JP2006270416A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源線にノイズが重畳した場合でも高精度に制御信号を受信することのできる負荷制御装置を提供する。
【解決手段】電源線１を介して電力が供給され、且つ、該電源線１にＡＳＫ方式を用いて重畳された「０」，「１」からなる制御信号を受信して直流モータＭ１を制御する負荷制御装置１００において、制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、且つ、電源線１に重畳するノイズを検出し、電源線１にノイズが重畳した際の、制御信号１ビットに対する複数回のデータサンプリング値が異なる場合には、ノイズ検出時でないデータを用いて受信信号とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両に搭載されるモータ、ランプ等の負荷を制御する負荷制御装置に関する。

車両に搭載される各種のモータ、ランプ等の負荷は、ワイヤハーネスにてＥＣＵ（Electronic Control Unit）と接続され、該ＥＣＵより直流電圧が供給されて駆動、停止が制御される。

また、昨今における制御回路の分散化に伴い、負荷の取り付け部位の近傍に当該負荷を制御するためのインテリジェントアクチェータを設ける構成のものが多く採用されている。

インテリジェントアクチェータは、負荷駆動用の電力を生成するための電源部及び負荷の駆動を制御するための制御回路を備えており、ＥＣＵより電源線を介して電力が供給され、且つ、ＥＣＵより制御線を介して負荷の駆動指令信号が供給される。

このようなインテリジェントアクチェータでは、ＥＣＵと接続するハーネスの本数を削減する目的で、制御信号を電源線に重畳することにより、１本のハーネスで電力、及び制御信号の送信が可能なＰＬＣ（Power Line Communication）通信方式が採用されつつある。つまり、ＰＬＣ通信方式は、高周波信号をＡＳＫ（Amplitude Shift keying）変調することにより「０」，「１」で示される信号を生成し、この信号を電力送信用の電源線に重畳して、電力及び制御信号を送信する。

そして、インテリジェントアクチェータ側に設けられるＰＬＣ回路にて、電源線に重畳している制御信号をサンプリングし、このサンプリング値に基づいて、負荷の駆動を制御する。

しかしながら、例えば、負荷が直流モータである場合には、モータの回転に伴って周期的なインパルスノイズが発生し、このインパルスノイズが電源線に重畳することがある。従って、このインパルスノイズにより、「０」，「１」からなる制御信号にエラーが発生することがあり、ＰＬＣ回路では、例えば本来「０」であった信号が「１」であるものと誤検出するという問題が発生する。

以下、これを図５に示すタイミングチャートに基づいて説明する。電源線に重畳された制御信号の元データが、同図（ａ）に示す如くの「０」，「１」信号である場合で、負荷としての直流モータより発せられるインパルスノイズが同図（ｂ）の符号Ｎ１に示すタイミングで発生し電源線に重畳した場合には、制御信号が、同図（ｃ）の符号Ｐ１に示すようにノイズ成分を含む波形に変化してしまう。

そして、ＰＬＣ回路側では、同図（ｄ）に示すように、制御信号の１ビットに対して１回のサンプリング周期で制御信号を読み取った場合には、符号Ｐ１に示す部分が、元データが「０」であるにも関わらず「１」と誤認識してしまい、伝送エラーが発生してしまう。

また、この問題を解決するために、制御信号の１ビットに対して複数回（例えば１０回）のサンプリングを行い、「０」，「１」のサンプリング値が多い方が真のデータであると判断する（いわゆる多数決）方法が考えられるが、図６（ａ）に示すように、元データの１ビット区間に対してノイズ発生時間がその半分以上となっている場合には、同図（ｂ）に示すように、サンプリング値がエラーとなる方が多くなり、依然として誤認識を回避することができない。

