CN116508293A - 接地短路故障检测装置及节点装置 - Google Patents

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CN116508293A CN202180073483.6A CN202180073483A CN116508293A CN 116508293 A CN116508293 A CN 116508293A CN 202180073483 A CN202180073483 A CN 202180073483A CN 116508293 A CN116508293 A CN 116508293A
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Abstract

本发明的接地短路故障检测装置及节点装置能够提高接地短路故障的判定精度。接地短路故障检测装置用于具有2根信号线的通信网络中，该通信网络中，使2根信号线各自的电位变动，以隐性电平及显性电平为信号，在多个节点装置彼此之间进行数据的收发，该接地短路故障检测装置具备：电流测定部，测定在2根信号线各自中流动的电流的电流值；判定部，判定所测定的各个电流值间的差分是否超过规定值，在差分超过规定值的情况下，输出表示发生2根信号线中的在显性电平时为相对低的电位的低电位侧信号线的接地短路故障的判定结果；以及控制部，以在预先决定的信号的发送完成的情况下进行差分是否超过规定值的判定的方式，对判定部进行控制。

Description

接地短路故障检测装置及节点装置
技术领域
本公开涉及接地短路故障检测装置及节点装置。
背景技术
以往，作为通信网络，已知有通过2根信号线的电压的作用发送CAN(ControllerArea Network，控制器局域网络)信号的CAN通信***。
例如，专利文献1中公开了一种短路故障检测装置，其具备：通信线路，具有2根信号线；节点装置，连接在2根信号线之间，且具有通信功能；电位测定单元，测定2根信号线各自的电位；以及短路故障判定单元，基于由电位测定单元测定的电位，判定在通信线路中是否发生有接地短路故障。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-191404号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在CAN通信***中，有时会从多个节点装置同时尝试数据的发送。在该情况下，进行以下的通信仲裁，即，基于数据中所含的识别信息(ID：identificationinformation)决定多个节点装置的优先级，基于优先级从规定的节点装置进行数据的发送。
但是，在通信仲裁中，从多个节点装置向2根信号线传输电流，在通信仲裁后，基于优先级从规定的节点装置向2根信号线传输电压。在仲裁中，有时2根信号线的电流的差分不稳定。由此，在2根信号线(CAN总线)的异常(在此为短路故障判定)的判定中有时会产生错误，因此，接地短路故障的判定精度有可能会下降。
另外，例如，在CAN通信***搭载于车辆的情况下，有时由于信号线的电感成分的差(例如，线束长度的差)、多个地线之间的电位差，使得2根信号线的电位不稳定。由此，接地短路故障的判定精度有可能下降。
本公开的目的在于，提供能够提高接地短路故障的判定精度的接地短路故障检测装置及节点装置。
解决问题的方案
为了实现上述的目的，本公开的接地短路故障检测装置是具有2根信号线的通信网络中的接地短路故障检测装置，该通信网络中，使所述2根信号线各自的电位变动而使得所述2根信号线之间的电位差在隐性电平与显性电平之间切换，以所述隐性电平及所述显性电平为信号，在多个节点装置彼此之间进行数据的收发，该接地短路故障检测装置具备：
电流测定部，测定在所述2根信号线各自中流动的电流的电流值；
判定部，判定所测定的各个所述电流值间的差分是否超过规定值，在所述差分超过规定值的情况下，输出表示低电位侧信号线发生了接地短路故障的判定结果，该低电位侧信号线是所述2根信号线中的在所述显性电平时为相对低的电位的信号线；以及
控制部，以在预先决定的信号的发送完成的情况下进行所述差分是否超过规定值的判定的方式，对所述判定部进行控制。
另外，本公开的节点装置具备上述的接地短路故障检测装置。
发明效果
根据本公开，能够提高2根信号线(CAN总线)的异常状态判定精度，该异常状态在此是接地短路故障。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式的CAN总线网络的一例的图。
