JP2018073161A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源の瞬断が発生しても、動作中に生じたデータを保持でき、商品性や故障の解析能力を向上できる電子制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置１０は、動作中に発生したデータをＲＡＭ２に格納し、動作を停止するときに該データを不揮発性メモリ３に書き込み、始動するときに前記不揮発性メモリから前記ＲＡＭに読み出して、制御対象の制御に供する。そして、制御部１の不正なリセットが予測された場合に、動作中に発生したデータの少なくとも一部を、ＲＡＭから前記不揮発性メモリにおけるデータの記憶領域とは異なる待避領域に書き込み、不正なリセットから動作を再開するときに、前記データの記憶領域と前記待避領域に書き込んだデータを前記ＲＡＭに読み出すことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業領域として用いるＲＡＭとデータ保存用の不揮発性メモリとを備えた電子制御装置に関する。

特許文献１には、ＲＡＭ上で更新される継続保存対象データを、バッテリバックアップされたＳＲＡＭに常時記憶させると共に、不揮発性メモリにも記憶させ、動作開始時にＳＲＡＭ内のデータが異常と判定された場合に、不揮発性メモリからデータを復元する自動車用の電子制御装置が記載されている。この特許文献１では、外部装置から出力要求を受けた際に、電源の瞬断などで最新のデータが失われないように、不揮発性メモリへの継続保存対象データの記憶が終了してから出力を行う。

特開２００４−１７８０６７号公報

しかしながら、この種の電子制御装置では、十分なバッテリ容量が確保できていないと、スタータの作動時などに大電流が流れて電源の瞬断が発生する惧れがある。電源が瞬断すると、バッテリバックアップされたＲＡＭであっても記憶データが破壊される可能性がある。また、電源瞬断によりマイクロコンピュータがリセットされると、継続保存対象データを不揮発性メモリへ書き込むシャットダウン処理が実行されず、更新すべき継続保存対象データを消失する可能性もある。このため、動作中に発生したデータを保持できず、例えば故障警告灯の点灯／消灯制御ができなくなったり、学習値を最新の状態に更新できなかったりする、という課題がある。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電源の瞬断が発生しても、動作中に発生したデータを保持でき、商品性や故障の解析能力を向上できる電子制御装置を提供することにある。

本発明の電子制御装置は、動作中に発生したデータをＲＡＭに格納し、動作を停止するときに該データを不揮発性メモリに書き込み、始動するときに前記不揮発性メモリから前記ＲＡＭに読み出して、制御対象の制御に供する電子制御装置であって、制御部の不正なリセットが予測された場合に、前記動作中に発生したデータの少なくとも一部を、前記ＲＡＭから前記不揮発性メモリにおける前記データの記憶領域とは異なる待避領域に書き込み、不正なリセットから動作を再開するときに、前記データの記憶領域と前記待避領域に書き込んだデータを前記ＲＡＭに読み出す、ことを特徴とする。

本発明では、制御部の不正なリセットが予測された場合に、動作中に発生したデータの少なくとも一部を、不揮発性メモリにおけるデータの記憶領域とは異なる待避領域に書き込んで待避し、不正なリセットから動作を再開するときに、データの記憶領域と待避領域に書き込んだデータをＲＡＭに読み出して制御に用いる。これによって、電源の瞬断が発生してデータがＲＡＭから消失しても、動作中に発生したデータを不揮発性メモリの記憶領域と待避領域に保持したデータで再現できる。従って、電子制御装置の商品性や故障の解析能力を向上できる。

本発明の実施形態に係る電子制御装置の概略構成例を示すブロック図である。 図１に示した電子制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 電源瞬断時の動作について説明するための模式図である。 通常のシャットダウン時の動作について説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電子制御装置（ＥＣＵ）１０の概略構成を示している。このＥＣＵ１０は、自動車の点火装置、燃料ポンプ、自動変速機などを制御する車両用であって、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ（制御部）１と、作業領域として用いるＲＡＭ（Random Access Memory）２と、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）３のような電源供給を遮断してもデータを保持できるデータ保存用の不揮発性メモリとを備えている。ここでは、ＥＥＰＲＯＭ３がＥＣＵ１０に内蔵されているが、ＥＣＵ１０に外付けで実装されてもよい。

