(57)【要約】  双方向性のデータ伝送および電力伝送を行うための方法およびシステムが図示され、説明される。例示の実施形態は、演算処理装置およびドライバを備える電流受信器と、複数の電線を介して電流受信器に接続される複数のノードと、を備え、電流受信器と複数のノードとの間の電力供給および双方向性のデータ伝送の両方を可能にする。電力伝送およびデータ伝送のために複数の電線を用いることにより、重量軽減およびシステムモジュラリティに関して、従来技術に比べて著しい利点を提供する。
2007525076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電線によって直流電力およびデータの両方を分配するための双方向性のデータ伝送および電力伝送を行うシステムであって、
電源と、
電流センサ、コントローラマイクロプロセッサおよび電流受信器回路を含み、前記電源および前記複数の電線に電気的に接続される制御装置と、
能動的な電流引き込み部、ノードマイクロプロセッサおよび負荷を含み、前記複数の電線によって前記電流受信器回路に電気的に接続されるノードと、
を備え、
前記電源は直流電圧を供給するシステム。
【請求項２】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記コントローラマイクロプロセッサからの電圧制御信号に応じて、前記複数の電線の前記直流電圧の前記極性を切り替えるためのトランジスタブリッジを含むドライバを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ドライバは、前記コントローラマイクロプロセッサからの前記電圧制御信号を調整するために、少なくとも１つのスイッチ、少なくとも１つのバッファおよび少なくとも１つのブリッジドライバを備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記能動的な電流引き込み部は、前記ノードマイクロプロセッサからの少なくとも１つのディジタル出力を用いて制御される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記負荷は、物理状態の測定値に対応するセンサ信号を発生するように構成されたセンサを有し、
前記センサ信号は、前記ノードマイクロプロセッサおよび前記能動的な電流引き込み部を用いて、前記ノードから前記制御装置に伝送するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記負荷は、前記制御装置からのアクチュエータ信号を受信し、前記アクチュエータ信号に応じて、前記システムに関連付けられる物理状態を変化させるように構成されたアクチュエータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御装置から前記ノードで受信された前記電力は、前記負荷に供給される前に全波整流器および受動フィルタを通過する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記電流センサは低インピーダンスの抵抗器を含み、
前記電流受信器回路は積分器および比較器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記電流センサはホールセンサを含み、
前記電流受信器回路は積分器および比較器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
双方向性のデータ伝送および電力伝送を行うシステムにおいて、ノードから電力を供給し、データを送受信するための制御装置であって、
コントローラマイクロプロセッサと、
直流電圧を供給するように構成される電源と、
前記電源および前記ノードに電気的に接続される複数の電線と、
前記電源および前記複数の電線に電気的に接続される電流センサと、
増幅器、積分器および比較器を含み、前記電流センサから入力信号を受信し、前記コントローラマイクロプロセッサに出力信号を供給するように構成される電流受信器回路と、
前記コントローラマイクロプロセッサからの電圧制御信号に応じて前記複数の電線の前記直流電圧の前記極性を切り替えるためのトランジスタブリッジを含むドライバと、
を備える、制御装置。
【請求項１２】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記ドライバは、前記コントローラマイクロプロセッサからの前記電圧制御信号を調整するために、少なくとも１つのスイッチ、少なくとも１つのバッファおよび少なくとも１つのブリッジドライバを備える、請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記電流センサは低インピーダンスの抵抗器を含み、
前記電流受信器回路は前記電流センサに対して並列に接続される、請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記電流センサはホールセンサを含み、
前記電流受信器回路は前記ホールセンサの出力に接続される、請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１６】
双方向性のデータおよび電力伝送システムにおいて、制御装置から電力を受信し、データを送受信するためのノードであって、
ノードマイクロプロセッサと、
前記制御装置に電気的に接続される複数の電線と、
センサおよびアクチュエータからなる群から選択される負荷と、
前記複数の電線を介して電力を受信し、前記負荷に電力出力を供給するために、全波整流器および受動フィルタを備える電力調整回路と、
前記複数の電線を介して前記制御装置からデータを受信し、前記マイクロプロセッサにデータ出力を供給するために、検出器を備えるデータ調整回路と、
前記ノードマイクロプロセッサから少なくとも１つのディジタル出力によって制御される能動的な電流引き込み部と、
を備える、ノード。
【請求項１７】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項１６に記載のノード。
【請求項１８】
前記負荷は、物理状態の測定値に対応するセンサ信号を発生するように構成されたセンサであり、
前記センサ信号は、前記ノードマイクロプロセッサおよび前記能動的な電流引き込み部を用いて前記ノードから前記制御装置に伝送するように構成される、請求項１６に記載のノード。
【請求項１９】
前記負荷は、前記制御装置からのアクチュエータ信号を受信し、前記アクチュエータ信号に応じて、前記システムに関連付けられる物理状態を変化させるように構成されたアクチュエータである、請求項１６に記載のノード。
【請求項２０】
複数の電線によって直流電力およびデータの両方を分配するための双方向性のデータおよび電力伝送システムであって、
直流電圧を供給するように構成される電源と、
電流センサと、コントローラマイクロプロセッサと、電流受信器回路と、前記コントローラマイクロプロセッサからの電圧制御信号に応じて、前記複数の電線の前記直流電圧の前記極性を切り替えることができるトランジスタブリッジを備えるドライバと、を含み、前記電源および前記複数の電線に電気的に接続される制御装置と、
能動的な電流引き込み部と、ノードマイクロプロセッサと、負荷と、を含み、前記複数の電線によって前記制御装置に電気的に接続されるノードと、
を備える、システム。
【請求項２１】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ドライバは、前記コントローラマイクロプロセッサからの前記電圧制御信号を調整するために、少なくとも１つのスイッチ、少なくとも１つのバッファおよび少なくとも１つのブリッジドライバを更に備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記能動的な電流引き込み部は、前記ノードマイクロプロセッサからの少なくとも１つのディジタル出力を用いて制御される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記負荷は、物理状態の測定値に対応するセンサ信号を発生するように構成されたセンサを有し、
前記センサ信号は前記ノードマイクロプロセッサおよび前記能動的な電流引き込み部を用いて、前記ノードから前記制御装置に伝送される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記負荷は、前記ノードからのアクチュエータ信号を受信し、前記アクチュエータ信号に応じて、前記システムに関連付けられる物理状態を変化させるように構成されたアクチュエータを備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記制御装置から前記ノードで受信された前記電力は、前記負荷に供給される前に全波整流器および受動フィルタを通過する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
前記電流センサは低インピーダンスの抵抗器を含み、
前記電流受信器回路は積分器および比較器を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２８】
前記電流センサはホールセンサを含み、
前記電流受信器回路は積分器および比較器を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２９】
双方向性のデータ伝送および電力伝送を行うシステムにおいて、ノードから電力を供給し、データを送受信するための制御装置であって、
コントローラマイクロプロセッサと、
直流電圧を供給するように構成される電源と、
前記電源および前記ノードに電気的に接続される複数の電線と、
前記電源および前記複数の電線に電気的に接続される電流センサと、
増幅器、積分器および比較器を含み、前記電流センサから入力信号を受信し、前記コントローラマイクロプロセッサに出力信号を供給するように構成される電流受信器回路と、
前記コントローラマイクロプロセッサからの電圧制御信号に応じて、前記複数の電線の前記直流電圧の前記極性を切り替えるためのトランジスタブリッジを含むドライバと、
を備え、
前記電圧制御信号は、少なくとも１つのスイッチ、少なくとも１つのバッファおよび少なくとも１つのブリッジドライバによって前記トランジスタブリッジへの供給のために調整される、制御装置。
