JPWO2020039844A1

JPWO2020039844A1 - 車載通信装置及び車載システム

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Publication number: JPWO2020039844A1
Application number: JP2020538252A
Authority: JP
Inventors: 尚幸山本; 裕紀山▲崎▼; 川口　仁; 仁川口
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: US20210176090A1; US11362859B2; WO2020039844A1; DE112019003589T5; JP7133022B2; CN112567696A; CN112567696B

Abstract

本発明は、通信プロトコルが異なる通信バスに接続された車載処理装置の間で、同一の通信プロトコルに対応したアプリケーション同士の通信を短時間で確立することができる車載通信装置および車載システムを提供する。本発明は、車載通信装置１は、第１通信コントローラ３３が第１通信バス１０１に接続された第１車載処理装置１０２から特定のメッセージを受信した場合に、第２通信コントローラ３から第２通信バス２０１に接続された第２車載処理装置２０２に通信プロトコル切替コマンドを送信し、前記第２通信コントローラの通信プロトコル設定を前記第１通信バスと同一の通信プロトコル設定に切り替える。

Description

本発明は、車載通信装置及び車載システムに関する。

現状、車両内には複数の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）が搭載されており、各ＥＣＵはＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）バスで接続され、互いに通信している。

最近の車載ネットワーク要件（ＲＦＱ）としては、ＣＡＮの他にＣＡＮ−ＦＤ（ＣＡＮｗｉｔｈＦｌｅｘｉｂｌｅＤａｔａＲａｔｅ）などがある。ＣＡＮデータフレームとＣＡＮ−ＦＤデータフレームとではデータ構造が異なる（互換性がない）ため、ＣＡＮネットワークに接続されたＥＣＵはＣＡＮ−ＦＤネットワークに接続されたＥＣＵと直接通信することができない。そのため、ＣＡＮネットワークに接続されたＥＣＵは、ゲートウェイを介してＣＡＮ−ＦＤのネットワークに接続されたＥＣＵと通信する。ゲートウェイは、ＣＡＮネットワークとＣＡＮ−ＦＤネットワークを中継する際に、ＣＡＮデータフレームをＣＡＮ−ＦＤデータフレームに変換し、ＣＡＮ−ＦＤデータフレームをＣＡＮデータフレームに変換する。

ここで、従来のＣＡＮネットワークの通信プロトコルをＣＡＮ−ＦＤに変更した場合、既存のＣＡＮデータフレーム対応のアプリケーションをＣＡＮ−ＦＤデータフレーム対応に作り直す必要が生じ、アプリケーションの開発工数が増大する。そこで、ＣＡＮ−ＦＤネットワークの通信プロトコルを一時的にＣＡＮに切り替えることにより、ＣＡＮ−ＦＤネットワークに接続されたＥＣＵにおいて、既存のＣＡＮデータフレーム対応のアプリケーションの動作を可能にすることが考えられる。ネットワークの通信プロトコルを切り替える通信方法を開示する先行技術文献として、例えば特許文献１がある。

