JP6760199B2 - 車載通信システム、車載中継装置及びメッセージ中継方法 - Google Patents

車載通信システム、車載中継装置及びメッセージ中継方法 Download PDF

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本発明は、車両に搭載された複数の通信線間のメッセージを中継する車載通信システム、車載中継装置及びメッセージ中継方法に関する。
車両にはECU(Electronic Control Unit)などの装置が多数搭載されており、これらの装置が通信線を介して接続され、メッセージを送受信して情報交換を行うことで協調動作している。従来、車両内の通信にはCAN(Controller Area Network)の通信プロトコルが広く採用されている。CANの通信プロトコルでは、1つの通信線に複数の通信装置が接続されるバス型のネットワーク構成が採用されている。近年では車両に搭載される通信装置の数が増大し、CANバスに接続可能な装置数には上限があるため、車両に複数のCANバスを搭載し、複数のCANバスをゲートウェイなどの中継装置に接続して、この中継装置がCANバス間のメッセージを中継する構成とされることが多い。
また従来、車両には車載装置の診断を行う機能が設けられている。例えば車両のディーラなどに備えられた診断装置を、車両に設けられた特定のコネクタに接続することで、診断装置が車載装置から情報を収集し、収集した情報に基づいて車両の故障の有無などを診断することができる。このときに、例えば診断装置は車両のネットワークに対して情報収集を要求するブロードキャストメッセージを送信し、このブロードキャストメッセージを受信した車載装置が診断装置へ情報送信を行うことにより、診断装置による車両の情報収集が行われる。
診断装置からのブロードキャストメッセージを車両の中継装置が受信した場合、中継装置はブロードキャストメッセージを全ての通信装置へ中継すべく、ブロードキャストメッセージを受信した通信線以外の全ての通信線に対してこのブロードキャストメッセージを送信する。近年では車両内のネットワーク構成が複雑化し、中継装置以外にも複数の通信線に接続される通信装置が車両内に存在する場合がある。複数の通信線に接続された通信装置が存在する場合、この通信装置と中継装置との間に通信経路のループが形成される可能性がある。このような通信経路のループが存在する場合、複数の通信線に接続された通信装置がブロードキャストメッセージを中継すると、この通信装置と中継装置とでブロードキャストメッセージの中継が繰り返され続ける可能性がある。
特許文献1においては、複数のイーサネット(登録商標)スイッチをリング状に接続したネットワーク構成において、各イーサネットスイッチが、ブロードキャストフレームを受信した場合に、このブロードキャストフレームに含まれる送信元MACアドレスと、自身のMACアドレステーブルに登録されたMACアドレスとを比較して、ブロードキャストフレームを破棄するか否かを判定することにより、ブロードキャストフレームが周回することを回避する通信システムが記載されている。
特開2017−5367号公報
しかしながら特許文献1に記載の通信システムは、複数のイーサネットスイッチをリング状に接続したネットワーク構成を前提としたものであり、バス型のネットワーク構成であるCANの通信プロトコルには適用できないという問題がある。またリング状に接続される複数のイーサネットスイッチの全てにおいて、ブロードキャストフレームを破棄するか否かを判定する機能を設ける必要があり、ネットワークの規模が大きくなるほどコストが増大するという問題がある。
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、バス型のネットワーク構成においてメッセージの中継が繰り返されることを防止し得る車載通信システム、車載中継装置及びメッセージ中継方法を提供することにある。
本発明に係る車載通信システムは、車両に搭載されたバス型の複数の通信線が接続されて該複数の通信線間のメッセージ送受信を中継する車載中継装置と、前記複数の通信線のうちのいずれか1つに接続された複数の第1の車載通信装置と、前記複数の通信線のうちの少なくとも2つの通信線に接続された第2の車載通信装置とを備える車載通信システムであって、前記第2の車載通信装置は、接続された一の通信線にて特定メッセージを受信した場合に該特定メッセージを他の通信線から送信する処理を行う特定メッセージ中継処理部を有し、前記車載中継装置は、接続された一の通信線にて受信した特定メッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記破棄条件を満たすと判定した場合に前記特定メッセージを中継せず、前記判定部が前記破棄条件を満たさないと判定した場合に前記特定メッセージを他の通信線から送信する処理を行う特定メッセージ中継処理部と、中継した特定メッセージに含まれる識別情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した識別情報毎に特定メッセージの送信からの経過時間を計時する計時部とを有し、前記車載中継装置の判定部は、前記計時部が計時する経過時間が所定時間内の識別情報を含む特定メッセージについて、前記車載中継装置の特定メッセージ中継処理部が以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かを判定し、前記特定メッセージ中継処理部は、両識別情報が一致すると前記判定部が判定した場合に前記特定メッセージを中継しないことを特徴とする。
また、本発明に係る車載通信システムは、前記車載中継装置の判定部は、前記車載中継装置の特定メッセージ中継処理部が以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かの判定と、識別情報が一致した以前の特定メッセージを受信した通信線及び今回の特定メッセージを受信した通信線が異なるか否かの判定とを行い、前記特定メッセージ中継処理部は、両識別情報が一致すると前記判定部が判定し、且つ、両通信線が異なると前記判定部が判定した場合に、前記特定メッセージを中継しないことを特徴とする。
また、本発明に係る車載通信システムは、前記複数の通信線には、車両の診断装置を着脱するコネクタが接続された通信線を含み、前記コネクタに接続された前記診断装置が前記特定メッセージを通信線へ送信することを特徴とする。
