JP2018185245A - 車載用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサの状態によりセンサへ供給される電源の電流が変動するため、センサの電源及びグランドに接続するハーネス等の抵抗により生じる電圧降下分を加味することができなければ、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧を出力する方式のセンサ検出信号の誤差は十分に補正することができない。【解決手段】予め必要な配線抵抗やハーネス等の抵抗の値を記憶装置に記憶させ、適宜分岐点の電圧のモニタ結果とともに、センサ検出信号のＡ/Ｄ変換値を補正することで、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧を出力する方式のセンサの検出信号の誤差を低減することが可能になる。【選択図】図１

Description

本発明は、センサで検出された検出結果に基づいて車両の動作を制御する車載用電子制御装置に関する。

従来、車両には車両のエンジン等の動作を電気的に制御する制御中枢として機能するマイクロコンピュータ等で構成された車載用電子制御装置が搭載されている。この制御装置では、制御に必要な種々の情報を収集する各種センサで検出されたセンサ検出信号を入力し、入力したセンサ検出信号に基づいて様々な制御を行っていた。

車両には多種のセンサが搭載されているが、車両の状態を、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧として出力するセンサとしては、アクセルの開度を示すスロットルポジションセンサが知られている。

例えば、以下に示す文献（特許文献１参照）では、図２に示すようにＡ/Ｄ変換器４の基準電圧となる電源電圧ＶＣＣを分圧してモニタする第１モニタ回路と、センサ２へ電源を供給する電源端子８の電圧ＡＶＣＣを分圧してモニタする第２モニタ回路を備え、それぞれのモニタ回路出力であるV１及びV２のA／Ｄ変換値に基づいて、センサ２の検出信号を補正している。尚、ここで電圧ＡＶＣＣは電源電圧ＶＣＣに対し、一定の精度を保って追従するボルテージトラッカー出力である。

また、センサ２へ電源を供給する電源端子８の電圧ＡＶＣＣを電源回路６に戻すことで、電源端子８の電圧ＡＶＣＣが一定になるように制御されるフィードバック制御機能付きの電源回路を用い、センサ２の電源電圧ＡＶＣＣの変動を抑える構成が一般に知られている。

特開2007-69741号公報

センサ２の状態によりセンサ２へ供給される電源の電流が変動するため、特許文献1の構成やフィードバック機能付きの電源回路を用いる従来の構成では、電源端子８の電圧変動によるセンサ検出信号の誤差は抑えられるが、センサ２の電源及びグランドに接続するハーネス等の抵抗により生じる電圧降下分を加味することができず、センサ２のグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧を出力する方式のセンサ検出信号の誤差は十分に補正することができない。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧を出力する方式のセンサの検出信号の誤差を低減し、センサの検出結果に基づく車両の制御性を向上させた車載用電子制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両の状態を、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧として出力するセンサと、電源電圧を生成して出力する電源回路と、前記電源回路から出力された電源電圧を基準電圧として、前記センサのセンサ検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器と、前記Ａ/Ｄ変換器で得られたセンサ検出信号のＡ/Ｄ変換値に基づいて、前記車両の動作を制御する制御手段とを有する車載用電子制御装置において、前記電源回路から前記センサに電源を供給するための電源端子までの基板配線の途中に設けた分岐点の電圧をＡ/Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器と、前記電源回路から前記分岐点までの抵抗値と、前記分岐点から前記電源端子までの抵抗値と、前記電源端子から前記センサまでのハーネス等の抵抗値と、前記センサから前記車載用電子制御装置のグランド端子までのハーネス等の抵抗値を記憶する記憶装置を備え、前記制御手段は、前記Ａ/Ｄ変換器で得られた前記分岐点の電圧のＡ/Ｄ変換値と、前記記憶装置に記憶されている4つの抵抗値を用いて、前記Ａ/Ｄ変換器で得られた前記センサ検出信号のＡ/Ｄ変換値を補正することを特徴とする。

上記特徴の請求項１記載の発明によれば、予め必要な前記4つの抵抗値を前記記憶装置に記憶させ、適宜前記分岐点の電圧のモニタ結果とともに、前記センサ検出信号のＡ/Ｄ変換値を補正することで、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧を出力する方式のセンサの検出信号の誤差を低減することが可能になる。これにより、センサの検出結果に基づく車両の制御性を向上することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値のうち、前記電源回路から前記分岐点までの抵抗値と、前記分岐点から前記電源端子までの抵抗値は、それぞれの抵抗値を絶対値で記憶することを特徴とする。

