JP2021040187A - 車載ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】特定のデバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得る。【解決手段】複数のセンサ１００の出力に基づいて、複数のデバイスへの制御信号を生成する中央ＥＣＵ５０と、中央ＥＣＵ５０で生成された制御信号を中継する複数のゾーンＥＣＵ６０とを備え、複数のデバイスは、車両の駆動制御等に関連しないデバイスであって、少なくとも一部のセンサ１００からのオン信号に基づいてアクチュエータを作動可能なサブ制御部（第３信号処理部２１ａ等）を有する第１特定デバイス（パワーウィンドウ装置２１等）を含み、第１特定デバイスは、中央ＥＣＵ５０と該第１特定デバイスとの通信異常が生じたときには、サブ制御部によりアクチュエータを制御する。【選択図】図２

Description

ここに開示された技術は、車載ネットワークシステムに関する技術分野に属する。

近年、車載機器の電動化が顕著であり、車両の運動を電子制御により制御するようになっている。

例えば、特許文献１には、通信線を介してデータ通信可能な各種電気的装置を、複数にグループ分けし、各グループ毎に、電気的装置をデータ通信用の通信線を介して互いに接続すると共に、該各グループの通信線間には、該通信線間でデータ（制御信号）を中継可能な特定電気的装置を接続することにより、各通信線に接続された全ての電気的装置が通信線を介して互いにデータを送受信するよう構成された車両用通信システムが開示されている。

この特許文献１では、データの伝送経路の異常及び異常箇所が検出されたときに、該異常箇所を通過するデータを特定するとともに、該特定したデータを異常箇所を通過させることなく伝送可能な迂回経路を設定し、該データが該迂回経路を通って伝送されるようにしている。

特許３９１２２１８号公報

特許文献１のように制御信号の迂回経路を設定するようにすれば、通信線に異常が発生したときでも、制御信号を目的のデバイスに伝達させることができる。しかし、一般に、制御信号の伝達経路は該制御信号が最短で目的のデバイスに到達するように設定されるため、迂回経路を通ると制御信号が目的のデバイスに到達までに時間がかかる。

車両のデバイスには、パワーウィンドウ装置など、車両の衝突時などにおいて通信異常が発生したとしても高い応答性が求められるデバイスがある。これらのデバイスについては、単に冗長性を向上させるだけでなく、通信異常時においても出来る限り応答性を高くすることが望ましい。

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこは、特定のデバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得ることにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車載ネットワークシステムを対象として、複数のセンサと、前記各センサの出力に基づいて、複数のデバイスへの制御信号を生成する中央制御装置と、前記中央制御装置と前記各デバイスと通信経路の間にそれぞれ設けられ、前記中央制御装置で生成された制御信号を中継する複数の中継装置とを備え、前記複数のデバイスは、車両の駆動制御、制動制御及び操舵制御に関連しないデバイスであって、少なくとも一部の前記センサからのオン信号に基づいてアクチュエータを作動可能なサブ制御部を有する第１特定デバイスを含み、前記第１特定デバイスは、前記中央制御装置と該第１特定デバイスとの通信異常が生じたときには、前記サブ制御部により前記アクチュエータを制御する、という構成とした。

この構成によると、第１特定デバイスについては、中央制御装置との間で通信異常が発生したときには、第１特定デバイス内のサブ制御部によりアクチュエータの制御が可能である。これにより、第１特定デバイスの冗長性を高くすることができる。また、デバイス自身が制御部を有しているため、アクチュエータに制御信号を送る経路はかなり短くなり、アクチュエータを作動させる応答性はかなり高くすることができる。したがって、第１特定デバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得ることができる。

前記車載ネットワークシステムにおいて、前記複数のセンサのうち前記第１特定デバイスの作動にのみ関連する特定センサからの信号は、当該第１特定デバイスに直接入力されるように構成され、前記中央制御装置は、前記各センサの出力から得られかつ前記車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、前記各第１特定デバイスへの制御信号を生成するように構成されており、前記第１特定デバイスの前記サブ制御部は、前記通信異常がないときにおいて、前記中央制御装置からの、前記車外環境情報に基づく制御信号が入力されたときには、該制御信号に基づいて前記アクチュエータを制御する一方、前記第１特定センサから信号が入力されたときには、前記中央制御装置からの制御信号によらずに、前記第１特定センサからの信号に基づいて、前記アクチュエータを制御するように構成されている、というものでもよい。

この構成によると、中央制御装置との間の通信異常がないときでも、第１特定センサからの信号による制御をサブ制御部のみで担うようにできる。これにより、第１特定センサからの信号によりアクチュエータを作動させる際の通信経路については、中央制御装置との間の通信異常の有無に関わらず同じにすることができる。この結果、中央制御装置との間の通信異常があったとしても高い応答性が得やすくすることができる。

前記車載ネットワークシステムの一実施形態では、前記複数のデバイスは、車両の駆動制御、制動制御又は操舵制御に関連するデバイスである第２特定デバイスを含み、前記第２特定デバイスは、該第２特定デバイスを制御する特定制御装置を介して前記中継装置に接続されており、前記特定制御装置は、前記複数のセンサのうち前記第２特定デバイスの出力に関連する値を検知する第２特定センサからの検知信号が入力されるとともに、該第２特定センサからの信号に基づいて前記第２特定デバイスへの制御信号を生成可能な特定演算部を有し、前記特定演算部は、前記中央制御装置と該第２特定デバイスとの通信異常が生じたときに、前記第２特定デバイスへの制御信号を生成する。

この構成によると、第２特定デバイスについても、中央制御装置との間で通信異常が発生したときには、特定制御装置により制御が可能である。これにより、第２特定デバイスの冗長性を高くすることができる。また、特定制御装置は、中継装置と第２特定デバイスとの通信経路の間にあるため、特定制御装置から第２特定デバイスへの制御信号の通信時間を出来る限り短くすることができる。したがって、第２特定デバイスについても、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得ることができる。

