JP2018194512A - 電子制御装置の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御装置の検査方法に関して、資源の無駄を抑制しつつ検査精度を向上させる。【解決手段】マイクロコンピュータを除く電子部品が実装された基板２００に対して、マイクロコンピュータのランド２２０を介して着脱可能に接続された検査装置１４０が、基板２００に実装された電子部品にテスト信号を出力し、電子部品から出力される信号の特性に応じて、電子部品が正常であるか否かを検査する。ここで、検査装置１４０は、プラントモデルによりマイクロコンピュータを疑似的に再現し、各電子部品にテスト信号を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置の検査方法に関する。

車両に搭載される電子制御装置は、特開２００１−５１８６５号公報（特許文献１）に記載されるように、単独で動作可能な状態で検査装置と接続され、その各種機能が検査されている。この場合、電子制御装置では、トランジスタ、コイル、コンデンサ、ウォッチドッグタイマ、コネクタなどの電子部品が実装された基板に対して、プロセッサ、メモリ、入出力回路、通信回路などが内蔵されたマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）が実装されている。

特開２００１−５１８６５号公報

ところで、電子制御装置の検査においては、基板とマイコンとが一体となった状態で検査が行われるため、例えば、基板及びマイコンの一方のみが不良品である場合であっても、これが一体となって廃棄されてしまい、資源の無駄が生じやすい。また、基板及びマイコンの両方が不良品であっても、一方の不良特性が他方の不良特性によって相殺され、電子制御装置が正常であると判断されてしまうおそれもある。

そこで、本発明は、資源の無駄を抑制しつつ検査精度を向上させた、電子制御装置の検査方法を提供することを目的とする。

このため、マイコンを除く電子部品が実装された基板に対して、マイコンのランドを介して着脱可能に接続された検査装置が、基板に実装された電子部品にテスト信号を出力し、電子部品から出力される信号の特性に応じて、電子部品が正常であるか否かを検査する。

本発明によれば、電子制御装置の検査方法について、資源の無駄を抑制しつつ検査精度を向上させることができる。

電子制御装置を検査する検査システムの概要図である。 検査装置の一例を示す内部構造図である。 プラントモデルの構築手順の一例を示すフローチャートである。 マイコンレス基板の検査手順の一例を示すフローチャートである。 基板検査処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、電子制御装置を検査する検査システム１００の概要を示す。

ここで、電子制御装置では、一般的に、トランジスタ、コイル、コンデンサ、ウォッチドッグタイマ、コネクタなどの電子部品が実装された基板に対して、プロセッサ、メモリ、入出力回路、通信回路などが内蔵されたマイコンが実装されているが、検査システム１００は、マイコンを除く各種の電子部品が実装された基板（以下「マイコンレス基板」と略記する）２００を検査対象とする。マイコンレス基板２００のマイコン実装面には、マイコンを取り付けるためのランド２２０が形成されている。なお、マイコンレス基板２００の他の電子部品については、ハーネスを接続するためのコネクタ２４０を除き、その図示を省略している。

検査システム１００は、マイコンレス基板２００のランド２２０に着脱可能に接続されるプローブ１２０と、パーソナルコンピュータなどからなる検査装置１４０と、プローブ１２０と検査装置１４０とを電気的に接続するケーブル１６０と、を有している。なお、検査装置１４０は、パーソナルコンピュータに限らず、例えば、汎用コンピュータ、実際のマイコンなどによって構築することもできる。

プローブ１２０の下面、即ち、マイコンレス基板２００への取付面側には、マイコンのランドパターンに応じた電気接点（図示せず）が複数形成されている。そして、この電気接点がマイコンレス基板２００のランド２２０に電気的に接続されることで、マイコンレス基板２００に搭載された各種の電子部品とプローブ１２０との間の電気的接続が確立される。

検査装置１４０は、図２に示すように、プロセッサ１４０Ａ、メモリ１４０Ｂ、ストレージ１４０Ｃ、入出力ポート１４０Ｄ及びこれらを相互に接続するバス１４０Ｅを有する。メモリ１４０Ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含み、ストレージ１４０Ｃは、ハードディスクドライブ及びＳＳＤ（Solid State Drive）の少なくとも一方を含む。そして、検査装置１４０は、詳細を後述するように、ストレージ１４０Ｃに格納されたプラントモデル（制御対象モデル）に応じてマイコンの機能を疑似的に実現する、いわゆる「仮想マイコン」として機能し、マイコンレス基板２００に搭載された電子部品の検査を実行する。なお、仮想マイコンとしては、例えば、特開２０１３−１３７６５８号公報に記載されているものを利用することができる。

