WO2018084018A1 - 電子制御装置及び通信機器 - Google Patents

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electronic control
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寛 岩澤
広津　鉄平
光彦 渡部
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    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the present invention relates to an electronic control device and a communication device.
  • actuators and sensors are abbreviated as actuators and the like.
  • the conventional method of replacing the direct connection between the host ECU and the actuator with separate wiring is replaced with a common bus wiring.
  • a technique of transmitting and receiving information by designating a transmission source and a transmission destination with an ID assigned to each ECU is effective.
  • an electronic control device hereinafter referred to as a subordinate ECU having a communication function is also required on the side of the actuator or the like.
  • bus wiring is a connection form in which a plurality of electronic control devices are connected to a common wiring. This connection mode is characterized in that a signal transmitted from one ECU is received by all other ECUs.
  • the bus wiring method has a merit that the weight and cost of the wire harness can be reduced because the number and structure of wiring are simpler than the conventional direct connection method.
  • connection location automatic detection method an example as shown in Patent Document 1 is known.
  • a method for determining a connection location in this patent document, “position with respect to each other” based on the time taken for another device to measure a signal transmitted by one of the devices in the network is presented. ing.
  • Patent Document 1 has a problem that a high time measurement resolution is required when the distance between the apparatuses is short.
  • a signal propagates at a speed of about 200,000 km per second. Therefore, for example, when a resolution for detecting a connection place of 10 cm in both directions is required, a time measurement resolution of about 1 nanosecond is required.
  • a counter circuit or the like that operates at high speed is required, which causes a problem of increasing costs.
  • An object of the present invention is to provide an electronic control device and the like that can identify the order of communication devices connected to a bus while suppressing manufacturing costs.
  • the present invention provides a first port to which one end of a bus to which a plurality of communication devices are connected is connected, a second port to which the other end of the bus is connected, and the plurality of communications.
  • a current sensor for measuring a first current value of a current flowing through the first port and a second current value of a current flowing through the second port when each of the devices applies a current to the bus; and the plurality of communication devices
  • a controller that identifies the order of the plurality of communication devices on the bus based on the first current value and the second current value measured for each of the first and second current values.
  • connection composition such as an electronic control unit by a 1st embodiment. It is a graph showing the relationship between the connection position of low-order ECU and the detected electric current in high-order ECU in 1st Embodiment. It is a circuit block diagram showing the structure of the low-order ECU by a modification. It is a circuit block diagram showing connection composition, such as an electronic controller by a 2nd embodiment. It is a circuit block diagram showing connection composition, such as an electronic control unit by a 3rd embodiment. It is the figure which showed typically the system before identifying the order of low-order ECU. It is a figure which shows the table which memorize
  • an object of the embodiment of the present invention is, for example, a host ECU that can automatically and accurately measure the connection position of a lower ECU without using a circuit that requires high-speed operation. (Electronic control device), or to provide an actuator or sensor provided with a subordinate ECU (communication device).
  • the system 100 includes a host ECU 1 (electronic control device), bus wiring 2, and a plurality of lower ECUs 301 to 304 (communication devices).
  • ECU 1 electronic control device
  • bus wiring 2 bus wiring 2
  • ECUs 301 to 304 communication devices
  • the host ECU 1 is connected to the bus wiring 2 through two ports 111 and 112, and the interior is composed of a host controller 12, amplifiers 131 and 132, current detection resistors 141 and 142, a power source 15 of voltage Vb, and GND 16. Is done.
  • the amplifier 131 amplifies the voltage (the voltage across the current detection resistor 141) obtained by converting the current Is1 flowing through the port 111 by the current detection resistor 141, and inputs the amplified voltage to the host controller 12.
  • the amplifier 132 amplifies the voltage obtained by converting the current Is2 flowing through the port 112 by the current detection resistor 142 and inputs the amplified voltage to the host controller 12.
  • the host controller 12 measures, for example, the connection location of the target lower ECU 302 from the currents Is1 and Is2 thus detected. This measuring method will be described later.
  • the bus wiring 2 is composed of two wirings, that is, a power supply side (high side) wiring 21 and a GND side (low side) wiring 22, and is connected to the host ECU 1 via ports 111 and 112. It has a form. Further, the bus wiring 2 is also connected to the lower ECUs 301 to 304 in the middle thereof. These wirings have wiring resistance 23, and the value is proportional to the length of the wiring.
  • bus wiring 2 (bus) is connected to the port 111 (first port), and the other end of the bus wiring 2 is connected to the port 112 (second port).
  • a plurality of lower-level ECUs 301 to 304 (communication devices) are connected to the bus wiring 2.
  • the lower ECUs 301 to 304 are connected to the bus wiring 2, and the interior thereof includes a lower controller 31, a load resistor 32, and a switch 33.
  • the lower controller 31 can receive a command from the upper controller 12 by a predetermined communication method (protocol), turn on the switch 33 at an arbitrary timing, and allow the measurement current I0 to flow through the bus wiring 2.
  • the bus wiring 2 (bus) includes a wiring 21 (first wiring) and a wiring 22 (second wiring).
  • the load resistor 32 (resistor), the switch 33, and the low-order controller 31 constitute a current application device CA.
  • the load resistor 32 and the switch 33 are connected in series between the wiring 21 and the wiring 22.
  • the lower controller 31 (controller) turns on the switch 33 when receiving a command to apply a current to the bus wiring 2.
  • the current application device CA when the current application device CA receives a command to apply a current to the bus wiring 2, the current application device CA changes the impedance between the wiring 21 and the wiring 22 and causes the current to flow between the wiring 21 and the wiring 22.
