CN111355676B - 车辆中的通信系统以及使用所述通信系统的通信方法 - Google Patents

车辆中的通信系统以及使用所述通信系统的通信方法 Download PDF

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Abstract

根据一方面的车辆中的通信系统包括发送单元和接收单元。所述发送单元包括：调制单元，所述调制单元生成具有预定占空比的PWM信号；输出单元，所述输出单元输出所述PWM信号；反馈单元，所述反馈单元反馈所述PWM信号；以及发送控制器，所述发送控制器使用反馈的信号来控制所述调制单元。所述接收单元包括接收控制器和开关单元，所述接收控制器基于所述PWM信号来确定是否驱动负载；所述开关单元基于所述接收控制器的确定来接通或关断。

Description

车辆中的通信系统以及使用所述通信系统的通信方法
相关申请的交叉引用
本申请要求根据35U.S.C.119(a)享有于2018年12月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0166793的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用方式被纳入本文。
技术领域
本公开内容涉及车辆中的通信系统和使用所述通信系统的通信方法。本公开内容还涉及执行脉宽调制(PWM)通信的车辆中的通信系统以及使用所述通信系统的通信方法。
背景技术
相关技术在车辆中使用大量接线来递送有效高/低信号，并且为了将其减少，已经提出了本地互连网络(LIN)通信方法和控制器局域网络(CAN)通信方法。
在CAN通信方法中，使用两根电线。使用两根电线增加了结构的复杂性。在LIN通信方法中，使用固定时间表来进行通信，并且存在主机和从机，并且如果主机不存在，则不工作。
然而，对于CAN通信方法或LIN通信方法，协议是复杂的，并且需要高质量的微控制器单元(MCU)和收发器，因此与单向通信相比，它们的成本很高。
发明内容
提供以下描述以解决上文提及的问题，并且提出车辆中的通信系统和使用所述通信系统的通信方法，所述通信方法可以代替CAN通信方法/LIN通信方法，并且可以成本划算地实施。
根据一方面的一种车辆中的通信系统包括发送单元和接收单元。所述发送单元包括：调制单元，所述调制单元被配置为生成具有预定占空比的PWM信号；输出单元，所述输出单元被配置为输出所述PWM信号；反馈单元，所述反馈单元被配置为将所述PWM信号反馈到发送控制器；以及所述发送控制器，所述发送控制器被配置为通过使用反馈的信号来控制所述调制单元。所述接收单元包括：接收控制器，所述接收控制器被配置为基于所述PWM信号来确定是否驱动负载；以及开关单元，所述开关单元被配置为基于所述接收控制器的确定来接通或关断。
如果所述PWM信号异常，则所述发送控制器可以控制所述调制单元以生成在预定时间内保持为高的PWM信号，并且所述接收控制器可以在预定时间内维持所述开关单元为接通状态。
当确定所述PWM信号是否正常时，如果反馈的信号具有未预先定义的占空比，则所述发送控制器可以确定所述PWM信号为异常。
所述车辆中的通信系统可以包括多个所述接收单元，并且所述发送单元生成具有不同占空比的多个PWM信号并且将所述多个PWM信号发送到每个接收单元。
所述预定占空比可以被设置为指示所述负载的操作。
根据另一方面的一种车辆中的通信方法包括：在调制单元中生成具有预定占空比的PWM信号；在输出单元中输出所述PWM信号；通过反馈单元将所述PWM信号反馈到发送控制器；通过所述发送控制器使用反馈的信号来验证所述PWM信号是否正常；以及通过所述发送控制器基于验证结果来控制所述调制单元。
在验证步骤中，如果反馈的信号具有未预先定义的占空比，则所述发送控制器可以确定所述PWM信号异常。
在控制步骤中，如果所述PWM信号异常，则所述发送控制器可以控制所述调制单元以生成在预定时间内保持为高的PWM信号。
所述车辆中的通信方法可以进一步包括通过接收控制器基于所述PWM信号来驱动负载。如果所述PWM信号异常，则所述接收控制器可以控制所述开关单元以在预定时间内维持接通状态。
所述车辆中的通信方法可以包括多个接收单元。在生成步骤中，所述调制单元可以生成具有不同占空比的多个PWM信号。
