JPH0771082B2 - 通信機能を有する制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、他の制御装置と共にデータリンクを構成する
通信機能を有する制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、制御装置の電子化、特にマイクロコンピュータ等
を用いた論理演算による制御のディジタル化，緻密化と
共に、制御の安全性，信頼性の向上が図られている。例
えば、車載の制御装置では、接続されたセンサやアクチ
ュエータに故障が生じると、これを検出するダイアグノ
ーシス機能を備えたものが知られており、更に、専用の
ダイアグノーシス用電子制御装置と通信して、故障の内
容を使用者等に報知するものも実用化されている。一
方、電子制御装置本体の故障、例えば中央処理装置（CP
U）の暴走等が生じた場合には、ウォッチドッグタイマ
等によりこれを検出し、バックアップ回路に切り換えた
り、リセットすることによって安全性を確保しようとす
る構成がとられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、こうした制御装置では、センサ等の故障
はダイアグコードの送出等により報知しえても、制御装
置本体が故障した場合には、これを使用者等に報知する
ことができないという問題があった。これは、複数の制
御装置が共働して、全体としてより高度かつ緻密な制御
を行なっている場合には、特に問題となる。

例えば、車両等において、車両に搭載された各種機器の
制御を電子制御装置により行なうと共に、複数の電子制
御装置を共通信号線を用いてデータリンクし、一つの電
子制御装置がセンサ等を介して入力したデータやその他
の制御条件を他の電子制御装置にも提供するといった構
成をとるものでは、ひとつの電子制御装置の故障が他に
与える影響は看過しえず、これを確実に検知することが
必要となる。こうした場合、電源供給モードやオプショ
ン品の有無によっては、最初から動作しなかったり、デ
ータリンクに参加しない制御装置も存在するため、簡易
に制御装置の異常を検出することができず、異常を検出
しようとすれば、特別の装置や信号線が必要となってし
まう。この結果、従来、制御装置の異常は、制御装置内
のみで処理されており、異常を外部に報知し、メンテナ
ンス等に役立てることは困難であった。

本発明は上述した問題を解決することを目的とし、特に
データリンクされた制御装置に生じた異常を好適に検知
しえる通信機能を有する制御装置を提供することを目的
としてなされた。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題を解決するため
の手段として、次の構成をとった。即ち、第１図に例示
するように、 信号の入・出力を行なう通信手段M1を介して共通信号線
M2に接続されて他の制御装置M3と共にデータリンクを構
成する通信機能を有する制御装置であって、 前記通信手段M1を介して、前記他の制御装置M3の通信へ
の参加状態を検出する通信参加検出手段M4と、 前記他の制御装置M3への電源供給のモードを検出するモ
ード検出手段M7と、 前記他の各制御装置M3の動作状態を含む情報を、該他の
制御装置M3への電源供給モード毎に記憶する記憶手段M5
と、 前記通信参加検出手段M4にて検出された前記他の各制御
装置M3の通信への参加状態と、前記モード検出手段M7に
て検出された電源供給のモードと、該電源供給のモード
に対応する前記記憶手段M5に記憶された前記他の各制御
装置M3の動作状態とに基づいて、前記他の各制御装置M3
の異常を判定する異常判定手段M6と、 を備えた通信機能を有する制御装置の構成がそれであ
る。

ここで、通信手段M1とは、共通信号線M2と信号の入・出
力を行なうものであり、共通信号線M2がシリアルライン
の場合には、制御装置内部のデータ処理に合わせて、シ
リアル・パラレル交換の機能を有する構成等を考えるこ
とができる。

通信参加検出手段M4とは、データリンクされるべき他の
制御装置M3の通信への参加状態、例えば実際に通信に参
加しているか否か、あるいは通信に参加することができ
るか否かを検出するものである。こうした検出手段M4と
しては、例えば通信の呼びかけを行なって応答のあった
制御装置M3だけを通信に参加していると判定する構成
や、所定時間以内に他の制御装置M3が必ず一度は通信に
参加するよう（共通信号線M2にデータを出すよう）構成
されたデータリンクにおいて所定時間内に応答がない制
御装置M3は通信に参加していないと判定する構成などを
考えることができる。

