JP6580011B2

JP6580011B2 - 信号線ノイズ耐性評価方法及びその装置

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Publication number: JP6580011B2
Application number: JP2016177742A
Authority: JP
Inventors: 谷口　斉; 斉谷口; 船戸　裕樹; 裕樹船戸; 勲方田
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Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2019-09-25
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Description

本発明は、電子機器の信号線ノイズ耐性評価方法及びその装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００５−３１１３８３号公報（特許文献１）がある。この公報には「半導体集積回路内部および外部の電源配線のインピーダンス情報を抽出する工程と、前記の等価回路作成工程と、外部からノイズ波形を供給し、前記半導体集積回路へのノイズの影響を解析する解析工程とを含む」と記載されている。

また、特開２０１１−２５７８９８号公報（特許文献２）には、「定義された構成モデルの構成要素の部品情報である属性情報と該定義された構成モデルの構成要素間の接続関係を示す接続情報とに基づき、該定義された構成モデルの構成要素の離散型シミュレーションを行う離散事象シミュレーション部と、前記離散事象シミュレーション部のシミュレーション結果と前記属性情報の中のソフトエラー率データとに基づいて、該定義された構成モデルのソフトエラー率を算出するソフトエラー率計算処理部と、を備えたシミュレーション装置」と記載されている。

また、特開２０１２−３７３２１号公報（特許文献３）には、「電磁界シミュレーションによる電界磁界の時系列データと、複素ウェーブレット基底関数におけるパラメータと、ウェーブレット基底関数に基づいた有限インパルス応答演算によって、時系列データを、電界磁界の時間周波数領域データに変換し表示する」と記載されている。

また、特開２０１５−２２４９９５号公報（特許文献４）には、「Ｓパラメータ測定部、評価指数算出部、ノイズ入力時の電圧波形のＦＦＴ周波数スペクトルを取得し、ＦＦＴ周波数スペクトルと評価指数との積により積周波数スペクトルを算出する積周波数スペクトル算出部、電圧のピークからノイズ耐性を評価する周波数を抽出する周波数抽出部を備える」と記載されている。

特開２００５−３１１３８３号公報特開２０１１−２５７８９８号公報特開２０１２−３７３２１号公報特開２０１５−２２４９９５号公報

Plane-Wave Coupling to a Twisted-Wire Pair above Ground, S. A. Pignari; G. Spadacini, IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Year: 2011, Volume: 53, Issue: 2, Pages: 508 - 523 APD Measurement for Evaluating Disturbances Related to the Performance of Digital Communication Systems, Kaoru Gotoh; Yasushi Matsumoto; Yukio Yamanaka; Takashi Shinozuka, IEICE Transactions on Communications Vol.E88-B No.8 pp.3235-3241

鉄道車両やハイブリッド自動車などでは、大電力インバータとネットワーク化された電子機器を搭載している。これらの機器では、インバーターノイズ等がネットワーク化された電子機器間のネットワーク配線に混入し、電子機器の誤動作の原因となる。

電子機器間のネットワークの信頼性確保しつつ設計工数を削減する為には、設計段階シミュレーション評価により、設計フィードバックを減らす必要がある。さらに、信号線配線の固定が困難であることから経路ばらつきを考慮した誤動作の予測が必須である。

一方，特許文献１には半導体集積回路内部および外部の電源配線のインピーダンス情報を抽出する工程と、前記の等価回路作成工程と、外部からノイズ波形を供給し、前記半導体集積回路へのノイズの影響を解析する解析工程とを含む技術が記載されている。しかし、この先行技術は半導体集積回路及びプリント基板において電源回路の等価回路を作成し外部ノイズ波形を与えることで電源ノイズの解析を行う方法を示しており，信号配線にのる電磁ノイズやその経路ばらつきの影響解析やノイズ耐性評価には適用できない。

また，特許文献２には、部品情報と接続情報とに基づき、該定義された構成モデルの構成要素の離散型シミュレーションを行う離散事象シミュレーション部と、前記離散事象シミュレーション部のシミュレーション結果と前記属性情報の中のソフトエラー率データとに基づいて、該定義された構成モデルのソフトエラー率を算出するソフトエラー率計算処理部とを備えたシミュレーション装置を含む技術が記載されている。しかし、この先行技術は半導体集積回路及びプリント基板において環境中性子線が原因となる外部ノイズによる主にメモリ回路に生じるソフトエラー率の解析を行う方法を示しており，信号配線にのる電磁ノイズやその経路ばらつきの影響解析やノイズ耐性評価には適用できない。

