JP2022125862A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の演算処理装置の共連れ故障を抑制できる電子制御装置を提供すること。【解決手段】自動運転ＥＣＵ１０は、電源回路２１、電源回路２２、演算処理装置３１、演算処理装置３２、および通信線５０を備える。演算処理装置３１は、所定の演算処理を実行し、車両を制御する第１の制御信号を生成する。演算処理装置３２は、演算処理装置３１に対して冗長に設けられ、車両を制御する第２の制御信号を生成する。通信線５０は、演算処理装置３１、３２を通信可能に接続する。通信線５０は、一対のＰＨＹ５１、５２と、ＰＨＹ５１、５２の間に配置され、ＡＣ結合により演算処理装置３１、３２を電気的に分離するコンデンサ５３を含む。ＰＨＹ５１、５２は、ＡＣ結合を使用した通信を行うために電気信号を変換する。【選択図】図３

Description

この明細書における開示は、電子制御装置に関する。

特許文献１は、二重化したＣＰＵを備える冗長化演算処理システムを開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特許第５９２４５１０号公報

特許文献１では、冗長化演算処理システムが、第１のＣＰＵに供給される電源電圧の異常を検出する第１の電圧異常検出回路と、第２のＣＰＵに供給される電源電圧の異常を検出する第２の電圧異常検出回路を備えている。たとえば、第１のＣＰＵに供給される電源電圧が閾値を超えると、第１の電圧異常検出回路は、電圧異常検出信号を第２のＣＰＵに送出する。第２のＣＰＵは、電圧異常検出信号を受信すると遮断信号を出力して、第１のＣＰＵと第１の電源回路との間の第１のスイッチを遮断する。同様に、第２のＣＰＵに供給される電源電圧が閾値を超えると、第２の電圧異常検出回路は、電圧異常検出信号を第１のＣＰＵに送出する。第１のＣＰＵは、電圧異常検出信号を受信すると遮断信号を出力して、第２のＣＰＵと第２の電源回路との間の第２のスイッチを遮断する。

しかしながら、第１のＣＰＵと第２のＣＰＵとは、通信可能に接続されている。このため、たとえば、第１のＣＰＵに供給される電源電圧が過電圧の場合、過電圧が第１のＣＰＵから通信線を介して第２のＣＰＵへ伝搬する。第２のＣＰＵが電圧異常検出信号を受信して第１のスイッチを遮断する前に、第２のＣＰＵまで故障する虞がある。このように、複数の演算処理装置同士が通信可能に接続された構成では、複数の演算処理装置が共連れ故障する虞がある。

開示されるひとつの目的は、複数の演算処理装置の共連れ故障を抑制できる電子制御装置を提供することにある。

ここに開示された電子制御装置は、
車両（１）に搭載される電子制御装置であって、
所定の演算処理を実行し、車両を制御する第１の制御信号を生成する第１の演算処理装置（３１）と、
第１の演算処理装置に対して冗長に設けられ、車両を制御する第２の制御信号を生成する第２の演算処理装置（３２）と、
車両に搭載された第１の電源装置（７ａ）から供給される電力に基づいて、第１の演算処理装置が動作するための電力を生成する第１の電源回路（２１）と、
車両に搭載された第２の電源装置（７ｂ）から供給される電力に基づいて、第２の演算処理装置が動作するための電力を生成する第２の電源回路（２２）と、
第１の演算処理装置と第２の演算処理装置とを通信可能に接続する通信線（５０）と、を備え、
通信線は、電気信号を変換する一対の物理層デバイス（５１、５２、１５１、１５２、２５１、２５２）と、通信線において一対の物理層デバイスの間に配置され、ＡＣ結合により第１の演算処理装置と第２の演算処理装置とを電気的に分離するコンデンサ（５３）と、を含み、
一対の物理層デバイスは、ＡＣ結合を使用した通信を行うために電気信号を変換する。

開示された電子制御装置によれば、第１の演算処理装置と第２の演算処理装置との通信線に、一対の物理層デバイスと、コンデンサを設けている。よって、通信線を備えながらも、第１の演算処理装置と第２の演算処理装置とをＡＣ結合により電気的に分離することができる。この結果、通信線による通信を可能としつつ、通信線を介した複数の演算処理装置の共連れ故障を抑制することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

自動運転ＥＣＵが搭載された車両を示す図である。 第１実施形態に係る自動運転ＥＣＵの概略構成を示す回路図である。 自動運転ＥＣＵにおいて、冗長構成を示す図である。 第２実施形態に係る自動運転ＥＣＵのうち、冗長構成を示す図である。 変形例を示す図である。 変形例を示す図である。

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号、または、百の位が異なる符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態の自動運転ＥＣＵが搭載される車両の概略構成ついて説明する。

＜車両＞
図１は、自動運転ＥＣＵ１０が搭載される車両１の一例を示している。車両１は、道路上を走行する車両であれば特に限定はない。普通乗用車、トラック、バスなどが車両に含まれる。車両１は、自車両と称されることがある。

