JP6492885B2 - 診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両の内部における通信異常の有無を診断する診断装置に関する。

従来、車載ネットワークの１つとしてのＣＡＮ（Controller Area Network）を用いた診断装置は、第１ユニットと第２ユニットとがＣＡＮバスによって接続される。第１ユニットから第２ユニットにデータを定期的に送信するとき、データは、制御データと送信回数カウンタの内容（ＣＡＮ ＰＲＵＮ（Program RUNning）信号）とに分けて送信される。第１ユニットは、データを送信する毎に送信回数カウンタの内容をインクリメントして送信する。

第２ユニットは、データを受信する毎に送信回数カウンタが正常にインクリメントされているかどうかを判断する。２回連続してインクリメントが正常でない場合にシステム異常と判断する。また、ＣＡＮ ＰＲＵＮ信号が正常に受信されたかどうかを判断することで通信途絶を検知する。

特開２０００−１５６６８５号公報

上述したように、従来の技術では、通信途絶のような信号線異常も内部のハードウエアに起因するインクリメント異常も区別しないで１つの不具合として検知する。そのため、例えばクロックずれなどといった異常状態が継続しない一時的な異常の場合は、その異常の再現に手間取り、原因特定に時間がかかるという問題がある。

本発明の課題は、異常の原因を簡単に特定できる診断装置を提供することにある。

本発明に係る診断装置は、上記課題を解決するために、診断対象ユニットと基準ユニットとが第１ＣＡＮバスを経由して通常通信を行うことにより異常を検出する構成の他に、診断機能を実現するための以下の構成を備えている。すなわち、上述した診断対象ユニットは、診断データ格納部、第１基準データ格納部、比較演算部および診断結果格納部を備えている。診断データ格納部は、基準ユニットから診断用通信によって送信されてくる診断データを自己のクロックで読み取って格納する。第１基準データ格納部は、予め決められている基準データを格納する。比較演算部は、診断データ格納部から読み出した診断データと第１基準データ格納部から読み出した基準データとを比較する。比較演算部による比較によって得られた診断結果は診断結果格納部に格納される。

本発明によれば、診断対象ユニットは、基準ユニットから診断用通信によって送信されてくる診断データを自己のクロックで読み取り、予め決められている基準データと比較することによって異常の有無を検出する。従って、異常の原因を簡単に特定できる診断装置を提供できる。

本発明の実施例１に係る診断装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る診断装置の診断対象ユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る診断装置の基準ユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る診断装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に実施例１に係る診断装置の構成を示す図である。この診断装置は、第１ＣＡＮバス２−２９と第２ＣＡＮバス２−３０といった２系統のバスを備え、診断対象ユニット（第１ＥＣＵ）２−１と基準ユニット（第３ＥＣＵ）２−３がこれら２系統のＣＡＮバスで接続されて構成される。第１ＣＡＮバス２−２９は、通常通信（診断用通信以外の通信）を行うために使用され、第２ＣＡＮバス２−３０は、診断用通信を行うために使用される。

なお、図１では、第１ＣＡＮバス２−２９に、他のユニット（第２ＥＣＵ）２−２が接続されている例を示しているが、これは従来のユニットを併用する場合の例を示す。他のユニット２−２は、本発明とは直接は関係しない。したがって、以下においてはユニット２−２の説明は省略する。

次に、診断対象ユニット２−１と基準ユニット２−３の各々の内部構成を説明する。各ユニットは、大きく分けて、「従来機能」と「本発明に係る診断機能（以下、単に「診断機能」という」といった２つの機能を有する。

まず、従来機能を実現する部分について説明する。診断対象ユニット２−１の従来機能を実現する部分は、診断部２−１３およびトランシーバ２−１６から構成されている。トランシーバ２−１６は、第１ＣＡＮバス２−２９と診断部２−１３との間の信号の送受を制御する。診断部２−１３は、信号検知部２−１４およびインクリメント診断部２−１５から構成されている。信号検知部２−１４は、第１ＣＡＮバス２−２９からトランシーバ２−１６を介して受信される信号が途絶したかどうかを検知する。また、インクリメント診断部２−１５は、データを送信する毎に送信回数カウンタ（図示しない）の内容をインクリメントし、その結果を、トランシーバ２−１６を介して第１ＣＡＮバス２−２９に送出する。

