(57)【要約】受信専用モードへ切り替えるための信号を入力する端子を備えていない通信デバイスを用いる電子制御装置においても、演算装置が異常動作しているときは通信デバイスが通信ネットワークに対してデータを送信しないようにする。本発明に係る電子制御装置において、通信デバイスは、演算装置から所定の信号レベルの信号を受け取り続けている間は通信ネットワークに対して信号を送信しないように構成されており、監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記演算装置が出力する信号を前記所定の信号レベルの信号に上書することにより前記通信デバイスが前記通信ネットワークに対して信号を送信しないようにさせる。
2020012927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が搭載している電気機器を制御する電子制御装置であって、
前記車両が搭載している通信ネットワークを介して他装置と通信する通信デバイス、
前記通信デバイスを介して他装置との間でデータを送受信する演算装置、
前記演算装置が正常動作しているか否かを監視する監視装置、
を備え、
前記通信デバイスは、前記演算装置から所定の信号レベルの信号を受け取り続けている間は、前記通信ネットワークに対してデータを送信しないように構成されており、
前記電子制御装置はさらに、前記演算装置が出力する信号を前記所定の信号レベルの信号に上書することにより前記通信デバイスが前記通信ネットワークに対してデータを送信しないようにさせる送信制御回路を備え、
前記監視装置は、前記演算装置が正常動作しているときは、前記演算装置が出力する信号を前記所定の信号レベルの信号に上書しないように前記送信制御回路を制御し、
前記監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記演算装置が出力する信号を前記所定の信号レベルの信号に上書するように前記送信制御回路を制御する
ことを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記演算装置は、前記通信ネットワーク上の信号レベルをハイレベルまたはローレベルいずれかの論理信号として構成された占有レベルにセットすることにより前記通信ネットワークを占有する通信プロトコルを用いて、前記通信ネットワークを介して前記他装置との間でデータを送受信し、
前記通信デバイスは、前記通信ネットワーク上の信号が前記占有レベルではない信号レベルにセットされている場合は、前記通信ネットワークに対してデータを送信しないように構成されており、
前記送信制御回路は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記演算装置が出力する信号レベルを前記占有レベルではない信号レベルに上書固定することにより、前記通信デバイスが前記通信ネットワークに対してデータを送信しないようにさせる
ことを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記通信プロトコルは、前記通信ネットワーク上の信号レベルをローレベルにセットすることにより前記通信ネットワークを占有するように構成されており、
前記送信制御回路は、前記演算装置が出力する信号と、前記演算装置が正常動作していないことを表すハイレベルの信号との論理和を前記通信デバイスに対して出力する論理和回路を備え、
前記監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記演算装置が正常動作していないことを表す信号を前記論理和回路に対して出力することにより、前記演算装置が出力する信号レベルをハイレベルに上書固定するように前記送信制御回路を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記通信プロトコルは、前記通信ネットワーク上の信号レベルをローレベルにセットすることにより前記通信ネットワークを占有するように構成されており、
前記送信制御回路は、電源電圧を前記通信デバイスに対して接続するか否かを切り替えるスイッチング素子を備え、
前記監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記スイッチング素子をＯＮすることにより、前記演算装置が出力する信号レベルをハイレベルに上書固定するように前記送信制御回路を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記通信デバイスは、前記演算装置から前記所定の信号レベルの信号を所定時間以上連続して受け取り続けると、データを送信することができない受信専用モードに移行するように構成されており、
前記送信制御回路は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記演算装置が出力する信号レベルを前記所定の信号レベルに上書固定することにより、前記通信デバイスが前記通信ネットワークに対してデータを送信しないようにする