車両１は、センサ２、ロケータ３、Ｖ２Ｘ通信機４、走行制御システム５、および自動運転ＥＣＵ１０を備えている。センサ２、ロケータ３、Ｖ２Ｘ通信機４、走行制御システム５、および自動運転ＥＣＵ１０のそれぞれは、車載ネットワークの通信バス６に通信可能に接続されている。センサ２、ロケータ３、Ｖ２Ｘ通信機４、走行制御システム５、および自動運転ＥＣＵ１０は、通信バス６に接続された車載ネットワークのノードである。ノードは、相互に通信可能である。通信バス６は、たとえば、互いに異なる通信プロトコルに準拠する複数の通信バスを含む。図１では、便宜上、通信バス６を簡素化して図示している。

センサ２は、車両１の周辺環境を監視する自律センサである。センサ２は、自車周囲の検出範囲から予め規定された移動物体および静止物体を検出可能である。センサ２は、車両１の周囲を走行する前方車両、後方車両、前後の側方車両などを少なくとも検出可能である。センサ２は、自車周囲の物体の検出情報を、通信バス６を通じて、自動運転ＥＣＵ１０などに提供する。

センサ２は、たとえば、カメラ、ミリ波レーダ、ＬｉＤＡＲの少なくともひとつを含む。カメラは、単眼カメラでもよいし、複眼カメラでもよい。カメラは、自車周囲を撮影した撮像データおよび撮像データの解析結果の少なくとも一方を、検出情報として出力する。ミリ波レーダは、ミリ波または準ミリ波を自車周囲に向けて照射する。ミリ波レーダは、移動物体および静止物体などで反射された反射波を受信する処理によって生成した検出情報を出力する。ＬｉＤＡＲは測距デバイスであり、レーザ光を照射することで、たとえば、検出方向ごとの反射点の位置を示す３次元点群データを生成する。ＬｉＤＡＲは、Light Detection and Ranging／Laser Imaging Detection and Rangingの略称である。

ロケータ３は、ＧＮＳＳ受信器などを含む構成である。ＧＮＳＳは、Global Navigation Satellite Systemの略称である。ロケータ３は、ＧＮＳＳ受信器で受信する測位信号および通信バス６に出力された車速情報などを組み合わせ、車両１の自車位置および進行方向などを逐次測位する。ロケータ３は、測位結果に基づく車両１の位置情報および方角情報を、ロケータ情報として、通信バス６に逐次出力する。

ロケータ３は、地図データベースをさらに有している。ロケータ３は、現在位置周辺の地図データを地図データベースから読み出し、自動運転ＥＣＵ１０などに、ロケータ情報とともに提供する。なお、ロケータ３に替えて、スマートフォンなどのユーザ端末またはナビゲーション装置などが、位置情報、方角情報、および地図データなどを自動運転ＥＣＵ１０に提供してもよい。

Ｖ２Ｘ通信機４は、車両１に搭載された通信ユニットである。Ｖ２Ｘは、Vehicle to Ｘ（＝Everything）の略称である。Ｖ２Ｘ通信機４は、他車両に搭載された車載通信機、道路脇に設置された路側機、および基地局（センタ）の少なくともひとつとの間で、無線通信によって情報を送受信する。Ｖ２Ｘ通信機４は、車車間通信、路車間通信、または広域無線通信によって、たとえば、自車の周囲を走行する他車両の位置情報および速度情報などを受信可能である。Ｖ２Ｘ通信機４は、車両１の周囲を走行する他車両にて自動運転機能が作動しているか否かなど、他車両の自動運転の制御状況を示す情報を受信してもよい。Ｖ２Ｘ通信機４は、受信した周囲の他車両の情報を、自動運転ＥＣＵ１０などに提供する。

走行制御システム５は、自車の走行制御を行う電子制御装置である。走行制御システム５は、走行制御として、操舵および／または加減速制御を行う。走行制御システム５は、たとえば、操舵制御を行う操舵ＥＣＵと、加減速制御を行うパワーユニット制御ＥＣＵおよびブレーキＥＣＵのうち、少なくともひとつのＥＣＵを含む。走行制御システム５は、ドライバの運転操作に基づく操作指令または自動運転ＥＣＵ１０の制御指令に基づき、走行制御デバイスへ制御信号を出力することで、操舵制御、ブレーキ力の制御、および走行駆動源の出力制御の少なくともひとつを行う。

車両１において、上記した走行制御デバイスの少なくともひとつが、冗長に設けられている。冗長は、多重と称されることがある。走行制御デバイスは、たとえば、ＥＰＳ用のモータ、ブレーキ用のモータなどのアクチュエータである。ＥＰＳは、Electric Power Steeringの略称である。

