JP2005223609A - 電源多重通信方法および電源多重通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信品質の安定化を簡易的にかつ低コストで実現可能な電源多重通信方法および電源多重通信システムを提供すること。
【解決手段】車両の電源線１にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノード２と複数のスレーブノード３，４間で通信し、マスターノード２は、他のマスターノードから電源線１に重畳された電源多重信号のヘッダーのキャリア周波数を検出する検出手段２１ｆ、２１ｇと、検出されたキャリア周波数と異なるキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信する送信手段２１ｂ、２１ｄ、２１ｈ〜２１ｋ、２２ａとを備え、スレーブノード３，４は、切換後のキャリア周波数によるヘッダーを受信する受信手段と、受信したヘッダーのキャリア周波数を検出する検出手段と、検出されたキャリア周波数と同一のキャリア周波数に切り換えてレスポンスを送信する送信手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源多重通信方法および電源多重通信システムに関する。

車両において装備される電装品に対して、電源を供給する電源線と、電装品間の信号通信用の通信線（または制御線）が必要とされる。装備される電装品の数が増加すると、電源線と通信線の数も増加し、その結果ワイヤーハーネス（Ｗ／Ｈ）の数が増加することになる。

そこで、ワイヤーハーネスをなるべく少なくして車両の軽量化を図るために、電源線を利用して信号の通信を行う電力線搬送波通信方式（ＰＬＣ：Power Line Communication）を用いた電源多重通信システムが開発されている。このような電源多重通信システムは、たとえば特開２００３−２１８７５１号公報（特許文献１）に開示されている。

さらに最近では、電源多重通信システムとして複数の電装品を車載ＬＡＮ（Local Area Network）を使用してネットワーク構成とし、その通信プロトコルの上位層にＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いると共に、物理層にＰＬＣを使用したものが開発されている。

図７は、このような従来の電源多重通信システムの構成例を示すブロック図である。図７においては、車両のバッテリに接続された電源線１によって互いに接続され、ＬＩＮプロトコルで動作するＬＩＮマスターＡ５１、ＬＩＮスレーブ５２およびＬＩＮスレーブ５３を含むローカルネットワークＡが構成されている。

このローカルネットワークＡでは、電源線１に多重信号を重畳するために、キャリア周波数（搬送波）Ｆａを使用したＡＳＫ（Amplitude Shift Keying ）変調方式が採用されている。このＡＳＫ変調方式は、特定の搬送波の有無で１，０を識別する方式である。
特開２００３−２１８７５１号公報 特開２００３−１０１５５７号公報

ところで、電源多重通信システムにおいては、このようなネットワーク構成の複数のローカルネットワークを、１台の車両の複数エリアで、電源線に接続して使用することができる。

しかし、このように複数エリアで複数のローカル通信が行なわれる場合において、あるエリアにおけるローカルネットワークで使用されているキャリア周波数が、他のエリアにおけるローカルネットワークで使用されているキャリア周波数と一致した場合、各エリアを結ぶ電源線を通して漏洩する他の多重信号（キャリア周波数）と自分のキャリア周波数の区別がつかないため、正常な通信ができなくなる（通信不能）等の通信品質が著しく低下するという問題がある。

たとえば、図７において、ローカルネットワークＡが既設されている電源多重通信システムにおいて、ＬＩＮプロトコルで動作するＬＩＮマスターＢ６１、ＬＩＮスレーブ６２およびＬＩＮスレーブ６３を含むローカルネットワークＢがオプション等により後付けで電源線１に接続された場合、ローカルネットワークＢで使用されるキャリア周波数が、ローカルエリアネットワークで使用されているキャリア周波数Ｆａと一致している場合、一方から他方へ漏洩する多重信号によって、通信品質が低下し、極端な場合は通信不能になる虞がある。

その回避策として、オプションも含めて全てのシステムでそれぞれ異なるキャリア周波数を予め割り当てておく方法（たとえば、特開２００３−１０１５５７号公報（特許文献２）参照）が確実であるが、車両内で使用できる周波数帯の制限（ラジオ、ＴＶ使用周波数帯は、ＥＭＩの関係で使用不可）から、全システムに対して異なるキャリア周波数を確保することは困難である。

