WO2023228859A1 - 車載制御装置 - Google Patents

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WO2023228859A1
WO2023228859A1 PCT/JP2023/018602 JP2023018602W WO2023228859A1 WO 2023228859 A1 WO2023228859 A1 WO 2023228859A1 JP 2023018602 W JP2023018602 W JP 2023018602W WO 2023228859 A1 WO2023228859 A1 WO 2023228859A1
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WO
WIPO (PCT)
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vehicle
data
electronic control
control device
power
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/018602
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English (en)
French (fr)
Inventor
健治 古後
崇泰 乗松
優 小久保
功治 前田
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/04—Monitoring the functioning of the control system
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30—Monitoring

Definitions

  • the present invention relates to an on-vehicle control device.
  • the system controls driving and monitors the surroundings during normal driving, and the driver controls driving only in emergencies.
  • the driver is not always holding the steering wheel, so it is not possible to immediately transfer control of the vehicle to the driver. Therefore, the system is required to drive the vehicle safely during the period from when the system detects a failure to when control of the vehicle is transferred to the driver. In other words, it is necessary to construct a redundant system that does not completely stop the system even in the event of a failure, but instead shifts to a degraded system with limited functionality.
  • the zone architecture consists of an integrated ECU (Electronic Control Unit) that is responsible for vehicle driving control, and a zone ECU that aggregates sensor and actuator information for each vehicle location regardless of domain.
  • the sensors and actuators are configured to communicate with the integrated ECU via the zone ECU. Therefore, a large amount of data communication with low delay is required between the integrated ECU and the zone ECU, which is called a backbone network, and high-speed communication of 100 Mbps or more is required.
  • camera transmission with image quality of 4K or 8K is expected, and the introduction of high-speed communication of 10 Gbps is also being considered.
  • This zone architecture configuration is expected to significantly reduce cables.
  • Patent Document 1 states, ⁇ A high-band communication section that generates a high-band signal containing communication information and outputs it to the differential signal line, and a low-band communication section that generates a DC signal or a low-band signal and outputs it to the differential signal line. and a communications department.'''
  • a sensor mounted on a vehicle includes a detection section that performs detection and control, and a communication section that performs data communication with the outside. If an abnormality occurs in the communication section, it is possible to discover the abnormality by monitoring the high frequency communication section as in the prior art described in Patent Document 1.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned situation, and is an in-vehicle control device that can quickly detect abnormalities in in-vehicle devices such as sensors and actuators including detection units, and can construct a robust in-vehicle network system.
  • the purpose is to provide
  • An in-vehicle control device comprising an in-vehicle device that controls vehicle running, an electronic control device that collects information on the in-vehicle device, and power wiring that supplies power supplied to the electronic control device to the in-vehicle device.
  • the vehicle includes a current measuring unit that measures the current value flowing through the power supply wiring, and a control unit that determines whether an abnormality has occurred in the vehicle-mounted device based on the current value measured by the current measuring unit.
  • FIG. 1 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing voltage waveforms of data wiring and voltage waveforms of power superimposed on data in the vehicle-mounted control device according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a filter circuit in a vehicle-mounted control device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a connection diagram of an in-vehicle network architecture to which a third embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram of current consumption versus data reliability in the vehicle-mounted control device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of data filtering by area electronic control that selects data of an on-vehicle device in accordance with a vehicle control cycle in an on-vehicle control device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram of current consumption versus data reliability when temperature information of an on-vehicle device is used as a data reliability determination parameter in the vehicle-mounted control device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a connection diagram of an in-vehicle network architecture according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a power redundant circuit in a vehicle-mounted control device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • an in-vehicle control device that includes an in-vehicle device that controls vehicle running and an electronic control device that collects information on the in-vehicle device
  • power supplied to the electronic control device is supplied to the in-vehicle device.
  • Power is supplied as driving power.
  • in-vehicle devices that control vehicle running include sensors such as a CMOS sensor (camera), radar, acceleration sensor, and GPS sensor, and actuators that perform physical operation of the vehicle.
  • an abnormality in an in-vehicle device such as a sensor or an actuator appears in the power supplied from the electronic control device to the in-vehicle device, specifically, it appears as a change in the current value. Therefore, the power consumption of in-vehicle devices such as sensors and actuators is monitored by measuring the current value flowing through the power supply path that supplies power to the in-vehicle devices using a current measurement unit. Then, the control unit determines whether an abnormality has occurred in an on-vehicle device such as a sensor or an actuator based on the current value measured by the current measurement unit.
  • in-vehicle devices such as sensors and actuators
  • the communication data of in-vehicle devices such as sensors and actuators
  • the power supplied to in-vehicle devices through the power supply path and the status of connected in-vehicle devices.
  • in-vehicle devices such as sensors and actuators also have a self-diagnosis function and a function to notify alerts, but according to the present invention, an alert is sent when an abnormality occurs in the communication section of the in-vehicle device.
  • the connected electronic control unit can detect an abnormality in the in-vehicle device and quickly notify the higher-level device of the abnormality, creating a robust in-vehicle network system. can do.
  • Embodiment 1 of the present invention is an example of a system configuration in which an electronic control unit (ECU) 10 and an in-vehicle device 20 are connected via a power supply wiring 30 and a data wiring 40.
  • FIG. 1 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a first embodiment of the present invention.
  • sensors such as a CMOS sensor, radar, acceleration sensor, and GPS sensor
  • CMOS sensor CMOS sensor
  • radar CMOS sensor
  • acceleration sensor CMOS sensor
  • GPS sensor GPS sensor
  • the electronic control device 10 includes at least power supply terminals 11 and 12 and data input and output terminals 13 and 14 as an input/output interface with the outside. Power is supplied to the power supply terminal 11 from an external power supply device 50 such as a battery or a battery.
  • an external power supply device 50 such as a battery or a battery.
  • the in-vehicle device 20 includes at least a power supply terminal 21 and a data input/output terminal 22 as an input/output interface with the outside.
  • the power supply wiring 30 is connected between the power supply terminal 12 of the electronic control device 10 and the power supply terminal 21 of the vehicle-mounted device 20.
  • the data wiring 40 is connected between the data input/output terminal 13 of the electronic control unit 10 and the data input/output terminal 22 of the in-vehicle device 20.
  • the power supplied from the external power supply device 50 to the electronic control device 10 is supplied to a data processing circuit 17 (described later) in the electronic control device 10, and is also supplied to the in-vehicle device 20 through a power supply path including a power supply terminal 21 and a power supply wiring 30. Power is supplied to the power supply terminal 21 of the vehicle as power for driving the in-vehicle device 20 . Data is exchanged between the electronic control unit 10 and the in-vehicle device 20 through the data wiring 40, and the electronic control unit 10 collects information (sensor information in this example) of the in-vehicle device 20 through the data wiring 40. .
  • the electronic control device 10 includes at least an ammeter 15 that is an example of a current measurement section, a control section 16, and a data processing circuit 17.
  • the ammeter 15 is arranged in the power supply path L1 between the power supply terminal 11 and the power supply terminal 12, and drives the vehicle-mounted device 20 by measuring the current value flowing through the power supply wiring 30 that supplies power to the vehicle-mounted device 20. monitor the power used.
  • an abnormality in the vehicle-mounted device 20 appears as a change in the value of the current flowing through the power supply wiring 30 in the power supplied to the vehicle-mounted device 20. Therefore, by measuring the current value flowing through the power supply wiring 30 and monitoring the power consumption of the in-vehicle device 20, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred in the in-vehicle device 20.
  • the control unit 16 is configured by, for example, a microcomputer or the like, and determines whether an abnormality has occurred in the vehicle-mounted device 20 based on the current value measured by the ammeter 15. As an example, when the current value measured by the ammeter 15, that is, the current value flowing through the power supply wiring 30 exceeds a predetermined current value, the control unit 16 may cause the in-vehicle device 20 to increase in power consumption. 20 is detected, and a detection signal to that effect is passed to the data processing circuit 17.
