JP2016111651A - 制御システム - Google Patents

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Nobuaki Komiya
延明 小宮
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Junji Kurauchi
淳史 倉内
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Koichi Hidano
耕一 肥田野
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Hirotomo Ujiie
弘智 氏家
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伸明 竹尾
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Abstract

【課題】シリアルペリフェラルインタフェース(SPI)を用いた制御システムであって、適用用途を考慮してシステム構成をより簡略化した制御システム及びマスタ制御ユニットからスレーブ制御ユニットへ送信されるデータの信頼性を適切に確保できる制御システムを提供する。【解決手段】マスタECU(制御ユニット)1のデータ出力端子DMO、データ入力端子DMI、クロック信号出力端子CO及び第1スレーブ選択信号出力端子SO1は、それぞれMOSI線、MISO線、CLK線及びSS1線を介して、スレーブECU11、12のデータ入力端子DSI、データ出力端子DSO、クロック信号入力端子CI及びスレーブ選択信号入力端子SIに接続されている。共通の機能を有するスレーブECU11、12に対応するマスタECU1のスレーブ選択信号出力端子は、1つで足りるため、マスタECU1の出力端子数を減らすことができる。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば車両に搭載され、複数のスレーブ制御ユニットと、単一のマスタ制御ユニットとがシリアルペリフェラルインタフェース(以下「SPI」という)を介して接続された制御システムに関する。
SPIを用いて制御システムは、例えば図7に示すように、単一のマスタ制御ユニット101と、複数のスレーブ制御ユニット102,103とによって構成され、マスタ制御ユニット101は、データ出力端子DMOと、データ入力端子DMIと、スレーブ選択信号出力端子SO1,SO2と、クロック信号出力端子COとを備え、スレーブ制御ユニット102,103は、データ入力端子DSIと、データ出力端子DSOと、スレーブ選択信号入力端子SIと、クロック信号入力端子CIと備える。
マスタ制御ユニット101のデータ出力端子DMO、データ入力端子DMI、スレーブ選択信号出力端子SO1,SO2、及びクロック信号出力端子COは、それぞれスレーブ制御ユニット102,103のデータ入力端子DSI、データ出力端子DSO、スレーブ選択信号入力端子SI、及びクロック信号入力端子CIに、MOSI(Master Out Slave In)線、MISO(Master In Slave Out)線、SS(Slave Select)1線、SS(Slave Select)2線、及びCLK(Clock)線を介して接続される。SS1線及びSS2線は、それぞれスレーブ制御ユニット101及び102のスレーブ選択信号入力端子SIに接続され、マスタ制御ユニット101は、通信を行うスレーブ制御ユニットをSS1線またはSS2線を介して選択し(スレーブ選択信号出力端子SO1またはSO2をアクティブ(低レベル)とし)、MOSI線及び/またはMISO線を介してデータ送信及び/またはデータ受信を行う。
特許文献1には、複数のバッテリモニタモジュールと、コントローラとがSPIで接続された制御システムが示されている。この制御システムでは、複数のバッテリモニタモジュールは直列に接続され、コントローラからのCS信号線は1つで、複数のバッテリモニタモジュール間でデイジーチェーン接続される。
特許文献2には、モニタリングユニットが複数のSPIデバイスのうちの1つを選択して通信する制御システムが示されている。この制御システムでは、モニタリングユニットが、単一のデバイス選択線を使用して複数のSPIデバイスの1つと通信する。モニタリングユニットと複数のSPIデバイスとの間にIOモジュールが介装され、IOモジュールは選択されたSPIデバイスに対応する回路を選択的に作動させるルータを含み、ルータによって通信する1つの制御デバイスが選択される。
特開2010−246372号公報 特開2013−196691号公報
SPIを介して接続される制御システムでは、マスタ制御ユニットが複数のスレーブ制御ユニットの1つとデータ通信を行うために、スレーブ制御ユニットに対応した数のSS線が必要となるが、例えば特許文献1に示されるようにスレーブ制御ユニットの機能が同一である場合には、1つのSS線で制御システムを構成することが可能である。しかし、特許文献1に示された制御システムでは、複数のスレーブ制御ユニットが直列に接続(デイジーチェーン接続)されるため、スレーブ制御ユニット同士をSS線で接続する必要があり、スレーブ制御ユニットの端子数が増加するという課題がある。
また特許文献2に示された制御システムでは、マスタ制御ユニットとルータとは1つのSS線で接続されるが、ルータが必要となるため、複数のスレーブ制御ユニットが同一機能を有するような、特許文献1に示される制御システムでは、システム構成を複雑化させることになる。
また、特許文献1及び2には、SPIを介して行われるデータ通信の信頼性を確保するための構成は示されていない。
