JP2013126253A

JP2013126253A - 車両用通信ネットワークの運営管理システム及びその方法

Info

Publication number: JP2013126253A
Application number: JP2012264413A
Authority: JP
Inventors: Shang Gao Che; 尚鎬車; Dong Ok Kim; 東玉金; Zhen Hua Yin; 眞樺尹; Rong Hao Lu; 容豪魯
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-06-24
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: JP6200148B2; KR101283213B1; DE102012214008A1; FR2984653A1; US20130159489A1; KR20130068543A; FR2984653B1; DE102012214008B4; CN103167054A; CN103167054B; US9450911B2

Abstract

【課題】動的ホスト設定通信規約が有するＩＰ設定所要時間の限界を解消できる車両用通信ネットワークの運営管理システム及びその方法を提供する。
【解決手段】車両用通信ネットワークの運営管理方法は、車両のバッテリー電源が車両内部の各ユニットに供給され、それぞれの動作プログラムにより初期化を行うパワーオンモード段階と、各ユニットのノードがネットワークに参加してネットワークをリクエストするノーマルモード段階と、他のノードによってネットワークはリクエストされるが、他のノードをリクエストしないスリープアイエヌディモード段階と、通信を終了するスリープモード段階と、ネットワークに連結された全てのノードがこれ以上通信しない場合、前記スリープモードへの切換えを待機するウェイトバススリープモード段階と、ユニットに電源が遮断されて通信することができないパワーオフモード段階と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用内部の通信ネットワーク技術に係り、より詳しくは、イーサネット（登録商標）通信を利用して車両内部の通信ネットワークを構成する場合、動的ホスト設定通信規約（ＤＨＣＰ；ＤｙｎａｍｉｃＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）が有するＩＰ設定所要時間の限界を解消できる車両用通信ネットワークの運営管理方法に関する。

電子技術の発達により自動車は日々に先端技術の集合体として変化しており、電子制御と映像情報に基づいた様々な付加機能が車両に取り付けられ、内部通信網を介して送信されるデータの量はますます増加している。その結果、約５００ｋｂｐｓ送信速度を有する従来のＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）通信方式のネットワークでは、長期的な観点から車両内部のユニット（Ｕｎｉｔ）等が取り交わすデータの量を処理しきれなくなる状況が到来すると予見されるところ、次世代車両内部ネットワークの安定的な通信方式としてイーサネット（登録商標）方式が検討されている。

イーサネット（登録商標）通信を車両内部ネットワークに適用する場合、その通信が有する約１００Ｍ〜１Ｇｂｐｓのデータ送信能力を勘案するとき、充分安定的なネットワーク具現が可能であるものと期待されているが、通信ユニット間のＩＰ設定に対して考慮する必要がある。毎回利用する度に始動を掛け、消す車両の特性上、ＩＰを割り当てて管理する問題が新しい障害要因として登場するようになった。

すなわち、動的アドレスを用いる場合、スタートアップ（ｓｔａｒｔｕｐ）時間は増加するが、ネットワークの自由度は上昇する反面、静的アドレスを用いる場合、スタートアップ時間は減少するが、ネットワークの柔軟性が落ちる問題が発生する。車両の運行特性上、全ての電装品は始動キーが動作する瞬間から正常動作を始めなければならないが、動的アドレスを用いることになれば初期始動時にネットワークの準備時間があまり長くかかることになるので（約１０秒所要）、従来の一部事業者中には柔軟性が落ち各電装品に対してアドレスを管理しなければならない致命的なデメリットにもかかわらず、静的アドレスに割り当てる方式を検討したことがある。

しかし、例えば、車両の前後左右に取り付けられる４つのカメラをイーサネット（登録商標）通信方式のネットワークで連結すると仮定すれば、静的アドレス割り当て方式の場合、前記４つのカメラそれぞれに対してＩＰ割り当てを行わなければならず、４つのカメラのうちいずれか一つに故障が発生することになれば、当該位置のカメラでアドレスが割り当てられた部品を捜して交換しなければならないので、低い互換性と利用者にとっての不便を脱しにくい。

