JP5983544B2 - 車載電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポートに入力するパルス信号を解析する車載電子制御装置に関する。

車両内では種々のパルス信号が生成されており、これらパルス信号を解析して車両制御が行われる。特許文献１には、車両内で生成されるパルス信号として、クランクシャフトの正転および逆転を検出するためのパルス信号を出力する回転検出装置が開示されている。

特許文献１の回転検出装置は、周方向に所定角度毎に複数の突起が形成されたシグナルロータがクランクシャフトとともに回転するときに、シグナルロータの突起を検出するとパルス信号が立ち上がり、正転方向と逆転方向とで異なるパルス幅のパルス信号を出力する。

そして、回転検出装置が出力するパルス信号の立ち上がりから次のパルス信号の立ち上がりまでの周期を計測してシグナルロータの回転数を算出する。さらに、パルス信号のパルス幅を計測してクランクシャフトの回転方向が正転方向か逆転方向かを判定する。

特開２００５−２３３６２２号公報

パルス信号を入力してパルス信号の周期およびパルス幅を取得する場合、同じパルス信号を２個のポートにそれぞれ入力し、一方のポートではパルス信号の立ち上がりで割り込みを発生し、他方のポートではパルス信号の立ち下がりで割り込みを発生することが考えられる。

そして、パルス信号の立ち上がりタイミングまたは立ち下がりタイミングをそれぞれのポートで検出することにより、立ち上がりタイミングまたは立ち下がりタイミングの時間間隔を計測してパルスの周期を検出する。また、パルス信号の立ち上がりタイミングから立ち下がりタイミングまでの時間間隔を計測してパルス幅を検出する。

この構成によれば、２個のポートがそれぞれパルス信号の立ち上がりまたは立ち下がりのいずれかで割り込みを発生するので、パルス信号の立ち上がりと立ち下がりとの時間間隔が短くなっても、２個のポートのそれぞれで次の割り込みが発生するまでに、今回の割り込みタイミングに基づくパルス信号の解析処理を実行できる。

しかし、同じパルス信号を２個のポートを使用して解析することは、車載電子制御装置に使用されるマイクロコンピュータの小型化が要求される状況においては避けたい方式である。

そこで、１個のポートにパルス信号を入力し、同じポートにおいて、パルス信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方のタイミングで割り込みを発生することが考えられる。
しかしながら、１個のポートにおいてパルス信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方で割込を発生する場合、他の処理のために今回の割り込みによる処理の起動が遅れることがある。このとき、今回の割り込みと次回の割り込みとの時間間隔が短くなると、今回の割り込みによる処理が起動する前に次回の割り込みによる処理が起動するおそれがある。

その結果、上記今回または前回のいずれか一方のタイミングを保持できないので、パルス信号を正しく解析することができない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、パルス信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの時間間隔が短くなっても、１個のポートに入力するパルス信号を解析できる車載電子制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車載電子制御装置によると、パルス信号を入力する１個のポートと、ポートに入力されるパルス信号を解析する制御手段とを備えている。
ポートは、パルス信号の立ち上がりタイミングまたは立ち下がりタイミングのいずれか一方を変化タイミングとして記憶する記憶部と、変化タイミングから所定時間経過後のパルス信号のレベルをラッチするラッチ回路と、を有している。

制御手段は、記憶部が記憶する変化タイミングと、ラッチ回路がラッチするパルス信号のレベルとに基づいてパルス信号を解析する。
変化タイミングの時間間隔は、パルス信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの時間間隔よりも長いので、１個のポートに入力するパルス信号について、今回の変化タイミングが記憶部に記憶されてから次回の変化タイミングが記憶部に記憶されるまでの間に、制御手段による解析時間を確保できる。

これにより、パルス信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの時間間隔が短い場合にも、今回の変化タイミングにおいて、次回の変化タイミングが発生するまでの間に、記憶部に記憶された変化タイミングとラッチ回路がラッチするパルス信号のレベルとに基づいて、解析対象のパルス信号を入力するポートが１個だけであってもパルス信号の解析処理を実行できる。

例えば、内燃機関のクランクシャフトの回転に伴い所定角度毎にパルスを発生し、クランクシャフトの正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なるパルス信号の場合、制御手段は、１個のポートに入力されるパルス信号について、ラッチ回路がラッチするパルス信号のレベルに基づいてパルス信号のパルス幅が所定幅以上であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて内燃機関が正転しているか逆転しているかを判定できる。

