(57)【要約】      （修正有）【課題】最近の車は高度な情報処理を車載ＬＡＮなどで行っており、簡単な電装品のオプションであっても車の制御に影響を与えることがある。またメーカ純正以外のオプション製品の開発には車種の違いやメーカの違いによって車ごとのテストを行わなければならない。車載ＬＡＮに規定の方法によりアクセスし車の制御に影響を与えないように制御を行えるような方法と部品を提供する。車の走行中に車の制御に影響を与えないような方法でメーカ純正以外のオプション製品を開発できるようにする。【解決手段】車載ＬＡＮの物理層以上のレベルでデータを共通化してアプリケーションに応用する。車載ＬＡＮによっては監視モードを備えていないものあるがその場合は電気的な信号を分析して非同期でデータとして取り込む。この部品を使用することにより車の電気的状態や走行中の状態を監視しながら安全に効率よく機能するオプションを開発できる部品とソフトウェアを提供。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の車載用ＬＡＮに対して規格を満足するような電気的およびソフトウェアタイミングで接続して、接続したＬＡＮプロトコルに影響を与えないで情報を読み取る手段と、車両情報の信号線に電気的に接続して本来の車両信号に影響を及ぼさないように車両信号を読み取る手段と、それらの車両情報をもとにリアルタイム処理を行い純正以外のオプション製品を純正オプションまたは純正の車両機器に安全に装着し、本来の車の動作に影響を与えないように情報制御を行い車の状態にあわせて動作を管理し接続することを可能にする特徴を備えた車両用制御ユニット。
【請求項２】
閉じたプロトコルによる車載用ＬＡＮシステムで、本来の多対多通信において他の通信ユニットに影響を与えないように情報を収集する手段と、他の既設オプション製品の情報と合わせて車の走行状態を監視して新たに装着するオプション製品の機能を制限する機能を備える制御ユニット。
【請求項３】
メーカ純正品以外の車載用アクセサリの装着に関して、既設の純正オプションの装着情報を車載ＬＡＮの初期化情報から読み取り、後付のオプションの機能が影響を及ぼすような処理を行う可能性がある場合に警告を出すデータを内部に持ち、また装着するオプションの動作モードの切り替えを純正のスイッチなどの操作により変更し記憶する手段を有し、車両情報との連動をおこなう情報管理ユニット。
【請求項４】
車載ナビユニットに接続しているＴＶチューナの動作を監視して上記の方法により走行中にＴＶ視聴を制御する手段を有し、また既設のチューナを別のチューナに置き換える時にアンテナやスイッチ制御部分を利用し、既設のチューナ情報を記憶して新規のオプションチューナの情報との照合を行い車載ＬＡＮに出力してチューナ以外の部分を使用できるようにする情報制御ユニット。
【請求項５】
上記情報制御ユニットを用い、実際に車に装着して走行状態のデータを車載ＬＡＮより取得して他のＰＣ等の情報端末上で実際の車載オプションの動作をシミュレートできるテストユニットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車メーカが製造し車に装備してある純正の電子機器および専用カーナビシステム機器などに対して車が販売された後に機能を追加するオプション製品を開発する手法と車の走行上の安全に配慮して機能を追加できるオプション製品のための情報制御装置を提供する。車載ネットワークシステムで構成された車のオプション製品をネットワークのプロトコル層に応じて車の本来の動作に影響を与えないような方法で製造し設置するシステムおよび実車以外で走行中の状態をシミュレ−ションし、安全に確実に動作をすることを確認する製造システムを提供する。応用としてナビシステムの対応製品があり、その一例として走行時にＴＶを視聴するオプション製品、または走行時にオーディオの操作やナビシステムの操作を可能にするオプション製品または付加情報をナビシステムの表示させるオプションが考えられる。
【背景技術】
【０００２】  自動車メーカ以外が製造する車用のオプション製品は既存の車の部品を置き換え追加することによって実装される。純正部品はメーカが正式にテストを行って製造しているが、その他のサードパーティ製の製品は正規のテストを経ずに製造および出荷されている場合がある。最近の車の構造上、多くの電子制御はＬＡＮ構造を伴っており、規格以外の製品を装着すれば車自体の性能に影響が出る恐れがある。本製品は車載用のＬＡＮシステムの規格を満足するような構造を提供し、オプション製品は本システムを利用することにより車への影響を気にすることなく製品の開発、製造を行えるようになる。応用として、純正ナビゲーションシステムの走行中のＴＶ視聴の制御や、純正ナビへの追加情報の入力やハンドルスイッチによる各種オーディオオプションの操作、車の走行情報を元にした各種オプションの制御を行うことである。
