JP2023122184A - 電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロコンピュータの動作を監視する回路が2つある構成でも、リセット信号線の診断を適切に行うことができる電子制御装置を提供する。【解決手段】メインマイコン2は、車両のイグニッションスイッチがOFF状態になったことをトリガとして、第1リセット信号線7の診断を行う。監視IC4及びサブマイコン3は、メインマイコン2に異常が発生するとそれぞれ第1及び第2ローレベル駆動回路15及び32により第1リセット信号線7を互いに異なる第1及び第2ローレベルに駆動する。メインマイコン2は、第1リセット信号線7の診断期間に異常の発生を監視IC4に認識させ、自身のリセット状態が解除された際に、第1記憶部18に保持されているローレベル値に応じて第1リセット信号線7の診断を行う。【選択図】図1
Description
本発明は、マイクロコンピュータと第1及び第2監視回路とを備え、マイクロコンピュータに接続されているリセット信号線の診断を行う電子制御装置に関する。
例えば車両制御を行うECU(Electronic Control Unit)のような電子制御装置において、当該装置内部のマイクロコンピュータ;マイコンに接続されているリセット信号線の診断を行う一例が、特許文献1に開示されている。この特許文献1では、通常動作時、マイコンが出力するパルス信号が所定周期から外れた場合にウォッチドックタイマ;WDTが出力する異常検出信号に基づいて、監視ICがマイコン側のリセット信号入力端子にリセット信号を入力する。そして、故障診断時には、マイコンから監視ICに疑似異常信号を出力し、マイコンがリセットしないレベルにリセット信号を駆動して、リセット信号線の動作を診断する。
ここで、メインマイコンとサブマイコンに加えて監視ICがある構成において、メインマイコンをサブマイコン及び監視ICで共に監視している状態で、リセット信号線を診断することを想定する。すると、監視ICがマイコンのリセット信号線を診断する際に、リセット信号を発行したいタイミングで、サブマイコンが何らかの不具合を検出してセット信号を発行することも想定される。この場合、監視ICのリセット出力が故障しているためリセット信号が発行できなくても、サブマイコンが発行したリセット信号がメインマイコンに入力されるので、メインマイコン側からは正しく動作しているように見えてしまう。したがって、監視IC側のリセット出力機能が故障していることが分からないという問題がある。特許文献1は、マイコンを監視するICが1つであることを前提としているため、上記のように想定した構成に適用すると同様の問題が発生する。
上記問題の対策として、意図的にサブマイコンによるリセット信号の発行を停止させて、監視ICからリセット信号を発行して診断する手法が考えられる。しかしながら、車両に搭載される電子制御装置では、走行中の車両ノイズ等の影響で非診断時にリセット信号の発行を停止させると、その間サブマイコンはメインマイコンをリセットできなくなる。
また、特許文献1の場合、診断時はリセットがかからない制御をするため、途中にスイッチのような回路を実装してリセット信号線と切り離しながら診断するが、そのような構成では、そのスイッチ自体が故障していないかを別途確認する必要があるため、診断を追加する必要がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロコンピュータの動作を監視する回路が2つある構成でも、リセット信号線の診断を適切に行うことができる電子制御装置を提供することにある。
請求項1記載の電子制御装置によれば、第1監視回路はマイクロコンピュータの動作を監視し、第2監視回路は、マイクロコンピュータとの間で互いの動作を相互に監視する。リセット信号線は、マイクロコンピュータ及び第1監視回路のリセット端子に共通に接続され、プルアップ素子によりプルアップされる。
第1及び第2監視回路は、マイクロコンピュータに異常が発生すると、それぞれ第1及び第2ローレベル駆動回路により、リセット信号線を互いに異なる第1及び第2ローレベルに駆動する。マイクロコンピュータは、リセット信号線の診断期間において、異常の発生を第1監視回路に認識させ、自身のリセット状態が解除された際に、レベル保持回路に保持されているローレベル値に応じてリセット信号線の診断を行う。尚、第1及び第2ローレベルは、何れもマイクロコンピュータがリセット状態になる閾値以下のレベルである。
