JP5156229B2 - 高い情報密度で信号を伝送する方法、および、制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサから制御装置へハイレベルまたはローレベルを取るディジタル信号を含む変調信号を伝送する、信号伝送線路上の情報密度を高める方法に関する。

車両で使用されることの多くなってきたオートマティックトランスミッションでは、複数の情報を伝送するセンサが使用される。例えば回転数および回転方向を検出する回転数センサが挙げられる。検出された情報は、ビットコードなどのディジタル信号、または信号電圧とセンサ給電電圧との比などのアナログ信号により制御装置へ伝送される。伝送の確実性を高めるために、ますますパルス幅変調インタフェース（ＰＷＭインタフェース）が使用されるようになってきている。このインタフェースではパルス持続時間と称されるパルス幅と周期持続時間と称される信号周期との比が評価される。ただしＰＷＭインタフェースは、物理量に関する情報しか伝送できないという欠点を有する。独立したパラメータを、ＰＷＭインタフェースを介して伝送することはできない。

独国出願第１０２００４０２４９５４号明細書から車両のトランスミッション制御用センサが公知である。このセンサは給電電圧Ｖ_ＳとアースＧＮＤとに接続され、信号電圧Ｖ_ｏｕｔを形成する。信号電圧は２つの信号すなわちハイ信号およびロー信号の形態を取り、これら２つの信号は給電電圧Ｖ_ＳおよびアースＧＮＤのどちらとも異なる。ハイ信号およびロー信号はともにパルス幅変調信号として構成されている。
独国出願第１０２００４０２４９５４号明細書

本発明の課題は、ＰＷＭインタフェースを介して独立したパラメータを伝送できるようにすることである。

この課題は、変調信号がディジタル信号に重畳された符号化パルス信号を含むことにより解決される。

本発明は、特に複数の独立した情報を同一の線路を介して伝送する際に、信号伝送線路上の情報密度を高める方法に関する。ここで本発明によれば、有利には、さらなる処理と簡単な評価回路を介した個々の信号の復調との分離が保証される。この場合ＰＷＭ信号伝送の原理に基づく短絡識別などの利点が得られる。

本発明によれば、ディジタル信号に符号化パルス信号が重畳される。ディジタル信号のハイレベルは給電電圧によって定義され、ローレベルはアースによって定義される。パルス信号は有利には信号復号化の際に例えば簡単なＲ／Ｃ素子を介してディジタル信号から分離されるという特性を有する。つまりパルス信号は簡単にフィルタリングすることができるのである。ディジタル信号およびパルス信号の情報の評価は両方とも相応のソフトウェア機能を有するプロセッサを介して並列に行われる。

ディジタル信号に定義されたパルス幅および可変のパルス周波数を有する符号化パルス信号を重畳することにより、例えば同一の信号線路で以下に記すような情報を伝送することができる。

ディジタル信号で見ると、そのレベル位置すなわちハイレベルまたはローレベルによって、ディジタル情報０または１を伝送することができる。ディジタル信号に重畳される符号化パルス信号で見ると、符号化パルス信号の有無によって短絡の発生に関する情報が伝送される。この情報は重畳されたパルス信号の有無のみに由来する。パルスが伝送されず、符号化パルス信号のハイレベルが生じる場合、センサ給電電圧への短絡が発生していることになる。また符号化パルス信号に関してパルスが検出されず、ローレベルが生じる場合、アースへの短絡が発生していることになる。パルス幅変化の発生により、別のディジタル情報を伝送することもできる。パルス幅が変化しない場合、例えばセンサの欠陥が結論される。

パルス発生器により符号化パルス信号に対して種々の段階のパルス幅が形成される場合、符号化ディジタル情報が得られる。例えば、全部で４つの段階すなわち５０μｓ，１００μs，１５０μｓ，２００μｓのパルス幅が許容される。これによりセンサの正確な動作に関する情報および例えば所定の温度値、パルス幅およびパルスシーケンスに関する付加的なディジタル情報が符号化されて伝送される。

