JP2004252963A - 車両用通信ネットワークの故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信ネットワーク内に故障（異常）が発生した場合に、その異常部位を容易に特定できる故障診断方法を提供すること。
【解決手段】 ＣＡＮバス本線４の抵抗値は、ＣＡＮバス本線４が正常であれば60Ωになるが、ＣＡＮバス本線４または支線５に断線やショート等の異常が生じていると、その異常部位に応じてＣＡＮバス本線４の抵抗値が異なるため、測定された抵抗値に応じて異常部位を特定できる。
また、ＥＣＵ３の故障診断機能は、ＣＡＮバス通信に異常が生じた時、各種センサ１、２が故障した時、及び各種センサ１、２に繋がる通信ラインに断線等の異常が生じた時に、それぞれ異なる異常コードをメモリに記憶している。これにより、ＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定し、その抵抗値とＥＣＵ３に記憶された異常コードとの組み合わせによって異常部位を特定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される複数の電子制御機器及び電子制御装置が多重通信ラインに接続されて形成される車両用通信ネットワークの故障診断方法に関する。

従来技術として、例えば特許文献１に記載された車両用電子制御系の故障診断装置がある。この故障診断装置は、この故障診断装置に備えられた入力部を通じて、複数の電子制御関連部材が接続される多重通信ラインから受信した通信信号情報を解析する信号解析部を有している。

その信号解析部は、受信した通信信号情報から複数の電子制御関連部材による通信の有無に基づいて、多重通信系のうち故障の虞がある領域、例えばセンサ類が故障している等を特定する第１の故障部特定手段と、通信信号情報から得られる通信信号のデータ内容に基づいて、複数の電子制御関連部材のうち故障の虞がある電子制御関連部材を特定する第２の故障部特定手段とを有している。

これにより、多重通信系のうち故障の虞がある領域を特定し、且つ複数の電子制御関連部材のうち故障の虞がある電子制御関連部材を特定することができる。
特開２００２−９１５４９号公報

ところが、上記の従来技術では、例えば多重通信系に異常が有ると判定された場合に、その多重通信系の異常部位を特定できないという問題がある。つまり、第１の故障部特定手段では、多重通信系の全体を対象として故障診断を行っているため、センサ類が故障している等の大まかな故障部位しか分からず、具体的に多重通信系のどの部位にどのように異常が発生しているのか（多重通信ラインの本線なのか、その本線から電子制御関連部材に配線される支線なのか、また支線であったとしても、どの支線なのか）を判別できない。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、通信ネットワーク内に故障（異常）が発生した場合に、その異常部位を容易に特定できる車両用通信ネットワークの故障診断方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、故障診断部を備えた電子制御装置（３）と複数の電子制御機器（１、２）とが多重通信ラインの本線（４、４ａ、４ｂ）に接続されることで構築された通信ネットワークの故障診断を行う故障診断方法であって、電子制御装置の故障診断部にて、電子制御機器が故障したとき、及び多重通信ラインの本線から電子制御機器に繋がる支線に至るまでの通信線に断線やショートを含む異常が生じたときに、それぞれ異なる異常コードを記憶させると共に、多重通信ラインの本線抵抗の抵抗値を測定し、測定された本線抵抗の抵抗値と、故障診断機能に記憶された異常コードとの組み合わせから、通信ネットワーク内に生じる異常部位を特定することを特徴としている。

このように、電子制御装置の故障診断部にて、電子制御機器が故障した時、及び多重通信ラインの本線から電子制御機器に繋がる支線に至るまでの通信線に断線やショートを含む異常が生じた時に、それぞれ異なる異常コードを記憶させると共に、多重通信ラインの本線抵抗の抵抗値を測定し、測定された本線抵抗の抵抗値と、故障診断機能に記憶された異常コードとの組み合わせから、通信ネットワーク内に生じる異常部位を特定している。