また、本発明に係る車載通信システムは、前記第1の車載通信装置には、前記車両の診断装置との間で無線通信を行う無線通信装置を含み、前記無線通信装置は、前記診断装置から無線通信にて受信した前記特定メッセージを、前記車両の通信線へ送信することを特徴とする。
また、本発明に係る車載中継装置は、車両に搭載されたバス型の複数の通信線が接続されて該複数の通信線間のメッセージ送受信を中継する車載中継装置において、接続された一の通信線にて受信した特定メッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記破棄条件を満たすと判定した場合に前記特定メッセージを中継せず、前記判定部が前記破棄条件を満たさないと判定した場合に前記特定メッセージを他の通信線から送信する処理を行う特定メッセージ中継処理部と、中継した特定メッセージに含まれる識別情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した識別情報毎に特定メッセージの送信からの経過時間を計時する計時部とを備え、前記判定部は、前記計時部が計時する経過時間が所定時間内の識別情報を含む特定メッセージについて、前記特定メッセージ中継処理部が以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かを判定し、前記特定メッセージ中継処理部は、両識別情報が一致すると前記判定部が判定した場合に前記特定メッセージを中継しないことを特徴とする。
また、本発明に係るメッセージ中継方法は、車両に搭載されたバス型の複数の通信線が接続された車載中継装置が前記複数の通信線間のメッセージ送受信を中継するメッセージ中継方法において、中継した特定メッセージに含まれる識別情報を記憶し、記憶した識別情報毎に特定メッセージの送信からの経過時間を計時し、計時した経過時間が所定時間内の識別情報を含む特定メッセージについて、以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かを判定し、両識別情報が一致すると判定した場合に前記特定メッセージを中継せず、両識別情報が一致しないと判定した場合に前記特定メッセージを他の通信線から送信することを特徴とする。
本発明において車載通信システムは、複数の車載通信装置が共通の通信線(即ちバス)に接続されるバス型のネットワーク構成を採用し、車両に設けられた複数の通信線を車載中継装置に接続し、車載中継装置が通信線間のメッセージ送受信を中継する。また車載通信システムに含まれる複数の車載通信装置には、1つの通信線に接続される第1の車載通信装置と、少なくとも2つの通信線に接続される第2の車載通信装置とを含む。第2の車載通信装置は、一の通信線にて特定メッセージを受信した場合に、他の通信線へこの特定メッセージを中継する。
複数の通信線が接続された車載中継装置は、一の通信線にて特定メッセージを受信した場合に、この特定メッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する。車載中継装置は、破棄条件を満たすと判定した場合に受信した特定メッセージを中継せずに破棄し、破棄条件を満たさないと判定した場合に特定メッセージを中継する。
これにより、第2の車載通信装置では破棄条件に関する判定を行わずに特定メッセージを中継することができ、車載中継装置にて特定メッセージの中継の繰り返しを防止できる。
また本発明において車載中継装置は、以前に中継した特定メッセージに含まれる識別情報と、新たに受信した特定メッセージに含まれる識別情報とを比較し、両識別情報が一致することを破棄条件として判定を行う。これにより車載中継装置は、以前に中継した特定メッセージと同じものである可能性が高い特定メッセージを再び中継することを防止できる。
また本発明において車載中継装置は、上記のように両識別情報が一致し、且つ、以前に特定メッセージを受信した通信線と今回に特定メッセージを受信した通信線とが異なることを破棄条件として判定を行う。識別情報が同じ特定メッセージが別の通信線にて受信された場合、この特定メッセージは第2の車載通信装置にて巡回的に中継された特定メッセージである可能性が高いため、このような特定メッセージを再び中継することを防止できる。
また本発明において車載中継装置は、特定メッセージを中継した場合に、この特定メッセージの識別情報を記憶すると共に、この特定メッセージの送信からの経過時間を識別情報毎に計時する。車載中継装置は、経過時間が所定時間内の識別情報について破棄条件を満たすか否かの判定を行い、以前の送信から所定時間以上経過した識別情報については破棄条件を満たすか否かの判定の対象としない。このような時間制限を判定に設けることによって、例えば所定時間経過後に特定メッセージの正当な再送信などが行われた場合に、この正当な特定メッセージが破棄されることを抑制できる。
なお特定メッセージは、例えばブロードキャストメッセージ又は車両の診断に係るメッセージ等のメッセージとする。このようなメッセージは、複数の通信線が接続された第2の車載通信装置にて中継される可能性が高く、車載中継装置と第2の車載通信装置とによって中継が繰り返される虞のあるメッセージである。よってこれらのメッセージを特定メッセージとして破棄条件の判定を行うことにより、特定メッセージの中継が繰り返されることを防止できる。
ただし特定メッセージは、ブロードキャストメッセージ及び車両の診断に係るメッセージ以外であってもよい。特定メッセージは、第2の車載通信装置が中継する可能性があるメッセージであれば、どのようなメッセージであってもよい。
また本発明においては、車載中継装置に接続される複数の通信線には車両の診断装置を着脱するコネクタが接続された通信線を含み、コネクタに接続された診断装置が特定メッセージの送信を行う。又は、第1の車載通信装置には車両の診断装置との間で無線通信を行う無線通信装置を含み、無線通信装置が診断装置から受信した特定メッセージを車両内の通信線へ送信する。車載中継装置は、このような外部の診断装置から送信される特定メッセージが、車両のネットワーク内で繰り返して中継されることを防止できる。
本発明による場合は、車載中継装置が一の通信線にて受信した特定メッセージが破棄条件を満たす場合には中継せず、破棄条件を満たさない場合に他の通信線から送信する構成とすることにより、バス型のネットワーク構成においてメッセージの中継が繰り返されることを防止することができる。
