JP2012129742A

JP2012129742A - 車両用電力線通信装置

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Publication number: JP2012129742A
Application number: JP2010278538A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Eguchi; 強江口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: EP2466758B1; JP5172938B2; US9236910B2; EP2466758A1; US20120146776A1

Abstract

【課題】装置構成に要する費用を削減し、装置の重量を低減し、適切な通信を行なう。
【解決手段】車両用電力線通信装置１０は、送信用スレーブ電力通信ノード２２に接続され、操作者の操作によって動作可能かつ操作信号を送信用スレーブ電力通信ノード２２から第２電力線２７に出力させる送信側車載機器２５と、受信用スレーブ電力通信ノード２３に接続され、送信用スレーブ電力通信ノード２２から出力された操作信号を受信した場合に動作可能である受信側車載機器２６とを備え、マスター電力通信ノード２１および各スレーブ電力通信ノード２２，２３は周期的なデータ通信を行なうタイムトリガ方式の通信プロトコルによって相互に多重通信し、各スレーブ電力通信ノード２２，２３は、マスター電力通信ノード２１から出力されるトークン信号によって相互間の送受信動作が制御され、第２電力線２７には各電力通信ノード２１，２２，２３のみが接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用電力線通信装置に関する。

従来、例えば複数の車載コンポーネントを、情報伝送のみが可能なデータバス構造と、電力供給および情報伝送が可能な供給線構造とによって接続し、重要度の低い情報はデータバス構造のみで伝送し、重要度の高い情報をデータバス構造および供給線構造により冗長的に伝送する車載通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９４８４０７号公報

ところで、上記従来技術に係る車載通信システムによれば、車載コンポーネント間での情報伝送のためにデータバス構造および供給線構造の２つの伝送構造を必要とすることから、システムの構成に要する費用が増大してしまうと共に、システムの重量が嵩み、車両搭載性が損なわれるという問題が生じる。
しかも、車両において、単に、複数の車載コンポーネントを供給線構造で接続するだけでは、各種の車載コンポーネントから発生したノイズが供給線構造で伝送される情報に重畳されることを防止することはできず、供給線構造で伝送される信号が各種の車載コンポーネントによって吸収あるいは減衰されることを抑制することはできず、情報の伝送を適切に行なうことが困難であるという問題が生じる。
このような問題に対して、例えばノイズタフネスを向上させるための特別な変調方式を供給線構造での情報の伝送に採用すると、システムの構成に要する費用が、より一層、増大し、処理負荷が増大してしまうという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成に要する費用を削減し、装置の重量を低減し、適切な通信を行なうことが可能な車両用電力線通信装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る車両用電力線通信装置は、車両に搭載された電力線通信ネットワーク（例えば、実施の形態での電力線通信ネットワーク１１）およびバッテリ（例えば、実施の形態でのバッテリ１２）を第１電力線（例えば、実施の形態での第１電力線１３）によって接続して成る車両用電力線通信装置であって、前記電力線通信ネットワークは、前記第１電力線によって前記バッテリに接続され、前記バッテリから電力が供給されるマスター電力通信ノード（例えば、実施の形態でのマスター電力通信ノード２１）と、第２電力線（例えば、実施の形態での第２電力線２７）によって前記マスター電力通信ノードに接続され、前記マスター電力通信ノードを介して前記バッテリから電力が供給されると共に、前記第２電力線によって相互に多重通信可能に接続された、少なくとも送信用スレーブ電力通信ノード（例えば、実施の形態での送信用スレーブ電力通信ノード２２）および受信用スレーブ電力通信ノード（例えば、実施の形態での受信用スレーブ電力通信ノード２３）を有する複数のスレーブ電力通信ノード（例えば、実施の形態での送信用スレーブ電力通信ノード２２および受信用スレーブ電力通信ノード２３）と、前記送信用スレーブ電力通信ノードに接続され、操作者の操作によって動作可能であり、前記操作者の操作が行なわれたことを示す操作信号を前記多重通信によって前記送信用スレーブ電力通信ノードから前記第２電力線に出力させる送信側車載機器（例えば、実施の形態での送信側車載機器２５）と、前記受信用スレーブ電力通信ノードに接続され、前記送信用スレーブ電力通信ノードから出力された前記操作信号を受信した場合に動作可能である受信側車載機器（例えば、実施の形態での受信側車載機器２６）とを備え、前記マスター電力通信ノードおよび前記複数のスレーブ電力通信ノードは、周期的なデータ通信を行なうタイムトリガ方式の通信プロトコルによって相互に通信し、前記複数のスレーブ電力通信ノードは、前記マスター電力通信ノードから出力されるトークン信号によって相互間の送受信動作が制御され、前記第２電力線には、前記マスター電力通信ノードおよび前記複数のスレーブ電力通信ノードのみが接続されている。

