JP2007228338A - 電子制御ユニットおよび電子制御ユニットの送信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】送信すべきデータの抜けの発生を軽減し、受信側における処理負荷を軽減するようにした電子制御ユニットを提供する。
【解決手段】センサ5から出力されたパルス信号を回転数算出部21が計数してエンジン回転数を算出し、変化率・更新間隔算出部22がそのエンジン回転数の変化率および更新間隔を算出する。送信周期変更部23は、エンジン回転数の変化率に応じてCANバスに送信するデータの送信タイミングを可変し、変化率が小さいときは短い周期、変化率が大きいときは長い周期による定期送信にする。送信周期変更部23は、また、変化率が大きくて更新間隔が短いとき、変化率が小さくて更新間隔が長いときはイベント送信にする。送信タイミングを変化率に応じて変化させることで、変化率の大きいときの送信データの抜けを低減でき、変化率の小さいときの同一データの送信も低減できる。
【選択図】図3
【解決手段】センサ5から出力されたパルス信号を回転数算出部21が計数してエンジン回転数を算出し、変化率・更新間隔算出部22がそのエンジン回転数の変化率および更新間隔を算出する。送信周期変更部23は、エンジン回転数の変化率に応じてCANバスに送信するデータの送信タイミングを可変し、変化率が小さいときは短い周期、変化率が大きいときは長い周期による定期送信にする。送信周期変更部23は、また、変化率が大きくて更新間隔が短いとき、変化率が小さくて更新間隔が長いときはイベント送信にする。送信タイミングを変化率に応じて変化させることで、変化率の大きいときの送信データの抜けを低減でき、変化率の小さいときの同一データの送信も低減できる。
【選択図】図3
Description
本発明は電子制御ユニットおよび電子制御ユニットの送信方法に関し、特に車両の各機器を外部のセンサ信号に基づいて制御するとともにそのセンサ信号を他の制御用途のためにCANバスに送信するようにした電子制御ユニットおよび電子制御ユニットの送信方法に関する。
車両には、たとえばエンジン、トランスミッション、ステアリング、ブレーキ、エアコン、オーディオ、ナビゲーション装置など各部を制御するための多くの電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)が搭載されており、関連する制御機能を持った電子制御ユニットは、車載ネットワークによって相互に通信できるように構成されていて、センサ信号を含むデータの共有化がはかられている。このような車載ネットワークの通信プロトコルには、一般に、CAN(Controller Area Network)通信プロトコルが採用されている。
たとえばエンジン回転数を制御する電子制御ユニットでは、エンジンの回転数を検出するセンサからセンサ値の信号を受け、そのセンサ値に基づいてエンジン回転数を制御するようにしている。その電子制御ユニットは、また、そのエンジン回転数の制御に使用したエンジン回転数のセンサ値をCANデータにしてCANバスに送信している。これにより、CANバスに接続された他の電子制御ユニットは、エンジンの回転数を検出するセンサを別個に設置することなくエンジン回転数のセンサ値のデータを利用することができるようになる。
ここで、センサからセンサ値の信号を受信している電子制御ユニットは、車両の走行状態に応じてセンサ値が変化すれば、そのタイミングで変化したセンサ値をリアルタイムに取り込んでエンジン回転数の制御に使用する。一方、CANバスへ送信するデータについては、電子制御ユニットがあらかじめ決められた一定の送信周期にて、エンジン回転数のセンサ値をCANバスに送信するようにしている(たとえば、特許文献1参照。)。次に、この電子制御ユニットが行うCANバスへのデータ送信について説明する。
図7はセンサ値更新間隔と送信タイミングとの関係を示す図であって、(A)はセンサ値更新間隔が送信周期より短い場合を示し、(B)はセンサ値更新間隔が送信周期より長い場合を示している。この図7において、受信されたセンサ値の更新タイミングを符号の逆黒三角で示し、センサ値の送信タイミングをt0,t1,t2,t3,t4で示している。
