JP3901987B2 - 車両用電子制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の車両制御を実施する制御CPUとこの制御CPUを監視する監視CPUとを備える車両用電子制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車載エンジンの制御を司る車両用電子制御装置(エンジンECU)として、噴射制御及び点火制御を実施するための噴射・点火制御用CPUと、電子スロットル制御を実施するためのスロットル制御用CPUとからなる2つのCPUを持つ構成が知られている。
【0003】
これに対し近年では、CPUの高機能・大容量化により、従来2つのCPUを使用して実現してきたエンジン制御(噴射・点火制御)と電子スロットル制御とを1つの制御CPUで構成し、エンジンECUのコストダウンを図ることが考えられる。このような1CPU構成のエンジンECUでは、電子スロットル制御の状態を監視するための監視CPUが別途必要になる。この場合、監視CPUは監視専用であり低機能(安価)なものが採用されるため、監視CPUとして制御CPUの通信異常を精度良く検出できる構成が望まれている。特に制御CPU側が全ての主導権を持ち、監視CPU側では制御CPUからのデータ送信に同期してハード的にデータを返信する場合、監視CPUでは受信割り込み機能を持たず、制御CPUの通信異常を検出することが困難となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、制御CPUと監視CPUとを備える車両用電子制御装置において、制御CPUの通信異常を精度良く検出することができる構成を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、各種の車両制御を実施する制御CPUと、該制御CPUに対して通信可能に接続され、制御CPUの動作を監視する監視CPUとを備え、通信の実行に際しては通信データを2分割し、制御CPUはこの2分割した通信データを交互に監視CPUに対して送信する車両用電子制御装置において、制御CPUは、2分割した通信データのうち、一方のデータ送信時には通信監視用データを更新するだけで監視CPUに送信せず、他方のデータ送信時には前記通信監視用データを更新せずに監視CPUに送信し、監視CPUは、前記通信監視用データが更新されているかどうかにより通信異常を判定する。なお、前記通信監視用データは、データ送信の都度更新されるカウンタ値であると良い(請求項2)。
制御CPUと監視CPUとの間における通信データ量が多い場合、該通信データが2分割して送信されるが、かかる場合において2分割した通信データのうち何れかのデータ送信が停止され、同一のデータが連続して監視CPUに送信される異常が考えられる。請求項1に記載の発明によれば、何れのデータ送信が停止した場合においても監視CPUでの通信監視用データが不変となり、それに伴い制御CPUの通信異常が検出できる。その結果、制御CPUと監視CPUとを備える車両用電子制御装置において、制御CPUの通信異常を精度良く検出することができる。
【0006】
特に請求項3に記載したように、監視CPUが受信割り込み機能を持たず、制御CPUからのデータ送信に同期して制御CPUへデータを返信する場合、データ受信の有無により制御CPUの異常を検出することが困難になる。これに対し、請求項1,2の発明を用いることで、通信監視用データにより制御CPUの異常が容易に検出できる。この場合、低機能な監視CPUを用いることが可能となり、コストダウンが実現できる。
【0007】
請求項4に記載の発明では、監視CPUは、前記通信監視用データを定期的にモニタし、当該データの今回値と前回値とが一致する場合、制御CPUからの通信が停止していると判定する。本構成によれば、監視CPUでデータが正しく受信できない場合において、その異常が通信停止によるものか、通信データの異常によるものかが判別できる。
【0008】
請求項5に記載の発明では、監視CPUは、前記通信監視用データの今回値と前回値とが不一致となる場合のみ、受信データの取り込みを許可する。本構成によれば、例えば同一データが繰り返し受信される場合において、実際に同一データを正しく受信したか、或いは通信不良であったかが判別できる。
【0009】
請求項6に記載の発明では、前記通信監視用データが所定時間以上更新されないと通信異常を判定する構成とし、制御CPUが監視CPUにデータを送信する時間間隔をT1とした場合に、監視CPUがT1≧T2を満足する時間間隔T2にて前記通信監視用データをモニタする。この場合、通信監視用データのモニタ間隔がデータ送信周期よりも短いため、通信監視用データが不変となる異常が漏れなく確実に検出でき、通信異常検出までの時間が不用意に長引くといった事態が回避できる。
【0010】
