(57)【要約】【課題】マイコンからの配線数を低減でき、しかも、マイクロコンピュータを内蔵することなく、アクチュエータを駆動できるドライバＩＣを備えた自動車用電子制御装置およびそれに用いるドライバＩＣを提供することを目的とする。【解決手段】マイコン１は、センサからの入力信号に基づいて自動車の状態を制御する制御信号を演算する。出力ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂは、複数チャネル分のパワートランジスタを備える出力ドライバ２２と、マイコンとシリアル通信を行うシリアル通信インタフェース２３と、パルス幅変調信号やパルス信号を生成するタイマ回路２０Ａ，２０Ｂを備え、これらが集積化された半導体回路として構成される。タイマ回路２０Ａ，２０Ｂは、シリアル通信インターフェース２３によりマイコン１から受け取った制御データ信号に基づいて、パルス幅変調信号やパルス信号を生成する。【選択図】  図１
2004339977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサからの入力信号に基づいて自動車の状態を制御する制御信号を演算するマイコンと、このマイコンによって求められた制御信号によりアクチュエータを駆動する出力ドライバ回路とを有する自動車用電子制御装置において、
前記出力ドライバ回路は、複数チャネル分のパワートランジスタと、前記マイコンとシリアル通信を行うシリアル通信インタフェースと、パルス幅変調信号やパルス信号を生成するタイマ回路を集積化した半導体回路であるドライバＩＣから構成され、
前記タイマ回路は、前記シリアル通信インターフェースにより前記マイコンから受け取った制御データ信号に基づいて、前記パルス幅変調信号やパルス信号を生成することを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車用電子制御装置において、
前記マイコンは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路に、タイマカウント用クロック信号を供給し、
前記タイマ回路は、前記マイコンから送信された前記パルス幅変調信号の周波数とデューティを設定する制御データ信号に基づいてパルス幅変調信号を生成することを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の自動車用電子制御装置において、
前記マイコンは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路に、タイマカウント用クロック信号及びクランク角センサとカム角センサの信号に基づいて生成したエンジン回転同期信号を供給し、
前記タイマ回路は、前記シリアル通信インターフェースにより前記マイコンから受け取った制御データ信号に基づいて、前記パルス幅変調信号やパルス信号を生成することを特徴とする出力ドライバ回路。
【請求項４】
請求項３に記載の自動車用電子制御装置において、
前記エンジン回転同期信号は、エンジンの各気筒のピストンが特定の基準点に位置していることを示すパルス信号であり、信号のパルス幅が気筒番号によって異なることを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の自動車用電子制御装置において、
前記マイコンは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路に、タイマカウント用クロック信号を供給し、
前記タイマ回路は、このタイマ回路に入力したクランク角センサ信号とカム角センサ信号に基づいて、エンジンの各気筒の位置を判別し、
前記マイコンから送信された前記パルス幅変調信号の周波数とデューティを設定する制御データ信号に基づいて、パルス幅変調信号を生成することを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の自動車用電子制御装置において、
前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路は、クランク角センサ信号とカム角センサ信号のパルスパターンの仕様を記憶するレジスタを備えることを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の自動車用電子制御装置において、
前記ドライバＩＣは、さらに、集積化したＡ／Ｄ変換器を備え、
センサ信号をこのＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換し、変換結果をシリアル通信を介して前記マイコンに送信することを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の自動車用電子制御装置において、
前記ドライバＩＣとは別に、Ａ／Ｄ変換器及びシリアル通信インタフェースから構成されるＡ／Ｄ変換用ＩＣを備え、
このＡ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換結果をシリアル通信を介して前記マイコンに送信することを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項９】
センサからの入力信号に基づいて自動車の状態を制御する制御信号を演算するマイコンによって求められた制御信号によりアクチュエータを駆動する出力ドライバ回路において、
