JP2013137605A - 車載ネットワーク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】デジタル信号をアナログ信号に変換して他の制御装置に伝送する際の信号の耐ノイズ性を向上させることができる車載ネットワーク装置の提供。
【解決手段】車載ネットワーク装置は、データ長の異なる複数のデジタル信号をアナログ信号に変換する際のアナログ信号の出力電圧範囲が異なる複数のデジタル・アナログ変換器16a、bを有するメータ制御装置10と、変換されたアナログ信号に基づきアクチュエータ40の駆動を制御するエアコン制御装置20とを備える。複数のデジタル・アナログ変換器16a、bの内、デジタル信号の1ステップ当たりの電圧が所定の電圧(9.8mV)を上回るアナログ信号を出力可能なデジタル・アナログ変換器が決定され、その決定されたデジタル・アナログ変換器から変換されたアナログ信号がエアコン制御装置20に出力される。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載された複数の制御装置同士を接続する車載ネットワーク装置に関する。
特許文献1には、デジタル信号をアナログ信号に変換して、出力する技術が開示されている。
特開2000−18964号公報
車両には、複数の車載機器を制御する制御装置同士が信号線によって接続される車載ネットワーク装置が設けられている。このように複数の車載機器が設けられた車両では、車載機器が動作するときに発生するノイズ等により、信号線によって伝送される信号が乱れ、各制御装置に正確な情報が伝達できないおそれがある。特に、アナログ信号はデジタル信号に対してノイズに対する耐性が低いという特性がある。
特許文献1に記載の技術のように、信号をアナログ信号に変換して出力すると、ノイズによって信号が乱れやすくなるので、他の制御装置に情報が正確に伝達されないおそれがある。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、デジタル信号をアナログ信号に変換して他の制御装置に伝送する際の信号の耐ノイズ性を向上させることができる車載ネットワーク装置を提供することである。
上記目的を達成するために請求項1の発明は、データ長の異なる複数のデジタル信号をアナログ信号に変換して、当該アナログ信号を出力する変換出力手段を有する第1制御装置と、第1制御装置から入力されるアナログ信号に基づいて、車両に搭載された車載機器の駆動を制御する第2制御装置と、を備える車載ネットワーク装置であって、
変換出力手段は、デジタル信号をアナログ信号に変換する際の当該アナログ信号の出力電圧範囲が異なる複数のデジタル・アナログ変換器を有しており、
複数のデジタル・アナログ変換器の内、デジタル信号の1ステップ当たりの電圧が所定の電圧を上回るアナログ信号が出力可能なデジタル・アナログ変換器を、デジタル信号のデータ長に基づいて決定し、
決定されたデジタル・アナログ変換器は、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、その変換したアナログ信号を第2制御装置に出力することを特徴としている。
この発明によれば、複数のデジタル・アナログ変換器は、それぞれ異なる出力電圧範囲によって動作するので、各デジタル・アナログ変換器からは、1ステップ当たりの電圧が異なったアナログ信号を出力させることが可能となる。本発明では、特に複数のデジタル・アナログ変換器の内、デジタル信号のデータ長に基づいて決定されたデジタル・アナログ変換器からは、1ステップ当たりの電圧が所定の電圧を上回るアナログ信号が出力される。このため、1ステップ当たりの電圧が広くなるので、ノイズに対する耐性が高くなる。その結果、第1制御装置から第2制御装置への信号の伝送をアナログ信号によって行う場合であっても、第2制御装置へ正確な情報を伝達させることができ、的確に車載機器を駆動させることができる。
請求項2の発明は、第2制御装置は、変換出力手段から出力されたアナログ信号を第2制御装置が利用可能なデジタル信号に変換する変換入力手段を有しており、
変換入力手段は、アナログ信号を第2制御装置が利用可能なデジタル信号に変換する際に用いる入力電圧範囲が異なる複数のアナログ・デジタル変換器を有しており、
複数のアナログ・デジタル変換器は、入力電圧範囲と出力電圧範囲とが対応するようにそれぞれのデジタル・アナログ変換器と信号線を介して接続されていることを特徴としている。
