JP7092612B2 - 電子制御装置 - Google Patents

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Description

本開示は、一対の信号線により差動信号を伝送する伝送線路に接続されて、他の装置と通信する電子制御装置に関する。
伝送線路を介してデジタル信号を伝送する場合、受信側においては、信号レベルが変化するタイミングで信号エネルギーの一部が反射することで、オーバーシュートやアンダーシュートのような波形歪み、即ちリンギングが生じる問題がある。
例えば下記の特許文献1,2には、伝送線路で伝送される差動信号に生じるリンギングを抑制するリンギング抑制回路として、電源電圧が供給されることにより動作するリンギング抑制回路(以下、電源必要抑制回路)が記載されている。
また、例えば下記の特許文献3には、リンギング抑制回路として、電源電圧が供給されることなく、伝送線路を構成する一対の信号線間の電圧によって動作するリンギング抑制回路(以下、電源不要抑制回路)が記載されている。
電源必要抑制回路と電源不要抑制回路との何れも、基本的には、差動信号のレベルが変化すると一対の信号線間のインピーダンスを低下させることで、リンギングを抑制するように構成される。
しかし、電源不要抑制回路が抵抗、コンデンサ及びトランジスタ等のアナログ回路部品によって構成されるのに対し、電源必要抑制回路は、フリップフロップや論理ゲート回路やコンパレータ等、トランジスタ単体よりも複雑な動作が可能な部品も用いられて構成される。このため、電源必要抑制回路は、電源不要抑制回路と比較すると、より高度なリンギング抑制機能を有することができる。
例えば、特許文献1に記載の電源必要抑制回路では、差動信号のレベルが変化すると、一対の信号線間のインピーダンスを低下させる状態をフリップフロップによって固定する。そして、一定時間を計時した後にフリップフロップをリセットして、インピーダンス低下状態を解除する。このため、リンギング抑制動作、即ち、信号線間のインピーダンスを低下させる動作の実施時間を、一定とし易い。また例えば、特許文献2に記載の電源必要抑制回路は、送信データと受信データとの比較から調停勝ちを検出すると、通信フレームの送信終了までの間、伝送線路上の信号レベルがレセッシブとなる全期間について信号線間のインピーダンスを低下させる機能を有する。
特開2017-63399号公報 特開2016-34080公報 特開2012-244220号公報
発明者の詳細な検討の結果、下記の課題が見出された。
複数の電子制御装置が伝送線路を介して通信する通信システムにおいて、各電子制御装置に、リンギング抑制回路として、電源必要抑制回路を設けることが考えられる。この場合、各電子制御装置は、その電子制御装置に動作用電源が供給されている間、電源必要抑制回路に電源電圧が供給されるように構成することが考えられる。
ここで、動作用電源の供給期間が異なる電子制御装置が混在する通信システムの場合、複数の電子制御装置のうち、一部の電子制御装置への動作用電源が遮断された状態において、他の残りの電子制御装置が通信する、という状況が生じる。そして、こうした状況においては、先に動作用電源が遮断された電子制御装置の電源必要抑制回路が動作しなくなるため、その電源必要抑制回路によるリンギング抑制効果が無くなってしまう。
そこで、各電子制御装置に、電源必要抑制回路と電源不要抑制回路との、両方を設けることが考えられる。このようにすれば、動作用電源が遮断された電子制御装置であっても、電源不要抑制回路により、リンギング抑制に貢献することができる。
しかし、電子制御装置に電源必要抑制回路と電源不要抑制回路との両方を設けることで、新たな問題が生じる。つまり、電子制御装置に動作用電源が供給されている場合は、電源必要抑制回路と電源不要抑制回路との両方が動作することになるため、一対の信号線間のインピーダンスを低下させ過ぎて、信号伝送(即ち、通信)に支障が生じる可能性がある。
そこで、本開示の1つの局面は、動作用電源が供給される場合と、動作用電源が供給されない場合との、両方において、良好なリンギング抑制効果を得ることのできる電子制御装置を提供する。
本開示の1つの態様による電子制御装置は、一対の高電位側信号線(1H)及び低電位側信号線(1L)によりハイ及びローのレベルに変化する差動信号を伝送する伝送線路(1)に接続され、この伝送線路を介して他の少なくとも1つの装置と通信する。
そして、この電子制御装置は、差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制するための回路として、第1抑制回路(11)と、第2抑制回路(12)と、を備える。
第1抑制回路は、当該電子制御装置が動作するために当該電子制御装置に供給される動作用電源を用いて動作するように構成される。そして、第1抑制回路は、差動信号のレベルが変化すると前記一対の信号線間のインピーダンスを第1の一定時間低下させる機能を、少なくとも有するように構成される。
第2抑制回路は、前記一対の信号線間の電圧によって動作するように構成される。そして、第2抑制回路は、差動信号のレベルが変化すると前記一対の信号線間のインピーダンスを第2の一定時間低下させるように構成される。
更に、当該電子制御装置は、切替部(31)を備える。切替部は、当該電子制御装置に動作用電源が供給されて当該電子制御装置が動作する場合には、第2抑制回路を前記一対の信号線から切り離し、当該電子制御装置に動作用電源が供給されない場合には、第2抑制回路を前記一対の信号線に接続する。
このような構成の電子制御装置によれば、動作用電源が供給される場合には、第1抑制回路と第2抑制回路とのうち、第1抑制回路が動作する。また、動作用電源が供給されない場合には、第1抑制回路と第2抑制回路とのうち、第2抑制回路が動作する。
このため、当該電子制御装置に動作用電源が供給されない場合においても、第2抑制回路によりリンギング抑制効果を発揮することができる。また、当該電子制御装置に動作用電源が供給される場合においては、第2抑制回路が一対の信号線から切り離されて動作しないため、一対の信号線間のインピーダンスが過剰に低下させられることが回避される。よって、動作用電源が供給される場合と、動作用電源が供給されない場合との、両方において、良好なリンギング抑制効果を得ることができる。
尚、この欄及び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、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
