(57)【要約】【課題】消費電流の変化を抑えることによりデータ通信の妨げとなる通信ノイズの発生を防止する通信装置を提供する。【解決手段】通信回線３に接続された複数の通信装置１、２間で通信信号を送受信する通信システムに用いられる通信装置１である。通信信号に変換されるべき通信用データを出力する制御部１１と、制御部１１から出力される通信用データに基づいて通信信号を生成し通信回線３に出力する通信部１２と、通信部１２が通信信号を生成する際に消費される消費電流Ｉ２と逆位相の補償電流Ｉ３を出力する電流出力部１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線に接続された複数の通信装置間で通信信号を送受信する通信システムに用いられる通信装置であって、
前記通信信号に変換されるべき通信用データを出力する制御部と、
前記制御部から出力される前記通信用データに基づいて通信信号を生成し、当該通信信号を前記通信回線に出力する通信部と、
前記通信部が前記通信用データに基づいて前記通信信号を生成する際に、前記通信部により消費される消費電流と逆位相の補償電流を、前記通信部による消費電流が流れる経路に出力する電流出力部と
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記補償電流の振幅は、前記通信部により消費される消費電流の振幅と同一であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記電流出力部は、
前記制御部から前記通信部へ前記通信用データが出力されるタイミングを検出するタイミング検出部と、
前記検出部により検出される前記通信用データの出力タイミングに合わせて、前記補償電流を生成し、出力する電流生成部と
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記電流出力部は、
前記制御部から前記通信部へ出力される前記通信用データが入力され、前記通信用データの位相を反転させて出力する反転回路と、
前記通信部と実質的に同一の回路構成を有し、前記反転回路から出力される前記位相の反転された通信用データが入力され、当該通信用データに基づいて通信信号を生成する際に、自身により消費される消費電流を前記補償電流として出力する擬似通信部と
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信回線を介して通信信号の送受信を行う通信システムに用いられる通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電源に接続して使用するシステム機器においては、その負荷電流が大きく変化すると、電源電圧の変動を招くことがあり、同じ電源に接続されている照明器具にちらつき等の影響が出ることがある。
【０００３】
このため、特許文献１では、交流電源に基づいて生成された直流電源にシステム負荷が接続されるシステム機器の負荷電流変動防止装置において、システム負荷と並列にダミー負荷を接続し、システム負荷に流れる電流値に応じてダミー負荷に電流を流すことにより、全負荷に流れる電流の変動を抑えて商用電源の電圧変動を防止している。
【特許文献１】特開平１１−２７８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車のアプリケーション分野においては、近年の通信技術の発展に伴い、多くの電装品の間で通信が行われている。特に、車載ＬＡＮ化のニーズが高まっており、各アプリケーションに最適なネットワークが利用され始めている。そのようなネットワークとして、例えば、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が挙げられる。ＬＩＮは、車載ＬＡＮの通信プロトコルの一種であり、ドアミラー制御、エアコンやシート制御等、主にボディー系の制御に用いる低速ＬＡＮ規格である。
【０００５】
ＬＩＮ等の車載ＬＡＮでは、複数の車載電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）間におけるデータ通信を実現するが、そのデータ通信は、例えば、各ＥＣＵ間での通信信号に基づいて各ＥＣＵ間を結ぶ通信回線に出力される通信信号の電圧レベルを変化させることにより行われる。
【０００６】
近年、車載ＬＡＮにおける通信速度の高速化に伴い、各ＥＣＵ間におけるデータ通信の高ビットレート化は避けられない状況になって来ている。このため、図６（ａ）に示すように、データ通信の高ビットレート化により各ＥＣＵ間で送受信される通信信号の電圧レベルは高スルーレート化されている。それに伴って、図６（ｂ）に示すように、各ＥＣＵにより消費される電流も高スルーレート化が進んでいる。この結果、ＥＣＵによる消費電流は高い周波数で変化することになり、その高周波数での消費電流の変化に起因する通信ノイズが発生してしまう。この通信ノイズは、ＥＣＵに接続された電源あるいはＧＮＤから他のＥＣＵに伝わり、他のＥＣＵのデータ通信を妨害し、各ＥＣＵ間におけるデータ通信に悪影響が及ぶことになる。
