JP2014146997A - 車両用ゲートウエイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、装置の追加の際に、ユーザの負担を軽減できる車両用ゲートウエイ装置を提供する。
【解決手段】車両用ゲートウエイ装置の全体の制御を行う制御部と、ネットワークから通信フレームを受信して、該通信フレームの転送経路を定義した経路情報が登録されたルーティングマップに基づいて、転送先のネットワークへ該通信フレームを転送する転送処理部と、制御プログラム、および予め定められた制御ユニットを含む標準制御ユニット群がネットワークに接続されている状態に対応した経路情報が登録された標準ルーティングマップと、を記憶するプログラム記憶領域と、標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットがネットワークに接続されたときに、該制御ユニットに対応した経路情報を登録する拡張ルーティングマップを記憶し、プログラム記憶領域とは別に設けられたデータ記憶領域と、を含む記憶部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の通信ネットワーク間を接続して通信フレームの受信処理および送信処理を行なう車両用ゲートウエイ装置に関する。

車両購入後に、その車両に後付けの装置を取り付けたとき、その装置が車両内の情報を使って機能を実現する構成となっていると、車両内の情報を使用できない、あるいは、限定された情報しか使用できないことがあり、装置の機能を十分に利用できず、ユーザの利便性が制約されることがある。

これは、車両の機能を設計する際、その車両に必要な機能を定義し、それ以上の機能や後年に生み出される新しい技術・機能への対応は想定しないからである。また、一部の機能については、オプションとして提供されることもあるが、その時点の技術の範囲に留まる。そのため、ユーザが後年、新しい技術を基にした装置などを後付けしたくても、その装置が必要とする情報を車両側が提供できず、結果として、新しい機能を実現できない場合がある。

複数の通信ネットワーク同士を、ゲートウエイを介して１対１で接続すること、あるいは、複数の通信ネットワークを、ゲートウエイを介して相互に接続することが知られている。上述の問題を解決するために、例えば、後付の装置に対応できるように、伝送データの処理プログラムを更新して、新規機能を追加して性能を向上させることが可能な車載ゲートウエイ装置が開示されている（特許文献１参照）。

また、車載ユニットを交換した場合、あるいは、機能を追加するために車載ユニットを追加した場合、車両の出荷時、あるいはエンジン始動時の場合において、通信手段のＩＤの割り当てを変更し、車両のネットワークを再構成することで、車載ユニットの応答性に優れた車両ネットワークを構築することが可能な車載通信装置が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００４−１９２２７８号公報 特開２００６−２９５４２６号公報

特許文献１の構成では、処理プログラムを書き換える必要があり、装置の新規追加の際には、ディーラー等へ車両を持ち込まなければならず、ユーザは簡単に装置を追加することができない。

特許文献２の構成では、車載ユニットの構成が変更される度に、通信手段のＩＤの割り当てを変更する必要があり、処理負荷が増大する。

上記問題点を背景として、本発明の課題は、簡易な構成で、装置の追加の際に、ユーザの負担を軽減できる車両用ゲートウエイ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、制御ユニットが通信線により接続されたネットワークが複数形成され、複数のネットワークが接続された車両用ゲートウエイ装置において、車両用ゲートウエイ装置の全体の制御を行う制御部と、ネットワークから通信フレームを受信して、該通信フレームの転送経路を定義した経路情報が登録されたルーティングマップに基づいて、転送先のネットワークへ該通信フレームを転送する転送処理部と、制御部で実行する制御プログラムとルーティングマップとを記憶する記憶部と、を備え、記憶部は、制御プログラム、および予め定められた制御ユニットを含む標準制御ユニット群がネットワークに接続されている状態に対応した経路情報が登録された標準ルーティングマップと、を記憶するプログラム記憶領域と、標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットがネットワークに接続されたときに、該制御ユニットに対応した経路情報を登録する拡張ルーティングマップを記憶し、プログラム記憶領域とは別に設けられたデータ記憶領域と、を含む。

上記構成によって、新しい装置（制御ユニット）をネットワークに接続したとき、該装置が必要とするデータをネットワークから取得できるようになるため、ユーザが必要とする機能を実現することができる。また、車両販売後でも新しい技術への対応が可能になるので、車両自体の陳腐化を防ぐことができる。さらに、ルーティングマップを別領域とすることで、車両の本来の機能が損なわれないようにすることができる。

