JP5331730B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用の内燃機関制御装置に関する。

一般に、自動車用の内燃機関制御装置は、マイコン，入力信号処理回路，出力ドライバ回路の三者で構成される。入力信号処理回路は各種センサからの信号を処理してマイコンに引き渡し、マイコンはこれらの入力信号に基づき最適な運転状態になるように出力ドライバ回路を駆動して各種アクチュエータを制御している。

ここで、近年の出力ドライバ回路では、パワーＭＯＳＦＥＴを複数チャネル分集積化しシリアル通信インタフェースなどを１チップ化したドライバＩＣが使われるようになってきている。このようなドライバＩＣを用いると、リレースイッチ駆動用のオン／オフ信号をマイコンからシリアル通信ラインを介してドライバＩＣに送信することができる。ＰＷＭ信号とパルス信号に関しては、マイコン内蔵のタイマに基づいてアクチュエータ毎に個別に作成し、ドライバＩＣに個別に送信している。

ＰＷＭ信号やパルス信号をマイコンから各種アクチュエータへ個別に送信する方式では、内燃機関制御装置の高機能化に伴いマイコンとドライバＩＣにおけるパッケージのピン数やＩＣ間の配線数が増加する。ピン数が多くなると１ピン当たりのパッケージサイズが大きくなり、内燃機関制御装置の小型化と高機能化の両立が困難になる。パッケージの小型化にはＩＣをＢＧＡパッケージで実装する方法もあるが、コスト面で不利である。又、マイコンのタイマポート数が多くなるため、マイコンの製造コストも増加してしまう。

そこで、マイコンではなく出力ドライバＩＣにタイマを内蔵させ、このタイマ用のクロック信号として、マイコンから時間同期式又はエンジン回転同期式のクロック信号を出力ドライバＩＣに供給する方法が開示されている（特許文献１参照）。

又、マスタ装置から複数のスレーブ装置へコマンドを送信するための同期式シリアル通信において、マスタ装置は、通信対象のスレーブ装置に対してコマンドを送信する際、送信するコマンドにその通信対象のスレーブ装置を示すスレーブ識別子を送信先スレーブ情報として付加したコマンドフレームを出力し、スレーブ装置は、マスタ装置からのコマンドフレームを受信した時、そのコマンドフレームに含まれている送信先スレーブ情報に基づいてそのコマンドフレームが自身宛のものか否か判断し、自身宛であった場合にそのコマンドフレーム内のコマンドに基づく処理を行い、更に複数のスレーブ装置のうち少なくとも２つが同一のスレーブ識別子である場合に外部から区別するための補助識別子を設け、コマンドフレーム内に、送信先スレーブ情報として通信対象のスレーブ識別子と補助識別子とを設けるシリアル通信システムが開示されている（特許文献２参照）。

特開２００４−３３９９７７号公報 特開２００４−３６２０６７号公報

特許文献１によれば、常にタイマ用のクロック信号をマイコンからドライバＩＣに出力する必要があり、マイコン−ドライバＩＣ間の回路や、ドライバＩＣのタイマ構成が複雑になる、という課題がある。

又、特許文献２によれば、スレーブ側の補助識別子を有効にするために、スレーブ側に識別用の信号ピンが必要になる他、複数のコマンドを送信する場合に、コマンドフレーム内の通信対象のスレーブ識別子と補助識別子を省略するので、大量の通信が発生すると他の処理に待ち時間が発生し、ひいては、タイミングを優先して駆動すべき自動車用内燃機関制御装置には不適である、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、マイコンとその周辺のピン数を減らしつつ、大量の通信が発生した場合にもタイミングが重要な処理には待ち時間が発生しない、内燃機関制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の１つは次の通りである。

当該内燃機関制御装置は、各種センサからの信号に基づいて入力側信号を送信する入力信号処理回路と、入力側信号に基づいて自動車の状態を制御する出力側信号を送信するマイコンと、出力側信号に基づいて各種アクチュエータを駆動する出力ドライバ回路と、入力信号処理回路，マイコン，出力ドライバ回路を同期式シリアル通信により接続する通信ラインとを有し、入力信号回路とマイコンとの間に設けられ、入力信号処理回路からマイコンへタイミングコントロール信号を伝達する第１のタイミングコントロール信号伝達手段、及び、マイコンと出力ドライバ回路との間に設けられ、マイコンから出力ドライバ回路へタイミングコントロール信号を伝達する第２のタイミングコントロール信号伝達手段の内、少なくとも一方を備える。

本発明によれば、マイコンとその周辺のピン数を減らしつつ、大量の通信が発生した場合にもタイミングが重要な処理には待ち時間が発生しない、内燃機関制御装置を提供することにある。

