JPWO2020183954A1 - 車両制御システム、車両の制御方法及び車両の制御プログラム - Google Patents

Abstract

車両の機能に割り当てる物理ＥＣＵを変更することができる車両制御システム、車両の制御方法及び車両の制御プログラムを提供する。固定物理ＥＣＵ（１０、２０、３０）、増設物理ＥＣＵ（４０、５０）は、車両に設置された機器の動作を制御する。バス仮想化装置（１８、２８、３８、４８、５８）は、固定物理ＥＣＵ（１０、２０、３０）、増設物理ＥＣＵ（４０、５０）のそれぞれの通信を制御する。制御部（１）は、固定物理ＥＣＵ（１０、２０、３０）、増設物理ＥＣＵ（４０、５０）から選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、選択した物理ＥＣＵに対応するバス仮想化装置を制御する。

Description

本発明は、車両制御システム、車両の制御方法及び車両の制御プログラムに関する。

自動車などの車両では、エンジンや各部の動作を電子制御装置（Electronic Control Unit）を有する車両制御システムによって制御している。こうした車両制御システムででは、複数の機能ブロックが設けられている（特許文献１）。この例では、機能ブロックはＥＣＵに実装されており、ＥＣＵは車載装置が設置された複数のエリアに分散して配置される。機能ブロックは、かつ複数のドメインに分類されている。これにより、機能ブロックが動作すべきエリア及びドメインを特定できる。

上記の複数の機能ブロックを動作させる手法として、マルチコアプロセッサの制御方法が既に提案されている（特許文献２及び３、非特許文献１）。この例では、複数のコアごとに設けられたローカルスケジューラは、自コアに割り当てられたスレッドを優先度に応じて実行させる。生成されるスレッドの動作コアを決定するグローバルスケジューラは、所定のスケジューリングポリシーに基づいて前記複数のコア間でのスレッドマイグレーションの実行を決定する。各コアに割り当てられたスレッドのうち高優先度の上位Ｎ個のスレッドについてはスレッドマイグレーションの対象としないように制御される。これにより、複数コアプロセッサにおいてＳＭＰ（Symmetric Multiprocessing）モデルを実現してスループットを向上するとともに、高優先度のスレッドの実行時間を保証してリアルタイム性を確保することができるとしている。

特開２０１８−７０１３２号公報 特開２０１４−９６０２４号公報 特開２０１５−１６４０５２号公報

「メニーコアプロセッサ対応スケーラブルリアルタイムOS」、２０１９年２月２７日検索、URL：https://www.esol.co.jp/embedded/emcos.html

自動車などの車両で使用されるＥＣＵは、車内での配置場所や機能が設計時に固定されており、これらを変更することが想定されていない。したがって、ＥＣＵを後付けで増設して車両制御システムの機能を拡張したり、既設のＥＣＵに不具合が生じたときに他のＥＣＵで不具合が生じたＥＣＵの機能を代替することができない。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、車両の機能に割り当てる物理ＥＣＵを変更することができる車両制御システム、車両の制御方法及び車両の制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様である車両制御システムは、車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵと、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置と、複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、選択した物理ＥＣＵに対応するバス仮想化装置を制御する制御部と、を有するものである。

本発明の一態様である車両の制御方法は、車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、前記論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを選択し、選択した物理ＥＣＵに対応する、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置を制御するものである。

本発明の一態様である車両の制御プログラムは、車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、前記論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを選択する処理と、選択した物理ＥＣＵに対応する、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置を制御する処理と、をコンピュータに実行させるものである。

本発明によれば、車両の機能に割り当てる物理ＥＣＵを変更することができる車両制御システム、車両の制御方法及び車両の制御プログラムを提供することができる。

実施の形態１にかかる車両制御システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる車両制御システムの制御対象である車載装置の例を示す図である。 実施の形態１にかかる制御部のハードウェア構成の一例を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵの機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵの機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵの機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる論理ＥＣＵが外部物理ＥＣＵを含む場合の構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる車両制御システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる論理ＥＣＵの構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる論理ＥＣＵの構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる車両制御システムにおける構成表である。 実施の形態３にかかる車両制御システムにおけるＣＰＵコアの割当表を模式的に示す図である。 実施の形態３における物理ＥＣＵの割り当て処理のフローチャートである。 実施の形態４にかかる車両制御システムにおける構成表である。 実施の形態４にかかる車両制御システムにおけるＣＰＵコアの割当表である。 実施の形態４における物理ＥＣＵの割り当て処理のフローチャートである。 実施の形態５にかかる車両制御システムにおけるＣＰＵコアの割当表である。を模式的に示す。 実施の形態５における物理ＥＣＵの割り当て処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
実施の形態１にかかる車両制御システムについて説明する。図１に、実施の形態１にかかる車両制御システム１０００の構成を模式的に示す。実施の形態１にかかる車両制御システム１０００は、複数の物理制御装置（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を有し、複数の物理ＥＣＵに跨がって仮想的な論理ＥＣＵが構成されるものである。

車両制御システム１０００は、車両内に設けられた機器（車載装置）のそれぞれを制御するものとして構成される。図２に、車両制御システム１０００の制御対象である車載装置の例を示す。この例では、車両制御システム１０００の制御対象として、カメラ３、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）４、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）５及びエアコン６を想定している。なお、図２では、後述するバス仮想化装置をＢＶＤと表記している。

