-
[Technischer Bereich]
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung und insbesondere auf eine Technik, mit der verschiedene Vorrichtungen an einem Fahrzeug miteinander kommunizieren können.
-
[Hintergrund der Technik]
-
In Fahrzeugen sind im Allgemeinen eine Anzahl verschiedener elektrischer Vorrichtungen an verschiedenen Orten angeordnet. Um eine oder mehrere elektrische Vorrichtungen auf geeignete Weise zu steuern, ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) mit einem Mikrocomputer zum Beispiel für jede Funktion bereitgestellt.
-
Weiterhin ist es zum Beispiel notwendig den verschiedenen in einem Fahrzeug angeordneten ECUs zu ermöglichen die gleiche Information zu teilen und notwendige Informationen zu erhalten, und zu ermöglichen, dass der Betriebszustand jeder ECU von anderen ECUs erkannt werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Anzahl von ECUs, die sich in Funktion oder Typ unterscheiden, durch ein Netzwerk miteinander verbunden, um miteinander in dem gleichen Fahrzeug kommunizieren zu können (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 und 2).
-
Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1, das ein Fahrzeug-Steuer-System betrifft, eine Technik zum Verkürzen der Verdrahtungslängen und zum Erleichtern der Verdrahtungsarbeit. Dieses Fahrzeug-Steuerungssystem ist mit mehreren funktionalen ECUs, die in mehreren unterschiedlichen Bereichen eines Fahrzeugs angeordnet und durch die Funktion einer funktionalen Einheit als ein Steuerziel in mehrere Gruppen klassifiziert sind, mehreren Relais-ECUs, die in den jeweiligen Regionen angeordnet sind, einem ersten Netzwerk, das die mehreren Relais-ECUs miteinander verbindet, und einem zweiten Netzwerk, von denen jedes in jeder Region angeordnet ist und funktionale ECUs mit einer Relais-ECU in der Region verbindet, ausgestattet.
-
Das Patentdokument 2, das ein Kommunikationssystem betrifft, offenbart eine Technik zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen Vorrichtungen auch wenn diese unterschiedliche Protokolle aufweisen, und zum Verkürzen der Längen von elektrischen Drähten. Dieses Kommunikationssystem ist mit mehreren Gateway-Einheiten, von denen jede in jedem Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet ist und mit mehreren Vorrichtungen, die unterschiedliche Protokolle aufweisen, kommunizieren kann, und einer Verbindungsleitung, die die einzelnen Abschnitte miteinander verbindet, ausgestattet.
-
[Dokumente aus dem Stand der Technik]
-
[Patentdokumente]
-
- [Patentdokument 1] JP-A-2015-67187
- [Patentdokument 2] JP-A-2017-19329
-
[Zusammenfassung der Erfindung]
-
[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
-
In Fahrzeug-Netzwerken wie oben beschrieben, die eine Kommunikation zwischen Steuerungs-Vorrichtungen realisieren, wie zum Beispiel in Patentdokument 1 offenbart, werden verschiedene Steuerungs-Vorrichtungen durch die Funktion einer funktionalen Einheit als Steuerziel in mehrere Gruppen klassifiziert. Diese Einteilung in Gruppen erfolgt unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren:
- (1) Die Komponentenkosten eines Systems können reduziert werden, wenn mehrere ECUs, die hinsichtlich der erforderlichen Kommunikationsrate ähnlich sind, derselben Gruppe zugeordnet und mit einer gemeinsamen Kommunikationsleitung verbunden werden.
- (2) Die Menge an Bypass-Informationen, die ein Gateway passieren muss, kann reduziert werden, wenn mehrere ECUs, die verwandte Funktionen realisieren, derselben Gruppe zugeordnet und mit einer gemeinsamen Kommunikationsleitung verbunden werden. Eine plausible Art der Implementierung wäre die Gruppierung von Steuerungs-Vorrichtungen durch die Funktion zum Beispiel in eine Fahrzeugkörpergruppe, eine Antriebsstranggruppe, eine Fahrunterstützungsgruppe, eine Multimediagruppe usw.
- (3) Eine andere plausible Art der Implementierung wäre die Gruppierung von ECUs unter Berücksichtigung der Unterschiede in der Geheimhaltung der zu übermittelnden Informationen und dem Grad des Risikos eines Fahrzeugunfalls, der durch eine Fehlfunktion einer Vorrichtung verursacht wird.
- (4) Eine weitere plausible Art der Implementierung wäre, die in einem Fahrzeugkörper nebeneinander befindlichen Steuerungs-Vorrichtungen derselben Gruppe zuzuordnen und die voneinander entfernten Steuerungs-Vorrichtungen verschiedenen Gruppen zuzuordnen. Dies ermöglicht es, die Kommunikationsleitungslängen eines Kabelbaums zu verkürzen und die Kosten und das Gewicht der Komponenten zu senken. Zum Beispiel ist es denkbar, unterschiedliche Gruppen für jeweilige Bereiche zu bilden, zum Beispiel Bereiche in der Nähe von Fahrzeugstoßstangen, einen Motorraumbereich, einen Armaturenbrettbereich, Türbereiche, einen Dachbereich, einen Sitzbereich und einen Gepäckraumbereich.
-
Da jedoch die in den Punkten (1) - (4) beschriebenen Arten der Optimierung der Gruppierung unterschiedlichen Zwecken dienen, variiert das Ergebnis der Optimierung, das heißt die Netzwerk-Konfiguration, abhängig davon, welchen der Punkte (1) - (4) Wichtigkeit beigemessen wird. Welcher der Punkte (1) - (4) als ein Gegenstand gewünscht wird, dem eine Wichtigkeit beigemessen wird, hängt von der Situation ab.
-
Im Übrigen muss eine Kommunikationsleitung, zum Beispiel eine Hauptleitung, die mehrere voneinander entfernte Bereiche verbindet, eine große Informationsmenge mit hoher Geschwindigkeit übertragen. Da es weiterhin in jedem Bereich eines Netzwerksystems unterschiedliche, in mehrere Gruppen klassifizierte Systeme von Signalleitungen gibt, muss außerdem ein Router zum Steuern einer Route eines Signals, wie zum Beispiel Rahmen des CAN (Controller Area Network) Standards, an einem Ort der Verbindung mehrerer Bereiche in einem Netzwerk angeordnet sein. Da jedoch ein Router, der mit Hochgeschwindigkeitskommunikation kompatibel ist und komplizierte Steuerungen ausführen kann, sehr teuer ist, steigen die Kosten eines Netzwerks des gesamten Fahrzeugs wenn Router in jeweiligen Bereichen installiert werden. Andererseits, wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Routern niedrig ist, wird ein Signal in einem Router, wenn es von einem Bereich zu einem anderen geht, verzögert, selbst wenn es durch Signalleitungen des gleichen Systems übertragen wird, was es schwierig macht die für das Fahrzeug erforderliche Spezifikation zu erfüllen.
