JP7348232B2

JP7348232B2 - 入出力インタフェースユニット

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Publication number: JP7348232B2
Application number: JP2021098246A
Authority: JP
Inventors: 定治奥田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2041-06-11
Also published as: US12057833B2; US20220399894A1; JP2022189587A; CN115469632A; EP4102388B1; EP4102388A1

Description

本発明は、制御装置及び入出力インタフェースユニット、に関する。

車両に搭載される電装機器の制御に用いられる基板ユニットは、一般的に、入力部又は出力部、制御回路、電装機器に接続するためのコネクタなどが基板に実装されている（特許文献１）。車両には様々な仕様があり、仕様によって搭載される電装機器の数が変わる。このため、仕様毎に基板ユニットを構成する基板を設計する必要があった。

そこで、この無駄を抑制するために、仕様差の部分を別基板に設計することが考えられている。具体的には、制御回路（制御部）と、入力部又は出力部と、を別々の基板に設け、制御回路が搭載された基板（以下、制御装置）と、仕様に合わせた入力部又は出力部を搭載した基板（以下、入出力インタフェースユニット）と、を接続する。

しかしながら、この場合、制御装置に設けた、入出力インタフェースユニットとの接続部に、不正な機器が接続され、不正なアクセスを受ける可能性がある、という問題があった。

特開２０１４－１８７１２３号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、不正な機器が制御装置に接続されたときに、制御装置が不正なアクセスを受けるのを抑制できる入出力インタフェースユニットを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る入出力インタフェースユニットは、下記［１］を特徴としている。
［１］
制御装置との通信に従って動作する、電装機器用の入力回路及び出力回路の何れか一方である入力／出力回路を備えた入出力インタフェースユニットであって、
電源が供給される第２電源線と、
信号を伝送するための第２通信線と、
前記第２電源線及び前記第２通信線に、前記制御装置の第１電源線及び第１通信線を接続するための第２接続部と、
コードパルスを出力するパルス出力部と、
前記第２電源線の接続先を、前記パルス出力部と、前記入力／出力回路と、の間で切り替える第２切替部と、
前記第２通信線の接続先を、前記パルス出力部と、前記入力／出力回路と、の間で切り替える第３切替部と、
電源供給開始時に一定時間だけ、前記第２切替部及び前記第３切替部を前記パルス出力部に切り替え、前記パルス出力部から前記第２通信線に前記コードパルスを出力させるタイマ回路と、を備えた
入出力インタフェースユニットであること。

上記［１］の入出力インタフェースユニットによれば、タイマ回路が、電源供給開始時に一定時間だけ、第２切替部及び第３切替部をパルス出力部に切り替え、パルス出力部から第２通信線にコードパルスを出力させる。これにより、マイコンなどが搭載されずに複雑な通信ができなくても、簡単な構成で、電源供給開始時にコードパルスを送信することができる。

本発明によれば、不正な機器が制御装置に接続されたときに、制御装置が不正なアクセスを受けるのを抑制できる入出力インタフェースユニットを提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の通信システムの一実施形態を示すブロック図である。図２は、図１に示すゾーンＥＣＵ及び入出力インタフェースユニットの構成図である。図３は、図１に示す通信システムの動作を説明するための動作シーケンス図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、本発明の通信システム１の一実施形態を示すブロック図である。

図１は、本発明の制御装置としてのゾーンＥＣＵ３と、入出力インタフェースユニット４を組み込んだ通信システム１を示すブロック図である。本実施形態の通信システム１は、車両に搭載されている。通信システム１は、セントラルＥＣＵ２と、ゾーンＥＣＵ３と、入出力インタフェースユニット４と、を備えている。

セントラルＥＣＵ２は、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリと、メモリに格納されたプログラムに従って動作するＣＰＵと、を有するマイクロコンピュータから構成され、例えば車両のインストルメントパネルに設けられている。セントラルＥＣＵ２は、通信システム１全体を制御する。

ゾーンＥＣＵ３は、左右ドアなど車両の各エリアに設けられている。ゾーンＥＣＵ３には、セントラルＥＣＵ２と通信を行いセントラルＥＣＵ２の指示に従って、電装機器５に接続された入出力インタフェースユニット４を制御する。

