JP2006236207A - 車両用電子制御装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品コストの低減を図りつつ、アナログ検出値の算出精度を向上させる。
【解決手段】ＥＣＵ１０は、演算の中枢をなすＣＰＵ１１と、ＲＯＭやＲＡＭ等よりなるメモリ１２と、基準電圧Ｖｒｅｆを生成する電源回路１６と、バッテリ電圧を取り込んで分圧する分圧回路１７と、Ａ／Ｄ変換器１８とを備える。ＣＰＵ１１は、電源回路１６にて生成される基準電圧Ｖｒｅｆを電源とし、Ａ／Ｄ変換器１８からデジタル値を入力してその入力値に基づいて元のアナログ検出値を算出する。メモリ１２内のＥＥＰＲＯＭ１２ａには、あらかじめ電源回路１６毎に実測した基準電圧の値が記憶されており、ＣＰＵ１１は、ＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶した基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいてアナログ検出値の算出を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用電子制御装置及びその製造方法に関するものである。

近年では、四輪自動車のみならず二輪車の分野でもエンジン等の電子制御化が進みつつあり、これらの車両に搭載される車両用電子制御装置では、バッテリ電圧などのアナログ検出信号がＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵに取り込まれ、その検出信号を用いてエンジンの燃料噴射量制御や点火時期制御が適宜実施される。かかる場合、車両用電子制御装置には基準電圧を生成する電源回路が設けられており、ＣＰＵ等の演算装置では、電源回路にて生成される基準電圧とＡ／Ｄ変換器の分解能とに基づいてバッテリ電圧等が算出される。より詳しくは、基準電圧をＶｒｅｆ、Ａ／Ｄ変換器の分解能をｎビットとすると、最小分解能相当の電圧値はＶｒｅｆ×（１／２^n）であり、この最小分解能相当の電圧値とＡ／Ｄ変換器の出力（アナログ検出値をデジタル値に変化した値）との乗算によりバッテリ電圧等が算出される。

しかしながら、既存の装置では以下に示す問題があった。すなわち、車両用電子制御装置に設けられる電源回路では、通常、所定の範囲で基準電圧のばらつき（誤差）が許容されており、電源回路毎にそのばらつきが異なるものとなる。したがって、この基準電圧のばらつきによりバッテリ電圧等の検出精度が低下し、ひいては燃料噴射量制御等に悪影響が及ぶおそれがあった。こうした問題を解消するには、専用性が高く高価な電源回路を用いることが考えられるが、製品の低価格要求が厳しい二輪車の分野等においては高価な電源回路を使用できず、上記問題の解決が強く要望されている。

なお、例えば特許文献１では、基準電圧を生成するための基準電圧回路において、オペアンプを二段に設けることで基準電圧の精度を高めるようにしている。しかしながら、こうした構成では、基準電圧の精度を高めることはできるものの、製造コストが高くなる。そのため、製品のコスト低減を図る上で支障をきたすおそれがあった。
特開２００３−７８３７号公報

本発明は、製品コストの低減を図りつつ、アナログ検出値の算出精度を向上させることができる車両用電子制御装置及びその製造方法を提供することを主たる目的とするものである。

本発明の車両用電子制御装置では、電源回路とＡ／Ｄ変換器と演算装置とを有しており、演算装置は、電源回路にて生成される基準電圧を電源とし、Ａ／Ｄ変換器からデジタル値を入力してその入力値に基づいて元のアナログ検出値（Ａ／Ｄ変換前のアナログ値）を算出する。また特に、あらかじめ電源回路毎に実測した基準電圧の値を不揮発性メモリに記憶しておき、演算装置は、不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいて前記アナログ検出値の算出を行う。

通常、電源回路は特性ばらつきを有しており、所定の許容範囲内で基準電圧がばらつくと考えられる。この場合、基準電圧のばらつきに起因して最小分解能相当の電圧値が相違し、各種制御の制御性悪化が生じるおそれがあった。かかる不都合に対し本発明によれば、電源回路毎に実測した基準電圧の値を用いて最小分解能相当の電圧値が定められるため、アナログ検出値の算出精度が維持でき、ひいては各種制御の制御性を良好なものとすることができる。この場合、専用性が高く高価な電源回路を使わずとも、汎用的な（すなわち誤差の大きい）電源回路を用いて所望とする効果を得ることができ、製品コストの低減が可能となる。

