JP2010254031A

JP2010254031A - 車両用装置間通信装置

Info

Publication number: JP2010254031A
Application number: JP2009104208A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Hiruma; 淳之蛭間
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-11-11
Also published as: US8285445B2; US20100274451A1

Abstract

【課題】ＥＣＵと各車両搭載装置とで所定の通信を行う配線の作業コストを低減すること。
【解決手段】互いに通信を行うＥＣＵ及び各種の車両搭載装置（例えば走行インバータ４３）が、電源線５２に接続された通信モジュール５１を備える。通信モジュール５１は、バッテリ４１ａの正極に接続された正極側芯線５２ａ及び負極に接続された負極側芯線５２ｂを有し、これら正極側芯線５２ａ及び負極側芯線５２ｂがＥＣＵ及び走行インバータ４３に電源を供給するために接続された電源線５２の正極側芯線５２ａ及び負極側芯線５２ｂの各々に、コンデンサＣ１，Ｃ２を介して一方の入出力端が接続されたトランスＴ１を有する結合部５４と、この結合部５４で電源線５２の電圧信号に分岐、重畳されるアナログ信号を処理するＰＬＣ機能部５５を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両において、ＥＣＵ（電子制御ユニット）とインバータやコンプレッサ等の車両搭載装置との間の通信を電力線で行うことを可能とする車両用装置間通信装置に関する。

従来、ハイブリッド車両においてＥＣＵと車両搭載装置間で通信を行う場合、通信対象の装置間を専用の通信線で接続して行なっていた。この車両用装置間通信装置の構成例を図１に示す。この図１に示す車両用装置間通信装置１０は、ＥＣＵとして、エアコン制御を行うＡ／Ｃ−ＥＣＵ１１と、このＡ／Ｃ−ＥＣＵ１１にＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）で接続された信号変換を行うＧＷ（ゲートウエイ）装置１２を介してＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）接続されたＨＶ−ＥＣＵ１３と、エンジン制御を行うＥ／Ｇ−ＥＣＵ１４とを備える。但し、ＨＶ−ＥＣＵ１３は、ハイブリッド用のモータ制御等を行う。

また、車両搭載装置として、高電圧バッテリを有すると共にこのバッテリ電圧の監視を行う電池ユニット２１と、この電池ユニット２１の高電圧バッテリの高電圧を低電圧の１２Ｖに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、ハイブリッド用モータの駆動制御を行う走行インバータ２３と、エアコンの冷媒の圧縮を行う電動コンプレッサ２４と、冷却水循環ポンプやオイルポンプ等のポンプ２５と、バッテリ冷却ファンやラジエタファン等のファン２６とを備える。但し、これら車両搭載装置２１〜２６は、実線で示す電源線で接続されている。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１３と、電池ユニット２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、走行インバータ２３、電動コンプレッサ２４及びポンプ２５とが破線で示す通信線で接続され、また、Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ１４とファン２６とが通信線で接続され、各々必要な通信を行うようになっている。

この種の車両において通信を行う従来技術として特許文献１に記載のものが有る。

特開２００７−２３０５２０号公報

しかし、上記の従来の車両用装置間通信装置においては、ＥＣＵと各車両搭載装置とで所定の通信を行うために専用の通信線が必要であり、このため、通信線の引き回しや接続など面倒な作業が発生して作業コストが掛かるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＥＣＵと各車両搭載装置とで所定の通信を行う配線の作業コストを低減することができる車両用装置間通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、電子制御ユニットと各種の車両搭載装置との間で通信を行う車両用装置間通信装置において、前記電子制御ユニット及び前記車両搭載装置は、電池の正極に接続された正極側芯線及び負極に接続された負極側芯線を有し、これら正極側芯線及び負極側芯線が当該電子制御ユニット及び当該車両搭載装置に電源を供給するために接続された電源線の正極側芯線及び負極側芯線の各々に、コンデンサを介して一方の入出力端が接続された変圧器を有する結合部と、この結合部の変圧器の他方の入出力端に接続され、当該結合部で電源線の電圧信号から分岐されて当該他方の入出力端から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換すると共に、外部入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、このアナログ信号が当該結合部で電源線の電圧信号に重畳されるように当該変圧器の他方の入出力端に供給する信号処理手段とを有する通信モジュールを備えることを特徴とする。

