JP4499598B2

JP4499598B2 - 電源重畳多重通信システム

Info

Publication number: JP4499598B2
Application number: JP2005104281A
Authority: JP
Inventors: 曜 ▲柳▼田; 晃三杉本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: US7460934B2; JP2006287576A; DE102006014021B4; DE102006014021A1; US20060224278A1

Description

本発明は、電源重畳多重通信（ＰＬＣ通信）システムに係り、特に電源線に重畳する制御信号の減衰を防止して通信効率を向上させる技術に関する。

車両に搭載される各種のセンサ、負荷等の計装機器は、それぞれの取り付け部位近傍に備えられたＥＣＵ（Electronic Control Unit；以下、スレーブ側ＥＣＵという）により制御される。例えば、パワーウインド用のモータは、ドア近傍に設けられるドアＥＣＵより駆動用の電力が供給され、且つ回転動作が制御される。

また、これらの各スレーブ側ＥＣＵは、ワイヤハーネスにてメインとなるＥＣＵ（以下、マスタ側ＥＣＵという）に接続され、ワイヤハーネス（電源線）を介して該マスタ側ＥＣＵより電力が供給される。

更に、昨今においては、ワイヤハーネスの本数を削減するために、電力供給用のワイヤハーネスに制御信号を重畳してマスタ側ＥＣＵとスレーブ側ＥＣＵとの間の制御信号の通信を行う電源重畳多重通信方式（ＰＬＣ通信方式；Power Line Communication）が提案され、実用化されつつある。

ＰＬＣ通信方式は、高周波信号をＡＳＫ（Amplitude Shift keying）変調することにより「０」，「１」で示される信号を生成し、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、スレーブ側ＥＣＵに設けられるＰＬＣ回路にて、電源線に重畳している制御信号をサンプリングし、このサンプリング値に基づいて制御信号を復調して該制御信号による制御を行う。

また、マスタ側ＥＣＵは通常複数のスレーブ側ＥＣＵ或いは負荷とワイヤハーネスにより接続され、該ワイヤハーネスを介して各スレーブ側ＥＣＵ或いは負荷に対して電力を供給する構成となっている。ここで、マスタ側ＥＣＵに接続される全ての電源線に対して制御信号を重畳するわけではなく、いくつかのスレーブ側ＥＣＵ或いは負荷に対しては、電源線を介して電力のみを供給する場合がある。

つまり、マスタ側ＥＣＵに接続される各電源線は、制御信号を重畳するものと制御信号を重畳しないものとが存在することになり、制御信号を重畳した電源線から制御信号を重畳しない電源線に向けてＡＳＫ変調された制御信号が流れ込むことがあり、制御信号を重畳する電源線での制御信号が減衰してしまい、通信効率が低下するという問題が発生する。

上述したように、従来における電源重畳多重通信システムにおいては、マスタ側ＥＣＵに対して複数のスレーブ側ＥＣＵ或いは負荷が電源線を介して接続されるので、制御信号を重畳する電源線における制御信号が減衰してしまい、通信効率が低下するという欠点があった。

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、電源線に制御信号を重畳してマスタ局とスレーブ局との間の通信を行う際に、制御信号の減衰を防止し、効率の良い通信を可能とする電源重畳多重通信システム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、マスタ局と複数のスレーブ局との間を電源線で接続して、前記マスタ局から各スレーブ局に電力を供給すると共に、前記マスタ局とスレーブ局を接続する少なくとも１つの前記電源線に制御信号を重畳してマスタ局と少なくとも１つのスレーブ局との間での前記制御信号の通信を行う電源重畳多重通信システムにおいて、前記電源線は、電源ラインと接地ラインの２本の電線からなり、前記制御信号を重畳する電源線は、前記制御信号を重畳しない電源線よりも、前記電源ラインと接地ラインとの間隔が小さくなるように配索され、且つ、前記制御信号を重畳する電源線の単位長さ当たりのインピーダンスが、前記制御信号を重畳しない電源線の単位長さ当たりのインピーダンスよりも小さくなるように設定したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記電源線は、前記マスタ局と前記各スレーブ局との間の配索ルート上の少なくとも１箇所で多数の連結ピンを備えるコネクタを用いて接続され、前記制御信号を重畳する電源線を接続するコネクタでの前記電源ラインの接続ピンと前記接地ラインの接続ピンとの間隔が、前記制御信号を重畳しない電源線を接続するコネクタでの前記電源ラインの接続ピンと前記接地ラインの接続ピンとの間隔よりも小さくなるようにして、前記コネクタの接続を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記マスタ局は、前記各スレーブ局と接続する前記電源線の配線パターンを設けた基板を有し、該基板に設けられる前記配線パターンのうち、前記制御信号を重畳する電源線に接続される配線パターンの前記電源ラインと前記接地ラインとの間隔は、前記制御信号を重畳しない電源線に接続される配線パターンの前記電源ラインと前記接地ラインとの間隔よりも小さくなるように設定されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記制御信号を重畳しない電源線の接地ラインは、車両のボデーであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記マスタ局は、車両に搭載されるＥＣＵであり、前記スレーブ局は、前記ＥＣＵより前記電源線を介して電力が供給されて駆動する負荷、或いは負荷制御装置であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記制御信号を重畳しない電源線は、電源ラインと車両のボデーを用いた接地ラインからなることを特徴とする。

