JP2006118960A

JP2006118960A - 回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置

Info

Publication number: JP2006118960A
Application number: JP2004306492A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 宏司佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】広範囲かつ高精度の回転速度計数を可能とする。
【解決手段】回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力し、当該回転パルスの周期よりも短い周期で発生するクロックパルスを前記回転パルスが１周期する間カウントし、当該カウントしたクロックパルスの数をラッチし、単位時間内に発生されるクロックパルスの数として設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算し、単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する。
【選択図】図３

Description

本発明は、マイコンによる回転速度演算を行うことなく、汎用のディジタルＩＣを用いるだけで、広範囲かつ高精度の回転速度計数が可能な、回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置に関する。

自動車の内燃機関や車輪アンチロックブレーキシステム、さらに駆動モータなどの回転体制御を行う装置では、センサから得られる検出信号に基づいて運転中のこれら装置の回転数を任意のビット数のディジタルデータに数値化し、このディジタルデータを回転体制御に用いている。回転数は低速から高速まで高精度で検出することが求められるため、たとえば、下記特許文献１に記載されている発明では、低回転数領域から高回転数領域までの演算を可能にするために、「回転数に応じて検出パルスを生成する回転センサと、検出パルスに基づいて回転数を演算し、エンジンを制御するマイコンとを備え、検出パルスは、複数のパルス系列を含み、マイコンは、エンジンの運転領域に応じて複数のパルス系列のうちの１つのパルス系列を選択し、選択されたパルス系列の検出時刻およびパルス数に基づいてエンジンに関連した回転数を演算する」ようにし、演算周期を変更せずに、低回転数領域に対する演算能力を損なうことなく、容易な処理により演算可能な高回転数領域を拡大している。
特開２０００−３１０１５１号公報

しかしながら、上記の引用文献に記載されている発明を含む従来の発明をもってしても、マイコンの演算処理の負担は高回転になるにしたがって大きくなるために、回転速度の検出精度及び検出可能領域は結局のところマイコンの処理能力に依存する。

本発明は、上記のような従来の技術の問題点に鑑みて成されたものであり、マイコンによる回転速度演算を行うことなく、汎用のディジタルＩＣを用いるだけで、広範囲かつ高精度の回転速度計数が可能な、回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数装置は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段と、当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、前記回転パルスが１周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、前記クロックパルス発生部から単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、前記回転パルス入力手段が回転パルスを入力する度に当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数装置は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段と、請求項１に記載のクロックパルス発生手段によって発生されるクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する高速クロックパルス発生部と、当該高速クロックパルスを分周するクロックパルス分周手段と、前記回転パルスが１周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶するラッチ部と、当該ラッチ部に記憶されたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、前記高速クロックパルス発生部から単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、前記回転パルス入力手段が回転パルスを入力する度に、前記高速クロックパルス発生部が発生した高速クロックパルスに基づいて、当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、を有することを特徴とする。

さらに、上記目的を達成するための本発明にかかる回転体制御装置は、請求項１又は２に記載の回転速度計数装置を、回転体の回転速度に応じた周期で回転パルスを発生する回転パルス検出手段と、前記回転体の制御を行うコンピュータとの間に接続したことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数方法は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する段階と、当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生する段階と、前記回転パルスが１周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする段階と、当該カウントしたクロックパルスの数をラッチする段階と、単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する段階と、前記回転パルスを入力する度に設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、を含むことを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明にかかる回転体の回転速度計数方法は、回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する段階と、請求項９に記載のクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する段階と、当該高速クロックパルスを分周する段階と、前記回転パルスが１周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする段階と、当該カウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶する段階と、当該一時的に記憶されたクロックパルスの数をラッチする段階と、単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する段階と、前記回転パルスを入力する度に、前記高速クロックパルスに基づいて、設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、を含むことを特徴とする

以上のように構成された本発明に係る回転体の回転速度計数装置及びその方法によれば、マイコンによる回転速度演算を行うことなく、汎用のディジタルＩＣを用いるだけで、広範囲かつ高精度の回転速度計数が可能となる。

