JP7411355B2 - 車載ネットワークシステム - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、車載ネットワークシステムに関する技術分野に属する。

特許文献１には、セントラルゲートウェイ、イーサネット（登録商標）－ＣＡＮゲートウェイ等のハブ装置（中継器）を備えた車載ネットワークの構成が開示されている。セントラルゲートウェイには、複数のＥＣＵがイーサネット経由で接続されている。

特許文献２には、車載ネットワークシステムにおいて、異なるネットワークのノード同士のデータ送受を中継するゲートウェイやネットワークハブ（ＨＵＢ）を設ける技術が開示されている。

特開２０１９－２９９９２号公報 特開２０１７－２１２７２５号公報

ところで、昨今、自動運転システムをはじめとして、車内外の環境情報や運転者情報等に応じて車両を制御する車両の自動化に関する技術開発が推進されている。今後、自動運転のための演算処理機能や各アクチュエータの制御機能が、車両全体の動作を統括して管理するような中央演算装置に集約されていくことが想定される。

一方で、上記のように機能が集約された中央演算装置に対して、各センサや各アクチュエータをそれぞれ直接接続するのは、信号配線が膨大になるため現実的ではない。そこで、特許文献２のように、ネットワークハブ装置やゲートウェイ装置として機能するような中継装置を設けて車載ネットワークを構築することが想定される。

ところで、車両に搭載されるアクチュエータは、入出力の回路構成、信号形式等が多種多様である。そうすると、各中継装置と各アクチュエータとのインターフェースをどうするかが問題となる。具体的には、例えば、中継装置に特定のアクチュエータのインターフェースを持たせた場合、中継装置が専用化、複雑化し、コスト高等を招く恐れがある。

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこは、中継装置が複雑化することを回避し、中継装置の汎用性をできる限り高めることを可能とする車載ネットワークシステムを実現することにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車載ネットワークシステムを対象として、車両の動作を統括管理する中央制御装置と、前記中央制御装置に対して、所定のプロトコルのデジタル信号が伝送される基幹ネットワークを介してデイジーチェーン状に接続された複数の中継装置とを備え、前記各中継装置は、前記基幹ネットワークに接続された基幹側通信ポートと、車載デバイスとの間で信号入出力を行うための複数のデバイス側通信ポートと、前記基幹側通信ポートと前記複数のデバイス側通信ポートとの間のインターフェース変換を行う第１インターフェース変換装置とを備え、前記複数のデバイス側通信ポートは、互いに共通の入力回路及び／又は出力回路が接続された複数の汎用通信ポートを含み、前記汎用通信ポートの少なくとも１つである第１汎用通信ポートには、所定の第１車載デバイスが直接接続される一方で、前記汎用通信ポートの少なくとも１つである第２汎用通信ポートと所定の第２車載デバイスとの間には、インターフェース変換を行う第２インターフェース変換装置が設けられている、という構成とした。

上記態様によると、車載ネットワークシステムにおいて、各中継装置に共通の入力回路及び／又は出力回路が接続された複数の汎用通信ポートを設けている。このように、通信ポートを汎用のポートにすることにより、中継装置が専用化・複雑化することを回避することができる。一方で、前述のとおり、車載デバイスのインターフェースは多種多様である。そこで、本開示の技術では、汎用通信ポートに直接接続できる車載デバイス（第１車載デバイス）については、直接接続する一方で、汎用通信ポートへの接続が難しい車載デバイスについては、例えば、車載デバイス用のインターフェース変換をするような第２のインターフェース装置を介在させるようにしている。これにより、中継装置が複雑化することを回避し、中継装置の汎用性をできる限り高めることができる。

上記態様の車載ネットワークシステムにおいて、前記第１インターフェース変換装置は、前記デジタル信号をアナログ信号に変換するアナログデジタル変換回路を含み、前記汎用通信ポートは、前記アナログ信号が入力または出力されるアナログポートであり、前記第２インターフェース変換装置は、前記汎用通信ポートと前記所定の第２車載デバイスとの間に設けられたレギュレータ回路を含む、としてもよい。

これにより、ドライブ能力の異なるアナログデバイスを共通の通信ポートに接続できるようになる。

上記態様の車載ネットワークシステムにおいて、前記第２インターフェース変換装置は、前記第２車載デバイスと一体に構成されていてもよい。

また、上記態様の車載ネットワークシステムにおいて、前記第２車載デバイスは、センサとアクチュエータとを含み、あらかじめ定められた特定の動作について、前記センサからの出力信号を基に、前記アクチュエータを自律的に制御する自律制御回路を含む、としてもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、中継装置が複雑化することを回避し、中継装置の汎用性をできる限り高めることができる。

例示的な実施形態に係る車載ネットワークシステムの一部を示す模式図である。 中央ＥＣＵ及び運転席側のゾーンＥＣＵの構成を示すブロック図である。 信号変換部の一例を示す回路図である。 信号変換部の他の例を示す回路図である。 信号変換部の他の例を示す回路図である。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る車載ネットワークシステム１の一部を概略的に示す。車載ネットワークシステム１が搭載された車両１０は、運転者の操作により走行するマニュアル運転の他に、運転者の操作をアシストして走行するアシスト運転、及び運転者の操作なしに走行する自動運転が可能な自動車である。車両１０は、駆動制御、制動制御、及び操舵制御において、電気的に制御を行うバイワイヤ方式が採用されている。すなわち、この車両では、アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、及びステアリングホイールの操作がセンサにより検知されて、該センサの出力に基づく制御信号によりアクチュエータが作動されるようになっている。

