JP2007336179A - 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に送受信し、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】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ＥＣＵとの間で更新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サーバとの間で更新データの送受信を行うサーバ側送受信手段とを備え、前記サーバは、各データベース分配ノードとの間で更新データを送受信するノード側送受信手段と、該ノード側送受信手段を介して各データベース分配ノードから受信する更新データがまとめて記録される統合データベースを有し該統合データベース内のデータを前記ノード側送受信手段を介して各データベース分配ノードに送信するデータベース統合処理部とを備える。
【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に送受信し、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、
前記データベース分配ノードにそれぞれ接続される伝送路と、
前記伝送路を介して各データベース分配ノードに接続されるサーバとを有する車載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ＥＣＵとの間で更新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サーバとの間で更新データの送受信を行うサーバ側送受信手段とを備え、
前記サーバは、各データベース分配ノードとの間で更新データを送受信するノード側送受信手段と、該ノード側送受信手段を介して各データベース分配ノードから受信する更新データがまとめて記録される統合データベースを有し該統合データベース内のデータを前記ノード側送受信手段を介して各データベース分配ノードに送信するデータベース統合処理部とを備え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。伝送路はデータベース分配ノードとサーバとの間で高速にデータを送受信できる媒体であればよく、１対１の高速シリアル通信を行うことができる低電圧差動伝送方式（ＬＶＤＳ：Low Voltage Differential Signaling)の通信線であることが好ましいが、そのほかの通信方式によるデータの送受信を行う通信線や、ＣＡＮ、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙなどの車載ＬＡＮの通信線であってもよい。いずれにしても、各データベース分配ノードはサーバに対して１対１の関係で接続されるので、伝送路を用いて行われる更新データの送受信は極めて安定した状態で行うことができ、その転送速度を容易に引き上げることができる。

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、サーバを介して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は、それぞれのデータベースに記録される更新データをサーバを介して他のデータベース分配ノードに送信するので、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ができる。また、サーバ内の統合データベースにおいて更新された更新データはサーバによって各データベース分配ノードに送信され、全てのデータベース分配ノードがほぼ同時に受信できるので、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。

前記各データベース分配ノードに対し、複数の伝送路を介して複数のサーバを並列に接続してあることが好ましい。このような構成によれば、１つの伝送路に通信エラーが発生しても他の伝送路によって更新データの送受信を行うことができるので、車載データベースシステムの信頼性が向上する。なお、複数の伝送路を用いに同じ更新データを同時に送受信する場合には、正常に受信が行えたことを複数の伝送路を用いて受信した更新データの比較によって行うことができる。あるいは、複数の伝送路を利用して異なる更新データを並列に送受信する場合には、更新データの送受信にかかる時間を短縮することができる。つまり、更新データの転送速度を引き上げることができる。

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。

前記サーバは前記各データベース分配ノードに対してデータ送信要求を定期的に送信し、各データベース分配ノードはサーバからのデータ送信要求に合わせて同時に前記更新データを送受信して前記データベースを一斉に更新するものであることが好ましい。このように構成すれば、サーバからのデータ送信要求に合わせて各データベース分配ノードがデータベースを一斉に更新することができるので、それだけ各データベース間の時間的なずれを小さくすることができる。

前記サーバは、前記各データベース分配ノードに対する正常な送受信を監視する再送タイマーを備え、前記データベース統合処理部は、該再送タイマーがタイムアップするまでに前記各データベース分配ノードとの間で正常な送受信が完了しないときに再び前記送受信をやり直すものであることが好ましい。

前記構成によれば、通信エラーが発生するなどして、再送タイマーがタイムアップするまでの所定時間内にサーバとデータベース分配ノードとの間で正常な送受信が完了しないときには、送受信をやり直すことができるので、それだけ、信頼性が向上する。なお、通信エラーを確認するためには、サーバから更新データを受信したデータベース分配ノードがサーバに対して受信完了を示す受信情報（ＡＣＫ）を返信する受信通知手段を設けることが好ましい。また、サーバは、再送タイマーがタイムアップするまでに前記各データベース分配ノードから受信エラーを示す受信情報（ＮＡＣＫ）が返信されたときは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が検出する車輪速の検出値（ｒｐｍ）をデータベース分配ノードに送信し、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する。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。

