JP2021103825A - 車載中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のルーフに設けられ、ルーフ以外に設けられる車載装置との接続において冗長性を有することができる車載中継装置を提供する。【解決手段】車載中継装置は、車両のルーフに設けられる車載中継装置であって、車両のいずれかのピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第１コネクタと、いずれかのピラーとは異なるピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第２コネクタと、ルーフに設けられる複数の車載機器から延設される電力線及び通信線が接続される枝線コネクタと、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線夫々が一つの系統にされた単一電線系統を、枝線コネクタに接続される電力線夫々に分岐する分岐部と、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される通信線夫々と、枝線コネクタに接続される通信線夫々との間にて流れるデータを中継する中継部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車載中継装置に関する。

車両には、電源装置、及び通信装置等の種々の車載機器が搭載される。各車載機器間における通信のための通信線と、各車載機器への電力供給のための電力線とを含むワイヤーハーネスが、車両内に設けられている。車両内に設けられるいずれかのワイヤーハーネスは、ピラーに沿って配策され、車両の天井に配置された天井側制御装置に接続されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８−２４３９５公報

しかしながら、特許文献１に記載の天井側制御装置は、ピラーに沿って配策されたワイヤーハーネスを介して接続される他の装置との冗長性に関する点が、考慮されていない。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車両のルーフに設けられ、ルーフ以外に設けられる車載装置との接続において冗長性を有することができる車載中継装置を提供する。

本開示の一態様に係る車載中継装置は、車両のルーフに設けられる車載中継装置であって、前記車両のいずれかのピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第１コネクタと、前記いずれかのピラーとは異なるピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第２コネクタと、前記ルーフに設けられる複数の車載機器から延設される電力線及び通信線が接続される枝線コネクタと、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される電力線夫々が一つの系統にされた単一電線系統を、前記枝線コネクタに接続される電力線夫々に分岐する分岐部と、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される通信線夫々と、前記枝線コネクタに接続される通信線夫々との間にて流れるデータを中継する中継部とを備える。

本開示の一態様によれば、車両のルーフに設けられ、ルーフ以外に設けられる車載装置との接続において冗長性を有する車載中継装置を提供することができる。

実施形態１（左右ピラー）に係る車載中継装置が搭載される車両の構成を平面視した模式図である。 車載中継システムの構成を示すブロック図である。 車載中継装置の構成を示すブロック図である。 実施形態２（リレー素子）の車載中継装置の構成を示すブロック図である。 車載中継装置の制御部（開閉制御部）の処理を例示するフローチャートである。 実施形態３（前後ピラー）に係る車載中継装置が搭載される車両の構成を平面視した模式図である。 実施形態４（ＣＡＮゲートウェイ）の車載中継装置の構成を示すブロック図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る車載中継装置は、車両のルーフに設けられる車載中継装置であって、
前記車両のいずれかのピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第１コネクタと、
前記いずれかのピラーとは異なるピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第２コネクタと、
前記ルーフに設けられる複数の車載機器から延設される電力線及び通信線が接続される枝線コネクタと、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される電力線夫々が一つの系統にされた単一電線系統を、前記枝線コネクタに接続される電力線夫々に分岐する分岐部と、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される通信線夫々と、前記枝線コネクタに接続される通信線夫々との間にて流れるデータを中継する中継部とを備える。

本態様にあたっては、車両のルーフに設けられる車載中継装置は、第１コネクタ及び第２コネクタを備え、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線及び通信線は、異なるピラーに設けられている。車載中継装置は、異なるピラーに配策された電力線及び通信線夫々によって、ルーフ以外に設けられた車載装置と接続されている。従って、異なるピラーに設けられている電力線及び通信線夫々において、いずれかの電力線及び通信線が断線した場合であっても、他方のピラーに設けられている電力線及び通信線を介して、枝線コネクタに接続されている車載機器に対し、電力及び、通信線に流れるデータの中継を継続することができる。すなわち、車載中継装置を介することによって、ルーフに設けられる車載機器と、ルーフ以外に設けられる電源装置、他の中継器等の車載装置との間における電力及びデータの中継における冗長性を確保することができる。

（２）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記単一電線系統との間の夫々には、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから、前記単一電線系統へ向かう方向を順方向とする整流素子が介在して設けられている。

本態様にあたっては、第１コネクタ及び第２コネクタと、単一電線系統との間の夫々には、例えばダイオード等の整流素子が介在しており、整流素子は、第１コネクタ及び第２コネクタから、単一電線系統への方向が順方向（ダイオードのカソードを単一電線系統の側）として設けられている。従って、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線夫々に印加される電圧に差異が発生した場合であっても、電流が逆流することを抑制することができる。

（３）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記単一電線系統との間の夫々には、リレー素子が介在して設けられている。

本態様にあたっては、第１コネクタ及び第２コネクタと、単一電線系統との間の夫々には、リレー素子が介在して設けられているため、当該リレー素子夫々を開閉することにより、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線夫々を介して供給される電力の給断を行うことができる。

（４）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧を検出する検出部と、
前記検出部から出力される検出値に基づき、前記リレー素子夫々の開閉を制御する開閉制御部とを備える。

本態様にあたっては、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧を検出する検出部から出力される検出値に基づき、開閉制御部は、リレー素子夫々の開閉を制御するため、印加される電圧夫々に応じて、リレー素子夫々の開閉を効率的に行うことができる。