ここで、図３を参照して、プラントモデルの構築手順について簡単に説明する。なお、プラントモデルは、例えば、電子制御装置の機能を設計する設計者によって構築される。

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、設計者が、検査対象となる電子制御装置による制御対象の各物理現象について、関係する保存則を満たす物理モデル、及び、調整するパラメータを持つ統計モデルの構想を設計する。この構想においては、設計者は、例えば、物理現象を簡易化及び抽象化する。

ステップ２では、設計者が、ステップ１で構想設計した物理モデル及び統計モデルのそれぞれについて、例えば、数式又は表を使用して、各物理現象を表したモデルを夫々開発する。

ステップ３では、設計者が、ステップ２で開発した各モデルを適宜結合して、物理モデル及び統計モデルを夫々構築する。ここで、設計者は、各モデルを適宜結合するにあたって、マイコンレス基板２００の各種の電子部品に出力するテスト信号について検査環境を構築するとともに、各モデルの入力および出力について確認する。

ステップ４では、設計者が、ステップ３で構築した物理モデル及び統計モデルを結合し、入力から出力及び外乱から出力までの関係を表現したプラントモデルを構築する。このプラントモデルには、マイコンレス基板２００の各種の電子部品に出力するテスト信号についても定義されている。ここで、プラントモデルで定義されているテスト信号は、すべての電子部品を検査対象とすることができるが、その一部の電子部品を検査対象とすることもできる。

ステップ５では、設計者が、ステップ４で構築したプラントモデルについて、仮想マイコンとしての機能を発揮できているか否かを確認する。
ステップ６では、設計者が、プラントモデルが所要の精度を満たしているか否かに応じて、プラントモデルの精度向上が不要であるか否かを判断する。そして、設計者は、プラントモデルの精度向上が不要であると判断すれば（Ｙｅｓ）、プラントモデルの構築を終了する。一方、設計者は、プラントモデルの精度向上が必要であると判断すれば（Ｎｏ）、例えば、構想設計で簡易化及び抽象化した物理現象を見直すべく、ステップ１へと戻って構想設計をやり直す。

このように構築されたプラントモデルは、例えば、検査装置１４０のストレージ１４０Ｃに構築されたデータベースに順次格納される。そして、マイコンレス基板２００の検査を行う作業者は、データベースに格納された複数のプラントモデルの中から、検査対象となるマイコンレス基板２００に適合したプラントモデルを選択し、このプラントモデルを使用してマイコンレス基板２００の検査を実行する。従って、１台の検査装置１４０によって、マイコン機能が異なる複数のマイコンレス基板２００を検査することができる。このとき、マイコンレス基板２００のランド２２０が異なる場合には、例えば、プローブ１２０を適宜取り換えることで対応することができる。

図４は、例えば、工場の検査工程において、作業者が、検査システム１００を操作してマイコンレス基板２００を検査する検査手順を示す。
ステップ１１では、作業者が、マイコンレス基板２００のランド２２０にプローブ１２０を接続し、検査装置１４０を起動する。ここで、マイコンレス基板２００のランド２２０にプローブ１２０が接続されることで、ランド２２０を介してマイコンレス基板２００の各種の電子部品にテスト信号を出力でき、また、検査装置１４０のモニタ回路によって電子部品から出力される信号を測定することができるようになる。なお、検査装置１４０を起動させたままマイコンレス基板２００を着脱可能であれば、マイコンレス基板２００を接続するたびに検査装置１４０を起動する必要はない。

ステップ１２では、作業者が、例えば、検査装置１４０に所定のコマンドを入力することで、マイコンレス基板２００に実装された各種の電子部品、ひいてはマイコンレス基板２００の検査を実行する。なお、この検査結果は、後述するように、良品ランプ及び不良品ランプの点灯によって、作業者に報知される。

ステップ１３では、作業者が、検査装置１４０によって点灯された良品ランプ又は不良品ランプに基づいて、各種の電子部品が実装されたマイコンレス基板２００が良品であるか不良品であるかを判断する。そして、作業者は、マイコンレス基板２００が良品であると判断すれば（ＯＫ）、手順をステップ１４へと進める。一方、作業者は、マイコンレス基板２００が不良品であると判断すれば（ＮＧ）、手順をステップ１６へと進める。