また、制御手段は、変化タイミングの時間間隔からエンジン回転数を求めることができる。

本実施形態による車載電子制御装置を示すブロック図。 正転時と逆転時のクランクセンサ信号を示すタイムチャート。 クランクセンサ信号の解析処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。本実施形態による車載電子制御装置（以下、ＥＣＵとも言う。）を図１に示す。
ＥＣＵ１０は、波形成形回路２０とマイクロコンピュータ（以下、マイコンとも言う。）３０とを備えている。

波形成形回路２０は、図示しないクランクセンサの出力信号からノイズを除去し、矩形状のパルス信号に成形する回路である。
クランクセンサは、外周に所定角度間隔で形成された歯を有するロータがクランクシャフトとともに回転するときに、ロータの歯を検出する毎にパルスを発生する。さらに、クランクセンサは、クランクシャフトが正転するときと逆転するときとで異なるパルス幅のパルスを発生する。本実施形態のクランクセンサは、クランクシャフトが正転するときのパルス幅よりも、クランクシャフトが逆転するときのパルス幅が長いパルス信号を発生する。

このようなパルス信号を発生するクランクセンサとして、例えば、前述した特許文献１に開示されている回転検出装置を使用する。クランクセンサの詳細は特許文献１に開示されているので、説明を省略する。

マイコン３０は、制御部３２およびポート４０等から構成されている。制御部３２は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されている。ポート４０は、レジスタ４２およびラッチ回路４４を有しており、波形成形回路２０で成形されたクランクセンサ信号を入力する。

図２に、波形成形回路２０で成形され、マイコン３０のポート４０に入力されるクランクセンサ信号を示す。図２に示すクランクセンサ信号において、実線はクランクシャフトが正転するときのパルス幅を示し、点線はクランクシャフトが逆転するときのパルス幅を示している。

ポート４０に入力されたクランクセンサ信号が立ち上がると、ポート４０のレジスタ４２にそのときのタイミングとして、例えばタイマのカウンタ値が記憶される。また、ポート４０に入力されたクランクセンサ信号が立ち上がると割り込みが発生し、この割り込みにより後述する図３の信号解析処理が制御部３２において起動される。

ポート４０は、クランクセンサ信号の立ち上がりから所定時間経過後のクランクセンサ信号のレベルをラッチ回路４４でラッチする。クランクセンサ信号の立ち上がりからクランクセンサ信号のレベルをラッチ回路４４でラッチするまでの所定時間は、正転時のクランクセンサ信号のパルス幅と逆転時のクランクセンサ信号のパルス幅との中間位置になるように設定される。

所定時間は、タイマのカウント値として設定される。タイマのカウント値が設定された所定時間に達すると、ラッチ回路４４はクランクセンサ信号のレベルをラッチする。
（信号解析処理）
制御部３２が実行する信号解析処理について、図３に基づいて説明する。図３の信号解析処理は、ポート４０に入力されるクランクセンサ信号の立ち上がりで発生する割り込みにより起動される。図３において「Ｓ」はステップを表わしている。

図３のＳ４００において制御部３２は、今回のクランクセンサ信号の立ち上がりによりレジスタ４２に記憶された立ち上がりタイミングをレジスタ４２から取得し、ＲＡＭに記憶しておいた前回のクランクセンサ信号の立ち上がりタイミングとの差を、パルス周期として算出する。

Ｓ４０２において制御部３２は、前回のクランクセンサ信号の立ち上がりタイミングから所定時間経過後のクランクセンサ信号のレベルがハイレベルであるか否かを判定する。
クランクセンサ信号のレベルがハイレベルであれば（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、制御部３２はクランクシャフトは逆転していると判定し（Ｓ４０４）、Ｓ４０８に処理を移行する。

クランクセンサ信号のレベルがローレベルであれば（Ｓ４０２：Ｎｏ）、制御部３２はクランクシャフトは正転していると判定し（Ｓ４０６）、Ｓ４０８に処理を移行する。
Ｓ４０８において制御部３２は、レジスタ４２に記憶されたクランクセンサ信号の立ち上がりタイミングをＲＡＭに記憶し、今回のクランクセンサ信号の立ち上がりタイミングに所定時間を加算して、次にラッチ回路４４でクランクセンサ信号のレベルをラッチするタイミングを設定する（Ｓ４１０）。

