JP4441871B2 - 分散制御システム及びその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の制御装置間においてデータをパルス列信号によりシリアル伝送しつつそれら各制御装置の制御対象を分散制御する分散制御システム及びその制御装置に関する。

従来、複数の制御装置を信号線にて相互接続してなる分散制御システムが様々な分野において利用されている。例えば車両には、エンジン制御装置や変速機制御装置等の間においてデータの授受を行いつつ、それら制御装置の各々によりエンジンや変速機等の制御対象を制御する分散制御システムが搭載されている。

こうした分散制御システムにおいて制御装置間の通信には、複数種類のデータをパルス列信号によりシリアル伝送する方法が広く用いられている。そして、かかる通信方法としては、データと、当該データの属性を表すヘッダデータとを交互に伝送する方法（特許文献１参照）や、二つのパルスのオンタイミング間とオフタイミング間とにそれぞれ別種類のデータを割り付けて伝送する方法（特許文献２参照）が公知である。

特公平７−７１０６８号公報 特許第３３８９６４３号公報

しかし、特許文献１に開示の方法により一種類のデータＤを伝送するときには、図２０（Ａ）の如く、当該データＤの伝送とヘッダデータＨの伝送とにそれぞれ一周期ずつ、即ち合計二周期（２ｔ）分の時間が費やされることとなる。そのため、通信効率を向上するには限界があり、望ましくない。

一方、特許文献２に開示の方法では、図２０（Ｂ）の如く、二種類のデータＤ１，Ｄ２の伝送に費やされる時間がそれぞれ一周期分に抑えられるので、特許文献１に開示の方法に比べて通信効率を向上することができる。しかし、本発明者が鋭意研究を行った結果、分散制御システムの安全性を確保すべく、制御対象の状態量を表すデータと、制御対象の異常を表すデータとをそれぞれデータＤ１，Ｄ２として伝送するようにした場合に、次の問題が生じることが判明した。その問題とは、制御対象の異常を表すデータＤ２は当該異常の発生時にのみ必要なデータであるため、制御対象の正常時においてデータＤ２は実質的に不要なダミーデータとなってしまうというものである。即ち制御対象の正常時には、一種類のデータＤ１を二周期分（２ｔ）の時間にて伝送することと等価となり、通信効率の向上効果が殆ど得られなくなってしまうのである。
本発明の目的は、制御対象の異常時において安全性を確保すると共に、制御対象の正常時において通信効率を向上する分散制御システム及びその制御装置を提供することにある。

請求項１〜３に記載の発明は、複数の制御装置間においてデータをパルス列信号によりシリアル伝送しつつそれら各制御装置の制御対象を分散制御する分散制御システムである。
そして、請求項１に記載の分散制御システムによると、送信側制御装置の制御対象に異常が発生した場合に、当該異常を表す異常データを、送信側制御装置の制御対象の状態量を表す状態量データと同一周期で当該状態量データと交互に送信側制御装置から受信側制御装置に伝送する。これにより、送信側制御装置の制御対象に生じた異常を受信側制御装置が認識することができるので、例えば異常に応じた制御を各制御装置により実施して安全性を確保することができる。さらに請求項１に記載の分散制御システムによると、送信側制御装置の制御対象が正常である場合に送信側制御装置から受信側制御装置に伝送するデータは、当該正常な制御対象の状態量を表す状態量データである。即ち、送信側制御装置の制御対象が正常である場合には、送信側制御装置から受信側制御装置に異常データが伝送されないので、一種類の状態量データの伝送に費やされる時間をパルス一周期分の時間に抑えることができる。したがって、通信効率が従来に比べて向上する。

尚、制御対象の状態量には、例えば制御対象の速度、温度、開度、角度、位置、回転数、荷重、圧力、流量等の物理量の他、オンオフ状態、位置状態等の状態を数値化したものが含まれる。
また、分散制御システムを構成する制御装置は、送信側制御装置としての機能のみを有するものであってもよいし、受信側制御装置としての機能のみを有するものであってもよいし、請求項２に記載の如く双方の機能を有するものであってもよい。

請求項１に記載の分散制御システムによると、送信側制御装置の制御対象に異常が発生した場合に、異常データと状態量データとを交互に伝送するので、送信側制御装置及び受信側制御装置における信号処理を簡素化することが可能となる。こうした信号処理の簡素化は、信号処理速度を含めたトータルの通信速度の高速化に繋がるので、通信効率の向上に貢献することができる。

尚、請求項１に記載の分散制御システムにおいて、異常データの伝送と状態量データの伝送との前後関係については、いずれのデータ伝送が前であってもよい。また、異常データと状態量データの伝送順序については、請求項１に記載の順序以外であってもよく、例えば異常データの伝送前又は伝送後に複数の状態量データの伝送を実施してもよい。

ここで、パルス列信号のオンデューティ比又はオフデューティ比を注目デューティ比と定義する。
請求項１に記載の分散制御システムによると、状態量データを伝送するときのパルス列信号の注目デューティ比と、異常データを伝送するときのパルス列信号の注目デューティ比とを相異させる。具体的には、予め定められた範囲で、かつ、重ならないように、両者を相異させる。これにより受信側制御装置では、受信データが状態量データ及び異常データのうちのいずれであるのかを正確に識別することができる。したがって、データ識別用の信号を送信側制御装置から受信側制御装置に伝送する必要性がなくなるので、信号線の数を低減することができる。
なお、分散制御システムを構成する制御装置は、送信側制御装置としての機能のみを有するものであってもよいし、受信側制御装置としての機能のみを有するものであってもよいし、請求項２に記載の如く双方の機能を有するものであってもよい。

請求項３に記載の分散制御システムによると、状態量データを伝送するときのパルス列信号の注目デューティ比と、異常データを伝送するときのパルス列信号の注目デューティ比とについて、前者のレンジを後者のレンジよりも広く設定する。これにより、状態量データの分解能を高めることができるので、通信精度が向上する。

