JP2013098916A - 中継システム、及び、当該中継システムを構成する中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信ネットワークに対し中継装置を介して外部装置を接続する構成において、当該中継装置における省電力化を実現し、通信ネットワーク全体の省電力化を実現する。
【解決手段】 通信ネットワーク１０の一部となるＧＷ−ＥＣＵ４０に対し、ダイアグテスタ２０から電源が供給される構成となっている。そして、電源供給制御部４１は、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１から電源供給が開始されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給を開始する。一方、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１からの電源供給が停止されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給を停止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる通信ネットワークに、外部装置を接続するための中継装置を備えた中継システムに関する。

従来、車両に搭載される通信システムとして、ＣＡＮやＬＩＮ等、バス通信路を利用するものが知られている。このような通信システムでは、ＥＣＵがノードとして機能し、複数のノードによる通信ネットワークが形成されている。

このような通信ネットワークには、各ノードの故障を判断したり、あるいは、機能を追加したりするために、外部装置が接続されることがある。例えば、外部装置としてのダイアグテスタを通信ネットワークに接続し、ダイアグテスタからの診断要求に各ノードが応答することで故障を判断するという具合である。

このように外部装置を通信ネットワークに接続するにあたり、通信プロトコルの変換を行うための中継装置を、外部装置と通信ネットワークとの間に介在させる場合がある。例えばイーサネットプロトコル（イーサネットは登録商標）で通信を行う外部装置を接続する場合、車両の通信システムを構成する通信ネットワークがＣＡＮプロトコルであれば、イーサネットプロトコル（イーサネットは登録商標）とＣＡＮプロトコルとの変換を、中継装置が行う。

加えて、車両の通信システムに外部装置を接続する場合、外部装置が正規のものであるか否かを判別し不正な書き換えを防止するという意味においても、中継装置が介在させられる。この場合、中継装置は、外部装置が送信するフレームの正当性を判断し、当該フレームを、通信システムの通信ネットワークへ送信する。

近年、車両の通信システムにおいては、機能の向上もさることながら、その省電力化が課題となっている。この点、車両の通信ネットワークにおいては、外部装置が接続されることを前提として、中継装置が通信ネットワークに予め組み込まれている。そのため、上記中継装置へは、外部装置の接続時に動作可能なように、車両からの電源供給が常に行われており、中継装置における電力消費の削減が課題となる。

これを解決するための手法として、中継装置に各種の機能が存在することに着目し、中継装置自身の制御によって、不必要な機能を停止させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９０２７１号公報

しかしながら、上述した技術では、中継装置自身が一部の機能を停止させることで省電力化を図るのであるが、中継装置への電源供給が完全に停止されるわけではなく、中継装置への電源供給を前提として、一部の機能が停止させられるだけである。そのため、無駄な電源供給があることは否めない。

ところで、車両の通信システムでは、各ノードへの電力供給を停止して省電力化を図るセレクティブ・ウェイクアップモードも知られている。したがって、中継装置も各ノードと同様の制御によってセレクティブ・ウェイクアップモードにおいてスリープさせることも考えられる。しかし、この場合、他のノードとの連携動作などを実現するために、ソフトウェアやハードウェアの構成が複雑になる虞がある。

なお、ここでは車両の通信システムを構成する通信ネットワークを例に挙げたが、例えば複数台のパーソナルコンピュータで構成される通信ネットワークなどに外部装置を接続する場合でも、中継装置が介在することで同様の課題が生じる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、通信ネットワークに対し中継装置を介して外部装置を接続する構成において、当該中継装置における省電力化を実現し、通信ネットワーク全体の省電力化を実現することにある。

上述の目的を達成するためになされた請求項１に記載の中継システムは、複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる。この通信ネットワークは、外部装置を接続するための中継装置を備えており、中継装置を介して外部装置と通信装置とのデータ通信が実現される。

ここで特に、中継装置は、外部装置が接続されることで当該外部装置から供給される電源によって動作する。
従来、通信ネットワークの一部となる中継装置への電源は、通信ネットワーク側で供給される。そのため、中継装置が全く機能しない状況下であっても、無駄な電源供給が行われたり、あるいは、中継装置を停止させるためのソフトウェアやハードウェアの構成が複雑になったりする。

