JP4005421B2

JP4005421B2 - 車両用電子制御装置

Info

Publication number: JP4005421B2
Application number: JP2002175620A
Authority: JP
Inventors: 宮野　　英正; 康弘田中
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: JP2004027851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スロットル制御を実施する車両用電子制御装置に係り、特に当該制御装置を構成するマスタマイコンの異常検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両用電子制御装置として、電子スロットル制御を実施するためのマスタマイコン（制御用マイコン）と、このマスタマイコンに従属的に設けられるスレーブマイコン（監視用マイコン）とを具備する構成が従来より提案されている。この場合一般に、マスタマイコンは、上記の電子スロットル制御に加え、燃料噴射や点火等のエンジン制御を実施する高機能・大容量のＣＰＵを有するのに対し、コストダウンを図るべくスレーブマイコンは安価で且つ低機能なＣＰＵを有する。
【０００３】
上記構成の電子制御装置では、マスタマイコン及びスレーブマイコンの機能の違いから相互監視が十分に実施できず、信頼性の確保が困難とになるという問題が生ずる。つまり、２つのマイコン間でウオッチドッグパルス（ＷＤパルス）による監視や通信異常の監視が実施できれば相互監視が可能となるが、スレーブマイコン側がこうした監視機能を持たない場合も考えられ、かかる場合には信頼性の確保が困難となる。仮にスレーブマイコン側がＷＤ監視機能や通信異常の監視機能を持つとしても、当該スレーブマイコンが低機能である故にその監視機能には多くの制約を伴うこととなる。
【０００４】
また、エンジン制御と電子スロットル制御とが同一のマイコンに同居することになるため、マイコンの付加価値が従来よりも高くなり、一つのマイコンへの依存度も高くなる。そのため、従来よりも厳密且つ確実なマイコン異常検出が必要となる。
【０００５】
【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、その目的とするところは、厳密且つ確実なマイコン異常検出を可能とし、ひいては信頼性の高い電子スロットル制御を実現することができる車両用電子制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の車両用電子制御装置では、電子スロットル制御を実施するためのマスタマイコンと、このマスタマイコンに従属的に設けられるスレーブマイコンとを備え、それらの各マイコンが通信可能に接続されている。そして、マスタマイコンは、電子スロットル制御について処理の状態をモニタするものであって、定期的に実施される演算処理について所定期間内における処理回数をチェックする第１のモニタ手段と、フェイルセーフ処理について処理の状態をモニタする第２のモニタ手段とを具備してそれら各モニタ手段によるモニタ結果をスレーブマイコンに送信する。また、スレーブマイコンは、前記第１のモニタ手段によるモニタ結果から電子スロットル制御に関する異常検出を行い、その異常発生の旨検出すると前記第２のモニタ手段によるモニタ結果を要求すると共に該第２のモニタ手段によるモニタ結果からフェイルセーフ処理に関する異常検出を行う。そして、その異常発生の旨検出するとマスタマイコンにリセットをかける。
【０００７】
要するに、マスタマイコンでは、電子スロットル制御とフェイルセーフ処理について処理が適正かどうかがモニタされ、その結果を基にスレーブマイコンではマスタマイコンの異常の有無が検出される。特にスレーブマイコンでは、電子スロットル制御に関する異常検出（第１のモニタ手段の結果による異常検出）と、フェイルセーフ処理に関する異常検出（第２のモニタ手段の結果による異常検出）とが２段階で行われ、後者の異常検出結果を基にマスタマイコンがリセットされる。この場合、スレーブマイコンでは、マスタマイコン側の異常の状態を段階的に把握し、しかもその状態に応じた処置が可能となる。また、その都度の異常状態の履歴を記憶保持すること等も可能となる。その結果、厳密且つ確実なマイコン異常検出を可能とし、ひいては信頼性の高い電子スロットル制御を実現することができる。