請求項４に記載の発明は、分散制御システムにおいて用いられ、パルス列信号によってデータを受信側制御装置にシリアル送信しつつ制御対象を制御する制御装置である。そして、請求項４に記載の制御装置によると、制御対象に異常が発生した場合に、当該異常を表す異常データを、制御対象の状態量を表す状態量データと同一周期で状態量データと交互に受信側制御装置に送信する。これにより請求項４に記載の制御装置は、制御対象に生じた異常を受信側制御装置に認識させることができるので、例えば異常に応じた制御を分散制御システムの各制御装置により実施して安全性を確保することが可能となる。さらに請求項４に記載の制御装置によると、制御対象が正常である場合に受信側制御装置に送信するデータは、制御対象の状態量を表す状態量データである。即ち請求項４に記載の制御装置は、制御対象が正常である場合に異常データを受信側制御装置に送信しないので、一種類の状態量データの伝送に費やされる時間をパルス一周期分の時間に抑えることができる。したがって、通信効率が従来に比べて向上する。
また、状態量データと異常データとを交互に送信すること、注目デューティ比を異ならせること、から上記分散制御システムと同様の効果が奏される。

請求項５に記載の発明は、分散制御システムにおいて用いられ、パルス列信号によって送信側制御装置からシリアル送信されたデータを受信しつつ制御対象を制御する制御装置である。そして、請求項５に記載の制御装置によると、送信側制御装置の制御対象に異常が発生した場合に、当該異常を表す異常データを、送信側制御装置の制御対象の状態量を表す状態量データと同一周期で状態量データと交互に送信側制御装置から受信する。これにより請求項５に記載の制御装置は、送信側制御装置の制御対象に生じた異常を認識することができるので、例えば異常に応じた制御を分散制御システムの各制御装置により実施して安全性を確保することが可能となる。さらに請求項５に記載の制御装置によると、送信側制御装置の制御対象が正常である場合に、当該正常な制御対象の状態量を表す状態量データを送信側制御装置から受信する。即ち請求項５に記載の制御装置は、送信側制御装置の制御対象が正常である場合に異常データを送信側制御装置から送信されないので、一種類の状態量データの伝送に費やされる時間をパルス一周期分の時間に抑えることができる。したがって、通信効率が従来に比べて向上する。
また、状態量データと異常データとを交互に送信すること、注目デューティ比を異ならせること、から上記分散制御システムと同様の効果が奏される。
尚、請求項４，５に記載の制御装置においては、請求項２，３に記載の発明に準ずる構成を採用するようにしてもよい。また、請求項４，５に記載の制御装置を同一の制御装置によって実現するようにしてもよい。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による分散制御システムを図２に示す。分散制御システム１０は、信号線１１を介して複数の制御装置２０，３０を相互接続してなる車両用電子制御システムである。各制御装置２０，３０は、ＣＰＵ２１，３１、メモリ２２，３２及び入出力インタフェース２３，３３を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。

変速機制御装置２０は、メモリ２２に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ２１で実行することにより、有段式又は無段式自動変速機２４の油圧制御回路を電子制御する。具体的に変速機制御装置２０の入出力インタフェース２３には、入出力軸用の回転数センサ、レンジセンサ、油圧センサ、油温センサ等の複数の変速機センサ２６がそれぞれ信号線２７を介して接続されている。変速機制御装置２０は各変速機センサ２６の出力信号を受けて、当該信号により伝送される各変速機センサ２６の検出データを抽出する。

変速機制御装置２０の入出力インタフェース２３にはさらに、自動変速機２４の油圧制御回路を構成する電磁弁等の複数の回路電装品２８がそれぞれ信号線２９を介して接続されている。変速機制御装置２０は、各変速機センサ２６の出力信号から抽出したデータに基づいて、各回路電装品２８に出力する制御信号と、エンジン制御装置３０に出力するデータ信号とを生成する。ここでデータ信号は、所定のデータを一パルスのオン時間Ｔ_onに変換してなるパルス列信号である。

エンジン制御装置３０は、メモリ３２に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ３１で実行することにより、内燃式、ハイブリッド式等のエンジン３４を電子制御する。具体的にエンジン制御装置３０の入出力インタフェース３３には、変速機制御装置２０の入出力インタフェース２３が信号線１１を介して接続されている。エンジン制御装置３０は、変速機制御装置２０の出力信号であるデータ信号を受けて、当該信号により伝送されるデータを抽出する。

エンジン制御装置３０の入出力インタフェース３３にはさらに、スロットル開度センサ、アクセル開度センサ、吸気量センサ、吸気圧センサ、水温センサ等の複数のエンジンセンサ３６がそれぞれ信号線３７を介して接続されている。エンジン制御装置３０は各エンジンセンサ３６の出力信号を受けて、当該信号により伝送される各エンジンセンサ３６の検出データを抽出する。

またさらにエンジン制御装置３０の入出力インタフェース３３には、スロットル装置、インジェクタ、イグナイタ等の複数のエンジン電装品３８がそれぞれ信号線３９を介して接続されている。エンジン制御装置３０は、変速機制御装置２０及び各エンジンセンサ３６の出力信号から抽出したデータに基づいて、各エンジン電装品３８に出力する制御信号を生成する。

次に、変速機制御装置２０におけるデータ信号生成フローについて、図３に従って説明する。
ステップＳ１０１では、自動変速機２４における異常の発生有無を判定する。このとき自動変速機２４の異常は、予め決められた一つ又は複数の部位を対象として、特定の一つ又は複数の変速機センサ２６の検出データや、回路電装品２８による制御信号の受信状況等に基づき判断される。尚、自動変速機２４の異常部位を検知した場合に変速機制御装置２０は、安全を確保するためのフェイルセーフ制御を本フローとは別のフローによって自動変速機２４に対し実施する。

