JP2018193064A - 車載用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載負荷と中継専用ユニットとの間の信号線配索を簡素化させつつ、中継専用ユニットの小型化をも実現させる車載用電子制御装置を提供する。【解決手段】車載用電子制御装置１００は、複数の車載負荷２１〜２４に対応して設けられ入力信号を中継する専用器として各々が機能する複数の中継専用ユニット１２１〜１２４と、複数の中継専用ユニット１２１〜１２４の各々へ個別に与える制御信号をデジタル信号として作成し当該制御信号を中継専用ユニット１２１〜１２４の入力信号として供給する制御信号生成ユニット１１０とを備える。この制御信号生成ユニット１１０は、制御信号のうち異なるユニットへ与える二以上の制御信号を一元的に作成する。【選択図】図１

Description

本発明は、車載用電子制御装置に関し、特に、これを構成する各ユニットの小型化に関するものである。

例えば、特開平０１−１６４６４４号公報（特許文献１）は、複数の制御機能を集約させた統合コントロールユニットと、通信速度の異なる複数の信号を通信可能とさせるＩ／Ｏユニットとによって自動車用ネットワークシステムが形成されている。

特開平０１−１６４６４４号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、Ｉ／Ｏユニット（中継専用ユニット）は、通信速度の遅い信号と速い信号とを集約的に処理させるので、かかる複数種類の信号を処理させるよう回路構成が複雑化する。これによれば、Ｉ／Ｏユニットの複雑化に伴い、ユニットの大型化を招いてしまう。また、Ｉ／Ｏユニットを一元的に集約させてしまうと、制御対象（車載負荷）への配線の配索が複雑化し、Ｉ／Ｏユニットから出力されたアナログ信号が毀損してしまうとの問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑み、車載負荷と中継専用ユニットとの間の信号線配索を簡素化させつつ、中継専用ユニットの小型化をも実現させる車載用電子制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では次のような車載用電子制御装置の構成とする。即ち、複数の車載負荷に対応して設けられ入力信号を中継する専用器として各々が機能する複数の中継専用ユニットと、前記複数の中継専用ユニットの各々へ個別に与える制御信号をデジタル信号として作成し当該制御信号を前記中継専用ユニットの入力信号として供給する制御信号生成ユニットとを備え、
前記制御信号生成ユニットは、前記制御信号のうち異なるユニットへ与える二以上の制御信号を一元的に作成することとする。

好ましくは、前記中継専用ユニットはＤＡ変換機能部を具備するものであって、当該ＤＡ変換機能部は前記制御信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換して前記車載負荷へ供給することとする。

好ましくは、前記中継専用ユニットはＡＤ変換機能部を具備するものであって、当該ＡＤ変換機能部は前記車載負荷のセンサ信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換して前記制御信号生成ユニットへ出力することとする。

好ましくは、前記ＤＡ変換機能部及び前記ＡＤ変換機能部は、双方が一のユニットによって構成されることとする。

好ましくは、前記ＤＡ変換機能部及び前記ＡＤ変換機能部は、双方が一のデバイスによって構成されることとする。

好ましくは、前記中継専用ユニットは、プログラマブルロジックデバイスによって構築されることとする。

好ましくは、前記ＡＤ変換機能部は、前記複数の車載負荷の各々から与えられた２以上のセンサ信号が入力信号として与えられ、当該２以上のセンサ信号をデジタル信号へ変換させることとする。

好ましくは、前記中継専用ユニットは、前記ＤＡ変換機能部が搭載されずに前記ＡＤ変換機能部が搭載されていることとする。

本発明に係る車載用電子制御装置によると、車載負荷に対応して個別に中継専用ユニットが設けられるので、ユニットの回路構成及び接続端子がこれに応じて簡素化・部品削減され、極めて小型なユニットの提供が可能となる。また、かかる中継専用ユニットは、その小型化された形態である故、車載負荷に近接させて各々配置させることが可能となり、信号線の配索距離を大幅に短縮させることに寄与する。

実施の形態に係る車載用電子制御装置の構成を示す図。 実施の形態に係る中継専用ユニットの構成を示す図。

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る車載用電子制御装置の構成が示されている。図示の如く、車載用電子制御装置１００は、制御信号生成ユニット１１０と中継専用ユニット群１２０とから構成される。中継専用ユニット群１２０は、複数の中継専用ユニット１２１〜１２４から構成される。これら複数の中継専用ユニット１２１〜１２４は、各々が車載負荷２１〜２４に対応して設けられている。