前記一実施形態において、前記中央制御装置は、前記各センサの出力から得られかつ前記車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、前記各第２特定デバイスの目標出力を算出するように構成され、前記特定演算部は、前記中央制御装置と該第２特定デバイスとの前記通信異常がないときにおいて、前記第２特定デバイスの出力を前記中央制御装置が算出した前記目標出力とすべく、前記第２特定デバイスへの制御信号を生成する、という構成でもよい。

この構成によると、中央制御装置は、車外環境情報に基づいて第２特定デバイスの目標出力を算出するだけであって、実際の第２特定デバイスの制御量は特定制御装置により算出される。一方で、中央制御装置と第２特定デバイスの間で通信異常が発生したときに実行される第２特定センサに基づく制御は、第２特定センサにより検知された第２特定デバイスの出力に関連する値に基づいて、特定制御装置により第２特定デバイスの制御量を算出する制御である。すなわち、中央制御装置との間で通信異常が発生したとしても、特定制御装置の作動はほとんど変わらない。この結果、中央制御装置との間の通信異常があったときの第２特定デバイスに対する応答性の悪化が効果的に抑制される。

前記一実施形態において、前記特定演算部は、前記中央制御装置と該第２特定デバイスとの通信異常の有無に関わらず、前記第２特定デバイスの制御の一部については、前記第２特定センサからの信号に基づいて、前記特定演算部により前記第２特定デバイスへの制御信号を生成する、という構成でもよい。

例えば、動力源として内燃機関を用いている場合、ノッキングを抑制する制御については、特に高い応答性が必要である。このため、ノッキングを抑制する制御等については、中央演算装置を介することなく、特定制御装置により実行するようにする。これにより、特に高い応答性が必要な制御を行うデバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても特に高い応答性を得ることができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、特定のデバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得ることができる。

例示的な実施形態に係る車載ネットワークシステムの一部を示す模式図である。 中央ＥＣＵ及び運転席側のゾーンＥＣＵの構成を示すブロック図である。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る車載ネットワークシステム１の一部を概略的に示す。この車両は、運転者の操作により走行するマニュアル運転の他に、運転者の操作をアシストして走行するアシスト運転、及び運転者の操作なしに走行する自動運転が可能な自動車である。この車両は、駆動制御、制動制御、及び操舵制御において、電気的に制御を行うバイワイヤ方式が採用されている。すなわち、この車両では、アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、及びステアリングホイールの操作がセンサにより検知されて、該センサの出力に基づく制御信号によりアクチュエータが作動されるようになっている。

車載ネットワークシステム１は、図１に示すように、複数種類の車載デバイスが含まれている。車載デバイスは、車両の基本動作である駆動、制動、又は操舵に関連する基本デバイスと、駆動、制動、及び操舵に関連しないボディ系デバイスとが含まれている。尚、図１で示す車載デバイスは、車載ネットワークシステム１に含まれる車載デバイスの一例であり、車載ネットワークシステム１が、図１に示す車載デバイス以外の車載デバイスを有することを排除しない。

本実施形態において、車載デバイスは主に３つのタイプに分類される。第１のタイプは、車両の基本動作に関する車載デバイスであり、緊急時においても連続的な制御の継続が求められる車載デバイスである。第２のタイプは、車両の基本動作には関連しない車載デバイスであって、緊急時において、車両の状態によって作動又は非作動を区別すべき車載デバイスである。第３のタイプは、車両の基本動作には関連しない車載デバイスであって、緊急時において、車両の状態によらず作動又は非作動のいずれかの状態を継続すればよい車載デバイスである。以下、第１のタイプに属する車載デバイスを基本デバイスといい、第２のタイプに属する車載デバイスを選択型デバイスといい、第３のタイプに属する車載デバイスを固定型デバイスという。

基本デバイスとしては、例えば、エンジンシステム１１、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ装置）１２、自動変速機、及び電動ブレーキ装置等が含まれる。エンジンシステム１１は、スロットル弁、バルブ開閉機構、燃料噴射弁等を含む。電動パワーステアリング装置は、電動モータや、油圧系であればオイルポンプ等を含む。選択型デバイスとしては、パワーウィンドウ装置２１（以下、Ｐ／Ｗ装置２１という）、キーレスエントリー装置２２、ワイパー装置、グリルシャッタ等が含まれる。固定型デバイスとしては、前照灯３１、フォグランプ、クラクションホーン、セキュリティアラーム等が含まれる。尚、エンジンシステム１１及びＥＰＳ装置１２は第２特定デバイスの一例であり、Ｐ／Ｗ装置２１及びキーレスエントリー装置２２は第１特定デバイスの一例である。

車両は、各種車載デバイスを作動制御するために、中央制御装置としての中央ＥＣＵ５０（Electric Control Unit）と、中央ＥＣＵ５０と通信可能に構成された複数（図１では６つ）のゾーンＥＣＵ６０とを有する。

中央ＥＣＵ５０は、車両に搭載された各車載デバイスを制御するための制御信号を生成する。車載ネットワークシステム１においては、各車載デバイスの制御信号は、基本的には、中央ＥＣＵ５０で生成され、ゾーンＥＣＵ６０等を経由して各車載デバイスに伝達される。