複数チャネル分のパワートランジスタと、前記マイコンとシリアル通信を行うシリアル通信インタフェースと、パルス幅変調信号やパルス信号を生成するタイマ回路を集積化した半導体回路であるドライバＩＣから構成され、
前記タイマ回路は、前記マイコンから送信された前記パルス信号の出力開始タイミングと出力終了タイミング若しくは出力開始タイミングとパルス幅を設定する制御データ信号に基づいてパルス信号を生成することを特徴とする自動車用電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用電子制御装置及びそれに用いる出力ドライバ回路に係り、特に、ＰＷＭ信号やパルス信号を用いる制御に好適な自動車用電子制御装置及びそれに用いる出力ドライバ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用電子制御装置は、マイコンと、出力ドライバ回路から構成される。マイコンは、各種センサからの入力信号に基づき、最適な運転状態になるように、出力ドライバ回路を駆動して、各種アクチュエータを制御している。
【０００３】
ここで、出力ドライバ回路には、パワーＭＯＳＦＥＴなどのパワートランジスタが使用される。ゲート端子をマイコンからの駆動信号に応じてオンオフさせ、ドレイン端子に接続されたアクチュエータの負荷に所望の電流を流す。マイコンからの駆動信号は、アクチュエータによって異なり、例えばエンジン電子制御装置を例にとると、バルブ開閉用ソレノイドの場合はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号、インジェクタやイグナイタの場合はエンジン回転に同期させたパルス信号、リレースイッチの場合はオンオフに応じてＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号とすることが一般的である。
【０００４】
近年、出力ドライバ回路には、パワーＭＯＳＦＥＴを複数チャネル分集積化し、さらに、シリアル通信インタフェースなどを１チップ化したドライバＩＣが使われるようになっている。このようなドライバＩＣを用いれば、リレースイッチ駆動用のオンオフ信号については、シリアル通信線を介してマイコンからドライバＩＣに送信することができる。ＰＷＭ信号とパルス信号に関しては、マイコン内蔵のタイマモジュールでアクチュエータ毎に個々に生成し、これらの信号をドライバＩＣに個別に送信していた。
【０００５】
しかしながら、マイコンからＰＷＭ信号やパルス信号を各種アクチュエータ毎個別に送信する方式では、マイコンとドライバＩＣ間の配線数が多くなるという問題があった。配線数が多くなると、回路基板面積が大きくなり、電子制御装置の小型化に限界がある。また、マイコンのタイマポート数が多くなるため、マイコンのパッケージコストが増加するという問題もある。
【０００６】
そこで、例えば、特開平９−１５４１８１号公報に記載のように、演算手段３０１と駆動手段３０２とをインターフェース手段１０３で接続することにより、演算手段３０１と駆動手段３０２の間の配線数を低減可能なものが知られている。なお、この例において、演算手段３０１と駆動手段３０２が同一の電子制御装置内に配置されているかどうかは不明である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１５４１８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−１５４１８１号公報に記載のものでは、駆動手段３０２にはマイクロコンピュータ３０２Ｃが搭載されているため、駆動手段３０２をドライバＩＣにそのまま適用することはできない。これは、ドライバＩＣにＣＰＵのような大規模な回路を内蔵することは、ドライバＩＣを作るパワー半導体のプロセスには適していないためであり、また、プログラムの開発工数が増加してしまうためである。
【０００９】
本発明の目的は、マイコンからの配線数を低減でき、しかも、マイクロコンピュータを内蔵することなく、アクチュエータを駆動できるドライバＩＣを備えた自動車用電子制御装置およびそれに用いるドライバＩＣを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、センサからの入力信号に基づいて自動車の状態を制御する制御信号を演算するマイコンと、このマイコンによって求められた制御信号によりアクチュエータを駆動する出力ドライバ回路とを有する自動車用電子制御装置において、前記出力ドライバ回路は、複数チャネル分のパワートランジスタと、前記マイコンとシリアル通信を行うシリアル通信インタフェースと、パルス幅変調信号やパルス信号を生成するタイマ回路を集積化した半導体回路であるドライバＩＣから構成され、前記タイマ回路は、前記シリアル通信インターフェースにより前記マイコンから受け取った制御データ信号に基づいて、前記パルス幅変調信号やパルス信号を生成するようにしたものである。
かかる構成により、マイコンからの配線数を低減でき、しかも、ドライバＩＣにマイクロコンピュータを内蔵することなく、アクチュエータを駆動し得るものとなる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記マイコンは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路に、タイマカウント用クロック信号を供給し、前記タイマ回路は、前記マイコンから送信された前記パルス幅変調信号の周波数とデューティを設定する制御データ信号に基づいてパルス幅変調信号を生成するようにしたものである。
