JP3547614B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用変速制御等を行うために被制御装置である負荷に高精度な可変の定電流を出力するための自動車用電子制御ユニット等の電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の電源装置（例えば、自動車用電子制御ユニット）の一例を示す構成図である。
この電源装置１０は、エンジン回転センサ等からのセンサ信号Ｓｉを入力し、油圧回路等の負荷ＲＬに対して可変の定電流（即ち、アナログ信号の出力電流）Ｓｏを出力する装置であり、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）で構成された出力電流制御部２０と、ハードウェアで構成された電流出力回路３１及び電流／電圧（以下、「Ｉ／Ｖ」という）変換回路３２とを備えている。出力電流制御部２０は、センサ信号Ｓｉ及びディジタル信号の折返し電流値Ｓ２３を入力してプログラム制御によってパルス幅変調（以下、「ＰＷＭ」という）出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ２１を出力するプログラム制御手段２１を有している。プログラム制御手段２１の出力側には、ディジタル信号Ｓ２１に基づきＰＷＭ信号Ｓ２２を出力するＰＷＭ出力回路２２が接続されている。プログラム制御手段２１の入力側には、アナログ信号の折返し電圧Ｓ３２をディジタル信号に変換して折返し電流値Ｓ２３を出力するアナログ／ディジタル（以下、「Ａ／Ｄ」という）変換回路２３が接続されている。
ＰＷＭ出力回路２２の出力側には、ＰＷＭ信号Ｓ２２から負荷ＲＬに供給するアナログ信号の出力電流Ｓｏを出力する電流出力回路３１が接続されている。Ａ／Ｄ変換回路２３の入力側には、負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒを電圧に変換してアナログ信号の折返し電圧Ｓ３２を出力するＩ／Ｖ変換回路３２が接続されている。
【０００３】
次に、電源装置１０の動作を説明する。
センサ信号Ｓｉが出力電流制御部２０内のプログラム制御手段２１に入力されると、このプログラム制御手段２１では、制御プログラムに従い、電源装置１０が現在出力したい電流値を決定して出力電流指令値を生成し、この出力電流指令値と、Ａ／Ｄ変換回路２３からのディジタル信号の折返し電流値Ｓ２３とを比較して偏差値を求め、補正後の出力電流値を決定し、さらにこの出力電流値からＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ２１を出力する。このディジタル信号Ｓ２１は、ＰＷＭ出力回路２２でＰＷＭ信号Ｓ２２に変換され、さらにこのＰＷＭ信号Ｓ２２が電流出力回路３１でアナログ信号の出力電流Ｓｏに変換され、負荷ＲＬへ出力される。
負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し信号Ｓｒは、Ｉ／Ｖ変換回路３２でアナログ信号の折返し電圧Ｓ３２に変換され、この折返し電圧Ｓ３２がＡ／Ｄ変換回路２３でディジタル信号に変換されて折返し電流値Ｓ２３が生成され、この折返し電流値Ｓ２３がプログラム制御手段２１にフィードバックされ、出力電流Ｓｏの調整が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図２の電源装置１０では、次のような課題があった。 図２の電源装置１０では、プログラム制御手段２１によって高精度の制御用ディジタル信号Ｓ２１を生成している。しかし、ハードウェアで構成されるＰＷＭ出力回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、電流出力回路３１、及びＩ／Ｖ変換回路３２では、製造ばらつき等によって出力電流Ｓｏに誤差が生じ、設計値通りの高精度な出力電流Ｓｏを出力することが困難であった。これにより、例えば、電源装置１０を量産した場合には、出力電流特性の量産ばらつきが生じるという不都合があった。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、製造ばらつき等の誤差を補正して高精度な出力電流を出力することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、自動車用電子制御ユニット等の電源装置において、ディジタル信号の出力電流指令値、及び補正後のディジタル信号の折返し電流値を入力し、この両入力値を比較してディジタル信号の偏差値を出力する比較手段と、前記出力電流指令値及び前記偏差値を入力し、該出力電流指令値に該偏差値を加算又は減算して補正後のディジタル信号の出力電流値を出力する演算制御手段と、前記ディジタル信号の出力電流値を入力し、この出力電流値をアナログ信号の出力電流値に変換して負荷へ出力する電流出力手段と、前記負荷からのアナログ信号の折返し電流を入力し、この折返し電流をディジタル信号に変換して折返し電流値を出力する電流入力手段と、記憶手段と、補正処理手段とを備えている。
前記記憶手段は、前記負荷へ出力する前記アナログ信号の出力電流値を複数のエリアに分け、このエリア毎の装置誤差の補正値に対応する補正定数を算出し、このエリア毎の補正定数を予め記憶しておく手段である。さらに、前記補正処理手段は、前記折返し電流値を入力し、この折返し電流値が前記エリアのどこに当てはまるかを選択し、この選択したエリアに対応する前記補正定数を前記記憶手段から読出して該折返し電流値を補正し、この補正後のディジタル信号の折返し電流値を出力して前記比較手段に与える手段である。
【０００６】
このような構成を採用したことにより、負荷に出力するための出力電流に対応した出力電流指令値が比較手段に入力されると、この比較手段では、入力された出力電流指令値と補正処理手段からの折返し電流値とを比較して偏差値を求め、演算制御手段へ送る。演算制御手段において、入力された出力電流指令値に偏差値が加算又は減算され、補正後のディジタル信号の出力電流値が出力される。この出力電流値は、電流出力手段でアナログ信号の出力電流値に変換され、負荷へ出力される。負荷からのアナログ信号の折返し電流が、電流入力手段に入力され、この電流入力手段でディジタル信号に変換されて折返し電流値が生成され、補正処理手段へ送られる。
補正処理手段では、電流入力手段から送られてきた折返し電流値を入力すると、この折返し電流値に該当するエリアを選択し、この選択したエリアに対応する補正定数を記憶手段から読出し、この補正定数により折返し電流値を補正する。この補正後のディジタル信号の折返し電流値は、比較手段へフィードバックされて出力電流の調整が行われる。これにより、電源装置の製造ばらつき等による回路誤差が補正され、高精度の出力電流が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す電源装置（例えば、自動車用電子制御ユニット）の一例を示す構成図である。
この電源装置４０は、車速センサ、エンジン回転センサ、ブレーキスイッチ等のセンサからのセンサ信号Ｓｉを入力し、可変の定電流（即ち、アナログ信号の出力電流）Ｓｏを油圧回路等の負荷ＲＬへ出力する装置であり、例えばマイコンで構成された出力電流制御部５０と、ハードウェアで構成された電流出力手段（例えば、電流出力回路）６１及びＩ／Ｖ変換回路６２とを備えている。
出力電流制御部５０は、センサ信号Ｓｉ及びアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２を入力し、ＰＷＭ信号Ｓ５２を出力する機能を有し、この出力側に電流出力回路６１が接続されると共に、該出力電流制御部５０のフィードバック入力側にＩ／Ｖ変換回路６２が接続されている。電流出力回路６１は、出力電流制御部５０から出力されるＰＷＭ信号Ｓ５２を入力し、アナログ信号の出力電流Ｓｏを負荷ＲＬへ出力する回路である。出力電流制御部５０のフィードバック入力側に接続されたＩ／Ｖ変換回路６２は、負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒを入力し、これをアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換して該出力電流制御部５０へ与える回路である。
