JP2008042730A - 車載用ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された複数のネットワーク間でのデータ転送を、その処理負担を軽減して効率的に実行することのできる車載用ネットワークシステムを提供する。
【解決手段】複数のネットワーク間での通信データの転送を実行するブリッジ装置は、複数の通信データ中の他のネットワークに転送すべき通信データを特定する情報を、その優先度に応じて予め定められた照合順序で登録したテーブルを備える。特に複数の通信データを制御関連データとその他のデータとに分類し、上記制御関連のデータを優先して照合順位の上位に登録する。更に分類した種別毎に送信周期の短いものから順に前記照合順位の上位に位置付け、また送信周期の等しい通信データについてはそのプロトコル情報に示される優先度に従って優先度の高いものから順に照合順位の上位に登録する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載された複数のネットワーク（ＣＡＮ）間における通信データの転送を、その処理負担を軽減して効率良く行い得る車載用ネットワークシステムに関する。

近時、車両に搭載された複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を車載用ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）にそれぞれ接続し、上記ＣＡＮを介して前記各ＥＣＵ間で相互にデータ通信するようにした車載用ネットワークシステムが提唱されている（例えば特許文献１を参照）。この種の車載用ネットワークシステムによれば、前記各ＥＣＵにそれぞれ割り当てた制御を、他のＥＣＵとの間で適宜関連付けながら容易に実行させることが可能となる等の効果が奏せられる。

また最近では、車両における複数の制御系のまとまり毎にＣＡＮを設けてその制御系に属するＥＣＵをそれぞれ接続し、これらの複数のＣＡＮをブリッジ装置（ＣＡＮコンバータ）にそれぞれ接続することが試みられている。そして上記ブリッジ装置の管理の下で前記各ＣＡＮ上の通信データを適宜他のＣＡＮに転送することで、より大規模なネットワークシステムを構築することが考えられている。
特開２００４−１３６８１６号公報

しかしながらＣＡＮ対応型のＥＣＵが増え、ＣＡＮに接続されるＥＣＵの数が増えるに伴ってＣＡＮ上の通信データが増大すると、前述したブリッジ装置（ＣＡＮコンバータ）における処理負担が増大することが否めない。特に各ＣＡＮ上の通信データが、他のＣＡＮに転送すべきデータであるか否かを照合する処理に多大な負担が掛かり、例えばＣＡＮ間でのデータ転送を効率的に行うことが困難となったり、重要なデータの転送に時間が掛かる等の不具合が生じる虞がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、車両に搭載された複数のネットワーク間でのデータ転送を、その処理負担を軽減して効率的に実行することのできる車載用ネットワークシステムを提供することにある。
即ち、本発明は複数のＣＡＮ間でのデータ転送を実行するブリッジ装置（ＣＡＮコンバータ）での処理負担を軽減し、そのデータ転送効率の向上を図るようにした車載用ネットワークシステムを提供することを目的としている。

上述した目的を達成するべく本発明に係る車載用ネットワークシステムは、車両に搭載された複数のネットワークと、これらの複数のネットワーク間での通信データの受け渡しを実行するブリッジ装置とを備えたものであって、
特に前記ブリッジ装置は、
前記各ネットワーク上に送出される複数の通信データ中の他のネットワークに転送すべき通信データを特定する情報を、その優先度に応じて予め定められた照合順序で登録したテーブルと、
このテーブルを参照して前記各ネットワーク上の通信データを他のネットワークに転送するか否かを判定する照合手段と、
この照合手段により合致結果を得た前記通信データを他のネットワークに転送するブリッジ制御手段と
を具備したことを特徴としている。

好ましくは前記テーブルは、前記各ネットワーク上に送出される複数の通信データを、制御関連のデータとその他のデータとに分類し、上記制御関連のデータを優先して照合順位の上位に位置付けて登録したものからなる。更に好ましくは前記テーブルは、制御関連のデータとその他のデータとに分類した通信データを、分類した種別毎に更にその送信周期に応じて送信周期の短いものから順に前記照合順位の上位に位置付けて登録したものからなる。更には前記テーブルにおいては、前記送信周期の短いものから順に照合順位の上位に位置付けた通信データ中の送信周期の等しい通信データを、そのプロトコル情報に示される優先度に従って優先度の高いものから順に照合順位の上位に位置付けて登録することが好ましい。

