JPH0548488U

JPH0548488U - 電力線搬送通信装置

Info

Publication number: JPH0548488U
Application number: JP9824691U
Authority: JP
Inventors: 昭義金沢; 誠宇田; 嘉紀斎藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】電力線を利用した信号伝送時に負荷側の電源
電圧の変動が少ない電力線搬送通信装置の提供を目的と
する。【構成】バッテリ１はヒューズ１１、キースイッチ１
２及びスイッチング手段１３の直列接続を介して電力線
２に接続されている。スイッチング手段１３はダイオー
ド１３ａとＰ−ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂの並列接続で構成
する。ダイオード１３ａは２個のダイオードの直列接続
で、そのオン電圧（ターンオン電圧）はＦＥＴ１３ｂの
オン電圧（オン時のソース・ドレイン間電圧）よりも高
い。ＦＥＴ１３ｂのゲートＧにはトランジスタ１６を介
して主制御回路１７を接続する。電力線２に複数の制御
回路１５を接続し、入力信号に応じてそれぞれ対応する
負荷４ｂを駆動制御するように構成する。主制御回路１
７に負荷４ｂに対応する複数のコントロールスイッチ１
８を接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電力線搬送通信装置に係り、特にワイヤハーネスの省線化が求められている車両用として好適な電力線搬送通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、車両負荷装置の電子化が進んで配線量が増大しているため、組電線（ワイヤハーネス）の省線化が求められている。このため、従来、操作部からの制御信号を、電力線を時分割利用することにより同電力線を通して負荷装置に送って該装置を制御するようにしたものがある。例えば、図５に示すように、電源１から各負荷装置４へ電力を送る電力線２に主制御回路３が挿入されており、該主制御回路３を介して各負荷装置４の制御をおこなうように構成されている。

【０００３】すなわち、主制御回路３に接続された図示せぬ操作手段を操作すると、該主制御回路３は、図６（イ）に示すように、負荷装置４側への電力供給をオフにするとともに該オフ時間を利用して負荷装置４側へ制御信号を伝送する。伝送された信号は負荷装置４を駆動制御する制御回路５によって復調され、図６（ロ）に示すような信号波形になる。そして、該信号が各制御回路５に予め設定されている符号に合致したときは、該制御回路５は負荷装置４内の電源回路４ａを制御して負荷４ｂへ電力を供給するように構成されている。

【０００４】この場合、負荷４ｂに供給される電源波形は、図６（ハ）に示すように、操作手段が操作されていないときは負荷装置４側の供給電圧は一定の値を示し、操作手段が操作され主制御回路３によって電力供給がオフされているときでも、電圧Ｖ₀は一気に下がらず徐々に低下していく。これは、負荷装置４に並列にコンデンサＣ₀が接続されているためで、コンデンサＣ₀に充電されていた電力が供給されることによる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前述した充電用のコンデンサＣ₀の容量には限界があり、大きな電力を消費するパワー負荷には対応することができない。また、負荷装置４への供給電圧が変動すると、これにより負荷電流が変動して周囲へノイズを放出する事態が生じる。なお、電力線に信号を重畳させて伝送する方法としてスペクトル拡散法等があるが、変調回路が複雑なためコストが嵩み車両に積載するには適さない。

【０００６】本考案は、電力線を利用した信号伝送時に負荷側の電圧変動の少ない電力線搬送通信装置の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る電力線搬送通信装置は、並列に接続され、かつ電力線に直列に接続された電圧降下の異なる半導体素子からなるスイッチング手段と、操作手段の操作に基づいて信号を発生し、前記スイッチング手段のうち電圧降下の低い方の半導体素子を該信号に応じてオンオフする主制御回路と、前記電力線に接続され半導体素子のオンオフによる該電力線の電圧変化に基づいて前記操作手段に対応する負荷装置を作動する制御回路とを備えたことを特徴としている。

【０００８】また、本考案に係る電力線搬送通信装置は、前記スイッチング手段のうち電圧降下の低い方の半導体素子をＭＯＳ型ＦＥＴ又はパワーＩＣで構成するとともに電圧降下の高い方の半導体素子をダイオードで構成したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

