JP6474046B2

JP6474046B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP6474046B2
Application number: JP2015228819A
Authority: JP
Inventors: 雅也廣田; 豪榎崎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2035-11-24
Also published as: JP2017094908A

Description

本発明は、例えば、車両に搭載されるＣＰＵを備えた電子制御装置に関する。

ＣＰＵ（マイコンともいう）を備えた電子制御装置では、ＣＰＵが正常に動作しているか否かを監視して、異常と判断すると初期化などのフェイルセーフ処置を行う監視回路を設けている。そして、複数のＣＰＵを備えた電子制御装置では、ＣＰＵ毎に監視手段を設けている。

さらに、上述の自身を監視する監視手段に加えて、他のマイコンを監視する監視手段を設け、マイコンに対する監視系を２重にして、回路の増加を抑えつつ車両の信頼性を向上させる技術が開示されている（特許文献１参照）。具体的には、第１マイコンに電源電圧が供給されている場合にのみ、第２マイコンが第１マイコンの動作監視を実施している。

特開２００９−１８４４２３号公報

ＣＰＵは、通常の動作モード（以下、「通常モード」という）と、通常モードよりも消費電力の少ない低消費電力モード（省電力モード、スリープモードともいう）とを切り替えて動作する。特に、車両においては、低消費電力モードで動作することで、バッテリの負担を低減している。

低消費電力モードでは、外部からの信号（例えば、ウエイクアップ信号）が入力されたときに、通常モードに移行する。あるいは、内部タイマを動作させておき、所定の周期でウエイクアップして、例えば、周辺回路の状態を確認し、その状態に応じた処理を行った後、低消費電力モードに移行する。

特許文献１では、低消費電力モードにおいて他のＣＰＵを監視する技術について、開示・示唆ともない。第１マイコンが低消費電力モードにあっても、第１マイコンには電源電圧が供給されており、この状態で、第１マイコン自身が動作中であることを示す起動信号を第２マイコンへ出力できないと、第２マイコンは、第１マイコンが異常であると判定してしまう。

上記課題を背景として、本発明は、低消費電力モードで動作中のＣＰＵの動作状態をより正確に判定できる電子制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための電子制御装置は、複数のＣＰＵを備え、複数のＣＰＵのうちの少なくとも一つのＣＰＵは、他のＣＰＵからの、他のＣＰＵの動作モードを示す動作モード信号が入力される動作モード信号入力部と、他のＣＰＵからの監視対象信号が入力される監視対象信号入力部と、監視対象信号の状態に基づいて、他のＣＰＵの動作が正常であるか否かを監視する監視部と、を備え、監視部は、監視対象信号が入力されない状態が、予め設定された監視時間を超えたとき、他のＣＰＵの動作が異常であると判断し、他のＣＰＵの動作モードが、通常の動作モードである通常モードよりも消費電力の少ない低消費電力モードであるとき、監視時間を通常モードのときよりも大きな値とし、他のＣＰＵは、低消費電力モードのときには通常モードのときよりも監視対象信号の出力タイミングを長くする。

上記構成によって、低消費電力モードで動作中のとき、監視信号を更新することができないＣＰＵを、正常動作しているにもかかわらず、異常と判断することを防止できる。

電子制御装置の構成を示す図。低消費電力モード時の処理を示すフロー図。ＣＰＵ監視処理を示すフロー図。ＣＰＵ監視処理の別例を示すフロー図。異常判定処理を示すフロー図。異常判定を説明するタイミングチャート。

図１のように、電子制御装置１は、少なくともＥＣＵ１０を含む。ＥＣＵ１０は、複数の、ＣＰＵ（ＣＰＵ＿Ｘ、ＣＰＵ＿Ｙ）を備える。これらのＣＰＵは、それぞれ、本発明の監視部、動作モード切替部である演算部（１１ａ、１２ａ）、メモリ（１１ｂ、１２ｂ）を含み、演算部がメモリに記憶された制御プログラムを実行して、ＥＣＵ１０の各種機能を実現する。