本実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す模式図である。 ダイアグメッセージのループが発生しない車載通信システムの構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るゲートウェイの構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るECUの構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るECUの構成を示すブロック図である。 記憶部に記憶される中継ID情報及び中継中フラグの一例を示す模式図である。 ゲートウェイが行うダイアグメッセージの中継及び破棄の処理の手順を示すフローチャートである。
<システム構成>
図1は、本実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す模式図である。本実施の形態に係る車載通信システムは、車両1に搭載された複数のECU11〜13,21〜23,31〜33が、車両1に搭載された複数の通信線1a〜1c及びゲートウェイ5を介してメッセージの送受信を行う構成である。詳しくは、車両1には複数のバス型の通信線1a〜1cが適所に配設されており、この通信線1a〜1cはゲートウェイ5に接続され、ゲートウェイ5は通信線1a〜1c間のメッセージの中継処理を行う。本実施の形態においては、通信線1aにECU11〜13が接続され、通信線1bにECU11及びECU21〜23が接続され、通信線1cにECU31〜33が接続されている。なお本実施の形態において、ECU11は2つの通信線1a及び1bに接続されており、いずれの通信線1a及び1bに対してもメッセージの送受信を行うことができる。
また本実施の形態においては、車両1の診断を行うための診断装置7を着脱可能に接続するコネクタ6が適所に配されている。コネクタ6は通信線1dを介してゲートウェイ5に接続されている。診断装置7は、例えば車両1のディーラ又は整備工場等に備えられた装置であり、ケーブル7aを介して車両1のコネクタ6に接続される。コネクタ6に接続された診断装置7は、通信線1a〜1d及びゲートウェイ5を介して車両1のECU11〜13,21〜23,31〜33との通信を行い、車両1内の各種の情報を取得して、車両1の故障の有無などを診断する。
なお本実施の形態に係る車載通信システムでは、装置間の通信にはCANの通信プロトコルが採用されている。即ち、ECU11〜13,21〜23,31〜33及びゲートウェイ5は、CANの通信プロトコルに従ったメッセージ送受信を、通信線1a〜1cを介して行っている。また更に本実施の形態においては、診断装置7もCANの通信プロトコルに従ったメッセージ送受信を行う。このため通信線1a〜1dは、差動信号を送受信する2線式のバス、いわゆるCANバスである。ただし車載通信システムは例えばLIN(Local Interconnect Network)又はFlexRay等のCAN以外の通信プロトコルを採用して通信を行う構成としてもよい。また複数の通信プロトコルが混在する構成としてもよく、この場合には例えばゲートウェイ5がプロトコルの変換を行ってメッセージの中継を行う構成とすることができる。
また本実施の形態においてECU33は、例えば公衆の携帯電話通信網又は無線LAN(Local Area Network)等を利用した無線通信を行う機能を有している。これによりECU33は、例えば車両1外に設置されたサーバ装置8との間でメッセージの送受信を行うことができる。サーバ装置8は、例えば車両1の製造会社又は販売会社等が運営する装置であり、所定のタイミングで又は定期的に車両1との通信を行い、車両1内の各種の情報を取得して、車両1の故障の有無などを診断する。即ちサーバ装置8は、遠隔で車両1の診断を行う診断装置である。
車両1の診断を行う場合、例えば車両1のディーラの作業者は、診断装置7を車両1のコネクタ6にケーブル7aを介して接続し、診断処理の開始操作を行う。これにより診断装置7は、例えば車両1に搭載された各装置に対して所定の情報送信を要求するメッセージを、ケーブル7aから車両1に対して送信する。このときに診断装置7が送信するメッセージは、診断対象となる車両1の全ての装置に対して一斉に送信されるメッセージ、いわゆるブロードキャストメッセージである。本実施の形態においては、診断装置7が送信する診断のためのブロードキャストメッセージを、ダイアグメッセージと呼ぶ。
診断装置7が送信したダイアグメッセージは、ケーブル7a、コネクタ6及び通信線1dを介してゲートウェイ5に受信される。ダイアグメッセージを受信したゲートウェイ5は、自身に接続された全ての通信線1a〜1dのうち、ダイアグメッセージを受信した通信線1d以外の通信線1a〜1cに対して、受信したダイアグメッセージを送信することによって、ダイアグメッセージの中継を行う。通信線1a〜1cに対してゲートウェイ5が送信したダイアグメッセージは、各通信線1a〜1cに接続されているECU11〜13,21〜23,31〜33にて受信される。
ダイアグメッセージを受信したECU11〜13,21〜23,31〜33は、診断装置7の診断処理に必要な情報を適宜に通信線1a〜1cに送信する。ECU11〜13,21〜23,31〜33からダイアグメッセージに対する応答のメッセージを受信したゲートウェイ5は、受信したメッセージを通信線1dへ中継することによって、コネクタ6に接続された診断装置7へメッセージを送信する。車両1からのメッセージを受信した診断装置7は、受信したメッセージに含まれる情報を蓄積すると共に、蓄積した情報に基づいて車両1の異常の有無を診断する。
ここで、本実施の形態に係る車載通信システムには、2つの通信線1a及び1bに接続されているECU11が存在している。ECU11は、いずれの通信線1a及び1bについてもメッセージの送受信を行うことができる。更に本実施の形態に係るECU11は、いずれか一方の通信線1a又は1bにてブロードキャストメッセージを受信した場合に、他方の通信線からブロードキャストメッセージを送信することによってブロードキャストメッセージを中継する機能を有している。
