(57)【要約】【課題】マイクロコントローラ４に異常が発生した場合には、制御対象となるモータ負荷９への電源電圧の供給を停止させることにより、該モータ負荷９の暴走を防止することのできる車両用負荷の制御装置を提供する。【解決手段】１２Ｖ電源Ｂ１と、４２Ｖ電源Ｂ２を有し、制御対象となるモータ負荷９を駆動させる電源として４２Ｖ電源Ｂ２を用い、モータ負荷９を制御するＥＣＵ１の電源として１２Ｖ電源Ｂ１を用い、且つ、モータ負荷９を操作するために入力された操作信号を、バスラインＬ１を介して通信によりＥＣＵ１に供給し、この供給された操作信号に基づいてモータ負荷９を制御するようにした車両用負荷の制御装置において、ＥＣＵ１は、モータ負荷９を制御するマイクロコントローラ４とこのマイクロコントローラ４の状態を監視するバスガーディアン７とを備え、マイクロコントローラ４に異常が発生したことが検知された際に、４２Ｖバスを遮断する。【選択図】      図１
2006021610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源と、該第１の電源よりも出力電圧の高い第２の電源を有し、制御対象となる負荷を駆動させる電源として前記第２の電源を用い、前記負荷を制御する制御手段の電源として前記第１の電源を用い、且つ、前記負荷を操作するために入力された操作信号を、通信により前記制御手段に供給し、該制御手段は、供給された操作信号に基づいて前記負荷を制御するようにした車両用負荷の制御装置において、
前記制御手段は、前記負荷を制御する負荷制御部と該負荷制御部の状態を監視する監視部とを備え、前記監視部にて前記負荷制御部に異常が発生したことが検知された際に、前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断することを特徴とする車両用負荷の制御装置。
【請求項２】
前記監視部は、前記負荷制御部に発生する異常状態として、該負荷制御部の停止を検知した場合には、即時に前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断し、
前記負荷制御部に発生する異常状態として、該負荷制御部の暴走を検知した場合には、ある時間間隔を持って前記負荷制御部にリセット信号を出力すると共に、リセット信号を所定回数出力した後、再度暴走が検知された際に、前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断することを特徴とする請求項１に記載の車両用負荷の制御装置。
【請求項３】
前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線は、配線経路上にヒューズを有し、前記監視部は、前記ヒューズと前記負荷との間の配線経路をグランドに接地してヒューズを溶断させることにより、前記第１の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用負荷の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載あれた負荷をバスガーディアンを用いて制御する車両用負荷の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されるブレーキやステアリングを電気信号を用いて制御するシステムが構築されつつある。即ち、ブレーキの操作量、或いはステアリングの操作量を電気信号として検出し、これを通信手段によりブレーキ或いはステアリングの制御装置に送信して操作量に応じたブレーキ或いはステアリング操作を行うようにしている。
【０００３】
このようなシステムでは、大容量負荷が用いられるので、大容量負荷を駆動させるための動力用電源（例えば、４２Ｖ，２８８Ｖ等）と、計装用及び小容量負荷を駆動させるための計装用電源（例えば、１２Ｖ）の２系統の電源を備えていることが多い。
【０００４】
更に、通信手段による通信エラーを検知するために、バスガーディアンと称するシステムが構築されている（非特許文献１参照）。バスガーディアンとは、一つのチャネルに連結される各ノード（車両用の場合には、各ＥＣＵに相当する）にそれぞれ設けられ、該ノードのクロック状態、或いはその他の制御手段の状態を監視し、異常が検知された場合には、この異常が検知されたノードによる通信を停止させることにより、チャネル全体が停止するというトラブルを防止するための機能ある。
【０００５】
ところで、このようなバスガーディアンを用いた通信システムで前述したような大容量負荷を制御する場合には、バスガーディアンによりクロック異常、或いは制御手段の異常が検知された場合には、このノードの通信を停止することにより全体の通信システムを保護することができるものの、大容量負荷と動力用電源とは連結状態が保持されたままとなるので、制御不能状態となった大容量負荷が暴走することがある。
