JP7386867B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、予め設定された時分割に基づいて、制御ユニットと双方向通信を行う制御装置に関する。

従来、複数の素子の制御や駆動を、一つの制御部で行う制御装置が利用されてきた。このような構成を採用した技術として、例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１には、複数のマイクロフォンにより検出された音声を出力するマイクロフォン装置が開示されている。この車載用マイクロフォン装置は、互いに異なる指向性方向を有する複数のマイク素子からなるマイクアレイを有して構成される。マイクアレイは、車内前方の上部にあるマップライト部に設けられており、複数のマイク素子の夫々は、正面方向が最大検出感度となる単一指向性を有するように設置されている。

特開２００７－３０２１５５号公報

特許文献１に記載の技術は、複数のマイクを単一のマイクアレイとして構成されている。このため、マイクアレイを構成する基板のサイズが大きくなり、デバイスが大型化してしまう。また、マイク素子の夫々が基板上の決まった位置にしか搭載できないので、デバイスの性能が常に有効利用できるとはいえず、配置上の搭載自由度が低くなることもある。

そこで、コンパクトに構成できる制御装置が求められる。

本発明に係る制御装置の特徴構成は、予め設定された時分割に基づいて、制御ユニットと双方向通信を行う制御装置であって、互いに異なる基板に搭載された複数のデバイスと、前記複数のデバイスとの間で通信されるデータを重畳可能な帯域を有するデータ構造からなる通信データの双方向通信が行われるバスラインを介して、前記制御ユニットとデイジーチェーン型で接続された通信制御部と、前記複数のデバイスのうちの少なくとも一つと前記通信制御部とを接続するケーブルと、を備え、前記通信制御部は、前記複数のデバイスのうち、前記ケーブルで接続されたデバイス以外のデバイスと同一基板に搭載され、前記双方向通信における通信データは、第１帯域と第２帯域とを有するデータ構造で構成され、前記第２帯域には送信先の前記通信制御部を特定可能な識別情報を示すデータが含まれ、前記第１帯域には送信先の前記デバイスで利用するデータが含まれる点にある。

このような特徴構成とすれば、複数のデバイスを搭載する基板を分割して、小型化できる。また、小型化により、配置上の自由度を高めることが可能となる。更には、夫々のデバイスを用途や検出方向に基づいて配置できるので、高感度のデバイスを利用しなくても良く、安価なデバイスで構成できる。したがって、低コストで実現することが可能となる。

また、このような構成とすれば、通信制御部とデバイスの一つ（上記「ケーブルで接続されたデバイス以外のデバイス」）とを同じ基板上に構成できるので、ケーブルの使用数を減じることができる。

また、前記ケーブルは、第１電位が印加される第１電源線と前記第１電位よりも低い第２電位が印加される第２電源線と信号線と制御線とを有して構成され、前記第２電源線は、前記第１電源線と前記信号線と前記制御線とからなる線群の周囲を覆う状態で配置されると好適である。

このような構成とすれば、ケーブルから外部へ向かう電磁波を低減でき、外部からケーブルに向かう電磁波を低減できる。したがって、ケーブルを介した電磁波によるデバイスの誤動作を防止することができる。

また、前記デバイスが搭載される基板に、電磁波の影響を抑制する素子が搭載されていると好適である。

このような構成とすれば、デバイスが搭載される基板における電磁波の影響を低減できる。したがって、このような電磁波によるデバイスの誤動作を防止することが可能となる。

また、前記複数のデバイスは、音響デバイスであると好適である。

このような構成とすれば、音響デバイスの配置上の自由度を高め、低コストで複数の音響デバイスを配置することが可能となる。

また、前記バスラインが、車載用オーディオバスであって、前記複数のデバイスの夫々が、車両に設けられていると好適である。

このような構成とすれば、車載用オーディオバスを介して通信制御部が制御ユニットと通信データの送受信を行うことができ、このような通信データを、車両の各部に設けられた複数のデバイスの夫々に伝送することが可能となる。また、車両の各部に設けられた複数のデバイスの夫々から通信制御部が受信した通信データを、車載用オーディオバスを介して制御ユニットに伝送することも可能となる。

また、前記複数のデバイスの夫々は、前記車両のシートに対応して設けられていると好適である。

このような構成とすれば、車両のシートに着座する乗員毎にデバイスを振り分けて配置することが可能となる。したがって、車載用途において利便性を向上できる。

制御ユニット及び制御装置の車両への搭載例を示す図である。 制御装置の構成を示す模式図である。 バスラインを介して双方向通信が行われる通信データのデータ構造を示す図である。 ケーブルの構成を示す図である。