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、SPIを用いた制御システムであって、適用用途を考慮してシステム構成をより簡略化した制御システム、及びマスタ制御ユニットからスレーブ制御ユニットへ送信されるデータの信頼性を適切に確保できる制御システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)と、単一のマスタ制御ユニット(1)とがシリアルペリフェラルインタフェース(SPI)を介して接続された制御システムにおいて、前記マスタ制御ユニット(1)は、データ出力端子(DMO)、データ入力端子(DMI)、第1スレーブ選択信号出力端子(SO1)、及びクロック信号出力端子(CO)をそれぞれ1つずつ備え、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)は、データ出力端子(DSO)、データ入力端子(DSI)、スレーブ選択信号入力端子(SI)、及びクロック信号入力端子(CI)をそれぞれ1つずつ備え、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)の前記データ入力端子(DSI)、前記データ出力端子(DSO)、前記スレーブ選択信号入力端子(SI)、及び前記クロック信号入力端子(CI)は、それぞれ前記マスタ制御ユニット(1)の前記データ出力端子(DMO)、前記データ入力端子(DMI)、前記第1スレーブ選択信号出力端子(SO1)、及び前記クロック信号出力端子(CO)に接続されており、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)に対して、前記マスタ制御ユニット(1)から同一のデータが送信されることを特徴とする。
この構成によれば、複数の第1スレーブ制御ユニットのスレーブ選択信号入力端子は、マスタ制御ユニットの1つの第1スレーブ選択信号出力端子に接続されるので、マスタ制御ユニットから複数のスレーブ制御ユニットに同一のデータを送信する制御システムにおいて、マスタ制御ユニットの出力端子数を減らすことができるとともに、通信時に複数の第1スレーブ選択信号出力端子を駆動する必要がなくなるため通信負荷を低減することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の制御システムにおいて、データ出力端子(DSO)、データ入力端子(DSI)、スレーブ選択信号入力端子(SI)、及びクロック信号入力端子(CI)を備え、シリアルペリフェラルインタフェース(SPI)を介して前記マスタ制御ユニット(1)と接続された1または2以上の第2スレーブ制御ユニット(21)をさらに備え、前記マスタ制御ユニット(1)は前記第2スレーブ制御ユニット(21)に対応する1または2以上の第2スレーブ選択信号出力端子(SO2)を備え、前記第2スレーブ制御ユニット(21)の前記データ出力端子(DSO)、前記データ入力端子(DSI)、前記スレーブ選択信号入力端子(SI)、及び前記クロック信号入力端子(CI)は、それぞれ前記マスタ制御ユニット(1)の前記データ入力端子(DMI)、前記データ出力端子(DMO)、前記第2スレーブ選択信号出力端子(SO2)、及び前記クロック信号出力端子(CO)に接続され、前記マスタ制御ユニット(1)は前記第1スレーブ制御ユニット(11,12)に送信するデータとは異なるデータを前記第2スレーブ制御ユニット(21)に送信可能に構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、マスタ制御ユニットは1または2以上の第2スレーブ制御ユニットに対応する第2スレーブ選択信号出力端子を備えるので、1または2以上の第2スレーブ制御ユニットついては、第1スレーブ制御ユニットとは別個にデータの送受信が可能となる。
請求項3に記載の発明は、複数のスレーブ制御ユニット(11,12)と、単一のマスタ制御ユニット(2)とがシリアルペリフェラルインタフェース(SPI)を介して接続された制御システムにおいて、前記マスタ制御ユニット(3)は、データ出力端子(DMO)、スレーブ選択信号出力端子(SO)、及びクロック信号出力端子(CO)をそれぞれ1つずつ備えるとともに、前記複数のスレーブ制御ユニット(11,12)のそれぞれに対応した複数のデータ入力端子(DMI1,DMI2)を備え、前記複数のスレーブ制御ユニット(11,12)は、データ出力端子(DSO)、データ入力端子(DSI)、スレーブ選択信号入力端子(SI)、及びクロック信号入力端子(CI)をそれぞれ1つずつ備え、前記複数のスレーブ制御ユニット(11,12)の前記データ入力端子(DSI)、前記スレーブ選択信号入力端子(SI)、及び前記クロック信号入力端子(CI)は、それぞれ前記マスタ制御ユニットの前記データ出力端子(DMO)、前記スレーブ選択信号出力端子(SO)、及び前記クロック信号出力端子(CO)に接続され、前記複数のスレーブ制御ユニット(11,12)の前記データ出力端子(DSO)は、前記マスタ制御ユニット(3)の前記複数のデータ入力端子(DMI1,DMI2)にそれぞれ接続されており、前記複数のスレーブ制御ユニット(11,12)に対して、前記マスタ制御ユニット(3)から同一のデータが送信されることを特徴とする。
この構成によれば、マスタ制御ユニットのスレーブ選択信号出力端子は1つのみであり、マスタ制御ユニットの出力端子数を減らすことができる。さらに複数のスレーブ制御ユニットのデータ出力端子は、マスタ制御ユニットの対応する複数のデータ入力端子にそれぞれ接続されているので、マスタ制御ユニットは複数のスレーブ制御ユニットから送出される異なるデータをそれぞれ別個に受信することが可能となる。