ことを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記通信デバイスは、前記演算装置からローレベルの信号を前記所定時間以上連続して受け取り続けると、前記受信専用モードに移行するように構成されており、
前記送信制御回路は、前記演算装置が出力する信号と、前記監視装置が出力する信号との論理積を前記通信デバイスに対して出力する論理積回路を備え、
前記監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記論理積回路に対してローレベルの信号を出力することにより、前記演算装置が出力する信号をローレベルの信号に上書するように前記送信制御回路を制御する
ことを特徴とする請求項５記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記通信デバイスは、前記演算装置からローレベルの信号を前記所定時間以上連続して受け取り続けると、前記受信専用モードに移行するように構成されており、
前記送信制御回路は、グランド電位を前記通信デバイスに対して接続するか否かを切り替えるスイッチング素子を備え、
前記監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記スイッチング素子をＯＮすることにより、前記演算装置が出力する信号をローレベルの信号に上書するように前記送信制御回路を制御する
ことを特徴とする請求項５記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が搭載している電気機器を制御する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が搭載している電子制御装置は、当該車両が搭載している電気機器を制御する制御演算を実施する。各電子制御装置は、当該車両が搭載している車載ネットワークを介して相互通信することにより、制御演算のために必要なデータを送受信する場合がある。車載ネットワークと電子制御装置との間は、電子制御装置が備える通信デバイス（例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワークであればＣＡＮトランシーバ）を介して接続される。【０００３】
下記特許文献１は、車両が搭載する電子制御装置について記載している。同文献においては、機能計算機が故障すると、接続ユニット（ＣＡＮトランシーバ）を非能動化することにより、故障した機能計算機がＣＡＮネットワークに対して信号を送信することを阻止している。同文献記載の技術においては、監視ユニットが機能ユニットのエラーを監視するとともに、エラーを検出したとき、監視ユニットから接続ユニットのリセット入力（ＲＳＴ）に対してエラー信号を出力する。接続ユニットは、リセット入力においてエラー信号を受け取ると、非能動モードへ移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３５０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＡＮトランシーバは、上記特許文献１におけるリセット入力と同様の役割を有する端子として、ＭＯＤＥ端子などと呼ばれる端子を備える。演算装置は、ＭＯＤＥ端子に対してＣＡＮトランシーバの動作モードを切り替える信号を出力することにより、ＣＡＮトランシーバのアクティブモード／リッスンオンリーモードを切り替えることができる。【０００６】
一方、近年の車両電動化にともない、消費電力を低減し継続航行距離を伸ばすために、高機能化された通信デバイス（例えばパーシャルネットワークＣＡＮトランシーバ）の採用が検討されている。通信デバイスが高機能化されるに当たり、上述のＭＯＤＥ端子に相当する端子が省略される場合がある。ＭＯＤＥ端子を省略することにより、実装面積を削減したり、他の機能のための端子を設けたりすることができるからである。【０００７】
演算装置が異常動作をしているときは、通信デバイスを受信専用モードに切り替えて異常データが車載ネットワークへ送信されないようにすることが望ましい。しかし上述のようなＭＯＤＥ端子を備えていない通信デバイスを用いる場合、通信デバイスを受信専用モードに切り替えるための直接的な手段が存在していない。【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、受信専用モードへ切り替えるための信号を入力する端子を備えていない通信デバイスを用いる電子制御装置においても、演算装置が異常動作しているときは通信デバイスが通信ネットワークに対してデータを送信しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電子制御装置において、通信デバイスは、演算装置から所定の信号レベルの信号を受け取り続けている間は通信ネットワークに対して信号を送信しないように構成されており、監視装置は、前記演算装置が正常動作していないときは、前記演算装置が出力する信号を前記所定の信号レベルの信号に上書することにより前記通信デバイスが前記通信ネットワークに対して信号を送信しないようにさせる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電子制御装置によれば、受信モードに切り替えるための信号を入力する端子を備えていない通信デバイスを用いる場合であっても、異常動作している演算装置が車載ネットワークに対して信号を送信しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る電子制御装置１００の機能ブロック図である。
