JPWO2016047312A1 - 車両制御装置、リプログラミングシステム - Google Patents

Abstract

制御プログラムを書き換えるために要する時間を短縮することができる車両制御装置を提供する。本発明に係る車両制御装置は、第２記憶部に対して制御プログラムの更新版を格納した後、その制御プログラムを更新する命令を実行開始する前に、あらかじめ第１記憶部を初期化しておく。

Description

本発明は、車両制御装置に関するものである。

車両制御装置は、車両を制御する動作を実装した制御プログラムを実行する演算装置（例えばマイクロコンピュータ）、制御プログラムを格納するフラッシュＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶装置を備える。制御プログラムは、例えばメンテナンス作業中にリプログラミング装置を車両に接続し、リプログラミング装置から車載ネットワークを介して車両制御装置に対して制御プログラムの更新版を送信することにより、更新版に書き換えられる。

近年の制御プログラムは処理の複雑化にともないプログラムサイズが増大しており、したがって制御プログラムを書き換える処理は、一般にある程度の時間を要する。下記特許文献１は、自動車用制御ユニットの制御用ソフトウェアを短時間で書き換えるための技術を開示している。

特開２００６−３０１９６０号公報

車両用制御装置は、例えばフラッシュＲＯＭなどのように、データを更新する前に古いデータを格納している記憶領域を初期化する必要がある記憶装置を用いる場合がある。この初期化処理は一般に比較的長い時間を要する。制御プログラムをこのタイプの記憶装置に格納している場合、制御プログラムを更新する前に古い制御プログラムを格納している記憶領域を初期化する処理が発生するので、更新作業を長時間化する原因となる。

上記特許文献１は、制御プログラムの現行バージョンを格納する主格納エリアと、更新バージョンを格納する副格納エリアとを不揮発性メモリ内に設けることにより、制御プログラムを短時間で書き換えることを図っている。しかし同文献においては、記憶領域を初期化するために要する時間について考慮していない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御プログラムを書き換えるために要する時間を短縮することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、第２記憶部に対して制御プログラムの更新版を格納した後、その制御プログラムを更新する命令を実行開始する前に、あらかじめ第１記憶部を初期化しておく。

本発明に係る車両制御装置によれば、記憶部を初期化する処理と制御プログラムを書き換える処理を分離し、古い制御プログラムを格納している記憶領域を次回更新までの間に初期化するので、書換処理を短時間で完了することができる。

実施形態１に係る車両制御装置１の構成図である。 管理データ１２３の構成を示す図である。 従来のリプログラミングシーケンスを示す図である。 実施形態１に係る車両制御装置１がリプログラミングを実施するシーケンスを示す図である。 書換プログラム１２２がリプログラミングシーケンスを実施する手順を説明するフローチャートである。 イグニッション３がＯＦＦされたときの書換プログラム１２２の動作フローである。 イグニッション３がＯＮされたときの起動プログラム１２１の動作フローである。 車両制御装置１の周辺回路を示す図である。 実施形態２に係るリプログラミングシステム１００の構成図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る車両制御装置１の構成図である。車両制御装置１は車両の動作を制御する制御プログラムを実行する装置である。車両制御装置１は、車両が備えるイグニッション３がＯＮされると、電源回路４を介して電源が供給される。車両制御装置１は、車載ネットワーク５を介してリプログラミング装置２と接続される。

リプログラミング装置２は、車両制御装置１が実行する制御プログラムを更新版に書き換える装置である。例えばメンテナンス作業時にオペレータがリプログラミング装置２を車両に接続し、オペレータはリプログラミング装置２を操作して車両制御装置１に対して制御プログラムの更新命令（リプログラミング命令）および更新版を送信する。

車両制御装置１は、演算部１１と記憶装置１２を備える。演算部１１は、記憶装置１２が格納している制御プログラムを実行する、例えばマイクロコンピュータなどの演算装置である。以下では記載の便宜上、各プログラムを動作主体として説明する場合があるが、実際にこれらプログラムを実行するのは演算部１１である。

