JP2017188793A - 通信制御用コントローラ及び通信制御用システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信路のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路の混雑状態が長びく前に解消できる通信制御用コントローラ及び通信制御用システムを提供する。【解決手段】通信制御用コントローラ４Ａは、通信路BUS１上に接続された複数のコントローラ４Ｂ，４Ｃとの間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う。この通信制御用コントローラ４Ａにおいて、トラフィック判断部４Ｇａと、通信プロトコル切替部４Ｈａとを備えている。トラフィック判断部４Ｇａは、通信路BUS１におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断する。通信プロトコル切替部４Ｈａは、トラフィック判断部４Ｇａが混雑状態であると判断した場合には、通信路BUS１における通信プロトコルをCANからCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える。【選択図】図２

Description

この発明は、通信制御用コントローラ及び通信制御用システムに関し、特に、通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコル（通信上の規約）にCAN(Controller Area Network)を用いて相互にデータ通信を行う通信制御用コントローラ及び当該通信制御用コントローラを備えた通信制御用システムに関するものである。

近年、自動車の機能増加に伴い、マイクロコンピュータ（例えば、ECU）の数も増加する傾向にある。ECUの取り付け数の増加に伴い、トラフィックも増加する傾向にある。
ここで、「ECU（Electronic Control Unit）」とは、例えば自動車各部に取り付けられ、他のECUと連携して自動車各部の動作を制御するマイクロコンピュータの一種である。「トラフィック」とは、例えば、ECUと他のECUとを接続する通信路の中を行き交うデータの交通量である。

通信路の中を行き交うデータには、ECU同士が連携して自動車各部の動作を制御するための更新プログラム（例えば、OSやファームウェア）が含まれる。ECUの夫々は、更新プログラムをCANを用いて送受信し、相互に連携してアクチュエータの動作を制御等している。
ここで、OS（Operating System）」とは、例えば、自動車各部の基本的な管理や制御を行うためのプログラムである。「ファームウェア(Firmware)」とは、例えば、自動車各部に組み込まれたアクチュエータを制御するためのソフトウェアである。

更新プログラムは、その制御対象となる自動車各部に新たな機能が追加される場合や、更新プログラム自体に不具合が見つかった場合などに、更新プログラムの書き換えが必要な場合がある。更新プログラムの情報量は膨大ゆえ、更新プログラムを書き換える際には、アクチュエータを制御する際とは比較的膨大な量の情報がECU同士で送受信される。そこで、更新プログラムを書き換える場合に限り、ECU同士が通信路を介して更新プログラムを送受信するための通信プロトコルをCANよりも高速な通信を実行可能な通信プロトコルに切り替える。これにより、更新プログラムの書き換え作業の効率化および高速化を図った制御システムが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２７２９７１号公報

しかしながら、従来の制御システムは、通常、アクチュエータを制御する際、CANに基づいてECU同士が通信を行い、更新プログラムを書き換える場合に限りCANよりも高速な通信プロトコルに基づいてECU同士が通信を行うものである。

そのため、従来の制御システムは、通信異常（例えば、ショートやDos攻撃など）が通信路に生じることにより通信路のトラフィックが増加した場合への対処を想定したものではない。従って、通信路におけるトラフィックの増加に伴い、通信路におけるデータの転送時間が低下することによる通信遅延（通信路の混雑状態が長びく状況）を解消することが出来ない。

この発明の目的は、通信路のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路の混雑状態が長びく前に解消できる通信制御用コントローラ及び通信制御用システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信制御用コントローラは、通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う。この通信制御用コントローラにおいて、トラフィック判断部と、通信プロトコル切替部とを備えている。トラフィック判断部は、通信路におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断する。通信プロトコル切替部は、トラフィック判断部が混雑状態であると判断した場合には、通信路における通信プロトコルをCANからCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る通信制御用システムは、複数の通信路が接続されたコントローラ中継装置と、複数の通信路の夫々に接続された複数のコントローラとを備える。この通信制御用システムにおいて、第１通信制御用コントローラと、第２通信制御用コントローラとを備えている。第１通信制御用コントローラは、複数の通信路のうち関連付けられた第１通信路および第２通信路において、第１通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う。第２通信制御用コントローラは、第２通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う。第１通信制御用コントローラおよび第２通信制御用コントローラの夫々は、トラフィック判断部と、通信プロトコル切替部とを備えている。トラフィック判断部は、第１通信路および第２通信路の夫々におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断する。通信プロトコル切替部は、夫々のトラフィック判断部により混雑状態であると判断した場合には、第１通信路および第２通信路の夫々における通信プロトコルをCANからCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える。

本発明に係る通信制御用コントローラによれば、通信路のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路の混雑状態が長びく前に解消できる。

