JP6464901B2 - 車載通信システム及び中継装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車載通信システムに関する。
車載通信システム(車両に搭載される通信システム)として、複数のネットワークを備え、異なるネットワークのノード同士の通信を中継装置によって中継する構成のものがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の車載通信システムでは、2つのネットワークの一方における何れかのノードが、起動した際に、他方のネットワークのノードと通信する必要がない場合には、協調制御不要情報を含むウェイクアップフレームを送信する。そして、中継装置としてのゲートウェイは、上記協調制御不要情報を含むウェイクアップフレームを受信した場合には、他方のネットワークをウェイクアップさせないようになっている。
特開2009−124480号公報
特許文献1の技術では、ゲートウェイに接続されるネットワークが3つ以上となった場合、ウェイクアップフレームの送信元のノードは、ウェイクアップ不要なネットワークを示す識別情報(以下、不要ネットワーク情報という)を、送信しなければならない。そして、複数の各ノードがウェイクアップフレームの送信元になり得るようにした場合には、各ノードに、上記不要ネットワーク情報を送信する機能を持たせることとなる。
しかし、ゲートウェイに接続されるネットワークの数や構成(つまり、各ネットワークにどのノードが接続されているかという構成)が変更された場合には、複数の各ノードに記憶させる上記不要ネットワーク情報を変更しなければならい。このため、通信システムの構成変更に対する処置が非常に複雑になってしまう。
そこで、本発明は、複数のネットワークのうち通信に必要なネットワークだけをウェイクアップさせることができ、しかも、ネットワークの数や構成の変更に容易に対応可能な車載通信システムの提供を目的としている。
第1発明の車載通信システムは、それぞれが1つ以上のノードを有する複数のネットワークと、異なるネットワークのノード同士の通信を中継する中継装置と、を備える。
この車載通信システムにおいて、ノードのうち、全てのネットワークがスリープ状態になってから送信を開始するノードは、送信対象のノードを示す送信対象ノード情報を、中継装置に送信する。
そして、中継装置は、メモリと、ウェイクアップ制御手段と、を備える。メモリには、各ネットワークを構成するノードを示すノード情報が各ネットワークについて記録されたノード情報テーブルが、記憶されている。ウェイクアップ制御手段は、全てのネットワークがスリープ状態になってから、ノードの何れかから当該中継装置へ前記送信対象ノード情報が送られて来ると、複数のネットワークのうち、その送信対象ノード情報が示すノードが構成要素となっているネットワークを、前記ノード情報テーブルから特定して、その特定したネットワークだけをウェイクアップさせる。
この車載通信システムによれば、全てのネットワークがスリープ状態になってから、何れかのノードが送信を開始する場合には、複数のネットワークのうち、通信に必要なネットワーク(即ち、送信対象のノードが存在するネットワーク)だけをウェイクアップさせることができる。よって、車載通信システムで消費する電力を抑えることができる。
しかも、ゲートウェイに接続されるネットワークの数や構成(各ネットワークにどのノードが接続されているかという構成)が変更された場合には、中継装置のメモリに記憶されるノード情報テーブルを変更することで対応することができる。このため、通信システムの構成変更(ネットワークの数や構成の変更)への対応が容易となる。
一方、前記ノード情報テーブルを記憶するメモリと、前記ウェイクアップ制御手段とを備える中継装置であれば、第1発明の車載通信ネットワークにおける中継装置として用いることができる。また、中継装置に接続されている全てのネットワークがスリープ状態になってから、送信を開始する場合に、送信対象のノードを示す送信対象ノード情報を前記中継装置に送信するノードであれば、第1発明の車載通信ネットワークにおけるノードとして用いることができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態の車載通信システムの構成を表す構成図である。 ECU情報テーブルの説明図である。 通信フレームの構造を示す説明図である。 車載通信システムにおける各装置の動作内容を示すラダーチャートである。
以下に、本発明が適用された実施形態の車載通信システムについて説明する。
[本実施形態の構成]