また、請求項7に記載の発明では、監視CPUは、前記通信監視用データに基づく通信異常の検出時にその旨をバックアップ用メモリに記憶保持し、その通信異常が所定回検出された時、最終的に通信異常と判定する。この場合、通信異常の誤検出が防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、この発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。
【0013】
図1は、本実施の形態におけるエンジンECUの構成を示すブロック図である。図1において、エンジンECU10は、エンジンの噴射制御、点火制御及び電子スロットル制御を実施するための制御CPU11と、電子スロットル制御に関する監視制御を実施するための監視CPU12と、制御CPU11の動作を監視するためのWD回路13とを備える。制御CPU11と監視CPU12とは相互に通信可能に接続されている。制御CPU11は、A/D変換器14を介してスロットル開度やアクセル開度を入力する他に、エンジン回転数、吸気管内圧力等々のエンジン運転情報を随時入力し、当該運転情報に基づき図示しない燃料噴射弁、イグナイタ、スロットルアクチュエータの駆動を制御する。なお、スロットル開度やアクセル開度のA/D値は監視CPU12にも入力される。
【0014】
制御CPU11と監視CPU12との間の通信は、いわゆるCSI(Clocked Serial Interface)方式が採用されており、各CPU11,12間ではクロック同期でデータの送受信が行われる。この場合、CSI方式では送信と受信とが独立しておらず、監視CPU12は制御CPU11からクロックとデータが来た時、ハード的に制御CPUへデータを返信する構成となっている。つまり、監視CPU12は受信割り込み機能を持っていない。
【0015】
制御CPU11は、監視CPU12の動作を監視するための監視制御を実施する。すなわち、監視CPU12は、制御CPU11に対して所定周期で反転するWDパルスを出力し、制御CPU11は、監視CPU12からのWDパルスが所定時間以上反転しなかった場合に監視CPU12に対してリセット信号を出力する。或いは、制御CPU11は、監視CPU12から正常にデータを受信しない場合に監視CPU12に対してリセット信号を出力する。
【0016】
また、制御CPU11は、監視CPU12に対してスロットル開度、アクセル開度、フェイルセーフ実施フラグ等、スロットル制御に関するデータを送信する。このとき、監視CPU12は、スロットル制御の監視処理として、例えばA/D変換器14を通じて入力したスロットル開度やアクセル開度のデータと、制御CPU11より受信した同じくスロットル開度やアクセル開度のデータとを比較し、それらが一致するかどうかによりスロットル制御状態の異常を検出する。そして、その監視結果を制御CPU11に対して返信する。
【0017】
また、制御CPU11は、監視CPU12での監視結果に従い、スロットル制御の異常発生時に所定のフェイルセーフ処理を実施する。フェイルセーフ処理として具体的には、車両の退避走行(リンプホーム)を実現すべく、一部の気筒の燃料噴射を休止させる減筒制御や点火時期を遅角させる点火遅角制御等を実施する。
【0018】
更に、制御CPU11は、WD回路13に対して所定周期で反転するWDパルスを出力する。WD回路13は、制御CPU11からのWDパルスが所定時間以上反転しなかった場合に制御CPU11に対してリセット信号を出力する。
【0019】
本実施の形態では特に、監視CPU12が制御CPU11に対して直接リセットをかけることが可能な構成としており、制御CPU11との通信が正しく行われない場合、監視CPU12が制御CPU11にリセット信号を出力する。また本構成では、WD回路13からリセット信号を取り込むためのリセット端子に、監視CPU12からのリセット信号を取り込むようにしている。これにより、WD回路13又は監視CPU12の何れかから制御CPU11にリセット信号が入力される場合、該リセット信号により制御CPU11がリセットされると共に、制御CPU11により監視CPU12も同時にリセットされる。
【0020】
次に、制御CPU11と監視CPU12との間のCPU間通信の詳細を説明する。図2及び図3は制御CPU11の処理を示すフローチャートであり、図4は監視CPU12の処理を示すフローチャートである。本実施の形態では、制御CPU11は、図2の4msec処理により監視CPU12に対して定期的(4msec毎)にデータ送信を行い、更に受信割り込みにて図3の受信完了処理を実施する。また、監視CPU12は、図4の2msec処理により制御CPU11の通信異常の有無を判定する。以下、図2〜図4の処理を順に説明する。
【0021】
