(57)【要約】  電力線通信装置は、アクチュエータ制御回路および駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、通信ブロックを有する。アクチュエータ制御回路は、アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、制御パルスの遷移タイミングを制御する。駆動回路は、遷移タイミングを制御された制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給されるアクチュエータの駆動電流を制御する。通信ブロックは、通信クロックを生成し、通信サイクル内に設定した、動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、電力線に流れる電流を変調する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、前記制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、前記遷移タイミングを制御された前記制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給される前記アクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、
前記通信クロックを生成し、前記通信サイクル内に設定した、前記動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、前記電力線に流れる電流を変調する通信ブロックを有することを特徴とする電力線通信装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ制御回路は、前記制御パルスの前記遷移タイミングを制御する動作タイミング制御回路を含むことを特徴とする請求項１記載の電力線通信装置。
【請求項３】
前記通信ブロックによる前記電力線に流れる電流の変調は、所定の基準電流に対して前記電流を遷移させることを特徴とする請求項２記載の電力線通信装置。
【請求項４】
前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移は、前記データが１のとき立ち上り遷移であり、前記データが０のとき立ち下り遷移であることを特徴とする請求項３記載の電力線通信装置。
【請求項５】
前記通信ブロックに前記電力線を介して接続し、前記電力線に流れる、前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移を検出し、検出した前記遷移の方向に基づいて前記データの符号を識別する電流復調回路を有することを特徴とする請求項４記載の電力線通信装置。
【請求項６】
前記通信ブロックは、前記電力線にリンギング防止用直列回路を接続することを特徴とする請求項１記載の電力線通信装置。
【請求項７】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からアクチュエータを制御するための制御指令を送信し、前記アクチュエータの制御状態情報のデータを受信する第１の通信ブロック、
前記制御指令に対応した、前記アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、前記制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、前記遷移タイミングを制御された前記制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給される前記アクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、
前記第１の通信ブロックと前記電力線を介して接続し、前記通信クロックを生成し、前記通信サイクル内に設定した、前記動作期間とは異なる信号送信期間に、前記第１の通信ブロックへ送信する前記データに応じて、前記電力線に流れる電流を変調する第２の通信ブロックを有することを特徴とする電子制御装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ制御回路は、前記制御パルスの前記遷移タイミングを制御する動作タイミング制御回路を含むことを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
【請求項９】
前記第２の通信ブロックによる前記電力線に流れる電流の変調は、所定の基準電流に対して前記電流を遷移させることを特徴とする請求項８記載の電子制御装置。
【請求項１０】