また，特許文献３には電磁界シミュレーションによる電界磁界の時系列データなどから電界磁界の時間周波数領域データに変換し表示する手法が示されている。しかし、この先行技術は電磁界シミュレーションの電界磁界の時間周波数領域データを変換解析する方法を示しており，信号配線にのるノイズやその経路ばらつきの影響解析やノイズ耐性評価には適用できない。

同様に，特許文献４にはＳパラメータ測定、ノイズ入力時電圧波形のＦＦＴ周波数スペクトルからノイズ耐性を評価する周波数を抽出する手法が示されている。しかし、この先行技術はノイズ耐性評価対象となる周波数を抽出する方法を示しており，信号配線にのるノイズやその経路ばらつきの影響解析やノイズ耐性評価には適用できない。

そこで本発明では，信号線形状及び又は信号線形状ばらつき及び又は信号線ノイズに対するエラー領域情報から信号線ばらつきを考慮したエラー率を計算する信号線ノイズ耐性評価方法及びその装置を提供する。

上記した課題を解決するために、本発明では、コンピュータシステムを用いて電子制御装置間を接続する信号伝送線路のノイズ耐性を評価する信号線ノイズ耐性評価方法において、コンピュータシステムの入力部から信号伝送線路の形状に関する情報、信号電送線路の経路に関する情報、信号伝送線路以外のオブジェクト情報、信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報、信号伝送線路に接続される電子制御装置のノイズマージン情報を含む情報を入力し、コンピュータシステムで、入力した信号伝送経路形状に関する情報、信号伝送線路経路に関する情報、信号伝送線路以外のオブジェクト情報を用いて信号伝送線路の近傍の電界と磁界を計算し、コンピュータシステムで、計算した信号伝送線路の近傍の電界と磁界の情報と入力した信号伝送経路形状に関する情報、信号伝送線路経路に関する情報、信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報を用いて信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算し、コンピュータシステムで、計算した信号伝送線路に発生するノイズの波形情報と入力した電子制御装置のノイズマージン情報とを用いて電子制御装置のエラー率を求めるようにした。

また、上記した課題を解決するために、本発明では、電子制御装置間を接続する信号伝送線路のノイズ耐性を評価する信号線ノイズ耐性評価装置を、信号伝送線路の形状に関する情報、信号電送線路の経路に関する情報、信号伝送線路以外のオブジェクト情報、信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報、信号伝送線路に接続される電子制御装置のノイズマージン情報を含む情報を入力する入力部と、入力部に入力した信号伝送線路の形状に関する情報、信号電送線路の経路に関する情報、信号伝送線路以外のオブジェクト情報、信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報、信号伝送線路に接続される電子制御装置のノイズマージン情報を含む情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した信号伝送経路形状に関する情報、信号伝送線路経路に関する情報、信号伝送線路以外のオブジェクト情報を用いて信号伝送線路の近傍の電界と磁界を計算する信号伝送経路近傍電界磁界計算部と、信号伝送経路近傍電界磁界計算部で計算した信号伝送線路の近傍の電界と磁界の情報と記憶部に記憶した信号伝送経路形状に関する情報、信号伝送線路経路に関する情報、信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報を用いて信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算するノイズ波形計算部と、ノイズ波形計算部で計算した信号伝送線路に発生するノイズの波形情報と入力した電子制御装置のノイズマージン情報とを用いて電子制御装置のエラー率を求めるエラー率算出部とを備えて構成した。

本発明によれば、信号線ノイズ耐性評価方法及びその装置において、信号線ばらつきを考慮したエラー率を計算することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る信号線ノイズ耐性評価装置の概略の構成を示すブロック図である。本発明の実施例１に係る信号線ノイズ耐性評価装置で評価する評価対象の概略の構成を示すブロック図である。本発明の実施例１に係る信号線ノイズ耐性評価方法の処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施例１における信号伝送経路形状、経路、ばらつき情報入力画面の一例を示す入力画面である。ノイズ電圧計算法の説明図である。本発明の実施例１における電子回路装置ノイズマージン情報入力画面の一例を示す入力画面である。本発明の実施例１における信号伝送経路に発生するノイズを求める手順を説明する図である。本発明の実施例１において、信号伝送経路にノイズがのったとき、各ノイズ波形においてエラーが生じ始めるぎりぎりの振幅を実測した求めたＡＰＤグラフとそれから求めたエラー判定線とを記載したグラフである。本発明の実施例１において、信号伝送経路にノイズがのったとき、エラーが生じないぎりぎりの振幅のノイズのＡＰＤグラフとエラー判定線とを記載したグラフである。本発明の実施例１に係る信号線ノイズ耐性評価方法の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施例１に係る信号線ノイズ耐性評価装置のエラー率計算部の詳細な構成を示すブロック図である。本発明の実施例１に係る信号線ノイズ耐性評価装置の出力部の画面を示す図である。本発明の実施例２に係る信号線ノイズ耐性評価装置の概略の構成を示すブロック図である。