異常判定手段M6は、通信参加検出手段M4による検出の結
果と、予め記憶手段M5に記憶された各制御装置M3に関す
る情報とから制御装置M3の異常を判定するものである。
ここで、記憶手段M5とは、データを記憶するものであ
り、不揮発性の半導体メモリ（EEPROM等），磁気記憶装
置，スイッチ等、各種の構成を考えることができる。こ
の記憶手段M5に記憶された各制御装置M3に関する情報と
は、各制御装置M3の動作状態、すなわち、接続されてい
る制御装置M3が動作する状態にあるのか否かの情報であ
り、電源供給のモード毎に記憶されているものである。
これらの情報はデータリンクの構成に際して予め記憶手
段M5に記憶されるが、後に新たな制御装置M3がデータリ
ンクに付加される場合には、記憶手段M5の内容は書き直
せばよい。

モード検出手段M7は、例えば、スイッチの切換状態を検
出することにより、いかなる制御装置M3に電源が供給さ
れているかといった電源供給のモードを検出する。車載
用の制御装置であれば、イグニッションスイッチのアク
セサリかイグニッションかの位置を検出することによ
り、電源供給のモードを検出する。

［作用］ 上記構成を有する本発明の通信機能を有する制御装置
は、通信手段M1を介して共通信号線M2に接続され、他の
制御装置M3と共にデータリンクを構成するが、他の制御
装置M3の通信への参加状態を通信参加検出手段M4により
検出し、更に、電源供給のモードをモード検出手段M7に
より検出し、これらと記憶手段M5に電源供給のモード毎
に記憶された各制御装置M3の動作情報とに基づいて、異
常判定手段M6により、他の制御装置M3の異常を判定す
る。即ち、通信に参加しない制御装置M3が存在する場合
には、電源供給のモードに応じて、記憶手段M5に記憶さ
れている当該制御装置M3に関する動作情報が、制御装置
M3が動作状態にあることを示している時、制御装置M3に
異常が発生したと判断する。

［実施例］ 次に、本発明の構成を一層明らかにするために、通信機
能を有する制御装置の好適な実施例を図面と共に説明す
る。第２図は、この通信機能を有する制御装置をシステ
ム全体と共に示す概略構成図である。

図示するように、車両には、次の７台の電子制御装置
（ECU）が搭載されており、これらは、共通信号線１に
接続されている。また、これらの電子制御装置は、イグ
ニッションスイッチ３を介してバッテリ５より電源の供
給を受けるよう構成されており、イグニッションスイッ
チ３の位置により異なる各電源供給モードで、それぞれ
作動する。尚、各ECUの内部構成は、EEPROMの有無を除
いてほぼ同様なので、ダイアグノーシスECU10について
のみ詳しく説明し、他については省略する。

（１） ダイアグノーシスECU10: 車両搭載の他のECUの動作上の不具合等をモニタし、外
部に知らせるための制御装置であり、周知のCPU11,ROM1
2,RAM13a,EEPROM13bを備えた論理演算回路として構成さ
れている。このダイアグノーシスECU10には、更に共通
信号線１とのデータの入出力を行なうシリアルI/Oポー
ト（SIO）14、表示装置（以下CRTと呼ぶ）15への表示を
司るCRT表示回路16、ダイアグノーシスECU10への指示を
与えるスイッチ群17の状態を読み込む入力ポート18、電
源ラインからバッテリ電圧VBの供給をうけて装置全体に
安定化された電源電圧VCを供給する電源部19等を備えて
いる。尚、電源部19からは、電源供給のモード、換言す
るならばイグニッションスイッチ３のポジション（IG,A
CC,OFF等）を判別するための信号線が入力ポート18に接
続されている。