前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移は、前記データの符号が１のとき立ち上り遷移であり、前記データの符号が０のとき立ち下り遷移であることを特徴とする請求項９記載の電子制御装置。
【請求項１１】
前記第１の通信ブロックは、前記電力線に流れる、前記所定の基準電流に対する前記電流の遷移を検出し、検出した前記遷移の方向に基づいて前記データの符号を識別する電流復調回路を有することを特徴とする請求項１０記載の電子制御装置。
【請求項１２】
前記第１の通信ブロックは、前記制御指令を電圧変調し、前記電力線を介して送信することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
【請求項１３】
前記第２の通信ブロックは、前記電力線にリンギング防止用直列回路を接続することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
【請求項１４】
センサからのセンサデータを前記第２の通信ブロックへ出力する検出ブロックを有し、
前記第２の通信ブロックは、前記信号送信期間に、前記第１の通信ブロックへ送信する前記センサデータに応じて、前記電力線に流れる電流を変調することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
【請求項１５】
前記ＥＣＵ、前記第１の通信ブロック及び前記第２の通信ブロックを有する複数の構成を、前記電力線を介して前記直流電源に接続することを特徴とする請求項７記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源の電力線を用いた電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車では、電子制御装置（ECU: Electronic Control Unit）による車両制御の高精度化と高機能化に伴って、様々な車両情報（車両の周辺情報を含む）の取得と車両各部の制御のために数多くのセンサやアクチュエータが設けられ、これらとECUとの通信線の本数が著しく増加してきた。このため、通信線として直流電源の電力線を用いた電力線通信装置の適用が特許文献１に開示されている。特許文献１は、電力線の使用に通信フェーズと給電フェーズとを設け、フェーズごとに電力線を通信および給電のいずれか一方に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-306209号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、電力線の使用に通信フェーズと給電フェーズとを設け、通信が給電の影響を受けないようにしている。しかし、アクチュエータの駆動に用いられる直流電源からの給電をフェーズ対応に断続することが許容されないことがある。たとえば、PWM（Pulse Width Modulation）制御されるソレノイドコイルやモータをアクチュエータとして用いる場合、直流電源からの給電を断続できない。給電を断続すると、アクチュエータの所望の制御を実現できない。PWM制御されるアクチュエータの場合、アクチュエータには所望の駆動電流としてPWM制御された電流の平均電流が供給される必要があるが、給電の断続によって所望の駆動電流に制御することが困難になる。【０００５】
一方、電力線の電流は、アクチュエータを駆動する電流の変化の影響を受けて変動するので、その変動が電力線を用いた通信に，たとえばエラーを発生させるという影響を与える。【０００６】
そこで、直流電源からの電力線への給電をフェーズ対応に断続できない状況において、すなわち給電を継続している電力線を用いた通信の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示する電力線通信装置は、アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、遷移タイミングを制御された制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給されるアクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、通信クロックを生成し、通信サイクル内に設定した、動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、電力線に流れる電流を変調する通信ブロックを有する。【０００８】
また、上記の電力線通信装置を備えた電子制御装置が開示される。
【発明の効果】
【０００９】
開示する電力線通信装置または電子制御装置によれば、直流電源からの電力線への給電をフェーズ対応に断続できない状況（給電を継続）において、電力線を用いた通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。
