JP2024036995A - 車載通信装置の相互接続性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】評価の工数を削減できる車載通信装置の相互接続性評価方法を提供する。【解決手段】送信側の車載通信装置と受信側の車載通信装置とが、一対の信号線で差動通信接続された試験システムを用い、送信側の車載通信装置の送信信号電力を、所定の規格で定められた最小値に設定するステップと、最小値に設定された送信信号電力を用いて、イミュニティ試験を実施するステップと、イミュニティ試験の結果に基づいて、受信側の車載通信装置の相互接続性を評価するステップと、を含む、車載通信装置の相互接続性評価方法。【選択図】図１

Description

本開示は、車載通信装置の相互接続性評価方法に関する。

特許文献１に、車載イーサネットが搭載されたＥＣＵのイミュニティ特性を、コモンモードからディファレンシャルモードへの変換特性（変換量）から推定する方法が、開示されている。

特開２０１７－１３０９１７号公報

特許文献１に記載された方法では、異なるメーカーの通信ＩＣが搭載されたＥＣＵ同士を接続したときにＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）性能が低下する現象である「車載通信装置の相互接続性」について、十分に考慮されていない。また、車載通信装置が増加すればするほど車載通信装置の組み合わせが増大し、相互接続性を評価する工数が増加するという課題もある。このため、車載通信装置の相互接続性を評価する方法については、さらなる検討の余地がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、評価の工数を削減できる車載通信装置の相互接続性評価方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、送信側の車載通信装置と受信側の車載通信装置とが、一対の信号線で差動通信接続された試験システムを用い、送信側の車載通信装置の送信信号電力を、所定の規格で定められた最小値に設定するステップと、最小値に設定された送信信号電力を用いて、イミュニティ試験を実施するステップと、イミュニティ試験の結果に基づいて、受信側の車載通信装置の相互接続性を評価するステップと、を含む、車載通信装置の相互接続性評価方法である。

上記本開示の車載通信装置の相互接続性評価方法によれば、評価の工数を削減することができる。

本開示の一実施形態に係る車載通信装置の相互接続性評価方法を適用可能な第１の試験システムの構成を示す図 本開示の一実施形態に係る車載通信装置の相互接続性評価方法を適用可能な第１の試験システムの応用例の構成を示す図 第１の試験システムを用いた車載通信装置の相互接続性評価方法の処理フローチャート 第１の試験システムを用いたＥＣＵの平衡度の算出方法の処理フローチャート 本開示の一実施形態に係る車載通信装置の相互接続性評価方法を適用可能な第５の試験システムの構成を示す図 第２の試験システムを用いたエミッション評価の実施方法の処理フローチャート

発明者らは、国際規格の通信信号電力と各通信ＩＣの差動ノイズ耐性（イコライザーなどの動的フィルターを内蔵）とによってイミュニティ性能が決定することに着目し、国際規格の送信最小電力を用いたテスト環境で試験を行うことによって、試験増加の抑制が可能であることを見出した。本開示は、この適用によって、車載通信装置の相互接続性評価の工数を削減する。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施形態＞
［第１の試験システムの構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る車載通信装置の相互接続性評価方法を適用可能な第１の試験システム１０の構成例を示す図である。図１に例示した第１の試験システム１０は、テスト専用ボード１１０と、被試験物ボード１２０と、信号線１３０と、ＢＣＩプローブ１４０と、を備える。

テスト専用ボード１１０は、差動信号を用いた通信（例えば、ＣＡＮ：Controller Area Network、ＣＡＮ－ＦＤ：CAN with Flexible Data-Rate、イーサネット（登録商標）など）機能を有する車載通信装置１１１を実装した電子制御装置（ＥＣＵ）と、信号減衰回路１１２と、を搭載するテスト試験用の基板である。また、テスト専用ボード１１０には、信号線１３０を接続するコネクタ１１５が設けられている。

テスト専用ボード１１０に搭載される車載通信装置１１１は、試験用の通信信号を出力するための送信側の車載通信装置（通信ＩＣ）である。この車載通信装置１１１には、すでに試験が終わっている既存の車載通信装置が使用される。

信号減衰回路１１２は、車載通信装置１１１が出力する通信信号の電力を所定の電力に減衰するための構成である。減衰した後の所定の電力は、所定の規格で定められた最小（下限）の電力である。所定の規格としては、国際規格であるＰＳＤ（Power Spectral Density）規格を例示できる。すなわち、信号減衰回路１１２は、車載通信装置１１１が出力する通信信号を、所定の規格で定められた送信最小電力に減衰してコネクタ１１５に送出する。信号減衰を実現するための手法としては、通信線の延長、抵抗の挿入、及びアッテネーターの挿入などを例示できる。

被試験物ボード１２０は、差動信号を用いた通信機能を有する車載通信装置１２１を搭載した電子制御装置（ＥＣＵ）を実装する製品基板などである。この被試験物ボード１２０に搭載される車載通信装置１２１は、相互接続性評価のために受信性能が測定される新規採用の受信側の車載通信装置（通信ＩＣ）である。被試験物ボード１２０には、信号線１３０を接続するコネクタ１２５が設けられている。

