JPH04305168A - 電気量を誤差補正して測定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気量を誤差補正して
測定する方法、更に詳細には、アナログ電気量、特に電
圧をデジタル値として誤差補正して測定する方法であっ
て、値が既知の電気基礎量とその電気基礎量の測定値と
を比較することにより得られる差を電気量の測定結果の
補正に用いて電気量を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子技術の種々の分野では、電気量の絶
対値を求めることが必要になる。この為には、キャリブ
レートされた測定装置を用いることが要求される。この
キャリブレーションは例えば素子の許容誤差により一連
の装置の特性が等しいものとはならないことにより必要
になる。

【０００３】同様に自動車の電子技術でも電気量を正確
に求めなければならないという問題がある。特にセンサ
により得られる電気量を誤差なく検出する必要がある。 というのはこの電気量を内燃機関の運転に用いなければ
ならないからである。運転パラメータを処理し調節する
ために好ましくは自動車の内燃機関を駆動する制御装置
が用いられる。この制御装置の入力には、とりわけ運転
状態に関係した電気量が入力される。従ってこの電気量
は後の処理を考え、測定誤差なく検出しなければならな
い。測定誤差はとりわけ素子の許容誤差、ドリフト現象
（特に温度に関係した）並びに他のオフセット量により
発生する。この測定誤差をなくするために従来では制御
装置内のハードウェア的な構成によりゲイン並びにオフ
セットの調節が行われている。例えばこの調節は調節抵
抗を設定することにより行われている。しかしこのよう
な方法は大量生産時にはやっかいでありまた複雑であっ
て対応したコストが必要になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＤＥ−ＯＳ３８４４３
３３には、信号処理時素子の許容誤差を補正する方法が
記載されている。積分器の許容誤差の影響を考慮するた
めに、信号処理を誤差なく行った時既知（理論的）の積
分値になるような信号がマイクロコンピュータにより形
成される。上述した素子の許容誤差により積分器には異
なる積分値が発生する。この実際の積分値と理論的な積
分値を比較することにより誤差量を表す差値が形成され
、この差値が積分値の補正に用いられている。この積分
器の後段にはアナログ／デジタル変換器が接続されるの
で、積分値はデジタル値として得られることになる。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、簡単な方法により基準量が測定時不安定であって
も電気量を誤差補正して測定することが可能な測定方法
を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、アナログ電気量、特に電圧をデジ
タル値として誤差補正して測定する方法であって、値が
既知の電気基礎量とその電気基礎量の測定された測定値
とを比較することにより得られる差を電気量の測定結果
の補正に用いて電気量を誤差補正して測定する方法にお
いて、電気量並びに値は正確には未知であるがほぼドリ
フトのない電気補助量を順次同一の装置を用いて測定し
、それを電気基準量が印加されるアナログ／デジタル変
換器によりデジタル値に変換し、各デジタル値の比を形
成することにより基準量を除去し、補正値を求めて前記
電気補助量の正確な値を求める構成を採用した。

【０００７】

【作用】このような構成では、測定に必要なパラメータ
が正確に設定値に対応しておらず、例えばその絶対値が
正確に分かってない場合でも電気量を誤差なく測定する
ことが可能になる。例えば動作中基準量が不安定であり
、前もって数量化ができないドリフト現象を受けている
ような場合でも、本発明の方法によれば電気量を正確に
検出することが可能になる。本発明によれば、電気量と
ドリフトはないが大きさが正確には分かっていない電気
補助量が同一の装置を用いて直接順次測定される。

【０００８】ここで注意しなければならないことは、回
路技術的にドリフトのない電気補助量、例えば安定化さ
れた電圧を得るのは簡単ではあるが、素子の許容誤差に
よりその電気補助量の絶対的な大きさを再現するのが困
難であるということである。大量生産の装置でそれぞれ
の電気補助量が同じ値となるようにするためには、従来
技術で述べた困難な調節方法が必要になる。

【０００９】本発明による方法では電気補助量にドリフ
トがないという条件が必要なだけでその正確な大きさが
分かっていない時でも正確な測定が十分できるので、こ
の様な調節は不用となる。電気量と電気補助量の測定は
直接前後して行われるので、測定に必要な基準量は、こ
の量の測定時間内では一定であり、従ってドリフトはな
いと考えられる。上述したドリフト現象は通常長い時間
の期間に現れ例えば温度変動によって生じる。

