JP2017143449A

JP2017143449A - 通信装置

Info

Publication number: JP2017143449A
Application number: JP2016024242A
Authority: JP
Inventors: 大幸川田; Hiroyuki Kawada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-02-11
Also published as: JP6658045B2; US20170237690A1; US10250408B2

Abstract

【課題】柔軟なバス構成を可能とし、且つ接続された制御装置の送信量の制限を軽減することのできる通信装置を提供する。【解決手段】この通信装置は、複数の制御装置と、伝送情報を伝送する複数のバスと、複数のバスが集約的に接続されたゲートウェイ部とを備えている。制御装置は、各伝送情報に対して伝送に使用するバスのパターンを予め定めたパターンテーブルを有して、パターンテーブルに規定されたバスを使用して対応する伝送情報を入出力するものである。制御装置は少なくとも２つのバスに接続されるとともに、接続された全てのバスを介してゲートウェイ部に対して接続確認用のチェック情報を出力し、ゲートウェイ部は、チェック情報が入力されない不通バスを判定するとともに、制御装置に対して、不通バスを含まないパターンテーブルの使用を指示する経路切替指示を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のバスに接続された制御装置の通信を制御する通信装置に関する。

２つのバスに接続された複数の電子制御装置（ＥＣＵ）における通信を制御する装置において、一方のバスに異常が発生して通信が不可能になった場合に他方のバスを代替バスとして利用する通信装置が特許文献１に開示されている。この通信装置では、代替バスにおける通信の際にデータ量を必要最低限に制限することでバスの占有を抑制し通信を成立させるものである。

特開２００８−２７１０４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の通信装置では、２つのバスに全てのＥＣＵが接続されている必要があるため、バスの構成に制限を生じる虞がある。また、代替バスの利用時にはデータ量が制限されるという問題がある。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、柔軟なバス構成を可能とし、且つ接続された制御装置の送信量の制限を軽減することのできる通信装置を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の制御装置（３０）と、制御装置に対して入出力される伝送情報を伝送する複数のバス（２０）と、複数のバスが集約的に接続され、制御装置に対して伝送情報の伝送に使用するバスを指示するゲートウェイ部（１０，１１）と、を備え、制御装置は、各伝送情報に対して伝送に使用するバスのパターンを予め定めたパターンテーブルを有して、パターンテーブルに規定されたバスを使用して対応する伝送情報を入出力するものであり、制御装置は少なくとも２つのバスに接続されるとともに、接続された全てのバスを介してゲートウェイ部に対して接続確認用のチェック情報を出力し、ゲートウェイ部は、チェック情報が入力されない不通バスを判定するとともに、制御装置に対して、不通バスを含まないパターンテーブルの使用を指示する経路切替指示を出力する。

これによれば、不通バスを生じるような異常が発生した場合でも、不通バスを使用しない経路で伝送情報を入出力することができるので、制御装置の送受信量の制限を軽減することができる。また、この効果を奏するにあたり、制御装置に少なくとも２つのバスが接続されていればよく、従来のように全ての制御装置が２つのバスに接続されている必要がないので、柔軟なバス構成を実現することができる。

第１実施形態にかかる通信装置の概略構成を示すブロック図である。パターンテーブルを示す図である。通信装置の動作におけるメインルーチンを示すフロー図である。定期処理の動作を示すフロー図である。図４に示すバス異常検出処理の動作を示すフロー図である。第３バスが不通バスとなる例を示すブロック図である。図４に示す経路切替指示送信処理の動作を示すフロー図である。ゲートウェイ部が一斉に出力する経路切替指示の内容を示す図である。制御装置の動作を示すフロー図である。経路切替指示を受信したことによるパターンテーブルの切り替えを示す図である。第１バスが不通バスとなる例を示すブロック図である。個別に経路切替指示を受信したことによるパターンテーブルの切り替えを示す図である。第２実施形態にかかる通信装置の概略構成を示すブロック図である。図４に示す経路切替指示送信処理の動作を示すフロー図である。別に経路切替指示を受信したことによるパターンテーブルの切り替えを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本実施形態に係る通信装置の概略構成について説明する。