基準ユニット２−３の従来機能を実現する部分は、診断対象ユニット２−１と同様に、診断部２−２５およびトランシーバ２−２８から構成されている。トランシーバ２−２８は、第１ＣＡＮバス２−２９と診断部２−２５との間の信号の送受を制御する。診断部２−２５は、信号検知部２−２６およびインクリメント診断部２−２７から構成されている。信号検知部２−２６は、第１ＣＡＮバス２−２９からトランシーバ２−２８を介して受信される信号が途絶したかどうかを検知する。また、インクリメント診断部２−２７は、データを送信する毎に送信回数カウンタ（図示しない）の内容をインクリメントし、その結果を、トランシーバ２−２８を介して第１ＣＡＮバス２−２９に送出する。

次に、診断機能を実現する部分について説明する。まず、診断対象ユニット２−１の診断機能を実現する部分について説明する。この診断対象ユニット２−１の診断機能を実現する部分は、トランシーバ２−４、演算部２−５およびデータ依頼部２−１０から構成されている。

トランシーバ２−４は、第２ＣＡＮバス２−３０と、演算部２−５およびデータ依頼部２−１０との間のデータの送受を制御する。

データ依頼部２−１０は、診断データが必要になった時に、トランシーバ２−４および第２ＣＡＮバス２−３０を経由して基準ユニット２−３に対し、診断データの送信を要求する。

演算部２−５は、基準データ格納部２−６、比較演算部２−７、診断データ格納部２−８、診断結果格納部２−９、基準データ時間格納部２−１１および診断データ受信時間格納部２−１２を備えている。

基準データ格納部２−６は、本発明の第１基準データ格納部に対応し、予め基準ユニット２−３の基準データ格納部２−２４に格納されている基準データと同じものを格納している。この基準データ格納部２−６に格納されている基準データは、比較演算部２−７によって読み出されて比較演算の対象とされる。

診断データ格納部２−８は、基準ユニット２−３から第２ＣＡＮバス２−３０およびトランシーバ２−４を経由して受信した診断データを格納する。この診断データ格納部２−８に格納された診断データは、比較演算部２−７によって読み出されて比較演算の対象とされる。

基準データ時間格納部２−１１は、基準ユニット２−３との間における正常な送受信に要する時間を示す既知データである基準データ時間ｔ２を格納する。

診断データ受信時間格納部２−１２は、基準ユニット２−３から第２ＣＡＮバス２−３０およびトランシーバ２−４を経由して受信した診断データ受信時間ｔ１を格納する。

比較演算部２−７は、基準データ格納部２−６から読み出した基準データと診断データ格納部２−８から読み出した診断データとを比較する。また、比較演算部２−７は、基準データ時間格納部２−１１から読み出した基準データ時間ｔ２と、診断データ受信時間格納部２−１２から読み出した診断データ受信時間ｔ１とを比較する。これらの比較結果は、診断結果格納部２−９に送られる。

診断結果格納部２−９は、比較演算部２−７による比較によって得られた結果、つまり、基準データ格納部２−６から読み出した基準データと診断データ格納部２−８から読み出した診断データとの比較によって得られた診断結果を格納する。診断結果格納部２−９は、基準データ時間格納部２−１１から読み出した基準データ時間ｔ２と診断データ受信時間格納部２−１２から読み出した診断データ受信時間ｔ１との比較結果を格納する。

次に、基準ユニット２−３の診断機能を実現する部分について説明する。この診断機能を実現する部分は、トランシーバ２−２１および基準データ送出部２−２２から構成されている。

トランシーバ２−２１は、第２ＣＡＮバス２−３０と基準データ送出部２−２２との間のデータの送受を制御する。基準データ送出部２−２２は、信号生成部２−２３および基準データ格納部２−２４から構成されている。

