JP5387170B2 - 断線異常検出装置 - Google Patents
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また、車両においては、例えばエアコンやパワーステアリングなどの大きな負荷電流を必要とするアクチュエータの動作によって電流変動が生じることがあり、これに起因して、伝送路に接続する通信装置においてグランド電位が0[V]よりも高電位になってしまういわゆるグランド浮きが生じる場合がある。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、2本の通信線の電位差を用いた差動信号によって通信がなされる多重通信システムの断線異常を検出する断線異常検出装置において、誤検出を抑制して検出精度を向上させることをより簡単な構成で実現することを目的とする。
無効化手段は、第1通信線の電位と第2通信線の電位とを検出して比較し、両者の電位差が所定値以上の場合に判定手段の判定を無効にする。
第2のコンパレータは、第2通信線の電位と第2の比較電位とを比較し、その比較結果を出力する。
第3のコンパレータは、第1通信線の電位と第2通信線の電位とを検出して比較し、その比較結果を出力する。
第2の論理回路は、第2のコンパレータからの信号と第3のコンパレータからの信号とが入力されるように構成される。
まず、第1の比較電位は、第1通信線の電位が正常状態でとり得る範囲内の電位(仕様の範囲内の電位)の下限値としておく。第1通信線の電位は本来であれば第1の比較電位以下とはならないが、第1通信線に断線が生じてその第1通信線の電位が第2通信線の電位に引っ張られたならば(マイナス側に引っ張られたならば)、第1通信線の電位は第1の比較電位以下となり得る。第1のコンパレータは、第1通信線の電位が第1の比較電位以下となったことを検出して、異常を表す信号を出力する(例えばハイレベルの信号を出力し得る)。言い換えると、第1通信線に断線異常が生じたことを検出して異常を表す信号(例えばハイレベルの信号)を出力するものである。
次に、例えばドミナント状態において第1通信線の電位が第1の比較電位以下となったような場合について説明する。このような場合、前述のように第1のコンパレータから異常を表す信号(例えばハイレベルの信号)が出力され、その出力信号は第1の論理回路に入力される。
例えば、断線以外の原因、即ちノイズやグランド浮きの問題によって、第1通信線の電位が第1の比較電位以下となる異常が生じたり第2通信線の電位が第2の比較電位以上となる異常が生じることも想定され、特にドミナント状態でこのような異常は生じやすい。本発明のように、ドミナント状態であることにより断線異常の判定が無効とされれば、上記のような、断線以外の原因による電位の変動に基づいて断線異常であると誤判定してしまうようなことを抑制できる。
また、本願の請求項1に係る発明では以下のように構成しても良い。
本発明では、第1通信線の電位が第1の閾値以下で、かつレセッシブ状態であれば、その第1通信線において断線異常が生じたと判定されることとなる。一方、第1通信線の電位が第1の閾値以下であっても、ドミナント状態の場合は断線異常の判定は無効にされる。
また、本願の請求項3に係る発明では、以下のように構成しても良い。
第1の検出手段は、第1通信線の電位が第1の閾値よりも低くなったことを示す信号波形である第1の異常波形の発生を検出する。
そして、判定手段は、第1の検出手段により第1の異常波形が検出されたならば第1通信線の断線異常と判定し、第2の検出手段により第2の異常波形が検出されたならば第2通信線の断線異常と判定するようになっている。
例えば請求項5では、請求項4の発明において、第1の異常波形及び第2の異常波形はエッジ波形であり、判定手段は、第1の検出手段により第1の異常波形が所定回数検出されたならば第1通信線の断線異常と判定し、第2の検出手段により第2の異常波形が所定回数検出されたならば第2通信線の断線異常と判定するようになっている。
また、本願の請求項4に係る発明では、以下のように構成しても良い。
例えば請求項7の発明は、請求項4の発明において、第1の異常波形及び第2の異常波形は、エッジ波形或いは方形のパルス波形であり、判定手段は、第1の検出手段により、エッジ波形としての第1の異常波形が所定回数検出された場合、或いは、所定のパルス幅を有する、方形のパルス波形としての第1の異常波形が検出された場合に、第1通信線の断線異常と判定し、第2の検出手段により、エッジ波形としての第2の異常波形が所定回数検出された場合、或いは、所定のパルス幅を有する、方形のパルス波形としての第2の異常波形が検出された場合に、第2通信線の断線異常と判定するようになっている。
