JP2007300331A - 車載データベースシステム - Google Patents

Abstract

【課題】リソースの限られたＥＣＵを効率よく用いて、必要な更新データを高速で送受信し、送受信遅れによる遅延を起こしにくく、車載ＬＡＮの通信負荷率を低減して、信頼性の高い車載データベースシステムを提供する。
【解決手段】データベース分配ノードは、それぞれ、データベースを有する処理部と、該処理部とＥＣＵとの間でデータを送受信するＥＣＵ側送受信手段と、前記伝送路を介して他のデータベース分配ノードとの間でデータの送受信を行うノード間送受信手段とを備え、前記ＥＣＵ側送受信手段を介してＥＣＵから受信して１つのデータベース分配ノードのデータベースに記録される更新データを、前記ノード間送受信手段および前記伝送路を介して他のデータベース分配ノードにブロードキャストさせ、他のデータベース分配ノードが該更新データを受信可能とし、必要な更新データを他のデータベース分配ノードに記録させて共有させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載データベースシステムに関するものであり、特に、車載ＬＡＮによる通信を最適化して通信負荷率を下げ、各部のリソースの消費率を抑える車載データベースシステムに関する。

近年、自動車の機能増加に伴い、自動車に搭載される電子制御ユニット（ＥＣＵ）の数が増加する傾向にある。また、各ＥＣＵを車両制御ネットワーク（以下、単に車載ＬＡＮという）によって接続するように構成されている。ところで、パッシブなバス型および／またはスター型の伝送路（共有媒体）に接続されるＥＣＵの数には限界があり、また、単位時間内に送受信できるデータ量にも限界がある。このために、ＥＣＵの数や通信するデータ量が増加すると、ＥＣＵを接続する伝送路を分割して、各分割した各伝送路における通信負荷率を下げることが行われる。

例えば、図８に示す例では、複数のＥＣＵ９０ａ〜９０ｃ、ＥＣＵ９０ｄ，９０ｅ……をそれぞれＣＡＮ（Controller Area Network)に準拠する車載ＬＡＮの共有媒体からなる伝送路（以下、バスという）９１ａ、９１ｂを用いて接続している。また、両バス９１ａ，９１ｂはゲートウェイ９２によって接続して、各ＥＣＵ９０ａ〜９０ｅ…間で各種データを通信できるように構成されている。つまり、一つのＥＣＵ９０ａに接続されたセンサ９３ａで測定された測定値や状態などを示すデータＤｐａを、例えば１０ｍｓ間隔でバス９１ａに出力すると、同じバス９１ａ内に接続された各ＥＣＵ９０ｂ、９０ｃがこのデータＤｐａを１０ｍｓ間隔で受信することができる。また、必要なときだけゲートウェイ９２によってデータＤｐａ…を中継することにより各バス９１ａ，９１ｂにおける通信負荷率を下げることが考えられている。

しかしながら、上記構成の車載ＬＡＮでは、どのＥＣＵ９０ａ…をどのバス９１ａ，９１ｂに接続するかを適切に設定しなければ、各バス９１ａ，９１ｂにおける通信負荷率を引き下げることができないという問題がある。

また、近年ではＦｌｅｘＲａｙ(登録商標）、ＭＯＳＴ(Media Oriented Systems Transport)、Ｄ２Ｂ(Domestic Digital Bus)など、より高速に通信できる車載ＬＡＮを幹線として用いることにより、通信量の増大に対応することが考えられる。

そして、特に図９に示す、ＦｌｅｘＲａｙに準拠する車載ＬＡＮでは、各ＥＣＵ９０ａ〜９０ｃにおいて共有媒体のバスを用いた通信のタイミングを同期させることにより、データ量が増加してもデータの衝突が発生しないように管理している。ＥＣＵ９０ａ〜ＥＣＵ９０ｃはそれぞれＦｌｅｘＲａｙ通信手段９５ａ〜９５ｃを備え、各ＦｌｅｘＲａｙ通信手段９５ａ〜９５ｃにはそれぞれ送信バッファ９６ａ〜９６ｃと受信バッファ９７ａ〜９７ｃとを備えている。各ＥＣＵ９０ａ〜９０ｃはいずれも通信サイクル中の予め定められた時点ｍ１〜ｍ３において送信バッファ９６ａ〜９６ｃ内のデータをＦｌｅｘＲａｙのバス（図示していない）に送信することにより、衝突することなくデータを送信することができる。

ところが、上記構成の車載ＬＡＮでは、バスを使用できる時点ｍ１〜ｍ３が定められているので、車載ＬＡＮの設計が煩雑になるという問題がある。また、特に近年のＥＣＵ９０ａ〜９０ｃにおいては、通信手段９５ａ〜９５ｃを介するデータの送受信を行うためのタスク処理Ｔ１１〜Ｔ３４がそれぞれ実行される場合が多く、タスク処理Ｔ１１〜Ｔ３４を管理するタイマーに遅れが生じることにより、前記通信サイクル中の定められた時点ｍ１，ｍ２…に間に合わなくなり、データの送信に遅れが発生することがある。そして、これによって制御に遅れが生じ、各ＥＣＵ９０ａ〜９０ｃにさらなるストレスを与える原因となる。このようなストレスの発生は、各ＥＣＵ９０ａ〜９０ｃ間の論理的な結合の数が増えれば増えるほど問題となり、自動車の性能増加に伴ってますます問題となることが懸念される。

そこで、図１０に示すように、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙなどの比較的高速にデータ通信を行うことができる伝送路９８を幹線として用いて車載ハブ９９ａ〜９９ｃを接続し、この車載ハブ９９ａ〜９９ｃに対して例えばＣＡＮ等の比較的低速な伝送路を介してＥＣＵ９０ａ…を接続することにより、各部の通信負荷率を下げながら増大するデータを送受信可能とすると共に各ＥＣＵが必要とするデータＤｐａ…を容易に送受信できるようにすることも考えられている。