特許文献１には、第１の通信バスに接続され、かつ、所定の通信プロトコルに基づいてメッセージ通信を行う第１の電子制御装置と、複数の通信プロトコルを切り替えて使用可能な機能を有しており、第２の通信バスに接続され、かつ、当該複数の通信プロトコルのうちいずれか１つの通信プロトコルに基づいてメッセージ通信を行う第２の電子制御装置と、前記第１の通信バスおよび前記第２の通信バスに接続されるゲートウエイと、を含む通信システムにおいて、前記第１の電子制御装置から受信した中継メッセージを前記第２の電子制御装置へ中継するために、前記ゲートウエイが実行する通信方法であって、前記中継メッセージの通信プロトコルと前記第２の通信バスで使用される通信プロトコルとが一致するか否かを判断するステップと、前記中継メッセージの通信プロトコルと前記第２の通信バスで使用される通信プロトコルとが一致する場合、前記中継メッセージをそのまま前記第２の通信バスへ送出するステップと、前記中継メッセージの通信プロトコルと前記第２の通信バスで使用される通信プロトコルとが一致しない場合、前記第２の通信バスで使用する通信プロトコルを前記中継メッセージの通信プロトコルへ変更するように、前記第２の電子制御装置の全てに要求するステップと、所定の時間が経過するまでに前記第２の電子制御装置の全てから前記要求に応じた変更許可応答を受信できた場合、前記中継メッセージをそのまま前記第２の通信バスへ送出するステップと、前記所定の時間が経過するまでに前記第２の電子制御装置の全てから前記要求に応じた変更許可応答を受信できなかった場合、前記中継メッセージの通信プロトコルを前記第２の通信バスで使用される通信プロトコルに変換し、当該変換後の中継メッセージを前記第２の通信バスへ送出するステップと、を備える、通信方法が記載されている。

特開２０１７−１３５６２７号公報

特許文献１に記載の通信方法によれば、第２の通信バスの通信プロトコル（ＣＡＮ−ＦＤ）を第１の通信バスの通信プロトコル（ＣＡＮ）に切り替えることにより、第２の通信バスに接続された電子制御装置において第１の通信バスの通信プロトコル（ＣＡＮ）に対応したアプリケーションを動作させることが可能になると考えられる。

しかしながら、この通信方法では、ゲートウェイから第２の通信バスに接続された全ての電子制御装置へ通信プロトコルの変更要求を送信した後、これら全ての電子制御装置から変更許可応答をゲートウェイが受信する必要があるため、第２の通信バスの通信プロトコルの切替に時間を要する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信プロトコルが異なる通信バスに接続された車載処理装置の間で、同一の通信プロトコルに対応したアプリケーション同士の通信を短時間で確立することができる車載通信装置および車載システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、第１通信バスと第２通信バスとに接続され、前記第１通信バスと前記第２通信バスとの間でデータ中継を行う車載通信装置において、前記第１通信バスに接続された第１通信コントローラと、前記第２通信バスに接続された第２通信コントローラとを備え、前記第１通信バスの通信プロトコルと前記第２通信バスの通信プロトコルとが異なる状態で、前記第１通信コントローラが前記第１通信バスに接続された第１車載処理装置から特定のメッセージを受信した場合に、前記第２通信コントローラから前記第２通信バスに接続された第２車載処理装置に通信プロトコル切替コマンドを送信し、前記第２通信コントローラの通信プロトコル設定を第１通信バスと同一の通信プロトコル設定に切り替えるものとする。

以上のように構成した本発明によれば、第１通信バスと第２通信バスの通信プロトコルが異なる場合に、第２通信バスの通信プロトコルを第１通信バスと同一の通信プロトコルに切り替えることにより、第１通信バスの通信プロトコルに対応した診断用アプリケーションやリプロ用アプリケーションを第２車載処理装置で動作させることが可能となる。これにより、第１通信バスの通信プロトコルに対応した診断用アプリケーションやリプロ用アプリケーションを第２通信バスの通信プロトコル用に変更する必要が無くなるため、異なる通信プロトコルが混在する車載システムにおいて、診断用アプリケーションやリプロ用アプリケーションの開発コストを抑えることが可能となる。

また、第２通信バスの通信プロトコルを切り替える際に、車載通信装置の第２通信コントローラおよび第２車載処理装置の通信コントローラのみがリセットされるため、第２通信バスの通信プロトコルを短時間で切り替えることが可能となる。