図１に戻って、車両制御システム１０００の構成について説明する。図１に示すように車両制御システム１０００は、固定物理ＥＣＵ１０、２０及び３０、増設物理ＥＣＵ４０及び５０、制御部１及びバス２を有する。固定物理ＥＣＵ１０、２０及び３０は、車両の製造時などに車両に固定的に設置される物理ＥＣＵであり、車両の出荷後には着脱は行われない。増設物理ＥＣＵ４０及び５０は、必要に応じて車両に設置される物理ＥＣＵであり、車両の出荷後における着脱が可能である。

固定物理ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）コア１１及び１２、メモリコントローラ１３、バスコントローラ１４、メモリ１５〜１７及びバス仮想化装置１８を有する。なお、ＣＰＵコア１１及び１２、メモリコントローラ１３及びバスコントローラ１４は、１つのＩＣ（Integrated Circuit）パッケージ１９として構成されてもよい。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）コア１１及び１２は、例えばメモリ１５〜１７などから読み込んだデータやプログラムに応じて演算を行うものであり、この例では、デュアルコアプロセッサを構成する。

バスコントローラ１４は、ＣＰＵ１１、ＣＰＵ１２、メモリコントローラ１３及びバス仮想化装置１８の間のデータなどの情報のやり取りを制御可能に構成される。

メモリコントローラ１３は、メモリ１５〜１７と接続されており、メモリ１５〜１７から読み込んだデータなどを、バスコントローラ１４を介してＣＰＵ１１及び１２や他の物理ＥＣＵへ出力することができる。また、メモリコントローラ１３は、ＣＰＵ１１及び１２や他の物理ＥＣＵから受け取ったデータなどを、メモリ１５〜１７に書き込むことができる。

メモリ１５〜１７は、メモリコントローラ１３からの指令に応じてデータの読み出し、書き込みに対応することができる。メモリ１５〜１７としては、フラッシュメモリなどの各種の不揮発性記憶装置を用いることができる。

バス仮想化装置１８は、制御部１からの指示に応じて、固定物理ＥＣＵ１０内の各部と他のＥＣＵとの間のデータのやり取りを制御する。

本実施の形態では、固定物理ＥＣＵ２０及び３０、増設物理ＥＣＵ４０及び５０のハードウェア構成は、固定物理ＥＣＵ１０と同様であるものとする。すなわち、固定物理ＥＣＵ２０のＣＰＵコア２１及び２２、メモリコントローラ２３、バスコントローラ２４、メモリ２５〜２７及びバス仮想化装置２８は、それぞれ、固定物理ＥＣＵ１０のＣＰＵコア１１及び１２、メモリコントローラ１３、バスコントローラ１４、メモリ１５〜１７及びバス仮想化装置１８に対応する。固定物理ＥＣＵ３０のＣＰＵコア３１及び３２、メモリコントローラ３３、バスコントローラ３４、メモリ３５〜３７及びバス仮想化装置３８は、それぞれ、固定物理ＥＣＵ１０のＣＰＵコア１１及び１２、メモリコントローラ１３、バスコントローラ１４、メモリ１５〜１７及びバス仮想化装置１８に対応する。増設物理ＥＣＵ４０のＣＰＵコア４１及び４２、メモリコントローラ４３、バスコントローラ４４、メモリ４５〜４７及びバス仮想化装置４８は、それぞれ、固定物理ＥＣＵ１０のＣＰＵコア１１及び１２、メモリコントローラ１３、バスコントローラ１４、メモリ１５〜１７及びバス仮想化装置１８に対応する。増設物理ＥＣＵ５０のＣＰＵコア５１及び５２、メモリコントローラ５３、バスコントローラ５４、メモリ５５〜５７及びバス仮想化装置５８は、それぞれ、固定物理ＥＣＵ１０のＣＰＵコア１１及び１２、メモリコントローラ１３、バスコントローラ１４、メモリ１５〜１７及びバス仮想化装置１８に対応する。ＩＣパッケージ２９、３９、４９及び５９は、固定物理ＥＣＵ１０のＩＣパッケージ１９に対応する。

次いで、論理ＥＣＵの構成について説明する。制御部１は、固定物理ＥＣＵ１０、２０及び３０、増設物理ＥＣＵ４０及び５０に対応するバス仮想化装置１８、２８、３８、４８及び５８に指令を与えて複数のＥＣＵを論理的に結びつけることで、論理ＥＣＵを構成する。

本実施の形態にかかる制御部１のハードウェア構成の一例について説明する。制御部１が有する各機能は、任意のコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、メモリにロードされるプログラム、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット（あらかじめ装置を出荷する段階から格納されているプログラムのほか、ＣＤ（Compact Disc）等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムをも格納できる）、ネットワーク接続用インターフェイスを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。

図３に、制御部１のハードウェア構成の一例を模式的に示す。図３に示すように、制御部１のそれぞれは、プロセッサ１Ａ、メモリ１Ｂ、入出力インターフェイス１Ｃ、周辺回路１Ｄ及びバス１Ｅを有する。