ところが、この構成を用いたとしても各ＥＣＵ９０ａ…が通信される不必要なデータＤｐａ…を一旦受信する処理を行う必要が生じ、そのリソースを無駄に消費するという問題が生じることがある。つまり、データＤｐａ…を必要とするＥＣＵ９０ａ…が接続された車載ハブは必要が見込まれる全てのデータＤｐａ…を中継するので、大半のＥＣＵ９０ａ…にとって不要なデータＤｐａ…を中継するために、各ＥＣＵ９０ａ…のリソースを無駄に消費することがあった。また、受信側のＥＣＵにおいて必要としているデータＤｐａの受信間隔が例えば１秒といった長い間隔で十分あったとしても、送信側のＥＣＵ９０ａが短い（例えば１０ｍｓ）間隔でデータＤｐａを送信する場合は、関係する全てのＥＣＵ９０ａ…この短い間隔でデータを受信することになり、これによってバスの通信負荷率が引き上げられる原因となる。そして、通信負荷率が上がれば上がるほど、衝突の発生に伴ってデータ送信に遅延が生じる可能性が高くなるという問題がある。

一方、特開２００５−１５９５６８号公報（特許文献１）では、各データに優先順位を定めて、送信エラーなどによって送信タイミングが遅れたときに、優先順位の高いデータから送信することにより、優先順位の高いデータに関しては通信負荷率が上がった状態でも大きく遅れることがないようにする構成も提案されている。

特開２００５−１５９５６８号公報

しかしながら、データ量が増大したために、通信負荷率がさらに引き上げられたバスにおいては、優先順位の設定をしても遅れが生じることがある。さらに、優先順位の高いメッセージが優先されればされるほど優先順位の低いデータは遅れるという問題も生じる。

また、近年の車載ＬＡＮには信頼性も求められているが、車載ＬＡＮの規模が大きくなればなるほど、また、車載ＬＡＮの構成が複雑になればなるほど、通信不良などの問題が発生する可能性が高くなるという問題がある。加えて、車載ＬＡＮに接続されるＥＣＵの数が多くなると、各ＥＣＵがデータを送受信する対象となるＥＣＵの数が多くなり、それだけ、車載ＬＡＮ全体の設計が複雑になったり、各ＥＣＵ内で行う処理が複雑になるので、車載ＬＡＮのスケーラビリティが悪くなるという問題も生じている。

本発明は、前記問題を考慮に入れてなされたものであって、リソースの限られたＥＣＵを効率よく用いて、必要な更新データを高速で送受信し、送受信遅れによる遅延を起こしにくく、車載ＬＡＮの通信負荷率を低減して、信頼性の高い車載データベースシステムを提供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、
複数の群に分けられると共に各群毎に１以上設けられるＥＣＵと、
前記各群内のＥＣＵに接続されて各群毎に１個設けられるデータベース分配ノードと、
複数の前記データベース分配ノードを接続する共有媒体からなる伝送路とを有する車載ＬＡＮを備え、
前記各データベース分配ノードは、それぞれ、データベースを有する処理部と、該処理部と前記接続したＥＣＵとの間でデータを送受信するＥＣＵ側送受信手段と、前記伝送路を介して他のデータベース分配ノードとの間でデータの送受信を行うノード間送受信手段とを備え、
前記ＥＣＵ側送受信手段を介してＥＣＵから受信して１つのデータベース分配ノードのデータベースに記録される更新データを、前記ノード間送受信手段および前記伝送路を介して他のデータベース分配ノードにブロードキャストさせ、他のデータベース分配ノードが該更新データを受信可能とし、必要な更新データを他のデータベース分配ノードに記録させて共有させる構成としていることを特徴とする車載データベースシステム
を提供している。

前記ＥＣＵの群分けは、機能毎の群分けとしていることが好ましいが、近接位置に配置されるＥＣＵをまとめて群分けしてもよい。伝送路は全てのデータベース分配ノードが共有する媒体であればよく、典型的にはバス型またはスター型のネットワークを形成する通信線であるが、分岐部にリピータなどのアクティブな素子を備えるものであってもよい。共有媒体からなる伝送路を介して複数のデータベース分配ノードを接続する場合には、接続できるデータベース分配ノードの数に限界が生じるが、各データベース分配ノードに複数のＥＣＵを接続することにより、ＥＣＵ数の増加に容易に対応することができる。

本発明では、まず、ＥＣＵを群分けし、これら群毎にデータベースを備えたデータベース分配ノードを設けている。各群内のＥＣＵの更新データをデータベースに記録し、該データベースに記録した更新データを他のデータベース分配ノードに送信して、他のデータベース分配ノードにおいても必要な更新データをそのデータベースに記録させて、更新データを共有できる構成としている。
このように、ＥＣＵを群分けし、ＥＣＵが１つのデータベース分配ノードとの間でデータの送受信をするように構成された車載ＬＡＮは、全てのＥＣＵを共有媒体からなる伝送路に直接的に接続するように構成された車載ＬＡＮに比べて、各ＥＣＵが送受信するデータの量を少なくすることができる。また、各部において送受信されるデータ量を削減できるのでＥＣＵとデータベース分配ノードとの間を接続する通信線路の通信負荷率を下げることができ、それだけ更新データの送信時の衝突を回避できる。

加えて、ＥＣＵがデータを送受信する相手がデータベース分配ノードだけであるからＥＣＵの増減に伴って車載ＬＡＮの全体の通信タイミングを調節する等の煩雑な処理を一切不要とすることができ、きわめて容易に新しいＥＣＵを車載ＬＡＮに接続することができる。つまり、車載ＬＡＮのスケーラビリティを引き上げることができる。また、低い処理能力を有するＥＣＵであっても複雑な車載ＬＡＮに接続して必要なデータの送受信を行うことができる。