（５）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記検出値は、前記第１コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧及び、前記第２コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧の夫々の電圧値に関する情報を含み、
前記開閉制御部は、いずれかの電圧値が、所定の閾値よりも低い場合、該いずれかの電圧値の電圧が印加される電力線に接続されるリレー素子を開にする制御を行い、
前記開閉制御部は、いずれかの電圧値が、所定の閾値以上の場合、該いずれかの電圧値の電圧が印加される電力線に接続されるリレー素子を閉にする制御を行う。

本態様にあたっては、開閉制御部は、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線夫々を介して印加される電圧夫々において、いずれかの電圧の電圧値が所定の閾値よりも低い場合、当該電圧が印加されている側のリレー素子を開（オフ）にし、所定の閾値以上の場合、当該リレー素子を閉（オン）とする。従って、当該閾値に基づき、第１コネクタ及び第２コネクタに接続される電力線夫々を介して印加される電圧が正常か否かを判定して、リレー素子夫々の開閉を制御することができる。

（６）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記車両には、２つの電源装置が搭載されており、
前記第１コネクタに接続される電力線を介して電圧を印加する電源装置と、
前記第２コネクタに接続される電力線を介して電圧を印加する電源装置とは、異なる。

本態様にあたっては、第１コネクタに接続される電力線を介して電圧を印加する電源装置と、第２コネクタに接続される電力線を介して電圧を印加する電源装置とは、異なる電源装置としているため、例えば、いずれかの電力線が断線した場合であっても、他方の電力線を介して供給される電力を、枝線コネクタに接続される車載機器に、分配して供給することができる。

（７）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記いずれかのピラー及び、前記いずれかのピラーとは異なるピラーは、前記車両において左右に位置するピラーである。

本態様にあたっては、いずれかのピラー及びいずれかのピラーとは異なるピラー、すなわち第１コネクタに接続される電力線及び通信線が設けられるピラー及び、第２コネクタに接続される電力線及び通信線が設けられるピラーは、車両において左右に位置するピラーである。従って、例えば、車両が、左右いずれかのからの側方衝突をされた場合であっても、衝突されなかった側のピラーに設けられる電力線及び通信線を介して、車載中継装置は、ルーフに設けられる車載機器と、ルーフ以外に設けられる車載機器との間における電力及びデータの中継を継続することができる。

（８）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記いずれかのピラー及び、前記いずれかのピラーとは異なるピラーは、前記車両において前後に位置するピラーである。

本態様にあたっては、いずれかのピラー及びいずれかのピラーとは異なるピラー、すなわち第１コネクタに接続される電力線及び通信線が設けられるピラー及び、第２コネクタに接続される電力線及び通信線が設けられるピラーは、車両において前後に位置するピラーである。従って、例えば、車両が、前方又は後方からの衝突をされた場合であっても、衝突されなかった側のピラーに設けられる電力線及び通信線を介して、車載中継装置は、ルーフに設けられる車載機器と、ルーフ以外に設けられる車載機器との間における電力及びデータの中継を継続することができる。

（９）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記中継部は、イーサスイッチを含み、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記イーサスイッチとの間には、イーサネットＰＨＹ部が介在してある。

本態様にあたっては、中継部は、イーサスイッチを含むため、車載中継装置は、通信線に流れるＩＰパケットに対し例えばレイヤー２スイッチ又はレイヤー３スイッチ等のイーサスイッチとして機能する。従って、ルーフに設けられる車載機器と、ルーフ以外に設けられる車載機器との間におけるＩＰパケットの中継における冗長化を図ることができる。

（１０）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記中継部は、ＣＡＮゲートウェイを含み、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記ＣＡＮゲートウェイとの間には、ＣＡＮトランシーバが介在してある。

本態様にあたっては、中継部は、ＣＡＮゲートウェイを含むため、車載中継装置は、通信線に流れるＣＡＮメッセージに対し、ＣＡＮコントローラ及びＣＡＮゲートウェイとして機能する。従って、ルーフに設けられる車載機器と、ルーフ以外に設けられる車載機器との間におけるＣＡＮメッセージの中継における冗長化を図ることができる。

[本開示の実施形態の詳細]
本開示をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本開示の実施形態に係る車載システムＳを、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
図１は、実施形態１（左右ピラーＰ）に係る車載中継装置１が搭載される車両Ｃの構成を平面視した模式図である。図２は、車載中継システムＳの構成を示すブロック図である。車載中継システムＳは、車両Ｃに搭載され、車両ＣのルーフＲに設けられる車載中継装置１と、異なるピラーＰに設けられる通信線２１を介して当該車載中継装置１に複数の通信経路で接続される中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）等の複数の車載装置と、異なるピラーＰに設けられる電力線５１を介して当該車載中継装置１に接続される複数の電源装置５を含む。

車両Ｃには、当該車両ＣのルーフＲ（天井）Ｒに設けられる車載中継装置１と複数の車載機器４及び、ルーフＲ以外に設けられる他の中継器２（セントラルＧ／Ｗ）、車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）及び電源装置５等の車載装置が搭載されている。車載中継装置１は、左右のピラーＰ夫々に設けられた電力線５１及び通信線２１夫々によって、ルーフＲ以外に設けられる中継器２（セントラルＧ／Ｗ）、車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）及び２つの電源装置５と接続されている。

