JP2020186685A - 中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中継装置の異常を好適に検出する。【解決手段】車両に搭載され、センサから他の装置への入力信号又は他の装置からアクチュエータへの入力信号を中継する中継装置１であって、設定部と、生成部と、中継部と、第１検出部と、第２検出部とを備える。中継部は、通常モード時には、入力信号を通常出力信号として出力することで中継を行い、疑似モード時には、入力信号に替えて、入力信号に応じた期待値を有する疑似出力信号を出力することで中継を行う。第１検出部は、通常モード時に、入力信号の測定値と通常出力信号の測定値との比較結果に基づき異常を検出する。第２検出部は、疑似モード時に、疑似出力信号の期待値と測定値との比較結果に基づき異常を検出する。【選択図】図２

Description

本開示は、センサ又はアクチュエータとＥＣＵとの間の信号を中継する車載用の中継装置に関する。

車両のアクセルペダルの踏込み量を検出するセンサ（以後、アクセルペダルセンサ）の故障を診断する技術が知られている。特許文献１には、２つのアクセルペダルセンサが設けられている制御システムにおける故障診断装置が提案されている。この装置では、各アクセルペダルセンサからＥＣＵへの入力信号の差等に基づいて、故障診断を行う。

特開２００３−１２０３８５号公報

ここで、アクセルペダルセンサからの信号が、中継装置を介してＥＣＵに入力される場合が想定される。このような場合、特許文献１に記載されているように、各アクセルペダルからの入力信号の差に基づき故障診断を行ったとしても、アクセルペダル及び中継装置のうちのいずれかで故障が生じたのかを判別できない場合がある。

本開示の１つの局面は、中継装置の異常を好適に検出する。

本開示の一態様は、車両に搭載され、センサから他の装置への入力信号又は他の装置からアクチュエータへの入力信号を中継する中継装置（１）である。中継装置は、設定部（１３）と、生成部（１３）と、中継部（１３,１４）と、第１検出部（Ｓ１０５,Ｓ１１５）と、第２検出部（Ｓ１３０,Ｓ１４０）とを備える。設定部は、中継の状態を、通常モード又は疑似モードに設定する。生成部は、入力信号に応じた期待値を有する疑似出力信号を生成する。中継部は、通常モード時には、入力信号を通常出力信号として出力することで中継を行い、疑似モード時には、入力信号に替えて、疑似出力信号を出力することで中継を行う。第１検出部は、通常モード時に、入力信号の測定値と通常出力信号の測定値との比較結果に基づき異常を検出する。第２検出部は、疑似モード時に、疑似出力信号の期待値と疑似出力信号の測定値との比較結果に基づき異常を検出する。

このような構成によれば、中継装置は、通常モード又は疑似モードに対応した方法で、中継される入出力信号を比較する。これにより、中継の異常を正しく検出できる。
なお、この欄及び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。

中継装置のブロック図である。 故障診断処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．構成］
図１に示す中継装置１は、車両に搭載され、センサとＥＣＵ３との間の信号を中継するように構成される。なお、センサは、例えば、車両に乗車しているドライバ等のユーザから受け付けた操作を示す信号を出力しても良い。また、センサは、例えば、光や温度等の車両の周辺情報を検知し、検知した情報を信号として出力しても良い。本実施形態では、一例として、センサは、アクセルペダルセンサ２として構成されている。そして、中継装置１は、アクセルの踏み間違いが生じた際の車両の急発進や急加速を抑制する機能を有する。

アクセルペダルセンサ２は、アクセルの踏込量を検出し、検出した踏込量に対応するアクセル開度を示す信号を出力する。該信号は、中継装置１を介してＥＣＵ３へ出力される。
ＥＣＵ３は、中継装置１を介してアクセルペダルセンサ２から入力された信号が示すアクセル開度に応じて、車両の駆動力を制御する。ＥＣＵ３は、例えば、該信号の示すアクセル開度に応じて、スロットル開度を設定する。