【００１２】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記マイコンは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路に、タイマカウント用クロック信号及びクランク角センサとカム角センサの信号に基づいて生成したエンジン回転同期信号を供給し、前記タイマ回路は、前記シリアル通信インターフェースにより前記マイコンから受け取った制御データ信号に基づいて、前記パルス幅変調信号やパルス信号を生成するようにしたものである。
【００１３】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記エンジン回転同期信号は、エンジンの各気筒のピストンが特定の基準点に位置していることを示すパルス信号であり、信号のパルス幅が気筒番号によって異なるようにしたものである。
【００１４】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記マイコンは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路に、タイマカウント用クロック信号を供給し、前記タイマ回路は、入力したクランク角センサ信号とカム角センサ信号に基づいて、エンジンの各気筒の位置を判別し、前記マイコンから送信された前記パルス幅変調信号の周波数とデューティを設定する制御データ信号に基づいて、パルス幅変調信号を生成するようにしたものである。
【００１５】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記ドライバＩＣに内蔵したタイマ回路は、クランク角センサ信号とカム角センサ信号のパルスパターンの仕様を記憶するレジスタを備えるようにしたものである。
【００１６】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記ドライバＩＣは、さらに、集積化したＡ／Ｄ変換器を備え、センサ信号をこのＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換し、変換結果をシリアル通信を介して前記マイコンに送信するようにしたものである。
【００１７】
（８）上記（１）において、好ましくは、前記ドライバＩＣとは別に、Ａ／Ｄ変換器及びシリアル通信インタフェースから構成されるＡ／Ｄ変換用ＩＣを備え、このＡ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換結果をシリアル通信を介して前記マイコンに送信するようにしたものである。
【００１８】
（９）上記目的を達成するために、本発明は、センサからの入力信号に基づいて自動車の状態を制御する制御信号を演算するマイコンによって求められた制御信号によりアクチュエータを駆動する出力ドライバ回路において、複数チャネル分のパワートランジスタと、前記マイコンとシリアル通信を行うシリアル通信インタフェースと、パルス幅変調信号やパルス信号を生成するタイマ回路を集積化した半導体回路であるドライバＩＣから構成され、前記タイマ回路は、前記シリアル通信インターフェースにより前記マイコンから受け取った制御データ信号に基づいて、前記パルス幅変調信号やパルス信号を生成するようにしたものである。
かかる構成により、マイコンからの配線数を低減でき、しかも、ドライバＩＣにマイクロコンピュータを内蔵することなく、アクチュエータを駆動し得るものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置の構成について説明する。ここでは、自動車用電子制御装置を、エンジン制御に適当したものを例にとり説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
本実施形態による自動車用電子制御装置は、マイコン１と、出力ドライバ回路である２個のドライバＩＣ２Ａ，２Ｂを備えている。なお、入力回路や電源回路など他の構成部分は省略している。また、通常のエンジン制御用電子制御装置では、３，４個のドライバＩＣを用いているが、ここでは、２個のみを図示している。
【００２１】
マイコン１は、ＣＰＵ１０と、ＲＡＭ１１と、ＲＯＭ１２と、タイマ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、シリアル通信インタフェース１５と、発振器１６とを備えている。
【００２２】
ＣＰＵ１０には、吸入空気量，吸気圧，アクセル開度などのセンサ信号が入力する。ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１２に内蔵されたプログラムに従い、入力した複数のセンサ信号に基づいて、インジェクタＡ１，イグナイタＡ２，ソレノイドＡ３やリレースイッチＡ４を制御する。ここで、ソレノイドＡ３を駆動する信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、インジェクタＡ１やイグナイタＡ２を駆動する信号はエンジン回転に同期させたパルス信号であり、リレースイッチＡ４を駆動する信号はオンオフに応じたＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号である。
【００２３】