車載中継装置１に直接、接続される中継器２は、例えば、セントラルＧ／Ｗ（Gate/Way）等の中継装置であり、イーサスイッチ又はＣＡＮゲートウェイとしての機能を有する。又は、中継器２は、車両Ｃ全体をコントロールするボディＥＣＵの一機能部として構成されるものであってもよい。

車載中継装置１に直接、接続される車載ＥＣＵ３は、例えば、自動運転を行うための認知又は判断に関する処理を行う自動運転ＥＣＵであり、中継器２と同様にイーサスイッチ等の機能を有する。

電源装置５は、車両Ｃのバッテリであり、鉛蓄電池、又はリチウムイオン電池等の２次電池により構成され、例えば１２Ｖの電圧をピラーＰ夫々に沿って配策された電力線５１を介して車載中継装置１に印加して、電力を供給する。

左右のピラーＰ夫々に沿って、電力線５１及び通信線２１からなるワイヤーハーネス夫々が、ルーフＲ及びフロア（床Ｆ）等の間に配策されている。図示による例示においては、車載中継装置１は、左前のピラーＰに沿って配策された電力線５１によって、車両Ｃ前部左側に位置する電源装置５と接続されており、左前のピラーＰに沿って配策された通信線２１によって、車両Ｃ後部左側に位置する車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）と接続されている。更に、車載中継装置１は、右前のピラーＰに沿って配策された電力線５１によって、車両Ｃ後部右側に位置する電源装置５と接続されており、右前のピラーＰに沿って配策された通信線２１によって、車両Ｃ前部右側に位置する中継器２と接続されている。

車載中継装置１には、異なる電源装置５夫々から、異なるピラーＰに配策された電力線５１夫々による２系統にて、これら電源装置５夫々から出力される電力が供給される。従って、車載中継装置１には、２つの異なる系統により電力が供給されるものであり、車載中継装置１と、２つの電源装置５によって、電力供給における冗長化構成が設けられている。

車載中継装置１は、異なるピラーＰに配策された通信線２１夫々によって、中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）に直接、接続されている。中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）の夫々には、２本の通信線２１が接続されており、一方の通信線２１は、上述のとおりピラーＰを介して車載中継装置１に接続されており、他方の通信線２１は、中継器２と車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）とを接続している。

詳細は後述するが、中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）は、車載中継装置１と同様にイーサスイッチ又はＣＡＮゲートウェイ等の中継装置としての機能を有する車載装置であり、これら中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）には、更に他の車載ＥＣＵ３（図６参照）が接続されている。従って、車載中継装置１と、異なるピラーＰに配策された通信線２１夫々にて通信可能に接続される中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）とは、ループ状のネットワークトポロジーとなる車内ＬＡＮ３０を形成している。

車載中継装置１には、２つの異なる経路により中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）と通信可能に接続されている。従って、車載中継装置１と、中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）によって、ルーフＲに設けられた車載機器４と、ルーフＲ以外に設けられた車載ＥＣＵ３等との車載装置との間の通信における冗長化構成が設けられている。

ルーフＲに設けられる複数の車載機器４夫々は、車載中継装置１と、ルーフ内電線６、ルーフ内通信線７又は、ルーフ内電線６及びルーフ内通信線７の双方を含むワイヤーハーネによって、接続されている。これら複数の車載機器４夫々には、車載中継装置１によって電力及びデータ（通信データ）が中継される。

ルーフＲに設けられる複数の車載機器４は、例えば、車車間通信装置、路車間通信装置又は車外通信装置４０等の無線装置、表示装置、撮像装置、赤外線センサ又はＬｉｄａｒ等のセンサ装置、及びマップランプ又はルーフＲ開閉装置等の車載負荷４１（アクチュエータ）を含む。

無線装置は、アナログ通信を行うアナログ通信装置及び、Ｗｉ−Ｆｉ、ＬＴＥ（Long Term Evolution／登録商標），４Ｇ、又は５Ｇ等の移動体通信のプロトコルを用いたデジタル通信を行うデジタル通信装置を含むものであってもよい。車外通信装置４０は、これらプロトコルを用いてインターネット等の外部ネットワークを介して、クラウドサーバ等の車外サーバと通信可能に接続するものであってもよい。

撮像装置は、車内カメラ、ドライバーモニターカメラ及び、車外における物標との距離測定を行うためのステレオカメラを含むものであってもよい。ルーフＲに設けられる車載機器４は、ＧＰＳ、ラジオ受信機及びテレビ受信機を含むものであってもよい。ルーフＲに設けられる車載機器４は、ルーフＲの外面に設けられるカメラの撮像方向を回動させるアクチュエータ等を制御するための車載ＥＣＵ３であってもよい。

車載中継装置１は、ルーフ内電線６を介して、２つの電源装置５から供給された電力を、ルーフＲに設けられる車載機器４夫々に分配して、供給する。車載中継装置１は、ルーフ内通信線７を介して、中継器２又は車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）から送信されたデータを、ルーフＲに設けられる車載機器４夫々に中継する。又、車載中継装置１は、ルーフ内通信線７を介して、ルーフＲに設けられる車載機器４夫々から送信されたデータを、中継器２又は車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）に中継する。このように構成された車載中継装置１は、電気分配箱及びゲートウェイ等の双方の機能を有するＰＬＢ（Power Lan Box）又はＡＣＵ（Area Control Unit）と称される。