中央ＥＣＵ５０には、図１及び図２に示すように、車両に搭載された複数のセンサ１００からの信号が入力される。複数のセンサ１００は、例えば、車両のボディ等に設けられかつ車外環境を撮影する複数のカメラ１０１と、車両のボディ等に設けられかつ車外の物標等を検知する複数のレーダ１０２を含む。また、複数のセンサ１００は、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）を利用して、車両の位置（車両位置情報）を検出する位置センサ、車両の乗員の有無を含めて該乗員の状態を取得する乗員状態センサ、車両の運転者によるブレーキペダルの踏み込み量を取得するブレーキペダルセンサ、車両の運転者によるステアリングの操舵角を取得する操舵角センサ、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を取得するアクセル開度センサ等を含む。尚、ここに示すセンサ１００は、中央ＥＣＵ５０に情報を入力するセンサの一例であり、本実施形態は、これらのセンサ以外のセンサから中央ＥＣＵ５０に情報が入力されることを排除しない。

各カメラ１０１は、車両の周囲を水平方向に３６０°撮影できるようにそれぞれ配置されている。各カメラ１０１は、車外環境を示す光学画像を撮像して画像データを生成する。各カメラ１０１は、生成した画像データを中央ＥＣＵ５０に出力する。

各レーダ１０２は、カメラ１０１と同様に、検出範囲が車両の周囲を水平方向に３６０°広がるようにそれぞれ配置されている。レーダ１０２の種類は特に限定されず、例えば、ミリ波レーダや赤外線レーダを採用することができる。

各センサ１００からの信号は、カメラ１０１やレーダ１０２からの情報のように、中央ＥＣＵ５０に直接入力されてもよいし、ゾーンＥＣＵ６０等を経由して中央ＥＣＵ５０に入力されてもよい。

中央ＥＣＵ５０は、例えば、１つまたは複数のチップで構成されたプロセッサである。中央ＥＣＵ５０は、カメラ１０１及びレーダ１０２からの情報に基づいて、ＡＩ（Artificial Intelligence）機能を利用して車外環境情報を認知する認知部５１を有する。中央ＥＣＵ５０は、認知部５１により認知された車外環境情報に基づいて、車両が走行すべき経路を算出する経路算出部５２を有する。中央ＥＣＵ５０は、認知部５１により認知された車外環境情報及び経路算出部５２により算出された経路に基づいて、基本デバイスの目標出力を算出する車両運動管理部５３を有する。中央ＥＣＵ５０は、認知部５１により認知された車外環境情報及び経路算出部５２により算出された経路に基づいて、ボディ系デバイスの作動を制御するボディ系管理部５４を有する。

中央ＥＣＵ５０は、車両がマニュアル運転やアシスト運転を行っているときには、アクセル開度センサ、ブレーキペダルセンサ、又は操舵各センサ等の検知値に基づいて、各車載デバイスが出力すべき駆動力、制動力、及び操舵角を算出する。中央ＥＣＵ５０は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各車載デバイスにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標値を表す目標信号を生成する。尚、中央ＥＣＵ５０は、特に車両がアシスト運転を行っているときには、駆動力、制動力、及び操舵角を算出する際に、後述する車両の目標運動を考慮する。

中央ＥＣＵ５０は、車両の自動運転やアシスト運転を可能にするために、認知部５１により車外環境情報を認知するとともに、経路算出部５２により車両が走行すべき経路を算出する。中央ＥＣＵ５０は、経路算出部５２により算出した経路を追従するための車両の運動を決定する。

中央ＥＣＵ５０の認知部５１は、複数のセンサ１００からの情報を受けて、車両の車外環境情報を認知する。車外環境情報は、物標の状態、道路状態、周囲の明るさ等を含む。物標に関する情報には、自車両に対する物標の相対位置及び相対速度、物標の属性（種類、移動方向）等が含まれる。物標の種類としては、例えば、他車両、歩行者、道路、区画線等がある。道路情報には、道路自体の形状に関する情報が含まれる。道路形状に関する情報には、走行路の形状（直線、カーブ、カーブ曲率）、走行路幅、車線数、各車線幅等が含まれる。

認知部５１は、カメラ１０１で撮影された車外の画像及び物標の認定結果に対して、レーダ１０２で取得される物標との相対距離等の情報を統合して、車外環境を示す３Ｄマップを作成する。認知部５１は、作成した３Ｄマップを基にして、車両の走行経路を算出するための２Ｄマップを作成する。

中央ＥＣＵ５０の経路算出部５２は、認知部５１により作成された２Ｄマップを基に、車両の走行経路を算出する。経路算出部５２は、２Ｄマップに基づいて、認知部５１によって認知された障害物を回避する走行経路を算出する。経路算出部５２は、例えば、ステートラティス法を用いて複数の候補経路を計算し、これらの中からそれぞれの候補経路の経路コストに基づいて、１つまたは複数の候補経路を選択する。ただし、他の手法を用いて経路の算出を行ってもよい。

中央ＥＣＵ５０の車両運動管理部５３は、算出した走行経路を追従するための車両の目標運動を決定し、決定した目標運動を実現するための、駆動力、制動力、及び操舵角をそれぞれ算出する。車両運動管理部５３は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各基本デバイスにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標状態を表す目標信号を生成する。この目標信号はデジタル信号として出力される。

中央ＥＣＵ５０のボディ系管理部５４は、認知した車外環境情報や算出した走行経路に基づいて、車両の駆動制御、制動制御、及び操舵制御に関わらないボディ系デバイスへの制御信号を生成する。例えば、ボディ系管理部５４は、認知部５１により周囲が暗いと認知されているときには、前照灯３１を点灯させるように、前照灯３１に送る制御信号を生成したり、トンネルに入るときに窓が開いていれば、窓を閉じさせるように、Ｐ／Ｗ装置２１に送る制御信号を生成したりする。このボディ系デバイスの制御信号もデジタル信号として出力される。

