特許 6457329 車載センサネットワークシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6457329

(24)【登録日】2018年12月28日

(45)【発行日】2019年1月23日

(54)【発明の名称】車載センサネットワークシステム

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/023 20060101AFI20190110BHJP

   H04W 4/38 20180101ALI20190110BHJP

   H04W 4/40 20180101ALI20190110BHJP

   H04B 1/74 20060101ALI20190110BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/023 P

   H04W4/38

   H04W4/40

   H04B1/74

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-92741(P2015-92741)

(22)【出願日】2015年4月30日

(65)【公開番号】特開2016-210216(P2016-210216A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2017年11月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100139066

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】杉本 勇次

(72)【発明者】

【氏名】早瀬 陽一

(72)【発明者】

【氏名】土性 広之

【審査官】 菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０６８３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０１２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１４０５４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０２３

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｈ０４Ｂ １／７４

Ｈ０４Ｗ ４／３８

Ｈ０４Ｗ ４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両（１０）のエンジンルーム内に配置される車載センサネットワークシステム（ＮＳ）であって、
前記車両の状態を計測し、計測値もしくは当該計測値に関わる情報を無線通信で送受する無線通信機能を備えた複数のセンサ（１１０，１２０，１３０，１４０）と、
それぞれの前記センサからの計測値を無線通信により取得する制御装置（１００）と、
前記車両のメンテナンスが行われ、反射を利用した経路での前記無線通信を行うことができない状況となったことを検知する状況検知部（３０）と、を備え、
前記状況検知部により、前記車両のメンテナンスが行われ、反射を利用した経路での前記無線通信を行うことができない状況となったことが検知されると、少なくとも一部の前記センサと前記制御装置との間における前記無線通信が中継機を介して行われるように、前記無線通信の接続経路が変更されることを特徴とする車載センサネットワークシステム。

【請求項2】

一部の前記センサ（１１０，１４０）が前記中継機の機能をも備えていることを特徴とする、請求項１に記載の車載センサネットワークシステム。

【請求項3】

前記状況検知部は、車両のボンネット（４０）の開閉を検知するものであることを特徴とする、請求項１に記載の車載センサネットワークシステム。

【請求項4】

前記センサうちの１つが前記状況検知部の機能をも備えていることを特徴とする、請求項３に記載の車載センサネットワークシステム。

【請求項5】

前記状況検知部は、前記ボンネットの開閉によって生じる、前記センサと前記制御装置との間における受信電力レベルの変動量に基づいて、前記ボンネットの開閉を検知することを特徴とする、請求項４に記載の車載センサネットワークシステム。

【請求項6】

前記センサのうち、前記制御装置との間で行われる通信の周期が比較的短い高応答センサ群に属するもの（１１０，１４０）は、
前記車両のメンテナンスが行われる状況となったことが検知され、前記接続経路が変更された後においても、前記中継機を介することなく前記制御装置との通信を行うことを特徴とする、請求項１に記載の車載センサネットワークシステム。

【請求項7】

前記車両のメンテナンスが行われる状況においても、前記高応答センサ群に属する全ての前記センサとの間で前記中継機を介することなく通信を行い得るような位置に、前記制御装置が配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の車載センサネットワークシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のエンジンルーム内に配置される車載センサネットワークシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両のエンジンルーム内には、例えば空気流量を測定するエアフロメータや、コモンレール内の燃料の圧力を測定するレール圧センサ等、車両の状態を計測するためのセンサが多数配置されている。それぞれのセンサの計測値は、エンジンルーム内に配置された制御装置（ＥＣＵ）に入力される。

【0003】

従来は、それぞれのセンサと制御装置との間は信号ケーブルにより物理的に接続されており、当該信号ケーブルを介して計測値の伝達が行われていた。近年では、センサからの計測値の伝達を無線通信により行い、信号ケーブルの引き回しを不要とする車載センサネットワークシステムの採用が検討されている。

【0004】

例えば下記特許文献１では、センサから制御装置に至る無線通信経路が予め複数設定されており、中継機が故障したときには無線通信経路を適宜切り換えることのできる車載センサネットワークシステムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１２３６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、エンジンルーム内で無線通信が行われる際の通信環境は、中継機の故障とは別の原因によっても変化することがある。例えば、車両のメンテナンスのためにボンネットが開かれた状態になると、ボンネットの裏面での反射による伝達経路が無くなることにより、センサと制御装置との間で伝達される信号（電波）の強度が低下することがある。その結果、メンテナンス時においては、一部のセンサと制御装置との間で無線通信ができなくなってしまう可能性がある。

