JPH094504A - 自動車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】センサ信号の取り込み方法及びアクチュエータ
の制御方法を自動車の状態や道路環境に応じて切り替
え、自動車制御を行い、制御ユニットの小型化，組立時
間，開発期間の短縮，コスト低減をする。 【構成】センサ信号を取り込む取込手段と、信号を状態
量に換算する入力換算手段と、換算された状態量を用い
制御量を演算する演算手段と、制御量を出力信号に換算
する出力換算手段と、出力信号をアクチュエータに出力
する制御手段と、その状態量と制御量に基づき取込手段
と制御手段の機能を切り替える条件を検出する条件検出
手段と、取込手段の機能を切り替える取込切替手段と、
条件検出手段の結果に基づき制御手段の機能を切り替え
る制御切替手段と、条件検出手段の結果に基づき入力信
号の換算方法を切り替える入力切替手段と、条件検出手
段の結果に基づき出力信号の換算方法を切り替える出力
切替手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に搭載されてい
る制御装置に係り、特にセンサ信号に基づいてセンサ信
号の取込・アクチュエータの制御の方法を切り替え、制
御を実行する自動車制御方法及び制御システムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、様々な自動車のセンサ信
号（クランク角センサや車速センサ等のパルス信号，イ
グニッションスイッチやニュートラルスイッチ等のオン
／オフ信号，エアフローセンサや水温センサ等のアナロ
グ信号）を各々のセンサ専用で取込機能が単一な回路を
用いて取り込み、これらの状態量より求まった制御量を
各々のアクチュエータ専用で出力機能が単一な回路を用
いてアクチュエータ制御信号（インジェクタやイグニッ
ション等へのパルス信号，燃料ポンプリレーやエアコン
リレー等へのオン／オフ信号）として出力していた。

【０００３】しかしながら、各気筒の所定クランク角度
が分かるクランク角センサ信号が異常になった場合に
は、この信号をトリガとする燃料噴射制御や点火時期制
御が正常にできなかった。

【０００４】そのため、特願昭61−68466 号公報に開示
されているように、バックアップ用の信号発生手段及び
取込回路を設けていた。つまり、クランク角センサ信号
の異常を検出すると、クランク角センサの信号の代わり
に、バックアップ用の信号発生手段の出力信号を用い、
その信号で基準気筒を検出して、擬似基準位置信号を作
成して燃料噴射制御や点火時期制御を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、クラ
ンク角センサ信号が異常の時のためのバックアップ用の
信号発生手段を備えなければならず、その分だけ自動車
制御装置全体が高価になる。また、自動車制御装置の機
能向上のため入力信号が増えるとバックアップ回路も増
し、自動車制御装置が大きくなる。大きくなると自動車
に搭載する場所が限られ、車室内が犠牲にされ狭くな
る。また、バックアップ回路をディスクリート部品で構
成すると組立工数が増え、組立に時間がかかる。また、
エンジン仕様やセンサ仕様の違いにより各々バックアッ
プ回路を設計するため開発に時間がかかり、基板，回路
等種類の違う自動車制御装置を作らなければいけないの
で、メーカーの在庫管理が難しくなる。

【０００６】本発明の目的は、バックアップ専用の発生
手段及び取込手段を備えることなく、センサ信号が異常
の時でも自動車制御ができる自動車制御装置を提供する
ことにある。また、エンジン仕様やセンサ仕様が代わっ
ても基板・回路等を変更することなく自動車制御ができ
る自動車制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、センサ信号
を取り込む取込手段と、前記取込手段で取り込んだ入力
信号を状態量に換算する入力換算手段と、前記入力換算
手段で換算された状態量を用い制御量を演算する演算手
段と、前記演算手段により求められた制御量を出力信号
に換算する出力換算手段と、前記出力換算手段で換算さ
れた出力信号をアクチュエータに出力する制御手段とを
備えた自動車制御装置において、前記入力換算手段で換
算された状態量と前記出力換算手段で換算される制御量
に基づき前記取込手段と前記制御手段の機能を切り替え
る条件を検出する条件検出手段と、前記条件検出手段の
結果に基づき取込手段の機能を切り替える取込切替手段
と、前記条件検出手段の結果に基づき制御手段の機能を
切り替える制御切替手段と、前記条件検出手段の結果に
基づき入力信号の換算方法を切り替える入力切替手段
と、前記条件検出手段の結果に基づき出力信号の換算方
法を切り替える出力切替手段とを備えたことにより達成
される。またこれらの手段をソフトウェアで管理するこ
とにより開発期間を短縮し、エンジンの仕様やセンサの
仕様変更に柔軟に対応でき基板・回路等の変更無しに仕
様変更を行えるのでメーカーの在庫管理に有利である。

【０００８】

【作用】センサが故障してもセンサの取込機能を切り替
えることによりバックアップ専用の取込手段を備えるこ
となく、センサ信号が異常の時でも自動車制御ができ
る。また、取込手段，入力換算手段，演算手段，出力換
算手段，制御手段，条件検出手段，取込切替手段，制御
切替手段・入力切替手段・出力切替手段をソフトウェア
で管理することにより開発期間を短縮し、エンジンの仕
様やセンサの仕様変更に柔軟に対応でき基板・回路等の
変更無しに仕様変更を行えるのでメーカーの在庫管理に
有利である。また、回路が小さくなるので、自動車制御
装置の小型化，組立時間，開発期間の短縮，コスト低減
ができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例（４サイクル６気筒
エンジンの場合）を詳細に説明する。

