JP2020022019A

JP2020022019A - 車両システム

Info

Publication number: JP2020022019A
Application number: JP2018143091A
Authority: JP
Inventors: 悠貴冨田; Yuki Tomita; 政博清水; Masahiro Shimizu
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2020-02-06

Abstract

【課題】車載用ＥＣＵ（電子制御装置）から故障診断ツールへ送信される応答メッセージが増加し、ネットワークが高負荷となった場合でも、ＣＡＮ上で通信されるデータ量を減らし、車載用ＥＣＵから応答可能とする。
【解決手段】車両を制御する複数の電子制御装置３と、複数の電子制御装置３が接続される車載ネットワーク２と、車載ネットワーク２を介して電子制御装置３から周期的に制御用データを送信する送信部と、車両の故障診断を行う診断部５と、周期的な送信要求を受信した電子制御装置３の故障診断の結果を周期的に応答する応答部と、故障診断の結果の応答時に車載ネットワーク２の負荷が高い場合、他の電子制御装置３に対する送信の抑制命令をする命令部と、抑制命令を送信した電子制御装置３、及び抑制命令を受信した他の電子制御装置３は、制御用データを送信する周期を長くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両システムに関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００３−２５６０３３号公報（特許文献１）がある。特許文献１の要約欄には、「車両内に配線された車両内ＬＡＮのバス１０には多数のＥＣＵ、すなわちＥＣＵ１，ＥＣＵ２，ＥＣＵ３，・・・が接続されており、各ＥＣＵ間は相互に通信可能となっている。ＥＣＵ１には故障診断ツール２０が接続され、ＥＣＵ１は故障診断ツール２０より要求メッセージを受信し当該要求メッセージをＥＣＵ２等に送信すると共にＥＣＵ２等からの応答を故障診断ツール２０に返信する。ＥＣＵ１は、故障診断ツール２０から要求されると事前に分かっている項目について故障診断ツール２０からの要求に関係なく要求メッセージをＥＣＵ２等に送信し、その応答の結果を保存する。」と記載されている。

特開２００３−２５６０３３号公報

故障診断ツールからの要求メッセージには一度の要求メッセージに対し、一定の周期で故障診断情報を応答する場合、複数の車載用ＥＣＵから故障診断ツールへ一斉に応答を送信する。そのため、ネットワークに定期的に送信される車両制御用のデータを含め、大量のデータが送信されネットワークが高負荷となり、車載用ＥＣＵからの応答に遅れが生じる。さらに、一定の周期での応答が出来なく、故障診断情報に欠けが生じる可能性がある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車載用ＥＣＵから故障診断ツールへ送信される応答メッセージが増加し、ネットワークが高負荷となった場合でも、ＣＡＮ上で通信されるデータ量を減らし、車載用ＥＣＵから応答可能とするものである。

例えば、上記課題を解決するために、車両を制御する複数の電子制御装置と、複数の前記電子制御装置が接続される車載ネットワークと、前記車載ネットワークを介して前記電子制御装置から周期的に制御用データを送信する送信部と、前記車両の故障診断を行う診断部と、周期的な送信要求を受信した前記電子制御装置の前記故障診断の結果を周期的に応答する応答部と、前記故障診断の結果の前記応答時に前記車載ネットワークの負荷が高い場合、前記他の電子制御装置に対する送信の抑制命令をする命令部と、前記抑制命令を送信した前記電子制御装置、及び前記抑制命令を受信した前記他の電子制御装置は、制御用データを送信する周期を長くする。

本発明によれば、ＣＡＮ上で通信されるデータ量を減らし、ネットワークの負荷を低下させ、車載用ＥＣＵからの応答を可能とする。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

車載ネットワークシステムの構成を示すブロック図の一実施例である。本発明の実施例である車載ネットワークの通信を示す図である。故障診断結要求受信時のＥＣＵのタスク動作を示すフローチャートである。送信抑制命令を受信したＥＣＵのタスク動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。