なお、中継装置１は、車両の製造時に車両に搭載されても良い。また、中継装置１は、アクセルペダルセンサ２と、アクセルペダルセンサ２からの上記信号が直接的に入力されるＥＣＵ３とが搭載された車両が製造された後の段階（例えば、車両が市場に流通した後）に、追加的に車両に搭載されても良い。

以後、アクセルペダルセンサ２から中継装置１に入力される信号を、入力信号と記載し、中継装置１からＥＣＵ３に中継される信号を、出力信号と記載する。
中継装置１は、入力端子１１と、出力端子１２と、制御回路１３と、スイッチング回路１４とを備える。

入力端子１１は、アクセルペダルセンサ２に接続されており、アクセルペダルセンサ２からの入力信号が入力される。
出力端子１２は、ＥＣＵ３に接続されており、中継装置１からの出力信号は、出力端子１２を介してＥＣＵ３に出力される。

スイッチング回路１４は、例えば、リレーや、トランジスタや、ＭＯＳ ＦＥＴ等のスイッチング素子を有する。スイッチング素子の状態を変化させることで、入力端子１１から入力された入力信号が中継装置１を流れる経路が変更される。

制御回路１３は、ＣＰＵと、ＲＯＭ及びＲＡＭを含む半導体メモリ（以後、メモリ）とを有するマイクロコンピュータを備える。ＣＰＵは、メモリに保存されているプログラムを実行する。ＣＰＵが不揮発性の記録媒体であるメモリに保存されたプログラムを実行することにより、中継装置１の機能が実現される。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御回路１３は、１つのＣＰＵを備えていても良いし、複数のＣＰＵを備えていても良い。また、中継装置１の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能は、電子回路を用いて実現されても良い。この場合、電子回路は、デジタル回路、又は、アナログ回路、あるいはこれらの組み合わせとして構成されていても良い。

制御回路１３は、外部からの指示に応じて、信号の中継の状態を、通常モード又は疑似モードに設定する。
通常モードでは、入力信号をそのまま通常出力信号としてＥＣＵ３に出力することで、中継が行われる。

一方、疑似モードは、アクセルの踏み間違いが生じた際の急加速や急発進を抑制するためのモードである。疑似モードでは、通常出力信号に替えて、入力信号に基づき生成された疑似出力信号をＥＣＵ３に出力することで、中継が行われる。

制御回路１３は、通常モードに移行した際には、入力端子１１から入力された入力信号が、スイッチング回路１４を経由してそのまま通常出力信号として出力端子１２から出力されるよう、スイッチング回路１４を切り換える。

一方、疑似モードでは、制御回路１３は、入力信号に応じた期待値を有する疑似出力信号を生成する。疑似モードに移行した際には、制御回路１３は、入力端子１１から入力された入力信号に替えて、疑似出力信号がスイッチング回路１４を経由して出力端子１２から出力されるよう、スイッチング回路１４を切り換える。制御回路１３は、入力信号が示すアクセル開度が急激に増加した際に、車両の加速を抑制するため、アクセル開度の増加の度合いを抑えた信号を疑似出力信号として生成する。

また、制御回路１３は、中継装置１による中継の異常を検出する機能を有する。具体的には、通常モードでは、入力信号の測定値と通常出力信号の測定値との比較結果に基づき異常が検出される。一方、疑似モードでは、入力信号に基づき算出された疑似出力信号の期待値と、疑似出力信号の測定値との比較結果に基づき、異常が検出される。

［２．処理］
次に、故障診断処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、故障診断処理は、制御回路１３のＣＰＵにより定期的に実行されても良い。

故障診断処理では、入力端子１１にて測定された入力信号の測定値と、出力端子１２にて測定された通常又は疑似出力信号の測定値とに基づき、中継の異常が検出される。具体的には、測定値とは、例えば、予め定められた時点における該信号の値（すなわち、信号の電圧値）であっても良い。また、測定値とは、例えば、該信号の値が変化する度合いであっても良い。すなわち、予め定められた測定間隔を開けて測定された該信号の値の差分を、測定値としても良い。また、測定値とは、例えば、予め定められた積分期間における該信号の値の積分値であっても良い。すなわち、積分期間において複数回にわたり測定された該信号の値の積算値を、測定値としても良い。以後、入力信号の測定値をＸとし、通常出力信号、疑似出力信号の測定値を、それぞれ、Ｙ１、Ｙ２とする。