本発明の車両用ゲートウエイ装置のシステム構成例を示す図。 メモリの構成例を示す図。 通信フレームの構成例を示す図。 拡張ルーティングマップ登録処理を説明するフロー図。 標準ルーティングマップの構成例を示す図。 拡張ルーティングマップの構成例を示す図。 通信フレーム転送制御処理を説明するフロー図。

以下、本発明の車両用ゲートウエイ装置について、図面を用いて説明する。図１のように、車両用ゲートウエイ装置１には、複数の車内通信ネットワーク（本発明のネットワーク）４０、５０、６０が接続されている。

車内通信ネットワーク（４０、５０、６０の総称、以下も同じ）は、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Controller Area Network）を用いる。無論、ＣＡＮ以外の通信プロトコルを用いてもよいし、車内通信ネットワーク毎に異なる通信プロトコルを用いてもよい。また、車内通信ネットワークは、例えば、車両の機能ごとに分けられて構成されている。

車内通信ネットワーク４０には、通信バス４１に、ＥＣＵ（本発明の制御ユニット） Ａ〜Ｃが接続されている。これらのＥＣＵとしては、車両の旋回挙動を安定化させるためのＶＳＣ（Vehicle Stability Control） ＥＣＵ、車内の空調を制御するエアコンＥＣＵ、エンジン制御を行うエンジンＥＣＵのような走行制御系ＥＣＵが挙げられる。ＥＣＵには、制御に必要なセンサ群およびアクチュエータ群も接続される。

車内通信ネットワーク５０には、通信バス５１に、ＥＣＵ Ｄ、Ｅが接続されている。これらのＥＣＵとしては、シートの位置あるいは高さを調整するためのシートＥＣＵ、窓の開閉制御を行うパワーウインドウＥＣＵ用、電動ミラーの格納／展開等を行う電動ミラーＥＣＵ、ドアロック装置の解錠／施錠を行うドアロックＥＣＵのような、車両のボディー系のＥＣＵが挙げられる。

車内通信ネットワーク６０には、通信バス６１に、ＥＣＵ Ｆ、Ｇが接続されている。これらのＥＣＵとしては、オーディオ装置あるいはナビゲーション装置のようなマルチメディア系機器が挙げられる。

上述のＥＣＵ Ａ〜Ｇが、本発明の標準制御ユニット群に相当する。標準制御ユニット群は、例えば、工場出荷時に車両に取り付けられているＥＣＵを総称している。

車両用ゲートウエイ装置１は、制御部２０、転送処理部３１、プロトコル変換部３２、通信インターフェース３３を備える。

上述の車両用ゲートウエイ装置１の各部は、ＣＰＵ、各種メモリ等を含んで、１つあるいは複数のＩＣあるいはＡＳＩＣ等としてハードウエア的に構成されていてもよいし、その一部および全部がソフトウエア的にメモリ上に構築されていてもよい。

制御部２０は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２１、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体で構成されるメモリ２２（本発明の記憶部）、および信号入出力回路等の周辺回路（図示せず）を含み、車両用ゲートウエイ装置１の全体の制御を行う。特に、車内通信ネットワークから受信した通信フレームに含まれる識別情報を取得して、メモリ２２に記憶された、通信フレームの転送先を定義したルーティングマップに登録された経路情報を参照し、その経路情報に基づいて通信フレームの転送制御を行う。

転送処理部３１は、制御部２０の指示に基づき、ルーティングマップに登録された経路情報を参照して、通信フレームを宛先の車内通信ネットワークへ転送する。

プロトコル変換部３２は、接続されている車内通信ネットワークから受信した固有のプロトコルのパケットデータを中間パケットデータに変換して転送処理部３１に出力し、また、転送処理部３１から入力された中間パケットデータを、自身が接続されている通信ネットワークの固有のプロトコルに変換して、該通信ネットワークに送信する。もちろん、車両通信ネットワークが同一のプロトコルで構成されていれば、このプロトコル変換部３２は不要な場合もある。

通信インターフェース３３には、周知のデータ送受信回路の他に、接続されている車内通信ネットワークおよび車両用ゲートウエイ装置１を流れる信号をチェックし、衝突を検出する機能を有するトランシーバ等が備えられている。

図２に、メモリ２２の構成例を示す。周知のとおり、フラッシュメモリは、データの消去単位を示すメモリブロック(イレーズブロックともいう、以下「ＭＢ」と略称)の集合として構成され、１バイト単位でデータを書き込み、メモリブロック単位でデータを消去する。

