JP2019003284A - 電子制御装置、車載システム、および電源装置 - Google Patents

電子制御装置、車載システム、および電源装置 Download PDF

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Abstract

【課題】回路構成を変更可能な論理回路である再構成回路に供給する電力の過渡的な増減を低減する。
【解決手段】自律走行制御ECU201は、再構成回路209、主電源回路211、補助電流源回路213、および機能制御部207を有する。再構成回路209は、再構成可能な論理回路である。主電源回路211は、再構成回路209に電源電圧を供給する。補助電流源回路213は、主電源回路211から再構成回路209に供給される電流を増減させる。機能制御部207は、外部から入力され、車両の走行モードを示すモード判定信号に基づいて、再構成回路209の動作モードを判定し、その判定結果に基づいて再構成回路209の再構成を制御する。補助電流源回路213は、再構成回路209に供給される電流の増減を指示する補助電流制御信号に基づいて、再構成回路209の負荷変動に合わせて再構成回路209に供給される電流を増加または減少させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、電子制御装置、車載システム、および電源装置に関し、特に、回路構成を変更可能な論理回路に電力供給する電源の制御に有効な技術に関する。
自動運転は、事故数低減、渋滞解消をはじめとした様々な社会課題を解決しうるシステムであり、世界的にその実用化に向けた取り組みが年々活発化している。自動運転システムでは、カメラやレーダなどのセンサ入力から車両や歩行者および白線などを検出して運転者に伝達したり、ブレーキやステアリングを制御したりする必要がある。そのため、高度な認識アルゴリズムや複数のアルゴリズムの同時処理が求められる。
この要求に対応するため、自動運転システムでは、CPUに加えて、FPGA(Field-Programmable Gate Array)を用いて高性能化する検討が進められている。
FPGAは、論理回路を変更可能な再構成回路であり、複数のハードウェアに備える処理を1つの回路上にて行うことができるという特長を有する。当然のことながら、このような論理回路に限らず電子回路全般は、電源回路からの電源供給があってはじめて用を成す。
一方、ポータブル・コンピュータをはじめとした電子機器においては、所定の動作モードの際に、電力管理スキームを採用して電子機器中の選択したアセンブリの機能を無効または有効に適宜切り替えることにより省消費化を図っている。
電子機器のアセンブリの機能が有効または無効にされると、その電子機器の負荷が変化して、電源装置からの出力電圧が過渡的に低下および上昇して、データエラーや自動リセットなどを引き起こしうる。
この過渡的な電圧変動を低減するための技術としては、例えば主電源装置とは別の経路から電子回路に電源供給する補償回路を備えるものがある(例えば特許文献1参照)。補償回路内のスイッチを切り替える制御パターンは、電子回路に入力されるデータに応じて生成され、それにより、スイッチを間欠動作させて電子回路に補償電流を注入する。
また、電源回路の出力電圧の平滑化には、出力端子とグランド端子間に出力コンデンサを設けることが広く知られている。
特開2013−228406号公報
自動運転システムにおいては、歩行者の飛び出しなど突発的なシチュエーションにも瞬時に対応する必要があるため、論理回路の再構成処理を短時間で行う必要がある。再構成処理からアルゴリズム処理に推移する際、論理回路の負荷電流は短時間で大きく増加する。
また、その逆に、アルゴリズム処理から再構成処理に推移する際には、論理回路の負荷電流は短時間で大きく減少する。そして、このようなFPGAを負荷とする電源回路は、上記負荷電流の急激な増加および減少に伴って、それぞれ出力電圧が過渡的に低下および上昇する。
このような場合において、電源回路の出力電圧がFPGAの許容範囲外となってしまうと、データエラーや自動リセットを誘発する可能性が増大する。したがって、FPGAに電流を供給する電源回路は、急激な負荷変動があっても常に定電圧を供給するような機能が求められる。
特許文献1は、電子回路を制御、つまり、電子回路の負荷状態を変化させている入力データから電子回路の負荷状態を推定し、スイッチの制御パターンを生成するため、電源回路の制御は必ず負荷変動後になってしまい、過渡的な電圧変動を十分に抑圧することは難しいと考えられる。また、電子回路がFPGAのような再構成回路の場合、電子回路、すなわち論理回路は適宜書き換えられることが想定され、入力データだけでは電子回路の負荷状態の把握は困難であると考えられる。
また、電源回路の出力電圧の平滑化に用いられる出力コンデンサについては、論理回路の負荷上昇が急激であればあるほど大きな容量のコンデンサが必要とされ、コストや実装面積が増大するという懸念がある。
本発明の目的は、回路構成を変更可能な論理回路に供給する電力の過渡的な増減を低減することのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、代表的な電子制御装置は、再構成回路、主電源回路、補助電流源回路、および機能制御部を有する。再構成回路は、再構成可能な論理回路である。主電源回路は、再構成回路に電源電圧を供給する。
補助電流源回路は、主電源回路から再構成回路に供給される電流を制御する。機能制御部は、外部から入力され、車両の走行モードを示すモード判定信号に基づいて、該再構成回路の動作モードを判定し、その判定結果に基づいて再構成回路の再構成を制御する。
補助電流源回路は、再構成回路に供給される電流の増減を指示する補助電流制御信号に基づいて、再構成回路の負荷変動に合わせて再構成回路に供給される電流を増加または減少させる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
(1)回路構成を変更可能な論理回路である再構成回路に電力を供給する電源回路の出力電圧の過渡的な増減を低減することができる。
(2)上記(1)により、信頼性の高い電子制御装置を実現することができる。
実施の形態1による車載システムの構成の一例を示すブロック図である。 図1の車載システムが有する自律走行制御ECUにおける構成の一例を示すブロック図である。 図2の自律走行制御論理部が有するモードデータベースの説明図である。 図2の自律走行制御論理部が有する処理項目データベースの説明図である。 図2の自律走行制御論理部が有する補助電流制御データベースの説明図である。 図2の自律走行制御論理部が有する補助電流制御部による補助電流制御処理の一例を示すフローチャートである。 図2の自律走行制御論理部が有する補助電流制御部における補助電流制御処理の一例を示すシーケンス図である。 図1の車載システムにおける動作モード拡張の一例を示すシーケンス図である。 図1の車載システムが有する自律走行制御ECUにおける変形例を示したブロック図である。 実施の形態2における自律走行制御ECUの一例を示すブロック図である。 本発明者が検討した補助電流制御を用いない場合におけるスイッチング電源回路のインダクタ電流波形および出力電圧の変化の一例を示す模式図である。 図10の自律走行制御ECUにおける補助電流制御を用いた場合の補助電流波形、出力電流波形および出力電圧の変化の一例を示す模式図である。 図10の自律走行制御ECUが有する補助電流制御データベースの一例を示す説明図である。 実施の形態3による自律走行制御ECUにおける一例を示す説明図である。 図14の自律走行制御ECUにおける他の構成例を示す説明図である。
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
以下、実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態1)
〈車載システムの構成例〉
図1は、本実施の形態1による車載システム10の構成の一例を示すブロック図である。
車載システム10は、例えば車両の自律走行を制御するシステムである。この車載システム10は、図1に示すように、カメラ101、レーダ102、自車位置センサ103、自動運転ボタン104、無線通信装置105、補助制御ECU(Electronic Control Unit)106、ブレーキ制御ECU107、エンジン制御ECU108、パワーステアリング制御ECU109、および自律走行制御ECU201を備える。
カメラ101、レーダ102、および自車位置センサ103は、車両の外界状況を認識する外界認識センサである。カメラ101およびレーダ102は、外界の認識や対象物までの距離を求めるセンサである。
自車位置センサ103は、GPS(Global Positioning System)などによって自車位置を検出するセンサである。自動運転ボタン104は、自動運転制御を開始したり、あるいは自動運転モードを変更したりするためのボタンである。通信装置である無線通信装置105は、例えばOTA(Over-The-Air)により車載システムを更新するための、図示しない無線ネットワークに接続される。
