JP4387917B2 - 車両用通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される各ＥＣＵ間でのデータ通信を行う車両用通信装置に関する。

近年、車両に搭載される電気計装品の増加に伴い、車両には多数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が設けられるようになっている。また、各ＥＣＵ間でのデータ通信を行うために、各ＥＣＵ間には、データ送信用の通信線が配索され、且つ通信線を分岐させるためのジャンクションコネクタ（以下、「Ｊ／Ｃ」という）が設けられている。

図６は、従来における車両用通信装置の構成を示す説明図である。同図に示すように、該車両用通信装置は、起点となるＥＣＵ１０１に対して、Ｊ／Ｃ１０３が連結され、更に、Ｊ／Ｃ１０３を介して２系統に分岐され、それぞれの分岐線は、Ｊ／Ｃ１０４、及びＪ／Ｃ１０５に連結されている。

Ｊ／Ｃ１０４及びＪ／Ｃ１０５にはそれぞれ６個のＥＣＵ１０２が連結されており、更に、Ｊ／Ｃ１０４内の接続点、及びＪ／Ｃ１０５内の接続点は、終端抵抗ＲTを介してグランドに接地されている。

また、起点となるＥＣＵ１０１とＪ／Ｃ１０３とを連結する通信線の距離は４ｍとされ、Ｊ／Ｃ１０３とＪ／Ｃ１０４間、及びＪ／Ｃ１０３とＪ／Ｃ１０５間の通信線の距離は、４．５ｍとされ、Ｊ／Ｃ１０４と各ＥＣＵ２間、及びＪ／Ｃ１０５と各ＥＣＵ２間の通信線の距離は２ｍとされている。

上記のように構成された車両用通信装置において、起点となるＥＣＵ１０１より各ＥＣＵ１０２へ信号を送信すると、オン状態（ドミナント）からオフ状態（レセッシブ）に切り替わる際に、信号波形が上下に大きく振動する、いわゆるリンギングが生じることがある。

図７，図８は、ＥＣＵ１０１より信号を送信した際の、各部位における信号波形を示す特性図であり、図７に示す曲線Ｓ１０１は、ＥＣＵ１０１の出力端子に発生する電圧、曲線Ｓ１０２はＪ／Ｃ１０４に発生する電圧、図８に示す曲線Ｓ１０３はＥＣＵ１０２の入力端子に発生する電圧を示している。

図７，８において、時刻ｔ１０１にて送信信号の出力をオフ状態からオン状態に切り換えると、ＥＣＵ１０１の出力信号は一定の電圧レベルに達して、所望の信号を他のＥＣＵ１０２に送信する。

また、時刻ｔ１０２にてオン状態からオフ状態に切り換えると、送信信号の出力がオフとされるものの、ＥＣＵ１０１の出力端子の波形Ｓ１０１は、リンギングにより電圧波形が大きく上下に振幅し、次回オンとされる時刻ｔ１０３の時点まで振幅が生じたままとなっている。

これに伴い、Ｊ／Ｃ１０４に生じる電圧、及び受信側となるＥＣＵ１０２の入力端子に生じる電圧は、図７の曲線Ｓ１０２、図８の曲線Ｓ１０３に示すように、緩やかな振幅を有したまま振動を継続した波形となる。これは、Ｊ／Ｃ１０４内の接続点が、ＥＣＵ１０１とＪ／Ｃ１０４との間に発生する定在波の「節」となることに起因するものである。このようなリンギングが生じると、各ＥＣＵ１０１，１０２間での通信信号にエラーが発生し、通信精度が低下するというトラブルが生じる。

また、上記したように、リンギングはＪ／Ｃ１０４が定在波の「節」となることにより発生するので、必ず発生するというものではなく、ＥＣＵとＪ／Ｃとを結ぶ通信線の距離、Ｊ／Ｃ１０４，１０５に連結する終端抵抗ＲTの大きさ、Ｊ／Ｃ１０４，１０５に連結するＥＣＵ１０２の個数等に基づく各種の条件により、特性インピーダンスが変化し、この特性インピーダンスの大きさに応じて、大きくリンギングが発生する場合や全くリンギングが発生しないことが起こり得る。

従って、リンギングの発生しない条件をある程度予測して、車両内にＥＣＵ１０１，１０２、Ｊ／Ｃ１０３〜１０５、及び通信線の距離等を決定することにより、リンギングの発生を防止することができるが、実際には、搭載する車両毎に通信線の距離が変化したり、ＥＣＵの増設等に起因して特性インピーダンスが変化し、リンギングが発生してしまう場合がある。

そこで、リンギングの発生を確実に防止する手法として、例えば、特開２０００−１５１１５３号公報（特許文献１）に記載されているように、バスラインを駆動させるために、各バスラインにそれぞれドライバーを接続することにより、特性インピーダンスの変化を抑制する方法が提案されている。
特開２０００−１５１１５３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載されたものでは、各バスラインにそれぞれドライバーを搭載する必要があるので、装置規模が大型化し、且つコストアップにつながるという問題が生じる。

