JP6313022B2

JP6313022B2 - 故障診断率算出装置、故障診断率算出方法

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Publication number: JP6313022B2
Application number: JP2013238041A
Authority: JP
Inventors: 遼一稲田; 広津　鉄平; 鉄平広津; 康史森田; 尚廣秦
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: JP2015099047A

Description

本発明は、故障診断率算出装置、および故障診断率算出方法に関する。

近年、自動車向けの機能安全規格であるＩＳＯ２６２６２が発行されたことにより、本規格に準拠した車載用電子回路装置の必要性が高まっている。ＩＳＯ２６２６２では、想定される危険事象に対してＡＳＩＬ（ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＳａｆｅｔｙＩｎｔｅｇｒｉｔｙＬｅｖｅｌ）というレベル分けを行い、このＡＳＩＬに対して目標となる故障診断率（ＤＣ：ＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＣｏｖｅｒａｇｅ）を定めている。そのため、電子回路装置が規格に準拠していることを示すためには、対象となる電子回路装置の故障診断率を定量的に評価する必要がある。

アナログ回路（集積回路）の各素子（トランジスタ、抵抗、コンデンサ等）の故障モデルを設定する故障モードパラメータを用意し、回路に含まれる素子を故障モデルで置き換え、集積回路の出荷検査に相当する内容の回路シミュレーションを実行することにより、各素子の故障検出率を算出するものが知られている。（特許文献１）

特開２００５−１６４３７３号公報

従来では、故障した回路素子のパラメータのみを書き換えて電子回路装置の回路動作をシミュレーションしており、故障が発生していない回路素子の値は常に一定値となっている。しかし、実際の回路では、故障が発生しなくても温度やばらつきの影響を受けて故障が発生していない回路素子の値が変動しているため、従来の方法ではそれらの影響を考慮した故障診断率を算出することができなかった。

本発明による故障診断率算出装置は、電子回路装置の故障診断率を算出する故障診断率算出装置において、電子回路装置の回路構成情報及び電子回路装置を構成する複数の回路素子の故障情報を用いて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、当該故障を適用した回路情報を生成する故障注入部と、故障注入部により生成された回路情報と、回路素子の素子ばらつき情報と、電子回路装置への入力の電気的条件を表す演算条件情報とを用いて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び当該故障が適用された回路素子以外の他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、当該故障を適用したときの電子回路装置の動作値である出力電圧を演算する回路演算部と、回路演算部により演算された電子回路装置の出力電圧と、電子回路装置の故障時における出力電圧と故障種別の関係を表す安全条件情報とを用いて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、電子回路装置の動作が安全、検出不可能な危険、検出可能な危険のいずれの状態に該当するかの判定を行う結果判定部と、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、結果判定部による判定結果の状態ごとの発生割合を算出するばらつき結果統合部と、ばらつき結果統合部により算出された状態ごとの発生割合に基づいて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに危険の残留度合いを算出し、算出した危険の残留度合いを複数の回路素子及び故障の内容の全てについて合計することで、電子回路装置の故障診断率を算出する故障診断率算出部と、を有することを特徴とする。
本発明による故障診断率算出方法は、電子回路装置の故障診断率を算出する故障診断率算出方法において、電子回路装置の回路構成情報及び電子回路装置を構成する複数の回路素子の故障情報を用いて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、当該故障を適用した回路情報を生成し、生成された回路情報と、回路素子の素子ばらつき情報と、電子回路装置への入力の電気的条件を表す演算条件情報とを用いて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び当該故障が適用された回路素子以外の他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、当該故障を適用したときの電子回路装置の動作値である出力電圧を演算し、演算された電子回路装置の出力電圧と、電子回路装置の故障時における出力電圧と故障種別の関係を表す安全条件情報とを用いて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、電子回路装置の動作が安全、検出不可能な危険、検出可能な危険のいずれの状態に該当するかの判定を行い、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、判定された判定結果の発生割合を算出し、算出された状態ごとの発生割合に基づいて、複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに危険の残留度合いを算出し、算出した危険の残留度合いを複数の回路素子及び故障の内容の全てについて合計することで、電子回路装置の故障診断率を算出することを特徴とする。