【特許文献又は非特許文献】
【０００３】［特開２００５−４３０６４］
これらのシステムは車の走行情報の信号をオプションの動作中は切断することにより、機能を実現している。この場合はナビゲーションシステムの本来の性能を一時的に遮断して行うため、想定外の動作を引き起こすことが有り、また車の走行中の安全性を損なうことも懸念される。
本システムの応用製品の場合は、走行情報を元に走行中は操作不可のコマンドをＴＶユニットに発行することにより視聴を可能にしている、この方法はナビゲーションシステムの本来の性能を損なうことなく走行中以外の動作も実現することになる。また常時走行中情報を監視することにより、より安全にナビゲーションシステムの動作を確保することを可能にする。
【特許文献又は非特許文献】
【０００４】［特開２００７−１２９４６７］
これらのシステムは本システムと同様に車載ＬＡＮの状態をモニタする構造を有するが、情報処理はあくまでも自動車自体の制御ユニットの通信品質を確保す目的のものである、本発明のように外部の機器を管理し純正の車の車載ＬＡＮ関連機器との中継をするものではない、またＬＡＮの解析方法は単純に通信時間をモニタして算出するものである。本発明のモニタ方法は、車載ＬＡＮの種類には依存しないで、ソフトウェアによりパターンを認識して通信データを再構築してデータ化するものであり、通信のエラー情報を積極的に利用することが大きくことなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  今までの自動車用アフターマーケット製品の中で、電子機器接続タイプの製品は電気的な規格を満足する設計で十分と考えられていたが、昨今の高度な信号処理を行って走行制御している車自体には、単純な機器を接続しただけでも影響が起こる可能性がある。【０００６】  以前はメーカ純正以外のオプション製品の開発には電気的な性能や構造上の問題を考慮するだけでよかったが、車載システムが信号処理や情報処理にもとづいて制御を行うようになってからは、単純な機能のオプションであれ車の走行時の状態を考慮したシステム設計を要求される。これらの要求に対して全ての車種の情報を個別に対応していくのはかなりの労力がかかり現実的ではなくまた、メーカの差を吸収するのは非常に困難である。
本システムは自動車制御の基本情報を安全に取り出し加工してインターフェースするフレームワークとしてオプション機器の設計や製造に応用していくことを目的にしている。【０００７】  自動車の信号制御や情報制御の方法と連動することにより安全にまた広範囲に応用可能なオプション機器の開発を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  既存の車載ＬＡＮシステムと通信を行い現状の車の情報を即時的に取得することにより車の走行時の電気的な状態や駆動システムの状態またはナビシステムや外部センサーシステム、カメラシステムなど、付帯的な情報を積極的に利用できるようなインターフェースをオプション機器へ伝えるコンポーネントを提供する。
これらの情報をもとにオプション製品は車の状態に応じた機能を適正に実行できる。
また、メーカや車の違いを吸収してより柔軟な製品開発が可能となる。【０００９】  車載ＬＡＮは駆動系や情報系などいくつもに分離されて安全に運用されているが、本システムも同様に信頼性を確保するようにＬＡＮシステムを優先的に利用する。【００１０】  車載ＬＡＮシステムには製造上、試験用に監視システム機能が実装されており本システムはこの機能の一部を使用して上記の機能を実現する。
または、監視システム機能が無い場合は、車載ＬＡＮが使用している時間以外の部分を使用してローカルなＬＡＮシステムを構築してオプション用の通信ネットワークを提供する。【００１１】  本システムは各種の車載ＬＡＮの情報を監視できる機能を有しまたそれらの情報をメモリ上に展開できる。また設定されたパラメータによってＬＡＮ上のデータリンク層およびネットワーク層の違いを吸収し上位アプリケーションに対して同様な情報を提供することによってメーカ間や機種間の違いがあっても共通の製品開発をすることを可能にする。【００１２】  車載ＬＡＮシステムを監視することによって車の状態を数値化できればコンピュータ上のシミュレータと実際の車および環境を組み合わせた試験環境を構築できる。