さらに、各群に夫々１つ設けたデータベース分配ノード間では、データベース分配ノードに記録される更新データのみを前記伝送路にブロードキャストさせているため、伝送路における通信負荷率を下げて、衝突の発生による送信遅れを防止できる。また、共有媒体からなる伝送路を用いたブロードキャストによって各データベース分配ノードが更新データを共有することにより、全てのデータベース分配ノードが同時に同じ更新データを受信できるので、データベース分配ノード間における時間的なずれを可及的に小さくすることができる。加えて、更新データを受信するデータベース分配ノードは必要な更新データのみを取り込むようにする場合には、データ処理量の増大を抑制できる。

各データベース分配ノードは、他のデータベース分配ノードから取得する更新データを、該データベース分配ノードと接続するＥＣＵに所要のタイミングで送信しているため、該データベース分配ノードを介して行われるＥＣＵへの送信も遅延せず、ＥＣＵによる制御遅れの発生を防止できる。

前記データベース分配ノード間の伝送路は、各データベース分配ノードを接続するバスであり、
前記ノード間送受信手段は、所定の周期の間にＥＣＵ側受信手段を介して受信しデータベースに登録された更新データをまとめて前記バスに送信し、前記バスから受信する更新データを用いてデータベースを更新できるようにするものであることが好ましい。

前記構成によれば、前記データベース分配ノード間の伝送路は、伝送路にアクティブなリピータのような素子を備えることなく各データベース分配ノードを接続するバスであることにより、製造コストを抑えながら、受信側の各データベース分配ノード内のデータベースにおいて同時に更新データを更新させることができる。なお、前記バスにはバス上の一点から伝送路に３以上の分岐を設けてなるいわゆるバス・スター型のネットワークを含んでいる。

加えて、所定の周期の間にＥＣＵ側受信手段を介して受信しデータベースに登録された更新データをまとめてバスに送信することにより、各データベース分配ノード間で効率よくデータを共有化できる。また、所定の周期毎にデータベースを共有化できるので、ノード間受信手段に間におけるデータベースの共有化を図ることができる。

並行する前記伝送路を複数備えると共に、
前記ノード間送受信手段に、前記伝送路の数に合わせて同じデータを並行して送受信する複数のポートと、各ポートを介して受信するデータの正確性を確認し、正しく受信できたデータを処理部に出力するデータ確認手段とを設けることが好ましい。

前記構成によれば、車載ＬＡＮに障害が発生してデータの送受信を正確に行うことができない状況が発生したとしても、何れか一つの伝送路を介してデータの送受信を正確に行うことができれば、データの送受信を行うことが可能であるから、信頼性の高いシステムが実現できる。すなわち、各データベース分配ノードに設けたデータベースの共有化を高い信頼性をもって確実に行うことにより、データベース分配ノードに接続されるＥＣＵはデータベースとの間で必要なデータの送受信さえできれば、車載ＬＡＮ全体の通信状況の影響を受けることなく適切な制御を行うことができる。つまり、車載ＬＡＮの構成が複雑になっても高い信頼性を保つことができる。

前記ノード間送受信手段は、前記伝送路を介してデータを通信エラーなく受信したときに、受信データの受信完了を示す受信情報を返信する受信通知手段と、前記伝送路にデータを送信した後に他の前記データベース分配ノードから前記受信完了を示す受信情報を受信しなかった場合にこの受信エラーのあったデータを再送するデータ再送手段を有することが好ましい。

前記構成によれば、受信通知手段がデータを正しく受信したときに、受信完了を示す受信情報を返信するので、データ再送手段が受信完了を示す受信情報を受信しなかったときに受信エラーのあったデータを再送して、より確実なデータの送受信を行うことができる。つまり、これによってデータベース分配ノードによるデータベースの共有化をさらに確実に行うことができ、車載ＬＡＮ全体の信頼性を向上させることができる。

同様に、前記ノード間受信手段は、前記伝送路を介して受信するデータに通信エラーがあるときにのみ、受信データの受信エラーを示す受信情報を返信する受信通知手段と、前記伝送路にデータを送信した後に他の前記データベース分配ノードから前記受信エラーを示す受信情報を受信した場合にこの受信エラーのあったデータを再送するデータ再送手段を有するものであることが好ましい。

前記データベース分配ノードは、各ＥＣＵに接続されるセンサからの更新データを前記データベース分配ノードに送信すると共に前記データベースに記録する一方、該データベース分配ノードのデータベースに記録された他のデータベース分配ノードからの更新データを、ＥＣＵによって設定されたタイミングあるいはＥＣＵ側からの送信要求に応じてＥＣＵへ送信するものであることが好ましい。

前記構成によれば、ＥＣＵに接続されるセンサからの更新データが早い周期でデータベースに登録されて、その都度データベースが共有化させられる場合にも、ＥＣＵによって設定されたタイミングあるいはＥＣＵ側からの送信要求に応じてＥＣＵへ送信することができる。例えば、ブレーキ制御用ＥＣＵでは、接続する車輪速センサで検出する車輪速の検出値（ｒｐｍ）を接続したＥＣＵに送信し、ＥＣＵを介してデータベース分配ノードは受信する更新データをその都度データベースに記録し、各データベース分配ノード間でデータベースの共有化が行われる。そして、他のデータベース分配ノードが車輪速度の検出値データが必要な場合には、その更新データを取得し、そのデータベースに記録している。この記録した更新データは、該データベース分配ノードに接続したＥＣＵへ予め設定したタイミングあるいはＥＣＵ側からの要求に応じて送信する。ＥＣＵにデータを送信するタイミングは、例えば、前記車輪速センサで車輪速を検出するタイミングよりも長く設定することにより、ＥＣＵとデータベース分配ノードとの間で無駄なデータの送受信を防止して、この部分の通信負荷率を低く抑えることができる。

なお、前記データベースの共有化を行うタイミングも前記センサからのデータの受信が要求されているタイミングに合わせて行うことにより、データベース分配ノード間を接続する伝送路における通信負荷率を低く抑えることも考えられる。

