(57)【要約】【課題】アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積の増大を回避しつつ、センサ出力の更新時間を高速にする。【解決手段】電流センサ１のセンサ回路３において、デジタル処理部６は、電流値のみでなく内挿値（２つの電流値同士の区間を補間する値）をも出力する。デジタル処理部６が電流値のみを出力する構成と比較すると、センサ出力の更新時間を同じとした場合に、内挿値をも出力する分、アナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出素子から入力した検出値をアナログ処理して出力するアナログ処理部と、
前記アナログ処理部によるアナログ処理後の検出値を入力し、その入力した検出値をＡＤ変換処理して出力するＡＤ変換処理部と、
前記ＡＤ変換処理部によるＡＤ変換処理後の検出値を入力し、その入力した検出値をデジタル処理して出力するデジタル処理部と、を備えたセンサ回路において、
前記デジタル処理部は、前記ＡＤ変換処理部から時系列に連続するタイミングで入力した複数の検出値から内挿値を算出して出力することを特徴とするセンサ回路。
【請求項２】
請求項１に記載したセンサ回路において、
前記デジタル処理部からデジタル処理後の検出値及び前記内挿値を入力し、その入力した検出値及び内挿値をＤＡ変換処理して出力するＤＡ変換処理部を備え、
前記ＤＡ変換処理部が出力するＤＡ変換処理後の検出値及び内挿値をセンサ出力として出力することを特徴とするセンサ回路。
【請求項３】
請求項１に記載したセンサ回路において、
前記デジタル処理部が出力するデジタル処理後の検出値及び前記内挿値をセンサ出力として出力することを特徴とするセンサ回路。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載したセンサ回路において、
前記デジタル処理部は、前記ＡＤ変換処理部から時系列に連続するタイミングで入力した複数の検出値を加算して加算値を算出し、その算出した加算値を第１の所定ビットのレジスタに保存し、その第１の所定ビットのレジスタに保存している加算値を第２の所定ビットだけシフトし、シフト後の加算値を前記内挿値として出力することを特徴とするセンサ回路。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載したセンサ回路において、
前記デジタル処理部は、前記ＡＤ変換処理部から時系列に連続するタイミングで入力した複数の検出値を加算して加算値を算出し、その算出した加算値を第３の所定ビットのレジスタに保存し、その第３の所定ビットのレジスタのうち第４の所定ビットのレジスタに保存している加算値を前記内挿値として出力することを特徴とするセンサ回路。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載したセンサ回路において、
前記検出素子が前記検出値として電流値を出力する電流検出素子であり、
前記電流検出素子から前記検出値として電流値を入力することを特徴とするセンサ回路。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載したセンサ回路と、
検出値を前記センサ回路に出力する検出素子と、を備えたことを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子から入力した検出値をアナログ処理してＡＤ変換処理し、そのＡＤ変換処理した検出値をデジタル処理するセンサ回路、及び前記センサ回路と検出素子とを備えたセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出素子から入力した検出値をアナログ処理してＡＤ変換処理し、そのＡＤ変換処理した検出値をデジタル処理するセンサ回路が供されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のセンサ回路において、センサ回路からの出力であるセンサ出力の更新時間を高速にするには、アナログ処理やデジタル処理を高速にする必要がある。しかしながら、アナログ処理やデジタル処理を高速にしようとすると、その分、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積が増大するという問題が発生する。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積の増大を回避しつつ、センサ出力の更新時間を高速にすることができるセンサ回路及びセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載した発明によれば、アナログ処理部は、検出素子から検出値を入力すると、その入力した検出値をアナログ処理して出力する。ＡＤ変換処理部は、アナログ処理部からアナログ処理後の検出値を入力すると、その入力した検出値をＡＤ変換処理して出力する。デジタル処理部は、ＡＤ変換処理部からＡＤ変換処理後の検出値を入力すると、その入力した検出値をデジタル処理して出力する。ここで、デジタル処理部は、ＡＤ変換処理部から時系列に連続するタイミングで入力した複数の検出値から内挿値を算出して出力する。
【０００７】