【図２】動作タイミング制御回路の制御動作を表す図である。
【図３】電流変調回路の動作を表す電流波形図である。
【図４】受信識別回路による符号を識別する識別方法を示す図である。
【図５】実施例2の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。
【図６】アクチュエータ制御回路の構成例である。
【図７】動作タイミング制御回路の構成例である。
【図８】動作タイミング制御回路の動作を表すタイミングチャートである。
【図９Ａ】駆動電流遷移時刻検出回路の具体例である。
【図９Ｂ】駆動電流遷移時刻検出回路の動作を表すタイミングチャートの一例である。
【図１０Ａ】タイミング制御回路の具体例である。
【図１０Ｂ】タイミング制御回路の動作を表すタイミングチャートの一例である。
【図１１Ａ】タイミング制御回路の他の具体例である。
【図１１Ｂ】他のタイミング制御回路の動作を表すタイミングチャートの一例である。
【図１２】電流復調回路の具体例である。
【図１３】受信識別回路の動作を表すタイミングチャートである。
【図１４】制御局通信ブロック2と通信機能を備えたアクチュエータとの通信を概観したタイミングチャートである。
【図１５】実施例3の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。
【図１６】実施例4の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。
【図１７】複数のECUが電源にバス接続した電子制御装置の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態として、いくつかの実施例を通して、電力線通信装置、および電力線通信装置を備えた電子制御装置を開示する。電力線通信装置は、アクチュエータを制御する制御パルスを生成し、通信クロックによる通信サイクル内に設定した動作期間に、制御パルスの遷移タイミングを制御するアクチュエータ制御回路、および、遷移タイミングを制御された制御パルスに基づいて、直流電源から電力線を通して供給されるアクチュエータの駆動電流を制御する駆動回路を含む駆動ブロック、並びに、通信クロックを生成し、通信サイクル内に設定した、動作期間とは異なる信号送信期間に、送信するデータに応じて、電力線に流れる電流を変調する通信ブロックを有する。
【００１２】
このような構成により、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。
【００１３】
なお、実施形態の説明に、ある回路が他の回路を含むような入れ子構成に伴う用語の煩雑性を少しでも避けるために、ブロックという用語を用いるが、その使用に大意はない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。電子制御装置は、ECU（Electronic Control Unit）1、制御局通信ブロック2、通信機能を備えたアクチュエータ3、電力線バス4、および電源（直流電源）5を有する。ECU1とアクチュエータ3は、制御局通信ブロック2と通信機能を備えたアクチュエータ3の通信ブロック31による電力線通信装置を介して通信する。【００１５】
制御局通信ブロック2は、通信論理回路23、電圧変調回路21、および電流復調回路22を有し、各回路はECU1からの通信クロックCKに基づいて動作する。通信論理回路23は、ECU1とのインタフェースをとり、アクチュエータ3との通信データの符号化/復号化や通信エラーを検出する。通信論理回路23は、ECU1からの送信データ（アクチュエータを制御するための制御指令のデータなど）を電圧変調回路21の入力データDosとして出力する。電圧変調回路21は、入力データDosを電圧信号に変換して電力線バス4に重畳させる。電圧信号を電力線バス4に重畳させることが、通信ブロック31へ送信することになる。【００１６】
電流復調回路22は、電流検出回路221および受信識別回路222を有する。電流検出回路221は、電力線バス4に流れる電流を検出し、検出した電流を電圧信号に変換する。受信識別回路222は、電流検出器回路221が出力する電圧信号から受信データDirを識別し、識別した受信データを通信論理回路23へ出力する。【００１７】
なお、図示を省略するが、ECU1とアクチュエータ3との通信は、ECU1からアクチュエータ3へのメッセージ（送信データ）に対してアクチュエータ3が応答するメッセージ応答形態の場合は、ECU1がメッセージを送信している間はアクチュエータ3から応答がないので、その間は電流検出器回路221が動作しないようにECU1が制御することが望ましい。【００１８】
