JP2016130700A - センサ出力信号処理方法及び電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作制御に供することが不適切なセンサの出力信号を、簡易な構成で確実に排除可能とするセンサ出力信号処理方法を提供する。
【解決手段】センサの出力信号が所定の間隔で読み込みまれる度毎に、その読み込まれたセンサの出力信号と、検出保存データとして保存されている、直近に読み込まれたセンサの出力信号との差分が算出されＳ１０６，Ｓ１０８、差分が所定の適正範囲にある場合には、新たに読み込まれたセンサの出力信号が、新たな検出保存データとして、更新、保存されると共に、動作制御処理に供されるＳ１１０，Ｓ１１２一方、差分が適正範囲にない場合には、その状態が所定回数連続して繰り返されるまでは、検出保存データが更新されることなく維持されてＳ１１８、動作制御処理に供され、差分が適正範囲にないことが所定回数連続して発生した際には、センサの機能障害として、その使用が停止されるＳ１２０，Ｓ１２２。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサの出力信号のノイズ対策に係り、特に、構成の簡素化と共に、センサの出力信号の信頼性向上等を図ったものに関する。

いわゆる電子機器、電子制御装置等においては、様々なセンサの出力信号を、所要の動作制御等に供し、所望する回路動作等の実現を図ったものがあることは従来から知られている通りである。
このような電子機器、電子制御装置等に接続されて用いられるセンサの出力信号には、外部などからのいわゆるノイズが重畳、混入することが多々あり、電子機器や電子制御装置等の動作に支障を来すことがあるため、ノイズに対する様々な対策が提案、実用化されていることも従来から良く知られている通りである（例えば、特許文献１等参照）。

ノイズ対策として、最も基本的なものとしては、例えば、ノイズ対策専用の電子回路を設ける方法が考えられる。かかる方法は、専用の回路であるため、所望の特性を十分反映した回路設計に基づく回路を実現し易い等の利点がある。

特開２００８−１７１８７７号公報（第４−７頁、図１−図３）

しかしながら、専用の電子回路を用いる方法は、ノイズ対策を必要とする電子機器、電子制御装置等の構成部品の増加と高価格化を招くだけでなく、回路基板を取り付けるための空間（設置空間）を確保する必要があり、そのため、既存の電子機器、電子制御装置等に、後付する場合には、この設置空間の確保が困難な場合が多く、使用できないことも多々ある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、動作制御に供することができないか、又は、動作制御に供することが不適切なセンサの出力信号を、簡易な構成で、確実に排除可能なセンサ出力信号処理方法及び電子制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るセンサ出力信号処理方法は、
外部から入力された各種のセンサの出力信号が所要の動作制御処理に供されて当該記動作制御処理が実行可能に構成されてなる電子制御ユニットを有し、前記電子制御ユニットによる前記動作制御処理の実行により、装置としての所要の動作がなされるよう構成されてなる電子制御装置におけるセンサ出力信号処理方法であって、
センサの出力信号を所定の間隔で読み込み、前記読み込みが行われる度毎に、その読み込まれたセンサの出力信号と、検出保存データとして保存されている、直近に読み込まれた前記センサの出力信号との差分を算出し、当該差分が所定の適正範囲にある場合には、前記新たに読み込まれたセンサの出力信号を、新たな検出保存データとして、更新、保存すると共に、前記動作制御処理に供する一方、前記差分が適正範囲にない場合には、前記センサの機能障害として、その使用を停止するよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る電子制御装置は、
外部から入力された各種のセンサの出力信号が所要の動作制御処理に供されて当該記動作制御処理が実行可能に構成されてなる電子制御ユニットを有し、前記電子制御ユニットによる前記動作制御処理の実行により、装置としての所要の動作がなされるよう構成されてなる電子制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
センサの出力信号を所定の間隔で読み込み、前記読み込みが行われる度毎に、その読み込まれたセンサの出力信号と、検出保存データとして保存されている、直近に読み込まれた前記センサの出力信号との差分を算出し、当該差分が所定の適正範囲にある場合には、前記新たに読み込まれたセンサの出力信号を、新たな検出保存データとして、更新、保存すると共に、前記動作制御処理に供する一方、前記差分が適正範囲にない場合には、前記センサの機能障害として、その使用を停止するよう構成されてなるものである。

