特表 2023-538558 コントロールユニットのアナログ入力の数を削減するための方法、および、システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-08

(54)【発明の名称】コントロールユニットのアナログ入力の数を削減するための方法、および、システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/12 20060101AFI20230901BHJP

   F02N 11/08 20060101ALI20230901BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20230901BHJP

【ＦＩ】

H02P27/12

F02N11/08 V

F02D45/00 370

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023511672

(86)(22)【出願日】2021-08-05

(85)【翻訳文提出日】2023-02-14

(86)【国際出願番号】 EP2021071828

(87)【国際公開番号】W WO2022037949

(87)【国際公開日】2022-02-24

(31)【優先権主張番号】102020210555.3

(32)【優先日】2020-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】ミューラー，ジョナサン

(72)【発明者】

【氏名】フィッシャー，ウォルフガング

【テーマコード（参考）】

3G384

5H505

【Ｆターム（参考）】

3G384AA27

3G384BA39

3G384DA44

3G384EE01

3G384FA28Z

3G384FA56Z

3G384FA64Z

3G384FA86Z

5H505AA16

5H505CC04

5H505EE48

5H505FF01

5H505FF02

5H505HB01

5H505JJ24

5H505LL22

5H505PP02

(57)【要約】

【課題】
【解決手段】本発明は、コントロールユニット（１６）のアナログ入力の数を削減するための装置並びに方法に関する。コントロールユニット（１６）の１つのアナログ入力に、少なくとも２つの互いに異なる物理的な信号が伝送されることが、提案される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータとして構成された整流器（１４）を有するコントロールユニット（１６）のアナログ入力の数を削減するための方法において、前記コントロールユニット（１６）の１つのアナログ入力に、少なくとも２つの互いに異なる物理的な信号を伝送する、コントロールユニット（１６）のアナログ入力の数を削減するための方法。

【請求項2】

前記信号が電流信号であってよい、請求項１記載の方法。

【請求項3】

インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータが使用されている場合、内燃機関（１１）を、停止状態から、１００回転／分～４００回転／分の間の範囲内、特に３００回転／分、好適には１０００回転／分よりも小さい回転数にもたらすために、スタータとしての駆動制御中においてのみアナログ電流測定が必要とされるようにする、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータが使用されている場合、２つの相電流を測定し、２つのラインを介してコントロールユニットに伝送させる、請求項３記載の方法。

【請求項5】

始動後に電流測定の必要性はもはや存在しないので、エンジン作動中に別の信号を前記複数のラインを介して前記コントロールユニットに伝送させることができ、この際に前記コントロールユニット（１６）の既存のアナログ入力を使用することができる、請求項４記載の方法。

【請求項6】

前記信号がエンジン温度センサのアナログ信号であってよい、請求項５記載の方法。

【請求項7】

前記インバータ（１４）が内部の論理（４０）を有しており、前記論理（４０）は、インテグレーテッド・スタータ運転の場合に、電気機械の複数の相の電流信号をラインＳ１，Ｓ２を介して前記コントロールユニット（１６）に伝送させるために適している、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

２つの信号が共に、周波数多重化装置によって１つのライン上にあるようにすることができる、請求項１記載の方法。

【請求項9】

本発明による方法を実施するためのシステム（１０）であって、内燃機関（１１）と電気機械（１２）と整流器（１４）とエンジンコントロールユニットとして構成されたコントロールユニット（１６）とを有しており、前記整流器（１２）が、インバータとして構成されていて、制御ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を介して前記コントロールユニット（１６）に接続されている、本発明による方法を実施するためのシステム（１０）。

【請求項10】

前記整流器（１２）がバッテリ（１８）と電気的に接続されている、請求項９記載のシステム（１０）。

【請求項11】

前記電気機械（１２）が回転子（２０）および固定子（２２）を有しており、前記回転子（２０）が前記内燃機関（１１）のクランクシャフト（２４）に堅固にかつ相対回動不能に結合されている、請求項１０記載のシステム（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コントロールユニットのアナログ入力の数を削減するための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、コネクタの大きさを縮小しかつ複雑性を軽減するために、コントロールユニット内の入力信号を多重化する可能性について記載されている。この場合、主にデジタル信号が多重化される。しかしながら、この特許文献１では別個の多重化装置が設けられている。