この点、本発明では、中継装置が機能する条件に外部装置の接続があることに着目し、通信ネットワークの一部となる中継装置に対し、外部装置から電源供給を行う。このようにすれば、外部装置が接続されることで中継装置が動作するため、当該中継装置における省電力化を実現し、通信ネットワーク全体の省電力化を実現することができる。

このとき、請求項２に示すように、中継装置は、外部装置からの電源供給が途絶えると動作を停止することが考えられる。例えば、外部装置の接続が絶たれた場合、又は、外部装置は接続されているものの外部装置からの電源供給が絶たれた場合、中継装置が動作を停止するという具合である。このようにすれば、中継装置における省電力化を実現し、通信ネットワーク全体の省電力化を実現することができる。

また、外部装置からの電源供給時に、中継装置が電源制御を行うようにしてもよい。すなわち、請求項３に示すように、中継装置が、中継処理部と、電源供給制御部とを有する構成としてもよい。中継処理部は、通信装置と外部装置との通信を中継する。このとき、電源供給制御部は、外部装置を接続する通信路及び通信ネットワークの通信路の電位に基づき、中継処理部への電源供給を制御する。

具体的には、請求項４に示すように、電源供給制御部は、通信路に信号が出力されると、中継処理部への電源供給を開始することが考えられる。また、請求項５に示すように、電源供給制御部は、通信路に信号が出力されないと、中継処理部への電源供給を停止することが考えられる。

このようにすれば、外部装置からの電源供給時にも通信路の電位に基づいて電源供給が制御されるため、より一層、中継装置における省電力化を実現することができる。
なお、通信ネットワークは、社内などに構築されるコンピュータのネットワークであってもよいし、ゲーム機など所定機器の内部に構築されるネットワークであってもよいし、あるいは、請求項６に示すように、車両内に構築されるネットワークであってもよい。例えば車両内に構築されるネットワークであれば、通信装置は各種ＥＣＵとして具現化され、中継装置はゲートウェイＥＣＵとして具現化され、外部装置はダイアグテスタなどとして具現化される。なお、中継装置が中継機能以外の機能を備えていてもよく、例えば中継機能に加えエンジン制御機能を有するエンジンＥＣＵを中継装置とすることも考えられる。

以上は、中継システムの発明として説明してきたが、中継システムを構成する中継装置の発明として実現することもできる。
すなわち、請求項７に示すような、複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる通信ネットワークに、外部装置を接続するために用いられ、外部装置と通信装置との間に介在しデータ通信を実現する中継装置であって、外部装置が接続されることで外部装置から供給される電源によって動作することを特徴とする中継装置である。

このような中継装置においても、上記中継システムと同様の効果が奏される。また、上記中継システムと同様、請求項８〜１２に示すような構成を採用してもよい。

中継システムの概略構成を示すブロック図である。 ダイアグテスタからＧＷ−ＥＣＵへの電源供給に係る構成を示すブロック図である。 （ａ）は第１実施形態における電源供給タイミングを示すタイミングチャートであり、（ｂ）は第２実施形態における電源供給タイミングを示すタイミングチャートである。 第２実施形態の電源供給制御処理を示すフローチャートである。 中継システムの別構成を示すブロック図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、中継システム１の概略構成を示すブロック図である。中継システム１は、車両内の通信ネットワーク１０と、ダイアグテスタ２０とを備えている。通信ネットワーク１０では、いわゆるＣＡＮ（Controller Area Network ）プロトコルによるシリアル通信が行われる。

ダイアグテスタ２０は、図示しないデータリンクコネクタを介し通信路３０によって、通信ネットワーク１０へ接続されている。通信ネットワーク１０は、ダイアグテスタ２０が接続されたゲートウェイＥＣＵ（以下「ＧＷ−ＥＣＵ」という）４０及び複数のＥＣＵ５０を備えている。ダイアグテスタ２０とＧＷ−ＥＣＵ４０との間では、ＣＡＮ（Controller Area Network ）プロトコルによるシリアル通信が行われる。ＥＣＵ５０は、ノードとして機能し、バス通信路６０を介して相互に接続されている。なお、ＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ、トランスミッションＥＣＵ、エアコンＥＣＵ、及び、ナビＥＣＵなどとして具現化される。

