JP6383348B2 - 制御装置および制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤハーネスを経由して互いに接続される複数の制御ユニットを有する制御システムにおいて各制御ユニットを識別するために利用可能な制御装置および制御システムに関する。

例えば、車両上においては、ランプ、電気モータ、ヒータのような様々な負荷や、スイッチ、センサなどの入力要素が、電装品として車体の様々な箇所に分散した状態で設置されている。したがって、これらの負荷や入力要素を利用して車載システムを構成する場合には、独立した複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）をそれぞれ異なる箇所に配置することでワイヤハーネスの長さや重量を低減したり、配線による電力の損失を低減することが可能になる。

但し、車両上の全ての電装品を統一的に制御するためには、複数の電子制御ユニットを互いに通信線で接続して命令やデータのやり取りを行う必要がある。また、複数のスレーブ制御ユニットと１つまたは２以上のマスタ制御ユニットとを設けて、マスタ制御ユニットが複数のスレーブ制御ユニットを管理するように構成する場合もある。

上記のように、複数の電子制御ユニットを互いに共通の通信線で接続した制御システムにおいては、各々の電子制御ユニットがデータ通信の際に接続元および接続先のノードを固有の識別子（ＩＤ）を用いて識別する必要がある。しかし、実際の車両上のシステムにおいては、電子制御ユニットの数や接続する電装品の数および種類が様々に変化する可能性があるので、各ノードの電子制御ユニットにどのように識別子を割り当てればよいかについて検討しなければならない。

例えば、特許文献１の車載機器制御システムにおいては、各スレーブ装置に抵抗器を内蔵し、スレーブ装置が抵抗器の端子に現れる直流電圧を検出して識別子を特定するように構成してある。

また、特許文献２の制御システムにおいては、電子制御装置（ＥＣＵ）が自身に接続された各車両部品にノードＩＤを付与できるように構成している。具体的には、圧力センサ及び通信ドライバを内蔵する気筒毎のインジェクタと、各インジェクタの通信ドライバに共通の通信線を介してバス接続されたＥＣＵとを備え、圧力センサからのセンサ信号はインジェクタ毎のセンサ線を通じてＥＣＵに入力される。ＥＣＵは、各インジェクタにノードＩＤを付与するために所定の命令を通信線に出力した後、各インジェクタのセンサ線を、付与するノードＩＤに応じた時間だけグランド電圧にする処理を行う。各インジェクタは、上記命令を受信すると、自身のセンサ線がグランド電圧である時間を計測し、その時間からノードＩＤを特定する。

また、特許文献３のマスタスレーブシステムにおいては、スレーブ装置のノードＩＤの決定を容易にするとともに、スレーブ装置の追加や故障検出も容易にするための技術を示している。具体的には、マスタ装置とスレーブ装置のそれぞれをシリアル信号ラインで共有バス接続し、マスタ装置とスレーブ装置のそれぞれをデイジーチェーンで接続し、通信されるスレーブ装置の応答電文に、他の装置のノードＩＤ設定状態を含む上段装置の状態と下段装置の接続状態を示すフラグ情報が含まれるように構成してある。

特開２０１０−１９５１３３号公報 特開２０１２−１１８０号公報 特開２０１４−２３００９７号公報

しかしながら、特許文献１のように割り当てる識別子に対応する抵抗器のような特別な部品をスレーブ装置に個別に内蔵する場合には、各スレーブ装置の種類や品番が互いに異なるので、スレーブ装置の部品コストの上昇や製造コストの上昇が避けられない。

また、特許文献２のように電子制御装置が配下の各車両部品にノードＩＤを付与する場合には、正しいノードＩＤを付与する前の初期状態では、電子制御装置が複数の車両部品を識別できない。したがって、例えば複数の車両部品が送出する信号が共通の通信線上で衝突するなどの問題が生じることになり、システム全体が正しく動作する状態になるまでの所要時間が長くなるのは避けられない。

また、特許文献３のように、スレーブ装置の応答電文に、他の装置のノードＩＤ設定状態を含む上段装置の状態と下段装置の接続状態を示すフラグ情報を含める場合にも、初期状態では各スレーブ装置のノードＩＤが定まっていないので、時間のかかる複雑な通信手順を実行しなければ、システム全体が正しく動作する状態にならない。