車両には車載用ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、電子制御装置）が複数搭載され、それぞれがＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の車載ネットワークにより接続される。車両診断の際には故障診断ツール（診断部）が車載ネットワークに接続され、故障診断ツールと各車載用ＥＣＵとダイアログ通信を行う事により、各車載用ＥＣＵが自己診断した故障情報などを故障診断ツールに送信する。

故障診断ツールは各車載用ＥＣＵに対し、故障診断に必要なデータを要求するメッセージを送信する。各車載用ＥＣＵは要求メッセージを故障診断ツールより受信したら、要求メッセージにて要求された故障診断情報を故障診断ツールに対し応答する。

車載用ＥＣＵは協調動作する為、ＣＡＮ等の車載ネットワークは診断だけでなく、車両制御に必要な車速やエンジン回転数などの情報を通信する為にも使用される。車両制御に必要な情報の通信は、任意周期での送信で行われる。

ＣＡＮネットワークによる通信では、ＩＳＯ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）１１８９８−１の規定により、データ内容や送信ノードを識別するためにＩＤ（識別子）が使用され、通信調停の優先順位を決定する働きをする。通信調停の優先順位は、ＩＤの値が小さい方が高くなるよう規定されている。

例えば、複数の車載用ＥＣＵより同時に送信が行われた場合、小さいＩＤが優先的に送信され、送信が完了次第、大きいＩＤが送信される。

以下の実施例は、車両の動作を制御する際に利用される、車載ネットワークにおいて通信されるデータ量を減らし、車載用ＥＣＵから応答する時間を確保することを可能とする技術に関する。

以下の実施例は、故障診断ツールからの要求メッセージが送信された時にネットワークが高負荷の状態となり、車載用ＥＣＵが応答出来なくなった場合、車載用ＥＣＵは他の車載用ＥＣＵが送信しているＩＤよりも優先順位の高い任意のＩＤにて他の車載用ＥＣＵに対しＣＡＮ送信を抑制するメッセージを送信する。他の車載用ＥＣＵはメッセージを受信後、車両制御に使用しているデータの内、送信周期を伸ばしても影響の出ない情報の周期を伸ばす事により、ネットワークの負荷を低下させる技術とを備える車載用制御装置が可能となる。

図１は、車載ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。車載ネットワークシステムは、車両１に搭載されたバス２、バス２により接続された車両を制御する為のＥＣＵ５、車両１の車両ネットワークと故障診断ツール５を接続する接続する為の診断コネクタ４を含むように構成されている。

また、車載ネットワーク（バス２）を介して電子制御装置３から周期的に制御用データを送信する送信部（図示しない）、周期的な送信要求を受信した電子制御装置３の故障診断の結果を周期的に応答する応答部（図示しない）、故障診断の結果の応答時に車載ネットワークの負荷が高い場合、他の電子制御装置３に対する送信の抑制命令をする命令部（図示しない）を有する。

ＥＣＵ３は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＡＮコントローラを備えている。ＲＯＭは、ＣＰＵが実行する制御プログラムを格納する記憶装置である。ＲＡＭは、例えば、ＣＰＵが制御プログラムを実行している間に用いる変数などのデータを格納する記憶装置である。ＣＡＮコントローラはバス２に対し、データの送受信を行う装置である。

図１では説明の為、ＥＣＵ３と接続するバス（車載ネットワーク）２は１本となっているが、一般的には、ＣＡＮネットワークやＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）など複数のネットワークがゲートウェイにより接続されている。

図２は、車載ネットワーク上のＣＡＮネットワークの通信を示す模式図である。図の縦軸にＣＡＮネットワーク上で送受信されるデータの項目及びＣＡＮ通信負荷１０２を示し、横軸に時間軸を示す。ＣＡＮネットワーク上で送受信されるデータの項目として、故障診断ツール１０１からの送信データ及び、各ＥＣＵからの診断に関するデータの送信を示すＥＣＵ１１３０、ＥＣＵ２１３１、ＥＣＵ３１３２がある。また、ネットワーク負荷１０２は各ＥＣＵから車両制御に必要な車速やエンジン回転数などのデータ送信によるネットワーク負荷を示す。

