JP5387693B2 - 通信システム - Google Patents
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Description
本発明は、車載通信システム全体の占有空間を低減し、更に、容易にシステムの構成を変更することを可能とする通信システムに関する。
近年では、複数の制御装置に機能を割り振り、各制御装置に通信手段を設けて相互にデータを交換し、連携して多様な処理を行なわせるシステムが各分野で利用されている。特に車両の分野では、制御が機械的制御から電気的制御へ移行し、車両内に多数の制御装置としてECU(Electronic Control Unit)が配され、各ECUがCAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、FlexRayなどのプロトコルに従ってネットワークを介して情報を相互に交換し、協調・連携して多様な処理を行なう構成が一般的となっている。
車両に搭載されるECUは、電気的な制御で実現される車両の機能自体が増加しているので数が増加する。車両に搭載されるECUを含むシステムのみならず、複数の制御装置で連携して処理を行なう通信システムでは、各制御装置に細分化された処理単位を分散させて実現することにより、故障、バグなどの問題が発生した場合の切り分け、対処を容易にして開発効率、保守性を向上させる工夫がされる場合がある。このように、通信システムに通信機器として含まれる制御装置の数は増加し、各制御装置間で協調・連携するために送受信されるデータの量は増加する傾向にある。
通信機器が通信線に接続されるときには、通信信号の送受信を物理層にて実現するトランシーバが利用される。そして、1本の通信線に接続されるトランシーバの数は、遅延時間、反射回避、リンギング防止などのために制限される。例えば、車載ネットワークとして広く利用されるCANの場合、High speed対応のCANバスには規格上最大30台を接続することができるが、実際には十数台に制限するなどの運用がされている。
通信システムに含まれる通信機器の数は増加傾向にあるが、1本の通信線に接続される通信機器の数が制限されるから、通信機器を複数の群に分け、群ごとに通信線に接続し、異なる通信線間は中継装置(ゲートウェイ装置)で中継する構成とすることがある。この場合、通信機器の数の増加に伴って通信線の数も増える。しかしながら、車両の分野では特に、燃費の改善及び環境への影響を考慮して車両全体の軽量化が重要な課題となっている。軽量化には通信線、電源線などの各種電線を含むハーネス自体の軽量化が最も影響するので、各種電線自体の軽量化及び車載通信システムにおける省線化が望まれている。更に車両内空間をでき得る限り広く確保して快適性を向上させるため、ECU及び中継装置の設置場所に充てられるスペースは限られる。
通信システムでは制御装置を異なる通信線に接続する必要がある場合、中継装置にて通信線間を中継する。このとき、制御装置及び中継装置が夫々、異なるハウジング内に、電源回路及びクロック回路等を各自有し、物理的に離隔して配置される場合、限られたスペースに配置するには無駄が多い。
特許文献1には、ハーネスのコネクタハウジング内に電子部品を内蔵し、一般のコネクタと同様に取り扱うことができ、電子部品のハウジング及びコネクタの小型化を図ることができる電子部品内蔵コネクタが提案されている。
しかしながら従来技術では、ネットワーク構成の変更に対して容易に中継装置が中継すべきネットワーク構成の数をも変更することは考慮されていない。2つの異なるネットワーク間の中継のみならず3つ以上のネットワーク間を、適宜中継することを可能とする構成が望ましい。また、従来技術では、多数のネットワークを接続する必要がある場合、コネクタを複数用意してコネクタ間を通信線にて接続する必要があり、小型化の効果が不十分である。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、中継機能を実現する複数の中継装置を積層させて接続することが可能であり、任意の数の異なる通信線に夫々接続される中継装置として一体に動作することができる構成とし、複数のネットワーク間の中継を簡易に実現して車載通信システム全体の省線化、小型化及び軽量化を図ることができる通信システムを提供することを目的とする。
第1発明に係る通信システムは、通信線と接続され、該通信線を介した通信信号を送受信する送受信部と、前記通信信号の中継要否の判断処理及び中継先の特定処理を行なう中継処理回路とを有し、前記中継処理回路に接続する複数の端子を一面及び/又は他面に有する多面体形をなす中継装置を複数備え、複数の前記中継装置は、前記一面及び/又は他面の複数の端子を、他の中継装置の対応する面の複数の端子と接続させるようにしてあり、複数の前記中継装置には、前記複数の端子が前記一面に設けられた複数の第1中継装置と、該第1中継装置より多くの前記複数の端子が前記一面及び/又は他面に設けられ、前記複数の第1中継装置が接続される第2中継装置とを含むことを特徴とする。
第2発明に係る通信システムは、前記複数の第1中継装置は夫々、前記複数の端子の内のいずれかにより前記第2中継装置から電力の供給を受けるようにしてあり、前記第2中継装置は、外部から給電され、いずれかの端子を介して前記第1中継装置へ電力を供給する電源回路を有することを特徴とする。
第3発明に係る通信システムは、通信線と接続され、該通信線を介した通信信号を送受信する送受信部と、前記通信信号の中継要否の判断処理及び中継先の特定処理を行なう中継処理回路とを有し、前記中継処理回路に接続する複数の端子を一面及び/又は他面に有する多面体形をなす中継装置を複数備え、複数の前記中継装置は、前記一面及び/又は他面の複数の端子を、他の中継装置の対応する面の複数の端子と接続させるようにしてあり、各中継装置は、略扁平直方体状をなし、前記複数の端子を一広面又は両広面に有し、複数の前記中継装置は夫々、両広面の一方又は両方の複数の端子を、他の中継装置の対応する面の複数の端子と接続させるようにして積層されており、複数の前記中継装置は夫々、前記複数の端子の内のいずれかにより外部から電力の供給を受けるようにしてあり、積層された前記複数の中継装置の内の最も外側の中継装置の一方は、複数の前記中継装置の一方の広面の複数の端子に接続する端子と、外部から給電され、前記端子を介して前記中継装置へ電力を供給する電源回路とを備える装置に接続されており、他方は、終端抵抗が接続されている複数の端子を一広面に備える略扁平直方体状の終端装置に接続されていることを特徴とする。
