JP3559166B2

JP3559166B2 - 自動車用制御装置

Info

Publication number: JP3559166B2
Application number: JP16711198A
Authority: JP
Inventors: 勝也中本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: DE19900652A1; DE19900652B4; JP2000003599A; KR100321262B1; KR20000005582A; US6182190B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御プログラムに従い制御量を演算処理するエンジン制御、トランスミッション制御等の自動車用制御装置に係り、制御プログラムを格納するメモリを制御装置に組み付けた状態で書換可能にするマイクロコンピュータ搭載型の自動車用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用制御装置では、温度変化や振動などの厳しい環境にさらされるため、特にエンジン制御などでは耐振性向上のため、制御プログラムを格納するマイクロコンピュータやＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の取り付けにはソケットが使用できず、制御装置組立前に専用機でＲＯＭ（リードオンリメモリ）にプログラムを書き込み、基板に直接半田付けされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置は以上のような理由からマイクロコンピュータやＲＯＭ（リードオンリメモリ）を基板に直接半田付けせざる得なかったが、その場合以下のような問題点が発生する。
【０００４】
エンジン制御装置では、量産時のエンジン個体差による制御データのアンマッチ等により、制御プログラムを変更しなければならない場合がある。この場合、従来技術では、一旦マイクロコンピュータやＲＯＭを基板から取り外して制御プログラムを書換した後、再び半田付けをしなければならず、工数がかかると共に、半田付け部の信頼性が低下する問題があった。
【０００５】
又、制御プログラムを格納しているデバイスが消去・再書換できない場合には、基板から取り外した上記デバイスを廃却して新たなデバイスに交換する必要があるため、コストが割高になる問題もあった。
【０００６】
係る問題を解消すべく、特開平８−２０３２８８号公報では、マイクロコンピュータに内蔵された電気的に消去・書換可能な不揮発性メモリの一種であるＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカリ・イレーサブル・プログラマブル・リードオンリメモリ）を用い、不揮発性メモリをプリント基板に取り付けた状態で新しいプログラムに書換る制御装置が提案されている。
【０００７】
図６は特開平８−２０３２８８号公報に示された発明の構成図であるが、マイクロコンピュータ（１−２）を書換モードに設定するためには、制御装置であるユーザ基板（１−１）に書換用電源であるＶＰＰ電源（１−１２）と、モード設定関連端子である複数のインターフェース端子（１−５）とを、外部装置である書込治具（１−８）から供給する必要がある。
【０００８】
又、マイクロコンピュータ保護目的である電源出力端子（１−１８）が専用に必要な構成となっている。そのため、ユーザ基板（１−１）並びに書込治具（１−８）を接続するためのハーネスとコネクタ端子が多数必要となるため、ハーネスの複雑化・コネクタ端子数増大・基板大型化・重量増加等の問題が生じる。
【０００９】
そのため、ＥＥＰＲＯＭを自動車用制御装置に適用する場合には、複数の制御装置（エンジン制御、トランスミッション制御、ブレーキ制御、等）に用いられるため、さらなるハーネスの複雑化、重量増加による燃費悪化と排気ガス悪化、コストＵＰを招き、最悪はスペース制約等により搭載が不可能となる問題が生じる。
【００１０】
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、書換用電源の供給のみで、マイクロコンピュータを書換モードに設定することができる自動車用制御装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【解決を解決するための手段】
