(57)【要約】【課題】非終端部分の支線の各通信線にフィルタを介装させた場合に、フィルタの効果が増大し、ケーブルの配策形態の自由度が大きく、リンギングの影響を低減できる通信システムの提供。【解決手段】幹線の一対の通信線の間に終端抵抗を介装し、幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置（図示せず）と、幹線の一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有する支線４と、支線４の一対の通信線にそれぞれフィルタ１７ａ，１７ｂを介して接続された通信部１６を有する１又は複数の第２通信装置１とを備え、第１通信装置及び第２通信装置１それぞれが通信を行う通信システム。第２通信装置１は、支線４が有する一対の通信線の間に抵抗１７ｃを介装してある構成である。【選択図】図２
2016119582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の通信線を有する幹線と、終端抵抗を有し前記一対の通信線の間に前記終端抵抗を介装し、前記幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置と、前記一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有する支線と、該一対の通信線にそれぞれフィルタを介して接続された通信部を有する１又は複数の第２通信装置とを備え、前記第１通信装置及び第２通信装置それぞれが通信を行う通信システムにおいて、
前記第２通信装置は、前記支線が有する前記一対の通信線の間に抵抗を介装してあることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
一対の通信線を有する幹線と、終端抵抗を有し前記一対の通信線の間に前記終端抵抗を介装し、前記幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置と、前記一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有する支線と、該一対の通信線が、電磁ノイズを抑制するフェライトを介して接続された通信部を有する１又は複数の第２通信装置とを備え、前記第１通信装置及び第２通信装置それぞれが通信を行う通信システムにおいて、
前記第２通信装置は、前記支線が有する前記一対の通信線の間に抵抗を介装してあることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
前記一対の通信線の間に介装された抵抗の抵抗値は、前記通信部の入力インピーダンスより低く、前記支線のインピーダンスより高い請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第２通信装置を複数備え、各第２通信装置に接続する支線が長い程、該支線が有する前記一対の通信線の間に介装された抵抗の抵抗値が低い請求項１乃至３の何れか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記通信部は、コネクタを介して前記支線に接続してあり、前記コネクタの支線側の前記一対の通信線の間に、第２抵抗を介装してある請求項１乃至４の何れか１項に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、幹線の一対の通信線の間に終端抵抗を介装し、幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置と、幹線の一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有する支線に接続してある通信部を有する１又は複数の第２通信装置とを備える通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両では、搭載された多数の電子機器が通信線を介して接続され、相互に通信し協調動作することにより、車両の走行制御及び車室内の環境制御等が実現されている。搭載された電子機器では、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Controller Area Network）及びＣＡＮ−ＦＤ（CAN with Flexible Data Rate）が広く採用されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
一般的に、ＣＡＮ（又はＣＡＮ−ＦＤ）の通信プロトコルを採用した通信システムでは、一対の通信線が撚り合わされたツイストペアケーブルが用いられ、ツイストペアケーブルの両終端部では、両通信線間に終端抵抗が介装されている。各電子機器は差動信号による通信を行っており、一対の通信線間の電位差が閾値を超えた場合にドミナントが検出され、電位差が閾値以下である場合にレセシブが検出される。
【０００４】