多重通信ラインの本線、または本線から電子制御機器に接続される支線に断線やショート等の異常が生じると、その異常部位に応じて多重通信ラインの本線抵抗が異なる。さらに、異常が生じた場合に、異常の状態に合わせて異なるコードを故障診断部にて記憶させておけば、その故障の状態が分かる。このため、本線抵抗の抵抗値と異常コードとの組み合わせに応じて、多重通信ラインの本線の断線、あるいは本線から電子制御機器に接続される支線の断線、あるいは本線のショート、あるいは支線のショート等を特定できる。

例えば、請求項２に示すように、多重通信ラインの本線抵抗を測定した後、故障診断機能に記憶された異常コードを検出して、その異常コードと測定した抵抗値とを組み合わせて異常部位を特定することができる。また、請求項３に示すように、故障診断機能に記憶された異常コードを検出した後、多重通信ラインの本線抵抗を測定して、その抵抗値と異常コードとを組み合わせて異常部位を特定することもできる。

請求項４に記載の発明では、多重通信ラインの本線に対して支線（５）を通じて測定用コネクタ（７）を接続すると共に、この測定用コネクタを通じて本線抵抗の抵抗値を測定し、多重通信ラインの本線の終端位置のそれぞれに、測定用コネクタに並列的に終端抵抗を備え、本線抵抗の抵抗値が、終端抵抗を並列接続した時の合成抵抗値であった場合には、多重通信ラインの本線およびこの本線から電子制御機器につながる支線が故障していない、又は通信ラインの本線には故障が発生していないが多重通信ラインの本線から電子制御機器につながる支線に故障が発生しているものすることを特徴としている。

このように、本線抵抗の抵抗値が、終端抵抗を並列接続した時の合成抵抗値であった場合には、多重通信ラインの本線およびこの本線から電子制御機器につながる支線が故障していない、又は通信ラインの本線には故障が発生していないが多重通信ラインの本線から電子制御機器につながる支線に故障が発生しているものすることができる。

また、請求項５に示すように、本線抵抗の抵抗値が、終端抵抗のうちの一方の抵抗値であった場合には、多重通信ラインの本線が断線故障しているものとすることができる。

さらに、請求項６に示すように、本線抵抗の抵抗値が０であった場合には、多重ラインの本線がショートしている、多重通信ラインの本線から電子制御機器につながる支線がショートしている、もしくは電子制御装置内でショートしている、のうちの少なくとも１つとすることができる。

そして、請求項７に示すように、本線抵抗の抵抗値が無限大であった場合には、測定用コネクタと多重通信ラインの本線とを接続する支線が断線故障しているものとすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、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る。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は車両用通信ネットワークの模式図である。

本実施形態は、例えば、車両旋回時の安定性を確保するために車両の挙動を制御するシステム（横滑り防止制御システムと呼ぶ）に適用されるもので、図１に示す様に、各種センサ１、２とＥＣＵ３がＣＡＮバスに接続されて通信ネットワークを構築している。

ＣＡＮバスは、通信データを運ぶ多重通信ラインであり、２個の終端抵抗（本実施形態では120 Ω）に接続されるCAN-H ライン４ａとCAN-L ライン４ｂより構成される本線（以下ＣＡＮバス本線４と呼ぶ）と、このＣＡＮバス本線４と各種センサ１、２もしくは測定用コネクタとしてのダイアグテスタ接続コネクタ７とを接続する支線５とを有している。

各種センサ１、２は、例えば車両情報を検出するためのヨーレートセンサ１と舵角センサ２であり、各支線５を通じてＪ／Ｃ（ジャンクションコネクタ）６に接続され、Ｊ／Ｃ６を介してＣＡＮバス本線４に接続されている。

ＥＣＵ３は、横滑り防止制御システムを制御する電子制御装置でありメモリ等を備えた一般的なマイクロコンピュータで構成されている。このＥＣＵ３は、ＣＡＮバス本線４に接続されており、各種センサ１、２から送信される信号に基づいて故障診断を行う故障診断機能（図示せず）を有している。この故障診断機能は、ＥＣＵ３における故障診断部によって実現される。この故障診断部は、故障の状態に合わせて異なる異常コードをメモリに記憶させるようになっており、具体的には、ＣＡＮバス通信に異常が生じた時、各種センサ１、２が故障した時、及びＣＡＮバス本線４から各種センサ１、２に繋がる支線５に至るまでの通信ラインに断線やショート等の異常が生じた時に、それぞれに対応する異常コードをメモリに記憶させる。

