(57)【要約】      （修正有）【課題】車載電子制御装置が正常か異常かを簡単な構成で診断する技術を提供する。【解決手段】車載電子制御装置のマイコンは、制御部と特徴取得部と診断部とを備えている。制御部は、ハードウェアとソフトウェアとにより車両制御を実行する。特徴取得部は、制御部のハードウェアとソフトウェアとが協働して実行する車両制御の特徴を表す少なくとも一つの特徴情報を取得する。診断部は、特徴取得部が取得する特徴情報に基づいて制御部が正常か異常かを診断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードウェアとソフトウェアとにより車両制御を実行するように構成された制御部（５４、Ｓ４００、Ｓ４０４）と、
前記制御部の前記ハードウェアと前記ソフトウェアとが協働して実行する前記車両制御の特徴を表す少なくとも一つの特徴情報を取得するように構成された特徴取得部（５６、Ｓ４２０）と、
前記特徴取得部が取得する前記特徴情報に基づいて前記制御部が正常か異常かを診断するように構成された診断部（６０、Ｓ４３０〜Ｓ４４０）と、
を備える車載電子制御装置（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の車載電子制御装置において、
前記特徴取得部は、前記車両制御の性能を診断するための前記特徴情報を取得する、
車載電子制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車載電子制御装置において、
前記特徴取得部は、前記制御部が実行する前記車両制御のタスク毎に前記特徴情報を取得する、
車載電子制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の車載電子制御装置において、
前記特徴取得部が取得する前記特徴情報の統計情報を生成するように構成された統計生成部（５８、Ｓ４２２〜Ｓ４２６）をさらに備え、
前記診断部は、前記統計生成部が生成する前記統計情報に基づいて前記制御部が正常か異常かを診断する、
車載電子制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車載電子制御装置において、
前記診断部は、前記統計情報が正常範囲内であれば、前記制御部が通常の前記車両制御を継続可能と診断し、前記統計情報が前記正常範囲から外れているが許容範囲内であれば、制限された前記車両制御を前記制御部が継続可能と診断し、前記特徴情報が許容範囲から外れていれば、前記制御部に前記車両制御を停止させる。
車載電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両制御を実行する車載電子制御装置が正常か異常かを診断する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両制御を実行する車載電子制御装置が正常か異常かを診断する技術が種々知られている。例えば、特許文献１に記載されている車載電子制御装置によると、マイクロコンピュータのハードウェア部の各要素の異常を監視するハードウェア監視手段と、マイクロコンピュータのソフトウェア部の各要素の異常を監視するソフトウェア監視手段と、マイクロコンピュータの異常を外部から監視する外部監視手段とを備えている。
【０００３】
特許文献１ではこのような構成を採用することにより、ハードウェア部とソフトウェア部とマイクロコンピュータとの異常の詳細を診断しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２２１９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に記載の技術のように、マイクロコンピュータのハードウェア部と、マイクロコンピュータのソフトウェア部と、マイクロコンピュータとをそれぞれ監視する監視手段を備える場合、監視手段を実現する構成が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本開示は、車載電子制御装置が正常か異常かを簡単な構成で診断する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、制御部（５４、Ｓ４００、Ｓ４０４）と、特徴取得部（５６、Ｓ４２０）と、診断部（６０、Ｓ４３０〜Ｓ４４０）とを備えている。
制御部は、ハードウェアとソフトウェアとにより車両制御を実行する。特徴取得部は、制御部のハードウェアとソフトウェアとが協働して実行する車両制御の特徴を表す少なくとも一つの特徴情報を取得する。診断部は、特徴取得部が取得する特徴情報に基づいて制御部が正常か異常かを診断する。
【０００８】
この構成によれば、制御部のハードウェアとソフトウェアとが協働して実行する車両制御の特徴を表す特徴情報に基づいて、制御部が正常か異常かを診断するので、制御部のハードウェアとソフトウェアとのそれぞれを異なる診断部で分けて診断する必要がない。したがって、車両制御を実行する車載電子制御装置が正常か異常かを簡単な構成で診断できる。
【０００９】
尚、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の車載電子制御装置を示すハードウェアブロック図。