この構成によれば、電子制御ユニットと各種の車両搭載装置において、通信モジュールの信号処理手段で変換処理されたアナログ信号が結合部で電源線の電圧信号に重畳され、また、電源線の電圧信号に重畳されたアナログ信号が結合部で分岐されて信号処理手段で処理される。そのアナログ信号を通信用の信号として用いれば、電子制御ユニットと各種の車両搭載装置に電源を供給する電源線を用いて、電子制御ユニットと各種の車両搭載装置との間で通信を行うことができる。従って、従来のように、電子制御ユニットと各種の車両搭載装置との間で通信を行うための専用通信線が不要となるので、通信線の引き回しや接続など面倒な作業が略不要となり、この作業コストを大幅に低減することができる。また、専用通信線も不要なのでそのコストも削減することができる。

請求項２に記載の発明は、前記結合部の変圧器の一方の入出力端を、コンデンサを介して前記電源線の正極側芯線及び負極側芯線の各々に接続することに代え、当該コンデンサを介して、当該電源線の正極側芯線及び当該負極側芯線を絶縁材料を介して被覆し且つ接地された導電材料によるシールド部に接続すると共に、当該正極側芯線又は当該負極側芯線に接続することを特徴とする。

この構成によれば、負極側芯線とシールド部との間に電圧信号に重畳された通信用のアナログ信号が伝送されるが、シールド部が接地されているのでノイズが無く、従って、電源線を伝送するアナログ信号からノイズを除去することができる。

以上説明したように本発明によれば、ＥＣＵと各車両搭載装置とで所定の通信を行う配線の作業コストを低減することができる車両用装置間通信装置を提供することができるという効果がある。

従来の車両用装置間通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る車両用装置間通信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用装置間通信装置の通信モジュールの構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用装置間通信装置における結合部の電源線への接続構成を示す図である。本実施形態の車両用装置間通信装置における結合部の電源線への他の接続構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図２は、本発明の実施形態に係る車両用装置間通信装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す車両用装置間通信装置３０は、例えばハイブリッド車両に搭載され、ＥＣＵと車両搭載装置間で通信を行う配線が電源線で行われており、ＥＣＵとして、エアコン制御を行うＡ／Ｃ−ＥＣＵ１１と、このＡ／Ｃ−ＥＣＵ１１にＬＩＮ接続された信号変換を行うＧＷ装置１２を介してＣＡＮ接続されたＨＶ−ＥＣＵ３１と、このＨＶ−ＥＣＵ３１にＣＡＮ接続されたエンジン制御を行うＥ／Ｇ−ＥＣＵ１４とを備える。

また、車両搭載装置として、高電圧バッテリを有すると共にこのバッテリ電圧の監視を行う電池ユニット４１と、この電池ユニット４１の高電圧バッテリの高電圧を低電圧の１２Ｖに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、ハイブリッド用モータの駆動制御を行う走行インバータ４３と、エアコンの冷媒の圧縮を行う電動コンプレッサ４４と、冷却水循環ポンプやオイルポンプ等のポンプ４５と、バッテリ冷却ファンやラジエタファン等のファン４６とを備える。

これら車両搭載装置４１〜４６並びにＨＶ−ＥＣＵ３１は、各々必要な通信を行うための通信モジュール５１を搭載しており、各通信モジュール５１は、車両搭載装置４１〜４６並びにＨＶ−ＥＣＵ３１を接続する電源線５２に接続されている。

通信モジュール５１は、図３に示すように、電源線５２に通信モジュール５１を接続する結合部５４と、信号処理手段としてのＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能部５５とを備えて構成されている。

ＰＬＣ機能部５５は、車両搭載装置４１〜４６並びにＨＶ−ＥＣＵ３１の何れかで生成された直列の入力データをｎ個の並列データに変換する直並列変換部６１と、その変換された並列データを一時的に保持するｎ個のデータ保持部６２−１〜６２−ｎと、この保持された並列データを逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部６３と、その逆高速フーリエ変換された並列データを直列データに変換する並直列変換部６４と、その直列データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部６５と、その変換されたアナログ信号から無用な高調波成分を除去するＬＰＦ（ローパスフィルタ）６６と、ローカル周波数信号を発振する発振部６７と、そのローカル周波数信号をＬＰＦ６６を通過したアナログ信号に混合して所定の周波数に変換する混合部６８とを備える。

この混合部６８で所定の周波数に変換されたアナログ信号は、結合部５４で電源線５２の電圧信号に重畳されて伝送されるようになっている。ここで、電源線５２が例えばハイブリッド用高圧電源線であれば、アナログ信号は例えば２８８Ｖの高電圧信号に重畳され、重畳波として伝送される。