記憶装置１２は、例えばフラッシュＲＯＭなどの不揮発性記憶装置であり、起動プログラム１２１、書換プログラム１２２、管理データ１２３を格納している。記憶装置１２はさらに、第１エリア１２４と第２エリア１２５を有する。

起動プログラム１２１は、車両制御装置１が通常モードで起動したとき演算部１１が初めに実行するプログラムである。書換プログラム１２２は、リプログラミング装置２からの指示にしたがって、第１エリア１２４または第２エリア１２５が格納している制御プログラムを更新版に書き換える。管理データ１２３については後述する。第１エリア１２４と第２エリア１２５は、制御プログラムを格納する記憶領域である。図１に示す状態においては、第１エリア１２４が制御プログラムの現行バージョンを格納し、第２エリア１２５は空であるものとする。

図２は、管理データ１２３の構成を示す図である。管理データ１２３は、未使用エリア番号１２３１、未使用エリア先頭アドレス１２３２、未使用エリアサイズ１２３３、未使用エリア消去状態１２３４を保持する。

未使用エリア番号１２３１は、第１エリア１２４と第２エリア１２５のいずれが制御プログラムの現行バージョンを格納しているかを示す情報を保持する。未使用エリア先頭アドレス１２３２と未使用エリアサイズ１２３３は、第１エリア１２４と第２エリア１２５のうち制御プログラムの現行バージョンを格納していない側の先頭アドレスと領域サイズをそれぞれ保持する。未使用エリア消去状態１２３４は、第１エリア１２４と第２エリア１２５のうち制御プログラムの現行バージョンを格納していない側が完全に初期化されているか否かを示す情報を保持する。初期化が中断する理由については後述する。

図３は、従来のリプログラミングシーケンスを示す図である。本発明と比較するために記載した。以下図３にしたがって、従来のリプログラミングシーケンスにおける課題を説明する。

オペレータは、車両制御装置１の電源をＯＮ（例えばイグニッション３をＯＮ）にした上で、リプログラミング装置２を車両に接続しリプログラミング（制御プログラムを更新する処理）を開始する。リプログラミング装置２は、車両制御装置１に対して制御プログラミングを更新するよう指示する命令を発行する。演算部１１はその命令を受け取ると、リプログラミングモードに遷移する。

リプログラミング装置２は、車両制御装置１に対して、制御プログラムを格納しているＲＯＭ領域が格納している古いデータを消去するよう指示する。演算部１１はその指示にしたがってＲＯＭ領域を消去し、完了するとその旨を応答する。リプログラミング装置２は、車両制御装置１に対して制御プログラムの更新版を送信し、演算部１１はその更新版を消去したＲＯＭ領域に書き込む。演算部１１が書込完了を応答すると、リプログラミング装置２と車両制御装置１との間で書き込んだデータの正当性をチェックする。書き込んだ制御プログラムの正当性が確認されると、演算部１１はリプログラミングモードを終了し、通常モードへ遷移する。

上記リプログラミングシーケンスにおいては、制御プログラムの更新版をＲＯＭへ書き込む前にその書込先領域が格納している古いデータをあらかじめ消去している。ＲＯＭは固定的なデータを格納するので、記憶領域全体を一括して更新するのが一般的だからである。特にフラッシュＲＯＭなどのように、単に記憶領域を更新するのみならず、古いデータを格納している記憶領域を更新する前にその記憶領域を初期化する必要があるデバイスを用いる場合、この初期化処理は比較的長い時間を要する。したがってこの初期化処理によりリプログラミング作業の効率が低下する。

図４は、本実施形態１に係る車両制御装置１がリプログラミングを実施するシーケンスを示す図である。以下図４にしたがって、本実施形態１におけるリプログラミングシーケンスについて説明する。

