(57)【要約】      （修正有）【課題】中継装置が故障した場合、外部ネットワークと通信が途絶するのを防止し、製品コストを抑えつつ、外部ネットワークとの通信を確保する。【解決手段】制御装置１は、中継部１０と、切替部２２とを備える。中継部１０は、外部ネットワークと他の制御装置との通信を中継する。切替部２２は、所定条件を満たす場合に、中継部の仮想ゲートウェイの機能を有効化する。【選択図】図２
2020113932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部ネットワークと他の制御装置との通信を中継する中継部と、
所定条件を満たす場合に、前記中継部の仮想ゲートウェイとしての機能を有効化する切替部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記外部ネットワークが接続される第１接続部と、
前記外部ネットワークが受信用制御装置と物理ゲートウェイとを介して接続される第２接続部と
を備え、
前記切替部は、
前記所定条件として、前記受信用制御装置または前記物理ゲートウェイの異常が検知された場合に、前記仮想ゲートウェイとしての機能を有効化すること
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記中継部が前記仮想ゲートウェイとして機能する場合に、前記受信用制御装置の機能を代替する代替部
を備えることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の制御装置を複数備えること
を特徴とする制御システム。
【請求項５】
前記切替部は、
複数の制御装置がそれぞれ備える前記中継部のうち、処理負荷に応じていずれか一つを前記仮想ゲートウェイとしての機能を有効化すること
を特徴とする請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
外部ネットワークと他の制御装置との通信を中継する中継工程と、
所定条件を満たす場合に、前記中継工程の仮想ゲートウェイとしての機能を有効化する切替工程と
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、制御システムおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の外部ネットワークを介して、クラウドと通信を行う車載装置がある。この種の車載装置では、ゲートウェイ装置などの通信制御装置を介して外部ネットワークへアクセスすることで、セキュリティを確保することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、中継装置が故障した場合、外部ネットワークと通信が途絶する。また、仮に、代替用の中継装置を設置すると、製品コストの上昇に繋がるため好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製品コストを抑えつつ、外部ネットワークとの通信を確保することができる制御装置、制御システムおよび制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態に係る制御装置は、中継部と、切替部とを備える。前記中継部は、外部ネットワークと他の制御装置との通信を中継する。前記切替部は、所定条件を満たす場合に、前記中継部の仮想ゲートウェイの機能を有効化する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、製品コストを抑えつつ、外部ネットワークとの通信を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、制御装置の搭載例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、制御方法の概要を示す図である。
【図２】図２は、制御装置のブロック図である。
【図３】図３は、論理ネットワークの模式図である。
【図４】図４は、制御ＥＣＵが実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、制御システムの具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、実施形態に係る制御装置、制御システムおよび制御方法について詳細に説明する。なお、本実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
まず、図１Ａおよび図１Ｂを用いて実施形態に係る制御装置の概要について説明する。図１Ａは、制御装置の搭載例を示す図である。また、図１Ｂは、制御方法の概要を示す図である。なお、実施形態に係る制御方法は、図１Ａや図１Ｂに示す制御ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１によって実行される。また、制御ＥＣＵ１は、制御装置の一例である。
【００１１】
図１Ａに示すように、実施形態に係る制御ＥＣＵ１は、車両Ｃに搭載される。車両Ｃは、例えば、ネットワークＮを介してクラウド１００とデータ通信を行うことが可能である。
【００１２】
