(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における異なる位置に配列された異なる複数のノード間の２方向通信方法であって、前記複数のノードを接続している少なくとも２本の直列通信バスを介してバイナリ・シンボル形式の情報を送信する２方向通信方法において、
前記複数のノードを少なくとも２グループに分けるステップであって、一方のグループに属するノード間の通信が、他方のグループにおけるノード間の通信よりも、前記車両の運転に関して高い臨界レベルまたは低い臨界レベルにある、前記分けるステップと、
前記異なるグループのノードを異なる複数の通信バスへ接続するために、各バスの１端を、唯一のゲートウェー・ノードに接続するステップと、
前記ゲートウェー・ノードによって、一方のバス内の前記形式の情報を、当該情報を受信させるための複数のノードであって、他方のバスに接続されている前記複数のノードへ転送するステップと
を含み、
前記グループは、高臨界レベル、中臨界レベル及び低臨界レベルのうちの少なくとも２グループであり、
高い臨界レベルの通信を行うための複数のノードが割り当てられた通信バスは、低い臨界レベルの通信を行うための複数のノードが割り当てられた通信バスよりも、前記車両における安全性をより高めるために構成されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記異なる複数の通信バスに対して、それぞれ異なるプロトコルを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ゲートウェーにおける前記異なる複数の通信バスに使用されている前記複数のプロトコルを変換することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
車両における異なる複数位置に配列された異なる複数のノード間の２方向通信用ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）であって、バイナリ・シンボル形式にある情報を少なくとも２本の直列通信バス上に送出するローカル・エリア・ネットワークにおいて、前記ローカル・エリア・ネットワークにおける前記複数のノードは、少なくとも２グループに分けられて、一方のグループに属するノード間の通信が、他方のグループにおけるノード間の通信よりも、前記車両の運転に関して高い臨界レベルまたは低い臨界レベルにあり、前記異なる複数のグループのノードは、異なる複数の通信バス（２０、４０、６０）に接続されて、各バスの１端が、前記ローカル・エリア・ネットワーク内の唯一のゲートウェー・ノード（１２）に接続され、当該ゲートウェー・ノードは、一方のバス内の情報を、当該情報を受信させるための複数のノードであって、他方のバスに接続された当該複数のノードへ転送するように構成されており、
前記グループは、高臨界レベル、中臨界レベル及び低臨界レベルのうちの少なくとも２グループであり、
高い臨界レベルの通信を行うための複数のノードが割り当てられた通信バスは、低い臨界レベルの通信を行うための複数のノードが割り当てられた通信バスよりも、前記車両における安全性をより高めるために構成されていることを特徴とするローカル・エリア・ネットワーク。
【請求項５】
前記ゲートウェー・ノード（１２）は、前記異なる複数の通信バス（２０、４０、６０）を物理的及び論理的に分けるファイヤ・ウォール機能を含む請求項４記載のローカル・エリア・ネットワーク。
【請求項６】
前記ネットワークは、いずれかのノードにエラーが発生したときに可視的又は可聴的に信号する警報装置を含む請求項４又は５記載のローカル・エリア・ネットワーク。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項記載によるＬＡＮを含む自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、請求項１の前段記載による２方向通信の方法、請求項６の前段記載によるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、及びＬＡＮを含む自動車にに関する。
【０００２】
（従来技術の説明）
車、バス、トラクタ及びトラックのような自動車では、最近まで、１本の導電ケーブルのみが２電気モジュール間における情報の伝送に使用されていた。これは、これらモジュール間のケーブル数がこれらの間で交換されるべき情報信号数に比例して増加することを意味する。
【０００３】
最近では、車両における異なる位置に配置された電気モジュールと電子モジュールとの間に布線すべきケーブル数を少なくするために、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）が使用されていた。自動車用の典型的なローカル・エリア・ネットワークは、複数のノード（複数のモジュール）を通信バスを介して相互に接続している。直列データは、前記通信バスを介して送信可能にされている。これらのノードは、受信したデータを特殊命令に復号し、かつ前記特殊命令に対する応答として異なる機動（ｍａｎｏｅｕｖｒｉｎｇ）手段及びランプを制御している。
