JPH1127300A

JPH1127300A - 自動車制御システム

Info

Publication number: JPH1127300A
Application number: JP9179247A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Katayama; 博片山; Shigeru Obo; 茂於保; Mitsuru Watabe; 満渡部; Mamoru Oba; 衛大場
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、Ａ／Ｄ変換の変換タイミング
に自由度を与えることにより、確実にＡ／Ｄ変換が行
え、信頼性の高い自動車制御が行える自動車制御システ
ムを提供することにある。【解決手段】多重通信回路１０００は、アナログセンサ
ＳＥＮの検出信号をデータバスＤＢに伝送し、制御装置
２０００は、データバスＤＢを介して伝送された上記検
出信号に基づいて自動車を制御する制御信号を生成し、
生成された制御信号を、データバスＤＢと多重通信回路
１０００を介して、アクチュエータＡＣＴに与える。こ
こで、多重通信回路２０００は、アナログセンサＳＥＮ
の検出信号をサンプリングしてホールドするサンプルホ
ールド回路１１００と、サンプルホールド回路１１００
の出力信号を選択するマルチプレクサ回路１２００と、
サンプルホールド回路１１００におけるサンプリングタ
イミングを設定するロジック回路１４００を有してい
る。ロジック回路１４００が設定する上記サンプリング
タイミングＤ＿ＳＨは、一定の周期の時刻を含む所定の
時間の範囲内で、時間的に変位されて設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車制御システ
ムに係り、特に、センサやアクチュエータに接続された
多重通信回路と制御装置とがネットワーク接続された自
動車制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車制御システムにおいては、
コントロール・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ：Ｃｏｎ
ｔｒｏｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）と称されるＬＡ
Ｎの一種のネットワークシステムが提案されている。最
近の自動車においては、エンジン制御装置や、Ａ／Ｔ
（オートマッチック・トランスミッション）制御装置
や、ＡＢＳ（アンチ・ブレーキ・システム）制御装置の
ような種々の制御装置が用いられている。これらの制御
装置は、センサによって検出された自動車の動作状態の
信号を取り込み、これらの動作状態に基づいて、アクチ
ュエータに制御信号を出力することにより、エンジン
や、Ａ／Ｔや、ＡＢＳを最適に制御している。ここで、
センサの設置される位置とアクチュエータの設置される
位置と制御装置の設置される位置が離れている場合に
は、それぞれの間を接続する配線の長さが長くなり、車
両重量の増加につながる。そこで、複数の通信回路にセ
ンサやアクチュエータを接続するとともに、これらの通
信回路と複数の制御装置をネットワーク接続し、センサ
で検出した自動車の動作状態の信号は、一旦、通信回路
に取り込まれた後、ネットワークを介して制御装置に取
り込まれ、制御装置で制御信号を演算した後、求められ
た制御信号は、ネットワーク及び通信回路を介して、ア
クチュエータに伝達される。通信回路には、複数のセン
サが接続されることが多いため、これらのセンサによっ
て検出された複数の信号を効率よく制御装置に伝送する
ために、時分割多重伝送を行うようにし、そのため、通
信回路としては、多重通信回路が用いられる。

【０００３】また、ネットワークを介して伝送されるセ
ンサ信号はアナログ信号であり、制御装置の中のＡ／Ｄ
変換器によってディジタル信号に変換される。ここで、
伝送される信号は、アナログ信号であるため、ノイズの
影響を受け易い。そこで、発明者らは、先に出願した特
願平８−２６１９３５号において、Ａ／Ｄ変換器におけ
る変換タイミングをランダム化することによって、ノイ
ズの影響を低減する方法を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａ／Ｄ
変換器における変換タイミングをランダム化する方法で
は、Ａ／Ｄ変換処理は他の処理より優先的に処理するこ
とにより、変換タイミングが必ずランダムになるように
する必要がある。しかしながら、Ａ／Ｄ変換の変換タイ
ミングをランダムにすると、前の変換タイミングと次の
変換タイミングの間隔が短くなり、前の変換タイミング
に対するＡ／Ｄ変換が完了する前に、次のＡ／Ｄ変換の
変換タイミングが発生する場合もあるため、Ａ／Ｄ変換
ができなくなる恐れがあるという問題があることが判明
した。

【０００５】本発明の目的は、Ａ／Ｄ変換の変換タイミ
ングに自由度を与えることにより、確実にＡ／Ｄ変換が
行え、信頼性の高い自動車制御が行える自動車制御シス
テムを提供することにある。

【０００６】

【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、自動車の
状態を検出するアナログセンサと、自動車の動作を制御
するアクチュエータと、上記アナログセンサと上記アク
チュエータの少なくとも一方に接続され、接続されてい
る上記アナログセンサの検出信号をデータバスに伝送
し、接続されている上記アクチュエータに制御信号を出
力する通信回路と、上記データバスを介して伝送された
上記検出信号に基づいて自動車を制御する制御信号を上
記データバス及び通信回路を介して上記アクチュエータ
に伝送する制御装置とを有する自動車制御システムにお
いて、上記通信回路は、上記アナログセンサの検出信号
をサンプリングしてホールドするサンプルホールド回路
と、上記サンプルホールド回路におけるサンプリングタ
イミングを設定するロジック回路とを備えるとともに、
上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、一定の周期の時刻を含む所定の時間の範囲内で、
時間的に変位されて設定するようにしたものである。か
かる構成により、Ａ／Ｄ変換の変換タイミングを変える
ことなく、高周波ノイズを低減することができ、従っ
て、Ａ／Ｄ変換の変換タイミングに自由度を与えること
により、確実にＡ／Ｄ変換が行え、自動車制御の信頼性
を向上し得るものとなる。

【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記制御装置は、上記通信回路から伝送されてくる検出
信号のデータを平均化する平均化手段を備えるようにし
たものである。

【０００８】かかる構成により、高周波ノイズの影響を
さらに低減し得るものとなる。

【０００９】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、上記アクチュエータに制御信号を出力するタイミ
ングと異ならせたタイミングで設定するようにしたもの
である。かかる構成により、センサにの検出信号に対す
るアクチュエータの動作によって発生するノイズの影響
を回避し得るものとなる。

【００１０】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記通信回路は、複数のアナログセンサの検出信号をサ
ンプリングしてホールドする複数のサンプルホールド回
路と、上記複数のサンプルホールド回路の出力信号を選
択するマルチプレクサ回路とを備え、上記複数のアナロ
グセンサの検出信号を時分割多重化して上記データバス
を介して上記制御装置に伝送するとともに、時分割多重
して伝送される複数のアナログ信号の所定のサイクル毎
に、ローレベルとハイレベルの組合せのデータを伝送す
るようにしたものである。かかる構成により、データ取
り込みのための同期化を容易とし、データ取り込みのズ
レによるエラーの発生を低減し得るものとなる。

【００１１】（５）上記（４）において、好ましくは、
上記制御装置は、上記通信回路から伝送されてくる上記
ローレベルとハイレベルの組合せのデータに基づいて同
期化して、伝送されてくるデータの周波数の複数倍のク
ロックを用いて、伝送されてくる信号の取り込みタイミ
ングを設定して、信号の取り込みを行うようにしたもの
である。かかる構成により、伝送されてくるデータの過
渡応答が終了し、安定した状態でのデータの取り込みを
行い得るものとなる。

【００１２】（６）上記（４）において、好ましくは、
上記通信回路は、伝送する通信データに基づいてエラー
訂正コードＣＲＣを生成して、伝送する通信データと共
に伝送し、上記制御装置は、伝送されたエラー訂正コー
ドＣＲＣを用いて、伝送された通信データのエラー判別
を行うようにしたものである。かかる構成により、エラ
ーの判別を行うことにより、通信の信頼性を向上し得る
ものとなる。

【００１３】（７）上記（１）において、好ましくは、
上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、一定の周期の時刻を含む所定の時間の範囲内で、
時間的にランダムに変位されて設定するようにしたもの
である。

【００１４】（８）上記（７）において、好ましくは、
上記ロジック回路は、上記ロジック回路によって設定さ
れたサンプリングタイミングのサンプリング周期の周波
数成分の内、上記アナログセンサによって検出するアナ
ログ信号の周波数帯域の成分を減衰されるように、サン
プリングタイミングを設定するようにしたものである。
かかる構成により、検出される信号の強度を高めること
ができ、Ｓ／Ｎ比を向上し得るものとなる。

