(57)【要約】【課題】バスライン上の通信負荷を軽減するとともに、安定した通信の可能なゲートウェイ装置を提供すること。【解決手段】前記第一のバスラインまたは第二のバスラインから受信したフレームをその種類毎に一時保存する受信バッファと、前記第二のバスラインまたは第一のバスラインに送信するフレームを一時保存する送信バッファと、前記送信バッファに一時保存されているフレームを所定の周期で前記第二のバスラインまたは第一のバスラインに送信する送信手段と、を有する車載ゲートウェイ装置において、前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレームを単一フレームに再配置し、当該単一フレームを前記送信バッファに保存する。【選択図】  図４
2009010852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のバスラインと第二のバスラインとを中継する車載ゲートウェイ装置であって、
前記第一のバスラインまたは第二のバスラインから受信したフレームをその種類毎に一時保存する受信バッファと、
前記第二のバスラインまたは第一のバスラインに送信するフレームを一時保存する送信バッファと、
前記送信バッファに一時保存されているフレームを所定の周期で前記第二のバスラインまたは第一のバスラインに送信する送信手段と、
を有する車載ゲートウェイ装置において、
前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレームを単一フレームに再配置し、当該単一フレームを前記送信バッファに保存する再配置手段
を有する車載ゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記再配置手段は、前記受信バッファに保存されているフレームの情報のうち、所定の情報のみを選択して、前記単一フレームに再配置する
請求項１に記載の車載ゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記選択される所定の情報がそれぞれ、最後に送信フレームが送信されてから更新されたかどうかを記録する更新記録手段を備え、
前記再配置手段は、前記更新記録手段の記録に基づいて前記選択される所定の情報が更新されていない場合には、更新されていないことを示す情報を、前記単一フレームに付加する
請求項２に記載の車載ゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記再配置手段は、前記選択される所定の情報が更新されていないことを示す情報を前記単一フレームに付加することを、当該単一フレームにおいて前記所定の情報を示す領域のビットパターンを予め定めたものにすることによって実現する
請求項３に記載の車載ゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレーム毎に送信優先度を判断する優先度判断手段を備え、
前記送信手段は、前記優先度判断手段および前記更新記録手段による記録に基づいて、前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレームのうち、更新されたフレームの送信優先度が高いほど、前記所定の周期を短くする
請求項３または４に記載の車載ゲートウェイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なるバスライン上に接続された車載の電子制御装置が通信できるように、複数のバスラインを中継するゲートウェイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には各種の電子制御装置（Electronic Control Unit：ECU）が搭載されており、これら車載ECUは、共通の多重通信線に接続されてバス型のネットワークを構成し、互いに情報通信を行っている。また、近年では車載ECUの数やECU同士で通信する情報量の増加に伴い、例えばパワートレイン系統、車体電装品系統等ように、バスラインをいくつかの系統にグループ分けすることで、一つのバスライン上で送受信される情報量が過大とならないようにしている。
【０００３】
グループ分けされたバスラインは、ゲートウェイ装置により互いに接続され、異なるバスラインに接続されている車載ECU同士でもゲートウェイ装置の中継により通信ができるようになる。
【０００４】
これら車載ECU同士の標準的な通信プロトコルとして、CAN（Controller Area Network）が知られており、広く採用されている。CANバス内ではフレーム単位で情報通信がなされ、CANバス間の通信を中継する車載ゲートウェイ装置は、フレームを受信すると、同一のバスライン内で送受信されるフレームなのか、他のバスラインに転送すべきフレームなのかフレームの種類によって判断し、他のバスラインに送信されないようにブロックしたり、他のバスラインに転送したりして、中継を行っている。
【０００５】
