专利名称：Ad转换电路以及误差修正方法
技术领域：
本发明涉及将模拟信号转换为数字数据的AD转换电路以及AD转换电路中的误差修正方法。
背景技术：
一般地，汽车的发动机控制等的各种控制，由控制用微型计算机、CPU(以下，总称为微计算机)根据各种传感器的输出值来执行。由于传感器输出的信号是模拟信号，因此， 通过AD (模拟-数字)转换电路将其转换成数字数据并输入微计算机，但是，作为控制的基础的传感器的数据要求高精度，对于AD转换的精度也要求相当高的高精度化。例如，存在电动汽车和混合动力车所搭载的电池和马达的输入输出电压达到数百伏特的情况，对这样的电压要求将误差抑制在“几％”以内(例如，2%以内)进行计测，并转换为数字数据。作为AD转换中产生误差的主要要因，包括AD转换电路所具有的特性以及供给至 AD转换电路的电源电压的变动。基于AD转换电路的特性的误差是指所谓的量子化误差，一般产生士1 3LSB左右的误差。例如，在分辨能力IObit的AD转换电路中，令基准电压为 5V的情况下，士3LSB的误差相当于士 14. 7mV，计测到IV的电压时成为约1. 47%的误差。另外，通常，AD转换电路是将模拟电压值量子化的电路，该模拟电压值以与分辨能力相应地对电源电压或基准电压进行了分割的单位输入，在该AD转换电路的计测值中能够反映电源电压的变动。例如，存在下述可能性由于从车载电压调节器供给至搭载在车辆上的AD转换电路的电源电压存在士 2 %左右的变动，因而AD转换电路输出的计测值也包含士 2%左右的误差。为了减少这样的误差的影响，以往，提出了对AD转换电路的误差进行修正的方法 (例如，参照专利文献1、2)。专利文献1 JP-A-06-204868专利文献2 JP-A-2005-244771专利文献1中记载的模拟 数字转换电路，将修正用基准模拟电压输入至模拟 数字转换电路，根据将该修正用基准模拟电压转换为数字数据的值来求出数字转换误差，并存储求出的误差。然后，在将输入的模拟电压转换为数字数据时，以使转换得到的数字数据仅改变(shift)所存储的数字转换误差的量的方式进行修正。另外，专利文献2中记载的 A/D转换电路，预先将与输入电压相对应的修正值存储在存储器(memory)中，通过该修正值来修正对模拟电压值进行转换而得到的数字数据。但是，在上述现有的方法中，对AD转换的误差进行修正的精度存在界限，更进一步的高精度化比较困难。即，由于基于AD转换电路的特性的误差在进行计测的电压值的计测范围内不是一样的，因此，若将一个修正值适用于整个计测范围，会残余无法彻底修正的误差。虽然作为以高精度修正该误差的方法，可以将计测范围分割为多个并存储与各范围相对应的多个修正值，但预先准备多个修正值并不容易，存储并使用多个修正值也会关系到处理负荷的增大，是不现实的。
另外，即使能够修正因AD转换的特性导致的误差，但由于难以事先预测供给至AD 转换电路的电源电压的变动，因此，对于从电源电压的变动发生的误差，无法通过以预先准备的修正值使其偏置(offset)等的方法进行修正。虽然有一种方法，其为了修正因电源电压导致的误差而将高精度的电源电压供给至AD转换电路，但与AD转换电路一同安装高精度电源会导致成本增加和装置结构的复杂化，因而不能说是实用的方法。另外，由于高精度电源在输出电流上存在限制，因而无法将电源供给至AD转换电路的周边电路，无法避免共用周边电路的电源和高精度电源的情况。因此，导致需要进行周边电路的电源和高精度电源的电源供给开始/停止的时刻的控制等，实用性差。这样，以往，在AD转换的误差的修正方面存在限度，期望一种能够实现进一步高精度化的实用的方法。
发明内容