これらは新製品開発において実際の走行時の状態をシミュレーションして素早く製品開発を行うことを可能にする。
【発明の効果】
【００１３】  当該発明は最近の高度な車載ＬＡＮシステムを利用して安全に接続できるオプション製品を開発する方法および枠組みを提供する。【００１４】  本システムは、走行時の車の情報によって追加の機能を車の制御への影響を与えないように製品を開発できる部品である。これによりたとえメーカ純正品でなくても安全に確実にオプションを設置できる。またメーカが販売していない製品でも同様に安全に設置することができるようになる。【００１５】  また、本システムを利用することによりメーカ間の差や車種間の機能的な差を吸収できるため製品開発が共通化されより効率的な製品開発可能となる。またシミュレータ試験機により新製品の新しい機能を数値的および系統的に評価でき製品開発を効率よくおこなうことが可能となる。【００１６】  本来持っている製品の機能に外部情報によっての動作を付加することが可能になり、緊急的な車の走行時の対処に対応できるようになる。【００１７】  これらにより安全かつ確実に車載製品を開発でき、走行時の安全を確保しながら新規機能のオプションを接続することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下、本発明について実施の形態を図１〜８の順に説明する。【００１９】  図１では当該発明のシステム全体像を示している。通常状態の車では、ナビゲーション機器１と車両通信用ＥＣＵ２と車両制御ＥＣＵ３および４があって車を制御しているものとする。ＥＣＵとは車両用の電子制御ユニットの通称とする。本来は車によっては多くのＥＣＵを使用するが構造を簡略的に記述するためにＥＣＵの数を制限する。この状態で各ＥＣＵは車載ＬＡＮを使用して情報を交換しながら車の制御を行っている。これに本システムの部品として情報変換機５をＥＣＵ２とナビ機器１の間に装着する。このときナビ機器１への信号線を全て変換機５に取り込んでから本来のナビ機器１へ接続する。
ここに純正以外のオプション製品として６を取り付けるときに、本来はナビ機器１へ直接接続すべき配線を変換機５を通して接続することにする。これにより本来オプション６を接続できないような仕様のナビ機器１であっても接続可能となり、また５は車載ＬＡＮの情報を取り込んでオプション６を制御できるため、より安全に機能の追加をできるようになる。
変換機５は本来ＥＣＵ２からナビ機器１へ行く信号を全て監視できまた選択的に信号を制御できるため必要な機能の追加や本来できなかった操作などをナビ機器１に対して行うことができるようになる。【００２０】  図２は、ナビ機器応用製品のより具体的な機能を説明する。基本の車の構成として表示機器７、ナビ機器８、車の制御用ＬＡＮとの通信を仲介するゲートウェイユニット１０、車の動作制御用ＥＣＵ９、車速信号ユニット１１、シフトレバー信号ユニット１２、パーキングブレーキ信号１３、ＥＴＣユニット１４、ハンドルスイッチ１５がある場合、通常は、１１からの走行中の情報は１０を通じて８と７に伝達される、また各種の１２から１５の信号もそれぞれ信号線もしくは車載ＬＡＮのケーブルにより１０を通って９に入力される。これに純正以外のオプションユニット１７を装着する場合、１６の変換機を通じて装着するものとする。１６は上記の方法で、各種の信号線情報や走行情報やスイッチ情報を選択的に８に送りオプションの動作を本来の車の機能に連動した形で動作させることが可能になる。【００２１】  具体的な応用として、純正ナビシステムは本来走行中はＴＶの視聴ができないようにメーカによって設定されているが、同乗者のために視聴できるようにするには、１６によって走行中の状態を監視しながら８のユニットにＴＶの視聴ができるようにコマンド処理し視聴を可能にする。これは１１からの車速信号を切断したり、１３などの信号を切るものではなくて、本来８が持っているＴＶの視聴ができるモードを選択的に処理するものである。このようにすれば本来の車の情報による制御に影響を与えないでＴＶの走行中に視聴が可能になる。【００２２】  さらに具体的な例は、純正のハンドル部のスイッチ１５に連動して１７を制御できるようにするオプションを装着できる。このときハンドルスイッチからの制御だけではなくて本来持っているスイッチの役目をオプションによって拡張できるようになる。また７の表示機器上に新たに表示図や文字を表示することが可能になる。