【図２】本実施形態の車載電子制御装置を示す機能ブロック図。
【図３】特徴情報の一覧を示す説明図。
【図４】統計情報の一例を示す説明図。
【図５】車両制御のメイン処理を示すフローチャート。
【図６】車両制御診断処理を示すフローチャート。
【図７】統計生成処理を示すフローチャート。
【図８】診断処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態を図に基づいて説明する。
［１．構成］
図１に示すＥＣＵ１０は車両に搭載され、車両制御を実行する。ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。ＥＣＵ１０が実行する車両制御は、例えば、車両のトルク制御、制動制御、操舵制御等である。
【００１２】
ＥＣＵ１０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ２２と、ＣＰＵ以外のＦＰＵ等の演算ユニット２４と、ＰＭＵ２６と、キャッシュメモリ２８と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の非遷移的実体的記録媒体である半導体メモリ３０と、バス４０とを備えるマイクロコンピュータ２０を搭載している。
【００１３】
ＦＰＵはFloating Point Unitの略であり、ＰＭＵはProcessing Monitor Unitの略である。半導体メモリをメモリとも言う。マイクロコンピュータをマイコンとも言う。ＥＣＵ１０に搭載されるマイコン２０は、１個に限らず複数であってもよい。
【００１４】
図２に示すように、ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ２２がメモリ３０に記憶されているソフトウェアとして、ＯＳとＢＳＷと制御ソフトウェアと統計生成ソフトウェアと診断ソフトウェアとを実行することで実現される機能として、ＯＳ部５０とＢＳＷ部５２と制御部５４と統計生成部５８と診断部６０とを備えている。ＯＳはOperating Systemの略であり、ＢＳＷはBasic Softwareの略である。
【００１５】
さらに、ＥＣＵ１０は、ＰＭＵ２６により実現される機能として特徴取得部５６を備えている。本実施形態では、特徴取得部５６としての機能を専用のハードウェアであるＰＭＵ２６で実現するが、ハードウェアとソフトウェアとにより実現してもよい。
【００１６】
制御部５４は、センサ群２から取得する車両の走行状態を示すセンサ値に基づいて、制御対象４である車両の各種アクチュエータに対する制御量を算出し、車両に対する車両制御を実行する。
【００１７】
特徴取得部５６は、制御部５４のハードウェアとソフトウェアとが協働して実行する車両制御を監視し、車両制御の特徴を表す特徴情報を取得する。
図３に示すように、本実施形態の特徴取得部５６は、制御部５４が実行する車両制御のタスク毎に、特徴情報として実行サイクル数、全実行命令数、条件分岐命令での分岐回数、Ｌ１データキャッシュのヒット率、Ｌ１命令キャッシュのヒット率、Ｌ２データキャッシュのヒット率、Ｌ２命令キャッシュのヒット率、条件分岐命令で分岐先の命令を処理する処理率、などを取得する。これらの特徴情報は、車両制御の性能を診断するための情報である。
【００１８】
特徴取得部５６は、タスク毎以外にも、関数毎または命令毎または所定時間毎に上記の特徴情報または上記以外の特徴情報を取得してもよい。
統計生成部５８は、特徴取得部５６がタスク毎に取得する特徴情報から、同じタスクについて、特徴情報毎にこれまで取得した特徴情報の平均を統計情報として生成する。統計生成部５８が生成する統計情報は、特徴情報の平均に限らず、標準偏差等の他の統計情報であってもよい。図４には、特徴情報の例として実行サイクルについて、タスクＡ、タスクＢのように同じタスク毎に、統計情報を生成した例が示されている。
【００１９】
診断部６０は、統計生成部５８が生成する統計情報と診断情報とを比較し、制御部５４正常か異常かを診断する。診断情報は、予め制御部５４による車両制御を評価して、制御部５４が正常に車両制御を実行している場合に生成される統計情報の正常範囲を示している。
【００２０】
［２．処理］
ＥＣＵ１０が実行する各処理について、以下に説明する。
（１）メイン処理
ＥＣＵ１０は、図５のメイン処理を常時実行する。Ｓ４００において制御部５４は、車両制御を実行するために、センサ群２から車両の走行状態を示すセンサ値を取得する。制御部５４は、センサ群２から取得するセンサ値に基づいて、制御対象４である車両の各種アクチュエータに対する制御量を設定する。
【００２１】
Ｓ４０２において特徴取得部５６と統計生成部５８と診断部６０とは、Ｓ４００において制御部５４が設定した車両制御の制御量に基づいて、制御部５４が正常か異常か、つまり車両制御が正常に実行されるか否かを診断する車両制御診断処理を実行する。Ｓ４０２で実行される車両制御診断処理の詳細は後述する。
【００２２】
Ｓ４０４において制御部５４は、Ｓ４０２の診断結果に応じた制御量で車両制御を実行する。Ｓ４０２における診断結果が車両制御の停止になることもある。