バス通信路６０は、異なるＥＣＵ４０，５０からハイレベルの信号とロウレベルの信号とが同時に出力されると、バス通信路６０上の信号レベルがロウレベルとなるように構成されており、この機能を利用して調停を実現する。

ＥＣＵ５０同士の通信には、フレームが使用される。フレームは、送信を許可するデータを指定するためのヘッダと、ヘッダによって指定されたデータを送信するための可変長のレスポンスからなる。ヘッダは、送信を許可するデータの識別子（ＩＤ）からなり、ＩＤの値に応じて、バス調停で勝ち残るように設定されている。一方、レスポンスには、データ以外に、データ（レスポンス）のサイズを示すサイズ情報、エラーの有無をチェックするためのＣＲＣ符号が含まれている。

このような通信ネットワーク１０を前提として、本実施形態では、ＧＷ−ＥＣＵ４０への電源供給が、ダイアグテスタ２０によって行われる。図２は、ダイアグテスタ２０からＧＷ−ＥＣＵ４０への電源供給に係る構成を示すブロック図である。

図２に示すように、ダイアグテスタ２０は、電源処理部２１を有している。電源処理部２１に対し電源供給を行うのが、外部電源８０である。外部電源８０は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。また、電源処理部２１は、ＧＷ−ＥＣＵ４０へ電源供給を行う。電源処理部２１からの電源は、直流であってもよいし、交流であってもよい。

ＧＷ−ＥＣＵ４０は、電源供給制御部４１、及び、中継処理部４２を有している。電源供給制御部４１に対しては、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１から電源が供給される。電源供給制御部４１は、電源処理部２１から供給される電源を変圧して中継処理部４２へ出力する。

中継処理部４２は、ダイアグテスタ２０から通信路３０を介して出力されるフレームに含まれるＩＤを判別し、正当なＩＤであれば、当該フレームをバス通信路６０へ出力する。また、バス通信路６０を介して受信されるフレームを、通信路３０を介してダイアグテスタ２０へ送信する。

ここで特に、電源供給制御部４１は、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１から電源供給が開始されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給を開始する。一方、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１からの電源供給が停止されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給を停止する。

具体的には、図３（ａ）に示すように、ダイアグテスタ２０からの電源供給が開始されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給が開始されて、ＧＷ−ＥＣＵ４０がオンになる（時刻ｔ１）。これにより、通信路３０，６０を介し、車両内の通信ネットワーク１０とダイアグテスタ２０とのデータ通信が実現される。また、ダイアグテスタ２０からの電源供給が停止されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給が停止されて、ＧＷ−ＥＣＵ４０がオフになる（時刻ｔ２）。

なお、ダイアグテスタ２０からの電源供給の開始は、ダイアグテスタ２０の接続によって実現される構成としてもよいし、ダイアグテスタ２０を接続してからのオン操作によって実現される構成としてもよい。同様に、ダイアグテスタ２０からの電源供給の停止は、ダイアグテスタ２０の取り外しによって実現される構成としてもよいし、ダイアグテスタ２０を接続したままでのダイアグテスタ２０のオフ操作によって実現される構成としてもよい。

以上詳述したように、本実施形態では、図２に示すように、通信ネットワーク１０の一部となるＧＷ−ＥＣＵ４０に対し、ダイアグテスタ２０から電源が供給される構成となっている。そして、電源供給制御部４１は、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１から電源供給が開始されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給を開始する。一方、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１からの電源供給が停止されると、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給を停止する。これにより、ダイアグテスタ２０が接続されることでＧＷ−ＥＣＵ４０が動作するため、当該ＧＷ−ＥＣＵ４０における省電力化を実現し、通信ネットワーク１０全体の省電力化を実現することができる。

なお、本実施形態の中継システム１が特許請求の範囲の「中継システム」を構成し、通信ネットワーク１０が「通信ネットワーク」を構成し、ＥＣＵ５０が「通信装置」を構成し、ＧＷ−ＥＣＵ４０が「中継装置」を構成し、ダイアグテスタ２０が「外部装置」を構成する。