（２） エンジン制御ECU20: エンジン（図示せず）の燃料噴射量や点火時期等を総合
的に制御する制御装置であり、吸入空気量センサや回転
数センサ等のセンサ群25からデータを入力し、燃料噴射
弁やイグナイタ等のアクチュエータ群28を制御する。共
通信号線１を介して、後述するトランスミッション制御
ECU等とデータをやりとりし、走行状態に応じてエンジ
ンの出力を制御するなど緻密なエンジン制御を実現す
る。

（３） 電話ECU30: 車載の電話器（図示せず）をコントロールする制御装置
であり、テンキーやフックスイッチ等のスイッチ群35か
らの指示を入力し、発呼信号の出力等に関与するアクチ
ュエータ群38を制御する。この電話ECU30は、共通信号
線１を介して後述するオーディオECU等とデータを交換
し、例えば電話がかかった場合にオーディオ装置の音量
を低下させるといった制御を実現する。

（４）トランスミッション制御ECU40: 車載の自動変速機（図示せず）を制御する制御装置であ
り、シフトポジションを検出するセンサや作動油圧を検
出するセンサ等のセンサ群45からの入力に基づいて、変
速比を切換える油圧バルブ等のアクチュエータ群48を駆
動・制御する。

（５） エアコンECU50: エアコンディション（図示せず）を制御する制御装置で
あり、車室内外の温度や送風モードの指定等を検出する
センサ群55からの入力に基づいて、コンプレッサやブロ
アモータ，ダンパ開度制御用モータ等のアクチュエータ
群58を制御する。このエアコンECU50は、共通信号線１
を介して、例えばエンジン制御ECU20にデータを出力
し、アイドルアップ等の要求を伝送する。

（６） サスペンション制御ECU60: サスペンションの特性を走行状態に応じて切換える制御
装置であり、車高等の検出を行なうセンサ群65からの入
力に基づいて、油圧バルブ等のアクチュエータ群68を制
御する。このサスペンション制御ECU60は、スロットル
バルブが急激に開弁された時、共通信号線41を介してエ
ンジン制御ECU20からこれを知らされるので、ショック
アブソーバの特性をかたくするなどの緻密な制御を行な
う。尚、本実施例では、オプション品であって、現実に
実装されてはいない。

（７） オーディオECU70: 車載のオーディオ装置（図示せず）をコントロールする
制御装置であり、チューニングや音量設定あるいはテー
プ,CDプレーヤ等の操作スイッチ等のスイッチ群75の指
定に基づいて、チューニングや音量制御を司るアクチュ
エータ群78を制御する。

また、以上の各ECU10ないし70の電源供給モードと共通
信号線１に対する送信権を示すアドレス（トークンアド
レス）番号とを、次表１に示す。

ここで、トークンアドレスＴadとは、各ECU毎に予め与
えられた番号であって、送信権を得たECUが出力するデ
ータのヘッドに付与されるデータである。各ECUが出力
するデータは、所定のフォーマットを有し、第３図に示
すように、第１ワードから第ｎワードに亘る。第１ワー
ドの上位５ビットが上述したトークンアドレスＴadであ
り、その下位３ビットはデータのワード長（ｎ−２）を
表わしている。また、第２ワードから第ｎ−１ワードま
でのデータは、他のECUに送るべき所定のデータD1ない
しDn−２、例えばセンサ・スイッチ群を介して入力した
車速信号等のデータを示している。尚、第２ワードは、
データを受けとるべきECUのトークンアドレスとしても
よい。メッセージの最後には、所謂チェックサムCSとし
ての１ワードが付加されている。このチェックサムCS
は、メッセージの各々のワードが示す値の和［ヘッダHD
が示す値＋データＤ［D1ないしDn−２］が示す値＋チェ
ックサムCSが示す値］がFF（16進数）になるよう定めら
れている。各ECUは、このチェックサムCSを用いて受信
したメッセージが正確に送られてきたものか否かを判断
するのである。

