(57)【要約】【課題】  簡素な構成で性能に優れた電源電力給電型通信線を有する通信装置を提供すること。【解決手段】  定電圧給電部１２１は、バッテリ６の正端から受電した電力を駆動線２に給電している。第二電位設定用の短絡スイッチ１２２と定電圧ダイオード１２３とは、直列接続されて通信線２，３間を接続し、第三電位設定用の短絡スイッチ１２４は、通信線２，３間を接続している。コンパレータ１２５は駆動線２の電位をしきい値電圧７Ｖと比較して、比較結果を中央制御回路１１に送信し、中央制御回路１１は定電圧給電部１２１を制御してその出力インピーダンスを切り替えている。【選択図】      図２
2005229643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスをなす通信線と、
前記通信線に接続される通信インターフェイス回路を有して前記通信線から給電される直流電源電力により作動してローカル装置を駆動制御する複数のスレーブコントローラと、
前記通信線に接続される通信インターフェイス回路を有して前記バスに前記直流電源電力を給電するとともに前記通信線の第一電位と第二電位との間で遷移するパルス電圧により所定の前記スレーブコントローラと交信を行うマスタコントローラと、
を備える電力給電兼用通信線を有する通信装置であって、
前記マスターコントローラは、
所定の出力電流範囲内で前記通信線に前記第一電位を与え、かつ、前記通信線を通じて各スレーブコントローラに電源電力を給電する通信線給電兼第一電位形成回路と、
前記通信線給電兼第一電位形成回路が前記通信線に給電する電流を吸収して前記通信線に前記第二電位を与える第二電位形成回路と、
を有し、
前記スレーブコントローラは、
前記通信線給電兼第一電位形成回路が前記通信線に給電する電流を吸収して前記通信線に前記第二電位を与える第二電位形成回路を有し、
前記通信線給電兼第一電位形成回路は、
前記第二電位形成回路が前記通信線に前記第二電位を与えようとしているときに前記通信線給電兼第一電位形成回路の出力インピーダンスを増大させる出力インピーダンス切り替え回路を有することを特徴とする電源電力給電型通信線を有する通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源電力給電型通信線を有する通信装置において、
前記スレーブコントローラは、
前記通信線電位が前記第一電位である場合に前記マスタコントローラから充電され、前記通信線電位が前記第二電位である場合に自己に電源電力を給電する蓄電回路を有することを特徴とする電源電力給電型通信線を有する通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源電力給電型通信線を有する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のローカル装置を個別に制御する多数のスレーブコントローラにマスタコントローラから給電し、かつ、各スレーブコントローラを統括するマスタコントローラと各スレーブコントローラとをバス接続する従来のネットワーク方式では、マスタコントローラは、基準電位（たとえば接地電位）の基準線と電源線との間に電源電圧を印加して各スレーブコントローラに電源電圧を印加する。したがって、バス（通信線）と基準線との間に多数のスレーブコントローラを接続しても、それらへの電源電力給電量の増大により、通信線のハイレベル電位が低下することがなく、通信に障害が発生することがない。
【０００３】
このような三線方式は配線負担が増大するので、マスタコントローラと各スレーブコントローラとを、各スレーブコントローラへの電源電力給電機能と、両コントローラ間の通信機能との両方の機能をもつ二線構造の採用が期待される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このようなバス方式の通信線を通じて各スレーブコントローラに電源電力を給電する場合、バスすなわち通信線に接続するスレーブコントローラ数が増大すると、通信線の電位が低下し、通信に支障を与える可能性がある。
【０００５】