本発明に係る通信制御用システムによれば、第１通信路および第２通信路の夫々におけるトラフィック増加による通信遅延を通信路の混雑状態が長びく前に解消できる。

実施例１の通信制御用コントローラが適用されるECUを搭載した通信制御用システムの全体構成を示す全体システム図である。 夫々の通信路間の接続構成を示す図である。 データ通信処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の通信制御用コントローラ及び通信制御用システムを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１における通信制御用コントローラ及び通信制御用システムは、複数の通信路上に接続された夫々の通信制御用コントローラとしてECUを搭載した通信制御用システムに適用したものである。以下、実施例１における通信制御用システムの構成を、「全体システム構成」、「通信路間の接続構成」、「データ通信処理構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例１の通信制御用コントローラが適用されるECUを搭載した通信制御用システム１の全体構成を示す。以下、図１に基づき、全体システム構成を説明する。

通信制御用システム１は、ゲートウェイＧＷ２（コントローラ中継装置）と、ECU４〜７（通信制御用コントローラ）と、迂回用通信路８と、を備えている。実施例１では、通信制御用システム１におけるネットワーク・トポロジーはメッシュ型で構成される。

ゲートウェイＧＷ２は、複数の通信路が接続される。実施例１では、ゲートウェイＧＷ２に４本の通信路BUS１〜BUS４が接続される。

ECU４〜７は、通信路BUS１〜BUS４の夫々に接続される。実施例１では、通信路BUS１〜BUS４の夫々に三つのECUが接続される。

迂回用通信路８は、通信路BUS１〜BUS３の夫々に接続されたECU４〜ECU６と、通信路BUS２〜BUS４の夫々とを接続する。迂回用通信路８において、通信路BUS１〜BUS３の夫々の中を行き交うデータは通信路BUS２〜BUS４の夫々を経由して伝送したり、通信路BUS２〜BUS４の夫々の中を行き交うデータは通信路BUS１〜BUS３の夫々を経由して伝送したり出来るように設けられた通信路である。迂回用通信路８は、例えば、通信路BUS１に通信異常が生じた場合に、ECU４の夫々が通信路BUS１に接続された他のECU４に対して伝送するデータ等を、一時的に通信路BUS２を経由して伝送出来るよう設けられた通信路である。迂回用通信路８は、例えば、後述する通信異常情報等、通信路BUS１上に接続された各ECU４と、通信路BUS２上に接続された各ECU５との間で伝送される各種の情報の通信にも用いられる。

［通信路間の接続構成］
図２は、通信路BUS１（第１通信路）と通信路BUS２（第２通信路）との相互接続を示す図である。なお、図２では、迂回用通信路８を破線で示している。なお以下では、通信路BUS１，BUS２の組み合わせに主眼を置いて構成を説明するが、同様のことが通信路BUS２，BUS３の組み合わせや、通信路BUS３，BUS４の組み合わせにも当てはまる。

通信制御用システム１は、通信路BUS１に接続されたECU４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、通信路BUS２に接続されたECU５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、迂回用通信路８とを備えている。この迂回用通信路８は、ECU４Ａと通信路BUS２とを繋ぐ迂回用通信路と、ECU４Ｂと通信路BUS２とを繋ぐ迂回用通信路と、ECU４Ｃと通信路BUS２とを繋ぐ迂回用通信路の計３本からなる。

ECU４Ａ（第１通信制御用コントローラ）は、ECU４Ｂ，４Ｃとの間で通信路BUS１を介してマスター・スレーブ方式の通信を行なう。同様に、ECU５Ａ（第２通信制御用コントローラ）は、ECU５Ｂ，５Ｃとの間で通信路BUS２を介してマスター・スレーブ方式の通信を行なう。

ECU４Ａは、複数の通信路BUS１〜BUS４のうち関連付けられた二つの通信路BUS１、通信路BUS２において、通信路BUS１上に接続されたマスターコントローラ（コントローラ）である。ECU４Ａは、通信路BUS１上に接続されたスレーブコントローラ（コントローラ）であるECU４Ｂ，４Ｃとの間で通信プロトコルにCAN又はCAN FDの何れかを用いて相互にデータ通信を行う。
ここで、「関連付けられた二つの通信路」とは、共通の迂回用通信路８によって相互接続されることによって関連付けられた通信路BUS１（第１通信路）、通信路BUS２（第２通信路）の組み合わせを意味する。関連付けられた二つの通信路には、通信路BUS２，BUS３の組み合わせや、通信路BUS３，BUS４の組み合わせも含まれる。

ECU４Ａは、第１のインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと称する）部４Ｂａと、第２のＩ／Ｆ部４Ｃａと、情報受信部４Ｄａと、通信異常検出部４Ｅａと、情報送信部４Ｆａと、トラフィック判断部４Ｇａと、通信プロトコル切替部４Ｈａと、これら各部を統括制御する制御部４Ｉａとを備えている。第１のＩ／Ｆ部４Ｂａ及び第２のＩ／Ｆ部４Ｃａは、情報受信部４Ｄａ、通信異常検出部４Ｅａ、情報送信部４Ｆａ、トラフィック判断部４Ｇａ及び通信プロトコル切替部４Ｈａと共に、制御部４Ｉａのバス端子に接続される。

第１のＩ／Ｆ部４Ｂａは、通信路９を介してECU４Ａを通信路BUS１に接続する。

第２のＩ／Ｆ部４Ｃａは、迂回用通信路８を介してECU４Ａを通信路BUS２に接続する。

情報受信部４Ｄａは、迂回用通信路８を介してECU５Ａから通信異常情報又は異常解消情報を受信したり、通信路９及び通信路BUS１を介してECU４Ｂ，４Ｃから各種の情報を受信したりする。