【００１５】（９）上記目的を達成するために、本発明
は、自動車の状態を検出する複数のアナログセンサと、
自動車の動作を制御する複数のアクチュエータと、上記
アナログセンサと上記アクチュエータの少なくとも一方
に接続され、接続されている上記アナログセンサの検出
信号をデータバスに伝送し、接続されている上記アクチ
ュエータに制御信号を出力する複数の通信回路と、上記
データバスを介して伝送された上記検出信号に基づいて
自動車を制御する制御信号を上記データバス及び通信回
路を介して上記アクチュエータに時分割多重化して伝送
する複数の制御装置とを有する自動車制御システムにお
いて、上記複数の通信回路は、それぞれ、上記複数のア
ナログセンサの検出信号をサンプリングしてホールドす
る複数のサンプルホールド回路と、上記複数のサンプル
ホールド回路の出力信号を選択するマルチプレクサ回路
と、上記サンプルホールド回路におけるサンプリングタ
イミングを設定するロジック回路とを備えるとともに、
上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、一定の周期の時刻を含む所定の時間の範囲内で、
時間的に変位されて設定し、上記複数の制御装置は、そ
れぞれ、上記複数の通信回路の中の所定の通信回路から
伝送されてくる上記検出信号に基づいて自動車を制御す
る制御信号を生成し、この制御信号を上記データバス及
び上記複数の通信回路の中の所定の通信回路を介して上
記アクチュエータに時分割多重化して伝送するようにし
たものである。かかる構成により、Ａ／Ｄ変換の変換タ
イミングを変えることなく、高周波ノイズを低減するこ
とができ、従って、Ａ／Ｄ変換の変換タイミングに自由
度を与えることにより、確実にＡ／Ｄ変換が行え、複数
の制御装置による自動車制御の信頼性を向上し得るもの
となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１８を用いて、本
発明の一実施形態による自動車制御システムについて説
明する。最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態に
よる自動車制御システムの全体システムの構成について
説明する。図１は、本発明の一実施形態による自動車制
御システムの全体構成を示すブロック図である。

【００１７】多重通信回路１０００Ａ，１０００Ｂ，１
０００Ｃ，１０００Ｄは、それぞれ、データバスＤＢに
接続されている。自動車の各部を制御する制御装置であ
るエンジン制御装置２０００ＡやＡ／Ｔ制御装置２００
０Ｂは、それぞれ、データバスＤＢに接続されている。
なお、制御装置としては、ＡＢＳ制御装置や、エアコン
制御装置等もあるが、ここでは、図示・説明は省略して
いる。

【００１８】多重通信回路１０００Ａ，１０００Ｂ，１
０００Ｃ，１０００Ｄは、それぞれ、アナログ信号を出
力するセンサや、自動車の各部を制御するアクチュエー
タに接続されている。例えば、多重通信回路１０００Ａ
には、センサとして、吸気管からエンジンに吸入される
吸気の温度を検出する吸気温センサ１０２，インジェク
タに供給される燃料の温度を検出する燃料温センサ１０
４，エンジンオイルの温度を検出する油温センサ１０６
や、冷却水の温度を検出する水温センサ１０８が接続さ
れている。また、多重通信回路１０００Ａには、アクチ
ュエータとして、６個のインジェクタ２０２，２０４，
２０６，２０８，２１０，２１２が接続されている。吸
気温センサ１０２，燃料温センサ１０４，油温センサ１
０６や、水温センサ１０８によって検出された信号は、
多重通信回路１０００Ａに取り込まれる。多重通信回路
１０００Ａは、取り込まれた複数の信号をそれぞれサン
プルホールドした後、高速で切り替えて、アナログ信号
のまま時分割多重され、データバスＤＢを介して、エン
ジン制御装置２０００ＡやＡ／Ｔ制御装置２０００Ｂ等
の制御装置にシリアル伝送される。エンジン制御装置２
０００Ａからのディジタル制御信号は、データバスＤＢ
を介して、多重通信回路１０００Ａに伝送され、さら
に、インジェクタ２０２，２０４，２０６，２０８，２
１０，２１２に与えられて、所定量の燃料をエンジンの
燃焼室内に噴射する。ここで、本実施形態においては、
多重通信回路１０００Ａが取り込まれた複数の信号をそ
れぞれサンプルホールドするサンプリングタイミング
は、一定周期ではなく、変えるようにしているが、その
詳細に付いては、図４を用いて後述する。

【００１９】多重通信回路１０００Ｂには、センサとし
て、第１及び第２の触媒の前後の酸素濃度を検出する酸
素センサ１１０，１１２，１１４が接続されている。酸
素センサ１１０，１１２，１１４によって検出された信
号は、多重通信回路１０００Ｂに取り込まれ、さらに、
アナログ信号のまま時分割多重され、データバスＤＢを
介して、エンジン制御装置２０００ＡやＡ／Ｔ制御装置
２０００Ｂ等の制御装置にシリアル伝送される。多重通
信回路１０００Ｃは、センサとして、吸気管からエンジ
ンに吸入される空気の量を検出する空気流量センサ１２
０や，スロットルバルブの開き角度を検出するスロット
ル角センサ１２２が接続されている。空気流量センサ１
２０やスロットル角センサ１２２によって検出された信
号は、多重通信回路１０００Ｃに取り込まれ、さらに、
アナログ信号のまま時分割多重され、データバスＤＢを
介して、エンジン制御装置２０００ＡやＡ／Ｔ制御装置
２０００Ｂ等の制御装置にシリアル伝送される。

【００２０】多重通信回路１０００Ｄには、センサとし
て、Ａ／Ｔの変速位置であるＰＲＮＤ２１を変速レバー
スイッチ１３０が接続されている。また、多重通信回路
１０００Ｄには、アクチュエータとして、Ａ／Ｔを制御
するための複数の電磁ソレノイド２２０が接続されてい
る。変速レバースイッチ１３０からの信号は、多重通信
回路１０００Ａに取り込まれ、さらに、複数ビットのデ
ィジタル信号のまま時分割多重され、データバスＤＢを
介して、エンジン制御装置２０００ＡやＡ／Ｔ制御装置
２０００Ｂ等の制御装置にシリアル伝送される。Ａ／Ｔ
制御装置２０００Ｂからのディジタル制御信号は、デー
タバスＤＢを介して、多重通信回路１０００Ｄに伝送さ
れ、さらに、複数の電磁ソレノイド２２０に与えられ
て、Ａ／Ｔを電子制御する。

【００２１】多重通信回路１０００Ａ，１０００Ｂ，１
０００Ｃ，１０００Ｄは、それぞれ、自動車のエンジン
ルーム内や車室内等の複数の場所に配置されており、そ
の配置位置に近接しているセンサやアクチュエータと接
続される。従って、多重通信回路には、センサとアクチ
ュエータの両方が接続されている場合もあるが、センサ
若しくはアクチュエータの一方のみが接続されている場
合もある。

【００２２】エンジン制御装置２０００Ａは、インター
フェース（Ｉ／Ｆ）回路２１００Ａと、マイクロコンピ
ュータ２２００Ａを備えている。エンジン制御装置２０
００Ａには、エンジン回転数を検出する検出器からのエ
ンジン回転数の検出データ信号が直接入力している。エ
ンジン制御装置２０００Ａのインターフェース回路２１
００Ａは、データバスＤＢを介して伝送されてくる信号
の中で、吸気温センサ１０２，燃料温センサ１０４，油
温センサ１０６，水温センサ１０８，酸素センサ１１
０，１１２，１１４、空気流量センサ１２０やスロット
ル角センサ１２２等からのアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換
した後、マイクロコンピュータ２２００Ａに取り込む。
マイクロコンピュータ２２００Ａは、直接取り込まれた
エンジン回転数データをも用いて、最適な燃料噴射量と
なるような制御信号を求める。求められた制御信号は、
データバスＤＢを介して、多重通信回路１０００Ａに伝
送される。