【図２】送信制御回路３０の構成例である。
【図３】実施形態２に係る電子制御装置１００の構成図である。
【図４】実施形態３に係る電子制御装置１００の構成図である。
【図５】実施形態４に係る電子制御装置１００の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１：装置構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電子制御装置１００の機能ブロック図である。電子制御装置１００は、車両に搭載され、当該車両が備える電気機器を制御するための制御演算を実行する。電子制御装置１００は、例えばエンジン制御装置、トランスミッション制御装置、ブレーキ制御装置、バッテリー制御装置、モータ制御装置、ハイブリッド制御装置などのデバイスである。
【００１３】
電子制御装置１００は、バス配線３００を介して、他の制御装置２００と通信することができる。通信プロトコルとしては例えばＣＡＮを用いることができる。ＣＡＮネットワークにおいては、バス配線３００上に複数の信号が存在する場合、その信号のなかで最も優先度の高い信号を発した装置が送信側になり、他の装置が受信側になる。この点については後に詳述する。
【００１４】
電子制御装置１００は、演算装置１０、監視装置２０、送信制御回路３０、通信装置４０を有する。演算装置１０は、制御演算を実行する装置であり、バス配線３００を介して信号を送受信する。監視装置２０は、通信配線１１を介して演算装置１０からの出力を受け取り、これを用いて演算装置１０が正常動作しているか否かを監視する。送信制御回路３０については後述する。通信装置４０は、例えばＣＡＮトランシーバであり、電子制御装置１００とバス配線３００との間の通信インターフェースとして機能する。
【００１５】
演算装置１０の出力端子には通信配線１１が接続され、監視装置２０へ電気的に接続されている。演算装置１０は、バス配線３００を介して送信する信号を出力するための送信端子を備える。演算装置１０の送信端子から通信配線１２が延び、送信制御回路３０に接続されている。監視装置２０から延びる情報固定配線２１は、送信制御回路３０に入力されている。送信制御回路３０は、演算装置１０が出力する信号を受け取り、送信配線３１を介して通信装置４０へ出力する。通信装置４０とバス配線３００との間は、入出力配線４２を介して電気的に接続されている。通信装置４０がバス配線３００から受信した信号は、受信配線４１を介して演算装置１０へ入力される。
【００１６】
＜実施の形態１：送信制限の原理＞
通信装置４０は、データ送受信いずれも実施できるモードと、受信専用モードとの間で切り替えることができる。ただし通信装置４０は、そのモード切替を指示するための信号を入力する端子を備えていないものとする。本実施形態１においては、その場合であっても、演算装置１０の異常時において通信装置４０がバス配線３００に対してデータを送信しないようにすることを図る。以下その送信制限の原理について説明する。
【００１７】
ＣＡＮプロトコルにおいては、バス配線３００は差動信号を伝送する。両線が略同電圧であればバス配線３００上のデータはビット値１を表し、両線間の電圧差があれば（または充分大きければ）ビット値０を表す。ビット値１は劣性ビットと呼ばれ、ビット値０は優性ビットと呼ばれる。異なるノードがバス配線３００に対して劣性ビットと優性ビットを同時に出力した場合、バス配線３００上のデータは優性ビットとなる。したがってバス配線３００上の全てのノードが劣性ビットを駆動している場合のみ、バス配線３００は劣性ビットとなる。バス配線３００上の各ノードは、この特性を利用して、バス配線３００上のビット値と自身が送信するビット値が同じか否かを確認する。同じであれば次のビット値を駆動し、異なる場合は送信停止してバス配線３００上のデータを受信するモードに移行する。この受信状態の動作モードをリッスンオンリーモードなどと呼ぶ。
【００１８】
ＣＡＮプロトコルにおける上記仕組みによれば、以下のことが言える。（ａ）通信装置４０が劣性ビットを出力しようとしているとき、バス配線３００も劣性ビットであれば、通信装置４０がさらに劣性ビットを出力する必要はない。したがってこのとき通信装置４０は、実質的にはバス配線３００に対してデータ送信していないとみなすことができる。
（ｂ）通信装置４０が劣性ビットを出力しようとしているとき、バス配線３００が優性ビットであれば、通信装置４０はリッスンオンリーモードに移行する。したがってこのとき通信装置４０は、バス配線３００に対してデータ送信しない。
【００１９】
