DE102011005088A1

DE102011005088A1 - In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung und In-Vehicle-Kommunikationssystem, bei denen in einem Gehäuse enthaltene ECUs einen internen Bus für eine wechselseitige Kommunikation und einen externen Bus für eine externe Kommunikation nutzen

Info

Publication number: DE102011005088A1
Application number: DE102011005088A
Authority: DE
Inventors: Mr. Ueda Nobumasa; Mr. Kishigami Tomohisa; Mr. Matsuoka Toshihiko; Mr. Ito Dai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2031-03-05
Also published as: DE102011005088B4; JP2011201527A; JP5522072B2

Abstract

Eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem mehrere interne ECUs und ein Kommunikationssteuerungsmikrocomputer angeordnet sind, die alle über einen internen Bus miteinander verbunden sind, um unter Verwendung eines ersten Kommunikationsprotokolls wechselseitig Daten mit hoher Geschwindigkeit auszutauschen. Der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer ist ferner mit einem externen Bus, wie beispielsweise einem CAN-Bus, verbunden und kommuniziert über den externen Bus unter Verwendung eines zweiten Kommunikationsprotokolls, wobei der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer ebenso eine Gateway-Funktion ausführt, um eine Wandlung zwischen dem ersten und dem zweiten Kommunikationsprotokoll vorzunehmen. Die internen ECUs können so mit externen ECUs kommunizieren, die mit dem externen Bus verbunden sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 4. März 2010 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-47598 und der am 2. Februar 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-20973 , auf deren Offenbarungen hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Anmeldung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (nachstehend als In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung bezeichnet), die in einem Kraftfahrzeug installiert ist, um eine Datenkommunikation zwischen ECUs (elektronische Steuereinheiten) des Fahrzeugs zu ermöglichen, und ein auf solch einer Vorrichtung basierendes In-Vehicle-Kommunikationssystem.
Stand der Technik
Mit zunehmender Anzahl von in einem Kraftfahrzeug erforderlichen Steuerfunktionen im Laufe der letzten Jahre bedingt durch zunehmende Leistungsanforderungen zum Ausführen dieser Funktionen hat sich folglich auch die Anzahl von Steuerobjekten, wie beispielsweise Sensoren, Aktuatoren und dergleichen, die mit diesen Funktionen verknüpft sind, erhöht. Hiermit verbunden hat sich auch die zur Verbindung derartiger Steuerobjekte mit einer ECU benötigte Anzahl von Anschlüssen erhöht, was zu einer Vergrößerung der ECU geführt hat. Dementsprechend hat sich ebenso die Anzahl von Anschlussleitungen zwischen derartigen Steuerobjekten und einer ECU erhöht. Als Folge hat sich die Gefahr einer resultierenden Verringerung der Gesamtzuverlässigkeit der Anschlussleitungen aufgetan. Folglich ist es schwierig geworden, all diese Steuerobjekte mittels einer einzigen ECU eines Fahrzeugs zu steuern.
Ferner haben sich Anforderungen zur Erhöhung der Sicherheit und zur Verbesserung des Komforts von Kraftfahrzeugen aufgetan, so dass das zum Unterbringen der Anschlussleitungen der ECUs verfügbare Raumangebot und die möglichen Standorte zur Installation der ECUs weiter eingeschränkt wurden. Ferner ist dann, wenn mehrere ECUs verwendet werden und eine Fehlerdiagnose ausgeführt wird, indem die ECUs eine nach der anderen diagnostiziert werden, eine erhebliche Zeitspanne erforderlich, um solch eine Fehlerdiagnose (zum Orten der Position eines Fehlers) abzuschließen.
Aus den obigen Gründen wird nunmehr eine Kommunikation zwischen mehreren in einem Fahrzeug installierten ECUs angewandt. Insbesondere wird eine Multiplexkommunikation zwischen den ECUs ausgeführt, um Information auszutauschen. Für gewöhnlich wird dies unter Verwendung von Kommunikationsstandards in Übereinstimmung mit dem CAN-(Controller Area Network)-Kommunikationsprotokoll ausgeführt.
11 zeigt beispielsweise ein Beispiel eines herkömmlichen Kommunikationssystems, bei dem ECUs auf der Grundlage des CAN-Kommunikationsprotokolls kommunizieren, so wie es beispielsweise in der JP 2007-245891 (Absätze 28 bis 33, 1) beschrieben wird. Mehrere ECUs 50 bis 80 sind jeweils, wie gezeigt, über Anschlussleitungen, die als die CAN-High-(nachstehend als CAN-H abgekürzt)-Leitungen 14a und CAN-Low-(nachstehend als CAN-L abgekürzt)-Leitungen 14b bezeichnet werden, mit einem CAN-Bus 15 verbunden. Die ECUs 50 bis 80 können folglich unter Verwendung des CAN-Kommunikationsprotokolls eine Multiplexkommunikation über den CAN-Bus 15 miteinander ausführen. Jedes Paar von CAN-H- und CAN-L-Leitungen 14a, 14b und der CAN-Bus 15 sind jeweils aus einer verdrillten Leitung aufgebaut.
Jede der ECUs 50 bis 80 ist gemäß der Abbildung der ECU 50 aufgebaut, d. h. mit einem Mikrocomputer 51, der mit einem Daten-Transceiver 52 verbunden ist, und einer Schutzschaltung 53, die mit dem Daten-Transceiver 52 verbunden ist. Der Daten-Transceiver 52 ist eine Sende- und Empfangsschaltung zum Senden und Empfangen von Daten zwischen der ECU 50 und anderen ECUs über den CAN-Bus 15. Die Daten werden als Rahmen gesendet und empfangen, wobei Senderahmen Tx vom Mikrocomputer 51 zum CAN-Bus 15 gesendet und Empfangsrahmen Rx (die Daten von anderen ECUs übermitteln) über den CAN-Bus 15 vom Mikrocomputer 51 empfangen werden. Die Schutzschaltung 53 dient zum Schutz der Schaltungen der ECUs 50 vor Überspannungen.
Die obige herkömmliche Technologie ist jedoch dahingehend problematisch, dass die Anschlussleitungen zwischen den jeweiligen ECUs lang sind, so dass die Anschlussleitungen leicht elektrische Störungen bzw. Rauschen aufnehmen, das so in die ECUs eintritt.
Ferner ist es, da die ECUs an vielen verschiedenen Orten angeordnet sind, erforderlich, einzelne Gehäuse vorzusehen, um die ECUs unterzubringen, und Raum innerhalb des Fahrzeugs zu finden, um diese Gehäuse an den verschiedenen Orten zu installieren. Darüber hinaus müssen die ECUs mit jeweiligen Schutzschaltungen ausgerüstet werden. Ferner ist, aufgrund der Länge der Anschlussleitungen zwischen den ECUs, die Streukapazität der Anschlussleitungen hoch. Aus diesem Grund muss jede ECU mit einem Daten-Transceiver (zum Senden und Empfangen von Daten von/zu anderen Vorrichtungen) ausgerüstet werden, der sehr geringe Eingangs- und Ausgangsimpedanzwerte aufweist und dazu ausgelegt ist, eine große (kapazitive) Last anzusteuern. Dementsprechend sind die Kosten der Daten-Transceiver und folglich der ECUs hoch. Ferner können die Anschlussleitungen zwischen den ECUs mit Teilen des Fahrgestells und dergleichen ineinandergreifen, so dass die Gefahr von Kurzschlüssen zwischen dem Fahrgestell und einer Energieversorgung der ECUs besteht. Folglich müssen Daten-Transceiver verwendet werden, die eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen.
