JP2005086693A

JP2005086693A - 車載ネットワーク装置

Info

Publication number: JP2005086693A
Application number: JP2003318814A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Hioki; 慎二郎日置
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】ゲートウェイユニットに不具合が発生した場合に、車両全体のシステムダウンを回避するとともに、走行に関して通常時と変わらぬ制御を持続して走行を続けることが可能である車載ネットワーク装置を提供すること。
【解決手段】定期的な確認信号をＣＰＵ６１１，ＣＰＵ６５１が出力するようにし、確認信号をＣＰＵ６１１，ＣＰＵ６５１が受信するようにし、確認信号が受信できない際に、ゲートウェイユニット２の異常と判断してスイッチ６１３，６５３によりゲートウェイユニット２を介さずに通信を行えるようにし、ゲートウェイユニット２の異常と判断したことを信号ライン４で他のユニットに送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両内の車載機器により構成される複数のネットワークを接続し、データの送受信を行えるようにする車載ネットワーク装置の技術分野に属する。

従来の車載ネットワーク装置は、正常な状態で通常のＣＡＮ通信により制御データを転送して他のＣＡＮコントローラユニットは操作制御を実行すると共に、別系統の通信手段（例えばＲＳ２３２Ｃ）及び別系統の通信ラインを介して、そのＣＡＮコントローラユニットのＣＰＵの負担にならない程度のデータを送受信するアイドリング通信を実行し、このアイドリング通信により全てのＣＡＮコントローラユニット間の通信状態をチェックしておき、中間状態もしくはＣＡＮ通信不能状態にはエラー情報をステイタス信号として他のＣＡＮコントローラユニットに転送し、最低限の制御での送受信を別系統の通信手段及び別系統の通信ラインを介して実行している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−０７８５３４号公報（第２−９頁、全図）

しかしながら、従来の車載ネットワーク装置にあっては、通常２本のバスで構成されるＣＡＮバスを、通信故障時にＲＳ−２３２Ｃ等のシリアル通信で行うのでは、通信速度が遅く、高速データ転送を必要とする走行系制御システムを満足させることができない。また、ＣＡＮバスの監視のためにＣＡＮ送受信を行いながらシリアル送受信も行うためマイコンの負荷が高くなってしまう。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ゲートウェイユニットに不具合が発生した場合に、車両全体のシステムダウンを回避するとともに、走行に関して通常時と変わらぬ制御を持続して走行を続けることが可能である車載ネットワーク装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、車内の車載装置を異なるバスで接続して複数の車内ネットワークを構成し、複数の前記車内ネットワークは、同じ通信プロトコルを用い、前記車内ネットワークに接続される車載機器の数に制限があるものであって、異なる車内ネットワークに接続している車載装置がゲートウェイユニットを介して通信を行う、車載ネットワーク装置において、異なるバスに接続している複数のユニットを別の通信手段で接続し、異なるバスがゲートウェイユニットを介して接続するか、ゲートウェイユニットを介さずに接続するかを切り換える切り換え手段を設け、定期的な確認信号を出力する確認出力手段をいずれかのユニットに設け、前記確認信号を受信する確認判断手段を前記確認出力手段が設けられたユニットと異なるバスに接続しているユニットに設け、前記確認信号が受信できない際に、ゲートウェイユニットの異常と判断して前記切り換え手段によりゲートウェイユニットを介さずに通信を行えるようにし、ゲートウェイユニットの異常と判断したことを別の通信手段で他のユニットに送信することを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１に記載された車載ネットワーク装置において、ゲートウェイユニットの異常と判断した際に、別の通信手段による通信によって、各ユニットがネットワークとの接続を維持するものと非接続にするものに分かれるようにして、車内ネットワーク全体で所定数以下のユニットのみが起動を維持するようにしたことを特徴とする。

よって、請求項１記載の発明にあっては、ゲートウェイユニットに不具合がある際に、車両全体のネットワークシステムのシステムダウンを回避しつつ、通常時と変わらぬ制御を持続して走行できるようにし、退避走行としてメーカーのディーラー等の場所へ問題なく到着できる。

請求項２記載の発明では、ゲートウェイユニットの異常と判断した際に車内ネットワーク全体で所定数以下のユニットをネットワークに接続させることにより、高速なデータ通信を維持し、安全な走行に最低限必要なユニットのみを維持できる。

以下、本発明の車載ネットワーク装置を実現する実施の形態を、請求項１，２に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
（実施例）