プロセッサ１は、各種センサから車両の各部の情報を取得し、点火時期、燃料噴射量、車速やエンジンの回転速度に応じた変速比などを算出して、制御対象の点火装置、燃料ポンプ、自動変速機などへ制御情報を出力する。これらプロセッサ１、ＲＡＭ２及びＥＥＰＲＯＭ３は、バス４を介して相互に接続され、プロセッサ１の制御に基づいてデータの書き込みと読み出しを行うようになっている。

ＲＡＭ２は、バッテリからデータ保持用の電圧が印加されたバックアップ領域（Ｂ／Ｕ ＲＡＭ）と作業用の通常領域とを備えている。このＲＡＭ２には、バッテリバックアップされない通常のＲＡＭを用いることもできる。ＥＥＰＲＯＭ３は、本例ではＥＣＵ１０に外付けで実装されており、例えば制御対象に応じた各種の制御プログラムが予め記憶されている。そして、イグニッションスイッチＩＧＮがオンしてＥＣＵ１０を初期化する時に、これらの制御プログラムをＥＥＰＲＯＭ３からＲＡＭ２の通常領域に読み出して制御対象に対する制御のために用いる。また、シャットダウン処理時に、走行サイクル（ドライビングサイクルＤＣ）中に発生してＲＡＭ２のバックアップ領域に記憶した学習値をＥＥＰＲＯＭ３に書き込んで更新するとともに、ＯＢＤ（On-Board Diagnostics）機能による故障情報などをＥＥＰＲＯＭ３に記憶する。

図２は、図１に示した電子制御装置の動作を示している。この図２のフローチャートでは、待避データの消去を、電源の瞬断発生後とシャットダウン処理後に実行する例を示している。まず、イグニッションスイッチＩＧＮがオンしているか否か判定し（ステップＳ１）、オンと判定されるとＥＣＵ１０の初期化を行う（ステップＳ２）。オフと判定されると、オンと判定されるまで判定動作を繰り返して待機する。初期化では、プロセッサ１の制御によりＥＥＰＲＯＭ３から制御プログラムを読み出し、ＲＡＭ２の通常領域に書き込む。

続いて、プロセッサ１により制御プログラムを用いて制御対象に対して通常処理を行う（ステップＳ３）。通常処理では、例えば各種センサからの情報に基づきプロセッサ１で点火時期、燃料噴射量、変速比などの制御量を算出し、制御対象である点火装置、燃料ポンプ、自動変速機などに供給して制御する。この通常処理の動作中に発生した走行サイクル中のデータは、ＲＡＭ２に格納する。

次のステップＳ４では、電源の瞬断が発生する可能性がある所定の条件が成立したか否かを判定する。条件が成立したと判定されると、プロセッサ１の制御によりＲＡＭ２に記憶したデータの少なくとも一部を、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に書き込むと共に、カウンタ領域にカウント値を書き込む（ステップＳ５）。そして、電源の瞬断が発生したか否か判定し（ステップＳ６）、瞬断が発生した場合には電源電圧の回復時にＥＣＵ１０の初期化を行う（ステップＳ７）。続いて、プロセッサ１の制御によりＥＥＰＲＯＭ３の待避領域のデータを書き戻すか否か判定し（ステップＳ８）、書き戻すと判定されると待避領域のデータを読み出してＲＡＭ２に書き戻してステップＳ３の通常処理に戻る（ステップＳ９）。これによって、電源の瞬断が発生する前に、走行サイクルを跨いで使用するデータを復元することができる。

ステップＳ８でＥＥＰＲＯＭ３の待避領域のデータを書き戻さないと判定された場合には、待避領域のデータを消去するか否か判定する（ステップＳ１０）。そして、消去すると判定されるとＥＥＰＲＯＭ３の待避領域のデータを消去してステップＳ３の通常動作に戻り（ステップＳ１１）、消去しないと判定されると待避領域のデータを消去せずにステップＳ３の通常動作に戻る。
なお、ステップＳ６で、電源の瞬断が発生しないと判定された場合には、ステップＳ３に戻って通常処理を実行する。

