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CN112078507B - 车载通信系统 - Google Patents

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Abstract

车载通信系统包括独立的通信集线器设备(31和32)，每个通信集线器设备具有中继通信的功能和控制多个通信连接器之间的通信路径的功能，其中每个通信集线器设备包括：内部电源单元(53)，被配置为基于从车辆侧上的主电源(19)供应的输入电源电力，产生内部电路操作所需的稳定电源电力；以及备用电源输出单元(55A和55B)，被配置为将输入电源电力或由内部电源单元产生的稳定电源电力作为备用电力供应给另一通信集线器设备，其中，设置备用电源线(34a)，该备用电源线连接多个通信集线器设备的备用电源输出单元。

Description

车载通信系统
技术领域
本发明涉及一种车载通信系统。
背景技术
诸如汽车的车辆通常包括车载电池作为主电源。此外，提供了用于对车载电池充电的交流发电机(发电机)。然后，直流电源电力从主电源供应给安装在车辆的各部分(即负载)上的大量各种电气部件。车辆的负载用于恒定地或根据需要来实现各种功能，诸如行驶、转向、停止、门的打开和关闭、照明以及车辆的通信，并且需要供应电源电力。
为了主要从主电源向车辆上的电气部件供应电源电力，主电源和电气部件经由线束电连接。线束基本上是大量电线的集合，并且通常具有非常复杂的形状和结构。
为了将来自主电源的电源电力分配到多个输出侧路径，控制对负载的电源的导通和断开，并且能够保护电源、负载等，电接线盒通常连接到线束的中间部分。作为典型的电接线盒，接线块(J/B)、中继盒(R/B)等是已知的。
在最近的车辆中，需要在安装在车辆的各个位置上的大量电子控制单元(ECU)、开关、传感器等之间发送信号和数据。因此，用于信号和数据的传输的各种通信线通常被组装到同一线束(W/H)中。
例如，在专利文献1中公开了车辆上的信息传输的示例。在专利文献1的图3所示的配置中，如段落[0053]所述，信息系统总线20包括符合以太网(注册商标)标准的通信总线21，并且经由通信总线21连接，以使得能够基于IP与DMZ 60进行通信。经由以太网交换机212将ECU 211和两个ECU 213和214连接到通信总线21。以太网交换机212是交换集线器(SW-HUB)，并将经由通信总线21输入的来自DMZ 60的通信消息分配至作为通信消息的传输目的地的ECU(213或214)。
现有技术文献
专利文件
专利文件1JP-A-2014-165641
发明内容
本发明要解决的问题
例如，考虑到在车辆上安装自动驾驶功能等，假设如专利文献1中公开的，使用以太网或安装交换集线器，以便能够进行关于车辆的各种信息的传输。
例如，假设光检测和测距(LiDAR)传感器分别安装在车身的各个位置，并且通过使用以太网来传输以将LiDAR传感器的信号传送到安装在车身的中心部分等的ECU。在这种情况下，交换集线器用于中继以太网信号并控制路径。具体地，当LiDAR传感器的性能提高或LiDAR传感器的安装数量增加时，由于通信路径变得复杂，因此认为交换集线器的使用是必不可少的。
然而，诸如开关集线器的电子设备需要供应电源电力用于电子设备的操作，并且稳定的电源电压的供应也是必不可少的。因此，假设主电源的电力经由线束的电源线被供应给交换集线器。此外，还假设为交换集线器的操作提供了特殊的稳定电源电路。
另一方面，如在安装自动驾驶功能的情况下，在需要各种电子设备的车辆中，需要考虑对车辆的各个部分的电子设备的电源电力供应在各种驾驶情况下不会被打断。例如，即使当发生自身车辆的碰撞事故时，也需要正确地发送LiDAR传感器的信号并且ECU基于所发送的信号正确地掌握情况以确保安全。
然而，当线束在遭受碰撞的车身部分附近布线时，假设由于碰撞的影响而不能使用线束的电源线。然后，当线束的电源线断开时，停止对交换集线器的电源电力供应，并且不能发送LiDAR传感器的信号。
