CN113271242B - 通信系统 - Google Patents

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Abstract

多个区域形成在车辆上的通信网络中，并且回路形式的通信路径通过区域干线(12A至12C)以及备用线(21‑1)形成在各个区域中。仅在断开时通过开关(22‑1)连接备用线(21‑1)，使得回路不闭合。在进行断开检测时，自动赋予指示以重写区域ECU(41和42)以及中央网关(11)上的路由图的内容。由于各个节点通过重写路由图的内容而在通信开始时优先选择将断开部旁路的通信路径，所以能够避免通信延迟的增加。连接多个区域的区域间备用线被设置为能够在断开时使用跨越多个区域的新的路径。

Description

通信系统
技术领域
本发明涉及一种例如通信系统，其能够用于多个电气部件之间经由车辆上的线束的传输路径的通信，并且特别涉及用于处理诸如通信路径的断开这样的故障的技术。
背景技术
例如，如专利文献JP-A-2019-137394中公开的，用于简化车辆上的线束的布线路径并缩短电线长度的技术应用到线束的布线结构。此外，公开了一种技术，其实施为具有：电源，其在车辆中供给电力；多个电源分配器；电源干线，其沿着车辆的前后方向或者车辆的宽度方向布设在多个电源分配器之间；电源线，其布置在电源与多个电源分配器中的至少一个分配器之间；多个通信控制部，其控制多个电源分配器；以及通信干线，其布设在多个通信控制部之间。
此外，如专利文献JP-A-2019-137394的图8所示和[0033]段所公开的，形成有一个回路，包括：第一通信控制部21a、第一通信干线22a、第二通信控制部21b、第二通信干线22b、第三通信控制部21c、第三通信干线22c、第四通信控制部21d和第四通信干线22d。因此，当通信控制部检测到与通信控制部连接的通信干线断开时，通信控制部切断与断开的通信干线的电连接。然后，电流能够经由另一路径的通信干线供给到通信控制部。例如，当第二通信控制部21b检测到第一通信干线22a断开时，与第一通信干线22a的电连接可以切断，并且能够将来自第二通信干线22b的电流供给到第二通信控制部21b。通过以这种方式利用多个通信控制部和通信干线形成回路，能够有效地防止车辆的各个部分的故障或失效。
发明内容
在如专利文献JP-A-2019-137394的图8所示以回路式形成通信路径的情况下，即使当诸如断开这样的故障在通信路径的一部分中产生时，也能够通过使用未发生故障的另一路径确保通信路径，并且因此能够提高通信可靠性。
然而，在现有技术中的典型的车载系统中使用的诸如控制器局域网(CAN)这样的总线型通信网络的情况下，根据预先确定的路由图确定最初的通信路径。但是当一回路形式连接多个通信路径用于针对断开备份时，产生了不能创建路由图的问题。
即使车载系统具有用于备份的多个通信路径，当发现由于断开等导致不能经由特定通信路径进行通信时，需要寻找并切换到能够使用的另一通信路径。因此，存在在可以开始正常通信之前需要比较长的时间的可能性。
另外，由于车辆上的系统具有大量的电子装置，并且诸多电子装置在分布于车身的各种位置处的状态下安装，所以产生用于通信的线束的路径长度长这样的问题。此外，例如，当由于交通事故等在车身中发生损坏时，有必要考虑到发生线束的断开并且不能在多个电子装置之间进行通信这样的可能性。
根据实施例的通信系统能够将车辆上的空间或特性划分为多个区域，并且独立地管理各个区域，并且当发生诸如通信路径的断开这样的故障时，能够使用未断开的另一通信路径，并且进一步降低通信延迟。
根据实施例的通信系统具有分别形成为回路形式的多条通信线，并且在该通信系统中，传输路径形成在多个区域中的每个区域中，所述传输路径具有在通信线上的多个连接位置中的每个连接位置处设置的连结连接器。该通信系统包括：
多个区域管理部，每个区域管理部分别管理所述多个区域中的一个区域的通信路径；
中央管理部，该中央管理部与所述多个区域管理部协同地管理所述多个区域中的所有通信路径；
一个以上的路径开关，针对所述多个区域中的每个区域设置所述路径开关；
两个以上的断开检测部，针对所述多个区域中的每个区域设置所述断开检测部；以及
通信路径控制部。
所述路径开关设置在多个所述连结连接器的内部或附近，所述路径开关能够控制为在稳定状态下切断所述通信线的一部分，
所述断开检测部设置在所述多个连结连接器的内部或附近，所述断开检测部针对所述多个区域中的每个区域检测所述通信线中包括的一个以上路径是否存在断开，
所述多个区域管理部和所述中央管理部中的每一者均保存用于控制所述通信路径的路由图，并且
当所述断开检测部检测到存在断开时，所述通信路径控制部将一个或多个所述路径开关切换为连接状态，并且改变所述路由图的内容，以能够使用经过所述路径开关的路径。
附图说明
图1A是示出安装在车辆上的根据第一实施例的通信系统的配置的框图，具体示出了正常状态下的配置。
图1B是示出安装在车辆上的根据第一实施例的通信系统的配置的框图，具体示出了正常状态下的通信路径。