プロセッサ１Ａ、メモリ１Ｂ、入出力インターフェイス１Ｃ及び周辺回路１Ｄは、バス１Ｅを介して相互にデータを送受信することができる。

プロセッサ１Ａは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit） やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの各種の演算処理装置を用いることができる。プロセッサ１Ａは、各モジュールに指令を出し、それらの演算結果をもとに演算を行うことができる。メモリ１Ｂは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの各種の記憶装置を用いることができる。入出力インターフェイス１Ｃは、入力装置（例：キーボード、マウス、マイク等）、外部装置、外部サーバ、外部センサー等から情報を取得するためのインターフェイスや、出力装置（例：ディスプレイ、スピーカ、プリンター、メーラ等）、外部装置、外部サーバ等に情報を出力するためのインターフェイスなどを含む。周辺回路１Ｄには、様々なモジュールが含まれる。なお、制御部１は、周辺回路１Ｄを有さなくてもよい。

制御部１は、バス２を介して、論理ＥＣＵの構成を指令する構成指令ＩＮＳを各物理ＥＣＵに送信する。構成指令ＩＮＳには、指令を与える対象の物理ＥＣＵのアドレスと、対象物理ＥＣＵと論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを指定する情報と、が少なくとも含まれる。例えば、構成指令ＩＮＳは、固定物理ＥＣＵ１０、２０及び３０、増設物理ＥＣＵ４０及び５０のそれぞれに与える構成指令ＩＮＳ１〜５が含まれる。これにより、バス仮想化装置が車両制御システム１０００の内部バス（バス２）を仮想化して、１以上の論理ＥＣＵを構成する。換言すれば、バス仮想化装置が接続仮想化装置として機能することで、物理ＥＣＵ間の論理的接続関係を構築することで、論理ＥＣＵが構成される。

以下、論理ＥＣＵの構成の具体例について説明する。この例では、３つの論理ＥＣＵ１０１、１０２及び１０３が構成される。論理ＥＣＵ１０１は、固定物理ＥＣＵ１０と増設物理ＥＣＵ４０とを論理的に結合することで構成される。論理ＥＣＵ１０２は、固定物理ＥＣＵ２０と増設物理ＥＣＵ５０とを論理的に結合することで構成される。論理ＥＣＵ１０３は、固定物理ＥＣＵ３０だけで構成される。図４〜６に、それぞれ論理ＥＣＵ１０１、１０２及び１０３の構成を模式的に示す。

［論理ＥＣＵ１０１］
固定物理ＥＣＵ１０に与えられる構成指令ＩＮＳ１は、宛先アドレスとして固定物理ＥＣＵ１０のアドレスを含み、固定物理ＥＣＵ１０と論理ＥＣＵを構成する増設物理ＥＣＵ４０のアドレスが相手先アドレスとして含まれる。増設物理ＥＣＵ４０に与えられる構成指令ＩＮＳ４は、宛先アドレスとして増設物理ＥＣＵ４０のアドレスを含み、増設物理ＥＣＵ４０と論理ＥＣＵを構成する固定物理ＥＣＵ１０のアドレスが相手先アドレスとして含まれる。

固定物理ＥＣＵ１０のバス仮想化装置１８は、宛先アドレスを参照することで構成指令ＩＮＳ１を受け取り、相手先アドレスで指定された増設物理ＥＣＵ４０とのみ通信を行うように設定情報を更新する。同様に、増設物理ＥＣＵ４０のバス仮想化装置４８は、宛先アドレスを参照することで構成指令ＩＮＳ４を受け取り、相手先アドレスで指定された固定物理ＥＣＵ１０とのみ通信を行うように設定情報を更新する。

これにより、固定物理ＥＣＵ１０と増設物理ＥＣＵ４０との間でのみ通信を行うように定義された論理ＥＣＵ１０１が実現される。また、ＣＰＵコア１１及び１２は増設物理ＥＣＵ４０内のメモリ４５〜４７にアクセスすることも可能であり、ＣＰＵコア４１及び４２は固定物理ＥＣＵ１０内のメモリ１５〜１７にアクセスすることも可能である。

［論理ＥＣＵ１０２］
固定物理ＥＣＵ２０に与えられる構成指令ＩＮＳ２は、宛先アドレスとして固定物理ＥＣＵ２０のアドレスを含み、固定物理ＥＣＵ２０と論理ＥＣＵを構成する増設物理ＥＣＵ５０のアドレスが相手先アドレスとして含まれる。増設物理ＥＣＵ５０に与えられる構成指令ＩＮＳ５は、宛先アドレスとして増設物理ＥＣＵ５０のアドレスを含み、増設物理ＥＣＵ５０と論理ＥＣＵを構成する固定物理ＥＣＵ１０のアドレスが相手先アドレスとして含まれる。

固定物理ＥＣＵ２０のバス仮想化装置２８は、宛先アドレスを参照することで構成指令ＩＮＳ２を受け取り、相手先アドレスで指定された増設物理ＥＣＵ５０とのみ通信を行うように設定情報を更新する。同様に、増設物理ＥＣＵ５０のバス仮想化装置５８は、宛先アドレスを参照することで構成指令ＩＮＳ５を受け取り、相手先アドレスで指定された固定物理ＥＣＵ２０とのみ通信を行うように設定情報を更新する。

