JP7415364B2 - 車載中継装置、コンピュータプログラム及び故障判定方法 - Google Patents

車載中継装置、コンピュータプログラム及び故障判定方法 Download PDF

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Description

本開示は、車両に搭載された電源から車載機器への電力供給を中継し、車載機器へのデータの送受信を中継すると共に、車載機器の故障の有無を判定する車載中継装置、コンピュータプログラム及び故障判定方法に関する。
近年、車両に搭載されるECU(Electronic Control Unit)は増加する傾向にある。各ECUは、他のECUとの間で通信を行って情報を交換し、各々の処理を行っている。このため、車両内のECUの増加に伴って、ECUが通信を行うために設けられる車両内の通信線の量が増加し、車両の重量の増加及び車両内の通信線を配するスペースの減少等が懸念される。
特許文献1においては、車両内を複数の領域に分け、領域毎に複数の機能ECUを第1ネットワークにて中継ECUに接続し、複数の中継ECUを第2ネットワークにて接続した構成の車両制御システムが記載されている。
特開2015-67187号公報
車両に搭載される各種の装置については、故障又は異常等を速やかに検出して対応することが望まれる。
本開示は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車載機器の故障の有無を判定することができる車載中継装置、コンピュータプログラム及び故障判定方法を提供することにある。
本態様に係る車載中継装置は、車両に搭載された電源からの電力を複数の車載機器へ個別に中継する電力中継部と、前記車載機器による電力消費量を個別に検知する検知部と、前記車載機器へのデータの送受信を中継する通信中継部と、前記検知部が検知した電力消費量が異常値である車載機器への電力を遮断する遮断部と、前記遮断部による電力の遮断を行った後、前記遮断部による電力の遮断が行われていない一又は複数の車載機器が送信したデータに応じて、電力の遮断が行われていない一又は複数の前記車載機器の故障の有無を判定する故障判定部とを備える。
本願は、このような特徴的な処理部を備える車載中継装置等の装置として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする故障判定方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして実現したりすることができる。これらの装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、これらの装置を含むその他の装置又はシステムとして実現したりすることができる。
上記によれば、車載機器の故障の有無を判定することが可能となる。
本実施の形態に係る車載通信システムの概要を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る車載通信システムの概要を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る第2中継装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る電力中継部の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る判定テーブルの一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る第2中継装置が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。 変形例に係る第2中継装置が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。 変形例に係る第2中継装置が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態2に係る車載通信システムの概要を説明するための模式図である。 実施の形態2に係る第2中継装置が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。
[本開示の実施の形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(1)本態様に係る車載中継装置は、車両に搭載された電源からの電力を車載機器へ中継する電力中継部と、前記車載機器による電力消費量を検知する検知部と、前記車載機器へのデータの送受信を中継する通信中継部と、前記車載機器が送信したデータ、及び、前記検知部が検知した電力消費量に応じて、前記車載機器の故障の有無を判定する故障判定部とを備える。
本態様にあっては、車両に搭載されたバッテリ又はオルタネータ等の電源からの電力は車載中継装置へ供給され、車載中継装置は電源からの電力を車載機器へと中継する。車載中継装置は、この車載機器から他の車載機器へ送信されるデータ、及び、他の車載機器からこの車載機器へ送信されるデータの中継を行う。即ち本態様の車載中継装置は、電力の中継と、通信の中継とを行う装置である。車載中継装置は、車載機器による電力消費量を検知し、車載機器が送信したデータ及び車載機器の電力消費量に応じて、この車載機器の故障の有無を判定する。これにより、車載機器への電力及びデータの中継を行う車載中継装置において車載機器の故障の有無を精度よく判定することが期待できる。
(2)前記故障判定部は、前記検知部が検知した電力消費量が異常値である場合、前記車載機器が送信したデータが正常値であるか否かに関わらず、故障ありと判定し、前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、前記車載機器が送信したデータが異常値である場合に、故障ありと判定し、前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、前記車載機器が送信したデータが正常値である場合に、故障なしと判定することが好ましい。
本態様にあっては、車載中継装置は、車載機器の電力消費量が異常値である場合には、車載機器が送信したデータが正常又は異常のいずれであるかに関わらず、車載機器に故障ありと判定する。また車載中継装置は、車載機器の電力消費量が正常値であり、且つ、車載機器が送信したデータが異常値である場合、車載機器に故障ありと判定する。これに対して車載中継装置は、車載機器の電力消費量が正常値であり、且つ、車載機器が送信したデータが正常値である場合、車載機器に故障なしと判定する。これらにより車載中継装置は、車載機器が送信するデータと、車載機器の電力消費量とに基づき、車載機器の故障の有無を精度よく判定することが期待できる。