また前記ブリッジ装置に接続されるネットワークが３つ以上であるとき、前記テーブルは各ネットワーク毎にその通信データの転送先のネットワークにそれぞれ対応付けて設けられるものであって、前記照合手段においては、各ネットワークがそれぞれ担うデータ通信の重要度に応じて、重要度の高いネットワークに対応付けられたテーブルから順に参照するように構成しておくことが好ましい。

上記構成のブリッジ装置によれば、ネットワーク上の通信データを他のネットワークに転送すべきか否かを示す情報を登録したテーブルが、その優先度に応じて予め定められた照合順序で登録されているので、優先度の高い通信データについてはいち早くその合致結果を得て転送することができ、データの転送遅れを軽減することができる。尚、優先度の低い通信データについては、その合致結果を得るまでに上記優先度の低い通信データに比較して多少多くの時間が掛かることになるが、優先度が低い分、さほど問題なくデータ転送を行い得る。

特に本発明においては、ネットワーク上に送出される通信データを、優先度の高い制御関連のデータとその他のデータとに分類し、上記制御関連のデータを優先して照合順位の上位に位置付けて登録しており、更には制御関連のデータとその他のデータとに分類した通信データを、分類した種別毎に更にその送信周期に応じて送信周期の短いものから順に前記照合順位の上位に位置付けて登録しているので、時々刻々変化する制御データであって、その送信周期が短い重要度の高い制御関連データを速やかに転送することができる。また送信周期の等しい通信データについては、そのプロトコル情報に示される優先度の高いものから順に照合順位の上位に位置付けて登録しているので、この点でも優先度の高いデータの転送を効率的に行うことができる。

また上述した構成によれば送信周期の短い通信データを優先的に照合処理するので、その通信データに対する照合時間の短縮化を図ることができ、結果的に単位時間当たりの照合処理に要する占有時間を短くすることができ、ブリッジ装置における処理負担を軽減することができる等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車載用ネットワークシステムについて説明する。
図１はこの実施形態に係る車載用ネットワークシステムの全体的な概略構成図で、１,２,３はそれぞれ車両に搭載された第１〜第３のネットワーク（ＣＡＮ；コントロール・エリア・ネットワーク）である。第１のＣＡＮ１には、例えばエンジン用ＥＣＵ、変速機用ＥＣＵ等の、いわゆるパワートレイン系の複数の電子制御装置ＥＣＵ１ａ,ＥＣＵ１ｂ,〜ＥＣＵ１ｎがそれぞれ接続される。また第２のＣＡＮ２には、例えばＡＢＳ制御用ＥＣＵ、ＥＢＳ制御用ＥＣＵ、更には車間距離制御用ＥＣＵ等の、いわゆるブレーキ系および運転補助系の複数の電子制御装置ＥＣＵ２ａ,ＥＣＵ２ｂ,〜ＥＣＵ２ｎがそれぞれ接続される。またこの第２のＣＡＮ２に、メータクラスタ（図示せず）等も接続される。更に第３のＣＡＮ３には、例えばコネクタ４を介して故障診断装置（ダイアグ・テスタ）５が接続される。

またこれらのＣＡＮ１,２,３は、ブリッジ装置であるＣＡＮコンバータ６にそれぞれ接続されており、このＣＡＮコンバータ６は上記各ＣＡＮ１,２,３上の通信データを、後述する制御の下で適宜他のＣＡＮ１,２,３に転送（受け渡し）している。このようなＣＡＮコンバータ６を介することで前述した３つのＣＡＮ１,２,３は相互に連結され、複数のＥＣＵ間で相互にデータ通信可能な大規模なネットワークシステムが構築されている。尚、上記ＣＡＮコンバータ６には各種のスイッチ類７が接続されており、適宜、そのスイッチ操作情報がネットワークシステムに取り込まれるようになっている。

ここで上述した第１〜第３のＣＡＮ１,２,３を相互に結ぶＣＡＮコンバータ６の構成について、第１のＣＡＮ１上の通信データを第２および／または第３のＣＡＮ２,３に転送する機能を例に説明する。尚、ＣＡＮコンバータ６は前記第２のＣＡＮ２上の通信データを第１および／または第３のＣＡＮ１,３に転送する機能、および第３のＣＡＮ３上の通信データを第１および／または第２のＣＡＮ１,２に転送する機能も同様に備えることは言うまでもない。