車載中継装置１は、例えば、矩形の筐体を有し、当該筐体の一面には、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２が設けられている。第１コネクタ１１には、一方のピラーＰに沿って配策された電力線５１及び通信線２１が接続され、第２コネクタ１２には、他方のピラーＰに沿って配策された電力線５１及び通信線２１が接続される。

車載中継装置１の筐体の一面には、一つ以上の枝線コネクタ１３（図示上は、２つ）が設けられている。枝線コネクタ１３が設けられる面は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２が設けられる面と同一の面であってもよく、又は異なる面であってもよい。枝線コネクタ１３夫々には、ルーフ内電線６、ルーフ内通信線７又は、ルーフ内電線６及びルーフ内通信線７の双方の線によって、ルーフＲに設けられる複数の車載機が接続されている。

ルーフＲ以外の場所に設けられた蓄電装置又は中継器２等の車載装置と、ルーフＲに設けられた車外通信装置４０、センサ等の車載機器４とは、車載中継装置１を介して接続される。従って、ルーフＲに設けられた車載機器４と、蓄電装置又は中継器２等のルーフＲ以外の場所に設けられた車載装置とを、直接、接続することを不要とすることができるため、ルーフＲと、フロア等のルーフＲ以外の場所とを連通する経路となるピラーＰに配策する電力線５１及び通信線２１の数量が増加することを抑制する。その上で、異なるピラーＰに配策する電力線５１及び通信線２１夫々を、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２を介して接続することにより、冗長化構成を設けることができる。

本実施形態においては、電力線５１及び通信線２１夫々が配策されるピラーＰは、車両Ｃにおける前後のピラーＰとしている。従って万が一、車両Ｃが左右のいずれかより側方衝突され、左右いずれかのピラーＰに配策された電力線５１及び通信線２１が断線した場合であっても、他方のピラーＰに配策された電力線５１及び通信線２１によって、ルーフＲに設けられる複数の車載機への電力の供給及び、通信データの中継を継続することができる。

図３は、車載中継装置１の構成を示すブロック図である。車載中継装置１は、制御部１０１、記憶部１０２及び中継部１０３を備える。制御部１０１、記憶部１０２及び中継部１０３は、内部バス１０５により通信可能に接続されている。車載中継装置１は、例えばイーサネット（登録商標）に準拠した通信系統として、中継部１０３に内部バス１０５を介して接続される複数のイーサネットＰＨＹ部１０４を備える。車載中継装置１は、電源系統として、第１コネクタ１１を介して接続される電力線５１に接続される第１電線１１１、第２コネクタ１２を介して接続される電力線５１に接続される第２電線１２１、第１電線１１１及び第２電線１２１が統合されて単一の系統にされた単一電線系統１２３、単一電線系統１２３を複数の分岐電線１３１に分岐する分岐部１３０を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等により構成してあり、記憶部１０２に予め記憶された制御プログラム及びデータを読み出して実行することにより、種々の制御処理及び演算処理等を行うようにしてある。制御部１０１は、制御プログラム等を実行することにより、レイヤー３スイッチとして機能し、中継に関する制御を行うものであってもよい。又、制御部１０１は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によるＩＣチップにより構成され、ＦＰＧＡ等の回路構成（中継回路）に基づき中継に関する制御を行うものであってもよい。または、制御部１０１及び記憶部１０２は、これらが一体となってパッケージ化されたマイクロコンピュータによって構成されるものであってもよい。制御部１０１は、イーサネット及びＣＡＮ等の異なるプロトコル間の変換処理（プロトコル変換）を行うものであってもよい。

記憶部１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリ素子又は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成してあり、制御プログラム及び処理時に参照するデータがあらかじめ記憶してある。記憶部１０２に記憶された制御プログラムは、制御部１０１が読み取り可能な記録媒体（図示せず）から読み出された制御プログラムを記憶したものであってもよい。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから制御プログラムをダウンロードし、記憶部１０２に記憶させたものであってもよい。更に、記憶部１０２には、中継制御を行うにあたり、通信プロトコルに基づき規定される経路情報（ルーティングテーブル）に関する情報が、記憶される。

中継部１０３は、例えばＦＰＧＡ又はＡＳＩＣで構成される演算回路であって、イーサネットＰＨＹ部１０４を経て入力されるＩＰパケットの中継処理を行うレイヤー２スイッチである。又は、中継部１０３は、制御部１０１と同様にＣＰＵ等を含み、中継制御プログラムが実行されるものであり、レイヤー２スイッチ及びレイヤー３スイッチとして機能するものであってもよい。

イーサネットＰＨＹ部１０４は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２の側のイーサネットＰＨＹ部１０４（ＰＨＹ）と、枝線コネクタ１３側のイーサネットＰＨＹ部１０４とを含む。これらイーサネットＰＨＹ部１０４は、車載中継装置１における通信部に相当する。イーサネットＰＨＹ部１０４は、イーサネットの通信プロトコルに基づき決定される物理層Ｉ／Ｆ（インターフェイス）である。