この発明によれば、アナログ・デジタル変換器の入力電圧範囲と、デジタル・アナログ変換器の出力電圧範囲とが対応するように、互いの変換器が信号線によって接続されるので、再変換されたデジタル信号を元のデジタル信号と同じ信号とすることができる。即ち、このようにデジタル・アナログ変換器とアナログ・デジタル変換器とが接続されることにより、信号の伝達を正確に行うことができる。
請求項3の発明は、1つのデジタル・アナログ変換器は、変換したアナログ信号を出力する前に、1つのデジタル・アナログ変換器からアナログ信号を出力することを示す識別信号を第2制御装置に出力することを特徴としている。
この発明によれば、アナログ信号が1つのデジタル・アナログ変換器から出力される前に、その1つの変換器からアナログ信号が出力されることを示す識別信号が第2制御装置に出力されるので、第2制御装置は、どの変換器からアナログ信号が出力されるのかを把握することができ、確実に第1制御装置から伝送されるアナログ信号を受信することができる。
本発明の第1実施形態による車載ネットワーク装置の回路構成を示す図である。 本発明の第1実施形態による車載ネットワーク装置における信号の伝送手順を示すフローチャートである。 二つの異なるデータ長のデジタル信号における1ステップ当たりの電圧と二つの異なる出力電圧範囲との関係を説明するための図である。
以下、本発明の第1実施形態による車載ネットワーク装置について、図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には、同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
本実施形態の車載ネットワーク装置は、少なくとも二つの制御装置(例えば、メータ制御装置10、エアコン制御装置20)を有する。メータ制御装置10は、多重通信網としてのCntroller Area Network(CAN)50に接続されている。CAN50は、所定の通信規約(プロトコル)を用いて、車載された制御装置間での情報のやり取りを実現するための通信線である。一方、エアコン制御装置20は、CAN50とは接続されずに、メータ制御装置10と信号線30a、30bを介して接続されている。
メータ制御装置10は、車両に搭載されたコンビネーションメータに設けられるスピードメータ、タコメータ、燃料計等の計器を制御する制御装置である。メータ制御装置10は、当該各計器を制御するのに必要なデジタル信号(情報)をCAN50から取得し、取得した情報に基づいて当該各計器を制御する。また、メータ制御装置10は、空調装置(エアコン)を制御するのに必要なデジタル信号(情報)をCAN50から取得し、当該デジタル信号をアナログ信号に変換してから、エアコン制御装置20に出力する。
エアコン制御装置20は、空調装置を制御する制御装置である。図1に示すアクチュエータ40は、空調装置に設けられているものであり、例えば、エアミックスドア等の空調装置に必要な機器を駆動するためのものである。図1に示すエアコン制御装置20は、メータ制御装置10によってアナログ信号に変換されものを取得し、取得した信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号に基づいてアクチュエータ40の駆動を制御する。なお、メータ制御装置10からの入力される情報としては、例えば、外気温度等がある。この外気温度は、エンジンの吸気系に設けられた外気温度センサで検出された外気温度をエンジン制御装置がCAN50に出力したものである。外気温度センサから直接、CAN50に出力したものであっても良い。エアコン制御装置20が必要とする信号であって、メータ制御装置10に入力される信号としては、外気温度センサの信号だけに限らない、例えば、オートライト制御装置から出力される日照センサの信号も入力されるようになっていても良い。
次に、各制御装置10、20の回路構成を説明する。メータ制御装置10は、マイクロプロセッサ(MPU:Micro Processing Unit)12を有する。MPU12は、CAN50を通じて入力されるデジタル信号に基づいて各計器を制御する。また、MPU12には、CAN50を通じてエアコン制御装置20が必要とするデジタル信号が入力される。そして、MPU12は、エアコン制御装置20が必要とするデジタル信号をエアコン制御装置20に出力するために、そのデジタル信号をデジタル・アナログ変換器(D/A変換器)16a、16bに出力ポート14a、14bを通じて出力する。なお、出力ポート14a、14bのそれぞれとD/A変換器16a、16bとを接続する信号線の本数は、取り扱うデジタル信号のデータ長に応じて適宜設定される。