上述したように、従来におけるＰＬＣ通信方式では、負荷が駆動することにより生じるノイズが電源線に重畳することがあり、このような場合には、「０」，「１」からなる制御信号にエラーが発生してしまうという問題が発生していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電源線にノイズが重畳した場合でも高精度に制御信号を受信することのできる負荷制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、電源線を介して電力が供給され、且つ、該電源線にＡＳＫ方式を用いて重畳された「０」，「１」からなる制御信号を受信して負荷を制御する負荷制御装置において、前記制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、且つ、前記電源線に重畳するノイズを検出し、前記電源線にノイズが重畳した際の、前記制御信号１ビットに対する前記複数回のデータサンプリング値が異なる場合には、ノイズ検出時でないデータを用いて受信信号とすることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、電源線を介して電力が供給され、且つ、該電源線にＡＳＫ方式を用いて重畳された「０」，「１」からなる制御信号を受信して負荷を制御する負荷制御装置において、前記電源線に重畳した制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、制御信号を検出するＰＬＣ検出手段と、前記電源線に重畳するノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段にてノイズが検出された際に、前記ＰＬＣ検出手段にて検出される、前記制御信号の１ビットに対する複数回のデータサンプリング値が異なる結果となった場合には、前記ノイズ検出時でないデータを用いて受信信号とし、該受信信号を用いて前記負荷を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記負荷は直流モータであり、前記電源線に重畳するノイズは前記直流モータより周期的に発生するインパルスノイズであり、前記制御信号の１ビット出力時間を、前記インパルスノイズ発生時間より長くなるように設定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記負荷は、車両に搭載される負荷であり、前記電源線を介して供給される電力は、車両に搭載されるバッテリより供給されるものであることを特徴とする。

請求項１，２の発明では、負荷が駆動することにより生じるノイズが電源線に重畳し、このノイズにより制御信号にエラーが発生した場合であっても、制御信号１ビットに対するサンプリング値のうちの、ノイズ検出時でないデータを用いてデータを復調するので、ノイズの影響を回避した高精度なデータ通信が可能となる。

請求項３の発明では、負荷としての直流モータより発せられるインパルスノイズの発生時間よりも、制御信号１ビットの出力時間の方が長く設定されるので、制御信号の１ビット区間が全てエラー信号で埋め尽くされることがない。従って、制御信号の１ビット区間中には、真のサンプリング値を有するデータが少なくとも１つ存在するので、インパルスノイズに起因したエラーの発生を回避することができる。

請求項４の発明では、車両に搭載されるモータ、ランプ、ホーン等の負荷を制御するために用いるので、車両に搭載される各種の計装機器を高精度に制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この負荷制御装置１００は、電源線１を介してＥＣＵ（図示省略）に接続されており、該電源線１を介して負荷駆動用の直流電圧が供給される。また、直流電圧には、高周波信号をＡＳＫ変調して生成される「０」，「１」からなる制御信号が重畳される。

また、負荷制御装置１００は、電源線１を介して送信された直流電圧から所望レベルの直流電圧を生成するための回路電源部２と、該回路電源部２の前段に設けられ、直流電圧に重畳している制御信号を除去するためのインピーダンス素子３と、直流電圧に重畳している制御信号を所定のタイミングでサンプリングするＰＬＣ回路（ＰＬＣ検出手段）４と、電源線１に重畳するインパルスノイズを検出するインパルスノイズ検出部（ノイズ検出手段）５を備えている。

更に、ＰＬＣ回路４で検出されたサンプリング値及びインパルスノイズ検出部で検出されたインパルスノイズの発生タイミングに基づいて、制御信号を復調し、直流モータＭ１を制御する制御部（制御手段）６を備えている。

次に、図２に示すタイミングチャートを参照して、本実施形態に係る負荷制御装置の作用について説明する。図２は、電源線１に重畳される制御信号を示すタイミングチャートである。

同図（ａ）に示すように、電源線１に重畳される制御信号は、高周波信号をＡＳＫ変調して得られる「０」，「１」のデータとして与えられる。そして、同図（ｃ）に示すように、ＰＬＣ回路４では、元データとなる制御信号の１ビットに対応する時間ｔ１の半分となる周期で制御信号をサンプリングする。

