JP3844904B2 - 車両制御通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載された複数の機器に対する各制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に必要な状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する際に用いる車両制御通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両には複数の制御用プロセッサが搭載され、各制御用プロセッサを用いて各種の車両制御を行っていた。例えば、エンジンの制御には、エンジン制御用プロセッサを用いて、エンジンの運転状況に対応した燃料噴射量等を演算し、この演算結果をもとにエンジンに対する燃料噴射制御を行っていた。また、トランスミッション制御、ブレーキ制御、オートドライブ制御等も、それぞれ対応する個々の制御用プロセッサが用いられて各制御が行われていた。
【０００３】
ところで、近年、車両制御に対する要求は徐々に高度化しつつあり、各種の車両制御を各種制御用プロセッサ自体で個々別々に制御することだけでは、この高度な車両制御を行うことが困難であり、各種制御用プロセッサ、すなわち各種制御モジュール間で情報を交換し、この交換した情報をもとに統合的な車両制御を行う必要がある。このため、例えば特開昭６２−２３７８９５号公報に記載された車載通信装置では、各種制御モジュール間をＬＡＮ等の通信手段を用いて接続して、車両制御の通信システム化を行い、各種車両制御の統合的な制御を行って高度な車両制御を実現している。
【０００４】
一方、各種制御モジュールは、センサを用いて車両の状態を検出し、この検出した車両の状態をもとに必要な場合は補正演算を施して、制御対象のアクチュエータを駆動制御している。この各種制御モジュールに入力されるセンサの数やアクチュエータの数は、高度な制御に伴ってその数が増大するとともに、これまでにない車両制御機能を実現するために制御モジュールの数も増大しつつある。この結果、高度な車両制御を実現するために上述した通信手段を用いて各種制御モジュール間を単に接続すると、そのための通信回線数や通信処理にかかる装置部分の構成が増大する。
【０００５】
このため、例えば特開平４−１１４２０３号公報に記載された車両用電子制御システムでは、複数の制御モジュールを統括する主制御モジュールを設け、複数の制御モジュールと主制御モジュールとの間を通信回線で接続し、主制御モジュールが複数の制御モジュールを従属させた形態で集中的に管理、制御するようにしている。これにより、この車両用電子制御システムでは、各種車両制御を統合的に制御することができ、高度な車両制御を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、車両の開発に伴って、逐次、制御モジュールに対するセンサやアクチュエータの一部仕様変更や演算処理の仕様変更がなされる場合が多くなっており、この場合に、従来の車両制御通信システムでは、制御モジュール単位でシステムを構築しているため、新たな制御モジュールを設計し直す必要があり、開発効率の低下を招かざるを得ないという問題点があった。
【０００７】
また、車種毎に、異なる制御モジュールの組合せや、制御モジュールの用い方が異なる場合があり、この場合にも、車種毎に制御モジュールを設計し直し必要があり、開発効率の低下を招かざるを得ないという問題点があった。
【０００８】
さらに、近年の車両の高機能化に伴って、各制御モジュール自体に要求される機能も増大し、高機能化・高速処理化する傾向にあり、各制御モジュール自体に高度な処理能力が要求されつつあり、しかも、車両に搭載される制御モジュール数は増加する傾向であることから、制御モジュール間で授受される情報通信量も増大しつつあり、ＬＡＮ等の通信手段によって全ての制御モジュールを接続する従来の通信形態では情報通信量の増大に迅速に対応できず、主制御モジュールを用いて各制御モジュールを従属させて各制御モジュール間相互の通信を行わせる従来の車両制御通信システムでは主制御モジュールにかかる負荷が増大し、いずれも高機能化された車両で授受される情報通信量に対応した制御を十分に行うことができないという問題点があった。
【０００９】
一方、従来の車両制御通信システムでは、一元的な通信システムを構築しているため、一つの制御モジュール内で異常が発生した場合、他の制御モジュールはその異常を知らずに制御動作を続行することから、各制御モジュール自体が個々にシステム状態を監視するようにしていたので、各制御モジュールにかかる負担が大きいという問題点があった。
【００１０】
また、車両の高機能化に伴って各種の車両制御通信システムが開発されているが、高度な車両制御を行うに従って、不正な通信ノードの搭載あるいは悪意の通信ノードによる通信によって、本来の車両制御用の情報が改ざんされる可能性があり、さらにはこれらの不正な通信ノードあるいは悪意の通信ノードを介して車両制御用の情報が盗聴される可能性があり、これらの改ざんあるいは盗聴を未然に防止することが要望されている。現実的には、同一あるいは同種の車両制御通信システムを搭載した車両が近接した場合、各車両制御通信システム上の情報が相互に干渉しあうことによって、予期しない誤動作が生じる可能性もあり、このような誤動作による車両事故を未然に防止する必要もある。
【００１１】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、車両の高機能化に伴う制御モジュール数の増大、高速化、制御モジュールの一部仕様変更、および制御モジュール間の情報通信量が増大しても、少ない開発労力と時間で柔軟かつ容易に対応でき、開発効率を向上させることができる車両制御通信システムを提供するとともに、システム内で授受される情報の改ざんあるいは盗聴を未然に防止することができる車両制御通信システムを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる車両制御通信システムは、車両に搭載された複数の機器に対する制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に必要な 状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する車両制御通信システムにおいて、前記複数の制御機能単位は、複数の制御機能グループに分類され、前記複数の制御機能グループのそれぞれは、当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応する前記センサおよび前記アクチュエータに対する入出力処理を当該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、少なくとも、前記複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、該演算処理結果をそれぞれ対応する前記複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する前記Ｉ／Ｏ処理手段よりも処理負荷の大きい演算処理手段と、前記複数のＩ／Ｏ処理手段と前記演算処理手段とを通信接続する第１の通信手段と、を備え、前記複数の制御機能グループ間は、前記複数の制御機能グループ内の各前記演算処理手段間を通信接続する第２の通信手段によって通信接続され、前記制御機能グループ内の処理機能および前記制御機能単位内の通信機能が負荷分散されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、例えばＥＣＩ（エンジン制御）やＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等の複数の制御機能単位を複数の制御機能グループに分類し、複数のＩ／Ｏ処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、比較的負荷が小さく、リアルタイム性を要する処理を制御機能単位で行い、演算処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、この演算処理結果をそれぞれ対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力するという高速処理が必要な処理を行い、各制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段と演算処理手段とは第１の通信手段によって通信接続されるとともに、各制御機能グループ間は第２の通信手段によって通信接続され、各制御機能グループ内の情報の送受信は第１の通信手段を介して行われ、各制御機能グループ間の情報の送受信は第２の通信手段を介して行うという階層的な通信が行われる。
【００１４】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数の制御機能グループ内の第１の通信手段は、少なくとも２以上の前記制御機能グループ間を通信接続することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１の通信手段が、少なくとも２以上の制御機能グループ間を通信接続した構成となり、通信接続された制御機能グループ間では、制御機能グループ間で送受信される情報も、この第１の通信手段を介して送受信される。
【００１６】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、車両に搭載された複数の機器に対する各制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に 必要な状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する車両制御通信システムにおいて、前記複数の制御機能単位は、複数の制御機能グループに分類され、前記複数の制御機能グループのそれぞれは、当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応する前記センサおよび前記アクチュエータに対する入出力処理を当該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、少なくとも、前記複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って、該演算処理結果をそれぞれ対応する前記複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する演算処理手段と、を備え、前記制御機能グループ内および前記複数の制御機能グループ間を跨いで、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段の間を通信接続する通信手段と、を備え、前記制御機能グループ内の処理機能が負荷分散されることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、複数の制御機能単位は、さらに、この複数の制御機能単位に対応するセンサおよびアクチュエータに対する入出力処理を該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、複数の制御機能グループに分類されて、少なくとも、この分類した複数の制御機能グループに属する複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って当該制御機能グループ内のそれぞれに対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する複数の演算処理手段に分割あるいは統合され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は１つの通信手段によって通信接続され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段間の情報は、この通信手段を介して送受信される。
【００１８】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記通信手段に接続され、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行うスケジューラをさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、スケジューラが、複数のＩ／Ｏ処理手段および複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行って、効率的な通信処理を行わせる。
【００２０】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記スケジューラは、前記複数の演算処理手段のいずれかに設けられることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、スケジューラを複数の演算処理手段のいずれかに設け、スケジューラによるスケジューリングを複数の演算処理手段のいずれかに行わせるようにしている。
【００２２】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、前記スケジューラは、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に前記通信手段を用いて前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段を前記通常モードから前記保守モードに移行させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、スケジューラは、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に通信手段を用いて各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段を通常モードから保守モードに移行させて、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段の暴走等を未然に防止させる。
【００２４】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットであることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットを用いて共通化を図っている。
【００２６】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行う認証手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、認証手段を有し、この認証手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行う。
【００２８】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段を介して送信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号する暗号化／復号化手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、暗号化／復号化手段を有し、暗号化／復号化手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送受信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる車両制御通信システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両制御通信システム１は、図示しない車両に搭載され、エンジン制御（ＥＣＩ）、オートマチック制御（ＡＴ）、スロットル制御（ＤＢＷ）、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、パワーステアリング制御（ＥＰＳ）およびアドバンスクルーズコントロール（ＡＣＣ）の各車両制御を行うもので、各車両制御は、３つの車両制御グループ１１〜１３に分類される。
【００３２】
車両制御グループ１１は、ＥＣＩ機能とＡＴ機能とＤＢＷ機能との３つの制御機能を有し、車両制御グループ１２は、ＡＢＳ機能とＴＣＳ機能との２つの制御機能を有し、車両制御グループ１３は、ＥＰＳ機能とＡＣＣ機能との２つの制御機能を有する。各車両制御グループ１１〜１３のグループ分類は、各制御機能が比較的に密接に関連するからである。
【００３３】
車両制御グループ１１〜１３は、各車両制御グループに含まれる制御機能の演算制御機能とＩ／Ｏ処理機能とを分離させているとともに、各車両制御グループ１１〜１３内では、それぞれ包含する制御機能の演算制御機能をひとつにまとめたモジュールとしている。このまとめたモジュールは、車両制御グループ１１〜１３にそれぞれ対応した演算制御ノード２１〜２３として実現される。
【００３４】
また、Ｉ／Ｏ処理機能は、各制御機能に対応する個々のモジュールとしたＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとして実現される。すなわち、車両制御グループ１１内には、ＥＣＩ機能とＡＴ機能とＤＢＷ機能とに対する演算制御を行う演算制御ノード２１と、ＥＣＩ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３１ａと、ＡＴ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３１ｂと、ＤＢＷ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３１ｃとを有する。
【００３５】
