JP6617091B2

JP6617091B2 - 自動車用電子制御装置

Info

Publication number: JP6617091B2
Application number: JP2016192532A
Authority: JP
Inventors: 匡彰日野; 滋之由布
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP2018052378A

Description

本発明は、自動車用電子制御装置に関し、特に、バスオフ検知機能の動作を保証する技術に関する。

車載ネットワークの代表的なものとしてＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）が知られている。ＣＡＮ通信において、伝送路の短絡や断線が発生した場合、通信自体ができなくなるため、伝送路の故障か機器の故障か等を判断することができない。

これに対して、ＣＡＮプロトコルに従った通信を実行するノードに搭載され、通信フレームを送受信する伝送路の異常を検出するものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−０２０１８５号公報

ところが、特許文献１に記載の技術では、伝送路異常の原因を識別する技術を提供できるが、バスオフ時にバスオフ検知が正しく機能することには記載されていない。

本発明はこの様な事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、バスオフ状態を作り出し、バスオフ検知機能が正常に動作することを検出できる診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の自動車用電子制御装置は、車両機能を制御するマイコンを有し、通信相手となるマイコンと通信するためのＣＡＮ伝送路を有し、前記ＣＡＮ伝送路の故障状態を検知する故障状態検知機能を有する自動車用電子制御装置であって、
任意のタイミングにおいて前記ＣＡＮ伝送路を故障状態にすることを特徴とする。

本発明によれば、伝送路が異常状態になった場合においてもバスオフをはじめとする伝送路異常検出装置が正常に動作し、異常時に異常を検知することを保証する技術を提供する。

バスオフ検知機能診断装置を有する自動車用電子制御装置の概略図である。バスオフ診断処理を示すフローチャートである。単体ノードでのバスオフ診断処理を示すフローチャートである。全ノードでのバスオフ診断処理を示すフローチャートである。ＣＡＮ＿Ｈ（１３）が電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出す回路構成を示した説明図である。ＣＡＮ＿Ｈ（１３）とＣＡＮ＿Ｌ（１４）が電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出す回路構成を示した説明図である。ＣＡＮ＿Ｈ（１３）が電源電圧への短絡による固着、ＣＡＮ＿Ｌ（１４）がＧＮＤ電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出す回路構成を示した説明図である。ＣＡＮ＿Ｈ（１３）が電源とＧＮＤに接続（ＯＮ）された状況を示す説明図である。ＣＡＮ＿Ｈ（１３）とＣＡＮ＿Ｌ（１４）が短絡した状況を示す説明図である。

以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。

[全体構成]
本発明が適用されたバスオフ検知機能診断装置を有する自動車用電子制御装置（１）は、図1に示すように、送信データ、受信データの処理を行うマイコン（２）を備え、前記マイコン（２）にはＣＡＮプロトコルの機能を実現するためのＣＡＮコントローラ（３）とバスオフ検知機能（４）を内蔵している。

伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）にデータを送信するための電圧の発生や調整を行う機能や他のマイコンから伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）を介して送信された信号を受信する機能を有するＣＡＮトランシーバ（５）と、伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）上の反射電圧の抑制やバスレベル調整用途で使用される終端抵抗（６）を備える。

終端抵抗（６）は、伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）間に接続され、ＣＡＮ伝送路を所定の抵抗値で終端する。ＣＡＮトランシーバ（５）は、ＣＡＮで規定された電気信号を送受信する。この電気信号では、両伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）とＣＡＮ＿Ｌ（１４）の電位差が閾値以下である場合がレセッシブであり閾値より大きい場合がドミナントである。

伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）は、電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（７）と、ＧＮＤ電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（１０）が接続される。スイッチ（７）とスイッチ（１０）は、前記マイコン（２）により制御される。

伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）は、電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（８）と、ＧＮＤ電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（９）が接続される。スイッチ（８）とスイッチ（９）は、前記マイコン（２）により制御される。

伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）が短絡した状況を作り出すためのスイッチ（１１）が、伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）の間に接続され、前記マイコン（２）により制御される。

