JP5561329B2 - In-vehicle electronic control unit - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロコンピュータの故障/異常を監視する機能を有する車載電子制御装置に関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle electronic control device having a function of monitoring failure / abnormality of a microcomputer.
従来のCPU監視機能を有する車載電子制御装置としては、例えば特許文献1及び2に記載の技術がある。この技術は、上記監視機能としてロックステップ方式を採用したものであり、同一構成を有するA系とB系の2つの情報処理部における処理結果を照合する照合回路を備える。そして、照合回路による照合結果が不一致である場合に、A系又はB系が故障していると判定する。
また、上記監視機能として、制御CPUを監視CPUで監視する、所謂2CPU方式を採用したものもある(例えば、特許文献3参照)。
As a vehicle-mounted electronic control apparatus having a conventional CPU monitoring function, for example, there are technologies described in
In addition, as the monitoring function, there is a function that employs a so-called 2CPU system in which the control CPU is monitored by the monitoring CPU (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、上記のようなロックステップ方式を採用した監視機能では、制御部と監視部とが同一コアを使用していると、コアの演算器に演算ミスが生じるような不具合があった場合に、異常として検出することができない。また、上記のような2CPU方式を採用した監視機能では、制御CPUの演算をきめ細かく診断することができない。
このように、異常の詳細を診断することができないため、異常発生時には、異常の詳細によらず一律に制御を停止していた。ところが、車両の大型化による制御停止時のドライバ負担や車両安全制御の規格化などの観点から、異常の詳細によっては異常発生時にも制御を続行することが望まれる。
そこで、本発明は、マイクロコンピュータの異常の詳細を適切に診断することができる車載電子制御装置を提供することを課題としている。
However, in the monitoring function employing the lock step method as described above, if the control unit and the monitoring unit use the same core, there is a problem that causes a calculation error in the arithmetic unit of the core, It cannot be detected as an abnormality. In addition, the monitoring function employing the 2CPU method as described above cannot make a detailed diagnosis of the calculation of the control CPU.
As described above, since the details of the abnormality cannot be diagnosed, the control is uniformly stopped regardless of the details of the abnormality when the abnormality occurs. However, depending on the details of the abnormality, it is desirable to continue the control even when an abnormality occurs, from the viewpoint of driver burden at the time of stopping the control due to an increase in the size of the vehicle and standardization of vehicle safety control.
Therefore, an object of the present invention is to provide an in-vehicle electronic control device that can appropriately diagnose details of abnormality of a microcomputer.
上記課題を解決するために、本発明に係る車載電子制御装置の一態様は、車両に搭載されたセンサからの検出信号に基づいて、アクチュエータの駆動信号を生成するマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータのクロックとを備える車載電子制御装置であって、前記マイクロコンピュータは、ハードウェア部とソフトウェア部とを含んで構成されており、前記マイクロコンピュータの内部に設けられ、前記ハードウェア部の各要素の異常を監視するウォッチドッグタイマを有するハードウェア要素監視手段と、前記マイクロコンピュータの内部に設けられ、前記ソフトウェア部の各要素の異常を監視するウォッチドッグタイマを有するソフトウェア要素監視手段と、前記マイクロコンピュータの外部に設けられ、前記マイクロコンピュータの異常を監視する外部監視手段と、を備え、前記外部監視手段は、前記マイクロコンピュータのクロックを監視するクロック監視処理手段と、前記ハードウェア要素監視手段及びソフトウェア要素監視手段のウォッチドッグタイマの出力パルスをそれぞれ監視するパルス監視処理手段とを有することを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, an aspect of an on-vehicle electronic control device according to the present invention includes a microcomputer that generates a drive signal for an actuator based on a detection signal from a sensor mounted on a vehicle, and the microcomputer. An on-vehicle electronic control device including a clock, wherein the microcomputer includes a hardware part and a software part, and is provided inside the microcomputer, and each element of the hardware part is abnormal. Hardware element monitoring means having a watchdog timer for monitoring the software, software element monitoring means provided in the microcomputer and having a watchdog timer for monitoring an abnormality of each element of the software section, and the microcomputer Provided outside, the microcomputer External monitoring means for monitoring abnormalities of the data, the external monitoring means comprising: a clock monitoring processing means for monitoring the clock of the microcomputer; and a watchdog timer of the hardware element monitoring means and the software element monitoring means. And pulse monitoring processing means for monitoring each output pulse.
