JP2016051916A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号整形器の機能を考慮して他の電子制御装置と通信する通信経路の通信品質を算出する技術を提供する。【解決手段】電子制御装置のチャネルが他の電子制御装置から送信された信号を通信経路から受信すると（Ｓ４００）、ＡＤＣはチャネルが受信した信号をＡＤ変換する（Ｓ４０２）。イコライザは、ＡＤ変換された受信信号を整形し（Ｓ４０４）、受信信号を整形する整形度に基づいてビットエラーレート（ＢＥＲ）の推定値を算出する（Ｓ４０６）。ＢＥＲの推定値が所定値未満であり通信経路の通信品質が所定品質を満たしている場合（Ｓ４０８：Ｎｏ）、受信信号を送信した他の電子制御装置に送信する送信チャネルの切り替えは行わない。ＢＥＲの推定値が所定値以上であり通信経路の通信品質が所定品質を満たしていない場合（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）、受信信号を送信した電子制御装置にデータを送信する送信チャネルを他のチャネルに切り替える（Ｓ４１０）。【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも一つの他の電子制御装置と通信可能に接続される電子制御装置の通信処理技術に関する。

通信装置の通信品質を算出する技術として、特許文献１には、イコライザを用いた遅延受信機のチャネル品質情報を、遅延受信機のチャネル品質情報と非遅延受信機のチャネル品質情報とに基づいて算出する技術が開示されている。特許文献１には、通信品質を表わすチャネル品質情報の例として、ＳＮＲ（signal to noise ratio）が例示されている。

特開２０１３−１５３４４９号公報

特許文献１に記載されているように、通信品質としてＳＮＲを採用することは公知の技術である。しかし、特許文献１に記載されている技術では、信号整形器であるイコライザの機能を利用して通信品質を算出することは考慮されていない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、信号整形器の機能を考慮して他の電子制御装置と通信する通信経路の通信品質を算出する技術を提供することを目的とする。

本発明の電子制御装置は、少なくとも一つの電子制御装置と通信可能に接続される電子制御装置であって、信号整形器と、品質算出手段と、を備える。
信号整形器は、他の電子制御装置から受信する受信信号を整形し、品質算出手段は、信号整形器が受信信号を整形する整形度に基づいて、他の電子制御装置と通信する通信経路の通信品質を算出する。

信号整形器は、ノイズ等が混入して波形が乱れた受信信号を整形する。信号整形器が受信信号を整形する整形度は、受信信号の波形の乱れが大きいほど高くなる。したがって、信号整形器による受信信号の整形度が高いほど、通信経路の通信品質は低いと判断できる。

本発明では、このような信号整形器の機能を考慮し、信号整形器による受信信号の整形度に基づいて、電子制御装置が他の電子制御装置と通信する通信経路の通信品質を算出する。

ここで、所定の通信品質を満たさない通信経路を使用してデータを送信すると、受信側で通信エラーが発生し、データの再送を要求されることがある。その結果、データの再送が繰り返され、通信遅延が発生することがある。

そこで、複数の他の電子制御装置の少なくともいずれか一つと複数の通信経路で通信可能に接続された電子制御装置の場合、複数の通信経路のうちいずれかの通信経路の通信品質が所定品質を満たしていない場合には、通信品質が所定品質を満たしていない通信経路とは異なる他の通信経路を使用することが望ましい。

これにより、通信品質が所定品質を満たしていない通信経路とは異なる他の通信経路を使用してデータを送信できるので、通信遅延の発生を抑制できる。
また、複数の他の電子制御装置の少なくともいずれか一つと複数の通信経路で通信可能に接続された電子制御装置の場合、複数の通信経路の通信品質を算出し、通信品質が最も高い通信経路を使用することが望ましい。

このように、通信品質の低い通信経路を使用せず、複数の通信経路のうち最も通信品質の高い通信経路を使用するので、通信品質の低い通信経路を使用してデータの再送を繰り返すことを抑制できる。その結果、通信遅延の発生を抑制できる。

尚、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の電子制御装置を適用した電子制御システムを示すブロック図。 第１実施形態の通信処理を示すフローチャート。 第２実施形態の通信処理を示すフローチャート。 第２実施形態の他の通信処理を示すフローチャート。

以下、本発明が適用された実施形態を図に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す電子制御システム２は、電子制御装置（ＥＣＵ）１０、６０、８０を備えている。電子制御システム２は、例えば自動車に搭載されるシステムである。ＥＣＵ１０、６０、８０は通信線２００、２０２、２０４を介して、イーサネット（登録商標）規格にしたがって互いに通信可能に接続されている。