  • the upper controller 12 and the lower controller 31 include a processor, a RAM, a ROM, an input circuit to which a signal is input via the bus wiring 2, an output circuit for outputting a signal via the bus wiring 2, and the like.
  • connection location Next, a method for measuring the connection location will be described. Here, an example of measuring the connection location of the lower ECU 302 among the plurality of lower ECUs will be described.
  • the lower ECU 302 can receive a command from the upper controller 12 and cause the measurement current I0 to flow through the bus wiring 2.
  • Currents Is1 and Is2 obtained by dividing the measurement current I0 by wiring resistance or the like are measured by the host ECU 1, and the connection location is measured from these relationships.
  • the host controller 12 transmits a command to apply a current to the bus wiring 2 (bus) to each of the plurality of lower ECUs 301 to 304 (communication devices).
  • the current detection resistors 141 and 142, the amplifiers 131 and 132, and the host controller 12 constitute a current sensor CS.
  • the current sensor CS includes a current Is1 (first current value) flowing through the port 111 (first port) and a port 112 (second port) when each of the plurality of lower-level ECUs 301 to 304 applies a current to the bus wiring 2.
  • the flowing current Is2 (second current value) is measured.
  • the host controller 12 identifies the order of the plurality of lower ECUs 301 to 304 on the bus wiring 2 based on the current Is1 and the current Is2 measured for each of the plurality of lower ECUs 301 to 304.
  • connection location between I0 and the lower ECU 302 and the relationship between Is1 and Is2 will be described.
  • the wiring resistance per port from the port 111 to the connection portion (connection points P1, P2) of the lower ECU 302 is Rw1
  • the wiring resistance Rw2 per port from the port 112 to the connection portion of the lower ECU 302 Is1 and Is2
  • Is1 and Is2 The value is represented by equations 1 and 2.
  • the host controller 12 determines the difference between the current Is1 (first current value) and the current Is2 (second current value) measured for each of the plurality of lower ECUs 301 to 304 (communication devices), and the current. Based on the ratio of Is1 and the sum of current Is2, the order of the plurality of lower-level ECUs 301 to 304 on the bus wiring 2 (bus) is identified.
  • connection position measurement is to determine which actuator, etc., each sub-ECU is in charge of, as described in the paragraph “Bus wiring and its problems”. This is because it is sufficient if the order of the connection positions (the relationship of the distance from each port of the host ECU 1) can be identified.
  • the current sensor CS measures the current using the current detection resistors 141 and 142 (shunt resistors), and the resistance value of the current detection resistors 141 and 142 is changed from the port 111 (first port) to the port 112. It is smaller than the resistance value of the bus wiring 2 (bus) up to (second port).
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a system before identifying the order of the lower ECUs.
  • One upper ECU 1 and four lower ECUs 300 are connected to the bus wiring 2.
  • a sensor or an actuator (hereinafter abbreviated as S / A) is connected to each of the lower ECUs 300.
  • the upper ECU 1 can communicate with the lower ECU 300 using the ID (identifier) of the lower ECU 300. However, it is initially unknown where the lower ECU 300 corresponding to each ID is connected.
  • FIG. 7 is a diagram showing a table 1T provided in a non-volatile memory (for example, a flash memory built in the host controller 12) of the host ECU 1.
  • the first record of the table 1T stores the order of S / A IDs as design information.
  • the S / A having the ID of # 1 is connected to the first subordinate ECU 300 in the order from the port 111 of the bus wiring 2 to the second subordinate ECU 300. Is connected to the S / A having the ID of # 2, the S / A having the ID of # 3 is connected to the third lower ECU 300, and the S / A having the ID of # 4 is connected to the fourth lower ECU 300. Indicates that it is connected.
  • the host ECU 1 identifies the order of the four lower ECUs 300 on the bus wiring 2 by arranging the current value differences (Is1-Is2) measured for the respective lower ECUs 300 in descending order. Then, the upper ECU 1 stores the ID order of the lower ECU 300 as the second record of the table 1T.
  • the ID of the first lower ECU 300 is #D
  • the ID of the second lower ECU 300 is #A in order from the port 111 of the bus wiring 2.
  • the ID of the third subordinate ECU 300 is #C
  • the ID of the fourth subordinate ECU 300 is #B.
  • the upper ECU 1 compares the first record and the second record of the table 1T, and as shown in FIG. 8, the #D S / A is connected to the #D lower ECU 300, and the #A lower ECU 300 # 2
  • the S / A of # 3 is connected, the S / A of # 3 is connected to the subordinate ECU 300 of #C, and the S / A of # 4 is connected to the subordinate ECU 300 of #B.
  • the current detection resistors 141 and 142 are used to detect the current at each port.
  • another form of current detection means may be used.
  • the same effect can be obtained even if a Hall sensor type current sensor is used.
  • the main purpose of the embodiment of the present invention is to determine which actuator or the like each sub-ECU is responsible for, but the connection position measurement is continued during the operation of the system 100. By doing so, it is also possible to diagnose the presence or absence of abnormality in the lower control device and the wiring from the presence or absence of the change. This is because it can be determined that some abnormality has occurred in the subordinate control device or wiring if the measurement result of the connection position has changed significantly even though the connection position and wiring configuration have not been changed.
  • the host controller 12 (controller) has a current Is1 (first current value) and a current Is2 (second current) measured for a target communication device that is one of the plurality of lower ECUs 301 to 304 (communication devices).
  • the current value changes with time, it is determined that a failure has occurred in the target communication device or the bus wiring 2 (bus).
  • the host controller 12 determines that a failure has occurred, the host controller 12 notifies that the failure has occurred, for example, by turning on a warning lamp.