第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２の側のイーサネットＰＨＹ部１０４は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される通信線２１（イーサネットケーブル）、すなわちルーフＲ外に設けられた中継器２又は車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）に接続される通信線２１（イーサネットケーブル）に、接続されている。枝線コネクタ１３の側のイーサネットＰＨＹ部１０４は、枝線コネクタ１３に接続されるルーフ内通信線７（イーサネットケーブル）、すなわちルーフＲに設けられた車外通信装置４０等の車載機器４に接続されるルーフ内通信線７（イーサネットケーブル）に、接続されている。

イーサスイッチとして機能する中継部１０３と、イーサネットＰＨＹ部１０４夫々とは、内部バス１０５によりスター状のトポロジーで接続されており、中継部１０３は、イーサネットＰＨＹ部１０４夫々を経て入力されたＩＰパケットに含まれるＭＡＣアドレスを参照して、スイッチング等の中継制御を行う。中継部１０３は、例えば、イーサネットＰＨＹ部１０４夫々を介して接続される通信線２１のキャリアセンスを取得することにより、当該通信線２１の断線の有無を検知する。中継部１０３は、断線等により不通となった通信線２１に接続されるイーサネットＰＨＹ部１０４を無効にし、他方のイーサネットＰＨＹ部１０４、すなわち正常な通信線２１に接続されるイーサネットＰＨＹ部１０４のみを用いることにより、通信の冗長化を図ることができる。

車載中継装置１の電源系統において、第１電線１１１及び第２電線１２１により２系統となる並列回路が形成される。本実施形態の場合、第１電線１１１には第１コネクタ１１を介して接続される蓄電装置からの電圧が印加され、第２電線１２１には第２コネクタ１２を介して接続される蓄電装置からの電圧が印加される。

第１電線１１１及び第２電線１２１夫々には、ダイオード等の整流素子１２２が設けられている。整流素子１２２は、第１コネクタ１１と単一電線系統１２３の間となる第１電線１１１及び、第２コネクタ１２と単一電線系統１２３の間となる第２電線１２１にて、設けられている。

ダイオードである整流素子１２２は、カソードを単一電線系統１２３の側とし、アノードを第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２の側にして、第１電線１１１及び第２電線１２１の夫々に設けられている。すなわち、ダイオードである整流素子１２２は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２から単一電線系統１２３へ向かう方向を順方向として、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２と、単一電線系統１２３との間に介在して設けられている。従って、第１コネクタ１１（第１電線１１１）に接続される電源装置５の電圧と、第２コネクタ１２（第２電線１２１）に接続される電源装置５の電圧との間において、差異（電位差）が発生した場合であっても、低い電圧の電源装置５の側に、電流が逆流することを防止することができる。

第１電線１１１及び第２電線１２１が統合され、単一の系統化されることにより、単一電線系統１２３が形成される。単一電線系統１２３は、例えばバスバ、リード線又は回路基板上のランドにより構成されるものであってもよい。制御部１０１には、当該単一電線系統１２３から分岐された電線により電力が供給される。

単一電線系統１２３は、分岐部１３０によって、複数の分岐電線１３１に分岐される。分岐部１３０によって複数に分岐された分岐電線１３１によって、並列回路が形成される。分岐電線１３１夫々は、枝線コネクタ１３に接続され、枝線コネクタ１３に含まれる電力端子夫々に接続される。これら分岐電線１３１が接続される電力端子に一対となって、グランド端子が設けられるものであってもよい。

分岐電線１３１夫々には、枝線コネクタ１３を介して接続される車載負荷４１等の車載機器４に応じて、ヒューズ１３３又は負荷用リレー１３２が設けられている。ヒューズ１３３は、ＦＥＴ等を用いた半導体ヒューズ１３３であってもよい。負荷用リレー１３２は、機械式リレー又はＦＥＴ等を用いた半導体リレーであってもよい。

負荷用リレー１３２が設けられた分岐電線１３１に、枝線コネクタ１３を介して接続される車載機器４は、例えば、マップランプ又はルームランプ等の車載負荷４１であり、これらランプは、当該負荷用リレー１３２の開閉（オン、オフ）により点灯又は消灯する。制御部１０１と、これら負荷用リレー１３２とは信号線で接続されている。制御部１０１は、中継部１０３を介して、ルーフＲ以外に設けられた車載ＥＣＵ３（ボディＥＣＵ）等の車載装置から受信した通信データに基づき、負荷用リレー１３２をオン又はオフにし、当該負荷用リレー１３２に接続されている車載負荷４１等のアクチュエータの駆動を制御するものであってもよい。

本実施形態によれば、異なるピラーＰに設けられているいずれかの電力線５１及び通信線２１が断線した場合であっても、他方のピラーＰに設けられている電力線５１及び通信線２１を介して、枝線コネクタ１３に接続されている車載機器４に対し、電力及び、通信線２１に流れるデータの中継を継続することができる。従って、ルーフＲに設けられる車載機器４と、ルーフＲ以外に設けられる車載装置との間における電力及びデータの中継における冗長性を確保することができる。

本実施形態によれば、第１コネクタ１１（第１電線１１１）及び第２コネクタ１２（第２電線１２１）と、単一電線系統１２３との間の夫々に、例えばダイオード等の整流素子１２２を介在させてある。従って、車載中継装置１に電力を供給する電力系統を二重化し、当該二重化した電力系統間にて電位差が発生した場合であっても、第１電線１１１又は第２電線１２１において電流が逆流することを防止することができる。