制御部３２は、図３の信号解析処理で判定するクランクシャフトの回転方向に基づき、エンジンが停止するときのクランクシャフトの回転位置を示すクランクカウンタを増減する。これにより、エンジンが停止するときのクランクシャフトの回転位置を高精度に取得できる。

そして、例えばアイドルストップシステムを採用する車両においては、アイドルストップによりエンジンを自動停止したときのクランクシャフトの回転位置を記憶しておく。これにより、アイドルストップ状態からエンジンを再始動するときに記憶しているクランクシャフトの回転位置に基づいて、速やかに気筒判別を行いエンジンを再始動できる。

以上説明した上記実施形態では、クランクセンサ信号の立ち上がりタイミングで発生する割り込みにより制御部３２による信号解析処理が起動するので、クランクセンサ信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの両方で発生する割り込みにより制御部３２による信号解析処理が起動する方式に比べ、制御部３２の起動間隔が長くなる。

これにより、例えば、エンジン停止時にクランクシャフトの回転方向が正転方向から逆転方向に変化するときにクランクセンサ信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの時間間隔が短くなっても、制御部３２による処理時間を確保できる。

また、クランクセンサ信号の立ち上がりタイミングで制御部３２による信号解析処理が起動されるので、クランクセンサ信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの両方で制御部３２による信号解析処理が起動される方式に比べ、制御部３２による処理負荷が低下する。

そして、クランクセンサ信号の立ち上がりタイミングを記憶するレジスタ４２と、クランクセンサ信号の立ち上がりタイミングから所定時間経過後のクランクセンサ信号のレベルをラッチするラッチ回路４４を有するポート４０を使用して信号解析処理を実行するので、１個のポート４０に入力するクランクセンサ信号に基づいて、エンジン回転数と、エンジンの正転および逆転を解析できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、クランクセンサ信号をポート４０に入力するパルス信号としたが、本発明で信号解析処理の対象とするパルス信号はクランクセンサ信号に限るものではない。例えば、オルタネータ等の車載の発電機による発電量の大きさをパルス信号の周期に対するパルス幅の割合、つまりデューティ比で示すパルス信号を信号解析処理の対象としてもよい。

この場合、パルス信号の立ち上がりタイミングをレジスタ４２に記憶し、立ち上がりタイミングから所定時間経過後のパルス信号のレベルをラッチすることにより、発電機の発電量が所定量以上であるか否かを解析できる。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１０：ＥＣＵ（車載電子制御装置）、３０：マイコン、３２：制御部、４０：ポート、４２：レジスタ（記憶部）、４４：ラッチ回路

Claims (4)

1. パルス信号を入力する１個のポート（４０）と、
   前記ポートに入力される前記パルス信号を解析する制御手段（３２、Ｓ４００〜Ｓ４１０）と、
   を備える車載電子制御装置であって、
   前記ポートは、前記パルス信号の立ち上がりタイミングまたは立ち下がりタイミングのいずれか一方を変化タイミングとして記憶する記憶部（４２）と、前記変化タイミングから所定時間経過後の前記パルス信号のレベルをラッチするラッチ回路（４４）と、を有し、
   前記制御手段は、前記記憶部が記憶する前記変化タイミングと、前記ラッチ回路がラッチする前記パルス信号のレベルとに基づいて前記パルス信号を解析する、
   ことを特徴とする車載電子制御装置（１０）。
2. 前記制御手段は、前記変化タイミングで発生する割り込みにより処理が起動されることを特徴とする請求項１に記載の車載電子制御装置。
3. 前記制御手段（Ｓ４００、Ｓ４０２）は、前記変化タイミングの間隔に基づいて前記パルス信号の周期を算出し、前記ラッチ回路がラッチする前記パルス信号のレベルに基づいて、前記パルス信号のパルス幅が所定幅以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車載電子制御装置。
4. 前記パルス信号は内燃機関のクランクシャフトの回転に伴い所定角度毎にパルスを発生し、前記クランクシャフトの正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なる信号であり、
   前記制御手段（Ｓ４０２〜Ｓ４０６）は、前記ラッチ回路がラッチする前記パルス信号のレベルに基づいて、前記パルス信号のパルス幅が所定幅以上であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて前記内燃機関が正転しているか逆転しているかを判定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車載電子制御装置。

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