Aus den obigen Gründen sind solche ECUs bisher mit hohen Fertigungskosten verbunden gewesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme zu lösen, indem eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung und ein In-Vehicle-Kommunikationssystem bereitgestellt werden, bei denen Anschlussleitungen zwischen ECUs nicht leicht elektrische Störungen aufnehmen und die Fertigungskosten der ECUs verringert werden können.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung gemäß einer ersten Ausgestaltung eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung bereit, die mehrere ECUs (elektronische Steuereinheiten) und einen Kommunikationssteuerungsmikrocomputer aufweist, die alle innerhalb eines Gehäuses untergebracht sind. Die letzteren ECUs werden nachstehend als die internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung bezeichnet. Der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer führt jeweilige Funktionen, die nachstehend als die erste Kommunikationsfunktion, die zweite Kommunikationsfunktion und die Gateway-Funktion bezeichnet werden, aus, indem er ein vorbestimmtes Steuerprogramm ausführt. Die erste Kommunikationsfunktion wendet ein erstes Kommunikationsprotokoll an, um eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und mehreren ECUs (nachstehend als externe ECUs bezeichnet), die außerhalb des Gehäuses angeordnet und durch jeweilige Abstände von der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung getrennt sind, auszuführen. Die zweite Kommunikationsfunktion wendet ein zweites Kommunikationsprotokoll für eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und den internen ECUs an.
Die internen ECUs sind über einen ersten (internen) Kommunikationsbus jeweils mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und miteinander verbunden, um ein internes Datenkommunikationsnetzwerk zu bilden (d. h. innerhalb der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung). In gleicher Weise sind die externen ECUs über einen externen Kommunikationsbus mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung und miteinander verbunden, um ein externes Datenkommunikationsnetzwerk zu bilden (d. h. außerhalb der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung). Das zweite Kommunikationsprotokoll wird vorzugsweise derart gewählt, dass es eine höhere Kommunikationsgeschwindigkeit als das erste Kommunikationsprotokoll ermöglicht. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem das CAN-(Controller Area Network)-Kommunikationsprotokoll als das erste Kommunikationsprotokoll und das LVDS-(Low Voltage Differential Signaling)-Kommunikationsprotokoll als das zweite Kommunikationsprotokoll verwendet wird.
Die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers ermöglicht eine Kommunikation zwischen den internen ECUs und den externen ECUs, indem sie eine Wandlung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und dem zweiten Kommunikationsprotokoll ausführt. Folglich kann jede der internen ECUs über den Kommunikationssteuerungsmikrocomputer mit jeder der externen ECUs kommunizieren.
Die internen ECUs weisen vorzugsweise einen modularen Aufbau auf, der dazu ausgelegt ist, entfernbar (wie beispielsweise durch Steckverbinder) mit einem internen Kommunikationsbus und dergleichen der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden zu sein.
Auf diese Weise werden die folgenden Vorteile erzielt. Zunächst kann, da es nicht erforderlich ist, einzelne Gehäuse vorzusehen, um jede der internen ECUs unterzubringen, der von den ECUs belegte Raum verringert werden und können gleichzeitig die Fertigungskosten für diese ECUs verringert werden. Zweitens sind, da die internen ECUs dicht nebeneinander angeordnet werden können, die Signalübertragungslängen zwischen diesen ECUs extrem kurz, so dass eine Kommunikation hoher Geschwindigkeit zwischen den internen ECUs ermöglicht wird. Die Kommunikationsgeschwindigkeit und ebenso die Kommunikationszuverlässigkeit können weiter verbessert werden, indem das LVDS-Kommunikationsprotokoll, das gegenüber elektrischen Störungen höchst beständig ist, für eine Kommunikation zwischen den internen ECUs und zwischen diesen ECUs und dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer angewandt wird.
Da die internen ECUs innerhalb der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung entfernbar verbunden sind, ist es dann, wenn anschließend Änderungen in den Spezifikationen von einer oder mehreren der internen ECUs vorgenommen werden, nicht erforderlich, die gesamte In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung zu modifizieren. Folglich werden die Gesamtkosten weiter verringert.
Ferner weist die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung vorzugsweise ebenso eine Schutzschaltung (zum Schutz vor Überspannungen) auf, die zwischen den Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und den externen Kommunikationsbus geschaltet ist. Da es unnötig wird, einzelne Schutzschaltungen für jede der internen ECUs vorzusehen, werden die Fertigungskosten dieser weiter verringert. Ferner muss nur ein einziger Daten-Transceiver, der dazu ausgelegt ist, mit Signalen hoher Spannung zu arbeiten, zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und dem externen Kommunikationsbus vorgesehen werden, während Daten-Transceiver, die dazu ausgelegt sind, einzig mit Signalen niedriger Spannung zu arbeiten, zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jeder der internen ECUs verwendet werden können. Auf diese Weise können die Fertigungskosten der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verringert werden.
Die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung weist vorzugsweise ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat auf, wobei der interne Kommunikationsbus als ein Muster elektrisch leitfähigen Materials auf einer der Schichten gebildet ist und eine unmittelbar benachbarte Schicht als Masseschicht dient (um eine elektromagnetische Abschirmung vorzusehen). Alternativ kann die Schicht, welche den internen Kommunikationsbus trägt, zwischen einem Paar von Masseschichten angeordnet sein. Die Gefahr von Datenfehlern aufgrund von Auswirkungen elektrischer Störungen (das von außerhalb der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung eintritt) kann so im Wesentlichen verringert werden, so dass die Kommunikationszuverlässigkeit verbessert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer dazu ausgelegt sein, in Übereinstimmung mit einem dritten Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren und dieses dritte Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation mit einer externen Vorrichtung zu verwenden. Hierbei beschreibt „externe Vorrichtung” eine Vorrichtung, die nicht fest im Fahrzeug der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung installiert ist, sondern zur Kommunikation mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden werden kann, wenn dies erforderlich ist. Die externe Vorrichtung kann beispielsweise ein gewöhnlicher PC für allgemeine Anwendungen oder eine bestimmte Vorrichtung sein, die auf einem Mikrocomputer basiert, der programmiert ist, um eine Wartungsfunktion (wie beispielsweise das Umschreiben von Software, die von den internen ECUs gespeichert wird), eine Fehlerdiagnosefunktion bezüglich der internen ECUs und dergleichen auszuführen, wenn dies erforderlich ist, und beispielsweise temporär mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden werden kann, wenn solch eine Wartung auszuführen ist. Das dritte Kommunikationsprotokoll ist vorzugsweise das Ethernet^®-Protokoll, da dieses eine Datenübertragung hoher Geschwindigkeit (beispielsweise höher als das LAN-Kommunikationsprotokoll) ermöglicht und nun im Allgemeinen mit den meisten Typen von PCs kompatibel ist. In dieser Hinsicht führt die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers dann, wenn solch eine externe Vorrichtung mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden wird, eine Wandlung zwischen dem zweiten und dem dritten Kommunikationsprotokoll aus, um eine Kommunikation zwischen der externen Vorrichtung und den internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung führt die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers dann, wenn solch eine externe Vorrichtung mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden wird, eine Wandlung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und dem dritten Kommunikationsprotokoll aus, um eine Kommunikation zwischen der externen Vorrichtung und jeder der externen ECUs zu ermöglichen. Auf diese Weise können die vorstehend beschriebenen Operationen von der externen Vorrichtung bezüglich dieser externen ECUs ausgeführt werden, zusätzlich zu den internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut sein, dass sie eine Hub-Funktion für eine Kommunikation in Übereinstimmung mit dem dritten Kommunikationsprotokoll aufweist. In diesem Fall können mehrere Vorrichtungen, wie beispielsweise andere In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen, für eine wechselseitige Kommunikation unter Verwendung des dritten Kommunikationsprotokolls durch die Vermittlung einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung mit solch einer Hub-Funktion verbunden werden. Die mehreren Vorrichtungseinheiten können eine externe Vorrichtung gemäß obiger Beschreibung aufweisen, die, je nach Bedarf, (zeitweise) mit der einen Hub aufweisenden In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden werden kann. In diesem Fall wird es für solch eine externe Vorrichtung möglich, Operationen, wie beispielsweise eine Software-Umschreibung, eine Fehlerdiagnose und dergleichen, bezüglich den internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen, die sich von der einen Hub aufweisenden In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung unterscheiden, durch eine Kommunikation unter Verwendung des dritten Kommunikationsprotokolls über die einen Hub aufweisende In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung auszuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm eines In-Vehicle-Kommunikationssystems, das eine erste Ausführungsform einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung enthält;
2 zeigt Details des Aufbaus der ersten Ausführungsform;
3 zeigt einen Schaltplan von LVDS-Schaltungen, die einen Daten-Transceiver bei der ersten Ausführungsform bilden;
4A zeigt eine Teildraufsicht zur Veranschaulichung von ECUs, die innerhalb eines Gehäuses der ersten Ausführungsform befestigt sind, und 4B zeigt eine Teildraufsicht zur Veranschaulichung eines Zustands, in welchem die ECUs entfernt sind;
5A zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in der 4A, und 5B zeigt eine Seitenansicht einer ECU;
6A zeigt den Schichtaufbau eines mehrschichtigen Schaltungssubstrats der ersten Ausführungsform, während die 6B und 6C jeweils einen alternativen Schichtaufbau des Schaltungssubstrats zeigen;
7 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des allgemeinen Aufbaus eines In-Vehicle-Kommunikationssystems, welches die erste Ausführungsform einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung enthält;
8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vergleichs zwischen Kommunikationsgeschwindigkeiten, die erzielbar sind, wenn eine LVDS-Kommunikationsschaltung bzw. eine Kommunikationsschaltung in Übereinstimmung mit dem CAN-Kommunikationsprotokoll angewandt wird;
9 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm eines In-Vehicle-Kommunikationssystems, das eine zweite Ausführungsform einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung enthält;
10 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm eines In-Vehicle-Kommunikationssystems, das eine Modifikation der zweiten Ausführungsform enthält, die eine Datenkommunikationshubfunktion ausführt; und
11 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels eines herkömmlichen In-Vehicle-Kommunikationssystems, in dem ECUs das CAN-Kommunikationsprotokoll anwenden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
1 zeigt ein Kommunikationssystem, in dem eine erste Ausführungsform einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung, die durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, zur Kommunikation mit mehreren ECUs 7 bis 9 verbunden ist, die außerhalb der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 angeordnet sind, während 2 Details des internen Aufbaus der Vorrichtung zeigt.
Die Komponenten der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 sind, wie in 2 gezeigt, innerhalb eines Gehäuses 16 enthalten. Diese Komponenten umfassen ein Motherboard 2, ECUs 3 bis 6, einen Daten-Transceiver 11 und eine Schutzschaltung 12. Das Motherboard 2 weist einen darauf installierten Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a auf, und die ECUs 3 bis 6 weisen jeweilige Mikrocomputer 3a bis 6a auf.
Das Motherboard 2 und jede der ECUs 3 bis 6 sind über einen internen Kommunikationsbus 91 miteinander verbunden.
Das Gehäuse 16 dieser Ausführungsform wird vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polypropylen, gebildet, das von einem Material bedeckt wird, das ein elektromagnetisches Schild bildet. Das Gehäuse 16 weist, wie in 5 gezeigt, eine Abdeckung 19 auf, die geöffnet werden kann, um Zugriff zum Innenraum des Gehäuses 16 zu erhalten, und geschlossen werden kann, um den Innenraum zu versiegeln. Jede der ECUs 3 bis 6 weist, wie in 5B gezeigt, einen modularen Aufbau auf, der mit einem kammförmigen Satz von Verbindungsanschlüssen versehen ist. Die Bezeichnung „modularer Aufbau” kennzeichnet hierbei, dass eine ECU als eine einzelne Einheit aufgebaut ist, bei der alle Komponenten einer ECU, wie beispielsweise der ECU 3, welche den Mikrocomputer 3a, ein Schaltungssubstrat und dergleichen aufweist, innerhalb eines Gehäuses dieser ECU 3 untergebracht sind. Es wäre jedoch in gleicher Weise denkbar, einen modularen Aufbau zu verwenden, bei dem alle der Komponenten einer ECU der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung auf einem einzigen Schaltungssubstrat befestigt sind, ohne dass die Notwendigkeit besteht, diese von einem individuellen Gehäuse der ECU zu umschließen.
Jede der ECUs 4 bis 6 weist den gleichen Aufbau wie die ECU 3 auf. Ein Schaltungssubstrat 17 ist, wie in 4B gezeigt, im unteren Teil des Gehäuses 16 innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet, wobei vier Sockel 18 auf der oberen Fläche des Schaltungssubstrats 17 befestigt sind, für eine jeweilige Verbindung mit den ECUs 3 bis 6. Jeder der Sockel 18 weist einen Satz von konischen (weiblichen) Anschlussbuchsen 18a auf, um einen entsprechenden Satz von (männlichen) Verbindungsabschlüssen 3b der ECUs 3 bis 6 aufzunehmen. Jede der ECUs 3 bis 6 kann so entfernbar mit einem der Sockel 18 verbunden werden.
Da jede der ECUs 3 bis 6 innerhalb des Gehäuses 16 modular aufgebaut und entfernbar mit einem Sockel 18 verbunden ist, können die ECUs 3 bis 6 leicht entfernt werden. Wenn die Spezifikationen von einer der ECUs 3 bis 6 beispielsweise derart geändert werden, dass ein Austausch erforderlich ist, kann dieser erfolgen, ohne dass hierfür alle der internen Komponenten des Gehäuses 16 geändert werden. Auf diese Weise können die Gesamtkosten der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 verringert werden.
Ferner ist das Motherboard 2 über einen Verbinder (nicht in den Figuren gezeigt) entfernbar mit dem Schaltungssubstrat 17 verbunden. Folglich kann das Motherboard 2 (und folglich der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2) dann, wenn die Spezifikationen des Motherboards 2 oder des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers 2a zu ändern sind, ausgetauscht werden, ohne dass alle der Komponenten innerhalb des Gehäuses 16 geändert werden müssen Dies dient ferner dazu, die Kosten der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 zu verringern.
Jeder der Sockel 18 ist elektrisch mit dem in der 2 gezeigten internen Kommunikationsbus 91 verbunden, der auf dem Schaltungssubstrat 17 gebildet ist. Folglich kann jede der ECUs 3 bis 6 über einen entsprechenden der Sockel 18 und den internen Kommunikationsbus 91 mit anderen Komponenten auf dem Motherboard kommunizieren.
Das Schaltungssubstrat 17 weist, wie in 6A gezeigt, einen mehrschichtigen Aufbau auf, mit einer Schicht 90, in welcher der interne Kommunikationsbus 91 gebildet ist, wobei die Schicht 90 direkt oberhalb einer Masseschicht 92 gebildet ist, die als Masseebene dient. Schaltungen, die sich vom internen Kommunikationsbus 91 unterscheiden, sind in einer Schicht 93 gebildet, die direkt oberhalb der Schicht 90 angeordnet ist.