自動運転ＥＣＵ１０は、ドライバの運転操作の少なくとも一部を代行可能な自動運転機能を実現させる電子制御装置である。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。自動運転ＥＣＵ１０が、第１の演算処理装置、第２の演算処理装置、および通信線を備える電子制御装置に相当する。自動運転ＥＣＵ１０は、米国自動車技術会の規定する自動運転レベルにおいて、レベル１以上の自動運転レベルに対応する制御を実行する。たとえば、レベル１は、操舵と加減速のいずれかを支援するレベルである。レベル２は、操舵と加減速とを支援するレベルである。レベル２以下の自動運転レベルに対応する走行制御を実行する場合、自動運転ＥＣＵ１０は、運転支援ＥＣＵと称されることがある。

自動運転ＥＣＵ１０は、たとえば、ロケータ３より取得するロケータ情報および地図データ、センサ２より取得する検出情報、およびＶ２Ｘ通信機４より取得する他車両の情報などに基づき、車両１の走行環境を認識する。次いで、自動運転ＥＣＵ１０は、走行環境の認識結果に基づき、車両１を走行させる予定走行ラインを生成する。自動運転ＥＣＵ１０は、走行制御システム５との連携により、予定走行ラインしたがって車両１の操舵制御および／または加減速制御などを実行する。自動運転ＥＣＵ１０は、たとえば、ＡＣＣ制御および／またはＬＴＡ制御を実行する。ＡＣＣは、Adaptive Cruise Controlの略称である。ＬＴＡは、Lane Tracing Assistの略称である。

＜自動運転ＥＣＵ＞
次に、図２に基づき、自動運転ＥＣＵ１０の概略構成について説明する。図２では、通信線のそれぞれを、便宜上、１本で示している。たとえば、パラレル通信の通信線や、ペアとして少なくともひとつ用いるシリアル通信の通信線についても、１本で示している。通信線は、信号線と称されることがある。

自動運転ＥＣＵ１０は、図示しない複数のコネクタを備えている。コネクタは、インターフェースと称されることがある。自動運転ＥＣＵ１０は、コネクタを介して、センサ２、ロケータ３、Ｖ２Ｘ通信機４、および走行制御システム５などと通信する。自動運転ＥＣＵ１０は、コネクタを介して、車両１に搭載された複数の電源装置から電力の供給を受ける。

自動運転ＥＣＵ１０は、自動運転ＥＣＵ１０内の回路要素に対して動作するための電力を供給する複数の電源回路２０を備えている。電源回路２０は、電源装置から供給される電圧に基づいて供給電圧よりも低い定電圧を生成し、回路要素に供給する。電源回路２０は、定電圧電源である。電源回路２０は、内部電源回路と称されることがある。ひとつの電源回路２０は、単一の定電圧を生成してもよいし、互いに異なる複数の定電圧を生成してもよい。複数の電源回路２０は、電源回路（ＰＳＣ１）２１、電源回路（ＰＳＣ２）２２、および電源回路（ＰＳＣ３）２３を備えている。

電源回路２１は、コネクタを介して、第１の電源装置から電源を入力する。電源は、第１の電源装置からスイッチを介して入力されるＩＧでもよいし、スイッチを介さずに入力される＋Ｂでもよい。電源回路２１は、電源に基づいて、電源電圧よりも低い定電圧を生成し、後述する演算処理装置３１などに供給する。電源回路２１とコネクタとをつなぐ電源線には、たとえば、逆接保護用のダイオードが設けられる。電源回路２１が、第１の電源回路に相当する。

電源回路２２は、コネクタを介して、第１の電源装置とは別の第２の電源装置から電源を入力する。第２の電源装置からスイッチを介して入力されるＩＧでもよいし、スイッチを介さずに入力される＋Ｂでもよい。電源回路２２は、電源に基づいて、電源電圧よりも低い定電圧を生成し、後述する演算処理装置３２などに供給する。電源回路２２とコネクタとをつなぐ電源線には、たとえば、逆接保護用のダイオードが設けられる。電源回路２２が、第２の電源回路に相当する。

電源回路２３は、コネクタを介して、電源を入力する。電源は、上記した第１の電源装置から入力してもよいし、第２の電源装置から入力してもよい。また、＋Ｂでもよいし、ＩＧでもよい。電源回路２３は、電源に基づいて、電源電圧よりも低い定電圧を生成し、後述する演算処理装置３３に供給する。電源回路２３とコネクタとをつなぐ電源線には、たとえば、逆接保護回路や遮断回路が設けられる。遮断回路は、ＩＧに応じてオンオフするスイッチを有している。遮断回路は、ＩＧが運転状態を示す場合に、電源回路２３とコネクタとを電気的に接続する。遮断回路は、ＩＧが停止状態を示す場合に電源回路２３とコネクタとの電気的な接続を遮断する。なお、遮断回路は、自動運転ＥＣＵ１０の外に設けてもよい。

自動運転ＥＣＵ１０は、演算処理を実行する回路要素として、複数の演算処理装置３０を備えている。演算処理装置は、たとえば、ＭＣＵでもよいし、ＳｏＣでもよい。ＭＣＵは、Micro Controller Unitの略称である。ＭＣＵは、マイコンと称されることがある。ＳｏＣは、system on a chipの略称である。演算処理装置３０は、演算処理装置（ＰＵ１）３１、および、演算処理装置３１に対して冗長に設けられた演算処理装置（ＰＵ２）３２を有している。演算処理装置３１、３２は、冗長に設けられた走行制御デバイスに対応して、冗長に設けられている。演算処理装置３１、３２に対応して、電源回路２１、２２も冗長に設けられている。