  • the load resistor 32 and the switch 33 are connected in series as a means for flowing the measurement current I0.
  • the MOSFET 33a may be saturated so that a desired measurement current I0 flows.
  • the current application device CA includes a MOSFET 33a and a lower controller 31 (controller).
  • the MOSFET 33 a is connected between the wiring 21 and the wiring 22.
  • the lower controller 31 receives a command to apply a current to the bus wiring 2 (bus)
  • the lower controller 31 controls the gate voltage of the MOSFET 33a to saturate the MOSFET 33a.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the mounting means is not limited to the above-described mounting means as long as the current flows by changing the impedance between the wirings 21 and 22.
  • bus wiring 2 is shown as an example composed of two wirings, but may be composed of three or more wirings.
  • the configuration of the system 100A in the present embodiment is the same as that in the first embodiment except that the lower ECUs 301 to 304 include the lower ECU internal power supply 34.
  • the load resistor 32 resistor
  • the load resistor 32 is connected to the lower ECU internal power supply 34 (internal power supply).
  • the impedance between the wirings 21 and 22 is changed to flow the measurement current I0 in the first embodiment, whereas in this embodiment, the impedance between the lower ECU internal power supply 34 and the wiring 22 is changed. Is the same as that of the first embodiment except that the measurement current I0 is caused to flow by changing.
  • This embodiment is effective when the power supply voltage at which the lower ECUs 301 to 304 operate and the voltage of the power supply 15 of the upper ECU 1 are different.
  • the configuration of the system 100B in this embodiment is the same as that in the first embodiment except that the pattern generators 17 and 35 are connected to the upper controller 12 and the lower controller 31, respectively, in addition to the configuration in the first embodiment.
  • the configuration is the same.
  • the operation of the electronic control device and the like in the present embodiment will be described mainly for the differences from the first embodiment.
  • the pattern generators 17 and 35 both generate the same time series pattern with high autocorrelation.
  • the lower controller 31 switches ON / OFF of the switch 33 according to the pattern given from the pattern generator 35. As a result, the measurement current I0 is modulated with the pattern. Then, the upper controller 12 demodulates the detection values of Is1 and Is2 into which I0 is divided according to the pattern given from the pattern generator 17, and the connection location of the target lower ECU 302 based on the magnitudes of the demodulation values of Is1 and Is2. Measure.
  • each of the plurality of lower-level ECUs 301 to 304 includes a pattern generator 35 that generates a time series pattern with high autocorrelation.
  • the lower controller 31 controls the lower controller 31 (controller) turns on / off the switch 33 according to the time-series pattern generated by the pattern generator 35.
  • the host ECU 1 as an electronic control device includes a pattern generator 17 that generates a time-series pattern with high autocorrelation.
  • the host controller 12 demodulates the current Is1 (first current value) and the current Is2 (second current value) according to the time series pattern generated by the pattern generator 17.
  • the present embodiment can improve resistance to noise as compared with the first embodiment.
  • M series Maximum length sequence
  • a Gold sequence derived from the M sequence is also useful.
  • a similar purpose can be achieved if the sequence has a high autocorrelation.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by a processor (controller).
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • An electronic control device that is connected to a plurality of lower-level control devices by bus-like wiring and has two or more wiring connection ports, and means for detecting a wiring current at each of the wiring connection ports.
  • An electronic control device characterized in that a position on a wiring of the specific lower control device is measured from a relationship between two detection values at each connection port of a current applied by the lower control device.
  • the number of the wiring connection ports is two, and the two are connected in a loop with a bus-like wiring. .
  • the relationship between the two detection values is a difference between the two detection values.
  • the relationship between the two detection values is a value obtained by dividing a difference between the two detection values by a sum of the two detection values.
  • a shunt resistance method is used for current detection at each connection port, and the resistance value of the shunt resistance is smaller than the total wiring resistance value of the bus wiring.
  • the means for applying a current in the lower control device is configured to change an impedance between wirings of the bus-like wiring.
  • the means for changing the impedance is configured by configuring a resistor and a switch in series.
  • the means for changing the impedance is constituted by a MOSFET, and the MOSFET is saturated when a current is applied.
  • the means for applying a current in the subordinate control device is configured to apply a current from an internal power supply of the subordinate control device.
  • Electronic control device characterized.
  • connection position of the low-order ECU can be measured automatically and with high resolution without using a circuit that operates at high speed.
  • An actuator and a sensor provided with the same can be provided.