-
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verzögerungszeit einer Kommunikation, die mehrere Systeme von Kommunikationsleitungen verwendet, zu verkürzen.
-
[Mittel zur Lösung der Probleme]
-
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung Fahrzeug-Netz-Vorrichtungen der folgenden Punkte (1) bis (5) bereit:
- (1) Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung, installiert in einem Fahrzeug, umfassend:
- ein Kommunikationsrelais, das mit mindestens zwei Sätzen von mehreren Kommunikationsleitungen verbunden ist; und
- ein Router, der die Kommunikationsroute eines Signals steuert, um das Kommunikationsrelais zu passieren,
- wobei die mehreren Kommunikationsleitungen zu jeweiligen vorbestimmten Systemen gehören und unabhängig voneinander sind;
- wobei, wenn ein Signal von einer Kommunikationsleitung eines der mindestens zwei Sätze von mehreren Kommunikationsleitungen empfangen wird, das Kommunikationsrelais das Signal an eine Kommunikationsleitung, die zu dem gleichen System gehört wie die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, eines anderen Satzes von mehreren Kommunikationsleitungen und zum Router sendet; und
- wobei der Router das Signal an eine Kommunikationsleitung, die zu einem anderen System gehört als die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, des anderen Satzes von mehreren Kommunikationsleitungen sendet.
- (2) Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung, umfassend
mehrere Kommunikationsrelais, die in verschiedenen Bereichen eines Fahrzeugs angeordnet sein können;
einen Router, der eine Kommunikationsroute eines Signals steuert, um zwei der mehreren Kommunikationsrelais zu passieren; und
eine Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit oder -Einheiten, von denen jede zwei der mehreren Kommunikationsrelais miteinander und eines der mehreren Kommunikationsrelais und den Router durch eine Kommunikationsleitung miteinander verbindet; und
Vorrichtungs-Verbindungs-Einheiten, die mit den mehreren jeweiligen Kommunikationsrelais verbunden sind und von denen jede mehrere Kommunikationsleitungen aufweist,
wobei die mehreren Kommunikationsleitungen zu jeweiligen vorbestimmten Systemen gehören und unabhängig voneinander sind;
wobei die Kommunikationsleitung jeder Zwischenbereichs-Verbindungseinheit Übertragungsleitungen aufweist, die voneinander unabhängig sind und zu jeweiligen Systemen gehören, deren Anzahl mindestens gleich ist wie die mehreren Kommunikationsleitungen;
wobei, wenn ein Signal empfangen wird, jedes der mehreren Kommunikationsrelais das Signal an eine, die zu dem gleichen System gehört wie die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, der Übertragungsleitungen und zum Router ausgibt; und
wobei der Router das Signal an eine, die zu einem anderen System gehört als die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, der Übertragungsleitungen sendet.
- (3) Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung nach Punkt (2), wobei
die mehreren Kommunikationsrelais in jeweiligen Räumen in dem Fahrzeug angeordnet sind, die mit jeweiligen Fahrzeugabschnitten, die unterschiedlichen Funktionen aufweisen, bereitgestellt sind und unabhängig voneinander sind.
- (4) Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung nach Punkt (2) oder (3), weiterhin umfassend
eine Hauptleitung, die zu einer Kommunikation mit höherer Geschwindigkeit fähig ist, als die mehreren Kommunikationsleitungen jeder der Vorrichtungs-Verbindungs-Einheiten, wobei:
- die Hauptleitung Übertragungsleitungen umfasst, deren Anzahl mindestens gleich ist wie die mehreren Kommunikationsleitungen von jeder der Vorrichtungs-Verbindungs-Einheiten.
- (5) Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung nach einem der Punkte (2) bis (4), weiterhin umfassend
eine Vorrichtung, die die Kommunikationssicherheit verwaltet und zwischen mindestens einem der mehreren Kommunikationsrelais und einer Kommunikationsleitung, die zu einem System gehört, der zugehörigen Vorrichtungs-Verbindungs-Einheit angeordnet ist.
-
Da gemäß der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit der Konfiguration von Punkt (1) der Betrieb des Kommunikationsrelais sehr einfach ist, kann die Kommunikationsverzögerungszeit verkürzt werden, wenn ein von einer Kommunikationsleitung eines Systems empfangenes Signal zu einer anderen Kommunikationsleitung des gleichen Systems über das Kommunikationsrelais gesendet wird.
-
Da gemäß der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit der Konfiguration von Punkt (2) der Betrieb jedes der mehreren Kommunikationsrelais sehr einfach ist, kann jedes für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignetes Kommunikationsrelais lediglich durch die Verwendung dedizierter Hardware realisiert werden, die einfach zu konfigurieren und kostengünstig ist. Weiterhin kann eine Route eines zwischen Signalleitungen verschiedener Systeme zu übertragenden Signals lediglich durch Verwendung eines einzelnen Routers gesteuert werden. Somit wird die Konfiguration des Gesamtsystems vereinfacht. Als Ergebnis kann ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit realisiert werden und eine Kommunikationsverzögerungszeit kann verkürzt werden, während eine Erhöhung der Komponentenkosten unterdrückt wird.
-
Gemäß der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit der Konfiguration von Punkt (3) kann ein Kommunikationsnetzwerk, das Abschnitte eines Fahrzeugs miteinander verbindet, einfach aufgebaut werden, und eine Kommunikation zwischen in verschiedenen Bereichen gelegenen Abschnitten kann durch Anordnen von Kommunikationsrelais, zum Beispiel in jeweiligen Bereichen wie Bereichen in der Nähe von Fahrzeugstoßstangen, einem Motorraumbereich, einem Armaturenbrettbereich, Türbereichen, einem Dachbereich, einem Sitzbereich und einem Gepäckraumbereich, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
-
Da gemäß der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit der Konfiguration von Punkt (4) die für die Hochgeschwindigkeitskommunikation fähige Hauptleitung als die Zwischenbereichs-Verbindungseinheit verwendet wird, kann die Kommunikationsverzögerungszeit sogar zwischen entfernten Bereichen verkürzt werden. Da außerdem Übertragungsleitungen, die in der Anzahl mindestens gleich der mehreren Kommunikationsleitungen sind, in der einzelnen Hauptleitung gebildet sind, ist es nicht erforderlich, jedes Kommunikationsrelais mit einer Funktion zum Schalten der Eingangs-/Ausgangs-Verbindungsbeziehung bereitzustellen. Somit können Kommunikationsrouten eines Netzwerks in einem Fahrzeug nur durch einen einzigen Router gesteuert werden.