以上の検討によれば、通信装置４０がバス配線３００に対してデータ送信しないようにするためには、演算装置１０からバス配線３００に対して送信するデータとして、劣性ビットを通信装置４０へ与え続ければよいことになる。これにより、通信装置４０がＭＯＤＥ端子を備えていない場合であっても、通信装置４０からバス配線３００に対してデータ送信しない状態を、疑似的に作出することができる。監視装置２０と送信制御回路３０はこの原理を利用して、演算装置１０が異常であるとき、通信装置４０がバス配線３００に対してデータ送信しないようにする。
【００２０】
＜実施の形態１：具体的な回路構成例＞
図２は、送信制御回路３０の構成例である。監視装置２０は、例えばウォッチドッグタイマとして構成することができる。この場合、演算装置１０は監視装置２０のタイマを通信配線１１経由で定期的にリセットする。監視装置２０は、タイマがリセットされなかったときは、その旨の信号を情報固定配線２１経由で出力する。この信号は、演算装置１０が異常である旨を表していることになる。例えば演算装置１０が正常であるときは情報固定配線２１をハイレベルとし、異常であるときはローレベルとする。
【００２１】
送信制御回路３０は、論理和回路を備える。論理和回路は、演算装置１０の出力と、演算装置１０の動作状態を表す信号との論理和を求める。図２は、演算装置１０が異常であるときは通信配線３３がハイレベルとなる構成例である。これにより、演算装置１０が異常であるとき、論理和回路の出力である通信配線３２は、演算装置１０からの出力によらず常にハイレベルに上書固定されることになる。論理和回路の出力に信号の共振を抑えるためのダンピング抵抗をつけてもよい。
【００２２】
通信装置４０は、送信配線３１を介してハイレベルの信号が与えられ続けている間は、上記原理により、バス配線３００に対してデータを送信しない。したがって、演算装置１０が異常である間は、演算装置１０からバス配線３００に対してデータ送信することが禁止されているのと同じ状態となる。これにより、通信装置４０がＭＯＤＥ端子を備えていなくとも、実質的にリッスンオンリーモードと同じ状態を作出することができる。
【００２３】
＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施形態２に係る電子制御装置１００の構成図である。送信制御回路３０の構成が実施形態１とは異なる。その他の構成は実施形態１と同様であるので、以下では主に差異点について説明する。
【００２４】
送信制御回路３０は、内部電源（例えば電子制御装置１００内に備えているものであり、演算装置１０の出力のハイレベルに相当する電圧）を送信配線３１に対して接続するか否かを切り替えるスイッチング素子を備える。送信制御回路３０が備えるスイッチング素子は、例えばＰチャネル電界効果型トランジスタやＰＮＰ型バイポーラトランジスタによって構成することができる。演算装置１０の出力に電流制限抵抗をつけてもよい。これは、演算装置１０の出力がローレベルの時に、スイッチング素子を介して過大な電流が演算装置１０に流れ込まないように制限するために用いることができる。この抵抗を大きくし過ぎると、スイッチング素子や基板パターンの容量成分によって構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数が下がり、送信装置４０に入力される信号波形が大きく鈍り、ある程度以上の高速データ送信ができなくなるので、適切な抵抗値を採用する必要がある。
【００２５】
監視装置２０は、演算装置１０が異常であるとき、情報固定配線２１からローレベルを出力する。これによりスイッチング素子が導通し、内部電源の電圧が送信配線３１に対して印加されることになる。すなわち、送信配線３１を介して通信装置４０に対してハイレベルの信号を与えることになるので、通信装置４０は実施形態１と同様にバス配線３００に対してデータ送信しないことになる。これにより、実施形態１と同様の動作を実装することができる。
【００２６】
＜実施の形態３＞
実施形態１〜２においては、演算装置１０が異常である間は通信装置４０に対して劣性ビットを与え続けることにより、通信装置４０がバス配線３００に対してデータ送信しない（または実質的にこれと同視することができる）状態を作出することを説明した。これとは別に、通信装置４０が備えているリッスンオンリーモードを強制的に発動させることにより、通信装置４０がバス配線３００に対してデータ送信しないようにすることも考えられる。本発明の実施形態３では、そのための構成例について説明する。
【００２７】
＜実施の形態３：送信制限の原理＞
通信装置４０は、バス配線３００との間で信号を送受信する動作モードと、バス配線３００から信号を受信することができるがバス配線３００に対して信号を送信することができない受信専用モード（リッスンオンリーモード）とを切り替えることができる。しかし通信装置４０の動作モードを切り替えるための信号を入力する端子は存在しない。他方で通信装置４０は、所定条件に合致したとき自らリッスンオンリーモードに移行する機能を備えている。この機能について説明する。
【００２８】