このように、マイクロコンピュータをハードウェア監視、ソフトウェア監視、外部監視の3つで総合監視するので、マイクロコンピュータの異常の詳細を診断することができる。そのため、マイクロコンピュータの異常発生時には、異常の詳細に応じた適切な処置が可能となる。また、クロック監視処理とパルス監視処理とで外部監視を行うので、マイクロコンピュータの機能不全をマイクロコンピュータの外部で適切に検出することができる。 As described above, since the microcomputer is comprehensively monitored by hardware monitoring, software monitoring, and external monitoring, the details of the abnormality of the microcomputer can be diagnosed. Therefore, when an abnormality occurs in the microcomputer, it is possible to take appropriate measures according to the details of the abnormality. Further, since external monitoring is performed by the clock monitoring process and the pulse monitoring process, it is possible to appropriately detect malfunction of the microcomputer outside the microcomputer.
また、上記において、前記外部監視手段は、前記マイクロコンピュータのクロックとは独立した監視用クロックを有し、前記クロック監視処理手段は、前記監視用クロックを用いて前記マイクロコンピュータのクロックを監視する。
これにより、マイクロコンピュータ内部の各監視機能が共通して影響を受けるクロック異常が発生し、マイクロコンピュータ内部で故障/異常の診断が行えない場合には、これを異常として検出することができる。
また、上記において、前記パルス監視処理手段は、前記出力パルスの少なくとも一方が所定時間停止したことをもって、前記ハードウェア要素監視手段及びソフトウェア要素監視手段の少なくとも一方の異常を検出する。
これにより、マイクロコンピュータ内部の各監視機能が動作していない場合には、これを異常として検出することができる。
In the above, the external monitoring means has a monitoring clock independent of the clock of the microcomputer, and the clock monitoring processing means monitors the clock of the microcomputer using the monitoring clock.
As a result, when a clock abnormality that affects each monitoring function in the microcomputer in common occurs and failure / abnormality diagnosis cannot be performed in the microcomputer, it can be detected as an abnormality.
In the above, the pulse monitoring processing means detects an abnormality of at least one of the hardware element monitoring means and the software element monitoring means when at least one of the output pulses is stopped for a predetermined time.
Thereby, when each monitoring function in the microcomputer is not operating, this can be detected as an abnormality.
さらに、上記において、前記クロック監視処理手段は、前記マイクロコンピュータのクロックのクロックパルスと、前記監視用クロックのクロックパルスとを比較することで、前記マイクロコンピュータのクロックの異常を検出するようにしてもよい。
これにより、適切にマイクロコンピュータのクロックの異常を検出することができる。
Further, in the above, the clock monitoring processing means may detect an abnormality in the clock of the microcomputer by comparing a clock pulse of the microcomputer clock with a clock pulse of the monitoring clock. Good.
Thereby, the abnormality of the clock of the microcomputer can be detected appropriately .
さらにまた、上記において、前記外部監視手段は、前記クロック監視処理手段及び前記パルス監視処理手段の少なくとも一方で前記マイクロコンピュータの異常を検出すると、前記アクチュエータを停止するための停止処置を行うようにしてもよい。 Et al. In the above of the external monitoring means detects an abnormality of the microcomputer at least one of the clock monitoring processing means and said pulse monitoring processing unit, to perform a stop action to stop the actuator It may be.
これにより、マイクロコンピュータの異常の詳細に応じて適切な処置を行うことができる。
また、上記において、前記ハードウェア要素監視手段を、監視対象のハードウェア要素とは異なる構造で実装すると共に、前記ソフトウェア要素監視手段を、監視対象のソフトウェア要素とは異なる構造で実装するようにしてもよい。
As a result, appropriate measures can be taken according to the details of the abnormality of the microcomputer.
In the above, the hardware element monitoring means is implemented with a structure different from the hardware element to be monitored, and the software element monitoring means is implemented with a structure different from the software element to be monitored. Also good.
このように、監視用ハードウェア要素を監視対象のハードウェア要素とは異なる構造で実装するので、両者に共通して影響を受ける異常要因に対しても、適切に異常として検出することができる。監視用ソフトウェア要素についても同様である。
さらに、上記において、前記ソフトウェア要素監視手段は、監視対象のソフトウェア要素とは異なる構造の監視用ソフトウェア要素によって、監視対象のソフトウェア要素の演算結果を監視するようにしてもよい。
これにより、監視対象のソフトウェア要素の異常を適切に検出することができる。
As described above, since the monitoring hardware element is mounted with a structure different from that of the monitoring target hardware element, it is possible to appropriately detect an abnormality factor that is commonly affected by both as an abnormality. The same applies to the monitoring software element.
