(57)【要約】パラメータを車両のスイッチファブリックネットワークにおいて調整するシステム及び方法。ネットワークは複数の相互接続ノードを有し、これらのノードは通信リンクによって相互接続されてデータパケットの送信を行なう。車両内のイベントは、車両パラメータ、例えば車両内のクランクシャフトの回転に関連付けられる形で処理される。アプリケーションは当該情報を使用して車両内のデバイスの設定を変更すべきかどうかについて判断する。変更する必要がある場合、アプリケーションはコマンドデータパケットを生成し、そしてスイッチファブリックネットワークを通して送信する。コマンドデータパケットは、新規設定をデバイスにおいて行なう必要がある場合に、デバイスの新規設定、及び車両パラメータの値を含む。デバイスに接続されるノードはデータパケットを受信し、そしてコマンドデータパケットに含まれる情報に従って、データパケット内の車両パラメータの値に基づいて動作する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載スイッチファブリックネットワークにおいてパラメータを調整する方法であって、車載スイッチファブリックネットワークは、ノード群の間でのデータパケットの送信を可能にする複数の相互接続ノードを含み、前記方法は、
データをサンプリングし、かつサンプリング済みデータを車両パラメータの第１の値に関連付けるステップと、
アクチュエータの新規設定を該サンプリング済みデータに基づいて決定し、かつ新規設定をアクチュエータにおいて行なう必要がある場合に、該車両パラメータの第２の値を求めるステップと、
該新規設定、及び車両パラメータの該第２の値を含むコマンドデータパケットを生成し、かつ該コマンドデータパケットをアクチュエータに接続される車載スイッチファブリックネットワーク内のノードに送信するステップと、
車両パラメータの該第２の値が存在する場合に、アクチュエータの新規設定を行なうステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記車両パラメータは車両エンジンのクランクシャフトの回転角である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記サンプリング済みデータ及び車両パラメータの前記第１の値への前記サンプリング済みデータの関連付けは、前記スイッチファブリックネットワークの、車両センサに接続されるノードにおいて行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
アクチュエータの新規設定を決定する前記ステップ、車両パラメータの第２の値を求める前記ステップ、及びコマンドデータパケットを生成する前記ステップは、エンジン制御システムに接続される処理ノードにおいて行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
アクチュエータの新規設定を決定する前記ステップ、車両パラメータの第２の値を求める前記ステップ、及びコマンドデータパケットを生成する前記ステップは、照明制御システムに接続される処理ノードにおいて行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記アクチュエータは、燃料噴射器、イグニッションコイル、パージバルブ、燃料ポンプ、冷却ファン、タコメータ、診断ポート、及びスロットルバタフライから成るグループから選択される車両デバイスに接続される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記アクチュエータは車両ランプに接続される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
車両内の通信ネットワークであって、
ノード群の間でデータパケットを送信する通信リンクによって互いに接続される複数の相互接続ノードと、
プロセッサ及びメモリを含み、かつデータパケットを相互接続ノード経由で受信しかつ送信して車両サブシステムを制御するように適合させた処理ノードと、
車両サブシステムのアクチュエータに接続され、かつ処理ノードと相互接続ノード経由で通信するアクチュエータノードと、
を備え、
該処理ノードは、アクチュエータの新規設定を、サンプリング済みデータに基づいて決定し、かつ新規設定をアクチュエータにおいて行なう必要がある場合に、車両パラメータの値を求める、通信ネットワーク。
【請求項９】
前記車両パラメータは車両エンジンのクランクシャフトの回転角である、請求項８記載の通信ネットワーク。
【請求項１０】
データのサンプリングは、車両センサに接続される検出ノードにおいて行なわれ、該検出ノードは更に、サンプリング済みデータを車両パラメータの別の値に関連付ける、請求項８記載の通信ネットワーク。
【請求項１１】
前記車両サブシステムはエンジン制御システムである、請求項８記載の通信ネットワーク。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、燃料噴射器、イグニッションコイル、パージバルブ、燃料ポンプ、冷却ファン、タコメータ、診断ポート、及びスロットルバタフライから成るグループから選択される車両デバイスに接続される、請求項１１記載の通信ネットワーク。
【請求項１３】