【００１０】図１は理論的構成図である。図１におい
て、センサ１の信号を取込手段２で取り込み、取込手段
２で取り込んだ入力信号を入力換算手段３で状態量に換
算する。入力換算手段３で換算された状態量から演算手
段４で制御量を演算する。前記演算手段４により求めら
れた制御量を出力換算手段５で出力信号に換算し、前記
出力換算手段５で換算された出力信号を制御手段６でア
クチュエータ７に出力する。これと並行して入力換算手
段３で換算された状態量と出力換算手段５で換算される
制御量に基づき条件検出手段８で取込手段２と制御手段
６の機能を切り替える条件を検出し、前記条件検出手段
８の結果に基づき取込切替手段９で取込手段２の機能を
切り替えるとともに、制御切替手段１０で制御手段６の
機能を切り替える。また、入力切替手段１１で取込機能
に基づき入力信号の換算方法を切り替え、出力切替手段
１２で制御機能に基づき出力信号の換算方法を切り替え
る。これにより自動車制御を行う。取込手段２と制御手
段６はタイマやＡ／Ｄ変換器，ポート等のハードウェア
でソフトウェアにより入出力や機能を切り替えられるよ
うになっている。例えばタイマでインプットキャプチャ
として使っていた信号をタイマのクロックとして使った
り、タイマのクロックとして使っていた信号をインプッ
トキャプチャとして使えるように入力を切り替えられる
ような構成になっている。また、タイマのアウトプット
コンペア信号をタイマのクロックまたはインプットキャ
プチャ信号として使えるように出力も切り替えられるよ
うな構成になっている。入力換算手段３は取込手段２か
らのデータを演算手段４で使う状態量に換算するソフト
ウエアのルーチンに相当し、取り込みの方法により換算
の方法が変わる。例えば、１０ｍｓ間のパルス数をカウ
ントする場合とパルスの周期を計測する場合とで換算方
法を変える。出力換算手段５は演算手段４からの制御量
を制御手段に応じた値に換算するソフトウエアのルーチ
ンに相当し、制御の方法により換算方法が変わる。例え
ば、状態量が角度で制御手段が角度を基準に動いている
場合と時間を基準に動いている場合とで換算の方法が変
わる。これら取込手段２の取り込み方法と入力換算手段
３と出力換算手段５の換算方法と制御手段６の制御方法
を決めるのが条件検出手段８でセンサの故障の有無やエ
ンジン回転数の高低や道路勾配等により決定をする。決
定後は取込切替手段９により取込手段２を切り替え、入
力切替手段１１により入力換算手段３を切り替え、出力
切替手段１２により、出力換算手段５を切り替え、制御
切替手段１０で制御手段６を切り替える。これにより、
一つの信号を異なった複数の方法で取り込んだり、出力
したり、複数の信号を同一の手段で時分割に取り込んだ
り、出力したりできるので、バックアップ専用の取込手
段及び制御手段を備えることなく、センサ信号が異常の
時でも自動車制御ができる。

【００１１】図２は物理的構成図である。ここで信号線
に斜線が付いているものは複数の信号線があることを示
す。以降の図においても同様である。図２において、エ
ンジン１０１のクランク角が所定角度回転する毎に信号
を出力するＰＯＳセンサ102,各気筒が基準位置に達する
毎に信号を出力するＲＥＦ１５センサ１０３，クランク
軸に同期して回転するカム軸の回転角度に応じて信号を
出力するＰＨＡＳＥセンサ１０４，スロットル開度に応
じた信号を出力するスロットルセンサ１０５，吸気管の
吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ１
０６，排気管の排出ガスと大気の酸素濃度差に応じて信
号を出力するＯ₂ センサ１０７，エンジンの始動状態等
のデジタル信号を出力するセンサ１０８の信号を整合回
路１１１で整合し、マイコン２０１の入出力コントロー
ラ２０７に入力する。それぞれの信号はＲＯＭ／FLASHM
EMORY203に書き込まれたプログラムの設定に従い内蔵周
辺モジュールであるＡ／Ｄ変換器(以下Ａ／Ｄと略す)２
０５，デジタルＩ／Ｏポート(以下ＰＯＲＴと略す)２０
６，割込コントローラ２０８，タイマモジュール(以下
ＴＩＭＥＲと略す)２１０，シリアル通信(以下ＳＣＩと
略す)２１１へ取り込まれ、そのデータはCPU202で処理
され、必要な結果はＲＡＭ／FLASHMEMORY204に格納す
る。さらにＲＯＭ／FLASHMEMORY203に書き込まれたプロ
グラムに従い、内蔵周辺モジュールであるPORT206 ，TI
MER210，SCI211の出力信号を入出力コントローラ２０７
を通し出力する。また、これらの信号は必ずしも入出力
コントローラ２０７を通し入出力を行わなくてもよく、
内蔵周辺モジュールＡ／Ｄ２０５，PORT206，割込コン
トローラ２０８，分配回路２０９，TIMER210 ，SCI211
で直接行ってもよい。例えば、燃料の噴射を行うインジ
ェクタ１０９やエアコンリレー等のデジタル信号で駆動
するアクチュエータ１０８への信号は入出力コントロー
ラ２０７を通して出力するが、燃料への点火を行うイグ
ニッション１１０の信号は点火専用の分配回路２０９か
ら直接駆動回路１１２へ出力する。また、入出力コント
ローラ２０７を各内蔵周辺モジュール内に配置してもよ
い。

【００１２】図３はクランク軸及びカム軸の状態を示す
センサ出力のタイムチャートである。ここでＰＯＳ信号
３０２，ＲＥＦ１５信号３０３，ＰＨＡＳＥ信号３０４
はＰＯＳセンサ１０２，ＲＥＦ１５センサ１０３，ＰＨ
ＡＳＥセンサ１０４の出力信号を波形整形したものであ
る。REF110信号３０１は従来の自動車制御装置において
ＰＯＳ信号３０２とＲＥＦ１５信号３０３を用い、専用
の回路で生成される信号である。ＰＯＳ信号３０２は２
度毎にパルスを発生する。ＲＥＦ１５信号３０３は各気
筒のＴＤＣ１５度前にパルスを発生し、クランク軸１回
転毎にＴＤＣ５度前にパルスを発生する。よってこのセ
ンサの場合１気筒と４気筒のＴＤＣ１５度前とＴＤＣ５
度前で続けざまに２つパルスが発生する。ＰＨＡＳＥセ
ンサ信号３０４は各気筒毎に各気筒のＴＤＣを基準にそ
れぞれパルス数の違う信号を出力する。この時のパルス
間は１８度である。ＲＥＦ１１０信号３０１は各気筒の
TDC15 度前で立ち下がり、ＴＤＣ１０度後に立ち上が
る。