この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でリンギングの発生を防止することのできる車両用通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、送信ノードと、該送信ノードと通信線及び一つの通信線を複数系統に分岐する分岐手段を介して連結された複数の受信ノードとを備える車両用通信装置において、前記分岐手段は、一端が前記通信線と接続され、他端が前記複数の受信ノードと接続される遅延回路を備え、該遅延回路の一端側をグランドに接地する第１の終端抵抗を配設し、前記遅延回路の他端側をグランドに接地する第２の終端抵抗を配設したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記第１の終端抵抗と第２の終端抵抗は、抵抗値が同一であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記遅延回路は、抵抗、コイル、及びコンデンサのうちの少なくとも一つを用いて構成されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記遅延回路は、所定長さを有する電線であることを特徴とする。

請求項１の発明では、分岐手段に遅延回路を設け、該遅延回路の一端側を第１の終端抵抗を介してグランドに接地し、遅延回路の他端側を第２の終端抵抗を介してグランドに接地するので、分岐手段が、該分岐手段と送信ノードとを結ぶ通信線に定在波を発生させるための「節」となることを防止することができ、リンギングの発生を防止することができる。

請求項２の発明では、第１の終端抵抗と第２の終端抵抗の抵抗値を同一とすることにより、抵抗値の設定及び回路への配置を容易とすることができる。

請求項３の発明では、遅延回路を構成する素子として、抵抗、コイル、コンデンサを用いるので、該遅延回路を簡単な素子で構成することができ、装置の小型化、省スペース化を図ることができる。また、安価に構成することができる。

請求項４の発明では、ワイヤーハーネス等の電線を用いて遅延回路を構成するので、連結が容易であり、取り付け時の作業性を簡素化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用通信装置の構成を示す説明図である。同図に示すように、この車両用通信装置は、起点となるＥＣＵ（送信ノード）１と、その他の各ＥＣＵ（受信ノード）２との間でデータの通信を行うものであり、ＥＣＵ１は、通信線１１を介してジャンクションコネクタ（以下、「Ｊ／Ｃ」という）３に接続され、更に、該Ｊ／Ｃ３は、２系統に分岐され、それぞれ通信線１２を介してＪ／Ｃ（分岐手段）４，５に接続されている。

ＥＣＵ１としては、例えば車両に搭載されるメータＥＣＵが挙げられ、ＥＣＵ２としては、例えば、ドアＥＣＵ、センサＥＣＵ、ステアリングＥＣＵ、ワイパーＥＣＵ、ヨーレートＥＣＵ等が挙げられる。

Ｊ／Ｃ４は、遅延回路６を有しており、該遅延回路６の一端（これを点Ｐ１とする）は通信線１２と接続され、更にこの点Ｐ１は終端抵抗ＲT1（第１の終端抵抗）を介してグランドに接地されている。また、遅延回路６の他端（これを点Ｐ２とする）は６系統に分岐され、通信線１３を介して６個のＥＣＵ２に接続されると共に、この点Ｐ２は終端抵抗ＲT2（第２に終端抵抗）を介してグランドに接地されている。

同様に、Ｊ／Ｃ５は、遅延回路７を有しており、その一端は通信線１２と接続され、更にこの接続点は終端抵抗ＲT1（第１の終端抵抗）を介してグランドに接地されている。また、遅延回路７の他端は６系統に分岐され、通信線１３を介して６個のＥＣＵ２に接続されると共に、この接続点は終端抵抗ＲT2（第２に終端抵抗）を介してグランドに接地されている。なお、２つの終端抵抗ＲT1、ＲT2は、それぞれ、従来例で示した図６の終端抵抗ＲTの２倍の抵抗値を有している。従って、２つの終端抵抗ＲT1、ＲT2の並列合成抵抗値は、ＲTと等しくなる。

また、起点となるＥＣＵ１とＪ／Ｃ３とを連結する通信線１１の距離は４ｍとされ、Ｊ／Ｃ３とＪ／Ｃ４との間、及びＪ／Ｃ３とＪ／Ｃ５との間の通信線１２の距離は４．５ｍとされ、Ｊ／Ｃ４と各ＥＣＵ２との間、及びＪ／Ｃ５と各ＥＣＵ２との間の通信線１３の距離は２ｍとされている。また、遅延回路６，７は、通信線０．６ｍと同等となるインピーダンスを有するように、抵抗、コイル、コンデンサ等の素子にて構成されている。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る車両用通信装置の作用について説明する。ＥＣＵ１より送信信号を出力すると、この出力信号は、通信線１１、Ｊ／Ｃ３、通信線１２、Ｊ／Ｃ４，５、通信線１３を介して各ＥＣＵ２に伝送される。

図２に示す曲線Ｓ１は、ＥＣＵ１より送信信号を出力した際の、通信線１１に生じる信号波形、図３に示す曲線Ｓ２は、遅延回路６と通信線１２との接続点Ｐ１における信号波形、図４に示す曲線Ｓ３は、遅延回路６と通信線１３との接続点Ｐ２における信号波形、そして図５に示す曲線Ｓ４は、ＥＣＵ２の入力端子における信号波形を示している。そして、各信号波形は、横軸が時間、縦軸が電圧レベルを示している。