図２に、故障の状態と異常コードとの相関関係の一例を示す。この図に示されるように、ＣＡＮ通信に異常が生じたときにはＵ０１、舵角センサ２との間の通信で異常が生じたときにはＵ０２、ヨーレートセンサ３との間の通信で異常が生じたときにはＵ０３、舵角センサ２が故障したときにはＣ０２、ヨーレートセンサ３が故障したときにはＣ０３というように、異常コードが決められている。

次に、通信ネットワークの故障診断方法を説明する。

本実施形態では、上記の通信ネットワークに何らかの異常（故障）が生じた時に、ＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定すると共に、故障診断機能によりＥＣＵ３のメモリに記憶された異常コードを確認し、これらを組み合わせることで異常部位を特定する。

ＣＡＮバス本線４の抵抗値に関しては、ＣＡＮバス本線４の終端位置、例えば図１に示されるようにＥＣＵ３とＪ／Ｃ６の終端部のそれぞれに１２０Ωの終端抵抗が備えられていることから、CAN-H ライン４ａとCAN-L ライン４ｂとの間の抵抗値、つまり終端抵抗によって形成される合成抵抗の抵抗値を測定することにより求められる。具体的には、ＣＡＮバス本線４に接続されたダイアグテスタ接続コネクタ７に抵抗計等を接続することでＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定する。

この時、ＣＡＮバス本線４が正常であれば、ダイアグテスタ接続コネクタ７に対して各終端抵抗が並列接続された形態となるため、計測される抵抗値が60Ωになる。しかしながら、ＣＡＮバス本線４または支線５（ダイアグテスタ接続コネクタ７に接続される支線５も含む）に断線やショート等の異常が生じていると、その異常部位に応じてＣＡＮバス本線４の抵抗値が異なるため、測定された抵抗値に応じて異常部位をある程度特定可能となる。

一方、異常コードに関しては、上記のダイアグテスタ接続コネクタ７にテスタ等（図示せず）を接続し、故障診断機能によりＥＣＵ３のメモリに記憶された内容を見ることにより確認する。そして、図２に示す様に、ＣＡＮバス通信の異常と、各種センサ１、２の故障、及びＣＡＮバス本線４から各種センサ１、２に繋がる支線５に至るまでの通信ラインの異常（断線やショート）とに応じてそれぞれ異なる異常コード（ダイアグコード）が設定されていることから、どのような異常コードになっているかにより、異常の状態を確認することができる。

これらの手法に基づいてＣＡＮバス本線４の抵抗値の測定と異常コードの確認が行われ、以下のａ）〜ｄ）に示される診断手順に従って、通信ネットワークの故障診断が実施される。

ａ）まず、ＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定し、測定された抵抗値に応じた異常部位の特定が行われる。

具体的には、ＣＡＮバス本線４の抵抗値と不具合部位との相関関係が図３に示されたように設定されており、これらに基づいて異常部位の特定が成される。なお、図３中の1)〜4)に示した各不具合は、図１の1)〜4)に示した箇所で発生していることを示している。

抵抗値120 Ω…ＣＡＮバス本線４の断線。

抵抗値0 Ω……ＣＡＮバス本線４のショート、支線５のショート、ＥＣＵ３または各種センサ１、２内でのショート。

抵抗値∞………ダイアグテスタ接続コネクタ７に繋がる支線５の断線。

抵抗値60Ω……各種センサ１、２に繋がる支線５の断線（但し、ＣＡＮバス本線４は正常）。または、ＥＣＵ３、各種センサ１、２の単体故障。

ｂ）測定された抵抗値が１２０Ω、０Ω、∞のいずれかであるか、又は６０Ωであるかを確認する。そして、その測定値に応じた処置を選択する。

ここで、ＣＡＮバス本線４の抵抗値と異常コードとが図４に示される関係となっている。この図から分かるように、抵抗値が１２０Ωの場合には、異常コードとしてすでにＵ０１〜Ｕ０３のいずれかが出力されているような状態、抵抗値が０Ωの場合には、異常コードとしてすでにＵ０１〜Ｕ０３がセットで出力されているような状態、抵抗値が∞の場合には、異常コードが何も出力されていないような状態となる。