ボディ系管理部５４は、乗員状態を検知するセンサにより得られた情報に基づいて、車室内の乗員の状態について、深層学習により生成した学習済みモデルを利用して推定する。乗員の状態とは、乗員の健康状態や感情を意味する。乗員の健康状態としては、例えば、健康、軽い疲労、体調不良、意識低下等がある。乗員の感情としては、例えば、楽しい、普通、退屈、イライラ、不快等がある。ボディ系管理部５４は、乗員の健康状態や乗員の感情も考慮して、各種制御信号を生成する。例えば、ボディ系管理部５４は、車室内の温度が高く、乗員の気分が優れないと推定したときには、空調装置を作動させたり、Ｐ／Ｗ装置２１を作動させて窓を開けたりする。

ゾーンＥＣＵ６０は、中央ＥＣＵ５０と各車載デバイスと通信経路の間でかつ車両の所定のゾーン毎にそれぞれ設けられている。各ゾーンＥＣＵ６０は、中央ＥＣＵ５０で生成された制御信号を中継する中継装置を構成する。本実施形態では、車両右前側に配置されたゾーンＥＣＵ６０を第１ゾーンＥＣＵ６１ということがある。ゾーンは任意に定めることができ、ゾーンの数が増減すれば、それに伴いゾーンＥＣＵ６０の数も増減する。

図１に示すように、ゾーンＥＣＵ６０は、中央ＥＣＵ５０と通信線ＭＣＬにより接続される。ゾーンＥＣＵ６０同士も通信線ＭＣＬにより接続されている。尚、中央ＥＣＵ５０とゾーンＥＣＵ６０とを接続する通信線ＭＣＬ及びゾーンＥＣＵ６０同士を接続する通信線ＭＣＬは、例えばＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）の通信ケーブルで構成されている。

一方で、各ゾーンＥＣＵ６０と各車載デバイスとは、通信線ＳＣＬを用いて接続されている。通信線ＳＣＬは、例えばＣＡＮの通信ケーブルで構成されている。図２に示すように、各ゾーンＥＣＵ６０には、ゲートウェイ６０ａがそれぞれ設けられている。各ゲートウェイ６０ａは、ＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）からＣＡＮへのプロトコル変換を行う機能をそれぞれ有する。

次に、ゾーンＥＣＵ６０に接続される車載デバイス毎のネットワーク構成について説明する。ここでは、図２を参照しながら、第１ゾーンＥＣＵ６１に接続される車載デバイスに関するネットワーク構成について説明する。尚、図２で示す車載デバイスは、第１ゾーンＥＣＵ６１に接続される車載デバイスの一例であって、これら以外の車載デバイスが第１ゾーンＥＣＵ６１に接続されることを排除しない。

図２に示すように、第１ゾーンＥＣＵ６１は、例えば、エンジンシステム１１、ＥＰＳ装置１２、左フロントサイドドアのＰ／Ｗ装置２１、左フロントサイドドアのキーレスエントリー装置２２、及び左右の前照灯３１とそれぞれ通信線ＳＣＬを用いて接続されている。尚、図２では、第１ゾーンＥＣＵ６１に接続される他の車載デバイスについては図示を省略しているが、第１ゾーンＥＣＵ６１は、他の車載デバイスとも接続されていてもよい。

第１ゾーンＥＣＵ６１とエンジンシステム１１との通信経路の間には、第１ゾーンＥＣＵ６１に中継された制御信号（目標信号）に基づいてエンジンシステム１１を制御するエンジンＥＣＵ４１が設けられている。つまり、エンジンシステム１１は、エンジンＥＣＵ４１を介して第１ゾーンＥＣＵ６１に接続されている。第１ゾーンＥＣＵ６１は、中央ＥＣＵ５０から送られた情報を、プロトコル変換した後、エンジンＥＣＵ４１に伝達する。エンジンＥＣＵ４１は、特定制御装置の一例である。

エンジンＥＣＵ４１は、エンジンシステム１１の制御量（例えば、スロットル弁の開度、燃料噴射弁の噴射タイミング等）を算出する第１特定演算部４１ａと、エンジンシステム１１へのアナログ信号を生成する第１信号処理部４１ｂとを有する。

第１特定演算部４１ａは、中央ＥＣＵ５０とエンジンＥＣＵ４１との間に通信異常がないときにおいて、中央ＥＣＵ５０から伝達された目標駆動力の信号に基づいて、エンジンシステム１１が目標駆動力を実現するように、エンジンシステム１１の制御量を算出する。第１信号処理部４１ｂは、第１特定演算部４１ａにより算出された制御量が実現されるように、エンジンシステム１１の各アクチュエータへのアナログ信号を生成して出力する。

エンジンＥＣＵ４１は、複数のセンサの内の一部、特にエンジンシステム１１の出力に関連する値を検知するセンサから情報を取得可能に構成されている。例えば、エンジンＥＣＵ４１は、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、筒内圧センサ、エンジン水温センサ等の出力を取得可能に構成されている。これら、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、筒内圧センサ、エンジン水温センサ等は、第２特定センサの一例である。

エンジンＥＣＵ４１は、該エンジンＥＣＵ４１と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する第１通信診断部４１ｃを有する。第１通信診断部４１ｃは、第１ゾーンＥＣＵ６１を介して中央ＥＣＵ５０に通信診断用の第１テスト信号を送信する。第１通信診断部４１ｃから第１テスト信号を受信した中央ＥＣＵ５０は、第１テスト信号を受信したことを示す第２テスト信号を第１通信診断部４１ｃに返信する。第１通信診断部４１ｃは、中央ＥＣＵ５０から第２テスト信号を受信できたときには、中央ＥＣＵ５０とエンジンＥＣＵ４１との間の通信異常がないと判断する。一方で、第１通信診断部４１ｃは、中央ＥＣＵ５０から第２テスト信号を受信できないときには、中央ＥＣＵ５０とエンジンＥＣＵ４１との間に通信異常があると判断する。尚、通信状態の異常とは、例えば通信線ＭＣＬの断線である。