【００２３】Ａ／Ｔ制御装置２０００Ｂは、インターフ
ェース（Ｉ／Ｆ）回路２１００Ｂと、マイクロコンピュ
ータ２２００Ｂを備えている。Ａ／Ｔ制御装置２０００
Ｂには、車速を検出する検出器からの車速の検出データ
信号が直接入力している。Ａ／Ｔ制御装置２０００Ｂの
インターフェース回路２１００Ｂは、空気流量センサ１
２０やスロットル角センサ１２２や負荷検出器等からの
アナログ信号を、Ａ／Ｄ変換した後、また、変速レバー
スイッチ１３０からの信号は、直接、マイクロコンピュ
ータ２２００Ｂに取り込む。マイクロコンピュータ２２
００Ｂは、直接取り込まれた車速データをも用いて、最
適なＡ／Ｔ位置となるような制御信号を求める。求めら
れた制御信号は、データバスＤＢを介して、多重通信回
路１０００Ｄに伝送される。

【００２４】なお、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２
１００Ａ，２１００Ｂは、それぞれ、同様の構成となっ
ている。また、マイクロコンピュータ２２００Ａ，２２
００Ｂは、それぞれ、同様の構成となっている。これら
の詳細については、図１２を用いて、後述する。

【００２５】次に、図２を用いて、本発明の一実施形態
による自動車制御システムに用いる多重通信回路及び制
御装置の概略の構成について説明する。なお、多重通信
回路の詳細な構成については、図３を用いて後述し、制
御装置の詳細な構成については、図１２を用いて後述す
る。図２は、本発明の一実施形態による自動車制御シス
テムに用いる多重通信回路及び制御装置の概略構成を示
すブロック図である。

【００２６】多重通信回路１０００Ａ，１０００Ｂ，１
０００Ｃ，１０００Ｄは、それぞれ、同様の構成を有す
るものであるため、以下においては、多重通信回路１０
００として説明する。

【００２７】多重通信回路１０００は、センサＳＥＮ
０，…ＳＥＮ７が出力する複数のアナログセンサ信号を
記憶するサンプルホールド回路１１００と、サンプルホ
ールド回路１１００の複数の出力信号の内のいずれか一
つの出力信号を順次選択するアナログマルチプレクサ回
路１２００と、データバスＤＢとのインターフェース回
路１３００と、全体を管理するロジック回路１４００
と、アクチュエータＡＣＴ０，…，ＡＣＴ７のスイッチ
ングを行うパワー素子ＰＷ０，…，ＰＷ７から構成され
ている。ここで、多重通信回路１０００が、図１に示し
た多重通信回路１０００Ａに相当する場合には、センサ
ＳＥＮ０，…，ＳＥＮ７は、例えば、吸気温センサ１０
２，燃料温センサ１０４，油温センサ１０６や、水温セ
ンサ１０８等に相当し、アクチュエータＡＣＴ０，…，
ＡＣＴ７は、インジェクタ２０２，２０４，２０６，２
０８，２１０，２１２等に相当する。ここで、センサＳ
ＥＮ０，…，ＳＥＮ７及びアクチュエータＡＣＴ０，
…，ＡＣＴ７の最大数は、８個となっているが、この最
大数は、さらに増やすことも可能である。

【００２８】ロジック回路１４００は、サンプルホール
ド回路１１００のサンプリングタイミングを決定し、サ
ンプルホールド回路１１００にサンプリングタイミング
信号Ｄ＿ＳＨを出力する。ここで、本実施形態において
は、複数の信号をそれぞれサンプルホールドするサンプ
リングタイミングは、一定周期ではなく、変えるように
しているが、その詳細については、図４を用いて後述す
る。

【００２９】その後、ロジック回路１４００は、アナロ
グマルチプレクサ回路１２００に切換信号Ｄ＿Ｓ０，
…，Ｄ＿Ｓ７を順次出力することにより、アナログマル
チプレクサ回路１２００の接点を順次切り換えてアナロ
グ信号を時分割多重信号に変換する。ロジック回路１４
００は、出力可信号Ｄ＿ＥＮをインターフェース回路１
３００に供給することにより、時分割多重信号は、イン
ターフェース回路１３００を介してデータバスＤＢに出
力される。また、出力可信号Ｄ＿ＥＮを用いて、多重通
信回路１０００をデータバスＤＢから切り離すことがで
きる。なお、ロジック回路１４００は、データ通信の始
まりや終わりを示す通信制御信号Ｄ＿Ｔｘをインターフ
ェース回路１３００を介して、データバスＤＢに出力す
る。時分割多重信号は、通信制御信号Ｄ＿Ｔｘの中の所
定の位置に挿入されて出力されるが、その詳細について
は、図１８に示す通信プロトコルを用いて後述する。

【００３０】ここで、本実施形態においては、サンプル
ホールド回路１１００を備えることにより、もし、通信
エラーが発生して再送が必要な場合や、データバスＤ
Ｂが混雑して送信できない場合でも、サンプルホールド
回路１１００にアナログセンサ信号が記憶されているた
め、サンプルホールド回路１１００におけるサンプリン
グタイミングとデータ出力の間の時間を自由に変えられ
るため、データを再送することが可能となっている。

【００３１】また、データバスＤＢを介して伝送されて
きた制御信号は、インターフェース回路１３００を介し
て、データ入力信号Ｄ＿Ｒｘとして、ロジック回路１４
００に取り込まれる。ロジック回路１４００に取り込ま
れた制御信号は、出力信号ｄ＿Ｄ０，…，Ｄ＿Ｄ７とし
て、パワー素子ＰＷ０，…，ＰＷ７に出力され、アクチ
ュエータＡＣＴ０，…，ＡＣＴ７を駆動する。

【００３２】エンジン制御装置２０００ＡやＡ／Ｔ制御
装置２０００Ｂは、それぞれ、同様の構成を有するもの
であるため、以下においては、制御装置２０００として
説明する。

【００３３】制御装置２０００は、多重通信インターフ
ェース回路２１００を内蔵している。多重通信インター
フェース回路２１００は、ノイズを除去するローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）２１１０と、アナログ電圧値をディジ
タルコードに変換するＡ／Ｄ変換器２１２０と、Ａ／Ｄ
変換器２１２０の動作タイミングやデータ信号出力を制
御するロジック回路２１３０とによって構成されてい
る。

【００３４】ローパスフィルタ２１１０によってノイズ
を除去されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２１２０に
よって、データバスＤＢに時分割で出力されたアナログ
信号をサンプリングされ、センサＳＥＮ０，…，ＳＥＮ
７からの信号の値を得ることができる。

【００３５】以上のように構成することによって、セン
サ信号が時分割多重化して伝送できるため、信号線の総
量を削減でき、エンジン制御システムを低コストで実現
できる。

【００３６】さらに、外来する高周波ノイズを低減させ
るために、データ取り込み方法を工夫している。即ち、
多重通信回路１０００の中のサンプルホールド回路１１
００におけるサンプリングタイミングのランダム化によ
っても高周波ノイズの影響を低減できているが、さら
に、ソフトウェアＬＰＦ２２１０によるサンプリング結
果を平均化処理することによって実現されている。ソフ
トウェアＬＰＦ２２１０の詳細については、図１６を用
いて後述する。なお、ＬＰＦ処理に代えて、移動平均処
理など平均化できる処理であればどんな手法を用いるこ
とも可能である。

【００３７】次に、図３を用いて、本発明の一実施形態
による自動車制御システムに用いる多重通信回路のより
詳細な構成について説明する。図３は、本発明の一実施
形態による自動車制御システムに用いる多重通信回路の
詳細な構成を示すブロック図である。

【００３８】多重通信回路１０００の入力端子Ｓ０〜Ｓ
７には、図２に示したように、複数のセンサが接続され
る。ＤＡＴＡ端子（ＤＡＴＡ）は、ディジタルとアナロ
グの混在データが入出力する端子であり、データバスＤ
Ｂに接続される。

【００３９】入力端子Ｓ０〜Ｓ７から入力したセンサ信
号は、センサ信号インターフェース回路１９１０〜１９
１７によりゲイン調整された後、サンプルホールド回路
１１００に入力する。サンプルホールド回路１１００
は、アナログスイッチ１１１０〜１１１７と、コンデン
サ１１２０〜１１２７とによって構成されている。ロジ
ック回路１４００が出力するサンプリングタイミングＤ
＿ＳＨによって、アナログスイッチ１１１０〜１１１７
が導通し、導通している最後の瞬間のセンサ信号レベル
がコンデンサ１１２０〜１１２７に記憶される。サンプ
ルホールド回路１１００の出力は、アナログマルチプレ
クサ回路１２００に接続される。

