JP2009164998A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間継続されるインパルスノイズが発生した場合でも、適切に制御信号に発生するエラーを補正することのできる負荷制御装置を提供する。
【解決手段】電源線Ｌ１に重畳する送信データの１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、送信データを検出し、且つ、インパルスノイズ検出部１１により電源線Ｌ１に重畳するノイズを検出する。そして、送信データの１ビットに対する複数回のデータサンプリング時間全体で、継続してインパルスノイズが検出された場合には、この１ビットのデータをチェックサムビットに基づいて補正する。このため、長時間継続するインパルスノイズが発生して電源線Ｌ１に重畳した場合であっても、送信される制御信号を正しく復調することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＡＳＫ方式を用いて電源線に制御信号を重畳し、各種の負荷を制御する負荷制御装置に関する。

例えば、車両に搭載される各種のモータ、ランプ等の負荷は、ワイヤハーネスにてＥＣＵ（Electronic Control Unit）と接続され、該ＥＣＵより電力が供給されて駆動、停止が制御される。また、車両に搭載される複数のＥＣＵどうしの間で電力の伝送、及び制御信号の送信を行うために、各ＥＣＵどうしを接続する電源線に制御信号を重畳することにより、少ない本数のハーネスで電力、及び制御信号の双方の送信が可能なＰＬＣ（Power Line Communication）通信方式が提案され、実用に供されている。

ＰＬＣ通信方式は、制御信号をＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調することにより「０」，「１」に相当する高周波信号に変換し、この信号を電力送信用の電源線に重畳して、電力及び制御信号を送信する。そして、受信側のＥＣＵに設けられるＰＬＣ回路及び制御部にて、電源線に重畳している制御信号を復調及びサンプリングし、このサンプリング結果に基づいて、負荷の駆動を制御する。

しかしながら、例えば、負荷が直流モータである場合には、モータの回転に伴って周期的なインパルスノイズが発生し、このインパルスノイズが電源線に重畳することがある。そして、このインパルスノイズにより、「０」，「１」からなる制御信号にエラーが発生することがあり、受信側のＥＣＵでは、例えば本来「０」であった信号が「１」であるものと誤検出するという問題が発生する。そこで、上記の問題を解決するために、例えば、特開２００６−２７０４１６号公報（特許文献１）に開示された技術が提案されている。

該特許文献１では、電源線に重畳される制御信号の１ビットに対し、受信側のＥＣＵで複数回（例えば、４回）サンプリングし、且つ、インパルスノイズが発生したことをノイズ検出器で検出し、インパルスノイズの検出時には、このインパルスノイズ検出期間でのサンプリングデータを無効とし、インパルスノイズが発生していないときのサンプリングデータに基づいて、制御信号を補正する処理を行っている。例えば、１ビットの制御信号に対する４回のサンプリングデータのうち、３回のサンプリングデータがインパルスノイズの影響を受けている場合には、残りの１回のサンプリングデータ（インパルスノイズの影響を受けていないサンプリングデータ）に基づいて、この１ビットの制御信号を補正することにより、インパルスノイズによる影響を回避する手法が採用されている。
特開２００６−２７０４１６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、インパルスノイズの継続時間が、制御信号の１ビットの時間よりも短いことを前提としており、１ビットの時間よりも長く継続されるインパルスノイズが発生した場合には、制御信号を補正することができない。即ち、受信側のＥＣＵでは、電源線に重畳して送信される１ビットの制御信号に対して、４回のデータサンプリングを行っており、この４回のデータサンプリング期間に継続してインパルスノイズが発生した場合には、この１ビットの制御信号を補正することができない。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、長時間継続されるインパルスノイズが発生した場合でも、適切に制御信号に発生するエラーを補正することのできる負荷制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、電源線を介して電力が供給され、且つ、該電源線にＡＳＫ方式を用いて重畳される、「０」，「１」からなり且つチェックサムビットを有する制御信号を受信して負荷を制御する負荷制御装置において、前記電源線に重畳する制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記電源線に重畳するノイズを検出するノイズ検出手段と、前記制御信号の１ビットに対する前記複数回のデータサンプリング時間全体で、継続して前記ノイズ検出手段によりノイズが検出された場合には、この１ビットのデータを前記チェックサムビットに基づいて補正するビットデータ補正手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記ビットデータ補正手段は、前記制御信号の１ビットに対する前記複数回のデータサンプリングが開始された後に、前記ノイズ検出手段によりノイズが検出された場合には、この１ビット間の、ノイズが検出される前にサンプリングしたデータを、この１ビットのデータであるものとし、前記制御信号の１ビットに対する前記複数回のデータサンプリングが終了する前まで、前記ノイズ検出手段によりノイズが検出された場合には、この１ビット間の、ノイズの検出が終了した後にサンプリングしたデータを、この１ビットのデータであるものとすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記負荷は、車両に搭載される負荷であり、前記電源線を介して供給される電力は、車両に搭載されるバッテリより供給されるものであることを特徴とする。

