JP2024082558A - 電子制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信開始信号を誤検知した場合でも、メインマイコンとサブマイコンの通信異常を抑制できる電子制御システムを提供する。
【解決手段】電子制御システムは、車載用コントロールユニットに用いられ、メインマイコンと、このメインマイコンを監視するとともに、制御対象を制御するサブマイコンとを備える。メインマイコンは、イニシャル処理（Ｓ２）後にサブマイコンに通信開始信号を出力し（Ｓ４）、サブマイコンは、通信開始信号を受信するとメインマイコンにフェイルセーフ信号を出力し（Ｓ９）、メインマイコンとサブマイコンとの間で通信を確立してデータの送受信を行うように構成されている。そして、メインマイコンでサブマイコンを監視し（Ｓ１０）、サブマイコンが正常に動作しなかった場合に、通信開始信号を出力して通信のリトライを実施する（Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ４）、ことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車載用コントロールユニット（車載用ＥＣＵ）に用いられ、メインマイコンとサブマイコンとの間で通信を確立してデータの送受信を行う電子制御システムに関する。

特許文献１には、複数の電子機器を、所定の通信フォーマットによるデータバスを介して接続することで、電子機器間で情報の送受信を行う電子機器システムが記載されている。

特開２００１－２３６１４８号公報

ところで、車載用ＥＣＵにおいて、メインマイコンとサブマイコン間の通信（メイン－サブ通信）では、通信開始信号を用いて処理の開始を判別している。通信開始信号は、メインマイコンのイニシャル処理後に、メインマイコンからサブマイコンに出力される。サブマイコンは、通信開始信号を受信すると、メインマイコンにフェイルセーフ信号（ＦＳ信号）を送信する。

通信開始信号は、ハイレベル（“Ｈ”レベル）の状態から所定時間ロウレベル（“Ｌ”レベル）となる信号である。一方、フェイルセーフ信号は、メイン－サブ通信の状態を示し、当該フェイルセーフ信号が一定レベルで固定されていないか、いわゆる「固着」していないかのチェックを行うために、通信開始信号の受信直後に“Ｈ”レベルとなり、所定時間経過後に“Ｌ”レベルとなる。メインマイコンはこのフェイルセーフ信号を受けて同期信号を出力し、サブマイコンが同期信号を受信するとフェイルセーフ信号が常時“Ｈ”レベルとなる。これによって、メイン－サブ通信が確立し、同期信号に同期してデータの送受信が行われる。

一般に、車載用ＥＣＵのイニシャル処理には、ハードウェアリセットとソフトウェアリセットが用いられており、イグニッションスイッチがオフされるとハードウェアリセットが実行される。イグニッションスイッチがオフされ、ハードウェアリセット処理が実行されているとき（セルフシャットが終了する前）にイグニッションスイッチがオンされた場合には、ソフトウェアリセットが実行される。

ハードウェアリセット時には、通信開始信号は常に“Ｈ”レベルであり、通信を開始したいときのみ“Ｌ”レベルにした後、“Ｈ”レベルの出力（“Ｌ”→“Ｈ”出力）を行う。よって、通信開始信号の誤検知は発生しない。

これに対し、ソフトウェアリセット時には、イグニッションスイッチのオフからオンへの変化により、通信開始タイミング前に通信開始信号が一時的に“Ｌ”レベルとなり、その後、ポート初期化により通信開始信号は“Ｈ”レベルとなる。この通信開始信号のレベル変化を、通信開始制御前にサブマイコンが通信開始（通信開始信号の“Ｌ”→“Ｈ”出力発生）と判断してフェイルセーフ信号を出力する。この状態でメインマイコンから正規の通信開始信号が出力されると、メインマイコンとサブマイコンがともに通信確立を待つ状態（デッドロック状態）となり、通信異常となる。

上述したソフトウェアリセットの動作は、システムの構成上、回避できない。また、メインマイコンの速度向上によりイニシャル時間が速くなったり、通信開始信号にノイズが重畳されても通信開始信号の誤検知が発生し、通信異常となる可能性がある。

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、通信開始信号を誤検知した場合でも、メインマイコンとサブマイコンの通信異常を抑制できる電子制御システムを提供することにある。