上述構成に基づき、該電力線搬送通信装置に電源及び負荷装置を接続すると、操作手段を操作しないときは、スイッチング手段中の電圧降下の低い方の半導体がオンして電圧降下の高い方の半導体はオフ状態になっているので、負荷装置には電源電圧から該半導体の電圧降下分を引いた電圧が供給される。一方、操作手段が操作されると、主制御回路内では操作された操作手段に対応する信号が発生し、更に主制御回路は該信号の波形に対応してスイッチング手段中の電圧降下の低い方の半導体をオンオフする。該半導体がオンのときは先程の状態と同じ電圧となり、オフのときは該半導体と並列接続されたスイッチング手段中の電圧降下の高い方の半導体がオンとなって、負荷装置に供給される電圧は電源電圧からこの電圧降下の高い半導体の電圧降下分を引いた電圧となる。すなわち、主制御回路によってスイッチング手段中の電圧降下の低い方の半導体がオンオフされると、このオンオフしたタイミングと同一のタイミングで両者の半導体の電圧降下分の差に等しい電圧が負荷装置側に供給される電圧に変化として現れる。

【００１０】そして、このオンオフによる電圧変化が、負荷側に接続されている制御回路に予め設定されている符号と合致すれば、合致した制御回路は対応する負荷を駆動する。

【００１１】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の実施例について説明する。

【００１２】図１には、本考案に係る電力線搬送通信装置の実施例として車両用に適用させた電気回路が示されている。該回路において、バッテリ１はヒューズ１１、キースイッチ１２及びスイッチング手段１３の直列接続を介して電力線２に接続されている。また、該電力線２には複数の制御回路１５が接続されており、入力信号に応じてそれぞれ対応する負荷４ｂを駆動制御するように構成されている。

【００１３】前記スイッチング手段１３はダイオード１３ａとＰ−ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂの並列接続で構成されており、該ダイオード１３ａは２個のダイオードが直列接続されたもので、そのオン電圧（ターンオン電圧）はＰ−ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂのオン電圧（オン時のソース・ドレイン間電圧）よりも高く設定されている。また、該ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂのゲートＧにはトランジスタ１６を介して主制御回路１７が接続されており、該主制御回路１７には前記負荷４ｂに対応する複数のコントロールスイッチ１８が接続されている。

【００１４】そして、コントロールスイッチ１８を操作すると、主制御回路１７内では操作されたコントロールスイッチ１８に対応する信号、例えば図２（イ）に示すようなパルス信号が発生する。このパルス信号はトランジスタ１６のベースに入力されるためトランジスタ１６がオンオフし、このためＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂのゲートＧ電圧が変化して該ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂもオンオフする。該ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂがオンのときは、該ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂのオン電圧はダイオード１３ａのオン電圧より低いので、ダイオード１３ａはオフ状態になり、電力線２の電圧Ｖ₀はバッテリ１の電圧からＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂのオン電圧すなわち電圧降下分を引いた値となる。

【００１５】一方、ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂがオフのときは、負荷４ｂへの電力は該ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂと並列に接続されているダイオード１３ａを介しておこなわれる。したがって、電力線２の電圧はＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂがオンのときよりも該ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂとダイオード１３ａのオン電圧の差だけ下がり、オンオフが繰り返されると、図２（ロ）に示すような電圧波形となる。

【００１６】この電圧波形は、電力線２に接続されている制御回路１５内の比較器１５ａにより基準電圧に対して変動分が取り出されて、図２（ハ）に示す信号として出力される。該出力信号はデコーダ回路１５ｂで復調されて、予め設定されている符号と合致すれば駆動回路１５ｃを介して負荷４ｂが駆動される。すなわち、主制御回路１７に接続されている複数のコントロールスイッチ１８の何れかを操作すると、該スイッチ１８に対応する負荷４ｂが駆動されることになる。

【００１７】本実施例は上記のように構成されているので、負荷装置４への供給電圧が殆ど変動しないため周囲へノイズを放出することがない。また、電力線２を使用しての通信時にも電力供給が停止しないのでスイッチング手段１３の容量の範囲内で容量の大きな負荷に対しても使用することができる。また、使用する信号線が電力線２であるので外部からのノイズの進入に極めて強い。更に、信号の解読部や送信部に複雑な回路を必要としないのみならず、バッテリ１の電圧変化による影響も受けることはない。なお、負荷４ｂに個別のスイッチを取り付けておけば、万一、主制御回路１７に異常が生じても電源の供給があるかぎり負荷の駆動は確保することが可能である。

