JP4974706B2 - 車載通信装置及び車載通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車輌に搭載されたネットワークに接続された複数の装置が通信を行う場合に、通信負荷に応じて通信速度を変更することができる車載通信装置及び車載通信システムに関する。

従来、車輌には多数の電子機器が搭載されて種々の処理を行っている。これらの電子機器の動作を制御するために車輌には複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が搭載されている。また、複数のＥＣＵを協調して動作させるために、各ＥＣＵをネットワークを介して相互に接続し、データの送受信を行って複数のＥＣＵが情報を共有することが行われており、この場合に通信規約としてＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（非特許文献１、非特許文献２参照）が広く採用されている。

ＣＡＮの規約では、差動信号を伝送するツイストペアケーブルからなるＣＡＮバスにＥＣＵが接続され、ＥＣＵは作動信号によって表されるデジタルデータを送受信する。また、ＣＡＮはシリアル通信のプロトコルであり、ＣＡＮバスに接続されている複数のＥＣＵのうちの一のＥＣＵのみがデータを送信することができ、他のＥＣＵは一のＥＣＵがデータの送信を終了するまで待機するように制御される。

また、近年では車輌にて行われる電子制御の高機能化に伴って、車輌に搭載されるＥＣＵの数が増しており、ＣＡＮバスによる一のネットワークに多数のＥＣＵを接続した場合には、通信負荷が増大するという問題がある。このため、車輌に複数のネットワークを搭載して多数のＥＣＵを分散して各ネットワークに接続し、少数のＥＣＵが各ネットワーク内で通信を行うようにすると共に、複数のネットワークをゲートウェイで接続し、ネットワーク間での通信をゲートウェイを介して行うことによって、通信負荷の増大を抑制することを考慮している。
ＩＳＯ １１８９８−１：２００３ Road vehicles--Controller area network(CAN)--Part1:Data link layer and physical signaling ＩＳＯ １１５１９−１：１９９４ Road vehicles--Low-speed serial data communication--Part1:General and definitions

車輌に搭載された一のネットワークに着目した場合、このネットワークでの通信速度は、ネットワークに接続されるＥＣＵの数及び各ＥＣＵの通信頻度等を基にして、設計時に予め決定される。しかしながら、各ＥＣＵの処理内容及び処理量等は車輌の走行状況などに応じて変化する可能性があり、これに伴って各ＥＣＵが行う通信の頻度が変動する可能性がある。このようなＥＣＵの通信頻度の変動が積み重なることにより、ネットワークの通信負荷が一時的に大きく変動する可能性がある。ネットワークの通信負荷が一時的に増大した場合には、ＣＡＮバス上での競合負けが頻発し、データの遅延時間が設計値以上に増大してネットワークが設計通りに動作しない可能性がある。また、複数のネットワークがゲートウェイに接続された構成では、ゲートウェイがネットワーク間の通信に係るデータの中継処理を行っているが、一のネットワークの通信負荷が増大したときにはゲートウェイの中継処理の負荷が増大し、ゲートウェイの処理能力を超えた場合には通信に不具合が生じるなどの問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ネットワークの通信負荷を取得して通信負荷の変化を検出し、通信負荷の変化に応じて通信速度を変更すると共に、ネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示する構成とすることによって、ネットワークの通信負荷の変動により通信に不具合が生じることを抑制できる車載通信装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、予め閾値を設けておき、通信負荷が閾値を越えて変化したことを検出して通信速度の変更及び変更の指示を行う構成とすることにより、通信速度の変更が頻繁に行われることを抑制し、適切な通信速度の変更を行うことができる車載通信装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、通信負荷が所定期間より長い期間に亘って変化したことを検出して通信速度の変更及び変更の指示を行う構成とすることにより、通信速度の変更が頻繁に行われることを抑制し、適切な通信速度の変更を行うことができる車載通信装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、他の装置へ通信速度の変更を指示する場合に、変更する通信速度に係る情報を他の装置へ送信し、これに対する応答を受信して、通信速度の変更を実施する指示を他の装置に送信すると共に、この指示を送信した後に自らの通信速度を変更する構成とすることにより、一のネットワークに接続された複数の機器に通信速度の変更を確実に行わせることができる車載通信装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、ネットワークの通信負荷が高い場合には通信速度を低下させ、通信負荷が低い場合には通信速度を高めるように通信速度を変更する構成とすることにより、例えばゲートウェイの処理能力を超える量の通信が行われて通信に不具合が生じるなどの問題が発生することを抑制できる車載通信装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、上述の車載通信装置と、この車載通信装置から与えられた指示に応じて通信速度を変更する機能を有する他の装置とをネットワークに接続する構成とすることにより、ネットワークの通信負荷の変動により通信に不具合が生じることを抑制できる車載通信システムを提供することにある。