請求項4に記載の発明は、複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)と、単一の主マスタ制御ユニット(3)とがシリアルペリフェラルインタフェース(SPI)を介して接続された制御システムにおいて、前記主マスタ制御ユニット(3)と通信線(5)を介して接続された副マスタ制御ユニット(4)をさらに備え、前記主マスタ制御ユニット(3)は、データ出力端子(DMO)、第1スレーブ選択信号出力端子(SO1)、及びクロック信号出力端子(CO)をそれぞれ1つずつ備え、前記副マスタ制御ユニット(4)は、クロック信号入力端子(CI)と、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)のそれぞれに対応した複数のデータ入力端子(DMI1,DMI2)とを備え、前記クロック信号入力端子(CI)は、前記主マスタ制御ユニット(3)の前記クロック信号出力端子(CO)に接続され、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)は、データ出力端子(Dそ)、データ入力端子(DSI)、スレーブ選択信号入力端子(SI)、及びクロック信号入力端子(CI)をそれぞれ1つずつ備え、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)の前記データ入力端子(DSI)、前記スレーブ選択信号入力端子(SI)、及び前記クロック信号入力端子(CI)は、それぞれ前記主マスタ制御ユニット(3)の前記データ出力端子(DMO)、前記第1スレーブ選択信号出力端子(SO1)、及び前記クロック信号出力端子(CO)に接続され、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)の前記データ出力端子(DSO)は、それぞれ前記副マスタ制御ユニット(4)の前記複数のデータ入力端子(DMI1,DMI2)に接続され、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)は、前記主マスタ制御ユニット(3)からデータを受信したときに、該受信したデータをそのまま前記データ出力端子(DSO)から出力して、前記副マスタ制御ユニット(4)に送信し、前記副マスタ制御ユニット(4)は、前記主マスタ制御ユニット(3)から前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)に送信したデータを、前記通信線(5)を介して送出データとして取得し、前記複数の第1スレーブ制御ユニット(11,12)から対応する前記複数のデータ入力端子(DMI1,DMI2)に送信されるデータを、前記送出データと比較することにより、前記主マスタ制御ユニット(3)から前記第1スレーブ制御ユニット(11,12)へのデータ伝送が正常に行われたか否かを判定することを特徴とする。
この構成によれば、複数の第1スレーブ制御ユニットに対応する、主マスタ制御ユニットの第1スレーブ選択信号出力端子は1つのみであり、主マスタ制御ユニットの出力端子数を減らすことができる。また複数の第1スレーブ制御ユニットが、主マスタ制御ユニットからデータを受信したときに、該受信したデータがそのままデータ出力端子から出力され、副マスタ制御ユニットに送信される。主マスタ制御ユニットから複数の第1スレーブ制御ユニットに送信したデータは、通信線を介して副マスタ制御ユニットに送信され、送出データとして取得される。副マスタ制御ユニットにおいて、この送出データと、複数の第1スレーブ制御ユニットから対応する複数のデータ入力端子に送信されるデータとが比較され、主マスタ制御ユニットから第1スレーブ制御ユニットへのデータ伝送が正常に行われたか否かが判定される。したがって、主マスタ制御ユニットから第1スレーブ制御ユニットへのデータ伝送における異常が副マスタ制御ユニットにおいて検出可能となり、主マスタ制御ユニットのデータ入力端子を無くすとともに、主マスタ制御ユニットの通信負荷及び処理負荷を低減することができる。その結果、主マスタ制御ユニットの処理能力に余裕を持たせつつ、主マスタ制御ユニットから第1スレーブ制御ユニットへ送信されるデータの信頼性を確保することが可能となる。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の制御システムにおいて、データ出力端子(DSO)、データ入力端子(DSI)、スレーブ選択信号入力端子(SI)、及びクロック信号入力端子(CI)を備え、シリアルペリフェラルインタフェース(SPI)を介して前記主マスタ制御ユニット(3)及び副マスタ制御ユニット(4)と接続された1または2以上の第2スレーブ制御ユニット(22)をさらに備え、前記主マスタ制御ユニット(3)は前記1または2以上の第2スレーブ制御ユニット(22)に対応する1または2以上の第2スレーブ選択信号出力端子(SO2)を備え、前記副マスタ制御ユニット(4)は前記1または2以上の第2スレーブ制御ユニット(22)に対応する1または2以上のデータ入力端子(DMI3)を備え、前記第2スレーブ制御ユニット(22)の前記データ入力端子(DSI)、前記スレーブ選択信号入力端子(SI)、及び前記クロック信号入力端子(CI)は、それぞれ前記主マスタ制御ユニット(3)の前記データ出力端子(DMO)、前記第2スレーブ選択信号出力端子(SO2)、及び前記クロック信号出力端子(CO)に接続され、前記第2スレーブ制御ユニット(22)の前記データ出力端子(DMO)は、前記副マスタ制御ユニット(4)の対応する前記データ入力端子(DMI3)に接続され、前記主マスタ制御ユニット(3)は前記第1スレーブ制御ユニット(11,12)に送信するデータとは異なるデータを前記第2スレーブ制御ユニット(22)に送信可能に構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、主マスタ制御ユニットは1または2以上の第2スレーブ制御ユニットに対応する第2スレーブ選択信号出力端子を備えるので、1または2以上の第2スレーブ制御ユニットついては、第1スレーブ制御ユニットとは別個にデータの送信が可能となり、副マスタ制御ユニットは1または2以上の第2スレーブ制御ユニットに対応する1または2以上のデータ入力端子を備えるので、主マスタ制御ユニットから1または2以上の第2スレーブ制御ユニットへのデータ伝送における異常が副マスタ制御ユニットにおいて検出可能となる。
