JP6699480B2 - 信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサから出力される検出信号に対し所定の信号処理を行う信号処理装置に関する。

センサから出力される検出信号を処理し、その処理後のデータを外部に送信する信号処理装置は、信号送信先の電子制御装置（以下、ＥＣＵとも呼ぶ）毎に異なる通信方式で検出データを送信しなければならない場合がある。通信方式が異なると、信号処理および通信部のハードウェア構成も異なることになるため、個別の半導体集積回路（以下、ＩＣとも呼ぶ）を用いる必要が生じる。

通信データの取り扱い方、例えば同期式と非同期式の切り替えや、双方向通信を前提として通信成立有無での切り替えに関する従来技術が存在する（例えば特許文献１参照）。しかし、この場合、ハードウェアは共通であり制御方法だけが異なるため、上述したハードウェア構成が異なるケースに適用することはできない。

特開平１１−３４５３８６号公報

そこで、異なる通信方式の機能ブロックを複数設け、それら複数の機能ブロックからの出力を選択的に切り替えて１つの出力端子から出力するような構成とすることで、ハードウェアの共通化を図る、ということが考えられる。しかし、この場合、ハードウェアが異なる通信方式の切り替え時には、異なる出力方式の機能ブロック間で干渉が発生する可能性がある。

干渉が発生すると、例えば、信号処理回路での消費電流が大幅に増加し、その電源供給元のＥＣＵにおける電源電圧の低下を招くおそれがある。また、この場合、異常なデータが送信されてしまい、ＥＣＵ側で信号判別が不可能となってデータの信頼性低下や誤動作を招くといった問題が生じるおそれもある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの出力端子から互いに異なる通信方式に則った通信データを出力するとともに、異なる通信方式の通信部間での干渉を防止することができる信号処理装置を提供することにある。

請求項１に記載の信号処理装置（１、２１、３１、４１）は、信号処理部（４）、複数の通信部（５〜７）および切替制御部（８、２４）を備えている。信号処理部は、センサから出力される検出信号に対し、所定の信号処理を行う。複数の通信部は、信号処理部から出力される信号処理後のデータを互いに異なる通信方式に則った通信データに変換して同一の出力端子から出力する。切替制御部は、複数の通信部による通信データの出力動作を制御する。そして、切替制御部は、通信方式を選択する選択信号に基づいて複数の通信部のうちいずれか１つの出力動作を有効化する切替動作を実行するようになっている。上記信号処理装置は、さらに、出力端子に接続可能な内部負荷（１４、２２）と、内部負荷を出力端子に接続した状態で出力端子の電圧を検出し、その検出値と所定の閾値とを比較した結果に基づいて選択信号を生成する通信方式選択部（２３）と、を備える。

このような構成によれば、例えば信号送信先のＥＣＵ毎に異なる通信方式で検出データを送信しなければならない場合でも、個別のＩＣを用いることなく、対応することが可能となる。さらに、この場合、切替制御部は、少なくとも切替動作を実行するタイミングには全ての通信部の出力状態をハイインピーダンス状態に設定するようになっている。そのため、通信方式を切り替える際、異なる通信方式の通信部間での干渉が生じることを未然に防止することができる。したがって、上記構成によれば、１つの出力端子から互いに異なる通信方式に則った通信データを出力するとともに、異なる通信方式の通信部間での干渉を防止することができるという優れた効果が得られる。

第１実施形態に係るもので、信号処理装置の構成を模式的に示す図 通信部の出力段の具体的な回路構成を模式的に示す図 各部の動作状態を示すタイミングチャート 第２実施形態に係るもので、信号処理装置の各部の動作状態を示すタイミングチャート 第３実施形態に係るもので、通信方式の種類とＥＣＵの通信端子の状態や抵抗値との関係を示す図 信号処理装置の構成を模式的に示す図 内部負荷および通信方式選択部の具体的な構成を模式的に示す図 通信方式を自動判別する第１の判別手法の流れを模式的に示す図 通信方式を自動判別する第２の判別手法の流れを模式的に示す図 内部負荷の構成を変更した変形例を示す図 第４実施形態に係るもので、信号処理装置の構成を模式的に示す図

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。

図１に示す信号処理装置１は、センサ２から端子Ｐ１を通じて与えられる検出信号を処理し、その信号処理後のデータを通信により、外部のＥＣＵ３（図２参照）などに出力するもので、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。センサ２は、例えば車両に搭載されるエンジンへの空気吸入量（吸気流量）を計測する吸気流量センサである。

信号処理装置１は、信号処理部４、３つの通信部５〜７、切替制御部８などを備えている。信号処理部４は、センサ２から出力される検出信号に対し、所定の信号処理を行うもので、物理量計測部９および補正処理部１０を備えている。物理量計測部９は、端子Ｐ１を介して与えられる検出信号を増幅するとともに、Ａ／Ｄ変換して出力する。補正処理部１０は、物理量計測部９から出力されるデジタルデータに対し、センサ２が持つ非直線性を補正するための処理などの補正処理を施し、その処理後のデータを出力する。

