JP7095491B2

JP7095491B2 - パルス信号異常検出装置

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Publication number: JP7095491B2
Application number: JP2018158574A
Authority: JP
Inventors: 卓俊杉村; 真広川端; 充小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2022-07-05
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Description

本発明は、周波数が変化するパルス信号の異常を検出するパルス信号異常検出装置に関する。

例えば、特許文献１には、マイコンに対して、外部から所定周期のパルス信号を入力し、マイコンにおいて、入力されたパルス信号の周期を計測させ、計測された周期が所定範囲外となったとき、マイコンのタイマ機能の異常と診断する車両用電子制御システムについて開示されている。

特開２００２－８９３３６号公報

ここで、車両の電子制御システムや、比較的規模の大きな電子制御システムには、複数のマイコンが設けられることがある。電子制御システムが複数のマイコンを含む場合、例えば車輪や車軸の回転、エンジンの回転、あるいは制御対象機器の回転などを検出する回転センサからのセンサ信号が、２以上のマイコンで利用可能にすることが求められることが考えられる。

それを実現するための構成の一例として、特定のマイコンが、回転センサから、検出対象の回転に応じて周波数が変化するパルス信号を入力するとともに、その入力したパルス信号に対応するパルス信号を他のマイコンに出力することが考えられる。しかし、このように、特定のマイコンがパルス信号を他のマイコンに中継するように構成する場合、特定のマイコンから他のマイコンに意図した通りのパルス信号が出力されないと、電子制御システムとして適切な制御を実行することができない。そのため、特定のマイコンが出力するパルス信号が意図通りの正常なパルス信号であるか、意図したものとは異なる異常なパルス信号であるかを精度よく検出することが重要となる。

また、マイコンが、例えば、制御対象機器を駆動するための駆動信号として、周波数が変化するパルス信号を出力する場合、マイコンから意図した通りのパルス信号が出力されないと、制御対象機器を狙い通りに制御することができない。従って、この場合も、マイコンは、意図通りの正常なパルス信号を出力しているか、それとも、意図したものとは異なる異常なパルス信号を出力しているかを精度よく検出することが重要となる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、周波数が変化するパルス信号の異常を検出することが可能なパルス信号異常検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるパルス信号異常検出装置は、
周波数が変化するとともに、信号レベルがＨｉレベルとＬｏレベルとの間で変化するパルス信号を出力する出力部（１３）と、
出力部から出力されたパルス信号に基づいて、当該パルス信号と同じ周波数で信号レベルが変化するモニタ信号を生成する生成部（１３）と、
モニタ信号を用いて異常検出を行う異常検出部（１４）と、を備え、
異常検出部は、
パルス信号のエッジの数をカウントするパルスエッジカウント値と、モニタ信号のエッジの数をカウントするモニタエッジカウント値が一致しているか否かによって異常判定を行う第１異常判定部（Ｓ１００～Ｓ１４０）と、
パルス信号の信号レベルと、モニタ信号の信号レベルとが対応しているか否かによって異常判定を行う第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）と、を含み、
第１異常判定部と第２異常判定部による異常判定が並行して実行されることを特徴とする。

本発明によるパルス信号異常検出装置では、上記のように、異常検出部が第１異常判定部と第２異常判定部とを備え、第１異常判定部と第２異常判定部とが並行して異常判定を実行するように構成されている。パルス信号の周波数が相対的に高く、比較的短い時間間隔でエッジが発生する場合、主として、第１異常判定部が、高頻度で発生するエッジ数に基づきパルス信号の異常の有無を判定する。また、パルス信号の周波数が低下して、パルス信号のエッジが発生する時間間隔が長くなった場合、主として、第２異常判定部が、モニタ信号のレベルに基づきパルス信号の異常の有無を判定する。従って、パルス信号の周波数によらず、パルス信号の異常を検出することが可能となる。

上記括弧内の参照番号は、本開示の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

実施形態によるパルス信号異常検出装置を、車両制御システムに適用した場合の構成の一例を示す構成図である。異常検出部が、第１の異常判定方法を実行するためのメインルーチンを示すフローチャートである。図２のフローチャートの異常時処理の詳細を示すフローチャートである。異常検出部が、出力パルス信号を停止した場合に、出力パルス信号の出力を再開させるための処理を示すフローチャートである。第１の異常判定方法において、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値から、第１グランドショート異常判定結果及び第１電源ショート異常判定結果を得るための処理を示すフローチャートである。第１の異常判定方法について説明するためのタイミングチャートである。第１の異常判定方法について説明するための別のタイミングチャートである。異常検出部が、第２の異常判定方法を実行するタイミングの到来を判定するために、エッジ検出時にタイマをスタートさせる処理を示すフローチャートである。第２の異常判定方法のメインルーチンを示すフローチャートである。図９のフローチャートの異常時処理の詳細を示すフローチャートである。第２の異常判定方法において、第２グランドショート判定保存部と第２電源ショート判定保存部とに保存された値から、第２グランドショート異常判定結果及び第２電源ショート異常判定結果を得るための処理を示すフローチャートである。第２の異常判定方法について説明するためのタイミングチャートである。第２の異常判定方法について説明するための別のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態によるパルス信号異常検出装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態によるパルス信号異常検出装置を、車両制御システムに適用した場合の構成例を示している。

図１に示す車両制御システムは、エンジンの回転を検出するためのエンジン回転センサ（クランク角センサ）１を備える。エンジン回転センサ１は、エンジンのクランク軸が所定角度回転するごとにパルス信号を出力する。このため、エンジン回転センサ１が出力するパルス信号は、エンジンの回転数に応じて周波数が変化するものとなる。