【００１３】図４はマイコン内蔵周辺モジュールの取り
込み及び制御機能の切り替えを行う構成図である。マイ
コン２０１の入力クロック切替回路４０１には内部クロ
ック，外部クロック，TIMER210，内蔵周辺モジュール２
０５，２０６,２０９,２１０，２１１の割込／生成信号
発生回路４０３で生成された割込信号やアウトプットコ
ンペア信号が入力され、TIMER210のタイマカウンタ(以
下ＴＣＮＴと略す)０４０５や内蔵周辺モジュール２０
５，２０６，２０９，２１０，２１１や割込／生成信号
接続切替回路４０２やインプットキャプチャ／アウトプ
ットコンペア信号切替回路４０８へ入力信号を出力す
る。この時の設定は入力クロック切替回路４０１のレジ
スタにその設定に対応した値を書き込み行う。割込／生
成信号接続切替回路４０２は入力クロック切替回路４０
１の信号やTIMER210，内蔵周辺モジュール２０５，２０
６，２０９,２１０,２１１の割込／生成信号発生回路４
０３で生成された割込信号やアウトプットコンペア信号
を割込コントローラ２０８のどこに入力するか接続を行
い、どの信号でどのプログラムを起動するかを設定す
る。この時の設定は割込／生成信号接続切替回路４０２
のレジスタにその設定に対応した値を書き込み行う。イ
ンプットキャプチャ／アウトプットコンペア信号切替回
路４０８は外部インプットキャプチャ信号や入力クロッ
ク切替回路４０１の信号やTIMER210，内蔵周辺モジュー
ル２０５，２０６，２０９,２１０,２１１の割込／生成
信号発生回路４０３で生成された割込信号やアウトプッ
トコンペア信号をインプットキャプチャ信号として各内
蔵周辺モジュール２１０，４０９として取り込むための
設定を行う。また、入力クロック切替回路４０１の信号
やTIMER210，内蔵周辺モジュール２０５，２０６，２０
９，２１０，２１１の割込／生成信号発生回路４０３で
生成された割込信号やアウトプットコンペア信号を外部
アウトプットコンペア信号として出力するための設定を
行う。さらに、マイコンの端子をＡ／Ｄ２０５のどのチ
ャネルに対応させるか、PORT206 のどのポートに対応さ
せるかを設定する。この時の設定はインプットキャプチ
ャ／アウトプットコンペア信号切替回路４０８のレジス
タにその設定に対応した値を書き込み行う。TIMER210内
のカウンタ／レジスタ機能切替回路４０４はTCNT0 405
をアップカウンタにしたり、ダウンカウンタにしたり、
ジェネラルレジスタ（以下ＧＲと略す）Ａ０ ４０６，
GRB0 407をインプットキャプチャレジスタにしたり、ア
ウトプットコンペアレジスタにしたりするのを設定す
る。この各々の回路への設定はマイコン２０１内のＲＯ
Ｍ／ＦＬＡＳＨメモリ２０３に書かれたプログラムに従
い、CPU202で処理を行う。ここで入力クロック切替回路
４０１，割込／生成信号接続切替回路４０２，インプッ
トキャプチャ／アウトプットコンペア信号切替回路４０
８は入出力コントローラ２０７であり、マイコン２０１
外部からの信号を割込コントローラ２０８やどの内蔵周
辺モジュール２０５，２０６，２０９，２１０，２１１
に入力するか、内蔵周辺モジュール２０５，２０６，２
０９，２１０，２１１で生成された信号を割込コントロ
ーラ２０８やどの内蔵周辺モジュール２０５，２０６，
２０９，２１０，２１１に入力するか、内蔵周辺モジュ
ール２０５，２０６，２０９,２１０,２１１で生成され
た信号をマイコン２０１のどの端子に出力するかをコン
トロールする。

【００１４】図５はマイコン内蔵周辺モジュールの取り
込み及び制御機能を切り替える回路でREF110信号３０１
のタイミング生成及び気筒判別をするための構成図であ
る。太い信号線は内蔵周辺モジュールへ必要な信号を入
力するため入力コントローラで選択された信号線であ
る。以降の図も同様である。ＰＯＳ信号３０２とPHASE
信号３０４を入力クロック切替回路４０１に入力し、TI
MER210のTCNT0 405 にＰＯＳ信号３０２を、TCNT1 501
にＰＨＡＳＥ信号３０４を入力するように設定する。Ｒ
ＥＦ１５信号３０３をインプットキャプチャ／アウトプ
ットコンペア信号切替回路４０８に入力し、TIMER210の
GRA0 406，GRA1 502に入力するように設定する。カウン
タ／レジスタ機能切替回路４０４でTCNT0 405，TCNT1 5
01をフリーランのアップカウンタに、GRA0 406，GRA1 5
02をインプットキャプチャレジスタに、GRB0 407をアウ
トプットコンペアレジスタに設定する。GRB1 503は使用
しない。割込／生成信号発生回路４０３でGRA0 406での
インプットキャプチャA0a割込みとＧＲＢ０でのアウト
プットコンペアＢ０ａ割込みを発生させ、割込／生成信
号接続切替回路４０２で割込コントローラ２０８へ接続
する。