バスオフ検知機能診断を単体のノードで実施する際に伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）の接続断するためのスイッチ（１２）が接続され前記マイコン（２）により制御される。

[バスオフ診断処理シーケンス]
次にマイコン（２）が実行するバスオフ診断処理シーケンスについて、図２のフローチャートを用いて説明する。

本処理では、バスオフ検知機能を保証するために単体ノードでのバスオフ診断処理（Ｓ２０）を実施し、その後全ノードでのバスオフ診断処理（Ｓ５０）を実施する。

次にマイコン（２）が実行する単体ノードにおけるバスオフ検知機能を診断するために、
バスオフ状態を作り出す処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

バスオフ状態を作り出す処理では、まず、単体ノードでバスオフ診断処理を実施するにあたり、ＣＡＮ通信が正常に行われていることが前提であるため、バス接続スイッチ（１２）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）、ＣＡＮ＿Ｌ（１４）のそれぞれに接続する（Ｓ２１）。

正常にＣＡＮ通信ができるか確認するために、通常のＣＡＮ通信送受信を実施し、問題が発生しないことを以下の方法で確認する（Ｓ２２）。

ＣＡＮ通信通常送信確認では、あらかじめ用意したデータをＣＡＮ伝送路に送信し、次のエラーが発生しないことを確認する。受信側ノードがＡＣＫを返すこと（ＡＣＫエラーなし）、アービトレーション・フィールドとＡＣＫスロットを除き、マイコン（２）が出力したビット状態と実際のＣＡＮ伝送路の状態が同様であること（ビットエラーなし）。

ＣＡＮ通信通常受信確認では、あらかじめ用意されたデータを他のノードがＣＡＮ伝送路に送信し、次のエラーが発生しないことを確認する。受信したＣＲＣ値と受信データから再計算したＣＲＣが同じであること（ＣＲＣエラーなし）、ＥＯＦ，ＩＦＳ，ＣＲＣＤＥＬ，ＡＣＫＤＥＬでドミナントを検出しないこと（フォーマットエラー）、ＳＯＦからＣＲＣＤＥＬの間で５ビット以上連続して同一のデータビットが送信された場合は６ビット目が補数ビットであること（スタッフエラーなし）。

また、これらの正常送受信チェック処理の結果を累積し、その累積結果が閾値を超えなければ正常と判断してもよい。例えば、ＣＡＮコントローラ（３）で管理される送信エラーカウントＴＥＣ（ＴｒａｎｓｍｉｔＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）や受信エラーカウンターＲＥＣ（ＲｅｃｅｉｖｅＥｒｒｏｒＣｏｕｎｅｒ）により閾値の判断を行ってもよい。

ここで送受信チェック（Ｓ２２）がＮＧと判断した場合は、マイコン（２）やＣＡＮコントローラ（３）が既に異常状態であると推測されるため、エラー情報を記録（Ｓ２７）し、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ２８）した後、単体ノードでのバスオフ診断処理を終了する。

送受信チェック（Ｓ２２）がＯＫと判断した場合には、次に、単体ノードでバスオフ検知機能を診断するために、他のノードと切り離すためのバス接続スイッチ（１２）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）、ＣＡＮ＿Ｌ（１４）それぞれから未接続（ＯＦＦ）状態にする（Ｓ２３）。

他のノードと切り離された状態で自動車用電子制御装置（１）においてバスオフ検知機能診断を行うためにバスオフ状態を作成する（Ｓ２４）。ここでバスオフ状態作成方法について図５、図６、図７、図８、図９を用いて説明する。

図５では伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（７）を接続し、異常状態を表している。

正常状態からスイッチ（７）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に接続すると伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）は電源電圧への短絡による固着と同等の状況となり、ＣＡＮ通信が正常に行われなくなる。そのため、ＴＥＣ（ＴｒａｎｓｍｉｔＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）はカウントアップされ閾値以上となった時にマイコン（２）に内蔵されるバスオフ検知機能（４）が正しく検知できることを確認する（Ｓ２５）。バスオフ検知が正常に行われなかった場合は、バスオフ検知エラー情報を記録し（Ｓ２７）、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ２８）した後、単体ノードでのバスオフ診断処理を終了する。

