JP6290808B2 - 回転検出信号処理装置及び回転検出信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力回転を伝達する機構の回転要素の回転数の検出に用いて好適の回転検出信号処理装置及び回転検出信号処理方法に関するものである。

例えば、自動車の駆動系のように動力回転を伝達する機構においては回転要素（回転体）の回転数を正確に検出することが要求され、回転体の回転数を検出する回転検出装置が開発されている。こうした回転検出装置において、ノイズ等による回転誤検出を防止することが課題となっている。例えば特許文献１には、ハイブリッド車両において、エンジンを停止してモータ出力により走行している際に、車両振動や車載制御機器（モータ、発電機等）のノイズ等に起因して回転検出装置から検出信号が出力されることがあり、この検出信号を正規のパルス信号と誤判定してしまうことが課題に挙げられている。

特許文献１では、エンジン停止時に回転体の回転検出を禁止して、回転検出装置から誤った検出信号が出力されてしまうという課題を解決しようとしている。つまり、回転体の回転を検出素子にて検出し、比較器で検出素子による検出波形と所定の基準電圧とを比較して、比較器の出力からパルス信号を生成し、このパルス信号から回転数を検出する回転検出装置において、検出素子のハイサイドと所定の低電圧地点とを電気的に断続するスイッチング素子を設け、エンジン停止時には、スイッチング素子をオン状態として、検出素子による検出波形（入力電圧）を所定の低電圧レベルで固定して回転検出を禁止する。

特開２００３−２１４９０５号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、エンジン停止時のように、回転数検出の必要のない状態において、何等かの原因により、誤って回転検出信号が発せられてしまうことを防止するのみであり、回転数検出が必要な状況において、振動やノイズ等により回転数が誤検出されてしまうことを回避、防止することはできないという課題がある。

本発明は、上述の課題を解決しようとするために創案されたもので、回転の誤検出を防止することができるようにした、回転検出信号処理装置及び回転検出信号処理方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の回転検出信号処理装置は、回転体に一定間隔で形成された特定形状の検出対象（凹凸又はスリット）の通過を検出する検出手段（検出素子）から出力される検出信号を処理する回転検出信号処理装置であって、前記検出素子から入力された検出信号からパルス信号を生成するパルス生成手段と、前記パルス生成手段で生成されたパルス信号に基づいて前記回転体の（単位時間当たりの）回転数を演算する演算手段と、を有し、前記演算手段は、パルス信号が入力される毎に前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期を記憶する単独パルス周期記憶部と、演算周期内に入力されたパルス信号の数で演算周期時間を除算して平均パルス周期を演算する平均パルス周期演算部と、前記単独パルス周期の最大値及び最小値と、当該演算周期内において最後にパルス信号が入力されてから当該演算周期が終了するまでのパルス非入力時間とを、前記平均パルス周期と比較して、前記平均パルス周期に対する前記最大値，前記最小値及び前記パルス非入力時間の乖離の有無を判定する判定部と、前記判定部で前記乖離がないと判定されたら、前記平均パルス周期に基づき算出される演算回転数を前記回転体の回転数として更新し、前記判定部で前記乖離があると判定されたら、前回の演算周期における前記回転体の回転数を維持する回転数決定部と、を有することを特徴としている。

（２）前記判定部は、前記最大値から前記平均パルス周期を減算した偏差、前記平均パルス周期から前記最小値を減算した偏差、及び前記パルス非入力時間から前記平均パルス周期を減算した偏差を、それぞれ判定基準値と比較して、何れかの偏差が前記判定基準値以上であれば乖離有りと判定し、何れの偏差も前記判定基準値を下回れば乖離無しと判定することが好ましい。

（３）あるいは、前記判定部は、前記最大値と前記平均パルス周期との比率，前記最小値と前記平均パルス周期との比率、及び前記パルス非入力時間と前記平均パルス周期との比率を、それぞれ判定範囲と比較して、何れかの比率が前記判定範囲外にあれば乖離有りと判定し、何れの比率も前記判定範囲内にあれば乖離無しと判定することが好ましい。

（４）前記パルス生成手段は、前記検出信号の値を所定の基準値と比較して、前記検出信号の値が前記基準値を上回ったタイミング及び前記基準値を下回ったタイミングの少なくとも何れかに基づいて前記パルス信号を生成することが好ましい。

（５）前記判定部は、当該演算周期内に、単独パルス周期Ｔ_Ｉが１つのみしか得られない場合には判定不能とし、パルス信号の入力がない場合にはパルス信号無しと判定し、前記回転数決定部は、前記判定部で判定不能とされたら前回の制御周期における前記回転体の回転数を維持し、前記判定部でパルス信号無しと判定されたら前記回転体の回転数を０とすることが好ましい。