ステップＳ１０２では、自動変速機２４の状態量を表す状態量データと、自動変速機２４の異常を表す異常データとの中から、データ信号によりエンジン制御装置３０に送信するデータを選択する。このとき、異常なしと判定したステップＳ１０１に続く場合には状態量データのみを選択し、異常ありと判定したステップＳ１０１に続く場合には状態量データ及び異常データの双方を選択する。ここで状態量データは、一状態量を表す一変速機センサ２６の検出データであってもよいし、複数の変速機センサ２６の検出データに基づいて割り出される一状態量、例えば変速によるトルクダウン量等を表すデータであってもよい。また一方、異常データは、異常の種類を表すデータ、具体的にはステップＳ１０１で異常ありと判定された部位を表すデータとされる。

ステップＳ１０３では、データ信号においてステップＳ１０２で選択されたデータを割り付けるオン時間Ｔ_onを設定する。このとき、状態量データのみを選択したステップＳ１０２に続く場合には、図１（Ａ）の如く状態量データを割り付けるオン時間Ｔ_on1を、第一時間レンジＴＲ₁の範囲内に設定する。ここで第一時間レンジＴＲ₁は、例えば１０ｍｓ〜７５ｍｓの範囲に予め設定されており、またオン時間Ｔ_on1は、例えば状態量データである検出データの数値に対して図４の如き線形関係を有するように設定される。一方、状態量データ及び異常データの双方を選択したステップＳ１０２に続く場合には、図１（Ｂ）の如く状態量データを割り付けるオン時間Ｔ_on1を、第一時間レンジＴＲ₁の範囲内に設定すると共に、図１（Ｂ）の如く異常データを割り付けるオン時間Ｔ_on2を、第二時間レンジＴＲ₂の範囲内に設定する。ここで、第一時間レンジＴＲ₁及びオン時間Ｔ_on1については、状態量データのみを選択したステップＳ１０２に続く場合と同様である。また、第二時間レンジＴＲ₂は、第一時間レンジＴＲ₁と重ならないように、さらに望ましくは第一時間レンジＴＲ₁よりも狭くなるように、例えば８０ｍｓ〜１００ｍｓの範囲に予め設定されている。また、オン時間Ｔ_on2は、例えば図５の如く異常判定の対象部位が複数存在する場合、各部位Ａ〜Ｃ毎に離散値をとるように設定される。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で選択されたデータが一つであるか否かを判定する。選択データが一つである、即ち状態量データのみを出力する正常時にはステップＳ１０５に移行し、選択データが一つでない、即ち状態量データ及び異常データを出力する異常時にはステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０５では、ＣＰＵ２１の内部クロックを利用して、ステップＳ１０３で設定されたオン時間Ｔ_on1のパルスを所定の周期Ｔにて出力することにより、データ信号を生成する。そして、ステップＳ１０５の終了後には、ステップＳ１０１へと戻る。したがって、自動変速機２４が正常であることによりステップＳ１０１〜Ｓ１０５が繰り返し実行されるときには、図１（Ａ）の如く、一種類の状態量データが一周期Ｔ分の時間にてシリアル送信されることとなる。

一方、ステップＳ１０６では、ＣＰＵ２１の内部クロックを利用して、ステップＳ１０３で設定されたオン時間Ｔ_on1のパルスと、ステップＳ１０３で設定されたオン時間Ｔ_on2のパルスとをそれぞれ周期Ｔにてシリアル出力することにより、データ信号を生成する。このとき、図１（Ｂ）の如く前者のパルスを出力した後に後者のパルスを出力するようにしてもよいし、後者のパルスを出力した後に前者のパルスを出力するようにしてもよい。そして、このようなステップＳ１０６の終了後にも、ステップＳ１０５の場合と同様にステップＳ１０１へと戻る。したがって、自動変速機２４に異常が発生したことによりステップＳ１０１〜Ｓ１０４，Ｓ１０６が繰り返し実行されるときには、例えば図１（Ｂ）の如く、状態量データと異常データとがそれぞれ一周期Ｔ分の時間にて交互にシリアル送信されることとなる。

次に、エンジン制御装置３０におけるデータ信号からのデータ抽出フローについて、図６に従って説明する。
ステップＳ２０１では、変速機制御装置２０から受けるデータ信号がオフ状態からオン状態に切り換わるオンタイミングを検出するまで待つ。

ステップＳ２０２では、ＣＰＵ３１の内部クロックを利用してデータ信号のオン時間Ｔ_onを検出する。
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で検出されたオン時間Ｔ_onが第一時間レンジＴＲ₁内、第二時間レンジＴＲ₂内、第一及び第二時間レンジＴＲ₁，ＴＲ₂外のいずれであるかを判定する。

ステップＳ２０３においてオン時間Ｔ_onが第一時間レンジＴＲ₁内の値、即ちＴ_on1であると判定した場合にはステップＳ２０４に移行して、当該オン時間Ｔ_on1から状態量データを復原する。尚、エンジン制御装置３０は、復原した状態量データに基づく制御を本フローとは別のフローによってエンジン３４に対し実施する。

一方、ステップＳ２０３においてオン時間Ｔ_onが第二時間レンジＴＲ₂内の値、即ちＴ_on2であると判定した場合にはステップＳ２０５に移行して、当該オン時間Ｔ_on2から異常データを復原する。このとき、例えば上記データ信号生成フローのステップＳ１０３で各異常対象部位Ａ〜Ｃ毎にオン時間Ｔ_on2が設定される場合には、オン時間Ｔ_on2に生じ得る誤差を考慮しつつ異常データを復原することで、異常対象部位の正確な識別が可能となる。尚、エンジン制御装置３０は、復原した異常データに基づくフェイルセーフ制御を本フローとは別のフローによってエンジン３４に対し実施する。

また一方、ステップＳ２０３においてオン時間Ｔ_onがレンジＴＲ₁，ＴＲ₂外の値であると判定した場合にはステップＳ２０６に移行して、通信異常が発生したと判定する。尚、通信異常が発生したと判定された場合にエンジン制御装置３０は、上記異常データの復原時とは異なるフェイルセーフ制御を本フローとは別のフローによってエンジン３４に対し実施する。