また、一般的に、ＣＡＮ（又はＣＡＮ−ＦＤ）の通信プロトコルを採用した通信システムは、バス型のネットワークトポロジーを採用している。バス型のネットワークトポロジーでは、各電子機器は、他の電子機器と共通して通信に用いる幹線から分岐する支線に接続している。各電子機器は、例えば、ドミナントをデータ０に対応させ、レセシブをデータ１に対応させて、データの送受信を行う。
【０００５】
ＣＡＮ（又はＣＡＮ−ＦＤ）の通信プロトコルを採用した通信システムでは、電子機器が他の電子機器に送信するときに、リンギングが発生する。リンギングは、幹線から支線に分岐する分岐部分におけるインピーダンス不整合、及び支線に接続する通信装置のインピーダンス不整合等により、信号が多重反射することにより発生する。
【０００６】
通信システムは、リンギングの影響が大きくなると、一の通信装置から送信されたドミナントの信号が、受信した通信装置側でレセシブと判定されること等により、通信に障害が生じ、障害が大きい場合には通信不能に陥る虞がある。
その為、ＣＡＮ（又はＣＡＮ−ＦＤ）の通信プロトコルを採用した通信システムでは、リンギングの影響が大きくならないように、ツイストペアケーブルの配策形態の自由度が制限され、幹線と支線との分岐部分にフェライト等のフィルタを介装したり、非終端部分に抵抗又はフィルタを介装したりする方法をとる必要があった。しかし、新規部品が必要であれば、部品コストが増大する問題がある。
【０００７】
特許文献１には、個々の加入者端末ステーションに接続する伝送線路が、星状に１つの受動的なネットワークノードに接続されたデータ通信システムが開示されている。伝送線路は、周波数依存の減衰素子、例えばフェライトビーズを有する。定常的なデータシンボル状態に設定されたシステムパラメータの同時的な自由な選択により、高周波ノイズ信号の良好な特性インピーダンスマッチングを行うことができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＩＳＯ １１８９８−１：２００３ Road vehicles--Controller area network（ＣＡＮ）--Part1: Data link layer and physical signaling
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表平７−５００４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようなＣＡＮ（又はＣＡＮ−ＦＤ）の通信プロトコルを採用した通信システムでは、リンギングの影響が大きくならないように、非終端部分の支線が有する一対の通信線それぞれに、フェライト、又は抵抗とインダクタとを並列に接続したフィルタを介装させることにより、部品コストを低減する方法が検討されている。
しかし、上記のように、非終端部分の支線の各通信線にフェライト又はフィルタを介装させた場合でも、入力インピーダンスが高いドライバ（通信部）であれば、受信側のインピーダンスを下げる効果が不足し、リンギング時間が低減できないことがあるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、非終端部分の支線の各通信線にフィルタを介装させた場合に、フィルタの効果が増大し、ケーブルの配策形態の自由度が大きく、リンギングの影響を低減できる通信システムを提供することを目的とする。
本発明は、また、非終端部分の支線の各通信線にフェライトを介装させた場合に、フェライトの効果が増大し、ケーブルの配策形態の自由度が大きく、リンギングの影響を低減できる通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る通信システムは、一対の通信線を有する幹線と、終端抵抗を有し前記一対の通信線の間に前記終端抵抗を介装し、前記幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置と、前記一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有する支線と、該一対の通信線にそれぞれフィルタを介して接続された通信部を有する１又は複数の第２通信装置とを備え、前記第１通信装置及び第２通信装置それぞれが通信を行う通信システムにおいて、前記第２通信装置は、前記支線が有する前記一対の通信線の間に抵抗を介装してあることを特徴とする。
【００１３】
この通信システムでは、幹線が一対の通信線を有し、幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置が、幹線の一対の通信線の間に終端抵抗を介装してある。支線が、幹線の一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有し、１又は複数の第２通信装置が、支線の一対の通信線にそれぞれフィルタを介して接続された通信部を有し、第１通信装置及び第２通信装置それぞれが通信を行う。第２通信装置は、支線が有する一対の通信線の間に抵抗を介装してある。