【請求項３０】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項２９に記載の制御装置。
【請求項３１】
前記電流センサは低インピーダンスの抵抗器を含み、
前記電流受信器回路は前記電流センサに並列に接続される、請求項２９に記載の制御装置。
【請求項３２】
前記電流センサはホールセンサを含み、
前記電流受信器回路は前記ホールセンサに接続される、請求項２９に記載の制御装置。
【請求項３３】
複数の電線によって直流電力およびデータの両方を分配するための双方向性のデータ伝送および電力伝送を行うシステムであって、
直流電圧を供給するための手段と、
前記直流電圧を供給するための手段に電気的に接続される、電流信号を受信するための手段、及び前記電流信号をコントローラマイクロプロセッサに供給するための手段と、
前記受信するための手段および前記供給するための手段に電気的に接続される、直流電圧の極性の変化を検出するための手段、及び前記直流電圧からの電力を受信するための手段と、
を備える、システム。
【請求項３４】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記受信するための手段は、前記コントローラマイクロプロセッサからの電圧制御信号に応じて前記複数の電線における前記直流電圧の前記極性を切り替えるための手段を備える、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
前記検出するための手段は、物理状態の測定値に対応するセンサ信号を発生するための手段を含み、
前記センサ信号は、前記検出手段から前記受信手段に伝送される、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３７】
前記検出するための手段は、直流電圧の極性の前記変化に応じて、前記システムに関連付けられる物理状態を変化させるための手段を備える、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３８】
複数の電線によって電力伝送および双方向性のデータ伝送を行うための方法であって、
ノードに接続される負荷に電力を供給するのに用いるための極性を有する直流電圧をノードに伝送するステップと、
前記ノードに対する制御信号に応じて、前記直流電圧の前記極性を切り替えるステップと、
応答信号を送信するために、前記ノードで電流を能動的に引き込むステップと、
を含む、方法。
【請求項３９】
少なくとも１つの制御装置出力線を用いて前記制御信号を発生するステップと、
ノードの出力線を用いて前記応答信号を発生するステップと、
を更に含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記切り替えるステップにおいて、前記切り替えは、トランジスタブリッジを備えるドライバによって実現される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記能動的に引き込むステップにおいて、前記引き込みは、トランジスタおよび抵抗器からなる回路網を含む能動的な電流引き込み部によって実現される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記ノードで受信される前記直流電圧を整流するステップと、
前記ノードで受信される前記直流電圧を選別するステップと、
を更に含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記複数の電線は１対の電線である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
トランジスタブリッジの駆動方法であって、
前記トランジスタブリッジの第１のトランジスタをオフに切り替えるステップと、
前記第１のトランジスタをオフにした後、前記トランジスタブリッジの第２のトランジスタをオンに切り替えるステップと、
前記第１のトランジスタの第１の入力静電容量を前記第２のトランジスタの第２の入力静電容量との平衡を図るステップと、
を含む方法。
【請求項４５】
第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを備えるトランジスタブリッジにわたる電源の短絡を防止するように構成される回路ブロックであって、
前記第２のトランジスタをオンにするために、電流を流れないようにし、時定数を増大させるように構成される抵抗器と、
前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとの間の入力静電容量の差にほぼ等しい静電容量のコンデンサと、
を備える、回路ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に、電力およびデータを分配するための方法およびシステムに関する。特に、本発明は、１組の電線を用いて電力およびデータを伝送するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
演算処理装置（マイクロプロセッサ）は、日常生活において用いるほとんどすべての電子装置に搭載されている。演算処理装置の１つの重要な用途は、自動車、バスおよび航空機をはじめとする輸送手段（乗り物）に導入された電子装置の制御にあった。これまで、多くの不可欠な自動車の機能は、機械的機構によって実現されてきた。車輪の差動調整およびエンジンタイミングなどの自動車の機能は現在では、演算処理装置に電気的に接続されたセンサおよびアクチュエータを用いて制御される。
【０００３】
演算処理装置は、複雑な機械における診断および修理を容易にすることをはじめとする公知の利点を提供する。演算処理装置はまた、より効果的な動作モードを得るフィードバックループ（フィードバック回路）においてセンサおよびアクチュエータと共に用いられる場合には、機械の効率を向上させるために用いられてきた。しかし、演算処理装置の使用にはいくつかの不都合がある。
【０００４】
新型の自動車のボンネットの下を見れば、演算処理装置の使用に対する１つの不都合を理解するのに十分であると思われる。演算処理装置が自動車に導入するほど十分に小さく、かつ十分に信頼性が高くなる前には、個別のエンジン部品がどのように接続されるかを見ることが可能であったし、下の道路を見ることも可能であった。現在では、エンジン部品は、機械部品に取付けられるセンサおよびアクチュエータから制御のために用いられる演算処理装置まで延びる電線およびケーブルによって覆われている。余分な電線およびケーブルは不都合である。取り付けられたすべての余分な電線は、電力を消費し、重量を増大させる。より多くの電線はまた、保守を困難にする。
【０００５】
残念なことに、大部分の演算処理装置システムの設計においては、電線を排除することはほとんど不可能である。従来は、電力、グランドおよび演算処理装置とそれに取付けられる１つ以上のセンサまたはアクチュエータとの間の複数のデータ伝送線のそれぞれには、個別の電線が必要とされてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、電力システムおよびデータシステムにおいて用いられる余分な配線を排除することができる方法およびシステムに対する需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明は、１組の電線（通常は、１対）によって電力伝送および双方向性のデータ伝送の両方を行う方法およびシステムによって、前述の要望を満たす。実施形態において、本発明は、高速パワートランジスタブリッジを用いて、電圧の極性を切り替えることによって、制御装置からノードに電力を提供し、制御信号を送信する。次に、ノードは、能動的な電流引き込み部（電流シンク機能）を用いて応答信号によって応答してもよい。応答信号は、制御装置で高感度な電流受信器回路によって受信される。制御装置およびノードはいずれも、送信信号および受信信号を処理するために演算処理装置（マイクロプロセッサ）を用いる。
【０００８】
第１の実施形態において、本発明は、１対の電線、直流電圧を供給するように構成された電源、制御装置および複数のノードを備えるシステムを含む。１対の電線は、制御装置を複数のノードに接続するために用いられ、ノードに電力および双方向性のデータの両方を伝送する。この実施形態において、制御装置は、コントローラマイクロプロセッサ（制御用の演算処理装置）、電流センサおよび電流受信器回路を備える。各ノードは、能動的な電流引き込み機能（能力）、ノードマイクロプロセッサ（ノード用の演算処理装置）および負荷を備えており、負荷はセンサまたはアクチュエータのいずれであってもよい。
【０００９】
低電圧用途および低電力用途では、１組の電線に直接的にコントローラマイクロプロセッサを接続することによって、制御装置からノードに信号を伝送することができる制御装置を構成することが可能であるが、本発明の実施形態では、制御装置はパワートランジスタブリッジを備えるドライバを用いて信号をノードに伝送する。コントローラマイクロプロセッサは、スイッチと、バッファと、マイクロプロセッサからの電圧制御信号を調整してパワートランジスタブリッジに供給するブリッジドライバと、を介してドライバに接続される。したがって、パワートランジスタブリッジは、以下の「発明の詳細な説明」と題する段落に記載したように、コントローラマイクロプロセッサからのさまざまな電圧制御信号に応じて、電源から１組の電線に与えられる電圧の極性を切り替える（スイッチングする）ことができる。
【００１０】
実施形態において、電力は、全波整流器（実施形態では、ダイオードブリッジ）および受動フィルタを介して各ノードで受信される。受動フィルタの構成要素は、ノードにおけるセンサまたはアクチュエータの負荷に適合するように選択されるが、一部の実施形態としては単純なコンデンサであってもよい。各ノードはまた、ノード用のマイクロプロセッサを備え、実施形態ではマイクロプロセッサは、制御装置からバイポーラトランジスタスイッチを介して電圧極性反転信号を受信する。ノード用のマイクロプロセッサは１組の電線を介して信号を伝送し、電流引き込み部に接続されるディジタル出力を介し、（したがって最終的には制御装置に）達する。実施形態において、能動的な電流引き込み部は、バイポーラトランジスタおよび電界効果トランジスタの組合せを備える。