Furthermore, in the above, the software element monitoring means may monitor the calculation result of the monitoring target software element by a monitoring software element having a structure different from that of the monitoring target software element.
Thereby, the abnormality of the software element to be monitored can be appropriately detected.
本発明の車載電子制御装置では、マイクロコンピュータのハードウェア部及びソフトウェア部の内部監視と、マイクロコンピュータの外部監視との総合監視が可能であるため、マイクロコンピュータの異常の詳細を適切に診断することができる。また、クロック監視処理とパルス監視処理とで外部監視を行うので、マイクロコンピュータの機能不全をマイクロコンピュータの外部で適切に検出することができる。その結果、異常の詳細に応じた適切な処置が可能となる。 In the in-vehicle electronic control device according to the present invention, it is possible to comprehensively monitor the internal monitoring of the hardware and software of the microcomputer and the external monitoring of the microcomputer, so that the details of the abnormality of the microcomputer can be appropriately diagnosed. Can do. Further, since external monitoring is performed by the clock monitoring process and the pulse monitoring process, it is possible to appropriately detect malfunction of the microcomputer outside the microcomputer. As a result, an appropriate treatment according to the details of the abnormality is possible.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における車載電子制御装置の機能を示す図である。
図中、符号1は車両の制御を行う車載電子制御装置であり、この車載電子制御装置は、マイクロコンピュータ(MCU)2を備える。MCU2は、ハードウェア部21とソフトウェア部22とを含んで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating functions of the in-vehicle electronic control device according to the present embodiment.
In the figure,
ハードウェア部21は、複数のMCU内部要素と、これらMCU内部要素のうちの主機能22の故障を監視する監視機能23とを備える。ここで、MCU内部要素とは、中央演算処理回路(CPU)やバス、ROM、RAM、周辺回路(タイマ、シリアル通信、CAN通信、外部出力ポート)などである。また、ソフトウェア部24は、ソフトウェア要素(S/W要素)と、S/W要素のうちの主機能25で実行する演算処理の異常を監視する監視機能26とを備える。
The
すなわち、MCU2内部において、ハードウェア要素の監視とソフトウェア要素の監視とを行うようになっている。
MCU2には、車両に搭載されている各種センサ11で検出した検出信号が、入力I/F回路3を介して入力される。そして、MCU2は、入力された検出信号に基づいて、車両に搭載されたアクチュエータ(ブレーキアクチュエータ、アクティブサスペンション等)12を駆動制御するための指令信号を演算し、これをアクチュエータ駆動回路4に出力する。
That is, hardware elements and software elements are monitored in the
Detection signals detected by various sensors 11 mounted on the vehicle are input to the
アクチュエータ駆動回路4は、ブリッジ回路(FET)、FET駆動回路、リレー、リレー駆動回路などを含んで構成されており、MCU2で演算した指令信号をもとにアクチュエータ12を駆動制御する。
また、車載電子制御装置1は、MCU2の外部でMCU2の故障を監視する故障処理回路5を備える。
なお、図1において、監視機能23がハードウェア要素監視手段に対応し、監視機能26がソフトウェア要素監視手段に対応し、故障処理回路5が外部監視手段に対応している。
The
The on-vehicle
In FIG. 1, the monitoring function 23 corresponds to hardware element monitoring means, the
次に、MCU2のハードウェア部21の監視機能23について詳細に説明する。
図2は、ハードウェア部21の監視機能23を説明するためのブロック図である。この図2に示すように、複数のMCU内部要素(主機能)31に、それぞれ監視機能23として故障処理要素32が配置されている。ここで、MCU内部要素31と故障処理要素32とは、異なる構造で実装する。
Next, the monitoring function 23 of the
FIG. 2 is a block diagram for explaining the monitoring function 23 of the
