JP2009105828A

JP2009105828A - 車両用通信システム及び車両用通信装置

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Publication number: JP2009105828A
Application number: JP2007277832A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hirashima; 理平嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】本発明は、通信異常による誤作動を防止することができる、車両用通信システム及び車両用通信装置の提供を目的とする。
【解決手段】通信線１１，１２を介して互いに通信をする複数のＥＣＵ１，２，３を有する、車両用通信システムであって、ＥＣＵ１は、車両又は車両周辺の状態に基づいて、通信線１１，１２を介した通信での通信異常の発生を予測する予測手段と、ＥＣＵ２，３の通信機能の使用を停止させるための停止指示信号を送信する停止指示手段とを備え、ＥＣＵ２，３は、停止指示信号を受信すると、自身の通信機能の使用を停止させる使用停止手段を備えることを特徴とする、車両用通信システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信線を介して互いに通信をする複数のノードを有する車両用通信システム、及び、通信線を介して他の通信装置と通信をする車両用通信装置に関する。

従来技術として、通信線を介して接続された複数のノードが、当該通信線を介して互いに信号を送受信するように構成された、多重通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この多重通信システムの各ノードは、自己がスリープ状態へ移行可能と判断し、かつ他のノードからの起動信号を所定時間以上受信しないときには、自己をスリーブ状態に切り替えるものである。そして、複数のノードのうち少なくとも一つのノードは、バッテリに対して充電がなされていない場合において、バッテリ電圧の低下を知らせる報知信号を受信することにより、他のノードへの起動信号の送信を強制的に停止し、さらに自己を強制的にスリープ状態に切り換えるものである。

すなわち、当該多重通信システムは、特許文献１の開示内容によると、バッテリ電圧の低下を検知した場合に、自己の起動信号の送信停止と自己のスリープ状態への切り換えを強制的に行うことにより、車両の状態やノードの故障等によってスリープ状態へ移行できずウェイクアップ状態で動作し続けるノードが起動信号を送信し続けるために他のノードがスリープ状態に移行不可になることを防ぐものである。
特開２００５−２０５７０号公報

しかしながら、ノード間の通信異常を引き起こす事象はさまざまであるが、上述の従来技術では、当該事象が実際に発生したことにより異常値のおそれのある通信データの使用によって、スリープ状態になる前に各ノードで誤作動が生ずるおそれがある。また、通信データを実際に監視することによってその異常を検知する異常検知方式によっては、通信異常を引き起こす事象が実際に発生したことにより当該異常検知方式では異常と検知できない値に通信データが変化してしまうと、正常と誤検知するおそれもある。

そこで、本発明は、通信異常による誤作動を防止することができる、車両用通信システム及び車両用通信装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用通信システムは、
通信線を介して互いに通信をする複数のノードを有する、車両用通信システムであって、
車両又は車両周辺の状態に基づいて、前記通信線を介した通信での通信異常の発生を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記ノードの通信機能の利用を制限させるための制限指示信号を送信する制限指示手段と、
前記制限指示信号を受信したノードの通信機能の利用を制限する利用制限手段とを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る車両用通信装置は、
通信線を介して他の通信装置と通信をする、車両用通信装置であって、
車両又は車両周辺の状態に基づいて、前記通信線を介した通信での通信異常の発生を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記他の通信装置の通信機能の利用を制限させるための制限指示信号を送信する制限指示手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、通信異常による誤作動を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の一実施形態である車両用通信システム１００の構成図である。車両用通信システム１００は、通信線１１，１２を介して互いに通信可能なように接続され、通信線１１，１２を介して信号を送受信する３つの電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１，２，３を有している。

各ＥＣＵは、制御プログラムや制御データを記憶するメモリと、制御プログラムなどを処理するＣＰＵ（中央演算処理装置）とを有するマイクロコンピュータとを備える制御手段である。また、各ＥＣＵは、通信線１１，１２を介して他のＥＣＵと通信するための通信インターフェイス回路を備える。各ＥＣＵは、通信線１１，１２を介して、通信データを送受し、他のＥＣＵから受信した通信データに基づいて、各ＥＣＵが制御すべき制御処理（例えば、エンジン制御処理やブレーキ制御処理）を実行する。また、各ＥＣＵに与えられている機能に応じて、センサによって得られた情報が入力される入力回路や、マイクロコンピュータによる演算結果を制御信号として出力する出力回路を備える。図１では、特に、ＥＣＵ１は、モータ３０（３０ａ，３０ｂ）を駆動するための制御信号を出力する。車載のモータ３０は、例えば、ブラシレスＤＣモータなどの三相モータである。