信号生成部２−２３は、第２ＣＡＮバス２−３０からトランシーバ２−２１を介して受信された診断データの送信要求（診断依頼）に応じて、基準データ格納部２４に格納されている基準データに基づいて診断データを生成する。この信号生成部２−２３で生成された診断データは、トランシーバ２−２１および第２ＣＡＮバス２−３０を経由して、診断対象ユニット２−１に送信される。

基準データ格納部２−２４は、本発明の第２基準データ格納部に対応し、診断データを生成するために使用する基準データを格納する。この基準データ格納部２−２４に格納されている基準データは、上述したように、信号生成部２−２３によって読み出され、診断データの生成に使用される。

次に、上記のように構成された診断装置の診断動作を、図２および図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。図２に示すように、この診断装置においては、大きく分けて次の３つの診断が実施される。

１つ目は、診断用の第２ＣＡＮバス２−３０による通信が成立しているか否かを診断する「第２ＣＡＮバス途絶診断」である。２つ目は、異常状態が継続しない異常の１つであるクロックずれを診断する「クロック異常診断」である。３つ目はＣＡＮ ＰＲＵＮ信号を用いたインクリメント診断などの従来から実施されている「従来診断」である。

車両起動時などにイグニッションキーがオンされたら、１つ目の診断である「第２ＣＡＮバス途絶診断」から始まり、「クロック異常診断」、「従来診断」と順次に実施され、例えばイグニッションキーがオフされるまでこれらの各診断が繰り返される。

次に、各診断の詳細について説明する。まず、「第２ＣＡＮバス途絶診断」について説明する。
第２ＣＡＮバス途絶診断は、イグニッションキーのオンをトリガーに開始される。第２ＣＡＮバス途絶診断が開始されると、まず、基準ユニットに対して診断データの要求が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、診断対象ユニット２−１のデータ依頼部２−１０は、基準ユニット２−３に対し、トランシーバ２−４および第２ＣＡＮバス２−３０を経由して診断データの送信を要求する。

図３に示すように、基準ユニット２−３では、診断データの要求が受信される（ステップＳ３１）。すなわち、基準ユニット２−３は、診断対象ユニット２−１から送られてくる診断データの要求を受信する。次に、基準データが読み出される（ステップＳ３２）。すなわち、信号生成部２−２３は、基準データ格納部２−２４から診断データとなる基準データを読み出す。

次に、診断データの送信が行われる（ステップＳ３３）。すなわち、信号生成部２−２３は、ステップＳ３２で読み出した基準データから診断データを生成し、トランシーバ２−２１および第２ＣＡＮバス２−３０を経由して診断対象ユニット２−１へ送信する。次に、タイマがスタートされる（ステップＳ３４）。すなわち、基準ユニット２−３の内部では、診断データの送信時に、図示しないタイマがスタートされる。

一方、診断対象ユニット２−１では、図２に示すように、診断データの受信が開始される（ステップＳ１２）。すなわち、診断対象ユニット２−１は、診断データの送信要求に応答して、基準ユニット２−３から送られてくる診断データの受信を開始する。

次に、通信が成立しているか否かが調べられる（ステップＳ１３）。すなわち、診断対象ユニット２−１は、基準ユニット２−３から診断データが受信されたかどうかを調べる。ステップＳ１３において、通信が成立していないことが判断されると、ＮＧ回数カウンタの内容ｉが更新される（ステップＳ１４）。すなわち、ＮＧ回数カウンタの内容ｉがインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）される。

次に、ＮＧ回数カウンタの内容ｉが５以上になったかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、ＮＧ回数カウンタの内容ｉが５以上になったことが判断されると、第２ＣＡＮバス２−３０の通信途絶であると判定される（ステップＳ１６）。すなわち、５回連続して通信が成立しなかった場合は、一定期間診断データを受信できていないと判断され、第２ＣＡＮバス２−３０の通信途絶と判断されて処理は終了する。

