JP2011084101A - 通信装置、及びシステム - Google Patents

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理 平嶋
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Abstract

【課題】車両の内装部品を除去することなく、車載LANにおける通信状態をモニタすること。
【解決手段】２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置における１の通信装置は、計測器と接続可能な接続部と、接続部に計測器が接続されている場合には接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、接続部に計測器が接続されていない場合には接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用の通信ネットワーク（車載LAN(Local Area Network)）に関し、特に車載LANに接続される電子制御ユニットに関する。
車載ネットワークの規格の1つとして、CAN(Controller Area Network)（登録商標）が知られている。CANは、ISO11898として国際規格化されたプロトコルであり、CANバス方式と称されるシリアル通信方式を採用している。CANバス方式は耐ノイズに優れ、伝送レートも最高1Mbpsまで設定することが可能である。CANバスラインには複数の通信装置が接続されており、各通信装置は通信コントローラを搭載する。該通信コントローラは、CANバスを介して、通信装置間でデータ授受を行う。
例えば、各通信装置は、当該通信装置の識別IDコードを付したデータをCANバスに向けて送り出す。データが送信される際にCANバスが他の通信装置によるデータに専有されていない場合には、通信装置から送り出されるデータはCANバスを流れて他の通信装置に受信される。一方、CANバスが他の通信装置によるデータに専有されている場合には、通信装置から送り出されるべきデータはCANコントローラユニットに待機される。そして、データを待機させている通信装置が一つの場合には、CANバスが空いた際に、そのデータがCANバスを流れる。一方、データを待機させている通信装置が複数存在する場合には、それらの通信装置のうちIDコードに基づく優先順位の最も高い通信装置のデータが他の待機データよりも先にCANバスを流れる。
CAN通信システムは複数の通信装置（ノード）を備え、これら複数の通信装置は、ツイストペアの形態を有するCANバスにより各々接続され、それぞれの通信装置間で、データの送受信を行う。CANバスのツイストペア線は一方がCAN High、他方がCAN Lowと呼ばれる母線である。各通信装置は、例えば、自動車の各部を制御する複数の電子制御ユニット(Electronic Control Unit)（以下、ECUと呼ぶ）により構成される。
特開２００３−２４４７７９号公報
車載LANの通信状態をモニタしたい要求がある。特に、通信不良が発生している場合、或は工場から車両が出荷される際に、該要求が強い。
しかし、通信に使用される電線は車両の内装部品に覆われているため、通信状態を計測するためには、電線から内装部品を除去し、通信線を露出させる必要がある。しかし、車両完成後に、車両の内装部品を除去することは困難である。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、車両の内装部品を除去することなく、車載LANにおける通信状態をモニタすることができる通信装置、及びシステムを提供することを目的とする。
本通信装置は、
２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置における１の通信装置であって、
計測器と接続可能な接続部と、
前記接続部に前記計測器が接続されている場合には前記接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部と
を有する。
本システムは、
２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置を有する通信システムにおいて、
前記複数の通信装置の１の通信装置は、
計測器と接続可能な接続部と、
前記接続部に前記計測器が接続されている場合には前記接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部と
を有し、
前記計測器は、
前記接続部に当該計測器が接続された場合に、前記通信装置に接続信号を出力し、
前記スイッチ部は、前記計測器により入力された信号に基づいて、前記接続部に前記計測器が接続されたかどうかを判定する。
開示の通信装置、及びシステムによれば、車両の内装部品を除去することなく、車載LANにおける通信状態をモニタすることができる。
本実施例に従った車両用通信システムの一例を示す説明図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す機能ブロック図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの構造を示す説明図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す機能ブロック図である。 本実施例に従った電子制御ユニットのコネクタの一例を示す説明図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す部分ブロック図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す機能ブロック図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す機能ブロック図である。 本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す部分ブロック図である。
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
＜第１の実施例＞
＜車両用通信システム＞
図１は、本実施例に従った通信システムを示す。
本通信システム１０００は、例えば、自動車内LANの通信プロトコルに従って通信を行う複数の通信装置を備える。例えば、自動車内LANの通信プロトコルとして、CAN(Controller Area Network)が適用されるようにしてもよい。各通信装置は、例えば、自動車の各部を制御する電子制御ユニット(ECU: Electronic Control Unit)（以下、ECUと呼ぶ）により構成される。