一方、ステップＳ４で所定の条件が成立しないと判定された場合には、イグニッションスイッチＩＧＮがオフになったか否か判定し（ステップＳ１２）、オフになったと判定されたときにシャットダウン処理を実行し（ステップＳ１３）、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域のデータを消去して終了する（ステップＳ１４）。シャットダウン処理では、プロセッサ１の制御によりＲＡＭ２に記憶したデータを、ＥＥＰＲＯＭ３の記憶領域に書き込むと共に、対応するカウンタ領域に「カウント値ｎ＋１」を書き込む。

また、ステップＳ１２でイグニッションスイッチＩＧＮがオンと判定された場合には、ステップＳ３に戻り、プロセッサ１により制御プログラムを用いて制御対象に対して通常処理を実行する。

上述したステップＳ１１における待避データの消去は、ステップＳ７でＥＣＵ１０を初期化した後、すなわちＥＥＰＲＯＭ３及びＲＡＭ２のバックアップ領域から正常に読み出しを行った後に実行するので、データの信頼性が高い。しかし、イグニッションオンしてから車両動作開始までの間に消去を行うため、クランキング等のタイミングでプロセッサ１が停止すると、消去が完了しない可能性がある。

一方、ステップＳ１４における待避データの消去は、ＲＡＭ２のバックアップ領域とプロセッサ１への電源供給の停止前に実行するので、基本的に電源系が安定した状態で消去動作が可能である。しかし、イグニッションオフ時のバックアップが成功しても、イグニッションオン時においてＥＣＵ１０の初期化時に読み出しが失敗するとデータが消失する可能性がある。

これに対し、ステップＳ１１とステップＳ１４の両方で待避データの消去を行うと、データ消去をより確実に実行できる。これは、プロセッサ１の停止前に消去が正常でないときには、イグニッションオン時に消去を実行できるからである。しかしながら、消去判定動作が２回必要となるので、処理が冗長になり処理時間が若干長くなる。
従って、待避データの消去は、上記のような長所と短所を考慮し、必要に応じてステップＳ１１とステップＳ１４のうち一方を選択、または両方を選択するとよい。

図３は、図１に示した電子制御装置における電源瞬断時の動作であり、（ａ）図は、イグニッションスイッチＩＧＮの状態とバッテリ電圧ＶＢに対するＥＣＵ１０の動作を示している。また、（ｂ）図は、ＲＡＭ２とＥＥＰＲＯＭ３に対するデータの書き込み動作と読み出し動作を（ａ）図におけるＥＣＵ１０の動作と関連づけて模式的に示している。

図３（ａ）に示すように、イグニッションスイッチＩＧＮがオン（“Ｈ”レベル）になったタイミング（時刻ｔ０）で、ＥＣＵ１０の初期化が行われる。ＥＣＵ１０の初期化は、図３（ｂ）に示すように、プロセッサ１の制御によりＥＥＰＲＯＭ３から読み出したデータをＲＡＭ２に書き込む。ここで、ＥＥＰＲＯＭ３の記憶領域は、バンク０、バンク１及び待避領域を有している。これらバンク０、バンク１及び待避領域にはそれぞれ、データの記憶領域とカウント値を記憶するカウンタ領域とが含まれている。一方、ＲＡＭ２にはバックアップ領域と通常領域が含まれる例を示しているが、バッテリバックアップされない通常のＲＡＭを用いても構わない。

本例では、カウント値ｎに対応する記憶領域のデータ（制御プログラムを含む）が最も新しく、バンク０に最新のデータが記憶されている。このＥＥＰＲＯＭ３におけるバンク０の最新データを読み出してＲＡＭ２のバックアップ領域に書き込む。