前述したように、本発明によれば、まず、多数のＥＣＵを複数に群分けし、これら群毎に記録手段を備えたデータベース分配ノードを設け、各群内のＥＣＵの更新データはデータベースに記録し、必要に応じて所要のＥＣＵへ記録した更新データを送信しており、ＥＣＵは伝送路に対して直接的にデータの送受信を行う必要がないので、ＥＣＵ数やメッセージ数などの車載ＬＡＮの設計変更を容易に行うことができる。また、データベース分配ノードと各ＥＣＵとの間で送受信されるデータの量を削減でき、この部分における通信負荷率を下げて衝突を回避することができる。なお、データベース分配ノードを介在させることにより、接続ノード数に限界がある共有媒体からなる伝送路を用いて、多数のＥＣＵの間でデータの送受信を行うことができる。つまり、車載ＬＡＮのスケーラビリティを引き上げることができる。

さらに、各群に夫々１つ設けたデータベース分配ノード間では、更新データを伝送路を通して送信し、各データベース分配ノード間で更新データを共有する構成としているため、通信負荷率を下げて、衝突の発生による送信遅れを防止できる。また、各データベース分配ノードとの間は共有媒体からなる伝送路を用いて接続され、この伝送路を介して更新データがブロードキャストさせることにより、全てのデータベース分配ノードが同時に同じ更新データを受信できるので、データベースの共有化を速やかに行うことができる。

図１は本発明の第一実施形態に係る車載データベースシステム１の構成を示す図である。
図１中において、２ａ，２ｂ…は車両の各部に配置されたＥＣＵ（以下、各ＥＣＵ２ａ，２ｂ…を区別する必要がないときはＥＣＵ２と称す）で、２ａ〜２ｃが第１群Ａ、２ｄ〜２ｆが第２群Ｂ、２ｇと２ｈが第３群Ｃとして、群分けしており、第４群以降については図示および詳細な説明を省略する。

前記各群Ａ，Ｂ…にはそれぞれ１つのデータベース分配ノード４ａ，４ｂ…（以下、各データベース分配ノード４ａ，４ｂ…を区別する必要がない場合にデータベース分配ノード４と称す）を設けている。前記データベース分配ノード４ａはＥＣＵ２ａ〜２ｃと夫々、ＣＡＮに準拠する車載ＬＡＮのバス（以下、ＣＡＮバスと称す）８によって接続している。同様にデータベース分配ノード４ｂはＥＣＵ２ｄ〜２ｆと夫々ＣＡＮバス８を介して接続し、データベース分配ノード４ｃはＥＣＵ２ｇ、２ｈと夫々ＣＡＮバス８を介して接続している。

前記データベース分配ノード４ａ、４ｂ、４ｃはイーサネット（登録商標）などに準拠する一対の伝送路５ａ，５ｂ（以下、まとめて伝送路５と称す）を介して接続されている。なお、伝送路５を用いて送受信されるデータの伝送エラー率は伝送路５の数の二乗に反比例するように下げられるので、伝送路５の数を３以上設けて信頼性をさらに向上することも可能である。

前記各ＥＣＵ２ａ，２ｂ…には、車両状態や各種物理量の測定値などの更新データＤａ，Ｄｂ…を検出してＥＣＵへ出力するセンサ６ａ，６ｂ…を接続している。（以下、区別する必要がない場合には、単にセンサ６、更新データＤと称す。）

前記各データベース分配ノード４は複数のＥＣＵ２ａ，２ｂ…に接続すると共に、前記伝送路５を介して他のデータベース分配ノード４に接続し、データベース分配ノード４間およびＥＣＵ２ａ，２ｂ…との間で各種更新データを高速に送受信するハブの役割を果たすと共に、前記更新データＤを記録するデータベース７を有するものである。

各データベース分配ノード４は、図１に示すように、処理部１３と、処理部１３と前記ＥＣＵ２との間で更新データを送受信するＥＣＵ側送受信手段を構成するＣＡＮ通信手段１１と、処理部１３と他のデータベース分配ノード４の処理部との間で前記伝送路５を介して更新データを送受信するノード間送受信手段を構成するイーサネット通信手段１２を備え、処理部１３は、データベース７を備える記録手段２１と、出力タイミング設定手段２２と、データ出力手段２３と、データベース更新手段２４を備えている。

前記伝送路５ａ，５ｂはそれぞれ車載ＬＡＮの単一セグメントを構成するもので、伝送路５ａ，５ｂ内にスイッチやリピーターのようなアクティブなノードおよびゲートウェイを介在させていないツイストペアケーブルなどの通信線からなり、分岐点において３方向以上に分岐するようにスター接続された、所謂バス・スター型のネットワークを構成する通信線である。本実施形態のように伝送路５をパッシブな共有媒体からなるバス型の通信線とすることにより、遅延時間を最小限に抑えることが可能であるが、光通信を利用したＭＯＳＴ，Ｄ２Ｂ、ＩＤｂ１３９４やＩＥＥＥ１３９４（登録商標）などに準拠して通信を行うもの、さらには、工業用ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙを用いて形成してもよい。

記録手段２１とＣＡＮ通信手段１１とは、データ出力手段２３と出力タイミング設定手段２２を介して接続している。また、記録手段２１とイーサネット通信手段１２とはデータベース更新手段２４を介して接続している。
なお、図１中では、データベース分配ノード４ａのみに、前記記録手段２１等を記載しているが、他のデータベース分配ノード４ｂ…にも備えられている。

前記イーサネット通信手段１２は前記一対の伝送路５ａ，５ｂに対応して、高速通信が可能なイーサネット（登録商標）に準拠する一対のポート１２ａ，１２ｂを備えるものである。また、イーサネット通信手段１２は各ポート１２ａ，１２ｂを介して受信するデータの正確性を確認するデータ確認手段３１と、伝送路５から受信するデータＤの受信状況を受信情報として返信する受信通知手段３２と、伝送路５にデータＤを送信した後に受信完了を示す受信情報を受信できなかった場合にデータＤを再送するデータ再送手段３３とを備えている。