エンジンＥＣＵ４１は、中央ＥＣＵ５０とエンジンＥＣＵ４１との間に通信異常が生じたときには、第１特定演算部４１ａにより、エンジンＥＣＵ４１に入力されるセンサ１００からの信号に基づいてエンジンシステム１１を制御する。第１特定演算部４１ａは、中央ＥＣＵ５０のように車外環境に合わせた制御行わず、車両の乗員の操作に基づくエンジンシステム１１の制御のみを行う。

エンジンＥＣＵ４１は、エンジンシステム１１の制御の一部については、中央ＥＣＵ５０とエンジンＥＣＵ４１との間に通信異常に関わらず、センサ１００等からの信号に基づいて、第１特定演算部４１ａによりエンジンシステム１１への制御信号を生成する。例えば、エンジン水温センサが検知するエンジン水温の温度が高く、エンジン内でノッキングが発生するおそれがあるときには、エンジンＥＣＵ４１は、中央ＥＣＵ５０を経由することなく、燃料噴射弁の噴射タイミングや点火プラグの点火タイミングを遅角させるように制御信号を生成する。このようにエンジンＥＣＵ４１は、中央ＥＣＵ５０を経由することなく、エンジンシステム１１を制御する反射制御機能を有する。

第１ゾーンＥＣＵ６１とＥＰＳ装置１２との通信経路の間には、第１ゾーンＥＣＵ６１に中継された制御信号（目標信号）に基づいてＥＰＳ装置１２を制御するＥＰＳＥＣＵ４２が設けられている。つまり、ＥＰＳ装置１２は、ＥＰＳＥＣＵ４２を介して第１ゾーンＥＣＵ６１に接続されている。第１ゾーンＥＣＵ６１は、中央ＥＣＵ５０から送られた情報を、プロトコル変換した後、ＥＰＳＥＣＵ４２に伝達する。ＥＰＳＥＣＵ４２は、特定制御装置の一例である。

ＥＰＳＥＣＵ４２は、ＥＰＳ装置１２の制御量（例えば、アシスト用の電動モータに供給する電流量等）を算出する第２特定演算部４２ａと、ＥＰＳ装置１２へのアナログ信号を生成する第２信号処理部４２ｂとを有する。

第２特定演算部４２ａは、中央ＥＣＵ５０から伝達された目標操舵角の情報に基づいて、ＥＰＳ装置１２が目標操舵角を実現するように、ＥＰＳ装置１２の制御量を算出する。第２信号処理部４２ｂは、第２特定演算部４２ａにより算出された制御量が実現されるように、ＥＰＳ装置１２へのアナログ信号を生成して出力する。

ＥＰＳＥＣＵ４２は、複数のセンサの内の一部、特にＥＰＳ装置１２の出力に関連する値を検知するセンサから情報を取得可能に構成されている。本実施形態では、ＥＰＳＥＣＵ４２は、少なくとも操舵角センサ、車速センサ、エンジン回転数センサ等の出力を取得可能に構成されている。これら、操舵角センサ、車速センサ等も、第２特定センサの一例である。

ＥＰＳＥＣＵ４２は、該ＥＰＳＥＣＵ４２と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する第２通信診断部４２ｃを有する。第２通信診断部４２ｃは、エンジンＥＣＵ４１の第１通信診断部４１ｃと同様の方法により、ＥＰＳＥＣＵ４２と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する。

ＥＰＳＥＣＵ４２は、中央ＥＣＵ５０とＥＰＳＥＣＵ４２との間に通信異常が生じたときには、第２特定演算部４２ａにより、ＥＰＳＥＣＵ４２に入力されるセンサ１００からの信号に基づいてＥＰＳ装置１２を制御する。第２特定演算部４２ａは、中央ＥＣＵ５０のように車外環境に合わせた制御行わず、車両の乗員の操作に基づくＥＰＳ装置１２の制御のみを行う。

Ｐ／Ｗ装置２１は、エンジンシステム１１やＥＰＳ装置１２とは異なり、アクチュエータ（ウィンドウレギュレータ等）に信号を出力する機能（第３信号処理部２１ａ）が装置内に組み込まれている。これは、Ｐ／Ｗ装置２１は、オン／オフ信号による窓ガラスの開閉のみであって、信号自体が単純なものであるためである。

Ｐ／Ｗ装置２１は、センサ１００のうち該Ｐ／Ｗ装置２１の作動にのみ関連するセンサからの信号が直接入力されるようになっている。このセンサは、例えば、パワーウィンドウ装置を作動させるためのスイッチ（以下、Ｐ／Ｗスイッチ１０３という）である。

第３信号処理部２１ａは、車両の乗員がＰ／Ｗスイッチ１０３を押したときに、パワーウィンドウ装置２１を作動させるための信号を出力する。具体的には、車両の乗員がＰ／Ｗスイッチ１０３を押したときには、Ｐ／Ｗスイッチ１０３からＰ／Ｗ装置２１に、該Ｐ／Ｗ装置２１を直接的に作動させるためのスイッチ信号（オン信号）が入力される。このスイッチ信号は、Ｐ／Ｗ装置２１に直接入力され、中央ＥＣＵ５０にはＰ／Ｗ装置２１及び第１ゾーンＥＣＵ６１を介して入力される。このスイッチ信号を受けたＰ／Ｗ装置２１は、第３信号処理部２１ａによりアクチュエータ２１ｂを作動させるための制御信号をアナログ信号として出力する。このことから、第３信号処理部２１ａは、少なくとも一部のセンサ（Ｐ／Ｗスイッチ１０３）の出力に基づいてアクチュエータ２１ｂを制御するサブ制御部に相当する。また、Ｐ／Ｗスイッチ１０３は、Ｐ／Ｗ装置２１の作動にのみ関連する第１特定センサに相当する。

