特開 2024-18638 車載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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024018638

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】車載ネットワークシステム

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/325 20200101AFI20240201BHJP

   H05B 45/10 20200101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H05B45/325

H05B45/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022122084

(22)【出願日】2022-07-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤江 紀彰

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273PA07

3K273QA31

3K273TA03

3K273TA15

3K273TA28

3K273TA37

3K273TA46

3K273TA52

3K273TA54

3K273UA06

3K273UA13

3K273UA22

(57)【要約】

【課題】車載デバイスをＰＷＭ制御するスレーブノードに対して、マスタノードから通信ネットワークを介して指示する構成において、ＰＷＭ信号のデューティ値のなめらか変化を実現する。
【解決手段】マスタノード１０は、ＰＷＭ制御のための命令セットを連続してスレーブノード８０に送信する。命令セットは、起点デューティ、終点デューティおよび遷移時間を含む。スレーブノード８０は、命令セットの実行として、ＰＷＭ信号のデューティ値を、起点デューティから終点デューティまで、遷移時間をかけて変化させる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車載ネットワークシステムであって、
車載デバイスをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するスレーブノードと、
通信ネットワークを介して、前記スレーブノードと通信を行うマスタノードとを備え、
前記マスタノードは、ＰＷＭ制御のための命令セットを前記スレーブノードに送信し、前記命令セットは、起点デューティ、終点デューティ、および、遷移時間を含むものであり、
前記スレーブノードは、前記命令セットを受け、前記命令セットの実行として、ＰＷＭ信号のデューティ値を、前記起点デューティから前記終点デューティまで、前記遷移時間をかけて変化させる
車載ネットワークシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、車載デバイスをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するスレーブノードを備える車載ネットワークシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

車載デバイスを制御する多数のスレーブノードを車両に配置し、各スレーブノードと通信ネットワークを介して通信を行うマスタノードを設けて、車両の制御を行う車載ネットワークシステムが提案されている。この車載ネットワークシステムでは、通信プロトコルとして、コスト面、応答性、拡張性等を考慮して、例えばイベント型のＣＸＰＩ（Clock Extension Peripheral Interface）が検討されている。

【0003】

また、最近では、例えば車室内のイルミネーション用照明として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明装置が利用されている。ＬＥＤ照明装置では、ＰＷＭ信号によって調光制御が行われる。ＰＷＭ信号のデューティ値を変化させることによって、ＬＥＤ照明装置の輝度を柔軟に変化させることができる。

【0004】

特許文献１には、車両用照明制御システムの構成が開示されている。この構成では、下位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２，３は、通信処理部５により上位ＥＣＵ１から通信ライン４を通じて通信情報を入力し、ＬＥＤ制御部６は通信情報の通信規則性を用いて光源２ａ，３ａの点灯／消灯のタイミングを制御する。下位ＥＣＵ２，３の間で直接通信情報を送受しなくても、複数の光源２ａ，３ａの点灯／消灯のタイミングを適切に制御できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－２１３３４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＣＸＰＩのようなイベント型の通信プロトコルでは、通信ネットワークにおける信号の伝達時間のばらつきが大きい。このため、車載デバイスをＰＷＭ制御するスレーブノードに対して、マスタノードからＰＷＭ信号のデューティ値を指示する構成では、デューティ値の指示が必ずしも適切なタイミングでスレーブノードに到達し得ない。また、ＣＸＰＩのような低速の通信プロトコルでは、送信頻度の制約（例えば２０ｍｓに１回しか指令できない）があり、デューティ値を指示する場合、例えば、５％→２５％→４５％→７０％等というような離散的な命令しか送ることができない。このため、例えばＬＥＤ照明装置の輝度を徐々に変化させる、といった制御を適切に行うことができないという問題が生じる。

【0007】

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車載デバイスをＰＷＭ制御するスレーブノードに対して、マスタノードから通信ネットワークを介して指示する構成において、ＰＷＭ信号のデューティ値を適切に変化させることを可能にするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車載ネットワークシステムであって、車載デバイスをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するスレーブノードと、通信ネットワークを介して、前記スレーブノードと通信を行うマスタノードとを備え、前記マスタノードは、ＰＷＭ制御のための命令セットを前記スレーブノードに送信し、前記命令セットは、起点デューティ、終点デューティ、および、遷移時間を含むものであり、前記スレーブノードは、前記命令セットを受け、前記命令セットの実行として、ＰＷＭ信号のデューティ値を、前記起点デューティから前記終点デューティまで、前記遷移時間をかけて変化させる。