鉴于上述情况做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种即使当由于车辆碰撞等的影响而在电源电力的供应路径中发生异常时也能够防止重要信号和信息的传输被停止的车载通信系统。
解决问题的手段
为了实现上述目的，根据本发明的车载通信系统的特征在于以下(1)至(4)。
(1)一种车载通信系统，包括多个独立的通信集线器设备，每个通信集线器设备具有中继通信的功能和控制多个通信连接器之间的通信路径的功能，其中
多个通信集线器设备中的每一个包括：
内部电源单元，被配置为基于从车辆侧上的主电源供应的输入电源电力，产生内部电路的操作所需的稳定电源电力，以及
备用电源输出单元，被配置为将输入电源电力或由内部电源单元产生的稳定电源电力作为备用电力供应给另一通信集线器设备，其中
设置备用电源线，该备用电源线连接多个通信集线器设备的备用电源输出单元。
(2)根据上述(1)所述的车载通信系统，包括：
集线器间通信线，连接多个通信集线器设备，其中
集线器间通信线在该集线器间通信线与备用电源线平行的布线状态下组装成线束。
(3)根据上述(1)所述的车载通信系统，其中
多个通信集线器设备经由至少具有独立的保险丝功能和不同的布线路径的多个输入侧电源线连接到主电源。
(4)根据上述(2)所述的车载通信系统，其中：
多个通信集线器设备在宽度方向上布置在车身中心附近，并在车身的前后方向上分开，以及
集线器间通信线和备用电源线在宽度方向上穿过车身的中心附近时，在车身的前后方向上布线。
根据具有上述(1)的配置的车载通信系统，即使当由于车辆碰撞等的影响而不能正常使用电源电力的供应路径时，也可以防止重要信号和信息的传输被停止。即，当由于线束的损坏而停止从车辆侧上的主电源向第一通信集线器设备的电源电力供应时，可以经由备用电源输出单元和备用电源线从第二通信集线器设备向第一通信集线器设备供应电源电力。因此，可以保持两个通信集线器设备的通信功能。
根据具有上述(2)的配置的车载通信系统，由于集线器间通信线和备用电源线被并行地布线，因此可以避免布线路径和线束的形状复杂化。此外，集线器间通信线和备用电源线是集成的，使得易于保护集成部分不受损坏。
根据具有上述(3)的配置的车载通信系统，即使当电线或保险丝在多个输入侧电源线之一的路径中断开时，可以通过使用另一路径将主电源的电力供应给一个通信集线器设备。然后，可以经由备用电源线向另一通信集线器设备连续地供应电源电力。
根据具有上述(4)的配置的车载通信系统，由于集线器间通信线和备用电源线在宽度方向上穿过车身的中心附近，因此可以减少车辆碰撞时受到的冲击。即，由于线束穿过与车身的前端部、后端部、左端部、右端部分开的地方，所以不太可能发生从外部施加到车辆的冲击的影响，并且可以容易地保持通信功能。
本发明的优点
根据本发明的车载通信系统，即使当发生由于车辆碰撞等的影响而不能正常使用电源电力的供应路径的情况时，也可以容易地防止重要信号和信息的传输被停止。
上面简要描述了本发明。通过阅读以下参考附图描述的用于实施本发明的方式(以下称为“实施例”)，进一步阐明本发明的细节。
附图说明
图1是示出其上安装有车载通信系统的车辆上的主要部件的布局轮廓的平面图。
图2是示出车载通信系统的主要部分的配置示例-1的框图。
图3是示出车载通信系统的主要部分的配置示例-2的框图。
具体实施方式
以下将参考附图描述根据本发明的具体实施例。
<车辆的布局轮廓>
图1是示出其上安装有车载通信系统的车辆10上的主要部件的布局轮廓的平面图。在该图中，左侧代表车辆的前侧，而右侧代表后侧。
如图1所示，车辆10的内部大致分为三个部分：引擎室11、乘客舱12和行李舱13。用作主电源的车载电池19安装在引擎室11中。包括+B电源线17a和IG电源线17b的线束连接到引擎室11中的车载电池19。
+B电源线17a直接连接到车载电池19，并且可以向输出侧供应例如直流电压12[V]的电源电力(+B)。此外，结合点火(IG)开关的导通或断开，当点火开关导通时，IG电源线17b可以将电源电力供应给输出侧。