【0003】

特許文献２には、様々なセンサデータがアナログ信号としてＥＣＵ内にインプットされ、この際に様々なセンサ信号が、多重化装置内で時分割多重化または周波数分割多重化されるシステムについて記載されている。しかしながらこの特許文献１でも別個の多重化装置が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国公開第１１２０１７００２９８９号明細書

【特許文献2】米国特許第１０４９００６０号明細書

【発明の概要】

【0005】

本発明は、特に二輪車用のコントロールユニットを備えた回路に関する。アナログ入力の数を制限するか、若しくは装備されているアナログ入力が少なすぎる場合、より多くの信号を処理できるようにするために、複数のアナログ信号が唯一のラインを介してコントロールユニット内に伝送されるようにしなければならない。

【0006】

このために、様々な形式の信号多重化が提案されている。一方では、複数の信号が同時に必要とされていないときに、複数の信号を時分割多重化することができる。他方では、例えば周波数分割多重化を実行することができる。

【発明の効果】

【0007】

本発明の利点は、二輪車のコントロールユニットのために、ｘ個の空いている入力よりも少ない数の入力でｘ個のアナログ信号を使用可能にするための解決策である。例えばインテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ（ＩＳＧ）が使用されている場合のために２つのアナログ電流測定が必要とされる。２つの相電流が測定され、２つのラインを介してコントロールユニットに伝送される。始動後に、電流測定の必要性はもはや存在しないので、エンジン作動中に電流情報の代わりに別の信号、例えばエンジン温度センサのアナログ信号等を、複数のラインを介してコントロールユニットに伝送することができる。これにより、コントロールユニットの既存のアナログ入力が使用され、ピンを空ける必要はない。典型的なコントロールユニットでは、多くの場合、新たな使用のために提供可能なピンは少なすぎる。

【0008】

さらに、２つの電流信号を１つのラインを介して多重化することも考えられる。しかしながら２つの電流は同時に必要とされるので、ここではもはやエンジン回転数範囲を用いて様々な時点で別の信号が選択されるのではなく、２つの信号は共に、例えば周波数多重化装置によってライン上に存在しなければならない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】コントロールユニットのアナログ入力の数を削減するための、本発明による方法を実施するための回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１には、内燃機関１１と、電気機械１２と、整流器１４と、エンジンコントロールユニットとして構成されたコントロールユニット１６とを有するシステム１０が概略的に示されており、このコントロールユニット１６によって本発明による方法が実行可能である。

【0011】

電気機械１２は、回転子２０および固定子２２を有している。回転子２０は、内燃機関１１のクランクシャフト２４に堅固にかつ相対回動不能に結合されている。

【0012】

回転数センサ２６によって、例えば適切に構成されたクランクシャフトの回転数並びに絶対位置を検出することができる。これらの値はコントロールユニット１６に供給され得る。

【0013】

整流器１２はインバータとして構成されていて、制御ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を介してコントロールユニット１６に接続されている。さらに、インバータ１２はバッテリ１８に電気的に接続されている。

【0014】

この実施例では、インバータから２つのアナログ信号Ｓ１およびＳ２がコントロールユニット１６に達している。例えばオートバイ等の二輪車のためにインテグレーテッド・スタータ・ジェネレータが使用されている場合、信号Ｓ１，Ｓ２は電流測定値である。２つの相電流が測定され、２つのラインを介してコントロールユニットに伝送される。

【0015】

信号Ｓ１，Ｓ２は、コントロールユニット１６の基板３０上でＡ／Ｄ変換器に伝送され、それによってコントロールユニット１６内に設けられたプロセッサが電流信号を読み取り、かつ評価することができる。

【0016】

インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータが、例えばオートバイ等の二輪車のために使用されている場合、アナログ電流測定は、内燃機関１１を停止状態から適切な高さの回転数にもたらすために、駆動制御中にだけ必要である。この場合、適切な回転数は、１００回転／分～４００回転／分の間の範囲内、特に３００回転／分である。回転数は、好適には１０００回転／分よりも小さい。この場合、電流信号は回転子２０の位置に関する情報を含んでいる。回転子２０が、前記範囲内の回転数に達すると、この位置情報は、回転数センサ２６と検出歯車とから成る回転数検出システムを介して提供される。始動後にもはや電流測定の必要性はなくなるので、エンジン作動中に電流情報の代わりに別の信号、例えばエンジン温度センサ等のアナログ信号を、複数のラインを介してコントロールユニットに伝送することができる。