本実施の形態では、一個の信号生成ユニット１１０が設けられている。当該信号生成ユニット１１０は、定電圧回路１１１，ＣＡＮトランシーバ１１２，マイクロコンピュータ１１３，Ｉ／Ｏ回路１１５，コネクタ１１６等が筐体内に格納されている。

このうち、マイクロコンピュータ１１３は、ＣＰＵ，メモリ回路，クロック回路等を具備し、多機能の演算回路として機能する。かかるマイクロコンピュータ１１３は、適宜のプログラム及び数値的データによって機能構築され、制御プログラムのシーケンス順に所望の演算処理を実施させ、処理結果を順次算出していく。

マイクロコンピュータ１１３は、センサ信号（デジタル信号の状態）に基づいて制御信号（デジタル信号の状態）を生成出力する。当該制御信号は、複数の中継専用ユニット１２１〜１２３の各々へ個別に送信される信号である。従って、この制御信号の各々は、中継専用ユニット１２１〜１２３の入力信号となるものである。即ち、本実施の形態に係るマイクロコンピュータ１１３は、各中継専用ユニット１２１〜１２３へ制御信号を供給するため、その制御信号の各々を演算処理する機能部が構築されている。この制御信号は、例えば、トランスミッションの制御信号，ＥＰＳ（Electric Power Steering）の制御信号，ライト又はドアロック等を制御するＢＣＭ（Body Control Module）の制御信号等が挙げられる。このように、マイクロコンピュータ１１３は、異なる中継専用ユニットへ与える複数（二以上）の制御信号を一元的に作成する回路である。

また、マイクロコンピュータ１１３は、ＣＡＮプロトコルコントローラ１１４が内部に構築されており、通信調停，データのエラーチェックを行っている。マイクロコンピュータ１１３は、ＣＡＮ通信ラインＬ１を介して伝達された自動車の情報信号を取得し、この情報に基づいて上述した制御信号を演算する。

Ｉ／Ｏ回路１１５は、当該ユニットのデジタルインターフェースであって、デジタル信号を外部へ出力させ，又は，デジタル信号を内部へ取り込む機能を担う。Ｉ／Ｏ回路１１５は、Ｉ／Ｏポート毎にポートアドレスが付与されており、これが制御されることで、制御信号が所望の中継専用ユニットへ出力されることになる。かかるＩ／Ｏ回路１１５は、マイクロコンピュータ１１３に内蔵されていても良い。

これら要素回路の各々は、定電圧回路１１１で生成された電源によって駆動される。これらの要素回路へ与えられた電源電流は、グランドラインを介してアース電位に流れることとなる。

コネクタ１１６は、電源端子ｔ１，信号端子ｔ２，及び，アース端子ｔ３が配備され、電源端子ｔ１には電源電圧が印加され、信号端子ｔ２では制御信号・センサ信号の出力又は入力が行われ、アース端子ｔ３はグランド電位と同電位となるよう配線されている。尚、信号端子ｔ２は、実際には、制御信号の種類，センサ信号の種類に応じて端子の数が設定される。

中継配線Ｌ２は、電源ライン，信号ライン，及び，アースラインを一の束として複数に分枝する。即ち、中継配線Ｌ２は、制御信号生成ユニット１１０と中継専用ユニット１２０との間を接続するものであって、一方では一の制御信号生成ユニット１１０に接続され、他方では中継専用ユニット１２０の各々に接続される。即ち、中継専用ユニット１２０の各々は、其の中継配線Ｌ２によって電源電力及び信号の供給が行われる。これによれば、中継専用ユニット１２０は、自身に電源回路を設けることなく電力を享受することが可能となり、その各ユニットの回路構成が簡素化される。

中継専用ユニット１２１〜１２４は、入力信号として与えられた信号を中継する専用器として、それぞれのユニットが機能する。このうち、中継専用ユニット１２１は、トランスミッションの駆動装置なる車載負荷に対応して設けられる。中継専用ユニット１２１は、ＥＰＳ（Electric Power Steering）なる車載負荷に対応して設けられる。中継専用ユニット１２３は、ＢＣＭ（Body Control Module）なる車載負荷に対応して設けられる。中継専用ユニット１２４は、センサ信号専用のユニットとして複数の車載負荷からセンサ信号が集約的に送られる装置である。

