JP6302852B2 - 車両用電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用電子制御装置に関する。

車両用電子制御において、記憶デバイスや周辺モジュール、各種レジスタ等の機能診断時に診断異常を検知した場合に、リレー回路をオフすることでアクチュエータへの電源供給を遮断し、停止させる。前記、診断異常を検知した時に、リレー回路が正常に動作することを確認するため、リレー回路の診断を行っている。

特開２０１３−２０９９８２号公報

複数のマイコンを用いて相互に監視する制御装置は公知であり、例えば特許文献１（特開２０１３−２０９９８２公報）には、アイドルストップ用制御装置において、メインマイコンとサブマイコン間での相互監視による異常検出時に、リレーをオフしてスタータを停止させることが開示されている。

特許文献１（特開２０１３−２０９９８２公報）に記載の制御装置は、メインマイコンおよび監視のサブマイコンの異常検出時にリレー端子のモニタをするのみであり、この場合、リレー回路がＯＮ固着している故障の場合、オフすることができず、車両走行時に急変速などショックが発生する虞がある。

また、故障箇所によってはマイコンをリセットし再起動をするため、再起動後に、再度故障が発生した場合、上記の現象が連続発生するという虞がある。

また、記憶デバイス（ＲＯＭ・ＲＡＭ）や周辺モジュール（ＡＤ変換器モジュール・ＣＡＮモジュール・Ｉ／Ｏモジュール等）および各種レジスタ等の診断を実施し定常処理に移行する。アクチュエータを駆動するリレー回路についても診断をする必要があり、診断に要する処理時間が長くなると、初期化処理全体の時間が長くなる。その結果、アクチュエータを駆動できるタイミングが遅れ、他の電子制御装置との通信が確立できなくなり、異常状態を判定する懸念がある。

また、駆動タイミングの遅れにより、車両の発進遅れが発生する懸念もある。また、車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチがオフされたタイミングで診断する場合には、一度に全てのリレーをコントロールする信号線を診断できない。

上記課題を解決するために本発明においては、メイン制御部とサブ制御部とを有し、車両が有するアクチュエータへの電力供給のオン・オフのためのリレーを制御する車両用電子制御装置において、 前記メイン制御部と前記サブ制御部とはそれぞれが前記リレーのオン・オフを制御するリレー制御手段を備え、所定のタイミングで、前記メイン制御部のリレー制御手段によるリレーオフと、前記サブ制御部のリレー制御手段によるリレーオフとを切替えて行う。

シャットオフ処理時には、ＣＡＮ通信やリニアソレノイドが動作停止状態であるため、リレーの診断による影響は発生しない。これにより、起動時に発生する可能性があった、ＣＡＮ通信開始遅れやリニアソレノイドの駆動開始遅れに対する影響は無くなる。

マイコン機能診断異常発生時に、リレー回路のオフを別の経路からオフできれば、車両をフェールセーフ処理へ遷移できる。この時、リレーオフできない場合、リレーの異常情報を保持して、次回イグニッションスイッチオン時に、開始時点から車両をフェールセーフ処理へ遷移可能となる。

本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。

本発明の実施形態における電子制御装置の構成を示す、ブロック図である。 本発明の実施形態におけるシャットオフ処理の流れを示すタイムチャートである。 本発明の実施形態におけるリレー診断の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるリレー出力の処理を説明するブロック図である。

以下に本発明の実施例を図に基づいて説明する。本発明は、メイン系マイコン機能診断時に診断異常を検知した場合に駆動回路を遮断する装置を備えた車両用電子制御装置の技術分野に関するものである。

図１は、本実施例に係る車両用電子制御装置の一例を示す図である。図１に示す車両用電子制御装置Ａは、メインユニット１、サブユニット９を主として備える。
メインユニット（メインプロセッサ、制御ユニット、メインＣＰＵ）１は、車両のアクチュエータを駆動制御すると共に、他の車載電子制御装置Ｂとの間でＣＡＮ通信回路を介して通信を行うユニットである。なお、電子制御装置Ａと他の電子制御装置Ｂとの間の通信は、ＣＡＮ通信の他、ＡＵＤ通信、ＬＩＮ通信、ＦｌｅｘＲａｙ通信などの通信で行わせることができる。