制御CPU11による4msec処理(図2)において、先ずステップ101では、「通信監視用データ」としての通信回数カウンタCMSを1インクリメントし、続くステップ102では、監視CPU12に対してデータを送信する。このとき、前記通信回数カウンタCMSを付加してデータ送信を行う。その後、ステップ103では、通信停止時間カウンタCS1を1インクリメントし、続くステップ104では、通信停止時間カウンタCS1が所定時間相当の値(本実施の形態では48msec相当の値)よりも大きくなったか否かを判別する。YESの場合、監視CPU12の通信異常であるとみなし、ステップ105で通信異常フラグXNG1をONする。また、ステップ106では、受信データ異常回数カウンタCE1が所定回数(本実施の形態では20回)よりも大きいか否かを判別する。CE1>20回の場合、監視CPU12の通信異常であるとみなし、ステップ107で通信異常フラグXNG1をONする。
【0022】
その後、ステップ108では、通信異常フラグXNG1がONであるか否かを判別する。XNG1=ONの場合ステップ109に進み、監視CPU12に対してリセット信号を出力し、当該CPU12にリセットをかける。
【0023】
また、制御CPU11による受信完了処理(図3)において、ステップ201では、通信停止時間カウンタCS1を0にクリアし、ステップ202では、受信データが異常であるか否かを判別する。このとき、受信データの異常検出は、周知のサムチェック、或いはパリティチェック等により実施される。受信データ正常の場合ステップ203に進み、受信データ異常回数カウンタCE1を0にクリアする。また、受信データ異常の場合ステップ204に進み、受信データ異常回数カウンタCE1を1インクリメントする。
【0024】
一方、監視CPU12による2msec処理(図4)において、先ずステップ301では、通信回数カウンタCMSの今回値と前回値+1とが一致するか否かを判別する。一致する場合ステップ302に進み、通信停止時間カウンタCS2を0にクリアし、一致しない場合ステップ303に進み、通信停止時間カウンタCS2を1インクリメントする。その後、ステップ304では、通信回数カウンタCMSの今回値を前回値として更新する。
【0025】
ステップ305では、通信停止時間カウンタCS2が所定時間相当の値(本実施の形態では100msec相当の値)よりも大きくなったか否かを判別する。YESの場合、制御CPU11の通信異常であるとみなし、ステップ306で通信異常フラグXNG2をONする。
【0026】
その後、ステップ307では、サムチェックやパリティチェック等により受信データが異常であるか否かを判別する。受信データ正常の場合ステップ308に進み、受信データ異常回数カウンタCE2を0にクリアする。また、受信データ異常の場合ステップ309に進み、受信データ異常回数カウンタCE2を1インクリメントする。また、ステップ310では、受信データ異常回数カウンタCE2が所定回数(本実施の形態では20回)よりも大きいか否かを判別する。CE2>20回の場合、制御CPU11の通信異常であるとみなし、ステップ311で通信異常フラグXNG2をONする。
【0027】
その後、ステップ312では、通信異常フラグXNG2がONであるか否かを判別する。XNG2=ONの場合ステップ313に進み、制御CPU11に対してリセット信号を出力し、当該CPU11にリセットをかける。
【0028】
図5は、上記図2〜図4の処理をより具体的に説明するためのタイムチャートである。図5において、(a)は制御CPU11の動作を、(b)は監視CPU12の動作を示し、更にタイミングt1以前は通信異常が発生していない状態を、タイミングt1以後は通信異常が発生した後の状態を示す。なお、図5は、制御CPU11から監視CPU12への通信が途絶えた場合の異常を例示している。
【0029】
制御CPU11では、4msec周期で通信回数カウンタCMSがカウントアップされる。これに対し、監視CPU12では、2msec周期で通信回数カウンタCMSの値がモニタされる。この場合、タイミングt1以前は、監視CPU12が制御CPU11でのCMS動作を正しく受信するため、通信停止時間カウンタCS2が0,1の値を繰り返すだけであり、この期間では通信異常フラグXNG1,XNG2がOFFのまま保持される。
【0030】
タイミングt1で制御CPU11から監視CPU12への通信が途絶えると、監視CPU12で通信データが受信できなくなる。故に、監視CPU12での通信回数カウンタCMSのカウントアップ動作が止まり、これに代わって通信停止時間カウンタCS2がカウントアップされる。そして、通信停止時間カウンタCS2が100msec相当の値に達すると(タイミングt2)、通信異常フラグXNG2がONされ、それに伴い監視CPU12により制御CPU11がリセットされる。制御CPU11にリセットがかかる時、制御CPU11により監視CPU12にもリセットがかかる。リセット後に各CPU11,12が再起動される時、カウンタ等が初期化される。
【0031】
ここで、各CPU11,12には、バックアップ用メモリとしてのスタンバイRAMが各々設けられており、通信異常フラグXNG1,XNG2はこのスタンバイRAMに格納される。それ故、通信異常フラグXNG1,XNG2の状態はリセット後も保持される。そして、通信回数カウンタCMSによる通信異常が再度検出されると、最終的に通信異常と判断され、警告ランプ等により異常発生の旨がユーザに警告される。なお、3回以上通信異常が検出された時、最終的に通信異常と判断する構成であっても良い。
