JP2006301952A - 車両用ｕｓｂシステム及び車載無線通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＵＳＢインターフェイスが備えている機能を利用することで車両搭載装置の動作状態を監視し、信頼性を向上させることができる車両用ＵＳＢシステムを提供する。
【解決手段】 複数の車載機の１つをＵＳＢホスト：ナビゲーション機器１とし、その他の車載機の１つ以上をＵＳＢデバイス：センサＥＣＵ２とし、車載無線通信機器６をＵＳＢデュアルロールデバイスとして構成し、車載無線通信機器６は、当初は自身の機能をＵＳＢデバイスに設定し第１ＵＳＢバス８を介してナビゲーション機器１におけるＵＳＢホスト機能を監視する。そして、ナビゲーション機器１の異常発生を検出すると自身の機能をＵＳＢホストに切り替え、第２ＵＳＢバス９をアクティブ状態にして当該バスのリセット並びにコンフィギュレーションを行い、ナビゲーション機器１に異常が発生したことをサービスセンタ１４に通知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の車載機と、外部との無線通信が可能な車載無線通信機器とからなる車両用ＵＳＢシステム、及びそのシステムに使用される車載無線通信機器に関する。

車両には、例えばナビゲーション機器や緊急通報用の車載無線通信機器など、様々な電子機器が搭載される場合があるが、それらの装置間の通信は、例えば車内ＬＡＮを介して有線方式で行ったり、或いはBluetooth（登録商標）などの無線方式などで行うようなものが製品化されている。上記の通信方式は、各製品の設計思想や想定される利用のケース、コストなどを勘案した上で最適と考えられるものが採用される。

一般に、予め車両内部に固定的に設置され、その後持ち出す必要が殆どない装置については、コストや信頼性などの面から有線方式を採用することが多い。しかし、一旦車両に搭載されると、以降そのままの状態で使用が継続される装置については、以下のような課題が発生する。
・一度車両に搭載されるとその後はカーディーラーによってしか取り外しができない。
・そのままで使用する期間が長くなりがちで、相対的に故障が発生し易い。
・振動を受けやすく、大きな熱変動が生じやすい環境化にあり、この点からも故障の発生を促しやすい。
・故障が発生した場合には、極力状態を復旧できるような高い信頼性を備えていることが望ましい。
これらの課題を解決するには、車載装置間で極力互いの動作状態を確認し、何らかの異常が発生した場合には速やかに検出できるようにシステムを構成する必要がある。
尚、出願人は、上記の背景技術、又は課題に相当する適切な先行技術文献を特定することはできなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＵＳＢインターフェイスが備えている機能を利用することで車両搭載装置の動作状態を監視し、信頼性を向上させることができる車両用ＵＳＢシステム、及びそのシステムに使用される車載無線通信機器を提供することにある。

請求項１記載の車両用ＵＳＢシステムによれば、複数の車載機の内の１つはＵＳＢホストたるホスト車載機、その他の車載機の少なくとも１つはＵＳＢデバイスたるデバイス車載機、車載無線通信機器はＵＳＢデュアルロールデバイスとして構成される。即ち、有線通信方式の１つであるＵＳＢインターフェイスは現在広く普及しており、車両搭載機器間の通信にも採用される場合がある。そして、車載無線通信機器は、当初は自身の機能をＵＳＢデバイスに設定しており、ホスト車載機を介してアクティブ状態にあるＵＳＢバスに接続され、そのホスト車載機によるＵＳＢホストとしての機能が正常であるか否かを監視する。

そして、ホスト車載機に異常が発生したことを検出すると、車載無線通信機器は、自身の機能をＵＳＢホストに切り替えて、インアクティブ状態にあるＵＳＢバスをアクティブ状態にして当該バスのリセット並びにコンフィギュレーションを行うと、ホスト車載機に異常が発生したことをサービスセンタに通知する。従って、ホスト車載機に異常が発生したことを早期に検知できると共に、異常が発生した場合の対応を迅速に取ることが可能となり、信頼性を向上させることができる。

請求項２記載の車両用ＵＳＢシステムによれば、ホスト車載機は、電源が投入されると、所定時間内に車載無線通信機器に対して接続確認要求信号を送信する。そして、車載無線通信機器は、前記接続確認要求信号の送信が無かった場合にホスト車載機に異常が発生したことを検出する。斯様に構成すれば、例えば、車両に搭乗者が乗り込んでＡＣＣ電源をＯＮすると、各車載機にも動作用電源が投入されるようになっていれば、その段階でホスト車載機に異常が発生しているか否かを検出することができる。