エンジン回転センサ１から出力されるパルス信号は、エンジン制御ＥＣＵ１０に入力される。エンジン制御ＥＣＵ１０はマイコン１１を有し、マイコン１１は、エンジン回転センサ１からのパルス信号に基づいてエンジン回転速度を算出する。その他にも、マイコン１１は、エンジンの冷却水温度、運転者のアクセル操作、車両の速度などを各種センサからのセンサ信号から取得する。そして、マイコン１１は、算出したエンジン回転速度や運転者のアクセル操作などに基づき、例えば、エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁や、吸気管に設けられたスロットルバルブを駆動するスロットルモータへ制御信号を出力する。このようにして、エンジン制御ＥＣＵ１０は、エンジン回転速度などから把握されるエンジンの運転状態や運転者による運転操作に応じて、エンジンの燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度などを制御する。

エンジン制御ＥＣＵ１０のマイコン１１は、上述したように、エンジン回転センサ１などのセンサ信号に基づいて、燃料噴射弁やスロットルモータなどのアクチュエータへ出力するための制御信号を生成するなど、エンジンを適切に稼働させるための制御処理を実行するＣＰＵ１２と、主として、エンジン回転センサ１から入力されるパルス信号を処理するＴＰＵ（Time Processing Unit）１３とを備える。

ＴＰＵ１３に関してさらに詳細に説明すると、ＴＰＵ１３は、入力されたパルス信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの少なくとも一方を検出して、その検出したエッジ間の時間間隔を計測する機能を有する。マイコン１１のＣＰＵ１２は、ＴＰＵ１３によって計測されたエッジ間の時間間隔に基づいて、エンジン回転速度を算出する。さらに、ＴＰＵ１３は、エンジン回転センサ１から入力したパルス信号のレベル反転させた反転パルス信号を生成して、出力パルス信号として、制御を実行するためにエンジン回転速度を必要とするトランスミッション制御ＥＣＵ２０などの他のＥＣＵへ出力する機能を備える。反転パルス信号は、ハード回路によって生成されてもよいし、ソフト処理によって生成されてもよい。

このように、図１に示す車両制御システムは、マイコン１１のＴＰＵ１３が、エンジン回転センサ１からの入力パルス信号のレベルを反転した出力パルス信号を他のＥＣＵに出力するように構成されている。つまり、マイコン１１のＴＰＵ１３は、エンジン回転センサ１からのパルス信号を他のＥＣＵに中継するように構成されている。この場合、ＴＰＵ１３が、入力パルス信号に正しく対応した正常な出力パルス信号を出力しないと、その出力パルス信号を受領したＥＣＵは、適切な制御を実行することができなくなってしまう。そのため、ＴＰＵ１３は、出力パルス信号をモニタ信号として取り込み、そのモニタ信号に基づいて、出力パルス信号が正常であるか異常であるかを検出する異常検出部１４を有している。異常検出部１４は、出力パルス信号が異常であることを検出したとき、出力パルス信号を利用する他のＥＣＵへその旨を通知する。これにより、出力パルス信号を利用する他のＥＣＵは、適切な対応を取ることが可能となる。

なお、本実施形態では、ＴＰＵ１３は、取り込んだ出力パルス信号のレベルを反転した信号をモニタ信号とする。このレベル反転も、ハード又はソフトのいずれによって行われてもよい。ただし、ＴＰＵ１３は、上述したレベル反転を行わずに、入力パルス信号をそのまま出力パルス信号として出力してもよいし、及び／又は、出力パルス信号をそのままモニタ信号としてもよい。

以下、ＴＰＵ１３の異常検出部１４について、図２～５及び図８～図１０のフローチャートと、図６、７、１１，１２のタイミングチャートを用いて詳細に説明する。

異常検出部１４は、出力パルス信号の異常を検出するため、入力パルス信号のエッジ数とモニタ信号のエッジ数とが一致しているか否かに基づいて、出力パルス信号が正常であるか異常であるかを判定する第１の異常判定方法と、入力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応しているか否かに基づいて、出力パルス信号が正常であるか異常であるかを判定する第２の異常判定方法とを実行する。つまり、異常検出部１４は、第１及び第２の、２つの異常判定方法によって出力パルスの異常を検出するものであり、それら第１及び第２の異常判定方法は並行して実行される。そして、異常検出部１４は、第１の異常判定方法と、第２の異常判定方法とのいずれかで異常が判定されると、先に判定された結果に基づき、異常検出を行う。

入力パルス信号の周波数が相対的に高く、比較的短い時間間隔でエッジが発生する場合には、第１の異常判定方法によって、高頻度で発生するエッジ数に基づき、精度よく出力パルス信号が正常であるか異常であるかを判定することができる。また、入力パルス信号の周波数が低下して、入力パルス信号のエッジが発生する時間間隔が長くなった場合であっても、第２の異常判定方法によって、モニタ信号のレベルを用いて出力パルス信号が正常であるか異常であるかを判定することができる。従って、異常検出部１４は、入力パルス信号の周波数によらず、出力パルス信号の異常をタイムリーに検出することができる。

異常検出部１４は、第１の異常判定方法を実行するために、例えば図６に示すように、入力パルス信号のエッジの数をカウントするパルスエッジカウンタと、モニタ信号のエッジの数をカウントするモニタエッジカウンタとを有する。図６に示す例では、パルスエッジカウンタ及びモニタエッジカウンタは、それぞれ、入力パルス信号の立ち下がりエッジ及びモニタ信号の立ち下がりエッジをカウントしている。換言すれば、パルスエッジカウンタ及びモニタエッジカウンタは、それぞれ、入力パルス信号の立ち下がりエッジ及びモニタ信号の立ち下がりエッジが検出されてから、所定の遅れ時間後にカウントアップする。