本発明に係る制御装置は、上位システムである制御ユニットと予め設定された時分割に基づいて双方向通信を行い、コンパクトに構成される。以下、本実施形態の制御装置１について説明する。

図１は制御装置１を車両１００に搭載した場合の例を示す図である。図２は、制御装置１の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示されるように、制御装置１は、デバイス１０、通信制御部２０、ケーブル３０を備えて構成される。

ここで、詳細は後述するが、本実施形態ではデバイス１０は８つのデバイス１１－１８からなる。以下では、総称する場合にはデバイス１０とし、区別して説明する場合には夫々の符号を用いて説明する。また、通信制御部２０は２つの通信制御部２１－２２からなる。以下では、総称する場合には通信制御部２０とし、区別して説明する場合には夫々の符号を用いて説明する。

通信制御部２０は、バスライン３を介して上位システムである制御ユニット２とデイジーチェーン型で接続される。デイジーチェーン型で接続されるとは、電気機器等のデバイスをケーブルによって接続する方式の一つであって、一つの制御ユニット２と、複数の通信制御部２０の夫々とが数珠つなぎで互いに直列に接続されるものである。したがって、数珠つなぎに接続された信号の出力元である制御ユニット２から見て、下流側の通信制御部２２は上流側の通信制御部２１に中継されて通信データ（データや信号等）が伝達されることになる。このようなデイジーチェーン型による接続は、各種の規格があるが、公知であるので説明は省略する。本実施形態では、制御ユニット２と複数の通信制御部２１及び通信制御部２２とがバスライン３により数珠つなぎで接続される。

制御ユニット２と複数の通信制御部２０の夫々との間では、バスライン３を介して通信データの双方向通信が行われる。バスライン３は、ツイストペアケーブルを有して構成され、このツイストペアケーブルを用いて例えばＬＶＤＳ（小振幅差動信号）で双方向通信が行われる。バスライン３は、図１に示されるように車両１００内に配線される。したがって、制御ユニット２と、車両１００の各部に設けられた複数の通信制御部２０の夫々とが通信データの送受信を行うことが可能となる。

ここで、図３には、制御ユニット２と複数の通信制御部２０の夫々との間で双方向通信により行われる通信データの一例が示される。ここでは、理解を容易にするために、制御ユニット２から通信制御部２１に伝達される通信データを第１送信データとし、制御ユニット２から通信制御部２２に伝達される通信データを第２送信データとし、通信制御部２１から制御ユニット２に伝達される通信データを第１受信データとし、通信制御部２２から制御ユニット２に伝達される通信データを第２受信データとして示している。これらの各データは、予め設定された時分割に基づいて通信される。すなわち、図３に示されるように、各データは時間的に配列して通信される。なお、通信データは時分割に基づいて送受信されるが、各データの周期を例えば数十マイクロ秒程度と設定しておくことで、各データの送受信に係る遅延を無視できる。

また、これらの各データは、例えば第１帯域と第２帯域とを有するデータ構造で構成される。第１帯域は複数のデバイス１０との間で通信されるデータを重畳可能な帯域であって、車両１００に搭載される通信制御部２０同士の間でバスライン３を介してデータの送受信を行うことが可能である。例えば、複数のデバイス１０が音響デバイスである場合には、すなわち、複数のデバイス１０が、例えば音声を再生するプレーヤーや、音声を出力するスピーカや、音声を収集するマイクロフォン等のデバイスである場合には、音声信号の伝達が行うことができるように構成される。もちろん、複数のデバイス１０は加速度センサ等のデバイスを含むように構成することも可能である。このようなデバイス間で互いに音声信号の伝達もバスライン３を介して行えるように構成されている。

例えばバスライン３を利用してプレーヤーとスピーカとの間で音声データを送受信したり、マイクロフォンとスピーカとの間で音声データを送受信したりする場合には、第２帯域に送信先の通信制御部２０を特定可能な識別情報を示すデータを含み、第１帯域に送信先のデバイスで利用する音声データを含むように通信データを構成することが可能である。

このようなバスライン３は、車載用オーディオバスを用いることが可能である。車載用オーディオバスは、車両１００に搭載され、データや信号の伝送に利用されている。本制御装置１では、このような車載用オーディオバスを利用して通信制御部２０は制御ユニット２と通信データの伝送が行われる。具体的には、バスライン３は、Ａ２Ｂ（登録商標）を用いることが可能である。これにより、バスライン３の軽量化及び低コスト化が実現できる。