【０００８】
出力電流制御部５０は、センサ信号Ｓｉ及びディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３を入力し、制御プログラムに従ってＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ５１ｇを出力するプログラム制御手段５１と、このプログラム制御手段５１の出力側に接続されたＰＷＭ出力回路５２と、該プログラム制御手段５１のフィードバック入力側に接続されたＡ／Ｄ変換回路５３と、該プログラム制御手段５１に接続された記憶手段である不揮発性メモリ５４とを備えている。
ＰＷＭ出力回路５２は、プログラム制御手段５１から出力されるディジタル信号Ｓ５１ｇを入力し、ＰＷＭ信号Ｓ５２を出力する回路であり、この出力側に電流出力回路６１が接続されている。Ａ／Ｄ変換回路５３は、Ｉ／Ｖ変換回路６２から出力されるアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２を入力し、これをディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３に変換し、プログラム制御手段５１に与える回路である。このＡ／Ｄ変換回路５３及びＩ／Ｖ変換回路６２により、電流入力手段が構成されている。不揮発性メモリ５４は、負荷ＲＬへ出力する出力電流Ｓｏの特性を測定してこの出力電流特性を理想特性に補正するための補正定数を予め記憶しておく素子であり、電源オフ状態でもデータが消えない読出し専用メモリ（以下、「ＲＯＭ」という）、電気的消去可能なＲＯＭ（以下、「ＥＥＰＲＯＭ」という）等で構成されている。
【０００９】
プログラム制御手段５１は、センサ信号Ｓｉを入力し、制御プログラムに従い現在出力したい電流値を決定する出力電流値決定手段５１ａを有し、この出力側にデータ保持手段５１ｂが接続されている。データ保持手段５１ｂは、出力電流値決定手段５１ａで決定された電流値を出力電流指令値Ｓ５１ｂとして一時保持する機能を有し、この出力側に比較手段５１ｃ及び加減算手段５１ｅが接続されている。比較手段５１ｃは、出力電流指令値Ｓ５１ｂと、補正後のディジタル信号の折返し電流値Ｓ５１ｈとを入力し、これらの両入力信号を比較して出力電流偏差値Ｓ５１ｃ（＝Ｓ５１ｂ−Ｓ５１ｈ）を出力する機能を有し、この出力側にフィードバック量算出手段５１ｄが接続されている。フィードバック量算出手段５１ｄは、出力電流偏差値Ｓ５１ｃを入力し、微分及び積分補正を行うためのフィードバック量Ｓ５１ｄを算出する機能を有し、この出力側に加減算手段５１ｅが接続されている。
【００１０】
加減算手段５１ｅは、出力電流指令値Ｓ５１ｂ及びフィードバック量Ｓ５１ｄを入力し、これらの加算又は減算を行い、加減算結果Ｓ５１ｅを出力する機能を有し、この出力側に補正出力電流値決定手段５１ｆが接続されている。補正出力電流値決定手段５１ｆは、加減算結果Ｓ５１ｅを入力し、フィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆを決定する機能を有し、この出力側にＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇが接続されている。ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇは、フィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆを入力し、ＰＷＭ出力デュティ幅を決定し、該ＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ５１ｇを出力する機能を有し、この出力側にＰＷＭ出力回路５２が接続されている。これらのフィードバック量算出手段５１ｄ、加減算手段５１ｅ、補正出力電流値決定手段５１ｆ、ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇ及びＰＷＭ出力回路５２により、演算制御手段が構成されている。
さらに、比較手段５１ｃの入力側には、補正処理手段である回路誤差補正処理手段５１ｈが接続されている。回路誤差補正処理手段５１ｈは、Ａ／Ｄ変換回路５３から出力されるディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３を入力し、この折返し電流値Ｓ５３に対応する補正定数を不揮発性メモリ５４から読出し、回路誤差の補正処理を行って補正後のディジタル信号の折返し電流値Ｓ５１ｈを出力する機能を有している。これらの回路誤差補正処理手段５１ｈ及び不揮発性メモリ５４により、補正手段が構成されている。
【００１１】
図３は、図１中のＩ／Ｖ変換回路６２の構成例を示す回路図である。
このＩ／Ｖ変換回路６２は、アナログ信号の折返し電流Ｓｒをアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換する回路であり、差動増幅回路６２ａを有している。差動増幅回路６２ａの（＋）側及び（−）側の入力端子のうち、（−）側入力端子に入力抵抗Ｒ１が接続され、さらにこの（−）側入力端子と該差動増幅回路６２ａの出力端子との間に、フィードバック抵抗Ｒ２が接続されている。差動増幅回路６２ａの（＋）側入力端子には、入力抵抗Ｒ３が接続されると共に、該（＋）側入力端子とグランドとの間に抵抗Ｒ４が接続されている。入力抵抗Ｒ１とＲ３との間には、折返し電流Ｓｒを入力するための抵抗Ｒ５が接続されている。
次に、図１の電源装置の基本原理（Ｉ）、補正定数を求めるための出力電流特性の測定方法（ＩＩ）、補正定数ａ，ｂの算出方法（ＩＩＩ）、補正定数ａ，ｂのメモリ５４への書込み方法（ＩＶ）、及び図１の具体的な動作（Ｖ）、について説明する。
【００１２】
（Ｉ） 図１の基本原理
図４は、図１の出力電流Ｓｏの理想特性から各回路誤差による実測特性のずれを示す図である。
図１の電源装置４０では、例えば、ＰＷＭ出力回路５２、Ａ／Ｄ変換回路５３、電流出力回路６１及びＩ／Ｖ変換回路６２の製造ばらつき等によって生じる誤差により、出力電流Ｓｏの精度低下を補正するために、回路誤差補正処理手段５１ｈ及びメモリ５４を設けている。そして、例えば、電源装置４０を量産する場合、各電源装置４０毎に出力電流特性を測定し、この出力電流特性を理想特性に補正するための補正定数を求め、メモリ５４に予め記憶させておく。
センサ信号Ｓｉが電源装置４０に入力されると、この電源装置４０からアナログ信号の出力電流Ｓｏが出力されて負荷ＲＬに供給される。負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒは、Ｉ／Ｖ変換回路６２でアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換され、Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３に変換された後、回路誤差補正処理手段５１ｈへ送られる。回路誤差補正処理手段５１ｈでは、予めメモリ５４に記憶されている補正定数を読出し、Ａ／Ｄ変換回路５３から与えられる折返し電流値Ｓ５３に対して、回路の誤差分をなくした高精度な折返し電流値に補正し、この補正後のディジタル信号の折返し電流値Ｓ５１ｈを比較手段５１ｃへフィードバックする。これにより、電流出力回路６１から高精度の出力電流Ｓｏを出力することができる。
ここで、回路誤差補正処理手段５１ｈでは、次のような回路誤差の補正処理を行う。
まず、図１のＰＷＭ出力回路５２、Ａ／Ｄ変換回路５３、電流出力回路６１及びＩ／Ｖ変換回路６２の製造ばらつき等による誤差として、例えば、ゲイン誤差、オフセット誤差、及び非直線性誤差の３つの誤差が考えられる。ゲイン誤差とは、出力電流のゼロとフルスケール間を結ぶ直線の傾きの誤差、オフセット誤差とは、その直線のゼロ点部分の持上げ量、非直線性誤差とは、出力電流特性線が直線とならない分の誤差である。これら３つの誤差が図４に示されている。