【0007】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両のメンテナンスが行われる際においても、センサと制御装置との間で無線通信が安定して行われる車載センサネットワークシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明に係る車載センサネットワークシステムは、車両のエンジンルーム内に配置される車載センサネットワークシステムであって、車両の状態を計測し、計測値もしくは当該計測値に関わる情報を無線通信で送受する無線通信機能を備えた複数のセンサと、それぞれのセンサからの計測値を無線通信により取得する制御装置と、車両のメンテナンスが行われ、反射を利用した経路での前記無線通信を行うことができない状況となったことを検知する状況検知部と、を備える。状況検知部により、車両のメンテナンスが行われ、反射を利用した経路での前記無線通信を行うことができない状況となったことが検知されると、少なくとも一部の前記センサと前記制御装置との間における前記無線通信が中継機を介して行われるように、無線通信の接続経路が変更される。

【0009】

このような車載センサネットワークシステムでは、車両のメンテナンスが行われる状況となったときに、それぞれのセンサと制御装置との間における無線通信の接続経路が変更される。このため、車両のメンテナンスが行われる際、例えばボンネットが開かれたり、車両がジャッキアップされたりすることにより、一部のセンサと制御装置との間で直接伝達される信号のレベルが低下した場合であっても、接続経路の変更（例えば中継機を介した状態への変更）により、通信の安定性を維持することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、車両のメンテナンスが行われる際においても、センサと制御装置との間で無線通信が安定して行われる車載センサネットワークシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る車載センサネットワークシステムの構成、及び、センサと制御装置との間における無線通信の接続経路を模式的に示す図である。

【図2】ボンネットの裏面での反射により信号が伝達されることを説明するための図である。

【図3】図１の状態における無線通信のネットワーク構成を示す図である。

【図4】メンテナンスが行われる際の、センサと制御装置との間における無線通信の接続経路を模式的に示す図である。

【図5】図４の状態における無線通信のネットワーク構成を示す図である。

【図6】無線通信の接続経路を選択するために行われる処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】車両が走行する路面での反射により信号が伝達されることを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0013】

図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る車載センサネットワークシステムＮＳの構成について説明する。図１は、車載センサネットワークシステムＮＳが搭載された車両１０の前方部分を上方側から見て描いた図であって、車両１０のエンジンルーム内、すなわち、ボンネット４０（図１では不図示）の下方側に配置された機器の配置を模式的に示す図である。

【0014】

車載センサネットワークシステムＮＳは、複数のセンサ１１０、１２０、１３０、１４０と、制御装置１００と、開閉センサ３０と、を備えている。以下の説明においては、センサ１１０、１２０、１３０、１４０を総じて「センサ１１０等」と表記することがある。

【0015】

車両１０のエンジンルーム内には、上記の車載センサネットワークシステムＮＳの他に、内燃機関２０等の機器が多数配置されている。センサ１１０等は、これら機器の間の空間に分散配置されている。尚、図１におけるセンサ１１０等の個数やそれぞれの位置は、あくまで一例として示されるものである。センサ１１０等は、図１に示される位置とは異なる位置に配置されていてもよく、５個以上配置されていてもよい。

【0016】

それぞれのセンサ１１０等は、車両１０の状態を検知するためのセンサである。例えば空気流量を測定するエアフロメータや、コモンレール(不図示）内の燃料の圧力を測定するレール圧センサである。また、内燃機関２０から排出される排ガスの酸素濃度を測定するＡ／Ｆセンサや、燃料の温度を測定する温度センサであってもよい。本発明を実施するにあたっては、センサ１１０等の種類やその測定対象は特に限定されない。

【0017】

センサ１１０等は、内部に無線通信端末を備えており、無線通信により制御装置１００に測定値を送信するよう構成されている。尚、センサ１１０等が備える無線通信端末は、ＺｉｇＢｅｅの規格に準拠した所謂マルチホップ通信を行うことが可能となっている。このため、センサ１１０等の全ての測定値が制御装置１００に直接伝達されるような接続経路（図１）で無線通信が行われる他、例えば、センサ１２０の測定値が、センサ１１０を経由して制御装置１００に伝達されるような接続経路（図４）で無線通信を行うことも可能となっている。