デジタル処理部が検出値のみを出力する構成でセンサ出力の更新時間を高速にしようとすると、アナログ処理やデジタル処理を高速にする必要があり、その分、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積が増大することになる。これに対し、本願発明のように、デジタル処理部が検出値のみでなく当該検出値同士の区間を補間する内挿値をも出力する構成では、デジタル処理部が検出値のみを出力する構成と比較すると、センサ出力の更新時間を同じとした場合に、内挿値をも出力する分、アナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることができる。即ち、センサ出力の更新時間を検出値のみを出力する構成と同等に設計しても、検出値のみを出力する構成よりもアナログ処理やデジタル処理の処理時間を長くすることができる。これにより、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積の増大を回避しつつ、センサ出力の更新時間を高速にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図
【図２】各部での処理時間とセンサ出力の更新時間との関係を示す図
【図３】図２相当図
【図４】デジタル処理部が内挿値及び電流値を出力する態様を示す図
【図５】図４相当図
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図７】図２相当図
【図８】図２相当図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を、例えばハイブリット自動車に実装される電流センサに適用した第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。電流センサ１（センサに相当）は、電流検出素子２（検出素子に相当）と、センサ回路３とを備えて構成される。電流検出素子２は、例えばホール素子、磁気抵抗（ＭＲ：Magneto Resistive）素子、磁気インピーダンス（ＭＩ：Magneto Impedance）素子、シャント抵抗等であり、計測した電流値を検出値としてセンサ回路３に出力する。
【００１０】
センサ回路３は、アナログ処理部４と、ＡＤ変換処理部５と、デジタル処理部６と、ＤＡ変換処理部７とを有する。アナログ処理部４は、電流検出素子２から電流値を入力すると、その入力した電流値に対して例えば増幅率やオフセット補正を粗調する等してアナログ処理し、アナログ処理した電流値をＡＤ変換処理部５に出力する。尚、アナログ処理部４は、電流検出素子２の出力に応じてＣ／Ｖ変換やＩ／Ｖ変換を行っても良い。又、アナログ処理部４は、高精度な電流センサを目的とする場合は粗調程度が理想であるが、電流検出素子２の温度特性が大きい場合には増幅率やオフセットの温度補正を行っても良い。
【００１１】
ＡＤ変換処理部５は、アナログ処理部４から電流値を入力すると、その入力した電流値をアナログ信号からデジタル信号に変換し、ＡＤ変換した電流値をデジタル処理部６に出力する。デジタル処理部６は、ＡＤ変換処理部５から電流値を入力すると、その入力した電流値に対して例えば増幅率やオフセット補正を微調する等してデジタル処理し、デジタル処理した電流値をＤＡ変換処理部７に出力する。尚、デジタル処理部６は、電流検出素子２の出力に応じて曲がり補正のために各種四則演算しても良いし、フィルタ特性を有していても良い。ＤＡ変換処理部７は、デジタル処理部６から電流値を入力すると、その入力した電流値をデジタル信号からアナログ信号に変換し、ＤＡ変換した電流値をセンサ出力としてＩ／Ｆ（インタフェース）回路８に出力する。
【００１２】
Ｉ／Ｆ回路８は、ノイズ成分を除去するためのＲＣフィルタを有し、電流センサ１からセンサ出力である電流値を入力すると、その入力した電流値のノイズ成分をＲＣフィルタにより除去してＥＣＵ（Electronic Control Unit）９に出力する。ＥＣＵ９は、例えばハイブリット自動車の駆動源の１つであるモータの作動を制御するモータ制御ＥＣＵであり、Ｉ／Ｆ回路８から電流値を入力すると、その入力した電流値を解析してモータの作動を制御する。第１の実施形態では、ＥＣＵ９がアナログ入力の仕様であることにより、ＤＡ変換処理部７を有する電流センサ１及びＩ／Ｆ回路８と共にＥＣＵ９が組み合されて構成されている。
【００１３】
上記した構成において、デジタル処理部６は、本発明に関連して以下に示す処理を行う。デジタル処理部６は、ＡＤ変換処理部５から電流値を時系列で連続して入力するので、その時系列に連続するタイミングで入力した２つの電流値から内挿値を算出して出力する。内挿値とは、２つの電流値同士の区間を補間する値である。具体的に説明すると、デジタル処理部６は、図２に示すように、電流値Ｉｎが「ｔ１」のタイミングでアナログ処理部４に入力され、ＡＤ変換処理後の電流値Ｉｎが「ｔ３」のタイミングで入力されると、それぞれデジタル処理した電流値Ｉｎ−１と電流値Ｉｎから（Ｉｎ−１＋Ｉｎ）／２を内挿値として算出する。そして、デジタル処理部６は、このように算出した内挿値（Ｉｎ−１＋Ｉｎ）／２を「ｔ４」のタイミングでＤＡ変換処理部７に出力し、続いて、デジタル処理した電流値Ｉｎを「ｔ５」のタイミングでＤＡ変換処理部７に出力する。
【００１４】
