JP7294771B2 - 車載装置および車載装置のクロック設定方法およびプログラム - Google Patents

車載装置および車載装置のクロック設定方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、車両に搭載される、演算部を含む装置に関する。
プロセッサ等の半導体装置においては、安定動作のため温度上昇を抑制することが求められる。温度上昇を抑制する一手法として、温度センサが取得するプロセッサの温度値が所定値以上の場合、動作クロックの周波数を低減し、消費電力を小さくすることが挙げられる。特許文献１は、回路部の温度が所定の上限値を超えないようにクロック周波数を制御する半導体装置を開示している。
特開２０１８－５５６９号公報
車載装置においては、エンジンや日光等による熱の影響により温度センサの誤差が大きくなることがある。そのため、プロセッサ等の演算部の温度が実際には上限値に達していないのに温度センサが上限値を超えた温度値を出力し、これに応じて、クロック周波数を低減し、不要に処理能力を低下させる事態が発生するおそれがある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、演算部の高負荷による高温時にクロック周波数を低減しつつ、温度センサの誤差によりクロック周波数を不要に低減することを抑制できる車載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に、本発明の一局面は、車載装置であって、クロック信号を出力する発振部と、クロック信号に基づいて動作する１つ以上の演算部と、演算部の温度を測定する温度センサと、演算部の負荷を推定し、推定した負荷に基づいて演算部の温度が上昇する可能性があるか否かを推定する負荷推定部と、発振部が出力するクロック信号の周波数を設定するクロック設定部とを備え、クロック設定部は、負荷推定部が演算部の温度上昇の可能性があると推定し、かつ、温度センサにより測定された温度が所定温度以上である場合に、クロック信号の周波数を低減させる車載装置である。
これにより、演算部の負荷に基づいて温度上昇の可能性を推定し、温度上昇の可能性がない場合は、クロック周波数を低減しないので、温度センサの誤差に基づく不要なクロック周波数低下を回避できる。
また、演算部は、所定の処理に要する時間が所定時間以上である場合に異常が発生していると判定する機能を有し、クロック設定部は、クロック信号の周波数に対する低減分に応じて所定時間を大きく設定してもよい。
これにより、クロック周波数の変更に応じて処理時間が長くなっても、クロック周波数ごとの許容範囲内である場合には、異常が発生していると誤判定することを抑制できる。
また、クロック設定部は、現在設定されているクロック周波数から、負荷推定部が推定する負荷、および、温度センサが出力する温度値の少なくとも一方に基づき決定された値を減ずることで、クロック信号の周波数を低減させてもよい。
これにより、演算部の負荷の程度に対応した制御ができる。
また、負荷推定部は、演算部の使用率が所定値以上であること、および、車両が所定の走行環境にあることの少なくとも一方を満たす状態が、現在または直近の所定期間において成立した場合に演算部の温度上昇の可能性があると判定してもよい。
また、車両が所定の走行環境にあることは、演算部の処理対象の個数が所定数以上であってもよい。
これらにより、演算部の負荷を好適に推定し、精度よく温度上昇の可能性を判定することができる。
本発明の他の局面は、クロック信号を出力する発振部と、クロック信号に基づいて動作する１つ以上の演算部と、演算部の温度を測定する温度センサとを備える、車載装置の演算部が実行するクロック設定方法であって、演算部が、演算部の負荷を推定し、推定した負荷に基づいて演算部の温度が上昇する可能性があるか否かを推定する負荷推定部として機能するステップと、温度センサが出力する温度を取得するステップと、負荷推定部が演算部の温度上昇の可能性があると推定し、かつ、温度センサにより測定された温度が所定温度以上である場合に、クロック信号の周波数を低減させるクロック設定部として機能するステップとを含む、クロック設定方法である。