また、以上のように構成された本発明にかかる回転体制御装置によれば、コンピュータの前段で回転体の回転速度を計数するので、コンピュータは、その演算能力に余裕ができ、コンピュータの処理負担が大幅に減少する。

以下、本発明に係る回転体の回転速度計数装置及びその方法並びに回転体制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。本明細書においては、まず回転体制御装置について説明し、その次に回転体の回転速度計数装置及びその方法について説明する。なお、回転体の回転速度計数装置及びその方法については［実施の形態１］と［実施の形態２］とに分けて説明する。

図１は、本発明に係る回転体制御装置の概略構成図である。本実施の形態では回転体の一例として自動車のエンジンを例示しているが、回転体はこれに限るものではなく、たとえば、電気自動車用の駆動モータや車輪アンチロックブレーキシステムの車輪でも良い。

エンジン制御装置１００には、エンジン２１０に設けられた、水温センサ、スロットルセンサ、ノックセンサ、吸気温センサ、回転検出センサ２００が接続される。エンジン制御装置１００はこれらのセンサから入力された信号に基づいて、エンジン２１０の吸排弁制御、点火制御、キャニスタパージ制御、空燃比制御を行う。さらに、エンジン制御装置１００は通信制御、Ａ／Ｔ（オートマチックトランスミッション）、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）などの他の制御装置と電気信号の通信を行っている。

回転検出センサ２００は、電磁ピックアップで構成されたセンサであり、エンジン２１０のクランクシャフト又はカムシャフトに取り付けられたシグナルプレート２２０に対向配置され、エンジン２１０の回転速度に応じた周期でアナログの回転信号を発生する。

エンジン制御装置１００は、回転検出センサ２００から出力されたアナログの回転信号を２値化してディジタル信号に変換する信号整形器１１０と、信号整形器１１０から出力されるディジタル信号すなわち回転パルスを入力し、入力した回転パルスの周期からエンジン２１０の回転速度をハード的に演算する回転速度計数装置１２０と、エンジン制御装置１００が行う主要な制御の演算を行うコンピュータ１３０とを備えている。なお、コンピュータ１３０はワイチップマイコンであり、回転検出センサ２００、シグナルプレート２２０及び信号整形器１１０は回転パルス検出手段として機能する。

本発明に係る回転速度計数装置１２０は信号整形器１１０とコンピュータ１３０との間に接続され、エンジン２１０の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力しハード的な構成によってエンジン２１０の回転速度を高速計数し、その計数結果をコンピュータ１３０に出力する。

本発明に係る回転体制御装置によれば、回転体すなわちエンジン２１０の回転速度をコンピュータ１３０に演算させるのではなく回転速度計数装置１２０によって計数させているので、コンピュータ１３０の負担を大幅に軽減させることができる。したがって、エンジン２１０の制御に要する演算量が従来と同一の演算量であればコンピュータ１３０の性能を落とすことができるし、逆に従来と同一の性能のコンピュータ１３０を用いれば、負担が軽減された分だけエンジン２１０の制御精度を向上させることができる。

次に、本発明に係る回転体の回転速度計数装置について説明する。
［実施の形態１］
図２は、本発明に係る回転体の回転速度計数装置１２０の構成を示すブロック図である。回転速度計数装置１２０は、コンピュータ１３０のデータバスライン１４０（図１参照）に接続され、エンジン２１０の回転速度の計数結果はこのデータバスライン１４０を介してコンピュータ１３０に出力する。

回転速度計数装置１２０は、図２に示すように、タイミング制御回路１２１、クロックパルス発生部１２２、周期測定用カウンタ１２３、分周カウンタ１２４、変換係数設定用カウンタ１２５、回転数データカウンタ１２６、３ステートレジスタ１２７を備えている。このように、回転速度計数装置１２０のほとんどの構成要素はハードであるカウンタによって構成されており、クロックパルスのカウントアップ・カウントダウンによってエンジン２１０の回転速度を計数することができるようになっている。タイミング制御回路１２１はソフト的な処理を若干行っているが、その処理は非常に軽微なものである。