さらに、ネットワークサーバがネットワークに連結されるノード情報を事前に完璧に知っていなければならず、新しいデバイスがネットワークに新しく連結される可能性が排除される状況を想定しなければならないので、現実的にネットワーク運営上多い制約を受けることになる。

ＷＯ２００４／１０６８５８

本発明は、前記の事情を勘案してなされたものであって、本発明の目的は、イーサネット（登録商標）通信を利用して車両内部の通信ネットワークを構成する場合、動的ホスト設定通信規約（ＤＨＣＰ；ＤｙｎａｍｉｃＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）が有するＩＰ設定所要時間の限界を解消できる車両用通信ネットワークの運営管理システム及びをその方法を提供することにある。

本発明による車両用通信ネットワークの運営管理方法は、車両内部の各ユニットに備えられたノードが通信する車両用ネットワークの運営管理方法において、車両のバッテリー電源が車両内部の各ユニットに供給され、それぞれの動作プログラムにより初期化を行うパワーオンモード（ＰｏｗｅｒＯｎＭｏｄｅ）段階と、各ユニットのノードがネットワークに参加してネットワークをリクエスト（ｒｅｑｕｅｓｔ）するノーマルモード（ＮｏｒｍａｌＭｏｄｅ）段階と、他のノードによってネットワークはリクエストされるが、他のノードをリクエストしないスリープアイエヌディモード（ＳｌｅｅｐＩｎｄＭｏｄｅ；ＳｌｅｅｐＩｎｄｉｃａｔｉｏｎＭｏｄｅ）段階と、通信を終了するスリープモード（ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）段階と、ネットワークに連結された全てのノードがこれ以上通信しない場合、前記スリープモードへの切換えを待機するウェイトバススリープモード（ＷａｉｔＢｕｓＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）段階と、前記ユニットに電源が遮断されて通信することができないパワーオフモード（ＰｏｗｅｒＯｆｆＭｏｄｅ）段階と、を含んで構成されることを特徴とする。

前記スリープアイエヌディモード段階は、前記ノーマルモード段階と基本動作遂行において同一であり、ネットワークを覚まさない（ｗａｋｅｕｐ）点で前記ノーマルモード段階と異なる差を有することを特徴とする。

前記ウェイトバススリープモード段階で通信メッセージが発生した場合、前記スリープアイエヌディモード段階に進入することを特徴とする。

前記ウェイトバススリープモード段階が約定された所定時間のあいだ持続する場合、前記スリープモード段階に進入することを特徴とする。

前記スリープモード段階又は前記スリープアイエヌディモード段階で当該ノードが約定された形式のウェークアップ（ｗａｋｅｕｐ）信号を受信することになれば、前記ノーマルモード段階に進入することを特徴とする。

前記約定されたウェークアップ信号は、ユニット自体の動作によるローカルウェークアップ信号とリモートウェークアップ信号で具現されることを特徴とする。

前記パワーオンモード段階又は前記ノーマルモード段階で、ネットワークを構成する各ノードに対するアドレス割り当てが行われることを特徴とする。

前記アドレス割り当てが完了することになれば、前記ノーマルモード段階に切り換えられることを特徴とする。

前記パワーオフモード段階は車両バッテリーが取り外されるか、ユニット全体又はＣＰＵ／ＭＣＵに電源供給が遮断されることにより生じることを特徴とする。

車両のバッテリーが取り付けられると、前記パワーオンモード段階、ノーマルモード段階、スリープアイエヌディモード段階、スリープモード段階が順次行われ、ネットワークの初期設定が完了することを特徴とする。