本発明の第1の実施形態にかかる制御システムを示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態にかかる制御システムを示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態にかかる制御システムを示すブロック図である。 第1の実施形態の変形例を示すブロック図である。 第1の実施形態の他の変形例を示すブロック図である。 第3の実施形態の変形例を示すブロック図である。 SPI(Serial Peripheral Interface)を用いた通常の制御システムの一例を示すブロック図である。
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は本発明の一実施形態にかかる車両用制御システムの構成を示すブロック図である。この制御システムは、駆動源である内燃機関と、内燃機関の出力トルクを駆動輪に伝達する変速機としての無段変速機(以下「CVT」という)とを備えた車両に搭載され、内燃機関の吸気弁の作動位相を変更する吸気弁作動位相可変機構と、CVTとを制御するものである。本実施形態では、内燃機関はV型6気筒機関であり、右バンクに3気筒が配置され、左バンクに他の3気筒が配置され、右バンク及び左バンクにそれぞれ対応する3気筒の吸気弁の作動位相を変更する吸気弁作動位相可変機構31,32が設けられている。
図1に示す制御システムは、マスタ制御ユニット(以下「マスタECU」という)1と、このマスタECU1にSPIを介して接続されたスレーブ制御ユニット(以下「スレーブECU」という)11,12,21とによって構成される。マスタECU1は、吸気弁作動位相可変機構31,32、及びCVTの変速比制御用リニアソレノイド弁33(例えばドライブプーリのシリンダ室に供給する油圧を制御するリニアソレノイド弁)を車両運転状態に応じて制御する制御ユニットであり、図示しないセンサの検出信号に応じて吸気弁の目標作動位相及び目標変速比を決定し、実際の作動位相及び変速比がそれぞれ目標作動位相及び目標変速比と一致するように、スレーブECU11,12,21を介してアクチュエータ及びリニアソレノイド弁の駆動制御を行う。
スレーブECU11,12は、マスタECU1から送信される作動位相制御信号を受信する集積回路と、アクチュエータ(電磁弁)を駆動するための駆動回路とを含み、作動位相制御信号に応じて、同一機能を有する2つの吸気弁作動位相可変機構31,32に含まれるアクチュエータの駆動制御を行う。スレーブECU21は、マスタECU1から送信される変速比制御信号を受信する集積回路と、リニアソレノイド弁33を駆動するための駆動回路とを含み、リニアソレノイド弁33の駆動制御を行う。
マスタECU1は、SPI規格に準拠したデータ伝送を行うためのデータ出力端子DMO、データ入力端子DMI、クロック信号出力端子CO、及び第1スレーブ選択信号出力端子SO1を備え、スレーブECU11,12,及び21は、それぞれSPI規格に準拠したデータ伝送を行うためのデータ入力端子DSI、データ出力端子DSO、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIを備えている。
マスタECU1のデータ出力端子DMO、データ入力端子DMI、クロック信号出力端子CO、及び第1スレーブ選択信号出力端子SO1は、それぞれMOSI線、MISO線、CLK線、及びSS1線を介して、スレーブECU11,12のデータ入力端子DSI、データ出力端子DSO、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIに接続されている。
またマスタECU1のデータ出力端子DMO、データ入力端子DMI、クロック信号出力端子CO、及び第2スレーブ選択信号出力端子SO2は、それぞれMOSI線、MISO線、CLK線、及びSS2線を介して、スレーブECU21のデータ入力端子DSI、データ出力端子DSO、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIに接続されている。
スレーブECU11,12,21において、マスタECU1との間でデータ伝送を行う集積回路は同一のものが使用されており、マスタECU1から送信データは、3つのスレーブECU11,12,21についてすべて同一のものとすることも可能である。
図1に示す制御システムでは、マスタECU1がスレーブECU11,12を選択するための第1スレーブ選択信号出力端子SO1は1つのみであるため、第1スレーブ選択信号出力端子SO1をアクティブ(低レベル)とすると、2つのスレーブECU11,12が同時に選択され、例えば吸気弁作動位相を制御するための電流指示値を含む2バイトの制御データがデータ出力端子DMOから出力されると、スレーブECU11,12が同時にその電流指示値を含む制御データを受信し、対応するアクチュエータの駆動制御を行う。このとき、スレーブECU21は選択されないため、吸気弁作動位相制御用の電流指示値の制御データは受信しない。
マスタECU1がリニアソレノイド弁33の電流指示値を含む制御データを送信するときは、第2スレーブ選択信号出力端子SO2をアクティブとして、データ出力端子DMOからその制御データを出力する。このとき、スレーブECU11,12は、そのCVT用の制御データは受信しない。