また、特許文献２や特許文献３のように、上位の制御装置が下位の制御装置のノードＩＤを決定する場合には、下位の制御装置の出力側に接続される各電装品の種類を上位の制御装置が把握できないという問題がある。したがって、車載システムのように様々な種類の電装品が下位の各制御装置の出力に接続される環境においては、下位の各制御装置がそれぞれ独自の制御を行わざるを得ない。その結果、下位の各制御装置の構成や動作を共通化できないので、部品コストの上昇や製造コストの上昇が避けられない。また、例えば新たな電装品をシステムに追加するような場合には、各制御装置の動作に大幅な変更を加えなければならず、開発コストの上昇が見込まれる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、システムに含まれる複数の制御ユニットの構成や動作の共通化を可能にすると共に、様々な種類の電装品の制御が可能な制御装置および制御システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る制御装置及び制御システムは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） ワイヤハーネスを経由して互いに接続される複数の制御ユニットの１つとして用いられる制御装置であって、
それぞれが二値信号の入力を許容する複数の入力ポートを有する制御部と、
前記複数の入力ポートのうち、個体ごとに割り当て状態を変更可能な少なくとも１つの固有ポートの電位を第１の基準電位に固定する固有ポート電位決定部と、
前記複数の入力ポートのうち、前記固有ポート以外の残りポートの各々に対して、初期状態で前記第１の基準電位とは異なる第２の基準電位を設定する残りポート電位決定部と、
前記固有ポートの各々の電位と、初期状態における前記残りポートの各々の電位との組み合わせに基づいて自身の識別情報を特定するＩＤ特定部と、を備え、
前記残りポートの各々に入力要素が接続され、
前記残りポート電位決定部は、初期状態の経過後において、各前記残りポートの電位を、接続されている前記入力要素の状態に応じて変更可能に構成された、
ことを特徴とする制御装置。

上記（１）の構成の制御装置によれば、前記複数の入力ポートを構成する前記固有ポートと前記残りポートとの組み合わせに応じて、該当するノードの識別情報（ＩＤ）が決定される。したがって、前記複数の制御ユニットの構成や動作を共通化した場合であっても、各制御ユニットにそれぞれ異なる識別情報（ＩＤ）を自動的に割り当てることができる。また、前記残りポートの電位を変更可能であるので、これらにスイッチのような入力要素を接続することができる。つまり、前記残りポートは識別情報の決定と、信号の入力とで共用できるので、識別情報を決定するための専用ポート（上記固有ポート）の数を減らし、コストを低減できる。

（２） 前記ＩＤ特定部は、少なくとも電源投入時の初期状態において、前記固有ポートおよび前記残りポートの各電位を少なくとも一定時間監視して、電位の変化がないときに、前記固有ポートの各々の電位、および前記残りポートの各々の電位の組み合わせに基づいて自身の識別情報を特定する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の制御装置。

上記（２）の構成の制御装置によれば、前記残りポートに例えばスイッチのような入力要素を接続した環境のように、前記残りポートの電位が変動する可能性がある場合であっても、前記残りポートの電位に基づいて該当するノードの識別情報（ＩＤ）を正しく特定できる。

（３） 前記固有ポート電位決定部は、アースラインまたは所定の電源ラインと各前記固有ポートとを電気的に接続し、
前記残りポート電位決定部は、所定の電源ラインまたはアースラインと各前記残りポートとを所定の抵抗器を介して電気的に接続する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の制御装置。

上記（３）の構成の制御装置によれば、前記固有ポート電位決定部は、各前記固有ポートの電位を高電位または低電位に固定することができる。また、前記残りポート電位決定部は、各前記残りポートの初期状態の電位を、低電位または高電位に定めることができる。

（４） 上記（１）に記載の制御装置をスレーブ制御ユニットとして複数備え、
前記複数のスレーブ制御ユニットと、前記複数のスレーブ制御ユニットを制御するマスタ制御ユニットとがワイヤハーネスを経由して互いに通信可能に接続された、
制御システム。

上記（４）の構成の制御システムによれば、前記マスタ制御ユニットは、前記複数のスレーブ制御ユニットの各々の配下に接続される様々な電装品を、前記ワイヤハーネスおよび前記スレーブ制御ユニットを経由して制御することができる。

（５） 前記各スレーブ制御ユニット内の前記制御部は、前記ＩＤ特定部が特定した識別情報を少なくとも前記マスタ制御ユニットに対して送信する、
ことを特徴とする上記（４）に記載の制御システム。

上記（５）の構成の制御システムによれば、前記複数のスレーブ制御ユニットの各々に異なる識別情報が割り当てられるので、前記マスタ制御ユニットおよび前記スレーブ制御ユニットは、共通のワイヤハーネスの通信線上で、通信相手を識別することができる。

本発明の制御装置および制御システムによれば、システムに含まれる複数の制御ユニットの構成や動作を共通化することが可能である。また、複数の制御ユニットの構成や動作を共通化した場合でも、固有の識別情報により通信相手を特定できるので、様々な種類の電装品の制御が可能になる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態の制御装置を備えた制御システムの構成例を示す結線図である。 図２は、スレーブ制御部の構成例を示すブロック図である。 図３は、互いに異なるＩＤが割り当てられる２つの電装品の構成例を示す電気回路図である。 図４は、複数の入力ポートの使用状況に関する設計仕様とスレーブ制御部に割り当てるＩＤとの対応関係の具体例を示す模式図である。 図５は、各スレーブ制御部が自分のＩＤを認識するための処理手順を表すフローチャートである。 図６は、図１に示した制御システムの変形例の構成を示す結線図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
本発明の実施形態の制御装置を備えた制御システムの構成例を図１に示す。図１に示した制御システムは、車両上の様々な箇所に設置された様々な電装品を制御するために利用することを想定して構成されている。制御対象の電装品としては、スイッチやセンサのような様々な入力要素や、電気モータ、ヒータ、ランプのような負荷を有するものが想定される。

