(57)【要約】【課題】他の装置との間で通信するように構成されたセンサ装置において、消費電流を低減することができる構成を提供する。【解決手段】判定部１４は、デジタルフィルタ部１３から入力した出力信号の信号値が閾値を超えた場合は通信間隔を第１通信間隔に決定する一方、出力信号の信号値が閾値を超えない場合は通信間隔を第１通信間隔よりも長い第２通信間隔に決定する。切替部１６は、判定部１４の決定に従ってデジタル通信部１５に対して通信間隔を第１通信間隔または第２通信間隔に切り替える。切替部１６は、サンプリング周波数について、第１通信間隔に対応した値よりも第２通信間隔に対応した値が小さくなるようにサンプリング周波数を切り替える。さらに、切替部１６は、カットオフ周波数について、第１通信間隔に対応した値よりも第２通信間隔に対応した値が小さくなるようにカットオフ周波数を切り替える。【選択図】図１
2015188168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出し、前記物理量に応じた検出信号を出力するセンサ部（１１）と、
前記センサ部（１１）から前記検出信号を入力すると共に当該検出信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部（１２）と、
前記デジタル信号を入力し、前記デジタル信号をフィルタ処理して出力信号として出力するデジタルフィルタ部（１３）と、
前記デジタルフィルタ部（１３）から前記出力信号を入力し、前記出力信号が閾値を超えるか否かを判定することにより前記出力信号の通信間隔を決定する判定部（１４）と、
前記出力信号を外部に出力するデジタル通信部（１５）と、
前記判定部（１４）の決定に従った前記デジタル通信部（１５）の通信間隔、前記センサ部（１１）、前記Ａ／Ｄ変換部（１２）、前記デジタルフィルタ部（１３）、及び前記判定部（１４）に設定されたサンプリング周波数及びカットオフ周波数のうちのいずれかを切り替える切替部（１６）と、
を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記切替部（１６）は、前記判定部（１４）によって決定された前記通信間隔に応じて前記サンプリング周波数及び前記カットオフ周波数のうちのいずれか一方または両方を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記判定部（１４）は、前記出力信号が前記閾値を超えた場合は前記通信間隔を第１通信間隔に決定する一方、前記出力信号が前記閾値を超えない場合は前記通信間隔を前記第１通信間隔よりも長い第２通信間隔に決定し、
前記切替部（１６）は、前記判定部（１４）の決定に従って前記デジタル通信部（１５）に対して前記通信間隔を前記第１通信間隔または前記第２通信間隔に切り替え、前記サンプリング周波数については前記第１通信間隔に対応した値よりも前記第２通信間隔に対応した値が小さくなるように切り替え、前記カットオフ周波数については前記第１通信間隔に対応した値よりも前記第２通信間隔に対応した値が小さくなるように切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記デジタルフィルタ部（１３）は、複数設けられていると共に、それぞれに異なるカットオフ周波数が設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載のセンサ装置と、
前記センサ装置のデジタル通信部（１５）から前記通信間隔に従って前記出力信号を受け取り、当該出力信号に従って所定の制御を行う制御装置（２０）と、
を備えていることを特徴とする制御システム。
【請求項６】
前記制御装置（２０）は、前記センサ装置で用いられる前記閾値、前記サンプリング周波数、及び前記カットオフ周波数をそれぞれ指定することを特徴とする請求項５に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置及びそれを用いた制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、センサの検出信号（アナログ信号）をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する機能を備えた電子機器が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、Ａ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器でデジタル化された信号に対してフィルタ処理を行うデジタルフィルタと、を備えた電子機器の構成が提案されている。
【０００３】