第1実施形態の電子制御装置の構成を示すブロック図である。 動作用電源と制御信号Voとの関係を説明する説明図である。 第1抑制回路の構成を示す回路図である。 第2抑制回路の構成を示す回路図である。 第2実施形態の電子制御装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態の制御部が行う切替制御処理のフローチャートである。 第3実施形態の制御部が行う切替制御処理のフローチャートである。 第4実施形態の制御部が行う切替制御処理のフローチャートである。 第5実施形態の制御部が行う切替制御処理のフローチャートである。 第6実施形態の電子制御装置の構成を示すブロック図である。 第6実施形態の制御部が行う切替制御処理のフローチャートである。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1に示す第1実施形態の電子制御装置(以下、ECU)21は、通信バスとしての伝送線路1に接続されている。ECUは、「Electronic Control Unit」の略である。
伝送線路1は、一対の信号線1H,1Lを備え、その一対の信号線1H,1Lにより、ハイ及びローのレベルに変化する差動信号を伝送する。つまり、伝送線路1は、差動伝送線路である。本実施形態では、信号線1Hが高電位側信号線であり、信号線1Lが低電位側信号線である。
伝送線路1には、ECU21と通信する他の1つ以上のECUも接続されている。以下では、他のECUとして、2つのECU22,23があるものとして説明するが、他のECUの数は1または3以上でも良い。ECU21~23及び伝送線路1によって構成される通信システムは、例えば自動車に搭載された車載通信システムである。
本実施形態では、伝送線路1が非ドライブ状態の場合に、信号線1Hと信号線1Lとの両方が、中間電圧として例えば1.5Vになる。そして、両方の信号線1H,1Lが1.5Vの場合、差動信号の電圧(即ち、差動電圧)は、ローレベルの電圧としての0Vになる。つまり、差動信号はローレベルとなる。本実施形態において、0Vは、ローレベルの差動電圧の標準値である。
また、各ECU21~23に備えられた後述の送受信回路32によって伝送線路1がドライブされると、信号線1Hは例えば2.5Vになり、信号線1Lは例えば0.5Vになる。このため、差動電圧は、ハイレベルの電圧としての2Vになる。つまり、差動信号はハイレベルになる。本実施形態において、2Vは、ハイレベルの差動電圧の標準値である。
尚、図示はされていないが、信号線1Hと信号線1Lとの両端は、例えば120Ωの抵抗素子により終端されている。また、通信システムにおける通信プロトコルは、例えば車載LANのプロトコルの1つであるCANである。CANは登録商標である。CANにおいて、差動信号のローレベルは、レセッシブと呼ばれ、差動信号のハイレベルは、ドミナントと呼ばれる。また、通信プロトコルは、CAN以外でも良い。
ECU21は、当該ECU21の通信動作を含む各動作を司る制御部31と、伝送線路1に接続された送受信回路32と、電源回路34と、を備える。
送受信回路32は、伝送線路1の差動信号をハイ又はローの受信信号に変換して制御部31に出力する。また、送受信回路32は、制御部31から出力されるハイ又はローの送信信号に応じて、伝送線路1にハイ又はローの差動信号、即ち、ドミナント又はレセッシブの信号を出力する。
このため、制御部31は、送受信回路32を用いて他のECU22,23と通信する。制御部31が他のECU22,23と通信することは、当該ECU21が他のECU22,23と通信することに相当する。
制御部31は、CPUと、例えばRAM又はROM等の半導体メモリ(以下、メモリ)と、を有するマイクロコンピュータによって構成されている。制御部31の各機能は、CPUが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、上記メモリが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
尚、制御部31は、1つのマイクロコンピュータを備えても良いし、複数のマイクロコンピュータを備えても良い。また、制御部31の各機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能は、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されても良い。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は、デジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現されても良い。
ECU21には、車両に搭載されたバッテリ36の電圧(以下、バッテリ電圧)VBが、電源リレー37を介して、動作用電源として供給される。
電源回路34は、電源リレー37を介して供給されるバッテリ電圧VBから、ECU21における各部が動作するための電源電圧VCC(例えば5V)を生成して出力する。ECU21において、制御部31及び送受信回路32は、電源回路34からの電源電圧VCCによって動作する。よって、ECU21は、電源リレー37がオンしている間、動作する。
このため、電源リレー37は、ECU21の動作条件が成立している間、オンされる。例えば、電源リレー37は、車両の電源スイッチがオン操作されるとオンされ、その後、車両の電源スイッチがオフ操作されてから、ECU21が実施予定の処理を全て終了すると、オフされる。車両の電源スイッチは、例えばイグニッションスイッチ又はパワースイッチである。
一方、他のECU22,23には、バッテリ電圧VBが動作用電源として常時供給される。このため、ECU22,23は、電源リレー37のオン/オフに関わらず、常時動作する。
更に、ECU21は、伝送線路1において差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制するための回路として、第1抑制回路11と、第2抑制回路12と、を備える。
第1抑制回路11は、電源回路34からの電源電圧VCCを用いて動作するように構成されている。電源電圧VCCの源は、ECU21に動作用電源として供給されるバッテリ電圧VBであるため、第1抑制回路11はECU21に供給される動作用電源を用いて動作する、と言える。
一方、第2抑制回路12は、一対の信号線1H,1L間の電圧によって動作するように構成されている。そして、第2抑制回路12は、ECU21に備えられたスイッチング素子であるFET33を介して、信号線1H,1L間に接続される。尚、FETは、電界効果トランジスタの略である。
FET33は、PチャネルMOSFETである。FET33のソースが信号線1Hに接続されており、FET33のドレインが第2抑制回路12に接続されている。また、信号線1Lと第2抑制回路12は常時接続されている。このため、FET33がオンすることで、第2抑制回路12が、信号線1H,1L間に接続される。
FET33のゲートには、制御部31から出力される制御信号Voが供給される。
制御部31は、図2に示すように、ECU21に動作用電源が供給されている間、即ち、電源回路34から当該制御部31に電源電圧VCCが供給されている間、制御信号Voをハイにする。制御信号Voがハイである場合、FET33はオフするため、第2抑制回路12は一対の信号線1H,1L(即ち、伝送線路1)から切り離される。