在图1所示的配置中，+B电源线17a和IG电源线17b连接到电接线盒30的输入侧。此外，电接线盒30在盒形壳体中并入接线块J/B的功能和中继盒R/B的功能。
包括两个系统的+B电源线18a和18b的线束连接到电接线盒30的输出侧。两个系统的+B电源线18a和18b分别包括独立的保险丝电路。可以经由设置在线束33中的+B电源线18a和18b等从电接线盒30的输出侧向车辆10上的各种电气部件供应直流电源。
如图1所示，集线器设备31安装在乘客舱12的前侧的在宽度方向上的中心附近。此外，集线器设备32安装在行李舱13的前侧的在宽度方向上的中心附近。此外，连接这些集线器设备31和32的集线器间连接单元34的线束在地板上沿车身的前后方向线性地布线。集线器间连接单元34的线束包括备用电源线34a和通信线34b，其在前后方向上在乘客舱12和行李舱13之间彼此平行地布线。
集线器设备31和32对应于以太网标准的通信，并且具有中继通信的功能和切换通信路径的功能。为了从主电源向集线器设备31供应电源电力，将+B电源线18a连接到集线器设备31。此外，为了从主电源向集线器设备32供应电源电力，将+B电源线18b连接到集线器设备32。此外，相应的+B电源线18a和18b被布线成使得线束的路径不与集线器间连接单元34重叠。
例如，当车辆10碰撞并且车身损坏时，线束中可能发生连接断开等。然而，两个系统的集线器设备31和32被安装在沿前后方向彼此分开的位置处。因此，极不可能同时断开向集线器设备31供应电源电力的+B电源线18a和向集线器设备32供应电源电力的+B电源线18b。此外，由于集线器间连接单元34的线束被布线在车辆10的中心附近，因此在车辆10的碰撞期间极不可能发生连接断开。
此外，如下面将详细描述的，集线器设备31和32经由备用电源线34a彼此连接。因此，即使当两个系统的+B电源线18a和18b之一断开时，也可以保持对集线器设备31和32两者的电源电力供应。例如，当+B电源线18a断开连接时，经由+B电源线18b向集线器设备32供应电源电力，并且集线器设备32经由备用电源线34a向集线器设备31供应电源电力。此外，反之亦然。
在车辆10中，光检测和测距(LiDAR)设备21、22、23和24分别安装在车身前部15的右端、中心和左端以及车身后部16的右端，以对应于自动驾驶功能。
如图1所示，LiDAR设备21的通信线17c穿过引擎室11中右侧的布线路径，并经由中继连接器25A连接到集线器设备31。此外，LiDAR设备22的通信线17d穿过中继连接器25D，穿过引擎室11中左侧的布线路径，并且经由中继连接器25B连接到集线器设备31。LiDAR设备23的通信线17e穿过引擎室11中左侧的布线路径，并且经由中继连接器25B连接到集线器设备31。LiDAR设备24的通信线17f经由中继连接器25C穿过行李舱13，并且连接到集线器设备32。
各种电气部件41至47安装在车辆10上。电气部件41至47具有诸如专用通信器(DCM：数据通信模块)、仪表单元、中央网关、ADX、自动驾驶系统(ADS)的电子控制单元、SIS的电子控制单元和数据链接连接器(DLC)的配置和功能。中央网关在车辆10上的多个网络(CAN等)之间执行数据和协议转换，并提供用作车辆信息管理中心的功能。
在图1的示例中，安装在车身前侧的电气部件41、42、43和47的通信线连接到在靠近每条通信线的位置处的集线器设备31。此外，安装在车身后侧的电气部件44、45和46的通信线连接到在靠近每条通信线的位置处的集线器设备32。
当通过以太网通信线连接LiDAR设备22至24时，随着通信线的距离增加，信号衰减等的影响也增加。因此，如图1所示，每个中继连接器25A、25B、25C和25D连接在通信线路的中间以中继通信。
<车载通信系统的配置示例-1>
图2是示出车载通信系统的主要部分的配置示例-1的框图。
图2所示的车载通信系统包括两个集线器设备31和32。这些集线器设备31和32例如以如图1所示彼此分开的状态安装在车辆10上，并经由集线器间连接单元34彼此连接。