このため、例えば上記のように診断装置7からのダイアグメッセージをECU11が通信線1aにて受信した場合、ダイアグメッセージはブロードキャストメッセージであるため、ECU11は受信したダイアグメッセージを通信線1bから送信する。ECU11が通信線1aから通信線1bへ中継したダイアグメッセージは、通信線1bを介してゲートウェイ5にて受信される。ゲートウェイ5は、通信線1bにてダイアグメッセージを受信した場合に、他の通信線1a、1c及び1dに対してダイアグメッセージを中継する。ゲートウェイ5が中継したダイアグメッセージは通信線1aを介してECU11にて受信され、ダイアグメッセージを受信したECU11はこれを通信線1bへ中継する。
このように、ゲートウェイ5及びECU11がダイアグメッセージを中継することによって、車載通信システム内でダイアグメッセージが中継され続けるという事態が発生し得る。図1にはダイアグメッセージの中継が繰り返される経路を二点鎖線の矢印で示してある。なお図示は省略するが、ECU11が通信線1bから1aへダイアグメッセージを中継した場合にも同様の事態が発生する。このようなダイアグメッセージの中継の繰り返し(以下、ダイアグメッセージのループという)は、車載通信システムにおいてゲートウェイ5及びECU11にてループ状の通信経路が形成されていることに起因する。
図2は、ダイアグメッセージのループが発生しない車載通信システムの構成例を示す模式図である。図2に示す車載通信システムは、図1に示した車載通信システムにおいて通信線1bをゲートウェイ5に接続しない構成としたものである。2つの通信線1a及び1bが接続されるECU11は、例えばツリー状のネットワークを構成することを想定して開発されたECUである場合がある。ECU11は上位のECUとして動作し、ECU11に通信線1bを介して接続されたECU21〜23が下位のECUとして動作する。このためECU11は、通信線1aにてブロードキャストメッセージを受信した場合、下位のECU21〜23に対してこのブロードキャストメッセージを中継しなければならず、上述のような中継機能が設けられる。
しかしながら、ECU11が汎用的に様々なグレード、仕向け及び車種等の車両1に搭載された場合、又は、車両1の開発過程においてシステム構成の変更が行われた場合等には、ECU11の想定とは異なるネットワーク構成が形成される可能性がある。例えば、図2においてECU21がECU31との通信を行う必要が生じ、ECU11を介して通信を行うと情報の取得までに時間がかかるため、通信線1bを直接的にゲートウェイ5に接続してECU21及びECU31がゲートウェイ5を介して直接的に通信を行う構成とされた場合、図1に示すシステム構成となり得る。このような場合であってもECU11はブロードキャストメッセージを中継するため、図1に示すようにダイアグメッセージのループが発生する。ただし、車載通信システム中にループ状のネットワーク構成が形成される理由はこれに限らない。
なお、車両1のコネクタ6に診断装置7を接続して診断を行う場合について説明したが、これに限るものではなく、サーバ装置8が無線通信にてECU33へダイアグメッセージを送信した場合についても、同様にダイアグメッセージのループは発生し得る。即ち、サーバ装置8からのダイアグメッセージを受信したECU33がダイアグメッセージを通信線1cへ送信し、通信線1cにてダイアグメッセージを受信したゲートウェイ5がこれを通信線1a,1b及び1dへ中継し、通信線1aにてダイアグメッセージを受信したECU11がこれを通信線1bへ中継することによって、同様のダイアグメッセージのループが発生する。
本実施の形態に係る車載通信システムにおいては、ゲートウェイ5がこのようなダイアグメッセージのループの発生を防止する機能を有している。本実施の形態に係るゲートウェイ5は、いずれかの通信線1a〜1dにてダイアグメッセージ(又はブロードキャストメッセージ)を受信した場合、受信したダイアグメッセージが以前に自身が送信したダイアグメッセージと同じものであるか又は異なるものであるかを判定する。受信したダイアグメッセージが以前に送信したダイアグメッセージと同じものである場合、ゲートウェイ5は、このダイアグメッセージを中継せずに破棄する。受信したダイアグメッセージが以前に送信したダイアグメッセージと異なるものである場合、ゲートウェイ5は、このダイアグメッセージを受信した通信線1a〜1d以外の通信線1a〜1dから送信することによって中継する。
<装置構成>
図3は、本実施の形態に係るゲートウェイ5の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るゲートウェイ5は、処理部51、記憶部52及び複数の通信部53等を備えて構成されている。処理部51は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro-Processing Unit)等の演算処理装置を用いて構成され、図示しないROM(Read Only Memory)等に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより種々の処理を行う。本実施の形態において処理部51は、通信線1a〜1d間のメッセージの中継処理及び不要なメッセージの破棄処理等を行う。
記憶部52は、例えばSRAM(Static Random Access Memory)又はDRAM(Dynamic Random Access Memory)等のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部52は、処理部51による処理の過程で生じたデータなどを記憶する。本実施の形態において記憶部52は、処理部51の中継処理により中継したダイアグメッセージのIDに関する情報を中継ID情報52aと、ダイアグメッセージの中継から所定時間内であることを示す中継中フラグ52bとを記憶する。
複数の通信部53は、それぞれ通信線1a〜1dのいずれかに接続され、接続された通信線1a〜1dを介してメッセージの送受信を行う。本実施の形態に係る通信部53は、CANの通信プロトコルに従った通信処理を行う。通信部53は、処理部51から与えられた送信用のメッセージを電気信号に変換して通信線1a〜1dへ出力することによりメッセージを送信する。また通信部53は、通信線1a〜1dの電位をサンプリングして取得することによりメッセージを受信し、受信したメッセージを処理部51へ与える。