図２における時刻ｔ１にて、ＥＣＵ１よりの信号の送信をオフ状態からオン状態に切り換えると、ＥＣＵ１よりの信号の送信が開始される。その後、時刻ｔ２にて送信をオフに切り換えると、曲線Ｓ１に示すように、信号波形がマイナス方向、及びプラス方向にそれぞれ１回ずつ大きく振幅した後、急激に減衰して０ボルトとなっている。

即ち、図７の曲線Ｓ１０１に示した従来例と比較すると、リンギングにより生じる信号波形が急速に収束していることが理解される。また、図３〜図５に示す曲線Ｓ２〜Ｓ４に示すように、点Ｐ１における信号波形、点Ｐ２における信号波形、及びＥＣＵ２の入力端子に生じる信号波形も同様に、急速に収束してほぼ０ボルトに達している。

つまり、本実施形態に係る車両用通信装置では、ＥＣＵ１よりの信号の送信をオンからオフに切り換える際に発生するリンギングを抑制することができる。

これは、点Ｐ１と点Ｐ２との間に遅延回路６を設け、且つ、点Ｐ１を終端抵抗ＲT1を介してグランドに接地し、点Ｐ２を終端抵抗ＲT2を介してグランドに接地するので、各終端抵抗ＲT1，ＲT2間（即ち、点Ｐ１，Ｐ２間）にインピーダンスが生じることになり、その結果、Ｊ／Ｃ４が、ＥＣＵ１とＪ／Ｃ４とを連結する通信線１１，１２に生じる定在波の「節」とならないようにしているからである。

このようにして、本実施形態に係る車両用通信装置では、Ｊ／Ｃ４内に遅延回路６を設け、遅延回路６の一端Ｐ１を終端抵抗ＲT1を介して接地し、他端Ｐ２を終端抵抗ＲT2を介して接地するので、ＥＣＵ１とＪ／Ｃ３間に定在波が発生することを防止することができる。これにより、リンギングの発生を効果的に抑制することができる。

なお、上記では、Ｊ／Ｃ４について説明したが、Ｊ／Ｃ５も同様に、遅延回路７を設けることにより、リンギングの発生を防止することができる。従って、通信エラーの発生を著しく低減することができ、通信精度を飛躍的に向上させることができる。

また、上記した実施形態では、Ｊ／Ｃ４内に抵抗、コイル、コンデンサ等の素子を用いて形成される遅延回路６を設ける例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワイヤーハーネス等の電線を実際に配索し、これを遅延回路として使用することができる。この場合には、ワイヤーハーネスが有する特性インピーダンスが、遅延回路６の役目を果たすことになる。

以上、本発明の車両用通信装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した実施形態では、２つの終端抵抗ＲT1とＲT2の抵抗値が同一であるように設定したが、必ずしも同一である必要はない。

車両に搭載される各ＥＣＵ間での通信精度を向上させる上で極めて有用である。

本発明の一実施形態に係る車両用通信装置の構成を示す回路図である。 図１に示すＥＣＵ１の出力端子に生じる電圧波形を示す特性図である。 図１に示す点Ｐ１に生じる電圧波形を示す特性図である。 図１に示す点Ｐ２に生じる電圧波形を示す特性図である。 図１に示すＥＣＵ２の入力端子に生じる電圧波形を示す特性図である。 従来における車両用通信装置の構成を示す回路図である。 図６に示すＥＣＵ１０１の出力端子に生じる電圧波形、及びＪ／Ｃ１０４に生じる電圧波形を示す特性図である。 図６に示すＥＣＵ１０２の入力端子に生じる電圧波形を示す特性図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ（送信ノード）
２ ＥＣＵ（受信ノード）
３ ジャンクションコネクタ（Ｊ／Ｃ）
４，５ ジャンクションコネクタ（分岐手段；Ｊ／Ｃ）
６，７ 遅延回路
１１〜１３ 通信線
ＲT1 終端抵抗
ＲT2 終端抵抗

Claims (4)

1. 送信ノードと、該送信ノードと通信線及び一つの通信線を複数系統に分岐する分岐手段を介して連結された複数の受信ノードとを備える車両用通信装置において、
   前記分岐手段は、一端が前記通信線と接続され、他端が前記複数の受信ノードと接続される遅延回路を備え、該遅延回路の一端側をグランドに接地する第１の終端抵抗を配設し、前記遅延回路の他端側をグランドに接地する第２の終端抵抗を配設したことを特徴とする車両用通信装置。
2. 前記第１の終端抵抗と第２の終端抵抗は、抵抗値が同一であることを特徴とする請求項１に記載の車両用通信装置。
3. 前記遅延回路は、抵抗、コイル、及びコンデンサのうちの少なくとも一つを用いて構成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用通信装置。
4. 前記遅延回路は、所定長さを有する電線であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用通信装置。
   

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