演算処理装置３１、３２、３３は、レベル１以上の自動運転レベルに対応する走行制御を実行するために、演算処理を実行する。演算処理装置３１、３２、３３は、図示しないプロセッサおよびメモリをそれぞれ有している。メモリは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムおよびデータなどを非一時的に格納または記憶する非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。メモリは、プロセッサによって実行される種々のプログラムを格納している。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムに含まれる複数の命令を、実行する。また、その他のメモリとして、データエリアとして読み書きできるＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。これらのメモリは、演算処理装置の内部に備えていても、外部に備えていても構わない。

演算処理装置３１は、演算処理装置３３にて生成される予定走行ラインに基づいて所定の演算処理を実行し、第１の走行制御デバイスを制御するための第１の制御信号を生成する。演算処理装置３１が、第１の演算処理装置に相当する。演算処理装置３２は、演算処理装置３３にて生成される予定走行ラインに基づいて、演算処理装置３１の演算処理と同一または類似の処理を実行する。演算処理装置３２は、演算処理により、第１の走行制御デバイスに対して冗長に設けられた第２の走行制御デバイスに対する第２の制御信号を生成する。演算処理装置３２が、第２の演算処理装置に相当する。

演算処理装置３３は、ロケータ３より取得するロケータ情報および地図データと、センサ２より取得する検出情報と、Ｖ２Ｘ通信機４より取得する他車両の情報などの情報に基づき、車両１の走行環境を認識する。演算処理装置３３は、走行環境の認識結果に基づき、車両１を走行させる予定走行ラインを生成する。このように、演算処理装置３３は、所定の演算処理を実行することにより、走行環境を認識し、予定走行ラインを生成する。

演算処理装置３１、３２、３３は、所定の通信プロトコルに準拠して通信を行う。一例として、本実施形態の演算処理装置３１、３２は、ＣＡＮプロトコルに準拠して、センサ２や走行制御システム５などの他のノードとの通信を行う。ＣＡＮは、Controller Area Networkの略称であり、登録商標である。演算処理装置３１は、演算処理装置３２との間で、イーサネットプロトコルに準拠して通信を行う。演算処理装置３１、３２は、演算処理装置３３との間で、イーサネットプロトコルに準拠して通信を行う。イーサネットは、登録商標である。

自動運転ＥＣＵ１０は、上記した制御を実現するための通信経路上に、複数のＣＡＮトランシーバ４０、通信線５０、イーサネットスイッチ（ＥｔｈＳＷ）６０、イーサネットＰＨＹデバイス（ＥｔｈＰＨＹ３）６１などを備えている。複数のＣＡＮトランシーバ４０は、ＣＡＮトランシーバ（ＣＡＮＴ１）４１とＣＡＮトランシーバ（ＣＡＮＴ２）４２を含む。ＣＡＮトランシーバ４２は、ＣＡＮトランシーバ４１に対して冗長に設けられている。

ＣＡＮトランシーバ４１は、演算処理装置３１に電気的に接続されるとともに、コネクタを介して、通信バス６のうち、ＣＡＮバスに電気的に接続されている。ＣＡＮトランシーバ４１は、通信バス６と演算処理装置３１との間の電気的特性を相互変換することにより、通信バス６と演算処理装置３１との間の双方向の通信を可能にしている。ＣＡＮトランシーバ４２は、演算処理装置３２に電気的に接続されるとともに、コネクタを介して、通信バス６のうち、ＣＡＮバスに電気的に接続されている。ＣＡＮトランシーバ４２は、通信バス６と演算処理装置３２との間の電気的特性を相互変換することにより、通信バス６と演算処理装置３２との間の双方向の通信を可能にしている。

通信線５０は、演算処理装置３１と演算処理装置３２とを通信可能に接続している。通信線５０は、イーサネットＰＨＹデバイス（ＥｔｈＰＨＹ１）５１、イーサネットＰＨＹデバイス（ＥｔｈＰＨＹ２）５２、およびコンデンサ５３を有している。以下、イーサネットＰＨＹデバイス５１、５２、６１を、ＰＨＹ５１、５２、６１と示すことがある。

ＰＨＹ５１、５２、６１は、イーサネットの規格に準拠した通信を行うためのアナログ信号とＭＡＣのデジタル信号を相互変換するデバイスであり、ハードウェア回路である。ＭＡＣは、Media Access Controllerの略称である。このように、ＰＨＹ５１、５２、６１は、電気信号を変換する。ＰＨＹ５１、５２は、ＡＣ結合を介した通信が可能な電気信号を変換する。ＰＨＹ５１、５２が、一対のイーサネット物理層デバイスに相当する。ＰＨＹ５１、５２、６１は、たとえば、図示しないレジスタに登録されている動作設定にしたがって動作する。