次に、上述したゾーンＥＣＵ３及び入出力インタフェースユニット４の詳細な構成について図２を参照して説明する。

まず、ゾーンＥＣＵ３について説明する。ゾーンＥＣＵ３は、第１電源線Ｌ１１、Ｌ１２と、第１通信線Ｌ１３と、第１コネクタ３１（第１接続部）と、入出力制御部３２（制御部）と、第１切替スイッチ３３（第１切替部）と、電源スイッチ３４と、これらが搭載された基板（図示せず）と、を有している。第１電源線Ｌ１１、Ｌ１２には、セントラルＥＣＵ２から電源が供給される。第１電源線Ｌ１１は電源の正極側電位が供給され、第１電源線Ｌ１２は電源の負極（グランド）側電位が供給される。第１通信線Ｌ１３は、後述する入出力インタフェースユニット４の入出力駆動部４１と、例えばＳＰＩ通信を行うための通信線である。本実施形態では、これら第１電源線Ｌ１１、Ｌ１２、第１通信部Ｌ１３は、基板上に形成した配線パターンから構成されている。

第１コネクタ３１は、第１電源線Ｌ１１、Ｌ１２、第１通信線Ｌ１３を、後述する入出力インタフェースユニット４に接続するためのコネクタである。本実施形態では、第１コネクタ３１は、第１電源線Ｌ１１、Ｌ１２、第１通信線Ｌ１３にそれぞれ接続される端子金具（図示せず）と、端子金具を収容するコネクタハウジング（図示せず）と、から構成される。第１コネクタ３１は、後述する入出力インタフェースユニット４に設けられた第２コネクタ４２にコネクタ接続される。

入出力制御部３２は、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリと、メモリに格納されたプログラムに従って動作するＣＰＵと、を有するマイクロコンピュータから構成される。入出力制御部３２は、セントラルＥＣＵ２との通信に従って、後述する入出力インタフェースユニット４の入出力駆動部４１を制御する。

第１切替スイッチ３３は、第１通信線Ｌ１３の接続先を、入出力制御部３２のコードパルスを入力するための第１端子Ｔ１と、通信信号を入力又は出力する第２端子Ｔ２と、の間で切り替えるためのスイッチである。この第１切替スイッチ３３は、入出力制御部３２により切り替えが制御される。

本実施形態では、第１電源線Ｌ１１は、２つに分岐され、２つの分岐線の一つは入出力制御部３２に接続され、入出力制御部３２に電源を供給する。また、２つの分岐線の残り第１コネクタ３１に接続され、後述する入出力インタフェースユニット４に電源を供給する。

電源スイッチ３４は、第１電源線Ｌ１１の第１コネクタ３１に接続された分岐線上に設けられている。この電源スイッチ３４をオフすると、第１コネクタ３１に接続される入出力インタフェースユニット４に供給される電源が遮断される。

次いで、入出力インタフェースユニット４について説明する。入出力インタフェースユニット４は、入出力駆動部４１（入力／出力回路）と、第２電源線Ｌ２１、Ｌ２２と、第２通信線Ｌ２３と、第２コネクタ４２（第２接続部）と、コード設定部４３と、パルス出力部４４と、第２切替スイッチ４５（第２切替部）と、第３切替スイッチ４６（第３切替部）と、タイマ回路４７と、これらが搭載された基板（図示せず）と、を備えている。

入出力駆動部４１は、電装機器５用の出力回路及び入力回路の少なくとも一方から構成されている。出力回路は、モータやランプなどのゾーンＥＣＵ３からの出力により動作する電装機器５に対して設けられている。出力回路は、ゾーンＥＣＵ３の制御に従ってオンして電源を電装機器５に供給するスイッチを有し、電装機器５を駆動する。

入力回路は、検出スイッチなどゾーンＥＣＵ３にオンオフ情報などの状態情報を入力する電装機器５に対して設けられ、状態情報を生成してゾーンＥＣＵ３に入力する。

第２電源線Ｌ２１、Ｌ２２には、ゾーンＥＣＵ３から電源が供給される。第２電源線Ｌ２１は電源の正極側電位が供給され、第２電源線Ｌ２２は電源の負極（グランド）側電位が供給される。第２通信線Ｌ２３は、後述するゾーンＥＣＵ３の入出力制御部３２と、例えばＳＰＩ通信を行うための通信線である。これら第２電源線Ｌ２１、Ｌ２２、第２通信線Ｌ２３は、基板上に形成した配線パターンから構成されている。

第２コネクタ４２は、第２電源線Ｌ２１、Ｌ２２、第２通信線Ｌ２３を、上述したゾーンＥＣＵ３に接続するためのコネクタである。本実施形態では、第２コネクタ４２は、第２電源線Ｌ２１、Ｌ２２、第２通信線Ｌ２３にそれぞれ接続される端子金具（図示せず）と、端子金具を収容するコネクタハウジング（図示せず）と、から構成される。第２コネクタ４２は、上述したゾーンＥＣＵ３に設けられた第１コネクタ３１にコネクタ接続される。第１コネクタ３１と第２コネクタ４２とがコネクタ接続されると、第１電源線Ｌ１１と第２電源線Ｌ２１とが接続され、第１電源線Ｌ１２と第２電源線Ｌ２２とが接続され、第１通信線Ｌ１３と第２通信線Ｌ２３とが接続される。