【0009】

この構成によると、マスタノードは、通信ネットワークを介して、スレーブノードに、ＰＷＭ制御のための命令セットを送信する。命令セットは、起点デューティ、終点デューティ、および、遷移時間を含む。命令セットを受けたスレーブノードは、車載デバイスを制御するためのＰＷＭ信号のデューティ値を、起点デューティから終点デューティまで、遷移時間をかけて変化させる。これにより、マスタノードから単独の命令セットを送信することによって、ＰＷＭ信号のデューティ値について所望の変化が実現されるので、通信ネットワークにおける遅延の影響や送信頻度の制約の影響を回避することができる。

【発明の効果】

【0010】

以上説明したように、ここに開示された技術によると、通信ネットワークにおける伝達時間のばらつき等の影響を受けることなく、ＰＷＭ信号のデューティ値を適切に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】車載ネットワークシステムの構成例

【図2】マスタノードの構成例

【図3】スレーブノードの構成例

【図4】車載ネットワークシステムにおける実施形態に係る部分の構成例

【図5】ＰＷＭ信号の信号波形の例

【図6】マスタノードがスレーブノードに送る命令セットの例

【図7】実施形態の動作例におけるＰＷＭ信号の遷移

【図8】実施形態の動作例における動作フロー

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0013】

本開示において、「システム」「ユニット」「モジュール」「ノード」という用語が示す構成に関し、その一部または全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＰＬＡ（Programmable Logic Array）等の専用回路によって実現され得る。また、その一部または全部は、コンピュータで読み取り可能な命令（例えばプログラム）を実行して、所定の処理ステップを実行することにより特定の機能を実行させるプロセッサ回路によって実現され得る。

【0014】

図１は、車載ネットワークシステムの構成の一例を示す。図１に示すように、車載ネットワークシステム１は、車両ＣＡに搭載されており、マスタノード２と複数のスレーブユニットとが車載の通信ネットワークを介して接続された構成となっている。

【0015】

図１の例では、複数のスレーブユニットとして、コンビスイッチユニット４、左右のサイドミラーユニット５、ステアリングスイッチユニット６、クラスタースイッチユニット３１、オーバーヘッドコンソールユニット３２、左右のシートヒーターユニット３３、及び、左右のドアラッチユニット３４を例示している。各スレーブユニットには、それぞれに共通の構成を有するスレーブノード７（図３参照）が搭載されている。なお、説明の便宜上、サイドミラーユニット５、ドアラッチユニット３４、シートヒーターユニット３３は、それぞれ左右で共通の符号を付して説明する。

【0016】

具体的に、マスタノード２と、複数のスレーブユニット（この例では、コンビスイッチユニット４、ステアリングスイッチユニット６、クラスタースイッチユニット３１、右のサイドミラーユニット５、右のシートヒーターユニット３３、右のドアラッチユニット３４）とが、通信回線Ｂ１でバス接続されている。また、マスタノード２と、他の複数のスレーブユニット（この例では、オーバーヘッドコンソールユニット３２、左のサイドミラーユニット５、左のシートヒーターユニット３３及び左のドアラッチユニット３４）とが、通信回線Ｂ２でバス接続されている。

【0017】

実際には、マスタノード２は、それぞれのスレーブユニットに設けられたスレーブノード７とＣＸＰＩ（Clock Extension Peripheral Interface）に準拠した通信回線Ｂ１，Ｂ２で接続されている。ＣＸＰＩはイベント型の通信プロトコルの一例である。なお、通信方式は、ＣＸＰＩに限定されず、他の通信方式（有線方式、無線方式を問わない）を用いてもよい。また、通信ネットワークに使用される通信回線の本数は、特に限定されない。また、通信回線の途中に通信中継用のハブ装置やＥＣＵ（Electronic Control Unit）などを設けてもよい。