各ＥＣＵは、通信線１１，１２を介して、例えば、バス型、メッシュ型、ＨＵＢ等を介するスター型などの接続形態によって、車載ＬＡＮを構成する。各ＥＣＵ間の通信は、ブロードキャストでもよいし、ＣＡＮ（Controller Area Network）等のシリアル通信によって行われてもよい。ＣＡＮ通信の場合、ＣＡＮドライバなどの送受信可能な通信インターフェイス回路が備えられる。

また、各ＥＣＵはゲートウェイ機能を有するゲートウェイ装置（以下、「ＧＷ」という）５を介して接続されてもよく、図１の場合、ＥＣＵ１が接続される通信線１１とＥＣＵ２及びＥＣＵ３が接続される通信線１２とがＧＷ５を介して接続されている。ＧＷ５は、例えば、通信線１１側のＥＣＵ１と通信線１２側のＥＣＵ２，３との間における通信が可能となるように協調制御をする場合や、通信線１１と通信線１２の通信プロトコルが相違する場合に挿入される。

各ＥＣＵやモータ３０などの電気負荷の電源として、車載のバッテリ２０が挙げられる。その電源は、オルタネータやＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。バッテリ２０は、電源ライン（ハーネス）１６，１７を介して、各電気負荷に電力を供給する。

ところで、電源ライン１６，１７を介してバッテリ２０から電力供給を受ける電気負荷の数や消費電流が増加するにつれて、バッテリ２０の電圧が降下しやすくなる。例えば、モータ３０の動作電流（特に、定常時の動作電流より一時的に大きな電流である突入電流）はオーディオ等の電気負荷に比べて大きいため、モータ３０の作動により大電力が消費され、バッテリ２０やオルタネータの給電能力を一時的に超えることがある。その結果、バッテリ２０の急激な電圧低下が発生し、バッテリ２０を電源としている各ＥＣＵがその電圧低下によって誤作動するおそれがある。例えば、ＥＣＵへの電力供給が不安定になることによって、マイクロコンピュータや通信インターフェイス回路などが誤作動し、通信線１１，１２を通る通信データが異常値になるおそれがある。また、モータ３０の作動ノイズが通信線１１，１２を通る通信データの波形を乱す位置関係にモータ３０と通信線１１，１２とが存在する場合、通信データが異常値になるおそれがある。さらには、異常な通信データであるにもかかわらず、正常値として認識されうるおそれもある。

したがって、通信データが実際に異常値になったことを検知してからＥＣＵの誤作動を防ぐためのフェール処理を実施しても、その通信異常に対するフェール処理が手遅れになる場合がある。そこで、各ＥＣＵが異常な通信データに基づいて制御処理を実行しないようにするため、車両用通信システム１００は、通信データの異常の発生を予測するための所定の異常予測条件に従って、通信データの異常の発生を事前に予測することによって、異常な通信データを利用しないようにＥＣＵの通信機能の利用を制限する。異常予測条件は、ＥＣＵ１のメモリに記憶されていればよく、シミュレーションや評価試験などによって事前に導出されたり、学習や外部との通信による更新などによって逐次導出されたりするとよい。

モータ３０の作動に起因する通信異常の発生予測は、ＥＣＵ１，２，３のいずれのＥＣＵが行ってもそれらのＥＣＵ以外の予測手段が行ってもよいが、モータ３０を制御するＥＣＵ１が予測することが、制御遅延などの制御性を考慮すると好適である。

ＥＣＵ１は、モータ３０を制御するための制御処理内容によって、モータ３０の作動に起因する通信異常の発生を予測する。ＥＣＵ１は、例えば、通信データの異常を引き起こす制御処理内容を定めた異常予測条件Ａを有し、実行予定の制御処理内容が異常予測条件Ａを満たす場合、その実行予定の制御処理内容を実際に実行することによって通信データに異常が発生すると予測する。