本発明は、コンピュータシステムを用いて信号伝送路のＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility：電磁両立性）耐性を評価する信号伝送路評価支援方法及びその装置に冠するものであって、コンピュータシステムの演算装置に、信号伝送線路の形状データ、信号伝送線路経路データ、信号伝送線路形状ばらつきデータ、信号伝送線路に接続される通信装置のノイズ入力に対するマージン情報を入力し、信号伝送線路経路データ等から信号伝送線路経路近傍の電界磁界を計算し、信号伝送線路形状のバラツキを乱数で計算し信号伝送経路近傍電界磁界から通信装置入力におけるノイズ波形を計算し、信号伝送線路に接続される通信装置のノイズ入力に対するマージンとノイズ波形を比較しエラー発生判定を行い、複数回の試行結果からエラー率計算を行い、この算出したエラー率に関する情報を出力するようにしたものである。

本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。

図２に、本実施例で評価の対象とする回路の構成の一例を示す。図２に示した構成は、２つのＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：電子制御装置）１１と１２との間を接続するＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）配線１３の近くに、モータなどの駆動機器２５を駆動制御する回路が配置された構成を模式的に示している。

モータなどの駆動機器２５は、電源２１に接続されて駆動されるが、駆動機器２５と電源２１との間には、電源２１からの配線２２で接続されるＳｉＣ（ＳｉｌｉｃｏｎＣａｂｉｄｅ）などのパワーデバイス２３と、パワーデバイス２３からの出力に基づいて駆動機器２５を駆動制御するインバータ２４が配置されている。

このような構成において、パワーデバイス２３は高速にスイッチングを行うために、パワーデバイス２３や電源２１と接続する配線２２から高周波の電磁ノイズが発生する。パワーデバイス２３の周囲を電磁シールド２６で覆うことによりパワーデバイス２３から発生した電磁ノイズが周囲に影響を及ぼすことを防ぐことができる。

しかし、電磁シールド２６で覆いきれない部分の配線２２から発生する電磁ノイズ３０は完全に遮断することが難しく、一部はＣＡＮ配線１３に載ってしまう。このＣＡＮ配線１３に載ったノイズ信号は、ＥＣＵ１１または１２を制御する信号に重なり、ＥＣＵ１１または１２を誤作動させてしまう恐れがある。

本発明では、ＥＣＵ１１，１２などの電子制御装置を接続するＣＡＮ配線１３のノイズ耐性を評価する装置及び評価方法に関するものである。本実施例では、信号伝送線路（ＣＡＮ配線１３）に接続される電子制御装置として、通信装置の場合について説明する。

図１に本発明の第一の実施例にかかる信号線ノイズ耐性評価装置１００の概略の構成を示すブロック図を示す。

本実施例に係る信号線ノイズ耐性評価装置１００は、入力部１１０と記憶部１２０、エラー率演算部１３０及び結果表示部１４０を備えて構成される。

入力部１１０は、信号伝送線の種類を入力する信号伝送線種類入力部１１１、信号伝送線路の形状を入力する形状入力部１１２、信号伝送線路の経路を入力する経路入力部１１３、信号伝送線路以外のオブジェクト情報を入力するオブジェクト情報入力部１１４、信号伝送線路の形状ばらつきを入力する形状ばらつき入力部１１５、信号伝送線路に接続される電子制御装置である通信装置のノイズマージン情報を入力するノイズマージン情報入力部１１６、及び、その他パラメータを入力するパラメータ入力部１１７を備えている。

記憶部１２０は、信号伝送線種類入力部１１１から入力された信号伝送線の種類の情報を記憶する信号線種類記憶部１２１、形状入力部１１２から入力された信号伝送線路の形状情報を記憶する信号伝送経路形状情報記憶部１２２、経路入力部１１３から入力された信号伝送線路の経路情報を記憶する信号伝送線路経路情報記憶部１２３、オブジェクト情報入力部１１４から入力された信号伝送線路以外のオブジェクト情報を記憶するオブジェクト情報記憶部１２４、経路形状ばらつき入力部１１５から入力された信号伝送線路の形状ばらつき情報を記憶する信号伝送線路ばらつき情報記憶部１２５、ノイズマージン情報入力部１１６から入力された信号伝送線路に接続される通信装置ノイズマージン情報を記憶するノイズマージン情報記憶部１２６、及び、パラメータ入力部１１７から入力されたその他のパラメータの情報を記憶するパラメータ情報記憶部１２７を備えている。