タイミング制御回路１２１は、エンジン２１０の回転速度を検出する回転検出センサ２００及び信号整形器１１０を介し、エンジン２１０の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段を備えている。また、タイミング制御回路１２１は、これに接続されているカウンタやレジスタ（後述する）に各種の指示を出してそれらの動作順序を制御する。

クロックパルス発生部１２２は、タイミング制御回路１２１に入力される回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生する。クロックパルスの周波数はエンジン２１０の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とによって決められるが、たとえば、２００ｋＨｚというような周波数を有するパルスである。

周期測定用カウンタ１２３は、タイミング制御回路１２１により制御発生された回転パルスの立ち上がり時から次の立ち上がり時までのクロックパルスをカウントする。なお、タイミング制御回路１２１からリセット指示が出されるまでカウント値を保持し、その指示に基づいてカウント値をリセットする。したがって、周期測定用カウンタ１２３は、回転パルスが１周期する間に発生したクロックパルスの数をカウントすることになる。

分周カウンタ１２４は、タイミング制御回路１２１から出力される指示に基づいて周期測定用カウンタ１２３がカウントしたクロックパルスの数をロードする。ロードされたクロックパルスの数は、タイミング制御回路１２１から出力されるクロックパルスに基づいて減算される。また、減算を続け、ロードしたクロックパルスの数が０になると、後述の回転数データカウンタにインクリメントの指示を出力すると同時にタイミング制御回路１２１へ再ロードの要求を行う。

変換係数設定用カウンタ１２５は、タイミング制御回路１２１から出力されるクロックパルスの数の設定指令に基づいてクロックパルス発生部１２２から単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する。設定されたクロックパルスの数は、タイミング制御回路１２１から出力されるクロックパルスによって減算される。また、減算を続け、設定されたクロックパルスの数が０になると、タイミング制御回路１２１に０値の指示が出力される。たとえば、上記のように、クロックパルス発生部１２２から出力されるクロックパルスの周波数が２００ｋＨｚであれば、変換係数設定用カウンタ１２５には、単位時間６０秒分のクロックパルスの数、２００ｋＨｚ×６０ｓｅｃ＝１．２×１０^６の数値がクロックパルスの数として設定される。

回転数データカウンタ１２６は、分周カウンタ１２４からインクリメントの指示が出力される度にカウント数をインクリメントする。なお、タイミング制御回路１２１からリセット指示が出されると、その指示に基づいてカウントをリセットする。

３ステートレジスタ１２７は、回転数データカウンタ１２６のカウント数をラッチし、そのカウント数をコンピュータ１３０に出力する。３ステートレジスタ１２７のカウント数はそのままエンジン２１０の回転速度を表している。

周期測定用カウンタ１２３、分周カウンタ１２４、変換係数設定用カウンタ１２５及び計数手段を構成する回転数データカウンタ１２６はすべて所定ビット数の汎用的なカウンタのみを用いて構成され、そのビット数は、結果として、エンジン２１０の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とに基づいて決定されることになる。なお、３ステートレジスタ１２７はカウンタを用いなくとも良い。

たとえば上記の場合、エンジン回転速度の測定範囲を６０ｒｐｍ（周波数１Ｈｚ）〜１２０００ｒｐｍ（周波数２００Ｈｚ）とし、また、要求される測定精度を０．１％とすると、クロックパルス発生部１２２が発生するクロックパルスの周波数は２００Ｈｚ×１０００＝２００ｋＨｚとなる。したがって、周波数測定用カウンタ１２３と分周カウンタ１２４は同一のクロックパルスの数をカウントできなければならないので、最低でも２×１０^５の数をカウントできるだけのビット数が必要であり、１８ビット以上のカウンタを用いる必要がある。そして、変換係数設定用カウンタ１２５にはｒｐｍ表示を可能とするために、最低でも６０×２×１０^５＝１２×１０⁶の数をカウントできるだけのビット数が必要であり、２４ビット以上のカウンタを用いる必要がある。さらに、回転数データカウンタ１２６は１２０００ｒｐｍまでの数をカウントできるだけのビット数が必要であり、１４ビット以上のカウンタを用いる必要がある。このように、カウンタやレジスタの必要ビット数はエンジン２１０の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とに基づいて決める。