また、図2に示すように、ECU21に動作用電源が供給されなくなって、制御部31に電源電圧VCCが供給されなくなると、制御部31からFET33への制御信号Voがローになる。このため、FET33がオンして、第2抑制回路12が一対の信号線1H,1Lに接続される。
次に、第1抑制回路11について説明する。
図3に示すように、第1抑制回路11は、9つのFET_N0~N4,N6,N8,P1,P2を備える。尚、FETと符号との間には、見やすくするために「_」を挿入している。FET_N0~N4,N6,N8は、NチャネルMOSFETであり、FET_P1,P2は、PチャネルMOSFETである。
更に、第1抑制回路11は、抵抗素子R0~R9,R11,R12と、コンデンサC2と、コンパレータCOMP1,COMP2と、インバータゲートINV1~INV3と、バッファBUF1,BUF2と、ノアゲートNOR1,NOR2と、DフリップフロップFF1,FF2と、を備える。コンパレータCOMP1,COMP2、インバータゲートINV1~INV3、バッファBUF1,BUF2、ノアゲートNOR1,NOR2、及びDフリップフロップFF1,FF2の電源は、電源回路34からの電源電圧VCCである。
信号線1Lには、5つのFET_N0~N4のソースが接続されている。線間スイッチング素子であるFET_N4のドレインは、信号線1Hに接続されている。FET_N0のドレインは、抵抗素子R0を介して信号線1Hに接続されていると共に、FET_N1,N3のゲートに接続されている。
電源電圧VCCが供給される電源線2には、FET_P1,P2のソースが接続されており、FET_P1のドレインは、抵抗素子R1を介してFET_N1のドレイン及びFET_N2のゲートに接続されている。FET_P2のドレインは、抵抗素子R2を介してFET_N0のゲート、FET_N2,N3のドレイン、並びにFET_N4のゲートに接続されている。
電源線2と信号線1Lとの間には、抵抗素子R3及びFET_N6の直列回路が接続されている。FET_N6のゲートはFET_N0のゲートに接続されている。
また、電源線2とグランドとの間には、抵抗素子R4,R5の直列回路が接続されている。抵抗素子R4,R5同士の共通接続点はコンパレータCOMP1の非反転入力端子に接続されている。コンパレータCOMP1の反転入力端子は、FET_N6のドレインに接続されている。
コンパレータCOMP1の出力端子は、DフリップフロップFF1のクロック端子Cに接続されている。抵抗素子R3~R5、FET_N6及びコンパレータCOMP1は、FET_N4のオンを確認するためのオン確認回路3を構成している。
信号線1H,1Lの間には、抵抗素子R6~R8の直列回路が接続されている。抵抗素子R6,R7同士の共通接続点はコンパレータCOMP2の非反転入力端子に接続され、抵抗素子R7,R8同士の共通接続点はコンパレータCOMP2の反転入力端子に接続されている。コンパレータCOMP2の出力端子は、バッファBUF1を介して、DフリップフロップFF2のクロック端子Cに接続されている。抵抗素子R6~R7及びコンパレータCOMP2は、比較回路4を構成している。
DフリップフロップFF1の出力端子Qは、インバータゲートINV2を介してFET_N8のゲートに接続されている。FET_N8のソースはグランドに接続されている。FET_N8のドレインはバッファBUF2を介してノアゲートNOR2の入力端子の一方に接続されている。電源線2とグランドとの間には、抵抗素子R12及びコンデンサC2の直列回路が接続されている。そして、抵抗素子R12及びコンデンサC2の共通接続点は、FET_N8のドレインに接続されている。抵抗素子R12及びコンデンサC2は、遅延回路6を構成している。
ノアゲートNOR2の入力端子の他方には、ハイアクティブのリセット信号RSTが与えられるようになっている。リセット信号RSTは、電源電圧VCCの出力開始に伴い制御部31が起動すると、該制御部31により所定時間だけハイにされる。ノアゲートNOR2の出力端子は、DフリップフロップFF2の負論理のリセット端子RBに接続されている。
DフリップフロップFF2の出力端子Qは、FET_P1のゲートに接続されていると共に、インバータゲートINV1を介してFET_P2のゲートに接続されている。更に、DフリップフロップFF2の出力端子Qは、インバータゲートINV3を介してノアゲートNOR1の入力端子の一方に接続されている。ノアゲートNOR1の入力端子の他方には、リセット信号RSTが与えられるようになっている。ノアゲートNOR1の出力端子は、DフリップフロップFF1の負論理のリセット端子RBに接続されている。遅延回路6、DフリップフロップFF1,FF2及びそれらの周辺回路は、FET_N4のオンを一定時間保持するためのオン状態保持回路7を構成している。
以上のような第1抑制回路11の動作については、特許文献1に詳しく説明されているため、ここでは簡単に説明する。
差動信号のロー(即ち、レセッシブ)からハイ(即ち、ドミナント)への変化が、比較回路4で検出されると、DフリップフロップFF2がセット状態になり、DフリップフロップFF2の出力端子Qがハイになることで、FET_N4がオン可能になる。
そして、DフリップフロップFF2の出力端子Qがハイである場合に、差動信号がハイからローに変化すると、FET_N4がオフからオンする。FET_N4がオンすることにより、信号線1H,1L間のインピーダンスが低下し、差動信号のレベル変化に伴うリンギングが抑制される。
また、FET_N4がオンすると、オン確認回路3の出力がハイになり、DフリップフロップFF1がセット状態になる。そして、DフリップフロップFF1の出力端子Qがハイになると、FET_N8がオフし、抵抗素子R12及びコンデンサC2からなる遅延回路6において、コンデンサC2の充電が始まる。コンデンサC2の充電開始は、計時開始に相当する。その後、コンデンサC2の充電電圧がバッファBUF2にてハイと認識される電圧になる一定時間T1が経過すると、DフリップフロップFF2がリセットされて、DフリップフロップFF2の出力端子Qがローになり、FET_N4がオフする。
よって、第1抑制回路11は、差動信号がハイからローに変化すると、FET_N4のオンにより信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させてその状態を固定し、遅延回路6により一定時間T1を計時した後、FET_N4のオンを解除する。尚、一定時間T1は通信信号の1ビット幅よりも短い。