なお、最小分解能相当の電圧値は、Ａ／Ｄ変換器の最下位ビット（ＬＳＢ）に対応する電圧値を意味する。

インジェクタ等の車載アクチュエータを搭載した車両では、バッテリ電圧や電源ライン電圧を電源として当該インジェクタ等が駆動されるようになっており、バッテリ電圧や電源ライン電圧の検出精度を高めることでインジェクタ等が精度良く駆動される。この場合、バッテリ電圧、又は車載アクチュエータの電源ライン電圧をＡ／Ｄ変換器を介して演算装置に入力する構成において、演算装置は、不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいてバッテリの電圧値又は電源ライン電圧値を算出すると良い。これにより、バッテリの電圧値や電源ライン電圧値が精度良く算出され、ひいてはインジェクタ等を好適に駆動させることができるようになる。

不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値に異常が生じることも考えられる。そこで、不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値をチェックする手段を備え、該チェックの結果、エラー判定がなされた場合に不揮発性メモリにデフォルト値を記憶すると良い。これにより、データ異常が生じてもデフォルト値を用いて制御が継続できる。

基準電圧の実測値に代えて、基準電圧の理想値に対する実測値のずれ量データを不揮発性メモリに記憶しても良い。この場合、演算装置は、基準電圧の理想値を前記ずれ量データで補正した値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいて前記アナログ検出値の算出を行うと良い。

また、車両用電子制御装置の製造方法としては、電源回路の基準電圧を計測する工程と、該計測した基準電圧を車両用電子制御装置に設けた不揮発性メモリに書き込む工程とを有するものであると良い。これにより、車両用電子制御装置では、電源回路にて生成される実際の基準電圧を認識することができ、演算装置は、Ａ／Ｄ変換器から取り込んだデジタル値から元のアナログ検出値を算出する際、電源回路毎の実際の基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいて演算を行うことができる。したがって、アナログ検出値の算出精度が維持でき、ひいては各種制御の制御性を良好なものとすることができる。この場合、専用性が高く高価な電源回路を使わずとも、汎用的な（すなわち誤差の大きい）電源回路を用いて所望とする効果を得ることができ、製品コストの低減が可能となる。

より具体的には、電圧計測機能及びデータ送信機能を有する外部ツールを用い、この外部ツールにより前記基準電圧の計測及び該基準電圧の計測値の送信を行う。そして、車両用電子制御装置では外部ツールから受信した基準電圧の計測値を不揮発性メモリに書き込むと良い。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、自動二輪車用の制御システムを具体化するものであり、本制御システムの電気的構成を図１に示す。

図１において、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０は、演算の中枢をなすＣＰＵ１１と、ＲＯＭやＲＡＭ等よりなるメモリ１２とを備えており、ＣＰＵ１１は、メモリ１２内の演算プログラムや制御データ等を参照して車載エンジン等に関する各種制御を実行する。メモリ１２には、電気的書き換え可能な不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭ１２ａが含まれている。

この場合、ＣＰＵ１１には、入力回路１３を介して各種センサの検出信号や各種スイッチからの入力信号等が入力され、ＣＰＵ１１は、随時入力される信号に基づいて例えば燃料噴射制御における燃料噴射量や点火時期制御における点火時期の演算を実行する。ＣＰＵ１１の演算結果は、出力回路１４を介してインジェクタ２１や点火装置２２等の車載アクチュエータに出力され、その出力に基づいて燃料噴射量や点火時期が適宜制御される。因みに、例えばインジェクタ２１は、バッテリ電圧ＶＢを電源として駆動される。

また、本ＥＣＵ１０には通信回路１５が設けられており、例えば製品出荷時において通信回路１５に検査ツールＴ等が接続される。そして、ＥＣＵ１０と検査ツールＴ等とによりデータのやりとりが行われる。

