JP5167329B2 - 車両制御用無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムにおいて通信によってデータを送受信するシステムに関し
、より詳細には、無線通信によって車両制御を行う車両制御用無線通信システムに関する
。

無線通信システムとして、従来から、複数の中継経路から伝送路の伝送品質を検出し、
複数の中継経路の伝送品質を良い順に記憶しておき、データ送信時に最も伝送品質の良い
中継経路を選んでデータを送信する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、車両向けの通信システムとしては、回転体であるタイヤ内部の空気圧を測定する
ため、センサと制御ユニットとの間で通信を無線化する技術が開示されている（例えば、
特許文献２参照）。

特開２００３−２２９７９８号広報（第９頁、図７） 特開２００３−００２０１９号広報

車両制御装置の一種として、例えば、アクセルペダルなどの操縦手段に対する運転者の
操作量又はエンジン吸気管路内空気流量などの制御対象の状態量をセンサによりセンシン
グし、センサにより電気信号に変換されたセンシング信号を車両の電子制御ユニット（以
下「ＥＣＵ」と称する。）に伝達し、電子制御スロットルや電子制御燃料噴射弁によって
車両の制御を行う電子式車両制御システムがある。このような電子式車両制御システムは
、従来の機械的機構や油圧機構によって伝達する方式に比べてコンピュータ使用による柔
軟かつ高度な走行統合制御が実現できること、車重の軽量化は可能なこと、デザインの自
由度の向上が可能になること、が利点として挙げられる。

これに対して、従来の車両制御システムでは、運転者のペダルなどの操作量や車両の状
態などをモニタリングするセンサの信号を電線によってＥＣＵに入力し、車両制御用のア
クチュエータであるスロットルなどへの制御信号を、同じく電線によってＥＣＵから出力
している。このＥＣＵからセンサ・アクチュエータ部への電線部は、ワイヤハーネスと呼
ばれる。ＥＣＵの置かれている環境は、車両内のボンネットなど粉塵・雨滴にさらされる
環境であるため、ワイヤハーネスとＥＣＵとの接続部には非常に高い信頼性が要求され、
信頼性を追求することにより部品コストの上昇につながる。

また有線接続のため、ＥＣＵに接続するセンサ・アクチュエータの組合せを変更すると
、ＥＣＵ上の制御ソフトだけでなくワイヤハーネスも変更しなければならず、拡張性に乏
しいといった問題がある。また、回転体であるタイヤ内の空気圧センサなど、有線化が困
難な部位にはワイヤハーネスの適用は難しい。また、ワイヤハーネス自体の重量増大によ
る燃費悪化等の問題も生じる。

上記課題を解決するため、特許文献２に記載されているように、ＥＣＵとセンサ・アク
チュエータと間のワイヤハーネス部を無線化する技術が知られている。しかしながら、特
許文献２においては、無線通信信号の中継経路に関し複数の経路があることは考慮されて
いない。耐故障性を向上させるためには、中継点の１つが故障した場合でも、他の中継点
を経由してデータを送信することが有効である。しかしながら、特許文献１に示されたよ
うな従来の無線通信システムは、情報を確実に伝送することについては考慮しているが、
情報伝達までの時間に関する制約は厳しくない、いわゆる非リアルタイム型の通信システ
ムである。

従って、データのリアルタイム性、すなわち、伝送制限時間に関しては、重視されてお
らず、そのままでは、車両制御システムなどのリアルタイム制御システム用の通信システ
ムに適用することは難しい。なぜならば、各通信ノードが伝送品質（信頼性）の高い中継
経路を優先して用いるように制御された場合には、伝送品質の良い中継経路に通信データ
が集中してしまい、その中継経路が輻輳するためこの中継経路を用いた通信に遅延が発生
する可能性が高まる。車両制御システムの場合には、ブレーキペダルを踏むと、短い一定
時間内にブレーキが動作しなければならないというように、リアルタイム性に関する要求
が非常に厳しい動作もあるので無線通信経路の輻輳は大きな問題となる。以上のように、
従来の無線通信システムでは、電送品質などの通信に関する信頼性とリアルタイム性（即
時応答性）と、を両立することが難しいという問題がある。

本発明は、上記課題を解決し、通信に関する信頼性とリアルタイム性とを両立させるこ
とができる車両制御用無線通信システムを提供することを目的とする。

少なくとも、車両状態または運転者の操作を計測するセンサ計測値と、車両を制御する
ためのアクチュエータ制御目標値との、いずれか１つを含む車両制御データを送信する送
信ノードと、前記車両制御データを受信する受信ノードとを備え、前記送信ノードと前記
受信ノードとの間に複数の無線通信経路を有する車両制御用通信システムであって、前記
送信データの通信制限時間を満たす前記複数の無線通信経路の中から、前記送信ノードか
ら前記受信ノードに至る無線通信経路であって前記送信データの要求信頼性を最低限満た
す無線通信経路を選択することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、データに要求される信頼性と無線通信経路の信頼性とを対応させて無
線通信経路を選択することにより無線伝送線路における負荷を分散させることができ、車
両制御用の無線通信システムにおけるリアルタイム性（即時応答性）無線伝送に関する信
頼性とを確保することができる。