本実施形態では、デバイス１１－１４はマイクロフォンが相当し、デバイス１５－１８はスピーカが相当する。また、デバイス１１－１４にはマイクロフォンだけでなく、当該マイクロフォンを駆動する回路（マイク回路）も含んで構成することが可能であり、デバイス１５－１８にはスピーカだけでなく、当該スピーカを駆動する回路（スピーカ回路）も含んで構成することが可能である。

図１に示されるように、複数のデバイス１０の夫々は車両１００に設けられる。デバイス１１は運転席に着座する運転者が発生する音声を集音し、デバイス１２は助手席に着座する乗員が発生する音声を集音するように構成される。デバイス１１及びデバイス１２は、夫々、運転者及び助手席の乗員に対向する位置であって視界を妨げない位置（例えばフロント部分の天井等）に設けると良い。また、デバイス１３は運転席の後ろの席に着座する乗員が発生する音声を集音し、デバイス１４は助手席の後ろの席に着座する乗員が発生する音声を集音するように構成される。デバイス１３及びデバイス１４は、夫々、これらの乗員に対向する位置であって視界を妨げない位置（例えば夫々の席の前方の天井部や、側方のピラー等）に設けると良い。

更に、デバイス１５－１８は、夫々、運転席、助手席、後部の左右の座席に着座する運転者及び乗員に向けて音声を出力するように構成される。デバイス１５－１８は、夫々の座席の側方に設けることが可能である。このように本実施形態では、複数のデバイス１０の夫々は、車両１００のシートに対応して設けられる。

図２に示されるように、複数のデバイス１０は、互いに異なる基板４０（例えばプリント基板）に搭載される。本実施形態では、デバイス１１は基板４１に搭載され、デバイス１２は基板４２に搭載され、デバイス１３は基板４３に搭載され、デバイス１４は基板４４に搭載される。また、デバイス１５は基板４５に搭載され、デバイス１６は基板４６に搭載され、デバイス１７は基板４７に搭載され、デバイス１８は基板４８に搭載される。

複数のデバイス１０のうちの少なくとも一つと通信制御部２０とはケーブル３０で接続される。本実施形態では、通信制御部２０は、複数のデバイス１０のうち、ケーブル３０で接続されたデバイス１０以外のデバイス１０と同一基板４０上に搭載されている。具体的には、図２に示されるように、通信制御部２１とデバイス１１とは、同じ基板４１上に搭載される。このため、通信制御部２１とデバイス１１との間の電源供給やデータの送受信は、基板４１に形成されたパターンを介して行われる。

一方、通信制御部２１と、デバイス１２、デバイス１３、及びデバイス１４の夫々とは、互いに異なる基板４０に搭載される。そこで、通信制御部２１とデバイス１２とはケーブル３１で接続され、通信制御部２１とデバイス１３とはケーブル３２で接続され、通信制御部２１とデバイス１４とはケーブル３３で接続される。

同様に、通信制御部２２とデバイス１５とは、同じ基板４５上に搭載される。このため、通信制御部２２とデバイス１５との間の電源供給やデータの送受信は、基板４５に形成されたパターンを介して行われる。

一方、通信制御部２２と、デバイス１６、デバイス１７、及びデバイス１８の夫々とは、互いに異なる基板４０に搭載される。そこで、通信制御部２２とデバイス１６とはケーブル３４で接続され、通信制御部２２とデバイス１７とはケーブル３５で接続され、通信制御部２２とデバイス１８とはケーブル３６で接続される。これらのケーブル３１－３６は、柔軟性を有するように構成すると好適である。これにより、ケーブル３１－３６の引き回しを容易に行うことが可能となる。また、ケーブル３１－３６は夫々、通信制御部２０とデバイス１０との間の距離に応じて適宜、長さを設定することが可能である。

また、本実施形態では、デバイス１０が搭載される基板４０に、電磁波の影響を抑制する素子６０が搭載される。具体的には、基板４１－４８の夫々に、素子６１－６８の夫々が搭載される。このような素子６０としては、例えばビーズ、バリスタ、抵抗器、コンデンサ、フィルタの少なくとも一つが相当する。したがって、これらのうちの複数のものを用いて電磁波の影響を抑制する機能を有する回路を構成して基板４０に搭載しても良い。もちろん、これら以外の素子６０を搭載することも可能である。