上記特徴の請求項２記載の発明によれば、予め測定しておいた抵抗値や、基板配線の幅や長さ、厚みなどの設計情報から求めた理論的な抵抗値などの絶対値を記憶することで、直接的に後述する各種電圧値等を求めることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値のうち、前記電源回路から前記分岐点までの抵抗値と、前記分岐点から前記電源端子までの抵抗値は、どちらか一方の抵抗値を絶対値で記憶し、他方は前記一方の抵抗値に対する比率で記憶することを特徴とする。

上記特徴の請求項３記載の発明によれば、一方の抵抗値のみを絶対値で測定しておき、他方は設計的に求まる比として記憶することができ、製造工程の簡素化を図ることが可能である。また、測定値ではなく理論的な抵抗値を記憶する場合においても、他方を比で記憶することにより、計算式の簡素化を図ることが可能である。例えば比が１対１になる場合は両者の絶対値が等しくなり、計算に用いるパラメータを一つ減らすことができる。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値のうち、前記電源端子から前記センサまでのハーネス等の抵抗値と、前記センサから前記車載用電子制御装置のグランド端子までのハーネス等の抵抗値は、それぞれの抵抗値を絶対値で記憶することを特徴とする。

上記特徴の請求項４記載の発明によれば、予め測定しておいたハーネス等の抵抗値や、ハーネスの導線の太さや長さなどの設計情報から求めた理論的な抵抗値などの絶対値を記憶することで、直接的に後述する各種電圧値等を求めることができる。
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値のうち、前記電源端子から前記センサまでのハーネス等の抵抗値と、前記センサから前記車載用電子制御装置のグランド端子までのハーネス等の抵抗値は、どちらか一方の抵抗値を絶対値で記憶し、他方は前記一方の抵抗値に対する比率で記憶することを特徴とする。

上記特徴の請求項５記載の発明によれば、一方の抵抗値のみを絶対値で測定しておき、他方は設計的に求まる比として記憶することができ、製造工程の簡素化を図ることが可能である。また、測定値ではなく理論的な抵抗値を記憶する場合においても、他方を比で記憶することにより、計算式の簡素化を図ることが可能である。例えば比が１対１になる場合は両者の絶対値が等しくなり、計算に用いるパラメータを一つ減らすことができる。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値に対し、前記分岐点の電圧をＡ/Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器の入力抵抗値が、十分に大きいことを特徴とする。

上記特徴の請求項６記載の発明によれば、前記分岐点からＡ/Ｄ変換器に流れる電流が小さく、電圧降下を十分に小さくできるため、精度良くセンサの検出信号の補正をすることができる。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項５に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値に対し、前記センサのセンサ検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器の入力抵抗値が、十分に大きいことを特徴とする。

上記特徴の請求項７記載の発明によれば、前記センサからＡ/Ｄ変換器に流れる電流が小さく、電圧降下を十分に小さくできるため、精度良くセンサの検出信号の補正をすることができる。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項５に記載の車載用電子制御装置において、前記記憶装置に記憶する４つの抵抗値に対し、前記車載電子制御装置のグランド端子から前記ＭＰＵのグランド端子までの抵抗値が、十分に小さいことを特徴とする。

上記特徴の請求項８記載の発明によれば、前記グランド端子から前記ＭＰＵへ流れる電流による電圧降下を十分に小さくできるため、精度良くセンサの検出信号の補正をすることができる。

本発明の実施例１に係る車載用電子制御装置の構成を示す図である。 従来の車載用電子制御装置の構成を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１に係る車載用電子制御装置の構成を示す図である。図１に示す実施例1の車載用電子制御装置１の特徴とするところは、図２に示す構成に対して、電源回路６から分岐点Ｓ３までの配線抵抗Ｒｃｏｍと、分岐点Ｓ３から電源端子８までの配線抵抗Ｒａと、電源端子８からセンサ２までのハーネス等の抵抗Ｒｈと、センサ２から車載用電子制御装置１のグランド端子９までのハーネス等の抵抗Ｒｇを記憶させておく記憶装置１０を備えていることである。

尚、図２のモニタ回路の分圧抵抗Ｒ３とＲ４はＭＰＵ３のＡ/Ｄ変換器４が電源電圧ＶＣＣよりも高い電圧までモニタできるようにするために備えているものであり、本実施例においても適用可能であるが、説明の簡素化のため省いている。