図1に示す車載通信システム1は、乗用車等の車両に搭載される通信システムであり、複数の(この例では5つの)ネットワークNT1〜NT5と、ネットワークNT1〜NT5間の通信を実現するセントラルゲートウェイとしてのゲートウェイECU2と、を備える。ECUは、「Electronic Control Unit:電子制御装置」の略である。
ネットワークNT1は、通信線L1と、通信線L1に接続された1つ以上の(この例では3つの)ECU11,12,13とによって構成されている。ネットワークNT2は、通信線L2と、通信線L2に接続された1つ以上の(この例では4つの)ECU21,22,23,24とによって構成されている。ネットワークNT3は、通信線L3と、通信線L3に接続された1つ以上の(この例では3つの)ECU31,32,33とによって構成されている。ネットワークNT4は、通信線L4と、通信線L4に接続された1つ以上の(この例では3つの)ECU41,42,43とによって構成されている。ネットワークNT5は、通信線L5と、通信線L5に接続された1つ以上の(この例では4つの)ECU51,52,53,54とによって構成されている。
各ECU11〜54は、CPU、ROM、RAM等を有するマイコン(図示省略)を備える。そして、各ECU11〜54は、車両における様々な制御を実施するが、他のECUと通信してデータの送受を行うため、車載通信システム1におけるノード(通信ノード)に相当する。
各ネットワークNT1〜NT5の通信方式(通信プロトコル)は、例えばCAN(Controller Area Network:登録商標)であるが、他の通信方式でも良く、また、ネットワークNT1〜NT5毎に通信方式が異なっていても良い。
各ネットワークNT1〜NT5は、ゲートウェイECU2に接続されている。詳しくは、各通信線L1〜L5がゲートウェイECU2に接続されている。
ゲートウェイECU2は、異なるネットワークNT1〜NT5のECU同士の通信を中継する中継装置として機能する。
このため、ゲートウェイECU2は、通信線L1〜L5に対する信号の入出力を行う部分として、複数のチャンネルCh1〜Ch5を備える。
ゲートウェイECU2のチャンネルCh1〜Ch5のうち、チャンネルCh1には通信線L1が接続され、チャンネルCh2には通信線L2が接続され、チャンネルCh3には通信線L3が接続され、チャンネルCh4には通信線L4が接続され、チャンネルCh5には通信線L5が接続されている。
更に、ゲートウェイECU2は、当該ECU2の動作を司るマイコンの構成要素として、CPU3、ROM4、RAM5等を備えている。そして、ROM4には、CPU3によって実行されるプログラムの他に、ECU情報テーブル6と、ルーティングテーブル7とが記憶されている。
ECU情報テーブル6は、図2に示すように、各チャンネルCh1〜Ch5に接続されているECUのアドレス(以下、ECUアドレスという)が、各チャンネルCh1〜Ch5について記録されたテーブルである。
ECUアドレスは、各ECUの識別情報である。図2の例では、図1との対応を分かり易くするために、図1に記載しているECUの符号(11,12等)を、ECUアドレスとして記載している。また、各チャンネルCh1〜Ch5とネットワークNT1〜NT5は一対一に対応しており、各チャンネルCh1〜Ch5に接続されるECUは、そのチャンネルに接続されたネットワークを構成するECUである。このため、ECU情報テーブル6は、各ネットワークNT1〜NT5を構成するECUを示すECUアドレス(ノード情報に相当)が、各ネットワークNT1〜NT5について記録されたテーブルでもある。よって、ゲートウェイECU2は、このECU情報テーブル6に基づいて、どのECUがどのチャンネルに接続されているか(どのネットワークに存在しているか)を判別することができる。
また、ルーティングテーブル7は、受信した通信フレームをどのネットワークに送信するかを示すテーブルである。例えば、図3に示すように、CANの通信方式で送受信される通信フレーム(CANフレーム)では、データ領域よりも前のCANID領域に、その通信フレームの識別情報であるCANIDが配置される。このため、例えばルーティングテーブル7は、どのCANIDの通信フレームを、どのネットワークへ(換言すれば、どのチャンネルへ)送信するか、ということを示す。
一方、車載通信システム1において、ネットワークNT1〜NT5は、例えば、OSEK(オーゼック)-NM(ネットワークマネージメント)やAUTOSAR(オートザー)-NMを活用したゲートウェイの協調スリープの仕組みを使用してスリープ状態になる。スリープ状態とは、少なくとも通信を行わない低消費電力モードになっている状態である。そして、ネットワークがスリープ状態であるということは、そのネットワークを構成する全てのECU(ノード)がスリープ状態になっているということである。