時刻ｔ１に初期化が終了すると、続いて通常処理を実行する。時刻ｔ１−ｔ２間の通常処理では、プロセッサ１はＲＡＭ２の通常領域を用いて作業を行う。この作業（動作）中に発生した車両の走行サイクルを跨いで使用するデータは、バックアップ領域に書き込む。走行サイクルを跨いで使用するデータとは、故障情報（デバイス毎の診断情報や故障警告灯ＭＩＬのオン／オフなど）、学習値、診断ツールの表示用データ、及び故障発生時の記憶情報などである。例えば何らかの故障（異常）を検出すると、この故障情報などをＲＡＭ２のバックアップ領域に書き込む。

そして、通常処理を行っている時刻ｔ１−ｔ２間に所定の条件が成立すると、一点鎖線５で囲んで示すように、ＲＡＭ２のバックアップ領域に記憶したデータの一部を、ＥＥＰＲＯＭ３における待避領域のデータ領域に書き込むと共にカウンタ領域にカウント値ｎを書き込む。
ここで、所定の条件とは、制御部であるプロセッサ１の動作が停止するレベルまでバッテリ電圧ＶＢ（電源電圧）が低下することが予想される場合であり、プロセッサ１による車両の制御で所定値より大きな電流が流れたときにバッテリ電圧ＶＢの低下を予測して実施する、又はバッテリ電圧ＶＢを測定し、その低下を検出して実施する。

具体的には、スタータ作動時、プロセッサ１の自己診断によるリセットの直前、経年変化などによるバッテリの劣化時、エアコンなどの消費電力が大きい機器の作動時、パワーウィンドウやライトなどの機器の同時作動時、あるいはこれら複数の条件の組み合わせなどである。バッテリの劣化に関しては、負荷の有無によるバッテリ電圧ＶＢの変動や電圧の回復時間から予測することができる。

また、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に書き込むデータは、ＥＣＵ１０の動作中に生じた、走行サイクルを跨いで使用するデータ、例えばイグニッションスイッチＩＧＮがオンしてからバッテリ電圧ＶＢが低下するまでに記憶したデータである。具体的には、上述した故障情報、学習値、診断ツールの表示用データ、及び故障発生時の記憶情報などを含んでおり、ここでは故障警告灯ＭＩＬが点灯したか否かを示す故障情報などを用いる。また、故障発生時のスナップショットやドライブレコーダのデータ等を含めても良い。そして、今回の走行サイクルでＥＥＰＲＯＭ３から読み出した、最新のデータを記憶したバンクのカウント値を、待避領域のカウンタ領域に書き込む。

上記通常処理中に、エンジンの始動や停止からの起動のためにスタータが作動したり、何らかの原因などで大きな電流が流れたりすると、バッテリ電圧ＶＢがプロセッサ１の動作電圧よりも低下することがある。そして、所定時間経過後の時刻ｔ３にエンジンが起動すると、プロセッサ１のパワーオンリセットによりＥＣＵ１０の初期化が行われる。

このパワーオンリセット時に、プロセッサ１が前回正常に終了したか否か、換言すれば不正なリセットであるか否かを判定する。不正なリセットとは、制御対象となる車両のイグニッションスイッチＩＧＮがオンの状態で、プロセッサ１の動作が停止するレベルまでバッテリ電圧ＶＢが一時的に低下し、エンジンを起動（動作を再開）するときにプロセッサ１のリセットが行われる動作である。そして、不正なリセットと判定されると、初期化時にＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に書き込んだデータをＲＡＭ２に書き戻す動作を行う。

すなわち、まずＥＥＰＲＯＭ３のバンク０のデータの記憶領域から最新のデータ（カウント値ｎ）を読み出し、ＲＡＭ２のバックアップ領域に書き込む。この後、待避領域のカウント値とＥＥＰＲＯＭ３のバンク０のカウント値が同じ（ｎ）場合には、一点鎖線６で囲んで示すように、ＥＥＰＲＯＭ３における待避領域に書き込んだ故障情報、学習値、診断ツールの表示用データ、及び故障発生時の記憶情報など（例えば、故障警告灯ＭＩＬが点灯したか否かを示す情報）を読み出し、ＲＡＭ２のバックアップ領域に上書きする。

