WO2017119054A1 - 電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置 - Google Patents

電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置 Download PDF

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山脇　大造
鳴 劉
広津　鉄平
良介 石田
裕史 栗本
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Definitions

  • the present invention relates to a power line communication device using a power line of a DC power source and an electronic control device including the power line communication device.
  • Patent Document 1 a communication phase and a power feeding phase are provided for use of a power line, and the power line is used for either communication or power feeding for each phase.
  • Patent Document 1 provides a communication phase and a power supply phase for use of a power line so that communication is not affected by power supply. However, it may not be allowed to intermittently supply power from a DC power source used for driving the actuator in correspondence with the phase.
  • a DC power source used for driving the actuator in correspondence with the phase.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • power supply from a DC power source cannot be interrupted. If power supply is interrupted, desired control of the actuator cannot be realized.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the disclosed power line communication device generates a control pulse for controlling an actuator, and an actuator control circuit that controls the transition timing of the control pulse during the operation period set in the communication cycle by the communication clock, and the transition timing is controlled Based on the control pulse, a drive block including a drive circuit that controls the drive current of the actuator supplied from the DC power supply through the power line, and a signal transmission that is different from the operation period set in the communication cycle by generating a communication clock A communication block that modulates the current flowing through the power line according to data to be transmitted is included in the period.
  • an electronic control device including the above power line communication device is disclosed.
  • communication using the power line can be realized in a situation where power supply from the DC power supply to the power line cannot be interrupted in phases (continuous power supply).
  • composition of an electronic controller provided with a power line communication device It is a figure showing control operation of an operation timing control circuit. It is a current wave form diagram showing operation of a current modulation circuit. It is a figure which shows the identification method which identifies the code
  • 6 is a configuration example of an electronic control device including a power line communication device according to a second embodiment. It is a structural example of an actuator control circuit. It is an example of a structure of an operation timing control circuit. It is a timing chart showing operation of an operation timing control circuit. It is a specific example of a drive current transition time detection circuit. It is an example of the timing chart showing operation
  • timing control circuit It is a specific example of a timing control circuit. It is an example of the timing chart showing operation
  • 3 is a timing chart that outlines communication between a control station communication block 2 and an actuator having a communication function.
  • 7 is a configuration example of an electronic control device including the power line communication device according to the third embodiment. 7 is a configuration example of an electronic control device including the power line communication device according to the fourth embodiment. 2 is a configuration example of an electronic control device in which a plurality of ECUs are bus-connected to a power source.
  • a power line communication device and an electronic control device including the power line communication device are disclosed.
  • the power line communication device generates a control pulse for controlling the actuator, and an actuator control circuit for controlling the transition timing of the control pulse during the operation period set in the communication cycle by the communication clock, and the control pulse for which the transition timing is controlled.
  • a drive block including a drive circuit for controlling a drive current of an actuator supplied from a DC power source through a power line, and a signal transmission period different from an operation period generated in a communication cycle by generating a communication clock.
  • the communication block modulates the current flowing through the power line according to the data to be transmitted.
  • block is used in order to avoid the complication of the term associated with the nesting configuration in which a certain circuit includes another circuit, but the use of the term is not significant.
  • FIG. 1 is a configuration example of an electronic control device including a power line communication device.
  • the electronic control unit includes an ECU (Electronic Control Unit) 1, a control station communication block 2, an actuator 3 having a communication function, a power line bus 4, and a power source (DC power source) 5.
  • the ECU 1 and the actuator 3 communicate with the control station communication block 2 via the power line communication device by the communication block 31 of the actuator 3 having a communication function.
  • the control station communication block 2 includes a communication logic circuit 23, a voltage modulation circuit 21, and a current demodulation circuit 22, and each circuit operates based on a communication clock CK from the ECU 1.
  • the communication logic circuit 23 interfaces with the ECU 1 to detect encoding / decoding of communication data with the actuator 3 and a communication error.
  • the communication logic circuit 23 outputs transmission data from the ECU 1 (such as control command data for controlling the actuator) as input data Dos of the voltage modulation circuit 21.
  • the voltage modulation circuit 21 converts the input data Dos into a voltage signal and superimposes it on the power line bus 4. Superimposing the voltage signal on the power line bus 4 transmits to the communication block 31.
  • the current demodulation circuit 22 has a current detection circuit 221 and a reception identification circuit 222.
  • the current detection circuit 221 detects a current flowing through the power line bus 4 and converts the detected current into a voltage signal.
  • the reception identification circuit 222 identifies the reception data Dir from the voltage signal output from the current detector circuit 221 and outputs the identified reception data to the communication logic circuit 23.
  • the communication between ECU 1 and actuator 3 is a message response form in which actuator 3 responds to a message (transmission data) from ECU 1 to actuator 3, and ECU 1 transmits a message. Since there is no response from the actuator 3 during the period, it is desirable that the ECU 1 controls so that the current detector circuit 221 does not operate during that period.
  • the actuator 3 having a communication function includes a communication block 31, a drive block 32, and an actuator 33.
  • the communication block 31 converts the transmission data from the drive block 32 to the ECU 1 into a current signal (modulates the current Ibus flowing through the power line bus 4 according to the transmission data), from the voltage signal of the power line bus 4 A voltage demodulation circuit 312 that demodulates the data Rd, and a communication control circuit 313 that controls communication with the control station communication block 2 and generates a communication clock CKA.
  • the drive block 32 includes an actuator control circuit 321 that controls the operation of the actuator 33 and a drive circuit 322 that drives the actuator 33.
  • the actuator control circuit 321 includes a control circuit 3211 and an operation timing control circuit 3212 whose operation is synchronized with the communication clock CKA of the communication control circuit 313.
  • the actuator 33 is driven and controlled by a drive circuit 322 controlled by an actuator control circuit 321 whose operation is synchronized with the communication clock CKA.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the control operation of the operation timing control circuit 3212.
  • the operation timing control circuit 3212 communicates the transition timing of the drive current Idrv (the transition timing of the drive current Idrv to the drive circuit 322 rising from off (Low) to on (High) or falling from on to off).
  • (2) Transition operation period (shown in the figure) in which the transition timing is provided before and after the signal transmission period. During the operation period).
  • the power line bus current Ibus does not change in driving current because no transition occurs in the driving current within the (1) signal transmission period of the communication cycle.
  • the rising timing of the drive current Idrv is shown to be shifted forward in time.
  • the drive current Idrv is controlled to be shifted relative to the signal transmission period.
  • the current for controlling the actuator 33 average current of the drive current Idrv
  • the frequency at which the drive current Idrv changes and the communication frequency are generally 3 to 4 orders of magnitude different, so the variation is negligible.
  • FIG. 3 is a current waveform diagram showing the operation of the current modulation circuit 311.
  • the modulation by the current modulation circuit 311 changes the current transition direction with respect to a predetermined reference current according to the sign of the transmission data.