本発明によれば、回路素子のばらつきも考慮することで故障診断率の算出精度を向上させ、ばらつきを考慮しない場合と比べて故障診断率の値を向上させることができる。

第１の実施の形態における故障診断率算出装置の構成図である。故障情報の内容を表した図である。回路構成情報の内容を表した図である。各素子のばらつき情報の内容を表した図である。回路構成情報に素子ばらつき情報を複合させた図である。安全条件情報の内容を表した図である。故障診断率算出装置の処理を示すフローチャートである。故障注入部の処理を示すフローチャートである。（ａ）（ｂ）開放故障が適用された回路を表した図である。（ａ）（ｂ）短絡故障が適用された回路を表した図である。素子値増加が適用された回路を表した図である。回路演算部および結果判定部のフローチャートである。判定結果の例を表した図である。判定結果発生割合を算出するための説明図である。各故障における結果の発生割合をまとめた図である。ばらつきを考慮しない場合の発生割合を算出するための説明図である。ばらつきを考慮しない場合の各故障における結果の発生割合をまとめた図である。第２の実施の形態における故障診断率算出装置の構成図である。第２の実施の形態における故障情報の内容を表した図である。第２の実施の形態における素子故障率情報の内容を表した図である。第２の実施の形態において各故障における結果の発生割合をまとめた図である。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態における故障診断率算出装置２の構成図である。
電子回路装置４は、車載用の電子回路であり、故障診断率対象となる電子回路である。電子回路装置４は、車載用の電子回路の機能ブロックごとに分けた中の一つの電子回路であってもよい。設計者等は電子回路装置４の設計情報を基に電子回路情報５を抽出し、電子回路情報記憶部１に入力する。電子回路情報記憶部１は、ハードディスク装置などの記憶装置により構成され、入力された電子回路情報５を記憶する。

電子回路情報５は、回路構成情報１１、素子ばらつき情報１２、演算条件情報１３、安全条件情報１４である。各情報の詳細は後述するが、回路構成情報１１は電子回路装置４の回路構成を示す情報である。素子ばらつき情報１２は、電子回路装置４の回路素子のばらつきを示す情報である。演算条件情報１３は、入力電圧や入力電流の値、交流か直流か等を示す情報である。安全条件情報１４は、故障を適用した電子回路装置４が安全に動作できる領域および危険状態となる領域を示す情報であり、危険状態となる領域の場合には、その危険を検出できるか否かの各領域を定めた情報である。

故障診断率算出装置２は、故障注入部２０、回路演算部２１、結果判定部２２、ばらつき結果統合部２３、故障診断率算出部２４を備えている。この故障診断率算出装置２は、故障情報１０と電子回路情報記憶部１における回路構成情報１１、素子ばらつき情報１２、演算条件情報１３、安全条件情報１４を用いて、電子回路装置４の故障診断率３４を算出する。

故障情報記憶部３は、電子回路装置４を構成する回路素子に対して発生する故障の内容を示す故障情報１０を記憶する。故障情報１０の詳細は後述する。

故障注入部２０は、故障情報記憶部３より入力された故障情報１０および電子回路情報記憶部１より入力された回路構成情報１１を用いて、故障が適用された回路情報３０を作成して出力する。

回路演算部２１は、電子回路情報記憶部１より入力された素子ばらつき情報１２と演算条件情報１３と故障が適用された回路情報３０を用いて、故障時における電子回路装置４の回路をシミュレーションして計算し、その回路の動作値を動作結果３１として出力する。この回路演算部２１は、回路動作を演算するものであるため、市販の回路シミュレータを用いても良い。

結果判定部２２は、故障時の動作結果３１と安全条件情報１４を照合し、故障時の動作が安全であるか、危険であるかを判定する。さらに、危険である場合には、その危険を検出できるか否かを判定する。そして、その判定結果３２を出力する。

ばらつき結果統合部２３は、結果判定部２２が出力した判定結果３２を用いて、各故障における安全／危険の判定結果発生割合３３を算出して出力する。なお、本実施の形態において、ばらつき結果統合部２３は故障診断率算出部２４の外部に存在するが、故障診断率算出部２４の内部にばらつき結果統合部２３があっても良い。