  • the data processing circuit 17 is a circuit for processing signals such as switches, LSIs, SoCs (System on Chip), etc., and is connected to the data input/output terminal 13 through an impedance-designed line L2. Data is exchanged with the in-vehicle device 20 through the data wiring 40.
  • the data processing circuit 17 has a function, like a watchdog timer, of checking the reception of frames at regular intervals to check that the communication section 24 of the in-vehicle device 20, which will be described later, is normal.
  • the data processing circuit 17 is provided with a detection signal from the control unit 16 indicating that an abnormality has occurred in the in-vehicle device 20 .
  • the data processing circuit 17 is connected to the data input/output terminal 14 via a line L3 whose impedance is designed.
  • a data wiring 41 is connected to the data input/output terminal 14 .
  • the data processing circuit 17 transmits data exchanged with the in-vehicle device 20 and a detection signal indicating that an abnormality has occurred in the in-vehicle device 20 acquired from the control unit 16 through the data input/output terminal 14 and the data wiring 41. It is supplied to a host device of the control device 10.
  • the in-vehicle device 20 includes at least a detection unit 23 that senses the surroundings such as a CMOS sensor, radar, acceleration sensor, and GPS sensor, and a communication unit that periodically transmits and receives data to and from the electronic control unit 10.
  • a section 24 is provided.
  • the in-vehicle device 20 is provided with a power supply stabilization circuit 25 in order to stabilize the power supplied through the power supply terminal 21.
  • the power supply stabilization circuit 25 is configured with a capacitor, a Schottky barrier diode, etc., and supplies stabilized power to the detection section 23 and the communication section 24 .
  • the in-vehicle control device has a system configuration in which the electronic control device 10 and the in-vehicle device 20 are connected via the power supply wiring 30 and the data wiring 40, that is, the data communication of the in-vehicle device 20.
  • the system configuration is such that the same electronic control unit 10 serves as the power supply source for the in-vehicle device 20 and the power supply source for the on-vehicle device 20 .
  • the electronic control device 10 monitors the frequency of communication and the number of error frames received from the in-vehicle device 20 through the data wiring 40, and Monitor status. Furthermore, the current value flowing through the power supply wiring 30 is measured by the ammeter 15, the current consumption of the in-vehicle device 20 is monitored, and the state of the detection unit 23 is also managed.
  • the in-vehicle control device As described above, according to the in-vehicle control device according to the first embodiment, even if an abnormality occurs in the communication unit 24 of the in-vehicle device 20 and an alert cannot be sent from the communication unit 24, the connection destination of the in-vehicle device 20 In the electronic control device 10, when an abnormality occurs in the in-vehicle device 20, the abnormality can be detected from the measurement result of the current value flowing through the power supply path L1 by the ammeter 15. As a result, it is possible to quickly grasp that an abnormality has occurred in the vehicle-mounted device 20 and notify the higher-level device, thereby making it possible to construct a robust vehicle-mounted network system.
  • Embodiment 2 of the present invention is an example of a system configuration in which the number of cables is reduced by applying power superimposition technology that superimposes power on data.
  • the power superimposition technology for example, the well-known PoDL (Power over Data Lines) technology can be used.
  • FIG. 2 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a second embodiment of the present invention.
  • the electronic control device 10 has a filter circuit 18 as an example of a superimposition circuit.
  • the filter circuit 18 is arranged on a line L2 that connects the data processing circuit 17 and the data input/output terminal 13, and is installed in the vehicle through the line L2, the data input/output terminal 13, and the data wiring 40 from the data processing circuit 17.
  • the power passed through the ammeter 15 is superimposed on the data transmitted to the device 20.
  • the data wiring 40 has the function of the power supply wiring 30 in the vehicle-mounted control device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and transmits data on which power is superimposed to the vehicle-mounted device 20.
  • the data wiring 40 also serves as the power supply wiring 30 in the in-vehicle control device according to the first embodiment, and transmits power and data (that is, data on which power is superimposed) to the in-vehicle device 20 with one cable. .
  • the filter circuit 18 provided in the electronic control device 10 performs multiplexing of data and power in order to superimpose the power on the data.
  • a filter circuit 26 is arranged after the data input/output terminal 22, that is, on the data input side, and in the filter circuit 26, data and power are separated.
  • the power branched in the filter circuit 26 is supplied to the power supply stabilization circuit 25 to be stabilized, and then supplied to the detection section 23 and the communication section 24.
  • the data demultiplexed by the filter circuit 26 is supplied to the communication section 24.
  • FIG. 3 shows a voltage waveform A of the data wiring 40 that transmits data on which power is superimposed, and a voltage waveform B of the power that is superimposed on the data.
  • the average voltage difference between the power source (+) and the power source (-) becomes the driving voltage of the electronic control device 10.
  • a high frequency cable such as coaxial or differential pair with impedance design can be used.
  • a high frequency cable basically consists of two physical wires, and a power source (+) and a power source (-) are superimposed on each of these two wires.
  • in-vehicle network systems use two-way data communication using pairs of cables such as UTP (Unshielded Twist Pair), STP (Shielded Twist Pair), and SPP (Shielded Parallel Pair) to reduce the number of cables. implement.
  • UTP Unshielded Twist Pair
  • STP shieldded Twist Pair
  • SPP shieldded Parallel Pair
  • the average voltage difference between the two data is a waveform that becomes the drive voltage of the electronic control device 10.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a filter circuit in a vehicle-mounted control device according to a second embodiment.
  • FIG. 4A shows a configuration example of the filter circuit 18 on the electronic control unit 10 side
  • FIG. 4B shows a configuration example of the filter circuit 26 on the in-vehicle device 20 side.
  • Data and power have different frequency components. Therefore, the filter circuit 18 on the electronic control device 10 side performs synthesis using filters with different frequency characteristics, and the filter circuit 26 on the in-vehicle device 20 side performs demultiplexing using filters with different frequency characteristics.
  • the filter circuit 18 on the electronic control device 10 side has a circuit configuration including two filters, a high-pass filter 181 and a low-pass filter 182, which have different frequency characteristics.
  • the high-pass filter 181 is provided between the data processing circuit 17 and the data input/output terminal 13.
  • the high-pass filter 181 is realized by a capacitor or the like arranged in series. This allows the high-pass filter 181 to pass only data in a high frequency band without passing signals in a low frequency band such as power.
  • a low-pass filter 182 is provided between the ammeter 15 and the data input/output terminal 13.
  • the low-pass filter 182 is realized by arranging coils and ferrite beads in series. This allows the low-pass filter 182 to pass signals in a low frequency band such as electric power and not pass data in a high frequency band. Superimpose it on the passed data.
  • the electronic control device 10 can synthesize data and power. That is, the electronic control unit 10 combines the data that has passed through the high-pass filter 181 and the power that has passed through the low-pass filter 182, and supplies the combined power superimposed data to the in-vehicle device 20 through the data wiring 40.
  • the filter circuit 26 on the in-vehicle device 20 side has a circuit configuration including two filters, a high-pass filter 261 and a low-pass filter 262, which have different frequency characteristics.
  • the high-pass filter 261 is provided between the data input/output terminal 22 and the communication section 24.
  • the high-pass filter 261 is realized by a capacitor or the like arranged in series. This allows the high-pass filter 261 to pass only data in a high frequency band without passing signals in a low frequency band such as power. That is, the high-pass filter 261 passes only the data among the power-superimposed data input through the data input/output terminal 22 and supplies the data to the communication unit 24 .
  • the low-pass filter 262 is provided between the data input/output terminal 22 and the power supply stabilization circuit 25.
  • the low-pass filter 262 is realized by arranging coils and ferrite beads in series. This makes it possible for the low-pass filter 262 to pass signals in a low frequency band such as electric power and not pass data in a high frequency band. , splits the power by passing only the power. This branched power is supplied to the power supply stabilization circuit 25 to be stabilized, and then is supplied to the detection section 23 and the communication section 24.
  • Embodiment 3 of the present invention is an example of a zone architecture configuration that has an integrated electronic control unit (integrated ECU) as a host device of the electronic control unit 10 and centralizes control processing to the integrated electronic control unit.
