JP6300833B2 - シミュレーション方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、アナログ素子を含む検証対象回路を模擬した解析モデルを用いて、アナログ素子の電気的故障時の影響解析を行うシミュレーション方法、およびその装置に関する。

近年、組込みシステムの制御対象となる自動車、飛行機及び医療機器等といったプラントの高機能化と多機能化が進んでいる。

特に、自動車分野では、電気的要素、電子的要素及びソフトウェア的要素から構成される車載安全関連システムを対象とした機能安全規格ＩＳＯ２６２６２に見られるように、自動車の安全確保が要求されている。ＩＳＯ２６２６２では、ハードウェアレベル、ソフトウェアレベル、システムレベルにおいて、安全性要求の高い要素に関して、故障注入テストが推奨されている。故障注入テストを利用した安全性評価手法の一つとして、ＦＭＥＡ（Ｆａｉｌｕｒｅ Ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ）が、車載電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の検証に用いられる。ＦＭＥＡは検証対象システムの構成要素毎に故障モードを定義し、その故障モードがシステム全体に与える影響を解析する手法である。

近年、車載ＥＣＵモデルを利用するシミュレーションベースのＦＭＥＡ手法が提案されている。シミュレーションベースＦＭＥＡは試作品作成の必要性がないため、試作コスト削減及び試作期間短縮が期待されている。しかしながら、電子制御ユニットのＦＭＥＡは機能安全要求を満たすために、抵抗、キャパシタ及びトランジスタ等の電子部品の短絡、開放及びドリフト故障を対象としており、テストケースが膨大なものとなる。電気的故障を対象としたシミュレーションベースＦＭＥＡでは、テストケース毎に検証対象ＥＣＵモデル上に故障を模擬した故障電子制御ユニットモデルを構築する必要があり、膨大な記憶領域を必要とした。加えて、これらの作業は、検証者の手作業により実施されることが主である。そのため、試作期間の短縮による著しいＦＭＥＡ実施期間の短縮は容易に実現できるものではない。従って、故障電子制御ユニットモデルの試作期間を短縮することが強く望まれる。

米国特許出願公開第２００６/００４１４１７号明細書

電子部品の開放及び短絡故障を対象としたＦＭＥＡ手法が特許文献1に開示されている。特許文献1に記載のＦＭＥＡでは、新規に直列又は並列の可変抵抗器を接続することで、シミュレーションを実施する故障電子制御ユニットモデルを構築する。故障毎に、電子制御ユニットモデルの回路トポロジーを変更して、新たに故障時電子制御ユニットモデルを構築しなければならない。

上記課題を解決するために本発明では、
検証する電子制御ユニットモデルと故障注入機構を含む解析モデルと、
前記アナログ素子である電子部品に注入する故障情報を有するテストケースと、を記憶し、
前記テストケースから故障注入命令を生成し、
前記故障注入命令に基づいて、前記故障情報を前記故障注入機構に伝達し、
前記故障注入機構から前記電子制御ユニットモデルを構成する電子部品モデルに、前記故障情報を注入し、
前記解析モデルのシミュレーションを実行することで、
前記検証する電子制御ユニットモデルに対する電気的故障のシミュレーションを行うことを特徴とする。

本発明によれば、故障毎に故障時電子制御ユニットモデルを構築する必要が無く、モデル構築期間の短縮が図れ、検証期間の短縮が期待できる。さらに、故障ごとにモデル構築を必要としないため、シミュレーション実行環境の記憶領域を削減することができる。

本発明の実施形態における、電子制御ユニットに搭載される電子部品の電気的故障時の影響解析を行うシミュレーションシステムの構成図である。 本発明の実施形態における、電子制御ユニットに搭載される電子部品の電気的故障時の影響解析を行うシミュレーションシステム概略機能構成図である。 本発明の実施形態における、ユーザが解析項目を入力するためのユーザインターフェースの一例を示す図である。 本発明の実施形態におけるテストケース生成のフローを示す図である。 本発明の実施形態におけるテストケースの一例を示す図である。 本発明の実施形態のシミュレーションコントローラの一例を示す構成図である。 本発明の実施形態における検証電子制御ユニットモデルの構成図の一例の図である。 ハードウェア記述言語のひとつであるＶＨＤＬ−ＡＭＳ言語を用いた際の、周辺回路モデルの記述例の図である。 本発明の実施形態における解析モデル部１４４の一例の図である。 ハードウェア記述言語のひとつであるＶＨＤＬ−ＡＭＳ言語を用いた際の、電子部品モデルの記述例を示す図である。 本発明の実施形態における故障注入機構の一例を示す図である。 本発明の実施形態において、電子部品モデルとしてＩＣモデルを利用する際の解析モデル部の一例を示す図である。 本発明の実施形態における入力端子モジュール、出力端子モジュールの一例を示す図である。 電子制御ユニットの電気的故障時の影響解析を行うシミュレーションシステムのフローを示す図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