通信機能を備えたアクチュエータ3は、通信ブロック31、駆動ブロック32、およびアクチュエータ33を有する。通信ブロック31は、駆動ブロック32からECU1に向けた送信データを電流信号に変換する（送信データに応じて電力線バス4に流れる電流Ibusを変調する）電流変調回路311、電力線バス4の電圧信号からデータRdを復調する電圧復調回路312、および制御局通信ブロック2との通信の制御や通信クロックCKAを生成する通信制御回路313を有する。駆動ブロック32は、アクチュエータ33の動作を制御するアクチュエータ制御回路321、およびアクチュエータ33を駆動する駆動回路322を有する。アクチュエータ制御回路321は、その動作が通信制御回路313の通信クロックCKAに同期した、制御回路3211、および動作タイミング制御回路3212を有する。アクチュエータ33は、その動作が通信クロックCKAに同期したアクチュエータ制御回路321で制御された駆動回路322によって駆動制御される。【００１９】
通信機能を備えたアクチュエータ3から制御局通信ブロック2への電流通信について説明する。【００２０】
図2は、動作タイミング制御回路3212の制御動作を表す図である。動作タイミング制御回路3212は、駆動電流Idrvの遷移タイミング（駆動回路322への駆動電流Idrvのオフ（Low）からオン（High）への立上り、またはオンからオフへの立下りの遷移タイミング）が通信サイクル（通信制御回路313による通信クロックCKAの１周期）内に設けた（1）信号送信期間内にある場合には、遷移タイミングを信号送信期間の前後に設けた（2）遷移動作期間（図中、動作期間）に移動させる。このタイミング制御によって電力線バス電流Ibusは、通信サイクルの（1）信号送信期間内では駆動電流の遷移が生じないために、電流変動が発生しない。【００２１】
なお、図2では、駆動電流Idrvの立上りのタイミングを時間的に前にずらすように表しているが、後述するように、信号送信期間に対して相対的に前にずらすように制御する。また、駆動電流Idrvの遷移タイミングを信号送信期間未満の粒度でずらすことによって、アクチュエータ33を制御する電流（駆動電流Idrvの平均電流）が変動するが、駆動電流Idrvが変化する周波数と通信周波数とは、一般に3〜4桁異なるので、その変動は無視できる。【００２２】
図3は、電流変調回路311の動作を表す電流波形図である。電流変調回路311による変調は、送信データの符号に応じて、所定の基準電流に対して電流の遷移方向を変える。具体的には、電流変調回路311は、信号送信期間内で、アクチュエータ制御回路321から通信制御回路313を介したデータDSAの符号が「1」のとき、送信電流波形が所定の基準電流に対して正側の遷移（＋ΔIp）が生じ、データDSAの符号が「0」のとき、送信電流波形が所定の基準電流に対して負側の遷移（−ΔIp）が生じる送信電流波形を生成し、この送信電流波形を電力線バス電流Ibusに重畳させる。【００２３】
制御局通信ブロック2は、電流検出回路221が電力線バス4の電流Ibusを検出し、電力線バス電流の波形（所定の基準電流に対して正側または負側に遷移している電流波形）に相似な電圧波形に変換する。したがって、電流検出回路221の出力波形も、図3に示す電流波形のような電圧波形となる。【００２４】
図4は、受信識別回路222による、電流検出回路221の出力波形から符号を識別する識別方法を示す図である。受信識別回路222は、信号送信期間内で受信電圧波形（電流検出回路221の出力波形）が遷移する方向が、所定の基準電圧に対して正側への遷移（ΔVp>0）の場合には「1」、所定の基準電圧に対して負側への遷移（ΔVp<0）の場合には「0」と受信データDirの符号を識別する。なお、受信識別回路222から見ると、信号送信期間は信号受信期間と言えるが、ここでは用語を統一して用いる。【００２５】
本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、アクチュエータ33の駆動電流Idrvの遷移タイミングを通信サイクルの中に設けた動作期間に移動させることで、信号送信期間におけるアクチュエータ33の駆動制御による電流変動を防ぐことが可能となる。この結果、通信機能を備えたアクチュエータ3と制御局通信ブロック2とによる電力線通信装置における電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
【実施例２】
【００２６】