共通信号線１に対しデータを出力する制御権、即ち送信
権の獲得に関しては、種々の手法が提案されているが、
本実施例では、共通信号線１に出力されるデータの第１
ワード中のトークンアドレスＴadが自己のトークンアド
レスＴad−１であった時、次に送信権を獲得するよう予
め定められている。即ち、本実施例では、ECU10ないし7
0は、所謂トークンバスによりデータリンクされてお
り、送信権を得てデータの送信を行なう。送信権は、各
ECUが、トークンアドレスＴadをインクリメントしなが
ら入力・出力を行なうので、表１に示すトークンアドレ
スＴadに従う順序で所定時間内に全ECUを周回する。

こうして送信権を得たECUは、自己が管理しているセン
サやスイッチの状態が変化した時、これをデータとして
共通信号線１に出力する。従って、センサやスイッチの
状態が変化しない場合には、ECUは原則として単にトー
クンアドレスＴadを共通信号線１に出力し、送信権の移
譲のみを行なうことになるが、データのバックアツプの
ために、センサやスイッチの状態が変化していない場合
でも、約２秒に１度の割合で、ECUが管理しているセン
サやスイッチの状態をデータとして、そのまま出力す
る。

尚、オプション品で実装されていないECUに関しては、
送信権を獲得しえないため、例えばサスペンション制御
ECU60の場合、これに送信権を移譲するエアコンECU50
は、サスペンション制御ECU60が接続されていないこと
を検出し、一定の試行の後、サスペンション制御ECU60
に送信権を移譲するためのトークンアドレスＴad＝３を
スキップして、次に送信権を獲得すべき制御装置である
オーディオECU70のトークンアドレスＴad＝４を出力す
るよう構成されている。こうした送信権の移譲に関する
処理の詳細についての説明は省略する。

次に、第４図のフローチャートに拠って、ダイアグノー
シスECU10が行なう異常判定の処理について説明する
が、ダイアグノーシスECU10が各ECUの異常を検出する基
本的な考え方は、本実施例では、既述したように、セン
サやスイッチの状態に変化がなくとも、各ECUは少なく
とも２秒に１回の割合でデータを共通信号線１上に出力
することに拠っている。

ダイアグノーシスECU10は、第４図に示す異常判定ルー
チンを開始すると、まず、共通信号線１からデータを入
力する処理を行ない（ステップ100）、そのデータを出
力したECUに対応して用意したフラグＦ（Ｔad）を値１
にセットする処理を行なう（ステップ110）。第３図に
示したように、各ECUが出力するメッセージ中にはトー
クンアドレスＴad（第１ワード）の他に、データ（第２
ワードないし第ｎ−２ワード）が含まれており、しかも
データが存在する場合にはデータ長Ｌを示す第１ワード
の下位３ビットが零でないことから、共通信号線１に乗
せられた種々の信号から、データを含むメッセージを出
力したECUをそのトークンアドレスにより特定すること
は容易である。尚、単に送信権を委譲しているだけの場
合には、トークンアドレスＴadのみが共通信号線１上に
出力されるので、この場合には、上記ステップ100,110
においてデータを出力したECUとしては扱われない。第
５図は、こうした送信の状態を模式的に示した説明図で
あるが、図における記号は、 を示しており、送信権の単なる委譲の場合にはデータが
含まれていないことが諒解されよう。

前述のステップ110に続くステップ120では、ECU毎（ト
ークンアドレスＴad毎）に用意されたフラグＦ（Ｔad）
が総て値１にセットされているか否かの判断を行ない、
全フラグがセットされていない場合には、３秒間上記ス
テップ100ないし120の処理を繰返す（ステップ130）。