【0018】

図２は、マスタノード２の構成の一例を示すブロック図であり、図３は、スレーブノード７の構成の一例を示すブロック図である。

【0019】

図２に例示するマスタノード２は、通信モジュール２１と、認知モジュール２２と、判断モジュール２３と、操作モジュール２４と、メモリ２５とを備える。

【0020】

マスタノード２は、例えば、１つまたは複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。電子制御ユニットは、単一のＩＣ（Integrated Circuit）を用いて構成されてもよいし、複数のＩＣを用いて構成されてもよい。また、ＩＣ内には、単一のコアまたはダイが設けられてもよいし、連携する複数のコアまたはダイが設けられてもよい。

【0021】

通信モジュール２１は、通信回線Ｂを介して各スレーブノード７からの受信信号を受信する機能と、各スレーブノード７に送信信号を送信する機能を有する。

【0022】

メモリ２５は、それぞれのスレーブノード７に対応するコンフィグデータ等のデータを格納する。また、メモリ２５には、例えば、上記ＩＣに搭載されたＣＰＵを動作させるためのプログラムが記憶されてもよく、ＣＰＵでの処理結果などの情報が記憶されてもよい。なお、メモリ２５は、上記ＥＣＵを構成するＩＣに内蔵された内部メモリであってもよく、上記ＩＣに外付けされた外付けメモリであってもよい。

【0023】

認知モジュール２２は、メモリ２５に格納されたコンフィグデータと、スレーブノード７から受信される検出信号の経時変化に基づいて、検知デバイスで取得された検知情報を認知する認知処理を実行する。認知モジュール２２は、スレーブノード７から受信した検知信号のデコード処理を行うデコードモジュール２２１と、デコードした検知信号の情報化処理を行い、検知情報の具体的な内容を認知する情報化モジュール２２２とを含む。

【0024】

判断モジュール２３は、認知モジュール２２で実行された認知処理において認知された認知情報に基づいて、車両ＣＡの行動を決定する判断処理を実行する。判断モジュール２３は、車両ＣＡの行動の目的を決定する目的決定モジュール２３１と、決定された目的を達成するための行動計画を設定する行動計画モジュール２３２と、行動計画で列挙された行動の中で、実際に実行に移す行動を決定する行動決定モジュール２３３と、決定された行動を実現するための手段を選択する対応決定モジュール２３４とを備える。

【0025】

操作モジュール２４は、判断モジュール２３で決定された車両の行動に対応する操作デバイスを特定し、特定された操作デバイスの操作を命令する操作命令信号を生成して、操作デバイスが接続されたスレーブノードに送信する操作処理を実行する。操作モジュール２４は、決定された行動を実現するための操作対象及びその操作量を決定する操作決定モジュール２４１と、命令コードを生成し、スレーブノードに送信する命令生成モジュール２４２とを備える。

【0026】

図３では、図１に例示したスレーブノード７のうち、コンビスイッチユニット４及び右のサイドミラーユニット５（以下、「右サイドミラーユニット５」という）の構成例を示す。コンビスイッチユニット４及び右サイドミラーユニット５には、それぞれ、共通のスレーブノード７が設けられている。各スレーブノード７には、車載デバイスを接続するためのポートＰが１２個ずつ設けられている。

【0027】

コンビスイッチユニット４には、ポートＰ１～Ｐ４にワイパを操作するワイパスイッチ４１、ポートＰ５～Ｐ９にライトを操作するライトスイッチ４２、ポートＰ１０，Ｐ１１にターンライトを操作するターンスイッチ４３がそれぞれ接続されている。Ｐ１２はリザーブ用のポートである。右サイドミラーユニット５には、ポートＰ１，Ｐ２にターンライト用のＬＥＤ５１、ポートＰ３～Ｐ６にインジケータ用のＬＥＤ５２、ポートＰ７～Ｐ１２にミラー格納用のモータ５３がそれぞれ接続されている。

【0028】

図３に示すスレーブノード７は、それぞれ、通信モジュール７１と、レジスタ７２と、セレクタ７３と、ドライバ群７４とを備える。

【0029】

通信モジュール７１は、通信回線Ｂを介して後述するマスタノード２の通信モジュール２１と接続され、ＣＸＰＩに準拠した双方向通信ができるように構成されている。通信モジュール７１は、例えば、通信回線Ｂに接続される入出力回路、入出力回路から出力する信号を生成するエンコーダ、入出力回路から出力する信号を変換するデコーダ等を備える。なお、通信モジュール７１の具体的な回路構成については、従前から知られている構成を適用できるので、ここではその詳細説明を省略する。