【0017】

本発明は、コントロールユニット１６の１つのアナログ入力に２つの異なる物理的な信号を割り当てる解決策を提案する。

【0018】

アナログ入力の数を制限するために若しくは少なすぎる数のアナログ入力でより多くの信号を処理できるようにするために、多数のアナログ信号を唯一のラインを介してコントロールユニット１６に伝送させなければならない。このために、多くの異なる種類の信号多重送信が提案されている。一方では、信号は、これらの信号が同時に必要とされていないときに、時分割多重送信され得る。他方では、例えば周波数多重送信を実行することができる。

【0019】

したがって、本発明の実施例では、エンジン温度センサＴ_{Ｅｎｇｉｎｅ}の信号が直接的にコントロールユニット１６に伝送される代わりにインバータ１４に伝送される。これにより、コントロールユニット１６における１つのアナログ接続を削減することができる。

【0020】

インバータ１４は、内部に論理４０を有している。この内部の論理４０は、スタータ運転時に電気機械の２相の電流信号をラインＳ１，Ｓ２を介してコントロールユニット１６に伝送するために適している。規定通りの運転時に、つまり内燃機関１１の作動中に電気機械１２が電流を発生する代わりに、エンジン温度信号がコントロールユニット１６にラインＳ１，Ｓ２を介して伝送される。

【0021】

エンジン温度信号の代わりに、別の信号、例えばラムダセンサ、”Ｒｏｌｌ－Ｏｖｅｒ－Ｓｗｉｔｃｈ”「ロールオーバースイッチ」または空気温度センサの信号が使用されてもよい。選択的に、コントロールユニットの複数のアナログ入力が複数のデジタル入力に対応して再構成可能であれば、複数のデジタル入力が使用されてもよい。

【0022】

したがって、時分割多重方式を介してコントロールユニット１６において相応にアナログピンを削減することができる。このために、どの信号がちょうどアナログピンに伝送されるかを検知するコントロールユニット１６が必要とされる。

【0023】

この問題は、例えば電流信号が所定のエンジン回転数までだけインバータ１４によって伝送されることによって、解決される。例：電流信号が１０００回転／分のエンジン回転数までインバータ１４によって伝送される。エンジン回転数が＞１０００回転／分である場合、特に１５００回転／分から温度信号が伝送される。インバータ１４の電流センサの信号は、エンジン回転数に関する情報を提供する。相電流の周波数は、回転子の回転数、ひいては内燃機関のクランクシャフトの回転数に比例する。

【0024】

ＩＳＧ制御の開始前に、「インバータ制御」の入力に入力信号が伝わることはない。

【0025】

ＩＳＧ制御中に、高周波のＰＷＭ切替えが使用される。

【0026】

電流のアウトプットのための切替え条件は、温度ではなく、「インバータ制御」の入力における最小周波数であってよい。したがって、制御開始前および燃焼運転中に、必要とされるエンジン温度が提供される。始動中においてのみ、ひいては無視できる程度に短い間、実際の温度情報は省かれなければならない。

【0027】

時分割多重方式の代わりに、周波数分割多重方式が使用されてもよい。

【0028】

この場合、低周波数信号（例えば温度信号）も、また電流信号も伝送され、電流信号はより高い周波数帯域で伝送される。これは、どの時点においてもコントロールユニット１６内に２つの信号が提供可能である、という利点を有している。電流信号は、振幅変調を介して搬送周波数に変調される。搬送周波数は例えば５ｋＨｚである。しかしながら、２０ｋＨｚの搬送周波数も考えられる。

【0029】

低周波信号が搬送周波数に変調されることも考えられる。コントロールユニット１６内で、高周波スキャンを介して２つの信号が読み取られる。これは、どの時点においても、コントロールユニット１６におよびコントロールユニット１６内に２つの信号が提供可能である、という利点を有している。

【0030】

周波数分割多重化を介して２つの高周波の電流信号が１つのラインで伝送されることも考えられ、この場合、２つの高周波信号が１つのラインで伝送されなければならない。この場合、コントロールユニット１６内により多くの資源が必要とされる、という欠点がある。

【0031】

当業者に公知である別の変調法が使用されてもよい。

【0032】

この方法は、個別の信号の組合せに限定されない。場合によっては、インバータ１４のすべての電流情報が、適切な信号と「多重化」されてよい。それによって、場合によっては、コントロールユニット１６内のアナログピンの数を増やす必要なしに、電流測定チャネルの数を増やすことができる。