もちろん、マスタコントローラの出力インピーダンスを小さく設定すれば、スレーブコントローラ接続数を増大しても通信線電位の低下が無視できる。しかし、この場合には、マスタコントローラ又はスレーブコントローラがパルス通信のために通信線電位をローレベル電位に低下させるために、通線から大量の電流を吸収する必要があり、電力消費、発熱が非常に増加し、かつ、マスタコントローラやスレーブコントローラの上記電位低下用の回路の大型化が必要となるという不具合があった。
【０００６】
また、上記したバス型の通信線を用いた双方向パルス通信方式では、スレーブコントローラからマスタコントローラへの送信中に、マスタコントローラからスレーブコントローラへの緊急に送信したい場合があったが、これら両方向の送信を同時に行うことは原理的にできず、マスタコントローラはスレーブコントローラの送信終了を待つ必要があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、簡素な構成で性能に優れた電源電力給電型通信線を有する通信装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の電源電力給電型通信線を有する通信装置は、バスをなす通信線と、前記通信線に接続される通信インターフェイス回路を有して前記通信線から給電される直流電源電力により作動してローカル装置を駆動制御する複数のスレーブコントローラと、前記通信線に接続される通信インターフェイス回路を有して前記バスに前記直流電源電力を給電するとともに前記通信線の第一電位と第二電位との間で遷移するパルス電圧により所定の前記スレーブコントローラと交信を行うマスタコントローラとを備える電力給電兼用通信線を有する通信装置であって、前記マスターコントローラが、所定の出力電流範囲内で前記通信線に前記第一電位を与え、かつ、前記通信線を通じて各スレーブコントローラに電源電力を給電する通信線給電兼第一電位形成回路と、前記通信線給電兼第一電位形成回路が前記通信線に給電する電流を吸収して前記通信線に前記第二電位を与える第二電位形成回路とを有し、前記スレーブコントローラが、前記通信線給電兼第一電位形成回路が前記通信線に給電する電流を吸収して前記通信線に前記第二電位を与える第二電位形成回路を有することを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本構成では、マスタコントローラの通信線給電兼第一電位形成回路は、所定の出力電流範囲内で通信線に第一電位を与える定電圧出力機能を有するので、上記出力電流範囲内で可能な任意のスレーブコントローラをバスすなわち通信線に接続することができる。
【００１０】
また、マスタコントローラ又はスレーブコントローラがの通信線から電流を吸収することにより、上記通信線給電兼第一電位形成回路の出力インピーダンス（インピーダンス）に電圧降下を生じさせて、第二電位を形成することができ、簡素な構成で双方向通信を実現することができる。
【００１１】
更に、前記通信線給電兼第一電位形成回路が、前記第二電位形成回路が前記通信線に前記第二電位を与えようとしているときに前記通信線給電兼第一電位形成回路の出力インピーダンスを増大させる出力インピーダンス切り替え回路を有することを特徴としている。
【００１２】
すなわち、本構成の通信線給電兼第一電位形成回路は、マスタコントローラがもはやスレーブコントローラに電源電力を供給する必要がない第二電位である場合に自己の出力インピーダンスを増大するので、マスタコントローラやスレーブコントローラが第二電位を形成するために必要な電流吸収量を減少することができ、消費電力低減と電流吸収用スイッチの小型化を実現することができる。また、本構成の通信線給電兼第一電位形成回路は、マスタコントローラがスレーブコントローラに電源電力を供給する第一電位である場合に自己の出力インピーダンスを低減するので、多数のスレーブコントローラに給電する場合でも、自己の出力インピーダンスによる電力損失を低減し、通信線の電位低下を抑止するので、少ない電力消費で通信線電位を第一電位に保持しつつ多数のスレーブコントローラに電源電力を給電することができる。
【００１３】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の電源電力給電型通信線を有する通信装置において更に、前記スレーブコントローラが、前記通信線電位が前記第一電位である場合に前記マスタコントローラから充電され、前記通信線電位が前記第二電位である場合に自己に電源電力を給電する蓄電回路を有することを特徴としている。