車載ネットワークシステム１は、図１に示すように、複数種類の車載デバイスが含まれている。車載デバイスは、車両の基本動作である駆動、制動、又は操舵に関連する基本デバイスと、駆動、制動、及び操舵に関連しないボディ系デバイスとが含まれている。尚、図１で示す車載デバイスは、車載ネットワークシステム１に含まれる車載デバイスの一例であり、車載ネットワークシステム１が、図１に示す車載デバイス以外の車載デバイスを有することを排除しない。

基本デバイスとしては、例えば、駆動系装置１１、電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳ装置１２という）、自動変速機、電動ブレーキ装置及びＤＳＣ（Dynamic Stability Control）装置等が含まれる。駆動系装置１１は、スロットル弁、バルブ開閉機構、燃料噴射弁、ブレーキスイッチ、エアフロセンサ等を含む。ＥＰＳ装置１２は、電動モータ、ステアリングスイッチ、ステアリングウォーマー、油圧系であればオイルポンプ等を含む。

ボディ系デバイスとしては、パワーウィンドウ装置（以下、Ｐ／Ｗ装置２１という）、キーレスエントリー装置２２、ワイパー装置、グリルシャッタ、前照灯３１、フォグランプ、クラクションホーン、セキュリティアラーム等が含まれる。尚、前照灯３１は第１車載デバイスの一例である。

本実施形態では、車両１を複数（本実施形態では７つ）のゾーンに分け、各ゾーンにゾーンＥＣＵ６０を設けて、中央ＥＣＵ５０とそれらのゾーンＥＣＵ６０とデイジーチェーン状に接続することで基幹ネットワークＭＮＷを構築している。尚、中央ＥＣＵ５０は中央制御装置の一例であり、ゾーンＥＣＵ６０は中継装置の一例である。

基幹ネットワークＭＮＷは、所定のプロトコルのデジタル信号が伝送されるように構成されている。所定のプロトコルは、特に限定されないが、例えば、高速大容量の信号伝送が可能なプロトコルであり、例えば、イーサネットプロトコルやＣＡＮ－ＦＤプロトコルである。尚、以下の説明において、基幹ネットワークを伝送される信号を、基幹ネットワーク信号と呼ぶ場合がある。また、各ゾーンＥＣＵ６０から車載デバイス側の信号伝送経路を「デバイス側ネットワーク」と呼ぶ場合がある。

中央ＥＣＵ５０は、図１及び図２に示すように、車両１０に搭載された複数のセンサ１００からの信号を受信する。中央ＥＣＵ５０は、センサ１００や車外のネットワーク（図示省略）から取得した車内外の環境情報等を基に、車両に搭載された各車載デバイスを制御するための制御信号を生成する。本実施形態に係る車載ネットワークシステム１において、各車載デバイスを制御するための制御信号は、基本的には、中央ＥＣＵ５０で生成され、中央ＥＣＵ５０からゾーンＥＣＵ６０等を経由して各車載デバイスに伝達される。

複数のセンサ１００は、例えば、車両のボディ等に設けられかつ車外環境を撮影する複数のカメラ１０１（図２参照）と、車両のボディ等に設けられかつ車外の物標等を検知する複数のレーダ１０２（図２参照）を含む。また、複数のセンサ１００は、位置センサ、乗員状態センサ、ブレーキペダルセンサ、操舵角センサ、アクセルペダルセンサ、外気温度センサ、エアコンプレシャーセンサ、フーエルセンサ、マットセンサ、タンク内圧センサ、及び、前述の車輪速センサ、ブレーキオイルセンサ、マスターバックプレッシャーセンサ、ブーストセンサ、クラッチストロークセンサ等を含む。位置センサは、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）を利用して、車両の位置（車両位置情報）を検出する。乗員状態センサは、車両の乗員の有無を含めて該乗員の状態を取得する。ブレーキペダルセンサは、車両の運転者によるブレーキペダルの踏み込み量を取得する。操舵角センサは、車両の運転者によるステアリングの操舵角を取得する。アクセルペダルセンサは、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を取得する。尚、ここに示すセンサ１００は、中央ＥＣＵ５０に車両１０を作動制御するための情報を提供するセンサの一例である。すなわち、本実施形態は、上記に記載されたセンサ以外のセンサから中央ＥＣＵ５０に情報が入力されることを排除しない。

各カメラ１０１は、車両の周囲を水平方向に３６０°撮影できるようにそれぞれ配置されている。各カメラ１０１は、車外環境を示す光学画像を撮像して画像データを生成する。各カメラ１０１は、生成した画像データを中央ＥＣＵ５０に送信する。

各レーダ１０２は、カメラ１０１と同様に、検出範囲が車両の周囲を水平方向に３６０°広がるようにそれぞれ配置されている。各レーダ１０２で取得された情報は、中央ＥＣＵ５０に送信される。レーダ１０２の種類は特に限定されず、例えば、ミリ波レーダや赤外線レーダを採用することができる。