本発明のさらに他の局面は、クロック信号を出力する発振部と、クロック信号に基づいて動作する１つ以上の演算部と、演算部の温度を測定する温度センサとを備える、車載装置の演算部が実行するクロック設定プログラムであって、演算部が、演算部の負荷を推定し、推定した負荷に基づいて演算部の温度が上昇する可能性があるか否かを推定する負荷推定部として機能するステップと、温度センサが出力する温度を取得するステップと、負荷推定部が演算部の温度上昇の可能性があると推定し、かつ、温度センサにより測定された温度が所定温度以上である場合に、クロック信号の周波数を低減させるクロック設定部として機能するステップとを含む、クロック設定プログラムである。
これらにより、演算部の負荷に基づいて温度上昇の可能性を判定し、温度上昇の可能性がない場合は、クロック周波数を低減しないので、温度センサの誤差に基づく不要なクロック周波数低下を回避できる。
以上のように、本発明によれば、演算部の負荷に基づいて温度上昇の可能性を判定し、温度上昇の可能性がない場合は、クロック周波数を低減しないので、温度センサの誤差に基づく不要なクロック周波数低下を回避できる車載装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る車載装置の機能ブロック図 本発明の一実施形態に係る車載装置のクロック周波数変更処理を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る車載装置の処理時間監視処理の実施例を示すタイムチャート 本発明の一実施形態に係る車載装置の処理時間監視処理の比較例を示すタイムチャート 本発明の一実施形態に係る車載装置の処理時間監視処理の実施例を示すタイムチャート
（概要）
本発明に係る車載装置は、演算部の負荷に基づいて、演算部の温度が通常の所定範囲より上昇している可能性があるか否かを判定し、温度が上昇している可能性があり、かつ、温度センサが測定する温度が実際に所定値以上である場合に、クロック周波数を低減して温度上昇を抑制する。演算部の負荷が低く温度上昇の可能性がない場合には、クロック周波数を低減しないので、温度センサの誤差による不要なクロック周波数低下を回避できる。また、さらに、クロック周波数の変更に応じて、演算部の処理時間監視に用いるタイマ値を変更するので、処理時間が長くなっても、クロック周波数ごとの許容範囲内である場合には、異常が発生していると誤判定されることを抑制できる。
（実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜構成＞
図１に、本実施形態における車載装置１０の機能ブロック図を示す。車載装置１０は、発振部１１、クロック設定部１２、負荷推定部１３、演算部１４、温度センサ１５を含む。車載装置１０は、車両に搭載され、例えば、カメラやレーダー等から取得した車両の周囲の状況を表す情報に基づいて、エンジン、ステアリング、ブレーキ等を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。発振部１１は、クロック信号を生成し出力する。演算部１４は、ＣＰＵ（Central Processor Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の１つあるいは２つ以上のプロセッサであり、クロック信号に基づいて動作する。負荷推定部１３は、後述の方法で演算部１４の負荷を推定し、推定結果に基づいて、演算部１４の温度上昇の可能性を推定する。温度センサ１５は、典型的には演算部１４の近傍に設けられ、演算部１４の温度を測定する。しかし、温度センサ１５は、測定値が演算部１４の温度と一定の相関を有していれば、設置位置は限定されない。クロック設定部１２は、負荷推定部１３による演算部１４の温度上昇の可能性の推定結果および温度センサ１５が測定する温度を取得して、これらに基づいて、発振部１１が出力するクロック信号の周波数であるクロック周波数を変更する。なお、クロック設定部１２および負荷推定部１３の機能は、演算部１４のプロセッサに備えられてもよい。
＜処理＞
本実施形態に係るクロック周波数変更処理の例を説明する。図２は、車載装置１０が行うクロック周波数変更処理を示すフローチャートである。本処理は、例えば車載装置１０の起動時に開始される。開始時においては、クロック周波数は通常値Ｆ０に設定されており、後述するタイマ値は通常値Ｔ０に設定されている。