通信異常検出部４Ｅａは、通信路BUS１における通信異常又は該通信異常の解消を検出する。

情報送信部４Ｆａは、通信異常検出部４Ｅａが通信異常を検出した場合には、迂回用通信路８を介して該通信異常を示す通信異常情報をECU５Ａに送信する。また、情報送信部４Ｆａは、通信異常検出部４Ｅａによる上記通信異常の解消を検出した場合、迂回用通信路８を介して該通信異常の解消を示す異常解消情報をECU５Ａに送信する。さらに、情報送信部４Ｆａは、通信路９及び通信路BUS１を介してECU４Ｂ，４Ｃに各種の情報を送信する。

トラフィック判断部４Ｇａは、通信路BUS１におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断する。

通信プロトコル切替部４Ｈａは、トラフィック判断部４Ｇａが混雑状態であると判断した場合には、通信路BUS１における通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替える。

制御部４Ｉａは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。

ECU４Ｂ，４Ｃの各構成については、通信異常検出部４Ｅａ及びトラフィック判断部４Ｇａを備えない点を除き、ECU４Ａと同じであるので、ECU４Ａの各構成要素の末尾に付加した添文字「ａ」に代えて添文字「ｂ」、「ｃ」をECU４Ｂ，４Ｃの各構成要素の末尾に付加することとして、ECU４Ｂ，４Ｃの各構成要素の説明を省略する。

また、ECU５Ａにおいて符号５Ｂａ，５Ｃａ，５Ｄａ，５Ｅａ，５Ｆａ，５Ｇａ，５Ｈａ，５Ｉａで示す各構成要素は、順に、ECU４Ａにおいて符号４Ｂａ，４Ｃａ，４Ｄａ，４Ｅａ，４Ｆａ，４Ｇａ，４Ｈａ，４Ｉａで示す各構成要素と同様であるので、各構成要素の説明を省略する。

ECU５Ｂ，５Ｃの各構成についてもECU４Ｂ，４Ｃと同様に、通信異常検出部５Ｅａ及びトラフィック判断部５Ｇａを備えない点を除き、ECU５Ａと同じであるので、ECU５Ａの各構成要素の末尾に付加した添文字「ａ」に代えて添文字「ｂ」、「ｃ」をECU５Ｂ，５Ｃの各構成要素の末尾に付加することとして、ECU５Ｂ，５Ｃの各構成要素の説明を省略する。

［データ通信処理構成］
図３は、ECU４Ａ〜４Ｃ及びECU５Ａ〜５Ｃ間におけるデータ通信処理の構成を示す。以下、当該データ通信処理構成をあらわす図３の各ステップについて説明する。なお、この通信処理は、ECU４Ａ〜４Ｃ及びECU５Ａ〜５Ｃがデータ通信可能な状態にあるときに開始され、通信路BUS１及び通信路BUS２の夫々では、通信プロトコルにCANを用いたデータ通信が行われる。

ステップＳ１では、通信路BUS１側のECU４Ａにおいて、通信異常検出部４Ｅａは、通信路BUS１における通信異常を検出する。Ｙｅｓ（通信異常を検出）の場合はステップＳ２へ進み、Ｎｏ（通信異常を未検出）の場合は、通信異常が検出されるまでステップＳ１の処理を繰り返す。

次いで、ステップＳ２では、ステップＳ１での通信異常の検出に続き、ECU４Ａにおいて、情報送信部４Ｆａは、迂回用通信路８を介して該通信異常を示す通信異常情報をECU５Ａに送信し、ステップＳ３へ進む。

次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２での通信異常情報の送信に続き、通信路BUS２側のECU５Ａにおいて、情報受信部５Ｄａは、迂回用通信路８を介して情報送信部４Ｆａより送信される通信異常情報を通信路BUS１における通信異常の発生通知として受信し、ステップＳ４へ進む。

次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３での通信異常情報の受信に続き、ECU５Ａにおいて、トラフィック判断部５Ｇａは、通信路BUS２上におけるトラフィックが混雑状態であると判断し、ステップＳ５へ進む。

次いで、ステップＳ５では、ステップＳ４でのトラフィックが混雑状態であるとの判断に続き、ECU５Ａにおいて、通信プロトコル切替部５Ｈａは、通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替えるための切替指令をECU５Ｂ，５Ｃに送信し、ステップＳ６へ進む。

次いで、ステップＳ６では、ステップＳ５での切替指令の送信に続き、ECU５Ｂ，５Ｃにおいて、情報受信部５Ｄｂ，５Ｄｃの夫々は、ECU５Ａからの切替指令を受信すると共に、通信プロトコル切替部５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々は、通信路BUS２における通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替え、ステップＳ７へ進む。ここでは、ECU５Ｂ，５Ｃのみならず、ECU５Ａを含んだ通信路BUS２全体の通信プロトコルをCAN FDに統一しないと通信できないので、通信路BUS２全体の通信プロトコルがCANからCAN FDに切り替わる。

