JP2011201527A - 車両用通信装置および車両用通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＣＵ間の配線からノイズが侵入し難く、かつ、ＥＣＵの製造コストを削減することができる車両用通信装置および車両用通信システムを実現する。
【解決手段】 筐体１６に収容されたマザーボード２および各ＥＣＵ３〜６間、さらに、各ＥＣＵ３〜６間は、それぞれ通信バス９１によって接続されており、ＬＶＤＳによって多重通信する。マザーボード２および他のＥＣＵ７〜８は、ＣＡＮバスライン１５によって接続されており、ＣＡＮによって多重通信する。マザーボード２に搭載された通信制御用マイクロコンピュータ２ａは、ＣＡＮおよびＬＶＤＳ間で通信プロトコルおよびデータの変換を行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車などの車両に設けられたＥＣＵ(Electronic Control Unit)間で通信を行う車両用通信装置および車両用通信システムに関する。

ＥＣＵ間で通信を行うようになった背景について説明する。従来、自動車の高機能および高性能化に伴って制御内容が複雑化し、センサや各種アクチュエータなどの制御対象が増加した。そして、それらの制御対象を制御するＥＣＵの入出力数が増加したため、制御対象と接続するコネクタの寸法が大きくなり、ＥＣＵが大型化した。また、ＥＣＵおよび制御対象間の配線数が増加したため、配線の信頼性の低下が懸念されていた。また、制御対象の増加に伴い、ＥＣＵが単体で個々の制御対象を制御することが困難になった。さらに、安全性および車室の快適性の要求が高まり、配線スペースやＥＣＵの設置場所などが限られてきた。さらに、ＥＣＵの増加に伴い、散在するＥＣＵを１個ずつ故障診断する方法では、故障箇所の判定に長時間を要した。

そこで、上述した背景のもとにＥＣＵ間で通信を行うようになった。そして、ＥＣＵ間で情報を共有するため、ＥＣＵ間で多重通信を実施してきた。例えば、ＥＣＵ間の多重通信では、ＣＡＮ（Controller Area Network：ＣＡＮは登録商標）と呼ばれる通信規格の通信プロトコルを用いている。

図１１は、ＣＡＮを用いた従来の車両用通信装置の説明図である。複数のＥＣＵ５０〜８０には、ＣＡＮ Ｈｉｇｈライン（以下、ＣＡＮ−Ｈラインという）１４ａおよびＣＡＮ Ｌｏｗライン（以下、ＣＡＮ−Ｌラインという）１４ｂがそれぞれ接続されており、各ＣＡＮ−Ｈライン１４ａおよびＣＡＮ−Ｌライン１４ｂは、ＣＡＮバスライン１５に接続されている。つまり、各ＥＣＵ５０〜８０は、ＣＡＮバスライン１５を介して相互に多重通信可能に接続されている。ＣＡＮ−Ｈライン１４ａ、ＣＡＮ−Ｌライン１４ｂおよびＣＡＮバスライン１５は、それぞれツイストペアのワイヤである。

ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）５１と、このマイコン５１に接続されたトランシーバ５２と、このトランシーバ５２に接続された保護回路５３とを備える。トランシーバ５２は、ＣＡＮバスライン１５を介してＥＣＵ間でデータの送受信を行うための送受信回路であり、マイコン５１において作成された通信データを有する送信フレームＴｘをＣＡＮバスライン１５へ送信し、他のＥＣＵから送信された通信データを有する受信フレームＲｘをＣＡＮバスライン１５から受信する。保護回路５３は、サージの侵入などからＥＣＵ内の回路を保護する。

特開２００７−２４５８９１号公報（第２８〜３３段落、図１）。

しかし、前述した従来のものは、ＥＣＵ間の配線距離が長く、かつ、ＥＣＵ間の配線数が多いため、配線からノイズが侵入し易いという問題がある。
また、ＥＣＵの配置場所が分散されているため、ＥＣＵを収容する筐体が個別に必要であるし、多くの箇所に筐体の取付けスペースが必要になる。さらに、各ＥＣＵ毎に保護回路が必要である。さらに、ＥＣＵ間を接続するワイヤの配線距離が長く、ワイヤに付加される浮遊容量が大きくなるため、非常にインピーダンスが低く駆動能力の高い高価なトランシーバを使用しなければならない。さらに、ＥＣＵ間を接続するワイヤが車両のシャーシなどに噛み込むことに起因する短絡や、電源への噛み込みによる短絡を想定して高耐圧の高価なトランシーバを使用しなければならない。つまり、前述した従来のものは、ＥＣＵの製造コストが高くなるという問題もある。

そこでこの発明は、上述の諸問題を解決するためになされたものであり、ＥＣＵ間の配線からノイズが侵入し難く、かつ、ＥＣＵの製造コストを削減することができる車両用通信装置および車両用通信システムを実現することを目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明の第１の特徴は、筐体（１６）と、前記筐体に収容された複数のＥＣＵ（３〜６）および通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ，２ｃ）とを備えており、前記通信制御用マイクロコンピュータは、第１の通信プロトコルを用いて前記筐体に収容されていない他のＥＣＵ（７〜９）との間で通信を行う第１の通信機能と、前記第１の通信プロトコルを用いて行う通信よりも通信速度の速い第２の通信プロトコルを用いて前記複数のＥＣＵとの間で相互に通信を行う第２の通信機能と、前記第１および第２の通信プロトコル間で通信プロトコルの変換を行うことにより、前記筐体に収容された複数のＥＣＵと前記筐体に収容されていない他のＥＣＵとの間で通信を可能にするゲートウェイ機能と、を備えており、前記複数のＥＣＵは、前記第２の通信プロトコルを用いて相互に通信する機能をそれぞれ備えることにある。

上述した第１の特徴によれば、複数のＥＣＵが同一の筐体に収容されているため、ＥＣＵ間の配線数を削減することができ、かつ、ＥＣＵ間の配線距離を短くすることができるため、ＥＣＵ間の配線部分からノイズが侵入し難くすることができる。
また、ＥＣＵを収容する筐体の数を減らし、筐体の取付けスペースを小さくすることができる。さらに、通信制御用マイクロコンピュータに保護回路を設ければ、筐体内の各ＥＣＵには、保護回路を設ける必要がない。さらに、筐体に収容されたＥＣＵ間の配線距離を短くすることができるため、配線部分に付加される浮遊容量を小さくできるので、非常にインピーダンスが低く駆動能力の高い高価なトランシーバを使用する必要がない。
したがって、ＥＣＵの製造コストを大幅に削減することができる。

また、筐体に収容された複数のＥＣＵは、第１の通信プロトコルを用いて行う通信よりも通信速度の速い第２の通信プロトコルを用いて相互に通信することができるため、筐体内のＥＣＵ間における通信速度を速くすることができる。

この発明の第２の特徴は、前述した第１の特徴において、前記第２の通信プロトコルは、０．５Ｖ以下の差動電圧信号によってシリアルデータを通信する通信プロトコルであることにある。

上述した第２の特徴によれば、第２の通信プロトコルは、０．５Ｖ以下の差動電圧信号という振幅の小さい信号を用いるため、通信速度を速くすることができる。

この発明の第３の特徴は、前述した第２の特徴において、前記第２の通信プロトコルは、ＬＶＤＳであることにある。

上述した第３の特徴によれば、第２の通信プロトコルとしてＬＶＤＳ(Low Voltage Differential Signal)を用いるため、シングルエンド手法を使う通信よりもノイズ耐性を高くすることができるので、高速かつ低消費電力の通信を行うことができる。