本実施例では、自動車内LANの通信プロトコルの一例として、CANが適用される場合について説明するが、CANとは異なる通信プロトコルが適用されてもよい。例えば、LIN(Local Interconnect Network)（登録商標）が適用されてもよいし、FlexRay（登録商標）が適用されてもよい。また、CAN、LIN、及びFlexRayのうち２つが共存するようにしてもよいし、３つが共存するようにしてもよい。
CANでは、通信ライン（通信バス）として、CANH２００とCANL３００とからなる２線式のCAN通信線４００が使用され、該２線式のCAN通信線４００の両端には終端抵抗が接続されるCANにおいて、データを送信する通信装置はCANH２００とCANL３００とに反転信号を送出し、データを受信する通信装置はCANH２００とCANL３００との電圧差から、CAN通信線４００上のデータが“１”であるか“０”であるかを判定する。
ECU１００１−ECU１００n（ｎは、ｎ＞０の整数）は、自動車の各部を制御するための制御処理や他のECUと通信を行うための処理を実行する。図１には、一例としてn=3について示される。また、ECU１００１−ECU１００nは、送信データを２線式のCAN通信線４００に出力する。また、ECU１００１−ECU１００nは、２線式のCAN通信線４００上のデータを受信する。
ECU１００１−ECU１００nは、２個の出力バッファ（図示なし）と、二値化回路（図示なし）とを備える。例えば、第１の出力バッファは、送信データが“０”の時にCANH２００の電圧をハイレベル（例えば、3.5V）にし、送信データが“１”の時にCANH２００の電圧をローレベル（例えば、2.5V）に設定する。第２の出力バッファは、送信データが“０”の時にCANL３００の電圧をローレベル（例えば、1.5V）にし、送信データが“１”の時にCANL３００の電圧をハイレベル（例えば、2.5V）に設定する。二値化回路は、入力されたCANH２００の電圧とCANL３００の電圧との差から、CAN通信線４００上のデータを表す“１”か“０”の二値信号を生成する。
＜電子制御ユニット＞
図２は、本実施例に従った電子制御ユニット(ECU)の一例を示す。
本電子制御ユニット１００ｎは、通信コントローラ１０２と、トランシーバ１０４１−１０４ｍ（ｍは、ｍ＞１の整数）と、スイッチ部１０６と、コネクタ１０８及び１１０とを有する。スイッチ部１０６とコネクタ１０８との間は２本の通信線Ｗ１及びＷ２により接続され、コネクタ１０８とコネクタ１１０との間は通信線Ｗ１及びＷ２により接続される。
コネクタ１１０には、計測器５００が接続される。該コネクタ１１０は、車両の設計段階で電子制御ユニット１００ｎに搭載される。該コネクタ１１０に計測器５００を接続して、通信状態をモニタする。該コネクタ１１０を有することにより、内装部品をはずすことなく、車両完成後の通信状態をモニタできる。
なお、図１に示される全電子制御ユニットが、計測器５００に接続できる必要は無く、一部の電子制御ユニットが計測器５００に接続できる構成であってもよい。また、１つの電子制御ユニットが、複数の計測器を接続できる構成としてもよい。複数の計測器を接続できることにより、複数の特性を同時に計測できる。
本電子制御ユニット１００ｎは、スイッチ部１０６を有する。コネクタ１１０は、電磁気学的には、「開放端」の状態となる。該開放端では通信波が反射し、該反射波と通信波とが合成されることにより、通信波が歪む。通信波の反射が大きい場合には、通信波の歪みも大きくなる。通信波の歪みが大きい場合には、通信そのものが成立しない場合もある。本実施例では、計測器５００がコネクタ１１０に接続されていない場合には、スイッチ部１０６によりトランシーバ１０４１からの通信波を遮断する。スイッチ部１０６によりトランシーバ１０４１からの通信波を遮断することにより、通信波がコネクタ１１０に送信されないため、開放端からの通信波の反射を抑制する。例えば、スイッチ部１０６は、コネクタ１１０に計測器５００が接続されていない場合には、該コネクタ１１０に、トランシーバ１０４１からの通信信号を出力しない。さらに、スイッチ部１０６は、コネクタ１１０に計測器５００が接続されていない場合には、トランシーバ１０４１からの通信信号を反射しない。
本実施例では、トランシーバ１０４１とコネクタ１０８との間に、スイッチ部１０６が設けられる。トランシーバ１０４１とコネクタ１０８との間に、スイッチ部１０６を設けることにより、例えば、通信コントローラ１０２と、トランシーバ１０４１−１０４ｍとが１つの通信用ICにより構成されている場合でも適用できる。また、通信コントローラ１０２は含まず、トランシーバ１０４１−１０４ｍが１つの通信用ICにより構成されている場合でも適用できる。トランシーバ１０４１の端子にスイッチ部１０６を接続できるためである。後述するが、通信コントローラ１０２とトランシーバ１０４１との間にスイッチ部１０６を配置する構成も取ることができる。該構成では、通信コントローラ１０２と、トランシーバ１０４１−１０４ｍとが１つの通信用ICにより構成されている場合には適用できない。
通信プロトコルとしてFlexRayが適用された通信用ICが開発されている。該通信用ICには、トランシーバ１０４１−１０４ｍが１つの素子により構成されたものが含まれる。トランシーバ１０４１−１０４ｍが１つの素子により構成された通信用ICにより電子制御ユニットが構成される場合には、トランシーバ１０４１とコネクタ１０８との間に、スイッチ部１０６を設ける構成は好適である。
本電子制御ユニット１００ｎは、通信線４００に接続される通信線が分岐され、該分岐された通信線は計測器５００に接続される。
図３は、通信線４００に接続される通信線の分岐方法の一例を示す。図３では、説明の便宜のために、スイッチ部１０６は省略される。また、通信コントローラ１０２と、トランシーバ１０４１、及び１０４２との間に配置されるべき、送信、受信の信号を分割あるいは統合するための電子回路は省略される。
通信コントローラ１０２からの通信線は分岐され、トランシーバ１０４１及び１０４２に接続される。例えば、通信コントローラ１０２の受信側の端子に接続される通信線及び送信側の端子に接続される通信線は、それぞれ分岐される。
トランシーバ１０４１からの通信線(CANL2,CANH2)は、コモンモードチョークコイル１０５１に接続され、トランシーバ１０４２からの通信線(CANL1,CANH1)は、コモンモードチョークコイル１０５２に接続される。