（６）本発明の回転検出信号処理方法は、回転体に一定間隔で形成された特定形状の検出対象（凹凸又はスリット）の通過を検出する検出手段（検出素子）から出力される検出信号を処理する回転検出信号処理方法であって、前記検出素子から入力された検出信号からパルス信号を生成するパルス生成ステップと、前記パルス生成ステップで生成されたパルス信号に基づいて前記回転体の（単位時間当たりの）回転数を演算する演算ステップと、を有し、前記演算ステップは、パルス信号が入力される毎に、前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期を記憶する単独パルス周期記憶ステップと、予め設定された演算周期の完了後に、当該演算周期内に入力されたパルス信号の数で演算周期時間を除算して平均パルス周期を演算する平均パルス周期演算ステップと、前記平均パルス周期演算ステップの実施後に、前記単独パルス周期の最大値及び最小値と、当該演算周期内において最後にパルス信号が入力されてから当該演算周期が終了するまでのパルス非入力時間とを、前記平均パルス周期と比較して、前記平均パルス周期に対する前記最大値，前記最小値及び前記パルス非入力時間の乖離の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップの実施後に、前記判定ステップで前記乖離がないと判定されたら、前記平均パルス周期に基づき算出される演算回転数を前記回転体の回転数として更新し、前記判定ステップで前記乖離があると判定されたら、前回の演算周期における前記回転体の回転数を維持する回転数決定ステップと、を有することを特徴としている。

本発明によれば、演算周期内でパルス信号が入力されると、単独パルス周期を記憶して、演算周期が完了したら、記憶した単独パルス周期の最大値及び最小値と、最後にパルス信号が入力されてからのパルス非入力時間とを、演算した平均パルス周期と比較して、平均パルス周期に対する最大値，最小値及びパルス非入力時間の乖離の有無を判定する。そして、乖離無しと判定されたら、パルス信号は正常であると判断し、平均パルス周期に基づき算出される演算回転数を回転体の回転数として更新し、乖離があると判定されたら、パルス信号は正常ではないと判断し、前回の演算周期における回転体の回転数を維持する。このように、入力されたパルス信号に基づいて、パルス信号が正常であるか否かを判定し、パルス信号が正常の場合には、回転体の回転数を更新するので、パルス信号が正常である限り最新の回転情報を得ることができる。また、パルス信号が正常でないと判定した場合には、演算回転数を回転体の回転数として更新しないので、回転体が回転していないにもかかわらず振動やノイズによるパルス信号で回転しているとする、回転の誤検出を防止することができる。

本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置を適用するのに好適な回転体である変速機の回転要素を示す模式図である。 本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置による処理を説明するタイムチャートであり、（ａ）は回転センサの検出信号を示し、（ｂ）は生成したパルス信号を示し、（ｃ）は単独パルス周期Ｔ_Ｉ，パルス信の数ｎ，及び演算周期時間ＣＴを示す。 本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置による処理を具体的に説明するタイムチャートであり、（ａ）〜（ｆ）にパルス信号入力の例をそれぞれ示している。 本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置を用いた回転検出信号処理方法を示すメインルーチンフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置を用いた回転検出信号処理方法を示すサブルーチンフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる回転検出信号処理装置及びこれを用いた回転検出信号処理方法を説明する。
本実施形態にかかる回転検出信号処理装置は、種々の回転体の回転の検出に適用でき、自動車の駆動系に装備された回転要素（回転体）の回転数（単位時間当たりの回転数、即ち、回転速度）を検出するために用いるのも好適である。例えば図２に示すように、自動車のエンジン１に、前進クラッチ，後退ブレーキを含んだ前後進切替機構２を介して接続された無段変速機３の回転要素（回転体）の１つであるプライマリシャフト（入力軸）３ＰＳの回転数の検出に用いることができる。

〔１．装置構成〕
図１に示すように、回転体（軸自体又は軸に取り付けられて一体回転する円形状物等）１０には、同一周上に凹凸又はスリットといった特定形状の検出対象１１が一定間隔で形成されている。この例では、回転体１０の外周に凹凸形状の検出対象１１が一定間隔で形成されている。回転体１の回転を検出する回転センサ（検出手段）２０として、ここではホール素子が用いられており、回転センサ２０は、感知部を検出対象１１に対向させて配設されている。

ホール素子は、磁気量を電気量（ここでは、電圧）に変換して出力するもので、検出対象１１の凸部が感知部の反応領域に進入すると磁気量が増加するためこれに応じて出力する電気量が増大し、検出対象１１の凹部が感知部の反応領域に進入すると磁気量が減少するためこれに応じて出力する電気量が減少する。したがって、回転センサ２０が出力する電気量の変化が、センサ部２１に対する検出対象１１の移動を示す。

なお、回転センサ２０は、ホール素子に限らず、電磁ピックアップなど他の電磁式の検出手段を用いてもよい。これらの電磁式の検出手段の場合、電力を使用せずに検出できる利点がある。また、回転センサ２０には、電磁式に限らず光学式など他の検出手段を用いてもよい。この場合、例えば、検出対象として回転体１の同一半径位置にスリットを一定間隔で形成し、このスリットを光が透過できるように発光ダイオードとフォトダイオードとを対向させた光学式センサを設置し、スリット通過による光の透過を検知して信号として出力するものが考えられる。