また、ＥＣＵ１は、モータ３０の作動状態によって、モータ３０の作動に起因する通信異常の発生を予測してもよい。モータ３０の作動状態として、作動電流や作動電圧や回転数などが挙げられ、これらは電流センサなどの状態検出センサによって検出され得る。ＥＣＵ１は、例えば、通信データの異常が起こる手前のモータ３０の作動状態（例えば、作動電流）を定めた異常予測条件Ｂを有し、状態検出センサによって検出されたモータ３０の実際の作動状態が異常予測条件Ｂを満たす場合、通信データに異常が発生すると予測する。より具体的には、モータ３０の作動電流値が大きくその作動電流値の変化率が大きくなるにつれて通信データに異常が起こりやすくなるとする場合、ＥＣＵ１は、通信データの異常が起こる領域での作動電流値の下限値Ｉｍｉｎより小さい第１の正の閾値Ｂ１と、通信データの異常が起こる領域での作動電流値の微分値の下限値Ｉ’ｍｉｎより小さい第２の正の閾値Ｂ２とを有し、電流検出センサによって検出された作動電流値Ｉが第１の閾値Ｂ１以上、且つ、その検出された作動電流値Ｉの微分値Ｉ’が第２の閾値Ｂ２以上の場合には、モータ３０の作動電流値が下限値Ｉｍｉｎ以上になるとともにその微分値が下限値Ｉ’ｍｉｎ以上になることが予想されるとして、通信データに異常が発生すると予測する。なお、第１の閾値Ｂ１及び第２の閾値Ｂ２は、モータ３０の作動電流値の急増に起因する通信データ異常の発生予測をするために設けられたものであるが、モータ３０の作動電流値の急減に起因する通信データ異常の発生予測をする場合でも、負の閾値を同様に設ければよい。

また、ＥＣＵ１は、バッテリ２０の容量状態によって、モータ３０の作動に起因する通信異常の発生を予測してもよい。バッテリ２０の容量状態として、充放電電圧、開放電圧、残量、充放電電流などが挙げられ、これらは電圧センサなどの状態検出センサによって検出され得る。ＥＣＵ１は、例えば、通信データの異常が起こる手前のバッテリ２０の容量状態（例えば、充放電電圧）を定めた異常予測条件Ｃを有し、状態検出センサによって検出されたバッテリ２０の実際の容量状態が異常予測条件Ｃを満たす場合、通信データに異常が発生すると予測する。より具体的には、ＥＣＵ１は、通信データの異常が起こる領域での充放電電圧値の上限値Ｖｍａｘより大きい第１の正の閾値Ｃ１と、通信データの異常が起こる領域での充放電電圧値の微分値の負の下限値Ｖ’ｍｉｎより大きい第２の負の閾値Ｃ２とを有し、電圧検出センサによって検出された充放電電圧値Ｖが第１の閾値Ｃ１以下、且つ、その検出された充放電電圧値Ｖの微分値が第２の閾値Ｃ２以下の場合には、バッテリ２０の充放電電圧が上限値Ｖｍａｘ以下になることが予想されるとして、通信データに異常が発生すると予測する。

ＥＣＵ１は、上述のように通信データに異常は発生すると予測すると、ＥＣＵ２，３の通信機能の使用を停止させるための停止指示信号が少なくとも異常が発生すると予測される時点前にＥＣＵ２，３に受信されるように、通信線１１，１２を介して当該停止指示信号を速やかに送信する。つまり、予測結果を把握するＥＣＵ１と異なる他のＥＣＵであるＥＣＵ２，３に停止指示信号が送信される。停止指示信号を受信したＥＣＵ２，３は、自身の通信機能の利用を停止する一方で、ＥＣＵ１は、実行予定の制御処理内容を実行する。通信機能の利用停止とは、例えば、通信線１１，１２を介して受信された受信データを使用して制御処理を実行することを停止したり、通信線１１，１２を介して受信された受信データを監視することによって通信異常を検知することを停止したり、データの送信を停止させたりすることが挙げられる。このように、通信機能の利用停止をすることによって、誤制御や誤検知などの誤作動を防止したりすることができる。データの送信停止をする場合には、さらには、消費電力の節約を図ることができる。なお、もちろん、ＥＣＵ１も、自身の予測結果に基づき、自身の通信機能の利用停止を行ってもよい。