図２では説明の為、ネットワーク負荷１０２に示すネットワーク負荷は一時的な高負荷状態が断続的に発生する表現としているが、実際には各ＥＣＵが送信する車両制御などに必要なデータは複数のＩＤにより行われている事に加え、ＩＤ毎に送信周期が異なる為、実際は不均一なネットワーク負荷となる。

ＣＡＮ通信の特長の一つとして、データ内容や送信ノードを識別するためにＩＤ（識別子）が使用され、通信調停の優先順位の決定が行われる。図２で示すＣＡＮネットワークでは以下の優先順位となるＩＤとして説明する。

ＥＣＵ２１３１の要求１９１＜ネットワーク負荷１０２で送信されているＩＤ群＜故障診断ツール１０１の要求＜ＥＣＵ１１３０の応答＜ＥＣＵ２１３１の応答＜ＥＣＵ３１３２の応答。

故障診断ツール１０１より、各ＥＣＵに向けて送信されるＥＣＵ１要求１５１及び、ＥＣＵ２要求１５２、ＥＣＵ３要求１５３はそれぞれ順に、ＥＣＵ１１３０、ＥＣＵ２１３１、ＥＣＵ３１３２に対して、故障診断結果の周期応答を要求する送信データである。

故障診断ツール１０１は、ＥＣＵ１１３０に対し任意のタイミングで、ＥＣＵ１要求１５１を送信する。この時、ＥＣＵ１要求１５１はネットワーク負荷１０２で送信されているＩＤ群よりも優先順位が低い為、ネットワーク負荷１０４が途切れたタイミングでＥＣＵ１要求１５１の送信が行われる。

ＥＣＵ１１３０は、故障診断ツール１０１より送信された、ＥＣＵ１要求１５１を受信したタイミングで故障診断を行い、1回目の周期応答データである応答１１６１の送信を行う。この時、ネットワーク負荷１０４は負荷が途切れた状態となっている為、ＥＣＵ１１３０は応答１１６１を即座に送信することが出来る。

次に、故障診断ツール１０１はＥＣＵ２１３１に対し、周期的な故障診断を要求するＥＣＵ２要求１５２の送信を行う。ＥＣＵ１１３０からの応答１１６１の送信と同様に、ネットワーク負荷１０４が途切れた状態となっている為、故障診断ツール１０１からＥＣＵ２への要求１５２も即座に送信される。

ＥＣＵ２１３１はＥＣＵ２要求１５２を受信したタイミングで故障診断を行い、1回目の周期応答データの送信を行う。しかし、ＥＣＵ１１３０の２回目の応答である応答２１６２及びネットワーク負荷１０４、故障診断ツール１０１よりＥＣＵ３１３２に対し故障診断を行う要求であるＥＣＵ３要求１５３の方がＩＤの優先順位が高い為、ＥＣＵ２応答１１７１は応答する事が出来ない。

ＥＣＵ２は内部にＥＣＵ２の送信完了時間を計測する送信判定タイマを持ち、要求１５２を受信したタイミングから送信が完了するまでの時間を計測する。

ＥＣＵ２は故障診断ツール１０１に対し送信が完了せず、送信完了タイマの値が任意時間経過２００した場合、他ＥＣＵに対してＣＡＮ送信の抑制を命令する要求１９１を送信する。

要求１９１を送信したＥＣＵ２１３１及び要求１９１を受信したＥＣＵ１１３０、ＥＣＵ３１３２は、車両制御に使用しているデータの内、運転手にギアのポジション情報を伝える為のデータなど、送信周期を伸ばしても影響の出ない情報の周期を伸ばす事によりＣＡＮ送信を抑制する。これにより、制御１０５の様にＣＡＮネットワークの負荷を下げる。