回転検出信号処理装置は、この回転センサ２０からの検出信号を処理するもので、回転センサ２０の検出信号からパルス信号を生成するパルス生成器（パルス生成手段）３０と、パルス生成器３０により生成されたパルス信号に基づいてパルス信号が適正な信号であるか否かを判定すると共に適正な信号である場合は回転体１０の（単位時間当たりの）回転数を演算する演算装置（演算手段）４０とをそなえている。

パルス生成器３０は、パルス生成回路を備え、回転センサ２０の検出信号の値（電圧値）を所定の基準電圧と比較して、検出信号の電圧値が、基準電圧未満から基準電圧以上に増加したら信号を立ち上げ、基準電圧以上から基準電圧未満に減少したら信号を立ち下げて、パルス信号を生成する。例えば、回転体１０が回転していると、回転センサ２０の検出信号の電圧値は、図３（ａ）に示すサインカーブのように周期的に上下する。この上下する電圧値の中間に基準電圧をとれば、回転センサ２０の検出信号の電圧値は、周期的に基準電圧を中心に上下するため、図３（ｂ）に示すように、矩形のパルス信号が生成される。

演算装置４０は、マイクロコンピュータを中心として各種インターフェース等を備えて構成され、パルス生成器３０から入力されるパルス信号から個々のパルス信号の周期（単独パルス周期）Ｔ_Ｉを演算し記憶する単独パルス周期記憶部４１と、平均パルス周期Ｔ_ＡＶを演算する平均パルス周期演算部４２と、単独パルス周期Ｔ_Ｉの最大値Ｔ_ＩＭＡＸ，最小値Ｔ_ＩＭＩＮを選出する最大値，最小値選出部４５と、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩを演算するパルス非入力時間演算部４６と、単独パルス周期Ｔ_Ｉの最大値Ｔ_ＩＭＡＸ，最小値Ｔ_ＩＭＩＮ及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩと、平均パルス周期Ｔ_ＡＶとを比較して、その乖離の有無を判定する判定部４３と、判定部４３による乖離の判定に基づいて回転体１０の回転数を決定する回転数決定部４４とを、機能要素（ソフトウェア）として備えている。

単独パルス周期記憶部４１は、演算周期（各演算周期の期間）内にパルス生成器３０からパルス信号が入力される毎に前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期Ｔ_Ｉを演算して記憶する。なお、このパルス信号の入力は、パルス信号が立ち上がりした（即ち、検出信号の電圧値が基準電圧未満から基準電圧以上に増加した）こと、及び、パルス信号が立ち下がりした（即ち、検出信号の電圧値が基準電圧以上から基準電圧未満に減少したこと）ことの、何れか一方とする。なお、演算周期の時間（演算周期時間）ＣＴは、想定される回転体１０に対して検出しようとする回転数範囲の最小回転数であっても、演算周期内に複数のパルス信号が入力されうるような時間に予め設定されている。

例えば、パルス信号が立ち下がりしたらパルス信号の入力があったと規定すれば、図３（ｃ）に示すように、パルス信号が立ち下がりする各時点ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４でパルス信号が入力したと判定して、各時点ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４のパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期Ｔ_Ｉを演算して記憶する。

例えば、パルス信号Ｐ２が入力されたら、前回のパルス信号Ｐ１が入力されてからの経過時間Ｔ_１２（＝ｔ_２−ｔ_１）を演算して単独パルス周期Ｔ_Ｉとして記憶する。同様に、パルス信号Ｐ３が入力されたら、前回のパルス信号Ｐ２が入力されてからの経過時間Ｔ_２３（＝ｔ_３−ｔ_２）を、パルス信号Ｐ４が入力されたら、前回のパルス信号Ｐ３が入力されてからの経過時間Ｔ_３４（＝ｔ_４−ｔ_３）を、それぞれ演算して単独パルス周期Ｔ_Ｉとして記憶する。また、パルス信号Ｐ１が入力された際には、当該演算周期よりも前の前回のパルス信号Ｐ０が入力されてからの経過時間Ｔ_０１（＝ｔ_１−ｔ_０）を演算して単独パルス周期Ｔ_Ｉとして記憶する。

平均パルス周期演算部４２は、当該演算周期が終了した時点で、演算周期内に入力されたパルス信号の数ｎにより演算周期時間ＣＴを除算して平均パルス周期Ｔ_ＡＶを演算する（Ｔ_ＡＶ＝ＣＴ／ｎ）。例えば、図３（ｃ）に示すように、当該演算周期内におけるパルス信号の数が４であれば、平均パルス周期Ｔ_ＡＶはＣＴ／４となる。