（ステップＳ１０１）：負荷推定部１３は、演算部１４の負荷を推定する。負荷推定部１３は、例えば、演算部１４の使用率や車両の走行環境等に基づいて、演算部１４の負荷を好適に推定することができる。走行環境とは、例えば車両前方の他車両や人物等の物標数である。演算部１４は、上述の車両の周囲状況を表す情報に基づいて、物標の位置、距離、方向あるいは動き等を検出したり、物標を回避したりするために処理を行う。物標のような演算部１４の処理対象の個数が多い走行環境においては、演算部１４の負荷が高くなる。そのため、負荷推定部１３は、演算部１４の現在の使用率あるいは物標数が所定値を超えている場合、演算部１４が高負荷状態にあり、演算部１４が、通常の所定の範囲より、温度上昇している可能性があると推定することができる。また、演算部１４は、所定時間過去から現在までの所定期間において、演算部１４の使用率あるいは物標数が所定値を超えていた場合、演算部１４が現在も所定の範囲より温度上昇している可能性があると推定することができる。
（ステップＳ１０２）：負荷推定部１３が、演算部１４の温度上昇の可能性があると推定した場合、ステップＳ１０５に進み、演算部１４の温度上昇の可能性がないと推定した場合、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）：クロック設定部１２は、クロック周波数を、通常値Ｆ０に設定する。すでに通常値Ｆ０に設定している場合はその設定を維持する。
（ステップＳ１０４）：クロック設定部１２は、タイマ値を通常値Ｔ０に設定する。すでに通常値Ｔ０に設定している場合はその設定を維持する。本ステップ実行後、ステップＳ１０１に戻り、本フローが繰り返し実行される。
（ステップＳ１０５）：クロック設定部１２は、温度センサ１５が測定した温度値を取得する。
（ステップＳ１０６）：クロック設定部１２は、取得した温度値が所定値以上である場合、ステップＳ１０７に進み、所定値未満である場合、ステップＳ１０３に進む。なお、所定値は、演算部１４の動作が許容される上限温度値以下の温度値である。
（ステップＳ１０７）：クロック設定部１２は、クロック周波数を、通常値Ｆ０から低減された高温時用の値Ｆ１に設定する。
（ステップＳ１０８）：クロック設定部１２は、演算部１４が行う処理時間監視用のタイマ値を通常値Ｔ０より大きい値Ｔ１に設定する。
ここでタイマ値について説明する。図３、４、５は、演算部１４が行う処理時間監視用の処理を説明するタイムチャートである。ここでは一例として、演算部１４は、第１演算器および第２演算器で構成され、第１演算器が、第２演算器の処理時間を監視する。図３、４、５に示す例では、第２演算器が所定の処理を開始する時、第１演算器がタイマによるカウントを開始し、第２演算器が所定の処理を終了する時、第１演算器がタイマによるカウントを終了する。
図３に示す例は、クロック周波数が通常値のＦ０の場合であり、処理終了時のカウント値ｔがタイマ値の通常値のＴ０未満である。この場合、第１演算器は、処理時間が正常であり第２演算器が正常に動作していると判定する。このように第１演算器は、第２演算器の処理時間におけるタイマのカウント値が適切に設定されたタイマ値より小さければ、第２演算器が正常に動作していると判定し、そうでなければ第２演算器に異常が発生していると判定し、例えば所定の異常時用の処理を実行することができる。
図４に示す例は、クロック周波数がＦ０から低減された値Ｆ１の場合に、タイマ値を通常値Ｔ０とした場合の不具合を示す例である。この場合、クロック周波数が小さくなることにより、第２演算器が正常動作していても、処理時間は長くなる。そのため、処理終了時のカウント値ｔがタイマ値の通常値のＴ０以上となること、あるいは、処理中にカウント値がＴ０に達したことを検出すると、第１演算器は、第２演算器が正常動作していても第２演算器に異常が発生していると誤判定してしまう。
図５に示す例は、本ステップのように、クロック周波数が低減された値Ｆ１の場合に、処理時間が長くなることに対応して、タイマ値を通常値Ｔ０より大きい値Ｔ１とした場合の例である。この場合、処理終了時のカウント値ｔがタイマ値Ｔ１未満であれば、第２演算器が正常に動作していると判定し、そうでなければ第２演算器に異常が発生していると、適切に判定することができる。なお、処理時間は、クロック周波数に反比例するため、タイマ値Ｔ１は、タイマ値の通常値Ｔ０、クロック周波数の通常値Ｆ０、およびＦ０から低減された値Ｆ１を用いて、以下の式１を満たすように設定することができる。
