JP6930324B2

JP6930324B2 - センサシステム

Info

Publication number: JP6930324B2
Application number: JP2017178158A
Authority: JP
Inventors: 卓也野村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-09-15
Also published as: US20200213687A1; CN111095826B; DE112018005172T5; WO2019054196A1; CN111095826A; JP2019054454A

Description

本発明は、時分割多重化方式で通信を行うセンサシステムに関するものである。

車両に搭載される物体検知装置等では、ＥＣＵと、ＥＣＵに接続された複数のセンサとのデータ通信に、ＤＳＩ３通信におけるデータ回収方式の１つであるＰＤＣＭ（Periodic Data Collection Mode）が用いられている。

ＰＤＣＭでは、マスターであるＥＣＵは一定の間隔で同期信号を送信する。そして、スレーブである各センサは、ＥＣＵからの同期信号を受信すると、ＥＣＵにデータを送信する。同期信号の受信後にデータを送信するタイミングはセンサごとに異なり、ＥＣＵには各センサから順にデータが送信される。

ＥＣＵが同期信号を送信する間隔、および、この間隔に割り当てられるタイムスロットの数は、ＥＣＵに接続されるセンサの最大数を考慮して定められる。そのため、データ回収対象とされたセンサの数が、接続されるセンサの最大数より少ないと、同期信号の送信間隔に占めるセンサからのデータ送信に用いられる時間の割合が小さくなり、空き時間が増加して通信の効率が下がる。

これについて、例えば特許文献１では、１つのタイムスロットが占める時間の長さを動的に変化させ、通信の効率向上を図る方法が提案されている。

特開２０１２−２０４８６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のようにタイムスロットの長さを変化させる方法では、各タイムスロットの長さを把握する機能をマスターに持たせる必要があるため、システムの構成が複雑になり、コストの増加に繋がる。

本発明は上記点に鑑みて、簡素な構成で通信の効率を向上させることが可能なセンサシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、センサ（２）と制御部（１）とが時分割多重化方式で通信するセンサシステムであって、制御部は、複数のセンサを接続可能に構成されており、接続されたセンサに一定時間ごとにデータ送信指示を出し、制御部のデータ回収対象とされたセンサの数が、一定時間に割り当てられたタイムスロットの数よりも少ないとき、センサは、データを送信するタイミングを決める送信用ＩＤを複数使用することで、複数のタイムスロットを使用して制御部へデータを送信し、制御部に接続されたセンサのうち、データ回収対象となるセンサの数が減った場合、データ回収対象とならないセンサはデータ送信を停止し、余ったタイムスロットをデータ回収対象とされたセンサが使用する。

このように、１つのセンサが複数のタイムスロットを使用してデータを送信することにより、タイムスロットの長さを変化させずに通信の密度を上げることができる。したがって、簡素な構成で通信の効率を向上させることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかるセンサシステムの構成を示す図である。第１実施形態にかかるセンサシステムの作動を示す図である。従来のセンサシステムの作動を示す図である。第２実施形態にかかるセンサシステムの構成を示す図である。他の実施形態にかかるセンサシステムの作動を示す図である。他の実施形態にかかるセンサシステムの作動を示す図である。他の実施形態にかかるセンサシステムの作動を示す図である。他の実施形態にかかるセンサシステムの作動を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。ここでは、センサシステムを車両に搭載される物体検知装置に適用した例について説明する。図１に示すように、本実施形態のセンサシステムは、制御部としてのＥＣＵ１と、センサ２とを備えている。

センサ２は、超音波を用いて車外の物体との距離を測定する超音波センサである。センサ２は、配線３によってＥＣＵ１と有線接続されており、ＥＣＵ１からの送波指示に応じて超音波を車外に送信し、反射波を受信して物体との距離を測定する。そして、センサ２は、ＥＣＵ１からのデータ送信指示に応じて、測定した距離のデータをＥＣＵ１に送信する。

ＥＣＵ１は、複数のセンサ２を接続可能に構成されている。ＥＣＵ１とセンサ２は時分割多重化方式で通信するように構成されており、ＥＣＵ１は、接続されたセンサ２に一定時間ごとにデータ送信指示を出す。ＥＣＵ１からのデータ送信指示は、各センサ２に対して一斉に送信される。