ステップ１４では、作業者が、検査システム１００からマイコンレス基板２００を取り外す。
ステップ１５では、作業者が、マイコンレス基板２００にマイコンを実装する。ここで、マイコンレス基板２００にマイコンを実装した後には、少なくとも、マイコンの機能を検査することが好ましい。但し、別工程においてマイコンの機能を検査済みであれば、少なくとも、マイコンレス基板２００とマイコンとの間の電気的接続を検査すればよい。

ステップ１６では、作業者が、検査システム１００からマイコンレス基板２００を取り外す。
ステップ１７では、作業者が、検査システム１００から取り外したマイコンレス基板２００を廃棄する。なお、マイコンレス基板２００を廃棄せずに、不具合が存在する電子部品を特定し、これを取り換えるようにしてもよい。

図５は、検査装置１４０が実行する基板検査処理の一例を示す。なお、基板検査処理は、例えば、ストレージ１４０Ｃに格納されている複数のプラントモデルの中から、１つのプラントモデルが選択され、検査実行指示を受けたときに検査処理を開始する。

ステップ２１では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、プラントモデルに従って、検査対象となるすべての電子部品に対してテスト信号を順次出力する。
ステップ２２では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、例えば、検査装置１４０のモニタ回路を利用して、検査対象の電子部品の出力値（出力信号）を測定する。

ステップ２３では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、検査対象の電子部品の出力値が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、所定の許容範囲は、例えば、電子部品の特性ばらつき、所要の精度を確保できる範囲などを考慮して適宜設定することができる。そして、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａは、電子部品の出力値が所定の許容範囲内であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２４へと進める。一方、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａは、電子部品の出力値が所定の許容範囲を逸脱していると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２６へと進める。

ステップ２４では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、マイコンレス基板２００に実装された各種の電子部品は問題がないため、マイコンレス基板２００は良品であると判定する。なお、マイコンレス基板２００の良品判定は、例えば、その製造番号と関連付けた状態で管理サーバのデータベースに保存することで、品質管理などに資することができる。

ステップ２５では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、作業者にマイコンレス基板２００は良品であることを報知すべく、例えば、検査装置１４０の筐体に取り付けられた良品ランプを点灯させる。なお、良品ランプが、検査結果を報知する可視手段の一例として挙げられる。

ステップ２６では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、マイコンレス基板２００に実装された各種の電子部品に問題が見つかったため、マイコンレス基板２００は不良品であると判定する。なお、マイコンレス基板２００の不良品判定は、例えば、その製造番号と関連付けた状態で管理サーバのデータベースに保存することで、品質管理などに資することができる。

ステップ２７では、検査装置１４０のプロセッサ１４０Ａが、作業者にマイコンレス基板２００は不良品であることを報知すべく、例えば、検査装置１４０の筐体に取り付けられた不良品ランプを点灯させる。なお、不良品ランプが、検査結果を報知する可視手段の一例として挙げられる。

かかる検査システム１００によれば、検査装置１４０がマイコンレス基板２００の各種の電子部品に対してテスト信号を出力し、その電子部品から出力される信号の特性、具体的には、その電子部品から出力される出力値が所定の許容範囲内にあるか否かに応じて、電子部品ひいてはマイコンレス基板２００が良品であるか不良品であるか検査することができる。従って、マイコンが実装されていないマイコンレス基板２００であっても、仮想マイコンとして機能する検査装置１４０によって、そこに実装されている各種の電子部品が良品であるか不良品であるかを検査することができる。

そして、マイコンレス基板２００が良品であれば、そこにマイコンを実装した後、少なくとも、マイコンの機能を検査すれば、電子制御装置の出荷前の検査を行うことができる。一方、マイコンレス基板２００が不良品であれば、これを廃棄することとなるが、高価なマイコンが実装されていないことから、資源の無駄を抑制しつつ、例えば、仕損費を低減することができる。また、マイコンレス基板２００の検査は、実際のマイコンではなく、仮想マイコンとして機能する検査装置１４０によって行われるため、プラントモデルを工夫することによって任意のテスト信号を出力することが可能となり、検査精度を向上させることもできる。

ここで、電子部品の検査方法の具体例について説明する。
［Ａ／Ｄコンバータの検査方法］
Ａ／Ｄコンバータは、イグニッション電圧が所定電圧まで低下したときに、例えば、Ａ／Ｄ変換処理を停止させ、その停止に要する時間が所定範囲内にあるか否かに応じて検査することができる。このとき、マイコンの特性に不具合があり、所定範囲が拡大されてしまうと、Ａ／Ｄコンバータは不良品であるにもかかわらず良品であると検査されてしまうおそれがある。そこで、プラントモデルでは、例えば、所定範囲の最大値及び最小値をテスト信号として出力することで、マイコンの特性にかかわらず、Ａ／Ｄコンバータの良否を検査することができる。