なお、パルスエッジカウンタ及びモニタエッジカウンタは、それぞれ、入力パルス信号の立ち上がりエッジ及びモニタ信号の立ち上がりエッジをカウントしてもよいし、入力パルス信号の両エッジ及びモニタ信号の両エッジをカウントしてもよい。また、パルスエッジカウンタは、エッジのカウント対象とするパルス信号を、入力パルス信号ではなく、ＴＰＵ１３から出力される出力パルス信号としてもよい。

異常検出部１４のパルスエッジカウンタが、入力パルス信号のエッジの数をカウントする場合には、第１の異常判定方法により、モニタ信号のエッジの数との間で不一致が生じたとき、ＴＰＵ１３における出力パルス信号の生成処理、出力パルス信号の出力経路、モニタ信号の入力経路、ＴＰＵ１３におけるモニタ信号の生成処理、あるいは、パルスエッジカウンタ及び／又はモニタエッジカウンタの異常に起因して、出力パルス信号に異常が生じているか、もしくは出力パルス信号の異常を検出できない状態となっていることを判定することができる。一方、異常検出部１４のパルスエッジカウンタが、出力パルス信号のエッジの数をカウントする場合には、第１の異常判定方法により、モニタ信号のエッジの数との間で不一致が生じたとき、出力パルス信号の出力経路、モニタ信号の入力経路、モニタ信号の生成処理、あるいは、パルスエッジカウンタ及び／又はモニタエッジカウンタの異常に起因して、出力パルス信号に異常が生じているか、もしくは出力パルス信号の異常を検出できない状態となっていることを判定することができる。

異常検出部１４は、第１の異常判定方法を実行するために、さらに、第１グランドショート（ＧＳ）判定保存部と第１電源ショート（ＰＳ）判定保存部とを有する。異常検出部１４は、図６に示すように、入力パルス信号にエッジ（立ち下がりエッジ）が検出されたことをトリガとして、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とを読み出して対比する。なお、読み出されるカウント値は、入力パルス信号の立ち下がりエッジ及びモニタ信号の立ち下がりエッジの検出に基づき、パルスエッジカウンタ及びモニタエッジカウンタがカウントアップする前のカウント値である。

対比されるパルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とが一致していれば、出力パルス信号が正常に出力されているとみなしえる。従って、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とが一致している場合には、異常検出部１４は、例えば図６のタイミングチャートの時間ｔ２、ｔ５などに示されるように、第１グランドショート（ＧＳ）判定保存部と第１電源ショート（ＰＳ）判定保存部とに、出力パルス信号が正常であることを示す値「０」を書き込む。

一方、異常検出部１４が、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とを読み出して対比したとき、両カウント値が不一致であると、出力パルス信号にはなんらかの異常が生じている可能性がある。この際、異常検出部１４は、単に出力パルス信号の異常と判定してもよいが、本実施形態の異常検出部１４は、さらに、異常の原因が、パルスエッジカウンタ及び／又はモニタエッジカウンタの異常であるか、出力パルス信号の出力経路あるいはモニタ信号の入力経路のグランドショート異常であるか、電源ショート異常であるかを判別するように構成されている。グランドショート異常と電源ショート異常との判別手法については後述する。異常検出部１４は、グランドショート異常と判別した場合には、例えば図６のタイミングチャートの時間ｔ１１に示すように、第１グランドショート判定保存部に、グランドショート異常の発生を示す値「１」を書き込む。また、電源ショート異常と判別した場合には、第１電源ショート判定保存部に、電源ショート異常の発生を示す値「１」を書き込む。

また、本実施形態の異常検出部１４は、図６に示すように、所定の時間間隔（読み取り周期）Ｔ２（例えば、１００ｍｓ）ごとに、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値を読み出して、第１グランドショート異常判定結果及び第１電源ショート異常判定結果とする。異常検出部１４は、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値を読み出した後、図６のタイミングチャートの時間ｔ０、ｔ４、ｔ７、ｔ１２などに示すように、正常であることを示す値「０」及び異常の発生を示す値「１」とは異なる値「２」を初期値としてセットする。従って、所定の時間間隔Ｔ２が経過して第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値を読み出したとき、その値が「２」のままであれば、正常判定も異常判定もなされていないことを把握することができる。

一方、異常検出部１４は、第２の異常判定方法を実行するために、例えば図１２に示すように、入力パルス信号のレベルをラッチするパルスレベルラッチ部と、モニタ信号のレベルをラッチするモニタレベルラッチ部とを有する。入力パルス信号及びモニタ信号は、それぞれ、ＨｉレベルとＬｏレベルとの間で変化する。従って、パルスレベルラッチ部及びモニタレベルラッチ部がラッチするレベルも、入力パルス信号及びモニタ信号のレベル変化に応じて、ＨｉレベルとＬｏレベルとのいずれかとなる。なお、入力パルス信号及びモニタ信号のレベルが変化してから、パルスレベルラッチ部及びモニタレベルラッチ部にラッチされるレベルが変化するまで、所定の遅れ時間がある。また、これらのレベルラッチ部を省略し、異常検出部１４は、入力パルス信号及びモニタ信号のレベルを直接読み取るように構成してもよい。さらに、モニタ信号のレベルと比較する対象として、入力パルス信号ではなく、ＴＰＵ１３から出力される出力パルス信号としてもよい。

異常検出部１４は、第２の異常判定方法を実行するために、さらに、第２グランドショート（ＧＳ）判定保存部と第２電源ショート（ＰＳ）判定保存部とを有する。異常検出部１４は、図１２に示すように、入力パルス信号にエッジ（立ち下がりエッジ及び立ち下がりエッジ）が検出されたことをトリガとして、パルスレベルラッチ部にラッチされたレベルとモニタレベルラッチ部にラッチされたレベルとを読み出して対比する。