以上説明した第一実施形態によると、自動変速機２４に異常が発生した場合には、状態量データと異常データとが交互にエンジン制御装置３０からエンジン制御装置３０へと伝送される。そしてその結果、自動変速機２４を制御対象としないエンジン制御装置３０においても自動変速機２４の異常が認識されてフェイルセーフ制御が実施されるので、高い安全性を確保することができる。また、状態量データ及び異常データの交互伝送は、制御装置２０，３０における信号処理の簡素化、ひいては信号処理速度を含めたトータルの通信速度の高速化をもたらす。しかも、自動変速機２４が正常である場合には、状態量データのみが変速機制御装置２０からエンジン制御装置３０へと伝送されるので、一種類の状態量データの伝送に費やされる時間を一周期Ｔ分の時間に抑えることができる。したがって、第一実施形態によれば、異常時における通信速度の高速化と正常時におけるデータ伝送時間の抑制とによって通信効率を従来よりも向上することができる。

さらに第一実施形態によると、状態量データを伝送するときのデータ信号のオン時間Ｔ_on1と、異常データを伝送するときのデータ信号のオン時間Ｔ_on2とについて、前者の設定レンジＴＲ₁が後者の設定レンジＴＲ₂よりも広く設定される。これによりオン時間Ｔ_on1とオン時間Ｔ_on2とが相異させられ、その結果、エンジン制御装置３０では、変速機制御装置２０からの受信データが状態量データ及び異常データのうちのいずれであるのかを正確に識別可能となっている。したがって、制御装置２０，３０間においてデータ識別用の信号をデータ信号とは別に伝送する必要がなくなるので、信号線の数、ひいては製造コストを低減することができる。また、オン時間Ｔ_on1の設定レンジＴＲ₁がオン時間Ｔ_on2の設定レンジＴＲ₂よりも広く設定されることにより、オン時間Ｔ_on1に変換される状態量データの分解能が高められるので、通信精度を向上することができる。

（第二実施形態）
図７に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第二実施形態の変速機制御装置２０におけるデータ信号生成フローでは、第一実施形態のステップＳ１０１と同様にステップＳ３０１を実行する。

ステップＳ３０２では、異常なしと判定したステップＳ３０１に続く場合に所定の二種類の状態量データを選択し、また一方、異常ありと判定したステップＳ３０１に続く場合に当該二種類の状態量データと異常データとを選択する。
ステップＳ３０３では、二種類の状態量データを選択したステップＳ３０２に続く場合、図８（Ａ）の如く各状態量データを割り付けるオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12を第一時間レンジＴＲ₁の範囲内に設定する。一方、二種類の状態量データと異常データとを選択したステップＳ１０２に続く場合のステップＳ３０３では、図８（Ｂ）の如く各状態量データを割り付けるオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12を、第一時間レンジＴＲ₁の範囲内に設定すると共に、図８（Ｂ）の如く異常データを割り付けるオン時間Ｔ_on2を、第二時間レンジＴＲ₂の範囲内に設定する。尚、いずれの場合においてもオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12については、例えば互いに異なるレンジの範囲内に設定することで、エンジン制御装置３０側において二種類の状態量データの識別を可能にする。

ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２で選択されたデータが二つであるか否かを判定する。選択データが二つである、即ち二種類の状態量データを出力する正常時にはステップＳ３０５に移行し、選択データが二つでない、即ち二種類の状態量データと異常データとを出力する異常時にはステップＳ３０６に移行する。

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３で設定されたオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12のパルスをそれぞれ周期Ｔにてシリアル出力することにより、データ信号を生成した後、ステップＳ３０１へと戻る。したがって、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５が繰り返し実行されるときには、図８（Ａ）の如く、二種類の状態量データがそれぞれ一周期Ｔ分の時間にてシリアル送信されることとなる。

一方、ステップＳ３０６では、ステップＳ３０３で設定されたオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12，Ｔ_on2のパルスをそれぞれ周期Ｔにてシリアル出力することにより、データ信号を生成した後、ステップＳ３０１へと戻る。ここでパルスの出力については、図８（Ｂ）の如くオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12のパルス出力を実施した後にオン時間Ｔ_on2のパルス出力を実施するようにしてもよいし、オン時間Ｔ_on2のパルス出力を実施した後にオン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12のパルス出力を実施するようにしてもよいし、オン時間Ｔ_on11,Ｔ_on12の各パルス出力の間にオン時間Ｔ_on2のパルス出力を実施するようにしてもよい。したがって、このような第二実施形態においてステップＳ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ３０６が繰り返し実行されるときには、例えば図８（Ｂ）の如く、二種類の状態量データ及び異常データがそれぞれ一周期Ｔ分の時間にてシリアル送信されることとなる。

以上説明した第二実施形態によると、自動変速機２４の異常時には、第一実施形態と同様の原理によって高い安全性を確保することができる。しかも自動変速機２４の正常時には、二種類の状態量データがそれぞれ一周期Ｔ分の時間にて変速機制御装置２０からエンジン制御装置３０へと伝送されるので、通信効率を従来よりも向上することができる。

さらに第二実施形態によると、状態量データを伝送するときのデータ信号のオン時間Ｔ_on11，Ｔ_on12と、異常データを伝送するときのデータ信号のオン時間Ｔ_on2とについて、前者の設定レンジＴＲ₁が後者の設定レンジＴＲ₂よりも広く設定される。したがって、第一実施形態と同様の原理によってコストの低減と通信精度の向上とを図ることもできる。

