JP4575069B2 - 車両用電源重畳多重通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される各機器に電力を供給する電源線に、各電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ；Electronic Control Unitという）間での通信データを重畳して通信を行う車両用電源重畳多重通信システムに関する。

近年における車両では、例えば、特開２００４−１２７４０号公報に開示されているように、各種ＥＣＵ間でのデータ通信を行うために、電源重畳多重通信システムが提案されている。

電源重畳多重通信システムは、車載されたＥＣＵに電力を供給するために配索される電源線に、各ＥＣＵ間での通信データを重畳することにより、各ＥＣＵ間を接続するハーネスの本数を削減することができる。

図１０は、電源重畳多重通信システムの電源線に接続されるＥＣＵの構成を示すブロック図である。図示のようにＥＣＵ１０１は、電源線１０５に連結されており、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調による送信回路１０２と、ＡＳＫ復調による受信回路１０３と、送信回路１０２及び受信回路１０３によるデータの送受信を制御すると共に、車両に搭載される負荷（図示省略）を制御するＣＰＵ１０４とを備えている。

更に、ＥＣＵ１０１に駆動用の電圧（例えば、１２Ｖ）を供給するための電源線１０５と送信回路１０２及び受信回路１０３との間に設けられるバンドパスフィルタ１０６と、電源線１０５を介して供給される駆動用の電圧を、所望のレベルの電圧に変換する電源回路１０７とを備えている。

そして、データを送信する際には、ＣＰＵ１０４より送信データ、搬送波、送信許可信号、スタンバイ信号が送信回路１０２に出力され、該送信回路１０２によるＡＳＫ変調により送信データが生成されて電源線１０５に重畳される。

他方、電源線１０５に重畳されている他のＥＣＵより送信された送信データを受信する際には、この送信データがバンドパスフィルタ１０６を介して、受信回路１０３に取り込まれ、ＡＳＫ復調されて受信データを得ることができる。

また、昨今においては、車載されるＥＣＵが増加傾向にあり、複数の通信エリアを設定して、各通信エリア内でＰＬＣ装置を用いた電源重畳多重通信を行うようにしている。ここで、ＰＬＣ（Power line Communication）とは、電源線に通信データを重畳することにより、専用通信線なしで通信を可能とする方式である。図１１は、電源線１０５に対して、第１の通信エリア１０８ａ、及び第２の通信エリア１０８ｂが設定されている場合の配線図である。

同図に示すように、第１の通信エリア１０８ａは、電源線１０５と接続されるＪ／Ｃ（ジャンクションコネクタ）１０９を備えており、該Ｊ／Ｃ１０９から分岐される複数の分岐電源線１１０は、マスタ局となるＥＣＵ１０１ａ、及びスレーブ局となる複数のＥＣＵ１０１ｂと連結されている。更に、各ＥＣＵ１０１ｂは、制御対象となる負荷１１１と連結されている。また、第２の通信エリア１０８ｂについても同様の構成を有している。

そして、上述したように、第１の通信エリア１０８ａでは、マスタ局となるＥＣＵ１０１ａ、及びスレーブ局となる各ＥＣＵ１０１ｂとの間で、分岐電源線１１０を介したデータ通信が行われる。
特開２００４−１２７４０号公報

しかしながら、図１１に示した如くの、複数の通信エリア１０８ａ，１０８ｂを備えるシステムにおいては、２つの通信エリア１０８ａ，１０８ｂが隣接して配置されている場合には、第１の通信エリア１０８ａの中で通信しているデータが、各通信エリア１０８ａ，１０８ｂを連結する電源線１０５を介して第２の通信エリア１０８ｂの中に進入してしまうことがあり、第２の通信エリア１０８ｂ内での通信を妨害してしまうという問題がある。

また、これとは反対に、第２の通信エリア１０８ｂの中で通信しているデータが電源線１０５を介して第１の通信エリア１０８ａの中に進入することがあり、第１の通信エリア１０８ａ内での通信を妨害してしまうという問題がある。

この問題を解決するために、第１の通信エリア１０８ａと第２の通信エリア１０８ｂを結ぶ電源線１０５の、＋Ｂ線（プラス側配線）とグランド線（マイナス側配線）のうちのいずれか一方に、コイル或いはコンデンサ等のリアクタンス素子を介置することにより、フィルター機能を発揮させ、データの混入を防止する方法が容易に考えられるが、このような構成を採ると、素子を追加する必要があり、装置規模が拡大化し且つコストアップにつながるので、実用的ではない。