請求項１の発明に係る自動車用制御装置は、制御プログラムを格納した電気的に消去・書換可能な不揮発性メモリをアクセスして制御処理を行うマイクロコンピュータと、前記不揮発メモリに対する書換用プログラムとこの書換用プログラムに従って書換用電圧を発生する書換用電圧源とを内蔵した外部装置と、この外部装置より発生した書換用電圧の有無によってマイクロコンピュータのモード設定関連端子を書換モード又は読出モードに設定する信号を生成する論理回路とを備え、前記不揮発性メモリに格納される制御プログラムは前記外部装置とマイクロコンピュータとの間に接続されたシリアル通信回路を介して送受信されるものであるとともに、書込み又は消去動作時において前記不揮発性メモリに印加する前記書換用電圧は、読出動作時のものよりも高い電圧出力である。
【００１３】
請求項２の発明に係る自動車用制御装置は、前記書換用電圧源は更に、前記マイクロコンピュータの電源電圧を外部装置で確認する電圧確認用手段を備えていて、前記マイクロコンピュータの電源が印加されていないときには前記書換用電圧を発生しないように構成されている。
【００１４】
請求項３の発明に係る自動車用制御装置は、制御プログラムを格納した電気的に消去・書換可能な不揮発性メモリをアクセスして制御処理を行うマイクロコンピュータと、前記不揮発メモリに対する書換用プログラムとこの書換用プログラムに従って書換許可信号を発生する書換許可信号源を内蔵した外部装置と、この外部装置より発生した書換許可信号の有無によってマイクロコンピュータのモード設定関連端子を書換モード又は読出モードに設定する信号を生成する論理回路とを備え、前記不揮発性メモリに格納される制御プログラムは前記外部装置とマイクロコンピュータとの間に接続されたシリアル通信回路を介して送受信されるものであるとともに、書込み又は消去動作時において前記不揮発性メモリに印加する書換用電圧は、読出動作時の電圧と同じレベルの電圧出力であって、かつ、読出動作時とは別のモード設定関連端子に印加される。
【００１５】
請求項４の発明に係る自動車用制御装置は、不揮発性メモリがマイクロコンピュータの外部にバス接続で設けられており、前記マイクロコンピュータを書換モードに設定する事で前記不揮発性メモリの書換を行うものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る自動車用制御装置を図について説明する。図１は本実施の形態に係る自動車用制御装置の構成図である。図において、１Ａは制御装置、２は書換用プログラム２−１と、書換用電圧源２−２を内蔵する外部装置である。
【００１７】
３はマイクロコンピュータであり、書換可能な不揮発性メモリ３−１を内蔵しており、不揮発性メモリ３−１には各種演算処理を行うための制御プログラムが格納されている。
【００１８】
４は各種入力情報の取り込みや各種出力制御を行うＩ／Ｏである。５は定電圧源であり、電源投入スイッチＳＷ１を通して供給されるバッテリ電源６から、マイクロコンピュータ３並びにＩ／Ｏ４を動作させるための５Ｖ程度の制御用電源ＶＣＣ３ａを生成する。
【００１９】
又、定電圧源５は、マイクロコンピュータ３を制御するためのリセット信号５ｂを生成しており、リセット信号５ｂはＶＣＣ３ａ投入時にマイクロコンピュータ３を所定時間リセット状態に保つためのパワーオンリセット制御、並びにマイクロコンピュータ３から発せられるウオッチドックパルス信号５ａが適正な間隔毎に検出されない時に、定期的にリセット信号を発生するウオッチドックリセット制御機能を有する。
【００２０】
７Ａは論理回路装置であり、書換用電圧源２−２から供給される書換用電源１ｂと定電圧源５から供給されるリセット信号５ｂとを基に、マイクロコンピュータ３のモード設定関連端子であるリセット端子３ｂ、ＭＯＤＥ１端子３ｄ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ、ＶＰＰ端子３ｃへの設定電圧を生成している。書換用電源１ｂに約１２Ｖの書換電源が印加された時は書換モードに、書換用電源１ｂに電圧が供給されていない時は読出モードに設定するよう論理構成がなされている。
尚、電源安定装置７−４は書換用電圧源２−２より出力される書換用電源１ｂのノイズを除去して平滑して書換電圧ＶＰＰ：１２Ｖをマイクロコンピュータ３に供給する。
【００２１】
又、マイクロコンピュータ３を書換モードに設定した後に、消去／書換／照合などの命令並びにデータの送受信はシリアル通信ライン１ｃ及び１ｄを通して行われる。
【００２２】
上記構成において、Ｉ／Ｏ４にはエンジン回転数を計測するためにのクランク角信号４ａ、エンジンに吸入される空気量を計測する為の吸入空気量信号４ｂが入力される。マイクロコンピュータ３は、これらの入力信号に基づいてエンジンへの燃料噴射量を演算し、演算結果による制御量を燃料噴射量信号４ｃとしてＩ／Ｏ４を介して出力する。上記では、エンジン制御の代表的な制御である燃料噴射制御について説明したが、トランスミッション制御など他の自動車用制御装置に適用することも可能である。
【００２３】