前記車両サブシステムは照明制御システムである、請求項８記載の通信ネットワーク。
【請求項１４】
前記アクチュエータは車両ランプに接続される、請求項１３記載の通信ネットワーク。
【請求項１５】
車載スイッチファブリックネットワークにおいてパラメータを調整する方法であって、該車載スイッチファブリックネットワークは、ノード群の間でのデータパケットの送信を可能にする複数の相互接続ノードを含み、前記方法は、
データをサンプリングし、かつサンプリング済みデータを車両パラメータの第１の値に関連付けるステップと、
サンプリング済みデータ及び車両パラメータの第１の値をスイッチファブリックネットワーク経由でブロードキャストするステップと、
処理ノードにおいて、アクチュエータの新規設定をサンプリング済みデータに基づいて決定し、かつ新規設定を該アクチュエータにおいて行なう必要がある場合に、車両パラメータの第２の値を求めるステップと、
新規設定及び車両パラメータの第２の値を、スイッチファブリックネットワークの、アクチュエータに接続されるアクチュエータノードに送信するステップと、
該アクチュエータノードにおいて、車両パラメータの第２の値が存在する場合に、新規設定を作成するステップと、
を備える方法。
【請求項１６】
前記車両パラメータは車両エンジンのクランクシャフトの回転角である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記処理ノードはエンジン制御システムに接続される、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記アクチュエータは、燃料噴射器、イグニッションコイル、パージバルブ、燃料ポンプ、冷却ファン、タコメータ、診断ポート、及びスロットルバタフライから成るグループから選択される車両デバイスに接続される、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
サンプリング済みデータは、スイッチファブリックネットワーク経由で、サンプリング済みデータを含む部分を有するデータパケットを使用してブロードキャストされる、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記相互接続ノードは、ブロードキャストされるサンプリング済みデータを保存し、そして使用して車両イベントを処理する、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して車載通信ネットワークに関し、特に車載ネットワーク内のイベントを車両パラメータに基づいて処理するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願と同じ譲受人に譲渡される「車両アクティブネットワーク」と題する２００１年８月３１日出願の米国特許出願番号０９／９４５，５８１，米国特許出願公開第２００３／００４３７９３号であって、ここで参照することによりその内容が本明細書に明示的に組み込まれる米国特許出願は、スイッチファブリックを含むアクティブネットワークのコンセプトを導入している。スイッチファブリックはウェブ状の相互接続スイッチングデバイスまたはスイッチングノードである。制御デバイス、センサ、アクチュエータなどがスイッチファブリックに接続され、そしてスイッチファブリックによってこれらの接続デバイスの間の通信が容易になる。
【０００３】
接続デバイスは表示灯、車両制御デバイス、車両安全性向上部品、及び快適性及び利便性の高い部品である。デバイスまたはデバイス群を動作させるコマンドは、スイッチファブリックに接続されるコンピューティング要素によって生成され、そしてデバイスまたはデバイス群にスイッチファブリックを通して送信される。コマンドによって、２つ以上のデバイスが協調的に動作する必要がある。しかしながら、スイッチファブリックはパケットを利用する通信媒体であり、この通信媒体によって複数のイベントを同時に調整することは難しい。
【０００４】
「車両内ネットワークを時間同期させる方法及び装置」と題する２００３年４月２８日出願の米国特許出願番号１０／４２４，６４４，米国特許出願公開第２００４／０２１３２９５号であって、ここで参照することによりその内容が本明細書に明示的に組み込まれる米国特許出願は、時間同期を車載スイッチファブリックネットワークに導入し、そしてデータを複数のセンサから同時に捕捉する際の難しさを説明している。例えば、種々の制御パラメータを多数のエンジンセンサから、ネットワークの或る場所で実行される或るエンジン制御アプリケーションに送信して、当該アプリケーションがエンジン制御コマンドを発行することができるようにする必要がある。例えば、失火を検出するために、エンジンコントローラはデータを幾つかの酸素センサ、クランクシャフト位置センサ、及び使用する可能性のある他のセンサから受信する。失火が適切なエンジンシリンダに関して検出されて制御パラメータを変更して失火を確実に解消するために、データはエンジンコントローラに連携して送信される必要があるか、またはデータには信頼性の高い時間表示を行なう必要がある。センサ群の各センサが時間同期しない場合には、データパケットに正確にタイムスタンプすることができないか、またはエンジンコントローラへのこれらのデータパケットの送信を連携して効率的に行なうということができない。