クラウド１００は、各車両Ｃから送信されるデータに基づき、各車両Ｃへ各種サービスを提供することが可能である。ところで、制御ＥＣＵ１は、クラウド１００と通信を行う際に、図１Ｂにて後述する通信制御装置５０を介在させることで、セキュリティを確保することができる。
【００１３】
しかしながら、例えば、通信制御装置５０が故障した場合、クラウド１００との通信が途絶えてしまう。また、通信制御装置５０の故障時を想定して、予備の通信制御装置５０を搭載した場合、車両Ｃのコストが増加する。特に、車両Ｃにおいては、設置スペースに制約があるため、予備の通信制御装置５０を設置することは困難となる。
【００１４】
そこで、実施形態に係る制御方法では、車両Ｃに搭載されたＥＣＵで、通信制御装置５０の機能を代替させることとした。
【００１５】
具体的には、図１Ｂに示すように、制御ＥＣＵ１は、中継部１０を備える。また、中継部１０には、ネットワークＮが直接接続されるとともに、ネットワークＮが通信制御装置５０を介して接続される。また、中継部１０は、例えば、ＣＡＮ通信などの車載用の通信バスＢに接続され、通信バスＢに接続された他のＥＣＵ１ａ〜１ｎとネットワークＮとの通信を中継する。
【００１６】
通信制御装置５０は、ネットワークＮと送受信するデータのセキュリティーチェックや、データ形式の変換等を行う。通信制御装置５０は、受信ＥＣＵ５１および物理ゲートウェイ５２によってこれらの機能を実現することができる。
【００１７】
制御ＥＣＵ１は、例えば、通信制御装置５０の受信ＥＣＵ５１や物理ゲートウェイ５２の故障等の所定条件を満たした場合に、中継部１０の仮想ゲートウェイとしての機能を有効化する。
【００１８】
すなわち、制御ＥＣＵ１は、物理ゲートウェイ５２の機能を実現するソフトウェアを起動させることで、物理ゲートウェイ５２の機能を代替することができる。
【００１９】
これにより、予備の通信制御装置５０を搭載しておく必要がなくなるため、製品コストを抑えつつ、ネットワークＮとの通信を確保することができる。また、実施形態に係る制御ＥＣＵ１によれば、通信制御装置５０自体を車両Ｃに搭載しなくてよいため、通信制御装置５０の分だけ、スペースを確保することが可能となる。
【００２０】
次に、図２を用いて実施形態に係る制御ＥＣＵ１の構成例について説明する。図２は、制御ＥＣＵ１のブロック図である。図２に示すように、制御ＥＣＵ１は、中継部１０と、制御部２０と、記憶部３０とを備える。また、制御ＥＣＵ１は、ネットワークＮが接続される第１接続部Ｃ１と、ネットワークＮが通信制御装置５０を介して接続される第２接続部Ｃ２と、通信バスＢが接続される第３接続部Ｃ３とを備える。
【００２１】
中継部１０は、ネットワークＮと他のＥＣＵ１ａ〜１ｎ(図１Ｂ参照)との通信を中継するいわゆるハブである。また、中継部１０は、通信制御装置５０が故障した場合等に、物理ゲートウェイ５２としての機能を代替する。
【００２２】
すなわち、中継部１０は、通信制御装置５０が正常に動作している場合、第１接続部Ｃ１の通信を無効とし、第２接続部Ｃ２の通信を有効とする。そして、中継部１０は、通信制御装置５０を介してネットワークＮと他のＥＣＵ１ａ〜１ｎの通信を中継する。
【００２３】
一方、中継部１０は、通信制御装置５０に異常が発生した場合、第１接続部Ｃ１の通信を有効化し、第２接続部Ｃ２を無効化する。そして、中継部１０は、物理ゲートウェイ５２の機能を代替する仮想ゲートウェイ機能を有効化する。
【００２４】
例えば、中継部１０は、内部または記憶部３０に記憶された仮想ゲートウェイプログラムを読み出して実行することにより、仮想ゲートウェイとしての機能を実現することが可能である。
【００２５】
これにより、中継部１０によって物理ゲートウェイ５２の機能を代替させることが可能となる。言い換えれば、中継部１０が、仮想ゲートウェイとして機能することで、予備の物理ゲートウェイ５２を搭載する必要がなくなる。したがって、予備の物理ゲートウェイ５２を搭載しない分だけ、コストを抑えることができるとともに、設置スペースの小型化を図ることができる。
【００２６】
また、図２に示すように、制御部２０は、ＥＣＵ機能部２１と、切替部２２と、代替部２３とを備える。
【００２７】
制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
【００２８】
コンピュータのＣＰＵは、例えば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２０のＥＣＵ機能部２１、切替部２２および代替部２３として機能する。
【００２９】
また、制御部２０のＥＣＵ機能部２１、切替部２２および代替部２３の少なくともいずれか一部または全部をＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等のハードウェアで構成することもできる。
【００３０】
また、記憶部３０は、例えば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、各種プログラムを記憶する。なお、制御ＥＣＵ１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
【００３１】
制御部２０のＥＣＵ機能部２１は、制御対象機器を制御するＥＣＵとしての機能を担う。すなわち、制御ＥＣＵ１が、エンジンを制御するエンジンＥＣＵであれば、ＥＣＵ機能部２１は、エンジンＥＣＵとして機能する。
【００３２】
