JP2008219353A - 車両用ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単であり、車両への配設が容易であり、且つ、リンギングなどの通信障害が発生することのない車両用ネットワークシステムを提供する。
【解決手段】車両１に搭載された複数のＥＣＵ１０を光ファイバ４０を介してスター状に変換器２０に接続し、スター型ネットワークを構成する。また、車両１には複数の変換器２０を搭載して複数のスター型ネットワークを構成し、変換器２０の間をメタルケーブル３０にて接続する。変換器２０はＥＣＵ１０からの光信号を電気信号に変換して他の変換器２０へ与えると共に、他の変換器２０からの電気信号を光信号に変換して接続されたＥＣＵ１０へ与える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された複数の機器の間で通信を行うための車両用ネットワークシステムを提供することにある。

近年、車両には多数の電子機器が搭載されて様々な処理を行っている。このため、これらの電子機器の動作を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）も車両に複数搭載する必要がある。また、複数のＥＣＵを協調して動作させるためには、複数のＥＣＵが情報を共有する必要があるため、複数のＥＣＵはネットワークを介して相互に接続することが望まれる。図４は、従来の車両用ネットワークシステムの構成例を示す模式図である。図において１００は車両（図示せず）に搭載されたＥＣＵであり、４つのＥＣＵ１００を通信線１０１を介して接続してある。例えば、図４（ａ）の場合は、４つのＥＣＵ１００を直列に接続した所謂カスケード型のネットワークシステムの構成であり、送信元のＥＣＵ１００から送信先のＥＣＵ１００へは他のＥＣＵ１００を介してデータを送信することができる。また、図４（ｂ）の場合は、通信線１０１を分岐点１０２にて４つに分岐させ、それぞれにＥＣＵ１００を接続したスター型のネットワークシステムの構成である。スター型のネットワークシステムでは一のＥＣＵ１００から送信されたデータを他の全てのＥＣＵ１００が受信することができる。

特許文献１においては、複数のネットワークノードをスター型ノードに接続し、スター型ノードに各ネットワークノードをそれぞれ接続する複数のインタフェースを設け、各ネットワークノードからのパイロット信号によってスター型ノードがインタフェースを解放し、少なくとも１つのネットワークノードにメッセージを伝える構成のネットワークが提案されている。このネットワークでは、スター型ノードのインタフェースに２つ以上のパイロット信号が同時に到着した場合、メッセージを送信するために解放する１つのインタフェースを決定する決定回路をスター型ノードに備えることにより、アクセスの競合を解決することができる。
特開２００１−３５２３３６号公報

しかしながら、図４（ａ）に示すようなカスケード型のネットワークシステムの場合、両端のＥＣＵ１００以外のＥＣＵ１００は、一側のＥＣＵ１００から送信されたデータを受信して他側のＥＣＵ１００へ送信する必要があるため、送信回路及び受信回路をそれぞれ２つずつ搭載する必要があり、コストが高いという問題がある。図４（ｂ）に示すようなスター型のネットワークシステムの場合は、各ＥＣＵ１００は送信回路及び受信回路をそれぞれ１つずつ搭載するのみでよい。しかし、通信線１０１にはメタルケーブルが用いられる場合が多く、メタルケーブルを図示のように分岐点１０２にて分岐させた場合、メタルケーブルのインピーダンスなどの要因で通信線１０１をデータ送信のための信号が伝搬する際に反射波が生じ、この反射波の程度によっては通信障害、所謂リンギングが発生するという問題がある。