  • the current modulation circuit 311 has a transmission current waveform corresponding to a predetermined reference current when the sign of the data DSA from the actuator control circuit 321 via the communication control circuit 313 is “1” within the signal transmission period.
  • the transmission current waveform When the positive transition (+ ⁇ Ip) occurs and the sign of the data DSA is “0”, the transmission current waveform generates a transmission current waveform in which a negative transition ( ⁇ Ip) occurs with respect to a predetermined reference current, This transmission current waveform is superimposed on the power line bus current Ibus.
  • the current detection circuit 221 detects the current Ibus of the power line bus 4 and is similar to the waveform of the power line bus current (current waveform transitioning to the positive side or the negative side with respect to a predetermined reference current) Convert to a simple voltage waveform. Therefore, the output waveform of the current detection circuit 221 is also a voltage waveform like the current waveform shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an identification method for identifying the code from the output waveform of the current detection circuit 221 by the reception identification circuit 222.
  • the reception identification circuit 222 In the case of “1” and transition to the negative side with respect to a predetermined reference voltage ( ⁇ Vp ⁇ 0), “0” and the sign of the received data Dir are identified.
  • the signal transmission period can be said to be a signal reception period, but the terms are used here in a unified manner.
  • communication using the power line can be realized in a situation where power supply from the DC power supply to the power line is continued. Specifically, by changing the transition timing of the drive current Idrv of the actuator 33 to the operation period provided in the communication cycle, it is possible to prevent current fluctuation due to drive control of the actuator 33 during the signal transmission period. As a result, current communication in the power line communication device by the actuator 3 having the communication function and the control station communication block 2 does not cause a communication error by exchanging data within the communication period.
  • FIG. 5 is a configuration example of an electronic control device provided with the power line communication device of the present embodiment. However, illustration of the ECU 1 and the power source 5 is omitted.
  • the present embodiment is an electronic control device in which a solenoid coil is applied to the actuator 33 of the first embodiment.
  • the drive circuit 322 has two switches SW1 and SW2. These two switches operate complementarily by the operation timing signal OPdrv from the operation timing control circuit 3212. When the switch SW1 is on, the switch SW2 is turned off, and when the switch SW1 is off, the switch SW2 is turned on.
  • the average current of the drive current Idrv flowing through the solenoid coil 33 is controlled by the time width when the switch SW1 is turned on with respect to the ON / OFF cycle of the switch SW1, that is, the pulse width of the operation timing signal OPdrv that turns on the switch SW1. That is, the drive current Idrv is PWM (pulse width modulation) controlled by the operation timing signal OPdrv.
  • the operation timing signal OPdrv for turning on the switch SW1 is such that the transition timing of the control pulse (OP) generated by the control circuit 3211 of the actuator control circuit 321 is controlled during the operation period in the communication cycle.
  • the frequency of the control pulse (OP) is several hundreds Hz (switch SW1 on / off switching frequency). Therefore, the drive current Idrv of the solenoid coil 33 varies at several hundred Hz.
  • communication frequencies communication clocks CK and CKA
  • the frequency of the control pulse (OP) differs from the communication frequency by 3 to 4 digits. Therefore, the fluctuation of the average current of the drive current Idrv accompanying the control to the operation period in the communication cycle of the transition timing of the control pulse (OP) can be ignored.
  • FIG. 6 is a configuration example of the actuator control circuit 321 focusing on the output of the control pulse OP.
  • the actuator control circuit 321 includes a control circuit 3211 and an operation timing control circuit 3212.
  • the control circuit 3211 includes a current setting circuit 32111 that stores a set current value corresponding to a command value (control command) from the ECU 1, a current monitor circuit 32115 that monitors a current value flowing through the solenoid coil 33, a set current value and a current monitor circuit It has a difference circuit 32112 that outputs a difference from a current value (current monitor result) flowing through the solenoid coil 33 monitored by 32115, a triangular wave generation circuit 32114 that generates a PWM control pulse, and a difference circuit 32113.
  • the control circuit 3211 outputs a control pulse OP having a pulse width corresponding to the difference output of the difference circuit 32112, and performs control so that the set current value matches the current monitor result. That is, when the set current value matches the current value of the solenoid coil 33, the control circuit 3211 outputs a control pulse OP having a predetermined pulse width, and when the set current value is larger, the control circuit 3211 A control pulse OP having a larger pulse width is output.
  • control circuit 3211 transmits the transmission data to the control station communication block 2.
  • the transmission data is control state data of the actuator 33, for example, a current monitor result.
  • the transmission data is output from the control circuit 3211 to the communication control circuit 313 in synchronization with the communication clock CKA.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the operation timing control circuit 3212.
  • FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the operation timing control circuit 3212.
  • the operation timing control circuit 3212 includes a timing control circuit 32121 and a drive current transition time detection circuit 32122.
  • the timing control circuit 32121 receives the control pulse OP from the control circuit 3211 and the timing control signals a, b, and c from the drive current transition time detection circuit 32122, and outputs the operation timing signal Opdrv.
  • the drive current transition time detection circuit 32122 receives the control pulse OP and the communication clock CKA, and outputs timing control signals a, b, and c to the timing control circuit 32121.
  • FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the operation timing control circuit 3212.
  • the drive current transition time detection circuit 32122 uses the communication clock CKA as the basic clock CKA ( ⁇ 0), the clock CK1 delayed by ⁇ 1 (for example, 60 °) from CKA, the clock CK2 delayed by ⁇ 2 (for example, 120 °) by CKA, and A clock CK3 delayed by ⁇ 3 (for example, 240 °) from CKA is used.
  • the clocks CK1 to CK3 are generated from the communication clock CKA by the drive current transition time detection circuit 32122, as will be described later.
  • One cycle of the communication clock CKA is called a communication cycle as described above.
  • the communication cycle is divided into four windows W1 to W4.
  • the window W1 is between (1) the rising time of CKA and (2) the rising time of CK1.
  • the window W2 is between (2) the rising time of CK1 and (3) the rising time of CK2.
  • the window W3 is between (3) the rising time of CK2 and (4) the rising time of CK3.
  • the window W4 is from (4) the rising time of CK3 to (5) the rising time of the next cycle of CKA (communication cycle end time).
  • the drive current transition time detection circuit 32122 detects the level (High or Low) of the control pulse OP (input from the difference circuit 32113) at the start and end times (1) to (5) of each window.
  • the difference exceeds a predetermined threshold value
  • the drive current transition time detection circuit 32122 outputs a high level “1” to the timing control signal a if the edge is switched to the window W2 and is high to the timing control signal c if the edge is switched to the window W3. If level “1” is output and there is no switching edge in windows W2 and W3, high level “1” is output to timing control signal b.
  • FIG. 9A is a specific example of the drive current transition time detection circuit 32122.