  • FIG. 5 is a connection diagram of an in-vehicle network architecture to which the third embodiment of the present invention is applied.
  • the in-vehicle network system has three types of components: an integrated electronic control unit (integrated ECU) 60, an electronic control unit (zone ECU) 10, and an in-vehicle device 20.
  • integrated ECU integrated electronice control unit
  • zone ECU electronice control unit
  • an in-vehicle device 20 a system configuration having, for example, four electronic control devices 10-1 to 10-4 is illustrated here, the number of electronic control devices 10 is not limited to four.
  • the in-vehicle device 20 is a device such as a sensor or an actuator, and is arranged at every corner of the vehicle 70 as shown in FIG. 5, and performs monitoring of the surroundings, acquisition of engine information, control, etc. There are various types of in-vehicle devices 20.
  • the integrated electronic control device 60 grasps the entire vehicle 70 and the surrounding situation of the vehicle 70 based on various information provided from each of the in-vehicle devices 20 via the electronic control devices 10-1 to 10-4. An action plan for continuing safe driving is created, and control information is transmitted to each of the in-vehicle devices 20 via the electronic control units 10-1 to 10-4.
  • electronic control devices 10-1 to 10-4 are provided as repeaters for aggregating and distributing data.
  • the in-vehicle network includes a backbone network that connects the integrated electronic control device 60 and each of the electronic control devices 10-1 to 10-4, and a backbone network that connects the integrated electronic control device 60 to each of the electronic control devices 10-1 to 10-4. It is constructed from two networks: a local network that connects all in-vehicle devices 20.
  • the local network is separated by the in-vehicle device 20 connected to the power train system, chassis system, steering system, body system, etc., but is combined by the electronic control units 10-1 to 10-4.
  • the backbone network all domains use a common network to communicate with the integrated electronic control unit 60. Therefore, in terms of data rate, the backbone network is equivalent to the local network, or the backbone network is faster than the local network.
  • FIG. 6 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a third embodiment of the present invention.
  • one of the four electronic control devices 10-1 to 10-4 in FIG. 5 is shown as the electronic control device 10 as a representative.
  • the relationship between the electronic control device 10 and the on-vehicle device 20 as in the case of the on-vehicle control device according to the second embodiment, a power superimposition technology that superimposes power (power) on data is applied, and power transmission and data communication are The system configuration uses the same cable (data wiring 40).
  • the state of the vehicle-mounted device 20 is monitored based on the current value measured by the ammeter 15 in the electronic control device 10. Then, data is transmitted from the electronic control device 10 to the integrated electronic control device 60 based on the information about the monitored state of the in-vehicle device 20.
  • the integrated electronic control device 60 is equipped with at least a power supply terminal 61 and a data input/output terminal 62 as an input/output interface with the outside, and power is supplied to the power supply terminal 61 from an external power supply device 51 such as a battery or a battery. be done.
  • a data wiring 41 is connected between the data input/output terminal 62 of the integrated electronic control device 60 and the data input/output terminal 14 of the electronic control device 10.
  • the integrated electronic control device 60 includes at least a data processing circuit 63 therein. Power is supplied to the data processing circuit 63 from the power supply device 51 via the power supply terminal 61 .
  • the integrated electronic control unit 60 analyzes the information based on the sensor information of each in-vehicle device 20 supplied via the electronic control unit 10, determines vehicle control, and sends control signals to each in-vehicle device 20. Send commands. Therefore, the integrated electronic control device 60 requires a lot of signal processing and calculation. Since a large amount of data is transmitted to the integrated electronic control unit 60, sensor data that cannot be acquired normally due to environmental influences or the like is also included. Since the results calculated using this data naturally lead to incorrect control results, the integrated electronic control unit 60 checks whether the direction of the control results has suddenly changed from the time-series control results. Vehicle control needs to be determined. Therefore, the integrated electronic control device 60 needs to analyze the correctness of the sensor data while determining vehicle control, which imposes a large burden on the integrated electronic control device 60.
  • the electronic control device 10 mainly performs a routing function.
  • the electronic control device 10 By providing the electronic control device 10 with a function of determining the correctness of data in the in-vehicle device 20 and selecting data to be transmitted, the load on the integrated electronic control device 60 can be reduced. However, if the contents of the data are checked one by one using the electronic control unit 10, the routing time will increase significantly.
  • An abnormality in the in-vehicle device 20 appears in the current consumption of the in-vehicle device 20, including the detection unit 23 and the communication unit 24. There are specifications for the current consumption of each in-vehicle device 20. When the in-vehicle device 20 is operating normally, the current consumption of the in-vehicle device 20 is within the specification range.
  • the state of the in-vehicle device 20 can be predicted from the current consumption when the in-vehicle device 20 acquires data.
  • the reliability of the data can then be determined from the prediction results.
  • the data transmitted to the integrated electronic control device 60 is only highly reliable data.
  • the integrated electronic control device 60 does not need to analyze the correctness of the data, so that the load on the integrated electronic control device 60 can be reduced.
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of data filtering by area electronic control that selects data from the in-vehicle device 20 in accordance with the vehicle control cycle.
  • the in-vehicle device 20 samples data at a cycle earlier than the control cycle of the vehicle 70, and uses the sampled data for electronic control. to the device 10.
  • the electronic control device 10 has a built-in memory 19, and stores data sampled by the in-vehicle device 20 in association with the reliability of the data.
  • the electronic control device 10 uses the current value measured by the ammeter 15 as a parameter for determining the reliability of the data, and selects the data with the highest reliability from among the data sampled within the control cycle of the vehicle 70.
  • the load on the integrated electronic control device 60 can be reduced.
  • the electronic control device 10 can reduce the load on the backbone network, it is possible to suppress unnecessary speed increases in the backbone network. Therefore, compared to the cycle at which the electronic control unit 10 transmits data to the integrated electronic control unit 60, the cycle of data that the electronic control unit 10 receives from the in-vehicle device 20 is set to 1/2 or less, so that the electronic control unit 10 always transmits data. be selected. Thereby, the data with the highest reliability in each control cycle can be transmitted to the integrated electronic control unit 60 as the data of the in-vehicle device 20.
  • the in-vehicle device 20 such as a sensor has an optimum current value, and the data of the in-vehicle device 20 obtained in a state that deviates from the optimum value is not normal data. Therefore, in the in-vehicle control device according to the third embodiment, by linking the data acquired by the in-vehicle device 20 and the current value at the timing when the in-vehicle device 20 acquired the data, data with abnormal current values can be filtered. and discard it without sending it to the backbone network. By having this function, the electronic control device 10 does not need to transmit more data than necessary to the backbone network, and therefore can reduce the load on the backbone network.
  • Embodiment 4 of the present invention is a modification of Embodiment 2, in which a thermometer 27 is provided in the in-vehicle device 20, and a parameter is set to measure the temperature of the in-vehicle device 20 at the time of data acquisition to determine the credibility of the data.
  • a thermometer 27 is provided in the in-vehicle device 20
  • a parameter is set to measure the temperature of the in-vehicle device 20 at the time of data acquisition to determine the credibility of the data.
  • FIG. 9 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the usage state of current consumption of the in-vehicle device 20 changes depending on the surrounding environment, particularly the temperature. Therefore, in the vehicle-mounted control device according to the fourth embodiment, a thermometer 27 is provided in the vehicle-mounted device 20 to measure the temperature of the vehicle-mounted device 20 at the time of data acquisition. Temperature information measured by the thermometer 27 is supplied to the detection section 23 and transmitted to the electronic control device 10 by the communication section 24.
  • the electronic control device 10 also uses the temperature information transmitted from the in-vehicle device 20 as a parameter for determining the credibility of the data. That is, the electronic control device 10 selects data to be transmitted to the integrated electronic control device 60 based on the temperature information measured by the thermometer 27. In this way, in addition to the data sampled by the in-vehicle device 20, the temperature information at the time of data acquisition by the in-vehicle device 20 is also used as a parameter for determining the reliability of the data, thereby eliminating unnecessary data processing in the integrated electronic control unit 60. can be further reduced.