近年、ネットワークを構成する通信線に光ファイバを用いることが注目されている。光ファイバを介して通信を行う場合には、上述のような反射波の影響でリンギングが発生することがなく、通信を容易且つ確実に行うことができるという利点がある。しかしながら、車両に搭載するネットワークシステムの場合、通信線を車両内の限られたスペース内に配設する必要がある。このため、通信線を折り曲げて配設する必要が生じる虞があり、光ファイバは折り曲げて配設することが難しい、即ち光ファイバは配設の自由度が低いという問題がある。加えて、光を分岐させることによって光パワーの低下を招来するため、一の光ファイバに接続する機器の数が増すほど、各機器で十分なＳ／Ｎ比を確保することができない虞がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光通信を行う通信線を支線として用いて複数の機器を接続することでスター型ネットワークを形成し、電気通信を行う通信線を基幹線として用いて複数のスター型ネットワークを接続する構成とすることにより、通信線を車両に配設することが容易であり、且つ、通信を行う際にリンギングが発生する虞のない車両用ネットワークシステムを提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、光信号及び電気信号の相互変換を行う変換器を用いて、複数の機器を支線により変換器にそれぞれ接続することでスター型ネットワークを形成し、複数の変換器の間を基幹線で接続して複数のスター型ネットワークを接続する構成とすることにより、変換器間の基幹線を車両に容易に配設することができ、且つ、スター型ネットワーク内でリンギングが発生することを確実に防止できる車両用ネットワークシステムを提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、変換器が、一の基幹線又は支線から入力された信号を他の全ての基幹線又は支線へ出力する構成とすることにより、車両に搭載された複数の機器間で情報を確実に共有することができる車両用ネットワークシステムを提供することにある。

第１発明に係る車両用ネットワークシステムは、車両に搭載された複数の機器を支線を介してスター状に接続したスター型ネットワークを複数備え、複数のスター型ネットワークが基幹線を介して接続してある車両用ネットワークシステムにおいて、前記支線は、光通信を行う通信線であり、前記基幹線は、電気通信を行う通信線であることを特徴とする。

本発明においては、複数の機器を支線にてスター状に接続してスター型ネットワークを構成し、複数のスター型ネットワークを基幹線で接続して車両用のネットワークシステムを構成する。このとき、支線を光ファイバなどの光通信を行う通信線とし、基幹線をメタルケーブルなどの電気通信を行う通信線とする。ネットワークシステム中の機器間の距離が短い部分をスター型ネットワークとして光通信を行い、距離が長い部分は電気通信を行う構成とすることによって、車両中に配設する場合に通信線が折り曲げられる可能性の高い部分を、メタルケーブルなどの折り曲げに強い通信線とすることができる。また、リンギングなどが発生する虞のあるスター型ネットワークを、反射波が発生せずリンギングが発生する虞のない光ファイバなどの通信線を用いて構成できる。更には、車両に搭載する複数の機器を適宜に複数のブロックに分配することによって、全ての機器を光ファイバによる単一のネットワークに接続する場合と比較して、光パワーの低下を抑制することも可能である。

また、第２発明に係る車両用ネットワークシステムは、前記スター型ネットワークが、前記基幹線及び複数の前記支線が接続され、光信号及び電気信号の相互変換を行う変換器をそれぞれ有し、前記複数の機器と前記変換器とが前記支線により接続してあり、各スター型ネットワークの前記変換器の間が前記基幹線で接続してあることを特徴とする。

本発明においては、光信号及び電気信号の相互変換を行う変換器を用い、複数の機器を支線により変換器にそれぞれ接続することでスター型ネットワークを構成し、複数の変換器の間を基幹線で接続して複数のスター型ネットワークを相互に接続して車両用のネットワークシステムを構成する。一の機器から出力された光信号は、変換器にて電気信号に変換されて他のスター型ネットワークの変換器に送信され、受信した変換器にて光信号に変換されて他の機器へ与えられる。また、一のスター型ネットワーク内で通信を行う場合には、変換器は一の機器から出力された光信号を変換することなく、他の機器へ光信号のまま与えればよい。よって、変換器を中心にしてスター型のネットワークを構成し、変換器同士を基幹線で接続することによって、簡単且つ確実に光通信及び電気通信の混在するネットワークシステムを構成できる。

また、第３発明に係る車両用ネットワークシステムは、前記変換器が、一の基幹線又は支線から入力された信号を、他の全ての基幹線又は支線へ出力するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、変換器が、一の基幹線に接続された変換器又は一の支線に接続された一の機器から入力された信号を、その他の全ての基幹線又は支線へ出力する。これにより、変換器に基幹線又は支線を介して接続された全ての機器に一の機器からの信号を与えることが可能となる。よって、この車両用ネットワークシステム中の全ての機器が情報を容易に且つ確実に共有することが可能となる。