また本実施の形態に係るゲートウェイ5の処理部51は、ROMなどに記憶されたプログラムを実行することにより、破棄条件判定部51a、中継処理部51b及び計時部51c等がソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。破棄条件判定部51aは、いずれかの通信部53にてダイアグメッセージ(又はブロードキャストメッセージ)を受信した場合に、受信したダイアグメッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する処理を行う。破棄条件判定部51aが判定に用いる破棄条件の詳細については後述する。
中継処理部51bは、いずれかの通信部53にて受信したメッセージを他の通信部53へ与えることによって、メッセージを中継する処理を行う。中継処理部51bは、破棄条件判定部51aにて破棄条件が成立しないと判定されたダイアグメッセージを、このダイアグメッセージを受信した通信部53以外の通信部53へ与えることによって、ダイアグメッセージを中継する。なおゲートウェイ5による通常のメッセージ(ダイアグメッセージ及びブロードキャストメッセージ以外のメッセージ)の中継処理については、既存の技術であるため説明は省略する。
計時部51cは、いわゆるタイマであり、処理の経過時間を計測する処理を行う。本実施の形態において計時部51cは、ゲートウェイ5によるダイアグメッセージの中継を行ってからの経過時間を計測する。また計時部51cは、ダイアグメッセージに付されたID毎に経過時間を計測することができ、複数の経過時間を並行して計測することができる。計時部51cが計測した経過時間は、破棄条件判定部51aによる判定に用いられる。
図4は、本実施の形態に係るECU11の構成を示すブロック図である。なお図4においては、ECU11の通信に係る機能ブロックを抽出して図示してあり、車両1の制御などに係る機能ブロックについては図示を省略してある。本実施の形態に係るECU11は、処理部41、記憶部42及び2つの通信部43を備えて構成されている。処理部41は、CPU又はMPU等の演算処理装置を用いて構成され、記憶部42に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより通信処理及び制御処理等の種々の処理を行う。記憶部42は、フラッシュメモリ又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部42は、処理部41が実行するプログラム及びこの実行に必要なデータ等が記憶されている。2つの通信部43は、通信線1a又は1bに接続され、接続された通信線1a,1bを介してCANの通信プロトコルに従ったメッセージの送受信を行う。
また本実施の形態に係るECU11の処理部41は、記憶部42に記憶されたプログラムを実行することにより、中継処理部41aがソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。中継処理部41aは、一方の通信部43にてダイアグメッセージ(又はブロードキャストメッセージ)を受信した場合に、このダイアグメッセージを他方の通信部43にて送信することによって、ダイアグメッセージを中継する処理を行う。ただし中継処理部41aは、通信線1aから通信線1bへのダイアグメッセージの中継を行い、通信線1bから通信線1aへの中継を行わないなど、ダイアグメッセージの中継を一方向へのみ行う構成であってもよい。
なお、いずれか1つの通信線1a〜1cに接続されるECU12,13,21〜23,31,32の構成は、ブロック図の図示を省略する。これらのECU12,13,21〜23,31,32は、図4に示したECU11の構成において通信部43を1つのみ備える構成としたものに略等しく、ダイアグメッセージの中継処理は行わない。
図5は、本実施の形態に係るECU33の構成を示すブロック図である。なお図5においては、ECU33の通信に係る機能ブロックを抽出して図示してあり、車両1の制御などに係る機能ブロックについては図示を省略してある。本実施の形態に係るECU33は、処理部46、記憶部47、通信部48及び無線通信部49を備えて構成されている。処理部46は、CPU又はMPU等の演算処理装置を用いて構成され、記憶部47に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより通信処理及び制御処理等の種々の処理を行う。記憶部47は、フラッシュメモリ又はEEPROM等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部47は、処理部46が実行するプログラム及びこの実行に必要なデータ等が記憶されている。通信部48は、通信線1cを介してCANの通信プロトコルに従ったメッセージの送受信を行う。
無線通信部49は、例えば携帯電話通信網及び無線LAN等を利用した無線通信を行うことによって、車両1の外部に設置されたサーバ装置8との間で通信を行うことができる。無線通信部49は、処理部46から与えられた送信メッセージを変調した信号を図示しないアンテナから出力することによってメッセージの無線送信を行う。また無線通信部49は、アンテナにて受信した信号を復調して得られた受信メッセージを処理部46へ与える。
また本実施の形態に係るECU33の処理部46は、記憶部47に記憶されたプログラムを実行することにより、中継処理部46aがソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。中継処理部46aは、車両1内の有線通信とサーバ装置8との無線通信との間でメッセージを中継する処理を行う。本実施の形態において中継処理部46aは、無線通信部49にて受信したサーバ装置8からのダイアグメッセージ通信部48にて通信線1cへ送信することにより、ダイアグメッセージの中継を行う。また中継処理部46aは、ダイアグメッセージの応答として車両1内の各ECU11〜13,21〜23,31,32から受信したメッセージを無線通信部49にてサーバ装置8へ送信する処理を行う。ただし車両1内の有線通信とサーバ装置8との無線通信とでは通信プロトコルが異なるため、中継処理部46aは、中継するメッセージの形式を変換する処理を行っている。
<ゲートウェイによるメッセージの中継及び破棄>
上述のように、本実施の形態に係る車載通信システムにおいては、ダイアグメッセージのループを阻止すべく、ゲートウェイ5がダイアグメッセージを中継するか又は破棄するかの判定を行う。以下、ゲートウェイ5による判定処理の詳細を説明する。ただし以下においては、診断装置7が送信するダイアグメッセージについて中継するか又は破棄するかの判定を行う場合について説明し、サーバ装置8が送信するダイアグメッセージの判定については説明を省略する。