Da die Schicht 90 (mit dem darin gebildeten internen Kommunikationsbus 91) direkt benachbart zur Masseschicht 92 angeordnet ist, verringert sich die Gefahr, dass sich externe elektrische Störungen nachteilig auf die Mikrocomputer der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 auswirken. Dieser Aufbau soll verhindern, dass elektrische Störungen, die von der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 erzeugt werden, zu einer externen Einrichtung übertragen werden (wie beispielsweise als Funkstörung).
Bei dieser Ausführungsform ist der interne Kommunikationsbus 91 als leitfähiges Muster auf der Schicht 90 gebildet. Das leitfähige Muster ist aus einem dünnen Film eines elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise Kupfer, Silber, Gold oder dergleichen, gebildet.
Es wäre jedoch, wie in 6B gezeigt, ebenso denkbar, dass die Schicht 90 zwischen zwei Masseschichten 92 angeordnet wird.
Gemäß einer weiteren Alternative wäre ein planarer Aufbau denkbar, bei dem ein Paar von Massepotentialleitern auf gegenüberliegenden Seiten eines Leiters, welcher den internen Kommunikationsbus 91 bildet, angeordnet wird. Dies ist für den Fall, dass der interne Kommunikationsbus 91 der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 als Übertragungsleitung 91a (aus einen dünnen gemusterten Film eines elektrisch leitfähigen Materials aufgebaut) gebildet ist, die zwischen einem Paar von Streifenleitungen 92a eingeschlossen ist, die jeweils mit einem Massepotential potential verbunden sind, in der 6C gezeigt. Hierdurch können ähnliche Effekte wie bei dem in der 6A gezeigten Aufbau erzielt werden.
Der auf dem Motherboard 2 befestigte Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a führt eine Multiplexkommunikation mit den jeweiligen Mikrocomputern 3a bis 6a der ECUs 3 bis 6 aus, indem er das LVDS-(Low Voltage Differential Signaling)-Kommunikationsprotokoll anwendet. In gleicher Weise führen die ECUs 3 bis 6 eine Multiplexkommunikation miteinander aus, indem sie das LVDS-Kommunikationsprotokoll anwenden. Bei der LVDS-Kommunikation wird ein Differenzspannungssignal mit einer geringen Amplitude (wie beispielsweise kleiner oder gleich 0,5 V) zur seriellen Datenübertragung verwendet und eine direkte Anbindung hoher Geschwindigkeit zwischen Anschlüssen ermöglicht. Im Vergleich zu einer Single-End-Schnittstelle ist die mit LVDS erzielbare Signalgeschwindigkeit etwas höher und wird der für die Schnittstellenschaltung benötigte Schaltungssubstratbereich verringert.
3 zeigt die LVDS-Schaltung, der einen Daten-Transceiver dieser Ausführungsform bildet, wobei der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a des Motherboards 2 und jeder der jeweiligen Mikrocomputer 3a bis 6a der ECUs 3 bis 6 mit einem entsprechenden Daten-Transceiver mit dem in der 3 gezeigten Aufbau ausgerüstet ist. Dieser ist, wie gezeigt, aus einer Empfangsschaltung 30 und einer Sendeschaltung 20 aufgebaut. Die Sendeschaltung 20 weist einen Dateneingabeanschluss 21, einen LVDS-Treiber 22 und eine Konstantstromquelle 23 (die als Differenzenergiequelle für den LVDS-Treiber 22 dient) aufgebaut. Die Empfangsschaltung 20 weist einen LVDS-Empfänger 32 auf, der mit einem Datenausgabeanschluss 21 verbunden ist.
Der LVDS-Treiber 22 und die LVDS-Empfangsschaltung 32 sind über Übertragungsleitungen 91a, 91b des internen Kommunikationsbusses 91 miteinander verbunden. Die Ausgangsanschlüsse Q1 und Q0 des LVDS-Treibers 22 der Sendeschaltung 20 sind folglich mit jeweils entsprechenden Eingangsanschlüssen der LVDS-Empfangsschaltung 32 der Empfangsschaltung 30 verbunden. Ein Abschlusswiderstand RT ist in der Empfangsschaltung 30 zwischen die Übertragungsleitungen 91a und 91b geschaltet, um die Übertragungsleitungsimpedanz abzustimmen, um so Reflexionen von Hochfrequenzwellen zu unterdrücken. Auf diese Weise kann eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erzielt werden. Der LVDS-Treiber 22 steuert den Abschlusswiderstand mit einem festgelegten Strom an, der von der Konstantstromquelle 23 geliefert wird, so dass die dominante Komponente der Ausgangsspannung stabilisiert wird, um so eine Verzerrung der Daten zu unterdrücken.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Abschlusswiderstand RT zwischen die Übertragungsleitungen 91a, 91b an der Position des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers 2a geschaltet und ein zweiter Abschlusswiderstand RT zwischen die Übertragungsleitungen 91a, 91b an der Position des Mikrocomputers der einen der ECUs 3 bis 6 geschaltet, die am weitesten vom Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a entfernt angeordnet ist (gemäß einer Messung der Übertragungsweglänge zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a und dieser bestimmten ECU). In der 3 ist ein Abschlusswiderstand RT gezeigt, der als einzelner Widerstand gebildet ist. Vorzugsweise kann anstelle eines Abschlusswiderstands eine Abschlusswiderstandsschaltung verwendet werden, die aus einem Paar von Widerständen gebildet ist, das zwischen den Übertragungsleitungen 91a und 91b in Reihe geschaltet ist, wobei ein Kondensator zwischen den Knotenpunkt dieser Widerstände und ein Massepotential (d. h. das Massepotential, mit welchem der Kondensator C1 verbunden ist) geschaltet ist. Solch eine Anordnung dient zur Stabilisierung der mittleren Spannung des Kommunikationssignals und zur Verringerung des Einflusses von Rauschen (Störungen), das von außerhalb induziert wird.
Der Ausgangsansteuerstrom der LVDS-Schaltung beträgt ±3,5 mA, wodurch eine Spannung von ±350 mV über einem Abschlusswiderstand RT erzeugt wird, d. h. zwischen den Anschlüssen Q1, Q0. Folglich beträgt die Gleichtaktausgangsspannung der LVDS-Schaltung nominal 1,25 V, wobei der Ist-Spannungswert vom LVDS-Treiber 22 abhängt. Die Übertragungsleitungen 91a und 91b dieser Ausführungsform sind als Mikrostreifenleitungspaar (Dünnfilmmuster) gebildet. Es wäre jedoch ebenso denkbar, eine Übertragungsleitung mit einem Massepotential als Referenzpotential zu verwenden, wie beispielsweise ein Koaxialkabel. Als weitere Alternative wäre es denkbar, eine symmetrische Differenzübertragungsleitung zu verwenden, wie beispielsweise ein verdrilltes Kabel.
Da eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a und den jeweiligen Mikrocomputer 3a bis 6a der ECUs 3 bis 6 und zwischen den Mikrocomputern 3a bis 6a als Differenzsignalübertragung niedriger Spannung ausgeführt wird, wobei das übertragene Signal eine Amplitude von kleiner oder gleich 0,5 V aufweist, kann eine Kommunikation hoher Geschwindigkeit erzielt werden. Ferner kann, da ein Single-End-Aufbau verwendet wird, eine hohe Beständigkeit gegenüber Rauschen erzielt werden. Ferner kann, da eine Übertragungsgeschwindigkeit von über 64 Mbps genutzt werden kann, verhindert werden, dass Störungen (Rauschen) generiert wird, das innerhalb des FM-Rundfunkbandes liegen. Ferner kann dann, wenn ein Single-End-Aufbau verwendet wird, eine Kommunikation mit nur einem geringen Energieverbrauch ausgeführt werden.