【００１１】
制御装置はまた、実施形態において、電流センサと、ノードから制御装置に伝送される信号を検出するための電流受信器回路と、を備える。電流センサは、低インピーダンスの抵抗器またはホールセンサのいずれであってもよく、電流受信器回路は、積分器、ダイオード回路網（ダイオードネットワーク）および比較器を含む。ある実施形態においては、コントローラマイクロプロセッサによって制御されるアナログゲートが、ダイオードネットワークの代わりに用いられる。電流センサおよび電流受信器回路は共に、ノードから信号を検出し、対応するディジタル信号をコントローラマイクロプロセッサに供給することができる。
【００１２】
本発明は、乗用車（自動車、自動二輪車またはバスなど）、航空機（民間航空機または軍用航空機、ヘリコプタまたはロケットなど）および建物（自宅またはオフィスなど）をはじめとする種々の環境において実行されてもよい。さまざまな環境における適用においては、当該さまざまな環境における適用のためにシステムの態様を再設計する必要がほとんどないことから、本発明の汎用性およびモジュール性（modularity）は従来技術より優れた利点を提供する。
【００１３】
本発明はまた、制御装置とノードとの間で電力を供給し、かつデータを送受信するための方法を含む。実施形態において、直流電圧電源からの電力は、１組の電線を介してノードに供給される。データは１組の電線の直流電圧の極性を切り替えることによって、制御装置からノードに伝送され、データは１組の電線において電流を能動的に引き込むこと（シンク動作）によってノードから制御装置に伝送される。データは、制御装置およびノードに接続されるマイクロプロセッサを用いて処理される。実施形態において、この方法は、本発明のシステムと共に用いるように特に構成されたプロトコルを用いる。
【００１４】
本発明の前述の目的および他の目的、利点および特徴は、以下の詳細な説明および添付図面から明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の詳細な説明
本発明は一般に、中央装置（「制御装置」）と、センサまたはアクチュエータからなる「負荷」のいずれかに接続される複数のノードと、の間で電力伝送および双方向性のデータ伝送を行うために、より軽量であり、より低電力であり、堅牢かつ維持しやすい方法およびシステムを提供する。本発明は、制御装置を複数のノードに接続するためにわずか２本の電線を必要としているが、必要であれば３本以上の電線を用いることも可能である。電力およびデータはいずれも、２本の電線を通じて同時に伝送される。電力は、直流電圧の差として提供される。データは、直流電圧の極性を切り替えることによって、第１の方向に（制御装置から複数のノードの１つへ）伝送され、ノードで電流を能動的に引き込む（吸い込む）ことによって第２の方向に（複数のノードの１つから制御装置へ）伝送される。
【００１６】
当業者には周知であるように、センサは、物理状態の測定値に対応する信号を発生することができる任意の電子装置を含む。例えば、自動車におけるセンサとしては、速度計、走行積算距離計、サーモスタット、燃料計および油面計またはバッテリメータを挙げることができる。アクチュエータは、信号を受信し、それに応じて物理状態を変更することができる任意の電子装置を含む。自動車におけるアクチュエータとしては、例えば、ヘッドランプ、フロントガラスのワイパ、室温調整、ウィンドモータ、ドアロックまたは燃料噴射制御が挙げられる。センサは物理状態から電気信号を発生するために用いられ、アクチュエータは電気信号を用いて物理状態を変更するために用いられる。
【００１７】
完全な電力伝送および双方向性のデータ伝送のためのシステム１００の実施形態が、図１にブロック図として示されている。システム１００は、電源としてのバッテリ１１０、電流センサ／電流受信器回路１０５、コントローラマイクロプロセッサ１２５およびドライバ１２０を備える。電圧／電流の入力／出力（「Ｖ／Ｃ  Ｉ／Ｏ」）線およびバッテリグランド（「ＢＧ」）線は、電流センサ／電流受信器回路１０５と、ドライバ１２０を接続する。図１に示される実施形態において、本願明細書では、「制御装置」と呼ぶ装置は、コントローラマイクロプロセッサ１２５、電流センサ／電流受信器回路１０５および（任意に）ドライバ１２０の組合せを備える。
【００１８】
バッテリ１１０は図１の実施形態では電源として示されているが、本発明の種々の他の実施形態では電源は電気化学電池または燃料電池であってもよく、交流電圧電源、変圧器および整流器を用いることもまた可能である。システムが、自動車、自動二輪車またはバスなどの乗用車に適用される本発明の実施形態では、電源は一般に電気化学電池（すなわちバッテリ）であると推測される。オフィスまたは家などの建物に適用される本発明の実施形態では、交流電源、変圧器および整流器が電源として用いられてもよい。
【００１９】
実施形態において、制御装置は、電源用の調整装置として機能することに加えて、システム内に伝送されるすべてのデータの中央調整を行う。ここで、１組の電線に伝送された任意のデータは、第１のノードから第２のノードへ伝送することのみを目的とする任意のデータも含め、制御装置を通過する。本発明のシステムを用いたデータ伝送に関するこの論理アーキテクチャは、より堅牢なシステムを可能にするのに有利である。システム内のデータ伝送は、無効または破棄されたノードの数に関係なく可能である。
【００２０】
コントローラマイクロプロセッサ１２５は、システム１００全体用の中央知能（システム１００全体の制御）を提供する。乗用車に適用されてもよい図１の実施形態において、コントローラマイクロプロセッサ１２５の送信線（「Ｔｘ」）は非接続状態となっていることが示されており、受信線（「Ｒｘ」）は電流センサ／電流受信器回路１０５に接続されていることが示されている。さまざまな実施形態においては、ＴｘおよびＲｘの両方が、電流センサ／電流受信器回路１０５に接続されていてもよい。さらに別の実施形態において、Ｔｘ線はドライバ１２０に接続されてもよく、Ｒｘ線は電流センサ／電流受信器回路１０５に接続される。また、図１の実施形態において、コントローラマイクロプロセッサ１２５のディジタル出力線（「＋Ｐ」、「−Ｐ」、「＋Ｎ」および「−Ｎ」）は、ドライバ１２０から複数のノード１〜Ｎまで延びる１対の正および負と名目上呼ばれる線（「＋ＮＯＭ」および「−ＮＯＭ」）で電圧の極性を制御するのに用いるために、ドライバ１２０に直接的に接続される。ここで、複数のノード１〜Ｎは、ノード１（１４０）、ノード２（１６０）およびノードＮ（１８０）の順序で表される。
【００２１】
ノード（１４０、１６０および１８０）は、システム１００に接続されるセンサ／アクチュエータからなる負荷（１３５、１５５および１７５）によって実行される物理状態に対する測定および変更の直接的な制御のために用いられる。図１の実施形態において、複数のノード（１〜Ｎ）１４０、１６０および１８０は、１組の電線＋ＮＯＭおよび−ＮＯＭに沿って直列にドライバ１２０に接続される。次に、ノード１４０、１６０および１８０は、正および負の電力線（「＋ＰＯＷ」および「−ＰＯＷ」）によって、負荷１３５、１５５および１７５に接続される。負荷１３５、１５５および１７５はそれぞれ、特定の適用に必要なセンサまたはアクチュエータであってもよい。本発明の種々の実施形態によれば、ノードの数「Ｎ」は１０未満であってもよく、数百以上であってもよいため、最後のノード１８０はノード「Ｎ」と表される。最後に、図１に示されているように、ノード１４０、１６０および１８０はまた、受信線および送信線（「Ｒｘ」および「Ｔｘ」）によってノード用のマイクロプロセッサ１４５、１６５および１８５にそれぞれ接続される。
【００２２】
本発明では厳密には必要ではないが、図１はまた、電流センサ／電流受信器回路１０５およびノードのそれぞれの両方に接続されるレギュレータ（電圧調整器）１１５、１１２、１１４および１１６を示している。レギュレータは、安定基準電圧（定電圧）および低電力用の電力源を提供し、例えば、コントローラマイクロプロセッサ（１２５）およびノードマイクロプロセッサ（１４５、１６５および１８５）のディジタル論理素子に電力を供給する。
【００２３】
電流センサ／電流受信器回路１０５は、ノードで電流を吸い込むこと（シンク動作）によって生成される信号を受信するように構成される。現在、本発明において用いるために、電流センサ／電流受信器回路１０５の４つの異なる実施形態が考えられる。図２Ａおよび図２Ｃに示される２つの実施形態において、回路２００および２５０では、低インピーダンスの抵抗器２１５が電流センサとして用いられる。図２Ｂおよび図２Ｄに示される別の２つの実施形態において、回路２２５および２７５では、ホールセンサ２５５が電流センサとして用いられる。
【００２４】
図２Ａに示される回路２００は、低インピーダンスの抵抗器２１５に加えて、電源１１０および５Ｖレギュレータ２１０を備える。電流受信器回路の一実施形態は、抵抗器２１５を横切って並列に接続される。この実施形態において、低インピーダンスの電流を検知する抵抗器２１５は、約０．０５オームであってもよい。図示されているように、低インピーダンスの抵抗器２１５は、電源１１０と、ドライバ１２０（図２Ａには図示せず）に延びる電圧／電流の入力／出力線と直列である。
【００２５】
回路２００が動作中であるとき、電圧／電流の入力／出力線（Ｖ／Ｃ  Ｉ／Ｏ線）における電流の経時変化により、低インピーダンスの抵抗器２１５の電圧降下を生じる。電圧降下は、ゲイン抵抗器２０４および補償抵抗器２０２を介して、バイポーラトランジスタ２０６のベースおよびエミッタに伝送される。電流受信器回路のこの実施形態では、トランジスタ２０６および２０８のネットワーク（回路網）は、信号増幅器として機能する。トランジスタ２０６のコレクタは、ゲイン制御抵抗器２１６を介して電源グランド（または「バッテリグランド」）に接続される。トランジスタ２０６のコレクタにおける増幅信号は、公称＋５Ｖの電圧を有し、演算増幅器（「オペアンプ」）２４０の正の入力に供給される。ダイオードバイアスネットワーク２１８、積分抵抗器２２６およびオペアンプ積分器２３０は、オペアンプ２４０の負の入力に接続され、抵抗器２２６およびコンデンサ２２８がオペアンプ積分器２３０用の積分回路網を形成する。オペアンプ電圧フォロワ２２０が、５Ｖレギュレータ２１０に接続され、回路２００の電圧バイアス安定化電源として機能する。回路２００には、２つのオペアンプ比較器２２３および２３５が用いられる。比較器２２３はまた、ダイオードバイアスネットワーク２１８用のバイアスドライバとして機能する。比較器２３５の出力は、コントローラマイクロプロセッサ１２５（図２Ａには図示せず）に供給するためのＲｘ線として機能する。