コモンモードチョークコイル１０５１及び１０５２は、コネクタ１０８への送信データ又はトランシーバ１０４１及び１０４２への受信データのノイズを低減する。
コネクタ１０８は、当該ECU１００ｎと計測器５００との間、及び当該ECU１００ｎと通信線４００との間を接続する。通信線４００には、他のECUが接続される。
図３において、通信コントローラ１０２に接続される通信線からコネクタ１０８の端子へ接続される部分までの間が銅箔により実現されるようにパターン設計される。また、ECUの配線は、多層配線構造を有する。多層配線構造では、配線が交差する部分では、一方の配線が、他の配線の上側又は下側となるようにパターン設計される。図３では、配線が交差する部分を破線により示す。
また、ワイヤーハーネスにより、他のECUが接続されるCAN通信線４００と、計測器５００に接続されるコネクタ１１０への通信線とに分岐してもよい。
通信コントローラ１０２は、他のECUと通信を行うための処理を実行する。該通信には送信及び受信が含まれる。例えば、通信コントローラ１０２は、通信プロトコルに従って、通信メッセージを作成する。通信コントローラ１０２は、ECUが有するマイコンに内蔵されてもよい。
トランシーバ１０４１−１０４ｍは、送信データを２線式のCAN通信線４００に出力する。例えば、トランシーバ１０４１−１０４ｍは、通信コントローラ１０２からの通信信号の電圧を当該ECU１００ｎに接続されるCAN通信線４００の電圧に変換する。例えば、トランシーバ１０４１−１０４ｍは、電圧を増幅し、通信信号をワイヤーハーネスに送信する。また、トランシーバ１０４１−１０４ｍは、通信コントローラ１０２に、CAN通信線４００からの通信信号を入力する。
複数のトランシーバ１０４１−１０４ｍのうちのすくなくとも１つは、通信状態をモニタするために使用される。本実施例では、一例として、トランシーバ１０４１が通信状態をモニタするために使用される。
スイッチ部１０６は、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続されたかどうかに応じて、オン又はオフに切り替える。例えば、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合、計測器５００が接続された情報がコネクタ１１０、及び１０８を介して、スイッチ部１０６に入力される。スイッチ部１０６は、計測器５００が接続された情報が入力されると、当該スイッチ部１０６をオンにする。スイッチ部１０６がオンにされることにより、通信コントローラ１０２からの通信信号がトランシーバ１０４１によりCAN通信線４００の電圧に変換され、該電圧変換された通信信号がスイッチ部１０６、及びコネクタ１０８及び１１０を介して、計測器５００に入力される。通信コントローラ１０２からの通信信号が計測器５００に入力されることにより、該計測器５００は通信状態をモニタできる。
計測器５００には、通信状態をモニタするための一般的な計測器が含まれる。また、計測器５００には、工場に導入され、完成した車両を検査する際に使用される計測器が含まれる。また、計測器５００には、ダイアグコードを読み出す際に使用される計測器が含まれる。
一方、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合、計測器５００が接続された情報がスイッチ部１０６に入力されなくなる。スイッチ部１０６は、計測器５００が接続された情報が入力されなくなると、当該スイッチ部１０６をオフにする。スイッチ部１０６がオフにされることにより、通信コントローラ１０２からの通信信号が、計測器５００に入力されなくなる。換言すれば、スイッチ１０６により遮断される。送信データが計測器５００に入力されなくなることにより、通信波がコネクタ１１０に送信されないため、該コネクタ１１０が開放端となることにより生成される通信波の反射波を抑制する。
＜スイッチ部（その１）＞
以下、スイッチ部１０６について具体的に説明する。
スイッチ部１０６は、通信コントローラ１０２から出力され、トランシーバ１０４１によりCAN通信線４００の電圧に変換された通信信号を出力したり、遮断したりする。スイッチ部１０６は、例えば、トランジスタにより構成されてもよいし、抵抗とコンデンサとにより構成されてもよい。また、スイッチ部１０６は、リレー回路により構成されてもよいし、スイッチ回路により構成されてもよい。
スイッチ部１０６がトランジスタにより構成される例について説明する。例えば、バイポーラトランジスタ(Bipolar transistor)、電界効果トランジスタ (FET: Field effect transistor)など、その種類は問わない。
図４は、スイッチ部１０６がトランジスタにより構成された電子制御ユニットの例を示す。一例として、NPN接合のバイポーラトランジスタが適用される場合について説明する。PNP接合のバイポーラトランジスタが適用されてもよいし、他のトランジスタが適用されてもよい。
本電子制御ユニット１００ｎは、図２を参照して説明した電子制御ユニット１００ｎにおいて、スイッチ部１０６をトランジスタとしたものである。
トランジスタのベースは通信線Ｗ１と接続され、コレクタはトランシーバ１０４１と接続され、エミッタは通信線Ｗ２と接続される。通信線Ｗ２は、例えばCANHであり、CANL側も同様の構成を有する。CANL側にも同様の構成を有する場合、通信線Ｗ１は分岐され、CANH、CANL側に、計測器５００が接続される。又は、計測器５００が接続されない場合には、未接続の情報が伝達されるようにしてもよい。
車両設計の際には、通信波形の反射が発生しないように、スイッチ部１０６が設計される。例えば、トランジスタのベースに電圧が印加されていない状態で、トランシーバ１０４１から通信信号を送信しても、該トランジスタにより通信信号の反射が発生しないように調整される。
通信状態をモニタする際には、コネクタ１１０に計測器５００を接続する。コネクタ１１０に計測器５００が接続されると、計測器５００が接続された情報（以下、「計測器接続情報」と呼ぶ）が通信線Ｗ１からECU１００ｎに入力される。
計測器接続情報が通信線Ｗ１からECU１００ｎに入力されることにより、トランジスタのコレクタからエミッタ側へ、電流が流れる。エミッタ側へ流れる電流は、通信線Ｗ２を介して計測器５００に入力される。通信線Ｗ１は、トランジスタのベースに接続されるので、該ベースに電圧が印加される。ベースに電圧が印加されることにより、コレクタからエミッタに電流が流れる。計測器５００は、該電流に基づいて通信状態をモニタする。
