JP5169872B2 - 電子制御機器 - Google Patents

Description

本発明は、通信ラインに接続され、通信ラインを介して相互に信号の送受信を行う複数の電子制御機器に関する。

自動車等の車両に搭載される複数の電子制御機器及び電子制御装置が多重通信ラインに接続されて形成される車両用通信ネットワークの故障診断方法が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、通信ネットワークの障害の検出手段において、多重通信ラインの本線抵抗の抵抗値を測定し、測定された抵抗値と通信ネットワークに接続されたＥＣＵに記憶された異常コードとの組み合わせによって異常部位を特定している。

特開２００４−２５２９６３号公報

しかし、分岐ハーネスにオープン故障が発生した場合、幹線ハーネスの終端抵抗が断線しているわけではないため、幹線ハーネスの終端抵抗の抵抗値は変化しない。したがって、多重通信ラインの本線抵抗の抵抗値に応じて異常部位を特定するという構成では、分岐ハーネスの断線を検出することができない。

ＥＣＵに記憶された異常コードは通信データの送受信を元に作成され、これにより異常部位を特定しているため、ＥＣＵに故障が発生したのか、或いはハーネスに故障が発生したのかを判別することができない。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信ラインに発生した故障を精度良く特定する電子制御機器を提供することである。

本発明の特徴は、通信ラインに接続され、通信ラインを介して相互に信号の送受信を行う複数の電子制御機器が形成する通信ネットワークにおいて、電子制御機器が、１対の通信ラインに対して電位差を加えて通信波形を形成することにより通信を行い、通信を行っていないアイドル時に各通信ラインへ所定のアイドル電圧を印加してアイドル状態を形成する通信ドライバと、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を制御するアイドル電圧オン／オフ回路と、各通信ラインの電圧を測定する電圧測定回路と、各通信ラインに発生した故障部位を特定する故障部位判定回路とを備え、アイドル電圧オン／オフ回路が、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を遮断して、故障部位判定回路は、電圧測定回路が測定した各通信ラインの電圧に基づいて、通信ラインに発生した故障部位を判定することである。

本発明の特徴によれば、通信ドライバによるアイドル電圧の印加を遮断することが可能となるため、通信ラインへのアイドル電圧出力を停止することが可能となる。この機能により、自らが印加するアイドル電圧の影響を排除することができるので、電圧測定回路が測定した各通信ラインの電圧に基づいて、通信ラインに発生した故障部位を判定すること
ができる。

電子制御機器は、通信ラインにアイドル状態が形成されていることを検出するアイドル検出回路を更に備え、アイドル検出回路は、少なくとも通信ラインにアイドル状態が形成されていることを検出した場合に、アイドル電圧オン／オフ回路に電子制御機器の診断タイミングであることを通知し、アイドル検出回路から電子制御機器の診断タイミングであることの通知を受けた場合に、アイドル電圧オン／オフ回路は、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を遮断してもよい。通信ラインがアイドル状態であることを検出することにより、自己の故障診断を実行するタイミングを決定することが可能となる。

電子制御機器は、各通信ラインの電位を低電位側電圧へ引き下げるプルダウン抵抗回路を更に備え、アイドル電圧オン／オフ回路は、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を遮断すると同時に、各通信ラインの電位を低電位側電圧へ引き下げてもよい。通信ドライバの内部抵抗が大きい場合に、故障時と非故障時の電位差が少ないため、高いセンシング精度が必要となるが、プルダウン抵抗回路を設けることにより、精度の高いセンシングが不要となる。

以上説明したように、本発明の電子制御機器によれば、通信ラインに発生した故障を精度良く特定することができる。

本発明の実施の形態に係わる電子制御機器を含む通信ネットワークの全体構成を示すブロック図である。 図１の電子制御機器が行う故障診断手順の一例を示すフローチャートである。 その他の実施の形態に係わる電子制御機器を含む通信ネットワークの全体構成を示すブロック図である。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係わる電子制御機器を含む通信ネットワークの全体構成を説明する。通信ネットワークは、１対の通信ライン４ａ、４ｂに接続され、通信ライン４ａ、４ｂを介して相互に信号の送受信を行う複数の電子制御機器１、２、３により形成されている。ここでは、電子制御機器の例として、エンジン運転における電気的な制御を総合的に行うためのマイクロコントローラからなるエンジンコントロールユニット（以後、「ＥＣＵ」という）について説明する。３つのＥＣＵ１〜３が通信ライン４ａ、４ｂにそれぞれ接続されている場合について説明する。