この一定時間には、複数のタイムスロットが割り当てられている。この一定時間に割り当てられたタイムスロットの数をＮ１とする。Ｎ１は、ＥＣＵ１に接続可能なセンサ２の最大数に対応するように設定されている。

ＥＣＵ１のデータ回収対象とされたセンサ２の数をＮ２とすると、センサ２は、Ｎ２＜Ｎ１である場合に、複数のタイムスロットを使用してＥＣＵ１へデータを送信する。ここでは、ＥＣＵ１に接続されたセンサ２の数がＮ１よりも少ないためにＮ２＜Ｎ１となっている場合について説明する。例えば車両のバリエーションによってセンサ２の数が変わることで、センサ２の数がＮ１よりも少なくなる。

図１に示すように、本実施形態のＥＣＵ１は７つのセンサ２を接続可能に構成されており、これに対応して、Ｎ１＝７とされている。なお、図１において、矩形破線は、ＥＣＵ１の接続先にセンサ２が配置されておらず、ＥＣＵ１の接続先が空き状態であることを示している。

ＥＣＵ１の接続先には、それぞれ、ＥＣＵ１から出される送波指示の受信やＣＲＭ（Command and Response Mode）等で使用される受信用ＩＤが設定されている。本実施形態では、ＥＣＵ１の接続先に図１中左側から順にＩＤ１〜ＩＤ７が設定されている。

ＥＣＵ１には２つのセンサ２が接続されている。２つのセンサ２をそれぞれセンサ２１、センサ２２とすると、センサ２１、センサ２２は、受信用ＩＤとしてそれぞれＩＤ１、ＩＤ６を使用するように配置されている。

また、センサ２１、センサ２２には、ＰＤＣＭの際に使用する送信用ＩＤが設定されている。通信の干渉を回避するために、各センサ２がデータを送信すべきタイミングは送信用ＩＤに対応してあらかじめ決められている。ここでは、ＩＤ１〜ＩＤ７を使用したデータ送信が順に行われるように、各ＩＤに対応したタイムスロットが設定されている。

通常、センサ２は、配置先に設定された受信用ＩＤに対応する１つの送信用ＩＤを使用するが、本実施形態のセンサ２は、複数の送信用ＩＤを使用してＥＣＵ１へデータを送信する。

具体的には、センサ２１、センサ２２のソフトウェア設定を書き換えることにより、センサ２１は、送信用ＩＤとしてＩＤ１〜ＩＤ３を使用し、センサ２２は、送信用ＩＤとしてＩＤ４〜ＩＤ６を使用するようにされている。

このように設定することで、図２に示すように、ＥＣＵ１が各センサ２にデータ送信指示を出すと、センサ２１がデータの送信を３回行った後、センサ２２がデータの送信を３回行うようになる。センサ２が超音波センサである本実施形態では、センサ２１が検知した車外の物体との距離情報が３回送信された後、センサ２２が検知した車外の物体との距離情報が３回送信される。

なお、図２、および、後述する図３、図５〜図８では、斜線ハッチングが施された矩形はセンサ２１がデータを送信する時間を示しており、点ハッチングが施された矩形はセンサ２２がデータを送信する時間を示している。また、矩形破線は、データが送信されない時間を示している。

従来のセンサシステムでは、Ｎ２＜Ｎ１とされると、ＥＣＵ１がデータ送信指示を出してから次にデータ送信指示を出すまでの間に空き時間が生じる。例えば本実施形態のように受信用ＩＤとしてＩＤ１とＩＤ６を使用する接続先にのみセンサ２が配置された場合、図３に示すように、送信用ＩＤとしてＩＤ１とＩＤ６のみが使用される。そして、ＩＤ２〜ＩＤ５、ＩＤ７のためのタイムスロットが、データの送信が行われない空き時間となる。

これに対して、本実施形態では、図２に示すように各センサ２が複数のタイムスロットを使用してデータを送信することで、空き時間が減り、通信を高速化することができる。例えばセンサ２が超音波センサである本実施形態では、距離情報の送信間隔が短くなり、障害物を検知するタイミングを早めることができる。また、冗長設計が可能となり、信頼性を向上させることができる。