【００１８】また、信号波形のデューティを変化させ、Ｐ−ＭＯＳ型ＦＥＴ１３ｂのオフ時の時間を短くすることにより、ダイオード１３ａの電力消費を押さえ、小型のダイオードを使用可能として電力の無駄な消費を図ることも可能である。

【００１９】次に、第２の実施例について説明する。なお、先の実施例と異なるところはスイッチング手段にあるので、他の部分は同一符号又は同一名称を付して説明を省略する。

【００２０】図３には、第２の実施例の電気回路が示されている。バッテリ１と電力線２の間には並列接続された半導体からなるスイッチング手段２３が挿入されており、該スイッチング手段２３のうちオン電圧が高い方の半導体は先の実施例と同様にダイオード１３ａである。一方、オン電圧が低い方の半導体はパワーＩＣ２３ｂが用いられている。該パワーＩＣ２３ｂはスマートパワーＩＣともいわれ、入力信号によって負荷装置への電力の供給をオンオフするとともに負荷装置の異常も検出できるようにしたもので、例えばモトローラ社のＭＰＣ１５００等が知られている。

【００２１】該パワーＩＣ２３ｂは、一旦、負荷側に短絡等の異常が生じると、該パワーＩＣ２３ｂ内を流れる電流値の異常をダイアグ信号として主制御回路１７に出力し、主制御回路１７を介して該パワーＩＣ２３ｂとバッテリ１の間に直列に挿入されているリレー２４を作動させて負荷４ｂへの供給電源を遮断するように構成されている。したがって、該パワーＩＣ２３ｂを用いことにより、上述した先の実施例における効果の他に電力線２や負荷４ｂ等に異常が生じたときバッテリ１からこれらのものを自動的に遮断して機器の保護を図ることができる。また、電力線２に接続されている各制御回路１５内にはプルダウン抵抗Ｒ₀が接続されているが、この抵抗Ｒ₀による合計電流がパワーＩＣ２３ｂの開放異常を検出する電流値よりもわずかに大きく設定しておけば、負荷側の開放異常も判断できる。

【００２２】次に、第３の実施例について説明する。なお、上述した各実施例に示したものと同一部分には同一符号又は同一名称を付して説明を省略する。

【００２３】本実施例では、上述した各実施例と異なり、図４に示すように、ダイオード１３ａとＮ−ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂとの並列接続からなるスイッチング手段３３がアース回路２２側に挿入されている。また、負荷側には、上述した各実施例で図示されていなかったスイッチ群３４が示されており、該スイッチ群３４は主制御回路１７に接続されたコントロールスイッチ１８と対応する負荷４ｂを、該スイッチ１８を操作することなしにそれぞれ独自に駆動することができるように構成されている。なお、上述した先の実施例では負荷４ｂを駆動制御する制御回路１５内にデコーダ１５ｂが設けられているが、本実施例では該デコーダ１５ｂに代わってデコーダ１５ｂの機能とスイッチ群３４の操作制御を兼ねた従制御用回路３５が設けられている。

【００２４】本実施例はこのように構成されているので、負荷側回路のスイッチで負荷４ｂを駆動することも必要とする回路系、例えばパワーウインド等の回路系に使用すると、万一、アース回路２２の線がボデーアース等へデッドショートしても、電力線２が正常である限り負荷側のスイッチ群３４によって負荷４ｂの駆動を支障なくおこなうことができる。また、ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂをオフにしてシステム全体を停止させても、アース回路２２のインピーダンスはダイオード１３ａによって低くなっているので、ノイズには非常に強い状態となっている。