（２）車両制御診断処理
図６に示す車両制御診断処理は、図５のメイン処理のＳ４０２において実行される。Ｓ４１０において特徴取得部５６は、図５のＳ４００において制御部５４が設定する車両制御の制御量の特徴を表す特徴情報を取得し、統計生成部５８は特徴情報の統計情報を生成する。Ｓ４１０の処理の詳細は後述する。
【００２３】
Ｓ４１２において診断部６０は、Ｓ４１０において生成された統計情報に基づいて、車両制御が正常に実行されるか否かを診断する。Ｓ４１２の処理の詳細は後述する。
（３）統計生成処理
図７に示す統計生成処理は、図６の車両制御診断処理のＳ４１０において実行される。Ｓ４２０において特徴取得部５６は、現在実行されているタスクを監視し、前述した特徴情報のそれぞれを制御部５４から取得する。
【００２４】
Ｓ４２２において統計生成部５８は、ソフトウェアのアドレス情報を示すマップファイルと現在のプログラムカウンタとを比較して、異なるタスクに処理が遷移したか否かを判定する。Ｓ４２２の判定がＮｏであり、タスクが遷移していない場合、本処理は終了する。
【００２５】
Ｓ４２２の判定がＹｅｓであり、タスクが遷移した場合、Ｓ４２４において統計生成部５８は、今まで実行していたタスクも含め、これまで実行された同じタスクの特徴情報の平均を図４に示すように算出し、今まで実行していたタスクに対応するメモリの格納先に格納する。Ｓ４２６において統計生成部５８は、統計情報の格納先をこれから実行される遷移先のタスクのための領域に設定する。
【００２６】
（４）診断処理
図８に示す診断処理は、図６の車両制御診断処理のＳ４１２において実行される。
Ｓ４３０において診断部６０は、ソフトウェアのアドレス情報を示すマップファイルと現在のプログラムカウンタとを比較して、異なるタスクに処理が遷移したか否かを判定する。Ｓ４３０の判定がＮｏであり、タスクが遷移していない場合、本処理は終了する。
【００２７】
Ｓ４３０の判定がＹｅｓであり、タスクが遷移した場合、Ｓ４３２において診断部６０は、今まで実行されていたタスクの診断情報を取得する。前述したように、診断情報は、予め制御部５４による車両制御を評価して、制御部５４が正常に車両制御を実行している場合に統計生成部５８が生成する統計情報の正常範囲を示している。診断情報は、各タスクに対応するメモリの領域に記憶されている。
【００２８】
Ｓ４３４において診断部６０は、今まで実行されていたタスクの統計情報が、Ｓ４３２で取得した診断情報が示す正常範囲内であるか否かを判定する。
Ｓ４３４の判定がＹｅｓであり、統計情報が正常範囲内であれば、診断部６０は、制御部５４はタスクを正常に実行しており、制御部５４が通常の車両制御を継続可能と診断し、本処理を終了する。この場合、図５のＳ４０４において制御部５４は、Ｓ４００で算出した制御量で通常の車両制御を実行する。
【００２９】
Ｓ４３４の判定がＮｏであり、診断情報が示す正常範囲から統計情報が外れており異常な場合、Ｓ４３６において診断部６０は、統計情報の異常が車両制御の継続を許容できる許容範囲内であるか否かを判定する。
【００３０】
許容範囲は、例えば、センサ群２のセンサ値が変化したり、センサ信号にノイズが生じたり、水温等の車両の走行環境が変化するために、統計情報は正常範囲から外れるが、車両制御を制限すれば車両の走行を継続できる程度の異常を許容するために設定されている。
【００３１】
Ｓ４３６の判定がＹｅｓであり、統計情報の異常が車両制御を継続できる許容範囲内であれば、Ｓ４３８において診断部６０は、フェール制御として、通常の車両制御ではなく制限された車両制御であれば制御部５４が継続可能であると診断する。この場合、Ｓ４３８において診断部６０は、フェール制御を制御部５４に指令する。
【００３２】
Ｓ４３６の判定がＮｏであり、統計情報の異常が車両制御を継続できる許容範囲から外れている場合、Ｓ４４０において統計生成部５８は、ＥＣＵ１０をリセットし、車両を停止させる。統計情報の異常が許容範囲から外れるのは、例えば、車両制御を実行するマイクロコンピュータのメモリの異常、データバスの異常など、マイクロコンピュータが故障した場合である。
【００３３】
尚、Ｓ４３６の判定がＹｅｓになり、制御部５４がフェール制御を開始しても、Ｓ４３６の判定がＹｅｓになり統計情報が正常範囲内に戻れば、制御部５４は通常の車両制御に戻ってもよい。
【００３４】
［３．効果］
以上説明した上記実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１）制御部５４のハードウェアとソフトウェアとが協働して実行する車両制御の特徴を表す特徴情報をタスク毎に取得し、取得した特徴情報に基づいて同じタスク毎に平均値等の統計情報を生成し、統計情報に基づいて制御部５４が正常か異常かを診断する。
【００３５】
これにより、制御部５４のハードウェアとソフトウェアとのそれぞれを異なる診断部で分けて診断する必要がない。したがって、制御部５４が正常か異常かを簡単な構成で診断できる。
【００３６】
（２）車両制御を実行するタスク毎に特徴情報を取得し、特徴情報の平均等の統計情報をタスク毎に生成することにより、車両制御を実行するタスクのように、実行順序が決まっておらず実行タイミングが不定期あっても、タスク毎に統計的に意味のある統計情報を生成できる。