またスレーブECU11,12,21では、アクチュエータに供給する実電流値IACTが、電流指令値ICMDと一致するようにフィードバック制御が行われるため、マスタECU1はそのフィードバック制御の応答性を指定する応答性指定パラメータを含む制御データを、必要に応じてスレーブECU11,12,21へ送信する。応答性指定パラメータは、3つのスレーブECUについて全て同一とすることができるので、その場合には、マスタECU1は、第1及び第2スレーブ選択信号出力端子SO1,SO2をともにアクティブとして、応答性指定パラメータを含むデータをデータ出力端子DMOに出力する。これにより、すべてのスレーブECU11,12,21に対して、同一の応答性指定パラメータを含むデータが送信される。
応答性指定パラメータは、その値が大きくなるほど応答速度(フィードバック制御の目標値への収束速度)が高くなるように、制御状態に応じて設定される。
図1に示す制御システムでは、SS1線及びMISO線がスレーブECU11,12について共通であるため、マスタECU1がスレーブECU11,12のそれぞれから異なるデータを受信することはできない。ただし、スレーブECU11,12は、それぞれ故障判定機能(例えばアクチュエータとの接続線の断線を判定する機能)を有しており、故障が検出されたときは、マスタECU1に対してMISO線を介して故障検出データを送信する。この場合は、故障が検出されたスレーブECUのみが故障検出データを出力するため、SS1線及びMISO線が共通であってもマスタECU1は故障検出データを受信することができる。
なお、マスタECU1と、スレーブECU11,12,21との間のデータ伝送は、SPI規格に準拠して、マスタECU1からCLK線を介して送出されるクロック信号に同期して実行される。
第2スレーブ選択信号出力端子SO2をアクティブとすることにより、上記したスレーブECU21の故障検出データの受信を行うことができる。また例えばマスタECU1からスレーブECU21へMOSI線を介して送信したデータをそのままMISO線を介して送り返させ(エコーバックさせ)、データが正確に送信されたことが判定できる。
本実施形態によれば、共通の機能を有するスレーブECU11,12については、マスタECU1のスレーブ選択信号出力端子は、1つ(SO1のみ)で足りるため、マスタECU1の出力端子数を減らすことができるとともに、通信時に2つのスレーブ選択信号出力端子を駆動する必要がなくなるため通信負荷を低減することができる。
またマスタECU1には、スレーブECU11,12とは異なる機能を有するスレーブECU21が接続されており、かつマスタECU1はそのスレーブECU21に対応する第2スレーブ選択信号出力端子SO2を備えるので、スレーブECU21ついては、スレーブECU11,12とは別個にデータの送受信を行うことが可能となる。
本実施形態は請求項1及び2に記載の発明に対応し、スレーブECU11,12が第1スレーブ制御ユニットに相当し、スレーブECU21が第2スレーブ制御ユニットに相当する。
[第2の実施形態]
図2は本発明の第2の実施形態にかかる車両用制御システムの構成を示すブロック図である。この制御システムは、マスタECU2と、このマスタECU2にSPIを介して接続されたスレーブECU11,12とによって構成される。
マスタECU2は、SPI規格に準拠したデータ伝送を行うためのデータ出力端子DMO、第1及び第2データ入力端子DMI1,DMI2、クロック信号出力端子CO、及びスレーブ選択信号出力端子SOを備えている。マスタECU2のデータ出力端子DMO、クロック信号出力CO、及びスレーブ選択信号出力端子SOは、それぞれスレーブECU11,12のデータ入力端子DSI、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIに接続され、マスタECU2の第1及び第2データ入力端子DMI1,DMI2は、それぞれMISO1線及びMISO2線を介して、スレーブECU11のデータ出力端子DSO及びスレーブECU12のデータ出力端子DSOに接続されている。
マスタECU2は、吸気弁作動位相可変機構31,32を車両運転状態に応じて制御する制御ユニットであり、図示しないセンサの検出信号に応じて吸気弁の目標作動位相を決定し、実際の作動位相が目標作動位相と一致するように、スレーブECU11,12を介してアクチュエータの駆動制御を行う。スレーブECU11,12のハードウエア構成及び機能は基本的に第1の実施形態のスレーブECU11,12と同一である。すなわち、マスタECU2からスレーブECU11,12に対して同一の制御データが送信され、スレーブECU11,12は、受信した制御データに応じた動作を行う。ただし、本実施形態では、マスタECU2はスレーブECU11,12に対応する第1及び第2データ入力端子DMI1,DMI2によって、スレーブECU11,12から送出される異なるデータをそれぞれ別個に受信することが可能となる。
本実施形態では、マスタECU2のスレーブ選択信号出力SOがアクティブとされた状態で、スレーブECU11,12は、第1の実施形態における故障検出データだけでなく、必要に応じて例えば自ECUの設定状態を示す設定データ、出力電圧の高低を示す出力状態データなどをマスタECU2に送信することができる。また第1の実施形態と同様にマスタECU2のスレーブ選択信号出力端子SOは1つのみであり、マスタECU2のスレーブ選択信号出力端子の数を減らすことができる。
本実施形態は請求項3に記載の発明に対応し、スレーブECU11,12がスレーブ制御ユニットに相当する。
[第3の実施形態]
図3は本発明の第3の実施形態にかかる車両用制御システムの構成を示すブロック図である。この制御システムは、主マスタECU3と、副マスタECU4と、主マスタECU3及び副マスタECU4にSPIを介して接続されたスレーブECU11,12,22とによって構成される。
主マスタECU3と副マスタECU4とは、相互にデータ伝送可能な通信線5によって接続されている。主マスタECU3は、SPI規格に準拠したデータ伝送を行うためのデータ出力端子DMO、クロック信号出力端子CO、及び第1及び第2スレーブ選択信号出力端子SO1,SO2を備え、副マスタECU4は、SPI規格に準拠したデータ受信を行うための第1、第2、及び第3データ入力端子DMI1,DMI2,DMI3と、クロック信号入力端子CIとを備えている。