信号線１３０は、２本の通信線が一対となった差動通信用のペアケーブル（撚り線タイプ又は並行線タイプ）である。この信号線１３０は、テスト専用ボード１１０のコネクタ１１５と被試験物ボード１２０のコネクタ１２５を介して、車載通信装置１１１と車載通信装置１２１とを通信可能に接続する。

ＢＣＩ（Bulk Current Injection）プローブ１４０は、信号線１３０にクランプ接続される。このＢＣＩプローブ１４０は、イミュニティ試験における試験信号である高周波妨害電流（差動ノイズ信号）を、図示しない所定の機器から信号線１３０に注入するための構成である。

なお、図１では、テスト専用ボード１１０に搭載する信号減衰回路１１２を用いて、車載通信装置１１１が出力する通信信号の電力を所定の規格で定められた送信最小電力に減衰する構成を例示した。しかし、この構成の他にも、例えば図２に示す第１の試験システム１１の応用例のように、車載通信装置１１１の出力端となるテスト専用ボード１１０と被試験物ボード１２０（ＢＣＩプローブ１４０）との間に、入力信号を減衰して出力することが可能な信号減衰治具１５０を挿入する構成としてもよい。この信号減衰治具１５０を用いれば、例えば信号減衰回路１１２のレジスタ変更だけでは所定の規格で定められた送信最小電力に減衰できない場合でも対応可能である。

［第１の試験システムを用いた試験方法例］
図３は、第１の試験システム１０を用いた車載通信装置の相互接続性を評価する方法の処理手順を説明するフローチャートである。

（ステップＳ３０１）
最初に、テスト専用ボード１１０から出力する車載通信装置１１１の送信信号電力を、所定の規格で定められた最小値に設定する。

（ステップＳ３０２）
次に、ステップＳ３０１で設定した車載通信装置１１１の送信最小電力を用いて、イミュニティ試験を実施する。

（ステップＳ３０３）
最後に、ステップＳ３０３で実施したイミュニティ試験の結果に基づいて、被試験物ボード１２０の車載通信装置１２１の相互接続性を評価する。

イミュニティ性能に寄与する送信性能、伝搬路特性＋外来ノイズ、及び受信性能のうち、伝搬路特性＋外来ノイズは試験系で決まる。このため、送信性能を規格の最小値とすることで最悪の相互接続環境を実現でき、受信性能のみで新規採用の通信ＩＣの採用可否を判断できる。

よって、上述した試験方法のように、新規採用の通信ＩＣである車載通信装置１２１に対して、テスト専用ボード１１０を用いたイミュニティ試験を実施することで、車載通信装置の相互接続性を判断することが可能である。また、相互接続性を検証するための試験工数を削減することができる。

また、図４は、第１の試験システム１０を用いた車載通信装置１２１を実装した電子制御装置（ＥＣＵ）の平衡度を算出する方法の処理手順を説明するフローチャートである。

（ステップＳ４０１）
最初に、テスト専用ボード１１０から出力する車載通信装置１１１の送信信号電力を、所定の規格で定められた最小値に設定する。

（ステップＳ４０２）
次に、ＢＣＩプローブ１４０を介して所定の機器から一対の信号線１３０に差動ノイズを印加する。

（ステップＳ４０３）
次に、最小値に設定された送信信号電力に差動ノイズが印加された状態で、被試験物ボード１２０の車載通信装置１２１の差動電圧を測定する。

（ステップＳ４０４）
最後に、測定された差動電圧から得られる車載通信装置１２１に到達する最大同相ノイズ値と差動ノイズ耐性値との比から、車載通信装置１２１を実装するＥＣＵの平衡度を算出する。

このように、車載通信装置の相互接続性の判断を設計に反映することで、事前にＥＣＵに期待される平衡度を算出できる。よって、事前に相互接続性を考慮したＥＣＵ設計が可能となる。

［第２の試験システムの構成］
図５は、本開示の一実施形態に係る車載通信装置の相互接続性評価方法を適用可能な第２の試験システム２０の構成例を示す図である。図４に例示した第２の試験システム２０は、テスト専用ボード２１０と、被試験物ボード１２０と、信号線１３０と、ＢＣＩプローブ１４０と、を備える。

テスト専用ボード２１０は、差動信号を用いた通信機能を有する車載通信装置１１１を実装した電子制御装置（ＥＣＵ）と、信号減衰／増幅回路２１１と、を搭載するテスト試験用の基板である。また、テスト専用ボード２１０には、信号線１３０を接続するコネクタ１１５が設けられている。

テスト専用ボード２１０に搭載される車載通信装置１１１は、上述した第１の試験システム１０と同様に、試験用の通信信号を出力するための送信側の車載通信装置（通信ＩＣ）である。この車載通信装置１１１には、すでに試験が終わっている既存の車載通信装置が使用される。