このような第1抑制回路11において、FET_N4は、一対の信号線間に接続される線間スイッチング素子に相当する。そして、図3に示す回路構成のうち、FET_N4を除く部分は、FET_4のオン/オフを制御する制御部9に相当する。制御部9は、差動信号のレベルがハイからローに変化したことを検出すると、線間スイッチング素子をオンさせてその状態を固定し、一定時間T1を計時した後に前記オン状態を解除するように機能する。また、制御部9の構成要素のうち、DフリップフロップFF2は、初期状態でリセットされている第1フリップフロップに相当する。DフリップフロップFF1は、初期状態でリセットされており、セット状態になると第1フリップフロップをリセットするための信号を出力する第2フリップフロップに相当する。遅延回路6は、第2フリップフロップの出力端子と第1フリップフロップのリセット端子との間に配置される遅延回路に相当する。比較回路4は、差動信号のレベルがローからハイに変化したことを検出すると、第1フリップフロップをセットする信号を出力する第1セット信号出力部に相当する。オン確認回路3は、線間スイッチング素子がターンオンしたことを検出すると、第2フリップフロップをセットする信号を出力する第2セット信号出力部に相当する。FET_N0~N3,P1,P2、インバータゲートINV1及び抵抗素子R0は、第1フリップフロップがセットされると、線間スイッチング素子の導通制御端子(即ち、ゲート)をオンレベルにすることを可能にするオン設定部8に相当する。
次に、第2抑制回路12について説明する。
図4に示すように、第2抑制回路12は、3つのFET_N10,P10,P11と、抵抗素子R21,R22と、コンデンサC20と、を備える。FET_N10は、NチャネルMOSFETであり、FET_P10,P11は、PチャネルMOSFETである。
FET_P10とFET_N10は、FET33のドレインと信号線1Lとの間に、ドレインを共通にして直列に接続されている。FET_P10のソースが、FET33のドレインに接続され、FET_N10のソースが、信号線1Lに接続されている。
FET_P11のソースは、FET_P10のソースに接続されており、FET_P10のゲートは、信号線1Lに接続されている。そして、FET_P11のドレインは、FET_P10のゲートに接続されると共に、抵抗素子R21を介してグランドに接続されている。
また、FET_N10のゲートは、抵抗素子R20を介してFET_P10,P11のソースに接続されると共に、コンデンサC20を介して信号線1Lに接続されている。そして、抵抗素子R20及びコンデンサC20の直列回路は、遅延回路13を構成している。
以上のような第2抑制回路12は、FET33を介して、FET_P10,P11のソースが信号線1Hに接続されることにより、信号線1H,1L間に接続される。
このような第2抑制回路12の動作については、特許文献3に詳しく説明されているため、ここでは簡単に説明する。また、ここでは、FET33がオンしている、として説明する。
差動信号がハイの場合、FET_P11がオンして、FET_P10がオフする。また、コンデンサC20が充電されて、FET_N10はオンする。
差動信号がハイからローに変化すると、FET_P11がターンオフして、FET_P10がターンオンする。すると、FET_P10,N10が両方ともオン状態となって、信号線1H,1L間のインピーダンスが低下し、差動信号のレベル変化に伴うリンギングが抑制される。
そして、差動信号がローになったことによりコンデンサC20が抵抗素子R20を介して放電され、コンデンサC20の電圧がFET_N10のオン閾値電圧を下回ると、FET_N10がターンオフする。
よって、第2抑制回路12は、差動信号がローに変化してから、コンデンサC20の電圧がFET_N10のオン閾値電圧を下回るまでの一定時間T2の間、信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させる。また、上記一定時間T2が経過するまでに、差動信号が変化前のレベル(即ち、ハイ)に戻ると、FET_P10がオフするため、信号線1H,1L間のインピーダンス低下は中止される。つまり、第2抑制回路12は、差動信号がローに変化すると、信号線1H、L1間のインピーダンスを低下させる状態となり、一定時間T2が経過するか、その一定時間T2が経過するまでに差動信号が変化前のレベルに戻ると、インピーダンスを低下させることを止める。尚、一定時間T2は通信信号の1ビット幅よりも短い。
[1-2.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
制御部31は、ECU21に動作用電源が供給されてECU21が動作する場合には、FET33への制御信号VoをハイにしてFET33をオフさせることにより、第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lから切り離す。また、制御部31は、ECU21に動作用電源が供給されない場合には、電源電圧VCCが供給されず、制御信号Voをローにするため、FET33をオンさせることになり、その結果、第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lに接続することとなる。
このようなECU21によれば、動作用電源が供給される場合には、第1抑制回路11と第2抑制回路12とのうち、第1抑制回路11が動作する。また、動作用電源が供給されない場合には、第1抑制回路11と第2抑制回路12とのうち、第2抑制回路12が動作する。
このため、当該ECU21に動作用電源が供給されない場合においても、第2抑制回路12によりリンギング抑制効果を発揮することができる。また、当該ECU21に動作用電源が供給される場合においては、第2抑制回路12が一対の信号線1H,1Lから切り離されて動作しないため、一対の信号線1H,1L間のインピーダンスが過剰に低下させられることが回避される。よって、動作用電源が供給される場合と、動作用電源が供給されない場合との、両方において、良好なリンギング抑制効果を得ることができる。
尚、上記実施形態では、制御部31が切替部に相当する。
[2.第2実施形態]
[2-1.第1実施形態との相違点]
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、相違点について以下に説明する。尚、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図5に示す第2実施形態のECU21は、第1実施形態のECU21と比較すると、下記〈2-1-1〉~〈2-1-3〉の点が異なる。
〈2-1-1〉
電源回路34から第1抑制回路11には、電源スイッチ35を介して、電源電圧VCCが供給される。そして、電源スイッチ35のオン/オフは、制御部31によって制御される。電源スイッチ35は、例えば1つ以上のFETによって構成されるアナログスイッチである。
〈2-1-2〉
図5において、点線の楕円及び矢印で示すように、制御部31は、当該ECU21の消費電力を検出するように構成されている。