【００１５】図６はマイコン内蔵周辺モジュールの取り
込み及び制御機能を切り替える回路の設定の動作を示す
フローチャートである。このフローはリセット時に起動
される。ステップ６０１でTCNT0 405，TCNT1 501をフリ
ーランのアップカウンタに、GRA0 406，GRA1 502をイン
プットキャプチャレジスタに、GRB0 407をアウトプット
コンペアレジスタに設定する。GRB1 503は使用しない。
ステップ６０２でTCNT0 405にＰＯＳ信号３０２を、TCN
T1 501にＰＨＡＳＥ信号３０４を入力するように設定す
る。ステップ６０３でGRA0 406，GRA1 502にＲＥＦ１５
信号３０３を入力するように設定する。ステップ６０４
でＧＲＡ０でのインプットキャプチャＡ０ａ割込みとＧ
ＲＢ０でのアウトプットコンペアＢ０ａ割込みを発生さ
せ、その割込みでインプットキャプチャＡ０ａ割込ベク
タとアウトプットコンペアＢ０ａ割込ベクタに書かれた
先頭アドレスを持つプログラムが起動するようにする。
ステップ６０５でインプットキャプチャＡ０ａ割込みを
許可する。

【００１６】図７は気筒判別とＲＥＦ１５センサ１０３
の故障診断とREF110信号３０１の立ち上りタイミング割
込設定の動作を示すフローチャートである。このフロー
はＲＥＦ１５信号３０３のインプットキャプチャ割込み
で起動される。ステップ７０１でREF_NG_FLGが０か否か
判定する。REF_NG_FLGは初期設定では０にされており、
ＲＥＦ１５センサ１０３が故障したとき１になる。ＲＥ
Ｆ１５センサ103が異常の場合はステップ７１３でＲＥ
Ｆ１５センサ１０３異常時の処理を行い、正常の場合は
ステップ７０２で１発目の割込みか否か判定する。１発
目の割込みの場合はステップ７１４でＰＨＡＳＥ信号３
０４をフリーでカウントしているTCNT1 501 でインプッ
トキャプチャ割込みが入った時のGRA1 502の値ＩＣＲＡ
１をメモリPHASECNTへ格納し、２発目以降の割込みの場
合はステップ７０３で割込間のＰＨＡＳＥセンサ１０４
のパルス数が０以外か否か判定する。０ならばフローを
終了し、０以外ならばステップ７０４で割込間のＰＨＡ
ＳＥセンサ１０４のパルス数をメモリＰＨＡＳＥＣへ格
納する。この数により気筒判別が行える。ステップ７０
５でＰＨＡＳＥ信号３０４をフリーでカウントしている
TCNT1 501 でインプットキャプチャ割込みが入った時の
GRA1 502の値ＩＣＲＡ１をメモリPHASECNTへ格納する。
ステップ７０６で気筒判別後１発目の割込みか判定す
る。１発目ならばステップ７１５でＰＯＳ信号３０２を
フリーでカウントしているTCNT0 405 でインプットキャ
プチャ割込みが入った時のGRA0 406の値ＩＣＲＡ０をメ
モリPOSCNTへ格納し、２発目以降ならばステップ７０７
で割込間のＰＯＳセンサ１０２のパルス数を１２０か否
か判定する。１２０でなければＲＥＦ１５センサ１０３
故障と判定し、ステップ７１６でREF_NG_FLGを１にし、
１２０ならばＲＥＦ１５センサ１０３正常と判定し、ス
テップ７０８でREF_NG_FLGを０にする。ステップ７０９
でＰＯＳ信号３０２をフリーでカウントしているTCNT0
405 でインプットキャプチャ割込みが入った時のGRA0 4
06の値ＩＣＲＡ０をメモリPOSCNTへ格納する。ステップ
７１０でＰＯＳ信号３０２をフリーでカウントしている
TCNT0 405 でインプットキャプチャ割込みが入った時の
GRA0 406の値ICRA0に２５をたした値をアウトプットコ
ンペアレジスタＯＣＲＢ０となったGRB0 407に設定す
る。ステップ７１１でアウトプットコンペアＢ０ａ割込
みを許可する。ステップ７１２でREF110信号の立ち下が
りタイミングで行うＪＯＢを処理する。図８はREF110信
号３０１の立ち上がりタイミングで行う動作を示すフロ
ーチャートである。このフローはアウトプットコンペア
Ｂ０ａ割込みで起動される。ステップ８０１でアウトプ
ットコンペアＢ０ａ割込みを禁止する。ステップ８０２
で REF110信号３０１の立ち上がりタイミングで行うＪ
ＯＢを処理する。

【００１７】図９はマイコン内蔵周辺モジュールの取り
込み及び制御機能を切り替える回路でＲＥＦ１５センサ
１０３が故障した時にREF110信号３０１タイミング生成
及び気筒判別をするための構成図である。ＰＯＳ信号３
０２とＰＨＡＳＥ信号３０４を入力クロック切替回路４
０１に入力し、TIMER210のTCNT0 405，TCNT1 501にＰＯ
Ｓ信号３０２を入力するように設定する。ＲＥＦ１５信
号３０３はインプットキャプチャ／アウトプットコンペ
ア信号切替回路４０８でどこにも接続しないようにす
る。またＰＨＡＳＥ信号３０４をインプットキャプチャ
／アウトプットコンペア信号切替回路４０８へ入力し、
TIMER210のGRA0 406，GRA1 502に入力するように設定す
る。カウンタ／レジスタ機能切替回路４０４でTCNT0 40
5 ，TCNT1 501 をフリーランのアップカウンタに、GRA0
406，GRA1 502をインプットキャプチャレジスタに、GR
B0 407，GRB1 503をアウトプットコンペアレジスタに設
定する。割込／生成信号発生回路４０３でＧＲＡ０での
インプットキャプチャＡ０ｂ割込みとＧＲＢ０でのアウ
トプットコンペアＢ０ａ割込みとＧＲＢ１でのアウトプ
ットコンペアＢ１ｂ割込みを発生させ、割込／生成信号
接続切替回路４０２で割込コントローラ２０８へ接続す
る。