-
Gemäß der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit der Konfiguration von Punkt (5) kann durch Verwenden einer die Vorrichtung zur Verwaltung der Kommunikationssicherheit durchlaufende Kommunikationsstrecke die Kommunikationssicherheit sogar bei der Durchführung einer Kommunikation zwischen einer Vorrichtung an einem Fahrzeug und einer unbestimmten Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs sichergestellt werden.
-
[Vorteile der Erfindung]
-
Die Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, einen Anstieg der Kosten von Komponenten, wie zum Beispiel eines Routers, zu unterdrücken und eine Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen mehreren Bereichen durchzuführen. Das heißt, da Router-Funktionen nicht an mehreren Orten bereitgestellt werden müssen und der Betrieb jedes Kommunikations-Routers einfach ist, kann ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ohne Verwendung teurer Komponenten realisiert werden.
-
Die Erfindung wurde oben kurz beschrieben. Die Einzelheiten der Erfindung werden deutlicher, wenn die nachstehend beschriebenen Arten zur Ausführung der Erfindung (nachstehend als Ausführungsform bezeichnet) unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen werden.
-
Figurenliste
-
- 1 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit einer beispielhaften Konfiguration-1 zeigt.
- 2 stellt eine Tabelle dar, die Tendenzen von Eigenschaften von jeweiligen Systemen (Gruppen) von in einem Fahrzeug installierten Kommunikationsleitungen zeigt.
- 3 stellt ein Blockdiagramm dar, das die Konfiguration einer Kommunikations-ECU mit Ausnahme eines Kommunikationsrelais zeigt.
- 4 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit einer beispielhaften Konfiguration-2 zeigt.
- 5 stellt ein schematisches Diagramm dar, das eine beispielhafte Struktur darstellt, die Übertragungsleitungen in der in 4 gezeigten Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung umfasst.
- 6 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine beispielhafte Anordnung von Kommunikations-ECUs einer Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung an einem Fahrzeug zeigt.
-
[Arten zur Ausführung der Erfindung]
-
Eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
<Beispiel Konfiguration-1 einer Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung>
-
1 zeigt eine Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit einer beispielhaften Konfiguration-1.
-
Die in 1 gezeigte Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung besteht aus zwei Kommunikations-ECUs 10 und 20 und einer sie verbindenden Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17. Die Kommunikations-ECUs 10 und 20 sind jeweils in einem Bereich 1 und einem Bereich 2 eines Fahrzeugs angeordnet.
-
Die Kommunikations-ECU 10 weist eine Funktion zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen von Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 auf, die unabhängig voneinander und von der Kommunikations-ECU 20 sind. Jede der Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2 und 11-3 weist eine Bus-Funktion zum Ermöglichen des Verbindens verschiedener Fahrzeug-Vorrichtungen (ECUs, usw.) mit einer Kommunikations-Funktion auf. Somit kann die Anzahl von Fahrzeug-Vorrichtungen, die mit jeder der Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2 und 11-3 verbunden werden können, nach Bedarf geändert werden. Die verschiedenen Systeme der Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2 und 11-3 können sich zum Beispiel in der Gestaltungs-Spezifikation wie Kommunikationsgeschwindigkeit, Kommunikationsprotokoll usw. voneinander unterscheiden.
-
Die Kommunikationsleitung 11-4 weist eine Funktion zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen einer Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs und einer Fahrzeug-Vorrichtung auf. Um somit eine Kommunikation unter Verwendung der Kommunikationsleitung 11-4 durchzuführen, sollte daher eine Funktion zur Gewährleistung der Kommunikationssicherheit bereitgestellt werden. Jede der Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 besteht aus zwei elektrischen Drähten, wenn ihre Gestaltungs-Spezifikation zum Beispiel mit dem CAN-Standard (Controller Area Network) kompatibel ist.
-
Die in 1 gezeigte Kommunikations-ECU 10 ist mit einem Kommunikationsrelais 12, einem Router 13, Treiber-ICs (integrierten Schaltungen) 14-1 bis 14-4 und einer Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 15 ausgestattet. Das Kommunikationsrelais 12 und der Router 13 sind durch eine Router-Verbindungs-Einheit 16 miteinander verbunden. Die Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 sind mit den Eingangs-/Ausgangsports 12a, 12b, 12c und 12d des Kommunikationsrelais 12 über Treiber-ICs 14-1, 14-2, bzw. 14-3 und 14-4 verbunden. Die Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 15 ist zwischen dem Eingangs-/Ausgangsport 12d und dem Treiber-IC 14-4 verbunden.
-
Das Kommunikationsrelais 12 weist nur eine Hub-Funktion zum einfachen Weiterleiten einer Kommunikation in dem gleichen Bereich oder zwischen verschiedenen Bereichen in einer Weise auf, dass sie in der Systemart und der Kommunikations-Spezifikation gleich bleiben. Das heißt, in der in 1 gezeigten Kommunikations-ECU 10, die die vier Systeme der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 umfasst, gibt das Kommunikationsrelais 12 vier Kommunikationssysteme unabhängig voneinander weiter. Die Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17, die das Kommunikationsrelais 12 und die Kommunikations-ECU 20 verbindet, umfasst vier Systeme von Kommunikationsleitungen, die den jeweiligen Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 entsprechen, um so in der Lage zu sein, die durch die Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 übertragenen Kommunikationen unabhängig voneinander weiterzuleiten.
-
Andererseits benötigen Fahrzeug-Netzwerke eine Weiterleitungs-Funktion einer Kommunikation zwischen Systemen, die sich in der Systemart oder der Kommunikations-Spezifikation unterscheiden. Zum Beispiel kann ein Fall auftreten, indem eine Kommunikation zwischen einer mit der Kommunikationsleitung 11-1 verbundenen Fahrzeug-Vorrichtung und einer mit der Kommunikationsleitung 11-3 verbundenen Fahrzeug-Vorrichtung erforderlich ist. Um eine solche Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen zu ermöglichen, ist die Kommunikations-ECU 10 zusätzlich zu dem Kommunikationsrelais 12 mit dem Router 13 ausgestattet.
-
Das heißt, der Router 13 weist eine Routensteuerungs-Funktion auf, zum Beispiel das Umschalten des Ziels eines von einer der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 übertragenen Signals zu einer anderen, in der Systemart unterschiedlichen, Kommunikationsleitung 11-1 bis 11-4, wenn nötig. Der Router 13 weist auch eine Gateway-(GW-) Funktion auf, um eine Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen zu ermöglichen, indem zum Beispiel Unterschiede im Kommunikationsprotokoll oder anderen Standardelementen aufgefangen werden.