本発明の一側面によれば、車載用コントロールユニットに用いられ、メインマイコンと、このメインマイコンを監視するとともに、制御対象を制御するサブマイコンとを備え、前記メインマイコンは、イニシャル処理後に前記サブマイコンに通信開始信号を出力し、前記サブマイコンは、前記通信開始信号を受信するとフェイルセーフ信号を前記メインマイコンに出力し、前記メインマイコンと前記サブマイコンとの間で通信を確立してデータの送受信を行う電子制御システムであって、前記メインマイコンで前記サブマイコンを監視し、前記サブマイコンが正常に動作しなかった場合に、通信開始信号を出力して通信のリトライを実施する、ことを特徴とする電子制御システムが提供される。

本発明によれば、メインマイコンでサブマイコンを監視し、サブマイコンが正常に動作しなかった場合に、通信開始信号を出力して通信のリトライを実施するので、通信開始信号を誤検知した場合でも、メインマイコンとサブマイコンの通信異常を抑制できる。

本発明の実施形態に係る電子制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図１に示した電子制御システムの動作について説明するためのフローチャートである。 図１に示した電子制御システムにおいて、ソフトウェアリセットが発生した場合の動作について説明するためのタイミングチャートである。 図１に示した電子制御システムにおいて、メインマイコンの高速化によるイニシャル処理時間の短縮が発生した場合の動作について説明するためのタイミングチャートである。 図１に示した電子制御システムにおいて、ソフトウェアリセット中の通信開始信号にノイズが混入した場合の動作について説明するためのタイミングチャートである。

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システムの概略構成を示している。この電子制御システムは、車載用ＥＣＵに用いられ、メインマイコン（メインＩＣ）１１と、このメインマイコン１１を監視するとともに、制御対象であるエンジン、ステアリング、トランスミッションなどを制御するサブマイコン（監視ＩＣ）１２とを備えている。メインマイコン１１は、イニシャル処理後にサブマイコン１２に通信開始信号POWER_Sを出力し、サブマイコン１２は、通信開始信号POWER_Sを受信するとフェイルセーフ信号ETCENAをメインマイコン１１に出力し、メインマイコン１１とサブマイコン１２との間で通信を確立してデータTX，RXの送受信を行う。そして、メインマイコン１１でサブマイコン１２を監視し、サブマイコン１２が正常に動作しなかった場合に、通信開始信号POWER_Sを出力して通信のリトライを実施するように構成されている。

図２は、図１に示した電子制御システムの動作について説明するためのフローチャートである。まず、車両のイグニッションスイッチがオフになると（ステップＳ１）、メインマイコン１１のイニシャル処理が実行される（ステップＳ２）。このイニシャル処理は、ハードウェアリセットである。

次のステップＳ３でイニシャル処理が終了したか否かが判定され、イニシャル処理が終了したと判定されると、メインマイコン１１から通信開始信号POWER_Sが出力される（ステップＳ４）。イニシャル処理が終了していないと判定されると、イグニッションスイッチがオンされたか否か判定される（ステップＳ５）。イグニッションスイッチがオンされていない場合には、ステップＳ２に戻ってイニシャル処理が継続され、イニシャル処理が完了するまでステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５が繰り返される。

ハードウェアリセットが完了する前にイグニッションスイッチがオンされると、ステップＳ５でイグニッションスイッチがオンと判定され、ソフトウェアリセットが実行される（ステップＳ６）。ステップＳ６のソフトウェアリセットが終了すると、メインマイコン１１から通信開始信号POWER_Sが出力される（ステップＳ４）。

サブマイコン１２で通信開始信号POWER_Sを受信すると（ステップＳ７）、サブマイコン１２による制御対象の制御が開始される（ステップＳ８）。また、サブマイコン１２からメインマイコン１１にフェイルセーフ信号ETCENAが出力される（ステップＳ９）。メインマイコン１１は、フェイルセーフ信号ETCENAを受信すると、サブマイコン１２の出力信号が正常か否か判定し（ステップＳ１０）、正常動作と判定されるとメインマイコン１１から同期信号ASYNCが出力される（ステップＳ１１）。サブマイコン１２は、同期信号ASYNCを受信すると、フェイルセーフ信号ETCENAを“Ｈ”レベルに固定し、メインマイコン１１とサブマイコン１２との間の通信が確立する（ステップＳ１２）。これによって、メインマイコン１１とサブマイコン１２間のデータTX，RXの送受信が行われる。