ＣＰＵ１０は、インジェクタＡ１，イグナイタＡ２，ソレノイドＡ３やリレースイッチＡ４を駆動するための制御データ信号を、シリアル通信インターフェース１５を介して、ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂのシリアル通信インターフェース２３に送信する。
【００２４】
タイマ１３は、入力されるクランク角センサ信号Ｓ１およびカム角センサ信号Ｓ２に基づき、エンジンの各気筒のピストン位置を判別する。タイマ１３は、判別された各気筒のピストン位置に基づいて、燃料噴射や点火のタイミングを決めるためのエンジン回転同期信号（Ｓｙｎｃ信号）を出力し、この回転同期信号は、ドライバＩＣ２Ｂのタイマ回路２０Ｂに供給される。
【００２５】
発振器１６は、基準となるクロック信号（ＣＬＫ信号）を出力し、このクロック信号は、ドライバＩＣ２Ａのタイマ回路２０Ａや、ドライバＩＣ２Ｂのタイマ回路２０Ｂに供給される。
【００２６】
ドライバＩＣ２Ａは、タイマ回路２０Ａと、ゲート制御／保護・診断回路２１と、出力ドライバ２２と、シリアル通信インタフェース２３とを備えた集積化された半導体回路（半導体ＩＣ）である。
【００２７】
タイマ回路２０Ａは、シリアル通信インターフェース１５及びシリアル通信インターフェース２３を介してマイコン１から転送されたソレノイドＡ３を駆動するための制御データ信号に基づいて、ソレノイドＡ３を駆動するＰＷＭ信号を生成する。なお、タイマ回路２０Ａの詳細構成については、図２を用いて後述する。
【００２８】
ゲート制御／保護・診断回路２１は、タイマ回路２０Ａが出力するＰＷＭ信号を出力ドライバ２２に供給して、出力ドライバ２２を構成するパワートランジスタのゲート端子を制御する。また、ゲート制御／保護・診断回路２１は、ドライバＩＣ２Ｂの地絡・天絡や断線，パワートランジスタに流れる電流の過電流，パワートランジスタの過温度を診断する。これらの診断結果は、シリアル通信インタフェース２３の図示していない送信バッファに書き込まれた後、シリアル通信インターフェース１５を介してマイコン１に通知される。さらに、ゲート制御／保護・診断回路２１は、過温度が検出された場合にパワートランジスタへの通電を遮断して回路を保護する。
【００２９】
出力ドライバ２２は、パワーＭＯＳＦＥＴなどのパワートランジスタを複数チャネル分集積化したものである。ソレノイドＡ３を駆動するＰＷＭ信号やリレースイッチＡ４を駆動するＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号は、出力ドライバ２２のパワートランジスタへの通電のゲート端子に供給され、ソレノイドＡ３やリレースイッチＡ４に通電される。出力ドライバ２２によって駆動されるソレノイドＡ３としては、例えば、ＥＧＲバルブなどのように、ＰＷＭ信号のオンデューティによって開度が制御される開閉バルブがある。また、出力ドライバ２２によって駆動されるリレーＡ４としては、例えば、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号によって点灯／消灯される自動車のインストルメントパネルのインジケータランプなどがある。
【００３０】
シリアル通信インタフェース２３は、シリアル通信インターフェース１５を介して、マイコン１との通信を行う。上述したように、ゲート制御／保護・診断回路２１による診断結果などは、マイコン１に送信される。また、マイコン１から送信されたソレノイドＡ３やリレースイッチＡ４を駆動するための制御データ信号は、シリアル通信インターフェース２３によって受信され、内部のバッファに一旦記憶される。タイマ回路２０Ａは、シリアル通信インターフェース２３のバッファに記憶されたソレノイドＡ３を駆動するための制御データ信号を読み出し、その制御データに基づいて、ソレノイドＡ３を駆動するＰＷＭ信号やリレースイッチＡ４を駆動するＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号を生成する。
【００３１】
また、リレースイッチＡ４を駆動するための制御データ信号は、ゲート制御／保護・診断回路２１によって直接読み出され、リレースイッチＡ４を駆動するＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号を生成する。例えば、リレースイッチＡ４が８個備えられている場合には、シリアル通信インターフェース２３によって受信されるシリアルデータは、８ビットのデータである。各ビットが、８個のリレースイッチＡ４にそれぞれ対応している。例えば、第１ビット目が第１のリレースイッチＡ４に対応すると場合、第１ビットが「０」の時は第１のリレースイッチを駆動する第１のパワートランジスタのゲート端子にＬｏｗレベルの信号が供給されることにより、第１のリレースイッチがオフとなる。第１ビットが「１」の時は第１のリレースイッチを駆動する第１のパワートランジスタのゲート端子にＨｉｇｈレベルの信号が供給されることにより、第１のリレースイッチがオンとなる。
【００３２】
以上に述べたシリアル通信としては、例えばクロック同期式シリアル通信の一種であるＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などを用いることができる。
【００３３】
次に、図２を用いて、タイマ内蔵ドライバＩＣ２Ａにおけるタイマ回路２０Ａの構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるドライバＩＣ２Ａの要部の構成を示すブロック図である。