実施例１の全体構成を示すブロック図。 実施例１のシリアル通信のコマンドフレーム構成を示す図。 実施例１の一部を示すブロック図。 図３の構成におけるタイミングコントロールを示す図。 実施例１の一部を示すブロック図。 図５の構成におけるタイミングコントロールを示す図。 実施例１におけるタイミングコントロールを示す図。 実施例２の一部を示すブロック図。 実施例３の一部を示すブロック図。 実施例４の一部を示すブロック図。 実施例５の一部を示すブロック図。 実施例６の一部を示すブロック図。

以下、図を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は、実施例１の内燃機関制御装置の全体構成を示す。

当該内燃機関制御装置は、マイコン１と、出力ドライバ回路である少なくとも２個の出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ又は、入力処理回路である少なくとも２個の入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂを備えている。

尚、他の入力回路，出力回路，通信回路，電源回路などの構成部品は図示していない。

マイコン１は、ＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３，Ａ／Ｄ変換器１０４，タイマ１０５，シリアル通信インタフェース１０６を備えている。

ＣＰＵ１０１は、Ａ／Ｄ吸入空気量，吸気圧，アクセル開度，電子スロットル開度，各種温度センサ，各種スイッチ信号，クランク角度センサなどの入力信号を受け、ＲＯＭ１０２に内蔵されたプログラムに従い、出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂやその他の出力ドライバＩＣが駆動するインジェクタ，イグナイタ，電子スロットルモータ，各種ソレノイド，各種リレーなどを制御する。

ここで、電子スロットルモータや各種ソレノイドを駆動する信号には、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号と、オン／オフに応じたＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号とがある。又、インジェクタやイグナイタを駆動する信号はエンジン回転に同期させたパルス信号であり、各種リレーを駆動する信号はオン／オフに応じたＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号である。

シリアル通信インタフェース１０６は、ＣＰＵ１０１からの指令に基づき、シリアル通信を行う。ここでいうシリアル通信とは、次に述べる構成による同期式シリアル通信である。マスタ装置をマイコン１、スレーブ装置を出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ、入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂとする。マスタ装置からスレーブ装置へのデータ出力信号となるシリアル出力信号１１１（Ｔｘ信号とも呼ぶ）、スレーブ装置からマスタ装置へのデータ入力信号となるシリアル入力信号１１２（Ｒｘ信号とも呼ぶ）、及び、これらの信号と同期させるシリアルクロック信号１１３の３本の共通信号ラインによって、マスタ装置であるマイコン１、スレーブ装置である出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ、入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂが接続されている。

入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂは、Ａ／Ｄ吸入空気量，吸気圧，アクセル開度，電子スロットル開度，各種温度センサ，各種スイッチ信号，クランク角度センサなどの入力信号を、入力信号処理回路３０２で受ける。これらの入力信号のうち、アナログ信号は信号の電圧レベルに応じてＡ／Ｄ変換を行ったデジタル信号を、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号はＨｉｇｈレベルの時は「１」、Ｌｏｗレベルの時は「０」のデジタル信号を、通信Ｉ／Ｆ回路３０１に伝達し、マスタ装置であるマイコン１からシリアル通信で送信されるコマンドに従って、接続している各種入力信号の状態を、シリアル通信でマイコン１に送信する。

入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂは、同一の構成を持ったＩＣであり、補助識別回路３０３への入力信号のレベルに応じて、自身（例えば入力処理ＩＣ３Ａ）と、自身と同一構成を持つ他のＩＣ（例えば入力処理ＩＣ３Ｂ）とを識別する信号を、補助識別回路３０３から通信Ｉ／Ｆ回路３０１に伝達する。図１の場合、入力処理ＩＣ３Ａの補助識別回路３０３の入力信号は、ＩＣ外部に接続された信号がないためＩＣ内部のプルダウン抵抗３０４によってＬｏｗ信号となり、入力処理ＩＣ３Ａの補助識別回路３０３は「０」を通信Ｉ／Ｆ回路３０１に伝達する。入力処理ＩＣ３Ｂの補助識別回路３０３の入力信号は、ＩＣ外部にＨｉｇｈレベルの電源３０５が接続しているためＨｉｇｈ信号となり、入力処理ＩＣ３Ｂの補助識別回路３０３は「１」を通信Ｉ／Ｆ回路３０１に伝達する。この補助識別回路３０３の信号レベルにより、マイコン１からシリアル通信で送信されるコマンドが、自身に向けたものであった場合はそのコマンドに応答し、接続している各種入力信号の状態をシリアル通信でマイコン１に送信する。