さらに、各群に夫々１つ設けたデータベース分配ノードとサーバとの間は１対１の関係で接続されており、更新データを伝送路を通して送信し、サーバ内の統合データベースにまとめると共に、各データベース分配ノードからの更新データをまとめて他のデータベース分配ノードに送信して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ので、効率の良い通信を行うことができ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にサーバが介在し、該サーバが更新データをアクティブに中継するので、極めて安定した更新データの送受信を行うことができ、その通信速度を引き上げることができる。さらに、サーバは多数のデータベース分配ノードは同時に更新データを送信することがでるので、全てのデータベース分配ノードにおいて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〜図７は本発明の実施形態に係り、図１は車載データベースシステム１の構成を示す図である。図２はデータベースの一例を示す図、図３，４はデータベースの共有化を行う手順を説明する図、図５，６はデータベースの共有化の時間的な流れを説明する図、図７はデータベース分配ノードからＥＣＵに出力するタイミングの設定テーブルの例を示す図である。

図１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単にＥＣＵ２という）で、２ａ〜２ｃが第１群Ａ、２ｄ〜２ｆが第２群Ｂとして、群分けしており、第３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…にはぞれぞれ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は単にデータベース分配ノード４という）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バスという）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を介して接続している。

前記データベース分配ノード４ａ，４ｂ…は伝送路５ａ，５ｂ（以下、まとめて伝送路５という）を介して、それぞれサーバＳａ，Ｓｂ（以下、区別が不要のときはサーバＳという）に直接的に接続されている。なお、本実施形態において、データベース分配ノード４ａ，４ｂがそれぞれ複数の伝送路５ａ，５ｂを用いて、それぞれサーバＳａ，Ｓｂに接続されているので、これらの伝送路５ａ，５ｂ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（本実施形態では２）の二乗に反比例するように下げることができる。したがって、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という。）

前記各データベース分配ノード４はそれぞれサーバＳに接続されることにより、前記伝送路５およびサーバＳ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、この処理部１３と前記ＥＣＵ２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、前記処理部１３とサーバＳとの間で前記伝送路５を介してＬＶＤＳに準拠する通信方式によっ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ＬＶＤＳ通信手段１２を備え、前記処理部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ＬＶＤＳ用の例えばツイストペアケーブルなどの通信線からなり、サーバＳと各データベース分配ノード４を１対１の関係で接続することにより更新データを高速に送受信できるように構成している。しかしながら、本発明は伝送線５の構成をＬＶＤＳ用の通信線に限定するものではなく、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（登録商標）、イーサネット（登録商標）などを用いたものであってもよい。

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ＬＶＤＳ通信手段１２は前記伝送路５ａ，５ｂに対応して、高速通信が可能なＬＶＤＳの規格に準拠する一対のポート１２ａ，１２ｂを備えるものである。また、ＬＶＤＳ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うことができるように、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に設けたデータベース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を加工する事なく、そのまま記録している。

前記サーバＳは、前記伝送路５によって複数のデータベース分配ノード４にそれぞれ直接的に接続されて、各データベース分配ノード４との間で前記更新データＤ（以下、区別が必要なときは、アップロード用の更新データＤｕｐという）を受信し、各データベース分配ノード４から受信した更新データＤを統合して形成する統合データベース７’を有し、この統合データベース７’内の更新データＤ（以下、区別が必要なときは、ダウンロード用の更新データＤｄｗという）を各データベース分配ノード４に送信することにより、各データベース分配ノード４内のデータベース７を更新するものである。

サーバＳは、前記伝送路５を介して各データベース分配ノード４ａ，４ｂ…とそれぞれ１対１の関係で接続され、ＬＶＤＳに準拠する通信方式によって更新データＤを送受信するノード側送受信手段を構成するＬＶＤＳ通信手段４０ａ，４０ｂ…（以下、区別が不要の場合は単にＬＶＤＳ通信手段４０という）と、このＬＶＤＳ通信手段４０を介して各データベース分配ノード４から受信する更新データＤｕｐを前記統合データベース７’としてまとめると共に、この統合データベース７’に基づいて各データベース分配ノード４内のデータベース７を更新させる更新データＤｄｗを送信する一連の処理を行うデータベース統合処理部４１とを備えている。