本発明によれば、通信プロトコルが異なる通信バスに接続された車載処理装置の間で、同一の通信プロトコルに対応したアプリケーション同士の通信を短時間で確立することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る車載通信装置および車載システムの概略構成図である。図１に示す車載通信装置に設定されたルックアップテーブルの一例を示す図である。図１に示す車載通信装置による通信プロトコル切替処理を示すフローチャートである。図１に示す車載処理装置による通信プロトコル切替処理を示すフローチャートである。本発明に係る車載システムの通信プロトコル切替時の通信シーケンスを示す図である。本発明に係る車載システムの通信プロトコル切替時の通信状態を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車載通信装置および車載システムの概略構成図である。

図１において、車載システム１０００は、複数のネットワーク（第１ネットワーク１００、第２ネットワーク２００、・・・第Ｎネットワーク３００）と、これら複数のネットワーク１００，２００，・・・３００の間でデータ中継を行う車載通信装置１とを備えている。

第１ネットワーク１００は、第１通信バス１０１と、第１通信バス１０１に接続された１つ又は複数の車載処理装置１０２（図中「ＥＣＵ１」と表記）とを備えている。第１ネットワーク１００の通信プロトコルは、例えばＣＡＮである。

第２ネットワーク２００は、第２通信バス２０１と、第２通信バス２０１に接続された１又は複数の車載処理装置２０２，２０３（図中「ＥＣＵ１」および「ＥＣＵ２」と表記）とを備えている。第２ネットワーク２００の通信プロトコルは、例えばＣＡＮ−ＦＤである。

第Ｎネットワーク３００は、第Ｎ通信バス３０１と、第Ｎ通信バス３０１に接続された１つ又は複数の車載処理装置３０２（図中「ＥＣＵ−Ｎ」と表記）とを備えている。第Ｎネットワーク３００の通信プロトコルは、例えばＣＡＮに設定されている。

車載通信装置１は、第１通信バス１０１に接続された第１通信コントローラ２と、第２通信バス２０１に接続された第２通信コントローラ３と、第Ｎ通信バス３０１に接続された第Ｎ通信コントローラ４と、第１〜第Ｎ通信コントローラ２〜４の間でデータを中継するルーティングコントローラ５とを有する。

ルーティングコントローラ５は、第１〜第Ｎ通信コントローラ２〜４の間で中継するメッセージのデータフレーム変換を行うデータフレーム変換部６と、各通信バス１０１，２０１，３０１に接続されている車載処理装置の識別符号、および各通信バス１０１，２０１，３０１の通信プロトコルの種別を記憶しているルックアップテーブル７（図２に一例を示す）と、第２〜第Ｎ通信コントローラ３，４の通信プロトコル設定（ボーレート、送信バッファ、受信バッファ）を切り替える通信プロトコル切替部８とを有する。

図１において、第１ネットワーク１００の車載処理装置１０２が第２ネットワークの車載処理装置２０２（ＥＣＵ２）にメッセージ４０１（ＣＡＮデータフレーム）を送信すると、車載通信装置１の第１通信コントローラ２がメッセージ４０１を受信する。

データフレーム変換部６は、第１通信コントローラ２が受信したメッセージ４０１の送信元である第１通信バス１０１の通信プロトコル（ＣＡＮ）と転送先の第２通信バス２０１の通信プロトコル（ＣＡＮ−ＦＤ）とが一致しないため、ＣＡＮデータフレームのメッセージ４０１に対してフレーム変換を行い、ＣＡＮ−ＦＤデータフレームのメッセージ４０２を生成する。

第２通信コントローラ３は、メッセージ４０２を第２通信バス３から送信する。

車載処理装置２０２は、自身の通信コントローラ２０３を介してメッセージ４０２を受信し、その内容に応じて動作する。

このように、通信プロトコルが異なる複数の通信バスの間で車載通信装置１がデータフレーム変換を行うことにより、異なる通信プロトコルに接続された車載処理装置の間で通信を確立することが可能となる。