図４には、ケーブル３０の断面図が示される。ケーブル３０は、第１電源線５１、第２電源線５２と信号線５３と制御線５４とを有して構成される。第１電源線５１はデバイス１０に対する電源供給に利用される。このため、所定の第１電位が印加される。第２電源線５２は、第１電位よりも低い第２電位が印加される。第２電位とは、例えば接地電位である。したがって、第１電源線５１及び第２電源線５２を介してデバイス１０の電源が供給される。信号線５３は例えばデータの伝送に利用され、制御線５４は例えばクロック信号の伝送に利用される。もちろん、これらの線の利用方法は、一例であって他の信号やデータの伝送に利用することが可能である。本実施形態では、図４に示されるように第１電源線５１、信号線５３、及び制御線５４は夫々、複数の線材を集約した撚り線の外周部分を絶縁材５７で被覆して構成される。

第２電源線５２は、第１電源線５１と信号線５３と制御線５４とからなる線群５５の周囲を覆う状態で配置される。すなわち、第１電源線５１と信号線５３と制御線５４との３つの線で一つの線群５５が構成される。第２電源線５２は、この線群５５の外周部を、当該第２電源線５２を構成する複数の線材５６で覆うように配置される。本実施形態では、線材５６が第１電源線５１と信号線５３と制御線５４との夫々が延出する方向に沿って延出するように配置され、第２電源線５２が線群５５の全周を覆うように配置される。また、第２電源線５２の最外周部分（線群５５を覆う状態の第２電源線５２における最も外側の部分）は他の部位との短絡防止のため絶縁材５８で被覆しておくと良い。

なお、このようなケーブル３０は、バスライン３と所定の間隔を有するように配置すると好適である。これにより、互いに伝送されるデータや信号の干渉を低減できる。このような間隔は、例えばケーブル３０やバスライン３のインダクタンス成分やリアクタンス成分に基づき設定することが可能であるし、ケーブル３０やバスライン３を介して伝送される信号やデータの周波数や振幅に基づき設定することも可能である。更には、ケーブル３０とバスライン３との間で、容量結合が生じないような間隔とすると良い。いずれの構成であっても、ケーブル３０とバスライン３とが、互いに所定の間隔で離間するように支持部や支持構造を採用すると好適である。

上記のように構成することで、従来のように、１つの基板上に通信制御部２０や複数のデバイス１０を配置するのではなく、複数のデバイス１０の夫々が搭載された基板を分割することができるので、制御装置１が小型化できる。また、複数のデバイス１０のうち、通信制御部２０と共に基板４０に搭載されていないものは、通信制御部２０が不要であるので安価に構成できる。更に、柔軟性のあるケーブル３０を用いて基板４０を繋げることで、デバイス１０の配置の自由度を高めることが可能となる。したがって、車両１００にデバイス１０を組み込む位置を検討する際に、配置上の選択幅が広がり、車両１００の利用者の利便性の向上にも繋げることができる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、デバイス１０が、８つの場合の例を挙げて説明したが、デバイス１０は２つ以上であれば良い。

なお、デバイス１０は１つでも良く、制御装置１は、１つのデバイス１０、通信制御部２０、及びケーブル３０を備えて構成することが可能である。係る場合、デバイス１０と通信制御部２０とは、互いに異なる基板４０に搭載され、互いに異なる基板４０に搭載されたデバイス１０と通信制御部２０とをケーブル３０で接続するように構成すると良い。

上記実施形態では、通信制御部２０が２つの場合の例を挙げて説明したが、通信制御部２０は１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。

上記実施形態では、１つの通信制御部２０に４つのデバイス１０が接続される場合の例を挙げて説明したが、１つの通信制御部２０に３つ以下のデバイス１０を接続することも可能であるし、５つ以上のデバイス１０を接続するように構成することも可能である。

上記実施形態では、通信制御部２０は、複数のデバイス１０のうち、ケーブル３０で接続されたデバイス１０以外のデバイス１０と同一基板４０に搭載されているとして説明したが、通信制御部２０は、複数のデバイス１０の夫々と互いに異なる基板４０に搭載されていても良い。

上記実施形態では、ケーブル３０は、第１電源線５１と第２電源線５２と信号線５３と制御線５４とを有して構成されるとして説明したが、ケーブル３０の構成は、上記以外であっても良い。すなわち、ケーブル３０は２種類の線で構成することも可能であるし、３種類の線で構成することも可能である。更には、５種類以上の線で構成することも可能である。