一方、ステップＳ１０で異常と判定された場合には、通信開始信号POWER_Sを所定回数繰り返したか否か判定され（ステップＳ１３）、所定回数に達していない場合にはステップＳ４に戻って、メインマイコン１１から通信開始信号POWER_Sが出力され、リトライが実施される。ステップＳ１３で、所定回数繰り返したと判定された場合には、通信のタイムアウト時間、例えば５０ｍｓ以内か判定され（ステップＳ１４）、タイムアウトでない場合にはステップＳ４に戻って、メインマイコン１１から通信開始信号POWER_Sが出力され、リトライが実施される。ステップＳ１３でタイムアウトと判定された場合には、通信の確立ができないので終了する。

上記のような構成の電子制御システムにおいて、ハードウェアリセットを行っている処理の途中でイグニッションスイッチがオンされた場合には、通信開始タイミング前に“Ｌ”レベル出力を行い、ポート初期化などにより通信開始信号POWER_Sは“Ｈ”レベルが出力される。しかし、ステップＳ１０において、サブマイコン１２が正常に動作しているか否か判定し、正常動作しなかった場合にはステップＳ４に戻って再度通信開始信号POWER_Sを出力して通信のリトライを実施するので、通信開始信号POWER_Sを誤検知した場合でも、デッドロック状態になることはなく、メインマイコン１１とサブマイコン１２間の通信を確立させ、同期信号ASYNCに同期してデータTX，RXの送受信を行うことができる。

図３は、図１に示した電子制御システムにおいて、ソフトウェアリセットが発生した場合の動作を示している。時刻ｔ０のタイミングで車両のイグニションスイッチがオンすると、イグニション信号IGNSWが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルとなる。サブマイコンリセット信号/STBYとメインマイコンリセット信号/RESETは“Ｈ”レベルであるので、サブマイコン１２とメインマイコン１１のイニシャル処理が実行される。この状態では出力信号が定まらないので、エラー出力信号ERROROUTは“Ｈ”レベルである。

ソフトウェアリセットが発生すると、通信開始信号POWER_Sが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベル、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベル（時刻ｔ１）に変化する。この通信開始信号POWER_Sのレベル変化は、実際には通信の開始を意味するものではないが、サブマイコン１２はこのレベル変化に応答してフェイルセーフ信号ETCENAの固着チェック用の“Ｈ”レベルを所定時間（本例では６ｍｓ）出力する（時刻ｔ１－ｔ２）。この固着チェック用の“Ｈ”レベルのフェイルセーフ信号ETCENAの出力後に、本来の通信開始信号POWER_Sが発生されると、再度固着チェックが行われて通信が確立される。

すなわち、メインマイコン１１のイニシャル処理が終了すると、通信開始信号POWER_Sが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベル、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベル（時刻ｔ３－ｔ４）に変化する。これによりサブマイコン１２は再度固着チェック用にフェイルセーフ信号ETCENAを“Ｈ”レベルにする（時刻ｔ４－ｔ５）。メインマイコン１１は、フェイルセーフ信号ETCENAの“Ｈ”レベルを受信すると、同期信号ASYNCを出力する。サブマイコン１２は、同期信号ASYNCを受信すると、フェイルセーフ信号ETCENAを“Ｈ”レベルにすることで通信を確立する（時刻ｔ６以降）。

メインマイコン１１とサブマイコン１２の通信が確立すると、信号ＳＰＩに示すように、同期信号ASYNCに同期して所定の時間間隔（例えば１０ｍｓ）でデータの送受信が行われる。この通信は、タイムアウトが監視された状態で実行される。
メインマイコン１１の状態は、時刻ｔ１からｔ３まではイニシャル処理、時刻ｔ３－ｔ４間はパワーステージ開始、時刻ｔ４－ｔ５間はフェイルセーフ信号ETCENA待ち、時刻ｔ５－ｔ６間は同期信号ASYNC送信、時刻ｔ６以降はEGAS制御である。
一方、サブマイコン１２の状態は、時刻ｔ０からｔ４はパワーステージ開始待ち、時刻ｔ４－ｔ５間はフェイルセーフ信号ETCENA制御、時刻ｔ５－ｔ６間は同期信号ASYNC待ち、時刻ｔ６以降はEGAS制御である。