通信部５〜７は、信号処理部４から出力される信号処理後のデータを互いに異なる通信方式に則った通信データに変換して同一の出力端子Ｐ２から外部に出力する。なお、通信部５〜７の通信方式としては、周波数出力型の通信、ＰＷＭ出力型の通信、プッシュプル（簡易）型のＳＥＮＴ通信、曲線（エミッション低減）型のＳＥＮＴ通信、アナログ電圧出力型の通信、電流出力型の通信など、様々な通信方式が挙げられる。

ここでは、通信部５の通信方式を「通信Ａ」と呼び、通信部６の通信方式を「通信Ｂ」と呼び、通信部７の通信方式を「通信Ｃ」と呼ぶこととする。なお、この場合、通信Ａ〜Ｃのいずれかは、ＳＥＮＴ通信（簡易）またはＳＥＮＴ通信（エミッション低減）となっている。

通信部５は、信号処理後のデータを通信Ａのフォーマットに従った形式の通信データに変換し、その変換後のデータを出力段の回路を介して出力する。通信部６は、信号処理後のデータを通信Ｂのフォーマットに従った形式の通信データに変換し、その変換後のデータを出力段の回路を介して出力する。通信部７は、信号処理後のデータを通信Ｃのフォーマットに従った形式の通信データに変換し、その変換後のデータを出力段の回路を介して出力する。

通信部５〜７の出力段の回路（ハードウェア構成）は、互いに異なる構成となっている。通信部５〜７の出力段の具体的な構成としては、例えば図２に示すような構成を採用することができる。図２には、３つの出力段１１〜１３の具体的な構成を示している。出力段１１は、周波数出力型または電流出力型の通信に用いることができる。出力段１１は、出力端子Ｐ２と回路の基準電位ＧＮＤ（例えば０Ｖ）が与えられるグランド線Ｌｇとの間に接続された低電位側駆動部１４により構成されている。低電位側駆動部１４は、出力する通信データに応じて、出力端子Ｐ２をグランド線Ｌｇの電位である低電位側レベルに駆動する。

低電位側駆動部１４は、その駆動能力が可変となっている。低電位側駆動部１４は、出力端子Ｐ２とグランド線Ｌｇとの間に互いに並列接続された複数のスイッチング素子（例えばＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ）を備えており、それらスイッチング素子の接続数を切り替えることで、駆動能力の可変を実現している。また、低電位側駆動部１４は、スイッチング素子をオン駆動することで、出力端子Ｐ２からグランド線Ｌｇへと一定の電流を流すことが可能な構成、つまり定電流制御される構成となっている。

出力段１１は、低電位側駆動部１４の駆動能力が可変であり且つ定電流制御される構成となっているため、電流出力型の通信への適用が可能となっている。また、出力段１１は、低電位側駆動部１４の駆動能力が可変であるため、適用される通信方式に応じた駆動能力（電流能力）を実現することが可能となっている。この場合、出力する通信データに対応した駆動信号により、低電位側駆動部１４のスイッチング素子がオンオフ駆動される。

出力段１２は、プッシュプル型のＳＥＮＴ通信またはＰＷＭ出力型の通信に用いられるものである。出力段１２は、回路の電源電圧ＶＤＤ（例えば５Ｖ）が与えられる電源線Ｌｄと出力端子Ｐ２との間に接続された高電位側駆動部１５と、低電位側駆動部１４とにより構成される。高電位側駆動部１５は、出力する通信データに応じて、出力端子Ｐ２を電源線Ｌｄの電位である高電位側レベルに駆動する。高電位側駆動部１５は、電源線Ｌｄと出力端子Ｐ２との間に接続されたスイッチング素子（例えばＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ）を備えている。

出力段１２は、低電位側駆動部１４の駆動能力が可変となっているため、適用される通信方式に応じた駆動能力を実現することが可能となっている。この場合、出力する通信データに対応した駆動信号により、高電位側駆動部１５のスイッチング素子および低電位側駆動部１４のスイッチング素子が相補的にオンオフ駆動される。

出力段１３は、曲線型のＳＥＮＴ通信またはアナログ電圧出力型の通信に用いられるものである。出力段１３は、出力する通信データに応じたデータが入力されるＤ／Ａ変換器であるＤＡＣ１６と、ＤＡＣ１６の出力を増幅して出力端子Ｐ２に出力する駆動アンプ１７と、を備えた構成である。駆動アンプ１７は、非反転入力端子にＤＡＣ１６の出力信号が入力されるＯＰアンプＯＰ１と、ＯＰアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ１と、から構成される。

図１に示すように、切替制御部８は、記憶部１８を備えている。記憶部１８は、例えば不揮発性のメモリであり、選択信号が記憶される。選択信号は、通信部５〜７の通信方式のうち、どの通信方式を選択するかを表す信号である。選択信号により選択される通信方式は、信号処理装置１の用途に応じて適宜決定されている。切替制御部８は、通信部５〜７による通信データの出力動作を制御する。