【００１３】
図４において、直線ＡＢが理想特性で、それにゲイン誤差とオフセット誤差を足したものが直線ＣＤとなる。この直線ＣＤに非直線性誤差を足したものが実測特性線となる。この実測特性を理想特性に直すのが、回路誤差補正処理手段５１ｈで行われる処理である。
回路誤差の補正方法としては、まず、実測特性は非直線のため、複数のポイントを取り、このポイント間を直線で結び、この直線を理想特性の直線に近似させる方法を採る。図４では、５ポイント（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ）が取られている。このため、例えば数Ａ程度の出力電流値を４つのエリア７１，７２，７３，７４に分け、このエリア７１〜７４毎に補正定数をそれぞれ設定することになる。回路誤差補正処理手段５１ｈで回路誤差の補正処理を行う際には、出力電流値が図４におけるどのエリア７１〜７４かを判定し、このエリアに対応する補正定数をメモリ５４から読出して補正処理を行うことになる。
このような図１の基本原理に基づき、以下の（ＩＩ）〜（Ｖ）のような方法及び動作が実行される。
【００１４】
（ＩＩ） 出力電流特性の測定方法
図５は図１の出力電流特性の測定方法を示す図、及び図６は図５の出力電流の実測特性と理想特性を示す図である。図６では、０≦エリア７１＜ｉ２、ｉ２≦エリア７２＜ｉ３、ｉ３≦エリア７３＜ｉ４、ｉ４≦エリア７４≦フルスケール、になっている。
図１の電源装置４０の出力電流特性は、図４の実測特性のように非直線的な特性と考えられる。このため、複数点のポイント（例えば、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ）で測定する。測定する出力電流値（例えば、ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４，ｉ５）は、測定対象の電源装置４０の出力範囲の最小値（ゼロの場合は０＋α）と最大値を測定ポイントの最小ポイントと最大ポイントとし、この間に任意に測定ポイントＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉを設ける。
図５に示すように、測定に当たっては、電源装置４０自体が電流出力するのではなく、定電流源８１によって外部から強制的に高精度な電流（例えば、ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４，ｉ５）をＩ／Ｖ変換回路６２に流込み、Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル信号に変換された折返し電流値Ｓ５３を測定する。測定した電流値Ｓ５３を図６の実測特性線のように、各測定ポイントＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉでの測定値を直線で結び、最小ポイント（ｉ１）と最大ポイント（ｉ５）では直線をそのポイントで止めず、ゼロとフルスケール間いっぱいに直線を引延ばす。
【００１５】
（ＩＩＩ） 補正定数ａ，ｂの算出方法
図７は図６のエリア７２における出力電流の実測特性と理想特性を示す図、及び図８は図７の説明図である。図７では、エリア７２における実測特性において、出力電流物理値がＸ１，Ｘ，Ｘ２の時、折返し電流Ｙ１，Ｙ，Ｙ２とし、理想特性において、出力電流物理値がＸ１，Ｘ，Ｘ２の時、折返し電流値Ｙ１ｒ，Ｙｒ，Ｙ２ｒとする。
出力電流の実測特性を理想特性に補正するための補正定数を算出する場合、図６に示すように、測定ポイント数−１のエリアに分け、それぞれのエリア毎に補正定数の算出を行う。図６では、測定ポイント数＝５、エリア数＝４としている。エリア７１，７２，７３，７４それぞれにおける補正定数の算出を行う。ここでは、例としてエリア７２における補正定数の算出方法を説明する。
【００１６】
図６のエリア７２を抜粋して詳細事項を書入れたのが図７に示されている。この図７において、ある出力電流物理値Ｘ（但し、ｉ２≦Ｘ＜ｉ３）の時、折返し電流値の実測値がＹで、理想特性直線上の値がＹｒとする。このＹｒを実測値Ｙから補正して求めたいので、次式の形となる補正データａ，ｂを図７におけるＹ１ｒ，Ｙ１，Ｙ２で実現させる。
Ｙｒ＝ａ・Ｙ＋ｂ ・・・（１）
図７において、三角形の性質（即ち、三角形ＫＬＭよりｍ１：ｎ１＝α：β、三角形ＪＬＮよりｍ２：ｎ２＝α：β）より、次式が成り立つ。
ｍ１：ｎ１＝ｍ２：ｎ２ ・・・（２）
（２）式は図８にて証明する。この（２）式を分解すると次式が出る。
ｍ１：ｎ１＝（Ｙｒ−Ｙ１ｒ）：（Ｙ２ｒ−Ｙ１ｒ） ・・・（３）
ｍ２：ｎ２＝（Ｙ−Ｙ１）：（Ｙ２−Ｙ１） ・・・（４）
（２）式に（３），（４）式を代入する。
（Ｙｒ−Ｙ１ｒ）：（Ｙ２ｒ−Ｙ１ｒ）＝（Ｙ−Ｙ１）：（Ｙ２−Ｙ１）・・・（５）
（５）式を展開して（１）式の形に整えると、次式のようになる。
【００１７】
【数１】
となる。
補正データａ，ｂを図７におけるＹ１ｒ，Ｙ１，Ｙ２ｒ，Ｙ２で実現できた。ここで、Ｙ１，Ｙ２はそれぞれｉ２とｉ３の実測値であり、Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒはそれぞれｉ２とｉ３の理想値（理論値）である。従って、Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒの理論値を求めなければならない。
Ｙ１ｒの理論値とは、図５において定電流源８１をｉ２に設定してＡ／Ｄ変換回路５３の折返し電流値Ｓ５３の理論上の値である。Ａ／Ｄ変換回路５３の折返し電流値Ｓ５３とは、実際には出力電流制御部５０のＡ／Ｄ変換値であり、これは出力電流制御部５０が例えばＡ／Ｄ変換ポートの電圧レベルを数値に変換した値である。故にＹ１ｒの理論値を求めるには、定電流源８１をｉ２に設定した時のＩ／Ｖ変換回路６２の出力電圧Ｓ６２の値を算出して、この電圧値からＡ／Ｄ変換回路５３の折返し電流値（Ａ／Ｄ変換後の値）Ｓ５３を理論上求めればよい。Ｙ２ｒも同様に、ｉ３の時の理論値を求めればよい。
折返し電流値Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒを求める場合、まず、定電流源８１にｉ２とｉ３を設定した時のＩ／Ｖ変換回路６２の出力電圧Ｓ６２の値を算出する。ここで、Ｉ／Ｖ変換回路６２は各電源装置４０毎に異なっているので、それぞれの電源装置４０のＩ／Ｖ変換回路６２毎に求めなければならないが、ここでは、例えば図３のＩ／Ｖ変換回路６２について求める。
【００１８】
図３のＩ／Ｖ変換回路６２の入力折返し電流Ｓｒと出力折返し電圧Ｓ６２の関係は、次式で求まる。
【数２】
これで、図５のＩ／Ｖ変換回路６２に入力される電流と出力される電圧（例えば、０Ｖ〜数Ｖ程度）の関係が求められた。
【００１９】
折返し電流値Ｓ５３の算出は、図３の折返し電圧Ｓ６２の電圧レベル（例えば、０Ｖ〜数Ｖ程度）を複数ビットＡ／Ｄ変換回路５３にて数値に変換された値である。このため、Ａ／Ｄ変換結果である折返し電流値Ｓ５３は、次式で求まる。
【数３】
（９）式を（１０）式に代入する。この代入された式において、折返し電流値Ｙ１ｒは図３のＩ／Ｖ変換回路６２にＳｒ＝ｉ２の電流を流した時のＡ／Ｄ変換結果である折返し電流値Ｓ５３の理論値であるので、この電流Ｓｒ＝ｉ２を該代入式に入れれば、該折返し電流値Ｙ１ｒが求まる。又、折返し電流値Ｙ２ｒは同様にしてＳｒ＝ｉ３を前記代入式に入れれば、求まる。
このようにして求めた折返し電流値Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒの数値を（７），（８）式に代入すると共に、測定した実測値Ｙ１，Ｙ２を該（７），（８）式に代入すれば、図６のエリア７２における補正定数ａ，ｂが求まる。このようにして、図６の全てのエリア７１〜７４における補正定数ａ，ｂを求める。
【００２０】
（ＩＶ） 補正定数ａ，ｂのメモリ５４への書込み方法