【００２６】
電流センサ／電流受信器回路１０５の別の実施形態が、図２Ｃに回路２５０として示されている。回路２５０は概ね回路２００と同様であるが、いくつかの顕著な差がある。第一に、回路２００の１対のトランジスタ２０６および２０８（およびそのバイアス抵抗器２０２、２０４、２１４および２１６）は、回路２５０では、例えば、抵抗器２０３、オペアンプ２０７およびトランジスタ２０９のブロックに置き換えられる。このブロックは、例えば、テキサス・インスツルメンツ（ＴＥＸＡＳ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ）から電流センサブロックとして市販されている。第二に、回路２００のダイオードバイアスネットワーク２１８は、回路２５０ではアナログゲート２１９に置き換えられる。一般に、アナログゲート２１９は、回路２００のオペアンプ２２０および２２３を省略することを許容する。実施形態において、４０６６型４回路ゲートチップは、アナログゲート２１９を提供する。しかし、当業者によく認識されているように、他のアナログゲートパッケージを用いてもよい。第三に、回路２５０は、信号比較器２３５の較正のために、１組のコンデンサ２８２および２８６およびポテンショメータ２８４を備える。積分器２３１の出力が＋５Ｖで安定しているとき、比較器２３５の出力はハイレベル（高い電位）となる。
【００２７】
有利なことに、アナログゲート２１９はまた、積分制御トランジスタ２９０を用いてオンまたはオフに切り替えるために、信号の積分を許容する。動作時において、ノードが電流を引き込んでいる場合には、トランジスタ２９０は、アナログゲート２１９を開くため、オペアンプ２６１の出力における電圧の電流レベルが維持される。逆に言えば、電圧の極性を切り替えているときには、アナログゲート２１９への入力は短絡され（または約４００オーム〜５００オームのインピーダンスの両端に接続され）、オペアンプ２６１の出力は積分器２３１の負の入力に接続される。
【００２８】
電流センサ／電流受信器回路２００および２５０は一般に、約３０アンペア未満の電流で用いるのに適している。より大きな電流が望ましい場合には、図２Ｂおよび図２Ｄの電流センサ／電流受信器回路２２５および２７５が利点を提供する。図２Ｂおよび図２Ｄの実施形態では、図２Ａおよび図２Ｃの低インピーダンスの抵抗器２１５は、ホールセンサ２５５に置き換えられる。しかし、回路２２５および２７５は依然として、電源１１０と、５Ｖレギュレータ２１０と、積分器、ドライバおよび比較器として機能するオペアンプのネットワークと、を備える。
【００２９】
ホール誘導直流電流センサは、複数の電子機器メーカから市販されている標準的な量産品の構成要素である。多くのホールセンサは、スロット付きフェライトリングコアを備える。スロットには、ホールチップがある。補償コイルは、環状（ドーナツ状）の形状のリングに巻き付けられ、トロイダルコイルの中心を通る孔により、導体がリングの中心を通過することができる。電流が主導体を通過するとき、磁界が導体の周囲に発生する。磁界がフェライトコアによって集められ、ホールチップによって検知される。電流の方向が、ホール素子の出力電圧の極性を決定する。主導体の電流とは逆向きの小さな電流が補償コイルを流れることを許容される場合には、２つの電流は互いに逆向きであってもよいことから、ホールチップはゼロの電圧出力を生じる結果となる。ホールセンサは、直流電流および交流電流のいずれでも機能する。
【００３０】
図２Ｂを参照すると、回路２２５では、ホールセンサ２５５がどのように電圧／電流の入力／出力線と直列に接続され、バッテリグランドにも接続されているかが示されている。ホールセンサの正の出力および負の出力（図２Ｂの「＋」および「−」）は、図２Ｂの電流受信器回路に接続される。負の出力は、非反転オペアンプ２５７の正の入力に供給され、その出力はダイオードアレイ２５６およびコンデンサ２７６を介してその負の出力に帰還（フィードバック）される。オペアンプ２５７の出力はまた、高インピーダンスの抵抗器２５８（約１０キロオーム）を介して、積分用オペアンプ２６５の負の入力に供給される。（コンデンサ２６２および抵抗器２５８は、オペアンプ積分器２６５のための積分回路網を形成する。）オペアンプ積分器２６５の出力は、エミッタフォロワトランジスタ２５４のベースおよび電流制限用抵抗器２５２に供給され、次にホールセンサ２５５の補償コイルを介してバッテリグランドに供給される。したがって、電圧／電流の入力／出力線における電流の変動を検出するために、完全なループが構成される。
【００３１】
図２Ｄを参照すると、回路２７５は、回路２５０が回路２００に対してもたらす利点と類似の利点を回路２２５に提供する。すなわち、図２Ｂの回路２２５のダイオードネットワーク２５６が図２Ｄの回路２７５ではアナログゲート２１９によって置き換えられている。また、積分制御トランジスタ２９０により、ノードからの信号の積分の制御が可能となり、１組のコンデンサ２８２および２８６およびポテンショメータ２８４により、比較器２３５の調整が可能となる。
【００３２】
回路２２５のオペアンプ２７０（図２Ｂ）は、回路２００のオペアンプ２２０（図２Ａ）に対応し、５Ｖレギュレータ２１０用の電圧フォロワとして機能し、回路２５０の残る部分に安定基準電圧（定電圧）を提供することを留意されたい。回路２２５では、基準電圧は、オペアンプ積分器２６５への正の入力、比較器２３５への正の入力（その出力は、コントローラマイクロプロセッサ１２５へのＲｘ信号を提供する）およびダイオードネットワーク２５６用のオペアンプドライバ２６０に用いられる。有利なことに、図２Ｃおよび図２Ｄの回路２５０および２７５は、そのような電圧フォロワを省略することができる。
【００３３】
図２Ｂを再び参照して、回路２２５の動作についてさらに詳細に説明する。動作時において、ホールセンサ２５５は、その正の出力と負の出力との間の電圧差を変化させることによって、電圧／電流の入力／出力線における電流の変化を示す。この電圧の変化は、オペアンプ２５７によって検知され、ダイオードアレイ２５６を通過してオペアンプ積分器２６５に供給される。積分器２６５の出力は、エミッタフォロワ２５４に供給され、電流制限用抵抗器２５２およびホールセンサ２５５の補償コイルを流れる電流を変化させ、電圧／電流の入力／出力線から来る電流が相殺されるようになっている。電圧／電流の入力／出力線を流れる電流が大きく、ホールセンサ２５５の補償コイルを流れる電流が小さいが、補償コイルにおける多数の巻き数により、補償コイルおよび電圧／電流の入力／出力線における電流を相殺するために実効アンペア数を増大させる。
【００３４】
電圧／電流の入力／出力線における電流の小さな変化は、最終的にはＲｘ信号線における電圧変化に反映される。電流の小さな変化がホールセンサ２５５によって検出されるとき、オペアンプ２５７の出力はオペアンプ比較器２３５に対して変化を示し、オペアンプ比較器２３５の出力はコントローラマイクロプロセッサに与えられる。電圧／電流の入力／出力線における電流の大きな変化もまた検出されてもよく、その場合のオペアンプ２５７の出力はきわめて大きい。バックトゥバックツェナーダイオード２６６（約２．４Ｖの降伏電圧を有する）により、オペアンプ２５７の出力による３Ｖを上回る電圧振幅を可能にする。ツェナーダイオード２６６は、分路抵抗器２６４によって（ダイオードアレイ２５６および積分用抵抗器２５８の周囲に）接続される。この分路により、オペアンプ２６５、積分抵抗器２５８および積分コンデンサ２６２による積分の速度が効果的に上がる。また、補償コイルに関するフィードバックループが劇的に高速になる。分路するツェナーダイオード２６６および抵抗器２６４により、ノードにおけるきわめて高い電流の能動的な引き込みが可能になる。
【００３５】
本発明の種々の実施形態において、電流受信器回路（回路２００、２２５、２５０または２７５のいずれか）は、ノードに至る＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線における電圧を制御するために、ドライバ１２０と協働する。ドライバの論理ブロック図３００が、図３Ｂのドライバの一実施形態の回路図３５０と共に図３Ａに示されている。ドライバ１２０は、本発明と共に用いられる付加的要素であり、より低電力またはより低速度の＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線が電流受信器回路の簡単な変形、例えば、図２Ａおよび図２Ｂの電圧／電流の入力／出力線およびバッテリグランド線にバイポーラトランジスタＨブリッジ３１５を追加することによって、制御されることができる程度にするためのものである。しかし、ドライバ３００のパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のＨブリッジ３１５は、＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線においてさらに高速かつ高電力の電圧の切り替えを可能にする。
【００３６】
図３Ａおよび図３Ｂに示されているように、ある実施形態において、コントローラマイクロプロセッサ１２５は、ドライバ１２０に接続された４つのディジタル出力、すなわちプラスポジティブ、プラスネガティブ、マイナスポジティブおよびマイナスネガティブ（「＋Ｐ」、「＋Ｎ」、「−Ｐ」および「−Ｎ」）を有する。実施形態において、これらの４つの線は、０Ｖ（ディジタルロー）と＋５Ｖ（ディジタルハイ）との間で変化する。種々の実施形態においては、電圧／電流の入力／出力線とバッテリグランド線との間の直流電圧の差は、さらに大きく、例えば、＋１３．６Ｖと０Ｖとの間にある。レベル変換素子３１２、３１４、３１６および３１８は、電圧レベルをグランド電圧差に対する電圧／電流の入力／出力線の電圧レベルまで昇圧するように機能する。図３Ｃの実施形態において、コントローラマイクロプロセッサ１２５は、トランジスタ３９０を通ってドライバに接続される１つのディジタル出力（Ｔｘ）を有する。
【００３７】