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、複数の通信エリアが隣接して配置された場合であっても、各通信エリア間でのデータの混入を防止することのできる車両用電源重畳多重通信システム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、複数の通信エリアと、前記各通信エリア間を連結すると共に、車載されたバッテリと連結されて前記各通信エリアに電力を供給する電源線と、前記電源線と連結され、該電源線にて供給された電力を、前記各通信エリア内に設けられた電子制御ユニットに供給する分岐電源線と、を有し、前記分岐電源線に通信データを重畳することにより、前記電源線を介して前記各電子制御ユニット間でのデータ通信を行うようにした車両用電源重畳多重通信システムにおいて、前記電源線は、プラス極の電線である＋Ｂ線とマイナス極の電線であるグランド線とを有し、且つ、前記＋Ｂ線と前記グランド線の配線距離が異なり、このうち長い方の電線を迂回させることにより、前記電源線の一部において、前記長い方の電線に、各通信エリア間での通信データの進入を防止できる程度のインダクタンスが生じる程度に、前記＋Ｂ線と前記グランド線を離間して配置することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記複数の通信エリアは、車両のドア内通信に用いるドア内通信エリアと、パワーシート内通信に用いるパワーシート内通信エリアを有し、前記ドア内通信エリアと前記パワーシート内通信エリアを連結する前記電源線の、前記＋Ｂ線及びグランド線のうちの、一方がシート内に配索されることにより、それぞれの配線距離が異なるように設定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記グランド線は、車体の金属部分を用い、前記＋Ｂ線の一部を、前記車体の金属部分から遠ざけることにより、前記＋Ｂ線と前記グランド線との配線距離が異なるようにすることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記複数の通信エリアは、車両の前側を通信する前側通信エリアと、車両の後側を通信する後側通信エリアを有し、前記前側通信エリアと前記後側通信エリアとを連結する前記電源線の、前記＋Ｂ線は、前記車体の金属部分に沿って配索されると共に、車両のコンソール部分で前記車体の金属部分から遠ざけることを特徴とする。

本願請求項１の発明では、電源線を構成する＋Ｂ線とグランド線とを、その一部において離間して配置するので、この部分でインダクタンスが発生し、該インダクタンスのフィルタ作用により、各通信エリア間でのデータの進入が遮断されるので、各通信エリア間での通信データの進入を防止することができる。これにより、各通信エリア内で高品質な通信が可能となる。また、通信データの進入を阻止するためにコイル等のリアクタンス素子を用いる必要がないので、構成の簡素化、コストダウンを図ることができる。

また、＋Ｂ線とグランド線の長さが異なるようにし、このうち長い方の電線を短い方の電線に対して迂回させることにより、２つの電線を離間させるので、配索作業が容易となる。

請求項２の発明では、ドア内通信エリアとパワーシート内通信エリアとの間での通信データの進入を確実に防止することができる。また、シートの内部に＋Ｂ線またはグランド線を配索するので、迂回させた部分が外部に露出することなく、見栄えを良くすることができる。

また、グランド線として、ボデー等の車体を構成する金属部分を用い、＋Ｂ線をこの金属部分に沿って配索すると共に、その一部において、金属部分から離間させるので、請求項１と同様に各通信エリア間での通信データの進入を防止して高品質なデータ通信が可能となり、且つ、長距離間を連結する場合のグランド線としてボデーを用いる場合においても、確実に通信データの進入を防止することができる。

また、車両の前側に設けられた前側通信エリアと、車両の後側に設けられた後側通信エリアとの間を連結する電源線を構成するグランド線を、車体の金属部分とし、コンソールを用いて＋Ｂ線を迂回させるので、＋Ｂ線の配索が容易となり、作業性が向上する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係る車両用電源重畳多重通信システムでは、車両内に搭載される各通信エリア間を連結する電源線の一部において、＋Ｂ線とグランド線を離間させることにより、インダクタンスを発生させ、フィルタの役目を果たすことにより、各通信エリア間での通信データの進入を防止する。

即ち、電源線は、プラス極となる＋Ｂ線と、マイナス極となるグランド線の２本の電線から成り、通常はこの２本の電線は平行して車両内部に配索されるが、本実施形態では、この配索区間の一部にて２本の電線を離間させることにより、実質的に電線内にコイル等のリアクタンス素子を取り付けた場合と同等となる状態を形成し、各通信エリア間での通信データの進入を防止する。