【0032】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
制御CPU11から送信される通信回数カウンタCMS(通信監視用データ)が更新されているかどうかにより監視CPU12が制御CPU11の通信異常を判定するので、その異常判定が容易に且つ精度良く実施できる。特に、監視CPU12が受信割り込み機能を持たない構成であっても、制御CPUの異常検出が可能となる。この場合、低機能な監視CPU12を用いることが可能となり、コストダウンが実現できる。
【0033】
また、通信回数カウンタCMSのモニタ間隔(2msec)がデータ送信周期(4msec)よりも短いため、通信回数カウンタCMSが不変となる異常が漏れなく確実に検出でき、通信異常検出までの時間が不用意に長引くといった事態が回避できる。
【0034】
また、監視CPU12でデータが正しく受信できない異常発生時において、その異常が通信停止によるものか、通信データの異常によるものかを判別することができる。すなわち、通信回数カウンタCMSの今回値と前回値とが一致する場合、制御CPU11からの通信停止による異常であると判定できる。この場合、例えば異常データが関係するブロックのみを初期化する等、異常の状態に応じてより細かな制御が実現できる。
【0035】
また、通信異常の検出結果(フラグ情報XNG1,XNG2)をスタンバイRAMに記憶保持し、その通信異常が所定回数に達した時に最終的に通信異常と判定するため、通信異常の誤検出が防止できる。
【0036】
(第2の実施の形態)
次に、本発明における第2の実施の形態について、上述した第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。本実施の形態では、通信データ量が多く、通信を2回(通信A、通信B)に分けて行う場合において、通信回数カウンタCMSを通信A、通信Bの何れか一方でのみ更新する。また、本来は通信A,Bを交互に実施する構成に対して通信A,Bの何れかのみが連続して実施される異常時にその異常を図6の処理にて検出することとしている。
【0037】
図6は、通信データを通信A、通信Bに2分割する場合における定期的なデータ送信処理を示すフローチャートである。図6において、(a)は通信Aを行うための4msec処理、(b)は通信Bを行うための4msec処理をそれぞれ示しており、これら各処理は等間隔で交互に実施される。また、これら各処理は前記図2に置き換えて制御CPU11により実施され、ステップ103以降の処理は前記図2に準ずる。なお、監視CPU12の処理は前記図4の処理をそのまま用いるため、ここではその説明を省略する。
【0038】
図6(a)において、ステップ401では、通信回数カウンタCMSを1インクリメントし、続くステップ402では、通信Aとして監視CPU12に対してデータaを送信する。このとき、通信回数カウンタCMSを付加せず、データaのみを送信する。ステップ103以降は前述の通りである。
【0039】
一方、図6(b)において、ステップ501では、通信Bとして監視CPU12に対してデータbを送信する。このとき、前記図6(a)にてインクリメントした通信回数カウンタCMSを付加してデータbを送信する。ステップ103以降は前述の通りである。
【0040】
図7は、上記図6の処理をより具体的に説明するためのタイムチャートであり、同図には通信正常時における基本動作を示す。図の(a)は制御CPU11での動作を、(b)は監視CPU12での動作を示す。
【0041】
図7では、制御CPU11から監視CPU12に対してデータaとデータbとが交互に一定周期で送信される。このとき、データaの送信時に通信回数カウンタCMSがカウントアップされ、データbの送信時に同カウンタCMSが監視CPU12に送信される。また、監視CPU12では、データa,bの受信毎に通信回数カウンタCMSの保持とカウントアップが繰り返され、それに伴い通信停止時間カウンタCS2が0,1の値を繰り返す。故に、通信異常フラグXNG2がONされることはない。
【0042】
また、図8は通信Aが連続する異常、図9は通信Bが連続する異常をそれぞれ説明するためのタイムチャートである。図の(a)は制御CPU11での動作を、(b)は監視CPU12での動作を示す。
【0043】
図8では、制御CPU11からデータaが連続して送信され、その都度制御CPU11側で通信回数カウンタCMSがカウントアップされる。但し、通信Bが実施されないため、CMS値が監視CPU12に送信されることはない。このとき、監視CPU12では、通信回数カウンタCMSの値が不変となるため、通信停止時間カウンタCS2が次第にカウントアップされる。従って、CS2値が所定値に達した時に通信異常フラグXNG2がONされる。
【0044】