このため、抵抗値が１２０Ω、０Ω、∞の場合には、異常コードを確認するまでもなく、異常の状態を特定することが可能となる。

しかしながら、抵抗値が６０Ωの場合には、ＣＡＮバス本線４が正常である場合か、各センサ１、２につながる支線の断線やＥＣＵ３もしくはセンサ１、２自体の故障が発生している場合か区別できない。この場合には、異常コードの確認が必要となる。

ｃ）従って、測定された抵抗値が120 Ω、0 Ω、及び∞の場合は、それぞれに特定される異常部位を修理する。すなわち、抵抗値が１２０Ωの場合にはＣＡＮバス本線４を修理し、０Ωの場合には１つずつセンサ２、３やＥＣＵ３をはずしてショートしている部位を特定して修理し、∞の場合にはダイアグテスタ接続コネクタ７につながる支線５を修理する。その後、再度ＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定して、正常値60Ωを示すことを確認する。

ｄ）一方、測定された抵抗値が60Ωの場合（上記ｂで異常部位を修理して抵抗値が正常値60Ωを示す場合も含む）は、テスタによって異常コードを確認する。ここで、テスタに異常コードが表示されていなければ、「特に異常無し」として故障診断を終了する。

測定された抵抗値が60Ωの場合で、通信ラインに関する異常コードが表示された時は、その異常コードによって異常部位（この場合、各種センサ１、２に繋がる支線５の断線が考えられる）を特定する。

また、通信ラインに関する異常コード以外に、図２に示されるＣ０１、Ｃ０２等のように、センサ１、２自身に関する異常コードが出力されている場合は、その異常コードに対応するセンサ１、２の故障であると特定できる。

上記の様に、通信ネットワークに何らかの異常（故障）が生じた場合に、ＣＡＮバス本線４の抵抗値と、ＥＣＵ３の故障診断機能に記憶された異常コードとを組み合わせることにより、ＣＡＮバス本線４の異常（断線またはショート）と、支線５の異常（断線またはショート）、及び各種センサ１、２自体の故障とを区別することができる。これにより、通信ネットワークの異常部位を短時間に特定できるので、修理時間を大幅に短縮できる。

また、上記の方法によれば、ＣＡＮバス本線４の抵抗値と異常コードとを組み合わせるだけで異常部位を特定できるので、異常部位を特定するために別回路を設ける必要がなく、ＣＡＮバス（多重通信ライン）を利用した通信ネットワークに対する故障診断を安価に実現できる。

（他の実施形態）
上記の実施形態では、ＣＡＮバス本線４の抵抗値を抵抗計によって測定する例を記載したが、ＥＣＵ３から異常コードを読み取るテスタに抵抗値を測定する機能を持たせても良い。この場合、テスタによる故障診断の完全自動化が可能となる。

また、上述した診断手順をテスタ（テスタ以外のツールでも良い）に組み込み、テスタにてその手順に従った表示が行えるようにすれば、テスタの表示に従ってユーザが手順通りの診断方法を実施することができるため、テスタとの対話型自動故障診断が可能となる。

なお、故障診断の手順は、実施形態に記載した例（ＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定してから異常コードを調べる）とは逆に、異常コードを調べてからＣＡＮバス本線４の抵抗値を測定しても良い。

上記の実施形態では、横滑り防止制御システムに係わる通信ネットワークの故障診断方法を記載したが、横滑り防止制御システムに限定されるものではなく、車両に搭載されるその他の制御システムに対しても本発明の故障診断方法を適用で
きることは言うまでもない。