図１に示した例では、３組の電装品３０（１）、３０（２）、および３０（３）が制御システムに制御対象として含まれている。これら３組の電装品３０（１）、３０（２）、および３０（３）は、それぞれスレーブ制御部２０の電子回路を内蔵したスレーブ内蔵コネクタＥＣ１、ＥＣ２、およびＥＣ３の配下に接続されている。

スレーブ内蔵コネクタＥＣ１、ＥＣ２、およびＥＣ３の各々は、電線の集合体同士を、または電線の集合体と装置との間を着脱自在に接続するための接続部を有するコネクタハウジングであり、各々の内部にはスレーブ制御部２０の電子回路基板を収容するための空間が備わっている。接続部ＥＣ２ａには、多数の端子（Ｔ１１〜Ｔ１８）の各々を固定可能なキャビティが設けられている。

また、このシステム全体を集中的に制御するために１つのマスタ制御部１０が設けてある。そして、マスタ制御部１０と各スレーブ内蔵コネクタＥＣ１、ＥＣ２、およびＥＣ３との間は、ワイヤハーネスを介して電気的に接続されている。

図１に示した制御システムに含まれているワイヤハーネスは、幹線部４１、サブハーネス４２（１）、４２（２）、４２（３）、４３（１）、４３（２）、および４３（３）を含んでいる。ワイヤハーネスの幹線部４１は、基本的には所定の直流電源電圧（＋Ｂ）が供給される電源線４１ａと、グランド（ＧＮＤ）線４１ｂと、通信線４１ｃとの３本の電線の集合体として構成されている。

図１に示すように、サブハーネス４２（１）は、幹線部４１の途中で一端が電源線４１ａ、グランド線４１ｂ、通信線４１ｃとそれぞれ接続される３本の電線を有し、これらの電線の他端は端子Ｔ１６、Ｔ１７、およびＴ１８によりスレーブ内蔵コネクタＥＣ２の接続部ＥＣ２ａと物理的および電気的に接続されている。

また、サブハーネス４３（２）は、基本的にはスレーブ内蔵コネクタＥＣ２と電装品３０（２）との間を接続している。サブハーネス４３（２）は、５本の電線４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅの集合体として構成してあり、各電線の一端に設けた端子Ｔ１１〜Ｔ１５が接続部ＥＣ２ａに固定されている。そして、４つの端子Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、およびＴ１４は、それぞれスレーブ制御部２０の内部回路の入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、およびＰ１４と接続されている。また、端子Ｔ１５は、スレーブ制御部２０の内部回路を経由して端子Ｔ１８と電気的に接続されている。したがって、サブハーネス４３（２）の端子Ｔ１５と接続された電線４３ｅはグランド線として利用される。

また、サブハーネス４３（２）を構成する５本の電線４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、および４３ｅのうち、電線４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、および４３ｅの４本の他端は、コネクタ４４（２）を介して電装品３０（２）と接続されている。また、残りの電線４３ｄの他端は、幹線部４１のグランド線４１ｂと接続されている。つまり、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２における内部の入力ポートＰ１４は、グランド線４１ｂにより常にグランド（アース）電位に固定されている。これは、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２を特定するために利用される固有の識別情報を決定するために必要な特別な構成である。

図１に示した電装品３０（２）は、１個の入力デバイスＳＥ１１と、２個のスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２とを備えている。ここで、入力デバイスＳＥ１１については、センサやスイッチなど様々なデバイスを採用することが可能であり、出力信号の電位についても大きな制約はない。

一方、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２の各々は、操作している時だけ電気接点が閉じた状態になる「モーメンタリ」タイプのスイッチであり、所定の押しボタンなどに対するユーザの入力操作を検出するために利用される。スイッチの種類を「モーメンタリ」に限定しているのは、この出力電位を識別情報の特定に利用するためである。詳細については後述する。

図１に示した電装品３０（２）は、１個の入力デバイスＳＥ１１と、２個のスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２とを備えているので、３系統の電気信号をコネクタ４４（２）に出力できる。一方、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２内のスレーブ制御部２０には４つの入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、およびＰ１４が備わっているが、入力する電気信号が３系統だけなので、１つの入力ポートは空き状態になる。

そこで、４つの入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の中で、電気信号の入力に使用しない空き状態の１つの入力ポートを識別情報を決定付けるために使用する。図１の例では、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２における入力ポートＰ１４が空き状態になるので、電線４３ｄを利用してグランド線４１ｂと接続し、入力ポートＰ１４の電位を常にグランド電位に固定している。この電位が識別情報を決定する際に重要な意味を持つ。

図１に示したスレーブ内蔵コネクタＥＣ１およびＥＣ３は、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２と同様にスレーブ制御部２０をそれぞれ内蔵している。３つのスレーブ内蔵コネクタＥＣ１〜ＥＣ３に内蔵されるスレーブ制御部２０は、全て共通の構成を有し、制御（ソフトウェア）の内容も共通になっている。したがって、部品の共通化によるコストの削減が可能になる。