ここで、CANとして送られているパケット又はフレームなどのデータが通信路BUS２上を流れているような状態を想定する。この状態で、通信路BUS２のプロトコルをCANからCAN FDに切り替える際には、切り替えの前後でパケット又はフレームの連続性を担保する必要がある。そこで、例えば先にCANに準拠して送られているデータを処理してからCAN FDに切り替えることが好ましい。また例えばCANに準拠して送られているデータをストックしておいて、CAN FDからCANに切り替わってから再送することが好ましい。

次いで、ステップＳ７では、ステップＳ６でのCAN からCAN FDへの切り替えに続き、ECU５Ａにおいて、通信路BUS２の全体における通信プロトコルのCAN FDへの切り替えが完了したことを示す切替完了情報を、情報送信部５Ｆａは、ECU４Ａに送信し、ステップＳ８へ進む。

次いで、ステップＳ８では、ステップＳ７での切替完了情報の送信に続き、ECU４Ａにおいて、情報受信部４Ｄａは当該切替完了情報を受信し、ステップＳ９へ進む。

次いで、ステップＳ９では、ステップＳ８での切替完了情報の受信に続き、ECU４Ａにおいて、情報送信部４Ｆａは、通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替えるための切替指令と、通信路BUS１で伝送すべきデータを通信路BUS２に転送するための転送指令とをECU４Ｂ，４Ｃに送信し、ステップＳ１０へ進む。

次いで、ステップＳ１０では、ステップＳ９での切替指令および転送指令の送信に続き、ECU４Ｂ，４Ｃにおいて、情報受信部４Ｄｂ，４Ｄｃの夫々は、ECU４Ａからの転送指令及び切替指令を受信する。通信プロトコル切替部４Ｈｂ，４Ｈｃの夫々は、上記通信路BUS１で伝送すべきデータの通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替える処理を行う。次いで、情報送信部４Ｆｂ，４Ｆｃの夫々は、迂回用通信路８を介して通信路BUS２へのデータ転送を開始し、ステップＳ１１へ進む。

次いで、ステップＳ１１では、ステップＳ１０でのデータ転送開始に続き、ECU４Ａにおいて、通信異常検出部４Ｅａは、通信路BUS１における通信異常の解消を検出する。Ｙｅｓ（通信異常の解消を検出）の場合はステップＳ１２へ進み、Ｎｏ（通信異常の解消を未検出）の場合は、ステップＳ１へ戻る。

次いで、ステップＳ１２では、ステップＳ１１での通信異常の解消の検出に続き、ECU４Ａにおいて、情報送信部４Ｆａは、通信プロトコルをCAN FD からCANに戻すための切替指令と、通信路BUS２へのデータ転送を停止するための転送停止指令とをECU４Ｂ，４Ｃに送信し、ステップＳ１３へ進む。

次いで、ステップＳ１３では、ステップＳ１２での切替指令および転送停止指令の送信に続き、ECU４Ｂ，４Ｃにおいて、情報受信部４Ｄｂ，４Ｄｃの夫々は、ECU４Ａからの切替指令及び転送停止指令を受信する。そして、通信プロトコル切替部４Ｈｂ，４Ｈｃの夫々は、上記通信路BUS１で伝送すべきデータの通信プロトコルをCAN FDからCANに戻す処理を行う。次いで、情報送信部４Ｆｂ，４Ｆｃの夫々は、通信路BUS２へのデータ転送を停止し、ステップＳ１４へ進む。

次いで、ステップＳ１４では、ステップＳ１３でのデータ転送の停止に続き、ECU４Ａにおいて、情報送信部４Ｆａは、迂回用通信路８を介して通信路BUS１における通信異常の解消を示す異常解消情報をECU５Ａに送信するとともに、エンドへ進む。

次いで、ステップＳ１５では、ステップＳ１４での異常解消情報の送信に続き、ECU５Ａにおいて、情報受信部５Ｄａは異常解消情報を通信路BUS１における通信異常の解消通知として受信し、ステップＳ１６へ進む。

次いで、ステップＳ１６では、ステップＳ１５での異常解消情報の受信に続き、ECU５Ａにおいて、トラフィック判断部５Ｇａは、通信路BUS２上におけるトラフィックが非混雑状態であると判断し、ステップＳ１７へ進む。

次いで、ステップＳ１７では、ステップＳ１６でのトラフィック非混雑状態であるとの判断に続き、ECU５Ａにおいて、通信プロトコル切替部５Ｈａは、通信プロトコルをCAN FD からCANに戻すための切替指令をECU５Ｂ，５Ｃに送信する。

次いで、ステップＳ１８では、ステップＳ１７での切替指令の送信に続き、ECU５Ｂ，５Ｃにおいて、情報受信部５Ｄｂ，５Ｄｃの夫々は、ECU５Ａからの切替指令を受信する。そして、通信プロトコル切替部５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々は、通信路BUS２における通信プロトコルをCAN FDからCAN に戻す処理を行い、エンドへ進む。ここでは、ECU５Ｂ、５Ｃのみならず、ECU５Ａを含んだ通信路BUS２全体の通信プロトコルがCAN FDからCANに戻される。