一方、ステップＳ１５において、ＮＧ回数カウンタの内容ｉが５以上になっていないことが判断されると、ステップＳ１１の処理に戻り、再度、診断対象ユニット２−１から基準ユニット２−３に対して診断データの要求が行われる。以下同様にして、診断対象ユニット２−１は、診断データの再受信を開始し、再度、通信が成立しているか否かを調べる。

一方、基準ユニット２−３では、図３に示すように、タイマのスタート（ステップＳ３４）の後、再要求があるかどうかが調べられる（ステップＳ３５）。このステップＳ３５において、再要求があることが判断されると、タイマがリセットされる（ステップＳ３６）。その後、ステップＳ３２の処理に戻り、上述した診断データの送信が行われる。

以上の処理が「第２ＣＡＮバス途絶診断」であり、この第２ＣＡＮバス途絶診断で正常であると判断されると次工程の「クロック異常診断」へ移る。

次に「クロック異常診断」について説明する。図２のステップＳ１３において、通信が成立していることが判断された場合は、受信完了フラグが送信される（ステップＳ１７）。すなわち、診断対象ユニット２−１は、診断データを受信し終えたら基準ユニット２−３へ受信完了フラグを送信する。

基準ユニット２−３では、図３に示すように、ステップＳ３５において、再要求がないことが判断された場合に、診断データの受信完了フラグを受信する（ステップＳ３７）。すなわち、基準ユニット２−３は、診断対象ユニット２−１から受信完了フラグを受信する。次に、タイマがストップされる（ステップＳ３８）。すなわち、診断データの送信時にスタートされたタイマが停止される。

次に、診断データ受信時間が算出される（ステップＳ３９）。すなわち基準データ送出部２−２２の信号生成部２−２３は、自身の送信から相手の受信までに要した時間である診断データ受信時間ｔ１を算出する。次に、診断データ受信時間が送信される（ステップＳ４０）。すなわち、信号生成部２−２３は、ステップＳ３９で算出した診断データ受信時間ｔ１をトランシーバ２−２１および第２ＣＡＮバス２−３０を経由して診断対象ユニット２−１へ送信する。その後、ステップＳ３２の処理に戻る。

診断対象ユニット２−１では、図２に示すように、ステップＳ１７で受信完了フラグが送信された後、受信した診断データが記録される（ステップＳ１８）。すなわち、診断対象ユニット２−１は、受信した診断データを診断データ格納部２−８に格納する。次に、診断データ受信時間ｔ１が受信される（ステップＳ１９）。すなわち、診断対象ユニット２−１は、基準ユニット２−３から送信された診断データ受信時間ｔ１を受信する。

次に、診断データ受信時間ｔ１が記録される（ステップＳ２０）。すなわち、診断対象ユニット２−１は、受け取った診断データ受信時間ｔ１を診断データ受信時間格納部２−１２へ記録する。次に、基準データ時間ｔ２が読み出される（ステップＳ２１）。すなわち、正常に送受信した際に要する時間を示す既知データである基準データ時間ｔ２が基準データ時間格納部２−１１から読み出される。

次に、診断データ受信時間ｔ１と基準データ時間ｔ２とが一致するかどうかが調べられる（ステップＳ２２）。ここで、一致しないことが判断された場合は、定常クロック系異常と判断される（ステップＳ２３）。すなわち、送受信にかかる時間が規定の時間（基準データ時間ｔ２）以上または以下であることから、診断対象ユニット２−１自身の定常クロックずれと診断され、この診断結果が診断結果格納部２−９に記録される。その後、処理は終了する。

ステップＳ２２において、診断データ受信時間ｔ１と基準データ時間ｔ２とが一致した場合は、次に、診断データと基準データが一致するかどうかが調べられる（ステップＳ２４）。すなわち、比較演算部２−７は、診断データ格納部２−８に記録されている診断データと基準データ格納部２−６に記録されている基準データとを読み出し、これらが一致しているかどうかを調べる。ステップＳ２４において、一致しないことが判断されると、突発クロック系異常と判断される（ステップＳ２５）。すなわち、規定時間で診断データを受信したにも関わらず、データが不一致であることから、突発的なクロック異常によるデータの読み違いが発生したと判断され、診断結果格納部２−９にその旨が記録される。その後、処理は終了する。