【０００５】
複数のデバイスを同時に動作させるか、または将来の所定の時点で動作させる必要があるという別の問題がある。例えば、自動車の左側の、右側の、そして中央のハイマウントブレーキライトを点灯させる必要がある。これらのブレーキライトの各々は、ほぼ同時に点灯するように見える必要がある。これらのライトはスイッチファブリックに接続される。ライトを点灯させるコマンドは、これもスイッチファブリックに接続されるコンピューティングデバイスで実行されるブレーキングコントロールアプリケーションによって生成される。コマンドはブレーキングコントロールアプリケーションから３つのブレーキライトに送信される。しかしながら、コマンドが伝達されるのに要する時間増分は、コマンドが３つのブレーキライトの各々にネットワークを経由して到達するために取る経路に基づいて異なってくる。ブレーキライトがコマンドを受信するときにコマンドに従って作動する場合、これらのライトは同時に点灯するようには見えない。コマンドは作動する必要のある時間を通知するが、これらのブレーキライトの各々が時間同期しない場合には、これらのブレーキライトは同じ調整時間で作動することがないことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、特に車載ネットワーク内のイベントを処理する分野におけるこれまでの問題の全てではないが、ほとんどを解決するか、または最小限に抑えるシステム及び方法を提供することが望まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明には種々の変形形態及び代替形態が考えられるが、特定の実施形態が一例として図に示されており、そして特定の実施形態について、ここに詳細に説明することとする。しかしながら、本発明は開示する特定の形態に制限されるものではないことを理解されたい。制限されるのではなく、本発明は全ての変形物、均等物、及び代替物を添付の請求項によって規定される本発明の技術思想及び技術範囲に包含される。
【０００８】
ここに記述するのは、パラメータを車両のスイッチファブリックネットワークにおいて調整するシステム及び方法である。ネットワークは複数のノードを有し、これらのノードは、データパケットをこれらのノードの間で送信するための通信リンクによって相互に接続される。以下に更に詳細に説明するように、要するに、ネットワークの或る処理ノードにおけるアプリケーションはサンプリング済みデータをセンサからスイッチファブリックネットワークを経由して受信することができる。サンプリング済みデータは車両パラメータの或る値に関連付けることができる。車両パラメータの一つの例が車両のクランクシャフトの回転である。アプリケーションは当該情報を使用してスイッチファブリックネットワークの異なる部分におけるアクチュエータが新規設定を必要としているかどうかについて判断する。アクチュエータが新規設定を必要としている場合、アプリケーションはコマンドデータパケットを生成し、そしてコマンドデータパケットをスイッチファブリックネットワーク経由で送信する。
【０００９】
アプリケーションが送信するコマンドデータパケットは、新規設定をアクチュエータにおいて行なう必要がある場合、アクチュエータに関する新規設定を車両パラメータの或る値と共に含む。アクチュエータに接続されるノードはドデータパケットを受信し、そしてコマンドデータパケットに含まれる情報に従って、データパケット内の車両パラメータの値に基づいて動作する。
【００１０】
次に、図を参照すると、図１はスイッチファブリックネットワーク２２を含む車両２０を示しており、スイッチファブリックネットワークに種々のノード２４が一括して接続される。各ノード２４は、種々の車両機能システム及びサブシステムに関連して使用されるセンサ、プロセッサ、及びアクチュエータのような車両要素により構成されるか、または車両要素に接続され、車両機能として、これらには制限されないが、診断機能、スロットル用のバイワイヤ制御アプリケーション、ブレーキング及びステアリング制御、適応型アクティブサスペンション、出力アクセサリーコントロール、通信機能、エンターテイメント機能などが挙げられる。
【００１１】
ノード群２４またはこれらのノードに接続される車両要素は、車両２０に関連する一つ以上の機能を提供するように特に適合される。これらの車両要素は、センサのようなデータ生成手段、アクチュエータのようなデータ消費手段か、またはデータの生成及び消費の両方を行なう処理手段である。勿論、通常はデータ消費デバイスであるアクチュエータは、例えばアクチュエータがデータを生成してアクチュエータが指示状態になっていることを通知するようにデータを生成することもでき、あるいはセンサは、例えばセンサに動作内容の指示が出されるように、データを消費することができる。ノード２４によって生成されるか、またはノード２４に供給され、そしてスイッチファブリックネットワーク２２によって伝送されるデータは、車両要素自体の機能に依存しない。
【００１２】