第１発明に係る車載通信装置は、車輌に搭載されたネットワークに接続する接続部と、前記ネットワークに接続された他の装置との間で所定の通信速度で通信を行う通信手段とを備える車載通信装置において、前記ネットワークの通信負荷を取得する取得手段と、該取得手段が取得する通信負荷の変化を検出する検出手段と、該検出手段が変化を検出した場合に、前記通信手段による通信速度を変更する変更手段、及び前記ネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示する指示手段とを備え、該指示手段は、変更する通信速度に係る情報を他の装置へ送信する通信速度送信手段と、該通信速度送信手段が送信した情報を受信した他の装置が送信する応答を受信する応答受信手段と、前記ネットワークに接続された全ての他の装置から前記応答受信手段が応答を受信した場合に、通信速度の変更を実施する指示を他の装置へ送信する実施指示送信手段とを有し、前記変更手段は、前記実施指示送信手段が指示を送信した後に、通信速度を変更するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、車輌に搭載されたネットワークに接続して通信を行うＥＣＵ又はゲートウェイ等の車載通信装置に、ネットワークの通信負荷を取得する手段を設ける。ネットワークの通信負荷は、例えば単位時間あたりに受信したデータの量（ビット数）などを調べることにより取得することができる。また、取得した通信負荷の変化を検出し、検出結果に応じて通信速度を変更すると共に、ネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示し、自他の装置の通信速度の変更を行う。これにより、ネットワークに接続された全ての装置の通信速度を変更して、通信負荷の予期しない急激な変化による通信の不具合の発生を抑制できる。
また、車載通信装置がネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示する場合には、まず、変更する通信速度に係る情報を他の装置へ送信する。次いで、これに対する応答を全ての他の装置から受信したことを確認してから、実際に通信速度の変更を実施する指示を他の装置へ送信する。これにより、他の装置が通信速度を変更することが可能な状態となったことを確認してから、他の装置の通信速度の変更を実際に行うことができる。また、車載通信装置は、他の装置へ通信速度の変更を実施する指示を送信した後に、自装置の通信速度を変更する。これにより、通信速度の変更を行うための他の装置への指示を完了した後に自装置の速度変更を行うことができ、自他の装置の通信速度の変更を確実に行うことができる。

また、第２発明に係る車載通信装置は、前記検出手段が、前記取得手段が取得する通信負荷と、通信負荷に係る一又は複数の閾値とを比較する比較手段を有し、前記閾値を超えて通信負荷が変化した場合に、通信負荷の変化を検出するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、取得したネットワークの通信負荷を予め設けた閾値と比較し、通信負荷が閾値を越えて変化した場合に、通信速度の変更を行う。ネットワークに接続された全ての装置の通信速度を変更するためにはある程度の時間を要するため、頻繁に通信速度の変更を行うことは好ましくない。予め設けた閾値を超えて通信負荷が変化した場合にのみ通信速度の変更を行うことによって、変更が頻繁に行われることが抑制され、適切な通信速度の変更を行うことが可能となる。

また、第３発明に係る車載通信装置は、前記検出手段が、前記取得手段が取得する通信負荷が変化した期間と、所定期間とを比較する比較手段を有し、通信負荷が変化した期間が前記所定期間を超えた場合に、通信負荷の変化を検出するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、所定期間より長い期間に亘ってネットワークの通信負荷が変化した場合にのみ、通信速度の変更を行う。所定期間は固定の期間であっても可変の期間であってもよい。ネットワークに接続された全ての装置の通信速度を変更するためにはある程度の時間を要するため、頻繁に通信速度の変更を行うことは好ましくない。短期間又は一瞬の通信負荷の変動に対して通信速度を変更した場合には、頻繁に通信速度の変更が行われる可能性があるため、通信速度の変更を所定期間より長い期間に亘って通信負荷の変化が生じた場合のみとすることによってこれを回避できる。

また、第４発明に係る車載通信装置は、前記変更手段が、通信負荷が高い場合に通信速度を低下させ、通信負荷が低い場合に通信速度を高めるように変更を行うようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、車載通信装置が、ネットワークの通信負荷が高い場合には通信速度を低下させ、通信負荷が低い場合には通信速度を高めるように通信速度を変更する。例えば、複数のネットワークが接続されたゲートウェイでは、ネットワーク間で送受信されるデータを中継する処理を行っているが、一のネットワークの通信負荷が変動した場合には、このネットワークから受信するデータ量が他のネットワークへ送信するデータ量と比較して増大し、ゲートウェイ内に設けられたバッファに蓄積できるデータ量を超えるなどの不具合が発生する虞がある。ゲートウェイに接続される複数のネットワークでは、ネットワーク毎に通信速度が異なる場合もあり、このような問題が発生し易い。よって、通信負荷が高い場合にはこのネットワークの通信速度を低下させることによって、ゲートウェイにて受信するデータ量を減少させることができ、この問題を回避できる。

また、第５発明に係る車載通信システムは、車輌に搭載されたネットワークに接続された上述のいずれか１つの車載通信装置と、前記ネットワークに接続され、前記車載通信装置から与えられた通信速度の変更の指示に応じて通信速度を変更する手段を有する他の装置とを備えることを特徴とする。