第１発明による場合は、光通信を行う通信線を支線として用いて複数の機器を接続することでスター型ネットワークを構成し、電気通信を行う通信線を基幹線として用いて複数のスター型ネットワークを接続することで車両用ネットワークシステムを構成することにより、車両用ネットワークシステムを車両中に容易に配設することができるため、車両用ネットワークシステムの設計の自由度を高めることができる。また、光ファイバなどの通信線を折り曲げて配設することを極力避けることができるため、通信線の破損などが発生しにくく、車両用ネットワークの信頼性を高めることができる。また、複数の機器が複数のネットワークに適宜に分配されるため、光通信を行う際の光パワーの低下を抑制できると共に、スター型ネットワークにてリンギングが発生することがなく、通信を確実に行うことができるため、通信の信頼性を高めることができる。

また、第２発明による場合は、光信号及び電気信号の相互変換を行う変換器を用いて、複数の機器を支線により変換器にそれぞれ接続することでスター型ネットワークを形成し、複数の変換器の間を基幹線で接続して複数のスター型ネットワークを接続する構成とすることにより、簡単且つ確実に光通信及び電気通信の混在する車両用ネットワークシステムを構成できる。よって、車両用ネットワークシステムの車両への配設及びリンギングの発生の防止等を容易に行うことができる。

また、第３発明による場合は、変換器が、一の基幹線又は支線から入力された信号を他の全ての基幹線又は支線へ出力する構成とすることにより、変換器に基幹線又は支線を介して接続された全ての機器に一の機器からの信号を与えることができるため、車両用ネットワークシステム中の全ての機器が情報を容易に且つ確実に共有することができる。よって、車両に搭載された複数の機器が容易に協調動作することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る車両用ネットワークシステムの構成を示す模式図である。図において破線で示した１は車両であり、車両１には複数のＥＣＵ１０が搭載されている。ＥＣＵ１０は、車両１に搭載された種々の電子機器（図示は省略する）の動作を制御するものであり、例えば車両１に搭載されたヘッドライト、テールライト、ブレーキライト及びルームライト等の点灯／消灯を行うための電子機器、ワイパーを動作させるための電子機器、ホーンを駆動するための電子機器、オートマチックにより変速を行うための電子機器、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｒｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）又はＴＣＳ（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）等の車両１の電気的な走行制御を行うための電子機器、エアバックを作動させるための電子機器等の動作を制御するものである。

また、車両１には、入力された光信号を電気信号に変換して出力し、且つ、入力された電気信号を光信号に変換して出力する機能を有する変換器２０が複数搭載してある。車両１に搭載された複数のＥＣＵ１０は、光ファイバ４０を介して一の変換器２０にそれぞれ接続してあり、変換器２０を中心としてスター型のネットワークを構成して光通信により相互に情報の授受を行うことができるようにしてある。また、複数の変換器２０の間はメタルケーブル３０にて直列的に接続してあり、複数の変換器２０の間で電気通信により相互に情報の授受を行うことができるようにしてある。

変換器２０は、光ファイバ４０を接続する複数の接続ポートと、メタルケーブル３０を接続する一又は複数の接続ポートとを有しており、光ファイバ４０を介してＥＣＵ１０から入力された光信号を電気信号に変換してメタルケーブル３０を介して他の変換器２０へ出力することができ、メタルケーブル３０を介して他の変換器２０から入力された電気信号を光信号に変換して光ファイバ４０を介してＥＣＵ１０へ出力することができるようにしてある。また、光ファイバ４０を介してＥＣＵ１０から入力された光信号を、電気信号に変換することなく光信号として他のＥＣＵ１０へ出力することができるようにしてあり、メタルケーブル３０を介して一の変換器２０から入力された電気信号を、光信号に変換することなく電気信号として他の変換器２０へ送信することができるようにしてある。