上記実施形態では、第２電源線５２は、第１電源線５１と信号線５３と制御線５４とからなる線群５５の周囲を覆う状態であって、第１電源線５１と信号線５３と制御線５４との夫々が延出する方向に沿って延出するように線材５６が配置されるとして説明したが、線材５６は例えば第１電源線５１と信号線５３と制御線５４との夫々が延出する方向に対して捩じられた状態で線群５５を覆うように配置することも可能である。また、第２電源線５２は、複数の線材５６により構成されるとして説明したが、例えば導体を薄く延ばした箔により構成することも可能である。係る場合、第１電源線５１と信号線５３と制御線５４の外周を箔により覆うように構成することが可能である。また、導体を網目状に加工し、このような導体で第１電源線５１と信号線５３と制御線５４の外周を覆うように構成することも可能である。

上記実施形態では、デバイス１０が搭載される基板４０に、電磁波の影響を抑制する素子６０が搭載されているとして説明したが、基板４０に素子６０を搭載しなくても良いし、他の機能を有する素子を搭載するように構成することも可能である。また、電磁波の影響を抑制するものとして、ケーブル３０にフェライトコアを設けて電磁波の影響を更に抑制することも可能である。

上記実施形態では、複数のデバイス１０は、音響デバイスであるとして説明したが、音響デバイスとは異なるデバイス、例えば加速度センサや障害物センサであっても良い。

上記実施形態では、バスライン３が、車載用オーディオバスであって、複数のデバイス１０の夫々が、車両１００のシートに対応して設けられているとして説明したが、複数のデバイス１０の夫々は、車両１００のシートに対応することなく設けることも可能である。また、バスライン３を、ケーブル３０と同様に構成することも可能である。すなわち、電源電位が印加される線（「第１電源線５１」に相当）や、信号線や制御線等の周囲を、基準電位が印加される線（「第２電源線５２」に相当）で覆うように構成することも可能である。

上記実施形態では、バスライン３は車載用オーディオバスを用いて構成されるとして説明したが、バスライン３は車載ネットワークのケーブルを用いて構成しても良い。

上記実施形態では、通信データが第１帯域及び第２帯域を有する構造であるとして説明したが、通信データは第１帯域及び第２帯域以外の帯域を有するデータ構造であっても良い。

上記実施形態では、制御装置１を車両１００に適用した場合の例を挙げて説明したが、制御装置１は車両１００以外の装置に適用することも可能である。

本発明は、予め設定された時分割に基づいて、制御ユニットと双方向通信を行う通信制御装置に用いることが可能である。

１：制御装置
２：制御ユニット
４０：基板
１０：デバイス
３：バスライン
２０：通信制御部
３０：ケーブル
５１：第１電源線
５２：第２電源線
５３：信号線
５４：制御線
５５：線群
６０：素子
１００：車両

Claims (6)

1. 予め設定された時分割に基づいて、制御ユニットと双方向通信を行う制御装置であって、
   互いに異なる基板に搭載された複数のデバイスと、
   前記複数のデバイスとの間で通信されるデータを重畳可能な帯域を有するデータ構造からなる通信データの双方向通信が行われるバスラインを介して、前記制御ユニットとデイジーチェーン型で接続された通信制御部と、
   前記複数のデバイスのうちの少なくとも一つと前記通信制御部とを接続するケーブルと、
   を備え、
   前記通信制御部は、前記複数のデバイスのうち、前記ケーブルで接続されたデバイス以外のデバイスと同一基板に搭載され、
   前記双方向通信における通信データは、第１帯域と第２帯域とを有するデータ構造で構成され、前記第２帯域には送信先の前記通信制御部を特定可能な識別情報を示すデータが含まれ、前記第１帯域には送信先の前記デバイスで利用するデータが含まれる制御装置。
2. 前記ケーブルは、第１電位が印加される第１電源線と前記第１電位よりも低い第２電位が印加される第２電源線とデータの伝送に利用される信号線とクロック信号の伝送に利用される制御線とを有して構成され、
   前記第２電源線は、前記第１電源線と前記信号線と前記制御線とからなる線群の周囲を
   覆う状態で配置されている請求項１に記載の制御装置。
3. 前記デバイスが搭載される基板に、電磁波の影響を抑制する素子が搭載されている請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記複数のデバイスは、音響デバイスである請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記バスラインが、車載用オーディオバスであって、
   前記複数のデバイスの夫々が、車両に設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記複数のデバイスの夫々は、前記車両のシートに対応して設けられている請求項５に記載の制御装置。

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