スイッチファブリックネットワーク２２内のノード群２４はパケットスイッチであり、かつ互いに接続されて複数の通信経路を車両２０の内部で定義する。これらの通信経路によって複数同時のピアツーピア通信、１対多数通信、多数対多数通信などの通信がノード群２４の間で可能になる。スイッチファブリックネットワーク２２の主要な利点の一つは、ネットワーク内のノード群２４のうちのいずれか２つのノードの間で複数の経路を利用することができることである。動作状態においては、スイッチファブリックネットワーク２２を通る単一の経路が、車両デバイス群の間の単一のデータ通信の全てを可能にするか、または幾つかの通信経路がデータ通信の一部分を可能にする。後続の通信では、ネットワーク２２のその時点の状態によって決定される同じ経路か、または他の経路を使用することができる。これにより、デバイス群の間に単一の通信経路を提供し、従って単一の経路の障害に関連する障害を起こすバスアーキテクチャよりも、信頼性及び速度の面で有利な構成が得られる。更に、車両デバイス群の内の他の車両デバイス群の間の通信は、スイッチファブリックネットワーク２２内の複数の通信経路を使用して同時に行なうことができる。
【００１３】
スイッチファブリックネットワーク２２のノード群２４の間の通信リンクは、伝送制御プロトコル／インターネット（ＴＣＰ／ＩＰ）、非同期転送モード（ＡＴＭ）、インフィニバンド（Ｉｎｆｉｎｉｂａｎｄ）、ＲａｐｉｄＩＯ，または他のパケットデータプロトコルに対応している。従って、ネットワーク２２は、利用可能なプロトコルにより定義される固定長または可変長を有するデータパケットを利用する。例えば、スイッチファブリックネットワーク２２が非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用する場合、ＡＴＭ標準のデータセルが使用される。
【００１４】
ノード群２４に接続される車両デバイス群は個別デバイスである必要はない。代わりに、デバイス群は車両のシステムまたはサブシステムとしてもよく、かつ一つ以上のレガシーな通信媒体、すなわちコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥ−Ｊ１８５０通信プロトコル、ローカルインターコネクトネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム標準、Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ＴｒａｎｓｐｏｒｔまたはＭＯＳＴ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、或いは同様のバス構造のようなレガシーバスアーキテクチャを含んでもよい。このような実施形態では、対応するインターフェースはスイッチファブリックネットワーク２２とレガシーデバイスとの間の通信を可能にするプロキシまたはゲートウェイとして構成される。
【００１５】
更に、一実施形態では、図１に示すように、スイッチファブリックネットワーク２２は、車両２０全体を、車両の異なる領域、すなわちエンジン領域２８を有する下部ボンネット領域２６、座席領域３０、及びトランク領域３２、に跨ってくまなく覆いつくす。図１は、本発明を例示するために提示される。本出願の利点を享受する当業者であれば、図１のスイッチファブリックネットワーク２２は、種々の構成及び接続形態となるように設計することができることを理解するであろう。
【００１６】
図２は、スイッチファブリックネットワーク２２内の或るノード２４の機能性及び適応性を示している。一実施形態では、ノード２４は複数の入力／出力ポート３４Ａ〜Ｄを有するが、個別の入力ポート及び出力ポートを使用することもできる。図示の数よりも多いか、または少ないポートを有するノード２４の種々の構成をネットワーク２２において使用することができ、いずれの構成にするかはアプリケーションによって変わる。ノード２４はプロセッサ３６と、少なくとも一つのトランシーバ３８と、そしてメモリ４０と、を含む。プロセッサ３６は、メモリ４０に格納されるソフトウェアコンポーネントからの命令を実行するように構成される。プロセッサ３６及びメモリ４０はノード２４に組み込まれる構成として示されるが、他のアプリケーションでは、プロセッサ３６及びメモリ４０はスイッチファブリックネットワーク２２内の他の場所に配置される。メモリ４０は、ノード２４を動作させてスイッチファブリックネットワーク２２内で通常のデータ通信及び動作を行なわせる一連のソフトウェアコンポーネントを含む。メモリ４０はノードが使用して更新可能な車両パラメータを保存して、以下に更に詳細に説明するようにパラメータを調整し、そしてイベントを処理する。
【００１７】
図１を再度参照すると、アプリケーションは、スイッチファブリックネットワーク２２のいずれかの場所に位置する或るノード２４のプロセッサにおいて実行されることが分かる。ノード２４のアプリケーションは、ネットワーク２２の他の場所に位置する接続先のセンサからの情報を必要とする。情報のデータパケットは、センサ群が監視する状態が或る状態または或るレベル（イベントに関連する）に変化するときに、または或る所定の時点（周期的な）で、センサ群から送信される。次に、データパケットは、統合ルーティング方式によって決まる経路に沿ってネットワーク２２を通過する。データパケットは、当該パケットが、情報を必要としているアプリケーションが実行されているノード２４に到着するまで、ネットワーク２２上をノードからノードにホップし続けることになる。
【００１８】