故障診断率算出部２４は、各故障における安全／危険の判定結果発生割合３３をまとめて、電子回路装置４の故障診断率３４を算出して出力する。

図２は、故障情報記憶部３に記憶されている故障情報１０の内容を示した図である。故障情報１０は、電子回路装置４の回路素子とその回路素子に対して発生する故障の内容を示す情報である。図２の例では、抵抗に対して、開放、短絡、抵抗値増加、抵抗値減少の４種類の故障を定義している。また、抵抗値増加や抵抗値減少のような回路素子の値が変動する故障に対しては、変動量の上下限と変動量の刻み幅を併せて記憶している。抵抗値増加の変動量上限は抵抗値の１．５倍まで、その刻み幅は０．０５倍である。抵抗値減少の変動量下限は抵抗値の０．５倍まで、その刻み幅は０．０５倍である。回路素子は、抵抗の他に、インダクタ（コイル）、キャパシタ（コンデンサ）、ＦＥＴなど電子回路装置４に用いられる回路素子について故障内容を記憶している。

図３は、電子回路情報記憶部１の回路構成情報１１の内容を便宜上、回路図で表した図である。回路構成情報１１は、電子回路装置４の回路を等価回路の計算式等で表されるものであり、回路演算部２１が解読できる情報であればよい。図３の場合には、電子回路装置４の例として、入力電圧４０を抵抗Ａ４１および抵抗Ｂ４２によって分圧し、出力電圧４３として出力する回路を示している。なお、入力電圧４０は演算条件情報１３として与えられるが、この例では５Ｖである。

図４は、電子回路情報記憶部１の素子ばらつき情報１２の内容を表した図である。素子ばらつき情報１２には、回路構成情報１１に対応する各回路素子に対して、通常時の素子ばらつきの範囲とばらつきの刻み幅が示されている。図４の例では、抵抗Ａおよび抵抗Ｂは、どちらも±５％の範囲で素子ばらつきが発生することを示している。また、刻み幅が１％ずつとなっているため、素子ばらつきを１％の刻み幅で−５％から＋５％まで模擬することになる。なお、本実施の形態では、回路構成情報１１と素子ばらつき情報１２を区別しているが、図５のように回路構成情報１１の中に素子ばらつき情報１２が含まれる形で記憶しても良い。

図６は、電子回路情報記憶部１の安全条件情報１４の内容を表した図である。安全条件情報１４は、故障を適用した電子回路装置４が安全に動作できる領域および危険状態となる領域を示す情報である。また、電子回路装置４に何らかの安全装置が接続されており、電子回路装置４が危険な状態となったことを検出できる場合には、安全条件情報１４の中に危険検出領域も併せて示す。図６の例では、図３に示す回路構成情報１１における出力電圧４３の値によって、安全および危険の領域を分けており、出力電圧４３が２．７Ｖ以下である場合には安全、出力電圧４３が２．７Ｖを超える場合には危険と定義している。また、図６の場合、安全装置による危険検出の有無によって危険領域をさらに分けており、出力電圧４３が２．７超過３．０以下の部分を検出不可能な危険領域、出力電圧４３が３．０Ｖを超えた部分を検出可能な危険領域と定義している。

以下、第１の実施の形態の動作について説明する。図７は、故障診断率算出装置２の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、故障注入部２０において、故障情報記憶部３より入力された故障情報１０および電子回路情報記憶部１より入力された回路構成情報１１を用いて、故障が適用された回路情報３０を作成して出力する。ステップＳ１の詳細は図８に示す。

図８は、故障注入部２０の処理を示すフローチャートである。まずステップＳ１０において、故障注入部２０は回路構成情報１１を用いて、電子回路装置４を構成する回路素子の中で故障の適用を行う回路素子を選択して設定する。次に、ステップＳ１１で、故障注入部２０は選択した素子に対して適用する故障内容を設定する。ここでは、故障情報１０で定義した故障内容の中で、選択した素子に合致する故障を１つ設定する。設定する故障が素子値の増加故障もしくは素子値の減少故障である場合には、故障情報１０で定義した変動上下限および刻み幅から、取りうる変動量のうちの１種類を設定する。例えば、抵抗Ａ４１の抵抗値増加故障を設定した場合、故障情報１０において変動上下限は１．５倍、刻み幅は０．０５倍となっているため、１．０５倍、１．１倍、１．１５倍、１．２倍、１．２５倍、１．３倍、１．３５倍、１．４倍、１．４５倍、１．５倍の変動量の中から１つ選択して設定する。

次にステップＳ１２で、故障注入部２０はステップＳ１０で選択した回路素子に対して、ステップＳ１１で設定した故障を適用し、故障が適用された回路を作成する。ステップＳ１３では、故障が適用された回路構成を全て記憶する。この故障が適用された回路について図９から図１１を用いて説明する。