【００４０】アナログマルチプレクサ回路１２００は、
アナログスイッチ１２１０〜１２１７によって構成され
ており、８本のサンプルホールド回路１１００の出力信
号の内の１本を選択する機能を有している。アナログマ
ルチプレクサ回路１２００の出力は、通信バッファ回路
１３００に入力される。

【００４１】通信バッファ回路１３００は、センサ信号
を増幅するバッファアンプ１３１０と、バッファアンプ
１３１０をデータバスＤＢから切り離すアナログスイッ
チ１３２０と、データバスＤＢにディジタルのＨｉレベ
ルを出力するアナログスイッチ１３３０と、データバス
ＤＢに伝送されるディジタルレベルを検出するヒステリ
シス付きのコンパレータ１３４０によって構成されてい
る。

【００４２】アナログスイッチ１３２０は、ロジック回
路１４００の出力信号Ｄ＿ＥＮによって制御され、バッ
ファアンプ１３１０の出力信号をデータバスＤＢに伝送
するときは、導通している。それに対して、アナログス
イッチ１３２０をオフにすることにより、バッファアン
プ１３１０をデータバスＤＢから切り離される。

【００４３】アナログスイッチ１３３０は、ロジック回
路１４００の出力信号Ｄ＿Ｔｘによって制御され、導通
しているときは、Ｌｏレベルの信号をデータバスＤＢに
出力し、非導通のときは、Ｈｉレベルの信号をデータバ
スＤＢに出力する。コンパレータ１３４０は、データバ
スＤＢから伝送されてくるＨｉレベルとＬｏレベルの信
号に重畳しているノイズ成分の影響を除去するために、
ヒステリシス特性を有している。

【００４４】サージ保護回路１５００は、ダイオード１
５１０，１５２０と、抵抗１５３０によって構成されて
おり、サージ電流の影響を除去するために備えられてい
る。

【００４５】アナログスイッチ１３３０は、導通時にデ
ータバスＤＢをＨｉレベルにすることができ、遮断時は
図２に示した電源電圧ＶＢに接続された抵抗Ｒの働きに
よりデータバスＤＢがＬｏｗレベルになる。しかし、他
の多重通信回路によりデータバスＤＢがＨｉレベルにさ
れている場合は、アナログスイッチ１３３０を遮断して
もデータバスＤＢをＬｏｗレベルにすることはできない
ものである。この特性を利用して、多重通信回路同士の
バス衝突を検出し、優先順位処理を行うことができる。

【００４６】ロジック部１４００は、多重通信回路１０
００の内部の各回路の素子の動作タイミングを制御する
論理回路である。ロジック部１４００のアドレス設定入
力端子Ｄ＿Ａ０〜Ｄ＿Ａ７には、アドレス設定回路１６
００のアドレス設定スイッチＳＷ０〜ＳＷ７により設定
されるアドレス信号が取り込まれている。ロジック部１
４００は、アドレス設定回路１６００によって設定され
たアドレスを用いて、データバスＤＢを伝送されるデー
タが、自らの多重通信回路に対するデータであるが、そ
れても、他の多重通信回路に対するデータであるかを区
別するアドレス判別機能を有している。

【００４７】電源回路１７００は、ロジック回路１４０
０のＶｃｃ端子とＧＮＤ端子に電力を供給する。電源回
路１７００と電源端子ＶＢ及びグランド端子ＧＮＤの間
には、保護回路１８００が配置されており、保護回路１
８００の抵抗１８１０は、電源にかかるサージ保護のた
めに設けられており、コンデンサ１８２０は、ロジック
回路１４００のシーケンス遷移時に急瞬に流れる電流に
よって電圧が低下することを防止するためのものであ
る。

【００４８】パワー素子ＰＷ０，…，ＰＷ７は、インジ
ェクタや点火プラグなどのアクチュエータを駆動するた
めの半導体であり、出力端子Ｄ０〜Ｄ７に接続されてい
る。

【００４９】次に、図４を用いて、本発明の一実施形態
による自動車制御システムに用いる多重通信回路の中の
ロジック回路の構成について説明する。図４は、本発明
の一実施形態による自動車制御システムに用いる多重通
信回路の中のロジック回路の構成を示すブロック図であ
る。

【００５０】ランダムタイミング発生回路１４１０は、
サンプルホールド回路１１００によるサンプリングタイ
ミングを決定するものであり、例えば、Ｍ系列符号発生
回路などを用いてランダムなタイミングを発生する。本
実施形態においては、サンプルホールド回路１１００が
発生するサンプリングタイミングをランダムなタイミン
グにしており、この理由については、図５〜図１１を用
いて後述する。なお、アクチュエータを駆動するタイミ
ングを考慮して、サンプルホールド回路１１００のサン
プリングタイミングとアクチュエータの駆動タイミング
が一致しないようにしている。即ち、サンプルホールド
回路１１００のサンプリングタイミングとアクチュエー
タの駆動タイミングが一致すると、アクチュエータの駆
動に発生する高周波ノイズが、センサ若しくはセンサと
サンプルホールド回路１１００を接続する配線によって
拾われて、ノイズ信号としてセンサ信号に重畳してしま
うのを避けるためである。

【００５１】クロック信号発生回路１４２０は、データ
通信周波数ｆｓの４倍の周波数４ｆｓのクロックを発生
し、１ビット通信データの間に３ヶ所の通信データのサ
ンプリングタイミングが得られるようにしている。

【００５２】タイミングロジック回路１４３０は、１ビ
ット通信データの間に３ヶ所の通信データのサンプリン
グタイミングを発生するとともに、その内の１つのタイ
ミングで、データ入力Ｄ＿Ｒｘから入力する通信データ
をサンプリングして、データ信号ＳＤをマネジメントロ
ジック１４４０に入力する。

【００５３】排他的論理和ゲート１４５０は、マネジメ
ントロジック１４４０からデータ出力Ｄ＿Ｔｘに出力さ
れる出力信号の送信レベルと、タイミングロジック回路
１４３０によって検出されたデータ信号ＳＤの受信レベ
ルに差があるときに、出力がＨｉレベルになり、多重通
信回路同士の通信データの衝突が発生していることを検
出する。

【００５４】マネジメントロジック１４４０は、ロジッ
ク回路１４００の全体の制御を管理するものであり、通
信データの送信，受信のためのシーケンス回路であり、
後に示す通信プロトコルに添って全体が動作するように
構成されている。

【００５５】次に、図５〜図１１を用いて、本発明の一
実施形態による自動車制御システムに用いる多重通信回
路におけるノイズ対策について説明する。最初に、図５
を用いて、本実施形態によるノイズ対策の原理について
説明する。図５は、本発明の一実施形態による自動車制
御システムに用いる多重通信回路におけるノイズ対策の
原理説明図である。

【００５６】多重通信装置１０００は、アクチュエータ
等を駆動する高電圧や大電流のオンオフを行うパワー素
子ＰＷ０，…，ＰＷ７を内蔵している。また、パワー素
子ＰＷ０，…，ＰＷ７は、多重通信装置１０００の外部
に設置される場合もある。パワー素子ＰＷは、例えば、
自動車の点火プラグやインジェクタなどアクチュエータ
のオンオフを制御するスイッチ回路である。アクチュエ
ータがオンオフすると、高電圧，大電流の急峻な変化が
発生して、高周波の電磁ノイズを発生する。

【００５７】これらの外部から放射される高周波ノイズ
によるサンプリング誤差を低減するために、本実施形態
においては、サンプルホールド回路１１００のサンプリ
ングタイミングをランダムにするランダム化処理を行っ
ている。

【００５８】ここで、図５に示すように、センサ信号を
１０Ｈｚの正弦波信号ｆａとし、高周波ノイズを９０Ｈ
ｚの正弦波信号ｆｓとして説明する。サンプルホールド
回路１１００のサンプリングタイミングを、１０ｍｓ周
期で一定とすると、サンプリングタイミングは、時刻Ｔ
０，Ｔ１，…，Ｔ１０となる。この一定周期のサンプリ
ングタイミングで、センサ信号と高周波ノイズをサンプ
リングすると全く同じものとしてサンプリングすること
になり、９０Ｈｚの高周波ノイズがあると、本来それ以
外何も信号が無くても、１０Ｈｚの信号が入力されたと
誤認してしまうことになる。

