JP4684917B2

JP4684917B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP4684917B2
Application number: JP2006052831A
Authority: JP
Inventors: 孝章福嶋; 洋介松本; 朗三木
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: US20070203624A1; JP2007233573A; US7903539B2

Description

本発明は、例えば、車両用等の電子制御装置に関し、特に、そのフェールセーフ処理に関する。

近年、車両の安全性や快適性を向上させる等のために車両の電装品の数が増加すると共に車両制御が高度化しており、車両の各種制御を実行する電子制御装置へのセンサやスイッチ等の外部入力信号の入力点数も増加している。
一方、電子制御装置に備わるプロセッサの入力点数は限られており、電子制御装置の入力インターフェースにマルチプレクサ回路を用いることで、多数の入力点数に対応する技術が知られている（例えば、特許文献１乃至４等参照）。
特開平８−２２３０８号公報特開平０２−２３８３７９号公報特開平０２−２８７７４４号公報特許第３２０２３８２号

ところで、車両用の電子制御装置では、各種センサやスイッチ等から入力される外部入力信号の状態が異常であることを検出した場合、特に、車両の走行制御に直接関わる信号に異常を検出した場合には、最大限の安全を確保するためのフェールセーフ処理を実行する。

しかしながら、インターフェース回路に異常（故障）があった場合には、各種センサやスイッチ等から入力される外部入力信号の状態が異常であるのか、インターフェース回路に異常があるのかを区別することができず、的確なフェールセーフ処理を実行することができない。
また、インターフェース回路のマルチプレクサ回路の全てに故障がないかを常時監視するには、各マルチプレクサ回路の空き時間を待って実行する必要があり、電子制御装置の処理負担が大幅に増加する。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、外部入力信号に基づく異常検出の検出精度を高めて的確なフェールセーフ処理を実行可能な電子制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明の電子制御装置は、複数の外部入力信号をそれぞれに入力する複数のマルチプレクサ回路と、入力側に複数の入力端子を備え、該複数の入力端子のそれぞれがグランド電圧又は所定電圧に接続された異常検出用マルチプレクサ回路と、前記複数のマルチプレクサ回路と前記異常検出用マルチプレクサ回路とのそれぞれに接続し、前記複数のマルチプレクサ回路のそれぞれが出力側に出力する外部入力信号を選択する選択信号の送信経路となると共に、前記異常検出用マルチプレクサ回路が該異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に出力する前記グランド電圧又は所定電圧を選択する選択信号の送信経路となる選択信号線とを備える入力インターフェースと、前記複数のマルチプレクサ回路から出力される外部入力信号を入力して、該入力した外部入力信号の信号状態を異常と判断した場合に、前記選択信号線を介して前記異常検出用マルチプレクサ回路に前記選択信号を送信し、前記選択信号に基づいて前記異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に出力される電圧に基づき前記入力インターフェースに異常が発生しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していると判定された場合には、異常を検出する前の外部入力信号を使用してフェールセーフ処理を実行し、又、前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していないと判定された場合には、外部入力信号の異常と判定して、該外部入力信号の異常状態に応じたフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ処理手段とを備えている。
この構成によれば、外部入力信号の状態に基づいてフェールセーフ処理を実行する前に、入力インターフェースに異常がないかを検出することができる。マルチプレクサ回路は選択信号線からの選択信号によりそれぞれ制御され、入力インターフェースの故障の原因のほとんどは選択信号線に関するものであることが知られており、複数のマルチプレクサ回路の一つに異常があると、全てのマルチプレクサ回路が正常に動作しない場合がほとんどである。このことから、異常検出用マルチプレクサ回路について異常がないかを検出すれば、全てのマルチプレクサ回路について正常か異常かを判断できる。これにより、入力インターフェースの故障と外部入力信号の状態の異常とを切り分けることができ、的確なフェールセーフ処理が可能になる。
また、入力インターフェースに異常が発生していると判定された場合には、異常を検出する前の外部入力信号を使用してフェールセーフ処理を実行するので、正確なフェールセーフ処理を実行することができる。さらに、入力インターフェースに異常が発生していないと判定された場合には、外部入力信号の異常と判定して、外部入力信号の異常状態に応じた的確なフェールセーフ処理を実行することができる。

