(57)【要約】【課題】複数のコアを含むマイコンの消費電力を低減することができる電子制御装置を提供する。【解決手段】ベースクロックφブロック１０は、第１のクロックを生成する。１／２φブロック１１、…、１／ｎφブロック１３は、第１のクロックの周波数を分周し、第２〜第Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）のクロックをそれぞれ生成する。切替装置２０は、第１〜第Ｎのクロックがそれぞれ入力される入力端子Ｔｉｎ１〜ＴｉｎＮ及びコア１〜コアｎにそれぞれ接続される出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮを有する。切替装置２０は、コア１〜コアｎのそれぞれの負荷に応じて、出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮのそれぞれを入力端子Ｔｉｎ１〜ＴｉｎＮのいずれかに接続する。【選択図】図１
2018073073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアを含むマイコンを備えた電子制御装置であって、
前記マイコンは、
第１のクロックを生成する第１のクロック生成部と、
前記第１のクロックの周波数を分周し、第２〜第Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）のクロックをそれぞれ生成する第２〜第Ｎのクロック生成部と、
前記第１〜第Ｎのクロックがそれぞれ入力される第１〜第Ｎの入力端子及び前記複数のコアにそれぞれ接続される複数の出力端子を有し、前記複数のコアのそれぞれの負荷に応じて、前記複数の出力端子のそれぞれを前記第１〜第Ｎの入力端子のいずれかに接続する切替装置と、を備える
ことを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御装置であって、
温度を測定する温度センサを備え、
前記切替装置は、
前記温度センサによって測定された温度が閾値を超えた場合、
それぞれの前記出力端子を、それぞれの前記出力端子に接続されている前記入力端子に入力されるクロックの周波数よりも低い周波数のクロックが入力される前記入力端子に接続する
ことを特徴とする電子制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子制御装置であって、
前記切替装置は、
他の電子制御装置から受信した指令に応じて、それぞれの前記出力端子を、それぞれの前記出力端子に接続されている前記入力端子に入力されるクロックの周波数よりも低い周波数のクロックが入力される前記入力端子に接続する
ことを特徴とする電子制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電子制御装置であって、
前記切替装置は、
前記温度センサによって測定された温度が前記閾値を超えた場合、
前記複数の出力端子のそれぞれを、最も低い周波数のクロックが入力される前記入力端子に接続する
ことを特徴とする電子制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電子制御装置であって、
前記コアの負荷の値と前記入力端子の識別子とを対応付けて記憶する記憶装置を備え、
前記切替装置は、
それぞれの前記出力端子を、それぞれの前記出力端子に接続される前記コアの負荷の値に対応する前記入力端子の識別子が示す前記入力端子に接続する
ことを特徴とする電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイコンを備えた電子制御装置は、入力信号を処理するための入力回路と、入力信号を最適に処理するマイコンと、処理結果を出力処理するための出力回路等から構成されている。
【０００３】
特に、複雑な入力処理をする際はマイコンの制御周波数をＵＰし処理能力を強化し、対して、簡素な入力処理をする場合はマイコンの制御周波数をＤＯＷＮし、消費電力を抑える機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０２１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるような従来技術では、一つのもしくは複数個のマイコンを備えた制御装置において、演算処理の負荷の大小により、マイコンのクロックを動的に可変させることで、各マイコンの電力消費量をきめ細かに制御することを特徴としている。
【０００６】