従って、制御信号１ビットに対して２回のサンプリングを行うので、サンプリング値は「０，０，１，１，０，０」といったように、同一の値が２個ずつ並ぶデータとなる。ここで、図２（ｂ）の符号Ｎ２に示すタイミングで、電源線１に直流モータＭ１のインパルスノイズが重畳した場合には、同図（ｃ）の符号Ｐ２に示すように、本来「０」となるべき値が「１」としてサンプリングされてしまう。

その結果、このビットにおいては、サンプリング値は本来「０，０」となるべきところ、「０，１」となってしまい、このビットの値を決定することができない。そこで、本実施形態では、インパルスノイズ検出部５で図２（ｂ）に示すインパルスノイズＮ２の発生タイミングを検出して同図（ｄ）に示すノイズ発生信号を生成し、制御部６では、インパルスノイズＮ２が検出されたタイミングにおけるＰＬＣ回路４でのサンプリング値を無効とし、それ以外のタイミングでサンプリングされた値を採用する。

この場合には、サンプリング値が「１」となった時点（点Ｐ２）でインパルスノイズＮ２が検出されているので、サンプリング値「１」を無効とし、その直前でサンプリングされた値「０」をこのビットでのサンプリング値とする。その結果、図２（ａ）に示した元データ「０」を、ＰＬＣ回路４側で正確に検出することができる。

また、符号Ｎ３に示すインパルスノイズの発生時点では、２回のサンプリング値が共に「１」であるので、インパルスノイズの影響を受けていないものと判断し、サンプリング値を「１」とする。その結果、図２（ｅ）に示す受信データは、同図（ａ）に示す元データと一致し、インパルスノイズの影響を回避した高精度なデータ通信が可能となる。

次に、電源線１に重畳された制御信号を受信する際の処理手順について図３に示すフローチャートを参照して説明する。

制御信号の受信処理が開始されると、ＰＬＣ回路４は、電源線１を介して送信された制御信号を所定の周期でサンプリングする（ステップＳＴ１）。

また、インパルスノイズ検出部５は、直流モータＭ１の回転に伴って発生するインパルスノイズが電源線１に生じているか否かを検出し（ステップＳＴ２）、インパルスノイズが生じていることが検出された場合には（ステップＳＴ３でＹＥＳ）、制御信号の１ビットとなる区間で複数検出されるサンプリング信号のうちの、ノイズが発生していない時点におけるサンプリング値を真の値として採用し、ノイズ発生時点におけるサンプリング値がこの真の値と異なる場合には、真の値となるように補正する（ステップＳＴ４）。

その後、制御部６にて、サンプリングしたデータを復調し、ＥＣＵより送信された制御信号を生成する（ステップＳＴ５）。

このようにして、本実施形態に係る負荷制御装置１００では、インパルスノイズ検出部５にて電源線１に重畳するインパルスノイズを検出し、送信された制御信号の同一ビットでのデータのサンプリング値が相違する場合には、インパルスノイズ発生時におけるサンプリング値を無効とし、それ以外のタイミングでのサンプリング値を用いている。

従って、直流モータＭ１が回転する際にインパルスノイズが発生し、電源線１に重畳した場合であっても、このインパルスノイズの影響を受けることなく、高精度に制御信号を受信することができる。

また、上記した実施形態では、１ビットの制御信号に対して２回のサンプリングを行う場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３回以上のサンプリングを行うことも可能である。

図４は、本発明の変形例に係り、制御信号１ビットに対して１０回のサンプリングを行う場合の例を示すタイミングチャートである。同図（ａ）はエラーが発生している制御信号、（ｂ）はインパルスノイズの波形、（ｃ）はインパルスノイズの発生タイミング、（ｄ）はサンプリング値を示している。

この例では、送信された制御信号が「０」であり、本来はサンプリング値は「０」が１０個並ぶ「０，０，０，０，０，０，０，０，０，０」となるべきである。ところが、ノイズの影響を受けて、同図（ｄ）に示すサンプリング値が「０，０，１，１，１，１，１，１，１，０」となっている。この場合、多数決で決める方式では１０個中の７個が「１」であり、「１」の個数が多いのでこのビットの制御信号は「１」であると判断されてしまう。

