JP3145110B2 - 多重回路装置、例えば自動車の複数個の負荷ステーションを制御するための多重回路装置 - Google Patents

多重回路装置、例えば自動車の複数個の負荷ステーションを制御するための多重回路装置

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JP3145110B2 JP51387490A JP51387490A JP3145110B2 JP 3145110 B2 JP3145110 B2 JP 3145110B2 JP 51387490 A JP51387490 A JP 51387490A JP 51387490 A JP51387490 A JP 51387490A JP 3145110 B2 JP3145110 B2 JP 3145110B2
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    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44—Star or tree networks

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の多重回路装
置、例えば自動車の複数個の負荷ステーションを制御す
るための多重回路装置に関する。
この種の形式の回路装置は、例えばドイツ連邦共和国
特許第3730468号公開公報により公知である。この回路
装置はスター構造を有しているが、その際、本来のスタ
ー接続点は、実質的に車両の全長に渡って延在してい
る。このため重大な欠点が生じる。何故ならば中央デー
タ線路の損傷によりシステムの全面的な故障に至る恐れ
があるからである。スターポイントの延在場所が大きく
広がることは、上記の文献中においても問題であると認
められている。公知の装置のさらに別の欠点は、個々の
ステーションのために多くの回路技術的なコストを必要
とする点である。個々のステーションにおいてそれぞ
れ、マイクロプロセッサおよび相応のソフトウェア、デ
ータ変換器、データ処理装置およびバス伝送装置を備え
た制御装置が必要である。この場合、上記の加入ステー
ションの機能は、最終的には、個々のインターフェース
ユニットの減結合を実現することだけである。
ドイツ連邦共和国特許第3149142号公開公報により、
２つの計算機を備えた著しく複雑な中央ステーションを
有する回路装置が公知である。この回路装置はマスタ−
スレーブ方式にしたがって動作するが、そこにおいても
やはり重大な欠点が見出される。最新の装置の場合、中
央電子制御装置で動作するのではなく、同等の権限の与
えられた複合体（マルチ−マスタ方式）で動作する。し
かもこの従来技術の場合、各サブ分配部は別個の線路に
よりスター形で始動するが、これは不利である。何故な
らば自動車の領域内では、例えば４つのドア、４つの車
両コーナー、エアコンディショナー、シート調整、サン
ルーフのための複数のサブ分配部、さらにエンジンルー
ムの種々の個所や中央コンソール等における複数のサブ
分配装置が設けられるようになることを前提としている
からである。公知のシステムによればこの形式の２つの
サブ分配部を、それらの相互の減結合を保証すべきとき
には、同一のデータ線路に接続してはならない。２つの
サブ分配部の間でデータを変換する必要があるときに
は、このデータ交換は、中央ユニットにおける一時的な
停止によってしか行なえない。つまり例えばドアの窓を
操作する目的で後部シート領域における操作ボタンから
の伝送を行なう場合である。
したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式の回路
装置を次のように構成することにある。即ち、負荷線路
の好適な分配を達成して、これらの負荷線路を中央の保
護ボックスにより保護できるようにし、この場合、スタ
ー構造を実現する際に中央領域を局所的に区切って実現
できるようにすべきである。さらに既設の各データ線路
への結合をも、これにより減結合時の損害が生じること