图2是表示控制装置的处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在本实施方式中，关于车载通信网络，以CAN总线网络为一例进行说明。图1是表示本公开的实施方式的CAN总线网络的一例的图。
如图1所示，CAN总线网络具有2根信号线。CAN总线网络是如下通信网络：使2根信号线各自的电位变动而使得2根信号线之间的电位差在隐性电平与显性电平之间切换，以隐性电平的电位差及显性电平的电位差为信号，在多个节点装置之间彼此进行数据的收发。
如图1所示，2根信号线上连接有多个节点装置1、1A、1B、1C。另外，2根信号线上连接有如刹车指示灯那样的仪表5和故障代码记录装置6。在发生信号线的断线或短路故障、传感器的功能异常等不良情况时，这些信息被作为故障代码(DTC：Diagnostic TroubleCode)记录在故障代码记录装置6中。另外，在2根通信线的两端连接有终端电阻7。
2根信号线(也称为CAN总线)由高电位侧信号线CAN_H和低电位侧信号线CAN_L构成。高电位侧信号线CAN_H是在隐性电平时为相对低的电位(例如，基准电位附近的电位)而在显性电平时为相对高的电位(例如，比基准电位附近的电位高的电位)的信号线。低电位侧信号线CAN_L是在隐性电平时为相对高的电位(例如，基准电位附近的电位)而在显性电平时为相对低的电位(例如，比基准电位附近的电位低的电位)的信号线。
在本实施方式中，多个节点装置1、1A、1B、1C中的节点装置1具有检测低电位侧信号线CAN_L的接地短路的接地短路故障检测装置100的功能。因此，通过对节点装置1进行说明，代替接地短路故障检测装置100的说明。此外，接地短路故障检测装置100也可以与节点装置1分开地独立设置。另外，其他节点装置1A、1B、1C也可以具有接地短路故障检测装置100的功能。
节点装置1具有CAN收发器2、和控制装置3。
CAN收发器2提供控制装置3与CAN总线的物理配线间之间的接口。CAN收发器2通过物理配线传输信号，因此进行从数据向差动信号的变换和其反变换、差动电压的调整、工作电压的确保、配线的保护等。
CAN收发器2具有电流测定部4。电流测定部4周期性地测定在高电位侧信号线CAN_H中流动的电流的电流值。另外，电流测定部4周期性地测定在低电位侧信号线CAN_L中流动的电流的电流值。另外，电流测定部4将所测定的各个电流值向控制装置3输出。
控制装置3例如是具备由未图示的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)等构成的微型计算机和输入输出装置的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)。控制装置3例如通过CPU依次读取存储在ROM中的程序并执行来实现获取部31、计算部32、判定部33及控制部34等各种功能。控制装置3例如实施经由CAN总线(2根信号线)与通信对方的节点装置(例如，是指节点装置1A、1B、1C中的某一个)进行收发的数据的处理。
另外，控制装置3实施监视CAN总线的状态等其他的处理。由此，判定其他节点装置(例如，是指节点装置1A、1B、1C)的优先级是否高。控制装置3在CAN总线为活动的状态(其他节点装置正发送数据中的状态或刚刚结束发送后的状态)的情况下，不实施与通信对方的节点装置进行收发的数据的处理。另外，控制装置3在CAN总线为空闲状态，本节点装置1和其他节点装置同时地尝试发送的情况下，进行通信仲裁。在通信仲裁中，使用本节点装置1和其他节点装置分别发送的数据中所含的识别信息(ID)。在通信仲裁中，控制装置3基于识别信息决定本节点装置1和其他节点装置的优先级，基于优先级实施与通信对方的节点装置进行收发的数据的处理。
获取部31获取2根信号线各自的电流值(高电位侧信号线CAN_H的电流值及低电位侧信号线CAN_L的电流值)。
计算部32计算高电位侧信号线CAN_H的电流值与低电位侧信号线CAN_L的电流值之间的差分(以下称为“电流值的差分”)。
判定部33判定计算出的电流值的差分是否超过规定值。判定部33在电流值的差分超过规定值的情况下，输出表示发生低电位侧信号线CAN_L的接地短路故障的判定结果。具体而言，判定部33在电流值的差分超过规定值的次数超过规定数的情况下，输出表示发生了接地短路故障的判定结果。
然而，在通信仲裁前，从多个节点装置的每个同时地向2根信号线输送电压。在通信仲裁后，基于优先级从规定的节点装置向2根信号线输送电压。由此，在进行通信仲裁的情况下，有时获取部31所获取的2根信号线的电位不稳定。因此，电流值的差分不稳定。其结果，判定部33的判定有可能产生错误。