【００３４】
タイマ回路２０Ａは、ｎ個の各々のチャネルｃｈ１，ｃｈ２，…，ｃｈｎ毎に、コントロールレジスタ３２と、周期レジスタ３３と、デューティレジスタ３４と、カウンタ３５と、分周器３６と、コンパレータ３７と、ＰＷＭ出力回路３８とを備えている。
【００３５】
バッファ３９を通してドライバＩＣ２０Ａに分配されたＣＬＫ信号は、分周器３６により分周され、この分周されたＣＬＫ信号に同期してカウンタ３５をインクリメントする。なお、カウンタ３５はデクリメントするタイプのものであってもよいものである。
【００３６】
各チャネルのコントロールレジスタ３２，周期レジスタ３３，デューティレジスタ３４にはそれぞれアドレスが割り当てられており、マイコン１で指定したレジスタがデコーダ３１により選択される。例えば、アドレス「００００」にチャンネルｃｈ１のコントロールレジスタ３２を割り当て、アドレス「０００１」にチャンネルｃｈ１に周期レジスタ３３を割り当て、アドレス「００１０」にチャンネルｃｈ１のデューティレジスタ３４を割り当て、アドレス「００１１」にチャンネルｃｈ２のコントロールレジスタ３２を割り当てるというように順次割り当てる。
【００３７】
マイコン１は、アクセスするレジスタのアドレス及びそのレジスタに書き込むデータを１フレームとして送信し、これがシリアル通信インタフェース２３の受信バッファ２４にストアされる。
【００３８】
コントロールレジスタ３２には、分周器３６の分周比，ＰＷＭ出力の極性などを設定する。また、周期レジスタ３３には、（「所望のＰＷＭ出力信号の周期」／「分周されたＣＬＫ信号によりカウンタがインクリメントあるいはデクリメントされる周期」）に等しいデジタル値を設定する。「所望のＰＷＭ出力信号の周期」を例えば、Ｔ０とし、「分周されたＣＬＫ信号によりカウンタがインクリメントあるいはデクリメントされる周期」，即ち、ＣＬＫ信号の周期をｔ０とすると、周期レジスタ３３には、（Ｔ０／ｔ０）が設定される。カウンタ３５が、この値（Ｔ０／ｔ０）分のＣＬＫ信号をカウントすると、そのとき、所望のＰＷＭ出力信号の周期が経過したものと判断できる。さらに、デューティレジスタ３４には、（「所望のＰＷＭ出力信号のＨｉｇｈ期間あるいはＬｏｗ期間の長さ」／「分周されたＣＬＫ信号によりカウンタがインクリメントあるいはデクリメントされる周期」）に等しいデジタル値を設定する。「所望のＰＷＭ出力信号のＨｉｇｈ期間あるいはＬｏｗ期間の長さ」をＴ１とし、「分周されたＣＬＫ信号によりカウンタがインクリメントあるいはデクリメントされる周期」をｔ０とすると、周期レジスタ３３には、（Ｔ１／ｔ０）が設定される。カウンタ３５が、この値（Ｔ１／ｔ０）分のＣＬＫ信号をカウントすると、そのとき、所望のＰＷＭ出力信号のＨｉｇｈ期間（若しくはＬｏｗ期間）が経過したものと判断できる。ここで、Ｔ１／Ｔ０がＰＷＭ出力信号のオンデューティ（若しくはオフデューティ）となる。
【００３９】
次に、タイマ回路２０ＡによるＰＷＭ出力信号の生成動作について説明する。カウンタ３５の値が周期レジスタ３３に設定した値（Ｔ０／ｔ０）に等しくなるとカウンタはリセットされ、同時に出力はＬｏｗからＨｉｇｈに反転する。次に、コンパレータ３７により、カウンタ３５の値とデューティレジスタ３４に設定した値（Ｔ１／ｔ０）が一致したと判断された時点で出力はＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。再び、カウンタ３５の値が周期レジスタ３３に設定した値（Ｔ０／ｔ０）に等しくなるとカウンタはリセットされ、同時に出力はＬｏｗからＨｉｇｈに反転する。これによって、周期がＴ０で、Ｈｉｇｈ期間（若しくはＬｏｗ期間）がＴ１のＰＷＭ信号が生成され、ＰＷＭ出力回路からＰＷＭ出力信号として出力される。
【００４０】
次に、図１のタイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｂの構成及び動作について説明する。ドライバＩＣ２Ｂは、タイマ回路２０Ｂと、ゲート制御／保護・診断回路２１と、出力ドライバ２２と、シリアル通信インタフェース２３とを備えている。タイマ回路２０Ｂ以外の構成は、タイマ２Ａと同様である。
【００４１】
タイマ回路２０Ｂは、シリアル通信インターフェース１５及びシリアル通信インターフェース２３を介してマイコン１から転送されたインジェクタＡ１やイグナイタＡ２を駆動するための制御データ信号に基づいて、インジェクタＡ１やイグナイタＡ２を駆動するパルス信号を生成する。
【００４２】
タイマ回路２０Ｂには、マイコン１からクロック信号（ＣＬＫ信号）以外に、燃料噴射や点火のタイミングを決めるためのエンジン回転同期信号（Ｓｙｎｃ信号）が入力する。このＳｙｎｃ信号は、マイコン１に入力されるクランク角センサ信号Ｓ１およびカム角センサ信号Ｓ２に基づき、マイコン１のタイマ回路１３が、エンジンの各気筒のピストン位置を判別することによって生成する信号である。
【００４３】
ここで、図３を用いて、Ｓｙｎｃ信号の一例について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるＳｙｎｃ信号の説明図である。ここでは、４気筒エンジンを例にして説明する。
【００４４】
図示するように、クランク角１８０度毎に、各々の気筒についての特定のピストン基準位置を示すパルス信号がマイコン１のタイマ回路１３から出力される。図示するように、例えば、第１気筒基準信号のパルス幅を第３気筒基準信号のパルス幅より狭くして、ピストン基準位置を示すパルスの幅を気筒毎に変えておくことにより、ＣＰＵのないドライバＩＣ側でも気筒判別が可能になる。