次に作用を説明する。
実施例１の通信制御用コントローラ及び通信制御用システムにおける作用を、「基本動作」、［データ通信処理動作］、［データ通信処理での特徴的作用］に分けて説明する。

［基本動作］
実施例１では、通信路BUS１〜BUS４の夫々における通信プロトコルはCAN 又はCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替わる。実施例１での高速プロトコルとは、CANと物理層が共通するCAN FDである。ただし、このCAN FD は、CANよりも高速のデータ伝送速度を実現できる分、CAN FDを適用することによる通信制御用システム１全体における消費電力が増加する。そこで、実施例１では、通信プロトコルにCAN FDを適用する場合を通信路に通信異常が発生した場合に限ることにより、通信制御用システム１の全体における消費電力の増加が抑制されている。

通信路BUS１〜BUS３の夫々に通信異常（例えばDos攻撃やショート）が発生した場合、通信路BUS１〜BUS３の夫々の中を行き交うデータは、通信路BUS１〜BUS３夫々の通信異常が解消するまでの間、一時的に通信路BUS２〜BUS４の夫々を経由して伝送される。

そのため、通信路BUS２〜BUS４の夫々には、元々通信路BUS２〜BUS４の夫々で伝送されていたデータへ、通信路BUS１〜BUS３の夫々の通信異常時に通信路BUS２〜BUS４の夫々を経由して伝送されるデータが加わることとなる。その結果、通信路BUS２〜BUS４の夫々におけるトラフィックの状態は混雑状態となり得る。そこで、実施例１では、通信路BUS２〜BUS４夫々のトラフィックの状態が混雑状態となり得る場合に限り、通信路BUS２〜BUS４夫々における通信プロトコルがCANからCAN FDに切り替わる。

一方、通信路BUS１〜BUS３の夫々の通信異常が解消されると、通信路BUS１〜BUS３の夫々の中を行き交うデータは、通信路BUS２〜BUS４の夫々を経由せずに、通信路BUS１〜BUS３の夫々を用いて伝送される。そのため、通信路BUS２〜BUS４の夫々には、通信路BUS１〜BUS３の夫々の通信異常時のように通信路BUS２〜BUS４の夫々を経由して伝送されるデータが加わることはない。その結果、通信路BUS２〜BUS４の夫々におけるトラフィックの状態は混雑状態の解消（非混雑状態）となり得る。そこで、実施例１では、通信路BUS２〜BUS４夫々のトラフィックの状態が非混雑状態となり得る場合には、通信路BUS２〜BUS４夫々における通信プロトコルがCAN FD からCANに戻される。

このように、実施例１の通信制御用システム１では、通信プロトコルにCAN FDを適用する期間を通信路BUS１〜BUS３の夫々に通信異常が発生した場合に限ることにより、通信制御用システム１の全体における消費電力の増加が抑制されている。

［データ通信処理動作］
図３のフローチャートに基づき、ECU４Ａ〜４Ｃ及びECU５Ａ〜５Ｃ間におけるデータ通信処理の動作を説明する。以下、データ通信処理の動作を、通信路BUS２における通信プロトコルをCAN からCAN FDに切り替える「CAN FDへの切替動作」と、通信路BUS２における通信プロトコルをCAN FD からCANに戻す「CANへの切替動作」と、に分けて説明する。

（CAN FDへの切替動作）
通信路BUS１で通信異常が発生すると、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４と進む。ステップＳ３では、通信路BUS２側のECU５Ａにおいて、通信路BUS１における通信異常の発生通知が受信される。そして、ステップＳ４では、ECU５Ａのトラフィック判断部５Ｇａにより、通信路BUS１における通信異常の発生通知をもって、通信路BUS２側でのトラフィックが混雑状態に至ると判断される。即ち、通信異常の発生通知をもって、ECU５Ａのトラフィック判断部５Ｇａは、通信路BUS２で発生し得るトラフィックの混雑状態を認識する。

トラフィックが混雑状態に至ると判断されると、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む。そして、ステップＳ６で、通信プロトコル切替部５Ｈａ，５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々が通信路BUS２全体における通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替える。
このように、通信プロトコル切替部５Ｈａ，５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々は、トラフィック判断部５Ｇａにより混雑状態であると判断された場合には、通信路BUS２における通信プロトコルをCAN からCAN FDに切り替える。
即ち、CANからCANよりも高速な通信プロトコルに切り替えられるので、通信路BUS２内のデータをただちに伝送できる。このため、通信路BUS２のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路BUS２の混雑状態が長びく前に解消できる。

次いで、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０へと進む。そして、ステップＳ１０で、迂回用通信路８を介してECU４Ｂ，４Ｃから通信路BUS２へのデータ転送が開始される。その後、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１０からステップＳ１１に進む。

このように、通信路BUS２へのデータ転送の開始により、元々通信路BUS２で伝送されていたデータへ、通信路BUS１の通信異常時に通信路BUS２を経由して伝送されるデータが加わることとなる。そして、通信路BUS２全体における通信プロトコルのCANからCAN FDへの切り替え動作が行われた後、通信路BUS２へのデータ転送が開始される。このため、通信路BUS２のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路BUS２の混雑状態が長びく前に解消できる。
なお、ステップＳ１１でＮｏ（通信異常の解消を未検出）の場合、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１に進み、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１でＮｏの場合、この流れが繰り返される。