前記（ＩＩＩ）の手順で求めた図６における全エリア７１〜７４それぞれの補正定数ａ，ｂをメモリ５４に書込む。メモリ５４は、例えば随時読み書き可能なメモリ（以下、「ＲＡＭ」という）だと電源オフによってデータが消えてしまうので、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のように電源をオフしてもデータの消えない不揮発性メモリが使用される。
実際の使い方として、補正定数ａ，ｂのメモリ５４への書込みは、例えば、電源装置４０の生産出荷段階において行われる。この生産出荷段階において、補正定数ａ，ｂの算出から、メモリ５４への書込みまでが行われることになる。
【００２１】
（Ｖ） 図１の具体的な動作
図１の電源装置４０において、センサからセンサ信号Ｓｉが出力電流値決定手段５１ａに入力されると、この出力電流値決定手段５１ａでは、制御プログラムに従い、電源装置４０が現在出力したい電流値を決定し、この決定した出力電流指令値Ｓ５１ｂをデータ保持手段５１ｂへ送る。比較手段５１ｃにおいて、データ保持手段５１ｂに保持された出力電流指令値Ｓ５１ｂと、折返し電流値Ｓ５１ｈとが比較されて出力電流偏差値Ｓ５１ｃが求められ、フィードバック量算出手段５１ｄへ送られる。フィードバック量算出手段５１ｄにおいて、フィードバック量Ｓ５１ｄが算出される。出力電流指令値Ｓ５１ｂとフィードバック量Ｓ５１ｄとが、加減算手段５１ｅによって加算又は減算されて加減算結果Ｓ５１ｅが求められ、補正出力電流値決定手段５１ｆにおいてフィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆが決定され、ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇへ送られる。
ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇにおいて、フィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆからＰＷＭ出力デュティ幅が決定され、このＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ５１ｇがＰＷＭ出力回路５２へ送られ、このＰＷＭ出力回路５２においてデュティ量に応じたＰＷＭ信号Ｓ５２が出力される。ＰＷＭ信号Ｓ５２は、電流出力回路６１においてアナログ信号の出力電流Ｓｏに変換され、負荷ＲＬへ供給され、この負荷ＲＬを動作させる。
【００２２】
負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒは、Ｉ／Ｖ変換回路６２でアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換され、Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル信号に変換されてディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３が算出され、回路誤差補正処理手段５１ｈへ送られる。
回路誤差補正処理手段５１ｈでは、Ａ／Ｄ変換回路５３からの折返し電流値Ｓ５３が図６のエリア７１〜７４のどこに当てはまるか選択し、このエリアに対応する補正定数ａ，ｂをメモリ５４から取出し、回路誤差補正処理を行う。そのため、非直線性誤差による誤差に対して補正処理が有効に働く。この回路誤差補正処理では、例えば、メモリ５４から取出した補正定数ａ，ｂと、予め測定しておいた図７の実測値Ｙとを、（１）式に代入し、折返し電流値Ｓ５１ｈの理想値Ｙｒを算出し、比較手段５１ｃへ送る。
比較手段５１ｃにおいて、出力電流指令値Ｓ５１ｂと折返し電流値Ｓ５１ｈとの比較が行われ、この結果、電流出力回路６１から、補正された出力電流Ｓｏが出力され、負荷ＲＬへ供給される。このような一巡の流れを繰返し、負荷ＲＬへ供給する出力電流Ｓｏの調整が行われる。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、次のような効果がある。
Ａ／Ｄ変換回路５３から出力される折返し電流値Ｓ５３が、回路誤差補正処理手段５１ｈによって回路誤差の補正処理が行われる。このため、折返し電流値Ｓ５３が高精度の折返し電流値Ｓ５１ｈに修正される。このような高精度に修正された折返し電流値Ｓ５１ｈにより、出力電流指令値Ｓ５１ｂがフィードバック修正されるので、電流出力回路６１から高精度な出力電流Ｓｏの出力が行える。この結果、電流出力回路６１の出力電流Ｓｏは、理想特性に近似され、各回路５２，５３，６１，６２の製造ばらつき等による誤差をゼロに近づけることができる。従って、例えば電源装置４０を量産する場合には、量産ばらつきをゼロに近づけることができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の（ｉ）〜（ｉｖ）のようなものがある。
（ｉ） 実施形態では、各回路５２，５３，６１，６２の誤差として、ゲイン誤差、オフセット誤差、及び非直線性誤差を考え、これらを回路誤差補正処理手段５１ｈで補正処理するようにしたが、それらの誤差に限定されない。例えば、回路５２，５３，６１，６２を含めた電源装置４０における出力から入力に関わる全ての回路の誤差を考慮し、このような誤差を補正するような構成にしてもよい。
（ｉｉ） 補正定数ａ，ｂは、上記実施形態以外の方法で求めるようにしてもよい。又、補正定数ａ，ｂは予めメモリ５４に記憶させておいたが、このようなメモリ５４を使用せずに、回路誤差補正処理手段５１ｈにおける実時間での演算処理によって補正後の折返し電流値Ｓ５１ｈを求めるようにしてもよい。
（ｉｉｉ） 出力電流制御部５０は、マイコンで構成しているが、これを半導体集積回路を用いた個別回路等で構成してもよい。
（ｉｖ） 実施形態では、自動車用電子制御ユニット等の電源装置４０について説明したが、本発明は種々の負荷ＲＬに対して、可変の定電流を供給することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、補正定数によって折返し電流値の補正処理を行い、出力電流指令値のフィードバック修正をするようにしたので、出力電流が理想特性に近似され、装置のばらつき等による誤差をゼロに近づけることができ、電源装置を例えば量産する場合、この量産ばらつきをゼロに近づけることができる。特に、出力電流値を複数のエリアに分けてこのエリア毎の補正定数を予め記憶手段に記憶しておき、補正処理手段により、入力した折返し電流値がどこに当てはまるかを選択し、この選択したエリアに対応する補正定数を記憶手段から読出して折返し電流値に対する補正処理を行い、出力電流の調整を行う構成にしたので、非直線性誤差による誤差に対して補正処理が有効に働き、その上、補正処理を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す電源装置の構成図である。
【図２】従来の電源装置の構成図である。
【図３】図１中のＩ／Ｖ変換回路６２の回路図である。
【図４】図１の出力電流の理想特性から各回路誤差による実測特性のずれを示す図である。
【図５】図１の出力電流特性の測定方法を示す図である。
【図６】図５の出力電流の実測特性と理想特性を示す図である。
【図７】図６のエリア７２における出力電流の実測特性と理想特性を示す図である。
【図８】図７の説明図である。
【符号の説明】
４０ 電源装置
５０ 出力電流制御部
５１ プログラム制御手段
５１ａ 出力電流値決定手段
５１ｃ 比較手段
５１ｄ フィードバック量算出手段
５１ｅ 加減算手段
５１ｆ 補正出力電流値決定手段
５１ｇ ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段
５１ｈ 回路誤差補正処理手段
５２ ＰＷＭ出力回路
５３ Ａ／Ｄ変換回路
５４ メモリ
６１ 電流出力回路
６２ Ｉ／Ｖ変換回路
８１ 定電流源
ＲＬ 負荷