同様に、デジタル処理部６は、電流値Ｉｎ＋１が「ｔ２」のタイミングでアナログ処理部４に入力され、ＡＤ変換処理後の電流値Ｉｎが「ｔ４」のタイミングで入力されると、それぞれデジタル処理した電流値Ｉｎと電流値Ｉｎ＋１から（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）／２を内挿値として算出する。そして、デジタル処理部６は、このように算出した内挿値（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）／２を「ｔ６」のタイミングでＤＡ変換処理部７に出力し、続いて、デジタル処理した電流値Ｉｎ＋１を「ｔ７」のタイミングでＤＡ変換処理部７に出力する。その結果、ＤＡ変換処理部７は、内挿値（Ｉｎ−１＋Ｉｎ）／２、電流値Ｉｎ、内挿値（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）／２、電流値Ｉｎ＋１をそれぞれセンサ出力として「ｔ５」から「ｔ８」のタイミングで順次出力することになる。デジタル処理部６は、同様の処理を繰返して行う。このとき、図２中「Ｔ」で示す時間がセンサ出力の更新時間となる。
【００１５】
これに対し、デジタル処理部６がデジタル処理した電流値から内挿値を算出せずに当該電流値をＤＡ変換処理部７に出力すると仮定する。この場合、デジタル処理部６は、図３に示すように、電流値Ｉｎが「ｔ１１」のタイミングでアナログ処理部４に入力され、ＡＤ変換処理後の電流値Ｉｎが「ｔ１３」のタイミングで入力されると、デジタル処理した電流値Ｉｎを「ｔ１４」のタイミングでＤＡ変換処理部７に出力する。同様に、デジタル処理部６は、電流値Ｉｎ＋１が「ｔ１２」のタイミングでアナログ処理部４に入力され、ＡＤ変換処理後の電流値Ｉｎが「ｔ１４」のタイミングで入力されると、デジタル処理した電流値Ｉｎを「ｔ１５」のタイミングでＤＡ変換処理部７に出力する。その結果、ＤＡ変換処理部７は、電流値Ｉｎ、電流値Ｉｎ＋１をそれぞれセンサ出力として「ｔ１５」から「ｔ１６」のタイミングで順次出力することになる。デジタル処理部６は、同様の処理を繰返して行う。
【００１６】
即ち、デジタル処理部６が内挿値を算出する場合と算出しない場合とを比較すると、センサ出力の更新時間（図２及び図３では「Ｔ」）を同等とした場合に、後者ではセンサ出力の更新時間に追従するように（センサ出力の更新時間と同等に）アナログ処理やデジタル処理の処理時間を設定する必要がある。一方、前者ではセンサ出力の更新時間の２倍までアナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることが可能となる。このように前者では後者よりも、でアナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることできる分、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積の増大を回避することができる。
【００１７】
内挿値を出力する方法としては、
（１）シフト回路を用いる方法
（２）シフト回路を用いない方法
がある。以下、これらの方法について順次説明する。尚、電流値は１２ビットで表現されることを前提とする。
【００１８】
（１）シフト回路を用いる方法
デジタル処理部６は、図４に示すように、それぞれデジタル処理した電流値Ｉｎと電流値Ｉｎ＋１とを加算して（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）を加算値として算出し、その算出した加算値を１３ビット（第１の所定ビット）のレジスタ（１２：０）に保存する。次いで、デジタル処理部６は、１３ビットのレジスタ（１２：０）に保存した加算値を１ビット（第２の所定ビット）だけシフトして内挿値を算出し、その算出した内挿値をレジスタ（１１：−１）に保存する。デジタル処理部６は、内挿値及び電流値の何れを出力する場合でもレジスタ（１１：０）に保存している値をＤＡ変換処理部７に出力する。
【００１９】
（２）シフト回路を用いない方法
デジタル処理部６は、図５に示すように、それぞれデジタル処理した電流値Ｉｎと電流値Ｉｎ＋１とを加算して（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）を加算値として算出し、その算出した加算値を１３ビット（第３の所定ビット）のレジスタ（１２：０）に保存する。デジタル処理部６は、内挿値を出力する場合には１２ビット（第４の所定ビット）のレジスタ（１２：１）に保存している値をＤＡ変換処理部７に出力する。デジタル処理部６は、電流値を出力する場合にはレジスタ（１１：０）に保存している値をＤＡ変換処理部７に出力する。シフト回路を用いない方法では、シフト回路を用いる方法と比較すると、シフト動作の１クロック分を削除することが可能となる。
【００２０】
尚、以上は、１ビットをシフトすることで、１／２（＝２１）単位の内挿値を算出する場合を説明したが、２ビットをシフトすることで、１／４（＝２２）単位の内挿値を算出することができる。即ち、ｎ（ｎは正数）ビットをシフトすることで、１／２ｎ単位の内挿値を算出することができる。
【００２１】