Ein Sendebus 10a und ein Empfangsbus 10b sind, wie in 2 gezeigt, zwischen dem Motherboard 2 und dem Daten-Transceiver 11 der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 verbunden, um Senderahmen Tx bzw. Empfangsrahmen Rx zu übertragen. Der Daten-Transceiver 11 ist über Kommunikationsbusleitungen 12a, 12b innerhalb des Gehäuses 16 ebenso mit Kommunikationsanschlüssen 13a und 13b verbunden. Drosselspulen L1 und L2 sind jeweils in die Kommunikationsbusleitungen 12a und 12b geschaltet, um zu verhindern, dass elektrische Störungen nach aus dem Gehäuse 16 entweichen.
Ein Paar von Widerständen R1, R2 ist zwischen die Kommunikationsbusleitungen 12a und 12b in Reihe geschaltet, wobei ein Kondensator C1 zwischen den Knotenpunkt dieser Widerstände und ein Massepotential geschaltet ist. Die Widerstände R1 und R2 und der Kondensator C1 bilden eine Abschlusswiderstandsschaltung, die dazu dient, den Mittelwert der Kommunikationsspannung zu stabilisieren, und zu verhindern, dass externe Störungen von außerhalb des Gehäuses 16 eintreten.
Eine Schutzschaltung 12 ist, wie gezeigt, zwischen die Abschlusswiderstandsschaltung und die Kommunikationsanschlüsse 13a, 13b geschaltet. Die Schutzschaltung 12 weist Zenerdioden ZD1 bis ZD4 auf. Die Anode der Zenerdiode ZD1 ist mit dem Kommunikationsbus 12a verbunden, die Kathode der Zenerdiode ZD1 ist mit der Kathode der Zenerdiode ZD2 verbunden, und die Anode der Zenerdiode ZD2 ist mit einem Massepotential verbunden. Der Kommunikationsbus 12b ist mit der Anode der Zenerdiode ZD3 verbunden, die Kathode der Zenerdiode ZD3 ist mit der Kathode der Zenerdiode ZD4 verbunden, und die Anode der Zenerdiode ZD4 ist mit einem Massepotential verbunden. Die Schutzschaltung 12 dient zum Schutz der Schaltungen innerhalb des Gehäuses 16 vor extern erzeugten Überspannungen.
Die Kommunikationsanschlüsse 13a, 13b sind über eine CAN-H-Leitung 14a bzw. eine CAN-L-Leitung 14b mit dem CAN-Bus 15 verbunden. Der CAN-Bus 15 ist ebenso mit jeder der externen ECUs 7 bis 9 verbunden, so dass es der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 ermöglicht wird, mit diesen zu kommunizieren. Das Paar von Leitungen 14a, 14b kann als verdrilltes Kabel gebildet sein, gleich dem CAN-Bus 15.
Jeder der Mikrocomputer 2a und 3a bis 6a ist mit einem entsprechenden Daten-Transceiver (nicht in den Figuren gezeigt) verbunden, der auf demselben IC-(integrierte Schaltung)-Chip wie der entsprechende Mikrocomputer gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform dient die Schutzschaltung 12 dazu, einen Überspannungsschutz für alle dieser Daten-Transceiver vorzusehen, so dass es nicht erforderlich ist, einzelne Schutzschaltungen entsprechend jedem der Daten-Transceiver vorzusehen. Folglich müssen die Daten-Transceiver einzig eine geringe Spannungsfestigkeit aufweisen, so dass sie bei dem gleichen Prozess wie die entsprechenden Mikrocomputer gebildet werden können.
Dadurch, dass jeder Mikrocomputer und der entsprechende Daten-Transceiver auf demselben IC-Chip gebildet werden, kann die Gesamtzahl von Komponenten, die erforderlich ist, um eine Kommunikation auszuführen, verringert werden, und wird ferner, da es nicht erforderlich ist, einzelne Schutzschaltungen für jede der ECUs 3 bis 6 vorzusehen, die Anzahl von Schaltungskomponenten weiter verringert. Folglich können die Fertigungskosten der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 weiter verringert werden.
Die Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a weist eine Gateway-Funktion für eine Kopplung bzw. Verknüpfung zwischen dem LVDS- und dem CAN-Signal-Kommunikationsprotokollen auf, um einen Datenaustausch zwischen den ECUs 3 bis 6 und den externen ECUs über den CAN-Bus 15 zu ermöglichen. Insbesondere empfängt und sendet der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a Daten von externen ECUs in Übereinstimmung mit dem CAN-Kommunikationsprotokoll über den Daten-Transceiver 11 und den CAN-Bus 15 und überträgt solche Daten über den internen Kommunikationsbus 91 unter Verwendung des LVDS-Kommunikationsprotokolls zu/von jeder der ECUs 3 bis 6. Folglich kann von jeder der ECUs 3 bis 6 innerhalb des Gehäuses 16 und den externen ECUs 7 bis 9 über den Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a eine Multiplexkommunikation ausgeführt werden. Ferner können Daten von den ECUs 3 bis 6 innerhalb des Gehäuses 16 gemeinsam genutzt werden. Darüber hinaus kann, da der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a unter Verwendung des CAN-Kommunikationsprotokoll mit den externen ECUs 7 bis 9 kommuniziert, eine Multiplexkommunikation hoher Geschwindigkeit realisiert werden.
Ferner kann, da die ECUs 3 bis 6 innerhalb des Gehäuses 16 unter Verwendung des LVDS-Kommunikationsprotokolls eine Multiplexkommunikation miteinander ausführen, diese Kommunikation mit einer höheren Geschwindigkeit als unter Verwendung des CAN-Kommunikationsprotokolls ausgeführt werden. Es ist beispielsweise eine Geschwindigkeit von 64 Mbps möglich. 8 zeigt ein Diagramm für einen Vergleich der Kommunikationsgeschwindigkeit, die bei einer Kommunikation zwischen den internen ECUs 3 bis 6 in Übereinstimmung mit dem CAN-Kommunikationsprotokoll (d. h. gemäß dem Stand der Technik) erzielbar ist, mit der Kommunikationsgeschwindigkeit, die erzielt werden kann, wenn das LVDS-Kommunikationsprotokoll angewandt wird (gemäß der vorliegenden Erfindung). Bei der CAN-Kommunikation ist, wie gezeigt, eine Geschwindigkeit von nur 500 Kbps möglich, so dass die vorliegende Erfindung eine Multiplikation der Kommunikationsgeschwindigkeit mit einem Faktor von annähernd 128 ermöglicht.
Folglich kann, da eine Kommunikation hoher Geschwindigkeit zwischen den internen ECUs innerhalb eines Gehäuse 16 ausgeführt werden kann, wenn diese als ECUs gewählt werden, die zusammen zusammenhängende Steuerfunktionen des Fahrzeugs ausführen, eine Steuerung hoher Geschwindigkeit erzielt werden.
Die internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 kann beispielsweise aus denjenigen ECUs gewählt werden, welche das Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs steuern, wie beispielsweise eine Motorsteuerungs-ECU (die einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor im Falle eines Elektrofahrzeugs steuern kann), eine ECU, welche das aktive Federungssystem des Fahrzeugs steuert, eine ECU, welche das ABS (Antiblockiersystem) des Fahrzeugs steuert, eine ECU, welche das Fahrzeuggetriebe steuert, und dergleichen
Da solch ein Satz von internen ECUs mit Steuerobjekten und Steuerinhalten zu tun hat, die eng miteinander verknüpft sind, und die vorliegende Erfindung, wie vorstehend beschrieben, eine Datenkommunikation hoher Geschwindigkeit zwischen den internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 ermöglicht, kann bei der Steuerung des Antriebsstrangsystems eine entsprechend schnelle Regelzeit erzielt werden. Ferner kann die Anzahl von Anschlussleitungen zwischen diesen ECUs vergleichen mit dem Stand der Technik deutlich verringert werden und können die Längen der Übertragungswege zwischen den ECUs verkürzt werden, so dass ein Eindringen von Rauschen in diese Anschlussleitungen reduziert werden kann.