センサの出力を受けている電子制御ユニットは、受信したセンサ値を共有RAM(Random Access Memory)に保持しておき、CANバスへ送信するときには、送信周期ごとに、その共有RAMに保持されているセンサ値を読み出して送信している。エンジンの回転数を検出するセンサは、エンジンの回転数が変化しなければ、同じセンサ値を出力しているので、そのセンサ値を保持している共有RAMでのセンサ値も変化しない。エンジンの回転数が変化すれば、センサはエンジンの回転数の変化に応じたセンサ値を出力するので、共有RAMに保持されているセンサ値は、その変化したセンサ値によって更新される。
ここで、エンジンの回転数が上昇して共有RAMに保持されているセンサ値の更新間隔が短くなると、図7の(A)に示すように、隣接する送信タイミングの間にセンサ値の更新が2回以上になることがある。その場合、送信タイミングで実際に送信されるCANデータは、最後に更新されたデータだけとなる。図7の(A)に示す例では、送信タイミングt0−t1,t1−t2,t3−t4の間でセンサ値の更新が2回あり、送信タイミングt2−t3の間ではセンサ値の更新が3回ある場合を示しており、いずれも、各送信タイミングでは、最後に更新されたセンサ値が送信され、丸で囲ったタイミングで更新されたセンサ値は、送信データに反映されることはない。
逆に、エンジンの回転数が低下してセンサ値の更新間隔が送信周期より長くなると、それぞれの送信タイミングでは、前回送信したCANデータと同じデータを送信することになる。図7の(B)に示す例では、送信タイミングt0,t2,t4の後にセンサ値の更新がある場合を示している。この場合は、センサ値の更新があった時点以降の送信タイミングt1,t2、t3,t4でその更新されたセンサ値がCANデータとして送信されるので、丸で囲った送信タイミングt2,t4では、前回の送信タイミングt1,t3と同じCANデータが送信されることになる。
特開2001−142794号公報(段落〔0061〕など)
従来の電子制御ユニットでは、センサから受信してCANバスに送信されるセンサ値ごとに送信周期が設定され、その設定された一定の送信周期でセンサ値のCANデータを送信しているので、センサ値の更新間隔が送信周期よりも短くなれば送信すべきデータの抜けが発生し、センサ値の更新間隔が送信周期よりも長くなれば重複したデータの送信が発生することになる。しかしながら、単にデータの抜けを避けるために送信周期を短くすれば、受信側の電子制御ユニットの処理負荷が増加し、同じデータの送信を避けるために送信周期を長くすれば、受信側の電子制御ユニットの不必要な処理が増加することになるという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、送信すべきデータの抜けの発生を軽減し、受信側における処理負荷を軽減するようにした電子制御ユニットを提供することを目的とする。
本発明では上記問題点を解決するために、外部のセンサが接続されていて前記センサから受けたセンサ値をCANバスに送信する機能を有する電子制御ユニットにおいて、前記センサから受けた前記センサ値の変化に基づいて、前記センサ値を前記CANバスに送信する送信タイミングを変更する送信周期変更手段を備えていることを特徴とする電子制御ユニットが提供される。
このような電子制御ユニットによれば、センサ値の変化に応じて、センサ値をCANバスに送信する送信タイミングを変更することができるので、変化率の高いセンサ値に対して速い周期で定期送信されることによりデータ抜けすることなく送信され、変化率の低いセンサ値に対しては遅い周期で定期送信されることにより同一データの送信を低減することができる。
本発明の電子制御ユニットは、送信周期変更手段を備えていることにより、センサ値の変化に応じてセンサ値をCANバスに送信する送信タイミングを変更することができるので、変化率の高いセンサ値は、速い周期で定期送信されることによりデータ抜けが低減し、変化率の低いセンサ値は、遅い周期で定期送信されることにより受信側の電子制御ユニット側でのデータ割り込み回数が減り、その処理負荷を低減することができるという利点がある。また、センサ値の変化率が高くて更新間隔が非常に短い場合、送信タイミングをセンサ値が更新されたときとするイベント送信とすることで、常に最新のデータを受信側の電子制御ユニットに反映させることが可能になり、センサ値の変化率が非常に低くて更新間隔が非常に長い場合、送信タイミングをセンサ値が更新されたときとするイベント送信とすることで、同様のデータ送信の回数が低減するとともに、受信側においても、同様のデータ参照の回数が低減されることから、送信側および受信側双方の電子制御ユニットの処理負荷を低減させることができる。