本発明の一実施の形態による車両制御用無線通信システムの構成例を示す図である。 本実施の形態による車両制御用無線通信システムの具体的な構成例を示す図である。 本実施の形態による車両制御用無線通信システムにおける通信ノード（アクチュエータとＥＣＵ）の概要図である。 本実施の形態による車両制御用無線通信システムにおける通信ノード（センサ）の概要図である。 エンジン制御部・BR>フ無線通信システムの構成例を示す図である。 送信データの属性情報を示す図である。 要求信頼度と許容失敗率との対応を示す図である。 サーバーノードの起動処理の流れを示すフローチャート図である。 データの送信処理の流れを示すフローチャート図である。 通信経路の評価・選択処理の概要を示す図である。 本実施の形態による車両制御用無線通信システム技術によって経路が選択されたエンジン制御部の無線通信システムの構成例を示す図である。 プロトコル変更処理の概要例を示す図である。 信号強度変更処理の概要を示す図である。 送信データのフォーマットを示す図である。 データ送信処理の流れを示すフローチャート図である。 データ受信処理の流れを示すフローチャート図である。 無線通信経路状態チェック処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の別の実施例による車両制御用無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信と電力線搬送とを併用する通信システムの概要を示す図である。

以下に本発明の一実施の形態による車両制御用無線通信システムについて図面を参照し
つつ説明を行う。図１は、本発明の一実施の形態による車両制御用無線通信システムのシ
ステム構成例の概要を示す図である。図１に示すように、本実施の形態による無線通信シ
ステムは、第１の送信ノード（Ｎｏｄｅ１）１０と、第２の送信ノード（Ｎｏｄｅ２）２
０と、受信ノード（ＮｏｄｅＮ）３０と、通信経路４０と、を含んで構成されている。送
信ノードと受信ノードの数は例示である。一般的には１つのノードに少なくとも１のセン
サが設けられている。

図１に示すように、第１の送信ノード１０は、送信データ１１と、通信中継経路の信頼
性と通信時間とを評価するための経路評価手段１２と、送信データ１１に要求される信頼
性を設定するデータ信頼度設定部１３と、送信データ１１に対応させて、通信中継経路を
選択するデータ・経路対応手段１４と、を含んで構成されている。尚、第１の送信ノード
１０では、データ信頼度設定部１３には信頼度として「高」が設定されている。無線通信
経路４０は、一般的には１以上の中継ノードを含んでいる。但し、中継ノードを介さない
ダイレクト通信も含まれる。図１に示す例では、無線通信経路４０は、信頼度高の無線通
信経路４１と、信頼度中の無線通信経路４２と、信頼度低の無線通信経路４３と、を有し
ている。

第１の送信ノード１０は、自己の経路評価手段１２を用いて、通信中継経路４０の通信
時間と信頼性との評価を行う。データ・経路対応手段１４を用いて、送信データ１１に設
定された通信制限時間を満たす複数の無線通信経路（図１では、符号４１〜符号４３で示
される。）の中から、データ信頼度設定部１３に設定された信頼性を満たす経路である信
頼性「高」の無線通信経路４１を選択する。そして、第１の送信ノード１０は、無線通信
経路４１を用いて送信データ１１を受信ノード３０に対して送信する。

第２の送信ノード（Ｎｏｄｅ２）２０は、送信データ２１と、通信中継経路の信頼性と
通信時間を評価するための経路評価手段２２と、送信データに要求される信頼性を設定す
るデータ信頼度設定部２３と、送信データに対応させて無線通信経路を選択するデータ・
経路対応手段２４とを有している。尚、データ信頼度設定部２３には信頼度「中」が設定
されている。

第２の送信ノード２０は、経路評価手段２２を用いて無線通信経路４０の中継ノードを
含む無線通信経路４０の通信時間と信頼性との評価を行う。そして、データ・経路対応手
段２４を用いて、送信データ２１に設定された通信制限時間を満たす複数の無線通信経路
の中から、データ信頼度設定部２３に設定された信頼性を満たす経路として、信頼性「中
」の通信経路４２を選択する。そして、送信ノード２０は、無線通信経路４２を用いて送
信データ２１を受信ノード３０に送信する。

