JP2004241999A - 車両用電源重畳多重通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用電源重畳多重通信装置の送信出力を常時上げることなく、接続できる通信装置数の増加を図ることを課題とする。
【解決手段】マスター（ＩＤ０）とスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）との間で行われる双方向通信のポーリング動作における通信タイミングにおいて、自己のスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に割り振られた通信タイミング時にのみ、演算部１０がスイッチ部１１をオンさせ、自己のスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）のみを電源線１０１に接続して通信可能状態とするように構成される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両で使用する各種信号を電源線に重畳して通信する車両用電源重畳多重通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の高性能化が進み、１台の車両に多数の電子制御ユニット（ＥＣＵ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ ）が車載されている。このＥＣＵは、エンジンやトランスミッションの制御の他、パワーウィンドー、ランプ、ドアミラー等を制御するものである。それぞれのＥＣＵは関連して機能するため、それぞれのＥＣＵは、ＥＣＵ間に設けられた専用の信号線や、各ＥＣＵに共通なバスを介して接続され、信号線やバスの通信線を介して信号の入出力が行われている。
【０００３】
最近では、１台に搭載されるＥＣＵの数が増えたり、制御の複雑化による信号数の増加等により、ＥＣＵ間を接続する通信線の本数も増加傾向にあり、通信線を含むワイヤハーネスの大型化や価格の上昇を招いていた。
【０００４】
これを解消するために、ＥＣＵ間を入出力する信号を、ＥＣＵに電源を供給する電源線に重畳させて、ＥＣＵ間の通信を行うようにした技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この技術により通信線の本数を削減して、上記不具合を解消している。
【０００５】
また、車両に電源を供給する電源線に通信信号を重畳する車両用電源重畳多重通信において、搬送波が例えば数１００Ｈｚ〜数ｋＨｚ帯の低周波数である場合には、電源に接続された電子機器に実装されたバイパスコンデンサにより通信信号が著しく減衰してしまう。このため、数ＭＨｚ（例えば２．５ＭＨｚ）の高周波で通信信号をＡＳＫ（振幅シフトキーイング）変調することで、バイパスコンデンサによる通信信号の減衰が抑制され、電源重畳多重通信を安定して行うことが可能となる。また、ＡＳＫ変調は、他の変調方式に比べて、簡易な構成で安価に実現することができる。
【０００６】
図４に示すように、複数のＥＣＵそれぞれに含まれる、マスターの車両用電源重畳多重通信装置（以下、ＰＬＣと記す）ＰＬＣ９０と、スレーブ１〜６のＰＬＣ（それぞれの負荷に対応したＰＬＣ）９１〜９６との間では、ＬＩＮ準拠のプロトコルに基づいて一定のサイクルでマスター側のＰＬＣ９０とスレーブ側のＰＬＣ９１〜９６との間でポーリング動作を行うことにより、マスター側のＰＬＣとスレーブ側のＰＬＣ間で双方向通信が行われる。
【０００７】
図５は従来のＰＬＣ１０７を含むＥＣＵ１００の概略構成を示す図である。図５において、電圧変動を抑制するバイパスコンデンサ１０３が接続された電源線１０１からノイズ除去用のインピーダンス素子１０２を介して供給される車両用の電源電圧、例えば１２Ｖの電源電圧はレギュレータで構成された電源回路部１０４で、車両内部の電子機器の動作電源電圧、例えば５Ｖに変換され、車両内部の電子機器に供給される。リレー等のスイッチング素子で構成された負荷制御部１０５は、負荷制御信号に基づいてスイッチング制御され、電源線１０１を介して与えられる負荷駆動電流を制御している。例えばパワーウィンドーやドアミラー等の駆動モータ、ランプ等の負荷１０６は、電源線１０１から負荷制御部１０５を介して与えられる駆動電流により駆動される。電源線１０１には、電源線１０１に信号を重畳してＥＣＵ間の通信を行うＰＬＣ１０７が接続されている。
【０００８】
ＰＬＣ１０７は、ＥＣＵ１００が通信信号を受信する場合には、電源線１０１に重畳されて変調された通信信号がバンドパスフィルタ１０８ならびに電圧変動追従部１０９を介してコンパレータ部１１０に与えられ、通信信号は電圧変動追従部１０９で生成された比較基準レベルと比較されて増幅される。増幅された通信信号は、検波部１１１で検波されて受信データが得られる。得られた受信データは、波形整形部１１２に与えられて波形整形されることで短パルス性のノイズが取り除かれる。ノイズが取り除かれた受信データは演算部１１３に与えられ、各種処理が施され、処理の一つとして負荷制御信号が生成され負荷制御部１０５に与えられる。
【０００９】
一方、ＰＬＣ１０７が通信信号を送信する場合には、演算部１１３で生成された送信データが変調部１１５に与えられ、変調部１１５に与えられた送信データは搬送波発振部１１４で発振された搬送波とともに数ＭＨｚ帯の高周波信号にＡＳＫ変調される。ＡＳＫ変調された送信データは、出力部１１６を介して電源線１０１に与えられ、電源線１０１の直流電力に重畳されて送信される。
【００１０】