所述预定占空比可以被设置为指示由接收单元驱动的负载的操作。
根据本公开内容的车辆中的通信系统和使用所述通信系统的通信方法使用PWM信号进行通信，因此不需要支持CAN通信/LIN通信的昂贵的MCU；它们可以被经济地实施。
另外，根据本公开内容，由于它确定PWM信号是否正常并且基于此执行控制动作，因此即使一旦发生通信错误，也不影响接收单元侧上的系统。
附图说明
图1是例示了车辆中的通信系统的结构的一个实施例的视图。
图2是例示了包括多个接收单元的车辆中的通信系统的结构的一个实施例的视图。
图3是例示了为两个接收单元发送信号的发送单元的结构的一个实施例的视图。
图4是例示了接收发送单元的信号的两个接收单元的结构的一个实施例的视图。
图5是例示了车辆中的通信方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
由于以下公开内容允许各种改变和多个实施方案，因此将在附图中例示并且在书面描述中详细描述具体实施方案。然而，这不意在将本公开内容限制于具体实施方案，应理解，其包括在本公开内容的精神和范围内所包括的所有改变、等同物和替代物。
在描述每个附图时，相同的附图标记用于相同的元件。诸如第一和第二的术语可以被用来描述各种部件，但是所述部件不应受所述术语限制。所述术语仅是出于将一个部件与另一个部件区分开的目的而使用。
例如，在不脱离本发明的范围的前提下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件也可以被称为第一部件。术语“和/或”包括多个相关项的任何组合或多个相关项中的任何项。
除非另有定义，否则本文所使用的所有术语，包括技术术语或科学术语，具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同含义。
术语，诸如在常用词典中定义的那些术语，应被解释为具有与相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本申请中明确定义，否则不应以理想或过度正式的含义来解释。
在下文中，将参考附图详细描述根据一个实施例的车辆中的通信系统和使用所述通信系统的通信方法。
图1是例示了车辆中的通信系统的结构的一个实施例的视图。
根据一个实施例的车辆中的通信系统300执行脉宽调制(PWM)通信，以控制车辆中的各种各样的功能。参考图1，车辆中的通信系统300包括发送单元100和接收单元200。
发送单元100生成用于控制车辆中的每个功能的PWM信号并且将该PWM信号发送到接收单元200。详细地，发送单元100可以包括调制单元110、输出单元120、反馈单元130和发送控制器140。
调制单元110生成具有预先确定的占空比的PWM信号。详细地，该调制单元可以生成具有被设置为控制由接收单元200驱动的负载的占空比的PWM信号。该负载可以包括车辆中的座椅、加热器和空调，但是它不限制于此，并且它可以包括车辆中的通过通信操作的所有其他电子设备。
在表1中示出了占空比和基于所述占空比的负载操作的一个实施例。
表1
占空比(％) 操作
10 座椅通风–等级1
20 座椅通风–等级2
30 座椅通风–等级3
50～60 关闭
70 座椅加热系统–等级1
80 座椅加热系统–等级2
90 座椅加热系统–等级3
输出单元120输出该PWM信号。详细地，输出单元120将调制单元110生成的PWM信号输出到接收单元200。输出单元120可以包括两个开关设备，以实施由调制单元110生成的信号。稍后将提供细节。反馈单元130将该PWM信号反馈到发送控制器140。详细地，反馈单元130连接到输出单元120，因此它将输出到接收单元200的PWM信号反馈到发送控制器140。
发送控制器140通过使用反馈单元130发送的信号来控制调制单元110。详细地，发送控制器140通过使用由反馈单元130反馈的信号来确定PWM信号是否正常。发送控制器140基于确定结果来控制调制单元110。
如果PWM信号正常，则原样地输出PWM信号。发送控制器140控制调制单元110以维持操作。
如果反馈信号具有未预先定义的占空比，则发送控制器140确定PWM信号为异常。未预先定义的占空比意指未定义为指示如表1中所示出的、由接收单元200驱动的负载的操作的占空比。