【００１４】
すなわち、本構成によれば、たとえば、スレーブコントローラは、通信線が第一電位である場合に通信線により充電されるコンデンサと、通信線からこのコンデンサへの通電だけを許可するダイオードとからなる蓄電回路をもつ。この蓄電回路は、通信線電位が上記第二電位に低下した場合でも所定期間はスレーブコントローラの回路動作を確保する。上記第二電位が継続する時間は、比較的短く、その後かならず、通信線は第一電位に復帰してスレーブコントローラへの作動電源電力給電とコンデンサの再チャージを行うので、コンデンサの容量は十分に小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の電源電力給電型通信線を有する通信装置の好適な態様を以下の実施例により詳細に説明する。
【００１６】
（構成）この実施例の通信装置をもつ制御装置の回路構成を図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００１７】
１はマスタコントローラ、２は一対の通信線の一方である駆動線、３は一対の通信線の他方である基準線、４、５はスレーブコントローラ、６はバッテリ、７、８はセンサやアクチエータからなるローカル装置である。
【００１８】
マスタコントローラ１は、マイコン構成の中央制御回路１１、インターフェイス回路１２を有している。中央制御回路１１は、インターフェイス回路１２を通じて通信線２、３にデータ通信可能に接続されている。更に、インターフェイス回路１２は、通信線２，３間に電源電力を給電している。バッテリ６は、中央制御回路１１及びインターフェイス回路１２に電源電力を給電している。
【００１９】
スレーブコントローラ４は、インターフェイス回路４１と、マイコン構成のセンサ制御回路４２からなり、センサ制御回路４２は、センサであるローカル装置７の出力信号をマスタコントローラ１の指令に応じてインターフェイス回路４１を通じて通信線２，３に送信している。更にインターフェイス回路４１は通信線２，３から得た電源電力をセンサ制御回路４２に給電している。
【００２０】
スレーブコントローラ５は、インターフェイス回路５１と、マイコン構成のアクチエータ制御回路５２からなり、アクチエータ制御回路５２は、アクチエータであるローカル装置８を駆動制御する制御信号をマスタコントローラ１の指令に応じてインターフェイス回路５１を通じて通信線２，３から受信している。
【００２１】
通信線２，３間には、その他、マスタコントローラ１の電源能力給電機能が許す範囲で多数のスレーブコントローラが接続され、これら各スレーブコントローラはそれぞれのローカル装置に接続されている。通信線の他方である基準線３はバッテリ６の負端に接続され、接地されている。
【００２２】
マスタコントローラ１のインターフェイス回路１２は、図２に示すように、定電圧給電部１２１、第二電位設定用の短絡スイッチ１２２、定電圧ダイオード１２３、第三電位設定用の短絡スイッチ１２４、通信線の一方である駆動線２の電位を検出するコンパレータ１２５を備えている。
【００２３】
定電圧給電部１２１は、バッテリ６の正端から受電した電力を駆動線２に給電している。第二電位設定用の短絡スイッチ１２２と定電圧ダイオード１２３とは、直列接続されて通信線２，３間を接続し、第三電位設定用の短絡スイッチ１２４は、通信線２，３間を接続している。コンパレータ１２５は駆動線２の電位をしきい値電圧７Ｖと比較して、比較結果を中央制御回路１１に送信し、中央制御回路１１は定電圧給電部１２１を制御してその出力インピーダンスを切り替えている。定電圧給電部１２１は、定電圧回路１２１０、互いに直列接続されて定電圧回路１２１０の追加出力インピーダンスをなす抵抗ｒ１、抵抗ｒ１を短絡するインピーダンス切り替えスイッチ１２１３からなる。定電圧回路１２１０は、車載バッテリ６の電圧を１２Ｖの定電圧に変換する通常の定電圧回路である。定電圧回路１２１０はその出力電圧を常に１２Ｖ（所定の電流範囲で）とするべく、その出力電流に応じて内部の出力インピーダンスｒｉを調整する。