JP6768614B2 - 車載ネットワーク装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載ネットワーク装置に関し、特に車両上で様々な機器が通信を行うための技術に関する

車両においては、一般的に様々な箇所に様々な種類の電装品が多数配置されている。また、１つ又は複数の電装品を適切な状態で制御するために、マイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユニット（ＥＣＵ）が例えば機能毎に用意されている。

また、例えば車両上に配置された様々なＥＣＵが互いに同じ情報を共有したり、必要な情報の取得を可能にしたり、それぞれのＥＣＵの動作状態を他のＥＣＵが把握可能にする必要がある。そのため、機能や種類が異なる多数のＥＣＵが同じ車両上で互いに通信できるようにネットワークを介して接続される（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

例えば、特許文献１の車両制御システムは、配線長の短縮化および配線の簡易化を図るための技術を示している。また、この車両制御システムは、車両の複数の領域に分かれて配置され、制御対象の機能部の機能により複数のグループに分類される複数の機能ＥＣＵと、各領域に配置されている複数の中継ＥＣＵと、複数の中継ＥＣＵを互いに接続する第１ネットワークと、各領域に配置され、各領域内において機能ＥＣＵと中継ＥＣＵとを接続する第２ネットワークとを備えている。

また、特許文献２の通信システムは、プロトコルが異なる機器を搭載していたとしても通信を行うことができ、電線の長さの短縮化を図るための技術を示している。また、この通信システムは、車両のそれぞれの区画に１つずつ配置され、プロトコルが異なる複数の機器と通信可能な複数のゲートウェイ部と、各区画の間を接続する幹線とを備えている。

特開２０１５−６７１８７号公報 特開２０１７−１９３２９号公報

上記のようなＥＣＵ間の通信を実現する車載ネットワークにおいては、例えば特許文献１のように、様々なＥＣＵが制御対象の機能部の機能により複数のグループに分類される。このようなグループによる分類は、例えば以下に示すような必要性に基づく。

（１）必要な通信速度が近い複数のＥＣＵを同じグループに割り当てて共通の通信線に接続すると、システムの部品コストを低減できる。
（２）互いに関連のある機能を実現する複数のＥＣＵを同じグループに割り当てて共通の通信線に接続すると、ゲートウェイに迂回する情報量を減らすことができる。したがって、例えば車両のボデー系、パワートレイン系、運転支援系、マルチメディア系などの機能毎に、グループ化することが想定される。
（３）通信により伝送する情報の秘匿性や、機器の誤動作に起因する車両事故のリスクの大きさの違いを考慮してグループ化することが想定される。
（４）同じ車体の近い位置に配置される複数のＥＣＵを同じグループに割り当て、距離が離れているＥＣＵを別のグループに割り当てる。これにより、ワイヤハーネスにおける通信ライン長を減らし、部品コストや重量を低減できる。例えば、車両のパンパー近傍のエリア、エンジンコンパートメントのエリア、インストルメントパネルのエリア、ドアのエリア、ルーフのエリア、シートのエリア、ラゲッジルームのエリアなどのエリア毎にそれぞれ異なるグループを形成することが想定される。

しかし、上記（１）〜（４）のようなグループ分けの最適化は、それぞれ目的が異なるので、上記（１）〜（４）のいずれを重視するかに応じて最適化の結果、すなわちネットワークの構成が変化する。また、上記（１）〜（４）のいずれを重視することが望ましいかは状況に応じて変化すると想定される。

ところで、互いに距離の離れている複数のエリア間を接続する幹線などの通信線については、大量の情報を高速で伝送することが必要とされる。また、システムのエリア毎に複数にグループ化された異なる系統の複数の信号線がそれぞれ存在するので、ネットワーク上で複数エリア間を接続する箇所には、ＣＡＮ (Controller Area Network)規格のフレーム等の信号の経路を制御するルータが必要になる。しかし、高速の通信に対応し複雑な制御を実施可能なルータは非常に高価であるため、エリア毎にそれぞれルータを配置すると、車両全体のネットワークにかかるコストが上昇する。また、ルータの処理が遅いと、同一の系統であったとしてもエリアを跨ぐ際にルータにおいて通信の遅延が発生するため、車両の要求仕様を満たすことが困難になる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の系統を有する通信線を用いた通信において遅延時間を短縮することが可能な車載ネットワーク装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車載ネットワーク装置は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 車両上に配置可能な通信中継器と、
前記通信中継器に接続される複数の接続部であって、それぞれが２以上の所定数の系統の互いに独立した通信線を有する複数の接続部と、
前記通信中継器を通る信号の通信経路を制御するルータと、
前記通信中継器と前記ルータとの間を前記所定数の系統の互いに独立した通信線で相互に接続するルータ接続部と、
を備え、
前記通信中継器は、一の前記接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記一の前記接続部以外の残りの前記接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記ルータ接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記複数の接続部それぞれが有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線に前記信号と同じ情報を送信し、
前記ルータは、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記ルータ接続部が有する前記一の系統とは異なる何れか１つの系統の前記通信線に選択的に、前記信号と同じ情報を送信する、
ことを特徴とする車載ネットワーク装置。

