JP2007153272A - 電源電圧補正システム及び電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のバッテリからの電源電圧が入力されて、その電源電圧をモニタする電子制御装置において、安価に精度の高い電源電圧のモニタを可能にする。
【解決手段】基準ECU3は、他のECUよりも高精度のAD変換機能を内蔵し、バッテリから供給される電源電圧をAD変換して、車内LAN4を介して他のECUに基準電源電圧情報を送信する。他のECUの一例としてのエアコンECU2は、バッテリの安定時に、基準ECU3から受信した基準電源電圧情報と、バッテリから入力されてAD変換した入力電源電圧情報とを比較して、補正係数を算出する。エアコンECU2は、ユーザが車両を利用中に補正係数を用いてバッテリから入力されてAD変換した入力電源電圧情報を補正して、正確な補正電源電圧情報を算出し、その補正電源電圧情報に基づいてエアコンを制御する。
【選択図】図1
【解決手段】基準ECU3は、他のECUよりも高精度のAD変換機能を内蔵し、バッテリから供給される電源電圧をAD変換して、車内LAN4を介して他のECUに基準電源電圧情報を送信する。他のECUの一例としてのエアコンECU2は、バッテリの安定時に、基準ECU3から受信した基準電源電圧情報と、バッテリから入力されてAD変換した入力電源電圧情報とを比較して、補正係数を算出する。エアコンECU2は、ユーザが車両を利用中に補正係数を用いてバッテリから入力されてAD変換した入力電源電圧情報を補正して、正確な補正電源電圧情報を算出し、その補正電源電圧情報に基づいてエアコンを制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電源部から入力される電源電圧を補正する電源電圧補正システム及び電子制御装置に関する。
車両、特に自動車においては、電子化が進み、各種車載機器を制御するために電子制御装置(ECU)の搭載が増加している。そして、各ECU間で、連係動作及び制御情報共有のためのデータ通信ができるように、各ECUを共通の多重通信線で互いに接続して、車内ネットワーク(車内LAN)を構築している(例えば、特許文献1)。
これら各種車載機器は、車両に搭載されたバッテリを電源として動作しており、車両に搭載される各種車載機器の増加と共に、その車載機器が消費する電流が増加傾向にある。そのため、車両走行状態における燃費向上や、長時間の車両駐車後におけるエンジン始動性能確保のために、バッテリ消費電流の低減が求められており、これら車載機器を制御する電子制御装置(ECU)において、電源電圧(バッテリの電圧)をモニタして、車両のバッテリの劣化や瞬間的な電圧の変化などにより、その電源電圧が一定電圧以上または以下の場合にフェールセーフのために車載機器のシステム動作を切り替える場合がある(例えば、特許文献2)。
電源電圧のモニタは、バッテリからのアナログの電圧信号を電子制御装置(ECU)に入力して、電子制御装置のAD変換機能を使用して行われるが、高精度の入力を行うことが難しく、ハードウェアで高精度の入力を達成して電源電圧のモニタを行うとコストアップの要因となっていた。
本発明の課題は、車両のバッテリからの電源電圧が入力されて、その電源電圧をモニタする電子制御装置において、安価に精度の高い電源電圧のモニタを可能にすることにある。
上記課題を解決するための本発明の電源電圧補正システムは、
電源部の電源電圧を高精度にアナログ−デジタル変換する第1アナログ−デジタル変換回路と、第1アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である基準電源電圧情報を車内ネットワークを介して送信する第1通信手段とを有する第1電子制御装置と、
電源部の電源電圧をアナログ−デジタル変換する第2アナログ−デジタル変換回路と、車内ネットワークを介して基準電源電圧を受信する第2通信手段と、第2アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に基づいて補正して補正電源電圧情報を得る電源電圧補正手段とを有する第2電子制御装置と、
を備えることを特徴とする。