請求項１の発明では、電源線に重畳して送信された制御信号（送信データ）を受信する際に、この制御信号の１ビットに対して複数回（例えば、４回）のサンプリングを行い、送信データの１ビットに対して行われる複数回のサンプリング時間の全体に亘って継続してインパルスノイズが発生した場合には、チェックサムビットを用いることにより、送信エラーを補正する。従って、継続したインパルスノイズが発生した場合であっても、高精度なＰＬＣ通信を行うことができる。

請求項２の発明では、複数回実行されるサンプリングの途中からインパルスノイズの発生が検出された場合には、その直前のサンプリング時のデータをそのビットの受信データとし、且つ、複数回実行されるサンプリングの途中でインパルスノイズの検出が終了した場合には、その直後のデータをそのビットの受信データとする。従って、インパルスノイズの継続時間が、制御信号の１ビットよりも短い場合、長い場合の双方において、高精度なＰＬＣ通信を行うことができる。

請求項３の発明では、車両に搭載されるモータ、ランプ、ホーンなどの負荷を制御するので、車両に搭載される各種の計装機器を高精度に制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、複数のＥＣＵ（負荷制御装置）が車両内に配置されている構成を示す説明図である。図１に示すように、車両１００内には４個のＥＣＵ１０ａ〜１０ｄ、及びバッテリ２１が設けられており、各ＥＣＵ１０ａ〜１０ｄとバッテリ２１は電源線Ｌ１を介して接続されている。従って、各ＥＣＵ１０ａ〜１０ｄは、バッテリ２１より電源線Ｌ１を介して供給される電力により駆動する。

また、各ＥＣＵ１０ａ〜１０ｄ間では、ＰＬＣ（Power Line Communication）通信方式により制御信号（以下、「送信データ」という）の送受信が行われる。即ち、送信側となるＥＣＵ（例えば、ＥＣＵ１０ａ）では、送信データをＡＳＫ方式により「０」、「１」で示される信号に変調して電源線Ｌ１に重畳し、受信側となるＥＣＵ（例えば、ＥＣＵ１０ｂ）では、電源線Ｌ１を介して送信される信号から電力及び送信データを取り出して、バックミラー駆動用モータやパワーウインド駆動用モータの駆動、停止、或いは照明の点灯、消灯、ホーンの鳴動等を制御する。

図２は、本発明の一実施形態に係る負荷制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。なお、図２では、ＥＣＵの一例としてＥＣＵ１０ｂの構成を示す。ＥＣＵ１０ｂは、例えば、マイコン等で構成される。他のＥＣＵ１０ａ，１０ｃ，１０ｄも同様の構成である。

図２に示すように、ＥＣＵ１０ｂは電源線Ｌ１に生じるインパルスノイズを検出するインパルスノイズ検出部（ノイズ検出手段）１１と、ＰＬＣ回路１２と、電源線Ｌ１に重畳された送信データのＰＬＣ信号レベルの減衰防止及び回路電源側へのＰＬＣ信号除去のためのインピーダンス素子１３と、電源線Ｌ１を介して送信された直流電力から所望レベルの直流電圧を生成するための回路電源部１４と、制御部１５と、を備えている。

ＰＬＣ回路１２は、所望帯域の周波数の信号を取り出すフィルタ部１２１と、受信部１２２、及び送信部１２３を備え、データ受信時には、電源線Ｌ１を介して送信された「０」、「１」からなる送信データをＡＳＫ復調する。また、データ送信時には、送信データをＡＳＫ方式を用いて「０」、「１」に相当する高周波信号に変調し、変調した送信データを電源線Ｌ１に重畳する処理を実行する。

