JP2010171882A - ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークを介して同期して通信を行う複数のＥＣＵが通信を行うために、各ＥＣＵが持つ通信パラメータをネットワークを介して変更することを可能にする。
【解決手段】複数の電子制御装置が通信線で接続され、複数の電子制御装置は、１つ以上の通信パラメータを備え、少なくとも１つの前記通信パラメータは、複数の電子制御装置で共通の値に設定することにより、複数の電子制御装置で共通の通信スケジュールを構成し、複数の電子制御装置は、通信パラメータに基づき、通信スケジュールで同期して通信を行い、情報を送受信するネットワークシステムにおいて、電子制御装置は、通信スケジュールを所定数に分割した送受信用の時間領域のうち、電子制御装置に割り付けられた受信領域において、新規通信パラメータを受信すると、新規通信パラメータに基づき、電子制御装置で共通の前記新規通信スケジュールに再同期して通信を行う。
【選択図】図５

Description

この発明は、ネットワークを介して同期して通信を行う複数の電子制御装置が、ネットワークシステムの状態に応じた通信スケジュールで通信を行うために、各電子制御装置が持つ通信パラメータを、ネットワークを介して変更することが可能なネットワークシステムに関する。

自動車や船舶は、搭載されている電子制御装置（以下、ＥＣＵと称す）により制御が行われている。複数のＥＣＵ間で協調し、自動車や船舶の制御を行うためには、制御対象の状態などの情報をＥＣＵ間で共有する必要がある。そこで、各ＥＣＵ間はネットワークで接続され、情報をメッセージとしてネットワーク上で送受信している。

メッセージの送受信は、ＥＣＵ間で統一された通信規格に従って行われる。この通信規格の１つに、全ＥＣＵがネットワークシステムの共通時間へ同期し、共通の通信スケジュールを持って、メッセージの送受信を行う時分割多重方式がある。

時分割多重方式の通信規格として、例えば、FlexRay（www.flexray.com参照）がある。FlexRayでは、図１に示すように、スタティックセグメント、ダイナミックセグメント、ＮＩＴ（ネットワークアイドルタイム）などで構成される固定時間の通信サイクルの繰り返しによって、メッセージの送受信が行われる。スタティックセグメントやダイナミックセグメントはさらにスロットに分割され、特定のＥＣＵに１つのメッセージの送信領域として割り当てられる。また、受信は、各ＥＣＵが受信したいメッセージのスロットＩＤを指定する。

通信サイクル、セグメント、スロットの長さなどは、メッセージ数や使用目的を考慮した通信スケジュールとなるよう設定する必要がある。これらの通信サイクル、セグメント、スロットの長さなどを総称して、通信パラメータと呼ぶ。各ＥＣＵは、あらかじめ設定した通信パラメータの値に応じて通信を行う。

FlexRayでは、通信パラメータはグローバル通信パラメータとローカル通信パラメータに分類される。グローバル通信パラメータは、前述の通信サイクル、セグメント、スロットの長さといった、通信スケジュールを固定する通信パラメータである。したがって、グローバル通信パラメータは、通信を行う全ＥＣＵで同じ値を設定しておく必要がある。一方、ローカル通信パラメータは、所望の通信スケジュールとなるよう、ＥＣＵに搭載されるＣＰＵの動作周波数などに依存して設定する、ＥＣＵ毎に値が異なる通信パラメータである。

図２に、グローバル通信パラメータとローカル通信パラメータの一例を示す。接頭語にgが付く通信パラメータはグローバル通信パラメータ、pが付く通信パラメータはローカル通信パラメータである。各通信パラメータはFlexRayの仕様で規定されているため、詳細な説明はここでは行わない。グローバル通信パラメータとローカル通信パラメータは、それぞれ約２５個ある。通信を行うためには、通信スケジュールに適したこれら全ての通信パラメータを各ＥＣＵで設定しなければならない。

特許文献１では、通信中のFlexRayネットワークシステムにＥＣＵが追加されることを想定して、ネットワークシステム中の特定のＥＣＵから通信パラメータを周期的に送信し、追加されたＥＣＵは、この値を受信して設定し直す方法について記載している。

特開２００８−２３６２１７号公報

しかしながら、上記特許文献１は、追加されたＥＣＵが、既に通信中のネットワークシステム上でメッセージを送受信できるようにすることを目的としている。そのため、周期的に送信されている通信パラメータは、現在の通信スケジュールを構成する通信パラメータであり、現在の通信スケジュールの変更は行われない。したがって、ネットワークシステムの状態に適した通信スケジュールに変更することはできないという問題がある。

さらには、特定のＥＣＵが周期的に通信パラメータを送信し続けることにより、ＥＣＵが追加されない場合には不要な情報となり、ネットワークの通信負荷が増大するという問題がある。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ネットワークを介して同期して通信を行う複数のＥＣＵが、ネットワークシステムの状態に応じた通信スケジュールで通信を行うために、各ＥＣＵが持つ通信パラメータを、ネットワークを介して変更することが可能なネットワークシステムに関する。

上記課題を解決する為に、この発明に係るネットワークシステムは、複数の電子制御装置が通信線で接続され、前記複数の電子制御装置は、１つ以上の通信パラメータを備え、少なくとも１つの前記通信パラメータは、前記複数の電子制御装置で共通の値に設定することにより、前記複数の電子制御装置で共通の通信スケジュールを構成し、前記複数の電子制御装置は、前記通信パラメータに基づき、前記通信スケジュールで同期して通信を行い、情報を送受信するネットワークシステムにおいて、前記電子制御装置は、前記通信スケジュールを所定数に分割した送受信用の時間領域のうち、前記電子制御装置に割り付けられた受信領域において、新規通信パラメータを受信すると、前記新規通信パラメータに基づき、前記電子制御装置で共通の前記新規通信スケジュールに再同期して通信を行うことを特徴とする。