本実施形態における通信装置は、例えば車両において、搭載された複数のＥＣＵ（制御装置）における伝送情報の通信ネットワークを整理するゲートウェイＥＣＵを含む装置である。

図１に示すように、この通信装置１００は、上述のゲートウェイＥＣＵに相当するゲートウェイ部１０と、ゲートウェイ部１０に接続された複数のバス２０と、バス２０に接続された複数の制御装置３０と、を備えている。

ゲートウェイ部１０は、制御装置３０における伝送情報の伝送にどのバスを利用するかを調整する部分である。ゲートウェイ部１０は、図１に示す全てのバス２０（２１〜２４）に接続されており、これらバス２０を介して全ての制御装置３０（３１〜３４）に接続されている。

ゲートウェイ部１０は、制御装置３０から入力された後述のチェック情報に基づいてバス２０の異常を監視している。そして、バス２０の状態に対応して制御装置３０におけるバス２０の利用状態を変更して通信ネットワークを整理する。ゲートウェイ部１０の具体的な動作については追って説明する。

バス２０は、一般的に知られた信号線であり、アドレスバス、データバス、コントロールバスを含む。例えば、本実施形態におけるバス２０は４つのバスより構成されている。すなわち、バス２０は、第１バス２１、第２バス２２、第３バス２３および第４バス２４より構成されている。すべてのバス２１〜２４はゲートウェイ部１０に集約的に接続されている。

制御装置３０は、いわゆる電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、例えばエンジンＥＣＵ、ボディＥＣＵ、安全制御ＥＣＵなどである。例えば本実施形態における制御装置３０は異なる４つのＥＣＵにより構成されている。すなわち、制御装置３０は、第１ＥＣＵ３１、第２ＥＣＵ３２、第３ＥＣＵ３３および第４ＥＣＵ３４より構成されている。

それぞれの制御装置３０は少なくとも２つのバス２０に接続されている。本実施形態では、図１に示すように、第１ＥＣＵ３１は第１バス２１と第２バス３２に接続されている。第２ＥＣＵ３２は第２バス２２と第３バス２３に接続されている。第３ＥＣＵ３３は第２バス２２と第４バス２４に接続されている。第４ＥＣＵ３４は第３バス２３と第４バス２４に接続されている。

それぞれの制御装置３０は、バス２０を介して伝送する情報であるフレームごとに伝送に使用するバス２０を規定したパターンテーブルを有している。第１ＥＣＵ３１におけるパターンテーブルを図２に例示する。第１ＥＣＵ３１は少なくとも５つのパターンテーブルを有し、ゲートウェイ部１０が指定する経路インデックスに対応するパターンテーブルを参照してフレームを伝送するバス２０を決定している。例えば、ゲートウェイ部１０に指定された経路インデックスが「０ｘ００」であれば、第１フレームの伝送を第１バス２１に割り当て、第２フレームの伝送を第２バス２２に割り当て、第３フレームの伝送を第２バス２２に割り当てる。ゲートウェイ部１０により経路インデックスを「０ｘ０１」とするように指示されれば、第１フレームの伝送を第２バス２２に割り当て、第２フレームの伝送を第２バス２２に割り当て、第３フレームの伝送を第２バス２２に割り当てる。

第２ＥＣＵ３２、第３ＥＣＵ３３、第４ＥＣＵ３４も、各々が少なくとも５つのパターンテーブルを有し、ゲートウェイ部１０の指定する経路インデックスに対応したパターンテーブルを参照してフレームを伝送するバス２０を決定している。なお、本明細書に記載のフレームは、特許請求の範囲に記載の伝送情報に相当する。