ＣＰＵ＿Ｘは、少なくとも以下の端子を備える。ＣＰＵ＿Ｙについても同様である。
・ＭＯＤＩ＿Ｘ端子：ＣＰＵ＿ＹのＭＯＤＯ＿Ｙ端子に接続され、ＣＰＵ＿Ｙからの、動作モード（通常の動作モードである通常モード、通常モードよりも消費電力の少ない低消費電力モードのいずれか）を示す動作モード信号が入力される。本発明の動作モード信号入力部である。
・ＷＤＩ＿Ｘ端子：ＣＰＵ＿ＹのＷＤＯ＿Ｙ端子に接続され、ＣＰＵ＿Ｙからの監視対象信号が入力される。本発明の監視対象信号入力部である。
・ＲＳＴＣ＿Ｘ端子：ＣＰＵ＿ＹのＲＳＴ＿Ｙ端子に接続され、ＣＰＵ＿Ｙへ、ＣＰＵ＿Ｙの動作を正常復帰させるためのリセット信号を出力する。本発明のリセット信号出力部である。
・ＭＯＤＯ＿Ｘ端子：ＣＰＵ＿ＹのＭＯＤＩ＿Ｘ端子に接続され、ＣＰＵ＿Ｙへ動作モード信号を出力する。
・ＷＤＯ＿Ｘ端子：ＣＰＵ＿ＹのＷＤＩ＿Ｙ端子に接続され、ＣＰＵ＿Ｙへ監視対象信号を出力する。
・ＲＳＴ＿Ｘ端子：ＣＰＵ＿ＹのＲＳＴＣ＿Ｙ端子に接続され、ＣＰＵ＿Ｙからのリセット信号が入力される。

ＣＰＵの数は、２以上であればよい。ＣＰＵの監視方法は、相互に監視する方法でもよいし、１つのＣＰＵが残余の全てのＣＰＵを監視する方法でもよい。

ＣＰＵは、同一基板上に実装されることが望ましい。ＥＣＵ１０に納められる複数の基板のそれぞれにＣＰＵを実装し、基板間をコネクタあるいはケーブルで接続する構成でもよいし、異なるＥＣＵに実装されたＣＰＵを監視する構成でもよい。

ＥＣＵ１０には、例えば、ユーザが操作入力を行うスイッチ群２１、および例えば、回転センサ、圧力センサ、温度センサ等を含むセンサ群２２からの入力信号の波形整形やＡ／Ｄ変換等の信号処理を行う入力回路１３、例えば、モータ，ソレノイド等を含むアクチュエータ群３１を駆動制御するドライバ回路１４、ＬＡＮ２３を介して他の装置とのデータ通信を行うインターフェース回路であるＬＡＮ＿ＩＦ１５を備えてもよい。

上記構成により、ＥＣＵ１０では、ＣＰＵ＿ＸおよびＣＰＵ＿Ｙの少なくとも一方が、スイッチ群２１、センサ群２２、あるいはＬＡＮ＿ＩＦ１５を介して他のＥＣＵから取得したデータ、およびアクチュエータ群３１の動作状態に基づいて動作制御指令値を演算し、アクチュエータ群３１の駆動制御を行う。

ＣＰＵ＿ＸおよびＣＰＵ＿Ｙは、ＥＣＵ１０の制御を分担して行う構成でもよい。また、通常はＣＰＵ＿ＸのみでＥＣＵ１０の制御を行い、ＣＰＵ＿Ｙをバックアップ用とし、ＣＰＵ＿Ｘの動作に異常があると判断したときに、ＣＰＵ＿ＸからＣＰＵ＿Ｙに切り替えて、ＣＰＵ＿ＹがＥＣＵ１０の制御を行う構成でもよい。

ＥＣＵ１０は、例えば自動車のボデー系の制御を司るボデー系ＥＣＵに適用できる。ボデー系ＥＣＵは、車両の利用者による車両各部の操作に係る機能であるボデー系機能を実現するためのアプリケーションを搭載・実行する。このボデー系機能とは、具体的には、ドア開閉に伴う制御、窓開閉に伴う制御、ライトスイッチのオン／オフに伴う灯火装置の制御、キーレスエントリー方式等に採用されるワイヤレスドアロック機構の制御を含む。

図２に、ＣＰＵ＿Ｘを例に挙げて、演算部１１ａが実行する低消費電力モード時の処理を示す。まず、ＭＯＤＯ＿Ｘ端子から低消費電力モードで動作していることを示す信号を出力する（Ｓ１１）。

次に、監視対象信号を出力する条件が成立したか否かを判定する。例えば、１０ｍｓｅｃ毎のような、予め定められたタイミングが到来したとき、該条件が成立したと判定する。該条件が成立したとき（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ＷＤＯ＿Ｘ端子から監視対象信号を出力する（Ｓ１３）。例えば、ＷＤＯ＿Ｘ端子の出力レベルを反転する。