電源部の電源電圧を高精度にアナログ−デジタル変換する第1アナログ−デジタル変換回路と、第1アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である基準電源電圧情報を車内ネットワークを介して送信する第1通信手段とを有する第1電子制御装置と、
電源部の電源電圧をアナログ−デジタル変換する第2アナログ−デジタル変換回路と、車内ネットワークを介して基準電源電圧を受信する第2通信手段と、第2アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に基づいて補正して補正電源電圧情報を得る電源電圧補正手段とを有する第2電子制御装置と、
を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、第1電子制御装置は、第2電子制御装置よりも高精度の第1アナログ−デジタル変換回路を有し、第1アナログ−デジタル変換回路によって、電源部から入力される電源電圧を高精度にアナログ−デジタル変換することができる。そして第1通信手段によって、そのアナログ−デジタル変換結果である基準電源電圧情報を車内ネットワークを介して送信することができる。また、第2電子制御装置は、第2アナログ−デジタル変換回路によって、電源部から入力される電源電圧をアナログ−デジタル変換することができ、第2通信手段によって基準電源電圧情報を受信して、電源電圧補正手段によって、アナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に基づいて補正することができる。これにより、第2電子制御装置の第2アナログ−デジタル変換回路を、第1電子制御装置の第1アナログ−デジタル変換回路よりも精度の低い廉価なもので構成しても、車内ネットワークを介して受信した基準電源電圧情報を利用することで、第2電子制御装置においても、高精度の補正電源電圧情報を得ることができる。
また第2電子制御装置は、入力電源電圧情報と基準電源電圧情報とを比較し、両者が相違している場合には、入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に補正する補正係数を算出するように構成することができる。そして、第2電子制御手段は、補正係数を記憶する補正情報記憶手段を有するように構成することもできる。
上記構成によれば、第2電子制御装置が補正係数を算出することにより、その補正係数を用いて、高精度の補正電源電圧情報を得ることができる。
さらに、第2電子制御装置は、基準電源電圧情報を受信できない場合に、入力電源電圧情報を補正係数を用いて補正することにより補正電源電圧情報を得るように構成することができる。したがって、基準電源電圧情報が第2電子制御装置に入力されれば、その基準電源電圧情報を元に補正係数を算出し、その後、基準電源電圧情報が受信されなくなった場合でも、入力電源電圧情報を補正して補正電源電圧情報を得ることができる。
電源部は、車両に搭載されたバッテリである。上記構成によれば、第2電子制御装置においても、バッテリの電源電圧を高精度で取得することができる。
上記課題を解決するための本発明の電子制御装置は、
電源部の電源電圧をアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換回路と、車内ネットワークを介して基準電源電圧情報を受信する通信手段と、アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に基づいて補正して補正電源電圧情報を得る電源電圧補正手段とを有することを特徴とする。
電源部の電源電圧をアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換回路と、車内ネットワークを介して基準電源電圧情報を受信する通信手段と、アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に基づいて補正して補正電源電圧情報を得る電源電圧補正手段とを有することを特徴とする。
上記構成によれば、電子制御装置は、高精度のアナログ−デジタル変換回路により変換した電源部の電源電圧の基準電源電圧情報を通信手段によって受信して、電源電圧補正手段により補正することができる。これにより、電子制御装置は、基準電源電圧情報を元に精度よく補正電源電圧情報を取得することができる。