【非特許文献１】FlexRay Requirements Specification Copyright2000 by BMW AG,DaimlerChrysler AG,RobertBosch GmbH,GeneralMotors/Opel AG（Version2.0.2,9th of April,2002）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来における車両用負荷の制御装置では、ノードとしてのＥＣＵが有する制御手段に異常が発生した場合には、負荷を制御することができなくなる場合があり、このような場合において、負荷に動力用電源が供給され続けると、負荷が暴走してしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、制御装置に異常が発生した場合でも、制御対象となる負荷を停止させることにより該負荷の暴走を防止することのできる車両用負荷の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、第１の電源と、該第１の電源よりも出力電圧の高い第２の電源を有し、制御対象となる負荷を駆動させる電源として前記第２の電源を用い、前記負荷を制御する制御手段の電源として前記第１の電源を用い、且つ、前記負荷を操作するために入力された操作信号を、通信により前記制御手段に供給し、該制御手段は、供給された操作信号に基づいて前記負荷を制御するようにした車両用負荷の制御装置において、前記制御手段は、前記負荷を制御する負荷制御部と該負荷制御部の状態を監視する監視部とを備え、前記監視部にて前記負荷制御部に異常が発生したことが検知された際に、前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記監視部は、前記負荷制御部に発生する異常状態として、該負荷制御部の停止を検知した場合には、即時に前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断し、前記負荷制御部に発生する異常状態として、該負荷制御部の暴走を検知した場合には、ある時間間隔を持って前記負荷制御部にリセット信号を出力すると共に、リセット信号を所定回数出力した後、再度暴走が検知された際に、前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記第２の電源と前記負荷とを連結する配線は、配線経路上にヒューズを有し、前記監視部は、前記ヒューズと前記負荷との間の配線経路をグランドに接地してヒューズを溶断させることにより、前記第１の電源と前記負荷とを連結する配線を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本願請求項１の発明では、監視部により負荷制御部の状態を監視し、異常の発生が検知された際には、第２の電源と負荷とを連結する配線を遮断するので、負荷制御部が制御不能状態となった場合に、負荷に電源電圧が供給され続けることを防止することができ、負荷の暴走を防止することができる。これにより、フェールセーフを達成することができる。
【００１２】
請求項２の発明では、負荷制御部に発生する異常状態を、停止及び暴走の２つの状態に分類し、負荷制御部が停止した場合には、明かに負荷を制御することができない状態であると判断して即時に第２の電源と負荷とを連結する配線を遮断する。また、負荷制御部が暴走した場合には、１回または複数回リセット信号を与えることにより、負荷制御部の復旧を試み、所定回数のリセット信号を与えた後において、未だ暴走が回避されない場合に、第２の電源と負荷とを連結する配線を遮断する。これにより、負荷制御部の異常の状態に応じた適切な制御が可能となる。
【００１３】
請求項３の発明では、第２の電源と負荷とを連結する配線中にヒューズを設け、配線を遮断する際には、ヒューズと負荷との間の配線をグランドに接地させることにより、ヒューズに過電流を流して該ヒューズを溶断させるので、極めて簡単な構成で、且つ確実に第２の電源と負荷とを連結する配線を遮断させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用負荷の制御装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この制御装置は車両に搭載されて、車載された負荷を制御するものであり、直流１２ボルトの電圧を出力する１２Ｖ電源（第１の電源）Ｂ１と、直流４２ボルトの電圧を出力する４２Ｖ電源（第２の電源）Ｂ２と、例えば車両のステアリングの操舵角度を操作するモータ負荷９と、該モータ負荷９を制御するためのＥＣＵ（制御手段）１を備えている。
【００１５】
ＥＣＵ１は、バスラインＬ１を介して主制御部（図示省略）と連結されている。該主制御部は、他の複数のＥＣＵと連結されており、この主制御部に連結された複数のＥＣＵを同一チャネルとして総括的な制御を行う。
【００１６】