例えば、５０μｓのパルスｘ、１００μｓのパルスｘ＋１、５０μｓのパルスｘ＋２、１００μsのパルスｘ＋３のパルス幅変化が存在する場合、センサの正確な動作が結論され、所定の温度範囲に関する付加的なディジタル情報が伝送される。また、５０μｓのパルスｘ、２００μｓのパルスｘ＋１、５０μｓのパルスｘ＋２、２００μsのパルスｘ＋３のパルス幅変化が存在する場合、センサの正確な動作が結論され、所定の温度を上回る温度に関する付加的なディジタル情報が伝送される。

符号化パルス信号の形成されるパルス周波数により、パルス幅変調の際に評価可能な別の情報が伝送される。

ディジタル信号と符号化パルス信号を重畳することによるさらなる有利な特徴は、符号化パルス信号の搬送波信号がディジタル信号となることにある。したがって、符号化パルス信号のパルス周波数により、特に定義されたパルス幅またはパルス持続時間と周期持続時間との比に関する情報を伝送することができる。

フィルタリング、つまりディジタル信号とこれに重畳された符号化パルス信号との分離は例えばローパスフィルタを介して行われる。このローパスフィルタを介して、ハードウェア制御のためのディジタル信号が変調信号すなわちディジタル信号および符号化パルス信号の重畳信号からフィルタリングされる。変調信号は搬送波信号を考慮して例えばプロセッサにより符号化パルス信号のパルス幅およびパルス周波数に関して並列に評価される。当該の信号情報によりプロセッサにおいて例えば位置情報が計算され、これにより車両のオートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置を識別することができる。

図面に基づき本発明を以下に詳細に説明する。

図１には本発明の搬送波信号に符号化パルス信号の重畳された変調信号の実施例が示されている。

本発明の変調信号１０は搬送波信号として用いられるディジタル信号１２を含む。ディジタル信号１２はハイレベル１４（Ｈ）またはローレベル１６（Ｌ）に相応するレベル位置１８を取る。図１に示されている変調信号１０のディジタル信号１２はハイレベル１４からローレベル１６へ移行するレベル変化２０を有する。ハイレベル１４は給電電圧のレベルに相応し、これに対してローレベル１６はセンサアースに相応する。

ディジタル信号１２には符号化パルス信号２２が重畳される。符号化パルス信号２２は設定可能なパルスシーケンス２６によって形成された個別パルスを含む。当該の個別パルスはパルスポーズ（Pulspause）３０により相互に分離される。このパルスポーズは詳細に図示されていないパルス幅変調装置のパルス発生器を介して個別パルスが形成される時間間隔に相応する。符号化パルス信号２２の個別パルスのパルス幅２４は図１に示されているように変化しうる。

したがって変調信号１０はディジタル信号１２および符号化パルス信号２２を含む。符号化パルス信号２２が存在する場合、短絡が発生していないことが結論される。これについては図２、図３に則して説明する。

ディジタル信号１２のそれぞれのレベル位置１８、すなわちハイレベル１４またはローレベル１６の印加はディジタル処理可能な情報となる。当該の情報はディジタル信号評価のための評価段３８においてハードウェア制御のために用いられる。

図２にはディジタル信号と第１のパルス周波数を有する第１のパルス信号とが重畳された本発明の変調信号が示されている。

車両のオートマティックトランスミッションではセレクトレバー位置の検出のために位置センサが使用される。位置センサは以下に列記する情報および場合によりその他のオートマティックトランスミッション制御装置または機関制御装置のための情報を形成する。すなわち、その時点のセレクトレバー位置に関する情報、短絡監視情報、センサの自己監視情報などに関する信号は必須である。またその時点でのセレクトレバー位置Ｐ，Ｎに関するディジタルの情報も必要である。車両はセレクトレバーがＰまたはＮに入っていなければスタートできないからである。位置情報の評価に必要な制御装置内のマイクロプロセッサを作動できない幾つかの動作条件を考慮するには、セレクトレバー位置Ｐ，Ｎの情報をハードウェア制御のためのディジタル信号として形成すると確実である。