また、車両制御グループ１２内には、ＡＢＳ機能とＴＣＳ機能とに対する演算制御を行う演算制御ノード２２と、ＡＢＳ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３２ａと、ＴＣＳ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３２ｂとを有する。また、車両制御グループ１３内には、ＥＰＳ機能とＡＣＣ機能とに対する演算制御を行う演算制御ノード２３と、ＥＰＳ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３３ａと、ＡＣＣ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３３ｂとを有する。
【００３６】
車両制御グループ１１〜１３の間の情報交換は、通信回線Ｎ２を介して行われる。一方、車両制御グループ１１内では、通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ間の情報の送受信を行い、車両制御グループ１２内では、通信回線Ｎ１２を介して演算制御ノード２２および各Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂ間の情報の送受信を行い、車両制御グループ１３内では、通信回線Ｎ１３を介して演算制御ノード２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂ間の情報の送受信を行う。
【００３７】
車両制御グループ１１内のＩ／Ｏ処理ノード３１ａは、ＥＣＩ機能のＩ／Ｏ処理を行うＥＣＩＩ／Ｏ処理部６１ａを有したプロセッサであるＣＰＵ５１ａと、通信回線Ｎ１１との通信処理を行う通信処理部９１ａとを有する。また、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂは、ＡＴ機能のＩ／Ｏ処理を行うＡＴＩ／Ｏ処理部６１ｂを有したプロセッサであるＣＰＵ５１ｂと、通信回線Ｎ１２との通信処理を行う通信処理部９１ｂとを有する。
【００３８】
また、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃは、ＤＢＷ機能のＩ／Ｏ処理を行うＤＢＷＩ／Ｏ処理部６１ｃを有したプロセッサであるＣＰＵ５１ｃと、通信回線Ｎ１１との通信処理を行う通信処理部９１ｃとを有する。一方、車両制御グループ１１内の演算制御ノード２１は、ＥＣＩ機能の演算制御を行うＥＣＩ演算制御部４１ａとＡＴ機能の演算制御を行うＡＴ演算制御部４１ｂとＤＢＷ機能の演算制御を行うＤＢＷ演算制御部４１ｃとを有した単一のプロセッサであるＣＰＵ４１と、通信回線Ｎ１１を介した通信処理を行う通信処理部８１と、通信回線Ｎ２を介した通信処理を行う通信処理部７１とを有する。
【００３９】
同様にして、車両制御グループ１２内における２つのＩ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂは、それぞれＡＢＳＩ／Ｏ処理部６２ａ，ＴＣＳＩ／Ｏ処理部６２ｂを有したプロセッサＣＰＵ５２ａ，５２ｂと、通信回線Ｎ１２を介した通信処理を行う通信処理部９２ａ，９２ｂを有し、１つの演算制御ノード２２は、ＡＢＳ演算制御部４２ａ，ＴＣＳ演算制御部４２ｂを有した単一のプロセッサＣＰＵ４２と、通信回線Ｎ１２を介した通信処理を行う通信処理部８２と、通信回線Ｎ２を介した通信処理を行う通信処理部７２とを有する。
【００４０】
また、車両制御グループ１３内における２つのＩ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂは、それぞれＥＰＳＩ／Ｏ処理部６３ａ，ＡＣＣＩ／Ｏ処理部６３ｂを有したプロセッサＣＰＵ５３ａ，５３ｂと、通信回線Ｎ１３を介した通信処理を行う通信処理部８３と、通信回線Ｎ２を介した通信処理を行う通信処理部７３とを有する。
【００４１】
車両制御グループ１１のＩ／Ｏ処理ノード３１ａは、センサ群Ｓ１ａからＥＣＩ機能に関するセンサ情報が入力されると、ＣＰＵ５１ａによってこのセンサ情報を所定の情報形式に変換する。例えば、センサ群Ｓ１ａが検出した値がアナログの電圧値である場合に、これをＡ／Ｄ変換して、デジタル値に変換する。この変換されたセンサ情報は、通信処理部９１ａによって所定の通信形式に変換されて通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１に送信される。
【００４２】
同様に、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂは、センサ群Ｓ１ｂからＡＴ機能に関するセンサ情報が入力されると、ＣＰＵ５１ｂによってこのセンサ情報を所定の情報形式に変換する。そして、この変換されたセンサ情報は、通信処理部９１ｂによって所定の通信形式に変換されて通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１に送信される。また、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃは、センサ群Ｓ１ｃからＤＢＷ機能に関するセンサ情報が入力されると、ＣＰＵ５１ｃによってこのセンサ情報を所定の情報形式に変換する。そして、この変換されたセンサ情報は、通信処理部９１ｃによって所定の通信形式に変換されて通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１に送信される。
【００４３】
演算制御ノード２１は、通信処理部８１を介して通信回線Ｎ１１上のセンサ情報を取得する。ＣＰＵ４１は、取得したセンサ情報がＩ／Ｏ処理ノード３１ａから送られたＥＣＩ機能に関する情報である場合には、ＥＣＩ演算制御部４１ａによってＥＣＩの制御に関する演算処理を実行させる。例えば、ＥＣＩに関するセンサ情報をもとにＥＣＩに関するアクチュエータ群Ａ１ａを駆動するための制御情報を生成し、必要に応じて、補正データ等の演算処理も行う。
【００４４】
同様に、ＣＰＵ４１は、取得したセンサ情報がＩ／Ｏ処理ノード３１ｂから送られたＡＴ機能に関する情報である場合には、ＡＴ演算制御部４１ｂによってＡＴの制御に関する演算処理を実行させる。また、ＣＰＵ４１は、取得したセンサ情報がＩ／Ｏ処理ノード３１ｃから送られたＤＢＷ機能に関する情報である場合には、ＤＢＷ演算制御部４１ｃによってＤＢＷの制御に関する演算処理を実行させる。
【００４５】
ＣＰＵ４１は、ＥＣＩ演算処理、ＡＴ演算処理、あるいはＤＢＷ演算処理に必要な情報を他の演算制御ノード２２，２３から取得する必要があるときは、通信処理部７１および通信回線Ｎ２を介して該当する他の演算制御ノード２２，２３にアクセスし、必要な情報を取得する。この必要な情報は、センサ情報そのものである場合もあるし、ＣＰＵ４２，４３によって演算処理された演算結果である場合もある。また、ＣＰＵ４１は、他の演算制御ノード２２，２３から情報取得のアクセスがあった場合には、該当する情報をアクセス元の演算制御ノード２２，２３に送信する。また、ＣＰＵ４１は自発的に、その情報を他の演算制御ノード２２，２３に送信してもよい。
【００４６】
ＣＰＵ４１は、演算処理結果である制御情報を通信処理部８１および通信回線Ｎ１１を介して、対応する制御情報をそれぞれＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃに送出する。各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃでは、それぞれ通信処理部９１ａ〜９１ｃを介して対応する制御情報を受信し、ＣＰＵ５１ａ〜５１ｃは、それぞれ制御情報をアクチュエータ群Ａ１ａ〜Ａ１ｃにアクチュエータ情報として伝達する。例えば、ＣＰＵ５１ａは、ＥＣ１に関するデジタルの制御情報をアナログの電圧値に変換して対応するアクチュエータ群Ａ１ａに、アクチュエータ情報として出力する。
【００４７】
同様にして、車両制御グループ１２内においても、演算制御ノード２２とＩ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂとが通信回線Ｎ１２によって相互に接続されるとともに、通信回線Ｎ２を介して他の演算制御ノード２１，２３と通信接続される。各Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂは、それぞれプロセッサであるＣＰＵ５２ａ，５２ｂを有し、演算制御ノード２２は、単一のプロセッサであるＣＰＵ４２を有する。
【００４８】
ＣＰＵ４２は、ＣＰＵ４１と同様に、ＡＢＳ機能の演算制御を行うＡＢＳ演算制御部４２ａとＴＣＳ機能の演算制御を行うＴＣＳ演算制御部４２ｂとを有し、センサ群Ｓ２ａ，Ｓ２ｂから取得されたセンサ情報をもとにアクチュエータ群Ａ２ａ，Ａ２ｂを駆動制御するアクチュエータ情報を生成するために、これらＡＢＳ機能とＴＣＳ機能との演算制御を単一のプロセッサ内で処理する。一方、各Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂの各ＣＰＵ５２ａ，５２ｂは、それぞれセンサ群Ｓ２ａ，Ｓ２ｂからのセンサ情報を所定の情報形式に入力変換し、通信回線Ｎ１２を介して演算制御ノード２２に出力するとともに、通信回線Ｎ１２を介して入力された制御情報を所定のアクチュエータ情報に変換して各アクチュエータ群Ａ２ａ，Ａ２ｂに出力する。
【００４９】
同様にして、車両制御グループ１３内においても、演算制御ノード２３とＩ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂとが通信回線Ｎ１３によって相互に接続されるとともに、通信回線Ｎ３を介して他の演算制御ノード２１，２２と通信接続される。各Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂは、それぞれプロセッサであるＣＰＵ５３ａ，５３ｂを有し、演算制御ノード２３は、単一のプロセッサであるＣＰＵ４３を有する。
【００５０】
ＣＰＵ４３は、ＣＰＵ４１と同様に、ＥＰＳ機能の演算制御を行うＥＰＳ演算制御部４３ａとＡＣＣ機能の演算制御を行うＡＣＣ演算制御部４３ｂとを有し、センサ群Ｓ３ａ，Ｓ３ｂから取得されたセンサ情報をもとにアクチュエータ群Ａ３ａ，Ａ３ｂを駆動制御するアクチュエータ情報を生成するために、これらＥＰＳ機能とＡＣＣ機能との演算制御を単一のプロセッサ内で処理する。一方、各Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂの各ＣＰＵ５３ａ，５３ｂは、それぞれセンサ群Ｓ３ａ，Ｓ３ｂからのセンサ情報を所定の情報形式に入力変換し、通信回線Ｎ１３を介して演算制御ノード２３に出力するとともに、通信回線Ｎ１３を介して入力された制御情報を所定のアクチュエータ情報に変換して各アクチュエータ群Ａ３ａ，Ａ３ｂに出力する。
【００５１】
このようにして、実施の形態１では、ＥＣＩ機能、ＡＴ機能、ＤＢＷ機能、ＡＢＳ機能、ＴＣＳ機能、ＥＰＳ機能およびＡＣＣ機能からなる各車両制御の機能をそれぞれ、演算制御機能をもつ演算制御ノード２１〜２３とＩ／Ｏ処理機能をもつＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとに分離し、相互に深い関連をもつ車両制御機能であるＥＣＩ機能とＡＴ機能とＤＢＷ機能、ＡＢＳ機能とＴＣＳ機能、およびＥＰＳ機能とＡＣＣ機能の３つの車両制御グループ１１〜１３に分割し、この分割された車両制御グループ１１〜１３内の各演算制御ノード２１〜２３は、それぞれ単一のプロセッサ４１〜４３を用いてこの車両制御グループ１１〜１３内に含まれる演算制御処理を行うようにするとともに、各車両制御グループ１１〜１３内では、演算制御ノード２１〜２３と各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとを接続する通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を含む通信ネットワークで情報の送受信を行い、他の車両制御グループ１１〜１３との間の通信処理は、各車両制御グループ１１〜１３間を接続する通信回線Ｎ２を含む通信ネットワークで相互に情報の送受信を行うようにしている。
【００５２】
一般にセンサ群Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ、Ｓ３ａ，Ｓ３ｂからの入力処理とアクチュエータ群Ａ１ａ〜Ａ１ｃ、Ａ２ａ，Ａ２ｂ、Ａ３ａ，Ａ３ｂに対する出力処理であるＩ／Ｏ処理は、その処理が単純な処理で処理負荷が小さく低速のプロセッサを用いることができ、それぞれ接続されるセンサ群およびアクチュエータ群に左右される処理であるので、各車両制御機能単位でＩ／Ｏ処理ノードの構成とすることは、開発効率を格段に向上させることができる。一方、演算制御処理は、補正データ演算等の処理負荷の大きい場合が多いが、分割された車両制御グループ単位で単一の高速プロセッサを用いて演算制御を行うことは開発環境を統一することになり、却って開発効率を向上させることになる。
【００５３】
また、一般に、車両制御グループ内で送受信される情報量は大きいため、各車両制御グループ毎に通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を含む通信ネットワークをそれぞれ持たせて、各車両制御グループ内で通信接続するようにしている。この結果、車両制御グループ内のおけるノード間のみの情報の送受信を行えば良いので演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードの効率的な処理に加えて、高速の通信ネットワークとすることによってリアルタイムの車両制御を容易に実現することができる。一方、車両制御グループ間は、通信回線Ｎ２を含む通信ネットワークによって接続され、高機能の車両制御を実現することができ、特に車両制御グループ間で送受信される情報は少ないので、使用帯域を低く抑えた低速の通信ネットワークを用いることができる。
【００５４】
すなわち、ＣＰＵ４１〜４３は高速のプロセッサで構成し、ＣＰＵ５１ａ〜５１ｃ、５２ａ，５２ｂ、５３ａ，３ｂは低速のプロセッサで構成し、通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を含む通信ネットワークは高速のネットワークで構成し、通信回線Ｎ２を含む通信ネットワークは低速のネットワークで構成することができ、このような構成によっても、高機能の車両制御をリアルタイムで行うことができるとともに、演算制御ノードとＩ／Ｏ処理ノードとの分割モジュール構成とすることによって開発効率も格段に向上させることができる。
【００５５】
実施の形態２．
つぎに、実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、各車両制御グループ１１〜１３内で送受信される情報はそれぞれ通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を介して行われ、各車両制御グループ１１〜１３間で送受信される情報は通信回線Ｎ２を介して行う構成としたが、実施の形態２では、関連性が強く送受信される情報量が多い車両制御グループ１１，１２間を通信回線Ｎ１１，Ｎ１２に代えて１つの通信回線Ｎ２１で通信接続するようにしている。
【００５６】
図２は、この発明の実施の形態２である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図２において、演算制御ノード２１，２２およびＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂはそれぞれ通信回線Ｎ２１を介して相互に接続される。その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成部分については同一符号を付している。
【００５７】
この場合、演算制御ノード２１と演算制御ノード２２とを１つの演算制御ノードとすることが考えられるが、そのような場合には実施の形態１と同様な構成となる。この実施の形態２では、開発効率を考慮すると、実施の形態１に示す車両制御グループ１１〜１３を維持することが必要であるが、車両制御グループ１１，１２間で送受信される情報量が多い場合には、リアルタイム処理に支障を来すため、これを解決すべく通信回線Ｎ２１を介した高速通信を実現しようとするものである。
【００５８】
従って、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃと演算制御ノード２２とが通信回線Ｎ２１を介して通信する場合や、Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂと演算制御ノード２１とが通信回線Ｎ２１を介して通信する場合はほとんどないが、演算制御ノード２１，２２間の通信は、通信回線Ｎ２１が用いられ、それぞれの演算制御ノード２１，２２での演算結果等の情報が送受信されることになる。
【００５９】
なお、演算制御ノード２１，２２は、通信回線Ｎ２を介して他の演算制御ノード２１〜２３と通信接続されるが、この通信回線Ｎ２を用いた通信は、通信回線Ｎ２１が構成されていることから、演算制御ノード２１，２３間および演算制御ノード２２，２３間の通信に用いられ、演算制御ノード２１，２２間の通信は、通信回線Ｎ２１を介して行われることになる。
【００６０】
上述した実施の形態２では、各車両制御グループ１１〜１３内で送受信される情報が多く、しかも特定の車両制御グループ間でも送受信される情報が比較的多い場合にも、車両制御をリアルタイムで処理することが可能となる。
【００６１】
実施の形態３．
つぎに、実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２ではいずれも、各車両制御グループ１１〜１３間を通信回線Ｎ２を用いて通信接続するようにしているが、この実施の形態３では、通信回線Ｎ２を設けず、単一の通信回線Ｎ３１のみを用いて、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂを論理的に接続する構成としている。
【００６２】