このように構成されたマスターのＰＬＣ（ＩＤ０（識別子））とスレーブのＰＬＣ（ＩＤ１〜ＩＤｎ（識別子））との間では、例えば図６の通信タイミングチャートに示すように、ポーリング動作により双方向通信が行われていた。すなわち、図７のフローチャートに示すように、マスターのＰＬＣの動作としては、まずＰＬＣが起動されてポーリング動作が開始されると（ステップＳ７００）、マスター（ＩＤ０）からすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に対して、負荷の駆動を指令制御する指令信号が送信される（ステップＳ７０１）。その後、マスター（ＩＤ０）からスレーブ（ＩＤ１）に送信許可信号が送信され（ステップＳ７０２）、スレーブ（ＩＤ１）は送信許可信号を受けて応答信号を送信する（ステップＳ７０３）。このようなポーリング動作がすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に対して繰り返し行われる（ステップＳ７０４〜Ｓ７０７）。
【００１１】
一方、上記マスターのＰＬＣの動作に対応して、例えばスレーブ（ＩＤ１）のＰＬＣの動作としては、スレーブ（ＩＤ１）が起動されると（ステップＳ７０８）、マスター（ＩＤ０）が送信した指令信号を受信する（ステップＳ７０９）。その後、マスターが（ＩＤ０）送信した送信許可信号を受信し（ステップＳ７１０）、この送信許可信号に応答して応答信号をマスター（ＩＤ０）に送信する（ステップＳ７１１）。次に、マスター（ＩＤ０）とそれぞれのスレーブ（ＩＤ２〜ＩＤｎ）との双方向通信においても、スレーブ（ＩＤ２〜ＩＤｎ）の送信許可信号ならびに応答信号はスレーブ（ＩＤ１）で受信される（ステップＳ７１２〜Ｓ７１５）。すなわち、それぞれのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）は、他のスレーブの送信許可信号ならびに応答信号を受信することになる。
【００１２】
このような車両用の電源重畳多重通信システムにおいて、接続されるＰＬＣの数が増えると、通信路となる電源線における通信信号の減衰が大きくなり、通信信号を受信するＰＬＣでの受信信号レベルが低下することになる。例えば、図８に示すように、１つのマスターに対してスレーブの個数が増加するにしたがって、スレーブの受信レベルは低下する。モジュール数（システムに接続されるマスターとスレーブの個数）が７個、例えば１つのマスターに対して６個のスレーブが接続されると、それぞれのスレーブの受信レベルは、予め設定された規定値（図８に示す例では−３０ｄＢＶ）を下回ることになる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−１７４２８２号公報（図８）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、システムに接続されるＰＬＣの個数が増加するに伴って、受信信号のレベルが低下することになる。受信レベルが低下すると、通信ができなくなったり、ノイズや電源変動等の外因に対して弱くなり、安定した通信ができなくなくおそれがあり、通信品質が低下するといった不具合を招くことになる。
【００１５】
そこで、受信レベルを下げることなく、システムに接続されるＰＬＣの個数を増やすためには、通信信号の送信出力を上げる必要がある。しかし、送信出力を上げると、システム全体がノイズの発生源となり、発生したノイズにより通信品質が劣化するおそれがあった。さらに、送信出力を上げると、消費電力が増加するといった不具合も招くことになる。
【００１６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両用電源重畳多重通信装置の送信出力を常時上げることなく、接続できる車両用電源重畳多重通信装置数の増加を図った車両用電源重畳多重通信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、課題を解決する手段は、車両内に直流電力を供給する電源線に接続され、前記電源線の直流電力に重畳された通信信号を受けて、直流成分に重畳された通信信号を分離して取り出し、生成した通信信号を前記電源線の直流電力に重畳して送信し、ポーリング動作により通信信号をマスター側の通信装置と複数のスレーブ側の通信装置との間で双方向で送受信する車両用電源重畳多重通信装置において、前記電源線と前記通信装置との間に接続され、前記電源線と前記通信装置との間の接続を制御して、通信信号の入出力を制御するスイッチ部と、マスター側の通信装置とスレーブ側の各通信装置との間で行われる双方向通信のポーリング動作における、マスター側の通信装置とスレーブ側の通信装置との通信タイミングにおいて、自己の通信装置に割り振られた通信タイミング時にのみ、前記スイッチ部をオンさせて自己の通信装置を電源線に接続して通信可能状態とする演算部とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１はこの発明の一実施形態に係る車両用電源重畳多重通信装置の構成を示す図である。なお、図１において、図５と同符号のものは同一機能を有するものであり、その説明は省略する。
【００２０】
図１において、この実施形態の車両用電源重畳多重通信装置（ＰＬＣ）１は、スレーブ側のＰＬＣの構成を示すものであり、図５に示すと同様の、インピーダンス素子１０２、バンドパスフィルタ１０８、電圧変動追従部１０９、コンパレータ部１１０、検波部１１１、波形整形部１１２、搬送波発信部１１４，変調部１１５、出力部１１６を備え、さらにこの実施形態の特徴となる演算部１０ならびにスイッチ部１１を備えて構成されている。なお、マスター側のＰＬＣは、図５に示す構成と同様である。