例えば、制御部31は、電源リレー37を介してECU21に供給されるバッテリ電圧VBの値と、電源リレー37からECU21に流れ込む電流(即ち、消費電流)の値とから、消費電力を算出する。また例えば、バッテリ電圧VBが一定であると仮定するならば、制御部31は、消費電流の値から消費電力を算出するように構成されても良い。
〈2-1-3〉
制御部31は、ECU21の動作期間においても、第1抑制回路11と第2抑制回路12とを、択一的に動作させるようになっている。そして、制御部31は、第1抑制回路11と第2抑制回路12とを切り替えて動作させるために、図6に示す切替制御処理を実行する。図6の切替制御処理は、例えば一定時間毎に実行される。
図6に示すように、制御部31は、切替制御処理を開始すると、S110にて、ECU21の消費電力を検出すると共に、検出した消費電力が所定の閾値を超えたか否かを判定する。
制御部31は、S110にて、消費電力が閾値を超えていないと判定した場合には、S120にて、FET33への制御信号Voをハイにし、S130にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオンにする。そして、その後、当該切替制御処理を終了する。
よって、消費電力が閾値を超えていない場合には、第1抑制回路11に電源電圧VCCが供給されて第1抑制回路11が動作する。また、第2抑制回路12は、信号線1H,1Lから切り離された状態となる。
また、制御部31は、上記S110にて、消費電力が閾値を超えたと判定した場合には、S140にて、FET33への制御信号Voをローにし、S150にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオフにする。そして、その後、当該切替制御処理を終了する。
よって、消費電力が閾値を超えた場合には、第1抑制回路11への電源供給が遮断されて第1抑制回路11の動作が強制停止させられる。また、第2抑制回路12は、信号線1H,1Lに接続されて動作する。
[2-2.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果を奏し、更に、以下の効果を奏する。
制御部31は、ECU21に動作用電源が供給されている場合であっても、ECU21の消費電力が閾値を超えたと判定した場合には、第1抑制回路11への電源供給を遮断すると共に、第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lに接続する。このため、ECU21の消費電力が大きくなった場合に、消費電力を抑制しながら、リンギング抑制機能を働かせることができる。
[3.第3実施形態]
[3-1.第1実施形態との相違点]
第3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、相違点について以下に説明する。尚、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第3実施形態のECU21は、第1実施形態のECU21と比較すると、更に、下記〈3-1-1〉~〈3-1-4〉の要件を備える。
〈3-1-1〉
第2実施形態のECU21と同様に、電源回路34から第1抑制回路11には、図5に示した電源スイッチ35を介して、電源電圧VCCが供給される。電源スイッチ35のオン/オフは、制御部31によって制御される。
〈3-1-2〉
第2抑制回路12が信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させる一定時間T2は、第1抑制回路11が信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させる一定時間T1よりも、長い時間に設定されている。尚、一定時間T1は、第1の一定時間に相当し、一定時間T2は、第2の一定時間に相当する。また、以下では、リンギング抑制のために信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させる時間のことを、リンギング抑制時間という。
〈3-1-3〉
ECU21がノードとなる通信システムの通信プロトコルは、通信フレーム中で通信速度を変化させるフレキシブルデータレート対応のCAN(即ち、CANFD)である。このため、伝送線路1上で伝送される通信フレームにおける各領域のうち、調停領域は、その後のデータ領域と比べて低速(例えば、500kbps)の通信速度とされる。
〈3-1-4〉
制御部31は、ECU21の動作期間においても、第1抑制回路11と第2抑制回路12とを、択一的に切り替えて動作させるようになっている。そして、制御部31は、第1抑制回路11と第2抑制回路12とを切り替えて動作させるために、図7に示す切替制御処理を実行する。図7の切替制御処理は、例えば制御部31が通信フレームの開始を示すSOF(即ち、スタートオブフレーム)を検知すると、実行が開始される。
図7に示すように、制御部31は、切替制御処理を開始すると、S210にて、通信フレームの調停領域が始まったか否かを判定する。例えば、制御部31は、SOFからのビット数により調停領域の開始を判定する。
そして、制御部31は、S210にて、調停領域が始まったと判定すると、S220にて、FET33への制御信号Voをローにし、S230にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオフにする。つまり、制御部31は、FET33をオンして第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lに接続する一方、第1抑制回路11への電源供給を遮断することにより第1抑制回路11の動作を強制停止させる。
その後、制御部31は、S240にて、通信フレームの調停領域が終了したか否かを判定する。例えば、制御部31は、SOFからのビット数により調停領域の終了を判定する。
制御部31は、S240にて、調停領域が終了したと判定すると、S250にて、FET33への制御信号Voをハイにし、S260にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオンにする。つまり、制御部31は、第2抑制回路12を信号線1H,1Lから切り離すと共に、第1抑制回路11に電源電圧VCCを供給して第1抑制回路11を動作させる。そして、その後、制御部31は、当該切替制御処理を終了する。
[3-2.効果]
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果を奏し、更に、以下の効果を奏する。
CANFDにおいて、通信フレームの調停領域はデータ領域と比べて低速なため、例えばデータ領域でのリンギングに合わせて設定されている第1抑制回路11のリンギング抑制時間(即ち、一定時間T1)では、調停領域において、リンギングを十分に抑制するには短すぎる可能性がある。