図３Ａにおけるレベル変換素子３１２、３１４、３１６および３１８の一実施形態が、図３Ｂに示されている。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ３６２、３６４、３６６および３６８が、回路３５０におけるレベル変換素子として機能する。そのような実施形態において、抵抗器３５２はベースと直列に配置され、＋線（トランジスタ３６２および３６４）の場合には、抵抗器（３５４および３７６）はコレクタと電圧／電流の入力／出力線との間に配置される。例えば、＋５Ｖから＋１３．６Ｖへの電圧レベル変換の場合には、ベース側の抵抗器３５２には４．７キロオームの抵抗器が選択され、コレクタ側の抵抗器３５４および３７６には１キロオームの抵抗器が選択される。
【００３８】
ドライバ回路の第２の実施形態である図３Ｃに示される回路３７５では、コントローラマイクロプロセッサ１２５からの＋Ｐ線、＋Ｎ線、−Ｐ線および−Ｎ線は、コントローラマイクロプロセッサ１２５からの１つの出力線「ＴｘＤ」に置き換えられる。ＴｘＤ線は、ディプレション（空乏）型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ３９０のゲートに接続されるほか、高インピーダンスの抵抗器３９２（約１００キロオーム）を通過してバッテリグランドに接続される。トランジスタ３９０のドレインは、抵抗器３９４を通ってバッテリ端子まで延びる線に結合され、トランジスタ３９０のソースはバッテリグランドに結合されている。共通のバッファ３６０は、抵抗器３９４と並列にトランジスタ３９０のドレインに接続される。
【００３９】
図３Ｃの回路３７５はまた、重要な問題を解決する。＋ＮＯＭ線または−ＮＯＭ線のいずれかに関するＨブリッジトランジスタ（すなわち、＋ＮＯＭ線の場合には、図３Ｂの３１０および３４０または図３Ｃの３１１および３４１）は、同時に作動してはならない。＋ＮＯＭまたは−ＮＯＭに関して両方のＨブリッジトランジスタが作動中である場合には、電源１１０はＨブリッジトランジスタの両端を短絡させると推測される。図３Ｂの実施形態では、この問題は、＋Ｐ線、＋Ｎ線、−Ｐ線および−Ｎ線を制御するコントローラマイクロプロセッサ１２５上のソフトウェアを用いて克服される。このソフトウェアを用いると、Ｈブリッジが＋ＮＯＭ状態から−ＮＯＭ状態に切り替える前または−ＮＯＭ状態から＋ＮＯＭ状態に切り替える前に、各線はすべて、一時的に切られる。これにより、Ｈブリッジの両端における電源１１０の短絡を効果的に回避する。しかし、図３Ｃの回路３７５は、ソフトウェアに頼ることなく、かつＨブリッジを制御する４つの個別の線を用いることなく、同問題を克服する。
【００４０】
図３Ｃを参照すると、回路ブロック３９６は、トランジスタ３１１および３４１の組が同時に作動して、電源１１０を短絡しないようにする。（回路ブロック３９８は、回路ブロック３９６と実質的に同一の態様で動作する。したがって、本願明細書には回路ブロック３９６のみが記載される。）回路ブロック３９６では、抵抗器３８２は、トランジスタ３１１とトランジスタ３４１との間を急増した電流が流れないようにし、トランジスタ３１１を速やかにオフにするのを可能にする。例えば、トランジスタ３７２および３７４に関するｒＤＳインピーダンスが０．１オームであり、トランジスタ３１１が９ｎＦの入力静電容量を有する場合には、ＲＣ時定数は約９００ピコ秒である。回路ブロック３９６が所定の位置にある場合、トランジスタ３４１が作動するためには、トランジスタ３１１をオフにするために必要な時間より桁違いに長い時間を必要とすると推測される。ここで、トランジスタ３４１の実効入力インピーダンスに、９ｎＦ（トランジスタ３４１からの５ｎＦおよびコンデンサ３８４からの４ｎＦ）および抵抗器３８２の１００オームが含まれるとすると、ＲＣ時定数は約９００ナノ秒、すなわち３桁大きい値となる。したがって、比較的大きなインピーダンス抵抗器３８２および平衡コンデンサ３８４の組合せにより、ソフトウェアおよびマイクロプロセッサにおけるさらなる出力線に頼ることなく、電源１１０がトランジスタ両端で短絡するのを防止する。
【００４１】
図３Ａの論理ブロック図３００に再び戻ると、電圧レベル変換に加えて、Ｈブリッジ３１５を駆動するために、緩衝（バッファリング）を必要とする場合がある。ブロック図３００では、バッファ３２２、３２４、３２６および３２８およびブリッジドライバ３３２、３３４、３３６および３３８の使用が示されている。図３Ｂの回路３５０に示される実施形態において、バッファおよびブリッジドライバは、ＣＭＯＳ反転バッファ３２３、３２５、３２７および３２９（正の線には２つずつ、負の線には１つずつ）およびブリッジドライバ３３３、３３５、３３７および３３９として実装されている。
【００４２】
ドライバ回路の第２の実施形態である図３Ｃの回路３７５は、さらに高い電流で動作するときに、図３Ｂに示される回路３５０に比べてさらにいくつかの利点を提供する。回路３７５において、ＣＭＯＳ反転バッファ３６４、３６６、３６８、３７０はまた、ブリッジドライバ３９１および３９３への入力を供給するために用いられる。（なお、ＣＭＯＳ反転バッファ３６２は、正の線の反転バッファ３６８および３７０への入力と直列に配置される。）しかし、回路３７５におけるＨブリッジトランジスタ３１１、３２１、３３１および３４１のスイッチングレート（切り替え速度）を減少させるために、回路３７５には、ブリッジドライバ３９１および３９３に加えて、トランジスタバッファ３７２、３７４、３７６および３７８が追加されている。抵抗器３８２および３８６およびコンデンサ３８４および３８８は、トランジスタバッファ３７２、３７４、３７６および３７８と共に、Ｈブリッジトランジスタのための相補型ＭＯＳＦＥＴエミッタフォロワバッファを構成する。
【００４３】
Ｈブリッジ３１５は、ドライバ３００の重要な構成要素である。Ｈブリッジは、回路３５０および３７５（図３Ｂおよび図３Ｃ）にも示されているが、図３Ａに示された従来のブリッジの配置では描かれていない。Ｈブリッジは一般に、４つのＭＯＳＦＥＴ（２つのｎチャネルおよび２つのｐチャネル、すべてエンハンスメント型）を備え、必要に応じて、負荷電流を逆流させることができる。上述したように、バイポーラトランジスタはまた、類似のブリッジを構成するために用いることが可能であるが、ＭＯＳＦＥＴは能動（アクティブ）時に抵抗がより低いなどの種々の理由から優れている。
【００４４】
表１は、Ｈブリッジの実施形態に関する状態表である。表１に示されているように、システムが動作している間は、２つの状態（ＣＯＭマークおよびＣＯＭスペース）のみが一般に用いられる。Ｈブリッジ動作をさらに明らかにするために、使用していないが、非消去状態もまた、表１に示されている。消去状態は、トランジスタ３１０と３４０、またはトランジスタ３２０と３３０が同時に作動し、電源１１０の短絡回路を生じる結果となる状態を含む。＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線の直流電圧の極性は、ＨブリッジがＣＯＭマーク状態とＣＯＭスペース状態との間で切り替えるときに入れ替えられる。この電圧の極性の反転により、情報をコントローラマイクロプロセッサ１２５からノードに送信され、最終的にはノードマイクロプロセッサに伝送することが許容される。
【００４５】
【表１】
2007525076.tif 000003
【００４６】
図４Ａおよび図４Ｂには、能動的な電流引き込み機能（電流シンク機能）、ノードマイクロプロセッサ１８５および負荷出力線（＋ＰＯＷおよび−ＰＯＷ）を備えたノード回路（回路４００および４２５）の２つの実施形態がそれぞれ示されている。各ノードは、負荷に適合するように選択されるコンデンサ４０２を有する全波ブリッジ整流器４１０を備える。各ノード回路はまた、抵抗器４０４およびトランジスタ４０６を含むレベル変換回路網を備える。レベル変換回路網は、トランジスタ４０６と、ＣＭＯＳトランジスタ４２０と、電流制御抵抗器４２２を伴って任意に付加される（図４Ｂの回路４２５参照）バイポーラトランジスタ４１８と、からなる回路網を備える能動的な電流引き込み部を駆動する。電圧の極性がドライバ１２０によって切り替えられるとき、図４Ｂのダイオード４２４および４２６は能動的な電流引き込み部を保護するように機能する。電圧の極性の反転として伝送されたデータが＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線で受信されるとき、トランジスタ４１６、ベース側の抵抗器４１４および負荷抵抗器４１２を備える検出器回路網は、電圧の極性の反転をノードマイクロプロセッサ１８５によってＲｘにおいて読み取ることができる信号に変換する。コントローラマイクロプロセッサまたはノードマイクロプロセッサに関するピン配列の配置の実施形態が、図８に示されている。図８の実施形態では、モトローラ（ＭＯＴＯＲＯＬＡ）６８ＨＣ９０８シリーズＫＸ８マイクロプロセッサが示されている。
【００４７】
本発明はまた、１組の電線を介して電力伝送および双方向性のデータ伝送の両方を行うための方法を含む。電力は、１組の電線で一定の直流電圧として提供される。この方法の実施形態において、１組の電線の直流電圧の極性を切り替えることによって、制御装置から１組の電線を通ってノードにデータが伝送され、ノードで電流を能動的に引き込むことによってノードから１組の電線を通って制御装置にデータが伝送される。
【００４８】
本発明の方法の実施形態によれば、電源が接続され、コントローラマイクロプロセッサ１２５が起動されているとき、コントローラマイクロプロセッサ１２５は、データが伝送される前に確立されることになっている安定状態条件（実施形態では、ＣＯＭマーク状態）を待つ。データは、コントローラマイクロプロセッサ１２５から＋Ｐ出力、＋Ｎ出力、−Ｐ出力および−Ｎ出力（図１、図３Ａおよび図３Ｂ参照）を通って送出され、ドライバ１２０における対応する入力に伝送される。ＣＯＭマーク状態では、バッテリ１１０の電力は、＋ＮＯＭ線に印加される。図３Ｂに示されるドライバ１２０の実施形態を参照すると、トランジスタ３２０がオフであるとき、トランジスタ３３０はオフ、トランジスタ３４０はオンであり、バッテリグランドは−ＮＯＭ線に配置される。
【００４９】