次に本実施の形態におけるプログラム書換動作について図２及び図１を用いて説明する。図２は図１で示す不揮発性メモリ３−１を書換るための各端子にかかる信号入出力のタイミングチャートである。
【００２４】
時間ｔ１から時間ｔ４までは電源投入から読出モードでの通常動作状態、時間ｔ５から時間ｔ９までは書換用電源１ｂ印加状態での書換モード状態、時間ｔ１０から時間ｔ１３までは書換電源の印加停止後の通常動作状態への復帰状態、の３通りの代表的動作状態を示している。
【００２５】
まず、上記通常動作状態（時間ｔ１から時間ｔ４）につき説明する。
時間ｔ１でユーザがＳＷ１をＯＮにすることで外部電源１ａが供給され、時間ｔ２で制御装置１全体に定電圧源５より約５ＶのＶＣＣ３ａが供給される。時間ｔ２にて論理回路装置７は、不揮発性メモリ３−１を読出モードに設定する論理を構築する。この場合、ＭＯＤＥ１端子３ｄ＝５Ｖ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ＝５Ｖ、ＶＰＰ端子３ｃ＝０Ｖとなるように、各電圧がバッファ７−５、インバータ７−８、トランジスタ７−７、７−９を通して各端子に印加される。しかし、定電圧源５によるパワーオンリセット制御によりリセット端子３ｂにＯＲ回路７−３、ＡＮＤ７−６を通してリセット電圧である０Ｖに設定されるため、マイクロコンピュータ３はリセット状態を保つ。
【００２６】
マイクロコンピュータ３はリセット解除のエッジでＭＯＤＥ１端子３ｄ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ、ＶＰＰ端子３ｃの状態を取り込み動作モードを決定するため、時間ｔ３によるパワーオンリセット解除時にリセット出力５ｂは５Ｖ（ハイ）に立ち上がり不揮発性メモリ３−１が読出モードとなる。時間ｔ４で制御装置１Ａは制御プログラムに従って演算処理を行い制御量を出力する通常の動作状態となる。
【００２７】
又、時間ｔ４では制御プログラムが正常に動作することにより、マイクロコンピュータ３から所定の間隔毎にウオッチドックパルス信号５ａが出力され、定電源回路５でウオッチドックパルス信号５ａが適正な間隔で出力されているか否かを監視している。
【００２８】
次に、書換モード状態（時間ｔ５から時間ｔ９）につき説明する。
時間ｔ５にてユーザが不揮発性メモリ３−１の内容を書換えるためにＳＷ２をＯＮすることにより、約１２Ｖの書込用電源１ｂが論理回路装置７に供給される。この際、ＶＣＣ３ａが０Ｖの状態で書込用電源１ｂを供給した場合、マイクロコンピュータ３が破壊する危険性があるため、ＶＣＣの電圧確認用手段７−１を設けることにより、外部装置２によって書込用電源１ｂを印加する前にＶＣＣ３ａ有無の確認を行い、ＶＣＣ３ａが０Ｖ時には書込用電源１ｂの印加を禁止することができる。
【００２９】
時間ｔ６では、論理回路装置７Ａにより、不揮発性メモリ３−１を書換モードに設定する論理として、ＭＯＤＥ１端子３ｄ＝０Ｖ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ＝１２Ｖ、ＶＰＰ端子３ｃ＝１２Ｖとなるように各端子の電圧が設定されるとともに、１ショット回路７−２Ａによってリセット端子３ｂに所定時間のリセット信号（０Ｖ）が入力され、時間ｔ７（リセット解除されるエッジ）でリセット端子３ｂにリセット解除信号（５Ｖ）が入力され、マイクロコンピュータ３が書換モードに設定される。
【００３０】
時間ｔ８では、不揮発性メモリ３−１を書換るための消去／書込命令と書換データが、外部装置２よりシリアル通信ライン１ｃを通して送信され、マイクロコンピュータ３よりシリアル通信ライン１ｄを通して、書込完了信号／エラー信号／照合データが外部装置２へ返送され、書込の実行ならびに完了確認が行われる。
【００３１】
また、時間ｔ６から時間ｔ８では、マイクロコンピュータ３が書換モードに設定される。この時不揮発性メモリ３−１に内蔵された制御プログラムは実行されないため、ウオッチドック信号５ａは停止して定電圧源５から周期的リセット信号５ｂが出力される。しかし、リセット信号５ｂは論理回路装置７内のＯＲ回路７−３にてマスクされるため、マイクロコンピュータ３にリセットがかかることなく書換モードを維持することができる。
【００３２】
最後に通常状態（時間ｔ９から時間ｔ１３）への復帰状態につき説明する。外部装置２はシリアル通信により書換の正常終了を確認した後、時間ｔ９にて、書込用電源１ｂの供給を止める。これにより、ＭＯＤＥ１端子３ｄ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ、ＶＰＰ端子３ｃに印加される電圧は、論理回路装置７により時間ｔ２同様に読出モード時の電圧設定になる。だが、リセットのエッジがないため、時間ｔ１０でマイクロコンピュータ３は書換モードを維持しており、不揮発性メモリ３−１に書き込まれた新制御プログラムを実行できない。