そこで、制御部31は、通信フレームの部分が調停領域であると判定すると、調停領域が終了したと判定するまでの間、第1抑制回路11への電源供給を遮断し、第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lに接続する。つまり、制御部31は、調停領域については、リンギング抑制時間が第1抑制回路11よりも長い時間に設定された第2抑制回路12によって、リンギングを抑制するようにしている。このため、調停領域についてもリンギングを十分に抑制し易くなる。
尚、第2実施形態の制御部31が、図7の切替制御処理を更に実行して良い。
この場合、制御部31は、図6と図7の複数の切替制御処理を実行することになるが、例えば、制御信号Voのロー且つ電源スイッチ35のオフは、各切替制御処理のオアで実施され、制御信号Voのハイ且つ電源スイッチ35のオンは、各切替制御処理のアンドで実施されて良い。つまり、制御信号Voのロー且つ電源スイッチ35のオフは、複数の切替制御処理の何れかによって「制御信号Voをローにし且つ電源スイッチ35をオフする」と決定されれば、実施されるように構成して良い。そして、制御信号Voのハイ且つ電源スイッチ35のオンは、複数の切替制御処理の全てによって「制御信号Voをハイにし且つ電源スイッチ35をオンする」と決定されれば、実施されるように構成して良い。
[4.第4実施形態]
[4-1.第3実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第3実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第3実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。また、ECU21がノードとなる通信システムの通信プロトコルであるCANFDでは、エラーフレームも、通常の通信フレームにおける調停領域と同様に、データ領域と比べて低速の通信速度とされる。エラーフレームは、通信エラーが発生した際に送信されるフレームである。
第4実施形態のECU21は、第3実施形態のECU21と比較すると、制御部31が、図7の切替制御処理に代えて、図8の切替制御処理を実行する点が異なる。
図8に示すように、制御部31は、切替制御処理を開始すると、S310にて、エラーフレームが始まったか否かを判定する。例えば、制御部31は、伝送線路1に流れるビット列の内容からエラーフレームの開始を判定する。
そして、制御部31は、S310にて、エラーフレームが始まったと判定すると、S320にて、FET33への制御信号Voをローにし、S330にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオフにする。つまり、制御部31は、FET33をオンして第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lに接続する一方、第1抑制回路11への電源供給を遮断することにより第1抑制回路11の動作を強制停止させる。
その後、制御部31は、S340にて、エラーフレームが終了したか否かを判定する。例えば、制御部31は、伝送線路1に流れるビット列の内容からエラーフレームの終了を判定する。
そして、制御部31は、S440にて、エラーフレームが終了したと判定すると、S350にて、FET33への制御信号Voをハイにし、S360にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオンにする。つまり、制御部31は、第2抑制回路12を信号線1H,1Lから切り離すと共に、第1抑制回路11に電源電圧VCCを供給して第1抑制回路11を動作させる。そして、その後、制御部31は、当該切替制御処理を終了する。
[4-2.効果]
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果を奏し、更に、以下の効果を奏する。
エラーフレームは通常の通信フレームにおけるデータ領域と比べて低速なため、例えばデータ領域でのリンギングに合わせて設定されている第1抑制回路11のリンギング抑制時間(即ち、一定時間T1)では、エラーフレームについてリンギングを十分に抑制するには短すぎる可能性がある。
そこで、制御部31は、伝送線路1において伝送されている通信フレームがエラーフレームであると判定すると、エラーフレームが終了したと判定するまでの間、第1抑制回路11への電源供給を遮断し、第2抑制回路12を一対の信号線1H,1Lに接続する。つまり、制御部31は、エラーフレームについては、リンギング抑制時間が第1抑制回路11よりも長い時間に設定された第2抑制回路12によって、リンギングを抑制するようにしている。このため、エラーフレームについてもリンギングを十分に抑制し易くなる。
尚、第3実施形態の制御部31が、図8の切替制御処理を更に実行して良い。また、第2実施形態の制御部31が、図8の切替制御処理を更に実行するか、あるいは、図7と図8の各切替制御処理を更に実行して良い。制御部31が複数の切替制御処理を実行する場合に、制御信号Voのロー且つ電源スイッチ35のオフと、制御信号Voのハイ且つ電源スイッチ35のオンとが、どのように実施されて良いかについては、前述した通りである。
[5.第5実施形態]
[5-1.第3実施形態との相違点]
第5実施形態は、基本的な構成は第3実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第3実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第5実施形態のECU21は、第3実施形態のECU21と比較すると、制御部31が、図7の切替制御処理に代えて、図9の切替制御処理を実行する点が異なる。
図9の切替制御処理は、図7の切替制御処理と比較すると、S410,S420が追加されている。尚、図9において、図7と同じ処理については、同じステップ番号を付しているため、詳細な説明を省略する。
図9に示すように、制御部31は、S210で調停領域が始まったと判定すると、S220でFET33への制御信号Voをローにし、S230で電源スイッチ35をオフにする。そして、制御部31は、S410に進み、前述した図8のS310と同様に、エラーフレームが始まったか否かを判定する。
制御部31は、S410にて、エラーフレームが始まっていないと判定した場合には、S240に進み、通信フレームの調停領域が終了したか否かを判定する。そして、制御部31は、S240で調停領域が終了していないと判定した場合には、S410に戻る。
また、制御部31は、S240で調停領域が終了したと判定した場合には、S250にて、FET33への制御信号Voをハイにし、S260にて、電源スイッチ35をオンした後、当該切替制御処理を終了する。
また、制御部31は、上記S410にて、エラーフレームが始まったと判定した場合には、S420に進み、エラーフレームが終了したか否かを判定して、エラーフレームが終了するまで待つ。そして、制御部31は、S420でエラーフレームが終了したと判定すると、S250及びS260の処理を行い、その後、当該切替制御処理を終了する。