各ECU20ないし70が総て共通信号線１に接続されており
しかも正常に動作していれば、各ECUは２秒に１度は必
ずデータを出力することから、３秒以内に全フラグＦ
（Ｔad）は値１となる。この場合には処理はステップ14
0以下に移行し、全フラグＦ（Ｔad）をクリアし（ステ
ップ140）、CPU11に内蔵されたタイマをクリアし（ステ
ップ150）、「NEXT」へ抜けて本ルーチンを一旦終了す
る。

一方、全フラグＦ（Ｔad）が値１にならないまま３秒が
経過した場合には、データを出力しなかったECUがある
として、そのECUが異常か否かの判定をすべく、ステッ
プ160以下に移行する。例えば、本実施例では、サスペ
ンション制御ECU60が接続されていないので、フラグＦ
（４）が値１とならない（第５図参照）。

こうした場合には、フラグＦ（Ｔad）＝０のECUに関す
る作動データをEEPROM13bから読み出し（ステップ16
0）、電源供給モードに応じてフェイル判定を行なう
（ステップ170,180,190）。EEPROM13bに予め用意された
作動データは、例えば、以下の形式で車両出荷時に記憶
されている。

すなわち、電源供給モードACCの場合の動作状態と電源
供給モードIGにおける動作状態とに分けて記憶されてい
るように、EEPROM13bには、ECUへの電源供給のモード毎
にECUの動作状態を含む情報が設けられている。

従って、例えば、電源供給モード、つまりイグニッショ
ンスイッチ３がIGの位置にあり、サスペンション制御EC
U60に対応したフラグＦ（Ｔad）＝０の場合には、サス
ペンション制御ECU60の接続状態「０」、即ち接続され
ていないことから、ステップ180において、このECU60は
異常でないと判定するのである（第５図タイミングT
1）。一方、例えばトランスミッション制御ECU40がデー
タを出力せずフラグＦ（Ｔad）＝０となった場合には、
電源供給がイグニッション（IG）のモードにおいては、
異常発生と判定されることになる（第５図タイミングT
2）。

異常判定を行なった後、異常なECUが存在したか否かの
判定を行ない（ステップ200）、発生していなければ、
異常の連続した発生回数を保存するカウンタCNT（Ｔa
d）をクリアした（ステップ210）後、既述したステップ
140,150の処理（フラグとタイマのクリア）に移行す
る。一方、異常なECU、即ち本来接続されており動作し
ているはずのECUが所定時間内にデータを出力しなかっ
た時には、各ECU20ないし70毎に用意されたカウンタCNT
（Ｔad）の対応するものを１だけインクリメントし（ス
テップ220）、このカウンタCNT（Ｔad）の値が所定値CS
（本実施例では値３）以上であるか否かの判断を行なう
（ステップ230）。CNT（Ｔad）≧CSであれば、このトー
クンアドレスＴadに対応したECUはフェイルと判定し、
これをEEPROM13bの所定のエリアに記憶する処理を行な
う（ステップ240）。ここで、異常が発生しても直ちに
フェイルと判定せず、異常の発生が値CS回だけ連続した
時にフェイルと判定しているのは、共通信号線１に重畳
しがちなノイズによる誤検出の問題を回避するためであ
る。フェイルの判定後、既述したステップ140,150の処
理（フラグおよびタイマのクリア）を行ない、「NEXT」
へ抜けて本ルーチンを終了する。

以上のように構成された本実施例によれば、２秒毎に１
回、データを共通信号線に出力するよう構成された各EC
U20ないし70が、データを出力しなくなった時、EEPROM1
3bに予め設定されたそのECUの作動状態に基づいて、ECU
に異常が生じたか否かを判定し、異常が３回以上継続す
るとECUはフェイルと判定し、これをEEPROM13bに記憶す
ることができる。従って、当初から実装されていないオ
プションのECUが存在したり電源供給モードによっては
動作しないECUがあっても、そのECUがデータを出力しな
いことにより、異常との判定がなされることはなく、実
際に異常をきたしたECUだけを正確に検知することがで
きる。また、オプション品があとから実装された場合に
は、ダイアグノーシスECU10のEEPROM13bの対応するビッ
トを値１に書き直すだけでよく、プログラムの変更とい
った手間を要しない。

