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1 Too Many Ideas, Too Little Time? EHOOKS changes the rules 1

2 アジェンダ 1 はじめに 2 3 RAM Write と適合バイパスについて EHOOKS について 4 5 お客様の声 具体例 6 まとめ 補足 作業の流れ 2

3 1. はじめに 自動車は 鉄道や航空機 船舶と比べてもその使用環境は多岐にわたり また大多数の操縦者 ( ユーザー ) は他の交通機関に比べてそれほど特殊な訓練を受けていないとも言えます これは言い換えると 自動車のシステム側に耐環境信頼性や 強力な自己診断機能の実現が期待されているとも言えます 元は排ガス規制の一環として 1980 年代に始まった車載式故障診断装置の搭載は その後搭載が義務化され (OBD 規制 ) さらにコネクタやプロトコルの統一 (OBDII 規制 ) といった段階を踏み 現行の新型車には必ず同一規格の診断機能が組み込まれるようになりました また OBDII 規制では義務付けられた診断項目のほかに TPMS( タイヤ空気圧監視システム ) など追加の診断項目を国や地域ごと 又は各車輌メーカーごとに独自に組み込むことができるようになっており これにより車輌の細かい挙動を監視し 異常発生時には操縦者へそれを示すという手段が確立されつつあります こういった車輌の挙動監視や診断機能自体を評価 検証するには 従来はセンサやアクチュエータ自体を取り外してみたり あるいは別の物理的な刺激を与えたりといった作業を行っていました しかし 車輌の制御が複雑になるにつれて搭載されるセンサやアクチュエータの種類や数も増え さらにこれらが容易に作業できない箇所に搭載されてくると 診断機能自体の評価や ある特定の条件下でのみ起動される特殊な制御プログラムの動作検証などのシステムテストは徐々に困難になってきました 近年 従来行っていたような物理的な加工を行う手法の代替として ECU( 電子制御ユニット ) に特定の条件を仮想的に認識させてシステムテストを実施するという手法が出てきました この手法を支援する強力なツールが バイパスフック配置ツール EHOOKS です EHOOKS を使用することで ECU ソフトウェアによる RAM 値の更新 ( 書き込み ) を高度に制御することができます 従来 RAM 値の更新に手を加える場合には ECU サプライヤによる ECU ソフトウェア変更作業が必要でしたが EHOOKS を利用することで ECU サプライヤと OEM 間に発生する変更依頼 - 確認 - 設計 - 実装 - 単体テスト - 結合テスト等の作業を圧縮でき 開発作業の効率化が図れます 本資料では EHOOKS を使用した適合バイパスを 前述のようなシステムテストに活用する手法につきまして御紹介致します ( EHOOKS を使用する場合 お使いの ECU が EHOOKS に対応してしている必要がございます ) 3

4 2.RAM Write と適合バイパスについて ECU に仮想的な状況を与えるには ECU 内部のパラメータを外部から変更させる必要があります 内部パラメータの変更には RAM Write と 適合 が存在しますが 両者は異なります システムテストのために現在挙動を変更するには RAM Write を行います RAM Write とは? ECU プログラムが内部で使用している任意の RAM 値 ( 演算値 ) を 計測適合ツール側から違う値に書き換えることを RAM Write といいます RAM 値は具体的には 以下のようなエンジン回転数の値や 水温 点火時期などのことを指します 適合 (Calibration) と RAM Write の違い カム角センサ クランク角センサ エアフローメータ 水温センサ 電池電圧 適合 (Calibration) とは ある特定のしきい値やマップ情報など ECU プログラムが内部で保持しているパラメータ自体を調整し エンジンや ECU の性能そのものを変更することを指します RAM Write は ECU プログラムが実行 / 演算する上で 一時的に使用している値を変更し 現在の挙動を仮想的に変更することを指します 例 センサ RAM 値 しきい値 =10[V] x[v] 気筒判別 エンジン回転数演算 エンジン負荷演算 水温補正 電圧補正 ECU プログラム ( 点火制御 ) これを書き換えること (= エンジンや ECU の性能そのものの変更 ) が Calibration ECU プログラム 比較 点火時期演算 通電時間演算 点火信号 しきい値よりセンサ入力値が高ければセンサが故障したと判定する 点火装置 これを書き換えること (= エンジンや ECU の現在の挙動の変更 ) が RAM Write 4