つまり、制御部31は、調停領域の受信期間中にエラーフレームであることが分かると、調停領域か否かに関わらず、エラーフレームが終了するまでは、第1抑制回路11を停止させ続けて、第2抑制回路12を動作させる。
[5-2.効果]
以上詳述した第5実施形態によれば、第3実施形態について述べた効果と、第4実施形態について述べた効果との、両方を奏する。つまり、通常の通信フレームにおける調停領域とエラーフレームとについて、リンギングを十分に抑制し易くなる。
尚、第2実施形態の制御部31が、図9の切替制御処理を更に実行して良い。
[6.第6実施形態]
[6-1.第1実施形態との相違点]
第6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、相違点について以下に説明する。尚、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図10に示す第6実施形態のECU21は、第1実施形態のECU21と比較すると、更に、下記〈6-1-1〉~〈6-1-3〉の要件を備える。
〈6-1-1〉
第2実施形態のECU21と同様に、電源回路34から第1抑制回路11には、電源スイッチ35を介して、電源電圧VCCが供給される。そして、電源スイッチ35のオン/オフは、制御部31によって制御される。
〈6-1-2〉
ECU21は、差動信号にノイズが重畳したことを検出するための検知部40を備える。検知部40は、信号線1Hと信号線1Lとの電圧差(即ち、差動電圧)を増幅して出力するオペアンプ41と、オペアンプ41の出力電圧と所定の閾値電圧Vthとを比較するコンパレータ42と、を備える。
オペアンプ41の増幅度及び閾値電圧Vthは、差動電圧が、当該差動電圧のハイ標準値(即ち、2V)とロー標準値(即ち、0V)との間の所定電圧(例えば1V)よりも大きい場合に、コンパレータ42の出力がハイとなるように、設定されている。そして、コンパレータ42の出力は、検知部40の出力として、制御部31に入力される。
〈6-1-3〉
制御部31は、ECU21の動作期間においても、第1抑制回路11と第2抑制回路12とを、択一的に切り替えて動作させるようになっている。そして、制御部31は、第1抑制回路11と第2抑制回路12とを切り替えて動作させるために、図11に示す切替制御処理を実行する。図11の切替制御処理は、例えば制御部31が通信フレームの開始を示すSOFを検知すると、実行が開始される。
図11に示すように、制御部31は、切替制御処理を開始すると、S510にて、伝送線路1上の差動信号にノイズが重畳したか否かを判定する。例えば、制御部31は、検知部40の出力にレベル変化が発生した間隔を計測し、その計測した間隔が、差動信号の正常なハイ時間又はロー時間よりも短ければ、ノイズあり、即ち、差動信号にノイズが重畳した、と判定する。
制御部31は、S510にて、ノイズなし、即ち、差動信号にノイズが重畳していない、と判定した場合には、S520に進み、通信フレームが終了したか否かを判定する。例えば、制御部31は、通信フレームの終了を示すEOF(即ち、エンドオブフレーム)を検知すると、通信フレームが終了したと判定する。
制御部31は、上記S520にて、通信フレームが終了していないと判定した場合には、S510に戻る。また、制御部31は、上記S520にて、通信フレームが終了したと判定した場合には、当該切替制御処理を終了する。
一方、制御部31は、上記S510にて、ノイズありと判定した場合には、S530にて、FET33への制御信号Voをローにし、S540にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオフにする。その後、制御部31は、S550にて、通信フレームが終了したか否かを判定し、通信フレームが終了したと判定すると、S560に進む。制御部31は、S560にて、FET33への制御信号Voをハイにし、次のS570にて、第1抑制回路11の電源スイッチ35をオンする。その後、制御部31は、当該切替制御処理を終了する。
つまり、制御部31は、伝送されている通信フレームの差動信号にノイズが重畳したと判定すると、通信フレームが終了したと判定するまでの間、第1抑制回路11への電源供給を遮断すると共に、第2抑制回路12を一対の信号線1H、M1Lに接続する。
[6-2.効果]
以上詳述した第6実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果を奏し、更に、以下の効果を奏する。
第1抑制回路11は、差動信号のレベルが変化すると、FET_N4のオンにより信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させてその状態を一定時間T1だけ固定するように構成されているため、リンギング抑制時間を常に一定とし易い利点がある。
しかし、差動信号に重畳した瞬間的なノイズに第1抑制回路11が反応すると、送信データに基づく差動信号のレベル変化ではなく、ノイズによるレベル変化が発生した時から、一定時間T1だけ、信号線1H,1L間のインピーダンスが低下させられてしまう。すると、差動信号のハイが正しく出現しにくくなり、例えば受信する側にてビットの誤判定を招く可能性が高くなる。
一方、第2抑制回路12は、差動信号のレベルが変化して、信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させる状態になっても、一定時間T2が経過するまでに差動信号が変化前のレベルに戻れば、インピーダンスの低下を止めるように構成されている。このため、仮に第2抑制回路12がノイズに反応したとしても、信号線1H,1L間のインピーダンスが低下させられる時間は、ノイズの時間幅よりも短く、零または殆ど零と見なせる時間となり、通信への影響は、第1抑制回路11がノイズに反応する場合よりも小さい。
そこで、制御部31は、差動信号にノイズが重畳したと判定すると、通信フレームが終了したと判定するまでの間、第1抑制回路11は動作させず、第2抑制回路12を一対の信号線1H、M1Lに接続する。つまり、制御部31は、差動信号にノイズが重畳した場合には、第2抑制回路12によってリンギングを抑制する。このため、差動信号にノイズが頻繁に重畳するような環境において、通信エラーの発生を抑制することができる。
[7.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
第1抑制回路11は、図3に示した回路に限らず、例えば特許文献2に記載された機能及び構成を有する回路であっても良い。また、第2抑制回路12も、図4に示した回路に限らず、例えば、信号線1H,1L間に設けられた1つのトランジスタがオンすることによって信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させるように構成されても良い。また、第1抑制回路11と第2抑制回路12は、差動信号がローからハイに変化した場合に、信号線1H,1L間のインピーダンスを低下させるように構成されても良い。