一方、車載処理装置１０２（ＥＣＵ１）が、第Ｎネットワーク３００の車載処理装置３０２（ＥＣＵ−Ｎ）にＣＡＮデータフレームのメッセージ４０１を送信した場合は、メッセージ４０１の送信元である第１通信バス１０１の通信プロトコル（ＣＡＮ）と転送先の第Ｎ通信バス３０１の通信プロトコル（ＣＡＮ）とが一致するため、メッセージ４０１（ＣＡＮデータフレーム）は、フレーム変換されることなく第Ｎ通信コントローラ４から第Ｎ通信バス３０１に送信され、車載処理装置３０２（ＥＣＵ−Ｎ）の通信コントローラ３０３によって受信される。

図３は、図１に示す車載通信装置による通信プロトコル切替処理を示すフローチャートである。以下、車載処理装置１０２（ＥＣＵ１）を診断機とし、車載処理装置２０２（ＥＣＵ２）を被診断機として説明する。

まず、ステップＳ１０１で、通信コントローラ２が受信したメッセージの送信元の通信バスの通信プロトコルと転送先の通信バスの通信プロトコルとが一致しないか否かを判定する。通信プロトコルが一致しない（ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ１０２に移行する。一方、通信プロトコルが一致する（ＮＯ）と判定した場合は通信プロトコル切替処理を終了する。この場合、受信メッセージは、フレーム変換されることなく、転送先の通信バスに転送される。

ステップＳ１０２で受信メッセージが診断セッション開始メッセージか否かを判定する。ここで、診断セッション開始メッセージとは、診断機１０２が被診断機２０２に対して診断セッションの開始を通知するメッセージである。ステップＳ１０２で診断セッション開始メッセージである（ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ１０３に移行する。一方、診断セッション開始メッセージでない（ＮＯ）と判定した場合は通信プロトコル切替処理を終了する。この場合、受信メッセージはデータフレーム変換され、転送先の通信バスに送信される。

ステップＳ１０３で被診断機２０２（ＥＣＵ２）に通信プロトコル切替コマンドを送信し、ステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４で所定の時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。所定の時間Ｔ１が経過していない（ＮＯ）と判定した場合はステップＳ１０４に戻り、所定の時間Ｔ１が経過した（ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ１０５に移行する。ここで、所定の時間Ｔ１は、第２通信バス２０１の通信プロトコルをＣＡＮ−ＦＤからＣＡＮに切り替えるまでの猶予時間であり、この間に第２通信バス２０１に接続されている他の車載処理装置２０４（ＥＣＵ３）との間のＣＡＮ−ＦＤデータフレームによる通信を終了するなどの処理を行うことができる。なお、そのような猶予を設ける必要が無い場合は、所定の時間Ｔ１はゼロに設定しても良い。

ステップＳ１０５で、被診断機２０２が接続されている第２通信バス２０１に対応する第２通信コントローラ３をリセットして通信プロトコル設定をＣＡＮ−ＦＤからＣＡＮに変更し、通信プロトコル切替処理を終了する。

図４は、車載処理装置２０２（ＥＣＵ２）による通信プロトコル切替処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１で、通信コントローラ２０３が通信プロトコル切替コマンドを受信したか否かを判定する。通信プロトコル切替コマンドを受信した（ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ２０２に移行し、通信プロトコル切替コマンドを受信していない（ＮＯ）と判定した場合は通信プロトコル切替処理を終了する。この場合、車載処理装置（ＥＣＵ２）において、引き続きＣＡＮ−ＦＤデータフレームに対応したアプリケーションが動作する。

ステップＳ２０２で、通信プロトコル切替コマンドを受信してから所定の時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。所定の時間Ｔ２が経過していない（ＮＯ）と判定した場合はステップＳ２０２に戻り、所定の時間Ｔ２が経過した（ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ２０３に移行する。ここで、所定の時間Ｔ２は、第２通信コントローラ３の通信プロトコル切替完了を待ち合わせる時間であり、所定の時間Ｔ１（図３に示す）よりも長い時間に設定することが望ましい。