なく、回路を介して行なえるようにすべきである。また
各ステーションを、切換過程やマイクロプロセッサを介
したデータ転送なしで多の各々のステーションと交信で
きるようにすべきであり、その際にその都度最優先の通
報が伝送されるようにすべきである。さらに他のシステ
ムへの影響なしで、個々の各ステーションへのアドレス
の割り当てにより、別の加入ステーションを当該回路網
へ接続できるようにすべきである。
本発明によればこの課題は、請求項１の特徴部分に記
載の構成を有する回路装置により解決される。
これにしたがってなされた解決手段により、データ線
路がアースまたはプラス極と短絡しても、また１つの駆
動ステーションが故障しても、回路置の各分岐が減結合
されているので、システム全体が動作不能になることは
ない。回路の受動状態を低レベルとすることができ、そ
の際に１つの個所に加えられた高レベルは、他のすべて
のステーションへ伝達される。各データ線路の端部の終
端により、不都合な放射特性が最小化される。システム
全体は、可変の遮断周波数を有する低域通過フィルタ特
性を有しており、このことにより高周波の放射を阻止す
ることができる。
本発明により設けられた中央バス分配装置により次の
ことが可能になる。即ち、スター構造におけるこのよう
な中央領域を局所的に著しく制限することができ、した
がって損傷に対する脆さを、ひいてはシステム全体の障
害に対する脆さを著しく小さく抑えることができる。
つまり本発明によれば、自由に往来する双方向の分配
ステーションを構成することができる。これは受信側な
いし送信側のための中央の制御ロジックを必要とせずに
構成でき、これに反して従来のディジタル形式のバス駆
動装置の場合には、常に受信側と送信側の間で切り換え
る必要がある。
各データ線路は両端部において、その抵抗値に関して
整合可能である。線路固有の所望の抵抗値を設定するこ
とができ、このことは有利には放射特性において顕著に
なる。送信側増幅器を所定の出力抵抗と共に構成するこ
とができる。
上述のことから、本発明による回路装置は、例えばス
ター構造に適していることがわかる。基本的に、また基
本的な利点を保持しながら、リング状の回路またはＴ形
の回路を構成することもできる。
さらに本発明の別の実施形態において、スター構造の
場合のために請求項２による構成を設けることができ、
この構成により、付加的な多大な線路コストなしで、中
央のヒューズボックス内にヒューズを取り付けることが
できる。
請求項３による線路の構成により、データ線路は負荷
線路よりも著しく僅かな断面積しか有しなくてよい、と
いうことが考慮される。
請求項４により設けられたサブ分配装置は、30mまで
離して設けることができ、例えば自動車後部のデータ−
負荷分配の役割を担う。
請求項５〜７には、有利な回路技術的構成が示されて
おり、これらの構成は、実施例の記載と関連して説明さ
れる。
次に、図面を参照して実施例に基づき本発明を詳細に
説明する。
第１図は、本発明による回路装置の基本回路図であ
り、第２図は、第１図の部分IIによる、両端部に配置さ
れたバス結合回路を備えたデータ線路を示す図であり、
第３図は、第１図による回路装置で用いられるケーブル
の断面図であり、さらに第４図は、第２図による回路部
分の詳細図である。
本発明による多重回路装置は、迅速なシリアルデータ
交換のためにそれぞれ１つのハードウェアプロセッサ
（CAN）を含む複数個の負荷ステーションVS1〜VS8を有
する。これらの負荷ステーションは、線路L1〜L6を介し
て中央バス分配装置ZVAと接続されている。この種のハ
ードウェア−マイクロプロセッサ（CAN）は、例えば雑
誌“Elektronik−Informationen"、1988年第３号の第46
頁以下に詳細に記載されている。
線路L1〜L8の端部にはそれぞれバス結合回路が設けら
れており、それらは負荷ステーションVS1〜VS8の側では
ステーション回路SN1〜SN8であり、中央分配装置の例で
は分配回路VN1〜VN9である。バス結合回路として用いら
れるステーション回路SNと分配回路VNは、アナログ形式