これにより、固定物理ＥＣＵ２０と増設物理ＥＣＵ５０との間でのみ通信を行うように定義された論理ＥＣＵ１０２が実現される。また、ＣＰＵコア２１及び２２は増設物理ＥＣＵ５０内のメモリ５５〜５７にアクセスすることも可能であり、ＣＰＵコア５１及び５２は固定物理ＥＣＵ２０内のメモリ２５〜２７にアクセスすることも可能である。

［論理ＥＣＵ１０３］
固定物理ＥＣＵ３０に与えられる構成指令ＩＮＳ３は、宛先アドレスとして固定物理ＥＣＵ３０のアドレスを含み、固定物理ＥＣＵ２０と論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵとして自己（すなわち固定物理ＥＣＵ３０）のアドレスが相手先アドレスとして含まれるか、又は、相手先アドレスが空白となっている。

固定物理ＥＣＵ３０のバス仮想化装置３８は、宛先アドレスを参照することで構成指令ＩＮＳ３を受け取り、相手先アドレスを参照して、自己（固定物理ＥＣＵ３０）のみで論理ＥＣＵ１０３を構成するように設定情報を更新する。

これにより、固定物理ＥＣＵ３０のみを含むように定義された論理ＥＣＵ１０３が実現される。

なお、各物理ＥＣＵは論理ＥＣＵを構成する他の物理ＥＣＵのみと通信すると説明したが、各物理ＥＣＵは車両内の制御対象の各部、例えばエンジン、エアコン、照明、衝突防止装置などの各機器と通信を行うことは、言うまでもない。すなわち、各物理ＥＣＵに与える構成指令に制御対象となる機器のアドレスを含めることで、論理ＥＣＵと制御対象機器とを結びつけることが可能である。

論理ＥＣＵの機能構成の例について説明する。上述の通り、論理ＥＣＵ１０１、１０２及び１０３は内部バスを仮想化することでそれぞれ論理的に分離されている。

図７に、論理ＥＣＵ１０１の機能構成を模式的に示す。論理ＥＣＵ１０１は車両の自動運転にかかる処理を制御するものであり、この例ではカメラ３及びＬｉＤＡＲ４を制御するものとして構成される。

図８に、論理ＥＣＵ１０２の機能構成を模式的に示す。論理ＥＣＵ１０２はＩＶＩ（In-Vehicle Infotainment）の制御にかかる処理を制御するものであり、この例ではＬＣＤ５を制御するものとして構成される。

図９に、論理ＥＣＵ１０３の機能構成を模式的に示す。論理ＥＣＵ１０３は車両の エアコンディショニングにかかる処理を制御するものであり、この例ではエアコン６を制御するものとして構成される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、車両に設けられた機能に対応して内部バスを仮想化することで、論理ＥＣＵを構成することが可能である。これにより、車両制御システムが実行する機能に応じて、設けられた物理ＥＣＵの全体から適宜必要な数の物理ＥＣＵを選択して論理ＥＣＵを構成することが可能となる。よって、車両が出荷された後でも、必要に応じて車両制御システムの機能の変更及び拡張を柔軟に行うことが可能となる。

また、１つの論理ＥＣＵには、１以上の機能を割り当てることも可能である。例えば、論理ＥＣＵが３つの物理ＥＣＵ（６つのＣＰＵコア）を含む場合、１つの機能を４つのＣＰＵコアに割り当て、もう１つの機能を２つのＣＰＵコアに割り当ててもよい。なお、高いセキュリティが要求される機能が含まれる場合、１つの物理ＥＣＵ（２つのＣＰＵコア）からなる論理ＥＣＵと、２つの物理ＥＣＵ（４つのＣＰＵコア）からなる論理ＥＣＵとに適宜分割してもよい。

なお、論理ＥＣＵに割り当てられた機能によっては、車両の外部の物理ＥＣＵを含む論理ＥＣＵを構成してもよい。図１０に、論理ＥＣＵ１０２が外部物理ＥＣＵ６０を含む場合の構成を模式的に示す。ＩＶＩシステムでは、例えば動画や音楽といったコンテンツの再生などを行うことが想定され、動画や音楽のデータは社外のサーバなどから提供されることが考え得る。この場合、外部のサーバやサーバに接続された機器を外部物理ＥＣＵとして仮想的に構成される論理ＥＣＵに取り込むことで、論理ＥＣＵの構成をより拡張することができる。なお、車内の固定物理ＥＣＵ２０及び増設物理ＥＣＵ４０は、例えばワイヤレスネットワークを介して外部物理ＥＣＵ６０と継続的に通信することが可能である。

実施の形態２
実施の形態２にかかる車両制御システムについて説明する。実施の形態２にかかる車両制御システム２０００は、車両制御システム１０００と同様に、複数の複数の物理ＥＣＵに跨がって仮想ＥＣＵが構成されるものである。

図１１に、実施の形態２にかかる車両制御システム２０００の構成を模式的に示す。車両制御システム１０００では各物理ＥＣＵがバス２で相互に接続されていたが、車両制御システム２０００では各物理ＥＣＵがＳＤＮ（Software Defined Network）ネットワーク８を介して接続される。ＳＤＮネットワーク８は、ＳＤＮコントローラ９が例えば制御ソフトウェアを実行することで、ＳＤＮスイッチなどのネットワーク機器を集中的に制御して、ネットワーク構成や設定などを柔軟に変更することができる。なお、ＳＤＮコンとローラは、図３を参照して説明した制御部１と同様の構成としてもよいし、制御部１と統合してもよい。

