ドライバECU
５…センサ
６…アクチュエータ
７…センサECU２
８…センサECU3

Claims (6)

  1. 車両制御のための各種負荷を駆動するドライバECUと、
    各種センサ信号をサンプリングするセンサECUと、
    前記ドライバECU及び前記センサECUとネットワーク接続され、各種センサデータより、各種負荷への指令値を演算する統合ECUを備える電子制御装置において、
    前記ドライバECUは、内部のタイミング生成のためのタイマDを備え、
    前記センサECUは、内部のタイミング生成のためのタイマSを備え、
    前記統合ECUは、前記タイマD、前記タイマSの基準となるタイマMを備えることを特徴とする電子制御装置。
  2. 請求項１において、
    前記ドライバECUは、内部のタイミング生成のための閾値レジスタD及び前記タイマDのあるタイミングでの値を保持するキャプチャレジスタDを備え、
    前記統合ECUは、
    前記タイマMのあるタイミングでの値を保持するキャプチャレジスタM、ネットワーク経由で前記閾値レジスタDと値が同期される閾値レジスタMD＊、ネットワーク経由で前記キャプチャレジスタDと値が同期されるキャプチャレジスタMD及び前記ドライバの内部タイミング生成用の閾値レジスタMD、を備え、
    前記タイマD、前記タイマMを同一のタイミングでリセットし、
    前記タイマD、前記タイマMを同一のタイミングで値をキャプチャし、
    前記タイマDのキャプチャ値は、前記キャプチャレジスタDに、
    前記タイマMのキャプチャ値は、前記キャプチャレジスタMに、それぞれ格納され、
    前記閾値レジスタMD＊に格納する値は、
    前記閾値レジスタMD、前記キャプチャレジスタMD、前記キャプチャレジスタMにそれぞれ格納された値より演算されることを特徴とする電子制御装置。
  3. 請求項２において、
    前記ドライバECUは、前記タイマDと前記閾値レジスタDの値を比較することで、各種負荷を駆動するパルスを生成することを特徴とする電子制御装置。
  4. 請求項１において、
    前記センサECUは、内部のタイミング生成のための閾値レジスタS及び前記タイマSのあるタイミングでの値を保持するキャプチャレジスタSを備え、
    前記統合ECUは、
    前記タイマMのあるタイミングでの値を保持するキャプチャレジスタM、ネットワーク経由で前記閾値レジスタSと値が同期される閾値レジスタMS＊、ネットワーク経由で前記キャプチャレジスタSと値が同期されるキャプチャレジスタMS及び前記ドライバの内部タイミング生成用の閾値レジスタMS、を備え、
    前記タイマS、前記タイマMを同一のタイミングでリセットし、
    前記タイマS、前記タイマMを同一のタイミングで値をキャプチャし、
    前記タイマSのキャプチャ値は、前記キャプチャレジスタSに、
    前記タイマMのキャプチャ値は、前記キャプチャレジスタMに、それぞれ格納され、
    前記閾値レジスタMS＊に格納する値は、
    前記閾値レジスタMS、前記キャプチャレジスタMS、前記キャプチャレジスタMにそれぞれ格納された値より演算されることを特徴とする電子制御装置。
  5. 請求項４において、
    前記センサECUは、前記タイマSと前記閾値レジスタSの値を比較することで、各種センサデータのサンプリングタイミングを生成することを特徴とする電子制御装置。
  6. 請求項４において、
    前記センサECUは、前記タイマSと前記閾値レジスタSの値を比較することで、前記センサECUがネットワーク上へデータ転送するタイミングを生成することを特徴とする電子制御装置。
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