（２） 車両上の互いに異なるエリアに配置可能な複数の通信中継器と、
各前記通信中継器に接続される機器接続部であって、２以上の所定数の系統の互いに独立した通信線を有する機器接続部と、
前記複数の通信中継器それぞれを通る信号の通信経路を制御するルータと、
一の前記通信中継器と前記ルータとの間を前記所定数の系統の互いに独立した通信線で相互に接続するルータ接続部と、
前記一の前記通信中継器と前記一の前記通信中継器とは異なる各前記通信中継器との間を前記所定数の系統の互いに独立した通信線で相互に接続するエリア間接続部と、
を備え、
前記一の前記通信中継器は、前記機器接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記エリア間接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記ルータ接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記機器接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記エリア間接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、前記エリア間接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記機器接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記ルータ接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、
前記一の前記通信中継器とは異なる各前記通信中継器は、前記機器接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記エリア間接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線に前記信号と同じ情報を送信し、前記エリア間接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記機器接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線に前記信号と同じ情報を送信し、
前記ルータは、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記ルータ接続部が有する前記一の系統とは異なる何れか１つの系統の前記通信線に選択的に、前記信号と同じ情報を送信する、
ことを特徴とする車載ネットワーク装置。

（３） 前記複数の通信中継器それぞれは、前記車両中において、互いに異なる機能を提供する部位がそれぞれ配置される互いに異なる空間に設置される、
ことを特徴とする上記（２）に記載の車載ネットワーク装置。

（４） 前記エリア間接続部の前記通信線は、前記機器接続部の前記通信線よりも高速通信が可能な幹線を有し、
前記幹線に、前記所定数の系統の互いに独立した前記通信線に代えて、前記所定数の系統の互いに独立した伝送路が含まれる、
ことを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の車載ネットワーク装置。

（５） 前記複数の通信中継器の少なくとも１つと、前記機器接続部の１系統の前記通信線との間に、通信のセキュリティを管理する機器が接続された、
ことを特徴とする上記（２）乃至（４）のいずれかに記載の車載ネットワーク装置。

上記（１）の構成の車載ネットワーク装置によれば、通信中継器の動作が非常に単純であるので、１つの系統の通信線から入力された信号を、通信中継器を経由して同一の系統の通信線に送り出す場合に、通信の遅延時間を短縮できる。

上記（２）の構成の車載ネットワーク装置によれば、複数の通信中継器のそれぞれの動作が非常に単純であるので、構造が単純で安価な専用のハードウェアを用いるだけで、高速動作が可能な各通信中継器を実現できる。また、単一のルータを用いるだけで、複数系統の通信線の間を跨ぐ信号の経路を制御できる。したがって、システム全体の構成が簡略化されるので、部品コストの上昇を抑制しつつ高速動作を実現でき、通信の遅延時間を短縮できる。

上記（３）の構成の車載ネットワーク装置によれば、例えば車両のパンパー近傍のエリア、エンジンコンパートメントのエリア、インストルメントパネルのエリア、ドアのエリア、ルーフのエリア、シートのエリア、ラゲッジルームのエリアなどのエリア毎にそれぞれ通信中継器を配置することにより、車両の各部を相互に接続する通信ネットワークを容易に構築でき、しかもエリアを跨ぐ同一系統間の通信を高速にできる。

上記（４）の構成の車載ネットワーク装置によれば、エリア間接続部として高速の通信が可能な幹線を用いるので、エリア間の距離が離れている場合でも通信の遅延時間を短縮できる。また、複数系統の通信線と同数、又はそれ以上の通信回線が単一の幹線の中に形成されるので、各通信中継器の中に、入力と出力との接続関係を切り替える機能を搭載する必要がない。したがって、単一のルータだけで車両上のネットワークの通信経路を制御できる。

上記（５）の構成の車載ネットワーク装置によれば、通信のセキュリティを管理する機器を通る通信経路を利用することにより、車両上の各機器と車両外部の不特定の装置との間で通信する場合でも通信の安全性を確保できる。

本発明の車載ネットワーク装置によれば、ルータなどの部品コストの上昇を抑制すると共に、複数エリア間で高速の通信が可能になる。すなわち、ルータの機能を複数箇所に配置する必要がなく、しかも各通信中継器は動作が単純であるので、高価な部品を用いることなく高速動作を実現できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、車載ネットワーク装置の構成例−１を示すブロック図である。 図２は、複数グループに区分される車両上の通信線の系統毎の特性を表す模式図である。 図３は、通信中継器を除いた通信用ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図４は、車載ネットワーク装置の構成例−２を示すブロック図である。 図５は、図４に示した車載ネットワーク装置における伝送路の構成例を示す模式図である。 図６は、車両上に配置した車載ネットワーク装置の構成例を示すブロック図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜車載ネットワーク装置の構成例−１＞
車載ネットワーク装置の構成例−１を図１に示す。