対比されるパルスレベルラッチ部にラッチされたレベルとモニタレベルラッチ部にラッチされたレベルとが、モニタ信号のＨｉレベルで対応（一致）した場合、少なくとも、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路にグランドショート異常は発生していないと考えられる。従って、この場合、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３４に示すように、異常検出部１４は、第２グランドショート判定保存部に、出力パルス信号が正常であることを示す値「０」を書き込む。また、対比されるパルスレベルラッチ部にラッチされたレベルとモニタレベルラッチ部にラッチされたレベルとが、モニタ信号のＬｏレベルで対応（一致）した場合、少なくとも、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路に電源ショート異常は発生していないと考えられる。従って、この場合、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３６に示すように、異常検出部１４は、第２電源ショート判定保存部に、出力パルス信号が正常であることを示す値「０」を書き込む。

逆に、対比されるパルスレベルラッチ部にラッチされたレベルとモニタレベルラッチ部にラッチされたレベルとが対応（一致）しておらず、モニタ信号のレベルがＬｏレベルである場合、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路のいずれかにグランドショート異常が発生していると考えられる。従って、この場合、異常検出部１４は、第２グランドショート判定保存部に、出力パルス信号が異常であることを示す値「１」を書き込む。また、対比されるパルスレベルラッチ部にラッチされたレベルとモニタレベルラッチ部にラッチされたレベルとが対応（一致）しておらず、モニタ信号のレベルがＨｉレベルである場合、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路のいずれかに電源ショート異常が発生していると考えられる。従って、この場合、図１２のタイミングチャートの時間ｔ４０に示すように、異常検出部１４は、第２電源ショート判定保存部に、出力パルス信号が異常であることを示す値「１」を書き込む。

異常検出部１４は、図１２のタイミングチャートに示すように、第１の異常判定方法の場合と同様に、所定の時間間隔（読み取り周期）Ｔ２ごとに、第２グランドショート判定保存部と第２電源ショート判定保存部とに保存された値を読み出して、第２グランドショート異常判定結果及び第２電源ショート異常判定結果とする。異常検出部１４は、第２グランドショート判定保存部と第２電源ショート判定保存部とに保存された値を読み出した後、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３０、ｔ３７、ｔ４４に示すように、正常であることを示す値「０」及び異常の発生を示す値「１」とは異なる値「２」を初期値としてセットする。

次に、第１の異常判定方法について、図２～図５のフローチャート及び図６，７のタイミングチャートを参照して、より詳細に説明する。図２は、第１の異常判定方法を実行するためのメインルーチンを示すフローチャートである。図３は、図２のフローチャートの異常時処理の詳細を示すフローチャートである。図４は、異常検出部１４が出力パルス信号を停止した場合に、出力パルス信号の出力を再開させるための処理を示すフローチャートである。図５は、第１の異常判定方法において、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値から、第１グランドショート異常判定結果及び第１電源ショート異常判定結果を得るための処理を示すフローチャートである。

図２のフローチャートに示す処理は、入力パルス信号の立ち下がりエッジが検出された時に開始される。最初のステップＳ１００では、パルスエッジカウンタのカウント値（ＰＥＣ）とモニタエッジカウント値（ＭＥＣ）とを読み込む。なお、これらのカウント値の読み込み時点では、検出された入力パルス信号のエッジに基づくエッジパルスカウンタのカウントアップは行われていない。

続くステップＳ１１０では、読み込んだパルスエッジカウンタのカウント値が０であるか否かを判定する。パルスエッジカウンタのカウント値が０である場合、パルスエッジカウンタにおいて、入力パルス信号の立ち下がりエッジ数のカウントが正常に行われているか否か不明である。このため、ステップＳ１１０において、パルスエッジカウンタのカウント値が「０」と判定されると、出力パルス信号が正常であるか異常であるかの判定を行うことなく、図２のフローチャートに示す処理を終了する。この場合、図６のタイミングチャートの時間ｔ１に示すように、第１グランドショート判定保存部及び第１電源ショート判定保存部の値は、初期値である「２」から書き換えられずに、そのまま維持される。一方、ステップＳ１１０において、パルスエッジカウンタのカウント値が「０」ではないと判定されると、ステップＳ１２０の処理に進む。

ステップＳ１２０では、読み込んだパルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とが一致しているか否かを判定する。不一致であると判定した場合にはステップＳ１３０の処理に進み、一致していると判定した場合にはステップＳ１４０の処理に進む。

ステップＳ１３０では、ＴＰＵ１３から出力される出力パルス信号に何らかの異常が発生しているとみなされるので、異常時処理を実行する。一方、ステップＳ１４０では、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とが一致しており、出力パルス信号が正常に出力されているとみなしえるので、図６のタイミングチャートの時間ｔ２、ｔ５に示されるように、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに、出力パルス信号が正常であることを示す値「０」を書き込む。なお、時刻ｔ３、ｔ６でも、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とは一致しているが、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部には、すでに正常を示す値「０」が書き込まれている。このため、時刻ｔ３、ｔ６では、値「０」を書き込んでもよいが、なんら値を書き込むことなく、保存されている値を維持してもよい。

次に、ステップＳ１３０の異常時処理について、図３のフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。

最初のステップＳ２００では、パルスエッジカウンタのカウント値が、モニタエッジカウンタのカウント値よりも大きいか否かを判定する。この判定処理において、パルスエッジカウンタのカウント値がモニタエッジカウンタのカウント値よりも大きいと判定されると、ステップＳ２１０の処理に進み、パルスエッジカウンタのカウント値がモニタエッジカウンタのカウント値よりも小さいと判定されると、ステップＳ２７０の処理に進む。