図１は本発明の1実施形態において、電子制御ユニットの電気的故障時の影響解析を行うシミュレーションシステム１の構成図である。図示するように、計算機２は、入力部１０、出力部２０、通信部１１、演算部５０の各処理部を備える。さらに、シミュレーションシステム１は、ネットワーク５１、外部シミュレーションシステム３０と外部計算機４０を備えてもよい。

入力部１０はキーボードやマウスなどの入力装置、CDやDVDなどの記憶媒体より情報を読み取る読み取り装置などで構成される。

出力部２０は、ディスプレイなどの出力装置、CDやDVDの記憶媒体に書き込む書込み装置などで構成される。

記憶部６０は、ハードディスク装置などの外部記憶装置により構成される。

演算部５０は、中央処理装置（CPU）、メモリーなどで構成されて、記憶部に記憶されている所定のプログラムをメモリーにロードして中央処理装置（CPU）で実行することで各機能を実現する。

通信部１１は、インターネットなどの通信ネットワークを介して他のコンピュータと通信する通信装置により構成される。

演算部５０は、所定のプログラム実行により、解析項目解釈部１００、テストケース生成部１１０、シミュレーションコントローラ１３０、電子制御ユニットシミュレーション部１４０、シミュレーション実行部１５０、シミュレーション実行インターフェース１４２、故障注入インターフェース１４３及びミュレーション結果比較部１６０の各機能部を備える。

記憶部６０は、テストケース記憶部１２０、解析モデル部１４４、検証電子制御ユニットモデル部１４６、シミュレーション結果記憶部１４７及び評価情報記憶部１５０を備える。

図２は、本実施例の電子制御ユニットのシミュレーションシステム１の概略機能図を示している。シミュレーションシステム１は、ユーザが解析項目を入力する入力部１０、解析項目解釈部１００、解析項目から受け取った情報に基づきテストケースを作成するテストケース生成部１１０、前記テストケースを記憶するテストケース記憶部１２０、前記テストケース記憶部１２０からテストケースを受け取り、シミュレーション実行コード及び故障注入コードを生成し、電子制御ユニットシミュレーション部に出力するシミュレーションコントローラ１３０、前記コードにより電子制御ユニットのシミュレーションを行い、その結果を記憶する電子制御ユニットシミュレーション部１４０におけるシミュレータ実行部１５０、正常時のシミュレーション結果と故障時のシミュレーション結果とを比較するシミュレーション結果比較部１６０と比較結果又はシミュレーション結果を出力する出力部２０、前記電子制御ユニットシミュレーション部１４０とバス接続１Ａされる車載機器１７１、センシング機器１７２、その他の電子制御ユニット１７３から構成される。

図３は、本発明の実施形態のシミュレーションシステム１における、ユーザが解析項目を入力するためのユーザインターフェース１１の例を示す図である。図３の例では、ユーザインターフェース１１は、故障注入を行う電子部品を設定する電子部品設定部１２、前記電子部品設定部１２にて設定した電子部品に注入する故障を設定する故障モード設定部１３、前記電子部品設定部１２にて設定した電子部品において、前記故障モード設定部１３で設定した故障を注入するピンを設定するピン設定部１４、パラメータの変動を要求する故障において、そのパラメータを外部から設定するための、故障時パラメータ設定部１５、電子制御ユニットのシミュレーション終了時刻を設定するシミュレーション時間設定部１６、前記故障モード設定部１３で設定した故障モードを注入する条件を設定する故障注入条件設定部１７、設定したデータをシミュレーションに取り込むための取り込み部１８からなる。前記電子部品設定部１２は、解析モデル部１４４構築時に設定された個別電子部品名で指定した名称を用い、電子部品リストから故障注入を行う個別電子部品名を選択するが、ユーザが直接個別電子部品名を入力して指定してもよい。