第4発明に係る通信システムは、一又は複数の中継装置の中継処理回路が、通信信号の中継の際に、通信プロトコルの変換を行うようにしてあることを特徴とする。
本発明では、中継装置は、通信線と接続されて通信信号を通信線に送受信する送受信部と、送受信される通信信号の他への中継要否の判断処理及び中継先の特定処理を行なう中継処理部とを備え、一面及び/又は他面(例えば一面及びその反対面)に、内部の中継処理部と接続される複数の端子を備えた多面体形をしている。接続端子が設けられた面を複数の中継装置がそれぞれ有するため、各中継装置の面どうしを重ね合わせて端子間を接続させることによって、各中継装置の送受信部及び中継処理回路が接続され、異なる複数の通信線に接続している中継装置を構成することが可能である。
本発明では、中継装置は、通信線と接続されて通信信号を通信線に送受信する送受信部と、送受信される通信信号の他への中継要否の判断処理及び中継先の特定処理を行なう中継処理部とを備え、一面又は両面に、内部の中継処理部と接続される複数の端子を備えた略扁平直方体状の形状をしている。夫々略扁平直方体形状をしており、一面又は両面に接続端子を有するので、面どうしを重ね合わせることで端子間を接続させることによって、各中継装置の送受信部及び中継処理回路が接続され、異なる複数の通信線に接続している中継装置を構成することが可能である。
本発明では、各中継装置は略扁平直方体形状であって一面にオス型端子、他面にメス型端子を備えることにより、相互を簡易に重ね合わせて接続することが可能である。
本発明では、各中継装置は外部からの給電を各構成部へ適宜出力する電源回路を有さず、一面又は両面に備えられる複数の端子のいずれかで外部から各構成部への電圧を受けるようにしてある。したがって、重ね合わされて接続される複数の中継装置の内の外側の装置が、電力の供給を受けて中継装置への電圧を出力する装置に接続し、該装置からの電力を受けて動作すると共に、更に他方の面に接続された他の中継装置の複数の端子へも供給する。これにより、各中継装置は電力の供給を受けて各構成部へ分配する電源回路を不要として構成を簡略化することが可能である。
なお、終端抵抗を含み中継装置と同様の形状であって終端抵抗と接続される端子を一面に備える終端装置を、重ね合わされた複数の中継装置の内の外側の装置の一方の面に接続することで、各中継装置の複数の端子間が接続された場合に、オープン端が存在しないようにすることが可能となる。
また本発明では、一面に複数の端子が設けられた複数の第1中継装置を、より多くの端子が一面及び/又は他面に設けられた第2中継装置に接続する。これにより複数の第1中継装置の送受信部及び中継処理回路が、第2中継装置の送受信部及び中継処理装置に接続され、異なる複数の通信線に接続している中継装置を構成することが可能である。
本発明では、第1中継装置は外部からの給電を各構成部へ適宜出力する電源回路を有さず、一面に備えられる複数の端子のいずれかで第2中継装置から各構成部への電圧を受けるようにしてある。第2中継装置は、外部からの給電を第1中継装置へ適宜出力する電源回路を有する。これにより、各第1中継装置は電力の供給を受けて各構成部へ分配する電源回路を不要として構成を簡略化することが可能である。
また本発明では、通信システムを構成する一又は複数の中継装置には、中継処理回路が通信プロトコルの変換機能を有するものを含んでもよい。これにより、例えばCAN、イーサネット(登録商標)及びPLC(Power Line Communication)等の複数の通信プロトコルが混在した通信システムを容易に構築することが可能となる。
本発明による場合、中継機能を実現する複数の中継装置を、端子が設けられた面どうしを重ね合わせることによって接続することができ、これにより各中継装置の内部で中継処理回路どうしが接続され、任意の数の異なる通信線に夫々接続される中継装置として一体に動作することができる。これにより、別々の筐体に夫々離隔して配置する構成とするよりも小型化が可能である。
本発明による場合、中継機能を実現する複数の中継装置を積層させて接続することが可能であり、積層させることで内部で中継処理部どうしが接続され、任意の数の異なる通信線に夫々接続される中継装置として一体に動作することができる。これにより、別々の筐体に夫々離隔して配置する構成とするよりも小型化が可能である。
また、更に、夫々の面にオス型及びメス型の端子を備えて相互に嵌め合うようにして接続することが可能であり、任意の数の異なる通信線の中継装置を簡易に接続し、一体の中継装置とすることができ、多様なネットワーク構成に対応できる。
電源回路を外部装置に備えることにより各中継装置の構成を簡素化できる。また、終端装置を外部に備えることによって、任意の数の異なる通信線が接続された中継装置となるように構成した場合にも反射を除去して通信品質を落とすことはない。
また本発明による場合、複数の第1中継装置を第2中継装置に接続することができ、これにより複数の第1中継装置の送受信部及び中継処理回路が、第2中継装置の送受信部及び中継処理装置に接続され、任意の数の異なる通信線に夫々接続される中継装置として一体に動作することができる。これにより、別々の筐体に夫々離隔して配置する構成とするよりも小型化が可能である。
また、第2中継装置に電源回路を設け、第2中継装置から複数の第1中継装置へ電力供給を行う構成とすることにより、各第1中継装置の構成を簡素化できる。
また本発明による場合、中継処理回路が通信プロトコルの変換機能を備えることによって、異なる通信プロトコルを利用する通信システムを1つに統合することができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。以下に示す実施の形態では、本発明に係る通信システムを車両に搭載されるCAN(Controller Area Network)に基づく車載LANとして実現する場合を例に説明する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1におけるGW(Gate Way)の外観を模式的に示す外観斜視図である。GW1は、略扁平直方体状をなしており、一方の広面11にメス型の端子13,13,…及び14,14を備え、他方の広面12にオス型の端子15,15,…及び16,16を備え、側面には通信線17が接続されている。メス型の端子13,13と、オス型の端子15,15,…は両面の対応する位置に備えられており、一方の広面11の端子14,14と他方の広面12の端子16,16も対応する位置に備えられている。なお、端子13,13,…及び端子15,15,…は、GW1の内部で接続されている。端子14,14と端子16,16もGW1の内部で接続されている。