電源端子８からセンサ２までのハーネス等の抵抗をＲｈ、センサ２からグランド端子９までのハーネス等の抵抗をＲｇ、電源回路６から分岐点Ｓ３までの配線抵抗をＲｃｏｍ、分岐点Ｓ３から電源端子８までの配線抵抗値をＲａ、とし、ＭＰＵ３が読み取る分岐点Ｓ３の電圧Ｖｃｏｍと、ＭＰＵ３が読み取るセンサ２の検出信号Ｖ１に基づけば、センサ２の電源側電圧Ｖｓｐとグランド側電圧Ｖｓｇの電位差Ｖｓと、Ｖｓに対するＶｏｕｔの比率Ｒａｔｉｏは、以下の式で求まる。

センサの電源側電圧Ｖｓｐ ＝ ＡＶＣＣ − （ＡＶＣＣ − Ｖｃｏｍ） ｘ （Ｒｃｏｍ＋ Ｒａ ＋ Ｒｈ） ／ Ｒｃｏｍ
センサのグランド側電圧Ｖｓｇ ＝ （ＡＶＣＣ − Ｖｃｏｍ） ｘ Ｒｇ ／ Ｒｃｏｍ
よって、センサの電源側電圧Ｖｓｐとグランド側電圧Ｖｓｇの電位差Ｖｓは、
Ｖｓ ＝ ＡＶＣＣ − （ＡＶＣＣ − Ｖｃｏｍ） ｘ （Ｒｃｏｍ ＋ Ｒａ ＋ Ｒｈ − Ｒｇ） ／ Ｒｃｏｍ
ＭＰＵ３のＡ／Ｄ変換器４が読み取るセンサ２の検出信号
Ｖ１ ＝ Ｖｏｕｔ ＋ （ＡＶＣＣ − Ｖｃｏｍ） ｘ Ｒｇ ／ Ｒｃｏｍ
よって、Ｖｓに対するＶｏｕｔの比率は、
Ｒａｔｉｏ ＝ Ｖｏｕｔ ／ Ｖｓ
＝ （Ｒｃｏｍ ｘ Ｖ１ − （ＡＶＣＣ − Ｖｃｏｍ） ｘ Ｒｇ） ／ （Ｒｃｏｍ ｘ Ｖｃｏｍ − （ＡＶＣＣ −Ｖｃｏｍ） ｘ （Ｒａ ＋ Ｒｈ ＋Ｒｇ））
ここで、電源回路６の出力電圧AVCCが既知で、抵抗Ｒｃｏｍ、Ｒａ、Ｒｈ、Ｒｇの値がＭＰＵ３の記憶装置１０に記憶されているため、センサ２の電源側電圧Ｖｓｐとグランド側電圧Ｖｓｇの電位差Ｖｓに対するＶｏｕｔの比率Ｒａｔｉｏは、ＭＰＵ３のＡ／Ｄ変換器４が読み取るセンサ２の検出信号Ｖ１から計算で求めることができる。

尚、ここでＲａをＲｃｏｍの比で表すことにより前記計算式からパラメータとしてのＲａを消すことができる。もちろんＲｃｏｍをＲａの比で表せばパラメータとしてのＲｃｏｍを消すことができる。同様にＲｇをＲｈの比で表せばパラメータとしてのＲｇを、ＲｈをＲｇの比で表せばパラメータとしてのＲｈを前記計算式から消すことができる。

Ｒａｔｉｏの式のＶ１、ＶｃｏｍはＭＰＵ３のＡ／Ｄ変換器４で検出する値であり、Ａ／Ｄ変換器４の基準電圧ＶＣＣが設計値（例えば５．００Ｖ）から公差の範囲内（例えば＋／−０．１０Ｖ）で変動しても、ＶＣＣの公差ばらつきが吸収されることが分かる。

Ｒａｔｉｏの式のＡＶＣＣは、電源電圧ＶＣＣに対し、一定の精度（例えば＋／−０．０１Ｖ）を保って追従するボルテージトラッカー出力電圧であり、ＶＣＣの公差ばらつきは吸収され、かつ、抵抗Ｒｃｏｍ、Ｒａ、Ｒｈ、Ｒｇでの電圧降下（例えば０．００Ｖから０．２０Ｖの間でセンサ２へ供給される変動電流により変動する）に比べて小さい。

センサ２が検出する車両の状態を示す物理量は、センサ２の電源側電圧Ｖｓｐとグランド側電圧Ｖｓｇの電位差Ｖｓに対するＶｏｕｔの比、つまりＲａｔｉｏである。

従って、分岐点Ｓ３の電圧ＶｃｏｍとＭＰＵ３の記憶装置１０に記憶した抵抗Ｒｃｏｍ、Ｒａ、Ｒｈ、Ｒｇの値から、センサ２からの入力信号Ｖ１を補正することで、センサ２の状態により変動するセンサ２の電流とハーネス等の抵抗によるセンサ２の検出信号の誤差を低減することができる。