最大値，最小値選出部４５は、当該演算周期が終了した時点で、単独パルス周期記憶部４１に記憶された単独パルス周期Ｔ_Ｉの中からその最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮを選出する。１つの演算周期内に単独パルス周期Ｔ_Ｉが複数存在することが前提であり、単独パルス周期Ｔ_Ｉが１つのみの場合は判定部４３による判定は不能となり、この場合には、回転数決定部４４は前回の演算周期に設定されていた回転数を維持する。また、単独パルス周期Ｔ_Ｉ自体がない場合、即ち、パルス信号の入力がない場合は、回転数を０に決定する。

パルス非入力時間演算部４６は、当該演算周期内において最後にパルス信号が入力されてから当該演算周期が終了するまでの経過時間であるパルス非入力時間Ｔ_ＮＩを演算する。例えば、図３（ｃ）に示す例では、最後にパルス信号が入力された時点ｔ_４から当該演算周期が終了する時点ｔ_５までの経過時間がパルス非入力時間Ｔ_ＮＩ（＝ｔ_５−ｔ_４）となる。

判定部４３は、単独パルス周期の最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮと、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩとを、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと比較して、平均パルス周期Ｔ_ＡＶに対する最大値Ｔ_ＩＭＡＸ，最小値Ｔ_ＩＭＩＮ及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩの乖離の有無を判定する。

ここでは、下式のように、最大値Ｔ_ＩＭＡＸから平均パルス周期Ｔ_ＡＶを減算した偏差ＤＴ１、平均パルス周期Ｔ_ＡＶから最小値Ｔ_ＩＭＩＮを減算した偏差ＤＴ２、及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩから平均パルス周期Ｔ_ＡＶを減算した偏差ＤＴ３をそれぞれ演算し、これらの偏差ＤＴ１〜ＤＴ３を判定基準値ＤＴ_Ｊと比較して、偏差ＤＴ１〜ＤＴ３の何れかが判定基準値ＤＴ_Ｊを上回れば乖離有りと判定し、偏差ＤＴ１〜ＤＴ３が何れも判定基準値ＤＴ_Ｊ以下であれば乖離無しと判定する。
ＤＴ１＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ
ＤＴ２＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ
ＤＴ３＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ

回転体１０が回転していて、これに応じて正常なパルス信号が入力される場合には、演算周期内で、単独パルス周期Ｔ_Ｉが急変することはないため、最大値Ｔ_ＩＭＡＸから平均パルス周期Ｔ_ＡＶを減算した偏差ＤＴ１も、平均パルス周期Ｔ_ＡＶから最小値Ｔ_ＩＭＩＮを減算した偏差ＤＴ２も僅か（判定基準値ＤＴ_Ｊ以下）であって乖離はない。また、演算周期内で回転体１０が停止しない限り、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは大きくても最大値Ｔ_ＩＭＡＸ付近であり偏差ＤＴ３は負の値か、正の値であっても僅か（判定基準値ＤＴ_Ｊ以下）であって乖離はない。このような観点から判定基準値ＤＴ_Ｊを設定している。

図４は様々なパルス信号の入力例を示すタイムチャートである。この例では、演算周期の時間を１０ｍｓ（＝ｍｓｅｃ）としている。また、判定基準値ＤＴ_Ｊを例えば０．５ｍｓと設定している。

図４（ａ）に示す例は、ある演算周期に７つのパルス信号（ｎ＝７）が入力され、各パルス信号の単独パルス周期Ｔ_Ｉは何れも１．５ｍｓであり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは０．３ｍｓである。この場合、平均パルス周期Ｔ_ＡＶは約１．４３ｍｓであり、最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮは何れも１．５ｍｓである。最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）は０．０７ｍｓとなり、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと最小値Ｔ_ＩＭＩＮとの偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）は−０．０７ｍｓとなり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）は−１．１３ｍｓとなる。したがって、偏差ＤＴ１〜ＤＴ３の何れも判定基準値ＤＴ_Ｊ（＝０．５ｍｓ）以下となるため、乖離無しと判定される。

図４（ｂ）に示す例は、ある演算周期に７つのパルス信号（ｎ＝７）が入力され、各パルス信号の単独パルス周期Ｔ_Ｉは何れも１．４ｍｓから１．５ｍｓ，１．６ｍｓ，１．７ｍｓと僅かずつ増大している。パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは０．２ｍｓである。この場合、平均パルス周期Ｔ_ＡＶは約１．４３ｍｓであり、最大値Ｔ_ＩＭＡＸは１．７ｍｓ、最小値Ｔ_ＩＭＩＮは１．４ｍｓである。最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）は０．２７ｍｓとなり、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと最小値Ｔ_ＩＭＩＮとの偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）は０．０３ｍｓとなり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）は−１．２３ｍｓとなる。したがって、偏差ＤＴ１〜ＤＴ３の何れも判定基準値ＤＴ_Ｊ（＝０．５ｍｓ）以下となるため、乖離無しと判定される。