また、本実施形態において、前記データベース統合処理部４１は、その内部の記録手段（図外）に前記データベース７’を記憶しており、かつ、この統合データベース７’の管理を行う統合データベース管理プログラムを実行することにより形成される統合データベース管理手段４２と、各データベース分配ノード４に対する正常な送受信を監視する監視プログラムを実行することにより形成される再送タイマー４３とを備える。また、図１にはサーバＳａのみに前記部材４０〜４３を図示しており、同様の構成であるサーバＳｂの詳細な構成の図示を省略している。

図２に示すように、データベース７，７’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Ｖ（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Ｖ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が記録される部分の記録手段２１をＲＯＭにしてもよい。

前記データ出力手段２３は、データベース７内の更新データＤを読み出し、各ＥＣＵ２が必要とする更新データＤａ，Ｄｂ…を前記出力タイミング設定手段２２に設定されたタイミングで各ＥＣＵ２に出力するものである。

前記データベース更新手段２４はＥＣＵ２から更新データＤａ，Ｄｂ…を受信するときに、これらの更新データＤａ，Ｄｂ…を記録手段２１のデータベース７に登録すると共に、サーバＳからのデータ送信要求に応じて、更新データＤａ，Ｄｂ…をまとめ、他のデータベース分配ノード４のデータベース７，７’をアップロードするための更新データＤｕｐを生成し、この更新データＤｕｐをサーバＳに送信し、逆にサーバＳから更新データＤｄｗを受信するときには、データベース７内の各更新データをダウンロードした更新データＤｄｗに基づいて最新状態に更新するものである。

なお、本実施形態において、前記データベース７、７’の更新のために前記データベース更新手段２４によって送信される更新データＤｕｐは、このデータベース分配ノード４ａ、４ｂ…と同じ群内に配置されたＥＣＵ２ａ〜２ｃ、２ｄ〜２ｆ…からの更新データＤａ〜Ｄｃ、Ｄｄ〜Ｄｆ…の全てを含むデータであり、データベース更新手段２４がサーバＳから受信する更新データＤｄｗは更新された統合データベース７’内の全てのデータである。しかしながら、各データベース分配ノード４される更新データＤｄｗはデータベース７’内の更新データから当該データベース分配ノード４から受信した前記更新データＤｕｐを除いたものであってもよい。さらに、データベース更新手段２４によって送受信される更新データＤｕｐ，Ｄｄｗは前回の更新時点から今回の更新時点までの間に変化のあった更新データＤだけを含むものとして、より高速に更新データＤを共有化することも可能である。

前記サーバＳに設けた統合データベース管理手段４２は、各前記データベース分配ノード４に対してデータ送信要求Ｒｑを定期的に送信すると共に、各データベース分配ノード４から受信する更新データＤｕｐをまとめて統合データベース７’に記録し、統合データベース７’内の更新データＤをまとめた更新データＤｄｗを各データベース分配ノード４に送信する統合データベース７’の管理を行うものである。

以下、図１，２に加えて図３〜５を用いて、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はセンサ６から検出値を入力し、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。

図３に示すように、時点ｔ０(図５参照）において、サーバＳの統合データベース管理手段４２は例えば所定の周期（例えばΔＴ＝１ｍｓ）毎に各データベース分配ノード４にデータ送信要求Ｒｑを同時に送信し、各データベース分配ノード４は、データ送信要求Ｒｑを受信すると、自ノード内のデータベース７においてＥＣＵ２から受信して更新される更新データＤをまとめた更新データＤｕｐ（図３には各データベース分配ノード４ａ〜４ｄから送信される更新データＤｕｐを区別するために符号Ｄｕｐａ〜Ｄｕｐｄを用いている）を生成し、時点ｔ１において前記更新データＤｕｐのデータフレームが各データベース分配ノード４からサーバＳに送信する。