これによって、イグニッションスイッチＩＧＮのオンから電源瞬断までに記憶した情報がバックアップ領域から消失しても、ＥＥＰＲＯＭ３に待避したデータをパワーオンリセット時に書き戻すことで回復できる。従って、電源の瞬断が発生して、走行サイクルを跨ぐデータ（例えば、故障警告灯ＭＩＬが点灯したか否かを示す情報）がＲＡＭ２から消失しても、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に保持し、電源の瞬断後の初期化で復元できるので、商品性や故障の解析能力を向上できる。

そして、初期化が終了すると、ＥＣＵ１０はＲＡＭ２のバックアップ領域と通常領域を用いて通常処理の作業を行う（時刻ｔ４）。時刻ｔ４以降は、上述した動作を繰り返す。

図４は、通常のシャットダウン時の動作について説明するための模式図である。（ａ）図は、イグニッションスイッチＩＧＮの状態とバッテリ電圧ＶＢに対するＥＣＵ１０の動作を示している。また、（ｂ）図は、ＲＡＭ２とＥＥＰＲＯＭ３に対するデータの書き込み動作と読み出し動作を（ａ）図におけるＥＣＵ１０の動作と関連づけて模式的に示している。

図４（ａ）に示すように、イグニッションスイッチＩＧＮがオン（“Ｈ”レベル）になったタイミング（時刻ｔ１０）で、ＥＣＵ１０の初期化が行われる。ＥＣＵ１０の初期化は、図４（ｂ）に示すように、プロセッサ１の制御によりＥＥＰＲＯＭ３から読み出したデータをＲＡＭ２に書き込む。

本例では、カウント値ｎに対応する記憶領域のデータ（制御プログラムを含む）が最も新しく、バンク０に最新のデータが記憶されている。このＥＥＰＲＯＭ３のバンク０の最新データを読み出してＲＡＭ２のバックアップ領域に書き込む。
時刻ｔ１１に初期化が終了すると、続いて通常処理を実行する。時刻ｔ１１−ｔ１２間の通常処理では、プロセッサ１はＲＡＭ２の通常領域を用いて作業を行う。この作業（動作）中に発生した車両の走行サイクルを跨いで使用するデータは、バックアップ領域に書き込む。

この通常処理を行っている時刻ｔ１１−ｔ１２間に、所定の条件が成立すると、一点鎖線５で囲んで示すように、ＲＡＭ２のバックアップ領域に記憶したデータの一部を、ＥＥＰＲＯＭ３における待避領域のデータ領域に書き込むと共にカウンタ領域にカウント値ｎを書き込む。

次の時刻ｔ１２に、イグニッションスイッチＩＧＮがオフするとシャットダウン処理を行う。シャットダウン処理では、ＲＡＭ２のバックアップ領域のデータを、ＥＥＰＲＯＭ３におけるバンク１のデータの記憶領域に書き込む。また、バンク１のカウンタ領域には「カウント値ｎ＋１」を書き込む。この際、バッテリ電圧ＶＢは正常値であるので、プロセッサ１は正常に終了する。

所定時間経過後の時刻ｔ１３にイグニッションスイッチＩＧＮがオンすると、プロセッサ１のパワーオンリセットによりＥＣＵ１０の初期化が行われる。パワーオンリセット時には、ＥＥＰＲＯＭ３のバンク１のデータの記憶領域から最新データを読み出し、ＲＡＭ２のバックアップ領域に書き込む。この際、待避領域のカウント値（ｎ）がＥＥＰＲＯＭ３の最新のデータを記憶したバンク１のカウント値（ｎ＋１）と異なっているので、ＲＡＭ２のバックアップ領域に上書きはせず、一点鎖線７で囲んで示すように、ＥＥＰＲＯＭ３における待避領域（データの記憶領域とカウンタ領域）を消去する。あるいは、シャットダウン処理終了後に、ＥＥＰＲＯＭ３における待避領域を消去する。このように、待避領域に書き込んだデータとカウント値を消去することで、誤読み出しされるのを抑制できる。
なお、リプログラム時やテスタクリア時などに、ＲＡＭ２のバックアップ領域のデータを消去する場合には、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域のデータも消去する必要がある。