コネクタ１１０から計測器５００が取り外された場合には、計測器接続情報がECU１００ｎに入力されなくなるので、トランジスタのコレクタからエミッタ側へ、電流が流れなくなる。エミッタ側へ電流が流れなくなるので、コネクタ１０８及び１１０へも電流は流れない。その結果、トランシーバ１０４１からの通信信号は、コネクタ１１０に送信されないため、該コネクタ１１０が開放端となることにより生成される通信信号の反射波は発生しない。通信信号の反射波が発生しないため、通信波形の歪みは発生せず、通信不良も発生しない。
また、コネクタ１１０から計測器５００が取り外された場合には、コネクタ１１０から、取り外されたことを示す情報がスイッチ部１０６に入力されるようにしてもよい。スイッチ部１０６は、該情報に基づいて、トランジスタのコレクタからエミッタ側へ、電流が流れなくなる制御を行う。
＜計測器接続情報をECUに通知する方法＞
コネクタ１１０に計測器５００が接続された場合に、該計測器５００が接続されたことをECU１００ｎに通知する方法について説明する。
（１）計測器接続情報の通知方法（その１）
計測器５００からECU１００ｎに、所定の電圧を供給する。例えば、計測器５００は、コネクタ１１０の端子のうちの通信線Ｗ１に接続される端子に所定の電圧を供給する。スイッチ部１０６は、該所定の電圧によりオン又はオフに切り替える。この方法では、コネクタ１１０と計測器５００とが接続された際に、計測器５００は、一定の電圧を通信線Ｗ１に接続される端子に供給する。
例えば、コネクタ１１０と計測器５００とが接続された際に、計測器５００は、当該計測器５００に印加されている電源電圧を分配して、通信線Ｗ１に接続される端子に、該分配された電圧を供給するようにしてもよい。
また、例えば、定電圧源を通信線Ｗ１に接続される端子に接続し、コネクタ１１０と計測器５００とが接続された場合に、該定電圧源のスイッチをオンにして、通信線Ｗ１に接続される端子に、電圧を供給するようにしてもよい。
（２）計測器接続情報の通知方法（その２）
コネクタ１１０と計測器５００とが接続されると、通信線Ｗ１に接続される端子が接地されるようにしてもよい。すなわち、通信線Ｗ１に接続される端子がグラウンドに導通され、電圧が0Vとなる。該通信線Ｗ１に接続される端子の電圧変化により、スイッチ部１０６は、オン又はオフに切り替える。
図５は、コネクタ１１０の構成例を示す。図５（ａ）は通信線Ｗ１及びＷ２と接続される雌コネクタ１１０２を示し、図５（ｂ）は計測器５００側に搭載される雄コネクタ１１０４を示す。雄コネクタ１１０４と雌コネクタ１１０２は逆であってもよい。すなわち、雌コネクタ１１０２が通信線Ｗ１及びＷ２と接続され、雄コネクタ２０２が計測器５００と接続されてもよい。
図５に示される例では、雄コネクタ１１０４と雌コネクタ１１０２は、それぞれ３個の端子を有する。雌コネクタ１１０２の端子のうちの２つの端子は、それぞれ通信線Ｗ１及びＷ２と接続される。雌コネクタ１１０２の端子のうちの残りの１つの端子は、通信線Ｗ１１と接続され、該通信線Ｗ１１の他端は接地される。雄コネクタ１１０４の端子のうちの１つの端子は、計測器５００と接続される。雄コネクタ１１０４の端子のうちの残りの２つの端子は、互いに接続される。雌コネクタ１１０２と雄コネクタ１１０４とが接続されることにより、雌コネクタ１１０２側の通信線Ｗ１１に接続される端子及び通信線Ｗ１に接続される端子が、雄コネクタ１１０４側の互いに接続された端子と接続されるため、通信線Ｗ１と通信線Ｗ１１とが導通する。通信線Ｗ１１はグラウンドに接続されているため、通信線Ｗ１がグランド電圧に変化する。
＜スイッチ部（その２）＞
スイッチ部１０６が抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣとにより構成される例について説明する。
図６は、スイッチ部１０６が抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣにより構成される場合の電子制御ユニットの部分ブロック図を示す。
通信信号の通信波形が歪む原因として、ECU１００ｎに計測器５００を接続する前後において、コネクタ１１０における抵抗値が急に変化することがあげられる。該抵抗値の変化により通信信号が反射するためである。＜スイッチ部（その１）＞では、通信信号の反射を防止するために、計測器５００が接続されていない場合に、通信線Ｗ２への通信信号を遮断することによりコネクタ１１０に通信信号が送信されないようにする方法を示した。
ここでは、計測器５００が接続されている場合と同様のインピーダンス値となるように、計測器５００を取り外した場合の抵抗値とコンデンサの値とを設定する。抵抗値とコンデンサの値とを設定することにより、トランシーバ１０４１から通信線Ｗ２への信号を遮断することなく、通信信号の反射を防止する。
トランシーバ１０４１からの２本の第１の通信線は、通信線Ｗ２に接続される。該２本の第１の通信線は、それぞれスイッチＳＷ１１及びＳＷ１４により、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合にオンされ、取り外された場合にオフされる。換言すれば、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合にトランシーバ１０４１からの通信信号が通信線Ｗ２に出力され、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合にトランシーバ１０４１からの通信信号が通信線Ｗ２に出力されない。
また、トランシーバ１０４１からの２本の第２の通信線は、それぞれ抵抗Ｒ１及びＲ２と接続される。そして、抵抗Ｒ１及びＲ２の他端はコンデンサＣと接続され、該コンデンサＣの他端は接地される。また、コンデンサＣは無くてもよい。該２本の第２の通信線は、それぞれスイッチＳＷ１２及びＳＷ１３により、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合にオンされ、接続された場合にオフされる。換言すれば、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合にトランシーバ１０４１からの通信信号が抵抗Ｒ１及びＲ２に出力され、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合にトランシーバ１０４１からの通信信号が抵抗Ｒ１及びＲ２に出力されない。
