JP6471540B2 - 車載通信システム、端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチドロップ型の通信路によりマスタスレーブ通信を実行する車載通信システムに関する。

従来、車載機器を制御する多数の電子制御装置（いわゆるＥＣＵ）を通信路に接続し、一つのＥＣＵをマスタノード（以下「マスタ」という）、他のＥＣＵをスレーブノード（以下「スレーブ」という）として、マスタスレーブ方式の通信を実行する車載通信システムがある。また、この種の通信システムにおいて、所定のスリープ条件が成立すると、各ＥＣＵの機能を制限した低消費電力状態（スリープモード）に遷移して、システム全体としての消費電力を低減する技術が知られている。

更に、車載通信システムでは、スレーブに接続されたスイッチの状態の変化を検出して、スレーブ側からマスタ側にネットワークの起動を要求する場合があり、これを実現する手法の一つとして、以下のものが知られている。

即ち、スリープモード時に、スレーブに接続されたスイッチの状態が変化すると、そのスレーブにおいて通信を制御するマイクロコンピュータ（マイコン）等を起動し、起動したマイコンの通信制御によって通信路にドミナントを含む信号を出力する。マスタは、通信路にドミナントが現れたことを検知すると、自身のマイコンを起動して通信を再開する（特許文献１参照）。

特開２００５−１４２６６２号公報

しかしながら、上述の従来技術では、スレーブは、スイッチの状態の変化を検出する回路を常時動作させておく必要があるだけでなく、その変化を検出すると直ちに起動が可能な待機状態にマイコンを保持しておく必要がある。このため、スリープ中であってもスレーブへの電源供給を完全に停止することはできないため、消費電力の削減を阻害する要因となっていた。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、スリープモードでのスレーブノードの消費電力を削減する技術を提供することを目的とする。

本発明の車載通信システムは、マルチドロップ型の通信路と、該通信路に接続された複数の端末装置とを備え、端末装置の一つをマスタノード、マスタノード以外をスレーブノードとするマスタスレーブ通信を実行する。

マスタノードは、スリープ遷移部と、ウェイクアップ遷移部とを備える。スリープ遷移部は、予め設定されたスリープ条件が成立すると、スレーブノードへの電源供給を停止することで、当該システムの動作モードを、システム全体が低消費電力状態になるスリープモードに遷移させる。ウェイクアップ遷移部は、スリープモード時に、通信路の信号レベルを監視し、通信路の信号レベルがドミナントに変化すると、スレーブノードへの電源供
給を開始することで、当該システムの動作モードを、システム全体が通常の動作状態になるウェイクアップモードに遷移させる。

スレーブノードは、信号入力端子と、バイパス部とを備える。信号入力端子は、ウェイクアップモードへの遷移を指示するためのスイッチが接続される。バイパス部は、電源供給の停止時に、信号入力端子に接続されたスイッチの状態に応じた信号レベルを、通信路に発生させる。

このように構成された本発明の車載通信システムによれば、スレーブノードは、電源供給が停止されていても、スイッチの状態に応じて通信路の信号レベルを変化させることができる。このため、スリープモード時には、スレーブノードへの電源供給を停止することができる。このため、スレーブノードからの要求に基づくスリープモードからウェイクアップモードへの遷移を可能としつつ、スリープモードにおける消費電力の削減を実現することができる。

本発明の端末装置は、マルチドロップ型の通信路を介してマスタスレーブ通信を実行する車載通信システムにおいてスレーブノードとして使用されるものであり、信号入力端子とバイパス部とを備える。信号入力端子は、ウェイクアップモードへの遷移を指示するためのスイッチが接続される。バイパス部は、自装置への電源供給が停止されている非給電時に、信号入力端子に接続されたスイッチの状態に応じた信号レベルを、通信路に発生させる。

このように構成された本発明の端末装置は、上述した車載通信システムを構成するスレーブノードとして、好適に用いることができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

車載通信システムの構成を示すブロック図である。 マスタノードのマイコンが実行する処理のフローチャートである。 第２実施形態におけるスレーブノードの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の車載通信システムの動作を示す説明図である。

以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１．２，構成］
車載通信システム１は、図１に示すように、複数の電子制御装置（ＥＣＵ）１０，３０と、通信路５０と、給電線６０と、電源スイッチ部２０と、入力スイッチ部４０とを備える。