（第三実施形態）
図９に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
エンジン制御装置１００の入出力インタフェース１０１は、信号線１１，１０２を介して変速機制御装置１１０の入出力インタフェース１１１に接続されている。エンジン制御装置１００は、第一実施形態で説明したデータ抽出並びに信号生成に加え、信号線１０２を通じて変速機制御装置１１０に出力するデータ信号を生成する。ここで、エンジン制御装置１００におけるデータ信号の生成フローは、第一実施形態で説明した変速機制御装置２０におけるデータ信号生成フローに準じて実施される。但し、ステップＳ１０１に相当するステップでは、特定の一つ又は複数のエンジンセンサ３６の検出データや、エンジン電装品３８による制御信号の受信状況等に基づいて、エンジン３４における異常の発生有無を判定する。また、ステップＳ１０２に相当するステップにおいて選択される状態量データは、一状態量を表す一エンジンセンサ３６の検出データであってもよいし、複数のエンジンセンサ３６の検出データに基づいて割り出される一状態量、例えば走行状態（登坂、降坂）等を表すデータであってもよい。

変速機制御装置１１０は、第一実施形態で説明したデータ抽出に加え、エンジン制御装置１００からデータ信号により伝送されるデータを抽出すると共に、当該データと各変速機センサ２６の検出データとに基づいて各回路電装品２８への制御信号を生成する。ここで、変速機制御装置１１０におけるデータ信号からのデータ抽出フローは、第一実施形態で説明したエンジン制御装置３０におけるデータ信号からのデータ抽出フローに準じて実施される。但し、ステップＳ２０４に相当するステップおいて状態量データが復原された場合に変速機制御装置１１０は、当該復原データに基づく制御を自動変速機２４に対して実施する。また一方、ステップＳ２０５に相当するステップおいて異常データが復原された場合、並びにステップＳ２０６に相当するステップにおいて通信異常ありと判定された場合に変速機制御装置１１０は、所定のフェイルセーフ制御を自動変速機２４に対して実施する。

以上説明した第三実施形態によると、エンジン３４や自動変速機２４に異常が発生した場合には、制御装置１００，１１０間において状態量データと異常データとが交互に伝送される。そしてその結果、エンジン３４を制御対象としない制御装置１１０と、自動変速機２４を制御対象としない制御装置１００とにおいて、それら非制御対象要素３４，２４の異常がそれぞれ認識されてフェイルセーフ制御が実施されるので、高い安全性を確保することができる。また、状態量データ及び異常データの交互伝送は、制御装置１００，１１０における信号処理の簡素化、ひいては信号処理速度を含めたトータルの通信速度の高速化をもたらす。しかも、エンジン３４や自動変速機２４が正常である場合には、制御装置１００，１１０間において状態量データのみが伝送されるので、一種類の状態量データの伝送に費やされる時間を一周期Ｔ分の時間に抑えることができる。したがって、第一実施形態によれば、異常時における通信速度の高速化と正常時におけるデータ伝送時間の抑制とによって通信効率を従来よりも向上することができる
さらに第三実施形態によると、第一実施形態と同様の原理によってコストの低減と通信精度の向上とを図ることもできる。

（第四実施形態）
図１０に示すように、本発明の第四実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第四実施形態の変速機制御装置２０におけるデータ信号生成フローでは、第一実施形態のステップＳ１０１，Ｓ１０２と同様にステップＳ４０１，Ｓ４０２を実行する。

ステップＳ４０３では、データ信号においてステップＳ４０２で選択されたデータを割り付けるオンデューティ比Ｄ_on、即ちここでは所定の周期Ｔに対するオン時間Ｔ_onの割合を設定する。このとき、状態量データのみを選択したステップＳ４０２に続く場合には、図１１（Ａ）の如く状態量データを割り付けるオンデューティ比Ｄ_on1を、第一デューティ比レンジＤＲ₁の範囲内に設定する。ここで第一デューティ比レンジＤＲ₁は、例えば５％〜８０％の範囲に予め設定されており、またオンデューティ比Ｄ_on1は、例えば状態量データである検出データの数値に対して図１２の如き線形関係を有するように設定される。一方、状態量データ及び異常データの双方を選択したステップＳ４０２に続く場合には、図１１（Ｂ）の如く状態量データを割り付けるオンデューティ比Ｄ_on1を、第一デューティ比レンジＤＲ₁の範囲内に設定すると共に、図１１（Ｂ）の如く異常データを割り付けるオンデューティ比Ｄ_on2を、第二デューティ比レンジＤＲ₂の範囲内に設定する。ここで、第一デューティ比レンジＤＲ₁及びオンデューティ比Ｄ_on1については、状態量データのみを選択したステップＳ４０２に続く場合と同様である。また、第二デューティ比レンジＤＲ₂は、第一デューティ比レンジＤＲ₁と重ならないように、さらに望ましくは第一デューティ比レンジＤＲ₁よりも狭くなるように、例えば８５％〜９５％の範囲に予め設定されている。また、オンデューティ比Ｄ_on2は、例えば図１３の如く異常判定の対象部位が複数存在する場合、各部位Ａ〜Ｃ毎に離散値をとるように設定される。

ステップＳ４０４では、第一実施形態のステップＳ１０４と同様の処理を実施することにより、ステップＳ４０２での選択データが一つである場合にはステップＳ４０５に、また当該選択データが一つでない場合にはステップＳ４０６に移行する。
ステップＳ４０５では、ＣＰＵ２１の内部クロックを利用して、ステップＳ４０３で設定されたオンデューティ比Ｄ_on1のパルスを周期Ｔにて出力することにより、データ信号を生成する。そして、ステップＳ４０５の終了後には、ステップＳ４０１へと戻る。したがって、自動変速機２４が正常であることによりステップＳ４０１〜Ｓ４０５が繰り返し実行されるときには、図１１（Ａ）の如く、一種類の状態量データが一周期Ｔ分の時間にてシリアル送信されることとなる。

一方、ステップＳ４０６では、ＣＰＵ２１の内部クロックを利用して、ステップＳ４０３で設定されたオンデューティ比Ｄ_on1のパルスと、ステップＳ４０３で設定されたオンデューティ比Ｄ_on2のパルスとをそれぞれ周期Ｔにてシリアル出力することにより、データ信号を生成する。このとき、図１１（Ｂ）の如く前者のパルスを出力した後に後者のパルスを出力するようにしてもよいし、後者のパルスを出力した後に前者のパルスを出力するようにしてもよい。そして、このようなステップＳ４０６の終了後にも、ステップＳ４０５の場合と同様にステップＳ４０１へと戻る。したがって、自動変速機２４に異常が発生したことによりステップＳ４０１〜Ｓ４０４，Ｓ４０６が繰り返し実行されるときには、例えば図１１（Ｂ）の如く、状態量データと異常データとがそれぞれ一周期Ｔ分の時間にて交互にシリアル送信されることとなる。

