JP2017168956A - 車内通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】各車両の車載ユニットのバリエーションに適した車内ネットワークを柔軟かつ低コストに構築すること。
【解決手段】ゲートウェイ装置１は、初期状態においてＢｕｓ２およびＢｕｓ３それぞれに接続されるユニットの状態を参照し、Ｂｕｓ２およびＢｕｓ３をＣＰＵを介さずに通信可能に接続するバス間接続モードとするか、Ｂｕｓ２およびＢｕｓ３を通信不可能とし、Ｂｕｓ２およびＢｕｓ３の各ユニットが個別にＣＰＵと接続されるバス間非接続モードとするかを切り替える。また、ゲートウェイ装置１は、ＣＰＵからの信号と、各ユニットが接続される各バスからの信号との衝突を回避する信号衝突回避手段を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車内通信システムに関する。

自動車の電子化により、車両に搭載されるユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）の数や種類は増加しつつある。よって、そのユニットを接続するためのバスの数も増加し、それらのバス間を接続する中継装置としての車載ゲートウェイ装置も車内に設置される。

特許文献１には、情報系または制御系または安全系などのネットワークごとの特性を考慮したルーティング機能の自動設定を行う車載ゲートウェイ装置が記載されている。
特許文献２には、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車載ゲートウェイ装置が記載されている。

特許第５０１７２３１号明細書 特開２０１４−１４６９９７号公報

車内の各バス上に接続されるユニットの種類や数の組み合わせは、車両のランク（軽、小、中、大）や販売オプションなどにより様々である。そのため、車載ゲートウェイ装置や各バスなどで構成される車内ネットワークをそれらのユニットの組み合わせごとに設計することは、多くのコストを要する。
ここでの設計コストとは、単に各ユニットをどの位置に配置すればよいかという物理空間の制約だけでなく、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの規格などで決定される、同一バス上に接続されるユニット数の上限や、通信媒体におけるデータ通信量の制約などを総合的に考慮する必要があるからである。

よって、個々の車両ごとのユニット構成によって、転送ＭＡＰを切り替えたり実装される通信ドライバを切り替えたりすることは、管理を煩雑化し、開発工数を増加させてしまう。かといって、高級車が最も多くのユニットを備えるような最大ユニット構成を前提にした車内ネットワークを、ユニット数が少ない小型車両にそのまま適用してしまうと、使用されることのない無駄なバスに給電をすることになり、無駄な消費電力を消費してしまう。つまり、個々の車両に最適化した車内ネットワークを構築する必要がある。その一方で、設計にある程度の汎用性を持たせて車種間での設計共用により開発コストや部品コストを削減することも重要となる。

そこで、本発明は、各車両の車載ユニットのバリエーションに適した車内ネットワークを柔軟かつ低コストに構築することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る車内通信システムは、
各バスにそれぞれ接続される各ユニットの信号を中継するＣＰＵと、自身の装置内部の信号路を切り替えるスイッチ回路とを有するゲートウェイ装置を介して、複数のバスが接続されて構成され、
前記ＣＰＵからの信号と、前記各ユニットが接続される各バスからの信号との衝突を回避する信号衝突回避手段を有しており、
前記ＣＰＵが、所定の計測期間において各バスに接続されるユニットからの信号を受信し、それらの受信した信号を元に前記ゲートウェイ装置の内部の通信路を特定するためのモードを決定して、その決定したモードへと前記スイッチ回路を切り替える旨の制御を実行し、
前記決定するモードのうちの１つは、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに通信可能に接続するとともに、接続されたバス群と前記ＣＰＵとを通信可能とするバス間接続モードであり、
前記決定するモードのうちの他の１つは、各バスと前記ＣＰＵとの間で個別に通信可能とし、かつ、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに通信不可能とするバス間非接続モードであることを特徴とする。

これにより、各車両に接続される車載ユニットのバリエーションに適したモード（バス間接続モード、バス間非接続モード）が選択されるので、車内ネットワークを柔軟かつ低コストに構築することができる。

本発明は、前記ＣＰＵが、モードを決定する工程において、前記計測期間に受信した信号の送信元である各バスのユニットの台数の総和が所定台数を超えるときには前記バス間非接続モードとする一方、前記総和が所定台数を超えないときには前記バス間接続モードとすることを特徴とする。