この発明によれば、ネットワークを介して同期して通信を行う複数のＥＣＵが、ネットワークシステムの状態に応じた通信スケジュールで通信を行うために、各ＥＣＵが持つ通信パラメータを、ネットワークを介して変更可能となるという効果を奏する。

この発明の背景技術である、時分割多重方式FlexRayの通信スケジュール例を示す図である。 この発明の背景技術である、時分割多重方式FlexRayの通信スケジュールを構成する、通信パラメータ例を示す図である。 実施の形態１における、船舶ネットワークシステムの構成図である。 この発明を適用した実施の形態１における、通信スケジュールを変更する前の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態１における、通信スケジュールを新規通信スケジュールへ変更した後の通信スケジュール構成図である。 実施の形態１における、船舶ネットワークシステムの構成に対し、この発明を適用した船舶ネットワークシステムの構成図である。 この発明を適用した実施の形態１における、新規通信スケジュールへ変更するための新規通信パラメータを含むメッセージの構成例を示す。 この発明を適用した実施の形態１における、新規通信パラメータを受信したときのＥＣＵの処理内容を示すフローチャートである。 この発明を適用した実施の形態２における、車載ネットワークシステムの構成図である。 この発明を適用した実施の形態２における、通信スケジュールを変更する前の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態２における、通信スケジュールを変更する前の通信スケジュールにおける、エンジンＥＣＵ９０１が送信するエンジン回転数情報を含んだメッセージの構成図である。 この発明を適用した実施の形態２における、通信スケジュールを新規通信スケジュールへ変更した後の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態２における、通信スケジュールを新規通信スケジュールへ変更した後の通信スケジュールにおける、エンジンＥＣＵ９０１が送信するエンジン回転数情報を含んだメッセージの構成図である。 この発明を適用した実施の形態２における、ＡＢＳＥＣＵ９０２が新規通信パラメータを送信するときの処理内容を示すフローチャートである。 この発明を適用した実施の形態２における、ＡＢＳＥＣＵ９０２が送信する新規通信スケジュールへ変更するための新規グローバル通信パラメータを含むメッセージの構成例を示す。 この発明を適用した実施の形態２における、新規グローバル通信パラメータを受信したときのエンジンＥＣＵ９０１の処理内容を示すフローチャートである。 この発明を適用した実施の形態３における、ネットワークシステムの構成図である。 この発明を適用した実施の形態３における、ＥＣＵ１７０１が新規通信パラメータを送信するときの処理内容を示すフローチャートである。 この発明を適用した実施の形態４における、車載ネットワークシステムの構成図である。 この発明を適用した実施の形態４における、通信スケジュールを変更する前の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態４における、通信スケジュールを新規通信スケジュールへ変更した後の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態４における、ハイブリッドＥＣＵ１９０３が新規通信パラメータを送信するときの処理内容を示すフローチャートである。 この発明を適用した実施の形態５における、通信スケジュールを変更する前の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態５における、通信スケジュールを新規通信スケジュールへ変更した後の通信スケジュール構成図である。 この発明を適用した実施の形態５における、ＥＣＵ１７０２が新規通信パラメータを送信するときの処理内容を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図３に、この発明の実施の形態１に係る船舶ネットワークシステムを示す。図３の船舶ネットワークシステムでは、船舶のエンジンを制御するエンジンＥＣＵ３０１〜３０３、操舵者が前後進用に操作するレバーの操作情報を入力とするリモコンＥＣＵ３０４〜３０６が、通信線３０７を介して接続されている。リモコンＥＣＵ３０４〜３０６は、レバーの操作情報をメッセージとして通信線３０７を介してエンジンＥＣＵ３０１〜３０３に送信する。

エンジンＥＣＵ３０１〜３０３と、リモコンＥＣＵ３０４〜３０６は、通信規格FlexRayに準拠した通信を行う通信制御部を備える。本実施の形態１では、通信線３０７を１本としているが、FlexRayでは、２本の通信線で同期して情報の送受信が行うことが可能であり、この発明は通信線が１本あるいは２本のどちらであっても適用可能である。

このネットワークシステムの変更前の通信スケジュール例を図４に示す。図４に示す通信スケジュールでは、伝送速度は５Ｍｂｐｓ、１つの通信サイクルは５ｍｓ周期、スタティックセグメントは１６バイトのメッセージが送信可能なスロットが５４個（スロットＩＤが１〜５４）、ダイナミックセグメントは６４バイトのメッセージが６個（スロットＩＤが５５〜６０）送信可能なスロットが設けられている。１通信サイクル中、リモコンＥＣＵ３０４〜３０６はそれぞれ８メッセージ、エンジンＥＣＵ３０１〜３０３はそれぞれ１０メッセージ送信する設定とし、計５４メッセージが全てスタティックセグメントの５４個のスロットで送信されているものとする。

この船舶ネットワークシステムにおいて、制御の高度化を図るため、各リモコンＥＣＵ３０４〜３０６のプログラムを変更し、リモコンＥＣＵ３０４〜３０６が５ｍｓ周期で送信するメッセージ数を２つずつ増加させる必要が出た場合、変更前の通信スケジュールではメッセージを送信するための余裕がスタティックセグメントに無い。そこで、全てのメッセージを送信できるよう、通信スケジュールを変更し、スタティックセグメントのスロット数を増加させる必要性がある。

この変更例として、ダイナミックセグメントのスロット数は６４バイトのメッセージを４つ分送信可能としてダイナミックセグメントを短くし、スタティックセグメントのスロット数を６つ増加させた新規通信スケジュールを図５に示す。このようにすれば、リモコンＥＣＵ３０４〜３０６がスタティックセグメントで送信するメッセージがそれぞれ２メッセージ、計６メッセージ増えても、スタティックセグメントのスロットで送信可能となる。

ここで、本実施の形態における外部接続装置を用いた新規通信スケジュールへの変更方法について説明する。図６に、新規通信スケジュールへ変更するための外部接続装置６０８を船舶ネットワークシステムに接続した例を示す。外部接続装置６０８は、接続されると各ＥＣＵ３０１〜３０６と同期して図４に示した通信スケジュールに沿って通信を開始する。そして、ダイナミックセグメントのスロット５５において、新規通信スケジュールを構成するための新規通信パラメータを、新規グローバル通信パラメータ、新規ローカル通信パラメータの両方とも送信する。