本実施形態において、夫々のピラーＰには、電力線５１及び通信線２１が配策されるとしたが、これに限定されず、例えばＰｏＥ（Power of Ethernet／Power over Ethernet）又は ＰＬＣ (Power Line Communication)を用いて、電力線５１及び通信線２１が統合されたケーブルを用いるものであってもよい。この場合、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２は、例えば電流（電力用の電流）と通信データとを分離するフィルタ回路を含み、分離した電流を第１電線１１１及び第２電線１２１に流し、通信データを夫々のイーサネットＰＨＹ部１０４に出力するものであってもよい。

図４は、実施形態２（リレー素子１２４）の車載中継装置１の構成を示すブロック図である。実施形態２の車載中継装置１は、第１電線１１１及び第２電線１２１の夫々において、リレー素子１２４が設けられている点で、実施形態１と異なる。

実施形態２の車載中継装置１は、第１電線１１１及び第２電線１２１の夫々に設けられるリレー素子１２４と、当該リレー素子１２４と第１コネクタ１１との間の第１電線１１１の電圧、及び当該リレー素子１２４と第２コネクタ１２との間の第２電線１２１の電圧の夫々の電圧値を検出する検出部１２５を備える。

第１電線１１１及び第２電線１２１の夫々に設けられるリレー素子１２４は、機械式リレー又はＦＥＴ等を用いた半導体リレーであってもよい。リレー素子１２４夫々は、信号線によって制御部１０１に接続されており、制御部１０１から出力される信号に基づき、開（オフ）、閉（オン）にされる。すなわち、制御部１０１は、制御プログラムを実行することにより、開閉制御部として機能する。

検出部１２５は、例えば、ホール素子又はシャント抵抗等により構成され、リレー素子１２４と第１コネクタ１１との間の第１電線１１１の電圧、及び当該リレー素子１２４と第２コネクタ１２との間の第２電線１２１の電圧の夫々の電圧値を検出する。検出部１２５は、検出した夫々の電圧値を制御部１０１に出力し、制御部１０１（開閉制御部）は、当該電圧値に基づき、夫々のリレー素子１２４を開（オフ）又は閉（オン）とすることにより、電流の逆流又は、所定の閾値よりも低い異常電圧が印加されることを抑制する。

本実施形態において、ダイオード等の整流素子１２２に替えて、リレー素子１２４を設けるとしたが、これに限定されない。実施形態１と同様に第１電線１１１及び第２電線１２１の夫々においてダイオード等の整流素子１２２を設け、更に整流素子１２２夫々に直列にリレー素子１２４を設けるものであってもよい。すなわち、ダイオード（整流素子１２２）夫々のアノード側にリレー素子１２４を設けるものであってもよい。リレー素子１２４及びダイオード（整流素子１２２）による直列回路を形成することにより、電流の逆流が発生することを更に効率的に防止することができる。

図５は、車載中継装置１の制御部１０１（開閉制御部）の処理を例示するフローチャートである。車載中継装置１の制御部１０１（開閉制御部）は、例えば車両Ｃが起動状態（イグニッションスイッチがオン）又は停止状態（イグニッションスイッチがオフ）において、定常的に以下の処理を行う。

車載中継装置１の制御部１０１は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される電力線５１夫々における電圧値夫々を取得する（Ｓ１０１）。第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される電力線５１夫々には、異なる電源装置５が接続されている。制御部１０１は、これら異なる電源装置５から、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される電力線５１夫々を介して出力（印加）される電圧の電圧値夫々を取得する。

車載中継装置１の制御部１０１は、電力線５１夫々における電圧値夫々は、所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。所定の閾値とは、例えば、定格出力電圧として予め決定されている１２Ｖである。制御部１０１は、第１コネクタ１１に接続される第１電線１１１における電圧、及び第２コネクタ１２に接続される第２電線１２１における電圧の夫々の電圧値を、検出部１２５から取得し、取得した電圧値夫々と、記憶部１０２に予め記憶されている所定の閾値（定格出力電圧値）とを比較し、電圧値夫々は、所定の閾値以上であるか否かを判定する。

いずれの電力線５１における電圧値が共に所定の閾値以上である場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、車載中継装置１の制御部１０１は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される夫々のリレー素子１２４を閉（オン）にする（Ｓ１０３）。いずれの電力線５１における電圧値（双方の電圧値）が共に所定の閾値以上である場合、これら電力線５１に接続される蓄電装置夫々から出力（印加）される電圧は正常電圧であるため、制御部１０１は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される夫々のリレー素子１２４を閉（オン）にする。蓄電装置夫々から供給される電力は、単一電線系統１２３及び分岐電線１３１夫々を介して、当該分岐電線１３１夫々に接続される車載機器４（ルーフＲに設けられた車載機器４）に供給される。

いずれかの電力線５１における電圧値が所定の閾値未満である場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、車載中継装置１の制御部１０１は、電圧値が所定の閾値未満の電力線５１を特定する（Ｓ１０２１）。いずれかの電力線５１における電圧値が所定の閾値未満である場合、制御部１０１は、電圧値が所定の閾値未満の電力線５１、すなわち異常となった電源装置５が接続されるコネクタ（第１コネクタ１１又は第２コネクタ１２）に接続される電線（第１電線１１１又は第２電線１２１）を特定する。