さらに、本発明の第２態様に係る車両用電力線通信装置は、前記第１電力線に設けられたチョークコイル（例えば、実施の形態でのチョークコイル１４）を備える。

本発明の第１態様に係る車両用電力線通信装置によれば、第１電力線および第２電力線のみにより電力線通信ネットワーク内で通信を行なうことができ、通信用の特別な通信線を必要とせずに、装置構成に要する費用を削減し、装置の軽量化に資することができる。

さらに、第２電力線には、マスター電力通信ノードおよび複数のスレーブ電力通信ノードのみが接続され、マスター電力通信ノード以外の他の制御ユニットから出力される制御信号によって制御される他の機器は接続されていない。
これにより、例えば他の機器の電子素子などから発生するノイズが第２電力線で通信される信号に重畳されてしまうことを容易に防止することができ、ノイズタフネスを向上させるための特別な変調方式などを必要とせずに、装置構成に要する費用を削減し、処理負荷の増大を防止することができる。
さらに、例えば第２電力線で通信される信号が他の機器によって吸収あるいは減衰されてしまうことを防止することができる。

また、マスター電力通信ノードおよび複数のスレーブ電力通信ノードは、タイムトリガ方式の通信プロトコルによって相互に通信することから、同一の信号が周期的に複数回に亘って第２電力線で通信されており、例えば各通信ノードが適宜のタイミングでノイズなどに起因して適正な信号の受信が困難であっても、これ以後のタイミングで適正な信号の受信が可能であり、第２電力線での通信の所望の安定性を確保することができる。

しかも、このように信号の受信に遅延が生じる場合であっても、第２電力線での通信は、送信側車載機器に対する操作者の操作に起因して行なわれるものであって、操作者に違和感を与えない程度あるいは操作者が感知不能な程度の適宜の時間遅れが許容される機器動作（例えば、車両ドアの解施錠や、車両ウィンドウの開閉など）に対する通信に限定されている。
すなわち、信号の受信に遅延が生じることが好ましくない機器動作（例えば、エンジンの運転制御など）は、操作者の操作に依らずに時間遅れ無しに自律的に制御されるものであって、このような機器動作に対する通信は、第２電力線での通信として採用されないように設定されている。
これにより、商品性を損なうこと無しに、装置構成に要する費用を削減することができる。

本発明の第２態様に係る車両用電力線通信装置によれば、電力線通信ネットワークの上流側、つまり電力線通信ネットワークとバッテリとの間にチョークコイルを備えることにより、バッテリから発生するノイズが第２電力線で通信される信号に重畳されてしまうことを防止することができ、第２電力線で通信される信号がバッテリによって吸収あるいは減衰されてしまうことを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用電力線通信装置の構成図である。本発明の実施の形態に係る車両用電力線通信装置の構成図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用電力線通信装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両用電力線通信装置１０は、例えば図１に示すように、車両に搭載された電力線通信ネットワーク１１およびバッテリ１２を第１電力線１３によって接続して構成され、第１電力線１３に設けられたチョークコイル１４を備えている。