この例では、ＳＤＮネットワーク８は、ＳＤＮスイッチ８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを有する。固定物理ＥＣＵ１０及び固定物理ＥＣＵ２０、制御部１、ＳＤＮコントローラ９は、ＳＤＮスイッチ８Ａと接続される。固定物理ＥＣＵ３０は、ＳＤＮスイッチ８Ｂと接続される。増設物理ＥＣＵ４０及び増設物理ＥＣＵ５０は、ＳＤＮスイッチ８Ｃと接続される。

ＳＤＮスイッチ８ＡとＳＤＮスイッチ８Ｂとの間は、経路Ｐ１によって接続される。ＳＤＮスイッチ８ＢとＳＤＮスイッチ８Ｃとの間は、経路Ｐ２によって接続される。ここで、経路Ｐ１と経路Ｐ２とで構成される経路は、ＳＤＮスイッチ８ＡとＳＤＮスイッチ８Ｃとを結ぶ最短経路である。

また、ＳＤＮスイッチ８ＡとＳＤＮスイッチ８Ｃとは、冗長経路Ｐ３及び冗長経路Ｐ４のそれぞれによって接続されている。ここで、冗長経路Ｐ３及び冗長経路Ｐ４は、経路Ｐ１と経路Ｐ２とで構成される最短経路と比べて経路長が長く、例えば経路の故障発生などに対処するために設けられるものである。

次いで、各論理ＥＣＵの物理ＥＣＵを結ぶ経路について説明する。以下では、論理ＥＣＵ１０１が例えばエンジンなどの優先度の高い機器を制御するものであり、論理ＥＣＵ１０２がエアコンなどの比較的優先度が低い機器を制御するものとする。

この例では、論理ＥＣＵ１０１の固定物理ＥＣＵ１０と増設物理ＥＣＵ４０とが最短経路Ｐ１及びＰ２を介して接続されるように、ＳＤＮコントローラ９がＳＤＮスイッチ８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを制御する。図１２に、実施の形態２にかかる論理ＥＣＵ１０１の構成を模式的に示す。これにより、車両の機能確保のために優先度の高い論理ＥＣＵ１０１内の物理ＥＣＵが最短経路で接続されることとなる。

論理ＥＣＵ１０２の固定物理ＥＣＵ２０と増設物理ＥＣＵ５０とが冗長経路Ｐ３を介して接続されるように、ＳＤＮコントローラ９がＳＤＮスイッチ８Ａ及び８Ｃを制御する。図１３に、実施の形態２にかかる論理ＥＣＵ１０２の構成を模式的に示す。これにより、車両の機能確保のために比較的優先度の低い論理ＥＣＵ１０２内の物理ＥＣＵが冗長経路で接続されることとなる。

また、本構成によれば、論理ＥＣＵ１０１と論理ＥＣＵ１０２に専用の経路を割り当てることができるので、論理ＥＣＵ１０１と論理ＥＣＵ１０２とを確実に分離することが可能となる。

さらに本構成によれば、ＳＤＮスイッチによって物理ＥＣＵ間の通信経路を物理的に定義することができるので、ＳＤＮスイッチが介在することで、外部から論理ＥＣＵへのアクセスを防止することができる。これにより、乗っ取りなどの不正アクセスを防止できる高いセキュリティが求められる車両制御システムを構築できる点で有利である。

実施の形態３
実施の形態３にかかる車両制御システムについて説明する。自動車などの車両では、状態によって車載装置の制御を切り替えることが想定されうる。本実施の形態では車両の状態に応じた論理ＥＣＵを構成について説明する。

本実施の形態では、車両の状態として、車両の運転状態と運転モードを想定している。
車両の運転状態とは、車両が停止状態であるか、車両が走行状態であるかを指す。運転モードとは、自動運転モードと手動運転モードとを指す。

図１４に、車両制御システムにおける構成表の例を模式的に示す。本構成表では、ブレーキ、エンジン、ナビゲーションシステム、自動運転システム、社内ネットワーク（ＮＷ）システム及びＩＶＩ（In-Vehicle Infotainment）システムの各状態、各運転モードにおける優先度と必要ＣＰＵコア数を示している。

図１５に、車両制御システムにおけるＣＰＵコアの割当表を模式的に示す。本割当表では、車両制御システム内の物理ＥＣＵのＣＰＵコアがいずれの機能に現に割り当てられているかを示している。この例では、車両制御システムにＣＰＵコアが２２個設けられているものとしている。

車両制御システムは、車両の状態が変化したときに、上記の構成表及び割当表に基づいて物理ＥＣＵの割り当てを変更し、かつ、変更に応じて実施の形態１及び２で説明したように必要な数のＣＰＵコアが機能に割り当てられるように、必要な数の物理ＥＣＵを結びつけて論理ＥＣＵを構成する。なお、構成表及び割当表は、例えば図３のメモリ１１Ｂに格納され、プロセッサ１１Ａによって読み込まれ、解析される。