ECU１００ｎに計測器５００が接続された場合には、スイッチＳＷ１１及びＳＷ１４がオンになり、トランシーバ１０４１からの通信信号が信号線Ｗ２に流れる。一方、ECU１００ｎから計測器５００が取り外された場合には、スイッチＳＷ１２及びＳＷ１３がオンになる。トランシーバ１０４１からの信号は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣへ流れると共に抵抗Ｒ２及びコンデンサＣへ流れる。
ＳＷ１２及びＳＷ１３がオフにされ、且つＳＷ１１及びＳＷ１４がオンにされた場合のトランシーバ１０４１からみたインピーダンスと、ＳＷ１１及びＳＷ１４がオフにされ、且つＳＷ１２及びＳＷ１３がオンにされた場合のトランシーバ１０４１からみたインピーダンスとが等しくなるように、抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣの値を設定する。抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣの値を設定することにより、ECU１００ｎに計測器５００を接続する前後において、コネクタ１１０における抵抗値が急に変化することが無いため、通信信号の反射は生じない。
また、抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣの値を設定することにより、通信線Ｗ２からの信号を遮断することなく、通信波形の反射を防止できる。図６には、計測器５００が接続されている場合と同様のインピーダンス値となるように、抵抗Ｒ１、及びＲ２、コンデンサＣの値を調節する場合について説明したが、抵抗Ｒ１、及びＲ２、コンデンサＣは一例であり、他の素子を組み合わせるようにしてもよい。また、抵抗Ｒ１、及びＲ２、コンデンサＣは一例であり、更に抵抗の数を増やしてもよいし、コンデンサの数を増やしてもよい。また、コンデンサは無くてもよい。
本実施例によれば、電子制御ユニットに、計測器に接続するためのコネクタを設けたことにより、車両完成後であっても、車両の内装部品を除去することなく、車載LANにおける通信状態をモニタすることができる。
車両外部からLANの通信状況をモニタする場合、車両に予めモニタ用の通信線と、コネクタとを設け、該コネクタに計測器を接続する方法では、該コネクタが電磁気学的な開放端となり、該コネクタにより通信信号の反射が生じ、通信波形が歪む場合がある。例えば、CANの通信速度程度であれば、通信波形が歪むことによる影響はあまり大きくないため、サービスツールを接続するコネクタや、計測器を接続するコネクタを車両に予め設置してもあまり問題ないと想定される。
しかし、FlexRayでは、高速通信が行われるため、通信波形が歪むことによる影響が大きいため、サービスツールを接続するコネクタや、計測器を接続するコネクタを車両に予め設置しておくことはできない。FlexRayは高速通信のため、１ビットに相当する通信波形の時間は短い、従って、コネクタを常に、サービスツールや計測器と接続することなく放置すると、該コネクタで通信信号の反射が生じ、通信波形が歪む。通信波形は歪むことにより、最悪の場合通信不良が発生する虞がある。
本実施例によれば、電子制御ユニットに、コネクタに計測器が接続されている場合のみに該計測器に当該ECUの送信信号を出力するスイッチ部を備えたことにより、コネクタに計測器が接続されていない場合には、該コネクタに通信信号が出力されないため、該コネクタにおける通信信号の反射は生じない。
＜第２の実施例＞
＜車両用通信システム＞
本実施例に従った通信システムは、図１を参照して説明した通信システムと同様である。
＜電子制御ユニット＞
図７は、本実施例に従った電子制御ユニットの一例を示す。
本電子制御ユニット１００ｎは、図２を参照して説明した電子制御ユニットにおいて、通信コントローラ１０２とトランシーバ１０４１との間に、スイッチ部１０６が配置される点で異なる。
第１の実施例では、トランシーバ１０４１とコネクタ１０８との間に、スイッチ部１０６が配置される場合について説明した。該配置では、スイッチ部１０６には、トランシーバ１０４１により電圧変換された通信信号が入力される。スイッチ部１０６の出力信号は、コネクタ１０８及び１１０を介して計測器５００に入力される。設計によっては、スイッチ部１０６が該電圧変換された通信信号の波形を乱すなどの影響を与えるおそれがある。該電圧波形が乱れると計測器５００による測定結果に悪影響を及ぼす虞がある。
通信コントローラ１０２とトランシーバ１０４１との間に、スイッチ部１０６が配置されることにより、スイッチ部１０６から出力される通信信号がトランシーバ１０４１により電圧変換される。スイッチ部１０６が該通信信号の波形を乱すなどの影響を与えたとしても、トランシーバ１０４１により電圧変換されるので、該影響を低減できる。スイッチ部１０６による影響を低減できるため、計測器５００により、通信状態を精度よく測定できる。
本電子制御ユニット１００ｎは、通信線４００に接続される通信線が分岐され、該分岐された通信線は計測器５００に接続される。
通信コントローラ１０２からの通信線は分岐され、スイッチ部１０６及びトランシーバ１０４２に接続される。例えば、通信コントローラ１０２の受信側の端子に接続される通信線及び送信側の端子に接続される通信線は、それぞれ分岐される。スイッチ部１０６からの通信線は、トランシーバ１０４１に接続される。分岐のために回路が必要になるが、図７では省略される。
トランシーバ１０４１からの通信線(CANL2,CANH2)、及びトランシーバ１０４２からの通信線(CANL1,CANH1)は、それぞれ異なるコモンモードチョークコイル（図示なし）に接続される。
コモンモードチョークコイルは、コネクタ１０８への送信データ又はトランシーバ１０４１及び１０４２への受信データのノイズを低減する。
コネクタ１０８は、当該ECU１００ｎと計測器５００との間、及び当該ECU１００ｎと通信線４００との間を接続する。通信線４００には、他のECUが接続される。
通信コントローラ１０２に接続される通信線からコネクタ１０８の端子へ接続される部分までの間が銅箔により実現されるようにパターン設計される。また、ECUの配線は、多層配線構造を有する。多層配線構造では、配線が交差する部分では、一方の配線が、他の配線の上側又は下側となるようにパターン設計される。
また、ワイヤーハーネスにより、他のECUが接続されるCAN通信線４００と、計測器５００に接続されるコネクタ１１０への通信線とに分岐してもよい。