【００５９】それに対して、図５において、時刻Ｔ７の
部分のサンプリングタイミングをランダム化処理によ
り、±５ｍｓの範囲でランダムに変化させて、１０Ｈｚ
の信号をサンプリングすると、得られるサンプリング値
は、時刻Ｔ７において１０ｍｓ周期でサンプリングした
ときの値に近い値を得ることができる。しかし、９０Ｈ
ｚ信号をサンプリングすると、サンプリングした値は、
サンプリングのタイミングに応じて、±１の範囲で変動
するため、どの値をとるかわからないものである。即
ち、１０Ｈｚの信号に対しては、サンプリングデータの
中に１０Ｈｚ成分を十分に含んでいるが、９０Ｈｚの信
号に対しては、サンプリングデータがほとんどホワイト
ノイズ状になる。これは、９０Ｈｚの信号成分がスペク
トル拡散されていることである。

【００６０】以上の説明では、時刻Ｔ７の部分のサンプ
リングタイミングをランダム化処理により、±５ｍｓの
範囲でランダムに変化させるものとしたが、全ての時刻
Ｔ０，Ｔ１，…，Ｔ１０において、サンプリングタイミ
ングをランダム化処理により、±５ｍｓの範囲でランダ
ムに変化させることにより、１０Ｈｚの信号に対して
は、サンプリングデータの中に１０Ｈｚ成分を十分に含
んむことになり、９０Ｈｚの信号に対しては、サンプリ
ングデータがほとんどホワイトノイズ状になる。

【００６１】本実施形態においては、図４において説明
したように、ランダムタイミング発生回路１４１０を用
いて、サンプルホールド回路１１００によるサンプリン
グタイミングを、ランダムなタイミングとしている。

【００６２】次に、図６〜図１１を用いて、本発明の一
実施形態による自動車制御システムに用いる多重通信回
路におけるノイズ対策のためのサンプリング時刻の乱れ
と、サンプリング結果について説明する。図６は、本実
施形態によるランダムタイミング発生回路１４１０が発
生するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨのサンプリングタイミ
ングの乱れを示す波形図である。また、図７は、本実施
形態によるランダムタイミング発生回路１４１０が発生
するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨのサンプリングタイミン
グの乱れの周波数特性を示す図である。

【００６３】図６において、横軸は、時間を示してお
り、図示するように、ランダムなタイミングのサンプル
タイミング信号を出力している。また、そのときの周波
数特性は、図７に示すようになっている。図７の横軸
は、周波数を示しており、ほぼ全周波数帯域において、
強度は一定となっており、ホワイトノイズ状となってい
る。

【００６４】次に、図８及び図９を用いて、図６に示し
たランダムなタイミングのサンプルタイミング信号を用
いて、センサ信号の一例である０．１Ｈｚの信号をサン
プリングした場合の結果について説明する。

【００６５】図８は、本実施形態によるランダムタイミ
ング発生回路１４１０が発生するランダムなサンプリン
グタイミングを有するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨを用い
て、０．１Ｈｚの信号をサンプリングした結果を示す図
であり、図９は、本実施形態によるランダムタイミング
発生回路１４１０が発生するランダムなサンプリングタ
イミングを有するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨを用いて、
０．１Ｈｚの信号をサンプリングした結果の周波数特性
を示す図である。

【００６６】サンプリング対象の信号は、周波数が０．
１Ｈｚであり、その信号強度は、±１．０の正弦波の信
号とする。サンプリングされた結果は、図８に示すよう
に、正弦波の信号をサンプリングすることができ、しか
も、サンプリングされた信号強度は、ほぼ±１の値とな
っている。また、図９に示すように、０．１Ｈｚのとこ
ろに信号強度のピークがあることから、０．１Ｈｚの信
号がサンプリングされていることが明らかである。即
ち、振幅が±１．０の０．１Ｈｚのセンサ信号は、多少
誤差を生じるが、比較的正確にサンプリングできる。

【００６７】なお、ロジック回路によって設定されたサ
ンプリングタイミングのサンプリング周期の周波数成分
の周波数特性は、図７に示すように、ほぼ全周波数帯域
において、強度は一定となっており、ホワイトノイズ状
となっているが、これを、図７に破線で示すように、ア
ナログセンサによって検出するアナログ信号の周波数帯
域の成分を減衰するように、サンプリングタイミングを
設定してもよいものである。このように、アナログセン
サによって検出するアナログ信号の周波数帯域の成分を
減衰することによって、図８に示す信号強度を高めるこ
とができる。このとき、図１０に示すノイズの強度は、
さほど変化がないものであるため、Ｓ／Ｎ比を改善する
ことができる。

【００６８】次に、図１０及び図１１を用いて、図６に
示したランダムなタイミングのサンプルタイミング信号
を用いて、高周波ノイズの一例である９９．９Ｈｚの信
号をサンプリングした場合の結果について説明する。

【００６９】一方、図１０は、本実施形態によるランダ
ムタイミング発生回路１４１０が発生するランダムなサ
ンプリングタイミングを有するサンプリング信号Ｄ＿Ｓ
Ｈを用いて、９９．９Ｈｚの信号をサンプリングした結
果を示す図であり、図１０は、本実施形態によるランダ
ムタイミング発生回路１４１０が発生するランダムなサ
ンプリングタイミングを有するサンプリング信号Ｄ＿Ｓ
Ｈを用いて、９９．９Ｈｚの信号をサンプリングした結
果の周波数特性を示す図である。

【００７０】サンプリング対象の信号は、周波数が９
９．９Ｈｚであり、その信号強度は、±１．０の正弦波
の信号とする。サンプリングされた結果は、図１０に示
すように、ノイズ状の信号をサンプリングすることにな
り、しかも、サンプリングされた信号強度は、±０の近
傍の値となっている。また、図１１に示すように、信号
強度のピークが存在しないことから、振幅が±１の９
９．９Ｈｚの高周波ノイズ信号はスペクトルが拡散さ
れ、９９．９Ｈｚの信号はサンプリングされておらず、
高周波ノイズの影響を除去できることが明らかである。

【００７１】なお、上述した例のように、±５ｍｓの範
囲でサンプリングタイミングをランダム化する場合に、
ランダム化の最小変化時間幅（分解能）が１μｓである
とすると、１ＭＨｚ付近のノイズ信号が、エイリアシン
グ（ａｌｉａｓｉｎｇ）現象によって、被測定周波数帯
域に現れる。即ち、１μｓの等間隔でサンプリングした
場合と同じエイリアシング現象が発生する。しかしなが
ら、かかる信号に対しては、図２に示したように、ロー
パスフィルタ２１１１０をＡ／Ｄ変換器２１２０の前に
挿入し、ローパスフィルタ２１１１０のカットオフ周波
数を５００Ｈｚとすることにより、１ＭＨｚ付近のノイ
ズの影響を除去することが可能となる。なお、このカッ
トオフ周波数は、データバスＤＢに情報を伝送する際に
必要な周波数帯域の上限より高くする必要がある。も
し、低い場合はランダム化の最小変化時間幅（分解能）
をさらに細かくすればよい。

【００７２】このように本実施形態においては、被測定
周波数帯域に関係なく、ＬＰＦ２１１０のカットオフ周
波数を自由に設定できるため、カットオフ周波数を高く
することにより集積回路に内蔵させ、低コストと高信頼
性を両立させることができる。

【００７３】また、ここではサンプリングタイミングと
して、図７に示すようにホワイトノイズ的なランダム信
号を用いているが、低周波成分の少ないランダム信号を
用いることによりセンサ信号の誤差を小さく抑えること
ができる。これは、低周波成分が本来必要とする被測定
周波数帯、即ちセンサー信号の周波数成分と重なってい
るためである。

【００７４】また、取り込み信号がセンサ信号ではな
く、アナログの音声や映像信号であっても低コストでデ
ィジタル化できることは明らかであり、有効である。

【００７５】また、以上は紛れ込んでしまった高周波ノ
イズに対する対応であったが、上述したように、アクチ
ュエータのオンまたはオフ信号発生時刻とセンサ信号の
サンプリングタイミングが、ノイズ回避のために予め定
めた一定時間以上異なることようにしているので、例え
ば、エンジン制御に於ける点火プラグやインジェクタな
どの大電力を要するアクチュエータのオンオフ駆動を行
うパワー素子ＰＷ０，…，ＰＷ７の立ち上がりや立ち下
がり時点を含む所定の時間範囲内でセンサ信号をサンプ
リングしないようにすることにより、高周波ノイズの紛
れ混みを未然にふせぐことができる。特に、本実施形態
においては、サンプリング周期がランダムで良いため、
アクチュエータのオンオフ時にサンプリングを回避する
ことは容易に行えるものである。