D/A変換器16a、16bは、周知のD/A変換器であり、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。本実施形態のD/A変換器16aには、5(V)の電源が接続され、D/A変換器16bには、10(V)の電源が接続されている。このため、D/A変換器16a、16bの出力電圧範囲は、それぞれ5(V)、10(V)となる。各D/A変換器16a、16bは、接続される電源電圧によって動作する。
例えば、デジタル信号のデータ長がnビットである場合、このデジタル信号が表すことが可能なステップ数は2nステップとなる。D/A変換器16aは、出力電圧範囲が5(V)となっているので、1ステップ当たりの電圧が5/2n(V)となったアナログ信号の電圧を出力することができる。また、D/A変換器16bは、出力電圧範囲が10(V)となっているので、1ステップ当たりの電圧が10/2n(V)となったアナログ信号を出力することができる。各D/A変換器16a、16bから出力されたアナログ信号は、信号線30a、30bを介して、後述するエアコン制御装置20のA/D変換器26a、26bに入力される。
本実施形態では、MPU12は、入力されたデータ長のデジタル信号をD/A変換器16a、16bのそれぞれに入力させ、D/A変換器16a、16bに同じデジタル信号をアナログ信号に変換させる。また、MPU12は、入力されるデータ長に応じて、動作させるD/A変換器16a、16bを決定し、決定されたD/A変換器16a又は16bにデジタル信号を出力し、その変換器にアナログ変換させる。これにより、D/A変換器16a又は16bからは、1ステップ当たりの電圧が所定の電圧を上回るアナログ信号が出力される。なお、この所定の電圧とは、伝送されるアナログ信号がノイズによって乱れても、エアコン制御装置20でデジタル信号に再変換されたときノイズの影響を吸収できるような、耐ノイズ性が確保できる程度の電圧を意味する。
例えば、メータ制御装置10に入力されるデジタル信号のデータ長が10ビットの場合、1ステップ当たりの電圧は、D/A変換器16aでは、4.9(mV)となり、D/A変換器16bでは、9.8(mV)となる(図3参照)。この場合、MPU12は、デジタル信号をD/A変換器16bに出力する。
これに対し、メータ制御装置10に入力されるデジタル信号のデータ長が9ビットの場合、1ステップ当たりの電圧は、D/A変換器16aでは、9.8(mV)となり(図3参照)、D/A変換器16bでは、19.5(mV)となる。なお、本実施形態では、1ステップ当たりの電圧が9.8(mV)であっても耐ノイズ性を確保することができるので、MPU12は、いずれの変換器16a、16bにデジタル信号を出力しても良い。D/A変換器16aに出力したほうが、動作電圧が低いので、省電力という観点ではD/A変換器16aに出力するのが好ましい。
エアコン制御装置20は、それぞれがD/A変換器16a、16bと信号線30a、30bによって接続されるアナログ・デジタル変換器(A/D変換器)26a、26bを有する。A/D変換器26a、26bは、周知のA/D変換器であり、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器26aは、D/A変換器16aからのアナログ信号をデジタル信号に変換して、入力ポート24aを通じてMPU22に変換後の信号を入力させる。A/D変換器26bは、D/A変換器16bからのアナログ信号をデジタル信号に変換して、入力ポート24bを通じてMPU22に変換後の信号を入力させる。また、A/D変換器26a、26bは、D/A変換器16a、16bから入力された選択信号を入力ポート24a、24bを通じてMPU22に入力させる。
A/D変換器26aには、5(V)の電源が接続され、A/D変換器26bには、10(V)の電源が接続されている。このため、A/D変換器26a、26bの入力電圧範囲は、それぞれ5(V)、10(V)となる。各A/D変換器26a、26bは、接続される電源電圧によって動作する。また、これらの電源は、D/A変換器16a、16bに接続される電源と同じ電源となっている。以上のようにD/A変換器16a、16bとA/D変換器26a、26bとは接続されているので、出力電圧範囲と入力電圧範囲と対応し、互いに同じ範囲の電圧となる。
エアコン制御装置20は、MPU22を有する。MPU22は、A/D変換器26a、26bから入力されたデジタル信号及び選択信号に基づき、いずれかのデジタル信号を選択する。そして、MPU22は、選択したデジタル信号に基づき駆動信号を生成し、その駆動信号をアクチュエータ40に出力する。アクチュエータ40は、入力された駆動信号に基づき駆動する。なお、MPU22は、MPU12とは異なりCAN50には接続されていない、従って、MPU22としては、CAN50との通信を行うのに必要な機能を有していない簡素なMUPを使用することができる。