特に、図７に示すように、オプション等での後付けシステム追加の場合には、既に使用されているキャリア周波数と一致しないようにすることは困難である。そこで、このような場合に、自動的にキャリア周波数が切り替わる簡易的な方式が求められている。

そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、通信品質の安定化を簡易的にかつ低コストで実現可能な電源多重通信方法および電源多重通信システムを提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信方法であって、前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーのキャリア周波数を検出し、検出されたキャリア周波数と異なるキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信し、前記スレーブノードは、前記切換後のキャリア周波数によるヘッダーを受信し、受信したヘッダーのキャリア周波数を検出し、検出されたキャリア周波数と同一のキャリア周波数に切り換えてレスポンスを返信することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信方法であって、前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出し、検出された伝送速度およびキャリア周波数と異なる伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信し、前記スレーブノードは、前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数によるヘッダーを受信し、受信したヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出し、検出された伝送速度およびキャリア周波数と同一の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてレスポンスを返信することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電源多重通信方法において、前記切換後のキャリア周波数は、前記検出されたキャリア周波数より低い周波数であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の電源多重通信方法において、前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数とすると共に、前記複数のキャリア周波数のうち、前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数がない場合には前記検出されたキャリア周波数より高くかつ最も近い固定周波数値を有するキャリア周波数とする。

請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の電源多重通信方法において、前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数から最も周波数差のある固定周波数値を有するキャリア周波数とすることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の電源多重通信方法において、前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスのキャリア周波数を前記切換後のキャリア周波数に切り換えることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項２記載の電源多重通信方法において、前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスの伝送速度およびキャリア周波数を前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２記載の電源多重通信方法において、前記切換後の伝送速度および前記キャリア周波数は、切換後のキャリア周波数／切換後の伝送速度＝共通定数Ｎの関係にあることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信システムであって、前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーのキャリア周波数を検出する検出手段と、検出されたキャリア周波数と異なるキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信する送信手段とを備え、前記スレーブノードは、前記切換後のキャリア周波数によるヘッダーを受信する受信手段と、受信したヘッダーのキャリア周波数を検出する検出手段と、検出されたキャリア周波数と同一のキャリア周波数に切り換えてレスポンスを送信する送信手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信システムであって、前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出する検出手段と、検出された伝送速度およびキャリア周波数と異なる伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信する送信手段とを備え、前記スレーブノードは、前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数によるヘッダーを受信する受信手段と、受信したヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出する検出手段と、検出された伝送速度およびキャリア周波数と同一の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてレスポンスを送信する送信手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の電源多重通信システムにおいて、前記切換後のキャリア周波数は、前記検出されたキャリア周波数より低い周波数であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項９または１０記載の電源多重通信システムにおいて、前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数とすると共に、前記複数のキャリア周波数のうち、前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数がない場合には前記検出されたキャリア周波数より高くかつ最も近い固定周波数値を有するキャリア周波数とする。

請求項１３記載の発明は、請求項９または１０記載の電源多重通信システムにおいて、前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数から最も周波数差のある固定周波数値を有するキャリア周波数とすることを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項９記載の電源多重通信システムにおいて、前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスのキャリア周波数を前記切換後のキャリア周波数に切り換えることを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１０記載の電源多重通信システムにおいて、前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスの伝送速度およびキャリア周波数を前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えることを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１０記載の電源多重通信システムにおいて、前記切換後の伝送速度および前記キャリア周波数は、切換後のキャリア周波数／切換後の伝送速度＝共通定数Ｎの関係にあることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、通信品質の安定化を簡易かつ低コストで実現可能な電源多重通信方法が得られる。

請求項２記載の発明によれば、通信品質の安定化を簡易かつ低コストで実現可能な電源多重通信方法が得られる。

請求項３記載の発明によれば、ノイズの影響を軽減した電源多重通信方法が得られる。

請求項４記載の発明によれば、ノイズの影響を軽減した電源多重通信方法が得られる。

請求項５記載の発明によれば、他のマスターノードからのキャリア周波数の影響を軽減した電源多重通信方法が得られる。

請求項６記載の発明によれば、ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用しているので、低コストで実現できる。

請求項７記載の発明によれば、ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用しているので、低コストで実現できる。