また、ＥＣＵ１は、バスラインＬ１を介してモータ負荷９の操作信号が入力された際に、この操作信号に基づいてモータ負荷９を制御するものであり、バスドライバー５と、マイクロコントローラ（負荷制御部）４と、通信制御部６と、バスガーディアン（監視部）７と、レギュレータ８、及び電子スイッチＴ１を備えている。
【００１７】
バスドライバー５は、バスラインＬ１にデータを送信すると共に、該バスラインＬ１を介して送られて来るデータを受信する制御を行う。通信制御部６は、このＥＣＵ１と、他のＥＣＵとの間の通信を制御する。
【００１８】
また、マイクロコントローラ４は、ＥＣＵ１全体を総括的に制御すると共に、バスドライバー５を介してモータ負荷９の操作信号が入力された際には、この操作信号に基づいて、モータ負荷９を制御する。更に、モータ負荷９の状態を監視し、異常がある場合には、この情報をバスラインＬ１を介して他のＥＣＵへ送信する。
【００１９】
電子スイッチＴ１は、バスガーディアン７より出力される制御信号によりオン、オフが切り換えられるものであり、オン時にはモータ負荷９と４２Ｖ電源Ｂ２とを連結する４２Ｖバスをグランドに接地させる。
【００２０】
レギュレータ８は、１２Ｖ電源Ｂ１より１２Ｖバスを介して供給される電源電圧を所定の電圧レベルに変換して、バスガーディアン７に供給する。
【００２１】
バスガーディアン７は、マイクロコントローラ４のクロックを監視し、このクロックが、このチャネルのグローバルクロック（このチャネルに連結された複数のＥＣＵのクロックから求められる代表的なクロック）から大きく異なることが検出された際には、クロック異常信号をバスドライバー５に出力し、バスドライバー５からの送信を停止させる。また、通信制御部６の動作状態を監視し、異常が検知された場合には、前述と同様にバスドライバー５からの通信を停止させる。
【００２２】
更に、マイクロコントローラ４の動作状態を監視し、該マイクロコントローラ４が暴走、或いは停止していることが検知された際には、後述する手順により、電子スイッチＴ１をオンとして、４２Ｖバスをグランドに接地させる。
【００２３】
また、各電源Ｂ１，Ｂ２とＥＣＵ１との間には、ジョイントボックス２が設けられており、過電流発生時に４２Ｖバス、或いは１２Ｖバスを遮断するためのヒューズＦが設けられている。
【００２４】
図２は、バスガーディアン７による処理手順を示すフローチャートであり、同図を参照しながら、本実施形態に係る車両用負荷の制御装置の動作を説明する。
【００２５】
ＥＣＵ１の駆動時において、まずマイクロコントローラ４のクロックをチェックし、このクロックがこのチャネルのグローバルクロックに対して大きく相違していないかどうかが判断される（ステップＳＴ１）。そして、クロック異常が検出された場合には（ステップＳＴ１で「異常」）、バスドライバー５によるデータの送信を停止させる（ステップＳＴ２）。
【００２６】
また、クロック異常が検出されない場合には（ステップＳＴ１で「正常」）、通信制御部６の動作状態をチェックする（ステップＳＴ３）。そして、異常が検出された場合には（ステップＳＴ３で「異常」）、上記と同様にバスドライバー５によるデータの送信を停止させる（ステップＳＴ４）。
【００２７】
更に、通信制御部６の動作が正常である場合には（ステップＳＴ３で「正常」）、マイクロコントローラ４の動作状態をチェックする（ステップＳＴ５）。そして、マイクロコントローラ４が正常に動作していることが検知された場合には（ステップＳＴ５で「正常」）、ステップＳＴ１からの処理に戻る。
【００２８】
また、本実施形態では、マイクロコントローラ４が異常である場合として、停止している状態、及び暴走している状態の２つの場合に分けて以後の処理を変更している。
【００２９】
即ち、マイクロコントローラ４が暴走していることが検知された場合には（ステップＳＴ５で「暴走」）、バスガーディアン７が内部的に備えているカウンタを「０」に設定し（ステップＳＴ６）、マイクロコントローラ４にリセット信号を出力して、該マイクロコントローラ４をリセットする（ステップＳＴ７）。
【００３０】
次いで、ステップＳＴ５と同様にマイクロコントローラ４の動作状態をチェックし（ステップＳＴ８）、正常であれば（ステップＳＴ８で「正常」）、ステップＳＴ１からの処理に戻る。
【００３１】
他方、異常（暴走状態）であれば（ステップＳＴ８で「異常」）、カウンタをインクリメントし（ステップＳＴ９）、再度マイクロコントローラ４をリセットする処理を繰り返し、カウンタ値が予め設定された規定値（この例では２回）に達した場合には（ステップＳＴ１０でＹＥＳ）、電子スイッチＴ１に制御信号を出力する。
【００３２】
これにより、電子スイッチＴ１がオンとなり、４２Ｖバスがグランドに接地され、ジョイントボックス２内のヒューズＦが溶断されるので、４２Ｖ電源Ｂ２からモータ負荷９への電力供給が遮断され（ステップＳＴ１１）、モータ負荷９が停止する。
【００３３】
また、ステップＳＴ５の処理にて、マイクロコントローラ４が停止していることが検出された場合には（ステップＳＴ５で「停止」）、即時に電子スイッチＴ１に制御信号を出力してモータ負荷９への電力供給を停止させる。