图1C是示出安装在车辆上的根据第一实施例的通信系统的配置的框图，具体示出了当发生断开时的通信路径。
图2A是示出通信系统中包括的多个干线端部的连接状态的电气电路图，具体示出了其正常状态。
图2B是示出通信系统中包括的多个干线端部的连接状态的电气电路图，具体地示出了当发生断开时的连接状态。
图3是示出一个干线端部处的接头连接器的内部配置的具体实例的框图。
图4是示出当发生断开时的通信系统的状态变化的状态转变流程图。
图5是示出用于处理断开的发生的通信系统的控制操作的流程图。
图6是示出根据第二实施例的通信系统的配置的框图。
图7是示出第二实施例中故障检测的操作过程的流程图。
图8是示出根据第三实施例的通信系统的配置的框图。
具体实施方式
下文将参考附图描述根据本发明的具体实施例。
<第一实施例>
<通信系统的配置的概要>
在图1A、1B和1C中示出了根据本发明的实施例的通信系统100的配置的概要。图1A示出了正常状态下的配置，图1B示出了正常状态下的通信路径，并且图1C示出了当发生断开时的通信路径。
假定本发明的通信系统100在安装在诸如汽车这样的车辆上的状态下被使用。图1A、1B和1C示出了在从上方观看车身10的平面中的部件的布局。在图1A、1B和1C中，左侧代表车辆本体10的前侧，并且右侧代表车身10的后侧。四个门10a、10b、10c和10d布置在车身10的左右两侧。
如图1A所示，各种类型的电气部件18大量安装在车身10上的各种位置处。各个电气部件18包括具有CAN标准的通信功能的电子控制单元(ECU)，并且能够经由通信系统100进行有线通信。
图1A所示的通信系统100的通信网络具有多个独立的区域，以及将多个独立的区域连接的高阶通信网络。在图1A的实例中，一个区域形成在车身10的右侧的空间中，并且另一个区域形成在左侧的空间中。右侧的区域设置有管理该区域的区域ECU41，并且左侧的区域设置有管理该区域的区域ECU42。可以基于不同的特性而不是空间来形成多个区域，该不同的特性例如是用作控制目标的电气部件的类型、要求的通信速度和车辆上的功能组。
区域ECU41的上游侧经由高阶通信总线16连接到中央网关(GW)11。区域ECU42的上游侧经由高阶通信总线17连接到中央网关11。区域ECU41和42分别具有用于控制下游侧的区域内通信路径的网关功能，并且保存表示预先为各个通信节点分配的路径的路由图。中央网关11是具有控制多个区域中的所有通信路径的功能的高阶ECU，并且保存用于管理所有通信路径的路由图。高阶通信总线16和17是对应于例如CAN通信标准的传输路径，并且中央网关11和各个区域ECU41和42包含有用于彼此之间通信的适当的接口。
在区域ECU41的下游侧，区域干线12A、12B、12C和备用线21-1连接为形成一个回路。开关22-1连接在备用线21-1的路径的中途。开关22-1是在稳定状态下使电路开路的常开型开关，并且是例如能够进行通-断控制的开关，诸如继电器。因此，在稳定状态下，区域内的通信路径的回路的一部分开路，并且备用线21-1从CAN总线断开。
接头连接器14A设置在区域干线12A的端部处，接头连接器14B设置在区域干线12B和12C的中途，并且接头连接器14C设置在区域干线12C的端部处。
各条区域干线12A、12B、12C和备用线21-1是对应于CAN通信标准的通信传输路径，并且包括例如两条通信线、电源线和地线。毫无疑问的，电源线和地线可以分开制备。另外，可以采用诸如与CAN类似的使用总线型网络的可变速率的CAN(CANFD)这样的另一通信标准来代替CAN标准。
一条或多条支线19连接到区域ECU41和接头连接器14A、14B和14C的各自的位置，并且电气部件18分别连接到支线19的端部。各个支线19包括两条通信线、电源线和地线。
各个接头连接器14A、14B和14C是用于将区域内干线物理且电气结合到下游的支线19的中间部件，并且区域ECU41也具有接头连接器的功能。另外，接头连接器14A、14B和14C之中的至少在路径端部位置处的接头连接器14A和14C具有稍后将描述的断开检测功能。
在区域ECU42的下游侧，区域干线13A、13B、13C和备用线21-2连接为形成一个回路。开关22-2连接在备用线21-2的路径的中途。开关22-2是在稳定状态下使电路开路的常开型开关，并且是例如能够进行通-断控制的开关，诸如继电器。因此，在稳定状态下，区域内的通信路径的回路的一部分开路，并且备用线21-2处于断开状态。
接头连接器15A设置在区域干线13A的端部处，接头连接器15B设置在区域干线13B和13C的中途，并且接头连接器15C设置在区域干线13C的端部处。
各条区域干线13A、13B、13C和备用线21-2是对应于CAN通信标准的通信传输路径，并且包括例如两条通信线、电源线和地线。毫无疑问的，电源线和地线可以分开制备。另外，可以采用诸如与CAN类似的使用总线型网络的CANFD这样的另一通信标准来代替CAN标准。