【００１４】
本発明に係る通信システムは、一対の通信線を有する幹線と、終端抵抗を有し前記一対の通信線の間に前記終端抵抗を介装し、前記幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置と、前記一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有する支線と、該一対の通信線が、電磁ノイズを抑制するフェライトを介して接続された通信部を有する１又は複数の第２通信装置とを備え、前記第１通信装置及び第２通信装置それぞれが通信を行う通信システムにおいて、前記第２通信装置は、前記支線が有する前記一対の通信線の間に抵抗を介装してあることを特徴とする。
【００１５】
この通信システムでは、幹線が一対の通信線を有し、幹線の各端部に接続してある２つの第１通信装置が、幹線の一対の通信線の間に終端抵抗を介装してある。支線が、幹線の一対の通信線に各接続してある一対の通信線を有し、１又は複数の第２通信装置は、支線の一対の通信線が、電磁ノイズを抑制するフェライトを介して接続された通信部を有し、第１通信装置及び第２通信装置それぞれが通信を行う。第２通信装置は、支線が有する一対の通信線の間に抵抗を介装してある。
【００１６】
本発明に係る通信システムは、前記一対の通信線の間に介装された抵抗の抵抗値は、前記通信部の入力インピーダンスより低く、前記支線のインピーダンスより高いことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る通信システムは、前記第２通信装置を複数備え、各第２通信装置に接続する支線が長い程、該支線が有する前記一対の通信線の間に介装された抵抗の抵抗値が低いことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る通信システムは、前記通信部は、コネクタを介して前記支線に接続してあり、前記コネクタの支線側の前記一対の通信線の間に、第２抵抗を介装してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る通信システムによれば、非終端部分の支線の各通信線にフィルタを介装させた場合に、フィルタの効果が増大し、ケーブルの配策形態の自由度が大きく、リンギングの影響を低減できる通信システムを実現することができる。
【００２０】
本発明に係る通信システムによれば、非終端部分の支線の各通信線にフェライトを介装させた場合に、フェライトの効果が増大し、ケーブルの配策形態の自由度が大きく、リンギングの影響を低減できる通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る通信システムの実施の形態の概略構成を示す回路図である。
【図２】ＥＣＵの構成例を模式的に示すブロック図である。
【図３】終端ＥＣＵの構成例を模式的に示すブロック図である。
【図４】ＥＣＵの他の構成例を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１は、本発明に係る通信システムの実施の形態の概略構成を示す回路図である。
この通信システムは、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１ａ，１ｂ，１ｃと、同じく車両に搭載される終端ＥＣＵ２ａ，２ｂとを備えている。終端ＥＣＵ２ａは、通信線を有する幹線３の一端部と接続され、終端ＥＣＵ２ｂは幹線３の他端部と接続されている。
【００２４】
ＥＣＵ１ａは、幹線３の中途の分岐点Ａから分岐した支線４ａに接続され、ＥＣＵ１ｂは、幹線３の中途の分岐点Ｂから分岐する支線４ｂに接続され、ＥＣＵ１ｃは、幹線３の中途の分岐点Ｃから分岐する支線４ｃに接続されている。分岐点Ｂは、分岐点Ａよりも終端ＥＣＵ２ｂ側にあり、分岐点Ｃは、分岐点Ｂよりも終端ＥＣＵ２ｂ側にある。支線４ａ，４ｂ，４ｃは、通信線を有して構成されている。
【００２５】
尚、ＥＣＵ１ａ，１ｂ，１ｃは、同様の構成である為、以下では総称してＥＣＵ１とも称する。終端ＥＣＵ２ａ，２ｂについても同様の構成である為、以下では総称して終端ＥＣＵ２とも称する。支線４ａ，４ｂ，４ｃについても同様の構成である為、以下では総称して支線４とも称する。また、ＥＣＵ１は、本発明の第２通信装置に相当し、終端ＥＣＵ２は、本発明の第１通信装置に相当する。
ここで、幹線３及び支線４は、ＣＡＮ（Controller Area Network）バスが有する特性インピーダンスを有するツイストペアケーブルとする。
【００２６】
このような構成の通信システムでは、ＥＣＵ１及び終端ＥＣＵ２それぞれの間で幹線３を共通の通信線として通信が行われる。例えば、ＥＣＵ１ｂにて支線４ｂへ信号が出力された場合、この信号は支線４ｂから幹線３、支線４ａを経てＥＣＵ１ａへ到達し、ＥＣＵ１ａが支線４ａと接続する接続部等にて反射された反射波が発生する。反射波は、支線４ａ、幹線３、及び支線４ｂを経てＥＣＵ１ｂに到達する。
【００２７】