以下、実施の形態３におけるＣＰＵコアの割り当てについて説明する。図１６に、実施の形態３におけるＣＰＵコアの割り当て処理のフローチャートを示す。

ステップＳ１１
制御部１は、車両の状態（運転状態及び運転モード）を読み込む。

ステップＳ１２
制御部１は、構成表を読み込み、読み込んだ車両の状態（運転状態及び運転モード）に基づいて、各機能に割り当てられるＣＰＵコアの数を特定する。

ステップＳ１３
制御部１は、ＣＰＵコアが割り当てられていない機能が有るかを判定する。なお、ＣＰＵコアが割り当てられていない機能が無い場合にはステップＳ１１に戻り、車両の状態の監視を継続する。

ステップＳ１４
ＣＰＵコアが割り当てられていない機能が有る場合には、割当表を読み込む。

ステップＳ１５
割当表に、特定の機能に割り当てられていないＣＰＵコアが有るかを判定する。

ステップＳ１６
割り当てられていないＣＰＵコアが無い場合、制御部１は、割り当て対象となっている機能よりも優先度の低い機能にＣＰＵコアが割り当てられているかを判定する。

ステップＳ１７
ステップＳ１６において優先度の低い機能にＣＰＵコアが割り当てられていると判定された場合、制御部１は、当該ＣＰＵコアを開放する。なお、制御部１は、で開放したＣＰＵコアに対応する機能が停止したことを、表示装置（例えば、上述のＬＣＤ）などに通知してもよい。これにより、表示装置には、当該機能が停止したことが表示される。その後、処理をステップＳ１５に戻す。

ステップＳ１８
ステップＳ１６において優先度の低い機能にＣＰＵコアが割り当てられていないと判定した場合、開放できるＣＰＵコアは存在しないこととなる。そのため、構成表において要求される数のＣＰＵコアを準備できないこととなる。よって、この場合、制御部１は論理ＥＣＵが構成できないことを、例えば故障警報として表示装置などへ出力する。その後、ステップＳ１１へ戻り、車両の状態の監視を継続する。

ステップＳ１９
特定の機能に割り当てられていないＣＰＵコアが有る場合、制御部１は、当該ＣＰＵコアを構成表の機能が要求するＣＰＵコアとして割り当てる。その後、ステップＳ１１へ戻り、車両の状態の監視を継続する。

以上、本構成によれば、制御部１が論理ＥＣＵを構成するときに、車両の運転状態や運転モードに応じて、要求される機能に必要な数のＣＰＵコアを割り当てることができる。これにより、車両の機能を好適に確保できる論理ＥＣＵの構築が可能となる。

実施の形態４
実施の形態４にかかる車両制御システムについて説明する。実施の形態４にかかる車両制御システムは実施の形態３にかかる車両制御システムの変形例であり、さらに物理ＥＣＵの故障に対応することができるものとして構成される。本実施の形態では、割当表に、各物理ＥＣＵの故障の有無を示す情報が追加されている。図１７に、実施の形態４にかかる車両制御システムにおける構成表を模式的に示す。図１８に、実施の形態４にかかる車両制御システムにおけるＣＰＵコアの割当表を模式的に示す。

本実施の形態では、車両制御システムは、物理ＥＣＵの故障発生に応じて構成表及び割当表を更新し、使用可能な物理ＥＣＵの中から各機能に割り当てる物理ＥＣＵを割り当てる。以下、実施の形態４における物理ＥＣＵの割り当てについて説明する。図１９に、実施の形態４におけるＣＰＵコアの割り当て処理のフローチャートを示す。

ステップＳ１１〜Ｓ１９については、図１６と同様であるので、ここでは説明を省略する。ここでは、追加されたステップＳ２１及びＳ２２について説明する。ステップＳ２１及びＳ２２はステップＳ１２とステップＳ１３との間に挿入される。

ステップＳ２１
制御部１は、各物理ＥＣＵの状態を確認し、故障の有無を判定する。制御部１は、例えば各物理ＥＣＵに応答要求信号を送信し、各物理ＥＣＵは応答要求信号を受信したならば応答信号を制御部１に送信する。このとき、物理ＥＣＵが故障している場合には応答信号を送信できないため、制御部１は応答信号を送信しない物理ＥＣＵは故障していると判定できる。また、物理ＥＣＵに自己診断機能を持たせ、物理ＥＣＵが自律的に故障を検知して制御部１に通知してもよい。

ステップＳ２２
制御部１は、物理ＥＣＵの故障を検知したならば、構成表の各機能から故障した物理ＥＣＵのＣＰコアの数を割当済数から減じる。また、割当表の該当する物理ＥＣＵのステータスを故障に変更する。図１７では、例として、ブレーキに割り当てられた物理ＥＣＵのＣＰＵコアが１つ故障したものとして、図１４と比べて割当済のＣＰＵコア数が２から１に減っている。

これにより、次のステップＳ１３では、故障したＣＰＵコアが各機能へ割当済みとしてカウントされているＣＰＵコアから除外されるので、不足したＣＰＵコアをステップＳ１４以降で割り当てることができる。

また、ステップＳ１５では、ステータスが故障となっているＣＰＵコアは未割当のＣＰＵコアとして扱われるので、誤って故障したＣＰＵコアを機能に割り当てることを防止することができる。

以上、本構成によれば、物理ＥＣＵ（ＣＰＵコア）が故障した場合でも、故障した物理ＥＣＵ（ＣＰＵコア）を除外して適切に論理ＥＣＵを構成することが可能となる。これにより、優先度が高い機能から順に必要数の物理ＥＣＵ（ＣＰＵコア）を確保しつつ、車両制御システムの機能を維持することができる。