オペレータは、従来と同様にリプログラミングを開始する。リプログラミング装置２は車両制御装置１に対して、記憶装置１２の未使用エリア（制御プログラムの現行バージョンを格納していないエリアであり、加えて記憶領域の初期化が完了している）を問い合わせる。演算部１１は、管理データ１２３を参照して、第１エリア１２４と第２エリア１２５のいずれが未使用であるかについて、未使用エリア先頭アドレス１２３２と未使用エリアサイズ１２３３と併せて回答する。

リプログラミング装置２は、車両制御装置１に対して、未使用エリアに制御プログラムの更新版を書き込むよう指示する。書換プログラム１２２は、リプログラミング装置２からの指示にしたがって制御プログラムの更新版を書き込む（図１においては第２エリア１２５へ書き込む）。以後通常モードに遷移するまでは、図３で説明した従来シーケンスと同様である。

以上のシーケンスにおいて、書換プログラム１２２は未使用エリア（ここでは、初期化済みの第２エリア１２５）に対して制御プログラムの更新版を書き込んでいるので、書き込み前にそのエリアを初期化する必要はない。したがってリプログラミングシーケンスを短時間で完了することができる。

次回のリプログラミングシーケンスにおいても、記憶領域を初期化するための時間を節約するためには、次回のリプログラミングシーケンスを実行開始する前までに書き込み先の記憶領域を初期化しておく必要がある。そこで書換プログラム１２２は、例えば車両のイグニッション３がＯＦＦされてから車両制御装置１がシャットダウンされるまでの間に、未使用エリア（ここでは第１エリア１２４）を初期化する。イグニッション３がＯＦＦされた後に電源を維持する手段については後述する。

図５は、書換プログラム１２２がリプログラミングシーケンスを実施する手順を説明するフローチャートである。以下図５の各ステップについて説明する。

（図５：ステップＳ５００〜Ｓ５０１）
演算部１１、リプログラミング装置２からリプログラミング命令を受け取ると、本フローチャートを開始して書換プログラム１２２を起動する（Ｓ５００）。演算部１１は、リプログラミングモードに遷移する（Ｓ５０１）。

（図５：ステップＳ５０２）
書換プログラム１２２は、電源保持信号をＯＮにする。この信号は、車両のイグニッション３がＯＦＦになっても車両のバッテリを車両制御装置１に接続し、電源を供給し続けるためのものである。詳細は後述する。

（図５：ステップＳ５０３〜Ｓ５０５）
書換プログラム１２２は、図４で説明した手順にしたがって、制御プログラムの更新版をリプログラミング装置２から受け取り、これを未使用エリア（図１においては第２エリア１２５）へ書き込み、その正当性をチェックする。

（図５：ステップＳ５０６〜Ｓ５０７）
書換プログラム１２２は、更新する前の制御プログラムを保持していた記憶領域（図１においては第１エリア１２４）の番号、先頭アドレス、およびサイズを管理データ１２３に書き込む（Ｓ５０６）。以上の処理によりリプログラミングシーケンスが完了し、演算部１１は通常モードへ遷移する（Ｓ５０７）。

図６は、イグニッション３がＯＦＦされたときの書換プログラム１２２の動作フローである。以下図６の各ステップについて説明する。

（図６：ステップＳ６００）
演算部１１は、例えば割込信号などによってイグニッション３がＯＦＦされた旨を検知すると、本フローチャートを開始して書換プログラム１２２を起動する。

（図６：ステップＳ６０１）
書換プログラム１２２は、管理データ１２３の未使用エリア消去状態１２３４をチェックする。未使用エリア消去状態１２３４が消去済である旨を示している場合はステップＳ６０６へスキップし、未消去である旨を示している場合はステップＳ６０２へ進む。