コード設定部４３には、例えば製品番号などの入出力インタフェースユニット４の固有のコードが記憶されている。パルス出力部４４は、コード設定部４３に記憶されたコードを示すコードパルスを出力する。第２切替スイッチ４５は、第２電源線Ｌ２１の接続先を、パルス出力部４４と、入出力駆動部４１と、の間で切り替えるためのスイッチである。第３切替スイッチ４６は、第２通信線Ｌ２３の接続先を、パルス出力部４４と、入出力駆動部４１と、の間で切り替えるためのスイッチである。

タイマ回路４７は、第２電源線Ｌ２１から電源供給を受けて動作する。タイマ回路４７は、電源供給開始時に一定時間だけ、第２切替スイッチ４５及び第３切替スイッチ４６をパルス出力部４４に切り替え、パルス出力部４４から第２通信線Ｌ２３にコードパルスを出力させる。

次いで、上述した入出力制御部３２と、入出力駆動部４１と、が行う通信の一例であるＳＰＩ通信について簡単に説明する。入出力制御部３２と入出力駆動部４１との間は、クロック線と、チップセレクタ線と、出力線と、入力線と、で接続されている。入出力制御部３２は、クロック線、チップセレクタ（ＣＳ）線を介して入出力駆動部４１に対してクロック信号と、ＣＳ信号を出力する。

入出力制御部３２は、出力線を介してシリアルの通信信号を入出力駆動部４１に対して出力する。入出力駆動部４１は、ＣＳ信号がＬ（アクティブローの場合）であるとき、クロック信号、通信信号に従って動作する。具体的には、入出力制御部３２を構成する出力回路は、シリアルの通信信号をシリアルパラレル変換して、複数の電装機器５に電源を供給する複数のスイッチに各々出力することにより、通信信号に応じた電装機器５に対して電源を供給することができる。入出力制御部３２を構成する入力回路は、通信信号を受け取ると、各電装機器５の状態情報をパラレルシリアル変換して入力線に出力する。

即ち、入出力駆動部４１としては、プログラムに従って動作するマイクロコンピュータなどから構成される必要がなく、安価なシリアルパラレル変換回路やパラレルシリアル変換回路などから構成される。また、第１通信線Ｌ１３、第２通信線Ｌ２３は、上述したクロック線、チップセレクタ線、出力線、入力線から構成され、第１切替スイッチ３３、第３切替スイッチ４６により接続先が切り替えられる線は、クロック線、チップセレクタ線、出力線、入力線の何れか１つである。

次に、上述した構成の通信システム１の動作について図３を参照して説明する。まず、車両のイグニッションスイッチがオンして、セントラルＥＣＵ２から第１電源線Ｌ１１、Ｌ１２に電源が供給されると、入出力制御部３２に電源が供給され、入出力制御部３２が起動する。

入出力制御部３２は、起動すると、電源スイッチ３４をオンする（Ｓ１）。電源スイッチ３４をオンすると、第１、第２コネクタ３１、４２によって第１電源線Ｌ１１に接続された第２電源線Ｌ２１に電源が供給される。第２電源線Ｌ２１に電源が供給されると、入出力インタフェースユニット４のタイマ回路４７に電源が供給され、タイマ回路４７が起動する。
次に、入出力制御部３２は、第１切替スイッチ３３を第１端子Ｔ１に切り替えて（Ｓ２）、一定時間の計時を開始する（Ｓ３）。その後、入出力制御部３２は、第１端子Ｔ１へのコードパルスの入力を待つ（Ｓ４）。

一方、タイマ回路４７は、起動すると、一定時間の計時を開始する（Ｓ１１）。次に、タイマ回路４７は、第２、第３切替スイッチ４５、４６をパルス出力部４４に切り替える（Ｓ１２）。これにより、パルス出力部４４に電源が供給され、起動する。パルス出力部４４は、起動すると、コード設定部４３からコードを読み取り（Ｓ１３）、読み取ったコードを示すコードパルスを第２通信線Ｌ２３に出力する（Ｓ１４）。

