JPH05134899A - マイクロコンピユータの暴走監視回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】積分回路６２は、マイクロコンピュータ５１が
ライン６１に導出したウォッチドッグパルスを、そのデ
ューティ比に対応した電圧Ｖに変換する。この電圧Ｖ
は、比較器７１，７２において基準電圧Ｖ１，Ｖ２によ
りレベル判別される。マイクロコンピュータ５１が暴走
状態となると、ウォッチドッグパルスのデューティ比が
正常動作時とは異なる値をとるようになる。これにより
積分回路６２の出力電圧Ｖは、基準電圧Ｖ１を超えた
り、基準電圧Ｖ２を下回ったりする。この結果、ライン
６６には、ローレベルの信号が導出される。このローレ
ベルの信号が、暴走状態検知信号として、マイクロコン
ピュータ５１のリセット入力端子ＲＥＳＥＴに与えられ
る。 【効果】簡単な構成でマイクロコンピュータ５１の暴走
状態を検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輪がロック状態とな
ることを防止するいわゆるアンチロック・ブレーキ・シ
ステムなどで好適に用いられるマイクロコンピュータの
暴走監視回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】濡れた路面や雪道で急ブレーキをかける
と、車輪の回転が停止してロック状態に至る。このよう
に車輪がロック状態となると、制動距離が増大するばか
りでなく、タイヤの横方向へのグリップ力（以下「コー
ナリングフォース」という。）が失われて操舵不能に陥
り、極めて危険な状態となる。さらに、コーナリングフ
ォースが失われることで、車両が不安定になり、車両が
尻振りを起こして、スピンしそうになる場合もある。

【０００３】そこで、従来から、ブレーキペダルを強く
踏み込んで急制動操作を行った場合でも、車輪がロック
状態となることを防ぐために、いわゆるアンチロック・
ブレーキ・システム（以下「ＡＢＳ」という。）が車両
に搭載されて用いられている。ＡＢＳでは、実際の車両
の速さである車体速度と、車輪の回転の速さである車輪
速度とを検出し、下記第(1) 式で定義されるスリップ率
が、所定の制御目標値に近づくように各車輪のブレーキ
圧力を制御するようにしている。

【０００４】

【数１】

【０００５】すなわち、タイヤと路面との間の摩擦係数
が最大となるのは、スリップ率が１００％のとき（車輪
速度が０の完全ロック状態）ではなく、スリップ率が２
０％のあたりであることが知られている。一方、コーナ
リングフォースは、スリップ率の増大に伴って減少し、
１００％では０になる。そこで、ＡＢＳでは、急制動操
作時には、タイヤと路面との間の摩擦係数が最大となる
ように、スリップ率を２０％あたりにすることを目標
に、ブレーキ圧力が制御される。

【０００６】このようなアンチロック制御により、運転
者の運転技術によらずに、制動距離を最短にするととも
に車両の安定性および操舵性を確保した理想的なブレー
キングが実現される。ブレーキ圧力の制御は、ブレーキ
ペダルに接続したマスタシリンダからの液圧を液圧ユニ
ットで制御するようにして行われる。液圧ユニットに
は、前後の各車輪に対応したソレノイドバルブが設けら
れており、このソレノイドバルブが制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）により駆動されて、各車輪のブレーキに伝達される
液圧が制御される。

【０００７】ＡＢＳに使用される制御ユニットには、一
般に、同じ動作を行う一対のマイクロコンピュータが備
えられている。これは、両方のマイクロコンピュータが
同じ動作を行っているかどうかを互いにソフトウェア的
に監視させることで、マイクロコンピュータが暴走状態
などの異常動作を行ったときに、アンチロック制御を禁
止させるためである。すなわち、アンチロック制御は、
マスタシリンダからの液圧を減少させて各車輪のブレー
キに伝達させるものであるから、マイクロコンピュータ
の暴走のためにブレーキ圧力が過度に減少させられたり
すると、制動動作に不具合が生じ、人命に係わることに
もなりかねない。このため、マイクロコンピュータの暴
走時には、アンチロック制御を禁止させることが必要に
なるのである。

【０００８】ところが、上記のように一対のマイクロコ
ンピュータを設けて互いに監視させた場合でも、この一
対のマイクロコンピュータは一般に電源を共有している
から、電源ラインにサージが入り込んだ場合などには、
両方のマイクロコンピュータが同時に暴走することもあ
り得る。このような場合には、マイクロコンピュータ相
互のソフトウェア的な監視では、アンチロック制御を確
実に中止することができない。したがって、マイクロコ
ンピュータの暴走をハードウェア構成によっても監視す
ることが必要である。