【０００７】
また、通信信号で消費される電流は、ＥＣＵ全体の消費電流のごく一部の微小な電流変化に過ぎず、大きな電流変化に対応する従来技術は適用できないという問題もある。
【０００８】
上記問題点に鑑み、本発明の目的は、消費電流の変化を抑えることによりデータ通信の妨げとなる通信ノイズの発生を防止する通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、通信回線に接続された複数の通信装置間で通信信号を送受信する通信システムに用いられる通信装置であって、前記通信信号に変換されるべき通信用データを出力する制御部と、前記制御部から出力される前記通信用データに基づいて通信信号を生成し、当該通信信号を前記通信回線に出力する通信部と、前記通信部が前記通信用データに基づいて前記通信信号を生成する際に、前記通信部により消費される消費電流と同一振幅かつ逆位相の補償電流を、前記通信部による消費電流が流れる経路に出力する電流出力部とを備える。
【００１０】
上記の通信装置では、通信部が通信用データに基づいて通信信号を生成する際に、電流出力部が、通信部により消費される消費電流と同一振幅かつ逆位相の補償電流を、通信部による消費電流が流れる経路に出力するので、通信部による消費電流の変化が電流出力部からの補償電流により低減することが可能となる。この結果、通信部による消費電流の変化が抑えられ、通信装置全体による消費電流の安定化が図られ、通信装置による消費電流の変化に起因する通信ノイズの発生が抑制される。
【００１１】
前記補償電流の振幅は、前記通信部により消費される消費電流の振幅と同一であることが好ましい。
【００１２】
この場合、通信部による消費電流の変化が電流出力部からの補償電流により相殺されるので、通信装置による消費電流の変化に起因する通信ノイズの発生が完全に防止される。
【００１３】
前記電流出力部は、前記制御部から前記通信部へ前記通信用データが出力されるタイミングを検出するタイミング検出部と、前記検出部により検出される前記通信用データの出力タイミングに合わせて、前記補償電流を生成し、出力する電流生成部とを有することが好ましい。
【００１４】
この場合、制御部から通信部への通信用データが出力されるタイミングに合わせて補償電流を出力することができるので、補償電流の出力タイミングを高精度に取ることができる。
【００１５】
前記電流出力部は、前記制御部から前記通信部へ出力される前記通信用データが入力され、前記通信用データの位相を反転させて出力する反転回路と、前記通信部と実質的に同一の回路構成を有し、前記反転回路から出力される前記位相の反転された通信用データが入力され、当該通信用データに基づいて通信信号を生成する際に、自身により消費される消費電流を前記補償電流として出力する擬似通信部とを有することが好ましい。
【００１６】
この場合、電流出力部を通信部と同一の回路構成と周知の反転回路との組み合わせにより実現することができる。このため、電流出力部を構成するための新たな回路設計等は不要であり、通信部の製造コストの増大を招くこともない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、消費電流の変化を抑えることによりデータ通信の妨げとなる通信ノイズの発生を防止する通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同一部分には同一符号を付し、図面で同一の符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る通信装置を用いた通信システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る通信装置は、ＬＩＮ等の車載ＬＡＮにおける通信装置に係るものである。
【００２０】
図１において、この通信システムは、本実施の形態に係る通信装置１と、通信装置２と、通信装置１と通信装置２との間でのデータ通信を行うための通信回線３と、を備えている。通信装置１及び通信装置２は、車載ＬＡＮ等のネットワークシステムにおけるＥＣＵであり、データ通信の送信側、受信側のいずれの通信装置にもなり得るものである。ここでは、通信装置１が送信側の通信装置であり、通信装置２が受信側の通信装置である場合について説明する。なお、図１では通信装置１及び通信装置２をそれぞれ１つのみを示しているが、実際には、複数の通信装置１及び、複数の通信装置２が通信回線３に接続されている。
【００２１】