第２通信線Ｌ２３に出力されたコードパルスは、第１通信線Ｌ１３を介して入出力制御部３２の第１端子Ｔ１に入力される。入出力制御部３２は、第１端子Ｔ１からコードパルスが入力されると（Ｓ４でＹ）、コードパルスが示すコードが、予めメモリに記憶された正規のコードと一致するか否かを判定する（Ｓ６）。正規のコードと一致していれば（Ｓ６でＹ）、入出力制御部３２は、第１切替スイッチ３３を第２端子Ｔ２に切り替え（Ｓ７）、その後、入出力インタフェースユニット４の入出力駆動部４１を制御する通常処理を実行する。

一方、入出力インタフェースユニット４のタイマ回路４７は、一定時間の計時が終了すると（Ｓ１５でＹ）、第２、第３切替スイッチ４５、４６を入出力駆動部４１に切り替え（Ｓ１６）、その後、入出力駆動部４１がゾーンＥＣＵ３の入出力制御部３２の制御に従った動作を行う通常処理を実行する。

これに対して、入出力制御部３２は、コードパルスが示すコードが、正規のコードと一致していなかったり（Ｓ６でＮ）、一定時間以上経過しても第１端子Ｔ１にコードパルスが入力されなかったりすると（Ｓ５でＹ）、正規の入出力インタフェースユニット４が接続されていないと判定し、電源スイッチ３４をオフした後（Ｓ８）、Ｓ７に進む。電源スイッチ３４がオフされると、第１コネクタ３１に接続される不正な機器には電源が供給されず、不正な機器からのアクセスを抑制することができる。

上述した通信システム１には、セントラルＥＣＵ２やゾーンＥＣＵ３のメモリに格納されたプログラムやデータを取得することができる図示しないリプログラミング装置（外部機器）が着脱可能に接続される。セントラルＥＣＵ２は、リプログラミング装置と通信を行って、自身のプログラムやデータを追加したり、ゾーンＥＣＵ３のプログラムやデータの追加を命令したり、する。上述したゾーンＥＣＵ３に格納された正規のコードは、入出力インタフェースユニット４を接続する前に、このリプログラミング装置（外部機器）との通信によって追加（取得）することができる。

なお、上述した例では、ゾーンＥＣＵ３は、セントラルＥＣＵ２を介してリプログラミング装置との通信を行っていたが、ゾーンＥＣＵ３とリプログラミング装置とが直接通信を行ってもよい。また、リプログラミング装置は、通信システム１に有線で接続されてもよいし、無線で接続されていてもよい。

上述した実施形態によれば、入出力制御部３２は、電源供給開始時に一定時間だけ、第１切替スイッチ３３を第１端子Ｔ１に切り替え、第１端子Ｔ１から入力されたコードパルスが示すコードが、正規のコードであるか否かを判定し、正規のコードでなければ、電源スイッチ３４をオフして、第１電源線Ｌ１１から第２電源線Ｌ２１への電源供給を遮断する。これにより、不正な機器がゾーンＥＣＵ３の第１コネクタ３１に接続されたときに、不正なアクセスを受けるのを抑制できる。

上述した実施形態によれば、入出力制御部３２は、リプログラミング装置との通信によって正規のコードを取得することができる。

上述した実施形態によれば、入出力インタフェースユニット４において、タイマ回路４７が、電源供給開始時に一定時間だけ、第２切替スイッチ４５及び第３切替スイッチ４６をパルス出力部４４に切り替え、パルス出力部４４から第２通信線Ｌ２３にコードパルスを出力させる。これにより、入出力駆動部４１が、マイコンなどが搭載されずに複雑な通信ができなくても、簡単な構成で、電源供給開始時にコードパルスを送信することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、ゾーンＥＣＵ３の基板にも、入出力駆動部を設けてもよい。ゾーンＥＣＵ３に設けた入出力駆動部は、ハイグレード車両及びローグレード車両に共通に搭載される標準電装機器に接続され、入出力インタフェースユニット４に設けた入出力駆動部４１は、ハイグレード車両に搭載される拡張電装機器に接続されるようにしてもよい。この場合、入出力インタフェースユニット４は、ハイグレード車両に搭載される通信システム１のみに搭載され、ローグレード車両に搭載される通信システム１には搭載されない。

上述した実施形態によれば、入出力制御部３２は、リプログラミング装置との通信に従って正規のコードを取得していたが、これに限ったものではない。例えば、ゾーンＥＣＵ３に操作スイッチを設け、この操作スイッチのオンオフ情報に応じて入出力制御部３２が、正規のコードを取得するようにしてもよい。

上述した実施形態によれば、第１、第２接続部としては第１、第２コネクタ３１、４２を採用していたが、これに限ったものではない。第１、第２接続部としては、ピンヘッダに接続できるものを採用してもよい。