ノード２４のアプリケーションは新規のセンサ情報を使用して、アクチュエータに接続される別のノードのために、制御データパケットを構成する。次に、ノード２４は制御データパケットをネットワーク２２に送出する。制御データパケットは、当該パケットが当該パケットの宛先−アクチュエータに接続されるノード−に到着するまでノードからノードをホップする。次に、アクチュエータは制御データパケットを使用してアクチュエータを正しく起動させる。
【００１９】
図３によれば、従来、車両内のエンジン制御タスクは、専用電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０において実行される一連のソフトウェアとして設定されてきた。ＥＣＵ５０は、ドライバインタープリタ５２と、エンジンコントローラ５４と、そしてアクチュエータコントローラ５６と、から構成され、かつ種々の入力デバイス及び出力デバイスにワイヤハーネスによって接続される。車両のドライバ５８は、どの程度のトルクを車両の駆動輪に、加速ペダル及びブレーキペダルのような種々のユーザインターフェースを操作することにより印加する必要があるかについての要求を表現する。ＥＣＵのドライバインタープリタ５２はユーザインターフェースを監視し、そしてどの程度のトルクを印加する必要があるかを判断する。次に、エンジンコントローラ５４は、どのようにしてエンジンの種々のアクチュエータを設定して所望のトルクを発生させるかについて決定する。特定のコマンドをアクチュエータコントローラ５６に発行し、アクチュエータコントローラはエンジンシステム６０の実際のアクチュエータに指示して動作させる。次に、エンジンシステム６０のセンサ群からの情報をエンジンコントローラ５４にフィードバックして当該コントローラの動作を変更する。従来のエンジン制御に関する更に別の情報は、Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，  Ｔｅｒｒｙ  Ｃｏｓｔｌｏｗ，  ＳＡＥ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  Ｍａｙ  ２４，  ２００３に掲載されている。
【００２０】
スイッチファブリックネットワーク２２を使用する一つの利点は、当該ネットワークによって、専用エンジン制御ワイヤハーネス付きの専用電子制御ユニットを無くすことである。詳細には、本発明の一実施形態では、上で説明した従来のＥＣＵ（専用電子制御ユニット）の物理コンポーネントを小型高性能要素に分割する。従って、入力デバイス及び出力デバイスの各々は、スイッチファブリックネットワーク２２内の或る通信スイッチノードに接続される。この構成によって、これらの要素を互いに接続されて通信ファブリックとなり、この通信ファブリックは車両２０内の他の制御システムと共に共有される。更に、エンジン制御システムは制御ソフトウェアを、正確に定義される複数レイヤを備える要素群に分離され、これらの要素はネットワークのノード群に分散配置される。処理ノードをエンジン制御に関して有利に機能させるために、高性能の入力デバイス及び出力デバイスを処理ノードに余分に接続して計算動作を支援する。
【００２１】
表１及び図４は、スパーク点火エンジン内のエンジン処理ノード１００に必要とされる所定の入力デバイス及び出力デバイスが、スイッチファブリックネットワーク２２全体に分散配置される様子を描いた例を示している。詳細には、表１の最初の２つの列には、スパーク点火エンジンのエンジン処理ノード１００が監視するか、または制御する特定の入力デバイス及び出力デバイスが一例として列挙されている。表１の第３列では、スイッチファブリックネットワーク２２内の例示としてのノード群を特定し（図４）、これらのノードは、接続先の入力デバイスまたは出力デバイスにより構成されるか、または接続先の入力デバイスまたは出力デバイスに取り付けられる。
【００２２】
【表１】
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スパーク点火エンジンのエンジン処理ノード１００の入力デバイス及び出力デバイスに接続される利用可能なノードの他に、図４は、別の車載制御システムの幾つかの要素−外部照明制御システム−を示して、スイッチファブリックネットワーク２２を、車両２０内で全ての制御を行なう統合媒体として使用されることを示している。この例では、外部照明制御システムはランプ処理ノード１４０及び次の出力デバイス、すなわちノード１４２に接続される左前方ランプと、ノード１４４に接続される右前方ランプと、ノード１４６に接続される左後方ブレーキランプと、ノード１４８に接続される中央ブレーキランプと、ノード１４６に接続される後方ブレーキランプとを含む。
【００２３】
メッシュ型ネットワークを車両内で適用する場合に考慮する必要のある一つの問題は、イベント処理である。本発明は、車両２０内のスイッチファブリックネットワーク２２に関連するパラメータを調整し易くする機構を含む。機構は車両パラメータを使用してイベント処理を容易にする。一実施形態では、例示のために、車両パラメータであるエンジンクランクシャフトの回転角を、スイッチファブリックネットワーク２２における次の例に使用してイベントを処理する。他の実施形態では、これらに制限されないが、時間、及びエンジンクランクシャフトの回転角のような複数のパラメータが使用される。以下に説明するように、次に、タスク及びイベントを所定の回転角で発生させるようにスケジューリングする。