サブユニット（サブプロセッサ、監視ユニット、サブＣＰＵ）９は、メインユニット１の監視（診断）を行うユニットである。そして、サブユニット９はメインユニット１の異常を検出した時に、メインユニット１が制御するアクチュエータ２０への電源供給ラインをスイッチングするリレー１９をオフしてアクチュエータ２０を停止し、また、アクチュエータ２０の駆動停止に同期しＣＡＮ通信回路２１（ＣＡＮトランシーバ）をＤｉｓａｂｌｅ状態にしてＣＡＮ通信を停止させる。これにより、車両を安全側に制御するフェールセーフが実施される。なお、メインユニット１及びサブユニット９は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵなどを含むプロセッサコアをそれぞれ有する。

サブユニット９は、例えば例題演算方式でメインユニット（プロセッサ）１の演算機能の異常を診断（監視）する演算機能監視部１０と、メインユニット１におけるリレーの診断結果を示す信号に基づいてリレー１９のオン、オフを制御する信号を出力するリレー出力部１１と、演算機能監視部１０の出力が入力されるＮＯＴ回路１２と、ＮＯＴ回路１２の出力及びリレー出力部１９の出力が入力されるＡＮＤ回路１４とを備える。

演算機能監視部１０は、メインユニット１に向けて例題４を出力し、この例題に従ってメインユニット１が演算した結果である回答データ５が入力され、回答データと期待値とを整合することで、メインユニット１の演算機能が正常であるか異常であるかを診断する。演算機能監視部１０におけるメインユニットの診断結果を示す信号は、ＮＯＴ回路１２によって反転されてＡＮＤ回路１４の一方の入力端子に入力される。

ここで、演算機能監視部１０は、メインユニット１の演算機能が正常であればローレベル信号を出力し、メインユニット１の演算機能が異常であればハイレベル信号を出力する。従って、メインユニット１の演算機能が正常であればハイレベル信号がＡＮＤ回路１４に入力され、メインユニット１の演算機能が異常であればローレベル信号がＡＮＤ回路１４に入力されることになる。

リレー出力部１１は、メインユニット１におけるリレー１９の診断結果を示す信号を入力し、診断結果が正常であってリレー１９をオンする場合にはハイレベル信号を出力し、診断結果が異常であってリレー１９をフェイル処理としてオフする場合にはローレベル信号を出力する。そして、リレー出力部１１は、ＡＮＤ回路１４の他方の入力端子にリレーの正常、異常に応じた信号を出力する。

従って、サブユニット９の演算機能監視部１０がメインユニット１の演算機能が正常であると診断し、かつ、リレーは正常であるとメインユニット１が診断してリレーのオンを指令する場合に、ＡＮＤ回路の２つの入力がともにハイレベル信号となりＡＮＤ回路１４はハイレベル信号を出力する。

一方、演算機能監視部１０がメインユニット１の異常状態を判定した場合には、ＡＮＤ回路１４の一方の入力信号がローレベルになることで、ＡＮＤ回路はローレベル信号を出力する。

また、メインユニット１がリレー１９は異常であると診断してリレー１９のオフを指令する場合に、ＡＮＤ回路１４の一方の入力信号がローレベル信号になることで、ＡＮＤ回路１４はローレベル信号を出力する。

サブユニット９は、ＡＮＤ回路１４の出力を外部のＡＮＤ回路１７の一方の入力端子に出力する。ＡＮＤ回路１７の他方の入力端子にはリレー出力部１６の出力が入力される。リレー出力部１６には、メインユニット１の自己診断部３の出力が入力される。

自己診断部３は、メインユニット１が正常であればローレベル信号をリレー出力部１６に出力し、メインユニット１が異常であればハイレベル信号をリレー出力部１６に出力する。そして、リレー出力部１６は、自己診断部３の出力がローレベル信号である時にハイレベル信号をＡＮＤ回路１７に出力し、自己診断部３の出力がハイレベル信号である時にローレベル信号をＡＮＤ回路１７に出力する。