電源系の構成として、ＥＣＵ１０には電源回路１６が設けられている。この電源回路１６は、車載バッテリの電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を取り込み、そのバッテリ電圧ＶＢを基に基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。この基準電圧ＶｒｅｆがＣＰＵ１１の電源電圧とされている。基準電圧Ｖｒｅｆは例えば５．０Ｖである。このとき、電源回路１６にて生成される基準電圧Ｖｒｅｆが５．０Ｖ±α％の範囲内にあることが特性ばらつきの許容条件である。α％は許容誤差（製品としての公差）であり、例えばα＝１０％である場合、Ｖｒｅｆ＝４．５Ｖ〜５．５Ｖであれば電源回路１６の特性ばらつきが許容される。

また、バッテリ電圧ＶＢは分圧回路１７に取り込まれ、該分圧回路１７において圧抵抗１７ａ，１７ｂにより分圧される。そして、その分圧電圧Ｖ１がＡ／Ｄ変換器１８を介してＣＰＵ１１に取り込まれる。Ａ／Ｄ変換器１８は例えば１０ビットの分解能を有している。分圧抵抗１７ａ，１７ｂの抵抗値は３：１の比率となっており、例えばＶＢ＝１０Ｖであれば分圧電圧Ｖ１は２．５Ｖとされる。

ＣＰＵ１１では、Ａ／Ｄ変換器１８の分解能（ビット数）と電源回路１６から入力される基準電圧Ｖｒｅｆとに基づいて最小分解能相当の電圧値（Ａ／Ｄ変換器１８の最下位ビットに対応する電圧値、以下、ＬＳＢ電圧値という）が定められ、このＬＳＢ電圧値と分圧電圧Ｖ１のデジタル値とから分圧電圧Ｖ１のアナログ値が算出される。このとき、Ａ／Ｄ変換器１８の分解能がｎビットであるとすると、ＬＳＢ電圧値はＶｒｅｆ×（１／２^n）とされる。

ところが、上述したとおり電源回路１６の基準電圧Ｖｒｅｆには許容範囲（例えば４．５〜５．５Ｖ）が設けられており、製品個体差等に起因して基準電圧Ｖｒｅｆが許容範囲内でばらつくことが考えられる。それ故に、ＣＰＵ１１におけるＬＳＢ電圧値がばらつき、結果として分圧電圧Ｖ１（すなわちバッテリ電圧ＶＢ）の検出精度が低下する。

これを具体的な数値例で説明する。Ａ／Ｄ変換器１８の分解能が１０ビットであり、基準電圧Ｖｒｅｆが理想値の５．０Ｖである場合、ＬＳＢ電圧値は、５．０Ｖ×（１／１０２４）＝０．００４８８Ｖである。これに対し、基準電圧Ｖｒｅｆが例えば５．２Ｖであると、同ＬＳＢ電圧値は、５．２Ｖ×（１／１０２４）＝０．００５０７Ｖとなる。この場合、分圧電圧Ｖ１のデジタル値をアナログ値に変換する際において、実際の基準電圧Ｖｒｅｆが５．２Ｖであるのに、Ｖｒｅｆ＝５．０Ｖ（理想値）であるとして演算を行うと、ＣＰＵ１１が認識するＬＳＢ電圧値の相違により分圧電圧Ｖ１（バッテリ電圧ＶＢ）の検出誤差が生じる。

上記構成のＥＣＵ１０において、例えば燃料噴射量制御では、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量が算出されるとともに、その都度のバッテリ電圧に基づいて無効噴射時間（インジェクタ２１の応答遅れ時間）が算出される。かかる場合において、前記のとおりバッテリ電圧ＶＢの検出精度が低下すると、無効噴射時間に誤差が生じることから燃料噴射量が変動する。これにより、空燃比のばらつきが生じ、結果として排気エミッションの悪化を招くおそれがあった。

そこで本実施の形態では、バッテリ電圧ＶＢの検出精度を向上させるべく、工場での出荷前の製品検査において、電源回路１６の基準電圧Ｖｒｅｆを製品毎に実測し、その基準電圧Ｖｒｅｆの実測値をＥＣＵ１０内のＥＥＰＲＯＭ１２ａに書き込むようにする。これにより、ユーザへの引き渡し後における車両の通常運転時には、ＣＰＵ１１によって、ＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶された基準電圧Ｖｒｅｆの実測値を用いて分圧電圧Ｖ１（すなわちバッテリ電圧ＶＢ）が検出され、その検出値を反映して無効噴射時間の算出等が実行されるようになる。