電子制御装置は、入力電源電圧情報と基準電源電圧情報とを比較し、両者が相違している場合には、入力電源電圧情報を基準電源電圧情報に補正する補正係数を算出する。そして、電子制御装置は、補正係数を記憶する補正情報記憶手段を有する。電子制御装置が補正係数を算出することにより、その補正係数を用いて、高精度の補正電源電圧情報を得ることができる。
さらに電子制御装置は、基準電源電圧情報を受信できない場合に、入力電源電圧情報を補正係数を用いて補正することにより補正電源電圧情報を得るように構成することができる。したがって、基準電源電圧情報が電子制御装置に入力されれば、電子制御装置は、その基準電源電圧情報を元に補正係数を算出し、その後、基準電源電圧情報が受信されなくなった場合でも、入力電源電圧情報を補正して補正電源電圧情報を得ることができる。
上記構成において、電子制御装置に入力される電源電圧を供給する電源部は、車両に搭載されたバッテリであり、電子制御装置は、車両ネットワークを介して受信した基準電源電圧情報を用いてバッテリの補正電源電圧情報を高精度で取得することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施例に係る電源電圧補正システムの全体構成を示す。電源電圧補正システム1は、車両に搭載された車載機器を制御する複数の電子制御装置(ECU)を含んで構成されている。これら複数のECUは、車内ネットワークである車内LAN4に接続され、他のECUとデータ送受信を行うように構成されている。
複数の電子制御装置(第2電子制御装置)の一つである空調用制御装置(エアコンECU)2は、周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成され、空調パネルからの入力信号や各種センサからの入力信号が入力され、予め設定されたプログラムに従って空調制御を行うものである。
また基準ECU3は、他のECUよりも高精度のAD変換機能を内蔵し、他のECUに後述するように基準電源電圧情報を送信するものである。したがって基準ECU3は、第1電子制御装置である。基準ECU3も他のECUと同様に、車載機器を制御するものであり、制御される車載機器は、限定されないが、例えば、メータ等を制御するボデーECUである。
車内LAN4は、通信バス−1、通信バス−2、及び図示されないその他の通信バスによって構成され、通信バス−1は、基準ECU3(例えば、ボデーECU)、エアコンECU2、ECU−A、ECU−B(ECU−A、ECU−Bは、例えば、エンジンを制御するエンジンECU、ブレーキを制御するブレーキECU等)を相互に接続し、それらのECU間で情報授受のため多重通信(LAN通信、例えばCAN)を行うものである。また通信バス−2にも同様に、ECU−C等が接続され、これら通信バス−1と通信バス−2は、ゲートウェイECU5を介して相互に接続されている。
図2に基準ECU3を示す。基準ECU3は、CPU10、5Vレギュレータ12、EEPROM13、LANI/F14、電源電圧入力部15を備える。5Vレギュレータ12は、イグニッションキースイッチを介して電源部であるバッテリに接続され、バッテリからイグニッションキースイッチを介して供給される電源電圧IGまたは+B(以下単に+Bと表記する)を一定の電圧(本実施例では+5V)に変換し、CPU10に供給する。そして、CPU10の駆動電圧として利用される。電源電圧入力部15は、抵抗R1、抵抗R2等の抵抗を含んで構成され、イグニッションキースイッチを介してバッテリの電源電圧+BをCPU10に入力するためのものである。
CPU10は、アナログ−デジタル変換回路(以下、AD変換回路と略記する)11を内蔵しており、AD変換回路11は、5Vレギュレータ12から出力される+5Vを基準として、イグニッションキースイッチ、電源電圧入力部15を介してバッテリから供給される入力電源電圧をアナログ−デジタル変換する。基準ECU3に内蔵されるAD変換回路11は、エアコンECU2等の他のECUよりも、高精度にアナログ−デジタル変換できるものである。したがって、基準ECU3のAD変換回路11は、第1アナログ−デジタル変換回路である。