例如，在表1中未定义用于占空比为40％的情况的操作。发送控制器140可以确定具有40％占空比的PWM信号为异常。
如果PWM信号异常，则发送控制器140控制调制单元110以生成在预定时间段内保持为高的PWM信号。预定时间是指通常定义的时间，以使得接收单元200识别PWM信号异常并且基于此执行操作。
考虑到发送单元100、接收单元200、由接收单元200驱动的负载的规格以及通信效率，可以将预定时间的持续时间设置为特定值。
根据一个实施例，如果PWM信号异常，则发送控制器140可以控制调制单元110以生成在预定时间内保持低的PWM信号。
根据一个实施例，如果PWM信号异常，则发送控制器140可以控制调制单元110以在它复位之后再次生成信号。
接收单元200基于由发送单元100输出的PWM信号来确定负载是否被驱动。详细地，接收单元200可以包括接收控制器210和开关单元220。
接收控制器210基于PWM信号来确定是否驱动负载。开关单元220基于接收控制器210的确定来接通或关断。
详细地，如果PWM信号正常，则接收控制器210控制负载根据PWM信号操作。
如果PWM信号异常，则接收控制器210控制开关单元220，以使得负载不基于PWM信号操作。详细地，接收控制器210可以控制以使得开关单元220保持接通状态或关断状态。
如上所述，根据一个实施例的车辆中的通信系统300使用PWM信号来执行通信，因此它可以成本划算地实施，因为不需要支持CAN通信/LIN通信的昂贵的MCU。
另外，由于所述通信系统确定PWM信号的正常性(normality)并且基于此来执行控制动作，因此即使发生通信错误，它也不对由接收单元200驱动的负载的操作造成影响。
图2是例示了包括多个接收单元的车辆中的通信系统的结构的一个实施例的视图。
参考图2，根据一个实施例的车辆中的通信系统300可以包括多个接收单元200。
多个接收单元200-1、200-2、200-3、200-4等通过接收由发送单元100发送的PWM信号来操作由它们自身驱动的负载。例如，接收单元200-1驱动用于座椅通风的风扇，接收单元200-2驱动座椅的加热系统，接收单元200-3驱动空调系统，并且接收单元200-4驱动收音机。
如上文所描述的，根据一个实施例的通信系统300可以通过经由一个发送单元100将信号发送到多个接收单元200-1、200-2、200-3、200-4等来控制车辆中的多个设备。
图3是例示了为两个接收单元发送信号的发送单元的结构的一个实施例的视图。
如果存在多个接收单元200，则发送单元100可以为每个接收单元200发送具有不同占空比的PWM信号。
详细地，参考图3，假设存在两个接收单元200，则发送单元100可以被设置为包括输出单元120-1、120-2和反馈单元130-1、130-2，以使得它们对应于每个接收单元200。调制单元110和发送控制器140可以用微控制器单元(MCU)来实施。
基于输出单元120-1描述一个电路的操作如下。
1)调制单元110生成具有高状态的信号的情况
电压被供应到晶体管Q2的具有高电压的基极端子，并且晶体管Q1的基极端子的电压变低。晶体管Q1被接通，因此输出单元120-1输出预定的第一电压，即，12V。
2)调制单元110生成具有低状态的信号的情况
电压被供应到晶体管Q2的具有低电压的基极端子，并且晶体管Q1的基极端子的电压变高。晶体管Q1关断，因此输出单元120-1输出预定的第二电压，即，0V。
通过考虑由接收单元200驱动的负载的规格和通信效率，可以将上文提及的预定的第一电压和第二电压的具体大小设置为其他值。
反馈单元130-1、130-2分别连接到输出单元120-1、120-2，并且将由输出单元120-1、120-2输出的PWM信号反馈到发送控制器140。发送控制器140可以通过反馈单元130-1、130-2的操作来确定发送到接收单元200的PWM信号S1、S2中的每个是否正常。
图4是例示了接收发送单元的信号的两个接收单元的结构的一个实施例的视图。
参考图4，根据一个实施例的车辆中的通信系统300可以包括两个接收单元200-1、200-2。接收单元200-1、200-2中的每个从发送单元100接收具有不同占空比的PWM信号S1、S2。