この発明の第４の特徴は、前述した第１ないし第３の特徴のいずれか１つにおいて、前記第１の通信プロトコルは、ＣＡＮであることにある。

上述した第４の特徴によれば、第１の通信プロトコルとして、ＣＡＮを用いるため、筐体に収容された複数のＥＣＵと他のＥＣＵとの間で多重通信を高速で行うことができる。

この発明の第５の特徴は、前述した第１ないし第４の特徴のいずれか１つにおいて、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）と前記複数のＥＣＵ（３〜６）に備えられた各マイクロコンピュータ（３ａ〜６ａ）との間で通信を行うためのトランシーバ（２０，３０）が、前記通信制御用マイクロコンピュータが形成された回路チップと、前記各マイクロコンピュータが形成された各回路チップとにそれぞれ形成されていることにある。

上述した第５の特徴によれば、トランシーバがマイクロコンピュータが形成された回路チップに形成されているため、トランシーバをマイクロコンピュータとは別個に製造して配置する構成と比較して車両用通信装置の製造コストを削減することができる。

この発明の第６の特徴は、前述した第５の特徴において、前記各トランシーバ（２０，３０）を構成する送信回路（２２）は、それぞれ定電流源（２３）によって駆動されることにある。

上述した第６の特徴によれば、送信回路を定電流によって駆動することができるため、送信信号を安定化させることができる。

この発明の第７の特徴は、前述した第１ないし第６の特徴のいずれか１つにおいて、前記筐体（１６）には、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）と前記他のＥＣＵ（７〜９）との間で通信を行うためのトランシーバ（１１）と、このトランシーバを保護するための保護回路（１２）とが収容されていることにある。

上述した第７の特徴によれば、通信制御用マイクロコンピュータと他のＥＣＵとの間で通信を行うためのトランシーバを備えるため、筐体に収容された各ＥＣＵ毎に保護回路を備える必要がないので、保護回路の数を削減することができる。また、上記のトランシーバとして高耐圧のトランシーバを用いれば、筐体に収容された通信制御用マイクロコンピュータおよび各ＥＣＵが備えるトランシーバとしては高耐圧のトランシーバよりも安価な低耐圧のトランシーバを用いればよい。
したがって、車両用通信装置の製造コストを削減することができる。

この発明の第８の特徴は、前述した第１ないし第７の特徴のいずれか１つにおいて、前記筐体（１６）には、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）と前記複数のＥＣＵ（３〜６）とが接続された回路基板（１７）が収容されており、前記回路基板には、前記通信制御用マイクロコンピュータと、前記複数のＥＣＵに備えられた各マイクロコンピュータ（３ａ〜６ａ）とが前記第２の通信プロトコルによって相互に通信を行うための通信バス（９１）が導電パターンによって形成されていることにある。

上述した第８の特徴によれば、第２の通信プロトコルによって相互に通信を行うための通信バスが導電パターンによって形成されているため、通信バスに付加される浮遊容量を抑制することができるので、通信速度を速くすることができる。

この発明の第９の特徴は、前述した第８の特徴において、前記回路基板（１７）は多層構造であり、前記通信バス（９１）が形成された層（９０）はグランド層（９２）と隣接していることにある。

この発明の第１０の特徴は、前述した第８の特徴において、前記回路基板（１７）は多層構造であり、前記通信バス（９１）が形成された層（９０）はグランド層（９２）間に配置されていることにある。

この発明の第１１の特徴は、前述した第８の特徴において、前記通信バス（９１）を形成する伝送ライン（９１ａ）の両側にグランドライン（９２ａ）が形成されていることにある。

上述した第９ないし第１１の特徴によれば、外来ノイズによる誤動作を抑制することができ、かつ、外部へのラジオノイズの伝播を低減することができる。

この発明の第１２の特徴は、前述した第１ないし第１１の特徴のいずれか１つにおいて、終端抵抗回路（ＲＴ）が、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）と、前記複数のＥＣＵ（３〜６）に備えられた各マイクロコンピュータ（３ａ〜６ａ）とが前記第２の通信プロトコルによって相互に通信を行うための通信バス（９１）に接続されていることにある。

この発明の第１３の特徴は、前述した第１２の特徴において、前記終端抵抗回路（ＲＴ）は、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）側に配置されていることにある。

この発明の第１４の特徴は、前述した第１２の特徴において、前記終端抵抗回路（ＲＴ）は、前記複数のＥＣＵ（３〜６）のうち、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）から通信距離が最も長いＥＣＵ（６）側に配置されていることにある。

上述した第１２ないし第１４の特徴によれば、終端抵抗回路が、通信制御用マイクロコンピュータと複数のＥＣＵとが通信を行うための通信バスに接続されているため、通信バスのインピーダンスを整合することで、高周波による反射を抑制することができるので、通信速度を速くすることができる。

この発明の第１５の特徴は、前述した第１ないし第１４の特徴のいずれか１つにおいて、終端抵抗回路（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１）が、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）と前記他のＥＣＵ（７〜９）とが接続された通信バス（１２ａ，１２ｃ，１４ａ，１４ｂ）のうち、前記筐体の内部に配置された通信バス（１２ａ，１２ｃ）に接続されていることにある。

上述した第１５の特徴によれば、終端抵抗回路が、通信制御用マイクロコンピュータと他のＥＣＵとが接続された通信バスのうち、筐体の内部に配置された通信バスに接続されているため、通信バスのインピーダンスを整合することで、高周波による反射を抑制することができるので、通信速度を速くすることができる。

この発明の第１６の特徴は、前述した第１２ないし第１５の特徴のいずれか１つにおいて、前記終端抵抗回路（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１）は、前記通信バス（１２ａ，１２ｃ，１４ａ，１４ｂ）を構成する２線（１２ａ，１２ｃ）間に直列接続された第１および第２の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）と、これら第１および第２の抵抗間に一端が接続され、他端が接地されたコンデンサ（Ｃ１）とを有することにある。

上述した第１６の特徴によれば、終端抵抗回路は、通信バスを構成する２線間に直列接続された第１および第２の抵抗と、これら第１および第２の抵抗間に一端が接続され、他端が接地されたコンデンサとを有するため、通信電圧の平均電圧を安定化させることで、外部からの車載ノイズによる誤動作を抑制することができる。

この発明の第１７の特徴は、前述した第１ないし第１６の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、それぞれモジュール化されており、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）と接続するためのコネクタ（１８）を介して着脱可能に構成されていることにある。

上述した第１７の特徴によれば、筐体に収容された複数のＥＣＵは、それぞれモジュール化されており、通信制御用マイクロコンピュータと接続するためのコネクタを介して着脱可能に構成されているため、各ＥＣＵを容易に交換することができる。例えば、ＥＣＵの仕様が変更になった場合に、その変更になったＥＣＵのみを交換すれば良く、筐体に収容されたものを総て交換しなくて済むため、車両用通信装置の製造コストを削減することができる。

この発明の第１８の特徴は、前述した第１ないし第１７の特徴のいずれか１つにおいて、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ａ）が搭載された基板（２）は、着脱可能に構成されていることにある。

上述した第１８の特徴によれば、通信制御用マイクロコンピュータが搭載された基板は、着脱可能に構成されているため、通信制御用マイクロコンピュータの仕様が変更になった場合に、その変更になった通信制御用マイクロコンピュータのみを交換すれば良く、筐体に収容されたものを総て交換しなくて済むため、車両用通信装置の製造コストを削減することができる。

この発明の第１９の特徴は、前述した第１ないし第１８の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、車両のパワートレイン系を制御するＥＣＵから構成されていることにある。

この発明の第２０の特徴は、前述した第１ないし第１８の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、車両のボディ系を制御するＥＣＵから構成されていることにある。

この発明の第２１の特徴は、前述した第１ないし第１８の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、車両の安全系を制御するＥＣＵから構成されていることにある。