(3)前記検知部が検知した電力消費量が異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合に、前記電力中継部による前記車載機器への電力を遮断する遮断部を備えることが好ましい。
本態様にあっては、車載機器の電力消費量が異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合、車載中継装置は、この車載機器への電力の供給を遮断する。これにより故障ありと判定された車載機器にて異常な電力消費が行われ、車両に搭載された他の車載機器へ悪影響が及ぼされることを防止できる。
(4)前記車載機器が送信したデータが異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合に、前記車載機器からのデータの他の機器へ中継を制限する制限部を備えることが好ましい。
本態様にあっては、車載機器が送信したデータが異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合、車載中継装置は、この車載機器からのデータを他の車載機器へ中継することを制限する。これにより、故障ありと判定された車載機器が送信する異常なデータによる他の車載機器の誤動作等を防止できる。
(5)前記故障判定部は、前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、前記車載機器が送信したデータがフェールセーフ(fail-safe)値である場合に、故障なしと判定することが好ましい。
本態様にあっては、車載中継装置は、車載機器の電力消費量が正常値であり、且つ、車載機器が送信したデータがフェールセーフ値である場合、車載機器に故障なしと判定する。車載機器がフェールセーフ値のデータを送信している場合、何らかの異常が生じていてもこの車載機器は正常にフェールセーフ値を出力しているため、故障が生じていない可能性が高い。
(6)前記故障判定部は、前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、前記車載機器からのデータを受信しない場合に、故障ありと判定することが好ましい。
本態様にあっては、車載中継装置は、車載機器の電力消費量が正常値であり、且つ、車載機器からのデータを受信しない場合に、車載機器に故障ありと判定する。車載機器からのデータを受信しない場合、この車載機器に何らかの故障が生じている可能性が高い。
(7)本態様に係るコンピュータプログラムは、車両に搭載された電源からの電力を車載機器へ中継する電力中継部及び前記車載機器へのデータの送受信を中継する通信中継部を備えるコンピュータに、前記車載機器による電力消費量の検知結果を取得し、前記車載機器が送信したデータ、及び、取得した電力消費量に応じて、前記車載機器の故障の有無を判定する処理を実行させる。
本態様にあっては、態様(1)と同様に、車載機器の故障の有無を精度よく判定することが期待できる。
(8)本態様に係る故障判定方法は、車両に搭載された電源からの電力を車載機器へ中継し、前記車載機器による電力消費量を検知し、前記車載機器へのデータの送受信を中継し、前記車載機器が送信したデータ、及び、検知した電力消費量に応じて、前記車載機器の故障の有無を判定する。
本態様にあっては、態様(1)と同様に、車載機器の故障の有無を精度よく判定することが期待できる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係る車載中継装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、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すべての変更が含まれることが意図される。
<システム概要>
図1は、本実施の形態に係る車載通信システムの概要を説明するための模式図である。図1には、車両1内の通信に係るネットワーク構成が示されている。本実施の形態に係る車載通信システムは、車両1に搭載された第1中継装置10、複数の第2中継装置(車載中継装置)20、無線通信装置30及び複数のECU(車載機器)40を備えて構成されている。図1の上下方向が車両1の前後方向であり、図1の左右方向が車両1の左右方向である。なお車載通信システムに含まれる装置の数、通信線の数、装置の接続態様及びネットワークの構成等は、図示のものに限らない。
本実施の形態に係る車載通信システムは、1つの第1中継装置10に対して複数の第2中継装置20及び1つの無線通信装置30がそれぞれ通信線2を介して接続されたスター型のネットワーク構成が採用されたシステムである。本実施の形態においては、通信線2を介する第1中継装置10と第2中継装置20及び無線通信装置30との間の通信は、イーサネット(登録商標)又はCAN(Controller Area Network)等の通信規格に従って行われる。第1中継装置10は、複数の第2中継装置20及び無線通信装置の間のデータ送受信、即ち自身に接続された複数の通信線2の間のデータ送受信を中継する処理を行う。なお、通信線2を介する通信は、イーサネット又はCANの通信規格に限らず、例えばCAN-FD(CAN with Flexible Data-rate)又はFlexRay等の種々の通信規格が採用され得る。
本実施の形態に係る車載通信システムでは、第1中継装置10が車両1の中央に搭載され、第2中継装置20が車両1の右前部、右中央部、右後部、左前部、左中央部及び左後部の6ヵ所にそれぞれ搭載されている。各第2中継装置20には、その近傍に配された一又は複数のECU40が通信線3を介して接続されている。即ち本実施の形態に係る車載通信システムでは、車両1における搭載位置に基づいて複数のECU40がグループ化され、グループ内の複数のECU40が1つの第2中継装置20に接続されている。複数の第2中継装置20は第1中継装置10に接続され、グループ間の通信を第1中継装置10が行う。
本実施の形態において第2中継装置20と複数のECU40とは、個別の通信線3を介して接続され、スター型のネットワークを構成している。通信線3を介する第2中継装置20及びECU40の間の通信は、イーサネット又はCAN等の通信規格に従って行われる。なお図1においては、車両1の右後部に搭載された第2中継装置20にのみECU40が通信線3を介して接続された構成が図示されているが、これは図の簡略化を目的としたものである。実際には、他の第2中継装置20にも一又は複数の通信線3が接続され、一又は複数のECU40が通信線3を介して接続される。また、通信線3を介する通信は、イーサネット又はCANの通信規格に限らず、これ以外の種々の通信規格が採用されてもよい。
