JP6950516B2 - 中継装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、車外装置と車内装置との間で行われる通信を中継する中継装置に関する。

車両のコネクタに接続された車両診断ツールなどの車外装置と、車両内の電子制御装置などの車内装置と、の間で行われる通信を中継する中継装置が知られている。近年、車外装置と車内装置との間で行われる通信として、通信速度の速いイーサネットプロトコルに従った通信（以下、イーサネット通信）を導入することが検討されてきている。なお、イーサネットは登録商標である。

イーサネット通信を中継する中継装置は、コネクタに車外装置が接続されていない場合、消費電力低減及びノイズ抑制等のために、車外装置との間の通信のための機能を制限する（特許文献１参照）。例えば、中継装置とコネクタとの間の通信線を用いた通信を禁止する。

このため、コネクタに対する車外装置の着脱を検出する構成を中継装置に設ける必要がある。特許文献１の中継装置は、コネクタに対する車外装置の着脱を検出するために、活性化ライン（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｌｉｎｅ）を用いる。

活性化ラインは、コネクタと中継装置との間に設けられて、コネクタに車外装置が接続されていないときに活性化ラインは開放状態となって活性化ラインの電圧が基準電圧となるように構成される。また、コネクタに車外装置が接続されると、活性化ラインにはコネクタを通じて車外装置から、基準電圧よりも高電圧の車外電圧が印加されて、活性化ラインの電圧が基準電圧よりも高くなるように構成される。

特許文献１の中継装置は、コネクタに対する車外装置の着脱に応じた活性化ラインの上述の電圧変化に基づいて、コネクタに対する車外装置の着脱を検出している。

特開２０１７−１２３５７０号公報

活性化ラインの短絡故障には、基準電圧に活性化ラインが短絡する基準電圧側短絡と、基準電圧よりも高電圧の車内電圧に活性化ラインが短絡する高電圧側短絡と、がある。

基準電圧側短絡が発生すると、活性化ラインの電圧が基準電圧に固定される。高電圧側短絡が発生すると、活性化ラインの電圧が、基準電圧よりも高い電圧に固定される。

このような活性化ラインの短絡故障は、車外装置が一時的にコネクタに接続されるものと想定すれば、車外装置がコネクタに接続中であるときと比べて車外装置がコネクタに非接続であるときに発生する場合が多いと考えられる。車外装置がコネクタに非接続であるときに活性化ラインの短絡故障が発生すると、例えば次のような不具合が生じ得る。

車外装置がコネクタに非接続である状況で活性化ラインの基準電圧側短絡が発生した場合を考える。この場合、基準電圧側短絡の発生後に車外装置がコネクタに接続されても、活性化ラインの電圧が基準電圧に維持される。そうすると、中継装置は、コネクタに車外装置が接続されたことを検出できなくなり、中継装置を介した車外装置と車内装置との間の通信が不可能となる。

次に、車外装置がコネクタに非接続である状況で活性化ラインの高電圧側短絡が発生した場合を考える。この場合、活性化ラインの電圧は、基準電圧から車内電圧に変化する。そうすると、コネクタに車外装置が接続されていないにも係らず、中継装置は、活性化ラインの電圧変化に基づいてコネクタに車外装置が接続されたと誤検出する可能性がある。そして、コネクタに車外装置が接続されていないにも係らず、中継装置は、車外装置との通信のための機能の制限を解除してしまう可能性がある。これは、不要な電力消費やノイズの原因になる。

そこで、本明細書における開示は、活性化ラインについて短絡故障が生じていない正常状態であって、且つ、車外装置がコネクタに非接続である状況を少なくとも検出可能な中継装置を提供することを目的の一つとする。

この目的を達成するための中継装置の一例は、
車外装置（２）が着脱可能なコネクタ（９０）を備えた車両に設けられ、
コネクタに車外装置が接続されたことの検出に基づいて、車外装置と、車外装置の通信相手である車両内の車内装置（８１、８２、８３）と、の間で行われる通信を中継する中継装置であって、
コネクタに車外装置が接続されているときに車外装置からコネクタを通じて基準電圧よりも高電圧の車外電圧（ＶＢ０）が印加されるように構成された活性化ライン（４１）と、
活性化ラインの電圧が閾値電圧未満のときに第１信号レベルの判定信号を出力し、活性化ラインの電圧が閾値電圧以上のときに第２信号レベルの判定信号を出力する判定信号出力回路（４５）であって、閾値電圧が基準電圧よりも高く且つ車外電圧以下である判定信号出力回路（４５）と、
閾値電圧以上の車内電圧（ＶＢ１）を活性化ラインに印加可能な車内電圧印加回路（４３）と、
活性化ラインと基準電圧との間に接続されており、車外電圧及び車内電圧の何れもが活性化ラインに印加されていないときに活性化ラインの電圧を基準電圧にさせる抵抗（Ｒ１）と、
車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせると共に、判定信号出力回路から出力された判定信号を取得する制御部（３０）と、
を備え、
制御部は、
車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせている間に判定信号出力回路から出力された判定信号の信号レベルが第１信号レベル及び第２信号レベルに推移していると判定した場合、
閾値電圧未満の電圧を有する部位に活性化ラインが短絡する基準電圧側短絡及び閾値電圧以上の電圧を有する部位に活性化ラインが短絡する高電圧側短絡の何れもが非発生であり、且つ車外装置がコネクタに非接続であると判定する、中継装置である。