図5は、本実施例の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例である。ただし、ECU1および電源5の図示を省略してある。本実施例は、実施例1のアクチュエータ33にソレノイドコイルを適用した電子制御装置である。駆動回路322は２つのスイッチSW1およびSW2を有する。これら２つのスイッチは、動作タイミング制御回路3212からの動作タイミング信号OPdrvによって相補動作し、スイッチSW1がオンのときスイッチSW2がオフし、スイッチSW1がオフのときスイッチSW2がオンする。ソレノイドコイル33を流れる駆動電流Idrvの平均電流は、スイッチSW1のオン/オフの周期に対する、スイッチSW1がオンする時間幅、つまりスイッチSW1をオンする動作タイミング信号OPdrvのパルス幅で制御される。すなわち、駆動電流Idrvは、動作タイミング信号OPdrvによってPWM（pulse width modulation）制御される。スイッチSW1をオンする動作タイミング信号OPdrvは、実施例１で説明したように、アクチュエータ制御回路321の制御回路3211で生成される制御パルス（OP）の遷移タイミングが通信サイクル内の動作期間に制御される。【００２７】
制御パルス（OP）の周波数は、数100Hz（スイッチSW1のオン/オフの切り替え周波数）である。したがって、ソレノイドコイル33の駆動電流Idrvは数100Hzで変動する。一方、ECU1と通信機能を備えたアクチュエータ3の間の通信には、数100kHzから数MHzの通信周波数（通信クロックCK、CKA）が用いられる。このように、制御パルス（OP）の周波数と通信周波数とは3〜4桁異なる。したがって、制御パルス（OP）の遷移タイミングの通信サイクル内の動作期間への制御に伴う駆動電流Idrvの平均電流の変動は無視できる。【００２８】
図6は、制御パルスOPの出力に注目したアクチュエータ制御回路321の構成例である。アクチュエータ制御回路321は、制御回路3211および動作タイミング制御回路3212を有する。制御回路3211は、ECU1からの指令値（制御指令）に対応した設定電流値を格納する電流設定回路32111、ソレノイドコイル33に流れる電流値をモニタする電流モニタ回路32115、設定電流値と電流モニタ回路32115がモニタしたソレノイドコイル33に流れる電流値（電流モニタ結果）との差分を出力する差分回路32112、PWM制御パルスを生成する三角波生成回路32114、および差分回路32113を有する。制御回路3211は、差分回路32112の差分出力に対応したパルス幅の制御パルスOPを出力し、設定電流値と電流モニタ結果が一致するように制御する。すなわち、設定電流値とソレノイドコイル33の電流値とが一致しているとき、制御回路3211は所定のパルス幅の制御パルスOPを出力し、設定電流値の方が大きいとき、制御回路3211は所定よりも大のパルス幅の制御パルスOPを出力する。【００２９】
一方、図示を省略しているが、制御回路3211は、送信データを制御局通信ブロック2に向けて送信する。送信データは、アクチュエータ33の制御状態データであり、たとえば電流モニタ結果である。送信データは、通信クロックCKAに同期して制御回路3211から通信制御回路313に出力される。【００３０】
図7は、動作タイミング制御回路3212の構成例である。図8は、動作タイミング制御回路3212の動作を表すタイミングチャートである。動作タイミング制御回路3212は、タイミング制御回路32121と駆動電流遷移時刻検出回路32122を有する。タイミング制御回路32121は、制御回路3211からの制御パルスOPと駆動電流遷移時刻検出回路32122からのタイミング制御信号a、b、cを入力し、動作タイミング信号Opdrvを出力する。駆動電流遷移時刻検出回路32122は、制御パルスOPと通信クロックCKAを入力し、タイミング制御信号a、b、cをタイミング制御回路32121へ出力する。【００３１】
図8は、動作タイミング制御回路3212の動作を表すタイミングチャートである。駆動電流遷移時刻検出回路32122は、通信クロックCKAを基本クロックCKA（φ0）とし、CKAからφ1（たとえば、60°）遅れのクロックCK1、CKAからφ2（たとえば、120°）遅れのクロックCK2、およびCKAからφ3（たとえば、240°）遅れのクロックCK3を用いる。CK1〜CK3の各クロックは通信クロックCKAから、後述するように、駆動電流遷移時刻検出回路32122で生成される。【００３２】
通信クロックCKAの１周期を、前述のように通信サイクルと呼ぶ。通信サイクルを４つのウインドウW1〜W4に分ける。ウインドウW1は、（1）CKAの立上り時刻から（2）CK1の立上り時刻までの間である。ウインドウW2は、（2）CK1の立上り時刻から（3）CK2の立上り時刻までの間である。ウインドウW3は、（3）CK2の立上り時刻から（4）CK3の立上り時刻までの間である。ウインドウW4は、（4）CK3の立上り時刻から（5）CKAの次の周期の立上り時刻（通信サイクルの終了時刻）までの間である。【００３３】
