JP2006108933A - 電源線通信システム及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源線を介して信号を減衰することなく送受信することができる電源線通信システム及び通信装置を提供する。
【解決手段】 電源線２にインダクタンス素子３０の一端を接続し、インダクタンス素子３０の他端は、コンバータ３２に接続してある。インダクタンス素子３０の他端には、コンデンサ３１の一端を接続してあり、コンデンサ３１の他端は接地してある。変調部３３で変調された信号を増幅する増幅部３５のトランジスタ３５２のエミッタと抵抗３５３との接続点は、変調信号の出力回路として、インダクタンス素子３０の一端が接続された電源線２に接続してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電源線を介して複数の通信装置間で信号を送受信する電源線通信システム及び該電源線通信システムを構成する通信装置に関する。

近年、自動車に代表される車両に搭載された機器を制御するために電子制御技術が進展しており、これに伴って車両内部に配置されるワイヤーハーネスの数が増大し、車両内部の配線が複雑化している。このため、電子制御装置間で送受信される変調信号を電源線に重畳して伝送する電源多重通信システムを利用して、ワイヤーハーネスの省線化が行われている。

電源多重通システムでは、電子制御装置間で送受信するデータに基づいて、変調信号を電源線に重畳するため、電子制御装置は、変調回路、復調回路などの回路に加えて、これらの回路に安定した電圧を供給するためのコンバータを備えている。しかし、電源線には、様々な雑音が発生する場合があり、雑音の影響を防止するため、コンバータの入力側には電源線を介して侵入する雑音を減衰するためのコンデンサを電源線に並列に接続している。

しかしながら、従来の例にあっては、コンバータの入力側の電源線に並列にコンデンサを接続しているため、変調回路で変調した変調信号を電源線に重畳した場合、変調信号が、前記コンデンサの容量成分により減衰し、変調信号を他の電子制御装置へ伝送することができない場合があった。また、電源線を介して電子制御装置に侵入する雑音による影響を低減して変調回路、復調回路などを安定に動作させるためには、コンバータの入力側に接続されたコンデンサを取り除くこともできない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、一端を信号を出力する出力回路が接続された電源線に接続し、他端をコンデンサの一端が接続されたコンバータに接続し、信号の流入を阻止する阻止回路を備えることにより、信号が前記コンデンサにより減衰されることなく信号を送受信することができる電源線通信システム及び該電源線通信システムを構成する通信装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、前記阻止回路がインダクタンス素子であることにより、比較的簡便な構成で、信号の減衰を防止することができる電源線通信システムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、信号に基づいて車両に搭載した機器の動作を制御する制御手段を備えることにより、電源線を介して車両に搭載した機器の制御をすることができる電源線通信システムを提供することにある。

第１発明に係る電源線通信システムは、電源線を介して複数の通信装置間で信号を送受信する電源線通信システムにおいて、前記通信装置は、電源線の電圧から所定の電圧を生成するコンバータと、電源線に接続され、信号を出力する出力回路と、一端を前記出力回路が接続された電源線に接続し、他端を前記コンバータに接続してあり、信号の流入を阻止する阻止回路と、該阻止回路の他端が接続された前記コンバータに一端を接続したコンデンサとを備え、前記出力回路が信号を電源線に出力した場合に、前記阻止回路は前記信号の前記コンデンサへの流入を阻止するように構成してあることを特徴とする。

第２発明に係る電源線通信システムは、第１発明において、前記阻止回路は、インダクタンス素子であることを特徴とする。

第３発明に係る電源線通信システムは、第１発明又は第２発明において、前記通信装置は、車両内に配置してあり、信号に基づいて、車両に搭載した機器の動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

