JP2005167972A - A/d変換処理装置、その使用方法及び電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エンジンの運転状態を検出するセンサからのアナログ信号をA/D変換してマイコンに取り込ませる入力IC5は、一定時間毎(この例では500μs毎)に、アナログ信号をA/D変換器によりA/D変換すると共に、最新の複数個(この例では3個)のA/D変換値を記憶して、その中から、大小順が真中であるA/D変換値(AD値3個の中心値)を検出する。そして更に、その検出した真中の各A/D変換値に対して、変動を滑らかにするなまし処理を行い、そのなまし処理の結果(なまし値)を、エンジンの制御に使用されるデータとして、マイコンに出力する。
【選択図】 図2
Description
まず、(1)の技術では、最適な判定値を定めるのが難しい。つまり、判定値を大きくするとノイズを検出できなくなり、逆に判定値を小さくすると、アナログ入力信号の急激な変化をノイズと誤判定してしまう。
このため、A/D変換手段がアナログ信号を常に正確に一定の間隔でA/D変換するように構成すると、そのA/D変換タイミングとノイズの発生タイミングとが同期してしまう可能性が生じる。
まず、請求項8に記載のA/D変換処理装置は、請求項1〜7のA/D変換処理装置において、制御装置と通信するための通信手段を備えると共に、その通信手段以外の前記各手段は、制御装置との通信タイミングとは独立して動作するようになっている。そして、この請求項8のA/D変換処理装置は、通信手段を介した制御装置との通信により、制御装置からデータ要求を受けると、処理手段により処理結果記憶手段に格納されている最新のデータを制御装置へ送信する。
具体的に説明すると、まず一般に、A/D変換手段として用いられるA/D変換器では、それに供給される電源電圧が変動しても、A/D変換対象の入力電圧が、その電源電圧と同じ比率で変動したならば、その入力電圧に対するA/D変換値は変わらない。また一般に、フィルタ回路では、アナログ信号の入力ラインとグランドラインとの間にコンデンサ(例えば、後述する図14のコンデンサCf)が接続されるが、そのコンデンサに蓄えられた電荷は急激には変化しない。このため、A/D変換器により、そのA/D変換器の電源電圧を分圧することで発生する信号をA/D変換する場合、その信号の入力ラインとグランドラインとにフィルタ回路のコンデンサが接続されていると、電源電圧が変動した際に、A/D変換対象の信号だけがコンデンサの作用によって変動せず、その結果、A/D変換値が、本来の分圧比に応じた値からずれてしまう。
そして、この請求項13の構成によれば、A/D変換手段(A/D変換器)の電源電圧が変動しても、それの影響を受けないようにすることができる。
そして更に、請求項18に記載のように、制御手段は、A/D変換処理装置から読み出した前記可変値が、当該制御手段が設定した値と一致していないと判定した場合には、A/D変換処理装置から読み出したデータ(処理結果記憶手段に格納されていたデータ)を破棄するように構成すれば、A/D変換処理装置側で前記可変値が正しく設定できていないことによる制御への悪影響を回避することができ、信頼性を向上させることができる。
まず図1に示すように、本実施形態の電子制御装置(以下、ECUという)1は、エンジンを制御するための制御処理を実行するマイコン3と、エンジンの運転状態を検出するための各種センサからの複数(この例では6つ)のアナログ信号をA/D変換してマイコン3に取り込ませるための入力IC5とを備えている。
「今回のなまし値=(前回のなまし値+今回の真中のA/D変換値)/2」…式1
また、図2の3段目(「AD値3個の中心値」の段)と4段目(「なまし値」の段)との各々に示している黒丸印のA/D変換値は、図2の2段目(「アナログ信号」の段)に示した黒丸印のA/D変換値を、それぞれ1回のA/D変換周期分だけ遅らせて記載している。その理由は、アナログ信号は単純増加又は単純減少している状態が多いと考えられ、1回前のA/D変換値が今回の真中のA/D変換値になる可能性が高いためである。
「今回のなまし値=((N−1)×前回のなまし値+今回の真中のA/D変換値)/N」…式2
次に、入力IC5の詳細な動作について、図4及び図5を用い説明する。尚、図4は、入力IC5の処理部13がA/D変換タイミング毎に実行する処理の内容を表すフローチャートであり、図5は、その処理の作用を説明する説明図である。
次に、S120にて、A/D変換結果格納用RAM15aの「n+1」個(但し、nは2以上の偶数)のアドレスADRAM0〜ADRAMnのうち、一番古いA/D変換値が格納されているアドレスに、ADNEW(即ち、今回のA/D変換値)を書き込む。
まず、上記第1実施形態の入力IC5において、A/D変換タイミングが250μs毎であり、上記nが4である(即ち、最新の5個のA/D変換値の中から大小順が真中のA/D変換値を検出する)ものとする。
第3実施形態のECU1では、第1実施形態のECU1と比較すると、入力IC5の処理部13にソート処理用RAM15bが設けられておらず、また、入力IC5の処理部13は、A/D変換器7にアナログ信号をA/D変換させる毎に、図4の処理に代えて、図10の処理を実行するようになっている。