図３は、この発明の実施の形態３である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図３において、通信回線Ｎ３１は、実施の形態１における通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を１つの通信回線とした構成であり、この通信回線Ｎ３１には、上述したように各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂを論理的に接続する。ここで、論理的とは、通信ネットワーク上の各ノードに対してアドレスを持たせるということである。
【００６３】
従って、通信回線Ｎ３１で送受信される情報は、実施の形態１における通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３上と通信回線Ｎ２上で送受信される情報である。この場合、実施の形態１，２と同様に各車両制御グループ１１〜１３は、演算制御ノード２１〜２３とＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとに分離されているので、通信回線Ｎ３１を含む通信ネットワークを高速化することによって、高機能な車両であっても、リアルタイムでの車両制御を可能にする。
【００６４】
この実施の形態３では、単一の通信回線Ｎ３１のみを設けているので、車両制御グループ１１〜１３間を通信接続する通信回線Ｎ２を設ける必要がなく、しかも、この通信回線Ｎ２を用いるための通信処理部７１〜７３を設ける必要がないので簡易な構成となり、ハーネス数を削減することができる。しかも、この実施の形態３では実施の形態１，２と同様な演算制御ノード２１〜２３とＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとからなるノード構成としているため、新たなノードの追加等の設計変更が生じても、通信回線Ｎ３１に接続すればよいので柔軟なノード配置が可能となり、開発効率の向上をもたらす。
【００６５】
実施の形態４．
つぎに、実施の形態４について説明する。上述した実施の形態３では、全てのノード２１〜２３、３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂに対して同じ通信処理を行わせるようにしていたが、実施の形態４では、通信回線Ｎ３１の使用を統括的に制御するスケジューラ機能を新たに持たせるようにしている。
【００６６】
図４は、この発明の実施の形態４である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図４において、通信回線Ｎ３１には、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂを論理的に接続するとともに、これらのノードのスケジューリングを行うスケジューラノード２４が接続される。
【００６７】
スケジューラノード２４は、スケジューラ４４と通信処理部８４とを有し、通信処理部８４は、通信回線Ｎ３１を介して各ノード２１〜２３、３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂから送信される送信要求を受け付け、スケジューラ４４内に設けられたノード構成テーブル４４ａおよび送信制御テーブル４４ｂ等を参照して管理し、送信要求した各ノード２１〜２３、３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂに対し、通信回線Ｎ３１を介して送信制御情報を送信する。
【００６８】
図５は、スケジューラ４４内のノード構成テーブル４４ａの構成の一例を示す図であり、図６は、スケジューラ４４内の送信制御テーブル４４ｂの構成の一例を示す図である。図５において、ノード構成テーブル４４ａは、通信回線Ｎ３１に接続される全ノードである演算処理ノード２１〜２３およびＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂに対するノードの優先度およびノードの必要帯域を設定している。ノードの優先度は、３種類設けられ、各ノードは、「Ｈｉｇｈ」→「Ｍｉｄｄｌｅ」→「Ｌｏｗ」の順に送信の優先度が設定される。また、ノードの必要帯域は、通信回線Ｎ３１を用いる帯域であり、各ノードで送受信される情報量および演算速度を考慮して設定される。
【００６９】
ここでは、時分割制御をするため、使用帯域は「ｍｓｅｃ」オーダで規定され、例えば、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂに対しては必要帯域を１０ｍｓｅｃ、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃ，３２ａ，３２ｂに対しては必要帯域を２０ｍｓｅｃ、Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂに対しては必要帯域を３０ｍｓｅｃに設定している。また、演算制御ノード２１〜２３に対して必要帯域が「０」となっているのは、通常演算制御ノード２１〜２３からの送信要求はなく、演算制御ノード２１〜２３間で情報の送受信が必要な場合に送信要求されるからである。すなわち、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂからの送信要求は、それぞれのＩ／Ｏ処理ノードに対応する演算制御ノード２１〜２３との送受信を行うことを意味し、その送受信のために必要な帯域が必要帯域となる。
【００７０】
一方、図６に示す送信制御テーブル４４ｂは、ノード構成テーブル４４ａに設定されたノードの優先度およびノードの必要帯域に基づいて生成され、各ノードに対して、必要帯域から割り当てられた送信周期、送信履歴、およびノード状態が更新記憶され、スケジューラ４４は、各ノードに対する送信タイミングの制御を行う。「送信履歴」とは、複数の送信要求が図示しない受信バッファに待ち行列として保持された場合に、その待ち行列の処理状態を履歴として記憶するものである。
【００７１】
図６に示す「送信履歴」の例では、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃは「送信中」となっており、現在Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃによる送信処理が行われ、Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂは「未送信」となっており、各Ｉ／Ｏ処理ノードは、送信待機中の状態となっている。この送信待機中の各Ｉ／Ｏ処理ノードは、それぞれ優先度に基づいた送信順で送信されることになる。また、「ノード状態」は、各ノードが正常に動作しているか否かを監視し、その結果を更新記憶しておくものであり、後述するように、あるノードのノード状態が「異常」となった場合に、スケジューラ４４は、各ノードに警告メッセージを送信する。
【００７２】
つぎに、図７を参照してスケジューラ４４による送信制御の一例について説明する。図７はスケジューラ４４による送信制御シーケンスの一例を示す図であり、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂから送信要求があった場合の例を示している。
【００７３】
図７において、まずＩ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂから順次、スケジューラノード２４に対して送信要求があると（Ｓ１，Ｓ２）、スケジューラ４４は、送信制御テーブル４４ｂの送信履歴を未送信状態にし、その後、優先度の高いＩ／Ｏ処理ノード３１ａに対して送信許可メッセージを送信する（Ｓ３）。この送信許可メッセージを受信したＩ／Ｏ処理ノード３１ａは、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をスケジューラノード２４に送信し（Ｓ４）、その後ＥＣＩ制御処理を行う演算制御ノード２１に検出情報のデータを送信する（Ｓ５）。検出情報のデータを受信した演算制御ノード２１は、ＥＣＩ演算制御部４１ａによって演算処理を実行し、その演算結果のデータをＩ／Ｏ処理ノード３１ａに送信する（Ｓ６）。
【００７４】
その後、スケジューラノード２４のスケジューラ４４は、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂに対して送信許可メッセージを送信し（Ｓ７）、この送信許可メッセージを受信したＩ／Ｏ処理ノード３１ｂは、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をスケジューラノード２４に送信する（Ｓ８）。その後、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂは、ＡＴ制御処理を行う演算制御ノード２１に検出情報のデータを送信する（Ｓ９）。一方、この検出情報のデータを受信した演算制御ノード２１は、ＡＴ演算制御部４１ｂによって演算処理を実行し、その演算結果のデータをＩ／Ｏ処理ノード３１ｂに送信する（Ｓ１０）。
【００７５】
なお、このＩ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂによる送受信は、上述した送信周期「１０ｍｓｅｃ」の間に行われる。この場合、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａの送信周期の満了とともに、つぎのＩ／Ｏ処理ノード３１ｂに対してスケジューラノード２４がＩ／Ｏ処理ノード３１ｂに対して送信許可メッセージを送信するようにしているが、個別に各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂがスケジューラノード２４に対して送信完了のメッセージを送信し、そのメッセージを受信した後に、つぎのＩ／Ｏ処理ノードに対して送信許可メッセージを送信するようにしてもよい。
【００７６】
また、演算制御ノード２１〜２３間の送受信に関しては、上述したように、演算制御ノード２１〜２３からの送信要求によって行われる。この場合もスケジューラノード２４が送信要求した演算制御ノード２１〜２３に対して送信許可メッセージを送出し、この送信許可メッセージを受信した演算制御ノードは、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をスケジューラノード２４に対して送信し、その後演算制御ノード間でデータの送受信が行われることになる。
【００７７】
このようなスケジューラ４４による送信管理制御によって、例えば各ノードから送信要求が複数存在する場合における衝突等をなくすことができ、整然とした情報の送受信制御がなされ、通信回線Ｎ３１の使用効率が格段に向上することになる。このことは、高機能が要求される車両に対する車両制御であっても、リアルタイムの制御を実現できることになる。
【００７８】
なお、スケジューラ４４は、通信回線Ｎ３１上を流れる情報をもとに各ノードの状態を監視し、送信制御テーブル４４ｂ内の「ノード状態」として更新記憶する。例えば、あるＩ／Ｏ処理ノードが、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をしたにもかかわらずその後データを送信しない場合や、送信許可メッセージを送信したＩ／Ｏ処理ノード以外のＩ／Ｏ処理ノードからデータが送信された場合等が生じた場合には、スケジューラ４４は、当該Ｉ／Ｏ処理ノードのノード状態を「異常」に設定し、通信回線Ｎ３１に接続される全ての演算制御ノードおよびＩ／Ｏ処理ノードに対して、警報メッセージを同報する。
【００７９】
一方、各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードは、通常の車両制御にかかる動作を行う通常動作モードと、異常が発生した場合において予め決定された安全状態に移行制御される保守モードとを有し、この警報メッセージを受信した各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードは、通常動作モードから保守モードに強制移行する。
【００８０】
このようにスケジューラ４４が通信回線Ｎ３１上を流れる情報をモニタして各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードの状態を監視し、異常が発生した場合に警報メッセージを同報して通常動作モードから保守モードに移行させるようにしているので、車両制御通信システムの制御機能を安全に保つことができる。ひいては、車両制御通信システムの障害による車両事故の未然防止を行うことができる。
【００８１】
ところで、通信回線Ｎ１３上で送受信される情報のデータ形式は、例えば各車両制御グループ１１〜１３単位で設定することができるが、同一の通信回線Ｎ１３を用いて通信を行っている以上、各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードが送受信するデータ形式は標準化されたデータ形式を統一して用いることが好ましい。
【００８２】
このような標準化されたデータ形式に統一しておくことによって、演算制御ノード、特にＩ／Ｏ制御ノードの追加、変更等の設計変更等が生じた場合にも、設計変更が容易となり、柔軟な車両制御通信システムの構築に容易に対応することができることになる。
【００８３】
実施の形態５．
つぎに、実施の形態５について説明する。上述した実施の形態４では、スケジューラ４４がスケジューラノード２４として通信回線Ｎ３１に接続された構成であったが、実施の形態５では、このスケジューラ４４を高速処理が可能なＣＰＵをもつ演算制御ノード内に構成するようにしている。
【００８４】
図８は、この発明の実施の形態５である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図８において、演算制御ノード２３内のＣＰＵ４３は、実施の形態４におけるスケジューラ４４と同一構成をもつスケジューラ部４３ｃを有し、スケジューラノード２４を取り除いた構成としている。その他の構成は、実施の形態４と同じであり、同一構成の部分は同一符号を付している。
【００８５】
このスケジューラ部４３ｃが設けられるＣＰＵは、スケジューラ部４３ｃの付加によって負荷が増大するため、処理能力に余裕のあるＣＰＵをもつ演算制御ノードのＣＰＵに含ませることが好ましい。
【００８６】
この実施の形態５によれば、実施の形態４に示すような特別のスケジューラノード２４を設けて通信回線Ｎ３１に接続する必要がないので、ハーネス数等を少なくすることができるとともに、このスケジューラノード２４が通信回線Ｎ３１に対して通信処理を行うための通信処理部８４の構成も必要がなくなるため、装置構成自体も簡易になる。
【００８７】
実施の形態６．
つぎに、実施の形態６について説明する。上述した実施の形態３では、通信回線Ｎ３１を介した情報の送受信を行う場合、各ノードは少なくとも送信先ノードのアドレスを付加して送信先に送信し、この送信先ノードは、受信したアドレスが自ノードのアドレスに一致している場合に受信処理を行うようにしているが、この実施の形態６では、さらに各ノードの通信処理部が、各ノード間に固有、すなわち車両通信制御システムに固有の認識情報を付加して送信し、この固有の認識情報が付加された情報を認識する認識部を設けるようにしている。
【００８８】
図９は、この発明の実施の形態６である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図９において、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂの各通信処理部８１〜８３、９１ａ〜９１ｃ、９２ａ，９２ｂ、９３ａ，９３ｂは、それぞれ認識部１０１〜１０３、１１１ａ，１１１ｂ、１１２ａ，１１２ｂ、１１３ａ，１１３ｂを有する。
【００８９】
その他の構成は実施の形態３と同じであり、同一構成の部分については同一符号を付している。これら認識部は、この車両制御通信システム６に固有の認識情報を付加し、受信した情報から固有の認識情報を認識する処理を行う。従って、この車両制御通信システム６とアドレス配置構成までもが同じ構成をもつ他の車両制御通信システムが存在する場合であっても、この固有の認識情報のみを異ならせるだけで、容易に車両制御通信システム間を識別でき、互いに干渉し、他の車両制御通信システム内の情報を改ざんすることもない。
【００９０】
この実施の形態６によれば、現実に生産ラインで同一あるいは同種の構成の車両制御通信システムが搭載された車両が出荷され、この同一あるいは同種の構成をもった車両制御通信システムを搭載した車両が近傍に配置されても、それぞれ固有の識別情報を用いて情報の送受信を行うようにしているので、相互に干渉しあうこともなく、情報の改ざんによって生じる車両事故等を未然に防止することができる。加えて、悪意あるユーザが、演算制御ノードやＩ／Ｏ処理ノードを改造することを防止することもできる。
【００９１】
なお、この実施の形態は、他の実施の形態１，２，４，５における通信処理部にも同様にして認識部を設け、各車両制御通信システム間の干渉による情報の改ざん等を未然に防止するようにしてもよい。
【００９２】
また、認識部は、必ずしも通信処理部内に設ける必要もなく、各ノード内に設けられればよいのは言うまでもない。
【００９３】
実施の形態７．
つぎに、実施の形態７について説明する。上述した実施の形態６では、各車両制御通信システムに固有の識別情報を持たせ、この固有の識別情報を付加し、識別する識別を設けるようにしていたが、この実施の形態７では、各ノードに固有の暗号鍵を持たせて通信回線Ｎ３１を介して送受信される情報を暗号化するようにしている。
【００９４】
図１０は、この発明の実施の形態７である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図１０において、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂの各通信処理部８１〜８３、９１ａ〜９１ｃ、９２ａ，９２ｂ、９３ａ，９３ｂは、それぞれ暗号化／復号化部１２１〜１２３、１３１ａ〜１３１ｃ、１３２ａ，１３２ｂ、１３３ａ，１３３ｂを有する。その他の構成は実施の形態３と同じであり、同一構成の部分については同一符号を付している。これら暗号化／復号化部は、各制御機能単位で同じ暗号鍵を有している。
【００９５】