スイッチ部１０６は、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続されたかどうかに応じて、オン又はオフに切り替える。例えば、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合、計測器５００が接続された情報がコネクタ１１０、及び１０８を介して、スイッチ部１０６に入力される。スイッチ部１０６は、計測器５００が接続された情報が入力されると、当該スイッチ部１０６をオンにする。スイッチ部１０６がオンにされることにより、通信コントローラ１０２からの通信信号がスイッチ部１０６に入力され、スイッチ部１０６は該通信信号をトランシーバ１０４１に入力する。トランシーバ１０４１は、通信信号をCAN通信線４００と同等の電圧に変換する。該電圧変換された通信信号は、コネクタ１０８及び１１０を介して、計測器５００に入力される。通信コントローラ１０２からの通信信号が計測器５００に入力されることにより、該計測器５００は通信状態をモニタできる。
計測器５００には、通信状態をモニタするための一般的な計測器が含まれる。また、計測器５００には、工場に導入され、完成した車両を検査する際に使用される計測器が含まれる。また、計測器５００には、ダイアグコードを読み出す際に使用される計測器が含まれる。
一方、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合、計測器５００が接続された情報がスイッチ部１０６に入力されなくなる。スイッチ部１０６は、計測器５００が接続された情報が入力されなくなると、当該スイッチ部１０６をオフにする。スイッチ部１０６がオフにされることにより、通信コントローラ１０２からの通信信号が、計測器５００に入力されなくなる。換言すれば、スイッチ１０６により遮断される。送信データが計測器５００に入力されなくなることにより、通信波がコネクタ１１０に送信されないため、該コネクタ１１０が開放端となることにより生成される通信波の反射波を抑制する。
＜スイッチ部（その１）＞
以下、スイッチ部１０６について具体的に説明する。
スイッチ部１０６は、通信コントローラ１０２から出力された通信信号をトランシーバ１０４１に出力したり、遮断したりする。スイッチ部１０６は、例えば、トランジスタにより構成されてもよいし、抵抗とコンデンサとにより構成されてもよい。また、スイッチ部１０６は、リレー回路により構成されてもよいし、スイッチ回路により構成されてもよい。
スイッチ部１０６がトランジスタにより構成される例について説明する。例えば、バイポーラトランジスタ(Bipolar transistor)、電界効果トランジスタ (FET: Field effect transistor)など、その種類は問わない。
図８は、スイッチ部１０６がトランジスタにより構成された電子制御ユニットの例を示す。一例として、NPN接合のバイポーラトランジスタが適用される場合について説明する。PNP接合のバイポーラトランジスタが適用されてもよいし、他のトランジスタが適用されてもよい。
本電子制御ユニット１００ｎは、図７を参照して説明した電子制御ユニット１００ｎにおいて、スイッチ部１０６をトランジスタとしたものである。
トランジスタのベースは通信線Ｗ１と接続され、コレクタはトランシーバ１０４１と接続され、エミッタは通信線Ｗ２と接続される。通信線Ｗ２は、例えばCANHであり、CANL側も同様の構成を有する。CANL側にも同様の構成を有する場合、通信線Ｗ１は分岐され、CANH、CANL側に、計測器５００が接続される。又は、計測器５００が接続されない場合には、未接続の情報が伝達されるようにしてもよい。
車両設計の際には、通信波形の反射が発生しないように、スイッチ部１０６が設計される。例えば、トランジスタのベースに電圧が印加されていない状態で、通信コントローラ１０２から通信信号を送信しても、該トランジスタにより通信信号の反射が発生しないように調整される。
通信状態をモニタする際には、コネクタ１１０に計測器５００を接続する。コネクタ１１０に計測器５００が接続されると、計測器接続情報が通信線Ｗ１からECU１００ｎに入力される。
計測器接続情報が通信線Ｗ１からECU１００ｎに入力されることにより、トランジスタのコレクタからエミッタ側へ、電流が流れる。通信線Ｗ１は、トランジスタのベースに接続されるので、該ベースに電圧が印加される。ベースに電圧が印加されることにより、コレクタからエミッタに電流が流れる。該電流は、トランシーバ１０４１に入力される。トランシーバ１０４１は、該電流に基づいて、通信線Ｗ２の電圧に、送信信号の電圧を変換し、出力する。トランシーバ１０４１により出力された信号は、コネクタ１０８、及び１１０を介して計測器５００に入力される。計測器５００は、該信号に基づいて通信状態をモニタする。例えば、計測器５００は、電流に基づいて通信状態をモニタするようにしてもよい。
コネクタ１１０から計測器５００が取り外された場合には、計測器接続情報がECU１００ｎに入力されなくなるので、トランジスタのコレクタからエミッタ側へ、電流が流れなくなる。その結果、通信コントローラ１０２からの通信信号は、トランシーバ１０４１に送信されないため、コネクタ１０８及び１１０へも送信されない。従って、該コネクタ１１０が開放端となることにより生成される通信信号の反射波は発生しない。通信信号の反射波が発生しないため、通信波形の歪みは発生せず、通信不良も発生しない。
また、コネクタ１１０から計測器５００が取り外された場合には、コネクタ１１０から、取り外されたことを示す情報がスイッチ部１０６に入力されるようにしてもよい。スイッチ部１０６は、該情報に基づいて、トランジスタのコレクタからエミッタ側へ、電流が流れなくなる制御を行う。
＜計測器接続情報をECUに通知する方法＞
コネクタ１１０に計測器５００が接続された場合に、該計測器５００が接続されたことをECU１００ｎに通知する方法は、上述した実施例と同様である。
＜スイッチ部（その２）＞
スイッチ部１０６が抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣとにより構成される例について説明する。
図９は、スイッチ部１０６が抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣにより構成される場合の電子制御ユニットの部分ブロック図を示す。
通信信号の通信波形が歪む原因として、ECU１００ｎに計測器５００を接続する前後において、コネクタ１１０における抵抗値が急に変化することがあげられる。該抵抗値の変化により通信信号が反射するためである。＜スイッチ部（その１）＞では、通信信号の反射を防止するために、計測器５００が接続されていない場合に、トランシーバ１０４１への通信信号を遮断することによりコネクタ１１０に通信信号が送信されないようにする方法を示した。