また、上記の実施形態では、多重通信ラインの一例としてＣＡＮバスを記載したが、ＣＡＮバス以外の多重通信ライン（例えば、TTCAN 、TTP 、FlexRay 、byteflightといった次世代通信アーキテクチャ）を利用した通信ネットワークにも本発明の故障診断方法を適用できることは言うまでもない。

車両用通信ネットワークの模式図である。 異常コードの一覧図である。 ＣＡＮバス本線の抵抗値と異常部位との関係を示す図面である。 抵抗値と異常コード及び異常部位との組み合わせパターンを示す図面である。

符号の説明

１…ヨーレートセンサ（電子制御機器）
２…舵角センサ（電子制御機器）
３…ＥＣＵ（電子制御装置）
４…ＣＡＮバス本線（多重通信ライン）

Claims (7)

1. 故障診断部を備えた電子制御装置（３）と複数の電子制御機器（１、２）とが多重通信ラインの本線（４、４ａ、４ｂ）に接続されることで構築された通信ネットワークの故障診断を行う故障診断方法であって、
   前記電子制御装置の故障診断部にて、前記電子制御機器が故障したとき、及び前記多重通信ラインの本線から前記電子制御機器に繋がる支線に至るまでの通信線に断線やショートを含む異常が生じたときに、それぞれ異なる異常コードを記憶させると共に、
   前記多重通信ラインの本線抵抗の抵抗値を測定し、
   測定された前記本線抵抗の抵抗値と、前記故障診断機能に記憶された異常コードとの組み合わせから、前記通信ネットワーク内に生じる異常部位を特定することを特徴とする車両用通信ネットワークの故障診断方法。
2. 請求項１に記載した車両用通信ネットワークの故障診断方法において、
   前記多重通信ラインの本線抵抗を測定した後、前記故障診断機能に記憶された異常コードを検出して、その異常コードと測定した抵抗値とを組み合わせて異常部位を特定することを特徴とする車両用通信ネットワークの故障診断方法。
3. 請求項１に記載した車両用通信ネットワークの故障診断方法において、
   前記故障診断機能に記憶された異常コードを検出した後、前記多重通信ラインの本線抵抗を測定して、その抵抗値と前記異常コードとを組み合わせて異常部位を特定することを特徴とする車両用通信ネットワークの故障診断方法。
4. 前記多重通信ラインの本線に対して支線（５）を通じて測定用コネクタ（７）を接続すると共に、この測定用コネクタを通じて前記本線抵抗の抵抗値を測定し、
   前記多重通信ラインの前記本線の終端位置のそれぞれに、前記測定用コネクタに並列的に終端抵抗を備え、
   前記本線抵抗の抵抗値が、前記終端抵抗を並列接続した時の合成抵抗値であった場合には、前記多重通信ラインの本線およびこの本線から前記電子制御機器につながる前記支線が故障していない、又は前記通信ラインの本線には故障が発生していないが前記多重通信ラインの本線から前記電子制御機器につながる前記支線に故障が発生しているものすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用通信ネットワークの故障診断方法。
5. 前記本線抵抗の抵抗値が、前記終端抵抗のうちの一方の抵抗値であった場合には、前記多重通信ラインの本線が断線故障しているものとすることを特徴とする請求項４に記載の車両用通信ネットワークの故障診断方法。
6. 前記本線抵抗の抵抗値が０であった場合には、前記多重ラインの本線がショートしている、前記多重通信ラインの本線から前記電子制御機器につながる前記支線がショートしている、もしくは前記電子制御装置内でショートしている、のうちの少なくとも１つとすることを特徴とする請求項４または５に記載の車両用通信ネットワークの故障診断方法。
7. 前記本線抵抗の抵抗値が無限大であった場合には、前記測定用コネクタと前記多重通信ラインの本線とを接続する前記支線が断線故障しているものとすることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の車両用通信ネットワークの故障診断方法。
   

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