請求項１の発明では、制御信号を重畳する電源線の単位長さ当たりのインピーダンスが、制御信号を重畳しない電源線の単位長さ当たりのインピーダンスよりも小さくなるように設定されるので、マスタ局と、該マスタ局と通信を行わないスレーブ局とを接続する電源線への制御信号の進入を抑制することができる。従って、マスタ局は、通信相手となるスレーブ局との間で効率の良い制御信号の通信が可能となる。

また、制御信号を重畳する電源線については、電源ラインと接地ラインの間隔を小さくし、制御信号を重畳しない電源線については、電源ラインと接地ラインの間隔を大きくすることにより、単位長さ当たりのインピーダンスが異なるように設定するので、インピーダンスの大小の設定が容易となる。

請求項２の発明では、多数の連結ピンを備えるコネクタを用いて電源線を連結する際には、制御信号を重畳する電源線の連結ピンの間隔の方が、制御信号を重畳しない電源線の連結ピンの間隔よりも小さくなるようにしているので、制御信号を重畳する伝送路のインピーダンスを制御信号を重畳しない伝送路のインピーダンスよりも小さく設定することができ、制御信号の通信効率を向上させることができる。

請求項３の発明では、マスタ局が有する基板の配線パターンについて、制御信号を重畳する電源線に接続する配線パターンの電源パターンと接地パターンとの間隔が、制御信号を重畳しない電源線に接続する配線パターンの電源パターンと接地パターンとの間隔よりも小さくなるように設定するので、制御信号を重畳する伝送路のインピーダンスを制御信号を重畳しない伝送路のインピーダンスよりも小さく設定することができ、制御信号の通信効率を向上させることができる。

請求項４の発明では、車両に搭載されるＥＣＵ間、或いはＥＣＵと負荷との間での通信に採用するので、車両内における電源重畳多重通信を効率よく行うことができる。

請求項５の発明では、接地ラインとして車両のボデーを用いるので、電源線を構成する電線の本数を削減することができる。

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、本発明の一実施形態に係る電源重畳多重通信システムの構成を示すブロック図であり、本実施形態では、電源重畳多重通信システムの一例として車両に搭載するＥＣＵ間での通信システムを例に挙げて説明する。

図１に示すように、該電源重畳多重通信システムは、マスタ局となるマスタ側ＥＣＵ１と、スレーブ局となる複数のスレーブ側ＥＣＵ２〜６とを備えている。マスタ側ＥＣＵ１は、例えば運転席側に設けられる接続ボックス（Ｄ−Ｊ／Ｂ）１０内に設けられたＥＣＵである。また、各スレーブ側ＥＣＵ２〜６で、ＥＣＵ２はＦＲＲＨドア制御用のＥＣＵであり、ＥＣＵ３はＲＲＲＨドア制御用のＥＣＵであり、ＥＣＵ４はメータ制御用のＥＣＵであり、ＥＣＵ５はコンビネーションスイッチ制御用のＥＣＵであり、ＥＣＵ６はインストールメントパネル（インパネ）制御用のＥＣＵである。

