(57)【要約】【課題】車両内において外来ノイズが通信線に重畳することで通信経路を切り替えたとしても、通信障害を発生させないようにした仮想ネットワーク制御装置を提供する。【解決手段】コントローラ６のＣＰＵ７は、ハーネスＨａｄに外来ノイズＮが重畳したことに起因する通信障害を生じることが想定されるか否かを検出し（Ｓ１〜Ｓ２）、通信障害を生じると想定されると検知されたときに当該通信障害となるハーネスＨａｄの経路長Ｌａｄとは異なる経路長Ｌａｃ、ＬｃｄのハーネスＨａｃ、Ｈｃｄを用いた通信経路を選択する（Ｓ３〜Ｓ７）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内に複数の電子制御装置（２〜５）がハーネス（Ｈａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄ）を通じて相互に接続されてなる車両ネットワーク（１）の通信経路を制御する仮想ネットワーク制御装置（６）であって、
前記ハーネスに外来ノイズが重畳したことに起因する通信障害を生じた又は生じることが想定されるか否かを検知する障害検知部（Ｓ２）と、
前記障害検知部により通信障害を生じた又は想定されると検知されたときに当該通信障害となるハーネスの経路長とは異なる経路長のハーネスを用いた通信経路を選択する通信経路選択部（Ｓ７）と、
を備える仮想ネットワーク制御装置。
【請求項２】
前記通信経路選択部は、前記外来ノイズの波長を基にした経路長のハーネスを用いた通信経路を選択する請求項１記載の仮想ネットワーク制御装置。
【請求項３】
前記通信経路選択部は、前記外来ノイズの波長をλとしたときに、ｎ・λ／４、但しｎは奇数、を含む所定範囲内の経路長となるハーネスを用いた通信経路を選択する請求項２記載の仮想ネットワーク制御装置。
【請求項４】
前記通信経路選択部は、ｎ・λ／４±λ／８の範囲内を満たす経路長のハーネスを用いた通信経路を選択する請求項３記載の仮想ネットワーク制御装置。
【請求項５】
前記通信経路選択部は、前記外来ノイズの波長を、前記通信障害を生じたハーネスの経路長の２倍の長さと見做し、当該波長を基にした経路長のハーネスを用いた通信経路を選択する請求項２から４の何れか一項に記載の仮想ネットワーク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想ネットワーク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両内には多数の電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が設置されており、これらの多数のＥＣＵが協働して車両内の各所に設置されたアクチュエータを制御している。車両は人員の乗車スペース及び荷物の積載スペースを確保するため全長数ｍ〜数十ｍの車体を備えるが、多数のＥＣＵはこの車両内に離間して設置されており、ネットワークの通信線により接続されることで当該ＥＣＵが各種情報を送受信している。この通信線は、例えばイーサネット（図示せず、イーサネットは登録商標）のケーブルなどツイストペア線によるハーネスを用いて構成されているが、数ｍにも及ぶため外来ノイズを受信しやすく、この種の外来ノイズは通信障害を引き起こす。このため、この種の通信障害から利用者を守る手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１記載の技術は、管理計算機により集中管理する通信ネットワーク管理技術を用いており、管理計算機がループ経路上の１つのノードにフレームを送信し、ループ経路上の各ノードがフレームを受け取ると、受け取ったフレームをループ経路に沿って次のノードに転送し、且つ、所定の条件が満たされた場合に管理計算機に応答を返すように構成されている。そして、管理計算機は、その応答の受信状況に基づいて障害発生の有無を判断し、障害発生した場合には通信経路を変更できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１０／０８７３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術を用いて論理的な接続状態を切り替えたとしても、例えばテレビ、スマートフォン、ラジオなどの外来ノイズが大きく影響する車両においては、再度当該外来ノイズにより通信障害を生じてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車両内において外来ノイズが通信線に重畳することで通信経路を切り替えたとしても、通信障害を発生させないようにした仮想ネットワーク制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、車両内に複数の電子制御装置がハーネスを通じて相互に接続されてなる車両ネットワークの通信経路を制御する仮想ネットワーク制御装置を対象としている。