【００１８】図１０はＲＥＦ１５センサ１０３が故障し
た時のマイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制御
機能を切り替える回路の設定の動作を示すフローチャー
トである。このフローはＲＥＦ１５センサ１０３が故障
と判定された時に起動される。ステップ１００１でTCNT
0 405，TCNT1 501をフリーランのアップカウンタに、GR
A0 406，GRA1 502をインプットキャプチャレジスタに、
GRB0 407，GRB1 503をアウトプットコンペアレジスタに
設定する。ステップ１００２でTCNT0 405 ，TCNT1 501
にＰＯＳ信号３０２を入力するように設定する。ステッ
プ１００３でGRA0 406，GRA1 502にＰＨＡＳＥ信号３０
４を入力するように設定する。ステップ１００４でGRA0
406でのインプットキャプチャＡ０ｂ割込みとGRB0 407
でのアウトプットコンペアＢ０ｂ割込みとGRB1 503での
アウトプットコンペアＢ１ｂ割込みを発生させ、その割
込みでインプットキャプチャＡ０ｂ割込ベクタとアウト
プットコンペアＢ０ａ割込ベクタとアウトプットコンペ
アＢ１ｂ割込ベクタに書かれた先頭アドレスを持つプロ
グラムが起動するようにする。ステップ１００５でイン
プットキャプチャＡ０ｂ割込みを許可する。

【００１９】図１１はＲＥＦ１５センサ１０３故障時の
気筒判別とREF110信号３０１の立ち上りタイミング割込
みとREF110信号３０１の立ち下がりタイミング割込みの
設定の動作を示すフローチャートである。このフローは
ＰＨＡＳＥ信号３０４のインプットキャプチャ割込みで
起動される。ステップ１１０１で１発目の割込みか否か
判定する。１発目の割込みの場合はステップ１１０９で
ＰＯＳ信号３０２をフリーでカウントしているTCNT0 40
5でインプットキャプチャ割込みが入った時のGRA0 406
の値ＩＣＲＡ０をメモリPOSCNTへ格納し、２発目以降の
割込みの場合はステップ１１０２で割込み間のＰＯＳセ
ンサ１０２のパルス数が１８より上か否か判定する。１
８以下ならばフローを終了し、１８より上ならばステッ
プ1103で割込み間のＰＯＳセンサ１０２のパルス数をメ
モリＰＯＳＣへ格納する。この数により気筒判別が行え
る。ステップ１１０４でＰＯＳ信号３０２をフリーでカ
ウントしているTCNT0 405でインプットキャプチャ割込
みが入った時のGRA0 406 の値ＩＣＲＡ０をメモリPOSCN
Tへ格納する。ステップ１１０５でＰＯＳ信号３０２を
フリーでカウントしているTCNT0 405 でインプットキャ
プチャ割込みが入った時のGRA0 406の値ＩＣＲＡ０に１
０をたした値をアウトプットコンペアレジスタＯＣＲＢ
０となったGRB0 407に設定する。ステップ１１０６でア
ウトプットコンペアＢ０ａ割込みを許可する。ステップ
１１０７でＰＯＳ信号３０２をフリーでカウントしてい
るTCNT1 501でインプットキャプチャ割込みが入った時
のGRA1５０２の値ＩＣＲＡ１に１０５をたした値をアウ
トプットコンペアレジスタＯＣＲＢ１となったGRB1 503
に設定する。ステップ１１０８でアウトプットコンペア
Ｂ１ｂ割込みを許可する。

【００２０】図１２はREF110信号３０１の立ち下がりタ
イミングで行う動作を示すフローチャートである。この
フローはアウトプットコンペアＢ１ｂ割込みで起動され
る。ステップ８０１でアウトプットコンペアＢ１ｂ割込
みを禁止する。ステップ802でREF110信号３０１の立ち
上がりタイミングで行うＪＯＢを処理する。REF110信号
３０１の立ち上がりタイミングで行う動作を示すフロー
チャートは図８と同様である。

【００２１】図１３はＰＨＡＳＥセンサ１０４の仕様が
変わっていてＲＥＦ１５センサ103が故障している時の
気筒判別とREF110信号３０１の立ち上りタイミング割込
みとREF110信号３０１の立ち下がりタイミング割込みの
設定の動作を示すフローチャートである。ＰＨＡＳＥセ
ンサ１０４のパルス間が１８度から１５度に変更になっ
たとする。このフローはＰＨＡＳＥ信号３０４のインプ
ットキャプチャ割込みで起動される。ステップ１１０１
で１発目の割込みか否か判定する。１発目の割込みの場
合はステップ１１０９でＰＯＳ信号３０２をフリーでカ
ウントしているTCNT0 405 でインプットキャプチャ割込
みが入った時のGRA0 406の値ＩＣＲＡ０をメモリPOSCNT
へ格納し、２発目以降の割込みの場合はステップ１３０
１で割込み間のＰＯＳセンサ１０２のパルス数が１５よ
り上か否か判定する。１５以下ならばフローを終了し、
１５より上ならばステップ１１０３で割込み間のＰＯＳ
センサ１０２のパルス数をメモリＰＯＳＣへ格納する。
この数により気筒判別が行える。ステップ１１０４でＰ
ＯＳ信号３０２をフリーでカウントしているTCNT0４０
５でインプットキャプチャ割込みが入った時のGRA0 406
の値ＩＣＲＡ０をメモリPOSCNTへ格納する。ステップ１
１０５でＰＯＳ信号３０２をフリーでカウントしている
TCNT0 405 でインプットキャプチャ割込みが入った時の
GRA0 406の値ＩＣＲＡ０に１０をたした値をアウトプッ
トコンペアレジスタＯＣＲＢ０となったGRB0 407に設定
する。ステップ１１０６でアウトプットコンペアＢ０ａ
割込みを許可する。ステップ１１０７でＰＯＳ信号３０
２をフリーでカウントしているTCNT1 501 でインプット
キャプチャ割込みが入った時のGRA1 502の値ＩＣＲＡ１
に１０５をたした値をアウトプットコンペアレジスタＯ
ＣＲＢ１となったGRB1５０３に設定する。ステップ１１
０８でアウトプットコンペアＢ１ｂ割込みを許可する。