交换集线器电路52和稳定电源电路53被容纳在集线器设备31的壳体51A中，并且交换集线器电路52和稳定电源电路53被容纳在集线器设备32的壳体51B中。类似于一般的交换集线器，交换集线器电路52具有中继与以太网标准的通信相对应的通信的功能以及交换通信路径的功能。
稳定电源电路53基于主电源的电力来供应交换集线器电路52的操作所需的稳定的直流电源电力(例如，+5[V]的电压)。防回流电路D1连接在稳定电源电路53和交换集线器电路52之间，并且防回流电路D2连接在稳定电源电路53和交换集线器电路52之间。防回流电路D1和D2被配置有二极管。
集线器设备31包括用于连接到包括+B电源线18a的线束的电力系统连接器54A。此外，集线器设备31包括用于连接到集线器间连接单元34的线束的电力系统连接器55A和通信系统连接器58A。此外，集线器设备31包括用于连接到各种电气部件的通信线的多个通信系统连接器56A和57A。
集线器设备31中的交换集线器电路52可以在通信系统连接器56A、57A和58A的路径之间中继以太网通信，或者切换通信路径。包括保险丝F1的+B电源线18a被连接到电力系统连接器54A。保险丝F1例如设置在电接线盒30中。
从+B电源线18a供应给集线器设备31的主电源的电力经由电力系统连接器54A被供应给稳定电源电路53。稳定电源电路53基于从+B电源线18a供应的主电源的电力来产生稳定的直流电力。由稳定电源电路53产生的稳定的直流电力经由防回流电路D1被供应给交换集线器电路52。
例如，当+B电源线18a断开连接或保险丝F1断开连接时，集线器设备31中的稳定电源电路53无法产生电源电力。然而，在另一集线器设备32正常操作的状态下，所需的电源电力出现在备用电源线34a中。因此，电源电力还经由电力系统连接器55A和备用电源线59A被供应给集线器设备31中的交换集线器电路52。
与集线器设备31相似，集线器设备32包括用于连接到包括+B电源线18b的线束的电力系统连接器54B。此外，集线器设备32包括用于连接到集线器间连接单元34的线束的电力系统连接器55B和通信系统连接器58B。此外，集线器设备32包括用于连接到各种电气部件的通信线的多个通信系统连接器56B和57B。
集线器设备32中的交换集线器电路52可以在通信系统连接器56B、57B和58B的路径之间中继以太网通信，或者切换通信路径。包括保险丝F2的+B电源线18b被连接到电力系统连接器54B。保险丝F2例如设置在电接线盒30中。
从+B电源线18b供应给集线器设备32的主电源的电力经由电力系统连接器54B被供应给稳定电源电路53。稳定电源电路53基于从+B电源线18b供应的主电源的电力来产生稳定的直流电力。由稳定电源电路53产生的稳定的直流电力经由防回流电路D2被供应给交换集线器电路52。
例如，当+B电源线18b断开连接或保险丝F2断开连接时，集线器设备32中的稳定电源电路53无法产生电源。然而，在另一集线器设备31正常操作的状态下，所需的电源电力出现在备用电源线34a中。因此，电源电力还经由电力系统连接器55B和备用电源线59B被供应给集线器设备32中的交换集线器电路52。
也就是说，即使当两个系统的+B电源线18a和18b之一断开连接，或者保险丝F1或F2断开连接时，也可以经由其余系统中的+B电源线18a或18b以及经由备用电源线34a向集线器设备31和32中的每一个供应电源电力。因此，即使在诸如碰撞的异常期间，也可以保持集线器设备31和32两者的通信功能，并且可以防止产生不可用的通信路径。
<车载通信系统的配置示例-2>
图3是示出车载通信系统的主要部分的配置示例-2的框图。图3中所示的车载通信系统是图2中的车载通信系统的修改。在图2和图3中，共同的部件由相同的附图标记表示。
与图2的车载通信系统一样，图3所示的车载通信系统包括两个集线器设备31B和32B，并且两个集线器设备31B和32B经由集线器间连接单元34相互连接。集线器间连接单元34的线束包括备用电源线34a和通信线34b。
