特開 2024-76786 電子制御ユニットの評価システムおよび評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024076786

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】電子制御ユニットの評価システムおよび評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/00 20060101AFI20240530BHJP

【ＦＩ】

G01R31/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188544

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001276

【氏名又は名称】弁理士法人小笠原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】溝口 幸

(72)【発明者】

【氏名】梶田 治

(72)【発明者】

【氏名】米山 武志

(72)【発明者】

【氏名】高橋 政伎

【テーマコード（参考）】

2G036

【Ｆターム（参考）】

2G036AA28

2G036BA36

(57)【要約】

【課題】信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニット（ＥＣＵ）の評価を実現するための評価システムおよび評価方法を提供する。
【解決手段】信号改善機能を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニットの評価システムであって、電子制御ユニットを実装した送信側の通信装置と受信側の通信装置とを差動接続する、長さ１．８ｍ以上の一対の通信線と、一対の通信線の中央部に接続されるリンギングを発生させる回路と、を備え、リンギングを発生させる回路の構成をＳパラメータの解析によって導出している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号改善機能を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニットの評価システムであって、
前記電子制御ユニットを実装した送信側の通信装置と受信側の通信装置とを差動接続する、長さ１．８ｍ以上の一対の通信線と、
前記一対の通信線の中央部に接続されるリンギングを発生させる回路と、を備え、
前記リンギングを発生させる回路の構成をＳパラメータの解析によって導出した、評価システム。

【請求項2】

請求項１に記載の前記評価システムを用いた評価方法であって、
前記一対の通信線と前記リンギングを発生させる回路とを有した前記評価システムの状態でＥＭＣ性能の評価を実施する、評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、信号改善機能（ＳＩＣ：Signal Improvement Capability）を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）の性能評価に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、通信速度が高速に切り替えられて通信信号が送信されてきた場合でも、通信信号に発生するリンギングの影響を受けることなく、送信されてくる通信信号からデータを正確に復元できる通信装置が、開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１９５０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＣＡＮ（Controller Area Network）の標準化団体であるＣｉＡ（CAN in Automation）の国際規格「６０１－４ ｖｅｒｓｉｏｎ ２．０」では、通信トランシーバＩＣの単体における信号改善機能の評価方法（ＳＩＣ評価方法）を規格化している。しかしながら、信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニット（ＥＣＵ）の評価方法については、その定義もされておらず規格が存在しない。

【0005】

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニット（ＥＣＵ）の評価を実現するための評価システムおよび評価方法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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、信号改善機能を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニットの評価システムであって、電子制御ユニットを実装した送信側の通信装置と受信側の通信装置とを差動接続する、長さ１．８ｍ以上の一対の通信線と、一対の通信線の中央部に接続されるリンギングを発生させる回路と、を備え、リンギングを発生させる回路の構成をＳパラメータの解析によって導出した、評価システムである。

【発明の効果】

【0007】

上記本開示によれば、信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣを搭載した電子制御ユニット（ＥＣＵ）の評価を実現するための評価システムおよび評価方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係るＳＩＣ対応通信トランシーバＩＣを搭載したＥＣＵの評価システムの構成例を示す図

【図2】リンギング発生回路の構成例を示す図

【図3】ミックスドモードＳパラメータＳｄｄ２１の信号通過特性の一例を示す図

【図4】受信側のＥＣＵが受信する差動信号に発生するリンギング波形の一例を示す図

【図5】ＳＩＣ用のＢＣＩ試験を行う回路構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明者らは、信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣを搭載する電子制御ユニット（ＥＣＵ）を基板に実装した状態における評価試験が未定義という課題に対して、規格済みである通信トランシーバＩＣ単体の評価を行うときと同等のリンギング波形を発生させる回路構成を、通信路を含むＳパラメータ解析によって明確化する手法を見出した。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0010】

＜実施形態＞
［評価システムの構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る電子制御ユニット（ＥＣＵ）の評価システム１０の構成の一例を示す図である。図１に例示した評価システム１０は、送信側のＥＣＵ１００と、受信側のＥＣＵ２００と、一対の通信線３００と、リンギング発生回路５００と、を備える。

【0011】

送信側のＥＣＵ１００は、通信トランシーバＩＣ１１０を搭載した電子制御ユニットである。評価システム１０における送信側のＥＣＵ１００は、送信側のＥＣＵ１００がテスト基板（または製品基板）に実装されたテスト試験用の通信装置として構成される。この送信側のＥＣＵ１００には、一対の通信線３００を接続するコネクタ１２０が設けられている。

【0012】

通信トランシーバＩＣ１１０は、信号改善機能（ＳＩＣ）を有しており、受信側のＥＣＵ２００との間で、差動信号を用いた通信（例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＣＡＮ－ＦＤ（CAN with Flexible Data-Rate）など）を行うことができる通信ＩＣである。

【0013】

受信側のＥＣＵ２００は、送信側のＥＣＵ１００との間で、差動信号を用いた通信を行うことができる通信装置である。この受信側のＥＣＵ２００には、一対の通信線３００を接続するコネクタ２２０が設けられている。

【0014】

一対の通信線３００は、長さ１．８ｍ以上の２本の信号線が一対となった差動通信用のペアケーブル（撚り線タイプ）である。この一対の通信線３００は、コネクタ１２０およびコネクタ２２０を介して、送信側のＥＣＵ１００と受信側のＥＣＵ２００とを通信可能に接続する。また、一対の通信線３００は、その中央部にリンギング発生回路５００を接続する。ここで、中央部には、一対の通信線３００の中間点およびその中間点の近傍範囲が含まれる。

