JP2011217007A - Ａｄ変換回路、及び、誤差補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＡＤ変換誤差を確実に補正し、アナログ信号をより高精度でデジタルデータに変換可能なＡＤ変換回路、および、誤差補正方法を提供する。
【解決手段】入力電圧Vinをデジタルデータに変換し、このデジタルデータの誤差を補正するマイコン１０において、電圧変動を含まない標準電源が供給された場合にＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、通常動作用の電源Vccが供給された状態でＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、電源Vccが有する電圧変動ΔVccを算出し、算出した電圧変動ΔVccに基づいて、ＡＤ変換器１５がアナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正する。
【選択図】図１
【解決手段】入力電圧Vinをデジタルデータに変換し、このデジタルデータの誤差を補正するマイコン１０において、電圧変動を含まない標準電源が供給された場合にＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、通常動作用の電源Vccが供給された状態でＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、電源Vccが有する電圧変動ΔVccを算出し、算出した電圧変動ΔVccに基づいて、ＡＤ変換器１５がアナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正する。
【選択図】図１
Description
本発明は、アナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換回路、及び、ＡＤ変換回路における誤差補正方法に関する。
一般に、自動車のエンジン制御等の各種制御は、制御用マイクロ・コンピュータやＣＰＵ（以下、マイコンと総称する）が各種センサの出力値に基づいて実行する。センサが出力する信号はアナログ信号であるため、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換回路によりデジタルデータに変換されてマイコンに入力されるが、制御のもとになるセンサのデータは高精度であることが求められ、ＡＤ変換の精度についても相当の高精度化が要求される。例えば、電気自動車やハイブリッド車が搭載するバッテリやモータの入出力電圧は数百ボルトに達する場合があるが、このような電圧を、誤差を数％以内（例えば、２％以内）に抑えて計測し、デジタルデータに変換することが求められる。
ＡＤ変換で誤差を生じる主な要因としては、ＡＤ変換回路が持つ特性、及び、ＡＤ変換回路に供給される電源電圧の変動がある。ＡＤ変換回路の特性による誤差とは、いわゆる量子化誤差であり、±１〜３ＬＳＢ程度の誤差を生じる事が一般的である。例えば分解能10ビットのＡＤ変換回路において基準電圧を５Ｖとした場合、±３ＬＳＢの誤差は±１４．７ｍＶに相当し、１Ｖの電圧を計測したときには約１．４７％の誤差となる。
また、通常、ＡＤ変換回路は、電源電圧または基準電圧を分解能に応じて分割した単位で入力されたアナログ電圧値を量子化するものであり、その計測値には電源電圧の変動が反映される。例えば、車両に搭載されるＡＤ変換回路に車載電圧レギュレータから供給される電源電圧は±２％程度の変動があるから、ＡＤ変換回路が出力する計測値も±２％程度の誤差を含む可能性がある。
また、通常、ＡＤ変換回路は、電源電圧または基準電圧を分解能に応じて分割した単位で入力されたアナログ電圧値を量子化するものであり、その計測値には電源電圧の変動が反映される。例えば、車両に搭載されるＡＤ変換回路に車載電圧レギュレータから供給される電源電圧は±２％程度の変動があるから、ＡＤ変換回路が出力する計測値も±２％程度の誤差を含む可能性がある。
このような誤差の影響を減らすため、従来、ＡＤ変換回路の誤差を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載されたアナログ・デジタル変換回路は、補正用基準アナログ電圧をアナログ・デジタル変換回路に入力し、この補正用基準アナログ電圧をデジタルデータに変換した値をもとにデジタル変換誤差を求め、求めた誤差を記憶しておく。そして、入力されたアナログ電圧をデジタルデータに変換した際に、変換されたデジタルデータを、記憶しているデジタル変換誤差の分だけシフトさせて補正する。また、特許文献２に記載されたＡ／Ｄ変換回路は、入力電圧に対応する補正値を予めメモリに記憶しておき、この補正値によりアナログ電圧値を変換したデジタルデータを補正する。
しかしながら、上記従来の方法では、ＡＤ変換の誤差を補正する精度に限界があり、より一層の高精度化が困難であった。すなわち、ＡＤ変換回路の特性による誤差は計測する電圧値の計測範囲において一様ではないため、一つの補正値を全計測範囲に適用しても補正しきれない誤差が残ってしまう。この誤差を高精度で補正する方法としては計測範囲を複数に分割して各範囲に対応する複数の補正値を記憶しておけばよいが、多くの補正値を予め用意することは容易ではなく、複数の補正値を記憶して使い分けることも処理負荷の増大につながり、現実的ではない。
また、ＡＤ変換の特性に起因する誤差を補正できたとしても、ＡＤ変換回路に供給される電源電圧の変動を事前に予測することは難しいため、電源電圧の変動から発生する誤差は、予め用意しておいた補正値でオフセットさせる等の手法では補正できない。電源電圧に起因する誤差を補正するには高精度の電源電圧をＡＤ変換回路に供給する方法があるが、ＡＤ変換回路とともに高精度電源を実装することはコストや装置構成の複雑化を招くため、実用的な手法とはいい難い。また、高精度電源は出力電流に制限があるためＡＤ変換回路の周辺回路まで電源を供給することはできず、これら周辺回路の電源と高精度電源とを併用することが避けられない。このため、周辺回路の電源と高精度電源の電源供給開始／停止のタイミングの制御等を行う必要が生じるので、実用性に劣っていた。このように、従来はＡＤ変換の誤差の補正には限度があり、さらなる高精度化を可能とする実用的な手法が望まれていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＡＤ変換誤差を確実に補正し、アナログ信号をより高精度でデジタルデータに変換可能なＡＤ変換回路、および、誤差補正方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータの誤差を補正するＡＤ変換回路において、前記アナログ信号と、電源電圧と、基準電圧とが入力され、前記アナログ信号及び前記基準電圧をそれぞれ前記電源電圧に基づいてＡＤ変換して出力するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部が出力した変換値を補正する補正処理部と、を備え、前記補正処理部は、前記ＡＤ変換部に電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を算出し、算出した電圧変動に基づいて、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が前記アナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正することを特徴とする。
本発明によれば、電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、通常動作用の電源が供給された状態で基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源の電圧変動を算出し、この電圧変動によりアナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正するので、ＡＤ変換部の電源電圧の変動による誤差を確実に補正するとともに、ＡＤ変換特性に起因する誤差をも同時に補正できる。すなわち、電源電圧の電圧変動を、ＡＤ変換特性に起因する誤差を含む形で算出し、この電圧変動を用いて変換値を補正することで、変換値に含まれるＡＤ変換特性由来の誤差が、電圧変動に含まれる同様の誤差により相殺される。これにより、電圧変動に起因する誤差とＡＤ変換特性に起因する誤差を合わせて補正できる。従って、回路構成の複雑化等を伴わない実用的な方法により、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を確実に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