本发明的一个以上的实施例提供一种AD转换电路以及误差修正方法，能够可靠地修正AD转换误差，并能够以更高精度将模拟信号转换为数字数据。根据本发明的一个以上的实施例，将输入的模拟信号Vin转换为数字数据XVin并修正该数字数据XVin的误差的AD转换电路10，可以具有AD转换部15，对该AD转换部15 输入模拟信号Vin、电源电压Vcc、基准电压Vref，该AD转换部15根据电源电压Vcc分别对模拟信号Vin及基准电压Vref进行AD转换并输出；修正处理部13，该修正处理部13对从 AD转换部15输出的转换值进行修正。修正处理部13可以构成为根据第一转换值)Cref_ ideal和第二转换值)(ref_real算出通常动作用的电源所具有的电压变动AVcc，其中，第一转换值)(ref_ideal是在对AD转换部15供给不包含电压变动的标准电源电压Vcc的情况下，通过AD转换部15对基准电压Vref进行AD转换而得到的，第二转换值)(ref_real是在对AD转换部15供给通常动作用的电压Vcc的状态下，AD转换部15对基准电压Vref进行AD转换而得到的，根据算出的电压变动△ Vcc，在对AD转换部15供给通常动作用的电压 Vcc的状态下，对第三转换值XVin进行修正，该第三转换值XVin是AD转换器15对模拟信号Vin进行AD转换而得到的。其他的特征及效果，能够通过实施例的记载及随附的权利要求明确。
图1是表示典型的实施例的PDU及其周边电路的构成的图。图2是表示事先设定的次序的流程图。图3是表示电压计测的次序的流程图。图4是表示相对于输入电压的AD转换值的误差的具体例的图表。图5是表示修正后的AD转换值的误差的图表。图6是表示相对于输入电压的AD转换值的误差的具体例的图表。图7是表示修正后的AD转换值的误差的图表。附图标记的说明3 马达5 PDU6 电池
7DC/DC换流器
8逆变器
9充电电路
10微计算机(AD转换电路)
11存储器(存储部)
13CPU (修正处理部)
15AD转换器(AD转换部)
25电源电路
具体实施例方式以下，参照附图对典型的实施例进行说明。图1是表示本发明的典型的实施例所涉及的混合动力车辆的概要构成图。图中的实线表示电力供给线，虚线表示控制信号线。图1所示的混合动力车辆，是通过具有发动机2、马达3以及自动变速器4的驱动系统来驱动车轴并行驶的车辆，马达3经由PDU (Power Drive Unit 动力驱动单元)5连接在电池6上。马达3是通过从后述的P而5供给的三相交流电流而被驱动的电动机。马达3的输出轴连结在发动机2的曲轴上，通过马达3的动力使发动机2起动，行驶中该马达3的动力对发动机2的驱动力进行辅助(assist)。另外，马达3作为在减速时等情况下将曲轴的旋转能量再生为电能的发电机发挥作用，马达3发电产生的电通过P而5对电池6进行充电。自动变速器4，通过基于ECU (Electric Control Unit 电子控制单元)20的油压的控制而驱动多个同步离合器(Synchro Clutch)，由此实现对变速动作的控制，发动机2 以及马达3的驱动力，从自动变速器4传递至左右的驱动轮。P而5具有将来自电池6的直流电转换为交流电的逆变器(inverter) 8 ；将马达3 发电得到的交流电变压及整流而转换为规定电压的直流电、并通过该直流电对电池6充电的充电电路9 ；通过该车辆所搭载的ECU20的控制，对逆变器8及充电电路9进行控制的微计算机10 ；对微计算机10供给电源的电源电路25。逆变器8内置有转换(switching)电源电路，该转换电源电路通过微计算机10的控制将来自电池6的直流电转换为U、V、W的3相交流电，通过这一构成，马达3的输出通过微计算机10而受到PWM控制。另外，充电电路9将马达3发电得到的电进行整流及变压并对电池6输出直流电， 对电池6充电。将镍氢充电电池或锂离子充电电池等的充电电池串联和/或并联地连接多个而构成电池6，该电池6具有保护电路等，该保护电路检测各充电电池的两端电压并检测各充电电池的平衡异常、过放电、过充电等。电池6上连接有DC/DC换流器(converter) 7，该DC/DC换流器7对电池6所放的直流电的电压进行转换。通过DC/DC换流器7，例如将电池6输出的100V的直流电降压至 12V,并供给至车辆的控制仪器及附属设备。还从DC/DC换流器7对P而5所具有的微计算机10供给电源。