以下、インダクタンスが生じる原理について説明する。図２（ａ）に示すように、＋Ｂ線とグランド線（ＧＮＤ線）が平行に配索されている状態から、同図（ｂ）に示すように、＋Ｂ線をグランド線よりも長くし、その一部において＋Ｂ線を迂回させると、＋Ｂ線に電流が流れることにより生じる磁界と、グランド線に電流が流れることにより生じる磁界が相違し、結果として、同図（ｃ）に示すように、１巻のコイルと同等の役目を果たすことになる。

また、このときに生じるインダクタンスＬ（Ｈ）の大きさは、図３に示すように、＋Ｂ線とグランド線の一部を離間した際に、以下の（１）式にて示すことができる。

Ｌ（Ｈ）＝ｋ＊ｕ＊Ｓ＊ｎ2／ｘ ・・・（１）
但し、Ｈはインダクタンスの単位（ヘンリー）、ｋは長岡係数、ｕは（真空の透磁率）＊（比透磁率）、Ｓはコイルの断面積、ｎはコイルの巻き数、ｘはコイルの長さである。

そして、上記（１）式を用いると、図３に示す２線間の距離が１０［ｃｍ］，線径１．２５［ｍｍ］のときのインダクタンスは３１７［ｎＨ］、距離が２０［ｃｍ］，線径１．２５［ｍｍ］のときのインダクタンスは６６２［ｎＨ］となる。

図４は、互いに異なる通信エリアに設けられたＰＬＣ装置１ａ，１ｂ間に配索される電源線２を示す説明図であり、同図（ａ）は接続状態を示し、同図（ｂ）は等価回路を示している。即ち、電源線２は、抵抗Ｒ１、インダクタンスＬ１、及び静電容量Ｃ１からなる特性インピーダンスを有している。

図５は、図４に示した電源線２を構成する２本の電線が平行に配索された場合に対し、＋Ｂ線を離間した場合を示しており、（ａ）は接続状態を示し、（ｂ）、（ｃ）は等価回路を示している。

そして、同図（ａ）に示すように、＋Ｂ線の距離をグランド線の距離よりも長く設定し、＋Ｂ線の一部をグランド線に対して迂回させると、同図（ｂ）に示すように、＋Ｂ線にインダクタンスＬが生じることになり、結果として、同図（ｃ）に示すように＋Ｂ線にインダクタンスＬを挿入したものと同等の役目を果たすことになる。

本実施形態では、この原理を用いることにより、２つの通信エリア（ＰＬＣ装置）間を接続する電源線２にインダクタンスを発生させ、これをフィルタとして機能させて、各通信エリア間での通信データの進入を防止する。

以下、具体的な実施例について説明する。図１は、車両に搭載されるドア５内に配置されるドア内通信エリア３と、シート６内に配置されるパワーシート内通信エリア４とを、電源線２を用いて連結する場合の説明図である。

ドア内通信エリア３内には、ジャンクションコネクタ８と、該ジャンクションコネクタ８から分岐して接続されるパワーウインド制御用のＥＣＵ、ドアミラー制御用のＥＣＵ、ドアロック用のＥＣＵ等の各ＥＣＵ１０が配置され、バッテリ（図示省略）より出力される電源電圧が、電源線２及び分岐電源線１２を介して各ＥＣＵ１０に供給される。更に、各分岐電源線１２に、各ＥＣＵ１０間での通信データを重畳することにより、データ伝送が行われる。

また、パワーシート内通信エリア４内には、ジャンクションコネクタ９と、該ジャンクションコネクタ９から分岐して接続されるパワーシートスイッチ制御用のＥＣＵ、駆動モータ制御用のＥＣＵ等の各ＥＣＵ１１が配置され、バッテリより出力される電源電圧が電源線２及び分岐電源線１３を介して各ＥＣＵ１１に供給される。更に、各分岐電源線１３に各ＥＣＵ１１間での通信データを重畳することにより、データ伝送が行われる。

また、２つの通信エリア３，４を連結する電源線２には、ジャンクションボックス７が設けられている。そして、このジャンクションボックス７とパワーシート内通信エリア４との間の電源線２を構成するグランド線（ＧＮＤ線）は、シート６の着座部分の側方に配索されて、ジャンクションコネクタ９に接続され、＋Ｂ線は、シート６の着座部分の内部、及び背もたれ部分の内部に配索されて、ジャンクションコネクタ９に接続されている。

従って、この部分で＋Ｂ線の距離とグランド線の距離が相違しており、上述した原理に基づいて、電源線２にインダクタンスが生じる。これにより、ドア内通信エリア３とパワーシート内通信エリア４との間で、通信データが進入することを防止することができる。