図1は、実施の形態1におけるGW(Gate Way)の外観を模式的に示す外観斜視図である。GW1は、略扁平直方体状をなしており、一方の広面11にメス型の端子13,13,…及び14,14を備え、他方の広面12にオス型の端子15,15,…及び16,16を備え、側面には通信線17が接続されている。メス型の端子13,13と、オス型の端子15,15,…は両面の対応する位置に備えられており、一方の広面11の端子14,14と他方の広面12の端子16,16も対応する位置に備えられている。なお、端子13,13,…及び端子15,15,…は、GW1の内部で接続されている。端子14,14と端子16,16もGW1の内部で接続されている。
図2は、実施の形態1におけるGW1、該GW1が接続されるGW−ECU2及び終端装置3の外観を模式的に示す外観斜視図である。なお、図2に示す図では、2つのGW1,1が接続される例を示している。図2中の中央部に図示されている2つのGW1,1には夫々通信線17が接続されており、一方のGW1の広面12に備えられている端子15,15,…及び端子16,16と、他方のGW1の広面11の対応する位置に夫々備えられている端子13,13,…及び端子14,14とが嵌合することにより接続される。これにより、複数のGW1,1の外周により位置決めして重ね合わせると、広面11,12の対応する位置のメス型の端子13,14とオス型の端子15,16どうしが嵌合して接続される。GW1,1は夫々略扁平な形状をなしているので、接続された状態でも全体として略扁平でコンパクトな形状となる。
接続される2つのGW1,1の内の一方にはGW−ECU2が、他方には終端装置3が接続される。GW−ECU2も略扁平直方体状の形状をなし、一方の広面20にメス型の端子21,21,…及び端子22,22を備えている。側面には通信線23、及び複数の信号線24が接続されており、通信線23を介して図示しない他の通信装置と接続されており、信号線24を介して図示しないセンサ又はアクチュエータなどの機器と接続されている。端子21,21,…と通信線23、端子22,22と電力線25とはGW−ECU2の内部で接続されている。
GW−ECU2は、図示しないバッテリなどの電力供給装置からの電力を電力線25を介して受け、各構成部へ適した電圧を供給する電源回路を内部に備えて電源回路により供給される電圧により動作する。そしてGW−ECU2は、マイコンなどを用いて通信線23を介して通信信号を送受信し、図示しないセンサ又はアクチュエータなどの機器の動作を制御するための信号処理を実行し、適宜信号線24を介して制御信号を入出力する。
GW−ECU2の広面20に備えられているメス型の端子21,21,…及び端子22,22の位置は、GW1の広面12に備えられているオス型の端子15,15,…及び端子16,16の位置に対応する。なお、GW−ECU2の広面20には、GW1の広面12の外周が嵌る窪みが形成されており、当該窪みにGW1の広面12の外周を位置決めすると、GW1のオス型の端子15,15,…及び端子16,16が、ECU2のメス型の端子21,21,…及び端子22,22に嵌合するような構成としてある。これにより、簡易にGW1をGW−ECU2に嵌めこむことが可能である。なお、窪みは無くともよい。
終端装置3は、内部に終端抵抗を含んで通信線、信号線又は電力線の端部による反射を防ぐ機能を有する。終端装置3も略扁平直方体状の形状をなし、GW1,1の寸法と略同一の寸法である。一方の広面30にオス型の端子32,32,…及び端子33,33を備えている。これらの端子32,32,…及び端子33,33が備えられている位置は、GW1の広面11に備えられているメス型の端子13,13,…及び端子14,14の位置に対応する。終端装置3とGW1とを外周によって位置決めすると、終端装置3のオス型の端子32,32,…及び端子33,33が、GW1のメス型の端子13,13,…及び端子14,14に嵌め合うような構成としてある。これにより、簡易に終端装置3をGW1に嵌めこむことが可能である。
なお、終端装置3は、GW−ECU2に直接的に接続されてもよい。GW−ECU2は単独でGW機能付きの通信装置として動作でき、中継処理が不要な場合にはGW−ECU2の広面20の窪みに、GW1と外周が略同一である終端装置3の外周を嵌めこむことにより、直接的に接続することが可能である。終端装置3の広面30に備えられている端子32,32,…及び端子33,33は、GW1と対応するようにしてあるからGW−ECU2の広面20に備えられた端子21,21,…及び端子22,22とも嵌合する。
図3は、実施の形態1におけるGW1,1、該GW1,1が接続されるGW−ECU2及び終端装置3の内部構成を示す構成図である。なお、端子13,14,15,16の一部は図示を省略している。図3中の破線は、電力供給の接続を示している。
GW1は内部に、フィルタ18及びCANトランシーバ19を備える。フィルタ18及びCANトランシーバ19はいずれも後述するように、端子16を介し、GW−ECU2の電源回路27などの外部装置から出力される電力の供給を受けて動作するようにしてある。なお、端子16は端子14にも内部で接続されており、端子14に接続される他のGW1の端子16により当該他のGW1の内部の各構成部へも、供給された電力を出力することができる。フィルタ18は、GW1内部で端子13及び端子15と接続されており、CANトランシーバ19は、通信線17と接続され、フィルタ18とも接続されている。