更に、ＰＬＣ機能部５５は、結合部５４で電源線５２の電圧信号から分岐されたアナログ信号が混合部６８でローカル周波数に変換され、更にＬＰＦ６６で無用な高調波成分が除去されたアナログ信号を、データに変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部７４と、その変換された直列のデータをｎ個の並列データに変換する直並列変換部７５と、その変換された並列データを一時的に保持するｎ個のデータ保持部７６−１〜７６−ｎと、この保持された並列データを高速フーリエ変換するＦＦＴ（高速フーリエ変換）部７７とを備える。このＦＦＴ部７７で高速フーリエ変換されたデータは、図示せぬ制御処理部へ出力される。

なお、ＰＬＣ機能部５５は、上記の動作機能構成の他に、スペクトラム拡散方式にて通信動作を行う機能構成であってもよい。

図４に結合部５４を示す。但し、図４は、車両搭載装置４１〜４６のうち走行インバータ４３への通信モジュール５１の搭載例を示したものであり、ハイブリッド用モータ駆動制御を行うインバータ部４３ａが、電池ユニット４１の例えばハイブリッド用高圧バッテリ４１ａの正極に接続された正極側芯線５２ａと、負極に接続された負極側芯線５２ｂとに高周波カット用のコイルＬ１，Ｌ２を介して接続され、電源の供給が行なわれるようになっている。

結合部５４は、直流成分カット用のコンデンサＣ１，Ｃ２と、トランス（変圧器）Ｔ１とを備えて構成されており、正極側芯線５２ａに一方のコンデンサＣ１を介すると共に、負極側芯線５２ｂに他方のコンデンサＣ２を介してトランスＴ１の一方の入出力端が接続されている。トランスＴ１の他方の入出力端は、ＰＬＣ機能部５５の混合部６８，７２に接続されている。

つまり、結合部５４は、ＰＬＣ機能部５５に入出力される通信用のアナログ信号を、電源線５２の電圧信号に重畳又は分岐する役割を果たす。また、ＰＬＣ機能部５５の入力データ及び出力データはインバータ部４３ａと遣り取りされるようになっている。

電源線５２は、正極側芯線５２ａを絶縁材料を介して被覆する導電材料によるシールド部５２ａ−ｓと、負極側芯線５２ｂを絶縁材料を介して被覆する導電材料によるシールド部５２ｂ−ｓとを備え、シールド部５２ｂ−ｓが接地されている。また、ハイブリッド用高圧バッテリ４１ａのケースも接地されている。

このような構成の車両用装置間通信装置３０においては、例えば、図４に示す走行インバータ４３のインバータ部４３ａからのディジタルのデータが、通信モジュール５１のＰＬＣ機能部５５で所定周波数のアナログ信号に変換され、結合部５４で電源線５２の電圧信号に重畳され、この重畳波がＨＶ−ＥＣＵ３１へ送信される。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ３１の通信モジュール５１から電源線５２を介して送信された重畳波が、走行インバータ４３の通信モジュール５１の結合部５４に入力されると、結合部５４でその重畳波からアナログ信号が分岐されてＰＬＣ機能部５５へ入力される。この入力されたアナログ信号がＰＬＣ機能部５５でディジタルのデータに変換されてインバータ部４３ａへ入力される。

このように本実施形態の車両用装置間通信装置３０によれば、互いに通信を行うＨＶ−ＥＣＵ３１と各種の車両搭載装置４１〜４６が、電源線５２に接続された通信モジュール５１を備えるようにした。通信モジュール５１は、ハイブリッド用高圧バッテリ４１ａの正極に接続された正極側芯線５２ａ及び負極に接続された負極側芯線５２ｂを有し、これら正極側芯線５２ａ及び負極側芯線５２ｂがＨＶ−ＥＣＵ３１及び当該車両搭載装置４１〜４６に電源を供給するために接続された電源線５２の正極側芯線５２ａ及び負極側芯線５２ｂの各々に、コンデンサＣ１，Ｃ２を介して一方の入出力端が接続されたトランスＴ１を有する結合部５４を備え、また、結合部５４のトランスＴ１の他方の入出力端に接続され、当該結合部５４で電源線５２の電圧信号から分岐されて当該他方の入出力端から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換すると共に、外部入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、このアナログ信号が結合部５４で電源線５２の電圧信号に重畳されるように当該トランスＴ１の他方の入出力端に供給するＰＬＣ機能部５５を備えて構成されている。