本発明によれば、電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、通常動作用の電源が供給された状態で基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源の電圧変動を算出し、この電圧変動によりアナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正するので、ＡＤ変換部の電源電圧の変動による誤差を確実に補正するとともに、ＡＤ変換特性に起因する誤差をも同時に補正できる。すなわち、電源電圧の電圧変動を、ＡＤ変換特性に起因する誤差を含む形で算出し、この電圧変動を用いて変換値を補正することで、変換値に含まれるＡＤ変換特性由来の誤差が、電圧変動に含まれる同様の誤差により相殺される。これにより、電圧変動に起因する誤差とＡＤ変換特性に起因する誤差を合わせて補正できる。従って、回路構成の複雑化等を伴わない実用的な方法により、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を確実に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
本発明は、上記ＡＤ変換回路において、前記第１の変換値と、この第１の変換値を求める際の基準電圧とを対応づけて記憶する記憶部を備え、前記補正処理部は、前記記憶部に記憶された第１の変換値と、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を算出することを特徴とする。
本発明によれば、電圧変動の無い標準電源をＡＤ変換部に供給した場合の第１の変換値を記憶しておくことにより、第２の変換値を求めることですぐに電圧変動を算出できる。これにより、速やかに電圧変動を算出し、この電圧変動をもとに、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を正確に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
本発明によれば、電圧変動の無い標準電源をＡＤ変換部に供給した場合の第１の変換値を記憶しておくことにより、第２の変換値を求めることですぐに電圧変動を算出できる。これにより、速やかに電圧変動を算出し、この電圧変動をもとに、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を正確に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
また、本発明は、上記ＡＤ変換回路において、前記補正処理部は、前記ＡＤ変換部の電源電圧として標準電源Vccが供給された場合に前記ＡＤ変換部が基準電圧VrefをＡＤ変換することで得られる第１の変換値（Xref）idealと、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源電圧Vccが供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧VrefをＡＤ変換して得られる第２の変換値（Xref）realとをもとに、下記式（Ａ）で表される処理を行って、通常動作用の電源の電圧変動ΔVccを算出することを特徴とする。
ΔVcc＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（Ａ）
本発明によれば、第１の変換値と、通常動作用の電源に基づき基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を速やかに求めることができる。
ΔVcc＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（Ａ）
本発明によれば、第１の変換値と、通常動作用の電源に基づき基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を速やかに求めることができる。
また、本発明は、上記ＡＤ変換回路において、前記ＡＤ変換部は、電源電圧Vccをもとに下記式（Ｂ）で表される処理によりアナログ信号Vinの第３の変換値XVinを求め、前記補正処理部は、前記ＡＤ変換部が出力する第３の変換値XVinを、電源電圧Vccと電圧変動ΔVccともとに下記式（Ｃ）で表される処理を行って補正し、補正後の変換値（XVin）´を得ることを特徴とする。
XVin＝Vin×［2^R／Vcc］ …（Ｂ）
（但し、ＲはＡＤ変換部の分解能のビット数）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（Ｃ）
本発明によれば、アナログ信号をＡＤ変換した変換値から、通常動作用の電源が有する電圧変動ΔVccを補正し、この補正時に、ＡＤ変換特性による誤差を合わせて補正でき、これらの補正を簡易な演算により速やかに実行できる。
XVin＝Vin×［2^R／Vcc］ …（Ｂ）
（但し、ＲはＡＤ変換部の分解能のビット数）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（Ｃ）
本発明によれば、アナログ信号をＡＤ変換した変換値から、通常動作用の電源が有する電圧変動ΔVccを補正し、この補正時に、ＡＤ変換特性による誤差を合わせて補正でき、これらの補正を簡易な演算により速やかに実行できる。
また、本発明は、上記ＡＤ変換回路において、前記基準電圧は、前記アナログ信号として入力される電圧の入力範囲に含まれ、或いは該範囲に近似した電圧値に設定されていること、を特徴とする。
本発明によれば、本発明のＡＤ変換回路がデジタルデータに変換する対象のアナログ信号の電圧が、変換値の精度が最も高くなる基準電圧と一致または近似しているので、入力されるアナログ信号を、基準電圧と同様に極めて高精度で求めることができる。
本発明によれば、本発明のＡＤ変換回路がデジタルデータに変換する対象のアナログ信号の電圧が、変換値の精度が最も高くなる基準電圧と一致または近似しているので、入力されるアナログ信号を、基準電圧と同様に極めて高精度で求めることができる。
また、上記目的を達成するために、本発明は、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換回路において、電源電圧が供給されるとともに、計測対象のアナログ信号および基準電圧が入力され、入力されたアナログ信号を電源電圧に基づいてＡＤ変換して変換値を出力するＡＤ変換部の出力値を補正する誤差補正方法であって、前記ＡＤ変換部の電源電圧として電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源の電圧変動を算出し、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が計測対象のアナログ信号をＡＤ変換した変換値を、算出した電圧変動により補正することを特徴とする。
本発明によれば、電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、通常動作用の電源が供給された状態で基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源の電圧変動を算出し、この電圧変動によりアナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正するので、ＡＤ変換部の電源電圧の変動による誤差を確実に補正するとともに、ＡＤ変換特性に起因する誤差をも同時に補正できる。すなわち、電源電圧の電圧変動を、ＡＤ変換特性に起因する誤差を含む形で算出し、この電圧変動を用いて変換値を補正することで、変換値に含まれるＡＤ変換特性由来の誤差が、電圧変動に含まれる同様の誤差により相殺される。これにより、電圧変動に起因する誤差とＡＤ変換特性に起因する誤差を合わせて補正できる。従って、回路構成の複雑化等を伴わない実用的な方法により、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を確実に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