で構成されている。分配回路VN7〜VN9はサブ分配装置UV
Aとしてまとめられており、これは例えば自動車の後部
における信号−負荷分配のために用いることができる。
第１図による実施例にはスター形の回路構造が示され
ており、この回路構造の場合、分配回路VN1〜VN6を含む
スター接続点を空間的に狭い領域内に、例えばシートバ
ー上に、配置することができる。負荷線路LLはヒューズ
S1〜S6によって、環状線路１および２を備えたスター交
点への接続に関して保護されている。これらのヒューズ
は、中央ヒューズボックス４内に取り付けられている。
線路L1〜L8の各々は、第３図に断面の示されている対
ケーブルとして構成されており、このケーブルは、断面
積の比較的大きな負荷線路LLと断面積の比較的小さなデ
ータ線路LDとを含む。
第２図ないし第４図に個々に示されているステーショ
ン回路SNないし分配回路VNは、互いに逆方向に接続され
た２つのアナログ増幅器OP1ないしOP2を有する。アナロ
グ増幅器位OP1には、出力側に出力抵抗R1が後置接続さ
れており、この抵抗は他方の側で抵抗R6を介してアナロ
グ増幅器OP2の入力側（＋）に接続されている。アナロ
グ増幅器OP2の入力側（−）は、抵抗R5を介してアース
と接続されており、さらに抵抗R4を介してアナログ増幅
器OP2の出力側と、ないしは別の抵抗R3を介して負荷ス
テーションVSへの出力側RXと接続されている。
アナログ増幅器OP1の入力側（−）は、出力側と直接
接続されている。入力側（＋）は、抵抗R2を介して一方
ではアースと接続されており、阻止方向に接続されたダ
イオードD1を介してアナログ増幅器OP2の出力側と、さ
らに負荷ステーションVSからの入力側TXと接続されてい
る。
分配回路VNの場合には、負荷ステーションとの接続を
除いてここまでは一致している構成のほかに、次のよう
に構成されている。即ち、アナログ増幅器OP2の出力側
において、この増幅器の出力側とダイオードD1との間に
直列に接続された２つの抵抗R7、R8が設けられており、
これらの抵抗の間において、線路が抵抗R4を介してアナ
ログ増幅器OP2の入力側（−）へ導かれている。さらに
この場合、トランジスタT1が設けられており、このトラ
ンジスタは、一方ではコレクタ−エミッタ区間を介して
抵抗R8とダイオードD1との間に接続されており、他方で
は発光ダイオードD3を介してアースと接続されている。
このトランジスタのベースは、一方では抵抗R9を介し
て、他方では抵抗10とダイオードD2を介して、アナログ
増幅器２の出力側と接続されており、さらにコンデンサ
C1を介してアースと接続されている。スターポイントの
環状線路２との接続は線路３を介して行われており、こ
の線路は、ダイオードD1と増幅器OP1の入力側（＋）と
の間へ導かれている。データ線路LDは、抵抗R1ないしR6
の開放されてる端部へ導かれている。抵抗R7〜R10とコ
ンデンサC1はRC素子を構成しており、この素子によりト
ランジスタT1のスイッチング点が決定される。
本発明による回路装置は以下のように動作する： 静止状態の場合、すべての入／出力側TX、RX、E/Aに
低レベル信号が加えられる。これは受動的なレベルに相
応する。
回路TX−OP1−R1−R6−OP2−D1のループゲインは１よ
りも小さい。負荷ステーションVSの送信出力側つまりそ
こに設けられたハードウェア−プロセッサの送信出力側
は、オープン−ドレイン回路（オープン−コレクタ）を
有する。
ダイオードD1は、いわゆる回路の“ワイヤード−オア
構造”のために設けられている。つまり高レベル（ドミ
ナントビット）だけしかアクティブに入力結合されな
い。アナログ増幅器OP2の増幅器は、ダイオードD1によ
る過大な減衰を阻止するように動作するので、１よりも
僅かに小さい所要のループゲインに設定調整することが
できる。
送信過程は以下のように経過する： オープン−ドレイン出力側TXを介して、低抵抗で5Vの
高レベルが加えられる。信号はアナログ増幅器OP1（イ
ンピーダンス変換器）の出力側から整合抵抗R1を介して