図１に示すように、電装品３０（１）はスレーブ内蔵コネクタＥＣ１の配下にサブハーネス４３（１）を経由して接続され、電装品３０（３）はスレーブ内蔵コネクタＥＣ３の配下にサブハーネス４３（３）を経由して接続されている。

また、サブハーネス４３（１）については、これを構成する５本の電線全ての一端がスレーブ内蔵コネクタＥＣ１と接続され、全ての他端が電装品３０（１）と接続されている。サブハーネス４３（３）については、これを構成する５本の電線全ての一端がスレーブ内蔵コネクタＥＣ３と接続され、電線４３ｃ以外の他端が電装品３０（３）と接続されている。電線４３ｃの他端は幹線部４１のグランド線４１ｂと接続されている。

電装品３０（１）および電装品３０（３）は図３に示すように構成されている。すなわち、電装品３０（１）の内部には１つの入力デバイスＳＥ２１と、３個のスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、およびＳＷ２３が備わっている。３個のスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、およびＳＷ２３は「モーメンタリ」タイプであり、入力デバイスＳＥ２１には特別な制約はない。

したがって、電装品３０（１）は４系統の電気信号を出力する。サブハーネス４３（１）を構成する５本の電線のうち４本が、電装品３０（１）の出力する４系統の電気信号をスレーブ内蔵コネクタＥＣ１内の入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、およびＰ１４に伝送するために使用される。残りの１本の電線はグランド電位を決定するために使用される。

また、電装品３０（３）の内部には１つの入力デバイスＳＥ３１と、２個のスイッチＳＷ３１、およびＳＷ３２が備わっている。２個のスイッチＳＷ３１、およびＳＷ３２は「モーメンタリ」タイプであり、入力デバイスＳＥ３１には特別な制約はない。

したがって、電装品３０（３）は３系統の電気信号を出力する。サブハーネス４３（３）を構成する５本の電線のうち３本が、電装品３０（３）の出力する３系統の電気信号をスレーブ内蔵コネクタＥＣ３内の入力ポートＰ１１、Ｐ１２、およびＰ１４に伝送するために使用される。また、スレーブ内蔵コネクタＥＣ３内の入力ポートＰ１３は、図１に示した電線４３ｃによりグランド線４１ｂと接続され、常時グランド電位に固定される。サブハーネス４３（３）の残りの１本の電線は電装品３０（３）のグランド電位を決定するために使用される。

＜スレーブ制御部２０の構成例＞
図１に示したスレーブ制御部２０の内部構成の具体例を図２に示す。図２に示すように、スレーブ制御部２０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２１、電源部２２、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２３、およびプルアップ回路２４を備えている。

マイクロコンピュータ２１は、予め組み込まれているプログラムに従って動作し、スレーブ制御部２０に必要とされる制御機能を実現する。例えば、図１に示した電装品３０（２）のように入力デバイスＳＥ１１やスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２が制御対象の場合には、これらの制御対象から出力される電気信号を処理してその結果をマスタ制御部１０に通知する。また、負荷を内蔵している電装品を制御する場合には、マスタ制御部１０から受信した命令などに従い、負荷の通電を制御する。また、スレーブ制御部２０自身に割り当てられた識別情報（ＩＤ）を特定する機能も備えている。

図２に示したマイクロコンピュータ２１は、二値信号を処理可能な４つの入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、およびＰ１４と、通信用のポートとを備えている。入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、およびＰ１４は、それぞれ信号線２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、および２７ｄを経由して端子Ｔ１１〜Ｔ１４と接続されている。

電源部２２は、電源線４１ａから供給される直流電源電力（＋Ｂ：例えば１２［Ｖ］）に基づいて、マイクロコンピュータ２１などの回路の動作に必要な安定した直流電圧（Ｖｃｃ：例えば５［Ｖ］）を生成する。

プルアップ回路２４は、４つの抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、およびＲ１４を備えている。そして、信号線２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、および２７ｄは、それぞれ抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、およびＲ１４を経由して電源線２５と接続されている。つまり、外部から電気信号が印加されない初期状態では、信号線２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、および２７ｄの電位は、プルアップ回路２４により高電位（Ｖｃｃ）に維持される。

なお、制御対象の電装品３０（２）内の入力デバイスＳＥ１１の種類によっては、プルアップ回路２４内の抵抗器Ｒ１１を廃止したり、入力ポートＰ１１をアナログ信号入力ポートに置き換えるように変更することも考えられる。

通信インタフェース２３は、マイクロコンピュータ２１が通信線４１ｃを利用してデータ通信を行うための信号処理を行うトランシーバである。通信インタフェース２３は、通信線２８および端子Ｔ１７を経由して幹線部４１の通信線４１ｃと接続される。

