(57)【要約】【課題】オルタネータによるリップルを正確にカウントでき、エンジン回転数を正確に検出することができるエンジン回転数検出回路を提供する。【解決手段】シガープラグ４からの直流電圧に含まれ、オルタネータ２の交流発電機２１によるリップルに基づいてエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出回路５において、シガープラグ４の直流電圧に含まれる交流成分を取り出すＡＣカップリング手段６と、該ＡＣカップリング手段６からの出力電圧に含まれるリップルだけを通過させるリップル通過手段７と、該リップル通過手段７の出力電圧を増幅する増幅手段８と、該増幅手段８の出力電圧と基準電圧とを比較する比較手段９と、該比較手段９の比較出力をカウントするカウント手段１０と、該カウント手段１０からのカウント値に基づいてエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出手段１１を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連動される交流発電機の出力から得られる電源部からの直流電圧に含まれるリップルに基づいてエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出回路であって、前記交流発電機によるリップルだけを通過させるリップル通過手段を備え、該リップル通過手段を通過したリップルに基づいてエンジン回転数を検出することを特徴とするエンジン回転数検出回路。
【請求項２】
エンジンに連動される交流発電機の出力から得られる電源部からの直流電圧に含まれるリップルに基づいてエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出回路であって、前記電源部の直流電圧に含まれる交流成分を取り出すＡＣカップリング手段と、該ＡＣカップリング手段からの出力電圧に含まれる前記交流発電機によるリップルだけを通過させるリップル通過手段と、該リップル通過手段の出力電圧を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較する比較手段と、該比較手段の比較出力をカウントするカウント手段と、該カウント手段からのカウント値に基づいてエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出手段を備えたことを特徴とするエンジン回転数検出回路。
【請求項３】
前記ＡＣカップリング手段は前記電源部に接続されたシガープラグに接続されることを特徴とする請求項２に記載のエンジン回転数検出回路。
【請求項４】
前記エンジン回転数算出手段は前記エンジンの回転数と前記カウント手段からのカウント値との関係を示す回転数情報に基づいて前記エンジンの回転数を算出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジン回転数検出回路。
【請求項５】
前記リップル通過手段としてはバンドパスフィルタを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエンジン回転数検出回路。
【請求項６】
前記比較手段としてはヒステリシス・コンパレータを用いることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のエンジン回転数検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載され、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平９−１１３３０７号公報
【０００３】
近年、例えば運送業界におけるＯＡ化は、事務所内だけでなくトラック内にまで及んでおり、乗務員が手書きにより日常記録している乗務記録の内容や、走行距離、車速などを自動的に記録し、帰社後、事務所内のコンピュータから出力する運行管理システムが、導入され、普及してきている。
【０００４】
このような運行管理システムにおいては、車両側に搭載される車載装置（運行管理計）に、自動的に採取される走行速度（以下、車速という）、走行距離、走行時間などの走行データと、例えば、積み込み、荷卸、休憩などといった一日に発生する作業内容を表す運行管理データとを時系列的に記録している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記車載装置において車速などを検出するためにエンジン回転数を取得したい場合、従来では図５に示すようなエンジン回転数センサ５１を車両の所定箇所に取り付けて、このエンジン回転数センサ５１の出力を車載装置５２に供給して、車載装置５２にてエンジン回転数を算出している。あるいは、図示しない車載コンピュータからのエンジン回転数の信号を車載装置５２に入力してエンジン回転数を算出している。
【０００６】