各センサ１００からの出力信号は、カメラ１０１やレーダ１０２からの情報のように、中央ＥＣＵ５０に直接入力されてもよいし、ゾーンＥＣＵ６０や、その他のＥＣＵ等を経由して中央ＥＣＵ５０に入力されてもよい。

図２に示すように、中央ＥＣＵ５０は、認知部５１と、経路算出部５２と、車両運動管理部５３と、ボディ系管理部５４とを備える。中央ＥＣＵ５０は、例えば、１つまたは複数のチップで構成されたプロセッサである。認知部５１は、カメラ１０１及びレーダ１０２からの環境情報に基づいて、ＡＩ（Artificial Intelligence）機能を利用して車内外の環境情報を認知する。経路算出部５２は、認知部５１により認知された車外環境情報に基づいて、車両が走行すべき経路を算出する。車両運動管理部５３は、認知部５１により認知された車外環境情報及び経路算出部５２により算出された経路に基づいて、基本デバイスの目標出力を算出する。ボディ系管理部５４は、認知部５１により認知された車外環境情報及び経路算出部５２により算出された経路に基づいて、ボディ系デバイスの作動を制御する。

中央ＥＣＵ５０は、車両１０がマニュアル運転やアシスト運転を行っているときには、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、又は操舵系の各センサ等の検出値に基づいて、各車載デバイスが出力すべき駆動力、制動力、及び操舵角を算出する。中央ＥＣＵ５０は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各車載デバイスにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標値を表す目標信号を生成する。尚、中央ＥＣＵ５０は、特に車両１０がアシスト運転を行っているときには、駆動力、制動力、及び操舵角を算出する際に、後述する車両１０の目標運動を考慮する。

中央ＥＣＵ５０は、車両１０の自動運転やアシスト運転を可能にするために、認知部５１により車外環境情報を認知するとともに、経路算出部５２により車両１０が走行すべき経路を算出する。中央ＥＣＵ５０は、経路算出部５２により算出した経路を追従するための車両１０の目標運動を決定する。

具体的に、認知部５１は、複数のセンサ１００からの情報を受けて、車両１０の車外環境情報を認知する。車外環境情報は、物標の状態、道路状態、周囲の明るさ等を含む。物標に関する情報には、自車両に対する物標の相対位置及び相対速度、物標の属性（種類、移動方向）等が含まれる。物標の種類としては、例えば、他車両、歩行者、道路、区画線等がある。道路情報には、道路自体の形状に関する情報が含まれる。道路形状に関する情報には、走行路の形状（直線、カーブ、カーブ曲率）、走行路幅、車線数、各車線幅等が含まれる。

認知部５１は、カメラ１０１で撮影された車外の画像及び物標の認定結果に対して、レーダ１０２で取得される物標との相対距離等の情報を統合して、車外環境を示す３Ｄマップを作成する。認知部５１は、作成した３Ｄマップを基にして、車両１０の走行経路を算出するための２Ｄマップを作成する。

経路算出部５２は、認知部５１により作成された２Ｄマップを基に、車両１０の走行経路を算出する。より具体的には、経路算出部５２は、２Ｄマップに基づいて、認知部５１によって認知された障害物を回避する走行経路を算出する。経路算出部５２は、例えば、ステートラティス法を用いて複数の候補経路を計算し、これらの中からそれぞれの候補経路の経路コストに基づいて、１つまたは複数の候補経路を選択する。ただし、他の手法を用いて経路の算出を行ってもよい。

車両運動管理部５３は、算出した走行経路を追従するための車両の目標運動を決定し、決定した目標運動を実現するための、駆動力、制動力、及び操舵角をそれぞれ算出する。車両運動管理部５３は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各基本デバイスにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標状態を表す目標信号を生成する。中央ＥＣＵ５０は、生成した目標信号を、前述の所定のプロトコルのデジタル信号として、基幹ネットワークＭＮＷを介して各ゾーンＥＣＵ６０に送信する。

ボディ系管理部５４は、認知した車外環境情報や算出した走行経路に基づいて、車両１０の駆動制御、制動制御、及び操舵制御に関わらないボディ系デバイスへの制御信号を生成する。例えば、ボディ系管理部５４は、認知部５１により周囲が暗いと認知されているときには、前照灯３１を点灯させるように、前照灯３１に送る制御信号を生成したり、トンネルに入るときに窓が開いていれば、窓を閉じさせるように、Ｐ／Ｗ制御装置２１に送る制御信号を生成したりする。このボディ系デバイスの制御信号も前述の所定のプロトコルのデジタル信号として出力される。

ボディ系管理部５４は、乗員状態を検知するセンサにより得られた情報に基づいて、車室内の乗員の状態について、深層学習により生成した学習済みモデルを利用して推定する。乗員の状態とは、乗員の健康状態や感情を意味する。乗員の健康状態としては、例えば、健康、軽い疲労、体調不良、意識低下等がある。乗員の感情としては、例えば、楽しい、普通、退屈、イライラ、不快等がある。ボディ系管理部５４は、乗員の健康状態や乗員の感情も考慮して、各種制御信号を生成する。例えば、ボディ系管理部５４は、車室内の温度が高く、乗員の気分が優れないと推定したときには、空調装置を作動させたり、Ｐ／Ｗ制御装置２１を作動させて窓を開けたりする。