Ferner werden die Anzahl von Gehäusen, die erforderlich ist, um die ECUs unterzubringen, und der Raum innerhalb des Fahrzeugs, der vorgesehen werden muss, um diese Gehäuse unterzubringen, verringert. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, jeweilige einzelne Schutzschaltungen für jede der ECUs vorzusehen, die innerhalb eines Gehäuses, wie beispielsweise des Gehäuses 16, untergebracht sind. Da ferner die Längender Anschlussleitungen (Übertragungsweglängen) zwischen den ECUs innerhalb des Gehäuses 16 kurz sein können, weisen diese Anschlussleitungen entsprechend geringe Streukapazitäten auf. Folglich wird es unnötig, Ansteuerschaltungen (zur Übertragung von Signalen über diese Anschlussleitungen) bereitzustellen, die eine geringe Ausgangsimpedanz aufweisen und einen hohen Ansteuerausgang (Strom) bereitstellen können. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verringerung der Fertigungskosten dieser ECUs.
In gleicher Weise können alle oder ein Teil der ECUs, welche das Körpersystem des Fahrzeugs steuern, zusammen innerhalb eines einzigen Gehäuses, wie beispielsweise des Gehäuses 16, untergebracht werden Diese Körpersteuerungs-ECUs umfassen ECUs, die Programme ausführen, um im Ansprechen auf Operationen des Fahrzeugführers Operationen auszuführen, d. h. ereignisgesteuerte ECUs. Ereignisgesteuerte ECUs umfassen beispielsweise eine ECU zur Steuerung einer Klimaanlage, eine ECU, welche das Türverriegelungssystem des Fahrzeugs steuert, eine ECU, welche den Betrieb von elektrischen Fensterhebern des Fahrzeugs steuert, eine ECU, die einen elektrischen Türspiegel steuert, eine ECU, die einen elektrischen Sitz steuert, eine ECU, die ein Öffnen und Schließen eines Sonnendachs des Fahrzeugs steuert, eine Lenkradschalter-ECU, die eine Eingabe und eine Ausgabe von Signalen steuert, die von verschiedenen Schaltern erzeugt werden, die am Lenkrad des Fahrzeugs installiert sind, eine ECU für eine Overhead-Console, die eine Eingabe und eine Ausgabe von Signalen steuert, die von verschiedenen Schaltern erzeugt werden, die an einer Overhead-Console des Fahrzeugs installiert sind, und dergleichen.
Ferner können die internen ECUs einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 aus denjenigen ECUs gewählt werden, welche das Sicherheitssystem des Fahrzeugs steuern. Diese können beispielsweise jeweilige ECUs umfassen, welche den fahrerseitigen Airbag, den beifahrerseitigen Airbag, den Vordersitzseiten-Airbag, den Knie-Airbag, den Dach-Airbag, den Rücksitz-Airbag, die Rücksitzdoppelairbags, den vorhangartigen Airbag, die Sicherheitsgurtstrammer, die Sicherheitsgurtkraftbegrenzer bzw. Sicherheitsgurtblastungsbegrenzer und dergleichen steuern.
Ferner können die internen ECUs einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 aus denjenigen ECUs gewählt werden, die ein Informationssystem des Fahrzeugs steuern. Diese können beispielsweise umfassen: eine ECU, die eine Fahrzeugnavigationsvorrichtung steuert, eine ECU, die ein Audiosystem steuert, eine ECU, die ein Telefon steuert, und dergleichen.
Ferner können die internen ECUs einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 aus denjenigen ECUs gewählt werden, die eine Einrichtung steuern, die betätigt wird oder in einem betriebsfähigen Zustand versetzt wird, wenn Zubehörschalter des Fahrzeugs in einen Ein-Zustand versetzt werden. Diese können beispielsweise umfassen: ECUs, die jeweils die elektrischen Fensterheber, die elektrischen Türspiegel, und ein Öffnen/Schließen des Sonnendachs steuern, die vorstehend beschriebene Lenkradschalter-ECU, die vorstehend beschriebene Overhead-Consolen-ECU, die Informationssystemsteuerungs-ECU und dergleichen.
Ferner können die internen ECUs einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 aus denjenigen ECUs gewählt werden, die eine Einrichtung steuern, die betrieben wird, die der Fahrzeugzündschalter in den Aus-Zustand versetzt wird. Diese umfassen beispielsweise eine ECU, die eine Diebstahlsicherungsvorrichtung steuert, eine ECU, welche die Parkleuchten steuert, und dergleichen.
Ferner können die internen ECUs einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 auf der Grundlage der Betriebsspannungen der Steuerobjekte der ECUs gewählt werden. Diese können beispielsweise ECUs sein, die eine Einrichtung steuern, die direkt über die Fahrzeugbatterie (d. h. direkt mit der unveränderten Batteriespannung) als Energiequelle betrieben werden kann. In gleicher Weise können die internen ECUs aus denjenigen ECUs, die eine Einrichtung steuern, die mit einer hochgesetzten Energieversorgungsspannung betrieben wird, oder denjenigen ECUs gewählt werden, die eine Einrichtung steuern, die mit einer herabgesetzten Energieversorgungsspannung betrieben wird.
Ferner kann, wie in 7 gezeigt, ein In-Vehicle-Kommunikationssystem aufgebaut werden, das mehrere In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen 1, 1' aufweist. Jede dieser ist gemäß der vorstehend beschriebenen in der 1 gezeigten In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 aufgebaut (wobei die Anzahl von ECUs, die innerhalb des Gehäuses 16 jeder In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung enthalten ist, beliebig bestimmt wird). Auf diese Weise können mehrere ECUs (als jeweilige Sätze von internen ECUs) in jeweiligen In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen gruppiert werden, anstatt auf verschiedene Orten im Fahrzeug verteilten zu werden, wobei ermöglicht wird, dass diese Gruppen von internen ECUs miteinander kommunizieren können.
Folglich wird die Gefahr, dass elektrische Störungen Signalen auf den Anschlussleitungen zwischen den ECUs überlagert werden, verringert und können die Fertigungskosten des In-Vehicle-Kommunikationssystems verringert werden.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend werden eine zweite Ausführungsform einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung und ein die zweite Ausführungsform aufweisendes In-Vehicle-Kommunikationssystem unter Bezugnahme auf die 9 beschrieben. 9 zeigt ein Beispiel von Verbindungsverhältnissen zwischen der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung der zweiten Ausführungsform und anderen Einrichtungseinheiten. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dahingehend von der ersten Ausführungsform, dass bei der zweiten Ausführungsform eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a dazu ausgelegt ist, eine Kommunikation mit einer externen Vorrichtung zu ermöglichen, die nicht fest im Fahrzeug installiert sein kann, sondern beispielsweise zeitweise mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a verbunden werden kann, wenn beispielsweise Wartungs- oder Reparaturarbeiten auszuführen sind. Die hierin verwendete Bezeichnung „Wartungsanschlussvorrichtung” bezieht sich auf solch eine Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Daten von/zu der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a zu senden und zu empfangen (oder von/zu externen ECUs über die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a), und die, wenn Bedarf besteht, zu diesem Zweck mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a verbunden wird. Nachstehend werden einzig die Eigenschaften, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, näher beschrieben, wobei gleiche Komponenten in beiden Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Das Motherboard 2b der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a ist, wie in 9 gezeigt, über einen Kommunikationsbus 101 mit einem Datenverbindungsstecker 102 verbunden. Der Kommunikationsbus 101 kann beispielsweise ein verdrilltes Kabel sein, und der Datenverbindungsstecker 102 ist vorzugsweise an einer leicht zugänglichen Position innerhalb des Fahrzeugs angeordnet, wie beispielsweise unterhalb des Armaturenbretts (nicht in den Figuren gezeigt) des Fahrzeugs. Der Datenverbindungsstecker 102 ist derart aufgebaut (und innerhalb des Fahrzeugs angeordnet), dass er, je nach Bedarf, über ein verdrilltes Kabel 103 leicht mit einer Wartungsanschlussvorrichtung 111 und/oder einer bestimmten Wartungsanschlussvorrichtung 112 verbindbar ist.