（CANへの切替動作）
ステップＳ１１で、通信路BUS１における通信異常の解消が検出された場合、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３へと進む。そして、ステップＳ１３で、通信路BUS１で伝送すべきデータの通信プロトコルがCAN FDからCANに戻される。そして、迂回用通信路８を介したECU４Ｂ，４Ｃから通信路BUS２へのデータ転送が停止されると、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１３→ステップＳ１４→ステップＳ１５→ステップＳ１６へと進む。

ステップＳ１５では、通信路BUS２側のECU５Ａにおいて、通信路BUS１における通信異常の解消を示す通信異常の解消通知が受信される。次いで、ステップＳ１６では、この通信異常の解消通知をもって、ECU５Ａのトラフィック判断部５Ｇａは、通信路BUS２で発生し得るトラフィックの非混雑状態を認識する。即ち、実施例１では、通信路BUS１における通信異常の解消通知をもって、通信路BUS２側でのトラフィックが非混雑状態に至ると判断される。この判断の後、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１６→ステップＳ１７→ステップＳ１８へと進む。そして、ステップＳ１８で、通信プロトコル切替部５Ｈａ，５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々が通信路BUS２全体における通信プロトコルをCAN FDからCANに戻した後、ステップＳ１８からエンドへ進む。

このように、通信プロトコル切替部５Ｈａ，５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々は、トラフィック判断部５Ｇａにより非混雑状態であると判断された場合には、通信路BUS２における通信プロトコルをCAN FDからCANに戻す。
即ち、通信路BUS２における通信プロトコルが高速プロトコルよりも低消費電力でデータ通信可能なCANに戻される。このため、通信制御用システム１における消費電力の増加を抑制できる。

［データ通信処理での特徴的作用］
実施例１では、トラフィック判断部５Ｇａにより通信路BUS１上におけるトラフィックが混雑状態と判断された場合には、通信プロトコル切替部５Ｈａ，５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々により通信路BUS２における通信プロトコルがCANよりも高速なデータ通信を実行可能とするCAN FDに切り替えられる。
即ち、CANからCANよりも高速な通信プロトコルに切り替えられるので、通信路BUS２内のデータをただちに伝送できる。
その結果、通信路BUS２のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路BUS２の混雑状態が長びく前に解消できる。

実施例１では、通信プロトコル切替部５Ｈａ，５Ｈｂ，５Ｈｃの夫々により、CANからCANよりも高速な通信プロトコルに切り替えられた後、トラフィック判断部５Ｇａにより非混雑状態であると判断された場合には、通信路BUS２における通信プロトコルが高速プロトコルからCANに戻される。
即ち、通信プロトコルが高速プロトコルよりも低消費電力でデータ通信可能なCANに戻される。
その結果、通信制御用システム１における消費電力の増加を抑制できる。

実施例１では、また、ラフィック判断部５Ｇａにおいて、情報受信部５Ｄａにより通信路BUS１における通信異常情報が迂回用通信路８を介して受信された場合に、通信路BUS２におけるトラフィックの状態が混雑状態であると判断される。
即ち、通信異常情報の通知をもって、通信路BUS２で発生し得るトラフィックの混雑状態が認識される。
その結果、通信路BUS２上におけるトラフィックの状態が混雑状態となり得る場合に限り、通信路BUS２における通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替えることができる。

実施例１では、高速プロトコルはCAN FDである。
即ち、高速プロトコルとしてCANと物理層が共通する（物理層に互換性のある）CAN FDが用いられる。
その結果、ソフトウェア上の切り替え処理のみで高速通信を実現できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の通信制御用コントローラ及び通信制御用システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 通信路（通信路BUS１）上に接続された複数のコントローラ（ECU５Ｂ，５Ｃ）との間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）において、
通信路（通信路BUS２）におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断するトラフィック判断部（トラフィック判断部５Ｇａ）を有し、
トラフィック判断部（トラフィック判断部５Ｇａ）が混雑状態であると判断した場合には、通信路（通信路BUS２）における通信プロトコルをCANからCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える通信プロトコル切替部（通信プロトコル切替部５Ｈａ）とを備える。
このため、通信路（通信路BUS２）のトラフィック増加により通信遅延が生じた場合に、当該通信遅延を通信路（通信路BUS２）の混雑状態が長びく前に解消する通信制御用コントローラを提供することができる。

(2) 通信プロトコル切替部（通信プロトコル切替部５Ｈａ）は、
高速プロトコルに切り替えた後、トラフィック判断部（トラフィック判断部５Ｇａ）が非混雑状態であると判断した場合には、通信路（通信路BUS２）における通信プロトコルを高速プロトコルからCANに戻す。
このため、(1)の効果に加え、通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）における消費電力の増加を抑制できる。