図６では伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（７）を接続し、且つ伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）に電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（８）を接続する。

また、ＣＡＮ伝送路の状態を正常動作時とスイッチ（７）及びスイッチ（８）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）に接続した場合の異常状態を表している。

正常状態からスイッチ（７）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に接続すると伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）は電源電圧への短絡による固着と同等の状況となり、また、スイッチ（８）を伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）に接続すると伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）は電源電圧への短絡による固着と同等の状況となり、ＣＡＮ通信が正常に行われなくなる。これにより、ＴＥＣ（ＴｒａｎｓｍｉｔＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）はカウントアップされ閾値以上となった時にマイコン（２）に内蔵されるバスオフ検知機能（４）が正しく検知できることを確認する（Ｓ２５）。バスオフ検知が正常に行われなかった場合は、バスオフ検知エラー情報を記録し（Ｓ２７）、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ２８）した後、単体でのバスオフ診断処理を終了する。

図７では伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（７）を接続し、且つ伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）にＧＮＤ電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（９）を接続する。また、ＣＡＮ伝送路の状態を正常動作時とスイッチ（７）及びスイッチ（９）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）に接続した場合の異常状態を表している。

正常状態からスイッチ（７）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に接続すると伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）は電源電圧への短絡による固着と同等の状況となり、また、スイッチ（９）を伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）に接続すると伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）はＧＮＤ電圧への短絡による固着と同等の状況となり、ＣＡＮ通信が正常に行われなくなる。これにより、ＴＥＣはカウントアップされ閾値以上となった時にマイコン（２）に内蔵されるバスオフ検知機能（４）が正しく検知できることを確認する（Ｓ２５）。バスオフ検知が正常に行われなかった場合は、バスオフ検知エラー情報を記録し（Ｓ２７）、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ２８）した後、単体ノードでのバスオフ診断処理を終了する。

図８では伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に電源電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（７）を接続し、且つ伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）にＧＮＤ電圧への短絡による固着と同等の状況を作り出すためのスイッチ（１０）を接続する。

また、ＣＡＮ伝送路の状態を正常動作時とスイッチ（７）及びスイッチ（１０）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に接続した場合の異常状態を表している。

正常状態からスイッチ（７）とスイッチ（１０）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）に接続すると伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）はプルアップ抵抗、プルダウン抵抗が同じであれば中間電圧で固着と同等の状況となり、ＣＡＮ通信が正常に行われなくなる。これにより、ＴＥＣ（ＴｒａｎｓｍｉｔＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）はカウントアップされ閾値以上となった時にマイコン（２）に内蔵されるバスオフ検知機能（４）が正しく検知できることを確認する（Ｓ２５）。バスオフ検知が正常に行われなかった場合は、バスオフ検知エラー情報を記録し（Ｓ２７）、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ２８）した後、単体でのバスオフ診断処理を終了する。

図９では伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）を短絡するための状況を作り出すためのスイッチ（１１）を接続する。また、ＣＡＮ伝送路の状態を正常動作時とスイッチ（１１）を伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）を接続した場合の異常状態を表している。

正常状態からスイッチ（１１）を接続することにより伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）が接続され、ＣＡＮ通信が正常に行われなくなる。これにより、ＴＥＣ（ＴｒａｎｓｍｉｔＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）はカウントアップされ閾値以上となった時にマイコン（２）に内蔵されるバスオフ検知機能（４）が正しく検知できることを確認する（Ｓ２５）。バスオフ検知が正常に行われなかった場合は、バスオフ検知エラー情報を記録し（Ｓ２７）、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ２８）した後、単体でのバスオフ診断処理を終了する。

図５、図６、図７、図８、図９で示したバスオフ状態作成方法でバスオフ状態にしたのち、正常状態へ復帰するために、ノードをＣＡＮ伝送路に接続するためのスイッチ（１２）以外のスイッチ（７）、スイッチ（８）、スイッチ（９）、スイッチ（１０）、スイッチ（１１）をＯＦＦにし正常状態へ復帰する（Ｓ２６）。またノードをＣＡＮ伝送路に接続するためのスイッチ（１２）を接続する（Ｓ２８）。