ここでは、計測器５００が接続されている場合と同様のインピーダンス値となるように、計測器５００を取り外した場合の抵抗値とコンデンサの値とを設定する。抵抗値とコンデンサの値とを設定することにより、通信コントローラ１０２からトランシーバ１０４１への信号を遮断することなく、通信信号の反射を防止する。
通信コントローラ１０２からの２本の第１の通信線は、トランシーバ１０４１に接続される。該２本の第１の通信線は、それぞれスイッチＳＷ１１及びＳＷ１４により、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合にオンされ、取り外された場合にオフされる。換言すれば、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合に通信コントローラ１０２からの通信信号がトランシーバ１０４１に出力され、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合に通信コントローラ１０２からの通信信号がトランシーバ１０４１に出力されない。
また、通信コントローラ１０２からの２本の第２の通信線は、それぞれ抵抗Ｒ１及びＲ２と接続される。そして、抵抗Ｒ１及びＲ２の他端はコンデンサＣと接続され、該コンデンサＣの他端は接地される。また、コンデンサＣは無くてもよい。該２本の第２の通信線は、それぞれスイッチＳＷ１２及びＳＷ１３により、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合にオンされ、接続された場合にオフされる。換言すれば、計測器５００が当該ECU１００ｎから取り外された場合に通信コントローラ１０２からの通信信号が抵抗Ｒ１及びＲ２に出力され、計測器５００が当該ECU１００ｎに接続された場合に通信コントローラ１０２からの通信信号が抵抗Ｒ１及びＲ２に出力されない。
ECU１００ｎに計測器５００が接続された場合には、スイッチＳＷ１１及びＳＷ１４がオンになり、通信コントローラ１０２からの通信信号がトランシーバ１０４１に流れる。一方、ECU１００ｎから計測器５００が取り外された場合には、スイッチＳＷ１２及びＳＷ１３がオンになる。トランシーバ１０４１からの信号は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣへ流れると共に抵抗Ｒ２及びコンデンサＣへ流れる。
ＳＷ１２及びＳＷ１３がオフにされ、且つＳＷ１１及びＳＷ１４がオンにされた場合の通信コントローラ１０２からみたインピーダンスと、ＳＷ１１及びＳＷ１４がオフにされ、且つＳＷ１２及びＳＷ１３がオンにされた場合の通信コントローラ１０２からみたインピーダンスとが等しくなるように、抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣの値を設定する。抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣの値を設定することにより、ECU１００ｎに計測器５００を接続する前後において、コネクタ１１０における抵抗値が急に変化することが無いため、通信信号の反射は生じない。
また、抵抗Ｒ１及びＲ２、コンデンサＣの値を設定することにより、通信線Ｗ２からの信号を遮断することなく、通信波形の反射を防止できる。図９には、計測器５００が接続されている場合と同様のインピーダンス値となるように、抵抗Ｒ１、及びＲ２、コンデンサＣの値を調節する場合について説明したが、抵抗Ｒ１、及びＲ２、コンデンサＣは一例であり、他の素子を組み合わせるようにしてもよい。また、抵抗Ｒ１、及びＲ２、コンデンサＣは一例であり、更に抵抗の数を増やしてもよいし、コンデンサの数を増やしてもよい。
本実施例によれば、電子制御ユニットに、計測器に接続するためのコネクタを設けたことにより、車両完成後であっても、車両の内装部品を除去することなく、車載LANにおける通信状態をモニタすることができる。
車両外部からLANの通信状況をモニタする場合、車両に予めモニタ用の通信線と、コネクタとを設け、該コネクタに計測器を接続する方法では、該コネクタが電磁気学的な開放端となり、該コネクタにより通信信号の反射が生じ、通信波形が歪む場合がある。例えば、CANの通信速度程度であれば、通信波形が歪むことによる影響はあまり大きくないため、サービスツールを接続するコネクタや、計測器を接続するコネクタを車両に予め設置してもあまり問題ないと想定される。
しかし、FlexRayでは、高速通信が行われるため、通信波形が歪むことによる影響が大きいため、サービスツールを接続するコネクタや、計測器を接続するコネクタを車両に予め設置しておくことはできない。FlexRayは高速通信のため、１ビットに相当する通信波形の時間は短い、従って、コネクタを常に、サービスツールや計測器と接続することなく放置すると、該コネクタで通信信号の反射が生じ、通信波形が歪む。通信波形は歪むことにより、最悪の場合通信不良が発生する虞がある。
本実施例によれば、電子制御ユニットに、コネクタに計測器が接続されている場合のみに該計測器に当該ECUの送信信号を出力するスイッチ部を備えたことにより、コネクタに計測器が接続されていない場合には、該コネクタに通信信号が出力されないため、該コネクタにおける通信信号の反射は生じない。
本実施例によれば、２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置における１の通信装置が提供される。
該通信装置は、
計測器と接続可能なコネクタ１１０としての接続部と、
前記接続部に前記計測器が接続されている場合には前記接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部と
を有する。
接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないことにより、接続部における通信信号の反射を防止できる。
さらに、
前記スイッチ部は、前記計測器により入力された信号に基づいて、前記接続部に前記計測器が接続されたかどうかを判定する。
前記計測器により入力された信号に基づいて、前記接続部に前記計測器が接続されたかどうかを判定することにより、スイッチ部はオン又はオフに切り替えることができる。
さらに、
前記接続部に接続された計測器は、当該通信装置に、所定の電圧を供給する。
計測器が当該通信装置に、所定の電圧を供給することにより、スイッチ部はオン又はオフに切り替えることができる。
さらに、
前記接続部に前記計測器が接続されることにより、前記スイッチ部に印加される電圧が変化する。