この請求項１記載の発明によれば、障害検知部が、通信線に外来ノイズが重畳したことに起因する通信障害を生じた又は生じることが想定されるか否かを検知し、通信障害を生じた又は想定されると検知されたときに、通信経路選択部が、当該通信障害となる通信経路の経路長とは異なる経路長の通信経路を選択するようにしている。通信経路選択部が、通信障害を生じる通信経路とは経路長が異なる通信経路を選択することで、外来ノイズが通信線に重畳し通信経路を切り替えたとしても、通信障害を発生させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態における車両ネットワークの構成図
【図２】ＥＣＵ及び仮想ネットワーク制御装置の電気的構成図
【図３】処理を概略的に示すフローチャート
【図４】経路長に依存した定在波振幅の説明図のその１
【図５】経路長に依存した定在波振幅の説明図のその２
【図６】経路長に依存した定在波振幅の説明図のその３
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、仮想ネットワーク制御装置の実施形態を説明する。図１から図６は実施形態の説明図を示す。図１は車両ネットワーク１の構成図を示している。
【００１０】
図１に示すように、車両ネットワーク１は、例えば数十〜数百個の多数の電子制御装置（以下、ＥＣＵと称す）２〜５を多数のハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄを用いて相互に接続して構成される。図１には説明を簡略化して理解し易くするため、４つのＥＣＵ２〜５を互いに接続した例を示している。
【００１１】
多数のＥＣＵ２〜５のうち何組かの２つのＥＣＵ間にはハーネスが直接接続されている。この例では、ＥＣＵ２とＥＣＵ３との間、ＥＣＵ３とＥＣＵ５との間、ＥＣＵ２とＥＣＵ４との間、ＥＣＵ４とＥＣＵ５との間、ＥＣＵ２とＥＣＵ５の間にハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄがそれぞれ接続されている。このため、ＥＣＵ２とＥＣＵ５との間には複数の通信経路、例えばＥＣＵ２→ＥＣＵ５、ＥＣＵ２→ＥＣＵ４→ＥＣＵ５、ＥＣＵ２→ＥＣＵ３→ＥＣＵ５、が存在している。
これらのハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄは、例えばツイストペア線を用いたイーサネットケーブルにより構成される。
【００１２】
これらのハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄによる通信経路は、例えば、車両の右端と左端とに設置された各種電装部品の制御用のＥＣＵ（例えば、２、４）を接続する経路、また、車両フロント部と車両リア部とに設置された各種制御用のＥＣＵ（例えば、３，５）を接続する経路、など多種多様に存在する。
【００１３】
ハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄはその設置コストよりも車室内デザインが優先されることから、車室内空間にハーネスが露出することは稀である。このため、ハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄは車両内のボンネット、ドアやピラーなどに隠ぺいされながら配設される。
【００１４】
したがってこれらのハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄは、同一部品を採用してコストを抑えるため互いに同一経路長となることもあれば、接続長さを確保するためこの経路長よりも長くなることもあり、逆に重畳ノイズを抑制するためこの経路長よりも短くなることもある。
また、各ＥＣＵ２〜５には仮想ネットワークコントローラ（以下、コントローラと略す）６からそれぞれ制御線が接続されている。