図４は、図１に示した電子制御システムにおいて、メインマイコン１１の高速化によるイニシャル処理時間の短縮が発生した場合の動作を示すタイミングチャートである。マイコンの高速化によるイニシャル処理時間の短縮などにより、通信開始信号POWER_Sの誤検知によるフェイルセーフ信号ETCENAの固着チェック中に、本来の通信開始信号POWER_Sが出力された場合、通信の確立に失敗してしまうが、図４に示すようにリトライ制御を行うことで誤検知による通信確立の失敗を抑制できる。

基本的には図３と同様であるが、通信開始信号POWER_Sの“Ｌ”レベル（時刻ｔ２－ｔ３間）により制御開始後、一定時間後にフェイルセーフ信号ETCENAの変化がなく“Ｌ”レベル状態である場合には、パワーステージがデッドロックしたと判断し、リトライを開始する（時刻ｔ４－ｔ５）。これによって、時刻ｔ５－ｔ６間にフェイルセーフ信号ETCENAが“Ｈ”レベルとなり、メインマイコン１１がこのフェイルセーフ信号ETCENAの“Ｈ”レベルを受けて、同期信号ASYNCを出力する。サブマイコン１２は、この同期信号ASYNCを受信するとフェイルセーフ信号ETCENAを“Ｈ”レベルに固定する（時刻ｔ７以降）。これによって、メイン－サブ通信が確立してメインマイコン１１とサブマイコン１２との間でデータTX，RXの送受信が行われる。
但し、リトライは、サブマイコン１２の通信タイムアウト発生前までに開始する必要がある。

このときのメインマイコン１１の状態は、時刻ｔ１－ｔ２間はイニシャル処理、時刻ｔ２－ｔ３間はパワーステージ開始、時刻ｔ３－ｔ４間はフェイルセーフ信号ETCENA待ち、時刻ｔ４－ｔ５間はパワーステージリトライ、時刻ｔ５－ｔ６はフェイルセーフ信号ETCENA待ち、時刻ｔ６－ｔ７は同期信号ASYNC出力、時刻ｔ７以降はEGAS制御である。
一方、サブマイコン１２の状態は、時刻ｔ０からｔ１はパワーステージ開始待ち、時刻ｔ１－ｔ２間はフェイルセーフ信号ETCENA制御、時刻ｔ２－ｔ５間は同期信号ASYNC待ち、時刻ｔ５－ｔ６間はフェイルセーフ信号ETCENA制御、時刻ｔ６－ｔ７間は同期信号ASYNC待ち、時刻ｔ７以降はEGAS制御である。

図５は、図１に示した電子制御システムにおいて、ソフトウェアリセット中の通信開始信号POWER_Sにノイズが重畳された場合の動作を示している。時刻ｔ０のタイミングで車両のイグニションスイッチがオンすると、イグニション信号IGNSWが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルとなる。次の時刻ｔ１にサブマイコンリセット信号/STBYが“Ｈ”レベルとなり、時刻ｔ２にメインマイコンリセット信号/RESETが“Ｈ”レベルとなると、サブマイコン１２のイニシャル処理とメインマイコン１１のイニシャル処理がそれぞれ実行される。

時刻ｔ２－ｔ３間に、通信開始信号POWER_Sにノイズが混入したとすると、通信開始ではないにも拘わらずフェイルセーフ信号ETCENAが出力（所定時間“Ｈ”レベル）される。次の時刻ｔ４－ｔ５間に本来の通信開始信号POWER_Sが出力（所定時間“Ｌ”レベル）となると、既にフェイルセーフ信号ETCENAが出力されているので、サブマイコン１２はフェイルセーフ信号ETCENAを出力せず、この信号ETCENAは“Ｌ”レベルで固定状態となる。所定時間経過するとリトライが実施され、通信開始信号POWER_Sが所定時間“Ｌ”レベルとなる（時刻ｔ６－ｔ７間）。この通信開始信号POWER_Sを受信すると、サブマイコン１２から出力されるフェイルセーフ信号ETCENAが所定時間“Ｈ”レベルとなる（時刻ｔ７－ｔ８間）。メインマイコン１１は、このフェイルセーフ信号ETCENAの“Ｈ”レベルを受けて同期信号ASYNCを出力し、サブマイコン１２は同期信号ASYNC受信するとフェイルセーフ信号ETCENAを“Ｈ”レベルに固定し（時刻ｔ９以降）、メインマイコン１１との間で通信を確立する。