【００３３】
しかし、時間ｔ９にて、ＯＲ回路７−３によるリセット信号５ｂのマスクが解除されるため、時間ｔ５から継続的に発生している周期リセット信号５ｂにより、時間ｔ１１でマイクロコンピュータ３がリセット解除されて読出モードに切り換わり、時間ｔ１２で不揮発性メモリ３−１に書き込まれた新制御プログラムにより制御を開始する。ユーザは不揮発性メモリ３−１が正常に書換られ、通常動作を開始したことを確認の後、ＳＷ２をＯＦＦして書換動作を終了する。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態ｌにおいて、電源安定装置７−４は約１２Ｖの書換電源１ｂのノイズを除去し平滑化することを目的としている。しかし、ハーネスによる電圧降下、制御装置１Ａと外部装置２のグランド電位差等により、書換電源をマイクロコンピュータ３の規格内の電源電圧にすることが困難な場合が想定される。その場合、書換電源１ｂを１６Ｖ程度として、電源安定装置７−４にてマイクロコンピュータ３規格値内の約１２Ｖにレギュレーションしても良い。
これにより、車両の相違や書換時の状態に係わらず安定した書換を実現できる。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態２では書換電源１ｂを１６Ｖ程度に設定したが、本実施の形態では書換電源１ｂを５Ｖ程度に設定し、電源安定装置７−４にてマイクロコンピュータ３規格値内の約１２Ｖに昇圧しても良い。
【００３６】
実施の形態４．
図３は本発明の実施の形態４に係る自動車用制御装置の構成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３７】
図において、１Ｂは本実施の形態に係る制御装置である。本実施の形態による制御装置１Ｂはウオッチドックパルス５ａを持たない構成である。従って図２に示すタイミングチャート中で、時間ｔ１０における周期的リセットで通常状態への復帰ができないため、１ショット回路７−２Ｂに書換電源１ｂの変化（時間ｔ５及び時間ｔ９）でリセット端子３ｂに所定時間のリセット信号（０Ｖ）を発生する機能を持たせることにより、書換完了後の読出モードへの自己復帰を行うことができる。
【００３８】
実施の形態５．
図４は本発明の実施の形態５に係る自動車用制御装置の構成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、１Ｃは本実施の形態に係る制御装置である。
【００３９】
本実施の形態による制御装置１Ｃでは、約１２Ｖの書換電圧ＶＰＰ３ｃを必要とせず、約５ＶのＶＣＣ３ａのみで書換モードに設定できるマイクロコンピュータ３を使用することを特徴としている。
【００４０】
本実施の形態に係る制御装置１Ｃは、書換許可信号源２−３を内蔵した外部装置２より供給される論理レベルの書換許可信号１ｅからマイクロコンピュータ３のモード設定関係信号を生成する論理回路装置７Ｃを設けたものである。
【００４１】
従って、図２に示すタイミングチャートにおけるＭＯＤＥ１端子３ｄとＭＯＤＥ２端子３ｅの設定値が異なり、書換モード時はＭＯＤＥ１端子３ｄ＝０Ｖ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ＝５Ｖとなるように各端子の電圧が設定される。また、読出モード時はＭＯＤＥ１端子３ｄ＝５Ｖ、ＭＯＤＥ２端子３ｅ＝０Ｖとなるように各端子の電圧が設定される。これにより、書換用電源を必要としないマイクロコンピュータを使用する場合においても実施の形態１と同様に書換ができ、さらに電源安定装置７−４が不要な分だけ論理回路装置７Ｃの簡易化が可能となる。
【００４２】
実施の形態６．
図５は本発明の実施の形態６に係る自動車用制御装置の構成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、１Ｄは本実施の形態に係る制御装置である。
【００４３】
本実施の形態による制御装置１Ｄは、制御プログラムを格納する不揮発性メモリ３−２がマイクロコンピュータ３に内蔵されておらず、マイクロコンピュータ３の外部に設置され、バス３ｆで接続されていることを特徴としている。
【００４４】
この場合では、マイクロコンピュータ３と不揮発性メモリ３−２はバス３ｆ（アドレスバス・データバス・コントロール端子・クロック端子）で接続されており、外部不揮発性メモリ３−２は論理回路装置７ＤからのＶＰＰ３ｃと、マイクロコンピュータ３からのバス信号で書換モードに設定される。
【００４５】