第４発明に係る通信装置は、電源線を介して信号を送受信する通信装置において、電源線の電圧から所定の電圧を生成するコンバータと、電源線に接続され、信号を出力する出力回路と、一端を前記出力回路が接続された電源線に接続し、他端を前記コンバータに接続してあり、信号の流入を阻止する阻止回路と、該阻止回路の他端が接続された前記コンバータに一端を接続したコンデンサとを備え、前記出力回路が信号を電源線に出力した場合に、前記阻止回路は前記信号の前記コンデンサへの流入を阻止するように構成してあることを特徴とする。

第１発明及び第４発明にあっては、信号の流入を阻止する阻止回路の一端を信号を出力する出力回路が接続された電源線に接続し、他端をコンデンサの一端が接続されたコンバータに接続してあることにより、信号を電源線に出力した場合、信号が前記阻止回路により前記コンデンサに流れることを阻止し、前記信号が前記コンデンサの容量成分により減衰されることを防止する。

第２発明にあっては、前記阻止回路はインダクタンス素子であることにより、信号が有する周波数において、前記インダクタンス素子は高インピーダンスを有し、信号がコンデンサに流れることを防止する。

第３発明にあっては、信号に基づいて、車両に搭載した機器の動作を制御する制御手段を備えることにより、一方の通信装置で信号を送信し、他方の通信装置で前記信号を受信し、前記他方の通信装置は、受信した信号に基づいて、車両に搭載した機器の動作を制御する。

第１発明及び第４発明にあっては、通信装置から信号を出力する場合に、通信装置に備えられたコンバータの入力側に接続されたコンデンサにより、送信する信号が通信装置内部に伝達されて減衰することを防止し、信号を電源線に出力することができ、電源線を介して接続された通信装置間で信号を送受信することができる。

第２発明にあっては、インダクタンス素子を接続することにより、比較的簡便な構成で、信号が減衰することを防止することができる。

第３発明にあっては、電源線を介して、車両に搭載した機器の動作を制御することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電源線通信システムの概要を示す説明図である。図において、１は車両前部に配置された電池である。電池１は１２Ｖの直流定格電圧を有し、電池１には後述するＥＣＵ（Electric Control Unit）に供給する直流電圧を配電するための電源線２を接続してある。

電源線２には、車両内に配置されたＥＣＵ３、４、…を接続してある。ＥＣＵ３は右ドアの動作を制御するＥＣＵであり、ＥＣＵ３にはドアロックを操作するドアロックスイッチ７、及びドアの開閉部を有する右ドア８を接続してある。

ＥＣＵ４は左ドアの動作を制御するＥＣＵであり、ＥＣＵ４にはドアの開閉部を有する左ドア９を接続してある。

ＥＣＵ５は前部ワイパーの動作を制御するＥＣＵであり、ＥＣＵ５にはワイパーの動作を操作するワイパースイッチ１０、及びワイパー１１を接続してある。

ＥＣＵ６は後部ワイパーの動作を制御するＥＣＵであり、ＥＣＵ６にはワイパー１２を接続してある。各ＥＣＵ３、４、…は、電源線２を介してドア、ワイパーなどの動作を制御する信号を送受信することにより、ドア、ワイパーなどの動作を制御する。例えば、車両の運転者が、ドアロックスイッチ７を操作して左右両ドアのロックを指示した場合、ＥＣＵ３は右ドア８に制御信号を出力して右ドアをロックするとともに、左ドアをロックするための制御信号に基づいて搬送波を変調した変調信号を電源線２を介してＥＣＵ４へ送信する。ＥＣＵ４は、ＥＣＵ３から送信された変調信号を受信し、受信した信号に基づいて左ドアをロックする制御信号を左ドア９に出力して左ドアをロックする。ワイパーの操作についても同様である。

図２はＥＣＵ３の構成を示すブロック図である。なお、他のＥＣＵ４、５、６も同様の構成を有するので説明は省略する。図において、３０はインダクタンス素子である。インダクタンス素子３０の入力側には電源線２を接続してあり、出力側にはコンバータ３２の入力側を接続してある。