  • FIG. 9B is a timing chart of the case where there is a switching edge of the control pulse OP in the window W3 of the drive current transition time detection circuit 32122 as an example.
  • D1, D2, and D3 are delay circuits for generating clocks CK1 to CK3 having delay times from the communication clock CKA.
  • the delay circuit D1 has a delay time D1 corresponding to the aforementioned phase ⁇ 1.
  • the delay circuit D2 has a delay time D2 corresponding to the aforementioned phase ( ⁇ 2 ⁇ 1).
  • the delay circuit D3 has a delay time D3 corresponding to the aforementioned phase ( ⁇ 3- ⁇ 2- ⁇ 1).
  • the delay time D1 is the delay time of CK1 with respect to CKA
  • the delay time D2 is the delay time of CK2 with respect to CK1
  • the delay time D3 is the delay time of CK3 with respect to CK2. is there.
  • the latch circuit (not shown in the figure) outputs signals S1, S2, and S3 obtained by latching the control pulse OP at the rising edges of CK1, CK2, and CK3, respectively.
  • the sample hold circuit SH holds the output S4 of the exclusive OR circuit for the signals S1 and S2 and the output S5 of the exclusive OR circuit for the signals S2 and S3, respectively, and outputs them as S6 and S7.
  • the output S4 of the exclusive OR circuit represents the presence of the switching edge of the control pulse OP in the window W2, and the output S5 of the exclusive OR circuit represents the presence of the switching edge of the control pulse OP in the window W3.
  • the output S5 of the exclusive OR circuit is held by the sample hold circuit SH and outputs “1” (High) to the timing control signal c as exemplified in FIG. 9B.
  • FIG. 10A is a specific example of the timing control circuit 32121.
  • FIG. 10B is a timing chart illustrating an example in which the timing edge of the control pulse OP is present in the window W3 of the timing control circuit 32121.
  • the timing control signal a of the drive current transition time detection circuit 32122 is “1”
  • the timing control circuit 32121 advances the phase of the control pulse OP compared to when the timing control signal b is “1”.
  • the signal c is “1”
  • the phase of the control pulse OP is delayed compared to when the timing control signal b is “1” and is output as the operation timing signal OPdrv.
  • the delay time tc of the delay circuit Dtc is set to the time of one cycle (communication cycle) of the communication clock CKA.
  • the delay time ts1 of the delay circuit Dts1 is set to the window width of the window W2.
  • the delay time ts2 of the delay circuit Dts2 is set to the window width of the window W3.
  • the control pulse OP obtains OP1 delayed by the delay time tc, OP2 delayed by the delay time tc + ts1, and OP3 delayed by the delay time tc + ts1 + ts2.
  • the operation timing signal OPdrv is earlier by the delay time ts1 when the timing control signal a is “1” than when the timing control signal b is “1”.
  • the operation timing signal OPdrv is delayed by a delay time ts2 when the timing control signal c is “1” compared to when the timing control signal b is “1”. Therefore, the switching edge of the control pulse OP moves to the operation period described above and does not exist in the signal transmission period.
  • FIG. 11A shows another specific example of the timing control circuit 32121.
  • FIG. 11B is a timing chart of another timing control circuit 32121 as an example in which there is a switching edge of the control pulse OP in the window W3.
  • the operation timing signal OPdrv is advanced by the delay time ts1a when the timing control signal b is “1”, when the a is “1”, and the delay time ts2a ⁇ when the c is “1”.
  • a signal delayed by ts1a is output.
  • the delay time ts1a is set to the window width of the window W2, and the difference between the delay time Ts1a and the delay time Ts2a is set to the window width of the window W3, thereby operating similarly to the timing control circuit 32121 of FIG. 11A. Since FIG. 11A and FIG. 11B can be understood in combination with the description of FIG. 10A and FIG. 10B, detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 is a specific example of the current demodulating circuit 22.
  • the current demodulation circuit 22 includes the current detection circuit 221 and the reception identification circuit 222 as described above.
  • the current detection circuit 221 includes a resistor 2212 and a differential amplifier circuit 2211.
  • the differential amplifier circuit 2211 amplifies the voltage drop of the power line bus current Ibus due to the resistor 2212, that is, the voltage difference (V2 ⁇ V1) across the resistor 2212, and outputs a voltage signal n1.
  • the reception identification circuit 222 includes three sample and hold circuits (SH) 2221, 2222, and 2224, a difference circuit 2223, and a clock generation circuit 2225.
  • the reception identification circuit 222 identifies the output voltage signal n1 of the current detection circuit 221 and converts it into reception data.
  • FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the reception identification circuit 222.
  • the output voltage signal n1 of the current detection circuit 221 is held by the sample and hold circuits 2221 and 2222 as voltage signals n2 and n3, respectively, with two phases ⁇ 5 and ⁇ 6 within the signal transmission period.
  • the reception identification circuit 222 obtains the difference n4 between the voltage signals of the sample and hold circuits 2221 and 2222 by the difference circuit 2223, synchronizes the difference voltage signal n4 with the clock of the phase ⁇ 4, and outputs the reception data n5 (Dir). Therefore, the reception identifying circuit 222 identifies the received data in synchronization with the communication clock (phase ⁇ 4) with the data in the signal transmission period.
  • the communication clock CKA of the clock generation circuit 2225 of the reception identification circuit 222 is generated by receiving data n5 via a PLL (Phase Locked Loop) circuit and phase adjustment (delay), although not shown.
  • PLL Phase Locked Loop
  • FIG. 14 is a timing chart outlining communication between the control station communication block 2 and the actuator 3 having a communication function.
  • the transmission data Dos is voltage-modulated in the voltage modulation circuit 21 in synchronization with the communication clock CK from the ECU 1, superimposed on the power supply voltage Vb, and input to the communication block 31 as Vbus.
  • the voltage demodulation circuit 312 demodulates the voltage of Vbus and converts it into data Rd.
  • the data Rd is output to the drive block 32 via the communication control circuit 313.
  • the uplink communication is current communication synchronized with the communication clock CKA generated by the communication control circuit 313.
  • the communication control circuit 313 outputs the data from the actuator control circuit 321 to the current modulation circuit 311 as transmission data DSA.
  • the current modulation circuit 311 generates a transmission current waveform corresponding to the transmission data DSA, and superimposes this transmission current waveform on the power line bus current Ibus.
  • the transmission current waveform superimposed on the power line bus current Ibus is identified by the current detection circuit 221 and the reception identification circuit 222 and output to the communication logic circuit 23 as reception data Dir.
  • the transition timing of the drive current Idrv according to the control pulse OP that is the output of the control circuit is the operation timing signal of the operation timing control circuit 3212 during the operation period (see FIG. 2) in the communication cycle determined by the communication clock CKA. Since it is shifted by OPdrv, as shown in the figure, the transmission current waveform corresponding to the transmission data DSA is synchronized with the communication clock CKA and does not cause an error.