図１に示す車載ネットワーク装置は、２つの通信用ＥＣＵ１０、２０と、これらの間を接続するエリア間接続部１７とで構成されている。一方の通信用ＥＣＵ１０は、車両上の「エリア１」に配置され、他方の通信用ＥＣＵ２０は、「エリア２」に配置される。

通信用ＥＣＵ１０は、互いに独立している複数系統の通信線１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、および通信用ＥＣＵ２０の間の通信を可能にするための機能を備えている。通信線１１−１、１１−２、および１１−３のそれぞれは、通信機能を有する様々な車載機器（ＥＣＵ等）の接続を許容するバスの機能を有している。したがって、通信線１１−１、１１−２、および１１−３のそれぞれに接続する車載機器の数は必要に応じて変更できる。複数系統の通信線１１−１、１１−２、および１１−３は、例えば通信速度などの設計仕様や通信プロトコルなどが互いに異なる場合がある。

また、通信線１１−４は、車両外部の機器と、車載機器との間で通信するための機能を有している。したがって、通信線１１−４を利用して通信する場合には、通信の安全性を確保するための機能を備えるようにする。通信線１１−１、１１−２、および１１−３、１１−４のそれぞれは、例えばＣＡＮ (Controller Area Network)規格に対応した設計仕様の場合には、それぞれ２本の電線で構成される。

図１に示した通信用ＥＣＵ１０は、通信中継器１２、ルータ１３、ドライバＩＣ（集積回路）１４−１〜１４−４、およびセキュリティ管理部１５を備えている。通信中継器１２とルータ１３との間はルータ接続部１６を介して接続されている。通信中継器１２の各入出力ポート１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄと通信線１１−１、１１−２、１１−３、および１１−４との間は、それぞれドライバＩＣ１４−１、１４−２、１４−３、および１４−４を介して接続されている。また、入出力ポート１２ｄとドライバＩＣ１４−４との間にセキュリティ管理部１５を接続してある。

通信中継器１２は、系統の種類や通信仕様が共通のエリア内および複数エリア間の通信を単純に中継する機能のみを有している。つまり、図１に示した通信用ＥＣＵ１０の例では、４系統の通信線１１−１〜１１−４が存在するので、通信中継器１２は４系統の通信をそれぞれ独立した状態で中継する。また、４系統の通信線１１−１〜１１−４の通信をそれぞれ独立した状態で中継できるように、通信中継器１２と通信用ＥＣＵ２０との間を接続するエリア間接続部１７は、それぞれ通信線１１−１〜１１−４と対応する４系統の通信線を含んでいる。

一方、車載ネットワークの場合には、系統の種類や通信仕様が異なる複数系統を跨ぐ状態で通信を中継する機能も必要になる。例えば、通信線１１−１に接続される車載機器と、通信線１１−３に接続される他の車載機器との間で通信が必要になる場合がある。このような複数の系統間を跨ぐ通信を可能にするために、通信中継器１２の他に、ルータ１３が備わっている。

つまり、ルータ１３は、例えば通信線１１−１、１１−２、１１−３、および１１−４のそれぞれから送信された信号の送信先を必要に応じて系統が異なる他の通信線１１−１〜１１−４に切り替えるための経路制御機能を備えている。また、ルータ１３は、例えば通信プロトコルの違いやその他の規格の違いを吸収して異なる系統間の通信に対応するゲートウェイ（ＧＷ）の機能も備えている。

ドライバＩＣ１４−１〜１４−４は、それぞれ、通信線１１−１〜１１−４の各系統の通信規格に合わせた信号処理を行う。すなわち、通信規格に応じて入出力する信号の増幅や波形整形などの処理を行う受信部および送信部を内蔵している。

通信中継器１２とルータ１３との間を接続するルータ接続部１６は、通信線１１−１〜１１−４の系統数と同数の４系統の独立した通信線を備えている。したがって、ルータ接続部１６は、通信線１１−１〜１１−４の信号をそれぞれ入力したり、通信線１１−１〜１１−４に対してそれぞれ信号を出力することができる。これらの信号は、通信中継器１２により中継される。

一方、エリア２に配置される通信用ＥＣＵ２０に、４系統の通信線２１−１、２１−２、２１−３、および２１−４が接続されている。これらの通信線２１−１、２１−２、２１−３、および２１−４は、それぞれエリア１に配置される通信線１１−１、１１−２、１１−３、および１１−４と対応している。