具体的には、切替制御部８は、記憶部１８に記憶された選択信号に基づいて、通信部５〜７のうちいずれか１つの出力動作を有効化する切替動作を実行する。また、詳細は後述するが、切替制御部８は、少なくとも切替動作を実行するタイミングには通信部５〜７の全てについて、その出力状態をハイインピーダンス状態に設定するようになっている。

信号処理装置１には、外部から端子Ｐ３を通じてリセット信号ＰＯＲが与えられるようになっている。リセット信号ＰＯＲは、装置への電源投入時、つまり起動時や、外乱ノイズが印加された際などに与えられる。信号処理装置１が備える各構成は、リセット信号ＰＯＲが与えられると、初期状態にリセットされて動作を開始または再開するようになっている。そのため、切替制御部８は、リセット信号ＰＯＲが与えられると、上述した切替動作を実行する。

次に、上記構成の作用について説明する。
ここでは、選択信号により選択される通信方式が「通信Ａ」となっている場合を想定している。図３に示すように、時刻ｔ０にてリセット信号ＰＯＲが与えられると、信号処理装置１の各構成がリセットされる。この際、通信部５〜７の出力状態が、ハイインピーダンス状態（以下、Ｈｉｚ状態と呼ぶ）に設定される。

この場合、出力端子Ｐ２は、負荷となるＥＣＵ３において、プルアップ（以下、ＰＵとも呼ぶ）またはプルダウン（以下、ＰＤとも呼ぶ）されることになる。なお、このようなＨｉｚ状態への設定は、切替制御部８により行われるようになっている。また、通信部５〜７は、以下のようにすることで、その出力状態をＨｉｚ状態に設定することが可能となっている。

すなわち、通信部５〜７の出力段として出力段１１を採用した場合には、低電位側駆動部１４のスイッチング素子のオフ駆動することで、Ｈｉｚ状態を実現することができる。また、通信部５〜７の出力段として出力段１２を採用した場合には、高電位側駆動部１５のスイッチング素子および低電位側駆動部１４のスイッチング素子の双方をオフ駆動することで、Ｈｉｚ状態を実現することができる。また、通信部５〜７の出力段の構成として出力段１３を採用した場合には、ＯＰアンプＯＰ１の出力段を構成するハイサイド側およびロウサイド側の各スイッチング素子の双方をオフ駆動することで、Ｈｉｚ状態を実現することができる。

図３に示すように、各構成がリセットされた後、切替制御部８は、記憶部１８から選択信号を読み出し、その読み出した選択信号に基づいて通信方式を選定する。そして、時刻ｔ１において、切替制御部８は、選択された通信方式（＝通信Ａ）に対応する通信部５のＨｉｚ状態を解除し、その出力動作を有効化する。

これにより、時刻ｔ１以降、信号処理装置１では、信号処理部４から出力される信号処理後のデータが、通信部５を介して通信Ａに則った通信データに変換されて出力端子Ｐ２から出力される。なお、時刻ｔ１以降も、通信部６、７の出力状態は、Ｈｉｚ状態のまま維持される。この場合、リセット信号ＰＯＲが与えられた時刻ｔ０から、通信方式の選定、ひいては通信部５の出力動作を有効化する切替動作が完了する時刻ｔ１までの期間は、全ての通信部５〜７の出力状態がＨｉｚ状態となる。

また、信号処理装置１では、外乱ノイズなどに起因してリセット信号ＰＯＲが与えられた場合も、上述した起動時と同様の動作となる。すなわち、時刻ｔ２にてリセット信号ＰＯＲが与えられると、信号処理装置１の各構成がリセットされるとともに、通信部５の出力状態が、Ｈｉｚ状態に設定される。そして、各構成がリセットされた後、切替制御部８は、通信方式の選択を行い、時刻ｔ３において、通信部５のＨｉｚ状態を解除し、その出力動作を有効化する。

これにより、時刻ｔ３以降、信号処理装置１では、信号処理部４から出力される信号処理後のデータが、通信部５を介して通信Ａに則った通信データに変換されて出力端子Ｐ２から出力される。なお、時刻ｔ３以降も、通信部６、７の出力状態は、Ｈｉｚ状態のまま維持される。この場合も、リセット信号ＰＯＲが与えられた時刻ｔ２から通信部５の出力動作を有効化する切替動作が完了する時刻ｔ３までの期間は、全ての通信部５〜７の出力状態がＨｉｚ状態となる。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
通信部５〜７は、信号処理部４から出力される信号処理後のデータを互いに異なる通信方式に則った通信データに変換して同一の出力端子Ｐ２から出力する。また、通信部５〜７による通信データの出力動作を制御する切替制御部８は、通信方式を選択する選択信号に基づいて複数の通信部５〜７のうちいずれか１つの出力動作を有効化する切替動作を実行するようになっている。このような構成によれば、例えば信号送信先のＥＣＵ３毎に異なる通信方式で検出データを送信しなければならない場合でも、個別のＩＣを用いることなく、同一のＡＳＩＣにより対応することが可能となる。

