[发明专利]用于车辆的环形网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在多个布置在车辆中的控制设备之间进行数据交换的环形的、优选是基于以太网的网络，以及涉及一种车辆，将这种网络接入到所述车辆中。

背景技术

现代车辆总是更强烈地需要持续可用的通信结构，所述通信结构在故障的情况下也能够确保车辆安全性。至今应用的通信网络通常在速度、数据量或者网络参与者、即例如网络中的节点的限制方面是不足的。在网络中应用多个也或者冗余的总线中也由于下述原因而存在问题：即总线之间的数据仅能够经由唯一的计算机或控制设备来交换。在冗余的总线的情况下还成问题的是：将数据流同步。

基于车辆中的高数量的控制设备和高数据量，需要在控制设备之间的通信的持续上升的可用性。因为车辆中的复杂性(例如一个控制设备中的功能的数量)和动态持续地上升，所以联网的系统的反应时间也总是时间关键的。由于车辆中的多个相关的执行器，全部数据必须可靠地对于全部控制设备在极短的时间区间中、典型地在微秒的范围中是可用的，这是因为否则不再能够确保现代车辆功能的功能安全性。能够期待的是，对于联网的系统的要求由于电活动性上升而进一步上升进而功能的相关性增长。例如，“Steer-by-wire(线控转向)”或者“brake-by-wire(线控制动)”的设计确保高度可用的安全网络、进而也在故障的情况下确保可靠的功能。为了确保足够的功能安全性，数据流因此必须具有一定的决定论，因此数据在限定的时间段中也可靠地传递至进行接收的控制设备。因此，能够确保可靠的实时能力，所述实时能力用于控制设备也以当前的数据来工作。

因此从现有技术中已知下述解决方案：在这些解决方案中，各个控制设备经由分配器与网络连接，其中为了简化地控制网络在网络之内预设数据方向。这当然具有下述缺点：在网络中断时不再确保数据流，并且不再能够联系到全部控制设备或不再能够联系全部执行器。

发明内容

因此本发明基于下述目的：提出一种用于车辆的网络，所述网络避免了上述缺点，其中因此也在网络中断的情况下能够防故障安全地运行网络。

所述目的根据本发明通过一种网络和一种车辆来实现。

用于在多个布置在车辆中的控制设备之间进行数据交换的网络是环形的并且包括环形连接和多个分配器。每个分配器包括多个通信对，所述通信对分别具有发送单元和接收单元以用于发送和接收数据。每个控制设备经由第一通信对与分配器中的一个连接，并且每个分配器经由第二通信对与环形连接相连接。通过分配器中的至少一个附加地具有第三通信对并且经由第三通信对与环形连接相连接，其中在所述分配器的第二通信对和第三通信对中的数据流方向是相反的，由此在环形网络中断的情况下也能够维持数据流。通过环形结构，网络因此是容错的。环形连接在此能够以线连接的方式、例如通过一个或多个线缆、一个玻璃纤维或者多个玻璃纤维、或者以无线的方式(例如通过无线电、WLAN、红外等)实现。

典型地，至少一个分配器构建为，在环形连接中断的情况下通过分配器切换数据流方向。只要网络在特定的部位处不再正常起作用，就能够通过具有第三通信对的分配器根据需要选择数据流方向，使得数据交换总是还沿着环形连接在全部方向是可行的。

优选地，网络的全部分配器具有第三通信对，并且经由该第三通信对与环形连接相连接。由此在环形连接中断时能够由任意的分配器将网络中的数据中沿期望的方向转发出。

形成相应的通信对的发送单元和接收单元当然也能够组合在一个构件中，所述构件与此相应地进行接收和发送。由此更加简单地保持分配器的结构。

环形的网络能够基于以太网实现，使得充分利用所述网络类型的在此已经已知的且在其他的技术领域中尝试的特性。以太网在多媒体和电信领域中被进一步发展并且提供成本适宜的、极有效率的功能。特别地，特性、如数据传输速率、数据包大小以及用于改进所述特性的技术解决方案支持连续地增长，并且也由于如多媒体的其他的分支支持进一步发展。用于数据传输的替选的系统、例如Most、CAN、Flexray等是车辆特定的解决方案。以太网网络中的控制设备能够彼此间进行同步、中央地从一个位置同步或者甚至在外部被触发。此外，存在下述可行性：以不同的时基同步实时系统，其中数据通信仍提供需要用于安全技术的决定论。因此，也能够在网络中实现不同的实时要求，并且确保在几毫秒中的转向系统的可靠的功能。例如，能够在安全方面充分地实现具有环形网中的100ms的安全时间的制动系统。