JP2006192970A - 車載用通信接続装置および車載通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 通信制御方式の違いに関わらずＥＣＵを共用化し、かつＥＣＵの処理負荷を軽減する。
【解決手段】 車両に配索されるワイヤハーネスＷ／Ｈの端末に接続され、ＥＣＵ１２のコネクタ嵌合部１３に嵌合接続する通信コネクタ１１において、ＥＣＵ１２の通信制御を行う通信制御手段を備え、該通信制御手段は、ワイヤハーネスＷ／Ｈを伝送路として受信するフレームの宛先ノード番号を判別し、自己に嵌合接続されるＥＣＵを宛先とするフレームはＥＣＵ１２側に転送する一方、自己に嵌合接続されるＥＣＵ１２を宛先としないフレームは破棄してＥＣＵ１２側に転送しない受信フィルタリング手段２８を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車載用通信接続装置および車載通信システムに関し、詳しくは、車両に配索されるワイヤハーネスの端末に接続された通信接続装置をＥＣＵに接続して通信を行うものに関する。

近年、自動車メーカは環境問題に対応して排気ガスの低減や燃費向上を図るため、車体に配索されるワイヤハーネスの省線化を行って車両軽量化に努めており、その一環として自動車内にＬＡＮ（Local Area Network）を構築して多重通信を行うことで車内配索されるワイヤハーネスの省線化を図っている。そのため、車載される各種のＥＣＵ（電子制御ユニット）も車載ＬＡＮに対応して信号を多重化して送受信できる通信機能を備えたものが現れている。

ところで、各種の機能制御を行うＥＣＵは車両に配索されるワイヤハーネスにスルーコネクタを介して接続されているが（特開２００３−３２４８２４号公報等）、車両にバージョンアップ等が発生してＬＡＮの通信規約等が異なると、ＥＣＵ本来の機能制御部分に変更がないにも関わらず、通信制御部分が変更となることで既存のＥＣＵを使用することができなくなり、ＥＣＵ全体を設計し直さなければならないという問題が生じる。
また、ＥＣＵはワイヤハーネスを伝送路としたＬＡＮ側からのフレームを全て受信するので、自己宛てのフレームであるか否かの判断をＥＣＵ内のＣＰＵが行わねばならない。そうすると、ＥＣＵ本来の機能であるスイッチやアクチュエータ等の制御を併せて行うことを考えれば、ＣＰＵの処理能力に対する仕様要求が高いものとなるという問題がある。
特開２００３−４５５７８号公報

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、通信規約等の違いに関わらずＥＣＵを共用化することを可能とし、かつＥＣＵの処理負荷を軽減することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、車両に配索される電線の端末に接続され、車載されたＥＣＵに接続する車載用通信接続装置において、
前記ＥＣＵの通信制御を行う通信制御手段を備え、
前記通信制御手段は、前記電線を伝送路として受信するフレームの宛先ノード番号を判別し、自己に接続されるＥＣＵを宛先とするフレームは前記ＥＣＵ側に転送する一方、自己に接続される前記ＥＣＵを宛先としないフレームは破棄して前記ＥＣＵ側に転送しない受信フィルタリング手段を備えていることを特徴とする車載用通信接続装置を提供している。

前記構成とすると、伝送路から受信したフレームは通信接続装置において宛先ノード番号が判別されて、該通信接続装置に接続されたＥＣＵ宛てでないフレームはフィルタリングされるので、ＥＣＵは自己宛てのフレームしか受信せずに済み、ＥＣＵの処理負荷を軽減することが可能となる。特に、ＥＣＵと通信接続装置との間の伝送速度が、前記伝送路上の伝送速度に比べて遅い場合に、ＥＣＵと通信接続装置との間の伝送速度のボトルネックが解消されて効果的である。
さらに、受信フィルタリングに関わるソフトウェアがＥＣＵ側に不要となるのでＥＣＵのソフトウェア設計の負担も軽減される。
また、通信接続装置に通信制御機能を設ければ、車種等の違いによりＥＣＵが接続されるネットワークの通信制御方式が異なっても、通信接続装置で通信制御方式の違いが吸収され、ＥＣＵを既存のもので共用化でき品種増を抑制できると共にＥＣＵの設計負担も軽減することが可能となる。