図３では、解析モデル部１４４にて、Ｒｅｓｉｓｔｏｒ１という名称で接続情報が記述されている電子部品を選択している。この例では、下線で選択箇所を示す。ピン設定部１４では、前記選択した電子部品のピン一覧が表示される。例えば、故障モード設定部１３でＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔを選択した場合、一覧の中から１つピンを選択する。次に、故障モード設定部１３で、ＳｈｏｒｔＣｉｒｃｕｉｔを選択した場合、一覧の中から短絡する２つのピンを選択する。最後に、ＤｒｉｆｔＦａｕｌｔを選択した場合、Ｐｉｎは設定しない。故障時パラメータ設定部１５には、故障モード設定部１３で選択した故障モードにより、前記電子部品設定部１２で設定した電子部品の特性パラメータを変動する必要があるときに、時系列データとして設定する。時系列データの入力方法としては、ユーザが前記設定部１５に直接時系列データを入力することも可能であり、時系列データをマトリックス形式で記述したファイル名を入力すること可能である。故障注入条件設定部１７では、図３に示すように故障注入時間を設定することも可能である。故障注入条件が時間以外の場合は、解析モデル部１４４内の変数を利用して故障注入条件を設定することも可能である。

ユーザインターフェース１１に入力された解析項目は解析項目解釈部１００にて解釈された後、テストケース生成部１１０にてテストケース記憶部１２０に記憶されるテストケースフォーマットに適用される。

図４は、解析項目解釈部とテストケース生成部におけるテストケース生成までのフローを示す図である。入力された解析項目がステップＦ２０及びＦ２１を介して、解析項目解釈部１００に入力される。解析項目解釈部１００では、ステップＦ３１にて、入力された故障モードを事前に指定された記号へと変換する。ここで、指定された記号への変換は、故障情報を入力する故障注入インターフェース１４３が受信可能な記号を用いてテストケースを作成するためである。ステップＦ３２にて、故障時パラメータ設定部に入力されたデータが値かファイル名かを判定し、ファイル名であれば、ファイルからパラメータ値を抽出する。ただし、故障注入インターフェース１４３及び故障注入機構１４５で、ファイル名からパラメータ値を抽出可能な場合は、ステップＦ３２にて、パラメータ値を抽出する必要はない。

ステップＦ３３にて、電子部品名、故障モード、ピン名１、ピン名２、シミュレーション時間、故障注入時間、故障注入条件、故障時パラメータ値に分割し、それぞれをテストケース生成部に伝達する。ステップＦ４１にて、テストケース生成部は受け取った電子部品名、故障モード、ピン名１、ピン名２、シミュレーション時間、故障注入時間、故障注入条件、故障時パラメータ値をテストケースフォーマットに記述する。ステップ５１にて、生成されたテストケースフォーマットを記憶部１２０に記憶する。

図５は、テストケース生成フローＦ２で生成され、記憶部１２０に記憶されるテストケース１１１の一例を示す図である。テストフォーマット１２１は、行番号１１１、電子部品１１２、故障モード１１３、Ｐｉｎ１ １１４、Ｐｉｎ２ １１５、終了時間１１６、注入時間１１７、注入条件１１８、パラメータ値１１９から構成される。電子部品１１７は、故障注入を行いたい電子部品を指定するセルであり、電子部品設定部１２で設定した個別電子部品名が記述される。故障モード１１３は、解析項目解釈部にて特定の置き換えがなされた故障モード情報が記述されるセルである。Ｐｉｎ１ １１４、Ｐｉｎ２ １１５は、故障注入を行う電子部品のピン名を指定するセルであり、解析項目解釈部より受け取ったピン名１、ピン名２が記述されるセルである。終了時間１１６は、シミュレーションの終了時間を指定するセルであり、シミュレーション時間設定部１６で設定されるシミュレーション時間を終了時間とみなして入力される。注入時間１１７は、故障注入時間を指定するセルであり、解析項目解釈部から受け取った故障注入時間が入力される。注入条件１１８は、解析項目解釈部から受け取った故障注入条件が入力される。パラメータ１１９は、解析項目解釈部から受け取った故障注入電子部品のパラメータが入力される。

注入条件１１８は、図５に示すように、解析モデル部１４４上の変数を用いて条件式の形で指定される。パラメータ１１９は、故障注入インターフェース１４２及び故障注入機構１４４の実装次第で、行番号１に記載のように、時系列データ[時間指定ベクトル][パラメータ指定ベクトル]という入力だけでなく、行番号３に記載のように時系列データが記述されたファイル名を入力することも可能である。例を示すと、抵抗素子について、ある時間に、どの程度の抵抗値であるかを指定できる。時間指定ベクトルを(１０、２０）とし、パラメータ指定ベクトルを、(１、１０)とすると、１０秒時点の１オームを、２０秒時点に１０オームの抵抗素子に設定するように指定をすることができる。

ここで、時系列データは、抵抗モデルであれば、抵抗値の時系列データ、キャパシタモデルであれば、静電容量の時系列データ、電源モデルであれば、供給電圧の時系列データとなる。時系列データは、各電子部品モデルのプログラム内で使用される特性パラメータである。このほかにも、抵抗モデル、FETモデルのサイズ(チャネル長、幅)情報も時系列データの一例となる。時系列データは、故障注入を行う素子の変数を、時系列のデータに書き換えて、利用する。