＜識別情報（ＩＤ）の必要性＞
図１に示した制御システムにおいては、共通の通信線４１ｃを経由して、マスタ制御部１０と配下の複数のスレーブ制御部２０との間で、または複数のスレーブ制御部２０同士の間でデータ通信を行う可能性がある。したがって、マスタ制御部１０や各スレーブ制御部２０は、データ通信の際に送信元および送信先を特定する必要があり、更に共通の通信線４１ｃ上で複数の信号が衝突しないように制御する必要がある。また、複数のスレーブ制御部２０の配下にそれぞれ異なる電装品３０が接続されるので、マスタ制御部１０は複数のスレーブ制御部２０を個別に制御する必要がある。

そのため、複数のスレーブ制御部２０にそれぞれ固有の識別情報（ＩＤ）を個別に割り当てる必要がある。但し、図１に示した制御システムのように複数のスレーブ内蔵コネクタＥＣ１〜ＥＣ３の全てが、構成および動作を共通化したスレーブ制御部２０を内蔵している場合には、各スレーブ制御部２０に事前に異なる識別情報を割り当てておくことができない。そこで、図１の制御システムにおいては、識別情報を決定する機能をワイヤハーネス側に持たせている。

＜ＩＤと複数の入力ポートとの関係の具体例＞
複数の入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の使用状況に関する設計仕様と各スレーブ制御部２０に割り当てるＩＤとの対応関係の具体例を図４に示す。

図４に示した仕様においては、４つの入力ポートＰ１１〜Ｐ１４のうち、入力ポートＰ１１を除いた３ポートの信号の違いを利用して、ＩＤ１〜ＩＤ７の７種類のＩＤを区別できるように定めている。

図４において、○印は電気信号の入力に利用可能な入力ポートを表している。但し、入力ポートＰ１１に入力する信号には大きな制約がないが、入力ポートＰ１２〜Ｐ１４の各々に入力する信号は二値信号であって、「モーメンタリ」タイプのスイッチの信号を入力する場合のように、初期状態または定常状態における電位が事前に定めた規定の状態（高電位：Ｈｉ）であることが要求される。また、図４中の「ＧＮＤ」は、Ｗ／Ｈ（ワイヤハーネス）の接続時に該当する入力ポートが、接地電位またはそれと同等の低電位（Ｌｏ）に固定されていることを表している。

したがって、図４の内容に基づき、３つの入力ポートＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１４に現れる電位の組み合わせに対して、次のように７種類の識別情報ＩＤ１〜ＩＤ７をそれぞれ割り当てることができる。
「Ｐ１２＝Ｈｉ，Ｐ１３＝Ｈｉ，Ｐ１４＝Ｈｉ」の場合：識別情報ＩＤ１
「Ｐ１２＝Ｈｉ，Ｐ１３＝Ｈｉ，Ｐ１４＝Ｌｏ」の場合：識別情報ＩＤ２
「Ｐ１２＝Ｈｉ，Ｐ１３＝Ｌｏ，Ｐ１４＝Ｈｉ」の場合：識別情報ＩＤ３
「Ｐ１２＝Ｌｏ，Ｐ１３＝Ｈｉ，Ｐ１４＝Ｈｉ」の場合：識別情報ＩＤ４
「Ｐ１２＝Ｈｉ，Ｐ１３＝Ｌｏ，Ｐ１４＝Ｌｏ」の場合：識別情報ＩＤ５
「Ｐ１２＝Ｌｏ，Ｐ１３＝Ｌｏ，Ｐ１４＝Ｈｉ」の場合：識別情報ＩＤ６
「Ｐ１２＝Ｌｏ，Ｐ１３＝Ｈｉ，Ｐ１４＝Ｌｏ」の場合：識別情報ＩＤ７

図４に示した仕様においては、識別情報ＩＤ１を割り当てるスレーブ制御部２０について、入力ポートＰ１１〜Ｐ１４のいずれも電位が固定されていないので、４つの入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の全てを電気信号の入力に使用することが可能である。つまり、「使用可能ポート数＝４」である。

一方、識別情報ＩＤ２を割り当てるスレーブ制御部２０については、入力ポートＰ１４がグランド電位（ＧＮＤ）に固定されるので、Ｐ１４を電気信号の入力に使用することができず、残りの入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の３ポートのみを利用できる。つまり、「使用可能ポート数＝３」である。

同様に、識別情報ＩＤ３を割り当てるスレーブ制御部２０は「使用可能ポート数＝３」であり、識別情報ＩＤ４を割り当てるスレーブ制御部２０は「使用可能ポート数＝３」であり、識別情報ＩＤ５を割り当てるスレーブ制御部２０は「使用可能ポート数＝２」であり、識別情報ＩＤ６を割り当てるスレーブ制御部２０は「使用可能ポート数＝２」であり、識別情報ＩＤ７を割り当てるスレーブ制御部２０は「使用可能ポート数＝２」である。

＜識別情報を割り当てるための実際の構成の説明＞
図１に示した制御システムにおいて、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２の配下に接続された電装品３０（２）は３つの電気信号を出力する。したがって、これら３つの電気信号を入力するためにスレーブ内蔵コネクタＥＣ２内のスレーブ制御部２０は３つの入力ポートを使用する必要がある。つまり、４つの入力ポートＰ１１〜Ｐ１４のうち１つが不使用（空き）状態になる。そこで、不使用状態の入力ポートを識別情報の割り当てのために利用できる。

