JPH06311559A - 車両用データ伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両に搭載される複数の電子制御装置をネッ
トワークバスにより接続して前記複数の電子制御装置間
でデータ信号の送受信を行う送受信回路を備えた車両用
データ伝送システムにおいて、受動素子を用いた簡単、
かつ安価な構成で、より高品位なデータ伝送を行えるよ
うにする。 【構成】 送信用のトランジスタ１１９、または１２０
のコレクタを、保護抵抗１１６とこれに並列に接続され
たコンデンサ１２１、または保護抵抗１１８とこれに並
列に接続されたコンデンサ１２２を介して、ツイストペ
ア線６ｃ、または６ｃに接続することにより、ツイスト
ペア線６ｂ、６ｃの障害から送信回路を保護すると共
に、データ信号波形の立上がり時間を短くして高速伝送
を行えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載される複数
の電子制御装置をネットワークバスにより接続して前記
複数の電子制御装置間でデータ信号の送受信を行う車両
用データ伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等の車両では、エンジン制
御、サスペンション制御等の殆どが電子制御化されてお
り、これら各種制御を個別に行う複数の電子制御装置
（以下「ＥＣＵ」という）を共通の通信線（以下「ネッ
トワークバス」という）で接続して、各ＥＣＵでの制御
に必要なデータ信号を相互に伝送する車両用データ伝送
システムが実現されている。

【０００３】ところで、車両用データ伝送システムにお
いては、各ＥＣＵは、上記のように、他のＥＣＵから伝
送されたデータ信号に基づいて制御を行っているため、
高品位なデータ伝送が要求される。

【０００４】従来、高品位なデータ伝送を行うための対
策の１つとして、断線、短絡等のネットワークバスで発
生した障害から送信回路を保護するため、送信回路の出
力部分、すなわち、ネットワークバスとの接続部分に直
列に保護抵抗を挿入していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、保護抵抗が小
さい場合には、データ信号の振幅レベルは大きくなる
が、送信回路の電流容量を大きくする必要があり、逆
に、保護抵抗が大きい場合には、ネットワークバスの障
害を考慮した送信回路の電流容量は小さくて済むが、デ
ータ信号の振幅レベルが小さくなるばかりでなく、デー
タ信号波形の立上がり勾配も小さくなり、すなわちデー
タ信号波形の立上がり時間が長くなり、伝送遅延を招い
ていた。

【０００６】このような問題を解決するための対策とし
ては、電流制限回路、波形補償回路等の能動素子（能動
回路）を付加することが考えられが、能動素子による対
策では、回路が複雑になり故障原因が大きくなると共
に、コスト高にもなる。

【０００７】本発明は、このような事情の下になされた
もので、その目的は、車両に搭載される複数の電子制御
装置をネットワークバスにより接続して前記複数の電子
制御装置間でデータ信号の送受信を行う送受信回路を備
えた車両用データ伝送システムにおいて、受動素子を用
いた簡単、かつ安価な構成で、より高品位なデータ伝送
を行えるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の本発明は、車両に搭載される複数の電子制御
装置をネットワークバスにより接続して前記複数の電子
制御装置間でデータ信号の送受信を行う送受信手段を備
えた車両用データ伝送システムにおいて、前記複数の電
子制御装置の送受信手段は、それぞれ、前記ネットワー
クバスとの接続部に直列に挿入され、ネットワークバス
の障害時に送信手段を保護するための保護抵抗と、該保
護抵抗に並列に接続され、送信データ信号の信号レベル
と過渡特性を補償するためのコンデンサとを有してい
る。

【０００９】上記目的を達成するため、第２の本発明
は、前記ネットワークバスは、当該ネットワークバスの
特性インピーダンスに略等しいインピーダンス値の終端
器を備えている。

【００１０】

【作用】第１の本発明では、電子制御装置の送受信手段
は、それぞれ、ネットワークバスの障害から送受信手段
を保護するための保護抵抗と、該保護抵抗に並列に接続
され、送信データ信号の信号レベルと過渡特性を補償す
るコンデンサとを有しているので、この保護抵抗によ
り、断線、短絡等のネットワークバスで発生した障害か
ら送信回路が保護され、また、保護抵抗に並列に接続さ
れたコンデンサにより、データ信号波形の振幅、ならび
に立上がり勾配が改善されるため、正確かつ高速にデー
タ信号が伝送されることとなる。