図２の例では、メモリブロックは、ＭＢ１〜ＭＢ５の５個で構成される。このうち、ＭＢ１〜ＭＢ３をプログラム領域２２ａとして用いる。プログラム領域２２ａのうち、ＭＢ１およびＭＢ２には、車両用ゲートウエイ装置１の制御を行うための制御プログラム（１、２）が記憶される。また、ＭＢ３には、上述のような、車内通信ネットワークに標準制御ユニット群のみを含む構成での経路情報を定義した標準ルーティングマップＭ１が記憶される。

プログラム領域２２ａ（少なくとも標準ルーティングマップＭ１を含んでいればよい）は、制御プログラムにより内容を読み出すことができるが、書き換えることはできない。また、車両用ゲートウエイ装置１に、周知のダイアグツール等の外部機器を接続した場合にも、書き換えについては、パスワード認証を必要とする、ユーザごとに権限を設定する、あるいは書き換え領域を限定する等、限定した条件下でのみ実行可能である。

また、ＭＢ４およびＭＢ５をデータ領域２２ｂとして用いる。このうち、ＭＢ４には、車内通信ネットワークに、標準制御ユニット群には含まれないＥＣＵの経路情報を定義した拡張ルーティングマップＭ２が記憶される。データ領域２２ｂ（少なくとも拡張ルーティングマップＭ２）は、制御プログラムにより書き込み可能な領域である。また、車両用ゲートウエイ装置１に、外部機器を接続した場合にも、データの読出しおよび書き込みが可能である。

上述の構成が、標準ルーティングマップは書き換えが制限され、拡張ルーティングマップは書き換えが制限されないものに相当する。本構成によって、例えば、標準ルーティングマップを「書き換え不可能」としておくことで、最低限、車両販売時の機能の実現を確保でき、車両本来の機能が損なわれないようにすることができる。

また、上述の、メモリ２の構成が、記憶部はフラッシュメモリを含んで構成され、フラッシュメモリは複数のメモリブロックを有し、標準ルーティングマップおよび拡張ルーティングマップ（もしくは、プログラム領域およびデータ領域）は、異なるメモリブロックに割り当てられるものに相当する。本構成によって、フラッシュメモリの特長を利用することで、データの誤書き込みあるいは誤消去をより確実に防止することができる。

また、拡張ルーティングマップＭ２と、標準ルーティングマップＭ１とでは、書き換えに必要なセキュリティレベル（例えば、書き換えのために必要となる権限）やコマンドを異なるものとすることで、標準ルーティングマップＭ１は車両の工場で書き込むことはできても、車両販売後には書き換えできないようにすることも可能となる。

図３に通信フレームの構成例を示す。通信フレームは、通信フレームの送信元であるノード（すなわち、ＥＣＵ）を示すノード情報、通信フレームを識別するための識別情報およびデータを含む。

図４を用いて、メモリ２２に記憶された制御プログラムに含まれてＭＰＵ２１が実行する、拡張ルーティングマップ登録処理について説明する。本処理が、標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットがネットワークに接続されたとき、制御部は、該制御ユニットから受信した通信フレームに基づいて経路情報を生成し、拡張ルーティングマップに登録するものに相当する。本構成によって、例えば、ディーラーの整備工場等で、外部機器を接続して登録操作を行う必要がなくなる。本構成は、いわゆる「プラグアンドプレイ」と同様の形式である。

また、本処理が、通信フレームは、該通信フレームを識別するための識別情報を含み、標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットがネットワークに接続されたとき、制御部は、該制御ユニットから、該制御ユニットが転送を要求する通信フレームの識別情報を取得し、識別情報と該制御ユニットが接続されたネットワークとを関連付けたものを経路情報とするものに相当する。

まず、車内通信ネットワークから、通信フレームを受信する（Ｓ１１）。次に、受信した通信フレームからノード情報を取得し（Ｓ１２）、そのノード（すなわち、ＥＣＵ）がメモリ２２に含まれるノード情報記憶領域に記憶されているか否かを調べる。ノード情報記憶領域は、標準構成に含まれるＥＣＵについてはＭＢ３に記憶してあり、それ以外のものについてはＭＢ４に記憶するようになっている。