次に、S220にて、A/D変換結果格納用RAM15aのアドレスADRAM0〜ADRAMnのうち、一番古いA/D変換値が格納されているアドレスを探し、そのアドレスよりも小さい番号のアドレスの各データを、元のアドレスよりも番号が1つ大きいアドレスに移動させ、その上で、最も番号の小さいADRAM0にADNEW(即ち、今回のA/D変換値)を書き込む。
(a):図12におけるt0,t1,t2,t3,t4,…の一定時間毎(500μs毎)の各タイミングで、毎回乱数を発生させて、複数のアナログ信号のうち、どのアナログ信号から先にA/D変換するか(つまり、各アナログ信号をA/D変換する順番)をランダムに決定するように構成することが考えられる。
[変形例1]
上記各実施形態において、図4におけるS150又は図10におけるS250のなまし処理を実行せずに、図4ではS140からS160へ直接進み、図10ではS240からS260へ直接進むようにして、図4のS160又は図10のS260では、真中のA/D変換値を、そのまま処理結果用RAM15cに格納するように構成しても良い。
上記各実施形態及び変形例1では、奇数個のA/D変換値の中から、大小順が真中である1つのA/D変換値を選択して制御に用いるようにしたが、例えば、図4の処理を、以下のように変形しても良い。
そして、S130,S140では、A/D変換結果格納用RAM15a内のg個のA/D変換値のうちで、例えば、大小順が上から「g/2」番目と「g/2+1」番目の2つのA/D変換値を検出する、請求項4,5のデータ検出手段としての処理を行う。例えば、g=6ならば、6個のA/D変換値を大小順に並べ替え、大きい方又は小さい方から3番目と4番目の2つのA/D変換値を検出する。
[変形例3]
上記変形例2において、S150のなまし処理を実行せずに、S160では、データ検出手段としての処理で算出した平均値(平均値データ)を、そのまま処理結果用RAM15cに格納するように構成しても良い。尚、この場合、平均値を処理結果用RAM15cに格納するS160の処理が、請求項4の処理手段に相当することとなる。
次に、第4実施形態のECUについて説明する。
まず、図15は、入力IC5の処理部13が、A/D変換器7の各チャンネル(ch0〜ch9)に入力されるアナログ信号を、レジスタ17に記憶された内容に応じてA/D変換器7にA/D変換させる際に実行する処理を表すフローチャートである。
そして、S330にて、レジスタ17から、chdtの値に該当するチャンネル(即ち現在のA/D変換対象チャンネル)について記憶されているSEL、Nms、及びTmgの各値SEL(chdt)、Nms(chdt)、及びTmg(chdt)を読み出し、その読み出した各値SEL(chdt)、Nms(chdt)、及びTmg(chdt)を、それぞれ、Seldt、Nmsdt、Tmgdtに記憶する。
そして、続くS430にて、上記S420でchdt用のA/D変換結果格納用RAM15aに書き込んだADNEWと、chdt用の処理結果用RAM15cに格納されているデータとで、Nmsdtの示す次数のなまし処理を実施する。即ち、ADNEWを、式2における「今回の真中のA/D変換値」とし、Nmsdtの値を、式2における「N」とし、chdt用の処理結果用RAM15cに現在格納されているデータを、式2における「前回のなまし値」として、式2の計算を行う。
そして、そのS450に続くS460にて、chdtの値が最終チャンネルに該当する9を越えたか否かを判定し、9を越えていなければ(S460:NO)、上記S330に戻る。
次に、図16は、制御手段としてのマイコン3が入力IC5と通信する際に実行する処理を表すフローチャートである。
このレジスタ値設定要求は、各チャンネル毎のSEL、Tmg、及びNmsの各値を入力IC5のレジスタ17に書き込むための要求であり、図18(A)に示すように、その要求がレジスタ値設定要求であることを示すコマンド(この例では「00」)と、各チャンネルの番号と、その番号のチャンネル用のSEL、Tmg、及びNmsの各値とから構成される。
S580では、A/D変換器7の何れかのチャンネルについて、時間に同期せずに即座にA/D変換を実施すべきことを意味する非同期A/D要求が発生したか否かを判定する。尚、この非同期A/D要求は、一定クランク角度毎のタイミングが到来した時や、外部から特定の信号が入力された時などに発生するものである。また、本実施形態では、前述のCRフィルタ回路が設けられていないch7〜ch9の何れかについて、非同期A/D要求が発生するようになっている。
図17に示すように、入力IC5の処理部13は、動作を開始すると、まずS610にて、マイコン3からのレジスタ値設定要求を受信したか否かを判定し、レジスタ値設定要求を受信したならば(S610:YES)、S620に進んで、受信したレジスタ値設定要求に含まれている各チャンネルのSEL、Tmg、及びNmsの値を、レジスタ17に書き込み、その書き込み(レジスタ値の設定)を終えたら、S610に戻る。