一条或多条支线19连接到区域ECU42和接头连接器15A、15B和15C的各自的位置，并且电气部件18分别连接到支线19的端部。即，各个接头连接器15A、15B和15C是用于将区域内干线结合到下游的支线19的部件，并且区域ECU42也具有接头连接器的功能。另外，接头连接器15A、15B和15C之中的至少在路径端部位置处的接头连接器15C具有稍后将描述的断开检测功能。
各个区域ECU41和42均是电子控制单元，其具有对应于CAN标准的多个通信接口、路由图和控制部。通常基于区域ECU41和42以及中央网关11中的路由图的内容来确定用于区域内的电气部件18等的通信的通信路径。
分配到路由图的内容表示经由中央网关11、区域ECU41和42、区域干线12A至12C和13A至13C、接头连接器14A至14C和15A至15C、支线19等至电气部件18的通信路径，并且路径分别分配至各个通信节点。
例如，在车身10的右侧的区域中，在区域干线12A至12C中未发生诸如断开这样的故障的状态下，能够使用如图1B所示的通信路径23和24进行通信。例如，当要在经由接头连接器14A和支线19与区域干线12A的端部连接的电气部件18与经由接头连接器14C和支线19与区域干线12C的端部连接的电气部件18之间进行通信时，能够使用通信路径23和24进行通信。即，能够使用经过中央网关11、区域ECU41、区域干线12A和接头连接器14的通信路径23以及经过中央网关11、区域ECU41、区域干线12B和12C以及接头连接器14B和14C的通信路径24。
由于通常在中央网关11以及区域ECU41和42的路由图中预先确定并登记(register)关于这样的可用通信路径的信息，所以当开始通信时能够基于路由图立即确定通信路径。
另一方面，在图1C所示的状态下，假定在将区域ECU41与接头连接器14A连接的干线12A的中途处的断开部12X处发生断开。因此，在图1C所示的状态下，不能在图1B的通信路径23中进行通信。
因此，通信系统100闭合开关22-1，并且能够使用新的通信路径25，在该通信路径25中，两个接头连接器14A与14C通过备用线21-1连接。此外，中央网关11以及区域ECU41和42上的路由图的内容被自动重写，使得能够立即使用通信路径25。
结果，例如，当在图1C所示的状态下要在接头连接器14A的下游侧的电气部件18与接头连接器14C的下游侧的电气部件18之间进行通信时，进行路径切换，从而立即使用通信路径25开始通信。即，在通信路径25中开始通信，该通信路径25经过接头连接器14A、备用线21-1、开关22-1、接头连接器14C、区域干线12C、接头连接器14B、区域干线12B、区域ECU41、高阶通信总线16和中央网关11。
由于在通信路径25中不使用断开部12X，所以能够避免延迟的发生。由于利用多个电气部件18之间的通信，中央网关11以及区域ECU41和42上的路由图的内容被重写为使用通信路径25，所以能够在开始通信后立即使用通信路径25。
在图1C所示的状态下，由于存在断开部12X，所以即使当两个接头连接器14A与14C通过备用线21-1和开关22-1连接时，经过区域干线12A、12B和12C的路径的整个回路也不闭合，并且能够创建正确的路由图，而不产生CAN通信标准下的任何问题。也与右侧上的区域类似地控制车身10的左侧上的区域。
<区域干线端部的连接状态>
通信系统100中包括的多条区域干线12A和12C的端部12Ab和12Cb的连接状态的具体实例如图2A和2B所示。图2A示出了正常状态，并且图2B示出了当发生断开时的连接状态。
在通信系统100中，如图2A和2B所示，区域干线12A的端部12Ab连接到接头连接器14A，并且区域干线12C的端部12Cb连接到接头连接器14C。此外，在图2A和2B的实例中，备用线21-1一直连接在两个接通连接器14A与14C之间，并且建立和切断备用线21-1的连接的开关22-1A和22-1B内置于各个接头连接器14A和14C中。另外，用于传输两个接头连接器14A与14C之间的专用信号的断开信息传输电路(电线)21B与备用线21-1并联设置。
区域干线12A的端部12Ab和多条支线19通过接头连接器14A内部的连接部29电连接。类似的，区域干线12C的端部12Cb和多条支线19通过接头连接器14C内部的连接部29电连接。开关22-1A和22-1B分别建立并切断备用线21-1与连接部29之间的连接。
另外，用于检测区域干线12A的断开的断开检测单元27设置在接头连接器14A内部，并且用于检测区域干线12C的断开的断开检测单元28设置在接头连接器14C内部。断开检测单元27控制开关22-1A的打开和闭合。类似地，断开检测单元28控制开关22-1B的打开和闭合。在检测到断开时，断开检测单元27经由断开信息传输电路21B将关于断开的信息发送到断开检测单元28。类似地，在检测到断开时，断开检测单元28经由断开信息传输电路21B将关于断开的信息发送到断开检测单元27。