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Abstract

本発明は、製造コストを抑制しつつ、バスに接続される通信機器の順序を同定することができる電子制御装置等を提供する。本発明では、ポート１１１には、バス配線２の一端が接続され、ポート１１２にはバス配線２の他端が接続される。バス配線２には、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４が接続される。電流センサＣＳは、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のそれぞれがバス配線２に電流を印加することによりポート１１１に流れる電流Ｉｓ１及びポート１１２に流れる電流Ｉｓ２をそれぞれ測定する。上位コントローラ１２は、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のそれぞれに対して測定された電流Ｉｓ１と電流Ｉｓ２に基づいて、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のバス配線２上の順序を同定する。

Description

電子制御装置及び通信機器
　本発明は、電子制御装置及び通信機器に関する。
　［省配線化への要求］
  近年の自動車の高機能化は著しく、それに伴って車両に搭載されるアクチュエータやセンサの数が増加している。それに伴い、上位の電子制御装置（以下、上位ＥＣＵ）、例えばエンジン制御ＥＣＵとアクチュエータやセンサ（例えば燃料噴射装置）との間を接続するワイヤハーネスの重量およびコストも増大している。これに対し、燃費改善等のための軽量化要求から、ワイヤハーネスを省配線化したいという要求が強まっている。以下、アクチュエータやセンサをアクチュエータ等と略して記述する。
　上位のＥＣＵとアクチュエータ等との接続に用いられるワイヤハーネスの省配線化手法としては、従来は上位ＥＣＵとアクチュエータ等との間とを個別の配線で直結していたものを共通のバス配線で置き換え、各ＥＣＵに割り当てられたＩＤ等で送信元や送信先を指定して情報を送受信する形とする手法が効果的である。このとき、アクチュエータ等の側にも通信機能を備える電子制御装置（以下、下位ＥＣＵ）が必要となる。
　[バス配線とその課題]
  上述の「バス配線」は、共通の配線に対して複数の電子制御装置を接続する接続形態である。本接続形態では、１つのＥＣＵが送信した信号は他の全てのＥＣＵで受信されるという特徴がある。バス配線方式は、従来の直結方式と比べて配線の本数および構造が単純となるため、ワイヤハーネスの重量およびコストを軽減できるメリットがある。
　一方で、バス配線方式にはデメリットも存在する。信号が全ての下位ＥＣＵに届くため、上位ＥＣＵから見て、通信している下位ＥＣＵがどのアクチュエータ等を担当しているのか（例えば、燃料噴射装置であれば何番目の気筒に取り付けられているのか。以下、接続場所と記載する）が区別できないというデメリットである。従来の直結方式であれば、ワイヤハーネスを作成する際に接続場所と上位ＥＣＵ側の接続ポート番号が一意に対応していたため、この問題は生じなかった。
　バス配線方式でも、一つの解決方法として、ＩＤと接続場所とを組み立て時に対応させる手法が考えられる。しかし、この方式は組み立て工数の増大や組み合わせ情報の入力ミスのリスクといったデメリットが存在し、低コストで高信頼なシステムを実現するのが困難となる。
　これを解決するには接続場所を自動的に検出する手法が必要である。このような接続場所自動検出手法として、特許文献１に示されているような例が知られている。本特許文献では、ネットワーク中の装置の１つが送信した信号を他の装置が測定するのにかかる時間に基づき、接続場所（本特許文献中では「お互いに対する位置」）を決定する手法が提示されている。
特表2009-508382号公報
　一方で、特許文献１に示された手法は、装置同士の距離が短い場合に高い時間測定分解能が必要になるという課題がある。一般的に有線通信において信号は２０万ｋｍ毎秒前後の速度で伝搬するため、例えば往復１０ｃｍの接続場所検出の分解能が必要な場合、１ナノ秒程度の時間測定分解能が必要となる。これを実現するには高速に動作するカウンタ回路などが必要となり、コスト増要因となってしまうという課題がある。
　このため、従来、製造コストを抑制しつつ、バスに接続される下位ＥＣＵ（通信機器）の順序を同定することができなかった。
　本発明の目的は、製造コストを抑制しつつ、バスに接続される通信機器の順序を同定することができる電子制御装置等を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、複数の通信機器が接続されるバスの一端が接続される第１ポートと、前記バスの他端が接続される第２ポートと、前記複数の通信機器のそれぞれが前記バスに電流を印加することにより前記第１ポートに流れる電流の第１電流値及び前記第２ポートに流れる電流の第２電流値を測定する電流センサと、前記複数の通信機器のそれぞれに対して測定された前記第１電流値と前記第２電流値に基づいて、前記複数の通信機器の前記バス上の順序を同定するコントローラと、を備える。
　本発明によれば、製造コストを抑制しつつ、バスに接続される通信機器の順序を同定することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１の実施形態による電子制御装置等の接続構成を表した回路ブロック図である。 第１の実施形態において下位ＥＣＵの接続位置と上位ＥＣＵにおける検知電流との関係を表したグラフである。 変形例による下位ＥＣＵの構成を表した回路ブロック図である。 第２の実施形態による電子制御装置等の接続構成を表した回路ブロック図である。 第３の実施形態による電子制御装置等の接続構成を表した回路ブロック図である。 下位ＥＣＵの順序を同定する前のシステムを模式的に示した図である。 センサ又はアクチュエータのＩＤの順序と、下位ＥＣＵのＩＤの順序を記憶するテーブルを示す図である。 下位ＥＣＵの順序を同定した後のシステムを模式的に示した図である。
　以下、図面を用いて、本発明の第１～第３の実施形態による電子制御装置等の構成及び動作について説明する。
