专利名称：传输汽车中信息的方法和通信系统的制作方法
现有技术本发明涉及一种用于在汽车的电气部件之间传输汽车中的信息的方法。将这些部件为了进行信息传输而连接到汽车的数据总线结构，并且将这些部件为了进行能量供应而连接到汽车的供电线路结构。在相继的周期中通过数据总线结构来传输信息。每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段(Ereignisfenster)。
此外，本发明还涉及一种用于在汽车的电气部件之间传输汽车中的信息的方法，在该方法中至少部分地既通过数据总线结构又通过供电线路结构来传输用于进行冗余信息传输的信息。
此外，本发明还涉及一种用于汽车的通信系统。该通信系统包括多个电气部件、数据总线结构和能量供应结构，将所述部件为了在所述部件之间进行信息传输而连接到该数据总线结构，将所述部件为了进行能量供应而连接到该能量供应结构。通过数据总线结构在相继的周期中实现信息传输，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段。
最后，本发明还涉及一种用于汽车的通信系统。该通信系统包括多个电气部件、数据总线结构和能量供应结构，将所述部件为了在所述部件之间进行信息传输而连接到该数据总线结构，将所述部件为了进行能量供应而连接到该能量供应结构。在该通信系统中，至少部分地既通过数据总线结构又通过供电线路结构来实现信息传输。
在汽车中越来越多地采用通过用于进行信息传输的数据总线结构而互相处于连接中的电气部件。为了进行能量供应，电气部件被连接到能量供电线路结构。电气部件例如是传感器、执行机构和/或控制设备。此外，在汽车中还越来越多地在电气上实现这种迄今出于安全原因或者出于其它的原因曾至少部分地以机械方式实现的功能。如果例如以前还曾将指令从油门操纵踏板通过软轴传送给节流阀或者传送给内燃机的控制设备，则如今通常以电子方式来构造该功能，其中，传感器接受了油门操纵踏板的位置，转换器将传感器信号转换成相应的电信号，这些电信号接着通过数据线路被传输给节流阀或被传输给内燃机的控制设备，并且在那里进一步被处理。由控制设备将控制信号转交给燃油喷射系统和/或转交给内燃机的换气阀(进气阀/排气阀)。通过借助控制信号来控制的合适的执行机构(所谓的线传油阀(Throttle-By-Wire))来实现节流阀、燃油喷射系统和/或换气阀的本来的控制。汽车中的所有所谓的线控(X-By-Wire)功能(例如线控制动(Brake-By-Wire)、线控驾驶(Steer-By-Wire)、线控换档(Shift-By-Wire)等等)以类似的方式来起作用，在这些线控功能中，仅仅以电气方式实现了迄今至少部分地以机械方式实现的功能。
为了将汽车中的单个电气部件之间的敷设电缆花费保持尽可能少，电气部件通常通过数据总线结构来互相连网，通过这些数据总线结构可以按照某些通信协议来传输信息(例如测量信号、控制信号、状态信息等等)。通过越来越多地背弃汽车功能的机械方式的实现，一方面在汽车通信系统中要传输信息的数量强烈地增加，而另一方面对于通过数据总线结构进行信息传输的安全性的要求也在上升。
在汽车中进行信息传输时的重要的安全性方面一方面在于，信息在任何情况下都通过数据总线结构来传输，并且在任何情况下都联系上其接收机，并且例如由于数据总线结构的过载或者故障而不会丢失，或者到达错误的接收机。为了考虑这些安全性要求，公知用于汽车的通信系统，在这些通信系统中，信息不仅通过数据总线结构而且冗余地也通过供电线路结构来传输。通过供电线路结构的信息传输也被称为电力线通信(Power-Line-Communication)(PLC)。在文献DE 101 42 408 A1、DE 101 42 409 A1和DE 101 42 410 A1中，说明了这种通信系统的结构和工作方式、供电线路结构的拓扑和必要的预处理(Konditionierung)。
另一方面，重要的安全性方面在于，所传输的信息不仅安全地到达正确的接收机，而且也在可预定的传输时间之内联系上该接收机。为了能满足该安全性要求，在过去研发了许多不同的通信协议，以下简述这些通信协议中的若干个。
用于在与安全相关的应用范围中传输信息的这种通信协议例如是所谓的时间触发的控制器局域网络(TTCAN，Time TriggeredController Area Network)协议。TTCAN协议基于在ISO 11898-1中详细说明的所谓的控制器局域网络(CAN)数据传输层。TTCAN协议可以使用标准化的CAN物理层，如这些层针对ISO 11898-2中的高速发送/接收单元和针对ISO 11898-3中的容许误差的低速发送/接收单元所详细说明的那样。TTCAN协议提供了机制，以便既可以时间控制地又可以事件控制地来传输消息。由此，在与安全相关的环境中(例如在闭合的调节回路中)可以采用基于CAN的网络。TTCAN协议的另一个优点是改善了基于CAN的网络中的实时特性。