出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂは、マスタ装置であるマイコン１からシリアル通信で送信されるコマンドを通信Ｉ／Ｆ回路２０１で受け、そのコマンドの内容に従い目的のドライバ回路２０３のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する。コマンドの内容がパルス幅変調（ＰＷＭ）信号やパルス信号である場合は、タイマ回路２０２を用いて目的のドライバ回路２０３を制御する。このようにして、インジェクタ，イグナイタ，電子スロットルモータ，各種ソレノイド，各種リレーなどを制御する。

出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂは、同一の構成を持ったＩＣであり、補助識別回路２０４への入力信号のレベルに応じて、自身（例えば出力ドライバＩＣ２Ａ）と、自身と同一構成を持つ他のＩＣ（例えば出力ドライバＩＣ２Ｂ）とを識別する信号を、補助識別回路２０４から通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。図１の場合、出力ドライバＩＣ２Ａの補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部に接続された信号がないためＩＣ内部のプルダウン抵抗２０５によってＬｏｗ信号となり、出力ドライバＩＣ２Ａの補助識別回路２０４は「０」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。出力ドライバＩＣ２Ｂの補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部にＨｉｇｈレベルの電源２０６が接続しているためＨｉｇｈ信号となり、出力ドライバＩＣ２Ｂの補助識別回路２０４は「１」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。この補助識別回路２０４の信号レベルにより、マイコン１からシリアル通信で送信されるコマンドが自身に向けたものであった場合はそのコマンドに応答し、接続している各種出力を駆動するドライバ回路２０４を制御する。

次に、図２を用いて、シリアル通信のコマンドフレームの構成を説明する。

図２（Ａ）は、実施例１におけるシリアル通信のコマンドフレームの内容を示す。

マスタ装置であるマイコン１と、スレーブ装置である出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ、入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂとを接続するシリアル通信は、スレーブ識別子２１，スレーブ補助識別子３１，コマンド，データ等４１の順で構成されるコマンドフレーム１１を通信単位とする。

スレーブ識別子２１は、スレーブ側ＩＣ（出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ、入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂ）の種類を示し通信対象を指示する。スレーブ補助識別子３１は、２つ以上の同一構成のスレーブ側ＩＣを通信対象とする場合にそれぞれのＩＣを区別するために用いられる。コマンド，データ等４１は、図２（Ｂ）に示すような通信対象となるスレーブ側ＩＣに対し指示するコマンドや引き渡すデータ（例えば、通信チャネル，ＰＷＭの有無，信号の周波数，ＤＵＴＹ値、後述するタイミングコントロールの有無など）、又は、図２（Ｃ）に示すような通信対象となるスレーブ側ＩＣが返答するデータ（例えば、通信チャネル，信号レベル，タイミングコントロールの有無など）を含む。

１回目に限らず、２回目以降のすべての通信において、コマンドフレーム１１は、スレーブ識別子２１，スレーブ補助識別子３１，コマンド，データ等４１の順に構成され、これらのいずれも省略されることはない。例えばＮ回目（Ｎ：２以上の自然数）の通信におけるコマンドフレーム１Ｎは、スレーブ識別子２Ｎ，スレーブ補助識別子３Ｎ，コマンド，データ等４Ｎの順に構成される。このようにすべてのコマンドフレーム１１にスレーブ識別子２１，スレーブ補助識別子３１を付与することで、これらの識別子を省略する方式に比べて、通信対象となるスレーブ側ＩＣが頻繁に切り替わる自動車用内燃機関の制御に適した処理速度を実現できる。

図３は、実施例１における出力ドライバ回路側のタイミングコントロール信号伝達ライン周辺の構成を示す。

出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂは、マスタ装置であるマイコン１からシリアル通信で送信されるコマンドを、通信Ｉ／Ｆ回路２０１で受け、そのコマンドの内容に従い、目的のドライバ回路２０３のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する。コマンドの内容が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号や、パルス信号である場合は、タイマ回路２０２を用いて、目的のドライバ回路２０３を制御する。この時、目的のドライバ回路２０３の制御をシリアル通信で伝達可能な時間間隔よりも短い時間間隔で行う必要のある場合、マイコン１に内蔵されているタイマ１０５から出力され、出力ドライバＩＣ２Ａに内蔵されている通信Ｉ／Ｆ回路２０１に入力される出力側タイミングコントロール信号１１４を使用する。

図４は、この出力側タイミングコントロール信号１１４を使った目的のドライバ回路２０３を制御する一例を示す。予めシリアル通信のコマンドとして、ワンショットパルス期間２２２の間、ドライバ信号２２１をＯＮさせる信号を出力ドライバＩＣ２Ａに内蔵されている通信Ｉ／Ｆ回路２０１に送信しておき、送信した内容を実施する出力実施タイミング１１４Ａとして、この出力側タイミングコントロール信号１１４のエッジ変化（Ｈｉｇｈ⇒Ｌｏｗ又は、Ｌｏｗ⇒Ｈｉｇｈ）を伝達する。この出力実施タイミング１１４Ａを受け、通信Ｉ／Ｆ回路２０１は、ドライバ回路２０３に対し、予めシリアル通信で送信されたコマンドに従いドライバコントロール信号２２０を伝達する。ドライバ回路２０３は、この信号に従って目的のドライバ信号２２１をワンショットパルス期間２２２の間ＯＮさせる。