本実施の形態に係る車載通信システムではCANの通信プロトコルに従った通信を行うため、送受信されるメッセージ(データフレーム)にはアービトレーションフィールド、コントロールフィールド、データフィールド、CRC(Cyclic Redundancy Check)フィールド及びACKフィールド等が含まれている。メッセージのコントロールフィールドには、このメッセージの種別などを示すCAN−IDが含まれている。本実施の形態において診断装置7が送信するダイアグメッセージ(サーバ装置8が送信してECU33が中継したダイアグメッセージ)も同様の構成である。ただしダイアグメッセージのデータフィールドには、診断処理の種別などを示すサービスIDが含まれている。
ゲートウェイ5の破棄条件判定部51aは、ダイアグメッセージに含まれるCAN−ID及びサービスIDにより、ダイアグメッセージが同じものであるか異なるものであるかを判断する。即ち破棄条件判定部51aは、2つのダイアグメッセージが存在する場合、CAN−ID及びサービスIDの両方が一致すれば2つのダイアグメッセージは同じものであり、CAN−ID又はサービスIDの少なくとも一方が一致しなければ2つのダイアグメッセージは異なるものであると判断する。
ゲートウェイ5の中継処理部51bは、ダイアグメッセージを中継した場合に、このダイアグメッセージに関する情報を記憶部52に中継ID情報52aとして記憶すると共に、中継中フラグ52bをセットする。図6は、記憶部52に記憶される中継ID情報52a及び中継中フラグ52bの一例を示す模式図である。記憶部52の中継ID情報52aには、中継したダイアグメッセージに含まれるCAN−ID及びサービスIDと、このダイアグメッセージを受信元に関する情報とが対応付けて記憶される。中継ID情報52aに含まれる受信元に関する情報は、中継したダイアグメッセージを受信した通信線1a〜1bを識別する情報が記憶される(ただし通信線1a〜1dを識別する情報ではなく、通信部53を識別する情報などであってもよい)。
記憶部52に記憶される中継中フラグ52bは、”0”又は”1”のいずれかが設定される。中継中フラグ52bは、中継ID情報52aに情報が記憶された各ダイアグメッセージについて、中継が行われてから所定時間(例えば100ミリ秒〜数秒)が経過するまでの間は”1”の値が設定され、所定時間の経過後に”0”の値が設定される。このときの所定時間は、計時部51cにより計測される。
ゲートウェイ5の破棄条件判定部51aは、いずれかの通信線1a〜1dにてダイアグメッセージを受信した場合、受信したダイアグメッセージと記憶部52に中継ID情報52aが記憶されている中継済みのダイアグメッセージとを比較し、所定の破棄条件が成立するか否かを判定する。本実施の形態において破棄条件は、以下の3つの条件が全て成立することである。
・CAN−ID及びサービスIDが共に一致すること
・受信元が異なること
・中継中フラグが”1”であること
破棄条件判定部51aは、上記の3つの条件がすべて成立した場合に破棄条件が成立したと判定し、上記の3つの条件のうち1つでも成立しないものがある場合には破棄条件は成立しないと判定する。破棄条件に含まれる「CAN−ID及びサービスIDが共に一致すること」という条件は、上述のようにダイアグメッセージが同じものであると判断する条件である。破棄条件として「受信元が異なること」という条件を判定するのは、CAN−ID及びサービスIDが同じダイアグメッセージであっても、例えば同じダイアグメッセージの再送信など、診断装置7からの正当なダイアグメッセージである可能性があり、このようなダイアグメッセージを破棄することを防止するためである。また破棄条件として「中継中フラグが”1”であること」という条件を判定するのは、中継ID情報52aに情報が登録されたダイアグメッセージと同じ内容のダイアグメッセージが、長期間に亘って中継されない状態が続くことを防止するためである。
ゲートウェイ5の中継処理部51bは、破棄条件判定部51aにより破棄条件が成立しないと判定されたダイアグメッセージを、このダイアグメッセージの受信元以外の通信線1a〜1dへ送信することによって、ダイアグメッセージを中継する。中継処理部51bは、破棄条件判定部51aにより破棄条件が成立すると判定されたダイアグメッセージは、他の通信線1a〜1dへの送信を行うことなく、破棄する。なおダイアグメッセージの破棄とは、単にダイアグメッセージが中継されなければよく、必ずしもダイアグメッセージがメモリ又はバッファ等から削除されることが要求されるものではない。
図7は、ゲートウェイ5が行うダイアグメッセージの中継及び破棄の処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態に係るゲートウェイ5の処理部51は、いずれかの通信部53にてメッセージを受信したか否かを判定する(ステップS1)。メッセージを受信していない場合(S1:NO)、処理部51は、メッセージを受信するまで待機する。メッセージを受信した場合(S1:YES)、処理部51は、受信したメッセージのCAN−ID及びサービスID等に基づいて、受信したメッセージがダイアグメッセージであるか否かを判定する(ステップS2)。受信したメッセージがダイアグメッセージではない場合(S2:NO)、処理部51の中継処理部51bは、このメッセージに適した方法で中継処理を行い(ステップS3)、処理を終了する。
受信したメッセージがダイアグメッセージである場合(S2:YES)、処理部51の破棄条件判定部51aは、記憶部52に記憶された中継ID情報52a及び中継中フラグ52bを読み出す(ステップS4)。破棄条件判定部51aは、受信したダイアグメッセージに含まれるCAN−ID及びサービスIDと、中継ID情報52aに記憶されたCAN−ID及びサービスIDとを比較することにより、受信したダイアグメッセージが以前に中継したダイアグメッセージと同じものであるか否かを判定する(ステップS5)。