【００２４】
本発明の利点の内の幾つかを例示するために、上に説明したエンジン制御アーキテクチャを最初に使用する。図４によれば、一実施形態では、プロセスを使用して、エンジンクランクシャフト（ノード１０２に接続される）の回転の特定ポイントでのエンジンの状態をサンプリングし、次に、クランクシャフトの回転の別のポイントでのエンジンのアクチュエータの状態を更新する。
【００２５】
この例では、エンジン制御アプリケーションがネットワークの或る場所の処理ノード１００において実行される。アプリケーションは、燃焼イベント後の特定の回転角におけるサンプルを収集する種々のセンサからの情報を使用ように構成される。特定の回転角は固定基準角を基準としている。アプリケーションは、当該アプリケーションが制御するアクチュエータの状態に関して決定を下し、そしてコマンドを送信して、アクチュエータを次の燃焼イベントの前に所定の回転角に変化させる。
【００２６】
このフレームワークにおいて、全ての入力デバイス（例えば、センサ）、処理デバイス、及び出力デバイス（例えば、アクチュエータ）がプロセスにおいてエンジンの回転角に関する情報を有することが望ましい。入力デバイス及び出力デバイスは、エンジンの回転角に関する情報をスイッチファブリックネットワーク２２経由で、クランク角センサに接続されるノード２４を介して取得する。クランク角センサは通常、一定間隔の歯がエンジンクランクシャフトに取り付けられた構成のホイールを観測する。多くの場合、１つか、または２つの歯が欠けたような特殊な歯パターンが在り、この歯パターンを使用して絶対回転角を求める。この実施形態では、クランク角センサに接続されるノード１０２において実行されるアプリケーションは、当該センサがホイール上の次の歯を検出するたびに、クランク角に関与するネットワーク内の他のノード群の全てを更新する。受信側では、受信ノード群の各々はエンジンのローカルタイム機能搭載モデルを有し、このモデルは、クランク角センサに接続されるノード１０２による更新の間の回転角を追跡し続ける。
【００２７】
この様子を更に詳しく説明するために、図５を参照しながら、エンジン処理ノード１００が３つの入力デバイス及び１つの出力デバイスと通信する必要があると仮定する。更に、説明を分かり易くするために、入力デバイス群は検出ノード１１０に接続されるマニホールド圧センサ、別の検出ノード１１２に接続されるアクセルペダルセンサ、及び更に別の検出ノード（群）１１８に接続される酸素濃度センサ（群）であると仮定する。出力デバイスはアクチュエータノード１３８に接続されるスロットルバタフライ用のアクチュエータとする。図６及び７は更に、このような例をどのようにして、車載スイッチファブリックネットワーク２２を利用する本発明に関連して使用するかについての方法を示している。
【００２８】
ステップ１６０では、スパークプラグ燃焼が、クランクシャフト上の０度の基準角を過ぎた後の或る時点で生じる。ステップ１６２では、ノード１１０，１１２，及び１１８に接続される入力デバイスがデータを、スパークプラグ燃焼後のエンジンクランクシャフトの回転の或る特定ポイント（例えば、２０度で）でサンプリングするように構成される。ステップ１６４では、入力デバイス群は次に、データパケット群を生成し、そしてデータパケット群をスイッチファブリックネットワーク２２に送り込む。入力デバイス群からのデータパケット群の各々は、サンプリングされた値、及び当該値がサンプリングされたときの角度を含む。データパケット内のサンプリング済みデータはクランクシャフトが或る回転角になっている間（例えば、２０〜５５度の間）に処理ノード１００に到着する。ノード群の間の通信リンクの速度、及び送信されているデータの重要度によって変わるが、相対的に重要度の高いエンジン検出データパケットに優先度をネットワーク２２において付与して、これらのデータパケットが他の低い優先度のトラフィックよりも先にまず通過するようにすることが必要となる。更に、スイッチファブリックネットワーク２２のエンジン領域２８を統合方式における制限ゾーンとして設計して、他の通信パケットが当該領域を通過して転送されることがないようにする。
【００２９】
ステップ１６６では、処理ノード１００におけるアプリケーションは、サンプリングされた複数の値、及びこれらの値がサンプリングされたときの複数の角度を使用して、いずれかの出力デバイスに関するいずれかの新規設定の決定を行なう。このステップは、クランクシャフトが別の回転角（例えば、５５〜７０度）になっている間に行われる。上の例では、これは、処理ノード１００におけるアプリケーションがアクチュエータノード１３８に接続されるバタフライスロットルの新規設定を決定することを意味する。次に、ステップ１６８では、かつクランクシャフトが次の回転角（例えば、７０〜９０度）になっている間に、処理ノード１００におけるアプリケーションは、制御データパケットを、当該パケットが使用されると予測される時点よりも前に、バタフライスロットルに接続されるアクチュエータノード１３８に向けて送信する。ここでも同じように、ノード群の間の通信リンクの速度、及び送信されているデータの重要度によって変わるが、相対的に重要度の高いエンジン制御データパケットに優先度をネットワーク２２において付与して、これらのパケットが優先度の低い他のトラフィックよりも先にまず通過するようにすることが必要となる。いずれにしても、送信データパケットは、バタフライスロットルに接続されるアクチュエータの新規状態、及びアクチュエータを更新して設定する必要のある回転角（例えば、１３５度）を含む。コマンドパケットがバタフライスロットルに接続されるアクチュエータノード１３８にステップ１７０に示すように到着すると、アクチュエータは、クランクシャフトがリクエストされた回転角になるときに、データパケットに含まれる情報に従ってスケジューリングを行ない、そして動作する。