例えば、図１１（ａ）に示すように、演算制御ノード２１の通信処理部８１内の暗号化／復号化部１２１は、ＣＰＵ４１が演算制御する対象である３つの暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３を有している。暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３は、それぞれＥＣＩ制御用、ＡＴ制御用、およびＤＢＷ制御用の暗号鍵である。一方、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａの通信処理部９１ａ内の暗号化／復号化部１３１ａは、ＥＣＩ制御用の暗号鍵Ｋ１を有し、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂの通信処理部９１ｂ内の暗号化／復号化部１３１ｂは、ＡＴ制御用の暗号鍵Ｋ２を有し、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃの通信処理部９１ｃ内の暗号化／復号化部１３１ｃは、ＤＢＷ制御用の暗号鍵Ｋ３を有している。
【００９６】
この場合、例えばＩ／Ｏ処理ノード３１ａから演算制御ノード２１に通信回線Ｎ３１を介して情報を送信する場合、まず通信処理部９１ａの暗号化／復号化部１３１ａは、送信すべき情報を暗号鍵Ｋ１を用いて暗号化し、この暗号化した情報を通信回線Ｎ３１を介して演算制御ノード２１に送信する。演算制御ノード２１の通信処理部８１内の暗号化／復号化部１２１は、例えばアドレスを参照してＥＣＩ制御用の暗号鍵Ｋ１を選択し、この選択した暗号鍵Ｋ１を用いて受信した情報を復号化し、この復号化した情報をＣＰＵ４１に送出する。なお、暗号化する情報は、アドレス等のヘッダ内容を除いた情報本体としてもよいし、情報本体の一部としてもよい。
【００９７】
ここで、演算制御ノード２１〜２３間でも通信回線Ｎ３１を介した情報の送受信が行われ、これに対応した暗号鍵を設けてもよい。この場合は、各演算制御ノード２１〜２３は、全てのノードの暗号鍵を有することになる。もちろん、演算制御ノード２１〜２３間で送受信される情報量が少ない場合が多いので、これら演算制御ノード２１〜２３間で送受信される情報を暗号化しないようにしてもよい。
【００９８】
また、上述した暗号化／復号化処理は、自ノードと相手ノードとが同一の暗号鍵をもち、この同一の暗号鍵を用いて暗号化と復号化とを行う共通鍵暗号法を採用しているが、これに限らず、公開鍵暗号法を用いるようにしてもよい。但し、公開鍵暗号法に比較して共通鍵暗号法は、暗号化／復号化にかかる演算が単純であることから、暗号化／復号化にかかる時間が短いため、リアルタイム処理を実現する上では、共通鍵暗号法を採用するのが好ましい。
【００９９】
この実施の形態７によれば、通信回線Ｎ３１を介して送受信される情報は暗号化されているため、たとえこの情報を傍受することができたとしての情報の内容自体を復号化することが困難となり、情報の漏洩や改ざんがなされることがなくなることになり、車両制御通信システムの安全性が高まり、引いては車両事故等を未然に防止できることなる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、例えばＥＣＩ（エンジン制御）やＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等の複数の制御機能単位を複数の制御機能グループに分類し、複数のＩ／Ｏ処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応するセンサおよびアクチュエータに対する入出力処理という比較的負荷の小さな処理を制御機能単位で行い、演算処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、この演算処理結果をそれぞれ対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力するという高速処理が必要な処理を行い、各制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段と演算処理手段とは第１の通信手段によって通信接続されるとともに、各制御機能グループ間は第２の通信手段によって通信接続され、各制御機能グループ内の情報の送受信は第１の通信手段を介して行われ、各制御機能グループ間の情報の送受信は第２の通信手段を介して行うという階層的な通信が行われるようにしているので、例えば各Ｉ／Ｏ処理手段を低速のプロセッサで構成し、演算処理手段を高速のプロセッサで構成することによって、負荷分散が適切に行われるとともに、Ｉ／Ｏ処理手段は個別の処理機能を有している一方、演算処理手段は各制御機能グループ間で類似した処理を行うという特性を有していることから、設計の一部変更、制御機能追加、制御機能削除等の設計変更が頻繁に生起する場合においても開発効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、制御機能グループは、もともと複数の制御機能単位を含むものであり、この制御機能グループ内において送受信される情報量は多い一方、各制御機能グループ間で送受信される情報量は少ないため、第１の通信手段を高速通信が可能なネットワークとし、第２の通信手段を低速通信が可能なネットワークとすることによって、通信機能の適切な負荷配分がなされ、上述したＩ／Ｏ処理手段と演算制御手段との分離によって、高機能が要求される車両制御であってもリアルタイムの処理を可能とするという効果を奏する。
【０１０２】
つぎの発明によれば、第１の通信手段が、少なくとも２以上の制御機能グループ間を通信接続した構成となり、通信接続された制御機能グループ間では、制御機能グループ間で送受信される情報も、この第１の通信手段を介して送受信されるようにしているので、例えば、分類された制御機能グループの中に比較的関連性があって、相互に情報の送受信を必要とする制御機能グループが存在する場合には、第２の通信手段を高速化することなく、簡易に車両制御のリアルタイム処理を実現することができるという効果を奏する。
【０１０３】
つぎの発明によれば、複数の制御機能単位は、さらに、この複数の制御機能単位に対応するセンサおよびアクチュエータに対する入出力処理を該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、複数の制御機能グループに分類されて、少なくとも、この分類した複数の制御機能グループに属する複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って当該制御機能グループ内のそれぞれに対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する複数の演算処理手段に分割あるいは統合され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は１つの通信手段によって通信接続され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段間の情報は、この通信手段を介して送受信されるようにしているので、例えば各Ｉ／Ｏ処理手段を低速のプロセッサで構成し、演算処理手段を高速のプロセッサで構成することによって、負荷分散が適切に行われて高機能な車両制御のリアルタイム処理を可能とするとともに、Ｉ／Ｏ処理手段は個別の処理機能を有している一方、演算処理手段は各制御機能グループ間で類似した処理を行うという特性を有しており、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段はそれぞれ１つの通信手段に接続されることから、設計の一部変更、制御機能追加、制御機能削除等の設計変更が頻繁に生起する場合においても開発効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【０１０４】
また、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、１つの通信手段に接続されることから、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段の配置を柔軟に行うことができるとともに、配線数が少ないためシステム構成が簡易となり、この点からも開発効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【０１０５】
つぎの発明によれば、スケジューラが、複数のＩ／Ｏ処理手段および複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行って、効率的な通信処理を行わせるようにしているので、各Ｉ／Ｏ処理手段あるいは各演算処理手段からの送信要求が複数存在する場合における衝突回避のための無駄な通信を軽減し、整然とした情報の送受信制御がなされ、通信手段の使用効率を格段に向上させることができ、結果的に、高機能が要求される車両制御をリアルタイムで行うことができるという効果を奏する。
【０１０６】
つぎの発明によれば、スケジューラを複数の演算処理手段のいずれかに設け、スケジューラによるスケジューリングを複数の演算処理手段のいずれかに行わせるようにしているので、スケジューラ機能をもった特定のモジュールを設ける必要がなく、通信手段に接続するための構成を削減することができるという効果を奏する。
【０１０７】
つぎの発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、スケジューラは、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に通信手段を用いて各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段を通常モードから保守モードに移行させて、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段の暴走等を未然に防止させるようにしているので、車両制御通信システムの安全性を保持でき、車両制御通信システムの障害による車両事故等を未然に防止することができるという効果を奏する。
【０１０８】
つぎの発明によれば、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットを用いて共通化を図っているので、演算処理手段あるいはＩ／Ｏ処理手段の追加、変更等の設計変更等が生じた場合にも、設計変更が容易となり、柔軟な車両制御通信システムを容易に構築することができるという効果を奏する。
【０１０９】
つぎの発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、認証手段を有し、この認証手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行うようにしているので、例えば、同一あるいは同種の構成の車両制御通信システムが搭載された車両が存在し、この同一あるいは同種の構成をもった車両制御通信システムを搭載した車両が近傍に配置されても、それぞれ固有の識別情報を用いて情報の送受信を行うようにしているので、相互に干渉しあうこともなく、情報の改ざんによって生じる車両事故等を未然に防止することができるという効果を奏する。加えて、悪意あるユーザが、演算制御ノードやＩ／Ｏ処理ノードを改造することを防止することもできるという効果を奏する。
【０１１０】
つぎの発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、暗号化／復号化手段を有し、暗号化／復号化手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送受信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号するようにしているので、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送受信される情報は、暗号化されているのため、たとえこの情報を傍受することができたとしての情報の内容自体を復号化することは困難であり、情報の漏洩や改ざんがなされることがなくなることになり、車両制御通信システムの安全性が高まり、引いては車両事故等を未然に防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態２である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態３である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態４である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態４におけるノード構成テーブルの構成の一例を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４における送信制御テーブルの構成の一例を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態４におけるスケジューラによる送受信処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【図８】 この発明の実施の形態５である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態６である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７において使用する暗号鍵の一例を示す図である。
【符号の説明】
１〜７、車両制御通信システム １１〜１３、車両制御グループ ２１〜２３、演算制御ノード ２４、スケジューラノード ３１ａ〜３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ、Ｉ／Ｏ処理ノード ４１〜４３，５１ａ〜５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ、ＣＰＵ ４１ａ、ＥＣＩ演算制御部 ４１ｂ、ＡＴ演算制御部 ４１ｃ、ＤＢＷ演算制御部 ４２ａ、ＡＢＳ演算制御部 ４２ｂ、ＴＣＳ演算制御部 ４３ａ、ＥＰＳ演算制御部 ４３ｂ、ＡＣＣ演算制御部 ４３ｃ、スケジューラ部 ４４、スケジューラ ４４ａ、ノード構成テーブル ４４ｂ、送信制御テーブル ６１ａ、ＥＣＩＩ／Ｏ処理部 ６１ｂ、ＡＴＩ／Ｏ処理部 ６１ｃ、ＤＢＷＩ／Ｏ処理部 ６２ａ、ＡＢＳＩ／Ｏ処理部 ６２ｂ、ＴＣＳＩ／Ｏ処理部 ６３ａ、ＥＰＳＩ／Ｏ処理部 ６３ｂ、ＡＣＣＩ／Ｏ処理部７１〜７３，８１〜８４，９１ａ〜９１ｃ，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，９３ｂ、通信処理部 １０１〜１０３，１１１ａ〜１１１ｃ，１１２ａ，１１２ｂ，１１３ａ，１１３ｂ 認識部 １２１〜１２３，１３１ａ〜１３１ｃ，１３２ａ，１３２ｂ，１３３ａ，１３３ｂ、暗号化／複合化部 Ｎ２，Ｎ１１〜Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ３１、通信回線 Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ、センサ群 Ａ１ａ〜Ａ１ｃ、Ａ２ａ，Ａ２ｂ，Ａ３ａ，Ａ３ｂ、アクチュエータ群。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載された複数の機器に対する各制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に必要な状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する際に用いる車両制御通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両には複数の制御用プロセッサが搭載され、各制御用プロセッサを用いて各種の車両制御を行っていた。例えば、エンジンの制御には、エンジン制御用プロセッサを用いて、エンジンの運転状況に対応した燃料噴射量等を演算し、この演算結果をもとにエンジンに対する燃料噴射制御を行っていた。また、トランスミッション制御、ブレーキ制御、オートドライブ制御等も、それぞれ対応する個々の制御用プロセッサが用いられて各制御が行われていた。
【０００３】
ところで、近年、車両制御に対する要求は徐々に高度化しつつあり、各種の車両制御を各種制御用プロセッサ自体で個々別々に制御することだけでは、この高度な車両制御を行うことが困難であり、各種制御用プロセッサ、すなわち各種制御モジュール間で情報を交換し、この交換した情報をもとに統合的な車両制御を行う必要がある。このため、例えば特開昭６２−２３７８９５号公報に記載された車載通信装置では、各種制御モジュール間をＬＡＮ等の通信手段を用いて接続して、車両制御の通信システム化を行い、各種車両制御の統合的な制御を行って高度な車両制御を実現している。
【０００４】
一方、各種制御モジュールは、センサを用いて車両の状態を検出し、この検出した車両の状態をもとに必要な場合は補正演算を施して、制御対象のアクチュエータを駆動制御している。この各種制御モジュールに入力されるセンサの数やアクチュエータの数は、高度な制御に伴ってその数が増大するとともに、これまでにない車両制御機能を実現するために制御モジュールの数も増大しつつある。この結果、高度な車両制御を実現するために上述した通信手段を用いて各種制御モジュール間を単に接続すると、そのための通信回線数や通信処理にかかる装置部分の構成が増大する。
【０００５】
このため、例えば特開平４−１１４２０３号公報に記載された車両用電子制御システムでは、複数の制御モジュールを統括する主制御モジュールを設け、複数の制御モジュールと主制御モジュールとの間を通信回線で接続し、主制御モジュールが複数の制御モジュールを従属させた形態で集中的に管理、制御するようにしている。これにより、この車両用電子制御システムでは、各種車両制御を統合的に制御することができ、高度な車両制御を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、車両の開発に伴って、逐次、制御モジュールに対するセンサやアクチュエータの一部仕様変更や演算処理の仕様変更がなされる場合が多くなっており、この場合に、従来の車両制御通信システムでは、制御モジュール単位でシステムを構築しているため、新たな制御モジュールを設計し直す必要があり、開発効率の低下を招かざるを得ないという問題点があった。
