CN105519061A - 通信装置及包括这种装置的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通信装置(10)，包括两个电子控制单元(100，200)，各自包括第一电端子(101，201)、第二电端子(102，202)、以及通信端子(103，203)，该通信端子通过通信导线(13)连接至另一个电子控制单元的通信端子，并且其中：第一电子控制单元(100)在其第一电端子和第二电端子上具有参考电压(VSUPP，VGND)、包括适用于在其通信端子上发射参照所述参考电压的电压信号(SLIN)的发生装置(111)；并且第二电子控制单元(200)包括用于处理在其通信端子上经由所述通信导线接收的所述电压信号的装置(211)。根据本发明，该通信装置包括将所述第一电端子彼此连接的两根参考导线(11，12)，并且迫使所述参考导线与所述通信导线在所述两个电子控制单元之间行进。

Description

通信装置及包括这种装置的机动车辆
本发明涉及的技术领域
本发明总体上涉及在多个电子控制单元之间通信的领域。
本发明更具体地涉及一种通信装置，该通信装置包括两个电子控制单元，这两个电子通信单元各自包括一个第一电端子、一个第二电端子、以及一个通信端子，该通信端子通过一根通信导线来连接至另一个电子控制单元的通信端子，其中：所述两个电子控制单元中的第一电子控制单元在其第一电端子和第二电端子上具有多个参考电压、并且包括多个产生装置，这些产生装置适用于在其通信端子上发射参照这些参考电压的一个电压信号；并且这两个电子控制单元中的第二电子控制单元包括用于处理在其通信端子上经由该通信导线接收的该电压信号的装置。
本发明还涉及包括这种通信装置的机动车辆。
技术背景
机动车辆包括若干传感器(雨水检测器、亮度传感器、压力传感器等)和若干致动器(风窗玻璃刮水器电机、燃料喷射器等)。
这些传感器和这些致动器通常被多个电子控制单元(即，处理器)控制，这些电子控制单元彼此通信。
例如，雨水检测器将包括第一电子控制单元，该第一电子控制单元将被连接至用于控制风窗玻璃刮水器电机的第二电子控制单元。
在引言中限定的通信装置则确保了这些电子控制单元彼此通信。
尤其已知存在一种通信装置，在该通信装置中，这些电子控制单元利用根据LIN(局域互连网络)类型的通信协议产生的电压信号经由单根通信导线来交换信息，该信号参照第一参考电压和第二参考电压。
在电磁兼容性(EMC)测试的过程中已经发现，这种利用单根通信导线的通信装置可能对于在该机动车辆的环境中发射的电磁干扰是敏感的，例如与该机动车辆的各种不同的单元(发动机、振荡器、致动器)的运行关联的干扰或者在该机动车辆附近接收或传递的无线电波(FM广播、GSM或WiFi信号等)。
在一些频带中，这种电磁干扰引起电压信号的畸变。
因此在承受干扰的环境中，存在暂时的通信中断和信息损失的风险。
发明目的
为了补救现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种具有增大的电磁干扰抗性的通信装置。
根据本发明更具体地提出的是一种如在引言中所限定的通信装置，该通信装置进一步包括：
-两根参考导线，这两根参考导线之一连接所述第一电端子并且这两根参考导线中另外一根参考导线连接所述第二电端子，以及
-多个引导装置，这些引导装置为所述参考导线与所述通信导线在所述两个电子控制单元之间安排路线。
在承受电磁干扰的环境中，当传递电压信号时这些参考电压和信号电压遭受干扰。
由于通过这两根参考导线对这些第一电端子和这些第二电端子的连接并且由于这些引导装置，所确定的是，这些信号以相同的方式遭受干扰。
实际上，电压信号通常以如下方式产生：使得该电压信号在第一参考电平(等于通过对这些第一电端子而言共用的参考电压所固定的信号电压)与第二参考电平(等于通过对这些第二电端子而言共用的参考电压所固定的信号电压)之间逐步改变。
由于这些参考导线和该通信导线的闭合路径，则当这个电压信号在连接这两个电子控制单元的通信导线上传递时可以减少共模效应。