本発明に係る回転体の回転速度計数装置１２０は、コンピュータ１３０の前段でエンジン２１０の回転速度を計数するので、コンピュータ１３０は、従来のように回転パルスの周期の測定、測定された周期に基づくエンジン回転速度の演算、その演算結果の保持、カウンタ類の使用に関連する処理から開放され、その演算能力に余裕ができ、コンピュータ１３０の処理負担が大幅に減少する。また、測定範囲と測定精度とから決まるビット数のカウンタ及びレジスタを用いればよいので、低回転速度領域から高回転速度領域までの幅広い回転速度領域で高精度の計測を、低コストかつ単純な回路の構成によって行うことができる。さらに、本実施の形態では、５個の汎用カウンタＩＣを用い、クロックパルス発生部１２２から出力されるクロックパルスが必ずしも正確でなくとも、エンジン２１０の回転速度を正確に把握することができる。クロックパルス発生部１２２は正確な周期のクロックパルスを発生するものでなくても良いので、コストの安いクロックパルス発生部の使用が可能である。そして、本発明に係る回転体の回転速度計数装置１２０はその構造が単純であるので設計が容易であり、汎用のＩＣを用いることができるので、設計の自由度と部品入手性が良く短期間での開発が可能である。

次に、図２に示した回転速度計数装置１２０の動作を説明する。図３は、図２に示した回転速度計数装置１２０の動作手順及び回転速度計数方法を示すフローチャート、図４及び図５は、図２に示した回転速度計数装置１２０の各構成要素のタイミングチャートである。

エンジン２１０が回転するとシグナルプレート２２０も回転する。シグナルプレート２２０には一定間隔で突起が形成されている。回転検出センサ２００はこの突起を検出して図４に示すような正弦波状の検出信号ｆ０を出力する。信号整形器１１０はこの正弦波状の検出信号ｆ０を所定の閾値で２値化し、図４及び図５に示すような回転パルス（周期ｔ１）に変換する。なお、クロックパルス発生部１２２からは同図に示すようなかなり短い周期のクロックパルスが発生している。なお、図５には回転速度データ更新タイミングとしてｔｒ０及びｔｒ１が例示されているが、タイミング制御回路１２１からこのタイミングでリセット信号が出力されると、周波数測定用カウンタ１２３、回転数データカウンタ１２６のカウント値がリセットされる。

まず、図５に示すように、タイミング制御回路１２１から回転速度データ更新タイミングｔｒ０でリセット信号が出力されると、周波数測定用カウンタカウント値が０にリセットされる。

タイミング制御回路１２１はエンジン２１０の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスａ）を入力し、その立ち上がり（前縁）が検知されるまで待機する（Ｓ１：ＮＯ）。その立ち上がりが検知されると（Ｓ１：ＹＥＳ）、タイミング制御回路１２１は周波数測定用カウンタ１２３にクロックパルスの供給を開始し、周波数測定用カウンタ１２３はクロックパルス発生部１２２からの回転パルスの周期よりも短い周期のクロックパルスｂ）に基づいて周波数測定用カウンタカウント値ｃ）のカウントを開始する（Ｓ２）。そして、周波数測定用カウンタカウント値ｃ）がオーバーフローしていなければ（Ｓ３：ＮＯ）、回転パルスａ）の次の立ち上がりが検知されるまでカウントを継続する（Ｓ４：ＮＯ）。周波数測定用カウンタカウント値ｃ）がオーバーフローした場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、または回転パルスａ）の立ち上がりが検知されたら（Ｓ４：ＹＥＳ）、タイミング制御回路１２１からのクロックパルスの供給を遮断し周波数測定用カウンタ１２３によるカウントを停止する（Ｓ５）。