【００１０】上述した基準量（基準パラメータ）は、本
実施例の場合通常比率を求めることにより動作するアナ
ログ／デジタル変換器に入力される。本発明によれば、
この基準量は検出すべき電気量と電気補助量のデジタル
値の比を形成することにより除去される。これは、測定
時間が短い場合には基準量は一定と見なすことができ、
この基準量は、比を形成することにより相殺されること
により可能になる。しかし電気補助量は大量生産の各装
置ごとに必ずしも同じ大きさになるのではなく、上述し
たようにその大きさは正確に分かっておらず、ゲイン並
びにばらつきそれにオフセット誤差により種々の値が発
生するので、電気補助量の正確な値は補正値で補正する
ことにより求められる。この補正値の求め方は公知であ
る（ＤＥ−ＯＳ３８４４３３３）。これは値が分かって
いる電気基礎量を用いその基礎量とその測定値とを比較
することを原理としている。その場合、比較により発生
する差が求められ補正値が形成され、この補正値により
補正すべき量（この場合電気補助量の測定値）が処理さ
れる。

【００１１】この様に本発明による方法によれば、ハー
ドウェアを用いた複雑なキャリブレーション方法を用い
ることなく電気量をデジタル値として正確に検出するこ
とが可能になる。その場合必要な基準量が長期間のドリ
フトを受けても測定誤差につながることはない。これに
関して更に電気補助量が必要になるが、その値は正確に
分かっている必要はない。ドリフトがないことが条件で
あるが、これは簡単な回路技術によりほぼ良好に実現す
ることができる。この様なソフトウェアを用いたキャリ
ブレーションは所定の間隔で（自動的に）繰り返すこと
ができる。

【００１２】本発明の実施例によれば電気量の正確なデ
ジタル値Ｎ＿ｉは

【００１３】

【数９】

【００１４】の式に従って求められる。但しｖ＿ｉは正
確な（理想的な）比例係数であり、Ｎｍは電気量のデジ
タル値、ＮＨは電気補助量のデジタル値、２のｎ乗はア
ナログ／デジタル変換器の分解能を示す。デジタル値Ｎ
は０，１．．．２のｎ乗ー１の値だけしかとらない。と
り得る値の数、即ちアナログ／デジタル変換器の分解能
はビット数に関係している。例えば８ビットを用いる場
合には２５６の状態が得られる。各デジタル値には中間
値は有り得ない。上述した記述は以下に述べる全ての同
様な構成の式にあてはまる。

【００１５】好ましくは電気量のデジタル値は、

【００
１６】

【数１０】

【００１７】また電気補助量のデジタル値は、

【００１
８】

【数１１】

【００１９】により求められる。但しＵＨ＿ｉは電気補
助量の正確な値であり、Ｕｒｅｆ＿ｒは実際の基準量で
ある。上記において増幅係数、オフセット並びに補正電
圧に関してはとりあえず理想的な関係が成立している。 しかし基準量には誤差が付随している。本出願では、正
確な（ないし理想的な）値は誤差のない値であり、実際
の値は誤差が有り得る値を意味する。

【００２０】電気補助量の正確な値を求めるために、ま
ず

【００２１】

【数１２】

【００２２】の式が用いられる。次にこの様にして求め
た値は

【００２３】

【数１３】

【００２４】の式に従って補正値の補正係数ｋ１、ｋ２
で補正される。但し、ｖ＿ｒは実際の比例係数、ＵＨは
電気補助量（補助電圧）、Ｕ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒは実際
のオフセット量である。理想的なオフセット量は「０」
の値となる。比例係数並びにオフセット量により実際の
値が乗算的並びに加算的に補正される。

【００２５】補正値は２つの既知の電圧Ｕｍ１とＵｍ２
を用いて求められる。これらの既知の電圧のデジタル値
、

【００２６】

【数１４】

【００２７】が測定され、これらの既知の正確な値

【０
０２８】

【数１５】

【００２９】を用いて補正値

【００３０】

【数１６】

【００３１】

【数１７】

【００３２】が求められる。但しＵｒｅｆ＿ｉは正確な
基準量である。

【００３３】好ましくは電気量ないし電気補助量は切り
替えスイッチを介してアナログ／デジタル変換器の入力
に供給される。電気量、電気補助量、基準量は好ましく
は電圧である。