このときのスロット５５で送信するメッセージの例を図７に示す。FlexRayのメッセージは、ヘッダ部、ペイロード部、トレイラ部からなり、ＥＣＵ間で送受信する情報はペイロード部に格納される。新規通信パラメータ内容やその順序は、ＥＣＵの通信パラメータ値を設定する通信パラメータ用レジスタの構造などに依存して変更する必要があるため、ここでは一例を示す。また、ここで示すように設定に必要な全ての新規通信パラメータではなく、変更が必要な新規通信パラメータのみ送信する方法であっても良い。また、外部接続装置６０８にあらかじめスタティックセグメントのスロットが割り当てられている場合には、スタティックセグメントのスロットで送信してもよい。

続いて、スロット６１で送信された新規通信パラメータを含むメッセージを受信した、エンジンＥＣＵ３０１の処理内容について、図８のフローチャートに沿って説明する。ただし、本実施の形態では、処理内容は受信したＥＣＵの種類に依らず、その他のエンジンＥＣＵ３０２〜３０３やリモコンＥＣＵ３０４〜３０６でも同じとする。

ＳＴ８０１
エンジンＥＣＵ３０１は、図４に示す通信スケジュールで通常の通信中、ダイナミックセグメントのスロット５５においてメッセージを受信する。なお、受信しなかった場合は通信を継続し、新規通信パラメータへ変更されない。

ＳＴ８０２
エンジンＥＣＵ３０１は、通信を停止しコンフィグレーションモードへ遷移する。

ＳＴ８０３
エンジンＥＣＵ３０１は、コンフィグレーションモードになると、スロット５５で受信したメッセージに含まれる新規通信パラメータを、通信パラメータ用レジスタに設定する。

ＳＴ８０４
エンジンＥＣＵ３０１は、再び通信モードへ遷移し、新規通信パラメータに基づき、図５に示す新規通信スケジュールで通信を開始し、変更処理を終了する。

すなわち、実施の形態１では、複数の電子制御装置に、１つ以上の通信パラメータを備え、少なくとも１つの前記通信パラメータは、複数の電子制御装置で共通の値に設定することにより、複数の電子制御装置で共通の通信スケジュールを構成し、複数の電子制御装置は、前記通信パラメータに基づき通信スケジュールで同期して通信を行い、情報を送受信するネットワークシステムにおいて、電子制御装置は、通信スケジュールを所定数に分割した送受信用の時間領域のうち、電子制御装置に割り付けられた受信領域において、新規通信パラメータを受信すると、当該新規通信パラメータに基づいて電子制御装置で共通の新規通信スケジュールに再同期して通信を行う。

したがって、本実施の形態１によれば、ＥＣＵの数に見合った通信スケジュールへの変更が容易であることにより、ネットワークシステムの状態に応じた通信スケジュールで通信を行うことが可能である。

これにより、あらかじめＥＣＵの接続数を想定して余裕をもたせた通信スケジュールにしておくよりも、効率よく通信を行うことが可能である。特に、ユ−ザが必要に応じてエンジンＥＣＵの数を増減する場合がある船舶のネットワークシステムなどにおいては、この発明を適用することにより、ＥＣＵの数を変更しても容易に通信スケジュールを変更し、ＥＣＵの数に見合った船舶の制御が可能となる。

また、新規通信パラメータを受信したＥＣＵは、それぞれ新規通信パラメータを設定し直すため、新規通信スケジュールへの変更にかかる時間は、ＥＣＵの数に依存しない。

さらにまた、すでに自動車や船舶にＥＣＵが搭載され、設置後に取り出すことが困難な状態においても、通信スケジュールを容易に変更可能である。

さらにまた、各ＥＣＵが何通りかの通信スケジュール用の通信パラメータをあらかじめ保持して変更する方法よりも、必要なＲＯＭサイズは小さくすみ、ＥＣＵのコストを下げることができる。

さらにまた、外部接続装置を用いてネットワークシステムの通信スケジュールを自動的に変更することにより、ユ−ザは変更のための複雑な操作を行う必要が無い。

実施の形態２．
図９に、車載ネットワークシステムを示す。図９の車載ネットワークシステムでは、エンジンＥＣＵ９０１、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）ＥＣＵ９０２、トランスミッションＥＣＵ９０３、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）ＥＣＵ９０４が通信線Ａ９０９と通信線Ｂ９１０で接続されている。

各ＥＣＵ９０１〜９０４は、通信規格FlexRayに準拠した通信を行う通信制御部を備える。本実施の形態２では、通信線を２本としているが、この発明は通信線が１本あるいは２本のどちらであっても適用可能である。

エンジンＥＣＵ９０１にはエンジン回転数を出力するクランク角センサ９０５、ＡＢＳＥＣＵ９０２には車輪軸の回転に応じて車速パルスを出力する車速センサ９０６、トランスミッションＥＣＵ９０３にはギア比を変更する変速装置９０７、ＥＰＳ ＥＣＵ９０４には運転者の操舵をアシストするＥＰＳモ−タ９０８が接続されているものとする。

車載ネットワークシステムが、正常な状態では、通信線Ａ９０９と通信線Ｂ９１０を介して、エンジンＥＣＵ９０１はクランク角センサ９０５からの入力値を基にエンジン回転数情報を、ＡＢＳＥＣＵ９０２は車速センサ９０６からの入力値を基に車速情報を、トランスミッションＥＣＵ９０３は変速装置９０７からの入力値を基に現在のギア比情報を、夫々メッセージとして送信する。