パルスエッジカウンタのカウント値がモニタエッジカウンタのカウント値よりも大きい場合、出力パルス信号の出力経路やモニタ信号の入力経路のいずれかがグランドショートあるいは電源ショートして、モニタ信号のレベルがＬｏレベル又はＨｉレベルに固定されている可能性がある。このような異常が生じた場合、ＴＰＵ１３が、異常なパルス信号を出力している可能性がある。そのため、ステップＳ２１０において、異常検出部１４は、ＴＰＵ１３に出力パルス信号を停止するよう指示する。

例えば、図６のタイミングチャートに示すように、時間ｔ５に近いタイミングで、モニタ信号の入力経路にグランドショート異常が発生した場合、その時点で、モニタ信号のレベルはＬｏレベルに固定される。その結果、時間ｔ８で、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値とが不一致となる。それにより、異常検出部１４はＴＰＵ１３へ出力パルス信号の停止を指示する。なお、図６に示す例では、異常検出部１４は、時間ｔ１０に出力パルス信号の停止を指示している。つまり、図６に示す例では、異常検出部１４は、時間ｔ８と時間ｔ９において、２回連続してカウント値が不一致となったときに、出力パルス信号の停止を指示している。ただし、異常検出部１４は、１回のカウント値の不一致に応じて、出力パルス信号の停止を指示するようにしてもよい。

続くステップＳ２２０では、出力パルス信号を停止させてから所定時間Ｔ１（例えば、１ｍｓ）待機する。つまり、出力パルス信号の停止によるモニタ信号のレベル変動が減衰するのを待つ。そして、ステップＳ２３０において、所定時間Ｔ１経過後の時間ｔ１１において、上述したモニタレベルラッチ部がラッチしているレベルを読み込む。そして、ステップＳ２４０で、読み込んだモニタ信号のレベルがＬｏレベルであるか、Ｈｉレベルであるかを判定する。この判定処理において、Ｌｏレベルと判定したときにはステップＳ２５０の処理に進み、Ｈｉレベルと判定したときにはステップＳ２６０の処理に進む。

ステップＳ２５０では、モニタ信号のレベルがＬｏレベルであるので、出力パルス信号の出力経路やモニタ信号の入力経路がグランドショートしている可能性が高いと考えられる。このため、図６の時刻ｔ１１に示すように、異常検出部１４は、第１グランドショート判定保存部に、グランドショート異常を示す値「１」を書き込む。一方、ステップＳ２６０では、モニタ信号のレベルがＨｉレベルであるので、出力パルス信号の出力経路やモニタ信号の入力経路が電源ショートしている可能性が高いと考えられる。このため、異常検出部１４は、第１電源ショート判定保存部に、電源ショート異常を示す値「１」を書き込む。

ステップＳ２００において、パルスエッジカウンタのカウント値がモニタエッジカウンタのカウント値よりも小さいと判定されたときに実行されるステップＳ２７０では、パルスエッジカウンタ及びモニタエッジカウンタを「０」にクリアする。モニタエッジカウンタのカウント値がパルスエッジカウンタのカウント値よりも大きくなることは通常起こりえず、その原因は、パルスエッジカウンタ及び／又はモニタエッジカウンタの異常にあると考えられるためである。

上述した異常時処理において、ＴＰＵ１３からの出力パルス信号が停止されると、その出力パルス信号を利用するＥＣＵは通常の制御を実行することができなくなる。従って、この場合、例えば車両の退避走行のみを許可するような制御が行われることになる。しかしながら、モニタ信号のグランドショート異常又は電源ショート異常が何らかの異物の影響によって一時的に発生したもので、その後、ＴＰＵ１３が、出力パルス信号を正常に出力できる状態に復帰する可能性もゼロではない。

そのため、異常検出部１４は、所定の再開条件が成立したことに応じて、ＴＰＵ１３に出力パルス信号の出力を再開させてもよい。図４のフローチャートは、このような出力パルス信号の出力を再開させるための処理を示している。また、図７のタイミングチャートは、図６のタイミングチャートに続くもので、グランドショート異常の判定後に、グランドショート異常が解消された場合の動作を示している。

最初のステップＳ３００では、所定の再開条件が成立したか否かを判定する。所定の再開条件としては、例えば、出力パルス信号を停止している間に、モニタ信号のレベルが変化したこと、外部のＥＣＵから出力パルス信号の再開要求を受けたこと、あるいは、出力パルス信号を停止してから所定時間が経過したことのいずれかとすることができる。ステップＳ３００において、所定の再開条件が成立したと判定すると、出力パルス信号の出力再開を指示するため、ステップＳ３１０以降の処理に進む。

ステップＳ３１０では、図７のタイミングチャートの時間ｔ２１に示すように、パルスエッジカウンタのカウント値とモニタエッジカウンタのカウント値をともに「０」にクリアする。これにより、不一致となっていた両カウント値を一致させる。そして、ステップＳ３２０において、異常検出部１４は、ＴＰＵ１３に出力パルス信号の再開を指示する。これにより、図７に示すように、ＴＰＵ１３から出力パルス信号の出力が再開される。そして、ＴＰＵ１３が、出力パルス信号を正常に出力できる状態に復帰していれば、図７に示すように、入力パルス信号のエッジ数とモニタ信号のエッジ数が一致するので、出力パルス信号は正常であると判定され、出力パルス信号の出力が継続される。一方、出力パルス信号が再開されても、異常が継続している場合には、上述した第１の異常判定方法によって即座に出力パルス信号が停止される。そのため、出力パルス信号を利用するＥＣＵが、異常な出力パルス信号に基づき不適切な制御を実行することは回避される。

次に、異常検出部１４が、第１の異常判定方法において、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値から、第１グランドショート異常判定結果及び第１電源ショート異常判定結果を得るための処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、図５のフローチャートに示す処理は、所定の時間間隔（読み取り周期）Ｔ２毎に起動され、実行される。