【０００８】
前記第１のモニタ手段及び第２のモニタ手段は、以下のように具体化されると良い。つまり、
・請求項２に記載したように、前記第１のモニタ手段は、予め決められた順序の割り込みについてその割り込み順序をチェックする。
・請求項３に記載したように、前記第２のモニタ手段は、少なくともフェイルセーフ処理の開始及び終了が正しくなされたことをチェックする。
【０００９】
これら各発明によれば、決められた順序通りに割り込みが発生していること、決められた定期処理が確実に実施されていること、フェイルセーフ処理が適正に実施されていることが保証され、信頼性が向上する。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、マスタマイコンは、第１のモニタ手段及び第２のモニタ手段によるモニタ結果として、モニタの都度積算されるカウンタ値をスレーブマイコンに送信し、スレーブマイコンは、前記カウンタ値と所定の判定値との比較により異常検出を行う。この場合、スレーブマイコンは、カウンタ値の比較判定を行うのみで異常検出が実施できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
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、主要な構成としてマスタマイコン１１、スレーブマイコン１２及びＷＤ回路１３を備える。マスタマイコン１１は、燃料噴射や点火といったエンジン制御、トランスミッション制御（ＥＣＴ制御）及び電子スロットル制御を実施する他、スレーブマイコン１２を監視するための監視制御を実施する。スレーブマイコン１２は、マスタマイコン１１を監視するための監視制御を実施する。マスタマイコン１１とスレーブマイコン１２とはデータを共有するために相互に通信可能に接続されている。
【００１２】
マスタマイコン１１には、Ａ／Ｄ変換器１４を介してスロットル開度やアクセル開度等のアナログ信号が入力される他、エンジン回転数、吸気管内圧力等々のエンジン運転情報が随時入力される。マスタマイコン１１は、これら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。
【００１３】
特に、スロットルアクチュエータのモータ駆動に際し、マスタマイコン１１は、周知のＰＩＤ演算手法を用い、スロットル開度の検出値と目標値との偏差に応じてモータ駆動のための制御値（Ｄｕｔｙ値）を演算する。そして、この制御値（Ｄｕｔｙ値）に基づいてＰＷＭ駆動信号をスロットルモータに対して出力する。
【００１４】
また、マスタマイコン１１は、スレーブマイコン１２の監視制御として、所定周期で反転するＷＤパルスをスレーブマイコン１２より入力し、そのＷＤパルスが所定時間以上反転しなかった場合にスレーブマイコン１２に対してリセット信号を出力する。或いは、マスタマイコン１１は、スレーブマイコン１２から正常にデータを受信しない場合にスレーブマイコン１２に対してリセット信号を出力する。
【００１５】
また、スレーブマイコン１２は、マスタマイコン１１より定期的にデータを受信し、例えばその受信が規定通りになされているかどうかにより当該マスタマイコン１１の状態を監視する。そして、マスタマイコン１１は、スレーブマイコン１２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。
【００１６】
ＷＤ回路１３は、所定周期で反転するＷＤパルスをマスタマイコン１１より入力し、そのＷＤパルスが所定時間以上反転しなかった場合にマスタマイコン１１に対してリセット信号を出力する。
【００１７】
次に、上記エンジンＥＣＵ１０におけるマスタマイコン１１の異常検出手順について詳しく説明する。本実施の形態では、マイコン異常検出の具体的な手法として、マスタマイコン１１が処理順序チェック、処理回数チェック及び処理実行チェックを実施する。
【００１８】
ここで、処理順序チェックは、以下の手順で行われる。すなわち、マスタマイコン１１での電子スロットル制御においては、ＡＤ値取り込み、ＰＩＤ演算、ＰＷＭ出力といった各処理がそれぞれの優先順位に従い、予め決められた処理順序で実施される。本実施の形態では、図２に示すように、ＡＤ値取り込み→ＰＩＤ演算→ＰＷＭ出力の順で各処理の割り込みが起動される。これらが決められた順序通りに実施されなければ、マイコン異常と判断できる。また、例えば１ｍｓ以内に各割り込みが起動され、更に２ｍｓ周期でＡＤ値取り込み処理が起動されるようになっている。