一方、図9では、制御CPU11からデータbが連続して送信され、制御CPU11側で通信回数カウンタCMSの値が不変となる。このとき、監視CPU12でも同様に通信回数カウンタCMSの値が不変となるため、通信停止時間カウンタCS2が次第にカウントアップされる。従って、CS2値が所定値に達した時に通信異常フラグXNG2がONされる。
【0045】
以上本実施の形態によれば、2分割された通信A、通信Bのどちらが抜けた場合でも通信回数カウンタCMSにより通信異常が確実に検出できる。またこの場合、通信A,Bのうち、一方でのみ通信回数カウンタCMSがカウントアップされるため、その分各CPU11,12での負荷が軽減される。
【0046】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
監視CPU12において、通信回数カウンタCMS(通信監視用データ)の今回値と前回値とが不一致となる場合のみ、受信データの取り込みを許可する。本構成によれば、例えば同一データが繰り返し受信される場合において、実際に同一データを正しく受信したか、或いは通信不良であったかが判別できる。また、制御CPU11から同じデータがn回送信される場合には、通信回数カウンタCMSがn回更新されたか否かを判別し、その通信異常を判定するようにしても良い。
【0047】
上記実施の形態では、「通信監視用データ」として通信回数カウンタCMSを用い、該カウンタCMSにより制御CPU11の通信異常を検出したが、「通信監視用データ」として、フラグ情報を用いるなど、他の構成を用いても良い。また、通信回数カウンタCMSを用いる場合において、カウンタ値更新の幅を適宜変更することも可能である。要は、通信の都度変化するよう通信監視用データが構成されれば良い。
【0048】
上記実施の形態では、通信異常の検出結果(フラグ情報XNG1,XNG2)をスタンバイRAMに記憶保持したが、その構成を無くし、毎回の通信異常の検出の都度、警告ランプ等により異常発生の旨をユーザに警告する構成であっても良い。
【0049】
上記実施の形態では、監視CPU12が制御CPU11の通信異常を検出した時、その監視CPU12が制御CPU11にリセットをかける構成としたが、その構成を変更することも可能である。例えば、制御CPU11の通信異常時に、監視CPU12がその旨を制御CPU11側に通知する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態におけるエンジンECUの概要を示す構成図。
【図2】制御CPUによる4msec処理を示すフローチャート。
【図3】制御CPUによる受信完了処理を示すフローチャート。
【図4】監視CPUによる2msec処理を示すフローチャート。
【図5】通信動作を具体的に示すタイムチャート。
【図6】制御CPUによる4msec処理を示すフローチャート。
【図7】通信動作を具体的に示すタイムチャート。
【図8】通信動作を具体的に示すタイムチャート。
【図9】通信動作を具体的に示すタイムチャート。
【符号の説明】
10…エンジンECU、11…制御CPU、12…監視CPU。
Claims (7)
- 各種の車両制御を実施する制御CPUと、該制御CPUに対して通信可能に接続され、制御CPUの動作を監視する監視CPUとを備え、通信の実行に際しては通信データを2分割し、制御CPUはこの2分割した通信データを交互に監視CPUに対して送信する車両用電子制御装置において、
制御CPUは、2分割した通信データのうち、一方のデータ送信時には通信監視用データを更新するだけで監視CPUに送信せず、他方のデータ送信時には前記通信監視用データを更新せずに監視CPUに送信し、監視CPUは、前記通信監視用データが更新されているかどうかにより通信異常を判定することを特徴とする車両用電子制御装置。 - 前記通信監視用データは、データ送信の都度更新されるカウンタ値である請求項1記載の車両用電子制御装置。
- 監視CPUが受信割り込み機能を持たず、制御CPUからのデータ送信に同期して制御CPUへデータを返信する請求項1又は2記載の車両用電子制御装置。
- 監視CPUは、前記通信監視用データを定期的にモニタし、当該データの今回値と前回値とが一致する場合、制御CPUからの通信が停止していると判定する請求項1乃至3の何れかに記載の車両用電子制御装置。
- 監視CPUは、前記通信監視用データの今回値と前回値とが不一致となる場合のみ、受信データの取り込みを許可する請求項1乃至4の何れかに記載の車両用電子制御装置。
- 前記通信監視用データが所定時間以上更新されないと通信異常を判定する構成とし、制御CPUが監視CPUにデータを送信する時間間隔をT1とした場合に、監視CPUがT1≧T2を満足する時間間隔T2にて前記通信監視用データをモニタする請求項1乃至5の何れかに記載の車両用電子制御装置。
- 監視CPUは、前記通信監視用データに基づく通信異常の検出時にその旨をバックアップ用メモリに記憶保持し、その通信異常が所定回検出された時、最終的に通信異常と判定する請求項1乃至6の何れかに記載の車両用電子制御装置。
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