故障処理要素32は、監視対象のMCU内部要素31の入出力を監視し、当該MCU内部要素31が故障しているか否かを診断する。ここでは、図3に示すように、故障処理要素32は、演算処理回路32aと比較回路32bとを備える。演算処理回路32aは、監視対象のMCU内部要素31を構成する演算処理回路31aとは異なる実装で、且つ演算処理回路31aと入出力特性が等しい。
The
すなわち、演算処理回路32aは、その機能が正常である場合に演算処理回路31aと同一の信号を入力したとき、演算処理回路31aと同一の信号を出力するものであり、演算処理回路31aとは異なるトランジスタ数で実装する。故障処理用の演算処理は、診断のための演算値が求められればよいため、主機能の演算処理よりも簡素化できる。そのため、ここでは、トランジスタ数を異ならせて、演算処理回路32aを演算処理回路31aに対して簡素化した構造とする。
That is, the
そして、この演算処理回路32aに演算処理回路31aの入力信号を入力し、その出力信号を比較回路32bに入力する。すると、比較回路32bは、演算処理回路31aの出力信号と演算処理回路32aの出力とを比較する。このとき、同一結果となっていない場合には、MCU内部要素31が故障していると判断し、故障処理要素32は、図2に示すMCU内部要素(外部出力機能)33及び故障後処置要素34に故障を検出したことを示す診断結果を通知する。
MCU内部要素33は、故障処理要素32の診断結果を受けて、アクチュエータ駆動回路4へ故障後処置の実施指令を出力する。
Then, the input signal of the
The MCU
故障後処置の実施指令の例としては、例えば、アクチュエータ駆動回路4を構成するブリッジ回路のFET駆動回路への停止信号がある。この場合、当該停止信号が出力されることで、全FETがOFFし、アクチュエータ12を停止させることができる。また、故障後処置の実施指令の別の例としては、例えば、アクチュエータ駆動回路4のリレー駆動回路への停止信号がある。この場合、当該停止信号が出力されることで、リレーがOFFし、アクチュエータ12への電力供給を停止することができる。このように、本実施形態では、故障後処置としてアクチュエータ12の停止処置を適用する。
As an example of the execution instruction for the post-failure treatment, for example, there is a stop signal to the FET drive circuit of the bridge circuit constituting the
また、故障後処置要素34は、故障処理要素32の診断結果を受けて、故障処理回路5へMCU内部要素31の故障を通知する。故障処理回路5は、故障後処置要素34から当該故障通知を受け取ると、アクチュエータ駆動回路4へ故障後処置の実施指令を出力する。
このように、通知手段を冗長化することにより、MCU内部要素33及び故障後処置要素34の何れかの通知機能が失われた状態でも、確実にアクチュエータ駆動回路4へ故障後処置の実施指令を出力することができる。
The failure
As described above, by making the notification means redundant, even if the notification function of either the MCU
次に、MCU2のソフトウェア部24の監視機能26について詳細に説明する。
図4は、S/W要素の診断例を示すブロック図である。この図4に示すように、S/W要素(主機能)41には、監視機能26として異常処理S/W42が配置されている。ここで、S/W要素41と異常処理S/W42とは、異なる構造で実装する。
異常処理S/W42は、監視対象のS/W要素41の演算結果を監視し、当該S/W要素に異常が発生しているか否かを診断する。ここでは、異常処理S/W42は、演算処理42aと、比較処理42bと、制限処理42cとを備える。演算処理42aは、監視対象のS/W要素41の演算処理41aとは異なる実装で、且つ演算処理41aと同等の演算を行う。
Next, the
FIG. 4 is a block diagram illustrating a diagnosis example of the S / W element. As shown in FIG. 4, the S / W element (main function) 41 is provided with an abnormal process S / W 42 as the
The abnormality process S / W 42 monitors the calculation result of the S /
すなわち、演算処理42aは、演算処理41aとは異なるインストラクション数で、演算処理41aと数式上同一となる演算を行うものである。故障処理用の演算処理は、診断のための演算値が求められればよいため、主機能の演算処理よりも簡素化できる。そのため、ここでは、インストラクション数を異ならせて、演算処理42aを演算処理41aに対して簡素化したものとする。 That is, the arithmetic processing 42a performs arithmetic operations that are mathematically the same as the arithmetic processing 41a with a different number of instructions than the arithmetic processing 41a. The arithmetic processing for failure processing can be simplified as compared with the arithmetic processing of the main function because it is only necessary to obtain an arithmetic value for diagnosis. Therefore, here, it is assumed that the number of instructions is different and the calculation process 42a is simplified with respect to the calculation process 41a.