【０００４】
自動車用の典型的なローカル・エリア・ネットワークにおいて、これらのノードは、それぞれがマイクロプロセッサ及び通信回路を備えている。マイクロプロセッサ及び通信回路は、一般的に同一チップ上に集積されている。通信回路は、データを通信バスにそれぞれ送出及び受信するように機能している。マイクロプロセッサは、通信回路を介してデータを受信し、かつ特殊命令に復号している。そのノードに属し、異なる複数の機動手段及びランプは、特殊命令に対する応答としてマイクロプロセッサにより制御される。更に、各ノードは、システム固有の複数センサを備えており、総合システムが二重化した機能及びケーブルの布線のためにコストを対応して増加させること共に敏感にする結果となっている。
【０００５】
以上によるローカル・エリア・ネットワークの欠点は、通信バスに沿った異なる複数のノードが互いに干渉する恐れがあり、これがネットワークをダウンさせてしまう恐れがあり、また車両に対して異なる高度の本質的な機能が機能不能となる恐れがあるということにある。
【０００６】
（発明の概要説明）
本発明の目的は、以上で述べた問題を克服し、又は少なくとも軽減した自動車における強化２方向通信を方法を提供することである。
【０００７】
本発明の目的は、更に以上で述べた問題を克服した、又は少なくとも軽減した自動車における強化ローカル・エリア・ネットワークを方法を提供することである。
【０００８】
本発明によれば、この目的は、請求項１による２方向通信方法、請求項６によるローカル・エリア・ネットワーク及び請求項１０による自動車を提供することにより達成される。
【０００９】
本発明の効果は、従来技術と比較して車両の安全性を高めることである。
【００１０】
本発明の他の効果は、異なる複数の通信バスを異なった目的に使用可能にすることであり、かつ重要性の低い通信のためにそれほど高速でない安価な通信バスを使用可能にすることであり、そしてより高価かつ高速の通信バスをより重要な通信に使用可能にして、総合コストを従来の技術と比較して軽減可能にすることに帰結することである。
【００１１】
本発明の更なる効果は、同一の通信バスに沿ったノードの数を、通信バスの機能性、速度及び安全性に好ましくない影響を与えることなく、可能な限り小さな数に調整容易にすることである。
【００１２】
２バス間のノードの分離を説明しているＵＳ−Ａ−４  ７８７  ０４０により車両用のディスプレイ装置が既に知られている。しかしながら、この分離は、それぞれのバスと、あるノードに対する通信とに存在するトラヒック形式に基づいている。従って、応答を要求するノードは、「ポーリング/応答」バスに沿って配置され、一方、無時間制御のノードは、「ランダム・アクセス」バスに沿って配置される。従って、米国の文献によるシステムにおいて異なるバスに対する複数のノードの割り付けは、それ以上に、いくつかのノードへの、又はいくつかのノード間での通信が臨界的になる範囲までノードの機能性により決定されるのではない、ことに注意すべきである。
【００１３】
図１に、自動車におけるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）の本発明による第１の実施例を示す。このローカル・エリア・ネットワークは、３本の通信バス２０、４０、６０を備えている。第１の通信バス２０には、４ノード２２、２３、２４、２６が割り付けられ、それぞれ低臨界レベルで所定グループに属する全て又は一部の機能を実行する。第２の通信バス６０には、６ノード６１、６２、６４、６５、６７、６９が割り付けられ、それぞれが中臨界レベルで所定グループに属する全て又は一部の機能を実行する。第３の通信バス４０には、４ノード４２、４３、４４、４５が割り付けられ、それぞれが高臨界レベルで所定グループに属する全て又は一部の機能を実行する。前記臨界レベルは、その使用において自動車の安全性に関する機能の重要さを反映している。他のノードからの情報に依存している機能は、前述したグループのそれぞれに属していてもよい。例えば、この機能は、他のノードの１以上からの情報がその機能にとって、及び高臨界レベルで所定グループに属するような機能にとって本質的であれば、高臨界レベルでそのグループに属する。高臨界レベル上の機能のために本質的な情報を交換するノードは、同一のバスに沿って配列される。
【００１４】
第１の通信バスには、車両用の音声機能を提供するＡＵＳ（オーディオ：Ａｕｄｉｏ  ｓｙｓｔｅｍ：音声システム）ノード２２、車両用の衝突安全機能を表すＣＳＳ（Ｃｒａｓｈ  Ｓａｆｔｙ  ｓｙｓｔｅｍ：衝突安全システム）ノード２３、車両のいす機能を提供するＳＣＳ（Ｓｅａｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ：シート制御システム）ノード２４、車両に気候機能を提供するＡＣＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動気候制御）ノード２６が配列されている。
