JPH0216471A - 電子制御ユニットの故障モード効果解析シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は解析回路のＦＭＥＡシュミレーション方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

ＦＭＥＡシュミレーションは故障モード効果解析（Ｆａ
ｌｌ　Ｍｏｄｅ　Ｅｆｆ’ｅｃｔ　Ａｎａｌｊｓｙｓ　
）を模擬試験するもので、例えば自動車用の電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ　Ｕｎｉｔ）の自動解析に用いられる。近年、ＥＣ
Ｕの信頼性向上に対する要求の高まりに伴なって、回路
の動作解析を自動化し、欠陥のない高精度なＦＭＥＡ結
果をＥＣＵの開発当初（回路設計時）から提供する必要
が生じてきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来このＦＭＥＡシュミレーションは主とし
て設計者の手作業によって行なっている。

このため、ＥＣＵを構成する回路が複雑化すればする程
、この解析のための労力が大きくなっていた。従って、
ＥＣＵの設計開発の流れの中で何度もＦＭＥＡシュミレ
ーションを実行することが難しく、通常は回路構成が決
定される直前（量産直前）にＦＭＥＡシュミレーション
を実施し、生じた問題に対して緊急の対策を行なってい
た。

そこで本発明は、このようなＦＭＥＡシュミレーション
をコンピュータを用いて自動化することにより、労力軽
減と短時間の解析を行なえるようにしたＦＭＥＡシュミ
レーション方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る解析回路のＦＭＥＡシュミレーション方法
は、あらかじめメモリに入力されている回路図から解析
回路を切り出す第１のステップと、切り出された解析回
路の入力ノードおよび出力ノードに人力条件および出力
条件を設定する第２のステップと、前記解析回路の構成
部品ごとにあらかじめ設定された故障モードにもとづき
、所定の手順で前記解析回路のＦＭＥＡ自動解析を実行
する第３のステップと、別途に入力された故障ランクデ
ータに従い、前記第３のステップの実行結果にもとづい
て、少なくともＦＭＥＡデータと故障率表を出力する第
４のステップとを備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、回路の切り出し、入出力条件の
設定、故障モードの設定等がマンマシンインタフェース
を介して設計者により、あるいは所定の手順で自動的に
なされ、これにもとづいてあらかじめ設定された手順で
ＦＭＥＡシュミレーションが実行される。従って、短時
間かつ少ない労力の下で、ＦＭＥＡシュミレーションの
結果であるＦＭＥＡデータと故障率表を得ることができ
る。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図ないし第１４図にもとづいて、
本発明の詳細な説明する。なお、図面の説明において同
一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明の解析回路のＦＭＥＡシュミレーション
方法を適用したシステムの全体的な概念図であり、左側
はオペレーションフローを示し、右側はワークフローを
示している。まず、いくつかの回路図がマンマシンイン
タフェースを用いて回路図エディタ１１により入力され
、ファイル１２として保存される（ステップ００１）。

この回路図にはこのように新規入力されるものと、ファ
イル１２に既存のものとがある。次に、ＦＭＥＡ故障モ
ードが作成され、ファイル１３に保存される（ステップ
０ｏ２）。このＦＭＥＡ故障モードは、例えばダイオー
ドについてはアノードとカソードの短絡（ショート）、
開放（オーブン）であり、トランジスタについてはベー
ス・エミッタ短絡（ショート）などである。このＦＭＥ
Ａ故障モードの作成についても、回路を構成する部品ご
とにマンマシンインタフェースを介して行なってもよい
が、自動的に行なうようにしてもよいことは言うまでも
ない。

次に、回路図の切り出しが後述する如く回路図エディタ
１４でなされ、ファイル１５に回路図（解析回路図）１
〜ｎとして格納される（ステップ００３）。そして、回
路図エディタを用いて入出力条件の設定がなされる（ス
テップ００４）が、これについても後述する。次に、故
障モードシュミレーションが実行され（ステップ００５
）、特にアナログシュミレーションのときには実行時間
監視がされる（ステップ００６）。これは、アナログシ
ュミレーションでは回路動作が発振状態になることがあ
り、このようになると処理時間が著しく長くなってしま
うからである。そこで、実行時間を監視することで発振
した否かを判断し、発振しているときは強制的に次のス
テップに進むようにする。