（図６：ステップＳ６０１：補足）
書換プログラム１２２は後述するステップＳ６０３またはＳ６０４において記憶装置１２の記憶領域を初期化する。すなわちイグニッション３がＯＦＦされたとき記憶領域を初期化する。したがってその初期化途中においてイグニッション３がＯＮされると、書換プログラム１２２は初期化処理を中断し、演算部１１は起動プログラム１２１を実行する。このように初期化処理は中断される可能性があるので、書換プログラム１２２は本ステップにおいて未使用エリア消去状態１２３４を参照し、初期化を開始する前に初期化完了済であるか否かをチェックすることとした。

（図６：ステップＳ６０２〜Ｓ６０４）
書換プログラム１２２は、未使用エリア番号１２３１を参照し、初期化すべき記憶領域を特定する（Ｓ６０２）。書換プログラム１２２は、未使用エリア番号１２３１の記述にしたがって、古い制御プログラムを格納している記憶領域を初期化する（Ｓ６０３〜Ｓ６０４）。

（図６：ステップＳ６０２〜Ｓ６０４：補足）
書換プログラム１２２は、前回の初期化処理が途中で中断された場合は、未使用エリアを改めて先頭アドレスから初期化する。前回の初期化処理が中断された個所から初期化処理を再開したい場合は、管理データ１２３上で初期化開始アドレスと初期化済アドレスなどを管理しておき、これを参照して前回の中段箇所から再開することが考えられる。

（図６：ステップＳ６０５〜Ｓ６０６）
書換プログラム１２２は、未使用エリア消去状態１２３４に対して消去済である旨の情報を書き込む（Ｓ６０５）。書換プログラム１２２は、電源保持信号をＯＦＦにする（Ｓ６０６）。

図７は、イグニッション３がＯＮされたときの起動プログラム１２１の動作フローである。以下図７の各ステップについて説明する。

（図７：ステップＳ７００）
演算部１１は、例えば割込信号などによってイグニッション３がＯＮされた旨を検知すると、本フローチャートを開始して起動プログラム１２１を起動する。

（図７：ステップＳ７０１〜Ｓ７０３）
起動プログラム１２１は、管理データ１２３の未使用エリア番号１２３１を参照し、制御プログラムの現行バージョンが格納されている記憶領域を特定する（Ｓ７０１）。第１エリア１２４が未使用である場合は第２エリア１２５が格納している制御プログラムを実行し、第２エリア１２５が未使用である場合は第１エリア１２４が格納している制御プログラムを実行する。

図８は、車両制御装置１の周辺回路を示す図である。記載の便宜上、車両制御装置１については演算部１１のみを図示した。その他の回路構成は、車両制御装置１を搭載する車両が備えているものである。

図８において、イグニッション３がＯＮされるとバッテリＶｂａｔが車両制御装置１に接続され、車両制御装置１はこれを電源として動作する。リレー回路はイグニッション３または車両制御装置１が出力する電源保持信号（ステップＳ５０２で説明）の少なくともいずれかがＯＮである場合にＯＮとなり、バッテリＶｂａｔを車両制御装置１に接続する。すなわち車両制御装置１は、イグニッション３または電源保持信号の少なくともいずれかがＯＮであれば、電源の供給を受けて動作することができる。

書換プログラム１２２はイグニッションがＯＦＦされたときの時間を利用して記憶領域を初期化するので、ステップＳ５０２において電源保持信号をＯＮにし、記憶領域を初期化する間においても電源が供給され続けるようにした。初期化処理が終了した後はステップＳ６０６において電源保持信号をＯＦＦにし、バッテリＶｂａｔを遮断する。

＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る車両制御装置１は、第２エリア１２５に対して制御プログラムの更新版を格納した後、次のリプログラミングシーケンスを実行開始するまでの間において、第１エリア１２４を初期化する。これにより、第２エリア１２５に対して制御プログラムの更新版を格納する処理のみならず、次回のリプログラミングシーケンスを短時間で完了することができる。