【００１５】
図２は各ＥＣＵ２〜５及びコントローラ６の電気的構成を概略的に示している。各ＥＣＵ２〜５及びコントローラ６は、それぞれ概ね同一の電気的構成を備えており、ＣＰＵ７、揮発性メモリ及び不揮発性メモリからなるメモリ８、及び通信回路９をバス接続して構成される。ＣＰＵ７が、非遷移的実体的記録媒体としてのメモリ８に記憶されたプログラムに基づいて、自身のＥＣＵ２〜５の電気的構成を制御することで通信回路９を用いて他のＥＣＵとの間で通信する。
【００１６】
このとき、コントローラ６は、各ＥＣＵ２〜５に制御信号を送出することで、各ＥＣＵ２〜５が他のＥＣＵとの間の通信経路を変更できるようになっている。すなわちコントローラ６が各ＥＣＵ２〜５に制御信号を送出することで、これらのＥＣＵ２〜５により仮想ネットワークを構成できるようになり、新たに機器を用意することなく、コントローラ６のＣＰＵ７は、ソフトウェア上で各ＥＣＵ２〜５の間の通信経路を自由に選択変更できるようになっており、通信経路選択部としての機能を備える。
【００１７】
このとき、各ＥＣＵ２〜５の間のそれぞれのハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄの経路長Ｌａｂ、Ｌｂｄ、Ｌａｃ、Ｌｃｄ、Ｌａｄはコントローラ６の内部メモリ８に記憶されており、コントローラ６が、このメモリ８に記憶された経路長Ｌａｂ、Ｌｂｄ、Ｌａｃ、Ｌｃｄ、Ｌａｄを参照して各ＥＣＵ２〜５の間の通信経路を選択することになる。
【００１８】
上記の基本的構成において特徴的な作用、動作を説明する。
さて本実施形態では、例えば、車両内に予め設置された電子機器、又は、車両の搭乗人が車両内に持ち込む電子機器（例えば、テレビ、携帯電話やスマートフォン、ラジオなど）から例えば数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚ程度の周波数の外来ノイズＮの到来に応じて通信障害を生じたときに、コントローラ６が通信経路を選択するところに特徴の少なくとも一部を備える。ここでは例えば、図１に示すように、ＥＣＵ２とＥＣＵ５との間に接続されたハーネスＨａｄに外来ノイズＮが到来し通信障害を生じることが想定されることを前提として、その不具合の回避方法を説明する。
【００１９】
図３はコントローラ６の特にＣＰＵ７により実行される通信経路選択処理を概略的に示している。
図３に示すように、コントローラ６は、Ｓ１において各ＥＣＵ２〜５の間の通信経路の通信状態を例えば定期的にチェックし、Ｓ２においてその通信経路に生じているノイズレベルが閾値以上に達したか否かを判定する。このＳ１における通信状態のチェック処理時には、各ＥＣＵ２〜５の間の各ハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄを電気的に両端自由解放状態にして行うと良い。すると、各ＥＣＵ２〜５の通信端に位置する通信回路９の送受信端の電位を自由に変動可能にした状態でハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄに外来ノイズＮが重畳してノイズレベルが上昇したか否かを把握できる。このときコントローラ６は、外来ノイズＮがハーネス（例えば、Ｈａｄ）に重畳したことに起因して通信障害を生じることが想定されると、この旨を障害として検知する（障害検知部としての機能）。
【００２０】
コントローラ６は、例えば、ハーネスＨａｄに外来ノイズＮが重畳したことに起因して通信障害を生じることが想定されるときには、Ｓ２にてＹＥＳと判定し、Ｓ３〜Ｓ７の処理を実行することで、そのハーネスＨａｄによる通信経路に代わる通信経路を選択するようにしている。
【００２１】
まずコントローラ６は、Ｓ３においてメモリ８を参照することで外来ノイズＮを受信した通信経路を構成するハーネスＨａｄの経路長Ｌを特定する。この経路長ＬはハーネスＨａｄの長さＬａｄとなる。そしてコントローラ６は、Ｓ４において外来ノイズＮの電磁波の波長λを計算する。このとき、波長λ＝２×経路長Ｌと計算することが望ましい。
【００２２】
図４〜図６は、外来ノイズＮの波長λと、入射波Ｗinと反射波Ｗoutと定在波Ｗsとの関係性を概略的に表現している。外来ノイズＮがハーネスＨａｄに入射すると、そのハーネスＨａｄの通信経路には入射波Ｗinを生じるが、ハーネスＨａｄを電気的に両端自由解放状態としていれば、ハーネスＨａｄの両端電位は自由に変化することになり、図４〜図６に示すように反射波Ｗoutを生じることで、これらの入射波Ｗinと反射波Ｗoutとを重畳した定在波Ｗsを生じる。