それにより、駆動線２からみた電源インピーダンスは、インピーダンス切り替えスイッチ１２１３がオンしている時には定電圧回路１２１０の内部出力インピーダンスｒｉとなり、インピーダンス切り替えスイッチ１２１３がオフしている時には定電圧回路１２１０の内部出力インピーダンスｒｉと抵抗ｒ１との和となる。インターフェイス回路１２、４１、５１が通信を行わず、駆動線２がインターフェイス回路４１、５１に電源電力だけを給電している状態では、インピーダンス切り替えスイッチ１２１３はオンされ、インターフェイス回路４１，４２には１２Ｖが給電される。スレーブコントローラを増減しても、定電圧回路１２１０が出力可能な電流範囲では駆動線２の電圧は１２Ｖに保たれている。
【００２４】
マスタコントローラ１の中央制御回路１１は、コンパレータ１２５の出力信号により、又は、内部制御信号により、スイッチ１２３、１２４、１２１３を開閉する。を備えている。
【００２５】
スレーブコントローラ４のインターフェイス回路４１は、図３に示すように、定電圧ダイオード４０１と、第二電位設定用の短絡スイッチ４０２と、コンデンサ４０３と、ダイオード４０４と、コンパレータ４０５と、４０６と、抵抗分圧回路４０７とからなる。スレーブコントローラ５のインターフェイス回路５１はインターフェイス回路４１と同じであるので、説明を省略する。
【００２６】
コンデンサ４０３とダイオード４０４とは、ローカル蓄電回路を構成しており、コンデンサ４０３は駆動線２からダイオード４０４を通じて充電されて、センサ制御回路４２やコンパレータ４０５、４０６に所定の直流電源電圧を印加している。
【００２７】
抵抗分圧回路４０７は、３つの抵抗素子を直列接続してなり、コンデンサ４０３の電圧を抵抗分圧して略７Ｖと略３Ｖという２つのしきい値電圧を形成し、前者をコンパレータ４０５に、後者をコンパレータ４０６に出力している。
【００２８】
スレーブコントローラ４のセンサ制御回路４２は、センサ７の検出信号、及び、コンパレータ４０５、４０６の出力信号に基づいて、短絡スイッチ４０２を開閉制御する。
【００２９】
（通常通信動作）上記装置の通常通信動作を図４〜図６を参照して以下に説明する。
【００３０】
図４はマスタコントローラ１とスレーブコントローラ４又は５との間の通常モードでの通信順序を示すプロトコルである。
【００３１】
マスタコントローラ１が、スレーブコントローラ特定情報と要求情報とを含む送信を行うと、上記スレーブコントローラ特定情報に該当するスレーブコントローラ（ここではスレーブコントローラ４と仮定する）が上記要求情報を受信し、その後、スレーブコントローラ４が上記要求情報に適合する情報をマスタコントローラ１に送信し、マスタコントローラ１はそれを受信する。
【００３２】
更に具体的に説明する。
【００３３】
（中央制御回路１１からスレーブコントローラ４への通常モード送信動作）中央制御回路１１は、スイッチ１２２をオンして”１”を、スイッチ１２２をオフして”０”を送信する。スイッチ１２２がオンされると、駆動線２の電位は、定電圧ダイオード１２３のしきい値が決定する第二電位Ｖｍ（ここでは６Ｖ）となる。中央制御回路１１はスイッチ１２２のオンと同時に、スイッチ１２１３を開き、その結果、駆動線２への給電電流が低減される。なお、抵抗ｒ１の値は、駆動線２に１乃至Ｍ（Ｍは許容最大数）のスレーブコントローラを接続した状態で、駆動線２の電位が第二電位近傍（少なくとも３Ｖ以上、７Ｖ未満、好適には４〜６Ｖ）となる抵抗値に設定されている。これにより、マスタコントローラ１が第二電位Ｖｍを出力する場合の定電圧給電部１２１の電力損失を低減することができる。
【００３４】
（スレーブコントローラ４の通常モード受信動作）駆動線２の電位が第二電位Ｖｍ、たとえば６Ｖとなると、各コンデンサ４０３は略１１Ｖに充電されているため、駆動線２から各コンデンサ４０３への電源電力給電が遮断される。また、駆動線２の電位はコンパレータ４０５、４０６でしきい値電圧３Ｖ、５Ｖと比較され、その結果、コンパレータ４０５はハイレベル、コンパレータ４０６はローレベルとなって、センサ制御回路４２は、第二電位Ｖｍを受信する。なお、駆動線２の電位が第一電位Ｖｈ（ここでは定電圧回路１２１０の出力電圧にほぼ等しい）であれば、コンパレータ４０５、４０６はそれぞれローレベルを出力し、センサ制御回路４２やアクチエータ制御回路５２はそれを認識することができる。