【００３４】基準量が前もって数量化できないドリフト
現象により不安定である時でも、絶対的な値が必ずしも
正確に分かってはいないがドリフトのない電気補助量を
用いれば、電気量が正確に測定できることが理解される
。量産時個々のばらつきにより常に発生する増幅誤差並
びにオフセット誤差を除去しかつ安定であるがその絶対
的な大きさが正確には分かっていない電気補助量の正確
な値を求めるために、２つの既知の電圧を用いて比較す
る測定により補正値の補正係数が求められる。それによ
りハードウェア的な調節方法を用いることなくアナログ
の電気量をデジタル値として正確に求めることが可能に
なる。

【００３５】

【実施例】以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する
。

【００３６】内燃機関の電子制御装置、例えばディーゼ
ル噴射装置を制御する電子制御装置では、制御装置２の
入力端子１において電気量３を測定する必要がある。と
いうのはこの電気量の絶対値が制御装置２により得られ
る内燃機関の運転パラメータ（例えば噴射時間）を求め
るための制御量として用いられるからである。電気量３
はアナログ電圧Ｕｍとして供給される。このアナログ電
圧は保護機能も果たす制御装置２のアダプタ回路４に入
力される。

【００３７】アダプタ回路４の出力５はアナログ／デジ
タル変換器６に接続される。このアナログ／デジタル変
換器は比率を求めることによって動作する。このアナロ
グ／デジタル変換器６には電気基準量７が入力される。 この基準量は基準電圧Ｕｒｅｆにより形成される。アナ
ログ／デジタル変換器の出力８はプログラマブルメモリ
１０と接続されたマイクロコンピュータ９に入力される
。 メモリ１０は好ましくはＥＥＰＲＯＭとして構成される
。データ線１１を介してマイクロコンピュータ９が直列
インターフェイス１１’に接続され、このインターフェ
イスに外部検査コンピュータ１２が接続される。図示し
てないが他の実施例としてこの検査コンピュータ１２の
機能をマイクロコンピュータ９により行うことができる
ので、その場合には検査コンピュータ１２は省略できる
。

【００３８】図１の回路の動作は以下の通りである。

【００３９】アナログ電圧Ｕｍを正確に（すなわち誤差
なく）デジタル値として求めるために、測定値が補正値
で補正され、例えば量産時の個々のばらつきに起因して
発生する誤差が除去される。理想的、すなわち誤差がな
い場合には、電圧Ｕｍはアダプタ回路４を介してアナロ
グ／デジタル変換器６に入力され、それによりデジタル
値

【００４０】

【数１８】

【００４１】に変換される。但し、Ｎ＿ｉ＝０、１、２
、…２のｎ乗ー１である。アナログ／デジタル変換器６
の分解能、すなわちそのビット数に従い可能なデジタル
値の数が定まる。例えば８ビットの場合には、２５６の
デジタル値が可能になる。上記式でｖ＿ｉは理想的な比
例係数であり、Ｕｒｅｆ＿ｉは、理想的な基準量７の絶
対値である。しかし、上述した測定誤差につながる個々
のばらつきがあるので、理想的な値でなく、実際の値を
問題にしなければならない。通常、乗算的並びに加算的
な誤差が発生する。従ってデジタル値Ｎ＿ｉは正確でな
く、実際のデジタル値は、

【００４２】

【数１９】

【００４３】となる（Ｕ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｉ＝０）。乗
算並びに加算的な偏差により測定精度は信頼性のないも
のになる。これまで従来技術では、制御装置２内のハー
ドウェア的な処理により、例えば調節抵抗を設定するこ
とにより増幅並びにオフセット調整を行なってきた。

【００４４】本発明では、このようなハードウェア的な
処理は不必要になる。このために調節（キャリブレーシ
ョン）モードでは制御装置２の入力１に順次２つの既知
の電圧Ｕｍ１、Ｕｍ２が入力される。これらの電圧は、

【００４５】

【数２０】

【００４６】のデジタル値に変換される。指標「ｒ」は
、実際の値を意味し、指標「ｉ」は、正確で理想的な値
を意味する。デジタル値Ｎ＿ｒ１、Ｎ＿ｒ２に対応する
既知の理想値は、

【００４７】

【数２１】

【００４８】となる。実際の値から理想の値を求めるた
めには、補正係数ｋ１、ｋ２からなる補正値をマイクロ
コンピュータ９あるいは検査コンピュータ１２を用いて
計算する。これらの補正係数は以下のようになる。