スレーブECU11,12のハードウエア構成及び機能は基本的に第1の実施形態のスレーブECU11,12と同一である。スレーブECU22は、スレーブECU11,12と同一のSPI規格に準拠したデータ伝送用の集積回路と、内燃機関の燃料噴射弁34を駆動するための駆動回路とを含み、燃料噴射弁34の駆動制御を行う。スレーブECU22は、スレーブECU11,12と同様に、データ入力端子DSI、データ出力端子DSO、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIを備えている。
主マスタECU3のデータ出力端子DMO、クロック信号出力CO、及び第1スレーブ選択信号出力端子SO1は、それぞれMOSI線、CLK線、及びSS1線を介して、スレーブECU11,12、及び22のデータ入力端子DSI、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIに接続され、主マスタECU3のデータ出力端子DMO、クロック信号出力端子CO、及び第2スレーブ選択信号出力端子SO2は、それぞれMOSI線、CLK線、及びSS2線を介して、スレーブECU22のデータ入力端子DSI、クロック信号入力端子CI、及びスレーブ選択信号入力端子SIに接続されている。
主マスタECU3のクロック信号出力端子COは、副マスタECU4のクロック信号入力端子CIにも接続されている。また副マスタECU4の第1、第2、及び第3データ入力端子DMI1,DMI2,DMI3は、それぞれMISO1線、MISO2線、及びMISO3線を介して、スレーブECU11,12,22のデータ出力端子DSOに接続されている。
主マスタECU3は、吸気弁作動位相可変機構31,32及び内燃機関の燃料噴射弁の開弁時間(燃料噴射量)を車両運転状態に応じて制御する制御ユニットであり、図示しないセンサの検出信号に応じて吸気弁の目標作動位相を決定し、実際の作動位相が目標作動位相と一致するように、スレーブECU11,12を介して吸気弁作動位相可変機構31,32のアクチュエータの駆動制御を行うとともに、センサ検出信号に応じて燃料噴射時期及び燃料噴射時間を決定し、スレーブECU22を介して燃料噴射弁34の駆動制御を行う。
本実施形態では、主マスタECU3は、駆動制御に必要な指示データ(電流値または開弁時間など)をMOSI線を介してスレーブECU11,12,22に送信するとともに、通信線5を介して副マスタECU4にも送信する。
主マスタECU3からスレーブECU11,12へのデータ送信は、第1スレーブ選択信号出力端子SO1をアクティブにすることによって行われ、スレーブECU11,12は受信したデータをそのままデータ出力端子DSOからMISO1線及びMISO2線を介して副マスタECU4に送信する(エコーバックする)。主マスタECU3からスレーブECU22へのデータ送信は第2スレーブ選択信号出力端子SO2をアクティブにすることによって行われ、スレーブECU22は受信したデータをそのままデータ出力端子DSOからMISO3線を介して副マスタECU4にエコーバックする。
副マスタECU4は、スレーブECU11,12,22からMISO1線、MISO2線、及びMISO3線を介して入力されるエコーバックデータと、主マスタECU3から通信線5を介して入力される送出データとを比較し、両者が相違するときはSPIを介したデータ伝送に異常が発生したと判定する。その判定結果は通信線5を介して副マスタECU4から主マスタECU3へ通知される。
本実施形態では、スレーブECU11,12に対応する、主マスタECU3のスレーブ選択信号出力端子SO1は1つのみであり、主マスタ制御ユニット3の出力端子数を減らすことができる。またスレーブECU11,12が、主マスタECU3からデータを受信したときに、該受信したデータがそのままデータ出力端子DSOから出力され、MISO1線及びMISO2線を介して副マスタECU4にエコーバックされる。主マスタECU3からスレーブECU11,12に送信したデータは、通信線5を介して副マスタECU4にも送信され、送出データとして取得される。副マスタECU4において、この送出データと、エコーバックデータとが比較され、主マスタECU3かスレーブECU11,12へのデータ伝送が正常に行われたか否かが判定される。したがって、主マスタ制御ECU3からスレーブECU11,12へのデータ伝送における異常が副マスタECU4において検出可能となり、主マスタECU3のデータ入力端子DMIを無くすとともに、主マスタECU3の通信負荷及び処理負荷を低減することができる。その結果、主マスタECU3の処理能力に余裕を持たせつつ、主マスタECU3からスレーブECU11,12へ送信されるデータの信頼性を確保することが可能となる。
また主マスタECU3はスレーブECU22に対応する第2スレーブ選択信号出力端子SO2を備えるので、スレーブECU22ついては、スレーブECU11,12とは別個に制御データ(燃料噴射時間など)の送信が可能となり、副マスタECU4はスレーブECU22に対応するデータ入力端子DMI3を備えるので、MISO3線を介して受信されるエコーバックデータと、通信線5を介して受信される送出データとを比較することによって、主マスタECU3からスレーブECU22へのデータ伝送における異常が副マスタECU4において検出可能となる。
本実施形態は請求項4及び5の発明に対応し、スレーブECU11,12が第1スレーブ制御ユニットに相当し、スレーブECU22が第2スレーブ制御ユニットに相当する。
[変形例]