通信線２００にはＥＣＵ１０のチャネル（ＣＨ）３０とＥＣＵ６０のＣＨ７２とが接続し、通信線２０２にはＥＣＵ１０のＣＨ５０とＥＣＵ８０のＣＨ９４とが接続し、通信線２０４にはＥＣＵ６０のＣＨ７４とＥＣＵ８０のＣＨ９２とが接続している。

そして、ＥＣＵ１０、６０、８０には互いに通信する通信経路が２通り存在する。ＥＣＵ１０とＥＣＵ６０との間には、ＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とからなる通信経路、ならびに、ＣＨ５０と通信線２０２とＣＨ９４とＣＨ９２と通信線２０４とＣＨ７４とからなる通信経路が存在する。

ＥＣＵ１０とＥＣＵ８０との間には、ＣＨ５０と通信線２０２とＣＨ９４とからなる通信経路、ならびに、ＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とＣＨ７４と通信線２０４とＣＨ９２とからなる通信経路が存在する。

ＥＣＵ６０とＥＣＵ８０との間には、ＣＨ７４と通信線２０４とＣＨ９２とからなる通信経路、ならびに、ＣＨ７２と通信線２００とＣＨ３０とＣＨ５０と通信線２０２とＣＨ９４とからなる通信経路が存在する。

ＥＣＵ１０、６０、８０の構成は基本的に同一構成である。ＥＣＵ６０、８０のマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」とも言う。）６２、８２はＥＣＵ１０のマイコン１２に相当し、ＥＣＵ６０、８０のイーサネットスイッチ７０、９０はＥＣＵ１０のイーサネットスイッチ２０に相当する。ＥＣＵ１０、６０、８０の各チャネルは、いずれも同じ構成である。

以下、ＥＣＵ１０を例にして、ＥＣＵ１０、６０、８０の構成を説明する。
ＥＣＵ１０は、マイコン１２とイーサネットスイッチ２０とを備えている。マイコン１２は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することにより、他のＥＣＵ６０、８０と通信しながら所望の車両制御を行う。

イーサネットスイッチ２０は、他のＥＣＵ６０、８０と通信するＣＨ３０、５０を備えている。ＣＨ３０、５０の構成は同一であるから、ＣＨ３０、５０の構成をＣＨ３０の構成を例にして説明する。

ＣＨ３０は、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）３２と、イコライザ３４と、デコーダ３６と、エンコーダ３８と、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）４０とを備えている。
ＡＤＣ３２は、通信線２００から受信する受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。

信号整形器であるイコライザ３４は、ＡＤＣ３２が出力する受信信号から各種フィルタによりノイズを除去して受信信号の波形を整形する。通信線２００の通信品質が低下するとイコライザ３４が受信信号を整形するときの整形度は高くなる。イコライザ３４は、受信信号の整形度に基づいて、通信線２００から受信する受信信号のビットエラーレート（ＢＥＲ）を算出して推定する。

デコーダ３６は、イコライザ３４が整形した受信信号をデコードする。エンコーダ３８は、マイコン１２が出力するデジタル信号をエンコードする。ＤＡＣ４０は、エンコーダ３８の出力信号をアナログ信号に変換する。

ＥＣＵ１０、６０、８０が送受信するイーサネットフレームには、宛先のＭＡＣアドレスと送信元のＭＡＣアドレスが設定されている。イーサネットスイッチ２０、７０、９０は、受信したイーサネットフレームに設定された宛先のＭＡＣアドレスにより、自ＥＣＵ宛のデータか否かを判定する。

各ＥＣＵにおいて２個のＣＨの一方が受信したイーサネットフレームが自ＥＣＵ宛のデータであれば、イーサネットスイッチは、受信データを自ＥＣＵのマイコンに出力する。受信したイーサネットフレームが他のＥＣＵ宛のデータであれば、イーサネットスイッチは、受信したイーサネットフレームを他のＣＨから送信する。

［１−２．処理］
次に、ＥＣＵ１０、６０、８０が実行する通信処理について、ＥＣＵ１０を例にして図２のフローチャートに基づいて説明する。図２のフローチャートは、ＣＨ３０が通信線２００から、あるいはＣＨ５０が通信線２０２から信号を受信したときの通信処理を表わしている。ＣＨ３０またはＣＨ５０のどちらが受信しても同一の通信処理を実行するので、ＣＨ３０が受信したときの通信処理について説明する。