本例では、右後部の第2中継装置20には3つの通信線3が接続され、各通信線3にはそれぞれ1つのECU40が接続されている。この第2中継装置20は、一の通信線3に接続されたECU40が送信したデータを、他の通信線3へ中継すると共に、通信線2へ中継する。第2中継装置20は、例えば受信したデータに付された識別情報、例えばCANID等に基づいて、このデータの中継先を決定してもよい。この場合、第2中継装置20は、データに付されるCANIDと、中継先の通信線とを対応付けたテーブル等の情報を予め記憶している。
また無線通信装置30は、例えば携帯電話通信網又は無線LAN(Local Area Network)等の無線ネットワークを利用した通信を行うことにより、車両1の外部に存在するサーバ装置50との間でデータの送受信を行うことができる。上述のように無線通信装置30は通信線2を介して第1中継装置10に接続されており、第1中継装置10は無線通信装置30と第2中継装置20との間でデータの送受信を中継する。これにより、車両1に搭載された各ECU40は、無線通信装置30、第1中継装置10及び第2中継装置20を介して、車両1の外部のサーバ装置50との間でデータの送受信を行うことができる。
ECU40は、例えば例えば車両1のエンジンの動作を制御するECU、ドアのロック/アンロックを制御するECU、ライトの点灯/消灯を制御するECU、エアバッグの動作を制御するECU、及び、ABS(Antilock Brake System)の動作を制御するECU等の種々のECUが含まれ得る。なお、本実施の形態においては、車両1に搭載される種々の装置としてECU40を挙げるが、車載の装置はECUに限るものではなく、その他の種々の装置であってよい。
図2は、本実施の形態に係る車載通信システムの概要を説明するための模式図である。図2には、図1に示した車載通信システムに含まれる1つの第2中継装置20に着目し、第2中継装置20とECU40との間の通信経路及び電力供給経路が示されている。図2において太線で示す電力線6が電力供給経路である。車両1には、バッテリ又はオルタネータ等の電源5が搭載されている。第2中継装置20は、電力線6を介して電源5に接続されている。電源5は、第2中継装置20へ電力を供給する。なお本例では、電源5から第2中継装置20へ直接的に電力供給が行われるものとするが、これに限るものではない。例えば電源5から第1中継装置10へ電力が供給され、この電力を第1中継装置10が第2中継装置20へ供給してもよい。電源5及び第2中継装置20の間に一又は複数の装置が介在し、第2中継装置20が間接的に電源5からの電力供給を受ける構成であってよい。
本例では、第2中継装置20に3つの通信線3が接続されている。各通信線3にはそれずれECU40が接続されている。また第2中継装置20と各ECU40との間には、個別に電力線6が接続されている。第2中継装置20は、電源5から供給される例えば電圧値が12Vの電力を5V又は3V等の電力に変換し、各電力線6を介して各ECU40へ個別に供給する。
本実施の形態に係る車載通信システムにおいては、第2中継装置20が自身に接続されたECU40の故障の有無を判定する処理を行う。本実施の形態に係る第2中継装置20は、各ECU40が送信するデータと、各ECU40の電力消費量とに基づいて、各ECU40の故障の有無を判定する。
<装置構成>
図3は、本実施の形態に係る第2中継装置20の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る第2中継装置20は、処理部(プロセッサ)21、記憶部(ストレージ)22、第1通信部(トランシーバ)23、3つの第2通信部(トランシーバ)24及び電力中継部25を備えて構成されている。処理部21は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro-Processing Unit)等の演算処理装置を用いて構成されている。処理部21は、記憶部22に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、種々の処理を行うことができる。本実施の形態において処理部21は、記憶部22に記憶されたプログラム22aを読み出して実行することにより、通信線2,3の間及び通信線3,3の間のメッセージを中継する処理、並びに、ECU40の故障の有無を判定する処理等を行う。
記憶部22は、例えばフラッシュメモリ又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部22は、処理部21が実行する各種のプログラム、及び、処理部21の処理に必要な各種のデータを記憶する。本実施の形態において記憶部22は、処理部21が実行するプログラム22aと、中継処理においてデータの中継先を決定するための中継テーブル22bと、ECU40の故障判定を行うための判定テーブル22cとを記憶している。
なおプログラム22aは、例えば第2中継装置20の製造段階において記憶部22に書き込まれてもよい。また例えばプログラム22aは遠隔のサーバ装置などにより配信され、これを第2中継装置20が通信にて取得して記憶部22に記憶してもよい。また例えばプログラム22aはメモリカード又は光ディスク等の記録媒体99に記録されもよく、第2中継装置20が記録媒体99からプログラム22aを読み出して記憶部22に記憶してもよい。また例えば記録媒体99に記録されたプログラム22aを書込装置が読み出して第2中継装置20の記憶部22に書き込んでもよい。プログラム22aは、ネットワークを介した配信の態様で提供されてもよく、記録媒体99に記録された態様で提供されてもよい。
中継テーブル22bは、受信したデータの中継先を決定するために用いられるテーブルである。中継テーブル22bには、例えばデータに付されるCANID等の識別情報と、中継先となる通信線2,3を識別する識別情報が対応付けて記憶されている。
判定テーブル22cは、第2中継装置20がECU40の故障の有無を判定する際に用いるテーブルである。判定テーブル22cには、ECU40が送信するデータと、ECU40の電力消費量との対応関係に対して、ECU40の故障の有無が定められたテーブルである。第2中継装置20は、ECU40からの送信データに関して例えば正常値、異常値、フェールセーフ値又は通信途絶のいずれであるかの判定結果と、ECU40の消費電力量が正常又は異常であるかの判定結果とに基づいて判定テーブル22cを参照することにより、このECU40が故障しているか否かを判定することができる。判定テーブル22cの詳細については後述する。