【００２３】
特に図４に示すように、外来ノイズＮの波長λが線路長Ｌ＝ｎ・λ／２を満たすときには、入射波Ｗinと反射波Ｗoutが共振することで外来ノイズＮの定在波Ｗsの振幅が大幅に大きくなる。このため、特に経路長Ｌ＝λ／２の条件を満たす波長λの定在波Ｗsの振幅が最大となる。
【００２４】
コントローラ６が図３のＳ４の処理を実行するときには、Ｓ２において外来ノイズＮが通信経路に重畳したことに起因したノイズレベルが閾値以上となる条件を満たしているが、このノイズレベルが大きくなる要因として、この波長λ＝２×Ｌの条件を満たす波長λの電磁ノイズが大きく影響していることが想定される。このため、外来ノイズＮの波長λを、通信障害を生じた通信経路の経路長Ｌの２倍の長さと見做し、Ｓ４において波長λ＝２×経路長Ｌと計算することが望ましい。
【００２５】
次にコントローラ６は、Ｓ５においてｎをパラメータとした所定条件を満たす経路長Ｌの通信経路を探索する。このＳ５においては、Ｓ４にて計算された波長λを基にした経路長Ｌｏの通信経路を探索する。
【００２６】
図５に示すように、Ｌ＝ｎ・λ／４を満たしていれば、共振により生じる定在波Ｗsの振幅が０となり、外来ノイズＮによる誤動作を生じることはない。このため、探索処理の所定条件としては、ｎ・λ／４を含み所定範囲内の経路長Ｌｏとなる通信経路を探索することが望ましい。
【００２７】
図６に示すように、Ｌｏ＝ｎ・λ／４±λ／８の条件を満たしていれば、定在波Ｗsの振幅が入射波Ｗin、反射波Ｗoutの振幅と同じになる。したがって、Ｌ＝ｎ・λ／４±λ／８の範囲であれば、定在波Ｗsの振幅が外来ノイズＮによる入射波Ｗinの振幅より小さくなるので誤動作を生じにくくなり、この結果、ｎ・λ／４±λ／８、但しｎは奇数、の範囲内の経路長Ｌｏとなる通信経路を探索することが望ましい。
【００２８】
コントローラ６は、このＳ５において、当初ｎを１として条件を満たす通信経路を探索した結果、Ｓ５の条件を満たす通信経路を発見できないときには、Ｓ５でＮＯと判定しＳ６において奇数ｎを３、５…に徐々に増加させる。そして、コントローラ６が通信経路を探索できれば、Ｓ５にてＹＥＳと判定し、Ｓ７にてこの探索された通信経路を選択する。
【００２９】
＜具体例＞
この具体例では、図１に示すネットワーク１において、例えば、ＥＣＵ２とＥＣＵ３との間のハーネスＨａｂ、ＥＣＵ３とＥＣＵ５との間のハーネスＨｂｄ、ＥＣＵ２とＥＣＵ５との間のハーネスＨａｄ、の経路長Ｌａｂ、Ｌｂｄ、Ｌａｄを互いに同一長の２［ｍ］とし、ＥＣＵ２とＥＣＵ４との間のハーネスＨａｃの経路長Ｌａｃ＝１［ｍ］、ＥＣＵ４とＥＣＵ５との間のハーネスＨｃｄの経路長Ｌｃｄ＝３［ｍ］、とした場合について説明する。
【００３０】
ＥＣＵ２及び５の間のハーネスＨａｄに通信障害が想定される外来ノイズＮが重畳したことを想定する。コントローラ６は、図３のＳ４において波長λ＝Ｌａｄ×２＝４ｍと導出し、Ｓ５において所定条件を満たす経路長Ｌｏの通信経路を探索する。このとき、図３のＳ６におけるパラメータｎ＝１、３、５…とすると、λ／４＝１、３、５…［ｍ］、λ／８＝０．５［ｍ］であるため、０．５〜１．５［ｍ］、２．５〜３．５［ｍ］、４．５〜５．５［ｍ］…と順次範囲を導出し、これらの範囲を満たす経路長Ｌｏの通信経路を探索する。
【００３１】
このとき、コントローラ６は、ハーネスＨａｂ、Ｈｂｄ、Ｈｃｄ、Ｈａｃの長さがＬａｂ＝２ｍ、Ｌｂｄ＝２ｍ、Ｌｃｄ＝３ｍ、Ｌａｃ＝１ｍとメモリ８に記憶されているため、これらの処理過程の中で０．５〜１．５ｍの範囲内に入っている経路長Ｌａｃ＝１ｍのハーネスＨａｃ、及び、経路長Ｌｃｄ＝３ｍのハーネスＨｃｄを探索結果として導出することになる。
【００３２】
これにより、コントローラ６は、ＥＣＵ２→ＥＣＵ３→ＥＣＵ５の経路で通信するように仮想ネットワークを構築し直すことになる。これにより、この車両ネットワーク１において通信障害を生じることが想定されるときには、図１に示すように、別のハーネスＨａｃ→Ｈｃｄを経由した通信経路に切り替えることが出来る。コントローラ６が、他のハーネスＨａｃ→Ｈｃｄを経由した通信経路に切替えることにより、ＥＣＵ２及びＥＣＵ５が互いに通信処理するときの通信障害を回避できることになる。