フィルタ18は、端子15から受信した通信信号、端子13から受信した通信信号、又はCANトランシーバ19から受信した通信信号に対し、夫々他の方向へ中継するか否かを判断する中継処理を行なうように構成された回路である。詳細には、内部に通信信号に含まれる識別信号毎の中継要否を記憶してあるテーブルを備え、端子13及び端子15のいずれかから受信した通信信号の識別信号に基づきテーブルを参照し、中継要の場合にはCANトランシーバ19から通信線17へ送信し、CANトランシーバ19から受信した通信信号はいずれも端子13及び端子15へ送信する中継処理を行なうように構成されている。CANに基づく通信を行なうので、フィルタ18は内部に図示しないバッファを有してアービトレーション(調停)を実行していずれかの端子から出力するように制御する。
CANトランシーバ19は、通信線17を介した通信信号の送受信を物理層にて実現する。CANトランシーバ19は、通信線17に送信された他の通信装置からの通信信号を受信してフィルタ18へ出力すると共に、フィルタ18から与えられた通信信号を通信線17へ送信する。
GW−ECU2は内部に、各構成部の動作を制御し、送受信される通信信号に対する信号処理を実行する制御部26と、GW−ECU2内の各構成部のみならず外部のGW1,1,…へ電力を供給することになる電源回路27と、異なる通信線間のデータの送受信を中継する中継機能付きのフィルタ28と、通信線23,23を介して通信信号の送受信を実現するCANトランシーバ29,29とを備える。
制御部26は、CPUコア又はCPUコアを含むマイクロコンピュータを用いて構成されており、電源回路27を介して外部からの電力の供給を受けて動作し、通信線23又は信号線24を介して接続している通信装置又はセンサ、アクチュエータ等の動作を制御するなどの処理を行なう。制御部26はマイクロコンピュータを用いる構成のみならず、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)などによって構成されるとしてもよい。
CANトランシーバ29は、通信線23を介した通信信号の送受信を物理層にて実現する。CANトランシーバ29は、電源回路27を介して外部からの電力の供給を受けて動作し、通信線23に送信された他の通信装置からの通信信号を受信して制御部26及び中継機能付きフィルタ28へ出力すると共に、制御部26から与えられた通信信号、又は中継機能付きフィルタ28から中継された通信信号を、通信線23へ送信する。
電源回路27は、図示しないバッテリなどの電力供給装置から電力線25を介して電力の供給を受け、上述したように制御部26、中継機能付きフィルタ28及びCANトランシーバ29へ適宜電力を供給する。また、電源回路27は、広面20に設けられた端子からGW1,1へ、電力を調整して出力するようにしてある。
中継機能付きフィルタ28は、GW−ECU2が夫々異なる通信線23,23にて受信される通信信号についての中継の要否を判定して、必要な場合には相互にCANトランシーバ29,29へ中継する機能を有する。また、中継機能付きフィルタ28は、端子21から受信されるGW1から送信されてきた通信信号について、自身の制御部26が必要とするか又は他の通信線23,23への中継が必要かを判定し、必要な場合には制御部26及びCANトランシーバ29,29へ送信し、CANトランシーバ29,29から受信した通信信号の内、GW1,1,…へ中継が必要な信号については端子21へ送信する中継機能を有する。
終端装置3は内部に、端子33を介して供給される電力に対する終端処理を行なうように構成された終端処理部34と、端子32を介して送受信される通信信号に対する終端処理を行なうように構成された終端処理部35とを備える。終端処理部34,35はいずれも内部に所定の終端抵抗を含んで固定電位に接続されるようにしてあり、端子32及び33を介して接続されるGW1,1及びECU2への反射を除去する機能を有する。これにより、通信品質を維持することができる。
上述のように終端装置3は、直接的にGW−ECU2に接続されてもよい。このときは電源回路27と終端処理部34とが端子22及び33を介して直接的に接続されると共に、中継機能付きフィルタ28と、終端処理部35とが端子21,32を介して直接的に接続される。これにより、GW−ECU2は、端子21,21,…及び端子22,22からの反射の影響を受けることなく単独でGW機能付きの通信装置として動作することが可能である。
このように構成されるGW1,1を用い、GW1,1を積層するように接続ことにより、異なる通信線17,17間でデータを中継し合うことが可能になる。たとえば、GW−ECU2に通信線23,23を介して接続される通信装置の数が、ノード数の制限、例えば16ノードを超えるようになった場合、GW1の通信線17に、超えたノード数分の通信装置を接続し、フィルタ18におけるテーブルを設定し、GW1をGW−ECU2に嵌めこむように接続することによって、中継する通信線の数を増加させることが可能である。このとき、GW−ECU2に、GW1が重なるように接続されるから、GW−ECU2とGW1とが別個に通信線を介して接続されるよりも、より簡易に、コンパクトに車載通信システムを構成することができる。
更に、GW1は任意の数で積層するように接続することができるから、2つの異なる通信線17及び通信線23間のデータの送受信を中継することが可能なGWとしての機能のみならず、3つ以上の異なる通信線17,17及び通信線23間のデータの送受信を中継することが可能なマルチバスGWの機能を容易に実現することができる。
しかも、車載通信システムに用いるワイヤハーネスとして、予め本実施の形態に示したようなGW1が接続されている通信線17を含むものを用いることにより、多様なバス構成の車載通信システムを容易にワンタッチ感覚で、GW1,1,…、ECU2及び終端装置3を任意の構成で接続することで実現することが可能である。
図4は、実施の形態1におけるGW1を含むワイヤハーネスWHを用いた車載通信システムの構成を示す構成図である。図4中においてGW1,1、ECU2及び終端装置3は夫々、端子以外については図示を省略している。
車載通信システムは、上述のGW1を端部に接続した通信線17を含むワイヤハーネスWHを2つ含み、各ワイヤハーネスWHには、ECU5,5,…、センサ6及びアクチュエータ7,7,…が接続されている。なお、本実施の形態では車載通信システムはCANに基づくものとしているため、接続形態をバス型に略示しているが、接続形態はこれに限られない。また、センサ6及びアクチュエータ7は、通信線17又は通信線23に直接接続されずにECU5などの通信装置を介して接続される構成としてもよい。なお、各ワイヤハーネスWHは、通信線17以外に束ねられる電力線等の図示を省略している。