自動運転ＥＣＵ１０は、上記した通信線５０とは別に、設定変更などのための通信線７０、７１、７２を備えている。ＰＨＹ５１、５２、６１のレジスタ設定は、演算処理装置３１、３２によって適宜書き換えられる。演算処理装置３１、３２は、ＭＡＣとして機能する。演算処理装置３１は、通信線７０を介して、ＰＨＹ５１と通信可能に接続されている。演算処理装置３１は、通信線７０を介して、ＰＨＹ５１の動作状態の変更および動作状態の監視を行う。演算処理装置３２は、通信線７１を介して、ＰＨＹ５２と通信可能に接続されている。演算処理装置３２は、通信線７２を介して、ＰＨＹ６１と通信可能に接続されている。演算処理装置３２は、通信線７１、７２を介して、ＰＨＹ５２、６１の動作状態の変更および動作状態の監視を行う。

ＰＨＹ５１、５２は、通信線５０に沿って並んで配置されている。ＰＨＹ５１、５２は、演算処理装置３１、３２の間で直列に配置されている。ＰＨＹ５１が演算処理装置３１側に配置され、ＰＨＹ５２が演算処理装置３２側に配置されている。たとえば、ＰＨＹ５１は、演算処理装置３１から通信線５０に送信されたＭＡＣのデジタル信号をイーサネット規格に準じたアナログ信号に変換し、ＰＨＹ５２に出力する。ＰＨＹ５１は、ＰＨＹ５２から出力されたイーサネット規格に準じたアナログ信号をＭＡＣのデジタル信号に変換し、演算処理装置３１に出力する。

通信線５０において、演算処理装置３１とＰＨＹ５１との間、および、演算処理装置３２とＰＨＹ５２との間の通信は、たとえば、ＭＩＩ規格、または、ＭＩＩ規格のバリエーション規格に準ずる。ＭＩＩは、Media Independent Interfaceの略称である。ＭＩＩは、速度や信号の本数に応じて種々のバリエーションがある。

コンデンサ５３は、通信線５０において、一対のＰＨＹ５１、５２の間に配置されている。コンデンサ５３は、演算処理装置３１と演算処理装置３２とをＡＣ結合し、演算処理装置３１と演算処理装置３２とを電気的に分離する。コンデンサ５３は、直流を遮断し、交流信号を通すカップリングコンデンサである。コンデンサ５３は、ＰＨＹ５１、５２の間の通信線ひとつにつき、ひとつ以上設けられている。一例として、本実施形態では、ひとつの通信線につき、ふたつのコンデンサ５３が設けられている。コンデンサ５３の静電容量は、上記した機能を果たすように適宜設定されている。たとえば、コンデンサ５３ひとつにつき、０．１μＦ～１μＦ程度である。

イーサネットスイッチ６０は、通信線５０の途中に設けられている。具体的には、演算処理装置３２とＰＨＹ５２との間に設けられている。通信線５０において、演算処理装置３２とＰＨＹ５２とは、イーサネットスイッチ６０を介して通信する。イーサネットスイッチ６０は、ＰＨＹ６１とも通信可能に接続されている。イーサネットスイッチ６０は、ＰＨＹ６１を介して、センサ２などの外部機器との通信が可能である。イーサネットスイッチ６０は、演算処理装置３３とも通信可能に接続されている。一例として、本実施形態では、イーサネットスイッチ６０とＰＨＹ６１との通信、および、イーサネットスイッチ６０と演算処理装置３３との間の通信が、ＭＩＩ規格、または、ＭＩＩ規格のバリエーション規格に準ずる。

自動運転ＥＣＵ１０は、イーサネットスイッチ６０の動作状態の制御などのために通信線７３を備えている。演算処理装置３２は、通信線７３を介して、イーサネットスイッチ６０の動作状態、たとえば接続状態などを制御する。

上記したように、演算処理装置３３は、ロケータ３より取得するロケータ情報および地図データと、センサ２より取得する検出情報と、Ｖ２Ｘ通信機４より取得する他車両の情報などの情報を、コネクタを介して受信する。

演算処理装置３３は、センサ２としてのミリ波レーダやＬｉＤＡＲの検出信号、カメラからの映像データ、ロケータ情報および地図データ、他車両の情報などを、コネクタを介して受信する。演算処理装置３３は、情報の一部を、コネクタ、ＣＡＮトランシーバ４１、演算処理装置３１、通信線５０、およびイーサネットスイッチ６０を介して受信する。演算処理装置３３は、情報の他の一部を、コネクタ、ＣＡＮトランシーバ４２、演算処理装置３２、通信線５０、およびイーサネットスイッチ６０を介して受信する。演算処理装置３３は、情報の他の一部を、コネクタ、ＰＨＹ６１、およびイーサネットスイッチ６０を介して受信する。なお、カメラの映像データなどの演算処理装置３３で使う情報について、上記した経路とは別の経路から取得してもよい。