【００３５】
（スレーブコントローラ４の通常モード送信動作）センサ制御回路４２は、駆動線２の電位が第一電位Ｖｈであることを確認してスイッチ４０２をオンすると、駆動線２の電位は定電圧ダイオード４０１のしきい値が決定する第二電位Ｖｍ（ここでは６Ｖ）となり、スイッチ４０１をオフすれば駆動線２の電位は１２Ｖに復帰する。
【００３６】
結局、第一電位Ｖｈ（１２Ｖ）と第二電位Ｖｍ（６Ｖ）との二値により、マスタコントローラ１とスレーブコントローラ４又は５間で通常通信モードの交信がなされる。
【００３７】
スレーブコントローラ４により駆動線２の電位が第二電位Ｖｍとなると、コンパレータ１２５がそれを検出し、マスタコントローラ１は、通常通信モードでの受信に成功する。マスタコントローラ１は、コンパレータ１２５により第二電位Ｖｍを受信すると、スイッチ１２１３を開き、これにより、定電圧回路１２１０の電力消費を低減する。
【００３８】
（中央制御回路１１からスレーブコントローラ４への緊急モード送信動作）中央制御回路１１は、スイッチ１２４をオンして緊急通信モードでの”１”を、スイッチ１２４をオフして緊急通信モードでの”０”を送信する。中央制御回路１１はスイッチ１２４のオンと同時に、スイッチ１２１３を開き、その結果、駆動線２への給電電流が低減される。その結果、スイッチ１２４がオンされると、駆動線２の電位は、主として抵抗ｒ１の電圧降下により少なくとも５Ｖ未満、好適には１Ｖ未満である第三電位Ｖｌに低下する。
【００３９】
（スレーブコントローラ４の緊急モード受信動作）駆動線２の電位が第三電位Ｖｌたとえば１Ｖに低下すると、コンパレータ４０５、４０６はともにハイレベルとなり、センサ制御回路４２は、マスタコントローラ１が第三電位Ｖｌを出力したことを認識することができる。
【００４０】
通常モード通信時の駆動線２の電位変化を図５に示し、緊急モード通信時の駆動線２の電位変化を図６に示す。なお、図６では緊急モード通信時の電位変化（パルスエッジ）が、通常通信モード通信時のそれと一致しているが、もちろん一致していなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の電源電力給電型通信線を有する通信装置の一実施例を用いた制御装置のブロック図である。
【図２】図１のマスタコントローラの一実施例回路図である。
【図３】図１のスレーブコントローラの一実施例回路図である。
【図４】図１のマスタコントローラとスレーブコントローラとの間の通信手順を示すタイミングチャートである。
【図５】図１のマスタコントローラとスレーブコントローラとの間の通常通信モードでの通信時の駆動線電位変化を示すタイミングチャートである。
【図６】図１のマスタコントローラとスレーブコントローラとの間の緊急通信モードでの通信時の駆動線電位変化を示すタイミングチャートである。
【図７】図２の定電圧給電部の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    マスタコントローラ
２    駆動線（通信線）
３    基準線（通信線）
４    スレーブコントローラ
５    スレーブコントローラ
１２    インターフェイス回路（通信インターフェイス回路）
４１    インターフェイス回路（通信インターフェイス回路）
５１    インターフェイス回路（通信インターフェイス回路）
１２４    スイッチ（緊急送信手段）
１２１    定電圧給電部（通信線給電兼第一電位形成回路）
１２２    スイッチ（第二電位形成回路）
１２３    定電圧ダイオード（第二電位形成回路）
１２４    スイッチ（第三電位形成回路）
４０１    定電圧ダイオード（第二電位形成回路）
４０２    スイッチ（第二電位形成回路）
１２１３    スイッチ（出力インピーダンス切り替え回路）
【図１】
2005229643.tif 000003
【図２】
2005229643.tif 000004
【図３】
2005229643.tif 000005
【図４】
2005229643.tif 000006
【図５】
2005229643.tif 000007
【図６】
2005229643.tif 000008
【図７】
2005229643.tif 000009