(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給するための電力線を用い、当該電力線の電圧を通信信号で変調することによって通信を行う電力線通信装置において、
前記電力線の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電力線の電圧を前記通信信号で変調すると閾値電圧を下回るか否かを予測する電圧予測手段と、
前記電圧予測手段によって閾値電圧を下回ると予測された場合に、前記電力線の電圧を上昇させる変調のみを許可する変調制御手段と、を備え、
前記変調制御手段は、前記電圧予測手段によって閾値電圧を下回ると予測された場合に、前記電力線の電圧を上昇させる変調の状態を保持する、電力線通信装置。
【請求項２】
他の電力線通信装置における変調制御手段によって、前記電力線の電圧を上昇させる変調の状態が保持された場合に、通信不能と判定する通信状態判定手段を更に備える、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項３】
前記通信状態判定手段は、前記電力線の電圧を上昇させる変調の状態が保持された通信信号を、前記電力線の電圧を低下させる変調を含む通信信号より優先して判定する、請求項２に記載の電力線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給電力が変動する電力線を用いた電力線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力線を用いた電力線通信が広く知られており、車両内の複数の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unitという。）間の情報伝達においても、ＬＡＮ回線等の通信専用回線を用いる通信に代えて電力線通信を用いることが考案されている。例えば、特許文献１には、車両内における複数のＥＣＵ、例えば、エンジン、トランスミッション、パワーウィンドー、ランプ、ドアミラーなどを制御するＥＣＵ間で送受信する信号を、これらのＥＣＵに電力を供給する電力線に重畳して、ＥＣＵ間の通信を行う電力線通信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２０７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両に搭載されるバッテリのように、供給電力が変動する電力源を用いる電力線通信装置では、電力線の電圧が通信装置自身や周辺装置の最低動作電圧付近まで低下する状態がある。このような状態で通信信号を重畳すると、通信信号の内容により電力線の電圧が通信装置自身や周辺装置の最低動作電圧を下回ることがあり、これらの装置を停止させるなどの装置の動作を阻害することがある。
【０００５】
そこで、本発明は、電力線の電力で動作する装置の動作を通信信号によって阻害することを防止することが可能な電力線通信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力線通信装置は、電力を供給するための電力線を用い、当該電力線の電圧を通信信号で変調することによって通信を行う電力線通信装置において、電力線の電圧を検出する電圧検出手段と、電力線の電圧を通信信号で変調すると閾値電圧を下回るか否かを予測する電圧予測手段と、電圧予測手段によって閾値電圧を下回ると予測された場合に、電力線の電圧を上昇させる変調のみを許可する変調制御手段とを備える。
【０００７】
この電力線通信装置によれば、電力線の電圧を通信信号で変調すると閾値電圧を下回る場合に、電力線の電圧を上昇させる変調のみを許可するので、例えば、電力線の電力で動作する装置の最低動作電圧を通信信号によって下回ることを回避することができ、これらの装置が停止してしまうなどの装置の動作を通信信号によって阻害することを防止することができる。
【０００８】
上記した変調制御手段は、電圧予測手段によって閾値電圧を下回ると予測された場合に、電力線の電圧を上昇させる変調の状態を保持することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、電力線の電圧が低下して本来の通信信号を送信できていない自身による通信不能状態を、電力線の電力で動作する装置の動作を阻害することなく、通信相手側の電力線通信装置が判別し易くすることができる。
【００１０】
上記した電力線通信装置は、他の電力線通信装置における変調制御手段によって、電力線の電圧を上昇させる変調の状態が保持された場合に、通信不能と判定する通信状態判定手段を更に備えることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、電力線の電圧が低下して本来の通信信号を送信できていない通信相手側の電力線通信装置による通信不能状態を、電力線の電力で動作する装置の動作を阻害することなく、判定することができる。
【００１２】
上記した通信状態判定手段は、電力線の電圧を上昇させる変調の状態が保持された通信信号を、電力線の電圧を低下させる変調を含む通信信号より優先して判定することが好ましい。
【００１３】