【００２２】図１４はエンジンの仕様が変わっていてＲ
ＥＦ１５センサ１０３が故障している時の気筒判別とRE
F110信号３０１の立ち上りタイミング割込みとREF110信
号３０１の立ち下がりタイミング割込みの設定の動作を
示すフローチャートである。エンジンの気筒数が６気筒
から４気筒に変更になったとする。このフローはＰＨＡ
ＳＥ信号３０４のインプットキャプチャ割込みで起動さ
れる。ステップ１１０１で１発目の割込みか否か判定す
る。１発目の割込みの場合はステップ１１０９でＰＯＳ
信号３０２をフリーでカウントしているTCNT0 405 でイ
ンプットキャプチャ割込みが入った時のGRA0 406の値Ｉ
ＣＲＡ０をメモリPOSCNTへ格納し、２発目以降の割込み
の場合はステップ１１０２で割込み間のＰＯＳセンサ１
０２のパルス数が１８より上か否か判定する。１８以下
ならばフローを終了し、１８より上ならばステップ１１
０３で割込み間のＰＯＳセンサ１０２のパルス数をメモ
リＰＯＳＣへ格納する。この数により気筒判別が行え
る。ステップ1104でＰＯＳ信号３０２をフリーでカウン
トしているTCNT0 405 でインプットキャプチャ割込みが
入った時のGRA0 406の値ＩＣＲＡ０をメモリPOSCNTへ格
納する。ステップ１１０５でＰＯＳ信号３０２をフリー
でカウントしているTCNT0 405 でインプットキャプチャ
割込みが入った時のGRA0 406の値ＩＣＲＡ０に１０をた
した値をアウトプットコンペアレジスタＯＣＲＢ０とな
ったGRB0 407に設定する。ステップ１１０６でアウトプ
ットコンペアＢ０ａ割込みを許可する。ステップ1401で
ＰＯＳ信号３０２をフリーでカウントしているTCNT1 50
1 でインプットキャプチャ割込みが入った時のGRA1 502
の値ＩＣＲＡ１に１６５をたした値をアウトプットコン
ペアレジスタＯＣＲＢ１となったGRB1 503に設定する。
ステップ1108でアウトプットコンペアＢ１ｂ割込みを許
可する。

【００２３】図１５はマイコン内蔵周辺モジュールの取
り込み及び制御機能を切り替える回路で一定時間のＰＯ
Ｓセンサ１０２のパルス数を計測することによりエンジ
ン回転数を求めるための構成図である。ＰＯＳ信号３０
２と内部クロック（１０ｍｓとする）を入力クロック切
替回路４０１に入力し、TIMER210のTCNT2 1503にPOS信
号３０２を入力するように設定する。内部クロックをイ
ンプットキャプチャ／アウトプットコンペア信号切替回
路４０８に入力し、TIMER210のGRA2 1504 に入力するよ
うに設定する。カウンタ／レジスタ機能切替回路１５０
２でTCNT2 1503をフリーランのアップカウンタに、GRA2
1504 をインプットキャプチャレジスタに設定する。GR
B2 1505は使用しない。割込／生成信号発生回路１５０
１でGRA2１５０４でのインプットキャプチャＡ２ａ割込
みを発生させ、割込／生成信号接続切替回路４０２で割
込コントローラ２０８へ接続する。

【００２４】図１６は一定時間のＰＯＳセンサ１０２の
パルス数計測するためのマイコン内蔵周辺モジュールの
取り込み及び制御機能を切り替える回路の設定の動作を
示すフローチャートである。このフローはREF110信号３
０１の立ち上がりタイミング時に起動される。ステップ
１６０１でTCNT2 1503をフリーランのアップカウンタ
に、GRA2 1504をインプットキャプチャレジスタに設定
する。GRB2 1505は使用しない。ステップ１６０２でTCN
T2 1503にＰＯＳ信号３０２を入力するように設定す
る。ステップ１６０３でGRA2 1504 に１０ｍｓの内部ク
ロックを入力するように設定する。ステップ１６０４で
GRA2 1504 でのインプットキャプチャＡ２ａ割込みを発
生させ、その割込みでインプットキャプチャＡ２ａ割込
ベクタに書かれた先頭アドレスを持つプログラムが起動
するようにする。ステップ１６０５でインプットキャプ
チャＡ２ａ割込みを許可する。

【００２５】図１７は一定時間のＰＯＳセンサ１０２の
パルス数でエンジン回転数を求める動作を示すフローチ
ャートである。このフローは１０ｍｓの内部クロックの
インプットキャプチャ割込みで起動される。ステップ１
７０１で１発目の割込みか否か判定する。１発目の割込
みの場合はステップ１７０５でＰＯＳ信号３０２をフリ
ーでカウントしているTCNT2 1503でインプットキャプチ
ャ割込みが入った時のGRA2 1504 の値ＩＣＲＡ２をメモ
リＲＴＣＮＴへ格納し、２発目以降の割込みの場合はス
テップ１７０２で割込み間のＰＯＳセンサ１０２のパル
ス数をメモリRPMCNTへ格納する。ステップ１７０３でＰ
ＯＳ信号３０２をフリーでカウントしているTCNT2 1503
でインプットキャプチャ割込みが入った時のGRA2 1504
の値ＩＣＲＡ２をメモリＲＴＣＮＴへ格納する。ステッ
プ１７０４でRPMCNTをエンジン回転数に換算する。