以上の構成を取ることによって、無線通信経路の中から、通信要求時間を満たす経路で
あって、かつ、送信データに設定された信頼度に応じたすなわち見合った（高いものに集
中しないように）無線通信経路の信頼性を選択できる。このような選択をすることにより
、信頼性の高い無線通信経路に通信が集中することなく、無線通信網内において通信負荷
を分散することができ、通信の即時応答性（リアルタイム性）を確保することが出来る。
言い換えれば、たとえ、評価時に通信時間を満たしている無線通信経路だったとしても、
本実施の形態による無線通信技術のような負荷分散制御を行わない場合には、通信実行時
には負荷がある無線通信経路に集中し、輻輳に基づく通信遅延を生じる恐れがある。本実
施の形態による無線通信技術では、送信データの信頼性に注目して負荷分散を行っており
、高い信頼性とリアルタイム性とが要求される車両制御システムに適している。

図２は、本実施の形態による車両制御用無線通信システムのより具体的な構成例を示す
図である。図２に示すように、無線通信ノード１０１〜１０５によって、エンジン・変速
機部３１０に関する無線通信サブシステムが構成されている。無線通信ノード１０１〜１
０５の間は、互いに無線通信が可能となっている。また、電源に関しては、故障による電
力遮断・制御不能状態を回避するため、バッテリはメインバッテリ５０とサブバッテリ５
１の２重系となっており、一方の機能に異常が生じても最低限の電源は確保する構成を有
している。また、電力線に関しては、基幹電力線５２およびエンジン変速機部サブ電力網
５４はリング型ネットワークとし、基幹電力網とサブ電力網とを接続する電力線５３は２
重系とすることによって、一箇所の電力線が破損しても電力を送ることができる構成とな
っている。尚、電力線は全ての無線通信ノードに接続されているわけではなく、制御量演
算を行うＥＣＵやアクチュエータの制御を行うアクチュエータノードなど、電力消費量の
大きいノードにのみ接続する形態をとっている。センサの処理を行うセンサノードなど、
電力消費量の少ないノードに関しては、振動発電素子、熱発電素子などを用いた自己発電
方式により、電力線が不要な構成としている。

尚、車室内、右前輪、左前輪、右後輪、左後輪などもサブネットワークを形成しており
、これらの他のサブネットワークも、エンジン変速機サブネットワークと同様の構成を有
している。

図３は、本実施の形態によるアクチュエータノード又はＥＣＵの構成例を示す図である
。アクチュエータノード１０−１は、無線通信用のアンテナ１５と、無線通信部１６と、
アクチュエータの制御を行うコンピュータ１７と、車両を制御するためのアクチュエータ
１８−１と、電源部１９−１とを有する。なお、ＥＣＵの場合にはアクチュエータ１８−
１は任意に設けられる。

図４はセンサノードの構成例を示す図である。図４に示すように、センサノード１０−
２は、無線通信アンテナ１５と、無線通信部１６と、センサ信号の処理および送信データ
の計算を行うコンピュータ１７と、車両の状態または運転者の操作を計測するためのセン
サ１８−２と、エンジンから発生する振動や熱を利用して発電を行うための発電素子１９
−２と、電力を蓄電するためのバッテリ１９−３と、を有する。

かかる構成により、ＥＣＵとアクチュエータノード、センサノードとの間の通信が可能
となり、部品コストの削減、部品の軽量化、ＥＣＵ拡張性の向上などが可能となる。すな
わち、ＥＣＵには電力網への電源線のみあればよく、通信線は不要となるため、センサ・
アクチュエータ構成に関するハードウェア的制約はなくなるという効果がある。さらに、
センサノードに関しては電力線も不要となるため、回転体などに設置しても電力線が邪魔
になることがなくなるため、回転体などの移動体への取り付けが容易になる。

図５は、エンジン部における無線通信サブシステムの構成例を示す図である。図５に示
すように、エンジン部における無線通信システムは、車両３００と、エンジン３１０と、
点火プラグ３１１と、吸気管３１２と、排気管３１３と、有線基幹通信バス３２０と、吸
入空気温度センサノード１０１と、吸入空気量センサノード１０２と、クランク角度セン
サノード１０３と、排気酸素濃度センサノード１０４と、エンジンＥＣＵ１０５と、を有
している。センサノード１０１〜１０４は、計測したセンサ情報をエンジンＥＣＵ１０５
に対して送信する。ところで、図５に示す構成においては、吸入温度センサノード１０１
とエンジンＥＣＵ１０５との間、吸入空気量センサノード１０２とエンジンＥＣＵ１０５
との間には点火プラグ３１１が設置されている。点火プラグ３１１は、非常に強いノイズ
発生源となっている。そのため、点火プラグ３１１を迂回して無線通信を行う必要がある
。

エンジンＥＣＵ１０５は、エンジン内の無線通信サブシステムのサーバとなっており、
通信経路の設定などを行っている。尚、エンジンＥＣＵ１０５は、図示しない他のブレー
キＥＣＵや車室内ＥＣＵなどとも通信を行う必要があるが、距離が離れているということ
と、通信量が多いという理由により、例えばＣＡＮやＦｌｅｘＲａｙ等の有線式通信手段
３２０が用いられている。