ISO(国际标准化组织(International StandardizationOrganisation))已在ISO 11898-4中详细说明了TTCAN协议。在该技术规范中，在一个通信周期(基本周期(Basic Cycle))中有在其之内可以传输消息的三种不同类型的时帧独占时隙(所谓的Exclusive Time Window)，仲裁时隙(所谓的Arbitrating TimeWindow)和自由时隙(所谓的Free Time Window)。在仲裁时隙中，多个消息可以为了对数据总线结构的接入而相争。独占时隙被分配给某个消息，该消息无须竞争对数据总线结构的访问权而周期性地被传输。独占时隙因此对应于在本发明意义上的时隙。
为了可以支持时间控制的通信，所有部件(网络节点)均拥有共同的时基，该时基要么由内部的计时器要么由外部的计时器来提供使用。在仲裁时隙中，CAN型的事件控制的信息传输是可能的。这些仲裁时隙因此对应于根据本发明的事件时段。通过自由时隙，以相对简单的方式随后扩展该通信系统是可能的。以引起部件同步的参考消息来开始用于进行信息传输的周期。将未能成功传送的消息的、CAN型的自动的传输重复去激活。
根据TTCAN协议，因此在周期性重复的周期中传输信息，其中，每个周期具有至少一个时隙(独占时隙)，在该时隙中可以在周期内的某些时刻传输所确定的消息。除此之外，每个周期包括至少一个可被用于事件控制的信息传输的事件时段(仲裁时隙)。在TTCAN协议中，因此将事件控制的方法集成到用于CAN的数据传输的时间控制的方法中。由此可以实现，在TTCAN数据总线结构中所应用的通信处于确定性的情况，即可以作出关于消息的发送时间的陈述。TTCAN协议因此非常好地适于在与安全相关的系统中的使用。从许多公开文献中可以获知关于TTCAN协议的其它信息，例如从在地址为http://212.114.78.132/can/ttcan/的互联网的Fuehrer，T.等人的Time-Triggered Communication on CAN(在CAN上的时间触发的通信)、Hartwich，F.等人的CAN Network With Time-TriggeredCommunication(具有时间触发通信的CAN网络)、和Fonseca，J.等人的Scheduling For a TTCAN Network With a StochasticOptimization Algorithm(利用随机优化算法的TTCAN网络的调度)的公开文献中得知。
适用于与安全相关的环境中的其它的通信协议是FlexRay协议。在研发FlexRay时，首先高的数据传输速率、确定性的通信、高的故障容限和灵活性在要求中曾处于中心地位。在FlexRay协议中，在相继的通信周期中实现信息传输。在电气部件(网络节点)中存在共同的时间理解，其中，在一个周期内通过参考消息(所谓的SYNC消息)来同步部件。为了实现不仅同步的而且异步的消息传输，将通信周期划分成静态的部分(静态段(static segment))和动态的部分(动态段(dynamic segment))，这些部分分别具有至少一个用于进行信息传输的窗口(时段或者时隙)。
静态部分的时段被分配给某些消息，这些消息无须竞争对FlexRay数据总线结构的访问权而在某些时刻周期性地被传输。就这点而言，静态部分的时段对应于本发明意义上的时隙。在动态部分的时段中可以实现事件控制的信息传输。就这点而言，动态部分的时段对应于本发明意义上的事件时段。
在周期的静态部分中按照时分多址(TDMA，Time DivisionMultiple Access)方法来访问FlexRay数据总线结构期间，在周期的动态部分期间按照所谓的灵活的时分多址(FTDMA，Flexible TimeDivision Multiple Access)方法来访问总线结构。将所谓的小时隙化(Minislotting)方法用于在周期的动态段期间访问数据总线结构。目前对于FlexRay协议还没有例如通过ISO的标准。此处可能描述的协议细节因此在未来还可能改变。关于FlexRay协议的其它信息可以从地址为http//www.flexray.de的互联网中得知，在那里此外还存放了对于每个人均可访问的许多公开文献。