ＣＨ３０が通信線２００から信号を受信すると（Ｓ４００）、ＡＤＣ３２はＣＨ３０が受信した受信信号をＡＤ変換する（Ｓ４０２）。イコライザ３４は、ＡＤ変換された受信信号を整形し（Ｓ４０４）、受信信号を整形する整形度に基づいて、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の推定値を算出する（Ｓ４０６）。マイコン１２は、イコライザ３４が算出するＢＥＲの推定値を取得する。

ＢＥＲが所定値未満でありＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とからなる通信経路の通信品質が所定品質を満たしている場合（Ｓ４０８：Ｎｏ）、処理はＳ４１２に移行する。
ＢＥＲが所定値以上でありＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とからなる通信経路の通信品質が所定品質を満たしていない場合（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）、マイコン１２は、ＥＣＵ６０にデータを送信する送信チャネルをＣＨ３０からＣＨ５０に切り替えるようにイーサネットスイッチ２０を設定する（Ｓ４１０）。

つまり、次にＥＣＵ１０からＥＣＵ６０にデータを送信する場合、ＣＨ３０から通信線２００、ＣＨ７２にデータを送信する通信経路から、ＣＨ５０から通信線２０２、ＣＨ９４、ＣＨ９２、通信線２０４、ＣＨ７４にデータを送信する通信経路に切り替えられる。Ｓ４１０の実行後、処理はＳ４１２に移行する。

ＥＣＵ６０宛のデータをＣＨ５０から通信線２０２に送信してもデータの宛先のＭＡＣアドレスはＥＣＵ６０であるから、ＥＣＵ８０のイーサネットスイッチ９０は、ＣＨ９４が通信線２０２から受信したデータがＥＣＵ６０宛のデータであると判断し、ＣＨ９４が受信したデータをＣＨ９２から通信線２０４に送信する。これにより、通信線２００を使用せずに、通信線２０２、２０４を使用してＥＣＵ１０からＥＣＵ６０にデータを送信できる。

尚、マイコン１２は、ＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とからなる通信経路の通信品質が所定品質を満たしていない場合、そのことをＥＣＵ６０に通知するデータを通信線２０２に送信してもよい。

また、マイコン１２は、通信線２００の通信品質が所定品質を満たさなくなったためにＥＣＵ６０にデータを送信する送信チャネルをＣＨ３０からＣＨ５０に切り替えても、ＣＨ３０のイコライザ３４が受信信号を整形する整形度が低下し、ＢＥＲが所定値未満になると、ＥＣＵ６０にデータを送信する送信チャネルをＣＨ５０からＣＨ３０に切り替える。

Ｓ４１２において、デコーダ３６はイコライザ３４が整形した受信信号をデコードし、デコードしたデータをマイコン１２に出力する（Ｓ４１４）。マイコン１２は、デコードされた受信データに対しＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等のエラーチェックを行い、通信エラーがあるか否かを判定する。

［１−３．効果］
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）イコライザが受信信号を整形する整形度に基づいて通信経路の通信品質を判定するので、ＳＮ比を算出して通信品質を判定する処理が不要になる。

（２）送信先のＥＣＵにデータを送信する複数の通信経路のうち、いずれかの通信経路の通信品質が所定品質を満たさない場合、他の通信経路を使用して送信先のＥＣＵにデータを送信するので、送信データの欠落や通信品質が所定品質を満たさない通信経路を使用してデータの再送を繰り返すことによる送信遅延を防止できる。

したがって、車載の電子制御装置のように、他の電子制御装置とのデータの送受信により限られた処理時間内で車両制御を行う電子制御装置に適用すると効果的である。
［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態の電子制御システムの構成は第１実施形態の電子制御システム２の構成と実質的に同一である。

［２−２．処理］
第１実施形態と同様に、ＥＣＵ１０、６０、８０が実行する通信処理について、ＥＣＵ１０を例にして図３および図４のフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートはＣＨ３０が通信線２００から信号を受信したときの通信処理を示し、図４のフローチャートはＣＨ５０が通信線２０２から信号を受信したときの通信処理を示している。まず、図３のフローチャートについて説明する。

ＣＨ３０が通信線２００から信号を受信すると（Ｓ４２０）、ＡＤＣ３２は受信した信号をＡＤ変換する（Ｓ４２２）。イコライザ３４は、ＡＤ変換された受信信号の波形を整形し（Ｓ４２４）、受信信号を整形する整形度に基づいて、通信線２００から信号を受信するＣＨ３０についてのＢＥＲの推定値を算出する（Ｓ４２６）。マイコン１２は、イコライザ３４が算出するＣＨ３０についてのＢＥＲの推定値をＲＡＭに記憶する。