5 2.RAM Write と適合バイパスについて ECU ソフトウェア側に加工を行っていない場合 RAM Write は一時的にしか反映できません 適合バイパス を利用することで 仮想的な状況を継続的に与える事ができるため 少ない事前準備でより複雑なテストを行うことができるようになります 適合バイパスとは? 通常 INCA などの適合ツールから RAM Write を行うと 上書きした値はその瞬間にのみ反映され 次に ECU プログラム側から別の演算値が上書きされると そちらが有効となります センサ 1000 を書き込み 1010 を書き込み エンジン回転数 NE=1000 NE=0 NE=1010 時間 RAM Write で 0 を書き込み RAM Write した値が 次に ECU プログラムが値を更新するまでの間だけ有効となる 適合バイパスは ECU ソフトウェア開発で利用されるバイパス手法を用いて ECU の制御ロジック自体を変更して 特定の値を常に保持させる手法です センサ 1000 を書き込み 反映せず 1010 を書き込み 反映せず エンジン回転数 NE=( 初期値 ) NE=0 NE=0 適合バイパスで 0 を書き込み 時間 void Constant Bypass Func_NE( void ) { if(ne.enabler == true) { NE = Calibrated_NE; } else { NE = Sensor_NE; } プログラムイメージ 5

6 3.EHOOKS について EHOOKS EHOOKS は ECU のバイパス設定を半自動的に行うためのツールです EHOOKS を利用することで 複雑な ECU プログラムのバイパス実装処理を知らなくても OEM 様側で容易にバイパスの設定 変更を行うことができます EHOOKS のツールチェーン 適合バイパス を行うために ECU ソフトウェア側にバイパス設定を行うツールが EHOOKS です ( EHOOKS をご利用いただくためには お使いの ECU が EHOOKS に対応している必要がございます ) EHOOKS は以下の 3 つのツールによって構成されます 1. EHOOKS-PREP ECU に EHOOKS 対応を行うための ECU サプライヤ様で使用するツールです 2. EHOOKS-DEV EHOOKS に対応した ECU に対して OEM 様内でバイパスを設定するためのツールです 3. EHOOKS-Unlocker (EHOOKS-CAL) EHOOKS 設定を行った ECU に対して 実験実行時にロックを解除して バイパスを有効化させるためのツールです ECU サプライヤ OEM ECU フック設定の暗号化 バイパス対象変数 ( フックポイント ) 設定 実験作業 Original A2L Prepared A2L 納入 Hooked A2L Hooked HEX 配布 EHOOKS-Unlocker EHOOKS-PREP Original HEX EHOOKS 対応 A2L ProF Config ECU EHOOKS-DEV 実験設定 フックポイント設定済み A2L/HEX ECU へ書き込み INCA 実験実施 6

7 3.EHOOKS について EHOOKS を使用することで ECU ソフトウェアによる RAM 値の更新 ( 書き込み ) を高度にコントロールすることができます EHOOKS が対応する RAM 値の更新 ( 書き込み ) のコントロール EHOOKS は INCA 上で目的の RAM 値を適合ラベルとして値を指定する 適合バイパス のほかに 事前に指定した定数に RAM 値を固定させる 定数バイパス 値は指定せずに ECU ソフトウェア側による値の更新のみを止めてしまう NOP バイパス そして外部プログラムが演算した結果を RAM 値の更新値と置き換える 外部 / 内部バイパスフック など様々なバイパスタイプに対応します これらの RAM 値更新コントロールの On/Off タイミングを外部プログラムの判断によって切り替えることもできます ( デフォルトでは手動切り替え ) さらに INCA が持つ様々な外部連携機能 (ASAP3 通信 INCA-MIP INCA- FLOW COM 通信など ) によって 自動化を図ることもできます ご利用いただくバイパスのタイプによって EHOOKS-Unlocker のライセンスを選択いただけます (BYP 又は CAL) 定数バイパス :Constant Bypass EHOOKS-BYP EHOOKS-DEVで設定した値で出力値を固定 Enabler 固定値 (EHOOKS-DEV で設定 ) INCA ECU 内で演算された値 適合バイパス :Calibration Bypass 適合ラベルを追加し 指定した計測ラベルに対して INCA からの書き換えを可能 適合ラベル ECU 内で演算された値 Enabler NOP バイパス :No-Operation Bypass フック付き変数へ書き込もうとする ECU ソフトウェア命令を NOP に切り替え ( 書き込みなし ) ECU 内で演算された値 Enabler EHOOKS-BYP EHOOKS-BYP Output Output Output EHOOKS-CAL EHOOKS-CAL EHOOKS-CAL EHOOKS-BYP 外部バイパスフック :External Bypass 作成したモデルをETAS HW 上で実行 その結果をECUへ書き込む ECUで使用されているラベルをモデルへの入力値として使用することも可能 ETAS HW ECU 内で演算された値 ECU 内で演算された値 Enabler Enabler Output EHOOKS-BYP 内部バイパスフック :Internal(On-Target) Bypass 作成したモデルをECU 内部の空き領域で実行 その結果をECUへ書き込む ECUで使用されているラベルをモデルへの入力値として使用することも可能 Output 7