以上の中継装置の構成によれば、活性化ラインについて短絡故障が生じていない正常状態であって、且つ、車外装置がコネクタに非接続である状況を少なくとも検出可能になる。その原理は以下の通りである。

車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせているときに、車外装置がコネクタに非接続であり且つ基準電圧側短絡及び高電圧側短絡の何れもが非発生である場合を考える。この場合、活性化ラインの電圧は、基準電圧と車内電圧とに遷移する。その結果、判定信号の信号レベルは、第１信号レベルと第２信号レベルとに推移する。

次に、車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせているときに、車外装置がコネクタに非接続であり且つ基準電圧側短絡及び高電圧側短絡の何れかが発生している場合を考える。この場合、活性化ラインの電圧は、短絡が原因で、閾値電圧以上の電圧又は閾値電圧未満の電圧に固定されたままとなる。その結果、判定信号の信号レベルは、第１信号レベル又は第２信号レベルに維持される。

また、車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせているときに、車外装置がコネクタに接続されており且つ基準電圧側短絡及び高電圧側短絡の何れもが非発生である場合を考える。この場合、活性化ラインの電圧は、車内電圧又は車外電圧となる。その結果、判定信号の信号レベルが第２信号レベルに維持される。

また、車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせているときに、車外装置がコネクタに接続されており且つ基準電圧側短絡及び高電圧側短絡の何れかが発生している場合を考える。この場合、活性化ラインの電圧は、閾値電圧以上の電圧又は閾値電圧未満の電圧に固定されたままとなる。その結果、判定信号は、第１信号レベル又は第２信号レベルに維持される。

よって、制御部は、車内電圧印加回路から活性化ラインへの車内電圧の印加をオン及びオフさせているときに判定信号の信号レベルが第１信号レベル及び第２信号レベルに推移していることに基づいて、車外装置がコネクタに非接続であって、且つ、活性化ラインの短絡故障が非発生であると判定できる。

このようにして、比較的な簡素な回路構成と制御とにより、活性化ラインについて短絡故障が生じていない正常状態であって、且つ、車外装置がコネクタに非接続であることを検出可能になる。

一実施形態の車両用通信システム１の概略構成を示すブロック図である。 接続検出回路４０の回路構成を説明する説明図である。 判定信号出力回路４５から出力される判定信号の信号レベルを説明する説明図である。 短絡故障検出処理を説明するフローチャートである。 変形例の短絡故障検出処理を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、実施形態を説明する。

＜車両用通信システム１の概略＞
車両用通信システム１は、図１に示すように、複数のＥＣＵ８１、８２、８３と、コネクタ９０に着脱可能な車外装置２と、中継装置１０と、を備える。

ＥＣＵ８１、８２、８３は、車両の各種制御を行う車載の電子制御装置である。例えば、ＥＣＵ８１は、カーオーディオ装置を制御するＥＣＵであり、ＥＣＵ８２は、ステアリング装置を制御するＥＣＵであり、ＥＣＵ８３は、ブレーキ装置を制御するＥＣＵである。ＥＣＵ８１、８２、８３は、車内装置に対応する。

車外装置２は、例えば、車載のコネクタ９０に着脱可能な車両診断ツールである。コネクタ９０に接続された車外装置２は、中継装置１０を経由してＥＣＵ８１、８２、８３と通信を行うことにより、ＥＣＵ８１、８２、８３からの情報の読出処理及びＥＣＵ８１、８２、８３のプログラム等の書換処理等を行う。

コネクタ９０は、車外装置２が着脱可能な接続部であり、通信用端子Ｐ１と、着脱検出用端子Ｐ２と、を備える。通信用端子Ｐ１は、車外装置２と中継装置１０との間の通信に用いられる。着脱検出用端子Ｐ２は、車外装置２のコネクタ９０に対する着脱を検出するために用いられる。

中継装置１０は、車両に設けられ、車外装置２がコネクタ９０に接続されているか否かを検出する機能と、コネクタ９０に接続された車外装置２と、ＥＣＵ８１、８２、８３と、の間で行われる通信を中継する中継機能と、を有する。

本実施形態では、車外装置２、中継装置１０、及びＥＣＵ８１、８２、８３の間の通信は、イーサネットプロトコルに従って行われる。以下では、イーサネットプロトコルに従った通信をイーサネット通信という。