これらの中継専用ユニット１２１〜１２４とこれに対応する車載負荷２１〜２４は、各々が個別の信号ラインＬ３を介して接続される。尚、この信号ラインＬ３は、制御信号（アナログ信号）を伝送させるラインである。信号ラインＬ３は、これを短くすることで配線インピーダンスが低減され、アナログ信号の毀損を回避させることとなる。

図２に示す如く、中継専用ユニット１２１〜１２４は、コネクタ１２１ａと、これに適宜に配線されたデバイス２１０が構成されている。特に、このデバイス２１０は、マイクロコンピュータといった演算処理を実施させるものでなく、単に、デジタル信号をアナログ信号へ変換させるに特化したものである。これによれば、演算に纏わる不要な回路を排除できるので、中継専用ユニットの構成を簡素化できる。また、このように構成が簡素化されるので、当該ユニットを小型化させることも可能となる。また、中継専用ユニットの小型化に伴い、当該ユニットのレイアウト上の自由度が向上する。これによれば、車載負荷の適宜の隙間部へ中継専用ユニットを配置できるので、アナログ信号の配線Ｌ３を各々短縮化させることが可能となる。

本実施の形態に係る車載用電子制御装置１００によると、車載負荷に対応して個別に中継専用ユニットが設けられるので、ユニットの回路構成及び接続端子がこれに応じて簡素化・部品削減され、極めて小型なユニットの提供が可能となる。また、かかる中継専用ユニットは、その小型化された形態である故、車載負荷に近接させて各々配置させることが可能となり、信号線の配索距離を大幅に短縮させることに寄与する。

また、本実施の形態に係る中継専用ユニットは、車載負荷毎に個別に設けられるので、異なる通信速度で制御させる複雑な回路構成は採用されない。この理由からも、各ユニットの回路構成が簡素化される旨を理解できよう。

尚、中継専用ユニットには、信号電圧を車載負荷に合わせる為のドライブ回路が設けられても良い。かかる場合にあっても、中継専用ユニットは、ドライブ回路の実施形態の範囲において当該ユニットの小型化に寄与する。これによれば、制御信号生成ユニットは、制御信号の演算に係る回路構成を除き不要な構成が排除され、其のユニットの小型化が促進されることとなる。

図２（ａ）は、トランスミッションの自動制御装置に接続された中継専用ユニット１２１が示されている。当該中継専用ユニット１２１は、ミッション用モータの駆動信号が制御信号Ｓ１として出力され、ミッションポジションを示す信号がセンサ信号として入力される。中継専用ユニット１２１に設けられるデバイス２１０は、制御信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換して外部へ出力する機能部（ＤＡ変換機能部）と、センサ信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換して制御信号生成ユニットへ出力する機能部（ＡＤ変換機能部）とが共に構築される。図２（ａ）によれば、一の車載負荷で必要となる中継専用ユニットを一のデバイスに集約させることができる。

図２（ｂ）は、ＥＰＳに対応する中継専用ユニット１２２が示されている。当該中継専用ユニット１２２は、トルクアシストモータの駆動信号が制御信号Ｓ１として出力される。一方、図示されない別途独立した中継専用ユニットでは、トルク信号がセンサ信号として入力され、これを制御信号生成ユニットへ中継させる。ＥＰＳは、トルク信号の出力端子とアシストモータのハウジングとが離れて設けられることがある。このため、ＤＡ変換機能部のみを搭載させたユニットと、ＡＤ変換機能部のみを搭載させたユニットとに敢えて分けることで、アナログ信号の配線距離を短縮化させるに有利となる。

尚、図２（ｃ）は、異なる複数の車載負荷２２〜２３から一の中継専用ユニットへセンサ信号が与えられる様子、即ち、各車載負荷から一の中継専用ユニットへ複数の入力信号が与えられる例を示している。この場合の中継専用ユニットは、各々の信号を個別にデジタル信号へ変換し、これを制御信号生成ユニットへ出力している。この例は、車載負荷が複数存在し、センサ信号の出力端子が比較的接近している場合に有用である。この場合、中継専用ユニットにＡＤ変換機能部のみを搭載させるとすれば、センサ信号の検出にとって最も都合の良い所へ中継専用ユニットを配置させることができる。また、これにＤＡ変換機能部をも搭載すれば、其の態様は、一のデバイスに複数のＤＡ変換機能を集約させることになり、ユニット数の削減にも貢献することとなる。