さらに、この場合、切替制御部８は、少なくとも切替動作を実行するタイミングには全ての通信部５〜７の出力状態をＨｉｚ状態に設定するようになっている。つまり、本実施形態では、全ての通信部５〜７がＨｉｚ状態に設定された状態から、それら通信部５〜７のうち選択信号に基づいて選択されたいずれか１つの出力動作だけが有効化されるようになっている。

そのため、本実施形態では、通信方式が切り替えられる際、異なる通信方式の通信部５〜７間での干渉が生じることがなく、干渉の発生に伴う様々な問題（データの信頼性低下、誤動作など）が発生することを未然に防ぐことができる。このように、本実施形態によれば、１つの出力端子Ｐ２から互いに異なる通信方式に則った通信データを出力するとともに、異なる通信方式の通信部５〜７間での干渉を防止することができるという優れた効果が得られる。

なお、上述した干渉を防止するためには、少なくとも、通信部５〜７のうち選択されたいずれか１つの出力動作が有効化されるタイミングにおいて全ての通信部５〜７がＨｉｚ状態に設定されていればよいが、上記タイミングに先立って通信部５〜７をＨｉｚ状態に設定しておけば、干渉防止の効果を一層確実に得ることができる。そこで、本実施形態では、切替制御部８は、リセット信号ＰＯＲが与えられると、切替動作を実行するようになっており、リセット信号ＰＯＲが与えられた時点（ｔ０、ｔ２）から切替動作が完了する時点（ｔ１、ｔ３）までの期間には全ての通信部５〜７の出力状態をＨｉｚ状態に設定するようにしている。このようすれば、通信部５〜７間で干渉が生じることを一層確実に防止することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図４を参照して説明する。
第２実施形態では、切替制御部８による通信部５〜７の動作制御の内容が、第１実施形態と異なっている。なお、信号処理装置１の構成は第１実施形態と共通するので、図１も参照しながら説明する。

この場合も、選択信号により選択される通信方式が「通信Ａ」となっている場合を想定している。図４に示すように、時刻ｔ０にてリセット信号ＰＯＲが与えられると、信号処理装置１の各構成がリセットされる。この際、切替制御部８は、通信部５〜７の各出力が同じレベル、例えば５Ｖであるハイレベル（以下、Ｈレベルと呼ぶ）となるように通信部５〜７を制御する。

そして、各構成がリセットされた後、切替制御部８は、第１実施形態と同様に、記憶部１８から選択信号を読み出し、その読み出した選択信号に基づいて通信方式を選定する。ここで、切替制御部８は、通信方式の選定が完了するよりも所定時間だけ前の時刻ｔａにて、通信部５〜７の出力状態をＨｉｚ状態に設定する。

その後、通信方式の選定が完了した時刻ｔ１において、切替制御部８は、選択された通信方式（＝通信Ａ）に対応する通信部５のＨｉｚ状態を解除し、その出力動作を有効化する。これにより、時刻ｔ１以降、信号処理装置１では、信号処理部４から出力される信号処理後のデータが、通信部５を介して通信Ａに則った通信データに変換されて出力端子Ｐ２から出力される。なお、時刻ｔ１以降も、通信部６、７の出力状態は、Ｈｉｚ状態のまま維持される。この場合、通信方式の選定が完了するよりも所定時間だけ前の時刻ｔａから、通信方式の選定、ひいては通信部５の出力動作を有効化する切替動作が完了する時刻ｔ１までの期間は、全ての通信部５〜７の出力状態がＨｉｚ状態となる。

また、信号処理装置１では、外乱ノイズなどに起因してリセット信号ＰＯＲが与えられた場合も、上述した起動時と同様の動作となる。すなわち、時刻ｔ２にてリセット信号ＰＯＲが与えられると、信号処理装置１の各構成がリセットされるとともに、通信部５〜７の各出力がＨレベルに設定される。

そして、各構成がリセットされた後、切替制御部８は、通信方式の選択を行う。ここで、切替制御部８は、通信方式の選定が完了するよりも所定時間だけ前の時刻ｔｂにて、通信部５〜７の出力状態をＨｉｚ状態に設定する。その後、通信方式の選定が完了した時刻ｔ３において、通信部５のＨｉｚ状態が解除され、その出力動作が有効化される。

これにより、時刻ｔ３以降、信号処理装置１では、信号処理部４から出力される信号処理後のデータが、通信部５を介して通信Ａに則った通信データに変換されて出力端子Ｐ２から出力される。なお、時刻ｔ３以降も、通信部６、７の出力状態は、Ｈｉｚ状態のまま維持される。この場合も、通信方式の選定が完了するよりも所定時間だけ前の時刻ｔａから、通信方式の選定、ひいては通信部５の出力動作を有効化する切替動作が完了する時刻ｔ１までの期間は、全ての通信部５〜７の出力状態がＨｉｚ状態となる。