さて、図１４に示すように、第四実施形態のエンジン制御装置３０におけるデータ信号からのデータ抽出フローでは、第一実施形態のステップＳ２０１と同様にステップＳ５０１を実行する。

ステップＳ５０２では、ＣＰＵ３１の内部クロックを利用してデータ信号のオンデューティ比Ｄ_onを検出する。
ステップＳ５０３では、ステップＳ５０２で検出されたオンデューティ比Ｄ_onが第一デューティ比レンジＤＲ₁内、第二デューティ比レンジＤＲ₂内、第一及び第二デューティ比レンジＤＲ₁，ＤＲ₂外のいずれであるかを判定する。

ステップＳ５０３においてオンデューティ比Ｄ_onが第一デューティ比レンジＤＲ₁内の値、即ちＤ_on1であると判定した場合にはステップＳ５０４に移行して、当該オンデューティ比Ｄ_on1から状態量データを復原する。尚、第一実施形態の場合と同様にエンジン制御装置３０は、復原した状態量データに基づいてエンジン３４を制御することとなる。

一方、ステップＳ５０３においてオンデューティ比Ｄ_onが第二デューティ比レンジＤＲ₂内の値、即ちＤ_on2であると判定した場合にはステップＳ５０５に移行して、当該オンデューティ比Ｄ_on2から異常データを復原する。このとき、例えば上記データ信号生成フローのステップＳ４０３で各異常対象部位Ａ〜Ｃ毎にオンデューティ比Ｄ_on2が設定される場合には、オンデューティ比Ｄ_on2に生じ得る誤差を考慮しつつ異常データを復原することで、異常対象部位の正確な識別が可能となる。尚、第一実施形態の場合と同様にエンジン制御装置３０は、復原した異常データに基づくフェイルセーフ制御をエンジン３４に対して実施することとなる。

また一方、ステップＳ５０３においてオンデューティ比Ｄ_onがレンジＤＲ₁，ＤＲ₂外の値であると判定した場合にはステップＳ５０６に移行して、通信異常が発生したと判定する。尚、第一実施形態の場合と同様にエンジン制御装置３０は、上記異常データの復原時とは異なるフェイルセーフ制御をエンジン３４に対して実施することとなる。

以上説明した第四実施形態によると、第一実施形態と同様の原理によって安全性の確保と通信効率の向上とを実現することができる。
さらに第四実施形態によると、状態量データを伝送するときのデータ信号のオンデューティ比Ｄ_on1と、異常データを伝送するときのデータ信号のオンデューティ比Ｄ_on2とについて、前者の設定レンジＤＲ₁が後者の設定レンジＤＲ₂よりも広く設定される。したがって、第一実施形態と同様の原理によってコストの低減と通信精度の向上とを図ることもできる。
しかも第四実施形態によると、データ信号のオンデューティ比Ｄ_onにデータが変換されるので、データ信号のオン時間Ｔ_onにデータが変換される場合に比べて信号処理精度、ひいては通信精度が向上する。

（第五実施形態）
図１５に示すように、本発明の第五実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第五実施形態の変速機制御装置２０におけるデータ信号生成フローでは、第一実施形態のステップＳ１０１，Ｓ１０２と同様にしてステップＳ６０１，Ｓ６０２を実行する。

ステップＳ６０３では、データ信号においてステップＳ１０２で選択されたデータを割り付けるパルス周期ＰＴ及びオンデューティ比Ｄ_onを設定する。このとき、状態量データのみを選択したステップＳ６０２に続く場合には、図１６（Ａ）の如く状態量データを割り付けるパルス周期ＰＴ₁及びオンデューティ比Ｄ_on1を設定する。ここでパルス周期ＰＴ₁は、例えば１０ｍｓ程度に設定される。また、オンデューティ比Ｄ_on1は、ここではパルス周期ＰＴ₁に対するオン時間Ｔ_on1の割合であり、０％〜１００％の範囲内に設定される。そして、例えばオンデューティ比Ｄ_on1は、状態量データである検出データの数値に対して図１７の如き線形関係を有するように設定される。一方、状態量データ及び異常データの双方を選択したステップＳ６０２に続く場合には、図１６（Ｂ）の如く状態量データを割り付けるパルス周期ＰＴ₁及びオンデューティ比Ｄ_on1を設定すると共に、図１６（Ｂ）の如く異常データを割り付けるパルス周期ＰＴ₂及びオンデューティ比Ｄ_on2を設定する。ここで、パルス周期ＰＴ₁及びオンデューティ比Ｄ_on1については、状態量データのみを選択したステップＳ６０２に続く場合と同様である。また、パルス周期ＰＴ₂は、パルス周期ＰＴ₁と重ならないように、さらに望ましくはパルス周期ＰＴ₁よりも長くなるように、例えば５０ｍｓ程度に設定される。また、オンデューティ比Ｄ_on2は、ここではパルス周期ＰＴ₂に対するオン時間Ｔ_on2の割合であって、０％〜１００％の範囲内に設定される。そして、例えばオンデューティ比Ｄ_on2は、図１８の如く異常判定の対象部位が複数存在する場合、各部位Ａ〜Ｃ及びそれらの組み合わせ毎に離散値をとるように設定される。