図４（ｃ）に示す例は、ある演算周期に２つのパルス信号（ｎ＝２）が入力され、各パルス信号の単独パルス周期Ｔ_Ｉは何れも２．５ｍｓであり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは５．３ｍｓである。この場合、平均パルス周期Ｔ_ＡＶは５ｍｓであり、最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮは何れも２．５ｍｓである。最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）は２．５ｍｓとなり、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと最小値Ｔ_ＩＭＩＮとの偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）は２．５ｍｓとなり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）は０．３ｍｓとなる。したがって、偏差ＤＴ１，ＤＴ２が判定基準値ＤＴ_Ｊ（＝０．５ｍｓ）を上回ることとなるため、乖離有りと判定される。

図４（ｄ）に示す例は、ある演算周期に４つのパルス信号（ｎ＝４）が入力され、各パルス信号の単独パルス周期Ｔ_Ｉは１ｍｓ，１．５ｍｓ，１．５ｍｓ，６ｍｓであり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは０．８ｍｓである。この場合、平均パルス周期Ｔ_ＡＶは２．５ｍｓであり、最大値Ｔ_ＩＭＡＸは６ｍｓ、最小値Ｔ_ＩＭＩＮは１ｍｓである。最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）は３．５ｍｓとなり、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと最小値Ｔ_ＩＭＩＮとの偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）は１．５ｍｓとなり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）は−１．７ｍｓとなる。したがって、偏差ＤＴ１，ＤＴ２が判定基準値ＤＴ_Ｊ（＝０．５ｍｓ）を上回ることとなるため、乖離有りと判定される。

図４（ｅ）に示す例は、ある演算周期に２つのパルス信号（ｎ＝３）が入力され、各パルス信号の単独パルス周期Ｔ_Ｉは２０ｍｓ，３ｍｓ，３ｍｓであり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは２ｍｓである。この場合、平均パルス周期Ｔ_ＡＶは約３．３ｍｓであり、最大値Ｔ_ＩＭＡＸは２０ｍｓ、最小値Ｔ_ＩＭＩＮは３ｍｓである。最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）は１６．７ｍｓとなり、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと最小値Ｔ_ＩＭＩＮとの偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）は０．３ｍｓとなり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）は−１．３ｍｓとなる。したがって、偏差ＤＴ１，ＤＴ３が判定基準値ＤＴ_Ｊ（＝０．５ｍｓ）を上回ることとなるため、乖離有りと判定される。

図４（ｆ）に示す例は、ある演算周期に２つのパルス信号（ｎ＝２）が入力され、各パルス信号の単独パルス周期Ｔ_Ｉは１．６ｍｓ，１．４ｍｓであり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩは７．２ｍｓである。この場合、平均パルス周期Ｔ_ＡＶは５ｍｓであり、最大値Ｔ_ＩＭＡＸは１．６ｍｓ、最小値Ｔ_ＩＭＩＮは１．４ｍｓである。最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）は−３．４ｍｓとなり、平均パルス周期Ｔ_ＡＶと最小値Ｔ_ＩＭＩＮとの偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）は３．６ｍｓとなり、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）は−２．２ｍｓとなる。したがって、偏差ＤＴ２，ＤＴ３が判定基準値ＤＴ_Ｊ（＝０．５ｍｓ）を上回ることとなるため、乖離有りと判定される。

回転数決定部４４は、判定部４３での乖離の有無に応じて回転体１０の回転数を決定し、例えば、判定部４３で乖離が無いと判定されたら、当該制御周期においてパルス信号が正常に入力されたものとして、当該制御周期に演算した平均パルス周期Ｔ_ＡＶに基づいて回転体１０の回転数Ｒｎを演算し、この新たな回転数Ｒｎで前回の演算周期に設定されていた回転数を更新する。

なお、平均パルス周期Ｔ_ＡＶに基づく回転数Ｒｎの演算は、回転体１０が１回転した時に入力されるパルス信号の数Ｐｎ（凹凸形状の検出対象１１の凹部の数又は凸部の数、或いは、スリットの数等に対応する）と、平均パルス周期Ｔ_ＡＶとから次式で演算することができる。平均パルス周期ＴＡＶを分単位にすれば、回転数Ｒｎの単位はｒｐｍとなる。
Ｒｎ＝１／（Ｔ_ＡＶ・Ｐｎ）

また、回転数決定部４４は、判定部４３で乖離が有ると判定されたら、当該制御周期においてパルス信号が誤って入力されたものとして、即ち、正常なパルスが生成されなかった又はノイズ等により異常なパルスが生成されたものとして、当該制御周期に演算した平均パルス周期Ｔ_ＡＶは無効とし、前回の演算周期に設定されていた回転数を維持する。

〔２．作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる回転検出信号処理装置は、上述のように構成されているので、例えば、図５のメインフローチャート及び図６のサブフローチャートに示すように、回転検出信号を処理する。なお、図５，図６のフローチャートは、回転検出信号処理装置の作動中には極めて短い処理周期で繰り返し実施される。また、回転検出信号処理装置の起動と共にタイマカウントが開始される。