請求項８記載の発明によれば、他のマスターからのヘッダーのキャリア周波数を直接測定することなくビット長すなわち伝送速度（ビットレート）の検出に基づいて算出することができるので、ＣＰＵの負担が軽くなり、安価なＣＰＵを用いることができるためコストが安くなる。

請求項９記載の発明によれば、通信品質の安定化を簡易かつ低コストで実現可能な電源多重通信システムが得られる。

請求項１０記載の発明によれば、通信品質の安定化を簡易かつ低コストで実現可能な電源多重通信システムが得られる。

請求項１１記載の発明によれば、ノイズの影響を軽減した電源多重通信システムが得られる。

請求項１２記載の発明によれば、ノイズの影響を軽減した電源多重通信方法が得られる。

請求項１３記載の発明によれば、他のマスターノードからのキャリア周波数の影響を軽減した電源多重通信方法が得られる。

請求項１４記載の発明によれば、ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用しているので、低コストで実現できる。

請求項１５記載の発明によれば、ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用しているので、低コストで実現できる。

請求項１６記載の発明によれば、他のマスターからのヘッダーのキャリア周波数を直接測定することなくビット長すなわち伝送速度（ビットレート）の検出に基づいて算出することができるので、ＣＰＵの負担が軽くなり、安価なＣＰＵを用いることができるためコストが安くなる。

以下、本発明に係る電源多重通信システムおよび方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上述の従来例と同一の構成要素は、同一符号を付す。

図１は、本発明に係る電源多重通信方法を実施する電源多重通信システムの実施の形態を示すブロック図である。図１において、電源多重通信システムは、ＬＩＮプロトコルで動作するマスターノード２、スレーブノード３およびスレーブノード４を含み、車両のバッテリに接続された電源線１によって互いに接続されてローカルネットワークが構成されている。

この電源多重通信システムでは、通信プロトコルの上位層にＬＩＮを用いると共に、物理層にＰＬＣを使用し、電源線１に多重信号を重畳するためにキャリア周波数（搬送波）ｆ_c を使用したＡＳＫ変調方式が採用されている。

図２および図３は、それぞれ、ＬＩＮを使用したマスターノードおよびスレーブノードにおける信号の通信イメージを示す説明図およびメッセージフレームの構成図である。

ＬＩＮプロトコルは、シングルマスター方式のネットワーク構成を有し、通信方式としてＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter ）を用いている。図２に示すように、送信動作時、マスターノードは、ヘッダーを送信するが、スレーブノードは、マスターノードの指示がない限り、データを送信できない。また、受信動作に関しては規定はなく、他のスレーブノードが出力しているデータも受信する。

図３に示すように、ＬＩＮの通信規格では、メッセージフレームには、ヘッダーとレスポンスがある。ヘッダーは、常にマスターノードが送信するマスタータスクとして動作するものであり、Ｓｙｎｃ Ｂｒｅａｋ、Ｓｙｎｃ ＦｉｅｌｄおよびＩＤ Ｆｉｅｌｄという３種類のフィールドからなる。Ｓｙｎｃ Ｂｒｅａｋは、フレームの始まりを表す。Ｓｙｎｃ Ｆｉｅｌｄは、各ノードの周波数誤差を調整する。ＩＤ Ｆｉｅｌｄは、スレーブノードの指名を意味する。

レスポンスは、ヘッダーのＩＤ Ｆｉｅｌｄで指名されたスレーブ（または、マスター）が返信するスレーブタスクとして動作するものであり、ＤａｔａおよびＣｈｅｃｋ ＳＵＭという２種類のフィールドからなる。

また、Ｓｙｎｃ Ｆｉｅｌｄは、５５Ｈの固定コードを送信する。スレーブノードは、このＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄによる伝送速度の調整機能（インプットキャプチャ機能）を有し、受信したＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのスタートビットのエッジから４回分のエッジ間（すなわち、８ビット分）を時間計測し、その結果を８で割ることにより１ビットの正確なビット長（１ビットタイム）ｔ（図４参照）を算出し、算出されたビット長ｔからＵＡＲＴの伝送速度（ビットレート）の誤差を補正する調整を行う。