［第２実施形態］
上記第１実施形態ではダイアグテスタ２０からの電源供給に合わせてＧＷ−ＥＣＵ４０がオン／オフされていたが、本第２実施形態では、ダイアグテスタ２０からの電源供給時において、ＧＷ−ＥＣＵ４０の電源供給制御部４１が電源供給制御処理を実行する。

図４は、電源供給制御部４１における電源供給制御処理を示すフローチャートである。この電源供給制御処理は、ダイアグテスタ２０が接続されると、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１からの電源供給によって繰り返し実行される。

最初のＳ１００では、通信路３０，６０上にフレームが出力されたか否かを判断する。本実施形態では、図２中に二点鎖線で示すように、通信路３０，６０が電源供給制御部４１へも接続されている。この判断は、通信路３０，６０の電位に基づき行われる。ここで通信路３０，６０上にフレームが出力されたと判断された場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、Ｓ１１０へ移行する。一方、通信路３０，６０上にフレームが出力されていないと判断された場合（Ｓ１００：ＮＯ）、Ｓ１２０へ移行する。

フレームが出力されたと判断された場合に移行するＳ１１０では中継処理部４２への電源供給を開始し、その後、電源供給制御処理を終了する。
一方、フレームが出力されていないと判断された場合に移行するＳ１２０では、所定時間が経過したか否かを判断する。この処理は、通信路３０，６０上の信号がなくなってから所定時間が経過したか否かを判断するものである。ここで所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０にて電源供給を停止し、その後、電源供給制御処理を終了する。一方、所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、Ｓ１３０の処理を実行せず、電源供給制御処理を終了する。

具体的には、図３（ｂ）に示すように、ダイアグテスタ２０からの電源供給が有ることを前提に、通信路３０，６０の電位に基づきフレームの出力を判断すると（図４中のＳ１００：ＹＥＳ）、ＧＷ−ＥＣＵ４０の中継処理部４２への電源供給が開始されて（Ｓ１１０）、ＧＷ−ＥＣＵ４０がオンになる（時刻ｔ３，ｔ６）。これにより、通信路３０，６０を介し、車両内の通信ネットワーク１０とダイアグテスタ２０とのデータ通信が実現される。また、時刻ｔ４，ｔ７で通信路３０，６０上の信号が無くなってから所定時間が経過すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、電源供給が停止されて（Ｓ１３０）、ＧＷ−ＥＣＵ４０がオフになる（時刻ｔ５，ｔ８）。

以上詳述したように、本実施形態では、通信路３０，６０の電位に基づきフレームが出力されるタイミングに合わせて、ＧＷ−ＥＣＵ４０がオンになる。これにより、ダイアグテスタ２０からの電源供給時にも通信路３０，６０の電位に基づいて電源供給が制御されるため、より一層、ＧＷ−ＥＣＵ４０における省電力化を実現することができる。

なお、本実施形態の中継システム１が特許請求の範囲の「中継システム」を構成し、通信ネットワーク１０が「通信ネットワーク」を構成し、ＥＣＵ５０が「通信装置」を構成し、ＧＷ−ＥＣＵ４０が「中継装置」を構成し、ダイアグテスタ２０が「外部装置」を構成する。また、この場合、中継処理部４２が「中継処理部」を構成し、電源供給制御部４１が「電源供給制御部」を構成する。

以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その技術的範囲を逸脱しない限り、種々なる形態で実施可能である。
（イ）上記実施形態では、図２に示したように、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１とＧＷ−ＥＣＵ４０の電源供給制御部４１とで接地電位を同一にしている。これに対し、図５に示すように、ダイアグテスタ２０とＧＷ−ＥＣＵ４０とで別々に接地するようにしてもよい。

（ロ）上記実施形態では、図２に示したように、ダイアグテスタ２０の電源処理部２１へは外部電源８０から電源が供給されるようになっていたが、図５に示すように、ダイアグテスタ２０が内部電源９０を有する構成とし、内部電源９０から電源供給がなされるようにしてもよい。

（ハ）上記第１実施形態ではＧＷ−ＥＣＵ４０の電源供給制御部４１が変圧を行った後に中継処理部４２への電源供給を行っていたが、変圧を行う必要がない場合には、電源供給制御部４１を省略してもよい。