電力線通信ネットワーク１１は、例えば、マスター電力通信ノード２１と、複数（例えば、２個など）の送信用スレーブ電力通信ノード２２と、複数（例えば、２個など）の受信用スレーブ電力通信ノード２３と、複数（例えば、２個など）の送信側車載機器２５と、複数（例えば、２個など）の受信側車載機器２６と、各通信ノード２１，２２，２３を接続する第２電力線２７とを備えて構成されている。

マスター電力通信ノード２１は、第１電力線１３によってバッテリ１２に接続され、バッテリ１２から第１電力線１３を介して電力が供給される。
さらに、マスター電力通信ノード２１は、複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２および複数の受信用スレーブ電力通信ノード２３の相互間の送受信動作を、周期的なデータ通信を行なうタイムトリガ方式の通信プロトコルによって制御するためのトークン信号を第２電力線２７に出力する。

このトークン信号は、複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２に対するデータ送信のスケジュールと、複数の受信用スレーブ電力通信ノード２３に対するデータ受信のスケジュールとを指示する信号である。
例えば、トークン信号は、複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２毎に異なる所定のタイミングで周期的にデータ送信が実行されることを指示すると共に、複数の受信用スレーブ電力通信ノード２３毎に異なる所定のタイミングで周期的にデータ受信が実行されることを指示する。

なお、マスター電力通信ノード２１は、バッテリ１２から第１電力線１３を介して供給された電力の信号と、トークン信号とを多重化して第２電力線２７に出力する。
これにより、各送信用スレーブ電力通信ノード２２および各受信用スレーブ電力通信ノード２３には、電力の信号とトークン信号とが多重化された状態で伝送される。

なお、マスター電力通信ノード２１は、電力線通信ネットワーク１１以外の他の通信ライン、例えば車両のＣＡＮ（Controller Area Network）通信ラインやＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信ラインなどに接続されて、これらの通信ラインに対するゲートウェイとしての機能を兼ね備えていてもよい。

複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２および複数の受信用スレーブ電力通信ノード２３は、第２電力線２７によって相互に多重通信可能に接続され、マスター電力通信ノード２１から出力される電力の信号によって電力が供給される。
さらに、複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２および複数の受信用スレーブ電力通信ノード２３は、マスター電力通信ノード２１から出力されるトークン信号によって相互間の送受信動作が制御される。

各送信用スレーブ電力通信ノード２２は、トークン信号によって指示される固有の所定のタイミングで周期的にデータ送信を実行し、各受信用スレーブ電力通信ノード２３は、トークン信号によって指示される固有の所定のタイミングで周期的にデータ受信を実行する。

例えば図１に示すように、適宜のタイミングでマスター電力通信ノード２１から出力されるトークン信号によって、第２ノードである送信用スレーブ電力通信ノード２２のデータ送信の実行と、第３ノードである受信用スレーブ電力通信ノード２３のデータ受信の実行とが指示されると、他の送信用スレーブ電力通信ノード２２（例えば、第４ノード）のデータ送信および他の受信用スレーブ電力通信ノード２３（例えば、第１ノード）のデータ受信は実行されない。
これにより、第２ノードである送信用スレーブ電力通信ノード２２から出力されたデータは第３ノードである受信用スレーブ電力通信ノード２３のみによって受信可能となる。

なお、タイムトリガ方式の通信プロトコルにおいては、同一の指示内容を有するトークン信号は、所定のタイミングで周期的にマスター電力通信ノード２１から出力される。
このため、データ受信の実行が指示された受信用スレーブ電力通信ノード２３が、データ送信の実行が指示された送信用スレーブ電力通信ノード２２から出力されたデータを、ノイズなどに起因して適正に受信できないタイミングが存在したとしても、これ以後の周期的な所定のタイミングで適正なデータ受信を実行可能である。