そして、2つのワイヤハーネスWH夫々のGW1,1を、一方がボディアースに接続されているバッテリ4から電力の供給を受けるGW−ECU2に重ねて接続し、マルチバスGWの機能を実現する。これにより、多様なバス構成の車載通信システムを容易にワンタッチ感覚で、GW1,1,…、GW−ECU2及び終端装置3を任意の構成で接続することで実現することが可能である。
なお、図4中のECU5、センサ6及びアクチュエータ7は、各ワイヤハーネスWHに含まれる図示しない電力線を介してバッテリ4からの電力の供給を受けて動作する。
このように構成される車載通信システムは、GW1,1がコンパクトに構成されるので、占有する空間を少なくすることができ、限られた車室空間を有効に利用することができる。
(変形例1)
上述の例では、GW1,1及び終端装置3は、GW−ECU2に積層するように接続される構成とした。本発明では更に、GW機能を有さないECUにGW1を接続することによってGW機能を拡張させることも可能である。図5は、GW1をGW機能を有さないECU8に接続する場合の、GW1及びECU8、並びにGWアタッチメント9の内部構成を示すブロック図である。
上述の例では、GW1,1及び終端装置3は、GW−ECU2に積層するように接続される構成とした。本発明では更に、GW機能を有さないECUにGW1を接続することによってGW機能を拡張させることも可能である。図5は、GW1をGW機能を有さないECU8に接続する場合の、GW1及びECU8、並びにGWアタッチメント9の内部構成を示すブロック図である。
ECU8は実施の形態1におけるGW1、終端装置3と同様に略扁平直方体状をなし、外観ほほぼ同様であって一方の広面に、GW1、終端装置3及びGWアタッチメント9のオス型の端子と対応するように、メス型の端子81及び端子82を有している。終端装置3又はGWアタッチメント9がのオス型の端子が、ECU8のメス型の端子81及び端子82に嵌合するような構成としてある。
そしてECU8は、各構成部の動作を制御し、送受信される通信信号に対する信号処理を実行する制御部86と、ECU8内の各構成部のみならず外部のGW1,1,…へ電力を供給することになる電源回路87と、通信線83を介して通信信号の送受信を実現するCANトランシーバ88とを備える。
ECU8は、電力供給装置からの電力を電力線85を介して受け、電源回路87により供給される電圧により動作する。そしてECU8は制御部86によって通信線83を介して通信信号を送受信し、図示しないセンサ又はアクチュエータなどの機器の動作を制御するための信号処理を実行し、適宜信号線84を介して制御信号を入出力する。
ECU8が単独でECUとして機能する場合には、終端装置3を直接的に接続すればよい。ただし、図5に示すように、GW1をGW機能を有さないECU8に接続する場合には、通信信号を受信した場合に、双方への中継要否を判定するフィルタ91を内蔵するGWアタッチメント9を用いる。GWアタッチメント9は、実施の形態1におけるGW1、終端装置3等と同様に略扁平直方体状をなし、外観はほぼ同様であって、一方の広面にメス型の端子93及び94を備え、他方の広面にオス型の端子95及び96を備えている。端子94及び端子96は内部で直接的に接続されており、ECU8の電源回路87からの電力をフィルタ91へ供給するとともに、端子94を介して接続されるGW1へも電力を供給する。端子93及び95は、内部でフィルタ91に接続され、通信信号を送受信する。
GW1におけるフィルタ18がCANトランシーバ19から送信すべき通信信号を選別し、CANトランシーバ19から受信した通信信号は特に選別することなく他へ送信していたのに対し、GWアタッチメントにおけるフィルタ91は、ECU8のCANトランシーバ88にて送受信すべき通信信号を選別する、即ち各通信信号について中継の要否を判断する機能を有する。
図5に示したように、GW機能を有さないECU8に対しても、GWアタッチメント9を重ねてGW1,1,…及び終端装置3を積層させて接続させることにより、容易にマルチバスGWの機能をワンタッチ感覚で実現することが可能である。
実施の形態1では、GW1は端子13,14,15,16用の口を有する略扁平直方体状のハウジングを有するように記載した。しかしながら、GW1は、2つの基板によって構成され、2つの基板の間の内側に、フィルタ18又はCANトランシーバ19などの回路を形成しておき、2つの基板の外側となる面に複数の端子13,14,15,16を形成する構成とし、全体として略扁平直方体状の形状をなすような構成であっても実質的に同一である。
また実施の形態1では、1つのGW1が接続される装置はECU2とする例を挙げて説明した。しかしながら、GW1が接続される装置は、GW機能を有しつつセンサ又はアクチュエータの動作を制御する信号処理を行なうGW−ECU2又はセンサ等の動作を制御する信号処理のみを行なうECU9の他にも、車載電源ボックス、ジャンクションボックスなどでもよい。
(変形例2)
上述の例では、各GW1及びGW−ECU2がCANトランシーバ19、23をそれぞれ有し、CANプロトコルによる通信を行う構成としたが、これに限るものではない。本発明では更に、複数の通信プロトコルを混在させた通信システムを構成することも可能である。図6は、実施の形態1の変形例2におけるGW、該GWが接続されるGW−ECU及び終端装置の内部構成を示す構成図である。
上述の例では、各GW1及びGW−ECU2がCANトランシーバ19、23をそれぞれ有し、CANプロトコルによる通信を行う構成としたが、これに限るものではない。本発明では更に、複数の通信プロトコルを混在させた通信システムを構成することも可能である。図6は、実施の形態1の変形例2におけるGW、該GWが接続されるGW−ECU及び終端装置の内部構成を示す構成図である。
変形例2に係る通信システムは、GW−ECU2と、2種のGW1a及び1bと、終端装置3とを積層した構成である。GW−ECU2及び終端装置3は、図2及び図3に示したものと同じである。