第1通信部23は、通信線2が接続され、通信線2を介した第1中継装置10との通信を行う。本実施の形態において第1通信部23は、イーサネット又はCAN等の通信規格に従うデータの送受信を行う。イーサネットの通信規格が採用される場合、第1通信部23は、例えばイーサネットPHY(PHYsical layer)のIC(Integrated Circuit)を用いて構成され得る。CANの通信規格が採用される場合、第1通信部23は、例えばCANコントローラのICを用いて構成され得る。第1通信部23は、処理部21から与えられたデータを電気信号として通信線2へ出力することによりデータ送信を行う。また第1通信部23は、通信線2の電位をサンプリングして取得することにより、通信線2上の電気信号をデジタルデータに変換し、変換したデータを受信データとして処理部21へ与える。
本例の第2中継装置20は、3つの第2通信部24を備えている。各第2通信部24は、通信線3が接続され、この通信線3に接続されたECU40との通信を行う。本実施の形態において第2通信部24は、イーサネット又はCANの通信規格に従うデータの送受信を行う。第2通信部24は、例えばイーサネットPHY又はCANコントローラ等」のICを用いて構成され得る。第2通信部24は、処理部21から与えられたデータを電気信号として通信線3へ出力することによりデータ送信を行う。第2通信部24は、通信線3の電位をサンプリングして取得することにより、通信線3上の電気信号をデジタルデータに変換し、変換したデータを受信データとして処理部21へ与える。
電力中継部25は、車両1の電源5から供給される電力を、第2中継装置20内の各部及びECU40へ供給(中継)する。なお本図においては、電力中継部25から第2中継装置20内の各部への電力供給経路は図示を省略している。電力中継部25は、電源5からの例えば電圧値が12Vの電力を5V又は3V等の電力に変換して、第2中継装置20内の各部及びECU40へ供給する。本実施の形態に係る電力中継部25は、各ECU40の電力消費量を検知する機能、及び、各ECU40への電力供給を個別に遮断する機能を備えている。電力中継部25が検知した各ECU40の電力消費量は、処理部21へ通知される。電力中継部25は、処理部21からの命令に従って、各ECU40への電力供給を個別に遮断する。
また本実施の形態に第2中継装置20は、記憶部22に記憶されたプログラム22aを処理部21が読み出して実行することにより、通信中継部21a、データ判定部21b、電力判定部21c、故障判定部21d、遮断部21e及び制限部21f等が処理部21にソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。通信中継部21aは、第1通信部23又は第2通信部24のいずれかにて受信したデータを、別の第1通信部23又は第2通信部24から送信することで、データを中継する処理を行う。通信中継部21aは、受信したデータに付されたCANIDを取得して記憶部22の中継テーブル22bを参照し、中継テーブル22bにてCANIDに対応付けられた送信先を調べる。通信中継部21aは、中継テーブル22bにて指定された送信先の第1通信部23又は第2通信部24へデータを与え、第1通信部23又は第2通信部24にこのデータの送信を行わせる。
データ判定部21bは、故障判定の対象となるECU40が送信するデータが、正常値、異常値、フェールセーフ値又は通信途絶のいずれであるかを判定する。ECU40がCANの通信規格に従う通信を行う場合、データ判定部21bは、ECU40の送信データ(送信メッセージ、送信フレーム)のデータフィールドに格納された値が正常値又は異常値等であるか否かを判定する。データ判定部21bは、ECU40からのデータの値が特定の値であるか否かに基づいて、このデータがフェールセーフ値であるか否かを判定することができる。またデータ判定部21bは、データの値が所定範囲内であるか否かに基づいて、このデータが正常値であるか異常値であるかを判定することができる。またデータ判定部21bは、所定周期で出力されるべきデータがECU40から与えられたか否かに応じて、ECU40からの通信途絶を判定することができる。通信途絶には、ECU40からの送信データを全く受信しない場合に加えて、データが送信されるべき所定周期内にこのデータを受信しない場合を含む。
電力判定部21cは、電力中継部25から通知される各ECU40の電力消費量が閾値を超えるか否かを判定することにより、各ECU40の電力消費量が正常又は異常のいずれであるかを判定する。判定に用いる閾値は、ECU40毎に異なる値が用いられてよく、これらの値は予め記憶部22に記憶される。なお電力判定部21cは、単に電力消費量と閾値とを比較するのではなく、例えば電力消費量の増減の変化率を算出してこの変化率が閾値を超えるか否かを判定してもよい。
故障判定部21dは、データ判定部21bによるECU40の送信データの判定結果と、電力判定部21cによるECU40の電力消費量の判定結果とに基づいて、記憶部22に記憶された判定テーブル22cを参照することにより、ECU40が故障しているか否かを判定する処理を行う。
遮断部21eは、故障判定部21dにて故障がありと判定されたECU40について、必要に応じて電力供給を遮断する処理を行う。遮断部21eは、電力供給を遮断するECU40を指定した遮断命令を電力中継部25へ与える。この遮断命令に応じて電力中継部25は、指定されたECU40への電力供給を停止(遮断)する。
制限部21fは、故障判定部21dにて故障がありと判定されたECU40について、必要に応じてこのECU40が送信するデータの中継を制限する処理を行う。制限部21fは、例えば故障ありと判定されたECU40が送信するデータに付されるCANIDについて、中継テーブル22bに中継を禁止する旨のフラグ等を設定する。中継禁止のフラグが設定されたCANIDが付されたデータについて、通信中継部21aは他の通信線2,3からの送信を行わない。
図4は、本実施の形態に係る電力中継部25の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る第2中継装置20が備える電力中継部25は、変換回路25a、複数のスイッチ25b及び複数の検知部25cを備えて構成されている。変換回路25aは、例えばDC/DCコンバータ等の回路であり、電源5から供給される例えば12Vの電力を5V又は3V等の電力に変換して出力する。本例では電力中継部25は3つのECU40へ電力を供給しており、変換回路25aから各ECU40へ個別の電力供給経路が設けられる。
スイッチ25bは、例えばリレー又は半導体スイッチ等のように電力中継部25が通電/遮断の切り替えを制御することができるスイッチング素子を用いて構成されている。本例の電力中継部25は、個別に制御可能な3つのスイッチ25bを備えている。各スイッチ25bは、変換回路25aからECU40への各電力供給経路中にそれぞれ設けられ、各電力供給経路の通電/遮断を切り替えることができる。