マスタ側ＥＣＵ１と各スレーブ側ＥＣＵ２〜６は、電源線７ａ，７ｂにより接続されており、このうち、ＥＣＵ２，３とマスタ側ＥＣＵ１とを接続する電源線７ａは、電源ライン７１と接地ライン７２の２本の電線からなり、電源ライン７１はバッテリの＋Ｂ端子に接続され、接地ライン７２はグランドに接続されている。そして、該電源線７ａを介してマスタ側ＥＣＵ１からＥＣＵ２，３に電力が送信され、且つ、ＰＬＣ（Power Line Communication）通信方式により、制御信号が電源線７ａに重畳されてＥＣＵ２，３へ送信されるようになっている。

また、ＥＣＵ４〜６とマスタ側ＥＣＵ１とを接続する電源線７ｂは、バッテリの＋Ｂ端子に接続される電源ライン７１を備え、接地点は車両のボデーに接続されている。そして、該電源線７ｂを介してマスタ側ＥＣＵ１からＥＣＵ４〜６へ電力が送信されるようになっている。

この際、電源線７ａ，７ｂは、電源ライン７１と接地ライン７２の２本の電線を備える電源線７ａの方が、接地点をボデーに接続する電源線７ｂと比較して、単位長さ当たりのインピーダンスが小さくなる。つまり、マスタ側ＥＣＵ１と各スレーブ側ＥＣＵ２〜６までの距離が同一であると仮定した場合には、電源ライン７１と接地ライン７２の２本の電線を備える電源線７ａ方が、電源ライン７１の１本の電線を備える電源線７ｂよりも電源線のインピーダンスが小さくなるように構成される。

また、ＰＬＣ通信を行うスレーブ側ＥＣＵ２，３は、ＰＬＣ部２１と、電源線７ａを介して送信された電力から所定レベルの電源電圧を生成する回路電源部２２と、該回路電源部２２の前段に設けられて回路電源部２２への制御信号の進入を抑制するインピーダンス素子２３と、回路電源部２２から供給される電源電圧により各種の制御を行う制御部２４とを備えている。

ＰＬＣ部２１は、電源線７ａに重畳されている制御信号を所定の周期でサンプリングして復調し、復調した制御信号を制御部２４へ出力すると共に、マスタ側ＥＣＵ１に制御信号を送信する場合には、制御部２４より出力される制御信号をＡＳＫ変調して電源線７ａに重畳する。

他方、ＰＬＣ通信を行わないスレーブ側ＥＣＵ４〜６は、電源線７ｂを介して送信された電力から所定レベルの電源電圧を生成する回路電源部３１と、該回路電源部３１より供給される電力により駆動して各種の制御を行う制御部３２とを備えている。

マスタ側ＥＣＵ１は、ＰＬＣ部１１と、電源線７ｃを介して与えられるバッテリ電力から所定レベルの電源電圧を生成する回路電源部１２と、該回路電源部１２の前段に設けられて回路電源部１２への制御信号の進入を抑制するインピーダンス素子１３と、回路電源部１２から供給される電源電圧により各種の制御を行う制御部１４とを備えている。

ＰＬＣ部１１は、スレーブ側ＥＣＵ２，３より送信され電源線７ａに重畳されている制御信号を所定の周期でサンプリングして復調し、復調した制御信号を制御部１４へ出力すると共に、スレーブ側ＥＣＵ２，３に制御信号を送信する場合には、制御部１４より出力される制御信号をＡＳＫ変調して電源線７ｃに重畳する。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る電源重畳多重通信システムの作用について説明する。

上述したように、本実施形態に係る電源重畳多重通信システムでは、マスタ側ＥＣＵ１と各スレーブ側ＥＣＵ２〜６とを接続する各電源線７ａ，７ｂのうち、ＰＬＣ通信を行うＥＣＵ２，３と接続する電源線７ａはインピーダンスが小さくなるように設定され、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵ４〜６と接続する電源線７ｂはインピーダンスが大きくなるように設定されている。