実施の形態５
実施の形態１で説明したように、車両制御システムの制御対象である車両には、後付けで増設物理ＥＣＵが追加される場合がある。この場合、実施の形態４及び５で説明した割当表に追加された増設物理ＥＣＵにこれを反映する必要がある。そこで、本実施の形態では、追加された増設物理ＥＣＵを割当表に反映する処理について説明する。図２０に、実施の形態５にかかる車両制御システムにおけるＣＰＵコアの割当表を模式的に示す。図２０では、番号が２３及び２４のＣＰＵコアが新たに追加された物理ＥＣＵのＣＰＵコアである。

図２１に、実施の形態５におけるＣＰＵコアの割り当て処理のフローチャートを示す。ステップＳ１１〜Ｓ１９については、図１６と同様であるので、ここでは説明を省略する。ここでは、追加されたステップＳ３１及びＳ３２について説明する。ステップＳ３１及びＳ３２はステップＳ１２とステップＳ１３との間に挿入される。

ステップＳ３１
制御部１は、追加された増設物理ＥＣＵのＣＰＵコアの状態を確認する。制御部１は、例えば追加された増設物理ＥＣＵに応答要求信号を送信し、追加された増設物理ＥＣＵは応答要求信号を受信したならば状態信号を制御部１に送信してもよい。また、増設物理ＥＣＵにプラグアンドプレイ機能を持たせ、増設物理ＥＣＵが自律的に自己の状態を制御部１に通知してもよい。

ステップＳ３２
制御部１は、追加された増設物理ＥＣＵのＣＰＵコアを割当表に追加する。

これにより、ステップＳ１５では、追加された増設物理ＥＣＵのＣＰＵコアが未割り当てのＣＰＵコアとなるので、当該ＣＰＵコアを新たに各機能に割り当てることが可能となる。

以上、本構成によれば、増設物理ＥＣＵを追加した場合でも、ＣＰＵコアの割り当て処理において追加されたＥＣＵを反映することが可能となる。これにより、適宜物理ＥＣＵを追加することで、必要に応じて車両制御システムの機能を拡張することができる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、バス仮想化装置は物理ＥＣＵの内部に設けられるものとして説明したが、通信制御の対象となる物理ＥＣＵの外部に設けられてもよい。

物理ＥＣＵ内のＣＰＵコア及びメモリの数はこの例に限られず、任意の数としてもよい。また、車両制御システムに設けられる物理ＥＣＵの構成は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

上述の実施の形態では、論理ＥＣＵは１又は２つの物理ＥＣＵを有するものとして説明したが、論理ＥＣＵは３以上の物理ＥＣＵを有していてもよい。

上述のＳＤＮネットワークは、３つのＳＤＮスイッチと４つの経路を有するものとして説明したが、他の構成を有するＳＤＮネットワークを用いてもよい。

上述したように、上述の実施の形態では、制御部１のハードウェア構成の例を説明したが、これに限定されるものではない。制御部１の任意の処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵと、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置と、複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、選択した物理ＥＣＵに対応するバス仮想化装置を制御する制御部と、を有する、車両制御システム。

（付記２）前記複数の物理ＥＣＵは、前記車両に設置された固定物理ＥＣＵと、前記車両に後付けで設置された増設物理ＥＣＵと、を含む、付記１に記載の車両制御システム。

（付記３）前記複数の物理ＥＣＵは、前記車両の外部に、他の物理ＥＣＵと通信可能に構成された外部物理ＥＣＵをさらに含む、付記２に記載の車両制御システム。

（付記４）前記バス仮想化装置は、対応する前記物理ＥＣＵ内に設けられ、又は、前記対応する前記物理ＥＣＵとは別の装置として設けられる、付記１乃至３のいずれか一つに記載の車両制御システム。

（付記５）前記複数のバス仮想化装置と前記制御部とは、共通のバスを介して接続され、前記１以上の論理ＥＣＵは、前記共通のバスを介して接続される１以上の前記物理ＥＣＵにより構成される、付記１乃至４のいずれか一つに記載の車両制御システム。

（付記６）１以上のＳＤＮスイッチを有するＳＤＮネットワークと、前記ＳＤＮスイッチを制御するＳＤＮコントローラと、をさらに有し、前記複数のバス仮想化装置と前記制御部とは、前記ＳＤＮネットワークを介して接続され、前記１以上の論理ＥＣＵは、前記ＳＤＮネットワークを介して接続される１以上の前記物理ＥＣＵにより構成される、付記１乃至４のいずれか一つに記載の車両制御システム。

（付記７）前記論理ＥＣＵが複数構成される場合、前記ＳＤＮコントローラは、各論理ＥＣＵの通信経路が分離されるように、前記ＳＤＮスイッチを制御する、付記６に記載の車両制御システム。

（付記８）前記ＳＤＮコントローラは、優先度が高い論理ＥＣＵほど、含まれる前記物理ＥＣＵ間の経路が短くなるように前記ＳＤＮスイッチを制御する、付記７に記載の車両制御システム。