以下、中継装置１０の機能及び構成の詳細を説明する。

＜中継装置１０の全体構成＞
中継装置１０は、スイッチングハブ２０と、制御部３０と、接続検出回路４０と、を備える。

スイッチングハブ２０は、複数のポート２１、２２、２３、２４を備える。これらのポート２１、２３、２３、２４には、それぞれ、通信線６１、７１、７２、７３が接続されている。

具体的には、ポート２１は、外部用通信線６１を通じて、コネクタ９０の通信用端子Ｐ１と接続されている。ポート２２は、内部用通信線７１を通じて、ＥＣＵ８１と接続されている。ポート２３は、内部用通信線７２を通じて、ＥＣＵ８２と接続されている。ポート２４は、内部用通信線７３を通じて、ＥＣＵ８３と接続されている。

スイッチングハブ２０は、何れかのポート２１、２２、２３、２４から受信したイーサネット通信フレーム（以下、フレーム）に含まれる宛先ＭＡＣアドレスに基づいて、このフレームを送出する送信先を特定する。スイッチングハブ２０は、特定した送信先に対応するポート２１、２２、２３、２４へフレームを出力する。このようにして、スイッチングハブ２０は、フレームの中継、即ち、通信の中継を行う。

また、スイッチングハブ２０は、制御部３０の制御の下で、何れかのポート２１、２２、２３、２４からのフレームの送受信を遮断することにより、特定の通信線６１、７１、７２、７３を用いた通信を禁止する機能を有する。

例えば、スイッチングハブ２０は、コネクタ９０に車外装置２が非接続であると判定されている場合には、ポート２１からのフレームの送受信を遮断することにより、外部用通信線６１を用いた通信を禁止する。

一方、スイッチングハブ２０は、コネクタ９０に車外装置２が接続されていると判定されている場合には、ポート２１からのフレームの送受信を許容することにより、外部用通信線６１を用いた通信を許可する。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成される。制御部３０は、ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵ等のプロセッサが実行することにより、上述したスイッチングハブ２０のポート遮断及び後述する短絡故障検出処理等を行う。なお、制御部３０の機能の少なくとも一部は、専用回路等によって提供されてもよい。

接続検出回路４０は、コネクタ９０の着脱検出用端子Ｐ２に接続されており、コネクタ９０に対する車外装置２の着脱を電気的に検出するための電気回路である。また、本実施形態の接続検出回路４０は、後述する活性化ライン４１の短絡故障検出のための回路構成を備える。

＜接続検出回路４０の回路構成＞
ここで、接続検出回路４０の回路構成を、図２を参照しつつ説明する。

検出回路は、活性化ライン４１と、車内電圧印加回路４３と、判定信号出力回路４５と、を備える。

活性化ライン４１は、コネクタ９０の着脱検出用端子Ｐ２と、判定信号出力回路４５の電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のベースと、の間に設けられた接続線である。

活性化ライン４１は、抵抗Ｒ１を介して、基準電圧が与えられるＧＮＤに接続されている。さらに、活性化ライン４１とＧＮＤとの間には、高周波ノイズ等を抑制するために、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ２、及びコンデンサＣ２が並列接続されている。また、活性化ライン４１には、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のベースへの過大な電圧印加を抑制するために、抵抗Ｒ３が設けられている。

車内電圧印加回路４３は、基準電圧よりも高電圧の車内電圧ＶＢ１を活性化ライン４１に印加するための回路である。車内電圧印加回路４３は、活性化ライン４１と車内電圧ＶＢ１との間に直列接続された電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を備える。

電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１は、例えばバイポーラトランジスタで構成される。電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して、車内電圧ＶＢ１に直列接続されている。電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のエミッタは、活性化ライン４１に接続されている。電圧印加用スイッチＳＷ１のベースは、検出用信号線６４に接続されている。

電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフは、制御部３０が検出用信号線６４を通じて検出用信号を電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のベースへ出力することにより制御される。詳しくは、制御部３０がパルス状の検出用信号を電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のベースへ繰り返し出力することにより、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１は繰り返しオンオフされる。

電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１は、オフ状態のとき、車内電圧ＶＢ１から活性化ライン４１への電圧印加を遮断する。電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１は、オン状態のとき、車内電圧ＶＢ１から活性化ライン４１へ電圧を印加させる。なお、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１がオン状態のときに活性化ラインに印加される電圧は、抵抗Ｒ５による電圧降下及び電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のコレクタエミッタ間の電圧降下に応じて車内電圧ＶＢ１よりも小さくなる。しかし、車内電圧印加回路４３は、活性化ライン４１に基準電圧よりも高電圧の電圧を印加する回路であり、車内電圧ＶＢ１と、電圧降下後の電圧はともに基準電圧よりも高電圧である。したがって、車内電圧ＶＢ１と、電圧降下後の電圧を区別する必要はない。そこで、本明細書では、簡単のため、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１がオン状態のときに電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のエミッタから活性化ライン４１に印加される電圧も、車内電圧ＶＢ１という。