  • communication using the power line can be realized in a situation where power supply from the DC power supply to the power line is continued.
  • the control circuit 3211 controls the PWM control pulse width, and is controlled by the operation timing control circuit 3212 so that the transition of the PWM control pulse does not occur in the signal transmission period. Therefore, current communication between the actuator 3 and the control station communication block 2 does not cause a communication error by exchanging data within the communication period.
  • FIG. 15 is a configuration example of an electronic control device including the power line communication device of the present embodiment, and is an example in which the communication block 31 of the actuator 3 having the communication function of the first embodiment is replaced with another configuration.
  • a series circuit (ringing prevention series circuit) 314 of a capacitor 3141 and a resistor 3142 is connected between two power lines.
  • Series circuit 314 suppresses the ringing phenomenon of power line bus current Ibus generated by the inductance component of the power line. By suppressing the ringing phenomenon of the power line bus current Ibus by the series circuit 314, it is possible to suppress a malfunction of detection of the transition time of the drive current Idrv by the drive current transition time detection circuit 32122.
  • FIG. 16 is a configuration example of an electronic control device including the power line communication device of the present embodiment, in the actuator 3 having the communication function of the first embodiment, the detection block 34 having the drive block 32 and the power source Vb in common.
  • the actuator 3 having a communication function includes a communication block 31, a drive block 32, an actuator 33, a detection block 34, and a sensor 35.
  • the communication block 31 communicates with the control station communication block 2 and exchanges transmission / reception data between the drive block 32 of the actuator 33 and the detection block 34 of the sensor 34.
  • the detection block 34 has a sensor control circuit 341 and an ADC (analog / digital conversion circuit) 342.
  • the sensor control circuit 341 outputs the sensor control data to the ADC 342 based on the control data of the sensor 35 via the communication block 31, and the sensor data from the sensor 35 converted into digital data by the ADC 342 to the communication block 31. Output.
  • the ADC 342 converts the sensor control data from the sensor control circuit 341 into an analog signal and outputs it to the sensor 35, and converts the analog sensor data from the sensor 35 into digital data and outputs it to the sensor control circuit 341.
  • the sensor 35 may incorporate an ADC 342.
  • Sensor data is transmitted by the communication block 31 at the same timing (signal transmission period) as the transmission data from the actuator control circuit 321.
  • communication using the power line can be realized in a situation where power supply from the DC power supply to the power line is continued.
  • the detection block 34 and the sensor 35 generally do not have a factor that causes the power supply Vb to fluctuate like the PWM control of the drive block 32 and the actuator 33. Therefore, the current communication timing by the communication block 31 may be controlled as described in the first embodiment. Therefore, also in this embodiment, the current communication between the actuator 3 and the control station communication block 2 does not cause a communication error by exchanging data within the communication period.
  • FIG. 17 is a configuration example in which the first embodiment is applied as an electronic control device in which a plurality of ECUs 1a and 1b are connected to a power source 5 by a bus.
  • Each ECU 1a, 1b is connected to a power line communication device.
  • the power line communication device connected to the ECU 1a includes an actuator 3a having a communication function and a sensor 3b having a communication function on the power line 4a connected to the communication block 2a.
  • the power line communication device connected to the ECU 1b has the same configuration.