【００３７】
（３）ＥＣＵ１０が備えるマイクロコンピュータ内の診断部６０により、マイクロコンピュータにより実現される制御部５４が正常か異常かを診断する。これにより、マイクロコンピュータの外部に制御部５４が正常か異常かを診断する診断部を設置する必要がない。
【００３８】
以上説明した上記実施形態において、ＥＣＵ１０が車載電子制御装置に対応し、制御部５４が制御部に対応し、特徴取得部５６が特徴取得部に対応し、統計生成部５８が統計生成部に対応し、診断部６０が診断部に対応する。
【００３９】
また、Ｓ４００、Ｓ４０４が制御部の処理に対応し、Ｓ４２０が特徴取得部の処理に対応し、Ｓ４２２〜Ｓ４２６が統計生成部の処理に対応し、Ｓ４３０〜Ｓ４４０が診断部の処理に対応する。
【００４０】
［４．他の実施形態］
（１）上記実施形態では、診断情報は、制御部５４による車両制御を評価して予め設定されていた。この場合、例えばＥＣＵ１０のハードウェアの構成、ソフトウェアの構成が変化すると統計情報が変化するので、制御部５４の診断情報も変化する。したがって、ＥＣＵ１０のそれぞれの構成毎に、予め診断情報は設定される。
【００４１】
これに対し、車両制御を実行しながらＥＣＵ１０が診断情報を設定してもよい。例えば、タスク毎に取得する特徴情報の個数が統計的に意味のある統計情報を生成できる回数以上になると、取得した特徴情報に基づいて、ＥＣＵ１０が統計情報の正常範囲を示す診断情報を設定してもよい。この場合、ＥＣＵ１０は、一旦設定した診断情報を変更せずに使用してもよいし、特徴情報を所定回数取得する毎に新たに診断情報を設定してもよい。
【００４２】
（２）上記実施形態では、特徴情報について平均等の統計情報を算出し、統計情報に基づいて制御部５４が正常か異常かを診断した。これに対し、タスクが実行される毎に、タスクの特徴情報が予め設定された最小値から最大値までの正常範囲内か否かにより、制御部５４が正常か異常かを診断してもよい。
【００４３】
ただし、特徴情報は、制御部５４がセンサ群２から入力する車両の走行状態を表すセンサ値の変化、センサ信号に生じるノイズ、水温等の車両の走行環境の変化により、正常範囲から外れることがある。そこで、１回だけでなく、連続して所定回数以上、正常範囲から外れるか、合計で所定回数以上、正常範囲から外れる場合に異常と診断することが望ましい。
【００４４】
（３）同じタスクが実行される毎に該当するタスクの記憶領域として、例えばリングバッファに特徴情報を記憶しておき、これまで記憶されている特徴情報と今回の特徴情報とを比較して、制御部５４による車両制御が正常か異常かを診断してもよい。
【００４５】
例えば、今回実行されたタスクの特徴情報が、これまで記憶されている特徴情報の最小値から最大値までの正常範囲から所定値以上外れている場合、制御部５４が異常であると診断してもよい。この場合、１回だけでなく、連続して所定回数以上異常になるか、合計で所定回数以上異常になると、異常であると決定することが望ましい。
【００４６】
尚、これまで記憶されている特徴情報の最小値から最大値までの正常範囲から所定値以上外れていると判定された特徴情報は、該当するタスクの記憶領域には記憶されない。
これまで記憶されている特徴情報と今回の特徴情報とを比較する代わりに、例えば、これまで記憶されている特徴情報の前半部分と後半部分とに分けて比較してもよい。この場合、前半部分と後半部分とのいずれか一方の特徴情報と今回の特徴情報との比較で、連続して所定回数以上異常になるか、合計で所定回数以上異常になると、異常であると決定する。
【００４７】
（４）上記実施形態では、制御部５４が実行する車両制御として、車両のトルク制御、制動制御、操舵制御等を例示した。これ以外にも、車両制御の特徴を表す特徴情報に基づいて制御部５４が正常か異常かを診断するのであれば、車内の温度制御、空調制御、音響制御等を車両制御としてもよい。
【００４８】
（５）上記実施形態における一つの構成要素が有する複数の機能を複数の構成要素によって実現したり、一つの構成要素が有する一つの機能を複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を一つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される一つの機能を一つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００４９】
（６）上述した車載電子制御装置１０の他、当該車載電子制御装置１０を構成要素とする車両制御システム、当該車載電子制御装置１０としてコンピュータを機能させるための車両制御プログラム、この車両制御プログラムを記録した記録媒体、車両制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１０：ＥＣＵ（車載電子制御装置）、５４：制御部、５６：特徴取得部、５８：統計生成部、６０：診断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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