つまり、イグニッションキースイッチを介してバッテリから供給される電源電圧+Bは、抵抗R1と抵抗R2によって分圧されて入力電源電圧としてCPU10に入力され、高精度AD変換機能を有したAD変換回路11によってデジタル信号の基準電源電圧情報VAに変換される。バッテリから供給される電源電圧+Bは、車両の運転状態等によって変動する。
EEPROM13は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、電源供給されなくても、データを保持できるものである。LANI/F(インターフェース)14は、他のECUと車内LAN4を介して接続するための入出力部である。AD変換回路11によってデジタル信号に変換された基準電源電圧情報VAは、LAN通信によって他のECUに送信される。基準ECU3のLANI/F14は、第1通信手段である。
次に、図3を用いて、基準ECU3からの基準電源電圧情報VAが車内LAN4を介して送信されるECUの一例として、エアコンECU2(第2電子制御装置)を説明する。エアコンECU2は、周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成され、車両に搭載されたエアコン21と接続され、エアコン21の制御を行うためのものである。エアコンECU2の内部構成は、基準ECU3と同様であるため、詳細は省略する。エアコンECU2は、CPU10にAD変換回路11’(第2アナログ−デジタル変換回路)を有するが、このAD変換回路11’は、基準ECU3のAD変換回路11よりも精度が低く、廉価なものである。したがって、エアコンECU2やその他のECUは、基準ECU3よりも低コストで作製が可能である。またエアコンECU2のLANI/F14は、第2通信手段である。
エアコンECU2のCPU10は、車内LAN4を介して、基準電源電圧情報VAを受信することができる。また、イグニッションキースイッチを介してバッテリから供給される電源電圧+Bは、抵抗R1と抵抗R2によって分圧されて入力電源電圧としてCPU10に入力され、AD変換回路11’によってデジタル信号の入力電源電圧情報VBに変換され、このとき、基準ECU3からの基準電源電圧情報VAを基にして入力電源電圧情報VBの補正処理(入力電源電圧補正処理)がなされる。したがって、エアコンECU2のCPU10は、電源電圧補正手段である。
図4,図5を用いて、エンジン停止状態において、基準ECU3とその他のECU(例えば、エアコンECU2)との間で、補正情報としての補正係数kを求める処理を行う。この補正係数算出処理は、車両のエンジンが停止状態であり、電圧変化を受けない場合に行われることが望ましい。基本的には、1回行えばよいため、例えば、車両の工場出荷前に行われる。
まず図4を用いて基準ECU3における基準電源電圧情報送信処理について説明する。作業者の操作により、バッテリから基準ECU3に電源電圧+Bの供給がなされると、基準ECU3のCPU10は、5Vレギュレータ12から出力される一定の電圧+5Vを基準として、バッテリから電源電圧入力部15を介して供給される入力電源電圧を基準電源電圧情報VAにアナログ−デジタル変換する(S1)。基準ECU3は、他のECUよりも高精度のAD変換回路11を備え、デジタル信号に変換された基準電源電圧情報VAを、EEPROM13に記憶する(S2)。基準電源電圧情報VAは、必要に応じて、CPU10によって呼び出されて利用される。そして、CPU10は、基準電源電圧情報VAをLAN通信によって車内LAN4を介して他のECUに送信する(S3)。
次に図5を用いて、基準ECU3から送信された基準電源電圧情報VAを受信したエアコンECU2における補正係数算出処理について説明する。
エアコンECU2のCPU10は、LAN通信により入力された基準電源電圧情報VAを受信する(S11)。また5Vレギュレータ12から出力される電圧+5Vを基準として、イグニッションキースイッチ、電源電圧入力部15を介してバッテリから供給される入力電源電圧を入力電源電圧情報VBにアナログ−デジタル変換する(S12)。次に、エアコンECU2のCPU10は、LAN通信により受信した基準電源電圧情報VAと入力電源電圧情報VBとが、所定の範囲内で一致しているかを判定する(S13)。一致していれば(S13:Yes)、補正の必要なしと判断してエアコンECU2のCPU10は、補正係数算出処理を終了する。