また、前記イーサネット通信手段１２は、伝送路５に直接的に接続されて電気信号のやりとりを行うインターフェース（図示省略）と、このインターフェースを用いてイーサネットに準拠した通信を制御する通信コントローラ（図示省略）とを含み、ポート１２ａ、ポート１２ｂにより伝送路５ａ，５ｂと接続され、両伝送路５ａ，５ｂを用いて同じ更新データＤの送受信を並行して行うものである。ポート１２ａ、ポート１２ｂはそれぞれ送信部と受信部があり、例えば半二重の通信を可能とするものである。なお、伝送路５が光通信を行うものである場合に、車載ＬＡＮ通信手段として光送受信ユニットを設けるなど、適宜に変形される。

データベース分配ノード４に設けるＥＣＵ側接続手段となる前記ＣＡＮ通信手段１１は、前記ＣＡＮバス８を介してＥＣＵ２と接続して各種更新データの入出力を行っている。
ＣＡＮトランシーバやＣＡＮコントローラを有するものであるが、ＥＣＵ２とデータベース分配ノード４との接続部にＬＩＮなどの車載ＬＡＮを用いる場合には、ＣＡＮ通信手段１１としてＬＩＮに準拠する通信手段と通信コントローラが必要である。また、ＥＣＵ２とデータベース分配ノード４との接続部に車載ＬＡＮを用いない場合には、通信手段としてのインターフェイスを形成することができる。この場合、ＥＣＵ２はセンサ６側に設けられた更新データＤの出力手段を構成する制御部である。

また、データベース分配ノード４の記録手段１２のデータベース７では、該データベース分配ノード４に接続したＥＣＵを介してセンサ６から得られる更新データＤをデータ加工する事なく、そのまま記録している。

図２に示すように、データベース７には、少なくとも前記更新データＤの識別情報ＩＤ（ＩＤａ，ＩＤｂ…）と、これに対応する属性値データＶＤａ，ＶＤｂ…とが記録される。 かつ、前記ＬＡＮ９を介して受信する他のデータベース分配ノード４の記録手段２１に記録される更新データＤのうち、当該データベース分配ノード４において、必要な更新データも記録されるようにしている。
なお、図２では、識別情報ＩＤとして理解しやすいように「車輪速」などを示しているが、実際には決まったビット数の値からなる識別情報ＩＤである。同様に、属性値データＶＤａ…として単位付きの数値を属性値データＶＤａ…を例示しているが、データベース７に記録される属性値データＶＤａ…に単位の情報が必ず含ませなければならないことを意味しているのではない。

前記記録手段２１として、データ出力手段２３によって読み書き可能に構成されたＲＡＭを用い、バックアップ電源などを用いて電源供給が途絶えた状態でも記憶内容を保持できるものとしている。なお、フラッシュメモリのように不揮発性を備えた書き換え可能な記録手段を用いてもよい。また、記録手段２１内には、出力タイミング設定手段２２によって設定され、データ出力手段２３によって用いられる出力タイミング設定テーブルＴが記録されている。

なお、本実施形態では出力タイミング設定テーブルＴが出力タイミング設定手段２２によって動的に設定されるものであるから、この出力タイミング設定テーブルＴを記録する記録手段２１も書き換え可能である必要がある。しかしながら、この出力タイミング設定テーブルＴは固定的に設定してあってもよい。この場合、テーブルＴが記録されるメモリ１２をＲＯＭにしてもよい。

前記記録手段２１に記録された更新データＤをＥＣＵ２側へ出力するデータ出力手段２３は、記録手段１２のデータベース７内の更新データＤを読み書きし、更新データＤを必要とするＥＣＵ２に出力するものである。また、前記出力タイミング設定手段２２はこの更新データＤの出力タイミングを設定するものである。
データベース更新手段２４はデータ出力手段２３を介して更新データＤの入力があった時に、対応する更新データを記録手段１２のデータベース７に登録すると共に、更新データＤを含む更新データフレームを車載ＬＡＮ９を介して隣接するデータベース分配ノード側に送信する一方、隣接するデータベース分配ノードから受信した更新データフレームに含まれる他ノードの更新データＤをデータベース７に登録する機能を有する。

以下に、前記構成からなる本発明の車載データベースシステム１における動作について説明する。
まず、各ＥＣＵ２には接続したセンサ６からの検出値が入力される。ＥＣＵ２は入力した検出値を用いて更新データＤを作成しこれをデータベース分配ノード４に送信する。各データベース分配ノード４は更新データＤを自ノードのデータベース７に記録する。また、更新データＤは各データベース分配ノード４ａ〜４ｆにおいて所定の周期（例えばΔＴ＝１ｍｓ）毎にまとめられて、更新データフレームが生成される。

各データベース分配ノード４は生成されたーデータフレームをデータベース更新手段２４で設定したタイミングで一対の伝送路５ａ，５ｂに送信することにより、更新データの共有化を図る。データベース交信手段２４に設定される更新データＤの送信タイミングは、前記所定の周期ΔＴ毎に行われ、各データベース分配ノード４ａ，４ｂ…からの更新データＤの送信は、データベース分配ノード４ａ，４ｂ…に付与させた識別情報の順番に行われる。以下の説明では一例としてデータベース分配ノード４ａ，次いで、データベース分配ノード４ｂ…の順番で更新データＤの送信を行う例を示す。

図３はデータベース分配ノード４ａが更新データＤを送信している状態を示す図である。図３に示す状態ではデータベース分配ノード４ａが伝送路５ａ，５ｂのバスマスタとなって、伝送路５ａ，５ｂのそれぞれに同じ内容の更新データフレームＤａ，Ｄｂが送信され、両更新データフレームＤａ，Ｄｂは全てのデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆにブロードキャストされる。つまり、データベース分配ノード４ａにおけるイーサネット通信手段１２の各ポート１２ａ，１２ｂはいずれも送信ポートとして機能し、他のデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆにおけるイーサネット通信手段１２の各ポート１２ａ，１２ｂは受信ポートとして機能する。