所提出的本发明涉及对现有通信装置的微小修改。本发明简单地通过将通信导线尽可能靠近这两根参考导线来放置而在电磁抗扰度方面获得了可观的改善。
根据本发明的通信装置的其他非限制且有利的特征如下：
-所述引导装置以基本上平行的方式对所述参考导线和所述通信导线安排路线；
-所述引导装置包括容纳所述参考导线和所述通信导线的电缆护套；
-所述产生装置被适配成根据LIN类型的通信协议来产生所述电压信号；
-所述通信装置进一步包括：
-另一个电子控制单元，该另一个电子控制单元包括一个第一电端子和一个第二电端子、用于处理所述电压信号的装置、以及一个通信端子，该通信端子被另一根通信导线连接至所述通信导线以接收所述电压信号，
-两根另外的参考导线，这两根另外的参考导线分别将所述另外的电子控制单元的所述第一电端子和所述第二电端子连接至所述两根参考导线，以及
-另外的引导装置，这些另外的引导装置为所述两根另外的参考导线与所述另外的通信导线安排路线；
-所述两根另外的参考导线与所述两根参考导线的连接以及所述另外的通信导线与所述通信导线的连接是通过三个接头产生的；
-所述两根另外的参考导线与所述两根参考导线的连接以及所述另外的通信导线与所述通信导线的连接是通过一个三引脚公连接器和一个三引脚母连接器产生的；
-所述通信装置包括在两个与十四个之间的另外的电子控制单元。
本发明还提出一种机动车辆，该机动车辆包括根据本发明的通信装置。
一个实施方式的详细说明
参考附图，通过非限定性实例所提供的以下说明将清楚地解释本发明由哪些组成以及可以如何实施本发明。
在附图中：
-图1是根据本发明的第一实施例的通信装置的图解视图；
-图2是根据LIN类型的通信协议产生并且由来自图1的通信装置传递的电压信号的实例；
-图3是容纳了来自图1的通信装置的通信导线、电池导线和接地导线的电护套的截面视图；
-图4是根据本发明的第二实施例的通信装置的图解视图；
-图5是根据本发明的第二实施例的变体的通信装置的图解视图。
作为介绍，应注意的是，在不同附图中呈现的不同实施例的相同或相似的元件将由相同的参考符号指代并且将不会每次都描述。
在图1和图4中呈现了例如预期装配机动车辆(未示出)的通信装置10；20的两个具体实施例。
在此，通信装置10；20被设计成根据LIN类型的通信协议(在下文中被称为“LIN协议”)来通信。LIN协议目前作为ISO/CD标准17987的一部分而经历了标准化。
由于其简单的接口和其利用相对较低成本的容易可得的部件的实现方式，LIN协议在汽车领域中与其他多路复用的通信协议(例如由ISO国际标准11898定义的CAN(控制器局域网)类型的通信协议)相比而言具有经济优势。
LIN协议在机动车辆中用于具有低数据速率的通信需求，通常小于约20千位每秒。
如在图1和图4中所呈现的，通信装置10；20包括第一电子控制单元和第二电子控制单元100、200(在下文中由其缩写UCE来表示)。
在此描述的本发明的各种实施例中，第一UCE100控制机动车辆的雨水检测器1并且第二UCE200控制风窗玻璃刮水器电机2。
在图4中所呈现的第二实施例中，以及在图5中所呈现的其变体中，通信装置20进一步包括控制另一个风窗玻璃刮水器电机3的第三电子控制单元300。
在下文中详细描述的各种实例中，并且为了清楚地理解通信装置10；20的运行和所得优点，在此将认为，第一UCE100处于“发送器”模式并且第二和第三UCE200、300对其自身而言处于“接收器”模式。
这意味着，第一UCE100从雨水检测器1接收检测信号1A、然后处理这个检测信号1A、并且最后将这个处理的结果传送至第二和第三UCE200、300，然后该第二和该第三UCE经由控制信号2A、3A来控制其相应的风窗玻璃刮水器电机2、3。
在图1中所呈现的仅包括两个电子控制单元100、200的本发明的第一实施例中，主要描述和呈现了通信装置10以展示本发明是怎样以简单方式来工作的。
为了被供给电能，第一UCE100包括电源端子SUPP和接地端子GND(参见图1)。