送信側車載機器２５は、例えば操作者の操作によって動作可能なスイッチなどから成り、通信線３１によって送信用スレーブ電力通信ノード２２に接続され、操作者の操作が行なわれたことを示す操作信号を多重通信によって送信用スレーブ電力通信ノード２２から第２電力線２７に出力させる。
通信線３１は、操作者の送信側車載機器２５に対する所定操作に応じた信号を送信側車載機器２５から送信用スレーブ電力通信ノード２２に送信するために用いられる。

受信側車載機器２６は、例えば送信用スレーブ電力通信ノード２２から出力された操作信号に応じて駆動制御されるアクチュエータや、このアクチュエータの駆動制御を操作者の操作によって指示するスイッチなどから成り、電力線３２によって受信用スレーブ電力通信ノード２３に接続され、送信用スレーブ電力通信ノード２２から出力されて操作信号が受信用スレーブ電力通信ノード２３により受信された場合に、この操作信号に応じて動作可能となる。
電力線３２は、受信用スレーブ電力通信ノード２３により受信された多重化された信号のうち、マスター電力通信ノード２１から出力された電力の信号のみを、受信用スレーブ電力通信ノード２３により受信された操作信号に応じた所定のタイミングで受信側車載機器２６に供給する。

そして、第２電力線２７には、マスター電力通信ノード２１以外の他の制御ユニットから出力される制御信号によって制御される他の機器は接続されておらず、電力線通信ネットワーク１１は、マスター電力通信ノード２１のみによって制御される閉じたシステムを成している。

なお、送信側車載機器２５および受信側車載機器２６は、一体に構成されて、送信と受信との機能を兼ね備える送受信用スレーブ電力通信ノードとされてもよい。

例えば図２には車両ドア（例えば、左ドア）内に設けられる閉じたシステムを成す電力線通信ネットワーク１１の一例を示した。
この電力線通信ネットワーク１１において、例えば、第２電力線２７を成す電力線通信（ＰＬＣ）ラインに接続された送信用スレーブ電力通信ノード２２は、送信側車載機器２５を成すドアロックスイッチ２５Ａを内蔵する送信用スレーブ電力通信ノード２２Ａと、送信側車載機器２５を成す運転席側ウィンドウスイッチ２５Ｂを内蔵する送信用スレーブ電力通信ノード２２Ｂとである。

また、例えば、第２電力線２７を成す電力線通信（ＰＬＣ）ラインに接続された受信用スレーブ電力通信ノード２３は、受信側車載機器２６を成す後部席側ドアロックアクチュエータ２６Ｂを内蔵する受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｂと、受信側車載機器２６を成す後部席側ウィンドウスイッチ２６Ｃを内蔵する受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｃと、受信側車載機器２６を成すドアミラーアクチュエータ２６Ｄを内蔵する受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｄとである。

また、第２電力線２７を成す電力線通信（ＰＬＣ）ラインには、送信側車載機器２５および受信側車載機器２６が一体に構成されて、送信と受信との機能を兼ね備える送受信用スレーブ電力通信ノードとして、受信側車載機器２６を成す運転席側ドアロックアクチュエータ２６Ａを内蔵する送受信用スレーブ電力通信ノード２３Ａが接続されている。

また、送信側車載機器２５を成す運転席側ウィンドウスイッチ２５Ｂを内蔵する送信用スレーブ電力通信ノード２２Ｂには、通信線３１を成すスイッチ信号ライン（入力）によって、送信側車載機器２５を成すトランクオープンスイッチ２５Ｃが接続されている。

また、送信側車載機器２５を成す運転席側ウィンドウスイッチ２５Ｂを内蔵する送信用スレーブ電力通信ノード２２Ｂには、電力線３２を成すアクチュエータ駆動ライン（出力）によって、受信側車載機器２６を成すパワーウィンドウモータ２６Ｅが接続されている。
また、受信側車載機器２６を成す後部席側ウィンドウスイッチ２６Ｃを内蔵する受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｃには、電力線３２を成すアクチュエータ駆動ライン（出力）によって、受信側車載機器２６を成すパワーウィンドウモータ２６Ｆが接続されている。