通信路５０は、通信用の端末装置としてＥＣＵ１０，３０を接続するマルチドロップ型の線路からなる。以下では、いずれのＥＣＵも信号を出力していない場合の信号レベルを、レセッシブ（ここではハイレベル）、いずれか一つのＥＣＵでもロウレベルを出力した場合の信号レベルをドミナント（ここではロウレベル）という。

ＥＣＵ１０，３０は、通信路５０を介して、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）等のマスタスレーブ方式の通信プロトコルに従った通信を実行する。以下では、マスタノードとして機能するＥＣＵ１０をマスタ１０、スレーブノードとして機能するＥＣＵ３０を
スレーブ３０という。マスタ１０およびスレーブ３０の詳細については後述する。

給電線６０は、車載バッテリ（図示せず）を電源（電圧ＶＢ）として、マスタ１０およびスレーブ３０に電源供給を行う。但し、マスタ１０には常時給電され、スレーブ３０には、電源スイッチ部２０を介して給電されるように構成されている。

電源スイッチ部２０は、給電線６０を導通，遮断する接点部２１と、接点部２１を駆動するコイル（電磁石）２２からなるリレーによって構成されている。コイル２２は、マスタ１０からの指示によって、通電状態が制御され、接点部２１は、通電時に閉じた状態（オン状態）となり、非通電時に開放された状態（オフ状態）となる。

入力スイッチ部４０は、物理的に操作されるスイッチからなり、一端がスレーブ３０の信号入力端子Ｔに接続され、他端が接地されている。つまり、信号入力端子Ｔは、入力スイッチ部４０がオン状態の時に接地され、入力スイッチ部４０がオフ状態の時にフローティング状態となる。なお、入力スイッチ部４０は、例えば、車両の扉等の可動部の動きに連動して操作されるものであってもよいし、操作者によって直接操作されるものであってもよい。

［１．３．スレーブ］
スレーブ３０は、電源回路３１、トランシーバ３２、マイクロコンピュータ（マイコン）３３、抵抗３４、バイパス部３５を備える。

電源回路３１は、給電線６０を介して所定電圧ＶＢ（本実施形態では１２Ｖ）での給電を受け、これを制御用電圧（例えば、５Ｖ）に変換してスレーブ３０の各部に供給する。
トランシーバ３２は、マイコン３３により生成された送信データＴＸを符号化して通信路５０に送出すると共に、通信路５０を伝搬する信号を受信し復号化した受信データＲＸを、マイコン３３に供給する。

バイパス部３５は、接点部３５１およびコイル３５２を備えたリレーにより構成されている。接点部３５１は、信号入力端子Ｔを、マイコン３３に接続されるマイコン側端子ＴＭまたは通信路５０に接続される通信路側端子ＴＬのいずれかに接続する。コイル３５２は、一端が給電線６０に直結され、他端が接地されている。そして、接点部３５１は、コイル３５２の非通電時には通信路側端子ＴＬに接続された状態となり、コイル３５２の通電時にはマイコン側端子ＴＭに接続された状態となるように構成されている。

抵抗３４は、一端が給電線６０に直結され、他端がマイコン側端子ＴＭに接続されており、マイコン側端子ＴＭのプルアップ抵抗として機能する。
つまり、信号入力端子Ｔは、給電線６０を介してスレーブ３０への電源供給が行われている時には、バイパス部３５を介してマイコン３３に接続され、スレーブ３０への電源供給が停止している時には、バイパス部３５を介して通信路５０に接続される。

マイコン３３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＩＯポート等を備える周知のものである。マイコン３３は、電源回路３１からの給電を受けて動作し、マスタスレーブ方式のスレーブノードとしての通信機能を実現する。また、バイパス部３５のマイコン側端子ＴＭに接続されるＩＯポートから、入力スイッチ部４０の操作状態を読み取り、通信機能を用いてマスタ１０に通知する機能も有する。

［１．４．マスタ］
マスタ１０は、電源回路１１、トランシーバ１２、マイコン１３、抵抗１４を備える。
電源回路１１、トランシーバ１２は、スレーブ３０の電源回路３１、トランシーバ３２
と同様であるため、ここでの説明は省略する。