次に、ステップ００７で解析データを例えばブロックに
より出力する（後述）。そして、故障ランクをマンマシ
ンインタフェースで入力する（ステップ００８）。この
故障ランクには、例えば次のＡ−Ｄの４つを用いる。す
なわち、故障ランクＡは致命的な故障（自動車用ＥＣＵ
では人命に係わるもの）であり、故障ランクＤはほとん
ど実害のない故障であり、故障ランクＢ、Ｃはこれらの
中間のものである。そして、この故障ランクは解析回路
を構成する回路部品のＦＭＥＡ故陣モードごとに設定さ
れる。次に、故障率の算出（ステップ００９）とＦＭＥ
Ａデータの出力（ステップ０１０）がなされ、更に故障
率表が出力される（ステップ０１１）が、これらについ
ても後述する。

次に、第２図および第３図を参照して、本発明方法が適
用されるシステムの構成を説明する。

第２図はＦＭＥＡシュミレーション用のハードウェア構
成を示している。全体の制御を司るＣＰＵ２１にはマン
マシンインタフェースとしてのＣＲＴ２２およびキーボ
ード２３と、磁気ディスク装置２４と、プリンタ２５お
よびプロッタ２６のプリント装置と、出力データを蓄え
る磁気テープ装置２７が接続されている。ＣＲＴ２２は
モニタ表示等を行なうためのものであり、キーボード２
３は入出力条件の設定などを設計者が行なうためのもの
である。また、磁気ディスク装置２４は解析回路などを
格納しておくものであり、プリンタ２５、プロッタ２６
および磁気テープ装置２７はＦＭＥＡシュミレーション
の結果などを出力するためのものである。第２図のハー
ドウェアに適用されるソフトウェアは、第３図のように
構成される。ここで、実行条件入力はＦＭＥＡ故障モー
ドや入出力条件の設定、人力などに対応している。

次に、第４図ないし第７図を参照して、本発明の実施例
に係わる解析回路の切り出し処理を詳細に説明する。

第４図はその詳細なフローチャートであり、第５図は第
４図の処理を実行するためのハードウェアを示す図であ
り、第６図は既存ファイル（ＯＬＤ）と新規入力ファイ
ル（ＮＥＷ）から解析回路ブロックを形成する方法を説
明する図であり、第７図は解析回路の切り出し例を示す
図である。

まず、第５図によりハードウェア構成を説明すると、こ
のシステムでは処理の中心としてＣＰ、Ｕ３１が設けら
れ、これにＣＲＴ３２とキーボード３３が接続される。

このＣＲＴ３２とキーボード３３でマンマシンインタフ
ェースが構成され、ＣＲＴ３２は解析回路のモニタ表示
等に用いられ、キーボード３３は解析回路ブロックの指
定や解析回路の変更等に用いられる。メモリ３４は処理
中の解析回路等を一時的に格納するもので、高速の読み
出しおよび書き込みが可能になっている。磁気ディスク
記憶装置などからなるディスク３５〜３６のうち、ディ
スク３５は既存の回路図を記憶しておくもの（ＯＬＤデ
ィスク３５）であり、ディスク３６は新規に人力された
回路図を記憶しておくもの（ＮＥＷディスク３６）であ
り、ディスク３６は本発明の処理により新たに形成され
たＦＭＥＡシュミレーションのための回路を記憶してお
くもの（ＦＭＥＡディスク３７）である。

次に、第６図により解析回路ブロックの形成を説明する
。

まず、第５図のＯＬＤディスク３５には第６図のように
既存ファイル（ＯＬ　Ｄ）が記憶されており、この既存
ファイル（ＯＬ　Ｄ）は回路ブロック■、解析回路Ｂを
有する回路ブロック■および解析回路Ａを有する回路ブ
ロック■を含んでいるものとする。また、第５図のＮＥ
Ｗディスク３６には第６図のように新規入力ファイル（
ＮＥＷ）が存在しており、この新規入力ファイル（ＮＥ
Ｗ）は解析回路Ｃを有する回路ブロック■と解析回路り
および解析回路Ｅを有する回路ブロックＶを含んでいる
ものとする。

この様なファイルを用いて、最終的に第５図のＦＭＥＡ
ディスク３７に格納されるＦＭＥＡシュミレーション用
ファイル（ＦＭＥＡ）が形成されるのであるが、この回
路ブロックＶは第６図のような解析回路Ｎｏ、１〜５の
回路が含まれている。