各ゾーンＥＣＵ６０には、基幹ネットワークＭＮＷに接続するための通信ポート（以下、基幹ポートという）と、車載デバイスとの間で信号入出力を行うための複数のデバイス側通信ポートとが設けられている。基幹ポートは、例えば、イーサネットプロトコルに準拠したポートである。中央ＥＣＵ５０と各ゾーンＥＣＵ６０との間、及び、ゾーンＥＣＵ６０同士は、例えばイーサネットの通信ケーブルで接続されている。ゾーンは任意に定めることができ、ゾーンの数が増減すれば、それに伴いゾーンＥＣＵ６０の数も増減する。また、１つのゾーンに複数のゾーンＥＣＵ６０が設置されてもよい。

本実施形態では、車両右前側に配置されたゾーンＥＣＵ６０を第１ゾーンＥＣＵ６０という。以下の説明では、第１ゾーンＥＣＵ６０の一例について説明する。

図２に示すように、第１ゾーンＥＣＵ６０は、プロトコル変換部６１と、第１信号変換部６２と、第２信号変換部６３と、第３信号変換部６４とを備える。第１ゾーンＥＣＵ６０には、基幹ポート６５が設けられている。また、第１ゾーンＥＣＵ６０には、デバイス側ネットワークと接続されるデバイス側通信ポートとして、通信ポート６６ａ～６６ｃ，６６ｅ～６６ｋが設けられている。プロトコル変換部６１、第１信号変換部６２、第２信号変換部６３、及び、第３信号変換部６４は、第１インターフェース変換装置の一例である。

通信ポート６６ａ～６６ｃは、汎用のデジタル通信ポートであり、例えば、ＣＡＮプロトコルに準拠した車載デバイスが接続できるようになっている。通信ポート６６ｅ～６６ｆは、汎用のアナログ出力ポートであり、左右の前照灯３１，３１やアナログ駆動式のアクチュエータが接続される。通信ポート６６ｅ，６６ｆは、汎用のデジタル入力ポートであり、例えば、デジタルスイッチ１０６が接続される。通信ポート６６ｊ，６６ｋは、汎用のアナログ入力ポートであり、例えば、アナログセンサが接続される。具体的な図示は省略するが、各ゾーンＥＣＵ６０には、互いのゾーンＥＣＵ６０間で共通する汎用ポートが設けられている。このように、各ゾーンＥＣＵ６０の通信ポートの共通化、汎用化をすることで、ゾーンＥＣＵが専用化、複雑化することを回避したネットワークシステムを実現することができる。また、車載ネットワークの構成の変更が生じた場合、例えば、接続する車載デバイスの変更等が発生した場合に、ゾーンＥＣＵ６０の改変を最小限にすることができる。

以下、ゾーンＥＣＵ６０（ここでは、第１ゾーンＥＣＵ６０）及びその周辺の構成について具体的に説明する。

プロトコル変換部６１は、（ａ）基幹ポート６５に接続された中央ＥＣＵ５０及びゾーンＥＣＵ６０の相互間の通信を中継する機能、すなわち、基幹ネットワークＭＮＷの中継機能と、（ｂ）基幹ネットワーク信号の中から自ＥＣＵに接続された車載デバイス用の信号を抽出して分配する分配機能と、（ｃ）自ＥＣＵに接続された車載デバイスから中央ＥＣＵ５０及び／または他のゾーンＥＣＵ６０に伝送するデータを集約する集約機能とを備える。尚、（ａ）中継機能については、本開示の技術との関連が低いのでここではその詳細説明を省略し、以下の説明では、（ｂ）分配機能及び（ｃ）集約機能を中心に説明するものとする。

プロトコル変換部６１は、基幹ポート６５を介して基幹ネットワーク信号を受け、プロトコル変換する。例えば、イーサネットプロトコルに準拠した基幹ネットワーク信号を、ＣＡＮ(Controller Area Network)プロトコル、ＣＡＮ－ＦＤ(CAN with Flexible Data-Rate)プロトコル、ＬＩＮ(Local Interconnect Network)プロトコル等に準拠したデジタル変換信号にプロトコル変換する。尚、本開示のプロトコル変換とは、ＣＡＮ－ＦＤプロトコルとＣＡＮとの間のようなデータ長変換も含む概念である。

プロトコル変換部６１は、上記のデジタル変換信号のうち、通信ポート６６ａ～６６ｃに接続された車載デバイス向けの信号を抽出し、それぞれの通信ポート６６ａ～６６ｃから出力する。プロトコル変換部６１は、上記のデジタル変換信号のうち、通信ポート６６ｅ～６６ｇに接続された車載デバイス向けの信号を抽出し、第１信号変換部６２に出力する。プロトコル変換部６１は、上記のデジタル変換信号のうち、通信ポート６６ｈ，６６ｉに接続された車載デバイス向けの信号を抽出し、第２信号変換部６３に出力する。プロトコル変換部６１は、上記のデジタル変換信号のうち、通信ポート６６ｊ，６６ｋに接続された車載デバイス向けの信号を抽出し、第３信号変換部６４に出力する。