次に、請求項8の発明に係る断線異常検出装置は、第1通信線と第2通信線とからなる伝送路に複数の通信装置が接続され、第1通信線と第2通信線との間の電位差を用いた差動信号によって複数の通信装置間で通信が行われる多重通信システムに用いられる。第1通信線の電位は基準電位に対しプラス側に振れ、第2通信線の電位は基準電位に対しマイナス側に振れるものである。
第2のコンパレータは、第2通信線の電位と第2の比較電位とを比較し、その比較結果出力する。
第1の論理回路は、第1のコンパレータからの信号と第3のコンパレータからの信号とが入力されるように構成される。
そして、この断線異常検出装置では、第1の論理回路は、第3のコンパレータから、第1通信線と第2通信線との電位差が所定値以上であることを示す信号が入力されている場合、第1通信線に断線異常が発生していないことを示す信号を第1の信号として判定回路に出力し、第2の論理回路は、第3のコンパレータから、第1通信線と第2通信線との電位差が所定値以上であることを示す信号が入力されている場合、第2通信線に断線異常が生じていないことを示す信号を第2信号として判定回路に出力する、ように構成されている。
[第1実施形態]
図1に示す本実施形態の多重通信システム1は、車両に搭載されるものであり、バス10に、自動車の各部を制御する電子制御装置(以下、ECUという)101,102,103,104がそれぞれ接続されてなるものである。尚、ここでは、多重通信システム1はCANプロトコルにて通信を行うものであるとする。
図3に示すように、ECU101は、前述のマイコン17の他、断線検出回路3として、コンパレータ41,42と、AND回路43,44と、CANレシーバ15aとを備えている。CANレシーバ15aは、CANトランシーバ15の一部として構成され、バス10の信号レベルに応じて二値信号を出力する。具体的には、バス10の信号レベルがドミナントの場合はロー信号を出力し、バス10の信号レベルがレセッシブの場合はハイ信号を出力する。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、Hラインの幹線(通信線21)が断線した際のバス10の信号波形を示す。
図9は、Lラインの支線(通信線32)が断線した際のバス10の信号波形を示す。
尚、図7〜図10の信号波形の図において、横軸は時間であり、縦軸は電位である。
図7に示すように、Hラインの支線(通信線31)の断線時、そのHラインの支線(通信線31)の電位はLラインの電位に引っ張られて、Hラインの支線(通信線31)の電位が基準電位(例えば2.5[V])に対しマイナス側に振れるとともに、電位差が規定値未満(例えば0.5[V]未満)のレセッシブ状態になる。断線が生じている際(断線中)の信号波形は、エッジが立った三角パルス状の波形となる。
断線検出回路50は、Hライン及びLラインの平均電位(即ち、バス10の平均電位)を検出するための検出回路68と、所定の電源電圧(本例では5[V])を分圧する分圧回路69と、コンパレータ51〜54と、エッジ検出回路55,58と、パルス検出回路56,57と、電源ショートを検出する検出回路59と、電源ショート及びグランドショートを検出する検出回路60と、フリップフロップ回路61〜64と、信号検出のための回路65と、を備えている。
検出回路59は、電源ショートを監視し、電源ショートを検出した場合にはその旨を表すハイ信号を出力する。検出回路59の出力信号はエッジ検出回路55に入力される。
立上がりエッジ検出回路71は、前述のコンパレータ51(図11参照)からの信号を受けて、立上がりエッジが検出された場合(つまり、コンパレータ51からハイ信号が出力された場合であり、換言すると、バス10の平均電位が3.5[V]以上になった場合)、ハイレベルのエッジ信号を出力する。そのエッジ信号は後述するカウンタ73のクリア端子とAND回路77とに入力される。
カウンタ73は、8ビットカウンタである。カウンタ73には、周波数1MHz、デューティー50%のクロック信号と、前述の検出回路59(図11参照)からの信号とがOR回路72を介して入力される。カウンタ73は、検出回路59からの信号が、電源ショートが生じていない正常状態であることを表すロー信号ならば、クロック信号を基準にカウント動作(具体的に、クロック信号の立ちあがりに同期して動作)する。検出回路59からの信号が電源ショートが生じていることを表すハイ信号ならば、カウンタ73の入力端子には「1」が継続して入力されることとなり、カウント動作は発生しない。
比較器75は、カウンタ73のカウント値が100以上になるとハイ信号を出力する。