図６は、本発明の実施形態のシミュレーションコントローラ１３０の例を示す構成図である。シミュレーションコントローラ１３０は、テストケース抽出部１３１、シミュレーション実行プログラム生成部１３２、故障注入プログム生成部１３３から構成される。テストケース抽出部１３１では、テストケース記憶部１２０から、電子部品１１２、故障モード１１３、Ｐｉｎ１ １１４、Ｐｉｎ２ １１５、終了時間１１６、注入時間１１７、注入条件１１８、パラメータ値１１９を抽出し、それぞれプログラム生成部１３２及び１３３に送る。シミュレーション実行プログラム生成部１３２では、終了時間１１６と注入時間１１７を受け取り、電子制御ユニットシミュレーションシステム１４０のシミュレーション終了時間の設定及び、シミュレーションの実行を行うためのプログラムを生成する。ここで生成するプログラムは、電子制御ユニットシミュレータ依存のＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて行うこともできる。

故障注入命令生成部１３３では、電子部品１１２、故障モード１１３、Ｐｉｎ１ １１４、Ｐｉｎ２ １１５、注入時間１１７、注入条件１１８、パラメータ値１１９を受け取り、故障注入インターフェース１４３の実装にあわせた命令を作成する。ここで作成される命令は、電子部品１１２からパラメータ値１１９の故障情報を、電子制御ユニットシミュレータ依存のＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に基づき作成することもできる。また、作成する命令フォーマットは、前記故障情報をマトリックス形式、ベクトル形式とすることも、前記故障情報を時系列データ、電子部品の内部構造データとしてファイルに格納し、そのファイル情報とすることも可能である。故障注入命令は、パラメータ値１１９などの故障情報の中で、どの故障情報を、故障注入機構に設定するかを指示するコマンドである。

シミュレーション実行プログラム生成部１３２では、故障の注入時間１１７も入力されるため、電子制御ユニットシミュレーション１４０を注入時間１１７で一時停止し、故障注入命令生成部１３３にて作成される命令を故障注入インターフェース１４３に伝達し、解析モデル部１４４に故障を注入した後に、再度シミュレーションを実行するプログラムを作成することも可能である。

図２に示すように、電子制御ユニットシミュレーション部１４０は、電子制御ユニットシミュレータ１４１、シミュレーション記憶部１４７から構成される。電子制御ユニットシミュレータ部は、シミュレーション実行インターフェース１４２、故障注入インターフェース１４３、解析モデル部１４４から構成される。

シミュレーション実行インターフェースでは、シミュレーション実行プログラム生成部１３２で作成されたシミュレーション実行プログラムを受けとり、シミュレーションの実行を行う。また、シミュレーションの一時停止や再実行のプログラムもシミュレーション実行インターフェースに伝えられ、シミュレーション実行が制御される。

故障注入インターフェース１４３は、故障注入命令生成部１３３から、故障注入命令を受け取り、解析モデル部１４４にその情報を伝達する。

解析モデル部１４４は、故障注入機構１４５と検証電子制御ユニットモデル１４６から構成される。故障注入機構１４５は、故障注入インターフェースから前記故障注入命令及びその情報を受け取り、解析モデル部１４４に故障を注入する。

図７（ａ）に検証電子制御ユニットモデルの構成図の一例を示す。
検証電子制御ユニットモデルは、周辺回路モデル１４６１、マイクロコントローラモデル１４６４から構成される。検証電子制御ユニットモデル１４５は、電気的故障時の影響解析の対象となる電子制御ユニットを本発明に適用するために、構築する電子制御ユニットのモデルである。従って、検証電子制御ユニットモデル１４５は、それ単体のシミュレーション実行では、検証対象となる電子制御ユニットと同じ動作を行うことを特長とする。

図７（ａ）において、マイクロコントローラモデル１４６４は、検証対象となる電子制御ユニットに搭載されるマイクロコントローラのモデルであり、周辺回路モデル１４６２は、前記電子制御ユニットに搭載される前記マイクロコントローラを除いた、周辺回路をモデル化したものである。

マイクロコントローラモデル１４６４は、前記電子制御ユニットの実機で、実際に動作する制御ソフトウェアのオブジェクトコードを動かすことができるハードウェアモデルであっても、前記制御ソフトウェアの制御アルゴリズムをビヘイビアレベルでモデル化した制御アルゴリズムのモデルであっても良い。