つまり、Ｓ１からＳ５のステップでは、回転パルスが１周期する間（図５の周期ｔ１）にクロックパルス発生部１２２から出力されたクロックパルスの数を周波数測定用カウンタ１２３でカウントすることになる。

次に、Ｓ５の処理と同時に、周波数測定用カウンタ１２３のカウント値ｃ）を分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）にプリセットし（Ｓ６）、変換係数設定用カウンタ１２４のカウント値ｅ）を単位時間内に発生されるクロックパルスの数、たとえば上記の例で言えば１２，０００，０００に設定する（Ｓ７）。

さらに、クロックパルスｂ）を待って（Ｓ８：ＮＯ）、クロックパルスｂ）が検知されると（Ｓ８：ＹＥＳ）、タイミング制御回路１２１は分周カウンタ１２４及び変換係数設定用カウンタ１２５へクロックパルスｂ）の供給を開始し、クロックパルスｂ）に基づいて分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）の減算を開始すると同時に（Ｓ９）、クロックパルスｂ）に基づいて変換係数設定用カウンタ１２５のカウント値ｅ）の減算を開始する（Ｓ１０）。

Ｓ９の減算を継続すると、分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）が０になるが、カウント値ｄ）が０になると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、分周カウンタ１２４からインクリメントの指示が出て、回転データカウンタ１２６の値が１だけインクリメントされる（Ｓ１２）。そして再度、周波数測定用カウンタ１２３のカウント値ｃ）を分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）にプリセットし（Ｓ１３）、変換係数設定用カウンタ１２５のカウント値ｅ）の値が０になるまで繰り返す（Ｓ１４：ＮＯ）。つまり、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理では、変換係数設定用カウンタ１２５に設定されたクロックパルスの数から分周カウンタ１２４にプリセットされるクロックパルスの数を累積的に減算するということが行われる。さらに具体的には、１回の減算処理において、クロックパルス発生部１２２が発生したクロックパルスに基づいて、変換係数設定用カウンタ１２５に設定されているクロックパルスの数と分周カウンタ１２４にプリセットされたクロックパルスの数とを、分周カウンタ１２４にプリセットされたクロックパルスの数が０になるまで同時に減算するということが行われる。

そして、以上の処理が終了すると、タイミング制御回路１２１からのクロックパルスの供給を遮断し分周カウンタ１２４のカウントを停止し（Ｓ１５）、変換係数設定用カウンタ１２５のカウントを停止し（Ｓ１６）、回転データカウンタ１２６のカウントが保持される。次に、３ステートレジスタ１２７の値を更新する（Ｓ１７）。したがって、３ステートレジスタ１２７の値そのものがエンジン１２０の回転速度を示すことになる。その後、次の回転パルスの計測のために周期測定用カウンタ１２３をリセットし（Ｓ１８）、タイミング制御回路１２１を初期化する（Ｓ１９）。これは分周カウンタ１２４にセットされた単位時間（たとえば６０秒）内に周期測定用カウンタ１２３で測定した時間が何回入るかをカウントすることになる。

したがって、この減算回数は単純にエンジン２１０の回転速度（ｒｐｍ）を示すことになるので、単に複数のカウンタのインクリメント・減算の処理を行うのみでエンジン２１０の回転速度を計数することができる。

なお、クロックパルス発生部１２２が設計通りの正確なクロック周波数を刻むことができなくても、回転パルスの発生周期ｔ1に対してクロックパルスの発生周期が十分に小さければ、変換係数設定用カウンタ１２５に設定するクロックパルスの数を補正することにより回転速度の測定誤差は無視できる程度のものとなる。
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る回転体の回転速度計数装置の構成を示すブロック図である。なお、この図において、図２の回転速度計数装置１２０と同一の部材には同一の符号を付してある。同一の符号が付してある要素は、実施の形態１に示した要素と同一の作用をする。したがって、同一の作用をする要素のここでの説明は省略する。