電子制御装置である自律走行制御ECU201は、自動運転の車両走行制御装置である。補助制御ECU106は、補助の自動運転車両走行制御装置である。ブレーキ制御ECU107は、車両のブレーキ制御、すなわち制動力制御を行う制御装置である。
エンジン制御ECU108は、車両の駆動力を発生させるエンジンを制御する制御装置である。パワーステアリング制御ECU109は、車両のパワーステアリングを制御する制御装置である。
カメラ101、レーダ102、自車位置センサ103、自動運転ボタン104、および無線通信装置105は、自律走行制御ECU201にそれぞれ接続されている。自律走行制御ECU201には、これらカメラ101、レーダ102、自車位置センサ103からのセンサ情報や、自動運転ボタン104からの自動運転制御信号、および無線通信装置105からの自律走行制御処理情報を含む更新情報などが伝達される。
また、自律走行制御ECU201、補助制御ECU106、ブレーキ制御ECU107、エンジン制御ECU108、およびパワーステアリング制御ECU109は、例えばCAN(Controller Area Network)によって相互に通信可能に接続される。
自律走行制御ECU201は、自動運転ボタン104により自動運転の開始要求を受け付けると、カメラ101、レーダ102、および自車位置センサ103など外界の情報に基づいて、車両の移動ルートを算出する。
また、自律走行制御ECU201は、前述したルート通りに車両を移動させるように、ブレーキや駆動力などの制御指令をブレーキ制御ECU107、エンジン制御ECU108、およびパワーステアリング制御ECU109に出力する。
ブレーキ制御ECU107、エンジン制御ECU108、およびパワーステアリング制御ECU109は、自律走行制御ECU201から自律走行制御の制御指令を受けて、例えばアクチュエータなどの各制御対象に操作信号を出力する。
つまり、自律走行制御ECU201は、制御指令を出力するメイン制御装置であり、ブレーキ制御ECU107、エンジン制御ECU108、およびパワーステアリング制御ECU109は、自律走行制御ECU201からの制御指令に応じて制御対象を制御するサブ制御装置である。
なお、補助制御ECU106は、自律走行制御ECU201が異常の際に、該自律走行制御ECU201に代わって自動運転制御を行うための補助制御装置である。
〈自律走行制御ECUについて〉
図2は、図1の車載システム10が有する自律走行制御ECU201における構成の一例を示すブロック図である。
自律走行制御ECU201は、自律走行制御論理部210、主電源回路211、および補助電流源回路213を備える。主電源回路211は、自律走行制御論理部210が有する後述する再構成回路209に電源電圧を供給する。
補助電流源回路213は、再構成回路209の負荷電流が過渡的に急増もしくは急減したときに、不足分もしくは余剰分の電流を追加もしくは削減する。補助電流源回路213の構成については後述するが、例えばDAC(Digital Analog Converter)型の電流源などによって構成してもよい。
以降は、主電源回路211および補助電流源回路213が再構成回路209に電源電圧の供給を行い、再構成回路209以外の自律走行制御論理部210における機能ブロックなどには、図示しない他の電源回路が行うものとして説明する。
自律走行制御論理部210は、通信インタフェース204,208(以下、通信インタフェースを総称する場合、「通信インタフェース204」と記載する)、情報収集部205、補助電流制御部206、機能制御部207、再構成回路209、モードデータベース202、処理項目データベース203、および補助電流データベース212を有する。また、機能制御部207は、図示しない回路データベースを保持している。回路データベースは、再構成回路209が回路を再構成するための回路データを保持する。
通信インタフェース204は、一般的な車載システムに用いられる、CAN(Controller Area Network)などの所定のプロトコルにて通信するインタフェースである。自律走行制御ECU201は、通信インタフェース204を介して他の装置に接続され、データを送受信する。
具体的には、自律走行制御ECU201は、通信インタフェース204を介して図1のカメラ101、レーダ102、自車位置センサ103、自動運転ボタン104、および無線通信装置105に接続される。
また、通信インタフェース208を介して同じく図1の補助制御ECU106、ブレーキ制御ECU107、エンジン制御ECU108、およびパワーステアリング制御ECU109にそれぞれ接続される。
情報収集部205は、通信インタフェース204から入力される、カメラ101、レーダ102、あるいは自車位置センサ103からのセンサ情報や、自動運転ボタン104からの自動運転制御信号を収集する。そして、情報収集部205は、収集したセンサ情報や自動運転制御信号を周期的に機能制御部207に転送する。
また、情報収集部205は、無線通信装置105から自律走行制御処理情報、更新する回路データや電源制御データを含む更新情報を受信すると、図示しない回路データベースに更新する回路データを格納して、モードデータベース202、処理項目データベース203、または補助電流データベース212の内容を更新する。
情報収集部205は、自律走行制御論理部210が有する各データベースに図示しない制御線を介して接続される。更新情報の処理例の説明は、図8を用いて後述する。
機能制御部207は、情報収集部205から取得したセンサ情報や自動運転制御信号に基づいて、モードデータベース202を参照し、まず、高速道路進入モード、自動駐車モード、あるいはECU異常モードなどの動作モードを判定する。
高速道路進入モードは、車両が高速道路を進入した際に動作するモードである。自動駐車モードは、自動にて車両を駐車させる際の動作モードである。ECU異常モードは、自律走行制御ECU201が異常の際に動作するモードである。
続いて、その動作モードにて必要な演算処理を、再構成回路209でどのように実施するかを示す処理情報を決定する。この処理情報は、具体的には、再構成回路209の回路領域の分割数やそれぞれの回路領域を更新する回路データおよび演算時間などを意味する。モードデータベース202および処理項目データベース203の詳細は、図6および図7を用いて後述する。
また、機能制御部207は、上述した処理情報に基づいて、再構成回路209を変更し、該再構成回路209に該当する動作モードの処理を実施させる。ここで、図2において、機能制御部207と再構成回路209との間の点線の矢印が、機能制御部207が図示しない回路データベースから回路を再構成するための回路データ、およびその完了通知の転送を示している。また、図2において、機能制御部207と再構成回路209との間の実線の矢印が、処理の実行指示や実行データ、およびその実行結果の転送を示している。
また、機能制御部207は、再構成回路209が実施した処理結果に基づいて、ブレーキや駆動力などの制御指令を通信インタフェース208から出力する。
再構成回路209は、データに対して所定の処理を実行する回路であり、例えばFPGAなどの回路構成が変更可能なハードウェアによって構成されている。再構成回路209は、上述の処理情報に応じて、機能制御部207により回路構成が変更されて所定の処理を実行する。
補助電流制御部206は、機能制御部207から動作モードを示すモード情報や、機能制御部207が管理する内部タイマ値を取得する。なお、ここでの内部タイマ値は、内部クロックにてインクリメントされるカウンタの値とし、自律走行の制御周期に合わせて定期的にリセットされる。
補助電流制御部206は、取得した内部タイマ値に基づいて、補助電流制御部206の内部タイマ値を更新することによって同期を図る。補助電流データベース212には、補助電流源回路213に出力する制御信号やタイミングなどの補助電流制御のスケジュールに関する情報が保管される。
補助電流制御部206は、補助電流データベース212と上述した内部タイマ値とに基づいて、補助電流制御信号となる制御信号を生成して補助電流源回路213に出力し、該補助電流源回路213の動作を制御する。そして、補助電流源回路213を用いて再構成回路209に供給する電流を増減させる。
補助電流データベース212の詳細については、図5を用いて後述する。また、補助電流制御処理の詳細についても、図3および図4を用いてそれぞれ後述する。ここでは、主電源回路211および補助電流源回路213を、再構成回路209に電力を供給する専用の電源回路として説明したが、自律走行制御論理部210全体に電力供給する電源回路であってもよい。
自律走行制御論理部210の各機能部、具体的には、情報収集部205、機能制御部207、および補助電流制御部206は、プロセッサが実行するプログラムや、所定の動作をする例えばFPGAなどの論理回路によって構成される。自動運転の機能安全上から、自律走行制御論理部210の各機能部は、ロックステップ方式を採用した複数のコアを持つプロセッサにより構成されてもよい。
また、自律走行制御論理部210は、物理的に一つの電子制御装置にて構成される。あるいは論理的または物理的に複数の電子制御装置上にて構成されてもよい。前述した各機能部のプログラムは、同一の電子制御装置上で別個のスレッドで動作してもよい。または、複数の電子制御装置の資源上に構築された仮想的な電子制御装置上で動作してもよい。