図５に示すように、極めて短い処理周期で回転センサ２０からの回転検出信号の入力を監視し、回転検出信号が入力されたか否か判定する（ステップＳ１０）。回転検出信号が入力されたら、パルス生成器３０で回転検出信号からパルス信号を生成する（ステップＳ２０）。

そして、入力されたパルス信号の数をカウントすると共に、単独パルス周期記憶部４１において、パルス信号が入力される毎に前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期Ｔ_Ｉを演算して記憶する（ステップＳ３０）。タイマカウント値ＴＭを読み込む（ステップＳ４０）。一方、回転検出信号が入力されなければ、ステップＳ１０からステップＳ４０に直接進んで、タイマカウント値ＴＭを読み込む。

その後、タイマカウント値ＴＭが演算周期時間ＣＴに応じた閾値ＴＭ０に達したか否かを判定する（ステップＳ５０）。タイマカウント値ＴＭが閾値ＴＭ０に達しなければ、その処理周期の処理を終了する。一方、タイマカウント値ＴＭが閾値ＴＭ０に達したら、パルス信号があったか否かを判定し（ステップＳ５１）、パルス信号があれば、当該演算周期内に、単独パルス周期Ｔ_Ｉの数が２以上あるか否かを判断する（ステップＳ５２）。単独パルス周期Ｔ_Ｉの数が２以上あれば、ステップＳ６０以降に進んで、パルス信号の正否を判定し、回転体１０の回転数の決定を行なう。

まず、平均パルス周期演算部４２で、ステップＳ３０においてカウントされたパルス信号の数ｎにより演算周期時間ＣＴを除算して平均パルス周期Ｔ_ＡＶ（＝ＣＴ／ｎ）を演算する（ステップＳ６０）。そして、最大値，最小値選出部４５で、単独パルス周期記憶部４１に記憶された単独パルス周期Ｔ_Ｉの中からその最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮを選出する（ステップＳ７０）。さらに、パルス非入力時間演算部４６で、パルス非入力時間Ｔ_ＮＩを演算する（ステップＳ８０）。

こうして、平均パルス周期Ｔ_ＡＶ，単独パルス周期Ｔ_Ｉの最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮ，パルス非入力時間Ｔ_ＮＩが得られたら、パルス信号の正否を判定する（ステップＳ９０）。
このパルス信号の正否判定は、図６に示すように、最大値Ｔ_ＩＭＡＸから平均パルス周期Ｔ_ＡＶを減算した偏差ＤＴ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ−Ｔ_ＡＶ）、平均パルス周期Ｔ_ＡＶから最小値Ｔ_ＩＭＩＮを減算した偏差ＤＴ２（＝Ｔ_ＡＶ−Ｔ_ＩＭＩＮ）、及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩから平均パルス周期Ｔ_ＡＶを減算した偏差ＤＴ３（＝Ｔ_ＮＩ−Ｔ_ＡＶ）をそれぞれ判定基準値ＤＴ_Ｊと比較する（ステップＳ９１〜Ｓ９３）。偏差ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３が何れも判定基準値ＤＴ_Ｊ以下なら、平均パルス周期Ｔ_ＡＶに対する最大値Ｔ_ＩＭＡＸ，最小値Ｔ_ＩＭＩＮ及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩの乖離は無いとして、パルス信号は正（正常である）と判定する（ステップＳ９４）。一方、偏差ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３の何れかが判定基準値ＤＴ_Ｊを上回れば、平均パルス周期Ｔ_ＡＶに対する最大値Ｔ_ＩＭＡＸ，最小値Ｔ_ＩＭＩＮ及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩの乖離が有るとして、パルス信号は誤り（異常である）と判定する（ステップＳ９５）。

このパルス信号の正否判定がなされたら、図５に示すように、パルス信号の正か否かに応じて（ステップＳ１００）、パルス信号が正常に入力されたものであれば、当該制御周期に演算した平均パルス周期Ｔ_ＡＶに基づいて回転体１０の回転数Ｒｎを演算し、この新たな回転数Ｒｎ〔＝１／（Ｔ_ＡＶ・Ｐｎ）〕で前回の演算周期に設定されていた回転体１０の回転数を更新する（ステップＳ１１０）。一方、パルス信号が誤って入力されたものであれば、前回の演算周期に設定されていた回転数を維持する（ステップＳ１２０）。

そして、平均パルス周期Ｔ_ＡＶ，単独パルス周期Ｔ_Ｉの最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮ，パルス非入力時間Ｔ_ＮＩ、及び、タイマ値を０にリセットして、次の処理周期から、新たな演算周期に切り替わり、上記と同様の処理を実施する。回転検出信号処理装置が停止するまで演算周期毎に、パルス信号の正否判定がなされ、パルス信号が正常に入力されれば、新たな回転数Ｒｎ〔＝１／（Ｔ_ＡＶ・Ｐｎ）〕で回転体１０の回転数を更新する。