以下、本発明の実施の形態を、車両のエンジン回転数を制御する電子制御ユニットに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図1は車載ネットワークの例を示すシステム図である。
図1は車載ネットワークの例を示すシステム図である。
エンジン・パワートレイン系のネットワークには、たとえばエンジン回転数制御用の電子制御ユニット1、ブレーキ制御用の電子制御ユニット2、エアサスペンション制御用の電子制御ユニット3などがあり、それぞれCANバス4によって相互にバス接続されている。エンジン回転数制御用の電子制御ユニット1には、エンジン回転数を検出するセンサ5が接続されている。このセンサ5は、エンジン回転数に比例した数のパルス信号を出力する。もちろん、これら電子制御ユニット1,2,3には、図示はしないが、多くのセンサ、スイッチ、アクチュエータが接続されている。
電子制御ユニット1は、センサ5から常にエンジンの回転状態を表すパルス信号のセンサ値が入力されており、そのセンサ値に基づいてエンジン回転数を制御する機能を有している。この電子制御ユニット1は、また、同じエンジン回転数のセンサ値を必要とする他の電子制御ユニットのために、そのエンジン回転数のセンサ値をCANデータにしてCANバス4に送信している。送信されたセンサ値は、ブレーキ制御用の電子制御ユニット2およびエアサスペンション制御用の電子制御ユニット3が必要に応じて受信し、ブレーキ制御およびエアサスペンション制御に利用される。
図2は電子制御ユニットの構成例を示す図である。
電子制御ユニット1は、マイクロプロセッサ11、CANコントローラ12およびCANトランシーバ13を備えている。マイクロプロセッサ11は、この電子制御ユニット1の全体の制御を司る中央演算装置(CPU)14と、制御用の各種プログラムなどを格納するROM(Read-Only Memory)15と、実行中のプログラムやデータなどが記憶されるRAM16と、入出力インタフェース部(I/O)17とを有し、これらはバス18を介して相互に接続されている。この入出力インタフェース部17には、エンジン回転数を検出するセンサ5が接続されている。CANコントローラ12は、送信フレームの優先順位による調停やエラーチェックというような標準的なCANプロトコル機能を実現する。CANトランシーバ13は、CANバス4に接続されて、CANコントローラ12で生成されたCANデータをCANバス4に送信したり、CANバス4上を流れるCANデータを受信したりする機能を実現する。
電子制御ユニット1は、マイクロプロセッサ11、CANコントローラ12およびCANトランシーバ13を備えている。マイクロプロセッサ11は、この電子制御ユニット1の全体の制御を司る中央演算装置(CPU)14と、制御用の各種プログラムなどを格納するROM(Read-Only Memory)15と、実行中のプログラムやデータなどが記憶されるRAM16と、入出力インタフェース部(I/O)17とを有し、これらはバス18を介して相互に接続されている。この入出力インタフェース部17には、エンジン回転数を検出するセンサ5が接続されている。CANコントローラ12は、送信フレームの優先順位による調停やエラーチェックというような標準的なCANプロトコル機能を実現する。CANトランシーバ13は、CANバス4に接続されて、CANコントローラ12で生成されたCANデータをCANバス4に送信したり、CANバス4上を流れるCANデータを受信したりする機能を実現する。
この電子制御ユニット1では、センサ5から受けたセンサ値を内部でエンジン回転数制御に使用するとともに、そのセンサ値をCANコントローラ12およびCANトランシーバ13を介してCANバス4に送信する機能を有している。次に、この電子制御ユニット1が有するセンサ値送信機能について説明する。