本発明においては、上述の車載通信装置と、この車載通信装置から与えられた指示に応じて通信速度を変更する機能を有する他の装置とをネットワークに接続して車載通信システムを構成する。車載通信装置がネットワークの通信負荷に応じて通信速度を決定し、他の装置の通信速度を変更することができるため、簡単な構成でネットワークに接続された全ての装置の通信速度を変更し、通信負荷の変化による通信の不具合の発生を抑制できる。

第１発明による場合は、車載通信装置がネットワークの通信負荷の変動に応じて通信速度を変更すると共に、ネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示する構成とすることによって、ネットワークに接続された全ての装置の通信速度を車載通信装置が変更し、通信負荷の変化による通信の不具合の発生を抑制できるため、車輌に搭載されたネットワークの通信の信頼性を高めることができる。よって、車輌に搭載された複数の装置が協調して確実に処理を行うことができるため、車輌に搭載された電子機器が行う各種の処理の信頼性を高めることができ、車輌の走行の安全性を高めることができる。
また、車載通信装置がネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示する場合には、まず、変更する通信速度に係る情報を他の装置へ送信し、次いで、これに対する応答を全ての他の装置から受信したことを確認してから、実際に通信速度の変更を実施する指示を他の装置へ送信する構成とすることにより、自他の装置の通信速度の変更を車載通信装置が確実に行うことができるため、通信速度を変更する機能の信頼性を高めることができる。

また、第２発明による場合は、ネットワークの通信負荷が予め設けた閾値を越えて変化したことを検出して通信速度の変更及び変更の指示を行う構成とすることにより、通信速度の変更が頻繁に行われることを抑制できるため、通信速度の変更に要する時間により通信に不具合が生じることがなく、車輌に搭載されたネットワークの通信の信頼性をより確実に高めることができる。

また、第３発明による場合は、通信負荷が所定期間より長い期間に亘って変化したことを検出して通信速度の変更及び変更の指示を行う構成とすることにより、短期間又は一瞬の通信負荷の変動に対して通信速度が変更されることがなく、通信速度の変更が頻繁に行われることを抑制できるため、通信速度の変更に要する時間により通信に不具合が生じることがなく、車輌に搭載されたネットワークの通信の信頼性をより確実に高めることができる。

また、第４発明による場合は、ネットワークの通信負荷が高い場合には通信速度を低下させ、通信負荷が低い場合には通信速度を高めるように通信速度を変更する構成とすることにより、ゲートウェイなどの装置の処理能力を超える量の通信が行われて通信に不具合が生じるなどの問題が発生することを抑制できるため、このような装置を含むシステムにおける通信の信頼性を確実に高めることができる。

また、第５発明による場合は、上述の車載通信装置と、この車載通信装置から与えられた指示に応じて通信速度を変更する機能を有する他の装置とをネットワークに接続して車載通信システムを構成することにより、一の車載通信装置がネットワークの通信負荷に応じて通信速度を決定し、他の装置の通信速度を変更することができるため、簡単な構成で通信速度を変更する機能を実現でき、この機能を備えることによる車載通信システムのコストの増加を抑制することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る車載通信システムの構成を示すブロック図である。図において１０はＥＣＵであり、複数のＥＣＵ１０が図示しない車輌中の適所に配設されると共に、車輌に搭載された複数のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に適宜接続されており、同一のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続された複数のＥＣＵ１０間で通信を行うことができるようにしてある。また、車輌に搭載された複数のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…はゲートウェイ３０に接続してあり、異なるネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されたＥＣＵ１０がゲートウェイ３０を介して通信を行うことができるようにしてある。なお、図１においては、４つのネットワークＮＷ１〜ＮＷ４がゲートウェイ３０に接続してあり、ネットワークＮＷ１に４つのＥＣＵ１０が接続された状態を一例として図示してある（他のネットワークＮＷ２〜ＮＷ４に接続されたＥＣＵは図示を省略してある）。

ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…は、車輌中に敷設された電気通信ケーブル又は光通信ケーブル等によるものであり、ＣＡＮのプロトコルに基づくバス型の通信回線である。ＣＡＮに基づく通信回線では、図示は省略するが２つの信号線からなり、信号線間に発生する作動電圧を検出して信号を検知することによりデータの受信を行うと共に、２つの信号線間に作動電圧を発生させることでデータを送信するようにしてある。なお、２つの信号線間の電圧に差がない状態がデジタル信号の”１”に該当し、電圧に差がある状態がデジタル信号の”０”に該当する。

ＥＣＵ１０は、車輌の走行状態などを検出するセンサ１８に接続されてセンサ１８から入力される信号を取得する入力部１２、車輌に搭載された制御対象となる装置（図示は省略する）に接続されて制御信号などを出力する出力部１３、ＥＣＵ１０内の各部へ電力を供給する電源回路１４、処理に必要なプログラム及びデータ等を記憶する記憶部１５、及びネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されてデータの送受信を行う通信部１６と、各部の制御処理を行う制御部１１とを備えており、これらがバス１７を介して接続され、相互にデータの授受を行うことができるようにしてある。