抵抗１４は、一端が給電線６０に直結され、他端が通信路５０に接続されており、通信路５０のプルアップ抵抗として機能する。
マイコン１３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＩＯポート等を備える周知のものである。マイコン１３は、電源回路１１からの給電を受けて動作し、マスタスレーブ方式のマスタノードとしての通信機能を実現する。また、電源スイッチ部２０を操作して、スレーブ３０への電源供給を制御すること等により、車載通信システム１の動作モードを遷移させる機能を有する。なお、動作モードは、マスタ１０，スレーブ３０間の通信が可能なウェイクアップモードと、スレーブ３０への電源供給を停止した低消費電力状態となるスリープモードとからなる。

以下では、マスタ１０のマイコン１３が実行する動作モードの遷移に関わる処理を、図２のフローチャートを参照して説明する。
本処理は、動作モードがスリープモードの時に起動する。

本処理が起動すると、マイコン１３は、Ｓ１１０にて、通信路５０の信号レベルを監視し、ドミナントを検出したか否かを判断する。ドミナントを検出していなければ、同ステップを繰り返すことで待機し、ドミナントを検出するとＳ１２０に進む。

Ｓ１２０では、電源スイッチ部２０のコイル２２を通電して接点部２１を閉じた状態にすることで、スレーブ３０への電源供給を開始する。これにより、車載通信システム１の動作モードはスリープモードからウェイクアップモードに遷移する。

続くＳ１３０では、通信路５０を介したスレーブ３０との通信を開始する。
続くＳ１４０では、予め設定されたスリープ条件が成立したか否かを判断する。スリープ条件は、例えば、全てのスレーブ３０からスリープ要求を受信することや、マスタ１０の内部状態が予め設定された状態に変化すること等が考えられる。

スリープ条件が成立していなければ、同ステップを繰り返すことで待機し、スリープ条件が成立するとＳ１５０に進む。
Ｓ１５０では、通信路５０を介したマスタスレーブ通信により、入力スイッチ部４０が接続されているスレーブ３０から、入力スイッチ部４０の状態を獲得する。

続くＳ１６０では、獲得した状態がオフ状態であるか否かを判断する。オフ状態でなければＳ１５０に戻り、オフ状態であればＳ１７０に進む。
Ｓ１７０では、電源スイッチ部２０のコイル２２への通電を停止して接点部２１を開放した状態にすることで、スレーブ３０への電源供給を停止して、本処理を終了する。これにより、車載通信システム１の動作モードはウェイクアップモードからスリープモードに遷移する。

［１．５．動作］
このように構成された車載通信システム１では、動作モードがスリープモードの場合、電源スイッチ部２０がオフ状態となるためスレーブ３０への電源供給が停止され、マスタ１０とスレーブ３０との通信が不能な状態となる。但し、スレーブ３０への電源供給が行われていないため、車載通信システム１全体としては低消費電力状態となる。このとき、スレーブ３０では、バイパス部３５への給電も止まるため、信号入力端子Ｔは通信路側端子ＴＬに接続された状態に保持される。これにより、入力スイッチ部４０の状態が直に通信路５０に反映されることになる。具体的には、入力スイッチ部４０がオフ状態の時には、通信路５０の信号レベルはレセッシブとなり、入力スイッチ部４０がオン状態の時には
、通信路５０の信号レベルはドミナントとなる。

そして、スリープモードの時に、入力スイッチ部４０が操作され、通信路５０の信号レベルがドミナントに変化すると、これを検出したマスタ１０は、電源スイッチ部２０をオン状態にしてスレーブ３０の電源供給を開始することにより、動作モードをウェイクアップモードに遷移させる。これにより、スレーブ３０が起動し、マスタ１０とスレーブ３０とのマスタスレーブ通信が可能となる。このときスレーブ３０では、バイパス部３５への給電も行われるため信号入力端子Ｔ（ひいては入力スイッチ部４０）は、通信路５０から切り離され、マイコン側端子ＴＭに接続される。つまり、マイコン３３は、入力スイッチ部４０の操作状態を読み取ることが可能な状態となる。