【００７６】次に、図１２を用いて、本発明の一実施形
態による自動車制御システムに用いる制御装置のより詳
細な構成について説明する。図１２は、本発明の一実施
形態による自動車制御システムに用いる制御装置の詳細
な構成を示すブロック図である。

【００７７】データ入力端子ＤＡＴＡと、インターフェ
ース（Ｉ／Ｆ）回路２１００の間には、サージ保護回路
２３００が配置されている。サージ保護回路２３００
は、ダイオード２３１０，２３２０と、抵抗２３３０と
により構成されており、データバスＤＢに印加されるサ
ージに対する保護を行っている。更に、データバスＤＢ
上を伝送されてくる伝送信号は、抵抗２１１１とコンデ
ンサ２１１２とによって構成されるローパスフィルタ
（ＬＰＦ）回路により、高周波ノイズをカットして、Ａ
／Ｄ変換器２１２０に入力する。なお、ＬＰＦ２１１０
のカットオフ周波数は、サンプリングタイミングのラン
ダム化の最小変化時間幅（分解能）と関係があり、例え
ば、ランダム化の最小変化時間幅（分解能）が１μｓで
あるとすると、カットオフ周波数は５００Ｈｚ以下であ
れば良いものである。

【００７８】アナログスイッチ２４００は、データバス
ＤＢにディジタルの通信データを送信する機能を有し、
図３において説明したアナログスイッチ１３３０と同じ
働きをする。ロジック回路２１３０の端子Ｄ＿Ｔｘから
出力する信号によりオン・オフして、ディジタル信号を
データバスＤＢに出力する。

【００７９】ロジック回路２１３０は、端子Ｄ＿Ｔｘか
らのディジタル出力及び端子Ｄ＿Ｒｘからのディジタル
入力とともに、Ａ／Ｄ変換器２１２０の動作タイミング
を制御する。ロジック回路２１３０は、端子Ｄ＿ｓｔか
らＡ／Ｄ変換の開始信号をＡ／Ｄ変換器２１２０を供給
すると、Ａ／Ｄ変換器２１２０はＡ／Ｄ変換を開始す
る。Ａ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器２１２０
は、ロジック回路２１３０の端子Ｄ＿ｅｎに対して、Ａ
／Ｄ変換の終了信号を与える。この終了信号に基づい
て、ロジック回路２１３０は、Ａ／Ｄ変換されたディジ
タル信号Ｄ＿Ａ０〜Ｄ＿Ａ７を取り込む。

【００８０】また、ロジック回路２１３０は、１チップ
マイクロコンピュータ２２００との通信データを一時的
に記憶するメモリを内蔵している。１チップマイクロコ
ンピュータ２２００は、アドレスバスＡ０〜Ａ７とデー
タバスＤ０〜Ｄ７を用いて通信データのやりとりを行
う。ＣＳ端子は、アドレスが有効であることを示す信号
を出力する。ＲＤ端子は、アドレスで示された場所にデ
ータを出力するときにＨｉレベルにする。また、ＷＲ端
子は、アドレスで示された場所のデータを入力するとき
にＨｉレベルにする。これらの端子を用いて、ロジック
回路２１３０に内蔵されたメモリのデータを読み書きす
る。さらに、ＩＮＴ端子は、割り込み要求受付端子であ
り、通信データの受信完了時などに割り込み要求があ
る。

【００８１】次に、図１３を用いて、本発明の一実施形
態による自動車制御システムに用いる制御装置の中のロ
ジック回路の構成について説明する。図１３は、本発明
の一実施形態による自動車制御システムに用いる制御装
置の中のロジック回路の構成を示すブロック図である。

【００８２】クロック信号発生回路２１３２と、排他的
論理和ゲート２１３５と、タイミングロジック回路２１
３３とは、それぞれ、図４において説明したクロック信
号発生回路１４２０，排他的論理和ゲート１４５０，タ
イミングロジック回路１４３０と同じ働きをするもので
ある。

【００８３】ＣＰＵインターフェースメモリ２１３１
は、１チップマイクロコンピュータ２２００の動作速度
と通信速度が一致しないために、１チップマイクロコン
ピュータ２２００からアクセスするときは高速で行い、
通信を行うときは低速でアクセスし、同期を取れるよう
にしたメモリである。マネジメントロジック回路５００
は、ロジック回路２１３０の全体を管理するものであ
り、通信データの送信，受信のためのシーケンス回路で
ある。マネジメントロジック回路５００は、図１６を用
いて後述する通信プロトコルに添って全体が動作するよ
うに構成されている。

【００８４】次に、図１４を用いて、本発明の一実施形
態による自動車制御システムに用いる制御装置のロジッ
ク回路の中のタイミングロジック回路の構成について説
明する。図１４は、本発明の一実施形態による自動車制
御システムに用いる制御装置のロジック回路の中のタイ
ミングロジック回路の構成を示すブロック図である。

【００８５】タイミングロジック回路２１３３は、デー
タバスＤＢを介して、多重通信回路１０００から送られ
てくるデータの取り込みタイミングを同期化するもので
ある。

【００８６】クロック発振器２１３２は、通信データの
周波数ｆｓの４倍の周波数のクロック信号４ｆｓを発生
する。抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１、ＡＮＤゲートＡＮ
Ｄ１からなる回路により通信データの変化タイミングを
検出する。クロック発振器２１３２は、この通信データ
の変化タイミングで、フリップフロップＦＦ１，ＦＦ２
のリセットを行い、通信データに同期化する。

【００８７】ここで、図１５を用いて、通信同期化及び
取り込みタイミングについて説明する。図１５は、本発
明の一実施形態による自動車制御システムに用いる制御
装置のの中のタイミングロジック回路における通信デー
タの通信同期化及び取り込みタイミングのタイミングチ
ャートである。

【００８８】本実施形態においては、通信データの１ビ
ットを４つのセグメントに分け、セグメント３の開始で
通信データの取り込みを行うようにしている。

【００８９】図１５（Ａ）に示すように、データバスＤ
Ｂの電圧が変化する。そして、通信データの変化タイミ
ングでセグメントが０になるように同期化を行い、連続
した長い通信データの受信時に取り込みタイミングのず
れによるエラーが起こらないようにしている。この同期
化は、上述したように、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１、
ＡＮＤゲートＡＮＤ１からなる回路により通信データの
変化タイミングを検出して行われる。

【００９０】さらに、ＪＫフリップフロップＦＦ１，Ｆ
Ｆ２は、４進カウンタを構成しており、セグメント３で
ＪＫフリップフロップＦＦ１，ＦＦ２の出力が、共にＨ
ｉレベルになり、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力がＨｉレ
ベルになる。ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力がＨｉレベル
になるタイミングで、ＤフリップフロップＦＦ３はデー
タバスＤＢの通信データをサンプリングするため、通信
データのサンプリング値ＳＤは正確なものとなる。

【００９１】即ち、本実施形態においては、通信データ
の１ビットを４つのセグメントに分け、セグメント３の
開始で通信データの取り込みを行うようにしているの
で、過渡応答が終了し、安定した時点での通信データを
得ることができる。

【００９２】なお、ここではセグメント数を４、取り込
みタイミングをセグメント３の開始時としているが、こ
れは通信データの過渡応答を観測した上で、最適なもの
に変更することが可能である。

【００９３】次に、図１６及び図１７を用いて、本実施
形態による制御装置の中の１チップマイクロコンピュー
タで行うフィルタ処理について説明する。図１６は、本
発明の一実施形態による自動車制御システムに用いる制
御装置のの中の１チップマイクロコンピュータの中のソ
フトウェアＬＰＦ２２１０機能ブロック図であり、図１
７は、本発明の一実施形態による自動車制御システムに
用いる制御装置の中の１チップマイクロコンピュータで
行うフィルタ処理のフローチャートである。