【０００７】
また、車種毎に、異なる制御モジュールの組合せや、制御モジュールの用い方が異なる場合があり、この場合にも、車種毎に制御モジュールを設計し直し必要があり、開発効率の低下を招かざるを得ないという問題点があった。
【０００８】
さらに、近年の車両の高機能化に伴って、各制御モジュール自体に要求される機能も増大し、高機能化・高速処理化する傾向にあり、各制御モジュール自体に高度な処理能力が要求されつつあり、しかも、車両に搭載される制御モジュール数は増加する傾向であることから、制御モジュール間で授受される情報通信量も増大しつつあり、ＬＡＮ等の通信手段によって全ての制御モジュールを接続する従来の通信形態では情報通信量の増大に迅速に対応できず、主制御モジュールを用いて各制御モジュールを従属させて各制御モジュール間相互の通信を行わせる従来の車両制御通信システムでは主制御モジュールにかかる負荷が増大し、いずれも高機能化された車両で授受される情報通信量に対応した制御を十分に行うことができないという問題点があった。
【０００９】
一方、従来の車両制御通信システムでは、一元的な通信システムを構築しているため、一つの制御モジュール内で異常が発生した場合、他の制御モジュールはその異常を知らずに制御動作を続行することから、各制御モジュール自体が個々にシステム状態を監視するようにしていたので、各制御モジュールにかかる負担が大きいという問題点があった。
【００１０】
また、車両の高機能化に伴って各種の車両制御通信システムが開発されているが、高度な車両制御を行うに従って、不正な通信ノードの搭載あるいは悪意の通信ノードによる通信によって、本来の車両制御用の情報が改ざんされる可能性があり、さらにはこれらの不正な通信ノードあるいは悪意の通信ノードを介して車両制御用の情報が盗聴される可能性があり、これらの改ざんあるいは盗聴を未然に防止することが要望されている。現実的には、同一あるいは同種の車両制御通信システムを搭載した車両が近接した場合、各車両制御通信システム上の情報が相互に干渉しあうことによって、予期しない誤動作が生じる可能性もあり、このような誤動作による車両事故を未然に防止する必要もある。
【００１１】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、車両の高機能化に伴う制御モジュール数の増大、高速化、制御モジュールの一部仕様変更、および制御モジュール間の情報通信量が増大しても、少ない開発労力と時間で柔軟かつ容易に対応でき、開発効率を向上させることができる車両制御通信システムを提供するとともに、システム内で授受される情報の改ざんあるいは盗聴を未然に防止することができる車両制御通信システムを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる車両制御通信システムは、車両に搭載された複数の機器に対する制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に必要な 状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する車両制御通信システムにおいて、前記複数の制御機能単位は、複数の制御機能グループに分類され、前記複数の制御機能グループのそれぞれは、当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応する前記センサおよび前記アクチュエータに対する入出力処理を当該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、少なくとも、前記複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、該演算処理結果をそれぞれ対応する前記複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する前記Ｉ／Ｏ処理手段よりも処理負荷の大きい演算処理手段と、前記複数のＩ／Ｏ処理手段と前記演算処理手段とを通信接続する第１の通信手段と、を備え、前記複数の制御機能グループ間は、前記複数の制御機能グループ内の各前記演算処理手段間を通信接続する第２の通信手段によって通信接続され、前記制御機能グループ内の処理機能および前記制御機能単位内の通信機能が負荷分散されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、例えばＥＣＩ（エンジン制御）やＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等の複数の制御機能単位を複数の制御機能グループに分類し、複数のＩ／Ｏ処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、比較的負荷が小さく、リアルタイム性を要する処理を制御機能単位で行い、演算処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、この演算処理結果をそれぞれ対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力するという高速処理が必要な処理を行い、各制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段と演算処理手段とは第１の通信手段によって通信接続されるとともに、各制御機能グループ間は第２の通信手段によって通信接続され、各制御機能グループ内の情報の送受信は第１の通信手段を介して行われ、各制御機能グループ間の情報の送受信は第２の通信手段を介して行うという階層的な通信が行われる。
【００１４】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数の制御機能グループ内の第１の通信手段は、少なくとも２以上の前記制御機能グループ間を通信接続することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１の通信手段が、少なくとも２以上の制御機能グループ間を通信接続した構成となり、通信接続された制御機能グループ間では、制御機能グループ間で送受信される情報も、この第１の通信手段を介して送受信される。
【００１６】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、車両に搭載された複数の機器に対する各制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に 必要な状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する車両制御通信システムにおいて、前記複数の制御機能単位は、複数の制御機能グループに分類され、前記複数の制御機能グループのそれぞれは、当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応する前記センサおよび前記アクチュエータに対する入出力処理を当該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、少なくとも、前記複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って、該演算処理結果をそれぞれ対応する前記複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する演算処理手段と、を備え、前記制御機能グループ内および前記複数の制御機能グループ間を跨いで、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段の間を通信接続する通信手段と、を備え、前記制御機能グループ内の処理機能が負荷分散されることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、複数の制御機能単位は、さらに、この複数の制御機能単位に対応するセンサおよびアクチュエータに対する入出力処理を該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、複数の制御機能グループに分類されて、少なくとも、この分類した複数の制御機能グループに属する複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って当該制御機能グループ内のそれぞれに対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する複数の演算処理手段に分割あるいは統合され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は１つの通信手段によって通信接続され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段間の情報は、この通信手段を介して送受信される。
【００１８】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記通信手段に接続され、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行うスケジューラをさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、スケジューラが、複数のＩ／Ｏ処理手段および複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行って、効率的な通信処理を行わせる。
【００２０】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記スケジューラは、前記複数の演算処理手段のいずれかに設けられることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、スケジューラを複数の演算処理手段のいずれかに設け、スケジューラによるスケジューリングを複数の演算処理手段のいずれかに行わせるようにしている。
【００２２】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、前記スケジューラは、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に前記通信手段を用いて前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段を前記通常モードから前記保守モードに移行させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、スケジューラは、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に通信手段を用いて各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段を通常モードから保守モードに移行させて、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段の暴走等を未然に防止させる。
【００２４】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットであることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットを用いて共通化を図っている。
【００２６】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行う認証手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、認証手段を有し、この認証手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行う。
【００２８】
つぎの発明にかかる車両制御通信システムは、上記の発明において、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段を介して送信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号する暗号化／復号化手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、暗号化／復号化手段を有し、暗号化／復号化手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送受信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる車両制御通信システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両制御通信システム１は、図示しない車両に搭載され、エンジン制御（ＥＣＩ）、オートマチック制御（ＡＴ）、スロットル制御（ＤＢＷ）、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、パワーステアリング制御（ＥＰＳ）およびアドバンスクルーズコントロール（ＡＣＣ）の各車両制御を行うもので、各車両制御は、３つの車両制御グループ１１〜１３に分類される。
【００３２】
車両制御グループ１１は、ＥＣＩ機能とＡＴ機能とＤＢＷ機能との３つの制御機能を有し、車両制御グループ１２は、ＡＢＳ機能とＴＣＳ機能との２つの制御機能を有し、車両制御グループ１３は、ＥＰＳ機能とＡＣＣ機能との２つの制御機能を有する。各車両制御グループ１１〜１３のグループ分類は、各制御機能が比較的に密接に関連するからである。
【００３３】
車両制御グループ１１〜１３は、各車両制御グループに含まれる制御機能の演算制御機能とＩ／Ｏ処理機能とを分離させているとともに、各車両制御グループ１１〜１３内では、それぞれ包含する制御機能の演算制御機能をひとつにまとめたモジュールとしている。このまとめたモジュールは、車両制御グループ１１〜１３にそれぞれ対応した演算制御ノード２１〜２３として実現される。
【００３４】
また、Ｉ／Ｏ処理機能は、各制御機能に対応する個々のモジュールとしたＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとして実現される。すなわち、車両制御グループ１１内には、ＥＣＩ機能とＡＴ機能とＤＢＷ機能とに対する演算制御を行う演算制御ノード２１と、ＥＣＩ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３１ａと、ＡＴ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３１ｂと、ＤＢＷ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３１ｃとを有する。
【００３５】
また、車両制御グループ１２内には、ＡＢＳ機能とＴＣＳ機能とに対する演算制御を行う演算制御ノード２２と、ＡＢＳ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３２ａと、ＴＣＳ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３２ｂとを有する。また、車両制御グループ１３内には、ＥＰＳ機能とＡＣＣ機能とに対する演算制御を行う演算制御ノード２３と、ＥＰＳ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３３ａと、ＡＣＣ機能に対するＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理ノード３３ｂとを有する。
【００３６】
車両制御グループ１１〜１３の間の情報交換は、通信回線Ｎ２を介して行われる。一方、車両制御グループ１１内では、通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ間の情報の送受信を行い、車両制御グループ１２内では、通信回線Ｎ１２を介して演算制御ノード２２および各Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂ間の情報の送受信を行い、車両制御グループ１３内では、通信回線Ｎ１３を介して演算制御ノード２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂ間の情報の送受信を行う。
【００３７】
車両制御グループ１１内のＩ／Ｏ処理ノード３１ａは、ＥＣＩ機能のＩ／Ｏ処理を行うＥＣＩＩ／Ｏ処理部６１ａを有したプロセッサであるＣＰＵ５１ａと、通信回線Ｎ１１との通信処理を行う通信処理部９１ａとを有する。また、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂは、ＡＴ機能のＩ／Ｏ処理を行うＡＴＩ／Ｏ処理部６１ｂを有したプロセッサであるＣＰＵ５１ｂと、通信回線Ｎ１２との通信処理を行う通信処理部９１ｂとを有する。
【００３８】
また、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃは、ＤＢＷ機能のＩ／Ｏ処理を行うＤＢＷＩ／Ｏ処理部６１ｃを有したプロセッサであるＣＰＵ５１ｃと、通信回線Ｎ１１との通信処理を行う通信処理部９１ｃとを有する。一方、車両制御グループ１１内の演算制御ノード２１は、ＥＣＩ機能の演算制御を行うＥＣＩ演算制御部４１ａとＡＴ機能の演算制御を行うＡＴ演算制御部４１ｂとＤＢＷ機能の演算制御を行うＤＢＷ演算制御部４１ｃとを有した単一のプロセッサであるＣＰＵ４１と、通信回線Ｎ１１を介した通信処理を行う通信処理部８１と、通信回線Ｎ２を介した通信処理を行う通信処理部７１とを有する。
【００３９】