これによれば、他の電力線通信装置が複数存在し、電力線の電圧を上昇させる変調の状態が保持された通信不能状態の通信信号と、電力線の電圧を低下させる変調を含む正常な通信信号とを複数の他の電力線通信装置から受信した場合でも、通信不能状態を優先して判定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電力線通信装置において、電力線の電力で動作する装置の動作を通信信号によって阻害することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る電力線通信装置、及び、それを用いた本実施形態に係る電力線通信システムの構成を示す図である。
【図２】通信信号で変調した場合の電力線の電圧波形の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の電力線通信装置の各状態おいて各イベントが発生したときの動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る電力線通信装置、及び、それを用いた本実施形態に係る電力線通信システムの構成を示す図である。図１には、車両内の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unitという。）であって、メイン制御ＥＣＵと、エンジン、トランスミッション、パワーウィンドー、ランプ、ドアミラーなどを制御するサブ制御ＥＣＵのうちの例えば３つのサブ制御ＥＣＵとの間の電力線通信システム１を例示する。この電力線通信システム１は、メイン制御ＥＣＵにおいて通信制御を司る電力線通信装置（ノード）１００と、３つのサブ制御ＥＣＵそれぞれにおいて通信制御を司る他の電力線通信装置（他ノード）１００Ａ〜１００Ｃと、メイン制御ＥＣＵ及びサブ制御ＥＣＵや車両内の他の周辺装置にバッテリ２の電力を供給する電力線Ｌとから構成されている。なお、電力線通信装置１００と他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃとは同一の構成を備えていることとし、以下では、電力線通信装置１００についてのみ説明する。
【００１８】
電力線通信装置１００は、メイン制御ＥＣＵにおける通信制御を司る通信制御ＥＣＵ１０とＰＬＣコーデック２０とを備えている。
【００１９】
ＥＣＵ１０は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（ReadOnly Memory）、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成されている。このような構成により、ＥＣＵ１０には、信号処理部１１と、電圧検出部１２と、電圧予測部１３と、変調制御部１４と、通信状態判定部１５とが構築されている。
【００２０】
信号処理部１１は、送信する情報に応じて通信信号Ｖｍを生成し、ＰＬＣコーデック２０へ送信する。また、信号処理部１１は、他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃから受信し、ＰＬＣコーデック２０によって復調された通信信号を解析し、各種処理を行う。
【００２１】
電圧検出部１２は、電力線Ｌの電圧Ｖｐを検出する。例えば、電圧検出部１２は、ＡＤ変換部を備えており、電力線Ｌの電圧Ｖｐをアナログ−ディジタル変換してディジタル的に検出する。
【００２２】
電圧予測部１３は、電圧検出部１２によって検出した電力線Ｌの電圧Ｖｐを、信号処理部１１によって生成した通信信号Ｖｍで変調すると、閾値電圧Ｖｔｈを下回るか否かの予測を行う（図２（ａ））。ここで、閾値電圧Ｖｔｈは、電力線Ｌからの電力で動作する装置のうち最も低い最低動作電圧に予め設定される。
【００２３】
変調制御部１４は、電圧予測部１３によって閾値電圧Ｖｔｈを下回ると予測された場合に、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調のみを許可し、この変調状態を保持するようにＰＬＣコーデック２０へ指令を行う。具体的には、変調制御部１４は、通信信号Ｖｍの振幅の上方向半分の変調のみを許可し、この変調状態を保持する制御信号ＶｃをＰＬＣコーデック２０へ送信する（図２（ｂ））。
【００２４】
通信状態判定部１５は、他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃから受信し、ＰＬＣコーデック２０によって復調された通信信号が、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させた変調の状態が保持されたときに（例えば、図２（ｂ）の状態）、通信不能と判定する。また、通信状態判定部１５は、複数の他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃから、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調の状態が保持された通信信号と、電力線Ｌの電圧Ｖｐを低下させる変調を含む正常な通信信号とを同時に受信した場合、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調の状態が保持された通信信号を正常な通信信号より優先して判定する。
【００２５】
ＰＬＣコーデック２０は、電力線Ｌの電圧Ｖｐを通信信号Ｖｍで変調／符号化して送信する。この変調処理の際、変調制御部１４から制御信号Ｖｃを受けた場合には、ＰＬＣコーデック２０は、図２（ｂ）に示すように、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調のみ、すなわち、通信信号Ｖｍの振幅の上方向半分の変調のみを行い、この変調状態を保持する。また、ＰＬＣコーデック２０は、他の電力線通信装置１００Ａから受信した通信信号を復調／復号する。