【００９４】ソフトウェアＬＰＦ２２１０は、検出した
アナログ信号が急激に変化した場合、これを外乱ノイズ
と判断し除去するためのフィルタブロックである。積算
要素２２１４の出力が、フィルタ処理されたアナログデ
ータｓｅｎｓ（ｎ）である。減算ブロック２２１１で
は、現在検出したアナログデータとブロック２２１５に
より１サンプル過去のアナログデータｓｅｎｓ（ｎ）の
差分をとる。この結果を増幅ブロック２２１２でゲイン
調整する。

【００９５】飽和ブロック２２１３は、入力があまり大
きな値である場合、これはノイズの影響であると判断し
飽和させる。積算ブロック２２１４では入力信号を積算
する。このループにより、積算ブロック２２１４の出力
は、徐々に入力するＡ／Ｄ変換後のデータに近づこうと
する。本方式は、ブロック２２１４にメモリが必要とな
るが、移動平均によるフィルタ処理等に比較して、メモ
リの容量に対する低域通過フィルタ効果を高くすること
ができる。

【００９６】図１７に示すフローチャートにおいて、ス
テップ１７１０において、ソフトＬＰＦ２２１０は、Ａ
／Ｄ変換後のデータを取り込む。ステップ１７２０にお
いて、減算ブロック２２１１及び増幅ブロック２２１２
は、減算及びゲイン調整を行う。

【００９７】さらに、ステップ１７３０において、飽和
ブロック２２１３は、入力値ＴＥＭＰが第１のレベルＬ
ＶＬ１を超えているか否かを判断し、超えている場合に
は、ステップ１７４０において、第１のレベルＬＶＬ１
に正側飽和処理を行う。また、ステップ１７５０におい
て、飽和ブロック２２１３は、入力値ＴＥＭＰが第２の
レベルＬＶＬ２より小さいか否かを判断し、小さい場合
には、ステップ１７６０において、第２のレベルＬＶＬ
２に負側飽和処理を行う。

【００９８】さらに、ステップ１７７０において、積算
ブロック２２１４は、積算処理を行い、処理を終了す
る。

【００９９】以上説明したように、本実施形態において
は、図２において説明したように、サンプルホールド回
路１１００のサンプリングタイミングをランダムにする
ランダム化処理を行って、高周波ノイズの影響を除去す
るとともに、さらに、サンプリング結果を平均化処理す
るソフトウェアＬＰＦ２２１０を用いても、不要な高周
波成分をカットするようにしており、高周波ノイズによ
る検出誤差をさらに、少なくすることができる。

【０１００】次に、図１８を用いて、本発明の一実施形
態による自動車制御システムに用いる制御装置と多重通
信回路との間のデータ伝送の際に用いる通信プロトコル
について説明する。図１８は、本発明の一実施形態によ
る自動車制御システムに用いる制御装置と多重通信回路
との間のデータ伝送の際に用いる通信プロトコルの説明
図である。

【０１０１】図１８に示すように、制御装置２０００か
ら多重通信回路１０００に送られる通信データは、スタ
ートオブフレーム（１）と、アビトレーションフィール
ド（２）と、通信データ数Ｎ（３）と、通信データフィ
ールド（４）と、ＣＲＣフィールド（５）と、Ａｃｋフ
ィールド（６）と、エンドオブフレーム（７）と、イン
タフレームスペース（８）とから構成されている。

【０１０２】スタートオブフレーム（１）は、１ビット
分のＬｏｗレベルの信号である。ＬｏｗレベルはＨｉレ
ベルより優先される回路構成になっているため、通信を
スタートさせたい制御装置２０００や多重通信回路１０
００は、まず、このＬｏｗレベルを出力する。

【０１０３】アビトレーションフィールド（２）は、例
えば、８ビットの各多重通信回路や制御装置に固有のア
ドレスである。ここでアドレスの全てのビットがＬｏｗ
である多重通信回路（若しくは制御装置）とアドレスの
いずれかのビットがＨｉである多重通信回路（若しくは
制御装置）が同時に通信した場合に、Ｌｏｗレベルが優
先されるためアドレスのいずれかのビットがＨｉである
多重通信回路（若しくは制御装置）は、Ｈｉレベルを出
力したにもかかわらずデータバスＤＢはＬｏｗレベルで
あるため、他の多重通信回路（若しくは制御装置）と衝
突していると判断し、この通信が終了するまで通信デー
タの出力をキャンセルして受信モードとすることによ
り、通信データの衝突による混乱を回避する。

【０１０４】通信データ数Ｎ（３）が設定され、通信デ
ータフィールド（４）で示す通信データの量が設定され
る。

【０１０５】通信データフィールド（４）は、伝送した
い通信データのフィールードである。図示の例では、ア
ナログセンサ信号Ｓ０〜Ｓ７が通信データとして送られ
ている通信例を示している。この例では、時分割のアナ
ログ信号４チャンネル毎に、ＬｏｗレベルとＨｉレベル
の組み合わせを挿入し、アナログデータの取り込み同期
の基準にしている。即ち、ＬｏｗレベルとＨｉレベル
の組み合わせのエッジを検出し、アナログデータのサン
プリングタイミングが高精度になるように補正する。な
お、制御装置２０００から多重通信回路１０００にデー
タを送信する際には、アナログセンサ信号に代えて、デ
ィジタルデータが送られる。

【０１０６】ＣＲＣフィールド（５）は、通信データに
エラーがないかどうか判別するために用いる。このＣＲ
Ｃ（ＣｙｃｌｉｃＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＣｏｄｅ）
フィールドには、ディジタル部分のデータを高次の多項
式とみなし、予め定めた生成多項式で乗算し、余った乗
余を格納してある。受け側では、受信したＣＲＣフィー
ルドを含むディジタルデータ部分を、同じ生成多項式で
乗算し、余りがなければ通信が正常に行われたと判断す
る。このことにより、通信の信頼性を大幅に向上させる
ことができる。

【０１０７】Ａｃｋフィールド（６）は、正常に受信で
きたかどうか確認のために、正常に受信できた場合は受
信側からＬｏｗレベル、Ｈｉレベルを送信し、エラーが
発生した場合は受信側からＨｉレベル、Ｈｉレベルを送
信する。

【０１０８】エンドオブフレーム（７）は、７ビットの
連続したＨｉレベル信号とし、送信，受信の終了を示し
ている。

【０１０９】インタフレームスペース（８）は、３ビッ
トの連続したＨｉレベル信号としフレーム間の区切りを
示している。

【０１１０】なお、アビトレーションフィールド（２）
〜ＣＲＣフィールド（５）までの間で、同一レベルが５
ビット連続する場合は、１ビットの反転データを付加し
て送信し、通信の同期をとるようにしている。受信側で
は、この付加された１ビットはデータとしては削除す
る。

【０１１１】以上説明したようにして、本実施形態によ
れば、サンプルホールド回路１１００のサンプリングタ
イミングをランダムにするランダム化処理を行って、高
周波ノイズの影響を除去する。

【０１１２】さらに、サンプリング結果を平均化処理す
るソフトウェアＬＰＦ２２１０を用いても、不要な高周
波成分をカットするようにしており、高周波ノイズによ
る検出誤差をさらに、少なくすることができる。

【０１１３】次に、図１９を用いて、本発明の第２の実
施形態による自動車制御システムに用いる多重通信回路
及び制御装置の概略の構成について説明する。図１９
は、本発明の第２の実施形態による自動車制御システム
に用いる多重通信回路及び制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。なお、図２と同一符号は同一部分を示
している。

【０１１４】本実施形態においては、２つのサンプルホ
ールド回路１１００−１，１１００−２と、２つのアナ
ログマルチプレクサ回路１２００−１，１２００−２を
備えている。

【０１１５】ロジック回路１４００Ｘは、サンプルホー
ルド回路１１００−１，１１００−２のサンプリングタ
イミングを決定し、サンプルホールド回路１１００−
１，１１００−２にサンプリングタイミング信号Ｄ＿Ｓ
Ｈ１，Ｄ＿ＳＨ２をそれぞれ出力する。ここで、本実施
形態においては、複数の信号をそれぞれサンプルホール
ドするサンプリングタイミングは、一定周期ではなく、
変えるようにしている。アナログマルチプレクサ回路１
２００−１，１２００−２の出力は、ロジック回路１４
００Ｘから出力される切換信号Ｄ＿ＳＨ１／ＳＨ２によ
って、切換回路１２５０を切換えて出力される。