駆動電流遷移時刻検出回路32122は、各ウインドウの開始と終了の時刻（1）〜（5）の制御パルスOP（差分回路32113からの入力）のレベル（HighまたはLow）を検出する。各ウインドウの開始時刻と終了時刻との制御パルスOPのレベルに差分がある（差分が所定の閾値を超える）場合に、制御パルスOPの切り替わりエッジ（立上りまたは立下りのエッジ）が存在することになる。【００３４】
駆動電流遷移時刻検出回路32122は、ウインドウW2に切り替わりエッジが存在するならば、タイミング制御信号aにハイレベル「1」を出力、ウインドウW3に切り替わりエッジが存在するならば、タイミング制御信号cにハイレベル「1」を出力、ウインドウW2およびW3に切り替りエッジが存在しないならば、タイミング制御信号bにハイレベル「1」を出力する。【００３５】
図9Aは、駆動電流遷移時刻検出回路32122の具体例である。図9Bは、駆動電流遷移時刻検出回路32122の、ウインドウW3に制御パルスOPの切り替わりエッジがある場合を例としたタイミングチャートである。図9Aにおいて、D1、D2、D3は、通信クロックCKAから遅れ時間を持つ各クロックCK1〜CK3を生成するための、ディレイ回路である。ディレイ回路D1は、前述の位相φ1に相当する遅れ時間D1を持つ。ディレイ回路D2は、前述の位相（φ2−φ1）に相当する遅れ時間D2を持つ。ディレイ回路D3は、前述の位相（φ3−φ2−φ1）に相当する遅れ時間D3を持つ。換言すると、図9Bに示すように、遅れ時間D1は、CKAに対するCK1の遅れ時間であり、遅れ時間D2は、CK1に対するCK2の遅れ時間であり、遅れ時間D3は、CK2に対するCK3の遅れ時間である。【００３６】
ラッチ回路（図中、符号略）は、それぞれCK1、CK2、CK3の立上りで制御パルスOPをラッチした信号S1、S2、S3を出力する。サンプルホールド回路SHは、信号S1、S2の排他的論理和回路の出力S4、および信号S2、S3の排他的論理和回路の出力S5をそれぞれホールドし、S6、S7として出力する。排他的論理和回路の出力S4はウインドウW2における制御パルスOPの切り替わりエッジの存在を表し、排他的論理和回路の出力S5はウインドウW3における制御パルスOPの切り替わりエッジの存在を表している。排他的論理和回路の出力S5は、たとえば図9Bに例示するように、サンプルホールド回路SHによりホールドされ、タイミング制御信号ｃに「1」（High）を出力する。【００３７】
図10Aは、タイミング制御回路32121の具体例である。図10Bは、タイミング制御回路32121の、ウインドウW3に制御パルスOPの切り替わりエッジがある場合を例としたタイミングチャートである。タイミング制御回路32121は、駆動電流遷移時刻検出回路32122のタイミング制御信号aが「1」のとき、タイミング制御信号bが「1」のときと比べて、制御パルスOPの位相を進めて、タイミング制御信号cが「１」のとき、タイミング制御信号bが「１」のときと比べて制御パルスOPの位相を遅らせて、動作タイミング信号OPdrvとして出力する。【００３８】
ディレイ回路Dtcの遅延時間tcは、通信クロックCKAの１サイクル（通信サイクル）の時間に設定する。ディレイ回路Dts1の遅延時間ts1は、ウインドウW2のウインドウ幅に設定する。ディレイ回路Dts2の遅延時間ts2は、ウインドウW3のウインドウ幅に設定する。このような設定により、制御パルスOPが、遅延時間tc遅延したOP1、遅延時間tc＋ts1遅延したOP2、遅延時間tc＋ts1＋ts2遅延したOP3を得る。【００３９】
動作タイミング信号OPdrvは、タイミング制御信号aが「１」のとき、タイミング制御信号ｂが「1」のときと比べて、遅延時間ts1だけ早まる。動作タイミング信号OPdrvは、タイミング制御信号cが「1」とのとき、タイミング制御信号ｂが「1」のときと比べて、遅延時間ts2だけ遅れる。したがって、制御パルスOPの切り替りエッジは、前述した動作期間に移動し、信号送信期間に存在しないことになる。【００４０】
なお、制御パルスOPに対して、ディレイ回路Dtcにより通信サイクルの時間に相当する遅れがあるOP1が動作タイミング信号OPdrvとして出力されるので、実施例１の図2において、駆動電流Idrvの遷移タイミングをあたかも時間的に前にずらすように説明したが、次の信号送信期間に対して相対的に前にずらすように制御している。【００４１】
図11Aは、タイミング制御回路32121の他の具体例である。図11Bは、他のタイミング制御回路32121の、ウインドウW3に制御パルスOPの切り替りエッジがある場合を例としたタイミングチャートである。この例では、動作タイミング信号OPdrvは、タイミング制御信号ｂが「1」のときに対して、aが「１」のときに遅延時間ts1aだけ早まり、cが「1」のときに遅延時間ts2a-ts1aだけ遅れた信号が出力される。この構成でも、遅延時間ts1aをウインドウW2のウインドウ幅に、遅延時間Ts1aと遅延時間Ts2aの差分をウインドウW3のウインドウ幅に設定することで、図11Aのタイミング制御回路32121と同様に動作する。図10Aおよび図10Bの説明と併せることにより図11Aおよび図11Bは理解されるので、詳細の説明を省略する。【００４２】