これにより、各車両に接続される車載ユニットの台数に適したモードが選択される。

本発明は、前記ＣＰＵが、モードを決定する工程において、
前記計測期間に信号を受信せず、所定のバスに接続されたユニットが存在しないときには、前記バス間非接続モードとするとともに、所定のバスと前記ＣＰＵとの接続機構の電源をオフにし、
前記計測期間に信号を受信し、信号の送信元である所定のバスのユニットの台数が所定台数を超えないときには前記バス間接続モードとし、
前記計測期間に信号を受信し、信号の送信元である所定のバスのユニットの台数が所定台数を超えるときには前記バス間非接続モードとすることを特徴とする。

これにより、例えば、所定のバスを使用しない小型車、所定のバスを少し使用する中型車、所定のバスを多く使用する大型車と、それぞれの車両規模に適したモードが選択される。

本発明は、前記ＣＰＵが、前記車内通信システムのバスのうちのＢｕｓ２への送信線に接続される端子であるＴｘＣ２と、前記Ｂｕｓ２からの受信線に接続される端子であるＲｘＣ２と、前記車内通信システムのバスのうちのＢｕｓ３への送信線に接続される端子であるＴｘＣ３と、前記Ｂｕｓ３からの受信線に接続される端子であるＲｘＣ３とを有し、
前記Ｂｕｓ２との接続インタフェースが、前記ＴｘＣ２の送信線に接続される端子であるＴｘＤ２と、前記ＲｘＣ２の受信線に接続される端子であるＲｘＤ２とを有し、
前記Ｂｕｓ３との接続インタフェースが、前記ＴｘＣ３の送信線に接続される端子であるＴｘＤ３と、前記ＲｘＣ３の受信線に接続される端子であるＲｘＤ３とを有し、
前記ゲートウェイ装置が、さらに、
前記ＴｘＣ３と前記ＲｘＤ２とを入力として、それらの論理和を前記ＴｘＤ３に出力する第１論理和演算手段と、
前記ＲｘＤ２と前記ＲｘＤ３とを入力として、それらの論理和を前記ＲｘＣ３に出力する第２論理和演算手段と、
前記ＲｘＤ３と前記ＴｘＣ３とを入力として、それらの論理和を前記ＴｘＤ２に出力する第３論理和演算手段と、
前記バス間接続モードでは前記第３論理和演算手段の出力線と前記ＴｘＤ２の線とを接続し、前記バス間非接続モードでは前記ＴｘＣ２の線と前記ＴｘＤ２の線とを接続する前記スイッチ回路のうちの第１スイッチと、
前記バス間接続モードでは前記第１論理和演算手段の入力線と前記ＲｘＤ２の線とを接続し、前記バス間非接続モードでは前記ＲｘＣ２の線と前記ＲｘＤ２の線とを接続する前記スイッチ回路のうちの第２スイッチとを有することを特徴とする。

これにより、ＯＲ回路などの論理和演算手段という簡易かつ低コストな手段を用いて、選択されたモードを実現できる。

本発明は、各バスにそれぞれ接続される各ユニットの信号を中継するＣＰＵと、自身の装置内部の信号路を切り替えるスイッチ回路とを有するゲートウェイ装置を介して、複数のバスが接続されて構成される車内通信システムであって、
前記ＣＰＵからの信号と、前記各ユニットが接続される各バスからの信号との衝突を回避する信号衝突回避手段を有しており、
前記ゲートウェイ装置が、自身の内部の通信路を特定するためのモードの指定手段から入力されたモードへと前記スイッチ回路を切り替え、
前記入力されるモードのうちの１つは、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに直接接続するとともに、接続されたバス群と前記ＣＰＵとを通信可能とするバス間接続モードであり、
前記入力されるモードのうちの他の１つは、各バスと前記ＣＰＵとの間で個別に通信可能とし、かつ、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに通信不可能とするバス間非接続モードであることを特徴とする。