また、マスター電力通信ノード２１は、ＣＡＮ通信ラインやＬＩＮ通信ラインなどの車内ＬＡＮ（Local Area Network）通信ライン３１によって、携帯機（図示略）と無線通信可能な無線通信ユニットに接続されている。

この電力線通信ネットワーク１１において、ドアロックスイッチ２５Ａが操作者により操作されると、送信用スレーブ電力通信ノード２２Ａから第２電力線２７に操作信号が出力され、この操作信号を受信した送受信用スレーブ電力通信ノード２３Ａおよび受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｂによって運転席側ドアロックアクチュエータ２６Ａおよび後部席側ドアロックアクチュエータ２６Ｂが駆動される。

また、送受信用スレーブ電力通信ノード２３Ａは、車両のメカニカルキー（図示略）により機械的に回転させられるキーシリンダ（図示略）を備えている。

例えば、車両のキーシリンダがメカニカルキーにより機械的に回転させられると、送受信用スレーブ電力通信ノード２３Ａに内蔵された運転席側ドアロックアクチュエータ２６Ａが駆動されると共に、送受信用スレーブ電力通信ノード２３Ａから第２電力線２７に操作信号が出力される。
そして、この操作信号を受信した受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｂによって後部席側ドアロックアクチュエータ２６Ｂが駆動される。

また、例えば、携帯機（図示略）に対する操作者の操作に応じて車両ドアの解施錠を指示する指令信号が携帯機から無線送信され、この指令信号が無線通信ユニットにより受信されると、この指令信号は車内ＬＡＮ通信ライン３１によってマスター電力通信ノード２１に送信される。
そして、マスター電力通信ノード２１は、この指令信号に応じて各ドアロックアクチュエータ２６Ａ，２６Ｂの駆動を指示する信号と、電力の信号と、トークン信号とを多重化して第２電力線２７に出力する。
そして、これらの信号を受信した送受信用スレーブ電力通信ノード２３Ａおよび受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｂによって運転席側ドアロックアクチュエータ２６Ａおよび後部席側ドアロックアクチュエータ２６Ｂが駆動される。

また、運転席側ウィンドウスイッチ２５Ｂは、運転席側に加えて他の座席側のウィンドウの開閉を指示可能であって、例えば、運転席側ウィンドウスイッチ２５Ｂが操作者により操作されると、送信用スレーブ電力通信ノード２２Ｂに接続されたパワーウィンドウモータ２６Ｅが駆動されたり、送信用スレーブ電力通信ノード２２Ｂから第２電力線２７に操作信号が出力され、この操作信号を受信した受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｃに接続されたパワーウィンドウモータ２６Ｆが駆動される。
また、後部席側ウィンドウスイッチ２６Ｃが操作者により操作されると、受信用スレーブ電力通信ノード２３Ｃに接続されたパワーウィンドウモータ２６Ｆが駆動される。

上述したように、本実施の形態による車両用電力線通信装置１０によれば、第１電力線１３および第２電力線２７のみにより電力線通信ネットワーク１１内で通信を行なうことができ、通信用の特別な通信線を必要とせずに、装置構成に要する費用を削減し、装置の軽量化に資することができる。

さらに、第２電力線２７には、マスター電力通信ノード２１および複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２および受信用スレーブ電力通信ノード２３のみが接続され、マスター電力通信ノード２１以外の他の制御ユニットから出力される制御信号によって制御される他の機器は接続されていない。
これにより、例えば他の機器の電子素子などから発生するノイズが第２電力線２７で通信される信号に重畳されてしまうことを容易に防止することができ、ノイズタフネスを向上させるための特別な変調方式などを必要とせずに、装置構成に要する費用を削減し、処理負荷の増大を防止することができる。
さらに、例えば第２電力線２７で通信される信号が他の機器によって吸収あるいは減衰されてしまうことを防止することができる。