在区域干线12A和12C中的任意一者中未发生断开的状态下，接头连接器14A的开关22-1A打开，并且接头连接器14C中的开关22-1B也打开，如图2A所示，使得备用线21-1从通信路径断开。另一方面，当在区域干线12A的断开部12X处发生断开时，接头连接器14A中的开关22-1A闭合，并且接头连接器14C中的开关22-1B也闭合，如图2B所示，使得备用线21-1能够被用作两个接头连接器14A与14C之间的通信路径。
<接头连接器的内部配置>
在图3中示出区域干线端部处的一个接头连接器14A的内部配置的具体实例。如图3所示，接头连接器14A中的断开检测单元27包括断开检测部31、开关控制部32、断开信息发送/接收部33和路径改变指令部34。接头连接器14C中的断开检测单元28具有与断开检测单元27相同的配置。
断开检测部31能够检测区域干线12A中的断开的存在与否。例如，断开检测部31能够通过监控两条通信线之间的电位差、各条通信线的电位、电位或者电位差变化与否以及通信线之间的阻抗中的任意一者或者组合来检测断开的存在与否。
通常，开关控制部32进行控制，使得开关22-1A的接点打开，并且当由断开检测部31检测该断开时，开关控制部32将开关22-1A的状态切换为使得其接点闭合。当由断开检测单元27中的断开检测部31检测到断开时，断开信息发送/接收部33经由断开信息发送电路21B将断开信息发送到另一侧的断开检测单元28。另外，当另一侧的断开检测单元28检测到断开时，断开检测单元27中的断开信息发送/接收部33接收由断开检测单元28发送到断开信息传输电路21B的断开信息，并且将该断开信息发送到断开检测单元27中的路径改变指令部34。
路径改变指令部34包括CAN标准的通信接口，并且根据由断开信息发送/接收部33接收到的断开信息，通过使用未发生断开的区域干线12C的通信路径而将指示改变路径的信息发送到区域ECU41等。
<通信系统的状态改变>
在图4中示出当发生断开时的通信系统100的状态改变。
例如，当在区域干线12A的断开部12X处发生断开时，建立图4中的状态C1。即，断开检测部31通过接头连接器14A中的断开检测单元27检测区域干线12A的断开。
然后，状态转变为状态C2，并且开关22-1A的接点在开关控制部32的控制下闭合。此外，由于在断开检测单元28侧开关22-1B的接点也闭合，所以备用线21-1可用为替代路径。
在下一状态C3下，接收到断开信息的断开检测单元28通过使用经过未发生断开的区域干线12C的通信路径，将断开信息发送到用作网关的区域ECU41等。
在下一状态C4下，通过从断开检测单元28接收断开信息即路径改变指令的区域ECU41中的网关的控制，路由图自动重写为使用备用线21-1的路径。
<通信系统的控制操作>
在图5中示出用于处理断开的发生的通信系统100的控制操作。
各个接头连接器14A至14C中存在的断开检测单元27或28持续或者定期监控并检查是否能够使用到其它两个接头连接器的通信路径(电连接)，并且类似地，在各个接头连接器15A至15C中存在的断开检测单元27或28持续或定期地监控并检查是否能够使用到其它两个接头连接器的通信路径(电连接)(S11)。
当没有任何问题而能够使用通信路径时，根据区域ECU41的路由图，各个接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28通过使用由区域ECU41确定的通信路径而进行与区域ECU41的CAN标准的通信，并且类似地，根据区域ECU42的路由图，各个接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28通过使用区域ECU42所确定的通信路径而进行与区域ECU42的CAN标准的通信(S12)。
各个接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28使用CAN标准的通信以通知区域ECU41的网关在当前的通信路径中没有问题，并且类似地，各个接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28使用CAN标准的通信以通知区域ECU42的网关当前通信路径没有问题(S13)。
当任意接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28检测到断开时，检测到断开的断开检测单元27或28将产生的断开信息发送到区域ECU41中的网关11，并且类似地，当任意接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28检测到断开时，检测到断开的断开检测单元27或28将产生的断开信息发送到区域ECU42中的网关11(S14)。
当区域ECU41中的网关11接收到从任意接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28发送的断开信息时，网关11重写其中的路由图，并且类似地，当区域ECU42中的网关11接收到从任意接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28发送的断开信息时，网关11重写其中的路由图(S15)。因此，经过断开部12X的路径被排除，并且改变通信路径的分配，以使用备用线21-1的路径作为代替。