【００１９】
具体的には、マスタマイコン１１が図３のフローチャートに従い各処理を実施する。図３の（ａ）では、ＡＤ値取り込みに関する通常制御を実施した後、ＡＤ値取込完了フラグＸＡＤ＿ＥをＯＮする（ステップ１０１，１０２）。
【００２０】
図３の（ｂ）では、ＡＤ値取込完了フラグＸＡＤ＿ＥがＯＮであることを条件に、ＡＤ値取込判定フラグＸＡＤをＯＮする（ステップ１１１，１１２）。その後、ＰＩＤ演算に関して通常制御を実施し、更にＰＩＤ演算完了フラグＸＰＩＤ＿ＥをＯＮする（ステップ１１３，１１４）。
【００２１】
更に、図３の（ｃ）では、ＰＩＤ演算完了フラグＸＰＩＤ＿ＥがＯＮであることを条件に、ＰＩＤ演算判定フラグＸＰＩＤをＯＮする（ステップ１２１，１２２）。また、ＡＤ値取込判定フラグＸＡＤがＯＦＦ、又はＰＩＤ演算判定フラグＸＰＩＤがＯＦＦである場合に、処理順序異常カウンタＣＥＲＲ１を１インクリメントする（ステップ１２３，１２４）。その後、ＰＷＭ出力に関して通常制御を実施し、更に上述した各フラグＸＡＤ＿Ｅ，ＸＡＤ，ＸＰＩＤ＿Ｅ，ＸＰＩＤを全てＯＦＦする（ステップ１２５，１２６）。
【００２２】
上記図３の（ａ）〜（ｃ）では、ＰＷＭ出力処理が実施される時点でＡＤ値取り込み及びＰＩＤ演算が完了しているかどうかをモニタするが、モニタの手順はそれに限られない。ＡＤ値取り込み処理やＰＩＤ演算処理でも処理順序のモニタを行うようにしても良い。
【００２３】
また、処理回数チェックは以下の手順で行われる。すなわち、マスタマイコン１１は所定の時間周期で多数の処理を実施するが、その時間周期よりも長い一定期間内での処理の実行回数により処理回数チェックが行われる。具体的には、マスタマイコン１１が図４のフローチャートに従い各処理を実施する。この事例では、４ｍｓ処理で「処理Ａ」が実施され、８ｍｓ処理で「処理Ｂ」が実施されるものとしている。
【００２４】
図４の（ａ）では、４ｍｓ処理内で「処理Ａ」に関する通常制御を実施し、処理ＡカウンタＣＮＴ＿Ａを１インクリメントする（ステップ２０１，２０２）。また、図４の（ｂ）では、８ｍｓ処理内で「処理Ｂ」に関する通常制御を実施し、処理ＢカウンタＣＮＴ＿Ｂを１インクリメントする（ステップ２１１，２１２）。
【００２５】
更に、図４の（ｃ）に示す１００ｍｓ処理では、処理ＡカウンタＣＮＴ＿Ａが判定値ＫＣＮＴＡに一致しなければ処理回数異常カウンタＣＥＲＲ２を１インクリメントする（ステップ２２１，２２２）。また、処理ＢカウンタＣＮＴ＿Ｂが判定値ＫＣＮＴＢに一致しなければ処理回数異常カウンタＣＥＲＲ２を１インクリメントする（ステップ２２３，２２４）。そしてその後、ＣＮＴ＿Ａ及びＣＮＴ＿Ｂを共にクリアする（ステップ２２５）。
【００２６】
一方、電子スロットル制御に関して何らかの異常が発生すると、フェイルセーフ処理が実施される。このフェイルセーフ処理は、その重要性から処理が確実に実行されることが要求される。それ故、処理実行チェックとして、当該処理が確実に起動され、且つ実行されたことがチェックされる。具体的には、マスタマイコン１１が図５のフローチャートに従い各処理を実施する。
【００２７】
図５の（ａ）では、先ず判定用変数ＴＥＳＴ１として起動判定値ＫＳＴＡＲＴをセットし（ステップ３０１）、その後、フェイルセーフ処理を実行する（ステップ３０２）。フェイルセーフ処理では、図５の（ｂ）に示す処理に飛び、判定用変数ＴＥＳＴ１が起動判定値ＫＳＴＡＲＴであるか否かを判別し、ＴＥＳＴ１≠ＫＳＴＡＲＴの場合に実行異常カウンタＣＥＲＲ３を１インクリメントする（ステップ３１１，３１２）。その後、フェイルセーフ処理に関して通常制御を実施し、更に判定用変数ＴＥＳＴ１として実行判定値ＫＥＮＤをセットする（ステップ３１３，３１４）。
【００２８】
その後図５の（ａ）に戻り、判定用変数ＴＥＳＴ１が実行判定値ＫＥＮＤであるか否かを判別し、ＴＥＳＴ１≠ＫＥＮＤの場合に実行異常カウンタＣＥＲＲ３を１インクリメントする（ステップ３０３，３０４）。
【００２９】
なお本実施の形態においては、図３及び図４の処理が特許請求の範囲に記載した「第１のモニタ手段」に相当し、図５の処理が同「第２のモニタ手段」に相当する。
【００３０】