この発明の第２２の特徴は、前述した第１ないし第１８の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、車両の情報系を制御するＥＣＵから構成されていることにある。

上述した第１９ないし第２２の特徴によれば、同じ系統を制御するＥＣＵを１つの筐体にまとめて収容することができるため、各ＥＣＵおよび各装置の故障診断などを効率的に行うことができる。

この発明の第２３の特徴は、前述した第１ないし第２２の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、車両に設けられたアクセサリースイッチがＯＮしたときに作動するもの及び作動可能な状態になるものを制御するＥＣＵを含むことにある。

この発明の第２４の特徴は、前述した第１ないし第２３の特徴のいずれか１つにおいて、前記複数のＥＣＵ（３〜６）は、イグニッションキースイッチがＯＦＦの状態のときに作動する装置を制御するＥＣＵを含むことにある。

上述した第２３および第２４の特徴によれば、制御対象が同じ系統のＥＣＵを１つの筐体にまとめて収容することができるため、各ＥＣＵおよび各装置の故障診断などを効率的に行うことができる。

この発明の第２５の特徴は、前述した第１ないし第２４の特徴のいずれか１つにおいて、前記通信制御用マイクロコンピュータ（２ｃ）は、前記第１の通信プロトコルを用いて行う通信よりも通信速度の速い第３の通信プロトコルを用いて外部機器（１１１，１１２）との間で相互に通信を行う第３の通信機能をさらに備え、前記ゲートウェイ機能は、前記第２および第３の通信プロトコル間で通信プロトコルの変換を行うことにより、前記筐体（１６）に収容された複数のＥＣＵ（３〜６）と前記外部機器との間で通信をさらに可能にすることにある。

上述した第２５の特徴によれば、筐体に収容された複数のＥＣＵ、および外部機器は、ゲートウェイ機能により、第１の通信プロトコルを用いて行う通信よりも通信速度の速い第２および第３の通信プロトコルを用いて相互に通信することができるため、筐体内の複数のＥＣＵと外部機器の間における通信速度を速くすることができる。

この発明の第２６の特徴は、前述した第２５の特徴において、前記ゲートウェイ機能は、前記第１および第３の通信プロトコル間で通信プロトコルの変換を行うことにより、前記筐体（１６）に収容されていない他のＥＣＵ（７〜９）と前記外部機器との間で通信をさらに可能にすることにある。

上述した第２６の特徴によれば、筐体に収容されていない複数のＥＣＵ、および外部機器は、ゲートウェイ機能により、第１および第３の通信プロトコルを用いて相互に通信することができる。

この発明の第２７の特徴は、前述した第２５または第２６の特徴において、前記外部機器（１１１，１１２）は、車両に搭載された車両用機器（１ａ，７〜９，１２１〜１２３）に記憶されたマイコン用ソフトウェアの書換え用装置であることにある。

上述した第２７の特徴によれば、例えば前述した筐体に収容された複数のＥＣＵなどの車両に搭載された車両用機器と、外部機器とは、ゲートウェイ機能により相互に通信することができるので、車両用機器に記憶されたマイコン用ソフトウェアの書換えを、外部機器から容易に行うことができる。

この発明の第２８の特徴は、前述した第２６または第２７の特徴において、前記外部機器（１１１，１１２）は、前記車両用機器（１，１ａ，７〜９，１２１〜１２３）の故障診断装置であることにある。

上述した第２８の特徴によれば、例えば前述した筐体に収容された複数のＥＣＵなどの車両に搭載された車両用機器と、外部機器とは、ゲートウェイ機能により相互に通信することができるので、上記の各ＥＣＵなどの車両用機器の故障診断を、外部機器から容易に行うことができる。

この発明の第２９の特徴は、前述した第２５ないし第２８のいずれか１つの特徴において、前記第３の通信プロトコルは、イーサネット（登録商標）であることにある。

上述した第２９の特徴によれば、第３の通信プロトコルとして、イーサネットを用いるので、外部機器と、筐体に収容された複数のＥＣＵなどとの間で通信を高速で行うことができる。

この発明の第３０の特徴は、前述した第１ないし第２９のいずれか１つの特徴を備えた車両用通信装置（１，１ａ）を複数備えており、各車両用通信装置が通信バス（１５，１０１）をを介して通信を行うことにある。

上述した第３０の特徴によれば、筐体に複数のＥＣＵが収容された車両用通信装置間を通信バス介して通信を行うことができるため、車両の多くの場所に散在していたＥＣＵをグループ化し、各グループ間で通信を行うことができる。
したがって、ＥＣＵ間の配線からノイズが侵入し難くすることができ、かつ、車両用通信システムの製造コストを削減することができる。

この発明の第３１の特徴は、前述した第３０の特徴において、前述した第１ないし第２９のいずれか１つの特徴を備えた車両用通信装置（１，１ａ）のうちの少なくとも１つは、前記第３の通信プロトコルを用いた通信を中継するハブ機能を有しており、前記各車両用通信装置は、前記第３の通信プロトコルを用いて相互に通信を行うことにある。

上述した第３１の特徴によれば、ハブ機能を有する車両用通信装置と、これに通信バスを介して接続された他の車両用通信装置は、車両用通信装置のハブ機能で中継されることによって、第３の通信プロトコルを用いて相互に通信を行うことができる。それにより、筐体に収容された複数のＥＣＵ間だけでなく、車両用通信装置間でも通信を高速で行うことができる。

なお、上記各括弧内の符号は、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る。

この発明の第１実施形態に係る車両用通信装置と他のＥＣＵとの接続関係を示す説明図である。 図１に示す車両用通信装置の構成を示す説明図である。 ＬＶＤＳの説明図である。 筐体内のＥＣＵの取付構造を示す説明図であり、（ａ）はＥＣＵが取付けられた状態を一部省略して示す平面図、（ｂ）はＥＣＵを外した状態を一部省略して示す平面図である。 （ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｂ）はＥＣＵの側面図である。 （ａ）は図５（ａ）に示す回路基板１７の構造図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の変更例を示す説明図である。 この発明の第１実施形態に係る車両用通信システムの説明図である。 ＬＶＤＳの通信速度（発明品）とＣＡＮの通信速度（従来品）との比較結果を示すグラフである。 この発明の第２実施形態に係る車両用通信装置と他のＥＣＵとの接続関係を示す説明図である。 この発明の第２実施形態に係る車両用通信システムの説明図である。 ＣＡＮを用いた従来の車両用通信装置の説明図である。

［第１実施形態］
この発明に係る車両用通信装置および車両用通信システムの第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、この第１実施形態に係る車両用通信装置と他のＥＣＵとの接続関係を示す説明図である。図２は、図１に示す車両用通信装置の構成を示す説明図である。図３は、ＬＶＤＳの説明図である。図４は筐体内のＥＣＵの取付構造を示す説明図であり、（ａ）はＥＣＵが取付けられた状態を一部省略して示す平面図、（ｂ）はＥＣＵを外した状態を一部省略して示す平面図である。図５（ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｂ）はＥＣＵの側面図である。図６（ａ）は図５（ａ）に示す回路基板１７の構造図である。

図１に示すように、この第１実施形態に係る車両用通信装置１は、ＣＡＮバスライン１５（通信バス）によって他のＥＣＵ７〜９と接続されている。図２に示すように、車両用通信装置１は、筐体１６を備えており、その筐体１６には、マザーボード２（基板）と、複数のＥＣＵ３〜６と、トランシーバ１１と、保護回路１２とが収容されている。図２に示すように、マザーボード２には通信制御用マイクロコンピュータ２ａが搭載されており、各ＥＣＵ３〜６には、マイクロコンピュータ３ａ〜６ａが搭載されている。マザーボード２および各ＥＣＵ３〜６は、通信バス９１によって接続されている。また、各ＥＣＵ３〜６も通信バス９１によって接続されている。