このように、演算処理装置３３は、情報の一部を、演算処理装置３１、３２を経由して受信する。演算処理装置３３は、情報の他の一部を、演算処理装置３１、３２を経由せずに受信する。演算処理装置３３は、生成した予定走行ラインのデータを、演算処理装置３１、３２のそれぞれに送信する。

一方、演算処理装置３１は、予定走行ラインのデータを、演算処理装置３３から、イーサネットスイッチ６０および通信線５０を介して受信する。演算処理装置３１は、ＣＡＮトランシーバ４１およびコネクタを介して、第１の制御信号を送信する。演算処理装置３１は、第１の制御信号を、コネクタおよび通信バス６を介して、第１の走行制御デバイスを制御する走行制御システム５に送信する。走行制御システム５は、第１の制御信号に基づいて、第１の走行制御デバイスを制御する。このようにして、演算処理装置３１は、車両１の操舵制御および／または加減速制御を実行する。

同様に、演算処理装置３２は、予定走行ラインのデータを、演算処理装置３３から、イーサネットスイッチ６０および通信線５０を介して受信する。演算処理装置３２は、ＣＡＮトランシーバ４２およびコネクタを介して、第２の制御信号を送信する。演算処理装置３２は、第２の制御信号を、コネクタおよび通信バス６を介して、第２の走行制御デバイスを制御する走行制御システム５に送信する。走行制御システム５は、第２の制御信号に基づいて、第２の走行制御デバイスを制御する。また、演算処理装置３１、３２は、自己診断機能を有している。演算処理装置３１が制御に支障が生じる異常を検知すると、通信線５０を介して、演算処理装置３２に異常が生じたことを示す信号を送信する。これにより、演算処理装置３２は、たとえば縮退制御を実行する。同様に、演算処理装置３２が制御に支障が生じる異常を検知すると、通信線５０を介して、演算処理装置３１に異常が生じたことを示す信号を送信する。これにより、演算処理装置３１は、たとえば縮退制御を実行する。

＜第１実施形態のまとめ＞
図３は、図２に示した自動運転ＥＣＵ１０のうち、冗長構成の主たる部分を示している。図３では、通信線５０においてＰＨＹ５１とＰＨＹ５２の間を、一対のペア線で示している。

図３に示すように、自動運転ＥＣＵ１０は、回路系統１１と、回路系統１２を有している。回路系統１２は、回路系統１１に対して、冗長に設けられている。回路系統１１の構成要素は、「第１の」の呼び名を付される場合がある。回路系統１２の構成要素は、「第２の」の呼び名を付される場合がある。

車両１は、電源装置７ａ、７ｂを備えている。電源装置７ａが第１の電源装置に相当し、電源装置７ｂが第２の電源装置に相当する。電源装置７ａは、回路系統１１に電力を供給する。電源装置７ｂは、回路系統１２に電力を供給する。なお、電源は、上記したように＋Ｂでもよいし、ＩＧでもよい。

回路系統１１は、電源回路２１、演算処理装置３１、および通信線５０の一部を含む。回路系統１１は、通信線５０として、ＰＨＹ５１と、ひとつの通信線につきふたつ設けられたコンデンサ５３のうちのひとつを含む。電源回路２１は、電源装置７ａから供給される電力に基づいて、回路系統１１の他の要素が動作する電力を生成し、供給する。電源回路２１は、演算処理装置３１だけでなく、ＰＨＹ５１などに対しても電力を供給する。

回路系統１２は、電源回路２２、演算処理装置３２、および通信線５０の一部を含む。回路系統１１は、通信線５０として、ＰＨＹ５２と、ふたつ設けられたコンデンサ５３の他のひとつを含む。電源回路２２は、電源装置７ｂから供給される電力に基づいて、回路系統１２の他の要素が動作する電力を生成し、供給する。電源回路２２は、演算処理装置３２だけでなく、ＰＨＹ５２などに対しても電力を供給する。

このように、本実施形態では、演算処理装置３１と演算処理装置３２との通信線５０に、一対のＰＨＹ５１、５２と、コンデンサ５３を設けている。コンデンサ５３は、演算処理装置３１と演算処理装置３２との間をＡＣ結合し、電気的に分離する。ＰＨＹ５１、５２は、コンデンサ５３がＡＣ結合を用いた通信をできるように、対応する演算処理装置３１、３２からの入力信号を変換する。このため、たとえば電源回路２１がショート故障し、演算処理装置３１にその耐圧を超えるような過電圧が印加されても、過電流、過電圧が通信線５０を介して、演算処理装置３２に印加されるのを抑制することができる。電源回路２２がショート故障した場合でも同様である。この結果、通信線５０による通信を可能としつつ、通信線５０を介した複数の演算処理装置３１、３２の共連れ故障を抑制することができる。これにより、演算処理装置３１、３２のひとつが故障しても、他のひとつが制御、たとえば縮退制御を実行し、走行制御システム５に対して制御信号を送信することができる。

本実施形態では、コンデンサ５３がＡＣ結合するために電気信号を変換する物理層として、イーサネットＰＨＹデバイス５１、５２を採用している。これによれば、新たに物理層を設計しなくてもよいため、設計を簡素化することができる。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。