実施の形態１に係る回転体の回転速度計数装置１２０でも、上記のように、コンピュータ１３０に演算負担をかけずに正確な回転速度を広範囲の回転速度領域において得ることができる。しかしながら、実施の形態１では回転速度データ更新タイミングとしてｔｒ０を採用しており（図５参照）、これが被測定周期ｔ１（回転パルスの発生タイミング）よりも非常に長いため、更なる正確な測定値を得ようとする場合には多少の問題がある。本実施の形態では、この問題を解消するために、クロックパルスとして実施の形態１の周期よりもかなり短い周期（複数分の一：換言すれば周波数が複数倍）の高速クロックパルス発生することができる高速クロックパルス発生部１２２Ａを採用し、分周カウンタ１２４と変換係数設定用カウンタ１２５におけるカウント値の減算をこの高速パルスで短時間に行えるようにした。また、クロックパルスの高速化に伴い、周期測定用カウンタ１２３をインクリメントさせる分周クロックを生成するため、高速クロックパルス発生部１２２Ａとタイミング回路１２１との間にクロックパルス分周手段として機能するクロックパルス分周回路１２９を設けた。さらに、クロックパルスの高速化に伴い、各カウンタやレジスタへのデータのストア時間を確保するために、タイミング回路１２１の処理を高速クロックパルスに基づいて行えるようにした。以上によりすべての処理を回転パルスの発生タイミングｔ１内に終了させることができるようにした。さらに、周波数設定用カウンタ１２３と分周カウンタ１２４との間にカウント値を一時的に記憶させるラッチ部１２８を設け、回転パルスごとの回転データの更新ができるようにしている。

回転速度計数装置１２０Ａの構成上実施の形態１と異なる部分は以上の通りである。次に本実施の形態に係る図６に示した回転速度計数装置１２０Ａの動作を、実施の形態１同様図３から図５に基づいて説明する。なお、高速クロックパルス発生部１２２Ａからは非常に周波数の高いクロックパルスが出力されている。この高速クロックパルスはクロックパルス分周回路１２９で分周され、分周後のクロックパルスと分周前の高速クロックパルスがタイミング制御回路１２１に出力される。高速クロックパルスは分周カウンタ１２４及び変換係数設定用カウンタ１２５のカウント値を減算するときに使用される。高速クロックパルスで減算すると減算に要する時間が短くて済むからである。

まず、図５に示すように、回転速度データ更新タイミングｔｒ０でリセット信号が出力されると、周波数測定用カウンタカウント値が０にリセットされる。

タイミング制御回路１２１はエンジン２１０の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスａ）を入力し、その立ち上がり（前縁）が検知されるまで待機する（Ｓ１：ＮＯ）。その立ち上がりが検知されると（Ｓ１：ＹＥＳ）、タイミング制御回路１２１は周波数測定用カウンタ１２３にインクリメントの指令を出力し、周波数測定用カウンタ１２３は高速クロックパルス発生部１２２からの分周後のクロックパルスｂ）に基づいて周波数測定用カウンタカウント値ｃ）のカウントを開始する（Ｓ２）。そして、周波数測定用カウンタカウント値ｃ）がオーバーフローしていなければ（Ｓ３：ＮＯ）、回転パルスａ）の立ち上がりが検知されるまでカウントを継続する（Ｓ４：ＮＯ）。周波数測定用カウンタカウント値ｃ）がオーバーフローした場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、または回転パルスａ）の立ち上がりが検知されたら（Ｓ４：ＹＥＳ）、周波数測定用カウンタ１２３によるカウントを停止する（Ｓ５）。