以上に説明したように第１の実施形態によれば、センサ回路３において、デジタル処理部６が電流値のみでなく内挿値をも出力するように構成したので、デジタル処理部６が電流値のみを出力する構成と比較すると、センサ出力の更新時間を同じとした場合に、内挿値をも出力する分、アナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることができる。これにより、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積の増大を回避しつつ、センサ出力の更新時間を高速にすることができる。又、センサ出力の更新時間を高速にすることで、Ｉ／Ｆ回路８のＲＣフィルタの影響を低減させることができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図６から図８を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、アナログ信号の電流値をセンサ出力として出力する構成であるが、第２の実施形態は、デジタル信号の電流値をセンサ出力として出力する構成である。
【００２３】
電流センサ１１は、第１の実施形態で説明した電流検出素子２と、センサ回路１２とを備えて構成される。センサ回路１２は、第１の実施形態で説明したセンサ回路３からＤＡ変換処理部７が省略されており、アナログ処理部１３と、ＡＤ変換処理部１４と、デジタル処理部１５とを有する。アナログ処理部１３、ＡＤ変換処理部１４、デジタル処理部１５は、それぞれ第１の実施形態で説明したアナログ処理部４、ＡＤ変換処理部５、デジタル処理部６と同等の機能を有する。デジタル処理部１５は、デジタル処理した電流値をセンサ出力としてＥＣＵ１６に出力する。本実施形態では、ＥＣＵ１６がデジタル入力の仕様であることにより、第１の実施形態で説明したＩ／Ｆ回路８が省略されており、ＤＡ変換処理部を有しない電流センサ１１と共にＥＣＵ１６が組み合されて構成されている。
【００２４】
デジタル処理部１５は、第１の実施形態で説明したデジタル処理部６と同様の処理を行う。即ち、デジタル処理部１５は、図７に示すように、電流値Ｉｎが「ｔ２１」のタイミングでアナログ処理部１３に入力され、ＡＤ変換処理後の電流値Ｉｎが「ｔ２３」のタイミングで入力されると、それぞれデジタル処理した電流値Ｉｎ−１と電流値Ｉｎから（Ｉｎ−１＋Ｉｎ）／２を内挿値として算出する。そして、デジタル処理部１５は、このように算出した内挿値（Ｉｎ−１＋Ｉｎ）／２を「ｔ２４」のタイミングでＥＣＵ１６に出力し、続けて、デジタル処理した電流値Ｉｎを「ｔ２５」のタイミングでＥＣＵ１６に出力する。
【００２５】
同様に、デジタル処理部１５は、電流値Ｉｎ＋１が「ｔ２２」のタイミングでアナログ処理部１３に入力され、ＡＤ変換処理後の電流値Ｉｎが「ｔ２５」のタイミングで入力されると、それぞれデジタル処理した電流値Ｉｎと電流値Ｉｎ＋１から（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）／２を内挿値として算出する。そして、デジタル処理部１５は、このように算出した内挿値（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）／２を「ｔ２６」のタイミングでＥＣＵ１６に出力し、続けて、デジタル処理した電流値Ｉｎ＋１を「ｔ２７」のタイミングでＥＣＵ１６に出力する。このようにデジタル処理部１５は、内挿値（Ｉｎ−１＋Ｉｎ）／２、電流値Ｉｎ、内挿値（Ｉｎ＋Ｉｎ＋１）／２、電流値Ｉｎ＋１をそれぞれセンサ出力として「ｔ２４」から「ｔ２７」のタイミングで順次出力することになる。デジタル処理部１５は、同様の処理を繰返して行う。
【００２６】
これに対し、デジタル処理部１５は、デジタル処理した電流値から内挿値を算出せずに当該電流値をＥＣＵ１６に出力すると仮定すると、図８に示す処理を行う（「ｔ３１」〜「ｔ３５」）。この場合も、デジタル処理部１５が内挿値を算出する場合と算出しない場合とを比較すると、センサ出力の更新時間を同等とした場合に、後者ではセンサ出力の更新時間に追従するように（センサ出力の更新時間と同等に）アナログ処理やデジタル処理の処理時間を設定する必要があるが、一方、前者ではセンサ出力の更新時間の２倍までアナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることが可能となる。
【００２７】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、デジタル信号の電流値をセンサ出力とする構成でも、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、アナログ処理やデジタル処理の処理時間に余裕を持たせることができ、アナログ処理やデジタル処理での消費電流や回路面積の増大を回避しつつ、センサ出力の更新時間を高速にすることができる。
【００２８】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
ハイブリット自動車に実装される電流センサに適用する構成を例示したが、例えば圧力センサ等の他の物理量を検出するセンサに適用する構成でも良い。又、ハイブリット自動車とは別の用途のセンサに適用する構成でも良い。
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１は電流センサ（センサ）、２は電流検出素子（検出素子）、３はセンサ回路、４はアナログ処理部、５はＡＤ変換処理部、６はデジタル処理部、７はＤＡ変換処理部、１１は電流センサ（センサ）、１２はセンサ回路、１３はアナログ処理部、１４はＡＤ変換処理部、１５はデジタル処理部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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