Ｓｉ センサ信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用変速制御等を行うために被制御装置である負荷に高精度な可変の定電流を出力するための自動車用電子制御ユニット等の電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の電源装置（例えば、自動車用電子制御ユニット）の一例を示す構成図である。
この電源装置１０は、エンジン回転センサ等からのセンサ信号Ｓｉを入力し、油圧回路等の負荷ＲＬに対して可変の定電流（即ち、アナログ信号の出力電流）Ｓｏを出力する装置であり、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）で構成された出力電流制御部２０と、ハードウェアで構成された電流出力回路３１及び電流／電圧（以下、「Ｉ／Ｖ」という）変換回路３２とを備えている。出力電流制御部２０は、センサ信号Ｓｉ及びディジタル信号の折返し電流値Ｓ２３を入力してプログラム制御によってパルス幅変調（以下、「ＰＷＭ」という）出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ２１を出力するプログラム制御手段２１を有している。プログラム制御手段２１の出力側には、ディジタル信号Ｓ２１に基づきＰＷＭ信号Ｓ２２を出力するＰＷＭ出力回路２２が接続されている。プログラム制御手段２１の入力側には、アナログ信号の折返し電圧Ｓ３２をディジタル信号に変換して折返し電流値Ｓ２３を出力するアナログ／ディジタル（以下、「Ａ／Ｄ」という）変換回路２３が接続されている。
ＰＷＭ出力回路２２の出力側には、ＰＷＭ信号Ｓ２２から負荷ＲＬに供給するアナログ信号の出力電流Ｓｏを出力する電流出力回路３１が接続されている。Ａ／Ｄ変換回路２３の入力側には、負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒを電圧に変換してアナログ信号の折返し電圧Ｓ３２を出力するＩ／Ｖ変換回路３２が接続されている。
【０００３】
次に、電源装置１０の動作を説明する。
センサ信号Ｓｉが出力電流制御部２０内のプログラム制御手段２１に入力されると、このプログラム制御手段２１では、制御プログラムに従い、電源装置１０が現在出力したい電流値を決定して出力電流指令値を生成し、この出力電流指令値と、Ａ／Ｄ変換回路２３からのディジタル信号の折返し電流値Ｓ２３とを比較して偏差値を求め、補正後の出力電流値を決定し、さらにこの出力電流値からＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ２１を出力する。このディジタル信号Ｓ２１は、ＰＷＭ出力回路２２でＰＷＭ信号Ｓ２２に変換され、さらにこのＰＷＭ信号Ｓ２２が電流出力回路３１でアナログ信号の出力電流Ｓｏに変換され、負荷ＲＬへ出力される。
負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し信号Ｓｒは、Ｉ／Ｖ変換回路３２でアナログ信号の折返し電圧Ｓ３２に変換され、この折返し電圧Ｓ３２がＡ／Ｄ変換回路２３でディジタル信号に変換されて折返し電流値Ｓ２３が生成され、この折返し電流値Ｓ２３がプログラム制御手段２１にフィードバックされ、出力電流Ｓｏの調整が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図２の電源装置１０では、次のような課題があった。 図２の電源装置１０では、プログラム制御手段２１によって高精度の制御用ディジタル信号Ｓ２１を生成している。しかし、ハードウェアで構成されるＰＷＭ出力回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、電流出力回路３１、及びＩ／Ｖ変換回路３２では、製造ばらつき等によって出力電流Ｓｏに誤差が生じ、設計値通りの高精度な出力電流Ｓｏを出力することが困難であった。これにより、例えば、電源装置１０を量産した場合には、出力電流特性の量産ばらつきが生じるという不都合があった。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、製造ばらつき等の誤差を補正して高精度な出力電流を出力することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、自動車用電子制御ユニット等の電源装置において、ディジタル信号の出力電流指令値、及び補正後のディジタル信号の折返し電流値を入力し、この両入力値を比較してディジタル信号の偏差値を出力する比較手段と、前記出力電流指令値及び前記偏差値を入力し、該出力電流指令値に該偏差値を加算又は減算して補正後のディジタル信号の出力電流値を出力する演算制御手段と、前記ディジタル信号の出力電流値を入力し、この出力電流値をアナログ信号の出力電流値に変換して負荷へ出力する電流出力手段と、前記負荷からのアナログ信号の折返し電流を入力し、この折返し電流をディジタル信号に変換して折返し電流値を出力する電流入力手段と、記憶手段と、補正処理手段とを備えている。
前記記憶手段は、前記負荷へ出力する前記アナログ信号の出力電流値を複数のエリアに分け、このエリア毎の装置誤差の補正値に対応する補正定数を算出し、このエリア毎の補正定数を予め記憶しておく手段である。さらに、前記補正処理手段は、前記折返し電流値を入力し、この折返し電流値が前記エリアのどこに当てはまるかを選択し、この選択したエリアに対応する前記補正定数を前記記憶手段から読出して該折返し電流値を補正し、この補正後のディジタル信号の折返し電流値を出力して前記比較手段に与える手段である。
【０００６】
このような構成を採用したことにより、負荷に出力するための出力電流に対応した出力電流指令値が比較手段に入力されると、この比較手段では、入力された出力電流指令値と補正処理手段からの折返し電流値とを比較して偏差値を求め、演算制御手段へ送る。演算制御手段において、入力された出力電流指令値に偏差値が加算又は減算され、補正後のディジタル信号の出力電流値が出力される。この出力電流値は、電流出力手段でアナログ信号の出力電流値に変換され、負荷へ出力される。負荷からのアナログ信号の折返し電流が、電流入力手段に入力され、この電流入力手段でディジタル信号に変換されて折返し電流値が生成され、補正処理手段へ送られる。
補正処理手段では、電流入力手段から送られてきた折返し電流値を入力すると、この折返し電流値に該当するエリアを選択し、この選択したエリアに対応する補正定数を記憶手段から読出し、この補正定数により折返し電流値を補正する。この補正後のディジタル信号の折返し電流値は、比較手段へフィードバックされて出力電流の調整が行われる。これにより、電源装置の製造ばらつき等による回路誤差が補正され、高精度の出力電流が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す電源装置（例えば、自動車用電子制御ユニット）の一例を示す構成図である。
この電源装置４０は、車速センサ、エンジン回転センサ、ブレーキスイッチ等のセンサからのセンサ信号Ｓｉを入力し、可変の定電流（即ち、アナログ信号の出力電流）Ｓｏを油圧回路等の負荷ＲＬへ出力する装置であり、例えばマイコンで構成された出力電流制御部５０と、ハードウェアで構成された電流出力手段（例えば、電流出力回路）６１及びＩ／Ｖ変換回路６２とを備えている。
出力電流制御部５０は、センサ信号Ｓｉ及びアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２を入力し、ＰＷＭ信号Ｓ５２を出力する機能を有し、この出力側に電流出力回路６１が接続されると共に、該出力電流制御部５０のフィードバック入力側にＩ／Ｖ変換回路６２が接続されている。電流出力回路６１は、出力電流制御部５０から出力されるＰＷＭ信号Ｓ５２を入力し、アナログ信号の出力電流Ｓｏを負荷ＲＬへ出力する回路である。出力電流制御部５０のフィードバック入力側に接続されたＩ／Ｖ変換回路６２は、負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒを入力し、これをアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換して該出力電流制御部５０へ与える回路である。