筐体１６は、樹脂材料（例えばポリプロピレン）により箱状に形成されている。また、筐体１６には電磁シールドを施すこともできる。また、図５（ａ）に示すように、筐体１６には、開閉可能なカバー１９が備えられており、カバー１９を閉じると筐体１６の内部が密閉される。
図５（ｂ）に示すように、ＥＣＵ３は、モジュール化されており、下面に複数の雄型端子３ｂを備える。ここで、モジュール化とは、マイクロコンピュータ３ａが搭載された回路基板などをケースに収容して一体化すること、あるいは、複数の回路や部品を１つの基板などに搭載して一体化することをいう。

なお、ＥＣＵ４〜６もＥＣＵ３と同じ構造である。図４（ｂ）に示すように、筐体１６の底部には、回路基板１７が配置されており、その回路基板１７の上面には、ＥＣＵ３〜６を接続するための４つのコネクタ１８が配置されている。各コネクタ１８には、それぞれＥＣＵの雄型端子３ｂを挿入するための雌型端子１８ａが形成されている。つまり、各ＥＣＵ３〜６は、それぞれ対応するコネクタ１８に対して着脱可能に構成されている。

このように、筐体１６に収容された各ＥＣＵ３〜６は、モジュール化されており、コネクタ１８を介して着脱可能に構成されているため、各ＥＣＵを容易に交換することができる。例えば、ＥＣＵの仕様が変更になった場合に、その変更になったＥＣＵのみを交換すれば良く、筐体に収容されたものを総て交換しなくて済むため、車両用通信装置１のコストを削減することができる。

また、マザーボード２も回路基板１７に対してコネクタなどを介して着脱可能に構成されている。これにより、マザーボード２または通信制御用マイクロコンピュータ２ａの仕様が変更になった場合に、マザーボード２のみを交換すれば良く、筐体１６に収容されたものを総て交換しなくて済むため、車両用通信装置１のコストを削減することができる。

各コネクタ１８は、回路基板１７に形成された通信バス９１（図２）と電気的に接続されており、ＥＣＵをコネクタ１８に取付けることにより、その取付けたＥＣＵとマザーボード２とが通信可能になる。図６（ａ）に示すように、回路基板１７は、多層構造に形成されており、通信バス９１が形成された層９０は、グランドプレーンが形成されたグランド層９２の直上に配置されている。層９０の直上に形成された層９３は、通信バス９１以外の回路が形成された層である。

このように、通信バス９１が形成された層９０をグランド層９２に隣接して配置することにより、各マイクロコンピュータの外来ノイズによる誤動作を抑制することができ、かつ、外部へのラジオノイズの伝播を低減することができる。なお、この第１実施形態では、通信バス９１は、層９０に形成された導電パターンによって構成されている。その導電パターンは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの導電性材料により膜状に形成される。

また、図６（ｂ）に示すように、通信バス９１が形成された層９０をグランド層９２，９２によって挾む構造を用いることもできる。また、図６（ｃ）に示すように、通信バス９１を構成する伝送ライン９１ａの両側にグランドライン９２ａ，９２ａを配置する構造を用いることもできる。伝送ライン９１ａおよびグランドライン９２ａ，９２ａは、それぞれ導電性材料によって膜状に形成されている。これらの構造を用いた場合も図６（ａ）に示す構造と同じ効果を奏することができる。

マザーボード２に搭載された通信制御用マイクロコンピュータ２ａと、ＥＣＵ３〜６に搭載されたマイクロコンピュータ３ａ〜６ａとは、ＬＶＤＳ（第２の通信プロトコル）規格によって相互に多重通信を行う第２の通信機能を有する。また、マイクロコンピュータ３ａ〜６ａもＬＶＤＳ規格によって相互に多重通信を行う。ＬＶＤＳは、低電圧差動信号処理とも呼ばれ、低電圧（例えば、０．５Ｖ以下）の差動電圧信号を用いてシリアルデータを相互に通信することを特徴としており、ボード間で高速の直接インターフェースを行うことができる、シングルエンドインターフェースと比較して信号速度が著しく速い、ボード面積を削減することができる、などの利点を有する。

図３に示すように、ＬＶＤＳは、送信回路２０および受信回路３０からなるトランシーバを備える。マイクロコンピュータ２ａおよび３ａ〜６ａは、それぞれ送信回路２０および受信回路３０を備える。送信回路２０は、データの入力端子２１に接続されたＬＶＤＳドライバ２２と、このＬＶＤＳドライバ２２に動作電源を供給する定電流源２３とを備える。受信回路３０は、データの出力端子３１に接続されたＬＶＤＳレシーバ３２を備える。

ＬＶＤＳドライバ２２およびＬＶＤＳレシーバ３２は、伝送ライン９１ａ，９１ｂによって接続されている。ＬＶＤＳドライバ２２のＱ１およびＱ０出力は、ＬＶＤＳレシーバ３２の対応する入力に接続されている。受信回路３０における伝送ライン９１ａ，９１ｂ間には、伝送ラインのインピーダンスを整合するための終端抵抗ＲＴが接続されている。この終端抵抗ＲＴにより、高周波による反射を抑制することができるので、通信速度を速くすることができる。また、ＬＶＤＳドライバ２２は、定電流源２３から供給される定電流によって終端抵抗を駆動することができるため、ドミナント時の出力電圧を安定化させることができるので、データ化けを抑制することができる。

また、この第１実施形態では、終端抵抗ＲＴは、通信制御用マイクロコンピュータ２ａ側の伝送ラインと、複数のＥＣＵ３〜６のうち、通信制御用マイクロコンピュータ２ａから通信距離が最も長いＥＣＵ側の伝送ラインとに配置されている。なお、伝送ライン９１ａ，９１ｂ間に２つの抵抗を直列接続し、その抵抗間にコンデンサの一端を接続し、そのコンデンサＣ１の他端を接地することもできる。この構成によれば、通信電圧の平均電圧を安定化させることで、外部からの車載ノイズによる誤動作を抑制することができる。

ＬＶＤＳの出力は±３．５ｍＡを駆動し、この電流は±３５０ｍＶの電圧幅（Ｑ１−Ｑ０）を生成する終端抵抗ＲＴを通る。ＬＶＤＳのコモンコード出力電圧は、１．２５Ｖである。実際の電圧は、ＬＶＤＳドライバ２２によって決定される。伝送ライン９１ａ，９１ｂとして、マイクロストリップ、ストリップライン、同軸ケーブルなどのグランドを基準とする伝送ラインを用いることができる。また、ツイストペアなど、物理的なグランドプレーンのないバランス差動式の伝送ラインを用いることもできる。

このように、通信制御用マイクロコンピュータ２ａおよび各ＥＣＵのマイクロコンピュータ３ａ〜６ａ間、さらに、各マイクロコンピュータ３ａ〜６ａ間では、０．５Ｖ以下の振幅の小さい差動電圧信号によって通信を行うため、高速で通信を行うことができる。また、シングルエンド手法よりもノイズ耐性を高くすることができる。例えば、６４Ｍｂｐｓ以上の通信速度で通信を行うことにより、ＦＭ帯域のノイズの発生を抑制することができる。さらに、シングルエンド手法よりも低い消費電力での通信を行うことができる。

マザーボード２には、送信フレームＴｘを送信するための通信バス１０ａと、受信フレームＲｘを受信するための通信バス１０ｂによってトランシーバ１１が接続されている。トランシーバ１１は、筐体１６の内部に配置された通信バス１２ａ，１２ｃによって通信端子１３ａ，１３ｂと接続されている。通信バス１２ａ，１２ｃには、それぞれチョークコイルＬ１，Ｌ２が接続されており、ノイズが外部へ漏出しないようになっている。