ステップＳ２０３で、通信コントローラ２０３をリセットし、通信プロトコル設定をＣＡＮ−ＦＤからＣＡＮに切り替え、ステップＳ２０４に移行する。

ステップＳ２０４で、通信プロトコル切替コマンドに対する応答メッセージ（ＣＡＮデータフレーム）を第２ネットワーク２２に送信し、通信プロトコル切替処理を終了する。応答メッセージ（ＣＡＮデータフレーム）は、フレーム変換されることなく、診断機１０２（ＥＣＵ１）によって受信される。これ以降、被診断機２０２（ＥＣＵ２）においてＣＡＮデータフレームに対応した診断用アプリケーションが動作することにより、診断機１０２（ＥＣＵ１）と被診断機２０２（ＥＣＵ２）との間でＣＡＮデータフレームのメッセージの交換が可能となる。

図５に車載システム１０００の通信プロトコル切替時の通信シーケンスを示し、図６に車載システム１０００の通信プロトコル切替時の通信状態を示す。

図５または図６において、診断機１０２（ＥＣＵ１）は、被診断機２０２（ＥＣＵ２）に診断セッション開始メッセージを送信する。

車載通信装置１は、ルックアップテーブル７を参照し、第１通信コントローラ２が受信した診断セッション開始メッセージの転送先が第２通信バス２０１であると判別する。

車載通信装置１の第２通信コントローラ３は、通信プロトコル切替コマンド（ＣＡＮ−ＦＤデータフレーム）を被診断機２０２（ＥＣＵ２）が接続された第２通信バス２０１に送信する。

被診断機２０２（ＥＣＵ２）は、通信プロトコル切替コマンドを受信してから所定の時間Ｔ２が経過した後、自身の通信コントローラ２０３をリセットし、通信プトロコル設定をＣＡＮ−ＦＤからＣＡＮに切り替える。

被診断機２０２（ＥＣＵ２）は、通信プロトコル切替コマンドに対する応答メッセージ（ＣＡＮデータフレーム）を送信する。

車載通信装置１は、第２通信コントローラ３が受信した応答メッセージ（ＣＡＮデータフレーム）を第１通信コントローラ２から第１通信バス１０１に送信する。

診断機１０２（ＥＣＵ１）は、被診断機２０２（ＥＣＵ２）からの応答メッセージを受信した後、被診断機２０２（ＥＣＵ２）上で動作するＣＡＮデータフレーム対応の診断用アプリケーションとの間で通信を行うことにより、被診断機２０２（ＥＣＵ２）の診断を行う。

なお、図示は省略しているが、診断機１０２（ＥＣＵ１）が被診断機２０２（ＥＣＵ２）の診断を終了し、診断セッション終了メッセージを被診断機２０２（ＥＣＵ２）に送信すると、車載通信装置１の第２通信コントローラ３および被診断機２０２（ＥＣＵ２）の通信コントローラ２０３は通信プロトコル設定をＣＡＮからＣＡＮ−ＦＤに戻す。

以上、診断機１０２によって車載処理装置２０２（ＥＣＵ２）の診断を行う場合について説明したが、診断機１０２によって車載処理装置２０２（ＥＣＵ２）のリプロを行う場合も同様であり、その場合は、車載処理装置２０２（ＥＣＵ２）において、ＣＡＮデータフレーム対応のリプロ用アプリケーションを動作させることが可能となる。

本実施の形態では、第１通信バスと第２通信バスとに接続され、前記第１通信バスと前記第２通信バスとの間でデータ中継を行う車載通信装置１において、第１通信バス１０１に接続された第１通信コントローラ２と、第２通信バス２０１に接続された第２通信コントローラ３とを備え、第１通信バス１０１の通信プロトコルと第２通信バス２０１の通信プロトコルとが異なる状態で、第１通信コントローラ２が第１通信バス１０１に接続された第１車載処理装置１０２から特定のメッセージ（診断セッション開始メッセージ）を受信した場合に、第２通信コントローラ３から第２通信バス２０１に接続された第２車載処理装置２０２に通信プロトコル切替コマンドを送信し、第２通信コントローラ３の通信プロトコル設定（ＣＡＮ−ＦＤ）を第１通信バス１０１と同一の通信プロトコル設定（ＣＡＮ）に切り替える。