【００２６】図１８はマイコン内蔵周辺モジュールの取
り込み及び制御機能を切り替える回路でＲＥＦ１５セン
サ１０３のパルス間の時間を計測することによりエンジ
ン回転数を求めるための構成図である。内部クロック
（１０μｓとする）を入力クロック切替回路４０１に入
力し、TIMER210のTCNT2 1503に内部クロックを入力する
ように設定する。ＲＥＦ１５信号３０３をインプットキ
ャプチャ／アウトプットコンペア信号切替回路４０８に
入力し、TIMER210のGRA2 1504 に入力するように設定す
る。カウンタ／レジスタ機能切替回路１５０２でTCNT2
1503をフリーランのアップカウンタに、GRA2 1504 をイ
ンプットキャプチャレジスタに設定する。GRB2 1502は
使用しない。割込／生成信号発生回路１５０１でGRA2 1
504でのインプットキャプチャＡ２ｂ割込みを発生さ
せ、割込／生成信号接続切替回路４０２で割込コントロ
ーラ２０８へ接続する。

【００２７】図１９はＲＥＦ１５センサ１０３のパルス
間の時間を計測するためのマイコン内蔵周辺モジュール
の取り込み及び制御機能を切り替える回路の設定の動作
を示すフローチャートである。このフローはREF110信号
３０１の立ち上がりタイミング時に起動される。ステッ
プ１９０１でTCNT2 1503をフリーランのアップカウンタ
に、GRA2 1504をインプットキャプチャレジスタに設定
する。GRB2 1505は使用しない。ステップ１９０２でTCN
T2 1503に１０μｓの内部クロックを入力するように設
定する。ステップ１９０３でGRA2 1504 にＲＥＦ１５信
号３０３を入力するように設定する。ステップ１９０４
でGRA2 1504 でのインプットキャプチャＡ２ｂ割込みを
発生させ、その割込みでインプットキャプチャＡ２ｂ割
込ベクタに書かれた先頭アドレスを持つプログラムが起
動するようにする。ステップ1905でインプットキャプチ
ャＡ２ｂ割込みを許可する。

【００２８】図２０はＲＥＦ１５センサ１０３のパルス
間の時間でエンジン回転数を求める動作を示すフローチ
ャートである。このフローはＲＥＦ１５信号３０３のイ
ンプットキャプチャ割込みで起動される。ステップ２０
０１で１発目の割込みか否か判定する。１発目の割込み
の場合はステップ２００５で内部クロックをフリーでカ
ウントしているTCNT2 1503でインプットキャプチャ割込
みが入った時のGRA2１５０４の値ＩＣＲＡ２をメモリＦ
２ＣＮＴへ格納し、２発目以降の割込みの場合はステッ
プ２００２で割込み間の内部クロック数をメモリＴＲＥ
Ｆへ格納する。ステップ２００３で内部クロックをフリ
ーでカウントしているTCNT2 1503でインプットキャプチ
ャ割込みが入った時のGRA2 1504 の値ＩＣＲＡ２をメモ
リＦ２ＣＮＴへ格納する。ステップ２００４でＴＲＥＦ
をエンジン回転数に換算する。

【００２９】図２１はエンジン回転数の計測方法を切り
替える動作を示すフローチャートである。このフローは
REF110信号３０３の立ち上がりタイミング時に起動され
る。ステップ２１０１でエンジン回転数が２０００回転
より上か否かを判定する。エンジン回転数が２０００回
転より上ならばステップ２１０２でＲＥＦ１５信号３０
３の周期でエンジン回転数を求める設定を行う。エンジ
ン回転数が２０００回転以下ならばステップ２１０３で
一定時間のＰＯＳ信号３０２のパルス数でエンジン回転
数を求める設定を行う。

【００３０】図２２は入出力コントローラ及び内蔵周辺
モジュールをマイコン外付けにした構成図である。入出
力コントローラ２０７と内蔵周辺モジュール２０５，２
０６，２０８，２０９，２１０，２１１をLSI2201 にし
てマイコン２０１とバスでつなぎ、マイコン２０１内の
ＲＯＭ／FLASHMEMORY にかかれたプログラムに従い取り
込み及び制御の機能を切り替える。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、センサが故障してもセ
ンサの取込機能を切り替えることによりバックアップ専
用の取込手段を備えることなく、センサ信号が異常の時
でも自動車制御ができる。また、取込手段，入力換算手
段，演算手段，出力換算手段，制御手段，条件検出手
段，取込切替手段，制御切替手段・入力切替手段・出力
切替手段をソフトウェアで管理することにより開発期間
を短縮し、エンジンの仕様やセンサの仕様変更に柔軟に
対応でき基板・回路等の変更無しに仕様変更を行えるの
でメーカーの在庫管理に有利である。また、回路が小さ
くなるので、自動車制御装置の小型化，組立時間，開発
期間の短縮，コスト低減ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による理論的構成図。

【図２】本発明による物理的構成図。

【図３】クランク軸及びカム軸の状態を示すセンサ出力
のタイムチャート。

【図４】マイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制
御機能の切り替えを行う構成図。

【図５】マイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制
御機能を切り替える回路で REF110信号のタイミング生
成及び気筒判別をするための構成図。

【図６】マイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制
御機能を切り替える回路の設定の動作を示すフローチャ
ート。

【図７】気筒判別とＲＥＦ１５センサの故障診断とREF1
10信号の立ち上りタイミング割込設定の動作を示すフロ
ーチャート。

【図８】REF110信号の立ち上がりタイミングで行う動作
を示すフローチャート。

【図９】マイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制
御機能を切り替える回路でＲＥＦ１５センサが故障した
時にREF110信号タイミング生成及び気筒判別をするため
の構成図。

【図１０】ＲＥＦ１５センサが故障した時のマイコン内
蔵周辺モジュールの取り込み及び制御機能を切り替える
回路の設定の動作を示すフローチャート。

【図１１】ＲＥＦ１５センサ故障時の気筒判別とREF110
信号の立ち上りタイミング割込みとREF110信号の立ち下
がりタイミング割込みの設定の動作を示すフローチャー
ト。