GW1aは、図1〜図5に示したGW1と略同じ構成であるが、GW1が有するフィルタ18及びCANトランシーバ19に代えて、フィルタ18a及びイーサネット(登録商標)トランシーバ19aを有している。フィルタ18aは、端子13又は15からの信号とイーサネット(登録商標)トランシーバ19aからの信号とをそれぞれ他の方向へ中継するか否かを判断する中継処理を行うと共に、中継する信号に係る通信プロトコルの変換処理を行う。即ちフィルタ18aは、端子13又は15から与えられるCANプロトコルの信号と、イーサネット(登録商標)トランシーバ19aから与えられるイーサネット(登録商標)のプロトコルの信号との相互変換を行う機能を有している。イーサネット(登録商標)トランシーバ19aは、イーサネット(登録商標)の通信線17aを介した通信信号の送受信を物理層にて実現するものである。
同様に、GW1bは、図1〜図5に示したGW1と略同じ構成であるが、GW1が有するフィルタ18及びCANトランシーバ19に代えて、フィルタ18b及びPLCモデム19bを有している。フィルタ18bは、端子13又は15からの信号とPLCモデム19bからの信号とをそれぞれ他の方向へ中継するか否かを判断する中継処理を行うと共に、中継する信号に係る通信プロトコルの変換処理を行う。即ちフィルタ18bは、端子13又は15から与えられるCANプロトコルの信号と、PLCモデム19bから与えられるPLCのプロトコルの信号との相互変換を行う機能を有している。PLCモデム19bは、電力線17bを介した通信信号の送受信を物理層にて実現するものであり、フィルタ18bから与えられた信号を電力線17bに重畳して送信すると共に、電力線17bに重畳された信号を受信してフィルタ18bへ与える。
以上の構成の変形例2に係る通信システムは、通信プロトコルの変換機能を有するGW1a及び1bを用いることによって、複数の通信プロトコルが混在する通信システムを容易に構築することができる。
(変形例3)
上述の例では、略扁平直方体状のGW1、GW−ECU2及び終端装置3が一方又は両方の広面に端子13、15を備える構成であるが、これに限るものではなく、広面以外の面に端子13、15を備える構成であってもよい。図7は、実施の形態1の変形例3におけるGW、該GWが接続されるGW−ECU及び終端装置の外観を模式的に示す外観斜視図である。
上述の例では、略扁平直方体状のGW1、GW−ECU2及び終端装置3が一方又は両方の広面に端子13、15を備える構成であるが、これに限るものではなく、広面以外の面に端子13、15を備える構成であってもよい。図7は、実施の形態1の変形例3におけるGW、該GWが接続されるGW−ECU及び終端装置の外観を模式的に示す外観斜視図である。
実施の形態1の変形例3に係るGW1cは、略扁平直方体状をなしており、一方の側面11aにメス型の端子13,13,…及び14を備え、反対側の側面12aにオス型の端子15,15,…及び16を備え、更に別の側面には通信線17が接続されている。メス型の端子13,13と、オス型の端子15,15,…は側面11a及び12aの対応する位置に備えられており、一方の側面11aの端子14,14と他方の側面12aの端子16,16も対応する位置に備えられている。なお、端子13,13,…及び端子15,15,…は、GW1cの内部で接続されている。端子14,14と端子16,16もGW1cの内部で接続されている。
GW1cの一方にはGW−ECU2aが接続され、他方には終端装置3aが接続される。GW−ECU2aは、GW1cと同様に略扁平直方体状をなし、一の側面20aにメス型の端子21,21,…及び22を備え、他の側面に通信線23、信号線24及び電力線25が接続されている。GW−ECU2aの側面20aに備えられているメス型の端子21,21,…及び22の位置は、GW1cの側面12aに備えられているオス型の端子15,15,…及び16の位置に対応する。
終端装置3aは、GW1cと同様に略扁平直方体状をなし、GW1cの寸法と略同一の寸法である。終端装置3aは、一方の側面30aにオス型の端子32,32,…33を備えている。これらの端子32,32,…及び33が備えられている位置は、GW1cの側面11aに備えられているメス型の端子13,13,…及び14の位置に対応する。
なお、変形例3に係るGW1c、GW−ECU2a及び終端装置3aの内部構成は、図3に示したものと同様であるため、説明は省略する。
以上の構成の変形例3に係る通信システムは、略扁平直方体状をなすGW1c、EW−ECU2a及び終端装置3aの広面に端子を備えるのではなく、これらを広面以外の側面に設けたものである。このような構成であっても、図1、2に示した通信システムと同様に、コンパクトに通信システムを構成することができ、多様なバス構成の通信システムを容易に構築することができる。
このように、GW及びGW−ECUの端子は広面に設ける必要はなく、いずれかの面に設ければよい。更には、複数の端子を2つの面に設ける場合、いずれかの一面及びその反対面に端子を設けることが好ましいが、必ずしも一面及び反対面に設ける必要はなく、一面及びその他のいずれかの面に設ければよい。また、GW及びGW−ECUの形状は、略扁平直方体状に限るものではなく、その他の形状であってもよい。
(実施の形態2)
図8は、実施の形態2におけるGWの外観を模式的に示す外観斜視図である。実施の形態2に係るGW201は、略扁平直方体状をなしており、(広面ではない)一の面211に丸穴状のメス型の端子213,213,…及び214を備え、反対面には通信線17が接続されている。図示の例では、信号授受を行うための5つの端子213及び電力供給を行うための1つの端子214が、一の面211に3×2の格子状に配設されている(ただしこれは一例であり、端子数及び端子の配置は図示以外のものであってよい)。
図8は、実施の形態2におけるGWの外観を模式的に示す外観斜視図である。実施の形態2に係るGW201は、略扁平直方体状をなしており、(広面ではない)一の面211に丸穴状のメス型の端子213,213,…及び214を備え、反対面には通信線17が接続されている。図示の例では、信号授受を行うための5つの端子213及び電力供給を行うための1つの端子214が、一の面211に3×2の格子状に配設されている(ただしこれは一例であり、端子数及び端子の配置は図示以外のものであってよい)。