請求項３記載の車両用ＵＳＢシステムによれば、ホスト車載機は、車載無線通信機器に対して定期的に接続確認要求信号を送信し、車載無線通信機器は、前記接続確認要求信号の定期的な送信が途絶えた場合にホスト車載機における異常の発生を検出する。従って、例えば車両が走行中でありホスト車載機が稼動している間においても、異常の発生を確実に検出することができる。

請求項４記載の車両用ＵＳＢシステムによれば、デバイス車載機を、車両の各部に配置され、当該車両の制御に関する各種情報を取得するためのセンサＥＣＵで構成し、車載無線通信機器は、自身の機能をＵＳＢホストに切り替えると、他のデバイス車載機を介して車両の動作状態に関する情報収集処理を行なう。斯様に構成すれば、車載無線通信機器が収集した情報も同様にサービスセンタに通知することで、ホスト車載機に異常が発生してもセキュリティ機能を維持したり、緊急通報機能を実現することも可能となる。

請求項５記載の車両用ＵＳＢシステムによれば、ホスト車載機を車両用ナビゲーション機器とする。即ち、車両においては、ナビゲーション機器を情報端末として利用し、車載無線通信機器を介してインターネット経由でウエブサイトなどから各種の情報を取得する場合がある。或いは、両者の組み合わせにより事故発生時の緊急通報機能を実現するため、ナビゲーション機器に車両各部の情報が集中するように構成されている場合もある。従って、そのような機能を有しているナビゲーション機器に異常が発生した場合に車載無線通信機器がその機能を代行すれば、機能の低下を極力回避することができる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、ＵＳＢシステムの全体構成を概念的に示す図であり、（ａ）は通常の接続状態、（ｂ）はナビゲーション機器に故障が発生した場合の接続状態を示す（詳細は後述）。何れも車載機であるナビゲーション機器１，センサＥＣＵ２，その他ＥＣＵ３，オーディオ機器４は、例えばＣＡＮやＬＩＮなどの車内ＬＡＮインターフェイス（車両系ＬＡＮ）５を介して相互に接続されている。
センサＥＣＵ２は、例えば車両のドアロックやパワーウインドウの開閉を制御するためのドアＥＣＵや、事故発生時の衝撃を検出してエアバッグを開くためのエアバッグＥＣＵなどである。また、その他ＥＣＵ３としては、例えばエンジン制御ＥＣＵやボディＥＣＵなどである。これらの車載機のうち、ナビゲーション機器（ホスト車載機）１及びセンサＥＣＵ（デバイス車載機）２はＵＳＢインターフェイスも備えており、前者はＵＳＢホストとして、後者はＵＳＢデバイスとして構成されている。

また、車載無線通信機器６は、例えば予め車室内に固定配置されている自動車電話機であり、運転者はハンズフリーシステムを使用した通話が可能となっている。この車載無線通信機器６もＵＳＢインターフェイスを備えており、ホストとデバイスの機能を双方有して切替え可能なデュアルロールデバイスとして構成されＯｎ＿Ｔｈｅ＿Ｇｏ機能が実行可能であり、通常時においてはＵＳＢデバイス機能をなすように設定されている。
そして、ナビゲーション機器１，車載無線通信機器６及びもう１つのＵＳＢデバイスとしての外付けハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称す）７は、第１ＵＳＢバス８を介して接続されている。ＨＤＤ７は、ナビゲーション機器１の補助記憶装置として使用されるものである。また、ナビゲーション機器１に車載無線通信機器６が接続されることで、例えばインターネットを経由してウエブサイトにアクセスし、データ通信を行うことで各種の情報をダウンロードしてディスプレイ（図示せず）に表示することなどが可能となっている。

更に、ナビゲーション機器１は、車内ＬＡＮインターフェイス５を介してセンサＥＣＵ２やその他ＥＣＵ３により検出される各種の車両情報を取得可能となっている。従って、例えば、センサＥＣＵ２によって、ドアロックが不正に解除されたことや事故発生によりエアバッグが作動したことなどを把握した場合には、車載無線通信機器６を介してそれらの情報を外部に通報する緊急通報機能も備えている。
また、車載無線通信機器６とセンサＥＣＵ２との間は、もう１つの第２ＵＳＢバス９を介して接続されている。この第２ＵＳＢバス９は図１（ａ）に示す通常状態では使用されず、当該バス９を介した電源供給及び通信は行われない状態（インアクティブ）にある（図１（ａ）では破線で図示している）。