データ線路LDへ達し、同時にアナログ増幅器OP2を介し
て受信器入力側RXへ帰還する。出力側TXが低レベル信号
を送信すると、つまりTXが高抵抗になると、回路内の電
圧も低減する（ループゲイン＜１）。
受信過程営は以下のように経過する： 前述の送信過程の逆であるとことからすれば、データ
線路LDからの高レベル信号は、E/Aを介して到来して負
荷ステーションSNへ到達すると解される。この時点で
は、アナログ増幅器OP1はまだ低レベル信号を供給して
いる。つまり信号電圧は抵抗R1により降下する。この電
圧は、アナログ増幅器OP2を介してアナログ増幅器OP1の
入力側へ帰還する。この増幅器の出力側は上昇方向へ制
御され、このことにより受信機の入力側において、即ち
アナログ増幅器OP2の入力側において、信号電圧がさら
に上昇する。したがってデータ線路上に上昇する信号が
加わるとただちに、入／出力増幅器OP2ないしOP1は相互
に逆方向に上昇シフトする。信号の上昇速度は、アナロ
グ増幅器OP1ないしOP2の“スルーレート”により規定さ
れている。信号が再び降下すると、回路SN内の電圧も低
下する（ループゲイン＜１）。後縁のダイナミック特性
は、ループゲインのほかに、抵抗R2により制御可能な回
路のRC特性にも依存する。
アナログ構成に基づき、各分配回路VNは相応に動作す
る。つまり出力側TXから出発してアナログ増幅器OP1を
介して、信号は分配回路VNへ到達する。この分配回路VN
は受信器として動作し、信号をスター構造の中心領域内
の線路２へ入力結合する。そして中央分配装置ZVAの他
のすべての分配回路VNは、送信器としてはたらき、信号
をその他の負荷ステーションVSへ転送する。そこにおい
て各ステーション回路SNは再び受信器として動作する。
データ線路LDの整合のために、このデータ線路LDの両
端部に、10Ωよりも小さい低抵抗のインピーダンス変換
器Raが設けられている。このインピーダンス変換器は、
抵抗R1とともに精確な整合のために用いられる。
バスシステムの減結合に関しては、起こり得る２つの
障害形式を区別する必要がある： アースへの短絡は、システムの基本構造ないし基本動
作の点で問題ない。分配回路VN内のダイオードD1は、他
のバスシステムの所属の分岐線路Ｌからのいかなるアー
ス信号も阻止する。
プラス極に対して起こり得る短絡に関しては、抵抗R7
〜R10、コンデンサC1、ダイオードD2、トランジスタT
1、およびダイオードD1により構成された、分配回路VN
内の回路部分が設けられている。
この回路部分は以下のように動作する。ダイオードＤ
のアノードにおいて常に高レベル信号になることにより
−これはプラス極へのデータ線路LDの短絡、アナログ増
幅器の故障、またはハードウェア−プロセッサ（CAN）
の損傷により引き起こされる−バスシステム自体が動作
不能になってしまう。これは、抵抗R9とコンデンサC1か
ら成る積分器を用いてトランジスタT1により阻止され
る。この積分器の時定数に応じてトランジスタT1が導通
状態になり、したがってスタティックな高レベル信号が
アースへ短絡される。ダイオードD1により減結合され
て、他のバスシステムは障害を受けずに動作し続ける。
抵抗R10とダイオードD2との組み合せは、この種の障害
が短期間だけ発生した場合に、分岐路を迅速に接続する
ために設けられている。抵抗R7およびR8はこの種の障害
時に、アナログ増幅器OP2を過負荷から保護し、振動傾
向を阻止する。
有利には前述の回路装置は、スタート−ストップモー
ドを設け、つまりパーキング状態中はバスシステムを遮
断するようにし、何らかの車両機能が操作された場合に
は再び始動するように駆動される。
第４図には、第２図との関連で上記にて詳述した回路
装置が拡張された形で示されている。
抵抗R2、R14およびR15により構成された分圧器を用い
ることにより、低レベル信号のための電圧レベルが1.5V
に高められる。この電圧は、抵抗R17を介してトランジ
スタT3により監視される。トランジスタT2はトランジス
タT3により導通接続され、これにより回路に電流が供給
される。