また、上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしても良い。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしても良い。また、上記実施形態の構成の一部を省略しても良い。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又は置換しても良い。尚、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
また、上述したECU21の他、当該ECU21を構成要素とする通信システム、当該ECU21としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、リンギング抑制方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1…伝送線路、1H…高電位側信号線、1L…低電位側信号線、11…第1抑制回路、12…第2抑制回路、31…制御部

Claims (5)

  1. 一対の高電位側信号線(1H)及び低電位側信号線(1L)によりハイ及びローのレベルに変化する差動信号を伝送する伝送線路(1)に接続され、前記伝送線路を介して他の少なくとも1つの装置と通信する電子制御装置であって、
    前記差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制するための回路として、第1抑制回路(11)と、第2抑制回路(12)と、を備え、
    前記第1抑制回路は、
    当該電子制御装置が動作するために当該電子制御装置に供給される動作用電源を用いて動作するように構成されると共に、前記差動信号のレベルが変化すると前記一対の信号線間のインピーダンスを第1の一定時間低下させる機能を、少なくとも有するように構成され、
    前記第2抑制回路は、
    前記一対の信号線間の電圧によって動作するように構成されると共に、前記差動信号のレベルが変化すると前記一対の信号線間のインピーダンスを第2の一定時間低下させるように構成され、
    更に、当該電子制御装置は、
    当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されて当該電子制御装置が動作する場合には、前記第2抑制回路を前記一対の信号線から切り離し、当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されない場合には、前記第2抑制回路を前記一対の信号線に接続するように構成された切替部(31)、を備える、
    電子制御装置。
  2. 請求項1に記載の電子制御装置であって、
    前記切替部は、
    当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合に、当該電子制御装置の消費電力が閾値を超えたか否かを判定し、前記消費電力が前記閾値を超えたと判定した場合には、当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合であっても、前記第1抑制回路への電源供給を遮断して前記第1抑制回路の動作を強制停止させると共に、前記第2抑制回路を前記一対の信号線に接続するように構成されている(S110~S150)、
    電子制御装置。
  3. 請求項に記載の電子制御装置であって、
    前記第2の一定時間は、前記第1の一定時間よりも長い時間に設定されており、
    前記切替部は、
    当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合に、前記伝送線路において伝送されている通信フレームの部分が調停領域であるか否かを判定し、前記通信フレームの部分が調停領域であると判定すると、当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合であっても、前記調停領域が終了したと判定するまでの間、前記第1抑制回路への電源供給を遮断して前記第1抑制回路の動作を強制停止させると共に、前記第2抑制回路を前記一対の信号線に接続するように構成されている(S210~S260)、
    電子制御装置。
  4. 請求項に記載の電子制御装置であって、
    前記第2の一定時間は、前記第1の一定時間よりも長い時間に設定されており、
    前記切替部は、
    当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合に、前記伝送線路において伝送されている通信フレームがエラーフレームであるか否かを判定し、前記通信フレームがエラーフレームであると判定すると、当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合であっても、前記エラーフレームが終了したと判定するまでの間、前記第1抑制回路への電源供給を遮断して前記第1抑制回路の動作を強制停止させると共に、前記第2抑制回路を前記一対の信号線に接続するように構成されている(S310~S360,S220,S230,S410,420,S250,S260)、
    電子制御装置。
  5. 請求項に記載の電子制御装置であって、
    前記第1抑制回路は、
    前記機能として、前記差動信号のレベルが変化すると、前記一対の信号線間のインピーダンスを低下させてその状態を固定し、前記第1の一定時間を計時した後に、前記インピーダンスを低下させる状態を解除する機能を有し、
    前記第2抑制回路は、
    前記差動信号のレベルが変化すると、前記一対の信号線間のインピーダンスを低下させる状態となり、前記第2の一定時間が経過するか、前記2の一定時間が経過するまでに前記差動信号が変化前のレベルに戻ると、前記インピーダンスを低下させることを止めるように構成されており、
    前記切替部は、
    当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合に、前記差動信号にノイズが重畳したか否かを判定し、前記差動信号にノイズが重畳したと判定すると、当該電子制御装置に前記動作用電源が供給されている場合であっても、前記伝送線路において伝送されている通信フレームが終了したと判定するまでの間、前記第1抑制回路への電源供給を遮断して前記第1抑制回路の動作を強制停止させると共に、前記第2抑制回路を前記一対の信号線に接続するように構成されている(S510~S570)、
    電子制御装置。
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