受信したダイアグメッセージが以前に中継したダイアグメッセージと同じものであると判定した場合(S5:YES)、破棄条件判定部51aは、受信したダイアグメッセージの受信元の通信線1a〜1dと、以前に中継した同じダイアグメッセージの受信元の情報とを比較し、受信元が異なるか否かを判定する(ステップS6)。受信したダイアグメッセージの受信元と以前に中継したダイアグメッセージの受信元とが異なると判定した場合(S6:YES)、破棄条件判定部51aは、以前に中継したダイアグメッセージに対応付けられた中継中フラグ52bの値が”1”であるか否かを判定する(ステップS7)。中継中フラグ52bの値が”1”である場合(S7:YES)、破棄条件判定部51aは、受信したダイアグメッセージについて破棄条件が成立したと判定し、このダイアグメッセージを中継することなく、破棄して(ステップS8)。処理を終了する。
受信したダイアグメッセージが以前に中継したダイアグメッセージと同じものでない場合(S5:NO)、受信したダイアグメッセージの受信元と以前に中継したダイアグメッセージの受信元とが同じであると判定した場合(S6:NO)、又は、以前に中継したダイアグメッセージに対応付けられた中継中フラグ52bの値が”0”であると判定した場合(S7:NO)、破棄条件判定部51aは、破棄条件が成立しないと判定する。このため処理部51の中継処理部51bは、受信したダイアグメッセージの中継処理を行う。
ダイアグメッセージの中継処理において中継処理部51bは、まず中継するダイアグメッセージのCAN−ID、サービスID及び受信元等の情報を記憶部52中継ID情報52aとして記憶する(ステップS9)。次いで中継処理部51bは、記憶した中継ID情報52aに対応する中継中フラグ52bの値を”1”に設定すると共に(ステップS10)、計時部51cによる計時を開始させる(ステップS11)。その後、中継処理部51bは、中継対象のダイアグメッセージを、このダイアグメッセージを受信した通信線1a〜1dとは異なる通信線1a〜1dから送信することにより中継し(ステップS12)、処理を終了する。
(まとめ)
以上の構成の本実施の形態に係る車載通信システムは、複数のECU11〜13,21〜23,31〜33が共通の通信線(CANバス)1a〜1cに接続されるバス型のネットワーク構成を採用し、車両1に設けられた複数の通信線1a〜1dをゲートウェイ5に接続し、ゲートウェイ5が通信線1a〜1d間のメッセージ送受信を中継する。また車載通信システムに含まれる複数のECU11〜13,21〜23,31〜33には、1つの通信線1a〜1cに接続されるECU12,13,21〜23,31〜33と、2つの通信線1a及び1bに接続されるECU11とを含む。ECU11は、一の通信線1a又は1bにてダイアグメッセージ(又はブロードキャストメッセージ)を受信した場合に、他の通信線1a又は1bにこのダイアグメッセージを中継する。
複数の通信線1a〜1dが接続されたゲートウェイ5は、一の通信線1a〜1dにてダイアグメッセージを受信した場合に、このダイアグメッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する。ゲートウェイ5は、破棄条件を満たすと判定した場合に受信したダイアグメッセージを中継せずに破棄し、破棄条件を満たさないと判定した場合にダイアグメッセージを中継する。これにより、ECU11では破棄条件の判定を行わずにダイアグメッセージを単に中継すればよく、ゲートウェイ5にてダイアグメッセージのループが発生することを防止することができる。
またゲートウェイ5は、以前に中継したダイアグメッセージに含まれるCAN−ID及びサービスIDと、新たに受信したダイアグメッセージに含まれるCAN−ID及びサービスIDとを比較し、両メッセージのCAN−ID及びサービスIDが一致することを破棄条件の1つとして判定を行う。これによりゲートウェイ5は、以前に中継したダイアグメッセージと同じものである可能性が高いダイアグメッセージを再び中継することを防止できる。
またゲートウェイ5は、以前に中継したダイアグメッセージを受信した通信線1a〜1dと今回に受信したダイアグメッセージを受信した通信線1a〜1dとが異なることを破棄条件の1つとして判定を行う。CAN−ID及びサービスIDが同じダイアグメッセージが別の通信線1a〜1dにて受信された場合、このダイアグメッセージはECU11にて巡回的に中継されたダイアグメッセージである可能性が高いため、このようなダイアグメッセージを再び中継することを防止できる。
また本実施の形態においては、ゲートウェイ5が破棄条件の判定を行うメッセージを、全てのECU11〜13,21〜23,31〜33に対して一斉送信されるブロードキャストメッセージ及び/又は車両1の診断に係るダイアグメッセージとする。このようなメッセージは、複数の通信線1a及び1bが接続されたECU11にて中継される可能性が高く、ゲートウェイ5とECU11とによって中継が繰り返される虞のあるメッセージである。よってこれらのメッセージを判定対象とすることにより、メッセージのループが発生することを防止できる。
また本実施の形態に係る車載通信システムにおいてゲートウェイ5に接続される複数の通信線1a〜1dには、車両1の診断装置7を着脱するコネクタ6に接続された通信線1dを含み、コネクタ6に接続された診断装置7がダイアグメッセージの送信を行う。又は、車載通信システムに含まれる複数のECU11〜13,21〜23,31〜33には、車両1の診断を行うサーバ装置8との間で無線通信を行う機能を有するECU33を含み、ECU33がサーバ装置8から受信したダイアグメッセージを車両1内の通信線1cへ送信する。ゲートウェイ5は、このような外部の診断装置7又はサーバ装置8から送信されるダイアグメッセージが、車両1のネットワーク内で繰り返して中継されることを防止できる。
なお本実施の形態においては、ゲートウェイ5が破棄条件の判定を行うメッセージをダイアグメッセージ(又はブロードキャストメッセージ)としたが、これに限るものではない。ゲートウェイ5が破棄条件の判定を行うメッセージは、複数の通信線1a及び1bが接続されたECU11が中継する可能性があるメッセージであれば、どのようなメッセージであってもよい。またダイアグメッセージのCAN−ID及びサービスIDが一致するか否かで同じダイアグメッセージであるか否かを判定する構成としたが、これに限るものではなく、CAN−ID又はサービスIDのいずれか一方のみを用いてダイアグメッセージが同じものであるか否かを判定する構成としてもよい。