あるいは補助電流データベース212を用いずに、補助電流制御部206において、機能制御部207より入手した再構成回路209の演算規模から負荷変動を大まかに推定して、補助電流源回路213に必要電流量を指示してもよい。
〈データベースについて〉
図3は、図2の自律走行制御論理部210が有するモードデータベース202の説明図である。
モードデータベース202は、図2の機能制御部207によって参照される。このモードデータベース202は、情報収集部205から取得する情報と選定する動作モードとを対応づけるものである。
モードデータベース202は、情報収集部205から取得した情報に基づいて、動作モードを選定するモード選定条件301、およびモード選定条件301によって選定される動作モード302をそれぞれ有する。
例えば、モード選定条件301において、自動運転への適用例として、高速道路に進入したと判断した場合を第1のモード選定条件とする。そして、動作モード302において、第1のモード選定条件の動作モードをモード1と判定する。
第1のモード選定条件は、機能制御部207が図1に示すカメラ101、レーダ102、および自車位置センサ103など外界認識センサのパラメータ情報に基づいて判定する。
また、モード選定条件301において、図1の自動運転ボタン104により自動駐車を行うための制御信号を機能制御部207が受信した場合を第2のモード選定条件とし、動作モード302において、第2のモード選定条件の動作モードをモード2と判定する。
同様に、モード選定条件301において、機能制御部207が故障検出情報としてECUの異常を検出した場合を第3のモード選定条件とし、動作モード302においては、第3のモード選定条件の動作モードをモード3と判定する。
図4は、図2の自律走行制御論理部210が有する処理項目データベース203の説明図である。
処理項目データベース203は、図2の機能制御部207によって参照される。この処理項目データベース203は、動作モードと該当モードの処理内容とを対応づける。
処理項目データベース203は、動作モード401毎に、処理方法402および処理情報1(403−1)〜処理情報3(403−3)(処理情報を総称する場合、「処理情報403」と記載する)を対応づけしたものである。
処理方法402は、実施する単数あるいは複数の処理の順番や回路の再構成手順などを指定するものである。処理情報403は、処理方法402によって指定される処理情報である。
例えば、図4において、動作モード401がモード1の場合には、図2の再構成回路209の上に1つの回路領域を設け、該回路領域上にて処理情報1(403−1)の処理、処理情報2(403−2)の処理、処理情報3(403−3)の処理を順番に処理することを処理方法402として保持する。そして、モード1の第1の処理を実行する回路データA1や、その処理時間T11を処理情報1(403−1)として保持する。
同様に、モード1の第2の処理を実行する回路データA2や、その処理時間T12を処理情報2(403−2)として保持し、モード1の第3の処理を実行する回路データA3や、その処理時間T13を処理情報3(403−3)として保持してもよい。
自動運転への適用例として、モード1の第1の処理をセンシング処理、モード1の第2の処理を車両や歩行者の行動予測処理、およびモード1の第3の処理を車両の移動ルート算出処理としてもよい。
また、動作モード401がモード2である場合は、回路領域を2つに分け、一方の領域にて処理情報1(403−1)と処理情報2(403−2)の処理を順次処理し、もう一方の領域にて処理情報3(403−3)の処理を実施することを処理方法402として保持してもよい。
前述した動作モード401がモード1である場合と同様に、モード2の第1〜第3の処理をそれぞれ実行する回路データB1〜B3や、その各処理時間T21〜T23を処理情報403として保持してもよい。
自動運転への適用例としては、モード2の第1〜第3の処理のいずれかを空き駐車スペース探索処理としてもよい。また、動作モード401がモード3である場合は、回路領域を3つに分け、処理情報1(403−1)、処理情報2(403−2)、および処理情報3(403−3)の各処理を並列に処理することを処理方法402として保持してもよい。
前述した動作モード401がモード1である場合と同様に、モード3の第1〜第3の処理をそれぞれ実行する回路データC1〜C3や、その各処理時間T31〜T33を処理情報403として保持してもよい。
自動運転への適用例として、モード3の第1〜第3の処理のいずれかを安全に停車するための軌道確保処理としてもよい。なお、ここでは、処理情報403として3つの情報(処理情報1(403−1)〜処理情報3(403−3))を保持する例を示したが、4つ以上の情報を保持してもよい。
図5は、図2の自律走行制御論理部210が有する補助電流データベース212の説明図である。
補助電流データベース212には、補助電流源回路213に出力する制御信号やタイミングなどの補助電流制御のスケジュールに関する情報が保管される。
以下、詳細を説明する。
補助電流データベース212は、補助電流制御部206によって参照される。この補助電流データベース212は、動作モード501と制御情報である補助電流制御情報0(503−0)〜補助電流制御情報6(503−6)(補助電流制御情報を総称する場合、「補助電流制御情報503」と記載する)とを対応付けする。補助電流制御情報503は、動作モード501の補助電流制御の内容を示す情報である。
例えば、動作モード501がモード1である場合は、図5に示すように、補助電流制御情報0として、開始タイマ値ts10、終了タイマ値te10、および電流量I10(t)を補助電流制御情報0(503−0)としてそれぞれ保持する。
開始タイマ値ts10は、図2の機能制御部207とのインタフェース回路への接続回路を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。ここで、インタフェース回路は、機能制御部207と再構成回路209とのインタフェースであり、図2などには図示されていない。
接続回路は、再構成回路209が有しており、インタフェース回路と再構成回路209によって構成された演算回路とを接続する回路である。この接続回路についても図2などには図示されていない。
終了タイマ値te10は、書き込み開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I10(t)は、内部タイマ値tにおいて補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
ここで、電流量I10(t)は、書き込み開始時に発生する再構成回路209の瞬時的な負荷電流変動による、主電源回路211の供給電流過不足を補償するものである。
同様に、補助電流データベース212は、動作モード501がモード1である場合において、補助電流制御情報1〜補助電流制御情報6として以下の情報を保持する。
補助電流制御情報1は、開始タイマ値ts11、終了タイマ値te11、および電流量I11(t)を保持する。開始タイマ値ts11は、モード1の第1の処理を実行する回路データA1を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te11は、書き込み開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I11(t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
補助電流制御情報2(503−2)は、開始タイマ値ts12、終了タイマ値te12、および電流量I12(t)を保持する。開始タイマ値ts12は、モード1の第1の処理を実行し始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te12は、処理開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I12(t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
補助電流制御情報3は、開始タイマ値ts13、終了タイマ値te13,および電流量I13(t)を保持する。開始タイマ値ts13は、モード1の第2の処理を実行する回路データA2を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te13は、書き込み開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I13(t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
補助電流制御情報4(503−4)は、開始タイマ値ts14、終了タイマ値te14、および電流量I14(t)を保持する。開始タイマ値ts14は、モード1の第2の処理を実行し始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te14は、処理開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I14(t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