図12は、電流復調回路22の具体例である。電流復調回路22は、前述したように電流検出回路221と受信識別回路222を有する。電流検出回路221は、抵抗2212と差動増幅回路2211を有する。差動増幅回路2211は、電力線バス電流Ibusの抵抗2212による電圧降下、つまり抵抗2212の両端の電圧差（V2−V1）を増幅し、電圧信号ｎ1を出力する。受信識別回路222は、3つのサンプルホールド回路（SH）2221、2222、2224、差分回路2223、およびクロック生成回路2225を有する。受信識別回路222は、電流検出回路221の出力電圧信号ｎ1を識別し、受信データに変換する。【００４３】
図13は、受信識別回路222の動作を表すタイミングチャートである。電流検出回路221の出力電圧信号n1は、図示するように、サンプルホールド回路2221、2222で信号送信期間内の2つ位相φ5、φ6のクロックでそれぞれ電圧信号ｎ2、ｎ3が保持される。受信識別回路222は、サンプルホールド回路2221、2222の電圧信号の差分ｎ4を差分回路2223で求め、その差分電圧信号ｎ4を位相φ4のクロックで同期化して受信データｎ5（Dir）を出力する。したがって、受信識別回路222は、信号送信期間のデータで通信クロック（位相φ4）に同期して受信データを識別する。【００４４】
なお、受信識別回路222のクロック生成回路2225の通信クロックCKAは、図示を省略するが、受信データｎ5をPLL（Phase Locked Loop）回路及び位相調整（遅延）を介して生成される。【００４５】
図14は、制御局通信ブロック2と通信機能を備えたアクチュエータ3との通信を概観したタイミングチャートである。ECU1からアクチュエータ3へのメッセージ（送信データ）に対してアクチュエータ3が応答するメッセージ応答形態の通信方式とすると、制御局通信ブロック2から通信機能を備えたアクチュエータ3への下り通信に対応して、通信機能を備えたアクチュエータ3から制御局通信ブロック2への上り通信が生じる。【００４６】
下り通信は、電圧変調回路21において、ECU1からの通信クロックCKに同期して送信データDosが電圧変調され、電源電圧Vbに重畳され、通信ブロック31にVbusとして入力される。通信ブロック31において、電圧復調回路312がVbusを電圧復調し、データRdに変換する。データRdは、通信制御回路313を介して、駆動ブロック32へ出力される。【００４７】
一方、上り通信は、通信制御回路313が生成する通信クロックCKAに同期した電流通信である。通信制御回路313は、アクチュエータ制御回路321からのデータを送信データDSAとして電流変調回路311へ出力する。電流変調回路311は、送信データDSAに対応して送信電流波形を生成し、この送信電流波形を電力線バス電流Ibusに重畳させる。電力線バス電流Ibusに重畳された送信電流波形は、電流検出回路221および受信識別回路222によって符号が識別され、通信論理回路23に受信データDirとして出力される。【００４８】
このとき、制御回路の出力である制御パルスOPに応じた駆動電流Idrvの遷移タイミングが、通信クロックCKAによって定まる通信サイクル内の動作期間（図2参照）に、動作タイミング制御回路3212の動作タイミング信号OPdrvによってずらされているので、図示するように、送信データDSAに対応した送信電流波形は通信クロックCKAに同期し、エラーを生じない。【００４９】
本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、制御回路3211はPWM制御パルス幅を制御し、PWM制御パルスの遷移が信号送信期間に生じないように、動作タイミング制御回路3212で制御される。したがって、アクチュエータ3と制御局通信ブロック2との電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
【実施例３】
【００５０】
図15は、本実施例の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例であり、実施例1の通信機能を備えたアクチュエータ3の通信ブロック31を他の構成に置換した例である。本実施例の通信ブロック31は、2本の電力線間に容量3141と抵抗3142の直列回路（リンギング防止用直列回路）314を接続している。直列回路314は、電力線のインダクタンス成分によって発生する電力線バス電流Ibusのリンギング現象を抑える。直列回路314により電力線バス電流Ibusのリンギング現象を抑えることにより、駆動電流遷移時刻検出回路32122による駆動電流Idrvの立上りまたは立下りの遷移時刻の検出の誤動作を抑制できる。【００５１】