  • FIG. 10 shows a characteristic diagram of current consumption versus data reliability when temperature information from the in-vehicle device 20 at the time of data acquisition is used as a parameter for determining data reliability.
  • the current consumption of the in-vehicle device 20 also includes changes over time due to the usage time of the product. Therefore, in addition to the temperature information at the time of data acquisition of the in-vehicle device 20, by using the usage time of the in-vehicle device 20 as a parameter for determining the reliability of the data, it is possible to further improve the accuracy of vehicle control. becomes.
  • Embodiment 5 of the present invention is a configuration example in which one in-vehicle device 20 is connected to a plurality of electronic control units 10 to achieve redundancy.
  • FIG. 11 is a connection diagram of the in-vehicle network architecture according to the fifth embodiment of the present invention.
  • a plurality of electronic control devices 10 are arranged in each location of the vehicle 70, and for redundancy, one electronic control device 10 connects to the integrated electronic control device 60 via a backbone network via multiple routes.
  • a communication route is provided.
  • in-vehicle devices 20 such as sensors and actuators; if only one wire is connected from the electronic control device 10, and one of the wires is sheared, information on that in-vehicle device 20 cannot be obtained.
  • one in-vehicle device 20 is connected to a plurality of electronic control units 10 for redundancy.
  • each of the plurality of in-vehicle devices 20 and one electronic control unit 10 (10-1 to 10-4) are connected to each other by a data wiring 40 corresponding to the data wiring 40 in FIG. -1, and one in-vehicle device 20 and one electronic control unit 10 are connected by another data wiring 40-2.
  • FIG. 12 is a configuration diagram conceptually showing a configuration example of a vehicle-mounted control device according to Example 5 of the present invention.
  • a configuration example is shown in which one in-vehicle device 20 is connected to a plurality of electronic control devices, for example, two electronic control devices 10-1 and 10-2.
  • the in-vehicle device 20 includes a power redundant circuit 28, and receives power from both of the two electronic control units 10-1 and 10-2 via the data wiring 40-1 and the data wiring 40-2.
  • the obtained power is input to the power supply redundancy circuit 28, and the optimum power is supplied from the power supply stabilization circuit 25 to the detection section 23 and the communication section 24.
  • FIG. 13 shows an example of the configuration of the power redundant circuit 28.
  • the power supply redundancy circuit 28 is composed of two diodes 281 and 282. According to this power supply redundancy circuit 28, even if the voltage of the power supplied by one of the data wirings 40-1 and 40-2 decreases, the voltage of the power supplied by the data wiring 40-1/40-2 of one of the data wirings 40-1 and 40-2 decreases.
  • the in-vehicle device 20 can be continuously driven with the power supplied by -2/40-1.
  • sensors such as a CMOS sensor, a radar, an acceleration sensor, and a GPS sensor are exemplified as the in-vehicle device 20. Similar actions and effects can also be obtained in a control board that controls the actuator.
  • Example 3 to 5 the case where the invention is applied to a zone architecture configuration has been described as an example, but the present invention is not limited to application to a zone architecture configuration, but can be applied to a domain architecture configuration. Application is also possible. Therefore, even if a zone architecture configuration and a domain architecture configuration coexist in a vehicle or the like, it can be applied to each.

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Abstract

検出部を含めたセンサやアクチュエータ等の車載デバイスの異常を迅速に検知し、堅牢な車載ネットワークシステムを構築することができる車載制御装置を提供する。車両走行の制御を司るセンサやアクチュエータ等の車載デバイス、及び、車載デバイスの情報を収集する電子制御装置を備える車載制御装置において、車載デバイスの異常が、車載デバイスの駆動電源に現れる。そこで、電子制御装置に供給される電力を、車載デバイスに対してその駆動電力として給電するとともに、その給電経路に流れる電流値を電流計で計測し、当該電流値に基づいて、車載デバイスの状態を監視し、車載デバイスに異常が発生したか否かを制御部で判断する。

Description

車載制御装置
　本発明は、車載制御装置に関する。