しかしながら、一つのマイコンにおいて複数の演算処理装置（コア）を有するマイコンについては何ら言及されておらず、マイコンの消費電力低減が効果的に行えていないという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、複数のコアを含むマイコンの消費電力を低減することができる電子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に、本発明は、複数のコアを含むマイコンを備えた電子制御装置であって、前記マイコンは、第１のクロックを生成する第１のクロック生成部と、前記第１のクロックの周波数を分周し、第２〜第Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）のクロックをそれぞれ生成する第２〜第Ｎのクロック生成部と、前記第１〜第Ｎのクロックがそれぞれ入力される第１〜第Ｎの入力端子及び前記複数のコアにそれぞれ接続される複数の出力端子を有し、前記複数のコアのそれぞれの負荷に応じて、前記複数の出力端子のそれぞれを前記第１〜第Ｎの入力端子のいずれかに接続する切替装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数のコアを含むマイコンの消費電力を低減することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電子制御装置の回路図である。
【図２】第２の実施形態に係る電子制御装置の回路図である。
【図３】第３の実施形態に係る電子制御装置の回路図である。
【図４】コアの負荷の値（範囲）と入力端子のＩＤを対応付けて記憶するテーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の第１〜第３の実施形態に係る電子制御装置の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子制御装置１００の回路図である。電子制御装置１００は、制御装置の入力信号を処理し、最適な出力を行うよう演算処理するマイコン１１０、マイコンを駆動するためのベースクロックを生成する発振子１５０、マイコンなどに定電圧を供給する電源回路１２０、様々な入力情報を処理する入力回路１３０、マイコンで演算処理された結果に基づき負荷を駆動する出力回路１４０から構成される。
【００１３】
また、マイコン１１０は、演算処理を行うための、コア１（３０）、コア２（３１）、コア３（３２）、およびコアｎ（３３）の複数のコアを有する。また、マイコン１１０は、発振子１５０よってマイコンのベースクロックを生成するベースクロックφブロック１０、ベースクロックφブロック１０を１／２に分周したクロックを生成する１／２φブロック１１、ベースクロックφブロック１０を１／３に分周したクロックを生成する１／３φブロック１２、および、ベースクロックφブロック１０を１／ｎに分周したクロックを生成する１／ｎφブロック１３を有する。さらに、マイコン１１０は、前述のコア１（３０）からコアｎ（３３）と、前述のクロック生成ブロックである、ベースクロックφブロック１０、１／２φブロック１１、１／３φブロック１２、および１／ｎφブロック１３を任意に接続・切り替え可能な切替装置２０を有する。
【００１４】
換言すれば、ベースクロックφブロック１０（第１のクロック生成部）は、第１のクロックを生成する。１／２φブロック１１（第２のクロック生成部）、…、１／ｎφブロック１３（第Ｎのクロック生成部）は、第１のクロックの周波数を分周し、第２〜第Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）のクロックをそれぞれ生成する。
【００１５】
切替装置２０は、第１〜第Ｎのクロックがそれぞれ入力される入力端子Ｔｉｎ１〜ＴｉｎＮ及びコア１〜コアｎにそれぞれ接続される出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮを有する。切替装置２０は、例えば、コア１〜コアｎのそれぞれの負荷に応じて、出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮのそれぞれを入力端子Ｔｉｎ１〜ＴｉｎＮのいずれかに接続する。
【００１６】
具体的には、例えば、図４に示すように、電子制御装置１００は、コアの負荷の値（範囲）と入力端子のＩＤ（識別子）とを対応付けて記憶するメモリなどの記憶装置（不図示）を備える。切替装置２０は、例えば、所定の周期で、それぞれのコアの負荷を監視している。切替装置２０は、それぞれの出力端子に接続されるコアの負荷の値（範囲）に対応する入力端子のＩＤを記憶装置から読み出す。切替装置２０は、それぞれの出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮを、読み出したＩＤが示す入力端子に接続する。
【００１７】
図１に戻り、まず、当該制御装置の全体構成について記述する。
【００１８】
前記電源回路１２０は、電子制御装置１００の外部（もしくは内部）で生成された電源を制御装置内部に供給するために適切な電圧を生成し、マイコン１１０に電源を供給するよう接続される。
【００１９】