判定信号出力回路４５は、活性化ライン４１の電圧に応じた信号レベルを有する判定信号を出力する回路である。判定信号出力回路４５は、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２を備える。電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２は、例えばバイポーラトランジスタで構成される。

電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のベースは、活性化ライン４１に接続されている。電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のエミッタは、ＧＮＤに接続されている。電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のコレクタは、抵抗Ｒ４を介して、判定用電圧ＶＢ２に直列接続されている。

電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２は、活性化ライン４１の電圧が閾値電圧未満の場合に、オフ状態となり、活性化ライン４１の電圧が閾値電圧以上の場合に、オン状態となる。なお、閾値電圧は、ＧＮＤの電圧である基準電圧よりも高い。また、閾値電圧は、上述した車内電圧ＶＢ１以下であり且つ後述する車外電圧ＶＢ０以下である。

抵抗Ｒ４と電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のコレクタとを繋ぐコレクタ側線４４の電圧は、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のオンオフに応じて変化する。

詳しくは、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオフ状態のとき、即ち判定用電圧ＶＢ２から電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のコレクタに向かって電流が流れていないとき、コレクタ側線４４の電圧は、判定用電圧ＶＢ２となる。

一方、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオン状態のとき、即ち判定用電圧ＶＢ２から電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のコレクタに向かって電流Ｉｃが流れているとき、コレクタ側線４４の電圧は、ＶＢ２―ＩｃＲ４となる。

電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２のオンオフに応じて変化するコレクタ側線４４の電圧が、判定信号入力線６５を通じて、判定信号の信号レベルとして、制御部３０に入力されるように構成されている。

即ち、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオフ状態のとき、信号レベルとして電圧ＶＢ２を有する判定信号が制御部３０に入力される。このときの信号レベルを、本明細書では第１信号レベルと呼ぶ。

電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオン状態とき、信号レベルとして電圧ＶＢ２―ＩｃＲ４を有する判定信号が、制御部３０に入力される。このときの信号レベルを、本明細書では第２信号レベルと呼ぶ。

また、活性化ライン４１は、車外装置２がコネクタ９０に接続されている場合に、コネクタ９０の着脱検出用端子Ｐ２を介して、車外装置２から車外電圧ＶＢ０が印加されるように構成されている。着脱検出用端子Ｐ２を介して活性化ライン４１に印加される車外電圧ＶＢ０は、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２をオンさせる閾値電圧以上となる大きさである。即ち、車外装置２がコネクタ９０に接続されている場合、活性化ライン４１の電圧が閾値電圧以上となり、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオン状態となるように構成されている。

活性化ライン４１は、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１がオフ状態であり且つ車外装置２がコネクタ９０に非接続である場合、抵抗Ｒ１を介してＧＮＤに接続されているが車外電圧ＶＢ０及び車内電圧ＶＢ１の何れも印加されない。この場合、活性化ライン４１の電圧は、基準電圧となり、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２をオフ状態にさせる。

ここで、活性化ライン４１の短絡故障の２つの類型である地絡と天絡について説明する。

＜活性化ライン４１の地絡の説明＞
活性化ライン４１の地絡とは、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧未満の電圧を持つ部位に活性化ライン４１が短絡することである。閾値電圧未満の電圧を持つ部位とは、例えばＧＮＤである。

活性化ライン４１の地絡が生じると、コネクタ９０に対する車外装置２の接続有無及び電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフ状態に係らず、活性化ライン４１の電圧は、閾値電圧よりも低い電圧に固定されたままとなる。その結果、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオフ状態に維持されて、判定信号出力回路４５から出力される判定信号の信号レベルが第１信号レベルに維持されることになる。なお、地絡は、基準電圧側短絡に相当する。

＜活性化ライン４１の天絡の説明＞
活性化ライン４１の天絡とは、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧以上の電圧を持つ部位に活性化ライン４１が短絡することである。閾値電圧以上の電圧を持つ部位とは、例えば電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１と車内電圧ＶＢ１との間を接続する接続線である。

活性化ライン４１の天絡が生じると、コネクタ９０に対する車外装置２の接続有無及び電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフ状態に係らず、活性化ライン４１の電圧は、閾値電圧以上の電圧に固定されたままとなる。その結果、電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオン状態に維持されて、判定信号出力回路４５から出力される判定信号の信号レベルが第２信号レベルに維持されることになる。なお、天絡は、高電圧側短絡に相当する。

＜判定信号の信号レベルの説明＞
以上の回路構成によれば、車外装置２のコネクタ９０に対する接続有無及び活性化ライン４１の地短及び天短有無の組み合わせである６つの状況の各々で、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１がオンオフされたときの判定信号の信号レベルは、図３に示す通りとなる。