このように、Ｓｙｎｃ Ｆｉｅｌｄは、本来はビット長を計測することで伝送速度（ビットレート）の誤差を補正する役割を有しているが、本発明では、このＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄによる伝送速度の調整機能（インプットキャプチャ機能）を利用し、他のシステムからの漏洩多重信号を受信した際にそのヘッダーのＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄに基づいてビット長を計測し、計測されたビット長からキャリア周波数を容易に算出して、他のシステムと異なるキャリア周波数に切り換えることを特徴とする。

そこで、再び図１のブロック図に戻ると、マスターノード２は、マイコン（ＣＰＵ）２１、電源多重モジュール２２および発振素子２３とを備えている。マイコン２１は、クロック発生部２１ａ、送信手段の一部としての分周器（キャリアジェネレータ）２１ｂ、送信手段および受信手段の一部としての分周器（ビットレートジェネレータ）２１ｃ、送信手段の一部としての送信シフトレジスタ２１ｄ、受信手段の一部としての受信シフトレジスタ２１ｅ、検出手段の一部としてのパルス幅計測部（インプットキャプチャ入力部）２１ｆ、検出手段の一部としての周波数算出部２１ｇ、記憶部２１ｈ、送信手段の一部としての判定部２１ｉ、送信手段の一部としての周波数切換部２１ｊおよび送信手段の一部としてのビットレート切換部２１ｋを有する。発振素子２３は、水晶発振子２３ａおよびコンデンサ２３ｂ，２３ｃを有する。電源多重モジュール２２は、送信手段の一部としての変調回路２２ａ、受信手段の一部としての復調回路２２ｂおよび重畳回路２２ｃを有する。

クロック発生部２１ａは、発振素子２３の水晶発振子２３ａに基づき高精度のクロックを周波数ｆ_x で発生する。クロック発生部２１ａからのクロックは、分周器（キャリアジェネレータ）２１ｂでｎ₁ 分周（１／ｎ₁ ）され、周波数ｆ_c のキャリア信号が生成される。分周器（キャリアジェネレータ）２１ｂからのキャリア信号は、電源多重モジュール２２の変調回路２２ａに供給されると共に、分周器（ビットレートジェネレータ）２１ｃでｎ₂ 分周（１／ｎ₁ ）され、ビットレート（シフトクロック）が生成される。生成されたビットレート（シフトクロック）は、送信シフトレジスタ２１ｄおよび受信シフトレジスタ２１ｅに供給される。なお、分周器（ビットレートジェネレータ）２１ｃの入力クロックは、分周器（キャリアジェネレータ）２１ｂの出力（周波数ｆ_c ）を使用しないで、たとえばクロック発生部２１ａからのクロック（周波数ｆ_x ）を直接使用したり、クロック発生部２１ａからのクロック（周波数ｆ_x ）を所定の分周比で分周する他の分周器の出力クロックを使用したりすることができる。

分周器（キャリアジェネレータ）２１ｂは、複数のキャリア周波数を生成可能に構成されており、クロック発生部２１ａで発生するクロック周波数ｆ_x （たとえば、９．８３ＭＨｚ）を１／ｎ₁ に分周（たとえば、ｎ₁ ＝３〜６）して、４種類の異なる固定周波数値を有するキャリア周波数ｆ_c1＝１．６３８ＭＨｚ、ｆ_c2＝１．９６６ＭＨｚ、ｆ_c3＝２．４５７ＭＨｚおよびｆ_c4＝３．２７６ＭＨｚを生成可能になっている。

各々のキャリア周波数に対し、分周器（ビットレートジェネレータ）２１ｃでは、ｎ₂ 分周（ただし、ｎ₂ は、後述する共通定数Ｎに一致している）して、４種類の伝送速度（ビットレート）ＢＲ１＝６４００ｂｐｓ、ＢＲ２＝７６８０ｂｐｓ、ＢＲ３＝９６００ｂｐｓおよびＢＲ４＝１２８００ｂｐｓを生成可能となっている。