前記接続部に前記計測器が接続されることにより、前記スイッチ部に印加される電圧が変化することにより、スイッチ部はオン又はオフに切り替えることができる。
さらに、
送信信号の電圧の変換を行うトランシーバ
を有し、
前記トランシーバには、他の通信装置への通信線が分岐された通信線が接続され、
前記スイッチ部は、前記トランシーバにより入力された電圧の変換が行われた送信信号を出力する。
スイッチ部に、前記トランシーバにより入力された電圧の変換が行われた送信信号が出力されることにより、通信コントローラとトランシーバとが１つの通信用ICにより構成されている場合でも適用できる。
さらに、
送信信号の電圧の変換を行うトランシーバ
を有し、
前記スイッチ部には、他の通信装置への通信線が分岐された通信線が接続され、
前記スイッチ部は、前記トランシーバに、前記送信信号を出力する。
スイッチ部が、前記トランシーバに、前記送信信号を出力することにより、スイッチ部による通信信号への影響を低減できる。
さらに、
前記スイッチ部は、前記接続部に前記計測器が接続されている場合のインピーダンスに、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合のインピーダンスが設定された素子を有する。
前記接続部に前記計測器が接続されている場合のインピーダンスに、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合のインピーダンスが設定された素子を有することにより、通信信号の反射を防止できる。
本実施例によれば、２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置を有するシステムが提供される。
前記複数の通信装置の１の通信装置は、
計測器と接続可能な接続部と、
前記接続部に前記計測器が接続されている場合には前記接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部と
を有し、
前記計測器は、
前記接続部に当該計測器が接続された場合に、前記通信装置に接続信号を出力し、
前記スイッチ部は、前記計測器により入力された信号に基づいて、前記接続部に前記計測器が接続されたかどうかを判定する。
計測器により入力された信号に基づいて、接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないことにより、接続部における通信信号の反射を防止できる。
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
１００ｎ（１００１、・・・、１００ｎ）（ｎは、ｎ＞０の整数） 電子制御ユニット(ECU: Electro Control Unit)
１０２ 通信コントローラ
１０４ｍ（１０４１、・・・、１０４ｍ）（ｍは、ｍ＞０の整数） トランシーバ
１０５１、１０５２ コモンモードチョークコイル
１０６ スイッチ部
１０８ コネクタ
１１０ コネクタ
１１０２ 雌コネクタ
１１０４ 雄コネクタ
２００ CAN High(CANH)
３００ CAN Low(CANL)
４００ CAN通信線
５００ 計測器
１０００ 通信システム

Claims (8)

  1. ２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置における１の通信装置であって、
    計測器と接続可能な接続部と、
    前記接続部に前記計測器が接続されている場合には前記接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部と
    を有する通信装置。
  2. 請求項１に記載の通信装置において、
    前記スイッチ部は、前記計測器により入力された信号に基づいて、前記接続部に前記計測器が接続されたかどうかを判定する通信装置。
  3. 請求項２に記載の通信装置において、
    前記接続部に接続された計測器は、当該通信装置に、所定の電圧を供給する通信装置。
  4. 請求項２に記載の通信装置において、
    前記接続部に前記計測器が接続されることにより、前記スイッチ部に印加される電圧が変化する通信装置。
  5. 請求項１又は２に記載の通信装置において、
    送信信号の電圧の変換を行うトランシーバ
    を有し、
    前記トランシーバには、他の通信装置への通信線が分岐された通信線が接続され、
    前記スイッチ部は、前記トランシーバにより入力された電圧の変換が行われた送信信号を出力することを特徴とする通信装置。
  6. 請求項１又は２に記載の通信装置において、
    送信信号の電圧の変換を行うトランシーバ
    を有し、
    前記スイッチ部には、他の通信装置への通信線が分岐された通信線が接続され、
    前記スイッチ部は、前記トランシーバに、前記送信信号を出力することを特徴とする通信装置。
  7. 請求項１に記載の通信装置において、
    前記スイッチ部は、前記接続部に前記計測器が接続されている場合のインピーダンスに、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合のインピーダンスが設定された素子を有する通信装置。
  8. ２線式の通信線を介して互いに通信を行う複数の通信装置を有するシステムにおいて、
    前記複数の通信装置の１の通信装置は、
    計測器と接続可能な接続部と、
    前記接続部に前記計測器が接続されている場合には前記接続部を介して当該通信装置の送信信号を出力し、前記接続部に前記計測器が接続されていない場合には前記接続部に当該通信装置の送信信号を出力しないスイッチ部と
    を有し、
    前記計測器は、
    前記接続部に当該計測器が接続された場合に、前記通信装置に接続信号を出力し、
    前記スイッチ部は、前記計測器により入力された信号に基づいて、前記接続部に前記計測器が接続されたかどうかを判定するシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016210354A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 株式会社オートネットワーク技術研究所 中継装置
CN109501699A (zh) * 2018-11-12 2019-03-22 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种兼顾can驱动和硬线信号驱动的组合仪表报警策略

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