このようにすることで、目的のドライバ回路２０３の制御をシリアル通信で伝達可能な時間間隔よりも短い時間間隔で行う必要のある場合であっても、出力ドライバＩＣ２Ａ内蔵のタイマ回路２０２をカウントするためのクロック信号として、マイコンから時間同期式のクロック信号又は、エンジン回転同期のクロック信号を出力ドライバＩＣに供給する必要がなく、マイコン１と出力ドライバＩＣ２Ａ間の回路や、ドライバＩＣのタイマ構成を簡略化することができる。

図５は、実施例１における入力処理回路側のタイミングコントロール信号伝達ライン周辺の構成を示す。

入力処理ＩＣ３Ａは、入力信号を、入力信号処理回路３０２で受け、アナログ信号は、信号の電圧レベルに応じてＡ／Ｄ変換を行ったデジタル信号を、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号は、Ｈｉｇｈレベルの時は、「１」、Ｌｏｗレベルの時は、「０」のデジタル信号を、通信Ｉ／Ｆ回路３０１に伝達し、マスタ装置であるマイコン１からシリアル通信で送信されるコマンドに従って、接続している各種入力信号の状態を、シリアル通信で、マイコン１に送信する。この時、目的の入力信号３０６の変化を、シリアル通信で伝達可能な時間間隔よりも短い時間間隔でマイコン１に伝達する必要のある場合、入力処理ＩＣ３Ａに内蔵されている通信Ｉ／Ｆ回路３０１から出力され、マイコン１に内蔵されているタイマ１０５に入力される入力側タイミングコントロール信号１１５を使用する。

図６は、この入力側タイミングコントロール信号１１５を使った入力信号３０６のタイミング伝達を示す一例である。マイコン１は、予めシリアル通信のコマンドとして、目的の入力信号３０６のエッジ変化（Ｈｉｇｈ⇒Ｌｏｗ又は、Ｌｏｗ⇒Ｈｉｇｈ）が発生した入力実施タイミング３０６Ａに、入力側タイミングコントロール信号１１５の信号レベルを変化（Ｈｉｇｈ⇒Ｌｏｗ又は、Ｌｏｗ⇒Ｈｉｇｈ）させるように入力処理ＩＣ３Ａに指示する。入力処理ＩＣ３Ａに内蔵された入力信号処理回路３０２は、目的の入力信号３０６の入力実施タイミング３０６Ａを検出したことを、通信Ｉ／Ｆ回路３０１に伝達し、通信Ｉ／Ｆ回路３０１は、入力側タイミングコントロール信号１１５の信号レベルを変化させる。

このようにすることで、目的の入力信号３０６の信号レベル変化をシリアル通信で伝達可能な時間間隔よりも短い時間間隔で行う必要のある場合であっても、入力処理ＩＣ３Ａにタイマを内蔵させる必要がなく、マイコン１と、入力処理ＩＣ３Ａ間の回路を簡略化することができる。

図７は、タイミングコントロール信号を用いたエンジン制御の一例を示したタイミング図である。

エンジンの回転角がある値になったときに、エンジンに点火する制御を行うとする。エンジン角度カウンタからの入力データは図のように変化している。図に示す点火ＯＮタイミングに先立ち、マイコン１はシリアル通信にて図に示す内容のコマンドフレームを出力ドライバＩＣ（例えば、出力ドライバＩＣ２Ａ）に送信する。このコマンドフレームのコマンド，データ等４１には本コマンドフレームの内容がタイミングコントロール信号を待って実施されることを示すデータ（「タイミング有」）が含まれているため、出力ドライバＩＣ２Ａはコマンド，データ等４１の内容の実施準備を行い、マイコン１からのタイミングコントロール信号の伝達（エッジ変化）まで待機する。この例での実施準備は、コマンド，データ等４１のパルス期間データに基づき、ワンショットパルス期間を計算する出力ドライバＩＣ内カウンタをセットすることなどである。

マイコン１が、エンジンの回転角が点火ＯＮタイミングの値となったことを判断し、出力実施タイミング１１４Ａとして出力側タイミングコントロール信号１１４を送信する（エッジ変化を起こす）と、出力ドライバＩＣ２Ａはドライバコントロール信号２２０を先にセットした出力ドライバＩＣ内カウンタが０になるまで送信する。これにより、点火ドライバ信号２２２がパルス期間の間ＯＮとなり、希望のタイミングでのエンジン点火が実施されることとなる。