これにより、人間が指定手段でモードを指定することで、モードの自動判定のための計測期間を省略することができる。

本発明によれば、各車両の車載ユニットのバリエーションに適した車内ネットワークを柔軟かつ低コストに構築することができる。

本発明の実施形態に係る車内通信システムの構成図である。 本発明の実施形態に係るゲートウェイ装置のバス間接続モードにおける構成図である。 本発明の実施形態に係るゲートウェイ装置のバス間非接続モードにおける構成図である。 本発明の実施形態に係るゲートウェイ装置の２モード設定処理（バス間接続モード、バス間非接続モード）を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るゲートウェイ装置の３モード設定処理（小型車モード、中型車モード、大型車モード）を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１は、車内通信システムの構成図である。車内通信システムは、複数のバス（Ｂｕｓ１、Ｂｕｓ２、Ｂｕｓ３）がゲートウェイ装置１を介して接続される。なお、本実施形態ではゲートウェイ装置１という名称を用いているが、複数のバスを接続する装置であれば、スイッチング装置などの別名となる任意の通信装置を用いてもよい。
Ｂｕｓ１は、車両の基本的な制御（走る・曲がる・止まる）に必要となる各種ユニットが接続される基幹Ｂｕｓである。図１のＢｕｓ１には、ＦＩ−ＥＣＵ（Fuel Injection - Electric Control Unit）などのＵＮＩＴ−Ａと、ＴＣＵ（Transmission Control Unit）などのＵＮＩＴ−Ｂと、ＦＩＵ（Fuel Injection Unit）などのＵＮＩＴ−Ｃとが接続されている。さらに、Ｂｕｓ１には、変速ＵＮＩＴ、ブレーキ制御ＵＮＩＴ、操舵ＵＮＩＴなどの各種ユニットが接続されていてもよい。

Ｂｕｓ２は、Ｂｕｓ１の車両制御を拡張するための拡張Ｂｕｓである。図１のＢｕｓ２には、メータ制御装置であるＵＮＩＴ−Ｄと、パワーウィンドウ制御装置であるＵＮＩＴ−Ｅとが接続されている。さらに、Ｂｕｓ２には、衝突防止などの機能を有するクルーズ装置や、自動運転向け装置（ＡＤＡＳ：Advanced Driver Assistance System）とその周辺機器（カメラ、レーダー機器など）などの各種ユニットが接続されていてもよい。
Ｂｕｓ３は、Ｂｕｓ１やＢｕｓ２のような車両制御に限定されず、車内の搭乗者に快適なサービスを提供するための拡張Ｂｕｓである。図１のＢｕｓ３には、ナビゲーション装置であるＵＮＩＴ−Ｆと、シートヒータ制御装置であるＵＮＩＴ−Ｇとが接続されている。さらに、Ｂｕｓ３には、テレマティクス機器などの各種ユニットが接続されていてもよい。

なお、各バス（Ｂｕｓ１、Ｂｕｓ２、Ｂｕｓ３）に接続されるユニットの種別や個数は、車種のグレードなどにより様々である。例えば、ＡＤＡＳなどの高度な処理を行うユニットは、大型車の上位車種だけに搭載される。よって、ゲートウェイ装置１は、各バスに接続されるユニットの形態に応じて、各バスとの接続形態（以下「モード」とする）を最適化する。
そのため、ゲートウェイ装置１は、制御部を有するＣＰＵと、バスごとのインタフェースとして個別に接続される送受信回路である通信ドライバ（ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３）とに加え、ＣＰＵと各ドライバとの間のモードを切り替えるためのＳＷ（スイッチ）を有する。

ＣＰＵ（制御部）は、拡張バスであるＢｕｓ２とＢｕｓ３とで、それぞれのユニット接続状態に基づいて決定したモードを、切替部であるＳＷ（スイッチ）に指示する。これにより、例えば、以下のいずれかのモードへと切り替えることができる。または、ＣＰＵがモードを自動設定する代わりに、ゲートウェイ装置１の指定手段（モードボタンなど）を介して人間が手動でモードを指定してもよい。

［バス間非接続モード］：ＳＷは接続１０１を有効にし、接続１０２を無効にすることで、Ｂｕｓ２とＢｕｓ３とを接続しないモードである。ＣＰＵは、「ＣＰＵ→接続１０１→ＳＷ→ＤＲ２」の経路でＢｕｓ２の各ユニットとの通信を行い、「ＣＰＵ→接続１０３→ＤＲ３」の経路でＢｕｓ３の各ユニットとの通信を行う。
つまり、接続１０１からアクセスされるＢｕｓ２と、接続１０３からアクセスされるＢｕｓ３とが、ＣＰＵからは別々のバスとして認識されている。この場合、Ｂｕｓ２の信号とＢｕｓ３の信号とは混線しない。