エラー率演算部１３０は、入力部１１０から入力されて記憶部１２０に記憶された信号伝達線種類情報、信号伝送経路形状情報、信号伝送線路経路情報、信号伝送線路以外のオブジェクト情報を用いて信号伝送線路近傍電界磁界を計算する信号伝送線路近傍電界磁界計算部１３１と、信号伝送線路近傍電界磁界計算部１３１で計算した信号伝送線路近傍電界磁界の計算結果を記憶する信号伝送線路近傍電界磁界記憶部１３２と、信号伝送線路近傍電界磁界記憶部１３２に記憶された信号伝送経路近傍電界磁界の情報と通信装置マージン情報記憶部１２５に記憶された信号伝送線路に接続される通信装置のノイズマージンの情報からエラー率を計算するエラー率計算部１３３を備えている。
結果表示部１３３は、エラー率計算部１３３で計算して求めたエラー率を画面上に表示する。

このような構成を備えた信号線ノイズ耐性評価装置１００を用いて、評価対象の信号線のノイズ耐性を評価する方法について、図３に示したフローチャートを用いて説明する。

本実施例による信号線ノイズ耐性評価装置１００を用いた評価対象の信号線のノイズ耐性を評価する方法は、まず、計算条件入力ステップＳ３００で、入力部１１０の信号伝送線種類入力部１１１、形状入力部１１２、経路入力部１１３、形状ばらつき入力部１１５、ノイズマージン情報入力部１１６から、計算の条件となるデータを入力する。次に、信号伝送経路近傍電界磁界計算ステップＳ３０１で、記憶部１２０の信号伝送経路形状情報記憶部１２２に記憶された信号伝送線路の形状情報、及び信号伝送線路経路情報記憶部１２３に記憶された信号伝送線路の経路情報を用いて信号伝送経路近傍の電界及び又は磁界を計算する。次に、計算終了判定ステップＳ３０２で計算が終了したかを判定する。

計算終了判定ステップＳ３０２で計算が終了していない（Ｎｏ）と判定したときには、ノイズ波形計算ステップＳ３０３で、信号伝送線路ばらつき情報記憶部１２５に記憶された信号伝送線路の形状ばらつき情報と乱数から信号伝送経路形状を計算してステップＳ３０１で求めた信号伝送経路近傍電界磁界から通信装置入力におけるノイズ波形を計算する。次に、エラー発生判定ステップＳ３０４で、通信装置ノイズマージン情報記憶部１２６に記憶された信号伝送線路に接続される通信装置のノイズマージンとノイズ波形計算ステップＳ３０３で求めたノイズ波形を比較しエラー発生判定を行う。

このステップＳ３０３とＳ３０４とを繰り返して実行し、計算終了判定ステップＳ３０２で計算が終了した（Ｙｅｓ）と判定した場合には、エラー率計算ステップＳ３０５においてエラー発生判定ステップＳ３０４で判定されたエラーからエラー率を計算し、結果表示ステップＳ３０６で計算した結果を表示する。

次に、図３に示したフローチャートについて、その詳細を説明する。
計算条件入力ステップＳ３００では、信号伝送経路の形状、経路、ばらつき、通信装置ノイズマージン情報等の情報を、入力部１１０として図４や図５に示すようなインターフェイス（ＧＵＩ：Graphic User Interface）４０１，５０１を用いてユーザーに入力させる。即ち、図４のインターフェイス画面４０１には、入力部１１０としての線の種類入力部１１１、形状入力部１１２、経路入力部１１３、オブジェクト情報入力部１１４、形状ばらつき入力部１１５、が表示されている例を示しており、図５のインターフェイス画面５０１には、ノイズマージン情報入力部１１６が表示されている例を示している。

図４は、信号伝送経路としてツイストペアケーブルを用いた場合の一例であり、信号伝送経路の種類に合わせて表示内容を変更する必要がある。

図５は、通信装置ノイズマージン情報として非特許文献２に記載のＡＰＤ (Amplitude Probability Distribution：振幅確率分布）を用いた場合の一例であり、通信内容等の種類に合わせて使用するエラー判定方法や通信装置ノイズマージン情報を変更する必要がある。

必要な入力情報は、信号伝送線種類入力部１１１から入力する信号伝送経路の種類、形状入力部１１２から入力する信号伝送経路の標準的な形状を特定できる形状情報、経路入力部１１３から入力する信号伝送経路の標準的な経路、形状ばらつき入力部１１５から入力する信号伝送経路の任意の場所における標準的な形状・経路からのばらつきを特定できる情報、ノイズマージン情報入力部１１６から入力する通信装置ノイズマージン情報、その他パラメータ入力部１１７から入力するその他必要な情報である。