図６は、エンジンＥＣＵが有する送信データの経路選択時に用いられる評価表の例を示
す図である。吸入空気温度は、制御に必要なデータであるがエラーがあっても乗員には直
接の危害が無いために要求信頼度はＢであり、一般的に時間的な変化は遅いので送信制限
時間は１００ｍｓとなっている。また、経路評価式は、経路評価値Ｆを、吸入空気温度固
有の係数ｋＢおよびｍＢを用いて計算するようになっている。

吸入空気量は、制御に必要なデータでありエラーがあるとエンジンの暴走につながる可
能性があるため要求信頼度はＡ、時間的な値の変化は速いので送信制限時間は１０ｍｓと
なっている。また、経路評価式は、経路評価値Ｆを、吸入空気温度固有の係数ｋＡおよび
ｍＡを用いて図に示すように重み付けの計算を行う。

図７は、図６に示した要求信頼度の一例を示す図である。要求信頼度Ａとは、通信エラ
ーが発生しても制御上許容される失敗率が例えば１０^-１２である。要求信頼度Ｂとは、
通信エラーが発生しても制御上許容される失敗率が例えば１０^-９である。要求信頼度Ｃ
とは、通信エラーが発生しても制御上許容される例えば失敗率が１０^-６である。このよ
うに、許容失敗率が、あるしきい値によりＡ〜Ｃまでに分類されている。

図８は、エンジンＥＣＵ１０５が起動した際に実行される起動処理の流れを示すフロー
チャート図である。図８に示すように、まず、ＥＣＵが起動するとステップＳ１１から処
理が始まる（ＳＴＡＲＴ）。ステップＳ１２で経路が設定されているか否かのチェックを
行う。経路が設定されていた場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１３に進む。工場出荷直後や
、サービス工場での初期化処理後や、何らかの原因で経路情報が失われた場合など、経路
が設定されていなかった場合には（Ｎｏ）、通信経路設定処理ステップＳ１５に進む。ス
テップＳ１３では、ＥＣＵ１０５から通信ノードに対して、正常動作が可能か否か、或い
は、他のノードとの間の通信状態に関しての問い合わせ通信を行うことによって、設定し
た経路通りに通信網が動作するか否かの検証を行う。ステップＳ１４では、ステップＳ１
３の動作検証の結果、経路に異常が無ければ（Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進み起動処理
が終了する。経路に異常があれば（Ｎｏ）、ステップＳ１５に進み通信経路設定処理を行
う。以下、通信経路設定処理ステップＳ１５について詳しく説明する。

図９は、通信経路設計処理ステップＳ１５の詳細である。ステップＳ１５１からスター
トする（ＳＴＡＲＴ）。ステップＳ１５２で、ステップＳ１３で得られた通信状態情報を
用いて、送信データごとに設定された送信時間および要求信頼度を満足する経路があるか
否かの探索・評価を行う。経路探索・評価については後に詳しく説明する。ステップＳ１
５３において、通信経路の設定が可能であった場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１５４に
進み、通信経路が設定できなかった場合には（ＮＯ）ステップＳ１５５に進む。ステップ
Ｓ１５５で、信号強度や通信プロトコル（エラー訂正方式など）を変更することによって
、送信データの要求信頼度を満足することが可能か否かを検証する。満足するように変更
することが可能な場合には（ＹＥＳ）ステップＳ１５６に進み、不可の場合（ＮＯ）には
ステップＳ１５７に進む。ステップＳ１５６では信号強度・プロトコルの変更処理を行い
、ステップＳ１５７ではデータ信頼性の変更処理を行う。信号強度・プロトコルの変更処
理およびデータ信頼性の変更処理については後述する。ステップＳ１５４では、設定した
経路を図示しないＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどに保存する
。ステップＳ１５８では、設定した経路を各通信ノードに送付し、データ送信の際に設定
した経路を使用するように通知する。ステップＳ１５９において通信経路設定処理を終了
する（ＥＮＤ）。

図１０は、ステップＳ１５２において行われる通信経路探索・評価処理の概要を示す図
である。経路Ｎｏ１〜３までは、図２に示す吸入空気温度センサノード１０１からＥＣＵ
ノード１０５までの通信経路候補である。吸入空気温度センサノード１０１の送信するデ
ータは、吸入空気温度であり、その要求信頼度はＢ、通信制限時間は１００ｍｓとなる。