一方面，电源端子SUPP被连接至配电单元(未示出)，该配电单元位于机动车辆的乘客舱中并且递送作为电池电压VBATT函数的供电电压VSUPP。在此，供电电压VSUPP等于12伏特。
另一方面，接地端子GND被连接至该机动车辆的接地插销(未示出)，该接地插销尽可能地靠近第一UCE100来定位。以此方式连接后，接地端子GND经受等于0伏特的零点接地电压VGND。
第一和第二UCE100、200各自包括一个第一电端子101、201，一个第二电端子102、202，一个通信端子103、203。
在此第一UCE100的第一电端子101被直接连接至电源端子SUPP，并且第一UCE100的第二电端子102被直接连接至接地端子GND，并且这些电端子101、102因此是在等于12伏特的电位差下。
此外，第一UCE100包括用于参照所述参考电压VSUPP、VGND来产生电压信号SLIN的多个装置111。这些产生装置111因此被设计成将这个电压信号SLIN发送至其传输端子103。
对应地，第二UCE200包括用于处理在其通信端子203上经由通信导线13接收的电压信号SLIN的装置211。
在图2中示出了根据LIN类型的通信协议产生的电压信号SLIN的实例。
为了更加精确，在图2中示出了电压信号SLIN的电压VLIN作为时间t的函数的实例。
根据LIN协议，这个电压信号SLIN在两个不同的电压电平之间振荡：
-低电平，也被称为“显性”电平，该低电平对应于电压信号SLIN的第一状态，信号电压VLIN在该第一状态下等于接地电压VGND，以及
-高电平，也被称为“隐性”电平，该高电平对应于电压信号SLIN的第二状态，信号电压VLIN在该第二状态下等于供电电压VSUPP。
于是电压信号SLIN被认为参照接地电压VGND和供电电压VSUPP。
根据本发明的一个特别有利的特征，这两个UCE100、200的第一电端子101、201通过第一参考导线11彼此连接，这两个UCE100、200的第二电端子102、202通过第二参考导线12彼此连接，并且通过引导装置14为这两根参考导线11、12与通信导线13在这两个UCE100、200之间安排路线。
如果电磁波干扰了电压信号SLIN沿通信导线13在第一UCE100与第二UCE200之间的传输，则产生信号电压VLIN方面的变化和电压信号SLIN的加扰。
由这两根参考导线11、12运送的参考电压VSUPP、VGND如果经受相同的电磁波则将以相同的方式受影响，这是此处的情况，因为这两根参考导线11、12是靠近通信导线13定位的。
因为这些产生装置111根据参考电压VSUPP、VGND来产生电压信号SLIN，处理装置211于是可以根据所接收(并且经受干扰)的参考电压VSUPP、VGND来处理所接收(并且也经受干扰)的电压信号SLIN。这导致即使电压信号SLIN经受了强烈的干扰，也对该电压信号进行了有效处理。
由于这些引导装置14，这些参考导线11、12与通信导线13一起在这两个UCE100、200之间被安排路径。
这意味着，这些参考导线11、12和通信导线13沿从第一UCE100到第二UCE200的连接它们的路径保持相互靠近。
尽管在图1中，将第一UCE100连接至第二UCE200的线路径是直线路径，根据在机动车辆中连接这两个UCE100、200的方面的约束，该路径可以是弯曲的或具有多个弯曲。
在此，这些引导装置包括电缆护套14，该电缆护套联合地容纳第一参考导线11、第二参考导线12和通信导线13(参见图3)。
这个电缆护套14不需要任何旨在改善其电磁兼容性的特定的屏蔽物。
替代地，电缆护套可以包括呈编织形式的电磁屏蔽物或被电连接至一个或多个电子控制单元的接地端子的引流线。
电缆护套14优选地以基本上平行的方式为这两根参考导线11、12和通信导线13安排路线。
这意味着，这两根参考导线11、12各自保持在相对于通信导线13的基本上恒定的分隔距离处，并且其切线在电缆护套14的任何横截面中都是平行的。
这保证了参考导线11、12遭受相同的电磁干扰。