对于接收单元200-1、200-2中的每个，待驱动的负载不同。例如，接收单元200-1驱动用于座椅通风的风扇，并且接收单元200-2驱动座椅的加热系统。
接收控制器210-1、210-2可以用微控制器单元(MCU)来实施。
接收单元200-1、200-2包括开关单元220-1、220-2，以消除通信错误(例如，PWM信号S1、S2异常的情况)的影响。开关单元220-1、220-2可以被实施为包括一个开关单元，即，晶体管。
接收控制器210-1、210-2可以控制以使得根据PWM信号S1、S2是否正常来将开关单元220-1、220-2维持为接通状态或关断状态。
将PWM信号S1称作参考，
1)如果PWM信号S1正常
接收控制器210-1通过使用接收的PWM信号S1来驱动负载，例如，用于座椅通风的风扇。
2)如果PWM信号S1异常
在此情况下，发送单元100可以通过基于反馈动作的控制来发送在预定时间段内保持为高的PWM信号S1。接收控制器210-1通过向开关单元220-1中的基极端子1施加高电压来接通晶体管Q3，以使得负载不受异常信号S1影响。当晶体管Q3接通时，电流通过晶体管Q3流动到发射极端子3，因此通信线路保持低。
如上所述，接收控制器210-1可以通过在预定时间段内维持开关单元220-1为接通状态来消除通信错误对负载系统的影响。
以上描述仅被提供作为实施例，并且接收控制器210-1的控制方法可以根据电路的实施方式而变化。详细地，接收控制器210-1可以通过控制开关单元220-1以在预定时间段内保持接通来防止通信错误的影响。
对于接收单元200-1、200-2，如果PWM信号S1、S2异常，则通过接收控制器210-1的控制动作使通信线路保持低。在此情况下，发送单元100可能受影响。接收单元200-1、200-2可以包括整流二极管D1、D2，以消除接收控制器210-1的控制动作对发送单元100的影响。
图5是例示了车辆中的通信方法的一个实施例的流程图。
参考图5，根据一个实施例的车辆中的通信方法包括生成步骤S400、输出步骤S500、反馈步骤S600、验证步骤S700和控制步骤S800。
在生成步骤S400中，具有预定占空比的PWM信号在调制单元110中生成PWM信号。详细地，调制单元110可以生成具有被设置为控制由接收单元200驱动的负载的占空比的PWM信号。如果根据一个实施例的车辆中的通信系统300包括多个接收单元200，则调制单元110可以生成具有不同占空比的多个PWM信号。
在输出步骤S500中，输出单元120输出PWM信号。详细地，输出单元120使用预定的第一电压和第二电压来实施高波形和低波形，并且输出由调制单元110生成的PWM信号。
在反馈步骤S600中，反馈单元130将由输出单元120输出的PWM信号反馈至发送控制器140，作为确定PWM信号是否正常的先前步骤。
在验证步骤S700中，使用由发送控制器140反馈的信号来验证PWM信号的正常性。详细地，如果由反馈单元130反馈的信号具有未预先定义的占空比，则发送控制器140可以确定PWM信号异常。
在控制步骤S800中，发送控制器140基于验证结果来控制调制单元110。
详细地，发送控制器140基于验证结果进行如下控制：
1)如果PWM信号正常，则发送控制器140控制，以使得调制单元110维持操作。在此情况下，原始PWM信号被原样地发送到接收单元200。
2)如果PWM信号异常，则发送控制器140控制调制单元110以生成保持为高的PWM信号。
根据另一个实施例的车辆中的通信方法可以进一步包括驱动步骤S900，其中接收控制器210基于PWM信号来驱动负载。
在驱动步骤S900中，如果PWM信号异常，则接收控制器210控制，以使得在预定时间段内维持开关单元220为接通状态。如果PWM信号正常，则接收控制器210基于PWM信号来驱动与其自身连接的负载。
如上所述，车辆中的通信方法使用PWM信号执行通信，因此所述通信方法是成本划算的，因为不需要支持CAN通信/LIN通信的高价MCU。
此外，由于通过确定PWM信号是否正常来执行控制动作，因此即使一旦发生通信错误，也不影响由接收单元200驱动的负载的操作。
提供了以上公开内容，其目的是指示某些功能的执行的方法步骤以及它们的关系。为了便于描述，本文已经任意定义了这些功能部件和方法步骤的边界和顺序。
只要适当执行特定功能和关系，就可以定义替代边界和顺序。因此，任何这样的替代边界和顺序都在所要求保护的公开内容的范围和精神内。