ここにおいてＮｏ、１の回路は解析回路Ａに回路ａを付
加したもの（回路Ａ＋ａ）であり、Ｎｏ、２の回路は解
析回路Ｂに変形を加えたもの（回路Ｂ’　）であり、Ｎ
ｏ、３の回路は解析回路Ｃから回路Ｃを削除したもの（
回路Ｃ−ｃ）であり、Ｎｏ、４およびＮｏ、５の回路は
それぞれ解析回路り、Ｅと同一の回路（回路り、Ｅ）で
あるとする。

次に、第４図を参照して本発明の処理手順を説明する。

まず、ステップ１０１において回路Ｎｏ、１の解析回路
Ａを含む回路ブロック■を指定する。この指定はキーボ
ード３３を介して行なう。次に、解析回路Ｎ０９１を自
動的にメモリにセットしくステップ１０２）、ステップ
１０３で自動切り出しと判断されたときは自動切り出し
をあらかじめ設定された手順で実行し、手動切り出しの
ときはキーボード３３を介して入出力ノードを指定する
（ステップ１０５）。これを第７図により説明すると、
まず既存ファイル（ＯＬ　Ｄ）中の解析回路Ａが実線の
ようになっているときに、入出力ノードとして第７図中
のＮ１〜Ｎ４を指定する。これにより、実線で示す解析
回路Ａが切り出される。

そして、ステップ１０６で追加、変更、削除が有りとさ
れたときのみ、回路の追加、変更、削除を実行する（ス
テップ１０７）。第７図の場合には、実線で示す解析回
路Ａに点線で示す回路ａを付加するのであるから、これ
をキーボード３３で指示する。その結果は、ＣＲＴ３２
によってモニタ表示される（ステップ１０８）。

このステップ１０７，１０８は追加、変更等が完了する
まで繰り返され（ステップ１０９）、終了したら解析回
路Ｎｏ、の更新（ステップ１１１）と次の回路ブロック
の指定がされる（ステップ１１１）。この場合には、回
路Ｎｏ、２としての解析回路Ｂを含む回路ブロック■が
指定される。

解析回路Ｂに関しては回路定数の変更のみであり、これ
はステップ１０７で実行される。そして、次に回路Ｎ０
０３としての解析回路Ｃを含む回路ブロック■が指定さ
れ、回路Ｃから回路Ｃの削除がステップ１０７で実行さ
れる。回路Ｎｏ、４゜５についても順次に実行されるが
、これら解析回路り、Ｅはもとのままで良く、従ってそ
のまま切り出される。以上の処理により切り出された回
路Ｎｏ、１〜５のものは、順次に第５図のメモリ３４に
収納されており、全ての処理が終了した時点でメモリ３
４からＦＭＥＡディスク３７（第２のメモリ）に転送さ
れる。

次に、本発明の実施例に係る入力条件の設定方法を、第
８図ないし第１０図により詳細に説明する。

第８図はその処理のフローチャートであり、第９図は対
象となる解析回路ブロックの一例の回路図であり、第１
０図は入力波形の一例の波形図である。まず、入力ノー
ドＮｏ、　とじて“１″が自動的にセットされ（ステッ
プ２０１）、入力条件メニューが表示される（ステップ
２０２）。次に、人力ノードが具体的に設定される訳で
あるが（ステップ２０３）、この設定はマンマシンイン
タフェースを介して例えば第９図のノードＮ１〜Ｎ４を
順次に指示することにより行なわれる。

このステップ２０３が終了すると、ステップ２０４で任
意関数であるか否かが判定される。ここで、任意関数と
は規則的に設定することが可能であることを意味し、任
意関数であるときにはステップ２０５で任意関数波形が
入力される。すなわち、時間ｔ１を変数とする関数ｆ（
ｔ、）があらかじめメモリ等に用意されており、これが
自動入力される。なお、シンクロスコープ等でモニタ表
示しながら生成した関数を直接に入力するように、イン
タフェースを構成してもよいことは言うまでもない。そ
して、ステップ２０５が終了したら人力条件設定のため
のモニタ表示が更新され（ステップ２０６）、次の入力
ノードの設定動作に移る。

一方、ステップ２０４で任意関数でないとされたときは
、ステップ２０７で“ＯＮ”のデユーティが１／２であ
るか否かが判定される。ＯＮデユーティ−１／２あると
きは、例えば入力波形が第１０図（ａ）、（ｂ）のよう
になっている場合であり、ＯＮデユーティ１／２である
とは、例えば人力波形が第１０図（Ｃ）のようになって
いる場合である。そこで、ＯＮデユーティ−１／２のと
きにはデユーティ比の設定が不要であるので、ＯＮデユ
ーティ−１／２のときのみステップ２０８でデユーティ
比をマンマシンインタフェースで設定する。その後、ス
テップ２０っで２周波数、バイアス、波高値などを設定
する。