信号伝送経路近傍電界磁界計算ステップＳ３０１は、信号伝送経路以外のオブジェクト情報とステップＳ３００で入力された信号伝送経路形状、経路、ばらつきなどから信号伝送経路近傍の電界磁界を計算する。計算手法に特に限定はなく一般的な電磁界シミュレーション手法が利用できる。

計算終了判定ステップＳ３０２は、試行回数やエラー率の収束などから計算終了を判定する。計算手法に特に限定はなく一般的な終了判定手法が利用できる。

ノイズ波形計算ステップＳ３０３におけるノイズ波形の計算は、一般的な電磁界シミュレーション手法により計算することも可能であるが、本実施例では、より高速なノイズ波形計算手法を用いる例について説明する。

電磁界中の信号伝送線路に生じる励起電圧は、非特許文献１に示すように、電磁界や信号伝送線路形状を限定することにより等価回路で表すことができる。本実施例では、信号伝送線路をツイストペアケーブルに限定している。この場合、非特許文献１に記載されているように、図６に示した信号伝送線６１０を等価回路で近似できる程度のサイズの複数の微小区画６０１に分割し、各分割した微小区画６０１ごとに、対応する等価回路６０２を作成する。

微小区画６０１の等価回路６０２の回路定数６０３：Ｖｓ及びｃｍは、微小区画６０１の信号伝送経路形状とステップＳ３０１で求めた微小区画近傍の電界及び又は磁界６０３から計算できる。全微小区画の電界及び磁界を求めた後、それらを積分６０４することで、信号伝送線路全体を等価回路６０５で生じるノイズ波形として計算することが出来る。

エラー発生判定ステップＳ３０４は、手法に限定はなく各種手法が利用できるが、ＡＰＤを用いた判定方法の一実施例を説明する。図７のグラフ７００で、曲線７０１で括ったデータは、ある通信装置において、通信中に様々な波形（sin波、方形波、三角波等）のノイズが与えられたとき、各波形においてエラーが生じ始めるぎりぎりの振幅におけるＡＰＤグラフを実測したものである。

図７の点線で示した７０２はエラー判定基準を示し、曲線７０１で括ったデータ夫々のエラーの直接原因となっていると推定される部分をつなぎ合わせて作成した線分である。すなわちエラー判定基準線７０２より右側（接触も含む）にＡＰＤグラフの一部がある場合、該当グラフのノイズは、エラーを生じさせると考えられる。

図８のグラフ８００に示した曲線８０１で括ったデータは、図７で測定したものと同じ通信装置において、エラーが生じないぎりぎりの振幅のノイズのＡＰＤグラフである。エラー判定基準線７０２の左側に全ＡＰＤグラフがある事からエラーを生じないと推定できる。このようにエラー判定基準線７０２の線分を実測などで決定すれば、任意のノイズ波形においてエラーが生じるか判定することが出来る。

エラー率計算ステップＳ３０５と結果表示ステップＳ３０６は、とくに限定はなく一般的な手法が利用できる。例えば、エラー率計算ステップＳ３０５においては、全試行回数に対するエラー発生回数の割合をエラー率として求めればよい。

次に、図３で説明した処理フローの具体例として、図６に示した信号伝送線６１０を複数の微小区画６０１に分割して等価回路６０２を作成し、信号伝送線路全体のノイズ波形を求めてエラー発生を判定する処理の流れについて、図９Ａを用いて説明する。また、エラー率計算部１３３の構成を、図９Ｂに示す。

図９Ａに示したフロー図は、基本的には図３で説明したフローと同じであるが、図３のフローでＳ３０２における計算終了の判定を、図９Ａに示したフローではエラー判定の試行回数で判断するようにした。

先ず、Ｓ９００において、計算条件とエラー判定条件とを入力する。計算条件としては、Ｓ３００の場合と同様に、信号伝送経路の形状、経路、ばらつき、通信装置ノイズマージン情報等の情報であり、それぞれ入力部１１０の信号伝送線種類入力部１１１、形状入力部１１２、経路入力部１１３、形状ばらつき入力部１１５、ノイズマージン情報入力部１１６から入力する。

次に、信号伝送経路近傍電界磁界計算ステップＳ９０１で、記憶部１２０の信号伝送経路形状情報記憶部１２２に記憶された信号伝送線路の形状情報、及び信号伝送線路経路情報記憶部１２３に記憶された信号伝送線路の経路情報を用いて信号伝送経路近傍の電界及び又は磁界を計算する。