また、各タイムスロットの長さが一定であるので、各タイムスロットの長さを把握する機能をＥＣＵ１に持たせる必要がない。したがって、システムの構成が複雑になることを抑制することができる。

また、通信効率を向上させる方法として、空き時間が発生した場合にＥＣＵ１がデータ送信指示を出す間隔を短くする方法が考えられる。この方法では、例えば図３に示すようにＩＤ７に対応するタイムスロットが空き時間となっている場合に、このタイムスロットの分だけデータ送信指示の間隔を短くする。しかしながら、この方法ではＩＤ２〜ＩＤ５に対応するタイムスロットの分の空き時間が解消されないので、通信効率の向上の効果が小さい。

これに対して、本実施形態のようにＥＣＵ１に接続されたセンサ２１とセンサ２２がＩＤ２〜ＩＤ５を使用してデータを送信することで、ＩＤ２〜ＩＤ５に対応するタイムスロットの分の空き時間を解消し、通信効率を大きく向上させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してセンサ２の数を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、本実施形態では、センサ２として、センサ２１、センサ２２に加えてセンサ２３、センサ２４、センサ２５、センサ２６がＥＣＵ１に接続されている。なお、本実施形態では、ＥＣＵ１に接続された複数のセンサ２のうち、一部のセンサ２のみがデータ回収対象とされており、ＥＣＵ１に接続されたセンサ２の数よりもＮ２が小さくなっている。

図４のハッチングが施された矩形は、データ回収対象とされていないセンサ２を示している。すなわち、センサ２１、２２のみがデータ回収対象とされており、センサ２３〜２６はデータ回収対象とされていない。

センサ２１、センサ２２が使用する受信用ＩＤ、送信用ＩＤは、第１実施形態と同じである。センサ２３〜センサ２６は、それぞれ、受信用ＩＤとしてＩＤ２〜ＩＤ５を使用し、送信用ＩＤを使用しない。

このような設定では、ＥＣＵ１が各センサ２にデータ送信指示を出したとき、センサ２３〜２６はデータの送信を行わず、センサ２１とセンサ２２のみが第１実施形態と同様にデータの送信を行う。

例えば、車両の状態によって作動するセンサ２が変わり、データ回収対象となるセンサ２の数が減る場合がある。このような場合には、上記のようにデータ回収対象とされていないセンサ２からのデータ送信を停止し、余ったタイムスロットをデータ回収対象とされたセンサ２が使用することにより、通信効率を向上させることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態では、センサ２１とセンサ２２とで使用するタイムスロットの数が等しいが、センサ２ごとに使用するタイムスロットの数が異なっていてもよい。また、上記第１実施形態では、各センサ２が複数のタイムスロットを使用してデータを送信したが、複数のセンサ２のうち一部のセンサ２のみが複数のタイムスロットを使用するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、センサ２１が送信用ＩＤとしてＩＤ１〜ＩＤ５を使用し、センサ２２が送信用ＩＤとしてＩＤ６を使用するようにしてもよい。

また、センサ２１のデータ送信の前にセンサ２２のデータ送信を終了させてもよい。センサ２ごとにデータ送信の優先度が異なる場合には、データ送信指示の後の最初のタイムスロットを含む連続した複数のタイムスロットを、優先度の高いセンサ２に使用させることが好ましい。

また、上記第１、第２実施形態では、複数のセンサ２がデータの送信を行ったが、ＥＣＵ１に接続されたセンサ２の数、または、データ回収対象とされたセンサ２の数が１とされて、１つのセンサ２のみがデータを送信するようにしてもよい。例えば、図６に示すように、センサ２１が送信用ＩＤとしてＩＤ１〜ＩＤ３を使用し、ＩＤ４〜ＩＤ７に対応するタイムスロットが空き時間となってもよい。

また、上記第１実施形態では、タイムスロットごとに同じ種類のデータをＥＣＵ１に送信したが、センサ２のソフトウェア設定を変更して、タイムスロットごとに異なる種類のデータをＥＣＵ１に送信してもよい。例えば、センサ２１が送信用ＩＤとしてＩＤ１を使用する際には検知距離のデータを送信し、ＩＤ２を使用する際には温度のデータを送信し、ＩＤ３を使用する際にはセンサ２１に供給される電圧のデータを送信するようにしてもよい。