本発明によれば、電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、通常動作用の電源が供給された状態で基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源の電圧変動を算出し、この電圧変動によりアナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正するので、ＡＤ変換部の電源電圧の変動による誤差を確実に補正するとともに、ＡＤ変換特性に起因する誤差をも同時に補正できる。すなわち、電源電圧の電圧変動を、ＡＤ変換特性に起因する誤差を含む形で算出し、この電圧変動を用いて変換値を補正することで、変換値に含まれるＡＤ変換特性由来の誤差が、電圧変動に含まれる同様の誤差により相殺される。これにより、電圧変動に起因する誤差とＡＤ変換特性に起因する誤差を合わせて補正できる。従って、回路構成の複雑化等を伴わない実用的な方法により、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を確実に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
本発明によれば、電源電圧の電圧変動を、ＡＤ変換特性に起因する誤差を含む形で算出し、この電圧変動を用いて変換値を補正することで、変換値に含まれるＡＤ変換特性由来の誤差が、電圧変動に含まれる同様の誤差により相殺されるので、電圧変動に起因する誤差とＡＤ変換特性に起因する誤差を合わせて補正でき、回路構成の複雑化等を伴わない実用的な方法により、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を確実に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
また、電圧変動の無い標準電源をＡＤ変換部に供給した場合の第１の変換値を記憶しておくことで、第２の変換値を求めることですぐに電圧変動を算出できる。これにより、速やかに電圧変動を算出し、この電圧変動をもとに、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を正確に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
さらに、通常動作用の電源が有する電圧変動を速やかに求めることができ、アナログ信号をＡＤ変換した変換値から、通常動作用の電源が有する電圧変動を補正し、この補正時に、ＡＤ変換特性による誤差を合わせて補正でき、これらの補正を簡易な演算により速やかに実行できる。
また、電圧変動の無い標準電源をＡＤ変換部に供給した場合の第１の変換値を記憶しておくことで、第２の変換値を求めることですぐに電圧変動を算出できる。これにより、速やかに電圧変動を算出し、この電圧変動をもとに、アナログ信号をＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を正確に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
さらに、通常動作用の電源が有する電圧変動を速やかに求めることができ、アナログ信号をＡＤ変換した変換値から、通常動作用の電源が有する電圧変動を補正し、この補正時に、ＡＤ変換特性による誤差を合わせて補正でき、これらの補正を簡易な演算により速やかに実行できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。図中の実線は電力供給ラインを示し、破線は制御信号ラインを示す。
図１に示すハイブリッド車両は、エンジン２、モータ３及び自動変速機４を備えた駆動系により車軸を駆動して走行する車両であり、モータ３は、ＰＤＵ５を介してバッテリ６に接続されている。
モータ３は、後述するＰＤＵ５から供給される三相交流電流により駆動される電動機である。モータ３の出力軸はエンジン２のクランク軸に連結され、モータ３の動力によりエンジン２が始動され、走行中はエンジン２の駆動力がアシストされる。また、モータ３は、減速時等にはクランクシャフトの回転エネルギーを電気エネルギーに回生する発電機として機能し、モータ３が発電した電力はＰＤＵ５によってバッテリ６に充電される。
自動変速機４は、ＥＣＵ２０による油圧の制御により、複数のシンクロクラッチが駆動されることにより変速動作が制御されるものであり、エンジン２及びモータ３の駆動力は、自動変速機４から左右の駆動輪に伝達される。
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。図中の実線は電力供給ラインを示し、破線は制御信号ラインを示す。
図１に示すハイブリッド車両は、エンジン２、モータ３及び自動変速機４を備えた駆動系により車軸を駆動して走行する車両であり、モータ３は、ＰＤＵ５を介してバッテリ６に接続されている。
モータ３は、後述するＰＤＵ５から供給される三相交流電流により駆動される電動機である。モータ３の出力軸はエンジン２のクランク軸に連結され、モータ３の動力によりエンジン２が始動され、走行中はエンジン２の駆動力がアシストされる。また、モータ３は、減速時等にはクランクシャフトの回転エネルギーを電気エネルギーに回生する発電機として機能し、モータ３が発電した電力はＰＤＵ５によってバッテリ６に充電される。
自動変速機４は、ＥＣＵ２０による油圧の制御により、複数のシンクロクラッチが駆動されることにより変速動作が制御されるものであり、エンジン２及びモータ３の駆動力は、自動変速機４から左右の駆動輪に伝達される。
ＰＤＵ５は、バッテリ６からの直流電力を交流電力に変換するインバータ８と、モータ３が発電した交流電力を変圧及び整流して所定電圧の直流電力に変換し、この直流電力によりバッテリ６を充電する充電回路９と、この車両が搭載するＥＣＵ２０の制御に従って、インバータ８及び充電回路９を制御するマイコン１０と、マイコン１０に電源を供給する電源回路２５と、を備えている。
インバータ８は、マイコン１０の制御に従ってバッテリ６からの直流電力をＵ，Ｖ，Ｗの３相交流電力に変換するスイッチング電源回路を内蔵し、この構成によりモータ３の出力がマイコン１０によってＰＷＭ制御される。
また、充電回路９は、モータ３が発電した電力を整流及び変圧してバッテリ６に直流電力を出力し、バッテリ６を充電する。
インバータ８は、マイコン１０の制御に従ってバッテリ６からの直流電力をＵ，Ｖ，Ｗの３相交流電力に変換するスイッチング電源回路を内蔵し、この構成によりモータ３の出力がマイコン１０によってＰＷＭ制御される。
また、充電回路９は、モータ３が発電した電力を整流及び変圧してバッテリ６に直流電力を出力し、バッテリ６を充電する。
バッテリ６は、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池を、直列及び／又は並列に複数個接続して構成され、各二次電池の両端電圧を検出して各二次電池のバランス異常、過放電、過充電等を検出する保護回路等を備えている。
バッテリ６には、バッテリ６が放電する直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７によって、例えばバッテリ６が出力する１００Ｖの直流電力が１２Ｖに降圧されて、車両の制御機器および補機類に供給される。ＰＤＵ５が備えるマイコン１０にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ７から電源が供給される。
バッテリ６には、バッテリ６が放電する直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７によって、例えばバッテリ６が出力する１００Ｖの直流電力が１２Ｖに降圧されて、車両の制御機器および補機類に供給される。ＰＤＵ５が備えるマイコン１０にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ７から電源が供給される。