次に、図６に示したように、信号伝送線６１０を等価回路で近似できる程度のサイズの複数の微小区画６０１に分割し（Ｓ９０２）、計算の試行回数Ｔを０に設定する（Ｓ９０３）。

次に、計算の試行回数Ｔが予め設定した最大試行回数よりも小さいかを判定し（Ｓ９０４）、計算の試行回数Ｔが予め設定した最大試行回数よりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、Ｓ９０２で分割した微小区画に番号Ｍとして０を設定する（Ｓ９０５）。

次に、微小区画の番号ＭがＳ９０２で分割した区画６０１の数よりも小さいかをチェックし（Ｓ９０６），微小区画の番号ＭがＳ９０２で分割した区画６０１の数よりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、微小区画Ｍの電界・磁界を、Ｓ９０１で求めた信号伝送経路における電界及び又は磁界の情報を用いて計算する（Ｓ９０７）。

次に、図６で説明したように、微小区画Ｍの等価回路６０２を求め、微小区画Ｍの信号伝送経路形状とＳ９０７で求めた微小区画Ｍの電界・磁界の情報６０３を用いて等価回路の回路定数６０４を求め、微小区画Ｍの電流源・電圧源の周波数特性を計算する（Ｓ９０８）。

次に、算出した微小区画Ｍの電流源・電圧源の周波数特性を積算し（Ｓ９０９），微小区画の番号ＭをＭ＋１と置き換える（Ｓ９１０）。次に、Ｓ９０６に戻って、新たな微小区画番号ＭがＳ９０２で分割した区画６０１の数よりも小さいかをチェックし、微小区画の番号ＭがＳ９０２で分割した区画６０１の数よりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、Ｓ９０７からＳ９１０を実行する。

一方、微小区画の番号ＭがＳ９０２で分割した区画６０１の数よりも小さくない場合（Ｎｏ）には、Ｓ９０２で分割した微小区画の全領域に亘る電流源・電圧源の周波数特性を求めてそれらを積算したことになり、この積算して求めた結果を逆フーリエ変換して、微小区画の全領域に対応する信号伝送線路の端部のノイズ波形を計算する（Ｓ９１１）。

このＳ９００からＳ９１１までの処理は、図９Ｂに示したエラー率計算部１３３のノイズ波形算出部１３３１で実行する。

次に、このノイズ波形算出部１３３１で計算して求めたノイズ波形をＳ９００で入力したエラー判定基準と比較して、エラーの判定を行う（Ｓ９１２）。具体的には、図７及び図８を用いて説明したように、グラフにノイズ波形をプロットしてエラー判定基準線７０２と重なる部分または交差する部分があるかをチェックし、エラー判定基準線７０２と重なる部分または交差する部分がある場合にはエラーが発生すると判定する。
このＳ９１２のエラー判定の処理は、図９Ｂのエラー判定部で実行する。

次に、試行回数ＴをＴ＋１と置き換え（Ｓ９１３），Ｓ９０４に戻って新たなＴが予め設定した最大試行回数よりも小さいかをチェックし、小さい場合（Ｙｅｓ）には、Ｓ９０５からＳ８１３までを繰り返す。

一方、Ｔが予め設定した最大試行回数よりも小さくない場合（Ｎｏ）には、エラー率を計算する（Ｓ９１４）。具体的には、最大試行回数に対するＳ９１２でエラーが発生すると判定された回数の割合をエラー率として求める。
このエラー率の計算は、図９Ｂのエラー率算出部１３３３で実行する。

最後に、求めたエラー率の情報と、エラーが発生すると判定されたときの信号伝送路の形状情報を結果表示部１４０に表示する（Ｓ９１５）。

図１０に、結果表示部１４０の結果を表示する画面１０１０の一例を示す。画面１０１０上には、磁界を発生する回路１０１１（例えば、バッテリー配線）と、エラーの発生を評価した信号伝送経路の存在範囲１０１２が表示され、この信号伝送経路の存在範囲１０１２の内部でエラーが発生すると判定されたときの信号伝送路の形状１０２１，１０２２，１０２３・・・が表示される。

このようにノイズによるエラーの評価結果をビジュアルに表示することにより、ノイズ対策を行い易くなる。

図１１に本発明の第二の実施例における信号線ノイズ耐性評価装置１１００の概略の構成を示すブロック図を示す。

本実施例に係る信号線ノイズ耐性評価装置１１００は、実施例１の場合と同様に、入力部１１１０と記憶部１１２０、エラー率演算部１１３０及び結果表示部１１４０を備えて構成される。