【0018】

尚、センサ１１０等から測定値そのものが送信されるのではなく、測定値に関わる情報（例えば、測定値を間接的に示す信号等）が送信されることとしてもよい。

【0019】

制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成されており、センサ１１０等からの測定値に基づいて車両１０の制御（例えば燃料噴射制御）を行うものである。また、制御装置１００は、車載センサネットワークシステムＮＳの全体の動作をも統括制御する。

【0020】

制御装置１００は、センサ１１０等と同様に、内部に無線通信端末を備えている。これにより、制御装置１００とセンサ１１０等との間で無線通信が行われる。

【0021】

開閉センサ３０は、ボンネット４０の開閉状態を検知するためのセンサである。ボンネット４０の開閉状態は、開閉センサ３０により検知され、制御装置１００へと伝達される。本実施形態においては、開閉センサ３０と制御装置１００との間は通信ケーブル（不図示）により物理的に接続されており、開閉状態の伝達は当該通信ケーブルを介して行われる。尚、このような態様に替えて、開閉センサ３０と制御装置１００との間でも無線通信が行われるような態様であってもよい。

【0022】

ボンネット４０が開かれている状況は、車両１０のメンテナンスが行われる状況、ということができる。このため、ボンネット４０の開閉状況を検知する開閉センサ３０は、車両１０のメンテナンスが行われる状況となったことを検知するための「状況検知部」に該当するものである。

【0023】

本実施形態では、ボンネット４０が閉じられている通常時には、図１に矢印で示されるような接続経路で無線通信が行われる。すなわち、センサ１１０等のそれぞれと制御装置１００との間が、中継機のような他の機器を経由することなく直接繋がるような接続経路で無線通信が行われる。このため、無線通信において生じる遅延は最も少ない状態となっている。図１に矢印で示される接続経路を、以下では「第１接続経路」とも称する。

【0024】

ところで、図１に示されるように、第１接続経路の一部（例えばセンサ１２０と制御装置１００とを繋ぐ経路）は内燃機関２０の位置と交差する経路となっている。このような経路でも、内燃機関２０により電波が遮られることなく通信が行われる理由について、図２を参照しながら説明する。

【0025】

図２は、車両１０の前方側からエンジンルーム内を見た場合の構成を、模式的に描いたものである。図２に示されるように、センサ１２０と制御装置１００とを直線的に結ぶような経路（図２で点線で示される経路）の途中には、内燃機関２０が介在している。このため、当該経路での無線通信を行うことはできない。

【0026】

しかしながら、通常時においてはエンジンルームの上方側にボンネット４０が存在するので、センサ１２０から送信された信号（電波）の一部が、ボンネット４０の裏面で反射された後に制御装置１００に到達することとなる。このような経路の途中には内燃機関２０が介在しない。このため、センサ１２０と制御装置１００との間では無線通信を行うことが可能となっている。センサ１３０と制御装置１００との間の無線通信についても同様である。

【0027】

このように、通常時における第１接続経路では、センサ１１０等のそれぞれと制御装置１００との間の無線通信が、直接、又はボンネット４０での反射を経由して行われる。図３に示されるように、センサ１１０等の全ては、制御装置１００に対して互いに同じ階層で接続された状態となっている。

【0028】

ボンネット４０が開かれて、車両１０のメンテナンスが行われる状況となったときには、センサ１１０等や制御装置１００の上方側にはボンネット４０が存在しない。このため、図２に示されるような反射を利用した経路での通信を行うことができなくなってしまう。そこで、本実施形態では、開閉センサ３０によりボンネット４０が開かれたことが検知されると、センサ１１０等と制御装置１００との間における無線通信の接続経路が変更される。図４には、変更後における接続経路が模式的に示されている。

【0029】

センサ１１０等のうち、制御装置１００との間に内燃機関２０が存在しないような位置に配置されているもの（センサ１１０、１４０）は、ボンネット４０の開閉状態によることなく、制御装置１００と直接通信を行うことができる。このため、これらは図１に示される場合と同様に、制御装置１００と直接繋がるような経路で通信を行う。以下においては、このような位置に配置された一群のセンサのことを総じて「第１センサ群」とも称する。