本発明によれば、動作制御に供することができないか、又は、動作制御に供することが不適切なセンサの出力信号をソフトウェアによる処理によって、確実に排除できるようにしたので、既存の電子機器、電子装置においても、新たな電子回路を追加することなく適用することができ、センサ信号の信頼性、安定性の向上と共に、センサ信号を用いる電子機器、電子装置等の動作の安定性、信頼性の向上を図ることができるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態における電子制御装置の構成例を示す構成図である。 図１に示された電子制御装置を構成する電子制御ユニットにより実行される本発明の実施の形態におけるセンサ出力信号処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における電子制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における電子制御装置Ｓは、車両の動作制御に用いられるものであり、車両用電子制御ユニット１０１（図１においては「ＥＣＵ」と表記）を主たる構成要素として構成されてなるもので、車両用電子制御ユニット１０１は、図示されないエンジンの種々の動作制御処理等や後述するセンサ出力信号処理を実行可能に構成されてなるものである。

かかる車両用電子制御ユニット１０１は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図１においては「ＣＰＵ」と表記）１０１ａを中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図１においては「ＭＥＭ」と表記）１０１ｂや入出力インターフェイス回路（図１においては「Ｉ／Ｏ」と表記）１０１ｃを主たる構成要素として構成されてなるものである。

この車両用電子制御ユニット１０１には、エンジン制御等のために車両に設けられた各種センサ信号の検出信号や車両の適宜な箇所に取り付けられた各種のスイッチ類のオン・オフ等の信号、その他、必要とされる種々の信号が入力され、エンジン制御処理等の実行等に供されるようになっている。

次に、上述の車両用電子制御ユニット１０１により実行される本発明の実施の形態におけるセンサ出力信号処理について、図２に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、前提として、以下に説明するセンサ出力信号処理は、図示されないメインルーチンにおいて、種々実行されるサブルーチン処理の１つとして、所定の繰り返しタイミングで実行されるものとなっている。
また、図２に示された本発明の実施の形態におけるセンサ出力信号処理は、必要とされたセンサ毎に、それぞれ実行されるものとなっている。

かかる前提の下、車両用電子制御ユニット１０１による処理が開始されると、まず、対象とされるセンサ（図示せず）の出力信号の読み込みが、装置の起動後、初回か否かが判定され（図２のステップＳ１０２参照）、初回であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、カウンタ変数Ｃｎが零に設定され（図２のステップＳ１０４参照）、次述するステップＳ１０６の処理へ進む一方、初回ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、直接、次述するステップＳ１０６の処理へ進むこととなる。
ここで、カウンタ変数Ｃｎは、この図２の一連の処理の対象とされるセンサ（図示せず）について、この一連の処理の繰り返し回数を計数するための変数である。

次いで、ステップＳ１０６においては、センサ信号（センサの出力信号）の読み込みが行われる。
すなわち、センサ信号が、記憶素子１０１ｂの適宜な領域に一時的に記憶、保存されることとなる。
なお、記憶素子１０１ｂに記憶、保存する際の信号形式、信号レベル等は、センサから出力される信号の形式や種類等に応じて適宜設定されるべきものであり、特定の信号形式等に限定される必要はないものである。

例えば、車速センサの場合、一般にパルス信号が出力されるようになっており、車両用電子制御ユニット１０１においては、所定時間のパルス数が計数され、その計数結果を車速に変換してエンジン制御等に供されるようになっている。
この場合、センサ信号として記憶素子１０１ｂに記憶、保存するのは、パルス数の計数結果であっても、また、車速であっても、いずれでも良い。