ステップＳ６０４では、第一実施形態のステップＳ６０４と同様の処理を実施することにより、ステップＳ６０２での選択データが一つである場合にはステップＳ６０５に、また当該選択データが一つでない場合にはステップＳ６０６に移行する。
ステップＳ６０５では、ＣＰＵ２１の内部クロックを利用して、ステップＳ６０３で設定された周期ＰＴ₁及びオンデューティ比Ｄ_on1にてパルスを出力することにより、データ信号を生成する。そして、ステップＳ６０５の終了後には、ステップＳ６０１へと戻る。したがって、自動変速機２４が正常であることによりステップＳ６０１〜Ｓ６０５が繰り返し実行されるときには、図１６（Ａ）の如く、一種類の状態量データがパルス周期ＰＴ₁分の時間にてシリアル送信されることとなる。

一方、ステップＳ６０６では、ＣＰＵ２１の内部クロックを利用して、ステップＳ６０３で設定された周期ＰＴ₁及びオンデューティ比Ｄ_on1のパルスと、同ステップＳ６０３で設定された周期ＰＴ₂及びオンデューティ比Ｄ_on2のパルスとをシリアル出力することにより、データ信号を生成する。このとき、図１６（Ｂ）の如く前者のパルスを出力した後に後者のパルスを出力するようにしてもよいし、後者のパルスを出力した後に前者のパルスを出力するようにしてもよい。そして、このようなステップＳ６０６の終了後にも、ステップＳ６０５の場合と同様にステップＳ６０１へと戻る。したがって、自動変速機２４に異常が発生したことによりステップＳ６０１〜Ｓ６０４，Ｓ６０６が繰り返し実行されるときには、例えば図１６（Ｂ）の如く、状態量データと異常データとがそれぞれパルス周期ＰＴ₁，ＰＴ₂分の時間にて交互にシリアル送信されることとなる。

さて、図１９に示すように、第五実施形態のエンジン制御装置３０におけるデータ信号からのデータ抽出フローでは、第一実施形態のステップＳ２０１と同様にステップＳ７０１を実行する。

ステップＳ７０２では、ＣＰＵ３１の内部クロックを利用してデータ信号のパルス周期ＰＴ及びオンデューティ比Ｄ_onを検出する。
ステップＳ７０３では、ステップＳ７０２で検出されたパルス周期ＰＴが第一周期レンジＰＴＲ₁内、第二周期レンジＰＴＲ₂内、第一及び第二周期レンジＰＴＲ₁，ＰＴＲ₂外のいずれであるかを判定する。ここで第一周期レンジＰＴＲ₁は、パルス周期ＰＴ₁に生じ得る誤差を考慮して予め設定されており、例えば上記データ信号生成フローのステップＳ６０３でパルス周期ＰＴ₁が１０ｍｓ程度に設定される場合には、８ｍｓ〜１２ｍｓの範囲とされる。また、第二周期レンジＰＴＲ₂は、パルス周期ＰＴ₂に生じ得る誤差を考慮して予め設定されており、例えば上記データ信号生成フローのステップＳ６０３でパルス周期ＰＴ₂が５０ｍｓ程度に設定される場合には、４８ｍｓ〜５２ｍｓの範囲とされる。

ステップＳ７０３においてパルス周期ＰＴが第一周期レンジＰＴＲ₁内の値、即ちパルス周期ＰＴ₁であると判定した場合にはステップＳ７０４に移行して、ステップＳ７０２で検出されたオンデューティ比Ｄ_on1から状態量データを復原する。尚、第一実施形態の場合と同様にエンジン制御装置３０は、復原した状態量データに基づいてエンジン３４を制御することとなる。

一方、ステップＳ７０３においてパルス周期ＰＴが第二周期レンジＰＴＲ₂内の値、即ちパルス周期ＰＴ₂であると判定した場合にはステップＳ７０５に移行して、ステップＳ７０２で検出されたオンデューティ比Ｄ_on2から異常データを復原する。このとき、例えば上記データ信号生成フローのステップＳ６０３で各異常対象部位Ａ〜Ｃ及びそれらの組み合わせ毎にオンデューティ比Ｄ_on2が設定される場合には、オンデューティ比Ｄ_on2に生じ得る誤差を考慮しつつ異常データを復原することで、異常対象部位の正確な識別が可能となる。尚、第一実施形態の場合と同様にエンジン制御装置３０は、復原した異常データに基づくフェイルセーフ制御をエンジン３４に対して実施することとなる。

また一方、ステップＳ７０３においてパルス周期ＰＴがレンジＰＴＲ₁，ＰＴＲ₂外の値であると判定した場合にはステップＳ７０６に移行して、通信異常が発生したと判定する。尚、第一実施形態の場合と同様にエンジン制御装置３０は、上記異常データの復原時とは異なるフェイルセーフ制御をエンジン３４に対して実施することとなる。

以上説明した第五実施形態によると、第一実施形態と同様の原理によって安全性の確保と通信効率の向上とを実現することができる。
さらに第五実施形態によると、状態量データを伝送するときのデータ信号のパルス周期ＰＴ₁が、異常データを伝送するときのデータ信号のパルス周期ＰＴ₂よりも短く設定される。これによりエンジン制御装置３０では、変速機制御装置２０からの受信データが状態量データ及び異常データのうちのいずれであるのかを正確に識別可能となっているので、第一実施形態と同様に信号線数、ひいてはコストを低減することができる。また、パルス周期ＰＴ₁がパルス周期ＰＴ₂よりも短く設定されることにより、自動変速機２４の正常時には、データ信号のパルス周期ＰＴ₁を可及的に短くして通信効率の向上効果を高めることができる。

またさらに第五実施形態によると、上述の如くデータ信号のパルス周期ＰＴによってデータの種別が伝送されると共に、データ信号のオンデューティ比Ｄ_onによってデータの詳細が伝送される。これにより、オンデューティ比Ｄ_onのレンジが０％〜１００％という最大範囲に設定可能となっているため、状態量データの分解能を高めることができると共に、例えば図１８の如く、異常データとして伝送される異常の種類を増大することができるのである。
しかも第五実施形態によると、データ信号のオンデューティ比Ｄ_onによってデータの詳細が伝送されることにより、データ信号のオン時間Ｔ_onによってデータが伝送される場合に比べて信号処理精度が向上する。
したがって、このような第五実施形態によれば、通信精度の向上を図ることができる。