補助電流制御情報5(503−5)は、開始タイマ値ts15、終了タイマ値te15、および電流量I15(t)を保持する。開始タイマ値ts15は、モード1の第3の処理を実行する回路データA3を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te15は、書き込み開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I15(t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
補助電流制御情報6(503−6)は、開始タイマ値ts16、終了タイマ値te16、および電流量I16(t)を保持する。開始タイマ値ts16は、モード1の第3の処理を実行し始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te16は、処理開始に伴う再構成回路209の負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。電流量I16(t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213から注入または抽出する電流量である。
ここでは、主電源回路211および補助電流源回路213は、上述したように再構成回路209のみ電源電圧を供給することを想定しているが、自律走行制御論理部210全体に電力を供給してもよい。
その場合、補助電流データベース212には、自律走行制御論理部210全体の負荷電流変動を考慮して補助電流源回路213から注入または抽出すべき電流量が保管される。
また、タイマ値は、内部クロックにてインクリメントされるカウンタの値であり、機能制御部207が管理して、補助電流制御部206との同期に用いる。このタイマ値は、機能制御部207と補助電流制御部206との間の信号遅延や、補助電流制御部206が補助電流制御処理を開始してから補助電流源回路213が電流を注入または抽出するまでの制御遅延を考慮して、再構成回路209の負荷電流が変動するタイミングに合わせて、補助電流源回路213が電流を注入または抽出するように調整しておく。
補助電流データベース212は、車載システムとして運用する前に、実測値もしくはシミュレーション値などをベースに各数値を保管してもよい。あるいは補助電流制御部206が、機能制御部207から取得した処理項目データベース203の各情報に基づいて生成して保管してもよい。
また、補助電流制御情報503は、補助電流源回路213から注入または抽出する電流を制御するための電圧値、電流値、もしくは制御コードが含まれてもよい。
〈電源制御処理〉
続いて、図2の補助電流制御部206による補助電流制御処理について、図6および図7を用いて説明する。
図6は、図2の自律走行制御論理部210が有する補助電流制御部206による補助電流制御処理の一例を示すフローチャートである。
ここでは、補助電流データベース212は、事前に作成されて保管されているものとする。また、補助電流制御部206は、内部制御IDを用いて処理順序を管理する例について示している。
内部制御IDは、図5における補助電流制御情報503の0〜6の数字を指す。また、機能制御部207および補助電流制御部206は、内部タイマをそれぞれ備えているものとして説明する。
まず、補助電流制御部206は、補助電流制御処理を開始すると(ステップS600)、再構成回路209における補助電流制御の対象となる演算が開始される前に、機能制御部207からモード情報および内部タイマ値を取得し、補助電流制御部206の内部タイマ値を更新する(ステップS601)。
続いて、補助電流制御部206は、動作モードが前回モード値と同じか否かを判定する(ステップS602)。ステップS602の処理にて、動作モードが前回モード値と異なると判定した場合(No)、補助電流制御部206は、内部制御IDを0に設定する(ステップS603)。一方、動作モードが前回モード値と同じと判定した場合(Yes)、補助電流制御部206は、内部制御IDを1に設定する(ステップS604)。
これらステップS602〜S604の処理は、動作モードが前回と異なるか否かで、機能制御部207とのインタフェース回路への接続回路を再構成回路209に書き込む処理の要否を判断するものである。もちろん、機能制御部207から上記接続回路のID情報を入手して、それが前回と同じかどうか判定してもよい。
ステップS603の処理もしくはステップS604の処理の後、補助電流制御部206は、補助電流データベース212を参照して、内部制御IDが示す開始タイマ値と補助電流制御部206の内部タイマ値とが一致するまで待機する(ステップS605)。
ステップS605の処理にて、タイマ値が一致と判定したら(Yes)、内部制御IDが示す補助電流源回路213が注入または抽出する電流量IMN(t)および終了タイマ値teMNを補助電流制御指示として補助電流源回路213に送信する(S606)。ここでは、動作モード、Nは内部制御IDを示す。
なお、補助電流源回路213は、補助電流制御指示を受けるまでは待機し、補助電流制御指示を受けると上述の電流量となるように電流を注入または抽出する。そして、内部タイマ値が終了タイマ値teMNと一致したら、再び待機する。
その後、補助電流制御部206は、次の処理があるか否かを判定する(ステップS607)。次の処理があるか否かの判定は、補助電流制御部206において、補助電流データベース212から判定することができる。
ステップS607の処理にて、次の処理があると判定した場合(Yes)、補助電流制御部206は、内部制御IDをインクリメントし(ステップS608)、ステップS605の処理に戻ることで次の処理に備える。
ステップS607の処理にて、次の処理がないと判定した場合(No)、補助電流制御部206は、補助電流処理を終了する(ステップS609)。
図7は、図2の自律走行制御論理部210が有する補助電流制御部206における補助電流制御処理の一例を示すシーケンス図である。
この図7では、図3において言及した補助電流データベース212の動作モード302がモード1である場合を例にとって説明する。ここでは、補助電流データベース212は、事前に作成され保管されているものとする。
まず、機能制御部207は、モードデータベース202からモード情報を取得して、モードの切り替えの有無を確認する。さらに機能制御部207は、管理している内部タイマ値を取得する(ステップS700)。ここでは、モードの切り替えがあった例を示す。
続いて、機能制御部207は、モード情報および内部タイマ値を補助電流制御部206に送付する(ステップS701)。補助電流制御部206は、この内部タイマ値に基づいて、補助電流制御部206の内部タイマ値を更新する(ステップS702)。
補助電流データベース212に保持されている機能制御部207とのインタフェース回路への接続回路の再構成に係る補助電流制御情報0(503−0)を参照して、開始タイマ値ts10と補助電流制御部206の内部タイマ値とが一致したら、補助電流源回路213が注入または抽出する電流量I10(t)および終了タイマ値te10を補助電流制御指示として補助電流源回路213に送信する(ステップS704)。
補助電流源回路213は、補助電流制御指示を受けるまでは待機し、補助電流制御指示を受けると補助電流制御指示の電流量となるように電流を注入または抽出し、内部タイマ値が上述の終了タイマ値te10と一致したら再び待機する(ステップS705)。
ステップS705の処理による電流制御開始よりもわずか、例えば1ミリ秒程度以下に遅れて、機能制御部207は、上述したインタフェース回路との接続回路データを再構成回路209に書き込む(ステップS707)。
再構成回路209は、接続回路を再構成して(ステップS708)、書き込み完了を機能制御部207に通知する(ステップS709)。そして、補助電流制御部206は、補助電流データベース212に保持されている、回路データA1の再構成に係る補助電流制御情報1(503−1)を参照して、内部タイマ値と補助電流制御部206の内部タイマ値とが一致したら、補助電流源回路213が注入または抽出する電流量I11(t)および終了タイマ値te11を補助電流制御指示として補助電流源回路213に送信する(ステップS710)。
補助電流制御指示を受けた補助電流源回路213は、補助電流制御指示の電流量となるように電流を注入または抽出し、内部タイマ値が上述の終了タイマ値te11と一致したら、待機する(ステップS711)。
ステップS711の処理の電流制御開始よりもわずかに遅れて、機能制御部207は、回路A1のデータを再構成回路209に書き込む(ステップS713)。再構成回路209は、回路A1を再構成し(ステップS714)、書き込み完了を機能制御部207に通知する(ステップS715)。
続いて、補助電流制御部206は、補助電流データベース212に保持されている、第1の処理に係る補助電流制御情報2(503−2)を参照して、内部タイマ値と補助電流制御部206の内部タイマ値とが一致したら、補助電流源回路213が注入または抽出する電流量I12(t)および終了タイマ値te12を補助電流制御指示として補助電流源回路213に送信する(ステップS716)。
