JP2005269076A - ゲートウェイ装置及び車内ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ゲートウェイが異常を検出・判断し、復旧処理を行うため、システム的に影響を与えるユニットが少なくて済むゲートウェイ装置を提供すること。
【解決手段】 操作入力がされるスイッチ機器Ａ１は、入力データをネットワークを介して対象となるECU Ｂ１に送信するものであり、ゲートウェイ装置のCPU２は、スイッチ機器Ａ１の故障をIDデータの一定期間の未受信から判断し、故障を起こしたスイッチ機器Ａ１のスイッチ割り当て配置を別のスイッチ機器Ｃ３に割り当てる処理を行い、スイッチ割り当ての変更内容を表示する指示を表示器Ｃ２に出力した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両における異なるネットワークを接続するゲートウェイ装置及び車内ネットワークシステムの技術分野に属する。

周期的もしくは周期＋イベントにて送受信を行うECUを含む複数のネットワークと、そのネットワークを相互に接続しそれぞれ別のネットワークとの信号の転送を可能とするゲートウェイ装置において、ネットワークＡに接続されスイッチ入力を受け送信するユニットＡ、そのユニットＡより送信された信号をネットワークＡからネットワークＢへ転送するゲートウェイ装置、ネットワークＢに接続されネットワークからの信号を受信し負荷に対し出力を行うユニットＢにより、ゲートウェイ装置による通信システムを構成すると、スイッチ入力を信号化しネットワークに送信するユニットＡが何らかの原因で故障した場合、入力信号が送信されなくなってしまうので、ゲートウェイ装置を解してネットワークＢに接続されたユニットは負荷に対し出力が出来なくなってしまう。
これに対して従来においては、スイッチデバイス自体に異常検出手段を設けている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１００２７１号公報（第２−８頁、全図） また、従来においては、モータを制御するノードが故障した際に、ゲートウェイノードがモータを制御するものもある（例えば、特許文献２参照。）。 特開平８−１７２６７７号公報（第２−５頁、全図）

しかしながら、従来のゲートウェイ装置にあっては、ゲートウェイを経由するネットワークでの通信の他に、スイッチ信号を直接負荷の制御を行うユニットに繋ぐか、ゲートウェイ自体が変わりの手段で信号入力を受け付け制御することになり、ハーネス回路の追加や、ゲートウェイへの物理的なインターフェイスの追加が必要になってしまう。また、スイッチデバイス自体に異常検出手段を設けることは、各デバイス毎に手段が必要となり効率がよくないことや、デバイス自体が故障した場合に対処が困難となる。

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、ゲートウェイが異常を検出・判断し、復旧処理を行うため、システム的に影響を与えるユニットが少なくて済むゲートウェイ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、車内に構成される異なる車載機器ネットワーク間を接続するものであり、車載機器からの入力データを一時的に保存・変換して別のネットワークに接続している車載機器に送信するゲートウェイ装置において、操作入力がされるスイッチ機器は、入力データをネットワークを介して対象となる車載機器に送信し、前記スイッチ機器の故障を検出するスイッチ故障検出手段と、故障を起こしたスイッチ機器のスイッチ割り当て配置を別のスイッチ機器に割り当てる処理を行う割り当て変更処理手段と、スイッチ割り当ての変更内容を表示する指示を表示器に出力する表示指示手段とを備えることを特徴とする。

よって、本発明にあっては、車内ネットワークシステムに与える影響を小さくして、スイッチ機器の故障に対応できる。
また、その対応が表示により使用者にわかりやすくできる。

以下、本発明のゲートウェイ装置を実現する実施の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のゲートウェイ装置のブロック図である。図２は実施例１のゲートウェイ装置で実行される異常判断処理の流れを示すフローチャートである。図３は実施例１のゲートウェイ装置で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。図４は実施例１における車内ネットワークに接続したオーディオ装置で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。図５は実施例１における車内ネットワークに接続した表示器で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。図６は実施例１の車内ネットワークの通常の状態とリカバリモードの状態を示す説明図である。図７は実施例１の車内ネットワークに接続したスイッチ機器のスイッチ配置と表示器の表示内容を示す説明図である。

実施例１のゲートウェイ装置１は、スイッチ機器Ａ１を通信線で接続したネットワークＡと、ECUＢ１を通信線に接続したネットワークＢと、オーディオ装置Ｃ１と表示器Ｃ２及びスイッチ機器Ｃ３とを通信線に接続したネットワークＣとを接続する（図６参照）。