前記ネットワークを構成する全てのユニットがスリープアイエヌディモード段階に進入するようになれば、前記ウェイトバススリープモード段階に進入することを特徴とする。

本発明による車両用通信ネットワークの運営管理システムは、車両内部の各ユニットに備えられたノードが、ＤＨＣＰサーバを備えたユニットを中心に通信をする車両用ネットワークの運営管理システムにおいて、前記ネットワークを構成する各ユニットには、通信プロトコルを含む動作プログラムが貯蔵された第１動作プログラム貯蔵部と、この第１動作プログラム貯蔵部に貯蔵されたプログラムに基づき装置全般の動作を制御する第１制御部と、他のユニット又はＤＨＣＰサーバとの通信のための第１通信部と、前記ＤＨＣＰサーバとの通信を介して割り当てられた自己アドレス情報を貯蔵する第１自己アドレス情報貯蔵部と、が備えられ、前記ＤＨＣＰサーバが備えられたユニットには、通信プロトコルを含む動作プログラムが貯蔵された第２動作プログラム貯蔵部と、この第２動作プログラム貯蔵部に貯蔵されたプログラムに基づき装置全般の動作を制御する第２制御部と、他のユニットとの通信のための第２通信部と、自己アドレス情報を貯蔵する第２自己アドレス情報貯蔵部と、ネットワークを構成する各ユニットのアドレス情報を貯蔵するユニット別アドレス情報貯蔵部と、ネットワークの動作状態を現わす動作モードをデータとして貯蔵するモード貯蔵部と、が備えられることを特徴とする。

本発明によれば、イーサネット（登録商標）通信を利用して車両内部の通信ネットワークを構成する場合、動的ホスト設定通信規約（ＤＨＣＰ；ＤｙｎａｍｉｃＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）が有する過度なＩＰ割り当て及び設定所要時間の限界を解消できる。動的アドレスを用いる時のようなネットワークの柔軟性を確保しながら、静的アドレスを用いるときのような速やかなネットワーク登録設定が可能になる。その結果、車両内の電装部品が速やかに起動され、車両始動と同時に各電装部要素が活性化されることはもちろん、安定的な車両用内部ネットワークの運用が可能になる。

本発明による車両用通信ネットワークで連結された車両内部電装部品のネットワーク構成図である。図１の車両用通信ネットワークシステムの主要構成を示すブロック図である。図２の車両用通信ネットワークの動作フローを示すフローチャートである。図３の車両用通信ネットワークのステートダイヤグラムである。

以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明による車両用通信ネットワークで連結された車両内部の電装部品のネットワーク構成図である。図１は、ネットワークを構成する全てのユニット（Ｕｎｉｔ）を示すものではなく、本発明の概念を説明するための一部の構成のみを示したものである。図１に示すように、車両に取り付けられるカメラ１０ａ〜１０ｄ、ヘッドユニット２０（ＨｅａｄＵｎｉｔ）など各電装部品にはＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）が内蔵され、各ＥＣＵには、イーサネット（登録商標）通信のための通信プログラムが内蔵される。

一方、本発明のＤＨＣＰサーバは、ＥＣＵが内蔵された電装部品のうちいずれにも具現が可能なので、製造会社は車両設計時に戦略的な必要性又は有用性を検討した結果に従って、その取付け位置を自由に選定することができる。本実施例では、便宜上ドライバーアシストユニット（ＤｒｉｖｅｒＡｓｓｉｓｔＵｎｉｔ）３０にＤＨＣＰサーバが具現されたものと仮定する。

図２は、図１に示す車両用通信ネットワークシステムの主要構成を示したブロック図である。図２の符号２０は、車両に通常内蔵されるヘッドユニット（ＨｅａｄＵｎｉｔ）であって、その内部には使用者入力部２１と、映像出力部２２、音声出力部２３及び動作プログラムが貯蔵された第１動作プログラム貯蔵部２４と、この第１動作プログラム貯蔵部２４に貯蔵されたプログラムに基づき装置全般の動作を制御する第１制御部２５、他のユニット又はＤＨＣＰサーバとの通信のための第１通信部２６、ＤＨＣＰサーバとの通信を介し割り当てられた自己アドレス情報を貯蔵する第１自己アドレス情報貯蔵部２７が備えられる。