  • the sensor 3b having a communication function is, for example, the actuator 3 having a communication function excluding the drive block 32 and the actuator 33 in FIG.
  • communication using the power line can be realized in a situation where power supply from the DC power supply to the power line is continued.
  • the actuators 3a and 3c are controlled in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the actuator having the communication function and the sensors 3a to 3d having the communication function and the control station communication block 2a The current communication with 2b does not cause a communication error by exchanging data within the communication period.
  • communication using a power line can be realized in a situation where power supply from the DC power supply to the power line is continued.

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Abstract

電力線通信装置は、アクチュエータ制御回路および駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、通信ブロックを有する。アクチュエータ制御回路は、アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、制御パルスの遷移タイミングを制御する。駆動回路は、遷移タイミングを制御された制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給されるアクチュエータの駆動電流を制御する。通信ブロックは、通信クロックを生成し、通信サイクル内に設定した、動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、電力線に流れる電流を変調する。

Description

電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置
　本発明は、直流電源の電力線を用いた電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置に関する。
　近年、自動車では、電子制御装置（ECU: Electronic Control Unit）による車両制御の高精度化と高機能化に伴って、様々な車両情報（車両の周辺情報を含む）の取得と車両各部の制御のために数多くのセンサやアクチュエータが設けられ、これらとECUとの通信線の本数が著しく増加してきた。このため、通信線として直流電源の電力線を用いた電力線通信装置の適用が特許文献１に開示されている。特許文献１は、電力線の使用に通信フェーズと給電フェーズとを設け、フェーズごとに電力線を通信および給電のいずれか一方に用いている。
特開2007-306209号公報
　特許文献１は、電力線の使用に通信フェーズと給電フェーズとを設け、通信が給電の影響を受けないようにしている。しかし、アクチュエータの駆動に用いられる直流電源からの給電をフェーズ対応に断続することが許容されないことがある。たとえば、PWM（Pulse Width Modulation）制御されるソレノイドコイルやモータをアクチュエータとして用いる場合、直流電源からの給電を断続できない。給電を断続すると、アクチュエータの所望の制御を実現できない。PWM制御されるアクチュエータの場合、アクチュエータには所望の駆動電流としてPWM制御された電流の平均電流が供給される必要があるが、給電の断続によって所望の駆動電流に制御することが困難になる。
　一方、電力線の電流は、アクチュエータを駆動する電流の変化の影響を受けて変動するので、その変動が電力線を用いた通信に，たとえばエラーを発生させるという影響を与える。
　そこで、直流電源からの電力線への給電をフェーズ対応に断続できない状況において、すなわち給電を継続している電力線を用いた通信の実現が望まれる。
　開示する電力線通信装置は、アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、遷移タイミングを制御された制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給されるアクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、通信クロックを生成し、通信サイクル内に設定した、動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、電力線に流れる電流を変調する通信ブロックを有する。
　また、上記の電力線通信装置を備えた電子制御装置が開示される。
　開示する電力線通信装置または電子制御装置によれば、直流電源からの電力線への給電をフェーズ対応に断続できない状況（給電を継続）において、電力線を用いた通信を実現できる。
電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。 動作タイミング制御回路の制御動作を表す図である。 電流変調回路の動作を表す電流波形図である。 受信識別回路による符号を識別する識別方法を示す図である。 実施例2の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。 アクチュエータ制御回路の構成例である。 動作タイミング制御回路の構成例である。 動作タイミング制御回路の動作を表すタイミングチャートである。 駆動電流遷移時刻検出回路の具体例である。 駆動電流遷移時刻検出回路の動作を表すタイミングチャートの一例である。 タイミング制御回路の具体例である。 タイミング制御回路の動作を表すタイミングチャートの一例である。 タイミング制御回路の他の具体例である。 他のタイミング制御回路の動作を表すタイミングチャートの一例である。 電流復調回路の具体例である。 受信識別回路の動作を表すタイミングチャートである。 制御局通信ブロック2と通信機能を備えたアクチュエータとの通信を概観したタイミングチャートである。 実施例3の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。 実施例4の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。 複数のECUが電源にバス接続した電子制御装置の構成例である。
　実施形態として、いくつかの実施例を通して、電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置を開示する。電力線通信装置は、アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、遷移タイミングを制御された制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給されるアクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、通信クロックを生成し、通信サイクル内に設定した、動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、電力線に流れる電流を変調する通信ブロックを有する。
　このような構成により、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。
　なお、実施形態の説明に、ある回路が他の回路を含むような入れ子構成に伴う用語の煩雑性を少しでも避けるために、ブロックという用語を用いるが、その使用に大意はない。
　図１は、電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。電子制御装置は、ECU（Electronic Control Unit）1、制御局通信ブロック2、通信機能を備えたアクチュエータ3、電力線バス4、および電源（直流電源）5を有する。ECU1とアクチュエータ3は、制御局通信ブロック2と通信機能を備えたアクチュエータ3の通信ブロック31による電力線通信装置を介して通信する。
　制御局通信ブロック2は、通信論理回路23、電圧変調回路21、および電流復調回路22を有し、各回路はECU1からの通信クロックCKに基づいて動作する。通信論理回路23は、ECU1とのインタフェースをとり、アクチュエータ3との通信データの符号化/復号化や通信エラーを検出する。通信論理回路23は、ECU1からの送信データ（アクチュエータを制御するための制御指令のデータなど）を電圧変調回路21の入力データDosとして出力する。電圧変調回路21は、入力データDosを電圧信号に変換して電力線バス4に重畳させる。電圧信号を電力線バス4に重畳させることが、通信ブロック31へ送信することになる。
　電流復調回路22は、電流検出回路221および受信識別回路222を有する。電流検出回路221は、電力線バス4に流れる電流を検出し、検出した電流を電圧信号に変換する。受信識別回路222は、電流検出器回路221が出力する電圧信号から受信データDirを識別し、識別した受信データを通信論理回路23へ出力する。