制御部１５は、インパルスノイズ検出部１１で検出されるインパルスノイズの発生タイミングに基づいて、ＰＬＣ回路１２で受信された送信データを処理する。具体的には、送信データの１ビットに対して複数回（例えば、４回）のサンプリングを行い、この複数回のサンプリングの途中からインパルスノイズの発生が検出された場合には、このインパルスノイズの発生が検出される直前にサンプリングしたデータをこのビットの受信データとし、複数回のサンプリングの途中でインパルスノイズの検出が終了した場合には、その直後にサンプリングしたデータをそのビットの受信データとし、更に、送信データの１ビットに対して行われる複数回のサンプリング時間の全体に亘って継続してインパルスノイズが発生した場合には、チェックサムビットを用いることにより、送信データを補正して確定する処理を行う。そして、復調した送信データに基づいて、モータ、ランプ等の各種の負荷を制御する。

即ち、制御部１５は、電源線Ｌ１に重畳する送信データの１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、送信データを検出する制御信号検出手段としての機能を備え、更に、送信データの１ビットに対する複数回のデータサンプリング時間全体で、継続してインパルスノイズが検出された場合には、この１ビットのデータをチェックサムビットに基づいて補正するビットデータ補正手段としての機能を備える。

図３は、本実施形態に係る負荷制御装置であるＥＣＵ１０ｂの処理手順を示すフローチャート、図４は、送信データの１ビット期間よりも長いインパルスノイズが発生したときの各波形を示すタイミングチャート、図５は、送信データの１ビット期間よりも短いインパルスノイズが発生したときの各波形を示すタイミングチャートであり、以下、図３〜図５を参照して、ＥＣＵ１０ｂの処理動作について説明する。

電源線Ｌ１を介してＥＣＵ１０ｂに電力が供給されると、ＰＬＣ回路１２のフィルタ部１２１により電源線Ｌ１に重畳されている送信データが取り出され、受信部１２２にて受信される。ここで、送信データは、図４（ａ）に示すように「０」、「１」により示される信号である。また、ＰＬＣ回路１２の受信部１２２で受信されるＰＬＣ波形は、図４（ｂ）に示すように、送信データが「０」のとき振幅が発生し、送信データが「１」のとき振幅が発生しない波形となる。また、インパルスノイズが発生した場合には、図４（ｃ）に示すように電源線Ｌ１にインパルスノイズ重畳される。その結果、ＰＬＣ回路１２では、図４（ｄ）に示すように、ＰＬＣ波形及びインパルスノイズの双方が受信されることとなる。

制御部１５は、受信部１２２で受信された受信信号の１ビットに対して複数回（この例では、４回）のサンプリングを行う（図３のステップＳ１１）。即ち、図４（ｅ）に示すように、送信データの１ビットに対して、４回のサンプリングが行われる。従って、インパルスノイズが重畳していない場合で、送信データの１ビットが「０」である場合には、４回のサンプリングが全て「０」となり、送信データの１ビットが「１」である場合には、４回のサンプリングが全て「１」となる。

次いで、制御部１５は、インパルスノイズ検出部１１による検出結果に基づいて、インパルスノイズの発生タイミング、及び持続時間を認識する（ステップＳ１２、図４（ｆ）参照）。そして、インパルスノイズが検出されているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

制御部１５は、インパルスノイズが発生していないと判定した場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、受信データの指示に基づいて各種の負荷を制御する（ステップＳ２１）。他方、制御部１５は、インパルスノイズが発生していると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、このインパルスノイズが、送信データの１ビットの途中から発生しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。即ち、送信データの１ビットに対して４回実行されるサンプリングのうち、２回目移行のサンプリング時からインパルスノイズが発生しているか、或いは１回目のサンプリング時からインパルスノイズが発生しているかを判定する。