最初のステップＳ４００では、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値をそれぞれ読み込む。続くステップＳ４１０では、読み込んだ値の両方が「２」、すなわち、正常判定も異常判定もなされていない未判定であるか、読み込んだ値のいずれかが「１」、すなわち、グランドショート異常または電源ショート異常の判定がなされたか、あるいは、読み込んだ値の両方が「０」、すなわち、グランドショート異常も電源ショート異常も生じておらず、出力パルス信号は正常と判定されたかを判別する。グランドショート異常または電源ショート異常の判定がなされたと判別したときにはステップＳ４２０の処理に進む。出力パルス信号は正常と判定されたと判別したときには、ステップＳ４５０の処理に進む。未判定であると判別したときには、ステップＳ４６０の処理に進む。

ステップＳ４２０では、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とのどちらの保存部に異常を示す値が保存されていたかを判定する。例えば図６のタイミングチャートの時間ｔ１２に示すように、第１グランドショート判定保存部に異常を示す値が保存されていた場合には、ステップＳ４３０に進み、グランドショート異常と判定する。この際、図６に示すように、第１電源ショート判定保存部の値に基づき、電源ショート異常についても判定するようにしてもよい。逆に、第１電源ショート判定保存部に異常を示す値が保存されていた場合には、ステップＳ４４０に進んで、電源ショート異常と判定する。

ステップＳ４５０では、例えば図６のタイミングチャートの時間ｔ４、ｔ７に示すように、出力パルス信号は正常と判定する。また、ステップＳ４６０では、図７のタイミングチャートの時間ｔ２０、ｔ２２に示すように、正常であるか異常であるか不定であると判定する。図６及び図７のタイミングチャートでは、このような判定結果を、正常を示す値「０」、異常を示す値「１」、不定を示す値「２」によって表している。

最後に、ステップＳ４７０において、図６のタイミングチャートの時間ｔ０、ｔ４、ｔ７、ｔ１２などに示すように、正常であることを示す値「０」及び異常の発生を示す値「１」とは異なる値「２」を、第１グランドショート判定保存部及び第１電源ショート判定保存部に初期値としてセットする。

次に、第２の異常判定方法について、図８～図１１のフローチャート及び図１２、１３のタイミングチャートを参照して、より詳細に説明する。図８は、第２の異常判定方法を実行するタイミングの到来を判定するために、エッジ検出時にタイマをスタートさせる処理を示すフローチャートである。図９は、第２の異常判定方法を実行するためのメインルーチンを示すフローチャートである。図１０は、図９のフローチャートの異常時処理の詳細を示すフローチャートである。図１１は、第２の異常判定方法において、第２グランドショート判定保存部と第２電源ショート判定保存部とに保存された値から、第２グランドショート異常判定結果及び第２電源ショート異常判定結果を得るための処理を示すフローチャートである。

図８のフローチャートに示す処理は、入力パルス信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジが検出された時に開始される。図８のフローチャートのステップＳ５００では、エッジが検出されてからの経過時間を計測するために、タイマをスタートさせる。なお、このタイマは、入力パルス信号のエッジが検出されるごとにリセットされ、改めて経過時間の計測を開始する。

図９のフローチャートに示す処理は、図８のフローチャートによってスタートされたタイマが計測する経過時間が、所定時間Ｔ１に達したときに開始される。つまり、第２の異常判定方法は、検出されるエッジ間の間隔が所定時間Ｔ１以上である場合にのみ実行され、所定時間Ｔ１が経過する前に新たなエッジが検出されると、第２の異常判定方法は実行されない。換言すると、異常検出部１４は、入力パルス信号のレベルが変化してから所定時間Ｔ１が経過する前に、入力パルス信号に次のレベル変化が生じた場合、第２の異常判定方法による、入力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応しているか否かの判定を行わない。従って、第２の異常判定方法は、エンジン回転速度が比較的低い場合に、出力パルス信号が正常であるか異常であるかの判定を行うものである。

図９のフローチャートのステップＳ６００では、パルスレベルラッチ部にラッチされた出力パルス信号のレベルとモニタレベルラッチ部にラッチされたモニタ信号のレベルとを読み出して対比する。なお、ステップＳ６００の処理は、エッジの検出から所定時間Ｔ１が経過した後に行われる。従って、ステップＳ６００では、出力パルス信号のレベルが変化してから所定時間Ｔ１経過した後の、出力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対比される。

続くステップＳ６１０では、対比した出力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとがとが、対応（一致）しているか否かを判定する。この判定処理において、両信号のレベルは対応していると判定すると、ステップＳ６２０の処理に進む。一方、両信号のレベルが対応していないと判定すると、出力パルス信号に何らかの異常が発生していると考えられるので、ステップＳ６５０の処理に進む。

ステップＳ６２０では、モニタ信号のレベルがＨｉレベルであるか、Ｌｏレベルであるかを判定する。モニタ信号がＨｉレベルのときに、入力パルス信号のレベルと対応している場合、少なくとも、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路にグランドショート異常は発生していないと考えられる。従って、ステップＳ６２０において、モニタ信号のレベルがＨｉレベルと判定したとき、ステップＳ６３０の処理に進み、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３４、ｔ３８などに示すように、異常検出部１４は、第２グランドショート判定保存部に、出力パルス信号が正常であることを示す値「０」を書き込む。

一方、モニタ信号がＬｏレベルのときに、入力パルス信号のレベルと対応している場合、少なくとも、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路に電源ショート異常は発生していないと考えられる。従って、ステップＳ６２０において、モニタ信号のレベルがＬｏレベルと判定したとき、ステップＳ６４０の処理に進み、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３６に示すように、異常検出部１４は、第２電源ショート判定保存部に、出力パルス信号が正常であることを示す値「０」を書き込む。