これは運転者がいろいろなオプション製品の操作を行う時に手を伸ばしたり目線をそらせたりせずに安全に最小の動作で純正以外のオプション製品の操作をできるようにするものである。【００２３】  図３は既存の車載ＬＡＮシステムへの本システムの機能追加方法を示したものである。本来は、１８の物理層の上に２１のデータリンク層、２２のネットワーク層が構成されるが本システムは物理層の上に１９の信号を監視する層とそれを管理する２０の仮想ネットワーク層を提供する、この層は上の層に対して２２の部分と同じインターフェースを提供して本来のシステム同様な構成をとれるようにする。物理層は、ＩＥｂｕｓやＣＡＮ、ＬＩＮ、ＭＯＳＴ、ＦｌｅｘＲａｙなどの制御用車載ＬＡＮを想定する。１９は本来２１が持っていない全ての信号をモニタする機能を有し、２０はネットワークの種別やメーカ別のフォーマットの種類、車種別のフォーマットの違いを吸収してシステムを共通化する。【００２４】  図４および図５は、具体的な製品の実現方法として走行中にＴＶ視聴可能ユニットの情報経路を説明するものである。図４の状態は通常の車の状態で、車速信号ユニット２６からの車速情報はナビ制御ユニット２５に直接入力される。２５はさらに２４に対して車速信号を送る。ＴＶを切り替える時は２３のＴＶボタンを押したときに２５にＴＶ表示命令が行き、２５から表示ユニット２４に対してＴＶ情報が送信される。走行中は２３のボタンの情報は２５に対して入力できないようになっている。
図５の場合は、本システムのオプション２７を装着した場合の情報経路で、走行中に２３のＴＶボタン押した場合は、２７はボタン信号を記憶して、２６からの車速情報も同様に記憶する、その状態を計算して２７が本来走行中にボタンを押した時に２５から２４に対して処理できないコマンドを一時的に２４に対して発行することが可能になる。これにより本来走行中はＴＶスイッチのコマンドが２５に行かなくなってＴＶ信号が切り替わらない状態を回避でき、しかも本来の信号をさえぎることなくＴＶ視聴を行うことが可能になる。これは２７が全ての車の現在の情報を詳細に管理して動作を決定するようにしているためである。【００２５】  図６は、車載ＬＡＮの信号を監視する方法の説明である。モニタ機能を持つ車載ＬＡＮの場合は前期の仮想ネットワーク層がデータの調整を行うが、モニタモードを持たないＬＡＮ、たとえばＩＥｂｕｓなどは、高度な測定機器でないとＬＡＮ信号を分析できない。それでは汎用の車載アクセサリ製品としてはコストや大きさの問題で成り立たないため、本システムはＬＡＮ信号の変調された波形を成型してパルスの幅を相対的なデジタル信号に置き換えて非同期で信号処理を行う。車両制御ユニット２８，２９、３０があった場合は、通常２８と２９の間で行われる通信は３０では監視できない状態にあるが、３１のパルス波形の時間と３２の波形の時間との間の時間の関数によって本来のＬＡＮ上の信号を変換して数値化してデータとして構成することが可能になる。このときにＬＡＮの種類によってパルスの長さが変わることをパラメータ等の設定情報によって管理を行うとする。
また、通信には絶えずエラー処理のためのシーケンスがあり、伝送の再送が行われる。これらを積極的に利用して各ユニットの状態を解析してパルスからのデータ化を行う。
３３のＬＡＮ波形は、細分化されたビット信号３４で構成されているが、３４はさらに小さい３５のパルスでサンプリングされる。サンプリングされたパルスはビット長の関数によって実際のＬＡＮデータを復元できるようになる。また３４のパルスは分析するＬＡＮ波形に応じてビット幅を適応して可変していく工夫を伴っている。
この適応分析にも通信のエラーシーケンスの再送や分析モードの処理を利用する。
既知の分析モードの再送手順があればその回数でパルスのデータ分析がより確度を高くして行うことが可能となる。【００２６】  図７は、本システムを応用して純正以外のオプション製品の開発をする方法を説明したものである。３６の本製品を車に搭載して走行中の車載ＬＡＮの信号を監視し各種の純正のスイッチやオプションの状態などの情報を拡張メモリに記憶する。収集したデータをもとにして開発用の車両の本システム３８を通して車載ＥＣＵ３９と通信を行う。実際の走行中のデータを照合しながら３７のＰＣ等端末でオプションの動作を確認したり製品のテストをすることができる。また、使用する車両は車載ＬＡＮの形式が同じであれば、同じ車種でなくても機能を再現できる。これは車載ＬＡＮを含め車両信号を既定のインターフェースフォーマットで取得して再現できるように本製品が設計されているためである。【００２７】  図８は、本製品の回路構成上の特徴と構造を表したものである。モニタモードを持たないＬＡＮの波形をサンプルしてデータ化する場合は測定機器のような高度な解析回路を必要とするが、本製品は高速で小規模なＣＰＵユニット４１とデータ処理に適したＣＰＵユニット４０と更に高速な波形に対応するデジタル回路４２と他の情報機器へのインターフェースのための回路４３と車両用信号のための回路４５で構成される。もちろん他の回路も搭載されているが演算部のみの特徴を簡単に書いたものである。