また、マスター電力通信ノード２１および複数の送信用スレーブ電力通信ノード２２および受信用スレーブ電力通信ノード２３は、タイムトリガ方式の通信プロトコルによって相互に通信することから、同一の信号が周期的に複数回に亘って第２電力線２７で通信されており、例えば各受信用スレーブ電力通信ノード２３が適宜のタイミングでノイズなどに起因して適正な信号の受信が困難であっても、これ以後のタイミングで適正な信号の受信が可能であり、第２電力線２７での通信の所望の安定性を確保することができる。

しかも、このように信号の受信に遅延が生じる場合であっても、第２電力線２７での通信は、送信側車載機器２５に対する操作者の操作に起因して行なわれるものであって、操作者に違和感を与えない程度あるいは操作者が感知不能な程度の適宜の時間遅れが許容される機器動作（例えば、車両ドアの解施錠や、車両ウィンドウの開閉など）に対する通信に限定されている。
すなわち、信号の受信に遅延が生じることが好ましくない機器動作（例えば、エンジンの運転制御など）は、操作者の操作に依らずに時間遅れ無しに自律的に制御されるものであって、このような機器動作に対する通信は、第２電力線２７での通信として採用されないように設定されている。
これにより、商品性を損なうこと無しに、装置構成に要する費用を削減することができる。

さらに、電力線通信ネットワーク１１の上流側、つまり電力線通信ネットワーク１１とバッテリ１２との間にチョークコイル１３を備えることにより、バッテリ１２から発生するノイズが第２電力線２７で通信される信号に重畳されてしまうことを防止することができ、第２電力線２７で通信される信号がバッテリ１２によって吸収あるいは減衰されてしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施の形態において、チョークコイル１４は省略されてもよい。

１０車両用電力線通信装置
１１電力線通信ネットワーク
１２バッテリ
１３第１電力線
１４チョークコイル
２１マスター電力通信ノード
２２送信用スレーブ電力通信ノード
２３受信用スレーブ電力通信ノード
２５送信側車載機器
２６受信側車載機器
２７第２電力線

特許第４３３１７７７号公報

Claims

車両に搭載された電力線通信ネットワークおよびバッテリを第１電力線によって接続して成る車両用電力線通信装置であって、
前記電力線通信ネットワークは、
前記第１電力線によって前記バッテリに接続され、前記バッテリから電力が供給されるマスター電力通信ノードと、
第２電力線によって前記マスター電力通信ノードに接続され、前記マスター電力通信ノードを介して前記バッテリから電力が供給されると共に、前記第２電力線によって相互に多重通信可能に接続された、少なくとも送信用スレーブ電力通信ノードおよび受信用スレーブ電力通信ノードを有する複数のスレーブ電力通信ノードと、
前記送信用スレーブ電力通信ノードに接続され、操作者の操作によって動作可能であり、前記操作者の操作が行なわれたことを示す操作信号を前記多重通信によって前記送信用スレーブ電力通信ノードから前記第２電力線に出力させる送信側車載機器と、
前記受信用スレーブ電力通信ノードに接続され、前記送信用スレーブ電力通信ノードから出力された前記操作信号を受信した場合に動作可能である受信側車載機器とを備え、
前記マスター電力通信ノードおよび前記複数のスレーブ電力通信ノードは、周期的なデータ通信を行なうタイムトリガ方式の通信プロトコルによって相互に通信し、
前記複数のスレーブ電力通信ノードは、前記マスター電力通信ノードから出力されるトークン信号によって相互間の送受信動作が制御され、
前記第２電力線には、前記マスター電力通信ノードおよび前記複数のスレーブ電力通信ノードのみが接続されていることを特徴とする車両用電力線通信装置。
前記第１電力線に設けられたチョークコイルを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用電力線通信装置。