これを第９図の入力ノードＮ１〜Ｎ４について具体的に
説明すると、まず人力ノードＮ１についてはＤＣ正電源
（＋Ｖ　）であるため、ステップＣ ２０９でバイアス−＋Ｖ　のみが設定される。入Ｃ カノードＮ２について仮に第１０図（Ｃ）の波形である
とすると、ステップ２０８で例えば２／７のデユーティ
比が設定され、かつステップ２０９で周波数、バイアス
、波高値が設定される。入力ノードＮ３については仮に
第１０図（ｂ）の波形であるとすると、ステップ２０９
で周波数、波高値のほか、波形の形状に対応した条件が
適宜に設定される。さらに、入力ノードＮ４については
アース（０ボルト）であるため、ステップ２０９でバイ
アス−〇のみが設定される。

以上のようなステップ２０４〜２０９の処理は、テップ
２１０の判定にもとづき当該入力ノードについての設定
が完了するまで繰り返される。そして、１つの人力ノー
ドに対する入力条件の設定が完了したらステップ２１１
で人力ノードＮｏ、が更新され、再びステップ２０２に
戻ることにより、人力ノードごとの設定が繰り返される
。そして、全ての人力ノードについての設定が終了した
とステップ２１２で判定されたら、実施例に係わる入力
条件設定の処理を終了する。

次に、第１１図を参照して実施例に係る出力条件の設定
方法を説明する。

まず、出力ノードＮｏ、　とじて“１″を自動的にセッ
トしくステップ３０１）、マンマシンインタフェースを
用いて出力ノードを具体的に設定する（ステップ３０２
）。出力ノードの設定は解析回路中の節点（ノード）に
対して行なわれる。そして、出力モードのメニューがマ
ンマシンインタフェースのＣＲＴ等でモニタ表示される
（ステップ３０３）。

次に、設定された出力ノードにおける信号の出力型式に
ついて、ディジタル型式であるかアナログ型式であるか
が判別され（ステップ３０４）、ディジタルのときには
ディジタル出力モードが・設定される（ステップ３０５
）。アナログ型式であるときには電圧出力型式であるか
否かが更に判別され（ステップ３０６）、電圧出力のと
きには電圧出力モードが設定される（ステップ３０７）
。

さらに、電圧出力型式でないときには電流出力型式であ
るか否かが判別され（ステップ３０８）、゛電流出力で
あるときは電流出力モードが設定され（ステップ３０９
）、それ以外の場合には周波数出力モードが設定される
（ステップ３１０）。

以上の出力モードの設定が終了すると、設定された出力
条件がマンマシンインタフェースのＣＲＴ等でモニタ表
示され、設計者により出力条件が設定できたか否かが確
認され、完了するまで上記の動作が繰り返される（ステ
ップ３１２）。

そして、１つの出力ノードについての設定が終了したら
出力ノードＮｏ、が自動的に更新され（ステップ３１３
）、ステップ１０２における次の出力ノードの設定に戻
る。全ての出力ノードについての設定が終了したときは
（ステップ３１４）、本実施例に係わる出力条件設定の
処理を終了する。

次に、第１２図のフローチャートを参照してシュミレー
ションモードの選定を説明する。

これは、ＦＭＥＡシュミレーションすべきモードを選定
するためのもので、次のような手順に従う。まず、解析
回路Ｎｏ、　　とじて“１゛をセットしくステップ４０
１）　、ＣＲＴでモニタシュミレーションモードが表示
される（ステップ４０２）。

次にステップ４０３でアナログ型式であるとされたとき
は、メニューの選択を行なう（ステップ４０３）。これ
は、ＤＣ（直流）モードであるか、ＡＣモードであるか
、トランジェントモードであるか、あるいはパワーモー
ドであるか等を選択するもので、ＡＣモードのときは周
波数解析も含んでいる。ステップ４０３でディジタル型
式であるとされたときは、ディジタルシュミレーション
モードにセットされる（ステップ４０５）。そして、こ
のシュミレーションモードがＣＲＴ等によってモニタ表
示される（ステップ４０６）。