(3) 高速プロトコルはCAN FDである。
このため、(1)または(2)の効果に加え、ソフトウェア上の切り替え処理のみで高速通信を実現できる。

(4) 複数の通信路（通信路BUS１〜BUS４）が接続されたコントローラ中継装置（ゲートウェイＧＷ２）と、複数の通信路（通信路BUS１〜BUS４）の夫々に接続された複数のコントローラ（ECU４〜７）とを備えた通信制御用システムにおいて、
複数の通信路（通信路BUS１〜BUS４）のうち関連付けられた第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）において、第１通信路（通信路BUS１）上に接続された複数のコントローラ（ECU４Ｂ，４Ｃ）との間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う第１通信制御用コントローラ（ECU４Ａ）と、
第２通信路（通信路BUS２）上に接続された複数のコントローラ（ECU５Ｂ，５Ｃ）との間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う第２通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）とを備え、
第１通信制御用コントローラ（ECU４Ａ）および第２通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）の夫々は、
第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断するトラフィック判断部（トラフィック判断部４Ｇａ，５Ｇａ）と、
夫々のトラフィック判断部（トラフィック判断部４Ｇａ，５Ｇａ）により混雑状態であると判断した場合には、第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々における通信プロトコルをCANからCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える通信プロトコル切替部（通信プロトコル切替部４Ｈａ，５Ｈａ）とを備える。
このため、第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々におけるトラフィック増加による通信遅延を通信路の混雑状態が長びく前に解消できる。

(5) 第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）のいずれか一方の通信路と、他方の通信路上に接続された複数のコントローラと、を接続する迂回用通信路（迂回用通信路８）を備え、
第１通信制御用コントローラ（ECU４Ａ）および第２通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）の夫々は、
第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々における通信異常を検出する通信異常検出部（通信異常検出部４Ｅａ，５Ｅａ）と、
通信異常検出部（通信異常検出部４Ｅａ，５Ｅａ）の夫々が第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々における通信異常を検出した場合には、迂回用通信路（迂回用通信路８）を介して該通信異常を示す通信異常情報を第２通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）および第１通信制御用コントローラ（ECU４Ａ）の夫々に送信する情報送信部（情報送信部４Ｆａ，５Ｆａ）と、
迂回用通信路（迂回用通信路８）を介して情報送信部（情報送信部４Ｆａ，５Ｆａ）の夫々により送信される情報を受信する情報受信部（情報受信部５Ｄａ，４Ｄａ）を備え、
トラフィック判断部（トラフィック判断部４Ｇａ，５Ｇａ）の夫々は、
情報受信部（情報受信部５Ｄａ，４Ｄａ）の夫々が通信異常情報を受信した場合に、第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々が混雑状態であると判断する。
このため、(4)の効果に加え、第１通信路（通信路BUS１）および第２通信路（通信路BUS２）の夫々におけるトラフィックの状態が混雑状態となり得る場合に限り、通信路における通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替えることができる。

(6) 情報送信部（情報送信部４Ｆａ，５Ｆａ）の夫々は、通信異常検出部（通信異常検出部４Ｅａ，５Ｅａ）の夫々による通信異常の解消を検出した場合、迂回用通信路８を介して該通信異常の解消を示す異常解消情報を第２通信制御用コントローラ（ECU５Ａ）および第１通信制御用コントローラ（ECU４Ａ）の夫々に送信し、
通信プロトコル切替部（通信プロトコル切替部５Ｈａ，４Ｈａ）の夫々は、
高速プロトコルに切り替えた後、情報受信部（情報受信部５Ｄａ，４Ｄａ）の夫々が異常解消情報を受信した場合、第２通信路（通信路BUS２）および第１通信路（通信路BUS１）の夫々における通信プロトコルを高速プロトコルからCANに戻す。
このため、(4)または(5)の効果に加え、通信制御用システム（通信制御用システム１）における消費電力の増加を抑制できる。

(7) 高速プロトコルはCAN FDである。
このため、(4)〜(6)の効果に加え、ソフトウェア上の切り替え処理のみで高速通信を実現できる。

以上、本発明の通信制御用コントローラ及び通信制御用システムを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、コントローラ中継装置２は、ゲートウェイＧＷから構成される例を示した。しかしながら、実施例１のような通信制御を行えるのであれば、コントローラ中継装置２はＧＷでなくても良いし、他種類のコントローラ中継装置でも良い。

実施例１では、通信制御用コントローラを、ECUとする例を示した。しかしながら、実施例１のような通信制御を行えるものであれば、通信制御用コントローラは、ECUでなくても良い。

実施例１では、通信制御用システム１におけるネットワーク・トポロジーはメッシュ型で構成される例を示した。しかしながら、実施例１のような通信制御を行えるものであれば、ネットワーク・トポロジーは、メッシュ型以外の接続形態で構成してもよい。

実施例１では、通信プロトコル切替部５Ｈａ，４Ｈａの夫々は、CANをCAN FDに切り替えたり、CAN FDからCANに戻したりする例を示した。しかしながら、高速プロトコルはCAN FD に限られるものではない。CANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とするものであれば、「自動車用のISO11898-x」でも良く、「車載向けシリアル制御及び通信ネットワーク用のSAEJ1939」等でも良い。