図９（ａ）（ｂ）は、開放故障が適用された回路の例である。ここでは、抵抗Ａ４１に対して開放故障を適用している。開放故障であるので、図９（ａ）のように抵抗Ａ４１を削除し、抵抗Ａ４１の両端の配線接続を無くすことになる。ただし、図９（ｂ）のように、抵抗Ａ４１の代わりとして抵抗値が極大な抵抗ＡＡ５０を接続し、開放故障を模擬しても良い。

図１０（ａ）（ｂ）は、短絡故障が適用された回路の例である。ここでは、抵抗Ａ４１に対して短絡故障を適用している。短絡故障であるので、図１０（ａ）に抵抗Ａ４１を削除して、抵抗Ａ４１の両端の配線を直結することになる。ただし、図１０（ｂ）のように、抵抗Ａ４１の代わりとして抵抗値が極小な抵抗ＡＢ５１を接続し、短絡故障を模擬しても良い。

図１１は、素子値の増加／減少故障を適用した例である。ここでは、抵抗Ａ４１に対して、１．１倍の抵抗増加故障を適用しているため、抵抗Ａ４１の代わりとして抵抗値を１．１倍した抵抗ＡＣ５２を接続している。なお、ここでは抵抗増加故障を適用しているが、抵抗減少故障の場合や抵抗以外の素子値増加／減少故障に関しても、元の回路素子の代わりに素子値を変動させた回路素子を接続する形となる。

図８に戻り、次のステップＳ１４で、故障注入部２０は故障適用対象の回路素子に対して全ての故障を適用したか判定する。ここで、故障適用対象素子に対して、故障情報１０で定義された故障内容をすべて適用している場合には、ステップＳ１６の処理に移る。なお、故障適用対象素子に対する故障に素子値増加もしくは素子値減少故障が定義されている場合には、定義した変動上下限および刻み幅からすべての変動量を適用していることも判定する。全ての故障の種類および変動量を対象素子に適用している場合には、全ての故障を適用したと判定してステップＳ１６の処理に移る。そうでない場合はステップＳ１５の処理に移る。

ステップＳ１５で、故障注入部２０は故障内容をまだ適用していないものに切り替える処理を行う。なお、素子値の増加および減少故障を適用する場合は、変動量の上下限および刻み幅から、まだ適用していない変動量の値に切り替えを行う。

ステップＳ１６で、故障注入部２０は全ての回路素子に対して故障を適用したかを判定する。全ての回路素子に故障を適用している場合には故障適用処理を終了し、そうでない場合にはステップＳ１７の処理に移る。ステップＳ１７では、故障適用対象の回路素子をまだ故障が適用されていない回路素子に切り替える処理を行う。以上が故障注入部２０における故障適用処理の処理内容である。

故障適用処理が終わると、次に図７のステップＳ２の回路動作演算および結果判定処理に移る。このステップＳ２の詳細を図１２に示す。

図１２は、回路演算部２１による回路動作演算および結果判定部２２による結果判定処理のフローチャートである。まず、ステップＳ２０において、回路演算部２１は、故障注入部２０が作成した故障が適用された回路の１つを処理対象回路に設定する。前述のステップＳ１３で、故障が適用された回路が全て記憶されており、この中から１つを処理対象回路に設定する。

次に、ステップＳ２１において、回路演算部２１は、素子ばらつき値の設定を行う。ここでは、処理対象の回路内の故障が適用されていない回路素子に対して、電子回路情報記憶部１より入力された素子ばらつき情報１２で定義した範囲および刻み幅に応じて、回路素子ごとに１つのばらつき値を設定する。

ステップＳ２２において、回路演算部２１は、処理対象の回路および設定した素子ばらつき値と演算条件情報１３を用いて故障を適用した回路の動作値を演算する。

次に、ステップＳ２３において、回路演算部２１は、ステップＳ２２で回路演算部２１が出力した動作結果３１である動作値を全て記憶する。例えば、抵抗Ａ４１に開放故障を適用し、抵抗Ｂ４２のばらつきが±０％である場合には、出力電圧４３が０Ｖであるという結果になる。また、抵抗Ａ４１に短絡故障を適用し、抵抗Ｂ４２のばらつきが±０％である場合には、出力電圧４３が５Ｖであるという結果になる。