他の構成は実施例1と同じであるので、本実施例でも、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現でき、通信機能を備えたアクチュエータ3と制御局通信ブロック2との電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
【実施例４】
【００５２】
図16は、本実施例の電力線通信装置を備えた電子制御装置の構成例であり、実施例1の通信機能を備えたアクチュエータ3に、駆動ブロック32と電源Vbを共通にする検出ブロック34に接続するセンサ35を含めた構成例である。通信機能を備えたアクチュエータ3は、通信ブロック31、駆動ブロック32、アクチュエータ33、検出ブロック34、およびセンサ35を有する。通信ブロック31は制御局通信ブロック2との通信と共に、アクチュエータ33の駆動ブロック32およびセンサ34の検出ブロック34との間で送受信データをやり取りする。【００５３】
検出ブロック34は、センサ制御回路341およびADC（アナログ/ディジタル変換回路）342を有する。センサ制御回路341は、通信ブロック31を介したセンサ35の制御データに基づいて、センサ制御データをADC342に出力すると共に、ADC342によってディジタルデータに変換されたセンサ35からのセンサデータを通信ブロック31に出力する。ADC342は、センサ制御回路341からのセンサ制御データをアナログ信号に変換してセンサ35へ出力すると共に、センサ35からのアナログのセンサデータをディジタルデータに変換してセンサ制御回路341へ出力する。センサ35はADC342を内蔵している場合もある。【００５４】
センサデータは、アクチュエータ制御回路321からの送信データと同様のタイミング（信号送信期間）で通信ブロック31により送信される。【００５５】
本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、検出ブロック34およびセンサ35は、駆動ブロック32およびアクチュエータ33のPWM制御ように、一般に電源Vbを変動させる要因を持たない。したがって、通信ブロック31による電流通信のタイミングは、実施例１で説明したように制御されればよい。したがって、本実施例も、アクチュエータ3と制御局通信ブロック2との電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。
【実施例５】
【００５６】
図17は、複数のECU1a、1bが電源5にバス接続した電子制御装置として、実施例1を適用した構成例である。各ECU1a、1bは、それぞれ電力線通信装置を接続している。たとえば、ECU1aに接続された電力線通信装置は、通信ブロック2aに接続された電力線4aに通信機能を備えたアクチュエータ3aと通信機能を備えたセンサ3ｂを含んでいる。ECU1bに接続された電力線通信装置も同様な構成である。通信機能を備えたセンサ3ｂは、たとえば図16において、駆動ブロック32およびアクチュエータ33を除いた通信機能を備えたアクチュエータ3である。【００５７】
本実施例によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。具体的には、本実施例でもアクチュエータ3a、3ｃは、実施例1と同様に制御されるので、通信機能を備えたアクチュエータおよび通信機能を備えたセンサ3a〜3ｄの各々と制御局通信ブロック2a、2bとの電流通信は、通信期間内でデータをやり取りすることで通信エラーを生じない。【００５８】
説明した実施形態によれば、直流電源からの電力線への給電を継続した状況において、電力線を用いた通信を実現できる。
【符号の説明】
【００５９】
1：ECU、2：制御局通信ブロック、3：アクチュエータ、4：電力線、5：電源、21：電圧変調回路、22：電流復調回路、23：通信論理回路、221：電流検出回路、222：受信識別器、31：通信ブロック、32：駆動ブロック、33：アクチュエータ、34：検出ブロック、35：センサ、311：電流変調回路、312：電圧復調回路、313：通信制御回路、314：リンギング防止用直列回路321：アクチュエータ制御回路、322：駆動回路、3211：制御回路、3212：動作タイミング制御回路、341：センサ制御回路、342：ＡＤＣ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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