また、通信バス１２ａ，１２ｃ間には、抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２間にはコンデンサＣ１の一端が接続されており、コンデンサＣ１の他端が接地されている。これら抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣ１によって終端抵抗回路が構成されており、通信電圧の平均電圧を安定化させることで、外部からの車載ノイズによる誤動作を抑制することができる。

また、終端抵抗回路と通信端子１３ａ，１３ｂとの間には、保護回路１２が接続されている。保護回路１２は、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ４を備える。通信バス１２ａにはツェナーダイオードＺＤ１のアノードが接続されており、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードには、アノードが接地されたツェナーダイオードＺＤ２のカソードが接続されている。通信バス１２ｃにはツェナーダイオードＺＤ３のアノードが接続されており、ツェナーダイオードＺＤ３のカソードには、アノードが接地されたツェナーダイオードＺＤ４のカソードが接続されている。この保護回路１２により、サージの侵入などから筐体内の回路を保護することができる。

通信端子１３ａ，１３ｂは、ＣＡＮ−Ｈライン１４ａおよびＣＡＮ−Ｌライン１４ｂによってＣＡＮバスライン１５と接続されている。このＣＡＮバスライン１５は、他のＥＣＵ７〜９と接続されており、車両用通信装置１は、このＣＡＮバスライン１５を介して他のＥＣＵ７〜９との間でＣＡＮ（第１の通信プロトコル）による通信を行う第１の通信機能を有する。ＣＡＮ−Ｈライン１４ａ，ＣＡＮ−Ｌライン１４ｂおよびＣＡＮバスライン１５として、例えば、ツイストペアケーブルを用いることができる。

マイクロコンピュータ２ａおよび３ａ〜６ａは、それぞれ回路チップに形成されており、各回路チップには、トランシーバが形成されている。マイクロコンピュータおよびトランシーバは、同じシリコン基板に形成されている。この車両用通信装置１の信号の入口には、保護回路１２が配置されているため、各マイクロコンピュータには、高耐圧のトランシーバを設ける必要がなく、低耐圧のトランシーバを設ければ良い。このため、各マイクロコンピュータに設けるトランシーバは、マイクロコンピュータと同じ低耐圧の製造プロセスによって製造することができる。

従って、マイクロコンピュータおよびトランシーバを１チップ化することで、通信用の部品点数を削減することができる。また、各ＥＣＵ３〜６には保護回路を設ける必要がないため、保護回路を削減することもできる。つまり、車両用通信装置１の製造コストを大幅に削減することができる。

通信制御用マイクロコンピュータ２ａは、ＬＶＤＳおよびＣＡＮ間で通信プロトコルおよびデータの変換を行うゲートウェイ機能を有する。これにより、通信制御用マイクロコンピュータ２ａは、ＬＶＤＳによって筐体１６内の各ＥＣＵ３〜６から受信したデータをＣＡＮ規格のデータに変換し、ＣＡＮの通信プロトコルに従って他のＥＣＵ７〜９へ送信することができる。また、通信制御用マイクロコンピュータ２ａは、ＣＡＮの通信プロトコルに従って他のＥＣＵ７〜９から受信したデータをＬＶＤＳ規格のデータに変換し、ＬＶＤＳの通信プロトコルに従って筐体１６内のＥＣＵ３〜６へ送信することができる。

このように、筐体１６内の各ＥＣＵ３〜６と、筐体１６外の各ＥＣＵ７〜９とは、通信制御用マイクロコンピュータ２ａの仲介によって相互に多重通信することができる。また、筐体内外の各ＥＣＵはデータを共有することができる。また、通信制御用マイクロコンピュータ２ａは、他のＥＣＵ７〜９との通信プロトコルとしてＣＡＮを用いるため、多重通信を高速で行うことができる。

また、筐体１６内の各ＥＣＵ３〜６は、ＬＶＤＳを使って相互に多重通信することができるため、ＣＡＮを使って通信する場合よりも高速で通信することができる。例えば、通信速度を６４Ｍｂｐｓに高めることができる。図８は、ＬＶＤＳの通信速度（発明品）とＣＡＮの通信速度（従来品）との比較結果を示すグラフである。同図に示すように、ＣＡＮの通信速度が５００Ｋｂｐｓであるとすると、通信速度を１２８倍に高めることができる。
このように、筐体内の各ＥＣＵは高速で通信を行うことができるため、筐体１６に収容するＥＣＵとして、車両において相互に関連する制御を行うＥＣＵを選定すれば、制御を高速で行うことができる。

例えば、１つの筐体１６に収容するＥＣＵは、制御内容に関連性のある制御系を制御対象とするＥＣＵの中から選定することができる。例えば、パワートレイン系のＥＣＵの中から選定する。例えば、エンジン（内燃機関および電動モータを含む）を制御するエンジンＥＣＵ、アクティブサスペンションを制御するアクティブサスペンションＥＣＵ、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ（登録商標））を制御するＡＢＳＥＣＵ、トランスミッションを制御するトランスミッションＥＣＵなどがある。

これらのＥＣＵの制御対象は、制御内容が密に関連しているため、制御状態を示すデータを高速で相互に通信することにより、制御の応答速度を高めることが望まれる。そこで、これらのパワートレイン系のＥＣＵの中から複数のＥＣＵを選定して１つの筐体１６に収容し、その収容した各ＥＣＵ間をＬＶＤＳによって通信するように構成する。このように構成することにより、筐体１６に収容された各ＥＣＵ間における通信速度を高めることができるため、パワートレイン系の制御対象の応答速度を高めることができる。また、ＥＣＵ間の配線数を大幅に削減することができ、かつ、ＥＣＵ間の配線距離を短くすることができるため、ＥＣＵ間の配線からノイズが侵入し難くすることができる。

また、ＥＣＵを収容する筐体の数および筐体の取付けスペースを減らすことができる。さらに、筐体内の各ＥＣＵには、保護回路を設ける必要がない。さらに、筐体に収容されたＥＣＵ間の配線距離を短くすることができるため、配線部分に付加される浮遊容量を小さくできるので、非常にインピーダンスが低く駆動能力の高い高価なトランシーバを使用する必要がない。
したがって、ＥＣＵの製造コストを削減することができる。

また、１つの筐体１６に収容するＥＣＵとして、ボディ系を制御するＥＣＵの中から選定することができる。例えば、ボディ系を制御するＥＣＵとしては、主として乗員の操作やコンピュータプログラムの実行によって動作する、いわゆるイベントドリブンの装置を制御するＥＣＵがある。例えば、エアコンディショナーを制御するエアコンＥＣＵ、ドアロックシステムを制御するドアＥＣＵ、パワーウィンドウを制御するパワーウィンドウＥＣＵ、電動ドアミラーを制御するドアミラーＥＣＵ、パワーシートを制御するパワーシートＥＣＵ、サンルーフの開閉を制御するルーフＥＣＵ、ステアリングホイールに配置された各種スイッチからの信号の入出力を制御するステアリングホイールスイッチＥＣＵ、オーバーヘッドコンソールに配置された各種スイッチからの信号の入出力を制御するオーバーヘッドＥＣＵなどがある。

また、１つの筐体１６に収容するＥＣＵとして、安全系を制御するＥＣＵの中から選定することができる。例えば、安全系を制御するＥＣＵとしては、運転席エアバック、助手席エアバック、前席サイドエアバッグ、ニーエアバッグ、ルーフエアバッグ、後席用エアバッグ、後席再度エアバッグ、カーテン式エアバッグ、シートベルトのプリテンショナー、シートベルトのフォース（ロード）リミッタ−などを制御するＥＣＵなどがある。