以上説明した本実施形態によっても、切替制御部８は、少なくとも切替動作を実行するタイミングには全ての通信部５〜７の出力状態をＨｉｚ状態に設定するようになっている。つまり、本実施形態でも、全ての通信部５〜７がＨｉｚ状態に設定された状態から、それら通信部５〜７のうち選択信号に基づいて選択されたいずれか１つの出力動作だけが有効化されるようになっている。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図５〜図１０を参照して説明する。
図５に示すように、通信方式の種類に応じて、出力端子Ｐ２と通信線２０を介して接続されるＥＣＵ３の通信端子Ｐ２１（図７参照）の状態（ＰＵ、ＰＤなど）や抵抗値が異なる。

具体的には、アナログ電圧出力型の通信（以下、アナログ出力とも呼ぶ）の場合、通信端子Ｐ２１はＰＵまたはＰＤとなり、その抵抗値は例えば１８０ｋΩ〜５００ｋΩとなる。プッシュプル型のＳＥＮＴ通信（以下、ＳＥＮＴプッシュプルとも呼ぶ）および曲線型のＳＥＮＴ通信の場合、通信端子Ｐ２１はＰＵとなり、その抵抗値は例えば１０ｋΩ〜５０ｋΩとなる。

周波数出力型の通信（以下、周波数出力とも呼ぶ）の場合、通信端子Ｐ２１はＰＵとなり、その抵抗値は例えば２．２ｋΩとなる。ＰＳＩ５などの電流出力型の通信（以下、電流通信とも呼ぶ）の場合、通信端子Ｐ２１は、電源線に接続されている。そのため、この場合、通信端子Ｐ２１の抵抗値としては、電源線のインピーダンス、つまり非常に小さい抵抗値（≒０Ω）となる。

このように、通信方式毎に通信端子Ｐ２１の状態や抵抗値が異なることから、出力端子Ｐ２に所定の負荷を接続した際、出力端子Ｐ２に生じる電圧が通信方式毎に異なる電圧となる。本実施形態では、このような点に着目し、信号処理装置２１に接続されるＥＣＵ３に対応した通信方式を自動的に判別し、その判別した通信方式での通信を選択する、といった機能が追加されている。

図６に示すように、本実施形態の信号処理装置２１は、第１実施形態の信号処理装置１に対し、内部負荷２２および通信方式選択部２３が追加されている点と、切替制御部８に代えて切替制御部２４を備えている点とが異なる。内部負荷２２は、出力端子Ｐ２に接続可能となっている。

通信方式選択部２３は、内部負荷２２を出力端子Ｐ２に接続した状態で出力端子Ｐ２の電圧を検出し、その検出値と所定の閾値とを比較した結果に基づいて通信方式を選択するための選択信号を生成する。切替制御部２４は、切替制御部８と同様の動作を行う。ただし、この場合、切替制御部２４は、通信方式選択部２３から与えられる選択信号に基づいて通信方式の選定を行う。

上述した内部負荷２２および通信方式選択部２３の具体的な構成としては、例えば図７に示すような構成を採用することができる。図７に示すように、内部負荷２２は、出力端子Ｐ２とグランド線Ｌｇとの間に接続される電流源を備えている。また、その電流源は、電流値を可変することができる構成となっている。

これにより、互いにインピーダンス値の異なる複数の内部負荷を備えたものと同等の機能が実現されている。したがって、電流源の電流値を変更するということは、内部負荷２２のインピーダンス値を変更することを意味する。この場合、内部負荷２２の定電流は、通信方式選択部２３により切り替えられる。なお、内部負荷２２の定電流をゼロとすることも可能となっている。

通信方式選択部２３は、比較器２５、閾値電圧生成部２６および選択信号生成部２７を備えている。比較器２５は、出力端子Ｐ２の電圧Ｖｏと、閾値電圧生成部２６により生成される閾値電圧Ｖｔｈとを比較する。なお、この場合、電圧Ｖｏが出力端子Ｐ２の電圧の検出値に相当し、閾値電圧Ｖｔｈが閾値に相当する。

閾値電圧生成部２６は、生成する閾値電圧Ｖｔｈの電圧値を可変することが可能となっている。選択信号生成部２７は、内部負荷２２の定電流の設定、閾値電圧Ｖｔｈの設定などを行うとともに、比較器２５の出力に基づいて選択信号を生成する。このような構成の通信方式選択部２３は、図示しない上位の制御部などから開始指示を表す信号が与えられると、内部負荷２２の定電流および閾値電圧Ｖｔｈを設定し、比較器２５の出力に基づいて選択信号を生成する。なお、開始指示を表す信号は、例えば信号処理装置２１の起動時などに与えられる。

次に、上記構成による通信方式の自動判別に関する２つの判別手法について説明する。なお、ここでは、アナログ出力、ＳＥＮＴプッシュプル（またはＳＥＮＴ曲線）、周波数出力および電流通信の４つの通信方式のうち、いずれの通信方式であるかを判別することを想定している。

［１］第１の判別手法
第１の判別手法では、内部負荷２２の定電流は一定の電流値Ｉａとされ、閾値電圧Ｖｔｈは、第１閾値Ｖ１、第２閾値Ｖ２および第３閾値Ｖ３の３段階に切り替えられる。各閾値Ｖ１〜Ｖ３は、下記（１）〜（４）式により表すことができる。