検知部25cは、スイッチ25bからECU40までの各電力供給経路中に設けられ、各電力供給経路を介してECU40へ供給される電力量、即ち各ECU40にて消費される電力量を検知する。検知部25cは、例えば電力供給経路を流れる電流量の積分値を取得することによって、ECU40の消費電力量を検知する。
<故障判定処理>
図5は、本実施の形態に係る判定テーブル22cの一例を示す模式図である。第2中継装置20が記憶部22に記憶している判定テーブル22cは、ECU40の送信データと、ECU40の消費電力量とに、このECU40の故障の有無が対応付けられたテーブルである。本例において第2中継装置20は、ECU40が送信するデータが正常値、異常値、フェールセーフ値又は通信途絶のいずれであるかを判定する。また本例において第2中継装置20は、ECU40の消費電力量が正常値であるか又は異常値であるかを判定する。第2中継装置20は、自身に接続されたECU40毎に、これらの判定を行う。
例えば、第2中継装置20は、ECU40が送信するデータに含まれる値と所定の閾値との比較を行い、閾値にて規定される範囲内にデータの値が存在するか否かを判定することによって、このデータの値が正常値であるか否かを判定する。フェールセーフ値は、ECU40の異常等に応じて送信されるデータであり、予め定められた値がデータに格納される。第2中継装置20は、データに含まれる値が、フェールセーフ値として予め定められた値と一致するか否かを判定することによって、データに含まれる値がフェールセーフ値であるか否かを判定する。第2中継装置20は、データに含まれる値が正常値又はフェールセーフ値でない場合、このデータに含まれる値が異常値であると判定する。またECU40は所定周期でデータ送信を繰り返し行っており、第2中継装置20は、前回のデータ送信から所定周期を過ぎても次のデータを受信しない場合に、このECU40の通信が途絶したと判定する。
例えば、第2中継装置20は、ECU40の消費電力量の検知結果を電力中継部25から取得し、取得した消費電力量が所定の閾値を超えるか否かを判定することによって、ECU40の消費電力量が正常値であるか否かを判定する。また第2中継装置20は、ECU40の消費電力量の増減の変化率を算出して閾値との比較を行い、変化率が閾値を超えるか否かを判定することによって、ECU40の消費電力量が異常値であるか否かを判定してもよい。消費電力量の異常には、消費電力量が閾値を超える状態が持続されている場合のみでなく、消費電力量が閾値を短期間だけ超えた場合を含み得る。
本例の判定テーブル22cによれば、ECU40の送信データが正常値又はフェールセーフ値であり、且つ、ECU40の消費電力量が正常値である場合、第2中継装置20は、このECU40が故障なし(故障していない)と判定する。ECU40の送信データが異常値であるか又はECU40との通信が途絶した場合、このECU40の消費電力量が正常値又は異常値のいずれであるかに関わらず、第2中継装置20は、このECU40が故障あり(故障している)と判定する。ECU40の消費電力量が異常値である場合、このECU40の送信データがいずれの値であるかに関わらず、第2中継装置20は、このECU40が故障ありと判定する。なお、本例の判定テーブル22cは一例であって、これに限るものではなく、送信データと消費電力量と故障の有無との対応はECU40又は車載通信システムの構成等に応じて適宜に定められる。また判定テーブル22cは、ECU40毎に異なる内容であってもよい。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40の消費電力量が異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合に、このECU40への電力供給を遮断する。第2中継装置20は、消費電力量が異常値であると判定したECU40への電力供給経路中に設けられたスイッチ25bを通電状態から遮断状態へ切り替えることによって、このECU40への電力供給を遮断する。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40の送信データが異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合に、異常値と判定した送信データを含み、これ以後にこのECU40が送信するデータについて、他のECU40又は第1中継装置10への中継を制限(禁止)する。また第2中継装置20は、ECU40の送信データがフェールセーフ値であると判定した場合には、このフェールセーフ値に応じた処理を行ってよい。このときに行われる処理は、ECU40又は車載通信システムの構成等に応じて適宜に定められる。
第2中継装置20は、ECU40が故障していると判定した場合、車両1のユーザ又はサーバ装置50等への通知を行う。このときに第2中継装置20は、ECU40の故障判定に応じて必ず通知を行わなくてもよく、例えば緊急度が高い場合に通知を行う等、必要に応じて通知を行ってよい。必要に応じて通知を行う場合、第2中継装置20は、例えばECU40毎に故障の要因等に対応付けて通知を行う条件を記憶しておく。例えば通知の条件は、駆動用モータ又はバッテリ等に関するECU40において消費電力量(又は電流量)が異常値であることとすることができ、更には消費電力量が閾値を20%以上超えていることのような条件を加えてもよい。また例えば通知の条件は、エンジン又は自動運転等に関するECU40において通信が途絶したこととすることができる。第2中継装置20は、ECU40の故障の要因が通知の条件に合致するか否かを判定し、通知の条件に合致する場合に通知を行う。
図6は、本実施の形態に係る第2中継装置20が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。なお本フローチャートに示す処理は、ECU40毎に行われ、所定の周期で繰り返し行われる。本実施の形態に係る第2中継装置20の処理部21の電力判定部21cは、電力中継部25が検知するECU40の消費電力量を取得する(ステップS1)。電力判定部21cは、取得した消費電力量と所定の閾値とを比較し、ECU40の消費電力量についての正否を判定する処理を行う(ステップS2)。処理部21のデータ判定部21bは、第2通信部24にて受信するECU40からのデータに含まれる値及びデータ受信の有無等に基づいて、ECU40からのデータについての正否を判定する処理を行う(ステップS3)。
処理部21の故障判定部21dは、ステップS2の消費電力に関する判定結果と、ステップS3の送信データに関する判定結果とに基づいて、記憶部22に記憶された判定テーブル22cを参照する(ステップS4)。故障判定部21dは、判定テーブル22cの参照結果に基づき、ECU40について故障の有無を判定する(ステップS5)。故障なしと判定した場合(S5:NO)、処理部21は、故障判定処理を終了する。故障ありと判定した場合(S5:YES)、処理部21は、ECU40の故障に関する情報、例えば故障ありと判定した際の消費電力量及び送信データ等の情報を記憶部22に記憶する(ステップS6)。