メインマイコン１１とサブマイコン１２の通信が確立すると、信号ＳＰＩに示すように、同期信号ASYNCに同期して、所定の時間間隔でデータの送受信が行われる。この通信は、タイムアウトが監視された状態で実行される。
メインマイコン１１の状態は、時刻ｔ２からｔ４まではイニシャル処理、時刻ｔ４－ｔ５間はパワーステージ開始、時刻ｔ５－ｔ６間はフェイルセーフ信号ETCENA待ち、時刻ｔ６－ｔ７間はパワーステージリトライ、時刻ｔ７－ｔ８間はフェイルセーフ信号ETCENA待ち、時刻ｔ８－ｔ９間は同期信号ASYNC送信、時刻ｔ９以降はEGAS制御である。
一方、サブマイコン１２の状態は、時刻ｔ１から初期化が開始され、初期化の終了から時刻ｔ３はパワーステージ開始待ち、時刻ｔ３－ｔ４間はフェイルセーフ信号ETCENA制御、時刻ｔ４－ｔ７間は同期信号ASYNC待ち、時刻ｔ７－ｔ８間はフェイルセーフ信号ETCENA制御、時刻ｔ８－ｔ９間は同期信号ASYNC待ち、時刻ｔ９以降はEGAS制御である。

上述したように、本発明の電子制御システムでは、メインマイコンとサブマイコンを備えた車載用ＥＣＵにおいて、メインマイコンでサブマイコンからの出力信号を監視することで、サブマイコンが正常か異常かを判断し、異常な場合には通信開始信号のリトライを実施する。また、サブマイコンのタイムアウト時間までは複数回、通信開始信号のリトライを実施する。
これによって、メインマイコンとサブマイコンが始動時に通信を確立できなかった場合に、通信開始信号を出力してリトライ処理を行うことで、デッドロック状態を回避してメインマイコンとサブマイコン間の通信を確立させることができる。

また、サブマイコンが正常に動作しなかった場合に、通信のリトライ処理を実行するので、メインマイコンの速度向上によりイニシャル時間が速くなった場合や、通信開始信号にノイズが重畳された場合でもメインマイコンとサブマイコン間の通信を確立させることができる。
従って、通信開始信号を誤検知した場合でも、メインマイコンとサブマイコンの通信異常を抑制できる電子制御システムが得られる。

なお、上述した実施形態で説明された構成や方法等については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

例えば、常に通信開始信号のリトライを実施するようにしても良い。
また、メインマイコンから２回連続で通信開始信号を送信し、送信された１回目の通信開始信号は常にダミーとして扱い、２回目の通信開始信号でリトライを実施するようにしても良い。

更に、イニシャル処理において、メインマイコンとサブマイコンがリセットされたか否か判定し、メインマイコン側だけ初期化された場合はソフトウェアリセットであると判断し、通信開始信号を出力して通信のリトライを実施することもできる。
また、リトライ処理は、マイコンの負荷を軽減するために、回数を設定できるようにすると良い。

１１…メインマイコン、１２…サブマイコン、POWER_S…通信開始信号、ETCENA…フェイルセーフ信号

Claims (4)

1. 車載用コントロールユニットに用いられ、メインマイコンと、このメインマイコンを監視するとともに、制御対象を制御するサブマイコンとを備え、前記メインマイコンは、イニシャル処理後に前記サブマイコンに通信開始信号を出力し、前記サブマイコンは、前記通信開始信号を受信すると前記メインマイコンにフェイルセーフ信号を出力し、前記メインマイコンと前記サブマイコンとの間で通信を確立してデータの送受信を行うように構成された電子制御システムであって、
   前記メインマイコンで前記サブマイコンを監視し、前記サブマイコンが正常に動作しない場合に、通信開始信号を出力して通信のリトライを実施する、ことを特徴とする電子制御システム。
2. 前記サブマイコンは、前記通信開始信号を受信後、通信の確立までの所定のタイムアウト時間内において複数回、通信のリトライを実施する、ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御システム。
3. 前記メインマイコンから２回連続で通信開始信号を送信し、送信された１回目の通信開始信号はダミーとして扱い、２回目の通信開始信号でリトライを実施する、ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御システム。
4. 前記イニシャル処理において、前記メインマイコンと前記サブマイコンがリセットされたか否か判定し、前記メインマイコン側だけ初期化された場合はソフトウェアリセットであると判断し、通信開始信号を出力して通信のリトライを実施する、ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御システム。