本実施の形態において、通信装置１は、電源回路１０と、ＣＰＵ１１と、通信Ｉ／Ｆ１２と、電流出力部１５と、を有している。電源回路１０は、車載のバッテリ４からの供給電圧を通信装置１内の各部動作に適した電圧に変換して各部に供給する。ＣＰＵ１１は、通信装置２へ送信すべき通信用データを生成する。
【００２２】
通信Ｉ／Ｆ１２は、ＣＰＵ１１と信号線を介して接続されており、ＣＰＵ１１との間でデータの送受信が可能となっている。
【００２３】
通信Ｉ／Ｆ１２は、ＣＰＵ１１から出力される通信用データを受けて、この通信用データを所定の電圧レベルの通信信号に変換し、この通信信号を通信回線３を通じて出力する。なお、通信装置１が受信側であれば、通信Ｉ／Ｆ１２が通信回線３を通じて入力される通信信号を受けて、その通信信号をＣＰＵ１１に出力する。
【００２４】
一方、受信側である通信装置２は、通信回線３を通して入力される通信信号をバッファ２１等を通して受け、例えば、通信信号による指示内容に応じた処理を行う。
【００２５】
図１に示す通信システムにおいて、高速な通信信号を通信回線３を通して通信する場合における、通信回線３の末端でのインピーダンスの不整合に伴う信号の反射及びそれによる波形の歪みを防ぐために、通信回線３の終端が通信装置２内の終端抵抗２２によって成されている。
【００２６】
さらに、本実施の形態に係る通信装置１においては、図１に示すように、ＣＰＵ１１とＧＮＤとの間に電流出力部１５が配置されている。電流出力部１５は、ノイズキャンセル回路１５１と、ノイズキャンセル回路（以下、「ＮＣ回路」と呼ぶ。）１５１とＧＮＤとの間に接続された抵抗１５２と、を有している。電流出力部１５は、通信装置１が通信Ｉ／Ｆ１２を用いて通信信号を通信回線１２に出力する際に、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流と同振幅で逆位相の補償電流を出力することにより、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流の変化を打ち消して通信装置１による消費電流Ｉ４の変化を防止する。以下、電流出力部１５について説明する。
【００２７】
図２に、電流出力部１５のＮＣ回路１５１の概略構成を示す。ＮＣ回路１５１は、タイミング検出器１５３と、電流生成器１５４と、を有している。タイミング検出器１５３は、ＣＰＵ１１と接続されており、ＣＰＵ１１から通信Ｉ／Ｆ１２へ通信用データが出力されるタイミングを検出する。
【００２８】
電流生成器１５４は、予め算出された、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２と同振幅の補償電流Ｉ３を生成し、タイミング検出器１５３により検出される通信用データの出力タイミングに合わせて、その補償電流Ｉ３を抵抗１５２を介してＧＮＤ側に流出する。
【００２９】
図３（ａ）に、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２の時間的変化を示し、図３（ｂ）に、電流出力部１５から流出する補償電流Ｉ３の時間的変化を示す。図３（ａ）において、通信Ｉ／Ｆ１２の消費電流Ｉ２の電流値は、通信Ｉ／Ｆ１２がアクティブ期間においてはｉＨであり、通信Ｉ／Ｆ１２が非アクティブの期間においてはｉＬとなっている。
【００３０】
一方、図３（ｂ）において、電流出力部１５は、通信Ｉ／Ｆ１２のアクティブ期間に合わせて非アクティブとなり、その非アクティブ期間における補償電流Ｉ３を、通信Ｉ／Ｆ１２の非アクティブ期間における消費電流Ｉ２の電流値ｉＬと一致させる。さらに、電流出力部１５は、通信Ｉ／Ｆ１２の非アクティブ期間に合わせてアクティブとなり、そのアクティブ期間における補償電流Ｉ３を、通信Ｉ／Ｆ１２のアクティブ期間における消費電流Ｉ２の電流値ｉＨと一致させる。
【００３１】
さらに、電流出力部１５が非アクティブからアクティブへ遷移する際の補償電流Ｉ３のスルーレートは、通信Ｉ／Ｆ１２が非アクティブからアクティブへ遷移する際の消費電流Ｉ２のスルーレートに一致する。そして、電流出力部１５がアクティブから非アクティブへ遷移する際の補償電流Ｉ３のスルーレートは、通信Ｉ／Ｆ１２がアクティブから非アクティブへ遷移する際の電流Ｉ２のスルーレートに一致する。
【００３２】
すなわち、電流出力部１５から流出する補償電流Ｉ３は、通信Ｉ／Ｆ１２が通信信号を出力する場合における通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２と同一の振幅を持ち、かつ、逆位相となるように設定されている。このため、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２の変化が電流出力部１５からの補償電流Ｉ３による干渉により打ち消され、それにより、通信装置１による消費電流の変化が抑制されることになる。この結果、通信信号の出力時における通信装置１の消費電流の変化に起因する通信ノイズの発生が防止され、データ通信の安定化が図られることになる。