このようなフレームをバスライン間で中継する装置が、特許文献１によって開示されている。また、バスライン上のネットワーク負荷を計測して、その負荷に応じて送信周期を変化させることで、バスライン上の通信負荷を低く抑えるようにしたゲートウェイ装置が特許文献２によって開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２４４５４８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８７５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これら車載ECUの種類や送受信情報量の増加傾向は今後も続くと思われ、バスライン上の通信負荷の軽減が一層望まれている。最も簡単には、バスライン系統の数を増やすことで、一つのバスライン上に接続される制御装置の数を減らすようにすれば、それぞれのバスライン上の通信負荷は軽減されるが、この方法では、配線の複雑化やコスト増を招くという問題がある。
【０００７】
特許文献１の技術では、データの種類毎にバッファが用意されているので、データ消失を防止することはできるものの、通信負荷を軽減するものではない。特許文献２の技術では、実際のネットワーク負荷に応じて送信周期を加減するので、一定の効果は期待できるが、通信負荷の増減に応じて送信周期を変化させるので、通信負荷が不安定になりやすいというデメリットがある。
【０００８】
本願発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、バスライン上の通信負荷を軽減するとともに、安定させることが可能なゲートウェイ装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本願発明に係る車載ゲートウェイ装置では、第一のバスラインと第二のバスラインとを中継し、前記第一のバスラインまたは第二のバスラインから受信したフレームをその種類毎に一時保存する受信バッファと、前記第二のバスラインまたは第一のバスラインに送信するフレームを一時保存する送信バッファと、前記送信バッファに一時保存されているフレームを所定の周期で前記第二のバスラインまたは第一のバスラインに送信する送信手段と、を備え、さらに、前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレームを単一フレームに再配置し、当該単一フレームを前記送信バッファに保存する再配置手段を有する。したがって、本願発明に係る車載ゲートウェイ装置は、バスラインから受信した複数のフレームを単一のフレームに再配置して、これを所定の周期で送信する。
【００１０】
また、好ましくは、前記再配置手段は、前記受信バッファに保存されているフレームの情報のうち、所定の情報のみを選択して、前記単一フレームに再配置する。
【００１１】
また、好ましくは、前記選択される所定の情報がそれぞれ、最後に送信フレームが送信されてから更新されたかどうかを記録する更新記録手段を備え、前記再配置手段は、前記更新記録手段の記録に基づいて前記選択される所定の情報が更新されていない場合には、更新されていないことを示す情報を、前記単一フレームに付加する。したがって、単一フレームには、最後に送信フレームが送信された後に、情報が更新されているか否かの情報が含まれる。より具体的には、前記再配置手段は、前記選択される所定の情報が更新されていないことを示す情報を前記単一フレームに付加することを、当該単一フレームにおいて前記所定の情報を示す領域のビットパターンを予め定めたものにすることによって実現する。
【００１２】
さらに、好ましくは、前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレーム毎に送信優先度を判断する優先度判断手段を備え、前記送信手段は、前記優先度判断手段および前記更新記録手段による記録に基づいて、前記受信バッファに一時保存されている複数種類のフレームのうち、更新されたフレームの送信優先度が高いほど、前記所定の周期を短くするようにしてもよい。このようにすると、本願発明にかかる車載ゲートウェイ装置は、送信優先度の高いフレームを受信すると、短い周期で再配置、送信する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、受信バッファに一時保存されている複数種類のフレームを単一フレームに再配置し、当該単一フレームを前記送信バッファに保存し、所定の周期でバスラインに送信するので、通信負荷を軽減し、安定してフレームを送信（中継）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第一実施形態）
図１に本発明の一実施形態に係る車載ゲートウェイ装置を搭載した車両のネットワーク構成図を示す。この車両では、主に車体に搭載される電装品を制御する電子制御装置（ECU）が接続されているバスライン１（第一のバスライン）と、主にパワートレイン系のECUが接続されているバスライン２（第二のバスライン）とがゲートウェイ装置３０により通信可能に接続されている。具体的には、バスライン１には、エアコントローラー用ECU１１、運転注意力監視装置用ECU１２、ヘッドライトの光軸調整装置用ECU１３等が接続されている。また、バスライン２には、エンジンECU２１、変速機コントローラ２２、アイドルストップスタート（ISS）用ECU２３等が接続されており、主に比較的速い通信速度が求められる制御装置が接続されている。また、各制御装置およびゲートウェイ装置３０はそれぞれ、公知の中央処理装置（CPU）、RAM、ROM等の電子部品から構成される。
【００１５】