【０００９】マイクロコンピュータの暴走の監視には、
マイクロコンピュータが出力するウォッチドッグパルス
を監視する技術が従来から用いられており、ＡＢＳの制
御ユニットでも採用されている。ウォッチドッグパルス
とは、マイクロコンピュータの１回の制御ルーチンの中
で１個ずつ出力されるパルスであり、制御ルーチンの異
なる箇所でパルスの立ち上げと立ち下げとを行わせるよ
うにして作成される。

【００１０】マイクロコンピュータが暴走状態になる
と、一回の制御ルーチンの中でのパルスの立ち上げおよ
び立ち下げのタイミングが、正常動作時とはずれること
になる。このため、従来から用いられているマイクロコ
ンピュータの暴走監視回路では、ウォッチドッグパルス
の周期を監視して、パルス周期が極端に長くなったり、
極端に短くなったりしたことを検知することで、マイク
ロコンピュータの暴走を検知するようにしている。暴走
の検知はまた、一定時間内におけるウォッチドッグパル
ス数を計数するようにして行われる場合もあり、計数値
が極端に大きかったり、極端に小さかったりした場合に
は、マイクロコンピュータが暴走状態であるものとされ
る。

【００１１】マイクロコンピュータの暴走が検知された
場合には、マイクロコンピュータのリセット端子にリセ
ット信号が入力されたり、液圧ユニットのソレノイドバ
ルブへの電力の供給が停止されたりして、アンチロック
制御が禁止される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では、パルス周期を監視したり、パルス
を計数したりする複雑な機能の回路が必要であるため、
回路規模が大きくなる。これにより、制御ユニットのコ
ストの増大を招くという問題があった。そこで、本発明
の目的は、上述の技術的課題を解決し、簡単な構成でマ
イクロコンピュータの暴走を監視することができるマイ
クロコンピュータの暴走監視回路を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するための請求項１記載のマイクロコンピュータの
暴走監視回路は、マイクロコンピュータが出力するウォ
ッチドッグパルスを、このウォッチドッグパルスのデュ
ーティ比に対応した電圧に変換する積分回路と、この積
分回路の出力電圧を所定の基準電圧でレベル判別して、
積分回路の出力電圧が所定範囲外の値であるときに、マ
イクロコンピュータが暴走状態であることを表す暴走状
態検知信号を出力する手段とを含むものである。

【００１４】また、請求項２記載のマイクロコンピュー
タの暴走状態監視回路は、マイクロコンピュータが出力
するウォッチドッグパルスを、このウォッチドッグパル
スのデューティ比に対応した電圧に変換する積分回路
と、この積分回路の出力電圧を上限値および下限値の２
つの基準電圧でレベル判別して、積分回路の出力電圧が
上限値を超えたとき、または積分回路の出力電圧が下限
値を下回ったときに、マイクロコンピュータが暴走状態
であることを表す暴走状態検知信号を出力する手段とを
含むものである。

【００１５】マイクロコンピュータが正常に動作してい
るときには、マイクロコンピュータから出力されるウォ
ッチドッグパルスはほぼ一定のデューティ比を有してい
る。したがって、ウォッチドッグパルスのデューティ比
が極端に大きかったり、極端に小さかったりする場合に
は、マイクロコンピュータの暴走が生じている場合であ
ると言える。

【００１６】そこで、本発明では、ウォッチドッグパル
スのデューティ比を積分回路により電圧信号に変換し、
この積分回路の出力電圧を所定の電圧レベルでレベル弁
別することにより、ウォッチドッグパルスのデューティ
比の変化を検知し、これを通じてマイクロコンピュータ
の暴走を検知することとしている。すなわち、積分回路
の出力電圧が所定範囲外の値であるときには、マイクロ
コンピュータの暴走が生じているものとして、このこと
を表す暴走状態検知信号が出力される。

【００１７】なお、上記暴走状態検知信号に応答して、
マイクロコンピュータをリセットする手段がさらに含ま
れていることが好ましい。また、上記暴走状態検知信号
に応答して、当該マイクロコンピュータの暴走監視回路
を含むシステムをフェイルセーフ状態とする手段がさら
に含まれていることが好ましい。

【００１８】また、上記暴走状態検知信号に応答して、
マイクロコンピュータへの電源供給を一時的または全面
的に停止する手段がさらに含まれていることが好まし
い。これらの構成によって、マイクロコンピュータの暴
走のために、この暴走監視回路を含むシステムが不所望
な動作をすることが防がれる。