微计算机10(AD转换电路)具有为了微计算机10进行控制而将监视的模拟电压值转换为数字数据并输出的AD转换器15 (AD转换部)；根据AD转换器15输出的数字数据对逆变器8及充电电路9进行控制的CPU13 (修正处理部)；存储供CPU13处理的数据等的存储器11 (存储部)。另外，微计算机10上连接有与微计算机10 —同安装在P而5的基板上的电源电路25，从该电源电路25对微计算机10供给电源电压Vcc及基准电压Vref。微计算机10的CPU13及AD转换器15，通过从电源电路25供给的电源电压Vcc而动作，AD转换器15以从电源电路25输入的基准电压Vref为基准进行后述的AD转换。此外，以下的说明中，仅作为一例而令AD转换器15的分辨能力为IObit并进行说明。针对从AD转换器15输入的数字数据，CPU13进行对基于AD转换器15的特性的误差以及基于从电源电路25输出的电源电压Vcc的变动的误差进行修正的处理，该CPU13 根据修正后的数字数据控制逆变器8及充电电路9。CPU13为控制逆变器8及充电电路9而进行监视的电压值，是从电池6向逆变器8 输入的输入电压、基于马达3发电得到的电力的充电电路9的输出电压等。如图1所示，这些电压值作为输入电压Vin输入微计算机10，AD转换器15将输入电压Vin量子化，并作为
数字数据输出。此外，输入至微计算机10的输入电压Vin，并不是作为监视对象的、从电池6向逆变器8输入的输入电压和基于马达3发电得到的电力的充电电路9的输出电压本身。这些监视对象的电压，通过设在微计算机10的外部的分压电路(省略图示)被分压为符合微计算机10的额定范围的电压值后，再作为输入电压Vin输入至微计算机10。电池6上连接有DC/DC换流器7，通过该DC/DC换流器7，充电至电池6的电被降压至例如14V的直流电压并供给至车辆的各部。P而5所具有的电源电路25，使从DC/DC换流器7输入的直流电压平滑并对其进行变压，并生成电源电压Vcc及基准电压Vref。另外，电池6输出的电压因电池6的残存容量、电池6的经时变化、负荷变动以及电池6的温度等而发生变动。因马达3的动作状态(马达3是否再生能量并发电，或是否通过电池6的电力驱动车辆)的变化和上述车辆所搭载的汽车空调机的鼓风机(Blower fan) 等附属设备的动作状态的变化而产生对电池6的负荷变动。电池6的温度，除充放电时成为高温外，还受到车辆的周边环境的温度变化的影响，例如寒冷期的冷启动(cold start) 时，有时电池6的温度在冰点以下，而高温时，甚至存在达到摄氏60度的可能性。电池6如上述那样具有镍氢充电电池、锂离子充电电池等的充电电池，一般地，这些充电电池在高温时充放电效率下降。因此，从电池6放电的电压容易因电池6的温度的影响而变动。这样，电池6放电的电压容易因车辆的使用条件的特性而变动，经由DC/DC换流器 7接受来自电池6的电供给的电源电路25的电源电压Vcc及基准电压Vref也会因上述要因而变动。因此，在典型的实施例中，针对AD转换器15输出的数字数据，通过CPU13高效率地对因AD转换器15的电源电压Vcc的变动导致的误差和基于AD转换器15的特性的误差这二者进行修正，得到高精度的数字数据。以下，说明该方法。令输入至AD转换器15的计测对象的电压为输入电压Vin，令输入至AD转换器15 的电源电压Vcc的变动量为电压变动Mcc0令AD转换器15的分辨能力为上述的IObit。AD转换器15使电源电压Vcc为总标度(full scale)并以IObit将输入电压Vin转换为数字数据，并输出AD转换值X。该AD转换值X，通过下述式(1)"表示。X = VinX [210/Vcc]· · . (1)“在此，由于在上述式(1)"中的电源电压Vcc在为通常动作用而被供给的电源的情况下，包含电压变动AVcc，因此，表示为Vcc+AVcc。也就是说，通常动作时的AD转换值 X由下述式(I)'表示。X = VinX [210/ (Vcc+ Δ Vcc) ] · · · (1)‘此外，当然，AVcc是既能取值为正值也能取值为负值的值，若向通常动作用的电源电压Vcc下降的方向变动，则“标准电源电压Vcc+Δ Vcc”与标准电源电压Vcc相比为低电压。典型的实施例的CPU13，如后述那样具有算出电压变动Δ Vcc (将电压变动的算出值表示为AVCC_CalC)的功能。由于AD转换器15输出的AD转换值X能够用电压变动AVCC_CalC以下述式(1) 表示，因此，能够利用CPU13算出的电压变动Δ Vcc_calc的值来修正因电压变动导致的AD 转换值X的误差。