【００４９】

【数２２】

【００５０】これらの補正係数を求めたら、調節モード
を離れ通常の動作に戻りる。続いて、

【００５１】

【数２３】

【００５２】の関係に従って全ての測定値Ｎ＿ｒを補正
する。このようにして個々のばらつきの影響を除去する
ことが可能になる。

【００５３】基準電圧Ｕｒｅｆで形成されるアナログ／
デジタル変換器６に必要な基準量７は、前もって数量化
できないドリフト現象により通常安定していない。しか
し、図２に示した方法により測定すべきアナログの電気
量を正確にデジタル値として求めることができる。この
ためには、図２では、図１に示した構成の他にアダプタ
回路４とアナログ／デジタル変換器６間に切り換えスイ
ッチ１３が設けられる。それにより、測定すべき電圧Ｕ
ｍあるいは電気補助量１４がアナログ／デジタル変換器
６の入力に印加される。電気補助量１４は、好ましくは
補助電圧ＵＨにより形成される。

【００５４】上述した方法は、基準電圧Ｕｒｅｆの大き
さが正確であることが前提になっているが、補助電圧Ｕ
Ｈはそうではない。補助電圧ＵＨは、ドリフトがあって
はならないが、その絶対値は必ずしも正確にわかってい
る必要はない。通常は、このような電圧は電圧安定化回
路により簡単に実現できる。このような電圧は、実質的
にドリフトのない絶対値が得られるが、例えば量産時の
素子のばらつきにより必ずしも絶対値は同一にならない
。

【００５５】本方法は、２段に分けて行なわれる。まず
上述したように、電圧Ｕｍが測定され、その直後電圧Ｕ
Ｈが測定される。その場合、基準電圧Ｕｒｅｆは前後し
て直接行なわれる両測定間で変化しないものとする。増
幅係数、オフセット並びに補助電圧に対する関係が理想
的な場合、絶対的な測定値は、

【００５６】

【数２４】

【００５７】となる。

【００５８】

【数２５】

【００５９】の測定値（デジタル値）から

【００６０】

【数２６】

【００６１】が得られる。

【００６２】量産の場合上述したように個々のばらつき
により増幅並びにオフセット誤差が発生し、また補助電
圧ＵＨは安定であるがその絶対値は必ずしも正確に分か
っていないので、この様にして求めた測定値は、上述し
た測定値Ｕｍに対するものと同様に、通常更に対応した
補正値により補正しなければならない。これは、まず調
節モードで対応した補正係数ｋ１、ｋ２を求め、続いて
理想の値を得るために補正が行われることを意味する。

【００６３】次に本発明の方法を図３の流れ図を参照し
て説明する。開始ステップ１５の後ステップ１６におい
て調節モード（アルゴリズムモード）Ａあるいは通常モ
ードＮｏで動作を行うかどうかが判断される。調節モー
ドＡの場合にはステップ１７において値が既知の電圧Ｕ
ｍ１が入力される。ステップ１８で対応するデジタル値
Ｎ＿ｒ１が測定される。続いてステップ１９で第２の既
知の電圧Ｕｍ２が制御装置２の入力１に入力される。ス
テップ２０で対応するデジタル値Ｎ＿ｒ２が測定され、
続いてステップ２１で補正係数ｋ１、ｋ２が求められる
。補正係数ｋ１、ｋ２はステップ２２において制御装置
２のメモリ１０に格納される。次に通常の動作Ｎｏにな
り、そこでステップ２３において実際の値Ｎ＿ｒが測定
され、次のステップ２４において補正係数ｋ１、ｋ２を
用いることにより補正が行われる。

【００６４】図２の場合のように電気補助量１４（補助
電圧ＵＨ）を用いて動作する場合には、図３に図示した
ように開始ステップ２５に続いて、ステップ２６で電圧
Ｕｍが入力され、対応するデジタル値Ｎｍがステップ２
７で測定される。その後電圧ＵＨがアナログ／デジタル
変換器６に入力される（ステップ２８）。続いてステッ
プ２９で対応するデジタル値ＮＨが測定される。上述し
た補助電圧ＵＨの補正は既に説明したステップ１７〜２
２に従って行われる。

【００６５】この様にして上述した方法により、装置の
内部で操作を行う必要のないソフトウェアによる調節が
行われる。この方法は装置製造時に使用できるだけでな
く、例えば後でのキャリブレーションのために保守の時
でもあるいは装置の運転時正確に調べている測定電圧を
有する動作点が得られる場合、例えば測定電圧により制
御回路の位置測定信号が得られ、機械的なストッパーに
より正確に知られる動作点が設定できる場合には、通常
の運転時にも用いることが可能になる。