　近年、交通事故件数の低減や交通事故被害の軽減、交通弱者への移動手段等の提供といった社会課題があり、車両の自動運転実現に向けた技術開発が進められている。自動運転レベルに必要な機能例は、ＳＡＥ(Society of Automotive Engineers) によって定義されている。このＳＡＥでは、発生した事故の責任については、自動運転レベル２以下の車両の場合は運転者の責任、自動運転レベル３以上の車両の場合はシステムの責任と定義されている。自動運転レベル３は、条件付きの自動運転である。
　自動運転レベル３の場合、通常運転時はシステムが運転制御、周囲監視を行い、緊急時のみ運転者が運転制御を行う。この自動運転レベル３では、常に運転者がハンドルを握っている状態にないため、即時に車両の運転制御を運転者に移行することはできない。そのため、システムが故障を検知し、車両の運転制御を運転者に移行するまでの時間帯はシステム側で安全に走行することが求められる。つまり、故障時でもシステムを完全に停止させず、機能を限定する等の縮退システムに移行して走行する冗長なシステムを構築する必要がある。
　このように、自動運転レベルの向上に伴い、システムによる制御の下に安全な走行が求められる。そのため、周囲監視するためのカメラやレーダ等のセンサの数が増加する。そして、センサ数の増加に伴ってセンサを接続するワイヤハーネスの数が増加する。また、ブレーキやステアリング等、車両走行に直接関係する既存の装置においても二重系が必要となり、従来よりも多くのケーブルを接続する必要があり、ワイヤハーネスの数が膨大に増えている。
　そこで、車載ネットワークでは、ドメイン毎のネットワークから、高速のイーサネットを導入して階層化するゾーンアーキテクチャが提案されている。ゾーンアーキテクチャは、車両の走行制御を担う統合ＥＣＵ(Electronic Control Unit：電子制御装置)と、ドメインに関係なく車両の場所毎にセンサやアクチュエータの情報を集約するゾーン（Ｚｏｎｅ）ＥＣＵとからなり、各センサやアクチュエータは、ゾーンＥＣＵを介して統合ＥＣＵと通信する構成となっている。そのため、バックボーンネットワークと言われる統合ＥＣＵとゾーンＥＣＵとの間は、低遅延で大量のデータ通信が必要となり、１００Ｍｂｐｓ以上の高速通信が必要となる。今後は、画質が４Ｋや８Ｋのカメラ伝送も想定されており、１０Ｇｂｐｓの高速通信の導入も検討されてきている。このゾーンアーテクチャ構成とすることで、大幅なケーブル削減が期待されている。
　ところで、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送するために、通信の高周波部分とは別に低周波の信号を送信する経路を持つ車載通信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「通信情報を含む高帯域信号を生成して差動信号線へ出力する高帯域通信部と、直流信号または低帯域信号を生成して差動信号線へ出力する低帯域通信部とを備える。」と記載されている。
特開２０１８－１９６０８４号公報
　上記の特許文献１に記載の従来技術では、通信の高周波部分とは別に低周波の信号を送信する経路を持つことで、高帯域通信部のみの受信信号品質を監視しているものの、電源送電給電/受電も対象となる低周波部分については、開放や短絡等の著しい変化の確認のみで細かな数値まで検視していない。通常、車載に搭載されているセンサは、検出や制御を実施する検出部と、外部とデータ通信を行う通信部とから構成される。そして、通信部に異常が発生した場合は、特許文献１に記載の従来技術のように高周波通信部の監視によって、その異常を発見することが可能である。しかし、通信部は正常であって、検出部に異常が発生した場合は、通信は正常に動作するため、高周波のみでは検出部に発生した異常を検知することはできない。堅牢な車載ネットワークシステムを構築するためには、検出部を含めたセンサやアクチュエータ等の車載デバイスの異常を迅速に検知することが求められる。
　本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、検出部を含めたセンサやアクチュエータ等の車載デバイスの異常を迅速に検知し、堅牢な車載ネットワークシステムを構築することができる車載制御装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
　本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
　車両走行の制御を司る車載デバイスと、車載デバイスの情報を収集する電子制御装置と、電子制御装置に供給される電源を車載デバイスに給電する電源配線と、を備える車載制御装置において、電子制御装置は、電源配線に流れる電流値を計測する電流計測部と、電流計測部が計測した電流値に基づいて、車載デバイスに異常が発生したか否かを判断する制御部と、を有する。
　本発明によれば、シンプルな構造により、電子制御装置に接続されたセンサやアクチュエータ等の車載デバイスの異常を迅速に検知することができるため、堅牢な車載ネットワークシステムを構築することができる。
　上記した以外の課題、構成、及び、効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施例１に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。 本発明の実施例２に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。 本発明の実施例２に係る車載制御装置におけるデータ配線の電圧波形、及び、データに重畳される電力の電圧波形を示す波形図である。 本発明の実施例２に係る車載制御装置におけるフィルタ回路の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例３が適用される車載ネットワークアーキテクチャの接続図である。 本発明の実施例３に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。 本発明の実施例３に係る車載制御装置における消費電流－データの信用度の特性図である。 本発明の実施例３に係る車載制御装置において、車両制御周期に合わせて車載デバイスのデータを選択するエリア電子制御によるデータフィルタリング模式図である。 本発明の実施例４に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。 本発明の実施例４に係る車載制御装置において、車載デバイスの温度情報をデータ信用度の判定パラメータとして用いる場合の消費電流－データの信用度の特性図である。 本発明の実施例５に係る車載ネットワークアーキテクチャの接続図である。 本発明の実施例５に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。 本発明の実施例５に係る車載制御装置における電源冗長回路の構成例を示す回路図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と記述する）、及び、その具体的な実施例について説明する。
　本発明の実施形態では、車両走行の制御を司る車載デバイス、及び、車載デバイスの情報を収集する電子制御装置を備える車載制御装置において、電子制御装置に供給される電力を、車載デバイスに対してその駆動電力として給電する。車両走行の制御を司る車載デバイスとしては、ＣＭＯＳセンサ（カメラ）、レーダ、加速度センサ、ＧＰＳセンサ等のセンサや、車両の物理的な操作を担うアクチュエータ等を例示することができる。
　本実施形態では、上記構成の車載制御装置において、センサやアクチュエータ等の車載デバイスの異常が、電子制御装置から車載デバイスに給電される電力に現れる、具体的には、電流値の変化として現れる。そこで、車載デバイスに電力を給電する給電経路に流れる電流値を電流計測部で計測することにより、センサやアクチュエータ等の車載デバイスの消費電力をモニタリングする。そして、制御部において、電流計測部が計測した電流値に基づいて、センサやアクチュエータ等の車載デバイスに異常が発生したか否かを判断する。
　これにより、同一の電子制御装置内で、センサやアクチュエータ等の車載デバイスの通信データに加えて、給電経路を通して車載デバイスに給電される電力をモニタリングすることが可能となり、接続先の車載デバイスの状態を電子制御装置から確認することができる。一般的には、センサやアクチュエータ等の車載デバイス内にも自己診断機能を有し、アラートを通知する機能を有しているが、本発明によれば、車載デバイスの通信部の異常時においてアラートを送信できなくても、接続先の電子制御装置において、車載デバイスの異常を検知することができ、その異常を迅速に上位装置に通知することが可能となるため、堅牢な車載ネットワークシステムを構築することができる。
　以下に、本実施形態の具体的な実施例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
　本発明の実施例１は、電子制御装置（ＥＣＵ）１０と車載デバイス２０とが、電源配線３０及びデータ配線４０を介して接続されたシステム構成の例である。図１は、本発明の実施例１に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。
　車両走行の制御を司る車載デバイス２０としては、センサやアクチュエータ等を例示することができるが、ここでは、ＣＭＯＳセンサ、レーダ、加速度センサ、ＧＰＳセンサ等のセンサの場合を例に挙げて説明する。車載デバイス２０としてセンサを例示する点については、後述する実施例においても同様である。