【図１２】REF110信号の立ち下がりタイミングで行う動
作を示すフローチャート。

【図１３】ＰＨＡＳＥセンサの仕様が変わっていてＲＥ
Ｆ１５センサが故障している時の気筒判別とREF110信号
の立ち上りタイミング割込みとREF110信号の立ち下がり
タイミング割込みの設定の動作を示すフローチャート。

【図１４】エンジンの仕様が変わっていてＲＥＦ１５セ
ンサが故障している時の気筒判別とREF110信号の立ち上
りタイミング割込みとREF110信号の立ち下がりタイミン
グ割込みの設定の動作を示すフローチャート。

【図１５】マイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び
制御機能を切り替える回路で一定時間のＰＯＳセンサの
パルス数を計測することによりエンジン回転数を求める
ための構成図。

【図１６】一定時間のＰＯＳセンサのパルス数計測する
ためのマイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制御
機能を切り替える回路の設定の動作を示すフローチャー
ト。

【図１７】一定時間のＰＯＳセンサのパルス数でエンジ
ン回転数を求める動作を示すフローチャート。

【図１８】マイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び
制御機能を切り替える回路でＲＥＦ１５センサのパルス
間の時間を計測することによりエンジン回転数を求める
ための構成図。

【図１９】ＲＥＦ１５センサのパルス間の時間を計測す
るためのマイコン内蔵周辺モジュールの取り込み及び制
御機能を切り替える回路の設定の動作を示すフローチャ
ート。

【図２０】ＲＥＦ１５センサのパルス間の時間でエンジ
ン回転数を求める動作を示すフローチャート。

【図２１】エンジン回転数の計測方法を切り替える動作
を示すフローチャート。

【図２２】入出力コントローラ及び内蔵周辺モジュール
をマイコン外付けにした構成図。

【符号の説明】

１…センサ、２…取込手段、３…入力換算手段、４…演
算手段、５…出力換算手段、６…制御手段、７…アクチ
ュエータ、８…条件検出手段、９…取込切替手段、１０
…制御切替手段、１１…入力切替手段、１２…出力切替
手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 博 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 渡部 満 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐々木 昭二 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 市橋 哲也 茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地３日立オートモティブエンジニア リング株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサ信号を取り込む取込手段と、前記取
   込手段で取り込んだ入力信号を状態量に換算する入力換
   算手段と、前記入力換算手段で換算された状態量を用い
   制御量を演算する演算手段と、前記演算手段により求め
   られた制御量を出力信号に換算する出力換算手段と、前
   記出力換算手段で換算された出力信号をアクチュエータ
   に出力する制御手段とを備えた自動車制御装置におい
   て、前記入力換算手段で換算された状態量と前記出力換
   算手段で換算される制御量に基づき前記取込手段と前記
   制御手段の機能を切り替える条件を検出する条件検出手
   段と、前記条件検出手段の結果に基づき取込手段の機能
   を切り替える取込切替手段と、前記条件検出手段の結果
   に基づき制御手段の機能を切り替える制御切替手段と、
   前記条件検出手段の結果に基づき入力信号の換算方法を
   切り替える入力切替手段と、前記条件検出手段の結果に
   基づき出力信号の換算方法を切り替える出力切替手段と
   を備えたことを特徴とする自動車制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記条件検出手段は前
   記入力換算手段からの状態量に基づきセンサの故障を検
   出することを特徴とする自動車制御装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記条件検出手段は前
   記入力換算手段からの状態量に基づき自動車の異常を検
   出することを特徴とする自動車制御装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記取込切替手段の行
   う前記取込手段の切り替えと前記入力切替手段の行う入
   力換算手段の切り替えと前記制御切替手段の行う前記制
   御手段の切り替えと前記出力切替手段の行う出力換算手
   段の切り替えはエンジンの回転に同期して行うようにし
   たことを特徴とする自動車制御装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記取込切替手段の行
   う前記取込手段の切り替えと前記入力切替手段の行う入
   力換算手段の切り替えと前記制御切替手段の行う前記制
   御手段の切り替えと前記出力切替手段の行う出力換算手
   段の切り替えはマイクロコンピュータのクロックに同期
   して行うようにしたことを特徴とする自動車制御装置。
6. 【請求項６】請求項１において、前記条件検出手段の行
   う条件の検出と前記取込切替手段の行う前記取込手段の
   切り替えと前記入力切替手段の行う入力換算手段の切り
   替えと前記制御切替手段の行う前記制御手段の切り替え
   と前記出力切替手段の行う出力換算手段の切り替えをソ
   フトウェアで行うことを特徴とした自動車制御装置。
7. 【請求項７】請求項１がその構成を一体に備えた自動車
   制御装置用マイクロコンピュータ外付けＬＳＩであるこ
   とを特徴とする自動車制御装置。
8. 【請求項８】請求項１がその構成を一体に備えた自動車
   制御装置用マイクロコンピュータであることを特徴とす
   る自動車制御装置。
9. 【請求項９】クロック信号を入力する端子と複数の出力
   端子を備え、前記信号を出力する前記出力端子を切り替
   える入力クロック信号切替回路と、 複数の入力端子を有し、前記入力端子の各々に対応した
   割込みプログラムのアドレスを有し、前記入力端子に信
   号が入力されると前記割込みプログラムが実行される割
   込みコントローラと、 前記割込みコントローラと前記入力クロック信号切替回
   路の間にあって、前記入力クロック信号切替回路からの
   入力信号に対し、ある決まりに従って、前記割込みコン
   トローラの入力端子に信号を出力する割込信号接続切替
   回路とを備えたことを特徴とする自動車制御装置。
10. 【請求項１０】エンジンと、 複数のセンサと、 前記センサに基づいて前記エンジンを制御するエンジン
    制御装置とを備えたエンジン制御システムにおいて、 エンジン制御装置に請求項１から８のいずれかを用いた
    ことを特徴とするエンジン制御システム。