しかも、本第4実施形態のECU1において、マイコン3は、入力IC5と通信して、処理結果用RAM15cに格納されているデータを読み出す際に、レジスタ17内の各チャンネル毎のSEL、Tmg、及びNmsの値(レジスタ値)も読み出し、その読み出したレジスタ値が、当該マイコン3が設定した値と一致しているか否かを判定するチェック処理を行うようになっている(S550)。そして、不一致であるエラーがあった場合には(S560:YES)、入力IC5から受信した処理結果用RAM15c内のデータを破棄して、エンジンの制御に用いないようにすると共に、レジスタ値を再設定するようになっている(S570→S510)。
まず、2モード検出対象信号を、A/D変換器7のチャンネルのうち、アナログフィルタ回路が設けられた1つのチャンネル(ここでは、例えば図14のch7とする)に入力させる。
尚、2モード検出対象信号としては、空燃比センサの信号に限らず、例えば、エンジンの気筒内圧力を検出するセンサからの信号やイオン電流の信号などがある。
また、図4のS150又は図10のS250では、なまし処理の代わりに、移動平均処理を行うようにしても良い。
Claims (19)
- 制御対象の制御に用いられるアナログ信号をA/D変換して、該アナログ信号の電圧値を表すデータを順次出力するA/D変換手段と、
該A/D変換手段からの最新のm個(mは3以上の整数)のデータを記憶するデータ記憶手段と、
該データ記憶手段内のデータが更新される毎に、該データ記憶手段内のm個のデータの中から、それらを大小順に並べた場合に順番が1番目と最終番目との何れでもない特定番目となるデータ(以下、特定番目データという)を検出するデータ検出手段と、
該データ検出手段により検出された前記特定番目データを、前記制御に使用されるデータとして処理結果記憶手段に格納する処理手段と、
を備えたことを特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1に記載のA/D変換処理装置において、
前記mは奇数であり、
前記データ検出手段は、前記特定番目データとして、順番が真中のデータを検出すること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のA/D変換処理装置において、
前記処理手段は、前記データ検出手段により検出された特定番目データを、そのまま前記処理結果記憶手段に格納することに代えて、前記データ検出手段により検出された特定番目データに対して変動を滑らかにする平滑化処理を行い、その処理結果データを、前記制御に使用されるデータとして前記処理結果記憶手段に格納すること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 制御対象の制御に用いられるアナログ信号をA/D変換して、該アナログ信号の電圧値を表すデータを順次出力するA/D変換手段と、
該A/D変換手段からの最新のm個(mは4以上の整数)のデータを記憶するデータ記憶手段と、
該データ記憶手段内のデータが更新される毎に、該データ記憶手段内のm個のデータの中から、それらを大小順に並べた場合に順番が1番目と最終番目との何れでもない特定番目となる複数個のデータを検出して、その複数個のデータを平均化した平均値データを算出するデータ検出手段と、
該データ検出手段により算出された前記平均値データを、前記制御に使用されるデータとして処理結果記憶手段に格納する処理手段と、
を備えたことを特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項4に記載のA/D変換処理装置において、
前記データ検出手段は、前記複数個のデータとして、順番が真中付近のデータを検出すること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項4又は請求項5に記載のA/D変換処理装置において、
前記処理手段は、前記データ検出手段により算出された平均値データを、そのまま前記処理結果記憶手段に格納することに代えて、前記データ検出手段により算出された平均値データに対して変動を滑らかにする平滑化処理を行い、その処理結果データを、前記制御に使用されるデータとして前記処理結果記憶手段に格納すること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載のA/D変換処理装置において、
前記A/D変換手段は、前記アナログ信号を一定でない間隔毎にA/D変換するように構成されていること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載のA/D変換処理装置において、
前記制御対象を制御するための制御処理を実行する制御装置と通信するための通信手段を備えると共に、
前記通信手段以外の前記各手段は、前記制御装置との通信タイミングとは独立して動作するようになっており、
更に、当該A/D変換処理装置は、前記通信手段を介した前記制御装置との通信により、前記制御装置からデータ要求を受けると、前記処理手段により前記処理結果記憶手段に格納されている最新のデータを前記制御装置へ送信するように構成されていること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載のA/D変換処理装置において、
前記制御対象を制御するための制御処理を実行する制御装置と一定時間毎に通信するための通信手段を備えると共に、