-
Die Treiber-ICs 14-1 bis 14-4 führen Teile der Signal-Verarbeitung aus, die für Kommunikationsstandards der jeweiligen Systeme, zu denen die Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 gehören, geeignet sind. Das heißt, jeder der Treiber-ICs 14-1 bis 14-4 umfasst eine Empfangs-Einheit und eine Übertragungs-Einheit, die eine Verstärkung, eine Wellenformung und andere Verarbeitungen an einem gemäß einem Kommunikationsstandard eingegebenen oder ausgegebenen Signal durchführen.
-
Die Router-Verbindungs-Einheit 16, die das Kommunikationsrelais 12 und den Router 13 verbindet, ist mit unabhängigen Kommunikationsleitungen ausgestattet, deren Anzahl (vier) der der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 entspricht. Somit kann die Router-Verbindungseinheit 16 Signale von den jeweiligen Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 empfangen und Signale an die jeweiligen Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 ausgeben. Diese Signale werden durch das Kommunikationsrelais 12 weitergeleitet.
-
Andererseits sind vier Systeme von Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 mit der in Bereich 2 angeordneten Kommunikations-ECU 20 verbunden. Die Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 entsprechen den im Bereich 1 angeordneten jeweiligen Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4.
-
Das heißt, die Kommunikationsleitungen 21-1 und 11-1 sind im Kommunikationsprotokoll und im Kommunikationsstandard gleich. Ebenso sind die Kommunikationsleitungen 21-2 und 11-2 im Kommunikationsprotokoll und im Kommunikationsstandard gleich, die Kommunikationsleitungen 21-3 und 11-3 sind im Kommunikationsprotokoll und im Kommunikationsstandard gleich, und die Kommunikationsleitungen 21-4 und 11-4 sind im Kommunikationsprotokoll und im Kommunikationsstandard gleich. Somit kann eine Fahrzeug-Vorrichtung zum Beispiel mit einer von den Kommunikationsleitungen 11-1 und 21-1 verbunden sein, die das gleiche System aufweisen und in der Systemart gleich sind wie die Fahrzeug-Vorrichtung. In der Tat kann, da die Kommunikations-ECU 10 und die Kommunikations-ECU 20 in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sind, eine Fahrzeug-Vorrichtung zum Beispiel mit einer näheren oder einer günstigeren von den Kommunikationsleitungen 11-1 und 21-1 verbunden sein, die dasselbe System aufweisen und in der Systemart gleich sind wie die Fahrzeug-Vorrichtung. Die Kommunikationsleitung 21-4 wird zur Verbindung mit einer Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs wie der Kommunikationsleitung 11-4 verwendet, die im System gleich ist wie die Kommunikationsleitung 21-4.
-
Die in 1 gezeigte Kommunikations-ECU 20 ist mit einem Kommunikationsrelais 22, vier Systemen von Treiber-ICs 24-1 bis 24-4 und einer Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 25 ausgestattet. Das heißt, die Kommunikations-ECU 20 stellt die gleiche wie die Kommunikations-ECU 10 dar, mit der Ausnahme, dass die Erstere nicht mit einem Router ausgestattet ist.
-
Das Kommunikationsrelais 22 weist eine Funktion zum Weiterleiten von Kommunikationen zwischen den Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 und den Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 in einer Weise auf, dass sie im System gleich bleiben. Die Eingangs-/Ausgangsports 22a, 22b, 22c und 22d des Kommunikationsrelais 22 empfangen und geben Signale von und an die Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 aus. Die Eingangs-/Ausgangsports 22a, 22b und 22c sind über die Treiber-ICs 24-1 bis 24-3 mit den Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-3 verbunden. Der Eingabe/Ausgabe-Port 22d ist über die Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 25 und den Treiber-IC 24-4 mit der Kommunikationsleitung 21-4 verbunden.
-
<Überblick über den Relaisbetrieb>
-
<Funktionen des Kommunikationsrelais 12>
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 11-1 am Eingangs-/Ausgangsport 12a empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 im Bereich 1 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17a des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 und an die Kommunikationsleitung 16a des gleichen Systems der Router-Verbindungs-Einheit 16.
-
Ebenso, wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 11-2 am Eingangs-/Ausgangsport 12b empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17b des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 und an die Kommunikationsleitung 16b des gleichen Systems der Router-Verbindungseinheit 16.
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 11-3 am Eingangs-/Ausgangsport 12c empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17c des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 und an die Kommunikationsleitung 16c des gleichen Systems der Router-Verbindungs-Einheit 16. Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 11-4 am Eingangs-/Ausgangsport 12d empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17d des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 und an die Kommunikationsleitung 16d des gleichen Systems der Router-Verbindungs-Einheit 16.
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17a des ersten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 11-1 des gleichen Systems von dem Eingangs-/Ausgangsport 12a des gleichen Systems und an die Kommunikationsleitung 16a des gleichen Systems.
-
Ebenso, wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17b des zweiten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 11-2 von dem Eingangs-/Ausgangsport 12b des gleichen Systems und an die Kommunikationsleitung 16b des gleichen Systems.
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17c des dritten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17c empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 11-3 von dem Eingangs-/Ausgangsport 12c des gleichen Systems und an die Kommunikationsleitung 16c des gleichen Systems. Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17d des dritten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17d empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 11-4 von dem Eingangs-/Ausgangsport 12d des gleichen Systems und an die Kommunikationsleitung 16d des gleichen Systems.
-
<Funktionen des Kommunikationsrelais 22>
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 21-1 am Eingangs-/Ausgangsport 22a empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 22 in Bereich-2 die von dem empfangenen Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17a des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17. Ebenso, wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 21-2 am Eingangs-/Ausgangsport 22b empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 22 die von dem empfangenen Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17b des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17.
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 21-3 am Eingangs-/Ausgangsport 22c empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 22 die durch das empfangene Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17c des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17. Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 21-4 am Eingangs-/Ausgangsport 22d empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 22 die von dem empfangenen Signal übertragenen gleichen Informationen, so wie sie sind, an die Kommunikationsleitung 17d des gleichen Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17.
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17a des ersten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 21-1 von dem Eingangs-/Ausgangsport 22a des gleichen Systems. Ebenso, wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17b des zweiten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 21-2 von dem Eingangs-/Ausgangsport 22b des gleichen Systems.
-
Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17c des dritten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 21-3 von dem Eingangs-/Ausgangsport 22c des gleichen Systems. Wenn ein Signal von der Kommunikationsleitung 17d des vierten Systems der Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 empfangen wird, sendet das Kommunikationsrelais 12 die durch das Signal übertragenen gleichen Informationen an die Kommunikationsleitung 21-4 von dem Eingangs-/Ausgangsport 22d des gleichen Systems.