図１に示した構成では、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２内のスレーブ制御部２０において、入力ポートＰ１４は電装品３０（２）からの電気信号が印加されず空き状態になっている。そこで、空き状態の入力ポートＰ１４を電線４３ｄを経由してグランド線４１ｂと接続し、入力ポートＰ１４をグランド電位（Ｌｏ）に固定している。

また、入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の各々には図２に示したプルアップ回路２４を介して高電位（Ｈｉ）が常時印加されているので、グランド電位（Ｌｏ）に固定された入力ポートＰ１４以外の入力ポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３については、電装品３０（２）内の入力デバイスＳＥ１１やスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２が動作しない限り高電位（Ｈｉ）に維持される。

つまり、所定の初期状態や定常状態であれば、スレーブ内蔵コネクタＥＣ２内のスレーブ制御部２０の入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の状態の組み合わせは、図４に示した仕様中の「識別情報ＩＤ２」の条件を満たすことになる。したがって、スレーブ制御部２０は、入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の電位のＨｉ／Ｌｏの組み合わせと、図４に示した仕様に相当する条件とを比較することにより、それ自身に割り当てられた「識別情報ＩＤ２」を特定することができる。

一方、図１に示したスレーブ内蔵コネクタＥＣ１内のスレーブ制御部２０については、入力ポートＰ１１〜Ｐ１４のいずれの電位もグランド電位に固定されていないので、図４に示した仕様中の「識別情報ＩＤ１」の条件を満たすことになる。したがって、スレーブ内蔵コネクタＥＣ１内のスレーブ制御部２０は、入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の電位のＨｉ／Ｌｏの組み合わせと、図４に示した仕様に相当する条件とを比較することにより、それ自身に割り当てられた「識別情報ＩＤ１」を特定することができる。

また、図１に示したスレーブ内蔵コネクタＥＣ３内のスレーブ制御部２０については、入力ポートＰ１３のみが電線４３ｃを経由してグランド線４１ｂと接続されているので、図４に示した仕様中の「識別情報ＩＤ３」の条件を満たすことになる。したがって、スレーブ内蔵コネクタＥＣ３内のスレーブ制御部２０は、入力ポートＰ１１〜Ｐ１４の電位のＨｉ／Ｌｏの組み合わせと、図４に示した仕様に相当する条件とを比較することにより、それ自身に割り当てられた「識別情報ＩＤ３」を特定することができる。

＜ＩＤを認識するための処理手順＞
図１に示した制御システムにおいて、各スレーブ制御部２０が自分のＩＤを認識するための処理手順を図５に示す。すなわち、各スレーブ制御部２０内のマイクロコンピュータ２１が図５の処理手順を実行することにより、自分のＩＤを認識し、認識したＩＤを通信動作に反映することができる。勿論、マイクロコンピュータ２１に限らず、一般的な論理回路が図５の処理手順に基づいて自分のＩＤを認識することも可能である。

図５の処理手順においては、制御システムの電源投入直後に、各スレーブ制御部２０内のマイクロコンピュータ２１が入力ポートＰ１２〜Ｐ１４の３ポートの電位のＨｉ／Ｌｏの状態を入力する（Ｓ１１）。

この後で、マイクロコンピュータ２１はＩＤを確定するために必要な事前に定めた時間長（例えば３秒間）だけ待機する（Ｓ１２）。この待機中に３ポートの電位のＨｉ／Ｌｏに変化がないかどうかを識別し（Ｓ１３）、変化があった場合はＳ１１に戻り、変化がない場合は通常処理（Ｓ１４）に進む。

通常処理に進む前に、マイクロコンピュータ２１はステップＳ１１で確認した３ポートの電位のＨｉ／Ｌｏの組み合わせと、図４に示した仕様に相当する条件とを比較することにより、それ自身のスレーブ制御部２０に割り当てられた固有のＩＤを特定する。

ここで特定した自身のＩＤを、マイクロコンピュータ２１は通常処理（Ｓ１４）の通信動作において使用する。また、マイクロコンピュータ２１は４つの入力ポートＰ１１〜Ｐ１４のうち、グランド電位に固定されている特定のポート以外の電位を監視することにより、電装品３０内の入力デバイスＳＥ１１やスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２の状態を検出し、制御に反映することができる。

つまり、４つの入力ポートＰ１１〜Ｐ１４は２種類の用途で共用され、電源投入直後の初期状態ではそれ自身のＩＤを特定するために利用され、通常処理では入力デバイスＳＥ１１やスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２の状態を検出するために利用される。

＜変形例の説明＞
図１に示した制御システムの変形例の構成を図６に示す。なお、図６において図１と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。