前記入力回路１３０は、マイコン１１０に接続され、制御装置外部（もしくは内部）に設置されたセンサ（アナログ入力、回転入力）情報や、制御装置外部（もしくは内部）に設置された他の制御装置からの信号（通信信号含む）が入力される。入力回路１３０は、これらの入力信号をマイコン１１０が処理可能な信号形態に変換後にマイコン１１０に入力する。
【００２０】
前記出力回路１４０は、マイコン１１０に接続され、入力回路１３０によって入力された入力信号に基づき最適な制御となるようマイコン１１０で演算処理された制御結果に基づき、負荷（たとえば、ソレノイド、モータ、ランプなど）や、他の制御装置への新たな入力信号、もしくは通信信号を生成し出力する。これより、電子制御装置１００の制御対象を制御・動作させる。
【００２１】
前記発振子１５０は、マイコン１１０に接続され、所定の発振周波数を有し、マイコン１１０を動作させるための発振信号を供給する。
【００２２】
次に、マイコン１１０の内部構成について記述する。
【００２３】
前記コア１（３０）からコアｎ（３３）は、実際の演算処理を行うための機能を有し、マイコン１１０の外部から入力される信号に基づき最適な結果を得るよう演算処理する。また、当該マイコン１１０は前述のとおり、複数のコアを有し、前記演算処理を複数のコアで並行に処理しうるマルチコアマイコンの構成となっている。
【００２４】
前記クロック生成ブロックである、ベースクロックφブロック１０から１／ｎφブロック１３は、マイコン１１０の外部に設けられた発振子１５０によって生成される周波数を、前述のコア１（３０）からコアｎ（３３）に供給する機能を有する。
【００２５】
前記切替装置２０は、前述のコア１（３０）からコアｎ（３３）と、前述のクロック生成ブロックであるベースクロックφ１０から１／ｎφブロック１３の各々を任意に接続する機能を有し、特に、ある一つの特定のクロック周波数を複数のコアに同時に供給する接続が実現しうる機能を有する。
【００２６】
次に本発明の第１の実施形態にかかる電子制御装置１００の動作について説明する。
【００２７】
まず、マイコン１１０の演算処理負荷が高く、マイコン１１０内に複数有するコアすべてを作動させて演算処理しなければならない場合の動作について説明する。
【００２８】
従来のマルチコアマイコンの場合、複数ある各々のコアの駆動クロックはいずれも同じであるため（特許文献１）、すべてのコアを使って演算処理しなければならない場合、各々のコアの実際の負荷は考慮されず最大の処理能力で演算される。
【００２９】
その結果、マイコン自体と、マイコンに電源を供給する電源回路の発熱が非常に高くなる恐れがある。当然のことならが、マイコンや電源回路だけではなく、その周辺に設置される電子部品ももらい熱により温度上昇する恐れがあるため、温度上昇に対する対策が必要となる。一般に温度上昇に対する対策としては、耐熱保障温度が高い素子を選定するか、発熱する部品が搭載される制御装置の筐体の放熱性を向上させるため、より大きい・広い放熱エリアを設けたり、強制的に放熱するような機構を設けたりする必要が発生する。しかしながら、この場合、制御装置のサイズが大きくなる、または、制御装置のコストが高くなる、という課題が発生する。
【００３０】
本実施形態によれば、コア１（３０）からコアｎ（３３）のすべてを使って演算処理しなければならない場合においても、各コアの実施の演算負荷率に応じて、動作クロックを任意に選定しうるため、すべてのコアを使って演算処理しなければならない場合においても、各コア毎に最適な動作クロックを選択することが可能である。
【００３１】
その結果、マイコン１１０の演算負荷を不必要に高くする必要がないため、マイコン１１０の温度上昇を適切に抑止し、またマイコン１１０に電源を供給する電源回路１２０の電力も適切に抑止しうる。また、マイコンや電源回路だけではなく、その周辺に設置される電子部品へのもらい熱も適切に抑止しうる。そのため、不必要に耐熱保障温度が高い素子を選定しなくもよく、また、制御装置筐体の放熱エリアも不必要に大きく・広くする必要もなく、強制的に放熱する機構の要否も適切に判断することが可能となり、サイズ、コストが最適な制御装置を供給しうる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のコアを含むマイコンの消費電力を低減することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態にかかる電子制御装置２００の回路図である。電子制御装置２００は、第１の実施形態の電子制御装置１００に対し、電子制御装置２００の温度を計測（測定）するためのサーミスタ２１０（温度センサ）を追加した構成である。
【００３４】
まず、当該制御装置の全体構成について記述する。
【００３５】
前記サーミスタ２１０は、電子制御装置２００内部に設置され、特に重要な機能を有する素子(たとえば、マイコン１１０)の近傍に設置される。前記サーミスタ２１０は、マイコン１１０に接続され、計測した温度情報をマイコン１１０に入力する。