エアコンECU2のCPU10は、LAN通信により入力された基準電源電圧情報VAを受信する(S11)。また5Vレギュレータ12から出力される電圧+5Vを基準として、イグニッションキースイッチ、電源電圧入力部15を介してバッテリから供給される入力電源電圧を入力電源電圧情報VBにアナログ−デジタル変換する(S12)。次に、エアコンECU2のCPU10は、LAN通信により受信した基準電源電圧情報VAと入力電源電圧情報VBとが、所定の範囲内で一致しているかを判定する(S13)。一致していれば(S13:Yes)、補正の必要なしと判断してエアコンECU2のCPU10は、補正係数算出処理を終了する。
一致していなければ(S13:No)、エアコンECU2のCPU10は、補正係数kを求める(S14)。補正係数kは、以下の式により求められる。
k=基準電源電圧情報VA/入力電源電圧情報VB
例えば、基準ECU3からの基準電源電圧情報VAが13.4Vであり、入力電源電圧情報VBが13.1Vであった場合には、補正係数kは、13.4/13.1≒1.023と算出される。
続いて、エアコンECU2のCPU10は、補正係数kを用いた以下の式を使用して、入力電源電圧情報VBを補正電源電圧情報VCに補正する(S15)。
続いて、エアコンECU2のCPU10は、補正係数kを用いた以下の式を使用して、入力電源電圧情報VBを補正電源電圧情報VCに補正する(S15)。
VC=VB×k×(R1+R2)/R2
すなわち、アナログ−デジタル変換して求められた入力電源電圧情報VBに補正係数kと入力抵抗分圧比(R1+R2)/R2を乗じることにより、イグニッションキースイッチを介して供給されるバッテリの電源電圧+Bを補正電源電圧情報Vcとして高精度にエアコンECU2が、取得することができる。このステップが工場出荷前に行われた場合は、電源電圧+Bの補正が正しく行われるかの確認として利用することができる。補正係数kは、EEPROM13に記憶される(S16)。したがってエアコンECU2のEEPROM13は、補正情報記憶手段を構成する。
以上の補正係数算出処理は、バッテリの電源電圧+Bが安定している状態で行われることが望ましい。補正係数算出処理が行われて車両の工場出荷後にユーザが車両を利用中における電源電圧+Bのモニタによる車載機器制御処理について説明する。
図6は、エアコンECU2におけるエアコン(車載機器)の制御処理を示す。イグニッションキースイッチを介してバッテリからエアコンECU2に供給される電源電圧+Bは、抵抗R1と抵抗R2によって分圧されて入力電源電圧としてCPU10に入力されるが、車両の走行状態等により、バッテリから出力される電源電圧+Bは変動する。このため、バッテリの電源電圧+Bが所定の電圧範囲以外の場合に、特に一定電圧以下の場合にフェールセーフのためにエアコンのシステム動作を切り替える必要がある。そのため、エアコンECU2が、高精度にバッテリの電源電圧+Bを取得するために、例えば、車両のエンジン始動中にエアコンECU2のCPU10は、以下の処理を行う。
エアコンECU2のCPU10は、エンジン始動中にバッテリからエアコンECU2のAD変換回路11’に入力されるアナログ信号としての入力電源電圧をデジタル信号の入力電源電圧情報VBに変換する(S21)。
次に、EEPROM13に補正係数kが記憶されているかを判断し、記憶されていれば(S22:Yes)、EEPROM13に記憶された補正係数kを用いてデジタル−アナログ変換した入力電源電圧情報VBを前述の補正係数算出処理で用いた以下の式によって補正することにより、補正電源電圧情報VCを求める(S23)。
VC=VB×k×(R1+R2)/R2
すなわち、電源電圧入力部15から入力されてアナログ−デジタル変換されて得られた入力電源電圧情報VBを補正係数kを用いて補正することにより、バッテリの電源電圧+Bを補正電源電圧情報VCとして高精度にエアコンECU2が、取得することができる。EEPROM13に記憶された補正係数kを使用することから、車内LAN4による通信が途絶している場合でも、入力電源電圧補正処理を行うことが可能である。
エアコンECU2は、補正電源電圧情報VC(補正係数kが記憶されていなければVB)が所定の範囲内であるかを判断する(S24)。所定の範囲内であれば(S24:Yes)、エアコンの通常制御を行う(S25)。一方、補正電源電圧情報VCが所定の範囲内でない場合には(S24:No)、バッテリの負担を軽減するためにエアコンの動作を低下させる低電圧制御、例えば、吹き出し風量を減少させる等の制御を行う(S26)。