【００３４】
こうして、マイクロコントローラ４の異常が検知された際に、モータ負荷９を強制的に停止させることができるのである。
【００３５】
図３は、マイクロコントローラ４が停止した際に、電子スイッチＴ１をオンとする際の波形を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）に示す時刻ｔ１にてマイクロコントローラ４が停止した場合には、同図（ｂ）に示す時刻ｔ２にてバスガーディアン７から電子スイッチＴ１に制御信号が出力される。そして、該電子スイッチＴ１がオンとなって、４２Ｖバスが遮断される。
【００３６】
また、図４は、マイクロコントローラ４が暴走した際に、電子スイッチＴ１をオンとする際の波形を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）に示す時刻ｔ３にてマイクロコントローラ４の暴走が検出された場合には、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ４にてマイクロコントローラ４にリセット信号が出力される。その後、時刻ｔ５にて再度マイクロコントローラ４の暴走が検出された際には、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ６にてバスガーディアン７から電子スイッチＴ１に制御信号が出力され、４２Ｖバスが遮断される。
【００３７】
このようにして、本実施形態に係る車両用負荷の制御装置では、バスガーディアン７により、クロック異常、或いは通信制御部６の異常が検出された際には、バスドライバー５からの送信が停止されるので、車両内全体の通信ラインを保護することができる。
【００３８】
更に、ＥＣＵ１の動作状態をバスガーディアン７により監視し、マイクロコントローラ４の停止、或いは暴走が検知され、モータ負荷９を制御することができないことが確認された場合には、モータ負荷９への電力供給を強制的に停止させるようにしている。
【００３９】
その結果、モータ負荷９を保護することができ、更に、モータ負荷９が制御不能状態となった際に、該モータ負荷９が暴走することを回避することができ、フェールセーフを実現することができる。
【００４０】
以上、本発明の車両用負荷の制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００４１】
例えば、上記した実施形態では、ＥＣＵ１の制御対象となる負荷として、モータ負荷９を例に挙げたが、その他の負荷であっても良い。
【００４２】
また、モータ負荷９に駆動電圧を供給する電源として４２Ｖ電源Ｂ２を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２８８Ｖ等の他の電圧とすることも可能である。
【００４３】
更に、上記した実施形態では、暴走発生時のリセット回数を２回に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３回以上とすることも可能である。
【００４４】
更に、本実施形態では、ヒューズＦを溶断することにより、４２Ｖバスを遮断する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の手法を用いて４２Ｖバスを遮断する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
制御用電源と動力用電源の２つの電源を用いた車両にて大容量負荷を制御する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態係る車両用負荷の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両用負荷の制御装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】マイクロコントローラの出力波形と、該マイクロコントローラが停止した際の電子スイッチの制御信号の波形を示すタイミングチャートである。
【図４】マイクロコントローラの出力波形と、該マイクロコントローラの暴走が検出された際のリセット信号、及び電子スイッチの制御信号の波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＥＣＵ（制御手段）
２  ジョイントボックス
４  マイクロコントローラ（負荷制御部）
５  バスドライバー
６  通信制御部
７  バスガーディアン（監視部）
８  レギュレータ
９  モータ負荷
Ｌ１  バスライン
Ｂ１  １２Ｖ電源
Ｂ２  ４２Ｖ電源
Ｔ１  電子スイッチ
Ｆ  ヒューズ
【図１】
2006021610.tif 000003
【図２】
2006021610.tif 000004
【図３】
2006021610.tif 000005
【図４】
2006021610.tif 000006