ＥＣＵ１０の電源回路１４は、図示しないオルタネータ又はバッテリ等の電力供給源に接続され、電力供給源からの電力を各部に適した電圧又は電流に調整した後に、各部へ供給するようにしてある。記憶部１５は、ＥＥＰＲＯＭ若しくはフラッシュメモリ等のデータ書き換え可能な不揮発性のメモリ素子、又は電池付きのＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等のデータ書き換え可能な揮発性のメモリ素子により構成してあり、ＥＣＵ１０の電源投入時に制御部１１が記憶部１５に予め記憶されたプログラム及びデータ等を読み出して処理を開始するようにしてあると共に、制御部１１の処理過程で発生する各種の情報を一時的に記憶するようにしてある。通信部１６は、車輌に搭載されたネットワークＮＷ１、ＮＷ２…のいずれかに接続され、ＣＡＮのプロトコルに基づく信号を発生又は検知することによりデータの送受信を行うようにしてある。

また、入力部１２には、例えば車輌の車速、加速度、エンジンの温度又はハンドルの操舵角等を検出する各種のセンサ１８が接続してあり、センサ１８からの検出値が信号として入力されている。入力部１２は、センサ１８が検出した検出値を取得して記憶部１５に記憶すると共に、制御部１１へセンサ１８からの検出値の取得の完了を通知するようにしてある。出力部１３には、車輌のエンジン又はブレーキ等の各種装置を電子的に制御するための電子回路に接続してあり、各種装置の動作を制御する制御信号を出力するようにしてある。なお、ＥＣＵ１０によっては入力部１２及び出力部１３はいずれか一方のみ備える構成であってもよい。

制御部１１は、センサ１８からの検出値を入力部１２にて取得し、取得した検出値を基に演算を行って制御信号を生成し、出力部１３から制御信号を出力するようにしてある。このとき、センサ１８からの検出値を他のＥＣＵ１０と共有する必要がある場合には、検出値を含む送信データを生成して通信部１６へ与え、通信部１６からネットワークＮＷ１、ＮＷ２…を介して他のＥＣＵ１０へ送信するようにしてある。他のＥＣＵ１０への送信データには、センサ１８の検出値に係る情報と共に、データの種別を表すＩＤなどの情報が含まれている。これにより、データを受信した他のＥＣＵ１０は、受信したデータに含まれるＩＤを特定してデータの種別を判断し、データに含まれる検出値に応じた処理を行うことが可能となる。

また、本発明に係る車載通信システムのＥＣＵ１０では、通信部１６は通信速度を可変に設定可能であり、例えば２５０ｋｂｐｓ、５００ｋｂｐｓ又は１Ｍｂｐｓのいずれかの通信速度で通信を行うことができ、制御部１１の制御に応じて通信速度を変更することができるようにしてある。制御部１１は、ゲートウェイ３０から送信された通信速度を変更する指示を通信部１６にて受信した場合に、通信速度の変更を行うようにしてある。

一方、ゲートウェイ３０は、ゲートウェイ３０内の各部へ電力を供給する電源回路３２、処理に必要なプログラム及びデータ等を記憶する記憶部３３、及びネットワークＮＷ１、ＮＷ２…にそれぞれ接続されてデータの送受信を行う複数のＣＡＮコントローラ４０と、各部の制御処理を行う制御部３１とを備えており、これらがバス３４を介して接続され、相互にデータの授受を行うことができるようにしてある。

ゲートウェイ３０の電源回路３２は、ＥＣＵ１０の電源回路１４と同様に、車輌に搭載されたオルタネータ又はバッテリ等の電力供給源に接続され、電力供給源からの電力を各部に適した電圧又は電流に調整した後に、ゲートウェイ３０内の各部へ供給するようにしてある。記憶部３３は、ＥＣＵ１０の記憶部１５と同様に、データ書き換え可能な不揮発性のメモリ素子により構成してあり、ゲートウェイ３０の電源投入時に制御部３１が記憶部３３に予め記憶されたプログラム及びデータ等を読み出して処理を開始するようにしてあると共に、制御部３１の処理過程で発生する各種の情報を一時的に記憶するようにしてある。

ＣＡＮコントローラ４０は、ＥＣＵ１０の通信部１６と同様に、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…のいずれかに接続され、ＣＡＮのプロトコルに基づく信号を発生又は検知することによりデータの送受信を行うようにしてある。ゲートウェイ３０には複数のＣＡＮコントローラ４０が備えられており、制御部３１は、一のＣＡＮコントローラ４０にてデータを受信した場合、受信したデータに含まれるＩＤを基に、一又は複数の他のＣＡＮコントローラ４０へデータを与えてデータの送信、即ち中継処理を行うようにしてある。このとき、制御部３１は受信したデータを受信した順序で送信するように中継処理を行ってもよく、データに含まれるＩＤなどを基にした優先順位に従って中継処理を行ってもよい。