このように構成すれば、マイクロコンピュータ;マイコンが診断期間に、意図的に発生させた異常を第1監視回路が適切に認識すれば、マイコンをリセットさせるため、リセット信号線を第1ローレベルに駆動する。これにより、レベル保持回路には第1ローレベル値が保持される。そして、第1監視回路がリセットをかけたタイミングで、第2監視回路からもマイコンにリセットがかかれば、レベル保持回路には、第1及び第2ローレベルを合成した値が保持される。これにより、マイコンは、第1監視回路が適切に動作しているか否かを確認できる。
請求項2記載の電子制御装置によれば、第1及び第2ローレベル駆動回路は、それぞれリセット信号線とグランドとの間に接続されるスイッチ回路及び抵抗素子の直列回路を備え、それらの抵抗素子の抵抗値が互いに異なる値に設定されている。このように構成すれば、第1及び第2ローレベルを抵抗値の選択により簡単に設定できる。
(第1実施形態)
図1に示すように、車両に搭載されている電子制御装置1は、メインマイコン2、サブマイコン3及び監視IC4を備えている。尚、これらの構成については、本実施形態の要旨に係る部分のみを示している。メインマイコン2とサブマイコン3及び監視IC4とは、それぞれSPI(Serial Peripheral Interface)通信を行う。メインマイコン2のリセット入力端子5と監視IC4のリセット入出力端子6とは第1リセット信号線7により接続されており、その第1リセット信号線7は、抵抗素子8により電源VDDにプルアップされている。
図1に示すように、車両に搭載されている電子制御装置1は、メインマイコン2、サブマイコン3及び監視IC4を備えている。尚、これらの構成については、本実施形態の要旨に係る部分のみを示している。メインマイコン2とサブマイコン3及び監視IC4とは、それぞれSPI(Serial Peripheral Interface)通信を行う。メインマイコン2のリセット入力端子5と監視IC4のリセット入出力端子6とは第1リセット信号線7により接続されており、その第1リセット信号線7は、抵抗素子8により電源VDDにプルアップされている。
監視IC4は、ウォッチドッグタイマであるWDパルス検出&判定部9を備え、メインマイコン2はWDパルス出力部10を備えている。WDパルス出力部10は、監視IC4に対して、WDパルス検出&判定部9のタイマをクリアするクリア信号をWDパルスとして周期的に出力する。WDパルス検出&判定部9は、上記のWDパルスの入力が停止されてタイマがカウントアップするとメインマイコン2の異常を判定し、異常判定信号をMOS制御部11に出力する。
監視IC4の内部において、電源VDDとグランドとの間には、抵抗素子12、NチャネルMOSFET13及び抵抗値Raである抵抗素子14の直列回路が接続されている。スイッチ回路の一例であるFET13のドレインは、リセット入出力端子6に接続されている。MOS制御部11の出力端子はFET13のゲートに接続されており、MOS制御部11は、異常判定信号が入力されると上記のゲートをハイレベルに駆動する。MOS制御部11~抵抗素子14は、第1ローレベル駆動回路15を構成している。
監視IC4の電圧モニタ端子16は、第1リセット信号線7及び内部の電圧モニタ部17に接続されている。電圧モニタ部17は、A/Dコンバータ又は複数のコンパレータの組み合わせで構成されており、第1リセット信号線7の電位がローレベルに変化した際の電圧を検出する。検出された電圧値は、レベル保持回路に相当する第1記憶部18に記憶される。
メインマイコン2において、異常判定部21は、SPI通信により監視IC4の第1記憶部18の内容を読み出すことができる。 WDパルス停止指示部22は、WDパルス出力部10に対して「WDパルス停止指示」を出力する。図示しないが、WDパルス出力部10は、例えばANDゲートを介してWDパルスを出力しており、「WDパルス停止指示」がローレベルの場合に出力可能とする。「WDパルス停止指示」が有効レベルであるハイレベルに変化すると、WDパルスの出力は停止する。