入力部１１１０は、信号伝送線路の近傍の電界及び磁界を入力する信号伝送線路近傍電界磁界入力部１１１１、信号伝送線の種類を入力する信号伝送線種類入力部１１１２、信号伝送線路の形状を入力する形状入力部１１１３、信号伝送線路の経路を入力する経路入力部１１１４、信号伝送線路の形状ばらつきを入力する形状ばらつき入力部１１１５、信号伝送線路に接続される通信装置のノイズマージン情報を入力する通信装置ノイズマージン情報入力部１１１６、その他のパラメータを入力するその他パラメータ入力部１１１７を備えている。

記憶部１１２０は、信号伝送線路近傍電界磁界入力部１１１１から入力された信号伝送線路の近傍の電界及び磁界の情報を記憶する信号伝送線路近傍電界磁界情報記憶部１１２１、信号伝送線種類入力部１１１２から入力された信号伝送線の種類の情報を記憶する信号線種類記憶部１１２２、形状入力部１１１３から入力された信号伝送線路の形状情報を記憶する信号伝送線路形状記憶部１１２３、経路入力部１１１４から入力された信号伝送線路の経路情報を記憶する信号伝送線路経路情報記憶部１１２４、形状ばらつき入力部１１１５から入力された信号伝送線路の形状ばらつき情報を記憶する信号伝送線路形状ばらつき情報記憶部１１２５、通信装置ノイズマージン情報入力部１１１６から入力された信号伝送線路に接続される通信装置のノイズマージン情報を記憶する通信装置ノイズマージン情報記憶部１１２６、その他パラメータ入力部１１１７から入力されたその他のパラメータを記憶するその他パラメータ記憶部１１２７を備えている。

エラー率計算部１１３０は、入力部１１１０から入力されて記憶部１１２０に記憶された信号伝送線路近傍電界磁界情報、信号伝達線種類情報、信号伝送経路形状情報、信号伝送線路経路情報、信号伝送経路ばらつき情報、通信装置のノイズマージンの情報。その他のパラメータの情報からエラー率を計算する。

結果表示部１１４０は、エラー率計算部１１３０で計算して求めたエラー率を画面上に表示する。

実施例１で説明した信号線ノイズ耐性評価装置１００との違いは、信号伝送経路近傍電界磁界の計算を外部のシミュレーション装置で行い、その結果を入力部１１１０の信号伝送線路近傍電界磁界入力部１１１１から入力し記憶部１１２０の信号伝送線路近傍電界磁界情報記憶部１１２１に記憶して、エラー率計算部１１３０でエラー率の計算を行う事にある。

以上のことから、本実施例に示す構成によれば、信号線ばらつきを考慮したエラー率を計算することができる。なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００，１１００・・・信号線ノイズ耐性評価装置１１０，１１１０・・・入力部１２０，１１２０・・・記憶部１３０・・・エラー率演算部１３１・・・信号伝送経路近傍電界磁界計算部１３２・・・信号伝送経路近傍電界磁界記憶部１３３，１１３０・・・エラー率計算部１４０，１１４０・・・結果表示部