符号３０は、ＤＨＣＰサーバに備えられたドライバーアシストユニット（ＤｒｉｖｅｒＡｓｓｉｓｔＵｎｉｔ）であって、内部には、イーサネット（登録商標）通信プロトコルを含む動作プログラムが貯蔵される第２動作プログラム貯蔵部３４と、第２動作プログラム貯蔵部３４に貯蔵されたプログラムに基づき装置全般の動作を制御する第２制御部３５、他のユニットとの通信のための第２通信部３６、自己アドレス情報を貯蔵する第２自己アドレス情報貯蔵部３７、そしてネットワークを構成する各ユニットのアドレス情報を貯蔵するユニット別アドレス情報貯蔵部３８及びネットワークの動作状態、すなわち動作モードをデータとして貯蔵するモード貯蔵部３９が備えられる。

図３のフローチャートを参照して、本発明の車両用通信ネットワークの運営管理方法の実行過程を説明する。本発明の車両用通信ネットワークの運営管理方法は、パワーオンモード（ＰｏｗｅｒＯｎＭｏｄｅ）、ノーマルモード（ＮｏｒｍａｌＭｏｄｅ）、スリープアイエヌディモード（ＳｌｅｅｐＩｎｄＭｏｄｅ）、ウェイトバススリープモード（ＷａｉｔＢｕｓＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）、スリープモード（ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）、パワーオフモード（ＰｏｗｅｒＯｆｆＭｏｄｅ）で構成された６つの動作モードを有する。

図４は、６つの動作モードの相互動作関係を示す状態ダイヤグラムである。パワーオンモード（ＰｏｗｅｒＯｎＭｏｄｅ）は、車両の製造工程上でバッテリーが取り付けられる段階（ＢａｔｔｅｒｙＡｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、すなわちバッテリー電源が車両内部の各ユニットに供給され、それぞれの動作プログラムにより初期化を行う動作モードである。ノーマルモード（ＮｏｒｍａｌＭｏｄｅ）は、各ユニットのＥＣＵがネットワークに参加してネットワークをリクエスト（ｒｅｑｕｅｓｔ）するモードである。スリープアイエヌディモード（ＳｌｅｅｐＩｎｄＭｏｄｅ；ＳｌｅｅｐＩｎｄｉｃａｔｉｏｎＭｏｄｅ）は、ユニットによってネットワークにリクエストされるが、ノーマルモードと基本動作遂行面では差がないが、ネットワークを覚まさ（ｗａｋｅｕｐ）ない点がノーマルモードとは異なる。ただし、スリープアイエヌディモードでは、ＥＣＵが受領した信号に従いノーマルモードへの進入が可能である。

スリープモード（ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）は通信を終了するモードである。ウェイトバススリープモード（ＷａｉｔＢｕｓＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）はネットワークに連結された全てのノード（ユニット）等がこれ以上通信しない場合、通信終了状態（ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）への切換えを待機するモードであって、このウェイトバススリープモードで通信メッセージが発生した場合、スリープアイエヌディモードに進入する。パワーオフモード（ＰｏｗｅｒＯｆｆＭｏｄｅ）は、車両のバッテリーが取り外されるか、ユニット全体又はＣＰＵ／ＭＣＵに電源が遮断され、通信することができない状態である。

図３のフローチャートに示すように、車両生産工程上で各種電装部品の組み立てが完了し、バッテリーの取り付けが行われて車両内部の各ユニットに電源が供給されるようになれば（ＳＴ１０）、各ユニットの制御部２５、３５はパワーオンモード（ＰｏｗｅｒＯｎＭｏｄｅ）に進入して動作プログラム貯蔵部２４、３４に貯蔵されたプログラムをローディングし、このプログラムに基づき初期化を行う。（ＳＴ１１）
初期化した後、制御部２５、３５は、ノーマルモード（ＮｏｒｍａｌＭｏｄｅ）に進入して全体ネットワークを覚ますためのリモートウェークアップ信号（ＲｅｍｏｔｅＷａｋｅｕｐＳｉｇｎａｌ）を送り出す。（ＳＴ１２）