図３に示される第１状況は、車外装置２がコネクタ９０に非接続であり且つ地絡及び天絡の何れもが非発生である状況である。この第１状況で、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１をオフさせたときは、活性化ライン４１の電圧は基準電圧となるため、判定信号の信号レベルは第１信号レベルである。一方、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１をオンさせたときは、活性化ライン４１の電圧は基準電圧となるため、判定信号の信号レベルは第２信号レベルである。

よって、第１状況で電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせると、判定信号の信号レベルは、繰り返し第１信号レベルと第２信号レベルに推移する。

図３に示される第２状況は、車外装置２がコネクタ９０に非接続であり且つ地絡が発生している状況である。この第２状況では、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフに係らず、活性化ライン４１の電圧は電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧未満の固定されたままとなり、判定信号の信号レベルは第１信号レベルに維持される。

第３状況は、車外装置２がコネクタ９０に非接続であり且つ天絡が発生している状況である。この第３状況では、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフに係らず、活性化ライン４１の電圧は電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧以上の電圧に固定されたままとなり、判定信号の信号レベルは第２信号レベルに維持される。

第４状況は、車外装置２がコネクタ９０に接続されており且つ地絡及び天絡の何れもが非発生である状況である。この第４状況では、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフに応じて、活性化ライン４１の電圧は車外電圧ＶＢ０又は車内電圧ＶＢ１となる。車外電圧ＶＢ０又は車内電圧ＶＢ１は、何れも電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧以上の電圧であるので、その結果、判定信号の信号レベルは第２信号レベルに維持される。

第５状況は、車外装置２がコネクタ９０に接続されており且つ地絡が発生している状況である。この第５状況では、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフに係らず、活性化ライン４１の電圧は電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧未満の電圧に固定されたままとなり、判定信号の信号レベルは第１信号レベルに維持される。

第６状況は、車外装置２がコネクタ９０に接続されており且つ天絡が発生している状況である。この第６状況では、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフに係らず、活性化ライン４１の電圧は電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２の閾値電圧以上の電圧に固定されたままとなり、判定信号の信号レベルは第２信号レベルに維持される。

以上から、図３に示す第１状況ないし第６状況のうち、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせたときに判定信号が繰り返し第１信号レベルと第２信号レベルに推移するのは、第１状況のみである。よって、判定信号が繰り返し第１信号レベルと第２信号レベルに推移することに基づいて、車外装置２がコネクタ９０に非接続であり且つ地絡及び天絡の何れもが非発生であることを検出できる。

また、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせたときに判定信号が第１信号レベルに維持されるのは、地絡が発生している第２状況及び第５状況のみである。地絡が非発生である状況では、判定信号が第１信号レベルに維持されない。よって、判定信号が第１信号レベルに維持されていることに基づいて、地絡の発生を検出できる。

一方、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせたときに判定信号が第２信号レベルに維持されるのは、第３状況と第４状況と第６状況である。これら３つの状況のうち、車外装置２が接続されていないのは第３状況のみである。よって、判定信号が第２信号レベルに維持されていることに加えて、後述の車外装置２に対する応答要求の返答無しにより車外装置２のコネクタ９０に対する非接続を判定することにより、天絡の発生を検出できる。

以上の図３に示す判定信号の信号レベルに基づいて、本実施形態の制御部３０は、図４に示す短絡故障判定処理を実行して、地絡又は天絡が発生しているか否かを、車外装置２がコネクタ９０に接続されているか否かと共に検出する。

短絡故障判定処理は、車両イグニション電源のオンオフに係らず所定周期で定期的に実行される。以下、短絡故障判定処理の詳細を、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。

＜短絡故障検出処理＞
Ｓ１００で制御部３０は、車内電圧印加回路４３から活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加を繰り替えしオンオフさせる。具体的には制御部３０は、パルス状の検出用信号を電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のベースへ繰り返し出力することにより、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせる。

Ｓ１１０で制御部３０は、判定信号出力回路４５から出力された判定信号の信号レベルを取得する。具体的には制御部３０は、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせている間に判定信号出力回路４５から出力された判定信号の信号レベルを取得する。

Ｓ１２０で制御部３０は、Ｓ１２０で取得した判定信号の信号レベルが、第１信号レベルと第２信号レベルとに繰り返し推移しているか否かを判定する。Ｓ１２０で肯定判定がなされると、処理はＳ１３０に進み、Ｓ１２０で否定判定がなされると、処理はＳ１４０に進む。