ステップＳ６３０又はＳ６４０の処理が完了すると、図９のフローチャートに示す処理を終了する。なお、ステップＳ６３０、Ｓ６４０の処理の完了後に、タイマをリセットするとともに再スタートさせてもよい。このようにすると、図１１のタイミングチャートの時間ｔ４３、ｔ４５などに示すように、入力パルス信号のレベルが変化せず、エッジが検出されない場合、所定時間Ｔ１経過するごとに、入力パルス信号のレベルと、モニタ信号のレベルとが対応しているか否かの判定を繰り返し実行させることができる。

ステップＳ６５０では、入力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが不一致であるため、異常時処理を実行する。この異常時処理の詳細について、図１０のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＳ７００では、モニタ信号のレベルがＨｉレベルであるか、Ｌｏレベルであるかを判定する。入力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応せず、かつ、モニタ信号のレベルがＬｏレベルである場合、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路のいずれかにグランドショート異常が発生していると考えられる。従って、ステップＳ７００にて、モニタ信号がＬｏレベルであると判定すると、ステップＳ７１０の処理に進み、異常検出部１４は、第２グランドショート判定保存部に、出力パルス信号が異常であることを示す値「１」を書き込む。

一方、入力パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応せず、かつ、モニタ信号のレベルがＨｉレベルである場合、出力パルス信号の出力経路及びモニタ信号の入力経路のいずれかに電源ショート異常が発生していると考えられる。従って、ステップＳ７００にて、モニタ信号がＨｉレベルであると判定すると、ステップＳ７２０の処理に進み、図１２のタイミングチャートの時間ｔ４０に示すように、異常検出部１４は、第２電源ショート判定保存部に、出力パルス信号が異常であることを示す値「１」を書き込む。

なお、図１０の異常時処理においても、第１の異常判定方法における異常時処理と同様に、出力パルス信号を停止させるようにしてもよい。

次に、異常検出部１４が、第２の異常判定方法において、第２グランドショート判定保存部と第２電源ショート判定保存部とに保存された値から、第２グランドショート異常判定結果及び第２電源ショート異常判定結果を得るための処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＳ８００では、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とに保存された値をそれぞれ読み込む。続くステップＳ８１０では、読み込んだ値の両方が「２」、すなわち、正常判定も異常判定もなされていない未判定であるか、読み込んだ値のいずれかが「１」、すなわち、グランドショート異常または電源ショート異常の判定がなされたか、あるいは、読み込んだ値の両方が「０」、すなわち、グランドショート異常も電源ショート異常も生じておらず、出力パルス信号は正常と判定されたかを判別する。グランドショート異常または電源ショート異常の判定がなされたと判別したときにはステップＳ８２０の処理に進む。出力パルス信号は正常と判定されたと判別したときには、ステップＳ８５０の処理に進む。未判定であると判別したときには、ステップＳ８６０の処理に進む。

ステップＳ８２０では、第１グランドショート判定保存部と第１電源ショート判定保存部とのどちらの保存部に異常を示す値が保存されていたかを判定する。例えば図１２のタイミングチャートの時間ｔ４４に示すように、第２電源ショート判定保存部に異常を示す値が保存されていた場合には、ステップＳ８４０に進み、電源ショート異常と判定する。この際、図１２に示すように、第２グランドショート判定保存部の値に基づき、グランドショート異常について正常判定するようにしてもよい。逆に、第２グランドショート判定保存部に異常を示す値が保存されていた場合には、ステップＳ８３０に進んで、グランドショート異常と判定する。

ステップＳ８５０では、例えば図１２のタイミングチャートの時間ｔ３７に示すように、出力パルス信号は正常と判定する。また、ステップＳ８６０では、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３０に示すように、正常であるか異常であるか不定であると判定する。図１２のタイミングチャートでは、このような判定結果を、正常を示す値「０」、異常を示す値「１」、不定を示す値「２」によって表している。

最後に、ステップＳ８７０において、異常検出部１４は、図１２のタイミングチャートの時間ｔ３０、ｔ３７、ｔ４４などに示すように、正常であることを示す値「０」及び異常の発生を示す値「１」とは異なる値「２」を、第２グランドショート判定保存部及び第２電源ショート判定保存部に初期値としてセットする。

なお、第２の異常判定方法では、電源ショート異常が発生して、モニタ信号のレベルがＨｉレベルで固定したとき、入力パルス信号がＨｉレベルから変化しない場合、少なくともグランドショート異常が発生していないことを検出できるのみで、電源ショート異常が発生していることを判定することはできない。逆に、図１３のタイミングチャートに示すように、第２の異常判定方法では、電源ショート異常が発生して、モニタ信号のレベルがＨｉレベルで固定したとき、入力パルス信号のレベルがＬｏレベルとなっていれば、電源ショート異常が発生していることを判定することが可能となる。グランドショート異常の判定についても同様である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、上述した実施形態では、第１の異常判定方法及び第２の異常判定方法において、異常の態様が、グランドショート異常であるか、それとも電源ショート異常であるかを判別するようにしている。しかしながら、第１の異常判定方法は、単に、パルス信号のエッジ数とモニタ信号のエッジ数が相違したとき、出力パルス信号の異常と判定し、第２の異常判定方法は、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応していないとき、出力パルス信号の異常と判定するものであってもよい。