ゲートウェイ装置１は、図１に示すように、CPU２（スイッチ故障検出手段、割り当て変更処理手段、表示指示手段、復帰検知手段に相当する）、トランシーバ３ａ，３ｂ，３ｃ、電源回路４、発振子５、EEPROM６、終端抵抗７ａ，７ｂ，７ｃを主要な構成としている。
トランシーバ３ａ，３ｂ，３ｃは、終端抵抗７ａ，７ｂ，７ｃを介してネットワークＡ，Ｂ，Ｃの２本線である通信線に接続し、ネットワークＡ，Ｂ，Ｃからの信号をCPU２で処理できる信号に変換し、CPU２が出力した信号をネットワークＡ，Ｂ，Ｃで送信できる信号（それぞれのネットワークのプロトコルに従った通信信号）に変換して通信線に送信する。
電源回路４は、CPU２及び周辺回路に電源を供給する。

発振子５は、CPU２での通信への同期処理、信号生成に使用する発振信号をCPU２に出力する。
EEPROM６は、ネットワークＡ，Ｂ，Ｃに出力するメッセージIDを登録保存し、CPU２からの指令に応じて、CPU２にメッセージデータを出力する。また、CPU２からの指令に応じて保存した内容を消去する。
CPU２には、トランシーバ３ａ，３ｂ，３ｃとCAN通信用の送受信を行う通信部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、ROM２３、RAM２４、ウォッチドッグタイマ部２２を設けている。

ROM２３は、CPU２で行う処理の内容やデータを保存する。
RAM２４は、通信部２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより受信したデータを必要に応じてプロトコル変換して送信用データにしたものを一時的に保存しておく。
なお、実施例１の車内ネットワークでは、各車載機器（ノード）は、識別のためのIDデータを必ず送信データに含むようにする。

次に、作用を説明する。
［異常判断］
図２は実施例１のゲートウェイ装置で実行される異常判断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Ｓ１１では、ネットワークＡに接続されているスイッチ機器Ａ１（ECU A）からIDデータを受信していないかどうかを判断し、受信しない場合にはステップＳ１２に移行し、受信した場合には本処理を終了する。

ステップＳ１２では、スイッチ機器Ａ１からIDデータを受信できなくなって一定時間が経過したかどうかを判断し、経過したならばステップＳ１３へ移行し、経過しない場合にはステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３では、スイッチ機器Ａ１からIDデータを受信できなくなって一定時間が経過したことから異常と判断する。

ステップＳ１４では、受信できなくなったIDデータ（対象ID）から故障した機器を特定する。但し、この場合には、スイッチ機器Ａ１となる。

ステップＳ１５では、リカバリ信号の送信として、オーディオ装置Ｃ１へマスク信号を送信し、表示器Ｃ２へ表示信号を送信し、本処理を終了する。
［ゲートウェイ装置におけるリカバリモード］
図３は実施例１のゲートウェイ装置で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２１では、スイッチ機器Ｃ３から、リカバリ処理を行うスイッチ機器のIDデータを受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ２２へ移行し、受信しないならばステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２２では、リカバリ処理としてスイッチ機器Ｃ３のIDデータを故障したスイッチ機器Ａ１のIDデータに変換してデータを再構成する。

ステップＳ２３では、通常のデータ転送処理を行う。

ステップＳ２４では、ネットワークＢへデータを送信する。

［オーディオ装置におけるリカバリモード］
図４は実施例１におけるネットワークＣに接続したオーディオ装置Ｃ１で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ３１では、マスク信号を受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ３２へ移行し、受信していないならばステップＳ３４へ移行する。

ステップＳ３２では、受信メッセージマスク（詳細は後述する）をONにする。

ステップＳ３３では、受信メッセージマスクの対象となるIDデータを受信したかどうかを判断し、受信したならば本処理を終了し、受信しないならばステップＳ３５へ移行する。

ステップＳ３４では、受信メッセージマスクをOFFにする。

ステップＳ３５では、通常の動作を行う。

［表示装置におけるリカバリモード］
図５は実施例１におけるネットワークＣに接続した表示器Ｃ２で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ４１では、表示変更の指示する信号を受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ４２へ移行し、受信しないならばステップＳ４３へ移行する。

ステップＳ４２では、スイッチ割り付け行う（詳細は後述する）。

ステップＳ４３では、通常の処理を行う。

［スイッチ機器が故障した際の操作作用］
(a)通常状態
図６(a)に示すように、通常状態では、ネットワークＡに接続しているスイッチ機器Ａ１へ使用者が入力操作を行うことにより、その操作入力が周期的に割り振られるネットワークＡ内の信号送信となってネットワークＡに接続している１つのノードであるゲートウェイ装置１に送られる。
ゲートウェイ装置１は、ネットワークＡでの送受信可能な信号をネットワークＢでの送受信可能な信号に変換して送信し、その信号をネットワークＢに接続しているECU Ｂ１は受け取ることにより、入力操作に対する制御を行っている。