8 4. お客様の声 OBD の故障判定時の車輌 ECU 挙動テストについて 適合バイパス手法を用いることで 試験のセットアップに掛かる時間が 従来の方法に比べておよそ 1/3 程度まで削減することができた 複雑な条件設定の下ではじめて判定される診断機能のテストにおいて 特に効果が大きい 今後 新しい ECU メーカーの ECU をテストする場合 制御が一部ブラックボックス化されていることがあり試験時の工数削減効果はより大きくなるだろう OEM メーカーテストエンジニア様より 8

9 5. 具体例 1:FI-AT 協調における性能試験 シフト固定 以降では 適合バイパス手法を用いたテストの具体的な例を御紹介します 具体例 1 は FI-AT 協調制御における性能試験 です トランスミッションのシフトを適合バイパスによって意図的に固定した状態で エンジンへの要求トルクを変更し 出力トルクやエミッション等の各種性能の測定を行います ECU エンジントランスミッション要求トルク変更トランスミッション エンジン トルク固定状態でのシフト変更 エンジンへの要求トルクを固定した状態で トランスミッションのシフトを変更し ギアとエンジン回転数の変化に伴う官能評価 ( 音 振動 応答性 なめらかさ等 ) を行います ECU エンジン トランスミッション トランスミッション エンジン 具体例について 予めテスト実行用の機能が ECU ソフトウェア側に実装されているなど ECU 個別の事情によって 以降の具体例が実際には適さない ( 又は適用できない ) ケースもございます 9

10 5. 具体例 2: アクチュエータ性能試験 具体例 2 は 電子制御されている システム内に組み付けられた様々なアクチュエータに対する性能試験です ラジエータ性能試験 エンジン回転数 出力トルクを固定した状態で ラジエータファンの回転数を変更することで ラジエータの効果の測定を行います また ASAP3 クライアントなどのオートメーションツールと組み合わせることで ファン回転数を段階的に変化させていきながら その効果を測定することができます 段階的な変更指示 オートメーションツール (ASAP3 クライアントなど ) ECU サーモスタット ラジエータ ファン エンジン クーラント サーモスタット開放下の低温始動 上記の例と同様に 電子制御サーモスタットがある場合にはこの制御を行えます 例えば サーモスタット バルブを適合バイパスにより全開とした状態で エンジンの低温始動時の影響を試験する場合などです 10

11 5. 具体例 3: 故障注入試験 EGR バルブ故障注入 具体例 3 は アクチュエータの固着やセンサ故障などを ECU プログラム上で再現する故障注入試験です 逆に 故障判断を意図的に回避するような試験にも有用です 特定の運転条件下で ECU の判断とは異なる EGR バルブ制御を行います 例えば EGR バルブが故障により閉じた状態 又は開いたままの状態などを再現させ その場合のトルクやエミッションの変化 ECU の故障検知をテストすることができます ECU EGR クーラー 吸気 エンジン EGR バルブ 排気 故障検知フラグのみの強制立ち上げ O 2 センサの故障フラグを強制的に立ち上げておき センサフィードバック制御が無い状況におけるエンジン出力やエミッションのテストを行います ECU O 2 センサ 排気 フィードバックなし エンジン 同様に 車速センサの故障フラグを立ち上げておき 車速推定値の確からしさの試験を行います フェイル回避処置 逆に 常に故障検知フラグを立たせないことで 検知閾値ぎりぎりの条件下でのテストが行えます 11