つまり、リレー出力部１６は、メインユニット１における自己診断の結果が正常である場合にハイレベル信号を出力し、メインユニット１における自己診断の結果が異常である場合にはフェイル処理としてリレー１９をオフすべくローレベル信号を出力する。

ＡＮＤ回路１７の他方の入力端子にはリレー出力部１６の出力が入力されているから、演算機能監視部１０がメインユニット１の正常を診断してサブユニット９から出力される信号がハイレベルの場合であっても、メインユニット１の自己診断結果が異常でリレー出力部１６の出力がローレベルであれば、ＡＮＤ回路１７の出力はローレベルになる。リレー１９は、オンであるときにアクチュエータ２０への電源供給を遮断する。このアクチュエータ２０は、例えば、リニアソレノイドやモータなどがある。

上記構成により、演算機能監視部１０がメインユニット１の異常を診断した場合や、メインユニット１の自己診断結果が異常である場合に、リレー１９がオフされてアクチュエータ２０への電源供給が遮断される。アクチュエータ２０の駆動停止に同期しＣＡＮ通信回路２１がＤｉｓａｂｌｅ状態になりＣＡＮ通信が停止されることになる。

メインユニット１は、サブユニット９の演算機能監視部１０からの例題データ４を受信し、受信した例題を演算して回答５を演算機能監視部１０に出力する例題演算部（ＡＬＵ診断）２を備えている。また、メインユニット１は、自己診断部、リレーの診断部３を備える。自己診断部はクロック診断やＡ／Ｄ診断など各種の自己診断を実施し、診断結果を外部のリレー出力部１６に出力する。

リレーの診断部は、リレーの出力６及び７からの出力をコントロールして、リレー１９をオン／オフさせて、リレー回路の診断を行う。

図２は、本発明の実施形態に係る終了処理の流れを示すタイムチャートである。車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチがオフされた時、シャットオフ処理として、車両の残圧処理が行われる。その後、プログラムの終了処理が行われるが、その前にリレー１９の診断を行う。シャットオフ処理では、ＣＡＮ通信は停止状態であり、また、アクチュエータも作動停止しており車両への影響が解消される。リレーのオフ指示要求後にリレー１９がオフされることをチェックすることで診断を行う。

図３は、本発明の実施形態におけるリレー診断の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１００１でリレー診断許可状態であるかを判定し、許可状態である場合には、Ｓ１００２およびＳ１００３でサイクルの判定をする。
サイクルが１の時は、Ｓ１００４の通り、図１のメインユニット１からサブユニット９への回答データ５を操作し、サブユニット９の演算監視部１０によるリレー指示を行い、実際のリレー１９の出力が正しい状態かを診断する。
サイクルが２の時は、Ｓ１００５の通り、図１のメインユニット１からサブユニット９への出力６により、サブユニット９のリレー出力部１１によるリレー指示を行い、実際のリレー１９の出力が正しい状態かを診断する。
サイクルが３の時は、Ｓ１００６の通り、図１のメインユニット１から出力７により、リレー出力１６によるリレー指示を行い、実際のリレー１９の出力が正しい状態かを診断する。
Ｓ１００４〜Ｓ１００６のリレー出力後にＳ１００７でリレー１９の出力が正しくオフしていればＳ１００８で診断結果正常を判断し、オフできなければＳ１００９で異常を判断する。診断完了後にＳ１０１０でサイクルを更新する。
なお、サイクルは１、２、３を繰り返すよう構成されている。
１回のサイクルでリレー操作可能なのは１回のみの制約があるため、一度にＳ１００４〜Ｓ１００６の３つの診断はできないため、サイクルごとに診断する箇所を変更して診断する。