なお、スレーブノード３，４は、マスターノード２と同一構成を有するので、その詳細な説明は省略する。

上述の構成の電源多重通信システムの基本的な動作は、次の通りである。すなわち、マスターノード２において、変調回路２２ａは、送信シフトレジスタ２１ｄから入力されたパルス状の送信データ（ヘッダー）を、キャリア周波数ｆ_c でＡＳＫ変調して重畳回路２２ｃに出力する。重畳回路２２ｃは、変調回路２２ａから入力された変調後の送信信号を電源線１に重畳する。また、重畳回路２２ｃは、電源線１に重畳された通信信号を分離して、復調回路２２ｂに出力する。復調回路２２ｂは、重畳回路２２ｃから入力された信号を復調し、復調されたパルス状のデジタル信号（ヘッダーおよびレスポンス）を受信データとして受信シフトレジスタ２１ｅに出力する。スレーブノード３，４は、マスターノード２から送信された送信信号を受信し、送信信号のヘッダー中に含まれるＩＤコードが自己のＩＤコードに一致した場合、レスポンスを返信する。

次に、電源多重通信システムは、上述の基本動作に加えて、システムで使用されているキャリア周波数を切り換えるためのインプットキャプチャ割り込み動作も行う。

このインプットキャプチャ割り込み動作は、マスターノード２が、他の電源多重システムのマスターからの漏洩多重信号を電源線１を介して受信した場合に、その漏洩多重信号のヘッダー中のＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのビット長を計測し、計測されたビット長に基づいて、マスターノード２のキャリア周波数を切り換えるか否かを決定する。

このようなインプットキャプチャ割り込み動作は、たとえば図５に示すタイミングで行われる。すなわち、既存の電源多重通信システムに後付けの電源多重通信システムが追加搭載された場合、後付けされたシステムのマスターノードは、電源オン時の通信サイクルを開始（ポーリング方式による最初のヘッダー送信）する前に、バスライン（電源線）が所定の時間（他のシステムの既存のマスターノードが送信するヘッダーを１回以上計測することが可能になるのに充分な時間）アイドル状態であることを確認する。

後付けシステムのマスターノードは、既存のマスターが送出したヘッダーを検出した場合、ヘッダーのＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのビット長ｔを計測し、その時間から伝送速度（ビットレート）を算出し、さらに、キャリア周波数を算出する。ここで、キャリア周波数は、多重信号のビット長から算出するため、従来のようなキャリア周波数計測専用の回路は不要となる。

Ｓｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのビット長ｔから伝送速度およびキャリア周波数を算出するための算出式を以下に示す。

伝送速度（ビットレート）＝１／ｔ
キャリア周波数ｆ_c ＝Ｎ／ｔ＝伝送速度（ビットレート）×Ｎ
ただし、Ｎは、伝送速度（ビットレート）とキャリア周波数の比率を表す共通定数であり、車両に搭載される全ての電源多重システムにおいて共通の値として設定される。ここでは、一例としてＮ＝２５６とする。

次に、キャリア周波数ｆ_c の算出例を示す。

共通定数：Ｎ＝２５６とし、ビット長ｔ＝１０４μＳを計測した場合、
伝送速度（ビットレート）＝９６００（ｂｐｓ）
キャリア周波数ｆ_c ＝２５６／０．０００１０４
＝２．４６（ＭＨｚ）

この例では、Ｓｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのビット長が１０４μＳであるから、Ｎ＝２５６で他のシステムの伝送速度（ビットレート）９６００ｂｐｓとキャリア周波数２．４６ＭＨｚが算出される。

このように、ビット長から伝送速度とキャリア周波数を算出することは容易である。そこで、後付けシステムのマスターノードは、既存のマスターノードが送出したヘッダーに基づきキャリア周波数を算出し、それに基づいて自身のキャリア周波数を変更し、続いて、変更後のキャリア周波数を用いてメッセージフレーム（ヘッダー＋レスポンス）を送信する。後付けシステムのマスターノードは、検出した他のマスタノードの伝送速度（ビットレート）およびキャリア周波数と同じ伝送速度（ビットレート）９６００ｂｐｓとキャリア周波数２．４６ＭＨｚ（＝ｆ_C3）を使用していた場合は、他のマスターノードからの漏洩多重信号の影響を回避するために、たとえば、伝送速度（ビットレート）を７６８０ｂｐｓ、キャリア周波数を１．９６６ＭＨｚ（＝ｆ_C2）に切り換えれば、検出した既存システムのキャリア周波数２．４６ＭＨｚとの違いにより、後付けシステムの通信品質への漏洩多重信号の影響が回避可能となる。