ＭＢ３およびＭＢ４のいずれかにノード情報が登録されているとき（Ｓ１３：Ｎｏ）、本処理を終了する。一方、ＭＢ３およびＭＢ４のいずれにもノード情報が登録されていないとき（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、該ノードに経路情報を要求して、これを取得する（Ｓ１４）。経路情報を要求しなくても、車両用ゲートウエイ装置１が停止要求を送信するまで、制御ユニットが経路情報を送信するようにしてもよい。このとき、該ノード情報をＭＢ４に記憶する。そして、取得した経路情報を拡張ルーティングマップＭ２に登録する（Ｓ１５）。

図４において、新たに車内通信ネットワークに接続した装置（すなわち、制御ユニット）のうち、ＭＢ３およびＭＢ４のいずれにもノード情報が登録されていないとき、かつ、予め定められた登録条件を満たしたもののみ、経路情報を拡張ルーティングマップＭ２に登録するようにしてもよい。この判定は、ステップＳ１３で合わせて行う。これは、車両の盗難を目的とした装置など、車両の動作あるいは使用に悪影響を及ぼすことが推定される装置の接続を許可しないために行う。これにより、車両に接続されることの妥当性を持つ装置だけを、拡張ルーティングマップＭ２への登録の対象とすることで、車両の安全を確保することができる。

例えば、ＩＳＯ（例えば、１５０３１−７）に規定されたダイアグ通信、その中でも、セキュリティアクセス機能を応用することによって、以下のように判定を行う。
・まず、車両用ゲートウエイ装置１（すなわち、制御部２０）から制御ユニットに、ＳＥＥＤと呼ばれる数値（２バイト以上のデータ）を送信し、制御ユニットは、受信したＳＥＥＤから特別なアルゴリズムを使ってＫＥＹと呼ばれる数値を算出し、これを送信する。
・次に、制御部２０は、受信したＫＥＹと、自身で算出したＫＥＹの値と比較して、一致したら登録条件を満たすと判定する。

図５に標準ルーティングマップＭ１の構成例を示す。また、図６に拡張ルーティングマップＭ２の構成例を示す。各ルーティングマップは、例えば３桁の１６進数である識別情報と、対応する転送先の通信ネットワークとを関連付けて記憶する。

図５の例では、例えば、車両用ゲートウエイ装置１が、識別情報：０００の通信フレームを受信したとき、該通信フレームを、車内通信ネットワーク４０および５０に転送する。つまり、車内通信ネットワークに接続されたＥＣＵが、送信を要求するデータの識別情報を、該車内通信ネットワークに関連付けて示したものである。標準ルーティングマップＭ１については、ＥＣＵ Ａ〜Ｇを含む構成での経路情報が登録されている。

図６の例では、車内通信ネットワーク６０に、新たにＥＣＵ Ｈ（図１参照）を追加したとき、車両用ゲートウエイ装置１の要求にしたがって、ＥＣＵ Ｈは、送信を要求する通信フレームの識別情報として、識別情報：０００および００８を送信する。識別情報を受信した車両用ゲートウエイ装置１（すなわち、制御部１０）では、識別情報の送信元の車内通信ネットワークを特定できるので、識別情報：０００および００８に対応した通信フレームを、車内通信ネットワーク６０に送信する旨を拡張ルーティングマップＭ２に登録する。

また、図６の識別情報：０００のように、標準ルーティングマップＭ１に登録済みとなっている識別情報についても、新たな転送先の通信ネットワークについては、拡張ルーティングマップＭ２に登録する。標準ルーティングマップＭ１の書き込みが制限あるいは禁止されているためである。

上述の図３、図５、および図６の構成が、通信フレームは、該通信フレームを識別するための識別情報を含み、経路情報は、識別情報と該通信フレームの転送先のネットワークとを関連付けたものであるものに相当する。本構成によって、経路情報は、「通信フレームをどのネットワークに転送するか」というものになり、「このネットワークには以下の通信フレームを転送する必要がある」という構成よりも、効率的にルーティングテーブルを構成することができる。このため、メモリ消費量も少なくて済む。さらに、ルーティングテーブルを参照して必要な経路情報を取得するために要する時間も短くなる。

図７を用いて、メモリ２２に記憶された制御プログラムに含まれてＭＰＵ２１が実行する、通信フレーム転送制御処理について説明する。まず、車内通信ネットワークから通信フレームを受信する（Ｓ３１）。次に、受信した通信フレームから識別情報を取得する（Ｓ３２）。

次に、標準ルーティングマップＭ１を参照し、取得した識別情報に対応する経路情報が登録されているか否かを調べる（Ｓ３３）。標準ルーティングマップＭ１に経路情報が登録されていないとき（Ｓ３４：Ｎｏ）、ステップＳ３６へ進む。一方、経路情報が登録されているとき（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、登録内容に基づいて、受信した通信フレームを転送先の車内通信ネットワークへ送信する。すなわち、通信フレームを中継する（Ｓ３５）。