【００３３】
図４に、通信装置１が通信Ｉ／Ｆ１２を用いて通信信号を出力する際における、ＣＰＵ１２による消費電流Ｉ１、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２、電流出力部１５からの補償電流Ｉ３及び通信装置１による消費電流Ｉ４（＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）の時間的変化を示す。図４から明らかなように、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２の変化が電流出力部１５からの補償電流Ｉ３の追加により打ち消され、通信装置１による消費電流Ｉ４が時間的に変化すること無く安定化されていることが分かる。
【００３４】
本実施の形態において、電流出力部１５から流出する補償電流Ｉ３に、通信Ｉ／Ｆ１２が通信信号を出力する場合における通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２と同一の振幅を持たせたが、もちろん、同一の振幅に限るものではない。例えば、消費電流Ｉ２の振幅の半分であっても、通信装置１による消費電流の変化は低減され、通信装置１の消費電流の変化に起因する通信ノイズの発生が抑制される。
【００３５】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、通信装置１が通信Ｉ／Ｆ１２を用いて通信信号を出力する際に通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２に変化が生じる場合であっても、電流出力部１５からの補償電流Ｉ３を追加することにより、消費電流Ｉ２と補償電流Ｉ３は互いに干渉して相殺されることになる。このため、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２の変化が抑えられることにより通信装置１による消費電流Ｉ４の安定化が図られ、通信装置１による消費電流Ｉ４の変化に起因する通信ノイズの発生が防止されることになる。
【００３６】
したがって、データ通信の高ビットレート化により各通信装置間で送受信される通信信号の電圧レベルが高スルーレート化される場合であっても、通信装置により消費される電流の変化を抑えることができるので、通信ノイズの発生を招くことなく、安定したデータ通信を実現することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、上記の実施の形態１における電流出力部１５を通信Ｉ／Ｆ１２と同一の構成を持つ回路の利用により実現するものである。本実施の形態によれば、電流出力部１５を簡単な構成で実現することができる。図５は、本発明の実施の形態２に係る通信装置を用いた通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【００３８】
本実施の形態に係る通信装置１においては、図５に示すように、図１に示した電流出力部１５のＮＣ回路１５１が、インバータ回路１５５と、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６と、から構成されている。インバータ回路１５５は、ＣＰＵ１１と信号線を介して接続されており、ＣＰＵ１１から通信Ｉ／Ｆ１２に出力される通信用データと同一のデータを受ける。インバータ回路１５５は、ＣＰＵ１１から出力されるデータが入力されると、その位相を反転させて通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６に出力する。
【００３９】
通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６は、通信Ｉ／Ｆ１２と同一の回路構成を持っており、同一の駆動電力により動作する。このため、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６は、通信Ｉ／Ｆ１２に入力される通信用データと同一振幅のデータが入力された場合、通信Ｉ／Ｆ１２と同一振幅の電流を消費する。ただし、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６は、通信回線３に接続されることは無く、通信信号を通信回線３に出力することは無い。
【００４０】