次いでＤＨＣＰサーバが具現されたドライバーアシストユニット３０の第２制御部３５は、ネットワークを構成する各ユニットの存在を確認した後、各ユニットに対するイーサネット（登録商標）アドレスを割り当てる。（ＳＴ１３）
この段階を経てアドレス割り当てが完了すれば（ＳＴ１４）、ユニットはネットワークを確定してスリープアイエヌディモード（ＳｌｅｅｐＩｎｄＭｏｄｅ）に進入する。（ＳＴ１５）

一方、この段階により全てのユニットがスリープアイエヌディモードに切り換えられることになれば（ＳＴ１６）、ネットワークの動作モードはウェイトバススリープモード（ＷａｉｔＢｕｓＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）に進入して待機状態に切り換えられる。（ＳＴ１７）
ウェイトバススリープモード状態が約定された時間、例えば５００ｍｓのあいだ持続されたものと確認されれば（ＳＴ１８）、ネットワーク動作モードはスリープモード（ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ）に切り換えられる。（ＳＴ１９）

スリープモードは、電源が供給される状況で通信が終了した状態であり、車両の始動が停止され電源状態がＡＣＣＯＦＦ又はＩＧＮＯＦＦになれば、ネットワークの動作モードはスリープモードに進入する。すなわち、車両のバッテリーが取り外されバッテリーの連結が解除されることにより電源供給が遮断されない以上、ネットワークの動作モードがパワーオフモード（ＰｏｗｅｒＯｆｆＭｏｄｅ）に切り換え（ＳＴ２０〜ＳＴ２１）られない。

この段階によりアドレス割り当てが完了した状態で、車両は購買者（運転手）に引き渡される。運転手が車両のドアを開くか、車両オーディオを作動させるなどの一連のセンサ検出による動作感知によってローカルｗａｋｅｕｐ信号が発生され、ネットワークの動作モードはスリープモードからスリープアイエヌディモードに直ちに自動切り換えられる。イーサネット（登録商標）通信によるｗａｋｅｕｐ信号によってはリモートｗａｋｅｕｐが行われ、スリープモードでスリープアイエヌディモードに切り換えられる。これによって車両内部の各電装部品が正常な動作を行うことができるようになる。

すなわち、本実施例によれば、イーサネット（登録商標）通信を利用して車両内部の通信ネットワークを構成する場合、動的ホスト設定通信規約（ＤＨＣＰ；ＤｙｎａｍｉｃＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）が有する過度なＩＰ割り当て及び設定所要時間の限界を解消できる。車両用通信ネットワークの運営管理システム、及びその方法を実現することができる。なお、本発明は、本実施例に限定されず、多様に変形して実施することができる。

車両の通信ネットワークの運営管理システム及び方法として好適である。

１０ａ〜１０ｄカメラ
２０ヘッドユニット（ＨｅａｄＵｎｉｔ）
２１使用者入力部
２２映像出力部
２３音声出力部
２４第１動作プログラム貯蔵部
２５第１制御部
２６第１通信部
２７第１自己アドレス情報貯蔵部
３０ドライバーアシストユニット
３４第２動作プログラム貯蔵部
３５第２制御部
３６第２通信部
３７第２自己アドレス情報貯蔵部
３８ユニット別アドレス情報貯蔵部
３９モード貯蔵部
４０ＤＶＤプレーヤー
５０アンプ（Ａｍｐ．）
６０リアシートディスプレイ
７０衛星受信機（ｓａｔｅｌｌｉｔｅｒａｄｉｏ）
８０ブルートゥース（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）
９０ＧＰＳ