次いで、上述のようにして得られたセンサ信号と、同様にして直近に読み込まれ、記憶素子１０１ｂの適宜な記憶領域に直近保存データとして記憶、保存されているセンサ信号との差分（検出差分）Δｘの算出が行われる（図２のステップＳ１０８参照）。
例えば、ステップＳ１０６において読み込まれたセンサ信号を便宜的にＳt1と表し、直近保存データＳ0として記憶素子１０１ｂの適宜な記憶領域に記憶、保存されている直近に取得されたセンサ信号を便宜的にＳt0と表すと、検出差分Δｘは、Δｘ＝Ｓt0−Ｓt1（又は、Δｘ＝Ｓt1−Ｓt0）と求められるものである。

次いで、上述のようにして算出された検出差分Δｘが適正な差分（適正差分）であるか否かが判定される（図２のステップＳ１１０参照）。
このステップＳ１１０における適正差分の判定は、センサ信号の変化が、通常想定される変化と異なり、突然異常な値を呈していないかを検出する目的で行われるもので、適正差分か否かを判断する基準は、個々のセンサによって適宜定められるべきものである。
すなわち、個々のセンサが検出する信号の種類や特性等によって、適正差分は異なるため、センサの仕様等を考慮しつつ、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて定めるのが好適である。

例えば、先の車速センサを例に採れば、５０Ｋｍ／ｈ前後の車速が検出されている状態にあって、ステップＳ１０６において、突然、１００Ｋｍ／ｈや０Ｋｍ／ｈなどの車速が検出された場合には、直前の車速を考慮すると、異常な車速変化と考えられるので、ステップＳ１１０においては、適正差分ではないとして判定されることとなる。

しかして、ステップＳ１１０において、検出差分Δｘは適正差分であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１１２の処理へ進む一方、検出差分Δｘは適正差分ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１１６の処理へ進むこととなる。

ステップＳ１１２においては、ステップＳ１０６で読み込まれたセンサ信号は正常であるとして、直近保存データＳ0の更新が行われることとなる。
すなわち、ステップＳ１０６で読み込まれたセンサ信号を便宜的にＳt1とすると、Ｓ0＝Ｓt1として保存データの書き換えによる更新が行われることとなる。
次いで、カウンタ変数Ｃｎの初期化が行われ（図２のステップＳ１１４参照）、一旦、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
カウンタ変数Ｃｎは、検出差分Δｘは適正差分ではないとされた場合の回数の計数値を保存するためのもので、上述のようにステップＳ１０６で読み込まれたセンサ信号が正常である場合には、所定の初期値に設定、すなわち、具体的には、零に設定されるものとなっている。

一方、ステップＳ１１６においては、先のステップＳ１１０における検出差分Δｘは適正差分ではないとの判定に基づき、ステップＳ１０６で読み込まれたセンサ信号は異常であるとして、先のステップＳ１１４と異なり、直近保存データＳ0の更新は行わず、そのまま維持されることとなる。
次いで、ステップＳ１１８においては、カウンタ変数Ｃｎの更新、換言すれば、計数値のアップ（増分の加算）が行われることとなる。すなわち、カウンタ変数Ｃｎの値（変数値）は、Ｃｎ＝Ｃｎ＋１とされる。
なお、この例においては、増分を”１”としたが、必ずしも”１”である必要はなく、センサの重要度等を考慮して２以上の値としても良いものである。

次いで、上述のようにして更新された変数値が基準値を超えているか否かが判定される（図２のステップＳ１２０参照）。
ここで、基準値は、センサの重要度等を考慮して個々のセンサ毎に定めるのが好適である。
しかして、変数値が基準値を超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、センサが機能障害が検出された状態にあると判定され（図２のステップＳ１２２参照）、該当するセンサ信号の使用が停止され、メインルーチンへ戻ることとなる。
なお、メインルーチンにおいては、別途、従来同様、各種の故障発生に対して警報の発生や制御動作の制限等を行う故障処理が実行されるようになっており、ステップＳ１２２における機能障害の判定結果に応じた制御が実行されることとなる。

本発明の実施の形態においては、先に説明したように、センサ信号が正常の場合には、ステップＳ１１４においてカウンタ変数Ｃｎの初期化がなされるため、検出差分Δｘが適正差分ではないとの判定が連続して基準値に相当する回数発生した場合に、変数値が基準値を超え、センサの機能障害が検出されたと判定されることとなる。