なお、バッテリの電源電圧+Bが所定の範囲以上の高電圧の場合に、エアコンの動作を変化させるように構成してもよい。
以上の車載機器制御処理は、エアコンECU2を例として説明したが、他のECUにおいても同様の車載機器制御処理を行うことができる。これにより、基準ECU3以外のECUは、AD変換回路に廉価なものを使用することにより、製造コストを削減しつつ、高精度の基準電源電圧情報VAを取得して、補正電源電圧情報VCを得ることにより、バッテリの電源電圧+Bの変動に応じた車載機器の制御を行うことができる。
1 電源電圧補正システム
2 エアコンECU
3 基準ECU
4 車内LAN
5 ゲートウェイECU
10 CPU
11,11’ アナログ−デジタル変換回路(AD変換回路)
12 5Vレギュレータ
13 EEPROM
14 LANI/F
15 電源電圧入力部
2 エアコンECU
3 基準ECU
4 車内LAN
5 ゲートウェイECU
10 CPU
11,11’ アナログ−デジタル変換回路(AD変換回路)
12 5Vレギュレータ
13 EEPROM
14 LANI/F
15 電源電圧入力部
Claims (10)
- 電源部の電源電圧を高精度にアナログ−デジタル変換する第1アナログ−デジタル変換回路と、前記第1アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である基準電源電圧情報を車内ネットワークを介して送信する第1通信手段とを有する第1電子制御装置と、
前記電源部の電源電圧をアナログ−デジタル変換する第2アナログ−デジタル変換回路と、前記車内ネットワークを介して前記基準電源電圧を受信する第2通信手段と、前記第2アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を前記基準電源電圧情報に基づいて補正して補正電源電圧情報を得る電源電圧補正手段とを有する第2電子制御装置と、
を備えることを特徴とする電源電圧補正システム。 - 前記第2電子制御装置は、前記入力電源電圧情報と前記基準電源電圧情報とを比較し、両者が相違している場合には、前記入力電源電圧情報を前記基準電源電圧情報に補正する補正係数を算出する請求項1に記載の電源電圧補正システム。
- 前記第2電子制御装置は、前記補正係数を記憶する補正情報記憶手段を有する請求項2に記載の電源電圧補正システム。
- 前記第2電子制御装置は、前記基準電源電圧情報を受信できない場合に、前記入力電源電圧情報を前記補正係数を用いて補正することにより前記補正電源電圧情報を得る請求項2または3に記載の電源電圧補正システム。
- 前記電源部は、車両に搭載されたバッテリである請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電源電圧補正システム。
- 電源部の電源電圧をアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換回路と、車内ネットワークを介して基準電源電圧情報を受信する通信手段と、前記アナログ−デジタル変換回路によるアナログ−デジタル変換結果である入力電源電圧情報を前記基準電源電圧情報に基づいて補正して補正電源電圧情報を得る電源電圧補正手段とを有することを特徴とする電子制御装置。
- 前記電子制御装置は、前記入力電源電圧情報と前記基準電源電圧情報とを比較し、両者が相違している場合には、前記入力電源電圧情報を前記基準電源電圧情報に補正する補正係数を算出する請求項6に記載の電子制御装置。
- 前記電子制御装置は、前記補正係数を記憶する補正情報記憶手段を有する請求項7に記載の電子制御装置。
- 前記電子制御装置は、前記基準電源電圧情報を受信できない場合に、前記入力電源電圧情報を前記補正係数を用いて補正することにより前記補正電源電圧情報を得る請求項7または8に記載の電子制御装置。
- 前記電源部は、車両に搭載されたバッテリである請求項6ないし9のいずれか1項に記載の電子制御装置。
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