また、１つの筐体１６に収容するＥＣＵとして、情報系を制御するＥＣＵの中から選定することができる。例えば、カーナビゲーション装置を制御するナビゲーションＥＣＵ、、オーディオ装置を制御するオーディオＥＣＵ、電話を制御する電話ＥＣＵなどがある。

また、１つの筐体１６に収容するＥＣＵとして、車両に設けられたアクセサリースイッチがＯＮしたときに作動するもの及び作動可能な状態になるものを制御するＥＣＵの中から選定することができる。例えば、前述したパワーウィンドウを制御するパワーウィンドウＥＣＵ、電動ドアミラーを制御するドアミラーＥＣＵ、パワーシートを制御するパワーシートＥＣＵ、サンルーフの開閉を制御するルーフＥＣＵ、ステアリングホイールに配置された各種スイッチからの信号の入出力を制御するステアリングホイールスイッチＥＣＵ、オーバーヘッドコンソールに配置された各種スイッチからの信号の入出力を制御するオーバーヘッドＥＣＵ、情報系を制御するＥＣＵなどがある。

また、１つの筐体１６に収容するＥＣＵとして、イグニッションキースイッチがＯＦＦの状態のときに作動する装置を制御するＥＣＵの中から選定することができる。例えば、盗難防止装置を制御するＥＣＵ、パーキングランプ類を制御するＥＣＵなどがある。

また、ＥＣＵの制御対象の動作電圧の違いに基づいて、筐体１６に収容するＥＣＵを選定することもできる。例えば、車両に設けられたバッテリーから供給される電源電圧を変換しないで動作する装置を制御するＥＣＵの中から選定する。また、昇圧された電源によって動作する装置を制御するＥＣＵの中から選定する。また、降圧された電源によって動作する装置を制御するＥＣＵの中から選定する。

また、図７に示すように、複数の車両用通信装置１をＣＡＮバスライン１５によって接続することにより、車両用通信システムを構築することもできる。この車両用通信システムを用いれば、車両の多くの場所に散在していたＥＣＵをグループ化し、各グループ間で通信を行うことができる。
したがって、ＥＣＵ間の配線からノイズが侵入し難くすることができ、かつ、車両用通信システムの製造コストを削減することができる。

［第２実施形態］
次いで、本発明に係る車両用通信装置および車両用通信システムの第２実施形態について、図を参照して説明する。図９は、第２実施形態に係る車両用通信装置と他のＥＣＵとの接続関係を示す説明図である。

この第２実施形態は、上述した第１実施形態と比較して、車両用通信装置１ａにおいて、接続した外部機器と各種の車両用機器との間で相互に通信可能に構成した点が、主に異なる。このため、第１実施形態と実質的に同じ構成には同じ符号を付して説明を省略するとともに、第１実施形態との差異を中心として説明する。

図９に示すように、第２実施形態に係る車両用通信装置１ａのマザーボード２ｂ（基板）には、データリンクコネクタ１０２が、通信バス１０１によって接続されている。通信バス１０１として、例えばツイストペアケーブルを用いることができる。データリンクコネクタ１０２は、例えばダッシュボード（図示せず）の下部に設けられており、後述する外部機器が接続されたときに、外部機器と車両に搭載された各種の車両用機器が相互に通信できるように、外部機器の接続口として構成されている。

データリンクコネクタ１０２には、外部機器として整備用端末１１１が、例えばツイストペアケーブル１０３で適宜、接続される。整備用端末１１１は、一般的なパーソナルコンピュータ（以下、「汎用ＰＣ」という）で構成されており、車両用通信装置１ａは、この整備用端末１１１との間でイーサネット（第３の通信プロトコル）規格による通信を相互に行う第３の通信機能を有する。イーサネットは、複数の汎用ＰＣによるネットワークを構築するための通信プロトコルとして、広く利用されているものである。また、整備用端末１１１の記憶装置（図示せず）には、車両用通信装置１ａおよびこれに接続されたＥＣＵ７〜９などの車両用機器に対して作業を行うための種々のプログラムがあらかじめ記憶されている。

マザーボード２ｂに搭載された通信制御用マイクロコンピュータ２ｃは、ＬＶＤＳおよびＣＡＮ間で通信プロトコルおよびデータの変換を行う前述したゲートウェイ機能に加え、ＬＶＤＳおよびイーサネット間で通信プロトコルおよびデータの変換を行うゲートウェイ機能をさらに有する。これにより、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃは、ＬＶＤＳによって筐体１６内のＥＣＵ３〜６から受信したデータをイーサネット規格のデータに変換し、イーサネットの通信プロトコルに従って外部の整備用端末１１１へ送信することができる。また、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃは、イーサネットの通信プロトコルに従って整備用端末１１１から受信したデータをＬＶＤＳ規格のデータに変換し、ＬＶＤＳの通信プロトコルに従って筐体１６内のＥＣＵ３〜６へ送信することができる。

また、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃは、イーサネットおよびＣＡＮ間で通信プロトコルおよびデータの変換を行うゲートウェイ機能をさらに有する。これにより、整備用端末１１１から受信したデータをＣＡＮ規格のデータに変換し、ＣＡＮの通信プロトコルに従って他のＥＣＵ７〜９へ送信することができる。また、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃは、ＣＡＮの通信プロトコルに従って他のＥＣＵ７〜９から受信したデータをイーサネット規格のデータに変換し、イーサネットの通信プロトコルに従って整備用端末１１１へ送信することができる。

以上の構成の車両用通信装置１ａが搭載された車両では、例えば車両の整備が行われる際、整備担当者によって、整備用端末１１１がデータリンクコネクタ１０２に接続される。それにより、整備用端末１１１は、車両用通信装置１ａの通信制御用マイクロコンピュータ２ｃとイーサネット規格の通信プロトコルを用いて相互に通信することができるようになる。整備用端末１１１は、その記憶装置に記憶されたプログラムが実行されるのに応じて、車両に搭載された車両用機器に対し、以下に述べる作業を行う。

例えば、各ＥＣＵのマイコンに記憶されたマイコン用ソフトウェアを、より優れたアルゴリズムを有するものや機能を追加したものに書き換える場合、ソフトウェア書換え用プログラムが実行される。ＥＣＵ３〜６のソフトウェアを書き換えるときには、整備用端末１１１からＥＣＵ３〜６に送信されるデータは、通信バス１０１を介して、イーサネットにより通信制御用マイクロコンピュータ２ｃに入力される。そして、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃに実装されたゲートウェイ機能によって、通信プロトコルおよびデータが、イーサネット規格からＬＶＤＳ規格に変換され、通信バス９１を介してＬＶＤＳによりＥＣＵ３〜６に入力され、ＥＣＵ３〜６の記憶装置に記憶される。一方、ＥＣＵ３〜６から整備用端末１１１にデータが送信される場合は、上記の場合とは逆に、ゲートウェイ機能によって、通信プロトコルおよびデータがＬＶＤＳ規格からイーサネット規格に変換される。

また、外部の他のＥＣＵ７〜９に記憶されたソフトウェアを書き換える場合に、整備用端末１１１と各ＥＣＵ７〜９との間で相互に行われる通信では、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃのゲートウェイ機能によって、通信プロトコルおよびデータが、イーサネット規格とＣＡＮ規格の間で相互に変換される。