【００４５】
次に、図４を用いて、タイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｂにおけるタイマ回路２０Ｂの構成について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるドライバＩＣ２Ｂの要部の構成を示すブロック図である。
【００４６】
タイマ回路２０Ｂは、各々のチャネルｃｈ１，ｃｈ２，…毎に、コントロールレジスタ３２と、パルス発生スタートレジスタ（ＰＵＬＳＥ＃＿Ｓ）４３と、パルス発生終了レジスタ（ＰＵＬＳＥ＃＿Ｅ）４４と、各気筒のＳｙｎｃ信号パルス幅を記憶するレジスタ（Ｓｙｎｃ＿ＰＷ＃）４５と、カウンタ３５と、カウンタ３５のリセット用コンパレータ４６と、分周器３６と、コンパレータ３７と、パルス出力回路３８を備えている。
【００４７】
ＣＬＫ信号は、バッファ３９および分周器３６，４０を通って、パルス信号生成用のカウンタ３５とＳｙｎｃ信号パルス幅計測用のカウンタ４１に分配される。インプットキャプチャレジスタ（ＩＣＲ）４２は、Ｓｙｎｃ信号パルスのエッジでカウンタ４１の値をキャプチャする。
【００４８】
各チャネルのコントロールレジスタ３２，ＰＵＬＳＥ＃＿Ｓレジスタ４３，ＰＵＬＳＥ＃＿Ｅレジスタ４４，Ｓｙｎｃ＿ＰＷ＃レジスタ４５には、それぞれアドレスが割り当てられており、マイコン１で指定したレジスタがデコーダ３１により選択される。マイコン１は、アクセスするレジスタのアドレス及びそのレジスタに書き込むデータを１フレームとして送信し、これがシリアル通信インタフェース２３の受信バッファ２４にストアされる。
【００４９】
コントロールレジスタ３２には、分周器３６の分周比，パルス出力の極性などが設定される。また、ＰＵＬＳＥ＃＿Ｓレジスタ４３とＰＵＬＳＥ＃＿Ｅレジスタ４４には、それぞれＳｙｎｃ信号のパルスを基準としたパルス発生タイミングとパルス終了タイミングが設定され、Ｓｙｎｃ＿ＰＷ＃レジスタ４５には各気筒毎に、その気筒に対応するＳｙｎｃ信号のパルス幅が設定される。
【００５０】
ここで、図５を用いて、パルス出力信号の生成方法の一例について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置のタイマ回路２０Ｂにおけるパルス出力信号の生成動作を示すタイミングチャートである。
【００５１】
Ｓｙｎｃパルス幅計測用カウンタ４１は分周されたクロック信号に同期してカウントアップする。そして、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、Ｓｙｎｃ信号の立ち上がりエッジでリセットされる。リセット後、再びカウントアップを開始する。そして、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、Ｓｙｎｃ信号の立ち下がりエッジ時点でのカウンタ値がＩＣＲ４２にキャプチャされる。
【００５２】
図５（Ｃ），（Ｄ）に示すように、パルス発生用カウンタ３５も分周されたクロック信号に同期してカウントアップするが、ＩＣＲ４２にキャプチャされた値が、同一チャネルのＳｙｎｃ＿ＰＷに書き込んだ値に等しい場合は、図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、Ｓｙｎｃ信号の立ち下がりエッジでリセットされる。図示の例では、Ｓｙｎｃ信号の第１気筒基準信号のパルス幅がチャネル１のＳｙｎｃ＿ＰＷ１の値と一致したため、チャネル１のカウンタ３５−１のみが、Ｓｙｎｃ信号の立ち下がりエッジでリセットされる。
【００５３】
図５（Ｃ）に示すように、カウンタ３５−１はリセット後、再びカウントアップを開始し、時刻ｔ３において、この値がＰＵＬＳＥ１＿Ｓレジスタ４３の値と一致するとポート出力がＬｏｗからＨｉｇｈに反転し、図５（Ｅ）に示すように、パルス信号出力が開始される。
【００５４】
次に、図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ４において、カウンタ３５−１の値が、ＰＵＬＳＥ１＿Ｅレジスタ４４の値と一致するとポート出力はＨｉｇｈからＬｏｗに変化し、パルス信号出力が終了する。なお、各チャネルにＰＵＬＳＥ＃＿ＳレジスタとＰＵＬＳＥ＃＿Ｅレジスタのセットを複数備えることにより、多段の燃料噴射や点火にも対応することができる。
【００５５】
以上のようにして、特定のピストン位置を基準にした点火・燃料噴射時期およびパルス幅を各気筒毎に自在に制御することができる。なお、パルス信号の生成方法としては、上述のように、パルス信号の出力開始タイミングと出力終了タイミングを設定する制御データ信号を用いる場合だけでなく、パルス信号の出力開始タイミングとパルス幅を設定する制御データ信号を用いるようにしてもよいものである。
【００５６】
なお、以上の説明では、ドライバＩＣ２Ａはタイマ回路２０Ａを備え、ドライバＩＣ２Ｂはタイマ回路２０Ｂを備えるものとしたが、ドライバＩＣ２Ａ及びドライバＩＣ２Ｂが共に、タイマ回路２０Ａとタイマ回路２０Ｂの両方を備えるようにすることができる。このようにすることにより、ドライバＩＣを共通化できるため、量産性が向上し、安価に構成することができる。この場合、電子制御装置の初期化時に、ソレノイド・リレー駆動用のタイマ機能（２０Ａ）、あるいはインジェクタ・イグナイタ駆動用のタイマ機能（２０Ｂ）のいずれかの機能を選択することができるようにする。また、タイマ回路は、チャネル毎に二つの機能を選択するように構成することもできる。