　電子制御装置１０は、外部との入出力インターフェースとして、少なくとも、電源端子１１，１２及びデータ入出力端子１３，１４を備えている。電源端子１１には、電池やバッテリー等の外部の電源装置５０から電力が供給される。
　車載デバイス２０は、外部との入出力インターフェースとして、少なくとも、電源端子２１及びデータ入出力端子２２を備えている。電源配線３０は、電子制御装置１０の電源端子１２と車載デバイス２０の電源端子２１との間に接続されている。データ配線４０は、電子制御装置１０のデータ入出力端子１３と車載デバイス２０のデータ入出力端子２２との間に接続されている。
　外部の電源装置５０から電子制御装置１０に供給された電力は、電子制御装置１０内の後述するデータ処理回路１７に給電されるとともに、電源端子２１及び電源配線３０を含む給電経路を通して車載デバイス２０の電源端子２１に、車載デバイス２０を駆動する電力として給電される。電子制御装置１０と車載デバイス２０との間では、データ配線４０を通してデータのやり取りが行われ、電子制御装置１０は、データ配線４０を通して車載デバイス２０の情報（本例では、センサ情報）を収集する。
　電子制御装置１０は、その内部に少なくとも、電流計測部の一例である電流計１５、制御部１６、及び、データ処理回路１７を備えている。電流計１５は、電源端子１１と電源端子１２との間の給電経路Ｌ１内に配置されており、車載デバイス２０に給電する電源配線３０に流れる電流値を計測することで、車載デバイス２０を駆動する電力をモニタリングする。ここで、車載デバイス２０の異常は、車載デバイス２０に給電される電力に、電源配線３０に流れる電流値の変化として現れる。従って、電源配線３０に流れる電流値を計測し、車載デバイス２０の消費電力をモニタリングすることにより、車載デバイス２０に異常が発生したか否かを把握することができる。
　制御部１６は、例えば、マイクロコンピュータ等によって構成され、電流計１５によって計測した電流値に基づいて、車載デバイス２０に異常が発生したか否かを判断する。一例として、制御部１６は、電流計１５によって計測した電流値、即ち、電源配線３０に流れる電流値が所定の電流値以上となったときに、車載デバイス２０の消費電力が増大し、車載デバイス２０に異常が発生したことを検知し、その旨の検知信号をデータ処理回路１７に渡す。
　データ処理回路１７は、スイッチやＬＳＩ、ＳｏＣ(System on Chip)等と言った信号を処理するための回路であり、インピーダンス設計された線路Ｌ２でデータ入出力端子１３と接続され、当該線路Ｌ２及びデータ配線４０を通して車載デバイス２０とデータのやり取りを行う。データ処理回路１７は、ウォッチドックタイマのように、一定間隔でのフレームの受信を確認して、車載デバイス２０の後述する通信部２４の正常化を確認する機能を有している。データ処理回路１７には制御部１６から、車載デバイス２０に異常が発生した旨の検知信号が与えられる。
　データ処理回路１７は、インピーダンス設計された線路Ｌ３を介してデータ入出力端子１４と接続されている。データ入出力端子１４には、データ配線４１が接続されている。
データ処理回路１７は、車載デバイス２０との間でやり取りしたデータや、制御部１６から取得した車載デバイス２０に異常が発生した旨の検知信号を、データ入出力端子１４及びデータ配線４１を通して、電子制御装置１０の上位装置に供給する。
　車載デバイス２０は、その内部に少なくとも、ＣＭＯＳセンサ、レーダ、加速度センサ、ＧＰＳセンサ等の周囲をセンシングする検出部２３、及び、電子制御装置１０と定期的に送受信を行い、データのやり取りを行う通信部２４が設けられている。また、車載デバイス２０には、電源端子２１を通して給電された電力を安定化するために電源安定化回路２５が設けられている。電源安定化回路２５は、コンデンサやショットキーバリアダイオード等によって構成され、安定化した電力を検出部２３及び通信部２４に供給する。
　上述したように、実施例１に係る車載制御装置は、電子制御装置１０と車載デバイス２０とが、電源配線３０及びデータ配線４０を介して接続されたシステム構成、即ち、車載デバイス２０のデータ通信先と、車載デバイス２０の電源給電元とを同一の電子制御装置１０とするシステム構成となっている。
　このシステム構成の実施例１に係る車載制御装置では、電子制御装置１０により、車載デバイス２０からデータ配線４０を通して受信する通信の頻度やエラーフレーム数をモニタリングして、車載デバイス２０の通信部２４の状態を監視する。さらに、電流計１５によって電源配線３０に流れる電流値を計測し、車載デバイス２０の消費電流をモニタリングして、検出部２３の状態も管理する。
　以上のように、実施例１に係る車載制御装置によれば、車載デバイス２０の通信部２４に異常が発生し、当該通信部２４からアラートを送信できなくても、車載デバイス２０の接続先の電子制御装置１０において、車載デバイス２０に異常が発生したとき、その異常を電流計１５による給電経路Ｌ１に流れる電流値の計測結果から検知することができる。
その結果、車載デバイス２０に異常が発生したことを迅速に把握し、上位装置に通知することが可能となるため、堅牢な車載ネットワークシステムを構築することができる。
　本発明の実施例２は、データに電源を重畳する電源重畳技術を適用してケーブルの本数を削減したシステム構成の例である。電源重畳技術としては、例えば、周知のＰｏＤＬ(Power over Data Lines)技術を用いることができる。図２は、本発明の実施例２に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。
　実施例２に係る車載制御装置において、電源重畳技術を適用するために、電子制御装置１０は、重畳回路の一例としてフィルタ回路１８を有している。このフィルタ回路１８は、データ処理回路１７とデータ入出力端子１３とを接続する線路Ｌ２中に配置されており、データ処理回路１７から線路Ｌ２、データ入出力端子１３、及び、データ配線４０を通して車載デバイス２０に伝送されるデータに対して、電流計１５を経た電力を重畳する。データ配線４０は、図１に示す実施例１に係る車載制御装置における電源配線３０の機能を有しており、電力が重畳されたデータを車載デバイス２０に伝送する。すなわち、データ配線４０は、実施例１に係る車載制御装置における電源配線３０を兼用しており、１本のケーブルで電力とデータ（即ち、電力が重畳されたデータ）を車載デバイス２０に伝送する。
　このように、実施例２に係る車載制御装置では、電子制御装置１０に設けられたフィルタ回路１８において、データに電力を重畳するために、データと電力との合波を行う。また、車載デバイス２０にも、データ入出力端子２２の後段、即ち、データ入力側にフィルタ回路２６が配置され、当該フィルタ回路２６において、データと電力との分波が行われる。フィルタ回路２６において分波された電力は、電源安定化回路２５に供給されて安定化が図られた後、検出部２３及び通信部２４に供給される。フィルタ回路２６において分波されたデータは、通信部２４に供給される。
　図３に、電力を重畳したデータを伝送するデータ配線４０の電圧波形Ａ、及び、データに重畳される電力の電圧波形Ｂを示す。電源（＋）と電源（－）の平均電圧差が、電子制御装置１０の駆動電圧となる。
　電力が重畳されたデータを伝送するデータ配線４０としては、インピーダンス設計された同軸や差動ペアといった高周波ケーブルを用いることができる。高周波ケーブルは、基本的に、物理的に２本の配線で構成され、この２本の各配線に電源（＋）、電源（－）を重畳する。特に、車載ネットワークシステムでは、ケーブルの本数を削減するために、ＵＴＰ(Unshielded Twist Pair)、ＳＴＰ(Shielded Twist Pair)、ＳＰＰ(Shielded Parallel Pair)と言った１対のペアケーブルで双方向データ通信を実施する。ＤＡＴＡ（ｐ）、ＤＡＴＡ(ｎ)のデータに加え、２つのデータの平均電圧差が電子制御装置１０の駆動電圧になる波形である。
［フィルタ回路］
　図４は、実施例２に係る車載制御装置におけるフィルタ回路の構成例を示すブロック図である。図４Ａに、電子制御装置１０側のフィルタ回路１８の構成例を示し、図４Ｂに、車載デバイス２０側のフィルタ回路２６の構成例を示す。データと電力とは、周波数成分が異なる。従って、電子制御装置１０側のフィルタ回路１８は、周波数特性の異なるフィルタで合成を行い、車載デバイス２０側のフィルタ回路２６は、周波数特性の異なるフィルタで分波を行うことになる。
　電子制御装置１０側のフィルタ回路１８は、周波数特性の異なるハイパスフィルタ１８１及びローパスフィルタ１８２の２つのフィルタを有する回路構成となっている。
　ハイパスフィルタ１８１は、データ処理回路１７とデータ入出力端子１３との間に設けられている。ハイパスフィルタ１８１は、直列配置されたコンデンサ等で実現される。これにより、ハイパスフィルタ１８１は、電力などの低周波帯域の信号は通過させず、高周波帯域のデータのみを通過させることが可能になる。
　ローパスフィルタ１８２は、電流計１５とデータ入出力端子１３との間に設けられている。ローパスフィルタ１８２は、コイルやフェライトビーズを直列に配置することで実現される。これにより、ローパスフィルタ１８２は、電力などの低周波帯域の信号を通過させ、高周波帯域のデータを通過させないことが可能になり、電流計１５を経由して供給される電力を、ハイパスフィルタ１８１を通過したデータに重畳させる。
　以上の構成のフィルタ回路１８を用いることで、電子制御装置１０はデータと電力とを合成することができる。つまり、電子制御装置１０は、ハイパスフィルタ１８１を通過したデータと、ローパスフィルタ１８２を通過した電力とを合成し、その合成した電源重畳データを、データ配線４０を通して車載デバイス２０に供給する。
　車載デバイス２０側のフィルタ回路２６は、周波数特性の異なるハイパスフィルタ２６１及びローパスフィルタ２６２の２つのフィルタを有する回路構成となっている。