因此，在本实施方式中，在是否发生低电位侧信号线CAN_L的接地短路故障的判定中，进行以下的处理。此外，在此，作为2根信号线的电位不稳定的情况，以进行通信仲裁的情况为一例进行说明，但是，作为2根信号线的电位不稳定的情况，并不限定于进行通信仲裁的情况。
控制部34在未进行通信仲裁时控制判定部33进行电流值的差分是否超过规定值的判定。判定部33在电流值的差分超过规定值的情况下，输出表示发生了低电位侧信号线CAN_L的接地短路故障的判定结果。控制部34控制CAN收发器2将该判定结果向故障代码记录装置6发送。
在进行通信仲裁的情况下，发送预先决定的信号。在此，预先决定的信号是发送用于通信仲裁的、具有本节点装置1的识别信息(ID)的数据的情况下的信号。控制部34判定预先决定的信号的发送是否完成。此外，预先决定的信号的发送完成是，在仲裁中获胜而能够使用通过本节点装置1进行了数据发送的时间点的电流的差分进行判定的、判定部33的判定中错误少的状态。
控制部34在预先决定的信号的发送完成的情况下，控制判定部33进行电流值的差分是否超过规定值的判定。而且，同样地，判定部33在电流值的差分超过规定值的情况下，输出表示发生了低电位侧信号线CAN_L的接地短路故障的判定结果。控制部34控制CAN收发器2将该判定结果向故障代码记录装置6发送。
接着，对动作的一例进行说明。图2是表示控制装置3的处理的一例的流程图。本流程在接通发动机开关的情况下开始。设为控制装置3具有获取部31、计算部32、判定部33及控制部34的各个功能进行说明。另外，设为从本节点装置1进行预先决定的信号的发送进行说明。
首先，在步骤S100中，控制装置3获取高电位侧信号线CAN_H的拉出电流的电流值。
接着，在步骤S110中，控制装置3获取低电位侧信号线CAN_L的灌入电流的电流值。
接着，在步骤S120中，控制装置3计算高电位侧号线CAN_H的拉出电流的电流值与低电位侧信号线CAN_L的灌入电流的电流值之间的差分。
接着，在步骤S130中，控制装置3判定计算出的差分是否超过规定值。在差分超过规定值的情况下(步骤S130：“是”)，处理转移到步骤S140。在差分未超过规定值的情况下(步骤S130：“否”)，处理返回到步骤S100之前。
在步骤S140中，控制装置3判定是否是通信仲裁中。在是通信仲裁中的情况下(步骤S140：“是”)，处理返回到步骤S100之前。在不是通信仲裁中的情况下(步骤S140：“否”)，处理转移到步骤S150。
在步骤S150中，控制装置3控制CAN收发器2发送预先决定的信号。
接着，在步骤S160中，控制装置3判定预先决定的信号的发送是否完成。在预先决定的信号的发送完成的情况下(步骤S160：“是”)，处理转移到步骤S170。在预先决定的信号的发送未完成的情况下(步骤S160：“否”)，处理返回到步骤S100之前。
接着，在步骤S170中，控制装置3判定为发生了低电位侧信号线CAN_L的接地短路故障。控制装置3控制CAN收发器2将判定结果向故障代码记录装置6发送。
上述实施方式中的接地短路故障检测装置100是具有2根信号线的通信网络中的接地短路故障检测装置，该通信网络中，使2根信号线各自的电位变动而使得2根信号线之间的电位差在隐性电平与显性电平之间切换，以隐性电平的电位差及显性电平为信号，在多个节点装置彼此之间进行数据的收发，该接地短路故障检测装置具备：电流测定部4，测定在2根信号线各自中在显性输出时流动的电流的电流值；判定部33，判定所测定的各个电流值间的差分是否超过规定值，在差分超过规定值的情况下，输出表示发生了低电位侧信号线CAN_L的接地短路故障的判定结果，该低电位侧信号线CAN_L是2根信号线中的在隐性电平时为相对高的电位而在显性电平时为相对低的电位的信号线；以及控制部34，以在预先决定的信号的发送完成的情况下进行差分是否超过规定值的判定的方式，对判定部33进行控制。
根据上述结构，在确认预先决定的信号的发送完成，2根信号线的电位不处于不稳定的状态的基础上，判定部33判定电流值的差分是否超过规定值，因此，判定的错误减少。由此，能够提高接地短路故障的判定精度。
另外，在上述实施方式的接地短路故障检测装置100中，在2根信号线的电位不稳定的情况下，控制部34执行发送预先决定的信号的控制。由此，在2根信号线的电位处于不稳定的状态的情况下，不进行基于判定部33的判定，因此，能够减少判定的错误。
另外，在上述实施方式的接地短路故障检测装置100中，2根信号线的电位不稳定的情况是进行通信仲裁的情况，该通信仲裁中基于数据中所含的节点装置的识别信息决定多个节点装置的优先级。由此，在是有时2根信号线的电位成为不稳定的状态的通信仲裁的情况下，在确认了2根信号线的电位不处于不稳定的状态这一情况的基础上进行由判定部33进行的判定，因此能够减少判定的错误。