Ｓ１００では、ＣＰＵは、現在のモードが、通常モードか疑似モードかを判定する。通常モードの場合は、ＣＰＵは、処理をＳ１０５に移行させ、疑似モードの場合は、ＣＰＵは、処理をＳ１３０へ移行させる。

Ｓ１０５では、ＣＰＵは、入力信号を測定してＸを得ると共に、入力信号の測定タイミングから所定時間（以後、Ｔ１）が経過するまでの第１測定期間に、入力信号に追従して通常出力信号が変化しているか否かを判定する。

すなわち、ＣＰＵは、Ｘに基づき、第１測定期間に通常出力信号が到達すべき値である正常値を算出する。正常値とは、Ｘであっても良い。また、中継装置１にて入力信号を中継する際の電圧降下を考慮して、Ｘ−ｘ０を判定値としても良い。なお、ｘ０は、中継の際に生じる電圧降下分に相当する補正値である。また、ＣＰＵは、Ｘに基づき、第１測定期間に通常出力信号が到達すべき値の範囲である正常範囲を算出しても良い。具体的には、正常範囲とは、正常値を含む値の範囲であっても良い。一例として、正常値が中央に位置する値の範囲が、正常範囲とされても良い。

そして、ＣＰＵは、第１測定期間における通常出力信号を測定し、Ｙ１を得ると共に、第１測定期間に、Ｙ１が、正常値となるか、又は、Ｙ１が、正常範囲となるか否かを判定する。肯定判定が得られた場合には（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、中継は正常とみなして（Ｓ１１０）本処理を終了する。一方、否定判定が得られた場合には（Ｓ１０５：Ｎｏ）、Ｓ１１５に移行する。

Ｓ１１５では、ＣＰＵは、第１測定期間の終了時点から所定時間（以後、Ｔ２）が経過するまでの第２測定期間に、入力信号に追従して通常出力信号が変化しているか否かを判定する。

すなわち、ＣＰＵは、第２測定期間における通常出力信号を測定し、Ｙ１を得ると共に、第２測定期間に、Ｙ１が、上述した正常値となるか、又は、Ｙ１が、上述した正常範囲となるか否かを判定する。肯定判定が得られた場合には（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、第１異常が生じているとみなして（Ｓ１２０）本処理を終了する。一方、否定判定が得られた場合には（Ｓ１１５：Ｎｏ）、第２異常が生じているとみなして（Ｓ１２５）本処理を終了する。

疑似モード時に移行するＳ１３０では、ＣＰＵは、入力信号を測定してＸを得ると共に、Ｘに基づき疑似出力信号の期待値（以後、Ｚ）を算出する。そして、入力信号の測定タイミングから所定時間（以後、Ｔ３）が経過するまでの第３測定期間に、疑似出力信号がＺに達するか否かを判定する。また、ＣＰＵは、Ｘに基づき、第３測定期間に疑似出力信号が到達すべき値の範囲である期待範囲を算出しても良い。具体的には、期待範囲とは、Ｚを含む値の範囲であっても良い。一例として、Ｚが中央に位置する値の範囲が、期待範囲とされても良い。