また、ＥＣＵ３〜９およびこれらによって駆動される装置（図示せず）などの車両用機器の故障診断を行う場合には、故障診断用プログラムが実行される。それにより、整備用端末１１１は、ＥＣＵ３〜９に記憶された各種の車両用機器の稼働状態を表す稼働データを、読み込む。その際、ソフトウェアの書換え時と同様に、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃのゲートウェイ機能によって、通信プロトコルおよびデータが、イーサネット規格のものに変換される。そして、読み込んだ各種の稼働データに基づいて、各種の車両用機器や装置が正常に稼働中であるか否かを判定し、整備用端末１１１の表示装置（図示せず）に判定内容を表示することによって、整備用端末１１１の使用者に判定結果を通知する。

以上のように、本実施形態の車両用通信装置１ａによれば、筐体１６に収容されたＥＣＵ３〜６や筐体１６に収容されていない他のＥＣＵ７〜９などの車両に搭載された車両用機器と、整備用端末１１１とは、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃのゲートウェイ機能により相互に通信することができるので、ＥＣＵ３〜９、およびこれらによって駆動される装置の故障診断を、整備用端末１１１から容易に行うことができる。

また、整備用端末１１１と車両用通信装置１ａとの間で通信を行うときの通信プロトコルとして、イーサネットを用いるので、広く普及した使い勝手のよい汎用ＰＣを、ＥＣＵ３〜９のマイコン用ソフトウェアの書換え用装置として、また、ＥＣＵ３〜９およびこれらによって駆動される装置などの車両用機器の故障診断装置として、容易に用いることができる。特に、整備用端末１１１および筐体１６に収容されたＥＣＵ３〜６は、通信速度のより速いイーサネット規格およびＬＶＤＳ規格による通信プロトコルを用いて相互に通信することができるので、整備用端末１１１の使用者は、ＥＣＵ３〜６のマイコン用ソフトウェアの書換えおよび故障診断を、迅速に実行することができる。なお、整備用端末１１１によって、車両用通信装置１ａのマザーボード２ｂと通信制御用マイクロコンピュータ２ｃ自体のソフトウェアの書換えおよび故障診断を行ってもよい。

一方、データリンクコネクタ１０２には、汎用ＰＣで構成された整備用端末１１１に代えて、または同時に、専用の整備用端末１１２を接続することもできる。この整備用端末１１２もまた、データリンクコネクタ１０２に接続された状態では、車両用通信装置１ａの通信制御用マイクロコンピュータ２ｃとイーサネットを用いて相互に通信可能に構成されている。整備用端末１１２は、その記憶装置（図示せず）に記憶されたプログラムを実行することによって、前述した汎用ＰＣによる整備用端末１１１と同様に、各ＥＣＵのマイコン用ソフトウェアの書換えや、各ＥＣＵおよび各種の装置の故障診断を、迅速に実行することができる。

また、図１０に示すように、複数の車両用通信装置１ａを、イーサネット規格の通信プロトコルを用いる通信バス１０１で接続することによって、車両用通信システムを構築することもできる。また、単独のＥＣＵ１２１〜１２３を、同様の通信バス１０１によって車両用通信装置１ａに接続することもできる。この場合、車両用通信装置１ａのマザーボード２ｂには、イーサネットによる通信を中継するハブ機能が組み込まれる。それにより、ハブ機能を有する車両用通信端末１ａを介して、通信バス１０１で接続された車両用機器同士は、イーサネットによる通信を相互に行うことができる。また、この車両用通信システムでは、整備用端末１１１が接続された車両用通信装置１ａ以外の車両用通信装置（以下、「他の車両用通信装置」という）１ａにも、ＣＡＮバスライン１５を介して、他のＥＣＵ１２４が接続されている。

例えば、整備用端末１１１と、他の車両用通信装置１ａのＥＣＵ３との間の通信は、次のように行われる。整備用端末１１１からデータを送信するときには、そのデータは、イーサネットにより通信バス１０１を介してマザーボード２ｂに入力され、そのハブ機能によって中継されることにより、他の車両用通信装置１ａのマザーボード２ｂに通信バス１０１を介して入力される。次いで、他の車両用通信装置１ａの通信制御用マイクロコンピュータ２ｃのゲートウェイ機能により、通信プロトコルおよびデータが、イーサネット規格からＬＶＤＳ規格に変換され、通信バス９１を介してＥＣＵ３に入力される。ＥＣＵ３から整備用端末１１１にデータが送信される場合は、上記の場合と全く逆の経路で通信が行われる。

以上のように、この車両用通信システムを用いれば、ハブ機能を有する車両用通信端末１ａ、これに通信バス１０１を介して接続された整備用端末１１１、他の車両用通信端末１ａおよびＥＣＵ１２１〜１２３は、ハブ機能で中継されることによって、イーサネットを用いて相互に高速で通信を行うことができる。

なお、上記の車両用通信システムは、他の車両用通信装置１ａおよび単独のＥＣＵ１２１〜１２３を、１つの車両用通信装置１ａのハブ機能を用いて接続した例であるが、これに限定されることなく、車両内での車両用通信装置やＥＣＵのレイアウトに応じて、また、通信量の多寡に応じて、これらの相互の接続関係を任意に設定してもよい。例えば、単独のＥＣＵの一部または全部を他の車両用通信装置側に接続してもよい。

また、単独のＥＣＵ１２１〜１２３の一部または全部を、他の車両用通信装置１ａ側のＣＡＮバスライン１５に接続してもよい。その場合、イーサネットを用いる通信バス１０１ではなく、ＣＡＮバスライン１５に単独のＥＣＵを接続することによって、車両用通信装置１ａからの通信バスの分岐数が削減されるので、車両用通信システム全体の構成を簡略化することができる。また、イーサネットよりも安価なＣＡＮを用いてＥＣＵを接続するので、車両用通信システムの製造コストを削減することもできる。

［他の実施形態］
（１）ＣＡＮの規格には、通信速度の速いＨｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ＣＡＮ（以下、Ｈｉ−ＣＡＮという）と、それよりは通信速度の遅いＬｏｗ−ｓｐｅｅｄ ＣＡＮ（以下、Ｌｏ−ＣＡＮという）とがあるが、どちらのＣＡＮに接続されているＥＣＵであるかによって、筐体１６に収容するＥＣＵを選定することもできる。また、車両用通信装置１間、車両用通信装置１ａ間、あるいは、車両用通信装置１，１ａおよび他のＥＣＵ間が、異なるＣＡＮによって接続されている場合は、通信制御用マイクロコンピュータ２ａ，２ｃには、Ｈｉ−ＣＡＮおよびＬｏ−ＣＡＮ間で通信プロトコルおよびデータを変換するゲートウェイ機能が必要になる。さらに、外部機器や車両用通信装置１ａ間がイーサネットで接続されている場合は、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃには、Ｈｉ−ＣＡＮおよびＬｏ−ＣＡＮと、イーサネット間で通信プロトコルおよびデータをそれぞれ変換するゲートウェイ機能が必要になる。

（２）また、ＣＡＮほどの通信速度が要求されない通信には、通信プロトコルとしてＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いることもできる。例えば、パワーウィンドウを制御するウィンドウＥＣＵ、電動ドアミラーを制御するドアミラーＥＣＵなどのＥＣＵ間をＬＩＮによって通信する。ＬＩＮによって通信する場合は、通信バスが１本で済むため、配線数を減らすことができるので、配線コストを削減することができる。また、ＬＩＮによって通信するＥＣＵにおける通信用の発振素子として、ＣＲ発振素子を用いることができるため、セラミック発振素子を用いる場合と比較してＥＣＵの製造コストを削減することができる。