ここで、上述した本発明に係る制御装置及び入出力インタフェースユニットの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
電装機器（５）用の入力回路及び出力回路の何れか一方である入力／出力回路（４１）を備えた入出力インタフェースユニット（４）を制御する制御装置（３）であって、
電源が供給される第１電源線（Ｌ１１、Ｌ１２）と、
信号を伝送するための第１通信線（Ｌ１３）と、
前記第１電源線（Ｌ１１、Ｌ１２）及び前記第１通信線（Ｌ１３）に、前記入出力インタフェースユニット（４）の第２電源線（Ｌ２１、Ｌ２２）及び第２通信線（Ｌ２３）を接続するための第１接続部（３１）と、
前記入出力インタフェースユニット（４）を制御する制御部（３２）と、
前記第１通信線（Ｌ１３）の接続先を、コードパルスを入力する第１端子（Ｔ１）と、通信信号を入力又は出力する第２端子（Ｔ２）と、の間で切り替える第１切替部（３３）と、を備え、
前記制御部（３２）は、電源供給開始時に一定時間だけ、前記第１切替部（３３）を前記第１端子（Ｔ１）に切り替え、前記第１端子（Ｔ１）から入力された前記コードパルスが示すコードが、正規のコードであるか否かを判定し、前記正規のコードでなければ、前記第１電源線（Ｌ１１、Ｌ１２）から前記第２電源線（Ｌ２１、Ｌ２２）への電源供給を遮断する
制御装置（３）。
［２］
［１］に記載の制御装置（３）であって、
前記制御部（３２）は、外部機器との通信によって前記正規のコードを取得する、
制御装置（３）。
［３］
制御装置（３）との通信に従って動作する、電装機器（５）用の入力回路及び出力回路の何れか一方である入力／出力回路（４１）を備えた入出力インタフェースユニット（４）であって、
電源が供給される第２電源線（Ｌ２１、Ｌ２２）と、
信号を伝送するための第２通信線（Ｌ２３）と、
前記第２電源線（Ｌ２１、Ｌ２２）及び前記第２通信線（Ｌ２３）に、前記入出力インタフェースユニット（４）の第１電源線（Ｌ１１、Ｌ１２）及び第１通信線（Ｌ１３）を接続するための第２接続部（４２）と、
コードパルスを出力するパルス出力部（４４）と、
前記第２電源線（Ｌ２１、Ｌ２２）の接続先を、前記パルス出力部（４４）と、前記入力／出力回路（４１）と、の間で切り替える第２切替部（４５）と、
前記第２通信線（Ｌ２３）の接続先を、前記パルス出力部（４４）と、前記入力／出力回路（４１）と、の間で切り替える第３切替部（４６）と、
電源供給開始時に一定時間だけ、前記第２切替部（４５）及び前記第３切替部（４６）を前記パルス出力部（４４）に切り替え、前記パルス出力部（４４）から前記第２通信線（Ｌ２３）に前記コードパルスを出力させるタイマ回路（４７）と、を備えた
入出力インタフェースユニット（４）。

３ゾーンＥＣＵ（制御装置）
４入出力インタフェースユニット
５電装機器
３１第１コネクタ（第１接続部）
３２入出力制御部（制御部）
３３第１切替スイッチ（第１切替部）
４１入出力駆動部（入力／出力回路）
４２第２コネクタ（第２接続部）
４４パルス出力部
４５第２切替スイッチ（第２切替部）
４６第３切替スイッチ（第３切替部）
４７タイマ回路
Ｌ１１、Ｌ１２第１電源線
Ｌ１３第１通信線
Ｌ２１、Ｌ２２第２電源線
Ｌ２３第２通信線
Ｔ１第１端子
Ｔ２第２端子

Claims

制御装置との通信に従って動作する、電装機器用の入力回路及び出力回路の何れか一方である入力／出力回路を備えた入出力インタフェースユニットであって、
電源が供給される第２電源線と、
信号を伝送するための第２通信線と、
前記第２電源線及び前記第２通信線に、前記制御装置の第１電源線及び第１通信線を接続するための第２接続部と、
コードパルスを出力するパルス出力部と、
前記第２電源線の接続先を、前記パルス出力部と、前記入力／出力回路と、の間で切り替える第２切替部と、
前記第２通信線の接続先を、前記パルス出力部と、前記入力／出力回路と、の間で切り替える第３切替部と、
電源供給開始時に一定時間だけ、前記第２切替部及び前記第３切替部を前記パルス出力部に切り替え、前記パルス出力部から前記第２通信線に前記コードパルスを出力させるタイマ回路と、を備えた
入出力インタフェースユニット。