その後、このシュミレーションモード設定がなされるま
で（ステップ４０７）モードの修正（ステップ４０８）
が繰り返される。更に、上記のステップ４０２〜４０８
の処理は全てのモードについて設定されるまで繰り返さ
れ、対象の解析回路Ｎｏ、ｌについて設定が終了すると
（ステップ４１０）、ステップ４１１において解析回路
Ｎｏ。

が更新され、ステップ４０２に戻ることになる。

次に、これまで設定した各種の条件は、具体的なＦＭＥ
Ａシュミレーションの実行前にモニタされる。そして、
ここで設定条件に不備が発見されたときは、その訂正、
変更等がなされることになる。そして、ＦＭＥＡシュミ
レーションの本処理が次のように実行される。すなわち
、第１３図のように自動的にＦＭＥＡシュミレーション
が実行され（ステップ５０１）、プロット出力が必要な
場合（ステップ５０２）には、例えば第１４図のような
フォーマットでプロッタによるプロット出力がされる（
ステップ５０３）。

ＦＭＥＡンユミレーションの結果として解析データが出
力されたら、ＦＭＥＡシートにもとづいて故障ランクが
マンマシンインタフェースを介して故障ランクＡ−Ｄが
入力される。これは、電子回路を構成する部品のＦＭＥ
Ａ故障モードごとに設定される。この故障ランクが入力
されると、故障率の計算が各部品のＦＭＥＡ故障モード
ごとになされる。ここで、故障率データは部品故障率フ
ァイルから引用し、故障ランク数はＦＭＥＡシートに入
力されている数を集計したものを用いる。

そして、例えばＡランク故障率については、〔Ａランク
故障率〕 −〔部品ｎの故障率（Ｆ　！ｔ　−１０’／　１０００
ｈｒ）　〕×〔Ａランク故障数〕 ÷〔部品ｎの総故障モード数〕 て求められる。

以上の処理の結果、回路のＦＭＥＡシュミレーション解
析の結果として、解析データシートとＦＭＥＡデータシ
ートと故障率計算表が得られ、プリンタ等で出力される
ことになる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、回路の切り出し
、入出力条件の設定、故障モードの設定等がマンマシン
インタフェースを介して設計者によりなされ、これにも
とづいてあらがしめ設定された手順でＦＭＥＡシュミレ
ーションが実行される。従って、短時間が少ない労力の
下で、ＦＭＥＡシュミレーションの結果であるＦＭＥＡ
データと故障重要を得ることができる。このため、ＦＭ
ＥＡシュミレーションをコンピュータを用いて自動化す
ることにより、労力軽減と短時間の解析を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の解析回路のＦＭＥＡシュミレーショ
ン方法のシステムの全体構成を示す概念図、第２図は、
ＦＭＥＡシュミレーション用のハードウェアの構成図、
第３図は、ＦＭＥＡシュミレーション用のソフトウェア
の構成図、第４図は、施例に係る解析回路の切り出しを
示すフローチャート、第５図は、実施例に係る解析回路
の切り出しを実行するハードウェアの構成図、第６図は
、解析回路の切り出しの作用を説明する図、第７図は、
解析回路の切り出し例を示す回路図、第８図は、実施例
に係る入力条件設定方法を示すフローチャート、第９図
は、施例に係る入力条件設定の対象の回路例を示す図、
第１０図は、入力条件設定における人力波形の例を示す
図、第１１図は、実施例に係る出力条件設定のフローチ
ャート、第１２図は、実施例に係るＦＭＥＡシュミレー
ションモードの選定を示すフローチャート、第１３図は
、ＦＭＥＡ故障モードシュミレーションの実行を示すフ
ローチャート、第１４図は、プロッタによる波形出力の
フォーマットを示す図である。 特許出願人　　本田技研工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹ＦＭＥＡシュミ
レーション用のハードウェア第２図 第 図 解析回路の切り出し例 第７図 第 図 第 】０ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 あらかじめメモリに入力されている回路図から解析回路
   を切り出す第１のステップと、 切り出された解析回路の入力ノードおよび出力ノードに
   入力条件および出力条件を設定する第２のステップと、 前記解析回路の構成部品ごとにあらかじめ設定された故
   障モードにもとづき、所定の手順で前記解析回路のＦＭ
   ＥＡ自動解析を実行する第３のステップと、 別途に入力された故障ランクデータに従い、前記第３の
   ステップの実行結果にもとづいて、少なくともＦＭＥＡ
   データと故障率表を出力する第４のステップと を備えることを特徴とする解析回路のＦＭＥＡシュミレ
   ーション方法。