つまり、Ｓ１からＳ５のステップでは、回転パルスが１周期する間（図５の周期ｔ１）にクロックパルス分周回路１２９から出力された分周後のクロックパルスの数を周波数測定用カウンタ１２３でカウントすることになる。

次に、Ｓ５の処理とほぼ同時に、周波数測定用カウンタ１２３のカウント値ｃ）を一時的にラッチ部１２８に記憶させておき、タイミング制御回路１２１の指示に基づいて、一旦リセット後再度カウントを始める。これを分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）にプリセットし（Ｓ６）、変換係数設定用カウンタ１２５のカウント値ｅ）を単位時間内に発生される分周後のクロックパルスの数、たとえば上記の例で言えば１２０００００に設定し（Ｓ７）する。

さらに、高速パルスが入力されるのを待って（Ｓ８：ＮＯ）、高速パルスの入力が検知されると（Ｓ８：ＹＥＳ）、タイミング制御回路１２１は高速クロックパルスｂ）に基づいて分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）の減算を開始すると同時に（Ｓ９）、高速クロックパルスｂ）に基づいて変換係数設定用カウンタ１２５のカウント値ｅ）の減算を開始する（Ｓ１０）。

Ｓ９の減算を継続すると、分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）が０になるが、カウント値ｄ）が０になると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、分周カウンタ１２４からインクリメントの指示が出て、回転データカウンタ１２６の値が１だけインクリメントされる（Ｓ１２）。そして再度、周波数測定用カウンタ１２３のカウント値ｃ）を分周カウンタ１２４のカウント値ｄ）にプリセットし（Ｓ１３）、変換係数設定用カウンタ１２５のカウント値ｅ）の値が０になるまで減算の処理を繰り返す（Ｓ１４：ＮＯ）。つまり、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理では、変換係数設定用カウンタ１２５に設定されている分周後のクロックパルスの数から分周カウンタ１２４にラッチされるクロックパルスの数を、累積的に高速クロックパルスを用いて減算するということが行われる。さらに具体的には、１回の減算処理において、高速クロックパルス発生部１２２Ａが発生した高速クロックパルスに基づいて、変換係数設定用カウンタ１２５に設定されているクロックパルスの数と分周カウンタ１２４にラッチされているクロックパルスの数とを、分周カウンタ１２４にラッチされているクロックパルスの数が０になるまで同時に減算するということが行われる。

そして、以上の処理が終了すると、分周カウンタ１２４のカウントを停止し（Ｓ１５）、変換係数設定用カウンタ１２５のカウントを停止し（Ｓ１６）、３ステートレジスタ１２７の値を更新する（Ｓ１７）。したがって、３ステートレジスタ１２７の値そのものがエンジン１２０の回転速度を示すことになる。

このように、本実施の形態では、高速クロックパルスを用いてカウント数の減算を行っているので、処理時間を大幅に短縮することができ、回転検出センサの分解能（回転パルス１周期）に近い時間内での回転速度の検出も可能となる。したがって、ほぼリアルタイムでエンジンの回転速度を検出することができ、エンジンの細かな制御が可能となる。

本発明は、回転体の回転速度を広範囲かつ高精度で測定することができるので、たとえば、エンジンやモータの回転速度を測定する装置に利用可能である。

本発明に係る回転体制御装置の概略構成図である。本発明に係る回転速度計数装置の構成を示すブロック図である。図２に示した回転速度計数装置の動作手順及び回転速度計数方法を示すフローチャートである。図２に示した回転速度計数装置の各構成要素のタイミングチャートである。図２に示した回転速度計数装置の各構成要素のタイミングチャートである。本発明に係る他の回転体制御装置の概略構成図である。

符号の説明

１００エンジン制御装置、
１１０信号整形器、
１２０、１２０Ａ回転速度計数装置、
１２１タイミング制御回路、
１２２クロックパルス発生部、
１２２Ａ高速クロックパルス発生部、
１２３周期測定用カウンタ、
１２４分周カウンタ、
１２５変換係数設定用カウンタ、
１２６回転数データカウンタ、
１２７３ステートレジスタ、
１２８ラッチ部、
１２９クロックパルス分周回路、
１３０コンピュータ、
１４０データバスライン、
２００回転検出センサ、
２１０エンジン、
２２０シグナルプレート。