Claims

車両内部の各ユニットに備えられたノードが通信する車両用ネットワークの運営管理方法において、
車両のバッテリー電源が車両内部の各ユニットに供給され、それぞれの動作プログラムにより初期化を行うパワーオンモード段階と、
各ユニットのノードがネットワークに参加してネットワークをリクエストするノーマルモード段階と、
他のノードによってネットワークはリクエストされるが、他のノードをリクエストしないスリープアイエヌディモード段階と、
通信を終了するスリープモード段階と、
ネットワークに連結された全てのノードがこれ以上通信しない場合、前記スリープモードへの切換えを待機するウェイトバススリープモード段階と、
前記ユニットに電源が遮断されて通信することができないパワーオフモード段階と、を含んで構成されることを特徴とする車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記スリープアイエヌディモード段階は、前記ノーマルモード段階と基本動作遂行において同一であり、ネットワークを覚まさない点で前記ノーマルモード段階と異なる差を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記ウェイトバススリープモード段階で通信メッセージが発生した場合、前記スリープアイエヌディモード段階に進入することを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記ウェイトバススリープモード段階が約定された所定時間のあいだ持続する場合、前記スリープモード段階に進入することを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記スリープモード段階又は前記スリープアイエヌディモード段階で当該ノードが約定された形式のウェークアップ信号を受信することになれば、前記ノーマルモード段階に進入することを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記約定されたウェークアップ信号は、ユニット自体の動作によるローカルウェークアップ信号とリモートウェークアップ信号で具現されることを特徴とする請求項５に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記パワーオンモード段階又は前記ノーマルモード段階で、ネットワークを構成する各ノードに対する通信のためのアドレス割り当てが行われることを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記アドレス割り当てが完了することになれば、前記ノーマルモード段階に切り換えられることを特徴とする請求項７に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記パワーオフモード段階は車両バッテリーが取り外されるか、ユニット全体又はＣＰＵ／ＭＣＵに電源供給が遮断されることにより生じることを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
車両のバッテリーが取り付けられると、前記パワーオンモード段階、ノーマルモード段階、スリープアイエヌディモード段階、スリープモード段階が順次行われ、ネットワークの初期設定が完了することを特徴とする請求項７に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
前記ネットワークを構成する全てのユニットがスリープアイエヌディモード段階に進入するようになれば、前記ウェイトバススリープモード段階に進入することを特徴とする請求項１に記載の車両用通信ネットワークの運営管理方法。
車両内部の各ユニットに備えられたノードがＤＨＣＰサーバを備えるユニットを中心に通信する車両用ネットワークの運営管理システムにおいて、
前記ネットワークを構成する各ユニットには、
通信プロトコルを含む動作プログラムが貯蔵された第１動作プログラム貯蔵部と、この第１動作プログラム貯蔵部に貯蔵されたプログラムに基づき装置全般の動作を制御する第１制御部と、他のユニット又はＤＨＣＰサーバとの通信のための第１通信部と、前記ＤＨＣＰサーバとの通信を介して割り当てられた自己アドレス情報を貯蔵する第１自己アドレス情報貯蔵部と、が備えられ、
前記ＤＨＣＰサーバが備えられたユニットには、
通信プロトコルを含む動作プログラムが貯蔵された第２動作プログラム貯蔵部と、この第２動作プログラム貯蔵部に貯蔵されたプログラムに基づき装置全般の動作を制御する第２制御部と、他のユニットとの通信のための第２通信部と、自己アドレス情報を貯蔵する第２自己アドレス情報貯蔵部と、ネットワークを構成する各ユニットのアドレス情報を貯蔵するユニット別アドレス情報貯蔵部と、ネットワークの動作状態を現わす動作モードをデータとして貯蔵するモード貯蔵部と、が備えられることを特徴とする車両用通信ネットワークの運営管理システム。