なお、基準データ格納部２−２４は、検出したいクロックの異常レベルに合わせ同期をとらない区間を可変できる基準データを格納する。この基準データは、図４の符号５−１や符号５−２に示すような同期をとらない期間を可変できる診断データとする。例えばＣＡＮにおいて同期をとらない期間を最大とする場合は、ＣＡＮの通信ルールである「立下り（１→０）で同期とる」、「同一データが５ビット連続すると反転ビット挿入する」という２つのルールを考慮すると、「０００００１１１１１」となる。

一例として、クロックずれが小さい場合、図４（ａ）の符号５−１で示すような同期をとらない期間が最大となる診断データでは、図４（ａ）の符号５−２で示すように診断対象ユニット２−１のデータの読み込みタイミングのずれは修正されずに蓄積する。これにより、図４（ａ）の符号５−３に示すように診断対象ユニット２−１が受信した診断データは基準ユニット２−３が送信した診断データと不一致となる。上述したデータ内容比較診断において微小なクロック異常を検出できる。このように、同期をとらない期間を最大にしたデータを使用することにより、検出精度を上げることが可能となる。

また、図４（ｂ）の符号５−４に示すような同期をとらない期間が短い診断データでは、図４の符号５−５に示すように診断対象ユニットのデータの読み込みタイミングはずれるものの、同期をとるたびにずれが修正される。図４（ｂ）の符号５−６で示すように診断対象ユニット２−１が受信した診断データは基準ユニット２−３が送信した診断データと結果的に一致しクロック異常は検知できない。しかし、同期をとらない期間を徐々に長くしていき、クロック異常を検知するときの診断データの同期をとらない期間を参照することにより、どの程度のクロック異常かを知ることができる。

上述したステップＳ２４において、一致することが判断された場合は、クロックは正常であると判断して、「従来診断」へ移行する。従来診断では、背景技術の欄で説明した処理と同様の処理が実行される。以下、背景技術の欄で説明した処理と同様の処理には、図６のフローチャートで使用した符号と同じ符号を付して説明する。まず、ＣＡＮ ＰＲＵＮ信号が正常に受信されたかどうが調べられる（ステップＳ５１）。ここで、正常に受信されていないことが判断されると、第１ＣＡＮバス２−２９の通信途絶を検知したと判定される（ステップＳ５２）。その後、処理は終了する。

一方、ステップＳ５１において、正常に受信されたことが判断されると、次に、インクリメント異常があるかどうかが調べられる（ステップＳ５３）。ここで、インクリメント異常がないことが判断されると、通信系は正常である旨が判断される（ステップＳ５４）。次いで、ＮＧ回数カウンタの内容ｎが０に初期化され（ステップＳ５５）、その後、ステップＳ５１の処理に戻る。

一方、上記ステップＳ５３において、インクリメント異常があることが判断されると、ＮＧ回数カウンタの内容ｎが更新（ｎ＋１）される（ステップＳ５６）。次に、ＮＧ回数カウンタの内容ｎが２以上であるかどうかが調べられ（ステップＳ５７）、ｎが２以上でないことが判断されると、ＣＡＮバス途絶診断を再度実行するべくステップＳ１１の処理に戻る。一方、ステップＳ５７において２以上であることが判断されると、２回連続してインクリメントが正常に行われなかった旨が認識され、システム異常と判断される（ステップＳ５８）。

以上説明したように、従来診断に加えてクロック異常診断を実施することにより、クロックずれなど異常状態が継続せず通信が正常に戻ってしまうような異常を簡単且つ短時間で検出することができる。その結果、従来の診断より強化された診断を行うことができるので、信頼性および保守性の向上を図ることができる。

また、基準ユニット２−３は、診断対象ユニット２−１で格納されている基準データと同じ基準データを格納し、診断対象ユニット２−１からの依頼に応じて診断データを生成して診断対象ユニット２−１に送信する。これにより、異常な診断対象となるユニットの特定が容易になる。