また、本発明に係る車載通信システムのゲートウェイ３０は、各ＣＡＮコントローラ４０にそれぞれ接続されたネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷を監視しており、通信負荷の変動に応じて各ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…での通信速度を変更する機能を有している。このとき、ゲートウェイ３０は、同一のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続された全てのＥＣＵ１０へ通信速度を変更する指令を与えると共に、自らの通信速度を変更するようにしてある。

図２は、本発明に係る車載通信システムのゲートウェイ３０に備えられた制御部３１の構成を示すブロック図である。制御部３１は、バッファ３５、負荷取得部３６、変化検出部３７、Ｉ／Ｆ（インタフェース）部３８及びＲＯＭ３９等を備えている。

ＲＯＭ３９は、マスクＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリ素子で構成されるものであり、制御部３１が制御処理を行うために必要な閾値などのデータを予め記憶してある。バッファ３５は、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等のデータ書き換え可能なメモリ素子で構成されるものであり、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…を介してＥＣＵ１０から受信したデータの一時的な蓄積、及びＥＣＵ１０へ送信するデータの一時的な蓄積等を行うようにしてある。Ｉ／Ｆ部３８は、ゲートウェイ３０内のバス３４に接続され、バス３４に接続されたゲートウェイ３０内の各部との間でデータの授受を行うものである。

ＣＡＮコントローラ４０は、ＣＡＮによるネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の一つが接続され、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…を介したＣＡＮのプロトコルによるデータの送受信を行うものであり、制御部３１の制御に応じて可変の通信速度で通信を行うことができるようにしてある。ＥＣＵ１０からネットワークＮＷ１、ＮＷ２…を介してＣＡＮコントローラ４０にて受信されたデータは、一時的にＣＡＮコントローラ４０内のバッファ（図示は省略する）に蓄積され、バス３４を介して他のＥＣＵコントローラ４０へ与えられる。また、他のＣＡＮコントローラ４０からバス３４を介してデータが与えられた場合、ＣＡＮコントローラ４０は与えられたデータを一時的に内部のバッファに蓄積するようにしてあり、制御部３１の制御に応じて内部のバッファからデータを読み出し、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…を介して一又は複数のＥＣＵ１０へ送信するようにしてある。

また、ＣＡＮコントローラ４０はネットワークＮＷ１、ＮＷ２…を介して受信したデータをバス３４を介して制御部３１へ与えるようにしてある。負荷取得部３６は、各ＣＡＮコントローラ４０にて受信されるデータの監視を行っており、一定期間に受信されるデータのデータ数及びデータ長を基にＣＡＮコントローラ４０に接続されたネットワークＮＷ１、ＮＷ２…における通信負荷を、各ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…毎に取得するようにしてある。例えば、負荷取得部３６は、ＣＡＮコントローラ４０にて一定期間に受信したデータのデータ数をＮとし、各データのデータ長をＬ_i （ｉ＝１、２、…、Ｎ）[ｂｉｔ]とし、一定期間に受信可能な最大データ量をＭ［ｂｉｔ］とした場合、通信負荷Ｐ［％］を以下の（１）式により算出するようにしてある。
Ｐ ＝ （Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＋…＋Ｌ_N ）／Ｍ …（１）

変化検出部３７は、負荷取得部３６が取得したネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷の変化を検出するものである。図３は、変化検出部３７による通信負荷の変化の検出方法を説明するための模式図であり、横軸を時間ｔとし、縦軸を通信負荷Ｐとしたグラフに、負荷取得部３６が取得した通信負荷Ｐの一例を示してある。ＲＯＭ３９には、通信負荷が変化したか否かを判定するための定数として、通信負荷Ｐに対する閾値Ｐｂ及びＰｃと、判定期間Ｔとが予め記憶してあり、これらの値が変化検出部３７に与えられている。変化検出部３７は、負荷取得部３６が取得した通信負荷Ｐが閾値Ｐｂ又はＰｃを超えて変化した場合、且つ、判定期間Ｔより長い期間に亘って変化した場合に、通信負荷Ｐが変化したと判定するようにしてあり、閾値Ｐｂ又はＰｃを超えない微小な変化及び判定期間Ｔより短い一瞬の変化については通信負荷Ｐは変化していないと判定するようにしてある。

図示の例では、負荷取得部３６が取得した通信負荷Ｐが、時刻ｔ０〜ｔ１の初期状態ではＰｃ＜Ｐ≦Ｐｂであり、時刻ｔ１にてＰ≦Ｐｃに変化し、時刻ｔ２にてＰ＞Ｐｂに変化し、時刻ｔ３にてＰｃ＜Ｐ≦Ｐｂに変化している。変化検出部３７は、例えば時刻ｔ１にて通信負荷Ｐが閾値Ｐｃを超えて変化した場合、この変化が持続して判定期間Ｔを超えた時点Ａにて、通信負荷Ｐが変化したと判定する。