Claims

回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段と、
当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、
前記回転パルスが１周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、
当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、
前記クロックパルス発生部から単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、
当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、
当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、
を有することを特徴とする回転体の回転速度計数装置。
回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する回転パルス入力手段と、
請求項１に記載のクロックパルス発生手段によって発生されるクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する高速クロックパルス発生部と、
当該高速クロックパルスを分周するクロックパルス分周手段と、
前記回転パルスが１周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする周期測定用カウンタと、
当該周期測定用カウンタがカウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶するラッチ部と、
当該ラッチ部に記憶されたクロックパルスの数をラッチする分周カウンタと、
前記高速クロックパルス発生部から単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する変換係数設定用カウンタと、
前記高速クロックパルス発生部が発生した高速クロックパルスに基づいて、当該変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数から当該分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する減算手段と、
当該減算手段が前記単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する計数手段と、
を有することを特徴とする回転体の回転速度計数装置。
請求項１又は２に記載の回転速度計数装置を、回転体の回転速度に応じた周期で回転パルスを発生する回転パルス検出手段と前記回転体の制御を行うコンピュータとの間に接続したことを特徴とする回転体制御装置。
前記周期測定用カウンタ、前記分周カウンタ、変換係数設定用カウンタ及び計数手段はすべて所定ビット数のカウンタのみを用いて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転速度計数装置。
前記周期測定用カウンタ、前記分周カウンタ、変換係数設定用カウンタ及び計数手段に要求されるビット数は、前記回転体の回転速度の測定範囲と要求される測定精度とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転速度計数装置。
前記単位時間は６０秒間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転速度計数装置。
前記減算手段は、１回の減算において、前記クロックパルス発生部が発生したクロックパルスに基づいて、前記変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数と前記分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数とを、前記分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数が０になるまで同時に減算することを特徴とする請求項１に記載の回転速度計数装置。
前記減算手段は、１回の減算において、前記高速クロックパルス発生部が発生した高速クロックパルスに基づいて、前記変換係数設定用カウンタに設定されているクロックパルスの数と前記分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数とを、前記分周カウンタにラッチされているクロックパルスの数が０になるまで同時に減算することを特徴とする請求項２に記載の回転速度計数装置。
回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する段階と、
当該回転パルスの周期よりも短い周期でクロックパルスを発生する段階と、
前記回転パルスが１周期する間に発生した当該クロックパルスの数をカウントする段階と、
当該カウントしたクロックパルスの数をラッチする段階と、
単位時間内に発生されるクロックパルスの数を設定する段階と、
前記回転パルスを入力する度に設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、（タイミング制御回路）
単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、（回転数データカウンタ、３ステートレジスタ）
を含むことを特徴とする回転体の回転速度計数方法。
回転体の回転速度に応じた周期で出力される回転パルスを入力する段階と、
請求項９に記載のクロックパルスの周波数の複数倍の周波数を持つ高速クロックパルスを発生する段階と、
当該高速クロックパルスを分周する段階と、
前記回転パルスが１周期する間に発生した分周後のクロックパルスの数をカウントする段階と、
当該カウントしたクロックパルスの数を一時的に記憶する段階と、
当該一時的に記憶されたクロックパルスの数をラッチする段階と、
単位時間内に発生される高速クロックパルスの分周後のクロックパルスの数を設定する段階と、
前記高速クロックパルスに基づいて、設定されているクロックパルスの数からラッチされているクロックパルスの数を累積的に減算する段階と、
単位時間内に行なった減算回数をカウントしそのカウント数から前記回転体の回転速度を計数する段階と、
を含むことを特徴とする回転体の回転速度計数方法。