第３信号処理部２１ａは、中央ＥＣＵ５０とＰ／Ｗ装置２１との通信異常がないときにおいて、中央ＥＣＵ５０からアクチュエータ２１ｂを作動させる制御信号を受けたときは、該制御信号をアナログ信号に変換する。第３信号処理部２１ａは、変換したアナログ信号をアクチュエータ２１ｂに伝達して、該アクチュエータ２１ｂを作動させる。中央ＥＣＵ５０からの制御信号は、各センサ１００の出力から得られかつ車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、中央ＥＣＵ５０により生成された制御信号である。この制御信号は、上述のスイッチ信号とは別にＰ／Ｗ装置２１を作動させる制御信号である。

第３信号処理部２１ａは、中央ＥＣＵ５０からの制御信号及びＰ／Ｗスイッチ１０３のスイッチ信号が略同時に入力されたときには、Ｐ／Ｗスイッチ１０３のスイッチ信号が優先する。すなわち、第３信号処理部２１ａは、Ｐ／Ｗスイッチ１０３からスイッチ信号が入力されたときには、中央ＥＣＵ５０からの制御信号によらずに、Ｐ／Ｗスイッチ１０３からのスイッチ信号に基づいて、アクチュエータ２１ｂを制御するように構成されている。

Ｐ／Ｗ装置２１は、該Ｐ／Ｗ装置２１と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する第３通信診断部２１ｃを有する。第３通信診断部２１ｃは、エンジンＥＣＵ４１の第１通信診断部４１ｃと同様の方法により、Ｐ／Ｗ装置２１と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する。

Ｐ／Ｗ装置２１は、中央ＥＣＵ５０とＰ／Ｗ装置２１との間に通信異常が生じたときには、第３信号処理部２１ａにより、Ｐ／Ｗ装置２１に入力されるセンサ１００（特にＰ／Ｗスイッチ１０３）からの信号に基づいてアクチュエータ２１ｂを制御する。第３信号処理部２１ａは、中央ＥＣＵ５０のように車外環境に合わせた制御行わず、車両の乗員の操作に基づくアクチュエータ２１ｂの制御のみを行う。

キーレスエントリー装置２２も、Ｐ／Ｗ装置２１と同様に、アクチュエータ２２ｂ（ドアロック機構等）に信号を出力する機能（第４信号処理部２２ａ）が装置内に組み込まれている。これは、キーレスエントリー装置２２は、オン／オフ信号によるドアロックの開閉のみであって、信号自体が単純なものであるためである。

キーレスエントリー装置２２は、センサ１００のうち該キーレスエントリー装置２２の作動にのみ関連する信号が直接入力されるようになっている。具体的には、キーレスエントリー装置２２は、乗員が所持する携帯機１０４から信号を受信する受信部２２ｄを有する。

第４信号処理部２２ａは、受信部２２ｄがドアロックをアンロック状態する信号（以下、アンロック信号という）を受信したときに、ドアロックを解除させるための制御信号を出力する。具体的には、受信部２２ｄは、乗員の携帯機１０４からのアンロック信号を受信したときには、第４信号処理部２２ａにアンロック信号を受信したことを伝達する。このアンロック信号は、中央ＥＣＵ５０には入力されずに、キーレスエントリー装置２２のみに入力される。受信部２２ｄからの信号を受けた第４信号処理部２２ａは、ドアロックをアンロック状態にすべくアクチュエータ２２ｂを作動させるための制御信号をアナログ信号として出力する。第４信号処理部２２ａは、受信部２２ｄがドアロックをロック状態する信号を受信したときにも、同様にして、ドアロックをロック状態にすべくアクチュエータ２２ｂを作動させるための制御信号をアナログ信号として出力する。このことから、第４信号処理部２２ａは、少なくとも一部のセンサ（携帯機１０４）の出力に基づいてアクチュエータ２２ｂを制御するサブ制御部に相当する。また、携帯機１０４は、キーレスエントリー装置２２の作動にのみ関連する第１特定センサに相当する。

第４信号処理部２２ａは、中央ＥＣＵ５０とキーレスエントリー装置２２との通信異常がないときにおいて、中央ＥＣＵ５０からアクチュエータ２２ｂを作動させる制御信号を受けたときは、該制御信号をアナログ信号に変換する。第４信号処理部２２ａは、変換したアナログ信号をアクチュエータ２２ｂに伝達して、該アクチュエータ２２ｂを作動させる。中央ＥＣＵ５０からの制御信号は、各センサ１００の出力から得られかつ車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、中央ＥＣＵ５０により生成された制御信号である。この制御信号は、上述の携帯機１０４からの信号とは別にキーレスエントリー装置２２を作動させる制御信号である。

第４信号処理部２２ａは、中央ＥＣＵ５０からの制御信号及び受信部２２ｄからの信号が略同時に入力されたときには、受信部２２ｄからの信号（つまり、携帯機１０４からの信号を受信したことを伝達する信号）が優先する。すなわち、第４信号処理部２２ａは、受信部２２ｄからの信号が入力されたときには、中央ＥＣＵ５０からの制御信号によらずに、受信部２２ｄからの信号に基づいて、アクチュエータ２２ｂを制御するように構成されている。

キーレスエントリー装置２２は、該キーレスエントリー装置２２と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する第４通信診断部２２ｃを有する。第４通信診断部２２ｃは、エンジンＥＣＵ４１の第１通信診断部４１ｃと同様の方法により、キーレスエントリー装置２２と中央ＥＣＵ５０との間の通信異常を診断する。