-
<Gesamter Relais Betrieb>
-
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, wenn die Funktion des Routers 13 nicht verwendet wird, operieren die Kommunikationsrelais 12 und 22, so dass sie die Kommunikation eines Signals durch Weiterleitung nur zwischen Kommunikationsleitungen, die zu dem gleichen System gehören, in mehreren Bereichen ermöglichen.
-
Wenn zum Beispiel ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 12a des Kommunikationsrelais 12 von der Kommunikationsleitung 11-1 über den Treiber-IC 14-1 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 21-1 über das Kommunikationsrelais 12, die Kommunikationsleitung 17a, das Kommunikationsrelais 22 und den Treiber-IC 24-1 gesendet. Ebenso, wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 12b des Kommunikationsrelais 12 von der Kommunikationsleitung 11-2 über den Treiber-IC 14-2 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 21-2 über das Kommunikationsrelais 12, die Kommunikationsleitung 17b, das Kommunikationsrelais 22 und den Treiber-IC 24-2 gesendet.
-
Wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 12c des Kommunikationsrelais 12 von der Kommunikationsleitung 11-3 über den Treiber-IC 14-3 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 21-3 über das Kommunikationsrelais 12, die Kommunikationsleitung 17c, das Kommunikationsrelais 22 und den Treiber-IC 24-3 gesendet. Wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 12d des Kommunikationsrelais 12 von der Kommunikationsleitung 11-4 über den Treiber-IC 14-4 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 21-4 über das Kommunikationsrelais 12, die Kommunikationsleitung 17d, das Kommunikationsrelais 22 und den Treiber-IC 24-4 gesendet.
-
Wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 22a des Kommunikationsrelais 22 von der Kommunikationsleitung 21-1 über den Treiber-IC 24-1 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 11-1 über das Kommunikationsrelais 22, die Kommunikationsleitung 17a, das Kommunikationsrelais 12 und den Treiber-IC 14-1 gesendet. Ebenso, wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 22b von der Kommunikationsleitung 21-2 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 11-2 über das Kommunikationsrelais 22, die Kommunikationsleitung 17b, das Kommunikationsrelais 12 und den Treiber IC 14-2 gesendet.
-
Wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 22c des Kommunikationsrelais 22 von der Kommunikationsleitung 21-3 über den Treiber-IC 24-3 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 11-3 über das Kommunikationsrelais 22, die Kommunikationsleitung 17c, das Kommunikationsrelais 12 und den Treiber-IC 14-4 gesendet. Wenn ein Signal in den Eingangs-/Ausgangsport 22d von der Kommunikationsleitung 21-4 eingegeben wird, wird dieses Signal an die Kommunikationsleitung 11-4 über das Kommunikationsrelais 22, die Kommunikationsleitung 17d, das Kommunikationsrelais 12 und den Treiber IC 14-4 gesendet.
-
Wenn bei den obigen Operationen eine Kommunikation zwischen Vorrichtungen (zum Beispiel mehreren ECUs) durchgeführt wird, die mit zu dem gleichen System gehörenden Kommunikationsleitungen verbunden sind, wird normalerweise die Verzögerung der Weiterleitung des Signals unterdrückt, da die Kommunikationsrelais 12 und 22 keine zielanzeigenden Informationen aus dem Signal herausnehmen müssen. Wenn eine Kommunikation zwischen verschiedenen Arten von Systemen durchgeführt werden muss, wird nach Bedarf durch die Funktion des Routers 13 eine Kommunikationsroute eingerichtet, die mehrere zu verschiedenen Systemen gehörende Kommunikationsleitungen umfasst.
-
Zum Beispiel kann der Router 13 die durch ein in die erste Kommunikationsleitung 16a der Router-Verbindungs-Einheit 16 eingegebenes Signal übertragen gleichen Informationen an eine der zweiten bis vierten Kommunikationsleitungen 16b-16d senden. Somit kann ein von der Kommunikationsleitung 11-1 in Bereich-1 empfangenes Signal an eine der ausgewählten Kommunikationsleitungen 11-2 bis 11-4 und 21-2 bis 21-4, die zu unterschiedlichen Systemen gehörenden als die Kommunikationsleitung 11-1, gesendet werden.
-
Da sich jedoch zu unterschiedlichen Systemen gehörende Kommunikationsleitungen im Kommunikationsprotokoll oder im Kommunikationsstandard unterscheiden können, ist eine Funktion zur Aufnahme eines solchen Unterschieds im Kommunikationsprotokoll oder im Kommunikationsstandard erforderlich, um eine Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen durchzuführen; der Router 13 ist mit dieser Funktion bereitgestellt. Das heißt, die mit dem Router 13 ausgestattete Kommunikations-ECU 10 umfasst eine Gateway-Funktion, die eine Kommunikation unter Verwendung mehrerer zu verschiedenen Systemen gehörender Kommunikationsleitungen ermöglicht. In der in 1 gezeigten Konfiguration, in der der einzelne Router 13 das gesamte im Fahrzeug installierte Netzwerk steuern kann, reicht es aus, dass der Router 13 nur in der einzelnen Kommunikations-ECU 10 mit der Gateway-Funktion bereitgestellt ist.
-
<Sätze von Eigenschaften der jeweiligen Kommunikationsleitungs-Systeme>
-
2 zeigt Tendenzen von Eigenschaften von jeweiligen Systemen (Gruppen) von in einem Fahrzeug installierten Kommunikationsleitungen. Das in 2 gezeigte Beispiel betrifft einen Fall, bei dem verschiedene in einem Fahrzeug installierte Fahrzeug-Vorrichtungen (elektrische Vorrichtungen, wie ECUs) durch die Funktion in sechs Systeme klassifiziert werden, das heißt ein Fahrassistenzsystem, ein Radantriebssystem und ein elektrisches Stromversorgungssystem, ein Körpersystem, ein Informationssystem und ein externes Verbindungssystem.
-
Der Begriff „Risiko“ in 2 bezeichnet den Einflussgrad einer fehlerhaften Operation, zum Beispiel von einer betroffenen Vorrichtung. „Hohes Risiko“ bedeutet eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Verkehrsunfalls, „mittleres Risiko“ eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Verkehrsunfalls und „niedriges Risiko“ bedeutet einen Zustand, der für einen Benutzer als unbequem empfunden werden würde.