【０００８】
出力電流制御部５０は、センサ信号Ｓｉ及びディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３を入力し、制御プログラムに従ってＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ５１ｇを出力するプログラム制御手段５１と、このプログラム制御手段５１の出力側に接続されたＰＷＭ出力回路５２と、該プログラム制御手段５１のフィードバック入力側に接続されたＡ／Ｄ変換回路５３と、該プログラム制御手段５１に接続された記憶手段である不揮発性メモリ５４とを備えている。
ＰＷＭ出力回路５２は、プログラム制御手段５１から出力されるディジタル信号Ｓ５１ｇを入力し、ＰＷＭ信号Ｓ５２を出力する回路であり、この出力側に電流出力回路６１が接続されている。Ａ／Ｄ変換回路５３は、Ｉ／Ｖ変換回路６２から出力されるアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２を入力し、これをディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３に変換し、プログラム制御手段５１に与える回路である。このＡ／Ｄ変換回路５３及びＩ／Ｖ変換回路６２により、電流入力手段が構成されている。不揮発性メモリ５４は、負荷ＲＬへ出力する出力電流Ｓｏの特性を測定してこの出力電流特性を理想特性に補正するための補正定数を予め記憶しておく素子であり、電源オフ状態でもデータが消えない読出し専用メモリ（以下、「ＲＯＭ」という）、電気的消去可能なＲＯＭ（以下、「ＥＥＰＲＯＭ」という）等で構成されている。
【０００９】
プログラム制御手段５１は、センサ信号Ｓｉを入力し、制御プログラムに従い現在出力したい電流値を決定する出力電流値決定手段５１ａを有し、この出力側にデータ保持手段５１ｂが接続されている。データ保持手段５１ｂは、出力電流値決定手段５１ａで決定された電流値を出力電流指令値Ｓ５１ｂとして一時保持する機能を有し、この出力側に比較手段５１ｃ及び加減算手段５１ｅが接続されている。比較手段５１ｃは、出力電流指令値Ｓ５１ｂと、補正後のディジタル信号の折返し電流値Ｓ５１ｈとを入力し、これらの両入力信号を比較して出力電流偏差値Ｓ５１ｃ（＝Ｓ５１ｂ−Ｓ５１ｈ）を出力する機能を有し、この出力側にフィードバック量算出手段５１ｄが接続されている。フィードバック量算出手段５１ｄは、出力電流偏差値Ｓ５１ｃを入力し、微分及び積分補正を行うためのフィードバック量Ｓ５１ｄを算出する機能を有し、この出力側に加減算手段５１ｅが接続されている。
【００１０】
加減算手段５１ｅは、出力電流指令値Ｓ５１ｂ及びフィードバック量Ｓ５１ｄを入力し、これらの加算又は減算を行い、加減算結果Ｓ５１ｅを出力する機能を有し、この出力側に補正出力電流値決定手段５１ｆが接続されている。補正出力電流値決定手段５１ｆは、加減算結果Ｓ５１ｅを入力し、フィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆを決定する機能を有し、この出力側にＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇが接続されている。ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇは、フィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆを入力し、ＰＷＭ出力デュティ幅を決定し、該ＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ５１ｇを出力する機能を有し、この出力側にＰＷＭ出力回路５２が接続されている。これらのフィードバック量算出手段５１ｄ、加減算手段５１ｅ、補正出力電流値決定手段５１ｆ、ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇ及びＰＷＭ出力回路５２により、演算制御手段が構成されている。
さらに、比較手段５１ｃの入力側には、補正処理手段である回路誤差補正処理手段５１ｈが接続されている。回路誤差補正処理手段５１ｈは、Ａ／Ｄ変換回路５３から出力されるディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３を入力し、この折返し電流値Ｓ５３に対応する補正定数を不揮発性メモリ５４から読出し、回路誤差の補正処理を行って補正後のディジタル信号の折返し電流値Ｓ５１ｈを出力する機能を有している。これらの回路誤差補正処理手段５１ｈ及び不揮発性メモリ５４により、補正手段が構成されている。
【００１１】
図３は、図１中のＩ／Ｖ変換回路６２の構成例を示す回路図である。
このＩ／Ｖ変換回路６２は、アナログ信号の折返し電流Ｓｒをアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換する回路であり、差動増幅回路６２ａを有している。差動増幅回路６２ａの（＋）側及び（−）側の入力端子のうち、（−）側入力端子に入力抵抗Ｒ１が接続され、さらにこの（−）側入力端子と該差動増幅回路６２ａの出力端子との間に、フィードバック抵抗Ｒ２が接続されている。差動増幅回路６２ａの（＋）側入力端子には、入力抵抗Ｒ３が接続されると共に、該（＋）側入力端子とグランドとの間に抵抗Ｒ４が接続されている。入力抵抗Ｒ１とＲ３との間には、折返し電流Ｓｒを入力するための抵抗Ｒ５が接続されている。
次に、図１の電源装置の基本原理（Ｉ）、補正定数を求めるための出力電流特性の測定方法（ＩＩ）、補正定数ａ，ｂの算出方法（ＩＩＩ）、補正定数ａ，ｂのメモリ５４への書込み方法（ＩＶ）、及び図１の具体的な動作（Ｖ）、について説明する。
【００１２】
（Ｉ） 図１の基本原理
図４は、図１の出力電流Ｓｏの理想特性から各回路誤差による実測特性のずれを示す図である。
図１の電源装置４０では、例えば、ＰＷＭ出力回路５２、Ａ／Ｄ変換回路５３、電流出力回路６１及びＩ／Ｖ変換回路６２の製造ばらつき等によって生じる誤差により、出力電流Ｓｏの精度低下を補正するために、回路誤差補正処理手段５１ｈ及びメモリ５４を設けている。そして、例えば、電源装置４０を量産する場合、各電源装置４０毎に出力電流特性を測定し、この出力電流特性を理想特性に補正するための補正定数を求め、メモリ５４に予め記憶させておく。
センサ信号Ｓｉが電源装置４０に入力されると、この電源装置４０からアナログ信号の出力電流Ｓｏが出力されて負荷ＲＬに供給される。負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒは、Ｉ／Ｖ変換回路６２でアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換され、Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３に変換された後、回路誤差補正処理手段５１ｈへ送られる。回路誤差補正処理手段５１ｈでは、予めメモリ５４に記憶されている補正定数を読出し、Ａ／Ｄ変換回路５３から与えられる折返し電流値Ｓ５３に対して、回路の誤差分をなくした高精度な折返し電流値に補正し、この補正後のディジタル信号の折返し電流値Ｓ５１ｈを比較手段５１ｃへフィードバックする。これにより、電流出力回路６１から高精度の出力電流Ｓｏを出力することができる。
ここで、回路誤差補正処理手段５１ｈでは、次のような回路誤差の補正処理を行う。
まず、図１のＰＷＭ出力回路５２、Ａ／Ｄ変換回路５３、電流出力回路６１及びＩ／Ｖ変換回路６２の製造ばらつき等による誤差として、例えば、ゲイン誤差、オフセット誤差、及び非直線性誤差の３つの誤差が考えられる。ゲイン誤差とは、出力電流のゼロとフルスケール間を結ぶ直線の傾きの誤差、オフセット誤差とは、その直線のゼロ点部分の持上げ量、非直線性誤差とは、出力電流特性線が直線とならない分の誤差である。これら３つの誤差が図４に示されている。
【００１３】