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した第1の実施形態では、第2スレーブ制御ユニットに相当するものはスレーブECU21のみであったが、図4に示すように、スレーブECU21aをさらに備え、マスタECU1を、第3スレーブ選択信号出力端子SO3を備えるマスタECU1aに変更するようにしてもよい。この変形例では、スレーブECU21aのスレーブ選択信号入力端子SIは、SS3線を介してマスタECU1aに第3スレーブ選択信号出力端子SO3に接続される。スレーブECU21aは、例えばCVTのリニアソレノイド33とは異なるリニアソレノイド33aの駆動制御を行う。
この変形例では、スレーブECU21,21aが第2スレーブ制御ユニットに相当する。マスタECU1aと、スレーブECU21,21aとの間のデータ送受信は通常のSPI規格に準拠して行うことができる。この変形例は、請求項2の制御システムにおいて、第2スレーブ制御ユニットとして、2つのスレーブECU21,21aを含む構成に相当する。
図5は第1の実施形態の他の変形例を示す。この変形例では、CVTのリニアソレノイド33を駆動制御するスレーブECU21を削除し、燃料噴射弁34,35を駆動制御するスレーブECU22,23を追加し、マスタECU1をマスタECU6に変更したものである。
マスタECU6は、吸気弁作動位相可変機構31,32による吸気弁作動位相制御を行うとともに、燃料噴射弁34,35による燃料噴射制御を行う。マスタECU6は、データ出力端子DMO、データ入力端子DMI、及びクロック信号出力端子COと、第1及び第2スレーブ選択信号出力端子SO1,SO2を備える。マスタECU6のデータ出力端子DMO、データ入力端子DMI、及びクロック信号出力端子COは、それぞれスレーブECU11,12,22,23のデータ入力端子DSI、データ出力端子DSO、及びクロック信号入力端子CIに接続され、第1スレーブ選択信号出力端子SO1は、SS1線を介してスレーブECU11,12のスレーブ信号入力端子SIに接続され、第2スレーブ選択信号出力端子SO2は、SS2線を介してスレーブECU22,23のスレーブ信号入力端子SIに接続される。
この変形例では、マスタECU6が第2スレーブ選択信号出力端子SO2をアクティブにして、スレーブECU22,23に対しても、スレーブECU11,12と同様に、同一の制御データが送信される。このとき燃料噴射弁34,35により同時に燃料噴射が行われるが、例えば吸気行程にある気筒の吸気ポートと、排気行程にある気筒の吸気ポートとに同時に噴射するような制御動作を行う場合に適用することができる。あるいは、スレーブECU22,23で同時に噴射時間指令値を受信し、噴射実行タイミングを異なるように制御するようにしてもよい。
また上述した第3の実施形態も、図6に示すように変形可能である。この変形例では、スレーブECU23が第2スレーブ制御ユニットとして追加され、スレーブECU23は、燃料噴射弁35の駆動制御を行う。また主マスタECU3aは第3スレーブ選択信号出力端子SO3を備える。スレーブECU23のデータ出力端子DSOは、MISO4線を介して副マスタECU4aの第4データ入力端子DMI4に接続され、スレーブECU23のスレーブ選択信号入力端子SIは、SS3線を介して主マスタECU3aの第3スレーブ選択信号出力端子SO3に接続される。
この変形例では、図5に示す変形例とは異なり、主マスタECU3aは、2つのスレーブECU22,23のそれぞれに対応して、スレーブ選択信号出力端子SO2,SO3を備えており、2つのスレーブECU22,23の一方のみを選択可能に構成されている。この変形例は、請求項5の制御システムにおいて、第2スレーブ制御ユニットとして、2つのスレーブECU22,23を含む構成に相当する。
また第1の実施形態で、スレーブECU21を削除する変形、あるいは第3の実施形態でスレーブECU22を削除する変形も可能である。また、上述した実施形態は、第1スレーブ制御ユニットが2個であって、第2スレーブ制御ユニットが1または2個の例を示したが、第1及び第2スレーブ制御ユニットは、3個以上であってもよい。
また本発明は、上述した吸気弁作動位相可変機構、CVTのアクチュエータ、燃料噴射弁を駆動制御する制御システムに限るものではなく、単一のマスタECUが複数のスレーブECUを介して複数の電磁弁やモータなどのアクチュエータを駆動制御する制御システムに適用可能である。
1,2,3 マスタ制御ユニット
4 副マスタ制御ユニット
5 通信線
11,12,21,22 スレーブ制御ユニット
DMO データ出力端子
DMI,DMI1,DMI2,DMI3 データ入力端子
SO,SO1,SO2 スレーブ選択信号出力端子
CO クロック信号出力端子
DSO データ出力端子
DSI データ入力端子
SI スレーブ選択信号入力端子
CI クロック信号入力端子

Claims (5)

  1. 複数の第1スレーブ制御ユニットと、単一のマスタ制御ユニットとがシリアルペリフェラルインタフェースを介して接続された制御システムにおいて、
    前記マスタ制御ユニットは、データ出力端子、データ入力端子、第1スレーブ選択信号出力端子、及びクロック信号出力端子をそれぞれ1つずつ備え、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットは、データ出力端子、データ入力端子、スレーブ選択信号入力端子、及びクロック信号入力端子をそれぞれ1つずつ備え、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットの前記データ入力端子、前記データ出力端子、前記スレーブ選択信号入力端子、及び前記クロック信号入力端子は、それぞれ前記マスタ制御ユニットの前記データ出力端子、前記データ入力端子、前記第1スレーブ選択信号出力端子、及び前記クロック信号出力端子に接続されており、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットに対して、前記マスタ制御ユニットから同一のデータが送信されることを特徴とする制御システム。