【0030】

一方、センサ１１０等のうち、制御装置１００との間に内燃機関２０が存在するような位置に配置されているもの（センサ１２０、１３０）は、既に述べたように、ボンネット４０が開いている状態においては制御装置１００と直接通信することができない。このため、第１センサ群に属するセンサを介して制御装置１００との通信を行う。

【0031】

例えば、センサ１２０による測定値は、センサ１２０とセンサ１１０との間における無線通信によりセンサ１１０に一旦送信される。その後、当該測定値は、センサ１１０と制御装置１００との間における無線通信により制御装置１００に送信される。このように、センサ１１０が無線通信の中継機として機能することにより、内燃機関２０を迂回するような接続経路でセンサ１２０と制御装置１００との無線通信が行われる。

【0032】

センサ１３０についても同様である。センサ１３０による測定値は、センサ１３０とセンサ１４０との間における無線通信によりセンサ１４０に一旦送信される。その後、当該測定値は、センサ１４０と制御装置１００との間における無線通信により制御装置１００に送信される。このように、センサ１４０が無線通信の中継機として機能することにより、内燃機関２０を迂回するような接続経路でセンサ１３０と制御装置１００との無線通信が行われる。

【0033】

第１センサ群に属するセンサを中継機としながら、制御装置１００に測定値を送信する一群のセンサ（センサ１２０、１３０）のことを総じて「第２センサ群」とも称する。また、図４に実線の矢印で示される接続経路を、以下では「第２接続経路」とも称する。

【0034】

このように、第２接続経路に切り換えられた状態では、センサ１１０等のうち第２センサ群に属するものと制御装置１００との間の無線通信が、内燃機関２０を迂回するような経路で行われる。図５に示されるように、第２センサ群に属するセンサ１２０及びセンサ１３０は、第１センサ群に属するセンサ１１０及びセンサ１４０とは異なる（１段下の）階層で、制御装置１００に対して接続された状態となっている。

【0035】

第１接続経路と第２接続経路との切り換えを行うために行われる処理について、図６を参照しながら説明する。図６に示される一連の処理は、一定の周期が経過する毎に制御装置１００において繰り返し実行されている。

【0036】

最初のステップＳ０１では、車両１０のメンテナンスが行われる状況であるか否かが判定される。かかる判定は、開閉センサ３０により検知されたボンネット４０の開閉状態に基づいて行われる。ボンネット４０が閉じられている状態であれば、メンテナンスが行われる状況ではないと判定され、ステップＳ０２に移行する。ボンネット４０が開かれている状態であれば、メンテナンスが行われる状況であると判定され、ステップＳ０３に移行する。

【0037】

ステップＳ０２では、センサ１１０等と制御装置１００との間における無線通信の経路が、図１に示される第１接続経路となるように切り換えられる。これにより、通信の遅延が最小化され、安定した無線通信が行われる。

【0038】

ステップＳ０３では、センサ１１０等と制御装置１００との間における無線通信の経路が、図４に示される第２接続経路となるように切り換えられる。これにより、ボンネット４０の反射が無くなって通信環境が変化した後においても、引き続き安定した無線通信が行われる。

【0039】

本実施形態では、ボンネット４０が開かれた状態の接続経路である第２接続経路においては、第１センサ群に属するセンサ１１０、１４０が中継機としても機能するように構成されている。このような態様に替えて、（センサとの兼用ではない）専用の中継機がエンジンルーム内に配置されているような態様であってもよい。つまり、第２センサ群に属するセンサ１２０、１３０と制御装置１００との間における無線通信が、ボンネット４０が開かれた状態では当該専用の中継機を介して行われるような態様であってもよい。

【0040】

また、開閉センサ３０のように、ボンネット４０の開閉を検知するための専用のセンサが設けられておらず、ボンネット４０の開閉がセンサ１２０等により検知されるような態様であってもよい。