适合于与安全相关的环境的其它的通信协议是时间触发的通信协议(TTP，Time-Triggered Communication Protocol)、尤其是该协议的版本C(TTP/C)。在TTP中，在相继的周期(Round)中传输信息。每个周期包括多个用于进行信息传输的时隙(Slot)。一部分时隙用于所确保地、确定性地传输实时数据。该部分时隙(状态数据的时隙(Slot for State Data))对应于在本发明意义上的时隙。除此之外，保留了用于事件控制的信息传输的一部分时隙，其中，背负式地(huckepack)在TTP数据帧上传输事件控制的消息。该部分时隙(事件数据的时隙(Slot for Event Data))对应于在本发明意义上的事件时隙。例如在互联网中，在地址为http://www.tttech.com/technology/articles.htm的TTTech计算机技术公司(维也纳，奥地利)的公司主页中得知其它的信息，其中存放了对于每个人均可以访问的、主题为TTP的许多公开文献。
在所谓的DISCO(控制应用程序的分布式可嵌入系统(Distributed Embeddable Systems for Control Applications))项目的范围中，在葡萄牙的Aveiro大学中已研发了一种新的MAC(媒体访问控制(Medium Access Control))协议并且称为FTT-CAN(灵活的时间触发的控制器局域网络(Flexible Time-TriggeredControler Area Network))协议。FTT-CAN协议也适用于在与安全相关的环境中采用。FTT-CAN协议非常类似于TTCAN协议，并且基本上通过信息传输的进度安排(所谓的Scheduling)的类型来区别于该TTCAN协议。根据FTT-CAN协议也在相继的周期中传输信息，其中，每个周期包括用于时间控制的信息传输的时隙和用于事件控制的信息传输的事件时段。DISCO项目包括不同的葡萄牙的研究所，尤其包括葡萄牙Aveiro大学的Engenharia Elektronica e Telematica deAveiro研究所(IEETA)。关于FTT-CAN协议的详细的信息可以在地址为http://www.ieeta.pt/～jaf/papers/ano2001/DISCO.pdf的互联网中、尤其是从Fonseca，J.A.等人的公开文献“DISCO-DIStributed Embeddable Systems for COntrol ApplicationsProject Overview(控制应用程序的DISCO-分布式可嵌入系统项目概论)”中获取。
用于与安全相关的环境中的其它的通信协议是面向媒体的系统传输(MOST，Media Oriented System Transport)协议，在该协议中同样在相继的周期(帧)中传输信息。每个周期包括用于时间控制的信息传输的时隙(同步区域(Synchronous Area))和用于事件控制的信息传输的事件时段(异步区域)。MOST协议的其它信息可以例如在地址为http://www.mostcooperation.com的互联网中得知，其中对于每个人均可访问地详细阐述了MOST技术并且存放了主题为MOST协议的许多公开文献。
除了用于与安全相关的环境中的上面明确提及和简述的通信协议之外，还有其它的通信协议，或者在未来将还有其它的通信协议，在这些通信协议中，在相继的周期中实现信息传输，其中，每个周期包括用于时间控制的信息传输的时隙和用于事件控制的信息传输的事件时段，这些时隙因此同样适用于在与安全相关的系统中采用。
对于这些通信协议共同的是信息传输的方式，其中在事件时段中例如传输在无法预见的时刻出现的信息。这样的信息例如是传感器测量信号、控制设备的报警信号或者故障信号、可手动触发的信号(用于控制汽车中的舒适功能的信号)等等。与此相反地，通常在周期的时隙中传输与安全相关的和对时间要求严格的信息。以此方式可以确保，在可预定的传输时间之内实际上也向接收机传输了所传输的信息，并且由该接收机接收所传输的信息。出于此原因，在通信协议中对于与安全相关的应用特别重要的是，在时隙中所传输的信息实际上恰好也到达接收机。由其可能损害或甚至完全阻止信息传输的数据总线结构的故障对于与安全相关的应用之内的安全性可能具有致命的后果。
因此进行了相对高的花费，以便尽管有数据总线结构的损害或失效仍然实现了被连接到数据总线结构的部件之间的信息传输。例如可能可设想多重冗余地构造数据总线结构。可是，这是很费事和昂贵的，因为必须设置附加的数据总线结构以及用于将部件连接到该附加的数据总线结构的附加的发送/接收单元。尤其是在汽车上起作用的其它的缺点是针对附加的数据总线结构、以及针对部件的附加的发送/接收单元的附加的位置需求。该额外必需的位置在汽车中要么不能提供使用要么可能通过扩大内部空间或者行李舱来更好地提供给汽车的乘客使用。