次にステップＳ２４で、回路演算部２１は、処理対象回路に対して素子ばらつき設定の組み合わせを全通り実施したかを判定する。全通りの素子ばらつきを実施している場合にはステップＳ２６の処理に移る。そうでない場合にはステップＳ２５において、まだ実施していない素子ばらつきの組み合わせになるように、各回路素子のばらつき値を更新する。そして、ステップＳ２２において、各回路素子のばらつき値に基づいて回路動作の演算を行い、ステップＳ２３において、その結果を記憶する。

ステップＳ２６で、回路演算部２１は、故障注入部２０が作成した故障が適用された回路をすべて処理したか判定する。全て処理した場合には、回路演算部２１の処理を終了する。そうでない場合にはステップＳ２７において、処理対象回路を未処理の回路に切り替える。

次に、ステップＳ２８において、結果判定部２２の処理に移る。結果判定部２２は、ステップＳ２２で回路演算部２１が出力した動作結果３１と電子回路情報記憶部１より入力される安全条件情報１４を用いて、動作結果３１の判定を行う。図１３は、その判定結果３２の例を表した図である。この中で、抵抗Ａ４１に開放故障を適用し、抵抗Ｂ４２のばらつきが±０％である場合には、出力電圧４３が０Ｖであるという結果になっている。この結果と図６に示す安全条件情報１４とを比較すると、この場合の動作結果３１は安全と判定される。また、抵抗Ａ４１に短絡故障を適用し、抵抗Ｂ４２のばらつきが±０％である場合には、出力電圧４３が５Ｖであるという結果になる。この結果と図６に示す安全条件情報１４とを比較すると、この場合の動作結果３１は検出可能な危険と判定される。

結果判定部２２の結果判定処理が終わると、図７に示すステップＳ３の処理に移る。ステップＳ３はばらつき結果統合部２３による処理である。ステップＳ３で、ばらつき結果統合部２３は、結果判定部２２が判定した結果を故障内容ごとにまとめて、安全、検出不可能な危険、検出可能な危険の各判定結果発生割合３３を算出する。

図１４は、ばらつき結果統合部２３における判定結果発生割合３３を算出するための説明図である。ここでは、抵抗Ｂ４２に抵抗値増加故障を適用した場合の結果をまとめている。図の縦軸は抵抗Ａ４１の素子ばらつき値であり、横軸は抵抗Ｂ４２の変動量を表している。また、各マス目はそれぞれの変動量および素子ばらつき値での判定結果を表しており、白マス目は安全、網マス目は検出不可能な危険、斜線マス目は検出可能な危険を表している。

図１４の場合、変動量と素子ばらつきの組み合わせは全部で１１０通りであり、その中で安全と判定された組み合わせが３３通り、検出可能な危険と判定された組み合わせが７０通り、検出可能な危険と判定された組み合わせが７通りとなっている。ばらつき結果統合部２３は、これらの組み合わせがそれぞれ何通りあるかを算出する。このように、ばらつき結果統合部２３は、故障ごとに判定された判定結果から安全、検出不可能な危険、検出可能な危険の各取りうる数を求め、該数に基づいて判定結果発生割合３３を算出する。安全の発生割合は３３／１１０で３０％となる。検出不可能な危険の発生割合は７０／１１０で６３．６％、検出可能な危険の発生割合は７／１１０で６．４％となる。これらの値が、抵抗Ｂ４２の抵抗値増加故障が発生した場合の安全、検出不可能な危険、検出可能な危険の各判定結果発生割合３３である。

なお、図１４では、抵抗Ｂ４２の抵抗値増加故障の例を示したが、ステップＳ３では適用したすべての故障に対して、各結果の判定結果発生割合３３を求める処理を行う。

図７に示すステップＳ３の処理が終わると、ステップＳ４の処理に移る。ステップＳ４で、故障診断率算出部２４は、ばらつき結果統合部２３がまとめた各故障における安全、検出不可能な危険、検出可能な危険の割合を用いて危険の残留度合いを求め、その値から故障診断率３４を算出する。

図１５は、各故障における結果の判定結果発生割合３３をまとめた図である。故障診断率算出部２４は、各回路素子の故障ごとに、安全、検出不可能な危険、検出可能な危険の各判定結果発生割合３３をまとめて、危険の残留度合いを算出する。ここで、危険の残留度合いとは、各故障の検出不可能な危険の発生割合のことである。そのため、安全および検出可能な危険の部分では、危険の残留度合いは０としている。各故障に対して危険の残留度合いを算出したら、次はそれらを合計する。