製品出荷前の検査工程における基準電圧Ｖｒｅｆ（実測値）の書き込み手順について具体的に説明する。検査工程では、次の（１）〜（３）の処理が行われる。

（１）まず、ＥＣＵ１０の通信回路１５に検査ツールＴを接続する。この検査ツールＴは、電圧計測機能及びデータ送信機能を有する外部ツールに相当する。

（２）検査ツールＴにより、ＥＣＵ１０内の電源回路１６の基準電圧Ｖｒｅｆを計測するとともに、その計測値をデジタル値に変換する。このとき、例えば基準電圧Ｖｒｅｆ＝５．２Ｖとして計測され、それに対応するデジタル値が「＄１０Ａ」とされる。因みに、基準電圧Ｖｒｅｆが理想値の場合、Ｖｒｅｆ＝５．０Ｖであり、対応するデジタル値は「＄７Ｆ」である。

（３）検査ツールＴからＥＣＵ１０に対し、基準電圧Ｖｒｅｆの実測値（デジタル値）を送信し、その際ＣＰＵ１１において、受信した基準電圧Ｖｒｅｆの実測値（デジタル値）をＥＥＰＲＯＭ１２ａに書き込む。

図２は、ＣＰＵ１１により実行される、Ｖｒｅｆ値の書き込み手順を示すフローチャートである。

ＥＣＵ１０に検査ツールＴが接続されることで図２の処理が起動され、先ずステップＳ１０では、検査ツールＴから基準電圧Ｖｒｅｆの実測値（デジタル値）を受信したか否かを判定する。そして、基準電圧Ｖｒｅｆの実測値を受信したことを条件にステップＳ１１に進み、当該Ｖｒｅｆ値に対してデータチェックを実施する。このとき、例えばミラーチェックやチェックサム等のデータ検査手法によりＶｒｅｆ値が正常かどうかが判定される。

次のステップＳ１２では、データチェックの結果が正常判定であるか否かを判定する。そして、正常判定であることを条件にステップＳ１３に進み、前記受信したＶｒｅｆ値をＥＥＰＲＯＭ１２ａに書き込む。異常判定された場合には、ステップＳ１４に進み、今回受信したＶｒｅｆ値が正常でないと判断してエラー判定を行う。なお、エラー判定がなされた場合には、再度Ｖｒｅｆ値の受信が行われ、該Ｖｒｅｆ値の書き込みがリトライされる。そして、エラー判定が複数回なされると、最終的に今回使用いている電源回路１６について製品不良である旨の判定がなされる。

また、ＣＰＵ１１において、ＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶したＶｒｅｆ値が正常かどうかをチェックするチェック処理を定期的に実施し、該チェックの結果、エラー判定がなされた場合にＥＥＰＲＯＭ１２ａにデフォルト値を書き込むようにしても良い。これにより、データ異常が生じてもデフォルト値を用いて制御が継続できる。なお、デフォルト値として、基準電圧Ｖｒｅｆの理想値（５．０Ｖ）を設定しておくと良い。

以上詳述した本実施の形態によれば、電源回路１６毎の基準電圧Ｖｒｅｆの実測値をＥＥＰＲＯＭ１２ａにあらかじめ記憶しておき、ＣＰＵ１１において、ＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶した基準電圧Ｖｒｅｆの実測値を用いて定まるＬＳＢ電圧値（最小分解能相当の電圧値に）基づいてバッテリ電圧等の算出を行うようにしたため、該バッテリ電圧等の算出精度が維持でき、ひいては燃料噴射量制御などの制御性を良好なものとすることができる。この場合、専用性が高く高価な電源回路を使わずとも、汎用的な（すなわち誤差の大きい）電源回路を用いて所望とする効果を得ることができ、製品コストの低減が可能となる。

自動二輪車の分野においては低価格要求が厳しいため、上記のような構成は特に有益であると思われる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施の形態では、基準電圧Ｖｒｅｆの実測値をＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶し、ＣＰＵ１１はこの基準電圧Ｖｒｅｆの実測値を適時読み出してバッテリ電圧等の検出に用いたが、これを変更する。例えば、基準電圧Ｖｒｅｆの理想値（例えば５．０Ｖ）に対するずれ量を表すデータをＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶させ、ＣＰＵ１１は、該ずれ量を表すデータを適時読み出してバッテリ電圧等の検出に用いても良い。