从所述的现有技术出发，本发明所基于的任务是，在考虑对于在与安全相关的应用范围中的信息传输的特别要求的情况下，提供一种简单的、廉价的和节省位置的可能性，用于在汽车的通信系统中进行冗余的信息传输。
为了解决该任务，从根据权利要求1所述的前序部分的用于进行信息传输的方法出发建议，也至少部分地通过供电线路结构来仅仅传输在至少一个时间确定的时隙中通过数据总线结构所传输的、用于进行冗余信息传输的信息。
作为本发明任务的其它的解决方案，从根据权利要求2所述的前序部分的用于进行信息传输的方法出发建议，在相继的周期中通过数据总线结构来传输信息，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的、时间确定的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的、由事件确定的事件时段，并且通过供电线路结构来传输仅仅下列信息的至少一部分，即该信息在至少一个时隙中通过数据总线结构来传输。
发明优点根据本发明因此建议了，除了数据总线结构以外还将汽车的供电线路结构用于冗余的信息传输，该供电线路结构给数据总线结构的部件供应能量。可是，为了能够将要通过供电线路结构传输的信息的量保持尽可能小，所有通过数据总线结构所传输的信息却不必也通过供电线路结构来传输，而是仅仅传输与安全相关的和/或对时间要求严格的信息，这些信息通常在传输周期的时隙中通过数据总线结构来传输。
在供电线路结构上存在可能导致损害数据传输的干扰。虽然例如通过供电线路结构的相应的预处理和/或通过电气部件或部件的无线电收发机中的相对应的措施，也能通过供电线路结构来实现非常高的数据传输速率。目前通过供电线路结构可实现直至10Mbaud的数据速率。可是常常已经足够的是，在数据总线结构失效的情况下，在汽车中提供了一种简单和廉价地构造的针对数据传输的返回层(Rueckfallebene)，以便例如确保紧急运行。如果通过供电线路结构仅传输通过数据总线结构所传输的数据的一部分，则可能满足于此。通过供电线路结构的这样微小的数据传输速率已经可利用简单的装置、也就是例如利用少量预处理的供电网和利用无线电收发机中的微小的工作量来实现。根据本发明因此创造了一种简单构造的和廉价的、针对通过供电线路结构的数据传输的返回层的可能性。
根据本发明，不必也通过供电线路结构来传输所有通过数据总线结构在时隙中所传输的信息。更确切地说也可以设想，冗余地也通过供电线路结构来仅仅传输在时隙中所传输的信息的一部分。无论如何不冗余地通过供电线路结构来传输通过数据总线结构在事件时段中所传输的信息。但是不排除，对于这些信息规定另一种方式的冗余的数据传输。
可以特别简单和廉价地实现用于实现根据本发明的用于进行信息传输的方法的通信系统。此外，对于附加的冗余的数据总线结构还不必需附加的安装位置，因为部件无论如何都通过数据总线结构和供电线路结构互相处于连接中。仅仅需要附加的发送/接收单元，用于将部件连接到针对信息传输的供电线路结构。
根据本发明的有利的扩展方案，通过数据总线结构按照时间触发的控制器局域网络(TTCAN)协议来传输信息。在TTCAN协议中，时隙被称为“独占时隙”，而事件时段被称为“仲裁时隙”。根据本发明，因此至少部分地也通过供电线路结构来传输按照TTCAN协议在“独占时隙”中通过数据总线结构所传输的、用于进行冗余信息传输的信息。
根据本发明的其它优选的实施形式建议，通过数据总线结构按照FlexRay协议来传输信息。在FlexRay协议中，时隙被称为通信周期的“静态段”，而事件时段被称为通信周期的“动态段”。根据本发明，因此至少部分地也通过供电线路结构来传输按照FlexRay协议在“静态段”中通过数据总线结构所传输的信息。
根据本发明的又一其它优选的实施形式建议，通过数据总线结构按照时间触发的协议(TTP)来传输信息。在TTP中，时隙被称为时隙(传输帧)的部分，该部分用于传输静止数据(“状态数据(StateData)”)。时隙的用于传输事件数据(“Event Data”)的部分被称为事件时段。根据本发明，因此在TTP中至少部分地也通过供电线路结构来传输在时隙的被设置用于传输“状态数据”的部分中所传输的信息。
作为本发明任务的其它的解决方案，从根据权利要求6所述的前序部分的通信系统出发建议，通信系统包括用于进行冗余的信息传输的装置，这些装置至少部分地也通过供电线路结构来仅仅传输在至少一个时隙中通过数据总线结构所传输的信息。
作为本发明任务的又一其它的解决方案，从根据权利要求7所述的前序部分的通信系统出发建议，通过数据总线结构在相继的周期中实现信息传输，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段，并且通信系统包括用于进行冗余的信息传输的装置，这些装置也通过供电线路结构来传输仅仅以下信息的至少一部分，即该信息在至少一个时隙中通过数据总线结构来传输。