マイコン１０（ＡＤ変換回路）は、マイコン１０が制御を行うために監視するアナログ電圧値をデジタルデータに変換して出力するＡＤ変換器１５（ＡＤ変換部）と、ＡＤ変換器１５が出力するデジタルデータに基づいてインバータ８及び充電回路９を制御するＣＰＵ１３（補正処理部）と、ＣＰＵ１３が処理するデータ等を記憶するメモリ１１（記憶部）と、を備えている。また、マイコン１０には、マイコン１０とともにＰＤＵ５の基板に実装された電源回路２５が接続され、この電源回路２５からマイコン１０に対し、電源電圧Vcc及び基準電圧Vrefが供給される。マイコン１０のＣＰＵ１３及びＡＤ変換器１５は、電源回路２５から供給される電源電圧Vccにより動作し、ＡＤ変換器１５は、電源回路２５から入力される基準電圧Vrefを基準として後述するＡＤ変換を行う。なお、以下の説明においては、あくまで一例として、ＡＤ変換器１５の分解能を１０ビットとして説明する。
ＣＰＵ１３は、ＡＤ変換器１５から入力されたデジタルデータについて、ＡＤ変換器１５の特性による誤差、及び、電源回路２５が出力する電源電圧Vccの変動による誤差を補正する処理を行い、補正後のデジタルデータに基づいてインバータ８及び充電回路９を制御する。
ＣＰＵ１３は、ＡＤ変換器１５から入力されたデジタルデータについて、ＡＤ変換器１５の特性による誤差、及び、電源回路２５が出力する電源電圧Vccの変動による誤差を補正する処理を行い、補正後のデジタルデータに基づいてインバータ８及び充電回路９を制御する。
ＣＰＵ１３がインバータ８及び充電回路９を制御するために監視する電圧値は、バッテリ６からインバータ８へ入力される入力電圧や、モータ３が発電した電力に基づく充電回路９の出力電圧等である。マイコン１０には、図１に示すように、これらの電圧値が入力電圧Vinとして入力され、ＡＤ変換器１５は入力電圧Vinを量子化し、デジタルデータとして出力する。
なお、マイコン１０に入力される入力電圧Vinは、監視対象であるバッテリ６からインバータ８へ入力される入力電圧や、モータ３が発電した電力に基づく充電回路９の出力電圧そのものではない。これらの監視対象の電圧は、マイコン１０の外部に設けられた分圧回路（図示略）によってマイコン１０の定格範囲に合わせた電圧値に分圧されてから、入力電圧Vinとしてマイコン１０に入力される。
なお、マイコン１０に入力される入力電圧Vinは、監視対象であるバッテリ６からインバータ８へ入力される入力電圧や、モータ３が発電した電力に基づく充電回路９の出力電圧そのものではない。これらの監視対象の電圧は、マイコン１０の外部に設けられた分圧回路（図示略）によってマイコン１０の定格範囲に合わせた電圧値に分圧されてから、入力電圧Vinとしてマイコン１０に入力される。
バッテリ６にはＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続されており、このＤＣ／ＤＣコンバータ７によって、バッテリ６に充電された電力が、例えば１４Ｖの直流電圧に降圧されて車両の各部に供給される。ＰＤＵ５が備える電源回路２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７から入力される直流電圧を平滑・変圧して、電源電圧Vcc及び基準電圧Vrefを生成する。
ところで、バッテリ６が出力する電圧は、バッテリ６の残容量、バッテリ６の経時変化、負荷変動、及び、バッテリ６の温度等により変動する。バッテリ６に対する負荷変動は、モータ３の動作状態（モータ３がエネルギーを回生して発電しているか、バッテリ６の電力により車両を駆動しているか）の変化や、上記車両が搭載するカーエアコンのブロアファン等、補機類の動作状態の変化により発生する。バッテリ６の温度は、充放電時に高温となるほか車両の周辺環境の温度変化にも影響され、例えば寒冷期のコールドスタート時はバッテリ６の温度が氷点下となることもあり、高温時には摂氏６０度に達する可能性もある。バッテリ６は、上述のようにニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池を備え、一般に、これらの二次電池は高温時に充放電効率が低下する。このため、バッテリ６から放電される電圧はバッテリ６の温度の影響により変動しやすい。
このように、バッテリ６が放電する電圧は車両という使用条件の特性から変動しやすく、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してバッテリ６から電力の供給を受ける電源回路２５の電源電圧Vcc及び基準電圧Vrefも、上記の要因により変動する。
ところで、バッテリ６が出力する電圧は、バッテリ６の残容量、バッテリ６の経時変化、負荷変動、及び、バッテリ６の温度等により変動する。バッテリ６に対する負荷変動は、モータ３の動作状態（モータ３がエネルギーを回生して発電しているか、バッテリ６の電力により車両を駆動しているか）の変化や、上記車両が搭載するカーエアコンのブロアファン等、補機類の動作状態の変化により発生する。バッテリ６の温度は、充放電時に高温となるほか車両の周辺環境の温度変化にも影響され、例えば寒冷期のコールドスタート時はバッテリ６の温度が氷点下となることもあり、高温時には摂氏６０度に達する可能性もある。バッテリ６は、上述のようにニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池を備え、一般に、これらの二次電池は高温時に充放電効率が低下する。このため、バッテリ６から放電される電圧はバッテリ６の温度の影響により変動しやすい。
このように、バッテリ６が放電する電圧は車両という使用条件の特性から変動しやすく、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してバッテリ６から電力の供給を受ける電源回路２５の電源電圧Vcc及び基準電圧Vrefも、上記の要因により変動する。
そこで、本実施形態では、ＡＤ変換器１５が出力するデジタルデータについて、ＡＤ変換器１５の電源電圧Vccの変動に起因する誤差とＡＤ変換器１５の特性による誤差との両方を、ＣＰＵ１３によって効率よく補正し、高精度のデジタルデータを得る。
以下、その方法について説明する。
以下、その方法について説明する。
ＡＤ変換器１５に入力される計測対象の電圧を入力電圧Vin、ＡＤ変換器１５に入力される電源電圧Vccの変動分を電圧変動ΔVccとする。ＡＤ変換器１５の分解能は上記の通り１０bitとする。ＡＤ変換器１５は、電源電圧Vccをフルスケールとして１０bitで入力電圧Vinをデジタルデータに変換し、ＡＤ変換値Ｘを出力する。このＡＤ変換値Ｘは、下記式（１）´により表される。
X＝Vin×［2＾10／Vcc］ …（１）´´
ここで、上記式（１）´´中の電源電圧Vccが通常動作用に供給される電源である場合、電圧変動ΔVccを含むので、Vcc＋ΔVccと表される。つまり、通常動作時のＡＤ変換値Ｘは下記式（１）´で表される。
X＝Vin×［2＾10／（Vcc＋ΔVcc）］ …（１）´
なお、ΔVccは正の値と負の値のどちらでも取り得る値であり、通常動作用の電源電圧Vccが降下する方向に変動して「標準Vcc＋ΔVcc」が標準Vccより低電圧になることも勿論あり得る。
X＝Vin×［2＾10／Vcc］ …（１）´´
ここで、上記式（１）´´中の電源電圧Vccが通常動作用に供給される電源である場合、電圧変動ΔVccを含むので、Vcc＋ΔVccと表される。つまり、通常動作時のＡＤ変換値Ｘは下記式（１）´で表される。
X＝Vin×［2＾10／（Vcc＋ΔVcc）］ …（１）´
なお、ΔVccは正の値と負の値のどちらでも取り得る値であり、通常動作用の電源電圧Vccが降下する方向に変動して「標準Vcc＋ΔVcc」が標準Vccより低電圧になることも勿論あり得る。
本実施形態のＣＰＵ１３は、後述するように電圧変動ΔVccを算出する（電圧変動の算出値を（ΔVcc）calcと表す）機能を有する。
ＡＤ変換器１５が出力するＡＤ変換値Ｘは電圧変動（ΔVcc）calcを用いて下記式（１）で表すことができるので、ＣＰＵ１３が算出した電圧変動（ΔVcc）calcの値を用いて、電圧変動に起因するＡＤ変換値Ｘの誤差を補正できる。
X＝Vin×［2＾10／（Vcc＋（ΔVcc）calc）］ …（１）
ＡＤ変換器１５が出力するＡＤ変換値Ｘは電圧変動（ΔVcc）calcを用いて下記式（１）で表すことができるので、ＣＰＵ１３が算出した電圧変動（ΔVcc）calcの値を用いて、電圧変動に起因するＡＤ変換値Ｘの誤差を補正できる。
X＝Vin×［2＾10／（Vcc＋（ΔVcc）calc）］ …（１）
マイコン１０においては、事前の設定として、電圧変動ΔVccが無い理想的な電源電圧Vccである標準Vcc（標準電源電圧）をＡＤ変換器１５に供給した場合に、ＡＤ変換器１５が基準電圧Vrefを計測したＡＤ変換値Ｘ（これを（Xref）idealとする）が、メモリ１１に記憶されている。