与集线器设备31相似，图3中的集线器设备31B包含交换集线器电路52、稳定电源电路53、电力系统连接器54A和55A、以及通信系统连接器56A、57A、和58A。此外，图3中的集线器设备32B包含交换集线器电路52、稳定电源电路53、电力系统连接器54B和55B、以及通信系统连接器56B、57B和58B。
在集线器设备31B中，电力系统连接器54A的输出经由防回流电路D3连接到稳定电源电路53的输入，并且稳定电源电路53的输出直接连接到交换集线器电路52的电源输入。此外，防回流电路D3的输出经由备用电源线59C连接到电力系统连接器55A。
类似地，在集线器设备32B中，电力系统连接器54B的输出经由防回流电路D4连接到稳定电源电路53的输入，并且稳定电源电路53的输出直接连接到交换集线器电路52的电源输入。此外，防回流电路D4的输出经由备用电源线59D连接到电力系统连接器55B。
换句话说，在图2所示的车载通信系统的情况下，由内部稳定电源电路53产生的稳定的电源电力穿过备用电源线34a。然而，在图3中的车载通信系统的情况下，输入到稳定电源电路53的主电源的电源电力被配置为穿过备用电源线34a。
在图3的集线器设备31B中，例如，当+B电源线18a断开连接或保险丝F1断开连接时，电源电力无法经由穿过电力系统连接器54A和防回流电路D3的路径被供应给集线器设备31B中的稳定电源电路53的输入。然而，在另一集线器设备32B正常操作的状态下，主电源的电力从集线器设备32B经由备用电源线34a、电力系统连接器55A和备用电源线59C被供应给稳定电源电路53的输入。因此，集线器设备31B中的稳定电源电路53可以连续地产生稳定的电源电力，并且可以将电源电力供应给集线器设备31B中的交换集线器电路52。
在集线器设备32B中，例如，当+B电源线18b断开连接或保险丝F2断开连接时，电源电力无法经由穿过电力系统连接器54B和防回流电路D4的路径被供应给集线器设备32B中的稳定电源电路53的输入。然而，在另一集线器设备31B正常操作的状态下，主电源的电力从集线器设备31B经由备用电源线34a、电力系统连接器55B和备用电源线59D被供应给稳定电源电路53的输入。因此，集线器设备32B中的稳定电源电路53可以连续地产生稳定的电源电力，并且可以将电源电力供应给集线器设备32B中的交换集线器电路52。
也就是说，即使当两个系统的+B电源线18a和18b之一损坏并断开连接时，或者保险丝F1或F2断开连接时，也可以经由其余系统的+B电源线18a或18b以及通过备用电源线34a将电源电力供应给在集线器设备31B和32B中的每一个中的稳定电源电路53。因此，即使在诸如碰撞的异常期间，也可以保持集线器设备31和32两者的通信功能，并且可以防止产生不可用的通信路径。
如上所述，在图2所示的车载通信系统中，即使当两个集线器设备31和32之一的稳定电源电路53不能供应输出电力时，由另一个集线器设备32或31的稳定电源电路53输出的电力可以经由备用电源线34a供应。因此，可以保持集线器设备31和32两者的功能。
在图3所示的车载通信系统中，即使当没有电源电力从两个集线器设备31B和32B之一中的电力系统连接器54A或54B供应时，也可以经由备用电源线34a将由另一集线器设备32B或31B的防回流电路D4或D3输出的主电源的电力供应给稳定电源电路53的输入。因此，在集线器设备31B和32B中的任何一个中，稳定电源电路53可以继续输出稳定的电源电力，并且可以保持集线器设备31和32两者的功能。
在如图1所示的车辆10中那样布线两个系统的独立的+B电源线18a和18b的情况下，即使当车辆10的碰撞期间线束被损坏，也很容易避免两个系统的+B电源线18a和18b两者同时断开连接。此外，当两个系统的+B电源线18a和18b分别连接到集线器设备31和32时，即使当两个系统的+B电源线18a和18b之一断开连接时，由于可以使用备用电源线34a，因此也可以保持集线器设备31和32两者的通信功能。