次に図４で全ノードでのバスオフ診断処理を行うが、バス接続スイッチ（１２）を接続（Ｓ５１）した状態で正常送受信チェック（Ｓ５２）、バスオフ状態作成（Ｓ５３）、バスオフ状態でのバスオフ検知（Ｓ５４）、バスオフ状態から正常状態へ復帰（Ｓ５５）するものであり上記説明と同等である。

[効果]
以上詳述したように、伝送路ＣＡＮ＿Ｈ（１３）と伝送路ＣＡＮ＿Ｌ（１４）に異常状態を作り出すことにより伝送路異常検出装置が正常に動作しているかが判別でき、さらに異常時に異常を検知することを保証することができる。

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態をとり得る。
（１）上記実施形態では、単体ノードでのバスオフ診断処理（Ｓ２０）と全ノードでの
バスオフ診断処理（Ｓ５０）を実施したが、単体ノードでのバスオフ診断処理（Ｓ２０）のみや全ノードでのバスオフ診断処理（Ｓ５０）のみと個別で実施でもよい。
（２）上記実施形態では、正常送受信チェック（Ｓ２２）ＮＧ時、バスオフ状態でのバスオフ検知（Ｓ２５）及びバスオフ状態から正常状態へ復帰（Ｓ２６）時にＮＧとなった場合にエラー記録を行っているが、例えば２回以上連続してＮＧとなった場合にエラー記録をするようにしてもよい。
（３）上記実施形態のおける一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。ほお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる形態が本発明の実施形態である。

１…自動車用電子制御装置
２…マイクロコンピュータ(マイコン)
３…ＣＡＮコントローラ
４…バスオフ検知機能
５…ＣＡＮトランシーバ
６…終端抵抗
７…伝送路ＣＡＮ＿Ｈと電源電圧を接続するためのスイッチ
８…伝送路ＣＡＮ＿Ｌと電源電圧を接続するためのスイッチ
９…伝送路ＣＡＮ＿ＬとＧＮＤ電圧を接続するためのスイッチ
１０…伝送路ＣＡＮ＿ＨとＧＮＤ電圧を接続するためのスイッチ
１１…伝送路ＣＡＮ＿Ｈと伝送路ＣＡＮ＿Ｌを短絡するためのスイッチ
１２…ノードをＣＡＮ伝送路に接続するためのスイッチ

Claims

車両機能を制御するマイコンを有し、
通信相手となるマイコンと通信するためのＣＡＮ伝送路を有し、
前記ＣＡＮ伝送路の故障状態を検知する故障状態検知機能を有する自動車用電子制御装置であって、
前記故障状態検知機能は、前記ＣＡＮ伝送路の正常送受信チェック処理のエラー回数をエラーカウンタにて累積し、前記エラーカウンタが所定の閾値をカウントしたときに前記バスオフ状態であることを検知するものであり、
前記自動車用電子制御装置は、任意のタイミングにおいて前記ＣＡＮ伝送路に異常を発生させ、前記故障状態検知機能が前記バスオフ状態を正しく検知できたか否かによって、前記故障状態検知機能が正常であるか否かを診断することを特徴とする自動車用電子制御装置
前記マイコンの制御により、前記ＣＡＮ伝送路を前記バスオフ状態にすることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電子制御装置。
前記マイコンの制御により、前記ＣＡＮ伝送路のＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌに接続されるスイッチのいずれか１つのスイッチをＯＮし、電圧を印加し電源電圧への短絡による固着と同等の状態を実現することで前記バスオフ状態にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用電子制御装置。
前記ＣＡＮ伝送路の前記バスオフ状態を、
前記マイコンの制御により前記バスオフ状態から復帰する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用電子制御装置
前記ＣＡＮ伝送路の故障状態を、
前記マイコンの制御により前記バスオフ状態から復帰する際に電圧印加を解除してから前記ＣＡＮ伝送路に設けられたスイッチを接続することを特徴とする請求項３に記載の自動車用電子制御装置。