通信ポート６６ａには、例えば、エンジンＥＣＵ４１が接続され、その先に駆動系装置１１が接続される。通信ポート６６ｂには、例えば、ＥＰＳ－ＥＰＣ４２が接続され、その先にＥＰＳ装置１２が接続される。通信ポート６６ｃには、例えば、Ｐ／Ｗ制御装置２１が接続され、その先にＰ／Ｗスイッチ２１ｃ及びＰ／Ｗモータ２１ｄが接続される。また、通信ポート６６ｃには、例えば、キーレスエントリー装置２２が接続される。通信ポート６６ｅ，６６ｆには、例えば、左右の前照灯３１，３１がそれぞれ接続される。通信ポート６６ｇには、例えば、信号変換装置３２が接続され、その先にアナログ駆動式のアクチュエータ３３が接続される。通信ポート６６ｈ，６６ｉには、例えば、デジタルスイッチ１０６，１０６がそれぞれ接続される。通信ポート６６ｊには、例えば、アナログセンサ１０７が接続される。通信ポート６６ｋには、例えば、信号変換装置３５が接続され、その先にアナログセンサ１０８が接続される。信号変換装置３５は、第２インターフェース変換装置の一例である。

エンジンＥＣＵ４１は、第１演算部４１ａと、第１信号処理部４１ｂとを有する。第１演算部４１ａは、中央ＥＣＵ５０から伝達された目標駆動力の信号に基づいて、駆動系装置１１が目標駆動力を実現するように、駆動系装置１１の制御量を算出する。駆動系装置１１の制御量とは、例えば、スロットル弁の開度、燃料噴射弁の噴射タイミング等である。第１信号処理部４１ｂは、第１演算部４１ａにより算出された制御量が実現されるように、駆動系装置１１の各アクチュエータへのアナログ信号を生成して出力する。尚、エンジンＥＣＵ４１が、駆動系装置１１の制御の一部について、中央ＥＣＵ５０とエンジンＥＣＵ４１との間に通信内容に関わらず、駆動系装置１１の制御信号を生成するように構成されていてもよい。例えば、エンジン水温センサが検知するエンジン水温の温度が高く、エンジン内でノッキングが発生するおそれがあるときには、エンジンＥＣＵ４１は、中央ＥＣＵ５０を経由することなく、燃料噴射弁の噴射タイミングや点火プラグの点火タイミングを遅角させるように制御信号を生成する。このようにエンジンＥＣＵ４１は、中央ＥＣＵ５０を経由することなく、駆動系装置１１を制御する反射制御機能を有する。このような反射制御機能に用いるセンサ１１０は、ゾーンＥＣＵ６０ではなく、車載デバイス側（ここでは、エンジンＥＣＵ４１）に直接接続される。

ＥＰＳ－ＥＣＵ４２は、第２演算部４２ａと、第２信号処理部４２ｂとを有する。第２演算部４２ａは、中央ＥＣＵ５０から伝達された目標操舵角の情報に基づいて、ＥＰＳ装置１２が目標操舵角を実現するように、ＥＰＳ装置１２の制御量を算出する。ＥＰＳ装置１２の制御量とは、例えば、アシスト用の電動モータに供給する電流量等である。第２信号処理部４２ｂは、第２演算部４２ａにより算出された制御量が実現されるように、ＥＰＳ装置１２へのアナログ信号を生成して出力する。尚、ＥＰＳ－ＥＣＵ４２が、エンジンシステム１１の制御の一部について、中央ＥＣＵ５０とＥＰＳ－ＥＣＵ４２との間に通信内容に関わらず、ＥＰＳ装置１２の制御信号を生成するように構成されていてもよい。例えば、操舵角の制御量と操舵角センサの実測値との乖離が大きいような場合に、ＥＰＳ－ＥＣＵ４２は、中央ＥＣＵ５０を経由することなく、上記の操舵角の差が小さくなるように制御信号を生成する。このようにＥＰＳ－ＥＣＵ４２は、中央ＥＣＵ５０を経由することなく、エンジンシステム１１を制御する反射制御機能を有する。このような反射制御機能に用いるセンサ１１１は、ゾーンＥＣＵ６０ではなく、車載デバイス側（ここでは、ＥＰＳ－ＥＣＵ４２）に直接接続される。例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ４２は、少なくとも操舵角センサ、車速センサ、エンジン回転数センサ等の出力を直接取得可能に構成されている。

Ｐ／Ｗ制御装置２１は、信号変換部２１ａと、第３信号処理部２１ｂとを有する。信号変換部２１ａは、中央ＥＣＵ５０から伝達されたＰ／Ｗの開閉制御情報について、Ｐ／Ｗモータ２１ｄが受信できる形態の信号に変換し、開閉制御信号としてＰ／Ｗモータ２１ｄに出力する。第３信号処理部２１ｂは、車両の乗員がパワーウィンドウ装置を作動させるためのＰ／Ｗスイッチ２１ｃを操作したときに、Ｐ／Ｗモータ２１ｄに上記操作に基づいた開閉制御信号を出力する。Ｐ／Ｗスイッチ２１ｃの操作情報は、第１ゾーンＥＣＵ６０を介して中央ＥＣＵ５０に伝達される。第３信号処理部２１ｂは、Ｐ／Ｗスイッチ２１ｃからスイッチ信号が入力されたときには、中央ＥＣＵ５０からの制御信号によらずに、Ｐ／Ｗスイッチ２１ｃからのスイッチ信号に基づいて、アクチュエータ２１ｂを制御するように構成されている。このように、中央ＥＣＵ５０からの指示よりも優先される情報を取得するためのセンサ等は、第１ゾーンＥＣＵ６０ではなく、車載デバイス側（ここでは、Ｐ／Ｗ装置２１）に直接接続される。