さてＣＡＮコンバータ６は、例えば図２にその要部概略構成を示すように第１のＣＡＮ１上の通信データを第２および／または第３のＣＡＮ２,３に転送するブリッジ回路（転送制御手段）６ａを備えて構成される。更にＣＡＮコンバータ６は、第１のＣＡＮ１上の通信データを監視し、そのＩＤ情報を転送制御情報として検出する受信ＩＤ検出部６ｂ、および予めＩＤテーブル６ｃに登録されたデータ転送すべき通信データを特定するＩＤ情報と上記受信ＩＤ検出部６ｂにて検出された受信ＩＤ情報とを照合するＩＤ照合部（照合手段）６ｄを備える。このＩＤ照合部６ｄは、受信ＩＤ（ＣＡＮ１上の通信データのＩＤ情報）が前記ＩＤテーブル６ｃに登録されているとき、これを第２のＣＡＮ２および／または第３のＣＡＮ３に転送すべき通信データであると判定し、前述したブリッジ回路６ａに転送指示を与える役割を担う。

尚、第１のＣＡＮ１上の通信データを第２のＣＡＮ２に転送するか、或いは第３のＣＡＮ３に転送するかについては、その転送先の情報を予めＩＤテーブル６ｃに登録しておくようにすれば良い。或いは第１のＣＡＮ１から第２のＣＡＮ２への転送を管理する為のＩＤテーブルと、第１のＣＡＮ１から第３のＣＡＮ３への転送を管理する為のＩＤテーブルとを個別に設けておき、第２および第３のＣＡＮ２,３への各データ転送を個別に制御するようにしても良い。

具体的には前記ＩＤ照合部６ｄは、ＣＡＮ１上の通信データのＩＤ情報が検出されたとき、ＩＤテーブル６ｃの登録情報を予め指定された順序で順に照合して上記受信ＩＤがＩＤテーブル６ｃに登録されているか否かを調べる。そしてＩＤ情報の合致結果が得られたとき、前記ブリッジ回路６ａを駆動することで前記第１のＣＡＮ１上の該当する通信データを第２および／または第３のＣＡＮ２,３に転送するものとなっている。

ここで本発明が特徴とするところは、第１のＣＡＮ１上に送出される複数の通信データ中の第２および／または第３のＣＡＮ２,３に転送すべき通信データを特定する情報（ＩＤ情報）を、その優先度に応じて予め定められた照合順序で登録している点にある。具体的には前記第１のＣＡＮ１上に送出される複数の通信データを、制御関連のデータとその他のデータ（ダイアグ関連データ）とに分類し、上記制御関連のデータを優先して照合順位の上位に位置付けてＩＤテーブル６ｃに登録している。

ここで制御関連のデータとダイアグ関連のデータについて今少し詳しく説明すると、制御関連のデータとは、常時、高速サイクルで実施される車両の運転に係る制御データであり、ダイアグ関連のデータと、何らかのイベントが生じたときにのみ発生するデータのことを言う。例えばブレーキペダルやアクセルペダルの操作状況を示すデータ、車速やエンジン回転数等の運転状態を示すデータは制御関連のデータであり、また車両に搭載された各種ＥＣＵが異常を検知したときに出力される信号等がダイアグ関連のデータである。

更に上述した如く制御関連のデータとその他のデータ（ダイアグ関連データ）とに分類した通信データを、その分類した種別毎に更にその送信周期に応じて送信周期の短いものから順に前記照合順位の上位に位置付けて前記ＩＤテーブル６ｃに登録している。この際、送信周期の等しい通信データが存在する場合には、通信データの［ＰＧＮ＋ＳＡ］として与えられるプロトコル情報に示される優先度に従って優先度の高いものから順に照合順位の上位に位置付けて登録している。具体的には次表のように複数の種の通信データを優先順位付けしている。

このような優先順位付けにより、例えば図３に示されるような第１のＣＡＮ１上に送出される通信データ中の第２のＣＡＮ２に転送すべき１０種類の通信データＩＤ１,ＩＤ２,〜ＩＤ１０を、図４に示すような照合順序でＩＤテーブル６ｃに登録する。即ち、この例ではＩＤ１０で示される通信データが制御関連であり、その送信周期が２０ｍSecと最も短いので第１順位とし、残りの２つの制御関連の通信データであるＩＤ２とＩＤ３を、そのプロトコル情報に従ってそれぞれ第３順位、第２順位とする。そして他のダイアグ関連の通信データについては、送信周期の短いものから順番に並べ直して前述した制御関連の通信データＵＤ１０,ＩＤ３,ＩＤ２の後に続けてＩＤテーブル６ｃに順に登録する。