図３はインダクタンス素子３０の例を示す説明図である。図に示すように、インダクタンス素子３０は、約０．６ｍｍ径であってＵ字状に湾曲したリード線３０２に約７ｍｍ長であって円筒形状のフェライトコア（例えば、フェライトビーズ）３０１、３０１を直列に装着してある。また、インダクタンス素子３０の周波数に対するインピーダンス特性は、約５ＭＨｚから１ＧＨｚまで高インピーダンスを有し、約５ＭＨｚ以上の周波数領域で高周波損失を発生させ、高周波の抑制をすることができる。これにより、５ＭＨｚの周波数を有する信号を阻止することができる。

コンバータ３２は、電源線２で供給される直流電圧から所定の定電圧（例えば、５Ｖ）を生成し後述する変調部３３、復調部３４、増幅部３５などに定電圧を供給する。コンバータ３２の入力側に接続したインダクタンス素子３０の他端には、コンデンサ３１の一端を接続し、コンデンサ３１の他端は接地してある。コンデンサ３１は、電源線２を介してＥＣＵ３に侵入する雑音を吸収することにより、コンバータ３２が供給する定電圧を安定化させるためのものである。

変調部３３は、搬送波発生部３３１と信号生成部３３２とを備える。搬送波発生部３３１は、約５ＭＨｚの周波数を有する正弦波の搬送波を発生する発振回路を有し、発生した搬送波を信号生成部３３２に出力する。

信号生成部３３２は、後述する通信制御部３９から出力され、約１０ＫＨｚのクロック信号に同期した制御信号（デジタル信号）に基づいて、搬送波発生部３３１から入力された搬送波を振幅変調し、変調信号を増幅部３５に出力する。例えば、通信制御部３９から変調部３３に出力した制御信号が「１」の場合は、信号生成部３３２は搬送波発生部３３１から入力された搬送波をそのまま増幅部３５に出力し、通信制御部３９から変調部３３に出力した制御信号が「０」の場合は、信号生成部３３２は搬送波発生部３３１から入力された搬送波を出力せず、０レベルの信号を増幅部３５に出力する。

増幅部３５は、コンデンサ３５１、トランジスタ３５２、及び抵抗３５３を備える。変調部３３の出力側には、コンデンサ３５１の一端を接続してあり、コンデンサ３５１の他端はトランジスタ３５２のベース端子を接続してある。トランジスタ３５２のコレクタ端子にはコンバータ３２を接続してある。トランジスタ３５２のエミッタ端子には、抵抗３５３の一端を接続してあり、抵抗３５３の他端は接地してある。トランジスタ３５２のエミッタ端子と抵抗３５３との接続点は、変調部３３、増幅部３５などの変調信号の出力回路の出力端として、インダクタンス素子３０の一端を接続した電源線２に接続してある。これにより、変調部３３から出力した変調信号を増幅部３５で増幅し、増幅した変調信号を電源線２に重畳する。

復調部３４は、その入力側をインダクタンス素子３０の一端を接続した電源線２に接続してあり、出力側を通信制御部３９に接続してある。復調部３４は、電源線２を介して伝送された変調信号を受信し、受信した変調信号から元のデジタル信号を復元し、復元したデジタル信号を通信制御部３９に出力する。

通信制御部３９には、ＣＰＵ３６、メモリ３７、及びインタフェース部３８を接続してある。通信制御部３９は、インタフェース部３８を介してドアロックスイッチ７から入力された信号をＣＰＵ３６の制御に基づいて、車両に搭載された機器である右ドア８及び左ドア９の動作を制御するためにビット列から構成される制御信号を生成し、インタフェース部３８を介して右ドア８に出力するとともに、変調部３３に出力する。

また、通信制御部３９は、復調部３４から入力されたデジタル信号をＣＰＵ３６の制御の下、車両に搭載された機器の動作を制御するための制御信号を生成し、インタフェース部３８を介して、前記機器へ出力する。例えば、ＥＣＵ４の通信制御部３９は、ＥＣＵ３から送信した制御信号に基づいて、左ドア９の動作を制御する。