【００３０】
本発明の利点を更に明らかにするために、別の制御システムについて本発明に関連付けながら説明する。図８によれば、一実施形態では、プロセスをランプ処理ノード１４０において使用して、エンジンクランクシャフトの回転の特定ポイントでのブレーキペダル（ノード１１４に接続される）の状態を受信し、そして車両２０のトランク領域３２の一連のランプを作動させる。
【００３１】
この例では、ランプ制御アプリケーションが、ネットワークの或る場所のランプ処理ノード１４０において実行される。アプリケーションは、燃焼イベント後の特定の回転角でのブレーキライトからの情報を使用するように構成される。特定の回転角は一定の基準角を基準とする角度である。従って、アプリケーションは、車両２０のトランク領域３２のランプを作動させるべきかどうかについて決定を下すことになる。後方ランプを作動させる必要がある場合、ランプ処理ノード１４０におけるアプリケーションが、一連のコマンドデータパケットを、後方ランプに接続されるノード１４６，１４８，１５０に送信し、そしてこれらのランプに指示して後方ランプの全てが所定の回転角で状態を変えるようにする。
【００３２】
このフレームワークにおいて、プロセスにおける全ての入力デバイス、処理デバイス、及び出力デバイス−ブレーキペダルセンサ、コントローラ、及びランプアクチュエータ−がエンジンの回転角に関する情報を有することが望ましい。入力デバイス及び出力デバイスは、エンジンの回転角に関する情報を、スイッチファブリックネットワーク２２を通って、クランク角センサに接続されるノード１０２を経由するか、または個別の媒体を経由して取得し、この構成は、２００３年４月２８日に出願された「車両内ネットワークを時間同期させる方法及び装置」と題する米国特許出願番号１０／４２４，６４４，米国特許出願公開第２００４／０２１３２９５号に説明されている。本実施形態では、クランク角センサに接続されるノード１０２において実行されるアプリケーションは、クランク角に関与するネットワーク内の他のノード群の全てを、当該センサがホイール上の次の歯を検出するたびに更新する。受信側では、受信ノード群の各々はエンジンのローカルタイム機能搭載モデルを有し、このモデルは、クランク角センサに接続されるノード１０２による更新の間の回転角を追跡し続ける。
【００３３】
図９及び１０は更に、照明制御システムに使用される方法を示している。ステップ１８０では、ドライバがブレーキセンサ（ランプ処理ノード１４０への入力デバイス）を、クランクシャフト上の０度の基準角を過ぎた後の或る時点で作動させると仮定する。ステップ１８２では、ノード１１４に接続される入力デバイスがデータを、センサの状態またはレベルに基づいて（イベントベース）、またはエンジンクランクシャフトの回転の或る特定ポイントで（周期的に）（例えば、４０度で）サンプリングするように構成される。ステップ１８４では、入力デバイスは次に、データパケットを生成し、そしてデータパケットをスイッチファブリックネットワーク２２に送出する。入力デバイス群からのデータパケット群の各々は、サンプリングされた値、及び当該値がサンプリングされたときの角度を含む。データパケット内のサンプリング済みデータは処理ノード１４０に、クランクシャフトが或る回転角（４０〜６０度の角度）になっている間に到着する。
【００３４】
ステップ１８６では、処理ノード１４０におけるアプリケーションは、サンプリングされた値、及び当該値がサンプリングされたときの角度を使用して、後方ランプをノード１４６，１４８，及び１５０を通して作動させるべきかどうかについて判断を下す。このステップは、クランクシャフトが別の回転角（例えば、６０〜７５度）になっている間に行なわれる。次に、ステップ１８８では、クランクシャフトが次の回転角（例えば、７０〜９０度）になっている間に、処理ノード１４０におけるアプリケーションは、制御データパケットを、当該パケットが使用されると予測される時点よりも前に、後方ランプに接続されるアクチュエータノード１４６，１４８，及び１５０に向けて送信する。送信データパケットは、ランプに接続されるアクチュエータの新規の状態、及びアクチュエータを更新する必要のあるときの回転角（例えば、１２５度）を含む。コマンドパケットが後方ランプに接続されるアクチュエータノード１４６，１４８，及び１５０にステップ１９０に示すように到着すると、アクチュエータは、クランクシャフトがリクエストされた回転角になるときに、データパケットに含まれる情報に従ってスケジューリングを行ない、そして動作する。
【００３５】