(b)異常状態
図６(a)の通常状態から図６(b)に移るように、ネットワークＡに接続しているスイッチ機器Ａ１が故障した異常状態になった場合、ゲートウェイ装置１は、スイッチ機器Ａ１からのIDデータを含むデータが一定時間以上、受信できないことで、スイッチ機器Ａ１の故障をステップＳ１１〜Ｓ１３の処理で検知する。
すると、ゲートウェイ装置１は、ステップＳ１４の処理で、操作の相手がECUＢ１であることを特定し、リカバリ信号として、オーディオ装置Ｃ１へマスク信号を送信し、表示器Ｃ２へ表示信号を送信する。

(c)異常状態における受信メッセージマスク
異常状態となり、マスク信号をオーディオ装置Ｃ１が受け取ると、ステップＳ３２の処理により受信メッセージマスクがONとなる。
ここでオーディオ装置Ｃ１における受信メッセージマスクについて説明する。
ステップＳ３４→Ｓ３５で示される通常動作においては、ネットワークＣに接続されているスイッチ機器Ｃ３からの操作信号を同じネットワークに接続しているオーディオ機器Ｃ１が受信して制御する。これにより操作→制御が成立する。
受信メッセージマスクがONとなると、スイッチ機器Ｃ３からの停止、スタート、交通情報などに割り付けられた必要最低限の操作信号を除いて無視し、受信メッセージマスクONとなる直前の状態を保持する。
つまり、オーディオ装置Ｃ１は、車両の運行もしくは、使用者に優先度の高い操作に、緊急度の低いオーディオ制御のためのスイッチ機器機能を渡し、自らは制限された操作となるのである。

(d)異常状態における表示
異常状態となり、表示変更信号を表示器Ｃ２が受け取ると、ステップＳ４２の処理により、図７(a)上段に示すようにオーディオ装置Ｃ１やエアコンに関する表示を行っていたのを終了し、図７(a)下段に示すように、スイッチに故障が発生したことを示す表示内容と、スイッチ機器Ｃ３のスイッチ配置に対し、変更したスイッチ配置を表示する。
これにより、使用者は故障が発生したことを認識するとともに、本来と異なるスイッチ配置であることを認識する。この表示を続けることにより、故障したスイッチ機器に代わるどの操作を行えばよいかが一目でわかる。

(e)リカバリ処理
変更された表示に従って、操作入力が行われた場合には、その操作信号は、本来のオーディオ装置Ｃ１への操作信号としてネットワークＣ内を送信されることになる。オーディオ装置Ｃ１は、この操作信号を受信するが、上述のように受信メッセージマスクがONとなっているので、この操作信号を無視する。さらに、操作信号は、ネットワークＣに接続しているゲートウェイ装置１に受信される。ゲートウェイ装置１では、リカバリ処理において対象としているスイッチ機器Ｃ３からの操作信号であることをその信号データに含まれるIDデータから判断し、そのIDデータを故障したスイッチ機器Ａ１のものに変換する処理を行い、スイッチ機器Ａ１からのメッセージデータであることを示すIDデータを含むメッセージデータをネットワークＢに送信する。

ネットワークＢに接続しているECUＢ１は通常と同じ処理を行えばよい。
これにより、優先度もしくは使用頻度の高い機器の操作入力を行うスイッチ機器が故障しても、優先度もしくは使用頻度の低いスイッチ機器に割り当て操作入力を可能にすることが、そのスイッチ機器の対象となる機器の接続しているネットワークに影響を与えない。また、スイッチ割り当てを変更するスイッチ機器及びその対象となっていた機器、表示器もゲートウェイ装置１からの指令信号でアクションを起こせばよく、複雑な通信処理を伴わない。
また、割り当て変更がされるスイッチ機器も何ら出力信号等に変更を伴わない。

(f)正常状態への復旧処理
実施例１では、ステップＳ１５で送信されるリカバリ信号は周期的に送信されるものとし、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理が周期的に繰り返されるようにしている。
このため、ネットワークＡに接続しているスイッチ機器Ａ１の故障が、正常な状態に戻った際には、自動的に正常状態に復旧する。

次に効果を説明する。
実施例１のゲートウェイ装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)車内のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ間を接続し、スイッチ機器Ａ１からの入力データを一時的に保存・変換して別のネットワークに接続しているECU Ｂ１に送信するゲートウェイ装置１において、操作入力がされるスイッチ機器Ａ１は、入力データをネットワークを介して対象となるECU Ｂ１に送信するものであり、ゲートウェイ装置のCPU２は、スイッチ機器Ａ１の故障をIDデータの一定期間の未受信から判断し、故障を起こしたスイッチ機器Ａ１のスイッチ割り当て配置を別のスイッチ機器Ｃ３に割り当てる処理を行い、スイッチ割り当ての変更内容を表示する指示を表示器Ｃ２に出力するため、システムに与える影響を少なくして、操作入力を行う機器が故障した場合にも、操作入力ができる。