図２は、車載無線通信機器６の内部構成を本発明の要旨に係る部分のみ示すと共に、ナビゲーション機器１，センサＥＣＵ２との接続状態を示すものである。車載無線通信機器６は、内部にＵＳＢインターフェイス（ＩＣ）１０と、切替え回路１１とを備えている。切替え回路１１は、ＵＳＢインターフェイス１０と車載無線通信機器６が備えている２つの接続ポート１２，１３との間の接続状態を切り替えるデマルチプレクサである。切替え回路１１の切替え制御は、車載無線通信機器６を統括的に制御する図示しない制御回路によって行われるが、図２（ａ）に示すデフォルトの通常状態では、ＵＳＢインターフェイス１０は接続ポート１２側に接続されるようになっている。

次に、本実施例の作用について図３乃至図５も参照して説明する。図３は、車両に搭乗者が乗り込みＡＣＣ電源をＯＮした場合に、ＵＳＢホストたるナビゲーション機器１とＵＳＢデバイスたる車載無線通信機器６との間で行われる通信手順を概略的に示すシーケンス図である。ＡＣＣ電源がＯＮされ、双方の機器１及び６にも電源が投入されると、ナビゲーション機器１はＵＳＢプロトコルに従い「エニュメレーション（初期化処理）」を行う。即ち、各ＵＳＢデバイスにアドレスを割り付けるコンフィギュレーションなどの処理を行なう。尚、この処理は、図３では図示しないＨＤＤ７に対しても同時に行われる。一方、車載無線通信機器６は、電源が投入されて起動した時点から初期接続確認タイマによる計時を開始する。

「エニュメレーション」が完了すると、ＵＳＢによる通信ネットワークが構成され、通信処理が可能となる。すると、ナビゲーション機器１は、車載無線通信機器６に対して「接続確認要求コマンド（要求信号）」を送信する。車載無線通信機器６は、その「接続確認要求コマンド」を受信すると、初期接続確認タイマによる計時を停止する。
即ち、ナビゲーション機器１のＵＳＢホストとしての機能が正常であれば、電源投入から所定時間が経過するまでの間に「エニュメレーション」を完了し、「接続確認要求コマンド」を送信するはずである。従って、車載無線通信機器６側では、初期接続確認タイマによる計時がオーバーフローする前に上記コマンドが送信されたことを確認すれば、ナビゲーション機器１のＵＳＢホストとしての機能が正常であると判断する。そして、車載無線通信機器６は「接続確認要求コマンド」を受信すると、「接続確認応答コマンド」をナビゲーション機器１側に返信する。

以降、ナビゲーション機器１は、ポーリングタイマによって所定時間が計時される毎に車載無線通信機器６に対して「接続確認要求コマンド」を送信し、車載無線通信機器６はその送信に応じて「接続確認応答コマンド」を返信するように繰り返す。これらによって、両者は互いに相手の機能が正常であるか否かを随時確認する。

次に、図４は、図３の電源投入時において、ナビゲーション機器１に異常が発生している場合を示す。この場合、ナビゲーション機器１は、「接続確認要求コマンド」を送信しないため、車載無線通信機器６側のタイマによる計時がオーバーフローすることになる。すると、車載無線通信機器６は、ナビゲーション機器１に異常が発生したと判断して、ＵＳＢインターフェイス１０の機能をＵＳＢデバイスからＵＳＢホストに切り替える。また、切替え回路１１を介した接続を、図２（ｂ）に示すように接続ポート１３側に切り替えさせる。尚、ここでの「異常発生」は、ナビゲーション機器１自体の異常発生のみならず、第１ＵＳＢバス８が断線したことで通信不能となった場合も含むものとする。

この時点で、第１ＵＳＢバス８側は最早使用する意味が無くなったため、当該バス８を介した電源供給は遮断する。それから、車載無線通信機器６は、インアクティブ状態にあった第２ＵＳＢバス９側に電源供給を行いアクティブ状態にすると、一旦第２ＵＳＢバス９をリセットし、当該バス９を介して接続されているセンサＥＣＵ２との間でエニュメレーションを行う。そして、図１（ｂ）に示すようにＵＳＢによる通信ネットワークを構成すると、車載無線通信機器６は、外部のサービスセンタ１４に対してナビゲーション機器１に異常が発生したことを通知する。
以降、車載無線通信機器６は、センサＥＣＵ２よって検出される車両に関する情報をナビゲーション機器１に替わって取得し、ドアロックが不正に解除されたことや事故発生によりエアバッグが作動したことなどを直接把握するとそれらの情報を外部に通報する。