図１のネットワークは、通信プロトコルとしてCAN（Controller Area Network）を利用している。各バスラインに接続されたECUは、フレーム単位で情報を受発信しており、図２にフレームの構成の概要を示す。CANプロトコルにおけるフレーム構成については公知であるので、詳細説明は省くが、フレームの開始を示すSOF、フレームの種類毎に与えられるIDの領域、実際に送信するデータのための領域等を含んで構成される。
【００１６】
このようなフレームを受発信する各ECUは、フレームのID番号によって、自らが受信すべきフレームを区別する。例えば、バスライン２に接続されているエンジンECU２１は、エンジン運転状態等の情報を含むフレームをバスライン２上に送信する。同じくバスライン２に接続されている変速機コントローラ２２は、バスライン２上に送信された当該フレームのID番号を読み取り、自らが受信すべきフレームとして予め記憶しているID番号と比較する。その結果、一致するものがあれば、そのフレームは自らが受信すべきフレームであると判断し、なければ自らが受信すべきフレームではないと判断する。このようにして、フレームを受発信するECU同士で通信を行う。
【００１７】
一方、ゲートウェイ装置３０は、フレームを受信すると、その種類によって、一つのバスラインに接続されたECU同士でのみに受発信されるものか、別のバスラインに接続されたECUとの間でも受発信されるものかを予め記憶しているテーブルを参照して判断し、フレームをブロックしたり転送したりする。
【００１８】
図３に、ゲートウェイ装置３０の記録領域の概念図を示す。ゲートウェイ装置３０は、記録領域として、転送処理を行うフレームを一時的に保存しておく受信バッファ３０１と、当該受信バッファに保存されているフレームの更新の有無をチェックするための更新フラグ用記録領域３０２（更新記録手段）とを備える。受信バッファ３０１は更にフレーム単位で分割されており、フレームの種類毎にその保存領域が定められる。例えば、エンジンECU２１から送信されるフレームは、受信バッファ３０１の中の特定の領域３０１ａに保存されるようになっている。また、更新フラグ用記憶領域３０２は、これらフレームの種類毎に設けられた記憶領域に対応して設けられており、対応するフレームの更新の有無を記録する（更新記録手段）。この他、ゲートウェイ装置３０は、送信フレームを一時的に保存しておく送信バッファ３０３と、フレームの種類毎にどのバスラインから受信してどのバスラインに転送するのかを示したテーブル保存領域３０４とを備える。
【００１９】
次に、ゲートウェイ装置３０の機能について図４のフローチャートを用いて説明する。
ゲートウェイ装置３０は、フレームの受信、受信バッファへの保存、および更新フラグのセットを行う（ステップＳ100）。フレームを受信すると、当該受信フレームを受信バッファに保存するが、前述のとおり、フレームの種類に応じて予め保存すべき領域が定められているので、その定めにしたがって保存される。このとき、受信フレーム毎に予め定められた更新フラグの記録領域３０２において、対応するフラグをセットする。所定の送信周期が経過するまでは、この処理を繰り返す（ステップS200）。
【００２０】
所定の送信周期が経過すると、ゲートウェイ装置３０は、受信バッファに一時保存されている受信フレームを単一のフレームに再配置する（ステップS300）。このとき、これらの受信フレームに示されている全ての情報を単一のフレームに再配置するようにしても良いが、本実施形態においては、ここで情報の取捨選択を行う。すなわち、一つのフレーム内には複数の情報が示されているが、ゲートウェイ装置３０が中継を必要としない情報、すなわち、バスラインを越えて他のECUに伝達する必要のない情報も含まれている場合がある。このような情報を再配置時に省き、所定の情報のみを選択して再配置することにより、複数のフレームを単一の送信フレームに再配置することができるので、バスラインの通信負荷を低減することができる。
【００２１】
一方、再配置に際しては、更新フラグの情報も考慮される。すなわち、更新フラグがセットされている場合は、今回の送信周期において新たにフレームが受信されているが、セットされていない場合には、今回の送信周期において新たにフレームが受信されていないことになるので、この情報を単一の送信フレームに含める。具体的には、更新フラグがセットされている場合、すなわち、今回の送信周期において新たにフレームが受信されている場合には、その情報をそのまま利用する。一方、更新フラグがセットされていない場合、すなわち、今回の送信周期において新たにフレームを受信しなかった場合には、受信バッファに保存されている情報をそのまま利用するのではなく、特定のビットパターンに置き換えて、単一の送信フレームを構成する。
【００２２】
例えば、単一の送信フレームに含めるものとして選択された情報が２ビットの情報だった場合、「00」、「01」、「10」、「11」の４つのビットパターンが表現可能であるが、これらのうち、「11」を更新がなかった場合のビットパターンとして予め定めておく。このようにすることで、送信フレーム内のデータ領域を有効活用でき、更新有無の情報を効率良く送信フレームに付加することができる。勿論、更新有無を示す領域を送信フレームの一部に加えるようにしても良いが、その場合には、その分だけ送信フレーム内における再配置可能なデータ領域が減少するので、単一の送信フレームに再配置できるフレームの数が減少し、結果として、通信負荷が増加するというデメリットを伴う。