如图1所示，在备用电源线34a和通信线34b彼此平行的状态下，线束沿前后方向在车辆10的车身中心附近线性布线。从而，可以提高对由碰撞等引起的外部冲击的抵抗力，并且可以改善通信系统的可靠性。
这里，在下面的[1]至[4]中将简要概述根据上述本发明的实施例的车载通信系统的特征。
[1]一种车载通信系统，包括：多个独立的通信集线器设备(集线器设备31和32)，每个集线器设备具有中继通信的功能和控制多个通信连接器之间的通信路径的功能，其中：
多个通信集线器设备中的每一个包括：
内部电源单元(稳定电源电路53)，被配置为基于从车辆侧上的主电源(车载电池19)供应的输入电源电力，产生用于内部电路的操作所需的稳定电源电力，以及
备用电源输出单元(电力系统连接器55A和55B)，被配置为将输入电源电力或由内部电源单元产生的稳定电源电力作为备用电力供应给另一通信集线器设备，其中：
设置备用电源线(34a)，该备用电源线连接多个通信集线器设备的备用电源输出单元。
[2]根据上述[1]所述的车载通信系统包括：
集线器间通信线(通信线34b)，连接多个通信集线器设备，其中：
集线器间通信线在该集线器间通信线与备用电源线平行的布线状态下被组装成线束(集线器间连接单元34)(见图1)。
[3]根据上述[1]所述的车载通信系统，其中：
多个通信集线器设备经由至少具有独立的保险丝功能(保险丝F1和F2)和不同的布线路径的多个输入侧电源线(+B电源线18a和18b)连接到主电源。
[4]根据上述[2]所述的车载通信系统，其中：
多个通信集线器设备在宽度方向上布置在车身中心附近，并在车身的前后方向上分开，以及
在集线器间通信线和备用电源线在宽度方向上穿过车身的中心附近时,在车身的前后方向上布线(见图1)。
参考符号列表
10 车辆
11 引擎室
12 乘客舱
13 行李舱
14a、14b、14c、14d 门
15 车身前部
16 车身后部
17a +B电源线
17b IG电源线
17c、17d、17e、17f 通信线
18a、18b+B 电源线
21、22、23、24 LiDAR设备
25A、25B、25C、25D 中继连接器
30 电接线盒
31、31B、32、32B 集线器设备
33 线束
34 集线器间连接单元
34a、59A、59B、59C、59D 备用电源线
34b 通信线
41、42、43、44、45、46、47 电气部件
51A、51B 壳体
52 交换集线器电路
53 稳定电源电路
54A、54B、55A、55B 电力系统连接器
56A、56B、57A、57B、58A、58B 通信系统连接器
D1、D2、D3、D4 防回流电路
F1、F2 保险丝

Claims (4)

1.一种车载通信系统，包括多个独立的通信集线器设备，每个所述集线器设备具有中继通信的功能和控制多个通信连接器之间的通信路径的功能，其中
所述多个通信集线器设备中的每一个包括：
内部电源单元，被配置为基于从车辆侧上的主电源供应的输入电源电力，产生内部电路的操作所需的稳定电源电力；以及
备用电源输出单元，被配置为将所述输入电源电力或由所述内部电源单元产生的所述稳定电源电力作为备用电力供应给另一通信集线器设备，其中
设置备用电源线，所述备用电源线连接所述多个通信集线器设备的备用电源输出单元。
2.根据权利要求1所述的车载通信系统，包括：
集线器间通信线，连接所述多个通信集线器设备，其中
所述集线器间通信线在所述集线器间通信线与所述备用电源线平行的布线状态下被组装成线束。
3.根据权利要求1所述的车载通信系统，其中
所述多个通信集线器设备经由至少具有独立的保险丝功能和不同的布线路径的多个输入侧电源线连接到所述主电源。
4.根据权利要求2所述的车载通信系统，其中
所述多个通信集线器设备在宽度方向上布置在车身中心附近，并在所述车身的前后方向上分开，以及
所述集线器间通信线和所述备用电源线在所述宽度方向上穿过所述车身的中心附近时，在所述车身的前后方向上布线。
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