つまり、通信線２１−１と通信線１１−１は通信プロトコルや通信規格が同一の仕様になっている。また、通信線２１−２と通信線１１−２の仕様が同一であり、通信線２１−３と通信線１１−３の仕様が同一であり、通信線２１−４と通信線１１−４の仕様も同一である。したがって、同じ種類の車載機器を、例えば同じ系統の通信線１１−１、２１−１のいずれにも接続することができる。実際には通信用ＥＣＵ１０、２０が異なるエリアに配置されるので、各車載機器は例えば対応する同じ系統の通信線１１−１、２１−１のうち近い方、あるいは都合のよい方に接続される。また、同じ系統の通信線１１−４と同様に、通信線２１−４は車外の機器と接続するために利用される。

図１に示した通信用ＥＣＵ２０は、通信中継器２２、４系統のドライバＩＣ２４−１〜２４−４、およびセキュリティ管理部２５を備えている。つまり、ルータ１３が存在しない点を除き、通信用ＥＣＵ２０の構成は通信用ＥＣＵ１０と同様である。

通信中継器２２は、エリア２の通信線２１−１〜２１−４と、エリア１の通信線１１−１〜１１−４の通信を同じ系統毎に中継するための機能を有している。通信中継器２２の入出力ポート２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄは、それぞれ通信線２１−１、２１−２、２１−３、および２１−４の信号を入出力するようになっている。入出力ポート２２ａ、２２ｂ、および２２ｃは、それぞれドライバＩＣ２４−１〜２４−３を介して通信線２１−１、２１−２、２１−３、および２１−４と接続されている。また、入出力ポート２２ｄは、セキュリティ管理部２５およびドライバＩＣ２４−４を介して通信線２１−４と接続されている。

＜中継動作の概要＞
＜通信中継器１２の機能＞
エリア１の通信中継器１２は、通信線１１−１から入出力ポート１２ａに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ａにそのまま送信する。また、入出力ポート１２ａに入力された信号と同じ情報が、通信中継器１２を通り、ルータ接続部１６の同じ系統の通信線１６ａにもそのまま送出される。

同様に、通信中継器１２は、通信線１１−２から入出力ポート１２ｂに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ｂにそのまま送信する。また、入出力ポート１２ｂに入力された信号と同じ情報が、通信中継器１２を通り、ルータ接続部１６の同じ系統の通信線１６ｂにもそのまま送出される。

また、通信中継器１２は、通信線１１−３から入出力ポート１２ｃに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ｃにそのまま送信するとともに、ルータ接続部１６の同じ系統の通信線１６ｃにもそのまま送出する。同様に、通信中継器１２は通信線１１−４から入出力ポート１２ｄに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ｄにそのまま送信するとともに、ルータ接続部１６の同じ系統の通信線１６ｄにもそのまま送出する。

また、通信中継器１２は、エリア間接続部１７の１番目の系統の通信線１７ａから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート１２ａから通信線１１−１に送信する。また、通信線１７ａから入力された信号と同じ情報が、通信中継器１２を経由して同じ系統の通信線１６ａにも出力される。

同様に、通信中継器１２は、エリア間接続部１７の２番目の系統の通信線１７ｂから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート１２ｂから通信線１１−２に送信するとともに、同じ系統の通信線１６ｂにも出力する。

また、通信中継器１２は、エリア間接続部１７の３番目の系統の通信線１７ｃから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート１２ｃから通信線１１−３に送信するとともに、同じ系統の通信線１６ｃにも出力する。同様に、通信中継器１２はエリア間接続部１７の４番目の系統の通信線１７ｄから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート１２ｄから通信線１１−１に送信するとともに、同じ系統の通信線１６ｄにも出力する。

＜通信中継器２２の機能＞
一方、エリア２の通信中継器２２は、通信線２１−１から入出力ポート２２ａに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ａにそのまま送信する。同様に、通信中継器２２は、通信線２１−２から入出力ポート２２ｂに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ｂにそのまま送信する。

また、通信中継器２２は、通信線２１−３から入出力ポート２２ｃに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ｃにそのまま送信する。また、通信中継器２２は、通信線２１−４から入出力ポート２２ｄに信号が入力されると、この信号と同じ情報を、エリア間接続部１７の同じ系統の通信線１７ｄにそのまま送信する。

また、通信中継器２２は、エリア間接続部１７の１番目の系統の通信線１７ａから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート２２ａから通信線２１−１に送信する。また、通信中継器２２は、エリア間接続部１７の２番目の系統の通信線１７ｂから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート２２ｂから通信線２１−２に送信する。

同様に、通信中継器２２は、エリア間接続部１７の３番目の系統の通信線１７ｃから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート２２ｃから通信線２１−３に送信する。また、通信中継器２２は、エリア間接続部１７の４番目の系統の通信線１７ｄから信号が入力されると、この信号と同じ情報を、同じ系統の入出力ポート２２ｄから通信線２１−４に送信する。

＜全体の中継動作＞
したがって、仮にルータ１３の機能を使用しない場合には、通信中継器１２および２２は、同じ系統に属する複数エリアの通信線の間でのみ各信号を中継し通信するようになっている。