(2)データは、各車載機器の識別のためにIDデータを含むものであり、変更処理手段は、別のスイッチ機器のIDデータを故障したスイッチ機器のIDに変換するため、リカバリを行うスイッチ機器は、通常のデータを出力すればよく、また、リカバリされる対象の車載機器も通常の処理を行えばよいため、非常にシステムへの影響を少なくすることができる。
システムへの影響を小さくすることは、通信負荷による輻輳状態の発生を防止し、かつシステムのコスト抑制にもつながり、重要な情報を車内ネットワークでやり取りするシステムにおいては、特にシステム安定に大きな効果を有することになる。

(3)ゲートウェイ装置１のCPU２は、故障と判断したスイッチ機器の正常動作への復帰を検知し、復帰を検知した際にスイッチ割り当てを故障前の割り当てに戻すため、システムの復旧に伴って、速やかに正常な状態に復旧させることができる。

(4)車内の異なるネットワークを上記(1)〜(3)のゲートウェイ装置１で接続した車内ネットワークにおいて、車内ネットワークに、表示器Ｃ２を接続し、表示器Ｃ２は、ゲートウェイ装置１のCPU２からの指示に応じて、スイッチ機器Ｃ３へのスイッチ割り当て配置の変更、及び故障を示す表示内容を表示するため、リカバリの際の操作をより容易にすることができ、不具合による不都合を最小限にとどめることができる。

以上、本発明のゲートウェイ装置を実施例１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。

例えば、実施例１では、故障したスイッチ機器が別のネットワークに接続した車載機器を制御するものであったが、同じネットワークに接続されているものでも、よい。また、そのリカバリを行うスイッチ機器も別のネットワークに接続されているものであっても、同じネットワークに接続されているものであってもよい。

実施例１のゲートウェイ装置のブロック図である。 実施例１のゲートウェイ装置で実行される異常判断処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のゲートウェイ装置で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１における車内ネットワークに接続したオーディオ装置で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１における車内ネットワークに接続した表示器で実行されるリカバリモードの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の車内ネットワークの通常の状態とリカバリモードの状態を示す説明図である。 実施例１の車内ネットワークに接続したスイッチ機器のスイッチ配置と表示器の表示内容を示す説明図である。

符号の説明

１ ゲートウェイ装置
２ CPU
２１ａ〜２１ｃ 通信部
２２ ウォッチドッグタイマ部
２３ ROM
２４ RAM
３ａ〜３ｃ トランシーバ
４ 電源回路
５ 発振子
６ EEPROM
７ａ〜７ｃ 終端抵抗
Ａ〜Ｃ ネットワーク
Ａ１ スイッチ機器
Ｂ１ ECU
Ｃ１ オーディオ装置
Ｃ２ 表示器
Ｃ３ スイッチ機器

Claims (4)

1. 車内に構成される異なる車載機器ネットワーク間を接続し、
   車載機器からの入力データを一時的に保存・変換して別のネットワークに接続している車載機器に送信する、
   ゲートウェイ装置において、
   操作入力がされるスイッチ機器は、入力データをネットワークを介して対象となる車載機器に送信するものであり、
   前記スイッチ機器の故障を検出するスイッチ故障検出手段と、
   故障を起こしたスイッチ機器のスイッチ割り当て配置を別のスイッチ機器に割り当てる処理を行う割り当て変更処理手段と、
   スイッチ割り当ての変更内容を表示する指示を表示器に出力する表示指示手段とを備える、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 請求項１に記載されたゲートウェイ装置において、
   データは、各車載機器の識別のためにIDデータを含むものであり、
   前記変更処理手段は、
   別のスイッチ機器のIDデータを前記故障したスイッチ機器のIDに変換する、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたゲートウェイ装置において、
   故障と判断したスイッチ機器の正常動作への復帰を検知する復帰検知手段を設け、
   前記変更処理手段は、
   前記復帰検知手段により復帰を検知した際にスイッチ割り当てを故障前の割り当てに戻す、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
4. 車内の異なるネットワークを請求項１〜請求項３に記載のゲートウェイ装置で接続した車内ネットワークにおいて、
   同車内ネットワークに、表示器を接続し、
   同表示器は、
   前記表示指示手段からの指示に応じて、スイッチ機器へのスイッチ割り当て配置の変更、及び故障を示す表示内容を表示する、
   ことを特徴とする車内ネットワークシステム。
   

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