また、センサ２がＥＣＵ１に送信するデータは、距離、温度、電圧等の物理量についてのデータであってもよいし、判定フラグ、インデックス値等、物理量以外のものについてのデータであってもよい。

また、上記第１実施形態では、センサ２１とセンサ２２とで同じ種類のデータをＥＣＵ１に送信したが、センサ２ごとに異なる種類のデータをＥＣＵ１に送信してもよい。

また、上記第１、第２実施形態では、センサ２ごとに使用するタイムスロットが連続しているが、送信する情報の緊急度、優先度等を考慮して、１つのセンサ２が使用する２つのタイムスロットの間に、他のセンサ２が使用するタイムスロットを配置してもよい。例えば、図７に示すように、センサ２１が送信用ＩＤとしてＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ５を使用し、センサ２２が送信用ＩＤとしてＩＤ３、ＩＤ４、ＩＤ６を使用するようにしてもよい。また、例えば、図８に示すように、センサ２１が送信用ＩＤとしてＩＤ１、ＩＤ３、ＩＤ５を使用し、センサ２２が送信用ＩＤとしてＩＤ２、ＩＤ４、ＩＤ６を使用するようにしてもよい。

また、超音波センサ以外のセンサを備えるセンサシステムに本発明を適用してもよい。

１ＥＣＵ
２センサ

Claims

センサ（２）と制御部（１）とが時分割多重化方式で通信するセンサシステムであって、
前記制御部は、複数の前記センサを接続可能に構成されており、接続された前記センサに一定時間ごとにデータ送信指示を出し、
前記制御部のデータ回収対象とされた前記センサの数が、前記一定時間に割り当てられたタイムスロットの数よりも少ないとき、前記センサは、データを送信するタイミングを決める送信用ＩＤを複数使用することで、複数のタイムスロットを使用して前記制御部へデータを送信し、
前記制御部に接続された前記センサのうち、データ回収対象となる前記センサの数が減った場合、データ回収対象とならない前記センサはデータ送信を停止し、余ったタイムスロットをデータ回収対象とされた前記センサが使用するセンサシステム。
前記制御部に接続された前記センサの数が、前記一定時間に割り当てられたタイムスロットの数よりも少ない請求項１に記載のセンサシステム。
前記制御部に複数の前記センサが接続されている請求項１または２に記載のセンサシステム。
前記制御部のデータ回収対象とされた前記センサの数が、前記制御部に接続された前記センサの数よりも少ない請求項３に記載のセンサシステム。
複数の前記センサがそれぞれ複数のタイムスロットを使用してデータを送信する請求項３または４に記載のセンサシステム。
複数の前記センサのうち一部のセンサが複数のタイムスロットを使用してデータを送信する請求項３ないし５のいずれか１つに記載のセンサシステム。
前記センサごとに使用するタイムスロットの数が等しい請求項３ないし６のいずれか１つに記載のセンサシステム。
前記センサごとに使用するタイムスロットの数が異なる請求項３ないし６のいずれか１つに記載のセンサシステム。
１つの前記センサが、連続した複数のタイムスロットを使用する請求項３ないし８のいずれか１つに記載のセンサシステム。
１つの前記センサが使用する２つのタイムスロットの間に、他の前記センサが使用するタイムスロットが配置されている請求項３ないし８のいずれか１つに記載のセンサシステム。
前記センサごとに同じ種類のデータを送信する請求項３ないし１０のいずれか１つに記載のセンサシステム。
前記センサごとに異なる種類のデータを送信する請求項３ないし１０のいずれか１つに記載のセンサシステム。
タイムスロットごとに同じ種類のデータを送信する請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のセンサシステム。
タイムスロットごとに異なる種類のデータを送信する請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のセンサシステム。
前記センサは超音波センサである請求項１ないし１４のいずれか１つに記載のセンサシステム。
前記制御部と前記センサが有線で接続されている請求項１ないし１５のいずれか１つに記載のセンサシステム。