また、図５は、図３に示すように電源投入時における接続確認が正常に行われた後、ナビゲーション機器１の異常発生が検出された場合を示す。この場合、車載無線通信機器６は、ナビゲーション機器１からの「接続確認要求コマンド」を受信する毎に接続確認タイマをリセットして起動する。この接続確認タイマの計時時間は、ナビゲーション機器１側におけるポーリングタイマの計時時間よりも長めに設定しておく。
そして、ナビゲーション機器１がある時点で「接続確認要求コマンド」の周期的な送信を停止すると、接続確認タイマがリセットされずにオーバーフローし、車載無線通信機器６は、ナビゲーション機器１に異常が発生したと判断する。すると、図４のケースと同様に、ＵＳＢインターフェイス１０の機能をＵＳＢデバイスからＵＳＢホストに切り替えると共に、切替え回路１１を介した接続を接続ポート１３側に切り替え、「エニュメレーション」を行い第２ＵＳＢバス９側のネットワークを構成する。

続いて、車載無線通信機器６は、第２ＵＳＢバス９を介してセンサＥＣＵ２と通信を行い、ナビゲーション機器１の異常に関する診断情報を取得する。即ち、ナビゲーション機器１においてナビゲーション機能を行う部分の構成は正常であり、ＵＳＢインターフェイス用のＩＣだけが故障している場合には、ナビゲーション機器１を統括制御する制御回路（マイクロコンピュータ）によりその故障状態を把握し、車内ＬＡＮインターフェイス５を介してセンサＥＣＵ２に診断情報を送信することも可能である。従って、車載無線通信機器６は、上記経路でナビゲーション機器１の異常に関する診断情報を取得すると、その診断結果を外部のサービスセンタ１４に対して通知する。

またこの場合、車載無線通信機器６は、ナビゲーション機器１がセンサＥＣＵ２やその他ＥＣＵ３より取得している各種の車両情報を替わって取得すれば、それらの情報に基づいて盗難発生時や事故発生時における緊急通報機能を代行することも可能である。
そして、ナビゲーション機器１における異常発生が一次的な要因によるものであり（例えば、制御ソフトの暴走など）、一旦電源供給を遮断して再投入を行いリセットされた場合にＵＳＢホストとして正常に機能できれば、ナビゲーション機器１はＵＳＢホストとして、車載無線通信機器６はＵＳＢデバイスとして夫々設定されるので、通常の初期状態と同様（即ち、図１（ａ）に示す状態）に復帰する。

以上のように本実施例のＵＳＢシステムによれば、複数の車載機の１つをＵＳＢホストたるナビゲーション機器１とし、その他の車載機の１つ以上をＵＳＢデバイスたるセンサＥＣＵ２として、車載無線通信機器６をＵＳＢデュアルロールデバイスとして構成し、車載無線通信機器６は、当初は自身の機能をＵＳＢデバイスに設定し、第１ＵＳＢバス８を介してナビゲーション機器１におけるＵＳＢホストとしての機能が正常であるか否かを監視する。
そして、車載無線通信機器６は、ナビゲーション機器１に異常が発生したことを検出すると自身の機能をＵＳＢホストに切り替え、第２ＵＳＢバス９をアクティブ状態にして当該バスのリセット並びにコンフィギュレーションを行い、ナビゲーション機器１に異常が発生したことをサービスセンタ１４に通知する。従って、異常の発生を早期に検知することができると共に、異常が発生した場合の対応を迅速に取ることが可能となり、システムの信頼性を向上させることができる。

また、ナビゲーション機器１は、電源が投入されると、所定時間内に車載無線通信機器６に対して接続確認要求コマンドを送信し、車載無線通信機器６は、前記接続確認要求コマンドの送信が無かった場合にナビゲーション機器１に異常が発生したことを検出するので、車両に搭乗者が乗り込んでＡＣＣ電源をＯＮした段階でナビゲーション機器１に異常が発生しているか否かを検出することができる。
更に、ナビゲーション機器１は、車載無線通信機器６に対して定期的に接続確認要求コマンドを送信し、車載無線通信機器６は、前記接続確認要求コマンドの定期的な送信が途絶えた場合にナビゲーション機器１における異常の発生を検出するので、例えば車両が走行中でありナビゲーション機器１が稼動している間においても、異常の発生を確実に検出することができる。