カウンタ73のカウント値が50未満(50[μsec]未満)では、比較器74,75からAND回路76への信号はそれぞれロー信号,ハイ信号(後者は比較器75からのロー信号が反転したもの)であり、そのAND回路76からの出力信号はロー信号となる。カウント値が50以上(50[μsec]以上)、100未満(100[μsec]未満)では、比較器74,75からAND回路76への信号はそれぞれハイ信号,ハイ信号(後者は比較器75からのロー信号が反転したもの)であり、そのAND回路76からの出力信号はハイ信号となる。カウント値が100以上(100[μsec]以上)では、比較器74,75からAND回路76への信号はそれぞれハイ信号,ロー信号(後者は比較器75からのハイ信号が反転したもの)であり、そのAND回路76からの出力信号はロー信号となる。即ち、一定パルス検出回路70は、50[μsec]で立上がり100[μsec]で立下がるパルスを生成する。AND回路76からの出力信号はAND回路77に入力される一方、AND回路78に反転して入力される。
カウンタ82は4ビットカウンタである。AND回路77の出力信号がOR回路81を介してカウンタ82に入力される。
D−FF回路84は、比較器83からハイ信号が入力された状態で、AND回路77からハイ信号が入力されると、その入力信号の出力レベルと同じハイ信号を出力する。
このようなエッジ検出回路55の作用について説明する。
シフトレジスタ92の先頭ビットの値と2番目のビットの値とは、それぞれAND回路93に入力される。
〈変形例〉
次に、第2実施形態の変形例について図14を用いて説明する。
コンパレータ15bは、バス10の信号レベルに応じて「1」か「0」かの二値信号を出力する。具体的には、バス10の信号レベルがドミナントの場合はロー信号を出力し、バス10の信号レベルがレセッシブの場合はハイ信号を出力する。
AND回路98には、コンパレータ52からの信号とコンパレータ15bからの信号とが入力される。AND回路98の出力信号はパルス検出回路56に入力される。
AND回路100には、コンパレータ54からの信号とコンパレータ15bからの信号とが入力される。AND回路100の出力信号はエッジ検出回路58に入力される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
また、上記実施形態の回路構成は一例であり、例えば出力信号のレベルは、一例としての上記実施形態の回路構成によって決定されるに過ぎない。例えば、上記実施形態において、ハイレベルの信号、及びローレベルの信号のその出力レベルがそれぞれ逆転するように回路を組むことも可能である。
Claims (8)
- 第1通信線と第2通信線とからなる伝送路に複数の通信装置が接続され、前記第1通信線と前記第2通信線との間の電位差を用いた差動信号によって前記複数の通信装置間で通信が行われる多重通信システムに用いられ、
前記第1通信線の電位及び前記第2通信線の電位に基づき、その第1通信線及び第2通信線の断線異常を判定する判定手段と、
前記第1通信線の電位と前記第2通信線の電位とを検出して比較し、両者の電位差が所定値以上の場合に前記判定手段の判定を無効にする無効化手段と、
を備えていることを特徴とする断線異常検出装置。 - 請求項1に記載の断線異常検出装置において、
前記多重通信システムは、前記第1通信線の電位が基準電位に対しプラス側に振れ、前記第2通信線の電位が基準電位に対しマイナス側に振れるものであり、
前記判定手段は、
前記第1通信線の電位と第1の比較電位との比較結果を出力する第1のコンパレータと、
前記第2通信線の電位と第2の比較電位との比較結果を出力する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力信号が少なくとも入力される第1の論理回路からの信号(以下、第1の信号と称す)と、前記第2のコンパレータの出力信号が少なくとも入力される第2の論理回路からの信号(以下、第2の信号と称す)とが入力され、前記第1の信号の出力レベルに基づき前記第1通信線の断線異常を判定し、前記第2の信号の出力レベルに基づき前記第2通信線の断線異常を判定する判定回路と、を備え、
前記無効化手段は、
前記第1通信線の電位と前記第2通信線の電位とを検出して比較し、両者の電位差が前記所定値以上か否かの結果を出力する第3のコンパレータと、
前記第1のコンパレータからの信号と前記第3のコンパレータからの信号とが入力される前記第1の論理回路と、
前記第2のコンパレータからの信号と前記第3のコンパレータからの信号とが入力される前記第2の論理回路と、を備えている、
ことを特徴とする断線異常検出装置。 - 請求項1に記載の断線異常検出装置において、
前記多重通信システムは、前記第1通信線の電位が基準電位に対しプラス側に振れ、前記第2通信線の電位が基準電位に対しマイナス側に振れるものであり、