そして、インパルスノイズが、送信データの１ビットの途中から発生していると判定した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御部１５は、インパルスノイズの検出前のサンプリングデータを、この１ビットのデータであるものとする（ステップＳ１５）。即ち、図４（ｆ）に示す時刻ｔ１でインパルスノイズの発生が検出された場合には、図４（ａ）の符号「Ａ」に示すビットに対して行われる４回のサンプリングのうち、２回目以降のサンプリング時からインパルスノイズが発生しているので、インパルスノイズ検出前のサンプリングデータ、即ち、１回目のサンプリングデータを、このビット「Ａ」のデータとして採用する。つまり、送信データ「１」を正しく受信することができる。

他方、インパルスノイズが、送信データの１ビットの途中から発生していると判定しない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、制御部１５は、インパルスノイズが、送信データの１ビットの途中まで発生していたか否かを判定する（ステップＳ１６）。即ち、送信データの１ビットに対して４回実行されるサンプリングのうち、４回目のサンプリングが行われる前にインパルスノイズの発生が終了したか、或いは４回目のサンプリング時までインパルスノイズの発生が継続されているかを判定する。

そして、インパルスノイズが送信データの１ビットの途中まで発生していたと判定した場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部１５は、インパルスノイズ検出後のサンプリングデータを、この１ビットのデータであるものとする（ステップＳ１７）。即ち、図４（ｆ）に示す時刻ｔ２でインパルスノイズの検出が終了した場合には、図４（ａ）の符号「Ｃ」に示すビットに対して行われる４回のサンプリングのうち、４回目のサンプリングが行われる前の時点でインパルスノイズの検出が終了しているので、インパルスノイズ検出後のサンプリングデータ、即ち、４回目のサンプリングデータを、このビット「Ｃ」のデータとして採用する。つまり、送信データ「１」を正しく受信することができる。

また、インパルスノイズが送信データの１ビットの途中まで発生していたと判定しない場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、送信データの１ビットの全体でインパルスノイズが検出されているか否かを判定し（ステップＳ１８）、送信データの１ビットの全体でインパルスノイズが検出されていると判定された場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、データビットとチェックサムビットとを比較する処理を行う（ステップＳ１９）。以下、図６を参照してチェックサムビットについて説明する。

ＡＳＫ方式を用いて送信するデータは、図６に示すように、１フレームが、先頭ビット、データビットＡ、データビットＢ、チェックサムビット、及び終了ビットで構成される。

データビットＡは送信元及び送信先を示すＩＤ情報を含むデータであり、例えば「００１０」の４ビットのデータである。

データビットＢは、制御情報を含むデータであり、例えば「０１００１１１０」の８ビットのデータである。

チェックサムビットは、データビットＡとデータビットＢとを加算したデータを反転したデータとして設定される。即ち、データビットＡの「００１０」とデータビットＢの「０１００１１１０」を加算すると、「０１０１００００」（これを「データａ」とする）となり、更にこれを反転すると、「１０１０１１１１」となる。この「１０１０１１１１」がチェックサムビットとなる。従って、チェックサムビットと上記のデータａを加算すると「１１１１１１１１」（これを「データｂ」とする）となり、この加算結果とならない場合には、いずれかのビットにエラーが発生していることとなる。

図３のステップＳ１９の処理では、上記のデータｂを監視することにより、受信データにエラーが発生しているか否かを判定し、エラーが発生している場合には、受信データを補正する（ステップＳ２０）。即ち、送信データの１ビットに対して行われる４回のサンプリングに対して全てインパルスノイズが重畳している場合には、チェックサムビットを用いて、受信データを補正する。

例えば、図４（ａ）に示す送信データの「Ｂ」に示すビットの全期間に亘ってインパルスノイズが発生している場合には、本来送信データが「１」であるにも関わらず、図４（ｅ）に示すように、４回のサンプリングで受信されるデータは全て「０」となってしまう。そこで、上記のチェックサムビットを用いることにより、正しい受信データ「１」を得ることができる。

こうして、図４（ｈ）に示すように、送信データの１ビットよりも長いインパルスノイズが発生した場合でも、図４（ａ）に示す送信データを正確に受信することができるようになる。