为了更加精确，在此，第一和第二UCE100、200的产生装置和处理装置包括数字微控制器111、211(参见图1)，该数字微控制器尤其包括处理器、随机访问存储器、只读存储器以及用于从雨水检测器1(微控制器111)接收信号或者将信号传递至风窗玻璃刮水器电机2(微控制器211)的各种不同的输入或输出接口。
此外，第一和第二UCE100、200的产生和处理装置包括用于将由微控制器111、211处理的数字信号转换为模拟电压信号SLIN或反之的数字/模拟转换器112(第一UCE100)或模拟/数字转换器212(第二UCE200)。
在图1的构型中，由雨水检测器1发送并且表明了在机动车辆的风窗玻璃上存在水滴的检测信号1A例如被传递至第一UCE100的微控制器111，该微控制器处理这个检测信号1A。根据那个处理的结果，微控制器111根据LIN协议产生LIN数字信号，之后数字/模拟转换器112将这个呈模拟形式的电压信号SLIN经由通信导线13传递至第二UCE200。模拟电压信号SLIN然后被转换为LIN数字信号并且然后由微控制器211进行处理，该微控制器产生对应的控制信号2A以控制风窗玻璃刮水器电机2。
在替代实施例中，通信装置的第二UCE还可以包括在不同供电电压下的电源端子和在不同接地电压下的接地端子。
再次在这个实施例中，然后将不是经由第一UCE而是直接通过电源端子对第二UCE的电子部件供应功率。
再次在这个实施例中，第二UCE可以起“发送器”的作用，因为这两个供电电压和这个接地电压可以然后用作用于第二UCE的第一和第二电端子的参考电压。
仍是在这个实施例中，每个UCE都将包括被适配成使该第一电端子与供电电压VSUPP断开连接并且使第二电端子与接地电压VGND断开连接的断开装置。
当将来自第二UCE的电压信号SLIN发送至第一UCE时，第二UCE的断开装置将因此被命令为将第一和第二电端子连接至供电电压VSUPP和接地电压VGND。第一UCE的断开装置将对其自身而言被命令为使该第一电端子与供电电压VSUPP断开连接并且使第二电端子与接地电压VGND断开连接。
在图4中呈现的第二实施例中和在图5中呈现的其多个变体之一中，通信装置20的第三UCE300类似第一和第二UCE100、200包括：
-被连接至第一参考导线11的第一电端子301，
-被连接至第二参考导线12的第二电端子302，
-(呈微控制器311形式的)处理装置311，用于根据LIN协议、参照第一和第二参考电压VSUPP、VGND来处理电压信号SLIN，以及
-通信端子303，该通信端子经由通信导线23被连接至将第一和第二UCE100、200连接起来的通信导线13，从而接收电压信号SLIN。
为了改善通信装置20的电磁抗扰度，经由与另一根通信导线23一起安排路线的两根另外的参考导线21、22将第一电端子301连接至第一参考导线11并将第二电端子302连接至第二参考导线12。
为此目的，在此提供了另外的引导装置，该另外的引导装置在此由另一个电缆护套24构成，该另一个电缆护套为这些另外的线21、22与该另外的通信导线23一起安排路线。
在图4中示出的第二实施例中，这两根另外的参考导线21、22与这两根参考导线11、12的连接以及该另外的通信导线23与通信导线13的连接是通过三个接头31、32、33产生的。
在这两根通信导线13、23之间的第三接头33尤其使得电压信号SLIN在第三UCE300与另外两个UCE100、200之间能够进行传输。
在图5中示出的这个第二实施例的变体中，这两根另外的参考导线21、22与这两根参考导线11、12的连接以及该另外的通信导线23与通信导线13的连接是通过三引脚公连接器34和三引脚母连接器35产生的。
在此，母连接器35的三个引脚被连接至这两根参考导线11、12并且被连接至将第一UCE100与第二UCE200连接起来的通信导线13。
以相同的方式，公连接器34的三个引脚被连接至这两根另外的参考导线21、22并且被连接至该另外的通信导线23，该另外的通信导线被连接至第三UCE300的通信端子303并且被连接至电端子301、302。
公连接器34和母连接器35优选地包括用于防止电连接错误(例如该另一根第一参考导线21与第二参考导线12的连接)的偏振器(未示出)。
