[发明专利]用于在总线系统的两个用户站之间传输通信信号和电功率的设备和方法

说明书

提供用于在总线系统（1；2；3）的两个用户站（10、20）之间传输通信信号（52）和电功率的设备（30；35；37；40）和方法。该方法包括步骤：经由低通滤波器（31）将通信信号（52）输入耦合到总线线路（50）中，所述低通滤波器对通信信号（52）滤波，使得低于低通滤波器（31）的极限频率（f_GTP）的信号频率被输入耦合到总线系统（1；2；3）的总线线路（50）中；利用功率输入耦合装置（32）将高频信号（53）形式的电功率输入耦合到总线线路（50）中；利用总线线路（50）将通信信号（52）和电功率作为总线信号（51）传输到耗电器（60）；经由低通滤波器（41）将通信信号（52）从总线线路（50）中输出耦合，所述低通滤波器对总线信号（51）滤波，使得低于低通滤波器（41）的极限频率（f_GTP）的信号频率被从总线系统（1；2；3）的总线线路（50）中输出耦合；和为了耗电器（60）利用功率输出耦合装置（43）将高频信号（55）形式的电功率从总线线路（50）中输出耦合。

技术领域

本发明涉及用于在总线系统的两个用户站之间传输通信信号和电功率的设备和方法，其中所述设备和方法确保经由高频信号的供电并且由此也对于CAN总线系统而言实现在一条线路上对通信信号和电功率的传输。

背景技术

CAN总线系统在（例如在汽车中的）传感器和控制器之间的通信中得以应用。在CAN总线系统的情况下，借助CAN协议来传输消息，如在ISO011898中的CAN规范中所描述的那样。

对于（一个或多个）传感器和（一个或多个）控制器的电缆连接而言，通常为了传感器和控制器之间的通信并且为了给传感器和控制器供电而需要分开的线路。这要求大量的线路，而这引起大的材料和空间需求、用于安装的高耗费并且此外引起高的火灾符合。

为了解决这些问题，已提出了多种技术，例如电力线通信或者数据线供电（Power-over-Dataline）或以太网供电（Power over Ethernet，PoE），按照这些技术可以为了通信和供电来共同使用这些线路。

电力线通信为了通信使用供电网的现存的供电线路，该供电网例如在建筑物中尤其是以110V、230V等等的电压被运行，在车辆中以12V等等的电压被运行。在此情况下，具有高频传输频谱的信号附加地被调制到用于供电的电流上并且经由供电线路被传输。然而该方法的问题是：其成本以及由此效率在高数据速率、也即每时间单位大量的通信数据与高电流或与高耗电器功率相结合的情况下强烈退步，因为需要昂贵的附加组件。

此外可能的是，使用作为数据线供电或以太网供电（PoE）而已知的方法。在此情况下，在经接通、经开关的（以太网）架构情况下，使用在作为用户站的终端点/节点之间的点对点连接，所述用户站诸如传感器、电子控制单元（ECU，Controller（控制器））、开关。为了直流电流（DC）和高频通信信号（HF通信信号）的输入耦合/输出耦合或解耦（Splitter（分离器）），在所有的终端点/节点等处使用变压器（Transformator）。解耦通过分离器来进行，该分离器是高通滤波器和低通滤波器的组合。用于解耦的分离频率或极限频率被设置得非常低，使得现存的通信系统也能够匹配于缺少的或者不能使用的DC部分。

然而，这两种解决方案都不能用于现存的CAN总线系统，因为在没有对控制器（Controller，ECU）的耗费的并且因此昂贵的修改或者没有调制的情况下，不能进行对直流电压分量（DC分量）的分离。对此的原因在于，一般地在CAN中常见的仲裁可能不起作用或者可能必须使用经改变的仲裁方法。仲裁在经由总线系统的总线线路传输数据之前发生并且在CAN总线系统的情况下确保总线系统的用户站至少暂时地具有对该总线线路的排他的、无冲突的访问。

发明内容