図3は電子制御ユニットのセンサ値送信機能を示すブロック図である。
電子制御ユニット1は、回転数算出部21と、変化率・更新間隔算出部22と、送信周期変更部23とを備えている。
電子制御ユニット1は、回転数算出部21と、変化率・更新間隔算出部22と、送信周期変更部23とを備えている。
回転数算出部21は、入出力インタフェース部17によって受信されたセンサ5のパルス信号をもとにエンジン回転数を算出している。この回転数算出部21では、たとえば、センサ5からのパルス信号を受信し、単位時間当たりに受信したパルス信号のパルス数を計数することによってエンジン回転数を求めている。ここで求められたエンジン回転数を表わすセンサ値は、この電子制御ユニット1でのエンジン回転数制御に使用され、さらに、CANバス4への送信対象であるセンサ値となる。なお、この回転数算出部21は、特許請求の範囲のセンサ値算出手段に対応する。
回転数算出部21によって受信されたパルス信号は、一時的にRAM16に記憶され、エンジン回転数として算出されたセンサ値は、RAM16の一部をなす共有RAMに記憶されている。ここで、変化率・更新間隔算出部22は、回転数算出部21がパルス信号を受信したときに、前回受信したパルス信号との受信間隔からセンサ値の変化率を算出する。また、変化率・更新間隔算出部22は、ここで算出した変化率と前回算出した変化率とを比較し、変化率が大きいかどうかを判断し、変化率が大きい場合には、共有RAMに記憶されているセンサ値を今回算出のセンサ値に更新するとともに、前回の更新から今回の更新までの更新間隔を算出する。
送信周期変更部23は、変化率・更新間隔算出部22によって求められたセンサ値の変化率と更新間隔とに基づいて共有RAMに記憶されたセンサ値をCANバス4に送信する周期を変更する。この送信周期変更部23で変更された送信周期に基づいて、CANコントローラ12は、共有RAMに記憶されたセンサ値を読み出し、CANデータとして送信することになる。
以上の電子制御ユニット1の機能は、マイクロプロセッサ11のROM15に格納されたプログラムによって実現される。次に、そのプログラムにより実行される処理であって、センサ5からのパルス信号の受信からCANバス4への送信までの処理について説明する。
図4は電子制御ユニットの処理例を示すフローチャート、図5はセンサ値の受信タイミングと送信タイミングとを説明する図である。
まず、回転数算出部21は、センサ5から受信されたパルス信号を基にエンジン回転数が算出される(ステップS1)。センサ5からのパルス信号は、図5に示したように、エンジン回転数に応じて周期が変化する信号であり、たとえばパルスの立ち下がりエッジを受信タイミングとして受信し、RAM16に記憶される。エンジン回転数は、所定の単位時間内に受信したパルスの数を計数することにより算出され、センサ値としてRAM16に記憶される。
まず、回転数算出部21は、センサ5から受信されたパルス信号を基にエンジン回転数が算出される(ステップS1)。センサ5からのパルス信号は、図5に示したように、エンジン回転数に応じて周期が変化する信号であり、たとえばパルスの立ち下がりエッジを受信タイミングとして受信し、RAM16に記憶される。エンジン回転数は、所定の単位時間内に受信したパルスの数を計数することにより算出され、センサ値としてRAM16に記憶される。
変化率・更新間隔算出部22は、センサ5からのパルス信号の受信のたびに、センサ値の変化率および更新間隔を算出する(ステップS2)。変化率は、図5に示したように、今回の受信タイミングと前回の受信タイミングとの差から受信間隔を求め、その受信間隔が前回求めた受信間隔と比較することによって求められる。また、図5に示したように、センサ値の変化率が大きかったときなどでは、そのセンサ値はRAM16から共有RAMに転送されて記憶されていたセンサ値を更新するが、そのセンサ値の更新間隔は、センサ値の更新が発生したときに前回の更新からの時間間隔を算出することによって求められる。このようにして変化率と更新間隔が算出された後は、送信周期変更部23による送信周期変更処理が行われる。