エンジンＥＣＵ９０１やＥＰＳ ＥＣＵ９０４は、ＡＢＳＥＣＵ９０２が送信する車速情報を用いて、エンジンやＥＰＳモ−タ９０８の制御を行う。車速は、クランク角センサ９０５の出力するエンジン回転数と、変速装置９０６の出力するギア比から算出することも可能であるが、正常な状態では、エンジンＥＣＵ９０１やＥＰＳ ＥＣＵ９０４が使用する車速は、ＡＢＳＥＣＵ９０９が送信する車速センサ９０６からの車速情報を使用しているとする。

この正常な状態での通信スケジュール例を図１０に示す。この通信スケジュールでは、伝送速度は５Ｍｂｐｓ、１つの通信サイクルは２．５ｍｓ周期、スタティックセグメントは８バイトのメッセージが送信可能なスロットが２５個、ダイナミックセグメントは６４バイトのメッセージが３つ分送信可能なスロットが設けられている。

スロット１にはエンジン回転数情報を含むメッセージ、スロット２には車速情報を含むメッセージ、スロット３にはギア比情報を含むメッセージが割り当てられている。各ＥＣＵはその他にも多くの情報を送受信しているが、ここでは省略する。このときの通信スケジュールでは、情報を格納するためのスタティックセグメントの１メッセージのペイロード部の長さは８バイトとしているが、このうちエンジン回転数の情報は図１１に示すように、１バイト分割り当てられているものとする。

この車載ネットワークシステムにおいて、ＡＢＳＥＣＵ９０２に接続されている車速センサ９０６が故障した場合を考える。このとき、ＡＢＳＥＣＵ９０２は正常な車速情報を送信できなくなる。そこで、ＡＢＳＥＣＵ９０２は、スロット２で送信するメッセージの車速情報を格納するビット部分を、エラーを示すオール１にして送信する。一方、エンジンＥＣＵ９０１やＥＰＳ ＥＣＵ９０４は、スロット２のメッセージの車速情報に割り当てられたビット部分がオール１であることにより、車速情報のエラーを検出すると共に、車速情報を用いた制御が行えなくなる。したがって、車速を別の情報を利用して求める必要がある。

前述の通り、車速はエンジン回転数とギア比から求めることも可能である。しかし、このときエンジンＥＣＵ９０１が送信するメッセージに含まれるエンジン回転数の情報には図１１で示したように、１バイトしか割り当てられておらず、仮にエンジン回転数が最大８０００ｒｐｍであったとしても、ファクタ（１ビットが示すエンジン回転数）は約３１．４となり、分解能が低すぎてこの情報から正確な車速を求めることは難しい。したがって、十分な分解能を得るためには、エンジン回転数を割り当てるビットをより多く割り当てなくてはならない。

ところが、この車載ネットワークシステムの通信スケジュールでは、図１１に示したように、エンジン回転数用のビット数を増やす余裕はない。また、スタティックセグメントのスロットでは、情報を格納するペイロード長が通信パラメータによって固定されている。そこで、エンジン回転数用のビット数を増やすために、通信スケジュールを変更し、ペイロード長を決定する通信パラメータを変更して、ペイロード長を現在の８バイトよりも長くする必要がある。

このエンジン回転数用のビット数を増やすための変更例として、スタティックセグメントのスロットで送信可能なメッセージのペイロード長を１６バイトとしたときの新規通信スケジュールを図１２に示す。このようにすることで、このメッセージに割り当てられる情報の割り付けを変更し、エンジン回転数の情報に割り当てられる情報を、例えば図１３に示すように、２バイトに延長することが可能である。２バイトでは、エンジン回転数を余裕を見て最大１２０００ｒｐｍとしても、ファクタは約０．１８（クランク角約６６°）となり、エンジン回転数の情報として十分な分解能を持つといえる。

続いて、本実施の形態における、新規通信スケジュールへの変更方法について説明する。ここでは、車速情報のエラーを示す情報を受信することによりエラーを検出したエンジンＥＣＵ９０１が、新規通信スケジュールへ変更するための新規通信パラメータを送信する設定とする。まず、図１４のフローチャートに沿って新規通信パラメータを送信するエンジンＥＣＵ９０１の処理内容を説明する。

ＳＴ１４０１
エンジンＥＣＵ９０１は、図１０に示す通信スケジュールで通常の通信中、スロット２において、車速情報に割り当てられたビット部分がオール１となっているメッセージを受信する。

ＳＴ１４０２
エンジンＥＣＵ９０１は、車速情報に割り当てられたビット部分がオール１であることからエラーを示す情報であることを検出し、車速情報のエラーを検出する。

ＳＴ１４０３
エンジンＥＣＵ９０１はスロット２６において、新規通信パラメータを送信する。この新規通信パラメータは、前述の通り、デ−タ長が１６バイトであり、車速情報のエラーを検出した場合にこれに対応するための通信パラメータとしてあらかじめエンジンＥＣＵ９０１が保持している。

ＳＴ１４０４
エンジンＥＣＵ９０１は、新規通信パラメータを５通信サイクル（１２．５ｍｓ）の間送信すると通信を停止し、コンフィグレーションモードへ遷移する。ただし、この送信期間は１通信サイクルの長さなどに応じて変更する必要があり、ここで示す値は一例である。

ＳＴ１４０５
エンジンＥＣＵ９０１は、コンフィグレーションモードになると、送信した新規通信パラメータを、通信パラメータ用レジスタに設定する。

ＳＴ１４０６
エンジンＥＣＵ９０１は再び通信モードに遷移し、新規通信パラメータに基づき、図１２に示す新規通信スケジュールで通信を開始し、変更処理を終了する。

続いて、図１４のＳＴ１４０３において、エンジンＥＣＵ９０１が送信する新規通信パラメータについて説明する。車載ネットワークシステムのＥＣＵに搭載されるＣＰＵは、機能に応じて性能が異なる。したがって、前述の通り、同一の通信スケジュールを構成するローカル通信パラメータも異なることが考えられる。このような場合は、送信する新規通信パラメータは新規グローバル通信パラメータのみとし、新規ローカル通信パラメータは、ＥＣＵが受信した新規グローバル通信パラメータに基づいてそれぞれ設定する方が通信負荷を抑えるためにも望ましい。このことから、エンジンＥＣＵ９０１が送信する新規通信パラメータは、図１５に示すように、新規グローバル通信パラメータのみとしている。