また、それぞれの制御装置３０は、接続されたすべてのバス２０を介してゲートウェイ部１０に対してチェック情報を常時出力している。チェック情報は制御装置３０とゲートウェイ部１０とが通信可能に接続されているか否かをチェックするための信号である。よって、チェック情報は、出力する制御装置３０に固有であればその内容を問わない。ゲートウェイ部１０はチェック情報を監視しており、バス２０の不通をチェックする。具体的には、例えば第１ＥＣＵ３１は第１バス２１と第２バス２２に接続されているので、２つのバス２１，２２が正常であれば第１ＥＣＵ３１に固有のチェック情報が第１バス２１と第２バス２２から入力される。ここで、第１バス２１が不通になると、チェック情報が第２バス２２のみから入力されることになる。ゲートウェイ部１０は、チェック情報が検出されない第１バス２１を不通バスと認定する。

次に、図３〜図１２を参照して、本実施形態における通信装置１００のより具体的な動作フローおよび作用効果について説明する。

図３に示すように、先ず、ステップＳ１０１が実行される。ステップＳ１０１は、ゲートウェイ部１０が、接続されたバス２０および制御装置３０をゲートウェイ部１０に備えられた記憶装置に登録するステップである。この登録処理は、制御装置３０から出力されるチェック情報に基づいて行われる。この登録処理によって各制御装置３１〜３４がいずれのバス２０を介して接続されているかがゲートウェイ部１０に登録される。そして、登録された制御装置３０が後述の経路切替指示の対象となり、バス２０が異常検出の対象となる。

次いで、ステップＳ１０２が実行される。ステップＳ１０２は、ゲートウェイ部１０がバス２０の異常検出、および制御装置３０に対する経路切替指示を行う定期処理ステップである。図４〜図８を参照して詳しく説明する。

定期処理では、図４に示すように、まずステップＳ２０１が実行される。ステップＳ２０１はゲートウェイ部１０がバス２０の異常を検出するための処理を実行するステップである。

この処理では、図５に示すように、まずステップＳ３０１が実行される。ステップＳ３０１は、ゲートウェイ部１０が、ステップＳ１０１により登録されたすべての制御装置３０からすべてのバス２０を介してチェック情報が入力されているか否かを判定するステップである。すべてのバス２０からチェック情報がゲートウェイ部１０に入力されていればステップＳ３０１はＹＥＳ判定となり、ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２は、ゲートウェイ部１０がすべてのバス２０について異常なしと判断するステップである。そしてステップＳ２０１は終了し、図４に示すステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２は、ゲートウェイ部１０がバス２０に異常、すなわち通信ができない不通バスが有るか否かを判断するステップである。ステップＳ３０２においてバス２０に異常なしと判断されているので、ステップ２０２はＮＯ判定となり、図３に示すステップＳ１０２は終了し、全体の動作フローを終了する。バス２０に異常がなければ経路切替指示は行われない。

一方、図５に示すステップＳ３０１においてチェック情報のうち受信できていないものが存在するとステップＳ３０１はＮＯ判定となり、動作フローはステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３は、ゲートウェイ部１０が、受信できないチェック情報の送信元の制御装置３０とゲートウェイ部１０との間のバス２０が不通バスであると判断するステップである。例えば図６に示すように、第２ＥＣＵ３２から第３バス２３を介して入力されるはずのチェック情報、および第４ＥＣＵ３４から第３バス２３を介して入力されるはずのチェック情報がゲートウェイ部１０で受信できなければ、ゲートウェイ部１０は第３バス２３が不通バスであると判断する。これにてステップ２０１は終了し、図４に示すステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２は、上述のとおり、ゲートウェイ部１０がバス２０に不通バスが有るか否かを判断するステップである。本実施形態では、ステップＳ３０３において例えば第３バス２３が不通バスであるからステップ２０２はＹＥＳ判定となり、動作フローはステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３は、ゲートウェイ部１０が制御装置３０に対してフレームの伝送経路を切り替えるように指示するステップである。図７を参照して具体的なフローを説明する。