（Xref）idealは、実際に理想的な電源電圧Vccとみなせる程度の高精度の定電圧源をＡＤ変換器１５に接続すると共に、同様に高精度の基準電圧VrefをＡＤ変換器１５に接続して計測を行わせることで求めてもよいが、マイコン１０に電源電圧Vccと基準電圧Vrefとを供給する電源回路２５の仕様から算出できる。例えば、電源回路２５を構成するレギュレータ等の電子部品の仕様には出力する電圧の標準値と変動範囲とが定められており、電源電圧Vccを出力するレギュレータの標準値をVccとし、基準電圧Vrefを出力するレギュレータの標準値をVrefとして下記式（２）の演算を行うことで、ＡＤ変換値（Xref）idealを算出できる。このＡＤ変換値（Xref）idealは第１の変換値に相当する。
（Xref）ideal＝Vref×［10ビット／Vcc］ …（２）
式中の「10ビット」とは、ＡＤ変換器１５が分解能10ビットの場合のdigit数（2^10＝1024）を示している。
（Xref）idealは、実際に理想的な電源電圧Vccとみなせる程度の高精度の定電圧源をＡＤ変換器１５に接続すると共に、同様に高精度の基準電圧VrefをＡＤ変換器１５に接続して計測を行わせることで求めてもよいが、マイコン１０に電源電圧Vccと基準電圧Vrefとを供給する電源回路２５の仕様から算出できる。例えば、電源回路２５を構成するレギュレータ等の電子部品の仕様には出力する電圧の標準値と変動範囲とが定められており、電源電圧Vccを出力するレギュレータの標準値をVccとし、基準電圧Vrefを出力するレギュレータの標準値をVrefとして下記式（２）の演算を行うことで、ＡＤ変換値（Xref）idealを算出できる。このＡＤ変換値（Xref）idealは第１の変換値に相当する。
（Xref）ideal＝Vref×［10ビット／Vcc］ …（２）
式中の「10ビット」とは、ＡＤ変換器１５が分解能10ビットの場合のdigit数（2^10＝1024）を示している。
事前設定の後、ＡＤ変換器１５によって実際に電源回路２５から入力される基準電圧Vrefを計測する。ここで計測されるＡＤ変換値（Xref）realは下記式（３）で表される。このＡＤ変換値（Xref）realは第２の変換値に相当する。
（Xref）real＝Vref×［10ビット／（Vcc＋ΔVcc）］ …（３）
（Xref）real＝Vref×［10ビット／（Vcc＋ΔVcc）］ …（３）
ＣＰＵ１３は、理想的な電源電圧である標準Vccに基づくＡＤ変換値（Xref）idealと、通常の電源電圧Vcc供給時のＡＤ変換値（Xref）realとを下記式（４）により比較し、この式（４）から電圧変動ΔVccを算出する。
（Xref）real／（Xref）ideal＝（Vcc＋ΔVcc）／Vcc …（４）
標準Vccの値、すなわち上記式（４）中のVccの値は既知であるため、上記式（４）を変形した下記式（５）の演算を行うことにより電圧変動（ΔVcc）calcが求められる。
（ΔVcc）calc ≒ΔVcc
＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（５）
（Xref）real／（Xref）ideal＝（Vcc＋ΔVcc）／Vcc …（４）
標準Vccの値、すなわち上記式（４）中のVccの値は既知であるため、上記式（４）を変形した下記式（５）の演算を行うことにより電圧変動（ΔVcc）calcが求められる。
（ΔVcc）calc ≒ΔVcc
＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（５）
続いて、図１に示すように車両に搭載されたＰＤＵ５において、ＡＤ変換器１５が入力電圧Vinをデジタルデータに変換したＡＤ変換値（XVin）を補正する手順を説明する。
入力電圧VinのＡＤ変換値XVinは、下記式（６）に示すように計測される。
XVin＝Vin×［10ビット／（Vcc＋ΔVcc）］ …（６）
このＡＤ変換値XVinは第３の変換値に相当する。
上記式（６）を変形すると入力電圧Vinは下記式（７）で表される。
Vin＝（XVin）×［（Vcc＋ΔVcc）／10ビット］ …（７）
入力電圧VinのＡＤ変換値XVinは、下記式（６）に示すように計測される。
XVin＝Vin×［10ビット／（Vcc＋ΔVcc）］ …（６）
このＡＤ変換値XVinは第３の変換値に相当する。
上記式（６）を変形すると入力電圧Vinは下記式（７）で表される。
Vin＝（XVin）×［（Vcc＋ΔVcc）／10ビット］ …（７）
ここで、上記式（５）で求められる電圧変動（ΔVcc）calcをもとに電源電圧Vccを補正すると、電圧変動ΔVccによる誤差を補正した誤差補正後のＡＤ変換値（XVin）´は下記式（８）〜（９）のように表され、この式を変形した下記式（１０）によって求めることができる。
Vin ＝（XVin）´×（Vcc）／10ビット …（８）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（９）
（XVin）´≒（XVin）×［Vcc／｛Vcc＋（ΔVcc）calc｝］ …（１０）
Vin ＝（XVin）´×（Vcc）／10ビット …（８）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（９）
（XVin）´≒（XVin）×［Vcc／｛Vcc＋（ΔVcc）calc｝］ …（１０）
上記式（１０）で求められる誤差補正後のＡＤ変換値（XVin）´は、ＡＤ変換器１５が持つＡＤ変換特性による誤差を含んでいる。この誤差について下記式（１１）〜（１６）を参照して検討する。
電圧変動ΔVccによる誤差補正後のＡＤ変換値（XVin）´を求める上記式（１０）を変形すると、上記式（１１）〜（１３）が得られる。
式（１３）のＡＤ変換値XVinおよび（Xref）realは、それぞれＡＤ変換特性による誤差ΔＸを含んでいるので、上記式（３）、（６）にΔＸを明記すると下記式（１７）、（１８）のように表すことができる。
XVin＝Vin×［｛10ビット／（Vcc＋ΔVcc）｝±ΔX］ …（１７）
（Xref）real＝Vref×［｛10ビット／（Vcc＋ΔVcc）｝±ΔX］ …（１８）
これに対し、（Xref）idealは理想的な値であり誤差ΔＸを含んでいないので、上記式（２）の通りである。
これら式（１７）、（１８）及び式（２）に基づき式（１３）を展開すると、上記式（１４）が得られる。
式（１３）のＡＤ変換値XVinおよび（Xref）realは、それぞれＡＤ変換特性による誤差ΔＸを含んでいるので、上記式（３）、（６）にΔＸを明記すると下記式（１７）、（１８）のように表すことができる。
XVin＝Vin×［｛10ビット／（Vcc＋ΔVcc）｝±ΔX］ …（１７）
（Xref）real＝Vref×［｛10ビット／（Vcc＋ΔVcc）｝±ΔX］ …（１８）
これに対し、（Xref）idealは理想的な値であり誤差ΔＸを含んでいないので、上記式（２）の通りである。
これら式（１７）、（１８）及び式（２）に基づき式（１３）を展開すると、上記式（１４）が得られる。
この式中の項［｛10ビット／（Vcc＋ΔVcc）｝±ΔX］は式（１５）に示すように相殺されるので、上記式（１６）が導かれる。この式（１６）で表されるＡＤ変換値（XVin）´は、ＡＤ変換特性による誤差ΔＸを含んでいない。
そして、式（１６）は上記式（８）を変形したものである。つまり、上記式（１６）を導く過程で示したように、式（８）で求められるＡＤ変換値（XVin）´は、電圧変動ΔVccを含まないだけでなく誤差ΔＸが演算の過程で相殺されている。このため、式（８）から得られる式（１０）によってＡＤ変換器１５の出力値を補正すると、電圧変動ΔVccによる誤差とともにＡＤ変換特性による誤差が補正されるので、高精度のＡＤ変換値を得ることができる。
そして、式（１６）は上記式（８）を変形したものである。つまり、上記式（１６）を導く過程で示したように、式（８）で求められるＡＤ変換値（XVin）´は、電圧変動ΔVccを含まないだけでなく誤差ΔＸが演算の過程で相殺されている。このため、式（８）から得られる式（１０）によってＡＤ変換器１５の出力値を補正すると、電圧変動ΔVccによる誤差とともにＡＤ変換特性による誤差が補正されるので、高精度のＡＤ変換値を得ることができる。
また、基準電圧Vrefの値は特に制限されないので、この基準電圧Vrefを、測定対象の入力電圧Vinに近い値とすることで、入力電圧VinのＡＤ変換値の精度を高精度とすることができる。