［バス間接続モード］：ＳＷは接続１０１を無効にし、接続１０２を有効にすることで、Ｂｕｓ２とＢｕｓ３とを接続するモードである。ＣＰＵは、「ＣＰＵ→接続１０３→（ＤＲ３を経由または非経由）→接続１０２→ＳＷ→ＤＲ２」の経路でＢｕｓ２の各ユニットとの通信を行い、「ＣＰＵ→接続１０３→ＤＲ３」の経路でＢｕｓ３の各ユニットとの通信を行う。
つまり、Ｂｕｓ２のユニットもＢｕｓ３のユニットも、ＣＰＵからは１つの接続口（接続１０３）からアクセス可能であるので、あたかもＢｕｓ２とＢｕｓ３とが仮想的に１つのバスで接続されているように認識させることができる。

図２は、ゲートウェイ装置１のバス間接続モードにおける構成図である。
ゲートウェイ装置１は、図１で示した各構成要素（ＣＰＵ、ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３）に加え、図１の各接続（符号１０１〜１０４）を具体化したＯＲ（論理和）回路（ＯＲ１、ＯＲ２、ＯＲ３）と、図１のＳＷを具体化したＳＷ１、ＳＷ２とを有する。
ＣＰＵは、ＤＲ１と接続するための端子Ｃ１（ＴｘＣ１、ＲｘＣ１）と、ＤＲ２と接続するための端子Ｃ２（ＴｘＣ２、ＲｘＣ２）と、ＤＲ３と接続するための端子Ｃ３（ＴｘＣ３、ＲｘＣ３）と、ＳＷ１，２と接続するための端子ＳＷＣとを有する。なお、端子の「Ｔｘ」とはＣＰＵから見た送信用の回線を示し、端子の「Ｒｘ」とはＣＰＵから見た受信用の回線を示す。

ＤＲ２は、ＣＰＵ（端子Ｃ２）と直接接続するための端子Ｄ２（ＴｘＤ２、ＲｘＤ２）を有する。
ＤＲ３は、ＣＰＵ（端子Ｃ３）と直接接続するための端子Ｄ３（ＴｘＤ３、ＲｘＤ３）を有する。
端子Ｄ２−Ｄ３間は、ＳＷ１，２を介して間接的に接続される。
ＯＲ１は、ＴｘＣ３とＲｘＤ２とを入力として、それらの入力信号の論理和をＴｘＤ３に出力する。
ＯＲ２は、ＲｘＤ２とＲｘＤ３とを入力として、それらの入力信号の論理和をＲｘＣ３に出力する。
ＯＲ３は、ＲｘＤ３とＴｘＣ３とを入力として、それらの入力信号の論理和をＴｘＤ２に出力する。
なお、ＯＲ１〜ＯＲ３は、論理和演算手段のうちのＯＲ回路として実現してもよいし、他の回路により論理和演算手段を実現してもよい。

バス間接続モードにおいて、ＣＰＵは、端子ＳＷＣを介して、以下のようにＳＷ１、ＳＷ２を設定するための切替信号を送信する。
ＳＷ１は、左側の端子（ＯＲ３の出力）と右側の端子（ＴｘＤ２）とを接続するが、上側の端子（ＴｘＣ２）の信号を非接続とする。
ＳＷ２は、左側の端子（ＯＲ１の入力）と右側の端子（ＲｘＤ２）とを接続するが、上側の端子（ＲｘＣ２）の信号を非接続とする。
これにより、ＤＲ２→ＤＲ３の経路（ＤＲ２→ＲｘＤ２→ＳＷ２→ＯＲ１→ＴｘＤ３→ＤＲ３）と、ＤＲ３→ＤＲ２の経路（ＤＲ３→ＲｘＤ３→ＯＲ３→ＳＷ１→ＴｘＤ２→ＤＲ２）とが開通されることで、図１のバス間接続モードとなる。また、端子Ｃ２がＳＷ１，ＳＷ２で遮断されることで、図１の接続１０１は無効となる。

なお、Ｂｕｓ２とＢｕｓ３とをＯＲ回路でそのまま接続してしまうと、各バスに接続される各ユニットからの信号がＯＲ回路で合流するときに、混線してしまう恐れがある。そこで、車内通信システム（ゲートウェイ装置１）は、以下に示すような信号衝突回避手段を有することが望ましい。

この信号衝突回避手段とは、ＣＰＵから送信される信号と、各バスから送信される信号との信号の衝突を回避する手段である。例えば、同時刻にＵＮＩＴ−Ｄからの「１００１」信号と、ＵＮＩＴ−Ｆからの「１１００」信号とが送信されたとする。ここでもし、信号衝突回避手段が動作しないと、論理和演算手段により出力される信号は、「１１０１」となり、ＵＮＩＴ−Ｄから送信された信号でも、ＵＮＩＴ−Ｆから送信された信号でもない、混線した無意味な信号が出力されることとなる。