【００６６】この様に本発明によれば比率を求めること
により動作するアナログ／デジタル変換器６並びにマイ
クロコンピュータ９を有する制御装置において絶対的に
測定すべき電圧値を正確に検出することが可能になり、
オフセット並びに増幅誤差はソフトウェア的に実施され
る調節により除去することができる。このために既に説
明したように制御装置２の入力に既知の２つの電圧Ｕｍ
１とＵｍ２が入力されそれから実際の測定値が求められ
る。対応する理想的な値と比較することにより乗算的並
びに加算的な補正値が求められ、実際の測定値が理想的
な測定値に変換される。補正値の補正係数はプログラム
可能な制御装置２のメモリ１０に格納され、以後の測定
値の補正に用いられる。アナログ／デジタル変換器６の
基準電圧Ｕｒｅｆにドリフトが現れる場合には、絶対的
な電圧値は正確には分かっていないがドリフトのない補
助電圧源ＵＨが用いられる。この電圧源は簡単な手段で
実現できる。補助電圧の正確な値を求めるために上述し
た方法が用いられ、測定誤差の除去が上述した通りに行
われる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
、電気量並びに値が正確には未知でほぼドリフトのない
電気補助量を順次同一の装置を用いて測定し、それを電
気基準量が印加されるアナログ／デジタル変換器により
デジタル値に変換し、各デジタル値の比を形成すること
により基準量を除去し、補正値を求めて前記電気補助量
の正確な値を求めるようにしているので、基準量が前も
って数量化できないドリフト現象により不安定である時
でも、絶対的な値が必ずしも正確に分かってはいないが
ドリフトのない電気補助量を用いることにより電気量が
正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法が用いられる装置のブロ
ック図である。

【図２】図２は、本発明の方法が用いられる電気補助量
を用いて動作する装置のブロック図である。

【図３】図３は、本発明の方法を説明する流れ図である
。

【符号の説明】

２　　制御装置 ３　　電気量 ４　　アダプタ回路 ７　　基準量 ９　　マイクロコンピュータ １０　　メモリ １２　　検査コンピュータ １４　　電気補助量

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アナログ電気量、特に電圧をデジタル
   値として誤差補正して測定する方法であって、値が既知
   の電気基礎量とその電気基礎量の測定された測定値とを
   比較することにより得られる差を電気量の測定結果の補
   正に用いて電気量を誤差補正して測定する方法において
   、電気量並びに値は正確には未知であるがほぼドリフト
   のない電気補助量を順次同一の装置を用いて測定し、そ
   れを電気基準量が印加されるアナログ／デジタル変換器
   によりデジタル値に変換し、各デジタル値の比を形成す
   ることにより基準量を除去し、補正値を求めて前記電気
   補助量の正確な値を求めることを特徴とする電気量を誤
   差補正して測定する方法。
2. 【請求項２】　　ｖ＿ｉを正確な比例係数、Ｎｍを電気
   量のデジタル値、ＮＨを電気補助量のデジタル値、２の
   ｎ乗をアナログ／デジタル変換器の分解能として、電気
   量の正確なデジタル値（Ｎ＿ｉ）を 【数１】 に従って求めることを特徴とする請求項１に記載の方法
   。
3. 【請求項３】　　ＵＨ＿ｉを電気補助量の正確な値、Ｕ
   ｒｅｆ＿ｒを実際の基準量として、電気量のデジタル値
   を【数２】 として求め、また電気補助量のデジタル値を【数３】 として求めることを特徴とする請求項１または２に記載
   の方法。
4. 【請求項４】　　ｖ＿ｒを実際の比例係数、ＵＨを電気
   補助量、Ｕ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒを実際のオフセット量と
   して、電気補助量の正確な値を求めるために、まず【数
   ４】 に従って、ＮＨ＿ｒを求め 【数５】 の式に従い補正係数ｋ１、ｋ２でＮＨ＿ｒを補正するこ
   とを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記
   載の方法。
5. 【請求項５】　　２つの既知の電圧Ｕｍ１とＵｍ２のデ
   ジタル値 【数６】 を求め、Ｕｒｅｆ＿ｉを正確な基準量としてこれらのデ
   ジタル値をその正確な値 【数７】 と比較し、その比較値から補正係数ｋ１、ｋ２【数８】 を求めることを特徴とする請求項１から４までのいずれ
   か１項に記載の方法。
6. 【請求項６】　　電気量ないし補助量が切り換えスイッ
   チを介してアナログ／デジタル変換器に入力されること
   を特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載
   の方法。
7. 【請求項７】　　電気量、電気補助量、基準量が電圧で
   あることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１
   項に記載の方法。