中央运算装置的制作方法

1.这里公开的技术涉及车载网络系统所具备的中央运算装置。


背景技术：

2.在专利文献1中，公开了具备中央网关的车载网络的结构。多个ecu(electronic control unit：电子控制单元)经由以太网(ethernet，注册商标)与中央网关连接。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2019-29992号公报
6.发明要解决的技术问题
7.最近，国家性地推进自动驾驶系统的开发。在自动驾驶系统中，一般通过拍摄装置等取得车外环境信息，中央运算装置基于所取得的车外环境信息来计算车辆应该行驶的路径。基于该计算结果，控制搭载于车辆的各种致动器。另外，从搭载于车辆的各种传感器向中央运算装置输入传感器信号。控制信号、传感器信号的传送经由车载网络系统进行。
8.将来，关于中央运算装置，要求能够应对广泛的可扩展性的结构。即，对自动驾驶所要求的水平根据车种、级别而各种各样。例如，在某高级别要求精度非常高的自动驾驶，在中级别的车种中，中等程度的水平的自动驾驶就足够，另外，在某车种中，存在以驾驶辅助为主而自动驾驶的功能可以为低水平这样的情况。在这样的情况下，车载网络系统所具备的中央运算装置被要求为能够容易地广泛应对车种、级别的结构。