かくして上述した如く通信データの種別に応じて優先順位付けしたＩＤテーブル６ｃを用いれば、優先度の高い制御関連の通信データＩＤ１０についてはいち早く合致結果を得て第２のＣＡＮ２に転送することが可能となり、その制御に支障を来すことがなくなる。即ち、上述した１０種類の通信データＩＤ１,ＩＤ２,〜ＩＤ１０を単純に図３に示す順序でＩＤテーブルに登録した場合、優先度の高い制御関連の通信データＩＤ１０を受信したとき、該通信データＩＤ１０を転送するとの判定結果を得るまでには、その照合処理を１０回繰り返すことが必要となる。

換言すればＩＤテーブルに登録された最初のＩＤ情報との照合に失敗し、次のＩＤ情報との照合にも失敗し、これを繰り返すことで１０回目の照合処理において初めて合致結果を得ることになる。従って１回当たりの照合処理時間をＴs（例えば１μSec）とした場合、通信データＩＤ１０に対する合致結果を得るまでに要する処理時間は、図５に模式的に示すように［１０Ｔs］となる。しかも通信データＩＤ１０の送信周期は、この例においては２０ｍSecなので、１秒間当たり上記通信データＩＤ１０は５０回受信されることになる。従ってＣＡＮコンバータ６における上記通信データＩＤ１０に対する１秒間当たりの照合処理占有時間は［１０Ｔs×５０］となる。

これに対して前述した如く図４に示すように通信データに優先順位付けしておけば、前記通信データＩＤ１０に対しては１回目の照合処理にて合致結果が得られるので、その合致結果を得るまでに要する処理時間は［Ｔs］となる。そしてＣＡＮコンバータ６における上記通信データＩＤ１０に対する１秒間当たりの照合処理占有時間は［Ｔs×５０］となり、前述した図３に示す順序の場合に比較して大幅に低減することができる。

この点、優先度の低いダイアグ関連の通信データＩＤ１に着目すると、図３に示すテーブル構造の場合には１回目の照合でヒットするのでその照合処理時間は［Ｔs］であり、またその送信周期は１０００ｍSec（１秒）なので、ＣＡＮコンバータ６における上記通信データＩＤ１に対する１秒間当たりの照合処理占有時間は［Ｔs×１］となる。そしてこの通信データＩＤ１の優先度が最も低いことから、図４に示すようにその最後に順序付けしておくと１０回目の照合によってようやくヒットすることになるので、その照合処理時間は［１０Ｔs］となる。しかしこの通信データＩＤ１の送信周期は上述したように１０００ｍSec（１秒）なので、ＣＡＮコンバータ６における上記通信データＩＤ１に対する１秒間当たりの照合処理占有時間は高々［１０Ｔs×１］となるに過ぎない。

従って前述したように通信データの種別に従ってその照合順序を優先順位付けしておくことにより、優先度の低い通信データに対する１秒間当たりの照合処理占有時間をさほど増大させることなしに、優先度の高い通信データに対する１秒間当たりの照合処理占有時間を大幅に減少させることが可能となる。ちなみに図３に示すテーブル構造の場合、５つの通信データＩＤ1〜ＩＤ４，ＩＤ１０に対する照合処理占有時間の合計値は［１３５１Ｔs］であるのに対し、上記５つの通信データＩＤ1〜ＩＤ４，ＩＤ１０を図４に示すように優先順位付けした場合、その照合処理占有時間の合計値を［９１０Ｔs］と削減することができる。このように５つの通信データＩＤ1〜ＩＤ４，ＩＤ１０に着目しただけでもその照合処理占有時間を低減することが可能であり、前述した優先順位付けが前記ＣＡＮコンバータ６における処理負担を低減する上で非常に有効であることが判る。

以上のように本発明に係る車載用ネットワークシステムにおいては、複数のＣＡＮ１,２,３間での通信データの転送を行うべく、ＣＡＮコンバータ６に設けられるＩＤテーブル６ｃに登録しておくＩＤ情報を、その通信データの種別や送信周期等に応じて優先順位付けしておくので、例えば制御関連の重要な通信データに対する転送処理時間（ブリッジ時間）を短くすることができ、またその照合処理に必要なＣＡＮコンバータ６での処理時間を短くし、ひいてはその処理負担を軽減することができる。