例えばセレクトレバー位置"ＰまたはＮ"または"Ｐ，Ｎ以外"の位置情報に用いられる図１のディジタル信号１２に符号化パルス信号２２が重畳されると、符号化により自己監視情報が伝達され、パルス周波数によりセレクトレバー位置の正確な情報、例えば移動距離に沿った位置Ｐ，Ｚ１，Ｒ，Ｚ２，Ｎ，Ｚ３，Ｄ，Ｚ４，４，Ｚ５，３，Ｚ６，２が伝達される。これに関連して、セレクトレバーの中間領域Ｚ１〜Ｚ６は、位置Ｐ，Ｄ，Ｒ，Ｎ，４，３，２以外へのセレクトレバーの移動距離を表している。中間領域Ｚ１〜Ｚ６はパルス周波数を介して同様に検出することができる。

符号化パルス信号２２の役割は短絡ステータス情報を送出することである。パルスが送出されず、符号化パルス信号２２のハイレベル１４が生じる場合、センサ給電電圧への短絡が発生していると結論される。また符号化パルス信号に関してパルスが生じず、ローレベル１６が生じる場合、アースへの短絡が発生していると結論される。続くパルスが交番的に種々に定義されたパルス幅で発生する場合、そこからディジタル情報を取得することができる。さらに符号化パルス信号２２の個別パルスのパルス幅２４には別のディジタル情報が含まれる。これは図４に示されている評価プロセッサ４０で評価される。

図２からは、変調信号１０が一定にハイレベル１４を取るディジタル信号１２を含むことがわかる。当該の信号レベルは例えばオートマティックトランスミッションのセレクトレバーが位置"ＰまたはＮ"にあることに関する情報を含む。

ディジタル信号１２には符号化パルス信号２２が重畳される。当該の信号は所定のパルス周波数３２を有する。このパルス周波数３２に依存して符号化パルス信号２２の個別パルスごとに図２のようにパルスポーズ３０が発生する。図２に示されている符号化パルス信号２２の個別パルスは同一のパルス幅２４を有する。パルス周波数３２は所定の位置、例えばオートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置Ｐに相応する。こうした符号化により一定のパルス幅２４を有するパルスをきわめて簡単にフィルタリングできるという利点が得られる。例えばセレクトレバーの位置Ｐおよび任意の別の位置（図３を参照）に関する情報はパルス周波数そのものおよびパルス持続時間と周期持続時間との比に含まれる。後者の手段は信号伝送が時間素子の精度から独立するという利点を有する。セレクトレバー位置"ＰまたはＮ"あるいは"Ｐ，Ｎ以外"に関するディジタル情報は簡単なＲ／Ｃ素子を介した符号化パルス信号２２の個別パルスのフィルタリングにより図４に示されているように得られる。

図３にはディジタル信号と第２のパルス周波数の第２のパルス信号とが重畳された変調信号が示されている。

図３からは、変調信号１０のディジタル信号１２が所定の時間で見て一定にローレベル１６を有することがわかる。図２の変調信号１０とは異なり、図３では、符号化パルス信号２２の個別パルスは第２のパルス周波数３４に依存するパルスポーズ３０を有する。図２，図３の符号化パルス信号２２の個別パルスを比較すると、図３の符号化パルス信号２２の個別パルスは時間的に大きな間隔を置いて存在することがわかる。これは設定された第２のパルス周波数３４に依存する。当該の個別パルスごとのパルス周波数の情報、すなわち第２のパルス周波数３４の情報は、別の位置、例えばオートマティックトランスミッションの位置Ｒに関する評価可能情報の基礎となる。当該の情報は、図４に示されている評価プロセッサにおいて、搬送波信号すなわちこの場合ローレベル１６を有するディジタル信号１２から独立にフィルタリングされる。