図４において、直線ＡＢが理想特性で、それにゲイン誤差とオフセット誤差を足したものが直線ＣＤとなる。この直線ＣＤに非直線性誤差を足したものが実測特性線となる。この実測特性を理想特性に直すのが、回路誤差補正処理手段５１ｈで行われる処理である。
回路誤差の補正方法としては、まず、実測特性は非直線のため、複数のポイントを取り、このポイント間を直線で結び、この直線を理想特性の直線に近似させる方法を採る。図４では、５ポイント（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ）が取られている。このため、例えば数Ａ程度の出力電流値を４つのエリア７１，７２，７３，７４に分け、このエリア７１〜７４毎に補正定数をそれぞれ設定することになる。回路誤差補正処理手段５１ｈで回路誤差の補正処理を行う際には、出力電流値が図４におけるどのエリア７１〜７４かを判定し、このエリアに対応する補正定数をメモリ５４から読出して補正処理を行うことになる。
このような図１の基本原理に基づき、以下の（ＩＩ）〜（Ｖ）のような方法及び動作が実行される。
【００１４】
（ＩＩ） 出力電流特性の測定方法
図５は図１の出力電流特性の測定方法を示す図、及び図６は図５の出力電流の実測特性と理想特性を示す図である。図６では、０≦エリア７１＜ｉ２、ｉ２≦エリア７２＜ｉ３、ｉ３≦エリア７３＜ｉ４、ｉ４≦エリア７４≦フルスケール、になっている。
図１の電源装置４０の出力電流特性は、図４の実測特性のように非直線的な特性と考えられる。このため、複数点のポイント（例えば、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ）で測定する。測定する出力電流値（例えば、ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４，ｉ５）は、測定対象の電源装置４０の出力範囲の最小値（ゼロの場合は０＋α）と最大値を測定ポイントの最小ポイントと最大ポイントとし、この間に任意に測定ポイントＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉを設ける。
図５に示すように、測定に当たっては、電源装置４０自体が電流出力するのではなく、定電流源８１によって外部から強制的に高精度な電流（例えば、ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４，ｉ５）をＩ／Ｖ変換回路６２に流込み、Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル信号に変換された折返し電流値Ｓ５３を測定する。測定した電流値Ｓ５３を図６の実測特性線のように、各測定ポイントＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉでの測定値を直線で結び、最小ポイント（ｉ１）と最大ポイント（ｉ５）では直線をそのポイントで止めず、ゼロとフルスケール間いっぱいに直線を引延ばす。
【００１５】
（ＩＩＩ） 補正定数ａ，ｂの算出方法
図７は図６のエリア７２における出力電流の実測特性と理想特性を示す図、及び図８は図７の説明図である。図７では、エリア７２における実測特性において、出力電流物理値がＸ１，Ｘ，Ｘ２の時、折返し電流Ｙ１，Ｙ，Ｙ２とし、理想特性において、出力電流物理値がＸ１，Ｘ，Ｘ２の時、折返し電流値Ｙ１ｒ，Ｙｒ，Ｙ２ｒとする。
出力電流の実測特性を理想特性に補正するための補正定数を算出する場合、図６に示すように、測定ポイント数−１のエリアに分け、それぞれのエリア毎に補正定数の算出を行う。図６では、測定ポイント数＝５、エリア数＝４としている。エリア７１，７２，７３，７４それぞれにおける補正定数の算出を行う。ここでは、例としてエリア７２における補正定数の算出方法を説明する。
【００１６】
図６のエリア７２を抜粋して詳細事項を書入れたのが図７に示されている。この図７において、ある出力電流物理値Ｘ（但し、ｉ２≦Ｘ＜ｉ３）の時、折返し電流値の実測値がＹで、理想特性直線上の値がＹｒとする。このＹｒを実測値Ｙから補正して求めたいので、次式の形となる補正データａ，ｂを図７におけるＹ１ｒ，Ｙ１，Ｙ２で実現させる。
Ｙｒ＝ａ・Ｙ＋ｂ ・・・（１）
図７において、三角形の性質（即ち、三角形ＫＬＭよりｍ１：ｎ１＝α：β、三角形ＪＬＮよりｍ２：ｎ２＝α：β）より、次式が成り立つ。
ｍ１：ｎ１＝ｍ２：ｎ２ ・・・（２）
（２）式は図８にて証明する。この（２）式を分解すると次式が出る。
ｍ１：ｎ１＝（Ｙｒ−Ｙ１ｒ）：（Ｙ２ｒ−Ｙ１ｒ） ・・・（３）
ｍ２：ｎ２＝（Ｙ−Ｙ１）：（Ｙ２−Ｙ１） ・・・（４）
（２）式に（３），（４）式を代入する。
（Ｙｒ−Ｙ１ｒ）：（Ｙ２ｒ−Ｙ１ｒ）＝（Ｙ−Ｙ１）：（Ｙ２−Ｙ１）・・・（５）
（５）式を展開して（１）式の形に整えると、次式のようになる。
【００１７】
【数１】
補正データａ，ｂを図７におけるＹ１ｒ，Ｙ１，Ｙ２ｒ，Ｙ２で実現できた。ここで、Ｙ１，Ｙ２はそれぞれｉ２とｉ３の実測値であり、Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒはそれぞれｉ２とｉ３の理想値（理論値）である。従って、Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒの理論値を求めなければならない。
Ｙ１ｒの理論値とは、図５において定電流源８１をｉ２に設定してＡ／Ｄ変換回路５３の折返し電流値Ｓ５３の理論上の値である。Ａ／Ｄ変換回路５３の折返し電流値Ｓ５３とは、実際には出力電流制御部５０のＡ／Ｄ変換値であり、これは出力電流制御部５０が例えばＡ／Ｄ変換ポートの電圧レベルを数値に変換した値である。故にＹ１ｒの理論値を求めるには、定電流源８１をｉ２に設定した時のＩ／Ｖ変換回路６２の出力電圧Ｓ６２の値を算出して、この電圧値からＡ／Ｄ変換回路５３の折返し電流値（Ａ／Ｄ変換後の値）Ｓ５３を理論上求めればよい。Ｙ２ｒも同様に、ｉ３の時の理論値を求めればよい。
折返し電流値Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒを求める場合、まず、定電流源８１にｉ２とｉ３を設定した時のＩ／Ｖ変換回路６２の出力電圧Ｓ６２の値を算出する。ここで、Ｉ／Ｖ変換回路６２は各電源装置４０毎に異なっているので、それぞれの電源装置４０のＩ／Ｖ変換回路６２毎に求めなければならないが、ここでは、例えば図３のＩ／Ｖ変換回路６２について求める。
【００１８】
図３のＩ／Ｖ変換回路６２の入力折返し電流Ｓｒと出力折返し電圧Ｓ６２の関係は、次式で求まる。
【数２】
【００１９】
折返し電流値Ｓ５３の算出は、図３の折返し電圧Ｓ６２の電圧レベル（例えば、０Ｖ〜数Ｖ程度）を複数ビットＡ／Ｄ変換回路５３にて数値に変換された値である。このため、Ａ／Ｄ変換結果である折返し電流値Ｓ５３は、次式で求まる。
【数３】
このようにして求めた折返し電流値Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒの数値を（７），（８）式に代入すると共に、測定した実測値Ｙ１，Ｙ２を該（７），（８）式に代入すれば、図６のエリア７２における補正定数ａ，ｂが求まる。このようにして、図６の全てのエリア７１〜７４における補正定数ａ，ｂを求める。
【００２０】
（ＩＶ） 補正定数ａ，ｂのメモリ５４への書込み方法
前記（ＩＩＩ）の手順で求めた図６における全エリア７１〜７４それぞれの補正定数ａ，ｂをメモリ５４に書込む。メモリ５４は、例えば随時読み書き可能なメモリ（以下、「ＲＡＭ」という）だと電源オフによってデータが消えてしまうので、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のように電源をオフしてもデータの消えない不揮発性メモリが使用される。
実際の使い方として、補正定数ａ，ｂのメモリ５４への書込みは、例えば、電源装置４０の生産出荷段階において行われる。この生産出荷段階において、補正定数ａ，ｂの算出から、メモリ５４への書込みまでが行われることになる。
【００２１】
（Ｖ） 図１の具体的な動作