図４は、本実施形態の自動運転ＥＣＵ１０において、冗長構成の主たる部分を示している。図４は、先行実施形態の図３に対応している。図４に示すように、通信線５０は、保護用のダイオード５４を有している。ダイオード５４は、ＰＨＹ５１、５２の間に設けられている。ダイオード５４は、過渡的な電圧を吸収する。ダイオード５４が、保護ダイオードに相当する。

本実施形態では、ＰＨＹ５１、５２の間において、ひとつの通信線につき、ふたつのダイオード５４が接続されている。ひとつの通信線に設けられたふたつのコンデンサ５３のうち、演算処理装置３１側のコンデンサ５３とＰＨＹ５１の間に、ダイオード５４が接続されている。演算処理装置３２側のコンデンサ５３とＰＨＹ５２の間に、別のダイオード５４が接続されている。各ダイオード５４は、ツェナーダイオードである。各ダイオード５４は、カソードが通信線に接続され、アノードがグランド（ＧＮＤ）に接地されている。これにより、過電圧制限効果を得ることができる。

＜第２実施形態のまとめ＞
上記した構成によれば、ダイオード５４によって、電圧の急峻な変動を抑制することができる。これにより、通信線５０を介した複数の演算処理装置３１、３２の共連れ故障を、より効果的に抑制することができる。

各ダイオード５４が、ひとつのツェナーダイオードにより構成される例を示したが、これに限定されない。たとえば、ひとつのダイオード５４が、ふたつのツェナーダイオードにより構成されてもよい。ふたつのツェナーダイオードは、それぞれのカソードが互いに接続される。アノードのひとつがグランド（ＧＮＤ）に接地され、アノードの他のひとつが通信線に接続される。

ダイオード５４が、ＰＨＹ５１、５２とは別に設けられる例を示したが、これに限定されない。ＰＨＹ５１、５２の少なくとも一方が、ダイオード５４を有する構成としてもよい。つまり、ダイオード５４が、ＰＨＹ５１、５２の少なくとも一方と一体的に設けられた構成としてもよい。
（他の実施形態）
この明細書および図面などにおける開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均などの意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面などにおける開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面などにおける開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面などの開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

自動運転ＥＣＵ１０が、演算処理装置３１、３２、３３を備えて構成される例を示したが、これに限定されない。たとえば、演算処理装置３１、３２、３３に代えて、ふたつの演算処理装置を用いてもよい。この場合、演算処理装置のひとつが第１の演算処理装置に相当し、演算処置装置の他のひとつが第２の演算処理装置に相当する。

要するに、自動運転ＥＣＵ１０は、第１の演算処理装置と、第１の演算処理装置に対して冗長に設けられた第２の演算処理装置を備えればよい。第１の演算処理装置および第２の演算処理装置としては、プロセッサとメモリをそれぞれ備え、所定の演算処理が実行できる構成であれば、採用が可能である。つまり、ＭＣＵやＳｏＣに限定されるものではない。

演算処理装置３３が予定走行ラインを生成する例を示したが、これに限定されない。第１の演算処理装置および第２の演算処理装置の少なくともひとつに、予定走行ラインを生成する機能をもたせてもよい。たとえば、第１の演算処理装置が予定走行ラインを生成し、生成した予定走行ラインを通信線５０にて第２の演算処理装置に送信してもよい。これにより、第２の演算処理装置も、予定走行ラインに基づいて、車両の制御信号を生成することができる。第１の演算処理装置および第２の演算処理装置のそれぞれに、予定走行ラインを生成する機能をもたせてもよい。

自動運転ＥＣＵ１０と他のノードとの通信のプロトコルは、上記した例に限定されない。たとえば、ＦｌｅｘＲａｙ、ＬＩＮなどを用いてもよい。ＦｌｅｘＲａｙは登録商標である。ＬＩＮは、Local Interconnect Networkの略称である。自動運転ＥＣＵ１０内の通信規格についても、上記した例に限定されない。

物理層デバイスとして、イーサネットＰＨＹデバイス５１、５２の例を示したが、これに限定されない。たとえば、図５に示すように、通信線５０が、一対の物理層デバイスとして、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓＰＨＹデバイス（ＰＣＩｅＰＨＹ）１５１、１５２を有してもよい。以下、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓＰＨＹデバイス１５１、１５２を、ＰＨＹ１５１、１５２と示す。ＰＨＹ１５１、１５２間の通信は、送信と受信でそれぞれ２ペア（positiveとnegative）の通信をもつ。この場合、ＰＨＹ１５１、１５２間の通信は、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ規格にしたがう。