「WDパルス停止指示」が出力されたという事象は、第2記憶部23により記憶される。第2記憶部23は、例えばフリップフロップで構成される1ビットの記憶素子であり、「WDパルス停止指示」の立ち上がりエッジでトリガされる。異常判定部21は、第2記憶部23の内容を読み出す。
メインマイコン2のリセット出力端子24と、サブマイコン3のリセット入力端子25とは、第2リセット信号線26により接続されており、メインマイコン2はサブマイコン3にリセット信号を出力する。サブマイコン3のリセット制御端子27は、抵抗素子28を介してスイッチ回路の一例であるNPNトランジスタ29のベースに接続されている。トランジスタ29のコレクタは、第1リセット信号線7に接続されており、エミッタは、抵抗値Rbの抵抗素子30を介してグランドに接続されている。また、ベースとエミッタとの間には、抵抗素子31が接続されている。抵抗素子28~抵抗素子31は、第2ローレベル駆動回路32を構成している。
サブマイコン3は、メインマイコン2との間で行うSPI通信の内容によりメインマイコン2の動作を監視しており、その動作が異常であると判定すると、リセット制御端子27をハイレベルにしてトランジスタ29をONにする。これにより、メインマイコン2をリセットする。また、図示しないが、メインマイコン2も、サブマイコン3の動作を監視するウォッチドッグタイマを内蔵しており、サブマイコン3は、そのウォッチドッグタイマをクリアするWDパルスをメインマイコン2に出力する。ウォッチドッグタイマがオーバーフローすると、メインマイコン2は、リセット出力端子24をローレベルに駆動してサブマイン3をリセットする。
ここで、プルアップ抵抗素子8及び12の抵抗値が等しいとすると、監視IC4のMOS制御部11がFET13をONにした際の第1リセット信号線7の電位は、抵抗値Raに応じた値VRaとなる。電位VRaは、第1ローレベルに相当する。また、サブマイコン3がトランジスタ29をONにした際の第1リセット信号線7の電位は、抵抗値Rbに応じた値VRbとなる。電位VRbは、第2ローレベルに相当する。第1及び第2ローレベルは、メインマイコン2のローアクティブであるリセットを有効にするレベル以下に設定されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。図3~図5に示すように、メインマイコン2の状態は、車両のイグニッションスイッチ;IG-SWがONしている期間は通常動作モードであり、IG-SWがOFFすると、診断モードに移行する。図3は監視IC4が正常の場合、図4及び図5は監視IC4が異常の場合でサブマイコン3の挙動が異なる場合に対応している。
図2に示すように、IG-SWがOFFになると(S1)、メインマイコン2のWDパルス停止指示部22が「WDパルス停止指示」を出力する。この動作を、図3及び図4では「異常注入」としている。すると、WDパルスの出力が停止し、上記の出力情報が第2記憶部23に記憶される(S2)。これに伴い、WDパルス検出&判定部9のタイマがオーバーフローすると、MOS制御部11がFET13を一定時間ONするので第1リセット信号線7の電位はVRaになり、メインマイコン2はリセットされる。この時、第1記憶部18に電圧モニタ部17のモニタ結果が記憶される(S3)。必要であれば、第1記憶部18は異常判定信号をトリガとして記憶すれば良い。
上記の監視IC4の作用により、メインマイコン2がリセットされれば(S4;No)、リセットが解除されてメインマイコン2が復帰する(S5)。すると、メインマイコン2は、第1、第2記憶部18,23に記憶されている内容を確認する(S6)。その結果、第2記憶部23が「WDパルス停止指示」を記憶しており、且つ第1記憶部18が電位VRaを記憶していれば(S7;No)、第1リセット信号線7に係る部分の機能は正常と判断される(S8)。その後、車両のメインリレーがOFFになり、電子制御装置1への電源供給が遮断されると、診断モードは解除となり動作は終了する(S10)。
ここで、図3に示すように、サブマイコン3が監視IC4と同じタイミングでメインマイコン2をリセットさせるため、トランジスタ29をONにした場合、第1リセット信号線7の電位は、抵抗値Ra及びRbの並列抵抗値に応じた電位VRabになる。この電位VRabも、メインマイコン2のリセットを有効にするローレベルに設定される。この場合もステップS7で「No」と判断される。