ここまで本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。
具体的に第一〜第五実施形態では、車両用の分散制御システムにおいて変速機制御装置とエンジン制御装置との間のデータ伝送に本発明を適用した例について説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、車両用の分散制御システムにおいて変速機制御装置以外の制御装置、例えば吸気流制御装置等とエンジン制御装置との間のデータ伝送に本発明を適用してもよいし、車両用以外の分散制御システムにおける制御装置間のデータ伝送に本発明を適用してもよい。

また、第一〜第五実施形態では、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータを主体として分散制御システムの各制御装置を構成しているが、そうしたマイクロコンピュータを持たない電気回路によって少なくとも一つの制御装置を構成するようにしてもよい。
さらに第一〜第三実施形態では、データ信号のオン時間にデータを変換しているが、データ信号のオフ時間にデータを変換するようにしてもよい。また、第四及び第五実施形態では、データ信号のオンデューティ比にデータを変換しているが、データ信号のオフデューティ比、即ち周期に対するオフ時間の割合にデータを変換するようにしてもよい。

またさらに第二実施形態では、正常時及び異常時に三種類以上の状態量データを伝送するようにしてもよい。また、第三〜第五実施形態では、第二実施形態に準じて二種類、又は三種類以上の状態量データを正常時及び異常時に伝送するようにしてもよい。
加えて第三実施形態では、変速機制御装置からエンジン制御装置へのデータ伝送を実施しないようにしてもよい。また、第三実施形態では、各制御装置間における双方向のデータ伝送を第四又は第五実施形態の方法によって実施するようにしてもよい。

第一実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第一実施形態による分散制御システムを示すブロック図である。 第一実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 第一実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第一実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第一実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 第二実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 第二実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第三実施形態による分散制御システムを示すブロック図である。 第四実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 第四実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第四実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第四実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第四実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 第五実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 第五実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第五実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第五実施形態による分散制御システムの作動を説明するための模式図である。 第五実施形態による分散制御システムの作動を説明するためのフローチャートである。 従来例の作動を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ 分散制御システム、１１，１０２ 信号線、２０ 変速機制御装置（送信側制御装置）、２４ 自動変速機（制御対象）、２６ 変速機センサ、２８ 回路電装品、３０ エンジン制御装置（受信側制御装置）、３４ エンジン（制御対象）、３６ エンジンセンサ、３８ エンジン電装品、１００ エンジン制御装置（送信側制御装置、受信側制御装置）、１１０ 変速機制御装置（送信側制御装置、受信側制御装置）、Ｔ 周期、Ｔ_on，Ｔ_on1，Ｔ_on11，Ｔ_on12，Ｔ_on2 オン時間、ＴＲ₁ 第一時間レンジ、ＴＲ₂ 第二時間レンジ、Ｄ_on，Ｄ_on1，Ｄ_on2 オンデューティ比、ＤＲ₁ 第一デューティ比レンジ、ＤＲ₂ 第二デューティ比レンジ、ＰＴ，ＰＴ₁，ＰＴ₂ パルス周期、ＰＴＲ₁ 第一周期レンジ、ＰＴＲ₂ 第二周期レンジ

Claims (5)

1. 複数の制御装置間においてデータをパルス列信号によりシリアル伝送しつつそれら各制御装置の制御対象を分散制御する分散制御システムであって、
   送信側制御装置の制御対象が正常である場合に、当該正常な制御対象の状態量を表す状態量データを前記送信側制御装置から受信側制御装置に伝送し、
   前記送信側制御装置の制御対象に異常が発生した場合に、当該異常を表す異常データを、前記状態量データと同一周期で前記状態量データと交互に前記送信側制御装置から前記受信側制御装置に伝送し、
   前記パルス列信号のオンデューティ比又はオフデューティ比を注目デューティ比と定義すると、
   前記状態量データを伝送するときの前記注目デューティ比と前記異常データを伝送するときの前記注目デューティ比とを、予め定められた範囲で、かつ、重ならないように、相異させること
   を特徴とする分散制御システム。
2. 前記送信側制御装置としての機能と前記受信側制御装置としての機能とを共に有する制御装置を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１に記載の分散制御システム。
3. 前記状態量データを伝送するときの前記注目デューティ比のレンジを、前記異常データを伝送するときの前記注目デューティ比のレンジよりも広く設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の分散制御システム。
4. 分散制御システムにおいて用いられ、パルス列信号によってデータを受信側制御装置にシリアル送信しつつ制御対象を制御する制御装置であって、
   前記制御対象が正常である場合に、前記制御対象の状態量を表す状態量データを前記受信側制御装置に送信し、
   前記制御対象に異常が発生した場合に、当該異常を表す異常データを、前記状態量データと同一周期で前記状態量データと交互に前記受信側制御装置に送信し、
   前記パルス列信号のオンデューティ比又はオフデューティ比を注目デューティ比と定義すると、
   前記状態量データを伝送するときの前記注目デューティ比と前記異常データを伝送するときの前記注目デューティ比とを、予め定められた範囲で、かつ、重ならないように、相異させること
   を特徴とする分散制御システムの制御装置。
5. 分散制御システムにおいて用いられ、パルス列信号によって送信側制御装置からシリアル送信されたデータを受信しつつ制御対象を制御する制御装置であって、
   前記送信側制御装置の制御対象が正常である場合に、当該正常な制御対象の状態量を表す状態量データを前記送信側制御装置から受信し、
   前記送信側制御装置の制御対象に異常が発生した場合に、当該異常を表す異常データを、前記状態量データと同一周期で前記状態量データと交互に前記送信側制御装置から受信し、
   前記パルス列信号のオンデューティ比又はオフデューティ比を注目デューティ比と定義すると、
   前記状態量データを伝送するときの前記注目デューティ比と前記異常データを伝送するときの前記注目デューティ比とを、予め定められた範囲で、かつ、重ならないように、相異させること
   を特徴とする分散制御システムの制御装置。

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