処理部21の遮断部21eは、ECU40に故障ありと判定した要因が、消費電力量の異常値によるものであるか否かを判定する(ステップS7)。故障の要因が消費電力量の異常値である場合(S7:YES)、遮断部21eは、電力中継部25へECU40への電力供給を遮断する命令を与えることによって、このECU40への電力供給を遮断し(ステップS8)、ステップS11へ処理を進める。
故障の要因が消費電力量の異常値でない場合(S7:NO)、処理部21の制限部21fは、ECU40に故障ありと判定した要因が、ECU40の送信データに含まれる異常値によるものであるか否かを判定する(ステップS9)。故障の要因が送信データの異常値である場合(S9:YES)、制限部21fは、異常値を含むデータの送信元のECU40の中継を制限し(ステップS10)、ステップS11へ処理を進める。故障の要因が送信データの異常値でない場合(S9:NO)、制限部21fは、ステップS11へ処理を進める。処理部21は、必要に応じてECU40の故障を車両1のユーザ又はサーバ装置50等に通知し(ステップS11)、故障判定処理を終了する。
<まとめ>
以上の構成の本実施の形態に係る車載通信システムでは、車両1に搭載されたバッテリ又はオルタネータ等の電源5からの電力が第2中継装置20へ供給され、第2中継装置20は電源5からの電力をECU40へと中継する。第2中継装置20は、ECU40から他の機器へ送信されるデータ、及び、他の機器からこのECU40へ送信されるデータの中継を行う。即ち本実施の形態に係る第2中継装置20は、電力の中継と、通信の中継とを行う装置である。第2中継装置20は、ECU40の消費電力量を検知し、ECU40が送信したデータ及びECU40の電力消費量に応じて、このECU40の故障の有無を判定する。これにより、ECU40への電力及びデータの中継を行う第2中継装置20において、ECU40の故障の有無を精度よく判定することが期待できる。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40の電力消費量が異常値である場合には、ECU40が送信したデータが正常値又は異常値等のいずれであるかに関わらず、ECU40に故障ありと判定する。第2中継装置20は、ECU40の消費電力量が正常値であり、且つ、ECU40が送信したデータが異常値である場合、ECU40に故障ありと判定する。これに対して第2中継装置20は、ECU40の消費電力量が正常値であり、且つ、ECU40が送信したデータが正常値である場合に、ECU40に故障なしと判定する。これらにより第2中継装置20は、ECU40が送信するデータと、ECU40の電力消費量とに基づき、ECU40の故障の有無を精度よく判定することが期待できる。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40の電力消費量が異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合、このECU40への電力供給を遮断する。これにより故障ありと判定されたECU40にて異常な電力消費が行われ、車両1に搭載された他の機器へ悪影響が及ぼされることを防止できる。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40が送信したデータが異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合、このECU40からのデータを他の機器へ中継することを制限する。これにより、故障ありと判定されたECU40が送信する異常なデータによる他の機器の誤動作等を防止できる。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40の電力消費量が正常値であり、且つ、ECU40が送信したデータがフェールセーフ値である場合、ECU40に故障なしと判定する。ECU40がフェールセーフ値のデータを送信している場合、何らかの異常が生じていてもこのECU40はこの異常に対処してフェールセーフ値を出力しているため、故障が生じていない可能性が高い。
本実施の形態に係る第2中継装置20は、ECU40の電力消費量が正常値であり、且つ、ECU40からのデータを受信しない場合に、ECU40に故障ありと判定する。ECU40からのデータを第2中継装置20が受信しない通信途絶状態の場合、このECU40に何らかの故障が生じている可能性が高い。
なお本実施の形態においては、ECU40が送信するデータについて、正常値、異常値、フェールセーフ値又は通信途絶の4種に分類して故障を判定しているが、データの分類はこの4種に限るものではなく、更に別種の値に分類してもよい。また本実施の形態においては、車両1に搭載された第2中継装置20が故障判定を行っているが、これに限るものではなく、車両1に搭載された他の装置が故障判定を行ってもよく、更には車両1の外部に設置されたサーバ装置等において同様の故障判定を行ってもよい。また本実施の形態において第2中継装置20は、記憶部22に予め記憶した判定テーブル22cを参照して故障の有無を判定するが、判定テーブル22cを用いずに判定を行ってもよい。以下の変形例において、判定テーブル22cを用いない場合の故障判定処理の手順を説明する。
(変形例)
図7及び図8は、変形例に係る第2中継装置20が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。なお本フローチャートに示す処理は、ECU40毎に行われ、所定の周期で繰り返し行われる。変形例に係る第2中継装置20の処理部21の電力判定部21cは、電力中継部25が検知するECU40の消費電力量を取得する(ステップS21)。電力判定部21cは、取得した消費電力量と所定の閾値とを比較し、ECU40の消費電力量が閾値を超えるか否かを判定する(ステップS22)。ECU40の消費電力量が閾値を超えると判定した場合(S22:YES)、処理部21の故障判定部21dは、このECU40について故障ありと判定する(ステップS23)。処理部21の遮断部21eは、電力中継部25へECU40への電力供給を遮断する命令を与えることによって、このECU40への電力供給を遮断し(ステップS24)、ステップS25へ処理を進める。ECU40の消費電力量が閾値を超えない場合(S22:NO)、処理部21は、ステップS25へ処理を進める。