バスシステムを遮断しようとする場合、すべての負荷
ステーションVSが同時にストップ信号を発生しなければ
ならない。したがって低レベル信号のための電位は、抵
抗R16を介してアースへ導かれ、トランジスタT2およびT
3は電流供給を阻止し、これにより回路が遮断される。
他のすべての負荷ステーションVSにおいて、これと同
じような過程が行われるので、中央分配装置ZVAの給電
電圧は、抵抗R11を介して同様に遮断される。このため
バスシステム全体は電圧消失状態であり、つまりストッ
プ信号を除去しても作用しない。
各負荷ステーションVSは、スタート命令によってバス
システム全体を再起動することができる。その際、まず
最初にダイオードD5と抵抗R13とを介して、固有の回路
が投入接続され、実質的にこれと同時に、ダイオードD4
と抵抗R12とを介して高レベル信号が送出される。この
信号により、抵抗R11を介して中央分配装置ZVAの電流供
給がスタートし、続いて他のすべての負荷ステーション
VSへこの信号が転送されて、これにより抵抗R17を介し
てすべてのステーションがスタートする。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/28

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多重回路装置、例えば自動車の複数個の負
    荷ステーションを制御するための多重回路装置であっ
    て、各ステーションは、迅速なシリアルデータ交換のた
    めのハードウェア−プロセッサ（CAN）と、能動レベル
    と受動レベルで動作するバスシステムを含む駆動回路と
    を有しており、個々のステーションは、例えばスター構
    造のような回路構造を介して接続されている形式の多重
    回路装置において、 各線路（L1〜L8）はその端部に、互いに逆方向に接続さ
    れた第１および第２のアナログ増幅器（OP1,OP2）を含
    むそれぞれ１つの双方向バス結合回路（ステーション回
    路SNないし分配回路VN）を有しており、該双方向バス結
    合回路のうち少なくともいくつかの回路（分配回路VN）
    は、１つのスター形の中央バス分配装置（ZVA）に統合
    されていることを特徴とする多重回路装置。
  2. 【請求項２】前記線路（L1〜L8）に含まれる負荷線路
    （LL）のために、前記中央バス分配装置（ZVA）内に負
    荷用ヒューズ（Ｓ）が設けられている、請求項１記載の
    多重回路装置。
  3. 【請求項３】個々の負荷ステーション（VS）への線路
    （L1〜L8）は、非対称の二心線路として構成されてい
    る、請求項１記載の多重回路装置。
  4. 【請求項４】複数個の分配回路（VN）を含むデータ−負
    荷分配のために少なくとも１つのサブ分配装置（UVA）
    が設けられている、請求項１記載の多重回路装置。
  5. 【請求項５】インピーダンス変換器として動作する前記
    第１のアナログ増幅器（OP1）の出力側に、マッチング
    抵抗（R1）が後置接続されている、請求項１記載の多重
    回路装置。
  6. 【請求項６】前記第２のアナログ増幅器（OP2）の出力
    側に、マイナス極への短絡に対する保護手段として１つ
    のダイオードが後置接続されている、請求項１記載の多
    重回路装置。
  7. 【請求項７】第２のアナログ増幅器（OP2）の出力側と
    ダイオード（D1）との間に、トランジスタ（T1）、ダイ
    オード（D3）、積分器（R7〜R10;C1）、およびダイオー
    ド（D2）を有する、プラス極への短絡に対する保護回路
    が設けられており、前記トランジスタ（T1）は、前記積
    分器（R7〜R10;C1）の時定数に応じて、スタティックな
    高レベル信号をアースへ短絡するようにした、請求項１
    記載の多重回路装置。
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