周辺回路モデル１４６１は、電子部品をトランジスタレベル又はビヘイビアレベルで記述することが可能なハードウェア記述言語を用いて記述される。図７（ｂ）に、ハードウェア記述言語のひとつであるＶＨＤＬ−ＡＭＳ言語を用いた際の、周辺回路モデルの記述例を示す。周辺回路モデル１４６１では、周辺回路モデルのインターフェース等の定義部１４６１０と周辺回路モデルの内部構造の定義部１４６１１で構成される。周辺回路モデルのインターフェース等の定義部１４６１０は、故障注入機構１４５と接続するインターフェースの役割を有し、周辺回路モデル名、ｐｉｎ名及びｐｉｎ属性を記述する。周辺回路モデルの内部構造の定義１４６１１は、個別電子部品名を定義することができ、例えば、抵抗を３つ接続したい場合は、Ｒｅｓｉｓｔｏｒ１、Ｒｅｓｉｓｔｏｒ２、Ｒｅｓｉｓｔｏｒ３として、個別電子部品名を与える。ここでは、ＶＨＤＬ−ＡＭＳ言語を用いて説明しますが、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＡＭＳ、ＭＡＳＴ言語等を用いて記述することもできる。

図８（ａ）に、本発明の実施形態における解析モデル部１４４の例を示す。
解析モデル部１４４は、前記周辺回路モデル１４６１とマイクロコントローラモデル１４６４、故障注入機構１４５から構成される。
周辺回路モデル１４６１は、電子部品モデル１〜Ｎ １４６２、１４６３で構成される、電子部品モデル１４６２は、電子部品をトランジスタレベル又はビヘイビアレベルで記述することが可能なハードウェア記述言語を用いて記述される。図８（ｂ）に、ハードウェア記述言語のひとつであるＶＨＤＬ−ＡＭＳ言語を用いた際の、電子部品モデルの記述例を示す。図８（ｂ）に示すように、電子部品モデル１４６２は、電子部品モデルのインターフェース等の定義１４６２０、電子部品モデルの内部構造の定義１４６２１から構成される。電子部品モデルの内部構造の定義１４６２１は、電子部品モデル名、ｐｉｎ名、ｐｉｎ属性を指定する。電子部品モデルの内部構造の定義１４６２１は、電子部品のアーキテクチャー名、電子部品の内部構造を指定する。電子部品モデルのインターフェース等の定義部１４６２０は、故障注入機構１４５と周辺回路モデルを介して接続するインターフェースの役割を有し、電子部品モデル名、ｐｉｎ名及びｐｉｎ属性を記述する。

図９に、本発明の実施形態における故障注入機構１４５の一例を示す、図９では、故障注入機構１４３を解析モデル１４４内部に実装するために、ハードウェア記述言語のひとつであるＶＨＤＬ−ＡＭＳを用いる。故障注入機構は、検証電子制御ユニットモデル１４６と接続するための故障注入機構のインターフェースなどの定義１４５１０と故障注入機構の内部構造の定義１４５１１から構成される。故障注入機構の内部構造の定義１４５１１は、解析モデル１４４に故障を注入するための故障情報を含んでいる。この故障データベースは、前記電子部品１〜Ｎの前記インターフェース等定義部１４６２０で定義される、電子部品モデルのパラメータ情報から構成される。故障情報１、２としては、たとえば、抵抗素子の故障時のおける抵抗値である。

それ以外にも、故障注入インターフェース１４３より受け取った前記故障注入命令及び故障情報に基づいて内部構造定義部１４５１１で定義されるアーキテクチャー名を切り替えることで解析モデル１４４に故障注入を行うための故障アーキテクチャーデータベースとすることも可能である。
または、前記電子部品1〜Ｎのパラメータ情報を含んだファイルをインポートするための、ファイルインポート命令群として記述することもできる。
故障注入機構１４５と周辺回路モデル１４６１はバス１Ｅで接続されており、故障注入機構１４５内の故障情報はこのバスを介して周辺回路モデルに伝達される。故障情報１、２の情報を、図７（ｂ）の周辺回路モデルの内部構造にある「電子部品モデル名（アーキテクチャー名）」に注入し、注入された周辺回路モデル内の電子部品モデルの内部構造（図８（ｂ））における「電子部品の内部構造：」として故障情報を注入することで、対応する電子部品が故障状態になるように模擬することができる。
図１０に、本発明の実施形態において、電子部品モデルとしてＩＣモデル１４６５を利用する際の解析モデル部１４４の一例を示す。