　ハイパスフィルタ２６１は、データ入出力端子２２と通信部２４との間に設けられている。ハイパスフィルタ２６１は、直列配置されたコンデンサ等で実現される。これにより、ハイパスフィルタ２６１は、電力などの低周波帯域の信号は通過させず、高周波帯域のデータのみを通過させることが可能になる。すなわち、ハイパスフィルタ２６１は、データ入出力端子２２を通して入力される電力が重畳されたデータのうち、データのみを通過させ、通信部２４に供給する。
　ローパスフィルタ２６２は、データ入出力端子２２と電源安定化回路２５との間に設けられている。ローパスフィルタ２６２は、コイルやフェライトビーズを直列に配置することで実現される。これにより、ローパスフィルタ２６２は、電力などの低周波帯域の信号を通過させ、高周波帯域のデータを通過させないことが可能になり、データ入出力端子２２を通して入力される電力が重畳されたデータのうち、電力のみを通過させることで電力を分波する。この分波された電力は、電源安定化回路２５に供給されて安定化が図られた後、検出部２３及び通信部２４に給電される。
　以上のように、実施例２に係る車載制御装置によれば、データに電源（電力）を重畳する電源重畳技術を適用し、電力送電とデータ通信とを同一のケーブル（データ配線４０）で実施するようにしているため、ケーブルの本数を削減することができる。また、ケーブルの本数の削減に伴い、図１に示す実施例１に係る車載制御装置における電子制御装置１０の電源端子１２と車載デバイス２０の電源端子２１とが不要となるため、システム構成の簡略化を図ることができる。
　本発明の実施例３は、電子制御装置１０の上位装置として統合電子制御装置（統合ＥＣＵ）を有し、当該統合電子制御装置に制御処理を集約するゾーンアーキテクチャ構成の例である。図５は、本発明の実施例３が適用される車載ネットワークアーキテクチャの接続図である。車載ネットワークシステムは、統合電子制御装置（統合ＥＣＵ）６０、電子制御装置（ゾーンＥＣＵ）１０、及び、車載デバイス２０の３種類の構成要素を有している。ここでは、例えば４つの電子制御装置１０－１～１０－４を有するシステム構成を例示しているが、電子制御装置１０は４つに限られるものではない。
　車載デバイス２０は、センサやアクチュエータ等のデバイスであり、図５に示すように車両７０の隅々に配置され、周囲監視やエンジンの情報取得や制御などを実行する。車載デバイス２０としては、様々な種類のデバイスがある。
　統合電子制御装置６０は、車載デバイス２０の各々から電子制御装置１０－１～１０－４を介して与えられる様々な情報を基に、車両７０の全体や車両７０の周囲状況を把握して、安全走行を継続するための行動計画を作成し、電子制御装置１０－１～１０－４を介して車載デバイス２０の各々に対して制御情報を送信する。
　全ての車載デバイス２０と統合電子制御装置６０とを直接接続する構成をとると、統合電子制御装置６０のデータ入出力端子および接続のためのワイヤハーネスが爆発的に増加する。そのため、データを集約、拡散するための中継器として電子制御装置１０－１～１０－４が設けられている。
　このように、車載ネットワークは、統合電子制御装置６０と電子制御装置１０－１～１０－４の各々との間を接続するバックボーンネットワーク、及び、電子制御装置１０－１～１０－４の各々と全ての車載デバイス２０との間を接続するローカルネットワークの２つのネットワークから構築されている。
　ローカルネットワークは、パワートレイン系、シャーシ系、ステアリング系、及び、ボディー系等に接続する車載デバイス２０で分離されるが、電子制御装置１０－１～１０－４で合成される。バックボーンネットワークでは、全てのドメインが共通したネットワークを使用し、統合電子制御装置６０と通信を行う。そのため、データレートについては、バックボーンネットワークがローカルネットワークと同等か、あるいは、バックボーンネットワークの方がローカルネットワークよりも高速化されている。
　図６は、本発明の実施例３に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。
図６では、図５の４つの電子制御装置１０－１～１０－４のうちの１つを代表して電子制御装置１０として図示している。電子制御装置１０と車載デバイス２０との関係については、実施例２に係る車載制御装置の場合と同様に、データに電源（電力）を重畳する電源重畳技術を適用し、電力送電とデータ通信とを同一のケーブル（データ配線４０）で実施するシステム構成となっている。
　実施例３に係る車載制御装置では、実施例２に係る車載制御装置の場合と同様に、電子制御装置１０において、電流計１５が計測した電流値に基づいて車載デバイス２０の状態をモニタリングする。そして、このモニタリングした車載デバイス２０の状態についての情報を基に、電子制御装置１０から統合電子制御装置６０にデータを送信する。
　統合電子制御装置６０は、外部との入出力インターフェースとして、少なくとも、電源端子６１及びデータ入出力端子６２を備えており、電源端子６１には電池やバッテリー等の外部の電源装置５１から電力が供給される。統合電子制御装置６０のデータ入出力端子６２と電子制御装置１０のデータ入出力端子１４との間にはデータ配線４１が接続されている。統合電子制御装置６０は、その内部に少なくともデータ処理回路６３を備えている。データ処理回路６３には、電源装置５１から電源端子６１を介して電力が供給される。
　統合電子制御装置６０は、電子制御装置１０を介して供給される車載デバイス２０の各々のセンサ情報を基にその情報を解析して、車両制御を決定して、各車載デバイス２０に対する制御信号の指令を送信する。そのため、統合電子制御装置６０では、多くの信号処理、演算が必要となる。統合電子制御装置６０には非常に多くのデータが送信されてくるため、環境の影響等により一時的に正常に取得できなかったセンサデータも含まれてくる。このデータで演算した結果が、当然、誤った制御結果につながるため、統合電子制御装置６０では、時系列な制御結果からも急激に制御結果の方向性が変化していないか確認を行いながら、車両制御を決定する必要がある。そのため、統合電子制御装置６０は、車両制御を判定しつつ、センサデータの正しさも含めて解析する必要があり、多くの負荷がかかってくる。
　現状、電子制御装置１０は、主に、ルーティング機能を実施している。この電子制御装置１０に、車載デバイス２０のデータの正しさを判定し、送信するデータを選択する機能を設けることにより、統合電子制御装置６０の負荷を軽減することができる。しかし、電子制御装置１０でデータの中身を１つ１つ確認すると、ルーティング時間が大幅に増加してしまうことになる。車載デバイス２０の異常は、検出部２３及び通信部２４を含めて、車載デバイス２０の消費電流に現れる。車載デバイス２０の各々の消費電流には仕様がある。そして、車載デバイス２０が正常に動作しているときは、車載デバイス２０の消費電流は仕様の範囲に収まっている。
　つまり、図７に示すように、車載デバイス２０がデータを取得したときの消費電流から車載デバイス２０の状態を予測することができる。そして、その予測結果から、データの信用度を判定することができる。この信用度の高いデータのみを統合電子制御装置６０に送信することで、統合電子制御装置６０に送信されるデータは、信用度の高いデータのみとなる。その結果、統合電子制御装置６０では、データの正しさ等を解析する必要がなくなるため、統合電子制御装置６０の負荷を低減することが可能となる。
　図８に、車両制御周期に合わせて車載デバイス２０のデータを選択するエリア電子制御によるデータフィルタリング模式図を示す。
　車両７０の制御周期（車制御周期）は、一定間隔で決まっているため、車載デバイス２０は、車両７０の制御周期よりも早い周期でデータのサンプリングを実施して、そのサンプリングしたデータを電子制御装置１０に送信する。電子制御装置１０は、メモリ１９を内蔵しており、当該メモリ１９内に、車載デバイス２０でサンプリングしたデータをデータの信用度と紐付けて保存する。
　そして、電子制御装置１０は、電流計１５が計測した電流値をデータの信用度を判定するパラメータとして用い、車両７０の制御周期内でサンプリングしたデータの中から、データの信用度が一番高いデータを選択して統合電子制御装置６０へ送信することで、統合電子制御装置６０の負荷を軽減できる。更に、電子制御装置１０は、バックボーンネットワークの負荷を低減することができるため、不必要なバックボーンネットワークの高速化を抑制することが可能となる。そのため、電子制御装置１０が統合電子制御装置６０にデータを送信する周期に比べ、電子制御装置１０が車載デバイス２０から受信するデータの周期を１／２以下として、常に、電子制御装置１０でデータを選択するようにする。これにより、各制御周期で信用度の一番高いデータをその車載デバイス２０のデータとして統合電子制御装置６０に伝達することができる。
　センサ等の車載デバイス２０には最適な電流値があり、その最適値から外れた状態で取得した車載デバイス２０のデータは正常なデータになっていない。そこで、実施例３に係る車載制御装置では、車載デバイス２０が取得したデータと、車載デバイス２０がデータを取得したタイミングの電流値とを紐付けることにより、電流値が異常のデータについてはフィルタリングして、バックボーンネットワークに送信せず、廃棄する。電子制御装置１０は、当該機能を有することで、必要以上のデータをバックボーンネットワークに送信する必要がなくなるため、バックボーンネットワークの負荷を低減することができる。また、上位装置である統合電子制御装置６０での不要なデータ処理を削減することができるため、消費電流を低減することもできる。すなわち、不必要なバックボーンネットワークの高速化が不要であり、堅牢な車載ネットワークシステムを構築することができる。