経路Ｎｏ１は、送信ノード１０１から受信ノード１０５まで直接通信する経路２１５に
より通信する。この場合、点火プラグ３１１を挟む経路となるため、点火プラグ３１１が
発生するノイズにより信号強度が低下し、強度Ｃとなる。尚、通信プロトコルはＣＲＣ等
エラー訂正機能の高いプロトコルを用いており、ランクＡとなる。その結果、通信経路信
頼性評価はＣとなり、通信時間は５ｍｓとなる。

経路Ｎｏ２は、送信ノード１０１から中継ノード１０３を経由して受信ノード１０５ま
で通信する。送信ノード１０１から中継ノード１０３までの経路２１３は、ノイズ発生源
が無いために信号強度Ａとなる。また、通信プロトコルはＡランクである。中継点１０３
自体の故障率は非常に低く、Ａランクとなっている。中継ノード１０３から受信ノード１
０５までの経路２３５は、信号強度、プロトコル共にランクＡである。その結果、通信経
路信頼性評価はＡとなり、通信時間は１０ｍｓとなる。

経路Ｎｏ３は、送信ノード１０１から中継ノード１０４を経由して受信ノード１０５ま
で通信する。送信ノード１０１から中継ノード１０４までの経路２１４は、ノイズ発生源
が無いために信号強度Ａとなる。但し、プロトコルはチェックサム等のエラーチェック機
能のみの通信プロトコルでありＢランクである。中継点１０４自体の故障率は比較的低く
、Ｂランクとなっている。中継ノード１０４から受信ノード１０５までの経路２４５は、
信号強度Ａ、プロトコルはランクＢである。その結果、通信経路信頼性評価はＢとなり、
通信時間は１０ｍｓとなる。

以上の結果をもとに、吸入空気温度センサノード１０１が吸入空気温度のデータを送信
するための経路は、経路信頼性・通信時間を満足する経路Ｎｏ３が選択される。このとき
、経路Ｎｏ２も経路信頼性・通信時間を満足しているが、要求以上の信頼性が満たされて
おり、より高い信頼性が要求されるデータが経路としてこの経路Ｎｏ．２を選択できる余
地を残しておくため、あえて経路Ｎｏ３を選択する。

経路Ｎｏ４〜６までは、吸入空気量センサノード１０２からＥＣＵノード１０５までの
通信経路候補である。吸入空気量センサノード１０２の送信するデータは吸入空気量であ
り、その要求信頼度はＡ、通信制限時間は１０ｍｓなる。経路Ｎｏ４は、送信ノード１０
２から受信ノード１０５まで直接通信する経路２２５により通信する。この場合、点火プ
ラグ３１１を挟む経路となるため、点火プラグ３１１が発生するノイズにより信号強度が
低下し、強度Ｃとなる。尚、プロトコルはＣＲＣ等エラー訂正機能の高いプロトコルを用
い、ランクＡとなる。その結果、通信経路信頼性評価はＣとなり、通信時間は５ｍｓとな
る。

経路Ｎｏ５は、送信ノード１０２から中継ノード１０３を経由して受信ノード１０５ま
で通信する。送信ノード１０２から中継ノード１０３までの経路２２３は、ノイズ発生源
が無いために信号強度Ａとなる。また、プロトコルはＡランクである。中継点１０３自体
の故障率は非常に低く、Ａランクとなっている。中継ノード１０３から受信ノード１０５
までの経路２３５は、信号強度、プロトコル共にランクＡである。その結果、通信経路信
頼性評価はＡとなり、通信時間は１０ｍｓとなる。

経路Ｎｏ６は、送信ノード１０２から中継ノード１０４を経由して受信ノード１０５ま
で通信する。送信ノード１０２から中継ノード１０４までの経路２２４は、ノイズ発生源
が無いために信号強度Ａとなる。ただし、プロトコルはチェックサム等のエラーチェック
機能のみのプロトコルでありＢランクである。中継点１０４自体の故障率は比較的低く、
Ｂランクとなっている。中継ノード１０４から受信ノード１０５までの経路２３５は、信
号強度Ａ、プロトコルはランクＢである。その結果、通信経路信頼性評価はＢとなり、通信時間は１０ｍｓとなる。以上の結果、吸入空気量センサノード１０２が吸入空気量のデータを送信するための経路は、経路信頼性・通信時間を満足する経路Ｎｏ５が選択される
。

図１１は、以上のようにして設定された無線通信サブネットワークの経路を示す図であ
る。吸入空気温度センサノード１０１からＥＣＵノード１０５までは、経路２１４、経路
２４５を経由してデータが送信される。吸入空気量センサノード１０２からＥＣＵノード
１０５までは、経路２２３、経路２３５を経由してデータが送信される。

このように、本実施の形態による負荷分散制御技術を適用することにより、送信データ
に要求される信頼性と無線通信経路の信頼性とを対応させて無線通信経路を選択すること
が可能となり、車両制御用無線通信システムにおいて、リアルタイム性と信頼性とを両立
することが可能となる。