ただし、ＥＣＵ３側の電源電圧をＶＤＤとし、アナログ出力における通信端子Ｐ２１の抵抗値をＲａとし、ＳＥＮＴプッシュプルにおける通信端子Ｐ２１の抵抗値をＲｓとし、周波数出力における通信端子Ｐ２１の抵抗値をＲｆとする。

ＶＤＤ−（Ｉａ×Ｒｆ）＜Ｖ１＜ＶＤＤ …（１）
ＶＤＤ−（Ｉａ×Ｒｓ）＜Ｖ２＜ＶＤＤ−（Ｉａ×Ｒｆ） …（２）
ＶＤＤ−（Ｉａ×Ｒａ）＜Ｖ３＜ＶＤＤ−（Ｉａ×Ｒｓ） …（３）
Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ１ …（４）

図８に示すように、ステップＳ１にて、内部負荷２２の定電流がゼロに設定される（定電流ＯＦＦ）。ステップＳ２では、定電流ＯＦＦの状態における電圧Ｖｏが所定のＰＤ判定値Ｖｐｄより大きいかどうかが判断される。判定値Ｖｐｄは、０Ｖまたは０Ｖに近い微小な電圧値に設定される。

ここで、電圧Ｖｏが判定値ＶＬ以下であると判断されると（ＮＯ）、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、通信方式の判別結果として「アナログ出力」が記憶される。ステップＳ３の実行後は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、記憶された判定結果に従い、通信方式が決定され、その決定した通信方式を表す選択信号が生成される。

ステップＳ２にて電圧Ｖｏが判定値ＶＬより大きいと判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、内部負荷２２の定電流が電流値Ｉａに設定される（定電流ＯＮ）。続くステップＳ６では、閾値電圧Ｖｔｈが第１閾値Ｖ１に切り替えられ、電圧Ｖｏとの比較が行われる。その結果、電圧Ｖｏが第１閾値Ｖ１よりも高いと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、通信方式の判別結果として「電流通信」が記憶される。

ステップＳ６にて電圧Ｖｏが第１閾値Ｖ１以下であると判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、閾値電圧Ｖｔｈが第２閾値Ｖ２に切り替えられ、電圧Ｖｏとの比較が行われる。その結果、電圧Ｖｏが第２閾値Ｖ２よりも高いと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、通信方式の判別結果として「周波数出力」が記憶される。

ステップＳ８にて電圧Ｖｏが第２閾値Ｖ２以下であると判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、閾値電圧Ｖｔｈが第３閾値Ｖ３に切り替えられ、電圧Ｖｏとの比較が行われる。その結果、電圧Ｖｏが第３閾値Ｖ３よりも高いと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、通信方式の判別結果として「ＳＥＮＴプッシュプル」が記憶される。

ステップＳ１０にて電圧Ｖｏが第３閾値Ｖ３以下であると判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ３に進む。前述したように、ステップＳ３では、通信方式の判別結果として「アナログ出力」が記憶される。ステップＳ３、Ｓ７、Ｓ９またはＳ１１の実行後は、ステップＳ４に進み、記憶された判定結果に従い、通信方式が決定され、その決定した通信方式を表す選択信号が生成される。

［２］第２の判別手法
第２の判別手法では、内部負荷２２の定電流は、第１電流値Ｉ１、第２電流値Ｉ２および第３電流値Ｉ３の３段階に切り替えられ、閾値電圧Ｖｔｈは一定の閾値Ｖａとされる。各電流値Ｉ１〜Ｉ３は、下記（５）〜（８）式により表すことができる。ただし、ＥＣＵ３においてロウレベルであると判定する閾値をＶＩＬとする。なお、閾値ＶＩＬは、通信データを受信する外部の制御装置における低電位側の判定閾値に相当する。

ＶＩＬ＜ＶＤＤ−（Ｉ１×Ｒａ）＜Ｖａ …（５）
ＶＩＬ＜ＶＤＤ−（Ｉ２×Ｒｓ）＜Ｖａ …（６）
ＶＩＬ＜ＶＤＤ−（Ｉ３×Ｒｆ）＜Ｖａ …（７）
Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３ …（８）

図９に示すように、ステップＳ１〜Ｓ５は、第１の判別手法と同様の内容である。この場合、ステップＳ５の実行後、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、定電流が第１電流値Ｉ１に切り替えられる。続くステップＳ２２では、電圧Ｖｏが閾値Ｖａ未満であるか否かが判断される。その結果、電圧Ｖｏが閾値Ｖａ未満であると判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。前述したように、ステップＳ３では、通信方式の判別結果として「アナログ出力」が記憶される。

ステップＳ２２にて電圧Ｖｏが閾値Ｖａ以上であると判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、定電流が第２電流値Ｉ２に切り替えられる。続くステップＳ２４では、電圧Ｖｏが閾値Ｖａ未満であるか否かが判断される。その結果、電圧Ｖｏが閾値Ｖａ未満であると判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、通信方式の判別結果として「ＳＥＮＴプッシュプル」が記憶される。