Claims

コンピュータシステムを用いて電子制御装置間を接続する信号伝送線路のノイズ耐性を評価する方法であって、
前記コンピュータシステムの入力部から前記信号伝送線路の形状に関する情報、前記信号電送線路の経路に関する情報、前記信号伝送線路以外のオブジェクト情報、前記信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報、前記信号伝送線路に接続される電子制御装置のノイズマージン情報を含む情報を入力し、
前記コンピュータシステムで、前記入力した信号伝送経路形状に関する情報、前記信号伝送線路経路に関する情報、前記信号伝送線路以外のオブジェクト情報を用いて前記信号伝送線路の近傍の電界と磁界を計算し、
前記コンピュータシステムで、前記計算した前記信号伝送線路の近傍の電界と磁界の情報と前記入力した信号伝送経路形状に関する情報、前記信号伝送線路経路に関する情報、前記信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報を用いて前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算し、
前記コンピュータシステムで、前記計算した前記信号伝送線路に発生するノイズの波形情報と前記入力した前記電子制御装置のノイズマージン情報とを用いて前記電子制御装置のエラー率を求める
ことを特徴とする信号線ノイズ耐性評価方法。
請求項１記載の信号線ノイズ耐性評価方法であって、前記エラー率を求めることを、前記計算した前記信号伝送線路に発生するノイズの波形情報と前記入力した前記電子制御装置のノイズマージン情報とを用いて前記電子制御装置のエラーを判定し、前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算することと前記電子制御装置のエラーを判定することを前記信号伝送経路形状を変化させながら繰り返し実行して前記電子制御装置のエラー率を計算することを特徴とする信号線ノイズ耐性評価方法。
請求項１記載の信号線ノイズ耐性評価方法であって、前記計算して求める前記信号伝送線路に発生するノイズの波形は、前記信号伝送線路の端部で前記電子制御装置の入力部のノイズ波形であることを特徴とする信号線ノイズ耐性評価方法。
請求項２記載の信号線ノイズ耐性評価方法であって、前記計算した前記電子制御装置のエラー率の情報と前記エラーと判定されたノイズを発生させた前記信号伝送線路の経路情報とを画面上に出力することを更に含むことを特徴とする信号線ノイズ耐性評価方法。
請求項１記載の信号線ノイズ耐性評価方法であって、前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算することを、前記信号伝送線路を微小な区画に分割し、前記計算した前記信号伝送線路の近傍の電界と磁界の情報を用いて前記分割した夫々の微小な区画ごとの電界と磁界を求め、前記求めた夫々の微小区画ごとの電界と磁界の情報を用いて前記微小区画ごとの等価回路の周波数特性を求め、前記求めた前記微小区画ごとの等価回路の周波数特性を積算した結果に基づいて前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算することを特徴とする信号線ノイズ耐性評価方法。
電子制御装置間を接続する信号伝送線路のノイズ耐性を評価する信号線ノイズ耐性評価装置であって、
前記信号伝送線路の形状に関する情報、前記信号電送線路の経路に関する情報、前記信号伝送線路以外のオブジェクト情報、前記信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報、前記信号伝送線路に接続される電子制御装置のノイズマージン情報を含む情報を入力する入力部と、
前記入力部に入力した前記信号伝送線路の形状に関する情報、前記信号電送線路の経路に関する情報、前記信号伝送線路以外のオブジェクト情報、前記信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報、前記信号伝送線路に接続される電子制御装置のノイズマージン情報を含む情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した信号伝送経路形状に関する情報、前記信号伝送線路経路に関する情報、前記信号伝送線路以外のオブジェクト情報を用いて前記信号伝送線路の近傍の電界と磁界を計算する信号伝送経路近傍電界磁界計算部と、
前記信号伝送経路近傍電界磁界計算部で計算した前記信号伝送線路の近傍の電界と磁界の情報と前記記憶部に記憶した信号伝送経路形状に関する情報、前記信号伝送線路経路に関する情報、前記信号伝送線路の形状ばらつきに関する情報を用いて前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算するノイズ波形計算部と、
前記ノイズ波形計算部で計算した前記信号伝送線路に発生するノイズの波形情報と前記入力した前記電子制御装置のノイズマージン情報とを用いて前記電子制御装置のエラー率を求めるエラー率算出部と
を備えたことを特徴とする信号線ノイズ耐性評価装置。
請求項６記載の信号線ノイズ耐性評価装置であって、前記エラー率算出部は、前記ノイズ波形計算部で計算した前記信号伝送線路に発生するノイズの波形情報と前記記憶部に記憶した前記電子制御装置のノイズマージン情報とを用いて前記電子制御装置のエラーを判定するエラー判定部と、前記ノイズ波形計算部で前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算することと前記エラー判定部で前記電子制御装置のエラーを判定することとを前記信号伝送経路形状を変化させながら繰り返し実行した結果を用いて前記電子制御装置のエラー率を計算するエラー率算出部とを供えることを特徴とする信号線ノイズ耐性評価装置。
請求項６記載の信号線ノイズ耐性評価装置であって、前記ノイズ波形計算部で計算して求める前記信号伝送線路に発生するノイズの波形は、前記信号伝送線路の端部で前記電子制御装置の入力部のノイズ波形であることを特徴とする信号線ノイズ耐性評価装置。
請求項７記載の信号線ノイズ耐性評価装置であって、前記エラー率算出部で計算した前記電子制御装置のエラー率の情報と前記エラー判定部でエラーと判定されたノイズを発生させた前記信号伝送線路の経路情報とを画面上に出力する出力部を更に備えることを特徴とする信号線ノイズ耐性評価装置。
請求項６記載の信号線ノイズ耐性評価装置であって、前記ノイズ波形計算部は、前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算することを、前記信号伝送線路を微小な区画に分割し、前記計算した前記信号伝送線路の近傍の電界と磁界の情報を用いて前記分割した夫々の微小な区画ごとの電界と磁界を求め、前記求めた夫々の微小区画ごとの電界と磁界の情報を用いて前記微小区画ごとの等価回路の周波数特性を求め、前記求めた前記微小区画ごとの等価回路の周波数特性を積算した結果に基づいて前記信号伝送線路に発生するノイズの波形を計算することを特徴とする信号線ノイズ耐性評価装置。