これによって、ＨＶ−ＥＣＵ３１と各種の車両搭載装置４１〜４６において、通信モジュール５１のＰＬＣ機能部５５で変換処理されたアナログ信号が結合部５４で電源線５２の電圧信号に重畳され、また、電源線５２の電圧信号に重畳されたアナログ信号が結合部５４で分岐されてＰＬＣ機能部５５で処理される。そのアナログ信号を通信用の信号として用いれば、ＨＶ−ＥＣＵ３１と各種の車両搭載装置４１〜４６に電源を供給する電源線５２を用いて、ＨＶ−ＥＣＵ３１と各種の車両搭載装置４１〜４６との間で通信を行うことができる。

従って、従来のように、ＨＶ−ＥＣＵ３１と各種の車両搭載装置４１〜４６との間で通信を行うための専用通信線が不要となるので、通信線の引き回しや接続など面倒な作業が略不要となり、この作業コストを大幅に低減することができる。また、専用通信線も不要なのでそのコストも削減することができる。

この他、図５に示すように、結合部５４のトランスＴ１の一方の入出力端を、一方のコンデンサＣ１を介して電源線５２の接地された導電材料によるシールド部５２ｂ−ｓに接続すると共に、他方のコンデンサＣ２を介して負極側芯線５２ｂに接続して構成してもよい。

この場合、負極側芯線５２ｂとシールド部５２ｂ−ｓとの間に電圧信号に重畳された通信用のアナログ信号が伝送されるが、シールド部５２ｂ−ｓは接地されているのでノイズが無く、従って、電源線５２を伝送するアナログ信号からノイズを除去することができる。

なお、この構成は、正極側芯線５２ａとシールド部５２ａ−ｓとの間に通信用のアナログ信号が伝送されるようにしてもよい。更に、本実施形態の構成では、正極側芯線５２ａと負極側芯線５２ｂとの各々でシールド部５２ａ−ｓ，５２ｂ−ｓでシールドしているが、正極側芯線５２ａ及び負極側芯線５２ｂを一組にし、この一組を纏めてシールドする構成の電源線であっても上記同様に結合部５４を接続することができる。

１１Ａ／Ｃ−ＥＣＵ
１２ＧＷ装置
１４Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ
３０車両用装置間通信装置
３１ＨＶ−ＥＣＵ
４１電池ユニット
４１ａハイブリッド用高圧バッテリ
４２ＤＣ／ＤＣコンバータ
４３走行インバータ
４４電動コンプレッサ
４５ポンプ
４６ファン
５１通信モジュール
５２電源線
５２ａ正極側芯線
５２ｂ負極側芯線
５２ａ−ｓ，５２ｂ−ｓシールド部
５４結合部
５５ＰＬＣ機能部
６１，７５直並列変換部
６２−１〜６２−ｎ，７６−１〜７６−ｎデータ保持部
６３ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部
６４並直列変換部
６５Ｄ／Ａ変換部
６６ＬＰＦ
６７発振部
６８混合部
７４Ａ／Ｄ変換部
７７ＦＦＴ部
Ｃ１，Ｃ２コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２コイル
Ｔ１トランス

Claims

電子制御ユニットと各種の車両搭載装置との間で通信を行う車両用装置間通信装置において、
前記電子制御ユニット及び前記車両搭載装置は、電池の正極に接続された正極側芯線及び負極に接続された負極側芯線を有し、これら正極側芯線及び負極側芯線が当該電子制御ユニット及び当該車両搭載装置に電源を供給するために接続された電源線の正極側芯線及び負極側芯線の各々に、コンデンサを介して一方の入出力端が接続された変圧器を有する結合部と、この結合部の変圧器の他方の入出力端に接続され、当該結合部で電源線の電圧信号から分岐されて当該他方の入出力端から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換すると共に、外部入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、このアナログ信号が当該結合部で電源線の電圧信号に重畳されるように当該変圧器の他方の入出力端に供給する信号処理手段とを有する通信モジュールを備えることを特徴とする車両用装置間通信装置。
前記結合部の変圧器の一方の入出力端を、コンデンサを介して前記電源線の正極側芯線及び負極側芯線の各々に接続することに代え、当該コンデンサを介して、当該電源線の正極側芯線及び当該負極側芯線を絶縁材料を介して被覆し且つ接地された導電材料によるシールド部に接続すると共に、当該正極側芯線又は当該負極側芯線に接続することを特徴とする請求項１に記載の車両用装置間通信装置。