図４には図１〜図３の変調信号のディジタル信号とこれに重畳された符号化パルス信号とを分離する回路のブロック図が示されている。変調信号１０はローパスフィルタ３６へ供給される。ローパスフィルタは変調信号１０のディジタル信号１２の成分をフィルタリングし、これを評価段３８へ供給する。評価段３８はディジタル信号のハイレベル１４またはローレベル１６を評価する。ディジタル信号１２のレベル位置１８に依存してハードウェア制御が行われる。したがって例えばディジタル信号１２のレベル位置１８に基づいて、オートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置"ＰまたはＮ"が識別された場合、シフト過程をイネーブルすることができる。

変調信号１０はそのほかに評価プロセッサ４０へも供給される。評価プロセッサ４０内で符号化パルス信号２２の変調周波数、例えば図２に示されている第１のパルス周波数３２および図３に示されている第２のパルス周波数３４の評価が行われ、評価結果に依存して車両のオートマティックトランスミッションのいずれかのセレクトレバー位置が結論される。所定の位置に相応する第１のパルス周波数３２、第２のパルス周波数３４または他の任意のパルス周波数に依存して、イベントがトリガされるかまたはイベントの発生が抑圧される。センサの自己監視は、パルス幅の変化が間隔を置いて出力されたパルスによって形成されることにより実現される。パルス幅の変化が生じていればセンサは正常であり、同一のパルス幅で連続するパルスが発生していればセンサは故障している。信号伝送の精度は各パルス持続時間の比またはパルス持続時間と周期持続時間との比を形成することにより著しく改善される。符号化パルス信号の形成または時間制御のために所定の周波数で振動する発振器が使用される。当該の周波数は許容差を有しており、温度および経時劣化によって変化する。制限された時間範囲において当該の周波数の変化は小さい。パルス持続時間も周期持続時間も同じ周波数の許容差の影響を受けるので、これらのパラメータの比を形成することにより誤差をほぼ消去することができる。

本発明のディジタル信号および符号化パルス信号を含む変調信号を示す図である。 ディジタル信号と第１のパルス周波数の符号化パルス信号とが重畳された変調信号を示す図である。 ディジタル信号と第２のパルス周波数の符号化パルス信号とが重畳された変調信号を示す図である。 変調信号を評価する装置のブロック図である。

符号の説明

１０ 変調信号、 １２ ディジタル信号、 １４ ハイレベル、 １６ ローレベル、 １８ レベル位置、 ２０ レベル変化、 ２２ 符号化パルス信号、 ２４ パルス幅、 ２６ パルスシーケンス、 ２８ パルス幅変化、 ３０ パルスポーズ、 ３２ 第１のパルス周波数、 ３４ 第２のパルス周波数、 ３６ ローパルフィルタ、 ３８ 評価段、 ４０ 評価プロセッサ

Claims (8)