このとき、各データベース分配ノード４とサーバＳの間は１対１の通信を行う伝送路５によって接続されているので、複数のデータベース分配ノード４が一斉に前記更新データＤｕｐを送信し、サーバＳは複数の更新データＤｕｐ…を並行して同時に受信する。次いで、サーバＳの統合データベース管理手段４２は、各データベース分配ノード４から受信した更新データＤｕｐ…をまとめて１つのデータとして、前記統合データベース７’を最新の状態に更新する。

そして、図４に示すように、サーバＳは時点ｔ２(図２参照）において更新された統合データベース７’にしたがって各データベース分配ノード４に対して更新データＤｄｗを送信する。このとき、サーバＳから各データベース分配ノード４に送信する更新データＤｄｗは統合データベース７’に含まれる全ての更新データＤである。これによって、統合データベース管理手段４２における処理を簡単にすることができる。しかしながら、前記更新データＤｄｗは、更新後の統合データベース７’の内容から当該データベース分配ノード４から受信した更新データＤｕｐに対応する部分を除いたものであってもよい。これによって、無駄な更新データＤの送受信を少なくすることができる。

前記更新データＤｄｗを受信した各データベース分配ノード４は、時点ｔ３において更新データＤｄｗが正確に受信できたかどうかを示す受信情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を送信する。ここで全てのデータベース分配ノード４から受信した受信情報が、更新データＤｄｗを正常に受信できたことを示す受信情報（ＡＣＫ）である場合には、データベース７’を共有化するための一連の送受信は完了する。

つまり、前記周期ΔＴはサーバＳが前記データ送信要求Ｒｑを送信する時点ｔ０から受信情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）の受信が完了する時点ｔ４までを最小とする長さである。本実施形態に示すように、各データベース分配ノード４がサーバＳからデータ送信要求Ｒｑをトリガーとして更新データＤｕｐ，Ｄｄｗの送受信を行うように構成された場合には、サーバＳの内部処理に合わせて前記周期ΔＴを必要最小限の時間とすることができる。また、各更新データＤｕｐ，Ｄｄｗとして、前回の更新時点から更新されたものだけを送信することにより、前記データベース７，７’の共有化に必要な時間および周期ΔＴを可及的に短くすることができる。

一方、前記受信情報が受信エラーを示す受信情報（ＮＡＣＫ）である場合には、更新データＤｄｗの再送を行う。図６は前記更新データＤｕｐ，Ｄｄｗの送受信において異常が発生した場合の時間的な流れを説明する図である。

図６に示すように、サーバＳが各データベース分配ノード４にデータ送信要求Ｒｑを送信する時点ｔ０においてサーバＳ内では再送タイマー４３が起動され、時間幅Ｔ１を計測する。この再送タイマー４３は各データベース分配ノード４から正常に更新データＤｕｐを受信できたときに停止させられるが、データベース分配ノード４から正常に更新データＤｕｐを受信できなかった場合は、再送タイマー４３がタイムアップした時点ｔ０’において当該データベース分配ノード４にのみ再びデータ送信要求Ｒｑを再び送信して再送タイマー４３を起動する。

同様に、サーバＳが各データベース分配ノード４に更新データＤｄｗを送信する時点ｔ２においてサーバＳ内では再送タイマー４３が起動され、時間幅Ｔ２を計測する。この再送タイマー４３は各データベース分配ノード４から正常に受信完了したことを示す受信情報（ＡＣＫ）を受信した時点ｔ４で停止させられるが、データベース分配ノード４から受信エラーを示す受信情報（ＮＡＣＫ）を受信するか、あるいは、データベース分配ノード４から受信情報（ＡＣＫ）を受信できないまま再送タイマー４３がタイムアップした時点ｔ２’において、通信エラーのあるノードに対してのみ再び更新データＤｄｗを再び送信して再送タイマー４３を起動する。なお、前記再送タイマー４３に設定する時間幅Ｔ１，Ｔ２はサーバＳから各データベース分配ノード４に送信されるデータの長さに合わせて調整可能であることも可能である。

また、前記データ送信要求Ｒｑまたは更新データＤｄｗの再送および再送タイマー４３の起動回数には所定の回数の制限を加えてもよい。つまり、最大再送回数だけ再送を試みた後にも通信エラーが生じるなどして通信できない場合は、その回の更新データＤの共有化を部分的に行わないことも可能である。