本実施例にて作動する信号衝突回避手段は、例えば、車載ネットワークの規格の１つであるＣＡＮ（Controller Area Network）における調停機能である。ＣＡＮにおける調停機能が、信号衝突回避手段として作動する場合には、ＵＮＩＴ−ＤおよびＵＮＩＴ−Ｆは、それぞれの信号のビット列を先頭から順次比較し、数値の小さい方を優勢として決定する通信調停を行うことにより、次のように通信の衝突を回避する。

すなわち、上記のケースにおいて、信号の第１ビットは共に「１」であるが、第２ビットは、ＵＮＩＴ−Ｄの方が「０」（優勢）で、ＵＮＩＴ−Ｆの方が「１」であるから、この時点でＵＮＩＴ−Ｄの方に通信データの送信権が与えられ、ＵＮＩＴ−Ｆは送信を待機する。その結果、論理和演算手段の入力端子には、ＵＮＩＴ−Ｄからの信号「１００１」のみが入力されることとなり、論理和演算手段の出力端子からは、論理和演算結果としてビット列情報「１００１」、すなわちＵＮＩＴ−Ｄ送信するものと同一のビット列が出力される。このように、一例としてのＣＡＮにおける調停機能が信号衝突回避手段として動作すれば、通信データ同士の衝突が回避されるためデータ破壊が生じることはない。

なお、信号衝突回避手段は、ＣＡＮにおける調停機能に限らず様々な方法によって具現できる。例えば、ＵＮＩＴ−ＤとＵＮＩＴ−Ｆとのデータ送信時刻が重なることがないように、もとから送信権を時間ごと各ユニットに割り振っておく方式（タイムスロット方式）にＵＮＩＴ−ＤとＵＮＩＴ−Ｆとを準拠させておくことや、互いに送信タイミングが重なった場合には、いずれも送信をそれぞれ定めたランダム時間の間待機するようにし、そのランダム時間の経過後に送信を再開するといった方式にＵＮＩＴ−ＤとＵＮＩＴ−Ｆとを準拠させておくことも、信号衝突回避手段となり得る。

図３は、ゲートウェイ装置１のバス間非接続モードにおける構成図である。図２との違いは、ＳＷ１，ＳＷ２内部の接続である。
バス間非接続モードにおいて、ＣＰＵは、端子ＳＷＣを介して、以下のようにＳＷ１、ＳＷ２を設定するための切替信号を送信する。
ＳＷ１は、上側の端子（ＴｘＣ２）と右側の端子（ＴｘＤ２）とを接続するが、左側の端子（ＯＲ３の出力）の信号を非接続とする。
ＳＷ２は、上側の端子（ＲｘＣ２）と右側の端子（ＲｘＤ２）とを接続するが、左側の端子（ＯＲ１の入力）の信号を非接続とする。
これにより、ＤＲ２→ＣＰＵの経路（ＤＲ２→ＲｘＤ２→ＳＷ２→ＲｘＣ２→ＣＰＵ）と、ＣＰＵ→ＤＲ２の経路（ＣＰＵ→ＴｘＣ２→ＳＷ１→ＴｘＤ２→ＤＲ２）とが開通されることで（図１の接続１０１）、図１のバス間非接続モードとなる。一方、ＤＲ２、ＤＲ３間の信号はＳＷ１，ＳＷ２で遮断されることで、図１の接続１０２は無効となる。

図４は、ゲートウェイ装置１の２モード設定処理（バス間接続モード、バス間非接続モード）を示すフローチャートである。
Ｓ１１として、ゲートウェイ装置１は、所定契機における装置内部の状態を、以下のような初期状態に設定する。
・ＣＰＵとＤＲ２とを接続するようにスイッチを設定し（図中の「SW=CPU-DR2」）、図３の［バス間非接続モード］とする。
・端子Ｃ２をオンにする（図中の「C2=ON」）。なお、端子をオンにするとは、その端子で接続される回線からの送受信ができるように、給電など通信可能な状態にすることである。
・端子Ｃ３をオンにする（図中の「C3=ON」）。