信号減衰／増幅回路２１１は、車載通信装置１１１が出力する通信信号の電力を、所定の電力に減衰したり、所定の電力に増幅したりするための構成である。減衰した後の所定の電力は、所定の規格で定められた最小（下限）の電力であり、増幅した後の所定の電力は、所定の規格で定められた最大（上限）の電力である。所定の規格としては、国際規格であるＰＳＤ規格を例示できる。すなわち、信号減衰／増幅回路２１１は、車載通信装置１１１が出力する通信信号を、所定の規格で定められた送信最小電力に減衰してコネクタ１１５に送出したり、所定の規格で定められた送信最大電力に増幅してコネクタ１１５に送出したりする。

被試験物ボード１２０は、上述した第１の試験システム１０と同様に、差動信号を用いた通信機能を有する車載通信装置１２１を搭載した電子制御装置（ＥＣＵ）を実装する製品基板などである。

信号線１３０は、上述した第１の試験システム１０と同様に、２本の通信線が一対となった差動通信用のペアケーブル（撚り線タイプ又は並行線タイプ）である。この信号線１３０は、テスト専用ボード２１０のコネクタ１１５と被試験物ボード１２０のコネクタ１２５を介して、車載通信装置１１１と車載通信装置１２１とを通信可能に接続する。

なお、図５の第２の試験システム２０においても、テスト専用ボード２１０に搭載する信号減衰／増幅回路２１１に代えて、信号減衰／増幅治具（図示せず）を信号線１３０に挿入してもよい。

［第２の試験システムを用いた試験方法例］
図６は、第２の試験システム２０を用いたエミッション評価を実施する方法の処理手順を説明するフローチャートである。

（ステップＳ６０１）
最初に、テスト専用ボード１１０から出力する車載通信装置１１１の送信信号電力を、所定の規格で定められた最大値に設定する。

（ステップＳ６０２）
次に、ステップＳ６０１で設定した車載通信装置１１１の送信最大電力を用いて、エミッション評価を実施する。エミッション評価は、図示しないエミッション評測定用アンテナを用いて行われる。

エミッション性能に寄与する項目は送信性能のみであることから、規格の最大値が最悪の相互接続環境であることに着目し、その条件がＯＫであればエミッション評価における相互接続性検証は不要となる。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示の一実施形態に係る車載通信装置の相互接続性評価方法では、送信側の車載通信装置１１１と受信側の車載通信装置１２１とが一対の信号線１３０で差動通信接続された第１及び第２の試験システム１０、１１、２０を用いて、国際規格で定められた最小値に設定した送信信号電力を送信側の車載通信装置１１１から送信してイミュニティ試験を実施し、このイミュニティ試験の結果に基づいて受信側の車載通信装置１２１の相互接続性を評価する。

この方法によって、受信性能のみで新規採用の通信ＩＣの採用可否を判断できるので、車載通信装置の相互接続性評価の工数を削減することができ、試験増加を抑制することができる。

本開示は、複数の車載通信装置について相互接続性評価を実施したい場合などに利用可能である。

１０、１１、２０ 試験システム
１１０、２１０ テスト専用ボード
１１１ 車載通信装置（送信側）
１１２ 信号減衰回路
１１５ コネクタ
１２０ 被試験物ボード
１２１ 車載通信装置（送信側）
１２５ コネクタ
１３０ 信号線
１４０ ＢＣＩプローブ
１５０ 信号減衰治具
２１１ 信号減衰／増幅回路

Claims (4)

1. 車載通信装置の相互接続性評価方法であって、
   送信側の車載通信装置と受信側の車載通信装置とが、一対の信号線で差動通信接続された試験システムを用い、
   前記送信側の車載通信装置の送信信号電力を、所定の規格で定められた最小値に設定するステップと、
   前記最小値に設定された送信信号電力を用いて、イミュニティ試験を実施するステップと、
   前記イミュニティ試験の結果に基づいて、前記受信側の車載通信装置の相互接続性を評価するステップと、を含む、
   車載通信装置の相互接続性評価方法。
2. 前記送信信号電力を最小値に設定するステップでは、前記送信側の車載通信装置の出力端に信号電力を減衰させる治具を挿入することによって、前記送信信号電力を最小値に設定する、
   請求項１に記載の車載通信装置の相互接続性評価方法。
3. 前記一対の信号線に差動ノイズを印加するステップと、
   前記最小値に設定された送信信号電力に前記差動ノイズが印加された状態で、前記受信側の車載通信装置の差動電圧を測定するステップと、
   前記測定された差動電圧から得られる前記受信側の車載通信装置に到達する最大同相ノイズ値と差動ノイズ耐性値との比から、前記受信側の車載通信装置が搭載されるＥＣＵの平衡度を算出するステップと、をさらに含む、
   請求項１に記載の車載通信装置の相互接続性評価方法。
4. 前記送信側の車載通信装置の送信信号電力を、所定の規格で定められた最大値に設定するステップと、
   前記最大値に設定された送信信号電力を用いて、エミッション評価を実施するステップと、をさらに含む、
   請求項１に記載の車載通信装置の相互接続性評価方法。

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