【００２１】
演算部１０は、例えばＣＰＵ等のコンピュータにより構成され、プログラムに基づいて様々な処理を行う。演算部１０は、受信データに基づいて行う様々な処理の一つとして、負荷制御部１０５を制御する負荷制御信号を生成する。生成された負荷制御信号は負荷制御部１０５に与えられ、この負荷制御信号に基づいて負荷制御部１０５が前述したと同様に制御される。また、演算部１０は、他のＰＬＣに送信する送信データを生成する。
【００２２】
また演算部１０は、スイッチ部１１をスイッチング制御するスイッチ制御信号を生成し、生成したスイッチ制御信号をスイッチ部１１に供給して、スイッチ部１１をスイッチング制御する。演算部１０は、システムが起動されて、マスターがすべてのスレーブに対して、負荷の動作を指令制御する指令信号を送信し、ポーリング動作による双方向通信の同期をとる同期過程では、スイッチ部１１をオンするスイッチ制御信号を出力し、同期動作が完了すると、スイッチ部１１をオフするスイッチ制御信号を出力する。
【００２３】
演算部１０は、マスターとスレーブとの双方向通信過程では、自己のスレーブに対応した送信データが送信されるタイミングで、スイッチ部１１をオンするスイッチ制御信号を出力する。自己のスレーブに対応した送信データが送信されるタイミングは、システムの同期がとられた後では、マスターとスレーブとの間では順次ポーリング動作が行われるため、各スレーブに送信データが送信されるタイミングは、同期後に各スレーブ毎に決まることになる。各スレーブの演算部１０は、このタイミングを把握して、スイッチ制御信号を出力する。演算部１０は、送信データを出力した後、予め設定された一定時間後に、スイッチ部１１をオフするスイッチ制御信号を出力する。
【００２４】
スイッチ部１１は、電源線１０１とＰＬＣ１の入出力部となるバンドパスフィルタ１０８との間に接続され、演算部１０から与えられるスイッチ制御信号に基づいて、ＰＬＣ１への通信データの入出力を制御する。
【００２５】
次に、この実施形態の動作を、図２に示すフローチャートならびに図３に示すポーリング動作における通信タイミングを示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００２６】
図２において、マスターのＰＬＣの動作としては、まずＰＬＣが起動されてポーリング動作が開始されると、マスター（ＩＤ０）からすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に対して、負荷の駆動を指令制御する指令信号が送信され、これにより、マスター（ＩＤ０）とスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）との間で同期がとられる（ステップＳ２００）。マスター（ＩＤ０）とスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）との間で同期がとられた後、マスター（ＩＤ０）からスレーブ（ＩＤ１）に送信許可信号が送信され（ステップＳ２０１）、スレーブ（ＩＤ１）は送信許可信号を受けて、負荷の駆動状態を示す応答信号を送信する（ステップＳ２０２）。次に、マスター（ＩＤ０）からスレーブ（ＩＤ２）に送信許可信号が送信され（ステップＳ２０３）、スレーブ（ＩＤ２）は送信許可信号を受けて応答信号を送信する（ステップＳ２０４）。このようなポーリング動作がすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に対して繰り返し行われる（ステップＳ２０５〜Ｓ２０６）。
【００２７】
一方、上記マスターのＰＬＣの動作に対応して、例えばスレーブ（ＩＤ１）のＰＬＣの動作としては、ＰＬＣが起動され、マスター（ＩＤ０）と各スレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）との間で同期をとる同期過程においては、図３に示すように、すべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）のスイッチ部１１は、演算部１０のスイッチ制御信号に基づいてオン状態に制御され、すべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）では通信可能状態となる（ステップＳ２０７）。このような状態において、すべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）は、マスター（ＩＤ０）から送信された指令信号を受信し、マスター（ＩＤ０）と各スレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）との間で同期がとられる（ステップＳ２０８）。同期がとられた後、スレーブ（ＩＤ１）を含むすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）のスイッチ部１１は、演算部１０のスイッチ制御信号に基づいてオフ状態に制御され、スレーブ（ＩＤ１）を含むすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）は通信待機状態となる（ステップＳ２０９）。
【００２８】