例えば、通信線１１−１からドライバＩＣ１４−１を経由して通信中継器１２の入出力ポート１２ａに信号が入力されると、この信号が、通信中継器１２、通信線１７ａ、通信中継器２２、ドライバＩＣ２４−１を経由して、通信線２１−１に送信される。同様に、通信線１１−２からドライバＩＣ１４−２を経由して通信中継器１２の入出力ポート１２ｂに入力された信号は、通信中継器１２、通信線１７ｂ、通信中継器２２、ドライバＩＣ２４−２を経由して、通信線２１−２に送信される。

また、通信線１１−３からドライバＩＣ１４−３を経由して通信中継器１２の入出力ポート１２ｃに入力された信号は、通信中継器１２、通信線１７ｃ、通信中継器２２、ドライバＩＣ２４−３を経由して、通信線２１−３に送信される。同様に、通信線１１−４からドライバＩＣ１４−４を経由して通信中継器１２の入出力ポート１２ｄに入力された信号は、通信中継器１２、通信線１７ｄ、通信中継器２２、ドライバＩＣ２４−４を経由して、通信線２１−４に送信される。

また、通信線２１−１からドライバＩＣ２４−１を経由して通信中継器２２の入出力ポート２２ａに信号が入力されると、この信号が、通信中継器２２、通信線１７ａ、通信中継器１２、ドライバＩＣ１４−１を経由して、通信線１１−１に送信される。同様に、通信線２１−２から入出力ポート２２ｂに入力された信号は、通信中継器２２、通信線１７ｂ、通信中継器１２、ドライバＩＣ１４−２を経由して、通信線１１−２に送信される。

また、通信線２１−３からドライバＩＣ２４−３を経由して通信中継器２２の入出力ポート２２ｃに信号が入力されると、この信号が、通信中継器２２、通信線１７ｃ、通信中継器１２、ドライバＩＣ１４−３を経由して、通信線１１−３に送信される。同様に、通信線２１−４から入出力ポート２２ｄに入力された信号は、通信中継器２２、通信線１７ｄ、通信中継器１２、ドライバＩＣ１４−４を経由して、通信線１１−４に送信される。

上記のような動作により、通常は同じ系統に属している各通信線に接続されている機器（複数のＥＣＵ等）の間で通信を行う際に、通信中継器１２、２２は、信号に含まれる宛先に関する情報を取り出す必要がないので、信号の中継において遅延が発生することを抑制できる。なお、種類の異なる系統を跨ぐ通信が必要になる場合には、ルータ１３の機能により、必要に応じて系統の異なる複数の通信線の間で通信経路を接続する。

ルータ１３は、例えばルータ接続部１６の１番目の通信線１６ａに入力された信号と同じ情報を、２番目〜４番目の通信線１６ｂ〜１６ｄに送出することができる。したがって、例えばエリア１の通信線１１−１から送信された信号を、系統が異なる通信線１１−２〜１１−４、および２１−２〜２１−４に選択的に送信することができる。

但し、系統が異なる通信線は、通信プロトコルや通信規格が異なる場合があるので、複数系統を跨ぐ状態で通信する場合には、通信プロトコルや通信規格の違いを吸収する機能が必要になるため、ルータ１３は、この機能を備えるようになっている。したがって、ルータ１３を備えた通信用ＥＣＵ１０は、系統が違う複数の通信線を跨いで通信する場合のゲートウェイとしての機能を含んでいる。図１のような構成の場合には、単一のルータ１３が同じ車両上のネットワーク全体の制御を実施できるので、ルータ１３はゲートウェイを含む１箇所の通信用ＥＣＵ１０のみに搭載すればよい。

＜通信線の系統毎の特性＞
複数グループに区分される車両上の通信線の系統毎の特性の傾向を図２に示す。図２に示した例では、車両に搭載される様々な車載機器（ＥＣＵなどの電装品）を機能毎の区分として運転支援系、走行系、電源系、ボデー系、情報系、外部接続用の６系統に区分する場合を想定している。

また、図２に示した「リスク」は、該当する機器の誤作動などに起因する影響の度合を表す。また、「リスク高」は事故に繋がる可能性が高い場合、「リスク中」は事故に繋がる可能性がやや高い場合、「リスク小」はユーザが不便を感じる場合にそれぞれ相当する。

また、図２の例では通信線を６系統に区分する場合を想定しているが、特性の傾向の類似性を考慮すれば、複数の系統を同じグループに統合して全体の系統数を減らすこともできる。例えば、図２の内容において運転支援系、走行系の２系統は、リスクおよび通信データ量の特性が類似しているので同じグループに区分してもよい。同様に、電源系、ボデー系の２系統も類似しているので同じグループに区分してもよい。更に、情報系、外部接続用の２系統も同じグループに区分してもよい。