次に、後付けシステムのスレーブノードは、ＬＩＮの通信規格におけるインプットキャプチャ機能を利用して、後付けのマスターノードからのヘッダーの受信に基づいて、そのヘッダーのＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのビット長および伝送速度（ビットレート）を計測し、それに基づいて自身の伝送速度（ビットレート）（＝９６００ｂｐｓ）およびキャリア周波数（＝２．４６ＭＨｚ（＝ｆ_C3））を後付けシステムのマスターノードと同一の値（伝送速度（ビットレート）＝７６８０ｂｐｓ、キャリア周波数＝１．９６６ＭＨｚ（＝ｆ_C2））に変更する。そして、変更後の伝送速度（ビットレート）およびキャリア周波数を用いてレスポンスを返信する。

次に、上述の通信停止期間の経過後、既存の電源多重通信システムおよび後付けの電源多重通信システムは、通常通信サイクルを開始する。したがって、通常通信サイクルにおいては、マスターノード２とスレーブノード３，４の間では、変更後のビットレートおよびキャリア周波数を用いたヘッダーおよびレスポンスの通信が行われる。

図６は、上述のインプットキャプチャ割り込み動作を行うマイコン２１の処理を示すフローチャートである。

まず、マイコン２１は、他のマスターノードからのヘッダー検出モードになっているか否かを判定する（ステップＳ１）。その答えがイエスならば、次に、パルス幅計測部２１ｆで、受信された他のマスターノードからのヘッダーのＳｙｎｃ Ｆｉｅｌｄのパルス幅（インプットキャプチャタイマ値）読み込みを行う（ステップＳ２）。次いで、ヘッダーのＳｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋフラグ＝１か否かを判定し（ステップＳ３）、その答えがイエスならばステップＳ６に進み、ノーならばステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、Ｓｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋのパルス幅条件が成立しているか否かが判定され、その答えがノーならば割り込み処理を終了し、イエスならばステップＳ５に進む。ＬＩＮの通信規格では、Ｓｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋにおいて立ち下がりから立ち上がりまで１３ビット長の時間だけＬレベルが持続するパルス幅を有する信号が検出されると、Ｓｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋのパルス幅条件が成立していると判定される。そこで、ステップＳ５では、Ｓｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋフラグ＝１にセットされ、次いで割り込み処理を終了する。

一方、ステップＳ６では、Ｓｙｎｃｈ Ｆｉｅｌｄ受信が終了したか否かがビット数カウンタのチェックに基づき行われ、その答えがノーならば、次いで、ビット幅データを格納し（ステップＳ７）、次いでビット数カウンタを１だけカウントアップし（ステップＳ８）、次いで割り込み処理を終了する。ステップＳ６の答えがイエスならば、次いで、Ｓｙｎｃｈ Ｆｉｅｌｄの全ビット幅の平均からビットレートを算出する（ステップＳ９）。

次に、算出されたビットレートと異なるビットレート（好適には、算出されたビットレートより小さいビットレート）に切り換える（ステップＳ１０）。このビットレート切り換えは、パルス幅計測部２１ｆで上述のように算出されたビットレートを表す出力に基づいて、ビットレート切換部２１ｋが分周器（ビットレートジェネレータ）２１ｃの分周比ｎ₂ を変更することにより行われる。なお、この実施の形態では、ｎ₂ ＝Ｎで固定されている。

次に、周波数算出部２１ｇで、算出されたビットレートからキャリア周波数を算出し（ステップＳ１１）、次いで判定部２１ｉで、算出されたキャリア周波数と、記憶部２１ｈに記憶している、現在使用しているキャリア周波数ｆ_c が一致しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の答えがノーならば、次いで割り込み処理を終了する。一方、ステップＳ１２の答えがイエスならば、次いでキャリア周波数を算出されたキャリア周波数と異なる周波数（好適には、ノイズの影響を軽減するために、算出されたキャリア周波数より低い周波数）に切り換える（ステップＳ１３）。このキャリア周波数切り換えは、判定部２１ｉの判定結果を表す出力に基づいて、周波数切換部２１ｊが分周器（キャリアジェネレータ）２１ｂの分周比ｎ₁ を変更することにより行われる。ステップＳ１３の処理後、割り込み処理を終了する。