上述のように構成された車載データベースシステム１によれば、データベース分配ノード４とサーバＳが直接的に接続されており、更新データＤの送受信を安定して行うことができるので信頼性が高い。また、サーバＳ内の再送タイマー４３がタイムアップするまでに正確な通信が行えない場合には再送を行うように構成されているので、さらに高い信頼性を保つことができる。

なお、本発明の車載データベースシステム１では各データベース分配ノード４とサーバＳが１対１の関係で直接的に接続されているので、伝送路５がバスなどの共有メディア型である場合に比べて通信が安定するので、前記通信エラーが発生しにくいので、物理層の通信エラーレートが十分に低い場合には、前記通信情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を用いた通信状況の確認を省略して、より短い周期ΔＴで各データベース７，７’の共有化を図ることも可能である。

上記構成の車載データベースシステム１において、前記データベース分配ノード４のノード数をＮ、伝送線Ｒの通信速度をＲ、各データベース分配ノード４が送信する更新データＤｕｐのデータフレーム長をＤｌ、前記通信情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）のフレーム長をＣ、前記再送処理の最大回数をＴｍとすると、サーバＳが各データベース分配ノード４に送信する更新データＤｄｗのデータフレーム長はＮ×Ｄｌとなり、前記１周期ΔＴの最大値ΔＴｍａｘは下記の式（１）のようになる。
ΔＴｍａｘ＝（（２×Ｃ＋（Ｎ＋１）×Ｄｌ）×（Ｔ＋１））／Ｒ … 式（１）

したがって、Ｎ＝４、Ｒ＝１０［Ｍｂｐｓ］、Ｄｌ＝２０００、Ｃ＝１００，Ｔ＝１とすると、周期ΔＴの最大値ΔＴｍａｘは約２［ｍｓ］とすることができる。

さらに、上述した実施形態において、前記ＬＶＤＳ通信手段１２，４０によるサーバＳと各データベース分配ノード４の間の通信を行う通信プロトコルにおいて、送受信できるデータフレームの最大長さが限定されており、前記更新データＤｕｐ，Ｄｄｗの長さがデータフレームの最大長さを超える長さである場合には、前記１周期ΔＴ内に前記更新データＤｕｐ，Ｄｄｗを分割した複数のデータフレームを送受信することができる。

図７は図１に示す車載データベースシステム１において、例えばデータベース分配ノード４ｂ内に記録される前記出力タイミング設定テーブルＴ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７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ＥＣＵ２ｄ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、ＥＣＵ２ｄ，２ｅ…（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７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７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。

なお、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。

本発明の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。 エラー発生時の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。 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 サーバ側送受信手段
４１ データベース統合処理部
４３ 再送タイマー
Ｄ 更新データ
Ｓ サーバ

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、
   前記データベース分配ノードにそれぞれ接続される伝送路と、
   前記伝送路を介して各データベース分配ノードに接続されるサーバとを有する車載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ＥＣＵとの間で更新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サーバとの間で更新データの送受信を行うサーバ側送受信手段とを備え、
   前記サーバは、各データベース分配ノードとの間で更新データを送受信するノード側送受信手段と、該ノード側送受信手段を介して各データベース分配ノードから受信する更新データがまとめて記録される統合データベースを有し該統合データベース内のデータを前記ノード側送受信手段を介して各データベース分配ノードに送信するデータベース統合処理部とを備えることを特徴とする車載データベースシステム。
2. 前記各データベース分配ノードに対し、複数の伝送路を介して複数のサーバを並列に接続してある請求項１に記載の車載データベースシステム。
3. 前記サーバは前記各データベース分配ノードに対してデータ送信要求を定期的に送信し、各データベース分配ノードはサーバからのデータ送信要求に合わせて同時に前記更新データを送受信して前記データベースを一斉に更新するものである請求項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. 前記サーバは、前記各データベース分配ノードに対する正常な送受信を監視する再送タイマーを備え、前記データベース統合処理部は、該再送タイマーがタイムアップするまでに前記各データベース分配ノードとの間で正常な送受信が完了しないときに再び前記送受信をやり直すものである請求項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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