また、時刻ｔ２にて通信負荷Ｐが閾値Ｐｃ及びＰｂを超えて変化した場合であっても、時刻ｔ２から判定期間Ｔを超える前の時刻ｔ３にて通信負荷Ｐが閾値Ｐｂを超えて変化するため、変化検出部３７は時刻ｔ２での変化については、通信負荷Ｐが変化したと判定しない。時刻ｔ３での変化については、この変化が持続して判定期間Ｔを越えた時点Ｂにて、通信負荷Ｐが変化したと判定する。

ゲートウェイ３０の変化検出部３７は上述のようにネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷を常に監視しており、制御部３１は、変化検出部３７にて通信負荷が変化したと判定された場合に、通信負荷が変化したネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されたＣＡＮコントローラ４０及びＥＣＵ１０の通信速度を変更する処理を行うようにしてある。

通信速度を変更する場合、まず、制御部３１はネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷に応じて変更する通信速度を決定し、決定した通信速度に係る情報（以下、変更速度情報という）を含む送信データを、該当するＣＡＮコントローラ４０からネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続された全てのＥＣＵ１０に送信する。ＥＣＵ１０は、ゲートウェイ３０から変更速度情報を受信した場合に、変更速度情報を受信した旨を知らせる応答をゲートウェイ３０へ送信するようにしてある。次いで、ゲートウェイ３０の制御部３１は、ＥＣＵ１０からの応答をＣＡＮコントローラ４０にて順次受信し、対応するネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続された全てのＥＣＵ１０から応答を受信したことを確認した後に、通信速度の変更を実施する指示を全てのＥＣＵ１０へ送信すると共に、自らの通信速度の変更を行う。通信速度の変更を実施する指示をゲートウェイ３０から受信したＥＣＵ１０では、通信部１６による通信速度を変更するようにしてある。

なお、各ＥＣＵ１０での通信速度の変更は、例えば、２５０ｋｂｐｓの通信速度で通信を行う通信プログラム、５００ｋｂｐｓの通信速度で通信を行う通信プログラム及び１Ｍｂｐｓの通信速度で通信を行う通信プログラムの３つの通信プログラムを予め記憶部１５に記憶しておき、ゲートウェイ３０からの変更速度情報に基づいて制御部１１が記憶部１５から３つの通信プログラムのうちの一つを読み出して実行することにより行うことが可能である。ＣＡＮコントローラ４０での通信速度の変更についても同様の方法で行うことができる。ただし、通信速度の変更はこの方法に限るものではない。

図４は、通信負荷と通信速度との対応を説明するための図表である。ゲートウェイ３０の制御部３１はＣＡＮコントローラ４０に接続されたネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐが閾値Ｐｂより大きい場合には通信速度を２５０ｋｂｐｓに変更し、通信負荷Ｐが閾値Ｐｃより大きく閾値Ｐｂ以下の場合には通信速度を５００ｋｂｐｓに変更し、通信負荷Ｐが閾値Ｐｃ以下の場合には通信速度を１Ｍｂｐｓに変更するようにしてある。即ち、通信負荷Ｐが高い場合には通信速度を低下させ、通信負荷Ｐが低い場合には通信速度を増すようにしてある。

図５は、本発明に係る車載通信システムのゲートウェイ３０の制御部３１が行うネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷の変化検出処理の手順を示すフローチャートであり、変化検出部３７にて行われる処理である。変化検出部３７には上述の判定期間Ｔを計時するためのタイマ（図示は省略する）が備えられており、変化検出処理では、まず、このタイマをリセットして（ステップＳ１）、処理を開始する。次いで、負荷取得部３６によるＣＡＮコントローラ４０に接続されたネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐを取得し（ステップＳ２）、取得した通信負荷Ｐが閾値Ｐｂ又はＰｃを超えて変化したか否かを調べる（ステップＳ３）。

通信負荷Ｐが閾値Ｐｂ又はＰｃを超えて変化した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、タイマをリセットして（ステップＳ４）、タイマによる計時をスタートし（ステップＳ５）、ステップＳ２へ戻る。通信負荷Ｐが閾値Ｐｂ又はＰｃを超えて変化していない場合（Ｓ３：ＮＯ）、タイマによる計時が判定期間Ｔを超えたか否かを調べる（ステップＳ６）。判定期間Ｔを超えていない場合には（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ２へ戻り、判定期間Ｔを超えた場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、通信負荷Ｐに変化が生じたと判定し（ステップＳ７）、タイマによる計時をストップして（ステップＳ８）、処理を終了する。