前記更新データフレームＤａ，Ｄｂを受信した各データベース分配ノード４ｂ〜４ｆでは、イーサネット通信手段１２に設けたデータ確認手段３１が各伝送路５ａ，５ｂを介して受信した更新データフレームＤａ，ＤｂのＣＲＣチェックなどの誤り検出や誤り補正を実行するなどして、データの受信状況を確認し、正しく受信できた更新データフレームＤａ，Ｄｂの何れか一方を、処理部１３に出力する。処理部１３では正しく受信できた更新データフレームＤａまたはＤｂに含まれる更新データＤを用いてデータベース７の更新を更新する。

また、イーサネット通信手段１２に設けた受信通知手段３３が、前記定められた順番でデータベース分配ノード４ａに通信情報（受信完了を示す通信情報ＡＣＫまたは受信エラーを示す通信情報ＮＡＣＫ）を返信する。

図４は各データベース分配ノード４ｂ〜４ｆが通信情報を返信している状態を示す図である。図４に示す状態ではデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆが順番に伝送路５ａ，５ｂのバスマスタとなって、通信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫを返信する例を示している。なお、前記受信エラーの通信情報ＮＡＣＫを送信するのは、データ確認手段３１によって全ての伝送路５ａ，５ｂを介して受信した更新データフレームＤａ，Ｄｂにおいて異常受信を検出したとき、および、受信するはずのデータを受信できなかったときの何れかである。図４に示す例では、データベース分配ノード４ｂだけが受信エラーを示す通信情報ＮＡＣＫを返信しており、他のデータベース分配ノード４ｃ〜４ｆは受信完了の通信情報ＡＣＫを返信している。このとき、データベース分配ノード４ａにおけるイーサネット通信手段１２の各ポート１２ａは受信ポートとして機能する。

前記データベース分配ノード４ａが受信エラーを示す通信情報ＮＡＣＫを受信した場合は、前記データ再送手段３３が通信エラーの発生していたデータベース分配ノード４ｂに対して再び更新データフレームＤａ，Ｄｂの再送を行う。

なお、図４の例では各データベース分配ノード４ｂ〜４ｆが１つの伝送路５ａを介して通信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫを返信する例を示しているが、通信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫの返信を伝送路５ａ，５ｂの両方を用いて別々に行って、送受信にかかる時間の短縮を図ってもよい。

本発明の車載データベースシステム１では、１つのデータベース分配ノード４ａから送信される更新データフレームＤａ，Ｄｂが他の全てのデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆにブロードキャストされるので、複数のデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆに同時に更新データＤを送信することができ、それだけ速やかにデータベース７の共有化を行うことができる。

図５は前記所定の周期ΔＴ毎に各データベース分配ノード４ａ，４ｂ…間で繰り返して行われる更新データＤの送受信の送信タイミングを示す図である。図５において、時点ｔ０〜ｔ１の間に、データベース分配ノード４ａが他のデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆに更新データＤを送信し、時点ｔ１〜ｔ２の間に他のデータベース分配ノード４ｂ〜４ｆからデータベース分配ノード４ａに受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫが返信される。また、以下、時点ｔ２〜ｔ３の間に各データベース分配ノード４ｂ〜４ｆが順番に更新データＤを送信し、これに対する受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫが返信される。

また、全てのデータベース分配ノード４ａ〜４ｆが更新データＤの送信を終了した時点ｔ３から時点ｔ４の間に受信エラーが発生した更新データＤの再送が行われ、続いて再送された更新データＤに対する受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫが返信される。このように、受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫによって受信状況を確認して、受信エラーが生じた更新データＤを同一周期内に再送することにより、信頼性を高めることができる。

なお、前記再送された更新データＤが一度の再送で成功しない場合には、同一周期内で複数回同じように再送してもよい。また、再送回数に最大値を定めて制限を設けてもよい。上述したように、前記受信情報の返信や更新データＤの再送を行うことにより、信頼性を高くすることが可能であるが、伝送路を用いた更新データＤの送受信を行う場合の物理層のエラーレートが十分に低い場合には、受信情報の返信や更新データＤの再送を省略して、更新データＤの送受信をより速やかに行うようにしてもよい。

また、前記所定の周期ΔＴ内に更新された更新データＤの量が多く、１つの更新データフレーム内に収まらない場合には、１回の送信タイミングにおいて複数の更新データフレームを送信することができる。あるいは、更新データＤを再送する場合と同様に、同一周期内で複数のフレームに分けて送信することができる。

次に、前記更新データをＥＣＵ２に送信するタイミングについて説明する。
ＥＣＵ２は、出力タイミングテーブルＴに設定されたタイミングに基づいて、データ出力手段２３を介して更新データＤをデータベース７から受け取る。
データ出力手段２３は前記メモリ１２内の出力タイミング設定テーブルＴに従って、ＥＣＵ２…が必要とするタイミングにおいて更新データＤ…を出力することができる。また、各ＥＣＵ２…からの即時出力要求Ｒａを入力したときは、即時出力の要求に応じてデータベース７内の指定された識別情報ＩＤの更新データＤをＣＡＮバス８側に出力する。なお、即時出力要求Ｒａには即時出力を要求する更新データＤを識別するための識別情報ＩＤが含まれている。

また、本実施形態では出力タイミング設定手段２２において、各ＥＣＵ２からの出力要求Ｒｂを入力し、この出力要求Ｒｂに従って各データベース分配ノード４における出力タイミング設定テーブルＴをそれぞれ動的に更新することができるように構成されている。なお、この出力要求Ｒｂにも出力タイミングを設定する更新データＤを識別するための識別情報と、その出力タイミングの設定値とが含まれ、出力タイミングを定めるためのパラメータも含まれることが好ましい。