しかしながら、エンジン回転数センサ５１を用いる場合、エンジン回転数センサ５１を車両の所定箇所に取り付けるための工事、およびエンジン回転数センサ５１の出力端子を車載装置５２に接続するための配線工事などが必要となり、また、車載コンピュータからエンジン回転数の信号を車載装置５２に入力する場合、車載コンピュータと車載装置５２との間を接続するための配線工事なども必要となる。
【０００７】
そこで、上記のような配線工事などを不要にするため、車載の電源に接続されたシガープラグから出力される直流電圧に含まれるリップル成分を検出してエンジン回転数を検出する従来技術として、例えば特許文献１に記載された走行パラメータ検出装置が知られている。
【０００８】
この走行パラメータ検出装置における車速検出部は、図６に示すように、シガープラグなどより供給される電源電圧のＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）を行うＡ／Ｄ変換部６１と、Ａ／Ｄ変換された信号のパルスのカウントを行うパルスカウンタ６２と、カウントされたパルスに基づいてエンジン回転数を判定するエンジン回転数判定部６３と、判定されたエンジン回転数を車速に変換する車速変換部６４とを備えている。
【０００９】
前記シガープラグに供給される電源電圧は、直流電圧であるが、エンジンに連動されるオルタネータの交流発電機からの発電出力（交流電圧）の電圧変動をリップルとして含んでおり、このリップルの周波数はエンジン回転数に比例する。したがって、この走行パラメータ検出装置におけるＡ／Ｄ変換部６１は、シガープラグからのリップルをＡ／Ｄ変換してパルス信号として出力している。
【００１０】
ところで、シガープラグから出力される直流電圧のリップル成分は、実際は例えば図３（１）に示すような波形となる。このような波形になる理由は、車載の電源には、図示しないエンジン駆動回路、制御回路、電気系統などが接続されており、これらの回路の動作による電気ノイズが電源ラインなどを介して電源に乗るためである。
【００１１】
したがって、上記走行パラメータ検出装置における車速検出部では、シガープラグからの直流電圧に電気ノイズが含まれると、この電気ノイズもＡ／Ｄ変換され、オルタネータの交流発電機によるリップル成分としてカウントされる虞があり、これにより、エンジン回転数を正確に検出できなくなるという課題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、オルタネータの交流発電機によるリップルを正確にカウントすることができ、これにより、エンジン回転数を正確に検出することができるエンジン回転数検出回路を提供することを目的する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、エンジンに連動される交流発電機の出力から得られる電源部からの直流電圧に含まれるリップルに基づいてエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出回路であって、前記エンジンに連動される交流発電機によるリップルだけを通過させるリップル通過手段を備え、該リップル通過手段を通過したリップルに基づいてエンジン回転数を検出することを特徴としている（請求項１）。
【００１４】
この構成のエンジン回転数検出回路において、前記エンジンが駆動して前記交流発電機が回転し、前記交流発電機から発生した交流電圧は、整流され、前記電源部で平滑され、直流電圧となる。この直流電圧には、前記交流発電機によるリップルおよび電気ノイズが含まれるが、電気ノイズは前記リップル通過手段により除去され、リップルだけが前記リップル通過手段を通過する。したがって、前記交流発電機によるリップルだけが残り、このリップルに基づいてエンジン回転数を算出することにより、エンジン回転数を正確に検出することが可能になる。
【００１５】
また、本発明は、エンジンに連動される交流発電機の出力から得られる電源部からの直流電圧に含まれるリップルに基づいてエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出回路であって、前記電源部の直流電圧に含まれる交流成分を取り出すＡＣカップリング手段と、該ＡＣカップリング手段からの出力電圧に含まれる前記交流発電機によるリップルだけを通過させるリップル通過手段と、該リップル通過手段の出力電圧を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較する比較手段と、該比較手段の比較出力をカウントするカウント手段と、該カウント手段からのカウント値に基づいてエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出手段を備えている（請求項２）。
【００１６】