図示の例では、車両１の前部、中央部及び後部の３箇所に変換器２０がそれぞれ配設してあり、前部の変換器２０に４つのＥＣＵ１０が光ファイバ４０を介してスター状に接続してあり、中央部の変換器２０に２つのＥＣＵ１０が光ファイバ４０を介してスター状に接続してあり、後部の変換器２０に４つのＥＣＵ１０が光ファイバ４０を介してスター状に接続してある場合を示してある。また、前部の変換器２０はメタルケーブル３０を介して中央部の変換器２０に接続してあり、中央部の変換器２０はメタルケーブル３０を介して後部の変換器２０に接続してある。車両１の前部及び中央部の間と中央部及び後部の間とは比較的に距離が長く、また、信号線を車両１の車体に沿って配設する必要があるため、これらの間の配線を折り曲げなどが容易に行えるメタルケーブル３０を用いることによって、車両用ネットワークシステムを容易に構成することができる。また、車両１の前部には複数のＥＣＵ１０が比較的集中して配設され、複数のＥＣＵ１０の間は比較的に距離が短いため、配線を直線的に設けやすい。よって、複数のＥＣＵ１０と変換器２０とを光ファイバ４０にてスター状に接続することで、容易にネットワークを構成することができ、また、リンギングなどの発生を防止することができる。車両１の中央部及び後部についても同様である。

図２は、本発明に係る車両用ネットワークシステムの通信例を示す模式図であり、図１の車両用ネットワークシステムに送信側から受信側へ向けて矢印を付して信号の送受信を示してある。なお、車両１は図示を省略してあるが、図２中の上方を車両１の前方とし、下方を車両１の後方として説明する。例えば、車両１の前部に配設された一のＥＣＵ１０が光信号を送信した場合、この光信号を車両１の前部に配設された変換器２０が受信するようにしてある。変換器２０は、受信した光信号を車両１の前部に配設された他の３つのＥＣＵ１０へ送信すると共に、受信した光信号を電気信号に変換して車両１の中央部の変換器２０へ送信するようにしてある。車両１の中央部の変換器２０は、受信した電気信号を光信号に変換して車両１の中央部に配設された２つのＥＣＵ１０へ送信すると共に、受信した電気信号を車両１の後部に配設された変換器２０へ送信するようにしてある。車両１の後部の変換器２０は、受信した電気信号を光信号に変換して車両１の後部に配設された４つのＥＣＵ１０へ送信するようにしてある。

このように、変換器２０は、接続されたメタルケーブル３０又は光ファイバ４０の複数の通信線のいずれか一つから信号を受信した場合に、受信した信号を他の全ての通信線に適切な信号形態で送信するようにしてある。これにより、一のＥＣＵ１０から送信された信号を車両１に搭載された他の全てのＥＣＵ１０が受信することができ、車両１に搭載された全てのＥＣＵ１０が情報を共有して協調動作することができる。

以上の構成の車両用ネットワークシステムにおいては、車両１の複数のＥＣＵ１０を光ファイバ４０を介して変換器２０にスター状に接続する構成とすることにより、通信を行う際にリンギングが発生することを防止できる。また、複数の変換器２０をメタルケーブル３０を介して接続する構成とすることにより、変換器２０の間の通信線を車両１内に配設する際の自由度を高めることができる。よって、車両１の前部、中央部及び後部等の近接した範囲内に配設されたＥＣＵ１０を一の変換器２０に接続し、車両１の前部及び中央部の間、又は中央部及び後部の間等の離隔した位置に配設されたＥＣＵ１０はそれぞれ別の変換器２０に接続して変換器２０間の通信線を介して通信を行う構成とすることによって、車両用ネットワークシステムが構成しやすくなり、また、通信の信頼性を高めることができる。また、変換器２０が、接続された通信線のいずれか１つを介して信号を受信した場合、他の通信線に接続された全ての機器へ受信した信号を送信する構成とすることにより、車両１に搭載された全てのＥＣＵ１０が情報を容易に共有することができ、複数のＥＣＵ１０が容易に協調動作することができる。

なお、本実施の形態においては、変換器２０が、通信線のいずれかから信号を受信し、他の全ての通信線へ受信した信号を送信する構成としたが、これに限るものではなく、変換器２０が接続された複数の機器から一又は複数の機器を選択し、選択した機器へのみ受信した信号を送信する構成としてもよい。また、図１に示した車両用ネットワークシステムの構成は一例であってこれに限るものではない。例えば、図１においては車両１に１０個のＥＣＵ１０を搭載する構成としたが、これに限るものではなく、９個以下又は１１個以上のＥＣＵ１０を搭載する構成であってもよい。同様に車両１に３個の変換器２０を搭載する構成としたが、これに限るものではなく、２個以下又は４個以上の変換器２０を搭載する構成であってもよい。また、ネットワークに接続される機器をＥＣＵ１０としたが、これに限るものではなく、他の機器を接続する構成としてもよい。