第１のＥＣＵ１および第２のＥＣＵ２は通信ライン４ａ、４ｂの幹線４を形成する終端ＥＣＵであり、各々のＥＣＵの内部に終端抵抗１２、１４と、通信ドライバ１１、１３を内蔵している。第３のＥＣＵ３も通信ドライバ１５を内蔵しており、第３のＥＣＵ３は、終端抵抗を内蔵しないことを除いて、ＥＣＵ１（１）やＥＣＵ２（２）と同一の構成を有する。よって、第３のＥＣＵの構成について説明し、第１及び第２のＥＣＵの構成についての説明を省略する。

通信ドライバ１５は、第３のＥＣＵ３が通信を行う時に、１対の通信ライン４ａ、４ｂに対して電位差を加えて通信波形を形成することにより通信を行い、通信を行っていない
時（以後、「アイドル時」という）に、各通信ライン４ａ、４ｂへ所定のアイドル電圧（例えば、２．５Ｖ）を印加して通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態を形成する。

第３のＥＣＵ３は、更に、各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を制御するアイドル電圧オン／オフ回路１７と、通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態が形成されていることを検出するアイドル検出回路１８と、各通信ライン４ａ、４ｂの電圧を測定する電圧測定回路１９と、各通信ライン４ａ、４ｂに発生した故障部位を特定する故障部位判定回路２０と、各通信ライン４ａ、４ｂの電位を低電位側電圧（例えば、接地電圧）へ引き下げるプルダウン抵抗回路２２ａ、２２ｂとを備える。

通信時は、第３のＥＣＵ３内の通信ドライバ１５は、内蔵されるトランジスタ（図に表示無し）をオンすることにより、通信ライン４ａ、４ｂを経由して終端抵抗１２、１４に電流を流し込み、通信ライン４ａ、４ｂの間に電位差を発生させて通信波形を生成して通信を行う。第３のＥＣＵ３が通信を行っていないアイドル時には、通信ドライバ１５は通信ライン４ａ、４ｂのそれぞれにアイドル電圧を出力してアイドル状態を形成する。一方で、第３のＥＣＵ３がアイドル状態でも、第２のＥＣＵ２或いは第１のＥＣＵ１が通信を行っている場合は、電気的にアイドル時は劣勢であるため、第２のＥＣＵ２或いは第１のＥＣＵ１の通信波形が、通信ライン４ａ、４ｂ上に現れる。通信ライン４ａ、４ｂにアイドル電圧が現れるのは、全てのＥＣＵがアイドル電圧を出力している場合のみである。

第３のＥＣＵ３内のアイドル検出回路１８は、同期型通信において、通信ライン４ａ、４ｂにアイドル電圧が現れてアイドル状態が形成されるタイミング及び診断タイミングを事前にスケジュールされている。

アイドル検出回路１８は、アイドル状態を検出することにより、通信ネットワークにおいて通信が行われていない状態を検出する。この通信が行われていない状態の検出は、予めスケジュールされているスケジュールテーブルによるタイミングや、ＥＣＵの電源投入時、電源ＯＦＦ時でもよい。

アイドル検出回路１８は、少なくとも通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態が形成されていることを検出した場合に、アイドル電圧オン／オフ回路１７に対して第３のＥＣＵ３の診断タイミングであることを通知し、アイドル検出回路１８から第３のＥＣＵ３の診断タイミングであることの通知を受けた場合に、アイドル電圧オン／オフ回路１７は、各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断する。

本発明の実施の形態では、アイドル検出回路１８は、通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態が形成され、且つ自らのＥＣＵの診断タイミングである場合において、アイドル電圧オン／オフ回路１７に対して第３のＥＣＵ３の診断タイミングであることを通知する。

アイドル電圧オン／オフ回路１７は、各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断すると同時に、プルダウン抵抗回路２２ａ、２２ｂ各々に内蔵されるトランジスタ（図に表示無し）をオンすることにより各通信ライン４ａ、４ｂの電位を低電位側電圧（例えば、接地電圧）へ引き下げる。

電圧測定回路１９は、この状態において、接続点Ｐａ、Ｐｂから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ、４ｂ上に現れる電圧を測定し、故障部位判定回路２０は、電圧測定回路１９が測定した各通信ライン４ａ、４ｂの電圧に基づいて、接続点Ｐａ、Ｐｂから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ、４ｂに発生した故障部位を判定する。

なお、故障部位判定回路２０は予め通信ライン４ａ、４ｂの故障モードに応じた電圧値
の情報を保持しており、電圧測定回路１９の測定結果と比較することにより、通信ライン４ａ、４ｂの故障モードを判定する。

故障部位に対しての診断について具体的に説明する。前提として、総てのＥＣＵ１〜３が内蔵する通信ドライバ１１、１３、１５が通信ライン４ａ、４ｂへアイドル電圧を出力し、通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態が形成されている。