この構成のエンジン回転数検出回路において、前記エンジンが駆動して前記交流発電機が回転し、前記交流発電機から発生した交流電圧は、整流され、前記電源部で平滑され、直流電圧となる。前記電源部の直流電圧に含まれる交流成分は前記ＡＣカップリング手段により取り出され、前記リップル通過手段に入力され、ここで交流成分に含まれる電気ノイズは除去され、前記交流発電機によるリップルだけが通過して前記増幅手段に入力され、増幅される。次に、前記増幅手段の出力電圧と予め設定された基準電圧とが比較手段により比較され、この比較出力は前記カウント手段でカウントされ、このカウント値は前記エンジン回転数算出手段に入力され、エンジン回転数が算出されることになる。このような前記カウント値は、電気ノイズが除去された前記交流発電機によるリップルのみに基づいて得られたものであるので、前記カウント値を用いれば、エンジン回転数を正確に検出することが可能になる。
【００１７】
前記ＡＣカップリング手段は、前記電源部に接続されたシガープラグに接続されるので（請求項３）、エンジン回転数を検出するためのリップルを簡単に取り出すことができ、従来のようなエンジン回転数センサを車両の所定箇所に取り付けるような工事が不要となり、コストダウンを図れる。
【００１８】
前記エンジン回転数算出手段は、前記エンジンの回転数と前記カウント手段からのカウント値との関係を示す回転数情報に基づいて前記エンジンの回転数を算出するので（請求項４）、車種に応じて、前記エンジンの回転数と前記交流発電機の回転数との関係に従って、前記エンジン回転数と前記カウント値との対応関係を予め記憶しておけば、全ての車種の車両に適用することができる。
【００１９】
前記リップル通過手段としてバンドパスフィルタを用いた場合（請求項５）、前記交流発電機によるリップルの周波数帯域を前記バンドパスフィルタの通過帯域として設定すれば、前記リップルだけが前記バンドパスフィルタを通過するので、正確にリップルをカウントでき、したがって、エンジン回転数の検出精度の向上に役立てることができる。
【００２０】
前記比較手段としてヒステリシス・コンパレータを用いた場合（請求項６）、前記ヒステリシス・コンパレータに入力されたリップルに電気ノイズが混入しても、電気ノイズには影響されずに、前記リップルがシュミットトリガとして動作するので、比較動作が安定し、精度の高いリップルのカウント値を得ることができ、したがって、エンジン回転数の検出精度の向上に役立てることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係るエンジン回転数検出回路の構成を含むブロック図である。図１において、１は自動車に搭載されたエンジンであり、このエンジン１には図示しない駆動ギヤを介して駆動軸１３が連結され、この駆動軸１３の一端にはプーリー１４が取り付けられている（図４参照）。２は三相交流を発電する交流発電機２１と該交流発電機２１からの三相交流電圧を例えば６個のダイオードにより全波整流する整流回路２２とからなるオルタネータであり、このオルタネータ２（交流発電機２１）の回転軸１７の一端にはプーリー１６が取り付けられており、プーリー１６とプーリー１４間には連動用のベルト１５が掛けられている（図４参照）。
【００２２】
オルタネータ２の整流回路２２の出力端子は、電源部３の入力端子に接続されている。この電源部３は、整流回路２２の出力電圧を平滑する平滑用コンデンサからなる平滑回路（図示せず）と、この平滑回路からの直流電圧が供給されるバッテリ（図示せず）とを備えている。電源部３の出力端子は、図示しないエンジン駆動回路、制御回路、電気系統などに接続され、また、シガープラグ４の入力端子は伝送線を介して電源部３の出力端子に接続されている。
【００２３】
５は本実施形態の特徴であるエンジン回転数検出回路を示し、このエンジン回転数検出回路５は、エンジン１に連動されるオルタネータ２の出力から得られる電源部３からの直流電圧に含まれるリップルに基づいてエンジン１の回転数を検出する回路であり、電源部３の直流電圧に含まれる交流成分を取り出すカップリング用コンデンサなどで実現されるＡＣカップリング手段６と、このＡＣカップリング手段６からの出力電圧に含まれるリップル成分だけを通過させるバンドパスフィルタなどで実現されるリップル通過手段７と、このリップル通過手段７の出力電圧を増幅する演算増幅器などで実現される増幅手段８と、この増幅手段８の出力電圧の振幅レベルを一定にするＡＧＣ（オートゲインコントローラ）１３と、このＡＧＣ１３の出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較するヒステリシス・コンパレータなどで実現される比較手段９と、この比較手段９の比較出力をカウントするカウント手段１０と、このカウント手段１０からのカウント値に基づいてエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出手段１１とを備えている。なお、前記ＡＧＣ１３は、前記リップルの波形の波高値は車種により異なるため増幅手段８の出力電圧の振幅レベルを一定にするために設けられている。これにより、後段の比較手段９の比較動作が安定する。１２はエンジン回転数算出手段１１から出力されたエンジン回転数を入力して車速に変換する車速変換部である。
【００２４】
図２は図１中のオルタネータ２および電源部３の動作を説明するための電圧波形図である。図３は図１中のエンジン回転数検出回路５の動作を説明するための電圧波形図である。