X = VinX [210/Vcc+ Δ Vcc_calc]... (1)微计算机10中，作为事先的设定，在将无电压变动AVcc的理想的电源电压Vcc 即标准电源电压供给至AD转换器15的情况下，AD转换器15对基准电压Vref进行计测的 AD转换值X (将其称为)(ref_ideal)存储在存储器11中。)(ref_ideal也可以通过以下方式求出将实际上认为是理想的电源电压Vcc程度的高精度的恒压源连接到AD转换器15上，并且，将同样高精度的基准电压Vref连接到AD 转换器15上并使其进行计测，不过，能够根据对微计算机10供给电源电压Vcc和基准电压 Vref的电源电路25的规格算出该^Crefjdeal。例如，构成电源电路25的调节器等的电子部件的规格中确定了输出的电压的标准值和变动范围，令输出电源电压Vcc的调节器的标准值为标准电源电压Vcc，令输出基准电压Vref的调节器的标准值为标准基准电压Vref， 并进行下述式(2)的运算，由此，能够算出AD转换值)(ref_ideal。该AD转换值)(ref_ideal 相当于第一转换值。Xref_ideal = VrefX [10bit/Vcc]. . . (2)式中的“lObit”表示的是AD转换器15为分辨能力IObit的情况的位数Qiq = 1024)。事先设定之后，通过AD转换器15对实际从电源电路25输入的基准电压Vref进行计测。在此计测的AD转换值)(ref_real由下述式(3)表示。该AD转换值)(ref_real相当于第二转换值。Xref_real = VrefX [lObit/(Vcc+Δ Vcc) ]. . . (3)CPU 13将根据理想的电源电压即标准电源电压Vcc的AD转换值^Crefjdeal和通常的电源电压Vcc供给时的AD转换值&ef_real通过下述式(4)进行比较，并根据该式 (4)算出电压变动Δ Vcc。Xref_real/Xref_ideal = (Vcc+ΔVcc)/Vcc. . . (4)由于标准电源电压Vcc的值，即上述式中的Vcc的值是已知的，因此，通过进行对上述式(4)变形而成的下述式(5)的运算，能够求出电压变动AVCC_CalC。
权利要求
1.一种AD转换电路，是将输入的模拟信号(Vin)转换为数字数据(XVin)并修正该数字数据(XVin)的误差的AD转换电路(10)，其特征在于，具有AD转换部(15)，对该AD转换部(15)输入所述模拟信号(Vin)、电源电压(Vcc)、基准电压(Vref)，该AD转换部(1 根据所述电源电压(Vcc)分别对所述模拟信号(Vin)及所述基准电压(Vref)进行AD转换并输出；修正处理部(13)，该修正处理部(1 对从所述AD转换部(1 输出的转换值进行修正，所述修正处理部(13)以如下方式构成根据第一转换值OCrefjdeal)和第二转换值OCrefjeal)算出通常动作用的电源所具有的电压变动(AVcc)，其中，所述第一转换值OCrefjdeal)是在对所述AD转换部(15) 供给不包含电压变动的标准电源电压(Vcc)的情况下，通过所述AD转换部(1 对基准电压(Vref)进行AD转换而得到的，所述第二转换值0(ref_real)是在对所述AD转换部(15) 供给通常动作用的电压(Vcc)的状态下，所述AD转换部(1 对基准电压(Vref)进行AD 转换而得到的，所述修正处理部(13)，根据算出的电压变动(AVcc)，在对所述AD转换部(1 供给通常动作用的电压(Vcc)的状态下，对第三转换值(XVin)进行修正，所述第三转换值(XVin) 是所述AD转换器(1 对所述模拟信号(Vin)进行AD转换而得到的。
2.如权利要求1所述的AD转换电路，其特征在于，还具有存储部(11)，该存储部(11)将所述第一转换值OCrefjdeal)和求出该第一转换值时的基准电压(Vref)相对应地存储，所述修正处理部(1 以如下方式构成根据存储在所述存储部(11)中的第一转换值 (Xref_ideal)和对所述AD转换部(1 供给通常动作用的电压(Vcc)的状态下所述AD转换部(1 对基准电压(Vref)进行AD转换而得到的第二转换值0Cref_real)，算出通常动作用的电源所具有的电压变动(AVcc)。