マイコン１２は、既にＲＡＭに記憶しているＣＨ５０についてのＢＥＲの推定値を読込み（Ｓ４２８）、ＣＨ３０についてのＢＥＲの推定値がＣＨ５０についてのＢＥＲの推定値よりも大きいか否かを比較して判定する（Ｓ４３０）。

Ｓ４３０の比較結果として、ＣＨ３０についてのＢＥＲの推定値がＣＨ５０についてのＢＥＲの推定値以下の場合（Ｓ４３０：Ｎｏ）、マイコン１２は、ＣＨ５０と通信線２０２とＣＨ９４とからなる通信経路の通信品質よりもＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とからなる通信経路の通信品質が高いと判断し、送信チャネルとしてＣＨ３０を選択する（Ｓ４３２）。Ｓ４３２の実行後、処理はＳ４３６に移行する。

Ｓ４３０の比較結果として、ＣＨ３０についてのＢＥＲの推定値がＣＨ５０についてのＢＥＲの推定値よりも高い場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、マイコン１２は、ＣＨ３０と通信線２００とＣＨ７２とからなる通信経路の通信品質よりもＣＨ５０と通信線２０２とＣＨ９４とからなる通信経路の通信品質が高いと判断し、送信チャネルとしてＣＨ５０を選択する（Ｓ４３４）。Ｓ４３４の実行後、処理はＳ４３６に移行する。

Ｓ４３６において、デコーダ３６はイコライザ３４が整形した信号をデコードし、マイコン１２に出力する（Ｓ４３８）。
次に、図４のフローチャートについて説明する。図４のフローチャートはＥＣＵ１０においてＣＨ５０が通信線２０２からデータを受信したときの通信処理を示している。図４のＳ４５０〜Ｓ４５８の処理は図３のＳ４３０〜Ｓ４３８の処理と実質的に同一であるから説明を省略する。

ＣＨ５０が通信線２０２から信号を受信すると（Ｓ４４０）、ＣＨ５０のＡＤＣは受信した信号をＡＤ変換する（Ｓ４４２）。ＣＨ５０のイコライザは、ＡＤ変換された受信信号の波形を整形し（Ｓ４４４）、受信信号を整形する整形度に基づいて、通信線２０２から信号を受信するＣＨ５０についてのＢＥＲの推定値を算出する（Ｓ４４６）。マイコン１２は、ＣＨ５０のイコライザが算出するＣＨ５０についてのＢＥＲの推定値をＲＡＭに記憶する。

マイコン１２は、既にＲＡＭに記憶しているＣＨ３０についてのＢＥＲの推定値を読込む（Ｓ４４８）。
［２−３．効果］
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）に加え、以下の効果が得られる。

送信先のＥＣＵにデータを送信する複数の通信経路のうち、通信品質の高い通信経路を使用してデータを送信するので、送信データの欠落や通信品質が所定品質を満たさない通信経路を使用してデータを繰り返し再送することによる送信遅延を防止できる。

［３．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、以下の種々の形態を取り得る。

（１）本発明のＥＣＵは、自動車に搭載される電子制御システムに適用されるものに限らず、どのような技術分野に適用されてもよい。
（２）電子制御システムは３個のＥＣＵで構成されるものに限らず、４個以上のＥＣＵで構成されてもよい。この場合、上記実施形態と同様に、各ＥＣＵが２個のチャネルを備え、通信線により環状に接続されてもよいし、各ＥＣＵがその他のＥＣＵの数と同数のチャネルを備え、他のＥＣＵと通信線により１対１に接続されてもよい。

（３）第１実施形態の図２のＳ４０８においてＢＥＲの推定値と比較する所定値は、固定値でもよいし、マイコンがＣＨから入力した受信データのエラーチェックをし、通信エラーとなったときの受信信号のＢＥＲの推定値をＲＡＭ等の記憶部に記憶しておき、記憶したＢＥＲの推定値を所定値として設定してもよい。記憶部に記憶された通信エラーとなったときの受信信号のＢＥＲの推定値は、通信状態の解析等に使用してもよい。

（４）第１実施異形態において、イコライザが算出したＢＥＲの推定値が所定値以上であり、通信経路の通信品質が所定品質を満たしていない場合、他の通信経路を使用する代わりに、イコライザが算出した通信品質としてのＢＥＲの推定値をＲＡＭ等の記憶部に記憶し、ＢＥＲの推定値を通信状態の解析に使用してもよい。

例えば、２個のＥＣＵが通信可能に接続されており、通信経路が一つしかない場合、イコライザが算出したＢＥＲの推定値をＲＡＭ等の記憶部に記憶し、通信状態の解析に使用できる。