まず、構成を説明する。
図１は実施例の車載ネットワーク装置の構成を示し、通常時の接続状態を示す図である。図２は実施例の車載ネットワーク装置の構成を示し、異常時の接続状態を示す図である。

車載ネットワーク装置１は、ユニットＡ６１、ユニットＢ６２、ユニットＣ６３、ユニットＤ６４をＣＡＮバスＡ３１に接続した１つのネットワークと、ユニットＥ６５、ユニットＦ６６、ユニットＧ６７、ユニットＨ６８をＣＡＮバスＢ３２に接続した１つのネットワークとを、ゲートウェイユニット２で接続している。

ユニットＡ６１〜ユニットＨ６８は、それぞれＣＰＵ６１１〜６８１（ＣＰＵ６１１，６５１が確認出力手段に相当する）とトランシーバ６１２〜６８２を構成として含むようにし、ＣＡＮプロトコルを遵守してＣＡＮバスＡ３１又はＣＡＮバスＢ３２によりデータ通信を行う。

さらに、ユニットＡ６１にはＣＰＵ６１１からの信号により切り換わるスイッチ６１３（切り換え手段に相当する）を設け、ユニットＥ６５にはＣＰＵ６５１からの信号により切り換わるスイッチ６５３（切り換え手段に相当する）を設け、スイッチ６１３とスイッチ６５３とをゲートウェイユニット２を介して信号ライン５１，５２で接続し、また、スイッチ６１３とスイッチ６５３を信号ライン５３，５４で接続して、ゲートウェイユニット２を介する接続と介さない接続をスイッチ６１３，６５３で切り換えるようにする。

ユニットＣ６３とユニットＨ６８には、トランシーバ６３３，６８３とＣＡＮバスＡ３１及びＣＡＮバスＢ３２との接続、非接続を切り換えるスイッチ６３３，６８３を設ける。

さらに、ユニットＡ６１、ユニットＣ６３、ユニットＥ６５、ユニットＨ６８のそれぞれのＣＰＵ６１１，６３１，６５１，６８１を通信ライン４で接続する。

ゲートウェイユニット２は、ＣＰＵ２１、トランシーバ２２ａ，２２ｂを主要な構成とし、ＣＡＮバスＡ３１側のネットワークから見て１つの接続されたユニットとなり、かつＣＡＮバスＢ３２側のネットワークから見て１つの接続されたユニットとなる。

ゲートウェイユニット２のＣＰＵ２１は、ＣＡＮバスＡ３１側あるいはＣＡＮバスＢ３２側のユニットから受信するメッセージデータを異なるネットワーク側のバスに送信する処理を行う。

ゲートウェイユニット２のトランシーバ２２ａ，２２ｂ及び、ユニットＡ６１〜ユニットＨ６８のトランシーバ６１２〜６８２は、ツイストペア線であるＣＡＮバスＡ３１及びＣＡＮバスＢ３２の２本の線の電位差、つまりドミナントレベルとレセシブレベルからビット信号に変換してＣＰＵへデータを送るとともに、ＣＰＵから出力されるデータを、ツイストペア線を使用してドミナントレベルとレセシブレベルの組み合わせでデータを送信する。この際、トランシーバ２２ａ，２２ｂは、１本の線にドミナントレベルとレセシブレベルの組み合わせでシリアル送受信を行うとともに、ドミナントレベルとレセシブレベルが反対となったシリアル送受信を他方の線が行うようにする。

スイッチ６１３，６５３は、それぞれが属するユニットのＣＰＵからＬｏレベルの信号を受けている際にはゲートウェイユニット２を介する接続にし、Ｈｉレベルの信号（セーフモード信号）を受けている際にはゲートウェイユニット２を介さない接続にするよう切り換える。

スイッチ６３３，６８３は、それぞれが属するユニットのＣＰＵからＬｏレベルの信号を受けている際には、そのユニットのトランシーバとＣＡＮバスを接続する状態にし、Ｈｉレベルの信号（セーフモード信号）を受けている際には、そのユニットのトランシーバとＣＡＮバスを非接続の状態にするよう切り換える。

本実施例では、ＣＡＮバスＡ３１に接続されるユニットの総数は１６以下とし、ＣＡＮバスＢ３２に接続されるユニットの総数も１６以下とし、高速の通信速度を維持するようにし、かつ、ＣＡＮバスＡ３１のネットワークとＣＡＮバスＢ３２のネットワークが通信速度を含めて、本来、同一ネットワークで使用できる通信プロトコルを使用している。