デジタルフィルタは、所定のサンプリング周波数（サンプルレート）でフィルタ処理を行うように動作する。また、デジタルフィルタでフィルタ処理された信号は他の装置に出力されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、センサの検出信号に変化が生じていないときのように、センサの検出信号が他の装置で使用されない状況においても電子機器から信号が出力されているので、電子機器で電流が消費されてしまう。このため、電子機器の消費電流を低減させることができないという問題がある。また、他の装置が定期的に動作する構成では電子機器も定期的に動作せざるを得ず、システム全体として消費電流を低減することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、他の装置との間で通信するように構成されたセンサ装置において、消費電流を低減することができる構成を提供することを第１の目的とする。また、当該センサ装置を備えた制御システムを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、物理量を検出し、物理量に応じた検出信号を出力するセンサ部（１１）と、センサ部（１１）から検出信号を入力すると共に当該検出信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部（１２）と、デジタル信号を入力し、デジタル信号をフィルタ処理して出力信号として出力するデジタルフィルタ部（１３）と、を備えている。
【０００８】
また、デジタルフィルタ部（１３）から出力信号を入力し、出力信号が閾値を超えるか否かを判定することにより出力信号の通信間隔を決定する判定部（１４）と、出力信号を外部に出力するデジタル通信部（１５）と、を備えている。
【０００９】
さらに、判定部（１４）の決定に従ったデジタル通信部（１５）の通信間隔、センサ部（１１）、Ａ／Ｄ変換部（１２）、デジタルフィルタ部（１３）、及び判定部（１４）に設定されたサンプリング周波数及びカットオフ周波数のうちのいずれかを切り替える切替部（１６）を備えていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、判定部（１４）の判定結果に応じて切替部（１６）によって通信間隔が変更された場合は通信間隔の変更に応じてセンサ装置の通信負荷を低減することができる。これにより、通信負荷に基づく消費電流を低減することができる。また、切替部（１６）がサンプリング周波数及びカットオフ周波数のいずれか一方または両方を切り替えた場合はサンプリング周波数やカットオフ周波数の変更に応じてセンサ部（１１）、Ａ／Ｄ変換部（１２）、デジタルフィルタ部（１３）、及び判定部（１４）の消費電流を低減することができる。したがって、他の装置との間で通信するように構成されたセンサ装置の消費電流を低減することができる。
【００１１】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御システムの構成を示した図である。
【図２】センサ装置の作動を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る制御システムの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る制御システムは、物理量を検出するセンサ装置から制御装置にセンサ信号を出力するように構成されたものである。図１に示されるように、制御システムは、センサ装置１０と制御装置２０とを備えて構成されている。
【００１５】
センサ装置１０は、物理量を検出してセンサ信号を制御装置２０に出力するように構成されている。このようなセンサ装置１０は、センサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、デジタルフィルタ部１３、判定部１４、デジタル通信部１５、及び切替部１６を備えている。
【００１６】
センサ部１１は、物理量を検出するように構成されたものである。センサ部１１として、例えば、慣性センサ、圧力センサ、光センサ等の間欠動作が可能なセンサが採用される。センサ部１１は、物理量に応じた検出信号をＡ／Ｄ変換部１２に出力する。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部１２は、センサ部１１からアナログ信号としての検出信号を入力すると共に、当該検出信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する回路部である。Ａ／Ｄ変換部１２は、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をデジタルフィルタ部１３に出力する。
【００１８】
デジタルフィルタ部１３は、Ａ／Ｄ変換部１２からデジタル信号を入力し、当該デジタル信号をフィルタ処理して出力信号として出力するフィルタ回路である。すなわち、デジタルフィルタ部１３は、デジタル信号に含まれる成分のうち遮断周波数を超える圧力変化成分を除去する役割を果たす。
【００１９】
判定部１４は、デジタルフィルタ部１３から出力信号を入力し、当該出力信号の信号値が閾値を超えるか否かを判定することにより出力信号の通信間隔を決定するものである。通信間隔とは、センサ装置１０と制御装置２０との間の信号の通信周期である。
【００２０】
本実施形態では、判定部１４は、出力信号の信号値が閾値を超えた場合は通信間隔を第１通信間隔に決定する一方、出力信号の信号値が閾値を超えない場合は通信間隔を第１通信間隔よりも長い第２通信間隔に決定する。そして、判定部１４は判定結果を切替部１６に出力する。第１通信間隔は例えば１０ｍｓ毎の間隔であり、第２通信間隔は例えば１ｓ毎の間隔である。また、判定部１４は、出力信号をデジタル通信部１５に出力する。