すなわち、本実施形態において、車両に搭載される一般的なＥＣＵが、受信ＥＣＵ５１や物理ゲートウェイ５２の機能を兼ねる。すなわち、ＥＣＵに所定のソフトウェアを搭載し、第１〜第３接続部Ｃ１〜Ｃ３を有する構成であれば、任意のＥＣＵを受信ＥＣＵ５１や物理ゲートウェイ５２として機能させることが可能である。これにより、受信ＥＣＵ５１や物理ゲートウェイ５２の冗長性を確保することができる。
【００３３】
切替部２２は、所定の切替条件を満たす場合に、中継部１０の仮想ゲートウェイとしての機能を有効化する。ここで、本実施形態において、上記の切替条件は、通信制御装置５０のうち、受信ＥＣＵ５１および物理ゲートウェイ５２のいずれかの故障を指す。
【００３４】
例えば、物理ゲートウェイ５２は、受信ＥＣＵ５１からの応答信号の有無によって受信ＥＣＵ５１の故障を検知することが可能である。また、中継部１０は、物理ゲートウェイ５２からの応答信号の有無によって物理ゲートウェイ５２の故障を検知することが可能である。
【００３５】
中継部１０および物理ゲートウェイ５２は、物理ゲートウェイ５２や受信ＥＣＵ５１の故障をそれぞれ検知した場合、切替部２２へ故障したことを示す制御信号を通知する。
【００３６】
切替部２２は、かかる制御信号を受けて、受信ＥＣＵ５１や物理ゲートウェイ５２の故障を検知することが可能となる。そして、切替部２２は、かかる制御信号に基づき、中継部１０の仮想ゲートウェイとしての機能を有効化する。
【００３７】
これにより、以降の通信においては、中継部１０が物理ゲートウェイ５２の機能を兼ねることとなる。したがって、通信制御装置５０が故障した場合であっても、ネットワークＮとの通信途絶を抑制することが可能となる。
【００３８】
なお、図２に示す例では、切替部２２を制御部２０に備える場合について示したが、切替部２２の機能を制御部２０に代えて、中継部１０に持たせることにしてもよい。
【００３９】
代替部２３は、受信ＥＣＵ５１の機能を代替する役割を担う。例えば、代替部２３は、通信制御装置５０が故障した場合、すなわち、中継部１０が仮想ゲートウェイとして機能する場合に、仮想的な受信ＥＣＵ５１である仮想受信ＥＣＵとして機能する。
【００４０】
例えば、代替部２３は、記憶部３０に記憶された受信ＥＣＵプログラムを読み出して実行することで、仮想受信ＥＣＵとしての機能を実現することができる。
【００４１】
すなわち、通信制御装置５０が故障した場合、中継部１０が物理ゲートウェイ５２として、代替部２３が受信ＥＣＵ５１としての機能を担う。言い換えれば、新たな論理ネットワークを構築することが可能となる。
【００４２】
図３は、論理ネットワークの模式図である。なお、図３では、説明を簡単にするため、説明に必要な構成要素のみを模式的に示す。図３に示すように、新たに構築した論理ネットワークにおいて、中継部１０は、仮想ゲートウェイとして機能し、制御部２０の代替部２３は、仮想受信ＥＣＵとして機能する。
【００４３】
例えば、他のＥＣＵ１ａ〜１ｎ（図１Ｂ参照）がネットワークＮと通信を行う場合、ネットワークＮを通じて送信されたメッセージは、一旦、中継部１０を介して代替部２３へ通知される。
【００４４】
代替部２３は、受信ＥＣＵ機能して、例えば、上記のメッセージに付与されたＩＤ等に基づき、メッセージが正常なメッセージであるか等を判定し、正常なメッセージについて中継部１０へ通知する。このとき、例えば、代替部２３が、不正なメッセージであると判定したメッセージについては、例えば、その時点で破棄される。
【００４５】
次いで、中継部１０は、仮想ゲートウェイ機能として、例えば、上記のメッセージの送信順序等の整合性をとったうえで、各ＥＣＵ１ａ〜１ｎや、制御部２０のＥＣＵ機能部２１へ通知する。
【００４６】
このように、新たに構築した論理ネットワークにおいては、代替部２３が、受信ＥＵＣとしての機能を実現し、中継部１０がゲートウェイ装置としての機能を実現する。
【００４７】
つまり、制御ＥＣＵ１で、通信制御装置５０の全ての機能を兼ねることが可能となる。したがって、通信制御装置５０が故障した場合であっても、ネットワークＮと継続的な通信を担保することが可能となる。
【００４８】
なお、上記の仮想受信ＥＣＵおよび仮想ゲートウェイとしての機能は、一例であり、これに限定されるものではない。すなわち、仕様等により、適宜変更することが可能である。換言すれば、一般的に受信ＥＣＵおよびゲートウェイが担う機能を中継部１０および代替部２３に持たせることが可能である。
【００４９】
次に、図４を用いて、制御ＥＣＵ１が実行する処理手順について説明する。図４は、制御ＥＣＵ１が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、以下に示す処理手順は、制御ＥＣＵ１の制御部２０によって繰り返し実行される。
【００５０】
図４に示すように、制御ＥＣＵ１は、まず、切替条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。続いて、制御ＥＣＵ１は、切替条件が成立した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、中継部１０の仮想ゲートウェイ機能を有効化する（ステップＳ１０２）。
【００５１】