図１１は、データパケット構成の例示としての実施形態を示し、データパケット構成は、上に説明したスイッチファブリックネットワーク２２に関連して使用される。説明したように、ネットワーク２２のノード群２４の間の個々のリンクは、ＴＣＰ／ＩＰ、ＡＴＭ、ＲａｐｉｄＩＯ、Ｉｎｆｉｎｉｂａｎｄ、及び他の適切な通信プロトコルに従って動作するように構成される。これらのデータパケットは、要求される規格に準拠した構造を含む。一実施形態では、本発明に関するデータパケットはヘッダ部分２０２と、ペイロード部分２０４と、そしてトレーラ部分２０６と、を有するデータパケット２００を含む。ヘッダ部分２０２はフレームパターンの開始点、及びデータパケットのルーティング情報を含む。入力デバイスの場合、生成データパケットは、これらのパケットのペイロード部分２０４に、サンプリングされた値、及び当該値がサンプリングされたときの角度を含む。処理デバイスの場合、生成パケットは、これらのパケットのペイロード部分２０４に、アクチュエータの新規設定、及び新規設定を行う必要のある角度を含む。トレーラ部分２０６はフレームパターンの終了点を含む。
【００３６】
別の実施形態では、データパケット２１０はヘッダ部分２１２、ペイロード部分２１４、及びトレーラ部分２１６と共に、アクティブ部分２１８を含む。アクティブ部分２１８は、調整プロセスを容易にするマーカとして機能する。マーカは調整プロセスにおいて動的に使用される。このような実施形態では、データパケット２１０がノードからノードに移動すると、各ノードはアクティブ部分２１８を変更するか、または更新してオフセットを、ペイロードに含まれる値であって、処理ノードが将来時点の動作に関する決定を行うために使用する更に別の回転角に対応する値に付加する。アクティブ部分２１８にオフセットに関する情報を収集する利点は、処理ノードが更に、当該処理ノード自体とネットワーク２２上の他のいずれかのノードとの間のクランクシャフト回転オフセットを算出するか、または計算することができることである。
【００３７】
データパケット２１０のアクティブ部分２１８を更に使用して、ペイロードに関連しないデータをネットワーク２２内で伝達し、データパケットがネットワークを通って進む通信経路を追跡し、構成情報（ルート、タイミングなど）をネットワーク２２のノード２４に供給し、機能データをネットワーク２２に接続される一つ以上のデバイスに供給するか、または受領確認を送信する。本発明に使用されるデータパケットの他の構成は、本開示の利益を享受する当業者であれば想到し得る。
【００３８】
これまでに記載してきたことは、制御パラメータを車載用スイッチファブリックネットワークにおいて調整するシステム及び方法である。処理ノードにおけるアプリケーションはサンプリング済みデータをセンサからスイッチファブリックネットワークを通して受信する。サンプリング済みデータは、車両内のクランクシャフトの回転のような車両パラメータの或る値に関連付けることができる。アプリケーションは当該情報を使用して、スイッチファブリックネットワークの異なる部分におけるアクチュエータが新規設定を必要としているかどうかについて判断を下す。アクチュエータが新規設定を必要としている場合、アプリケーションはコマンドデータパケットを生成し、そしてコマンドデータパケットをスイッチファブリックネットワーク経由で送信する。コマンドデータパケットは、新規設定をアクチュエータにおいて行なう必要がある場合に、新規設定を車両パラメータの或る値と共に含む。アクチュエータに接続されるノードはデータパケットを受信し、そしてコマンドデータパケットに含まれる情報に従って、データパケット内の車両パラメータの値に基づいて動作する。本発明に関する上の記述は例示のためにのみ為され、本出願によって明らかになる全ての特許発明の技術範囲を制限するものではない。本発明は次の請求項の技術範囲及び技術思想によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】車両に搭載されるスイッチファブリックネットワークの一実施形態の接続形態である。
【図２】車両に搭載されるスイッチファブリックネットワークのノードの一実施形態のブロック図である。
【図３】ドライバ入力及びエンジンシステム出力を有する電子制御ユニットのブロック図である。
【図４】車両全体に分散配置されるスイッチファブリックネットワークのノード群の一実施形態の接続形態である。
【図５】図４に示す接続形態を通過するデータパケットの一つの例示としての流れを示す図である。
【図６】エンジンシステムの制御に関連する一実施形態において実行することができるステップから成る方法を示す図である。
【図７】図６に示す例示としての方法を更に説明するフロー図である。
【図８】図４に示す接続形態を通過するデータパケットの例示としての流れの別の実施形態である。
【図９】エンジンシステムの制御に関連する別の実施形態において実行することができるステップから成る別の方法を示す図である。
【図１０】図９に示す例示としての方法を更に説明するフロー図である。
【図１１】車載スイッチファブリックネットワークを通過するデータパケットの例示としての或る実施形態のブロック図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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