【００３３】
例えば、特許文献１記載の技術を考慮すれば、通信障害を生じることが想定されるときに、単に他の通信経路に切り替えることは容易に考慮できるが、この場合、経路長Ｌが外来ノイズＮをアンテナとして受信しやすく共振しやすい長さのハーネス、例えば、図１の場合、Ｈａｂ、Ｈｂｄ（経路長Ｌａｂ，Ｌｂｄ＝２ｍ）、に切り替えてしまうと、切り替え後も再び通信障害が発生してしまう懸念がある。
【００３４】
本実施形態に係る処理を行うことで、通信障害を生じにくいハーネスＨａｃ、Ｈｃｄを通過するように仮想ネットワークを再構築できるため、切り替え後においても再び通信障害を生じる可能性を低くできる。
【００３５】
＜本実施形態の概念的なまとめ、効果＞
要するに、本実施形態によれば、コントローラ６のＣＰＵ７は、ハーネスＨａｄに外来ノイズＮが重畳したことに起因する通信障害を生じることが想定されるか否かを検出し、通信障害を生じると想定されると検知されたときに当該通信障害となるハーネスＨａｄの経路長Ｌａｄ（例えば、２ｍ）とは異なる経路長Ｌａｃ、Ｌｃｄ（例えば、１ｍ、３ｍ）のハーネスＨａｃ、Ｈｃｄを用いた通信経路を選択するようにしている。このため、外来ノイズＮが重畳して通信経路を切り替えたとしても通信障害を再度発生させないようにすることができる。
【００３６】
特に、コントローラ６は、外来ノイズＮの波長λを基にした経路長ＬのハーネスＨａｃ，Ｈｃｄを用いた通信経路を選択することが望ましく、さらにこの場合、外来ノイズＮの波長をλとしたときに、ｎ・λ／４を含む所定範囲内の経路長のハーネスＨａｃ，Ｈｃｄを用いた通信経路を選択することが望ましい。この場合、ｎ・λ／４±λ／８の範囲内を満たす経路長のハーネスＨａｃ，Ｈｃｄを用いた通信経路を選択することがさらに望ましい。
【００３７】
外来ノイズＮの波長λを、通信障害を生じたハーネスＨａｄの経路長Ｌａｄの２倍の長さと見做し、当該波長λを基にして、経路長Ｌａｃ，ＬｃｄのハーネスＨａｃ，Ｈｃｄを用いた通信経路を選択することがさらに望ましい。これにより、通信経路を切り替えたとしても通信障害を再度発生させないようにできる。
【００３８】
（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
通信状態をチェックするときに両端自由解放して測定し、このときの共振時の波長λを用いて通信経路を選択するようにしたが、この共振時の波長λの算出方法はこれに限らず、ＥＣＵ２〜５の通信回路９の何れか片端の電位を固定した上で波長λを算出しても良い。またＥＣＵ２〜５がＦＦＴなどの周波数検出部を搭載していれば、この周波数検出部により外来ノイズＮの周波数を検出し、これに応じて波長λを算出しても良い。
【００３９】
波長λを計算処理により求めた形態を示したが、これに限定されるものではなく、波長λはハーネスＨａｂ，Ｈｂｄ，Ｈａｄ，Ｈａｃ，Ｈｃｄの各経路長Ｌａｂ，Ｌｂｄ，Ｌａｄ，Ｌａｃ，Ｌｃｄに一義的に定められるため、コントローラ６の内部のメモリ８に波長λをハーネスＨａｂ，Ｈｂｄ，Ｈａｄ，Ｈａｃ，Ｈｃｄやその各ＥＣＵ２〜５の間の通信経路に対応して記憶しておいても良く、さらに、ある通信経路に通信障害を生じたときに切り替えるべき通信経路を予め対応づけて記憶しておいても良い。
図３のＳ１，Ｓ２においては通信障害を生じることが想定されることを条件としているが、通信処理をしている最中に実際に通信障害を生じてしまった場合においても適用できる。
【００４０】
前述した実施形態の各要素を組み合わせて構成しても良い。前述実施形態に記述した各機能をハードウェアにより実現してもハードウェア及びソフトウェアの組合せにより実現しても良い。また、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。
【００４１】
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００４２】
図面中、１は車両ネットワーク、２〜５はＥＣＵ（電子制御装置）、６は仮想ネットワークコントローラ（仮想ネットワーク制御装置）、Ｈａｂ、Ｈｂｄ、Ｈａｃ、Ｈｃｄ、Ｈａｄはハーネス、を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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