(57)【要約】    【課題】回転センサ等から出力されるパルス信号から、ノイズを除去する。      【解決手段】入力信号のエッジ状態を判定後、検出対象（モータ）の回転速度に応じて正常な信号のパルス幅相当時間より短い値に設定されたフィルタ時間を経過後、信号レベルをチェックし、エッジ状態判定時の信号レベルと同一であれば、正常なパルス信号のエッジ状態であり、異なっていればノイズであると判別しながら、ノイズを除去した信号を生成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の動作に同期して周期的に出力されるセンサからのパルス信号を入力して、該パルス信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ状態であるかを判定するエッジ判定手段と、
前記検出対象の動作速度に基づいて、フィルタ時間を設定するフィルタ時間設定手段と、
前記エッジ状態と判定されたときから、前記フィルタ時間を経過するまで次のエッジ状態の判定を禁止し、該フィルタ時間経過後の信号レベルと、前記エッジ状態判定直後の信号レベルとを比較して、該判定されたエッジ状態が正常なパルス信号のエッジ状態かノイズであるかを判別するノイズ判別手段と、
前記エッジ状態判定手段と、前記ノイズ判別手段との判定結果に基づいてノイズを除去したパルス信号を、前記検出対象の動作速度検出用の信号として生成するノイズ除去信号生成手段と、
を含んで構成したことを特徴とするパルス信号のノイズ除去装置。
【請求項２】
前記フィルタ時間設定手段は、前記フィルタ時間を、前記検出対象の動作速度変化によって変化する正常なパルス信号におけるエッジ状態出力の時間間隔の増大に応じて、該時間間隔より短い範囲内で増大して設定することを特徴とする請求項１に記載のパルス信号のノイズ除去装置。
【請求項３】
前記センサは、検出対象の回転速度を検出するセンサであることを特徴とする請求項１または請求項１または請求項２に記載のパルス信号のノイズ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータやエンジンの回転速度等を検出するためのセンサから出力されるパルス信号から、ノイズを除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車速センサやエンジン回転速度センサなどの回転検出信号をＥＣＵ（エレクトリックコントロールユニット）に入力し、該信号の立ち上がり、立ち下りのエッジ状態を判定して割り込みをかけ、信号レベルＨ，Ｌを判定して、エッジ判定時の信号レベルと一致しなければ、その間の僅かな時間で、信号レベルが変化したのでノイズと判断し、ノイズ除去処理を行うものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２０２００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のノイズ除去処理では、エッジ判定してから割り込み処理を実行するまでの時間（ノイズ判定時間）、つまり、ＥＣＵ（のマイクロコンピュータ）の処理実行速度に依存するため、例えば、回転速度が低いときには、正常なパルスの間隔は増大するため、ノイズ判定時間が短いと周期の大きなノイズを除去できず、また、回転速度が高く正常なパルスの間隔が短いと、ノイズ判定時間がそれより短くなってしまうと正常なパルスの検出ができなくなってしまうという問題があった。なお、かかる問題は、エンジンの回転検出信号のみならず、モータの回転検出信号、さらには、検出対象の動作に同期して周期的に出力されるセンサからのパルス信号について、同様に生じる問題である。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、検出対象の動作速度変化によらず、パルス信号から高精度にノイズを除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１に係る発明は、
検出対象の動作に同期して周期的に出力されるセンサからのパルス信号を入力して、該パルス信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ状態であるかを判定するエッジ判定手段と、