因此，在执行如图5所示的控制的通信系统100中，当在断开部12X处发生诸如断开这样的故障时，区域ECU41和/或区域ECU42的路由图的内容被切换为使用除了断开路径之外的替代路径。因此，即使当发生断开时，也能够避免通信的延迟时间的增加。
<第二实施例>
<通信系统的配置>
在图6中示出第二实施例的通信系统100B的配置。
与上述通信系统100类似地，图6所示的通信系统100B在安装于车身上的状态下使用。另外，两个分离的区域Z1和Z2分别形成在车身的左右方向上的两个空间中。
区域Z1设置有区域ECU53、区域干线12A和12B以及接头连接器14A和14B。区域干线12A连接区域ECU53的下游侧与接头连接器14A，并且区域干线12B连接两个接头连接器14A与14B。与区域干线14B的端部连接的接头连接器14B具有与上述断开检测单元27等同的开关(SW)功能。
区域ECU53具有用于控制区域Z1中的通信路径的网关(Z-G/W)的功能，并且保存可变路由图。电气部件18经由支线19分别连接到区域ECU53的下游侧以及接头连接器14A和14B的下游侧。
区域Z1和Z2中的传输路径是CAN标准的通信网络，并且区域ECU53和54以及接头连接器14B和15B中的各个断开检测单元27或28包括对应于CAN的通信接口。
同时，具有中央网关(C-G/W)51的功能的ECU经由高阶通信总线57连接到交换集线器(SW-HUB)52的一个通信端口。交换集线器52的一个通信端口经由高阶通信总线55连接到区域ECU53，并且交换集线器52的另一个通信端口经由高阶通信总线56连接到区域ECU54。
这里，将中央网关51、交换集线器52、高阶通信总线55、56和57以及区域ECU53和54连接的通信网络形成了以太网(注册商标)标准的传输路径。因此，中央网关51以及各个区域ECU53和54包含对应于以太网的通信接口。
在图6的通信系统100B中，区域间备用线58将区域Z1的接头连接器14B与区域Z2的接头连接器15B连接。因此，在通信系统100B中，区域干线12A和12B、高阶通信总线55和56、区域干线13A和13B以及区域间备用线58配置为形成一个回路。
像断开检测单元27和28一样的开关分别内置于区域干线12B的端部处的接头连接器14B中和区域干线13B的端部处的接头连接器15B中，并且这些开关是常开的。从而，区域间备用线58在正常情况下从路径断开，并且回路的一部分开路。
因此，正常情况下，两个区域Z1和Z2的通信路径彼此独立。当发生断开时，能够通过进行切换以利用区域间备用线58连接接头连接器14B与15B而使用跨越两个区域Z1与Z2的新的通信路径。
<故障检测的操作过程>
图7示出了第二实施例中的故障检测的操作过程。
图7的操作过程是用于处理一个区域Z1中的断开的过程。区域ECU53是ECU1，区域ECU54是ECU2，并且区域ECU53还具有断开检测功能。另外，在区域内路径的中途的接头连接器14A与区域内路径的端部处的接头连接器14B之间的区域干线12B中的断开被称为“断开模式A”，并且区域ECU53与接头连接器14A之间的区域干线12A中的断开被称为“断开模式B”。下文将描述图7的操作过程。
区域ECU53在步骤S21中检查是否存在来自区域Z1中的接头连接器14B所包括的断开检测单元27等的断开检测报告。另外，区域ECU53在步骤S22中检查区域ECU53自身是否检测到区域Z1中的断开。如果未发生断开，则重复S21和S22的处理。
当发生“断开模式A”的断开时，由接头连接器14B中的断开检测单元27发送的信息经由区域间备用线58、区域Z2以及高阶通信总线56和55传递到区域ECU53。在该情况下，区域ECU53识别“断开模式A”，并且在随后的步骤S26中停止区域Z1中的通信。
当发生“断开模式B”的断开时，在步骤S22中区域ECU53自身识别出“断开模式B”，并且在下一步骤S23中停止区域Z1中的通信。此外，在步骤S24中，区域ECU53通过使用经过高阶通信总线55和交换集线器52的路径的通信而将异常检测命令发送到中央网关51和区域ECU54。实际上，区域ECU53将断开检测信息发送到中央网关51，并且接收到该信息的中央网关51针对区域ECU54发送异常检测命令，从而适当地重写路由图。
当发生断开时，区域ECU53、中央网关51和区域ECU54分别重写其中的路由图。实际上，将针对各个断开的发生和各个断开部分而预先确定的多组路径信息准备为各个路由图上的比特分配表的表格，并且多组中的哪个表格将被路由图选择意味着路由图的重写。
在步骤S27中，区域ECU53、中央网关51和区域ECU54分别检查当前断开是“断开模式A”还是“断开模式B”。此外，在“断开模式A”的情况下，在步骤S28中选择“表A”的比特分配表，并且因此重写路由图。在“断开模式B”的情况下，在步骤S29中选择“表B”的比特分配表，并且因此重写路由图。