次に、作用を説明する。

［セーフモードへの切り換え処理］
図１は実施例のユニットＡ及びユニットＥのＣＰＵで実行されるセーフモードへの切り換え処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１０１では、ユニットＡの場合にはＣＡＮバスＢ３２に接続されている特定のユニット（例えばユニットＥ６５）から周期的に送信されるメッセージデータに含まれるＩＤデータを受信したか、ユニットＥの場合にはＣＡＮバスＡ３１に接続されている特定のユニット（例えばユニットＡ６１）から周期的に送信されるメッセージデータに含まれるＩＤデータを受信したかを判断し、受信した場合には処理を終了し、受信しない場合にはステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、特定のユニットからのＩＤデータの受信が周期的に行えているかどうかを判断し、周期的に行えていない場合にはステップＳ１０３に移行し、周期的に行えている場合には処理を終了する。

ステップＳ１０３では、一定時間が経過したかどうかを判断し、一定時間が経過したならばステップＳ１０４に移行し、一定時間が経過していないならばステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０４では、ゲートウェイユニット２の異常と判断する。

ステップＳ１０５では、スイッチ６１３及びスイッチ６５３を切り換えるとともに、セーフモード信号を信号ライン４に出力する。

［通常のユニット間通信］
通常時には、各ユニットがそれぞれの機能を果たしつつ、必要なデータの受信あるいは他のユニットが必要なデータの送信を、ネットワークを介して送受信する。
例えば、ユニットＡ６１のＣＰＵ６１１はその送信するデータをトランシーバ６１２によって、ドミナントレベルとレセシブレベルの組み合わせ信号にし、ＣＡＮバスＡ３１のツイストペア線の一方に送信するとともに、ドミナントレベルとレセシブレベルが反対となった信号を他方の線に送信する。このように対にした信号を送信することにより、外部からのノイズの影響等を受けても信号を確実に他のユニットのトランシーバで読み取ることができるようにする。本実施例で使用されるＣＡＮプロトコルでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式（またはＣＳＭＡ／ＣＤ方式）により、ＣＡＮバスＡ３１で通信が行われてない際には先に送信したデータが優先され、送信データに衝突（コリジョン）が発生した際には、ＩＤにより定められている優先度で処理される。

ユニットＡ６１から送信されるデータのうちＣＡＮバスＢ３２に接続しているユニットで使用されるべきデータは、ゲートウェイユニット２がトランシーバ２２ａを介して受信し、ＣＰＵ２１により所定の同期タイミングでトランシーバ２２ｂを介してＣＡＮバスＢ３２に送信する。

ＣＡＮバスＢ３２側のネットワークとしては、ネットワークの１つのユニットであるゲートウェイユニット２からデータが送信されていると判断する。
このようにゲートウェイユニット２を用いることにより、それぞれのネットワークでは、接続されているユニット数を通信速度等から所定の数以下に抑えつつ、必要な他のネットワークのユニットのデータを得ることができる。

［通常状態の監視作用］
本実施例では、ユニットＡ６１、ユニットＥ６５が周期的に確認データを送信し、ユニットＡ６１からの確認データはゲートウェイユニット２を介してユニットＥ６５で受信し、ユニットＥ６５からの確認データはゲートウェイユニット２を介してユニットＡ６１で受信する。このことをステップＳ１０１の処理で検知して通常であるかどうかを判断し、通常の状態が維持される。

この通常の状態では、ユニットＡ６１のＣＰＵ６１１は信号ライン４のレベルがＬｏレベルであることによりスイッチ５１を、ゲートウェイユニット２を介してＣＡＮバスＡ３１とＣＡＮバスＢ３２を接続するようにし、ユニットＥ６５のＣＰＵ６５１は信号ライン４のレベルがＬｏであることによりスイッチ６５３を、ゲートウェイユニット２を介してＣＡＮバスＡ３１とＣＡＮバスＢ３２を接続する。また、ユニットＣ６３のＣＰＵ６３１は信号ライン４のレベルがＬｏレベルであることによりスイッチ６３３を接続状態にし、ユニットＨ６８のＣＰＵ６８１は信号ライン４のレベルがＬｏレベルであることによりスイッチ６８３を接続状態にする。

［ゲートウェイユニットが故障の際の切り換え作用］
ゲートウェイユニット２に何らかの異常が生じると、ユニットＡからユニットＥへの確認データ、あるいはユニットＥからユニットＡへの確認データが、受信できないこととなる。これが、送信データの衝突（コリジョン）により生じたものであれば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（又はＣＳＭＡ／ＣＤ）方式に従った再送信により遅れて受信できることとなるが、異常の際には、ステップＳ１０３でカウントされる一定時間が経過しても受信されないことになる。この際にはステップＳ１０４でゲートウェイユニット２の異常と判断され、ステップＳ１０５の処理が行われる。