通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６は、インバータ回路１５５から出力される、通信Ｉ／Ｆ１２に入力される通信用データと同一振幅、かつ、逆位相のデータを受けると、通信Ｉ／Ｆ１２と同様、このデータを所定の電圧レベルの通信信号に変換する。この変換の際に通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６により消費される電流は、通信Ｉ／Ｆ１２が通信信号を出力する場合における通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２と同一の振幅を持ち、かつ、逆位相となる。したがって、本実施の形態に係るインバータ回路１５５及び通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６によれば、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
本実施の形態においては、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６に、通信Ｉ／Ｆ１２と同一の回路構成を持たせたが、もちろん、同一の構成に限るものではない。要は、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６に入力される通信用データの位相のみが反転されたデータが入力された際に、上述した補償電流が消費される回路構成を持てばよい。
【００４２】
また、本実施の形態においても、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６により消費される電流電流に、通信Ｉ／Ｆ１２が通信信号を出力する場合における通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２と同一の振幅を持たせたが、もちろん、同一の振幅に限るものではない。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、通信装置１が通信Ｉ／Ｆ１２を用いて通信信号を出力する際に通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２に変化が生じる場合であっても、通信Ｉ／Ｆ擬似回路１５６による消費電流の追加により消費電流Ｉ２を打ち消すことができる。このため、複雑な回路構成を必要とすること無く、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２の変化を抑え、通信装置１による消費電流Ｉ４の安定化を図ることができる。この結果、通信装置１のコストアップを招くこと無く、通信装置１による消費電流Ｉ４の変化に起因する通信ノイズの発生が防止されることになる。
【００４４】
したがって、データ通信の高ビットレート化により各通信装置間で送受信される通信信号の電圧レベルが高スルーレート化される場合であっても、通信装置により消費される電流の変化を抑えることができるので、通信ノイズの発生を招くことなく、安定したデータ通信を実現することができる。
【００４５】
今回開示した本発明の実施の形態は、例示であってこれに限定されるものではない。本発明の範囲は開示した内容ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る通信装置を用いた通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＮＣ回路１５１の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３（ａ）は、通信Ｉ／Ｆ１２による消費電流Ｉ２の時間的変化を示す図、図３（ｂ）は、電流出力部１５から流出する電流Ｉ３の時間的変化を示す図である。
【図４】ＣＰＵによる消費電流Ｉ１、通信Ｉ／Ｆによる消費電流Ｉ２、電流出力部から流出する電流Ｉ３及び通信装置による消費電流Ｉ４の時間的変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る通信装置を用いた通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は、従来の通信信号の電圧レベルの時間的変化を示す図、図６（ｂ）は、従来の通信Ｉ／Ｆによる消費電流の時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、２  通信装置
３  通信回線
４  バッテリ
１０  電源回路
１１  ＣＰＵ
１２  通信Ｉ／Ｆ
２２  終端抵抗
１５  電流出力部
２１  バッファ
１５１  ＮＣ回路（ノイズキャンセル回路）
１５２  抵抗
１５３  タイミング検出器
１５４  電流生成器
１５５  インバータ回路
１５６  通信Ｉ／Ｆ擬似回路
【図１】
2008306337.tif 000003
【図２】
2008306337.tif 000004
【図３】
2008306337.tif 000005
【図４】
2008306337.tif 000006
【図５】
2008306337.tif 000007
【図６】
2008306337.tif 000008