また、本実施形態１に係る車両制御装置１は、制御プログラムの更新版を書き込んだ後、イグニッション３がＯＦＦされてから車両制御装置１がシャットダウンするまでの間を利用して、未使用エリアを初期化する。これにより、車両制御装置１の空き時間を効果的に利用してリプログラミングシーケンスを短時間で完了することができる。

＜実施の形態２＞
図９は、本発明の実施形態２に係るリプログラミングシステム１００の構成図である。リプログラミングシステム１００は、車両が搭載する複数の車両制御装置それぞれが実行する制御プログラムを更新するシステムである。リプログラミングシステム１００は、複数の車両制御装置１、中継装置６、リプログラミング装置２を有する。

各車両制御装置１は実施形態１と同様の構成を備えるため、アルファベット添字によって区別することとした。ただし少なくともいずれかの車両制御装置１が実行する制御プログラムは他の車両制御装置１が実行する制御プログラムとは異なるものである。

中継装置６は、リプログラミング装置２と各車両制御装置１との間に配置され、車載ネットワーク５を介してリプログラミング装置２と各車両制御装置１との間の通信を中継する。中継装置６は、例えばリプログラミング装置２を車両に接続するための端子と車載ネットワーク５との間に配置することができるが、これに限られるものではない。

車載ネットワーク５はバス型ネットワークであり、中継装置６はいずれか１の車両制御装置１と通信している間は他の車両制御装置１と通信することはできない。

リプログラミング装置２は、各車両制御装置１に対するリプログラミング命令および各車両制御装置１に対して送信する制御プログラムの更新版を、いったん中継装置６に対して送信する。

中継装置６は、まずいずれかの車両制御装置１（例えば車両制御装置１ａ）に対してリプログラミング命令と制御プログラムの更新版を送信する。これを受け取った車両制御装置１は、実施形態１で説明したリプログラミングシーケンスを開始する。書換プログラム１２２が制御プログラムの更新版を記憶領域に対して書き込んでいる間は、車載ネットワーク５の通信スロットが空く。そこで中継装置６は、その時間帯を利用して他の車両制御装置１に対してリプログラミング命令と制御プログラムの更新版を送信する。これによりバス型の車載ネットワーク５においても、リプログラミング命令と制御プログラムを各車両制御装置１に対して並列的に送信することができ、リプログラミング作業の短時間化に資する。

＜本発明の変形例について＞
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

実施形態１〜２においては、記憶装置１２の例としてフラッシュＲＯＭを挙げたが、その他の不揮発性記憶装置を用いる場合であっても本発明を適用することができる。制御プログラムを書き込む記憶領域は一括して更新することが通常であるため、更新前に記憶領域が格納している古いデータをいったん消去するからである。すなわち、フラッシュＲＯＭのように新しいデータを上書きする前に記憶領域を初期化する必要がない記憶装置を用いる場合であっても、本発明は一定の効果を発揮することができる。

実施形態１〜２においては、記憶装置１２が第１エリア１２４と第２エリア１２５に分かれている構成例を説明したが、同様の構成を２つの記憶装置によって実現することもできる。記憶領域（または記憶装置）を２以上設け、実施形態１〜２と同様の構成を実現することもできる。この場合は例えば各記憶領域（または記憶装置）に対して順番に制御プログラムを格納することになる。

リプログラミングシーケンスにおいては、制御プログラムの最新版を書き込むのが通常であるが、諸事情によってはダウンバージョンした制御プログラムをリプログラミングする可能性もある。この場合、制御プログラムの更新版とはそのダウンバージョンした制御プログラムである。すなわち制御プログラムの更新版とは、直前のリプログラミングシーケンスによって書き込まれた制御プログラムのことを指す。

上記各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

１：車両制御装置、１１：演算部、１２：記憶装置、１２１：起動プログラム、１２２：書換プログラム、１２３：管理データ、１２４：第１エリア、１２５：第２エリア、２：リプログラミング装置、３：イグニッション、４：電源回路、５：車載ネットワーク、６：中継装置、１００：リプログラミングシステム。