そして、この演算処理42aに演算処理41aの入力信号を入力し、その演算結果を比較処理42bに入力する。すると、比較処理42bは、演算処理41aの演算結果と演算処理42aの演算結果とを比較する。このとき、両者の誤差が所定の許容範囲内にない場合には、S/W要素41に異常が発生していると判断する。
すなわち、図5に示すように、主機能側の値(演算処理41aの演算結果)が監視側の値(演算処理42aの演算結果)に対して±所定範囲となる領域を許容領域とし、それ以外の斜線で示す領域を異常診断領域とする。そして、主機能側の値と監視側の値とによって決まる点が異常診断領域内にあるとき、上記誤差が許容範囲内にないと判断する。なお、図5の破線で示す直線は、主機能側の値と監視側の値とが等しい領域である。
Then, an input signal of the calculation process 41a is input to the calculation process 42a, and the calculation result is input to the
That is, as shown in FIG. 5, an area in which the value on the main function side (the calculation result of the calculation process 41a) is within a predetermined range with respect to the value on the monitoring side (the calculation result of the calculation process 42a) is set as the allowable area. An area indicated by diagonal lines other than is an abnormality diagnosis area. When the point determined by the value on the main function side and the value on the monitoring side is within the abnormality diagnosis area, it is determined that the error is not within the allowable range. In addition, the straight line shown with the broken line of FIG. 5 is an area | region where the value on the main function side and the value on the monitoring side are equal.
このように、所定の許容範囲を設定するため、演算処理42aを簡素化したことにより生じる演算誤差分を考慮した異常判定を行うことができる。
また、異常診断領域は、例えば図6に示すように設定することもできる。この例は、主機能側の値と監視側の値とが同符号で、且つ主機能側の値の絶対値が監視側の値の絶対値よりも小さい領域±所定範囲を許容範囲としたものである。すなわち、主機能側の値と監視側の値とによって決まる点が、図6の斜線に示す異常診断領域内にあるとき、上記誤差が許容範囲内にないと判断する。これにより、実際の動作の値が小さいものは、不具合発生に繋がる可能性が低いと判断して許容することができるので、むやみに異常判定されるのを抑制することができる。
As described above, in order to set the predetermined allowable range, it is possible to perform abnormality determination in consideration of the calculation error caused by simplifying the calculation process 42a.
Also, the abnormality diagnosis area can be set as shown in FIG. 6, for example. In this example, the value on the main function side and the value on the monitoring side have the same sign, and the absolute value of the value on the main function side is smaller than the absolute value of the value on the monitoring side. It is. That is, when the point determined by the value on the main function side and the value on the monitoring side is within the abnormality diagnosis region indicated by the oblique lines in FIG. 6, it is determined that the error is not within the allowable range. As a result, it is possible to determine that an actual operation value is small and to allow it to be determined that there is a low possibility of causing a failure, so that it is possible to suppress an abnormal determination.
そして、比較処理42bは、S/W要素41に異常が発生していることを検出すると、その診断結果を図4の制限処理(制限手段)42cに出力する。
制限処理42cには、演算処理41aの演算結果が入力される。比較処理42bから異常を検出したことを示す診断結果が入力された場合には、制限処理42cは、演算処理41aの演算結果を許容できる制限値まで制限して出力する。ここで、上記制限値は、車両で許容できる範囲を実験的に検証して決定することが望ましい。一方、比較処理42bから異常を検出したことを示す診断結果が入力されていない場合には、制限処理42cは、演算処理41aの演算結果をそのまま出力する。
When the
The calculation result of the calculation process 41a is input to the
次に、故障処理回路5の構成について具体的に説明する。
図7は、故障処理回路5の機能を示すブロック図である。故障処理回路5は、MCU2の故障をMCU2の外部から監視するものである。MCU2の監視方法としては、MCU2のクロック27を監視する方法と、MCU2の監視機能23及び26が動作していることを監視する方法とを採用する。
Next, the configuration of the failure processing circuit 5 will be specifically described.