技术实现要素：

9.这里公开的技术是鉴于该点而完成的，其目的在于，对车载网络系统所具备的中央运算装置提供能够容易地广泛应对车种、级别的结构。
10.用于解决技术问题的技术手段
11.为了解决上述技术问题，在这里公开的技术中，车载网络系统所具备的中央运算装置具备：主要功能部，该主要功能部实现至少包含驾驶辅助的主要功能；以及自动驾驶用运算部，该自动驾驶用运算部进行用于自动驾驶的运算，所述主要功能部与所述自动驾驶用运算部被分为不同的功能模块而构成。
12.根据该结构，车载网络系统所具备的中央运算装置具备：主要功能部，该主要功能部实现至少包含驾驶辅助的主要功能；以及自动驾驶用运算部，该自动驾驶用运算部进行用于自动驾驶的运算。而且，主要功能部与自动驾驶用运算部被分为不同的功能模块而构成，因此能够分别根据车种、级别来选择搭载于功能模块的ic(integrated circuit：集成电路)芯片。由此，中央运算装置能够容易地应对广泛的可扩展性。
13.另外，上述中央运算装置具备实现自动驾驶的备份功能的备份部，所述备份部作为与所述主要功能部和所述自动驾驶用运算部不同的功能模块而构成。
14.根据该结构，关于备份部，也与主要功能部和自动驾驶用运算部独立而能够根据
车种、级别来选择所搭载的ic芯片，因此中央运算装置能够容易地应对广泛的可扩展性。
15.并且，也可以是，所述中央运算装置具备：第一以太网开关，该第一以太网开关相对于搭载于车辆的区域ecu发送接收以太网信号，并且与所述主要功能部和所述自动驾驶用运算部连接；以及第二以太网开关，该第二以太网开关相对于所述区域ecu发送接收以太网信号，并且与所述主要功能部和所述备份部连接。
16.根据该结构，在车载网络系统中，从最上游的中央运算装置的内部确保控制的双重系统，因此能够更可靠地确保车辆的功能安全。
17.发明的效果
18.根据这里公开的技术，车载网络系统所具备的中央运算装置能够容易地广泛应对车种、级别。
附图说明
19.图1是表示车载网络系统的结构例的图。
20.图2是表示中央运算装置的结构例的图。
21.图3是表示中央运算装置的实现方式的示意图。
具体实施方式
22.以下，一边参照附图一边详细地说明例示的实施方式。此外，在本说明书中，将搭载于车辆的传感器、致动器等负责行驶控制的装置类称为车载设备，或者简称为设备。
23.图1是表示车载网络系统的结构例的图。图1的车载网络系统搭载于车辆1(在图1中由双点划线表示)，具备：中央运算装置(也称为中央ecu(electronic control unit：电子控制单元)、在图1中标记为central)10、主干总线ecu21、22(在图1中标记为zone)、以及本地总线ecu31、32、33、34、35、36、37(在图1中标记为zone(s))。主干总线ecu21、22和本地总线ecu31～37是区域ecu的一例。区域ecu是指设置于车辆1的各个位置且在与车载设备之间进行信号的输入输出的ecu。
24.图1的车载网络系统连接有设置于车辆1的拍摄装置2、雷达3以及显示器4。另外，虽然省略图示，但各种车载设备与图1的车载网络系统连接。此外，在图1中，用粗实线表示基于以太网(ethernet，注册商标)的主干总线，用虚线表示基于can(controller area network：控制器区域网络)的本地总线。另外，用中粗实线表示将拍摄装置2和中央运算装置10连接的基于lvds(low voltage differential signaling：低压差分信号)的信号线，用细实线表示将显示器4和主干总线ecu21、22连接的基于以太网的本地总线。
25.中央运算装置10与主干总线ecu21、22经由基于以太网的主干总线而连接。中央运算装置10与本地总线ecu31、32经由基于can的本地总线而连接。主干总线ecu21与本地总线ecu33、34、35经由基于can的本地总线而连接。主干总线ecu22与本地总线ecu36、37经由基于can的本地总线而连接。
26.为了能够进行车辆1的自动驾驶、辅助驾驶，中央运算装置10接受搭载于车辆1的传感器类的输出等，计算车辆1应该行驶的路径，决定用于追随该路径的车辆1的运动。中央运算装置10例如包含由一个或者多个ic芯片构成的处理器，且有时具有ai(artificial intelligence：人工智能)功能。向中央运算装置10输出信息的传感器类例如包含：拍摄车
外环境的拍摄装置；检测车外的物标等的雷达、检测车辆的位置的gps(global positioning system：全球定位系统)传感器；检测车速、加速度、横摆率等车辆的举动的车辆状态传感器；车内拍摄装置等取得车辆的乘员的状态的乘员状态传感器等。另外，也可以向中央运算装置10输入来自位于本车辆的周围的其他车辆的通信信息、来自导航系统的交通信息。
27.在图1的车载网络中，设置于车辆1的拍摄装置2通过基于lvds的信号线而与中央运算装置10连接。这里，优先考虑成本和安全性，拍摄装置2与中央运算装置10的通信使用专用通信协议。
28.主干总线ecu21、22在前部座椅的前方，分别设置于副驾驶席侧和驾驶席侧。如上所述，主干总线ecu21经由本地总线与本地总线ecu33、34、35连接，主干总线ecu22经由本地总线与本地总线ecu36、37连接。另外，主干总线ecu21、22经由基于以太网的本地总线而向显示器4输出影像信号。另外，主干总线ecu21、22经由本地总线接收设置于车辆后部的雷达3的输出。