【００２３】
そして、ゲートウェイ装置３０は、送信バッファに保存されている単一の送信フレームを第一のバスライン上または第二のバスライン上に送信し（ステップS400）、更新フラグ３０２を全てリセットする（ステップS500）。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係るゲートウェイ装置３０は、フレームの種類毎に受信バッファに保存されている情報を単一のフレームに再配置して、所定の周期で送信するので、受信タイミングの異なる複数のフレームを均一のタイミングで中継する。これにより、ゲートウェイ装置３０によって中継される送信フレームの送信周期が安定し、システム全体の通信負荷が安定する。また、再配置する情報を取捨選択するので、送信フレームのデータ領域を有効活用でき、単一の送信フレームで送信できるようになり、通信負荷を低減することができる。さらに、送信フレームには更新情報を含ませているので、これを受信したECUは、受け取った情報が更新されているものか否かを区別することができる。すなわち、受信頻度の異なる複数のフレームを所定のタイミングで単一フレームに再配置することによって、情報の更新が不明となるような事態を未然に防止している。更新の有無が不明とはならないので、例えば、所定時間以上更新がない場合に異常と判断するようなロジックを受信側ECUで成立させることができる。さらに、所定の送信周期は、受信フレームの受信周期と無関係に設定できるので、実験や机上計算により予めシステム全体の通信負荷を考慮した適切な値に設定することもできるし、車両の状態等に応じて臨機応変に変化させることもできる。すなわち、送信周期の設計自由度が増すことで、通信システム全体の負荷を安定させることができる。
【００２５】
本実施形態は上述のように構成したが、これらは一例に過ぎず、本願発明は必ずしも当該内容に限定されない。例えば、本実施形態においては、更新フラグは受信フレームの種類毎に設定したが、再配置手段で選択する情報単位で設定するようにしても良い。また、本実施形態においては、バスラインは２系統のみとしたが、３系統以上のバスラインを中継するようなゲートウェイ装置としても良い。また、本実施形態においては、単一の送信フレームを１種類のみとしたが、複数の受信フレームを単一に再配置される送信フレームが複数あってもよい。受信フレームの数、情報量が多すぎて、全ての受信フレームを一つの送信フレームに再配置することが困難な場合には、有効である。この他、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で、技術常識等を加味して種々の変更が可能である。
【００２６】
（第二実施形態）
第二実施形態においては、第一実施形態に加えて、さらに送信優先度の概念を取り入れたものである。すなわち、第一実施形態においては、車載ゲートウェイ装置は所定の周期で単一の送信フレームを送信していたが、第二実施形態においては、更新された情報の重要度に応じて送信する周期を可変とするものである。
【００２７】
より具体的には、第二実施形態では、図４のステップS100の処理のみ第一実施形態と異なる処理を行う。すなわち、第一実施形態におけるステップS100では、フレームを受信次第、受信バッファへの保存と更新フラグのセットを行うが、第二実施形態においては、さらに、次の処理を行う。すなわち、受信フレーム毎に送信優先度を予め定めておき、例えば、送信優先度として「中（通常）」と「大（緊急）」の二種類を定めておき、更新フラグをセットした後に、当該フレームの送信優先度をチェックする。すなわち、受信したフレームの送信優先度が、「中（通常）」だった場合には、送信周期をデフォルトのままとし、受信したフレームの送信優先度が「大（緊急）」だった場合には、送信周期をデフォルトよりも短いものとする。
【００２８】
このようにすることで、次のステップS200において参照される送信周期が可変となるので、送信優先度の高いフレームを受信した場合には、より短い周期でステップS300に移行し、応答性よく中継することができる。なお、送信優先度を３段階以上とすることも勿論可能である。このような場合でも、送信周期のデフォルト値を最も長いものにしておいて、送信優先度の高いフレームを受信する度に、当該送信周期を短くすることによって、簡単に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の車載ゲートウェイ装置が適用されるネットワーク構成図である。
【図２】本発明の車載ゲートウェイ装置が受発信するデータフレームの構成図である。
【図３】本発明の車載ゲートウェイ装置の記録領域を示す概念図である。
【図４】本発明の車載ゲートウェイ装置において実行される制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
３０    車載ゲートウェイ装置
３０１  受信バッファ
３０２  更新フラグ
３０３  送信バッファ
【図１】
2009010852.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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