另外，在上述实施方式的接地短路故障检测装置100中，在进行通信仲裁时发送的预先决定的信号是发送用于通信仲裁的、具有本节点装置1的识别信息的数据的情况下的信号。在该情况下，从本节点装置1发送预先决定的信号，在该信号的发送完成的情况下，能够利用本装置的信号来确认2根信号线的电位不处于不稳定的状态，具有接地短路故障检测装置100能够准确地判定接地短路故障的优点。
此外，在上述实施方式的接地短路故障检测装置100中，作为2根信号线的电位不稳定的情况，以进行通信仲裁的情况为一例进行了说明，但是，本公开不限于此。例如，也可以是根据信号线的电感成分的差、或多个地线之间的电位差，2根信号线的电位不稳定的情况。在该情况下，例如，也可以，测定2根信号线的电感成分，计算电感成分的差，将电感成分的差超过规定值的情况设为是2根信号线的电位不稳定的情况。另外，例如，也可以，测定多个地线的电位，计算多个地线之间的电位差，将多个地线之间的电位差超过规定值的情况设为是2根信号线的电位不稳定的情况。
另外，在上述实施方式中，将在进行通信仲裁时发送的预先决定的信号设为发送用于所述通信仲裁的、具有本节点装置1的识别信息的数据的情况下的信号而进行了说明，但是，本公开不限于此。对于预先决定的信号的发送，也可以是发送用于通信仲裁的如下数据的情况下的信号，该数据具有比多个节点装置的识别信息高的优先级。在该情况下，通信仲裁涉及的多个节点装置之中，即使在本节点装置1的优先级不是最高的情况下，例如，即使在本装置的识别信息的优先级比其他节点装置的识别信息的优先级低的情况下，也在通信仲裁中取胜，从本节点装置1发送预先决定的信号，可没有时间浪费地进行该信号的发送是否完成的判定，因此具有能够定期地进行是否发生接地短路故障的判定的优点。
另外，上述实施方式都只不过示出实施本公开时的具体化的一例，本公开的技术范围不应被这些限定性地解释。即，本公开在不脱离其主旨或其主要特征的范围内，可以以各种方式实施。
本申请基于在2020年10月30日提出的日本专利申请(特愿2020-182733)，其内容在此作为参照引入。
工业实用性
本公开能够适宜地利用于具备要求提高接地短路故障的判定精度的接地短路故障检测装置的节点装置。
附图标记说明
1、1A、1B、1C节点装置
2 CAN收发器
3 控制装置
4 电流测定部
5 仪表
6 故障代码记录装置
7 终端电阻
31 获取部
32 计算部
33 判定部
34 控制部
100 接地短路故障检测装置

Claims (7)

1.一种接地短路故障检测装置，其是具有2根信号线的通信网络中的接地短路故障检测装置，所述通信网络中，使所述2根信号线各自的电位变动而使得所述2根信号线之间的电位差在隐性电平与显性电平之间切换，以所述隐性电平及所述显性电平为信号，在多个节点装置彼此之间进行数据的收发，所述接地短路故障检测装置具备：
电流测定部，测定在所述2根信号线各自中流动的电流的电流值；
判定部，判定所测定的各个所述电流值间的差分是否超过规定值，在所述差分超过规定值的情况下，输出表示低电位侧信号线发生了接地短路故障的判定结果，所述低电位侧信号线是所述2根信号线中的在所述显性电平时为相对低的电位的信号线；以及
控制部，以在预先决定的信号的发送完成的情况下进行所述差分是否超过规定值的判定的方式，对所述判定部进行控制。
2.如权利要求1所述的接地短路故障检测装置，其中，
所述控制部在所述2根信号线的电位不稳定的情况下，执行发送所述预先决定的信号的控制。
3.如权利要求2所述的接地短路故障检测装置，其中，
所述2根信号线的电位不稳定的情况是进行通信仲裁的情况，所述通信仲裁中，基于所述数据中所含的节点装置的识别信息决定所述多个节点装置的优先级。
4.如权利要求3所述的接地短路故障检测装置，其中，
所述预先决定的信号是发送用于所述通信仲裁的如下数据的情况下的信号，所述数据具有本节点装置的识别信息。
5.如权利要求3所述的接地短路故障检测装置，其中，
所述预先决定的信号是发送用于所述通信仲裁的如下数据的情况下的信号，所述数据具有比多个节点装置的识别信息中的任何识别信息都高的优先级。
6.如权利要求1所述的接地短路故障检测装置，其中，
所述预先决定的信号是表示所述节点装置的识别信息的信号。
7.一种节点装置，具备权利要求1所述的接地短路故障检测装置。
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