在本发明的另外的实施例中，该通信装置可以包括多达十六个电子控制单元，其中，产生装置和处理装置被适配成根据LIN类型的通信协议来产生电压信号。
本发明决不受限于所描述和示出的实施例，并且本领域技术人员可以遵照本发明的精神来产生这些实施例的任何变体。
具体地，可以根据除LIN协议之外的通信协议利用非差分电压信号产生电压信号。因此，可以存在调频信号，可以将其平均值和其幅值用作参考值。
还可以例如经由降压器电路将这些电子控制单元的电端子间接地连接至电源端子和接地端子。

Claims (9)

1.一种通信装置(10；20)，该通信装置包括两个电子控制单元(100，200)，这两个电子通信单元各自包括一个第一电端子(101，201)、一个第二电端子(102，202)、以及一个通信端子(103，203)，该通信端子通过一根通信导线(13)来连接至另一个电子控制单元(100，200)的通信端子(103，203)，其中：
-所述两个电子控制单元中的第一电子控制单元(100)在其第一电端子和第二电端子(101，102)上具有多个参考电压(VSUPP，VGND)、并且包括多个产生装置(111)，这些产生装置适用于在其通信端子(103)上发射参照所述参考电压(VSUPP，VGND)的一个电压信号(SLIN)，并且
-所述两个电子控制单元中的第二电子控制单元(200)包括用于处理在其通信端子(203)上经由所述通信导线(13)接收的所述电压信号(SLIN)的装置(211)，
其特征在于，该通信装置包括：
-两根参考导线(11，12)，这两根参考导线使所述第一电端子(101，201)彼此连接并且使所述第二电端子(102，202)彼此连接，以及
-多个引导装置(14)，这些引导装置为所述参考导线(11，12)与所述通信导线(13)在所述两个电子控制单元(100，200)之间安排路线。
2.如以上权利要求中所述的通信装置(10；20)，其中，所述引导装置(14)以基本上平行的方式为所述参考导线(11，12)和所述通信导线(13)安排路线。
3.如以上权利要求中任一项所述的通信装置(10；20)，其中，所述引导装置(14)包括容纳所述参考导线(11，12)和所述通信导线(13)的一个电缆护套。
4.如以上权利要求中任一项所述的通信装置(10；20)，其中，所述产生装置(111)被适配成根据LIN类型的通信协议来产生所述电压信号(SLIN)。
5.如以上权利要求中任一项所述的通信装置(20)，进一步包括：
-另一个电子控制单元(300)，该另一个电子控制单元包括一个第一电端子(301)和一个第二电端子(302)、用于处理所述电压信号(SLIN)的装置(311)、以及一个通信端子(303)，该通信端子被另一根通信导线(23)连接至所述通信导线(13)以接收所述电压信号(SLIN)，
-两根另外的参考导线(21，22)，这两根另外的参考导线分别将所述另外的电子控制单元(300)的所述第一电端子和所述第二电端子(301，302)连接至所述两根参考导线(11，12)，以及
-另外的引导装置(24)，这些另外的引导装置为所述两根另外的参考导线(21，22)与所述另外的通信导线(23)安排路线。
6.如以上权利要求中任一项所述的通信装置(20)，其中，所述两根另外的参考导线(21，22)与所述两根参考导线(11，12)的连接以及所述另外的通信导线(23)与所述通信导线(13)的连接是通过三个接头(31，32，33)产生的。
7.如权利要求5所述的通信装置(20)，其中，所述两根另外的参考导线(21，22)与所述两根参考导线(11，12)的连接以及所述另外的通信导线(23)与所述通信导线(13)的连接是通过一个三引脚公连接器(34)和一个三引脚母连接器(35)产生的。
8.如权利要求5至7中任一项所述的通信装置，包括在两个与十四个之间的另外的电子控制单元。
9.一种机动车辆，其特征在于，该机动车辆包括如权利要求1至8中任一项所述的通信装置(10；20)。
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