ここで、Ｓ１１の所定契機とは、例えば、車両の電源投入時（イグニッション・オン）でもよいし、車両の通常操作とは別のメンテナンス用の特別な操作（車内から見づらい場所にある保守ボタンの押下など）により受け付けてもよい。この所定契機は、例えば、工場生産工程で生産者が行ってもよいし、販売店のディラーが行ってもよいし、購入した運転者が行ってもよい。さらに、所定契機は１回でもよいし、工場で実行した後に販売店で再度実行するなど複数回でもよい。

Ｓ１２として、ゲートウェイ装置１は、各Ｂｕｓ（Ｂｕｓ２，Ｂｕｓ３）から各ユニットの送信情報を受信する。この送信情報とは予めユニットを示す識別情報でもよいし、例えば、送信フレームに付加される識別情報（ＩＤ）を使用して転送ＭＡＰより接続されるユニットを認識してもよい。
Ｓ２１として、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１２で受信した送信情報から、各Ｂｕｓ（Ｂｕｓ２，Ｂｕｓ３）に接続されるユニットの台数の和が所定台数より多いか否かを判定する。Ｓ２１でＹｅｓならＳ２２に進み、ＮｏならＳ２３に進む。
Ｓ２２として、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１１のバス間非接続モードを維持する。これにより、Ｂｕｓ２のユニットの通信と、Ｂｕｓ３のユニットの通信とが別々の経路でＣＰＵに届くので、調停機能の待ち頻度を下げ、各バスのスループットを向上することができる。

Ｓ２３として、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１１のバス間非接続モードからバス間接続モードへと切り替える。
・ＤＲ２とＤＲ３とを接続するようにスイッチを設定し（図中の「SW=DR2-DR3」）、図２の［バス間接続モード］とする。
・端子Ｃ２をオフにする（図中の「C2=OFF」）。
・端子Ｃ３をオンにする（図中の「C3=ON」）。
これにより、ＣＰＵからは１つの接続口で複数のバスのデータを送受信できる。

以上、図４を参照して、バス間非接続モードまたはバス間接続モードに設定されるまでの処理を説明した。一方、Ｓ２１の判定処理のＹｅｓ／Ｎｏを逆にし、接続ユニットの台数が多いときにはバス間接続モードに設定し、接続ユニットの台数が少ないときにはバス間非接続モードに設定してもよい。

図５は、ゲートウェイ装置１の３モード設定処理（小型車モード、中型車モード、大型車モード）を示すフローチャートである。以下、図４との差分に着目して説明する。
まず、Ｓ２１の判定処理の代わりにＳ２１ｂおよびＳ２１ｃが実行される。
Ｓ２１ｂとして、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１２でＢｕｓ３から送信情報を受信したユニットが存在するか（換言すると、端子Ｃ３からデータを受信したか）否かを判定する。Ｓ２１ｂでＹｅｓならＳ２１ｃに進み、ＮｏならＳ２４に進む。

Ｓ２４として、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１１のバス間非接続モードから小型車モードへと切り替える。小型車モードとは、バス間非接続モードやＳ２２ｂの大型車モードと同様にＣＰＵとＤＲ２とを接続する。一方、ＣＰＵは、ユニットが接続されていないＢｕｓ３との間の端子Ｃ３の電源をオフにし、Ｂｕｓ３との間の送受信回路をディセーブルにして車両ネットワークへの侵入口を遮断することで、省電力化が実現できる。なお、「小型車モード」という名称は、軽自動車などの接続されるユニットが少ない車両の場合、Ｂｕｓ１，２だけでユニットの接続が済んでしまうことによる。
一方、Ｓ２４の小型車モードでは、Ｂｕｓ１とＢｕｓ２とはオン（有効）であり、それらの各ユニットの送信フレームは、予め登録された転送ＭＡＰに基づき転送される。