前記伝送路から受信したフレームを一時蓄積する受信バッファを備えていると好ましい。
例えば、伝送路からのフレームの受信速度よりも通信接続装置内のＥＣＵへの転送速度が遅い場合には、伝送路から高速で大量のフレームを受信した時に通信接続装置内でオーバフローが発生する恐れがあるが、前記構成とすると、受信バッファで受信したフレームを一時蓄積することができるので、大量受信時のオーバーフローを防止することができる。

また本発明は、車両に配索される電線の端末に接続された通信接続装置をＥＣＵに接続し、前記電線を伝送路として前記ＥＣＵがフレームの送受信を行う車載通信システムにおいて、
前記通信接続装置は、前記ＥＣＵの通信制御を行う通信制御手段を備え、
前記通信制御手段は、前記伝送路から受信するフレームの宛先アドレスを判別し、自己に接続されるＥＣＵを宛先とするフレームは前記ＥＣＵ側に転送する一方、自己に接続される前記ＥＣＵを宛先としないフレームは破棄してＥＣＵ側に転送しない受信フィルタリング手段を備えていることを特徴とする車載通信システムを提供している。

前記ＥＣＵは、前記通信接続装置が接続されて前記電線から自己に給電がなされるのを検知して接続状態と判断する接続検知手段と、前記接続検知手段で前記通信接続装置の接続が検知された場合に前記通信接続装置へ自己のノード番号を送信するノード番号通知手段とを備えていると好ましい。

前記構成とすると、電線端末に接続された通信接続装置にＥＣＵを接続するだけで、受信フィルタリングの判断に必要なＥＣＵのノード番号が通信接続装置に自動的に通知されるので、対応するＥＣＵのノード番号を通信接続装置に予め記憶させておく必要がない。したがって、通信接続装置はあらゆるＥＣＵに対応して使用することが可能となり、通信接続装置の汎用性を大幅に高めることができる。

また従来は、車載ＬＡＮには通信速度が５００Ｋｂｐｓ程度のＣＡＮ等を採用していたので、車両のエレクトロニクス化の進展によりＥＣＵの数が急増する昨今では、すぐに伝送路上の帯域が不足し、ワイヤハーネスの設計をやり直さなければならない場合があった。
そこで、通信プロトコルにＴｉｍｅ−ＴｒｉｇｇｅｒｅｄプロトコルであるＦｌｅｘＲａｙやＴＴＰを採用することで、伝送路上の通信速度がＥＣＵに対して機能を追加しても、ＣＡＮより遥かに高速な通信が可能となるので、帯域不足が解消されてハーネス設計の負担を軽減することができる。その際、伝送路側が高速でも通信接続装置とＥＣＵとの間の通信経路が低速であるとボトルネックとなり通信渋滞が発生する恐れがあるが、通信接続装置にてＥＣＵが必要としないフレームを受信フィルタリング手段で破棄することで、伝送路の高速化によるパフォーマンスを十分に発揮することができる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、通信接続装置は伝送路から受信したフレームの宛先ノード番号を判別し、宛先が違うフレームは破棄するので、ＥＣＵは自己宛てのフレームしか受信せずに済み、ＥＣＵの処理負荷を軽減することが可能となる。さらに、受信フィルタリングに関わるソフトウェアがＥＣＵ側に不要となるのでＥＣＵのソフトウェア設計の負担も軽減できる。また、通信接続装置に通信制御機能を設ければ、車種やバージョン等の違いによりＥＣＵが接続されるネットワークの通信規約等が異なっても、通信接続装置で通信規約等の違いが吸収され、ＥＣＵを既存のもので共用化でき品種増を抑制できると共にＥＣＵの設計負担も軽減できる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は第１実施形態を示す。
第１実施形態の車載通信システム１０は、車両に配索されて車載ＬＡＮを構成するワイヤハーネスＷ／Ｈの端末に通信コネクタ１１（通信接続装置）を接続し、該通信コネクタ１１をＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２の回路基板に直付されたコネクタ嵌合部１３に嵌合接続し、ワイヤハーネスＷ／Ｈを構成する信号線１５を伝送路としてフレームの送受信を行っている。また、ワイヤハーネスＷ／Ｈで構成された伝送路上の通信プロトコルはＦｌｅｘＲａｙあるいはＴＴＰとして高速通信が可能なプロトコルとしている。

ワイヤハーネスＷ／Ｈは、電源線１４と信号線１５とを備えている。なお、信号線１５は電線に限られず光ファイバー等でも構わない。
通信コネクタ１１は、図１に示すように、ＥＣＵ１２から分離させた通信制御機能を内蔵しており、ワイヤハーネスＷ／Ｈの電源線１４から給電される電圧をＥＣＵ１２用に変圧する電圧変換部１６と、ＯＳＩ基本参照モデルにおけるデータリンク層および物理層に相当する機能を行う通信制御ＬＳＩ１７とを備えている。