【００２６】
なお、電力線通信の際の基準電位は、例えば、車両のボディアースとする。
【００２７】
次に、本実施形態の電力線通信装置１００の動作について説明する。図３は、本実施形態の電力線通信装置１００の各状態おいて各イベントが発生したときの動作の一例を示す図である。各イベントに対して、上段が電力線通信装置１００の動作（アクション）であり、下段がその動作後に戻る状態である。また、その状態でそのイベントの発生がありえない欄には「×」印を、その状態でそのイベントが発生しても応答しない（無視）欄には「−」印を付している。
（１）全他ノードからスリープ許可フレーム受信
【００２８】
他ノード全て、すなわち、他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃからスリープ許可フレームを受信すると、電力線通信装置１００ではスリープ許可フレーム受信イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がスリープ待ち状態である場合にはスリープ状態になる。
（２）ノードウェイク要因無し通知
【００２９】
ノードウェイク要因が無い旨の通知、すなわち、スリープが可能である旨の通知を受信すると、電力線通信装置１００ではノードウェイク要因無し通知イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がスリープ状態である場合には省電力モードになる。一方、電力線通信装置１００が送受信状態である場合にはスリープ待ち状態となる。
（３）ノードウェイク要因有り通知
【００３０】
ノードウェイク要因が有る旨の通知、すなわち、ウェイクアップが必要である旨の通知を受信すると、電力線通信装置１００ではノードウェイク要因有り通知イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がスリープ状態である場合には起動してフレーム送信を行い、その後送受信状態となる。一方、電力線通信装置１００がスリープ待ち状態である場合にはフレーム送信を行い、その後送受信状態となる。
（４）ウェイクアップ要求フレーム受信
【００３１】
ウェイクアップ要求フレームを受信すると、電力線通信装置１００ではウェイクアップ要求フレーム受信イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がスリープ状態である場合には起動し、その後送受信状態となる。一方、電力線通信装置１００がスリープ待ち状態である場合には送受信状態となる。
（５）受信異常検知
【００３２】
一定期間受信フレームが無く、受信異常状態を検知すると、電力線通信装置１００では受信異常検知イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がスリープ待ち状態又は送受信状態である場合には異常状況を記憶し、その後送信停止状態となる。
（６）送信異常検知（後述の（９）本発明に係る低電圧検知による送信異常検知を除く）
【００３３】
ノード、すなわち、電力線通信装置１００の送信フレームが異常であることを検知すると、電力線通信装置１００では送信異常検知イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００が送受信状態である場合には異常状況を記憶する。
【００３４】
ここで、車両に搭載されるバッテリのように、供給電力が変動する電力源を用いる電力線通信装置では、電力線の電圧が通信装置自身や周辺装置の最低動作電圧付近まで低下する状態がある。このような状態で通信信号を重畳すると、通信信号の内容により電力線の電圧が通信装置自身や周辺装置の最低動作電圧を下回ることがあり（図２（ａ））、これらの装置を異常停止させることがある。通信装置では、事前に異常原因を把握し、異常停止を回避して正常に停止することが望まれる（フェールセーフ）。そこで、本実施形態の電力線通信装置１００では、上記問題点に関し、以下の動作を行う。
（７）通常電圧検知
【００３５】
電圧検出部１２及び電圧予測部１３によって電力線Ｌの電圧Ｖｐを通信信号Ｖｍで変調すると［閾値電圧（電力線Ｌからの電力で動作する装置のうち最も低い最低動作電圧）Ｖｔｈ＋通信信号の振幅の半分（下方向変調）Ｖｍ／２］≦［電力線の電圧Ｖｐ］であることを検出及び予測すると、電力線通信装置１００では通常電圧検知イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がＥＣＵ停止状態又は送信停止状態である場合には送受信状態となる。
（８）低電圧検知
【００３６】
電圧検出部１２及び電圧予測部１３によって電力線Ｌの電圧Ｖｐを通信信号Ｖｍで変調すると［電力線の電圧Ｖｐ］≦［閾値電圧Ｖｔｈ］であることを検出及び予測すると、電力線通信装置１００では低電圧検知イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００がＥＣＵ停止状態である場合にはリセットを行う。一方、電力線通信装置１００が送信停止状態、スリーブ待ち状態、又は、送受信状態である場合にはリセットを行い、その後ＥＣＵ停止状態となる。
（９）本発明に係る低電圧検知
【００３７】