ＩＣモデル１４６５は、入出力端子モジュール１４６６、機能モジュール１４６７、出力端子モジュール１４６８から構成される。
機能モジュール１４６７はＩＣの機能部分をビヘイビアレベルからトランジスタレベルまでのいずれかの抽象度のモデリングレベルで記述したモジュールである。シミュレーション速度が重要視される場合は、抽象度の高いビヘイビアレベルで記述し、ＩＣモデルの精度が要求される場合は、トランジスタレベルで記述する。
図１１に入力端子モジュール、出力端子モジュールの一例を示す。
ＩＣモデルは基本的にＣＭＯＳから構成されており、そのＣＭＯＳはＣＭＯＳモデル１４４０３とする。ここで、ＣＭＯＳ１４４０３はｐチャネルＭＯＳＦＥＴ１４４０１とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４４０２で構成される。
入力端子モジュール１４４６は、ＣＭＯＳモデル４６３１〜４６３Ｎ、並列抵抗成分モデル４６０１〜４６０Ｎ、４６２１〜４６２Ｎ、直列抵抗モデル４６１１〜４６１Ｎから構成される。

並列抵抗成分モデル４６０１〜４６０Ｎは隣接端子間のショート故障を模擬するために接続される抵抗モデルである。非故障時の電子制御ユニットシミュレーションでは、並列抵抗モデル４６０１〜４６０Ｎは高抵抗値（１メガオーム以上）を設定する。隣接端子間ショート故障時は、故障注入箇所の並列抵抗モデル４６０１〜４６０Ｎを低抵抗値（１マイクロオーム以下）に設定する。

直列抵抗モデル４６１１〜４６１Ｎは、入出力端子モデルにおいて２つの役割を担う。一つ目は、非故障時の電子制御ユニットシミュレーションでは、配線抵抗(０．０７オーム程度)の役割を果たす。２つ目として、ＩＣのピンのオープン故障時は高抵抗値に設定することで、ＩＣのオープン故障時の電子制御ユニットシミュレーションが可能となる。

並列抵抗モデル４６２１〜４６２Ｎは、入出力端子モジュールにおいて、2つの故障をシミュレーションする際に利用する。1つ目は、並列抵抗モデル４６２１〜４６２Ｎの抵抗値を低抵抗（１マイクロオーム以下）とすることで、接地故障時の電子制御ユニットのシミュレーションが可能となる。2つ目は、ＩＣのピンのオープン故障は、完全オープン状態と不完全オープン状態が存在するが、並列抵抗モデル４６２１〜４６２Ｎの抵抗値を低抵抗（１マイクロオーム以下）とすることで、完全オープン状態のシミュレーションが可能となる。直列抵抗モデル４６１１などを、高抵抗値に、並列抵抗モデル４６２１等を低抵抗値にすることで完全オープンの模擬する。完全オープン状態では、後段に電圧値を伝えることもないため、その直前で接地させ電圧降下を誘導している。
また、配線抵抗の機能を有する直列抵抗モデル４６１１〜４６１Ｎだけでなく、ＩＣの寄生抵抗及び寄生容量成分を用いて、ＩＣの入出力端子モジュールを構築することで、故障時のシミュレーションを寄生成分のパラメータ変更によってシミュレーションすることも可能である。
また、ＩＣの寄生成分だけでなく、キャパシタのリーク成分(寄生抵抗)を時系列データとして与えることで、オープン故障を模擬することができる。

出力端子モジュール１４６８はＣＭＯＳモデル４８３１〜４８３Ｎ、直列抵抗モデル４８６１〜４８６Ｎ、並列抵抗モデル４８０１〜４８０Ｎ、４８２１〜４８２Ｎから構成される。

並列抵抗モデル４８０１〜４８０Ｎは、ＩＣピンの隣接端子間ショート故障を模擬するために接続される抵抗モデルである。非故障時の電子制御ユニットシミュレーションでは、並列抵抗モデル４８０１〜４８０Ｎは、高抵抗値（１メガオーム以上）を設定する。隣接端子間ショート故障のシミュレーション時は、故障注入箇所の並列抵抗モデル４８０１〜４８０Ｎを低抵抗値（１マイクロオーム以下）に設定する。