［ソレノイド駆動用のＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）の検査方法］
ソレノイド駆動用のＩＰＤは、指示電流値と測定電流値とを比較することで検査することができる。この場合、マイコンに不具合があり、測定電流値を正確に読み込むことができなければ、指示電流値に対して測定電流値が大きく乖離していても、これを検知することができず、ソレノイド駆動用のＩＰＤは不良品であるにもかかわらず良品であると判定されてしまうおそれがある。そこで、プラントモデルでは、ＩＰＤのばらつきを校正するため、所定の指示電流値に応じた電流を出力し、例えば、モニタ回路によって測定した測定電流値との偏差を補正値（学習値）としてメモリ１４０Ｂに書き込む。その後、マイコンレス基板２００にマイコンを実装した後、このマイコンによって、補正値を考慮した指示電流値と測定電流値とを比較して、ソレノイド駆動用のＩＰＤの良否を判定する。

また、かかる検査システム１００によれば、次のような作用及び効果も発揮することができる。
１．顧客の機能安全志向によって、マイコンに格納された検査プログラムでの検査をできない場合であっても、検査を行うことができる。
２．マイコンの機能を疑似的に実現しているため、プラントモデルを適宜設計することによって、マイコン異常時の検査も行うことが可能となり、検査精度を向上させることができる。

３．マイコンの機能を疑似的に実現しているため、マイコンの特性のばらつき（最大値及び最小値）、並びに、マイコンの経年劣化を考慮した検査を行うことが可能となり、より精密な検査結果を得ることができる。
４．プラントモデルをデータベース化することで、車載時と同等の挙動を工場検査で実現することが可能となり、より精密な検査結果を得ることができる。

５．マイコンが存在していない時点から、先行して工場で検査を開始することができる。
６．仮想マイコンのプラントモデルを差し替えることで、アッシー化をせずに、早期に検査結果を得ることができる。
７．マイコンのプラントモデルを蓄積することができるため、類似製品への展開が容易である。

ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
（１）前記電子部品から出力される信号は、前記検査装置のモニタ回路によって測定される。
（２）前記電子部品がＡ／Ｄコンバータである場合、前記検査装置が、イグニッション電圧が所定電圧まで低下したときに、前記Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換処理を停止するとともに、テスト信号として最大値及び最小値を出力し、前記Ａ／Ｄ変換処理の停止に要する時間が所定範囲内にあるか否かに応じて、前記Ａ／Ｄコンバータの良否を判定する。

（３）前記電子部品がソレノイド駆動用のＩＰＤである場合、前記検査装置が、所定の指示電流値に応じた電流を出力し、前記ＩＰＤに入力された電流の測定電流値との差に基づいて、前記ＩＰＤのばらつきを校正する補正値を学習する。
（４）前記基板に前記マイクロコンピュータを実装した後、当該マイクロコンピュータが、前記補正値を考慮して指示電流値に応じた電流を出力し、前記ＩＰＤに入力された電流の測定電流値との差に基づいて、前記ＩＰＤの良否を判定する。

１００ 検査システム
１２０ プローブ
１４０ 検査装置
１４０Ａ プロセッサ
１４０Ｂ メモリ
１４０Ｃ ストレージ
１４０Ｄ 入出力ポート
１４０Ｅ バス
１６０ ケーブル
２００ マイコンレス基板
２２０ ランド

Claims (5)

1. マイクロコンピュータを除く電子部品が実装された基板に対して、前記マイクロコンピュータのランドを介して着脱可能に接続された検査装置が、
   前記基板に実装された前記電子部品にテスト信号を出力し、
   前記電子部品から出力される信号の特性に応じて、前記電子部品が正常であるか否かを検査する、
   電子制御装置の検査方法。
2. 前記検査装置が、プラントモデルに応じて、前記マイクロコンピュータの機能を疑似的に実現する、
   請求項１に記載の電子制御装置の検査方法。
3. 前記プラントモデルは、データベースに格納された複数のプラントモデルの中から選択された、
   請求項２に記載の電子制御装置の検査方法。
4. 前記検査装置が、前記電子部品が正常であるか否かの検査結果を、可視手段によって報知する、
   請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電子制御装置の検査方法。
5. 前記検査装置が、前記基板の前記電子部品のすべてについて検査を実行する、
   請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電子制御装置の検査方法。