（付記９）前記制御部は、前記車両の状態に応じて物理ＥＣＵの割り当てが必要な機能と、前記物理ＥＣＵを割り当てる機能が必要とする前記物理ＥＣＵの数を判定し、使用可能な前記物理ＥＣＵの中から、前記物理ＥＣＵの割り当てが必要な機能へ割り当てる物理ＥＣＵを決定して前記論理ＥＣＵを構成する、付記１乃至８のいずれか一つに記載の車両制御システム。

（付記１０） 前記制御部は、前記車両の状態に応じて物理ＥＣＵの割り当てが必要な機能のうちで優先度が高いものほど、優先的に必要な数の前記物理ＥＣＵを割り当てる、付記９に記載の車両制御システム。

（付記１１）前記制御部は、前記複数の物理ＥＣＵのうちで故障したものを検知した場合、故障した物理ＥＣＵを前記使用可能な物理ＥＣＵから除外する、付記９又は１０に記載の車両制御システム。

（付記１２）前記制御部は、前記車両に物理ＥＣＵが新たに増設された場合、増設された物理ＥＣＵを前記使用可能な物理ＥＣＵに追加する、付記９乃至１１のいずれか一つに記載の車両制御システム。

（付記１３）車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、前記論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを選択し、選択した物理ＥＣＵに対応する、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置を制御する、車両の制御方法。

（付記１４）車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、前記論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを選択する処理と、選択した物理ＥＣＵに対応する、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、車両の制御プログラム。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１９年３月１３日に出願された日本出願特願２０１９−４６４６３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 制御部
１Ａ プロセッサ
１Ｂ メモリ
１Ｃ 入出力インターフェイス
１Ｄ 周辺回路
１Ｅ バス
２ バス
３ カメラ
４ ＬｉＤＡＲ
５ ＬＣＤ
６ エアコン
８ ＳＤＮネットワーク
８Ａ〜８Ｃ ＳＤＮスイッチ
９ ＳＤＮコントローラ
１０、２０、３０ 固定物理ＥＣＵ
１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２、５１、５２ ＣＰＵコア
１３、２３、３３、４３、５３ メモリコントローラ
１４、２４、３４、４４、５４ バスコントローラ
１５〜１７、２５〜２７、３５〜３７、４５〜４７、５５〜５７ メモリ
１８、２８、３８、４８、５８ バス仮想化装置
１９、２９、３９、４９、５９ ＩＣパッケージ
４０、５０ 増設物理ＥＣＵ
６０ 外部物理ＥＣＵ
１０１、１０２、１０３ 論理ＥＣＵ
１０００、２０００ 車両制御システム
Ｐ１、Ｐ２ 経路
Ｐ３、Ｐ４ 冗長経路

Claims (10)

1. 車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵと、
   複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置と、
   複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、選択した物理ＥＣＵに対応するバス仮想化装置を制御する制御部と、を備える、
   車両制御システム。
2. 前記複数の物理ＥＣＵは、前記車両に設置された固定物理ＥＣＵと、前記車両に後付けで設置された増設物理ＥＣＵと、を含む、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記複数の物理ＥＣＵは、前記車両の外部に、他の物理ＥＣＵと通信可能に構成された外部物理ＥＣＵをさらに含む、
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記バス仮想化装置は、対応する前記物理ＥＣＵ内に設けられ、又は、前記対応する前記物理ＥＣＵとは別の装置として設けられる、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両制御システム。
5. 前記複数のバス仮想化装置と前記制御部とは、共通のバスを介して接続され、
   前記１以上の論理ＥＣＵは、前記共通のバスを介して接続される１以上の前記物理ＥＣＵにより構成される、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両制御システム。
6. １以上のＳＤＮスイッチを有するＳＤＮネットワークと、
   前記ＳＤＮスイッチを制御するＳＤＮコントローラと、をさらに備え、
   前記複数のバス仮想化装置と前記制御部とは、前記ＳＤＮネットワークを介して接続され、
   前記１以上の論理ＥＣＵは、前記ＳＤＮネットワークを介して接続される１以上の前記物理ＥＣＵにより構成される、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両制御システム。
7. 前記論理ＥＣＵが複数構成される場合、
   前記ＳＤＮコントローラは、各論理ＥＣＵの通信経路が分離されるように、前記ＳＤＮスイッチを制御する、
   請求項６に記載の車両制御システム。
8. 前記制御部は、
   前記車両の状態に応じて物理ＥＣＵの割り当てが必要な機能と、前記物理ＥＣＵを割り当てる機能が必要とする前記物理ＥＣＵの数を判定し、
   使用可能な前記物理ＥＣＵの中から、前記物理ＥＣＵの割り当てが必要な機能へ割り当てる物理ＥＣＵを決定して前記論理ＥＣＵを構成する、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両制御システム。
9. 車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、
   前記論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを選択し、
   選択した物理ＥＣＵに対応する、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置を制御する、
   車両の制御方法。
10. 車両に設置された機器の動作を制御する複数の物理ＥＣＵから選択した物理ＥＣＵ間でのみ通信を行う１以上の論理ＥＣＵを構成するため、
    前記論理ＥＣＵを構成する物理ＥＣＵを選択する処理と、
    選択した物理ＥＣＵに対応する、複数の物理ＥＣＵのそれぞれの通信を制御する複数のバス仮想化装置を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、
    車両の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。

Images