（ニ）上記実施形態では、通信路３０，６０における通信プロトコルがＣＡＮプロトコルであったが、イーサネット（登録商標）などの他のプロトコルであってもよい。２つの通信路３０，６０の通信プロトコルが異なる場合には、中継処理部４２が通信プロトコルの変換を行うことになる。

（ホ）上記実施形態ではバス型のバス通信路６０を採用しているが、通信路６０のトポロジも限定されない。すなわち、スター型などの他のトポロジで構成してもよい。
（へ）上記実施形態では、ＧＷ−ＥＣＵ４０が中継機能のみを有しているが、中継機能に加え他の機能を有するＥＣＵを「中継装置」とすることも考えられる。例えばエンジン制御機能と共に中継機能を有するエンジンＥＣＵを「中継装置」としてもよい。

（ト）上記実施形態は車両内の通信ネットワーク１０にダイアグテスタ２０を接続する場合を例に挙げたが、例えば複数のコンピュータからなる通信ネットワークに外部装置を取り付ける場合や、内部に分散処理のための通信ネットワークを有するゲーム機に外部装置を取り付ける場合も同様に構成することができる。

１…中継システム、１０…通信ネットワーク、２０…ダイアグテスタ、２１…電源処理部、３０…通信路、４０…ＧＷ−ＥＣＵ、４１…電源供給制御部、４２…中継処理部、５０…ＥＣＵ、６０…バス通信路、８０…外部電源、９０…内部電源

Claims (12)

1. 複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる通信ネットワークに、外部装置を接続するための中継装置を備え、前記中継装置を介して前記外部装置と前記通信装置とのデータ通信を実現する中継システムであって、
   前記中継装置は、前記外部装置が接続されることで前記外部装置から供給される電源によって動作すること
   を特徴とする中継システム。
2. 請求項１に記載の中継システムにおいて、
   前記中継装置は、前記外部装置からの電源供給が途絶えると動作を停止すること
   を特徴とする中継システム。
3. 請求項１又は２に記載の中継システムにおいて、
   前記中継装置は、
   前記通信装置と前記外部装置との通信を中継する中継処理部と、
   前記外部装置からの電源供給を前提として、前記外部装置を接続する通信路及び前記通信ネットワークの通信路の電位に基づき、前記中継処理部への電源供給を制御する電源供給制御部を有していること
   を特徴とする中継システム。
4. 請求項３に記載の中継システムにおいて、
   前記電源供給制御部は、前記通信路に信号が出力されると、前記中継処理部への電源供給を開始すること
   を特徴とする中継システム。
5. 請求項３又は４に記載の中継システムにおいて、
   前記電源供給制御部は、前記通信路に信号が出力されないと、前記中継処理部への電源供給を停止すること
   を特徴とする中継システム。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の中継システムにおいて、
   前記通信ネットワークは、車両内に構築されること
   を特徴とする中継システム。
7. 複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる通信ネットワークに、外部装置を接続するために用いられ、前記外部装置と前記通信装置との間に介在しデータ通信を実現する中継装置であって、
   前記外部装置が接続されることで前記外部装置から供給される電源によって動作すること
   を特徴とする中継装置。
8. 請求項７に記載の中継装置において、
   前記外部装置からの電源供給が途絶えると動作を停止すること
   を特徴とする中継装置。
9. 請求項７又は８に記載の中継装置において、
   前記通信装置と前記外部装置との通信を中継する中継処理部と、
   前記外部装置からの電源供給を前提として、前記外部装置を接続する通信路及び前記通信ネットワークの通信路の電位に基づき、前記中継処理部への電源供給を制御する電源供給制御部を有していること
   を特徴とする中継装置。
10. 請求項９に記載の中継装置において、
    前記電源供給制御部は、前記通信路に信号が出力されると、前記中継処理部への電源供給を開始すること
    を特徴とする中継装置。
11. 請求項９又は１０に記載の中継装置において、
    前記電源供給制御部は、前記通信路に信号が出力されないと、前記中継処理部への電源供給を停止すること
    を特徴とする中継装置。
12. 請求項７〜１１の何れか一項に記載の中継装置において、
    前記通信ネットワークは、車両内に構築されること
    を特徴とする中継装置。

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