車載中継装置１の制御部１０１は、特定した電力線５１に接続されたリレー素子１２４を開（オフ）にし、他方のコネクタに接続されたリレー素子１２４を閉（オン）にする（Ｓ１０２２）。例えば、第２コネクタ１２に接続される電力線５１の電圧に異常がある場合、制御部１０１は、特定した電力線５１、すなわち当該電力線５１と第２コネクタ１２を介して接続される第２電線１２１に接続されたリレー素子１２４を開（オフ）にする。制御部１０１は、特定しなかった電力線５１、すなわち所定の閾値以上の電圧である正常な電圧が印加されている電力線５１であり、当該電力線５１と第１コネクタ１１を介して接続される第１電線１１１に接続されたリレー素子１２４を閉（オン）にする。

本実施形態によれば、所定の閾値未満の電圧（異常電圧）が印加されている電力線５１の側のリレー素子１２４を開（オフ）にし、所定の閾値以上の電圧（正常電圧）が印加されている電力線５１の側のリレー素子１２４を閉（オン）とすることにより、電流が逆流することを防止する。更に、当該異常電圧からルーフＲに設けられている車載機器４を効率的に保護することができる。

図６は、実施形態３（前後ピラーＰ）に係る車載中継装置１が搭載される車両Ｃの構成を平面視した模式図である。実施形態３の車載中継装置１は、車両Ｃにおける前後のピラーＰ夫々に設けられた電力線５１及び通信線２１夫々によって、ルーフＲ以外に設けられる中継器２（セントラルＧ／Ｗ）、車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）及び２つの電源装置５と接続されている。

前後のピラーＰ夫々に沿って、電力線５１及び通信線２１からなるワイヤーハーネス夫々が、ルーフＲ及びフロア等の間に配策されている。図示による例示においては、車載中継装置１は、左前のピラーＰに沿って配策された電力線５１によって、車両Ｃ前部に位置する電源装置５と接続されており、左前のピラーＰに沿って配策された通信線２１によって、車両Ｃ中部に位置する中継器２と接続されている。更に、車載中継装置１は、左後のピラーＰに沿って配策された電力線５１によって、車両Ｃ後部に位置する電源装置５と接続されており、左前のピラーＰに沿って配策された通信線２１によって、車両Ｃ後部に位置する車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）と接続されている。

車載中継装置１には、異なる電源装置５夫々から、異なるピラーＰに配策された電力線５１夫々による２系統にて、これら電源装置５夫々から出力される電力が供給される。車載中継装置１は、異なるピラーＰに配策された通信線２１夫々によって、中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）に直接、接続されている。実施形態１と同様に、車載中継装置１と、異なるピラーＰに配策された通信線２１夫々にて通信可能に接続される中継器２及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）とは、ループ状のネットワークトポロジーとなる車内ＬＡＮ３０を形成している。

本実施形態によれば、電力線５１及び通信線２１夫々は、車両Ｃにおいて前後夫々に位置する異なるピラーＰである。従って、車両Ｃが、前方又は後方からの衝突をされた場合であっても、衝突されなかった側のピラーＰに設けられる電力線５１及び通信線２１を介して、ルーフＲに設けられる車載機器４に対し、電力及びデータの中継を継続することができる。

図７は、実施形態４（ＣＡＮゲートウェイ）の車載中継装置１の構成を示すブロック図である。実施形態４の車載中継装置１は、例えばＣＡＮに準拠した通信系統を有し、通信部としてＣＡＮトランシーバ１０６を備える。

車載中継装置１の制御部１０１は、ＣＡＮゲートウェイとして機能する中継部１０３を含む構成となっている。ＣＡＮゲートウェイとして機能する制御部１０１（中継部１０３）と、ＣＡＮトランシーバ１０６夫々とは、内部バス１０５で通信可能に接続されている。

ＣＡＮトランシーバ１０６は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２の側のＣＡＮトランシーバ１０６と、枝線コネクタ１３側のＣＡＮトランシーバ１０６とを含む。ＣＡＮトランシーバ１０６は、ＣＡＮの通信プロトコルに基づき決定される物理層Ｉ／Ｆ（インターフェイス）である。

第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２の側のＣＡＮトランシーバ１０６は、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２に接続される通信線２１、すなわちルーフＲ外に設けられた中継器２又は車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）に接続される通信線２１に、接続されている。枝線コネクタ１３の側のＣＡＮトランシーバ１０６は、枝線コネクタ１３に接続されるルーフ内通信線７（ＣＡＮバス）、すなわちルーフＲに設けられた車外通信装置４０等の車載機器４に接続されるルーフ内通信線７（ＣＡＮバス）に、接続されている。

ＣＡＮゲートウェイとして機能する制御部１０１（中継部１０３）は、ＣＡＮコントローラの機能も含み、ＣＡＮメッセージに含まれるＣＡＮ−ＩＤ等に基づき、調停処理及び中継処理等の中継制御を行う。中継部１０３は、例えば、ＣＡＮトランシーバ１０６夫々を介して接続される通信線２１（ＣＡＮバス）の差動電圧を取得することにより、当該通信線２１の断線の有無を検知する。中継部１０３は、断線等により不通となった通信線２１に接続されるＣＡＮトランシーバ１０６部を無効にし、他方のＣＡＮトランシーバ１０６、すなわち正常な通信線２１（ＣＡＮバス）に接続されるＣＡＮトランシーバ１０６のみを用いることにより、通信の冗長化を図ることができる。