　前述した目的と一部重複するが、本発明の実施形態の目的は、例えば、高速動作が必要な回路を用いることなく下位ＥＣＵの接続位置を自動的かつ高い分解能で測定することができる上位ＥＣＵ（電子制御装置）、もしくは下位ＥＣＵ（通信機器）を備えたアクチュエータまたはセンサを提供することにある。
　（第１の実施形態）
  ［全体構成］
  本発明の第１の実施形態による電子制御装置を含むシステム１００の構成と動作について、図１を用いて説明する。システム１００は、上位ＥＣＵ１（電子制御装置）と、バス配線２と、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）から構成される。
　上位ＥＣＵ１は、バス配線２と２か所のポート１１１および１１２で接続され、その内部は上位コントローラ１２、アンプ１３１および１３２、電流検出抵抗器１４１および１４２、電圧Ｖｂの電源１５、およびＧＮＤ１６から構成される。
　アンプ１３１はポート１１１に流れる電流Ｉｓ１が電流検出抵抗器１４１により変換された電圧（電流検出抵抗器１４１の両端電圧）を増幅し、上位コントローラ１２に入力する。同様に、アンプ１３２はポート１１２に流れる電流Ｉｓ２が電流検出抵抗器１４２により変換された電圧を増幅し、上位コントローラ１２に入力する。
　上位コントローラ１２はこのように検出された電流Ｉｓ１およびＩｓ２から、例えば、対象とする下位ＥＣＵ３０２の接続場所を測定する。この測定方法については後述する。
　バス配線２は２本の配線、すなわち電源側（ハイサイド）の配線２１、およびＧＮＤ側（ローサイド）の配線２２から構成され、上位ＥＣＵ１に対してポート１１１および１１２で接続され、ループ状の配線形態となっている。また、バス配線２は、その途中で下位ＥＣＵ３０１～３０４とも接続されている。これらの配線は配線抵抗２３をもち、その値は配線の長さに比例する。
　換言すれば、ポート１１１（第１ポート）には、バス配線２（バス）の一端が接続され、ポート１１２（第２ポート）にはバス配線２の他端が接続される。バス配線２には、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）が接続される。
　下位ＥＣＵ３０１～３０４は、バス配線２と接続され、その内部は下位コントローラ３１、負荷抵抗３２、およびスイッチ３３から構成される。下位コントローラ３１は所定の通信手法（プロトコル）により、上位コントローラ１２からの指令を受け、任意のタイミングでスイッチ３３をＯＮし、測定用電流Ｉ０をバス配線２に流すことができる。
　換言すれば、バス配線２（バス）は、配線２１（第１配線）と配線２２（第２配線）を含む。負荷抵抗３２（抵抗器）、スイッチ３３、下位コントローラ３１は、電流印加装置ＣＡを構成する。負荷抵抗３２及びスイッチ３３は、配線２１と配線２２の間に直列接続される。下位コントローラ３１（コントローラ）は、バス配線２に電流を印加する指令を受信した場合、スイッチ３３をオンする。
　すなわち、電流印加装置ＣＡは、バス配線２に電流を印加する指令を受信した場合、配線２１と配線２２の間のインピーダンスを変更し、配線２１と配線２２の間に電流を流す。
　なお、上位コントローラ１２及び下位コントローラ３１は、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、バス配線２介して信号が入力される入力回路、バス配線２を介して信号を出力する出力回路などから構成される。
　［接続場所の測定］
  次に、接続場所の測定手法について述べる。ここでは、複数の下位ＥＣＵのうち、下位ＥＣＵ３０２の接続場所を測定する例について述べる。
　前述のように、下位ＥＣＵ３０２は上位コントローラ１２からの指令を受け、バス配線２に測定用電流Ｉ０を流すことができる。この測定用電流Ｉ０が配線抵抗等により分流された電流Ｉｓ１およびＩｓ２を上位ＥＣＵ１にて測定し、これらの関係から接続場所の測定を行う。
　換言すれば、上位コントローラ１２（コントローラ）は、バス配線２（バス）に電流を印加する指令を複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）のそれぞれに送信する。電流検出抵抗器１４１、１４２、アンプ１３１、１３２、上位コントローラ１２は、電流センサＣＳを構成する。電流センサＣＳは、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のそれぞれがバス配線２に電流を印加することによりポート１１１（第１ポート）に流れる電流Ｉｓ１（第１電流値）及びポート１１２（第２ポート）に流れる電流Ｉｓ２（第２電流値）をそれぞれ測定する。上位コントローラ１２は、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のそれぞれに対して測定された電流Ｉｓ１と電流Ｉｓ２に基づいて、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のバス配線２上の順序を同定する。
　ここで、Ｉ０と下位ＥＣＵ３０２の接続場所、およびＩｓ１、Ｉｓ２との関係について説明する。ポート１１１から下位ＥＣＵ３０２の接続部（接続点Ｐ１、Ｐ２）までの１本当たりの配線抵抗をＲｗ１、ポート１１２から下位ＥＣＵ３０２接続部までの１本当たりの配線抵抗Ｒｗ２としたとき、Ｉｓ１およびＩｓ２の値は式１および２により表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　Ｒｗ１およびＲｗ２はそれぞれポート１１１から下位ＥＣＵ３０２接続部までの距離、および、ポート１１２から下位ＥＣＵ３０２接続部までの距離に比例するため、検知電流であるＩｓ１とＩｓ２の値と下位ＥＣＵ３０２の接続場所（配線上の位置）との関係をグラフで表すと図２のようになる。このグラフをみると分かるように、Ｉｓ１とＩｓ２との差（Ｉｓ１－Ｉｓ２）と配線上の位置との間には一意の関係がある。具体的には、簡単のためにＲｓ１＝Ｒｓ２＝Ｒｓであるとき、Ｉｓ１－Ｉｓ２は、式３のように表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　これを利用して下位ＥＣＵ３０２の接続場所（配線上の位置）を測定することができる。すなわち、上位コントローラ１２（コントローラ）は、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）のそれぞれに対して測定された電流Ｉｓ１（第１電流値）と電流Ｉｓ２（第２電流値）の差に基づいて、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のバス配線２（バス）上の順序を同定する。