前記判定手段は、前記第1通信線の電位がその第1通信線について予め定められた第1の閾値以下か否かを判断し、その第1の閾値以下であると判断したならば前記第1通信線の断線異常と判定し、前記第2通信線の電位がその第2通信線について予め定められた第2の閾値以上か否かを判断し、その第2の閾値以上であると判断したならば前記第2通信線の断線異常と判定することを特徴とする断線異常検出装置。 - 請求項3に記載の断線異常検出装置において、
前記判定手段は、
前記第1通信線の電位が前記第1の閾値よりも低くなったことを示す信号波形である第1の異常波形の発生を検出する第1の検出手段と、
前記第2通信線の電位が前記第2の閾値よりも高くなったことを示す信号波形である第2の異常波形の発生を検出する第2の検出手段と、を備え、
前記第1の検出手段により前記第1の異常波形が検出されたならば前記第1通信線の断線異常と判定し、前記第2の検出手段により前記第2の異常波形が検出されたならば前記
第2通信線の断線異常と判定するようになっていることを特徴とする断線異常検出装置。 - 請求項4に記載の断線異常検出装置において、
前記第1の異常波形及び前記第2の異常波形はエッジ波形であり、
前記判定手段は、前記第1の検出手段により前記第1の異常波形が所定回数検出されたならば前記第1通信線の断線異常と判定し、前記第2の検出手段により前記第2の異常波形が所定回数検出されたならば前記第2通信線の断線異常と判定するようになっていることを特徴とする断線異常検出装置。 - 請求項4に記載の断線異常検出装置において、
前記第1の異常波形及び前記第2の異常波形は方形のパルス波形であり、
前記判定手段は、前記第1の検出手段により、所定のパルス幅を有する方形のパルス波形としての前記第1の異常波形が検出されたならば前記第1通信線の断線異常と判定し、前記第2の検出手段により、所定のパルス幅を有する方形のパルス波形としての前記第2の異常波形が検出されたならば前記第2通信線の断線異常と判定するようになっていることを特徴とする断線異常検出装置。 - 請求項4に記載の断線異常検出装置において、
前記第1の異常波形及び前記第2の異常波形は、エッジ波形或いは方形のパルス波形であり、
前記判定手段は、前記第1の検出手段により、エッジ波形としての前記第1の異常波形が所定回数検出された場合、或いは、所定のパルス幅を有する、方形のパルス波形としての前記第1の異常波形が検出された場合に、前記第1通信線の断線異常と判定し、前記第2の検出手段により、エッジ波形としての前記第2の異常波形が所定回数検出された場合、或いは、所定のパルス幅を有する、方形のパルス波形としての前記第2の異常波形が検出された場合に、前記第2通信線の断線異常と判定するようになっていることを特徴とする断線異常検出装置。 - 第1通信線と第2通信線とからなる伝送路に複数の通信装置が接続され、前記第1通信線と前記第2通信線との間の電位差を用いた差動信号によって前記複数の通信装置間で通信が行われる多重通信システムに用いられる断線異常検出装置であって、
前記第1通信線の電位は基準電位に対しプラス側に振れ、前記第2通信線の電位は基準電位に対しマイナス側に振れるものであり、
前記第1通信線の電位と第1の比較電位との比較結果を出力する第1のコンパレータと、
前記第2通信線の電位と第2の比較電位との比較結果を出力する第2のコンパレータと、
第1の信号と第2の信号とが入力され、前記第1の信号に基づき前記第1通信線の断線異常を判定し、前記第2の信号に基づき前記第2通信線の断線異常を判定する判定回路と、
前記第1通信線の電位と前記第2通信線の電位とを検出して比較し、両者の電位差が所定値未満か否かの判定結果を出力する第3のコンパレータと、
前記第1のコンパレータからの信号と前記第3のコンパレータからの信号とが入力される第1の論理回路と、
前記第2のコンパレータからの信号と前記第3のコンパレータからの信号とが入力される第2の論理回路と、を備え、
前記第1の論理回路は、前記第3のコンパレータから、前記第1通信線と前記第2通信線との電位差が前記所定値以上であることを示す信号が入力されている場合、前記第1通信線に断線異常が発生していないことを示す信号を前記第1の信号として前記判定回路に出力し、
前記第2の論理回路は、前記第3のコンパレータから、前記第1通信線と前記第2通信線との電位差が前記所定値以上であることを示す信号が入力されている場合、前記第2通信線に断線異常が生じていないことを示す信号を前記第2信号として前記判定回路に出力する、
ように構成されていることを特徴とする断線異常検出装置。
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