通信ライン４ａ、４ｂに故障が無い場合、通信ドライバ１１、１３、１５が通信ライン４ａ、４ｂへアイドル電圧を出力することにより、通信ライン４ａ、４ｂはアイドル電圧にて均衡を保っている。

次に、例えば、接続点Ｐａから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ上に断線故障が発生している場合を考える。通信ドライバ１１、１３、１５が通信ライン４ａ、４ｂへアイドル電圧を出力すれば、断線箇所の前後からアイドル電圧が印加されるので、上記した通信ライン４ａ、４ｂに断線が無い場合と同じ電圧が通信ライン４ａ、４ｂ上に現れることになる。この場合、電圧測定回路１９が接続点Ｐａ、Ｐｂから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａの電圧を計測しても、断線故障を検出することはできない。

次に、通信ライン４ａ、４ｂに故障が無く、通信ドライバ１５による各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断した場合を考える。通信ドライバ１５からのアイドル電圧出力が遮断されるが、他の通信ドライバ１１、１３は通信ライン４ａ、４ｂ上へアイドル電圧を出力している。通信ライン４ａ、４ｂに故障が無いため、接続点Ｐａ、Ｐｂから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａにもアイドル電圧が現れることになる。よって、電圧測定回路１９が計測する電圧はアイドル電圧となる。

次に、例えば、接続点Ｐａから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ上に断線故障が発生し、通信ドライバ１５による各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断した場合を考える。他の通信ドライバ１１、１３は通信ライン４ａ、４ｂ上へアイドル電圧を出力しているが、接続点Ｐａから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ上に断線故障が発生しているため、断線箇所から第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ上に、通信ドライバ１１、１３により印加されるアイドル電圧が伝達されない。一方、通信ドライバ１５からのアイドル電圧出力が遮断されているので、断線箇所から第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａにはアイドル電圧よりも低い電圧が現れる。このアイドル電圧よりも低い電圧を電圧測定回路１９が測定することにより、接続点Ｐａから第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａ上に発生する断線故障を検出することができる。なお、断線時に計測される電圧は、通信ドライバ内部抵抗に依存するため、予め設定が必要である。断線故障の他、グランドショートは０Ｖ、電源電圧ショートは電源電圧の値を予め設定しておき、これらの故障を検出する。

図２を参照して、図１の電子制御機器が行う故障診断手順の一例を説明する。

（イ）先ず、Ｓ０１段階においてアイドル検出回路１８は通信ライン４ａ、４ｂがアイドル状態であるか否かを判断する。アイドル状態であると判断した場合（Ｓ０１でＹＥＳ）、故障診断が可能となるため、Ｓ０３段階へ進む。Ｓ０３段階において、事前にスケジュールされている自らのＥＣＵの診断タイミングであるか否かを判断する。タイミングで無ければ（Ｓ０３でＮＯ）、Ｓ０１段階へ戻る。

（ロ）タイミングで有れば（Ｓ０３段階でＹＥＳ）、アイドル電圧オン／オフ回路１７に対して第３のＥＣＵ３の診断タイミングであることを通知し、Ｓ０５段階において、アイドル電圧オン／オフ回路１７は、通信ドライバ１５の電源をオフ制御して、各通信ライ
ン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断する。

（ハ）Ｓ０７段階に進み、故障部位判定回路２０は、電圧測定回路１９が測定した通信ライン４ａの電圧がアイドル電圧であるか否かを判断する。アイドル電圧であれば（Ｓ０７でＹＥＳ）、通信ライン４ａは正常であると判定し（Ｓ１１）、アイドル電圧でなければ（Ｓ０７でＮＯ）、Ｓ０９段階に進む。

（ニ）Ｓ０９段階において、電圧測定回路１９が測定した通信ライン４ａの電圧が予め定めた断線時の電圧であるか否かを判断する。断線時の電圧であれば（Ｓ０９でＹＥＳ）、通信ライン４ａに断線故障が発生したと判定し（Ｓ１３）、断線時の電圧でなければ（Ｓ０９でＮＯ）、通信ライン４ａにグランドショート、電源ショート、その他の故障が発生したと判定する（Ｓ１５）。

（ホ）Ｓ１７段階に進み、故障部位判定回路２０は、電圧測定回路１９が測定した通信ライン４ｂの電圧がアイドル電圧であるか否かを判断する。アイドル電圧であれば（Ｓ１７でＹＥＳ）、通信ライン４ｂは正常であると判定し（Ｓ２５）、アイドル電圧でなければ（Ｓ１７でＮＯ）、Ｓ１９段階に進む。

（へ）Ｓ１９段階において、電圧測定回路１９が測定した通信ライン４ｂの電圧が予め定めた断線時の電圧であるか否かを判断する。断線時の電圧であれば（Ｓ１９でＹＥＳ）、通信ライン４ｂに断線故障が発生したと判定し（Ｓ２１）、断線時の電圧でなければ（Ｓ１９でＮＯ）、通信ライン４ｂにグランドショート、電源ショート、その他の故障が発生したと判定する（Ｓ２３）。