【００２１】
デジタル通信部１５は、制御装置２０との間で通信を行う通信回路である。デジタル通信部１５は、判定部１４から出力信号を入力し、当該出力信号を制御装置２０に出力する。デジタル通信部１５は、ＬＩＮ通信やＣＡＮ通信等の通信方式によって制御装置２０との間で双方向通信を行う。
【００２２】
切替部１６は、判定部１４の決定に従ってデジタル通信部１５の通信間隔を切り替える機能を有している。また、切替部１６は、判定部１４によって決定された通信間隔に応じてセンサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、デジタルフィルタ部１３、及び判定部１４に設定されたサンプリング周波数及びカットオフ周波数の両方を切り替える機能を有している。つまり、切替部１６は、センサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、デジタルフィルタ部１３、及び判定部１４の動作タイミングを切り替える機能を有している。
【００２３】
具体的には、切替部１６は、判定部１４の決定に従ってデジタル通信部１５に対して通信間隔を第１通信間隔または第２通信間隔に切り替える。また、切替部１６は、サンプリング周波数については第１通信間隔に対応した値よりも第２通信間隔に対応した値が小さくなるように切り替える。さらに、切替部１６は、カットオフ周波数については第１通信間隔に対応した値よりも第２通信間隔に対応した値が小さくなるように切り替える。
【００２４】
制御装置２０は、センサ装置１０のデジタル通信部１５から通信間隔に従って出力信号を受け取り、当該出力信号に従って所定の制御を行うように構成されている。制御装置２０は、例えばＥＣＵ（Electrical Control Unit）である。このような制御装置２０は、デジタル通信部２１及びシステム判定部２２を備えている。
【００２５】
デジタル通信部２１は、センサ装置１０との間で通信を行う通信回路である。デジタル通信部２１は、センサ装置１０から出力信号を入力し、当該出力信号をシステム判定部２２に出力する。システム判定部２２は、出力信号に基づいて所定の制御を行う。
【００２６】
また、制御装置２０は、センサ装置１０で用いられる閾値、サンプリング周波数、及びカットオフ周波数をそれぞれ指定する機能を有している。制御装置２０は、これらの値をデジタル通信部２１を介してセンサ装置１０の切替部１６に出力する。また、制御装置２０はセンサ装置１０に対して制御信号を出力する。
【００２７】
これによると、閾値、サンプリング周波数、及びカットオフ周波数の各パラメータをセンサ装置１０に予め設定する必要がない。すなわち、制御装置２０がセンサ装置の各パラメータを適宜変更することができるので、制御システムが適用される状況に応じて各パラメータを最適化することができる。センサ装置１０に対する各値の設定は制御システムに電源が供給されたタイミング等で実行される。センサ装置１０では、各値の設定は切替部１６によって行われる。以上が、本実施形態に係る制御システムの全体構成である。
【００２８】
次に、図１に示されたセンサ装置１０の作動について説明する。まず、図２に示されるように、センサ装置１０で物理量が検出された場合、検出信号の信号値の変化が大きくなる。また、判定部１４では、検出信号の信号値に対して一定範囲の上限値と下限値とが閾値として設定されている。
【００２９】
そして、時点Ｔ１０から時点Ｔ１１まではセンサ部１１で検出される検出信号の信号値つまり出力信号の信号値が一定範囲外になっており、出力信号の信号値が閾値を超えた状態になっている。このため、判定部１４によって通信間隔が第１通信間隔に決定される。これに伴い、切替部１６によってデジタル通信部１５の通信間隔が第１通信間隔（例えば１０ｍｓ）に設定される。
【００３０】
さらに、切替部１６によってセンサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、デジタルフィルタ部１３、及び判定部１４のサンプリング周波数が例えば１０Ｈｚに設定され、カットオフ周波数が例えば１ｋＨｚに設定される。
【００３１】
そして、時点Ｔ１１以降では物理量が検出されなくなる。このため、出力信号の信号値が一定範囲に含まれており、出力信号の信号値が閾値を超えない状態になっている。このような状況が時点Ｔ１１から時点Ｔ１２までの一定期間ｔだけ維持されていると判定部１４によって判定された場合、さらに判定部１４によって通信間隔が第２通信間隔に決定される。これに伴い、時点Ｔ１２以降、切替部１６によってデジタル通信部１５の通信間隔が第２通信間隔（例えば１ｓ）に設定される。つまり、センサ装置１０の間欠動作の周期が延ばされる。このように通信間隔が長くなることでセンサ装置１０の通信負荷を低減することができる。これにより、通信負荷に基づくセンサ装置１０及び制御装置２０の消費電流を低減することができる。
【００３２】