まず、送信周期変更部23は、変化率・更新間隔算出部22によって求められたセンサ値の変化率が所定の範囲以上であるかどうかを判断する(ステップS3)。この所定の範囲は、センサ値が急激に変化するかあまり変化しない場合を除いた中間の変化率が分布する範囲であり、適用する車両に応じてあらかじめ設定されるものである。
ここで、センサ値の変化率がその所定の範囲の上限以上でない場合、次に、センサ値の変化率が所定の範囲以下であるかどうかが判断される(ステップS4)。ここで、センサ値の変化率がその所定の範囲の下限以下でない場合、すなわち、センサ値の変化率があらかじめ設定された所定の範囲内にあるとき、送信周期が標準的な24ミリ秒の定期送信に設定される(ステップS5)。
ステップS3の判断において、センサ値の変化率が所定の範囲の上限以上の場合、変化率・更新間隔算出部22によって求められたセンサ値の更新間隔が2ミリ秒より短いかどうかが判断される(ステップS6)。ここで、センサ値の更新間隔が2ミリ秒より短くない場合、すなわち、エンジン回転数が低くてその変化が比較的大きい場合には、送信周期が8ミリ秒の定期送信に設定され(ステップS7)、更新間隔が2ミリ秒より短い場合、すなわち、エンジン回転数が高くてその変化が比較的大きい場合には、イベント送信に設定され、データのリアルタイム性を確保する(ステップS8)。図5では、エンジン回転数が低い場合、受信間隔を表わすパルス周期は長く、エンジン回転数が高い場合、パルス周期は短く表現し、エンジン回転数の変化が大きい場合、変化率大と表現している。
ステップS4の判断において、センサ値の変化率が所定の範囲以下の場合、変化率・更新間隔算出部22によって求められたセンサ値の更新間隔が60ミリ秒より長いかどうかが判断される(ステップS9)。ここで、センサ値の更新間隔が60ミリ秒より長くない場合、すなわち、エンジン回転数が高くてその変化が比較的小さい場合には、送信周期が32ミリ秒の定期送信に設定され(ステップS10)、更新間隔が60ミリ秒より長い場合、すなわち、エンジン回転数が低くてその変化が比較的小さい場合には、イベント送信に設定される(ステップS11)。図5では、エンジン回転数の変化が小さい場合、変化率小と表現している。
以上の送信周期変更処理により、センサ値の送信周期は、基本的には、変化率・更新間隔算出部22により算出されたセンサ値の変化率に応じて、8ミリ秒、24ミリ秒、32ミリ秒の3段階に設定され、その設定された送信周期にてセンサ値がCANバス4に定期送信されることになる。なお、図5には、中間の周期の定期送信は、省略してある。これにより、エンジンの回転数が高くても低くても、センサ値の変化率が所定の範囲内にあるときには、送信周期が中間の24ミリ秒の定期送信で送信されることになる。特に、回転数が高い場合には、その送信周期の間に多数のセンサ値が発生し、実際に送信されるのはその送信周期内で最後に発生した最新のセンサ値のみとなるが、元々これらのセンサ値は変化率の小さいものであるので、実際に送信されるセンサ値以外のセンサ値が送信されなくても何ら問題はない。また、センサ値の変化率が所定の範囲を超えて大きい場合で更新間隔が長い場合には、送信周期が短い8ミリ秒の定期送信で送信され、センサ値の変化率が所定の範囲を下回って小さい場合で更新間隔が短い場合には、送信周期が長い32ミリ秒の定期送信で送信される。
さらに、センサ値の変化率が所定の範囲を超えて大きい場合で更新間隔が短い場合には、送信周期が短い8ミリ秒でもデータ抜けが発生する虞があるので、そのときには、イベント送信で送信される。また、センサ値の変化率が所定の範囲を下回って小さい場合で更新間隔が長い場合には、送信周期が長い32ミリ秒ではあまりにも同じデータ値が連続して送信されるので、そのときには、イベント送信で送信される。
図6はイベント送信を説明する図であって、(A)はセンサ値更新間隔が非常に短い場合を示し、(B)はセンサ値更新間隔が非常に長い場合を示している。
センサ値の変化率が非常に大きく、しかも更新間隔が2ミリ秒より短くなった場合には、図6の(A)に示すように、センサ値が更新されるたびに送信される。同様にして、センサ値の変化率が非常に小さく、しかも更新間隔が60ミリ秒より長くなった場合には、図6の(B)に示すように、センサ値が更新されたときに送信される。