（５）第１実施形態では、通信経路の通信品質が所定品質を満たしていないと判定しても、通信品質が所定品質を満たしていない通信経路から受信する受信データをマイコンは入力して処理した。これに対し、通信品質が所定品質を満たしていない通信経路から受信する受信信号の使用をマイコンが停止してもよい。

（６）第２実施形態では、送信先のＥＣＵにデータを送信する２通りの通信経路のうち、通信品質の高い通信経路を選択して使用した。これに対し、送信先のＥＣＵにデータを送信する通信経路が３通り以上ある場合、通信品質の元も高い通信経路を選択して使用することが望ましい。

（７）受信信号の整形度に基づいてＢＥＲの推定値をイコライザが算出する代わりに、受信信号の整形度に基づいて、例えばマイコンがＢＥＲの推定値を算出してもよい。
（８）ＥＣＵ同士を接続する通信規格はイーサネットに限るものではなく、ＥＣＵ同士が互いに通信可能であればどのような通信規格でもよい。

（９）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（１０）上述した電子制御装置の他、当該電子制御装置を構成要素とする電子制御システム、通信処理方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

２：電子制御システム、１０、６０、８０：電子制御装置、１２：マイコン（品質判定手段、経路選択手段、記憶手段、品質比較手段、使用停止手段）、２０、７０、９０：イーサネットスイッチ、３０、５０、７２、７４、９２、９４：チャネル（通信経路）、３４：イコライザ（信号整形器、品質算出手段）、２００、２０２、２０４：通信線（通信経路）

Claims (10)

1. 少なくとも一つの他の電子制御装置と通信可能に接続される電子制御装置（１０、６０、８０）であって、
   他の前記電子制御装置から受信する受信信号を整形する信号整形器（３４）と、
   前記信号整形器が前記受信信号を整形する整形度に基づいて、他の前記電子制御装置と通信する通信経路（３０、５０、７２、７４、９２、９４、２００、２０２、２０４）の通信品質を算出する品質算出手段（３４、Ｓ４０６、Ｓ４２６、Ｓ４４６）と、
   を備えることを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置であって、
   前記品質算出手段が算出する前記通信品質が所定品質を満たしているか否かを判定する品質判定手段（１２、６２、８２、Ｓ４０８）を備える、
   ことを特徴とする電子制御装置。
3. 複数の他の前記電子制御装置の少なくともいずれか一つと複数の通信経路で通信可能に接続された請求項２に記載の電子制御装置であって、
   複数の前記通信経路のうちいずれかの前記通信経路の前記通信品質が前記所定品質を満たしていないと前記品質判定手段が判定すると、前記所定品質を満たしていない前記通信経路とは異なる前記通信経路を使用する経路選択手段（１２、６２、８２、Ｓ４１０）を備える、
   ことを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項２または３に記載の電子制御装置であって、
   前記受信信号に通信エラーが発生すると、そのときの前記受信信号についての前記通信品質を記憶部に記憶する記憶手段（１２、６２、８２）を備える、
   ことを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項４に記載の電子制御装置であって、
   前記品質判定手段は、前記記憶手段が前記記憶部に記憶する前記通信品質を前記所定品質とし、前記通信品質が前記所定品質を満たしているか否かを判定する、
   ことを特徴とする電子制御装置。
6. 複数の他の前記電子制御装置の少なくともいずれか一つと複数の通信経路で通信可能に接続される請求項１に記載の電子制御装置であって、
   前記品質算出手段は、複数の前記通信経路のそれぞれの前記通信品質を算出し、
   複数の前記通信経路のそれぞれの前記通信品質を比較する品質比較手段（１２、６２、８２、Ｓ４３０、Ｓ４５０）を備える、
   ことを特徴とする電子制御装置。
7. 請求項６に記載の電子制御装置であって、
   前記品質比較手段の比較結果で最も前記通信品質が高い前記通信経路を使用する経路選択手段（１２、６２、８２、Ｓ４３２、Ｓ４３４、Ｓ４５２、Ｓ４５４）を備える、
   ことを特徴とする電子制御装置。
8. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
   前記通信経路の前記通信品質が前記所定品質を満たしていないと前記品質判定手段が判定すると、前記所定品質を満たしていない前記通信経路から受信する前記受信信号の使用を停止する使用停止手段（１２、６２、８２）を備える、
   ことを特徴とする電子制御装置。
9. 他の前記電子制御装置とイーサネット（登録商標）により通信する請求項１から８のいずれか一項に記載の電子制御装置であって、
   前記信号整形器はイーサネットスイッチ（２０、７０、９０）のイコライザである、
   ことを特徴とする電子制御装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御装置であって、
    車両に搭載される、
    ことを特徴とする電子制御装置。