【０１１６】データバスＤＢの混雑などにサンプルホー
ルド回路１１００−１に記憶されたアナログセンサ信号
の出力を待つ間でも、サンプルホールド回路１１００−
２を用いることにより、アナログセンサ信号を記憶する
ことができる。従って、データ通信の信頼性を向上させ
ることができる。

【０１１７】以上のようにして、本実施形態によれば、
データバスＤＢの混雑に対する余裕度の大きくすること
ができる。

【０１１８】

【発明の効果】本発明によれば、Ａ／Ｄ変換の変換タイ
ミングに自由度を与えることにより、確実にＡ／Ｄ変換
が行え、自動車制御システムによる自動車制御の信頼性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による自動車制御システム
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態による自動車制御システム
に用いる多重通信回路及び制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本発明の一実施形態による自動車制御システム
に用いる多重通信回路の詳細な構成を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の一実施形態による自動車制御システム
に用いる多重通信回路の中のロジック回路の構成を示す
ブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態による自動車制御システム
に用いる多重通信回路におけるノイズ対策の原理説明図
である。

【図６】本実施形態によるランダムタイミング発生回路
１４１０が発生するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨのサンプ
リングタイミングの乱れを示す波形図である。

【図７】本実施形態によるランダムタイミング発生回路
１４１０が発生するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨのサンプ
リングタイミングの乱れの周波数特性を示す図である。

【図８】本実施形態によるランダムタイミング発生回路
１４１０が発生するランダムなサンプリングタイミング
を有するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨを用いて、０．１Ｈ
ｚの信号をサンプリングした結果を示す図である。

【図９】本実施形態によるランダムタイミング発生回路
１４１０が発生するランダムなサンプリングタイミング
を有するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨを用いて、０．１Ｈ
ｚの信号をサンプリングした結果の周波数特性を示す図
である。

【図１０】本実施形態によるランダムタイミング発生回
路１４１０が発生するランダムなサンプリングタイミン
グを有するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨを用いて、９９．
９Ｈｚの信号をサンプリングした結果を示す図である。

【図１１】本実施形態によるランダムタイミング発生回
路１４１０が発生するランダムなサンプリングタイミン
グを有するサンプリング信号Ｄ＿ＳＨを用いて、９９．
９Ｈｚの信号をサンプリングした結果の周波数特性を示
す図である。

【図１２】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置の詳細な構成を示すブロック図であ
る。

【図１３】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置の中のロジック回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図１４】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置のロジック回路の中のタイミングロ
ジック回路の構成を示すブロック図である。

【図１５】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置のの中のタイミングロジック回路に
おける通信データの通信同期化及び取り込みタイミング
のタイミングチャートである。

【図１６】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置のの中の１チップマイクロコンピュ
ータの中のソフトウェアＬＰＦ２２１０機能ブロック図
である。

【図１７】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置の中の１チップマイクロコンピュー
タで行うフィルタ処理のフローチャートである。

【図１８】本発明の一実施形態による自動車制御システ
ムに用いる制御装置と多重通信回路との間のデータ伝送
の際に用いる通信プロトコルの説明図である。

【図１９】本発明の第２の実施形態による自動車制御シ
ステムに用いる多重通信回路及び制御装置の概略構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ｃ，１０
００Ｄ…多重通信回路１１００…サンプルホールド回路１２００…マルチプレクサ回路１３００…Ｉ／Ｆ回路１４００…ロジック回路１４１０…ランダムタイミング発生回路１４３０…タイミングロジック回路２０００…制御装置２１００…ロジック回路２２００…１チップマイクロコンピュータ２２１０…ソフトＬＰＦＤＢ…データバス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大場衛茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車の状態を検出するアナログセンサ
と、自動車の動作を制御するアクチュエータと、上記アナログセンサと上記アクチュエータの少なくとも
一方に接続され、接続されている上記アナログセンサの
検出信号をデータバスに伝送し、接続されている上記ア
クチュエータに制御信号を出力する通信回路と、上記データバスを介して伝送された上記検出信号に基づ
いて自動車を制御する制御信号を上記データバス及び通
信回路を介して上記アクチュエータに伝送する制御装置
とを有する自動車制御システムにおいて、上記通信回路は、上記アナログセンサの検出信号をサンプリングしてホー
ルドするサンプルホールド回路と、上記サンプルホールド回路におけるサンプリングタイミ
ングを設定するロジック回路とを備えるとともに、上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、一定の周期の時刻を含む所定の時間の範囲内で、
時間的に変位されて設定されることを特徴とする自動車
制御システム。
【請求項２】請求項１記載の自動車制御システムにおい
て、上記制御装置は、上記通信回路から伝送されてくる検出信号のデータを平
均化する平均化手段を備えたことを特徴とする自動車制
御システム。
【請求項３】請求項１記載の自動車制御システムにおい
て、上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、上記アクチュエータに制御信号を出力するタイミ
ングと異ならせたタイミングで設定されることを特徴と
する自動車制御システム。
【請求項４】請求項１記載の自動車制御システムにおい
て、上記通信回路は、複数のアナログセンサの検出信号をサンプリングしてホ
ールドする複数のサンプルホールド回路と、上記複数のサンプルホールド回路の出力信号を選択する
マルチプレクサ回路とを備え、上記複数のアナログセンサの検出信号を時分割多重化し
て上記データバスを介して上記制御装置に伝送するとと
もに、時分割多重して伝送される複数のアナログ信号の所定の
サイクル毎に、ローレベルとハイレベルの組合せのデー
タを伝送することを特徴とする自動車制御システム。
【請求項５】請求項４記載の自動車制御システムにおい
て、上記制御装置は、上記通信回路から伝送されてくる上記
ローレベルとハイレベルの組合せのデータに基づいて同
期化して、伝送されてくるデータの周波数の複数倍のク
ロックを用いて、伝送されてくる信号の取り込みタイミ
ングを設定して、信号の取り込みを行うことを特徴とす
る自動車制御システム。
【請求項６】請求項４記載の自動車制御システムにおい
て、上記通信回路は、伝送する通信データに基づいてエラー
訂正コードＣＲＣを生成して、伝送する通信データと共
に伝送し、上記制御装置は、伝送されたエラー訂正コードＣＲＣを
用いて、伝送された通信データのエラー判別を行うこと
を特徴とする自動車制御システム。
【請求項７】請求項１記載の自動車制御システムにおい
て、上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、一定の周期の時刻を含む所定の時間の範囲内で、
時間的にランダムに変位されて設定されることを特徴と
する自動車制御システム。
【請求項８】請求項７記載の自動車制御システムにおい
て、上記ロジック回路は、上記ロジック回路によって設定さ
れたサンプリングタイミングのサンプリング周期の周波
数成分の内、上記アナログセンサによって検出するアナ
ログ信号の周波数帯域の成分を減衰されるように、サン
プリングタイミングを設定することを特徴とする自動車
制御システム。
【請求項９】自動車の状態を検出する複数のアナログセ
ンサと、自動車の動作を制御する複数のアクチュエータと、上記アナログセンサと上記アクチュエータの少なくとも
一方に接続され、接続されている上記アナログセンサの
検出信号をデータバスに伝送し、接続されている上記ア
クチュエータに制御信号を出力する複数の通信回路と、上記データバスを介して伝送された上記検出信号に基づ
いて自動車を制御する制御信号を上記データバス及び通
信回路を介して上記アクチュエータに時分割多重化して
伝送する複数の制御装置とを有する自動車制御システム
において、上記複数の通信回路は、それぞれ、上記複数のアナログセンサの検出信号をサンプリングし
てホールドする複数のサンプルホールド回路と、上記複数のサンプルホールド回路の出力信号を選択する
マルチプレクサ回路と、上記サンプルホールド回路におけるサンプリングタイミ
ングを設定するロジック回路とを備えるとともに、上記ロジック回路が設定する上記サンプリングタイミン
グは、一定の周期の時刻を含む所定の時間の範囲内で、
時間的に変位されて設定し、上記複数の制御装置は、それぞれ、上記複数の通信回路の中の所定の通信回路から伝送され
てくる上記検出信号に基づいて自動車を制御する制御信
号を生成し、この制御信号を上記データバス及び上記複
数の通信回路の中の所定の通信回路を介して上記アクチ
ュエータに時分割多重化して伝送することを特徴とする
自動車制御システム。