【００１１】また、第２の本発明では、ネットワークバ
スは、当該ネットワークバスの特性インピーダンスに略
等しいインピーダンス値の終端器を備えているので、ネ
ットワークバスの終端部でデータ信号が反射しなくな
り、信号波形の歪みが無くなって、伝送遅延が回避さ
れ、第１の発明に比べて、より高速にデータ信号が伝送
されることとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る車両用デ
ータ伝送システムを適用した車両用制御システムの概略
構成を示すブロック図であり、電子制御装置（以下「Ｅ
ＣＵ」という）１〜５は、ネットワークバス６を介して
相互に接続されている。ＥＮＧ制御ＥＣＵ１は、車両の
運転者のアクセルペダル操作等に応じてエンジンの作動
を制御するＥＣＵ、ＭＩＳＳ制御ＥＣＵ２は、車両の運
転状態に応じて自動変速機の制御を行うＥＣＵ、ＴＣＳ
制御ＥＣＵ３は、車両の駆動輪のスリップ状態を検出
し、エンジンの出力トルクの制御を行うＥＣＵ、サスペ
ンション制御ＥＣＵ４は、車両の運転状態に応じてサス
ペンション（アクティブサスペンション）の制御を行う
ＥＣＵ、ブレーキ制御ＥＣＵ５は、車輪のロック状態を
検出してブレーキ制御を行うＥＣＵである。これらのＥ
ＣＵ１〜５は、制御パラメータやセンサによって検出さ
れる運転パラメータを相互にモニタする必要があるた
め、ネットワークバス６を介して接続され、相互に必要
なデータ（デジタルデータ信号）の送受信を行う。

【００１４】図２は、ＥＮＧ制御ＥＣＵ１の構成を示す
ブロック図であり、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」とい
う）１０１は、入出力インターフェイス１０４を介して
複数のセンサ１１、および燃料噴射弁等のアクチュエー
タ１２に接続されている。ＣＰＵ１０１は、バスライン
１０７を介してＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、および通信制御ＩＣ（Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０５に接続されてい
る。通信制御ＩＣ１０５は、バスインターフェイス１０
６を介してネットワークバス６に接続されている。

【００１５】ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３に格納され
たプログラムに従って、センサ１１の検出値に基づいて
制御パラメータを決定し、アクチュエータ１２を駆動す
る。ＲＡＭ１０２は、演算中のデータの一時的な記憶等
に使用される。また通信制御ＩＣは、ネットワークバス
６へのメッセージ（デジタルデータ信号）の送信制御、
およびネットワークバス６からのメッセージの受信制御
を行う。

【００１６】図３は、バスインターフェイス１０６、お
よびネットワークバス６の具体的な構成を示す図であ
り、ネットワークバス６は、終端抵抗６ａで終端された
ツイストペア線６ｂ，６ｃから成る。

【００１７】通信制御ＩＣ１０５の第１送信端子は、抵
抗１１５を介してトランジスタ１１９のベースに接続さ
れている。トランジスタ１１９のエミッタは電源ライン
ＶＳＵＰに接続され、コレクタは保護抵抗１１６、コン
デンサ１２１を介してコンパレータ１１１の反転入力、
および一方のツイストペア線６ｂに接続されている。

【００１８】通信制御ＩＣ１０５の第２送信端子は、抵
抗１１７を介してトランジスタ１２０のベースに接続さ
れている。トランジスタ１２０のエミッタはアースに接
続され、コレクタは保護抵抗１１８、コンデンサ１２２
を介してコンパレータ１１１の非反転入力、および他方
のツイストペア線６ｃに接続されている。

【００１９】コンパレータ１１１の非反転入力は、抵抗
１１２を介して電源ラインＶＳＵＰに接続されるととも
に、抵抗１１３を介してコンパレータ１１１の反転入力
にも接続されている。コンパレータ１１１の反転入力
は、抵抗１１４を介してアースに接続され、コンパレー
タ１１１の出力は通信制御ＩＣ１０５の受信端子に接続
されている。