权利要求1和权利要求6从包括多个电气部件的公知的通信系统出发，这些电气部件为了进行能量供应而通过供电线路结构并且除此之外为了进行信息传输而通过数据总线结构互相处于连接中。在公知的通信系统中，通过相继的通信周期来实现信息传输，其中，每个周期具有至少一个用于进行时间控制的信息传输的时隙和至少一个用于进行事件控制的信息传输的事件时段。这样的通信系统例如是TTCAN通信系统、FlexRay通信系统或者TTP/C通信系统。从这种通信系统出发建议，除了通过数据总线结构之外也通过供电线路结构来传输在部件之间要传输的信息。在此，不必也通过供电线路结构来传输所有通过数据总线结构所传输的信息，而是仅仅传输在通信周期的时隙中所传输的与安全相关的和/或对时间要求严格的信息。
权利要求2和7从公知的、包括多个电气部件的通信系统出发，这些电气部件为了进行能量供应而被连接到供电线路结构和为了进行信息传输而被连接到数据总线结构。在该公知的通信系统之内的信息传输至少部分地既通过数据总线结构又通过供电线路结构来实现。例如从DE 101 42 408 A1中公知这样的通信系统，在DE 101 42 408 A1中说明了一种其中既通过数据总线结构又通过供电线路结构来传输信息的通信系统。这种方式的数据传输也被称为电力线通信(PLC)，这意味着通过供电线路结构的数据传输。与该公知的通信系统不同，根据本发明在相继的周期中实现通过数据总线结构的信息传输，其中，每个周期包括至少一个用于进行时间控制的信息传输的时隙和至少一个用于进行事件控制的信息传输的事件时段。此外，根据本发明不必也通过供电线路结构来传输所有通过数据总线结构所传输的信息，而是仅仅传输在时隙中通过数据总线结构所传输的、与安全相关的和/或对时间要求严格的信息。
根据本发明通信系统的不同的有利的扩展方案，按照时间触发的控制器局域网络(TTCAN)协议，按照FlexRay协议，和/或按照时间触发的协议(TTP)，尤其是按照TTP协议的版本C(TTP/C)，实现了通过数据总线结构的信息传输。
附图从以下对在附图中所示出的本发明的实施例的说明中，得出了本发明的其它特征、应用可能性和优点。在此，与其在权利要求中或其回引中的概述无关，以及与其在说明书或在附图中的表达或描述无关，所有所说明的或者所示出的特征本身或者以任意组合构成了本发明的主题。其中
图1示出了根据优选实施形式的根据本发明的通信系统；图2示出了FlexRay通信周期；以及图3示出了TTCAN系统矩阵。
实施例的说明在图1中，在其总体上利用参考符号1标明根据本发明的通信系统。通信系统1包括汽车的多个电气部件2、3、4。电气部件2、3、4例如是用于任意的汽车功能的控制设备，尤其是针对汽车中与安全相关的应用的控制设备，诸如是针对内燃机、传动系(Triebstrang)、制动系统或任意其它的所谓的线控应用的控制设备。但是也将可电气控制的液压的、气压的或者任意其它的部件称为本发明意义上的电气部件2、3、4。
此外，通信系统1包括为了在部件2、3、4之间进行信息传输而将部件2、3、4连接到其上的数据总线结构9。在相继的周期中实现通过数据总线结构9的信息传输。每个周期包括至少一个用于时间控制地信息传输对时间要求严格的和/或与安全相关的信息的时隙和至少一个用于进行事件控制的信息传输的事件时段。这种数据总线结构本身是从现有技术中公知的。例如按照所谓的FlexRay协议，按照TTCAN(时间触发的控制器局域网络)协议，按照MOST(面向媒体的系统传输)协议或者但是按照所谓的TTP(时间触发的协议)，尤其是按照TTP/C协议，来实现通过公知的数据总线结构的信息传输。此外，部件2、3、4还被连接到通过其给部件2、3、4供应电能的供电线路结构10。
根据本发明，不仅通过数据总线结构9，而且部分地也通过供电线路结构10来传输在通信系统1的部件2、3、4之间所传输的信息。也通过供电线路结构仅仅传输在时隙中通过数据总线结构9所传输的那些信息。这通常是例如用于按规定运行线控应用必要的、对时间要求严格的和/或与安全相关的信息。例如汽车的舒适功能的较少与安全相关的信息或者偶尔出现的传感器信号相反在事件时段中仅仅通过数据总线结构9来传输，可是也不通过供电线路结构10来传输。
根据本发明，因此建议了一种简单构造的和廉价的通信系统1，其中，为了维持与与安全相关的功能，通过数据总线结构9和通过供电线路结构10实现部分冗余的信息传输。可是，也通过供电线路结构10只传输对于与安全相关的应用的按照规定的功能一定是必要的那些信息。由此，即使在数据总线结构9失效之后，仍可保证汽车中的与安全相关的应用的按照规定的功能，除非这也只是紧急运行功能(Notlauffunktion)。