また、図１に示した車両１中のＥＣＵ１０及び変換器２０の配置は、図示のものに限らず、車両１の車体の形状などに適した配置とすればよい。また、メタルケーブル３０及び光ファイバ４０の配置及び長さについても同様に、車両１の車体の形状又はＥＣＵ１０及び変換器２０の配置に適した配置及び長さとすればよい。また、車両１への実装上ではメタルケーブル３０及び光ファイバ４０を束ねて配設することも可能であり、この場合であっても本発明の趣旨から外れるものではない。

（変形例）
図３は、本発明の変形例に係る車両用ネットワークシステムの構成を示す模式図である。なお、図２と同様に車両１は図示を省略し、図３の上方を車両１の前方とし、下方を車両１の後方として説明する。変形例に係る車両用ネットワークシステムは、車両１の中央部の変換器２０及び後部の変換器２０の間のメタルケーブル３０を分岐点３５にて二股に分岐させ、分岐させたメタルケーブル３０の一端にＥＣＵ１０ａを接続した構成である。例えば中央部の変換器２０から送信された電気信号は、メタルケーブル３０を介して後部の変換器２０と、メタルケーブル３０の分岐先のＥＣＵ１０ａとにて受信することができる。また、ＥＣＵ１０ａから送信された電気信号は、車両１の中央部及び後部の２つの変換器２０にて受信することができる。

ただし、メタルケーブル３０を分岐させる場合には、通信を行う際にリンギングが発生する虞があるため、メタルケーブル３０の分岐点３５からＥＣＵ１０ａまでのメタルケーブル３０の長さは、以下の（１）式にて算出できる長さ「Ｌ」以下とすることが望ましい。

なお、（１）式において、「Ｔｏ」はメタルケーブル３０を介して通信を行う際の電気信号の立ち上がり時間であり、「Ｖ」は信号の速度である。例えば立ち上り時間がＴｏ＝５ｎｓｅｃであり、速度Ｖ＝２０ｃｍ／ｎｓｅｃの場合、（１）式よりメタルケーブル３０の長さＬ＝５０ｃｍとなる。ただし、メタルケーブル３０の設計などによってリンギングの発生しやすさは異なるため、分岐点３５からＥＣＵ１０ａまでのメタルケーブル３０の長さＬは、必ずしも（１）式にて規定される長さに限るものではなく、リンギングが発生しない程度の長さとすればよい。

本発明に係る車両用ネットワークシステムの構成を示す模式図である。 本発明に係る車両用ネットワークシステムの通信例を示す模式図である。 本発明の変形例に係る車両用ネットワークシステムの構成を示す模式図である。 従来の車両用ネットワークシステムの構成例を示す模式図である。

符号の説明

１ 車両
１０ ＥＣＵ（機器）
２０ 変換器
３０ メタルケーブル（基幹線）
４０ 光ファイバ（支線）

Claims (3)

1. 車両に搭載された複数の機器を支線を介してスター状に接続したスター型ネットワークを複数備え、複数のスター型ネットワークが基幹線を介して接続してある車両用ネットワークシステムにおいて、
   前記支線は、光通信を行う通信線であり、
   前記基幹線は、電気通信を行う通信線であること
   を特徴とする車両用ネットワークシステム。
2. 前記スター型ネットワークは、前記基幹線及び複数の前記支線が接続され、光信号及び電気信号の相互変換を行う変換器をそれぞれ有し、
   前記複数の機器と前記変換器とが前記支線により接続してあり、
   各スター型ネットワークの前記変換器の間が前記基幹線で接続してある請求項１に記載の車両用ネットワークシステム。
3. 前記変換器は、一の基幹線又は支線から入力された信号を、他の全ての基幹線又は支線へ出力するようにしてある請求項２に記載の車両用ネットワークシステム。

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