【００１５】
これら全ノードには、マイクロプロセッサ、及び同一チップ上に全般的に集積された通信回路が存在する。通信回路は、それぞれ通信バスにデータを送信し、また通信バスからデータを受信するために利用される。マイクロプロセッサは、通信回路を介してデータを受信して、受信したデータを特殊命令に復号する。ノードに属する異なる機動手段及びランプは、特殊命令に応答してマイクロプロセッサにより制御される。
【００１６】
第１の通信バスに沿って配列された任意のノードへ又はノードからの通信の不通は、車両の運転に対して直接的な如何なる危険又は如何なる制約に帰結することにはならず、従ってこれらの機能のいずれかが機能しなくなっても、運転者は運転を継続することができる。車両の運転者は、例えばディスプレイ上で可視的な機能、又は例えば車両無線システムを介して可聴的な機能の故障について知ることができる。
【００１７】
第２の通信バスには、トレーラ・システムとの車両通信を表すＴＧＳ０（Ｔｒａｉｌｅｒ  Ｇａｔｅｗａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ：トレーラ  ゲート  ウェー・システム）ノード６１、車両の計器機能を表すＩＣＬ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｌｕｓｔｅｒ  Ｆｕｎｃｔｏｎ：命令クラスタ機能）ノード６２、車両及び運転者のログ機能を表すＴＣＯ（Ｔａｃｈｏｇｒａｐｆ  Ｓｙｓｔｅｍ：タコグラフ・システム）ノード６５、車両の照明機能を表すＶＩＳ（可視システム：Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ  Ｓｙｓｔｅｍ）ノード６４、付加的なシステムとの車両通信を表すＢＷＳ（Ｂｏｄｙ  Ｗｏｒｋ  Ｓｙｓｔｅｍ：ボディー・システム）ノード６７と、車両の警報機能を表すＶＡＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ａｌａｒｍ  Ｓｙｓｔｅｍ）ノード６９が配列されている。
【００１８】
これらのノードにおいて、第１の通信バス、マイクロプロセッサ及び一般的に同一チップに集積される通信回路に属するノードに関連して説明されていたものと同様のものが配列されている。
【００１９】
第２の通信バス上に配列されたあらゆるノードへ又はノードからの通信の不通は、車両を運転することに対して障害となることがあっても、如何なる直接的な危険に帰結することはないが、これらのノードのいずれかの機能が機能不能になったときは、運転者は可能な限り速やかにエラーを正すようにすべきである。車両の運転者は、以上で説明したように、不通について、例えばディスプレイ上に可視的に、又は例えば車両の無線システムを介して可聴的に通知されてもよい。
【００２０】
第３の通信バスには、車両のモータ機能を表すＥＭＳ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：エンジン管理システム）ノード４２、車両のギアボックス機能を表すＧＭＳ（Ｇｅａｒｂｏｘ  Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：ギアボックス管理システム）ノード４３、車両の懸架機能を表すＳＭＳ（Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：懸架管理システム）ノード４４、車両のブレーキ機能を表すＢＭＳ（Ｂｒａｋｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：ブレーキ管理システム）ノード４５が配列されている。
【００２１】
第３の通信バス４０上に設けられているあらゆるノードへ又はノードからの通信の不通は、その車両を運転することに関して直接的な危険又は障害に帰結し、またこれら機能／ノードのいずれかが機能不能になったときは、運転者は車両を直ちに停止する必要がある。車両の運転者は、以上で説明したように、不通について、例えばディスプレイ上に可視的に、又は例えば車両の無線システムを介して可聴的に通知されてもよい。
【００２２】
第１の通信バス２０、第２の通信バス６０及び第３の通信バス４０は、いわゆるＣＯＯ（Ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ：コーディネータ・システム）ノード、即ちローカル・エリア・ネットワークのゲートウェー機能を表すゲートウェー１２を介して相互に接続される。前記ＣＯＯノード１２では、ファイヤ・ウォール機能が改善されている。このようなファイヤー・ウォール機能は、特に意図していないのであれば、一方のバスから他方のバスへ信号を送出しないように機能的に使用される。
【００２３】
ローカル・エリア・ネットワークにおいて異なる複数のバスは、ＣＯＯノード１２によって分離される。これは、更にＣＯＯノードが情報を「正しい」ノードへ転送し、あるバスが他方のバスから過度の情報によってロードされないように保護する。例えばＥＭＳからのデータは、更に、ある形式、例えば低更新速度によりディスプレイ用のＩＣＬへ転送され、かつアドレス指定される。