そして、ＣＰＵは、第３測定期間における疑似出力信号を測定し、Ｙ２を得ると共に、第３測定期間に、Ｙ２が、Ｚとなるか、又は、Ｙ２が、期待範囲となるか否かを判定する。肯定判定が得られた場合には（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、中継は正常とみなして（Ｓ１３５）本処理を終了する。一方、否定判定が得られた場合には（Ｓ１３０：Ｎｏ）、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１４０では、ＣＰＵは、入力信号の測定タイミングから所定時間（以後、Ｔ４）が経過するまでの第４測定期間に、疑似出力信号がＺに達するか否かを判定する。
すなわち、ＣＰＵは、第４測定期間における疑似出力信号を測定し、Ｙ２を得ると共に、第４測定期間に、Ｙ２が、上述したＺとなるか、又は、Ｙ２が、上述した期待範囲となるか否かを判定する。肯定判定が得られた場合には（Ｓ１４０：Ｙｅｓ）、第３異常が生じているとみなして（Ｓ１４５）本処理を終了する。一方、否定判定が得られた場合には（Ｓ１４０：Ｎｏ）、第４異常が生じているとみなして（Ｓ１５０）本処理を終了する。

なお、ＣＰＵは、中継の異常の検出結果を、制御回路１３に設けられた不揮発性の記憶装置（例えば、フラッシュメモリ）に保存しても良い。そして、ＣＰＵは、外部からの指示に応じて、車内ＬＡＮ等の通信ラインを介して、記憶装置に保存されている検出結果を外部に出力しても良い。また、ＣＰＵは、中継の異常の検出結果を、該記憶装置に保存することなく、そのまま外部に出力しても良い。

また、第１異常とは、信号の中継に異常の前兆が生じたことを意味するものであっても良い。また、第１及び第２異常を区別することなく、所定の測定期間内に、Ｙ１が正常値又は正常範囲とならなかった場合には、中継の異常が生じているとみなしても良い。

同様に、第３異常が、信号の中継に異常の前兆が生じたことを意味するものであっても良い。また、第３及び第４異常を区別することなく、所定の測定期間内に、Ｙ２がＺ又は期待範囲とならなかった場合には、中継の異常が生じているとみなしても良い。

また、制御回路１３は、ＥＣＵ３の電源の電圧、スイッチング素子等といった素子の温度、インピーダンス、又は、アドミッタンス、温度、湿度等を検出しても良い。そして、ＣＰＵは、これらの検出結果に基づいて、ｘ０、正常範囲、Ｚ、期待範囲、及び、Ｔ１〜Ｔ４を補正しても良い。

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（３ａ）中継装置１は、通常モード又は疑似モードに対応した方法で、中継される入出力信号を比較する。これにより、中継の異常を正しく検出できる。また、中継装置１内で、中継の異常を正しく検出できるため、中継装置１により中継された信号に異常があった場合に、その原因が中継装置１にあるのか、センサ等といった中継装置１以外の部分にあるのかを容易に区別できる。

（３ｂ）また、故障診断処理のＳ１０５、Ｓ１１５、Ｓ１３０、及び、Ｓ１４０で比較される入力信号、及び、通常又は疑似出力信号の測定値は、これらの信号の値、これらの信号が変化する度合い、又は、これらの信号の積分値である。このため、中継の異常を好適に検出できる。

（３ｃ）さらに、センサは、アクセルペダルセンサ２などの、車両に乗車しているドライバ等のユーザから受け付けた操作を示す信号を出力するセンサである。このため、信号の中継の異常を正しく検出できる。

（３ｄ）また、追加的に車両に搭載される中継装置１においても、中継の異常を検出できる。また、中継装置１内で、中継の異常を正しく検出できるため、中継装置１により中継された信号に異常があった場合に、その原因が中継装置１にあるのか、センサ等といった中継装置１以外の部分にあるのかを容易に区別できる。
［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（４ａ）上記実施形態では、１つのアクセルペダルセンサ２からの入力信号がＥＣＵ３に中継される構成を例示した。しかし、中継装置１は、複数（例えば、２つ）のアクセルペダルセンサ２からの信号を、ＥＣＵ３に中継しても良い。この場合、各アクセルペダルセンサ２に対応して、入力端子１１と、出力端子１２と、スイッチング回路１４とが設けられても良い。そして、各アクセルペダルセンサ２からの入力信号は、対応するスイッチング回路１４及び制御回路１３により、上記実施形態と同様にして、ＥＣＵ３への中継と、中継の異常の判定とが行われても良い。
なお、上記の場合、中継装置１は、フェールセーフ制御を実施するために、複数のアクセルペダルセンサ２からの入力信号を、ＥＣＵ３に中継しても良い。