Ｓ１３０で制御部３０は、活性化ライン４１について地絡及び天絡の何れもが非発生である正常状態であり且つ車外装置２がコネクタ９０に非接続であると判定する。この場合、制御部３０は、インストルメントパネル等の表示部を用いて、活性化ライン４１の短絡故障が非発生であることを示す。例えば制御部３０は、活性化ライン４１の短絡故障の発生を示す故障情報を表示部に非表示とすることで正常状態を示す。そして、制御部３０は、外部用通信線６１を用いた通信の禁止を維持しつつ、本処理を終了する。

Ｓ１４０で制御部３０は、コネクタ９０に向けて、車外装置２に応答を要求する応答要求を送信する。具体的には制御部３０は、スイッチングハブ２０のポート２１からのフレーム送受信の遮断を解除して外部用通信線６１を用いた通信を許可する。そして制御部３０は、スイッチングハブ２０のポート２１からコネクタ９０に向けて、車外装置２に応答を要求する応答要求を含むフレームを送信する。

Ｓ１５０で制御部３０は、応答要求に対する車外装置２の応答をコネクタ９０を通じて受信したか否かを判定する。具体的には、Ｓ１５０で制御部３０は、応答要求を含むフレームを送信してから所定時間以内に、応答要求に対する応答を含む車外装置２からのフレームを、外部用通信線６１を通じて、ポート２１から受信したか否かを判定する。

Ｓ１５０で否定判定がなされると、処理はＳ１６０に進み、Ｓ１５０で肯定判定がなされると、処理はＳ１９０に進む。

Ｓ１６０で制御部３０は、Ｓ１２０で取得した判定信号の信号レベルが、第１信号レベルに維持されているか否かを判定する。Ｓ１６０で肯定判定がなされると、処理はＳ１７０に進む。Ｓ１６０で否定判定がなされると、処理はＳ１８０に進む。

Ｓ１７０で制御部３０は、活性化ライン４１の地絡が発生しており、且つ、車外装置２がコネクタ９０に非接続であると判定する。この場合、制御部３０は、インストルメントパネル等の表示部に活性化ライン４１の地絡発生を示す短絡故障情報を表示させて、本処理を終了する。なお、制御部３０は、表示部に短絡故障情報を表示させることに代えて又は加えて、短絡故障情報を車内の記憶装置に記憶してもよいし、車載無線機から車外の所定サーバ等に送信させてよい。

Ｓ１８０で制御部３０は、活性化ライン４１の天絡が発生しており、且つ、車外装置２がコネクタ９０に非接続であると判定する。この場合、制御部３０は、インストルメントパネル等の表示部に活性化ライン４１の天絡発生を示す短絡故障情報を表示させ、本処理を終了する。なお、制御部３０は、表示部に短絡故障情報を表示させることに代えて或いは加えて、短絡故障情報を車内の記憶装置に記憶してもよいし、車載無線機から車外の所定サーバ等に送信させてよい。

Ｓ１５０で肯定判定がなされた場合に実行されるＳ１９０で制御部３０は、Ｓ１２０で取得した判定信号の信号レベルが、第１信号レベルに維持されているか否かを判定する。Ｓ１９０で否定判定がなされると、処理はＳ２００に進む。Ｓ１９０で肯定判定がなされると、処理はＳ２１０に進む。

Ｓ２００で制御部３０は、活性化ライン４１の地絡が非発生であり、且つ車外装置２がコネクタ９０に接続中であると判定し、本処理を終了する。この場合、中継装置１０は、コネクタ９０に接続された車外装置２と、車外装置２の通信相手であるＥＣＵ８１、８２、８３と、の間の通信を、ＥＣＵ８１、８２、８３からの情報読み出し処理やプログラム書換処理等が完了するまで中継する。その後、制御部３０は、判定信号が第２信号レベルから第１信号レベルに変化したことに基づいて、車外装置２がコネクタ９０から取り外されたことを検出する。この検出に基づいて、制御部３０は、スイッチングハブ２０のポート２１からのフレーム送受信を遮断して外部用通信線６１を用いた通信を禁止する。なお、天絡の発生有無は、例えば、車外装置２がコネクタ９０から取り外された後に実行される次回以降の短絡故障検出処理において、Ｓ１５０において否定判定がなされることにより判定できる。

Ｓ２１０で制御部３０は、活性化ライン４１の地絡が発生しており、且つ車外装置２がコネクタ９０に接続中であると判定し、本処理を終了する。この場合も中継装置１０は、車外装置２と、車外装置２の通信相手であるＥＣＵ８１、８２、８３と、の間の通信を中継する。加えて中継装置１０は、地絡発生を示す故障情報を含むフレームを、車外装置２に送信してもよい。また、中継装置１０は、インストルメントパネル等の表示部に活性化ライン４１の地絡発生を示す短絡故障情報を表示させてよいし、短絡故障情報を車内の記憶装置に記憶してもよいし、車載無線機から車外の所定サーバ等に送信させてよい。