ＥＣＵ１，２，３は、一定期間後に停止状態から復帰して、通信機能を再開する。例えば、ＥＣＵ１は、通信異常が発生しないと予測された後に、通信機能を再開し、ＥＣＵ２，３は、停止指示信号を受信してから一定期間後に、通信機能を再開する。

例えば、ＥＣＵ１は、停止状態からの復帰が可能な復帰可能期間を予測し、復帰可能期間を指示情報として含む停止指示信号を送信する。当該停止指示信号を受信したＥＣＵ２，３が、その復帰可能期間の経過後に停止状態からの復帰を行うことによって、通信機能の再開をする。また、例えば、ＥＣＵ１は、通信異常が発生しないと予測された後に、停止状態からの復帰を指示する復帰指示信号を送信する。当該復帰指示信号を受信したＥＣＵ２，３は、当該復帰指示信号に従って、通信機能の再開をする。なお、通信機能を停止する場合、例外的に復帰指示信号が受信できる状態にしておく。

したがって、車両用通信システム１００によれば、通信異常の発生を予測して通信機能の利用を事前に停止することができるため、各ＥＣＵの通信異常による誤作動を通信異常が起こる前に未然に防止することができる。

図２は、本発明の一実施形態である車両用通信システム２００の構成図である。車両用通信システム２００の構成のうち車両用通信システム１００と同一の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。車両用通信システム２００は、アンテナ４０と伝送線１３とを備える。

車両の存在領域が高電場や高電界になるにつれて、通信データの異常が発生しやすくなる。例えば、電波塔や通信レーダーなどの設置地点の周辺領域は、通信データの異常が発生しやすい。移動体である車両はその取り巻く電磁波の環境が変化するため、通信異常の発生が予測される環境変化を事前に捉えることによって、各ＥＣＵの通信異常による誤作動を通信異常が起こる前に未然に防止することができる。

そこで、ＥＣＵ１は、ナビゲーション装置などから取得可能な地図情報によって、電磁波の状態に起因する通信異常の発生を予測する。ＥＣＵ１は、例えば、通信データの異常を引き起こす地図領域を定めた異常予測条件Ｄを有し、車両の現在地点と異常予測条件Ｄで定められた領域との距離が所定距離内になった場合、通信データに異常が発生すると予測する。

また、ＥＣＵ１は、電磁波の状態によって、電磁波の状態に起因する通信異常の発生を予測してもよい。電磁波の状態は、アンテナ４０によって検出され得る。ＥＣＵ１は、例えば、通信データの異常が起こる手前の電磁波の状態を定めた異常予測条件Ｅを有し、アンテナ４０によって検出された電磁波の実際の状態が異常予測条件Ｅを満たす場合、通信データに異常が発生すると予測する。より具体的には、電磁波の受信レベルが大きくなるにつれて通信データに異常が起こりやすくなるとする場合、ＥＣＵ１は、通信データの異常が起こる領域での通信レベルの下限値ＬＶｍｉｎより小さい閾値レベルＥ１を有し、アンテナ４０によって検出された受信電磁波の受信レベルが閾値レベルＥ１以上の場合には、受信電磁波の受信レベルが下限値ＬＶｍｉｎ以上になることが予想されるとして、通信データに異常が発生すると予測する。

ＥＣＵ１は、上述のように通信データに異常は発生すると予測すると、ＥＣＵ２，３の通信機能の使用を停止させるための停止指示信号が少なくとも異常が発生すると予測される時点前にＥＣＵ２，３に受信されるように、通信線１１，１２とは異なる伝送線１３を介して当該停止指示信号を速やかに送信する。停止指示信号を受信したＥＣＵ２，３は、自身の通信機能を停止する一方で、ＥＣＵ１は、電磁波の状態検出を継続する。伝送線１３は、通信線１１，１２が通る通信信号よりも遅い周波数の信号を伝送するためのハーネスである。例えば、伝送線１３は、Ｈｉ／Ｌｏのスイッチ信号が通るハーネスである。スイッチ信号は、高周波のノイズに対して、通信線１１，１２を伝送する通信データに比べノイズ耐性がある。