そのような実施形態において、名目上の線は、ノード（例えば、ノード１４０、１６０および１８０）につながり、＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線を介してダイオードブリッジ４１０およびコンデンサ４０２につながり、コンデンサ４０２を充電し、各ノードでノードマイクロプロセッサ（例えば、１４５、１６５および１８５）を初期化する。ノードマイクロプロセッサからのＴｘデータ線がディジタルハイ（すなわちディジタルの「１」）を有するとき、能動的な電流引き込み部（実施形態では抵抗器４０８、ダイオード４２４、トランジスタ４１８、４２０および抵抗器４２２を備える）はオフであり、電流は引き込まれない。そのような状態では、Ｒｘデータがディジタルハイであると仮定すると、−ＮＯＭ線はローであり、トランジスタ４１６はオフである。
【００５０】
定常状態を達成した後、この方法は、制御装置からノードへのデータの伝送に進んでもよい。コントローラマイクロプロセッサ１２５が１バイトのデータを伝送し始めると、最初のバイトの開始位置には、すべての制御用の線（＋Ｐ、＋Ｎ、−Ｐおよび−Ｎ）に対してディジタルロー（すなわち「０」またはゼロ）が設定され、電圧変換器３６２、３６４、３６６および３６８をオフにする。バッファ３２３、３２５、３２７および３２９への入力がすべてディジタルハイであり、非反転バッファ（３２３および３２７）の出力がディジタルハイになることから、対応するブリッジドライバ（３３３および３３７）はディジタルハイに、トランジスタ３１０および３２０はオフとなる。ほぼ同時に、反転バッファ３２５および３２９の出力はローになり、その対応するブリッジドライバ（３３５および３３９）の出力がローになることから、出力トランジスタ３３０および３４０もまたオフとなる。したがって、制御装置からノードへのデータ伝送の開始時には、＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線は高いインピーダンスで浮動（フロート）状態となる。実施形態において、この状態は、約１μ秒未満である。
【００５１】
最初の空白（または「オフ」状態）の後、コントローラマイクロプロセッサ１２５の出力は、＋Ｐをローに、＋Ｎをハイに、−Ｐをハイに、−Ｎをローに（または「ＣＯＭスペース」状態）切り替わる。ＣＯＭスペース状態では、変換器３６４はオンになる。変換器３６４の出力がローになると、バッファ３２５およびそのブリッジドライバ３３５の出力はハイになり、出力トランジスタ３４０をオンにするため、＋ＮＯＭ線はローになる。同時にコントローラマイクロプロセッサ１２５からの−Ｐ出力がハイになり、変換器３６６の出力は（対応するバッファ３２７およびブリッジドライバ３３７と共に）ローになり、出力トランジスタ３２０をオンにするため、−ＮＯＭ線はハイになる。名目上の線のＣＯＭスペース状態へのこの変化は、１組の電線によって接続されるすべてのノード（例えば、１４０、１６０および１８０）で検出される。
【００５２】
この方法の実施形態において、各ノードにおけるブリッジ整流器４１０は、−ＮＯＭ線で正の電圧を受信し、＋ＮＯＭ線で負の電圧を受信する。各ブリッジ整流器４１０は、出力＋ＰＯＷおよび−ＰＯＷに正の電力を印加する。システムは、ＣＯＭスペース状態で安定である。コントローラマイクロプロセッサ１２５からの次のビットはＣＯＭマーク状態で送信されるため、コントローラマイクロプロセッサ１２５のすべての出力線は再びローになり、変換器３６２、３６４、３６６および３６８はオフとなり、続いて出力ドライバトランジスタ３１０、３２０、３３０および３４０もオフとなる。既に述べたように、ＣＯＭマーク状態では、システムは＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線を浮動状態にする。実施形態において、ＣＯＭスペース状態からＣＯＭマーク状態への移行は、１μ秒未満である。
【００５３】
ＣＯＭマーク状態では、−ＮＯＭ線はトランジスタ４１６でローとして検出され、オフとなる。負荷抵抗器４１２は、Ｒｘデータ線をハイに引き込み（プルアップし）、（図４Ａおよび図４Ｂの）ノードマイクロプロセッサ１８５へのＲｘデータ入力にマーク（ディジタルハイ）を指定する。逆に言えば、ＣＯＭスペース状態では、−ＮＯＭ線はトランジスタ４１６でハイとして検出され、電流が流れることが許容され、ノードマイクロプロセッサ１８５へのＲｘデータ入力をローにすることによって、スペースを指定する。したがって、＋ＮＯＭ線および−ＮＯＭ線の極性の連続反転は、ノードマイクロプロセッサ１８５へのＲｘデータ入力にディジタル信号を作成するのに効果的ある。さらに、ブリッジ整流器４１０は、入力線の電力を各ノードの＋ＰＯＷおよび−ＰＯＷに関して適切な極性に切り替える。本発明の実施形態では、コントローラマイクロプロセッサ１２５がＣＯＭマークからＣＯＭスペースにシステム状態を変化するたびに、システムの種々の構成要素間の協働を通じて上記の方法が実行される。
【００５４】
データがノードで受信された後、ノードマイクロプロセッサ１８５は、データを伝送し始めてもよい。ノードマイクロプロセッサ１８５からのディジタルデータは、Ｔｘデータ出力線で通常ディジタルハイとして現れる。Ｔｘ線がハイになると、トランジスタ４０６はオンに切り替わり、能動的な電流引き込み部（実施形態において、抵抗器４０８、ダイオード４２４、トランジスタ４１８および４２０および抵抗器４２２を備える）をオフにする。Ｔｘ線がローになると、トランジスタ４０６はオフに切り替わり、能動的な電流引き込み部（アクティブ電流シンク）を作動することが可能となる。アクティブ電流シンクが作動中には、電流は抵抗器４０８を流れ、トランジスタ４１８のゲートをハイにし、トランジスタ４２０をオンにする。トランジスタ４２０がオンになると、電流がソース側の抵抗器４２２に流れる。電流が増大するにつれて、抵抗器４２２の両端の電圧は、トランジスタ４１８がオンになる時点まで増大し、一定の電流が抵抗器４２２およびダイオード４２４を流れるまで、トランジスタ４２０のゲートを下げる。電流の引き込みは＋ＮＯＭ線で感知されることによって、電流受信器回路（例えば、回路２００または２５０）に戻されため、データは１組の電線を通じて効率的に伝送される。
【００５５】
ドライバ１２０を通過するとき、電流は、トランジスタ３３０を通って−ＮＯＭ線からバッテリグランドまで運ばれ、かつ、出力ドライバ３１０を通って＋ＮＯＭ線から電圧／電流の入力／出力線まで運ばれる。また、電圧／電流の入力／出力線はセンサ（例えば、ホールセンサ２５５または電流検知抵抗器２１５）まで延びる。電流受信器回路１０５（例えば、回路２００または２５０）によって電流信号を検知するための方法の実施形態については上述した通りである。
【００５６】
実施形態において、上述の方法およびシステムは、本発明と共に用いるために設計された通信プロトコル（「プロトコル」）に基づいて用いられる。本発明の他の実施形態において、さまざまな通信プロトコル（例えば、ＬＩＮプロトコルまたはＣＡＮプロトコル）を用いることも可能である。しかし、本願明細書に記載されるプロトコルは２本の電線からなる１組の電線によって通信するように設計されているため、本発明のシステムおよび方法と共に用いることが可能である他の通信プロトコルより優れた利点を提供する。
【００５７】
プロトコルの実施形態において、データフローは、９ビットのワードで構成される。各ワードは、アドレスおよびコマンド情報用の８ビットと、エラー補正ルーチンと共に用いるための９番目のパリティビット（例えば、任意のワードにおけるハイのビットの数が奇数であるときにパリティビットはハイに設定されることができる。ここで、奇数でない総数がマイクロプロセッサによって受信されるときは常に、エラー補正ルーチンが開始されてもよい。）と、を含んで構成される。
【００５８】
本プロトコルにおいて９ビットのワードによって実現されてもよいアドレス情報は、システムの特定の実施形態においてどのようなノードが用いられるかによって定義されるデータ構造に関連付けられる。実施形態において、プロトコルは、センサからなる負荷を有するノードとアクチュエータからなる負荷を有するノードとの間を区別しない。例えば、３２個のセンサノードまたはアクチュエータノードが１組の電線に接続され、各ノードが４つのサブノードを有するシステムの実施形態において、プロトコル用のアドレススペースは、ノードおよびサブノードのアドレス指定に用いるために、１６進数アドレスの＄００〜＄７Ｆ（３２×４＝１２８の異なるアドレスに対応する）を有する。他の実施形態では、サブノードではなく、ノードのそれぞれに対して確保された４つのアドレスが、ノードのサブ機能に割り当てられることも可能である。
【００５９】
当業者によってよく認識されているように、本発明のシステムは、種々の通信速度のいずれの速度で用いるように構成されてもよい。実施形態において、３１．２５キロボーが採用されており、約３５０μ秒／９ビットワードのデータ転送速度が可能である。
【００６０】
プロトコルにおいて９ビットのワードによって実現されるコマンド情報は、特定のコマンドが、確保されたアドレスの終端のすぐ後に＄８０（１６進数）から始まる特定の８ビット（２進数）の数に関連付けられるように設定される。表２は、コマンドがどのようにプロトコル内に割り当てられるかに関する実施形態を示す。
【００６１】
【表２】
2007525076.tif 000004
【００６２】