　ところで、統合電子制御装置（統合ＥＣＵ）６０に制御処理を集約するゾーンアーキテクチャによる階層化ネットワークへの変更に伴い、様々なドメインのネットワークを統合する。そのため、ブレーキやステアリングの安全な走行に直結する優先度が高い車載デバイスのデータ（以下、高優先データと略記する）から、窓の開閉やオーディオの制御等の多少の遅延であれば許容される優先度が低い車載デバイスのデータ（以下、低優先データと略記する）までが、同じケーブルで通信することになるため、輻輳が発生することになる。
　輻輳が生じると、低優先データの送信を始めると、例え高優先データを送信したくても、低優先データの送信が終了するまで、待機する必要があり、転送時間に遅延が生じる。
この輻輳による待ち時間を低減するために、ネットワークの高速化が必要になる。また、ＴＳＮ(Time Sensitive Network)規格を導入することで、高優先データの帯域や時間を分割する方法の導入が検討されている。本規格により、通信の遅延時間が確保される一方で、高優先データに確保された時間は、例え高優先データがない時間でも、低優先データを送信することができない。また、高優先データの時間は、マージンを持って確保する必要があり、ネットワーク負荷を高くできないため、高速なネットワークが必要になる。
　本発明の実施例４は、実施例２の変形例であり、車載デバイス２０内に温度計２７を設けて、車載デバイス２０のデータ取得時の温度を計測してデータの信用度を判定するパラメータとする構成例である。
　図９は、本発明の実施例４に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。
車載デバイス２０は、周囲環境、特に温度によって消費電流の使用状態が変化する。そのため、実施例４に係る車載制御装置では、車載デバイス２０内に温度計２７を設けて、車載デバイス２０のデータ取得時の温度を計測する。温度計２７で計測された温度情報は、検出部２３に供給され、通信部２４によって電子制御装置１０に送信される。
　電子制御装置１０は、車載デバイス２０から送信された温度情報についてもデータの信用度を判定するパラメータとして用いる。すなわち、電子制御装置１０は、温度計２７が計測した温度情報に基づいて、統合電子制御装置６０に送信するデータを選択する。このように、車載デバイス２０でサンプリングしたデータに加えて、車載デバイス２０のデータ取得時の温度情報についてもデータの信用度を判定するパラメータとして用いることにより、統合電子制御装置６０での不要なデータ処理を更に削減することが可能となる。図１０に、車載デバイス２０のデータ取得時の温度情報をデータの信用度の判定パラメータとして用いる場合の消費電流－データの信用度の特性図を示す。
　車載デバイス２０のデータ取得時の温度情報の他にも、車載デバイス２０の消費電流は製品の使用時間による経年変化も含まれる。従って、車載デバイス２０のデータ取得時の温度情報の他にも、車載デバイス２０の使用時間についても、データの信用度を判定するパラメータとして用いることで、車両制御の更なる精度向上を図ることが可能となる。
　本発明の実施例５は、１つの車載デバイス２０について複数の電子制御装置１０に接続して冗長化を図る構成例である。図１１は、本発明の実施例５に係る車載ネットワークアーキテクチャの接続図である。
　車載ネットワークシステムでは、車両７０の場所ごとに複数の電子制御装置１０が配置され、冗長化を図るために１つの電子制御装置１０から、バックボーンネットワークを介して複数の経路で統合電子制御装置６０に通信する経路を設けている。センサやアクチュエータ等の車載デバイス２０においても同様で、電子制御装置１０から一方の配線のみでの接続では、その一方の配線がせん断されたときには、その車載デバイス２０の情報を得ることができない。
　そこで、本発明の実施例５に係る車載ネットワークアーキテクチャでは、１つの車載デバイス２０について複数の電子制御装置１０に接続して冗長化を図っている。具体的には、図１１に示すように、複数の車載デバイス２０の各々と１つの電子制御装置１０（１０－１～１０－４）とを、図５のデータ配線４０に相当するデータ配線４０－１で接続するとともに、１つの車載デバイス２０と１つの電子制御装置１０とを他のデータ配線４０－２で接続する構成とする。
　このように、１つの車載デバイス２０について、データ配線４０－１及びデータ配線４０－２によって複数の電子制御装置１０に接続して冗長化を図ることにより、データ配線４０－１及びデータ配線４０－２の一方の配線がせん断されたときでも、他方の配線を介して車載デバイス２０の情報を得ることができることになる。
　図１２は、本発明の実施例５に係る車載制御装置の構成例を概念的に示す構成図である。ここでは、１つの車載デバイス２０について、複数の電子制御装置、例えば２つの電子制御装置１０－１，１０－２に接続する構成例を示している。車載デバイス２０は、電源冗長回路２８を備えており、２つの電子制御装置１０－１，１０－２の両方から、データ配線４０－１及びデータ配線４０－２を介して電力を受電し、受電した電力を電源冗長回路２８に入力して、最適な電力を電源安定化回路２５から検出部２３及び通信部２４に給電する。
　図１３に、電源冗長回路２８の構成例を示す。電源冗長回路２８は、２つのダイオード２８１，２８２で構成されている。この電源冗長回路２８によれば、データ配線４０－１及びデータ配線４０－２の一方のデータ配線４０－１／４０－２によって給電される電力の電圧が低下しても、他方のデータ配線４０－２／４０－１によって給電される電力で、車載デバイス２０を継続的に駆動することができる。
［変形例］
　尚、本発明は上述した各実施例に限られるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
　例えば、以上説明した各実施例では、車載デバイス２０として、ＣＭＯＳセンサ、レーダ、加速度センサ、ＧＰＳセンサ等のセンサを例示したが、センサに限られるものではなく、車両の物理的な操作を担うアクチュエータや、当該アクチュエータを制御する制御基板においても同様の作用、効果を得ることができる。
　また、実施例３乃至実施例５では、ゾーンアーキテクチャ構成に適用した場合を例に挙げて説明したが，本発明は、ゾーンアーキテクチャ構成への適用に限定されるものではなく、ドメインアーキテクチャ構成への適用も可能である。このため、車両等でゾーンアーキテクチャ構成とドメインアーキテクチャ構成が混在していても、それぞれに対して適用が可能である。
　１０（１０－１～１０－４）…電子制御装置（ゾーンＥＣＵ）、１１，１２，２１…電源端子、１３，１４，２２…データ入出力端子、１５…電流計、１６…制御部、１７…データ処理回路、１８，２６…フィルタ回路、１９…メモリ、２０…車載デバイス、２３…検出部、２４…通信部、２５…電源安定化回路、２７…温度計、２８…電源冗長回路、３０…電源配線、４０（４０－１，４０－２）…データ配線、５０，５１…電源装置、６０…統合電子制御装置（統合ＥＣＵ）、１８１，２６１…ハイパスフィルタ、１８２，２６２…ローパスフィルタ、２８１，２８２…ダイオード、Ｌ１…給電経路、Ｌ２，Ｌ３…線路

Claims (6)

  1. 　車両走行の制御を司る車載デバイスと、
    　前記車載デバイスの情報を収集する電子制御装置と、
    　を備え、
    　前記電子制御装置に供給される電力を前記車載デバイスに給電する車載制御装置であって、
    　前記電子制御装置は、
    　前記車載デバイスに電力を給電する給電経路に流れる電流値を計測する電流計測部と、
    　前記電流計測部が計測した前記電流値に基づいて、前記車載デバイスに異常が発生したか否かを判断する制御部と、
    　を有する
    　ことを特徴とする車載制御装置。
  2. 　前記電子制御装置と前記車載デバイスとの間でデータのやり取りを行うデータ配線を有し、
    　前記電子制御装置は、前記電子制御装置に供給される電力を、前記車載デバイスに送信するデータに重畳する重畳回路を有し、前記重畳回路から出力される電力が重畳されたデータを前記データ配線によって前記車載デバイスに伝送する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。
  3. 　前記電子制御装置の上位装置として統合電子制御装置を有し、
    　前記電子制御装置は、前記制御部が前記車載デバイスに異常が発生したことを検知したとき、その旨を示す情報を前記統合電子制御装置に送信する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の車載制御装置。
  4. 　前記電子制御装置は、前記車載デバイスが取得したデータと、前記車載デバイスがデータを取得したタイミングの前記電流値とを紐付け、前記電流値をデータの信用度を判定するパラメータとして用いて前記統合電子制御装置に送信するデータを選択する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の車載制御装置。
  5. 　前記車載デバイスは、データ取得時の温度を計測する温度計を有し、
    　前記電子制御装置は、前記温度計が計測した温度情報をデータの信用度を判定するパラメータとして用いて前記統合電子制御装置に送信するデータを選択する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の車載制御装置。
  6. 　前記電子制御装置が前記車載デバイスから受信するデータの周期は、前記電子制御装置から前記統合電子制御装置へ送信するデータの周期の１／２以下である
    　ことを特徴とする請求項３に記載の車載制御装置。
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