-
Obwohl das Beispiel von 2 den Fall darstellt, in dem die Kommunikationsleitungen in sechs Systeme klassifiziert werden, kann die Anzahl der Systeme verringert werden, indem einige der Systeme zu einer Gruppe kombiniert werden. Zum Beispiel, da in dem Beispiel von 2 das Fahrassistenzsystem und das Radantriebssystem zwei Systeme darstellen, die hinsichtlich des Risikos und der Menge an Kommunikationsdaten ähnlich sind, können sie zu der gleichen Gruppe kombiniert werden. Ebenso stellen das elektrische Stromversorgungssystem und das Körpersystem zwei Systeme dar, die hinsichtlich des Risikos und der Menge an Kommunikationsdaten ähnlich sind und daher zu einer Gruppe kombiniert werden können. Weiterhin können das Informationssystem und das externe Verbindungssystem auch in eine Gruppe eingeteilt werden.
-
Die Kommunikationsspezifikationen der vier Systeme der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 und der vier Systeme der Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4, die das Netzwerk bilden, können optimiert werden, indem bestimmt wird, wie Fahrzeug-Vorrichtungen zu den Kommunikationsleitungen, die zu den entsprechenden Systemen gehören, unter Berücksichtigung von Ähnlichkeiten in verschiedenen Aspekten, wie in der oben beschriebene Weise, zugeordnet werden.
-
Zum Beispiel ist es bei der in 1 gezeigten Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung denkbar, da sie mit den vier Systemen der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 und den vier Systemen der Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 ausgestattet ist, Teile der in 2 gezeigten sechs Systeme von Kommunikationsleitungen zu kombinieren. Zum Beispiel sind Fahrzeug-Vorrichtungen des Antriebsunterstützungssystems und des Radantriebssystems mit der ersten Kommunikationsleitung 11-1 oder 21-1 des ersten Systems verbunden. Fahrzeug-Vorrichtungen des elektrischen Stromversorgungssystems und des Körpersystems sind mit der Kommunikationsleitung 11-2 oder 21-2 des zweiten Systems verbunden. Fahrzeug-Vorrichtungen des Informationssystems sind mit der Kommunikationsleitung 11-3 oder 21-3 des dritten Systems verbunden. Fahrzeug-Vorrichtungen des externen Verbindungssystems, die ein Sicherheits-Management erfordern, sind mit der Kommunikationsleitung 11-4 oder 21-4 des vierten Systems verbunden.
-
<Funktionen des Routers 13>
-
3 zeigt die Konfiguration der Kommunikations-ECU 10 mit Ausnahme des Kommunikationsrelais 12. Das Beispiel von 3 nimmt an, dass die Kommunikationsleitungen 11-1, 11-2 und 11-4 so gestaltet sind, um mit dem CAN-Kommunikationsstandard kompatibel zu sein, und dass die Kommunikationsleitung 11-3 so gestaltet sind, um mit dem Kommunikationsstandard für das Ethernet (eingetragene Marke) kompatibel zu sein.
-
Die in 3 gezeigte Kommunikations-ECU 10 ist mit einem Mikrocomputer 10a, CAN-Treiber-ICs 14-1, 14-2 und 14-4 und einem Ethernet-Treiber-IC 14-3 ausgestattet. Der Mikrocomputer 10a ist mit Funktionen der Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 15, des Routers 13 und der Treiber der jeweiligen Systeme bereitgestellt.
-
Die Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 15 stellt eine Firewall-Funktion und eine Funktion zur verschlüsselten Kommunikation bereit. Der Router 13 stellt eine Funktion einer Bit-Zuordnungstabellen-Halte-Einheit 13a und eine Funktion von Bit-Zuordnungstabellen-Vergleichs-Einheiten 13b bereit. Die Bit-Zuordnungstabelle zeigt Arten der Zuordnung von Informations-Teilen zu jeweiligen Kommunikations-Bits, die erforderlich sind, um eine Verarbeitung durchzuführen, bezogen auf ein jedes von mehreren Arten von Kommunikationsstandards entsprechendes Kommunikationsprotokoll, mit denen jedes der Systeme zu denen die Kommunikationsleitungen 11-1 und 1-4 usw. gehören, kompatibel ist.
-
Der Router 13 kann eine Kommunikationsroute für die Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen einrichten. Zum Beispiel kann der Router 13 ein von einer Fahrzeug-Vorrichtung, die mit der Kommunikationsleitung 11-1 verbunden ist, empfangenes Signal an eine Kommunikationsleitung 11-3 senden, die zu einem anderen System gehört. Da jedoch in dem Beispiel von 3 die Kommunikationsstandards der Kommunikationsleitungen 11-1 und 11-3 CAN und Ethernet sind, muss der Router 13 Unterschiede zwischen diesen Standards auffangen.
-
Zu diesem Zweck erkennt der Router 13, bezugnehmend auf die Bit-Zuordnungstabelle von der Bit-Zuordnungstabellen-Halte-Einheit 13a, die Arten der Zuordnung von Informations-Teilen zu jeweiligen Bits in Kommunikationsstandards einer Übertragungsquelle und eines Übertragungsziels, und absorbiert Unterschiede zwischen den Kommunikationsprotokollen oder führt, falls erforderlich, eine Datenumwandlung durch Verarbeitung der Bit-Zuordnungstabellen-Vergleichseinheit 13b durch.
-
(Vorteile von Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtungen>
-
In der in 1 gezeigten Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung sind die innerhalb der jeweiligen Kommunikations-ECUs 10 und 20 bereitgestellten Kommunikationsrelais 12 und 22, die in den jeweiligen Bereichen installiert sind, durch die Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 miteinander verbunden, wodurch eine Kommunikation zwischen den verschiedenen Bereichen ermöglicht wird. Da es nicht erforderlich ist, dass jedes der Kommunikationsrelais 12 und 22 andere Operationen als eine Operation der einfachen Relaisfunktion ausführt, können sie eine Hochgeschwindigkeitskommunikation durch Verwenden von nur kostengünstiger Hardwarekomponenten realisieren. Somit kann die Übertragungsverzögerungszeit einer Kommunikation entlang einer durch mehrere Bereiche verlaufenden Route verkürzt werden. Selbst wenn die Kommunikations-ECUs 10 und 20 in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sind, ist nur ein Router 13 erforderlich, um eine Kommunikation zwischen den zu unterschiedlichen Systemen gehörenden Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 und 21-1 bis 21- durchzuführen. Die Komponentenkosten des Gesamtnetzes können daher weitgehend reduziert werden.
-
<Modifikation>
-
<Beispiel Konfiguration-2 der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung>
-
4 zeigt eine Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung mit einer beispielhaften Konfiguration 2, die eine Modifikation der in 1 gezeigten beispielhaften Konfiguration 1 darstellt. Die Beispielkonfiguration 2 unterscheidet sich von der Beispielkonfiguration 1 darin, dass eine optische Verbindungsleitung 18 an dem Ort verwendet wird, an dem das Kommunikationsrelais 12 und das Kommunikationsrelais 22 miteinander verbunden sind.