続いて、スロット２６で送信された新規グローバル通信パラメータを含むメッセージを受信したＥＰＳ ＥＣＵ９０４の処理内容について図１６のフローチャートに沿って説明する。本実施の形態では、処理内容は受信したＥＣＵの種類に依らず、その他のＥＣＵ９０２〜９０３でも同じとする。

ＳＴ１６０１
ＥＰＳ ＥＣＵ９０４は、図１０に示す通信スケジュールで通常の通信中、ダイナミックセグメントのスロット２６においてメッセージを受信する。なお、受信しなかった場合は通信を継続し、新規通信パラメータへ変更されない。

ＳＴ１６０２
ＥＰＳ ＥＣＵ９０４は、スロット２６でメッセージを受信すると、通信を停止しコンフィグレーションモードへ遷移する。

ＳＴ１６０３
ＥＰＳ ＥＣＵ９０４は、コンフィグレーションモードになると、スロット２６で受信したメッセージに含まれる新規グローバル通信パラメータに基づき、新規ローカル通信パラメータを決定する。

ＳＴ１６０４
ＳＴ１６０３で決定した新規グローバル通信パラメータと新規ローカル通信パラメータを、通信パラメータレジスタに設定する。

ＳＴ１６０５
ＥＰＳ ＥＣＵ９０４は、通信制御部を再び通信モードに設定し、新規通信パラメータに基づき、図１２に示す新規通信スケジュールで通信を開始し、変更処理を終了する。

図１６のＳＴ１６０３において、受信した新規グローバル通信パラメータから新規ローカル通信パラメータを決定する方法を、新規ローカル通信パラメータpSamplesPerMicrotickの例を用いて説明する。pSamplesPerMicrotickは、FlexRayの仕様の規定から、下記のように計算式で決定される。
pSamplesPerMicrotick＝pdMicrotick / gdSampleClockPeriod

gdSampleClockPeriodは新規グローバル通信パラメータとして受信する。pdMicrotickはローカル通信パラメータであるが、この値は伝送速度と、受信したＥＣＵに搭載されるＣＰＵの動作周波数に依存して一意に決定される値である。伝送速度は、gdSampleClockPeriodから一意に決定される。以上から、新規ローカル通信パラメータpSamplePerMicrotickは、ＥＰＳ ＥＣＵ９０４が受信した新規グローバル通信パラメータから一意に決定することができる。

本実施の形態２では、新規通信パラメータを送信するＥＣＵとしてエンジンＥＣＵ９０１を割り当てたが、ＡＢＳＥＣＵ９０２の送信する車速情報がエラーを示すメッセージを受信したＥＰＳ ＥＣＵ９０４が、新規通信パラメータを送信するようにしても良い。また、新規グローバル通信パラメータは、あらかじめスタティックセグメントのスロットが割り当てられている場合には、スタティックセグメントのスロットで送信してもよい。

本実施の形態２によれば、ＥＣＵが通信スケジュール変更の必要性を判断し、新規通信パラメータを送信することにより、外部接続装置を用いる必要が無い。このため、ネットワークシステムの通信スケジュールの変更が必要な状態になっても、ユ−ザは特に通信スケジュール変更のための操作を行う必要は無い。

また、エラーを示す情報を受信することによりエラーを検出し、新規通信パラメータを送信することで、ＥＣＵに接続されるセンサの故障などのネットワークシステムの状態に応じた新規通信スケジュールに変更することが可能である。

さらにまた、新規通信スケジュールに変更するために送信する通信パラメータを、新規グローバル通信パラメータのみとし、新規ローカル通信パラメータは各ＥＣＵが受信した新規グローバル通信パラメータに基づいて決定することにより、新規通信パラメータの送信による通信負荷を下げることができるうえ、各ＥＣＵの搭載するＣＰＵに応じた新規通信パラメータを設定することができる。

実施の形態３．
図１７に、本実施の形態３におけるネットワークシステムを示す。このネットワークシステムでは、ＥＣＵ１７０１〜１７０３が通信線Ａ１７０４と通信線Ｂ１７０５で接続されている。各ＥＣＵ１７０１〜１７０３は、通信規格FlexRayに準拠した通信を行う通信制御部を備える。本実施の形態３では、通信線を２本としているが、この発明は通信線が１本あるいは２本のどちらであっても適用可能である。

FlexRayでは、通信制御部がFlexRay通信に関連する特定のエラーを検出した場合に、通信制御部がアプリケーションにエラーフラグを通知する機能を備えることを規定している。例えば、１つのスロット内に２つ以上のメッセージを受信した場合などには、フラグvSS!SyntaxErrorがセットされる。また、受信したメッセージのヘッダに示されるペイロード部の長さが、設定している通信パラメータgPayloadLengthStaticと異なる場合などにはフラグvSS!ContentErrorがセットされる。これにより、アプリケーションではこのフラグを使用してエラーの処理を行うことが可能になっている。

本実施の形態３では、ネットワークシステムがある通信スケジュールで通信中、フラグvSS!ContentErrorがセットされた場合、このフラグを検出したＥＣＵ１７０１が新規通信スケジュールへ変更するために新規通信パラメータ送信する場合の処理内容について図１８のフローチャートに沿って説明する。

ＳＴ１８０１
ＥＣＵ１７０１は通常の通信中、通信制御部のステータスレジスタの通信線Ａ１７０４に関するフラグvSS!ContentErrorAが１にセットされ、FlexRay通信関連のエラーが発生したことを検出する。

ＳＴ１８０２
ＥＣＵ１７０１は、ＥＣＵ１７０１に割り当てられた送信用スロットにおいて、新規通信スケジュールを構成する新規通信パラメータを送信する。この新規通信パラメータは、vSS!ContentError検出時の通信パラメータとしてあらかじめＥＣＵ１７０１が保持している。