ＣＰＵ３６は、メモリ３７に記憶されたプログラムに基づいて、通信制御部３９での信号処理を制御することにより、車両に搭載された機器の動作を制御する。

図４はＥＣＵ間で送受信される制御信号を示す説明である。図に示すように、制御信号のデータフォーマットは、制御信号を送信する側のＥＣＵを特定する送信元アドレス、制御信号を受信する側のＥＣＵを特定する送信先アドレス、及び送信するデータから構成してある。通信制御部３９は、ＣＰＵ３６の制御の下、インタフェース部３８を介して入力された信号に基づいて、送信元アドレス、送信先アドレス、送信すべきデータから構成されるビット列を作成する。例えば、ＥＣＵ３のアドレスが「００１」、ＥＣＵ４のアドレスが「１０１」、送信するデータが「１１００」である場合、通信制御部３９は、ＥＣＵ４に送信する制御信号として、「００１１０１１１００」から構成されるビット列を生成し、変調部３３に出力する。

変調部３３は、通信制御部３９から入力された制御信号に基づいて、図に示すように、搬送波を振幅変調した変調信号を生成し、電源線２に出力する。

次に、本発明に係る電源線通信システムの動作について説明する。車両の運転者が、ドアロックスイッチ７を操作すると、通信制御部３９はインタフェース部３８を介してドアロックスイッチ７から入力された信号を受信する。

通信制御部３９は、ＣＰＵ３６の制御により、受信した信号に基づいて、右ドア８及び左ドア９をロックするための制御信号を夫々生成し、右ドア８をロックするための制御信号をインタフェース部３８を介して右ドア８に出力し、右ドア８をロックする。

通信制御部３９は、左ドア９をロックするための制御信号を変調部３３に出力する。変調部３３は、入力された制御信号に基づいて、搬送波を変調した変調信号を増幅部３５に出力する。増幅部３５は、変調部３３から入力された変調信号を増幅し、電源線２に出力する。

電源線２に出力された変調信号は、約５ＭＨｚの搬送波を振幅変調してあり、電源線２に直列に接続したインダクタンス素子３０の周波数に対するインピーダンス特性により、インダクタンス素子３０は、搬送波を変調した変調信号に対して高いインピーダンスを有し、変調信号がコンデンサ３１に流れ込むことを防止する。これにより、変調信号は、電源線２を介してＥＣＵ４へ送信される。

コンデンサ３１の容量が、１μＦ以下の場合、コンデンサ３１の５ＭＨｚにおけるインピーダンスは約０．０１Ωであるのに対し、インダクタンス素子３０を接続した場合には、インダクタンス素子３０の５ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６０Ωである。これにより、電源線２に出力した変調信号の波高値は約１Ｖのレベルを保持することができ、他のＥＣＵとの変調信号の送受信をすることが可能である。

ＥＣＵ４は、受信した変調信号を復調して元の制御信号を復元し、復元した制御信号に基づいて、左ドア９をロックするための信号を左ドア９に出力する。これにより、左ドア９はロックされる。

以上説明したように、本発明にあっては、搬送波を変調した変調信号を阻止するインダクタンス素子３０の一端を、変調信号を出力する出力回路を接続した電源線２に接続し、インダクタンス素子３０の他端を、コンデンサ３１の一端が接続されたコンバータ３２に接続してあることにより、変調信号を電源線２に出力した場合、変調信号がインダクタンス素子３０によりコンデンサ３１に流れることを阻止し、コンデンサ３１の容量成分により減衰されることを防止する。すなわち、ＥＣＵ３で生成した信号を他のＥＣＵ４へ送信する場合に、ＥＣＵ３に内蔵されたコンバータ３２の入力側に接続してある平滑用又は雑音防止用のコンデンサ３１により、ＥＣＵ３内部に信号が伝達し、送信する信号が減衰してしまうことを防止し、電源線２を介して信号を出力する。これにより、簡便な構成で、変調信号が減衰することなく、他のＥＣＵとの間で変調信号を送受信することができ、車両に搭載された機器の動作を制御することが可能になる。