【００５７】
以上説明した本実施形態によれば、タイマ内蔵ドライバＩＣ２Ａを用いることにより、ソレノイドやリレー負荷を駆動するパワートランジスタをマイコンから個別にオンオフ制御する必要がなくなるため、マイコンと出力ドライバ回路の間の配線数を削減することができる。すなわち、例えば、アクチュエータであるソレノイド及びリレーを、それぞれ、８個備えるとすると、８個のソレノイド及び８個のリレーを駆動するために、１６本の配線及び診断用のシリアル通信線が必要となるが、本実施形態では、ＣＬＫ信号線とシリアル通信線の配線だけで済むと共に、アクチュエータの数が増えても配線数が増えることがないものである。
【００５８】
また、マイコンのタイマポート数を減らすことができるので、よりパッケージの小さい、低価格のマイコンを使用することができる。また、制御するアクチュエータの数が増加すると、従来のシステムにおいてはマイコンのタイマポート数が不足するため、マイコンをグレードアップする必要があったが、本実施形態では、マイコンのグレードアップや、配線を増やすことが不要になるため、制御システムの拡張が容易になる。
【００５９】
さらに、マイコンからドライバＩＣにクロック信号を供給することにより、ドライバＩＣ自体にはタイマカウント用の発振器を備える必要がないため、タイマ内蔵ドライバＩＣを低価格で作ることができる。
【００６０】
また、タイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｂを用いて、マイコン１からこのタイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｂに、Ｓｙｎｃ信号を用いて各気筒のピストン基準位置を知らせることにより、ドライバＩＣにＣＰＵを内蔵することなく、インジェクタやイグナイタを駆動するパワートランジスタについても、マイコンからシリアル通信線を介して制御できるようになる。したがって、マイコンからこれらのパワートランジスタを個別にオンオフ制御する必要がなくなるため、マイコンと出力ドライバ回路の間の配線数を大幅に削減することができる。例えば、６気筒エンジンの場合、通常６個のインジェクタと６個のイグニッションプラグを備えるため、マイコンとドライバＩＣの間には、１２本の配線及び診断用のシリアル通信線が必要となるのに対して、本実施形態では、ＣＬＫ信号線，Ｓｙｎｃ信号線，シリアル通信線だけで済むことになる。しかも、１２気筒エンジンのように気筒数が増加しても、配線数が増加することがないものである。
【００６１】
マイコンについては、タイマ回路はＳｙｎｃ信号のみを出力すれば良いため面積を小さくできると同時に、タイマポート数も大幅に減らすことができるので、よりパッケージの小さい、低価格のマイコンを使用することが可能となる。
【００６２】
ドライバＩＣ２Ａ，２Ｂいずれを使用する場合も、ドライバＩＣはタイマ回路の分だけロジック部が増えることになるが、入力ポート数は減少するため、全体のチップ面積は従来とほぼ同等である。したがって、マイコンのコスト低減、および、配線削減による基板コスト低減を合わせて、電子制御装置トータルで低コスト化を実現できる。
【００６３】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の第２の実施形態による自動車用電子制御装置の構成について説明する。
最初に、図６を用いて、本実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６４】
本実施形態において、図１に示し相違する点は、マイコン１Ａのタイマ回路１３Ａと、タイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｃのタイマ回路２０Ｃである。クランク角センサ信号Ｓ１およびカム角センサ信号Ｓ２は、マイコン１Ａのタイマ回路１３Ａだけでなく、インジェクタＡ１やイグナイタＡ２を駆動するタイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｃのタイマ回路２０Ｃにも入力している。タイマ回路２０Ｃは、これらのセンサ信号に基づき、エンジンの各気筒のピストン基準位置を判定し、これに同期してパルス信号を出力する構成になっている。したがって、図１と相違して、マイコン１Ａのタイマ１３Ａからは、タイマ内蔵ドライバＩＣ２ＣにＳｙｎｃ信号は送信されないものである。
【００６５】
次に、図７を用いて、タイマ内蔵ドライバＩＣ２Ｃにおけるタイマ回路２０Ｃの構成について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるドライバＩＣ２Ｃの要部の構成を示すブロック図である。なお、図４と同一符号は、同一部分を示している。
【００６６】
タイマ回路２０Ｃは、図４に示したタイマ回路２０Ｂに対して、クランク角センサ信号Ｓ１およびカム角センサ信号Ｓ２に基づいてＳｙｎｃ信号を生成するためのエンジン位置判定回路４７と、パルスパターン仕様記憶レジスタ４８が追加されている。
【００６７】