また、上述した実施形態では、パルス信号異常検出装置が車両制御システムに適用され、エンジン回転センサ１のパルス信号を他のＥＣＵに中継する場合に、出力部としてのＴＰＵ１３が出力パルス信号の異常の有無を検出する例について説明した。しかしながら、本発明によるパルス信号異常検出装置の適用例は、そのようにパルス信号を中継する場合に限られない。例えば、ＥＣＵが、制御対象機器を駆動するための駆動信号として、周波数が変化するパルス信号を出力する場合に、意図した通りの正常なパルス信号が出力されているか、それとも異常なパルス信号が出力されているかを検出するために、本発明のパルス信号異常検出装置を適用してもよい。

最後に、特許請求の範囲に記載した以外の、上述した実施形態の技術的な特徴点について列記する。
１．第１異常判定部（Ｓ１００～Ｓ１４０）は、パルスエッジカウント値がモニタエッジカウント値より大きい場合、出力部（１３）からのパルス信号の出力を停止させ、パルス信号を停止させているときのモニタ信号のレベルに基づいて、グランドショート異常と電源ショート異常とのどちらの異常が生じているかを判定する異常態様判定部（Ｓ２００～Ｓ２６０）を有する。
２．所定の再開条件が成立したことに応じて、第１異常判定部（Ｓ１００～Ｓ１４０）はパルスエッジカウント値とモニタエッジカウント値をクリアするとともに、出力部（１３）はパルス信号の出力を再開する。
３．所定の再開条件は、パルス信号の出力を停止している間に、モニタ信号のレベルが変化したこと、外部からパルス信号の出力の再開要求を受けたこと、及び、パルス信号の出力を停止してから所定時間が経過したことのいずれかである。
４．第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）は、パルス信号のレベルが変化してから所定時間（Ｔ１）が経過する前に、パルス信号に次のレベル変化が生じた場合、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応しているか否かの判定を行わない。
５．第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）は、パルス信号のレベルが変化しない場合、所定時間（Ｔ１）経過するごとに、パルス信号のレベルと、モニタ信号のレベルとが対応しているか否かの判定を繰り返し実行する。
６．第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）は、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応しているか否かに関する判定結果を一時的に保存する一時保存部を有し、所定の読み取り周期（Ｔ２）毎に、一時保存部に保存された判定結果を読み取り、その読み取った判定結果に基づき異常判定を行うとともに、判定結果を読み取った後、一時保存部の判定結果をクリアする。
７．一時保存部は、第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）において、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが非対応であり、モニタ信号のレベルがＬｏレベルを示すと判定された場合、グランドショート異常を示す異常判定結果を一時的に保存するグランドショート判定保存部と、第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）において、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが非対応であり、モニタ信号のレベルがＨｉレベルを示すと判定された場合、電源ショート異常を示す異常判定結果を一時的に保存する電源ショート判定保存部とを含む。
８．グランドショート異常判定保存部は、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応しており、モニタ信号のレベルがＨｉレベルを示すと判定された場合、グランドショート異常は発生していないことを示す正常判定結果を一時的に保存し、電源ショート異常判定保存部は、パルス信号のレベルとモニタ信号のレベルとが対応しており、モニタ信号のレベルがＬｏレベルを示すと判定された場合、電源ショート異常は発生していないことを示す正常判定結果を一時的に保存し、第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）は、一時保存部の判定結果をクリアする際に、グランドショート異常判定保存部及び電源ショート異常判定保存部に、異常判定結果及び正常判定結果の値とは異なる値をセットする。

１：エンジン回転センサ
１０：エンジン制御ＥＣＵ
１１：マイコン
１２：ＣＰＵ
１３：ＴＰＵ
１４：異常検出部
２０：トランスミッション制御ＥＣＵ

Claims

周波数が変化するとともに、信号レベルがＨｉレベルとＬｏレベルとの間で変化するパルス信号を出力する出力部（１３）と、
前記出力部から出力されたパルス信号に基づいて、当該パルス信号と同じ周波数で信号レベルが変化するモニタ信号を生成する生成部（１３）と、
前記モニタ信号を用いて異常検出を行う異常検出部（１４）と、を備え、
前記異常検出部は、
前記パルス信号のエッジの数をカウントするパルスエッジカウント値と、前記モニタ信号のエッジの数をカウントするモニタエッジカウント値が一致しているか否かによって異常判定を行う第１異常判定部（Ｓ１００～Ｓ１４０）と、
前記パルス信号の信号レベルと、前記モニタ信号の信号レベルとが対応しているか否かによって異常判定を行う第２異常判定部（Ｓ６００～Ｓ６５０）と、を含み、
前記第１異常判定部と前記第２異常判定部による異常判定が並行して実行されるパルス信号異常検出装置。
前記異常検出部は、並行して実行される前記第１異常判定部と前記第２異常判定部とのいずれか一方で他方よりも先に異常が判定されると、先に判定された結果に基づき、異常検出を行う請求項１に記載のパルス信号異常検出装置。
前記出力部は、外部から入力された入力パルス信号に応じて、前記入力パルス信号の周波数変化に対応して周波数が変化する前記パルス信号を出力するものであり、
前記第１異常判定部は、前記パルスエッジカウント値として、前記入力パルス信号のエッジの数をカウントした値を用い、及び／又は、前記第２異常判定部は、前記パルス信号のレベルとして、前記入力パルス信号のレベルを用いる請求項１又は２に記載のパルス信号異常検出装置。
前記第１異常判定部は、前記パルスエッジカウント値が前記モニタエッジカウント値より小さい場合、前記パルスエッジカウント値と前記モニタエッジカウント値をそれぞれクリアするカウントクリア部（Ｓ２７０）を有する請求項１乃至３のいずれかに記載のパルス信号異常検出装置。
前記第２異常判定部は、前記パルス信号のレベルが変化してから所定時間経過した後、前記パルス信号のレベルと前記モニタ信号のレベルとを対比して、双方のレベルが対応しているか否かを判定する請求項１乃至４のいずれかに記載のパルス信号異常検出装置。