その後スレーブ（ＩＤ１）は、マスター（ＩＤ０）との間のポーリング動作において、マスター（ＩＤ０）と自己のスレーブ（ＩＤ１）との双方向通信のタイミング、すなわち自己のスレーブ（ＩＤ１）に対して割り振られた双方向の通信タイミングが決まるので、このタイミングでスイッチ制御信号が演算部１０から出力されて、スイッチ部１１がオン状態となり、スレーブ（ＩＤ１）が通信可能状態となる（ステップＳ２１０）。このような状態において、スレーブ（ＩＤ１）はマスター（ＩＤ０）から送信された送信許可信号を受信する（ステップＳ２１１）。スレーブ（ＩＤ１）は、送信許可信号を受信すると、送信許可信号に応答して応答信号をマスター（ＩＤ０）に送信する（ステップＳ２１２）。スレーブ（ＩＤ１）が応答信号を送信すると、送信後一定時間後にスイッチ制御信号が演算部１０からスイッチ部１１に出力され、スイッチ部１１はオフ状態となり、スレーブ（ＩＤ１）は通信待機状態となる（ステップＳ２１３）。
【００２９】
このような動作は、図３に示すように、すべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に対して順次繰り返して行われる。
【００３０】
このように、上記実施形態においては、各スレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）は、マスター（ＩＤ０）との同期がとられた後、ポーリング動作において自己のスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に割り振られた通信タイミング時のみスイッチ部１１をオン状態に制御して通信可能状態とし、それ以外の通信期間ではスイッチ部１１をオフ状態に制御して、ＰＬＣを電源線１０１から切り離し、通信待機状態となる。これにより、同期後、マスター（ＩＤ０）と各スレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）が双方向通信を行う通信課程においては、電源線１０１に接続されているＰＬＣは、双方向通信を行っているマスター（ＩＤ０）と１つのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）となる。すなわち、マスター（ＩＤ０）とスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）は、一対一で双方向通信を行うことができる。
【００３１】
この結果、従来に比べて、双方向通信時の信号減衰を少なくすることが可能となる。これにより、マスター（ＩＤ０）からすべてのスレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）に指令信号を送信して同期をとる同期過程においては、マスター（ＩＤ０）は、スレーブの個数に応じた送信出力で送信を行う必要がある。一方、マスター（ＩＤ０）と各スレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）とが双方向通信を行う通信課程においては、マスター（ＩＤ０）ならびに各スレーブ（ＩＤ１〜ＩＤｎ）は、１つのスレーブ又はマスターに対して送信できる送信出力で送信すればよいので、従来に比べて送信出力を大幅に低減することができる。また、スレーブの送信出力を高めることなくシステムに接続されるＰＬＣの個数を増やすことが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、自己の通信装置に割り振られた通信タイミング時にのみ、スイッチ部をオンさせて自己の通信装置を電源線に接続して通信可能状態とするようにしたので、マスター側の通信装置とスレーブ側の通信装置が一対一で双方向通信を行うことが可能となる。これにより、通信信号の減衰が抑えられ、送信出力を低減することができると共に、システムに接続できる通信装置数を増やすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用電源重畳多重通信装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の一実施形態の通信タイミングを示す図である。
【図４】従来の車両用電源重畳多重通信装置の接続例を示す図である。
【図５】従来の車両用電源重畳多重通信装置の構成を示す図である。
【図６】従来の車両用電源重畳多重通信装置における通信タイミングを示す図である。
【図７】従来の車両用電源重畳多重通信装置における通信動作を示すフローチャートである。
【図８】送受信レベルとモジュール数との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 車両用電源重畳多重通信装置（ＰＬＣ）
１０ 演算部
１１ スイッチ部
１０１ 電源線

Claims (1)

1. 車両内に直流電力を供給する電源線に接続され、前記電源線の直流電力に重畳された通信信号を受けて、直流成分に重畳された通信信号を分離して取り出し、生成した通信信号を前記電源線の直流電力に重畳して送信し、ポーリング動作により通信信号をマスター側の通信装置と複数のスレーブ側の通信装置との間で双方向で送受信する車両用電源重畳多重通信装置において、
   前記電源線と前記通信装置との間に接続され、前記電源線と前記通信装置との間の接続を制御して、通信信号の入出力を制御するスイッチ部と、
   マスター側の通信装置とスレーブ側の各通信装置との間で行われる双方向通信のポーリング動作における、マスター側の通信装置とスレーブ側の通信装置との通信タイミングにおいて、自己の通信装置に割り振られた通信タイミング時にのみ、前記スイッチ部をオンさせて自己の通信装置を電源線に接続して通信可能状態とする演算部と
   を有することを特徴とする車両用電源重畳多重通信装置。

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