図７に示すように、まずステップＳ４０１が実行される。ステップＳ４０１はゲートウェイ部１０がすでに経路切替指示を出力したか否かを判定するステップである。経路切替指示を初めて出力する場合はステップＳ４０１はＮＯ判定となりステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２は、ゲートウェイ部１０が制御装置３０に対して経路切替指示を出力するステップである。経路切替指示は、パターンテーブルを切り替える対象の制御装置を指定する対象指定情報と、切り替え後の経路インデックスとを含んでいる。具体的には、例えば図８に示すように、対象指定情報として「１１１１１１１１」なる情報と、経路インデックスとして「０ｘ０３」なる情報を含んでいる。

対象指定情報は、この経路切替指示を受信した制御装置３０が、経路を切り替える対象の制御装置であるか否かを判断するために用いるものである。例えば、図８に示す例のように、全てのビットが「１」となっている場合には、全ての制御装置が経路切り替えの対象であることを示す。

経路インデックスは、切り替え後のパターンテーブルを指定するものである。図２に例示したように、本実施形態における制御装置３０は、それぞれ少なくとも５つのパターンテーブルを有し、それぞれに経路インデックスとして「０ｘ００」〜「０ｘ０４」およびその他のインデックスが付与されている。経路切替指示を受信した対象の制御装置３０は、各フレームに対するバス２０のパターンを経路切替指示に記述された経路インデックスが付与されたパターンテーブルに切り替える。

ステップＳ４０２では、経路切替指示が単一のメッセージとして、すべての制御装置３０に一斉に出力される。ここでの経路切替指示は単一メッセージとして出力されるため、バス２０に対して過剰に負荷になることなく、すべての制御装置３０に経路切替の指示を出すことができる。経路切替指示を受信した制御装置３０は後述する動作フローにしたがってパターンテーブルを切り替える。

ステップＳ４０２を経由後、図４に示すステップＳ２０３が終了することで、制御装置３０に対する経路切替指示を行う定期処理ステップが終了する。

次いで、図９および図１０を参照して、経路切替指示を受信した際の制御装置３０の動作フローについて説明する。

図９に示すように、まずステップＳ５０１が実行される。ステップＳ５０１は制御装置３０が図８に例示したような経路切替指示を受信するステップである。

その後、ステップＳ５０２が実行される。ステップＳ５０２は、受信した制御装置３０が経路切り替えの対象とされた制御装置か否かを判定するステップである。図８に示す例では経路切替指示における対象指定情報の全てのビットが「１」であるから、受信した制御装置３０は経路切り替えの対象となりＹＥＳ判定となる。一方、切り替えの対象でない場合はＮＯ判定となり、動作フローを終了し、経路の切り替えは実行されない。

ステップＳ５０２がＹＥＳ判定の場合はステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３は、制御装置３０がパターンテーブルを切り替えるステップである。図８に示す例では経路切替指示における経路インデックスは「０ｘ０３」である。切り替え前の経路インデックスを「０ｘ００」と仮定すれば、ステップＳ５０３を経ることにより図１０に示すようにパターンテーブルが変更される。第２ＥＣＵ３２におけるパターンテーブルは、図１０の下段に示すように、第１フレームおよび第２フレームの伝送を第３バス２３に担当させていたパターンを、すべてのフレームの伝送を第２バス２２に担当させるように切り替わる。これにより、第２ＥＣＵ３２とゲートウェイ部１０との通信ネットワークを確保することができる。

一方、第１ＥＣＵ３１におけるパターンテーブルは、図１０の上段に示すように、第３フレームの伝送を第２バス２２に担当させていたパターンを、第３フレームの伝送を第１バス２１に担当させるように切り替わる。第２ＥＣＵ３２において第２バス２２の占有率が増加しているが、第１ＥＣＵ３１において第２バス２２を使用しての伝送量を減少させることにより、第２バス２２の負荷を軽減することができる。すなわち、第１ＥＣＵ３１および第２ＥＣＵ３２におけるフレームの送受信量の制限を軽減することができる。