前記検出対象の動作速度に基づいて、フィルタ時間を設定するフィルタ時間設定手段と、
前記エッジ状態と判定されたときから、前記フィルタ時間を経過するまで次のエッジ状態の判定を禁止し、該フィルタ時間経過後の信号レベルと、前記エッジ状態判定直後の信号レベルとを比較して、該判定されたエッジ状態が正常なパルス信号のエッジ状態かノイズであるかを判別するノイズ判別手段と、
前記エッジ状態判定手段と、前記ノイズ判別手段との判定結果に基づいてノイズを除去したパルス信号を、前記検出対象の動作速度検出用の信号として生成するノイズ除去信号生成手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
エッジ判定手段により、センサから出力されるパルス信号のエッジ状態が判定されると、該判定後から、フィルタ時間設定手段によって現在に回転速度に基づいて設定されたフィルタ時間を経過するまでは、エッジ判定手段によるエッジ状態の判定が禁止される。
ノイズ判別手段は、前記フィルタ時間経過後の信号レベルと、前記エッジ状態判定直後の信号レベルとを比較し、例えば、信号レベルが同一であれば、フィルタ時間以上のパルス幅を有する正常なパルス信号のエッジ状態と判定し、信号レベルが異なっていれば、フィルタ時間より短いパルス幅であるのでノイズであると判別する。
【０００７】
ノイズ除去信号生成手段は、エッジ状態判定手段およびノイズ判別手段の判定結果に基づいて、ノイズを除去したパルス信号を、前記検出対象の動作速度検出用の信号として生成する。
このようにすれば、動作速度に応じて検出可能なノイズの周期が変化することに伴い、ノイズの判定精度が向上し、ノイズ除去生成信号に基づく検出対象の速度検出精度が向上する。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、
前記フィルタ時間設定手段は、前記フィルタ時間を、前記検出対象の動作速度変化によって変化する正常なパルス信号におけるエッジ状態出力の時間間隔の増大に応じて、該時間間隔より短い範囲内で増大して設定することを特徴とする。
請求項２に係る発明によると、
検出対象の動作速度が低速のときは、正常なパルス信号におけるエッジ状態出力の時間間隔が長く、動作速度が高速のときは、時間間隔は短くなる。
【０００９】
フィルタ時間を前記時間間隔より大きく設定すると正常なパルス信号のエッジ状態を判定できなくなるので、この時間間隔より短くするが、時間間隔より短い範囲内でフィルタ時間を増大して設定することで、除去可能なノイズをできるだけ除去することができる。
また、請求項３に係る発明は、
前記センサは、検出対象の回転速度を検出するセンサであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、
回転速度を検出するセンサからのパルス信号からノイズを除去した回転検出信号を生成して、回転速度検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明が適用される電気自動車のシステム概略構成を示し、バッテリ１から供給される電力で駆動されるインバータ２により、電動機（モータ）３のトルク（電流）及び回転速度が制御される。
前記モータ３の回転速度を検出する回転センサ１１が設けられ、該回転センサ１１からモータ３の回転速度に同期して出力されるパルス信号がコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１２に入力される。
【００１２】
前記コントロールユニット１２は、マイクロコンピュータを内蔵し、クロックパルスをカウントするカウンタ１２Ａを備える。そして、前記回転センサ１１から入力されるパルス信号に対し、以下のように、エッジ状態を判定しつつノイズ除去処理を行い、該ノイズ除去された信号に基づいて、モータ３の回転速度を検出する。
コントロールユニット１２には、その他のセンサからの信号も入力され、上記モータ３の回転速度、その他の検出値に基づいて演算したインバータ２への制御信号を出力してモータ３その他の制御を行う。
【００１３】
上記コントロールユニット１２による回転センサ１１からの信号に対するノイズ除去制御を、図２〜図４のフローチャートにしたがって、説明する。