本実施形態において、車載中継装置１における通信部として、イーサネットＰＨＹ部１０４に替えてＣＡＮトランシーバ１０６としてが、これに限定されない。車載中継装置１は、通信部としてイーサネットＰＨＹ部１０４及びＣＡＮトランシーバ１０６の双方を含むものであってもよい。例えば、車載中継装置１は、ルーフＲ以外に設けられる車載装置である中継器２（セントラルＧ／Ｗ）及び車載ＥＣＵ３（自動運転ＥＣＵ）とは、イーサネットＰＨＹ部１０４を介したＴＣＰ／ＩＰによる通信を行い、ルーフＲに設けられる車載負荷４１等の車載機器４とはＣＡＮトランシーバ１０６介したＣＡＮによる通信を行うものであってもよい。この場合、制御部１０１は、ＴＣＰ／ＩＰによるＩＰパケットと、ＣＡＮによるＣＡＮメッセージとの間におけるプロトコル変換を行うものであってもよい。

本実施形態によれば、制御部１０１は、中継部１０３（ＣＡＮゲートウェイ）を含むため、車載中継装置１は、通信線２１に流れるＣＡＮメッセージに対し、ＣＡＮコントローラ及びＣＡＮゲートウェイとして機能する。従って、ルーフＲに設けられる車載機器４と、ルーフＲ以外に設けられる車載機器４との間におけるＣＡＮメッセージの中継における冗長化を図ることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｃ 車両
Ｒ ルーフ
Ｆ 床（フロア）
Ｐ ピラー
Ｓ 車載中継システム
１ 車載中継装置（ＰＬＢ）
１０１ 制御部（開閉制御部、ＣＡＮゲートウェイ）
１０２ 記憶部
１０３ 中継部（イーサスイッチ）
１０４ イーサネットＰＨＹ部（通信部）
１０５ 内部バス
１０６ ＣＡＮトランシーバ（通信部）
１１ 第１コネクタ
１２ 第２コネクタ
１３ 枝線コネクタ
１１１ 第１電線
１２１ 第２電線
１２２ 整流素子（ダイオード）
１２３ 単一電線系統
１３０ 分岐部
１３１ 分岐電線
１３２ 負荷用リレー
１３３ ヒューズ
１２４ リレー素子
１２５ 検出部
２ 中継器（セントラルＧ／Ｗ）
２１ 通信線
３ 車載ＥＣＵ（自動運転ＥＣＵ）
３０ 車内ＬＡＮ
４ 車載機器
４０ 車外通信装置
４１ 車載負荷
５ 電源装置
５１ 電力線
６ ルーフ内電線
７ ルーフ内通信線

Claims (10)

1. 車両のルーフに設けられる車載中継装置であって、
   前記車両のいずれかのピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第１コネクタと、
   前記いずれかのピラーとは異なるピラーに設けられる電力線及び通信線が接続される第２コネクタと、
   前記ルーフに設けられる複数の車載機器から延設される電力線及び通信線が接続される枝線コネクタと、
   前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される電力線夫々が一つの系統にされた単一電線系統を、前記枝線コネクタに接続される電力線夫々に分岐する分岐部と、
   前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される通信線夫々と、前記枝線コネクタに接続される通信線夫々との間にて流れるデータを中継する中継部とを備える
   車載中継装置。
2. 前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記単一電線系統との間の夫々には、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから、前記単一電線系統へ向かう方向を順方向とする整流素子が介在して設けられている
   請求項１に記載の車載中継装置。
3. 前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記単一電線系統との間の夫々には、リレー素子が介在して設けられている
   請求項１又は請求項２に記載の車載中継装置。
4. 前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧を検出する検出部と、
   前記検出部から出力される検出値に基づき、前記リレー素子夫々の開閉を制御する開閉制御部とを備える
   請求項３に記載の車載中継装置。
5. 前記検出値は、前記第１コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧及び、前記第２コネクタに接続される電力線を介して印加される電圧の夫々の電圧値に関する情報を含み、
   前記開閉制御部は、いずれかの電圧値が、所定の閾値よりも低い場合、該いずれかの電圧値の電圧が印加される電力線に接続されるリレー素子を開にする制御を行い、
   前記開閉制御部は、いずれかの電圧値が、所定の閾値以上の場合、該いずれかの電圧値の電圧が印加される電力線に接続されるリレー素子を閉にする制御を行う
   請求項４に記載の車載中継装置。
6. 前記車両には、２つの電源装置が搭載されており、
   前記第１コネクタに接続される電力線を介して電圧を印加する電源装置と、
   前記第２コネクタに接続される電力線を介して電圧を印加する電源装置とは、異なる
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車載中継装置。
7. 前記いずれかのピラー及び、前記いずれかのピラーとは異なるピラーは、前記車両において左右に位置するピラーである
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車載中継装置。
8. 前記いずれかのピラー及び、前記いずれかのピラーとは異なるピラーは、前記車両において前後に位置するピラーである
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車載中継装置。
9. 前記中継部は、イーサスイッチを含み、
   前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記イーサスイッチとの間には、イーサネットＰＨＹ部が介在してある
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車載中継装置。
10. 前記中継部は、ＣＡＮゲートウェイを含み、
    前記第１コネクタ及び前記第２コネクタと、前記ＣＡＮゲートウェイとの間には、ＣＡＮトランシーバが介在してある
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車載中継装置。

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