Ｔ１＝Ｔ０×Ｆ０／Ｆ１ （式１）
本ステップ実行後、ステップＳ１０１に戻り、本フローが繰り返し実行される。
（効果）
以上のように、クロック設定部１２は、演算部１４が例えば現在あるいは直近の所定期間に高負荷状態であることによって、温度が通常の所定範囲より上昇している可能性があり、かつ、温度センサが測定する温度値が実際に所定値以上である場合に、クロック周波数を低減して温度上昇を抑制する。そのため、演算部１４の温度が通常の所定範囲より上昇している可能性がない場合は、温度センサ１５の誤差により所定値以上の温度を検出しても、クロック周波数を低減しないので、不要にクロック周波数を低減することを回避できる。また、クロック設定部１２は、クロック周波数の変更に応じて、演算部１４の処理時間監視に用いるタイマ値を変更するので、処理時間が長くなっても、クロック周波数ごとの許容範囲内である場合には、異常が発生していると誤判定されることを抑制できる。
なお、演算部１４が処理時間の監視を行わない場合は、タイマ値の設定および変更は不要であり、上述のステップＳ１０４、Ｓ１０８の処理は行わなくてもよい。また、ステップＳ１０１、Ｓ１０２の処理と、ステップＳ１０５、Ｓ１０６の処理とを入れ替えてもよい。すなわち、温度センサ１５の温度値が所定値未満であれば、ステップＳ１０３に進むこととし、演算部１４の負荷に基づく温度上昇の可能性の推定を行わなくてもよい。また、クロック周波数を低減している間は、演算部１４は、優先度の低い一部の処理を、中止、省略してもよいし、あるいは計算量の少ない簡易的な代替処理に置換してもよい。
（変形例）
上述の実施形態では、ステップＳ１０７で、クロック周波数の低減後の値を固定値Ｆ１とし、ステップＳ１０８で、タイマ値を固定値Ｔ１とした。しかしクロック周波数の低減後の値および低減後の値に対応するタイマ値は、負荷推定部１３が推定する演算部１４の負荷および温度センサ１５が測定する温度値の少なくとも一方に基づいて、複数の値をとりうるよう算出してもよい。例えば、クロック設定部は、クロック周波数を、現在の設定値から、負荷推定部１３が推定する演算部１４の負荷および温度センサ１５が測定する温度値の少なくとも一方に基づいて決定した値を減ずることによって算出してもよい。このような算出は、所定の数式に基づいて行ってもよく、所定のテーブルを参照して行ってもよい。これにより、演算部１４の負荷の程度に対応した制御ができる。例えば、負荷が所定レベルを超えて高くなるほど、クロック周波数が段階的に小さくなり、負荷が低くなるほどクロック周波数が段階的に大きくなるようにすれば、演算部１４の温度の上昇抑制と、処理能力の低下抑制との均衡をとった制御が好適に実施できる。また、ステップＳ１０１で、負荷推定部１３は、走行環境として車両の外気温を取得し、外気温が所定値より高い場合は、演算部１４の負荷が高負荷でなくても、演算部１４の温度上昇の可能性が高いと推定してもよい。
なお、本発明は、車載装置として捉えるだけでなく、車載装置の演算部が実行するクロック設定方法、プログラム等として捉えることも可能である。
本発明は、車両等に搭載される電子機器に有用である。
１０ 車載装置
１１ 発振部
１２ クロック設定部
１３ 負荷推定部
１４ 演算部
１５ 温度センサ

Claims (5)

  1. 車載装置であって、
    クロック信号を出力する発振部と、
    前記クロック信号に基づいて動作する１つ以上の演算部と、
    前記演算部の近傍に設けられ、設けられた箇所の温度を測定する温度センサと、
    前記演算部の負荷を推定し、前記推定した負荷の高さに基づいて前記演算部の温度が所定の範囲よりも上昇している可能性があるか否かを判定する負荷推定部と、
    前記発振部が出力する前記クロック信号の周波数を設定し、かつ、異常発生の判定に用いる前記演算部が所定の処理に要する時間を監視するための所定時間を設定するクロック設定部とを備え、
    前記負荷推定部は、前記推定した前記演算部の負荷が所定値よりも高い場合であって、車両の周囲状況を表す情報に基づいて得られる前記演算部の処理負荷を高める物標の数が所定数を超える状態が、現在または直近の所定期間において成立した場合に、前記演算部の温度が所定の範囲よりも上昇している可能性があると判定し、
    前記クロック設定部は、