【００２０】通信制御ＩＣの第１及び第２送信端子に
は、位相が互いに逆相のパルス信号が出力され、第１送
信端子が低レベル（ロー、Ｌ、または０ともいう）で第
２送信端子が高レベル（ハイ、Ｈまたは１ともいう）、
のとき、トランジスタ１１９及び１２０がともにオン
し、一方のツイストペア線６ｂがハイ、他方のツイスト
ペア線６ｃがローとなる。第１送信端子がハイで第２送
信端子がローのときには、トランジスタ１１９及び１２
０がともにオフし、一方のツイストペア線６ｂがロー、
他方のツイストペア線６ｃがハイとなる。このようにし
て、ネットワークバス６上に信号が送出される。

【００２１】一方のツイストペア線６ｂのハイ／ローに
対応して、コンパレータ１１１の出力はロー／ハイに変
化し、ネットワークバス６上の信号が受信される。この
ように、２つのツイストペア線６ｂ、６ｃに対して互い
に逆極性のデジタルデータ信号を出力することにより、
データ伝送が可能となる。

【００２２】なお、ＥＣＵ２〜５も基本的にはＥＣＵ１
と同様に構成されている。したがって、一のＥＣＵが一
方のツイストペア線６ｂがローとなる（６ｃがハイとな
る）信号を送出しても、他のＥＣＵがハイとなる信号を
送出すると、ツイストペア線６ｂ上の信号はハイとなる
ので、本実施例ではツイストペア線６ｂがハイとなる
（６ｃがローとなる）状態がドミナント（優位）であ
り、逆の状態がレセシブ（劣位）である。

【００２３】図３の回路において、保護抵抗１１６、１
１８は１００Ω程度、抵抗１１２、１１４は２ｋΩ程
度、抵抗１１３は２００Ω程度、終端抵抗６ａは１００
Ω程度である。

【００２４】２つの終端抵抗６ａの抵抗値（１００Ω程
度）は、共に、ツイストペア線６ｂ、６ｃの終端部のイ
ンピーダンスが、ツイストペア線６ｂ、６ｃの特性イン
ピーダンスに略等しくなるように設定されたものであ
る。このように設定することにより、ツイストペア線６
ｂ、６ｃの終端部でデータ信号が反射しなくなり、信号
波形の歪みが無くなって、高速にデータ伝送を行うこと
が可能となる。

【００２５】すなわち、ツイストペア線６ｂ、６ｃの終
端部のインピーダンスが、ツイストペア線６ｂ、６ｃの
特性インピーダンスより大きい場合は、ツイストペア線
６ｂ、６ｃの終端部で、ツイストペア線６ｂ、６ｃの長
さに応じた時間ｔだけ遅れてデータ信号が反射してくる
が、ツイストペア線６ｂ、６ｃ上で観測される信号波形
は、データ信号の進行波と反射波との合成波となるた
め、図４（ａ）に示したように、信号波形に歪みが生じ
て実効的な信号波形の立上がり時間が長くなり、伝送遅
延が生じる。

【００２６】しかし、本実施例では、ツイストペア線６
ｂ、６ｃの終端部のインピーダンスと、ツイストペア線
６ｂ、６ｃの特性インピーダンスとが略等しくなるよう
に２つの終端抵抗６ａの抵抗値を設定して整合終端させ
ているので、ツイストペア線６ｂ、６ｃの終端部でデー
タ信号の反射による信号波形の歪みが発生しなくなり、
高速にデータ伝送を行うことが可能となる。

【００２７】トランジスタ１１９の出力端子（コレク
タ）とツイストペア線６ｂとの間に直列に挿入された保
護抵抗１１６と、トランジスタ１２０の出力端子（コレ
クタ）とツイストペア線６ｃとの間に直列に挿入された
保護抵抗１１８は、それぞれ、ツイストペア線６ｂ、６
ｃで発生した断線、グランドショート等の障害から、ト
ランジシタ１１９、１２０や、通信制御ＩＣ１０５に形
成された図示省略した送信回路を保護するために設けら
れている。

【００２８】すなわち、適切な終端抵抗６ａが設けられ
て反射が無い状態において、保護抵抗１１６、１１８の
抵抗値が小さい場合は、図４（ｂ）に示したように、信
号の振幅レベルは大きくなる。しかし、ネットワークバ
スの障害時を考慮すると、送信回路の電流容量を大きく
する必要がある。