図１２は、図９のステップＳ１５６において無線通信経路のプロトコルを変更する処理
の詳細を示す図である。ここでは、送信ノード１０１から中継ノード１０４を経由して受
信ノード１０５まで通信する経路Ｎｏ３−１のみに注目して説明する。経路の初期状態を
３−１とする。経路３−１は、経路２１４および経路２４５でプロトコルにエラー訂正機
能が無いためにランクＣとなっており、通信経路の信頼性評価がＣとなっている、そのた
め、送信データの要求信頼度を満足することが出来ていない。そこで、経路２１４および
経路２４５のプロトコルをチェックサム機能のついたプロトコル（ランクＢ）に変更する
ことによって、通信経路の信頼性を向上させ、要求信頼度を満足する経路を生成している
。

図１３は、図９のステップＳ１５６において無線通信経路の信号強度を変更する処理の
詳細を示す図である。ここでは、送信ノード１０１から中継ノード１０４を経由して受信
ノード１０５まで通信する経路Ｎｏ３−３のみに注目して説明する。ここでは、経路の初
期状態を３−３とする。経路３−３は、経路２１４の信号強度が比較的弱い強度Ｃとなっ
ており、通信経路の信頼性評価がＣとなっている、そのため、送信データの要求信頼度を
満足することが出来ていない。そこで、経路２１４での無線通信の出力を上げることによ
って信号強度をＡとし、通信経路の信頼性を向上させ、要求信頼度を満足する経路を生成
している。

以上のように、例えば中継ノードの故障等によってシステム設計時の無線通信経路を用
いることが出来ず代替経路を用いる場合に、代替経路の信頼性が低く送信データの要求信
頼度を満足できなかったとしても、信号強度およびプロトコルを変更することによって要
求信頼度を満足する通信経路を生成できるという効果がある。

図１４は、本実施の形態による車両制御用無線通信システムで送受信されるデータのフ
ォーマットである。Ｄ１は送信データのプロトコル情報である。Ｄ２は車両ＩＤであり、
送信データの属する車両の識別用ＩＤである。ここで、例えば車台番号のように車両固有
の番号を登録することによって、周辺の車両の無線通信網が送受信しているデータを誤っ
て受信することを防止する。Ｄ３は通信経路情報であり、送信データがどのような中継点
を経由して送信先ノードまで到達するかという情報が登録されている。Ｄ４はエラー状態
であり、送信データの信頼性が要求信頼性より低下して送信されていることを示す。Ｄ５
は送信データである。Ｄ６は誤り訂正符号であり、ＣＲＣ、チェックサム、パリティ等、
送信データの要求信頼性に応じて使い分けられる。Ｄ７は送信データの宛先であり、本デ
ータを受信すべきノードが指定される。宛先情報を解釈することにより、本データを受信
して処理すべきかどうかの判断が出来る。

図１５は、本実施の形態において、図２に示すノード１０１〜１０４がノード１０５に
データを送信する際に実行されるデータ送信処理の流れを示すフローチャート図である。
図１４も参照しつつ説明する。データ送信処理は送信ノード上のコンピュータ１７で動作
するデバイスドライバソフトであり、フレームワークや他の制御アプリケーションから関
数として呼び出されて動作を開始する。データ送信処理はステップＳ２１から開始される
（ＳＴＡＲＴ）。ますステップＳ２２において送信するデータに対応する通信中継経路情
報の読み出しを行う。ここで読み出される経路は、ステップＳ１５８でＥＣＵ１０５から
通知された通信経路、プロトコル、信号強度、車両ＩＤを、ノード上の図示しないメモリ
上に保存したものである。次にステップＳ２３において、送信データのプロトコル情報部
Ｄ１に通信プロトコルおよび信号強度を、車両ＩＤ部Ｄ２に車両ＩＤを、通信経路情報部
Ｄ３に通信中継経路をセットする。次にステップＳ２４において、ステップＳ１５７でデ
ータの信頼性を低下させたデータかどうかをチェックする。信頼性が低下していなければ
（ＮＯ）、ステップＳ２５に進みデータを送信する。信頼性が低下していれば（ＹＥＳ）
ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６で送信データのヘッダＤ４に信頼性が低下したこ
とを示す情報をセットする。ステップＳ２７で、本送信処理の関数の戻り値として、信頼
性が低下したことを示すフラグをセットし、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では
、送信データを無線通信部１６に渡し、データの送信を行う。