ＳＴ１８０３
ＥＣＵ１７０１は、送信中の新規通信パラメータが現在の通信パラメータと異なるかどうか判定を行う。異なる場合にはＳＴ１８０４に進み、同じ場合にはＳＴ１８０７に進む。

ＳＴ１８０４
ＥＣＵ１７０１は、新規通信パラメータを５通信サイクルの間送信すると通信を停止し、コンフィグレーションモードへ遷移する。ただし、この送信期間は１通信サイクルの長さなどに応じて変更する必要があり、ここで示す値は一例である。

ＳＴ１８０５
ＥＣＵ１７０１は、コンフィグレーションモードになると、送信した新規通信パラメータを、通信パラメータ用レジスタに設定する。

ＳＴ１８０６
ＥＣＵ１７０１は再び通信モードに遷移し、新規通信パラメータに基づき、新規通信スケジュールで通信を開始し、変更処理を終了する。

ＳＴ１８０７
ＥＣＵ１７０１は、送信中の新規通信パラメータが現在の通信パラメータと同じ場合には、新規通信パラメータを５通信サイクルの間送信すると、新規通信パラメータを含むメッセージの送信を終了する。

ＳＴ１８０３に示すとおり、ＥＣＵ１７０１が送信する新規通信パラメータは、現在の通信パラメータと同じであってもよいし、異なるものであっても良い。

送信された新規通信パラメータを受信したＥＣＵ１７０２とＥＣＵ１７０３の新規通信スケジュールへの変更処理内容は、図８または図１６に示した処理内容と、スロット番号を除き同じであるため、ここでは省略する。

また、本実施の形態３では、フラグvSS!ContentErrorがセットされた場合の通信スケジュールの変更方法について説明したが、その他のFlexRay通信制御部のフラグがセットされた場合であってもよい。

本実施の形態３によれば、通信のエラーを検出すると、検出したＥＣＵが新規通信パラメータを送信することにより、通信の状態に応じた新規通信スケジュールに直ちに変更することが可能である。

また、複数のＥＣＵが新規通信パラメータを送信する機能を備えることにより、１つのＥＣＵだけが新規通信パラメータを送信する場合よりも、必要に応じて直ちに新規通信スケジュールに変更することが可能である。

実施の形態４．
図１９に、本実施の形態４における車載ネットワークシステムを示す。図１９の車載ネットワークシステムでは、エンジンＥＣＵ１９０１、バッテリＥＣＵ１９０２、ハイブリッドＥＣＵ１９０３が通信線Ａ１９０４と通信線Ｂ１９０５で接続されている。エンジンＥＣＵ１９０１にはエンジン１９０６、バッテリＥＣＵにはバッテリ１９０７、ハイブリッドＥＣＵ１９０３にはモ−タ１９０８が接続され、モ−タ１９０８はエンジン１９０６とバッテリ１９０７とも接続されている。

各ＥＣＵ１９０１〜１９０３は、通信規格FlexRayに準拠した通信を行う通信制御部を備える。本実施の形態４では、通信線を２本としているが、この発明は通信線が１本あるいは２本のどちらであっても適用可能である。

エンジンＥＣＵ１９０１はエンジン１９０６を制御する。エンジン１９０６の動力によって、車輪のほか、モ−タ１９０８を駆動する。モ−タ１９０８が駆動すると、バッテリ１９０７が充電される。また、発進時などには、モ−タ１９０８は逆にバッテリ１９０７に充電された電力を用いて駆動し、エンジン１９０６による車輪の駆動を助ける。バッテリＥＣＵ１９０２はバッテリ１９０７の充電状態の情報を通信線Ａ１９０４と通信線Ｂ１９０５を介してハイブリッドＥＣＵ１９０３へ送信する。ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、充電状態の情報を受信し、バッテリ１９０７の充電量が不足している場合には、通信線Ａ１９０４と通信線Ｂ１９０５を介してエンジンＥＣＵ１９０１に対してエンジン１９０６の出力の増加を要求し、モ−タ１９０８の発電量を増加させることができる。

この正常な状態での通信スケジュールを図２０に示す。このときの伝送速度は５Ｍｂｐｓ、１つの通信サイクルは５ｍｓ周期である。エンジンＥＣＵ１９０１はエンジン１９０６の回転数の情報をスロット１で、バッテリＥＣＵ１９０２はバッテリ１７０７の充電情報をスロット２で、各通信サイクルにつき１メッセージすなわち５ｍｓ間隔で、ハイブリッドＥＣＵ１９０３に送信している。各ＥＣＵ１９０１〜１９０３はその他制御に必要な情報を含むメッセージを複数のスロットで送信しているが、ここでは省略する。

この車載ネットワークシステムにおいて、バッテリＥＣＵ１９０２が故障し、バッテリＥＣＵ１９０２からメッセージが全て送信されなくなったとする。このバッテリＥＣＵ１９０２の故障に伴い、ハイブリッドＥＣＵ１９０３はバッテリの充電情報をスロット２で受信できなくなり、バッテリＥＣＵ１９０２が正常に動作していないというエラーを検出する。この場合、前述の通り、バッテリ１９０７の電力も駆動源としているモ−タ１９０８を正常に駆動できなくなる。したがって、この状態を回避するためにハイブリッドＥＣＵ１９０３は制御内容を変更し、モ−タ１９０８の駆動をエンジン１９０６の動力を直接用いてのみ行うようにする必要がある。

そこで、このエンジン１９０６の動力のみを用いたモ−タ１９０８駆動を、精度を上げて行うために、ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、エンジンＥＣＵ１９０１からのエンジン回転数の情報をより短い周期で受信する必要がある。このときのエンジンＥＣＵ１９０１からのエンジン回転数の情報は、前述の通り５ｍｓ周期で送信されている。ここで、通信速度を５Ｍｂｐｓから１０Ｍｂｐｓの２倍に上げれば、エンジン回転数の情報は半分の２．５ｍｓ周期で送信されるようになる。このようにして、ハイブリッドＥＣＵ１９０３が、バッテリＥＣＵ１９０２の故障によってバッテリ１９０７の充電状態の情報を受信できなくなった場合でも、モ−タ１９０８の制御を可能とするような新規通信スケジュールを図２１に示す。