直列抵抗モデル４８６１〜４８６Ｎは、出力端子モジュールにおいて２つの役割を果たす。１つ目は、非故障時の電子制御ユニットシミュレーションでは、配線抵抗(０．０７オーム程度)の役割を果たす。２つ目として、ＩＣのピンのオープン故障時は高抵抗値に設定することで、ＩＣのオープン故障時の電子制御ユニットシミュレーションが可能となる。
並列抵抗モデル４８２１〜４８２Ｎは、入出力端子モジュールにおいて、2つの故障をシミュレーションする際に利用する。1つ目は、並列抵抗モデル４８２１〜４８２Ｎの抵抗値を低抵抗（１マイクロオーム以下）とすることで、接地故障時の電子制御ユニットのシミュレーションが可能となる。2つ目は、ＩＣのピンのオープン故障は、完全オープン状態と不完全オープン状態が存在するが、並列抵抗モデル４８２１〜４８２Ｎの抵抗値を低抵抗（１マイクロオーム以下）とすることで、完全オープン状態のシミュレーションが可能となる。

図１０において、故障注入機構１４５は、入力端子モジュールと出力端子モジュールと接続されている。故障注入機構１４５は、故障シミュレーション時に、入力端子モジュール、出力端子モジュール内の並列抵抗モデル、直列抵抗モデルに抵抗値の時系列データを出力する。従って、故障注入機構１４５から受け取った時系列データを入力端子モジュールと出力端子モジュールの抵抗値に適用することで、ＩＣの隣接端子ショート故障とオープン故障のシミュレーションを実行できる。故障注入機構１４３内の故障データベース内のデータ次第で、入力端子モジュールと出力端子モジュールのアーキテクチャーを変更することも可能である。

図２において、シミュレーション結果記憶部１４７は、電子制御ユニットシミュレーションの結果を記憶する。
以上より、図１２は、電子制御ユニットの電気的故障時の影響解析を行うシミュレーションシステムのフローＦ１を示す図である。
ステップＦ１０にて、検証対象となる電子制御ユニットのモデルを構築する。
ステップＦ２０にて、ユーザインターフェース１１を利用して、解析項目を入力する。
ステップＦ３０にて、解析項目解釈部にてＦ２０で入力された解析項目を解釈して、テストケー生成部に解釈結果を出力する。Ｆ４０にて、前記解釈部より伝達された解析項目に基づいて、テストケース１２１内の各セル１１１〜１１９に解析項目を入力し、解析項目を指定する。ステップＦ５０にて、作成されたテストケースをテストケース記憶部に記憶する。ステップＦ６０にて、ステップＦ５０にて記憶されたテストケースから電子部品１１２、故障モード１１３、Ｐｉｎ１ １１４、Ｐｉｎ２ １１５、終了時間１１６、注入時間１１７、注入条件１１８、パラメータ値１１９を抽出し、故障注入命令および故障情報を作成する。

ステップＦ６１にて、故障注入命令および故障情報が電子制御ユニットシミュレータ１４１内の故障注入インターフェースに入力される。ステップＦ６２にて、ステップＦ６１にて伝達された故障情報を、故障注入命令に基づいて解析モデル部１４４内の故障注入機構に伝達する。ステップＦ７０にて、テストケースから終了時間、注入時間を受けとり、電子制御ユニットシミュレーションを実行するためのシミュレーション実行プログラムを作成する。ステップＦ６０、Ｆ６１、Ｆ６２とステップＦ７０は並列に実行されても良い。ステップＦ８０にて、シミュレーション実行部（たとえばシミュレーション実行プログラム）により解析モデル部１４４に対して、電子制御ユニットモデルのシミュレーションを実行する。
ステップＦ８０で実行されたシミュレーション結果をシミュレーション結果記憶部に保存する。ステップＦ１１０にて、ステップ９０で記憶されたシミュレーション結果を出力する。
本発明の実施例では、故障注入命令は、故障を注入する電子部品名と故障モードと注入時間に基づいて生成され、前記電子制御ユニットモデルは、正常時と故障時の内部構造を有する電子部品モデルの接続により構築する。故障注入機構は、故障注入命令に基づいて、電子制御ユニットモデル内部の電子部品モデルの内部構造の切り替え情報を、電子部品モデルに注入することで、電子制御ユニットの故障時のシミュレーションを行うことができる。

本発明は、電子制御ユニットに搭載される電子部品の電気的故障に影響解析を行うシミュレーションに適用することができ、特に、テストケースが膨大なＦＭＥＡを行う際に、有効なものである。

１２０・・・テストケース記憶部、１３０・・・シミュレーションコントローラ、１４０・・・解析モデル部、１４１・・・電子制御ユニットシミュレータ、１４５・・・故障注入機構、１４６１・・・周辺回路モデル、１４６２・・・電子部品モデル。

Claims (12)