FIG. 7 is a block diagram showing functions of the failure processing circuit 5. The failure processing circuit 5 monitors the failure of the
すなわち、故障処理回路5は、MCU2のクロック27を監視するために、MCU2とは独立したクロック(監視用クロック)51と、クロック監視処理52とを備える。クロック監視処理52は、クロック27のクロックパルスとクロック51のクロックパルスとを比較することで、クロック27の故障を検出する。クロック27は、MCU2の一連の作業の基準となるものであり、例えばRC発振回路やセラミック振動子、水晶振動子、水晶振動子内蔵オシレータ、水晶振動子・分周器内蔵オシレータなどからなる。
That is, the failure processing circuit 5 includes a clock (monitoring clock) 51 independent of the
なお、図7では、クロック監視処理52を故障処理回路5内部のS/Wで実装する場合について示しているが、MCU2内部のH/WやS/Wで実装することもできる。
また、故障処理回路5は、MCU2の監視機能23の動作を監視するために、故障処理要素32のウォッチドッグタイマの出力パルスを監視するパルス監視処理53を備える。パルス監視処理53は、上記出力パルスが所定時間停止したことをもって、監視機能23の異常を検出する。
Although FIG. 7 shows a case where the
In addition, the failure processing circuit 5 includes a
なお、図7では監視機能23の異常検出についてのみ示しているが、監視機能26(異常処理S/W42)についても同様の方法で異常を検出するものとする。
すなわち、監視機能26(異常処理S/W42)が正しく実行されたときにウォッチドッグタイマからパルスを出力することによって、監視機能26が実行されない状態(監視されていない状態)をMCU2の外部の故障処理回路5で診断することができる。
Although only the abnormality detection of the monitoring function 23 is shown in FIG. 7, it is assumed that the monitoring function 26 (abnormality processing S / W 42) also detects an abnormality by the same method.
That is, by outputting a pulse from the watchdog timer when the monitoring function 26 (abnormal processing S / W42) is correctly executed, a state in which the
そして、故障処理回路5は、クロック監視処理52及びパルス監視処理53の少なくとも一方でMCU2の故障を検出すると、アクチュエータ12を停止させるべく、アクチュエータ駆動回路4に対して故障後処置の実施指令を出力する。
なお、クロック監視処理52がクロック監視処理手段に対応し、パルス監視処理53がパルス監視処理手段に対応している。
When the failure processing circuit 5 detects a failure of the
The
このように、本実施形態では、MCUをハードウェア監視、ソフトウェア監視、外部監視の3つで総合監視するので、MCUの異常を詳細に監視することができる。
すなわち、ハードウェア監視においては、MCU内部要素ごとに故障処理要素を配置してMCU内部要素の入出力信号を監視するので、MCU内部要素の故障をきめ細かく診断することができる。
As described above, in the present embodiment, the MCU is comprehensively monitored by the hardware monitoring, the software monitoring, and the external monitoring, so that the abnormality of the MCU can be monitored in detail.
That is, in hardware monitoring, a failure processing element is arranged for each MCU internal element and an input / output signal of the MCU internal element is monitored, so that a failure of the MCU internal element can be diagnosed in detail.
また、このとき、故障処理要素を監視対象のMCU内部要素とは異なる構造で実装するので、例えば、両者で処理完了までの遅延時間を異ならせることができる。その結果、両者に共通して影響を受ける故障要因に対しても、適切に故障として検出することができる。さらに、トランジスタ数を少なくするなどにより、故障処理要素を監視対象のMCU内部要素よりも簡素化した構造で実装するので、比較的簡易且つ安価に故障処理要素を設けることができる。 At this time, since the failure processing element is mounted with a structure different from the MCU internal element to be monitored, for example, the delay time until the process is completed can be made different between the two. As a result, it is possible to appropriately detect a failure factor that is commonly affected by both as a failure. Further, since the failure processing element is mounted with a simplified structure as compared to the MCU internal element to be monitored by reducing the number of transistors, the failure processing element can be provided relatively easily and inexpensively.
さらに、上記ハードウェア監視の他に、MCU内部でソフトウェア監視を行うので、ハードウェア監視の故障処理要素で検出しきれない演算不具合を検出することができる。
このとき、ソフトウェア監視においては、S/W要素に異常処理S/W(監視用ソフトウェア要素)を配置してS/W要素の演算結果を監視するので、S/W要素の異常を適切に診断することができる。さらに、異常処理S/Wを監視対象のS/W要素とは異なる構造で実装するので、例えば、両者で演算に使用されるインストラクションを異ならせることができる。その結果、両者に共通して影響を受ける異常要因に対しても、適切に異常として検出することができる。
Furthermore, in addition to the hardware monitoring described above, software monitoring is performed inside the MCU, so that it is possible to detect calculation failures that cannot be detected by the failure processing elements of hardware monitoring.