Ｓ２１ｃとして、ゲートウェイ装置１は、Ｓ２４で受信したＢｕｓ３からのユニットの台数が所定台数より多いか否かを判定する。この判定処理の他の具体例として、例えば、Ｓ１１の初期状態から開始した計測期間において受信したフレーム総数やフレームデータ量の総和が、１つのバスの許容量の範囲を超えたときに、受信が多い（Ｓ２１ｃ，Ｙｅｓ）と判定してもよい。Ｓ２１ｃでＹｅｓならＳ２２ｂに進み、ＮｏならＳ２３ｂに進む。
Ｓ２２ｂとして、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１１のバス間非接続モードをそのまま大型車モードとして維持する。端子Ｃ２、Ｃ３はともに有効であり、Ｂｕｓ２，Ｂｕｓ３のユニットのデータは個別にＣＰＵとの間で送受信される。例えば、大型車両の最上位グレードでは多くのユニットが接続されるので、図４のＳ２２で説明したように、バス間非接続モードが適している。
Ｓ２３ｂとして、ゲートウェイ装置１は、Ｓ１１のバス間非接続モードから中型車モードへと切り替える。この中型車モードとは、Ｓ２３のバス間接続モードと同じであり、２つのバスが論理的に１本のバスとしてＣＰＵに認識される。
このような中型車モードや大型車モードでは、Ｂｕｓ１とＢｕｓ２に加えて、Ｂｕｓ３もオン（有効）であり、それらの各ユニットの送信フレームは、予め登録された転送ＭＡＰに基づき転送される。

以上、図４の２モード設定処理と、図５の３モード設定処理とについて、それぞれ説明した。前記の説明では、ＣＰＵはモードを設定するときには、スイッチ回路を介して装置内部の通信路を設定することとしたが、その通信路の設定処理に加えて、各モードに適したゲートウェイ装置１の内部制御を行ってもよい。例えば、接続されるユニットの台数が多い順に大型車モード、中型車モード、小型車モードであるが、この順序に従って、ＣＰＵのクロック周波数を変更して消費電力を大きくしてもよい。これにより、少数のフレームだけ処理すればよい小型車モードでは、その処理に要する処理能力を超える電力を節約することができる。

さらに、大型車には非対応であるが、小型車と中型車とにだけ対応させる簡易的な構成も考えられる。その簡易的な構成では、図２のバス間接続モードを動作させてＢｕｓ２とＢｕｓ３とを接続することで、Ｂｕｓ３に接続されるユニットが０台（小型車）のときでも、Ｂｕｓ３に接続されるユニットが少数台（中型車）のときでも、ＣＰＵとバスとの間の通信が可能となる。
一方、Ｂｕｓ３に多数のユニットが接続されることを予め考慮しなくてよいため、バス間非接続モードを動作させなくてもよくなる。つまり、簡易的な構成では、図２のＳＷ１の代わりにそのＳＷ１の左側の端子（ＯＲ３の出力）と右側の端子（ＴｘＤ２）とを直接接続し、図２のＳＷ２の代わりにその左側の端子（ＯＲ１の入力）と右側の端子（ＲｘＤ２）とを直接接続すればよい。

以上説明した本実施形態の車内通信システムでは、複数のユニットを搭載する車両にて、車両の装備仕様や搭載されるユニットの状態に応じて接続バスを切替可能な車載通信網装置を提供する。つまり、車両の仕様により設置されたりされなかったりするユニットがあったとしても、その仕様ごとに構成を変えることなく単一の構成によって複数バス間の中継が可能である。
そのため、ゲートウェイ装置１のＣＰＵは、拡張バスの結合形態（バス間接続モード）と分割形態（バス間非接続モード）とを自動的に切り替えることで、車載ユニットの処理時の消費電流を低減すると共に、部品の共通化によるコストダウンを促進できる。

さらに、小型車モードでは使用しない端子Ｃ３の電源をオフにすることで、車載ネットワークの不正な侵入経路となる拡張バスをハード的にディセーブルする事で機密性を高めることができる。一方、受信した経路情報などによって転送ＭＡＰを自動更新するだけでは、接続先のバス構成まで最適化されておらず、余分な電力を浪費してしまうこともある。
また、ゲートウェイ装置１は、図２，図３に示すようにＯＲ回路でバス間の信号を通過可能とするとともに、ユニットが有する調停機能により信号間の衝突を回避することで、車内ネットワークの構成を複雑化することなく、簡便に複数バス間の通信を可能とする。

１ ゲートウェイ装置
１０１〜１０４ 接続構成

Claims (5)