このように、処理内容をマスタ装置（マイコン１）からスレーブ装置（出力ドライバＩＣ２Ａや入力処理ＩＣ３Ａなど）に予めシリアル通信で伝達しておき、その処理を開始するタイミングのみをタイミングコントロール信号として通知することで、シリアル通信の一度に１つのデータしか流れないという特徴による処理待ちの発生を回避することができる。この処理待ちの回避は、割り込みが多く発生し、又、処理の実施タイミングが重要である内燃機関の制御に特に好適な特徴である。

実施例１では出力側タイミングコントロール信号１１４，入力側タイミングコントロール信号１１５の双方を備えているが、これらは制御の性質に応じてどちらか片方だけ備えてもよい。例えば出力側では割り込みが頻繁に発生するが、入力側では割り込みが起こりにくいような制御装置の場合、出力側タイミングコントロール信号１１４のみを備え、入力側タイミングコントロール信号１１５は省略した構成であってもよい。

図８を用いて、補助識別回路の第２の構成例を説明する。

マイコン１，シリアル出力信号１１１，シリアル入力信号１１２，シリアルクロック信号１１３，出力ドライバＩＣ２Ａは、図１で説明したものと同様である。

出力ドライバＩＣ２Ａにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部に接続された信号がないためＩＣ内部のプルダウン抵抗２０５によってＬｏｗ信号となり、補助識別回路２０４は「００」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

出力ドライバＩＣ２Ｂにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部にＨｉｇｈレベルの電源２０６Ｂが接続しているため第１のＨｉｇｈ信号となり、補助識別回路２０４は「０１」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

出力ドライバＩＣ２Ｃにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部に出力ドライバＩＣ２Ｂに接続しているものとは電圧レベルが異なるＨｉｇｈレベルの電源２０６Ｃが接続しているため第２のＨｉｇｈ信号となり、補助識別回路２０４は「１０」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

例えば電源２０６Ｂとして５ＶのＶＣＣ電源を用い、電源２０６Ｃとして１２Ｖのバッテリ電源を用いることができる。この他、３.３Ｖのマイコン用電源を用いてもよい。

ここでは出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを例にとったが、図１における入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂでも同様の補助識別回路３０３を構成できる。

このような構成により、１種類の補助識別回路２０４を用いて少なくとも２つ（図８の例では３つ）の同一構成のＩＣをシリアル通信上で識別することができる。

図９を用いて、補助識別回路の第３の構成例を説明する。

マイコン１，シリアル出力信号１１１，シリアル入力信号１１２，シリアルクロック信号１１３は、図１で説明したものと同様である。

出力ドライバＩＣ２Ａにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部に接続された信号がないためＩＣ内部のプルアップ抵抗２０７とプルダウン抵抗２０５によって、電源２０８の電圧を半分に抵抗分割した電圧であるＭｉｄ信号となり、補助識別回路２０４は「０１」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

出力ドライバＩＣ２Ｂにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部にＨｉｇｈレベルの電源２０６が接続しているためＨｉｇｈ信号となり、補助識別回路２０４は「１０」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

出力ドライバＩＣ２Ｃにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部にＬｏｗレベルのＧＮＤ２０９が接続しているためＬｏｗ信号となり、補助識別回路２０４は「００」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

ここでは出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを例にとったが、図１における入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂでも同様の補助識別回路３０３を構成することができる。

このような構成にすることで、１種類の補助識別回路２０４を用いて、３つまでの同一のＩＣをシリアル通信上で識別することができる。

図１０を用いて、補助識別回路の第４の構成例を説明する。

出力ドライバＩＣ２Ａにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ外部に定電流源２１１Ａが接続され、電源２０６にプルアップされている。定電流源２１１Ａから流れ出た電流は、出力ドライバＩＣ２Ａ内部に設けられているプルダウン抵抗２０５を流れ、ＩＣの基準ＧＮＤに対し電位差を生じる。この電位差を電流検出回路２１０で検出し、補助識別回路２０４は電流値に応じたデジタル信号を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

定電流源２１１Ａから流れ出る電流と、補助識別回路２０４が出力するデジタル信号は、比例関係にあり、例えば、１ｍＡの時「１」、２ｍＡの時「２」の様に、予め設定した電流閾値を基準にデジタル信号を決めることができる。

このようにすることで、１種類の補助識別回路２０４を用いて、少なくとも２つの同一のＩＣをシリアル通信上で識別することができる。

図１１を用いて、補助識別回路の第５の構成例を説明する。

出力ドライバＩＣ２Ａにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ内部のプルアップ抵抗２０７とプルダウン抵抗２０５によって電源２０８の電圧を半分に抵抗分割した電圧であるＭｉｄ信号となる中間電位点２１２に出力ドライバＩＣ２Ａの内部で接続されており、補助識別回路２０４は「０１」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。補助識別回路２０４の入力信号と中間電位点２１２のＩＣ内部での接続はＩＣ製造時に行われ、出力ドライバＩＣ２Ａは補助識別「０１」に固定されたＩＣとして製造される。