キーレスエントリー装置２２は、中央ＥＣＵ５０とキーレスエントリー装置２２との間に通信異常が生じたときには、第４信号処理部２２ａにより、キーレスエントリー装置２２に入力されるセンサ１００（特に携帯機１０４）からの信号に基づいてアクチュエータ２２ｂを制御する。このとき、第４信号処理部２２ａは、中央ＥＣＵ５０のように車外環境に合わせた制御行わず、車両の乗員の操作に基づくアクチュエータ２２ｂの制御のみを行う。

前照灯３１は、他のデバイスとは異なり、作動するためのアナログ信号が第１ゾーンＥＣＵ６１から直接入力されるようになっている。これは、前照灯３１は、前記固定型デバイスに属するデバイスであり、通信異常時には作動状態とすればよいためである。

前照灯３１は、第１ゾーンＥＣＵ６１における入出力装置６１ａが設けられたポートに接続されている。入出力装置６１ａは、中央ＥＣＵ５０から伝達されたデジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有している。

入出力装置６１ａは、中央ＥＣＵ５０からの信号が受信できなくなったときには、前照灯３１を点灯状態に維持するように、前照灯３１にオン信号を送信する。

ここで、通信線が断線するなどの中央ＥＣＵ５０から制御信号が届かなくなるという通信異常が生じたときには、車載デバイスの正常な作動が困難になる。従来のように、中央ＥＣＵ５０からの情報を取得する通信線ＭＣＬ，ＳＣＬに異常が生じたときに、迂回経路を形成して中央ＥＣＵ５０からの信号が通知できるようにすることも考えられる。しかし、車載デバイスには、エンジンシステム１１やＥＰＳ装置１２などの車両の基本動作に関わるデバイスや、車両の基本動作に関わらないがＰ／Ｗ装置２１やキーレスエントリー装置２２など、車両の状況に応じた判定と高い応答性とが求められる選択型デバイスがある。従来のように迂回経路を用いると通信時間が長くなって、応答性が低下してしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態では、Ｐ／Ｗ装置２１やキーレスエントリー装置２２等の選択型デバイスについては、選択型デバイス内にサブ制御部（例えば、第３及び第４信号処理部２１ａ，２２ａ）を設けている。このサブ制御部には、一部のセンサ１００に応じてアクチュエータを制御することができる。このため、通信異常（ここでは通信線の断線）があったときでも、サブ制御部により、一部のセンサ１００の出力に応じて、選択型デバイスを制御することができる。このように選択型デバイス内にサブ制御部を組み込むことにより、通信異常において通信経路が長くなるのを抑制できるため、通信異常があったときでも高い応答性を得ることができる。したがって、選択型デバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得ることができる。

特に、本実施形態では、サブ制御部は、中央ＥＣＵ５０との通信異常がないときにおいて、Ｐ／Ｗスイッチ１０３や携帯機１０４等の対応する第１特定センサ（例えば、Ｐ／Ｗスイッチ１０３、携帯機１０４）から信号が入力されたときには、中央ＥＣＵ５０からの制御信号によらずに、該第１特定センサからの信号に基づいて、アクチュエータを制御するように構成されている。これにより、中央ＥＣＵ５０との間の通信異常がないときでも、第１特定センサからの信号による制御をサブ制御部のみで担うようにできる。このため、第１特定センサからの信号によりアクチュエータを作動させる際の通信経路については、中央ＥＣＵ５０との間の通信異常の有無に関わらず同じになる。この結果、中央ＥＣＵ５０との間の通信異常があったとしても高い応答性が得やすくすることができる。

また、本実施形態では、複数の車載デバイスは、車両の駆動制御、制動制御又は操舵制御に関連する車載デバイスである基本デバイス（例えば、エンジンシステム１１、ＥＰＳ装置１２）を含み、基本デバイスは、該基本デバイスを制御する特定制御装置（例えば、エンジンＥＣＵ４１やＥＰＳＥＣＵ４２）を介してゾーンＥＣＵ６０に接続されており、特定制御装置は、複数のセンサのうち基本デバイスの出力に関連する値を検知する第２特定センサからの検知信号が入力されるとともに、該第２特定センサからの信号に基づいて基本デバイスへの制御信号を生成可能な特定演算部（例えば、第１特定演算部４１ａ、第２特定演算部４２ａ）を有し、該特定演算部は、中央ＥＣＵ５０と該基本デバイスとの通信異常が生じたときに、基本デバイスへの制御信号を生成する。これにより、基本デバイスについても、中央ＥＣＵ５０との間で通信異常が発生したときには、特定制御装置により制御が可能である。これにより、基本デバイスの冗長性を高くすることができる。また、特定制御装置は、ゾーンＥＣＵ６０と基本デバイスとの通信経路の間にあるため、特定制御装置から基本デバイスへの制御信号の通信時間を出来る限り短くすることができる。

また、本実施形態では、特定演算部は、中央ＥＣＵ５０と該基本デバイスとの通信異常がないときにおいて、基本デバイスの出力を中央ＥＣＵ５０が算出した目標出力とすべく、基本デバイスへの制御信号を生成する。すなわち、中央ＥＣＵ５０と基本デバイスの間で通信異常がないときにおいて、実際の基本デバイスの制御量は特定制御装置により算出される。一方で、中央ＥＣＵ５０と基本デバイスの間で通信異常が発生したときには、第２特定センサにより検知された第２特定デバイスの出力に関連する値に基づいて、特定制御装置により基本デバイスの制御量を算出する制御である。すなわち、中央ＥＣＵ５０と基本デバイスとの間で通信異常が発生したとしても、特定制御装置の作動はほとんど変わらない。この結果、中央ＥＣＵ５０と基本デバイスとの間の通信異常があったとしても、基本デバイスに対する応答性の悪化が効果的に抑制される。