【００１９】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図２は本発明の一実施例のマイ
クロコンピュータの暴走監視回路が適用されるアンチロ
ック・ブレーキ・システム（以下「ＡＢＳ」という。）
の概要を示す概念図である。ＡＢＳは、各車輪に設けた
車輪速センサ２１の出力に基づき、各車輪のブレーキ２
２のブレーキ圧力を電子的に制御することによって、急
制動操作時における車輪のロック状態を回避し、最適な
スリップ率を実現する装置である。すなわち、ブレーキ
ペダル２３を強く踏み込むと、マスタシリンダ２４から
の液圧は、液圧ユニット２５で制御されて各車輪のブレ
ーキ２２に伝達される。この液圧ユニット２５内には、
各車輪ごとの液圧を個別に制御するためのチャンネルが
４個設けられており、各チャンネルに対応して液圧を制
御するソレノイドバルブが少なくとも１個ずつ設けられ
ている。このソレノイドバルブの駆動制御が、車輪速セ
ンサ２１の出力をモニタしている制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）２６により行われることになる。２７は、制御ユニ
ット２６内のマイクロコンピュータの暴走などのために
アンチロック制御を禁止したときに、このことを運転者
に通知するためのウォーニングランプである。

【００２０】図３はソレノイドバルブの駆動に関連する
電気的構成を示すブロック図である。バッテリ３１から
の電力は、イグニッションスイッチ３２を介して制御ユ
ニット２６に供給されているとともに、液圧ユニット２
５内のソレノイドバルブ３３への給電を制御するリレー
３４のリレーコイル３４ｂに与えられている。リレー３
４は、ライン３５からライン３６を介して与えられるバ
ッテリ３１からの電力をスイッチングする。また、イグ
ニッションスイッチ３２を介した電力は、上記のウォー
ニングランプ２７に与えられている。

【００２１】さらに、バッテリ３１からの電力は、ライ
ン３５からリレー３９の接点３９ａを通って、液圧ユニ
ット２５内のモータ４０に供給されている。このモータ
４０は、液圧の制御のために液圧ユニット２５内で生じ
た余剰液をマスタシリンダ２４に還元するポンプ（図示
せず。）を駆動するものである。なお、リレー３９のリ
レーコイル３９ｂには、リレー３４の接点３４ａを介し
たバッテリ３１からの電力が供給されている。

【００２２】４１は、ブレーキペダル２３の操作により
導通するスイッチ４２を介する電力が与えられて点灯す
るストップランプである。ブレーキペダル２３の操作状
態は、ライン４３を介して制御ユニット２６において監
視されている。ウォーニングランプ２７は、制御ユニッ
ト２６がライン４４を接地させることで点灯する。ま
た、リレー３４の接点３４ａが接地側に接続されたとき
には、ライン４５からダイオード４６を介して電流が流
れ、このときにもウォーニングランプが点灯することに
なる。制御ユニット２６は、イグニッションスイッチ３
２が導通状態となった直後の期間には、リレーコイル３
４ｂを消磁して、接点３４ａを接地側に接続させ、ウォ
ーニングランプ２７を点灯させる。その後、リレーコイ
ル３４ｂを励磁し、ソレノイドバルブ３３およびリレー
コイル３９ｂへの電力の供給が可能な状態となる。そし
て、図外の発電機による発電が開始されたときに、この
ことを表す信号ＡＬＴ−Ｌが与えられると、ウォーニン
グランプ２７を消灯する。

【００２３】制御ユニット２６は、内部に一対マイクロ
コンピュータ５１を有し、各マイクロコンピュータ５１
毎に、その暴走状態を検知するための暴走監視回路５２
を備えている。このような一対のマイクロコンピュータ
５１には、安定化電源回路５３からの電圧Ｖccが共通に
供給されている。この一対のマイクロコンピュータ５１
は、同じ制御プログラムに従って動作するものであり、
互いに他方のマイクロコンピュータ５１が同じ動作を行
っているかどうかをソフトウェア的に監視している。そ
して、他方のマイクロコンピュータ５１が異なる動作を
行ったときには、ウォーニングランプ２７が点灯される
とともに、アンチロック制御が禁止される。

【００２４】図１は暴走監視回路５２の内部構成を示す
電気回路図である。マイクロコンピュータ５１は、１回
の制御ルーチンの実行の過程で１個ずつのウォッチドッ
グパルスをライン６１に導出する。このウォッチドッグ
パルスは、抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣ１を含む
積分回路６２により、ウォッチドッグパルスのデューテ
ィ比に対応した電圧に変換される。ライン６３には、ウ
ォッチドッグパルスのデューティ比に対応した電圧が導
出されることになる。