上記図３〜図５によりマスタマイコン１１でそれぞれの異常カウンタＣＥＲＲ１〜ＣＥＲＲ３がカウントされると、スレーブマイコン１２においてそれらカウント値に基づいてマイコン異常検出が実施される。図６は、マスタマイコン１１の異常検出手順を示すフローチャートであり、この処理は、スレーブマイコン１２にて例えば４ｍｓ周期で実施される。
【００３１】
図６の処理では、第１異常フラグＸＮＧ１と第２異常フラグＸＮＧ２とを用い、第１異常フラグＸＮＧ１がＯＮされるまではＣＥＲＲ１，ＣＥＲＲ２により異常検出が実施され、第１異常フラグＸＮＧ１がＯＮされた後はＣＥＲＲ３により異常検出が実施される。
【００３２】
詳しくは、先ずはじめに第１異常フラグＸＮＧ１が既にＯＮであるか否かを判別する（ステップ４０１）。そして、ＸＮＧ１＝ＯＦＦの場合に、処理順序異常カウンタＣＥＲＲ１が処理順序判定用の異常判定値ＫＥＲＲ１よりも大きければ、第１異常フラグＸＮＧ１をＯＮする（ステップ４０２，４０３）。また、処理回数異常カウンタＣＥＲＲ２が処理回数判定用の異常判定値ＫＥＲＲ２よりも大きければ、第１異常フラグＸＮＧ１をＯＮする（ステップ４０４，４０５）。ＣＥＲＲ１，ＣＥＲＲ２の確認後、本処理を一旦終了する。
【００３３】
一方、第１異常フラグＸＮＧ１がＯＮされた後は、ステップ４０１からステップ４０６にそのまま進む。そして、実行異常カウンタＣＥＲＲ３が実行判定用の異常判定値ＫＥＲＲ３よりも大きければ、第２異常フラグＸＮＧ２をＯＮする（ステップ４０６，４０７）。その後、ＸＮＧ２＝ＯＮであれば、マスタマイコン１１に対してリセット信号を出力する（ステップ４０８，４０９）。
【００３４】
図７は、異常検出手順の全体的な流れを示すタイムチャートであり、上記図３〜図６の各処理は概ねこの流れに沿って実施される。図中、マスタマイコン１１及びスレーブマイコン１２の処理の順番を丸数字で示す。
【００３５】
図７において、スレーブマイコン１２からマスタマイコン１１に対して処理順序チェック、処理回数チェックが要求される（丸数字１）。つまり、処理順序チェック、処理回数チェックの結果送信が要求される。マスタマイコン１１では、上記図３及び図４により処理順序チェック、処理回数チェックが実施されており、このチェック結果である異常カウンタＣＥＲＲ１及びＣＥＲＲ２がスレーブマイコン１２に送信される（丸数字２，３）。
【００３６】
その後、スレーブマイコン１２では、異常カウンタＣＥＲＲ１及びＣＥＲＲ２から異常検出が実施される（丸数字４）。つまり、上記図６の処理（ステップ４０２〜４０５）により電子スロットル制御に関する異常検出が実施される。そして、検出結果が正常であり、同様の異常検出を再度実施するのであれば、丸数字１の段階に戻る（丸数字５）。
【００３７】
また、検出結果が異常であれば、スレーブマイコン１２からマスタマイコン１１に対してフェイル時の処理実行チェックが要求される（丸数字６）。つまり、処理実行チェックの結果送信が要求される。マスタマイコン１１では、上記図５の処理により処理実行チェックが実施されており、このチェック結果である異常カウンタＣＥＲＲ３がスレーブマイコン１２に送信される（丸数字７，８）。
【００３８】
その後、スレーブマイコン１２では、異常カウンタＣＥＲＲ３からマイコン異常の有無が検出される（丸数字９）。つまり、上記図６の処理（ステップ４０６，４０７）によりフェイルセーフ処理に関する異常検出が実施される。そして、検出結果が正常であり、処理実行チェックを再度実施するのであれば、丸数字６の段階に戻る（丸数字１０）。
【００３９】
また、検出結果が異常であれば、スレーブマイコン１２からマスタマイコン１１に対してリセット信号が出力される（丸数字１１）。なお、ＣＥＲＲ１，ＣＥＲＲ２により異常発生の旨検出された時、或いはＣＥＲＲ３により異常発生の旨検出された時には、その都度の異常発生の履歴がスレーブマイコン１２側で記憶保持されるようになっている。
【００４０】
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。
スレーブマイコン１２では、マスタマイコン１１側の異常の状態を段階的に把握し、しかもその状態に応じた処置が可能となる。また、その都度の異常状態の履歴を記憶保持することも可能となる。その結果、厳密且つ確実なマイコン異常検出を可能とし、ひいては信頼性の高い電子スロットル制御を実現することができる。
【００４１】
電子スロットル制御において、決められた順序通りに割り込みが発生していること、決められた定期処理が確実に実施されていることが検出でき、また、フェイルセーフ処理において当該処理が確実に実施されていることが検出できる。そのため、これら各処理の信頼性が向上する。