図4に示すように、メインマイコン2がWDパルスの出力を停止させても、監視IC4がFET13をONにせず、サブマイコン3がトランジスタ29をONにすれば、第1記憶部18には電位VRbが記憶されるので(S7;Yes)、第1リセット信号線7に係る部分の機能は異常と判断される(S9)。また、図5に示すように、サブマイコン3がトランジスタ29をONにしなければ、メインマイコン2はリセットされないので(S4;Yes)でステップS9に移行する。
以上のように本実施形態によれば、電子制御装置1において、監視IC4はメインマイコン2の動作を監視し、サブマイコン3は、メインマイコン2との間で互いの動作を相互に監視する。第1リセット信号線7は、メインマイコン2及び監視IC4のリセット端子5及び6に共通に接続され、電源VDDにプルアップされる。メインマイコン2は、車両のイグニッションスイッチがOFF状態になったことをトリガとして、第1リセット信号線7の診断を行う。
監視IC4及びサブマイコン3は、メインマイコン2に異常が発生すると、それぞれ第1及び第2ローレベル駆動回路15及び32により、第1リセット信号線7を互いに異なる第1及び第2ローレベルに駆動する。メインマイコン2は、第1リセット信号線7の診断期間に異常の発生を監視IC4に認識させ、自身のリセット状態が解除された際に、第1記憶部18に保持されているローレベル値に応じて第1リセット信号線7の診断を行う。
このように構成すれば、メインマイコン2が診断期間に、意図的に発生させた異常を監視IC4が適切に認識すれば、メインマイコン2をリセットさせるため、第1リセット信号線7を電位VRaに駆動する。これにより、第1記憶部18には電位VRaが保持される。そして、監視IC4がリセットをかけたタイミングでサブマイコン3も同時にリセットをかければ、第1記憶部18には電位VRabが保持される。これにより、メインマイコン2は、監視IC4が適切に動作しているか否かを確認できる。
そして、第1及び第2ローレベル駆動回路15,32は、それぞれ第1リセット信号線7とグランドとの間に接続されるFET13、トランジスタ29及び抵抗素子14,30の直列回路を備え、抵抗素子14,30の抵抗値を互いに異なる値に設定する。これにより、監視IC4、サブマイコン3が第1リセット信号線7をローレベルに駆動した際の第1及び第2ローレベルを、抵抗値の選択により簡単に設定できる。
また、監視IC4は、WDパルス検出&判定部9を備え、メインマイコン2は、WDパルス検出&判定部9にWDパルスを周期的に出力し、WDパルス検出&判定部9のタイマがオーバーフローすると、第1ローレベル駆動回路15により第1リセット信号線7を第1ローレベルに駆動する。したがって、WDパルス検出&判定部9を用いてメインマイコン2の動作を監視できる。
また、メインマイコン2は、第1リセット信号線7の診断期間に、WDパルス停止指示部22がWDパルスの出力停止を指示すると、第2記憶部23によってその指示が発行されたことを記憶できる。そして、メインマイコン2は、リセットが解除された際に、第2記憶部23に記憶されている動作情報にも応じて第1リセット信号線7の診断を行う。
また、メインマイコン2にウォッチドッグタイマを備え、サブマイコン3は、ウォッチドッグタイマのクリア信号であるWDパルスを周期的に出力する。メインマイコン2は、ウォッチドッグタイマがオーバーフローするとサブマイコン3にリセット信号を発行する。これにより、メインマイコン2はサブマイコン3の動作を監視できる。
(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図6に示すように、第2実施形態の電子制御装置41は、メインマイコン42及びサブマイコン43を備えている。メインマイコン42は、異常信号発行部44を備えており、異常信号発行部44は、WDパルス停止指示部22が「WDパルス停止指示」を出力するタイミングに同期して、SPI通信によりサブマイコン43に異常信号を発行する。異常信号発行部44が異常信号を発行した情報は、発行情報記憶部である第2記憶部23Aに記憶される。これにより、第2実施形態では、メインマイコン42は、サブマイコン43による第1リセット信号線7のリセット制御機能についても診断する。