ステップＳ５０３を経て制御装置３０のパターンテーブルが変更されることにより経路切替指示を受信した際の制御装置３０の動作フローは終了する。

ところで、図４に示すステップＳ２０３、すなわち、経路切替指示の送信処理において、すでに経路切替指示が出力された後である場合には、図７に示すステップＳ４０１がＹＥＳ判定となりステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０３は、ゲートウェイ部１０が新たな不通バスが発生しているか否かを判定するステップである。ステップＳ４０３は、ステップＳ３０１と同様に、制御装置３０から出力されるチェック情報に基づいて行われる。新たな不通バスが無ければステップＳ４０３はＮＯ判定となり、経路切替指示を出力することなく、すなわちパターンテーブルを変更することなく動作フローを終了する。

一方、図１１に示すように、第３バス２３に加えて第１バス２１が不通バスとなった場合を仮定する。このときステップＳ４０３はＹＥＳ判定となり、ステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４は、新たな不通バスに接続された制御装置３０へ経路切替指示を出力するステップである。この例では、第１バス２１が新たに不通になっているので、ゲートウェイ部１０は第１バス２１に接続された第１ＥＣＵ３１に対して個別に経路切替指示を出力する。個別に経路切替指示を出力する場合、該経路切替指示には対象指示情報を必ずしも含んでいる必要はない。ステップＳ４０２およびステップ５０３において、すでに経路インデックスは「０ｘ００」から「０ｘ０３」に変更されているところ、ステップＳ４０４においてさらに経路インデックスが変更される。具体的には、図１２に示すように、第１ＥＣＵ３１へのフレームの入出力に第１バス２１を含まない経路インデックス「０ｘＦＦ」が選択される。換言すれば、第２バス２２のみを含む経路インデックスが選択される。これにより、第１ＥＣＵ３１におけるすべてのフレームを入出力でき、フレームの入出力漏れを抑制することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態の例において、第３バス２３に加えて第１バス２１が不通となったとき、第１ＥＣＵ３１のフレームの入出力をすべて第２バス２２に担当させるように経路インデックスを変更する旨を説明した。このような場合、図１０下段および図１２に示すように、第１ＥＣＵ３１および第２ＥＣＵ３２に係るフレームの入出力が第２バス２２に集中する事態が発生する。

そこで、本実施形態の通信装置１１０におけるゲートウェイ部１１は、図１３に示すように、バス２０の負荷状況を検出する負荷検出部４０を有している。なお、負荷検出部４０を有することを除き、バス２０、制御装置３０の構成は第１実施形態と同様であるとする。

負荷検出部４０は、ゲートウェイ部１１に接続されたバス２０のすべてに接続されており、フレーム流量、あるいはパターンテーブルの設定状況を監視している。負荷検出部４０を有するゲートウェイ部１１の動作フローについて、図１４を参照して説明する。

ゲートウェイ部１１の動作フローは第１実施形態に対して、ステップＳ２０３に示す経路切替指示送信処理のフローが異なる。すなわち、図７に示すフローに加えて、ステップＳ４０５およびステップＳ４０６が追加される。