例えば、デジタル信号のデータ長が10ビットであり、D/A変換器16bからアナログ信号が出力される場合、A/D変換器26bがアナログ信号をMPU20が利用可能なデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号がMPU22に入力される。A/D変換器26bの入力電圧範囲は、D/A変換器16bの出力電圧範囲に対応しているため、A/D変換器26bにより再変換されたデジタル信号は、D/A変換器16bに入力されるデジタル信号と同じ信号となる。そして、MPU22は、A/D変換器26bによって変換されたデジタル信号に基づいて駆動信号を生成する。
これに対し、デジタル信号のデータ長が9ビットであり、D/A変換器16aからアナログ信号が出力される場合、A/D変換器26aがアナログ信号をMPU20が利用可能なデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号がMPU22に入力される。A/D変換器26aの入力電圧範囲は、D/A変換器16aの出力電圧範囲に対応しているため、A/D変換器26aにより再変換されたデジタル信号は、D/A変換器16aに入力されるデジタル信号と同じ信号となる。そして、MPU22は、A/D変換器26bによって変換されたデジタル信号に基づいて駆動信号を生成する。
以上、本実施形態のメータ制御装置10及びエアコン制御装置20の回路構成について説明した。次に、メータ制御装置10からエアコン制御装置20への信号伝送の手順について図2を用いて説明する。
ステップS100では、MPU12は、入力されたデジタル信号のデータ長を判定する。本実施形態では、MPU12は、その信号が10ビットなのか9ビットなのかを判定する。
ステップS110では、MPU12は、動作させるD/A変換器を決定する。MPU12は、1ステップ当たりの電圧が所定の電圧を上回るアナログ信号を出力することができるD/A変換器16a又はD/A変換器16bを動作させるD/A変換器として決定する。本実施形態では、MPU12は、デジタル信号のデータ長が10ビットの場合では、D/A変換器16bを動作させるD/A変換器として決定し、データ長が9ビットの場合では、D/A変換器16aを動作させるD/A変換器として決定する。
ステップS120では、MPU12は、ステップS110にて決定されたD/A変換器16a又はD/A変換器16bにデジタル信号を出力し、そのD/A変換器16a又はD/A変換器16bにアナログ信号への変換を実行させる。これにより、D/A変換器16a又はD/A変換器16bから、変換されたアナログ信号が出力される。その後、D/A変換器16a又はD/A変換器16bから出力されたアナログ信号は、信号線30a、30bを通じてA/D変換器26a又はA/D変換器26bに入力される。
ステップS130では、アナログ信号が出力された変換器に対応するA/D変換器26a又はA/D変換器26bは、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換されたデジタル信号は、MPU22に入力される。
ステップS140では、MPU22は、入力されたデジタル信号に基づき駆動信号を生成し、その駆動信号をアクチュエータ40に出力する。
以上のような手順でメータ制御装置10からエアコン制御装置20へ信号が伝送されるので、デジタル信号のデータ長が長いもの(10ビット)であっても、メータ制御装置10のデジタル・アナログ変換器16a又は16bからは、1ステップ当たりの電圧が所定の電圧(9.8(mV))を上回るアナログ信号の出力を実現することができる。このように1ステップ当たりの電圧が広くなるので、ノイズに対する耐性が高まる。その結果、メータ制御装置10からエアコン制御装置20への信号の伝送をアナログ信号によって行う場合であっても、エアコン制御装置20へ正確な情報を伝達させることができ、的確にアクチュエータ40を駆動させることができる。
また、A/D変換器26a、26bのそれぞれの入力電圧範囲(5(V)、10(V))と、D/A変換器16a、16bの出力電圧範囲(5(V)、10(V))とが対応するように、変換器16a、16bと変換器26a、26bとが互いに接続されている。このように変換器16a、16bと変換器26a、26bとが接続されていれば、A/D変換器26a、26bによって再変換されたデジタル信号を元ののデジタル信号と同じ信号とすることができる。即ち、信号の伝達を正確に行うことができる。