出力ドライバＩＣ２Ｂにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ内部の電源２０８の電圧であるＨｉｇｈ信号となる高電位点２１３に出力ドライバＩＣ２Ｂの内部で接続されており、補助識別回路２０４は「１０」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。補助識別回路２０４の入力信号と高電位点２１３のＩＣ内部での接続はＩＣ製造時に行われ、出力ドライバＩＣ２Ｂは補助識別「１０」に固定されたＩＣとして製造される。

出力ドライバＩＣ２Ｃにおいて、補助識別回路２０４の入力信号は、ＩＣ内部のＧＮＤ電圧であるＬｏｗ信号となる低電位点２１４に出力ドライバＩＣ２Ｃの内部で接続されており、補助識別回路２０４は「００」を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。補助識別回路２０４の入力信号と低電位点２１４のＩＣ内部での接続はＩＣ製造時に行われ、出力ドライバＩＣ２Ｃは補助識別「００」に固定されたＩＣとして製造される。

ここでは出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを例にとったが、図１における入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂでも同様の補助識別回路３０３を構成できる。

このような構成にすることで、１種類の補助識別回路２０４を用いて、少なくとも２つ（図１１の例では３つ）の同一のＩＣをシリアル通信上で識別することができる。

図１２を用いて、補助識別回路の第６の構成例を説明する。

補助識別回路２０４は、フラッシュＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等で構成される不揮発性メモリ２１８に記憶された補助識別信号に基づいて、補助識別信号を通信Ｉ／Ｆ回路２０１に伝達する。

内燃機関制御装置の製造時出荷試験、又は、出力ドライバＩＣ２Ａの製造時出荷試験において、出力ドライバＩＣ２Ａにシリアル通信を通じて、通信Ｉ／Ｆ回路２０１に補助識別子設定コマンドを送信して、出力ドライバＩＣ２Ａを補助識別子設定モードに設定した時に、予め決められた外部出力ピン２１６を電源２１５に接続してＨｉｇｈ状態にすることで、識別判定回路２１７において、補助識別信号「１」と判定し、不揮発性メモリ２１８はこれを受け取り記憶する。

同様に、内燃機関制御装置の製造時出荷試験、又は、出力ドライバＩＣ２Ｂの製造時出荷試験において、出力ドライバＩＣ２Ｂにシリアル通信を通じて、通信Ｉ／Ｆ回路２０１に補助識別子設定コマンドを送信して、出力ドライバＩＣ２Ｂを補助識別子設定モードに設定した時に、予め決められた外部出力ピン２１６をＧＮＤ２１９に接続してＬｏｗ状態にすることで、識別判定回路２１７において、補助識別信号「０」と判定し、不揮発性メモリ２１８はこれを受け取り記憶する。

このようにすることで、出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂは、専用の補助識別用ピンを持つことなく、補助識別毎にＩＣの製造工程を変更してその後も補助識別毎にＩＣを区別した管理を行う必要もなく、補助識別を有効にすることができる。

以上、出力ドライバＩＣを中心に補助識別の方法について説明を行ったが、スレーブ装置として、入力処理ＩＣ，マイコン、その他のＩＣについても同様の方法で補助識別が行える。

各実施例ではスレーブ側ＩＣとして入力処理ＩＣや出力ドライバＩＣの例を用いたが、スレーブ側ＩＣとして、マスタ装置であるマイコンとは異なるマイコンを使うことで、マスタ側マイコンに機能が不足して搭載できないタイマ出力機能，タイマ入力機能，デジタル出力機能，デジタル入力機能，アナログ出力機能（Ｄ／Ａ変換器），アナログ入力機能（Ａ／Ｄ変換器）などをスレーブ側マイコンで実現することができ、ピン数の少ない汎用マイコンを複数搭載して高機能化を実現することもできる。