【００３６】
次に本発明の第２の実施形態にかかる電子制御装置２００の動作について説明する。
【００３７】
第１の実施形態においては、マイコン１１０が有する複数のコア１（３０）からコアｎ（３３）の演算処理負荷が高くなった場合、各コアの演算負荷に最適な動作クロックを供給することで、最適な演算処理を実施し、マイコン１１０や電源回路１２０の不必要な発熱を抑止しうることを特徴とする旨を記述した。
【００３８】
当第２の実施形態では、電子制御装置２００の周囲環境の影響による温度上昇（たとえば、電子制御装置２００が設置されている環境温度が異常に高くなる）をモニタするために電子制御装置２００内に温度モニタのためのサーミスタ２１０を設置することを特徴としている。
【００３９】
たとえば、電子制御装置２００が設置されている環境において、なんらかの外部要因によって、電子制御装置２００が異常な発熱にさらされ、電子制御装置２００の内部に設置されているマイコン１１０の保障温度を超えた場合、もしくは超えそうな場合、ただちにコア１（３０）からコアｎ（３３）の動作クロックを切替装置２０により切り替え、動作クロックを低下（たとえば、１／ｎφブロック１３に切り替え）させることで、マイコン１１０や電源回路１２０の発熱を抑止し、電子制御装置２００の故障を防止することが可能である。
【００４０】
換言すれば、切替装置２０は、サーミスタ２１０（温度センサ）によって測定された温度が閾値を超えた場合、出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮのそれぞれを、最も低い周波数のクロックが入力される入力端子ＴｉｎＮに接続する。これにより、最小の消費電力でマイコン１１０を駆動することができる。
【００４１】
また、電子制御装置２００の周囲温度環境の影響による温度上昇たとえば、電子制御装置２００が設置されている環境温度が異常に高くなる）が前述のように動作クロックの低下による発熱抑止だけでは完全に対策できない場合においても、サーミスタ２１０が所定の温度を検出した場合、ただちにコアの動作クロックを低下するよう切替を行い、温度上昇を抑止すると同時に、電子制御装置２００のマイコン内部に所定の情報（例えば、所定の温度を検出した日時、コア毎の切替前後の動作クロック等）を記憶させることで、後に電子制御装置２００の故障解析を容易することが可能である。
【００４２】
換言すれば、切替装置２０は、サーミスタ２１０（温度センサ）によって測定された温度が閾値を超えた場合、それぞれの出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮを、それぞれの出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮに接続されている入力端子Ｔｉｎ１〜ＴｉｎＮに入力されるクロックの周波数よりも低い周波数のクロックが入力される入力端子に接続する（入力端子の切り替え）。図１の例では、例えば、切替装置２０は、出力端子Ｔｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２、ＴｏｕｔＮを、Ｔｉｎ２〜ＴｉｎＮのいずれかに接続する。
【００４３】
なお、切替装置２０は、サーミスタ２１０によって測定された温度と閾値との差分（増分）が大きくなるにつれて、それぞれの出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮを、より低い周波数のクロックが入力される入力端子に接続するようにしてもよい。これにより、マイコンの発熱を効果的に抑制することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、従来技術に対し、電子制御装置２００の信頼性をより向上させることが可能である。
【００４５】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態にかかる電子制御装置３００の回路図である。電子制御装置３００は、第１の実施形態の電子制御装置１００に対し、電子制御装置３００の外部の他Ｃ／Ｕ３１０（Control Unit）を接続した構成である。
【００４６】
まず、当該制御装置の全体構成について記述する。
【００４７】
前記他Ｃ／Ｕ３１０は、電子制御装置３００の外部に設置され、電子制御装置３００に対し、制御信号を出力、もしくは電子制御装置３００から制御信号を入力しうる構成となっている。もしくは、他Ｃ／Ｕ３１０と電子制御装置３００は互いに通信可能な構成となっている。
【００４８】
次に本発明の第３の実施形態にかかる電子制御装置３００の動作について説明する。
【００４９】