また、従来の診断装置は、１つのＣＡＮバスに接続されるユニット間において異常診断を行うため、故障部位の特定ができない。実施例１に係る診断装置では、配線系が保証されている第２ＣＡＮバス２−３０を使用し、従来の第１ＣＡＮバス２−２９を用いた診断とは別の診断を行うので、異常発生時の状況確認を簡略化できるとともに保守性が向上する。

また、実施例１に係る診断装置では、基準データ格納部２−２４に格納された基準データは検出したいクロック異常のレベルに合わせて同期をとらない区間を可変できる。これにより、クロックずれなど異常状態が継続せず通信が正常に戻ってしまうような異常を検出することが可能となる。

さらに、実施例１に係る診断装置では、診断対象ユニット２−１において、診断時間の受信に要した時間が、予め格納された受信に要する時間（基準データ時間）と一致するか、または、受信した診断データが格納済みの基準データと一致するかを確認する。これにより、常時ずれてしまう定常的なクロック異常や突発的なクロック異常を検出することが可能となる。

なお、以上の実施例１では診断対象ユニットが１つの場合について説明したが、診断対象ユニットの診断機能を実現するための構成と同様の構成を備えていれば、複数の診断対象ユニットに対しても適用することが可能である。

また、ＣＡＮによる通信以外に上述した診断を実施する場合は、診断データの周波数を可変する方法を採用することができる。

２−１ 診断対象ユニット
２−３ 基準ユニット
２−６ 基準データ格納部
２−７ 比較演算部
２−８ 診断データ格納部
２−９ 診断結果格納部
２−１１ 基準データ時間格納部
２−１２ 診断データ受信時間格納部
２−２３ 信号生成部
２−２４ 基準データ格納部
２−２９ 第１ＣＡＮバス
２−３０ 第２ＣＡＮバス

Claims (6)

1. 診断対象ユニットと基準ユニットとが第１ＣＡＮバスを経由して通常通信を行うことにより異常を検出する診断装置において、
   前記診断対象ユニットは、
   前記基準ユニットから診断用通信によって送信されてくる診断データを自己のクロックで読み取って格納する診断データ格納部と、
   予め決められている基準データを格納する第１基準データ格納部と、
   前記診断データ格納部から読み出した診断データと前記第１基準データ格納部から読み出した基準データとを比較する比較演算部と、
   前記比較演算部による比較によって得られた診断結果を格納する診断結果格納部と、
   を備えることを特徴とする診断装置。
2. 前記基準ユニットは、
   前記診断対象ユニットの第１基準データ格納部に格納されている基準データと同じ基準データを格納する第２基準データ格納部と、
   前記診断対象ユニットからの診断依頼に応じて前記第２基準データ格納部から読み出した基準データに基づき診断データを生成して前記診断対象ユニットに診断用通信によって送信する信号生成部と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の診断装置。
3. 前記診断対象ユニットと前記基準ユニットとは、前記第１ＣＡＮバスとは別に設けられ、診断用通信を行う第２ＣＡＮバスで接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の診断装置。
4. 前記第２基準データ格納部に格納される基準データは、検出したいクロックの異常レベルに合わせて同期をとらない区間を可変できることを特徴とする請求項２記載の診断装置。
5. 前記診断対象ユニットは、前記基準ユニットから受信した診断データが前記第２基準データ格納部に格納されている基準データと一致するか否かを確認することを特徴とする請求項４記載の診断装置。
6. 前記診断対象ユニットは、
   前記基準ユニットからの受信に要した時間である診断データ受信時間を格納する診断データ受信時間格納部と、
   前記基準ユニットとの間における正常な送受信に要する時間を示す既知データである基準データ時間を格納する基準データ時間格納部とを備え、
   前記比較演算部は、前記診断データ受信時間格納部から読み出した診断データ受信時間と前記基準データ時間格納部から読み出した基準データ時間とが一致するかどうかを確認することを特徴とする請求項１記載の診断装置。

Images