補助電流制御指示を受けた補助電流源回路213は、上述の電流量となるように電流を注入または抽出し、内部タイマ値が終了タイマ値te12と一致したら、待機する(ステップS717)。
ステップS717の処理の電流制御開始よりもわずかに遅れて、機能制御部207は、第1の処理の実行指示を再構成回路209に通知する(ステップS719)。再構成回路209は、第1の処理の演算を実行し(ステップS720)、演算結果、すなわち処理結果とともに実行完了を機能制御部207に通知する(ステップS721)。ここで、機能制御部207は、第1の処理の演算結果を保持し、後続する処理の演算に使用してもよい。
そして、機能制御部207は、次の処理の有無を確認する(ステップS722)。ここでは、動作モード501がモード1であり、次の処理である第2の処理があった例を示す。
機能制御部207は、補助電流制御部206に補助電流制御の継続指示を送信する(ステップS723)。補助電流制御部206は、補助電流データベース212に保持されている回路データA2の再構成に係る電源制御情報3(503−3)を参照して、内部タイマ値と補助電流制御部206の内部タイマ値とが一致したら、補助電流源回路213が注入または抽出する電流量I13(t)および終了タイマ値te13を補助電流制御指示として補助電流源回路213に送信する(ステップS724)。
以降は、上述したステップS705〜ステップS722の処理と同様に、回路データA2とそれを用いた第2の処理、回路データA3とそれを用いた第3の処理を行う(ステップS751,S752)。
そして、機能制御部207は、次の処理の有無を確認する(ステップS753)。ここでは、動作モード501がモード1であり次の処理がなく、補助電流制御部206に対して終了指示を送り(ステップS754)、補助電流制御部206がそれを受けて受信待機する(ステップS755)ことによって補助電流制御処理のシーケンスが終了する。
以上は、機能制御部207と補助電流制御部206とが、内部タイマをそれぞれ備えているとして説明したが、共通の内部タイマを備えていてもよい。
自動運転では、センシング処理、距離計算処理、車両や歩行者の行動予測処理、および車両の移動ルート算出処理といった多様な処理を繰り返し行うことが求められる。そのため、自律走行制御論理部210は、収集したセンサ情報や自動運転制御信号に基づいて、周期的に処理を行う。したがって、必ずしも、以上に説明したように補助電流制御部206が機能制御部207から各情報を毎周期入手する必要はない。
また、補助電流制御部206に故障が発生して、補助電流源回路213の補助電流制御が正常に行えない、例えば制御遅延が運用中に大きくなるようなケースにおいては、機能制御部207にアラーム信号などを送り、再構成回路209の再構成処理もしくは演算処理の開始時間に遅延を持たせてもよい。
さらに、主電源回路211および補助電流源回路213が再構成回路209以外の電源電圧の供給も行う場合は、他の自律走行制御論理部のブロックについて、再構成回路209の負荷変動が発生する区間を避けて演算を行ってもよい。または同区間の演算を冗長化してもよい。
〈動作モードの拡張〉
図8は、図1の車載システム10における動作モード拡張の一例を示すシーケンス図である。
この図8では、例えばクラウド上のサーバなどからOTA(Over-The-Air)により無線ネットワーク経由にて自動運転の動作モードを追加する例を示す。
はじめに、サーバに動作モードの追加指示が設定されると(ステップS1100)、追加する動作モードに関する情報が図1の車載システム10の無線通信装置105に転送される(ステップS1101)。ここで、この無線通信装置105は、自律走行制御ECUに設けるようにしてもよい。
ここで、追加する動作モードに関する情報は、例えばモードデータベース202や処理項目データベース203、補助電流データベース212の内容、および追加する動作モードの回路データなどである。
続いて、無線通信装置105は、受信した追加情報を自律走行制御論理部210に転送する(ステップS1102)。そして、自律走行制御論理部210は、回路データを回路データベースに格納する(ステップS1103)。
自律走行制御論理部210は、補助電流データベース212に追加する動作モード501、および補助電流制御情報503を設定する(ステップS1104)。また、自律走行制御論理部210は、処理項目データベース203に追加する動作モード401、処理方法402、および処理情報403を設定する(ステップS1105)。
その後、自律走行制御論理部210は、モードデータベース202にモード選定条件301および動作モード302を追加して(ステップS1106)、処理を完了する。
これにより、周期処理の周期間隔や、自動運転の動作モードに求められる演算負荷、具体的には性能や遅延などに応じて柔軟に回路を再構成させることができる。さらに、新しい自動運転の動作モードを追加する場合に、利用中の動作モードに影響を与えることなく、その追加する動作モードで利用する回路データや処理方法を自律走行制御ECU201に追加導入することができる。
〈自律走行制御ECUの変形例〉
図9は、図1の車載システム10が有する自律走行制御ECU201における変形例を示したブロック図である。
自律走行制御ECU201は、図9に示すように、自律走行制御論理部210および電源装置である電源部251を備える。この場合、図9の自律走行制御ECU201が図2の自律走行制御ECU201と異なるところは、電源部251に主電源回路211、補助電流源回路213、補助電流データベース212、および補助電流制御部206を設けた点である。その他の接続構成については、図2と同様であるので説明を省略する。
ここでも、電源部251は、再構成回路209に電源電圧の供給を行い、再構成回路209以外の自律走行制御論理部210には、図示しない他の電源回路が電源電圧の供給を行うものとして説明する。
上述したように、図2と大きく異なるのは、補助電流制御部206および補助電流データベース212は、自律走行制御論理部210ではなく、主電源回路211や補助電流源回路213と共に電源部251に含まれており、基本的な処理や制御は、図2を用いた前述の説明と同様であると考えてよい。
このように自動走行制御の主たる論理部と電源回路を機能的に分離することで機能安全の面で有利となりえる。
自律走行制御ECU201は、再構成回路209の再構成および演算を制御する機能制御部207から補助電流制御部206が再構成および演算のスケジュールに関する情報を入手する。
そして、補助電流制御部206が再構成回路209の再構成および演算に起因する負荷変動のタイミングに合わせて、該再構成回路209に供給する電流を増減させるように補助電流源回路213を制御する。
以上により、主電源回路211の出力電圧の過渡的な増減を低減することができる。それにより、信頼性の高い電子制御装置、すなわち自律走行制御ECU201を低コストかつ省面積にて提供することができる。
(実施の形態2)
以下、実施の形態2に係る自律走行制御ECUについて、図10〜図13を用いて説明する。
〈自律走行制御ECUの構成例〉
図10は、本実施の形態2における自律走行制御ECU201の一例を示すブロック図である。
自律走行制御ECU201は、自律走行制御論理部210、主電源回路211、補助電流源回路213、およびコンデンサ290を備える。自律走行制御論理部210は、機能制御部207、補助電流制御部261、再構成回路209、補助電流データベース262、電流過不足演算部264、およびA/D(Analog Digital)コンバータ263を有する。
機能制御部207は、図示しない回路データベースを保持している。回路データベースは、再構成回路209が回路を再構成するための回路データを保持する。
また、自律走行制御論理部210は、図示していないが、前記実施の形態1の図2と同様に、通信インタフェース204,208、情報収集部205、モードデータベース202、処理項目データベース203を有する。
主電源回路211は、スイッチング電源回路から構成されており、自律走行制御論理部210の再構成回路209に電源電圧の供給を行う。
補助電流源回路213は、再構成回路209の負荷電流が過渡的に急増もしくは急減したときに、不足分もしくは余剰分の電流を追加もしくは削減する。
以降は、主電源回路211および補助電流源回路213が再構成回路209に電源電圧の供給を行い、再構成回路209以外の自律走行制御論理部210の構成要素に対する電源電圧の供給は、図示しない電源回路が行うものとして説明する。
補助電流制御部261は、機能制御部207からモード情報や、機能制御部207が管理する内部タイマ値を取得する。補助電流制御部261は、取得した内部タイマ値に基づいて、該補助電流制御部261が有する内部タイマ値を更新することにより同期を図る。補助電流データベース262には、補助電流源回路213への制御信号やタイミングなどの補助電流制御のスケジュールに関する情報が保管される。
補助電流制御部261は、補助電流データベース212と上述した内部タイマ値とに基づいて、補助電流源回路213を制御して再構成回路209への供給電流を増減させる。