具体的には、入力電圧Vinの入力範囲において最も高い精度が要求される電圧値（（Vin）accとする）がある場合に、電源回路２５の仕様等を調整して、基準電圧Vrefが電圧値（Vin）accと同じ値となる構成にする。この場合、基準電圧Vref＝入力電圧Vin＝（Vin）accとなるため、上記式（１５）を下記式（１９）のように変形できる。
具体的には、入力電圧Vinの入力範囲において最も高い精度が要求される電圧値（（Vin）accとする）がある場合に、電源回路２５の仕様等を調整して、基準電圧Vrefが電圧値（Vin）accと同じ値となる構成にする。この場合、基準電圧Vref＝入力電圧Vin＝（Vin）accとなるため、上記式（１５）を下記式（１９）のように変形できる。
上記式（１９）では、電圧変動ΔVcc及びＡＤ変換値の誤差ΔＸを含む項が完全に相殺され、電圧値（Vin）accと、電圧変動を含まない標準電圧Vccを含む項のみが残る。このように、基準電圧Vrefを、電圧値（Vin）accと同一または近似した値とする設定方法を採用することにより、最も高い精度が要求される電圧値（Vin）accのＡＤ変換値を、最も高い精度で求めることができる。この効果は、基準電圧Vrefが最も高い精度が要求される電圧値（Vin）accと同一値である場合に限らず、基準電圧Vrefが入力電圧Vinの範囲に属し、或いは、該範囲に近似した値であれば、同様に高精度で入力電圧VinのＡＤ変換値XVinを求めることができる。
以下、実際に車両にＰＤＵ５を搭載した状態で、マイコン１０によって誤差を補正したＡＤ変換値を求める動作について説明する。
図２は、マイコン１０において事前に必要な情報を設定する事前設定動作を示すフローチャートである。この事前設定動作では、電源回路２５を構成するレギュレータ等の部品仕様に基づいて、理想的な電源電圧Vccと理想的な基準電圧Vrefとがマイコン１０に入力された場合のＡＤ変換器１５の出力値（Xref）idealが算出され（ステップＳ１１）、算出された出力値（Xref）idealと基準電圧Vrefとがメモリ１１に記憶される（ステップＳ１２）。このメモリ１１に記憶された出力値（Xref）idealが、以下の演算処理に用いられる。
なお、図２に示す事前設定動作を、マイコン１０のＡＤ変換器１５に、理想的な電源電圧Vccとみなせる程度の高精度の定電圧源を接続して、この定電圧源から標準Vccと基準電圧VrefとをＡＤ変換器１５に印加した状態で実際にＡＤ変換器１５に測定を行わせて行ってもよい。この場合、ＡＤ変換器１５の測定値（Xref）idealが取得され、取得されたＡＤ変換値（Xref）idealと基準電圧Vrefの値とが対応付けて、メモリ１１に記憶される。
この事前設定動作により、メモリ１１には、上記式（３）〜（５）の演算に必要な（Xref）idealと基準電圧Vrefの値が格納される。
図２は、マイコン１０において事前に必要な情報を設定する事前設定動作を示すフローチャートである。この事前設定動作では、電源回路２５を構成するレギュレータ等の部品仕様に基づいて、理想的な電源電圧Vccと理想的な基準電圧Vrefとがマイコン１０に入力された場合のＡＤ変換器１５の出力値（Xref）idealが算出され（ステップＳ１１）、算出された出力値（Xref）idealと基準電圧Vrefとがメモリ１１に記憶される（ステップＳ１２）。このメモリ１１に記憶された出力値（Xref）idealが、以下の演算処理に用いられる。
なお、図２に示す事前設定動作を、マイコン１０のＡＤ変換器１５に、理想的な電源電圧Vccとみなせる程度の高精度の定電圧源を接続して、この定電圧源から標準Vccと基準電圧VrefとをＡＤ変換器１５に印加した状態で実際にＡＤ変換器１５に測定を行わせて行ってもよい。この場合、ＡＤ変換器１５の測定値（Xref）idealが取得され、取得されたＡＤ変換値（Xref）idealと基準電圧Vrefの値とが対応付けて、メモリ１１に記憶される。
この事前設定動作により、メモリ１１には、上記式（３）〜（５）の演算に必要な（Xref）idealと基準電圧Vrefの値が格納される。
図３は、マイコン１０においてＡＤ変換器１５がアナログ電圧値を実際に計測する計測動作を示すフローチャートである。
この計測動作は、図１に示すように電源回路２５からマイコン１０に対して電源電圧Vccと基準電圧Vrefとが入力される状態で行われる。
この計測動作は、図１に示すように電源回路２５からマイコン１０に対して電源電圧Vccと基準電圧Vrefとが入力される状態で行われる。
まず、ＣＰＵ１３の制御によりＡＤ変換器１５によって基準電圧Vrefが計測され、ＡＤ変換値（Xref）realがＣＰＵ１３により取得される（ステップＳ２１）。
続いて、ＣＰＵ１３により、事前設定動作でメモリ１１に記憶されたＡＤ変換値（Xref）idealと、ステップＳ２１でＡＤ変換器１５が出力したＡＤ変換値（Xref）realとが比較され、上記式（３）〜（５）で示す演算処理によって、電圧変動ΔVccが算出される（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１３により、事前設定動作でメモリ１１に記憶されたＡＤ変換値（Xref）idealと、ステップＳ２１でＡＤ変換器１５が出力したＡＤ変換値（Xref）realとが比較され、上記式（３）〜（５）で示す演算処理によって、電圧変動ΔVccが算出される（ステップＳ２２）。
その後、ＡＤ変換器１５によって入力電圧Vinが計測され、ＡＤ変換値XVinがＣＰＵ１３によって取得される（ステップＳ２３）。
ここで、ＣＰＵ１３により、先にステップＳ２２で算出された電圧変動ΔVccをもとに、上記式（１０）で表される演算処理が実行され、補正後のＡＤ変換値（XVin）´が算出される（ステップＳ２４）。
ここで、ＣＰＵ１３により、先にステップＳ２２で算出された電圧変動ΔVccをもとに、上記式（１０）で表される演算処理が実行され、補正後のＡＤ変換値（XVin）´が算出される（ステップＳ２４）。
なお、上記式（９）を上記式（４）によって展開することで、下記式（２０）が得られる。ＣＰＵ１３は、下記式（２０）を用いた演算を行うことで、補正後のＡＤ変換値（XVin）´を算出してもよい。
（XVin）´＝（XVin）×［（Xref）real／（Xref）ideal］ …（２０）
また、予め複数の（Xref）realの値と（Xref）idealの値との組み合わせについて、（Xref）real／（Xref）idealの値を求めておき、これらの値をマップ化してメモリ１１に記憶しておいてもよい。この場合、実際に（Xref）real／（Xref）idealの演算を行わなくても、（Xref）realの値と（Xref）idealの値を得た後に速やかに（XVin）´を求めることができ、処理の負荷を大幅に軽減し、高速化とマイコン１０の動作効率の向上を図ることができる。
（XVin）´＝（XVin）×［（Xref）real／（Xref）ideal］ …（２０）
また、予め複数の（Xref）realの値と（Xref）idealの値との組み合わせについて、（Xref）real／（Xref）idealの値を求めておき、これらの値をマップ化してメモリ１１に記憶しておいてもよい。この場合、実際に（Xref）real／（Xref）idealの演算を行わなくても、（Xref）realの値と（Xref）idealの値を得た後に速やかに（XVin）´を求めることができ、処理の負荷を大幅に軽減し、高速化とマイコン１０の動作効率の向上を図ることができる。
その後、ＣＰＵ１３は、補正後のＡＤ変換値（XVin）´を入力電圧Vinの計測値として取得し、このＡＤ変換値（XVin）´に基づいてインバータ８及び充電回路９を制御する（ステップＳ２５）。
図４は、入力電圧Vinに対するＡＤ変換値Ｘの誤差の一具体例を示す図表であり、図５は、図４のＡＤ変換値Ｘを補正した補正後の誤差を示す図表である。図４、図５中、横軸は入力電圧Vinの値［Ｖ］であり、縦軸は電圧値に対する誤差相当の電圧の割合［％］である。この誤差は、図１に示したマイコン１０においてＣＰＵ１３が入力電圧Vinの計測値として取得したデジタルデータと、入力電圧Vinの実際の値との差により求められる。誤差によりＣＰＵ１３の取得値が実際の入力電圧Vinより高電圧となる場合（ΔＶ＋）と、実際の入力電圧VinよりＣＰＵ１３の取得値が低電圧となる場合（ΔＶ−）とがあるので、図４、図５中には高電圧と低電圧の誤差を示す。