[本実施形態の処理]
次に、車載通信システム1において、全てのネットワークNT1〜NT5がスリープ状態になってから、何れかのECUがウェイクアップして送信を開始した場合の、各装置の動作内容について、図4を用い説明する。尚、図4に関する説明では、全てのネットワークNT1〜NT5がスリープ状態になってから最初に送信を開始するECU(以下、送信開始ECUという)が、例えばECU11であるとする。そして、送信開始ECUからの送信対象のECU(以下、送信対象ECUという)が、例えばECU54であるとする。勿論、送信開始ECUと送信対象ECUは、ECU11,54以外でも良い。また、図4では、ゲートウェイECU2のチャンネルのことを、「Ch」と記載している。
全てのネットワークNT1〜NT5がスリープ状態になっている場合に、ECU11〜54のうち、例えばECU11をウェイクアップさせるウェイクアップイベントが発生したとする(S100)。ウェイクアップイベントとしては、例えば、車両のドアが開いた、いったイベントが考えられる(図1の左下部分参照)。また、ウェイクアップイベントの発生は、ウェイクアップ条件の成立に相当する。
すると、ECU11は、スリープ状態からウェイクアップする(つまり、通信動作をする通常の状態になる)。そして、ECU11は、発生したウェイクアップイベントに対応する通信フレームの送信対象ECU(即ち送信相手)を示す送信対象ECU情報を、自身のメモリ(例えばROM)から読み出す(S110)。尚、各ECU11〜54のメモリには、ウェイクアップイベントが発生した場合の送信対象ECUを示す送信対象ECU情報が、予め記憶されている。また、送信対象ECU情報は、送信対象ノード情報に相当する。本実施形態においては、送信対象ECU情報として、ECUアドレスが用いられる。
更に、ECU11は、上記S110の動作で取得した送信対象ECU情報(送信対象ECUのECUアドレス)を、ゲートウェイECU2に送信する(S120)。具体的には、ECU11は、図3に示すように、ゲートウェイECU2を宛先として示すCANIDを有すると共に、データ領域に送信対象ECU情報が格納されたCANフレーム(以下、送信対象情報フレームという)を、通信線L1に送信する(S120)。尚、図3における「XX」と「YY」は、送信対象ECU情報としてのECUアドレスである。送信対象ECUが複数の場合には、データ領域に格納される送信対象ECU情報も複数となる。
ECU11からの送信対象情報フレームはゲートウェイECU2によって受信される。
ゲートウェイECU2は、送信対象情報フレームを受信すると、その送信対象情報フレームから、送信対象ECU情報としてのECUアドレス(以下、受信ECUアドレスという)を取り出す。そして、ゲートウェイECU2は、ECU情報テーブル6を参照して、チャンネルCh1〜Ch5のうち、受信ECUアドレスのECU(即ち、ECU11の送信対象ECU)が接続されているチャンネルを特定する(S210)。前述の通り各チャンネルCh1〜Ch5とネットワークNT1〜NT5は一対一に対応しているため、ゲートウェイECU2は、ネットワークNT1〜NT5のうち、受信ECUアドレスのECUが構成要素となっているネットワークを特定することとなる(S210)。
そして更に、ゲートウェイECU2は、チャンネルCh1〜Ch5のうち、上記S210の動作で特定したチャンネルだけをアクティブ化して、そのチャンネルに接続されたネットワークをウェイクアップさせる(S220)。具体的には、チャンネルCh1〜Ch5のうち、上記S210の動作で特定したチャンネルからは、そのチャンネルに接続されているネットワークの全てのECUをウェイクアップさせるためのウェイクアップ信号を出力するが、他のチャンネルからはウェイクアップ信号を出力しない。このため、通信に不要なチャンネルに接続されたネットワーク(即ち、送信対象ECUが存在しないネットワーク)は、スリープ状態を継続することとなる。尚、ネットワークをウェイクアップさせるということは、そのネットワークを構成する全てのECUをウェイクアップさせるということである。
一方、ECU11は、上記送信対象情報フレームを送信した後、送信対象ECUを宛先とするデータフレーム(通常のデータフレーム)の送信を開始する(S130)。データフレームとは、データ領域に通常のデータ(この場合、例えば発生したウェイクアップイベントに関するデータ)が格納された通信フレーム(この例ではCANフレーム)である。また、データフレームの宛先はCANIDによって特定される。尚、ECU11が送信対象情報フレームを送信してから、データフレームの送信を開始するまでの時間は、送信対象ECUがウェイクアップするまでの時間よりも長い時間に設定されている。