ここでは、より高精度に補助電流制御を行うために、主電源回路211の出力電圧VoutをA/Dコンバータ263によってデジタル化して、電流過不足演算部264にて後述する補正演算を行い、補助電流データベース262を適宜更新する。電源制御データベースの詳細は後述する。
スイッチング電源回路である主電源回路211は、インダクタ電流制御部274、スイッチ267,268、インダクタ265、および電流センサ277から構成されている。ここでは、PWM(Pulse Width Modulation)制御方式を用いた降圧スイッチング電源回路を例にとり説明する。
インダクタ電流制御部274は、スイッチ267,268のON/OFF制御を行うことにより、インダクタ265に流れるインダクタ電流ILを増減させる。再構成回路209に流れる負荷電流Iloadにより発生した出力電圧Voutは、インダクタ電流ILの変動により大きなリップルを持つ。そのため、コンデンサ290を入れて平滑化して直流に近い電圧にしている。
インダクタ電流制御部274は、スイッチドライバ269、PWM生成器270、および誤差検出器272から構成されている。リファレンス電圧VREFと観測された出力電圧Voutとが誤差検出器272に入力され、両者の差分が誤差検出器272から出力される。
その差分が電流センサ277の出力と共にPWM生成器270に入力される。その結果、PWM生成器270からは、上述した差分に応じたPWM信号が出力される。スイッチドライバ269は、このPWM信号に応じてスイッチ267,268のON/OFF制御を行い、インダクタ電流ILを調整する。
主電源回路211は、このようなフィードバック系により、出力電圧Voutを一定に維持するように動作して、入力電圧Vinを降圧する。しかし、フィードバック制御であるため、再構成回路209に急激な負荷変動がある場合、出力電圧Voutは、追従できず、負荷変動のタイミングにおいて過渡的な増減が発生する。
補助電流源回路213からの出力電流Isubは、その過渡的な増減を補償するものであり、再構成回路209への電流を注入することも抽出することもできる。この補助電流源回路213は、スイッチ280−1〜280−N、スイッチ283−1〜283−N、抵抗281−1〜281−N、および抵抗282−1〜282−Nを有する構成からなる。
スイッチ280−1〜280−Nの一方の接続部には、入力電圧Vinが入力されるように接続されている。これらスイッチ280−1〜280−Nの他方の接続部には、抵抗281−1〜281−Nの一方の接続部がそれぞれ接続されており、これら抵抗281−1〜281−Nの他方の接続部には、主電源回路211の出力電圧Voutを出力する電圧出力部が接続されている。
抵抗282−1〜282−Nの一方の接続部には、主電源回路211の出力電圧Voutを出力する電圧出力部がそれぞれ接続されており、該抵抗282−1〜282−Nの他方の接続部には、スイッチ283−1〜283−Nの一方の接続部がそれぞれ接続されている。
また、スイッチ283−1〜283−Nの他方の接続部は、基準電位にそれぞれ接続されている。ここで、抵抗281−1〜281−Nおよび抵抗282−1〜282−Nは、同じ抵抗値としてもよい。
補助電流源回路213において、スイッチ280−1および抵抗281−1によって第1の補助電流回路が構成され、スイッチ283−1および抵抗282−1によって第2の補助電流回路が構成される。
スイッチ280−1は、第1のスイッチであり、抵抗281−1は、第1の抵抗である。スイッチ283−1は、第2のスイッチングであり、抵抗282−1は、第2の抵抗である。
同様に、スイッチ280−2〜280−Nおよび抵抗281−2〜281−Nによって第1の補助電流回路がそれぞれ構成される。また、スイッチ283−2〜283−Nおよび抵抗282−2〜282−Nによって第2の補助電流回路がそれぞれ構成される。
再構成回路209の負荷急変により供給電流が大きく不足する場合、大きな注入電流が必要になるため、補助電流制御部261は、スイッチ280−1〜280−NのONの比率を上げ、スイッチ283−1〜283−Nは、OFFとなるように制御する。
逆に、供給電流が大きく過剰になる場合、補助電流制御部261は、電流の抽出量を増やすために、スイッチ280−1〜280−NはOFFとし、スイッチ283−1〜283−NのONの比率を上げるように制御する。
この補助電流源回路213は、スイッチと抵抗だけの簡素な構成であるため、負荷変動に対する高い応答速度が廉価にて実現することができる。なお、電流センサ277には、カレントトランスやホール素子、GMR(Giant magnetic resistance)素子を用いた電流検出回路などを用いてもよい。
図11は、本発明者が検討した補助電流制御を用いない場合におけるスイッチング電源回路のインダクタ電流波形および出力電圧の変化の一例を示す模式図である。
図示するように、負荷電流801が急変したタイミングにてインダクタ電流802が遅れて追従するため、不足もしくは過剰となった電荷量(これは図中のハッチングにて示す出力電流誤差IERRに相当)に合わせて、出力電圧805には、図中のハッチングにて示す出力電圧誤差VERRの大きな電圧ドロップが生じる。なお、このときの出力電流誤差IERRは、コンデンサ290の容量値COUTを用いて、以下のように概算できる。
Figure 2019003284
図12は、図10の自律走行制御ECU201における補助電流制御を用いた場合の補助電流波形、出力電流波形および出力電圧の変化の一例を示す模式図である。
これに対して、補助電流制御を用いた場合、すなわち図10における自律走行制御ECU201の場合には、図12に示すように、補助電流804が補助電流制御部261からの補助電流制御指示により、上述の負荷変動のタイミングにて補助電流源回路213から出力される。
これにより、インダクタ電流と補助電流804の和である出力電流806の波形は、負荷電流801の波形に近づく。ここで、より両者を一致させ、電圧ドロップを低減するために、A/Dコンバータ263によりデジタル化された出力電圧Voutを用いて電流過不足演算部264にて補正演算を行う。
電流過不足演算部264は、出力電圧Voutから出力電圧誤差VERRを算出し、上述した式1を用いて出力電流誤差IERRを導出する。この出力電流誤差IERRを用いて補助電流データベース212に格納されている補助電流制御情報を更新する。補助電流データベース212の更新は、例えば補助電流制御部261が行う。あるいは、電流過不足演算部264が行うようにしてもよい。
この情報を用いて、次回の負荷変動時の補助電流制御を行うことで、より狭い電圧範囲に出力電圧を収めることができる。これにより、高精度かつ高信頼な出力電圧Voutの制御を行うことが可能になる。
また、機能制御部207と補助電流制御部261との間の信号遅延や、補助電流制御部261が補助電流制御処理を開始してから補助電流源回路213が電流を注入または抽出するまでの制御遅延を踏まえて、上記した補正演算を行うことにより、より高精度かつ高信頼な制御が可能にすることができる。
また、ここでは、電流過不足演算に出力電圧を用いたが、例えば出力電流やコンデンサ290に流れる電流を検出して、負荷電流との差から電流過不足分を導出するようにしてもよい。
〈電源制御データベース〉
図13は、図10の自律走行制御ECU201が有する補助電流データベース262の一例を示す説明図である。
補助電流データベース262は、補助電流源回路213に出力する制御信号やタイミングなどの補助電流制御のスケジュールに関する情報を保管する。
以下、詳細を説明する。
補助電流データベース212は、補助電流制御部261によって参照され、動作モード511と該当モードの補助電流制御内容である補助電流制御情報0(513−0)〜補助電流制御情報6(513−6)(補助電流制御情報を総称する場合、「補助電流制御情報513」と記載する)とを対応付けする。
例えば、図13において、動作モード511がモード1である場合は、補助電流制御情報0(513−0)として、開始タイマ値ts10、終了タイマ値te10、およびデータ行列SW10(SN,t)を補助電流制御情報0(513−0)として保持する。
開始タイマ値ts10は、機能制御部207とのインタフェース回路への接続回路を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。終了タイマ値te10は、再構成回路209の書き込み開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。
データ行列SW10(SN,t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213内の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。ここでSNは、スイッチIDの情報である。
これらスイッチ群のON/OFFにより補助電流源回路213を動作させ、書き込み開始時に発生する再構成回路209の瞬時的な負荷電流変動による、主電源回路211の供給電流過不足を補償する。