同様にして、車両制御グループ１２内における２つのＩ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂは、それぞれＡＢＳＩ／Ｏ処理部６２ａ，ＴＣＳＩ／Ｏ処理部６２ｂを有したプロセッサＣＰＵ５２ａ，５２ｂと、通信回線Ｎ１２を介した通信処理を行う通信処理部９２ａ，９２ｂを有し、１つの演算制御ノード２２は、ＡＢＳ演算制御部４２ａ，ＴＣＳ演算制御部４２ｂを有した単一のプロセッサＣＰＵ４２と、通信回線Ｎ１２を介した通信処理を行う通信処理部８２と、通信回線Ｎ２を介した通信処理を行う通信処理部７２とを有する。
【００４０】
また、車両制御グループ１３内における２つのＩ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂは、それぞれＥＰＳＩ／Ｏ処理部６３ａ，ＡＣＣＩ／Ｏ処理部６３ｂを有したプロセッサＣＰＵ５３ａ，５３ｂと、通信回線Ｎ１３を介した通信処理を行う通信処理部８３と、通信回線Ｎ２を介した通信処理を行う通信処理部７３とを有する。
【００４１】
車両制御グループ１１のＩ／Ｏ処理ノード３１ａは、センサ群Ｓ１ａからＥＣＩ機能に関するセンサ情報が入力されると、ＣＰＵ５１ａによってこのセンサ情報を所定の情報形式に変換する。例えば、センサ群Ｓ１ａが検出した値がアナログの電圧値である場合に、これをＡ／Ｄ変換して、デジタル値に変換する。この変換されたセンサ情報は、通信処理部９１ａによって所定の通信形式に変換されて通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１に送信される。
【００４２】
同様に、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂは、センサ群Ｓ１ｂからＡＴ機能に関するセンサ情報が入力されると、ＣＰＵ５１ｂによってこのセンサ情報を所定の情報形式に変換する。そして、この変換されたセンサ情報は、通信処理部９１ｂによって所定の通信形式に変換されて通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１に送信される。また、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃは、センサ群Ｓ１ｃからＤＢＷ機能に関するセンサ情報が入力されると、ＣＰＵ５１ｃによってこのセンサ情報を所定の情報形式に変換する。そして、この変換されたセンサ情報は、通信処理部９１ｃによって所定の通信形式に変換されて通信回線Ｎ１１を介して演算制御ノード２１に送信される。
【００４３】
演算制御ノード２１は、通信処理部８１を介して通信回線Ｎ１１上のセンサ情報を取得する。ＣＰＵ４１は、取得したセンサ情報がＩ／Ｏ処理ノード３１ａから送られたＥＣＩ機能に関する情報である場合には、ＥＣＩ演算制御部４１ａによってＥＣＩの制御に関する演算処理を実行させる。例えば、ＥＣＩに関するセンサ情報をもとにＥＣＩに関するアクチュエータ群Ａ１ａを駆動するための制御情報を生成し、必要に応じて、補正データ等の演算処理も行う。
【００４４】
同様に、ＣＰＵ４１は、取得したセンサ情報がＩ／Ｏ処理ノード３１ｂから送られたＡＴ機能に関する情報である場合には、ＡＴ演算制御部４１ｂによってＡＴの制御に関する演算処理を実行させる。また、ＣＰＵ４１は、取得したセンサ情報がＩ／Ｏ処理ノード３１ｃから送られたＤＢＷ機能に関する情報である場合には、ＤＢＷ演算制御部４１ｃによってＤＢＷの制御に関する演算処理を実行させる。
【００４５】
ＣＰＵ４１は、ＥＣＩ演算処理、ＡＴ演算処理、あるいはＤＢＷ演算処理に必要な情報を他の演算制御ノード２２，２３から取得する必要があるときは、通信処理部７１および通信回線Ｎ２を介して該当する他の演算制御ノード２２，２３にアクセスし、必要な情報を取得する。この必要な情報は、センサ情報そのものである場合もあるし、ＣＰＵ４２，４３によって演算処理された演算結果である場合もある。また、ＣＰＵ４１は、他の演算制御ノード２２，２３から情報取得のアクセスがあった場合には、該当する情報をアクセス元の演算制御ノード２２，２３に送信する。また、ＣＰＵ４１は自発的に、その情報を他の演算制御ノード２２，２３に送信してもよい。
【００４６】
ＣＰＵ４１は、演算処理結果である制御情報を通信処理部８１および通信回線Ｎ１１を介して、対応する制御情報をそれぞれＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃに送出する。各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃでは、それぞれ通信処理部９１ａ〜９１ｃを介して対応する制御情報を受信し、ＣＰＵ５１ａ〜５１ｃは、それぞれ制御情報をアクチュエータ群Ａ１ａ〜Ａ１ｃにアクチュエータ情報として伝達する。例えば、ＣＰＵ５１ａは、ＥＣ１に関するデジタルの制御情報をアナログの電圧値に変換して対応するアクチュエータ群Ａ１ａに、アクチュエータ情報として出力する。
【００４７】
同様にして、車両制御グループ１２内においても、演算制御ノード２２とＩ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂとが通信回線Ｎ１２によって相互に接続されるとともに、通信回線Ｎ２を介して他の演算制御ノード２１，２３と通信接続される。各Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂは、それぞれプロセッサであるＣＰＵ５２ａ，５２ｂを有し、演算制御ノード２２は、単一のプロセッサであるＣＰＵ４２を有する。
【００４８】
ＣＰＵ４２は、ＣＰＵ４１と同様に、ＡＢＳ機能の演算制御を行うＡＢＳ演算制御部４２ａとＴＣＳ機能の演算制御を行うＴＣＳ演算制御部４２ｂとを有し、センサ群Ｓ２ａ，Ｓ２ｂから取得されたセンサ情報をもとにアクチュエータ群Ａ２ａ，Ａ２ｂを駆動制御するアクチュエータ情報を生成するために、これらＡＢＳ機能とＴＣＳ機能との演算制御を単一のプロセッサ内で処理する。一方、各Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂの各ＣＰＵ５２ａ，５２ｂは、それぞれセンサ群Ｓ２ａ，Ｓ２ｂからのセンサ情報を所定の情報形式に入力変換し、通信回線Ｎ１２を介して演算制御ノード２２に出力するとともに、通信回線Ｎ１２を介して入力された制御情報を所定のアクチュエータ情報に変換して各アクチュエータ群Ａ２ａ，Ａ２ｂに出力する。
【００４９】
同様にして、車両制御グループ１３内においても、演算制御ノード２３とＩ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂとが通信回線Ｎ１３によって相互に接続されるとともに、通信回線Ｎ３を介して他の演算制御ノード２１，２２と通信接続される。各Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂは、それぞれプロセッサであるＣＰＵ５３ａ，５３ｂを有し、演算制御ノード２３は、単一のプロセッサであるＣＰＵ４３を有する。
【００５０】
ＣＰＵ４３は、ＣＰＵ４１と同様に、ＥＰＳ機能の演算制御を行うＥＰＳ演算制御部４３ａとＡＣＣ機能の演算制御を行うＡＣＣ演算制御部４３ｂとを有し、センサ群Ｓ３ａ，Ｓ３ｂから取得されたセンサ情報をもとにアクチュエータ群Ａ３ａ，Ａ３ｂを駆動制御するアクチュエータ情報を生成するために、これらＥＰＳ機能とＡＣＣ機能との演算制御を単一のプロセッサ内で処理する。一方、各Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂの各ＣＰＵ５３ａ，５３ｂは、それぞれセンサ群Ｓ３ａ，Ｓ３ｂからのセンサ情報を所定の情報形式に入力変換し、通信回線Ｎ１３を介して演算制御ノード２３に出力するとともに、通信回線Ｎ１３を介して入力された制御情報を所定のアクチュエータ情報に変換して各アクチュエータ群Ａ３ａ，Ａ３ｂに出力する。
【００５１】
このようにして、実施の形態１では、ＥＣＩ機能、ＡＴ機能、ＤＢＷ機能、ＡＢＳ機能、ＴＣＳ機能、ＥＰＳ機能およびＡＣＣ機能からなる各車両制御の機能をそれぞれ、演算制御機能をもつ演算制御ノード２１〜２３とＩ／Ｏ処理機能をもつＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとに分離し、相互に深い関連をもつ車両制御機能であるＥＣＩ機能とＡＴ機能とＤＢＷ機能、ＡＢＳ機能とＴＣＳ機能、およびＥＰＳ機能とＡＣＣ機能の３つの車両制御グループ１１〜１３に分割し、この分割された車両制御グループ１１〜１３内の各演算制御ノード２１〜２３は、それぞれ単一のプロセッサ４１〜４３を用いてこの車両制御グループ１１〜１３内に含まれる演算制御処理を行うようにするとともに、各車両制御グループ１１〜１３内では、演算制御ノード２１〜２３と各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとを接続する通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を含む通信ネットワークで情報の送受信を行い、他の車両制御グループ１１〜１３との間の通信処理は、各車両制御グループ１１〜１３間を接続する通信回線Ｎ２を含む通信ネットワークで相互に情報の送受信を行うようにしている。
【００５２】
一般にセンサ群Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ、Ｓ３ａ，Ｓ３ｂからの入力処理とアクチュエータ群Ａ１ａ〜Ａ１ｃ、Ａ２ａ，Ａ２ｂ、Ａ３ａ，Ａ３ｂに対する出力処理であるＩ／Ｏ処理は、その処理が単純な処理で処理負荷が小さく低速のプロセッサを用いることができ、それぞれ接続されるセンサ群およびアクチュエータ群に左右される処理であるので、各車両制御機能単位でＩ／Ｏ処理ノードの構成とすることは、開発効率を格段に向上させることができる。一方、演算制御処理は、補正データ演算等の処理負荷の大きい場合が多いが、分割された車両制御グループ単位で単一の高速プロセッサを用いて演算制御を行うことは開発環境を統一することになり、却って開発効率を向上させることになる。
【００５３】
また、一般に、車両制御グループ内で送受信される情報量は大きいため、各車両制御グループ毎に通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を含む通信ネットワークをそれぞれ持たせて、各車両制御グループ内で通信接続するようにしている。この結果、車両制御グループ内のおけるノード間のみの情報の送受信を行えば良いので演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードの効率的な処理に加えて、高速の通信ネットワークとすることによってリアルタイムの車両制御を容易に実現することができる。一方、車両制御グループ間は、通信回線Ｎ２を含む通信ネットワークによって接続され、高機能の車両制御を実現することができ、特に車両制御グループ間で送受信される情報は少ないので、使用帯域を低く抑えた低速の通信ネットワークを用いることができる。
【００５４】
すなわち、ＣＰＵ４１〜４３は高速のプロセッサで構成し、ＣＰＵ５１ａ〜５１ｃ、５２ａ，５２ｂ、５３ａ，３ｂは低速のプロセッサで構成し、通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を含む通信ネットワークは高速のネットワークで構成し、通信回線Ｎ２を含む通信ネットワークは低速のネットワークで構成することができ、このような構成によっても、高機能の車両制御をリアルタイムで行うことができるとともに、演算制御ノードとＩ／Ｏ処理ノードとの分割モジュール構成とすることによって開発効率も格段に向上させることができる。
【００５５】
実施の形態２．
つぎに、実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、各車両制御グループ１１〜１３内で送受信される情報はそれぞれ通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を介して行われ、各車両制御グループ１１〜１３間で送受信される情報は通信回線Ｎ２を介して行う構成としたが、実施の形態２では、関連性が強く送受信される情報量が多い車両制御グループ１１，１２間を通信回線Ｎ１１，Ｎ１２に代えて１つの通信回線Ｎ２１で通信接続するようにしている。
【００５６】
図２は、この発明の実施の形態２である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図２において、演算制御ノード２１，２２およびＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂはそれぞれ通信回線Ｎ２１を介して相互に接続される。その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成部分については同一符号を付している。
【００５７】
この場合、演算制御ノード２１と演算制御ノード２２とを１つの演算制御ノードとすることが考えられるが、そのような場合には実施の形態１と同様な構成となる。この実施の形態２では、開発効率を考慮すると、実施の形態１に示す車両制御グループ１１〜１３を維持することが必要であるが、車両制御グループ１１，１２間で送受信される情報量が多い場合には、リアルタイム処理に支障を来すため、これを解決すべく通信回線Ｎ２１を介した高速通信を実現しようとするものである。
【００５８】
従って、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃと演算制御ノード２２とが通信回線Ｎ２１を介して通信する場合や、Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂと演算制御ノード２１とが通信回線Ｎ２１を介して通信する場合はほとんどないが、演算制御ノード２１，２２間の通信は、通信回線Ｎ２１が用いられ、それぞれの演算制御ノード２１，２２での演算結果等の情報が送受信されることになる。
【００５９】
なお、演算制御ノード２１，２２は、通信回線Ｎ２を介して他の演算制御ノード２１〜２３と通信接続されるが、この通信回線Ｎ２を用いた通信は、通信回線Ｎ２１が構成されていることから、演算制御ノード２１，２３間および演算制御ノード２２，２３間の通信に用いられ、演算制御ノード２１，２２間の通信は、通信回線Ｎ２１を介して行われることになる。
【００６０】
上述した実施の形態２では、各車両制御グループ１１〜１３内で送受信される情報が多く、しかも特定の車両制御グループ間でも送受信される情報が比較的多い場合にも、車両制御をリアルタイムで処理することが可能となる。
【００６１】
実施の形態３．
つぎに、実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２ではいずれも、各車両制御グループ１１〜１３間を通信回線Ｎ２を用いて通信接続するようにしているが、この実施の形態３では、通信回線Ｎ２を設けず、単一の通信回線Ｎ３１のみを用いて、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂを論理的に接続する構成としている。
【００６２】
図３は、この発明の実施の形態３である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図３において、通信回線Ｎ３１は、実施の形態１における通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３を１つの通信回線とした構成であり、この通信回線Ｎ３１には、上述したように各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂを論理的に接続する。ここで、論理的とは、通信ネットワーク上の各ノードに対してアドレスを持たせるということである。
【００６３】
従って、通信回線Ｎ３１で送受信される情報は、実施の形態１における通信回線Ｎ１１〜Ｎ１３上と通信回線Ｎ２上で送受信される情報である。この場合、実施の形態１，２と同様に各車両制御グループ１１〜１３は、演算制御ノード２１〜２３とＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとに分離されているので、通信回線Ｎ３１を含む通信ネットワークを高速化することによって、高機能な車両であっても、リアルタイムでの車両制御を可能にする。
【００６４】
この実施の形態３では、単一の通信回線Ｎ３１のみを設けているので、車両制御グループ１１〜１３間を通信接続する通信回線Ｎ２を設ける必要がなく、しかも、この通信回線Ｎ２を用いるための通信処理部７１〜７３を設ける必要がないので簡易な構成となり、ハーネス数を削減することができる。しかも、この実施の形態３では実施の形態１，２と同様な演算制御ノード２１〜２３とＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂとからなるノード構成としているため、新たなノードの追加等の設計変更が生じても、通信回線Ｎ３１に接続すればよいので柔軟なノード配置が可能となり、開発効率の向上をもたらす。
【００６５】
実施の形態４．
つぎに、実施の形態４について説明する。上述した実施の形態３では、全てのノード２１〜２３、３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂに対して同じ通信処理を行わせるようにしていたが、実施の形態４では、通信回線Ｎ３１の使用を統括的に制御するスケジューラ機能を新たに持たせるようにしている。
【００６６】
図４は、この発明の実施の形態４である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図４において、通信回線Ｎ３１には、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂを論理的に接続するとともに、これらのノードのスケジューリングを行うスケジューラノード２４が接続される。
【００６７】