なお、判定部４３は、当該演算周期内に、単独パルス周期Ｔ_Ｉが１つのみしか得られない場合には判定不能とし、ステップＳ５２からステップＳ１２０に進んで、回転数決定部４４が前回の制御周期における回転体１０の回転数Ｒｎを維持する。また、パルス信号の入力自体がない場合にはパルス信号無しと判定するので、ステップＳ５１からステップＳ１２１に進んで、回転数決定部４４が回転体の回転数Ｒｎを０とする。

このようにして、入力されたパルス信号に基づく平均パルス周期Ｔ_ＡＶ，単独パルス周期Ｔ_Ｉの最大値Ｔ_ＩＭＡＸ及び最小値Ｔ_ＩＭＩＮ，パルス非入力時間Ｔ_ＮＩから、パルス信号が正常であるか否かを判定し、パルス信号が正常の場合には、回転体の回転数を更新するので、正常なパルス信号から最新の正確な回転情報を得ることができる。

例えば、図２に示すように、自動車のエンジン１に、前後進切替機構２を介して接続された無段変速機３のプライマリシャフト（入力軸）３ＰＳの回転数の検出に用いる場合、前後進切替機構２の前進クラッチ，後退ブレーキを切り離して停車していても、エンジン１のアイドリング振動やこれに起因した車体振動がプライマリシャフト３ＰＳに伝わって、周方向の微小な振動（回転振動）を生じることがある。なお、セカンダリシャフト（出力軸）３ＳＳは駆動輪に接続されているため、停止している駆動輪がこうした微小回転振動を抑制する。

プライマリシャフト３ＰＳが微小な回転振動を生じた際に、回転センサ２０のセンサ部２１に対向する検出対象１１が微小に往復動して磁気量を変化させるためこれが電気量（ここでは、電圧）に変換されて電気量が増減する。この増減が、基準電圧付近で発生すると、パルス信号が発生する。このパルス信号を適正なものとして処理すると、停止しているプライマリシャフト３ＰＳの回転数を算出してしまうことになる。しかし、こうした微小な回転振動で生じるパルス信号は不規則であるため、本実施形態にかかる回転検出信号処理装置や回転検出信号処理方法では、パルス信号が誤って入力されたものと判断することができ、このような誤検出が回避される。

また、特許文献１に記載されるように、ハイブリッド車両において、エンジンを停止してモータ出力により走行している際に、車両振動や車載制御機器（モータ、発電機等）のノイズ等に起因して回転センサ２０から誤った検出信号が出力されることがあるが、この場合も、パルス信号は不規則であるため、本実施形態にかかる回転検出信号処理装置や回転検出信号処理方法では、パルス信号が誤って入力されたものと判断することができ、このような誤検出が回避される。

また、本装置及び方法によれば、回転数を検出している状況において、ノイズ等の何等かの要因により異常なパルスが発生した場合でも、正常なパルス信号が入力されていないと判断できるので、回転数の誤検出を防止できる。

〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の装置及び方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更して実施することができる。

例えば、実施形態では、偏差ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３を何れも共通な判定基準値ＤＴ_Ｊと比較して乖離しているか否かを判定しているが、偏差ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３毎にそれぞれ個別に判定基準値を与えて、乖離しているか否かを判定してもよい。

また、偏差ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３に替えて、単独パルス周期Ｔ_Ｉの最大値Ｔ_ＩＭＡＸと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの比率Ｒ１（＝Ｔ_ＩＭＡＸ／Ｔ_ＡＶ），単独パルス周期Ｔ_Ｉの最小値Ｔ_ＩＭＩＮと平均パルス周期Ｔ_ＡＶとの比率Ｒ２（＝Ｔ_ＩＭＩＮ／Ｔ_ＡＶ）、及びパルス非入力時間Ｔ_ＮＩと平均パルス周期との比率Ｒ３（＝Ｔ_ＮＩ／Ｔ_ＡＶ）を、それぞれ判定範囲（Ｒ０１〜Ｒ０２、ただし、Ｒ０１＜１，１＜Ｒ０２）と比較して、比率Ｒ１〜Ｒ３の何れかが判定範囲（Ｒ０１〜Ｒ０２）外にあれば乖離有りと判定し、比率Ｒ１〜Ｒ３の何れも判定範囲（Ｒ０１〜Ｒ０２）内にあれば乖離無しと判定するようにしてもよい。この場合も、比率Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に共通の判定範囲を与えてもよいが、それぞれ個別に判定範囲を与えて寄り精度よく判定できるようにしてもよい。

また、実施形態では、パルス生成手段として、パルス生成回路を有するパルス生成器３０を用いているが、パルス生成手段は、演算装置４０あるいはその他のコンピュータの機能要素（ソフトウェア）としてもよい。
実施形態では、パルス生成手段によって、矩形のパルス信号を生成しているが、矩形パルス波の立ち上がりのみ、又は立ち下がりのみのパルス信号を生成するように構成しても良い。