このように、様々な観点から類似性を考慮して各系統の通信線に接続する車載機器の割り当てを決定することにより、ネットワークを構成する各系統の通信線１１−１〜１１−４、２１−１〜２１−４の通信仕様を系統毎に最適化することが可能である。

また、例えば図１に示した車載ネットワーク装置は、４系統の通信線１１−１〜１１−４、および２１−１〜２１−４を備えているので、図２に示した６系統の通信線を部分的に統合して４種類のグループに区分することが想定される。例えば、運転支援系、および走行系の車載機器を１番目の系統の通信線１１−１又は２１−１に接続する。また、電源系、およびボデー系の車載機器を２番目の系統の通信線１１−２又は２１−２に接続する。また、情報系の車載機器は３番目の系統の通信線１１−３又は２１−３に接続する。また、外部接続用の車載機器はセキュリティ管理を必要とするので、４番目の系統の通信線１１−４又は２１−４に接続する。

＜ルータ１３の機能＞
通信中継器１２を除いた通信用ＥＣＵ１０の構成を図３に示す。なお、図３の例では、通信線１１−１、１１−２、および１１−４がＣＡＮの通信規格に合わせて設計され、通信線１１−３がイーサネット（登録商標）の通信規格に合わせて設計される場合を想定している。

図３に示した通信用ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータ（マイコン）１０ａと、ＣＡＮ用のドライバＩＣ１４−１、１４−２、１４−４と、イーサネット用のドライバＩＣ１４−３とを備えている。また、マイクロコンピュータ１０ａの内部には、セキュリティ管理部１５の機能、ルータ１３の機能、および系統毎のドライバの機能が含まれている。

セキュリティ管理部１５は、ファイアウォールの機能や、暗号化通信のための機能を備えている。ルータ１３は、ビットアサイン表保持部１３ａ、およびビットアサイン表比較部１３ｂの機能を有している。ビットアサイン表は、通信線１１−１〜１１−４等の各系統が対応している複数種類の通信規格のそれぞれに応じた通信プロトコルを処理するために必要な通信ビット毎の情報の割り当てを示している。

ルータ１３は、系統を跨いで通信するように通信経路を接続することができる。例えば、通信線１１−１に接続される車載機器が送信した信号を、別系統の通信線１１−３に送信することができる。但し、図３の例では通信線１１−１の通信規格がＣＡＮであり、通信線１１−３の通信規格がイーサネットであるので、通信規格の違いをルータ１３で吸収する必要がある。

したがって、ルータ１３は、ビットアサイン表保持部１３ａ上のビットアサイン表を参照し、ビットアサイン表比較部１３ｂの処理により、送信元と送信先の各々の通信規格における各ビットの割り当てを認識すると共に、通信プロトコルの違いを吸収したり、必要に応じてデータ変換の処理を実施する。

＜車載ネットワーク装置の利点＞
図１に示した車載ネットワーク装置においては、エリア毎に配置される各通信用ＥＣＵ１０、２０の内部に設けた通信中継器１２、２２をエリア間接続部１７で接続し、複数エリア間での通信を可能にしている。また、ここで各通信中継器１２、２２については単純な中継機能以外の動作を必要としないので、安価なハードウェアの部品を利用するだけで高速の通信を実現できる。したがって、複数エリア間を接続する経路の通信において伝送遅延時間を短縮できる。また、複数のエリアに通信用ＥＣＵ１０、２０をそれぞれ配置する場合でも、複数系統の通信線１１−１〜１１−４、２１−１〜２１−４を跨ぐ通信を行うために必要なルータ１３は、１台だけしか必要としないので、ネットワーク全体の部品コストを大幅に低減できる。

＜変形例の説明＞
＜車載ネットワーク装置の構成＞
車載ネットワーク装置の構成例−２を図４に示す。図４に示した車載ネットワーク装置は、図１に示した構成の変形例であり、通信中継器１２と通信中継器２２との間を接続する箇所に光接続用幹線１８を採用している点の構成のみが異なっている。

車両上で複数エリアの間を接続する通信線、つまり図１に示したエリア間接続部１７や図４に示した光接続用幹線１８については、大量のデータをやり取りすることが想定される。しかも、車両側の仕様として許容できる通信の遅延時間が非常に短く定められる可能性が高い。

したがって、複数のエリア間を接続する通信用ＥＣＵ１０、２０の間の通信を高速化する必要があり、各通信用ＥＣＵ１０、２０内部の処理も高速化する必要がある。図４に示した構成のように、通信用ＥＣＵ１０、２０の間を光接続用幹線１８で接続することにより、高速の通信が可能になり、大量のデータ伝送も可能になる。すなわち、光信号を用いてデータ通信を行うので、通信の周波数を上げてビットレートを上げることができる。光接続用幹線１８の通信については、例えばイーサネットの規格に従って光通信を行うことが想定される。