通过将经由供电线路结构10所传输的信息限制到与安全相关的信息上，减少了要通过供电线路结构10传输的信息的数据量，这些与安全相关的信息在时隙中通过数据总线结构9来传输。由此可能没有信息损失地相对于数据总线结构9的传输速率降低供电线路结构10的传输速率。尤其是如果由于供电线路结构10中的干扰而使得在那可实现的最大的传输速率小于通过数据总线结构9可实现的传输速率，则这才是必要的。通过供电线路结构10传输信息也被称为电力线通信(PLC)。
汽车部件2、3、4包括总线无线电收发机5，用于通过数据总线结构9将信息发送给其它的电气部件2、3、4和用于通过数据总线结构9接收其它的电气部件2、3、4的信息。此外，部件2、3、4分别具有PLC无线电收发机6，用于通过供电线路结构10将信息发送给其它的电气部件2、3、4和用于通过供电线路结构10接收其它电气部件2、3、4的信息。此外，部件2、3、4还包括计算装置7，尤其是包括在其上能运行控制程序的微处理器或微控制器，该控制程序用于实施例如部件2、3、4的控制功能或者调节功能的功能。部件2、3、4最后包括其它的计算装置8，用于通过发送/接收单元(无线电收发机)5和6来控制信息传输。该其它的计算装置8用于减轻计算装置7的负担。可是，两个计算装置7和8也可被合并成唯一的、共同的计算装置。计算装置8通常被称为通信控制器，而计算装置7被称为(应用程序的)主机。其后隐匿着以下哲学，即主机应该不必从事通信控制器的通信基本功能。
为了实现通过供电线路结构10的信息传输，应将该供电线路结构10相应地预处理，以便使干扰保持尽可能小，并且以便可以实现更高的传输速率。供电线路结构10的预处理例如包括绞合(Verdrillen)供电线路结构10的单条供电线路，应用修改的、有源的星形结点和将铁氧体既用于退耦信息传输用的高频调制载波信号又(以所谓的PLC耦合器的形式)用于耦合输入和耦合输出这些载波信号。从对此明确参阅的DE 101 42 409 A1和DE 101 42 410 A1中，可以得知供电线路结构10的相应的预处理。
根据FlexRay传输协议来通过数据总线结构9进行信息传输特别适合于实现本发明，因为该协议已经实现了多信道运行，其中，在本发明中可以使用一个用于通过数据总线结构9进行信息传输的信道和另一个用于通过供电线路结构10进行信息传输的信道。首先仅仅支持单信道运行的其它传输协议可以相对少的花费如下来扩展，即这些传输协议同样支持多信道运行。此外，FlexRay协议还是特别合适的，因为该FlexRay协议规定，将通信系统的所有部件都连接到供电线路结构，由此无须附加的连接花费而借助冗余的信息传输通过供电线路结构可以联系上部件中的每个。通信系统的物理层可以电气方式或者以光学方式来构造。
为了实现根据本发明的方法，既通过总线无线电收发机5又至少部分地通过PLC无线电收发机6来管理在时隙中通过数据总线结构9所传输的信息。PLC无线电收发机6调制要传输的信息信号并且解调所接收到的调制过的信息信号。通过PLC耦合器将所调制过的信息信号电感地耦合输入到所绞合的供电线路上(电池电压UBatt和地电位GND)，对称地传输所调制过的信息信号，并且在接收机侧通过所谓的PLC耦合器来耦合输出所调制过的信息信号。将在PLC耦合器中所应用的铁氧体用于在相关的供电线路上高频退耦通信系统1的所有部件2、3、4，并且由此保证与传输线路的特性阻抗相匹配的、在整个传输带宽上恒定的终端负载(Abschluss)(请参阅DE 101 42 409 A1)。与可实现的数据速率、载频、线路长度、网络结构和其它的参数有关地，虽然非常推荐这些措施，但是不是绝对必要的。可是，对于所谓的高数据速率(HDR，High Date Rate)PLC信息传输，所说明的措施是必要的。
优选采用的HDR-PLC信息传输的优选的网络拓扑是星形结构(请参阅DE 101 42 410 A1)。应用所修改的、不影响直流电的星形结点。这里再度提议铁氧体的应用，因为这些铁氧体对于f＝0Hz的频率没有电阻值。出于该原因，针对串联电阻Z串联应用用于产生取决于频率的电阻的双穿孔铁芯铁氧体(Doppellochkernferrite)。由于通过无源的星形结点使得所承载的信息信号承受了高信号衰减，所以优选有源地设计该星形结点。在低阻抗的星形结点之前，通过PLC耦合器来耦合输出所承载的信息信号。借助驱动级(双向的，半双工的，即不允许在原来的路径上耦合输入该信号)，在星形结点的另一侧重新通过PLC耦合器将信息信号分布到相应的路径上。可选地，针对驱动级可采用放大器级或者也可采用完整的无线电收发机。