12 5. 具体例 4: 疑似信号の入力 具体例 4 は テストにおける擬似的な時系列データの入力を行う試験です INCA の持つ外部連携機能を併用し 外部から時系列を持ったデータを入力し ECU の状態遷移を擬似的に発生させます ワインディング走行時に発生した問題の再現 ワインディング走行で確認された振動 異音等の問題について HiLs での再現が難しく台上で再現試験する場合に 実センサの入力値が問題発生時と異なる場合には これを模擬信号として入力することができます また 外部のオートメーションツールと合わせることで時系列を持ったデータを入力として使用することもできます 大気圧センサ 時系列データの入力 オートメーションツール (ASAP3 クライアントなど ) ステアリング信号 車体姿勢情報 ( より厳密 高速な模擬信号入力を要する場合には 適合バイパスではなく内部バイパスや INCA-MCE を用いた高速適合手法 Function-in-the-loop(FiLs) との連携など 別の手法が必要となる場合もあります 上記例における時系列データの更新周期は 100msec 程度になる場合があります ) センサドリフトの抑制 テスト完成車の組み付け上の問題等により センサ出力のドリフトが強い場合には 同様の手法により 疑似信号に代替させ挙動を安定化させることができます 12

13 暖機サイクル (1) 暖機サイクル (2) 暖機サイクル (3) 暖機サイクル (40) DTC 消去 適合バイパスを用いたシステムテスト手法のご紹介 5. 具体例 5: 故障検知カウンタの任意制御 最後の具体例は故障検知カウンタの任意制御です 複数回同じ現象が確認されたら 初めて動作させる制御 をテストする場合に 実際に何度も同じ現象を発生させるのではなく 意図的にカウンタを変化させて 制御試験をスムーズに行います 失火カウンタの任意値入力 エンジンの失火カウンタに任意値を入力することで OBD II の機能試験を行ったり またラフアイドル状態を仮想的に ECU へ与えてラフアイドル解消制御等の機能試験を行います ECU 適合バイパスにより失火カウンタの任意値を入力 エンジン トランスミッション エンジン 故障検知情報のリセット 暖機サイクル 40 回 (~n 回 ) で特定の故障検知情報が消去されるような場合 現在の暖機サイクル数を直接指定することで 故障検知情報のリセットに至るまでの行程をスキップしたり また この故障検知情報の消去自体を確認することができます ここからテスト開始 13

14 6. まとめ 1 近年 車輌挙動制御や診断機能の複雑化 センサ アクチュエータの数や種類の増加に伴い システムテストの困難さは増大しています 2 従来の物理的な加工によるテストではなく より少ない準備工数で複雑なテストを実現する 手法として ECU に仮想的な状況を継続的に認識させる 適合バイパス が有効です 3 EHOOKS を使用すると ECU サプライヤ -OEM 間における変更依頼や実装 / テスト等の工数 を圧縮して OEM 側で適合バイパスの設定を ECU ソフトウェアへ埋め込むことができます 4 EHOOKS のバイパス制御機能や INCA の外部連携機能等と組み合わせることで テストの自動化などの応用的なテストプロシージャの構築も可能です 14

15 補足 作業の流れ 以下の通り 特殊な治具 機材の準備やハードウェア加工などの複雑な準備は不要です 準備物 EHOOKS に対応した ECU A2L HEX ProF EHOOKS-DEV( 設定ツール ) INCA ECU との通信機器 (ES592 等 ) EHOOKS-Unlocker ( バイパスロックを解除するための INCA 用アドオンツール ) ( 必要に応じて ) オートメーションツール 作業の流れ 1. EHOOKS-DEV に A2L と HEX を読み込ませます 2. 変更したい RAM 値 ( バイパス変数 ) を選択し この変数を Calibration Bypass に設定します 4. INCA を起動して新しい A2L HEX を読み込ませます 5. ProF コンフィグレーションを使用して新しい HEX を ECU に書き込みます 6. 実験画面を開き 変数選択画面から適合バイパスのイネーブラ変数と 2. で設定したRAM 値を選択します 7. INCA 実験画面上で 選択したRAM 値を指定したい値に変えます ( 選択したRAM 値はINCA 上で適合変数と同じように扱われます ) 上書きする値 適合バイパスのイネーブラ変数 RAM 値の選択 適合バイパス (Calibration Bypass) を指定 8. イネーブラのスイッチを True に変更すると INCA 上で指定した値に RAM 値が固定されます 9. 測定開始を行います 10. EHOOKS-Unlocker を起動して ECU バイパスのロック解除を行います 3. EHOOKS-DEV 上でビルドして 新しい HEX と A2L を生成します ツール詳細 ( 価格等 ) 作業手順の詳細に関しましてはお問い合わせくださいませ 15

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