図４は、本発明の実施形態におけるリレー出力のブロック図である。図４を用いてリレー出力について説明する。但し、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。主として、メインユニットおよびサブユニットの診断異常時のリレー出力方法について説明する。
サブユニット９の演算機能監視部１０が異常を判定したサブユニットからリレー１９のオフ指示をするが、ＮＯＴ回路１２が故障している場合にはオフ指示ができない。その場合には、演算機能監視部結果モニタ２４をモニタし、異常発生時には、サブユニット経由のリレー出力６及びメインユニットのリレー出力７からもオフ指示を行う。
同様に、メインユニット１の自己診断部３が異常を判定し、サブユニット経由のリレー出力６のオフ指示をするが、サブユニット９のリレー出力部１１が故障している場合にはオフ指示ができない。その場合には、サブユニット９の演算機能監視部１０から、異常発生時にオフ指示を出す構成としてもよい。
また、演算機能監視部結果モニタ２４をモニタしてメインユニットリレー出力７からもオフ指示を行ってもよい。
また、リレー診断３により異常を判定し、メインユニットのリレー出力７からオフ指示をするが、リレー出力１６が故障している場合にはオフ指示ができない。その場合には、リレーモニタ２３をモニタして異常発生時にはメインユニット１の例題演算部２の回答データ５を停止することによりサブユニット９の演算機能監視部１０からリレーオフ指示してもよい。また、サブユニット経由のリレー出力６からオフ指示を行ってもよい。
その際、リレーオフできない場合は、リレー出力回路が故障していることも合わせて検出可能であり、その情報を次のイクニッションスイッチオンまで保持して、制御装置動作開始からフェールセーフ処理に遷移可能となる。

以上説明した実施形態では、メインユニットとサブユニットについて説明しているが、複数のＣＰＵで構成されている電子制御装置でも適用可能である。また、メインユニットがサブユニットの監視を行って異常判断しリレーオフする電子制御装置でも適用可能である。

以上に説明したように、本実施例では、リレー駆動回路の診断タイミングをイグニッションスイッチがオフした際に実行される、車両制御装置のシャットオフ処理で実施する。シャットオフ処理では、一度に全てのリレーをコントロールする信号線を診断できないため、一回で一つの信号線を診断することとし、イグニッションスイッチオフのサイクルごとに、診断する信号線を切り替えることで全パスの診断をする。さらに、マイコン機能診断異常発生時に、リレー回路をオフするが実際のリレー出力がオフできているかを追加で判断する。一つの経路からオフできない場合は別の経路からリレーをオフすることを試みる。

すなわち、メイン制御部（メインユニット１）とサブ制御部（サブユニット９）とを有し、車両が有するアクチュエータ２０への電力供給のオン・オフのためのリレー１９を制御する車両用電子制御装置において、メイン制御部（メインユニット１）とサブ制御部（サブユニット９）とは相互に監視を行い、一方の制御部の故障を検出した場合に他方の制御部がリレー１９をオフするように制御する。

そしてメイン制御部（メインユニット１）とサブ制御部（サブユニット９）とは何れも自己診断を行い、これにより故障を検出した際にリレー１９をオフするように制御することが望ましい。さらに、メイン制御部（メインユニット１）又はサブ制御部（サブユニット９）からリレーオフする回路を複数備えており、リレーオフ信号に対してリレー回路の出力がオフするか否かをチェックする手段を有するものである。

また、他の電子制御装置との間で通信を行うための通信回路を備え、通信機能以外の診断処理に伴う故障時に同期して、通信停止とすることが望ましい。また、メイン制御部（メインユニット１）又はサブ制御部（サブユニット９）の故障検出時にフェイル処理により警告灯の点灯及び他の電子制御装置へ通知するのが望ましい。

つまり、メイン制御部（メインユニット１）又はサブ制御部（サブユニット９）とはそれぞれがリレー１９のオン・オフを制御するリレー制御手段を備え、所定のタイミングで、前記メイン制御部のリレー制御手段によるリレーオフと、前記サブ制御部のリレー制御手段によるリレーオフとを切替えて行う。

より具体的には図１に示すように、サブ制御部（サブユニット９）はメイン制御部（メインユニット１）の監視を行い、メイン制御部（メインユニット１）の異常を検知した場合にリレー１９をオフする第１のリレー制御手段と、メイン制御部（メインユニット１）の自己診断によりメイン制御部（メインユニット１）の異常を検知した場合にサブ制御部（サブユニット９）を介してリレー１９をオフする第２のリレー制御手段と、メイン制御部（メインユニット１）の自己診断によりメイン制御部（メインユニット１）の異常を検知した場合にサブ制御部（サブユニット９）を介さずにリレー１９をオフする第３のリレー制御手段と、を備える。