従って、マスタ側ＥＣＵ１のＰＬＣ部１１にて電源線７ｃに制御信号を重畳した際には、この制御信号はＥＣＵ２，３と接続されたインピーダンスの小さい電源線７ａを介して各ＥＣＵ２，３に伝達されるが、この際、電源線７ｂのインピーダンスが大きいためにＥＣＵ４，５，６のバイパスコンデンサによる制御信号の減衰効果が低く抑えられる。その結果、ＥＣＵ２，３への制御信号の伝送効率を向上させることができる。

このようにして、本実施形態に係る電源重畳多重通信システムでは、ＰＬＣ通信を行うＥＣＵ２，３とマスタ側ＥＣＵ１とを接続する電源線７ａの単位長さ当たりのインピーダンスよりも、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵ４〜６とマスタ側ＥＣＵ１とを接続する電源線７ｂの単位長さ当たりのインピーダンスが大きくなるように設定しているので、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵによる制御信号の減衰を抑制することができ、ＰＬＣ通信を行うＥＣＵ間での制御信号の伝送効率を向上させることができる。

また、上記した実施形態では、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵ４〜６に接続する電源線７ｂを、電源ライン７１のみとし、接地点は車両のボデーに接続する構成としたが、電源線７ｂについても接地ライン７２を使用し、且つ電源ライン７１と接地ライン７２との間隔を、電源線７ａの場合よりも大きくすれば、電源線７ｂの方が電源線７ａよりもインピーダンスを大きくすることができるので、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。図２は、本実施形態に係る電源重畳多重通信システムの変形例を示す説明図であり、マスタ側ＥＣＵ１と、２つのスレーブ側ＥＣＵ２，４の接続を示している。同図（ａ）に示すように、該変形例では、マスタ側ＥＣＵ１と、２つのスレーブ側ＥＣＵ２，４との間に、複数の接続ピンを備えたコネクタ（多ピンコネクタ）が３箇所に設けられており、各コネクタ６１，６２，６３を用いて電源線７ａ，７ｂが連結される構成となっている。なお、本変形例では、上記の図１に示した電源線７ｂを、２本の電線で接続する構成、即ち、接地点を車両のボデーに接続する構成でない場合を例に挙げている。

そして、同図（ｂ）に示すように、コネクタ６１において、ＰＬＣ通信を行う電源線である電源線７ａについては、互いに近接するピンを用いて２本の電線を連結しており、ＰＬＣ通信を行わない電源線７ｂについては、互いに離間するピンを用いて２本の電線を連結している。

同様に、同図（ｃ）に示すように、ＰＬＣ通信を行うＥＣＵ２に接続する電源線７ａを連結するコネクタ６２では、違いに近接するピンを用いて２本の電線を連結しており、同図（ｄ）に示すように、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵ４に接続する電源線７ｂを連結するコネクタ６３では、互いに離間したピンを用いて２本の電線を連結している。

従って、マスタ側ＥＣＵ１とスレーブ側ＥＣＵ２との間の伝送路に設けられるコネクタでのインピーダンスは、マスタ側ＥＣＵ１とスレーブ側ＥＣＵ４との間の伝送路に設けられるコネクタでのインピーダンスよりも小さくなり、その結果、電源線７ａに重畳する制御信号の伝送効率を向上させることができる。

図３は、本実施形態の第２の変形例を示す説明図であり、マスタ側ＥＣＵ１が有する基板５１の配線パターンを示している。同図に示すように、基板５１上には、電源パターン５２と接地パターン５３が形成されており、電源パターン５２から分岐する分岐パターン５２ａ、及び接地パターン５３から分岐する分岐パターン５３ａは、ＰＬＣ通信を行うＥＣＵ２，３に接続される。また、電源パターン５２から分岐する分岐パターン５２ｂ，５２ｃ、及び接地パターン５３から分岐する分岐パターン５３ｂ，５３ｃは、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵ４〜６に接続される。

この際、接地パターン５３を２つの分岐パターン５３ｂ，５３ｃへ接続する分岐パターン５３ｄは、電源パターン５２から分岐する２つの分岐パターン５２ｂ，５２ｃから離れた位置に設けられている。

これに対して、接地パターン５３から分岐する分岐パターン５３ａと、電源パターン５２から分岐する分岐パターン５２ａとの間隔は上記の接地パターン５３の分岐パターン５３ｄと電源パターンの各分岐パターン５２ｂ，５２ｃとの間隔よりも狭くなるように形成されている。