　なお、図示を省略するが、ECU1とアクチュエータ3との通信は、ECU1からアクチュエータ3へのメッセージ（送信データ）に対してアクチュエータ3が応答するメッセージ応答形態の場合は、ECU1がメッセージを送信している間はアクチュエータ3から応答がないので、その間は電流検出器回路221が動作しないようにECU1が制御することが望ましい。
　通信機能を備えたアクチュエータ3は、通信ブロック31、駆動ブロック32、およびアクチュエータ33を有する。通信ブロック31は、駆動ブロック32からECU1に向けた送信データを電流信号に変換する（送信データに応じて電力線バス4に流れる電流Ibusを変調する）電流変調回路311、電力線バス4の電圧信号からデータRdを復調する電圧復調回路312、および制御局通信ブロック2との通信の制御や通信クロックCKAを生成する通信制御回路313を有する。駆動ブロック32は、アクチュエータ33の動作を制御するアクチュエータ制御回路321、およびアクチュエータ33を駆動する駆動回路322を有する。アクチュエータ制御回路321は、その動作が通信制御回路313の通信クロックCKAに同期した、制御回路3211、および動作タイミング制御回路3212を有する。アクチュエータ33は、その動作が通信クロックCKAに同期したアクチュエータ制御回路321で制御された駆動回路322によって駆動制御される。
　通信機能を備えたアクチュエータ3から制御局通信ブロック2への電流通信について説明する。
　図2は、動作タイミング制御回路3212の制御動作を表す図である。動作タイミング制御回路3212は、駆動電流Idrvの遷移タイミング（駆動回路322への駆動電流Idrvのオフ（Low）からオン（High）への立上り、またはオンからオフへの立下りの遷移タイミング）が通信サイクル（通信制御回路313による通信クロックCKAの１周期）内に設けた（1）信号送信期間内にある場合には、遷移タイミングを信号送信期間の前後に設けた（2）遷移動作期間（図中、動作期間）に移動させる。このタイミング制御によって電力線バス電流Ibusは、通信サイクルの（1）信号送信期間内では駆動電流の遷移が生じないために、電流変動が発生しない。
　なお、図2では、駆動電流Idrvの立上りのタイミングを時間的に前にずらすように表しているが、後述するように、信号送信期間に対して相対的に前にずらすように制御する。また、駆動電流Idrvの遷移タイミングを信号送信期間未満の粒度でずらすことによって、アクチュエータ33を制御する電流（駆動電流Idrvの平均電流）が変動するが、駆動電流Idrvが変化する周波数と通信周波数とは、一般に3～4桁異なるので、その変動は無視できる。
　図3は、電流変調回路311の動作を表す電流波形図である。電流変調回路311による変調は、送信データの符号に応じて、所定の基準電流に対して電流の遷移方向を変える。具体的には、電流変調回路311は、信号送信期間内で、アクチュエータ制御回路321から通信制御回路313を介したデータDSAの符号が「1」のとき、送信電流波形が所定の基準電流に対して正側の遷移（＋ΔIp）が生じ、データDSAの符号が「0」のとき、送信電流波形が所定の基準電流に対して負側の遷移（－ΔIp）が生じる送信電流波形を生成し、この送信電流波形を電力線バス電流Ibusに重畳させる。
　制御局通信ブロック2は、電流検出回路221が電力線バス4の電流Ibusを検出し、電力線バス電流の波形（所定の基準電流に対して正側または負側に遷移している電流波形）に相似な電圧波形に変換する。したがって、電流検出回路221の出力波形も、図3に示す電流波形のような電圧波形となる。
　図4は、受信識別回路222による、電流検出回路221の出力波形から符号を識別する識別方法を示す図である。受信識別回路222は、信号送信期間内で受信電圧波形（電流検出回路221の出力波形）が遷移する方向が、所定の基準電圧に対して正側への遷移（ΔVp>0）の場合には「1」、所定の基準電圧に対して負側への遷移（ΔVp<0）の場合には「0」と受信データDirの符号を識別する。なお、受信識別回路222から見ると、信号送信期間は信号受信期間と言えるが、ここでは用語を統一して用いる。
　本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、アクチュエータ33の駆動電流Idrvの遷移タイミングを通信サイクルの中に設けた動作期間に移動させることで、信号送信期間におけるアクチュエータ33の駆動制御による電流変動を防ぐことが可能となる。この結果、通信機能を備えたアクチュエータ3と制御局通信ブロック2とによる電力線通信装置における電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
　図5は、本実施例の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。ただし、ECU1および電源5の図示を省略してある。本実施例は、実施例1のアクチュエータ33にソレノイドコイルを適用した電子制御装置である。駆動回路322は２つのスイッチSW1およびSW2を有する。これら２つのスイッチは、動作タイミング制御回路3212からの動作タイミング信号OPdrvによって相補動作し、スイッチSW1がオンのときスイッチSW2がオフし、スイッチSW1がオフのときスイッチSW2がオンする。ソレノイドコイル33を流れる駆動電流Idrvの平均電流は、スイッチSW1のオン/オフの周期に対する、スイッチSW1がオンする時間幅、つまりスイッチSW1をオンする動作タイミング信号OPdrvのパルス幅で制御される。すなわち、駆動電流Idrvは、動作タイミング信号OPdrvによってPWM（pulse width modulation）制御される。スイッチSW1をオンする動作タイミング信号OPdrvは、実施例１で説明したように、アクチュエータ制御回路321の制御回路3211で生成される制御パルス（OP）の遷移タイミングが通信サイクル内の動作期間に制御される。
　制御パルス（OP）の周波数は、数100Hz（スイッチSW1のオン/オフの切り替え周波数）である。したがって、ソレノイドコイル33の駆動電流Idrvは数100Hzで変動する。一方、ECU1と通信機能を備えたアクチュエータ3の間の通信には、数100kHzから数MHzの通信周波数（通信クロックCK、CKA）が用いられる。このように、制御パルス（OP）の周波数と通信周波数とは3～4桁異なる。したがって、制御パルス（OP）の遷移タイミングの通信サイクル内の動作期間への制御に伴う駆動電流Idrvの平均電流の変動は無視できる。
　図6は、制御パルスOPの出力に注目したアクチュエータ制御回路321の構成例である。アクチュエータ制御回路321は、制御回路3211および動作タイミング制御回路3212を有する。制御回路3211は、ECU1からの指令値（制御指令）に対応した設定電流値を格納する電流設定回路32111、ソレノイドコイル33に流れる電流値をモニタする電流モニタ回路32115、設定電流値と電流モニタ回路32115がモニタしたソレノイドコイル33に流れる電流値（電流モニタ結果）との差分を出力する差分回路32112、PWM制御パルスを生成する三角波生成回路32114、および差分回路32113を有する。制御回路3211は、差分回路32112の差分出力に対応したパルス幅の制御パルスOPを出力し、設定電流値と電流モニタ結果が一致するように制御する。すなわち、設定電流値とソレノイドコイル33の電流値とが一致しているとき、制御回路3211は所定のパルス幅の制御パルスOPを出力し、設定電流値の方が大きいとき、制御回路3211は所定よりも大のパルス幅の制御パルスOPを出力する。
　一方、図示を省略しているが、制御回路3211は、送信データを制御局通信ブロック2に向けて送信する。送信データは、アクチュエータ33の制御状態データであり、たとえば電流モニタ結果である。送信データは、通信クロックCKAに同期して制御回路3211から通信制御回路313に出力される。
　図7は、動作タイミング制御回路3212の構成例である。図8は、動作タイミング制御回路3212の動作を表すタイミングチャートである。動作タイミング制御回路3212は、タイミング制御回路32121と駆動電流遷移時刻検出回路32122を有する。タイミング制御回路32121は、制御回路3211からの制御パルスOPと駆動電流遷移時刻検出回路32122からのタイミング制御信号a、b、cを入力し、動作タイミング信号Opdrvを出力する。駆動電流遷移時刻検出回路32122は、制御パルスOPと通信クロックCKAを入力し、タイミング制御信号a、b、cをタイミング制御回路32121へ出力する。
　図8は、動作タイミング制御回路3212の動作を表すタイミングチャートである。駆動電流遷移時刻検出回路32122は、通信クロックCKAを基本クロックCKA（φ0）とし、CKAからφ1（たとえば、60°）遅れのクロックCK1、CKAからφ2（たとえば、120°）遅れのクロックCK2、およびCKAからφ3（たとえば、240°）遅れのクロックCK3を用いる。CK1～CK3の各クロックは通信クロックCKAから、後述するように、駆動電流遷移時刻検出回路32122で生成される。
　通信クロックCKAの１周期を、前述のように通信サイクルと呼ぶ。通信サイクルを４つのウインドウW1～W4に分ける。ウインドウW1は、（1）CKAの立上り時刻から（2）CK1の立上り時刻までの間である。ウインドウW2は、（2）CK1の立上り時刻から（3）CK2の立上り時刻までの間である。ウインドウW3は、（3）CK2の立上り時刻から（4）CK3の立上り時刻までの間である。ウインドウW4は、（4）CK3の立上り時刻から（5）CKAの次の周期の立上り時刻（通信サイクルの終了時刻）までの間である。