ECU11から送信されたデータフレームもゲートウェイECU2によって受信される。
ゲートウェイECU2は、データフレームを受信すると、その受信したデータフレームの送信先のネットワークを、ルーティングテーブル7を参照して特定する(S230)。そして、特定したネットワークが接続されているチャンネルから、上記受信したデータフレームを送信する(S240)。
例えば、既述したようにECU11の送信対象ECUがECU54であるとすると、図1における一点鎖線の矢印で示すように、ECU11からのデータフレームは、ゲートウェイECU2のチャンネルCh5から、ECU54が存在するネットワークNT5の通信線L5に送信されることとなる。そして、ECU54は、ゲートウェイECU2から通信線L5に送信されたデータフレーム(つまり、ゲートウェイECU2によって中継されたECU11からのデータフレーム)を受信して処理する(S310)。その場合、ECU54は、受信したデータフレームのCANIDにより、当該ECU54へのデータフレームであると判断することとなる。
このため、ECU11がウェイクアップしてECU54にデータ(データフレーム)を送信する場合には、ネットワークNT1〜NT5のうち、ECU54が存在するネットワークNT5だけがゲートウェイECU2によってウェイクアップされる。そして、送信対象ECUが存在しないネットワークNT2〜NT4は、通信に関係がないネットワークであるため、スリープ状態を継続することとなる。よって、無駄な電力消費を防ぐことができる。尚、ECU11以外の各ECU12〜54も、個々に定められたウェイクアップイベントが発生すると、前述したECU11の動作と同様の動作をする。
[本実施形態による効果]
上記の車載通信システム1によれば、ネットワークNT1〜NT5がスリープ状態になってから、何れかのECUが送信を開始する場合には、ネットワークNT1〜NT5のうち、通信に必要なネットワーク(即ち、送信対象ECUが存在するネットワーク)だけをウェイクアップさせることができる。よって、車載通信システム1で消費する電力を抑えることができる。
しかも、ゲートウェイECU2は、当該ECU2に記憶されたECU情報テーブル6に基づいて、ネットワークNT1〜NT5のうち、ウェイクアップさせるべきネットワークを特定するようになっている。このため、ネットワークの数や構成(各ネットワークにどのECUが接続されているかという構成)が変更されたとしても、送信開始ECUとなり得るECUのソフトウェアを変更する必要がなく、ゲートウェイECU2に記憶されるECU情報テーブル6を変更することで対応することができる。このため、通信システムの構成変更(ネットワークの数や構成の変更)への対応が非常に容易となる。
また、送信開始ECUは、送信対象情報フレーム(送信対象ECU情報)を送信した後、送信対象ECUを宛先とするデータフレーム(通常のデータフレーム)の送信を開始する。このため、送信対象ECUが確実にウェイクアップしてから、データフレームを送信することができる。よって、そのデータフレームを確実に送信対象ECUに受信させることができる。
また、ゲートウェイECU2は、各ネットワークNT1〜NT5のECUを、ECU単位ではなく、ネットワーク単位でウェイクアップさせるようになっている。このため、各ECUのスリープ状態での消費電力(延いては、車載通信システム1の消費電力)を一層低減することができる。
仮に、ECU単位でウェイクアップさせる構成を採った場合、ゲートウェイECU2は、通信線L1〜L5の何れかに、ウェイクアップ対象のECUを示す識別データを含んだウェイクアップ信号を出力することとなる。そして、各ECUでは、スリープ状態であっても、ウェイクアップ信号に含まれる識別データに基づいて自分宛のウェイクアップ信号であるか否かを識別するデータ処理回路を、アクティブにしておく必要がある。このため、各ECUに設けるトランシーバ等の待機電流が増加してしまう。
これに対して、本実施形態では、ネットワーク単位でウェイクアップさせる構成を採っているため、通信線L1〜L5の何れかに出力するウェイクアップ信号としては、データを含まない信号(例えばエッジの信号)で良い。そして例えば、各ECUは通信線のエッジを検出してウェイクアップする、といった構成を採ることができる。つまり、各ECUはウェイクアップするのにデータ処理を行う必要がなく、スリープ状態での消費電力を抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数も一例であり他の値でも良い。