図６は図１に示す車載データベースシステム１における前記出力タイミング設定テーブルＴ（とりわけ、データベース分配ノード４ｃ内のメモリ１２に記録された出力タイミング設定テーブルＴｃ）の例を示しており、この出力タイミング設定テーブルＴは、更新データＤの識別情報ＩＤ（個々の識別情報ＩＤを符号ＩＤａ，ＩＤｂ…を用いて表す）と、これらに対応する更新データＤの出力タイミングＴｉ（それぞれ、個々のタイミング設定値を符号Ｔｉａ，Ｔｉｂ…を用いて表す）と、各更新データＤの送信タイミングのパラメータＰａｒ（各パラメータをそれぞれ符号Ｐａｒａ，Ｐａｒｂ…を用いて表す)とを記録したものである。

図６に示す例では、識別情報ＩＤａが「車輪速」である属性値データＩＤａについて、出力タイミングＴｉａが「変化時出力」に設定されて、パラメータＰａｒａは「間引きなし」に設定されている。従って、前記処理手段１３が前記データ出力手段２３により前記出力タイミング設定テーブルＴｃに従ったタイミングで更新データＤ…を出力することにより、更新データＤをＥＣＵ２ｉが必要とするタイミングでＣＡＮバス８に出力することができる。すなわち、データベース７内の更新データＤにアップデートがあった時点で、ＥＣＵ２ｇ，２ｈ…（図１，２参照）側のＣＡＮバス８に出力することができる。

本例のように、出力タイミング設定テーブルＴにおいて、間引きなしで変化時出力の設定を行う設定を行う場合には、ＥＣＵ２ｉはＥＣＵ２ａからの更新データＤを、データベース８の更新にかかる僅かな遅延を除いて、リアルタイムに受け取ることができる。しかも、車輪速の測定値に変化がないときには、その更新データＤをＣＡＮバス８に出力しないことによって、意味のない更新データＤの出力を抑えることができる。

なお、前記出力タイミングＴｉとして「リアルタイム出力」を設定し、更新データＤの値に変化がなくてもＥＣＵ２から入力された更新データがある毎に、更新データＤをＣＡＮバス８に出力するようにしてもよい。これによって、更新データＤの供給側と受取側のＥＣＵ２はデータベース７を間に介していることを意識することなく、直結的な感覚で更新データＤの受け渡しを行うことができる。

逆に、前記タイミングＴｉとして「所定間隔出力」を設定し、各供給側ＥＣＵ２からアップデートされる更新データＤを幾らか間引いて、受取側ＥＣＵ２に出力するようにしてもよい。この場合、前記パラメータＰａｒとして受取側ＥＣＵ２が必要とする更新データＤの受取時間間隔を設定することにより、受取側ＥＣＵ２にとって必要な間隔（例えばパラメータＰａｒｃに示すように１秒ごとなど）で更新データＤを受けとることができる。これによって、ＣＡＮバス８を用いた無駄な通信を激減させることができる。

また、図６の例に示すように、出力タイミングＴｉｂとして「閾超過時出力」が設定されていてもよい。本例の場合、識別情報ＩＤｂが「操舵角」である更新データＤについて、閾超過時出力が設定されており、閾値はパラメータＰａｒｂにおいて「±５deg 毎」に設定されている。すなわち、前記データ出力手段２３が前記出力タイミング設定テーブルＴｃを参照することにより、更新データＤを例えば操舵角が５°間隔でＣＡＮバス８に出力することができる。これがＥＣＵ２ｉにより必要とされているタイミングである。

なお、図６に示す出力タイミング設定テーブルＴｃには出力タイミングＴｉとして、「変化時出力」「閾値超過時出力」「所定間隔出力」を開示し、上記説明において「リアルタイム出力」の設定が可能であることを説明しているが、これらの文言は本発明を分かりやすく示すものであり、本発明はこれらの設定値に限定されるものではなく、実際には出力タイミングの設定値は数値や記号であることが好ましい。同様にパラメータＰａｒも上述した記述が重要な要素ではないことはいうまでもない。
また、自ノードに接続されたＥＣＵ２に送信する更新データは、他ノードに接続されたＥＣＵ２の更新データだけでなく、自ノードに接続されたＥＣＵ２の更新データでもよい。

図１〜図６を用いて説明した、実施形態では、前記伝送路５ａ，５ｂが、イーサネット（登録商標）に準拠したツイストペアケーブルなどの共有媒体からなるバスである例を示しているが、本発明はこの点に限定されるものではない。すなわち、伝送路５ａ，５ｂはＦｌｅｘ−Ｒａｙなどの比較的高速な通信を行うことができるものを用いても形成されてもよい。

Ｆｌｅｘ−Ｒａｙを用いる場合、前記一対の伝送路５ａ，５ｂを用いた送受信の二重化において、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙの二重化機能を使用することができる。また、前記所定の周期ΔＴをＦｌｅｘ−Ｒａｙのコミュニケーションサイクルにすることが好ましい。さらに、各Ｆｌｅｘ−Ｒａｙのダイナミックセグメント（フレーム長可変領域）のみを利用して各データベース分配ノード４ａ，４ｂ…が更新データＤを順次送信するように構成することが好ましい。

この場合、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙの通信速度が一般的な１０Ｍｂｐｓであるとして、前記更新データフレームＤａ，Ｄｂの最大データ長が２５４バイトであり、更新データフレームが送信される最大時間ｔｆは以下の式（１）に示すように約２１０μｓ程度である。
ｔｆ＝（２５４＋８）×２［μｓ］＝２１０［μｓ］ … 式（１）

また、前記受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫのデータ長を最小の２バイトとしてフレーム長は、８バイトであり、受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫの送信に要する時間ｔａｃｋは約８μｓである。

ここで、一例として、ノード数を４とし、最大再送回数を１とすると、各データベース分配ノード４ａ〜４ｆが初回の更新データを送信する最大時間ｔｍａｘは式（２）に示すように約１ｍｓである。
ｔｍａｘ＝４×（２１０［μｓ］＋８［μｓ］×（４−１））＝約１［ｍｓ］
… 式（２）