図9は、実施の形態2におけるGW201、及び該GW201が接続されるGW−ECU202の外観を模式的に示す外観斜視図である。実施の形態2に係る通信システムでは、1つのGW−ECU2に複数のGW201が接続される。GW−ECU202は、略扁平直方体状をなし、一方の広面220に丸棒状のオス型の端子221,221,…及び端子222,222,…を備えている。またGW−ECU202は、側面に複数の通信線23及び信号線24が接続されており、通信線23を介して図示しない他の通信装置と接続されており、信号線24を介して図示しないセンサ又はアクチュエータなどの機器と接続されている。
GW−ECU202の広面220に備えられているオス型の端子221,221,…及び端子222,222,…は、3×12の格子状に配設されており(図9には一部のみ図示されている)、合計36本の端子221及び222は、3×2の6本を一組として用いられる。各組には5本の端子221及び1本の端子222が含まれており、5本の端子221は信号授受を行うためのものであり、1本の端子222は電力供給を行うためのものである。各組内における6本の端子221及び222の位置は、GW201に備えられているメス型の端子213及び214の位置に対応する。なお、GW−ECU202の広面220には、4つのGW201を嵌める窪みが形成されており、当該窪みに4つのGW201を並べて嵌めこむことができる構成としてある。なお、窪みは無くともよい。
なお、図9の例では、1つのGW−ECU202に4つのGW201を接続することが可能な構成を示している。GW−ECU202の広面220に設けられた3×12=36本の端子221、222のうち3×2=6本を一組とし、一組の端子221、222と1つのGW201の端子213、214とを嵌合させることにより、GW−ECU202にGW201が接続される。
図10は、実施の形態2におけるGW201、及び該GW201が接続されるGW−ECU202の内部構成を示す構成図である。なお、図10においては、端子213,221,222の一部は図示を省略している。また、図10中の破線は、電力供給の接続を示している。
実施の形態2に係るGW201は、実施の形態1に係るGW1と同様の内部構成であり、内部にフィルタ18及びCANトランシーバ19を備えている。フィルタ18及びCANトランシーバ19は、端子214を介してGW−ECU202の電源回路27などの外部装置から出力される電力の供給を受けて動作するようにしてある。フィルタ18は、GW201内部で端子213と接続されており、CANトランシーバ19は、通信線17と接続され、フィルタ18とも接続されている。
フィルタ18は、端子213からの通信信号又はCANトランシーバ19からの通信信号に対し、夫々他の方向へ中継するか否かを判断する中継処理を行なう。CANトランシーバ19は、CANトランシーバ19は、通信線17に送信された他の通信装置からの通信信号を受信してフィルタ18へ出力すると共に、フィルタ18から与えられた通信信号を通信線17へ送信する。
実施の形態2に係るGW−ECU202は、実施の形態1に係るGW−ECU2と同様の内部構成であり、制御処理及び信号処理等を実行する制御部26と、GW−ECU2内外への電力供給を行う電源回路27と、異なる通信線間のデータの送受信を中継する中継機能付きのフィルタ228と、通信線23を介して通信信号の送受信を実現するCANトランシーバ29とを備える。
制御部26は、電源回路27を介して外部からの電力の供給を受けて動作し、通信線23を介して接続している通信装置又はセンサ、アクチュエータ等の動作を制御するなどの処理を行なう。CANトランシーバ29は、電源回路27を介して外部からの電力の供給を受けて動作し、通信線23に送信された他の通信装置からの通信信号を受信して制御部26及び中継機能付きフィルタ228へ出力すると共に、制御部26から与えられた通信信号、又は中継機能付きフィルタ228から中継された通信信号を、通信線23へ送信する。
電源回路27は、図示しないバッテリなどの電力供給装置から電力線(図10においては図示を省略する)を介して電力の供給を受け、上述したように制御部26、中継機能付きフィルタ228及びCANトランシーバ29へ適宜電力を供給する。また、電源回路27は、広面220に設けられた端子222からGW201へ、電力を調整して出力するようにしてある。
中継機能付きフィルタ228は、GW−ECU202のCANトランシーバ29にて受信される通信信号、及び、各GW201のCANトランシーバ19にて受信されて端子221から与えられる通信信号についての中継の要否を判定し、必要な場合にはCANトランシーバ29又は各GW201へ通信信号を中継する機能を有する。
このように構成されるGW201及びGW−ECU202を用い、GW−ECU202に複数のGW201を接続することによって、異なる通信線17,17間でデータを中継し合うことが可能になる。たとえば、GW−ECU202に通信線23を介して接続される通信装置の数が、ノード数の制限、例えば16ノードを超えるようになった場合、GW201の通信線17に、超えたノード数分の通信装置を接続し、フィルタ18におけるテーブルを設定し、GW201をGW−ECU202に接続することによって、中継する通信線の数を増加させることが可能である。
しかも、車載通信システムに用いるワイヤハーネスとして、予め実施の形態2に示したようなGW201が接続されている通信線17を含むものを用いることにより、多様なバス構成の車載通信システムを容易にワンタッチ感覚で、GW201,201,…、及び、ECU202を任意の構成で接続することで実現することが可能である。
なお、本実施の形態においては、GW−ECU202に4つのGW201を接続する構成を示したが、これに限るものではなく、3つ以下又は5つ以上のGW201を接続可能な構成としてもよい。また、GW−ECU202に4つのGW201が接続可能な構成であっても、必ずしも4つのGW201を接続する必要はなく、3つ以下のGW201を接続して用いてもよい。この際に、未接続の端子221及び222の部分については、終端装置などを接続してもよい。またGW−ECU202の一方の広面220に端子221及び222を設ける構成としたが、これに限るものではなく、反対側の広面にも端子221及び222を設けてもよい。またGW201は、実施の形態1の変形例2に示したGW1a、1b(図6参照)と同様に、フィルタ18にプロトコル変換機能を備えてもよい。
(変形例)