在完成路由图的重写之后，在步骤S30中，区域ECU30开始区域Z1中的通信。在该情况下，由于从一开始到要使用的路由图的内容为止分配了不经过发生断开的部分的路径，所以能够在通信之前避免断开的作用，并且防止延迟的发生。
在一般的通信网络中，由于不预先确定哪个装置要连接到网络的各个节点位置，所以不能预先确定路由图。然而，在车载通信系统100的情况下，由于预先确定哪个电气装置连接到形成网络的传输路径的线束的各个节点位置，所以也能够预先确定要由网关使用的路由图的内容。
<第三实施例>
在图8中示出第三实施例的通信系统100C的配置。
在图8所示的通信系统100C中，中央网关51、交换集线器(HUB)52、区域ECU53和54、高阶通信总线63A和63B、接头连接器14A至14C和15A至15C、区域干线61A、61B、61C、62A、62B和62C以及备用线21-1和21-2连接在通信路径上。
在车身的右侧上的区域中，区域干线61A、61B和61C以及备用线21-1连接为形成一个封闭回路。区域ECU53控制该区域的通信路径。开关22-1连接在备用线21-1的路径的中途。开关22-1是在稳定状态下切断电路的常开型开关，并且是能够进行接通-断开控制的开关，例如继电器。因此，在稳定状态下，区域内的通信路径的回路的一部分开路，并且备用线21-1从CAN总线断开。
在车身的左侧上的区域中，区域干线62A、62B和62C以及备用线21-2连接为形成一个封闭回路。区域ECU54控制该区域的通信路径。开关22-2连接在备用线21-2的路径的中途。开关22-2是在稳定状态下切断电路的常开型开关，并且是能够进行接通-断开控制的开关，例如继电器。因此，在稳定状态下，区域内的通信路径的回路的一部分开路，并且备用线21-2从CAN总线断开。
同时，具有中央网关(G/W)51的功能的ECU经由高阶通信总线57连接到交换集线器(HUB)52的一个通信端口。交换集线器52的一个通信端口经由高阶通信总线63A连接到区域ECU53，并且交换集线器52的另一个通信端口经由高阶通信总线63B连接到区域ECU54。
这里，将中央网关51、交换集线器52、高阶通信总线63A和63B以及区域ECU53和54连接的通信网络形成了以太网(注册商标)标准的传输路径。因此，中央网关51以及各个区域ECU53和54包含对应于以太网的通信接口。
在图8的通信系统100C中，例如，当在车身右侧的区域中的区域干线61A的中途发生断开时，代替区域干线61A，经过备用线21-1和区域干线61C和61B的路径能够被用作将区域ECU53与接头连接器14A连接的通信路径。在该情况下，由于区域ECU53中的断开检测单元或者接头连接器14A检测到断开并且重写区域ECU53中的路由图，所以能够避免延迟时间的增加，而不受断开部的影响。另外，区域ECU53经由交换集线器52将表示路由图的重写的信息发送到中央网关51。中央网关51根据需要将控制信号发送到区域ECU54。这同样适用于车身的左侧上的区域。
虽然在任意上述实施例中假定仅当通信线的线束断开时切换通信路径，但是即使在除了断开的状况下也能够想到切换路径。例如，在诸如通信负荷增大的情况、通信线的阻抗改变的情况或者通信噪声增大的情况这样的情况下，通信质量下降。即，由于错误的发生频率增加，并且预测通信速度降低以及延迟时间增加，所以期望以与断开的情况相同的方式切换通信路径。因此，能够与断开的发生同等地对待通信质量的下降。
<通信系统100的优势效果>
根据图1A至1C所示的通信系统100，车辆上的空间等能够划分为多个区域，并且能够针对各个区域独立地控制通信路径。此外，由于各个区域的通信路径形成为回路形式，所以当在通信路径的一部分中发生断开时，能够通过利用开关21-1和21-2连接备用线21-1或21-2而确保新的路径以进行通信。此外，由于当发生断开时区域ECU41和42以及中央网关11的路由图通过图4和5等所示的控制而自动重写，所以能够优先选择不经过断开路径的路径，从而避免延迟时间的增加。
此外，根据图6所示的通信系统100B，即使各个区域Z1和Z2的路径不形成回路，当在任意区域Z1和Z2中发生断开时，也能够通过连接区域间备用线58而形成跨越多个区域Z1与Z2之间的新的路径，从而确保了所需的通信路径。此外，由于区域CU53和54以及中央网关51上的路由图在断开检测之后通过如图7所示的控制而自动重写，所以能够为任意多个区域Z1和Z2立即使用区域间备用线58的路径，并且能够避免延迟时间的增加。
根据图8所示的通信系统100C，该通信系统的区域能够与图1A至1C所示的通信系统100的区域类似地配置，这些区域能够经由诸如以太网标准之一的高速传输路径互相连接，并且区域ECU41与42能够彼此链接。
根据实施例的通信系统具有分别形成为回路形式的多条通信线，并且在该通信系统中，传输路径形成在多个区域的每个区域中，所述传输路径具有在通信线上的多个连接位置中的每个连接位置处设置的连结连接器。所述通信系统包括：