図６に示した制御システムにおいては、電線４３ｄの接続先、および電線４３ｃの接続先が図１の構成と異なっている。また、サブハーネス４２（２）をスレーブ内蔵コネクタＥＣ２に接続するための接続部ＥＣ２ａと、サブハーネス４３（２）をスレーブ内蔵コネクタＥＣ２に接続するための接続部ＥＣ２ｂとが２つに分離されている。

すなわち、図６の構成では、サブハーネス４３（２）において電線４３ｄは隣接する電線４３ｅと接続されている。つまり、サブハーネス４３（２）の電線４３ｅは、接続部ＥＣ２ｂ、スレーブ制御部２０、接続部ＥＣ２ａ、サブハーネス４２（２）を経由してグランド線４１ｂと接続されているので、サブハーネス４３（２）の電線４３ｄを隣接する電線４３ｅと接続するだけで、図１の構成と同じ電位を入力ポートＰ１４に印加することができる。これにより、サブハーネス４３（２）の一部分を幹線部４１と接続する必要がなくなり、サブハーネス４３（２）内の構成の変更だけで割り当てるＩＤを変更できる。

また、図６の構成では、サブハーネス４３（３）において電線４３ｃは近傍の電線４３ｅと接続されている。つまり、サブハーネス４３（３）の電線４３ｅは、スレーブ制御部２０、およびサブハーネス４２（３）を経由してグランド線４１ｂと接続されているので、サブハーネス４３（３）の電線４３ｃを近傍の電線４３ｅと接続するだけで、図１の構成と同じ電位を入力ポートＰ１３に印加することができる。これにより、サブハーネス４３（３）の一部分を幹線部４１と接続する必要がなくなり、サブハーネス４３（３）内の構成の変更だけで割り当てるＩＤを変更できる。

また、接続部ＥＣ２ａと、接続部ＥＣ２ｂとを分離することにより、サブハーネス４２（２）とサブハーネス４３（２）とをそれぞれ独立したワイヤハーネスの部品として製造することも可能になる。したがって、例えばシステムに接続する電装品３０の構成が変更されたような場合に、あるいは新たな電装品３０を追加するような場合に、該当するサブハーネス４３（２）の構成だけを変更し、割り当てるＩＤを変更できるので、それ以外の構成要素に変更を加える必要がなくなる。

＜制御装置および制御システムの利点＞
図１、図６のいずれの制御システムにおいても、スレーブ内蔵コネクタＥＣ１、ＥＣ２、およびＥＣ３が内蔵するスレーブ制御部２０のハードウェアおよびソフトウェアを共通化できる。そのため、同じ品番のスレーブ制御部２０を各コネクタＥＣ１、ＥＣ２、ＥＣ３に搭載できる。したがって、製造作業における誤組み付けの発生を防止でき、製造コストを低減できる。また、数量効果により部品コストを低減できる。また、部品交換時にＩＤを割り当てるための特別な作業を行う必要がないため、交換作業に伴うコストを低減できる。また、使用する部品の保有在庫数を減らすことができるため付帯コストを低減できる。

また、ＩＤを割り当てるために抵抗器などの特別な部品を各スレーブ制御部２０に装着しなくても、ワイヤハーネスを接続するだけで適切なＩＤを自動的に各スレーブ制御部２０に割り当てることができる。したがって、新たな電装品をシステムに追加するような場合であっても、単純にスレーブ制御部２０およびサブハーネスを追加するだけで、該当する電装品を制御するための機能をスレーブ制御部２０に持たせることができる。

また、スレーブ制御部２０の入力ポートＰ１１〜Ｐ１４は、割り当てたＩＤを読み取る機能と、電装品３０からの各電気信号を読み取る機能とで共用できるので、必要なポートの数を増やす必要がなく、コストの上昇を抑制できる。しかも、図５に示した処理手順により、各入力ポートの電位が変化するときにはＩＤが確定しなくなるため、誤ったＩＤの割り当てを防止できる。

＜上記以外の変形の可能性＞
図１、図６のいずれの制御システムにおいても、１つのマスタ制御部１０と、複数のスレーブ制御部２０とを備えているが、マスタ／スレーブ以外の制御システムを構成することも可能である。また、マスタ制御部１０の数を２以上に増やすことも可能であるし、システムに接続するスレーブ制御部２０の数は必要に応じて増減できる。

また、図１、図６のいずれの制御システムにおいても、スレーブ制御部２０の入力ポートＰ１１〜Ｐ１４のうち電位を固定するポートに低電位（グランド電位：ＧＮＤ）を印加し、それ以外のポートに初期状態で高電位（Ｖｃｃ）を印加しているが、高電位／低電位の関係が逆になるように構成することも可能である。また、図４に示した仕様についても、必要に応じて変更を加えることが可能である。