通信制御ＬＳＩ１７は、図２に示すように、信号線１５から受信したフレームを一時蓄積する受信バッファ２１と、信号線１５へ送信するフレームを一時蓄積する送信バッファ２４と、各種演算処理を行うＣＰＵ２２と、データを記憶するフラッシュメモリ２３とを備えている。通信制御ＬＳＩ１７は、データリンク層レベルでは、ＥＣＵ１２から生成されたフレームを通信プロトコル（ＦｌｅｘＲａｙやＴＴＰ）に合致したフレーム形式に変換するフレーム変換機能や、ワイヤハーネスＷ／Ｈから受信したフレームをＥＣＵ１２が取り扱うことのできるフレーム形式に変換するフレーム変換機能等を担っている。物理層レベルでは、受信したフレームをワイヤハーネスＷ／Ｈの信号線１５側あるいはＥＣＵ１２側のハードウェア構成に合致した信号レベルに変換する機能等を担っている。

通信制御ＬＳＩ１７のソフトウェア構成は、図３に示すように、通信制御ＬＳＩ１７を制御するＬＳＩドライバ２６と、ＴＤＭ（時分割多重）方式における割当スロットへの送信タイミングの管理等を行うＬＳＩミドルウェア２７と、自己に接続されるＥＣＵ１２以外を宛先とするフレームを破棄する受信フィルタリング手段２８と、フレームをＥＣＵ１２側にパラレルバス１９、２０を介して送信するパラレルドライバ２９とを備えている。
受信フィルタリング手段２８は、信号線１５から受信するフレームのヘッダー部分に記載された宛先ノード番号を判別し、自己に接続されるＥＣＵ１２を宛先とするフレームはＥＣＵ１２側に転送する一方、自己に接続されるＥＣＵ１２を宛先としないフレームは破棄してＥＣＵ１２側に転送しない構成としている。

ＥＣＵ１２は、機能制御等を行うマイコン１８を備えている。
マイコン１８のソフトウェア構成は、図３に示すように、フレームを通信コネクタ１１との間でパラレルバス１９、２０を介して送受信するパラレルドライバ３０と、各種機能制御等を行うアプリケーション３１とを備えている。
マイコン１８内のメモリに保存されたアプリケーション３１には、例えば、ＥＣＵ１２の制御対象がオーディオ機器であるとするならばオーディオ再生等するための機能制御ソフトウェアがある。加えて、アプリケーション３１は、通信コネクタ１１がコネクタ嵌合部１３に嵌合接続されて電圧変換部１６より電力バス３２、３３を介して給電が開始されるのを検知してコネクタ接続状態と判断する接続検知プログラムと、接続検知プログラムでコネクタ接続が検知された場合にパラレルバス１９を介して通信コネクタ１１の通信制御ＬＳＩ１７のメモリへ自己のノード番号を書き込むノード番号通知プログラムとを有している。

次に、車載通信システム１０の動作について説明する。
通信コネクタ１１は車載前からワイヤハーネスＷ／Ｈの電線端末に予め接続されており、車両のアッセンブリ工程でこの通信コネクタ１１にＥＣＵ１２のコネクタ嵌合部１３を嵌合接続する。通信コネクタ１１がＥＣＵ１２に接続されると、電源線１４から給電された電力が電圧変換部１６でＥＣＵ１２に適した電圧に変圧され（例えば、１２Ｖ→５Ｖ）、通信制御ＬＳＩ１７およびマイコン１８に給電が開始され、必要なソフトウェアを読み込んで初期化処理が実行される。例えば、通信ＬＳＩ１７では、ＬＡＮ上の各ノードと間で宛先に使用されるアドレスの設定や、ＬＡＮ上の各ノードのマスタ・スレーブの設定、通信速度の設定等を行う。

また、マイコン１８は、前記接続検知プログラムで給電開始をトリガーとしてコネクタ接続状態であると検知し、前記ノード番号通知プログラムがＥＣＵ１２のノード番号（アドレス）をパラレルバス１９、２０を介して通信制御ＬＳＩ１７内のメモリに書き込む。ノード番号の通知が完了すると、例えば、通信制御ＬＳＩ１７からマイコン１８へのパラレルバス１９の特定ピンをＬｏｗ出力からＨｉ出力にするなどして書き込み終了をマイコン１８に知らせる。