-
Es wird erwartet, dass Kommunikationsleitungen für die Verbindung zwischen verschiedenen Bereichen an einem Fahrzeug, wie der in 1 gezeigten Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 und der in 4 gezeigten optischen Verbindungs-Hauptleitung 18, dazu dienen, eine große Datenmenge auszutauschen. Weiterhin ist es sehr wahrscheinlich, dass eine zulässige Kommunikationsverzögerungszeit in einer fahrzeugseitigen Spezifikation sehr kurz eingestellt wird.
-
Es ist daher notwendig, die Kommunikationsgeschwindigkeit zwischen den Kommunikations-ECUs 10 und 20 zum Verbinden verschiedener Bereiche, und die in jeder der Kommunikations-ECUs 10 und 20 ausgeführte Verarbeitungsgeschwindigkeit, hoch zu halten. Das Verbinden der Kommunikations-ECUs 10 und 20 durch die optische Verbindungsleitung 18, wie in der in 4 gezeigten Konfiguration, ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitskommunikation und somit die Übertragung einer großen Datenmenge. Das heißt, da eine Datenkommunikation unter Verwendung eines optischen Signals durchgeführt wird, kann die Bitrate erhöht werden, indem die Kommunikationsfrequenz höher eingestellt wird. Es ist denkbar, eine Kommunikation über die optische Verbindungsleitung 18 in Form einer optischen Kommunikation gemäß, zum Beispiel, dem Ethernet-Standard durchzuführen.
-
<Beispielstruktur mit Übertragungsleitungen>
-
5 zeigt eine beispielhafte Struktur, die Übertragungsleitungen in der in 4 gezeigten Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung umfasst. In dem Beispiel von 5 sind vier optische Übertragungsleitungen 18a, 18b, 18c und 18d unabhängig voneinander am Ort einer optischen Faser der optischen Verbindungs-Hauptleitung 18 gebildet. Tatsächlich können die vier optischen Übertragungsleitungen 18a, 18b, 18c und 18d gebildet werden, indem Signale der optischen Übertragungsleitungen 18a, 18b, 18c und 18d sequentiell durch vier zeitgeteilte Kommunikationskanäle gesendet werden. Es ist natürlich möglich, eine andere Methode zu verwenden; zum Beispiel können mehrere Kommunikationskanäle gleichzeitig gesichert werden, indem mehrere optische Signale mit verschiedenen Wellenlängen durch die gleiche optische Faser gesendet werden.
-
In dem Beispiel von 4 ist es möglich, zu verhindern, dass jedes der Kommunikationsrelais 12 und 22 komplex wird, da die vier unabhängigen optischen Übertragungsleitungen 18a-18d in der optischen Verbindungs-Hauptleitung 18 gebildet sind. Das heißt, die durch die von den vier Systemen der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 übertragenen Informations-Teile können, so wie sie sind, über die entsprechenden optischen Systeme der Übertragungsleitungen 18a - 18d an die vier jeweiligen Systeme der Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 gesendet werden. Es ist nicht notwendig, eine spezielle Verarbeitung durchzuführen, wie etwa das Mischen mehrerer Signalsysteme im Kommunikationsrelais 12 oder das Trennen mehrerer Signalsysteme von einem durch das Kommunikationsrelais 22 empfangenem Signal.
-
<Beispielhafte Anordnung von Kommunikations-ECUs einer Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung an einem Fahrzeug>
-
6 zeigt eine beispielhafte Anordnung von Kommunikations-ECUs einer Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung an einem Fahrzeug 30. Die in 6 gezeigte Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung umfasst eine Kommunikations-ECU 10A mit einer Gateway-Funktion (GA) und vier Kommunikations-ECUs 20A, 20B, 20C und 20D, die keine Gateway-Funktion aufweisen. Die Gesamtanzahl der mit diesem Netzwerk verbundenen Kommunikationssteuerungs-Vorrichtungen 20A bis 20D wird nach Bedarf erhöht oder verringert.
-
Die fünf Kommunikations-ECUs 10A, 20A, 20B, 20C und 20D sind in verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs 30 angeordnet. In einem typischen Beispiel sind die Kommunikations-ECUs 10A, 20A, 20B, 20C und 20D im Motorraum, in der Nähe der linken Tür, in dem Armaturenbrett, in der Nähe der rechten Tür und im Gepäckraum angeordnet. Natürlich können sie auch in anderen Bereichen angeordnet sein, wie in einem Bereich in der Nähe des Fahrzeugkörper-Dachs, in einem Bereich in der Nähe der Sitze und in Bereichen in der Nähe der Stoßstangen.
-
In dem Beispiel von 6 sind das Kommunikationsrelais 12 der Kommunikations-ECU 10A und das Kommunikationsrelais 22 der Kommunikations-ECU 20A durch eine Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17A miteinander verbunden. Ebenso, sind das Kommunikationsrelais 12 der Kommunikations-ECU 10A und das Kommunikationsrelais 22 der Kommunikations-ECU 20B durch eine Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17B miteinander verbunden. Das Kommunikationsrelais 12 der Kommunikations-ECU 10A und das Kommunikationsrelais 22 der Kommunikations-ECU 20C sind durch eine Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17C miteinander verbunden. Das Kommunikationsrelais 12 der Kommunikations-ECU 10A und das Kommunikationsrelais 22 der Kommunikations-ECU 20D sind durch eine Zwischenbereichs-Verbindungseinheit 17D miteinander verbunden.
-
Wie die Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17 weist jede Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit 17A, 17B, 17C und 17D vier Systeme unabhängiger Kommunikationsleitungen auf. In dem Beispiel von 6 ist jedes der Kommunikationsrelais 12 und der Kommunikationsrelais 22 so gestaltet, dass sie mit dem Ethernet-Standard kompatibel sind.
-
Die Kommunikations-ECU 10A weist die gleiche Konfiguration wie die in 1 gezeigte Kommunikations-ECU 10 auf, mit der Ausnahme, dass die erstere so konfiguriert ist, dass die mehreren Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheiten 17A, 17B, 17C und 17D mit ihrem Kommunikationsrelais 12 verbunden werden können. Jede der Kommunikations-ECUs 20A bis 20D weist die gleiche Konfiguration wie die in 1 gezeigte Kommunikations-ECU 20 auf.
-
Jede der verschiedenen Fahrzeug-Vorrichtungen (elektrische Vorrichtungen, wie ECUs; nicht gezeigt), die an jeweiligen Orten des Fahrzeugs 30 angeordnet sind, kann über das Netzwerk mit einer anderen Fahrzeug-Vorrichtung kommunizieren, durch Verbinden des ersteren mit einem der mehreren Systeme von Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 der Kommunikations-ECU 10A oder einem der mehreren Systeme von Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 einer der Kommunikations-ECUs 20A bis 20D.