図４に示すように、補正前の誤差は入力電圧Vinが低い領域において極端であり、入力電圧Vinが１ボルトを超える範囲でも一定の率で現れる。図４の例の誤差は＋側及び−側のいずれも２％程度である。電源電圧Vccに対して±２％の電圧変動ΔVccがある場合、この電圧変動ΔVccによるＡＤ変換値の誤差も±２％で発生するので、入力電圧Vinが高電圧となった場合の誤差は、電圧値としては無視できないほど大きい。
これに対し、補正後のＡＤ変換値は、電圧変動ΔVccによる誤差をほとんど補正できており、入力電圧Vinが１ボルト未満の領域では多少の誤差が残るものの、入力電圧Vinが１ボルトを超える範囲では＋側及び−側の誤差がいずれもほぼ０％に抑えられている。従って、電圧変動ΔVccによるＡＤ変換値の誤差はほぼ補正できる。
これに対し、補正後のＡＤ変換値は、電圧変動ΔVccによる誤差をほとんど補正できており、入力電圧Vinが１ボルト未満の領域では多少の誤差が残るものの、入力電圧Vinが１ボルトを超える範囲では＋側及び−側の誤差がいずれもほぼ０％に抑えられている。従って、電圧変動ΔVccによるＡＤ変換値の誤差はほぼ補正できる。
また、図６は、入力電圧Vinに対するＡＤ変換値Ｘの誤差の一具体例を示す図表であり、図７は、図６のＡＤ変換値Ｘを補正した補正後の誤差を示す図表である。図中、ＡＤ変換器１５の電源電圧Vccが電圧変動ΔVccの範囲内で最も低い場合の誤差（ΔＶＭｉｎ）と、電源電圧Vccが電圧変動ΔVccの範囲内で最も高い場合の誤差（ΔＶＭａｘ）とを分けて示す。横軸は入力電圧Vinの値［Ｖ］であり、縦軸は電圧値に対する誤差相当の電圧値［Ｖ］である。この図６、図７に示す誤差は電源電圧Vccが固定された誤差であり、ＡＤ変換器１５のＡＤ変化特性に起因する誤差である。
図６に示すように、ＡＤ変換特性に起因する誤差は、電源電圧Vccが大きい場合も小さい場合も、入力電圧Vinが大きくなるほど拡大する。これに対し、上記の方法により補正した補正後の誤差は、入力電圧Vinの大きさに関わらず非常に小さく抑えられている。これは、変動値をシフトさせる等の方法により誤差を補正するのではなく、演算において誤差分を相殺しているためである。
以上のように、本発明を適用した実施形態によれば、入力された入力電圧Vinをデジタルデータに変換し、このデジタルデータの誤差を補正するマイコン１０において、入力電圧Vinと、電源電圧Vccと、基準電圧Vrefとが入力され、入力電圧Vin及び基準電圧Vrefをそれぞれ電源電圧Vccに基づいてＡＤ変換して出力するＡＤ変換器１５と、ＡＤ変換器１５が出力したＡＤ変換値を補正するＣＰＵ１３と、を備え、ＣＰＵ１３は、ＡＤ変換器１５に電圧変動ΔVccを含まない標準電源が供給された場合にＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換することで得られるＡＤ変換値（Xref）idealと、ＡＤ変換器１５に通常動作用の電源電圧Vccが供給された状態でＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換して得られるＡＤ変換値（Xref）realとをもとに、通常動作用の電源電圧Vccに含まれる電圧変動ΔVccを算出し、算出した電圧変動ΔVccに基づいて、ＡＤ変換器１５に通常動作用の電源電圧Vccが供給された状態でＡＤ変換器１５が入力電圧VinをＡＤ変換したＡＤ変換値を補正するので、ＡＤ変換器１５の電源電圧Vccの変動による誤差を確実に補正するとともに、ＡＤ変換特性に起因する誤差をも同時に補正できる。すなわち、電源電圧の電圧変動ΔVccを、ＡＤ変換特性に起因する誤差を含む形で算出し、この電圧変動ΔVccを用いてＡＤ変換値を補正することで、ＡＤ変換値に含まれるＡＤ変換特性由来の誤差が、電圧変動ΔVccに含まれる同様の誤差により相殺される。これにより、電圧変動ΔVccに起因する誤差とＡＤ変換特性に起因する誤差を合わせて補正できる。従って、回路構成の複雑化等を伴わない実用的な方法により、入力電圧VinをＡＤ変換したデジタルデータに含まれる誤差を確実に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
また、標準電源が供給された場合にＡＤ変換器１５が基準電圧VrefをＡＤ変換することで得られるＡＤ変換値（Xref）idealと、このＡＤ変換値（Xref）idealを求めた際の基準電圧Vrefとがメモリ１１に対応づけて記憶され、ＣＰＵ１３は、メモリ１１に記憶されたＡＤ変換値（Xref）idealを用いて電圧変動ΔVccを算出するので、予め記憶している（Xref）idealの値をもとに、速やかに電圧変動ΔVccを求めることができ、ＡＤ変換値に含まれる誤差を速やかに、かつ正確に補正し、より高精度のＡＤ変換を実行できる。
また、ＣＰＵ１３は、下記式（５）（式（Ａ）と同一）で表される処理を行って、ＡＤ変換したＡＤ変換値（Xref）idealと、ＡＤ変換器１５が通常動作用の電源供給時に基準電圧VrefをＡＤ変換したＡＤ変換値（Xref）realとをもとに、通常動作用の電源電圧Vccの電圧変動ΔVccを速やかに算出できる。
（ΔVcc）calc ≒ΔVcc
＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（５）
さらに、ＣＰＵ１３は下記式（６）及び（９）（式（Ｃ）と同一）に示す処理により、電源電圧Vccと電圧変動ΔVccともとにＡＤ変換器１５が出力するＡＤ変換値XVinを補正して、補正後のＡＤ変換値（XVin）´を速やかに得ることができる。
XVin＝Vin×［10ビット／（Vcc＋ΔVcc）］ …（６）
式（６）は、ＡＤ変換器１５の分解能のビット数をＲとすれば、次式（Ｂ）のように表される。
XVin＝Vin×［2^R／（Vcc＋ΔVcc）］ …（Ｂ）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（９）
（ΔVcc）calc ≒ΔVcc
＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（５）
さらに、ＣＰＵ１３は下記式（６）及び（９）（式（Ｃ）と同一）に示す処理により、電源電圧Vccと電圧変動ΔVccともとにＡＤ変換器１５が出力するＡＤ変換値XVinを補正して、補正後のＡＤ変換値（XVin）´を速やかに得ることができる。
XVin＝Vin×［10ビット／（Vcc＋ΔVcc）］ …（６）
式（６）は、ＡＤ変換器１５の分解能のビット数をＲとすれば、次式（Ｂ）のように表される。
XVin＝Vin×［2^R／（Vcc＋ΔVcc）］ …（Ｂ）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（９）
上述のように、ハイブリッド車両に搭載されたマイコン１０のＡＤ変換器１５は、バッテリ６を含む各部の環境およびモータ３を含む各負荷の動作状態によって、バッテリ６からＡＤ変換器１５に供給される電源が変動しやすい状態で使用されるが、このＡＤ変換器１５における電源電圧Vccの変動による誤差をＣＰＵ１３が確実に、かつ速やかに補正することで、厳しい条件下においても高精度のＡＤ変換を行い、インバータ８及び充電回路９を正確に制御できる。また、電源電圧Vccの電圧変動ΔVccを補正する演算によって、同時にＡＤ変換特性による誤差を補正することができ、より高精度のＡＤ変換を実現できる。そして、誤差の補正にあたってはメモリ１１に予め記憶したＡＤ変換値（Xref）idealを用いて演算を行うため、電圧変動が少ない高精度の標準電源をＡＤ変換器１５に接続する必要がない。特に、電源回路２５を構成するレギュレータの仕様等に基づいて標準電圧Vccが供給された場合のＡＤ変換値（Xref）idealを求め、メモリ１１に記憶しておく場合には、事前においても高精度電源を用いる必要が無いので、複雑な装置構成を用いることなくＡＤ変換の精度向上を図ることができる。