図11及び図12は、実施の形態2の変形例に係るGW201、及び該GW201が接続されるGW−ECU202の外観を模式的に示す外観斜視図である。変形例に係るGWECU202は、GW201との接続を行うための端子221及び222が設けられた広面220に、複数のGW201を保持するスロット部230が備えられている。スロット部230は、四角筒の内部を複数の仕切壁で仕切ることによって、GW201をそれぞれ個別に収容する複数の収容空間を構成したものであり、四角筒の一側の開口の一部を広面220が閉塞するようにして、広面220に固定されている。また、GW−ECU202の通信線23、24及び電力線25は、広面220の反対面に接続されている。
図11及び図12は、実施の形態2の変形例に係るGW201、及び該GW201が接続されるGW−ECU202の外観を模式的に示す外観斜視図である。変形例に係るGWECU202は、GW201との接続を行うための端子221及び222が設けられた広面220に、複数のGW201を保持するスロット部230が備えられている。スロット部230は、四角筒の内部を複数の仕切壁で仕切ることによって、GW201をそれぞれ個別に収容する複数の収容空間を構成したものであり、四角筒の一側の開口の一部を広面220が閉塞するようにして、広面220に固定されている。また、GW−ECU202の通信線23、24及び電力線25は、広面220の反対面に接続されている。
実施の形態2の変形例に係るGW201は、GW−ECU202のスロット部230の各収容空間に収容可能な略扁平直方体状をなし、一側面(図11及び図12において図示は省略する)に端子213、214が設けられると共に、この一側面に通信線17が接続される。GW201は、端子213、214が設けられた面を奥方(広面220側)として、GW−ECU202のスロット部230のいずれかの収容空間へスライドして収容することにより、GW201の端子213、214とGW−ECU202の端子221、222とが接続される。通信線17は、GW201をスロット部230へ収容した後、スロット部230の奥方の開口からGW201に接続される。
以上の構成の変形例に係るGW201及びGW−ECU202は、GW−ECU202にスロット部230を設けることによって、GW−ECU202に接続されたGW201を確実に保持することができ、通信システムの信頼性を向上することができる。
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 GW(中継装置)
11 広面(一面)
12 広面(他面)
13,14,15,16 端子
17 通信線
18 フィルタ(中継処理部)
19 CANトランシーバ(送受信部)
2 GW−ECU
23 通信線
24 電力線
26 電源回路
3 終端装置
4 バッテリ
201 GW(第1中継装置)
202 GW−ECU(第2中継装置)
211 一の面(一面)
213,214 端子
220 広面(一面)
221,222 端子
228 中継機能付きフィルタ(中継処理部)
WH ワイヤハーネス
11 広面(一面)
12 広面(他面)
13,14,15,16 端子
17 通信線
18 フィルタ(中継処理部)
19 CANトランシーバ(送受信部)
2 GW−ECU
23 通信線
24 電力線
26 電源回路
3 終端装置
4 バッテリ
201 GW(第1中継装置)
202 GW−ECU(第2中継装置)
211 一の面(一面)
213,214 端子
220 広面(一面)
221,222 端子
228 中継機能付きフィルタ(中継処理部)
WH ワイヤハーネス
Claims (4)
- 通信線と接続され、該通信線を介した通信信号を送受信する送受信部と、前記通信信号の中継要否の判断処理及び中継先の特定処理を行なう中継処理回路とを有し、前記中継処理回路に接続する複数の端子を一面及び/又は他面に有する多面体形をなす中継装置を複数備え、
複数の前記中継装置は、前記一面及び/又は他面の複数の端子を、他の中継装置の対応する面の複数の端子と接続させるようにしてあり、
複数の前記中継装置には、
前記複数の端子が前記一面に設けられた複数の第1中継装置と、
該第1中継装置より多くの前記複数の端子が前記一面及び/又は他面に設けられ、前記複数の第1中継装置が接続される第2中継装置と
を含むこと
を特徴とする通信システム。 - 前記複数の第1中継装置は夫々、前記複数の端子の内のいずれかにより前記第2中継装置から電力の供給を受けるようにしてあり、
前記第2中継装置は、外部から給電され、いずれかの端子を介して前記第1中継装置へ電力を供給する電源回路を有すること
を特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 通信線と接続され、該通信線を介した通信信号を送受信する送受信部と、前記通信信号の中継要否の判断処理及び中継先の特定処理を行なう中継処理回路とを有し、前記中継処理回路に接続する複数の端子を一面及び/又は他面に有する多面体形をなす中継装置を複数備え、
複数の前記中継装置は、前記一面及び/又は他面の複数の端子を、他の中継装置の対応する面の複数の端子と接続させるようにしてあり、
各中継装置は、略扁平直方体状をなし、前記複数の端子を一広面又は両広面に有し、
複数の前記中継装置は夫々、両広面の一方又は両方の複数の端子を、他の中継装置の対応する面の複数の端子と接続させるようにして積層されており、
複数の前記中継装置は夫々、前記複数の端子の内のいずれかにより外部から電力の供給を受けるようにしてあり、
積層された前記複数の中継装置の内の最も外側の中継装置の一方は、
複数の前記中継装置の一方の広面の複数の端子に接続する端子と、
外部から給電され、前記端子を介して前記中継装置へ電力を供給する電源回路と
を備える装置に接続されており、
他方は、終端抵抗が接続されている複数の端子を一広面に備える略扁平直方体状の終端装置に接続されていること
を特徴とする通信システム。 - 一又は複数の中継装置の中継処理回路は、通信信号の中継の際に、通信プロトコルの変換を行うようにしてあること
を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の通信システム。
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