（３）さらに、ＣＡＮに代えてＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）を用いれば、ＣＡＮよりも高速で多重通信することができる。この構成を用いる場合は、通信制御用マイクロコンピュータ２ａには、ＬＶＤＳおよびＦｌｅｘＲａｙ間で通信プロトコルおよびデータを変換するゲートウェイ機能が必要になる。また、外部機器や車両用通信装置１ａ間がイーサネットで接続されている場合は、通信制御用マイクロコンピュータ２ｃには、イーサネットおよびＦｌｅｘＲａｙ間で通信プロトコルおよびデータを変換するゲートウェイ機能が必要になる。

（４）さらに、カーナビゲーション装置、オーディオ装置および電話など、データ量の多い装置を制御するＥＣＵ間の通信には、ＭＯＳＴ（Media Oriented System Transport）を用いることもできる。この構成によれば、ＦｌｅｘＲａｙよりも大容量のデータを高速で多重通信することができる。この構成を用いる場合は、通信制御用マイクロコンピュータ２ａ，２ｃには、ＬＶＤＳおよびＭＯＳＴ間で通信プロトコルおよびデータを変換するゲートウェイ機能が必要になる。

１，１ａ・・車両用通信装置、２，２ｂ・・マザーボード（基板）
２ａ，２ｃ・・通信制御用マイクロコンピュータ、３〜９，１２１〜１２４・・ＥＣＵ
３ａ〜６ａ・・マイクロコンピュータ、１１・・トランシーバ、１２・・保護回路
１５・・ＣＡＮバスライン（通信バス）、２２・・ＬＶＤＳドライバ
９１，１０１・・通信バス
１１１，１１２・・整備用端末（書換え用装置、故障診断装置）

Claims (31)

1. 筐体と、前記筐体に収容された複数のＥＣＵおよび通信制御用マイクロコンピュータとを備えており、
   前記通信制御用マイクロコンピュータは、
   第１の通信プロトコルを用いて前記筐体に収容されていない他のＥＣＵとの間で通信を行う第１の通信機能と、
   前記第１の通信プロトコルを用いて行う通信よりも通信速度の速い第２の通信プロトコルを用いて前記複数のＥＣＵとの間で相互に通信を行う第２の通信機能と、
   前記第１および第２の通信プロトコル間で通信プロトコルの変換を行うことにより、前記筐体に収容された複数のＥＣＵと前記筐体に収容されていない他のＥＣＵとの間で通信を可能にするゲートウェイ機能と、を備えており、
   前記複数のＥＣＵは、前記第２の通信プロトコルを用いて相互に通信する機能をそれぞれ備えることを特徴とする車両用通信装置。
2. 前記第２の通信プロトコルは、０．５Ｖ以下の差動電圧信号によってシリアルデータを通信する通信プロトコルであることを特徴とする請求項１に記載の車両用通信装置。
3. 前記第２の通信プロトコルは、ＬＶＤＳであることを特徴とする請求項２に記載の車両用通信装置。
4. 前記第１の通信プロトコルは、ＣＡＮであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
5. 前記通信制御用マイクロコンピュータと前記複数のＥＣＵに備えられた各マイクロコンピュータとの間で通信を行うためのトランシーバが、前記通信制御用マイクロコンピュータが形成された回路チップと、前記各マイクロコンピュータが形成された各回路チップとにそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
6. 前記各トランシーバを構成する送信回路は、それぞれ定電流源によって駆動されることを特徴とする請求項５に記載の車両用通信装置。
7. 前記筐体には、
   前記通信制御用マイクロコンピュータと前記他のＥＣＵとの間で通信を行うためのトランシーバと、このトランシーバを保護するための保護回路とが収容されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
8. 前記筐体には、前記通信制御用マイクロコンピュータと前記複数のＥＣＵとが接続された回路基板が収容されており、
   前記回路基板には、前記通信制御用マイクロコンピュータと、前記複数のＥＣＵに備えられた各マイクロコンピュータとが前記第２の通信プロトコルによって相互に通信を行うための通信バスが導電パターンによって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
9. 前記回路基板は多層構造であり、前記通信バスが形成された層はグランド層と隣接していることを特徴とする請求項８に記載の車両用通信装置。
10. 前記回路基板は多層構造であり、前記通信バスが形成された層はグランド層間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の車両用通信装置。
11. 前記通信バスを形成する伝送ラインの両側にグランドラインが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の車両用通信装置。
12. 終端抵抗回路が、前記通信制御用マイクロコンピュータと、前記複数のＥＣＵに備えられた各マイクロコンピュータとが前記第２の通信プロトコルによって相互に通信を行うための通信バスに接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
13. 前記終端抵抗回路は、前記通信制御用マイクロコンピュータ側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両用通信装置。
14. 前記終端抵抗回路は、前記複数のＥＣＵのうち、前記通信制御用マイクロコンピュータから通信距離が最も長いＥＣＵ側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両用通信装置。
15. 終端抵抗回路が、前記通信制御用マイクロコンピュータと前記他のＥＣＵとが接続された通信バスのうち、前記筐体の内部に配置された通信バスに接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
16. 前記終端抵抗回路は、前記通信バスを構成する２線間に直列接続された第１および第２の抵抗と、これら第１および第２の抵抗間に一端が接続され、他端が接地されたコンデンサとを有することを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
17. 前記複数のＥＣＵは、それぞれモジュール化されており、前記通信制御用マイクロコンピュータと接続するためのコネクタを介して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
18. 前記通信制御用マイクロコンピュータが搭載された基板は、着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
19. 前記複数のＥＣＵは、車両のパワートレイン系を制御するＥＣＵから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
20. 前記複数のＥＣＵは、車両のボディ系を制御するＥＣＵから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
21. 前記複数のＥＣＵは、車両の安全系を制御するＥＣＵから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
22. 前記複数のＥＣＵは、車両の情報系を制御するＥＣＵから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
23. 前記複数のＥＣＵは、車両に設けられたアクセサリースイッチがＯＮしたときに作動するもの及び作動可能な状態になるものを制御するＥＣＵを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項２２のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
24. 前記複数のＥＣＵは、イグニッションキースイッチがＯＦＦの状態のときに作動する装置を制御するＥＣＵを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項２３のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
25. 前記通信制御用マイクロコンピュータは、前記第１の通信プロトコルを用いて行う通信よりも通信速度の速い第３の通信プロトコルを用いて外部機器との間で相互に通信を行う第３の通信機能をさらに備え、
    前記ゲートウェイ機能は、前記第２および第３の通信プロトコル間で通信プロトコルの変換を行うことにより、前記筐体に収容された複数のＥＣＵと前記外部機器との間で通信をさらに可能にすることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
26. 前記ゲートウェイ機能は、前記第１および第３の通信プロトコル間で通信プロトコルの変換を行うことにより、前記筐体に収容されていない他のＥＣＵと前記外部機器との間で通信をさらに可能にすることを特徴とする請求項２５に記載の車両用通信装置。
27. 前記外部機器は、車両に搭載された車両用機器に記憶されたマイコン用ソフトウェアの書換え用装置であることを特徴とする請求項２５または２６に記載の車両用通信装置。
28. 前記外部機器は、前記車両用機器の故障診断装置であることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の車両用通信装置。
29. 前記第３の通信プロトコルは、イーサネットであることを特徴とする請求項２５ないし請求項２８のいずれか１つに記載の車両用通信装置。
30. 請求項１ないし請求項２９のいずれか１つに記載の車両用通信装置を複数備えており、各車両用通信装置が通信バスを介して通信を行うことを特徴とする車両用通信システム。
31. 請求項１ないし請求項２９のいずれか１つに記載の車両用通信装置のうちの少なくとも１つは、前記第３の通信プロトコルを用いた通信を中継するハブ機能を有しており、前記各車両用通信装置は、前記第３の通信プロトコルを用いて通信を行うことを特徴とする請求項３０に記載の車両用通信システム。

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