ＥＣＵ１ｂに到達した反射波は、再度ＥＣＵ１ｂが支線４ａと接続する接続部等にて反射される。このように信号の反射が繰り返されることにより、通信システムにおいてリンギングが発生する。リンギングは、支線や幹線の長さが長くなると、周期が長くなりリンギング時間が長くなる為、配索範囲に制限が設けられている。また、図１では、ＥＣＵ１ｃにおいても同様の反射波が発生する。更に、終端ＥＣＵ２においても、幹線及び支線の特性インピーダンスの値によっては、同様の反射波が発生する虞がある。
【００２８】
図２は、ＥＣＵ１の構成例を模式的に示すブロック図である。
ＥＣＵ１は、互いにバス接続された制御部１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、入力部１４、出力部１５、ドライバ１６、及び接続回路１７等を備えて構成されている。制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の演算処理装置を用いて構成されており、ＲＯＭ１２に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより，種々の制御処理を行う。
【００２９】
ＲＯＭ１２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子で構成されており、制御部１１にて実行される制御プログラム、及び制御部１１が行う処理に必要な情報等が予め記憶されている。ＲＡＭ１３は、例えばＳＲＡＭ（Static RAM）又はＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等のメモリ素子で構成されており、制御部１１の処理に伴って生成された情報、及び他のＥＣＵ１との間で送受信する情報等が記憶される。
【００３０】
入力部１４は、例えば車両の車速センサ若しくは温度センサ等のセンサ、又は車両の内外に配置された操作用の種々のスイッチ等からの信号が入力され、入力信号のサンプリング又はＡ／Ｄ変換等の処理を行って得られた情報を制御部１１へ与える。出力部１５は、例えばモータ又はランプ等の負荷が接続され、制御部１１からの指示に応じてこれらの負荷を駆動する駆動信号を出力する。尚、ＥＣＵ１は、必ずしも入力部１４及び出力部１５の両方を備える必要はなく、何れか一方のみを備える構成であってもよい。
【００３１】
ドライバ１６は、他のＥＣＵ１，２との間でＣＡＮプロトコルに従った情報の送受信を行うものであり、接続回路１７を介して支線４と接続している。ドライバ１６は、制御部１１から与えられた送信情報をＣＡＮプロトコルに応じた送信用のデータ（フレーム）に変換して送信部１６ａへ与える。
送信部１６ａは、与えられた送信データの各ビットの値（０（ドミナント）又は１（レセシブ））に応じて、支線４へ信号を出力する。
【００３２】
ＣＡＮプロトコルにおいては、幹線３及び支線４は、一対の通信線が撚り合わされてなるツイストペアケーブルが用いられる。送信部１６ａは、接続回路１７を介して接続する支線４に差動信号を出力する。送信部１６ａは、ドミナントの信号を送信するときは、支線４が有する一対の通信線間の電位差が２Ｖとなる差動信号を出力し、レセシブの信号を送信するときは、当該電位差が０Ｖとなる差動信号を出力する。尚、ドライバ１６は、本発明の通信部に相当する。
【００３３】
また、ドライバ１６は、支線４の信号レベルを検知することにより、支線４上に送信された信号が、ドミナント又はレセシブの何れに対応する信号であるかを判定し、各ビットがドミナント又はレセシブで表されるデータの受信を行う受信部１６ｂを有している。支線４の信号レベルとは、支線４が有する一対の通信線間の電位差のことを指す。ドライバ１６は、受信部１６ｂにて受信したデータを制御部１１へ与える。
【００３４】
また、ドライバ１６は、送信部１６ａにて自らが送信したデータを受信部１６ｂにて受信し、送信データと受信データとが一致しない場合（送信データのレセシブが受信データにてドミナントに変化していた場合）、他のＥＣＵ１又は終端ＥＣＵ２によりデータが送信されていることを検知し、アービトレーションの処理を行う。尚、ＥＣＵ１が行うアービトレーションの処理は、従来のＣＡＮプロトコルによるものと同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００３５】
接続回路１７は、支線４に介装され、支線４からドライバ１６に入力される信号による反射波を抑制するように構成されている。接続回路１７は、インダクタ１７ａ及び抵抗１７ｂが並列に接続されたフィルタが、支線４が有する一対の通信線にそれぞれ介装され、フィルタの幹線３側の各通信線間に抵抗１７ｃが接続されている。
【００３６】
抵抗１７ｃは、ドライバ１６の入力インピーダンスより低く、かつ支線４のドライバ１６側開放時のインピーダンスより高い抵抗値を有している。
接続回路１７内外の支線４は、接続回路１７側のオスコネクタ１８ａと幹線３側のメスコネクタ１８ｂにより接続されている。