図１６は、データの受信および中継処理の流れの概要を示すフローチャート図である。
図２に示す無線通信ノード１０１〜１０５は、無線通信部１６によって無線通信を受信す
ると、ヘッダの宛先情報Ｄ７を解釈して、自分が受信処理を行うべきデータか否かの判断
を行う。Ｄ７に自ノードを示す情報が記入されていれば、ノードが処理すべきであると判
断し、ステップＳ３１から受信・中継処理が開始される（ＳＴＡＲＴ）。ステップＳ３２
において、通信経路ヘッダＤ３（図１４）を確認し、自ノードが通信経路の最終点、すな
わち受信ノードなのか、それとも中継ノードなのかを判断する（ステップＳ３３）。ステ
ップＳ３３において、自ノードが受信ノードだった場合には（受信）ステップＳ３４に進
み、中継ノードだった場合には（中継）ステップＳ３３１に進む。ステップＳ３３１では
、宛先ヘッダの書き換えを行ったのち、自ノードの次の通信経路となる中継先ノードへと
通信データを送信し処理を終了する。ステップＳ３４では、誤り訂正符号Ｄ６を用いて、
受信したデータに誤りが無いか否かを判断し、正常に受信又は誤りを復元できた場合には
ステップＳ３５に進み、復元不能な誤りを検出した場合にはステップＳ３４１に進む。ス
テップＳ３４１では、データ送信元に対し、受信失敗を示すデータ（ＮＡＫ）を車両制御
用のデータ送信時とは逆順序の経路とを設定して送信し、エンジン用無線通信サブシステ
ムのサーバとなっているＥＣＵ１０に対して受信失敗を示すデータ（ＮＡＫ）を送信し、
処理を終了する。ステップＳ３５では、データ送信元に対し、受信成功を示すデータ（Ａ
ＣＫ）を、車両制御用のデータ送信時とは逆順序の経路を設定して送信する。次に、ステ
ップＳ３６では、エラー状態ヘッダＤ４をチェックして送信したデータが信頼性の低下し
たデータか否かを判断する。信頼性が低下したデータでなければステップＳ３７に進み、
信頼性が低下したデータならばステップＳ３６１に進む。ステップＳ３６１ではデータの
受信が一回目か否かを判定する。一回目ならばステップＳ３６２に進みデータ送信元に再
送要求を送信した後に処理を終了し、一回目でなければステップＳ３６３に進む。ステッ
プＳ３６３では前回（一回目）の受信と同一データどうかの判定を行い、同一データなら
ばステップＳ３７に進み、同一データでなければステップＳ３６４に進んでデータを破棄
した後、処理を終了する（ＥＮＤ）。ステップＳ３７では受信完了フラグをセットするか
、受信完了処理用のタスクを起動し、受信したデータの送信データ部分Ｄ５を公開する。

図１７は、ＥＣＵ１０５で、定期的に、または通信負荷が低い状態に、または受信失敗
情報（ＮＡＫ）を受信した際に実行される通信経路確認処理である。ステップＳ４１から
スタートし（ＳＴＡＲＴ）、ステップＳ４２では、ＥＣＵ１０５が通信ノードに対して、
無線通信ノードが正常に動作しているか、他のノードとの通信状態はどうかという問い合
わせを行う。ステップＳ４３では動作異常ノードがあった否かで分岐し、異常ノードが無
かった場合（ＮＯ）には処理終了し、異常ノードがあった場合（ＹＥＳ）には先に説明し
た通信経路設定処理ステップＳ１５を行った後に処理を終了する。

以上のように、本実施の形態による車両制御用無線通信システムの概要を説明してきた
が、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない範囲の様
々な形で実施することが出来る。

例えば図１８に示すように、エンジン変速機無線通信サブシステム部の電力線５４を、
センサノードに接続するようにしても良い。また、さらに無線通信に合わせ、電力線上に
供給電力の周波数帯と異なる周波数帯の電圧振幅を利用する電力線通信を併用するように
してもよい。無線通信と電力線通信とを併用することによって異なる通信方式での多重化
が可能となるため、同じ方式での二重化にくらべて同一要因での故障確率が低減され、信
頼性が向上するという効果がある。

図１９は、図１８で電力線通信を採用した場合の通信ノードの構成例を示す図である。
電源部１９−１中には、電力線通信部１９−５を内蔵しており、無線通信部１６と併用し
て通信を行う。この時、電力線通信は、無線通信部故障時のみ動作するようにしてもよい
。

本実施の形態によるシステムによれば、車両制御用の無線通信システムにおいて、デー
タに要求される信頼性と、無線通信経路の信頼性と、を対応させて通信経路を選択し負荷
を分散することによって、システムのリアルタイム性と信頼性とを両立することが可能と
なる。

以上に説明したように、実施の形態による車両制御用無線通信システムによれば、デー
タに要求される信頼性と無線通信経路の信頼性とを対応させて無線通信経路を選択するこ
とにより無線伝送線路における負荷を分散させることができる。従って、車両制御用の無
線通信システムにおけるリアルタイム性（即時応答性）無線伝送に関する信頼性とを確保
することができるという利点がある。