  2. データ出力端子、データ入力端子、スレーブ選択信号入力端子、及びクロック信号入力端子を備え、シリアルペリフェラルインタフェースを介して前記マスタ制御ユニットと接続された1または2以上の第2スレーブ制御ユニットをさらに備え、
    前記マスタ制御ユニットは前記第2スレーブ制御ユニットに対応する1または2以上の第2スレーブ選択信号出力端子を備え、
    前記第2スレーブ制御ユニットの前記データ出力端子、前記データ入力端子、前記スレーブ選択信号入力端子、及び前記クロック信号入力端子は、それぞれ前記マスタ制御ユニットの前記データ入力端子、前記データ出力端子、前記第2スレーブ選択信号出力端子、及び前記クロック信号出力端子に接続され、
    前記マスタ制御ユニットは前記第1スレーブ制御ユニットに送信するデータとは異なるデータを前記第2スレーブ制御ユニットに送信可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
  3. 複数のスレーブ制御ユニットと、単一のマスタ制御ユニットとがシリアルペリフェラルインタフェースを介して接続された制御システムにおいて、
    前記マスタ制御ユニットは、データ出力端子、スレーブ選択信号出力端子、及びクロック信号出力端子をそれぞれ1つずつ備えるとともに、前記複数のスレーブ制御ユニットのそれぞれに対応した複数のデータ入力端子を備え、
    前記複数のスレーブ制御ユニットは、データ出力端子、データ入力端子、スレーブ選択信号入力端子、及びクロック信号入力端子をそれぞれ1つずつ備え、
    前記複数のスレーブ制御ユニットの前記データ入力端子、前記スレーブ選択信号入力端子、及び前記クロック信号入力端子は、それぞれ前記マスタ制御ユニットの前記データ出力端子、前記スレーブ選択信号出力端子、及び前記クロック信号出力端子に接続され、前記複数のスレーブ制御ユニットの前記データ出力端子は、前記マスタ制御ユニットの前記複数のデータ入力端子にそれぞれ接続されており、
    前記複数のスレーブ制御ユニットに対して、前記マスタ制御ユニットから同一のデータが送信されることを特徴とする制御システム。
  4. 複数の第1スレーブ制御ユニットと、単一の主マスタ制御ユニットとがシリアルペリフェラルインタフェースを介して接続された制御システムにおいて、
    前記主マスタ制御ユニットと通信線を介して接続された副マスタ制御ユニットをさらに備え、
    前記主マスタ制御ユニットは、データ出力端子、第1スレーブ選択信号出力端子、及びクロック信号出力端子をそれぞれ1つずつ備え、
    前記副マスタ制御ユニットは、クロック信号入力端子と、前記複数の第1スレーブ制御ユニットのそれぞれに対応した複数のデータ入力端子とを備え、前記クロック信号入力端子は、前記主マスタ制御ユニットの前記クロック信号出力端子に接続され、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットは、データ出力端子、データ入力端子、スレーブ選択信号入力端子、及びクロック信号入力端子をそれぞれ1つずつ備え、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットの前記データ入力端子、前記スレーブ選択信号入力端子、及び前記クロック信号入力端子は、それぞれ前記主マスタ制御ユニットの前記データ出力端子、前記第1スレーブ選択信号出力端子、及び前記クロック信号出力端子に接続され、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットの前記データ出力端子は、それぞれ前記副マスタ制御ユニットの前記複数のデータ入力端子に接続され、
    前記複数の第1スレーブ制御ユニットは、前記主マスタ制御ユニットからデータを受信したときに、該受信したデータをそのまま前記データ出力端子から出力して、前記副マスタ制御ユニットに送信し、
    前記副マスタ制御ユニットは、前記主マスタ制御ユニットから前記複数の第1スレーブ制御ユニットに送信したデータを、前記通信線を介して送出データとして取得し、前記複数の第1スレーブ制御ユニットから対応する前記複数のデータ入力端子に送信されるデータを、前記送出データと比較することにより、前記主マスタ制御ユニットから前記第1スレーブ制御ユニットへのデータ伝送が正常に行われたか否かを判定することを特徴とする制御システム。
  5. データ出力端子、データ入力端子、スレーブ選択信号入力端子、及びクロック信号入力端子を備え、シリアルペリフェラルインタフェースを介して前記主マスタ制御ユニット及び副マスタ制御ユニットと接続された1または2以上の第2スレーブ制御ユニットをさらに備え、
    前記主マスタ制御ユニットは前記1または2以上の第2スレーブ制御ユニットに対応する1または2以上の第2スレーブ選択信号出力端子を備え、
    前記副マスタ制御ユニットは前記1または2以上の第2スレーブ制御ユニットに対応する1または2以上のデータ入力端子を備え、
    前記第2スレーブ制御ユニットの前記データ入力端子、前記スレーブ選択信号入力端子、及び前記クロック信号入力端子は、それぞれ前記主マスタ制御ユニットの前記データ出力端子、前記第2スレーブ選択信号出力端子、及び前記クロック信号出力端子に接続され、
    前記第2スレーブ制御ユニットの前記データ出力端子は、前記副マスタ制御ユニットの対応する前記データ入力端子に接続され、
    前記主マスタ制御ユニットは前記第1スレーブ制御ユニットに送信するデータとは異なるデータを前記第2スレーブ制御ユニットに送信可能に構成されていることを特徴とする請求項4に記載の制御システム。
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