補助電流制御情報1(513−1)は、開始タイマ値ts11、終了タイマ値te11、およびデータ行列SW11(SN,t)を保持する。開始タイマ値ts11は、モード1の第1の処理を実行する回路データA1を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te11は、書き込み開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。データ行列SW11(SN,t)は、内部タイマ値tの時の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。
補助電流制御情報2(513−2)は、開始タイマ値ts12、終了タイマ値te12、およびデータ行列SW12(SN,t)を保持する。開始タイマ値ts12は、モード1の第1の処理を実行し始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te12は、処理開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。データ行列SW12(SN,t)は、内部タイマ値tの時の補助電流源回路213の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。
補助電流制御情報3(513−3)は、開始タイマ値ts13、終了タイマ値te13、およびデータ行列SW13(SN,t)を保持する。開始タイマ値ts13は、モード1の第2の処理を実行する回路データA2を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮した開始タイマ値である。
終了タイマ値te13は、書き込み開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。データ行列SW13(SN,t)は、内部タイマ値tの時の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。
補助電流制御情報4(503−4)は、開始タイマ値ts14、終了タイマ値te14、およびデータ行列SW14(SN,t)を保持する。開始タイマ値ts14は、モード1の第2の処理を実行し始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te14は、処理開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。データ行列SW14(SN,t)は、内部タイマ値tの時の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。
補助電流制御情報5(513−5)は、開始タイマ値ts15、終了タイマ値te15、およびデータ行列SW15(SN,t)を保持する。開始タイマ値ts15は、モード1の第3の処理を実行する回路データA3を再構成回路209に書き込み始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te15は、書き込み開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。データ行列SW15(SN,t)は、内部タイマ値tの時の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。
補助電流制御情報6(513−6)は、開始タイマ値ts16、終了タイマ値te16、およびデータ行列SW16(SN,t)を保持する。開始タイマ値ts16は、モード1の第3の処理を実行し始めるタイミングを考慮したタイマ値である。
終了タイマ値te16は、処理開始に伴う負荷電流変動が収束するタイミングを考慮したタイマ値である。データ行列SW16(SN,t)は、内部タイマ値tの時の各スイッチのON/OFF状態を示すデータ行列である。
また、タイマ値は、内部クロックでインクリメントされるカウンタの値であり、機能制御部207が管理して、補助電流制御部261の同期に用いる。このタイマ値は、機能制御部207と補助電流制御部261との間の信号遅延や、補助電流制御部261が補助電流制御処理を開始してから補助電流源回路213が電流を注入または抽出するまでの制御遅延を考慮して、再構成回路209の負荷電流が変動するタイミングに合わせて、補助電流源回路213が電流を注入または抽出するように調整しておく。
この補助電流データベース212は、車載システムとして運用する前に、実測値もしくはシミュレーション値をベースに各数値を保管してもよい。あるいは、補助電流制御部261が、機能制御部207から取得した処理項目データベースの各情報に基づいて、作成して保管してもよい。
また、以上に説明したスイッチング電源回路である主電源回路211は、PWM制御方式にて制御するのではなく、例えばヒステリシス制御方式などを用いてもよい。また、再構成回路209に供給される出力電圧の観測技術としては、例えばA/Dコンバータ263の前段に分圧のための高抵抗やオペアンプなどを用いるようにしてもよい。
以上により、電流過不足演算部によって補助電流源回路が出力すべき補助電流をより高精度に設定することができる。また、補助電流源回路213を簡素なアナログ回路によって構成することにより、再構成回路209の再構成および演算に起因する負荷変動が発生しても、より狭い電圧範囲に出力電圧を収めることを廉価にて実現することができる。
それにより、信頼性の高い自律走行制御ECU201を低コストかつ省面積にて提供することができる。
(実施の形態3)
図14は、本実施の形態3による自律走行制御ECUにおける一例を示す説明図である。
図14に示す自律走行制御ECU201において、ここでは、前記実施の形態1の図2にて説明した自律走行制御ECU201との差異を中心に説明する。
図14の自律走行制御ECU201が図2の自律走行制御ECU201と異なる点は、主電源回路211の構成および補助電流源回路214が新たに設けられたところである。
主電源回路211は、非再構成回路215および再構成回路209に電源電圧を供給する。非再構成回路215は、情報収集部205、機能制御部207、および補助電流制御部206にて構成される。情報収集部205、機能制御部207、および補助電流制御部206は、図2と同様であるので説明は省略する。
主電源回路211は、スイッチング電源回路211a〜211cを有する。スイッチング電源回路211cは、図示しない車両が有するバッテリから供給される電源電圧を中間電圧に変換して、スイッチング電源回路211aおよびスイッチング電源回路211bに供給する。
スイッチング電源回路211aは、スイッチング電源回路211cから供給される電源電圧から所望の電源電圧を生成して非再構成回路215に供給する。スイッチング電源回路211bは、スイッチング電源回路211cから供給される電源電圧から所望の電源電圧を生成して再構成回路209に供給する。
ここで、再構成回路209の負荷電流が過渡的に急増もしくは急減したときには、同じスイッチング電源回路211cから出力される電源電圧であることから、スイッチング電源回路211aにおいても出力電圧が低下もしくは上昇するといった出力間干渉が発生する。補助電流源回路214は、その出力間干渉を防止するために設けられており、不足分もしくは余剰分の電流を追加もしくは削減する。補助電流源回路213については、図2と同様であるので説明は省略する。
図15は、図14の自律走行制御ECUにおける他の構成例を示す説明図である。
図15の自律走行制御ECU201が図14の自律走行制御ECU201と異なるところは、補助電流源回路213,214がなくなり、補助電流制御部206の代わりに電源制御部220が新たに設けられた点および補助電流データベース212の代わりに電源制御データベース221が新たに設けられた点である。
電源制御データベース221は、スイッチング電源回路211a,211bから出力される電流を増減させる制御信号やタイミングなどの電源制御のスケジュールに関する情報が保管される。
電源制御部220は、電源制御データベース221に保管される情報に基づいて、スイッチング電源回路211a,211bに制御信号を送信して、上述した再構成回路209の負荷電流変動に合わせてスイッチング電源回路211a,211bの出力電流を増減させる。
以上により、再構成回路209の負荷電流変動に伴う非再構成回路215などの他回路に供給する電源電圧の変動を防止することができる。それにより、信頼性の高い電子制御装置201を提供することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVDなどの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
10 車載システム
101 カメラ
102 レーダ
103 自車位置センサ
104 自動運転ボタン
105 無線通信装置
106 補助制御ECU
107 ブレーキ制御ECU
108 エンジン制御ECU
109 パワーステアリング制御ECU
201 自律走行制御ECU
202 モードデータベース
203 処理項目データベース
204 通信インタフェース
205 情報収集部
206 補助電流制御部
207 機能制御部
208 通信インタフェース
209 再構成回路
210 自律走行制御論理部
211 主電源回路
211a〜211c スイッチング電源回路
212 補助電流データベース
213 補助電流源回路
214 補助電流源回路
215 非再構成回路
220 電源制御部