このように、後付けシステムのマスターノードは、本発明により通信品質の安定化を簡易かつ低コストで実現可能となる。また、切換後のキャリア周波数を、検出されたキャリア周波数より低い周波数とすることによって、ノイズの影響を軽減することができる。また、ＬＩＮの通信規格であるインプットキャプチャ機能を利用することによって低コストで実現できる。さらに、切換後の伝送速度および前記キャリア周波数を、切換後のキャリア周波数／切換後の伝送速度＝共通定数Ｎの関係にすることによって、他のマスターからのヘッダーのキャリア周波数を直接測定することなくビット長すなわち伝送速度（ビットレート）の検出に基づいて算出することができるので、ＣＰＵの負担が軽くなり、安価なＣＰＵを用いることができるためコストが安くなる。

以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

たとえば、上述の実施の形態では、発振素子２３は、水晶発振子２３ａを含むが、これに変えてセラミック発振子等の他の発振子を用いても良い。

また、上述の実施の形態では、スレーブノードは、ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、レスポンスの伝送速度およびキャリア周波数を切換後の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えるているが、これに限らず、インプットキャプチャ機能機能を利用しない構成としても良い。

また、他の実施例として、切換後のキャリア周波数は、複数のキャリア周波数のうち、検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数とすると共に、複数のキャリア周波数のうち、検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数がない場合には検出されたキャリア周波数より高くかつ最も近い固定周波数値を有するキャリア周波数としても良い。この場合にも、ノイズの影響が軽減される。

また、さらに他の実施例として、切換後のキャリア周波数は、複数のキャリア周波数のうち、検出されたキャリア周波数から最も周波数差のある固定周波数値を有するキャリア周波数としても良い。この場合には、他のマスターノードからのキャリア周波数の影響を最も軽減することができる。

本発明に係る電源多重通信方法を実施する電源多重通信システムの実施の形態を示すブロック図である。 ＬＩＮを使用したマスターおよびスレーブノードにおける信号の通信イメージを示す説明図である。 ＬＩＮを使用したマスターおよびスレーブノードにおけるメッセージフレームの構成図である。 ヘッダーのＳｙｎｃｈ Ｆｉｅｌｄのビット長ｔを示す図である。 マスターノードにおけるインプットキャプチャ割り込み動作のタイミングを示す図である。 マスターノードにおけるインプットキャプチャ割り込み動作を示すフローチャートである。 従来の車両用電源多重通信システムの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電源線
２ マスターノード
３ スレーブノード
４ スレーブノード
２１ マイコン
２１ａ クロック発生部
２１ｂ 分周器（キャリアジェネレータ）（送信手段の一部）
２１ｃ 分周器（ビットレートジェネレータ）（送信手段および受信手段の一部）
２１ｄ 送信シフトレジスタ（送信手段の一部）
２１ｅ 受信シフトレジスタ（受信手段の一部）
２１ｆ パルス幅計測部（インプットキャプチャ入力部）（検出手段の一部）
２１ｇ 周波数算出部（検出手段の一部）
２１ｈ 記憶部
２１ｉ 判定部（送信手段の一部）
２１ｊ 周波数切換部（送信手段の一部）
２１ｋ ビットレート切換部（送信手段の一部）
２２ 電源多重モジュール
２２ａ 変調回路（送信手段の一部）
２２ｂ 復調回路（受信手段の一部）
２２ｃ 重畳回路
２３ 発振素子
２３ａ 水晶発振子

Claims (16)