（ト）Ｓ２７段階に進み、アイドル電圧オン／オフ回路１７は、通信ドライバ１５の電源をオン制御して、各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を開始する。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。

アイドル電圧オン／オフ回路１７が各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を制御することにより、通信ドライバ１５によるアイドル電圧の印加を遮断することが可能となるため、通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧出力を停止することが可能となる。この機能により、自らが印加するアイドル電圧の影響を排除することができるので、電圧測定回路１９が測定した各通信ライン４ａ、４ｂの電圧に基づいて、通信ライン４ａ、４ｂに発生した故障部位を判定することができる。

アイドル検出回路１８が通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態が形成されていることを検出することにより、自己の故障診断を実行するタイミングを決定することが可能となる。アイドル検出回路１８は、少なくとも通信ライン４ａ、４ｂにアイドル状態が形成されていることを検出した場合に、アイドル電圧オン／オフ回路１７に第３のＥＣＵ３の診断タイミングであることを通知し、アイドル検出回路１８から第３のＥＣＵ３の診断タイミングであることの通知を受けた場合に、アイドル電圧オン／オフ回路１７は、各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断すればよい。

第３のＥＣＵ３は、各通信ライン４ａ、４ｂの電位を低電位側電圧へ引き下げるプルダウン抵抗回路２２ａ、２２ｂを更に備え、アイドル電圧オン／オフ回路１７は、各通信ライン４ａ、４ｂへのアイドル電圧の印加を遮断すると同時に、各通信ライン４ａ、４ｂの電位を低電位側電圧へ引き下げる。通信ドライバ１５の内部抵抗が大きい場合に、故障時と非故障時の電位差が少ないため、高いセンシング精度が必要となるが、プルダウン抵抗
回路２２ａ、２２ｂを設けることにより、通信ライン４ａ、４ｂの電位を固定することができるので、精度の高いセンシングが不要となる。

上記のように、本発明は、１つの実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、図３に示すように、図１に示した第３のＥＣＵ３の構成要素からプルダウン抵抗回路２２ａ、２２ｂを削除しても構わない。この場合、断線箇所から第３のＥＣＵ３までの通信ライン４ａには、接地電位は現れないが、アイドル電圧よりも低い電圧が現れることになり、この電圧を予め定めておくことにより、断線故障の判定を行うことはできる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。

１ 第１のＥＣＵ（電子制御機器）
２ 第２のＥＣＵ（電子制御機器）
３ 第３のＥＣＵ（電子制御機器）
４ 幹線
４ａ、４ｂ 通信ライン
１１、１３、１５ 通信ドライバ
１２、１４ 終端抵抗
１７ アイドル電圧オン／オフ回路
１８ アイドル検出回路
１９ 電圧測定回路
２０ 故障部位判定回路
２２ａ、２２ｂ プルダウン抵抗回路

Claims (3)

1. 通信ラインに接続され、当該通信ラインを介して相互に信号の送受信を行う複数の電子制御機器が形成する通信ネットワークにおいて、
   １対の通信ラインに対して電位差を加えて通信波形を形成することにより通信を行い、通信を行っていないアイドル時に各通信ラインへ所定のアイドル電圧を印加してアイドル状態を形成する通信ドライバと、
   各通信ラインへのアイドル電圧の印加を制御するアイドル電圧オン／オフ回路と、
   各通信ラインの電圧を測定する電圧測定回路と、
   各通信ラインに発生した故障部位を特定する故障部位判定回路とを備える前記電子制御機器であって、
   前記アイドル電圧オン／オフ回路は、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を遮断して、故障部位判定回路は、前記電圧測定回路が測定した各通信ラインの電圧に基づいて、通信ラインに発生した故障部位を判定することを特徴とする電子制御機器。
2. 通信ラインにアイドル状態が形成されていることを検出するアイドル検出回路を更に備え、
   前記アイドル検出回路は、少なくとも通信ラインにアイドル状態が形成されていることを検出した場合に、前記アイドル電圧オン／オフ回路に前記電子制御機器の診断タイミングであることを通知し、前記アイドル検出回路から電子制御機器の診断タイミングであることの通知を受けた場合に、前記アイドル電圧オン／オフ回路は、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電子制御機器。
3. 各通信ラインの電位を低電位側電圧へ引き下げるプルダウン抵抗回路を更に備え、
   前記アイドル電圧オン／オフ回路は、各通信ラインへのアイドル電圧の印加を遮断すると同時に、各通信ラインの電位を低電位側電圧へ引き下げることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御機器。

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