Die Funktionen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 werden von einem gewöhnlichen PC (Computer) realisiert. Gemäß dieser Ausführungsform kommuniziert die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a unter Verwendung des Ethernet^®-Kommunikationsprotokolls, d. h. eines dritten Kommunikationsprotokolls, das häufig für eine Netzwerkkommunikation zwischen gewöhnlichen PCs verwendet wird, mit der Wartungsanschlussvorrichtung 111. Die Wartungsanschlussvorrichtung 111 weist eine Speichervorrichtung (nicht in den Figuren gezeigt) auf und führt verschiedene Operationen bezüglich den ECUs 3 bis 9 aus, indem sie Programme ausführt, die im Voraus in der Speichervorrichtung gespeichert worden sind.
Zusätzlich zur Gateway-Funktion für eine Daten- und Kommunikationsprotokoll-Wandlung zwischen den LVDS- und den CAN-Standards (wie für den Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a der ersten Ausführungsform beschrieben) weist der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c dieser Ausführungsform (der auf dem Motherboard 2b der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a befestigt ist) ebenso eine Gateway-Funktion zum Ausführen einer Daten- und Kommunikationsprotokollwandlung zwischen den Ethernet- und den LVDS-Standards auf. Der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c wandelt so Daten, die von den internen ECUs 3 bis 6 mittels des LVDS-Kommunikationsprotokolls empfangen werden, in Daten, die mit den Ethernet-Standards übereinstimmen, und führt in Übereinstimmung mit dem Ethernet-Kommunikationsprotokoll (über den Datenverbindungsstecker 102) eine Kommunikation mit der Wartungsanschlussvorrichtung 111 aus. Ferner wandelt der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c Daten, die in Übereinstimmung mit dem Ethernet-Kommunikationsprotokoll von der Wartungsanschlussvorrichtung 111 empfangen werden, derart, dass diese mit den LVDS-Standards übereinstimmen, und sendet der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c die gewandelten Daten unter Verwendung des LVDS-Kommunikationsprotokolls an die internen ECUs 3 bis 6.
Ferner weist der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c eine Gateway-Funktion zum Ausführen einer Daten- und Kommunikationsprotokollwandlung zwischen den Ethernet- und den CAN-Standards auf. Daten, die von der Wartungsanschlussvorrichtung 111 empfangen werden, werden so gewandelt, dass sie mit den CAN-Standards übereinstimmen, und anschließend in Übereinstimmung mit dem CAN-Kommunikationsprotokoll an die externen ECUs 7 bis 9 gesendet. Ferner wandelt der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c Daten, die in Übereinstimmung mit dem CAN-Kommunikationsprotokoll von den externen ECUs 7 bis 9 empfangen werden, derart, dass diese mit den Ethernet-Standards übereinstimmen, und sendet der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c die gewandelten Daten unter Verwendung des Ethernet-Kommunikationsprotokolls an die Wartungsanschlussvorrichtung 111.
Folglich verbindet dann, wenn diese Ausführungsform in einem Fahrzeug verwendet wird und Fahrzeugwartungsarbeiten (oder Fahrzeugreparaturarbeiten) auszuführen sind, die die Arbeiteten ausführende Person zuerst ein verdrilltes Kabel bzw. Doppelkabel 103 zwischen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 und dem Datenverbindungsstecker 102. Die Wartungsanschlussvorrichtung 111 kann anschließend unter Verwendung des Ethernet-Kommunikationsprotokolls mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a kommunizieren, während die vorstehend beschriebenen gespeicherten Programme ausgeführt werden.
Wenn es beispielsweise erforderlich ist, Software (Programme und/oder Daten), die in Speichervorrichtungen von einem oder mehreren Mikrocomputern 3a bis 6a der internen ECUs 3 bis 6 gespeichert gehalten werden, umzuschreiben, um einen verbesserten Algorithmen oder zusätzliche Funktionen bereitzustellen, führt die Wartungsanschlussvorrichtung 111 ein notwendiges Programm zum Ausführen der Software-Umschreibung aus. In diesem Fall werden Daten, die zu den ECUs 3 bis 6 zu übertragen sind (um das Umschreiben der Software vorzunehmen), von der Wartungsanschlussvorrichtung 111 unter Verwendung des Ethernet-Kommunikationsprotokolls über den Kommunikationsbus 101 zum Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c übertragen. Der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c wendet anschließend seine Gateway-Funktion an, um eine Daten- und Kommunikationsprotokollwandlung zu den LVDS-Standards auszuführen, und die resultierenden gewandelten Daten werden unter Verwendung des LVDS-Kommunikationsprotokolls zu den internen ECUs 3 bis 6 übertragen und in den Speichervorrichtungen der Mikrocomputer 3a bis 6a der internen ECUs 3 bis 6 gespeichert.
In gleicher Weise wird dann, wenn Daten von den internen ECUs 3 bis 6 zur Wartungsanschlussvorrichtung 111 übertragen werden, die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers 2c angewandt, um eine Daten- und Kommunikationsprotokollwandlung von den LVDS- zu den Ethernet-Standards auszuführen, bevor die Daten über den Kommunikationsbus 101 zur Wartungsanschlussvorrichtung 111 übertragen werden.
Wenn Software der externen ECUs 7 bis 9 umzuschreiben ist, wird in gleicher Weise die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers 2c angewandt, um eine Daten- und Kommunikationsprotokollwandlung von den Ethernet- zu den CAN-Standards durchzuführen, um die erforderlichen Daten von der Wartungsanschlussvorrichtung 111 über den Kommunikationsbus 101 und den CAN-Bus 15 zu den ECUs 7 bis 9 zu übertragen.
Ferner führt die Wartungsanschlussvorrichtung 111 dann, wenn eine Fehlerdiagnose von Einrichtungseinheiten ausgeführt wird, die von den ECUs 3 bis 9 angesteuert (gesteuert) werden, je nach Bedarf geeignete Fehlerdiagnoseprogramme für die jeweiligen Einrichtungseinheiten aus. In diesem Fall werden Betriebsdaten, die jeweilige Betriebszustände dieser Einrichtungseinheiten beschreiben, von den ECUs 3 bis 9 im Voraus erfasst und gespeichert und von der Wartungsanschlussvorrichtung 111 erfasst, wenn ein Fehlerdiagnoseprogramm ausgeführt wird. Die Betriebsdaten werden, wie vorstehend beschrieben, von den ECUs 3 bis 9 zur Wartungsanschlussvorrichtung 111 übertragen, indem die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers 2c angewandt wird, um geeignete Daten- und Kommunikationsprotokollwandlungen auszuführen. Die durch eine Ausführung des Fehlerdiagnoseprogramms erhaltenen Ergebnisse, die zeigen, ob die von den ECUs 3 bis 9 angesteuerten Einrichtungseinheiten normal arbeiten (und anzeigen, ob die ECUs 3 bis 9 normal arbeiten), werden anschließend dem Bediener der Wartungsanschlussvorrichtung 111 auf einer Anzeigevorrichtung (nicht in den Figuren gezeigt) der Wartungsanschlussvorrichtung 111 angezeigt.