なお、本実施形態において、メータ制御装置10が請求項に記載の「第1制御装置」に相当し、エアコン制御装置20が請求項に記載の「第2制御装置」に相当し、アクチュエータ40が請求項に記載の「車載機器」に相当する。また、D/A変換器16a、16bが請求項に記載の「変換出力手段」に相当し、A/D変換器26a、26bが請求項に記載の「変換入力手段」に相当する。
(第2実施形態)
第1実施形態では、メータ制御装置10のD/A変換器16a、16bからは、変換されたアナログ信号だけが出力されるようになっていたが、D/A変換器16a、16bの内、変換したアナログ信号を出力する変換器16a又は16bから変換したアナログ信号を出力する前に、識別信号を対応するA/D変換器26a又は26bに出力するしても良い。例えば、該当するD/A変換器16a、16bの最大電圧をアナログ信号の出力する前に出力することで、その電圧を識別信号とする。これにより、エアコン制御装置20のMPU22は、どちらのD/A変換器16a、16bからアナログ信号が出力されるかを信号の受信の前に把握することができる。この識別信号の出力によれば、MPU22は、どちらのD/A変換器16a又は16bからアナログ信号が出力されるのかを把握することができ、確実にメータ制御装置10から伝送されるアナログ信号を受信することができる。
(その他の実施形態)
以上、本発明による第1、第2実施形態について説明したが、本発明は、上記先の実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
先の第1、第2実施形態では、メータ制御装置が備えるD/A変換器は二つだけであったが、三つ以上であっても良い。この場合、エアコン制御装置が備えるA/D変換器は、D/A変換器と同数となる。
第1、第2実施形態において説明したデジタル信号のデータ長は1例であって、10ビット、9ビットに限定されない。また、デジタル信号の種類も二つに限定されない。さらに、第1、第2実施形態において車載ネットワーク装置を構成するメータ制御装置10及びエアコン制御装置20は、1例であって、車載機器を制御するものであればどのような制御装置であっても良い。
10 メータ制御装置(第1制御装置)、12 MPU、14a 出力ポート、14b 出力ポート、16a D/A変換器、16b D/A変換器、20 エアコン制御装置(第2制御装置)、22 MPU、24a 入力ポート、24b 入力ポート、26a A/D変換器、26b A/D変換器、30a 信号線、30b 信号線、40 アクチュエータ(車載機器)、50 CAN(多重通信網)

Claims (3)

  1. データ長の異なる複数のデジタル信号をアナログ信号に変換して、当該アナログ信号を出力する変換出力手段を有する第1制御装置と、前記第1制御装置から入力される前記アナログ信号に基づいて、車両に搭載された車載機器の駆動を制御する第2制御装置と、を備える車載ネットワーク装置であって、
    前記変換出力手段は、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する際の当該アナログ信号の出力電圧範囲が異なる複数のデジタル・アナログ変換器を有しており、
    前記複数のデジタル・アナログ変換器の内、前記デジタル信号の1ステップ当たりの電圧が所定の電圧を上回る前記アナログ信号が出力可能な前記デジタル・アナログ変換器を、前記デジタル信号のデータ長に基づいて決定し、
    決定された前記デジタル・アナログ変換器は、入力された前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換し、その変換した前記アナログ信号を前記第2制御装置に出力することを特徴とする車載ネットワーク装置。
  2. 前記第2制御装置は、前記変換出力手段から出力された前記アナログ信号を前記第2制御装置が利用可能なデジタル信号に変換する変換入力手段を有しており、
    前記変換入力手段は、前記アナログ信号を前記第2制御装置が利用可能なデジタル信号に変換する際に用いる入力電圧範囲が異なる複数のアナログ・デジタル変換器を有しており、
    前記複数のアナログ・デジタル変換器は、前記入力電圧範囲と前記出力電圧範囲とが対応するようにそれぞれの前記デジタル・アナログ変換器と信号線を介して接続されていることを特徴とする請求項1に記載の車載ネットワーク装置。
  3. 前記1つのデジタル・アナログ変換器は、変換した前記アナログ信号を出力する前に、前記1つのデジタル・アナログ変換器から前記アナログ信号を出力することを示す識別信号を前記第2制御装置に出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の車載ネットワーク装置。
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