本発明は、車両制御用無線通信システムに利用できる。

１０、２０…データ送信ノード、３０…データ受信ノード、４０…データ中継経路。

Claims (17)

1. 少なくとも、車両状態または運転者の操作を計測するセンサ計測値と、車両を制御するためのアクチュエータ制御目標値との、いずれか１つを含む車両制御データを送信する送信ノードと、前記車両制御データを受信する受信ノードとを備え、前記送信ノードと前記受信ノードとの間に複数の無線通信経路を有する車両制御用通信システムであって、
   前記無線通信経路の信頼性と通信時間を評価する経路評価手段と、
   前記送信データの通信制限時間を満たす前記複数の無線通信経路の中から、前記送信ノードから前記受信ノードに至る無線通信経路を選択する負荷分散手段と、
   を有し、
   前記負荷分散手段は、
   前記経路評価手段の評価結果に基づき、前記複数の無線通信経路のうち、前記送信データの要求信頼性を最低限満たす無線通信経路を特定し、特定した無線通信経路のなかからいずれかを通信経路として選択し、
   複数の前記送信データのうち少なくともいずれかの要求信頼性が互いに異なる場合においては、前記特定した無線通信経路のなかから、要求信頼性が相対的に他の前記送信データよりも高い前記送信データについては前記評価結果が相対的に高い前記無線通信経路を割り当て、要求信頼性が相対的に他の前記送信データよりも低い前記送信データについては前記評価結果が相対的に低い前記無線通信経路を割り当てる
   ことを特徴とする車両制御用無線通信システム。
2. 前記送信データの要求信頼性は、要求成功率または許容失敗率として指定されることを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
3. 前記送信データの要求信頼度を満足する通信経路が存在しない場合には、前記送信データの要求信頼性を満たすように無線通信経路を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
4. 前記送信データの要求信頼性を満足する通信経路が存在しない場合には、
   無線通信のプロトコルを、より信頼性の高いものに変更することにより、前記送信データの要求信頼度を満足する無線通信経路を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
5. 前記送信データの要求信頼度を満足する無線通信経路が存在しない場合には、無線通信時の信号強度を強化することにより、前記送信データの要求信頼度を満足する無線通信経路を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
6. 前記送信データの要求信頼性を満足する無線通信経路が存在しない場合には、前記送信データの通信信頼性を低下させ、変更した要求信頼性を満足するよう無線通信経路を選択し、
   前記送信データの要求信頼性を低下させたことを示す情報を付与してデータを送信するとともに、前記送信データの送信要求元に対してその旨を通知することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
7. 前記送信データの要求信頼性が低下した送信データを受信したノードは、
   前記要求信頼性が低下した送信データを複数回受信して送信データの信頼性評価を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
8. 前記通信ノードの信頼性が低下した場合には、
   信頼性が低下した通信ノードを含む無線通信経路の信頼性を再評価し、前記送信データの要求信頼度に応じて前記無線通信経路を再設定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
9. 第１のノードが該第１のノードとは異なる第２のノードの信頼性低下を発見した場合に、さらに前記第１及び第２とは異なる第３のノードに対して信頼性低下の情報を通知することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
10. 電力供給線を用いた電力線搬送通信を併用してノード間の通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
11. 無線通信の異常時に、電力供給線を用いた電力線搬送通信によりノード間の通信を行うことを特徴とする請求項１０に記載の車両制御用無線通信システム。
12. 前記負荷分散手段は、
    前記送信データの要求信頼性と前記無線通信経路の信頼性とに基づいて、前記送信ノードから前記受信ノードに至る無線通信経路を選択することを特徴とする請求項１に記載の車両制御用無線通信システム。
13. 前記送信データの要求信頼性を満たす限りにおいて、前記無線通信経路候補の信頼性に関しては低い方の値の無線通信経路候補を選択することを特徴とする請求項１２に記載の車両制御用無線通信システム。
14. 前記無線通信経路の信頼性と前記送信データの要求信頼性とは、予め評価されたしきい値を基準に分類されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両制御用無線通信システム。
15. 前記無線通信経路の信頼性は、
    前記中継ノードの故障率と、通信プロトコル又は通信強度を含む通信パラメータとのうちの少なくともいずれかに基づいて計算されることを特徴とする請求項１２に記載の車両制御用無線通信システム。
16. 前記無線通信経路の信頼性および送信データの要求信頼性を複数のグループに分類して、前記送信データの要求信頼性グループに選択可能な前記無線通信経路の信頼性グループとを対応付けて、データの送信経路を選択することを特徴とする請求項１２に記載の車両制御用無線通信システム。
17. 所要通信時間と前記無線通信経路の信頼性とから通信経路の評価を行う評価計算式を送信データに対応して設定して、前記評価計算式により計算した評価点数の高い通信経路を選択することを特徴とする請求項１２に記載の車両制御用無線通信システム。

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