キーレスエントリー装置２２は、アクチュエータ２２ｂ（ドアロック機構等）に信号を出力する機能（第４信号処理部２２ａ）が装置内に組み込まれている。これは、キーレスエントリー装置２２は、オン／オフ信号によるドアロックの開閉のみであって、信号自体が単純なものであるためである。

キーレスエントリー装置２２は、センサ１００のうち該キーレスエントリー装置２２の作動にのみ関連する信号が直接入力されるようになっている。具体的には、キーレスエントリー装置２２は、第４信号処理部２２ａ、アクチュエータ２２ｂ、及び乗員が所持する携帯機１０４から信号を受信する受信部２２ｃを備える。第４信号処理部２２ａは、中央ＥＣＵ５０からアクチュエータ２２ｂを作動させる制御信号を受けたときは、該制御信号をアナログ信号に変換する。第４信号処理部２２ａは、変換したアナログ信号をアクチュエータ２２ｂに伝達して、該アクチュエータ２２ｂを作動させる。中央ＥＣＵ５０からの制御信号は、各センサ１００の出力から得られかつ車両の外部環境に関する情報である車外環境情報に基づいて、中央ＥＣＵ５０により生成された制御信号である。この制御信号は、上述の携帯機１０４からの信号とは別にキーレスエントリー装置２２を作動させる制御信号である。

図３は、第１信号変換部６２の回路構成の一例を示している。第１信号変換部６２は、互いに共通の構成を有する複数（図３では３つ）のアナログ出力回路を備える。図３において、第１信号変換部６２は、通信ポート６６ｅに接続されたアナログ出力回路６２ａと、通信ポート６６ｆに接続されたアナログ出力回路６２ｂと、通信ポート６６ｇに接続されたアナログ出力回路６２ｃとを備える。尚、図３では、アナログ出力回路６２ｂ，６２ｃの回路の記載を省略しているが、例えば、アナログ出力回路６２ａ～６２ｃは、同一回路である。ここで、「互いに共通の構成」には、素子や回路のパラメータも含めて、完全に同一の回路構成に加えて、トランジスタのドライブ能力や抵抗値や容量値のように、素子や回路のパラメータが互いに異なるような回路構成も含むものとする。また、「互いに共通の構成」には、主要な機能を実現する構成が共通のものも含むものとする。出力回路としては、例えば、汎用性の高い構成の回路を採用するのが好ましい。後述するデジタル入力回路、アナログ入力回路や、デジタル出力回路についても同様である。

アナログ出力回路６２ａ，６２ｂは、プロトコル変換部６１において抽出された前照灯３１の制御信号（オン／オフ制御信号）を受け、その制御信号を基に、その制御信号をアナログ信号に変換して出力する。アナログ出力回路６２ａ，６２ｂの出力信号は、前照灯３１に直接入力される。図３の例では、ＩＰＳ装置を介在させることで、アナログ出力回路６２ａ，６２ｂの出力信号により、左右の前照灯３１のオン／オフが制御されるようになっている。すなわち、前照灯３１には、作動させるためのアナログ制御信号が第１ゾーンＥＣＵ６０から直接入力される。この例における前照灯３１ように、汎用の出力回路で直接駆動できるようなアクチュエータは、第１信号変換部６２に直接接続される。すなわち、通信ポート６６ｅにコネクタ（図示省略）等を介して直接接続される。尚、アナログ出力回路の構成は、図３の構成に限定されず、他の回路構成であってもよい。

アナログ出力回路６２ａ，６２ｂのように、汎用性の高い構成の出力回路で駆動できる車載デバイスとしては、例えば、バーグラホーン（盗難防止用ホーン）等のホーン、パワーアウトレット（電圧変換器）、グローブボックスイルミネーション、ドアイルミネーション、ライセンスランプ、シフトロックソレノイド、リアフォグランプ、ハイマウントストップランプ、カーゴランプ、Ｅラッチモータ、フーエルリッドオープナー、キャニスター、リアワイパー等が例示される。

アナログ出力回路６２ｃは、プロトコル変換部６１において抽出されたアクチュエータ３３を制御するための制御信号を受け、その制御信号をアナログ信号に変換して通信ポート６６ｇから出力する。前述のとおり、通信ポート６６ｇとアクチュエータ３３の間には、信号変換装置３２が介在されている。信号変換装置３２は、アナログ出力回路６２ｃから出力されたアナログ信号を、後段のアクチュエータを駆動させることができる形式の信号に変換する機能を有する。信号変換装置３２は、第２インターフェース装置の一例である。