【0030】

ドライバ群７４は、それぞれのポートＰに1対１接続された複数のドライバユニット（図示せず）を備える。例えば、スレーブノード７に１２個のポートＰが設けられている場合、ドライバ群７４には、１２個のドライバユニットが設けられる。ドライバユニットは、外部設定により入力ポートとして使用したり、出力ポートとして使用したりできるＩＯ回路である。ドライバユニットとして、例えば、従来から知られている汎用入出力回路（ＧＰＩＯ:General Purpose Input/Output）を適用することができる。

【0031】

レジスタ７２には、スレーブノード７毎に設定されたコンフィグデータが格納される。このコンフィグデータは、例えば、各ポートＰの属性データを含む。

【0032】

セレクタ７３は、レジスタ７２に格納されたコンフィグデータに含まれる各ポートＰの属性データに基づいて、各ドライバユニットの端子（ＯＵＴ端子、ＡＩ端子、ＤＩ端子）のうち、どの端子を有効にするのかを選択する機能を有する。なお、セレクタの具体的な回路構成については、従来から知られている構成を用いることができるので、ここではその詳細説明を省略する。

【0033】

（実施形態）
図４は車載ネットワークシステムにおいて、実施形態に係る部分の構成例を示す図である。図４では、スレーブノード８０が、マスタノード１０の命令に従って、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明装置９０をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する動作に関する部分を示している。

【0034】

図４において、スレーブノード８０は、マスタノード１０から受信した命令セットに従って、ＬＥＤ照明装置９０の動作をＰＷＭ制御する。ＬＥＤ照明装置９０は、例えば、車室内のイルミネーション用照明に用いられる。ＬＥＤ照明装置９０は、ＰＷＭ信号によって調光制御可能に構成されている。ＬＥＤ照明装置９０は、スレーブノードによってＰＷＭ制御される車載デバイスの一例である。

【0035】

マスタノード１０とスレーブノード８０は、通信ネットワークを介して接続されている。この通信ネットワークは、イベント型の通信プロトコルに従ったものであり、例えばＣＸＰＩ（Clock Extension Peripheral Interface）に従ったものである。マスタノード１０は、ＰＷＭ制御のための命令セットをスレーブノード８０に送信する。この命令セットについては後述する。

【0036】

スレーブノード８０は、制御部８１と、ＰＷＭ信号生成部８５とを備える。制御部８１は、メモリ８２と、タイマ８３を備えている。メモリ８２には、マスタノード１０から受信した命令セット等が格納される。またメモリ８２は、実行待ちの命令セットを一時的に格納するバッファメモリとしての機能を有する。制御部８１は、実行する命令セットに従って、ＰＷＭ信号生成部８５にＰＷＭ信号生成に関する指示を与える。ＰＷＭ信号生成部８５は、制御部８１から受けた指示に従って、ＰＷＭ信号を生成する。制御部８１は、ＡＳＩＣ（Application specific integrated circuit）またはＰＬＡ（Programmable logic array）等の専用回路によって実現され得る。あるいは、コンピュータで読み取り可能なプログラムを実行して、所定の処理ステップを実行することにより特定の機能を実行させるプロセッサ回路によって実現され得る。ＰＷＭ信号生成部８５は、トランジスタ等を用いた電子回路によって実現される。

【0037】

図５はＰＷＭ信号の信号波形の例である。図５に示すように、ＴｓｗはＰＷＭ信号の周期であり、ＴｏｎはＰＷＭ信号のオン期間、ＴｏｆｆはＰＷＭ信号のオフ期間である。このとき、ＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）は、
Ｄｕｔｙ＝Ｔｏｎ／Ｔｓｗ
である。なお、ＬＥＤ照明装置９０の場合には、ＬＥＤのちらつきを防止するために、周波数ｆ（＝１／Ｔｓｗ）が１００Ｈｚよりも大きいことが好ましい。