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図6に示すように、第2実施形態の電子制御装置41は、メインマイコン42及びサブマイコン43を備えている。メインマイコン42は、異常信号発行部44を備えており、異常信号発行部44は、WDパルス停止指示部22が「WDパルス停止指示」を出力するタイミングに同期して、SPI通信によりサブマイコン43に異常信号を発行する。異常信号発行部44が異常信号を発行した情報は、発行情報記憶部である第2記憶部23Aに記憶される。これにより、第2実施形態では、メインマイコン42は、サブマイコン43による第1リセット信号線7のリセット制御機能についても診断する。
サブマイコン43は、上記の異常信号を異常判定部45で受信する。異常判定部45は、異常信号を受信するとTR制御部46にトランジスタ駆動指令を出力する。TR制御部46は、上記の駆動指令が入力されるとリセット制御端子27をハイレベルにしてトランジスタ29をONにして、第1リセット信号線7を第2ローレベルにする。
次に、第2実施形態の作用について説明する。図7に示すように、第2実施形態では、ステップS2に替えてステップS11を実行し、ステップS6とS10との間は、ステップS7~S9に替えてステップS12~S17を実行する。ステップS11では、WDパルス停止指示部22が「WDパルス停止指示」を出力すると共に、異常信号発行部44が異常信号を発行する。
ステップS12では、第2記憶部23が「WDパルス停止指示」及び「異常信号発行」を記憶しており、且つ第1記憶部18が電位VRab又は電位VRaを記憶しているか否かを判断する。ここで「Yes」と判断するとステップS13に移行し、第1記憶部18が記憶している電位がVRabか否かを判断する。ここで「Yes」と判断すると、メインマイコン42の処理に対応して、監視IC4及びサブマイコン3が所期通りに動作したことを示すので、第1リセット信号線7に係る部分の機能、及びメインマイコン2-サブマイコン3間のリセット機能は何れも正常と判断される(S16)。これは、図8に示すケースに対応する。
ステップS13で「No」と判断すると、第1記憶部18が記憶している電位はVRaであるから、監視IC4だけが第1リセット信号線7を駆動したことを示す。したがって、第1リセット信号線7に係る部分の機能は正常だが、メインマイコン2-サブマイコン3間のリセット機能は異常と判断される(S15)。これは、図9に示すケースに対応する。
ステップS12で「No」と判断すると、第1記憶部18が記憶している電位はVRbであるから、サブマイコン3だけが第1リセット信号線7を駆動したことを示す。したがって、第1リセット信号線7に係る部分の機能は異常だが、メインマイコン2-サブマイコン3間のリセット機能は正常と判断される(S14)。これは、図10に示すケースに対応する。
ステップS4で「Yes」と判断すると、監視IC4及びサブマイコン3が何れも所期通りに動作しなかったことを示すので、第1リセット信号線7に係る部分の機能、及びメインマイコン2-サブマイコン3間のリセット機能は何れも異常と判断される(S17)。これは、図11に示すケースに対応する。
以上のように第2実施形態によれば、電子制御装置41において、メインマイコン42の異常信号発行部44は、サブマイコン43に対して異常信号を発行し、サブマイコン43の異常判定部45は、異常信号が発行されたことを判定すると、第2ローレベル駆動回路32によって第1リセット信号線7を第2ローレベルに駆動する。そして、メインマイコン42は、異常信号を発行したことを第2記憶部23Aに記憶し、その記憶内容にもとづいて第1リセット信号線7の診断を行う。これにより、監視IC4と同時にサブマイコン3によるリセット制御機能についても診断できる。
(その他の実施形態)
第2監視回路は、サブマイコンに限らない。
ウォッチドッグタイマ以外の機構により、異常を検出しても良い。
スイッチ回路については、NチャネルMOSFETやNPNトランジスタに限らない。
第1、第2ローレベル駆動回路の構成は、図示ししたものに限らない。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
第2監視回路は、サブマイコンに限らない。
ウォッチドッグタイマ以外の機構により、異常を検出しても良い。
スイッチ回路については、NチャネルMOSFETやNPNトランジスタに限らない。