在通过附加引进的(在星形结点UBatt和星形结点GND之间的)星形结点的电容耦合来有源设计星形结点时，2*Z串联/2不再对应于无源设计时的Z串联(请参阅DE 101 42 410 A1)。从现在起，Z串联＝ZL必须适用于有源的星形结点，其中，Z串联是串联电阻，而ZL是利用其来闭合线路分支的特性阻抗。
在图2中示例性示出了按照FlexRay协议的通信周期。在其总体上利用参考符号11来标明该周期。周期11包括静态段12和动态段13。除了此处所示出的段12和13之外，周期11也可以包括其它段，例如包括符号时隙(Symbol Window)或者所谓的网络空闲时间(NIT，Network Idle Time)。通信周期11周期性重复。静态段12包括至少两个静态时隙(Static Slot)，在本实例中包括四个静态时隙。在静态段12之内，应用静态的时分多址(TDMA)方案，以便协调不同的信息传输。在静态段12中，所有时隙具有相等的、静态预定的持续时间，并且所有包含要传输的信息的消息(帧)具有相等的、静态预定的长度。
在图2的实施例中，将通信周期11划分为12个时隙，其中，时隙0至4被分配给静态段12，而时隙6至11被分配给动态段13。在时隙1至4中要传输的消息借助其标志ID1至ID4被分配给相应的时隙#1至#4。在所述消息中所包括的信息用I1至I3和I5来标明。
周期11的动态段13被划分为有相等持续时间的、可预定数量的小时隙(Mini Slot)。此外，动态段13还包括可预定数量的动态时隙(Dynamic Slot)，这些动态时隙包括一个或多个小时隙。一个动态时隙的持续时间取决于是否实现了通信，即是否实现了消息的传输或者接收。对于每个信道分开确定动态时隙的持续时间。在每个小时隙的末端检查，是否进行了通信。如果没有进行通信，则动态时隙仅仅包括一个小时隙，即相对应的通信信道在整个小时隙期间处于空转中。如果进行了通信，则动态时隙包括多个小时隙。
通常完全可以坚持，部件2、3、4具有在动态段13内传输事件控制的信息的可能性。因此在某种程度上在每个周期11中，对于事件控制的信息传输保留了某个传输持续时间、即某个数量的时隙。如果在周期11期间出现了触发信息传输的事件，则可以在该周期11或下一周期11的动态段13期间来传输相对应的信息。可是，如果在周期11中没有进行事件控制的信息传输，则动态段13在该周期11中保持未被使用(请参阅时隙#6)。在图2的本实施例中，在动态段中传输具有信息I4和I6至I8的消息ID5至ID11。
根据本发明，在图2中所示出的实施例中，不是所有的消息ID1至ID11、而是仅仅消息ID1至ID4除了通过数据总线结构9传输以外也通过供电线路结构10来传输。
在图3中，在其总体上利用参考符号14来标明所谓的系统矩阵，如其在按照TTCAN协议的信息传输中得到应用的那样。系统矩阵14包括多个行#0至#3，其中，每行对应于一个基本周期(Basic Cycle)15至18。每个周期15至18被划分为某个数量的时隙(Time Window)。单个时隙的数量和持续时间可以在一个周期15至18之内变化，可是对于每个周期15至18，单个时隙的数量和持续时间是相等的。在图3的实施例中，每个周期15至18被划分为八个时隙#0至#7。
根据TTCAN协议有不同类型的时隙。可以因周期的不同而不同地选择时隙的类型。因此例如有被分配给某些消息Ni的独占时隙Ni，这些消息Ni无须竞争对数据总线结构9的访问权而周期性地被传输。此外，还有可被用于事件控制的信息传输的仲裁时隙V。最后还有所谓的自由时隙F，通过该自由时隙F可以将系统矩阵14无须大花费地与所扩展的通信结构或者网络结构相匹配。接着在给通信系统1扩展其它部件时，或者在现有的部件2、3、4的附加的信息传输中，可以将原来的自由时隙用于附加的信息传输。
因此，在独占时隙Ni之内，时间控制地传输信息。将仲裁时隙V用于一个周期15至18之内的事件控制的信息传输。
根据本发明，在图3中所示出的实施例中，不是所有的消息、而是仅仅在时隙(独占时隙)中通过数据总线结构9所传输的消息N1至N7除了通过数据总线结构9传输以外还通过供电线路结构10来传输。
权利要求
1.用于在汽车的电气部件(2，3，4)之间传输汽车中的信息的方法，所述电气部件(2，3，4)为了进行信息传输而被连接到汽车的数据总线结构(9)并且为了进行能量供应而被连接到汽车的供电线路结构(10)，其中，在相继的周期中通过所述数据总线结构(9)来传输所述信息，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段，其特征在于，至少部分地也通过所述供电线路结构(10)来仅仅传输在所述至少一个时隙中通过所述数据总线结构(9)所传输的、用于进行冗余信息传输的信息。