図１の電源装置４０において、センサからセンサ信号Ｓｉが出力電流値決定手段５１ａに入力されると、この出力電流値決定手段５１ａでは、制御プログラムに従い、電源装置４０が現在出力したい電流値を決定し、この決定した出力電流指令値Ｓ５１ｂをデータ保持手段５１ｂへ送る。比較手段５１ｃにおいて、データ保持手段５１ｂに保持された出力電流指令値Ｓ５１ｂと、折返し電流値Ｓ５１ｈとが比較されて出力電流偏差値Ｓ５１ｃが求められ、フィードバック量算出手段５１ｄへ送られる。フィードバック量算出手段５１ｄにおいて、フィードバック量Ｓ５１ｄが算出される。出力電流指令値Ｓ５１ｂとフィードバック量Ｓ５１ｄとが、加減算手段５１ｅによって加算又は減算されて加減算結果Ｓ５１ｅが求められ、補正出力電流値決定手段５１ｆにおいてフィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆが決定され、ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇへ送られる。
ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段５１ｇにおいて、フィードバック補正後の出力電流値Ｓ５１ｆからＰＷＭ出力デュティ幅が決定され、このＰＷＭ出力デュティ幅を決定したディジタル信号Ｓ５１ｇがＰＷＭ出力回路５２へ送られ、このＰＷＭ出力回路５２においてデュティ量に応じたＰＷＭ信号Ｓ５２が出力される。ＰＷＭ信号Ｓ５２は、電流出力回路６１においてアナログ信号の出力電流Ｓｏに変換され、負荷ＲＬへ供給され、この負荷ＲＬを動作させる。
【００２２】
負荷ＲＬからのアナログ信号の折返し電流Ｓｒは、Ｉ／Ｖ変換回路６２でアナログ信号の折返し電圧Ｓ６２に変換され、Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル信号に変換されてディジタル信号の折返し電流値Ｓ５３が算出され、回路誤差補正処理手段５１ｈへ送られる。
回路誤差補正処理手段５１ｈでは、Ａ／Ｄ変換回路５３からの折返し電流値Ｓ５３が図６のエリア７１〜７４のどこに当てはまるか選択し、このエリアに対応する補正定数ａ，ｂをメモリ５４から取出し、回路誤差補正処理を行う。そのため、非直線性誤差による誤差に対して補正処理が有効に働く。この回路誤差補正処理では、例えば、メモリ５４から取出した補正定数ａ，ｂと、予め測定しておいた図７の実測値Ｙとを、（１）式に代入し、折返し電流値Ｓ５１ｈの理想値Ｙｒを算出し、比較手段５１ｃへ送る。
比較手段５１ｃにおいて、出力電流指令値Ｓ５１ｂと折返し電流値Ｓ５１ｈとの比較が行われ、この結果、電流出力回路６１から、補正された出力電流Ｓｏが出力され、負荷ＲＬへ供給される。このような一巡の流れを繰返し、負荷ＲＬへ供給する出力電流Ｓｏの調整が行われる。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、次のような効果がある。
Ａ／Ｄ変換回路５３から出力される折返し電流値Ｓ５３が、回路誤差補正処理手段５１ｈによって回路誤差の補正処理が行われる。このため、折返し電流値Ｓ５３が高精度の折返し電流値Ｓ５１ｈに修正される。このような高精度に修正された折返し電流値Ｓ５１ｈにより、出力電流指令値Ｓ５１ｂがフィードバック修正されるので、電流出力回路６１から高精度な出力電流Ｓｏの出力が行える。この結果、電流出力回路６１の出力電流Ｓｏは、理想特性に近似され、各回路５２，５３，６１，６２の製造ばらつき等による誤差をゼロに近づけることができる。従って、例えば電源装置４０を量産する場合には、量産ばらつきをゼロに近づけることができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の（ｉ）〜（ｉｖ）のようなものがある。
（ｉ） 実施形態では、各回路５２，５３，６１，６２の誤差として、ゲイン誤差、オフセット誤差、及び非直線性誤差を考え、これらを回路誤差補正処理手段５１ｈで補正処理するようにしたが、それらの誤差に限定されない。例えば、回路５２，５３，６１，６２を含めた電源装置４０における出力から入力に関わる全ての回路の誤差を考慮し、このような誤差を補正するような構成にしてもよい。
（ｉｉ） 補正定数ａ，ｂは、上記実施形態以外の方法で求めるようにしてもよい。又、補正定数ａ，ｂは予めメモリ５４に記憶させておいたが、このようなメモリ５４を使用せずに、回路誤差補正処理手段５１ｈにおける実時間での演算処理によって補正後の折返し電流値Ｓ５１ｈを求めるようにしてもよい。
（ｉｉｉ） 出力電流制御部５０は、マイコンで構成しているが、これを半導体集積回路を用いた個別回路等で構成してもよい。
（ｉｖ） 実施形態では、自動車用電子制御ユニット等の電源装置４０について説明したが、本発明は種々の負荷ＲＬに対して、可変の定電流を供給することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、補正定数によって折返し電流値の補正処理を行い、出力電流指令値のフィードバック修正をするようにしたので、出力電流が理想特性に近似され、装置のばらつき等による誤差をゼロに近づけることができ、電源装置を例えば量産する場合、この量産ばらつきをゼロに近づけることができる。特に、出力電流値を複数のエリアに分けてこのエリア毎の補正定数を予め記憶手段に記憶しておき、補正処理手段により、入力した折返し電流値がどこに当てはまるかを選択し、この選択したエリアに対応する補正定数を記憶手段から読出して折返し電流値に対する補正処理を行い、出力電流の調整を行う構成にしたので、非直線性誤差による誤差に対して補正処理が有効に働き、その上、補正処理を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す電源装置の構成図である。
【図２】従来の電源装置の構成図である。
【図３】図１中のＩ／Ｖ変換回路６２の回路図である。
【図４】図１の出力電流の理想特性から各回路誤差による実測特性のずれを示す図である。
【図５】図１の出力電流特性の測定方法を示す図である。
【図６】図５の出力電流の実測特性と理想特性を示す図である。
【図７】図６のエリア７２における出力電流の実測特性と理想特性を示す図である。
【図８】図７の説明図である。
【符号の説明】
４０ 電源装置
５０ 出力電流制御部
５１ プログラム制御手段
５１ａ 出力電流値決定手段
５１ｃ 比較手段
５１ｄ フィードバック量算出手段
５１ｅ 加減算手段
５１ｆ 補正出力電流値決定手段
５１ｇ ＰＷＭ出力デュティ幅決定手段
５１ｈ 回路誤差補正処理手段
５２ ＰＷＭ出力回路
５３ Ａ／Ｄ変換回路
５４ メモリ
６１ 電流出力回路
６２ Ｉ／Ｖ変換回路
８１ 定電流源
ＲＬ 負荷
Ｓｉ センサ信号
Claims (1)
- ディジタル信号の出力電流指令値、及び補正後のディジタル信号の折返し電流値を入力し、この両入力値を比較してディジタル信号の偏差値を出力する比較手段と、
前記出力電流指令値及び前記偏差値を入力し、該出力電流指令値に該偏差値を加算又は減算して補正後のディジタル信号の出力電流値を出力する演算制御手段と、
前記ディジタル信号の出力電流値を入力し、この出力電流値をアナログ信号の出力電流値に変換して負荷へ出力する電流出力手段と、
前記負荷からのアナログ信号の折返し電流を入力し、この折返し電流をディジタル信号に変換して折返し電流値を出力する電流入力手段と、
前記負荷へ出力する前記アナログ信号の出力電流値を複数のエリアに分け、このエリア毎の装置誤差の補正値に対応する補正定数を算出し、このエリア毎の補正定数を予め記憶しておく記憶手段と、
前記折返し電流値を入力し、この折返し電流値が前記エリアのどこに当てはまるかを選択し、この選択したエリアに対応する前記補正定数を前記記憶手段から読出して該折返し電流値を補正し、この補正後のディジタル信号の折返し電流値を出力して前記比較手段に与える補正処理手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
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