ＥＣＵ２１３１より送信された要求１９１によりネットワークの負荷が下がった為、各ＥＣＵの応答の内、優先度の高いＥＣＵ１１３０の応答３１６３が故障診断ツール１０１に対し送信される。続いてＩＤの優先順位に従い、ＥＣＵ２の応答１１７１、ＥＣＵ３の応答１１８１の送信が行われる。

次に図３は、故障診断ツール１０１より送信される、故障診断結果の周期応答を要求する送信データを受信したＥＣＵのタスク動作を示す。

（Ｓ１０１）
最初に故障診断ツール１０１より要求を受信したか、または周期応答タイミングかの判定を行う。周期応答タイミングは故障診断ツール１０１より受信した要求が周期的な故障診断であった場合、初回応答以降の応答タイミングとなったかどうかを判定する。
故障診断ツール１０１より要求を受信していない、または、周期応答タイミングとなっていない場合（Ｎ）は、送信するデータが無いか既にデータ送信中である為、送信処理を行わず、（Ｓ１０４）の処理に進む。

（Ｓ１０２）
（Ｓ１０１）にて故障診断ツール１０１より要求を受信、または、周期応答タイミングとなった（Ｙ）と判定された場合、図示しない処理にて生成した応答内容（故障診断結果）を故障診断ツール１０１に対し送信する。

（Ｓ１０３）
（Ｓ１０２）の処理の次に、送信成功までの時間を計測するタイマである送信判定タイマに「0」をセットし、同時に送信を行った事を示す送信フラグをセットする。

（Ｓ１０４）
（Ｓ１０３）にて送信フラグがセットされている（Ｙ）か否かを判定する（Ｓ１０４）。送信フラグがセットされていない場合（Ｎ）、送信要求がないと判断し、（Ｓ１０８）の処理に進む。

（Ｓ１０５）
（Ｓ１０４）にて送信フラグがセットされている（Ｙ）と判定された場合、実際に送信が完了したか否かを判定する。

（Ｓ１０６）
（Ｓ１０５）にて送信が完了している（Ｙ）と判定した場合、前記送信判定タイマに「0」をセットする。
また、送信が完了（Ｙ）している為、送信フラグをクリアし、次のデータ送信に備える。

（Ｓ１０７）
（Ｓ１０５）にて送信が完了していない（Ｙ）と判定した場合、送信判定タイマをインクリメントする。

（Ｓ１０８）
（Ｓ１０７）にてインクリメントされる送信判定タイマの値が任意時間を比較する。任意時間は、故障診断の規格により決められる故障診断ツール１０１の要求から各ＥＣＵが応答するまでの時間以内に設定される。送信判定タイマの値が任意時間を超えない場合は、ＥＣＵが応答するまでの時間に余裕が有る為、何もしない。

（Ｓ１０９）
（Ｓ１０８）にて送信判定タイマの値が任意時間を超えた場合（Ｙ）、ネットワーク負荷が高くなっていると判断し、他ＥＣＵに対しギアのポジション情報を伝える為のデータなど、送信周期を伸ばしても車両制御に影響の出ない情報の送信周期を伸ばす要求を行う、送信抑制命令を送信する。
ネットワーク負荷を低下させる為、送信抑制命令を送信したＥＣＵも、前記送信周期を伸ばしても車両に影響の出ない情報の送信周期を伸ばす処理を行う。

次に図４は、図３の（Ｓ１０９）で送信された送信抑制命令を受信したＥＣＵのタスク動作を示す。

（Ｓ２０１）
各ＥＣＵは図３（Ｓ１０９）で送信された送信抑制命令の受信判定を行う。送信抑制命令を受信していない場合（Ｎ）、なにもせず通常の処理を続行する。

（Ｓ２０２）
（Ｓ２０１）にて送信抑制命令を受信した場合（Ｙ）、前記送信周期を伸ばしても車両に影響の出ない情報の送信周期を伸ばす制御用ＣＡＮデータ抑制処理（Ｓ２０２）を行い、ネットワーク負荷を低下させる。