例えば、ユニットＡ６１からの確認データをユニットＥ６５で受信できず、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理によりゲートウェイユニット２の異常と判断すると、ユニットＥ６５のＣＰＵ６５１から、スイッチ６５３にレベルＨｉの出力がされて、スイッチ６５３がゲートウェイユニット２を介さない接続に切り換えるとともに、信号ライン４にレベルＨｉの信号（セーフモード信号）を出力する。
すると、ユニットＡ６１のＣＰＵ６１１が信号ライン４のレベルＨｉの信号（セーフモード信号）を検知して、スイッチ６１３にレベルＨｉを出力して、スイッチ６１３がゲートウェイユニット２を介さない接続に切り換える。
これにより、ＣＡＮバスＡ３１とＣＡＮバスＢ３２は接続されて、１つのバスとなる。
ＣＡＮバスＡ３１のネットワークとＣＡＮバスＢ３２のネットワークは、通信速度まで含めて同じプロトコルを使用しているので、ＣＡＮバスＡ３１とＣＡＮバスＢ３２は１つのネットワークとして機能する。
よって、ゲートウェイユニット２に異常がある際にも、必要な情報をユニットが得られるようにしている。

［通信速度の維持作用］
ゲートウェイユニット２に異常があり、ゲートウェイユニット２を介さない接続にスイッチ６１３，６５３により切り換えた際には、異常を判断した例えばユニットＥ６５のＣＰＵ６５１が信号ライン４にレベルＨｉ（セーフモード信号）を出力するので、ユニットＣ６３及びユニットＨ６８のＣＰＵ６３１，６８１がこれを検知し、それぞれのユニットのスイッチ６３３，６８３を非接続状態になるように切り換える。
これにより、ＣＡＮバスＡ３１とＣＡＮバスＢ３２が１つになったネットワークから見れば、ユニットＣ６３及びユニットＨ６８はネットワークに非接続の状態となる。このようにして、ゲートウェイユニット２に異常があった際に１つとなったネットワークに対して接続されるユニットの数を１６以下に制限して高速な通信速度を維持する。
このことは、車載機器のネットワークにおいて大きな意味を持つ、エンジンの高回転における点火や噴射燃料の制御においては、非常に短い周期でデータを必要とするため、高速な通信速度が要求される。また、その通信の確実性がエンジン性能に寄与することとなる。よって、ゲートウェイユニット２に異常が発生した際に高速な通信を維持できることは、車両を修理する場所や保管する場所までの退避走行を充分に可能にする。
また、異常時であっても、ＣＡＮバスＡ３１、ＣＡＮバスＢ３２を使用するので、他の通信ラインを使用することにより通信速度が落ちてしまうようなことがない。

［確実な通信の維持作用］
本実施例では、ゲートウェイユニット２の異常の際のデータ通信は、従来のように他の通信線で行うのではなく、ＣＡＮバスＡ３１及びＣＡＮバスＢ３２を使用するため、ツイストペア線による耐ノイズ性が維持され、もし、シールド線を使用している場合には、さらに耐ノイズ性が維持されるため、確実な通信が維持されることとなる。

［ＣＰＵの負荷を抑制する作用］
本実施例では、周期的な確認データの送受信のみを通常行うのみであり、他の通信ラインを用いてＣＰＵの負荷高くネットワークを監視するようなことがなく、ＣＰＵは異常と判断した際にＨｉレベル（セーフモード信号）を出力するだけであるので、ＣＰＵの負荷を抑制して用いることとなる。