以上説明してきたように、本発明では、マイコン１は各種入力信号や各種出力信号毎に専用の信号接続ピンを持つ必要がなく、３本のシリアル通信信号を用いて信号伝達をすることができ、マイコン１や出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ、入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂのピン数を大幅に削減し、低コストで小型な自動車用内燃機関制御装置を得ることができる。補助識別回路２０４，３０３を持つことで、同一のＩＣであってもシリアル通信上で通信対象となるＩＣを指示することができるので、通信対象を指示するために用いられるチップセレクト信号も省略することができる。また、マイコン１や出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂ、入力処理ＩＣ３Ａ，３Ｂ間をシリアル通信で接続し、他のＩＣ間で通信を行っている間、通信待ちが生じた場合でも、最少の待ち時間でコマンドフレーム１１を送信できるので、スレーブ識別子２１，スレーブ補助識別子３１を省略し、単一のＩＣと複数の連続したコマンドフレームを伝達する場合に比べ、適切なタイミングで通信を行うことができるという利点もある。これらの利点は、各種入力信号や各種出力信号の伝達タイミングが制御上重要である自動車用内燃機関制御装置に特に好適なものである。

以上述べた各実施例によれば、従来はマイコンとその周辺のドライバＩＣや入力処理ＩＣとの間に、信号の種類毎に専用の通信ラインやＩＣ端子が数十〜百数十本必要であったものを、送信信号用，受信信号用，クロック信号用の３本の同期式シリアル通信ラインと、タイミングコントロール信号用ラインとの計４本までに抑えられるため、マイコンとその周辺のドライバＩＣや入力処理ＩＣのピン数を大幅に減らしつつ、タイミングコントロール信号用ラインを用いることで、大量の通信が発生した場合にもタイミングが重要な処理には待ち時間が発生しない内燃機関制御装置を提供することができる。

１ マイコン
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 出力ドライバＩＣ
３Ａ，３Ｂ 入力処理ＩＣ
１１，１Ｎ コマンドフレーム
２１，２Ｎ スレーブ識別子
３１，３Ｎ スレーブ補助識別子
４１，４Ｎ コマンド，データ等
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ Ａ／Ｄ変換器
１０５ タイマ
１０６ シリアル通信インタフェース
１１１ シリアル出力信号
１１２ シリアル入力信号
１１３ シリアルクロック信号
１１４ 出力側タイミングコントロール信号
１１４Ａ 出力実施タイミング
１１５ 入力側タイミングコントロール信号
２０１，３０１ 通信Ｉ／Ｆ回路
２０２ タイマ回路
２０３ ドライバ回路
２０４，３０３ 補助識別回路
２０５，３０４ プルダウン抵抗
２０６，２０６Ｂ，２０６Ｃ，２０８，２１５，３０５ 電源
２０７ プルアップ抵抗
２０９，２１９ ＧＮＤ
２１０ 電流検出回路
２１１Ａ 定電流源
２１２ 中間電位点
２１３ 高電位点
２１４ 低電位点
２１６ 外部出力ピン
２１７ 識別判定回路
２１８ 不揮発性メモリ
２２０ ドライバコントロール信号
２２１ ドライバ信号
２２２ ワンショットパルス期間
３０２ 入力信号処理回路
３０６ 入力信号
３０６Ａ 入力実施タイミング

Claims (14)