【0033】

適切な切替え条件が存在すれば、２つより多くの信号が１つのライン上にあってよい。例えば、１つの点検項目の前に任意の情報が１つのライン上に存在することが考えられる。この情報がもはや必要なくなると、直ちにその代わりに１つの電流信号が伝送される。相応の回転数に達すると、第３の情報、例えばエンジン作動中にだけ重要なラムダ信号等が伝送される。

【0034】

時分割多重方式も、また周波数分割多重方式も、適切なデジタル計算機を介してデジタルの形でインバータ１４のハードウエアで実現することができる。このような計算機が提供されなければ、アナログハードウエアで適切に実現されてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１０ システム
１１ 内燃機関
１２ 電気機械
１４ 整流器、インバータ
１６ コントロールユニット
１８ バッテリ
２０ 回転子
２２ 固定子
２４ クランクシャフト
２６ 回転数センサ
３０ 基板
４０ 論理
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 制御ライン
Ｓ１，Ｓ２ 信号

【図1】

【手続補正書】

【提出日】2023-02-14

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0003】

特許文献２には、様々なセンサデータがアナログ信号としてＥＣＵ内にインプットされ、この際に様々なセンサ信号が、多重化装置内で時分割多重化または周波数分割多重化されるシステムについて記載されている。しかしながらこの特許文献２でも別個の多重化装置が設けられている。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0013】

整流器１４はインバータとして構成されていて、制御ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を介してコントロールユニット１６に接続されている。さらに、インバータ１４はバッテリ１８に電気的に接続されている。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

インバータ１４は、内部に論理４０を有している。この内部の論理４０は、スタータ運転時に電気機械の２相の電流信号をラインＬ１，Ｌ２を介してコントロールユニット１６に伝送するために適している。規定通りの運転時に、つまり内燃機関１１の作動中に電気機械１２が電流を発生する代わりに、エンジン温度信号がコントロールユニット１６にラインＬ１，Ｌ２を介して伝送される。

【手続補正5】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータとして構成された整流器（１４）を有するコントロールユニット（１６）のアナログ入力の数を削減するための方法において、前記コントロールユニット（１６）の１つのアナログ入力に、少なくとも２つの互いに異なる物理的な信号を伝送する、コントロールユニット（１６）のアナログ入力の数を削減するための方法。

【請求項2】

前記信号が電流信号であってよい、請求項１記載の方法。

【請求項3】

インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータが使用されている場合、内燃機関（１１）を、停止状態から、１００回転／分～４００回転／分の間の範囲内、特に３００回転／分、好適には１０００回転／分よりも小さい回転数にもたらすために、スタータとしての駆動制御中においてのみアナログ電流測定が必要とされるようにする、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータが使用されている場合、２つの相電流を測定し、２つのラインを介してコントロールユニットに伝送させる、請求項３記載の方法。

【請求項5】

始動後に電流測定の必要性はもはや存在しないので、エンジン作動中に別の信号を前記複数のラインを介して前記コントロールユニットに伝送させることができ、この際に前記コントロールユニット（１６）の既存のアナログ入力を使用することができる、請求項４記載の方法。

【請求項6】

前記信号がエンジン温度センサのアナログ信号であってよい、請求項５記載の方法。

【請求項7】

前記インバータ（１４）が内部の論理（４０）を有しており、前記論理（４０）は、インテグレーテッド・スタータ運転の場合に、電気機械の複数の相の電流信号をライン（Ｌ１，Ｌ２）を介して前記コントロールユニット（１６）に伝送させるために適している、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

２つの信号が共に、周波数多重化装置によって１つのライン上にあるようにすることができる、請求項１記載の方法。

【請求項9】

本発明による方法を実施するためのシステム（１０）であって、内燃機関（１１）と電気機械（１２）と整流器（１４）とエンジンコントロールユニットとして構成されたコントロールユニット（１６）とを有しており、前記整流器（１４）が、インバータとして構成されていて、制御ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を介して前記コントロールユニット（１６）に接続されている、本発明による方法を実施するためのシステム（１０）。

【請求項10】

前記整流器（１２）がバッテリ（１８）と電気的に接続されている、請求項９記載のシステム（１０）。

【請求項11】

前記電気機械（１２）が回転子（２０）および固定子（２２）を有しており、前記回転子（２０）が前記内燃機関（１１）のクランクシャフト（２４）に堅固にかつ相対回動不能に結合されている、請求項１０記載のシステム（１０）。

【国際調査報告】