    前記負荷推定部が前記演算部の温度が所定の範囲よりも上昇している可能性がないと判定した場合に、前記クロック信号の周波数を通常値に設定し、
    前記負荷推定部が前記演算部の温度が所定の範囲よりも上昇している可能性があると判定し、かつ、前記温度センサにより測定された温度が所定温度以上である場合に、前記クロック信号の周波数を前記通常値よりも小さい低減値に設定し、
    前記クロック信号の周波数を前記低減値に設定した場合、前記通常値に対する前記低減値の低減比に応じて前記所定時間を大きく設定する、車載装置。
  2. 前記所定時間の設定値Ｔ１は、前記所定時間の通常値Ｔ０、前記クロック信号の周波数の前記通常値Ｆ０、及び前記クロック信号の周波数の前記低減値Ｆ１を用いて、式１に基づいて求められる、請求項１に記載の車載装置。
    （式１）Ｔ１＝Ｔ０×Ｆ０／Ｆ１
  3. 前記クロック設定部は、現在設定されている前記クロック信号の周波数から、前記負荷推定部が推定する負荷、および、前記温度センサが出力する温度値の少なくとも一方に基づき決定された値を減ずることで、前記クロック信号の周波数を前記低減値に設定する、請求項１または２に記載の車載装置。
  4. クロック信号を出力する発振部と、
    前記クロック信号に基づいて動作する１つ以上の演算部と、
    前記演算部の近傍に設けられ、設けられた箇所の温度を測定する温度センサとを備える、車載装置が実行するクロック設定方法であって、
    前記演算部の負荷を推定し、前記推定した負荷が所定値よりも高い場合であって、車両の周囲状況を表す情報に基づいて得られる前記演算部の処理負荷を高める物標の数が所定数を超える状態が、現在または直近の所定期間において成立した場合に、前記演算部の温度が所定の範囲よりも上昇している可能性があると判定するステップと、
    前記温度センサが出力する温度を取得するステップと、
    前記判定するステップにおいて前記演算部の温度上昇の可能性がないと判定した場合に、前記発振部が出力する前記クロック信号の周波数を通常値に設定する第１の設定ステップと、
    前記判定するステップにおいて前記演算部の温度上昇の可能性があると判定し、かつ、前記取得するステップにおいて前記温度センサにより測定された温度が所定温度以上である場合に、前記発振部が出力する前記クロック信号の周波数を前記通常値よりも小さい低減値に設定する第２の設定ステップと、
    前記第２の設定ステップにおいて前記クロック信号の周波数を前記低減値に設定した場合、前記通常値に対する前記低減値の低減比に応じて異常発生の判定に用いる前記演算部が所定の処理に要する時間を監視するための所定時間を大きく設定する第３の設定ステップと、を含む、クロック設定方法。
  5. クロック信号を出力する発振部と、
    前記クロック信号に基づいて動作する１つ以上の演算部と、
    前記演算部の近傍に設けられ、設けられた箇所の温度を測定する温度センサとを備える、車載装置のコンピュータに実行させるクロック設定プログラムであって、
    前記演算部の負荷を推定し、前記推定した負荷が所定値よりも高い場合であって、車両の周囲状況を表す情報に基づいて得られる前記演算部の処理負荷を高める物標の数が所定数を超える状態が、現在または直近の所定期間において成立した場合に、前記演算部の温度が所定の範囲よりも上昇している可能性があると判定するステップと、
    前記温度センサが出力する温度を取得するステップと、
    前記判定するステップにおいて前記演算部の温度上昇の可能性がないと判定した場合に、前記発振部が出力する前記クロック信号の周波数を通常値に設定する第１の設定ステップと、
    前記判定するステップにおいて前記演算部の温度上昇の可能性があると判定し、かつ、前記取得するステップにおいて前記温度センサにより測定された温度が所定温度以上である場合に、前記発振部が出力する前記クロック信号の周波数を前記通常値よりも小さい低減値に設定する第２の設定ステップと、
    前記第２の設定ステップにおいて前記クロック信号の周波数を前記低減値に設定した場合、前記通常値に対する前記低減値の低減比に応じて異常発生の判定に用いる前記演算部が所定の処理に要する時間を監視するための所定時間を大きく設定する第３の設定ステップと、を含む、クロック設定プログラム。
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