1. 各種センサからの信号に基づいて入力側信号を送信する入力信号処理回路と、
   前記入力側信号に基づいて自動車の状態を制御する出力側信号を送信するマイコンと、
   前記出力側信号に基づいて各種アクチュエータを駆動する出力ドライバ回路と、
   前記入力信号処理回路と前記マイコンとを同期式シリアル通信により接続する通信ラインと、
   前記入力信号回路と前記マイコンとの間に設けられ、前記入力信号処理回路から前記マイコンへタイミングコントロール信号を伝達する第１のタイミングコントロール信号伝達手段と、を備える内燃機関制御装置。
2. 前記通信ラインは、前記入力信号処理回路と前記マイコンと前記出力ドライバ回路とを同期式シリアル通信により接続しており、
   前記マイコンと前記出力ドライバ回路との間に設けられ、前記マイコンから前記出力ドライバ回路へタイミングコントロール信号を伝達する第２のタイミングコントロール信号伝達手段を備える請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記第１のタイミングコントロール信号伝達手段は、前記入力信号処理回路が入力側信
   号を送信するタイミングを、予め前記マイコンから前記入力信号処理回路に通知された信
   号変化が発生した場合にタイミングコントロール信号のエッジを変化させることで伝達し
   、
   前記第２のタイミングコントロール信号は、予め前記マイコンから前記出力ドライバ回
   路に通知されたコマンドを実行するタイミングを、タイミングコントロール信号のエッジ
   を変化させることで伝達する、請求項２記載の内燃機関制御装置。
4. 前記入力信号処理回路は、信号の変化を感知するエッジ検出回路を集積した半導体回路
   である入力処理ＩＣを１つ以上有し、
   前記出力ドライバ回路は、パルス幅変調信号やパルス信号を生成するタイマ回路を集積
   化した半導体回路であるドライバＩＣを１つ以上有し、
   前記通信ラインは、前記マイコンをマスタ装置、前記入力処理ＩＣや前記ドライバＩＣ
   をスレーブ装置とした時、前記マスタ装置から複数の前記スレーブ装置へコマンドを送信
   するための共通の第１通信ライン、及び、複数の前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ
   前記コマンドに対する応答データを送信するための共通の第２通信ラインから構成されて
   おり、
   前記マスタ装置は、前記スレーブ装置に対して前記コマンドを送信する際、すべての前
   記コマンドに通信対象のスレーブ装置を示すスレーブ識別子を送信先スレーブ情報として
   付加したコマンドフレームを前記第１通信ラインに出力し、
   前記スレーブ装置は、前記第１通信ラインを介して前記マスタ装置からの前記コマンド
   フレームを受信した時、前記コマンドフレームに含まれている前記送信先スレーブ情報に
   基づいて前記コマンドフレームが自身に宛てたものか否か判断し、自身に宛てたものであ
   った場合に前記コマンドフレーム内の前記コマンドに基づく処理を行う、請求項２記載の
   内燃機関制御装置。
5. 前記スレーブ装置として同じ種類のＩＣを２つ以上備える場合に備え、
   当該ＩＣは補助識別子を備え、
   前記コマンドフレームは前記補助識別子に対応するスレーブ補助識別子を有する請求項
   ４記載の内燃機関制御装置。
6. 前記ＩＣは補助識別端子を備え、前記補助識別子として、当該補助識別端子の電圧レベ
   ルを用いる、請求項５記載の内燃機関制御装置。
7. 前記ＩＣは補助識別端子を備え、前記補助識別子として、当該補助識別端子の電流レベ
   ルを用いる、請求項５記載の内燃機関制御装置。
8. 前記ＩＣは接地を備え、
   前記電圧レベルとして、
   前記補助識別端子内で前記接地によりプルダウンされている第１の電圧レベルと、
   前記補助識別端子外で外部電源によりプルアップされている第２の電圧レベルの２つを
   用いる、請求項５記載の内燃機関制御装置。
9. 前記ＩＣは接地を備え、
   前記電圧レベルとして、
   前記補助識別端子内で前記接地によりプルダウンされている第１の電圧レベルと、
   前記補助識別端子外で第１の外部電源によりプルアップされている第２の電圧レベルと
   、
   前記補助識別端子外で第２の外部電源によりプルアップされている第３の電圧レベルの
   ３つを用いる、請求項６記載の内燃機関制御装置。
10. 前記ＩＣは内部電源と抵抗とを備え、
    前記電圧レベルとして、
    前記補助識別端子内で前記内部電源と前記抵抗により得られる第１の電圧レベルと、
    前記補助識別端子外で外部電源によりプルアップされており、前記第１の電圧レベルよ
    り高い第２の電圧レベルと、
    前記補助識別端子外で外部接地によりプルダウンされており、前記第１の電圧レベルよ
    り低い第３の電圧レベルの３つを用いる、請求項６記載の内燃機関制御装置。
11. 前記ＩＣは内部電源，第１の抵抗，第２の抵抗，接地を備え、
    前記内部電源と前記第１の抵抗、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗、前記第２の抵抗と
    前記接地はそれぞれ直列に接続されており、
    前記電圧レベルとして、
    前記内部電源と前記第１の抵抗との間で得られる第１の電圧レベル、
    前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との間で得られる第２の電圧レベル、
    前記第２の抵抗と前記接地との間で得られる第３の電圧レベルの３つを用いる、請求項
    ６記載の内燃機関制御装置。
12. 自動車用内燃機関制御における第１の機能を実行する第１のＩＣと、
    自動車用内燃機関制御における第２の機能を実行する第２のＩＣと、
    前記第１及び第２のＩＣとシリアル通信を行うマイクロコンピュータを備え、
    前記マイクロコンピュータは、
    前記第１のＩＣに前記第１の機能を実行するために必要な第１のデータを予め送信し、
    前記第２のＩＣに前記第２の機能を実行するために必要な第２のデータを予め送信し、
    前記第１及び第２のデータの送信とは独立して、
    前記第１のＩＣに前記第１の機能の実行を指示する第１の信号、もしくは、
    前記第２のＩＣに前記第２の機能の実行を指示する第２の信号の内、
    少なくとも一方を送信する、内燃機関制御装置。
13. 前記第１の機能とは、各種センサからの入力信号を前記マイクロコンピュータへ送信す
    る機能を示し、
    前記第２の機能とは、前記マイクロコンピュータからの出力信号により各種アクチュエ
    ータを駆動する機能を示す、
    請求項１２記載の内燃機関制御装置。
14. 前記第１のデータとは、各種センサから入力されるデータを示し、
    前記第２のデータとは、各種アクチュエータを駆動するためのデータを示す、
    請求項１２記載の内燃機関制御装置。

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