処理部21のデータ判定部21bは、第2通信部24にて受信したECU40からのデータに含まれる値が異常値であるか否かを判定する(ステップS26)。データに含まれる値が異常値である場合(S26:YES)、故障判定部21dは、このECU40について故障ありと判定する(ステップS27)。処理部21の制限部21fは、このECU40が送信するデータの中継を制限し(ステップS28)、ステップS35へ処理を進める。
ECU40から送信されたデータに含まれる値異常値でない場合(S26:NO)、データ判定部21bは、データに含まれる値がフェールセーフ値であるか否かを判定する(ステップS29)。データに含まれる値がフェールセーフ値である場合(S29:YES)、故障判定部21dは、このECU40について故障なしと判定する(ステップS30)。処理部21は、データに含まれるフェールセーフ値に応じて、必要であればこれに対応する処理(フェールセーフ処理)を行い(ステップS31)、ステップS35へ処理を進める。
ECU40から送信されたデータに含まれる値がフェールセーフ値でない場合(S29:NO)、データ判定部21bは、このECU40と通信途絶の状態であるか否かを判定する(ステップS32)。通信途絶の状態である場合(S32:YES)、故障判定部21dは、このECU40について故障ありと判定し(ステップS33)、ステップS35へ処理を進める。通信途絶の状態出ない場合(S32:NO)、故障判定部21dは、このECU40について故障なしと判定し(ステップS34)、ステップS35へ処理を進める。
処理部21は、上記の処理によりECU40に故障ありとされたか否かを判定する(ステップS35)。ECU40に故障なしと判定された場合(S35:NO)、処理部21は、故障判定処理を終了する。ECU40に故障ありと判定された場合(S35:YES)、処理部21は、ECU40の故障に関する情報、例えば故障ありと判定した際の消費電力量及び送信データ等の情報を記憶部22に記憶する(ステップS36)。
処理部21は、ECU40の故障に関して通知が必要であるか否かを判定する(ステップS37)。通知が必要である場合(S37:YES)、処理部21は、車両1に設けられたディスプレイ等へのメッセージ表示、又は、無線通信装置30を介したサーバ装置50へのメッセージ送信等を行うことにより、ECU40の故障を通知して(ステップS38)、故障判定処理を終了する。通知が必要ではない場合(S37:NO)、処理部21は、故障判定処理を終了する。
<実施の形態2>
図9は、実施の形態2に係る車載通信システムの概要を説明するための模式図である。図9には、車載通信システムに含まれる1つの第2中継装置20に着目し、第2中継装置20と2つのECU40との間の通信経路及び電力供給経路が示されている。実施の形態2に係る第2中継装置20及びECU40は、バス型の通信線3を介して通信を行う。このため第2中継装置20及び2つのECU40は、共通の通信線3に接続されている。ただし、第2中継装置20と2つのECU40とは、それぞれ個別の電力線6を介して接続されている。第2中継装置20は、各ECU40へ個別の電力線6を介して電力を供給し、各ECU40の消費電力量を個別に検出し、各ECU40への電力供給の遮断を個別に行うことができる。
実施の形態2に係る車載通信システムのように、複数のECU40が共通の通信線3に接続されたネットワーク構成の場合、1つのECU40が故障して異常なデータ送信を行うことによって、共通の通信線3に接続された他のECU40が誤動作等を起こし、他のECU40も異常なデータ送信を行うことがあり得る。そこで実施の形態2に係る第2中継装置20は、まず消費電力量が異常値であるECU40について電力供給の遮断を実施し、故障したECU40の動作を停止する。第2中継装置20は、共通の通信線3に接続された複数のECU40について、消費電力量が異常値であるECU40の動作を全て停止し、他の正常なECU40への影響を低減する。その後、第2中継装置20は、通信線3に接続された残りのECU40、即ち電力供給を遮断していない一又は複数のECU40について、このECU40が送信するデータに基づく故障の有無を判定する。
このように実施の形態2に係る第2中継装置20は、消費電力量に基づいて故障していると判定したECU40を予め停止しておくことによって、送信するデータに基づくECU40の故障判定の精度を高めることが期待できる。
図10は、実施の形態2に係る第2中継装置20が行う故障判定処理の手順を示すフローチャートである。本フローチャートに示す処理は、第2中継装置20に共通の通信線3を介して接続された複数のECU40に対して故障の判定を行う処理であり、通信線3毎に所定の周期で繰り返し行われる処理である。実施の形態2に係る第2中継装置20の処理部21の電力判定部21cは、1つの通信線3に接続された複数のECU40について、電力中継部25が検知する消費電力量をそれぞれ取得する(ステップS51)。電力判定部21cは、取得した複数の消費電力量と所定の閾値とをそれぞれ比較し、少なくとも1つの消費電力量が閾値を超えるか否かを判定する(ステップS52)。
消費電力量が閾値を超えるものが少なくとも1つ存在する場合(S52:YES)、電力判定部21cは、閾値を超える消費電力量のECU40について故障ありと判定する(ステップS53)。処理部21の遮断部21eは、消費電力量が閾値を超えるECU40に対する電力供給を遮断する命令を電力中継部25へ与えることによって、このECU40への電力供給を遮断し(ステップS54)、ステップS51へ処理を戻す。なお、消費電力量が閾値を超えるECU40が複数存在する場合、遮断部21eは、例えば消費電力量が閾値を超える全てのECU40について電力供給を遮断してもよく、また例えば最も消費電力量が大きいものなどのいずれか1つのECU40について電力供給を遮断してもよい。
消費電力量が閾値を超えるものが1つも存在しない場合(S52:NO)、電力判定部21cは、ステップS55へ処理を進める。この分岐が選択される場合には、通信線3に接続された全てのECU40について故障がなく消費電力量が閾値を超えない場合と、消費電力量が閾値を超えるECU40への電力供給が遮断されたことによって、消費電力量が閾値を超えるECU40が存在しなくなった場合とが含まれ得る。
処理部21のデータ判定部21bは、第2通信部24にて受信した各ECU40からのデータについて正常値又は異常値等のいずれであるかの判定処理を行う(ステップS55)。処理部21の故障判定部21dは、ステップS51~S54の消費電力量に基づく判定結果と、ステップS55の判定結果とに基づいて、少なくとも1つのECU40について故障があるか否かを判定する(ステップS56)。全てのECU40について故障がない場合(S56:NO)、処理部21は、故障判定処理を終了する。