-
Jede der mit einem der mehreren Systeme der Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4 oder einem der mehreren Systeme der Kommunikationsleitungen 21-1 bis 21-4 verbundenen verschiedenen Fahrzeug-Vorrichtungen kann alle Signale empfangen, die an dieselbe Kommunikationsleitung gesendet werden. Wenn zum Beispiel der CAN-Kommunikationsstandard verwendet wird, unterscheidet jede Fahrzeug-Vorrichtung durch Erkennen einer in den Datenrahmen enthaltenen ID an sich selbst gerichtete Datenrahmen von den anderen Datenrahmen, und empfängt nur die auf sich selbst gerichteten Datenrahmen, während die anderen Datenrahmen verworfen werden. Wenn der Ethernet-Kommunikationsstandard verwendet wird, beurteilt jede Fahrzeug-Vorrichtung, ob eine in MAC-Rahmen enthaltene Ziel-MAC-Adresse mit der eigenen übereinstimmt, und empfängt nur MAC-Rahmen, die auf sich selbst gerichtet sind, während die anderen MAC-Rahmen verworfen werden. Als Ergebnis können mehrere Fahrzeug-Vorrichtungen mit jeder Kommunikationsleitung mit einer Busstruktur verbunden werden.
-
Merkmale der Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung werden nachstehend in Form der Punkte [1] bis [5] kurz zusammengefasst:
- [1] Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung, installiert in einem Fahrzeug, umfassend:
- ein Kommunikationsrelais (12), das mit mindestens zwei Sätzen mehrerer Kommunikationsleitungen (11-1 bis 11-4) verbunden ist; und
- einen Router (13), der eine Kommunikationsroute eines Signals steuert, um das Kommunikationsrelais zu passieren,
wobei die mehreren Kommunikationsleitungen zu jeweiligen vorbestimmten Systemen gehören und unabhängig voneinander sind;
wobei, wenn ein Signal von einer Kommunikationsleitung eines der mindestens zwei Sätze von mehreren Kommunikationsleitungen empfangen wird, das Kommunikationsrelais das Signal an eine Kommunikationsleitung, die zu dem gleichen System gehört wie die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, eines anderen Satzes von mehreren Kommunikationsleitungen und zum Router sendet; und
wobei der Router das Signal an eine Kommunikationsleitung des anderen Satzes von mehreren Kommunikationsleitungen sendet, die zu einem anderen System gehört als die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde. - [2] Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung, umfassend:
- mehrere Kommunikationsrelais (12, 22), die in verschiedenen Bereichen eines Fahrzeugs angeordnet sein können;
- einen Router (13), der eine Kommunikationsroute eines Signals steuert, um zwei der mehreren Kommunikationsrelais zu passieren; und
- eine Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit oder -Einheiten (17), von denen jede zwei der mehreren Kommunikationsrelais miteinander und eines der mehreren Kommunikationsrelais und den Router durch eine Kommunikationsleitung miteinander verbindet; und
- Vorrichtungs-Verbindungs-Einheiten (Kommunikationsleitungen 11-1 bis 11-4, 21-1 bis 21-4), die mit den mehreren jeweiligen Kommunikationsrelais verbunden sind und von denen jede mehrere Kommunikationsleitungen aufweist,
- wobei die mehreren Kommunikationsleitungen zu jeweiligen vorbestimmten Systemen gehören und unabhängig voneinander sind;
- wobei die Kommunikationsleitung jeder Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit Übertragungsleitungen aufweist, die voneinander unabhängig sind und zu jeweiligen Systemen gehören, deren Anzahl mindestens gleich ist wie die mehreren Kommunikationsleitungen;
- wobei, wenn ein Signal empfangen wird, jedes der mehreren Kommunikationsrelais das Signal an eine, die zu dem gleichen System gehört wie die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, der Übertragungsleitungen und an den Router ausgibt; und
- wobei der Router das Signal an eine, die zu einem anderen System gehört als die Kommunikationsleitung, von der das Signal empfangen wurde, der Übertragungsleitungen sendet.
- [3] Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung nach Punkt [2], wobei
die mehreren Kommunikationsrelais (12, 22) in jeweiligen Räumen in dem Fahrzeug angeordnet sind, die mit jeweiligen Fahrzeugabschnitten, die unterschiedlichen Funktionen aufweisen, bereitgestellt sind und unabhängig voneinander sind (siehe 6).
- [4] Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung nach Punkt [2] oder [3], weiterhin umfassend
eine Hauptleitung (optische Verbindungs-Hauptleitung 18), die zu einer Kommunikation mit höherer Geschwindigkeit fähig ist, als die mehreren Kommunikationsleitungen von jeder der Vorrichtungs-Verbindungs-Einheiten, wobei:
- die Hauptleitung Übertragungsleitungen (optische Übertragungsleitungen 18a - 18d) umfasst, deren Anzahl mindestens gleich ist wie die mehreren Kommunikationsleitungen jeder der Vorrichtungs-Verbindungs-Einheiten.
- [5] Fahrzeug-Netzwerk-Vorrichtung nach einem der Punkte [2] bis [4], weiterhin umfassend eine Vorrichtung (Sicherheits-Verwaltungs-Einheit 15, 25), die die Kommunikationssicherheit verwaltet und zwischen mindestens einem der mehreren Kommunikationsrelais und einer Kommunikationsleitung, die zu einem System gehört, der zugehörigen Vorrichtungs-Verbindungs-Einheit angeordnet ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 11-1, 11-2, 11-3, 11-4:
- Kommunikationsleitung
- 12, 22:
- Kommunikationsrelais
- 13:
- Router
- 13a:
- Bit-Zuordnungstabellen-Halte-Einheit
- 13b:
- Bit-Zuordnungstabellen-Vergleichs-Einheit
- 14-1, 14-2, 14-3, 14-4:
- Treiber-IC
- 15, 25:
- Sicherheits-Verwaltungs-Einheit
- 16:
- Router-Verbindungs-Einheit
- 17, 17A, 17B, 17C, 17D:
- Zwischenbereichs-Verbindungs-Einheit
- 18:
- optische Verbindungs-Hauptleitung
- 18a, 18b, 18c, 18d:
- optische Übertragungsleitung
- 21-1, 21-2, 21-3, 21-4:
- Kommunikationsleitung
- 22a, 22b, 22c, 22d:
- Eingangs-/Ausgangsport
- 24-1, 24-2, 24-3, 24-4:
- Treiber-IC
- 30:
- Fahrzeug
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2015067187 A [0005]
- JP 2017019329 A [0005]