另外，为了易于解释，已经任意定义了这些功能部件的边界。只要适当执行任何重要功能，就可以定义替代边界。同样地，本文也可以任意定义流程图框以代表任何重要的功能。
对于扩展使用，流程图框边界和顺序可能已经被定义，并且仍然执行某个重要功能。因此，功能部件以及流程图框和序列的替代定义都在所要求保护的公开内容的范围和精神内。
还可以根据一个或多个实施方案来至少部分地描述本公开内容。本文使用本公开内容的实施方案来例示本公开内容、本公开内容的方面、本公开内容的特征、本公开内容的概念和/或本公开内容的实施例。体现本公开内容的设备、制品、机器和/或过程的物理实施方案可以包括参考本文所描述的一个或多个实施方案所描述的一个或多个方面、特征、概念、实施例等。
此外，在整个附图中，实施方案可以并入可以使用相同或不同附图标记的相同或类似命名的功能、步骤、模块等，这样，功能、步骤、模块等可以是相同的或类似的功能、步骤、模块等。
如上文所描述的，已经参考具体实施方案诸如特定部件以及受限制的实施方案和附图描述了本公开内容，但是这仅被提供用于帮助更一般地理解本公开内容，本公开内容不限制于以上实施方案。对于本领域技术人员而言，从这些描述可以进行各种改型和变化。
因此，本公开内容的精神不应被限制于所描述的实施方案，并且权利要求的所有等同物以及稍后将描述的权利要求属于本公开内容的范围。

Claims (9)

1.一种车辆中的通信系统，包括：
发送单元和接收单元，
其中，所述发送单元包括：
调制单元，所述调制单元被配置为生成具有预定占空比的PWM信号；
输出单元，所述输出单元被配置为输出所述PWM信号；
反馈单元，所述反馈单元被配置为将所述PWM信号反馈到发送控制器；以及
所述发送控制器，所述发送控制器被配置为通过使用反馈的信号来控制所述调制单元，并且
其中，所述接收单元包括：
接收控制器，所述接收控制器被配置为基于所述PWM信号来确定是否驱动负载；以及
开关单元，所述开关单元被配置为基于所述接收控制器的确定来接通或关断，
其中，如果所述PWM信号异常，
所述发送控制器控制所述调制单元以生成在预定时间内保持为高的PWM信号，并且
所述接收控制器在预定时间内维持所述开关单元为接通状态。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
当确定所述PWM信号是否正常时，如果反馈的信号具有未预先定义的占空比，则所述发送控制器确定所述PWM信号为异常。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其中，存在不止一个接收单元，并且
其中，所述发送单元生成具有不同占空比的多个PWM信号并且将所述多个PWM信号发送到每个接收单元。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述预定占空比被设置为指示所述负载的操作。
5.一种车辆中的通信方法，该通信方法使用车辆中的通信系统，所述通信方法包括：
在调制单元中生成具有预定占空比的PWM信号；
在输出单元中输出所述PWM信号；
通过反馈单元将所述PWM信号反馈到发送控制器；
通过所述发送控制器使用反馈的信号来验证所述PWM信号是否正常；以及
通过所述发送控制器基于验证结果来控制所述调制单元，
其中，所述控制包括，如果所述PWM信号异常，则通过所述发送控制器控制所述调制单元以生成在预定时间内保持为高的PWM信号。
6.根据权利要求5所述的通信方法，其中，所述验证包括：如果反馈的信号具有未预先定义的占空比，则通过所述发送控制器确定所述PWM信号异常。
7.根据权利要求5所述的通信方法，进一步包括：通过接收控制器基于所述PWM信号来驱动负载，
其中，所述驱动包括：如果所述PWM信号异常，则通过所述接收控制器控制开关单元以在预定时间内维持接通状态。
8.根据权利要求5所述的通信方法，其中，所述车辆中的通信系统包括多个接收单元，并且
所述生成包括通过所述调制单元生成具有不同占空比的多个PWM信号。
9.根据权利要求8所述的通信方法，其中，所述预定占空比被设置为指示由所述接收单元驱动的负载的操作。
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