さらには、図６に示すように、通信線５０が、一対の物理層デバイスとして、シリアライザ・デシリアライザ（ＳＥＲＤＥＳ）２５１、２５２を有してもよい。以下、シリアライザ・デシリアライザ２５１、２５２を、ＰＨＹ２５１、２５２と示す。シリアライザとはパラレルバスの信号をシリアル化し、デシリアライザは逆にシリアルバスの信号をパラレル化する。ＰＨＹ２５１、２５２は、シリアライザとデシリアライザの機能をそれぞれ有している。つまり、双方向での変換が可能である。この場合、シリアライザ・デシリアライザ２５１、２５２間の通信は、ＬＶＤＳ ＳｅｒＤｅｓの各種規格にしたがう。なお、通信方向が一方向のみの場合、一対の物理層デバイスのひとつとしてシリアライザ、他のひとつとしてデシリアライザを採用すればよい。つまり、一対の物理層デバイスのうちのひとつのデバイスが少なくともシリアライザの機能を有し、他のひとつのデバイスが少なくともデシリアライザの機能を有せばよい。

図示を省略するが、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓＰＨＹデバイス１５１、１５２と、シリアライザ・デシリアライザ２５１、２５２は、イーサネットＰＨＹデバイス５１、５２同様、動作に必要な回路を含んでいる。要するに、高速伝送の物理層として使用できるものは、本技術に適用可能である。

このように、各種の高速シリアル通信伝送規格が適用可能であり、その規格に対応する物理層のデバイスを用いることができる。たとえば、ＰＨＹ１５１、１５２、２５１、２５２を用いると、新たに物理層を設計しなくてもよいため、設計を簡素化することができる。なお、図５や図６に示す構成に、第２実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。図５および図６は、図３に対応している。

電子制御装置として、自動運転ＥＣＵ１０の例を示したが、これに限定されない。車両を制御する電子制御装置に適用が可能である。

自動運転ＥＣＵ１０が、ロケータ３より取得するロケータ情報および地図データと、センサ２より取得する検出情報と、Ｖ２Ｘ通信機４より取得する他車両の情報などの情報に基づき、車両１の走行環境を認識し、予定走行ラインを生成する例を示したが、これに限定されない。たとえば、Ｖ２Ｘ通信機４の情報を用いずに、ロケータ３より取得するロケータ情報および地図データと、センサ２より取得する検出情報とに基づいて、車両１の走行環境を認識し、予定走行ラインを生成してもよい。車車間通信や路車間通信の機能を有さない車両１に適用することもできる。Ｖ２Ｘ通信機４を備えない車両１に適用することもできる。

１…車両、２…センサ、３…ロケータ、４…Ｖ２Ｘ通信機、５…走行制御システム、６…通信バス、７ａ、７ｂ…電源装置、１０…自動運転ＥＣＵ（電子制御装置）、１１、１２…回路系統、２０、２１、２２、２３…電源回路、３０、３１、３２、３３…演算処理装置、４０、４１、４２…ＣＡＮトランシーバ、５０、７０、７１、７２、７３…通信線、５１、５２、６１…イーサネットＰＨＹデバイス、５３…コンデンサ、６０…イーサネットスイッチ、１５１、１５２…ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓＰＨＹデバイス、２５１、２５２…シリアライザ・デシリアライザ

Claims (6)

1. 車両（１）に搭載される電子制御装置であって、
   所定の演算処理を実行し、前記車両を制御する第１の制御信号を生成する第１の演算処理装置（３１）と、
   前記第１の演算処理装置に対して冗長に設けられ、前記車両を制御する第２の制御信号を生成する第２の演算処理装置（３２）と、
   前記車両に搭載された第１の電源装置（７ａ）から供給される電力に基づいて、前記第１の演算処理装置が動作するための電力を生成する第１の電源回路（２１）と、
   前記車両に搭載された第２の電源装置（７ｂ）から供給される電力に基づいて、前記第２の演算処理装置が動作するための電力を生成する第２の電源回路（２２）と、
   前記第１の演算処理装置と前記第２の演算処理装置とを通信可能に接続する通信線（５０）と、を備え、
   前記通信線は、電気信号を変換する一対の物理層デバイス（５１、５２、１５１、１５２、２５１、２５２）と、前記通信線において前記一対の物理層デバイスの間に配置され、ＡＣ結合により前記第１の演算処理装置と前記第２の演算処理装置とを電気的に分離するコンデンサ（５３）と、を含み、
   前記一対の物理層デバイスは、前記ＡＣ結合を使用した通信を行うために前記電気信号を変換する、電子制御装置。
2. 前記一対の物理層デバイス（５１、５２）のそれぞれは、イーサネット物理層デバイスである、請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記一対の物理層デバイス（１５１、１５２）のそれぞれは、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓ物理層デバイスである、請求項１に記載の電子制御装置。
4. 前記一対の物理層デバイス（２５１、２５２）のひとつは少なくともシリアライザの機能を有し、他のひとつは少なくともデシリアライザの機能を有する、請求項１に記載の電子制御装置。
5. 前記通信線は、前記一対の物理層デバイスの間、もしくは、前記一対の物理層デバイスの少なくとも一方と一体的に設けられ、過渡的な電圧を吸収する保護ダイオード（５４）を含む、請求項１～４いずれか１項に記載の電子制御装置。
6. 前記電気信号は、前記車両が自動で走行するための情報である、請求項１～５いずれか１項に記載の電子制御装置。

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