【0038】

図６はマスタノード１０がスレーブノード８０に送る命令セットの例である。命令セットは、ＰＷＭ信号のデューティ遷移を指示するものであり、パラメータとして、Ｄｓｔａｒｔ、Ｄｅｎｄ、Ｔｔｉｍｅを含む。Ｄｓｔａｒｔ（起点デューティ）は、デューティ遷移の始点すなわちデューティ遷移が始まる時のデューティ値を示す。Ｄｅｎｄ（終点デューティ）は、デューティ遷移の終点すなわちデューティ遷移が終わった時のデューティ値を示す。Ｔｔｉｍｅ（遷移時間）は、デューティ遷移にかける時間を示す。つまり、命令セット（Ｄｓｔａｒｔ，Ｄｅｎｄ，Ｔｔｉｍｅ）は、ＰＷＭ信号のデューティ値を、ＤｓｔａｒｔからＤｅｎｄまで、時間Ｔｔｉｍｅをかけて遷移させる、という命令を意味する。なお、命令セットは、他のパラメータを含んでいてもよい。

【0039】

本実施形態における動作例について、図７および図８を用いて説明する。

【0040】

図７は本動作例において、実現したいＰＷＭ信号のデューティ遷移の例を示す。図７に示すように、まず、デューティ５０％のＰＷＭ信号を出力する。その後、２００ｍｓをかけて、ＰＷＭ信号のデューティ値を次第に大きくしていき、最終的にデューティ６０％のＰＷＭ信号を出力する。図７の動作を実現するためには、マスタノード１０は、命令セット（５０％，６０％，２００ｍｓ）をスレーブノード８０に送信すればよい。このようなＰＷＭ信号をスレーブノード８０がＬＥＤ照明装置９０に出力することによって、例えば、車室内のイルミネーション用照明を徐々に明るくする、という制御を実現することができる。

【0041】

この動作例では、図８に示すように、まずマスタノード１０が、命令セット１（５０％，６０％，２００ｍｓ）を送信する（Ｓ１１）。スレーブノード８０は、通信ネットワークを介して命令セット１を受信すると、メモリ８２に、実行中命令セットとして命令セット１を格納する（Ｓ１２）。

【0042】

制御部８１は、命令セット１のＤｓｔａｒｔ「５０％」に従って、ＰＷＭ信号のデューティ値を５０％に設定し、ＬＥＤ照明装置９０へのＰＷＭ出力を開始する（Ｓ１３）。制御部８１は、その後、命令セット１のＤｅｎｄ「６０％」およびＴｔｉｍｅ「２００ｍｓ」に従って、ＰＷＭ信号のデューティ値を、５０％から６０％まで、２００ｍｓかけて変化させる（Ｓ１４）。制御部８１は、ＰＷＭ信号のデューティ値が６０％に到達した後、次の命令セットを受信していないことを確認し（Ｓ１５）、デューティ６０％を維持したまま、ＬＥＤ照明装置９０へのＰＷＭ出力を継続する（Ｓ１６）。

【0043】

本実施形態によると、マスタノード１０は、通信ネットワークを介して、スレーブノード８０に、ＰＷＭ制御のための命令セットを送信する。命令セットは、起点デューティ、終点デューティ、および、遷移時間を含む。命令セットを受けたスレーブノード８０は、車載デバイスの一例であるＬＥＤ照明装置９０を制御するためのＰＷＭ信号のデューティ値を、起点デューティから終点デューティまで、遷移時間をかけて変化させる。これにより、マスタノード１０から単独の命令セットを送信することによって、ＰＷＭ信号のデューティ値について所望の変化が実現されるので、通信ネットワークにおける伝達時間のばらつきの影響や送信頻度の制約の影響を回避することができる。

【0044】

なお、上述の実施形態では、スレーブノードによってＰＷＭ制御される車載デバイスとして、ＬＥＤ照明装置９０を例にとって説明したが、これに限られるものではない。本開示は、ＰＷＭ信号のデューティ値をもってその動作を制御する車載デバイスに対して、適用可能である。

【0045】

また、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、ここに開示する技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0046】

ここに開示された技術は、車載デバイスをＰＷＭ制御するスレーブノードに対して、マスタノードから通信ネットワークを介して指示する構成において、ＰＷＭ制御を適切に実現するための技術として有用である。

【符号の説明】

【0047】

１ 車載ネットワークシステム
２，１０ マスタノード
７，８０ スレーブノード
８１ 制御部
８２ メモリ
８５ ＰＷＭ信号生成部
９０ ＬＥＤ照明装置（車載デバイス）
ＣＡ 車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】