221 電源制御データベース
251 電源部
263 A/Dコンバータ
264 電流過不足演算部
265 インダクタ
267 スイッチ
269 スイッチドライバ
270 PWM生成器
272 誤差検出器
274 インダクタ電流制御部
277 電流センサ
280 スイッチ
281 抵抗
282 抵抗
283 スイッチ
290 コンデンサ

Claims (15)

  1. 再構成可能な論理回路である再構成回路と、
    前記再構成回路に電源電圧を供給する主電源回路と、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を制御する補助電流源回路と、
    外部から入力され、車両の走行モードを示すモード判定信号に基づいて、前記再構成回路の動作モードを判定し、その判定結果に基づいて前記再構成回路の再構成を制御する機能制御部と、
    を有し、
    前記補助電流源回路は、前記再構成回路に供給される電流の増減を指示する補助電流制御信号に基づいて、前記再構成回路の負荷変動に合わせて前記再構成回路に供給される電流を増加または減少させる、電子制御装置。
  2. 請求項1記載の電子制御装置において、
    前記主電源回路は、前記電子制御装置が有する前記再構成回路以外の他の論理回路にも電源電圧を供給する、電子制御装置。
  3. 請求項1記載の電子制御装置において、
    前記再構成回路の前記動作モードおよび前記動作モードに対応する前記補助電流源回路の制御情報を格納する補助電流データベースと、
    前記機能制御部が判定した前記動作モードに基づいて、前記補助電流データベースから前記動作モードに対応する前記制御情報を取得し、取得した前記制御情報から前記再構成回路に供給される電流の増減を指示する前記補助電流制御信号を生成する補助電流制御部と、
    を有する、電子制御装置。
  4. 請求項3記載の電子制御装置において、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流の過不足を演算する電流過不足演算部を有し、
    前記補助電流源回路は、前記電流過不足演算部の演算結果に応じて、前記補助電流データベースに格納される前記制御情報を更新する、電子制御装置。
  5. 請求項4記載の電子制御装置において、
    前記再構成回路に入力される電源電圧を検出する電圧観測部を有し、
    前記補助電流源回路は、前記電圧観測部が検出した前記電源電圧により前記再構成回路に供給される電流の過不足を演算する、電子制御装置。
  6. 請求項3記載の電子制御装置であって、
    前記補助電流源回路は、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を増加させる複数の第1の補助電流回路と、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を減少させる複数の第2の補助電流回路と、
    を有し、
    前記第1の補助電流回路は、
    一方の接続部に、前記主電源回路に入力される入力電圧が入力される第1のスイッチと、
    一方の接続部に、前記第1のスイッチの他方の接続部が接続され、他方の接続部に、前記主電源回路が生成する前記電源電圧が供給される前記再構成回路の電源電圧入力部に接続される第1の抵抗と、
    を有し、
    前記第2の補助電流回路は、
    一方の接続部に、基準電位が接続される第2のスイッチと、
    一方の接続部に、前記第2のスイッチの他方の接続部が接続され、他方の接続部に前記再構成回路の前記電源電圧入力部が接続される第2の抵抗と、
    を有し、
    前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、前記補助電流制御部から出力される補助電流制御信号によってそれぞれオン/オフ動作の制御が行われる、電子制御装置。
  7. 請求項3記載の電子制御装置において、
    通信ネットワークに接続する通信装置を有し、
    前記補助電流制御部は、前記通信装置を通じて前記通信ネットワークから収集した更新情報に基づいて、前記補助電流データベースに格納される前記制御情報を更新する、電子制御装置。
  8. 車両の自律走行を制御する自律走行制御装置を有する車載システムであって、
    前記自律走行制御装置は、
    再構成可能な論理回路である再構成回路と、
    前記再構成回路に電源電圧を供給する主電源回路と、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を増減させる補助電流源回路と、
    外部から入力され、車両の走行モードを示すモード判定信号に基づいて、前記再構成回路の動作モードを判定し、その判定結果に基づいて前記再構成回路の再構成を制御する機能制御部と、
    を有し、
    前記補助電流源回路は、前記再構成回路に供給される電流の増減を指示する補助電流制御信号に基づいて、前記再構成回路の負荷変動に合わせて前記再構成回路に供給される電流を増加または減少させる、車載システム。
  9. 請求項8記載の車載システムにおいて、
    前記自律走行制御装置は、
    前記再構成回路の前記動作モードおよび前記動作モードに対応する前記補助電流源回路の制御情報を格納する補助電流データベースと、
    前記機能制御部が判定した前記動作モードに基づいて、前記補助電流データベースから前記動作モードに対応する前記制御情報を取得し、取得した前記制御情報から前記再構成回路に供給される電流の増減を指示する前記補助電流制御信号を生成する補助電流制御部と、
    を有する、車載システム。
  10. 請求項9記載の車載システムにおいて、
    前記自律走行制御装置は、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流の過不足を演算する電流過不足演算部を有し、
    前記補助電流源回路は、前記電流過不足演算部の演算結果に応じて、前記補助電流データベースに格納される前記制御情報を更新する、車載システム。
  11. 請求項10記載の車載システムにおいて、
    前記自律走行制御装置は、
    前記再構成回路に入力される電源電圧を検出する電圧観測部を有し、
    前記補助電流源回路は、前記電圧観測部が検出した前記電源電圧により前記再構成回路に供給される電流の過不足を演算する、車載システム。
  12. 請求項11記載の車載システムにおいて、
    通信ネットワークに接続する通信装置を有し、
    前記補助電流制御部は、前記通信装置を通じて前記通信ネットワークから収集した更新情報に基づいて、前記補助電流データベースに格納される前記制御情報を更新する、車載システム。
  13. 再構成可能な論理回路である再構成回路に電源電圧を供給する主電源回路と、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を増減させる補助電流源回路と、
    を有し、
    前記補助電流源回路は、前記再構成回路に供給される電流の増減を指示する補助電流制御信号に基づいて、前記再構成回路の負荷変動に合わせて前記再構成回路に供給される電流を増加または減少させる、電源装置。
  14. 請求項13記載の電源装置であって、
    前記再構成回路の動作モードおよび前記動作モードに対応する前記補助電流源回路の制御情報を格納する補助電流データベースと、
    外部から入力される前記再構成回路の動作モードの判定結果に基づいて、前記補助電流データベースから判定された前記動作モードに対応する前記制御情報を取得し、取得した前記制御情報から前記再構成回路に供給される電流の増減を指示する前記補助電流制御信号を生成する補助電流制御部と、
    を有する、電源回路。
  15. 請求項14記載の電源装置であって、
    前記補助電流源回路は、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を増加させる複数の第1の補助電流回路と、
    前記主電源回路から前記再構成回路に供給される電流を減少させる複数の第2の補助電流回路と、
    を有し、
    前記第1の補助電流回路は、
    一方の接続部に、前記主電源回路に入力される入力電圧が入力される第1のスイッチと、
    一方の接続部に、前記第1のスイッチの他方の接続部が接続され、他方の接続部に、前記主電源回路が生成する前記電源電圧が供給される前記再構成回路の電源電圧入力部に接続される第1の抵抗と、
    を有し、
    前記第2の補助電流回路は、
    一方の接続部に、基準電位が接続される第2のスイッチと、
    一方の接続部に、前記第2のスイッチの他方の接続部が接続され、他方の接続部に前記再構成回路の前記電源電圧入力部が接続される第2の抵抗と、
    を有し、
    前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、前記補助電流制御部から出力される補助電流制御信号によってそれぞれオン/オフ動作の制御が行われる、電源装置。
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