汎用性が高い出力回路での駆動が難しく、信号変換装置３２を介在させたほうがよい車載デバイスとしては、例えば、リアコンビランプ、ＰＷＭ制御方式の電動ファン、反転ワイパーモータ、エアコンアクチュエータ、ＰＷＭ制御方式のブロアモータ、ＰＴＣヒータ、ＥＳＣＬ（エンジンスパークコントロール）、インナーミラー、インジケータアッシー、リアシェード、バックアップサイレン、サンルーフモータ、チェンジレバーアッシー等が例示される。

図４は、第２信号変換部６３の回路構成の一例を示している。第２信号変換部６３は、互いに共通の構成を有する複数（図４では２つ）のデジタル入力回路を備える。具体的には、図４において、第２信号変換部６３は、通信ポート６６ｈに接続されたデジタル入力回路６３ａと、通信ポート６６ｉに接続されたデジタル入力回路６３ｂとを備える。尚、デジタル入力回路の構成は、図４の構成に限定されず、他の回路構成であってもよい。

デジタル入力回路６３ａは、通信ポート６６ｈに接続されたデジタルスイッチ１０６からの入力信号をプロトコル変換部６１に伝達することができるように構成されている。同様に、デジタル入力回路６３ｂは、通信ポート６６ｉに接続されたデジタルスイッチ１０６からの入力信号をプロトコル変換部６１に伝達することができるように構成されている。

図５は、第３信号変換部６４の回路構成の一例を示している。第３信号変換部６４は、互いに共通の構成を有する複数（図４では２つ）のアナログ入力回路を備える。具体的には、第３信号変換部６４は、通信ポート６６ｊに接続されたアナログ入力回路６４ａと、通信ポート６６ｋに接続されたアナログ入力回路６４ｂとを備える。

アナログ入力回路６４ａは、通信ポート６６ｊに接続されたアナログセンサ１０７からの入力信号（例えば、検出信号）をプロトコル変換部６１に伝達することができるように構成されている。プロトコル変換部６１では、アナログセンサ１０７の出力結果を、中央ＥＣＵ５０や他のゾーンＥＣＵに伝達する。

デジタル入力回路６３ａ，６３ｂまたはアナログ入力回路６４ａのように、汎用性の高い構成の入力回路に接続することができる車載デバイスとしては、例えば、外気温度センサ、フードスイッチ、ホーンスイッチ、ＥＶＡセンサ、インカーセンサ、アクセルペダルセンサ等の各種センサや、ブレーキスイッチ、マニュアルモードスイッチ、シートベルトスイッチ、カーゴスイッチ、モードスイッチ、ＥＰＢスイッチ、パーキングスイッチ、タンク内圧センサ、集中ロックスイッチ等の各種スイッチ等が例示される。

アナログ入力回路６４ｂは、信号変換装置３５を介して、アナログセンサ１０８からの入力信号（例えば、検出信号）をプロトコル変換部６１に伝達することができるように構成されている。プロトコル変換部６１では、アナログセンサ１０８の出力結果を、中央ＥＣＵ５０や他のゾーンＥＣＵに伝達する。信号変換装置３５は、例えば、アナログセンサ１０８が、共通のアナログ入力回路６４ｂに加えて、追加の端子や追加の回路を必要とするような場合に、アナログセンサ１０８を共通のアナログ入力回路６４ｂに接続できるようにしている。

汎用性が高い入力回路での処理が難しく、前述のアナログセンサ１０８のように信号変換装置３５を介在させたほうがよい車載デバイスとしては、例えば、バッテリ用の電流センサ、超音波センサ、侵入センサ、レインセンサ、サンルーフセンサ、舵角センサ、コンビスイッチ、クラスタースイッチ、エアコンスイッチ、カメラ、ＡＤＡＳレーダ等が例示される。

以上のように、本実施形態によると、各ゾーンＥＣＵ６０に共通の汎用通信ポートを設けて、その汎用通信ポートに接続可能な所定の車載デバイス（第１車載デバイスに相当）については、汎用通信ポートに直接接続している。また、汎用通信ポートの入出力回路とは異なる形式の場合、例えば、特殊なＩ／Ｏが必要な場合には、信号変換回路のようにインターフェース変換を行うインターフェース変換装置を介在させるようにしている。これにより、ゾーンＥＣＵが専用化・複雑化することを回避することができる。そうすると、車両の各所に点在させるゾーンＥＣＵについて、汎用性をできるだけ高めて、各ゾーンＥＣＵ間において、部品や部材、回路構成や仕様等の少なくともいずれか１つについて共通化を図ることができるようになる。

また、上記の実施形態では、ゾーンＥＣＵ６０に搭載する機能は、プロトコル変換等のハブ装置としての機能である。そして、各車載デバイス特有の機能、及び／または、反射的な動作の制御に用いる車載デバイスについては、ゾーンＥＣＵ６０と車載デバイスとの間に、インターフェース変換機能を有するＥＣＵを介在させるようにしている。このように、ゾーンＥＣＵに車載デバイス専用のインターフェースを持たせないようにすることで、車載デバイスの接続先の変更や、車載デバイス自体の機能変更等によるゾーンＥＣＵ６０の改変を最小限にすることができる。