以上説明した実施例によれば、
車両を制御する複数の電子制御装置３と、
複数の電子制御装置３が接続される車載ネットワーク２と、
車載ネットワーク２を介して電子制御装置３から周期的に制御用データを送信する送信部と、
車両の故障診断を行う診断部５と、
周期的な送信要求を受信した電子制御装置３の故障診断の結果を周期的に応答する応答部と、
故障診断の結果の応答時に車載ネットワーク２の負荷が高い場合、他の電子制御装置３に対する送信の抑制命令をする命令部と、を備え、
抑制命令を送信した電子制御装置３、及び抑制命令を受信した他の電子制御装置３は、制御用データを送信する周期を長くする。

また、車両の動作を制御する際に利用される車載ネットワークにおいて、
この車両を制御する為の複数のＥＣＵと、
複数のＥＣＵの通信の為に接続されるバスと、
車両外部より車両の故障診断を行う為の故障診断ツールと、
車載ネットワークと故障診断ツールを接続する為の診断コネクタとを備え、
車載ネットワークはＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）通信プロトコルのＩＳＯ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）１１８９８−１の規定により、データ内容や送信ノードを識別するためのＩＤ（識別子）を有し、前記ＩＤが小さい方が優先的に送信を行える通信調停と、
車載ネットワークを利用し複数のＥＣＵにて車両制御する為に、複数のＥＣＵより周期的に送信される制御用データと、
故障診断ツールより任意のバスに接続される任意のＥＣＵに対し、故障診断結果の周期送信を要求する命令と、
故障診断結果の周期送信要求を受信した任意のＥＣＵは故障診断を行い、その結果を周期応答する。
ＥＣＵの故障診断結果の周期応答時に、ＣＡＮ通信の負荷が高い場合、他ＥＣＵに対しＣＡＮ送信の抑制を命令することと、
ＣＡＮ送信の抑制命令を送信したＥＣＵ及び抑制命令を受信した他ＥＣＵは制御用データの周期送信時間を長くすることにより、ＣＡＮ通信の負荷を軽減する。

すなわち、ネットワークが高負荷の状態で、故障診断ツールからの要求メッセージが送信され、車載用ＥＣＵが応答出来なくなった場合、車載用ＥＣＵは他の車載用ＥＣＵが送信しているＩＤよりも優先順位の高い任意のＩＤにて他の車載用ＥＣＵに対しＣＡＮ送信を抑制するメッセージを送信する。

他の車載用ＥＣＵはメッセージを受信後、車両制御に使用しているデータの内、運転手にギアのポジションを伝える為のデータなど、送信周期を伸ばしても影響の出ないデータの送信周期を伸ばすことにより、ネットワークの負荷を低下させることができる。

１ …車両
２ …バス（車載ネットワーク）
３ …ＥＣＵ（電子制御装置）
４ …診断コネクタ
５ …故障診断ツール（診断部）

Claims

車両を制御する複数の電子制御装置と、
複数の前記電子制御装置が接続される車載ネットワークと、
前記車載ネットワークを介して前記電子制御装置から周期的に制御用データを送信する送信部と、
前記車両の故障診断を行う診断部と、
周期的な送信要求を受信した前記電子制御装置の前記故障診断の結果を周期的に応答する応答部と、
前記故障診断の結果の前記応答時に前記車載ネットワークの負荷が高い場合、前記他の電子制御装置に対する送信の抑制命令をする命令部と、を備え、
前記抑制命令を送信した前記電子制御装置、及び前記抑制命令を受信した前記他の電子制御装置は、制御用データを送信する周期を長くする
車両システム。
請求項１に記載の車両システムにおいて、
優先度を識別するＩＤに基づいて、前記制御用データよりも前記優先度の高い前記抑制命令を送信する
車両システム。
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記送信要求の受信から前記応答部の前記応答が完了するまでの時間を計測するタイマを有し、
前記タイマの値が所定時間経過した場合、前記車載ネットワークの負荷が高いと判断する
車両システム。