図２は、エッジ状態判定フローを示す。このフローは、前記カウンタ１２Ａによりカウントされる所定周期毎に実行される。
ステップＳ１では、後述するエッジ判定許可フラグＦＬＧＥの値が１にセットされているエッジ状態判定の許可中であるかを判定し、０である判定禁止中のときは、エッジ状態の判定を行うことなく、このフローを終了する。
【００１４】
ステップＳ１でエッジ判定が許可されていると判定されたときは、ステップＳ２へ進み回転センサ３からのパルス信号のレベルをチェックする。
そして、該レベルがＨレベルと判定されたときは、ステップＳ３へ進み、前回チェックされたレベルがＬレベルであったかを判定し、Ｌレベルであったときは信号レベルがＬレベルからＨレベルに反転しているので、立ち上がりエッジ状態と判定し、ステップＳ４へ進んで、立ち上がりエッジ割り込み処理を行う。
【００１５】
また、前回の信号レベルもＨレベルと判定されたときは、信号レベルが反転せずエッジ状態ではないので、フローを終了する。
一方、ステップＳ２で、前回の信号レベルがＬレベルと判定されたときは、ステップＳ５へ進んで、前回の信号レベルがＨレベルであったかを判定し、前回もＨレベルと判定されたときは、信号レベルがＨレベルからＬレベルに反転しているので、立ち下がりエッジ状態と判定し、ステップＳ６へ進んで、立ち下がりエッジ割り込み処理を行う。
【００１６】
また、前回の信号レベルもＬレベルと判定されたときは、信号レベルが反転せずエッジ状態ではないので、フローを終了する。
図３は、前記ステップＳ４で実行される立ち上がりエッジ割り込み処理のフローを示す。
ステップＳ１１では、前記カウンタ１２Ａの現在のカウント値ＣＵを読み込んで記憶する。
【００１７】
ステップＳ１２では、現在のパルス信号のレベルを、Ｈレベルとして記憶する。
ステップＳ１３では、後述するエッジ判定許可フラグＦＬＧＥを０にリセットして前記エッジ状態の判定を禁止（フィルタ）する。
ステップＳ１４では、該エッジ状態の判定を禁止するフィルタ時間を、現在検出されているモータ３の回転速度Ｎｍに基づいて設定する。
【００１８】
具体的には、図４に示すように、回転速度Ｎｍに応じて正常なパルス信号のエッジ状態出力の時間間隔（パルス幅相当の時間）が変化するので、該時間間隔より小さい範囲内で、時間間隔が増大するほどフィルタ時間を増大させて設定する。
ステップＳ１５では、フィルタ時間計測用のタイマを起動する。
図５は、前記立ち下がりエッジ割り込み処理のフローを示す。
【００１９】
ステップＳ２１では、前記カウンタ１２Ａの現在のカウント値ＣＤを読み込んで記憶する。
ステップＳ２２では、現在のパルス信号のレベルを、Ｌレベルとして記憶する。
ステップＳ２３では、前記エッジ状態の判定を禁止（フィルタ）する。
ステップＳ２４では、該エッジ状態の判定を禁止するフィルタ時間を、立ち上がりエッジ割り込み時同様に、現在検出されているモータ３の回転速度Ｎｍに基づいて設定する。なお、正常なパルス信号において、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間間隔と、立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの時間間隔が同一である場合は、図４を共通して用いることができるが、相違する場合は、別に設定した特性を用いる。
【００２０】
ステップＳ２５では、フィルタ時間計測用のタイマを起動する。
図６は、前記ステップＳ１５またはステップＳ２５でのタイマの起動で割り込み処理され、タイマ時間経過後に後述するノイズ判定処理を実行させるフローを示す。
ステップＳ３１では、タイマ起動後の経過時間（タイマ時間）を計測する。
ステップＳ３２では、計測された経過時間が、前記フィルタ時間に達したかを判定し、フィルタ時間に達する前は、ステップＳ３１に戻って計測を継続し、フィルタ時間に達したときにステップＳ３３へ進んで、ノイズ判別・除去処理を実行する。
【００２１】
図７は、前記ノイズ判別・除去処理のフローを示す。
ステップＳ４１では、現在立ち上がりエッジ割り込み中であるか、または、立ち下がりエッジ割り込み中であるかを判別する。