上記のインターフェース変換機能を有するＥＣＵとして、上記の実施形態では、エンジンＥＣＵ４１及びＥＰＳ－ＥＰＣ４２を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、ＤＳＣ（ダイナミック・スタビリティ・コントロール）用のＥＣＵ、チルトテレスコ用のＥＣＵ、エアバッグ用のＥＣＵ、ＰＣＭ（パワートレインコントロール）用のＥＣＵ、ＴＣＭ用のＥＣＵ、４ＷＤユニット用のＥＣＵ、ＰＬＧ用のＥＣＵ、ＯＨＣ用のＥＣＵ、ＬＦＵ用のＥＣＵ、シート用のＥＣＵ、ＣＭＵ（コネクティビティマスタユニット）用のＥＣＵ、ＴＡＵ（チューナーアンプユニット）用のＥＣＵが例示される。ＤＳＣ用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、車輪速センサ、ブレーキオイルセンサ、マスタバックプレッシャーセンサ、ブーストセンサ、クラッチストロークセンサ等が接続される。チルトテレスコ用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、チルトテレスコモーター／センサ／スイッチ等が接続される。ＰＣＭ用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、ブレーキスイッチ、エアフロセンサ等が接続される。４ＷＤユニット用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、カップリングアッシー、油温センサ等が接続される。ＰＬＧ用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、ＰＬＧブザー、ＰＬＧモータ／センサ／スイッチ、クローズモータ／スイッチ、タッチセンサ、ルームスポットランプ等が接続される。ＯＨＣ用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、センタールームランプ、バニティミラーイルミ、サンルーフスイッチ等が接続される。ＬＦＵ用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、ＬＦアンテナ、ドアハンドルスイッチ等が接続される。シート用のＥＣＵには、車載デバイスとして、例えば、シートウォーマー／センサ、パワーシートモータ／センサ／スイッチ等が接続される。

上記実施形態において、中央ＥＣＵ５０が、ゾーンＥＣＵ６０の機能を兼ねていてもよい。その場合、中央ＥＣＵ５０には、車載デバイスとして、例えば、ＳＳＢスイッチ、アクセルペダルセンサ、ノットパーキングスイッチ、ブレーキスイッチ、ＥＳＣＬ等が直接接続される。

上記実施形態において、信号変換装置３２，３５は、通信ポートと所定の車載デバイスとの間に設けられたレギュレータ回路を含んでいてもよい。

これにより、ドライブ能力の異なる車載デバイスを汎用ポートに接続することができる。

また、上記実施形態において、信号変換装置３５は、アナログセンサ１０８と別々に図示しているが、信号変換装置３５とアナログセンサ１０８とは、別々に構成されていてもよく、一体に構成されていてもよい。信号変換装置３２とアクチュエータ３３についても同様である。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、車両制御システムにおいて、中継装置が複雑化することを回避し、中継装置の汎用性をできる限り高めることができるので、極めて有用である。

１ 車載ネットワークシステム
３２ 信号変換装置（第２インターフェース変換装置）
３５ 信号変換装置（第１インターフェース変換装置）
５０ 中央ＥＣＵ（中央制御装置）
６０ ゾーンＥＣＵ（中継装置）
ＭＮＷ 基幹ネットワーク
６１ プロトコル変換部（第１インターフェース変換装置）
６２ 第１信号変換部（第１インターフェース変換装置）
６３ 第２信号変換部（第１インターフェース変換装置）
６４ 第３信号変換部（第１インターフェース変換装置）

Claims (2)

1. 車両の動作を統括管理する中央制御装置と、
   前記中央制御装置に対して、所定のプロトコルのデジタル信号が伝送される基幹ネットワークを介してデイジーチェーン状に接続された複数の中継装置とを備え、
   前記各中継装置は、前記基幹ネットワークに接続された基幹側通信ポートと、車載デバイスとの間で信号入出力を行うための複数のデバイス側通信ポートと、前記基幹側通信ポートと前記複数のデバイス側通信ポートとの間のインターフェース変換を行う第１インターフェース変換装置とを備え、
   前記複数のデバイス側通信ポートは、互いに共通の入力回路及び／又は出力回路が接続された複数の汎用通信ポートを含み、
   前記汎用通信ポートの少なくとも１つである第１汎用通信ポートには、所定の第１車載デバイスが直接接続される一方で、前記汎用通信ポートの少なくとも１つである第２汎用通信ポートと所定の第２車載デバイスとの間には、インターフェース変換を行う第２インターフェース変換装置が設けられており、
   前記第２インターフェース変換装置は、前記第２車載デバイスと一体に構成され、
   前記第２車載デバイスは、センサとアクチュエータとを含み、
   あらかじめ定められた特定の動作について、前記センサからの出力信号を基に、前記アクチュエータを自律的に制御する自律制御回路を含む
   ことを特徴とする車載ネットワークシステム。
2. 請求項１に記載の車載ネットワークシステムにおいて、
   前記第１インターフェース変換装置は、前記デジタル信号をアナログ信号に変換するアナログデジタル変換回路を含み、
   前記汎用通信ポートは、前記アナログ信号が入力または出力されるアナログポートであり、
   前記第２インターフェース変換装置は、前記汎用通信ポートと前記所定の第２車載デバイスとの間に設けられたレギュレータ回路を含む
   ことを特徴とする車載ネットワークシステム。

Images