＜伝送路の構成例＞
図５は、図４に示した車載ネットワーク装置における伝送路の構成例である。図５に示した例では、光接続用幹線１８の光ファイバの箇所に、互いに独立した４つの光伝送路１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄを形成している。実際には、４つの光伝送路１８ａ〜１８ｄの信号を時分割した４つの通信チャネルのタイミングで順次に送信することで、これらの光伝送路１８ａ〜１８ｄを形成できる。勿論、他の方法を利用することも可能である。例えば、互いに波長が異なる複数の光信号を同じ光ファイバに通すことにより、同時に複数の通信チャネルを確保できる。

図４に示したように、光接続用幹線１８内に独立した４つの光伝送路１８ａ〜１８ｄを形成することにより、各通信中継器１２、２２の構造が複雑化するのを避けることができる。すなわち、４系統の通信線１１−１〜１１−４の情報を、そのまま対応する系統の光伝送路１８ａ〜１８ｄに通して、４系統の通信線２１−１〜２１−４にそれぞれ送出することができる。つまり、通信中継器１２で複数系統の信号を合成したり、通信中継器２２が受信した信号から系統毎に信号を分離するような特別な処理を行う必要がない。

＜車両上の車載ネットワーク装置の配置例＞
車両３０上に配置した車載ネットワーク装置の構成例を図６に示す。図６に示した車載ネットワーク装置は、ゲートウェイ（ＧＷ）の機能を有する１つの通信用ＥＣＵ１０Ａと、ゲートウェイの機能を含まない４つの通信用ＥＣＵ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとを含んでいる。なお、このネットワークに接続する通信用ＥＣＵ２０Ａ〜２０Ｄの総数は必要に応じて増減される。

５つの通信用ＥＣＵ１０Ａ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、車両３０上の互いに異なるエリアに配置されている。代表例としては、エンジンコンパートメント、左ドア近傍、インストルメントパネル、右ドア近傍、ラゲッジルームの各エリアに、通信用ＥＣＵ１０Ａ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、および２０Ｄを配置することが想定される。勿論、他のエリア、例えば車体ルーフの近傍、シートの近傍、バンパーの近傍などの各エリアに配置してもよい。

図６に示した例では、通信用ＥＣＵ１０Ａの通信中継器１２と、通信用ＥＣＵ２０Ａの通信中継器２２との間がエリア間接続部１７Ａを介して接続されている。また、通信用ＥＣＵ１０Ａの通信中継器１２と、通信用ＥＣＵ２０Ｂの通信中継器２２との間がエリア間接続部１７Ｂを介して接続されている。また、通信用ＥＣＵ１０Ａの通信中継器１２と、通信用ＥＣＵ２０Ｃの通信中継器２２との間がエリア間接続部１７Ｃを介して接続されている。更に、通信用ＥＣＵ１０Ａの通信中継器１２と、通信用ＥＣＵ２０Ｄの通信中継器２２との間がエリア間接続部１７Ｄを介して接続されている。

各エリア間接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、および１７Ｄのそれぞれは、エリア間接続部１７と同様に４系統の独立した通信線を含んでいる。図６の例では、通信中継器１２、２２の各々は、イーサネットの規格に合わせて設計してある。

通信用ＥＣＵ１０Ａの構成は、通信中継器１２に複数のエリア間接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄを接続できるように変更した以外は図１に示した通信用ＥＣＵ１０の構成と同様である。また、通信用ＥＣＵ２０Ａ〜２０Ｅの構成は、図１に示した通信用ＥＣＵ２０と同様である。

この車両３０の各部に配置される各種車載機器（ＥＣＵなどの電装品：図示せず）は、通信用ＥＣＵ１０Ａ、２０Ａ〜２０Ｄの複数系統の通信線１１−１〜１１−４、２１−１〜２１−４のいずれかに接続することにより、このネットワークを利用して他の機器と通信できる。

各系統の通信線１１−１〜１１−４、２１−１〜２１−４のいずれかに接続された各種車載機器は、同じ通信線に送出された全ての信号を受信することができる。そして、例えばＣＡＮの通信規格の場合には、各車載機器はデータフレームに含まれるＩＤを識別することにより、自分宛のデータフレームとそれ以外とを区別して、自分宛のデータフレームだけを受信しそれ以外は廃棄する。また、イーサネットの通信規格の場合には、各車載機器はＭＡＣフレームに含まれる宛先ＭＡＣアドレスが自分と一致するか否かを識別し、自分宛のＭＡＣフレームのみを受信し、それ以外のＭＡＣフレームは廃棄する。したがって、バス構造の各々の通信線に複数の車載機器を接続することができる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る車載ネットワーク装置の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両上に配置され、
少なくとも２組の複数の通信線（１１−１〜１１−４）に接続された通信中継器（１２）と、
前記通信中継器を通る信号の通信経路を制御するルータ（１３）と、
を備え、
前記複数の通信線は、予め定めた系統毎に独立し、
前記通信中継器は、前記２組のうち一方の組の通信線から信号を受信すると、当該通信線の系統と同一系統の他方の組の通信線と、前記ルータと、に信号を送信し、
前記ルータは、前記他方の組の通信線のうち前記一方の組の通信線の系統と異なる系統の通信線に信号を送信する、
ことを特徴とする車載ネットワーク装置。