例えば、ゲートウェイECU2において、ECU情報テーブル6やルーティングテーブル7は、書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されていても良い。また、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。また、上述した車載通信システム1の他、ゲートウェイECU2又はECU11〜54としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、ウェイクアップ制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。
1…車載通信システム、2…ゲートウェイECU、4…ROM、6…ノード情報テーブル、11〜54…ノードとしてのECU、NT1〜NT5…ネットワーク

Claims (4)

  1. それぞれが1つ以上のノード(11〜54)を有する複数のネットワーク(NT1〜NT5)と、
    異なる前記ネットワークのノード同士の通信を中継する中継装置(2)と、
    を備える車載通信システム(1)において、
    前記ノードのうち、全ての前記ネットワークがスリープ状態になってから送信を開始するノードは、送信対象のノードを示す送信対象ノード情報を前記中継装置に送信し(S120)、
    前記中継装置は、
    前記各ネットワークを構成するノードを示すノード情報が、前記各ネットワークについて記録されたノード情報テーブル(6)を記憶するメモリ(4)と、
    全ての前記ネットワークがスリープ状態になってから、前記ノードの何れかから当該中継装置へ前記送信対象ノード情報が送られて来ると、前記複数のネットワークのうち、前記送信対象ノード情報が示すノードが構成要素となっているネットワークを、前記ノード情報テーブルから特定して、その特定したネットワークだけをウェイクアップさせるウェイクアップ制御手段(S210,S220)と、を備え
    前記送信を開始するノードは、
    前記送信対象ノード情報を複数個格納可能な送信対象情報フレームに、少なくとも1つの前記送信対象ノード情報を格納し、当該送信対象情報フレームを前記中継装置に送信することにより、少なくとも1つの前記送信対象ノード情報を前記中継装置に送信するように構成され、
    前記中継装置のウェイクアップ制御手段は、
    当該中継装置に送られて来た前記送信対象情報フレームから前記送信対象ノード情報を取り出し、その取り出した送信対象ノード情報が示すノードが構成要素となっているネットワークを、ウェイクアップさせるネットワークとして、前記ノード情報テーブルから特定するように構成されている、
    載通信システム。
  2. 請求項1に記載の車載通信システムにおいて、
    前記送信を開始するノードは、前記送信対象ノード情報を送信してから、前記送信対象のノードを宛先とするデータフレームの送信を開始すること(S130)、
    を特徴とする車載通信システム。
  3. 請求項2に記載の車載通信システムにおいて、
    前記送信を開始するノードは、前記送信対象ノード情報を送信してから、前記ウェイクアップ制御手段により前記送信対象のノードがウェイクアップするまでの時間よりも長く設定された時間が経過すると、前記送信対象のノードを宛先とするデータフレームの送信を開始すること、
    を特徴とする車載通信システム。
  4. それぞれが1つ以上のノード(11〜54)を有する複数のネットワーク(NT1〜NT5)と、異なる前記ネットワークのノード同士の通信を中継する中継装置(2)と、を備える車載通信システム(1)における前記中継装置であって、
    前記各ネットワークを構成するノードを示すノード情報が、前記各ネットワークについて記録されたノード情報テーブル(6)を記憶するメモリ(4)と、
    全ての前記ネットワークがスリープ状態になってから、前記ノードのうち、送信を開始するノードから当該中継装置へ、送信対象のノードを示す送信対象ノード情報が複数個格納可能な送信対象情報フレームであって、少なくとも1つの前記送信対象ノード情報が格納された送信対象情報フレームが送られて来ると、その送信対象情報フレームから前記送信対象ノード情報を取り出し、前記複数のネットワークのうち、前記取り出した送信対象ノード情報が示すノードが構成要素となっているネットワークを、前記ノード情報テーブルから特定して、その特定したネットワークだけをウェイクアップさせるウェイクアップ制御手段(S210,S220)と、を備えること、
    を特徴とする中継装置。
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