【００２５】
以下、図１〜図３を参照して本実施形態の動作について説明する。エンジン１が駆動され、オルタネータ２の交流発電機２１が回転すると、交流発電機２１からは図２（１）中のラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３で示すような三相交流電圧が出力される。なお、ラインＬ１はＲ相の電圧、ラインＬ２はＳ相の電圧、ラインＬ３はＴ相の電圧を示す。そして、交流発電機２１から出力された三相交流電圧は、全波整流回路２２に供給されて全波整流され、図２（２）中のラインＬ４で示すような脈流電圧となる。
【００２６】
この脈流電圧は、更に電源部３内の平滑回路により平滑され、理論上では図２（４）中のラインＬ５で示すような直流電圧となるが、実際は電源部３にはエンジン駆動回路、制御回路、電気系統などの負荷がかかっているので、電源部３の出力電圧は図２（３）中のラインＬ６とラインＬ７間で示すようなリップル２３を含んだ電圧となる。実際は、このリップル２３には、例えば、図３（１）に示すような電気ノイズも含まれている。
【００２７】
したがって、前記リップル２３を含んだ直流電圧が、シガープラグ４を介してエンジン回転数検出回路５のＡＣカップリング手段６に入力され、このＡＣカップリング手段６により直流分が除去され、例えば図３（１）に示すような電気ノイズを含むリップル成分の信号を得る。この信号の中には、図２（３）で説明したようなリップル２３が含まれ、このリップル２３を取り出すため、ＡＣカップリング手段６からの信号がリップル通過手段７に入力される。
【００２８】
リップル通過手段７を通過した信号は、図３（２）中のラインＬ８で示すようなリップル成分信号となる。なお、図３（２）に示すリップル成分信号は、図３（１）中の２３で示す付近の信号を時間軸方向に拡大して示したものである。更に、このリップル成分信号は、増幅手段８で増幅され、この増幅出力は、更にＡＧＣ１３により振幅レベルが一定にされ、図３（３）中のラインＬ９で示すような信号となり、比較手段９に入力される。
【００２９】
比較手段９としてはヒステリシス・コンパレータ（シュミットトリガ回路とも言う）で実現され、このヒステリシス・コンパレータは、ハイレベルのスレショルドレベルＬ１０と、ローレベルのスレショルドレベルＬ１１とを有し、ラインＬ９で示すリップル成分信号の立ち上がり期間において、リップル成分信号がレベル上昇してスレショルドレベルＬ１０に達した時に、ヒステリシス・コンパレータの出力は、図３（４）に示すようにハイレベルとなり、次に、リップル成分信号の立ち下り期間において、リップル成分信号がレベル下降してスレショルドレベルＬ１１に達した時に、ヒステリシス・コンパレータの出力は、同じく図３（４）に示すようにローレベルとなる。即ち、比較手段９からは、図３（４）に示すようなパルス信号が出力されることになる。
【００３０】
次に、このパルス信号は、オルタネータ２の交流発電機２１から出力される三相交流電圧の電圧変動をリップルとして含んでいるリップル成分信号に対応する信号であり、このパルス信号をカウント手段１０に入力することにより、パルス信号がカウントされる。そして、カウント手段１０の出力であるカウント値は、エンジン回転数算出手段１１に入力され、エンジン回転数が算出される。
【００３１】
エンジン回転数算出手段１１では、エンジン回転数とカウント手段１０からのカウント値との関係を示す回転数情報を有しており、この回転数情報に基づいてエンジン回転数が算出される。例えば、エンジン１が１回転に対してオルタネータ２の交流発電機２１も１回転するように構成されている場合、本実施形態では、交流発電機２１の出力は三相交流であることも考慮に入れ、エンジン１が１回転すると、図３（４）に示すパルス信号は３個発生する。
【００３２】
したがって、エンジン回転数をＮ、パルス数をＰとした場合、例えばＮ＝Ｐ／３と言う関係式からエンジン回転数を算出することができる。また、エンジン１が１回転に対して交流発電機２１がＭ回転するような構成の場合、例えばＮ＝Ｐ／（３・Ｍ）と言う関係式からエンジン回転数を算出することができる。このようにエンジン回転数算出手段１１は、回転数情報として例えば上記のような関係式を持つことにより、パルス数に基づいてエンジン回転数を算出することができる。
【００３３】
このようにして、エンジン回転数検出回路５において検出されたエンジン回転数は、車速変換部１２に入力され、車速変換部１２では、例えば、変速比記憶メモリ（図示せず）に記憶された変速比に基づいてエンジン回転数が車速に変換される。
【００３４】