【0015】

本実施形態の評価システム１０では、一対の通信線３００を車載相当の線長（例えば１０ｍ）の長さとして、送信側のＥＣＵ１００および受信側のＥＣＵ２００のどちらからも同じ距離（例えば５ｍの距離）となる中間点に、リンギング発生回路５００が接続されている。

【0016】

リンギング発生回路５００は、一対の通信線３００を通信する差動信号にリンギング波形を発生させるための回路である。図２に、電子制御ユニット用のリンギング発生回路５００の回路構成の一例を示す。図２に例示するリンギング発生回路５００は、反射発生源およびＬＣ通信路を模擬したものであり、抵抗Ｒを６０ΩおよびインダクタＬを１．２μＨからなる回路構成としている。このリンギング発生回路５００の回路構成は、Ｓパラメータの解析によって導出される。

【0017】

［リンギング発生回路の回路構成の導出例］
上述した通信トランシーバＩＣ１１０の単体におけるＳＩＣ評価方法に用いられるＣｉＡのリンギング発生回路は、通信トランシーバＩＣ１１０を一対一の状態で車両に搭載したときの配索（通信線や分岐など）を再現するものである。しかし、この一対一配索状態における電子制御ユニット評価では、通常はリンギングが発生しない。

【0018】

本実施形態では、一対の通信線３００（通信線モデル）とリンギング発生回路５００（電子制御ユニット用のリンギング発生回路）とによって、一対一配索におけるリンギング発生状態の表現は可能であると考え、さらに国際規格相当とするためには、一対の通信線３００（回路構成の一部）の長さが変化することからＳパラメータ解析により必要な構成を明確化する。

【0019】

図３に、ミックスドモードＳパラメータＳｄｄ２１の信号通過特性の一例を示す。また、図４に、受信側のＥＣＵ２００が受信する差動信号に発生するリンギング波形の一例を示す。

【0020】

一対の通信線３００とリンギング発生回路５００とによって一対一配索におけるリンギング発生状態の表現するためには、リンギング発生に寄与する低周波数のインピーダンスを合わせる必要がある。図３の例では、目標とするＣｉＡリンギング発生回路の特性（破線）に、本実施形態のリンギング発生回路５００の特性を合わせるべく、長さ１０ｍの一対の通信線３００の中間点（５ｍ地点）に抵抗Ｒ＝６０ΩかつインダクタＬ＝１．２μＨのリンギング発生回路５００を接続した回路構成の特性（実線）を合わせている。なお、図３に示した解析例は、信号通過特性であるが、例えばスミスチャートによるインピーダンスなど、その他の解析であってもよい。

【0021】

これによって、図４に例示するように、長さ１０ｍの一対の通信線３００の中間点（５ｍ地点）に抵抗Ｒ＝６０ΩかつインダクタＬ＝１．２μＨのリンギング発生回路５００を接続した回路構成によるリンギング波形（実線）を、ＣｉＡ規定のリンギング発生回路によるリンギング波形（破線）に近づけることができる。

【0022】

［ＥＭＣ性能の評価試験例］
送信側のＥＣＵ１００と受信側のＥＣＵ２００とを長さ１０ｍの一対の通信線３００で接続し、一対の通信線３００の中間点となる送信側のＥＣＵ１００から５ｍかつ受信側のＥＣＵ２００から５ｍの地点に、抵抗Ｒ＝６０ΩかつインダクタＬ＝１．２μＨからなるリンギング発生回路５００を接続した回路構成の状態で、電磁波ノイズ対策の効果を確認するためのＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）性能の評価を実施する。

【0023】

車両の電装機器などのＥＭＣ性能を評価する試験としては、通常、ＢＣＩ（Bulk Current Injection）試験が採用される。このＢＣＩ試験は、図５に例示するように、ＢＣＩプローブ４００を介して、例えば１～４００ＭＨｚ程度の高周波妨害電流（ノイズ信号）を一対の通信線３００に注入して、一対の通信線３００を伝搬するノイズ信号を測定することで耐ノイズ性能を推定し、イミュニティ性能を評価するものである。

【0024】

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示の一実施形態に係る信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣ１１０を搭載した電子制御ユニットの評価システム１０は、送信側のＥＣＵ１００と受信側のＥＣＵ２００とを一対の通信線３００によって差動接続し、さらに一対の通信線３００の中央部にリンギング発生回路５００を接続する構成を備えている。そして、この評価システム１０は、リンギング発生回路５００の回路構成をＳパラメータの解析によって導出する。

【0025】

これによって、ＣｉＡの国際規格「６０１－４ ｖｅｒｓｉｏｎ ２．０」において規格化されている通信トランシーバＩＣ１１０の単体評価のときと同等のリンギング波形を発生させることができるリンギング発生回路５００の構成を、特定することができる。また、この回路構成では、一対の通信線３００の長さが異なる場合においても、必要なリンギング発生回路５００を明確化することができる。

【0026】

また、本開示の一実施形態に係る信号改善機能（ＳＩＣ）を有する通信トランシーバＩＣ１１０を搭載した電子制御ユニットの評価方法によれば、一対の通信線３００とリンギング発生回路５００とを有した評価システム１０の状態においてＥＭＣ性能の評価を実施する。

【0027】

この電子制御ユニットの評価方法によって、イミュニティ性能の推定誤差を低減させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0028】

本開示の電子制御ユニットの評価システムおよび評価方法は、特に一対一通信時に国際規格相当のリンギング発生回路の要件を導出する（リンギング動作を実現したい）場合などに有用である。

【符号の説明】

【0029】

１０ 評価システム
１００ 送信側のＥＣＵ
１１０ 通信トランシーバＩＣ
１２０ コネクタ
２００ 受信側のＥＣＵ
２２０ コネクタ
３００ 一対の通信線
４００ ＢＣＩプローブ
５００ リンギング発生回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】