＜第１実施形態のまとめ＞
以上の構成の中継装置１０には、活性化ライン４１と判定信号出力回路４５とに加えて、判定信号出力回路４５の閾値電圧以上の車内電圧ＶＢ１を活性化ライン４１に印加可能な車内電圧印加回路４３を備えた接続検出回路４０が設けられている。

さらに中継装置１０の制御部３０は、車内電圧印加回路４３から活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加をオン及びオフさせる。制御部３０は、活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加をオンオフさせている間に判定信号出力回路４５から出力された判定信号の信号レベルが第１信号レベル及び第２信号レベルに推移しているか否かを判定する。制御部３０は、肯定判定をした場合、活性化ライン４１の地絡及び天絡の何れもが非発生であり且つコネクタ９０に車外装置２が非接続であると判定する。

これによれば、比較的な簡素な回路構成と制御とにより、活性化ライン４１について地絡も天絡も生じていない正常状態であり且つ車外装置２がコネクタ９０に非接続であることを検出可能になる。

また、制御部３０は、活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加をオンオフさせている間に出力された判定信号の信号レベルが第１信号レベルに維持されていると判定した場合、活性化ライン４１に地絡が発生していると判定する。

これによれば、比較的な簡素な回路構成と制御とにより、活性化ライン４１の地絡発生を検出可能となる。

また、制御部３０は、活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加をオンオフさせている間に出力された判定信号の信号レベルが第２信号レベルに維持されていると判定した場合、車外装置２に応答を要求する応答要求をコネクタ９０に向けて送信する。制御部３０は、応答要求に対する車外装置２から応答をコネクタ９０を通じて受信しなかった場合、活性化ライン４１に天絡が発生しており且つ車外装置２がコネクタ９０に非接続であると判定する。

これによれば、比較的な簡素な回路構成と制御とにより、活性化ライン４１の天絡発生を検出可能となる。

以上、一実施形態を例示したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

＜変形例１＞
実施形態の短絡故障判定処理は、コネクタ９０に対する車外装置２の接続が未検出である場合において車両イグニション電源のオンオフに係らず所定周期で制御部３０により実行された。

これに対して、図５に示す変形例の短絡故障判定処理は、コネクタ９０に対する車外装置２の接続が未検出である場合において車両イグニション電源のオンのときに所定周期で制御部３０により実行される。

変形例の短絡故障判定処理は、車両が移動中であることに基づいて車外装置２がコネクタ９０に接続されていないと推測される状況であることを確認して、これにより図３に示す第１状況ないし第６状況のうち現在の状況を第１状況ないし第３状況と絞り込む。この絞り込みの後で、判定信号の信号レベルに基づいて活性化ライン４１の地絡及び天絡の発生有無が判定される。

詳しくは図５に示すように、制御部３０は短絡故障判定処理を開始すると、Ｓ３００で車両が移動中であるか否かを判定する。Ｓ３００で肯定判定がなさせると、処理はＳ１００に進む。Ｓ３００で否定判定がなさせると、本処理は終了する。なお、車両が移動中であるか否かを判定は、車外装置２がコネクタ９０に接続されていないと推測される状況であるかを確認するために実行される。

Ｓ１００で制御部３０は、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフさせる。Ｓ１１０で制御部３０は、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を繰り返しオンオフされている間に判定信号出力回路４５から出力された判定信号の信号レベルを取得する。

Ｓ１２０で制御部３０は、Ｓ１２０で取得した判定信号の信号レベルが、繰り返し第１信号レベルと第２信号レベルとに推移しているか否かを判定する。Ｓ１２０で肯定判定がなされると、処理はＳ１３０に進む。Ｓ１２０で否定判定がなされると、処理はＳ１６０に進む。

Ｓ１３０で制御部３０は、活性化ライン４１について地絡及び天絡の何れもが非発生である正常状態であると判定して、本処理を終了する。

Ｓ１６０で制御部３０は、Ｓ１２０で取得した判定信号の信号レベルが第１信号レベルに維持されているか否かを判定する。Ｓ１６０で肯定判定がなされると、処理はＳ１７０に進み、活性化ライン４１の地絡が発生していると判定して本処理を終了する。一方、Ｓ１７０で否定判定がなされると、処理は直接Ｓ１８０に進み、活性化ライン４１の天絡が発生していると判定して本処理を終了する。

このように変形例の短絡故障判定処理では、コネクタ９０に車外装置２が接続されていないと推測される状況であることをＳ３００で確認する。これにより図３に示す第１状況ないし第６状況のうち現在の状況を第１状況ないし第３状況と絞り込むことできる。その上で、判定信号の信号レベルに基づいて活性化ライン４１の地絡及び天絡の発生有無が判定される。