しかし、本実施形態では、ノイズ発生時のサンプリング値を無効とする方式を採用しているので、７個の「１」は全て無効となり、結果として制御信号は「０」となり、送信信号と一致する。

従って、本発明の変形例では、制御信号の１ビット区間で多くの部分がエラーとなった場合でも、正確なサンプリング値を求めることができ、ＰＬＣ通信の信頼性を向上させることができる。

また、負荷が直流モータＭ１である場合には、インパルスノイズ発生時の継続時間がほぼ推定できるので、この発生時間よりも制御信号の１ビットの時間帯が長くなるように設定すれば、１ビットの時間帯全てがエラー信号で埋め尽くされることがなく、即ち、図４の例で言えば、１０個のサンプリング結果全てが「１」となってしまうことがなく、確実に元データの「０」，「１」を検出することができる。

以上、本発明の負荷制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した実施形態では、負荷として車両に搭載される直流モータＭ１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の負荷を制御する場合についても同様に適用することができる。

また、車両に搭載される負荷に限定されるものではなく、本発明は、マスター局から電源線を通じて電力及び制御信号を送信して負荷を駆動制御する構成のものにおいて適用することができる。

モータより発せられるインパルスノイズの影響を受けず、ＰＬＣ通信の精度を向上させる上で極めて有用である。

本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の構成を示すブロック図である。 電源線に重畳する信号を示すタイミングチャートであり、（ａ）は元データ、（ｂ）はノイズ波形、（ｃ）はノイズによりエラーが発生した信号、（ｄ）はノイズの発生タイミング、（ｅ）はエラーを補正したサンプリング値を示す。 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の動作を示すフローチャートである。 変形例に係るタイミングチャートであり、（ａ）はエラーが重畳した信号、（ｂ）はノイズ波形、（ｃ）はインパルスノイズの発生タイミング、（ｄ）はサンプリング値を示している。 従来における負荷制御装置の信号波形を示すタイミングチャートである。 従来において、エラーが発生した際に、複数のサンプリング値から多数決を用いてビット値を決める場合の説明図である。

符号の説明

１ 電源線
２ 回路電源部
３ インピーダンス素子
４ ＰＬＣ回路（ＰＬＣ検出手段）
５ インパルスノイズ検出部（ノイズ検出手段）
６ 制御部（制御手段）
１００ 負荷制御装置
Ｍ１ 直流モータ（負荷）

Claims (4)

1. 電源線を介して電力が供給され、且つ、該電源線にＡＳＫ方式を用いて重畳された「０」，「１」からなる制御信号を受信して負荷を制御する負荷制御装置において、
   前記制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、且つ、前記電源線に重畳するノイズを検出し、
   前記電源線にノイズが重畳した際の、前記制御信号１ビットに対する前記複数回のデータサンプリング値が異なる場合には、ノイズ検出時でないデータを用いて受信信号とすることを特徴とする負荷制御装置。
2. 電源線を介して電力が供給され、且つ、該電源線にＡＳＫ方式を用いて重畳された「０」，「１」からなる制御信号を受信して負荷を制御する負荷制御装置において、
   前記電源線に重畳した制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、制御信号を検出するＰＬＣ検出手段と、
   前記電源線に重畳するノイズを検出するノイズ検出手段と、
   前記ノイズ検出手段にてノイズが検出された際に、前記ＰＬＣ検出手段にて検出される、前記制御信号の１ビットに対する複数回のデータサンプリング値が異なる結果となった場合には、前記ノイズ検出時でないデータを用いて受信信号とし、該受信信号を用いて前記負荷を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする負荷制御装置。
3. 前記負荷は直流モータであり、前記電源線に重畳するノイズは前記直流モータより周期的に発生するインパルスノイズであり、前記制御信号の１ビット出力時間を、前記インパルスノイズ発生時間より長くなるように設定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の負荷制御装置。
4. 前記負荷は、車両に搭載される負荷であり、前記電源線を介して供給される電力は、車両に搭載されるバッテリより供給されるものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
   

Images