センサ値の変化率が非常に大きく、しかも更新間隔が2ミリ秒より短くなった場合には、図6の(A)に示すように、センサ値が更新されるたびに送信される。同様にして、センサ値の変化率が非常に小さく、しかも更新間隔が60ミリ秒より長くなった場合には、図6の(B)に示すように、センサ値が更新されたときに送信される。
1,2,3 電子制御ユニット
4 CANバス
5 センサ
11 マイクロプロセッサ
12 CANコントローラ
13 CANトランシーバ
21 回転数算出部
22 変化率・更新間隔算出部
23 送信周期変更部
4 CANバス
5 センサ
11 マイクロプロセッサ
12 CANコントローラ
13 CANトランシーバ
21 回転数算出部
22 変化率・更新間隔算出部
23 送信周期変更部
Claims (7)
- 外部のセンサが接続されていて前記センサから受けたセンサ値をCANバスに送信する機能を有する電子制御ユニットにおいて、
前記センサから受けた前記センサ値の変化に基づいて、前記センサ値を前記CANバスに送信する送信タイミングを変更する送信周期変更手段を備えていることを特徴とする電子制御ユニット。 - 外部のセンサが接続されていて前記センサから受けたセンサ値をCANバスに送信する機能を有する電子制御ユニットにおいて、
前記センサから受けた前記センサ値を算出するセンサ値算出手段と、
前記センサ値算出手段によって算出された前回および今回の前記センサ値の変化を示す変化率と前記変化率が大きくて前記センサ値を更新したときの前回の更新からの更新間隔とを算出する変化率・更新間隔算出手段と、
前記変化率・更新間隔算出手段にて算出された前記変化率および前記更新間隔に基づいて前記センサ値を前記CANバスに送信する送信タイミングを変更する送信周期変更手段と、
を備えていることを特徴とする電子制御ユニット。 - 前記センサ値算出手段は、前記センサから単位時間内に受けたパルスの数を計数することによって前記センサ値を算出するようにしたことを特徴とする請求項1または2記載の電子制御ユニット。
- 前記送信周期変更手段は、前記変化率が小さいときは前記送信タイミングを前記センサ値に応じた周期の定期送信に変更し、前記変化率が大きいときは前記送信タイミングを前記センサ値が受信されたときとするイベント送信に変更するようにしたことを特徴とする請求項2記載の電子制御ユニット。
- 前記送信周期変更手段は、前記変化率が小さく前記更新間隔が所定値より十分長いとき前記送信タイミングを前記センサ値が受信されたときとするイベント送信に変更するようにしたことを特徴とする請求項2記載の電子制御ユニット。
- 前記送信周期変更手段は、前記センサ値が急激に変化するかあまり変化しない場合を除いた所定の範囲内に前記変化率が入っているときは、前記送信タイミングを標準的な周期の定期送信に変更し、前記センサ値が急激に変化して前記変化率が前記所定の範囲を越えて大きくなった場合は、前記更新間隔が前記標準的な定期送信時の送信周期より短い周期に設定された所定の第1の周期より長いときに前記送信タイミングを前記標準的な定期送信よりも短くて前記第1の周期よりも長い周期の定期送信に変更し、前記更新間隔が前記第1の周期より短いときには前記送信タイミングを前記センサ値が受信されたときとするイベント送信に変更し、前記センサ値があまり変化しなくて前記変化率が前記所定の範囲より小さくなった場合は、前記更新間隔が前記標準的な定期送信時の送信周期より長い周期に設定された所定の第2の周期より短いときに前記送信タイミングを前記標準的な定期送信よりも長くて前記第2の周期よりも短い周期の定期送信に変更し、前記更新間隔が前記第2の周期より長いときには前記信タイミングを前記センサ値が受信されたときとするイベント送信に変更することを特徴とする請求項2記載の電子制御ユニット。
- 外部のセンサが接続されていて前記センサから受けたセンサ値をCANバスに送信する機能を有する電子制御ユニットの送信方法において、
コンピュータが、
前記センサから受けた前記センサ値の変化率を算出するステップと、
算出された前記変化率に応じて、前記CANバスに送信するセンサ値の送信タイミングを可変するステップと、
を実行することを特徴とする電子制御ユニットの送信方法。
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