多个区域管理部(区域ECU41和42)，每个所述区域管理部管理所述多个区域中的一个区域的通信路径；
中央管理部(中央网关11)，该中央管理部与所述多个区域管理部协同地管理所述多个区域中的所有通信路径；
一个以上的路径开关(开关22-1和22-2)，针对所述多个区域中的每个区域设置所述路径开关；
两个以上的断开检测部(断开检测单元27和28)，针对所述多个区域中的每个区域设置所述断开检测部；以及
通信路径控制部(断开检测单元27和28以及区域ECU41和42)。
路径开关设置在所述多个连结连接器(接头连接器14A和14C)的内部或附近，所述路径开关能够控制为在稳定状态下切断所述通信线的一部分，
其中，断开检测部设置在所述多个连结连接器的内部或附近，所述断开检测部针对所述多个区域中的每个区域检测所述通信线中包括的一个以上路径中是否存在断开，
其中，所述多个区域管理部和所述中央管理部中的每一者均保存用于控制所述通信路径的路由图，并且
其中，当所述断开检测部检测到存在断开时，所述通信路径控制部将一个或多个所述路径开关切换到连接状态，并且将所述路由图的内容改变为能够使用经过所述路径开关的路径(参见图4和5)。
根据具有以上配置的通信系统，由于通信线形成为回路形式，所以当在通信线上发生诸如断开这样的故障时，能够使用另一路径。此时，由于路径开关在稳定状态下切断通信线的一部分，所以回路的一部分在实际路径中为开路。因此，即使当通信线是诸如CAN这样的总线型通信网络时，也能够没有任何问题地创建路由图。另外，当发生断开时，能够通过闭合路径开关而确保与断开路径不同的路径，使得能够进行通信。此外，当断开检测部检测到断开时，通信路径控制部改变路由图的内容，并且使得能够使用经过路径开关的路径，使得能够减少通信延迟。即，由于能够通过选择启用与断开路径不同的备用路径而开始通信，所以能够防止延迟时间的增加。此外，由于多个区域中的每个区域都由多个区域管理部管理，所以能够针对各个区域进行独立的通信控制。此外，在发生断开的情况下，由于多个区域管理部与中央管理部协同地改变其路由图，所以即使当在跨越多个区域之间的路径中进行通信时，也能够防止延迟的发生。
在所述通信系统中，所述多个区域中的每个区域中的所述通信线可以包括第一干线(区域干线1A)、第二干线(区域干线12C)和备用线(21-1)，
其中，第一连结连接器(接头连接器14A)可以连接到所述第一干线的端部，
其中，第二连结连接器(接头连接器14C)可以连接到所述第二干线的端部，
其中，所述备用线可以连接在所述第一连结连接器与所述第二连结连接器之间，并且
其中，接通和断开所述备用线的连接状态的所述路径开关(开关22-1和22-2)可以设置在所述第一连结连接器和所述第二连结连接器中的至少一者中。
根据具有以上配置的通信系统，由于形成了连接第一干线、第一连结连接器、备用线、第二连结连接器和第二干线的路径，所以能够形成回路形式的通信路径。此时，由于路径开关在稳定状态下切断了备用线的连接，所以实际路径不形成回路。然而，由于包括路径开关的整个通信路径为回路形式，所以，例如当在第一干线发生断开时，能够通过使用经过备用线和第二干线两者的路径进行通信。当在第二干线上发生断开时，能够通过使用经过备用线和第一干线两者的路径进行通信。
在所述通信系统中，管理第一区域(区域Z1)的通信路径的第一区域管理部(区域ECU41)和管理第二区域(区域Z2)的通信路径的第二区域管理部(区域ECU42)可以连接到中央管理部，
其中，第一连结连接器(接头连接器14B)可以连接到第一区域的通信线(区域干线12A和12B)，
其中，第二连结连接器(接头连接器15B)可以连接到第二区域的通信线(区域干线13A和13B)，
其中，可以设置经由所述路径开关连接在所述第一连结连接器与所述第二连结连接器之间的区域间备用线(58)，并且
其中，当在所述第一区域的通信路径中检测到断开时，所述通信路径控制部可以连接所述区域间备用线，并且可以将断开检测信息从所述第一区域发送到所述中央管理部，以指示所述中央管理部改变所述第二区域管理部的路由图(参见图7)。
根据具有以上配置的通信系统，当在所述第一区域或者所述第二区域中发生通信路径的断开时，所述第一区域和所述第二区域通过区域间备用线连接，从而能够形成将两个区域组合的回路形式的通信路径。然而，由于路径开关在稳定状态下切断区域间备用线的连接，所以实际路径不形成回路。然而，由于包括路径开关的整个通信路径为回路形式，所以例如，当在第一区域中发生断开时，能够通过使用经过区域间备用线和第二区域中的通信路径这两者的路径而进行通信。当在第二区域中发生断开时，能够通过使用经过区域间备用线和第一区域中的通信路径两者的路径而进行通信。由于当在第一区域中发生断开时中央管理部指示以改变第二区域管理部的路由图，所以不仅第一区域管理部而且第二区域管理部都能够掌握经过区域间备用线的区域之间的新通信路径，并且能够防止在使用通信路径的情况下的延迟的发生。
在所述通信系统中，所述第一连结连接器可以设置有第一路径开关和第一断开检测部，