　また、この計算の際に、式４に示すように式３の値をさらにＩｓ１とＩｓ２の和（Ｉｓ１＋Ｉｓ２＝Ｉ０）で除した値を用いると式中からＩ０が消去され、Ｉ０のばらつきによる誤差を受けずに安定した測定が可能となる。すなわち、上位コントローラ１２（コントローラ）は、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）のそれぞれに対して測定された電流Ｉｓ１（第１電流値）と電流Ｉｓ２（第２電流値）の差と、電流Ｉｓ１と電流Ｉｓ２の和との比に基づいて、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４のバス配線２（バス）上の順序を同定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、多くの用途では、必ずしも下位ＥＣＵの接続位置を正確に求める必要はない。これは、接続位置測定の目的は「バス配線とその課題」の段落にて述べたように各下位ＥＣＵがどのアクチュエータ等を担当しているのかを判定することであり、これを判定するには接続位置の順番（上位ＥＣＵ１の各ポートからの距離の大小関係）が同定できればそれで十分であるからである。
　また、式４の分母に着目すると、電流検出抵抗器１４１および１４２の抵抗値Ｒｓが大きいと感度が低下してしまうことが分かる。これを極力避けるためには、Ｒｗ１やＲｗ２に対してＲｓの値を十分に小さくすることが有効である。
　換言すれば、電流センサＣＳは、電流検出抵抗器１４１、１４２（シャント抵抗）を用いて電流を測定し、電流検出抵抗器１４１、１４２の抵抗値は、ポート１１１（第１ポート）からポート１１２（第２ポート）までのバス配線２（バス）の抵抗値よりも小さい。
　［適用例］
  図６は、下位ＥＣＵの順序を同定する前のシステムを模式的に示した図である。バス配線２には、１つの上位ＥＣＵ１と４つの下位ＥＣＵ３００が接続されている。下位ＥＣＵ３００のそれぞれには、センサ又はアクチュエータ（以下、Ｓ／Ａと省略）が接続されている。上位ＥＣＵ１は、下位ＥＣＵ３００のＩＤ（識別子）を用いて、下位ＥＣＵ３００と通信することができる。しかし、当初、それぞれのＩＤに対応する下位ＥＣＵ３００がどこに接続されているか不明であるとする。
　図７は、上位ＥＣＵ１の不揮発性メモリ（例えば、上位コントローラ１２に内蔵されるフラッシュメモリなど）に備えられるテーブル１Ｔを示す図である。テーブル１Ｔの第１レコードには、設計情報として、Ｓ／ＡのＩＤの順序が記憶されている。図７の例では、テーブル１Ｔの第１レコードは、バス配線２のポート１１１に近い順に、１番目の下位ＥＣＵ３００には＃１のＩＤを持つＳ／Ａが接続され、２番目の下位ＥＣＵ３００には＃２のＩＤを持つＳ／Ａが接続され、３番目の下位ＥＣＵ３００には＃３のＩＤを持つＳ／Ａが接続され、４番目の下位ＥＣＵ３００には＃４のＩＤを持つＳ／Ａが接続されていることを示している。
　上位ＥＣＵ１は、それぞれの下位ＥＣＵ３００に対して測定された電流値の差分（Ｉｓ１－Ｉｓ２）を大きい順に並べることにより、４つの下位ＥＣＵ３００のバス配線２上の順序を同定する。そして、上位ＥＣＵ１は、下位ＥＣＵ３００のＩＤの順序をテーブル１Ｔの第２レコードとして記憶する。図７の例では、テーブル１Ｔの第２レコードは、バス配線２のポート１１１に近い順に、１番目の下位ＥＣＵ３００のＩＤは＃Ｄであり、２番目の下位ＥＣＵ３００のＩＤは＃Ａであり、３番目の下位ＥＣＵ３００のＩＤは＃Ｃであり、４番目の下位ＥＣＵ３００のＩＤは＃Ｂであることを示している。
　上位ＥＣＵ１は、テーブル１Ｔの第１レコードと第２レコードを対比して、図８に示すように、＃Ｄの下位ＥＣＵ３００に＃１のＳ／Ａが接続され、＃Ａの下位ＥＣＵ３００に＃２のＳ／Ａが接続され、＃Ｃの下位ＥＣＵ３００に＃３のＳ／Ａが接続され、＃Ｂの下位ＥＣＵ３００に＃４のＳ／Ａが接続されていることを同定する。
　以上説明したように、本実施形態によれば、製造コストを抑制しつつ、バスに接続される通信機器の順序を同定することができる。
　［実施形態のバリエーション］
  本実施形態では各ポートでの電流を検出するために電流検出抵抗器１４１および１４２を用いているが、電流を検出することができれば、別の形態での電流検出手段を用いてもよい。例えば、ホールセンサ式の電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。
　また、本発明の実施形態の主目的は前述のように各下位ＥＣＵがどのアクチュエータ等を担当しているのかを判定することであるが、システム１００の運用中も継続して接続位置測定を継続することで、その変化の有無から下位制御装置および配線の異常有無を診断することもできる。接続位置や配線構成を変更していないのに接続位置の測定結果が有意に変化したとしたら、下位制御装置または配線に何らかの異常が生じたと判断できるからである。
　換言すれば、上位コントローラ１２（コントローラ）は、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）の１つである対象通信機器に対して測定された電流Ｉｓ１（第１電流値）及び電流Ｉｓ２（第２電流値）が時間の経過とともに変化した場合、前記対象通信機器又はバス配線２（バス）に故障が発生したと判定する。上位コントローラ１２は、故障が発生したと判定した場合、例えば、警告灯を点灯することにより故障が発生したことを報知する。
　また、本実施形態では測定用電流Ｉ０を流すための手段として負荷抵抗３２およびスイッチ３３を直列に接続して構成したものを用いているが、図３に示すようにＭＯＳＦＥＴ３３ａのみを用いて、ＯＮ時にＭＯＳＦＥＴ３３ａが飽和状態となることで所望の測定用電流Ｉ０を流す構成となっていてもよい。