3.如权利要求1所述的AD转换电路，其特征在于，所述修正处理部(1 以如下方式构成根据第一转换值OCrefjdeal)和第二转换值 (Xref_real)进行下述式(A)所示的处理，算出通常动作用的电源的电压变动(AVcc)，其中，所述第一转换值OCrefjdeal)，是作为AD转换部(15)的电源电压而向其供给标准电源电压(Vcc)的情况下，通过所述AD转换部对基准电压(Vref)进行AD转换而得到的，所述第二转换值0Cref_real)是在对所述AD转换部(1 供给通常动作用的电压(Vcc)的状态下，所述AD转换部(1 对基准电压(Vref)进行AD转换而得到的，AVcc = VccX [Xref_real/Xref_ideal-1], . . (A)。
4.如权利要求3所述的AD转换电路，其特征在于，所述AD转换部(15)，根据电源电压(Vcc)并通过下述式(B)所示的处理，对模拟信号 (Vin)进行AD转换并求出第三转换值(XVin)，所述修正处理部(13)以如下方式构成根据电源电压(Vcc)和电压变动(AVcc)并进行下述式(C)所示的处理，从而对所述AD转换部(15)输出的第三转换值(XVin)进行修正，并获得修正后的转换值(XVin')，XVin = VinX [2"R/Vcc], . . (B)， (其中，R是AD转换部的分辨能力的bit数) XVin ‘ = XVin X [Vcc/ (Vcc+ Δ Vcc) ] · · · (C)。
5.如权利要求1至4的任一项所述的AD转换电路，其特征在于，所述基准电压(Vref)被设定为包含在作为所述模拟信号输入的电压(Vin)的输入范围内或近似于该范围的电压值。
6.一种误差修正方法，在将输入的模拟信号(Vin)转换为数字数据(XVin)并修正该数字数据的误差的AD转换电路(10)中，对AD转换部(15)的输出值(XVin)进行修正，对该 AD转换部(15)输入模拟信号(Vin)、电源电压(Vcc)、基准电压(Vref)，该AD转换部(15) 根据所述电源电压(Vcc)分别对所述模拟信号(Vin)及所述基准电压(Vref)进行AD转换并输出，其特征在于，在对所述AD转换部(1 供给不含电压变动的标准电源电压(Vcc)的情况下，所述AD 转换部(1 对基准电压(Vref)进行AD转换，由此获得第一转换值Oirefjdeal)，在对所述AD转换部(15)供给通常动作用的电压(Vcc)的状态下，所述AD转换部(15) 对基准电压(Vref)进行AD转换并获得第二转换值OCrefjeal)，根据所述第一转换值OCrefjdeal)和第二转换值OCrefjeal)，算出所述通常动作用的电源所具有的电压变动(AVcc)，根据算出的电压变动(AVcc)，在对所述AD转换部(15)供给通常动作用的电源的状态下，对转换值(XVin)进行修正，所述转换值(XVin)是所述AD转换部(1 对所述模拟信号 (Vin)进行AD转换而得到的。
全文摘要
本发明提供一种AD转换电路以及误差修正方法。在将输入电压(Vin)转换为数字数据并对该数字数据的误差进行修正的微计算机(10)中，根据第一转换值和第二转换值算出电源(Vcc)所具有的电压变动(ΔVcc)，其中，第一转换值是在对AD转换部(15)供给不包含电压变动的标准电源电压的情况下，通过AD转换部(15)对基准电压(Vref)进行AD转换而得到的，第二转换值是在对AD转换部(15)供给通常动作用的电压(Vcc)的状态下，AD转换部(15)对基准电压(Vref)进行AD转换而得到的，根据算出的电压变动(ΔVcc)，对AD转换器(15)对模拟信号进行AD转换而得到的转换值进行修正。
文档编号H03M1/10GK102208913SQ201110082530
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年3月31日
发明者池田笃司, 越智内凡 申请人:本田技研工业株式会社