其中，所述第二连结连接器可以设置有第二路径开关和第二断开检测部，并且
其中，当所述第一断开检测部和所述第二断开检测部中的一者检测到所述第一区域中的通信线的断开或者所述第二区域中的通信线的断开时，所述通信路径控制部可以将所述第一路径开关和所述第二路径开关两者均切换为所述区域间备用线连接的状态(参见图2)。
根据具有以上配置的通信系统，能够利用第一断开检测部检测第一区域中的断开，并且能够利用第二断开检测部检测第二区域中的断开。此外，能够通过使用第一路径开关接通和断开第一区域的通信线与区域间备用线之间的连接，并且通过使用第二路径开关接通和断开第二区域中的通信线与区域间备用线之间的连接。另外，由于存在两个路径开关，所以区域间备用线能够连接到第一区域中的通信线的端部或者连接到第二区域中的通信线的端部。
在所述通信系统中，所述第一断开检测部(断开检测单元27)可以包括第一断开传输部(断开信息发送/接收部33)，该第一断开传输部将断开检测信息传输到所述第二连结连接器和所述区域管理部，并且
其中，所述第二断开检测部(断开检测单元28)可以包括第二断开传输部(断开信息发送/接收部33)，该第二断开传输部将断开检测信息传输到所述第一连结连接器和所述区域管理部。
根据具有以上配置的通信系统，当第一区域中的通信线断开时，第二路径开关能够响应于由第一断开传输部发送的断开检测信息而闭合，并且进一步地，能够自动改变路由图。此外，当第二区域中的通信线断开时，第一路径开关能够响应于由第二断开传输部发送的断开检测信息而闭合，并且进一步地，能够自动改变路由图。
根据本发明的通信系统，能够独立地管理区域中的通信路径，并且当发生诸如通信路径的断开这样的故障时，能够使用不断开的另一通信路径，并且进一步地，能够减少通信延迟。

Claims (5)

1.一种通信系统，该通信系统具有分别形成为回路形式的多条通信线，并且在所述通信系统中，传输路径形成在多个区域的每个区域中，所述传输路径具有设置在所述通信线上的多个连接位置的每个连接位置处的连结连接器，所述通信系统包括：
多个区域管理部，每个所述区域管理部管理所述多个区域中的一个区域的通信路径；
中央管理部，该中央管理部与所述多个区域管理部协同地管理所述多个区域中的所有通信路径；
一个以上的路径开关，针对所述多个区域中的每个区域设置所述路径开关；
两个以上的断开检测部，针对所述多个区域中的每个区域设置所述断开检测部；以及
通信路径控制部，
其中，所述路径开关设置在多个所述连结连接器的内部或附近，所述路径开关能够被控制为在稳定状态下切断所述通信线的一部分，
其中，所述断开检测部设置在所述多个连结连接器的内部或附近，所述断开检测部针对所述多个区域中的每个区域检测所述通信线中包括的一个以上路径中是否存在断开，
其中，所述多个区域管理部和所述中央管理部中的每一者均保存用于控制所述通信路径的路由图，并且
其中，当所述断开检测部检测到存在断开时，所述通信路径控制部将一个或多个所述路径开关切换为连接状态，并且改变所述路由图的内容，以能够使用经过所述路径开关的路径。
2.根据权利要求1所述的通信系统，
其中，所述多个区域中的每个区域的所述通信线包括第一干线、第二干线和备用线，
其中，第一连结连接器连接到所述第一干线的端部，
其中，第二连结连接器连接到所述第二干线的端部，
其中，所述备用线连接在所述第一连结连接器与所述第二连结连接器之间，并且
其中，接通和断开所述备用线的连接状态的所述路径开关设置在所述第一连结连接器和所述第二连结连接器中的至少一者中。
3.根据权利要求1所述的通信系统，
其中，管理第一区域的通信路径的第一区域管理部和管理第二区域的通信路径的第二区域管理部连接到所述中央管理部，
其中，第一连结连接器连接到所述第一区域的通信线，
其中，第二连结连接器连接到所述第二区域的通信线，
其中，设置有经由所述路径开关连接在所述第一连结连接器与所述第二连结连接器之间的区域间备用线，并且
其中，当在所述第一区域的通信路径中检测到断开时，所述通信路径控制部连接所述区域间备用线，并且将断开检测信息从所述第一区域发送到所述中央管理部，以指示所述中央管理部改变所述第二区域管理部的所述路由图。
4.根据权利要求3所述的通信系统，
其中，所述第一连结连接器设置有第一路径开关和第一断开检测部，
其中，所述第二连结连接器设置有第二路径开关和第二断开检测部，并且
其中，当所述第一断开检测部和所述第二断开检测部中的一者检测到所述第一区域中的所述通信线的断开或者所述第二区域中的所述通信线的断开时，所述通信路径控制部将所述第一路径开关和所述第二路径开关两者均切换为所述区域间备用线连接的状态。
5.根据权利要求4所述的通信系统，
其中，所述第一断开检测部包括第一断开传输部，该第一断开传输部将断开检测信息传输到所述第二连结连接器和所述区域管理部，并且
其中，所述第二断开检测部包括第二断开传输部，该第二断开传输部将断开检测信息传输到所述第一连结连接器和所述区域管理部。
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