なお、上記実施形態においては、ＡＤ変換器１５の分解能を１０ビットとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＡＤ変換器１５の分解能は８ビット、１６ビット或いは他の値とすることが勿論可能であり、マイコン１０の他の仕様とともに任意に変更可能である。また、ＡＤ変換器１５に常時接続される基準電圧VrefをＡＤ変換器１５が変換した変換値と、メモリ１１に記憶した変換値とをもとにΔVccを算出する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、基準電圧Vrefを必要な場合にのみＡＤ変換器１５に入力してもよいし、この基準電圧VrefをＣＰＵ１３からＡＤ変換器１５に入力してもよい。また、基準電圧Vrefの電圧値や入力電圧Vinの電圧値はマイコン１０の仕様に合わせて任意に変更可能である。さらに、上記実施形態ではＰＤＵ５に搭載されたマイコン１０が備えるＣＰＵ１３により、ＡＤ変換器１５の変換値であるデジタルデータを補正する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、マイコン１０が出力したデジタルデータをＥＣＵ２０によって補正する構成としてもよい。また、インバータ８及び充電回路９とマイコン１０との接続形態やバッテリ６からマイコン１０へ電力を供給する回路等の細部構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
また、上記実施形態においては、ハイブリッド車両に搭載されたマイコン１０に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は電動車両（ＥＶ）や燃料電池自動車（ＦＶ）に適用可能であり、また、上記車両は四輪自動車に限らず、バッテリの電力によりモータを駆動する車両であれば自動二輪車やその他の特殊車両であってもよい。
また、本発明の適用対象は車両に限らず、ＡＤ変換器を搭載した装置であってＡＤ変換器へ供給される電源電圧の変動を補正する回路であれば特定の装置に限定されず、様々な装置に適用可能である。特に、バッテリを搭載し、このバッテリの電力によりモータ等の駆動用動力源を駆動する移動体または装置であって、ＡＤ変換器を含む回路が駆動用動力源と同じバッテリから電源供給を受ける構成に適用すれば、ＡＤ変換器を含む回路の電源電圧が駆動用動力源の動作状態により変動しやすいことから、電源電圧の変動によるＡＤ変換値の誤差を補正できるため、好適である。このバッテリの電力によりモータ等の駆動用動力源を駆動する移動体または装置が発電または回生によりバッテリに電力を充電するものであれば、電源電圧を変動させる要因がより多いため、本発明を適用することで電源電圧の変動によるＡＤ変換値の誤差を補正できるため、さらに好適である。
また、上記実施形態においては、ハイブリッド車両に搭載されたマイコン１０に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は電動車両（ＥＶ）や燃料電池自動車（ＦＶ）に適用可能であり、また、上記車両は四輪自動車に限らず、バッテリの電力によりモータを駆動する車両であれば自動二輪車やその他の特殊車両であってもよい。
また、本発明の適用対象は車両に限らず、ＡＤ変換器を搭載した装置であってＡＤ変換器へ供給される電源電圧の変動を補正する回路であれば特定の装置に限定されず、様々な装置に適用可能である。特に、バッテリを搭載し、このバッテリの電力によりモータ等の駆動用動力源を駆動する移動体または装置であって、ＡＤ変換器を含む回路が駆動用動力源と同じバッテリから電源供給を受ける構成に適用すれば、ＡＤ変換器を含む回路の電源電圧が駆動用動力源の動作状態により変動しやすいことから、電源電圧の変動によるＡＤ変換値の誤差を補正できるため、好適である。このバッテリの電力によりモータ等の駆動用動力源を駆動する移動体または装置が発電または回生によりバッテリに電力を充電するものであれば、電源電圧を変動させる要因がより多いため、本発明を適用することで電源電圧の変動によるＡＤ変換値の誤差を補正できるため、さらに好適である。
３ モータ
５ ＰＤＵ
６ バッテリ
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
８ インバータ
９ 充電回路
１０ マイコン（ＡＤ変換回路）
１１ メモリ（記憶部）
１３ ＣＰＵ（補正処理部）
１５ ＡＤ変換器（ＡＤ変換部）
２５ 電源回路
５ ＰＤＵ
６ バッテリ
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
８ インバータ
９ 充電回路
１０ マイコン（ＡＤ変換回路）
１１ メモリ（記憶部）
１３ ＣＰＵ（補正処理部）
１５ ＡＤ変換器（ＡＤ変換部）
２５ 電源回路
Claims (6)
- 入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータの誤差を補正するＡＤ変換回路において、
前記アナログ信号と、電源電圧と、基準電圧とが入力され、前記アナログ信号及び前記基準電圧をそれぞれ前記電源電圧に基づいてＡＤ変換して出力するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部が出力した変換値を補正する補正処理部と、を備え、
前記補正処理部は、前記ＡＤ変換部に電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を算出し、
算出した電圧変動に基づいて、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が前記アナログ信号をＡＤ変換した第３の変換値を補正すること、を特徴とするＡＤ変換回路。 - 前記第１の変換値と、この第１の変換値を求める際の基準電圧とを対応づけて記憶する記憶部を備え、
前記補正処理部は、前記記憶部に記憶された第１の変換値と、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を算出すること、を特徴とする請求項１記載のＡＤ変換回路。 - 前記補正処理部は、前記ＡＤ変換部の電源電圧として標準電源Vccが供給された場合に前記ＡＤ変換部が基準電圧VrefをＡＤ変換することで得られる第１の変換値（Xref）idealと、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源電圧Vccが供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧VrefをＡＤ変換して得られる第２の変換値（Xref）realとをもとに、下記式（Ａ）で表される処理を行って、通常動作用の電源の電圧変動ΔVccを算出すること、を特徴とする請求項１または２に記載のＡＤ変換回路。
ΔVcc＝Vcc×［（Xref）real／（Xref）ideal−１］ …（Ａ） - 前記ＡＤ変換部は、電源電圧Vccをもとに下記式（Ｂ）で表される処理によりアナログ信号VinをＡＤ変換して第３の変換値XVinを求め、
前記補正処理部は、前記ＡＤ変換部が出力する第３の変換値XVinを、電源電圧Vccと電圧変動ΔVccともとに下記式（Ｃ）で表される処理を行って補正し、補正後の変換値（XVin）´を得ること、を特徴とする請求項３記載のＡＤ変換回路。
XVin＝Vin×［2^R／Vcc］ …（Ｂ）
（但し、ＲはＡＤ変換部の分解能のビット数）
（XVin）´＝（XVin）×［Vcc／（Vcc＋ΔVcc）］ …（Ｃ） - 前記基準電圧は、前記アナログ信号として入力される電圧の入力範囲に含まれ、或いは該範囲に近似した電圧値に設定されていること、を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＡＤ変換回路。
- 入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータの誤差を補正するＡＤ変換回路において、前記アナログ信号と、電源電圧と、基準電圧とが入力され、前記アナログ信号及び前記基準電圧をそれぞれ前記電源電圧に基づいてＡＤ変換して出力するＡＤ変換部の出力値を補正する誤差補正方法であって、
前記ＡＤ変換部に電圧変動を含まない標準電源が供給された場合に前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換することで得られる第１の変換値と、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が基準電圧をＡＤ変換して得られる第２の変換値とをもとに、通常動作用の電源が有する電圧変動を算出し、算出した電圧変動に基づいて、前記ＡＤ変換部に通常動作用の電源が供給された状態で前記ＡＤ変換部が前記アナログ信号をＡＤ変換した変換値を補正すること、を特徴とする誤差補正方法。
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