スケジューラノード２４は、スケジューラ４４と通信処理部８４とを有し、通信処理部８４は、通信回線Ｎ３１を介して各ノード２１〜２３、３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂから送信される送信要求を受け付け、スケジューラ４４内に設けられたノード構成テーブル４４ａおよび送信制御テーブル４４ｂ等を参照して管理し、送信要求した各ノード２１〜２３、３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂに対し、通信回線Ｎ３１を介して送信制御情報を送信する。
【００６８】
図５は、スケジューラ４４内のノード構成テーブル４４ａの構成の一例を示す図であり、図６は、スケジューラ４４内の送信制御テーブル４４ｂの構成の一例を示す図である。図５において、ノード構成テーブル４４ａは、通信回線Ｎ３１に接続される全ノードである演算処理ノード２１〜２３およびＩ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂに対するノードの優先度およびノードの必要帯域を設定している。ノードの優先度は、３種類設けられ、各ノードは、「Ｈｉｇｈ」→「Ｍｉｄｄｌｅ」→「Ｌｏｗ」の順に送信の優先度が設定される。また、ノードの必要帯域は、通信回線Ｎ３１を用いる帯域であり、各ノードで送受信される情報量および演算速度を考慮して設定される。
【００６９】
ここでは、時分割制御をするため、使用帯域は「ｍｓｅｃ」オーダで規定され、例えば、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂに対しては必要帯域を１０ｍｓｅｃ、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃ，３２ａ，３２ｂに対しては必要帯域を２０ｍｓｅｃ、Ｉ／Ｏ処理ノード３３ａ，３３ｂに対しては必要帯域を３０ｍｓｅｃに設定している。また、演算制御ノード２１〜２３に対して必要帯域が「０」となっているのは、通常演算制御ノード２１〜２３からの送信要求はなく、演算制御ノード２１〜２３間で情報の送受信が必要な場合に送信要求されるからである。すなわち、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂからの送信要求は、それぞれのＩ／Ｏ処理ノードに対応する演算制御ノード２１〜２３との送受信を行うことを意味し、その送受信のために必要な帯域が必要帯域となる。
【００７０】
一方、図６に示す送信制御テーブル４４ｂは、ノード構成テーブル４４ａに設定されたノードの優先度およびノードの必要帯域に基づいて生成され、各ノードに対して、必要帯域から割り当てられた送信周期、送信履歴、およびノード状態が更新記憶され、スケジューラ４４は、各ノードに対する送信タイミングの制御を行う。「送信履歴」とは、複数の送信要求が図示しない受信バッファに待ち行列として保持された場合に、その待ち行列の処理状態を履歴として記憶するものである。
【００７１】
図６に示す「送信履歴」の例では、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃは「送信中」となっており、現在Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃによる送信処理が行われ、Ｉ／Ｏ処理ノード３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂは「未送信」となっており、各Ｉ／Ｏ処理ノードは、送信待機中の状態となっている。この送信待機中の各Ｉ／Ｏ処理ノードは、それぞれ優先度に基づいた送信順で送信されることになる。また、「ノード状態」は、各ノードが正常に動作しているか否かを監視し、その結果を更新記憶しておくものであり、後述するように、あるノードのノード状態が「異常」となった場合に、スケジューラ４４は、各ノードに警告メッセージを送信する。
【００７２】
つぎに、図７を参照してスケジューラ４４による送信制御の一例について説明する。図７はスケジューラ４４による送信制御シーケンスの一例を示す図であり、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂから送信要求があった場合の例を示している。
【００７３】
図７において、まずＩ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂから順次、スケジューラノード２４に対して送信要求があると（Ｓ１，Ｓ２）、スケジューラ４４は、送信制御テーブル４４ｂの送信履歴を未送信状態にし、その後、優先度の高いＩ／Ｏ処理ノード３１ａに対して送信許可メッセージを送信する（Ｓ３）。この送信許可メッセージを受信したＩ／Ｏ処理ノード３１ａは、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をスケジューラノード２４に送信し（Ｓ４）、その後ＥＣＩ制御処理を行う演算制御ノード２１に検出情報のデータを送信する（Ｓ５）。検出情報のデータを受信した演算制御ノード２１は、ＥＣＩ演算制御部４１ａによって演算処理を実行し、その演算結果のデータをＩ／Ｏ処理ノード３１ａに送信する（Ｓ６）。
【００７４】
その後、スケジューラノード２４のスケジューラ４４は、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂに対して送信許可メッセージを送信し（Ｓ７）、この送信許可メッセージを受信したＩ／Ｏ処理ノード３１ｂは、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をスケジューラノード２４に送信する（Ｓ８）。その後、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂは、ＡＴ制御処理を行う演算制御ノード２１に検出情報のデータを送信する（Ｓ９）。一方、この検出情報のデータを受信した演算制御ノード２１は、ＡＴ演算制御部４１ｂによって演算処理を実行し、その演算結果のデータをＩ／Ｏ処理ノード３１ｂに送信する（Ｓ１０）。
【００７５】
なお、このＩ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂによる送受信は、上述した送信周期「１０ｍｓｅｃ」の間に行われる。この場合、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａの送信周期の満了とともに、つぎのＩ／Ｏ処理ノード３１ｂに対してスケジューラノード２４がＩ／Ｏ処理ノード３１ｂに対して送信許可メッセージを送信するようにしているが、個別に各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ，３１ｂがスケジューラノード２４に対して送信完了のメッセージを送信し、そのメッセージを受信した後に、つぎのＩ／Ｏ処理ノードに対して送信許可メッセージを送信するようにしてもよい。
【００７６】
また、演算制御ノード２１〜２３間の送受信に関しては、上述したように、演算制御ノード２１〜２３からの送信要求によって行われる。この場合もスケジューラノード２４が送信要求した演算制御ノード２１〜２３に対して送信許可メッセージを送出し、この送信許可メッセージを受信した演算制御ノードは、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をスケジューラノード２４に対して送信し、その後演算制御ノード間でデータの送受信が行われることになる。
【００７７】
このようなスケジューラ４４による送信管理制御によって、例えば各ノードから送信要求が複数存在する場合における衝突等をなくすことができ、整然とした情報の送受信制御がなされ、通信回線Ｎ３１の使用効率が格段に向上することになる。このことは、高機能が要求される車両に対する車両制御であっても、リアルタイムの制御を実現できることになる。
【００７８】
なお、スケジューラ４４は、通信回線Ｎ３１上を流れる情報をもとに各ノードの状態を監視し、送信制御テーブル４４ｂ内の「ノード状態」として更新記憶する。例えば、あるＩ／Ｏ処理ノードが、送信許可メッセージを受信したことを示す応答をしたにもかかわらずその後データを送信しない場合や、送信許可メッセージを送信したＩ／Ｏ処理ノード以外のＩ／Ｏ処理ノードからデータが送信された場合等が生じた場合には、スケジューラ４４は、当該Ｉ／Ｏ処理ノードのノード状態を「異常」に設定し、通信回線Ｎ３１に接続される全ての演算制御ノードおよびＩ／Ｏ処理ノードに対して、警報メッセージを同報する。
【００７９】
一方、各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードは、通常の車両制御にかかる動作を行う通常動作モードと、異常が発生した場合において予め決定された安全状態に移行制御される保守モードとを有し、この警報メッセージを受信した各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードは、通常動作モードから保守モードに強制移行する。
【００８０】
このようにスケジューラ４４が通信回線Ｎ３１上を流れる情報をモニタして各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードの状態を監視し、異常が発生した場合に警報メッセージを同報して通常動作モードから保守モードに移行させるようにしているので、車両制御通信システムの制御機能を安全に保つことができる。ひいては、車両制御通信システムの障害による車両事故の未然防止を行うことができる。
【００８１】
ところで、通信回線Ｎ１３上で送受信される情報のデータ形式は、例えば各車両制御グループ１１〜１３単位で設定することができるが、同一の通信回線Ｎ１３を用いて通信を行っている以上、各演算制御ノードおよび各Ｉ／Ｏ処理ノードが送受信するデータ形式は標準化されたデータ形式を統一して用いることが好ましい。
【００８２】
このような標準化されたデータ形式に統一しておくことによって、演算制御ノード、特にＩ／Ｏ制御ノードの追加、変更等の設計変更等が生じた場合にも、設計変更が容易となり、柔軟な車両制御通信システムの構築に容易に対応することができることになる。
【００８３】
実施の形態５．
つぎに、実施の形態５について説明する。上述した実施の形態４では、スケジューラ４４がスケジューラノード２４として通信回線Ｎ３１に接続された構成であったが、実施の形態５では、このスケジューラ４４を高速処理が可能なＣＰＵをもつ演算制御ノード内に構成するようにしている。
【００８４】
図８は、この発明の実施の形態５である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図８において、演算制御ノード２３内のＣＰＵ４３は、実施の形態４におけるスケジューラ４４と同一構成をもつスケジューラ部４３ｃを有し、スケジューラノード２４を取り除いた構成としている。その他の構成は、実施の形態４と同じであり、同一構成の部分は同一符号を付している。
【００８５】
このスケジューラ部４３ｃが設けられるＣＰＵは、スケジューラ部４３ｃの付加によって負荷が増大するため、処理能力に余裕のあるＣＰＵをもつ演算制御ノードのＣＰＵに含ませることが好ましい。
【００８６】
この実施の形態５によれば、実施の形態４に示すような特別のスケジューラノード２４を設けて通信回線Ｎ３１に接続する必要がないので、ハーネス数等を少なくすることができるとともに、このスケジューラノード２４が通信回線Ｎ３１に対して通信処理を行うための通信処理部８４の構成も必要がなくなるため、装置構成自体も簡易になる。
【００８７】
実施の形態６．
つぎに、実施の形態６について説明する。上述した実施の形態３では、通信回線Ｎ３１を介した情報の送受信を行う場合、各ノードは少なくとも送信先ノードのアドレスを付加して送信先に送信し、この送信先ノードは、受信したアドレスが自ノードのアドレスに一致している場合に受信処理を行うようにしているが、この実施の形態６では、さらに各ノードの通信処理部が、各ノード間に固有、すなわち車両通信制御システムに固有の認識情報を付加して送信し、この固有の認識情報が付加された情報を認識する認識部を設けるようにしている。
【００８８】
図９は、この発明の実施の形態６である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図９において、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂの各通信処理部８１〜８３、９１ａ〜９１ｃ、９２ａ，９２ｂ、９３ａ，９３ｂは、それぞれ認識部１０１〜１０３、１１１ａ，１１１ｂ、１１２ａ，１１２ｂ、１１３ａ，１１３ｂを有する。
【００８９】
その他の構成は実施の形態３と同じであり、同一構成の部分については同一符号を付している。これら認識部は、この車両制御通信システム６に固有の認識情報を付加し、受信した情報から固有の認識情報を認識する処理を行う。従って、この車両制御通信システム６とアドレス配置構成までもが同じ構成をもつ他の車両制御通信システムが存在する場合であっても、この固有の認識情報のみを異ならせるだけで、容易に車両制御通信システム間を識別でき、互いに干渉し、他の車両制御通信システム内の情報を改ざんすることもない。
【００９０】
この実施の形態６によれば、現実に生産ラインで同一あるいは同種の構成の車両制御通信システムが搭載された車両が出荷され、この同一あるいは同種の構成をもった車両制御通信システムを搭載した車両が近傍に配置されても、それぞれ固有の識別情報を用いて情報の送受信を行うようにしているので、相互に干渉しあうこともなく、情報の改ざんによって生じる車両事故等を未然に防止することができる。加えて、悪意あるユーザが、演算制御ノードやＩ／Ｏ処理ノードを改造することを防止することもできる。
【００９１】
なお、この実施の形態は、他の実施の形態１，２，４，５における通信処理部にも同様にして認識部を設け、各車両制御通信システム間の干渉による情報の改ざん等を未然に防止するようにしてもよい。
【００９２】
また、認識部は、必ずしも通信処理部内に設ける必要もなく、各ノード内に設けられればよいのは言うまでもない。
【００９３】
実施の形態７．
つぎに、実施の形態７について説明する。上述した実施の形態６では、各車両制御通信システムに固有の識別情報を持たせ、この固有の識別情報を付加し、識別する識別を設けるようにしていたが、この実施の形態７では、各ノードに固有の暗号鍵を持たせて通信回線Ｎ３１を介して送受信される情報を暗号化するようにしている。
【００９４】
図１０は、この発明の実施の形態７である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。図１０において、各演算制御ノード２１〜２３および各Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａ〜３１ｃ、３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂの各通信処理部８１〜８３、９１ａ〜９１ｃ、９２ａ，９２ｂ、９３ａ，９３ｂは、それぞれ暗号化／復号化部１２１〜１２３、１３１ａ〜１３１ｃ、１３２ａ，１３２ｂ、１３３ａ，１３３ｂを有する。その他の構成は実施の形態３と同じであり、同一構成の部分については同一符号を付している。これら暗号化／復号化部は、各制御機能単位で同じ暗号鍵を有している。
【００９５】
例えば、図１１（ａ）に示すように、演算制御ノード２１の通信処理部８１内の暗号化／復号化部１２１は、ＣＰＵ４１が演算制御する対象である３つの暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３を有している。暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３は、それぞれＥＣＩ制御用、ＡＴ制御用、およびＤＢＷ制御用の暗号鍵である。一方、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ａの通信処理部９１ａ内の暗号化／復号化部１３１ａは、ＥＣＩ制御用の暗号鍵Ｋ１を有し、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｂの通信処理部９１ｂ内の暗号化／復号化部１３１ｂは、ＡＴ制御用の暗号鍵Ｋ２を有し、Ｉ／Ｏ処理ノード３１ｃの通信処理部９１ｃ内の暗号化／復号化部１３１ｃは、ＤＢＷ制御用の暗号鍵Ｋ３を有している。
【００９６】
この場合、例えばＩ／Ｏ処理ノード３１ａから演算制御ノード２１に通信回線Ｎ３１を介して情報を送信する場合、まず通信処理部９１ａの暗号化／復号化部１３１ａは、送信すべき情報を暗号鍵Ｋ１を用いて暗号化し、この暗号化した情報を通信回線Ｎ３１を介して演算制御ノード２１に送信する。演算制御ノード２１の通信処理部８１内の暗号化／復号化部１２１は、例えばアドレスを参照してＥＣＩ制御用の暗号鍵Ｋ１を選択し、この選択した暗号鍵Ｋ１を用いて受信した情報を復号化し、この復号化した情報をＣＰＵ４１に送出する。なお、暗号化する情報は、アドレス等のヘッダ内容を除いた情報本体としてもよいし、情報本体の一部としてもよい。
【００９７】
ここで、演算制御ノード２１〜２３間でも通信回線Ｎ３１を介した情報の送受信が行われ、これに対応した暗号鍵を設けてもよい。この場合は、各演算制御ノード２１〜２３は、全てのノードの暗号鍵を有することになる。もちろん、演算制御ノード２１〜２３間で送受信される情報量が少ない場合が多いので、これら演算制御ノード２１〜２３間で送受信される情報を暗号化しないようにしてもよい。
【００９８】
また、上述した暗号化／復号化処理は、自ノードと相手ノードとが同一の暗号鍵をもち、この同一の暗号鍵を用いて暗号化と復号化とを行う共通鍵暗号法を採用しているが、これに限らず、公開鍵暗号法を用いるようにしてもよい。但し、公開鍵暗号法に比較して共通鍵暗号法は、暗号化／復号化にかかる演算が単純であることから、暗号化／復号化にかかる時間が短いため、リアルタイム処理を実現する上では、共通鍵暗号法を採用するのが好ましい。
【００９９】