電圧検出部１２及び電圧予測部１３によって［閾値電圧Ｖｔｈ］＜［電力線の電圧Ｖｐ］＜［閾値電圧Ｖｔｈ＋通信信号の振幅の半分Ｖｍ／２］であることを検出及び予測すると、電力線通信装置１００では本発明に係る低電圧検知イベントが発生すると共に、変調制御部１４によって制御信号ＶｃをＰＬＣコーデック２０へ送信する。このとき、電力線通信装置１００がＥＣＵ停止状態である場合には送信停止を行い、その後送信停止状態となる。一方、電力線通信装置１００がスリーブ待ち状態又は送受信状態である場合には、図２（ｂ）に示すように、ＰＬＣコーデック２０によって電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調のみ、すなわち、通信信号Ｖｍの振幅の上方向半分の変調のみを行い、この変調状態を保持するドミナント送信を行い、その後送信停止状態となる。すると、他の電力線通信装置１００では、後述する（１０）連続ドミナント検出が行われ、事前に低電圧による通信異常を把握し、低電圧による通信異常のための適切な処理が行われることとなる（フェールセーフ）。
（１０）連続ドミナント検出
【００３８】
他ノード、すなわち、他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃから通信異常通知、すなわち、上記したドミナント送信を受信すると、通信状態判定部１５によって通信不能と判定し、電力線通信装置１００では連続ドミナント検出イベントが発生する。このとき、電力線通信装置１００が送信停止状態である場合には異常状況を記憶する。一方、電力線通信装置１００がスリーブ待ち状態又は送受信状態である場合には異常状況を記憶し、その後送信停止状態となる。
なお、電力線通信装置１００では、複数の他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃから、上記したドミナント送信と正常な通信信号とを同時に受信した場合、通信状態判定部１５によってドミナント送信による通信不能の判定が優先される。すなわち、通信状態判定部１５では、電力線Ｌの電圧Ｖｐを低下させる変調を含む正常な通信信号より、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調の状態が保持されたドミナント送信時の通信信号の判定を優先する。
【００３９】
このように、本実施形態の電力線通信装置１００によれば、電力線Ｌの電圧Ｖｐを通信信号Ｖｍで変調すると閾値電圧Ｖｔｈを下回る場合に、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調のみを許可するので、例えば、電力線Ｌの電力で動作する装置の最低動作電圧Ｖｔｈを通信信号Ｖｍによって下回ることを回避することができ、これらの装置が停止してしまうなどの装置の動作を通信信号Ｖｍによって阻害することを防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態の電力線通信装置１００によれば、電力線Ｌの電圧Ｖｐを通信信号Ｖｍで変調すると閾値電圧Ｖｔｈを下回る場合に、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調の状態を保持するので、電力線Ｌの電圧Ｖｐが低下して本来の通信信号を送信できていない自身による通信不能状態を、電力線Ｌの電力で動作する装置の動作を阻害することなく、通信相手側の他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃが判別し易くすることができる。
【００４１】
また、本実施形態の電力線通信装置１００によれば、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調の状態が保持された場合に、通信不能と判定するので、電力線Ｌの電圧Ｖｐが低下して本来の通信信号を送信できていない通信相手側の他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃによる通信不能状態を、電力線Ｌの電力で動作する装置の動作を阻害することなく、判定することができる。
【００４２】
また、本実施形態の電力線通信装置１００によれば、他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃが複数存在し、電力線Ｌの電圧Ｖｐを上昇させる変調の状態が保持された通信不能状態の通信信号と、電力線Ｌの電圧Ｖｐを低下させる変調を含む正常な通信信号とを複数の他の電力線通信装置１００Ａ〜１００Ｃから受信した場合でも、通信不能状態を優先して判定することができる。
【００４３】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、車両内における複数のＥＣＵ間で情報伝達を行う電力線通信のための電力線通信装置を例示したが、本発明の思想は、異なる車両間で情報電圧を行う電力線通信のための電力線通信装置にも適用可能である。異なる車両間の電力線通信は、例えば、電気自動車等のバッテリを充電する際に複数の車両が電力線で接続されるときなどに実現される。
【符号の説明】
【００４４】
１…電力線通信システム、２…バッテリ、１０…通信制御ＥＣＵ、１１…信号処理部、１２…電圧検出部（電圧検出手段）、１３…電圧予測部（電圧予測手段）、１４…変調制御部（変調制御手段）、１５…通信状態判定部（通信状態判定手段）、２０…ＰＣＬコーデック、１００…電力線通信装置、１００Ａ〜１００Ｃ…他の電力線通信装置、Ｌ…電力線、Ｖｐ…電力線の電圧、Ｖｍ…通信信号、Ｖｃ…制御信号、Ｖｔｈ…閾値電圧。
【図１】
0005482392.tif 000002
【図２】
0005482392.tif 000003
【図３】
0005482392.tif 000004