更に、本実施の形態では、信号の変換デバイスとしてプログラマブルロジックデバイスが用いられる。プログラマブルロジックデバイス（Programable Logic Device）は、完成した基板の論理構造を変更することができるＬＳＩであって、メモリセルの集積回路をベースとして形成されたデバイスである。当該プログラマブルロジックデバイスには、ＰＬＡ（Programable Logic Array），ＰＡＬ（Programable Array Logic），ＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）等がこれに属する。

図２に示す如く、ロジックデバイス２１０は、Ｉ／Ｏブロック２１１〜２１２，デジタルクロックマネージャー（図示なし），ロジックブロック２１３等が基板上に構成されている。当該デバイス２１０には、内部データラインＬｓ，外部データラインＬ３ｘ，Ｌ３ｙ等が設けられている。

デジタルクロックマネージャーは、クロック信号をデバイスの全体に提供し、この機能により、「Phase Lock Loop Control」を実現させる。即ち、デバイス内に機能構築される各回路部は、このクロック信号によって一律制御され、同期的な信号処理が実施されることとなる。

Ｉ／Ｏブロック２１１〜２１２は、ＬＶＤＳ，ＬＶＣＭＯＳ、この他、様々なインターフェース機能（Ｉ／Ｏエレメント）が配備されている。このように、Ｉ／Ｏブロックは、インターフェース機能部を制御することにより、或る信号をロジックデバイス２１０の内部へ取り込む機能を担い、また、他の或る信号をロジックデバイス２１０の外部へ出力させる機能を担う。このように、プログラマブルロジックデバイスには、通信上の回路構成が元々備わっており、回路構成を簡素化させる上で有利となる。

ロジックブロック２１３は、複数のエレメントが集積されたものである。そして、このエレメントには、ルックアップテーブル，マルチプレクサ，及び，レジスタが構成されており、これらがインターコネクトによって互いに接続されている。このロジックブロックでは、インターコネクトに配備されたスイッチ機構を制御することで、其の接続経路が自由に変更され得る（プログラマブル機能）。ＦＰＧＡの場合、信号変換に係る機能構築は、コンフィギュレートロム（図示なし）によって容易に行われる。

このように、本実施の形態に係る機能をプログラマブルロジックデバイスにて構築させることは、ＡＤ変換機能部，ＤＡ変換機能部，Ｉ／Ｏ機能部等を簡素な構成で実現させることになる。従って、これによって成る中継専用ユニットは、装置の小型化に資する形態であることが十分に理解されよう。

１００ 車載用電子制御装置， １１０ 制御信号生成ユニット， １２０ 中継専用ユニット群， １２１〜１２４ 中継専用ユニット。

Claims (8)

1. 複数の車載負荷に対応して設けられ入力信号を中継する専用器として各々が機能する複数の中継専用ユニットと、前記複数の中継専用ユニットの各々へ個別に与える制御信号をデジタル信号として作成し当該制御信号を前記中継専用ユニットの入力信号として供給する制御信号生成ユニットと、を備え、
   前記制御信号生成ユニットは、前記制御信号のうち異なるユニットへ与える二以上の制御信号を一元的に作成する、ことを特徴とする車載用電子制御装置。
2. 前記中継専用ユニットはＤＡ変換機能部を具備するものであって、当該ＤＡ変換機能部は前記制御信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換して前記車載負荷へ供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
3. 前記中継専用ユニットはＡＤ変換機能部を具備するものであって、当該ＡＤ変換機能部は前記車載負荷のセンサ信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換して前記制御信号生成ユニットへ出力する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載用電子制御装置。
4. 前記ＤＡ変換機能部及び前記ＡＤ変換機能部は、双方が一のユニットによって構成されることを特徴とする請求項３に記載の車載用電子制御装置。
5. 前記ＤＡ変換機能部及び前記ＡＤ変換機能部は、双方が一のデバイスによって構成されることを特徴とする請求項４に記載の車載用電子制御装置。
6. 前記中継専用ユニットは、プログラマブルロジックデバイスによって構築されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の車載用電子制御装置。
7. 前記ＡＤ変換機能部は、前記複数の車載負荷の各々から与えられた２以上のセンサ信号が入力信号として与えられ、当該２以上のセンサ信号をデジタル信号へ変換させることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項に記載の車載用電子制御装置。
8. 前記中継専用ユニットは、前記ＤＡ変換機能部が搭載されずに前記ＡＤ変換機能部が搭載されていることを特徴とする請求項７に記載の車載用電子制御装置。

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