29.本地总线ecu31、32在车辆前方的发动机室中分别设置于右侧和左侧。本地总线ecu31、32经由本地总线与epas(electric power assist steering：电动助力转向)单元41、dsc(dynamic stability control：动态稳定控制)单元42以及pcm(powertrain control module：动力总成控制模块)单元43连接。另外，本地总线ecu31、32经由本地总线接收设置于车辆前部的雷达3的输出。本地总线ecu31、32在与中央运算装置10之间发送接收can信号。从中央运算装置10发送给本地总线ecu31、32的can信号包含发动机等的控制信号。本地总线ecu31、32将从中央运算装置10发送的can信号所包含的控制信号直接输出、或者协议转换为lin(local interconnect network：本地互连网络)信号而输出、或者信号转换为模拟控制信号而输出。
30.＜中央运算装置的结构＞
31.图2是中央运算装置10的结构例。在图2的结构中，中央运算装置10具备主要功能部11、自动驾驶用运算部12、以及备份部13这三个功能模块。主要功能部11和自动驾驶用运算部12被分为不同的功能模块而构成。备份部13作为与主要功能部11和自动驾驶用运算部12不同的功能模块而构成，主要功能部11和自动驾驶用运算部12与供电系统分开。另外，中央运算装置10具备由主要功能部11、自动驾驶用运算部12和备份部13分别利用的共用储存器14。此外，主要功能部11、自动驾驶用运算部12和备份部13可以分别由单一的ic(integrated circuit：集成电路)芯片构成，也可以由多个ic芯片构成。
32.主要功能部11是实现至少包含驾驶辅助的主要功能的功能模块。主要功能部11执行用于adas(advanced driver-assistance systems：先进的驾驶辅助系统)、连接的控制。另外，主要功能部11除了adas、连接以外，还执行例如安全网关、电源管理、车辆电装控制、动力系/底盘综合控制等。
33.自动驾驶用运算部12是进行用于自动驾驶的运算的功能模块。自动驾驶用运算部12例如接受设置于车辆的拍摄装置、雷达的输出，推断车外环境，决定车辆的行驶路径。自动驾驶用运算部12例如包含车外环境推断部，该车外环境推断部利用通过深层学习而生成的车外环境模型来推断包含道路、障碍物的车外环境。自动驾驶用运算部12有时还包含驾驶员状态推断部，该驾驶员状态推断部根据由设置在车室内的拍摄装置拍摄的图像来推断
驾驶员的健康状态、情绪或者身体举动。此外，自动驾驶用运算部12的功能根据针对该车辆的车种、级别等要求的自动驾驶的水平而不同。
34.备份部13是实现自动驾驶的备份功能的功能模块。备份部13例如构成为，按照以往汽车所采用的方法，识别存在于车外的物体，设定车辆能够安全通过的安全区域，将通过该安全区域的路径设定为车辆应该通过的行驶路径。通过设置进行这样的所谓的规则库的判断、处理的备份部13，例如能够实现相当于asil(automotive safety integrity level：汽车安全完整性等级)-d的功能安全水平。
35.这里，在图2的结构中，为了自动驾驶所需要的新功能和例如图像处理这样的为了自动驾驶而需要提高性能的功能集中于自动驾驶用运算部12。另一方面，驾驶辅助等自动驾驶以外的功能集中于主要功能部11。即，图2的结构采用相对于实现自动驾驶以外的功能的主要功能部11附加了自动驾驶用运算部12的方式。由此，中央运算装置10容易广泛地应对车种、级别。
36.图3是表示中央运算装置的实现方式的示意图。如图3所示，中央运算装置是通过将实现主要功能的ic芯片和实现自动驾驶用运算的ic芯片分别搭载于通用封装100而实现的。在图3中，实现主要功能的ic芯片为一个，实现自动驾驶用运算的ic芯片为两个。针对主要功能和自动驾驶用，分别根据车辆的车种、级别来选择搭载于通用封装100的ic芯片。在图3中，将具有最高的功能的ic芯片表现为“l”，将具有中等程度的功能的ic芯片表现为“m”，将具有最低的功能的ic芯片表现为“s”。
37.这样，根据本实施方式，能够按照主要功能部11和自动驾驶用运算部12，分别根据车种、级别来选择所搭载的ic芯片，因此中央运算装置10能够容易地应对广泛的可扩展性。
38.另外，关于备份部13，也作为与主要功能部11和自动驾驶用运算部12不同的功能模块而构成，因此与主要功能部11和自动驾驶用运算部12独立地而能够根据车种、级别来选择所搭载的ic芯片。由此，中央运算装置10能够应对广泛的可扩展性。
39.另外，在图2的结构中，设置有两个相对于主干总线ecu发送接收以太网信号的以太网开关。即，第一以太网开关15a与主要功能部11和自动驾驶用运算部12连接，第二以太网开关15b与主要功能部11和备份部13连接。由此，在车载网络系统中，从最上游的中央运算装置10的内部确保控制的双重系统，因此能够更可靠地确保车辆的功能安全。
40.上述的实施方式仅仅是例示，并没有限定地解释本发明的范围。本发明的范围由请求保护的范围定义，属于请求保护的范围的等同范围的变形、变更都在本发明的范围内。
41.产业上的可利用性
42.这里公开的技术对于车载网络系统所具备的中央运算装置广泛地应对车种、级别是有用的。
43.符号说明
44.1 车辆
45.10 中央运算装置
46.11 主要功能部
47.12 自动驾驶用运算部
48.13 备份部
49.15a 第一以太网开关
50.15b 第二以太网开关
51.21、22 主干总线ecu(区域ecu)
52.31～37 本地总线ecu(区域ecu)。