初期化が終了すると、ＥＣＵ１０はＲＡＭ２のバックアップ領域と通常領域を用いて通常処理の作業を行う（時刻ｔ１４）。時刻ｔ１４以降は、上述した動作を繰り返す。
従って、通常のシャットダウン時には、走行サイクルを跨いで使用するデータを、ＲＡＭ２のバックアップ領域を用いて更新しつつ、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に書き込んで保持し、従来の通常書き込み処理と同様に初期化、通常処理及びシャットダウン処理を実行できる。

以上説明したように、本発明によれば、走行サイクルを跨いで使用するデータの少なくとも一部を、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に書き込み、不正なリセットから動作を再開するときに待避領域に書き込んだデータをＲＡＭに書き戻して復元することによって、電源瞬断により走行サイクルを跨ぐデータがＲＡＭ２から消失しても、ＥＥＰＲＯＭ３の待避領域に保持できる。従って、電源の瞬断などによるプロセッサ１の不正なリセット後に動作を再開する時に、例えば故障警告灯を消灯させたり、学習値を最新の状態に更新したりすることができるので、商品性や故障の解析能力を向上できる。

なお、上述した実施形態では、ＲＡＭ２のバックアップ領域に記憶したデータの一部を、待避領域のデータの記憶領域に書き込むようにした。しかし、バックアップ領域に記憶した全てのデータを書き込むようにしても良い。
但し、データ量が増大すると書き込みに要する時間が長くなるため、書き込み開始時と完了時とでデータの整合性が取れなくなったり、書き込み中に電源の瞬断が発生してデータが破壊されたりする可能性が生ずる。よって、書き込みの長時間化による上述したようなリスクと、保持したい情報やその重要性、適用する装置などを考慮して待避するデータを決めると良い。

また、ＥＥＰＲＯＭ３に２つのバンクを設け、交互にデータを書き込んで最新のデータを読み出す例について説明したが、３つ以上のバンクを設けて順次データを書き込んで最新のデータを読み出すようにしても良い。
更に、車両用の電子制御装置を例に取って説明したが、他の様々な電子制御装置に適用できるのはもちろんである。

１…プロセッサ（制御部）、２…ＲＡＭ、３…ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）、４…バス、１０…電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (6)

1. 動作中に発生したデータをＲＡＭに格納し、動作を停止するときに該データを不揮発性メモリに書き込み、始動するときに前記不揮発性メモリから前記ＲＡＭに読み出して、制御対象の制御に供する電子制御装置であって、
   制御部の不正なリセットが予測された場合に、前記動作中に発生したデータの少なくとも一部を、前記ＲＡＭから前記不揮発性メモリにおける前記データの記憶領域とは異なる待避領域に書き込み、不正なリセットから動作を再開するときに、前記記憶領域と前記待避領域に書き込んだデータを前記ＲＡＭに読み出す、ことを特徴とする電子制御装置。
2. 前記動作中に発生したデータは、車両の走行サイクルを跨いで使用するデータである、ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記待避領域に書き込むデータは、故障情報、学習値、診断ツールの表示用データ、及び故障発生時の記憶情報の少なくともいずれか１つと、前記不揮発性メモリにおける前記記憶領域に書き込んだ最新のデータに対応するカウント値とを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
4. 前記不正なリセットは、制御対象となる車両のイグニッションスイッチがオンの状態で、前記制御部の動作が停止するレベルまで電源電圧が一時的に低下し、動作を再開するときに前記制御部のリセットが行われる動作である、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の電子制御装置。
5. 前記不正なリセットの予測は、前記制御部による車両の制御で所定値より大きな電流が流れる場合に、前記制御部の電源電圧の低下を予測して実施する、又は電源電圧の低下を検出して実施する、ことを特徴とする請求項４に記載の電子制御装置。
6. 前記不正なリセットが予測され、前記制御部のリセットが行われなかった場合に、前記待避領域に書き込んだデータを消去する、ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の電子制御装置。