一方、ステップＳ１２０において、変数値は基準値を超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、一旦、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
この図２に示されたセンサ出力信号処理は、先に述べたように、予め処理対象として選択されたセンサ毎に、それぞれ設定された適切な繰り返しタイミングで実行されるようになっており、メインルーチンへ戻った後、他の処理が実行され、所定のタイミングが渡来すると、図２に示された一連の処理が開始されることとなる。

このように、本発明の実施の形態においては、検出差分が適正なセンサ信号を必要とされる種々の動作制御に供するようにしたので、ノイズの重畳等に起因した異常値のセンサ信号や、センサ自身の故障等による異常値のセンサ信号が動作制御に供されることが確実に排除され、動作制御に供されるセンサ信号の信頼性の向上が図られ、より安定、確実な種々の動作制御が実行できるものとなる。
なお、本発明の実施の形態においては、センサとして車速センサを例に挙げたが、対象とされるセンサとして、パルス信号を出力するものに限定される必要はなく、センサの出力信号は、アナログ信号であっても良く、また、ディジタル信号であっても良いものである。

センサ信号の信頼性、安定性のさらなる向上が所望される各種の電子機器、電子装置に適用できる。

１０１…車両用電子制御ユニット
１０１ａ…マイクロコンピュータ
１０１ｂ…記憶素子
１０１ｃ…入出力インターフェイス回路

Claims (4)

1. 外部から入力された各種のセンサの出力信号が所要の動作制御処理に供されて当該動作制御処理が実行可能に構成されてなる電子制御ユニットを有し、前記電子制御ユニットによる前記動作制御処理の実行により、装置としての所要の動作がなされるよう構成されてなる電子制御装置におけるセンサ出力信号処理方法であって、
   前記センサの出力信号を所定の間隔で読み込み、前記読み込みが行われる度毎に、その読み込まれたセンサの出力信号と、検出保存データとして保存されている、直近に読み込まれた前記センサの出力信号との差分を算出し、当該差分が所定の適正範囲にある場合には、前記新たに読み込まれたセンサの出力信号を、新たな検出保存データとして、更新、保存すると共に、前記動作制御処理に供する一方、前記差分が適正範囲にない場合には、前記センサの機能障害として、その使用を停止することを特徴とするセンサ出力信号処理方法。
2. 前記差分が適正範囲にない場合には、直ちに、前記センサの機能障害として、その使用を停止することに代えて、前記差分が適正範囲にないことが所定回数連続して繰り返されるまでは、前記検出保存データを更新することなく維持して、前記動作制御処理に供し、前記差分が適正範囲にないことが所定回数連続して発生した際には、前記センサの機能障害として、その使用を停止することを特徴とする請求項１記載のセンサ出力信号処理方法。
3. 外部から入力された各種のセンサの出力信号が所要の動作制御処理に供されて当該動作制御処理が実行可能に構成されてなる電子制御ユニットを有し、前記電子制御ユニットによる前記動作制御処理の実行により、装置としての所要の動作がなされるよう構成されてなる電子制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   前記センサの出力信号を所定の間隔で読み込み、前記読み込みが行われる度毎に、その読み込まれたセンサの出力信号と、検出保存データとして保存されている、直近に読み込まれた前記センサの出力信号との差分を算出し、当該差分が所定の適正範囲にある場合には、前記新たに読み込まれたセンサの出力信号を、新たな検出保存データとして、更新、保存すると共に、前記動作制御処理に供する一方、前記差分が適正範囲にない場合には、前記センサの機能障害として、その使用を停止するよう構成されてなることを特徴とする電子制御装置。
4. 前記電子制御ユニットは、
   前記差分が適正範囲にない場合には、直ちに、前記センサの機能障害として、その使用を停止することに代えて、前記差分が適正範囲にないことが所定回数連続して繰り返されるまでは、前記検出保存データを更新することなく維持して、前記動作制御処理に供し、前記差分が適正範囲にないことが所定回数連続して発生した際には、前記センサの機能障害として、その使用を停止するよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載の電子制御装置。

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