この実施の形態７によれば、通信回線Ｎ３１を介して送受信される情報は暗号化されているため、たとえこの情報を傍受することができたとしての情報の内容自体を復号化することが困難となり、情報の漏洩や改ざんがなされることがなくなることになり、車両制御通信システムの安全性が高まり、引いては車両事故等を未然に防止できることなる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、例えばＥＣＩ（エンジン制御）やＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等の複数の制御機能単位を複数の制御機能グループに分類し、複数のＩ／Ｏ処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応するセンサおよびアクチュエータに対する入出力処理という比較的負荷の小さな処理を制御機能単位で行い、演算処理手段は、各複数の制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、この演算処理結果をそれぞれ対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力するという高速処理が必要な処理を行い、各制御機能グループ内において、複数のＩ／Ｏ処理手段と演算処理手段とは第１の通信手段によって通信接続されるとともに、各制御機能グループ間は第２の通信手段によって通信接続され、各制御機能グループ内の情報の送受信は第１の通信手段を介して行われ、各制御機能グループ間の情報の送受信は第２の通信手段を介して行うという階層的な通信が行われるようにしているので、例えば各Ｉ／Ｏ処理手段を低速のプロセッサで構成し、演算処理手段を高速のプロセッサで構成することによって、負荷分散が適切に行われるとともに、Ｉ／Ｏ処理手段は個別の処理機能を有している一方、演算処理手段は各制御機能グループ間で類似した処理を行うという特性を有していることから、設計の一部変更、制御機能追加、制御機能削除等の設計変更が頻繁に生起する場合においても開発効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、制御機能グループは、もともと複数の制御機能単位を含むものであり、この制御機能グループ内において送受信される情報量は多い一方、各制御機能グループ間で送受信される情報量は少ないため、第１の通信手段を高速通信が可能なネットワークとし、第２の通信手段を低速通信が可能なネットワークとすることによって、通信機能の適切な負荷配分がなされ、上述したＩ／Ｏ処理手段と演算制御手段との分離によって、高機能が要求される車両制御であってもリアルタイムの処理を可能とするという効果を奏する。
【０１０２】
つぎの発明によれば、第１の通信手段が、少なくとも２以上の制御機能グループ間を通信接続した構成となり、通信接続された制御機能グループ間では、制御機能グループ間で送受信される情報も、この第１の通信手段を介して送受信されるようにしているので、例えば、分類された制御機能グループの中に比較的関連性があって、相互に情報の送受信を必要とする制御機能グループが存在する場合には、第２の通信手段を高速化することなく、簡易に車両制御のリアルタイム処理を実現することができるという効果を奏する。
【０１０３】
つぎの発明によれば、複数の制御機能単位は、さらに、この複数の制御機能単位に対応するセンサおよびアクチュエータに対する入出力処理を該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、複数の制御機能グループに分類されて、少なくとも、この分類した複数の制御機能グループに属する複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って当該制御機能グループ内のそれぞれに対応する複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する複数の演算処理手段に分割あるいは統合され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は１つの通信手段によって通信接続され、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段間の情報は、この通信手段を介して送受信されるようにしているので、例えば各Ｉ／Ｏ処理手段を低速のプロセッサで構成し、演算処理手段を高速のプロセッサで構成することによって、負荷分散が適切に行われて高機能な車両制御のリアルタイム処理を可能とするとともに、Ｉ／Ｏ処理手段は個別の処理機能を有している一方、演算処理手段は各制御機能グループ間で類似した処理を行うという特性を有しており、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段はそれぞれ１つの通信手段に接続されることから、設計の一部変更、制御機能追加、制御機能削除等の設計変更が頻繁に生起する場合においても開発効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【０１０４】
また、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、１つの通信手段に接続されることから、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段の配置を柔軟に行うことができるとともに、配線数が少ないためシステム構成が簡易となり、この点からも開発効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【０１０５】
つぎの発明によれば、スケジューラが、複数のＩ／Ｏ処理手段および複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行って、効率的な通信処理を行わせるようにしているので、各Ｉ／Ｏ処理手段あるいは各演算処理手段からの送信要求が複数存在する場合における衝突回避のための無駄な通信を軽減し、整然とした情報の送受信制御がなされ、通信手段の使用効率を格段に向上させることができ、結果的に、高機能が要求される車両制御をリアルタイムで行うことができるという効果を奏する。
【０１０６】
つぎの発明によれば、スケジューラを複数の演算処理手段のいずれかに設け、スケジューラによるスケジューリングを複数の演算処理手段のいずれかに行わせるようにしているので、スケジューラ機能をもった特定のモジュールを設ける必要がなく、通信手段に接続するための構成を削減することができるという効果を奏する。
【０１０７】
つぎの発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、スケジューラは、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に通信手段を用いて各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段を通常モードから保守モードに移行させて、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段の暴走等を未然に防止させるようにしているので、車両制御通信システムの安全性を保持でき、車両制御通信システムの障害による車両事故等を未然に防止することができるという効果を奏する。
【０１０８】
つぎの発明によれば、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットを用いて共通化を図っているので、演算処理手段あるいはＩ／Ｏ処理手段の追加、変更等の設計変更等が生じた場合にも、設計変更が容易となり、柔軟な車両制御通信システムを容易に構築することができるという効果を奏する。
【０１０９】
つぎの発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、認証手段を有し、この認証手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行うようにしているので、例えば、同一あるいは同種の構成の車両制御通信システムが搭載された車両が存在し、この同一あるいは同種の構成をもった車両制御通信システムを搭載した車両が近傍に配置されても、それぞれ固有の識別情報を用いて情報の送受信を行うようにしているので、相互に干渉しあうこともなく、情報の改ざんによって生じる車両事故等を未然に防止することができるという効果を奏する。加えて、悪意あるユーザが、演算制御ノードやＩ／Ｏ処理ノードを改造することを防止することもできるという効果を奏する。
【０１１０】
つぎの発明によれば、各Ｉ／Ｏ処理手段および各演算処理手段は、暗号化／復号化手段を有し、暗号化／復号化手段は、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送受信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号するようにしているので、第１の通信手段、第２の通信手段、および通信手段を介して送受信される情報は、暗号化されているのため、たとえこの情報を傍受することができたとしての情報の内容自体を復号化することは困難であり、情報の漏洩や改ざんがなされることがなくなることになり、車両制御通信システムの安全性が高まり、引いては車両事故等を未然に防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態２である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態３である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態４である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態４におけるノード構成テーブルの構成の一例を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４における送信制御テーブルの構成の一例を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態４におけるスケジューラによる送受信処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【図８】 この発明の実施の形態５である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態６である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７である車両制御通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７において使用する暗号鍵の一例を示す図である。
【符号の説明】
１〜７、車両制御通信システム １１〜１３、車両制御グループ ２１〜２３、演算制御ノード ２４、スケジューラノード ３１ａ〜３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ、Ｉ／Ｏ処理ノード ４１〜４３，５１ａ〜５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ、ＣＰＵ ４１ａ、ＥＣＩ演算制御部 ４１ｂ、ＡＴ演算制御部 ４１ｃ、ＤＢＷ演算制御部 ４２ａ、ＡＢＳ演算制御部 ４２ｂ、ＴＣＳ演算制御部 ４３ａ、ＥＰＳ演算制御部 ４３ｂ、ＡＣＣ演算制御部 ４３ｃ、スケジューラ部 ４４、スケジューラ ４４ａ、ノード構成テーブル ４４ｂ、送信制御テーブル ６１ａ、ＥＣＩＩ／Ｏ処理部 ６１ｂ、ＡＴＩ／Ｏ処理部 ６１ｃ、ＤＢＷＩ／Ｏ処理部 ６２ａ、ＡＢＳＩ／Ｏ処理部 ６２ｂ、ＴＣＳＩ／Ｏ処理部 ６３ａ、ＥＰＳＩ／Ｏ処理部 ６３ｂ、ＡＣＣＩ／Ｏ処理部７１〜７３，８１〜８４，９１ａ〜９１ｃ，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，９３ｂ、通信処理部 １０１〜１０３，１１１ａ〜１１１ｃ，１１２ａ，１１２ｂ，１１３ａ，１１３ｂ 認識部 １２１〜１２３，１３１ａ〜１３１ｃ，１３２ａ，１３２ｂ，１３３ａ，１３３ｂ、暗号化／複合化部 Ｎ２，Ｎ１１〜Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ３１、通信回線 Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ、センサ群 Ａ１ａ〜Ａ１ｃ、Ａ２ａ，Ａ２ｂ，Ａ３ａ，Ａ３ｂ、アクチュエータ群。
Claims (9)
- 車両に搭載された複数の機器に対する制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に必要な 状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のアクチュエータをそれぞれ駆動制御する車両制御通信システムにおいて、
前記複数の制御機能単位は、複数の制御機能グループに分類され、
前記複数の制御機能グループのそれぞれは、
当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応する前記センサおよび前記アクチュエータに対する入出力処理を当該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、
少なくとも、前記複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行い、該演算処理結果をそれぞれ対応する前記複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する前記Ｉ／Ｏ処理手段よりも処理負荷の大きい演算処理手段と、
前記複数のＩ／Ｏ処理手段と前記演算処理手段とを通信接続する第１の通信手段と、
を備え、
前記複数の制御機能グループ間は、前記複数の制御機能グループ内の各前記演算処理手段間を通信接続する第２の通信手段によって通信接続され、
前記制御機能グループ内の処理機能および前記制御機能単位内の通信機能が負荷分散されること
を特徴とする車両制御通信システム。 - 前記複数の制御機能グループ内の第１の通信手段は、少なくとも２以上の前記制御機能グループ間を通信接続すること
を特徴とする請求項１に記載の車両制御通信システム。 - 車両に搭載された複数の機器に対する各制御を所定の複数の制御機能単位に分割し、この複数の制御機能単位毎に、該制御機能単位の制御に 必要な状態情報を複数のセンサによって検出し、この検出した状態情報および他の制御機能単位からの情報をもとに当該制御機能単位の制御対象である複数のア クチュエータをそれぞれ駆動制御する車両制御通信システムにおいて、
前記複数の制御機能単位は、複数の制御機能グループに分類され、
前記複数の制御機能グループのそれぞれは、
当該制御機能グループ内の複数の制御機能単位に対応する前記センサおよび前記アクチュエータに対する入出力処理を当該複数の制御機能単位で行う複数のＩ／Ｏ処理手段と、
少なくとも、前記複数のＩ／Ｏ処理手段から入力される情報をもとに当該複数の制御機能単位に対応する複数の演算処理を行って、該演算処理結果をそれぞれ対応する前記複数のＩ／Ｏ処理手段に出力する演算処理手段と、
を備え、
前記制御機能グループ内および前記複数の制御機能グループ間を跨いで、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段の間を通信接続する通信手段と、
を備え、
前記制御機能グループ内の処理機能が負荷分散されること
を特徴とする車両制御通信システム。 - 前記通信手段に接続され、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段間での情報送受信に関するスケジューリングを行うスケジューラをさらに備えたこと
を特徴とする請求項３に記載の車両制御通信システム。 - 前記スケジューラは、前記複数の演算処理手段のいずれかに設けられること
を特徴とする請求項４に記載の車両制御通信システム。 - 前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、少なくとも通常処理動作状態とする通常モードと保守点検状態とする保守モードとを有し、
前記スケジューラは、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段による送信状態を監視し、異常を検出した場合に前記通信手段を用いて前記複 数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段に対して警報メッセージを送出し、前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段を前記通常モードから前記保守モードに移行させること
を特徴とする請求項５に記載の車両制御通信システム。 - 前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段によって送受信される情報の情報フォーマットは、標準化された情報フォーマットであること
を特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一つに記載の車両制御通信システム。 - 前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、
前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および前記通信手段を介して送信される情報に当該車両制御通信システムに固有の認証情報を付加して送信するとともに、受信した情報の認証処理を行う認証手段を、さらに備えたこと
を特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一つに記載の車両制御通信システム。 - 前記複数のＩ／Ｏ処理手段および前記複数の演算処理手段は、
前記第１の通信手段、前記第２の通信手段、および、前記通信手段を介して送信される情報を暗号鍵を用いて暗号化し、この暗号化された情報を復号する暗号化／復号化手段を、さらに備えたこと
を特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一つに記載の車両制御通信システム。
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