At this time, in software monitoring, an abnormality processing S / W (monitoring software element) is arranged in the S / W element and the calculation result of the S / W element is monitored, so the abnormality of the S / W element is appropriately diagnosed. can do. Furthermore, since the abnormal processing S / W is implemented with a structure different from the S / W element to be monitored, for example, the instructions used for the calculation can be made different from each other. As a result, it is possible to appropriately detect an abnormality factor that is commonly affected by both as an abnormality.
また、演算結果の比較に際し、所定の許容範囲を設定するので、異常処理S/Wを簡素化した構造としたことにより生じる演算誤差を考慮した異常診断を行うことができる。例えば、監視対象のS/W要素の演算結果と異常処理S/Wの演算結果とが同符号であり、且つ監視対象のS/W要素の演算結果の絶対値が異常処理S/Wの演算結果の絶対値よりも小さい範囲を、上記許容範囲とする。これにより、監視対象のS/W要素の演算結果が、アクチュエータの実際の制御動作が小さく不具合を発生する動作に繋がりにくいような値の場合には、監視対象のS/W要素の演算結果と異常処理S/Wの演算結果とに比較的大きな誤差が生じている場合でも許容することができる。そのため、むやみに異常診断するのを抑制することができる。 Further, since a predetermined allowable range is set when comparing the calculation results, abnormality diagnosis can be performed in consideration of calculation errors caused by the simplified structure of the abnormality processing S / W. For example, the calculation result of the monitoring target S / W element and the calculation result of the abnormality processing S / W have the same sign, and the absolute value of the calculation result of the monitoring target S / W element is the calculation of the abnormality processing S / W. A range smaller than the absolute value of the result is set as the allowable range. As a result, when the calculation result of the S / W element to be monitored is a value that is difficult to lead to an operation in which the actual control operation of the actuator is small and causes a problem, the calculation result of the S / W element to be monitored is Even if a relatively large error occurs in the calculation result of the abnormal processing S / W, it can be tolerated. For this reason, it is possible to suppress abnormal diagnosis.
そして、ハードウェア監視においてMCU内部要素の故障を検出した場合には、アクチュエータを停止する処置を行い、ソフトウェア監視においてS/W要素の異常を検出した場合には、S/W要素の演算結果を許容範囲内に制限する補正を行って、アクチュエータの駆動制御を続行する処置を行う。
車両に搭載される電子制御用MCUは、異常発生時には異常の詳細によらず制御を停止させるのが一般的であった。ところが、車両の大型化による制御停止時のドライバ負担や車両安全制御の規格化などの観点から、異常発生時にも異常の詳細によっては制御を続行させる必要がある。本実施形態では、MCUの異常をきめ細かく診断することができるので、異常の詳細に応じて制御を停止したり制御を続行したりすることができるなど、適切な処置を行うことができる。
If a failure of the MCU internal element is detected in hardware monitoring, the actuator is stopped. If an abnormality of the S / W element is detected in software monitoring, the calculation result of the S / W element is displayed. Correction is performed to limit the value within the allowable range, and a process for continuing the drive control of the actuator is performed.
In general, an MCU for electronic control mounted on a vehicle stops control when an abnormality occurs regardless of the details of the abnormality. However, from the viewpoint of driver burden at the time of control stop due to the increase in size of the vehicle and standardization of vehicle safety control, it is necessary to continue control depending on the details of the abnormality even when an abnormality occurs. In the present embodiment, the MCU abnormality can be diagnosed in detail, so that appropriate measures can be taken such as stopping the control or continuing the control according to the details of the abnormality.
さらに、MCU外部でMCUの故障を監視する外部監視を行うので、MCU内部の監視機能であるハードウェア監視とソフトウェア監視とが共通して影響を受ける要因に対して診断を実施することができる。
例えば、MCUの外部にMCUとは独立したクロックを配置し、MCUのクロックを監視することで、MCU内部の各監視機能が共通して影響を受けるクロック異常が発生し、MCU内部で故障/異常の診断が行えない場合には、これを異常として検出することができる。また、MCU内部の各監視機能のウォッチドッグタイマの出力パルスを監視することで、MCU内部の各監視機能が動作していない場合には、これを異常として検出することができる。このように、MCUの機能不全をMCUの外部で検出し、処置することができる。
Furthermore, since external monitoring for monitoring MCU failures is performed outside the MCU, it is possible to diagnose a factor that is commonly affected by hardware monitoring and software monitoring, which are monitoring functions inside the MCU.