ＥＣＵ１ａ，１ｂ，１ｃに接続する支線４の長さが異なる場合、支線４が長い程、その支線４が有する一対の通信線の間に介装された抵抗１７ｃの抵抗値は低くしてあり、各支線４及び接続回路１７によるインピーダンス間の差を小さくする。その際、支線４が長いＥＣＵ１のみ、メスコネクタ１８ｂ内の一対の通信線間に抵抗１８ｃを介装させて、通信線間の抵抗値を低下させる。
【００３７】
図３は、終端ＥＣＵ２の構成例を模式的に示すブロック図である。
終端ＥＣＵ２は、バス接続された制御部２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、入力部２４、出力部２５、ドライバ２６、及び接続回路２７等を備えて構成されている。ここで、制御部２１、ＲＯＭ２２、及びＲＡＭ２３は、図２中の制御部１１、ＲＯＭ１２、及びＲＡＭ１３とそれぞれ同様に作用するので、説明を省略する。また、入力部２４、出力部２５、及びドライバ２６は、図２中の入力部１４、出力部１５、及びドライバ１６とそれぞれ同様に作用するので、説明を省略する。尚、終端ＥＣＵ２のドライバ２６は、接続回路２７を介して幹線３と接続している。
【００３８】
接続回路２７では、２つの抵抗２７ａからなる直列回路が、幹線３が有する一対の通信線の間に介装されている。また、接続回路２７は、コンデンサ２７ｂを備えており、コンデンサ２７ｂの一端は、２つの抵抗２７ａの共通接続節点に接続され、他端は接地されている。
【００３９】
このような構成の接続回路２７は、ＣＡＮプロトコルにおける所謂スプリットターミネーションであり、ドライバ２６への入力インピーダンスと、幹線３のインピーダンスとを整合する。尚、接続回路２７は、終端抵抗であればよく、スプリットターミネーション以外で構成されていてもよい。
【００４０】
以上の構成の通信システムでは、ＥＣＵ１において支線４の通信線間に抵抗１７ｃを介装することにより、インダクタ１７ａ及び抵抗１７ｂが並列に接続されたフィルタの効果が高まり、高周波のリンギング成分を除去することができる為、リンギングを抑制し、通信の安定性を高めることができる。尚、メスコネクタ１８ｂ内の支線４の通信線間に抵抗１８ｃを更に介装することにより、フィルタの効果は更に高まる。
また、この通信システムでは、リンギング成分を除去できない場合でも、リンギング成分のピークを削減することができる為、ピークが信号の閾値を超えなくなり、リンギング時間は短くなる。
【００４１】
図４は、ＥＣＵ１の他の構成例を模式的に示すブロック図である。
このＥＣＵ１では、接続回路１７に代えて、接続回路１９を備えている。接続回路１９は、支線４の一対の通信線が挿通する２つの孔を有し、通信線の電磁ノイズを抑制するフェライト１９ａと、フェライト１９ａのオスコネクタ１８ａ側の通信線間を接続する抵抗１９ｂとを備えている。
フェライト１９ａの２つの孔をそれぞれ挿通した支線４の一対の通信線は、ドライバ１６にそれぞれ接続されている。
【００４２】
以上のように、ＥＣＵ１において、支線４の通信線間に抵抗１９ｂを介装することにより、フェライト１９ａのフィルタ効果が高まり、高周波のリンギング成分を除去することができる為、リンギングを抑制し、通信の安定性を高めることができる。尚、メスコネクタ１８ｂ内の支線４の通信線間に抵抗１８ｃを更に介装することにより、フィルタの効果は更に高まる。また、リンギング成分を除去できない場合でも、リンギング成分のピークを削減することができる為、ピークが信号の閾値を超えなくなり、リンギング時間は短くなる。その他の構成及び動作は、上述したＥＣＵ１（図２）の構成及び動作と同様であるので、説明を省略する。
【００４３】
尚、本実施の形態の通信システムでは、ＥＣＵ１ａ，１ｂ，１ｃが、異なる分岐点Ａ，Ｂ，Ｃからそれぞれ分岐した支線４ａ，４ｂ，４ｃに接続されたバス型（図１）により説明したが、ＥＣＵ１ａ，１ｂ，１ｃが、１つの分岐点から分岐した支線４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ接続されたスター型であっても、同様の効果を奏することができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、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。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ，１ｂ，１ｃ  ＥＣＵ（第２通信装置）
２ａ，２ｂ  終端ＥＣＵ（第１通信装置）
３  幹線
４ａ，４ｂ，４ｃ  支線
１６，２６  ドライバ（通信部）
１７，１９，２７  接続回路
１７ａ  インダクタ（フィルタ）
１７ｂ  抵抗（フィルタ）
１７ｃ，１９ｂ  抵抗
１８ａ  オスコネクタ
１８ｂ  メスコネクタ
１８ｃ  抵抗（第２抵抗）
１９ａ  フェライト
２７ａ  抵抗（終端抵抗）
【図１】
2016119582.tif 000003
【図２】
2016119582.tif 000004
【図３】
2016119582.tif 000005
【図４】
2016119582.tif 000006