実施形態１で説明したように、通信装置４０が優性ビットを出力するとき、バス配線３００が占有される。しかしバス配線３００が長時間占有され続けるのは望ましくないことに加え、そのような状態においては何らかの異常が発生している可能性も考えられる。そこで通信装置４０は、バス配線３００に対して送信すべきデータとして優性ビットを所定時間以上連続して与えられ続けたとき、自らリッスンオンリーモードに移行する機能を備えている。これによりバス配線３００が占有され続けることを回避できる。
【００２９】
したがって、通信装置４０をリッスンオンリーモードに移行させるためには、バス配線３００に対して送信すべきデータとして優性ビットを所定時間以上連続して与え続ければよいことになる。監視装置２０と送信制御回路３０はこの原理を利用して、演算装置１０が故障しているとき、通信装置４０がバス配線３００に対してデータ送信しないようにする。
【００３０】
＜実施の形態３：具体的な回路構成例＞
図４は、本実施形態３に係る電子制御装置１００の構成図である。送信制御回路３０の構成が実施形態１〜２とは異なる。その他の構成は実施形態１〜２と同様であるので、以下では主に差異点について説明する。
【００３１】
送信制御回路３０は、論理積回路を備える。論理積回路は、演算装置１０の出力と、演算装置１０の動作状態を表す信号との論理積を求める。図４は、演算装置１０が異常であるときは情報固定配線２１がローレベルとなる構成例である。これにより、演算装置１０が異常であるとき、論理積回路の出力である通信配線３２は、演算装置１０からの出力によらず常にローレベルに上書固定されることになる。実施形態１と同様に論理積回路の出力に信号の共振を抑えるためのダンピング抵抗をつけてもよい。
【００３２】
通信装置４０は、送信配線３１を介して所定時間以上連続してローレベルの信号（すなわち優性ビット）を与えられ続けたとき、上記機能によりリッスンオンリーモードに移行する。したがって、演算装置１０が異常であると監視装置２０が判定したとき、通信装置４０はリッスンオンリーモードに移行することになるので、演算装置１０が異常データをバス配線３００に対して送出することはない。これにより、通信装置４０がＭＯＤＥ端子を備えていなくとも、通信装置４０を強制的にリッスンオンリーモードに移行させることができる。
【００３３】
＜実施の形態４＞
図５は、本発明の実施形態４に係る電子制御装置１００の構成図である。送信制御回路３０の構成が実施形態３とは異なる。その他の構成は実施形態３と同様であるので、以下では主に差異点について説明する。
【００３４】
送信制御回路３０は、グランド電位を送信配線３１に対して接続するか否かを切り替えるスイッチング素子を備える。送信制御回路３０が備えるスイッチング素子は、例えばＮチャネル電界効果型トランジスタやＮＰＮ型バイポーラトランジスタによって構成することができる。実施形態２と同様に演算装置１０の出力に電流制限抵抗をつけてもよい。
【００３５】
監視装置２０は、演算装置１０が異常であるとき、情報固定配線２１からハイレベルを出力する。これによりスイッチング素子が導通し、グランド電位が送信配線３１に対して印加されることになる。すなわち、送信配線３１を介して通信装置４０に対してローレベルの信号を与えることになるので、通信装置４０は実施形態３と同様にリッスンオンリーモードに移行することになる。これにより、実施形態３と同様の動作を実装することができる。
【００３６】
＜本発明の変形例について＞
以上の実施形態においては、電子制御装置１００はＣＡＮプロトコルを用いてバス配線３００経由で他装置と通信する例を説明したが、本発明を実装することができる通信プロトコルはＣＡＮに限らない。例えばＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルを用いることができる。すなわち、車載ネットワークに対して送信すべき信号として所定の信号レベルを受け取り続けている間は車載ネットワークに対してデータを送信しない通信デバイスであれば、本発明と同様の手法を適用することができる。
【００３７】
以上の実施形態においては、監視装置２０としてウォッチドッグタイマを用いる例を説明したが、演算装置１０が正常動作しているか否かを監視することができればその他の構成を用いてもよい。また監視装置２０は、演算装置１０の動作状態としてハイレベルとローレベルいずれの信号を用いてもよい。例えば図２において、演算装置１０が異常であるとき監視装置２０がハイレベル信号を出力してもよい。この場合は図２における論理否定回路は必要ない。
【符号の説明】
【００３８】
１０：演算装置１１：通信配線１２：通信配線２０：監視装置２１：情報固定配線３０：送信制御回路３１：送信配線３２：通信配線３３：通信配線４０：通信装置４１：受信配線４２：入出力配線１００：電子制御装置２００：制御装置３００：バス配線
【図１】
2020012927.tif 000003
【図２】
2020012927.tif 000004
【図３】
2020012927.tif 000005
【図４】
2020012927.tif 000006
【図５】
2020012927.tif 000007
【国際調査報告】
2020012927.tif 000008
2020012927.tif 000009