通信コネクタ１１は、ＬＡＮ上の別のＥＣＵ１２’から送信されたフレームを受信すると、通信制御ＬＳＩ１７においてフレームのヘッダー部分の宛先ノード番号を調べ、自己が接続されたＥＣＵ１２から予め通知されたノード番号と一致するか否かを判断する。ノード番号が一致しなかった場合には当該フレームを破棄し、ＥＣＵ１２に転送しない。ノード番号が一致した場合には当該フレームをＥＣＵ１２が取り扱うことのできるフレーム形式に変換した上でパラレルバス１９、２０を介してＥＣＵ１２に転送する。フレームを受信したＥＣＵ１２では、アプリケーション３１によりフレームのデータ内容に応じた機能制御処理を行う。

図５は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、通信コネクタ４１（通信接続装置）とＥＣＵ４２との間の通信をシリアルバス４５、４６で行っている点である。

通信コネクタ４１は、通信制御ＬＳＩ１７からのパラレル出力をシリアル出力に変換すると共に、ＥＣＵ４２からのシリアル入力をパラレル入力に変換するパラレルシリアル変換部４３を備えている。
ＥＣＵ４２は、通信コネクタ４１のパラレルシリアル変換部４３からのシリアル入力をパラレル入力に変換すると共に、マイコン１８からのパラレル出力をシリアル出力に変換するパラレルシリアル変換部４４を備えている。
また、通信コネクタ４１とＥＣＵ４２とを繋ぐシリアルバス４５、４６は、少なくともＣＡＮ以上の伝送速度を有するものとしている。

前記構成とすると、通信コネクタ４１とＥＣＵ４２との間をパラレルバスとする場合に比べて信号線が大幅に低減されるので、通信コネクタ４１の端子数が低減され、コネクタを小型化できる利点がある。

本発明の第１実施形態の車載通信システムを示す構成図である。 第１実施形態の通信コネクタの通信制御ＬＳＩを示す構成図である。 第１実施形態の機能ブロック図である。 第１実施形態の斜視図である。 第２実施形態の車載通信システムを示す構成図である。

符号の説明

１０ 車載通信システム
１１ 通信コネクタ（通信接続装置）
１２ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
１３ コネクタ嵌合部
１４ 電源線
１５ 信号線
１６ 電圧変換部
１７ 通信制御ＬＳＩ
１８ マイコン
１９、２０ パラレルバス
２１ 受信バッファ
２８ 受信フィルタリング手段
４３、４４ パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ変換部）
Ｗ／Ｈ ワイヤハーネス

Claims (4)

1. 車両に配索される電線の端末に接続され、車載されたＥＣＵに接続する車載用通信接続装置において、
   前記ＥＣＵの通信制御を行う通信制御手段を備え、
   前記通信制御手段は、前記電線を伝送路として受信するフレームの宛先ノード番号を判別し、自己に接続されるＥＣＵを宛先とするフレームは前記ＥＣＵ側に転送する一方、自己に接続される前記ＥＣＵを宛先としないフレームは破棄して前記ＥＣＵ側に転送しない受信フィルタリング手段を備えていることを特徴とする車載用通信接続装置。
2. 前記伝送路から受信したフレームを一時蓄積する受信バッファを備えている請求項１に記載の車載用通信接続装置。
3. 車両に配索される電線の端末に接続された通信接続装置をＥＣＵに接続し、前記電線を伝送路として前記ＥＣＵがフレームの送受信を行う車載通信システムにおいて、
   前記通信接続装置は、前記ＥＣＵの通信制御を行う通信制御手段を備え、
   前記通信制御手段は、前記伝送路から受信するフレームの宛先アドレスを判別し、自己に接続されるＥＣＵを宛先とするフレームは前記ＥＣＵ側に転送する一方、自己に接続される前記ＥＣＵを宛先としないフレームは破棄してＥＣＵ側に転送しない受信フィルタリング手段を備えていることを特徴とする車載通信システム。
4. 前記ＥＣＵは、前記通信接続装置が接続されて前記電線から自己に給電がなされるのを検知して接続状態と判断する接続検知手段と、前記接続検知手段で前記通信接続装置の接続が検知された場合に前記通信接続装置へ自己のノード番号を送信するノード番号通知手段とを備えている請求項３に記載の車載通信システム。

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