また車載通信システムには2つの通信線1a及び1bに接続されるECU11を1つ含む構成としたが、これに限るものではなく、2つの通信線に接続されるECUを3つ以上含む構成としてもよい。また3つ以上の通信線に接続されるECUを含む構成としてもよい。またダイアグメッセージを送信する装置として診断装置7及びサーバ装置8を挙げたが、これに限るものではなく、これ以外のどのような装置がダイアグメッセージを送信する構成であってもよい。診断装置7とECU33とが無線通信を行う構成であってもよい。
1 車両
1a〜1d 通信線
5 ゲートウェイ(車載中継装置)
6 コネクタ
7 診断装置
7a ケーブル
8 サーバ装置(診断装置)
11 ECU(第2の車載通信装置)
12,13,21〜23,31,32 ECU(第1の車載通信装置)
33 ECU(第1の車載通信装置)
41 処理部
41a 中継処理部(特定メッセージ中継処理部)
42 記憶部
43 通信部
46 処理部
46a 中継処理部
47 記憶部
48 通信部
49 無線通信部
51 処理部
51a 破棄条件判定部(判定部)
51b 中継処理部(特定メッセージ中継処理部)
51c 計時部
52 記憶部
52a 中継ID情報
52b 中継中フラグ
53 通信部

Claims (6)

  1. 車両に搭載されたバス型の複数の通信線が接続されて該複数の通信線間のメッセージ送受信を中継する車載中継装置と、前記複数の通信線のうちのいずれか1つに接続された複数の第1の車載通信装置と、前記複数の通信線のうちの少なくとも2つの通信線に接続された第2の車載通信装置とを備える車載通信システムであって、
    前記第2の車載通信装置は、接続された一の通信線にて特定メッセージを受信した場合に該特定メッセージを他の通信線から送信する処理を行う特定メッセージ中継処理部を有し、
    前記車載中継装置は、
    接続された一の通信線にて受信した特定メッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が前記破棄条件を満たすと判定した場合に前記特定メッセージを中継せず、前記判定部が前記破棄条件を満たさないと判定した場合に前記特定メッセージを他の通信線から送信する処理を行う特定メッセージ中継処理部と
    中継した特定メッセージに含まれる識別情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶した識別情報毎に特定メッセージの送信からの経過時間を計時する計時部と
    を有し、
    前記車載中継装置の判定部は、前記計時部が計時する経過時間が所定時間内の識別情報を含む特定メッセージについて、前記車載中継装置の特定メッセージ中継処理部が以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かを判定し、
    前記特定メッセージ中継処理部は、両識別情報が一致すると前記判定部が判定した場合に前記特定メッセージを中継しないこと
    を特徴とする車載通信システム。
  2. 前記車載中継装置の判定部は、
    前記車載中継装置の特定メッセージ中継処理部が以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かの判定と、
    識別情報が一致した以前の特定メッセージを受信した通信線及び今回の特定メッセージを受信した通信線が異なるか否かの判定と
    を行い、
    前記特定メッセージ中継処理部は、両識別情報が一致すると前記判定部が判定し、且つ、両通信線が異なると前記判定部が判定した場合に、前記特定メッセージを中継しないこと
    を特徴とする請求項に記載の車載通信システム。
  3. 前記複数の通信線には、車両の診断装置を着脱するコネクタが接続された通信線を含み、
    前記コネクタに接続された前記診断装置が前記特定メッセージを通信線へ送信すること
    を特徴とする請求項1又は請求項に記載の車載通信システム。
  4. 前記第1の車載通信装置には、前記車両の診断装置との間で無線通信を行う無線通信装置を含み、
    前記無線通信装置は、前記診断装置から無線通信にて受信した前記特定メッセージを、前記車両の通信線へ送信すること
    を特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載の車載通信システム。
  5. 車両に搭載されたバス型の複数の通信線が接続されて該複数の通信線間のメッセージ送受信を中継する車載中継装置において、
    接続された一の通信線にて受信した特定メッセージが所定の破棄条件を満たすか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が前記破棄条件を満たすと判定した場合に前記特定メッセージを中継せず、前記判定部が前記破棄条件を満たさないと判定した場合に前記特定メッセージを他の通信線から送信する処理を行う特定メッセージ中継処理部と
    中継した特定メッセージに含まれる識別情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶した識別情報毎に特定メッセージの送信からの経過時間を計時する計時部と
    を備え
    前記判定部は、前記計時部が計時する経過時間が所定時間内の識別情報を含む特定メッセージについて、前記特定メッセージ中継処理部が以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かを判定し、
    前記特定メッセージ中継処理部は、両識別情報が一致すると前記判定部が判定した場合に前記特定メッセージを中継しないこと
    を特徴とする車載中継装置。
  6. 車両に搭載されたバス型の複数の通信線が接続された車載中継装置が前記複数の通信線間のメッセージ送受信を中継するメッセージ中継方法において、
    中継した特定メッセージに含まれる識別情報を記憶し、
    記憶した識別情報毎に特定メッセージの送信からの経過時間を計時し、
    計時した経過時間が所定時間内の識別情報を含む特定メッセージについて、以前に送信した特定メッセージに含まれる識別情報及び一の通信線にて受信した特定メッセージに含まれる識別情報が一致するか否かを判定し、
    両識別情報が一致すると判定した場合に前記特定メッセージを中継せず、
    両識別情報が一致しないと判定した場合に前記特定メッセージを他の通信線から送信すること
    を特徴とするメッセージ中継方法。
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