図１５の場合には、危険の残留度合いの合計は１．０１８という結果になった。この値と、適用した故障数から故障診断率３４を算出する。また、図１５の場合、故障適用した素子は抵抗Ａ４１と抵抗Ｂ４２の２種類であり、適用した故障は開放故障、短絡故障、抵抗値増加故障、抵抗値減少故障の４種類であるため、回路全体で適用した故障数は８となる。故障診断率算出部２４は、故障診断率３４を［１−危険の残留度合い／適用した故障数］で算出するため、図１５の場合には［１−１．０１８／８］で８７．２７％となる。

以上は第１の実施の形態における故障診断率３４の算出処理であるが、以降はばらつきを考慮したことによる効果について述べる。図１６は、ばらつきを考慮しない場合の各結果の判定結果発生割合３３を算出する説明図である。ここでは、図１４と同様に、抵抗Ｂ４２の抵抗値減少故障の場合の結果をまとめている。図１６の横軸は図１４と同様だが、素子ばらつきを考慮していないため、縦軸は±０％の部分しかない。この結果をみると、図１４では検出可能な危険の部分が存在したが、図１６ではその部分がない。検出可能な危険が存在しない分、相対的に検出不可能な危険の割合が増加し、図１６の場合では検出不可能な危険の割合は７０％となっている。

図１７は、ばらつきを考慮しない場合の各故障における結果の判定結果発生割合３３をまとめた図である。抵抗Ａ４１の開放故障と短絡故障および抵抗値増加故障、抵抗Ｂ４２の開放故障と短絡故障および抵抗値減少故障では、図１５の場合と同様の結果となっている。しかし、抵抗Ａ４１の抵抗値増加故障と抵抗Ｂ４２の抵抗値減少故障では、どちらも検出不可能な危険の割合が増加しており、危険の残留度合いも図１５と比べて大きくなっている。そのため、図１７の例における故障診断率３４は［１−１．１／８］で８６．２５％となり、図１５と比べて１％程度低くなっている。

このように、ばらつきを考慮することで、考慮しない場合と比べて、故障による安全／危険の判定結果発生割合３３をより詳細に算出でき、それによって故障診断率３４の値も向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態によれば、電子回路装置４の素子ばらつきも考慮して故障診断率３４を算出することができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態では、各故障の発生割合と各素子の故障発生率を考慮することで、より正確に故障診断率３４を算出することができる故障診断率算出装置２Ａの例を説明する。

図１８は、第２の実施の形態における故障診断率算出装置２Ａの構成図である。なお、第１の実施の形態における故障診断率算出装置２の構成図と同一箇所には同一の符号を付与しており、それらの説明は省略する。

故障診断率算出装置２Ａは、故障情報１０Ａと電子回路情報記憶部１における回路構成情報１１、素子ばらつき情報１２、演算条件情報１３、安全条件情報１４、素子故障率情報１５を用いて、電子回路装置４の故障診断率３４を算出する。素子故障率情報１５は、電子回路装置４を構成する各回路素子の故障率である。この故障診断率算出装置２Ａは、故障注入部２０、回路演算部２１、結果判定部２２、ばらつき結果統合部２３、故障診断率算出部２４Ａを有しており、故障診断率算出部２４Ａには電子回路情報記憶部１より安全条件情報１４および素子故障率情報１５が入力される。

図１９は、第２の実施の形態における故障情報１０Ａの内容を表した図である。故障情報１０Ａは、故障情報１０に加えて各故障の発生確率を有している。この各故障の発生確率は、１つの回路素子における発生確率の合計が１００％となるように設定される。

図２０は、素子故障率情報１５の内容を表した図である。素子故障率情報１５は、電子回路装置４を構成する各回路素子の故障率情報を有している。図２０の例では、抵抗Ａ４１の故障率は２×１０^−９、抵抗Ｂ４２の故障率は１×１０^−９となっている。