ステップＳ２４にて電圧Ｖｏが閾値Ｖａ以上であると判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、定電流が第３電流値Ｉ３に切り替えられる。続くステップＳ２７では、電圧Ｖｏが閾値Ｖａ未満であるか否かが判断される。その結果、電圧Ｖｏが閾値Ｖａ未満であると判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、通信方式の判別結果として「周波数出力」が記憶される。

ステップＳ２８にて電圧Ｖｏが閾値Ｖａ以上であると判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９では、通信方式の判別結果として「電流通信」が記憶される。ステップＳ３、Ｓ２５、Ｓ２８またはＳ２９の実行後は、ステップＳ４に進み、記憶された判定結果に従い、通信方式が決定され、その決定した通信方式を表す選択信号が生成される。

以上説明したように、本実施形態の信号処理装置２１は、接続されるＥＣＵ３に対応した通信方式を自動的に判別する機能を有している。したがって、信号処理装置２１は、例えば、元々想定されていた通信方式とは異なる通信方式のＥＣＵ３が接続された場合でも、その異なる通信方式を自動的に判別し、その通信方式に対応した通信を行うことができる。また、信号処理装置２１は、例えば、接続されていたＥＣＵ３が、異なる通信方式のＥＣＵ３に交換された場合でも、その交換後のＥＣＵ３の通信方式を自動的に判別し、その通信方式に対応した通信を行うことができる。

なお、ＳＥＮＴプッシュプルとＳＥＮＴ曲線とは、出力端子Ｐ２の状態や抵抗値が同じであるため、本実施形態の自動判別の手法では、それらの判別はできない。そのため、ＳＥＮＴプッシュプルとＳＥＮＴ曲線の両方の通信方式が想定される場合には、第１実施形態のように、予め記憶部１８に選択信号を記憶しておく方法を用いればよい。

内部負荷２２の電流値（インピーダンス値）は、内部負荷２２を出力端子Ｐ２に接続した状態における出力端子Ｐ２の電圧値が、通信データを受信する外部の制御装置であるＥＣＵ３における閾値ＶＩＬよりも高くなるように設定している。そのため、信号処理装置２１が通信方式を判別している際、ＥＣＵ３側でロウレベルのデータを受信したといった誤った判断がなされてしまうこと、つまり誤データの送信を防止することができる。

内部負荷２２および通信方式選択部２３の具体的構成としては、適宜変更可能である。例えば、通信部５〜７の出力段の回路として、図２に示した構成（少なくとも出力段１１または出力段１２を含む構成）を採用した場合、低電位側駆動部１４を内部負荷２２として機能させてもよい。

この場合、図１０に示す信号処理装置３１のように、低電位側駆動部１４が内部負荷２２としての機能を兼ねることになる。このような構成では、低電位側駆動部１４の電流値を可変することで、内部負荷２２のインピーダンスを可変することができる。このようにすれば、内部負荷２２を別途設ける構成に比べ、回路規模を小さく抑えることができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図１１を参照して説明する。
図１１に示すように、本実施形態の信号処理装置４１は、湿度センサであるオプションセンサ４２および例えば圧力センサであるオプションセンサ４３から端子Ｐ４１を通じて与えられる検出信号を処理し、その処理後のデータを通信により、外部のＥＣＵ３などの出力する機能も備えている。

信号処理装置４１は、第１実施形態の信号処理装置１に対し、通信部４４およびデータ処理部４５が追加されている。通信部４４には、オプションセンサ４２、４３から出力される検出信号が与えられている。通信部４４は、上記検出信号を表すデータを、例えばシリアル通信（Ｉ２Ｃ通信、ＳＰＩ通信など）によって、データ処理部４５に送信する。

データ処理部４５は、通信部４４から送信されたデータに対し、パリティやＣＲＣ等によるデータ信頼性チェックとデータフォーマットに合わせたデータ処理を行い、その処理後のデータを通信部５〜７に出力する。通信部５〜７のうち選択信号により選択されたいずれか１つの通信部は、データ処理部４５から与えられたデータを、その通信方式のフォーマットに従った形式の通信データに変換し、その変換後のデータを出力段の回路を介して出力する。

このように、本実施形態の信号処理装置４１によれば、吸気流量センサであるセンサ２から出力される検出信号に加え、湿度や圧力を検出するためのオプションセンサ４２、４３から出力される検出信号についても、所定の信号処理を行うとともに、その処理後のデータを通信によりＥＣＵ３に出力することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各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任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態では、３つの通信部５〜７を備えた構成、つまり３つの通信方式に対応した構成を例に説明したが、２つの通信部を備えた２つの通信方式に対応した構成でもよいし、４つ以上の通信部を備えた４つ以上の通信方式に対応した構成でもよい。