さらに、本実施形態では、特定演算部は、中央ＥＣＵ５０と該基本デバイスとの通信異常の有無に関わらず、基本デバイスの制御の一部については、第２特定センサからの信号に基づいて、特定演算部により基本デバイスへの制御信号を生成する。これにより、エンジンシステム１１におけるノッキングを抑制する制御等、特に高い応答性が要求される制御については、中央演算装置を介することなく、特定制御装置により実行することができる。これにより、特に応答性が必要な制御を行う基本デバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても特に高い応答性を得ることができる。

ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、前述の実施形態では、Ｐ／Ｗスイッチ１０３や携帯機１０４等の第１特定センサからの信号は、対応する選択型デバイスにのみ入力されるようになっていた。これに限らず、第１特定センサからの信号が中央ＥＣＵ５０にも入力されてもよい。この場合、例えば、中央ＥＣＵ５０と選択型デバイスとの間の通信異常がないときには、第１特定センサの出力に基づくアクチュエータの制御についても中央ＥＣＵ５０で実行する一方、中央ＥＣＵ５０と選択型デバイスとの間の通信異常があるときには、第１特定センサの出力に基づくアクチュエータの制御をサブ制御部（例えば、第３信号処理部２１ａや第４信号処理部２２ａ）で実行するようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、自動運転が可能な車両を対象としていたが、必ずしもマニュアル運転とアシスト運転とが実行可能で、自動運転は実行できない車両を対象としてもよい。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、車載ネットワークシステムにおいて、特定のデバイスについて、冗長性を高くするとともに、通信異常時においても出来る限り高い応答性を得る際に有用である。

１ 車載ネットワークシステム
１１ エンジンシステム（第２特定デバイス）
１２ ＥＰＳ装置（第２特定デバイス）
２１ パワーウィンドウ装置（第１特定デバイス）
２１ａ 第３信号処理部（サブ制御部）
２１ｃ アクチュエータ
２２ キーレスエントリー装置（第１特定デバイス）
２２ａ 第４信号処理部（サブ制御部）
２２ｃ アクチュエータ
４１ エンジンＥＣＵ（特定制御装置）
４１ａ 第１特定演算部（特定演算部）
４２ ＥＰＳＥＣＵ（特定制御装置）
４２ａ 第２特定演算部（特定演算部）
５０ 中央ＥＣＵ（中央制御装置）
６０ ゾーンＥＣＵ（中継装置）
６１ 第１ゾーンＥＣＵ（中継装置）
１００ センサ
１０３ Ｐ／Ｗスイッチ（第１特定センサ）
１０４ 携帯機（第１特定センサ）

Claims (5)

1. 車載ネットワークシステムであって、
   複数のセンサと、
   前記各センサの出力に基づいて、複数のデバイスへの制御信号を生成する中央制御装置と、
   前記中央制御装置と前記各デバイスと通信経路の間にそれぞれ設けられ、前記中央制御装置で生成された制御信号を中継する複数の中継装置とを備え、
   前記複数のデバイスは、車両の駆動制御、制動制御及び操舵制御に関連しないデバイスであって、少なくとも一部の前記センサからのオン信号に基づいてアクチュエータを作動可能なサブ制御部を有する第１特定デバイスを含み、
   前記第１特定デバイスは、前記中央制御装置と該第１特定デバイスとの通信異常が生じたときには、前記サブ制御部により前記アクチュエータを制御することを特徴とする車載ネットワークシステム。
2. 請求項１に記載の車載ネットワークシステムにおいて、
   前記複数のセンサのうち前記第１特定デバイスの作動にのみ関連する第１特定センサからの信号は、当該第１特定デバイスに直接入力されるように構成され、
   前記中央制御装置は、前記各センサの出力から得られかつ前記車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、前記各第１特定デバイスへの制御信号を生成するように構成されており、
   前記第１特定デバイスの前記サブ制御部は、前記通信異常がないときにおいて、前記中央制御装置からの、前記車外環境情報に基づく制御信号が入力されたときには、該制御信号に基づいて前記アクチュエータを制御する一方、前記第１特定センサから信号が入力されたときには、前記中央制御装置からの制御信号によらずに、前記第１特定センサからの信号に基づいて、前記アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする車載ネットワークシステム。
3. 請求項１又は２に記載の車載ネットワークシステムにおいて、
   前記複数のデバイスは、車両の駆動制御、制動制御又は操舵制御に関連するデバイスである第２特定デバイスを含み、
   前記第２特定デバイスは、該第２特定デバイスを制御する特定制御装置を介して前記中継装置に接続されており、
   前記特定制御装置は、前記複数のセンサのうち前記第２特定デバイスの出力に関連する値を検知する第２特定センサからの検知信号が入力されるとともに、該第２特定センサからの信号に基づいて前記第２特定デバイスへの制御信号を生成可能な特定演算部を有し、
   前記特定演算部は、前記中央制御装置と該第２特定デバイスとの通信異常が生じたときに、前記第２特定デバイスへの制御信号を生成することを特徴とする車載ネットワークシステム。
4. 請求項３に記載の車載ネットワークシステムにおいて、
   前記中央制御装置は、前記各センサの出力から得られかつ前記車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、前記各第２特定デバイスの目標出力を算出するように構成され、
   前記特定演算部は、前記中央制御装置と該第２特定デバイスとの前記通信異常がないときにおいて、前記第２特定デバイスの出力を前記中央制御装置が算出した前記目標出力とすべく、前記第２特定デバイスへの制御信号を生成することを特徴とする車載ネットワークシステム。
5. 請求項３又は４に記載の車載ネットワークシステムにおいて、
   前記特定演算部は、前記中央制御装置と該第２特定デバイスとの通信異常の有無に関わらず、前記第２特定デバイスの制御の一部については、前記第２特定センサからの信号に基づいて、前記特定演算部により前記第２特定デバイスへの制御信号を生成することを特徴とする車載ネットワークシステム。

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