図２１は、第２の実施の形態において各故障における結果の判定結果発生割合３３をまとめた図である。故障診断率算出部２４Ａは、各結果の判定結果発生割合３３の他に、各素子の故障率と各故障の発生確率を用いて、危険となる故障率を算出する。そして、回路素子の故障率の合計と危険となる故障率の合計から故障診断率３４を算出する。図２１では、図１５と比べて、素子の故障率と故障発生確率の欄が増えている。また、図１５では危険の残留度合いとなっていた部分が、危険となる故障率に変わっている。ここで、危険となる故障率は、素子の故障率と故障発生確率、検出不可能な危険の発生割合を乗算して求める。そのため、安全および検出可能な危険の部分は、危険となる故障率が０となる。例として、抵抗Ａ４１の抵抗値減少故障の場合には、抵抗Ａ４１の故障率が２×１０^−９、抵抗値減少故障の発生確率が２０％、検出不可能な危険の発生割合が３８．２％であるため、危険となる故障率は０．１５２８×１０^−９となる。

そして、故障診断率算出部２４Ａは、故障診断率３４を［１−危険となる故障率の合計／素子故障率の合計］によって求める。図２１の場合、危険となる故障率の合計は、０．２８００×１０^−９であり、素子故障率の合計は３×１０^−９であるため、故障診断率３４は［１−（０．２８００×１０^−９）／（３×１０^−９）］で９０．６６％となる。

本発明の第２の実施の形態によれば、各回路素子の故障率と各故障の発生確率を用いて、検出不可能な危険が発生する割合を重み付けすることで、故障診断率３４をより正確に算出することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した第１および第２の実施の形態を次のように変形して実施することができる。
（１）素子ばらつき情報１２は、図４に示すように、回路構成情報１１に対応する各回路素子に対して、通常時の素子ばらつきの範囲とばらつきの刻み幅で示した。そして、図１２に示したように、回路演算部２１は、処理対象回路に対して素子ばらつき設定の組み合わせを全通り実施した。しかし、モンテカルロ法を用いて、素子ばらつきの範囲およびシミュレーション回数を定めて、１回のシミュレーションで素子ばらつきの範囲内でランダムに各回路素子のばらつき値を設定して演算を行い、これを定められたシミュレーション回数だけ行って演算結果を求めるようにしてもよい。

（２）故障診断率算出装置２は、故障注入部２０、回路演算部２１、結果判定部２２、ばらつき結果統合部２３、故障診断率算出部２４を有し、電子回路装置４の故障診断率３４を算出するようにした。しかし、故障注入部２０、回路演算部２１、結果判定部２２、ばらつき結果統合部２３、故障診断率算出部２４の一部または全部を、プロセッサとそれぞれの機能を実現するプログラムとによって構成し、プロセッサがプログラムを解釈し、実行するようにしてもよい。

以上で説明した実施の形態における故障診断率算出装置および変形例によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）電子回路装置４の故障診断率を算出する故障診断率算出装置２において、故障診断率算出装置２は、電子回路装置４の回路構成情報１１及び電子回路装置４を構成する回路素子の故障情報１０を用いて故障を適用した回路情報を生成する故障注入部２０と、生成された回路情報３０と回路素子の素子ばらつき情報１２と演算条件情報１３を用いて故障を適用した回路の動作値を演算する回路演算部２１と、演算された回路の動作値と電子回路装置４の安全条件情報１４から、故障ごとに、安全、検出不可能な危険、検出可能な危険の判定を行う結果判定部２２と、故障ごとに判定された判定結果の発生割合３３を算出するばらつき結果統合部２３と、算出された発生割合３３に基づいて電子回路装置４の故障診断率３４を算出する故障診断率算出部２４と、を有することを特徴とする。したがって、回路素子のばらつきも考慮することで故障診断率の算出精度を向上させ、ばらつきを考慮しない場合と比べて故障診断率の値を向上させることができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１電子回路情報記憶部
２、２Ａ故障診断率算出装置
３故障情報記憶部
４電子回路装置
１０、１０Ａ故障情報
１１回路構成情報
１２素子ばらつき情報
１３演算条件情報
１４安全条件情報
１５素子故障率情報
２０故障注入部
２１回路演算部
２２結果判定部
２３ばらつき結果統合部
２４、２４Ａ故障診断率算出部
３４故障診断率