第３実施形態において、第１の判別手法では、１つの比較器２５を用い、その比較器２５に入力する閾値電圧Ｖｔｈを３段階に切り替えるようにしていたが、第１閾値Ｖ１〜第３閾値Ｖ３のそれぞれを入力する３つの比較器を用いてもよい。このようにすれば、通信方式を一括して判定することができる。また、閾値電圧Ｖｔｈは、想定される通信方式の数に応じて適宜変更すればよく、例えば４段階以上に切り替えてもよい。

また、第３実施形態において、第２の判別手法では、内部負荷２２の定電流を３段階に切り替えるようにしていたが、４段階以上に切り替えるようにしてもよい。このようにすれば、通信方式の判別の精度を向上させることができる。また、電圧Ｖｏと閾値Ｖａの比較を順次繰り返すにあたって、例えばバイナリサーチの手法を用いてもよい。このようにすれば、通信方式の判別を一層早く完了することが可能となる。

第４実施形態の信号処理装置４１では、２つのオプションセンサ４２、４３の信号処理が可能な構成となっていたが、１つのオプションセンサの信号処理が可能な構成でもよいし、３つ以上のオプションセンサの信号処理が可能な構成でもよい。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

１、２１、３１、４１…信号処理装置、２…センサ、４…信号処理部、５〜７…通信部、８、２４…切替制御部、Ｐ２…出力端子。

Claims (14)

1. センサ（２）から出力される検出信号に対し、所定の信号処理を行う信号処理部（４）と、
   前記信号処理部から出力される信号処理後のデータを互いに異なる通信方式に則った通信データに変換して同一の出力端子（Ｐ２）から出力する複数の通信部（５〜７）と、
   前記複数の通信部による通信データの出力動作を制御する切替制御部（８、２４）と、
   を備え、
   前記切替制御部は、通信方式を選択する選択信号に基づいて前記複数の通信部のうちいずれか１つの出力動作を有効化する切替動作を実行するようになっており、少なくとも切替動作を実行するタイミングには全ての前記通信部の出力状態をハイインピーダンス状態に設定し、
   さらに、
   前記出力端子に接続可能な内部負荷（１４、２２）と、
   前記内部負荷を前記出力端子に接続した状態で前記出力端子の電圧を検出し、その検出値と所定の閾値とを比較した結果に基づいて前記選択信号を生成する通信方式選択部（２３）と、
   を備える信号処理装置。
2. 前記切替制御部は、リセット信号が与えられると前記切替動作を実行するようになっており、前記リセット信号が与えられた時点から前記切替動作が完了する時点までの期間には全ての前記通信部の出力状態をハイインピーダンス状態に設定する請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記通信部は、前記出力端子を高電位側レベルに駆動する高電位側駆動部（１５）と、前記出力端子を低電位側レベルに駆動する低電位側駆動部（１４）と、を備えた構成であり、
   前記低電位側駆動部の駆動能力が可変である請求項１または２に記載の信号処理装置。
4. 前記低電位側駆動部は、定電流制御される構成となっている請求項３に記載の信号処理装置。
5. 前記通信部は、前記通信データに応じたデータが入力されるＤ／Ａ変換器（１６）と、前記Ｄ／Ａ変換器の出力を増幅して前記出力端子に出力する駆動アンプ（１７）と、を備えた構成である請求項１から４のいずれか一項に記載の信号処理装置。
6. 前記通信方式には、ＳＥＮＴ通信が含まれる請求項１から５のいずれか一項に記載の信号処理装置。
7. さらに、前記選択信号が記憶される記憶部（１８）を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の信号処理装置。
8. 前記通信方式選択部は、前記検出値と複数の閾値のそれぞれとを比較した結果に基づいて前記選択信号を生成する請求項１から７のいずれか一項に記載の信号処理装置。
9. 互いにインピーダンス値の異なる複数の前記内部負荷を備え、
   前記通信方式選択部は、前記複数の内部負荷のそれぞれを前記出力端子に接続した状態で前記検出値と前記閾値とを比較し、それらの比較結果に基づいて前記選択信号を生成する請求項１から７のいずれか一項に記載の信号処理装置。
10. 前記通信方式選択部は、前記検出値と前記閾値との比較を順次繰り返すにあたって、バイナリサーチの手法を用いる請求項９に記載の信号処理装置。
11. 前記通信方式選択部は、前記検出値と前記閾値との比較を順次繰り返すにあたって、前記内部負荷のうちインピーダンス値の高いものから順番に前記比較を行う請求項９に記載の信号処理装置。
12. 前記複数の内部負荷のインピーダンス値は、前記内部負荷を前記出力端子に接続した状態における前記出力端子の電圧値が、前記通信データを受信する外部の制御装置（３）における低電位側の判定閾値よりも高くなるように設定されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の信号処理装置。
13. 前記通信部は、前記出力端子を高電位側レベルに駆動する高電位側駆動部（１５）と、前記出力端子を低電位側レベルに駆動する低電位側駆動部（１４）と、を備えた構成であり、
    前記低電位側駆動部（１４）は、前記内部負荷としても機能する請求項１から１２のいずれか一項に記載の信号処理装置。
14. 前記センサは、吸気流量を検出する吸気流量センサである請求項１から１３のいずれか一項に記載の信号処理装置。

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