【００２４】
本発明により、異なるノード間で複数のセンサを共有することが許容される。例えば、車両における全てのノードのために速度センサのような単一センサを使用してもよい。このセンサは、ＣＯＯノードに、又は適当な配置に従って任意の他のノードに直接、中心的に接続されてもよい。これは、多数のセンサを使用する必要があった従来技術の配列に対して大きな効果に帰結する。
【００２５】
通信バスは、例えば同軸ケーブル、複数の金属導体、又は、１若しくはいくつかの光ファイバであってもよい。第１、第２及び第３の通信バスとして、異なる形式の通信バスを使用することも可能である。例えば、第１のバスは複数の金属導体、第２のバスは同軸ケーブル、また第３のバスは光ファイバから構成されてもよい。更に、異なるバスに対しては異なるプロトコルを使用してもよい。ＣＯＯノードは、従来技術そのものにより一方のプロトコルから他方のプロトコルへ変換するための変換機能を必要とすることも含む。
【００２６】
第１の通信バスに沿ったノードに対する接続は、第２の通信バスに対するものより簡単であってもよく、これが更に対３の通信バスのものより簡単である。これらのノードを、車両を運転するために臨界的となる通信により接続することを含む通信バスは、これらのノードを、車両を運転するために臨界的となる通信により接続することを含まない、車両において他のバスより安全な位置に布線／配置されてもよい。ここで安全位置とは、車両において、このような通信バスが機械的な損傷／摩耗を直接受けないであろうというだけの位置を意図している。
【００２７】
図１には、更にノード９０も示されており、この場合、車両に接続されたトレーラを表している。このトレーラには、第３の通信バス４０のＢＭＳノード４５に対する接続８０、及び第２の通信バス６０のＴＧＳノード６１への接続７０が存在する。
【００２８】
通信バスに沿った異なるノード間の２方向通信は、異なるプロトコル、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：コントローラ・エリア・ネットワーク）、ＶＡＮ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：車両エリア・ネットワーク）、又は同じような機能を有する他のプロトコルによってもよい。
【００２９】
図２に、本発明による車両におけるローカル・エリア・ネットワーク１００の第２の実施例を示す。このネットワークでは、車両に最も重要な機能のみが本発明のローカル・エリア・ネットワークに接続されていた。この実施例では、図１における第２及び第３のバスに対応する異なる２本のバスのみが存在する。第２のバス６０には、ＩＣＬ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｌｕｓｔｅｒ  Ｓｙｔｅｍ：機器クラスタ・システム）ノード６２、及びＶＩＳ（Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ  Ｓｙｓｔｅｍ：可視システム）ノード６４が存在する。第３のバス４０には、ＥＭＳ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｔｅｍ：エンジン管理システム）ノード４２が配列されている。これらの通信バスは、ＣＯＯ（Ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ：コーディネーター・システム）ノードを介して相互に接続されている。
【００３０】
高臨界通信の一例は、モータ制御に関連する。中臨界通信の一例は異なる走行データのディスプレイに関連する。低臨界通信の一例は、車両の気候システムに関連させてもよい。この通信は、時間臨界的な、例えばアクセル・ペダル位置又はエンジンとのギア・システム協調であっても、又は安全臨界的な、例えば車両の制動システムに関連するある情報であってもよい。
【００３１】
異なる複数のノードからのメッセージには、ノードの機能についての情報が含まれており、これによって、いずれかのノードに機能エラーがあることが明確になる。
【００３２】
前述した実施例では、２又は３本の異なるバスを含むローカル・ネットワークのみを示した。勿論、所望により、異なる通信バスの数を相当な数まで増加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の第１の実施例によるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）についての接続図を示す。
【図２】  本発明の第２の実施例によるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）についての接続図を示す。
【図１】
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【図２】
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