表２の実施形態に示されているように、「ＢＬＡＮＫ」信号は、アドレスまたはコマンドを有するワードが後に来ることを示す。ＢＬＡＮＫ信号の後に＄８０が続くとき、センサノードのアドレスが直後に続く。「Ｃｏｌｌｅｃｔ  Ｄａｔａ」は、制御装置のためにノードから新たな情報を収集するために用いられる標準的なコマンドである（以下にさらに説明する）。「Ｓｈｉｆｔ  Ｄａｔａ」（＄８１）コマンドは、アドレス列およびコマンド列の後に続き、センサのノードでサブ機能（通常はセンサに関連付けられる）から通知されたすべてのデータをアクチュエータの出力に配置するために用いられる。したがって、Ｓｈｉｆｔ  Ｄａｔａコマンドにより、本発明のシステムを用いてセンサの入力とアクチュエータの出力との間でフィードバックループ（帰還ループ）を確立することが可能となる。また、表２に示されたコマンド構造の実施形態には、「Ｐｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」コマンドが示されている。実施形態において、このコマンドは、システム構成の完全性を検証するために、１秒または２秒ごとに実行される。「Ａｌｅｒｔ  Ａｌｌ  Ａｄｄｒｅｓｓｅｓ」は、コマンド列が次に来ると推測されるアドレスのすべて（実施形態において、＄００〜＄７Ｆ）を通知するために用いられる。「Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｒｅｐｏｒｔ」コマンドおよび「Ｓｅｎｓｏｒ  Ｒｅｐｏｒｔ」コマンドは、アドレス空間におけるアクチュエータまたはセンサのすべてからのデータを要求するのに対し、「Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒｅｐｏｒｔ」コマンド、「Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｓｔａｔｕｓ」コマンド、「Ｓｅｎｓｏｒ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒｅｐｏｒｔ」コマンドおよび「Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｔａｔｕｓ」コマンドは、アクティブな（現に動作中の）アクチュエータまたはアクティブなセンサのみに向けられる。最後に、実施形態において、「Ｎｏｄｅ  Ｅｒｒｏｒ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ」コマンドは、ノードがある種のエラーに直面したとき、コントローラマイクロプロセッサに通知するために用いられる。一実施形態においては、この種のエラーを追跡するために、マイクロプロセッサのメモリの中でＲＡＭの１６バイトが確保される。
【００６３】
図９および図１０を参照すると、コントローラマイクロプロセッサとノードマイクロプロセッサとの間の完全な構造化通信に関するタイミング図が示されている。図９はＰｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒコマンドに応じた構造化通信の実施形態を示し、図１０はＳｈｉｆｔ  Ｄａｔａコマンドに応じた構造化通信の実施形態を示している。いずれも、本願明細書に記載されるプロトコルに基づいている。
【００６４】
まず図９を参照すると、実施形態において、コントローラマイクロプロセッサとノードマイクロプロセッサとの間の構造化通信がＢＬＡＮＫコマンドからどのように始まるかを示している。システムは、上述したＣＯＭマーク状態にある。そのような実施形態において、Ｈブリッジが極性をＣＯＭスペース状態に反転するときに、ＢＬＡＮＫコマンドが生じる。ＢＬＡＮＫコマンドの後に、コントローラマイクロプロセッサは、上述したように、パリティビットを含むＰｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓコマンド（実施形態では＄８２）を送出する。図９の実施形態では、Ｐｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓコマンドは、アドレス＄００を割当てられたノードに最初に伝送される。アドレス情報が１組の電線でノード＄００に（電圧の極性の反転によって）伝送された後、ＨブリッジはＣＯＭマーク状態に戻る。次に、コントローラマイクロプロセッサが、ノードマイクロプロセッサから（電流センサ／電流受信器回路を介して）データを受信するために待機する。
【００６５】
図９に示されているように、上述した能動的な電流の引き込みのための方法およびシステムによれば、センサからのデータは次に、ノード＄００で電流を能動的に引き込むことによって伝送される。実施形態において、Ｐｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓコマンドに応じてノードによって伝送されたデータは、それ自体のアドレスの他にパリティビットを含む。ノードは繰り返し、それ自体のアドレスをコントローラに反映する。ノード＄００からこのデータを受信すると、コントローラは、アドレス＄０１のポーリングに備えてＣＯＭスペース状態に戻すように切り替える。ノードアドレス＄０１が（電圧の極性の反転によって）伝送された後、ノードアドレス＄０１のマイクロプロセッサは、ノード＄０１のためのデータによって応答する。図９のタイミング図はノードアドレス＄００および＄０１のみのシーケンス列を示しているが、アドレス空間（実施形態では、＄００〜＄７Ｆ）のすべてのノードに関してシーケンス列が繰り返される。実施形態において、Ｐｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓコマンドに応じて受信されたデータは、アクティブなセンサのファイルのコントローラマイクロプロセッサのメモリに格納される。
【００６６】
コマンド、アドレスおよび応答の別のシーケンス列は通常、図９に示されるシーケンス列に続く。プロトコルの実施形態において、Ｐｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓコマンドの後に、コントローラマイクロプロセッサはＣｏｌｌｅｃｔ  Ｄａｔａコマンドを送出する。コントローラマイクロプロセッサは、ＣＯＭスペース状態に切り替え（すなわちＢＬＡＮＫを伝送する）、＄８０（Ｃｏｌｌｅｃｔ  Ｄａｔａコマンド）を伝送してから、第１のアクティブなセンサのアドレス（例えば＄ＡＡ）を伝送する。
【００６７】
それに応じて、アドレス＄ＡＡにおけるノードマイクロプロセッサは、アドレス＄ＡＡにおけるセンサの状態を反映する９ビットのワードを伝送する。例えば、アドレス＄ＡＡにおけるセンサがスイッチであり、スイッチが閉じられている場合には、ノードマイクロプロセッサはそれに応じて（能動的な電流引き込み部を用いて）＄ＦＦを伝送してもよい。実施形態において、コントローラマイクロプロセッサはノードマイクロプロセッサに応答（＄ＦＦ）を再伝送する。次に、同一のシーケンス列が次のアクティブなノードのアドレスに関して繰り返される。シーケンス列は、システムにおけるすべてのアクティブなノードのアドレスからデータが収集されるまで繰り返される。
【００６８】
上述の実施例では、１つのみの９ビットのワード（１バイト＋１パリティビット）がノードマイクロプロセッサからコントローラマイクロプロセッサに伝送されるが、プロトコルは、例えば、ノードマイクロプロセッサが（ノードでアナログからディジタルに変換される）アナログデータのストリームを伝送することができるとき、さらなるワードが各ノードマイクロプロセッサからコントローラマイクロプロセッサに伝送することを許容されるように構成されることができることを理解されたい。各伝送における特定のバイト数を送受信するためのプロトコルに応じて、ノードマイクロプロセッサおよびコントローラマイクロプロセッサをプログラムによって構成することができる。
【００６９】
ここで図１０を参照すると、Ｃｏｌｌｅｃｔ  Ｄａｔａコマンドが実行された後、データがどのようにＳｈｉｆｔ  Ｄａｔａコマンドを用いてノードでセンサからアクチュエータに配置されうるかに関する実施形態を示している。今度も、コントローラマイクロプロセッサは、ＢＬＡＮＫを送出することによって新たなコマンドまたはアドレスが続くことを示す。次に、Ｓｈｉｆｔ  Ｄａｔａ（実施形態では、＄８１）コマンドが送出され、その後、すべてのアクティブなノードがコマンドによって構成されるデータをアクチュエータの出力に伝送する。このデータシフト中、コントローラマイクロプロセッサは、ＨブリッジをＣＯＭスペース状態に維持し、長いＢＬＡＮＫを有効に保持して、さらなるデータが伝送される前に電力線が安定するようにする。
【００７０】
Ｓｈｉｆｔ  Ｄａｔａコマンドの後、プロトコルは、それぞれのアクティブなノードに対するＡｃｔｕａｔｏｒ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒｅｐｏｒｔの送出を含むシーケンス列を含んでもよく、（Ｃｏｌｌｅｃｔ  Ｄａｔａコマンドに類似し）、それぞれのアクティブなノードはコントローラマイクロプロセッサにエラーを報告し、エラーの処理方法に関する命令を受信する。当業者によく認識されているように、本発明のシステムとともに用いられるセンサおよびアクチュエータの構成に応じて、他のコマンドシーケンス列が続いてもよい。３１．２５キロボーの通信速度で、５秒に１回、通信シーケンス列全体（エラー認識、診断および性能の監視を含む）を繰り返すことができる。最後に、本発明のプロトコルの実施形態によれば、各マイクロプロセッサにおけるエラーは、電力投入の再設定にゼロを配置することによって解除されてもよい。
【００７１】
本発明の方法およびシステムは、種々の物理的環境に適用されてもよい。本発明が自動車に適用される実施形態の実施例が、図５Ａおよび図５Ｂに示されている。図５Ａを参照すると、自動車５００（実施形態では軍用車両である）は、電源１１０として機能するオルタネータおよびバッテリ５１０を装備している。コントローラマイクロプロセッサおよび電流受信器回路は、コントローラボックス５２０に適用される。コントローラボックス５２０から電力および双方向性のデータが、１組の電線によって、例えばテールランプ５４０または他のアクチュエータ（またはセンサ）を制御しうる後部付属品バス５３０に伝送される。計器５５０およびスイッチ５８０（ディジタルセンサおよびアナログセンサ）もまた、１組の電線によってコントローラボックス５２０に電気的に接続される。計器５５０およびスイッチ５８０は、自動車５００の中の１つ以上のノードにおける負荷として搭載される。さらに、前部付属品バス５６０が、例えば電力を監視し、ヘッドライドなどの車両付属品を制御するために、さらに多くのセンサおよびアクチュエータのために自動車５００に搭載される。そのような実施形態において、後部付属品バス５３０および前部付属品バス５６０は、システムの搭載およびメンテナンスを簡単にするために用いられるが、任意の機械的な構成では１組の電線を介したコントローラボックス５２０への電気的接続がノード素子の電力供給および制御を可能にするため、これらの付属品はシステムを作動するのに必要ではない。
【００７２】
他の実施形態において、本発明は、図６に示されているように、航空機に搭載されてもよい。本発明のシステムおよび方法の利用により、図６の軍用航空機などの航空機の堅牢性、生存性およびメンテナンスのしやすさを向上させる。
【００７３】