【００２５】積分回路６２の出力電圧Ｖは、抵抗Ｒ３を
介して比較器７１の反転入力端子に与えられている。こ
の比較器７１の非反転入力端子には、電源電圧Ｖccを抵
抗Ｒ４と抵抗Ｒ５およびＲ６とで分圧した分圧点６４に
現れる電圧が、基準電圧Ｖ１として与えられている。積
分回路６２の出力電圧Ｖはさらに、抵抗Ｒ７を介して比
較器７２の非反転入力端子に与えられている。この比較
器７２の反転入力端子には、電源電圧Ｖccを抵抗Ｒ４お
よびＲ５と抵抗Ｒ６とで分圧した分圧点６５に現れる電
圧が基準電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）として入力されてい
る。

【００２６】比較器７１，７２の出力は、マイクロコン
ピュータ５１のリセット入力端子ＲＥＳＥＴに接続した
ライン６６に共通に接続されている。したがって、比較
器７１，７２の少なくともいずれか一方がローレベルの
信号を出力すれば、ライン６６の電位はローレベルとな
る。このライン６６には、抵抗Ｒ８を介して電源電圧Ｖ
ccが与えられている。これは、比較器７１，７２がオー
プンコレクタ出力型のものであるためである。

【００２７】上記の構成によって、積分回路６２の出力
電圧Ｖが、 Ｖ２＜Ｖ＜Ｖ１ ・・・・ (2) のときには、比較器７１，７２の出力はいずれもハイレ
ベルとなる。一方、積分回路６２の出力電圧Ｖが、 Ｖ＜Ｖ２ ・・・・ (3) のときには、比較器７１の出力はハイレベルとなり、比
較器７２の出力はローレベルとなる。この結果、抵抗Ｒ
８を電流が流れて、この電流が比較器７２に吸収される
から、ライン６６は接地電位となる。このライン６６に
導出されたローレベルの信号が暴走状態検知信号として
マイクロコンピュータ５１のリセット入力端子ＲＥＳＥ
Ｔに与えられると、これに応答してマイクロコンピュー
タ５１はリセット動作を行うことになる。

【００２８】さらに、積分回路６２の出力電圧Ｖが、 Ｖ１＜Ｖ ・・・・ (4) のときには、比較器７１の出力はローレベルとなり、比
較器７２の出力はハイレベルとなる。これにより、ライ
ン６６は接地電位となるから、上記の場合と同様に、マ
イクロコンピュータ５１がリセットされる。

【００２９】図４は動作を説明するための波形図であ
る。マイクロコンピュータ５１は、１回の制御ルーチン
において、パルスの立ち上げと立ち下げとを別の箇所で
行い、これにより、正常動作時には、参照符号Ａ１で示
すように、デューティ比がほぼ５０％のウォッチドッグ
パルスを出力する。このとき、積分回路６２の出力電圧
Ｖは、基準電圧電圧Ｖ１とＶ２との間の値となる。

【００３０】たとえば、電源電圧Ｖccが５Ｖのときに、
デューティ比５０％のウォッチドッグパルスに対して積
分回路６２の出力電圧が２．５Ｖとなる場合には、たと
えば基準電圧Ｖ１が３Ｖとなり、基準電圧Ｖ２が２Ｖと
なるように、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の各抵抗値を設定す
ればよい。マイクロコンピュータ５１が暴走状態とな
り、参照符号Ａ２で示すように、ウォッチドッグパルス
のデューティ比がたとえば２０％となると、積分回路６
２の出力電圧Ｖは、基準電圧Ｖ２を下回る（たとえば１
Ｖ）。この結果、比較器７２の出力はローレベルとな
り、マイクロコンピュータ５１がリセットされることに
なる。

【００３１】さらに、マイクロコンピュータ５１が暴走
状態に至ることによりウォッチドッグパルスのデューテ
ィ比が増大して、参照符号Ａ３で示すようにたとえば８
０％程度になる場合もある。このときには、積分回路６
２の出力電圧Ｖが基準電圧Ｖ１を上回り（たとえば４
Ｖ）、この結果、比較器７１の出力がローレベルとな
る。これにより、マイクロコンピュータ５１がリセット
される。