【００４２】
スレーブマイコン１２では、マスタマイコン１１より受信したカウンタ値（ＣＥＲＲ１〜ＣＥＲＲ３）の比較判定を行うのみで異常検出が実施でき、スレーブマイコン１２として低機能化の要望に応えることが可能となる。
【００４３】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、電子スロットル制御について、決められた順序通りに割り込みが発生していること（上記図３参照）、決められた定期処理が確実に実施されていること（上記図４参照）をモニタしたが、後者のみをモニタする構成であっても良い。
【００４４】
上記図５の処理では、フェイルセーフ処理の開始と終了が正常に行われたことをモニタしたが、それに加え、フェイルセーフ処理の途中の段階で処理抜けをモニタするようにしても良い。
【００４５】
上記実施の形態では、マスタマイコン１１及びスレーブマイコン１２間でＷＤパルスによる監視や通信による監視を実施したが、これらの監視機能を持たないスレーブマイコンを用いることも可能である。
【００４６】
異常検出の感度を、異常検出の回数に応じてスレーブマイコン１２で変更しても良い。例えば、異常発生を検出した回数が増えるほど、感度を感度を強くする。これにより、異常検出の感度を固定にする場合に比べて設定の自由度が増える。
【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の構成を示すブロック図。
【図２】マスタマイコンの処理順序を示すタイムチャート。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は処理順序チェックに関する処理を示すフローチャート。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は処理回数チェックに関する処理を示すフローチャート。
【図５】（ａ），（ｂ）は処理実行チェックに関する処理を示すフローチャート。
【図６】スレーブマイコンによるマイコン異常検出の処理を示すフローチャート。
【図７】異常検出手順の全体的な流れを示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０…エンジンＥＣＵ、１１…マスタマイコン、１２…スレーブマイコン。

Claims

電子スロットル制御を実施するためのマスタマイコンと、このマスタマイコンに従属的に設けられるスレーブマイコンとを備え、それらの各マイコンが通信可能に接続されてなる車両用電子制御装置において、
マスタマイコンは、電子スロットル制御について処理の状態をモニタするものであって、定期的に実施される演算処理について所定期間内における処理回数をチェックする第１のモニタ手段と、フェイルセーフ処理について処理の状態をモニタする第２のモニタ手段とを具備してそれら各モニタ手段によるモニタ結果をスレーブマイコンに送信し、スレーブマイコンは、前記第１のモニタ手段によるモニタ結果から電子スロットル制御に関する異常検出を行い、その異常発生の旨検出すると前記第２のモニタ手段によるモニタ結果を要求すると共に該第２のモニタ手段によるモニタ結果からフェイルセーフ処理に関する異常検出を行い、その異常発生の旨検出するとマスタマイコンにリセットをかける
ことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１に記載の車両用電子制御装置において、
前記第１のモニタ手段は、予め決められた順序の割り込みについてその割り込み順序をチェックするものである
ことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１または２に記載の車両用電子制御装置において、
前記第２のモニタ手段は、少なくともフェイルセーフ処理の開始及び終了が正しくなされたことをチェックするものである
ことを特徴とする車両用電子制御装置。
請求項１から３のいずれかに記載の車両用電子制御装置において、
マスタマイコンは、前記第１のモニタ手段及び前記第２のモニタ手段によるモニタ結果として、モニタの都度積算されるカウンタ値をスレーブマイコンに送信し、スレーブマイコンは、前記カウンタ値と所定の判定値との比較により異常検出を行うものである
ことを特徴とする車両用電子制御装置。