新たな不通バスが発見され、ステップＳ４０４において経路切替指示が出力されたのちステップＳ４０５へ進む。経路切替指示が出力された結果、上記例のように他のバス２０に較べて第２バス２２の負荷が大きくなっている状況が負荷検出部４０によって検出されると、ステップＳ４０５はＹＥＳ判定となる。この場合、負荷検出部４０は、負荷の高いバスである高負荷バスの負荷を軽減するためのパターンテーブルを設定する命令を出力するように、ゲートウェイ部１１に対して提案する。そして、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０６は、高負荷バスが接続された制御装置３０のうち、高負荷バス以外の代替バスを有する制御装置３０に対して経路切替指示を出力するステップである。この例では、高負荷バスである第２バス２２が接続された制御装置３０のうち、第２バス２２以外のバス２０を利用可能な制御装置３０は第３ＥＣＵ３３である。ゲートウェイ部１１は、第３制御装置３０に対して個別に経路切替指示を出力し、パターンテーブルの変更を指示する。具体的には、第３ＥＣＵ３３に対して、図１５に示すようなパターンテーブルに変更するように指示する。第３ＥＣＵ３３における経路インデックス「０ｘＥＦ」は例えば全てのフレーム、第４バス２４を介して入出力させるパターンテーブルである。なお、第３ＥＣＵ３３が入出力するフレームのうち、処理優先度の低いフレームが存在する場合には、第４バス２４の負荷を軽減するために第２バス２２を指定するようにしてもよい。どのようなパターンテーブルを採用するかはバス２０の負荷状況とフレームの処理優先度によって適宜決定されるべきである。

本実施形態における通信装置１１０のように、ゲートウェイ部１１が負荷検出部４０を有していることにより、単一のバス２０にフレームの割り当てが集中することを抑制することができる。ひいては、制御装置３０のフレーム送受信量の制限を軽減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した各実施形態において、バス２０と制御装置３０との間の接続構成は一例であってこの例に限定されるものではない。上記した各実施形態では制御装置３０が２つのバス２０に接続される例を示したが、少なくとも２つのバス２０に接続されていれば良く、３つのバス２０、あるいは４つ以上のバス２０に接続されていても良い。

また、制御装置３０が有するパターンテーブルについても、その数が限定されるものではない。

また、上記した各実施形態においては車両に搭載された制御装置（ＥＣＵ）を例に説明したが、通信装置１００，１１０については車両に搭載された例に限定されず、例えば、無人飛行体、航空機、船舶、その他移動体および携帯機器などに適用することができる。

１０…ゲートウェイ部，２０…バス，３０…制御装置，４０…負荷検出部，１００（１１０）…通信装置

Claims

複数の制御装置（３０）と、
前記制御装置に対して入出力される伝送情報を伝送する複数のバス（２０）と、
複数の前記バスが集約的に接続され、前記制御装置に対して前記伝送情報の伝送に使用するバスを指示するゲートウェイ部（１０，１１）と、を備え、
前記制御装置は、各伝送情報に対して伝送に使用する前記バスのパターンを予め定めたパターンテーブルを有して、前記パターンテーブルに規定された前記バスを使用して対応する前記伝送情報を入出力するものであり、
前記制御装置は少なくとも２つの前記バスに接続されるとともに、接続された全ての前記バスを介して前記ゲートウェイ部に対して接続確認用のチェック情報を出力し、
前記ゲートウェイ部は、前記チェック情報が入力されない不通バスを判定するとともに、前記制御装置に対して、前記不通バスを含まない前記パターンテーブルの使用を指示する経路切替指示を出力する通信装置。
前記経路切替指示は、前記パターンテーブルを切り替える対象の前記制御装置を指定する対象指定情報を含み、
前記ゲートウェイ部は、単一のメッセージとして、前記ゲートウェイ部に接続された前記制御装置すべて対して同時に出力し、
前記対象指定情報により指定された前記制御装置における前記パターンテーブルが変更される請求項１に記載の通信装置。
前記ゲートウェイ部は、前記制御装置ごとに個別に前記経路切替指示を出力する請求項１または請求項２に記載の通信装置。
前記ゲートウェイ部（１１）は、前記バスの負荷を検出する負荷検出部（４０）を有し、
前記バスのうち前記負荷が所定の閾値以上の高負荷バスが接続された前記制御装置に対して、前記高負荷バスの使用率のより少ない前記パターンテーブルに変更するよう前記経路切替指示を出力する請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。