【0041】

例えば、センサ１２０と制御装置１００とが、図１のように直接通信を行っているときに、ボンネット４０が開かれた状態になったとする。このとき、ボンネット４０での反射による電波の伝達が行われなくなるので、センサ１２０が制御装置１００から受信する信号の強度（受信電力レベル）は低下する。センサ１２０は、このように信号の強度が低下したこと（例えば、所定の閾値を下回ったこと）をもって、ボンネット４０が開かれたことを検知することができる。

【0042】

尚、上記のようにボンネット４０の開閉を検知するために用いられるセンサは、センサ１２０以外の他のセンサであってもよい。例えば、第１センサ群に属するセンサ１１０やセンサ１４０であってもよい。つまり、センサとしての本来の機能に加えて、ボンネット４０の開閉を検知するための機能と、中継機としての機能とが、センサ１１０等の１つに兼ね備えられるような態様であってもよい。

【0043】

センサ１１０等の中には、例えば空気流量を測定するエアフロメータや、コモンレール内の燃料の圧力を測定するレール圧センサのように、制御装置１００との間で行われる通信の周期が比較的短い（１ｍｓｅｃ程度）ものがある。このように高応答が求められる一群のセンサのことを、以下では「高応答センサ群」とも称する。

【0044】

また、例えば内燃機関２０から排出される排ガスの酸素濃度を測定するＡ／Ｆセンサや、燃料の温度を測定する温度センサのように、制御装置１００との間で行われる通信の周期が比較的長い（１００ｍｓｅｃ程度）ものもある。このように高応答が求められない一群のセンサのことを、以下では「低応答センサ群」とも称する。

【0045】

本実施形態では、センサ１１０及びセンサ１４０が高応答センサ群に属しており、センサ１２０及びセンサ１３０が低応答センサ群に属している。つまり、高応答センサ群に属するセンサは、ボンネット４０の開閉に拘らず、制御装置１００と直接通信し得るような位置に配置されている。換言すれば、制御装置１００は、高応答センサ群に属するセンサと常に直接（中継機を介することなく）通信し得るような位置に配置されている。このため、第１接続経路と第２接続経路のどちらで無線通信が行われる場合でも、高応答センサ群に属するセンサと制御装置１００との間における無線通信において遅延が生じてしまうことが防止される。

【0046】

ところで、車両１０のメンテナンスが行われる状況になったことによる通信環境の変化は、ボンネット４０が閉じられた状態のままであったとしても生じる場合がある。

【0047】

図７には、センサ１２０と制御装置１００との間で行われる通信の経路であって、図２で示されるものとは別の経路が示されている。図７の実線の矢印で示されるように、車両１０が路面ＲＤ上にあるときには、センサ１２０から送信された信号（電波）の一部は、路面ＲＤで反射された後に制御装置１００に向かい、制御装置１００に到達する。

【0048】

ところが、メンテナンスのために車両１０がジャッキアップされ、車両１０と路面ＲＤとの距離が離れてしまうと、図７に示されるような反射を利用した経路での通信を行うことができなくなってしまう。その結果、ボンネット４０が閉じられた状態のままであったとしても、センサ１２０と制御装置１００との間における無線通信の信号強度が低下することがあり、これにより直接の無線通信ができなくなってしまうことがある。

【0049】

従って、車両１０のメンテナンスが行われる状況であるか否かの判定を、ボンネット４０の開閉を検知する以外の方法により行う方が望ましい場合もある。

【0050】

例えば、メンテナンスの開始をシステムに通知するための操作ボタンが車両１０に設けられており、メンテナンスが行われる際には、作業者が当該操作ボタンを予め操作することとしてもよい。この場合、操作ボタンが操作されると、それに伴って第１接続経路から第２接続経路への切り換えが行われることとなる。

【0051】

本実施形態では、車両１０のメンテナスが行われる際の接続経路が、図５に示されるような２つの階層に分かれるような接続経路となっている。このような態様に替えて、３つ以上の階層に分かれるような接続経路に切り換えられてもよい。つまり、メンテナンス時には、センサ１１０等の一部が２つ以上の中継機（他のセンサ）を経由して制御装置１００との通信を行うような状態、に切り換えられることとしてもよい。

【0052】

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0053】

ＮＳ：車載センサネットワークシステム
１０：車両
２０：内燃機関
３０：開閉センサ
４０：ボンネット
１００：制御装置
１１０，１２０，１３０，１４０：センサ
ＲＤ：路面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】