軍用用途では、航空電子機器が一番の関心事である。戦闘任務中または電磁防衛措置中に被った損傷は、航空機の広範囲に分離された部分を通って物理的に経由されることが理想的であり、幾重もの冗長な配線を必要とする。実際には、これらの要件を満たすことは、重量および電力の物理的制限のためにきわめて困難であった。本発明を用いれば、そのような搭載時の多数の電線が排除される。
【００７４】
ここで図６を参照すると、そのような実施形態において、エンジンに取付けられた発電機６１０は、システム用の電源として機能する。電力は、コントローラアセンブリ（制御用モジュール）６２０に集められ、制御回路によってコックピット６３０に対応付けられる。種々のセンサまたはアクチュエータ６４０は、航空機内の複数の位置でコントローラアセンブリ６２０から１組の電線に接続されるノードに搭載される。省重量および省電力により、電線の各組に厳重な外装を施すことも可能となり、その場合、航空機の電子機器の信頼性および耐久性が向上する。さらに、配線の数および複雑さが緩和されることから、メンテナンスに要する時間を短縮できる可能性がある。本発明は、プラグアンドプレイ式またはスナップイン式のモジュールおよび電子部品を作成するためにも用いられてもよい。メンテナンスの容易さは、訓練時間の短縮化、低コスト化、戦域での高い柔軟性、補給時間の短縮化、をもたらす。類似の利点は、非軍用航空機の場合にももたらされる。ボーイング（ＢＯＥＩＮＧ）７５７などの大型航空機に搭載される配線の８０％が、本発明によって用いられる１組の電線によって置き換えられる可能性がある。
【００７５】
さらに別の実施形態において、本発明は、図７に示されているように、建物に適用される。そのような実施形態において、完全なコンピュータネットワークは、１つの電源７１０および主制御装置７２０から延びている。電力は、建物では電力会社から例えば１２０Ｖ交流線という形で受信される。直流変換器またはバッテリ（電源）７１０は、電力を直流に変換し、電力を主制御装置７２０に伝送する。１組の電線は建物の壁の中に予め設置され、ユニバーサルコンセントが建物中の位置に物理的に間隔をあけて配置される。同一の共通の１組の電線が、パーソナルコンピュータ７３０および７４０、パーソナルプリンタ７５０、スキャナ７７０および共有プリンタ７６０をはじめとするすべての他のコンピュータおよび周辺装置をシステム７００に接続する。バッテリ７１０は、直流への交流の変換および（例えばバッテリによって）予備電力の供給の両方を行う。
【００７６】
多くのコンピュータ機器は、１２Ｖの電源装置で動作する。その結果、本発明のシステムおよび方法を用いれば、システムに接続されるすべての素子から重くて高価な電圧変換装置を排除することも可能である。（電源装置は、種々のコンピュータ構成要素の中でも、故障する可能性が最も高い。）さらに、システムに取付けられる各ユニットは、一意に区別することができる一意のアドレスを有し、さらに効率的なデータ転送のほか、電力およびデータを伝送するための従来の方法では困難であった安全対策を可能にすることができる。
【００７７】
システム７００は、複数の理由から堅牢である。第一に、１組の電線は任意に接続されるユニットを動作するために必要な電力およびデータフローのすべてを含むため、１組の電線は建物全体に予め設置されてもよく、汎用の壁プラグは構成要素の設置および移動を容易にすることができる。第二に、すべてのユニット（またはノード）は電力およびデータ線を共有するため、ノードは、（パーソナルコンピュータ７４０およびパーソナルプリンタ７５０を接続するパラレルケーブルなどの通常の方法に加えて、）主制御装置７２０によってメッセージを伝送することによって他のノードと通信することができる。したがって、システム７００は、現在利用可能な別の方法よりも知的で応用が利く。第三に、電力およびデータが主制御装置７２０によって監視および制御されるため、システムは、さらに安全で信頼性が高い。システムは、機器がどのように用いられているかを監視するように構成される。（したがって、機器を不法に用いられるのを食い止めることができる。）
【００７８】
図８は、一般的なコントローラマイクロプロセッサまたはノードマイクロプロセッサに関するピン配列構造の実施例として提供される。図８に示されたマイクロプロセッサは、モトローラ（ＭＯＴＯＲＯＬＡ）６８ＨＣ９０８シリーズのＫＸ８マイクロプロセッサであり、図８は、本発明の実施形態によれば、マイクロプロセッサのピンがどのようにバッテリグランド、＋Ｐ、＋Ｎ、−Ｐ、−Ｎ、＋５Ｖ、ＲｘおよびＴｘに接続されるかについて示している。
【００７９】
本発明を説明する文脈における（特に冒頭の特許請求の範囲の文脈における）単数形（「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」）ならびにそれに準ずる表現を用いている場合、本願明細書に特に明記しない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数と複数の両方を包含するものとして解釈されるべきである。本願明細書の値の範囲の列挙は、本願明細書に特に明記しない限り、範囲内に収まる各個別の値に個別に言及することに関する略記方法として機能することを目的としているに過ぎず、各個別の値は本願明細書に個別に列挙されているかのごとく、本願明細書の中に包含される。本願明細書に記載されるすべての方法は、本願明細書に特に明記しない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行われることができる。本願明細書に提供された任意の実施例またはすべての実施例または例示的な言葉（例えば「などの」）の使用は、本発明をより分かりやすく解明するために過ぎず、特許請求されない限り、本発明の範囲の制限を提示するわけではない。本願明細書におけるいかなる言葉も、本発明の実現に不可欠なものとして任意の特許請求されていない要素を示すものと考えるべきではない。
【００８０】
本発明の好ましい実施形態は、本発明を実行するために、発明者が周知の最良の形態を含めて本願明細書に記載される。当然のことながら、好ましい実施形態の変形は、上記の説明を読めば当業者には明白となるであろう。当業者は特定のインピーダンス値を修正するか、または電子回路から特定のインピーダンス値を排除することが可能である種々の別の実施形態に精通しているため、本発明の例示的な実施形態において、回路構成要素に与えられる特定のインピーダンス値は特に、本発明の範囲を制限するものと考えるべきではない。本発明者らは、当業者が必要に応じてそのような変形を用いると予想し、本発明者らは本発明を本願明細書に例示的に記載される方法以外の他の方法で実行することを意図している。したがって、本発明は、準拠法によって認められた本願明細書に添付される特許請求の範囲に記載される主題の修正物および等価物のすべてを網羅する。さらに、本発明のすべての可能な変形における上述の要素の任意の組合せは、本願明細書に特に明記しない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態による完全なシステムのブロック図を示す。
【図２Ａ】電源と、電流センサと、ダイオード回路網を備える電流受信器回路と、からなる回路図を示し、本発明の実施形態によれば、低インピーダンスの抵抗器が電流センサとして用いられる。
【図２Ｂ】電源と、電流センサと、ダイオード回路網を備える電流受信器回路と、からなる回路図を示し、本発明の実施形態によれば、ホールセンサが電流センサとして用いられる。
【図２Ｃ】電源と、電流センサと、アナログゲートを備える電流受信器回路と、からなる回路図を示し、本発明の実施形態によれば、低インピーダンスの抵抗器が電流センサとして用いられる。
【図２Ｄ】電源と、電流センサと、アナログゲートを備える電流受信器回路と、からなる回路図を示し、本発明の実施形態によれば、ホールセンサが電流センサとして用いられる。
【図３Ａ】本発明の実施形態によるドライバの論理ブロック図を示す。
【図３Ｂ】本発明の実施形態によるドライバの第１の実施形態の回路図を示す。
【図３Ｃ】本発明の実施形態によるドライバの第２の実施形態の回路図を示す。
【図４Ａ】本発明の実施形態によるノードの第１の実施形態の回路図を示す。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によるノードの第２の実施形態の回路図を示す。
【図５Ａ】システムが自動車に適用された本発明の実施形態の断面図を示す。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による自動車の斜視図を示す。
【図６】システムが軍用航空機に適用された本発明の実施形態を示す。
【図７】システムがオフィスの建物に適用された本発明の実施形態を示す。
【図８】本発明の実施形態によるコントローラマイクロプロセッサの実施形態を示す。
【図９】本発明の実施形態によるＰｏｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒコマンドに応答して、制御装置とノードマイクロプロセッサとの間の通信のためのタイミング図を示す。
【図１０】本発明の実施形態によるＳｈｉｆｔ  Ｄａｔａコマンドに応答して、制御装置とノードマイクロプロセッサとの間の通信のためのタイミング図を示す。
【図１】
2007525076.tif 000005
【図２Ａ】
2007525076.tif 000006
【図２Ｂ】
2007525076.tif 000007
【図２Ｃ】
2007525076.tif 000008
【図２Ｄ】
2007525076.tif 000009
【図３Ａ】
2007525076.tif 000010
【図３Ｂ】
2007525076.tif 000011
【図３Ｃ】
2007525076.tif 000012
【図４Ａ】
2007525076.tif 000013
【図４Ｂ】
2007525076.tif 000014
【図５Ａ】
2007525076.tif 000015
【図５Ｂ】
2007525076.tif 000016
【図６】
2007525076.tif 000017
【図７】
2007525076.tif 000018
【図８】
2007525076.tif 000019
【図９】
2007525076.tif 000020
【図１０】
2007525076.tif 000021
【国際調査報告】
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