Claims (10)

1. 車両を制御する動作を実装した制御プログラムを格納する記憶装置、
   前記制御プログラムを実行する演算部、
   前記記憶装置が格納している前記制御プログラムを書き換える書換部、
   を備え、
   前記記憶装置は、前記制御プログラムを格納する第１および第２記憶部を有し、
   前記書換部は、前記第１記憶部が格納している前記制御プログラムの更新版を前記第２記憶部に格納した後、前記第２記憶部が格納している前記制御プログラムを更新するよう指示する命令を実行開始する前に、前記第１記憶部を初期化し、
   前記演算部は、前記書換部が前記記憶装置に格納した前記制御プログラムの更新版を実行する
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記書換部は、前記第１記憶部が格納している前記制御プログラムの更新版を前記第２記憶部に格納した後、前記車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされたとき、前記第１記憶部を初期化する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記書換部は、前記制御プログラムの更新版を前記第２記憶部に対して書き込む過程において、前記第１記憶部を初期化する前に、前記イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態によらず前記車両が備えるバッテリを前記車両制御装置に接続する
   ことを特徴とする請求項２記載の車両制御装置。
4. 前記演算部は、前記書換部が前記制御プログラムの更新版を前記記憶装置に対して格納した後、前記イグニッションスイッチがＯＮされたとき、前記制御プログラムの更新版を実行する
   ことを特徴とする請求項２記載の車両制御装置。
5. 前記第１記憶部を初期化している間に前記イグニッションスイッチがＯＮされた場合、前記書換部は前記第１記憶部を初期化する処理を中断し、前記演算部は前記制御プログラムの更新版を実行する
   ことを特徴とする請求項４記載の車両制御装置。
6. 前記記憶装置は、前記書換部が前記第１記憶部を初期化完了したか否かを示す情報を保持する管理データを格納しており、
   前記書換部は、前記第１記憶部を初期化完了したときその旨の情報を前記管理データに書き込み、
   前記書換部は、前記イグニッションスイッチがＯＦＦされたとき、前記第１記憶部を初期化完了した旨の情報を前記管理データが記述している場合は前記第１記憶部を初期化せず、前記第１記憶部を初期化完了していない旨の情報を前記管理データが記述している場合は前記第１記憶部を初期化する
   ことを特徴とする請求項５記載の車両制御装置。
7. 前記記憶装置は、前記第１記憶部と前記第２記憶部のいずれが前記制御プログラムの更新版を格納しているかを示す情報を保持する管理データを格納しており、
   前記書換部は、前記第１記憶部と前記第２記憶部のうち前記制御プログラムの更新版を格納していない方に新たな前記制御プログラムの更新版を格納し、他方を初期化する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
8. 前記記憶装置は、格納しているデータを更新する前に記憶領域を初期化する必要があるデバイスである
   ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
9. 請求項１記載の複数の車両制御装置、
   前記制御プログラムを更新するよう前記複数の車両制御装置に対して指示するとともに前記制御プログラムの更新版を前記複数の車両制御装置に対して送信するリプログラミング装置、
   前記リプログラミング装置と前記複数の車両制御装置の間の通信を中継する中継装置、
   を有することを特徴とするリプログラミングシステム。
10. 前記中継装置と前記複数の車両制御装置との間はバス型ネットワークにより接続されており、
    前記複数の車両制御装置のうち少なくともいずれかは、他の前記車両制御装置とは異なる前記制御プログラムを実行するように構成されており、
    前記中継装置は、前記複数の車両制御装置のうちいずれかが前記制御プログラムの更新版を前記記憶装置に対して書き込んでいるとき、他の前記車両制御装置に対して前記制御プログラムの更新版を送信する
    ことを特徴とする請求項９記載のリプログラミングシステム。

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