低消費電力モードで監視対象信号を出力するタイミング（例えば、周期）は、通常モードよりも長くする。

次に、ウエイクアップ条件が成立したか否かを判定する。例えば、予め定められた端子の入力レベルが変化したとき、あるいは、１００ｍｓｅｃのような予め定められたタイミングが到来したとき、ウエイクアップ条件が成立したと判定する。

ウエイクアップ条件が成立したとき（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、低消費電力モードから通常モードに移行し、通常モード時の処理を実行する（Ｓ１５）。該処理は、ＥＣＵ１０の制御対象により異なる。一方、ウエイクアップ条件が成立しないとき（Ｓ１４：Ｎｏ）、Ｓ１１に戻る。

なお、図２の処理は、低消費電力モード時に監視対象信号を出力する場合の処理である。低消費電力モード時に監視対象信号を出力しない場合は、Ｓ１２、Ｓ１３を実行しない。

図３に、ＣＰＵ＿Ｘを例に挙げて、演算部１１ａが実行するＣＰＵ監視処理を示す。本処理は、予め定められたタイミングで繰り返し実行される。図３が、「監視部は、他のＣＰＵの動作モードが低消費電力モードであるとき、監視対象信号の監視を行わない」ものに相当する。本構成によって、低消費電力モード動作中は監視対象信号を出力しないＣＰＵを、動作異常と判断することを防止できる。

まず、以下のうちの少なくとも一つを用いて、ＣＰＵ＿Ｘの動作モードが低消費電力モードであるか否かを判定する。
・メモリ１１ｂに、低消費電力モードで動作していることを示すフラグがセットされているとき、低消費電力モードであると判定。
・外部から、低消費電力モードで動作することを指令する信号が入力されているとき、低消費電力モードであると判定。

低消費電力モードのとき（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、図２の、低消費電力モード時の処理を実行する（Ｓ３５）。本構成が、「一つのＣＰＵは、自身の動作モードを、通常モードと低消費電力モードとの間で切り替える動作モード切替部を備え、監視部は、自身の動作モードが低消費電力モードのときは、監視対象信号の監視を行わない」ものに相当する。本構成によって、低消費電力モードで動作時の消費電流を低減できる。

一方、低消費電力モードでないとき、すなわち、通常モードのとき（Ｓ３１：Ｎｏ）、ＭＯＤＩ＿Ｘ端子に入力される、ＣＰＵ＿Ｙからの動作モード信号を取得する（Ｓ３２）。なお、ＭＯＤＯ＿Ｘ端子からは、ＣＰＵ＿Ｘが通常モードで動作していることを示す信号を出力している。

次に、取得した動作モード信号に基づき、ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作しているか否かを判定する。ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作しているとき（Ｓ３３：Ｎｏ）、本処理を終了する。一方、ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作していないとき、すなわち、通常モードで動作しているとき（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、図５の異常判定処理を実行する（Ｓ３４）。

図４に、ＣＰＵ監視処理の別例を示す。図４が、「電子制御装置は車両に搭載され、車両の状態を取得する車両状態取得部を備え、監視部は、車両の状態に基づいて、監視対象信号の監視態様を決定する」ものに相当する。本構成によって、必要なときにのみ監視を行うので、ＣＰＵおよび電子制御装置の処理負荷を低減できるとともに、車両のバッテリの消費電流（特に、暗電流）を低減できる。

まず、図３のＳ３１と同様に、ＣＰＵ＿Ｘの動作モードが低消費電力モードであるか否かを判定する。低消費電力モードのとき（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、図２の、低消費電力モード時の処理を実行する（Ｓ６４）。一方、低消費電力モードでないとき、すなわち、通常モードのとき（Ｓ５１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０が車両に搭載されているときは、車両状態を取得する（Ｓ５２）。

次に、ＣＰＵ＿Ｙの異常を監視するか否かの条件（監視条件）が成立したか否かを判定する。監視条件は、例えば、以下のうちの少なくとも一つを用いる。
・ＥＣＵ１０の動作状態が予め定められた状態になったか否かにより判定。
・ＥＣＵ１０の動作状態において、予め定められた状態が所定時間を超えて継続したか否かにより判定。