上述の実施の形態においては、ＥＣＵ３、４、５、６を電源線２に接続した構成であるが、ＥＣＵの数、構成はこれに限定されるものではない。例えば、ドア、ワイパー用のＥＣＵに加えて、ウインドウ用のＥＣＵなど、車両に搭載される機器に応じて、使用するＥＣＵの数、機能を変更することが可能である。

上述の実施の形態においては、インダクタンス素子３０を１つ設ける構成であったが、インダクタンス素子３０の数は１つに限られず、複数使用する構成であってもよい。

上述の実施の形態においては、インダクタンス素子３０は、ＥＣＵの内部に設ける構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、インダクタンス素子３０をハウジングに内装し、コネクタを介してＥＣＵに装着するような構成であってもよい。また、インダクタンス素子３０はフェライトビーズを用いる構成であったが、フェライトコアに巻回線を備える構成でもよい。

上述の実施の形態においては、搬送波の変調は振幅変調を用いる構成であったが、変調方式はこれに限定されるものではなく、位相変調、周波数変調、振幅と位相とを同時に変化させる多値変調方式などを用いる構成であってもよい。

上述の実施の形態においては、信号を阻止する周波数が５ＭＨｚの場合について説明したが、信号を阻止する周波数は５ＭＨｚに限定されるものではない。すなわち、使用される信号の周波数に対して、十分大きなインピーダンスを有する周波数特性をもったインダクタンス素子を使用することが可能である。すなわち、インダクタンス素子３０は、使用する信号の周波数において、該信号がコンデンサ３１へ流入することを阻止できる周波数特性を有すればよい。

本発明に係る電源線通信システムの概要を示す説明図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 インダクタンス素子の例を示す説明図である。 ＥＣＵ間で送受信される制御信号を示す説明図である。

符号の説明

１ 電池
２ 電源線
３、４、５、６ ＥＣＵ
７ ドアロックスイッチ
８ 右ドア
９ 左ドア
１０ ワイパースイッチ
１１、１２ワイパー
３０ インダクタンス素子
３１ コンデンサ
３２ コンバータ
３３ 変調部
３４ 復調部
３５ 増幅部
３６ ＣＰＵ
３７ メモリ
３８ インタフェース部
３９ 通信制御部

Claims (4)

1. 電源線を介して複数の通信装置間で信号を送受信する電源線通信システムにおいて、
   前記通信装置は、
   電源線の電圧から所定の電圧を生成するコンバータと、
   電源線に接続され、信号を出力する出力回路と、
   一端を前記出力回路が接続された電源線に接続し、他端を前記コンバータに接続してあり、信号の流入を阻止する阻止回路と、
   該阻止回路の他端が接続された前記コンバータに一端を接続したコンデンサと
   を備え、
   前記出力回路が信号を電源線に出力した場合に、前記阻止回路は前記信号の前記コンデンサへの流入を阻止するように構成してあることを特徴とする電源線通信システム。
2. 前記阻止回路は、インダクタンス素子であることを特徴とする請求項１に記載の電源線通信システム。
3. 前記通信装置は、
   車両内に配置してあり、
   信号に基づいて、車両に搭載した機器の動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源線通信システム。
4. 電源線を介して信号を送受信する通信装置において、
   電源線の電圧から所定の電圧を生成するコンバータと、
   電源線に接続され、信号を出力する出力回路と、
   一端を前記出力回路が接続された電源線に接続し、他端を前記コンバータに接続してあり、信号の流入を阻止する阻止回路と、
   該阻止回路の他端が接続された前記コンバータに一端を接続したコンデンサと
   を備え、
   前記出力回路が信号を電源線に出力した場合に、前記阻止回路は前記信号の前記コンデンサへの流入を阻止するように構成してあることを特徴とする通信装置。

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