クランク角センサ信号Ｓ１およびカム角センサ信号Ｓ２は、エンジン位置判定回路４７に入力する。エンジン位置判定回路４７は、エンジンの各気筒のピストン位置を判別することによってＳｙｎｃ信号を生成し、Ｓｙｎｃパルス幅計測用カウンタ４１に供給する。これ以外の動作は、図４に示したタイマ回路２０Ｂと同様である。クランク角センサやカム角センサのパルスパターンはエンジンにより異なるため、初期化処理時にマイコンからパルスパターン仕様記憶レジスタ４８に、制御するエンジンのパルスパターン仕様を設定することができる。
【００６８】
以上説明した本実施形態によっても、マイコンと出力ドライバ回路の間の配線数を削減することができる。
【００６９】
また、マイコンのタイマポート数を減らすことができるので、よりパッケージの小さい、低価格のマイコンを使用することができ、マイコンのグレードアップや、配線を増やすことが不要になるため、制御システムの拡張が容易になる。
【００７０】
さらに、マイコンからドライバＩＣにクロック信号を供給することにより、ドライバＩＣ自体にはタイマカウント用の発振器を備える必要がないため、タイマ内蔵ドライバＩＣを低価格で作ることができる。
【００７１】
次に、図８を用いて、本発明の第３の実施形態による自動車用電子制御装置の構成について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００７２】
本実施形態において、図１に示した構成と異なる点は、入出力ＩＣ５０Ａ，５０Ｂを備えたものである。入出力ＩＣ５０Ａ，５０Ｂは、それぞれ、図１に示したタイマ内蔵ドライバＩＣ２Ａ，２ＢにＡ／Ｄ変換器１４を内蔵したものである。入出力ＩＣ５０Ａ，５０ＢのＡ／Ｄ変換器１４に各種センサ信号Ｓが入力する。Ａ／Ｄ変換結果は、シリアル通信インターフェース２３及びシリアル通信インターフェース１５を介して、マイコン１Ａに送信される。また、タイマカウント用のクロック信号ＣＬＫをＡ／Ｄ変換器１４に供給している。
【００７３】
本実施形態によれば、マイコンのＡ／Ｄ変換器およびＡ／Ｄ入力ポートを削減できるため、マイコンのチップ面積とポート数をさらに低減することができる。また、ＣＰＵやメモリなどのマイコンコアと、タイマやＡ／Ｄ変換器などの入出力回路を別チップにするアーキテクチャにより、各々のチップについて最適な半導体プロセスを適用することができる。特に、コアと周辺入出力回路を集積化した１チップマイコンのプロセスに比べてより微細なプロセスをＣＰＵコア及びメモリに適用することができるので、演算速度が向上し、モデルベース制御を含む制御アプリケーションプログラムも高速に実行することが可能となる。
【００７４】
次に、図９を用いて、本発明の第４の実施形態による自動車用電子制御装置の構成について説明する。
図９は、本発明の第４の実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００７５】
本実施形態において、図８に示した構成と異なる点は、Ａ／Ｄ変換ＩＣ５１を出力ドライバ回路２Ａ，２ＢＢとは別チップにした点である。Ａ／Ｄ変換ＩＣ５１は、Ａ／Ｄ変換器１４とシリアル通信インタフェース５２から構成され、各種センサ信号ＳのＡ／Ｄ変換値をシリアル通信によりマイコン１Ｄに送信する。本構成は、特に、大きな電流を流す出力ドライバ回路２Ａ，２Ｂが発生する電気的ノイズがＡ／Ｄ変換精度を悪化させるおそれがある場合に好適なものである。
【００７６】
本実施形態によれば、図８に示した実施形態と同様な効果を達成できるとともに、さらに、Ａ／Ｄ変換精度を向上できる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、ドライバＩＣに対するマイコンからの配線数を低減でき、しかも、マイクロコンピュータを内蔵することなく、アクチュエータを駆動できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるドライバＩＣ２Ａの要部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるＳｙｎｃ信号の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるドライバＩＣ２Ｂの要部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による自動車用電子制御装置のタイマ回路２０Ｂにおけるパルス出力信号の生成動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による自動車用電子制御装置に用いられるドライバＩＣ２Ｃの要部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による自動車用電子制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…マイコン
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…ドライバＩＣ
１４…Ａ／Ｄ変換器
１５，２３，５２…シリアル通信インタフェース
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…タイマ回路
２１…ゲート制御／保護・診断回路
２２…出力ドライバ
２４…受信バッファ
５０Ａ，５０Ｂ…入出力ＩＣ
５１…Ａ／Ｄ変換ＩＣ
Ａ１…インジェクタ
Ａ２…イグナイタ
Ａ３…ソレノイド
Ａ４…リレー
【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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