ＥＣＵ１０が車両に搭載されているとき、バッテリ電圧が所定値を上回っている状態、エンジンが回転している状態、車両が走行している状態のとき、監視条件が成立したと判定する。一方、駐車状態（例えば、エンジンが停止し、車両の外部から全ドアをロックした後の状態）のとき、監視条件が成立しないと判定する。車両の状態は、スイッチ群２１、センサ群２２、あるいは、ＬＡＮ＿ＩＦ１５を介して他の装置から取得する。この場合、スイッチ群２１、センサ群２２、ＬＡＮ＿ＩＦ１５が、本発明の車両状態取得部に相当する。

監視条件が成立しないとき（Ｓ５３：Ｎｏ）、本処理を終了する。一方、監視条件が成立したとき（Ｓ５３：Ｙｅｓ）、ＭＯＤＩ＿Ｘ端子に入力される、ＣＰＵ＿Ｙからの動作モード信号を取得する（Ｓ５４）。なお、ＭＯＤＯ＿Ｘ端子からは、ＣＰＵ＿Ｘが通常モードで動作していることを示す信号を出力している。

次に、取得した動作モード信号に基づき、ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作しているか否かを判定する。ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作していないとき、すなわち、通常モードで動作しているとき（Ｓ５５：Ｎｏ）、メモリ１１ｂ上の、ＣＰＵ＿Ｙの今回の動作モードを格納する「ＣｒｎｔＳｔａｔｅ」に、「Ｒｕｎ」をセットする（Ｓ５６）。

次に、メモリ１１ｂ上の、前回決定したＣＰＵ＿Ｙの動作モードを格納する「ＰｒｅＳｔａｔｅ」と、「ＣｒｎｔＳｔａｔｅ」の内容を比較する。両者が一致するとき（Ｓ５７：Ｙｅｓ）、Ｓ５９へ進む。一方、両者が一致しないとき、すなわち、ＣＰＵ＿Ｙの動作モードが、低消費電力モードから通常モードに変化したとき（Ｓ５７：Ｎｏ）、ＣＰＵ＿Ｙを監視するための監視時間にＴｒｕｎをセットする（Ｓ５８）。この後、Ｓ５９へ進む。

一方、ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作しているとき（Ｓ５５：Ｙｅｓ）、「ＣｒｎｔＳｔａｔｅ」に、「Ｓｌｅｅｐ」をセットする（Ｓ６１）。次に、「ＰｒｅＳｔａｔｅ」と、「ＣｒｎｔＳｔａｔｅ」の内容を比較する。両者が一致するとき（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、Ｓ５９へ進む。一方、両者が一致しないとき、すなわち、ＣＰＵ＿Ｙの動作モードが、通常モードから低消費電力モードに変化したとき（Ｓ６２：Ｎｏ）、監視時間にＴｓｌｅｅｐをセットする（Ｓ６３）。この後、Ｓ５９へ進む。

ＴｒｕｎあるいはＴｓｌｅｅｐをセットする構成が、「監視部は、他のＣＰＵの動作モードが低消費電力モードであるとき、監視時間を、通常モードのときと異なるものとする」ものに相当する。低消費電力モードでは、動作の基準となるクロック周波数を低くすることが多い。このため、処理の周期も長くなるので、監視対象信号の出力タイミングも長くなる。本構成によって、低消費電力モードで正常動作中のＣＰＵを、常に異常と判断することなく、正確に異常判定を行うことができる。

ＴｒｕｎおよびＴｓｌｅｅｐは、監視対象信号の状態に基づいて、予め設定する。また、Ｔｓｌｅｅｐは、Ｔｒｕｎよりも大きな値とすることが望ましい。

Ｓ５９では、「ＰｒｅＳｔａｔｅ」に「ＣｒｎｔＳｔａｔｅ」の内容を代入する。最後に、図５の異常判定処理を実行する（Ｓ６０）。

図５に、図３のＳ３４および図４のＳ６０に相当する異常判定処理を示す。図５が、「監視部は、監視対象信号が入力されない状態が、予め設定された監視時間を超えたとき、他のＣＰＵの動作が異常であると判断し、他のＣＰＵの動作が異常であるとき、他のＣＰＵの動作を正常復帰させるためのリセット信号を出力するリセット信号出力部を備える」ものに相当する。本構成によって、新たな構成を追加することなく、他のＣＰＵの監視およびリセット信号の出力ができる。

まず、ＷＤＩ＿Ｘ端子に入力される、ＣＰＵ＿Ｙの監視対象信号を取得する（Ｓ７１）。次に、メモリ１１ｂに記憶された前回の処理で取得した監視対象信号の状態と比較する。比較の結果、監視対象信号の状態に変化があるとき（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、監視用のタイマをリスタートする（Ｓ７５）。なお、該タイマは、例えば、１ｍｓｅｃのような所定の周期でカウントアップされる。この後、本処理を終了する。