少なくとも1つのECU40について故障がある場合(S56:YES)、処理部21は、このECU40の故障に関する情報を記憶部22に記憶する(ステップS57)。処理部21は、ECU40の故障に関して通知が必要であるか否かを判定する(ステップS58)。通知が必要である場合(S58:YES)、処理部21は、車両1に設けられたディスプレイ等へのメッセージ表示、又は、無線通信装置30を介したサーバ装置50へのメッセージ送信等を行うことにより、ECU40の故障を通知して(ステップS59)、故障判定処理を終了する。通知が必要ではない場合(S58:NO)、処理部21は、故障判定処理を終了する。
以上の構成の実施の形態2に係る車載通信システムでは、第2中継装置20及び複数のECU40が共通の通信線3を介して接続され、且つ、第2中継装置20及び複数のECU40が個別の電力線6を介して接続されている。第2中継装置20は、消費電力量が閾値を超える異常値を示すECU40についてまず電力供給を遮断し、その後でECU40からの受信データに基づく故障の有無の判定を行う。これにより、故障したECU40が送信する異常なデータが他の正常なECU40が送信するデータに悪影響を及ぼし、第2中継装置20によるECU40の送信データに基づく故障判定の精度が低下することを防止できる。
また、実施の形態2に係る車載通信システムのその他の構成は、実施の形態1に係る車載通信システムと同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
車載通信システムにおける各装置は、マイクロプロセッサ、ROM及びRAM等を含んで構成されるコンピュータを備える。マイクロプロセッサ等の演算処理部は、図6~図8及び図10に示すような、シーケンス図又はフローチャートの各ステップの一部又は全部を含むコンピュータプログラムを、ROM、RAM等の記憶部からそれぞれ読み出して実行してよい。これら複数の装置のコンピュータプログラムは、それぞれ、外部のサーバ装置等からインストールすることができる。また、これら複数の装置のコンピュータプログラムは、それぞれ、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通する。
今回開示された実施形態はすべ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。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、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すべての変更が含まれることが意図される。
1 車両
2 通信線
3 通信線
5 電源
6 電力線
10 第1中継装置
20 第2中継装置(車載中継装置)
21 処理部
21a 通信中継部
21b データ判定部
21c 電力判定部
21d 故障判定部
21e 遮断部
21f 制限部
22 記憶部
22a プログラム
22b 中継テーブル
22c 判定テーブル
23 第1通信部
24 第2通信部
25 電力中継部
25a 変換回路
25b スイッチ
25c 検知部
40 ECU(車載機器)
50 サーバ装置
99 記録媒体

Claims (7)

  1. 車両に搭載された電源からの電力を複数の車載機器へ個別に中継する電力中継部と、
    前記車載機器による電力消費量を個別に検知する検知部と、
    前記車載機器へのデータの送受信を中継する通信中継部と、
    前記検知部が検知した電力消費量が異常値である車載機器への電力を遮断する遮断部と、
    前記遮断部による電力の遮断を行った後、前記遮断部による電力の遮断が行われていない一又は複数の車載機器が送信したデータに応じて、電力の遮断が行われていない一又は複数の前記車載機器の故障の有無を判定する故障判定部と
    を備える車載中継装置。
  2. 前記故障判定部は、
    前記検知部が検知した電力消費量が異常値である場合、電力消費量が異常値である車載機器が送信したデータが正常値であるか否かに関わらず、電力消費量が異常値である前記車載機器を故障ありと判定し、
    前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、電力消費量が正常値である車載機器が送信したデータが異常値である場合に、電力消費量が正常値である前記車載機器を故障ありと判定し、
    前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、電力消費量が正常値である車載機器が送信したデータが正常値である場合に、電力消費量が正常値である前記車載機器を故障なしと判定する、
    請求項1に記載の車載中継装置。
  3. 前記車載機器が送信したデータが異常値であることに基づいて故障ありと判定した場合に、前記車載機器からのデータの他の機器へ中継を制限する制限部を備える、請求項1又は請求項2に記載の車載中継装置。
  4. 前記故障判定部は、前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、電力消費量が正常値である車載機器が送信したデータがフェールセーフ値である場合に、電力消費量が正常値である前記車載機器を故障なしと判定する、請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載の車載中継装置。
  5. 前記故障判定部は、前記検知部が検知した電力消費量が正常値であり、且つ、電力消費量が正常値である車載機器からのデータを受信しない場合に、電力消費量が正常値である前記車載機器を故障ありと判定する、請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の車載中継装置。
  6. 車両に搭載された電源からの電力を複数の車載機器へ個別に中継する電力中継部及び前記車載機器へのデータの送受信を中継する通信中継部を備えるコンピュータに、
    前記車載機器による個別の電力消費量の検知結果を取得し、
    電力消費量が異常値である車載機器への電力を遮断し、
    電力の遮断を行った後、電力の遮断が行われていない一又は複数の車載機器が送信したデータに応じて、電力の遮断が行われていない一又は複数の前記車載機器の故障の有無を判定する
    処理を実行させる、コンピュータプログラム。
  7. 車両に搭載された電源からの電力を複数の車載機器へ個別に中継し、
    前記車載機器による個別の電力消費量を検知し、
    前記車載機器へのデータの送受信を中継し、
    電力消費量が異常値である車載機器への電力を遮断し、
    電力の遮断を行った後、電力の遮断が行われていない一又は複数の車載機器が送信したデータに応じて、電力の遮断が行われていない一又は複数の前記車載機器の故障の有無を判定する
    故障判定方法。
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