本発明の電子制御装置は、複数の外部入力信号をそれぞれに入力する複数のマルチプレクサ回路と、複数備える入力端子のうちの一の入力端子に、異常検出用信号を入力する異常検出用マルチプレクサ回路と、前記複数のマルチプレクサ回路と前記異常検出用マルチプレクサ回路とのそれぞれに接続し、前記複数のマルチプレクサ回路のそれぞれが出力側に出力する外部入力信号を選択する選択信号の送信経路となると共に、前記異常検出用マルチプレクサ回路が該異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に前記異常検出用信号を出力ように前記異常検出用マルチプレクサ回路に指示する選択信号の送信経路となる選択信号線とを備える入力インターフェースと、記複数のマルチプレクサ回路から出力される外部入力信号を入力して、該入力した外部入力信号の信号状態を異常と判断した場合に、前記選択信号線を介して前記異常検出用マルチプレクサ回路に前記選択信号を送信すると共に、前記一の入力端子に前記異常検出用信号を送信し、前記選択信号に基づいて前記異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に出力される信号状態に基づいて前記入力インターフェースに異常が発生しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していると判定された場合には、異常を検出する前の外部入力信号を使用してフェールセーフ処理を実行し、又、前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していないと判定された場合には、外部入力信号の異常と判定して、該外部入力信号の異常状態に応じたフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ処理手段とを備えている。

上記構成において、前記外部入力信号には車両の走行状態に関する信号を含み、前記フェールセーフ処理手段は、前記入力インターフェースに異常を検出した場合には、車両の安全を確保するためのフェール処理を実行することを特徴としている。
この構成によれば、入力インターフェースが故障していると、車両の走行状態に関わる信号が正しいものではなくなるが、それに応じたフェールセーフ処理を実行することにより、車両の安全性が高まる。

本発明によれば、外部入力信号に基づく異常検出の検出精度を高めて的確なフェールセーフ処理を実行可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る電子制御装置の要部の構成を示す機能ブロック図である。
この電子制御装置は、例えば、車両の変速制御に適用され、図１に示すように、演算処理部１０、入力インターフェース２０、出力インターフェース３０、複数のコネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４等から構成される。

入力インターフェース２０は、複数のマルチプレクサ回路ＭＵＸ１〜ＭＵＸ４を備えている。
マルチプレクサ回路ＭＵＸ１〜ＭＵＸ４は、それぞれ４つの入力ももち、この入力にそれぞれ４つの接続端子をもつコネクタＣＮ１〜ＣＮ４がそれぞれ電気的に接続されている。
マルチプレクサ回路ＭＵＸ１〜ＭＵＸ４は、共通の選択信号線ＳＥＬ１，ＳＥＬ２と接続されており、各マルチプレクサ回路ＭＵＸ１〜ＭＵＸ４には、選択信号線ＳＥＬ１，ＳＥＬ２を通じて選択信号が入力される。この選択信号は、”０”と”１”の組み合わせであり、各マルチプレクサ回路ＭＵＸ１〜ＭＵＸ４は、これら選択信号の組み合わせ（４通り）に応じて、対応する外部入力信号を選択して演算処理部１０へそれぞれ出力する。
３つのマルチプレクサ回路ＭＵＸ１〜ＭＵＸ３には、それぞれ、複数の外部入力信号ＩＮ１〜ＩＮ４，ＩＮ５〜ＩＮ８，ＩＮ９〜ＩＮ１２（以下、外部入出力信号ＩＮとする）が入力される。
異常検出用に割り当てられたマルチプレクサ回路ＭＵＸ４には、４つの入力の一つに所定電圧Ｖｃｃが入力され、他の３入力にはグランドＧＮＤが接続されている。

外部入力信号ＩＮは、電子制御装置が車両の変速制御に適用される場合には、例えば、シフトレバーの検出位置信号、各種センサの検出信号、スイッチ信号等の車両の作動状態を特定するのに必要な各種信号で構成される。

演算処理部１０は、図示しないプロセッサ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の各種メモリ、入力インターフェースからのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、プロセッサからのディジタルデータをアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換器等のハードウエアと、例えば、車両の変速制御のために必要な所要のソフトウエア、異常発生の際に必要なフェールセーフ処理用のソフトウエアなどから構成されている。そして、演算処理部１０には、入力インターフェース２０から外部入力信号ＩＮが入力されると共に出力インターフェース３０へ制御に必要な各種信号を出力する。
フェールセーフ処理に関しては、演算処理部１０は、例えば、１ｍｓ毎に選択信号を選択信号線ＳＥＬ１，ＳＥＬ２に出力して、外部入力信号ＩＮを順次読み込み、これらの外部入力信号ＩＮの状態から異常がないかを常時監視する。