Claims

電子回路装置の故障診断率を算出する故障診断率算出装置において、
前記故障診断率算出装置は、
前記電子回路装置の回路構成情報及び前記電子回路装置を構成する複数の回路素子の故障情報を用いて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、当該故障を適用した回路情報を生成する故障注入部と、
前記故障注入部により生成された回路情報と、前記回路素子の素子ばらつき情報と、前記電子回路装置への入力の電気的条件を表す演算条件情報とを用いて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び当該故障が適用された回路素子以外の他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、当該故障を適用したときの前記電子回路装置の動作値である出力電圧を演算する回路演算部と、
前記回路演算部により演算された前記電子回路装置の出力電圧と、前記電子回路装置の故障時における出力電圧と故障種別の関係を表す安全条件情報とを用いて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び前記他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、前記電子回路装置の動作が安全、検出不可能な危険、検出可能な危険のいずれの状態に該当するかの判定を行う結果判定部と、
前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、前記結果判定部による判定結果の前記状態ごとの発生割合を算出するばらつき結果統合部と、
前記ばらつき結果統合部により算出された前記状態ごとの発生割合に基づいて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに危険の残留度合いを算出し、算出した前記危険の残留度合いを前記複数の回路素子及び前記故障の内容の全てについて合計することで、前記電子回路装置の故障診断率を算出する故障診断率算出部と、
を有することを特徴とする故障診断率算出装置。
請求項１に記載された故障診断率算出装置において、
前記故障情報は、前記複数の回路素子で発生する故障の種類を表す情報と、当該故障の種類ごとの回路素子値の変動量を表す情報とを含み、
前記故障注入部は、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の種類及び回路素子値の変動量ごとに、前記回路情報を生成し、
前記回路演算部は、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の種類及び回路素子値の変動量、及び前記他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、前記電子回路装置の動作値である出力電圧を演算し、
前記結果判定部は、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の種類及び回路素子値の変動量、及び前記他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、前記判定を行い、
前記ばらつき結果統合部は、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の種類ごとに、当該故障の種類における全ての回路素子値の変動量及び前記他の回路素子の全ての素子ばらつき値をまとめて、前記状態ごとの発生割合を算出することを特徴とする故障診断率算出装置。
請求項２に記載された故障診断率算出装置において、
前記故障診断率算出部に替えて、第２の故障診断率算出部を有し、
前記故障情報は、当該故障の種類ごとの発生確率を表す情報をさらに含み、
前記第２の故障診断率算出部は、前記ばらつき結果統合部により算出された前記状態ごとの発生割合と、前記複数の回路素子の各々における前記故障の種類ごとの発生確率と、前記複数の回路素子の各々の素子故障率を表す素子故障率情報とに基づいて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに危険となる故障率を算出し、算出した前記危険となる故障率を前記複数の回路素子及び前記故障の内容の全てについて合計した値と、前記素子故障率を前記複数の回路素子の全てについて合計した値とを用いて、前記電子回路装置の故障診断率を算出することを特徴とする故障診断率算出装置。
請求項３に記載された故障診断率算出装置において、
前記第２の故障診断率算出部は、前記素子故障率と、前記発生確率と、前記検出不可能な危険の発生割合とを乗算することで、前記危険となる故障率を算出することを特徴とする故障診断率算出装置。
電子回路装置の故障診断率を算出する故障診断率算出方法において、
前記故障診断率算出方法は、
前記電子回路装置の回路構成情報及び前記電子回路装置を構成する複数の回路素子の故障情報を用いて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、当該故障を適用した回路情報を生成し、
前記生成された回路情報と、前記回路素子の素子ばらつき情報と、前記電子回路装置への入力の電気的条件を表す演算条件情報とを用いて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び当該故障が適用された回路素子以外の他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、当該故障を適用したときの前記電子回路装置の動作値である出力電圧を演算し、
前記演算された前記電子回路装置の出力電圧と、前記電子回路装置の故障時における出力電圧と故障種別の関係を表す安全条件情報とを用いて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容及び前記他の回路素子の素子ばらつき値ごとに、前記電子回路装置の動作が安全、検出不可能な危険、検出可能な危険のいずれの状態に該当するかの判定を行い、
前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに、前記判定された判定結果の発生割合を算出し、
前記算出された前記状態ごとの発生割合に基づいて、前記複数の回路素子の各々に合致する故障の内容ごとに危険の残留度合いを算出し、算出した前記危険の残留度合いを前記複数の回路素子及び前記故障の内容の全てについて合計することで、前記電子回路装置の故障診断率を算出することを特徴とする故障診断率算出方法。