各ＣＰＵは非同期で通信を行いながら高速な処理から順に波形処理を行ってデータ化していく、これにより比較的低コストでの機器の製造を実現させることが可能になっている。これは車載ＬＡＮを含め車両信号を既定のインターフェースフォーマットで取得して再現できるように本製品が設計されているためである。
処理する信号の伝播速度に応じてＣＰＵの周波数や規模を選定して最適化している。これはさらに汎用のＣＰＵや高度なＣＰＵを使用するよりコストを大幅に節約できる。
また、本ユニットの構造は、回路部品が装着された４６部分を、車に接続する４７，４８のコネクタで構成される。４７，４８は車の種類によって各種異なる場合があるが、本体の４６は全てに共通化される、車種やメーカの違いはソフトウェア上の構成やパラメータの変更で対応できるように設定する。これにより量産効果が見込め製品としてより効率的に製造可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  当該発明のシステム全体図を示す。
【図２】  車載用電子機器の構成と本システムの接続を示す。
【図３】  本システムのソフトウェアの構造を示す。
【図４】  純正ナビシステムの標準的な接続の概要を示す。
【図５】  純正ナビシステムへの本システムの接続とデータ経路の例を示す。
【図６】  車載ＬＡＮシステムのモニタ方法について示す。
【図７】  オプショシ製品の開発のためのシミュレーション方法の説明を示す。
【図８】  本システムの回路構成と構造の概要を示す。
【符号の説明】
【００２９】１          純正ナビシステム
２          車載情報系コントローラ
３、４      車載制御系コントローラ
５          本システム変換機
６          純正品以外の車用オプション機器
７          ナビシステム表示機
８          ナビシステムユニット
９          駆動系コントローラ
１０        車載ＬＡＮの系統別ゲートウェイ
１１        車速制御装置
１２        シフトレバー回路
１３        パーキングブレーキ回路
１４        ＥＴＣユニット
１５        ハンドルスイッチ
１６        本システム変換ユニット
１７        純正以外のオプション製品
１８        車載ネットワーク物理層
１９        本システム信号モニタ層
２０        本システム仮想ネットワーク層
２１        車載ネットワークデータリンク層
２２        車載ネットワークネットワーク層
２３        ＴＶスイッチ
２４        ＴＶモニタ
２５        ナビ制御ユニット
２６        車速回路
２７        本システムユニット
２８，２９，３０  車載ＥＣＵ
３１        ＬＡＮ波形パルス
３２        ＬＡＮ波形パルスギャップ
３３        ＬＡＮ変調パルス波形
３４        ＬＡＮ変調ビット波形
３５        細分サンプリングパルス
３６        本システムデータ収集器
３７        シミュレーション用ＰＣ端末
３８        本システムシミュレーション器
３９        車載ＥＣＵ
４０        データ処理用ＣＰＵ
４１        パスル処理用ＣＰＵ
４２        波形処理用ロジック回路
４３        外部ＰＣインターフェース回路
４４        車載ＬＡＮ用インターフェース回路
４５        車載信号インターフェース回路
４６        電気回路本体部
４７，４８  車載回路接続用コネクタ
【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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