変化検出部３７にて通信負荷Ｐの変化が検出された場合、制御部３１は通信負荷Ｐに応じて通信速度の変更を行う。図６は、本発明に係る車載通信システムのゲートウェイ３０の制御部３１が行う通信速度変更処理の手順を示すフローチャートである。通信速度変更処理では、変化検出部３７による通信負荷の変化の有無の判定結果により、ＣＡＮコントローラ４０に接続されたネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐに変化が生じたか否かを調べ（ステップＳ２１）、変化が生じていない場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、変化が生じるまで待機する。通信負荷Ｐに変化が生じた場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、負荷取得部３６による通信負荷Ｐを取得し（ステップＳ２２）、図４に示した対応関係に応じて通信速度を決定する（ステップＳ２３）。

次いで、決定した通信速度を変更する通信速度とした変更速度情報を、同一のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続された全てのＥＣＵ１０へ送信する（ステップＳ２４）。変更速度情報を受信したＥＣＵ１０はこれに対する応答をゲートウェイ３０へ送信するため（後述する図７のステップＳ４３参照）、全てのＥＣＵ１０から応答を受信したか否かを調べ（ステップＳ２５）、全てのＥＣＵ１０から応答を受信していない場合には（Ｓ２５：ＮＯ）、受信するまで待機する。全てのＥＣＵ１０から応答を受信した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、通信速度の変更を実施する指示を全てのＥＣＵ１０へ送信し（ステップＳ２６）、対応するＣＡＮコントローラ４０の通信速度を変更して（ステップＳ２７）、処理を終了する。

図７は、本発明に係る車載通信システムのＥＣＵ１０が行う通信速度変更処理の手順を示すフローチャートである。まず、ＥＣＵ１０は、ゲートウェイ３０から送信される変更速度情報（図６のステップＳ２４参照）を受信したか否かを調べ（ステップＳ４１）、受信していない場合には（Ｓ４１：ＮＯ）、変更速度情報を受信するまで待機し、その他の通信処理などを行う。変更速度情報を受信した場合には（Ｓ４１：ＹＥＳ）、その他の通信処理を停止し（ステップＳ４２）、ゲートウェイ３０へ応答を送信する（ステップＳ４３）。

次いで、ゲートウェイ３０から送信される通信速度変更を実施する指示（図６のステップＳ２６参照）を受信したか否かを調べ（ステップＳ４４）、受信していない場合には（Ｓ４４：ＮＯ）、指示を受信するまで待機する。通信速度変更を実施する指示を受信した場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、通信速度の変更を行って（ステップＳ４５）、ステップＳ４２にて停止した通信処理を再開し（ステップＳ４６）、通信速度変更処理を終了する。

以上の図６及び図７に示した手順により、同一のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されたＥＣＵ１０及びゲートウェイ３０のＣＡＮコントローラ４０が、略同じタイミングで、同じ通信速度に変更を行うことができる。

以上の構成の車載通信システムにおいては、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐの変化に応じて通信速度を変更する構成とすることにより、例えばゲートウェイ３０にて通信負荷Ｐの高いネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されたゲートウェイ３０のバッファ３５が溢れるなどの問題が発生することを抑制でき、車輌に搭載されたＥＣＵ１０間の通信の信頼性を高めることができる。また、変化検出部３７は、通信負荷Ｐが予め定められた閾値Ｐｂ又はＰｃを超えて変化した場合にのみ、通信負荷Ｐが変化したと判定する構成とすることにより、通信負荷Ｐの微小変化により通信速度の変更が頻繁に行われることを防止できる。また、変化検出部３７は、所定期間Ｔより長い期間に亘って通信負荷Ｐが変化した場合にのみ、通信負荷Ｐが変化したと判定する構成とすることにより、通信負荷Ｐの一瞬の変化により通信速度の変更が行われることを防止できる。

また、制御部３１がＣＡＮコントローラ４０の通信速度の変更を行う場合には、同一のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続された全てのＥＣＵ１０に変更する通信速度を知らせ、全てのＥＣＵ１０からの応答を待って、通信速度の変更を実施する構成とすることにより、同一のネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されたＥＣＵ１０及びＣＡＮコントローラ４０が同じタイミングで、同じ通信速度に変更を行うことができる。また、図４に示すように、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐが高い場合には通信速度を低下させ、通信負荷Ｐが低い場合には通信速度を高める用に通信速度を変更する構成とすることにより、ゲートウェイ３０のバッファ３５が溢れるなどの問題をより確実に抑制することができる。また、ゲートウェイ３０の指示に従ってＥＣＵ１０が通信速度の変更を行う構成とすることにより、ＥＣＵ１０にはネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐを取得する機能及び通信負荷Ｐの変化を検出する機能等を備える必要がないため、ＥＣＵ１０の高コスト化を抑制でき、車載通信システムの高コスト化を抑制できる。