また、ウェイクアップモードの時に、スリープ条件が成立すると、マスタ１０は、電源スイッチ部２０をオフ状態とすることでスレーブ３０への電源供給を停止する。これにより、車載通信システム１の動作モードは、スリープモードに遷移する。つまり、マスタ１０とスレーブ３０との通信が不能な状態、かつ低消費電力の状態、かつ入力スイッチ部４０操作状態が通信路５０の信号レベルに反映させることが可能な状態となる。

［１．６．効果］
以上説明したように、車載通信システム１では、スレーブ３０が、スリープモードの時に、信号入力端子Ｔに接続された入力スイッチ部４０の状態を、通信制御機能を有するマイコン３３を起動することなく、通信路５０の信号レベルに反映させることができるように構成されている。

これにより、車載通信システム１によれば、スレーブノードからの要求に基づくスリープモードからウェイクアップモードへの遷移を可能としつつ、スリープモードでは、スレーブ３０への電源供給を完全に停止することができるため、スリープモードでの消費電力の削減を実現することができる。

また、マスタ１０は、スリープモードに遷移する際に、スレーブ３０から入力スイッチ部４０の状態を獲得し、オフ状態であることが確認されてから遷移する。つまり、入力スイッチ部４０がオン状態のままスリープモードに遷移すると、直ちに、通信路５０にドミナントが出力されてウェイクアップモードに遷移してしまうことになるが、このような事態を回避することができる。

なお、マスタ１０は、入力スイッチ部４０の状態を獲得する際に、車両の使用者に対して入力スイッチ部４０をオフ状態にすることを促すための処理（表示や警報）を行うようにしてもよい。

［２，第２実施形態］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

前述した第１実施形態では、スレーブのバイパス部３５がリレーを用いて構成されている。これに対し、第２実施形態では、トランジスタを用いて構成されている点で第１実施形態とは相違する。

［２．１．スレーブ］
本実施形態において、スレーブ３０ａは、図３に示すように、スレーブ３０の構成から抵抗３４およびバイパス部３５が省略され、代わりにバイパス部３６を備える。

バイパス部３６は、抵抗３６１、ダイオード３６２、トランジスタ３６３を備える。ダイオード３６２は、アノードが給電線６０に直結されている。抵抗３６１は、一端がダイオード３６２のカソードに接続され、他端が信号入力端子Ｔとマイコン３３の入力ポートとを接続する信号線に接続されている。トランジスタ３６３は、エミッタが通信路５０に接続され、コレクタが接地され、ベースが抵抗３６１とダイオード３６２との接続点に接続されたＰＮＰ型トランジスタからなる。

但し、マイコン３３の入力ポートには、入力ポートを介して外部からマイコン３３内部への電流の流入を阻止するダイオード３３２と、ダイオード３３２のアノード側をプルアップする抵抗３３１が接続されているものとする。

［２．２．動作］
本実施形態では、図４に示すように、動作モードがウェイクアップモードの場合、即ち、給電線６０を介してスレーブ３０ａに対する電源供給が行われている場合、信号入力端子Ｔの信号レベルに関わらず、トランジスタ３６３のベースはハイレベルに固定され、トランジスタ３６３はオフ状態となる。つまり、信号入力端子Ｔの信号レベルに応じて通信路５０が変化することはなく、マイコン３３の入力ポートに入力される。

一方、動作モードがスリープモードの場合、即ち、給電線６０を介してスレーブ３０ａに対する電源供給が行われていない場合、トランジスタ３６３のベースは、開放状態となる。このため、入力スイッチ部４０がオフ状態の間は、トランジスタ３６３はオフ状態を維持するが、入力スイッチ部４０がオン状態になると、抵抗３６１経由でトランジスタ３６３のベースがロウレベルになるため、トランジスタ３６３はオン状態となる。これにより、通信路５０の信号レベルはロウレベル、即ちドミナントに変化させることができ、第１実施形態の場合と同様の動作を実現することができる。

［２．３．効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施形態によれば、大型部品であるリレーを用いることなくスレーブ３０ａが構成されるため、装置規模を小型化することができる。

［３．他の実施形態］
以上、本発明の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ことなく、種々の形態を採り得る。

（１）上記実施形態では、マスタ１０とスレーブ３０または３０ａが１対１で接続されているが、スレーブは複数存在していてもよい。この場合、スレーブの少なくとも一つに、信号入力端子Ｔおよびバイパス部３５（または３６）が設けられていればよい。