ステップＳ４１で、立ち上がりエッジ割り込み中と判定されたときは、ステップＳ４２へ進み、現在の信号のレベルをチェックする。そして、信号レベルがＨレベルと判定されたときには、ステップＳ４３へ進み、立ち上がりエッジ割り込み時の信号レベルであるＨレベルから変化していないので、設定されたフィルタ時間以上のパルス幅時間を有しており、立ち上がりエッジ割り込み時のエッジ状態が正常なパルス信号の立ち上がりエッジであったと判断し、前記立ち上がりエッジ割り込み処理でのステップＳ１１で読み込んだカウント値ＣＵを正常なパルスの立ち上がりエッジを検出した時刻として維持する。
【００２２】
一方、ステップＳ４２で信号レベルがＬレベルと判定されたときは、フィルタ時間内に信号レベルが変化したことになるので、ステップＳ４４へ進んで立ち上がりエッジ状態が正常なパルス信号のエッジ状態ではなく、ノイズであると判定し、ステップＳ１１で読み込んだカウント値をキャンセルする。
また、ステップＳ４１で、立ち下がりエッジ割り込み中と判定されたときは、ステップＳ４５へ進み、現在の信号のレベルをチェックする。そして、信号レベルがＬレベルと判定されたときには、ステップＳ４６へ進み、立ち下がりエッジ割り込み時の信号レベルであるＬレベルから変化していないので、設定されたフィルタ時間以上のパルス幅時間を有しており、立ち下がりエッジ割り込み時のエッジ状態が正常なパルス信号の立ち下がりエッジであったと判断し、前記立ち下がりエッジ割り込み処理でのステップＳ２１で読み込んだカウント値ＣＤを正常なパルスの立ち下がりエッジを検出した時刻として維持する。
【００２３】
以上ステップＳ４３，４４，４６，４７のいずれかを経た後、最後に、ステップＳ４８で、フィルタ時間の経過に伴いエッジ状態の判定禁止を解除し、エッジ判定許可フラグＦＬＧＥを１にセットしてエッジ状態判定を許可する。
このようにしてノイズを正常なパルス信号と判別して除去し、正常なパルス信号のエッジと判定されたエッジ状態（信号レベルおよびカウント値）に基づいて、ノイズを除去した信号が生成される。
【００２４】
図８は、上記実施形態の制御時の各種状態量の変化を示す。
図９は、上記ノイズを除去した信号に基づいて、モータの回転速度Ｎｍを検出するフローを示す。
ステップＳ５１では、前記図７のステップＳ４３での最新の正常なパルス信号の立ち上がりエッジ判定が行われたかを判定し、行われたときに該最新の正常な立ち上がりエッジ判定時のカウント値ＣＵを読み込む。
【００２５】
ステップＳ５２では、このフローで同様に読み込まれた前回の正常な立ち上がりエッジ判定時のカウント値ＣＵoldを読み込む。
ステップＳ５３では、次式にしたがって、モータの回転速度Ｎｍを算出する。
Ｎｍ＝Ｋ／（ＣＵ−ＣＵold）
ここでＫは定数であり、正常なパルス信号の立ち上がりエッジ毎の時間間隔(周期)に反比例した値として回転速度Ｎｍを算出することができる。
【００２６】
また、ステップＳ５１の判定がＮＯの場合は、ステップＳ５４へ進んで同様に前記図７のステップＳ４６での最新の正常なパルス信号の立ち下がりエッジ判定が行われたかを判定し、行われたときに該最新の正常な立ち下がりエッジ判定時のカウント値ＣＤを読み込む。
ステップＳ５５では、このフローで同様に読み込まれた前回の正常な立ち下がりエッジ判定時のカウント値ＣＤoldを読み込む。
【００２７】
ステップＳ５６では、次式にしたがって、モータの回転速度Ｎｍを算出する。
Ｎｍ＝Ｋ／（ＣＤ−ＣＤold）
このようにすれば、モータの現在の回転速度Ｎｍに基づいて、正常なパルス信号のエッジ状態が出力される時間間隔（パルス幅）以内で、該時間間隔の増大に応じて増大するように設定したフィルタ時間の間、エッジ状態判定を禁止し、フィルタ時間経過直後の信号状態に基づいて、判定されたエッジが正常なパルス信号のエッジかノイズによるものかを判別するように構成したため、正常なエッジの判定を見逃すことなく、周期の異なるノイズを可能な限り除去したノイズ除去信号を生成することができ、該ノイズ除去信号を用いて高い回転速度検出精度を確保することができる。
【００２８】
上記実施形態では、正常な信号のエッジと判定したときに、エッジ判定時のカウント値を用いてノイズ除去信号を生成したが、第２の実施形態としては、上記第１の実施形態と同様に、エッジ状態判定後、フィルタ時間経過後に正常な信号のエッジかノイズかを判別するが、正常な信号のエッジと判定された時点で、新たに、判定されたエッジと同じ方向のエッジを与えたノイズ除去信号を生成する構成としてもよい（図８参照）。