　駆動電流遷移時刻検出回路32122は、各ウインドウの開始と終了の時刻（1）～（5）の制御パルスOP（差分回路32113からの入力）のレベル（HighまたはLow）を検出する。各ウインドウの開始時刻と終了時刻との制御パルスOPのレベルに差分がある（差分が所定の閾値を超える）場合に、制御パルスOPの切り替わりエッジ（立上りまたは立下りのエッジ）が存在することになる。
　駆動電流遷移時刻検出回路32122は、ウインドウW2に切り替わりエッジが存在するならば、タイミング制御信号aにハイレベル「1」を出力、ウインドウW3に切り替わりエッジが存在するならば、タイミング制御信号cにハイレベル「1」を出力、ウインドウW2およびW3に切り替りエッジが存在しないならば、タイミング制御信号bにハイレベル「1」を出力する。
　図9Aは、駆動電流遷移時刻検出回路32122の具体例である。図9Bは、駆動電流遷移時刻検出回路32122の、ウインドウW3に制御パルスOPの切り替わりエッジがある場合を例としたタイミングチャートである。図9Aにおいて、D1、D2、D3は、通信クロックCKAから遅れ時間を持つ各クロックCK1～CK3を生成するための、ディレイ回路である。ディレイ回路D1は、前述の位相φ1に相当する遅れ時間D1を持つ。ディレイ回路D2は、前述の位相（φ2－φ1）に相当する遅れ時間D2を持つ。ディレイ回路D3は、前述の位相（φ3－φ2－φ1）に相当する遅れ時間D3を持つ。換言すると、図9Bに示すように、遅れ時間D1は、CKAに対するCK1の遅れ時間であり、遅れ時間D2は、CK1に対するCK2の遅れ時間であり、遅れ時間D3は、CK2に対するCK3の遅れ時間である。
　ラッチ回路（図中、符号略）は、それぞれCK1、CK2、CK3の立上りで制御パルスOPをラッチした信号S1、S2、S3を出力する。サンプルホールド回路SHは、信号S1、S2の排他的論理和回路の出力S4、および信号S2、S3の排他的論理和回路の出力S5をそれぞれホールドし、S6、S7として出力する。排他的論理和回路の出力S4はウインドウW2における制御パルスOPの切り替わりエッジの存在を表し、排他的論理和回路の出力S5はウインドウW3における制御パルスOPの切り替わりエッジの存在を表している。排他的論理和回路の出力S5は、たとえば図9Bに例示するように、サンプルホールド回路SHによりホールドされ、タイミング制御信号ｃに「1」（High）を出力する。
　図10Aは、タイミング制御回路32121の具体例である。図10Bは、タイミング制御回路32121の、ウインドウW3に制御パルスOPの切り替わりエッジがある場合を例としたタイミングチャートである。タイミング制御回路32121は、駆動電流遷移時刻検出回路32122のタイミング制御信号aが「1」のとき、タイミング制御信号bが「1」のときと比べて、制御パルスOPの位相を進めて、タイミング制御信号cが「１」のとき、タイミング制御信号bが「１」のときと比べて制御パルスOPの位相を遅らせて、動作タイミング信号OPdrvとして出力する。
　ディレイ回路Dtcの遅延時間tcは、通信クロックCKAの１サイクル（通信サイクル）の時間に設定する。ディレイ回路Dts1の遅延時間ts1は、ウインドウW2のウインドウ幅に設定する。ディレイ回路Dts2の遅延時間ts2は、ウインドウW3のウインドウ幅に設定する。このような設定により、制御パルスOPが、遅延時間tc遅延したOP1、遅延時間tc＋ts1遅延したOP2、遅延時間tc＋ts1＋ts2遅延したOP3を得る。
　動作タイミング信号OPdrvは、タイミング制御信号aが「１」のとき、タイミング制御信号ｂが「1」のときと比べて、遅延時間ts1だけ早まる。動作タイミング信号OPdrvは、タイミング制御信号cが「1」とのとき、タイミング制御信号ｂが「1」のときと比べて、遅延時間ts2だけ遅れる。したがって、制御パルスOPの切り替りエッジは、前述した動作期間に移動し、信号送信期間に存在しないことになる。
　なお、制御パルスOPに対して、ディレイ回路Dtcにより通信サイクルの時間に相当する遅れがあるOP1が動作タイミング信号OPdrvとして出力されるので、実施例１の図2において、駆動電流Idrvの遷移タイミングをあたかも時間的に前にずらすように説明したが、次の信号送信期間に対して相対的に前にずらすように制御している。
　図11Aは、タイミング制御回路32121の他の具体例である。図11Bは、他のタイミング制御回路32121の、ウインドウW3に制御パルスOPの切り替りエッジがある場合を例としたタイミングチャートである。この例では、動作タイミング信号OPdrvは、タイミング制御信号ｂが「1」のときに対して、aが「１」のときに遅延時間ts1aだけ早まり、cが「1」のときに遅延時間ts2a-ts1aだけ遅れた信号が出力される。この構成でも、遅延時間ts1aをウインドウW2のウインドウ幅に、遅延時間Ts1aと遅延時間Ts2aの差分をウインドウW3のウインドウ幅に設定することで、図11Aのタイミング制御回路32121と同様に動作する。図10Aおよび図10Bの説明と併せることにより図11Aおよび図11Bは理解されるので、詳細の説明を省略する。
　図12は、電流復調回路22の具体例である。電流復調回路22は、前述したように電流検出回路221と受信識別回路222を有する。電流検出回路221は、抵抗2212と差動増幅回路2211を有する。差動増幅回路2211は、電力線バス電流Ibusの抵抗2212による電圧降下、つまり抵抗2212の両端の電圧差（V2－V1）を増幅し、電圧信号ｎ1を出力する。受信識別回路222は、3つのサンプルホールド回路（SH）2221、2222、2224、差分回路2223、およびクロック生成回路2225を有する。受信識別回路222は、電流検出回路221の出力電圧信号ｎ1を識別し、受信データに変換する。
　図13は、受信識別回路222の動作を表すタイミングチャートである。電流検出回路221の出力電圧信号n1は、図示するように、サンプルホールド回路2221、2222で信号送信期間内の2つ位相φ5、φ6のクロックでそれぞれ電圧信号ｎ2、ｎ3が保持される。受信識別回路222は、サンプルホールド回路2221、2222の電圧信号の差分ｎ4を差分回路2223で求め、その差分電圧信号ｎ4を位相φ4のクロックで同期化して受信データｎ5（Dir）を出力する。したがって、受信識別回路222は、信号送信期間のデータで通信クロック（位相φ4）に同期して受信データを識別する。
　なお、受信識別回路222のクロック生成回路2225の通信クロックCKAは、図示を省略するが、受信データｎ5をPLL（Phase Locked Loop）回路及び位相調整（遅延）を介して生成される。
　図14は、制御局通信ブロック2と通信機能を備えたアクチュエータ3との通信を概観したタイミングチャートである。ECU1からアクチュエータ3へのメッセージ（送信データ）に対してアクチュエータ3が応答するメッセージ応答形態の通信方式とすると、制御局通信ブロック2から通信機能を備えたアクチュエータ3への下り通信に対応して、通信機能を備えたアクチュエータ3から制御局通信ブロック2への上り通信が生じる。
　下り通信は、電圧変調回路21において、ECU1からの通信クロックCKに同期して送信データDosが電圧変調され、電源電圧Vbに重畳され、通信ブロック31にVbusとして入力される。通信ブロック31において、電圧復調回路312がVbusを電圧復調し、データRdに変換する。データRdは、通信制御回路313を介して、駆動ブロック32へ出力される。
　一方、上り通信は、通信制御回路313が生成する通信クロックCKAに同期した電流通信である。通信制御回路313は、アクチュエータ制御回路321からのデータを送信データDSAとして電流変調回路311へ出力する。電流変調回路311は、送信データDSAに対応して送信電流波形を生成し、この送信電流波形を電力線バス電流Ibusに重畳させる。電力線バス電流Ibusに重畳された送信電流波形は、電流検出回路221および受信識別回路222によって符号が識別され、通信論理回路23に受信データDirとして出力される。
　このとき、制御回路の出力である制御パルスOPに応じた駆動電流Idrvの遷移タイミングが、通信クロックCKAによって定まる通信サイクル内の動作期間（図2参照）に、動作タイミング制御回路3212の動作タイミング信号OPdrvによってずらされているので、図示するように、送信データDSAに対応した送信電流波形は通信クロックCKAに同期し、エラーを生じない。
　本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、制御回路3211はPWM制御パルス幅を制御し、PWM制御パルスの遷移が信号送信期間に生じないように、動作タイミング制御回路3212で制御される。したがって、アクチュエータ3と制御局通信ブロック2との電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
　図15は、本実施例の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例であり、実施例1の通信機能を備えたアクチュエータ3の通信ブロック31を他の構成に置換した例である。本実施例の通信ブロック31は、2本の電力線間に容量3141と抵抗3142の直列回路（リンギング防止用直列回路）314を接続している。直列回路314は、電力線のインダクタンス成分によって発生する電力線バス電流Ibusのリンギング現象を抑える。直列回路314により電力線バス電流Ibusのリンギング現象を抑えることにより、駆動電流遷移時刻検出回路32122による駆動電流Idrvの立上りまたは立下りの遷移時刻の検出の誤動作を抑制できる。