【００２５】また、車両の電源形態が生電源、ＡＣＣ、ＩＧのように分かれていて、冗長性を持たせるために系統別に電源を供給するようになっていても、ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂやダイオード１３ａの電流容量さえ許容範囲内であれば、アース回路２２を共通にして多重通信が達成できる。また、ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂとダイオード１３ａが並列に接続されているので、ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂはダイオード１３ａによってクランプされたことになり、耐圧が小さくても良いため安価なものを使用することができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によると、電力線を用いて負荷装置への信号伝送がおこなえるので、信号線が省略でき装置の軽量化が図れるとともに、通信する信号の波形を電力線の電圧の微弱な変化として伝送するようにしたので、信号伝送時にも電力線の電圧に大きな変化がないため外部にノイズを放出する恐れがない。また、信号伝送時にも電源がオフしないので容量の大きな負荷装置にも対処することができる。

【提出日】平成４年４月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】該パワーＩＣ２３ｂは、一旦、負荷側に短絡等の異常が生じると、該パワーＩＣ２３ｂ内を流れる電流値の異常をダイアグ信号として主制御回路１７に出力し、主制御回路１７を介して該パワーＩＣ２３ｂとバッテリ１の間に直列に挿入されているリレー２４を作動させて負荷４ｂへの供給電源を遮断するように構成されている。したがって、該パワーＩＣ２３ｂを用いることにより、上述した先の実施例における効果の他に電力線２や負荷４ｂ等に異常が生じたときバッテリ１からこれらのものを自動的に遮断して機器の保護を図ることができる。また、電力線２に接続されている各制御回路１５内にはプルダウン抵抗Ｒ_０が接続されているが、この抵抗Ｒ_０による合計電流がパワーＩＣ２３ｂの開放異常を検出する電流値よりもわずかに小さく設定しておけば、負荷側の動作状態が、主制御回路１７側で認知できることになる。つまり、負荷が駆動中は、パワーＩＣ２３ｂのダイアグ情報は正常状態であることを示し、負荷の動作終了時には、再び開放異常になることで、制御回路１５からアクノリッジ信号を送ることなしに主制御回路１７側だけで判断可能である。さらに、主制御回路１７から、駆動信号を送信したにもかかわらず、制御回路１５側で負荷駆動が行われない場合においては、ダイアグ開放異常と判断し、システム異常を知ることが可能である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】本実施例はこのように構成されているので、負荷側回路のスイッチで負荷４ｂを駆動することも必要とする回路系、例えばパワーウインド等の回路系に使用すると、万一、アース回路２２の線がボデーアース等へデッドショートしても、電力線２が正常である限り負荷側のスイッチ群３４によって負荷４ｂの駆動を支障なくおこなうことができる。また、ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂをオフにしてシステム全体を停止させても、アース回路２２のインピーダンスはダイオード１３ａによって低くなっているので、ノイズには非常に強い状態となっている。また、ＭＯＳ型ＦＥＴ３３ｂの内部の寄生ダイオードの存在により、マイナス側のノイズに対しても、非常に強い状態となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の電力線搬送通信装置の電気回路
図である。

【図２】信号波形及び電力線電圧波形のタイミングチャ
ートである。

【図３】本考案の第２の実施例の電気回路図である。

【図４】本考案の第３の実施例の電気回路図である。

【図５】車両用としての従来の電力線搬送通信装置の電
気回路図である。

【図６】図５に示す電力線搬送通信装置の信号波形及び
電力線電圧波形のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１バッテリ２電力線３，１７主制御回路４ｂ負荷５，１５制御回路１３，２３スイッチング手段１３ａダイオード１３ｂＰ−ＭＯＳ型ＦＥＴ１８コントロールスイッチ（操作手段）２３ｂパワーＩＣ３３ｂＮ−ＭＯＳ型ＦＥＴ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】並列に接続され、かつ電力線に直列に接
続された電圧降下の異なる半導体素子からなるスイッチ
ング手段と、操作手段の操作に基づいて信号を発生し、前記スイッチ
ング手段のうち電圧降下の低い方の半導体素子を該信号
に応じてオンオフする主制御回路と、前記電力線に接続され半導体素子のオンオフによる該電
力線の電圧変化に基づいて前記操作手段に対応する負荷
装置を作動する制御回路とを備えたことを特徴とする電
力線搬送通信装置。
【請求項２】前記スイッチング手段のうち電圧降下の
低い方の半導体素子をＭＯＳ型ＦＥＴ又はパワーＩＣで
構成するとともに電圧降下の高い方の半導体素子をダイ
オードで構成したことを特徴とする請求項１記載の電力
線搬送通信装置。