For example, by arranging a clock independent of the MCU outside the MCU and monitoring the clock of the MCU, a clock abnormality that affects each monitoring function in the MCU in common occurs, and a failure / abnormality occurs in the MCU. If this cannot be diagnosed, this can be detected as an abnormality. Further, by monitoring the output pulse of the watchdog timer of each monitoring function inside the MCU, when each monitoring function inside the MCU is not operating, this can be detected as an abnormality. In this way, MCU malfunction can be detected and treated outside the MCU.
そして、この外部監視においては、自身の監視機能でMCUの故障を検出した場合や、異常処理要素からMCU内部要素の故障を検出したことを示す情報を取得した場合に、アクチュエータを停止する処置を行う。すなわち、ハードウェア監視でMCU内部要素の故障を検出した場合には、ハードウェア監視によって直接アクチュエータを停止する処置を行う手段と、外部監視を介してアクチュエータを停止する処置を行う手段とを併用することができる。その結果、MCU内部要素の故障が発生した場合には、確実にアクチュエータを停止することができる。 And in this external monitoring, when the failure of the MCU is detected by its own monitoring function, or when information indicating that the failure of the MCU internal element is detected is obtained from the abnormality processing element, the action of stopping the actuator is taken. Do. That is, when a failure of an MCU internal element is detected by hardware monitoring, a means for directly stopping the actuator by hardware monitoring and a means for stopping the actuator via external monitoring are used in combination. be able to. As a result, the actuator can be surely stopped when a failure of the MCU internal element occurs.
1…車載電子制御装置、2…マイクロコンピュータ(MCU)、3…入力I/F回路、4…アクチュエータ駆動回路、5…故障処理回路、11…センサ、12…アクチュエータ、21…ハードウェア部、22…H/W主機能、23…H/W監視機能、24…ソフトウェア部、25…S/W主機能、26…S/W監視機能、27…クロック、31…MCU内部要素(主機能)、31a…演算処理回路、32…故障処理要素、32a…演算処理回路、32b…比較回路、33…MCU内部要素(外部出力機能)、34…故障後処置要素、41…S/W要素、41a…演算処理、42…異常処理S/W、42a…演算処理、42b…比較処理、42c…制限処理、51…クロック、52…クロック監視処理、53…パルス監視処理
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記マイクロコンピュータは、ハードウェア部とソフトウェア部とを含んで構成されており、
前記マイクロコンピュータの内部に設けられ、前記ハードウェア部の各要素の異常を監視する、ウオッチドッグタイマを有するハードウェア要素監視手段と、
前記マイクロコンピュータの内部に設けられ、前記ソフトウェア部の各要素の異常を監視する、ウオッチドッグタイマを有するソフトウェア要素監視手段と、
前記マイクロコンピュータの外部に設けられ、前記マイクロコンピュータの異常を監視する外部監視手段と、を備え、
前記外部監視手段は、前記マイクロコンピュータのクロックとは独立した監視用クロックと、前記監視用クロックを用いて前記マイクロコンピュータのクロックを監視するクロック監視処理手段と、前記ハードウェア要素監視手段及びソフトウェア要素監視手段のウオッチドッグタイマの出カパルスをそれぞれ監視するパルス監視処理手段とを有し、
前記パルス監視処理手段は、前記出力パルスの少なくとも一方が所定時間停止したことをもって、前記ハードウェア要素監視手段及びソフトウェア要素監視手段の少なくとも一方の異常を検出することを特徴とする車載電子制御装置。 An on-vehicle electronic control device comprising a microcomputer that generates a drive signal for an actuator based on a detection signal from a sensor mounted on a vehicle, and a clock of the microcomputer,
The microcomputer includes a hardware part and a software part,
Hardware element monitoring means having a watchdog timer, which is provided inside the microcomputer and monitors an abnormality of each element of the hardware unit;
Software element monitoring means having a watchdog timer, which is provided inside the microcomputer and monitors an abnormality of each element of the software section;
An external monitoring means provided outside the microcomputer for monitoring an abnormality of the microcomputer,
The external monitoring means includes a monitoring clock independent of the microcomputer clock, a clock monitoring processing means for monitoring the microcomputer clock using the monitoring clock, the hardware element monitoring means, and the software element. the Kaparusu out of watchdog timer monitoring means have a pulse monitoring processing means for monitoring respectively,
The on-vehicle electronic control device, wherein the pulse monitoring processing unit detects an abnormality of at least one of the hardware element monitoring unit and the software element monitoring unit when at least one of the output pulses is stopped for a predetermined time .
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