また、車載無線通信機器６は、自身の機能をＵＳＢホストに切り替えると、センサＥＣＵ２を介して車両の動作状態に関する情報収集処理を行い、車載無線通信機器６が収集した情報も同様にサービスセンタ１４に通知するので、ナビゲーション機器１に異常が発生してもセキュリティ機能を維持したり、緊急通報機能を実現することも可能となる。
そして、車両においては、ナビゲーション機器１を情報端末として利用し、車載無線通信機器６を介してインターネット経由でウエブサイトなどから各種の情報を取得したり、事故発生時の緊急通報機能を実現するためナビゲーション機器１に車両各部の情報が集中しているので、そのような機能を有しているナビゲーション機器１に異常が発生した場合、車載無線通信機器６がその機能を代行すれば機能の低下を極力回避することができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
ＵＳＢホストはナビゲーション機器１に限ることなく、ＵＳＢインターフェイスを備える車載機であればどれをホストに設定しても良い。
ＵＳＢホスト機能の監視は、電源投入時と、それ以降の定期的な接続確認要求コマンドの送信によるものとの何れか一方だけを行っても良い。
ＵＳＢデバイスもセンサＥＣＵ２に限ることなく、車載機であればどれをデバイスに設定しても良い。
緊急通報機能については、必要に応じて実施可能に構成すれば良い。

本発明の一実施例であり、ＵＳＢシステムの全体構成を概念的に示す図であり、（ａ）はデフォルトの通常状態、（ｂ）はナビゲーション機器に異常が発生している場合を示す図 車載無線通信機器の内部構成を本発明の要旨に係る部分のみ示すと共にナビゲーション機器，センサＥＣＵとの接続状態を示すもので、（ａ）は図１（ａ）対応図、（ｂ）は図１（ｂ）対応図 ＡＣＣ電源をＯＮした場合に、ナビゲーション機器と車載無線通信機器との間で行われる通信手順を概略的に示すシーケンス図 ナビゲーション機器に異常が発生している場合を示す図３相当図 電源投入時における接続確認が正常に行われた後、ナビゲーション機器の異常発生が検出された場合を示すシーケンス図

符号の説明

図面中、１はナビゲーション機器（ＵＳＢホスト，車載機）、２はセンサＥＣＵ（ＵＳＢデバイス，車載機）、３はその他ＥＣＵ（車載機）、４はオーディオ機器（車載機）、５は車内ＬＡＮインターフェイス、６は車載無線通信機器、７はハードディスクドライブ（ＵＳＢデバイス，車載機）、８は第１ＵＳＢバス、９は第２ＵＳＢバス、１０はＵＳＢインターフェイス、１４はサービスセンタを示す。

Claims (6)

1. 複数の車載機と、外部との無線通信が可能な車載無線通信機器とからなり、前記複数の車載機の内の１つはＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホスト（ホスト車載機）として構成され、その他の車載機の少なくとも１つはＵＳＢデバイス（デバイス車載機）として構成される車両用ＵＳＢシステムにおいて、
   前記車載無線通信機器は、
   ＵＳＢデュアルロールデバイスとして構成されており、当初はＵＳＢデバイスとして前記ホスト車載機を介してアクティブ状態にあるＵＳＢバスに接続されると共に、前記デバイス車載機の１つともインアクティブ状態にあるＵＳＢバスに接続され、
   前記ホスト車載機によるＵＳＢホストとしての機能が正常であるか否かを監視し、前記ホスト車載機に異常が発生したことを検出すると自身の機能をＵＳＢホストに切り替え、前記インアクティブ状態にあるＵＳＢバスをアクティブ状態にして当該バスのリセット並びにコンフィギュレーションを行い、前記ホスト車載機に異常が発生したことをサービスセンタに通知することを特徴とする車両用ＵＳＢシステム。
2. 前記ホスト車載機は、電源が投入されると、所定時間内に前記車載無線通信機器に対して接続確認要求信号を送信し、
   前記車載無線通信機器は、前記接続確認要求信号の送信が無かった場合に、前記ホスト車載機に異常が発生したことを検出することを特徴とする請求項１記載の車両用ＵＳＢシステム。
3. 前記ホスト車載機は、前記車載無線通信機器に対して定期的に接続確認要求信号を送信し、
   前記車載無線通信機器は、前記接続確認要求信号の定期的な送信が途絶えた場合に、前記ホスト車載機における異常の発生を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用ＵＳＢシステム。
4. 前記デバイス車載機は、車両の各部に配置され、当該車両の制御に関する各種情報を取得するためのセンサＥＣＵで構成され、
   前記車載無線通信機器は、自身の機能をＵＳＢホストに切り替えると、他のデバイス車載機を介して車両の動作状態に関する情報収集処理を行なうことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用ＵＳＢシステム。
5. 前記ホスト車載機は、車両用ナビゲーション機器であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両用ＵＳＢシステム。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の車両用ＵＳＢシステムに使用されることを特徴とする車載無線通信機器。
   
   

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