1. センサから、少なくとも、評価プロセッサ（４０）、フィルタ（３６）および評価段（３８）を含む制御装置へ、高い情報密度で信号を伝送する方法であって、
   ただし、前記フィルタ（３６）と前記評価段（３８）とは前記プロセッサ（４０）によって形成されておらず、
   前記センサの出力する情報を含むディジタル信号（１２）に、可変のパルス幅および可変のパルス周波数を有し別の情報を含むパルス信号（２２）を重畳することにより、パルス幅変調信号（１０）を形成し、ただし、前記ディジタル信号（１２）は前記パルス幅変調信号（１０）から前記フィルタ（３６）によって分離可能であり、
   前記パルス幅変調信号（１０）を前記制御装置へ伝送し、
   前記パルス幅変調信号（１０）から前記フィルタ（３６）によって前記ディジタル信号（１２）を取り出し、該取り出されたディジタル信号（１２）を前記評価段（３８）へ伝送して前記評価段（３８）により前記センサの出力する情報を取得し、
   他方で、パルス幅変調信号（１０）を前記評価プロセッサ（４０）へ伝送して前記評価プロセッサ（４０）により前記別の情報を取得する
   ことを特徴とする高い情報密度で信号を伝送する方法。
2. 前記センサは車両のオートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置を識別する位置センサであり、
   前記評価段（３８）により、前記ディジタル信号（１２）のレベルに基づいてセレクトレバー位置"ＰまたはＮ"あるいは"Ｐ，Ｎ以外"を識別する、
   請求項１記載の高い情報密度で信号を伝送する方法。
3. 前記評価プロセッサ（４０）により、前記パルス幅変調信号（１０）のパルス幅（２４）またはパルス幅変化の発生（２８）またはパルス周波数（３２，３４）を評価して、前記別の情報を取得する、
   請求項１または２記載の高い情報密度で信号を伝送する方法。
4. 前記センサは車両のオートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置を識別する位置センサであり、
   前記評価プロセッサ（４０）により、前記パルス幅変調信号（１０）のパルス幅変化の発生（２８）に基づいて前記位置センサの正常動作または故障を識別し、前記パルス幅変調信号（１０）のパルス周波数（３２，３４）に基づいてセレクトレバーの移動距離に沿ったセレクトレバー位置（Ｚ１，Ｒ，Ｚ２，Ｚ３，Ｄ，Ｚ４，４，Ｚ５，３，Ｚ６，２）を識別する、
   請求項３記載の高い情報密度で信号を伝送する方法。
5. センサから高い情報密度で信号が伝送される制御装置であって、
   該制御装置は、少なくとも、評価プロセッサ（４０）とフィルタ（３６）および評価段（３８）とを含み、
   ただし、前記フィルタ（３６）と前記評価段（３８）とは前記プロセッサ（４０）によって形成されておらず、
   前記センサの出力する情報を含むディジタル信号（１２）に、可変のパルス幅および可変のパルス周波数を有し別の情報を含むパルス信号（２２）を重畳することにより、パルス幅変調信号（１０）が形成され、ただし、前記ディジタル信号（１２）は前記パルス幅変調信号（１０）から前記フィルタ（３６）によって分離可能であり、
   前記パルス幅変調信号（１０）が前記制御装置へ伝送され、
   前記パルス幅変調信号（１０）から前記フィルタ（３６）によって前記ディジタル信号（１２）が取り出され、該取り出されたディジタル信号（１２）が前記評価段（３８）へ伝送されて前記評価段（３８）により前記センサの出力する情報が取得され、
   他方で、パルス幅変調信号（１０）が前記評価プロセッサ（４０）へ伝送されて前記評価プロセッサ（４０）により前記別の情報が取得される
   ことを特徴とする制御装置。
6. 前記センサが車両のオートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置を識別する位置センサである場合に、
   前記評価段（３８）により、前記ディジタル信号（１２）のレベルに基づいてセレクトレバー位置"ＰまたはＮ"あるいは"Ｐ，Ｎ以外"が識別される、
   請求項５記載の制御装置。
7. 前記評価プロセッサ（４０）により、前記パルス幅変調信号（１０）のパルス幅変化の発生（２８）またはパルス幅（２４）またはパルス周波数（３２，３４）が評価されて、前記別の情報が取得される、
   請求項５または６記載の制御装置。
8. 前記センサが車両のオートマティックトランスミッションのセレクトレバー位置を識別する位置センサである場合、
   前記評価プロセッサ（４０）により、前記パルス幅変調信号（１０）のパルス幅変化の発生（２８）に基づいて前記位置センサの正常動作または故障が識別され、前記パルス幅変調信号（１０）のパルス周波数（３２，３４）に基づいてセレクトレバーの移動距離に沿ったセレクトレバー位置（Ｚ１，Ｒ，Ｚ２，Ｚ３，Ｄ，Ｚ４，４，Ｚ５，３，Ｚ６，２）が識別される、
   請求項７記載の制御装置。

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