出力インターフェース３０は、演算処理部１０からの指令に応じて、各種信号やデータを外部、例えば、他の電気機器や電装品、他の電子制御装置等へ出力する。

次に、上記した電子制御装置の演算処理部１０におけるフェールセーフ処理の一例について図２のフローチャートを参照して説明する。尚、演算処理部１０は、各種制御を実行しながら、図２に示すフェールセーフ処理を定期的に実行する。
演算処理部１０は、先ず、入力インターフェース２０からの外部入力信号ＩＮの状態に基づいて、異常がないかを検出する（ステップＳＴ１）。この段階で、異常を検出しない場合には、処理を終了し、異常を検出した場合には、異常検出用に割り当てられたマルチプレクサ回路ＭＵＸ４の出力を読み出し、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４に異常がないかを確認する（ステップＳＴ２）。

このとき、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４の入力の一つには所定電圧Ｖｃｃ、他の３入力にはグランドＧＮＤが接続されているので、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４の出力論理が一定であるかに基づいてマルチプレクサ回路ＭＵＸ４の異常を判断する（ステップＳＴ３）。マルチプレクサ回路ＭＵＸ４が正常である場合には、出力論理が一定であり、論理が一定でない場合には、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４に異常があると判断できる。

演算処理部１０は、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４に異常が検出されない場合には、入力インターフェース２０が正常であると判断し（ステップＳＴ７）、外部入力信号ＩＮの状態が異常であることを確定する（ステップＳＴ８）。
そして、演算処理部１０は、外部入力信号ＩＮの状態に応じて予め定められたフェールセーフ処理を現在の外部入力信号ＩＮの状態に基づいて実行する（ステップＳＴ９）。これにより、車両に故障等が発生した場合に、的確なフェール処理が実行される。

一方、演算処理部１０は、ステップＳＴ３において、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４に異常があると判断した場合には、外部入力信号ＩＮの状態は正常と判断する（ステップＳＴ４）。マルチプレクサ回路ＭＵＸ４に異常がある場合には、入力インターフェース２０全体が故障していると判断できるからである。

そして、演算処理部１０は、ステップＳＴ１における異常検出前の正常な外部入力信号ＩＮを使用して、車両を路肩に退避させるなどの安全確保のためのフェールセーフ処理を実行する（ステップＳＴ５）。すなわち、異常検出後の外部入力信号ＩＮは、入力インターフェース２０全体が故障していることから、全て異常な値をとる可能性が高く、この異常な値の信号を車両の制御に用いると確実なフェールセーフ処理ができないからである。
また、演算処理部１０は、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４に異常が発生したことを自らのメモリに記憶する（ステップＳＴ６）。メモリに記憶しておくことにより、記憶情報をディーラー等で修理する際に、異常の分析、解析に使用でき、故障に迅速に対応できる。

以上のように、本実施形態によれば、外部入力信号ＩＮの状態に基づいてフェールセーフ処理を実行する前に、入力インターフェース２０の異常検出用のマルチプレクサ回路ＭＵＸ４について異常がないかを検出し、その異常検出結果に応じてフェールセーフ処理の内容を変えることにより、より的確なフェールセーフ処理が可能になる。
る。

上記実施形態では、入力インターフェース２０の異常検出のためにマルチプレクサ回路ＭＵＸ４の全体を異常検出用に割り当てた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではない。
例えば、図３に示すように、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４の４つの入力のうちの一つに異常検出用の矩形波状の入力信号ＩＳＧを演算処理部１０から入力し、他の３つの入力は制御用に使用する。
演算処理部１０では、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４から出力される信号ＯＳＧと入力信号ＩＳＧとを比較して、これらが一致すればマルチプレクサ回路ＭＵＸ４が正常と判断し、一致しない場合にはマルチプレクサ回路ＭＵＸ４が異常と判断できる。
このような構成を採用すれば、異常検出に必要なマルチプレクサ回路ＭＵＸ４の入力点数を削減できるとともに、矩形波状の異常検出用の入力信号ＩＳＧを入力することにより、精度良い異常検出が可能となる。

マルチプレクサ回路ＭＵＸ４（入力インターフェース２０）の異常検出の他の方法として、例えば、図４に示すように、演算処理部１０から外部負荷のスイッチＳＷをオン、オフする制御信号ＣＳＧを出力し、そのときのマルチプレクサ回路ＭＵＸ４の出力状態を確認することにより、マルチプレクサ回路ＭＵＸ４が異常かを判定することも可能である。なお、この場合には、制御上影響のないタイミングで外部負荷のスイッチＳＷをオン、オフすることが好ましい。