1. 車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信方法であって、
   前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーのキャリア周波数を検出し、検出されたキャリア周波数と異なるキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信し、
   前記スレーブノードは、前記切換後のキャリア周波数によるヘッダーを受信し、受信したヘッダーのキャリア周波数を検出し、検出されたキャリア周波数と同一のキャリア周波数に切り換えてレスポンスを返信する
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
2. 車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信方法であって、
   前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出し、検出された伝送速度およびキャリア周波数と異なる伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信し、
   前記スレーブノードは、前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数によるヘッダーを受信し、受信したヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出し、検出された伝送速度およびキャリア周波数と同一の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてレスポンスを返信する
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
3. 請求項１または２記載の電源多重通信方法において、
   前記切換後のキャリア周波数は、前記検出されたキャリア周波数より低い周波数である
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
4. 請求項１または２記載の電源多重通信方法において、
   前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数とすると共に、前記複数のキャリア周波数のうち、前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数がない場合には前記検出されたキャリア周波数より高くかつ最も近い固定周波数値を有するキャリア周波数とする
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
5. 請求項１または２記載の電源多重通信方法において、
   前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数から最も周波数差のある固定周波数値を有するキャリア周波数とする
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
6. 請求項１記載の電源多重通信方法において、
   前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスのキャリア周波数を前記切換後のキャリア周波数に切り換える
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
7. 請求項２記載の電源多重通信方法において、
   前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスの伝送速度およびキャリア周波数を前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数に切り換える
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
8. 請求項２記載の電源多重通信方法において、
   前記切換後の伝送速度および前記キャリア周波数は、切換後のキャリア周波数／切換後の伝送速度＝共通定数Ｎの関係にある
   ことを特徴とする電源多重通信方法。
9. 車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信システムであって、
   前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーのキャリア周波数を検出する検出手段と、検出されたキャリア周波数と異なるキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信する送信手段とを備え、
   前記スレーブノードは、前記切換後のキャリア周波数によるヘッダーを受信する受信手段と、受信したヘッダーのキャリア周波数を検出する検出手段と、検出されたキャリア周波数と同一のキャリア周波数に切り換えてレスポンスを送信する送信手段とを備えている
   ことを特徴とする電源多重通信システム。
10. 車両の電源線にＬＩＮプロトコルに基づく電源多重信号を重畳してマスターノードと複数のスレーブノード間で通信する電源多重通信システムであって、
    前記マスターノードは、他のマスターノードから前記電源線に重畳された電源多重信号のヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出する検出手段と、検出された伝送速度およびキャリア周波数と異なる伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてヘッダーを送信する送信手段とを備え、
    前記スレーブノードは、前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数によるヘッダーを受信する受信手段と、受信したヘッダーの伝送速度およびキャリア周波数を検出する検出手段と、検出された伝送速度およびキャリア周波数と同一の伝送速度およびキャリア周波数に切り換えてレスポンスを送信する送信手段とを備えている
    ことを特徴とする電源多重通信システム。
11. 請求項９または１０記載の電源多重通信システムにおいて、
    前記切換後のキャリア周波数は、前記検出されたキャリア周波数より低い周波数である
    ことを特徴とする電源多重通信システム。
12. 請求項９または１０記載の電源多重通信システムにおいて、
    前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数とすると共に、前記複数のキャリア周波数のうち、前記検出されたキャリア周波数より低い固定周波数値を有するキャリア周波数がない場合には前記検出されたキャリア周波数より高くかつ最も近い固定周波数値を有するキャリア周波数とする
    ことを特徴とする電源多重通信システム。
13. 請求項９または１０記載の電源多重通信システムにおいて、
    前記マスターノードは、それぞれ異なる固定周波数値を有する複数のキャリア周波数を有し、前記切換後のキャリア周波数は、前記複数のキャリア周波数のうち前記検出されたキャリア周波数から最も周波数差のある固定周波数値を有するキャリア周波数とする
    ことを特徴とする電源多重通信方法。
14. 請求項９記載の電源多重通信システムにおいて、
    前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスのキャリア周波数を前記切換後のキャリア周波数に切り換える
    ことを特徴とする電源多重通信システム。
15. 請求項１０記載の電源多重通信システムにおいて、
    前記スレーブノードは、前記ＬＩＮプロトコルのインプットキャプチャ機能を利用して、前記レスポンスの伝送速度およびキャリア周波数を前記切換後の伝送速度およびキャリア周波数に切り換える
    ことを特徴とする電源多重通信システム。
16. 請求項１０記載の電源多重通信システムにおいて、
    前記切換後の伝送速度および前記キャリア周波数は、切換後のキャリア周波数／切換後の伝送速度＝共通定数Ｎの関係にある
    ことを特徴とする電源多重通信方法。

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