ステップＳ３６では、拡張ルーティングマップＭ２を参照し、取得した識別情報に対応する経路情報が登録されているか否かを調べる。拡張ルーティングマップＭ２に経路情報が登録されていないとき（Ｓ３７：Ｎｏ）、本処理を終了する。一方、経路情報が登録されているとき（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、登録内容に基づいて、受信した通信フレームを転送先の車内通信ネットワークへ送信する（Ｓ３８）。

上述の構成が、制御部は、通信フレームを受信したとき、標準ルーティングマップに、受信した通信フレームに対応した経路情報が登録されていないとき、拡張ルーティングマップを参照するものに相当する。本構成によって、適切な経路情報を取得できるとともに、処理負荷を低減することができる。

上述の標準ルーティングマップＭ１に経路情報が登録されているときにも、拡張ルーティングマップＭ２を参照する構成が、制御部は、通信フレームを受信したとき、標準ルーティングマップに、受信した通信フレームに対応した経路情報が登録されているときも、拡張ルーティングマップに通信フレームに対応した経路情報が登録されているか否かを確認するものに相当する。本構成によって、図５および図６のように、後付のＥＣＵが、標準ルーティングマップに登録されている通信フレームの転送を要求した場合にも対処できる。

通信フレーム転送制御処理に先立って、拡張ルーティングマップ登録処理を実行すれば、標準ルーティングマップＭ１および拡張ルーティングマップＭ２のいずれにも経路情報が登録されていないという状況には至らない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

１ 車両用ゲートウエイ装置
２０ 制御部
３１ 転送処理部
２２ メモリ（記憶部）
２２ａ プログラム記憶領域
２２ｂ データ記憶領域
４０、５０、６０ 車内通信ネットワーク
Ｍ１ 標準ルーティングマップ
Ｍ２ 拡張ルーティングマップ

Claims (6)

1. 制御ユニットが通信線により接続されたネットワークが複数形成され、前記複数のネットワークが接続された車両用ゲートウエイ装置において、
   前記車両用ゲートウエイ装置の全体の制御を行う制御部と、
   前記ネットワークから通信フレームを受信して、該通信フレームの転送経路を定義した経路情報が登録されたルーティングマップに基づいて、転送先のネットワークへ該通信フレームを転送する転送処理部と、
   前記制御部で実行する制御プログラムと前記ルーティングマップとを記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記記憶部は、
   前記制御プログラム、および予め定められた制御ユニットを含む標準制御ユニット群が前記ネットワークに接続されている状態に対応した経路情報が登録された標準ルーティングマップと、を記憶するプログラム記憶領域と、
   前記標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットが前記ネットワークに接続されたときに、該制御ユニットに対応した経路情報を登録する拡張ルーティングマップを記憶し、前記プログラム記憶領域とは別に設けられたデータ記憶領域と、
   を含むことを特徴とする車両用ゲートウエイ装置。
2. 前記標準ルーティングマップは書き換えが制限され、
   前記拡張ルーティングマップは書き換えが制限されない請求項１に記載の車両用ゲートウエイ装置。
3. 前記制御部は、前記通信フレームを受信したとき、
   前記標準ルーティングマップに、受信した通信フレームに対応した経路情報が登録されていないとき、前記拡張ルーティングマップを参照する請求項１または請求項２に記載の車両用ゲートウエイ装置。
4. 前記標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットが前記ネットワークに接続されたとき、
   前記制御部は、該制御ユニットから受信した通信フレームに基づいて前記経路情報を生成し、前記拡張ルーティングマップに登録する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用ゲートウエイ装置。
5. 前記通信フレームは、該通信フレームを識別するための識別情報を含み、
   前記経路情報は、前記識別情報と該通信フレームの転送先のネットワークとを関連付けたものである請求項４に記載の車両用ゲートウエイ装置。
6. 前記通信フレームは、該通信フレームを識別するための識別情報を含み、
   前記標準制御ユニット群に含まれない制御ユニットが前記ネットワークに接続されたとき、
   前記制御部は、該制御ユニットから、該制御ユニットが転送を要求する通信フレームの識別情報を取得し、前記識別情報と該制御ユニットが接続されたネットワークとを関連付けたものを前記経路情報とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用ゲートウエイ装置。

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