続いて、制御ＥＣＵ１は、代替部２３の受信ＥＣＵ機能を有効化することで（ステップＳ１０３）、新たな論理ネットワークを構築する。なお、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３の処理の順序については、ステップＳ１０３の後に、ステップＳ１０２を行うことにしてもよいし、あるいは、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３の処理を並列して行うことにしてもよい。
【００５２】
次いで、制御ＥＣＵ１は、新たに構築した論理ネットワークへ通信を切り替えて（ステップＳ１０４）、処理を終了する。また、制御ＥＣＵ１は、ステップＳ１０１の判定処理において、切替条件が成立していない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、ＥＣＵ機能部２１のみを有効化し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。
【００５３】
上述したように、実施形態に係る制御ＥＣＵ１（制御装置の一例に相当）は、中継部１０と、切替部２２とを備える。中継部１０は、ネットワークＮと他のＥＣＵ１ａ〜１ｎ（他の制御装置の一例に相当）との通信を中継する。
【００５４】
切替部２２は、所定条件を満たす場合に、中継部１０の仮想ゲートウェイとしての有効化する。したがって、実施系他に係る制御ＥＣＵ１によれば、製品コストを抑えつつ、外部ネットワークとの通信を確保することができる。
【００５５】
ところで、上述した実施形態では、車両Ｃに搭載される制御ＥＣＵ１が１つである場合について説明したが、複数の制御ＥＣＵ１を車両Ｃに設けることとしてもよい。
【００５６】
図５は、制御システムの具体例を示す図である。図５に示すように、制御システムＳは、複数の制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎを有する。複数の制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎは、制御対象を制御するＥＣＵとして機能するとともに、上述の中継部１０、切替部２２および代替部２３を備える(ここでは不図示)。
【００５７】
例えば、制御システムＳにおいては、制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎの処理負荷に応じて、中継部１０の仮想ゲートウェイ機能を排他的に有効化することが可能である。
【００５８】
例えば、制御ＥＣＵ１Ａの制御対象に対する処理負荷が増大した場合、他の制御ＥＣＵ１Ｂ〜１Ｎのいずれか一つの中継部１０について仮想ゲートウェイ機能を有効化する。
【００５９】
これにより、各制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎの通常制御を圧迫することなく、仮想ゲートウェイ機能および受信ＥＣＵ機能を実現することができる。このように、制御システムＳでは、複数の制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎがそれぞれ中継部１０および代替部２３を備えることで、冗長性を向上させることができる。
【００６０】
なお、ここでは、各制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎの処理負荷に応じて、中継部１０および代替部２３を仮想ゲートウェイおよび受信ＥＣＵとして機能させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００６１】
すなわち、ランダムや所定の順序で仮想ゲートウェイおよび受信ＥＣＵとして機能させる各制御ＥＣＵ１Ａ〜１Ｎを変更することにしてもよい。この場合、不正なアクセスの介入を抑制することが可能となる。
【００６２】
ところで、上述した実施形態では、制御装置が車両Ｃを制御する制御ＥＣＵ１である場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、制御装置は、ノートパソコンやスマートフォンなどの各種動作を制御する制御機器であってもよい。
【００６３】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な様態は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲および、その均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変化が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１Ａ〜１Ｎ    制御ＥＣＵ（制御装置の一例）
１ａ〜１ｎ    制御ＥＣＵ（他の制御装置の一例）
１０    中継部
２１    ＥＣＵ機能部
２２    切替部
２３    代替部
５０    通信制御装置
５１    受信ＥＣＵ
５２    物理ゲートウェイ
Ｓ    制御システム
Ｎ    ネットワーク
【図１Ａ】
2020113932.tif 000003
【図１Ｂ】
2020113932.tif 000004
【図２】
2020113932.tif 000005
【図３】
2020113932.tif 000006
【図４】
2020113932.tif 000007
【図５】
2020113932.tif 000008