　換言すれば、電流印加装置ＣＡは、ＭＯＳＦＥＴ３３ａ、下位コントローラ３１（コントローラ）を備える。ＭＯＳＦＥＴ３３ａは、配線２１と配線２２の間に接続される。下位コントローラ３１は、バス配線２（バス）に電流を印加する指令を受信した場合、ＭＯＳＦＥＴ３３ａのゲート電圧を制御し、ＭＯＳＦＥＴ３３ａを飽和状態とする。第１の実施形態と比較して、電流印加装置ＣＡの素子数が減少するため、製造コストを低減することができる。
　他にも、配線２１と２２との間のインピーダンスを変化させて電流を流す構成となっていればその実装手段はここに挙げたものに限定されるものではない。
　また、本実施形態において、バス配線２は２本の配線から構成される例を示しているが、３本以上からなる構成となっていてもよい。
　（第２の実施形態）
  ［第１の実施形態との差異］
  次に、本発明の第２の実施形態による電子制御装置としての上位ＥＣＵ１を含むシステム１００Ａの構成と動作について、図４を用いて説明する。
　本実施形態におけるシステム１００Ａの構成は、下位ＥＣＵ３０１～３０４内に下位ＥＣＵ内部電源３４を備えているほかは、第１の実施形態と同一である。なお、負荷抵抗３２（抵抗器）は、下位ＥＣＵ内部電源３４（内部電源）に接続される。
　動作としても、第１の実施形態において配線２１と２２間のインピーダンスを変化させて測定用電流Ｉ０を流していたのに対し、本実施形態では下位ＥＣＵ内部電源３４と配線２２との間のインピーダンスを変化させて測定用電流Ｉ０を流す点が異なる他は第１の実施形態と同一である。
　本実施形態は、下位ＥＣＵ３０１～３０４が動作する電源電圧と上位ＥＣＵ１の電源１５の電圧が異なる場合に有効である。
　（第３の実施形態）
  ［第１の実施形態との差異］
  次に、本発明の第３の実施形態による電子制御装置としての上位ＥＣＵ１を含むシステム１００Ｂの構成と動作について、図５を用いて説明する。
　本実施形態におけるシステム１００Ｂの構成は、第１の実施形態の構成に加えて、上位コントローラ１２および下位コントローラ３１にそれぞれパターン生成器１７および３５が接続されているほかは、第１の実施形態の構成と同一である。
　本実施形態における電子制御装置等の動作について、主に第１の実施形態と異なるところを説明する。パターン生成器１７および３５は、両者とも同一の、自己相関の高い時系列パターンを生成する。
　下位コントローラ３１は、パターン生成器３５から与えられたパターンに応じてスイッチ３３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。その結果、測定用電流Ｉ０は当該パターンにて変調される。そして上位コントローラ１２はＩ０が分流されたＩｓ１およびＩｓ２の検出値をパターン生成器１７から与えられたパターンに応じて復調し、Ｉｓ１およびＩｓ２の復調値の大きさから対象とする下位ＥＣＵ３０２の接続場所を測定する。
　換言すれば、複数の下位ＥＣＵ３０１～３０４（通信機器）は、自己相関の高い時系列パターンを生成するパターン生成器３５をそれぞれ備える。下位コントローラ３１（コントローラ）は、バス配線２（バス）に電流を印加する指令を受信した場合、パターン生成器３５によって生成された時系列パターンに応じてスイッチ３３をオン／オフする。電子制御装置としての上位ＥＣＵ１は、自己相関の高い時系列パターンを生成するパターン生成器１７を備える。上位コントローラ１２（コントローラ）は、パターン生成器１７によって生成された時系列パターンに応じて、電流Ｉｓ１（第１電流値）と電流Ｉｓ２（第２電流値）を復調する。
　このように自己相関の高い時系列パターンにて変復調することによって、本実施形態は第１の実施形態と比べ、ノイズに対する耐性を高めることができる。ここで用いる自己相関の高い時系列パターンとしては、代表的なものとしてＭ系列（Ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｅｎｇｔｈ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を用いることができる。また、Ｍ系列から派生したＧｏｌｄ系列も有用である。この他にも、自己相関の高い系列であれば同様の目的を達することができる。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサ（コントローラ）がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
　なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
　（１）複数の下位制御装置とバス状の配線で接続され、２つ以上の配線接続口と、各前記配線接続口における配線電流を検知する手段を有する電子制御装置であって、特定の前記下位制御装置にて印加された電流の各前記接続口における２つの検出値の関係から前記特定の下位制御装置の配線上の位置を測定することを特徴とする電子制御装置。
　（２）（１）に記載の電子制御装置において、前記配線接続口の数は２つであり、両者の間をバス状配線でループ状に接続した構成としていることを特徴とする電子制御装置。
　（３）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、前記２つの検出値の関係とは、２つの検出値の差であることを特徴とする電子制御装置。
　（４）（３）に記載の電子制御装置において、前記２つの検出値の関係とは、２つの検出値の差を、さらに２つの検出値の和で除した値であることを特徴とする電子制御装置。
　（５）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、前記特定の下位制御装置の配線上の位置を同定するにあたって、複数の下位制御装置における前記検出値の関係の大小関係に準じて位置を同定することを特徴とする電子制御装置。
　（６）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、各前記接続口での電流検知にシャント抵抗方式を用い、そのシャント抵抗の抵抗値がバス配線の全配線抵抗値よりも小さい値であることを特徴とする電子制御装置。
　（７）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、前記２つの検出値を継続的に計測し、その変化から下位制御装置および配線の異常有無を診断することを特徴とする電子制御装置。