［３］ 前記複数の通信中継器（１２、２２）それぞれは、前記車両中において、互いに異なる機能を提供する部位がそれぞれ配置される互いに独立した空間に設置される（図６参照）、

［４］ 前記エリア間接続部の前記通信線は、前記機器接続部の前記通信線よりも高速通信が可能な幹線（光接続用幹線１８）を有し、
少なくとも前記機器接続部の通信線数と同数の前記通信回線（光伝送路１８ａ〜１８ｄ）が前記幹線に含まれる、
ことを特徴とする上記［２］又は［３］に記載の車載ネットワーク装置。

［５］ 前記複数の通信中継器の少なくとも１つと、前記機器接続部の１系統の前記通信線との間に、通信のセキュリティを管理する機器（セキュリティ管理部１５、２５）が接続された、
ことを特徴とする上記［２］乃至［４］のいずれかに記載の車載ネットワーク装置。

１０，１０Ａ，２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 通信用ＥＣＵ
１０ａ マイクロコンピュータ
１１−１，１１−２，１１−３，１１−４ 通信線
１２，２２ 通信中継器
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 入出力ポート
１３ ルータ
１３ａ ビットアサイン表保持部
１３ｂ ビットアサイン表比較部
１４−１，１４−２，１４−３，１４−４ ドライバＩＣ
１５，２５ セキュリティ管理部
１６ ルータ接続部
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ エリア間接続部
１８ 光接続用幹線
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 光伝送路
２１−１，２１−２，２１−３，２１−４ 通信線
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 入出力ポート
２４−１，２４−２，２４−３，２４−４ ドライバＩＣ
３０ 車両

Claims (5)

1. 車両上に配置可能な通信中継器と、
   前記通信中継器に接続される複数の接続部であって、それぞれが２以上の所定数の系統の互いに独立した通信線を有する複数の接続部と、
   前記通信中継器を通る信号の通信経路を制御するルータと、
   前記通信中継器と前記ルータとの間を前記所定数の系統の互いに独立した通信線で相互に接続するルータ接続部と、
   を備え、
   前記通信中継器は、一の前記接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記一の前記接続部以外の残りの前記接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記ルータ接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記複数の接続部それぞれが有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線に前記信号と同じ情報を送信し、
   前記ルータは、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記ルータ接続部が有する前記一の系統とは異なる何れか１つの系統の前記通信線に選択的に、前記信号と同じ情報を送信する、
   ことを特徴とする車載ネットワーク装置。
2. 車両上の互いに異なるエリアに配置可能な複数の通信中継器と、
   各前記通信中継器に接続される機器接続部であって、２以上の所定数の系統の互いに独立した通信線を有する機器接続部と、
   前記複数の通信中継器それぞれを通る信号の通信経路を制御するルータと、
   一の前記通信中継器と前記ルータとの間を前記所定数の系統の互いに独立した通信線で相互に接続するルータ接続部と、
   前記一の前記通信中継器と前記一の前記通信中継器とは異なる各前記通信中継器との間を前記所定数の系統の互いに独立した通信線で相互に接続するエリア間接続部と、
   を備え、
   前記一の前記通信中継器は、前記機器接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記エリア間接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記ルータ接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記機器接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記エリア間接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、前記エリア間接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記機器接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、前記ルータ接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線と、に前記信号と同じ情報を送信し、
   前記一の前記通信中継器とは異なる各前記通信中継器は、前記機器接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記エリア間接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線に前記信号と同じ情報を送信し、前記エリア間接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記機器接続部が有する前記一の系統と同じ系統の前記通信線に前記信号と同じ情報を送信し、
   前記ルータは、前記ルータ接続部が有する一の系統の前記通信線から信号を受信すると、前記ルータ接続部が有する前記一の系統とは異なる何れか１つの系統の前記通信線に選択的に、前記信号と同じ情報を送信する、
   ことを特徴とする車載ネットワーク装置。
3. 前記複数の通信中継器それぞれは、前記車両中において、互いに異なる機能を提供する部位がそれぞれ配置される互いに異なる空間に設置される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の車載ネットワーク装置。
4. 前記エリア間接続部の前記通信線は、前記機器接続部の前記通信線よりも高速通信が可能な幹線を有し、
   前記幹線に、前記所定数の系統の互いに独立した前記通信線に代えて、前記所定数の系統の互いに独立した伝送路が含まれる、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車載ネットワーク装置。
5. 前記複数の通信中継器の少なくとも１つと、前記機器接続部の１系統の前記通信線との間に、通信のセキュリティを管理する機器が接続された、
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載ネットワーク装置。

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