続いて、本実施の形態におけるバッテリＥＣＵ１９０２が故障した場合の、新規通信スケジュールへの変更方法について説明する。図２２のフローチャートに沿って、新規通信パラメータを送信するハイブリッドＥＣＵ１９０３の処理内容を説明する。

ＳＴ２２０１
ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、スロット２で、バッテリＥＣＵ１９０２から充電情報を含むメッセージを受信できていないことを検出する。

ＳＴ２２０２
ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、ＳＴ２２０１でメッセージを受信できなかったことにより、バッテリＥＣＵ１７０２にエラーが発生していることを検出する。

ＳＴ２２０３
ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、エンジン回転数の情報を高い頻度で受信するために、伝送速度を２倍にするよう、スロット４１において、図２１に示す新規通信スケジュールを構成する新規通信パラメータを送信する。

ＳＴ２２０４
ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、新規通信パラメータを５通信サイクル（２５ｍｓ）の間送信すると、通信を停止し、コンフィグレーションモードに遷移する。ただし、この送信期間は１通信サイクルの長さなどに応じて変更する必要があり、ここで示す値は一例である。

ＳＴ２２０５
ハイブリッドＥＣＵ１９０３は、コンフィグレーションモードになると、送信した新規通信パラメータを、通信パラメータ用レジスタに設定する。

ＳＴ２２０６
ハイブリッドＥＣＵ１９０３は再び通信モードに遷移し、新規通信パラメータに基づき、図２１に示す新規通信スケジュールで通信を開始し、変更処理を終了する。

図２２のＳＴ２２０３において、ハイブリッドＥＣＵ１９０３が送信する新規通信パラメータは、新規グローバル通信パラメータだけでもよいし、新規ローカル通信パラメータであってもよい。

また、送信された新規通信パラメータを受信したエンジンＥＣＵ１９０１とバッテリＥＣＵ１９０２の新規通信スケジュールへの変更処理内容は、図８または図１６に示した処理内容と、スロット番号を除き同じであるため、ここでは省略する。

本実施の形態４によれば、情報を送信するＥＣＵの故障を、情報を受信するよう設定してあるＥＣＵで、この情報を受信できない場合に、エラーを検出し通信スケジュールを変更することにより、故障を補うような制御を行うことが可能である。

実施の形態５．
本実施の形態５におけるネットワークシステムの構成は、図１７に示した実施の形態３と同じものを用いるため、ここでは説明を省略する。

FlexRayの通信サイクルには、図１で説明したように、スタティックセグメントとダイナミックセグメントを含む。ダイナミックセグメントは、１つ以上のダイナミックスロットから構成され、１つのダイナミックスロットでは１つのメッセージを送信できる。ダイナミックセグメントの長さは固定であるが、ダイナミックスロットの幅は送信したい情報の長さに応じて、通信中に変動する。また、割り当てられるメッセージがないダイナミックスロットは通信パラメータgdMinislotで設定した固定の長さとなる。

図２３に、このネットワークシステムの通信スケジュール例を示す。ＥＣＵ１７０１はダイナミックスロット２６においてメッセージＸを、ＥＣＵ１７０２はダイナミックスロット３０においてメッセージＹを、ＥＣＵ１７０３はダイナミックスロット２７から２９においてその他のメッセージを送信するよう設定されている。伝送速度は５Ｍｂｐｓである。

通信サイクルＮでは、ダイナミックスロット２６と３０でメッセージＸとＹの送信が完了している。しかし、通信サイクルＮ＋１では、メッセージＸの長さが通信サイクルＮのときよりも長くなっているため、ダイナミックスロット２６の長さも長くなっている。その結果、ダイナミックスロット３０に割り当てられたメッセージＹの送信が行えなくなっている。このように、ダイナミックセグメントでは、番号が小さいダイナミックスロットの優先度が高くなっている。

FlexRayでは、通信制御部がアプリケーションに最後に送信を完了したダイナミックスロットの番号をフラグzLastDynTxSlotを用いて通知する機能を備えることを規定している。ダイナミックセグメントにおいてメッセージが１つも送信されなかった場合にはzLastDynTxSlot＝０となる。したがって、図２３の例では、ＥＣＵ１７０２は、通信サイクルＮではzLastDynTxSlot＝３０、通信サイクルＮ＋１ではzLastDynTxSlot＝０となる。

通常、ダイナミックセグメントの幅は、送信されるメッセージの長さをあらかじめ考慮した分の、ダイナミックスロットを確保するよう通信パラメータにより設定されるものである。しかしながら、ＥＣＵ数の増加やエラーなど、ネットワークシステムの状態により、メッセージの数が増加すると、送信に使用されるダイナミックスロットの数が増加したり、特定のダイナミックスロットの長さが大幅に増加したりするなど、通信負荷が考慮していたよりも増加した場合には、図２３で示したように優先度の低いダイナミックスロットのメッセージが送信されなくなる可能性がある。

このような場合、ダイナミックスロット３０においてメッセージＺの送信が可能となるように、通信負荷を下げる必要がある。その方法として、伝送速度を現在の５Ｍｂｐｓから１０Ｍｂｐｓに上げることで、１秒間あたりに送信可能な情報の量を倍に通信スケジュール例を図２４に示す。このように通信負荷が増大した場合に、伝送速度を上げた通信スケジュールとすることにより、通信負荷を減らすことができ、所望のメッセージの送受信が可能となる。

続いて、本実施の形態における、新規通信スケジュールへの変更方法について図２５のフローチャートに沿って説明する。ここでは、図２３で示したように、ＥＣＵ１７０２がzLastDynTxSlot＝３０ではないために、ダイナミックスロット３０でメッセージＹを送信できなかったことを検出した場合に、ＥＣＵ１７０２が新規通信スケジュールへ変更するための新規通信パラメータを送信するとする。