1. コンピュータが、アナログ素子を含む解析モデルを用いて、該アナログ素子の電気的故障の解析を行うシミュレーション方法において、
   コンピュータが、
   検証する電子制御ユニットモデルと故障注入機構を含む解析モデルと、前記アナログ素子である電子部品に注入する故障情報を有するテストケースと、を記憶し、
   故障を注入する前記アナログ素子と故障モードと注入時間に基づいて前記テストケースから故障注入命令を生成し、
   前記故障注入命令に基づいて、前記故障情報を前記故障注入機構に伝達し、
   前記故障注入機構から前記電子制御ユニットモデルを構成する電子部品モデルに、前記故障情報を注入し、
   前記故障注入機構から前記電子制御ユニットモデル内部の電子部品モデルのパラメータである時系列データを、前記電子部品モデルに注入し、
   前記解析モデルのシミュレーションを実行することで、
   前記検証する電子制御ユニットモデルに対する電気的故障のシミュレーションを行うことを特徴とするシミュレーション方法。
2. 前記テストケースの故障情報は、前記コンピュータのユーザインターフェースに備えられる設定部から入力される構成であることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション方法。
3. 前記故障注入機構は、前記検証する電子制御ユニットモデルと接続するためのインターフェースの定義情報と、前記電子部品モデルの故障情報を備えた内部構造の定義情報と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のシミュレーション方法。
4. 前記テストケースは、故障注入をする前記アナログ素子、故障モード、注入時間、および前記時系列データを保持することを特徴とする請求項３記載のシミュレーション方法。
5. 前記検証する電子制御ユニットモデルは、周辺回路モデルを備えており、該周辺回路モデルは、前記故障注入機構と接続するインターフェースの定義と該周辺回路モデルの内部構造の定義を有し、該周辺回路モデルに含まれるアナログ素子としての電子部品を示す電子部品モデルは、該周辺回路モデルと接続するインターフェース定義と内部構造の定義を有し、
   前記故障注入機構から前記周辺回路モデルを介して前記電子部品モデルに故障情報を注入することを特徴とする請求項３記載のシミュレーション方法。
6. 前記電子部品モデルは、故障注入用の直列抵抗モデル及び並列抵抗モデルを含むモジュールとして構成し、前記時系列データを前記直列抵抗モデル又は並列抵抗モデルに適用することで、シミュレーションを行うことを特徴とする請求項５記載のシミュレーション方法。
7. アナログ素子を含む解析モデルを用いて、該アナログ素子の電気的故障の解析を行うシミュレーション装置において、
   検証する電子制御ユニットモデルと故障注入機構を含む解析モデルと、
   前記アナログ素子である電子部品に注入する故障情報を有するテストケースと、を保持した記憶部と、
   故障を注入する前記アナログ素子と故障モードと注入時間に基づいて前記テストケースから故障注入命令を生成する故障注入命令生成部と、前記故障注入命令に基づいて、前記故障情報を、前記故障注入機構に伝達する故障注入インターフェースとを有し、
   前記故障注入機構が、
   前記電子制御ユニットモデルを構成する電子部品モデルに、前記故障情報を注入し、前記電子制御ユニットモデル内部の電子部品モデルのパラメータである時系列データを、前記電子部品モデルに注入し、
   シミュレーション実行部が、
   前記解析モデルのシミュレーションを実行することで、
   前記検証する電子制御ユニットモデルに対する電気的故障のシミュレーションを行うことを特徴とするシミュレーション装置。
8. 前記テストケースの故障情報を、ユーザインターフェースに備える複数の設定部から入力する構成であることを特徴とする請求項７に記載のシミュレーション装置。
9. 前記故障注入機構は、前記検証する電子制御ユニットモデルと接続するためのインターフェースの定義情報と、前記電子部品モデルの故障情報を備えた内部構造の定義情報と、
   を備えていることを特徴とする請求項７記載のシミュレーション装置。
10. 前記テストケースは、故障注入をする前記アナログ素子、故障モード、注入時間、および前記時系列データを保持することを特徴とする請求項９記載のシミュレーション装置。
11. 前記検証する電子制御ユニットモデルは、周辺回路モデルを備えており、該周辺回路モデルは、前記故障注入機構と接続するインターフェースの定義と該周辺回路モデルの内部構造の定義を有し、該周辺回路モデルに含まれるアナログ素子としての電子部品モデルは、該周辺回路モデルと接続するインターフェース定義と内部構造の定義を有し、
    前記故障注入機構から前記周辺回路モデルを介して前記電子部品モデルに故障情報を注入することを特徴とする請求項９記載のシミュレーション装置。
12. 前記電子部品モデルは、故障注入用の直列抵抗モデル及び並列抵抗モデルを含むモジュールとして構成し、前記時系列データを前記直列抵抗モデル又は並列抵抗モデルに適用することで、シミュレーションを行うことを特徴とする請求項１１記載のシミュレーション装置。

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