【００３２】このようにして、ウォッチドッグパルスの
デューティ比が過度に大きくなったり、過度に小さくな
ったりした場合には、マイクロコンピュータ５１のリセ
ット入力端子ＲＥＳＥＴに、ローレベルの信号が入力さ
れる。このローレベルの信号の入力に応答して、マイク
ロコンピュータ５１は強制的にリセットされることにな
る。これにより、マイクロコンピュータ５１は暴走状態
から復帰するから、一旦アンチロック制御が禁止され、
その後は引続きアンチロック制御が良好に行われること
になる。

【００３３】以上のように本実施例では、ウォッチドッ
グパルスを、そのデューティ比に対応した電圧に変換す
る積分回路６２の出力電圧Ｖを、基準電圧Ｖ１，Ｖ２で
レベル判別することによって、マイクロコンピュータ５
１の暴走状態を検知するようにしている。このように、
極めて簡単な構成でマイクロコンピュータ５１の暴走状
態を検知できるので、制御ユニット２６の回路構成を格
段に簡素化することができ、ＡＢＳのコストの低減に寄
与することができる。

【００３４】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば、上記の実施例では、暴走状態
が検知されたときにマイクロコンピュータをリセットさ
せることとしているが、暴走状態が検知されたときに
は、液圧ユニットのソレノイドへの電力の供給を強制的
に解除するようにして、アンチロック制御を禁止させる
ようにしてもよい。

【００３５】また、上記の実施例では、ＡＢＳに利用さ
れる場合を例に採ったが、本発明のマイクロコンピュー
タの暴走監視回路は、ＡＢＳ以外にも、マイクロコンピ
ュータを用いた任意の装置に広く適用することができる
ものである。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明のマイクロコンピュ
ータの暴走監視回路によれば、簡単な構成の積分回路に
よりマイクロコンピュータが出力するウォッチドッグパ
ルスのデューティ比に対応した電圧信号を作成し、この
積分回路の出力電圧をレベル判別することによりマイク
ロコンピュータの暴走を検知するようにしている。この
ため、極めて簡単な構成でマイクロコンピュータの暴走
を検知できるようになり、コストの低減に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のマイクロコンピュータの暴
走監視回路の電気回路図である。

【図２】アンチロック・ブレーキ・システムの概要を示
す概念図である。

【図３】上記実施例のマイクロコンピュータの暴走監視
回路を適用したアンチロック・ブレーキ・システムの電
気的構成を示すブロック図である。

【図４】上記暴走監視回路の動作を説明するための波形
図である。

【符号の説明】

２６ 制御ユニット ５１ マイクロコンピュータ ５２ 暴走監視回路 ６２ 積分回路 ７１ 比較器 ７２ 比較器 Ｖ１ 基準電圧 Ｖ２ 基準電圧 Ｖ 積分回路の出力電圧

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロコンピュータが出力するウォッチ
   ドッグパルスを、このウォッチドッグパルスのデューテ
   ィ比に対応した電圧に変換する積分回路と、 この積分回路の出力電圧を所定の基準電圧でレベル判別
   して、積分回路の出力電圧が所定範囲外の値であるとき
   に、マイクロコンピュータが暴走状態であることを表す
   暴走状態検知信号を出力する手段とを含むことを特徴と
   するマイクロコンピュータの暴走監視回路。
2. 【請求項２】マイクロコンピュータが出力するウォッチ
   ドッグパルスを、このウォッチドッグパルスのデューテ
   ィ比に対応した電圧に変換する積分回路と、 この積分回路の出力電圧を上限値および下限値の２つの
   基準電圧でレベル判別して、積分回路の出力電圧が上限
   値を超えたとき、または積分回路の出力電圧が下限値を
   下回ったときに、マイクロコンピュータが暴走状態であ
   ることを表す暴走状態検知信号を出力する手段とを含む
   ことを特徴とするマイクロコンピュータの暴走監視回
   路。
3. 【請求項３】上記暴走状態検知信号に応答して、マイク
   ロコンピュータをリセットする手段をさらに含むことを
   特徴とする請求項１または２記載のマイクロコンピュー
   タの暴走監視回路。
4. 【請求項４】上記暴走状態検知信号に応答して、当該マ
   イクロコンピュータの暴走監視回路を含むシステムをフ
   ェイルセーフ状態とする手段をさらに含むことを特徴と
   する請求項１、２または３記載のマイクロコンピュータ
   の暴走監視回路。
5. 【請求項５】上記暴走状態検知信号に応答して、マイク
   ロコンピュータへの電源供給を一時的または全面的に停
   止する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１、
   ２、３または４記載のマイクロコンピュータの暴走監視
   回路。