そして、これらの第１のリレー制御手段と第２のリレー制御手段と第３のリレー制御手段とのリレーオフを所定のタイミングで切り替えて行い、各リレー制御手段が正常に動くかどうかを診断する。この所定のタイミングとしてはイグニッションスイッチがオフされたタイミングであることが望ましい。

Ａ…電子制御装置，Ｂ…他の電子制御装置，１…メインユニット，２…例題演算部，３…自己診断部／リレー診断部，４…出題データ，５…回答データ，６…サブユニット経由のリレー出力，７…メインユニットのリレー出力，８…ＣＡＮ通信線，９…サブユニット，１０…演算機能監視部，１１…リレー出力部，１２…ＮＯＴ回路，１３…，１４，１７…ＡＮＤ回路，１８…リレー駆動回路，１９…リレー，２０…アクチュエータ，２１…ＣＡＮトランシーバ，２２…電源，２３…リレーモニタ，２４…演算機能監視部結果モニタ

Claims (8)

1. メイン制御部とサブ制御部とを有し、車両が有するアクチュエータへの電力供給のオン・オフのためのリレーを制御する車両用電子制御装置において、
   前記メイン制御部と前記サブ制御部とは相互に監視を行い、一方の制御部の故障を検出した場合に他方の制御部が前記リレーをオフするように制御し、
   前記メイン制御部又は前記サブ制御部からリレーオフする回路を複数備えており、リレーオフ信号に対してリレー回路の出力がオフするか否かをチェックする手段を有することを特徴とした車両用電子制御装置。
2. メイン制御部とサブ制御部とを有し、車両が有するアクチュエータへの電力供給のオン・オフのためのリレーを制御する車両用電子制御装置において、
   前記メイン制御部と前記サブ制御部とは相互に監視を行い、一方の制御部の故障を検出した場合に他方の制御部が前記リレーをオフするように制御し、
   他の電子制御装置との間で通信を行うための通信回路を備え、通信機能以外の診断処理に伴う故障時に同期して、通信停止とすることを特徴とした車両用電子制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用電子制御装置において、
   前記メイン制御部と前記サブ制御部とは何れも自己診断を行い、これにより故障を検出した際に前記リレーをオフするように制御することを特徴とした車両用電子制御装置。
4. 請求項１又は２に記載の車両用電子制御装置において、
   前記メイン制御部又は前記サブ制御部の故障検出時にフェイル処理により警告灯の点灯及び他の電子制御装置へ通知することを特徴とした車両用電子制御装置。
5. メイン制御部とサブ制御部とを有し、車両が有するアクチュエータへの電力供給のオン・オフのためのリレーを制御する車両用電子制御装置において、
   前記メイン制御部と前記サブ制御部とはそれぞれが前記リレーのオン・オフを制御するリレー制御手段を備え、
   所定のタイミングで、前記メイン制御部のリレー制御手段によるリレーオフと、前記サブ制御部のリレー制御手段によるリレーオフとを切替えて行うことを特徴とする車両用制御装置。
   
6. 請求項５に記載の車両用電子制御装置において、
   前記サブ制御部は前記メイン制御部の監視を行い、前記メイン制御部の異常を検知した場合に前記リレーをオフする第１のリレー制御手段と、
   前記メイン制御部の自己診断により前記メイン制御部の異常を検知した場合に前記サブ制御部を介して前記リレーをオフする第２のリレー制御手段と、
   前記メイン制御部の自己診断により前記メイン制御部の異常を検知した場合に前記サブ制御部を介さずに前記リレーをオフする第３のリレー制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
7. 請求項６に記載の車両用電子制御装置において、
   所定のタイミングで、前記第１のリレー制御手段と前記第２のリレー制御手段と第３のリレー制御手段とのリレーオフを切り替えて行うことを特徴とした車両用電子制御装置。
8. 請求項５又は７に記載の車両用電子制御装置において、
   前記所定のタイミングはイグニッションスイッチがオフされたタイミングであることを特徴とする車両用制御装置。