本実施の形態は、マイクロコンピュータ３に不揮発性メモリ３−１を内蔵しない以外は実施の形態ｌと同一の構成をしており、書換の動作に関しては図２に示すタイミングチャートで示す動作と同一である。これにより、マイクロコンピュータ内蔵の不揮発性メモリ３−１の容量不足等の際に、外部に不揮発性メモリ３−２を増設することができ、あらゆる制御装置への適用が可能になる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、自動車用制御装置が何らかの要因で制御プログラムの変更が必要となった場合に、マイクロコンピュータやＲＯＭを取り外すことなしに制御プログラムの書換が可能になるため、制御プログラム変更時の工数が低減する他、市場での不具合処置が敏速かつ安価に行うことができる。
【００４７】
又、書換に必要な制御装置の端子が最小限に抑制でき、外部装置も制御装置に内蔵しているマイクロコンピュータ品種に影響されず標準化が可能であるため、ハーネス簡素化・ＥＣＵ小型化を阻害せずに、あらゆる自動車用制御装置に対して車両装着状態での書換機能を持たせることが可能となる。
【００４８】
本発明によれば、マイクロコンピュータやＲＯＭを取り外さずに制御プログラムの書換が可能になる他、書換用電源の供給のみで書換モードに設定できるためシステムの簡素化が図れ、安価・小型・軽量な制御装置を提供することができ、複数の自動車用制御装置に同時に盛り込むことが可能となる。
【００４９】
又、外部装置はマイクロコンピュータの品種の影響を受けないため、異なるマイクロコンピュータが搭載される複数の自動車用制御装置に於いて、外部装置を標準化することが可能となり、サービス性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である自動車用制御回路と外部装置を示す１実施の形態ｌである。
【図２】第１図における回路動作タイミングを示すタイミング図である。
【図３】本発明の実施の形態４を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態５を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態６を示す構成図である。
【図６】従来の制御装置の１例で、特開平８−２０３２８８図１抜粋である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ制御装置、２外部装置、３マイクロコンピュータ、４Ｉ／Ｏ、５定電圧源、６バッテリ源、７Ａ〜７Ｄ論理回路装置、ＳＷ１制御装置１電源投入スイッチ、ＳＷ２外部装置２電源投入スイッチ。

Claims

制御プログラムを格納した電気的に消去・書換可能な不揮発性メモリをアクセスして制御処理を行うマイクロコンピュータと、
前記不揮発メモリに対する書換用プログラムとこの書換用プログラムに従って書換用電圧を発生する書換用電圧源とを内蔵した外部装置と、
この外部装置より発生した書換用電圧の有無によってマイクロコンピュータのモード設定関連端子を書換モード又は読出モードに設定する信号を生成する論理回路とを備え、
前記不揮発性メモリに格納される制御プログラムは前記外部装置とマイクロコンピュータとの間に接続されたシリアル通信回路を介して送受信されるものであるとともに、書込み又は消去動作時において前記不揮発性メモリに印加する前記書換用電圧は、読出動作時のものよりも高い電圧出力であることを特徴とする自動車用制御装置。
前記書換用電圧源は更に、前記マイクロコンピュータの電源電圧を外部装置で確認する電圧確認用手段を備えていて、前記マイクロコンピュータの電源が印加されていないときには前記書換用電圧を発生しないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用制御装置。
制御プログラムを格納した電気的に消去・書換可能な不揮発性メモリをアクセスして制御処理を行うマイクロコンピュータと、
前記不揮発メモリに対する書換用プログラムとこの書換用プログラムに従って書換許可信号を発生する書換許可信号源を内蔵した外部装置と、
この外部装置より発生した書換許可信号の有無によってマイクロコンピュータのモード設定関連端子を書換モード又は読出モードに設定する信号を生成する論理回路とを備え、
前記不揮発性メモリに格納される制御プログラムは前記外部装置とマイクロコンピュータとの間に接続されたシリアル通信回路を介して送受信されるものであるとともに、書込み又は消去動作時において前記不揮発性メモリに印加する書換用電圧は、読出動作時の電圧と同じレベルの電圧出力であって、かつ、読出動作時とは別のモード設定関連端子に印加されることを特徴とする自動車用制御装置。
前記不揮発性メモリがマイクロコンピュータの外部にバス接続で設けられており、前記マイクロコンピュータを書換モードに設定する事で前記不揮発性メモリの書換を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自動車用制御装置。