　（８）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、前記下位制御装置にて電流を印加する手段は、前記バス状の配線の配線間のインピーダンスを変化させる構成としたものであることを特徴とする電子制御装置。
　（９）（８）に記載の電子制御装置において、前記インピーダンスを変化させる手段は、抵抗器とスイッチを直列にして構成したものであることを特徴とする電子制御装置。
　（１０）（８）に記載の電子制御装置において、前記インピーダンスを変化させる手段は、ＭＯＳＦＥＴにより構成され、電流印加時に前記ＭＯＳＦＥＴを飽和状態とすることを特徴とする電子制御装置。
　（１１）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、前記下位制御装置にて電流を印加する手段は、下位制御装置の内部電源から電流を印加する構成としたものであることを特徴とする電子制御装置。
　（１２）（１）および（２）に記載の電子制御装置において、下位制御装置にて印加する電流の時系列パターンに自己相関の高いパターンを用いることを特徴とする電子制御装置。
　（１３）（１２）に記載の電子制御装置において、前記電流の時系列パターンはＭ系列またはその派生系列であることを特徴とする電子制御装置。
　上記の（１）～（１３）によれば、高速動作する回路を用いることなく下位ＥＣＵの接続位置を自動的かつ高い分解能で測定することができ、低コストで高信頼な電子制御装置、もしくはそれを備えたアクチュエータ、センサを提供することができる。
１…上位ＥＣＵ
２…バス配線
１２…上位コントローラ
１５…電源
１７…パターン生成器
２１、２２…配線
２３…配線抵抗
３１…下位コントローラ
３２…負荷抵抗
３３…スイッチ
３３ａ…ＭＯＳＦＥＴ
３４…下位ＥＣＵ内部電源
３５…パターン生成器
１００、１００Ａ、１００Ｂ…システム
１１１、１１２…ポート
１３１、１３２…アンプ
１４１、１４２…電流検出抵抗器
３０１～３０４…下位ＥＣＵ
ＣＳ…電流センサ
ＣＡ…電流印加装置

Claims (12)

  1. 　複数の通信機器が接続されるバスの一端が接続される第１ポートと、
    　前記バスの他端が接続される第２ポートと、
    　前記複数の通信機器のそれぞれが前記バスに電流を印加することにより前記第１ポートに流れる電流の第１電流値及び前記第２ポートに流れる電流の第２電流値を測定する電流センサと、
    　前記複数の通信機器のそれぞれに対して測定された前記第１電流値と前記第２電流値に基づいて、前記複数の通信機器の前記バス上の順序を同定するコントローラと、
    　を備えることを特徴とする電子制御装置。
  2. 　請求項１に記載の電子制御装置であって、
    　前記コントローラは、
    　前記複数の通信機器のそれぞれに対して測定された前記第１電流値と前記第２電流値の差に基づいて、前記複数の通信機器の前記バス上の順序を同定する　ことを特徴とする電子制御装置。
  3. 　請求項２に記載の電子制御装置であって、
    　前記コントローラは、
    　前記複数の通信機器のそれぞれに対して測定された前記第１電流値と前記第２電流値の差と、前記第１電流値と前記第２電流値の和との比に基づいて、前記複数の通信機器の前記バス上の順序を同定する
    　ことを特徴とする電子制御装置。
  4. 　請求項１に記載の電子制御装置であって、
    　前記コントローラは、
    　前記バスに電流を印加する指令を前記複数の通信機器のそれぞれに送信する
    　ことを特徴とする電子制御装置。
  5. 　請求項１に記載の電子制御装置であって、
    　自己相関の高い時系列パターンを生成するパターン生成器を備え、
    　前記コントローラは、
    　前記時系列パターンに応じて、前記第１電流値と前記第２電流値を復調する
    　ことを特徴とする電子制御装置。
  6. 　請求項１に記載の電子制御装置であって、
    　前記電流センサは、
    　シャント抵抗を用いて電流を測定し、
    　前記シャント抵抗の抵抗値は、
    　前記第１ポートから前記第２ポートまでの前記バスの抵抗値よりも小さい
    　ことを特徴とする電子制御装置。
  7. 　請求項１に記載の電子制御装置であって、
    　前記コントローラは、
    　前記複数の通信機器の１つである対象通信機器に対して測定された前記第１電流値及び第２電流値が時間の経過とともに変化した場合、前記対象通信機器又は前記バスに故障が発生したと判定する
    　ことを特徴とする電子制御装置。
  8. 　第１配線と第２配線を含むバスに接続される通信機器であって、
    　バスに電流を印加する指令を受信した場合、前記第１配線と前記第２配線の間のインピーダンスを変更し、前記第１配線と前記第２配線の間に電流を流す電流印加装置を備える
    　ことを特徴とする通信機器。
  9. 　請求項８に記載の通信機器であって、
    　前記電流印加装置は、
    　前記第１配線と前記第２配線の間に直列接続される抵抗器及びスイッチと、
    　前記指令を受信した場合、前記スイッチをオンするコントローラと、
    　を備えることを特徴とする通信機器。
  10. 　請求項８に記載の通信機器であって、
    　前記電流印加装置は、
    　前記第１配線と前記第２配線の間に接続されるＭＯＳＦＥＴと、
    　前記指令を受信した場合、前記ＭＯＳＦＥＴを飽和状態とするコントローラと、
    　を備えることを特徴とする通信機器。
  11. 　請求項９に記載の通信機器であって、
    　内部電源を備え、
    　前記抵抗器は、
    　前記内部電源に接続される
    　ことを特徴とする通信機器。
  12. 　請求項９に記載の通信機器であって、
    　自己相関の高い時系列パターンを生成するパターン生成器を備え、
    　前記コントローラは、
    　前記指令を受信した場合、前記時系列パターンに応じて前記スイッチをオン／オフする
    　ことを特徴とする通信機器。
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