なお、本実施の形態においては、ゲートウェイ３０がネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐを取得して変化を検出し、変化に応じて通信速度を変更する指示をＥＣＵ１０へ与える構成としたが、これに限るものではなく、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…に接続されたいずれか１つのＥＣＵ１０がこの機能を備えて、ゲートウェイ３０はこの機能を備えない構成とすることもできる。また、２５０ｋｂｐｓ、５００ｋｂｐｓ及び１Ｍｂｐｓの３種類に通信速度を変更する構成としたが、これに限るものではなく、２種又は４種以上の通信速度に変更する構成としてもよい。また、通信速度の値もこれに限るものではない。また、ネットワークＮＷ１、ＮＷ２…の通信負荷Ｐを（１）式により定義したが、これに限るものではなく、他の定義であってもよい。

（変形例）
上述の車載通信システムにおいては、ゲートウェイ３０の制御部３１に備えられた変化検出部３７が変化の検出を行う場合に用いる判定期間を予め定められた固定値としてあるが、これに限るものではなく、可変値とすることも可能である。この場合、例えば、以下の（２）式により判定期間Ｔ_i （ｉ＝０、１、２…）を更新する構成とすることができる。ただし、（２）式においてａ及びｂは正の定数であり、ａ＋ｂ＝１の関係を有する値である。また、Ｔ_max は判定期間の最大値であり、Ｔ_min は判定期間の最小値である。

この（２）式を用いることにより、判定期間Ｔi を最大値Ｔ_max から最小値Ｔ_min の間で変化させることができる。（２）式による判定期間の更新は、例えば図５に示したフローチャートにおいて、ステップＳ６にてタイマによる計時が判定期間を超えない場合（Ｓ６：ＮＯ）に行うことができる。また、（２）式における変数ｉについては、ステップＳ１及びＳ４にてタイマのリセットを行う際にｉ＝０に初期化すればよい。

なお、（２）式による判定期間の更新は一例であり、これに限るものではなく、他の方法により判定期間を更新する構成としてもよい。また、説明は省略するが、通信負荷Ｐに対する閾値Ｐｂ及びＰｃについても同様に、可変値としてもよい。

本発明に係る車載通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る車載通信システムのゲートウェイに備えられた制御部の構成を示すブロック図である。 変化検出部による通信負荷の変化の検出方法を説明するための模式図である。 通信負荷と通信速度との対応を説明するための図表である。 本発明に係る車載通信システムのゲートウェイの制御部が行うネットワークの通信負荷の変化検出処理の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る車載通信システムのゲートウェイの制御部が行う通信速度変更処理の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る車載通信システムのＥＣＵが行う通信速度変更処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ＥＣＵ（他の装置）
１１ 制御部
１６ 通信部
３０ ゲートウェイ（車載通信装置）
３１ 制御部（変更手段、指示手段、通信速度送信手段、応答受信手段、実施指示送信手段）
３６ 負荷取得部（取得手段）
３７ 変化検出部（検出手段）
４０ ＣＡＮコントローラ（通信手段、接続部）
ＮＷ１〜ＮＷ４ ネットワーク

Claims (5)

1. 車輌に搭載されたネットワークに接続する接続部と、前記ネットワークに接続された他の装置との間で所定の通信速度で通信を行う通信手段とを備える車載通信装置において、
   前記ネットワークの通信負荷を取得する取得手段と、
   該取得手段が取得する通信負荷の変化を検出する検出手段と、
   該検出手段が変化を検出した場合に、前記通信手段による通信速度を変更する変更手段、及び前記ネットワークに接続された他の装置へ通信速度の変更を指示する指示手段と
   を備え、
   該指示手段は、
   変更する通信速度に係る情報を他の装置へ送信する通信速度送信手段と、
   該通信速度送信手段が送信した情報を受信した他の装置が送信する応答を受信する応答受信手段と、
   前記ネットワークに接続された全ての他の装置から前記応答受信手段が応答を受信した場合に、通信速度の変更を実施する指示を他の装置へ送信する実施指示送信手段と
   を有し、
   前記変更手段は、前記実施指示送信手段が指示を送信した後に、通信速度を変更するようにしてあること
   を特徴とする車載通信装置。
2. 前記検出手段は、
   前記取得手段が取得する通信負荷と、通信負荷に係る一又は複数の閾値とを比較する比較手段を有し、
   前記閾値を超えて通信負荷が変化した場合に、通信負荷の変化を検出するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の車載通信装置。
3. 前記検出手段は、
   前記取得手段が取得する通信負荷が変化した期間と、所定期間とを比較する比較手段を有し、
   通信負荷が変化した期間が前記所定期間を超えた場合に、通信負荷の変化を検出するようにしてあること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載通信装置。
4. 前記変更手段は、通信負荷が高い場合に通信速度を低下させ、通信負荷が低い場合に通信速度を高めるように変更を行うようにしてあること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の車載通信装置。
5. 車輌に搭載されたネットワークに接続された請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の車載通信装置と、
   前記ネットワークに接続され、前記車載通信装置から与えられた通信速度の変更の指示に応じて通信速度を変更する手段を有する他の装置と
   を備えることを特徴とする車載通信システム。

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