第１の実施形態においては、マイコン１１０が有する複数のコア１（３０）からコアｎ（３３）の演算処理負荷が高くなった場合、各コアの演算負荷に最適な動作クロックを供給することで、最適な演算処理を実施し、マイコン１１０や電源回路１２０の不必要な発熱を抑止しうることを特徴とする旨を記述した。
【００５０】
当第３の実施形態では、電子制御装置３００の外部に設置された他Ｃ／Ｕの指示によって、コア１（３０）からコアｎ（３３）の動作クロックを切り替え可能な構成となっていることを特徴としている。
【００５１】
たとえば、電子制御装置３００が設置されている環境において、なんらかの外部要因によって、電子制御装置３００が異常な発熱にさらされる可能性が発生した場合、電子制御装置３００よりも先に異常を検知しうる他Ｃ／Ｕ３１０からの信号入力により、電子制御装置３００に設置されているマイコン１１０のコア１（３０）からコアｎ（３３）の動作クロックを前もって低下させることで、外部要因によって発生する異常な発熱に対し、前もって予防することが可能となる。
【００５２】
換言すれば、切替装置２０は、他のＣ／Ｕ３１０（電子制御装置）から受信した指令に応じて、それぞれの出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮを、それぞれの出力端子Ｔｏｕｔ１〜ＴｏｕｔＮに接続されている入力端子に入力されるクロックの周波数よりも低い周波数のクロックが入力される入力端子に接続する。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、従来技術に対し、電子制御装置３００の信頼性をより向上させることが可能である。
【００５４】
なお、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。例えば、上述した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。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００５５】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、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（マイコン）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、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
【００５６】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
【００５７】
（１）車両等に搭載され前記車両の動作を電子的に制御する装置であって、コアを複数有し、マイコンに接続される発振子の周波数を分周する機能を複数有し、前記複数あるコアと前記複数ある分周された周波数とを、接続可能な切替装置を有するマイコンと、マイコンに動作クロックを供給する発振子と、マイコンに電力を供給する電源回路と、制御装置内外からの入力信号を処理する入力回路と、マイコンの演算によって出力される信号によって負荷を動作するための出力回路と、を備え、前記マイコン内部において、マイコンが有する複数のコアと、同じくマイコンが有する複数の分周された周波数を、各々任意の組み合わせで接続可能な切替装置を有することを特徴とする制御装置。
【００５８】
（２）（１）において、制御装置内部に温度を測定可能な機能や素子を備え、特に、温度を測定可能な機能や素子は、制御装置内のマイコンと接続され、制御装置内のマイコンによって、温度が計測可能なことを特徴とする電子制御装置。
【００５９】
（３）（１）において、制御装置の外部に他の制御装置を備え、特に外部の制御装置と当該制御装置は有線、もしくは無線で電気的に接続されることを特徴とする電子制御装置。
【００６０】
上記実施形態（１）〜（３）によれば、マルチコアプロセッサマイコンにおいて各コアの駆動周波数を独立して制御する方策を備えることにより、各コアの演算負荷の増減に対し、各々のコアに対して最適な駆動周波数を与えることができる。これにより、各コアの駆動周波数の最適化をはかることができるため、マイコンの消費電力を効果的に低減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００、２００、３００…電子制御装置
１０…ベースクロックφブロック
１１…１／２φブロック
１２…１／３φブロック
１３…１／ｎφブロック
２０…切替装置
３０…コア１
３１…コア２
３２…コア３
３３…コアｎ
１１０…マイコン
１２０…電源回路
１３０…入力回路
１４０…出力回路
１５０…発振子
２１０…サーミスタ
３１０…他Ｃ／Ｕ
【図１】
2018073073.tif 000003
【図２】
2018073073.tif 000004
【図３】
2018073073.tif 000005
【図４】
2018073073.tif 000006