以上説明したように本実施形態によれば、エンジン１が駆動して交流発電機２１が回転し、交流発電機２１から発生した交流電圧は、整流され、電源部３で平滑され、直流電圧となる。電源部３の直流電圧に含まれる交流成分はＡＣカップリング手段６により取り出され、リップル通過手段７に入力され、ここで交流成分に含まれる電気ノイズは除去され、交流発電機２１によるリップルだけが通過して増幅手段８に入力され、増幅される。次に、増幅手段８の出力電圧（詳しくはＡＧＣ１３の出力電圧）と予め設定された基準電圧（スレショルドレベル）とが比較手段９により比較され、この比較出力はカウント手段１０でカウントされ、このカウント値はエンジン回転数算出手段１１に入力され、エンジン回転数が算出されることになる。このような前記カウント値は、電気ノイズが除去されたリップルのみに基づいて得られたものであるので、前記カウント値を用いれば、エンジン回転数を正確に検出することが可能になる。
【００３５】
また、ＡＣカップリング手段６は、電源部３に接続されたシガープラグ４に接続されるので、エンジン回転数を検出するためのリップルを簡単に取り出すことができ、従来のようなエンジン回転数センサを車両の所定箇所に取り付けるような工事が不要となり、コストダウンを図れる。
【００３６】
また、エンジン回転数算出手段１１は、エンジン１の回転数とカウント手段１０からのカウント値との関係を示す回転数情報に基づいてエンジン回転数を算出するので、車種に応じて、エンジン１の回転数と交流発電機２１の回転数との関係に従って、エンジン回転数とカウント値との対応関係を予め記憶しておけば、全ての車種の車両に適用することができる。
【００３７】
また、リップル通過手段７としてバンドパスフィルタを用いたので、交流発電機２１によるリップルの周波数帯域をバンドパスフィルタの通過帯域として設定すれば、リップルだけがバンドパスフィルタを通過するので、正確にリップルをカウントでき、したがって、エンジン回転数の検出精度の向上に役立てることができる。
【００３８】
比較手段９としてヒステリシス・コンパレータを用いたので、ヒステリシス・コンパレータに入力されたリップルに電気ノイズが混入しても、電気ノイズには影響されずに、リップルがシュミットトリガとして動作するので、比較動作が安定し、精度の高いリップルのカウント値を得ることができ、したがって、エンジン回転数の検出精度の向上に役立てることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明のエンジン回転数検出回路によれば、エンジンに連動される交流発電機によるリップルだけを通過させるリップル通過手段を備え、該リップル通過手段を通過したリップルに基づいてエンジン回転数を検出するように構成したので、電気ノイズは前記リップル通過手段により除去され、リップルのみを取り出すことができ、したがって、このリップルに基づいてエンジン回転数を算出することにより、エンジン回転数を正確に検出することが可能になり、このようなエンジン回転数検出回路を、例えば運行管理システムに適用すれば、エンジン回転数の検出精度の高い車載装置を提供でき、また、従来のようなエンジン回転数センサを使用する必要がなくなり、これにより、エンジン回転数センサの取り付け工事などが不要になって車載装置のコストダウンを図れる。
【００４０】
また、本発明のエンジン回転数検出回路によれば、電源部の直流電圧に含まれる交流成分はＡＣカップリング手段により取り出され、リップル通過手段により電気ノイズは除去され、交流発電機によるリップルだけが通過して増幅手段で増幅され、次に、増幅手段の出力電圧と予め設定された基準電圧とが比較手段により比較され、この比較出力はカウント手段でカウントされ、このカウント値はエンジン回転数算出手段に入力され、エンジン回転数が算出されるので、前記カウント値は、交流発電機によるリップルのみに基づいて得られたものであり、したがって、前記カウント値を用いれば、エンジン回転数を正確に検出することが可能になり、このようなエンジン回転数検出回路を、例えば運行管理システムに適用すれば、エンジン回転数の検出精度の高い車載装置を提供でき、また、従来のようなエンジン回転数センサを使用する必要がなくなり、これにより、エンジン回転数センサの取り付け工事などが不要になって車載装置のコストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン回転数検出回路の構成を含むブロック図である。
【図２】図１中のオルタネータおよび電源部の動作を説明するための電圧波形図である。
【図３】図１中のエンジン回転数検出回路の動作を説明するための電圧波形図である。
【図４】エンジンとオルタネータとの連結状態を示す簡略構成図である。
【図５】従来技術においてエンジン回転数センサと車載装置とを示す簡略構成図である。
【図６】特許文献１に記載の走行パラメータ検出装置における車速検出部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…オルタネータ、３…電源部、４…シガープラグ、５…エンジン回転数検出回路、６…ＡＣカップリング手段、７…リップル通過手段、８…増幅手段、９…比較手段、１０…カウント手段、１１…エンジン回転数算出手段、２１…交流発電機。
【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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