実施例１では、トラフィック判断部４Ｇａ，５Ｇａは、通信路BUS２，BUS１の夫々における通信異常（通信異常の解消通知）の発生通知をもって、通信路BUS２，BUS１の夫々でのトラフィックが混雑状態（非混雑状態）に至ると判断する例を示した。しかしながら、通信路BUS２，BUS１の夫々でのトラフィックが混雑状態（非混雑状態）に至ると判断できるものであれば、これに限られない。

BUS１ 第１通信路
BUS２ 第２通信路
１ 通信制御用システム
２ ゲートウェイＧＷ（コントローラ中継装置）
４Ａ ECU（第１通信制御用コントローラ）
５Ａ ECU（第２通信制御用コントローラ）
４Ｂ、４Ｃ、５Ｂ、５Ｃ ECU（通信制御用コントローラ）
４Ｄａ、４Ｄｂ、４Ｄｃ、５Ｄａ、５Ｄｂ、５Ｄｃ 情報受信部
４Ｅａ、５Ｅａ 通信異常検出部
４Ｆａ、４Ｆｂ、４Ｆｃ、５Ｆａ、５Ｆｂ、５Ｆｃ 情報送信部
４Ｇａ、５Ｇａ トラフィック判断部
４Ｈａ、４Ｈｂ、４Ｈｃ、５Ｈａ、５Ｈｂ、５Ｈｃ 通信プロトコル切替部
８ 迂回用通信路

Claims (7)

1. 通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコルにCAN(Controller Area Network)を用いて相互にデータ通信を行う通信制御用コントローラにおいて、
   前記通信路におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断するトラフィック判断部を有し、
   前記トラフィック判断部が混雑状態であると判断した場合には、前記通信路における前記通信プロトコルを前記CANから前記CANと物理層が共通し且つ前記CANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える通信プロトコル切替部とを備えることを特徴とする通信制御用コントローラ。
2. 請求項１に記載の通信制御用コントローラにおいて、
   前記通信プロトコル切替部は、
   前記高速プロトコルに切り替えた後、前記トラフィック判断部が非混雑状態であると判断した場合には、前記通信路における通信プロトコルを前記高速プロトコルから前記CANに戻すことを特徴とする通信制御用コントローラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の通信制御用コントローラにおいて、
   前記高速プロトコルはCAN FD (Controller Area Network With Flexible Data Rate)であることを特徴とする通信制御用コントローラ。
4. 複数の通信路が接続されたコントローラ中継装置と、前記複数の通信路の夫々に接続された複数のコントローラとを備えた通信制御用システムにおいて、
   前記複数の通信路のうち関連付けられた第１通信路および第２通信路において、前記第１通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコルにCANを用いて相互にデータ通信を行う第１通信制御用コントローラと、
   前記第２通信路上に接続された複数のコントローラとの間で通信プロトコルに前記CANを用いて相互にデータ通信を行う第２通信制御用コントローラとを備え、
   前記第１通信制御用コントローラおよび前記第２通信制御用コントローラの夫々は、
   前記第１通信路および前記第２通信路の夫々におけるトラフィックの状態が混雑状態か非混雑状態かを判断するトラフィック判断部と、
   夫々の前記トラフィック判断部により混雑状態であると判断した場合には、前記第１通信路および前記第２通信路の夫々における前記通信プロトコルを前記CANから前記CANと物理層が共通し且つ前記CANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える通信プロトコル切替部とを備えることを特徴とする通信制御用システム。
5. 請求項４に記載の通信制御用システムにおいて、
   前記第１通信路および前記第２通信路のいずれか一方の通信路と、他方の通信路上に接続された複数のコントローラと、を接続する迂回用通信路を備え、
   前記第１通信制御用コントローラおよび第２通信制御用コントローラの夫々は、
   前記第１通信路および前記第２通信路の夫々における通信異常を検出する通信異常検出部と、
   前記通信異常検出部の夫々が前記第１通信路および前記第２通信路の夫々における通信異常を検出した場合には、前記迂回用通信路を介して該通信異常を示す通信異常情報を前記第２通信制御用コントローラおよび前記第１通信制御用コントローラの夫々に送信する情報送信部と、
   前記迂回用通信路を介して前記情報送信部の夫々により送信される情報を受信する情報受信部を備え、
   前記トラフィック判断部の夫々は、
   前記情報受信部の夫々が前記通信異常情報を受信した場合に、前記第１通信路および前記第２通信路の夫々が前記混雑状態であると判断することを特徴とする通信制御用システム。
6. 請求項５に記載の通信制御用システムにおいて、
   前記情報送信部の夫々は、前記通信異常検出部の夫々による前記通信異常の解消を検出した場合、前記迂回用通信路を介して該通信異常の解消を示す異常解消情報を前記第１通信制御用コントローラおよび前記第２通信制御用コントローラの夫々に送信し、
   前記通信プロトコル切替部の夫々は、
   前記高速プロトコルに切り替えた後、前記情報受信部の夫々が前記異常解消情報を受信した場合、前記第１通信路および前記第２通信路の夫々における通信プロトコルを前記高速プロトコルから前記CANに戻すことを特徴とする通信制御用システム。
7. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の通信制御用システムにおいて、
   前記高速プロトコルはCAN FDであることを特徴とする通信制御用システム。