2.用于在汽车的电气部件(2，3，4)之间传输汽车中的信息的方法，所述电气部件(2，3，4)为了进行信息传输而被连接到汽车的数据总线结构(9)并且为了进行能量供应而被连接到汽车的供电线路结构(10)，其中，至少部分地既通过所述数据总线结构(9)又通过所述供电线路结构(10)来传输用于进行冗余信息传输的信息，其特征在于，在相继的周期中通过所述数据总线结构(9)来传输所述信息，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段，以及通过所述供电线路结构(10)传输仅仅以下信息的至少一部分，即该信息在所述至少一个时隙中通过所述数据总线结构(9)来传输。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)按照时间触发的控制器局域网络(TTCAN)协议来传输所述信息。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)按照FlexRay协议来传输所述信息。
5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)按照时间触发的协议(TTP)来传输所述信息。
6.用于汽车的通信系统(1)，其包括多个电气部件(2，3，4)、为了在所述部件(2，3，4)之间进行信息传输而将所述部件(2，3，4)连接到其的数据总线结构(9)、和为了进行能量供应而将所述部件(2，3，4)连接到其的供电线路结构(10)，其中，通过所述数据总线结构(9)在相继的周期中实现所述信息传输，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段，其特征在于，所述通信系统(1)包括用于进行冗余信息传输的装置，所述装置至少部分地也通过所述供电线路结构(10)来仅仅传输在所述至少一个时隙中通过所述数据总线结构(9)所传输的信息。
7.用于汽车的通信系统(1)，其包括多个电气部件(2，3，4)、为了在所述部件(2，3，4)之间进行信息传输而将所述部件(2，3，4)连接到其的数据总线结构(9)、和为了给所述部件(2，3，4)进行能量供应而将所述部件(2，3，4)连接到其的供电线路结构(10)，其中，至少部分地既通过所述数据总线结构(9)又通过所述供电线路结构(10)来实现所述信息传输，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)在相继的周期中实现所述信息传输，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段，并且所述通信系统(1)包括用于进行冗余信息传输的装置，所述装置也通过所述供电线路结构(10)来传输仅仅以下信息的至少一部分，即该信息在所述至少一个时隙中通过所述数据总线结构(9)来传输。
8.按权利要求6或7所述的通信系统(1)，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)按照时间触发的控制器局域网络(TTCAN)协议来实现所述信息传输。
9.按权利要求6或7所述的通信系统(1)，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)按照FlexRay协议来实现所述信息传输。
10.按权利要求6或7所述的通信系统(1)，其特征在于，通过所述数据总线结构(9)按照时间触发的协议(TTP)来实现所述信息传输。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车的通信系统(1)，该通信系统(1)包括多个电气部件(2，3，4)、为了在所述部件(2，3，4)之间进行信息传输而将所述部件(2，3，4)连接到其的数据总线结构(9)、和为了进行能量供应而将所述部件(2，3，4)连接到其的供电线路结构(10)。通过数据总线结构(9)在相继的周期中实现信息传输，其中，每个周期包括至少一个用于在某些时刻进行信息传输的时隙和至少一个用于在某些事件处进行信息传输的事件时段。通信系统(1)包括用于进行冗余信息传输的装置，所述装置也通过供电线路结构(10)来传输仅仅以下信息的至少一部分，即该信息在至少一个时隙中通过数据总线结构(9)来传输。
文档编号H04L12/413GK1922827SQ200580005972
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月1日 优先权日2004年2月24日
发明者T·恩德斯, T·菲勒尔, R·胡格尔, J·施尔默, D·克拉夫特, F·施蒂格尔 申请人:罗伯特·博世有限公司