上記実施の形態では、車載アクチュエータとしてのインジェクタ２１がバッテリ電圧ＶＢにより駆動される構成としたが、これに代えて、同インジェクタ２１が電源ライン電圧ＶＭにより駆動される構成であっても良い。具体的には、図３に示すように、アクチュエータ系電源回路３１を設ける。そして、この電源回路３１によってバッテリ電圧ＶＢから電源ライン電圧ＶＭを生成し、この電源ライン電圧ＶＭをインジェクタ２１に供給する。本構成では、分圧回路１７とＡ／Ｄ変換器１８とを介して電源ライン電圧ＶＭの値がＣＰＵ１１に入力される。そして、ＣＰＵ１１において、ＥＥＰＲＯＭ１２ａに記憶された基準電圧Ｖｒｅｆの実測値を用いて電源ライン電圧ＶＭが検出され、その検出値を反映して無効噴射時間の算出等が実行されるようになる。本構成においても、前記同様優れた効果を得ることができる。

上記実施の形態では、不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭを用いたが、フラッシュメモリ等、他の不揮発性メモリ（ただしデータ書き換え可能なもの）に変更することが可能である。

発明の実施の形態における車両制御システムの概略を示す電気的構成図である。 Ｖｒｅｆ値の書き込み手順を示すフローチャートである。 別の形態における車両制御システムの概略を示す電気的構成図である。

符号の説明

１０…ＥＣＵ、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１２ａ…ＥＥＰＲＯＭ、１６…電源回路、１８…Ａ／Ｄ変換器、２１…インジェクタ、３１…アクチュエータ系電源回路、Ｔ…検査ツール。

Claims (6)

1. 基準電圧を生成する電源回路と、
   アナログ検出値を取り込んでデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記電源回路にて生成される基準電圧を電源とし、前記Ａ／Ｄ変換器からデジタル値を入力してその入力値に基づいて元のアナログ検出値を算出する演算装置と、を備えた車両用電子制御装置において、
   あらかじめ前記電源回路毎に実測した基準電圧の値を記憶する不揮発性メモリを更に備え、前記演算装置は、前記不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいて前記アナログ検出値の算出を行うことを特徴とする車両用電子制御装置。
2. 車載バッテリの電圧、又は車載アクチュエータの電源ライン電圧を前記Ａ／Ｄ変換器を介して前記演算装置に入力する構成において、前記演算装置は、前記不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいて前記バッテリの電圧値又は電源ライン電圧値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用電子制御装置。
3. 前記不揮発性メモリに記憶した基準電圧の値をチェックする手段を備え、該チェックの結果、エラー判定がなされた場合に前記不揮発性メモリにデフォルト値を記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電子制御装置。
4. 前記基準電圧の実測値に代えて、前記基準電圧の理想値に対する実測値のずれ量データを前記不揮発性メモリに記憶し、前記演算装置は、前記基準電圧の理想値を前記ずれ量データで補正した値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値に基づいて前記アナログ検出値の算出を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用電子制御装置。
5. 基準電圧を生成する電源回路と、アナログ検出値を取り込んでデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記電源回路にて生成される基準電圧を電源とし、Ａ／Ｄ変換器から入力したデジタル値と前記基準電圧の値を用いて定まる最小分解能相当の電圧値とに基づいて元のアナログ検出値を算出する演算装置と、を備える車両用電子制御装置を製造するための製造方法において、
   前記電源回路の基準電圧を計測する工程と、
   該計測した基準電圧を前記車両用電子制御装置に設けた不揮発性メモリに書き込む工程と、
   を有することを特徴とする車両用電子制御装置の製造方法。
6. 電圧計測機能及びデータ送信機能を有する外部ツールを用いて前記基準電圧の計測及び該基準電圧の計測値の送信を行い、前記車両用電子制御装置において前記外部ツールから受信した基準電圧の計測値を前記不揮発性メモリに書き込ませるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の車両用電子制御装置の製造方法。

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