以上のように構成した本実施の形態によれば、第２通信バス２０１の通信プロトコル（ＣＡＮ−ＦＤ）を第１通信バス１０１と同一の通信プロトコル（ＣＡＮ）に切り替えることにより、第１通信バス１０１の通信プロトコル（ＣＡＮ）に対応した診断用アプリケーションやリプロ用アプリケーションを第２車載処理装置２０２で動作させることが可能となる。これにより、第２通信バス２０１の通信プロトコル（ＣＡＮ−ＦＤ）に対応した診断用アプリケーションやリプロ用アプリケーションを新たに作成する必要が無くなるため、異なる通信プロトコルが混在する車載システムにおいて、車載処理装置の診断機能やリプロ機能を低工数で実装することが可能となる。

また、第２通信バス２０１の通信プロトコルを切り替える際に、車載通信装置１の第２通信コントローラ３および第２車載処理装置２０２の通信コントローラ２０３のみをリセットすれば良いため、第２通信バス２０１の通信プロトコルを短時間で切り替えることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…車載通信装置、２…第１通信コントローラ、３…第２通信コントローラ、４…第Ｎ通信コントローラ、５…ルーティングコントローラ、６…データフレーム変換部、７…ルックアップテーブル、８…通信プロトコル切替部、１００…第１ネットワーク、１０１…第１通信バス、１０２…車載処理装置（第１車載処理装置）、１０３…通信コントローラ、２００…第２ネットワーク、２０１…第２通信バス、２０２…車載処理装置（第２車載処理装置）、２０３…通信コントローラ、２０４…車載処理装置、２０５…通信コントローラ、３００…第Ｎネットワーク、３０１…第Ｎ通信バス、３０２…車載処理装置、３０３…通信コントローラ、４０１〜４０３…メッセージ、１０００…車載システム。

Claims

第１通信バスと第２通信バスとに接続され、前記第１通信バスと前記第２通信バスとの間でデータ中継を行う車載通信装置において、
前記第１通信バスに接続された第１通信コントローラと、
前記第２通信バスに接続された第２通信コントローラとを備え、
前記第１通信バスの通信プロトコルと前記第２通信バスの通信プロトコルとが異なる状態で、前記第１通信コントローラが前記第１通信バスに接続された第１車載処理装置から特定のメッセージを受信した場合に、前記第２通信コントローラから前記第２通信バスに接続された第２車載処理装置に通信プロトコル切替コマンドを送信し、前記第２通信コントローラの通信プロトコル設定を第１通信バスと同一の通信プロトコルに切り替える
ことを特徴とする車載通信装置。
請求項１に記載の車載通信装置において、
前記第１通信バスの通信プロトコルはＣＡＮであり、
前記第２通信バスの通信プロトコルはＣＡＮ−ＦＤである
ことを特徴とする車載通信装置。
請求項１に記載の車載通信装置と、
前記第１通信バスと、
前記第２通信バスと、
前記第１車載処理装置と、
前記第２車載処理装置とを備えた車載システムにおいて、
前記第２車載処理装置は、前記通信プロトコル切替コマンドを受信した後に、自身の通信コントローラの通信プロトコル設定を前記第１通信バスと同一の通信プロトコル設定に切り替える
ことを特徴とする車載システム。
請求項１に記載の車載システムにおいて、
前記第１通信バスの通信プロトコルはＣＡＮであり、
前記第２通信バスの通信プロトコルはＣＡＮ−ＦＤである
ことを特徴とする車載システム。