入力インターフェース２０のさらに他の異常検出方法として、図５に示すような方法を採ることも可能である。
図５において、負荷のスイッチＳＷ１がオン、オフされると、これに応じて、マルチプレクサ回路ＭＵＸ３の一つの入力に信号が入力されると共に、反転回路ＩＮＶで反転された信号がマルチプレクサ回路ＭＵＸ４の一つに入力される。
演算処理部１０において、これら２つの信号の論理が反転しているかを確認し、論理が反転していれば正常と判断し、論理が反転していなければ異常と判断できる。

尚、入力インターフェース２０に備わる複数のマルチプレクサ回路ＭＵＸの一部の異常検出方法について種々説明したが、これらに限定されるわけではなく、適宜変更可能である。
また、上記実施形態では、４入力のマルチプレクサ回路について説明したが、これに限定されるわけではない。

上記実施形態では、本発明の電子制御装置を車両の制御に適用した場合について説明したが、車両制御以外の他の産業機器、電気機器へも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る電子制御装置の要部構成を示す機能ブロック図である。電子制御装置におけるフェールセーフ処理の一例を示すフローチャートである。マルチプレクサ回路の他の異常検出方法を説明するための図である。マルチプレクサ回路のさらに他の異常検出方法を説明するための図である。マルチプレクサ回路のさらに他の異常検出方法を説明するための図である。

符号の説明

１０…演算処理部
２０…入力インターフェース
３０…出力インターフェース
ＭＵＸ１〜ＭＵＸ４…マルチプレクサ回路
ＳＥＬ１，ＳＥＬ２…選択信号線
ＩＮＶ…反転回路
ＩＮ…外部入出力信号
ＣＳＧ…制御信号
Ｖｃｃ…所定電圧
ＧＮＤ…グランド

Claims

複数の外部入力信号をそれぞれに入力する複数のマルチプレクサ回路と、入力側に複数の入力端子を備え、該複数の入力端子のそれぞれがグランド電圧又は所定電圧に接続された異常検出用マルチプレクサ回路と、前記複数のマルチプレクサ回路と前記異常検出用マルチプレクサ回路とのそれぞれに接続し、前記複数のマルチプレクサ回路のそれぞれが出力側に出力する外部入力信号を選択する選択信号の送信経路となると共に、前記異常検出用マルチプレクサ回路が該異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に出力する前記グランド電圧又は所定電圧を選択する選択信号の送信経路となる選択信号線とを備える入力インターフェースと、
前記複数のマルチプレクサ回路から出力される外部入力信号を入力して、該入力した外部入力信号の信号状態を異常と判断した場合に、前記選択信号線を介して前記異常検出用マルチプレクサ回路に前記選択信号を送信し、前記選択信号に基づいて前記異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に出力される電圧に基づき前記入力インターフェースに異常が発生しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していると判定された場合には、異常を検出する前の外部入力信号を使用してフェールセーフ処理を実行し、又、前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していないと判定された場合には、外部入力信号の異常と判定して、該外部入力信号の異常状態に応じたフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ処理手段と、
を有することを特徴とする電子制御装置。
複数の外部入力信号をそれぞれに入力する複数のマルチプレクサ回路と、複数備える入力端子のうちの一の入力端子に、異常検出用信号を入力する異常検出用マルチプレクサ回路と、前記複数のマルチプレクサ回路と前記異常検出用マルチプレクサ回路とのそれぞれに接続し、前記複数のマルチプレクサ回路のそれぞれが出力側に出力する外部入力信号を選択する選択信号の送信経路となると共に、前記異常検出用マルチプレクサ回路が該異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に前記異常検出用信号を出力するように前記異常検出用マルチプレクサ回路に指示する選択信号の送信経路となる選択信号線とを備える入力インターフェースと、
前記複数のマルチプレクサ回路から出力される外部入力信号を入力して、該入力した外部入力信号の信号状態を異常と判断した場合に、前記選択信号線を介して前記異常検出用マルチプレクサ回路に前記選択信号を送信すると共に、前記一の入力端子に前記異常検出用信号を送信し、前記選択信号に基づいて前記異常検出用マルチプレクサ回路の出力側に出力される信号状態に基づいて前記入力インターフェースに異常が発生しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していると判定された場合には、異常を検出する前の外部入力信号を使用してフェールセーフ処理を実行し、又、前記判定手段により前記入力インターフェースに異常が発生していないと判定された場合には、外部入力信号の異常と判定して、該外部入力信号の異常状態に応じたフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ処理手段と、
を有することを特徴とする電子制御装置。
前記外部入力信号には車両の走行状態に関する信号を含み、
前記フェールセーフ処理手段は、前記入力インターフェースに異常を検出した場合には、車両の安全を確保するためのフェール処理を実行することを特徴とする請求項１又は２記載の電子制御装置。