よって、変形例１の構成によれば、比較的な簡素な回路構成と制御とにより、活性化ライン４１に地絡及び天絡の発生有無を検出することができる。

＜変形例２＞
実施形態では、車内電圧印加回路４３として、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１のオンオフにより活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加をオンオフさせる回路を示した。しかし、車内電圧印加回路４３は、活性化ライン４１への車内電圧ＶＢ１の印加をオンオフ可能ならば、電圧印加用スイッチ素子ＳＷ１を備えるものに限定されない。例えば、車内電圧印加回路４３は、制御部３０の制御の下で、活性化ライン４１にパルス電圧を出力するパルス発生回路を備えたものでもよい。

＜変形例３＞
実施形態では、判定信号出力回路４５として、活性化ライン４１の電圧に応じて電圧検出用スイッチ素子ＳＷ２がオンオフして、このオンオフに伴って変化するコレクタ側線４４の電圧が判定信号の信号レベルとして出力する回路を示した。しかし、判定信号出力回路４５は、活性化ライン４１の電圧に応じた信号レベルを有する判定信号を出力可能ならば、他の回路構成を備えてもよい。

＜変形例４＞
実施形態では、中継装置１０は、車外装置２とＥＣＵ８１、８２、８３との間で行わるイーサネット通信を中継した。しかし中継装置１０は、他の通信プロトコルに従った通信を中継する機能を備えてもよいし、異なる通信プロトコルのネットワーク間を接続して通信を中継するゲートウェイ機能をさらに備えてもよい。

１：車両用通信システム ２：車外装置 １０：中継装置 ２０：スイッチンハブ ３０：制御部 ４０：接続検出回路 ４１：活性化ライン ４３：車内電圧印加回路 ４５：判定信号出力回路 ８１：ＥＣＵ（車内装置） ８２：ＥＣＵ（車内装置） ８３：ＥＣＵ（車内装置） ９０：コネクタ ＶＢ０：車外電圧 ＶＢ１：車内電圧 Ｒ１：抵抗

Claims (3)

1. 車外装置（２）が着脱可能なコネクタ（９０）を備えた車両に設けられ、
   前記コネクタに前記車外装置が接続されたことの検出に基づいて、前記車外装置と、前記車外装置の通信相手である前記車両内の車内装置（８１、８２、８３）と、の間で行われる通信を中継する中継装置であって、
   前記コネクタに前記車外装置が接続されているときに前記車外装置から前記コネクタを通じて基準電圧よりも高電圧の車外電圧（ＶＢ０）が印加されるように構成された活性化ライン（４１）と、
   前記活性化ラインの電圧が閾値電圧未満のときに第１信号レベルの判定信号を出力し、前記活性化ラインの電圧が前記閾値電圧以上のときに第２信号レベルの判定信号を出力する判定信号出力回路（４５）であって、前記閾値電圧が前記基準電圧よりも高く且つ前記車外電圧以下である判定信号出力回路（４５）と、
   前記閾値電圧以上の車内電圧（ＶＢ１）を前記活性化ラインに印加可能な車内電圧印加回路（４３）と、
   前記活性化ラインと前記基準電圧との間に接続されており、前記車外電圧及び前記車内電圧の何れもが前記活性化ラインに印加されていないときに前記活性化ラインの電圧を前記基準電圧にさせる抵抗（Ｒ１）と、
   前記車内電圧印加回路から前記活性化ラインへの前記車内電圧の印加をオン及びオフさせると共に、前記判定信号出力回路から出力された前記判定信号を取得する制御部（３０）と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記車内電圧印加回路から前記活性化ラインへの前記車内電圧の印加をオン及びオフさせている間に前記判定信号出力回路から出力された前記判定信号の信号レベルが前記第１信号レベル及び前記第２信号レベルに推移していると判定した場合、
   前記閾値電圧未満の電圧を有する部位に前記活性化ラインが短絡する基準電圧側短絡及び前記閾値電圧以上の電圧を有する部位に前記活性化ラインが短絡する高電圧側短絡の何れもが非発生であり且つ前記車外装置が前記コネクタに非接続であると判定する、中継装置。
2. 前記制御部は、
   前記車内電圧印加回路から前記活性化ラインへの前記車内電圧の印加をオン及びオフさせている間に前記判定信号出力回路から出力された前記判定信号の信号レベルが前記第１信号レベルに維持されていると判定した場合、
   前記活性化ラインに前記基準電圧側短絡が発生していると判定する、請求項１に記載の中継装置。
3. 前記制御部は、
   前記車内電圧印加回路から前記活性化ラインへの前記車内電圧の印加をオン及びオフさせている間に前記判定信号出力回路から出力された前記判定信号の信号レベルが前記第２信号レベルに維持されていると判定した場合、
   前記車外装置に応答を要求する応答要求を前記コネクタに向けて送信し、
   前記応答要求に対する前記車外装置から応答を前記コネクタを通じて受信しなかった場合、
   前記活性化ラインに前記高電圧側短絡が発生しており且つ前記車外装置が前記コネクタに非接続であると判定する、請求項１又は２記載の中継装置。

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