（２）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

１…車載通信システム １０…マスタノード（電子制御装置） ３０，３０ａ…スレーブノード（電子制御装置） １１，３１…電源回路 １２，３２…トランシーバ １３，
３３…マイクロコンピュータ １４，３４，３３１，３６１…抵抗 ２０…電源スイッチ部 ２１，３５１…接点部 ２２，３５２…コイル ３５，３６…バイパス部 ４０…入力スイッチ部 ５０…通信路 ６０…給電線 ３３２，３６２…ダイオード ３５１…接点部 ３６３…トランジスタ

Claims (5)

1. マルチドロップ型の通信路（５０）と、前記通信路とは別に設けられた電源供給を行うための給電線（６０）と、前記通信路および前記給電線に接続された複数の端末装置とを備え、前記端末装置の一つをマスタノード（１０）、該マスタノード以外をスレーブノード（３０，３０ａ）とするマスタスレーブ通信を実行する車載通信システムにおいて、
   前記マスタノードは、
   予め設定されたスリープ条件が成立すると、前記給電線を介した前記スレーブノードへの電源供給を停止することで、当該システムの動作モードを、システム全体が低消費電力状態になるスリープモードに遷移させるスリープ遷移部（１３：Ｓ１４０〜Ｓ１７０）と、
   前記スリープモード時に、前記通信路の信号レベルを監視し、該通信路の信号レベルがドミナントに変化すると、前記スレーブノードへの電源供給を開始することで、当該システムの動作モードを、システム全体が通常の動作状態になるウェイクアップモードに遷移させるウェイクアップ遷移部（１３：Ｓ１１０〜Ｓ１２０）と、
   を備え、
   前記スレーブノードは、
   前記ウェイクアップモードへの遷移を指示するためのスイッチが接続される信号入力端子（Ｔ）と、
   電源供給の停止時に、前記信号入力端子に接続されたスイッチの状態に応じた信号レベルを、前記通信路に発生させるバイパス部（３５，３６）と、
   を備え、
   前記バイパス部は、前記給電線に直結され、該給電線を介した電源供給の有無により作動状態が変化することで、前記信号入力端子と前記通信路とを接続する経路を、前記給電線からの電源供給が停止されている非給電時に導通し、前記給電線からの電源供給が行われている給電時に遮断する回路を用いて構成されていることを特徴とする車載通信システム。
2. 電源供給を行う給電線（６０）とは別に設けられたマルチドロップ型の通信路（５０）を介してマスタスレーブ通信を実行する車載通信システムにおいてスレーブノードとして使用される端末装置であって、
   システム全体が低消費電力状態になる動作モードであるスリープモードから、システム全体が通常の動作状態になる動作モードであるウェイクアップモードへの遷移を指示するためのスイッチが接続される信号入力端子（Ｔ）と、
   前記給電線を介した自装置への電源供給が停止されている非給電時に、前記信号入力端子に接続されたスイッチの状態に応じた信号レベルを、前記通信路に発生させるバイパス部（３５，３６）と、
   を備え、
   前記バイパス部は、前記給電線に直結され、該給電線を介した電源供給の有無により作動状態が変化することで、前記信号入力端子と前記通信路とを接続する経路を、前記給電線からの電源供給が停止されている非給電時に導通し、前記給電線からの電源供給が行われている給電時に遮断する回路を用いて構成されていることを特徴とする端末装置。
3. 前記バイパス部（３５）を構成する前記回路は、
   一端が前記給電線に直結されたコイル（３５２）と、前記コイルの通電状態によって作動する接点部（３５１）とを有したリレーを用いて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の端末装置。
4. 前記バイパス部（３６）を構成する前記回路は、
   アノードが自装置への給電線に接続されたダイオード（３６２）と、
   一端が前記ダイオードのカソードに接続され、他端が前記信号入力端子に接続された抵抗（３６１）と、
   エミッタが前記通信路に接続され、コレクタが接地され、ベースが前記ダイオードと前記抵抗との接続点に接続されたＰＮＰ型のトランジスタ（３６３）と、
   を用いて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の端末装置。
5. 前記信号入力端子は、少なくともウェイクアップモードの時には、前記通信路を介してマスタスレーブ通信を実行する通信制御部に接続されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の端末装置。