ここで、上述した本発明に係る制御装置および制御システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ ワイヤハーネス（幹線部４１、サブハーネス４２、４３）を経由して互いに接続される複数の制御ユニットの１つとして用いられる制御装置であって、
それぞれが二値信号の入力を許容する複数の入力ポート（Ｐ１１〜Ｐ１４）を有する制御部（スレーブ制御部２０）と、
前記複数の入力ポートのうち、個体ごとに割り当て状態を変更可能な少なくとも１つの固有ポートの電位を第１の基準電位（ＧＮＤ）に固定する固有ポート電位決定部（図１中の電線４３ｄ）と、
前記複数の入力ポートのうち、前記固有ポート以外の残りポートの各々に対して、初期状態で前記第１の基準電位とは異なる第２の基準電位（Ｖｃｃ）を設定する残りポート電位決定部（プルアップ回路２４）と、
前記固有ポートの各々の電位と、初期状態における前記残りポートの各々の電位との組み合わせに基づいて自身の識別情報を特定するＩＤ特定部（マイクロコンピュータ２１、ステップＳ１１〜Ｓ１４）と、を備え、
前記残りポートの各々に前記入力要素が接続される、
ことを特徴とする制御装置。

［２］ 前記ＩＤ特定部は、少なくとも電源投入時の初期状態において、前記固有ポートおよび前記残りポートの各電位を少なくとも一定時間監視して、電位の変化がないときに、前記固有ポートの各々の電位、および前記残りポートの各々の電位の組み合わせに基づいて自身の識別情報を特定する（ステップＳ１１〜Ｓ１４）、
ことを特徴とする上記［１］に記載の制御装置。

［３］ 前記固有ポート電位決定部は、アースラインまたは所定の電源ラインと各前記固有ポートとを電気的に接続し、
前記残りポート電位決定部は、所定の電源ラインまたはアースラインと各前記残りポートとを所定の抵抗器（Ｒ１１〜Ｒ１４）を介して電気的に接続する、
ことを特徴とする上記［１］に記載の制御装置。

［４］ 上記［１］に記載の制御装置をスレーブ制御ユニットとして複数備え、
前記複数のスレーブ制御ユニット（スレーブ制御部２０）と、前記複数のスレーブ制御ユニットを制御するマスタ制御ユニット（マスタ制御部１０）とがワイヤハーネス（幹線部４１）を経由して互いに通信可能に接続された、
制御システム。

［５］ 前記各スレーブ制御ユニット内の前記制御部は、前記ＩＤ特定部が特定した識別情報を少なくとも前記マスタ制御ユニットに対して送信する（Ｓ１４）、
ことを特徴とする上記［４］に記載の制御システム。

１０ マスタ制御部
２０ スレーブ制御部
２１ マイクロコンピュータ
２２ 電源部
２３ 通信インタフェース
２４ プルアップ回路
２５ 電源線
２６ グランド線
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ 信号線
２８ 通信線
３０ 電装品
４１ 幹線部
４１ａ 電源線
４１ｂ グランド線
４１ｃ 通信線
４２，４３ サブハーネス
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ 電線
４４ コネクタ
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４ 入力ポート
ＥＣ１，ＥＣ２，ＥＣ３ スレーブ内蔵コネクタ
ＥＣ２ａ 接続部
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ１７，Ｔ１８ 端子
ＳＥ１１，ＳＥ２１，ＳＥ３１ 入力デバイス
ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３１，ＳＷ３２ スイッチ
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４ 抵抗器

Claims (5)

1. ワイヤハーネスを経由して互いに接続される複数の制御ユニットの１つとして用いられる制御装置であって、
   それぞれが二値信号の入力を許容する複数の入力ポートを有する制御部と、
   前記複数の入力ポートのうち、個体ごとに割り当て状態を変更可能な少なくとも１つの固有ポートの電位を第１の基準電位に固定する固有ポート電位決定部と、
   前記複数の入力ポートのうち、前記固有ポート以外の残りポートの各々に対して、初期状態で前記第１の基準電位とは異なる第２の基準電位を設定する残りポート電位決定部と、
   前記固有ポートの各々の電位と、初期状態における前記残りポートの各々の電位との組み合わせに基づいて自身の識別情報を特定するＩＤ特定部と、を備え、
   前記残りポートの各々に入力要素が接続され、
   前記残りポート電位決定部は、初期状態の経過後において、各前記残りポートの電位を、接続されている前記入力要素の状態に応じて変更可能に構成された、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記ＩＤ特定部は、少なくとも電源投入時の初期状態において、前記固有ポートおよび前記残りポートの各電位を少なくとも一定時間監視して、電位の変化がないときに、前記固有ポートの各々の電位、および前記残りポートの各々の電位の組み合わせに基づいて自身の識別情報を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記固有ポート電位決定部は、アースラインまたは所定の電源ラインと各前記固有ポートとを電気的に接続し、
   前記残りポート電位決定部は、所定の電源ラインまたはアースラインと各前記残りポートとを所定の抵抗器を介して電気的に接続する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 請求項１に記載の制御装置をスレーブ制御ユニットとして複数備え、
   前記複数のスレーブ制御ユニットと、前記複数のスレーブ制御ユニットを制御するマスタ制御ユニットとがワイヤハーネスを経由して互いに通信可能に接続された、
   制御システム。
5. 前記各スレーブ制御ユニット内の前記制御部は、前記ＩＤ特定部が特定した識別情報を少なくとも前記マスタ制御ユニットに対して送信する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御システム。

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