また、図５に示すように、インパルスノイズの発生時間が、送信データの１ビットの受信時間よりも短い場合には、１ビットに対して行われる４回のサンプリングが全てインパルスノイズの影響を受けることがない。即ち、図５（ｃ）に示す如くのインパルスノイズが発生した場合には、送信データの符号「Ｄ」に示すビットので実行される４回のサンプリングのうち、２〜４回目のサンプリングデータがインパルスノイズの影響を受けることになり、１回目のサンプリングデータは、正しいデータとなる。従って、送信データの１ビットの受信時間よりも短いインパルスノイズが発生した場合においても、図３に示したステップＳ１５，Ｓ１７の処理により、インパルスノイズの影響を受けることのない正確な受信データを得ることができる。

このようにして、本実施形態に係る負荷制御装置では、電源線Ｌ１に重畳して送信された制御信号（送信データ）を受信する際に、この送信データの１ビットに対して複数回（例えば、４回）のサンプリングを行い、この複数回のサンプリングの途中からインパルスノイズの発生が検出された場合には、その直前のサンプリング時のデータをそのビットの受信データとする。また、複数回のサンプリングの途中でインパルスノイズの検出が終了した場合には、その直後のデータをそのビットの受信データとし、更に、送信データの１ビットに対して行われる複数回のサンプリング時間の全体に亘って継続してインパルスノイズが発生した場合には、チェックサムビットを用いることにより、送信エラーを補正する。

従って、送信データの１ビットの受信時間よりも長い時間継続されるインパルスノイズが発生して電源線Ｌ１に重畳した場合であっても、該電源線Ｌ１に重畳して送信される送信データに生じるエラーを補正することができるので、他のＥＣＵ１０ａより送信される送信データを正確に受信することができる。

このため、ＰＬＣ通信の信頼性を向上させることができ、車両内の通信適用部位を増加することができ、部品点数の削減を図ることができ、ひいては車両の軽量化、小型化、省スペース化を図ることができる。このため、燃費の向上、省エネルギー、省資源化に寄与する
以上、本発明の負荷制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した実施形態では、車両に搭載される負荷を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のＰＬＣ通信方式を用いて負荷を制御する構成を備える回路に適用することができる。

ＰＬＣ方式を用いて制御信号を送受信する際に、インパルスノイズによる影響を回避する上で極めて有用である。

本発明の一実施形態に係る負荷制御装置（ＥＣＵ）の接続状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置において、送信データの１ビット期間よりも長いインパルスノイズが発生したときの各波形を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置において、送信データの１ビット期間よりも短いインパルスノイズが発生したときの各波形を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置において用いるチェックサムビットの説明図である。

符号の説明

１０ａ〜１０ｄ ＥＣＵ（負荷制御装置）
１１ インパルスノイズ検出部（ノイズ検出手段）
１２ ＰＬＣ回路
１３ インピーダンス素子
１４ 回路電源部
１５ 制御部
１２１ フィルタ部
１２２ 受信部
１２３ 送信部
Ｌ１ 電源線
２１ バッテリ

Claims (3)

1. 電源線を介して電力が供給され、且つ、該電源線にＡＳＫ方式を用いて重畳される、「０」，「１」からなり且つチェックサムビットを有する制御信号を受信して負荷を制御する負荷制御装置において、
   前記電源線に重畳する制御信号の１ビットに対して複数回のデータサンプリングを行い、前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、
   前記電源線に重畳するノイズを検出するノイズ検出手段と、
   前記制御信号の１ビットに対する前記複数回のデータサンプリング時間全体で、継続して前記ノイズ検出手段によりノイズが検出された場合には、この１ビットのデータを前記チェックサムビットに基づいて補正するビットデータ補正手段と、
   を備えたことを特徴とする負荷制御装置。
2. 前記ビットデータ補正手段は、前記制御信号の１ビットに対する前記複数回のデータサンプリングが開始された後に、前記ノイズ検出手段によりノイズが検出された場合には、この１ビット間の、ノイズが検出される前にサンプリングしたデータを、この１ビットのデータであるものとし、
   前記制御信号の１ビットに対する前記複数回のデータサンプリングが終了する前まで、前記ノイズ検出手段によりノイズが検出された場合には、この１ビット間の、ノイズの検出が終了した後にサンプリングしたデータを、この１ビットのデータであるものとすることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
3. 前記負荷は、車両に搭載される負荷であり、前記電源線を介して供給される電力は、車両に搭載されるバッテリより供給されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の負荷制御装置。

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