図６は、他の実施例を示す構成図である。同図は、車両の運転席及び助手席の部分を上方から見た模式図である。この実施例では、運転席側のパワーシート内通信エリア４と、助手席側のドア内通信エリア３を電源線２で連結する場合を示している。この実施例では、ジャンクションボックス２９と、パワーシート側のジャンクションコネクタ９とを連結する電源線２の＋Ｂ線をコンソール１４の後側に引き回し、グランド線をコンソール１４の前側に引き回すことにより、この部分で＋Ｂ線とグランド線とが離間するようにしている。

従って、図１に示した実施例と同様に、電源線２にインダクタンスを発生させることができ、ドア内通信エリア３とパワーシート内通信エリア４との間で、通信データが進入することを防止することができるのである。

このようにして、本実施形態に係る車両用電源重畳多重通信システムでは、＋Ｂ線をグランド線よりも長くし、電源線２の配索区間の一部において、＋Ｂ線をグランド線から離間させるようにしたので、この部分で電源線２にインダクタンスを発生させることができる。そして、このインダクタンスのフィルタ作用により、２つの通信エリア間での、電源線２を経由した通信データの進入を阻止することができるので、互いに隣接した通信エリア間でのデータの混入を回避し、高品質な通信が可能となる。

また、コイル等のリアクタンス素子を別途設ける必要がないので、構成を簡素化し、且つコストダウンを図ることができる。

なお、本実施形態では、＋Ｂ線とグランド線の長さが異なるようにして、各電線を異なる経路に配索する場合について説明したが、２つの電線を同一長さとして２本を平行配置し、このうち一部において２本の電線が離間するように配索するようにしても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態では、電源線２のグランド線として電線を用いる場合について説明したが、本実施形態では、電線を用いずに、車体を構成する金属部分（ボデー）をアース、即ちグランド線として使用する場合について説明する。

図７は、互いに異なる通信エリアに設けられたＰＬＣ装置１ａ，１ｂ間に配索される電源線２を示す説明図であり、同図（ａ）は接続状態を示し、同図（ｂ）は等価回路を示している。同図（ａ）に示すように、グランド線は、車両のボデーとされている。そして、同図（ｂ）に示すように、電源線２は、抵抗Ｒ１、インダクタンスＬ１、及び静電容量Ｃ１からなる特性インピーダンスを有している。

図８は、図７に示した如くの＋Ｂ線とボデーからなる電源線で、その一部において＋Ｂ線をボデーから離間させた場合を示しており、（ａ）は接続状態を示し、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ等価回路を示している。

そして、同図（ａ）に示すように、＋Ｂ線の距離をボデーから離間させると、同図（ｂ）に示すように、＋Ｂ線にインダクタンスＬが生じることになり、結果として、同図（ｃ）に示すように＋Ｂ線にインダクタンスＬを挿入したものと同等の役目を果たすことになる。

このような構成により、上述した第１の実施形態と同様に、各通信エリア間（ＰＬＣ装置１ａ，１ｂ間）にインダクタンスによるフィルター機能が作用し、通信エリア間での通信データの進入を防止することができる。

図９は、車両の前側に設けられる各ＥＣＵ２１間でのデータ通信を行う前側通信エリア２５と、車両の後側に設けられる各ＥＣＵ２４間でのデータ通信を行う後側通信エリア２６との間を電源線２を用いて連結する構成を示す説明図である。

前側通信エリア２５は、ジャンクションコネクタ２２と、該ジャンクションコネクタ２２から分岐電源線２７を介して連結される各ＥＣＵ２１を備えている。

また、後側通信エリア２６は、ジャンクションコネクタ２３と、該ジャンクションコネクタ２３から分岐電源線２８を介して連結される各ＥＣＵ２４を備えている。ＥＣＵ２４としては、ストップランプ制御用のＥＣＵ、リヤワイパー制御用のＥＣＵ、ドアオープナーモータ制御用のＥＣＵ、バックランプ制御用のＥＣＵ、マスタ用のＥＣＵ等がある。

そして、ジャンクションコネクタ２２は、ジャンクションボックス７に連結され、且つ、ジャンクションボックス７とジャンクションコネクタ２３は、電源線２を介して連結されている。