1. 各バスにそれぞれ接続される各ユニットの信号を中継するＣＰＵと、自身の装置内部の信号路を切り替えるスイッチ回路とを有するゲートウェイ装置を介して、複数のバスが接続されて構成される車内通信システムであって、
   前記ＣＰＵからの信号と、前記各ユニットが接続される各バスからの信号との衝突を回避する信号衝突回避手段を有しており、
   前記ＣＰＵは、所定の計測期間において各バスに接続されるユニットからの信号を受信し、それらの受信した信号を元に前記ゲートウェイ装置の内部の通信路を特定するためのモードを決定して、その決定したモードへと前記スイッチ回路を切り替える旨の制御を実行し、
   前記決定するモードのうちの１つは、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに直接接続するとともに、接続されたバス群と前記ＣＰＵとを通信可能とするバス間接続モードであり、
   前記決定するモードのうちの他の１つは、各バスと前記ＣＰＵとの間で個別に通信可能とし、かつ、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに通信不可能とするバス間非接続モードであることを特徴とする
   車内通信システム。
2. 前記ＣＰＵは、前記モードを決定する工程において、前記計測期間に受信した信号の送信元である各バスのユニットの台数の総和が所定台数を超えるときには前記バス間非接続モードとする一方、前記総和が所定台数を超えないときには前記バス間接続モードとすることを特徴とする
   請求項１に記載の車内通信システム。
3. 前記ＣＰＵは、モードを決定する工程において、
   前記計測期間に信号を受信せず、所定のバスに接続されたユニットが存在しないときには、前記バス間非接続モードとするとともに、前記所定のバスと前記ＣＰＵとの接続機構の電源をオフにし、
   前記計測期間に信号を受信し、信号の送信元である所定のバスのユニットの台数が所定台数を超えないときには前記バス間接続モードとし、
   前記計測期間に信号を受信し、信号の送信元である所定のバスのユニットの台数が所定台数を超えるときには前記バス間非接続モードとすることを特徴とする
   請求項１に記載の車内通信システム。
4. 前記ＣＰＵは、前記車内通信システムのバスのうちのＢｕｓ２への送信線に接続される端子であるＴｘＣ２と、前記Ｂｕｓ２からの受信線に接続される端子であるＲｘＣ２と、前記車内通信システムのバスのうちのＢｕｓ３への送信線に接続される端子であるＴｘＣ３と、前記Ｂｕｓ３からの受信線に接続される端子であるＲｘＣ３とを有し、
   前記Ｂｕｓ２との接続インタフェースは、前記ＴｘＣ２の送信線に接続される端子であるＴｘＤ２と、前記ＲｘＣ２の受信線に接続される端子であるＲｘＤ２とを有し、
   前記Ｂｕｓ３との接続インタフェースは、前記ＴｘＣ３の送信線に接続される端子であるＴｘＤ３と、前記ＲｘＣ３の受信線に接続される端子であるＲｘＤ３とを有し、
   前記ゲートウェイ装置は、さらに、
   前記ＴｘＣ３と前記ＲｘＤ２とを入力として、それらの論理和を前記ＴｘＤ３に出力する第１論理和演算手段と、
   前記ＲｘＤ２と前記ＲｘＤ３とを入力として、それらの論理和を前記ＲｘＣ３に出力する第２論理和演算手段と、
   前記ＲｘＤ３と前記ＴｘＣ３とを入力として、それらの論理和を前記ＴｘＤ２に出力する第３論理和演算手段と、
   前記バス間接続モードでは前記第３論理和演算手段の出力線と前記ＴｘＤ２の線とを接続し、前記バス間非接続モードでは前記ＴｘＣ２の線と前記ＴｘＤ２の線とを接続する前記スイッチ回路のうちの第１スイッチと、
   前記バス間接続モードでは前記第１論理和演算手段の入力線と前記ＲｘＤ２の線とを接続し、前記バス間非接続モードでは前記ＲｘＣ２の線と前記ＲｘＤ２の線とを接続する前記スイッチ回路のうちの第２スイッチとを有することを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車内通信システム。
5. 各バスにそれぞれ接続される各ユニットの信号を中継するＣＰＵと、自身の装置内部の信号路を切り替えるスイッチ回路とを有するゲートウェイ装置を介して、複数のバスが接続されて構成される車内通信システムであって、
   前記ＣＰＵからの信号と、前記各ユニットが接続される各バスからの信号との衝突を回避する信号衝突回避手段を有しており、
   前記ゲートウェイ装置は、自身の内部の通信路を特定するためのモードの指定手段から入力されたモードへと前記スイッチ回路を切り替え、
   前記入力されるモードのうちの１つは、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに直接接続するとともに、接続されたバス群と前記ＣＰＵとを通信可能とするバス間接続モードであり、
   前記入力されるモードのうちの他の１つは、各バスと前記ＣＰＵとの間で個別に通信可能とし、かつ、各バス間を前記ＣＰＵを介さずに通信不可能とするバス間非接続モードであることを特徴とする
   車内通信システム。

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