また、切替部１６によってセンサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、デジタルフィルタ部１３、及び判定部１４のサンプリング周波数が例えば０．１Ｈｚに設定され、カットオフ周波数が例えば１０Ｈｚに設定される。このように、第１通信間隔時の制御よりもサンプリング周波数及びカットオフ周波数が小さくなるので、センサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、デジタルフィルタ部１３、及び判定部１４の消費電流を低減することができる。したがって、制御装置２０との間で通信するように構成されたセンサ装置１０の消費電流を低減することができる。
【００３３】
なお、時点Ｔ１２以降、センサ部１１によって再び物理量が検出されて出力信号の信号値が閾値を超えた状態が一定期間ｔだけ維持された場合は切替部１６によってデジタル通信部１５の通信間隔が第１通信間隔に切り替えられる。また、サンプリング周波数及びカットオフ周波数も切替部１６によって第１通信間隔に応じた値に切り替えられる。
【００３４】
上記では、出力信号の信号値と閾値との比較に基づいて切替部１６が通信間隔、サンプリング周波数、カットオフ周波数を切り替えているが、制御システムの状況によってはセンサ信号の信号値が急変しないことがわかっている場合もある。このような場合は、例えば制御装置２０から制御信号をセンサ装置１０に出力することによって切替部１６によってサンプリング周波数を低周波に変更するようにしても良い。これにより、センサ装置１０の消費電流を下げることができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、センサ部１１で検出される物理量に応じてセンサ装置１０の通信間隔、サンプリング周波数、及びカットオフ周波数を切り替えることが特徴となっている。これにより、センサ装置１０の間欠動作による消費電流の低減を図ることができると共に、センサ装置１０の動作タイミングによる消費電流の低減を図ることができる。また、センサ装置１０において消費電流の低減が図られているので、制御システム全体として消費電流を低減させることができる。
【００３６】
上記のような制御システムは、センサ装置１０の消費電流低減とセンサ装置１０のノイズ除去とを両立させる必要がある車載のシステムにおいて好適である。
【００３７】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図３に示されるように、本実施形態では、センサ装置１０は複数のデジタルフィルタ部１３が設けられている。また、各デジタルフィルタ部１３にはそれぞれに異なるカットオフ周波数が設定されている。このような構成では、切替部１６は各デジタルフィルタ部１３のカットオフ周波数をそれぞれ切り替えるように動作する。
【００３８】
以上の構成により、センサ装置１０において複数のフィルタ処理を行うことができる。つまり、制御装置２０が行うべき複数のデジタルフィルタ処理をセンサ装置１０にまとめて代行させることができる。
【００３９】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたセンサ装置１０及び制御システムの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。
【００４０】
例えば、上記各実施形態では、切替部１６は通信間隔に応じてサンプリング周波数及びカットオフ周波数が切り替えられていたが、切替部１６は判定部１４の判定結果に応じて通信間隔、サンプリング周波数、カットオフ周波数のいずれかを切り替えれば良い。つまり、通信間隔、サンプリング周波数、カットオフ周波数を個別に切り替えても良い。少なくとも、通信間隔、サンプリング周波数、カットオフ周波数のいずれかが切り替えられることでセンサ装置１０の消費電流を低減することができる。なお、通信周期が消費電流で支配的の場合は、サンプリング周波数が大きくても（つまりサンプリング周期が短くても）通信周期を広げることで消費電流低減という効果を得ることができる。
【００４１】
また、判定部１４は、信号の変化の有無を判定することができれば、信号の変化の有無をどのように判定しても良い。例えば信号のＤＣ成分やＡＣ成分で信号の変化の有無を判定しても良い。また、一定時間で特定周波数の信号が発生したことを閾値を用いて判定しても良い。
【００４２】
上記各実施形態では、制御装置２０がセンサ装置１０の閾値、通信間隔、サンプリング周波数、カットオフ周波数等の各パラメータを設定するように構成されていたが、これらの値はあらかじめセンサ装置１０に固定されていても良い。この場合、制御装置２０からセンサ装置１０に対してパラメータを設定するための通信が不要となるので、センサ装置１０から制御装置２０への単方向通信が行われるように制御システムが構成されていても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１１  センサ部
１２  Ａ／Ｄ変換部
１３  デジタルフィルタ部
１４  判定部
１５  デジタル通信部
１６  切替部
【図１】
2015188168.tif 000003
【図２】
2015188168.tif 000004
【図３】
2015188168.tif 000005