電源線２は、前述したように、＋Ｂ線とグランド線としてのボデーからなっている。つまり、電源のマイナス極側は、車体の金属部分を介して連結されている。そして、＋Ｂ線は、ボデーに沿って配索されると共に、その一部であるコンソール１４の部分で該コンソール１４の上側に引き回されることにより、ボデーと離間されている。従って、上述した原理に基づき、この部分でインダクタンスが生じることになり、フィルタ機能が発揮されて、前側通信エリア２５と後側通信エリア２６の間でのデータの進入を防止することができる。

このようにして、本実施形態に係る車両用電源重畳多重通信システムでは、電源線２を構成する＋Ｂ線と、グランド線としてのボデーが一部で離間されるので、上述した第１の実施形態と同様に、各通信エリア２５，２６間にて高品質なデータ通信を行うことができるようになる。

また、本実施形態では、グランド線として、車両の金属部分であるボデーを利用しているので、車両の前側、後側といったように、電源線２の配索距離が長い場合に極めて有用である。

以上、本発明の車両用電源重畳多重通信システム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。

２つの通信エリア間での通信データの進入を阻止する上で極めて有用である。

本発明の第１の実施形態に係る車両用電源重畳多重通信システムの構成を示す説明図である。 電源線を構成する＋Ｂ線をグランド線よりも長くしたときに発生する磁界の様子を示す説明図である。 電源線を構成する＋Ｂ線とグランド線を離間させた様子を示す説明図である。 第１の実施形態に係り、＋Ｂ線とグランド線を平行配置したときの接続状態、及び等価回路を示す説明図である。 第１に実施形態に係り、＋Ｂ線をグランド線から離間して配置したときの接続状態、及び等価回路を示す説明図である。 第１の実施形態に係る車両用電源重畳多重通信システムの他の構成を示す説明図である。 第２の実施形態に係り、＋Ｂ線をグランド線としてのボデーに沿って配置したときの接続状態、及び等価回路を示す説明図である。 第２の実施形態に係り、＋Ｂ線をボデーから離間して配置したときの接続状態、及び等価回路を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用電源重畳多重通信システムの構成を示す説明図である。 電源多重通信システムの構成を示すブロック図である。 互いに隣接して設けられる２つの通信エリア、及び一方の通信エリア側での通信データが他方の通信エリアに進入する様子を示す説明図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ＰＬＣ装置
２ 電源線
３ ドア内通信エリア
４ パワーシート内通信エリア
５ ドア
６ シート
７，２９ ジャンクションボックス
８，９ ジャンクションコネクタ
１０，１１ ＥＣＵ
１２，１３ 分岐電源線
１４ コンソール
２１，２４ ＥＣＵ
２２，２３ ジャンクションコネクタ
２５ 前側通信エリア
２６ 後側通信エリア
２７，２８ 分岐電源線
１０１ ＥＣＵ
１０１ａ マスタ局
１０１ｂ スレーブ局
１０２ 送信回路
１０３ 受信回路
１０４ ＣＰＵ
１０５ 電源線
１０６ バンドパスフィルタ
１０７ 電源回路
１０８ａ 第１の通信エリア
１０８ｂ 第２の通信エリア
１０９ Ｊ／Ｃ（ジャンクションコネクタ）
１１０ 分岐電源線
１１１ 負荷

Claims (2)

1. 複数の通信エリアと、
   前記各通信エリア間を連結すると共に、車載されたバッテリと連結されて前記各通信エリアに電力を供給する電源線と、
   前記電源線と連結され、該電源線にて供給された電力を、前記各通信エリア内に設けられた電子制御ユニットに供給する分岐電源線と、を有し、
   前記分岐電源線に通信データを重畳することにより、前記電源線を介して前記各電子制御ユニット間でのデータ通信を行うようにした車両用電源重畳多重通信システムにおいて、
   前記電源線は、プラス極の電線である＋Ｂ線とマイナス極の電線であるグランド線とを有し、且つ、前記＋Ｂ線と前記グランド線の配線距離が異なり、このうち長い方の電線を迂回させることにより、前記電源線の一部において、前記長い方の電線に、各通信エリア間での通信データの進入を防止できる程度のインダクタンスが生じる程度に、前記＋Ｂ線と前記グランド線を離間して配置することを特徴とする車両用電源重畳多重通信システム。
2. 前記複数の通信エリアは、車両のドア内通信に用いるドア内通信エリアと、パワーシート内通信に用いるパワーシート内通信エリアを有し、
   前記ドア内通信エリアと前記パワーシート内通信エリアを連結する前記電源線の、前記＋Ｂ線及びグランド線のうちの、一方がシート内に配索されることにより、それぞれの配線距離が異なるように設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源重畳多重通信システム。

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