１ エンジン
２ 前後進切替機構
３ 無段変速機
３ＰＳ プライマリシャフト（入力軸）
１０ 回転体
１１ 検出対象
２０ 回転センサ（検出手段）
２１ センサ部
３０ パルス生成器（パルス生成手段）
４０ 演算装置（演算手段）
４１ 単独パルス周期記憶部
４２ 平均パルス周期演算部
４３ 判定部
４４ 回転数決定部
４５ 最大値，最小値選出部
４６ パルス非入力時間演算部

Claims (6)

1. 回転体に一定間隔で形成された特定形状の検出対象の通過を検出する検出手段から出力される検出信号を処理する回転検出信号処理装置であって、
   前記検出素子から入力された検出信号からパルス信号を生成するパルス生成手段と、
   前記パルス生成手段で生成されたパルス信号に基づいて前記回転体の回転数を演算する演算手段と、を有し、
   前記演算手段は、
   パルス信号が入力される毎に前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期を記憶する単独パルス周期記憶部と、
   演算周期内に入力されたパルス信号の数で前記演算周期時間を除算して平均パルス周期を演算する平均パルス周期演算部と、
   前記単独パルス周期の最大値及び最小値と、当該演算周期内において最後にパルス信号が入力されてから当該演算周期が終了するまでのパルス非入力時間とを、前記平均パルス周期と比較して、前記平均パルス周期に対する前記最大値，前記最小値及び前記パルス非入力時間の乖離の有無を判定する判定部と、
   前記判定部で前記乖離がないと判定されたら、前記平均パルス周期に基づき算出される演算回転数を前記回転体の回転数として更新し、前記判定部で前記乖離があると判定されたら、前回の演算周期における前記回転体の回転数を維持する回転数決定部と、を有する
   ことを特徴とする、回転検出信号処理装置。
2. 前記判定部は、前記最大値から前記平均パルス周期を減算した偏差、前記平均パルス周期から前記最小値を減算した偏差、及び前記パルス非入力時間から前記平均パルス周期を減算した偏差を、それぞれ判定基準値と比較して、何れかの偏差が前記判定基準値以上であれば乖離有りと判定し、何れの偏差も前記判定基準値を下回れば乖離無しと判定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の回転検出信号処理装置。
3. 前記判定部は、前記最大値と前記平均パルス周期との比率，前記最小値と前記平均パルス周期との比率、及び前記パルス非入力時間と前記平均パルス周期との比率を、それぞれ判定範囲と比較して、何れかの比率が前記判定範囲外にあれば乖離有りと判定し、何れの比率も前記判定範囲内にあれば乖離無しと判定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の回転検出信号処理装置。
4. 前記パルス生成手段は、前記検出信号の値を所定の基準値と比較して、前記検出信号の値が前記基準値を上回ったタイミング及び前記基準値を下回ったタイミングの少なくとも何れかに基づいて前記パルス信号を生成する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の回転検出信号処理装置。
5. 前記判定部は、当該演算周期内に、単独パルス周期が１つのみしか得られない場合には判定不能とし、パルス信号の入力がない場合にはパルス信号無しと判定し、
   前記回転数決定部は、前記判定部で判定不能とされたら前回の制御周期における前記回転体の回転数を維持し、前記判定部でパルス信号無しと判定されたら前記回転体の回転数を０とする
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の回転検出信号処理装置。
6. 回転体に一定間隔で形成された特定形状の検出対象の通過を検出する検出手段から出力される検出信号を処理する回転検出信号処理方法であって、
   前記検出素子から入力された検出信号からパルス信号を生成するパルス生成ステップと、
   前記パルス生成ステップで生成されたパルス信号に基づいて前記回転体の回転数を演算する演算ステップと、を有し、
   前記演算ステップは、
   パルス信号が入力される毎に、前回のパルス信号が入力されてからの経過時間である単独パルス周期を記憶する単独パルス周期記憶ステップと、
   予め設定された演算周期の完了後に、当該演算周期内に入力されたパルス信号の数で演算周期時間を除算して平均パルス周期を演算する平均パルス周期演算ステップと、
   前記平均パルス周期演算ステップの実施後に、前記単独パルス周期の最大値及び最小値と、当該演算周期内において最後にパルス信号が入力されてから当該演算周期が終了するまでのパルス非入力時間とを、前記平均パルス周期と比較して、前記平均パルス周期に対する前記最大値，前記最小値及び前記パルス非入力時間の乖離の有無を判定する判定ステップと、
   前記判定ステップの実施後に、前記判定ステップで前記乖離がないと判定されたら、前記平均パルス周期に基づき算出される演算回転数を前記回転体の回転数として更新し、前記判定ステップで前記乖離があると判定されたら、前回の演算周期における前記回転体の回転数を維持する回転数決定ステップと、を有する
   ことを特徴とする、回転検出信号処理方法。

Images