【００２９】一方、保護抵抗１１６、１１８の抵抗値が
大きい場合には、データ信号の振幅レベルが小さくなる
ばかりでなく、データ信号波形の立上がり勾配も小さく
なり、すなわちデータ信号波形の立上がり時間が長くな
り、伝送遅延を招くこととなる。しかし、ネットワーク
バスの障害時を考慮した送信回路の電流容量は小さくて
済む。

【００３０】このような事情を考慮して最適化するため
には、ツイストペア線６ｂ、６ｃの故障時の送信回路の
保護を図るように保護抵抗１１６、１１８の抵抗値を設
定し、送信回路の電流容量を小さくした上でデータ信号
の振幅および立上がり勾配を大きくすることが最良の対
策である。すなわち、信号成分は交流であり、ツイスト
ペア線６ｂ、６ｃの障害は直流的であることに着目し、
送受信信号に対してはインピーダンスを小さくし、ツイ
ストペア線６ｂ、６ｃの障害に対してはインピーダンス
を大きくすることにより最適化できる。

【００３１】そこで、送受信信号に対するインピーダン
スを小さくしてデータ信号波形の振幅ならびに立上がり
勾配を大きくすべく、上記のような抵抗値の保護抵抗１
１６、１１８に対して、コンデンサ１２１、１２２を並
列に接続している。

【００３２】すなわち、保護抵抗１１６、１１８だけの
場合は、図４（ｃ）に破線で示したように、データ信号
波形の立上がり勾配が小さくて立上がり時間が長くな
り、伝送遅延の原因となり、また、振幅が不十分である
が、保護抵抗１１６、１１８に対して、コンデンサ１２
１、１２２を並列に接続した場合には、図４（ｃ）に実
線で示したように、データ信号波形の立上がり勾配が大
きくなって立上がり時間が短くなり、伝送遅延が生じ
ず、また、振幅も確保されるため、高速かつ正確なデー
タ伝送が可能となる。

【００３３】このように、電流制限回路、波形保障回路
等の能動素子を付加することなく、抵抗、コンデンサと
いった受動素子による簡単、かつ安価な構成により、よ
り高品位なデータ伝送を行えるようにしている。

【００３４】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
ることなく、例えば、３線式平衡伝送路に適用すること
も可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両に搭載される複数の電子制御装置をネットワークバ
スにより接続して前記複数の電子制御装置間でデータ信
号の送受信を行う送受信回路を備えた車両用データ伝送
システムにおいて、受動素子を用いた簡単、かつ安価な
構成で、より高品位なデータ伝送を行えるようになる。
従って、回路が複雑になって故障要因が多くなることは
なく、経済的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る車両用データ伝送シス
テムを適用した車両用制御システムの概略構成を示すシ
ステム構成図である。

【図２】図１における電子制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図２におけるバスインターフェイス、およびネ
ットワークバスの具体的な構成を示す回路図である。

【図４】図２の回路図の特徴を説明するための波形図で
ある。

【符号の説明】

１：電子制御装置 ６：ネットワークバス ６ａ：終端抵抗 ６ｂ，６ｃ：ツイストペア線（ネットワークバス） １０５：通信制御ＩＣ １０６：バスインターフェイス １１９，１２０：トランジスタ １１６，１１８：保護抵抗 １２１，１２２：コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 29/14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載される複数の電子制御装置を
   ネットワークバスにより接続して前記複数の電子制御装
   置間でデータ信号の送受信を行う送受信手段を備えた車
   両用データ伝送システムにおいて、前記複数の電子制御
   装置の送受信手段は、それぞれ、 前記ネットワークバスとの接続部に直列に挿入され、ネ
   ットワークバスの障害時に送信手段を保護するための保
   護抵抗と、 該保護抵抗に並列に接続され、送信データ信号の信号レ
   ベルと過渡特性を補償するためのコンデンサとを有する
   ことを特徴とする車両用データ伝送システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用データ伝送システ
   ムにおいて、前記ネットワークバスは、当該ネットワー
   クバスの特性インピーダンスに略等しいインピーダンス
   値の終端器を備えたことを特徴とする車両用データ伝送
   システム。