【００２９】
この第２の実施形態における回転速度検出は、図９と同様のフローを用いて、ステップＳ５３およびステップＳ５６での演算式に用いられるカウント値ＣＵ，ＣＵold，ＣＤ，ＣＤoldは、フィルタ時間を経過したとき読み込んだ値を用いる構成としてもよいが、カウンタ１２Ａのカウント値を用いることなく、正常なエッジと判定された時点からタイマを起動させ、次の正常なエッジと判定されるまでの時間を計測し、この計測値に反比例する値として算出することもできる。
【００３０】
なお、図８に示した回転速度検出として、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの時間間隔に反比例する値として検出する構成としてもよく、また、立ち上がりエッジ間または立ち下がりエッジ間のいずれか一方のみの時間間隔を用いて回転速度検出を行う構成であってもよい。
さらに上記で後者の場合は、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのいずれか一方のみを判定し、これらエッジに対してノイズ判定を行ってノイズ除去信号を生成するようにしてもよく、簡易な構成となる。
【００３１】
すなわち、本願発明におけるノイズ除去信号は、必ずしも、正常なパルス信号からノイズを除去した信号と同一の信号を生成するものでなくともよく、回転速度検出に必要な回転速度検出のために、正常なエッジの方向とカウント値が判る信号であればよい。
また、以上の実施形態では、ハイブリッド車両のモータ回転速度検出用の回転センサについて適用したものを示したが、エンジンの回転速度検出用の回転センサ（いわゆるクランク角センサ）に適用できることは勿論であり、どのような回転センサにも適用できる。
【００３２】
さらに、本願発明は、回転センサに限らず、リニアモータ等の動作速度を検出する速度センサにも適用できる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のパルス信号のノイズ除去装置において、
カウンタ手段を備え、エッジ状態判定毎にカウント値（時刻）を記憶しておき、フィルタ時間経過後に正常なパルス信号のエッジ状態と判定したときに、前記記憶したカウント値を用いてノイズを除去した信号を生成することを特徴とする。
【００３３】
かかる構成によると、実際の正常なパルス信号のエッジ状態を用いたノイズ除去信号を生成することができる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のパルス信号のノイズ除去装置において、
入力信号のエッジ状態を判定してからフィルタ時間経過後に正常なパルス信号のエッジ状態と判定したときに、新たに、同一のエッジ状態を持つノイズ除去信号を生成することができる。
【００３４】
かかる構成によると、時刻をカウントするカウント手段を備えることなく、ノイズ除去信号のエッジの時間間隔を計測するだけで、回転速度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態のシステム概要を示す図
【図２】実施形態におけるエッジ状態判定のフローチャート。
【図３】同じく立ち上がりエッジ割り込み処理のフローチャート。
【図４】同じく、フィルタ時間設定の特性を示す図。
【図５】同じく、立ち下がりエッジ割り込み処理のフローチャート。
【図６】同じく、フィルタ時間を計測してノイズ判定処理を実行させるフローチャート。
【図７】同じく、ノイズ判別・除去処理のフローチャート。
【図８】上記実施形態の制御時の各種状態量の変化を示すタイムチャート。
【図９】同じく、モータの回転速度を検出するフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
３…モータ、１１…回転センサ、１２…コントロールユニット、１２Ａ…カウンタ
【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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【図９】
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