次に、効果を説明する。

実施例の車載ネットワーク装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)車内の車載装置であるユニットＡ６１〜ユニットＤ６４をＣＡＮバスＡ３１に接続し、ユニットＥ６５〜ユニットＨ６８をＣＡＮバスＢ３２に接続して車内ネットワークを構成し、２つの車内ネットワークは、同じＣＡＮ通信プロトコルを用い、車内ネットワークに接続される車載機器の数に制限があるものであって、異なる車内ネットワークに接続している車載装置がゲートウェイユニット２を介して通信を行う、車載ネットワーク装置１において、ＣＡＮバスＡ３１及びＣＡＮバスＢ３２に接続しているユニットＡ６１，ユニットＣ６３，ユニットＥ６５，ユニットＨ６８の各ＣＰＵ６１１，６３１，６５１，６８１を信号ライン４で接続し、ＣＡＮバスＡ３１とＣＡＮバスＢ３２がゲートウェイユニット２を介して接続するか、ゲートウェイユニット２を介さずに接続するかを切り換えるスイッチ６１３，６５３を設け、定期的な確認信号をＣＰＵ６１１，ＣＰＵ６５１が出力するようにし、確認信号をＣＰＵ６１１，ＣＰＵ６５１が受信するようにし、確認信号が受信できない際に、ゲートウェイユニット２の異常と判断してスイッチ６１３，６５３によりゲートウェイユニット２を介さずに通信を行えるようにし、ゲートウェイユニット２の異常と判断したことを信号ライン４で他のユニットに送信するため、ゲートウェイユニット２に不具合がある際に、車両全体のネットワークシステムのシステムダウンを回避しつつ、通常時と変わらぬ制御を持続して走行できるようにし、退避走行としてメーカーのディーラー等の場所へ問題なく到着できる。

(2)ゲートウェイユニット２の異常と判断した際に、信号ライン４による通信によって、各ユニットが起動を維持するものと停止するものに分かれるようにして、車内ネットワーク全体で１６以下のユニットのみが起動を維持するようにしたため、高速なデータ通信を維持し、安全な走行に最低限必要なユニットのみを維持できる。

以上、本発明の車載ネットワーク装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
本実施例では、１つのネットワークに接続する車載機器の数の制限を１６ユニット以下にしているが、使用される規格による制限、あるいは規格による推奨、通信ラインの制限やネットワークに接続される車載機器の種類によって、他の制限をなってもよい。

実施例の車載ネットワーク装置の構成を示し、通常時の接続状態を示す図である。実施例の車載ネットワーク装置の構成を示し、異常時の接続状態を示す図である。実施例の車載ネットワーク装置のユニットのＣＰＵで実行されるゲートウェイユニット監視・異常処理の流れを示すフローチャートである。実施例の車載ネットワーク装置におけるゲートウェイユニット異常処理の説明図である。

符号の説明

１車載ネットワーク装置
２ゲートウェイユニット
２１ＣＰＵ
２２ａトランシーバ
２２ｂトランシーバ
３１ＣＡＮバスＡ
３２ＣＡＮバスＢ
４信号ライン
５１信号ライン
５２信号ライン
５３信号ライン
５４信号ライン
６１ユニットＡ
６１１ＣＰＵ
６１２トランシーバ
６１３スイッチ
６２ユニットＢ
６２１ＣＰＵ
６２２トランシーバ
６３ユニットＣ
６３１ＣＰＵ
６３２トランシーバ
６３３スイッチ
６４ユニットＤ
６４１ＣＰＵ
６４２トランシーバ
６５ユニットＥ
６５１ＣＰＵ
６５２トランシーバ
６５３スイッチ
６６ユニットＦ
６６１ＣＰＵ
６６２トランシーバ
６７ユニットＧ
６７１ＣＰＵ
６７２トランシーバ
６８ユニットＨ
６８１ＣＰＵ
６８２トランシーバ
６８３スイッチ

Claims

車内の車載装置を異なるバスで接続して複数の車内ネットワークを構成し、複数の前記車内ネットワークは、
同じ通信プロトコルを用い、
前記車内ネットワークに接続される車載機器の数に制限があるものであって、
異なる車内ネットワークに接続している車載装置がゲートウェイユニットを介して通信を行う、
車載ネットワーク装置において、
異なるバスに接続している複数のユニットを別の通信手段で接続し、
異なるバスがゲートウェイユニットを介して接続するか、ゲートウェイユニットを介さずに接続するかを切り換える切り換え手段を設け、
定期的な確認信号を出力する確認出力手段をいずれかのユニットに設け、
前記確認信号を受信する確認判断手段を前記確認出力手段が設けられたユニットと異なるバスに接続しているユニットに設け、
前記確認信号が受信できない際に、ゲートウェイユニットの異常と判断して前記切り換え手段によりゲートウェイユニットを介さずに通信を行えるようにし、
ゲートウェイユニットの異常と判断したことを別の通信手段で他のユニットに送信することを特徴とする車載ネットワーク装置。
請求項１に記載された車載ネットワーク装置において、
ゲートウェイユニットの異常と判断した際に、別の通信手段による通信によって、各ユニットがネットワークとの接続を維持するものと非接続にするものに分かれるようにして、車内ネットワーク全体で所定数以下のユニットのみが起動を維持するようにしたことを特徴とする車載ネットワーク装置。