前記通信手段以外の前記各手段は、前記制御装置との次の通信タイミングが到来する所定時間前になると動作を開始するようになっており、
更に、当該A/D変換処理装置は、前記制御装置との通信タイミングが到来すると、その時点で前記処理手段により前記処理結果記憶手段に格納されている最新のデータを、前記通信手段を介して前記制御装置へ送信するように構成されていること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載のA/D変換処理装置において、
前記A/D変換手段は、前記アナログ信号を入力するための入力端子を複数有すると共に、その各入力端子にそれぞれ入力される複数のアナログ信号を択一的に切り替えてA/D変換するように構成されており、
更に、前記複数の入力端子のうち、何れかの入力端子には、ノイズを除去するためのフィルタ回路を通してA/D変換対象のアナログ信号が入力され、他の入力端子には、ノイズを除去するためのフィルタ回路を通さずにA/D変換対象のアナログ信号が入力され、
前記フィルタ回路を通さずに前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号について、前記データ記憶手段、前記データ検出手段、及び前記処理手段が作動し、
前記フィルタ回路を通して前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号については、少なくとも前記データ検出手段が作動しないようになっていること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項10に記載のA/D変換処理装置において、
前記フィルタ回路を通さずに前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号は、前記フィルタ回路を通して前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号と比べて、変化が穏やかな信号であり、
前記フィルタ回路を通して前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号は、瞬時的変化を捕らえる必要がある信号であること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項10に記載のA/D変換処理装置において、
前記フィルタ回路を通して前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号は、時間に同期しないタイミングでA/D変換すべき信号であること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項10に記載のA/D変換処理装置において、
前記フィルタ回路を通さずに前記A/D変換手段に入力されるアナログ信号は、前記A/D変換手段に供給される電源電圧を分圧することで発生する信号であること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項1〜7、10〜13の何れか1項に記載のA/D変換処理装置において、
前記A/D変換手段がA/D変換を実施する時間間隔と前記mとの両方又は一方は、可変値となっており、その可変値が外部から設定可能であること、
を特徴とするA/D変換処理装置。 - 請求項14に記載のA/D変換処理装置と、前記処理結果記憶手段に格納されたデータを用いて前記制御対象を制御するための制御処理を実行する制御手段と、を備えた電子制御装置であって、
前記制御手段は、動作を開始した際に前記可変値を初期設定すること、
を特徴とする電子制御装置。 - 請求項15に記載の電子制御装置において、
前記制御手段は、前記可変値を前記制御対象の状態に応じて変更すること、
を特徴とする電子制御装置。 - 請求項15又は請求項16に記載の電子制御装置において、
前記制御手段は、前記A/D変換処理装置から、前記処理結果記憶手段に格納されているデータと共に前記可変値も読み出し、その読み出した可変値が、当該制御手段が設定した値と一致しているか否かを判定すること、
を特徴とする電子制御装置。 - 請求項17に記載の電子制御装置において、
前記制御手段は、前記A/D変換処理装置から読み出した前記可変値が、当該制御手段が設定した値と一致していないと判定した場合には、前記A/D変換処理装置から読み出したデータを破棄すること、
を特徴とする電子制御装置。 - 請求項1〜9に記載のA/D変換処理装置を使用する方法であって、
1つのアナログ信号について、変化が激しい部分のレベルと、その部分以外のバックグラウンドレベルとを測定する場合に、
そのアナログ信号を、ノイズを除去するためのフィルタ回路を通して前記A/D変換手段に入力させ、
前記バックグラウンドレベルを測定する際には、前記データ記憶手段、前記データ検出手段、及び前記処理手段を作動させ、
前記変化が激しい部分のレベルを測定する際には、少なくとも前記データ検出手段を作動させないようにすること、
を特徴とするA/D変換処理装置の使用方法。
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