ＳＴ２５０１
ＥＣＵ１７０２は通常の通信中、最後に送信を完了したダイナミックスロットの番号をフラグzLastDynTxSlotが３０ではないため、ダイナミックスロット３０においてメッセージＹが送信できなかったことを検出し、ネットワークシステムの通信負荷が増大していることを検出する。

ＳＴ２５０２
ＥＣＵ１７０２に割り当てられた送信用スロットにおいて、新規通信スケジュールを構成する新規通信パラメータを送信する。この新規通信パラメータは、通信負荷増大検出時の通信パラメータとしてあらかじめＥＣＵ１７０２が保持している。

ＳＴ２５０３
ＥＣＵ１７０２は、新規通信パラメータを５通信サイクルの間送信すると通信を停止し、コンフィグレーションモードへ遷移する。ただし、この送信期間は１通信サイクルの長さなどに応じて変更する必要があり、ここで示す値は一例である。

ＳＴ２５０４
ＥＣＵ１７０２は、コンフィグレーションモードになると、送信した新規通信パラメータを、通信パラメータ用レジスタに設定する。

ＳＴ２５０５
ＥＣＵ１７０２は再び通信モードに遷移し、新規通信パラメータに基づき、新規通信スケジュールで通信を開始し、変更処理を終了する。

送信された新規通信パラメータを受信したＥＣＵ１７０１とＥＣＵ１７０３の新規通信スケジュールへの変更処理内容は、図８または図１６に示した処理内容と、スロット番号を除き同じであるため、ここでは省略する。

本実施の形態５によれば、通信負荷が変動したことをＥＣＵが検出した場合に、新規通信スケジュールを送信することにより、通信負荷を調整することができる。特に、通信負荷が増大した場合には、通信負荷を下げるよう伝送速度を変更した新規通信スケジュールとすることにより、メッセージの未送信を防ぐことができる。

実施の形態１〜５では、通信規格をFlexRayとしているが、時分割多重方式に基づいて通信を行う他の通信規格であってもよい。

３０１〜３０３ エンジンＥＣＵ、３０４〜３０６ リモコンＥＣＵ、３０７ 通信線、６０８ 外部接続装置、９０１ エンジンＥＣＵ、９０２ アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）ＥＣＵ、９０３ トランスミッションＥＣＵ、９０４ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）ＥＣＵ、９０９ 通信線Ａ、９１０ 通信線Ｂ、１７０１〜１７０３ ＥＣＵ、１７０４ 通信線Ａ、１７０５ 通信線Ｂ、１９０１ エンジンＥＣＵ、１９０２ バッテリＥＣＵ、１９０３ ハイブリッドＥＣＵ、１９０４ 通信線Ａ、１９０５ 通信線Ｂ。

Claims (11)

1. 複数の電子制御装置が通信線で接続され、
   前記複数の電子制御装置は、１つ以上の通信パラメータを備え、
   少なくとも１つの前記通信パラメータは、前記複数の電子制御装置で共通の値に設定することにより、前記複数の電子制御装置で共通の通信スケジュールを構成し、
   前記複数の電子制御装置は、前記通信パラメータに基づき、前記通信スケジュールで同期して通信を行い、情報を送受信するネットワークシステムにおいて、
   前記電子制御装置は、前記通信スケジュールを所定数に分割した送受信用の時間領域のうち、前記電子制御装置に割り付けられた受信領域において、新規通信パラメータを受信すると、前記新規通信パラメータに基づき、前記電子制御装置で共通の前記新規通信スケジュールに再同期して通信を行う
   ことを特徴とするネットワークシステム。
2. 請求項１に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記新規通信パラメータを送信する装置は、前記ネットワークシステムに接続可能な外部接続装置である
   ことを特徴とするネットワークシステム。
3. 請求項１に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記新規通信パラメータを送信する装置は、前記複数の電子制御装置の１つである
   ことを特徴とするネットワークシステム。
4. 請求項３に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記複数の電子制御装置が前記新規通信パラメータを送信する機能を有する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
5. 請求項３または４に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記新規通信パラメータを送信する機能を有する前記電子制御装置は、特定のエラーを検出すると、前記電子制御装置に割り付けられた前記送信領域において、前記新規通信パラメータを送信する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
6. 請求項５に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記通信パラメータを送信する機能を有する前記電子制御装置は、前記電子制御装置に割り付けられた前記受信領域において、エラーを示す情報を受信することにより、前記エラーを検出する
   こと特徴とするネットワークシステム。
7. 請求項５に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記通信パラメータを送信する機能を有する前記電子制御装置は、前記電子制御装置で発生したエラーを示すステータスレジスタを備えることにより、前記エラーを検出する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
8. 請求項５に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記通信パラメータを送信する機能を有する前記電子制御装置は、前記電子制御装置に割り付けられた前記受信領域において、所定の情報が受信できなかった場合に、前記エラーを検出する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
9. 請求項３から８までのいずれか１項に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記新規通信パラメータを送信する機能を有する前記電子制御装置は、前記電子制御装置に割り付けられた前記送受信領域において、前記情報の送受信が行えないことにより、前記ネットワークシステムの通信負荷が変動したことを検出すると、前記電子制御装置に割り付けられた前記送信領域において、前記新規通信パラメータを送信する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
10. 請求項９に記載のネットワークシステムにおいて、
    前記新規通信パラメータを送信する機能を有する前記電子制御装置は、通信負荷を調整するように前記ネットワークシステムの伝送速度を変更し、前記新規通信パラメータを送信する
    ことを特徴とするネットワークシステム。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項に記載のネットワークシステムにおいて、
    前記通信パラメータが２つ以上存在し、前記電子制御装置は、前記新規通信パラメータの一部を受信すると、受信した前記新規通信パラメータの一部を用いて、全ての前記新規通信パラメータを決定し、全ての前記新規通信パラメータに基づき、前記電子制御装置で共通の前記新規通信スケジュールに再同期して通信を行う
    ことを特徴とするネットワークシステム。

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