ＥＣＵ１，２，３は、一定期間後に停止状態から復帰して、通信機能を再開する。例えば、ＥＣＵ１は、電磁波の受信レベルが通信異常の起こらない受信レベル以下になった後に、通信機能を再開し、ＥＣＵ２，３は、停止指示信号を受信してから一定期間後に、通信機能を再開する。通信異常が発生しないと予測された後にＥＣＵ１から送信される復帰指示信号は、伝送線１３を介して送信されてもよいし、通信線１１，１２を介して送信されてもよい。

したがって、車両用通信システム２００によれば、通信異常の発生を予測して車両用通信システム１００と同様に通信機能の利用を事前に停止することによって、各ＥＣＵの通信異常による誤作動を通信異常が起こる前に未然に防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、車両用通信システム２００の伝送線１３は、車両用通信システム１００に設けて、伝送線１３を介して停止指示信号を送信するようにしてもよい。

また、外部との通信などによって取得可能な天気予報などの天候予測情報に基づいて、落雷に起因する通信異常の発生を予測してもよい。また、イグニッションパルスやＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源のスイッチングノイズを起因とする通信異常の発生も、イグニッションスイッチ信号などのそれらの動作信号に基づいて予測することが可能である。

本発明の一実施形態である車両用通信システム１００の構成図である。本発明の一実施形態である車両用通信システム２００の構成図である。

符号の説明

１，２，３ＥＣＵ（電子制御装置）
５ＧＷ（ゲートウェイ装置）
１１，１２通信線
１５伝送線
１６，１７電源ライン
２０バッテリ
３０モータ
１００，２００車両用通信システム

Claims

通信線を介して互いに通信をする複数のノードを有する、車両用通信システムであって、
車両又は車両周辺の状態に基づいて、前記通信線を介した通信での通信異常の発生を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記ノードの通信機能の利用を制限させるための制限指示信号を送信する制限指示手段と、
前記制限指示信号を受信したノードの通信機能の利用を制限する利用制限手段とを備えることを特徴とする、車両用通信システム。
前記予測手段は、電磁波の状態に起因する前記通信異常の発生を予測する、請求項１に記載の車両用通信システム。
前記予測手段は、車載モータの作動に起因する前記通信異常の発生を予測する、請求項１に記載の車両用通信システム。
前記予測手段は、車載バッテリの容量に起因する前記通信異常の発生を予測する、請求項１に記載の車両用通信システム。
前記制限指示手段は、前記通信線と異なる伝送線を介して、前記制限指示信号を送信する、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用通信システム。
前記利用制限手段によって通信機能の利用が制限されたノードを制限状態から復帰させるための復帰指示信号を送信する復帰指示手段と、
前記復帰指示信号を受信したノードの通信機能の利用を制限状態から復帰させる利用復帰手段とを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用通信システム。
前記利用制限手段によって通信機能の利用が制限されたノードを制限状態から所定時間後に復帰させる利用復帰手段を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用通信システム。
前記利用制限手段は、前記制限指示信号を受信したノードの信号送信を停止させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用通信システム。
通信線を介して他の通信装置と通信をする、車両用通信装置であって、
車両又は車両周辺の状態に基づいて、前記通信線を介した通信での通信異常の発生を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記他の通信装置の通信機能の利用を制限させるための制限指示信号を送信する制限指示手段とを備えることを特徴とする、車両用通信装置。
前記予測手段は、電磁波の状態に起因する前記通信異常の発生を予測する、請求項９に記載の車両用通信装置。
前記予測手段は、車載モータの作動に起因する前記通信異常の発生を予測する、請求項９に記載の車両用通信装置。
前記予測手段は、車載バッテリの容量に起因する前記通信異常の発生を予測する、請求項９に記載の車両用通信システム。
前記制限指示手段は、前記通信線と異なる伝送線を介して、前記制限指示信号を送信する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の車両用通信装置。
前記他の通信装置の通信機能の利用を制限状態から復帰させるための復帰指示信号を送信する復帰指示手段を備える、請求項９から１３のいずれか一項に記載の車両用通信装置。