一方、監視対象信号の状態に変化がないとき（Ｓ７２：Ｎｏ）、タイマの値が、図４の処理で設定した監視時間（ＴｒｕｎまたはＴｓｌｅｅｐ）を超えたか否かを判定する。タイマの値が監視時間を超えないとき（Ｓ７３：Ｎｏ）、本処理を終了する。一方、タイマの値が監視時間を超えたとき（Ｓ７３：Ｙｅｓ）、ＲＳＴＣ＿Ｘ端子から、ＣＰＵ＿Ｙへリセット信号を出力する（Ｓ７４）。

図６に、異常判定を説明するタイミングチャートを示す。ＣＰＵ＿ＸのＭＯＤＥＩ＿Ｘ端子の状態は以下のようになる。
・ＣＰＵ＿Ｙが通常モードで動作しているときは、Ｈレベルが入力される。
・ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作しているときは、Ｌレベルが入力される。

ＣＰＵ＿ＸのＷＤＩ＿Ｘ端子に入力される、ＣＰＵ＿Ｙからの監視対象信号（パルス信号とする）の周期は、低消費電力モード（Ｔ２）を通常モード（Ｔ１）よりも大きくする。これにより、低消費電力モード時のＣＰＵ＿Ｙの動作負荷を低減できる。

ＣＰＵ＿Ｙが低消費電力モードで動作中に、監視対象信号が変化しない状態が、監視時間であるＴｓｌｅｅｐを超えたとき、ＲＳＴＣ＿Ｘ端子をＨレベルからＬレベルに変化させて、ＣＰＵ＿Ｙをリセットする。同様に、図示はしないが、ＣＰＵ＿Ｙが通常モードで動作中に、監視対象信号が変化しない状態が、監視時間であるＴｒｕｎを超えたとき、ＣＰＵ＿Ｙをリセットする。

以上、実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、上記形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

１電子制御装置
１０ＥＣＵ
１１ａ、１２ａ演算部（監視部、動作モード切替部）
１５ＬＡＮ＿ＩＦ（車両状態取得部）
２１スイッチ群（車両状態取得部）
２２センサ群（車両状態取得部）
ＣＰＵ＿Ｘ、ＣＰＵ＿ＹＣＰＵ
ＭＯＤＩ＿Ｘ端子、ＭＯＤＩ＿Ｙ端子動作モード信号入力部
ＷＤＩ＿Ｘ端子、ＷＤＩ＿Ｙ端子監視対象信号入力部
ＲＳＴＣ＿Ｘ端子、ＲＳＴＣ＿Ｙ端子リセット信号出力部

Claims

複数のＣＰＵを備え、
前記複数のＣＰＵのうちの少なくとも一つのＣＰＵは、
他のＣＰＵからの、前記他のＣＰＵの動作モードを示す動作モード信号が入力される動作モード信号入力部と、
前記他のＣＰＵからの監視対象信号が入力される監視対象信号入力部と、
前記監視対象信号の状態に基づいて、前記他のＣＰＵの動作が正常であるか否かを監視する監視部と、
を備え、
前記監視部は、前記監視対象信号が入力されない状態が、予め設定された監視時間を超えたとき、前記他のＣＰＵの動作が異常であると判断し、前記他のＣＰＵの動作モードが、通常の動作モードである通常モードよりも消費電力の少ない低消費電力モードであるとき、前記監視時間を前記通常モードのときよりも大きな値とし、
前記他のＣＰＵは、前記低消費電力モードのときには前記通常モードのときよりも前記監視対象信号の出力タイミングを長くする電子制御装置。
前記他のＣＰＵの動作が異常であるとき、前記他のＣＰＵの動作を正常復帰させるためのリセット信号を出力するリセット信号出力部を備える請求項１に記載の電子制御装置。
前記電子制御装置は車両に搭載され、
前記車両の状態を取得する車両状態取得部を備え、
前記監視部は、前記車両の状態に基づいて、前記監視対象信号の監視態様を決定する請求項１または請求項２に記載の電子制御装置。
前記一つのＣＰＵは、
自身の動作モードを、前記通常モードと前記低消費電力モードとの間で切り替える動作モード切替部を備え、
前記監視部は、前記自身の動作モードが前記低消費電力モードのときは、前記監視対象信号の監視を行わない請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子制御装置。