　他の構成は実施例1と同じであるので、本実施例でも、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現でき、通信機能を備えたアクチュエータ3と制御局通信ブロック2との電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
　図16は、本実施例の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例であり、実施例1の通信機能を備えたアクチュエータ3に、駆動ブロック32と電源Vbを共通にする検出ブロック34に接続するセンサ35を含めた構成例である。通信機能を備えたアクチュエータ3は、通信ブロック31、駆動ブロック32、アクチュエータ33、検出ブロック34、およびセンサ35を有する。通信ブロック31は制御局通信ブロック2との通信と共に、アクチュエータ33の駆動ブロック32およびセンサ34の検出ブロック34との間で送受信データをやり取りする。
　検出ブロック34は、センサ制御回路341およびADC（アナログ/ディジタル変換回路）342を有する。センサ制御回路341は、通信ブロック31を介したセンサ35の制御データに基づいて、センサ制御データをADC342に出力すると共に、ADC342によってディジタルデータに変換されたセンサ35からのセンサデータを通信ブロック31に出力する。ADC342は、センサ制御回路341からのセンサ制御データをアナログ信号に変換してセンサ35へ出力すると共に、センサ35からのアナログのセンサデータをディジタルデータに変換してセンサ制御回路341へ出力する。センサ35はADC342を内蔵している場合もある。
　センサデータは、アクチュエータ制御回路321からの送信データと同様のタイミング（信号送信期間）で通信ブロック31により送信される。
　本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、検出ブロック34およびセンサ35は、駆動ブロック32およびアクチュエータ33のPWM制御ように、一般に電源Vbを変動させる要因を持たない。したがって、通信ブロック31による電流通信のタイミングは、実施例１で説明したように制御されればよい。したがって、本実施例も、アクチュエータ3と制御局通信ブロック2との電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
　図17は、複数のECU1a、1bが電源5にバス接続した電子制御装置として、実施例1を適用した構成例である。各ECU1a、1bは、それぞれ電力線通信装置を接続している。たとえば、ECU1aに接続された電力線通信装置は、通信ブロック2aに接続された電力線4aに通信機能を備えたアクチュエータ3aと通信機能を備えたセンサ3ｂを含んでいる。ECU1bに接続された電力線通信装置も同様な構成である。通信機能を備えたセンサ3ｂは、たとえば図16において、駆動ブロック32およびアクチュエータ33を除いた通信機能を備えたアクチュエータ3である。
　本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、本実施例でもアクチュエータ3a、3ｃは、実施例1と同様に制御されるので、通信機能を備えたアクチュエータおよび通信機能を備えたセンサ3a～3ｄの各々と制御局通信ブロック2a、2bとの電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
　説明した実施形態によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。
　1：ECU、2：制御局通信ブロック、3：アクチュエータ、4：電力線、5：電源、21：電圧変調回路、22：電流復調回路、23：通信論理回路、221：電流検出回路、222：受信識別器、31：通信ブロック、32：駆動ブロック、33：アクチュエータ、34：検出ブロック、35：センサ、311：電流変調回路、312：電圧復調回路、313：通信制御回路、314：リンギング防止用直列回路321：アクチュエータ制御回路、322：駆動回路、3211：制御回路、3212：動作タイミング制御回路、341：センサ制御回路、342：ＡＤＣ。

Claims (15)

  1. 　アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、前記制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、前記遷移タイミングを制御された前記制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給される前記アクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、
    　前記通信クロックを生成し、前記通信サイクル内に設定した、前記動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、前記電力線に流れる電流を変調する通信ブロックを有することを特徴とする電力線通信装置。
  2. 　前記アクチュエータ制御回路は、前記制御パルスの前記遷移タイミングを制御する動作タイミング制御回路を含むことを特徴とする請求項１記載の電力線通信装置。
  3. 　前記通信ブロックによる前記電力線に流れる電流の変調は、所定の基準電流に対して前記電流を遷移させることを特徴とする請求項２記載の電力線通信装置。
  4. 　前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移は、前記データが１のとき立ち上り遷移であり、前記データが０のとき立ち下り遷移であることを特徴とする請求項３記載の電力線通信装置。
  5. 　前記通信ブロックに前記電力線を介して接続し、前記電力線に流れる、前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移を検出し、検出した前記遷移の方向に基づいて前記データの符号を識別する電流復調回路を有することを特徴とする請求項４記載の電力線通信装置。
  6. 　前記通信ブロックは、前記電力線にリンギング防止用直列回路を接続することを特徴とする請求項１記載の電力線通信装置。
  7. 　ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からアクチュエータを制御するための制御指令を送信し、前記アクチュエータの制御状態情報のデータを受信する第１の通信ブロック、
    　前記制御指令に対応した、前記アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、前記制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、前記遷移タイミングを制御された前記制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給される前記アクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、
    　前記第１の通信ブロックと前記電力線を介して接続し、前記通信クロックを生成し、前記通信サイクル内に設定した、前記動作期間とは異なる信号送信期間に、前記第１の通信ブロックへ送信する前記データに応じて、前記電力線に流れる電流を変調する第２の通信ブロックを有することを特徴とする電子制御装置。
  8. 　前記アクチュエータ制御回路は、前記制御パルスの前記遷移タイミングを制御する動作タイミング制御回路を含むことを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
  9. 　前記第２の通信ブロックによる前記電力線に流れる電流の変調は、所定の基準電流に対して前記電流を遷移させることを特徴とする請求項８記載の電子制御装置。
  10. 　前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移は、前記データの符号が１のとき立ち上り遷移であり、前記データの符号が０のとき立ち下り遷移であることを特徴とする請求項９記載の電子制御装置。
  11. 　前記第１の通信ブロックは、前記電力線に流れる、前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移を検出し、検出した前記遷移の方向に基づいて前記データの符号を識別する電流復調回路を有することを特徴とする請求項１０記載の電子制御装置。
  12. 　前記第１の通信ブロックは、前記制御指令を電圧変調し、前記電力線を介して送信することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
  13. 　前記第２の通信ブロックは、前記電力線にリンギング防止用直列回路を接続することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
  14. 　センサからのセンサデータを前記第２の通信ブロックへ出力する検出ブロックを有し、
    前記第２の通信ブロックは、前記信号送信期間に、前記第１の通信ブロックへ送信する前記センサデータに応じて、前記電力線に流れる電流を変調することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
  15. 　前記ＥＣＵ、前記第１の通信ブロック及び前記第２の通信ブロックを有する複数の構成を、前記電力線を介して前記直流電源に接続することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
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