このようにして検出されたECUの異常は、EEPRMO13bに記
憶・保持されるので、ダイアグノーシスECU10のスイッ
チ群15を操作することによって、データリンクされた各
ECU20ないし70のフェイルを極めて容易に知ることがで
き、この結果、車載の各ECUのメンテナンス性は格段に
向上する。

また、共通信号線１を用いたトークンバス内でのデータ
通信において、異常なECUの影響を排除して、その後の
処理を行なうことも容易である。従って、トークンバス
の利点を十二分に引き出して、高信頼性の通信を行なう
ことが可能となる。更に、本実施例では、ECUが３回以
上データを出力しない時にのみ、異常と判定しており、
共通信号線１におけるノイズの影響等を除去することが
できる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
こうした実施例に何等限定されるものではなく、各制御
装置がダイアグノーシスECU10からの指令に応じて所定
のデータを自ら出力するよう構成されたデータリンクに
適用する構成や、データリンク内のいくつかの制御装置
が同様の異常検出機能を備えた構成など、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施しえるこ
とは勿論である。

発明の効果 以上詳述した本発明の通信機能を有する制御装置によれ
ば、データリンクを構成する制御装置に異常が生じたこ
とを、極めて簡易な構成により確実に検出することがで
きるという優れた効果を奏する。しかも、データリンク
を構成する各制御装置への電源供給のモードに対応して
制御装置の異常を容易に検出することができるので、例
えば車両等のようにイグニッションスイッチの切換位置
により電源供給対象となる制御装置が各々異なるような
場合に一層好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明一実施例としての通信機能を有する制御装
置の構成を示すブロック図、第３図は送信データのフォ
ーマットを示す説明図、第４図は異常判定のためになさ
れる処理を示すフローチャート、第５図は異常検出の様
子を示す説明図、である。 M1……通信手段 M2……共通信号線 M3……他の制御装置 M4……通信参加検出手段 M5……記憶手段 M6……異常判定手段 M7……モード検出手段 １……共通信号線 ３……イグニッションスイッチ 10……ダイアグノーシスECU 13b……EEPROM 20……エンジン制御ECU 30……電話ECU 40……トランスミッション制御ECU 50……エアコンECU 60……サスペンション制御ECU 70……オーディオECU

フロントページの続き (72)発明者 秋山 進 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 伊東 勝範 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 斎藤 孝夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 谷川 哲夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−186953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−144240（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】信号の入・出力を行なう通信手段を介して
   共通信号線に接続されて他の制御装置と共にデータリン
   クを構成する通信機能を有する制御装置であって、 前記通信手段を介して、前記他の制御装置の通信への参
   加状態を検出する通信参加検出手段と、 前記他の制御装置への電源供給のモードを検出するモー
   ド検出手段と、 前記他の各制御装置の動作状態を含む情報を、該他の制
   御装置への電源供給のモード毎に記憶する記憶手段と、 前記通信参加検出手段にて検出された前記他の各制御装
   置の通信への参加状態と、前記モード検出手段にて検出
   された電源供給のモードと、該電源供給のモードに対応
   する前記記憶手段に記憶された前記他の各制御装置の動
   作状態とに基づいて、前記他の各制御装置の異常を判定
   する異常判定手段と、 を備えた通信機能を有する制御装置。
2. 【請求項２】データリンク内において予め定められた序
   列に従って伝達される送信権を得て、共通信号線に通信
   手段を介してデータを出力するよう構成された特許請求
   の範囲第１項記載の通信機能を有する制御装置。