Ａ/Ｄ変換器４の入力抵抗値が記憶装置１０に記憶する抵抗値に対して十分に大きいとよい。ＭＰＵ３のＡ/Ｄ変換器４が読み取る分岐点Ｓ３の電圧Ｖｃｏｍは、分岐点Ｓ３と同電位となり、電圧降下は生じにくいため、より精度が向上する。

同様に、センサ２の検出信号Ｖ１を読み取るＭＰＵ３のＡ/Ｄ変換器４の入力抵抗値も記憶装置１０に記憶する抵抗値に対して十分に大きいと良い。

車載用電子制御装置のグランドの抵抗値は記憶装置１０に記憶する抵抗値に対して十分に小さいと、車載用電子制御装置１のグランド端子とＭＰＵ３のグランド端子は同電位となり、電圧降下は生じにくいため、より精度が向上する。

１ … 車載用電子制御装置
２ … センサ
３ … Ｍ Ｐ Ｕ
４ … Ａ／Ｄ変換器
５ … バッテリ端子
６ … 電源回路
７… グランド端子
８ … 電源端子
９ … グランド端子
１０ … 記憶装置
Ｒ１からＲ４ … 抵抗
Ｒｃｏｍ、Ｒａ … 配線抵抗
Ｒｈ、Ｒｇ … ハーネス等の抵抗

Claims (8)

1. 車両の状態を、センサのグランド端子と電源端子の電位差に対する検出信号電圧として出力するセンサ２と、
   電源電圧を生成して出力する電源回路６と、
   前記電源回路６から出力された電源電圧を基準電圧として、前記センサのセンサ検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器４と、
   前記Ａ/Ｄ変換器４で得られたセンサ検出信号のＡ/Ｄ変換値に基づいて、前記車両の動作を制御する制御手段ＭＰＵ３と
   を有する車載用電子制御装置１において、
   前記電源回路６から前記センサ２に電源を供給するための電源端子８までの基板配線の途中に設けた分岐点S3の電圧をＡ/Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器４と、
   前記電源回路６から前記分岐点S3までの抵抗値と、前記分岐点S3から前記電源端子８までの抵抗値と、前記電源端子８から前記センサ２の電源までのハーネス等の抵抗値と、前記センサ２から前記車載用電子制御装置１のグランド端子９までのハーネス等の抵抗値を記憶する記憶装置１０を備え、
   前記制御手段は、前記Ａ/Ｄ変換器４で得られた前記分岐点S3の電圧のＡ/Ｄ変換値と、
   前記記憶装置１０に記憶されている4つの抵抗値を用いて、前記Ａ/Ｄ変換器４で得られた前記センサ検出信号のＡ/Ｄ変換値を補正することを特徴とする車載用電子制御装置。
2. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値のうち、
   前記電源回路６から前記分岐点S3までの抵抗値と、
   前記分岐点S3から前記電源端子８までの抵抗値は、
   それぞれの抵抗値を絶対値で記憶することを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
3. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値のうち、
   前記電源回路６から前記分岐点S3までの抵抗値と、
   前記分岐点S3から前記電源端子８までの抵抗値は、
   どちらか一方の抵抗値を絶対値で記憶し、他方は前記一方の抵抗値に対する比率で記憶することを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
4. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値のうち、
   前記電源端子８から前記センサ２までのハーネス等の抵抗値と、
   前記センサ２から前記車載用電子制御装置１のグランド端子９までのハーネス等の抵抗値は、
   それぞれの抵抗値を絶対値で記憶することを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
5. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値のうち、
   前記電源端子８から前記センサ２までのハーネス等の抵抗値と、前記センサ２から前記車載用電子制御装置１のグランド端子９までのハーネス等の抵抗値は、どちらか一方の抵抗値を絶対値で記憶し、他方は前記一方の抵抗値に対する比率で記憶することを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
6. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値に対し、
   前記分岐点S3の電圧をＡ/Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器４の入力抵抗値が、十分に大きいことを特徴とする請求項１から請求項5に記載の車載用電子制御装置。
7. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値に対し、
   前記センサ２のセンサ検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ/Ｄ変換器４の入力抵抗値が、十分に大きいことを特徴とする請求項１から請求項5の何れかに記載の車載用電子制御装置。
8. 前記記憶装置１０に記憶する４つの抵抗値に対し、
   前記車載用電子制御装置１のグランド端子９から前記ＭＰＵ３のグランド端子７までの抵抗値が、十分に小さいことを特徴とする請求項１から請求項5に記載の車載用電子制御装置。

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