また、再送時の更新データを送信する最大時間は全て再送となったとしても約１ｍｓであるから、前記所定の周期ΔＴを２ｍｓとすることができる。つまり、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙを幹線として用いた車載データベースシステム１を構成したとしても、２ｍｓ毎にデータベース７を共有化することができる。

図７は本発明の第２実施形態にかかるものであり、図１に示す構成の車載データベースシステム１の伝送路５ａ，５ｂをＦｌｅｘ−Ｒａｙに準拠するものとし、かつ、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙのスタティックセグメントを利用した場合において、前記所定の周期ΔＴ毎に各データベース分配ノード４ａ，４ｂ…間で繰り返して行われる更新データＤの送受信の送信タイミングの別の例を示す図である。

本実施形態では、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙのスタティックセグメント（フレーム長固定領域）を利用して、各データベース分配ノード４ａ…が順次更新データフレームＤａ，Ｄｂをそれぞれ送信し、これを受信する各データベース分配ノード４ｂ…は受信情報ＡＣＫ／ＮＡＣＫの返信を行わない用に設定する。この場合、時点ｔ０〜ｔ１の間にデータベース分配ノード４ａが他のデータベース分配ノード４ｂ…に更新データＤを送信し、以下、時点ｔ２〜ｔ４の間に各データベース分配ノード４ｂ…が順番に更新データＤを送信する。

各データベース分配ノード４ａ…が送信する一周期内に送信できる更新データＤの大きさを２５４バイトとすると各データベース分配ノード４ａ…が送信する更新データフレームＤａ，Ｄｂを送信するために取り分けられる時間はそれぞれ２１０μｓ程度となり、図７に示すように４個のデータベース分配ノード４ａ〜４ｄをＦｌｅｘ−Ｒａｙによって接続する場合は、データ送信時間は約８４０μｓであるから、前記所定の周期ΔＴを１ｍｓとすることができる。

本実施形態のようにＦｌｅｘ−Ｒａｙのスタティックセグメントを用いて各データベース分配ノード４ａ…の更新データフレームの送受信を行うことにより、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙが持っているバス保護機能（バスガーディアンと呼ばれている）を利用して、車載データベースシステム１の信頼性をさらに向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係る車載データベースシステムの構成を示す図である。 データベースの具体的な例を示す図である。 データベース分配ノードのデータベースの更新を行なう場合の説明図である。 データベース分配ノードのデータベースの更新を行なう場合の説明図である。 前記データベースの更新を行う周期を説明する図である。 出力タイミング設定テーブルの具体的な例を示す図である。 第二実施形態に係る車載データベースシステムの通信周期の例を示す図である。 従来の車載ＬＡＮによって接続されたＥＣＵ間の通信システムの構成を示す図である。 ＦｌｅｘＲａｙを用いたＥＣＵ間の通信システムの構成を示す図である。 高速通信が可能な幹線を用いて複数のＥＣＵを論理的に接続する通信システムの構成を示す図である。

符号の説明

１ 車載データベースシステム
２ ＥＣＵ
４ データベース分配ノード
５ａ、５ｂ 伝送路
７ データベース
１１ ＥＣＵ側送受信手段
１２ ノード間送受信手段
２２ 出力タイミング設定手段
２３ データ出力手段
２４ データベース更新手段
３１ データ確認手段
３２ 受信通知手段
３３ データ再送手段
Ｄ 更新データ

Claims (5)

1. 複数の群に分けられると共に各群毎に１以上設けられるＥＣＵと、
   前記各群内のＥＣＵに接続されて各群毎に１個設けられるデータベース分配ノードと、
   複数の前記データベース分配ノードを接続する共有媒体からなる伝送路とを有する車載ＬＡＮを備え、
   前記各データベース分配ノードは、それぞれ、データベースを有する処理部と、該処理部と前記接続したＥＣＵとの間でデータを送受信するＥＣＵ側送受信手段と、前記伝送路を介して他のデータベース分配ノードとの間でデータの送受信を行うノード間送受信手段とを備え、
   前記ＥＣＵ側送受信手段を介してＥＣＵから受信して１つのデータベース分配ノードのデータベースに記録される更新データを、前記ノード間送受信手段および前記伝送路を介して他のデータベース分配ノードにブロードキャストさせ、他のデータベース分配ノードが該更新データを受信可能とし、必要な更新データを他のデータベース分配ノードに記録させて共有させる構成としていることを特徴とする車載データベースシステム。
2. 前記データベース分配ノード間の伝送路は、各データベース分配ノードを接続するバスであり、
   前記ノード間送受信手段は、所定の周期の間にＥＣＵ側受信手段を介して受信しデータベースに登録された更新データをまとめて前記バスに送信し、前記バスから受信する更新データを用いてデータベースを更新できるようにするものである請求項１に記載の車載データベースシステム。
3. 並行する前記伝送路を複数備えると共に、
   前記ノード間送受信手段に、前記伝送路の数に合わせて同じデータを並行して送受信する複数のポートと、各ポートを介して受信するデータの正確性を確認し、正しく受信できたデータを処理部に出力するデータ確認手段とを設けた請求項１または請求項２に記載の車載データベースシステム。
4. 前記ノード間送受信手段は、前記伝送路を介してデータを通信エラーなく受信したときに、受信データの受信完了を示す受信情報を返信する受信通知手段と、前記伝送路にデータを送信した後に他の前記データベース分配ノードから前記受信完了を示す受信情報を受信しなかった場合にこの受信エラーのあったデータを再送するデータ再送手段を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載データベースシステム。
5. 前記データベース分配ノードは、各ＥＣＵに接続されるセンサからの更新データを前記データベース分配ノードに送信すると共に前記データベースに記録する一方、該データベース分配ノードのデータベースに記録された他のデータベース分配ノードからの更新データを、ＥＣＵによって設定されたタイミングあるいはＥＣＵ側からの送信要求に応じてＥＣＵへ送信するものである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載データベースシステム。

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