（４ｂ）上記実施形態では、センサとＥＣＵ３との間の信号を中継するように構成される中継装置１を例示したが、例えば、中継装置は、ＥＣＵから入力された信号を、アクチュエータに中継するよう構成されていても良い。アクチュエータは、中継された信号を受けて、モータ等の他の装置を稼動させても良い。この場合、中継装置は、上記実施形態と同様に、外部からの指示に応じて、信号の中継の状態を、２つのモード（すなわち、通常モード及び疑似モード）に設定しても良い。通常モードでは、入力信号をそのまま通常出力信号としてアクチュエータに出力することで、中継が行われても良い。疑似モードでは、上記実施形態と同様に、ＥＣＵから出力された信号に基づき生成された疑似出力信号をアクチュエータに出力することで、中継が行われても良い。そして、通常モード又は疑似モードに対応した方法で、中継の異常を判定しても良い。なお、この中継装置は、アクチュエータを実際に駆動させるための、ＥＣＵから出力された信号が示す車両の駆動力制御（例えば、スロットル開度の設定）に対して操作介入を行い、例えば、駆動力制御の抑制等を行い得る。

（４ｃ）上記実施形態における１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、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしても良い。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１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１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしても良い。また、上記実施形態の構成の一部を省略しても良い。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良い。

（４ｄ）上述した中継装置の他、当該中継装置を構成要素とするシステム、当該中継装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、中継装置による中継の方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

［５．文言の対応関係］
本実施形態において、制御回路１３が、設定部及び生成部の一例に相当する。また、制御回路１３及びスイッチング回路１４が、中継部の一部に相当する。さらに、故障診断処理におけるＳ１０５及びＳ１１５が、第１検出部に相当する。また、Ｓ１３０及びＳ１４０が、第２検出部に相当する。

１…中継装置、２…アクセルペダルセンサ、３…ＥＣＵ、１１…入力端子、１２…出力端子、１３…制御回路、１４…スイッチング回路

Claims (5)

1. 車両に搭載され、センサから他の装置への入力信号又は他の装置からアクチュエータへの入力信号を中継する中継装置（１）であって、
   前記中継の状態を、通常モード又は疑似モードに設定する設定部（１３）と、
   前記入力信号に応じた期待値を有する疑似出力信号を生成する生成部（１３）と、
   前記通常モード時には、前記入力信号を通常出力信号として出力することで前記中継を行い、前記疑似モード時には、前記入力信号に替えて前記疑似出力信号を出力することで前記中継を行う中継部（１３，１４）と、
   前記通常モード時に、前記入力信号の測定値と前記通常出力信号の測定値との比較結果に基づき異常を検出する第１検出部（Ｓ１０５，Ｓ１１５）と、
   前記疑似モード時に、前記疑似出力信号の期待値と前記疑似出力信号の測定値との比較結果に基づき異常を検出する第２検出部（Ｓ１３０，Ｓ１４０）と、
   を備える、中継装置。
2. 請求項１に記載の中継装置であって、
   前記入力信号、前記通常出力信号、及び、前記疑似出力信号の測定値とは、予め定められた時点におけるそれぞれの前記信号の値、それぞれの前記信号の値が変化する度合い、及び、予め定められた期間におけるそれぞれの前記信号の値の積算値のいずれかである、中継装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の中継装置であって、
   前記センサは、ユーザから受け付けた操作を示す信号を、前記中継装置への前記入力信号として出力するセンサである、中継装置。
4. 請求項３に記載の中継装置であって、
   前記センサは、前記車両のアクセルペダルに対する操作を示す信号を、前記入力信号として出力するアクセルペダルセンサ（２）である、中継装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の中継装置であって、
   前記中継装置は、前記センサ又は前記アクチュエータと前記他の装置とが搭載された前記車両に対し、追加的に搭載されるよう構成されている、中継装置。

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