第1、第2ローレベル駆動回路の構成は、図示ししたものに限らない。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
図面中、1は電子制御装置、2はメインマイコン、3はサブマイコン、4は監視IC、9はWDパルス検出&判定部、10はWDパルス出力部、15は第1ローレベル駆動回路、18は第1記憶部、21は異常判定部、22はWDパルス停止指示部、23は第2記憶部、32は第2ローレベル駆動回路を示す。
Claims (10)
- マイクロコンピュータ(2、42)と、
このマイクロコンピュータの動作を監視する第1監視回路(4)と、
前記マイクロコンピュータとの間で互いの動作を相互に監視する第2監視回路(3、43)と、
前記マイクロコンピュータ及び前記第1監視回路のリセット端子に共通に接続されるローアクティブのリセット信号線(7)と、
このリセット信号線をプルアップするプルアップ素子(8)と、
前記リセット信号線がローレベルに駆動された際に、そのローレベル値を保持するレベル保持回路(18)と、を備え、
前記第1及び第2監視回路は、前記マイクロコンピュータに異常が発生すると、前記リセット信号線を互いに異なる第1及び第2ローレベルに駆動する第1及び第2ローレベル駆動回路(15,32)をそれぞれ有し、
前記マイクロコンピュータは、前記リセット信号線の診断期間において、異常の発生を前記第1監視回路に認識させ、自身のリセット状態が解除された際に、前記レベル保持回路に保持されているローレベル値に応じて、前記リセット信号線の診断を行う電子制御装置。 - 前記第1及び第2ローレベル駆動回路は、それぞれ前記リセット信号線とグランドとの間に接続されるスイッチ回路(13,32)及び抵抗素子(14,30)の直列回路を備え、
前記抵抗素子の抵抗値が互いに異なる値に設定されている請求項1記載の電子制御装置。 - 前記第1監視回路は、ウォッチドッグタイマ(9)を備え、
前記マイクロコンピュータは、前記ウォッチドッグタイマのクリア信号を周期的に出力し、
前記ウォッチドッグタイマがオーバーフローすると、前記第1ローレベル駆動回路によって前記リセット信号線を第1ローレベルに駆動する請求項1又は2記載の電子制御装置。 - 前記マイクロコンピュータは、前記リセット信号線の診断期間に、前記クリア信号の出力停止を指示する停止指示部(22)と、
この停止指示部より、前記出力停止の指示が発行されたことを記憶する情報記憶部(23)とを備える請求項3記載の電子制御装置。 - 前記マイクロコンピュータは、前記診断期間において前記クリア信号の出力を停止させ、自身のリセット状態が解除された際に、前記情報記憶部に記憶されている動作情報にも応じて、前記リセット信号線の診断を行う請求項4記載の電子制御装置。
- 前記マイクロコンピュータ(42)は、前記第2監視回路に対して異常信号を発行する異常信号発行部(44)を備え、
前記第2監視回路(43)は、前記異常信号が発行されたか否かを判定する異常判定部(45)を備え、
前記異常信号が発行されたと判定すると、前記第2ローレベル駆動回路によって前記リセット信号線を第2ローレベルに駆動する請求項1から5の何れか一項に記載の電子制御装置。 - 前記マイクロコンピュータは、前記異常信号を発行したことを記憶する発行情報記憶部(23A)を備える請求項6記載の電子制御装置。
- 前記マイクロコンピュータは、前記発行情報記憶部に記憶した内容にも基づいて、前記リセット信号線の診断を行う請求項7記載の電子制御装置。
- 前記マイクロコンピュータは、ウォッチドッグタイマを備え、
前記第2監視回路は、前記ウォッチドッグタイマのクリア信号を周期的に出力し、
前記マイクロコンピュータは、前記ウォッチドッグタイマがオーバーフローすると、前記第2監視回路にリセット信号を発行する請求項1から8の何れか一項に記載の電子制御装置。 - 車両に搭載された際に、
前記マイクロコンピュータは、前記車両のイグニッションスイッチがOFF状態になったことをトリガとして、前記リセット信号線の診断を行う請求項1から9の何れか一項に記載の電子制御装置。
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2022
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