従って、分岐パターン５２ａ，５３ａのインピーダンスは、分岐パターン５２ｂ，５３ｄのインピーダンス、及び分岐パターン５２ｃ，５３ｄのインピーダンスよりも小さくなる。その結果、ＰＬＣ通信を行うＥＣＵ２，３への伝送路のインピーダンスが、ＰＬＣ通信を行わないＥＣＵ４〜６への伝送路よりもインピーダンスが小さくなり、制御信号の伝送効率を向上させることができる。

以上、本発明の電源重畳多重通信システム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、ＰＬＣ通信を行わない電源線７ｂの接続先がＥＣＵ４〜６である場合について説明したが、電源線７ｂを車両に搭載されるモータ、ランプ等の負荷に直接接続する構成とすることも可能である。

また、上記した実施形態では、電源重畳多重通信システムとして、車両に搭載されるＥＣＵ間での通信を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の通信についても適用することができる。

消費電力を低減し、且つ高精度なＰＬＣ通信を行う上で極めて有用である。

本発明の一実施形態に係る電源重畳多重通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の変形例に係り、電源線をコネクタで連結する様子を示す説明図である。本発明の第２の変形例に係り、マスタ側ＥＣＵが有する基板の構造を示す説明図である。

符号の説明

１マスタ側ＥＣＵ（マスタ局）
２〜６スレーブ側ＥＣＵ（スレーブ局）
７ａ，７ｂ，７ｃ電源線
１０接続ボックス
１１ＰＬＣ部
１２回路電源部
１３インピーダンス素子
１４制御部
２１ＰＬＣ部
２２回路電源部
２３インピーダンス素子
２４制御部
３１回路電源部
３２制御部
４１コネクタ
５１基板
５２電源パターン
５３接地パターン
７１電源ライン
７２接地ライン

Claims

マスタ局と複数のスレーブ局との間を電源線で接続して、前記マスタ局から各スレーブ局に電力を供給すると共に、前記マスタ局とスレーブ局を接続する少なくとも１つの前記電源線に制御信号を重畳してマスタ局と少なくとも１つのスレーブ局との間での前記制御信号の通信を行う電源重畳多重通信システムにおいて、
前記電源線は、電源ラインと接地ラインの２本の電線からなり、前記制御信号を重畳する電源線は、前記制御信号を重畳しない電源線よりも、前記電源ラインと接地ラインとの間隔が小さくなるように配索され、且つ、
前記制御信号を重畳する電源線の単位長さ当たりのインピーダンスが、前記制御信号を重畳しない電源線の単位長さ当たりのインピーダンスよりも小さくなるように設定したことを特徴とする電源重畳多重通信システム。
前記電源線は、前記マスタ局と前記各スレーブ局との間の配索ルート上の少なくとも１箇所で多数の連結ピンを備えるコネクタを用いて接続され、
前記制御信号を重畳する電源線を接続するコネクタでの前記電源ラインの接続ピンと前記接地ラインの接続ピンとの間隔が、前記制御信号を重畳しない電源線を接続するコネクタでの前記電源ラインの接続ピンと前記接地ラインの接続ピンとの間隔よりも小さくなるようにして、前記コネクタの接続を行うことを特徴とする請求項１に記載の電源重畳多重通信システム。
前記マスタ局は、前記各スレーブ局と接続する前記電源線の配線パターンを設けた基板を有し、該基板に設けられる前記配線パターンのうち、前記制御信号を重畳する電源線に接続される配線パターンの前記電源ラインと前記接地ラインとの間隔は、
前記制御信号を重畳しない電源線に接続される配線パターンの前記電源ラインと前記接地ラインとの間隔よりも小さくなるように設定され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電源重畳多重通信システム。
前記制御信号を重畳しない電源線の接地ラインは、車両のボデーであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電源重畳多重通信システム。
前記マスタ局は、車両に搭載されるＥＣＵであり、前記スレーブ局は、前記ＥＣＵより前記電源線を介して電力が供給されて駆動する負荷、或いは負荷制御装置であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電源重畳多重通信システム。
前記制御信号を重畳しない電源線は、電源ラインと車両のボデーを用いた接地ラインからなることを特徴とする請求項５に記載の電源重畳多重通信システム。