この結果、制御関連の重要な通信データの転送遅れを最小限に留めて、その制御システム系の応答性や信頼性の向上を図ることが可能となる。またＣＡＮコンバータ６における処理負担の軽減に伴ってその動作信頼性と動作安定性を高めることが可能となる。更にはＣＡＮコンバータ６での処理負担を軽減し得る分、ＣＡＮコンバータ６で取り扱い得る通信データの種別の数（ブリッジＩＤ数）を増大させることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは３つのＣＡＮ１,２,３を備えたネットワークシステムを例に説明したが、２つのＣＡＮ間でのみ通信データの転送を行うシステムや、４つ以上のＣＡＮ間で通信データの転送を行うシステムにも同様に適用可能なことは言うまでもない。また３つ以上のＣＡＮ間で通信データの転送を行う場合には、ＣＡＮ毎に優先順位を付けて前述した照合処理を行うようにしても良い。具体的には優先順位の最も高い第１のＣＡＮ１上の通信データに対する転送制御を行った後、第２のＣＡＮ２上の通信データに対する転送制御を行い、その後、第３のＣＡＮ３上の通信データに対する転送制御を行うようにしても良い。またこれらの転送制御を並列的に実行することも勿論可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明が適用される車載用ネットワークシステムの一例を示す概略構成図。 本発明の一実施形態に係る車載用ネットワークシステムに組み込まれるＣＡＮコンバータ（ブリッジ装置）の構成例を示す図。 ＣＡＮコンバータに設けられるＩＤテーブルのＩＤ情報の登録例を示す図。 ＣＡＮコンバータに設けられるＩＤテーブルの、本発明に係る優先順位付けしたＩＤ情報の登録例を示す図。 ＩＤ情報の照合に要する処理時間を模式的に示す図。

符号の説明

１,２,３ ネットワーク（ＣＡＮ）
５ 故障診断装置
６ ブリッジ装置（ＣＡＮコンバータ）
６ａ ブリッジ回路（ブリッジ制御手段）
６ｂ 受信ＩＤ検出部
６ｃ ＩＤテーブル
６ｄ ＩＤ照合部（照合手段）
７ スイッチ類

Claims (5)

1. 車両に搭載された複数のネットワークと、これらの複数のネットワーク間での通信データの受け渡しを実行するブリッジ装置とを備え、
   前記ブリッジ装置は、
   前記各ネットワーク上に送出される複数の通信データ中の他のネットワークに転送すべき通信データを特定する情報を、その優先度に応じて予め定められた照合順序で登録したテーブルと、
   このテーブルを参照して前記各ネットワーク上の通信データを他のネットワークに転送するか否かを判定する照合手段と、
   この照合手段により合致結果を得た前記通信データを他のネットワークに転送するブリッジ制御手段と
   を具備したことを特徴とする車載用ネットワークシステム。
2. 前記テーブルは、前記各ネットワーク上に送出される複数の通信データを、制御関連のデータとその他のデータとに分類し、上記制御関連のデータを優先して照合順位の上位に位置付けて登録したものである請求項１に記載の車載用ネットワークシステム。
3. 前記テーブルは、制御関連のデータとその他のデータとに分類した通信データを、分類した種別毎に更にその送信周期に応じて送信周期の短いものから順に前記照合順位の上位に位置付けて登録したものである請求項２に記載の車載用ネットワークシステム。
4. 前記テーブルは、前記送信周期の短いものから順に照合順位の上位に位置付けた通信データ中の送信周期の等しい通信データを、そのプロトコル情報に示される優先度に従って優先度の高いものから順に照合順位の上位に位置付けて登録したものである請求項３に記載の車載用ネットワークシステム。
5. 前記ブリッジ装置に接続されるネットワークが３つ以上であるとき、前記テーブルは各ネットワーク毎にその通信データの転送先のネットワークにそれぞれ対応付けて設けられるものであって、
   前記照合手段は、各ネットワークがそれぞれ担うデータ通信の重要度に応じて、重要度の高いネットワークに対応付けられたテーブルから順に参照するものである請求項１に記載の車載用ネットワークシステム。

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