Folglich implementiert der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c bei der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a dieser Ausführungsform eine Gateway-Funktion, die eine Kommunikation (bidirektionale Datenübertragung) zwischen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 und den ECUs 7 bis 9 (ECUs, die außerhalb des Gehäuses 16 angeordnet sind) und ebenso zwischen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 und den ECUs 3 bis 6 (ECUs, die innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet sind) ermöglicht. Die Wartungsanschlussvorrichtung 111 können folglich verwendet werden, um auf einfache Weise eine Fehlerdiagnose der ECUs 3 bis 9 und irgendwelchen Einrichtungseinheiten, die von diesen ECUs angesteuert werden, auszuführen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das Ethernet-Kommunikationsprotokoll für die Datenkommunikation zwischen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 und der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a verwendet, da dieses Kommunikationsprotokoll nunmehr weitgehend bekannt und zur Netzwerkkommunikation zwischen Computern verwendet wird. Folglich können verschiedene Arten von Computern auf einfache Weise als die Wartungsanschlussvorrichtung 111 dieser Ausführungsform verwendet werden, um die Software der ECUs 3 bis 9 umzuschreiben oder eine Fehlerdiagnose der ECUs 3 bis 9 und/oder der Einrichtungseinheiten, die von diesen ECUs gesteuert werden, auszuführen.
Insbesondere kann, da eine Kommunikation hoher Geschwindigkeit (unter Verwendung des Ethernet- und des LVDS-Kommunikationsprotokolls) zwischen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 und den ECUs 3 bis 6, die innerhalb des Gehäuses 16 untergebracht sind, erfolgt, ein Benutzer ein Umschreiben der Software der ECUs 3 bis 6 oder eine Fehlerdiagnose dieser ECUs und/oder Einrichtungseinheiten, die von diesen ECUs gesteuert werden, schnell ausführen.
Ferner kann die Wartungsanschlussvorrichtung 111 in gleicher Weise angewandt werden, um eine Fehlerdiagnose und/oder ein Umschreiben von Software für den Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a auszuführen.
Alternativ (oder gleichzeitig mit einer Verwendung der Wartungsanschlussvorrichtung 111) könnte eine bestimmte Wartungsanschlussvorrichtung 112 mit dem Datenverbindungsstecker 102 verbunden und wie vorstehend für die Wartungsanschlussvorrichtung 111 beschrieben verwendet werden. D. h., die bestimmte Wartungsanschlussvorrichtung 112 würde Programme ausführen, die in einer Speichervorrichtung (nicht in den Figuren gezeigt) gespeichert gehalten werden, um ein Umschreiben von Software, die in den ECUs 3 bis 9 gespeichert wird, eine Fehlerdiagnose der ECUs 3 bis 9 und der Einrichtungseinheit, die von diesen ECUs gesteuert werden, und dergleichen schnell auszuführen.
Die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a der zweiten Ausführungsform kann modifiziert und verwendet werden, um ein in der 10 gezeigtes Kommunikationssystem zu bilden. Hierbei kennzeichnet das Bezugszeichen 1b eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung, die sich einzig dadurch von der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1a unterscheidet, dass sie ebenso als Datenkommunikationshub dient. Insbesondere ist das Motherboard 2b der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b derart aufgebaut, dass es Hubverzweigungen aufweist, die jeweils mit Leitungen (Kommunikationsbussen) 101, 101a, 101b, 101c und 101d verbunden sind, die für eine Datenübertragung hoher Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem Ethernet-Protokoll ausgelegt sind. Folglich ist die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b, wie gezeigt, zur Ethernet-Kommunikation mit einer zweiten In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c (welche den gleichen Aufbau wie eine der beiden In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen 1, 1b aufweisen kann) und mit jeder von mehreren einzelnen (externen) ECUs 121 bis 123 verbunden.
Die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c ist ebenso direkt mit einem CAN-Bus 15a verbunden, um eine Kommunikation gemäß dem CAN-Protokoll auszuführen, und kann folglich über den CAN-Bus 15a mit anderen Vorrichtungen, wie beispielsweise einer einzelnen ECU 124 kommunizieren, die mit diesem CAN-Bus verbunden ist.
Folglich werden gemäß diesem System alle verschiedenen Vorrichtungseinheiten (wie beispielsweise die einzelnen ECUs 121 bis 123 und die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c) über Ethernet-Verbindungen zur Kommunikation mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2c der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b verbunden. Ferner wird die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c (die nicht direkt mit der Wartungsanschlussvorrichtung 111 verbunden ist) durch eine Ethernet-Verbindung über die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b mit der Wartungsanschlussvorrichtung 111 verbunden.
Folglich kann die Wartungsanschlussvorrichtung 111 ebenso verwendet werden, um Operationen, wie beispielsweise eine Software-Umschreibung und dergleichen bezüglich der einzelnen ECUs 121 bis 123 und ebenso bezüglich der internen ECUs der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c und der externen ECUs, wie beispielsweise der ECU 124, die mit dem CAN-Bus 15a verbunden sind (und ebenso eine Fehlerdiagnose von Vorrichtungen, die von diesen externen ECUs gesteuert werden) auszuführen.
Eine Kommunikation zwischen der Wartungsanschlussvorrichtung 111 und einer ECU 3 der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c erfolgt bei diesem Kommunikationssystem beispielsweise wie folgt. Daten werden (unter Verwendung des Ethernet-Kommunikationsprotokolls) von der Wartungsanschlussvorrichtung 111 über den Datenverbindungsstecker 102 und den Kommunikationsbus 101 zum Motherboard 2b der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b und anschließend (mittels der Hub-Funktion) über die Leitung 101a zum Motherboard 2b der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c übertragen. Die Gateway-Funktion des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers 2c der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c führt anschließend eine Daten- und Kommunikationsprotokollwandlung von den Ethernet-Standards zu den LVDS-Standards aus. Die gewandelten Daten werden anschließend über den internen Kommunikationsbus 91 der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c zur internen ECU 3 übertragen.
Wenn Daten von der ECU 3 der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c zur Wartungsanschlussvorrichtung 111 übertragen werden, erfolgt bei den entlang des gleichen Kommunikationswegs übertragenen Daten die umgekehrte Reihenfolge der Operationen.
Folglich können durch eine Verwendung eines solchen Kommunikationssystems, zusätzlich zu den Vorteilen, die in Bezug auf die zweite Ausführungsform beschrieben wurden, die folgenden zusätzlichen Vorteile erzielt werden. Da die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b eine Hub-Funktion aufweist, wird eine Datenkommunikation hoher Geschwindigkeit (wie beispielsweise unter Verwendung des Ethernet-Protokolls) in Bezug auf mehrere Vorrichtungseinheiten ermöglicht, die mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b verbunden werden. Diese können eine oder mehrere zusätzliche In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen, wie beispielsweise die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c, umfassen, und Daten können beispielsweise durch eine Kommunikation hoher Geschwindigkeit zu/von einer externen Vorrichtung wie beispielsweise der Wartungsanschlussvorrichtung 111 durch die Vermittelung der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b (d. h. durch die Hub-Funktion) zu/von einer anderen In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung wie beispielsweise der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c oder zu/von einer ausgewählten der einzelnen ECUs 121 bis 123 übertragen werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen System sind eine einzelne In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c und einzelne ECUs 121 bis 123 jeweils mit einer einzelnen In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b verbunden, die eine Hub-Funktion aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und die Verbindungsverhältnisse des Systems können in Abhängigkeit der Anzahl von In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen und der Anzahl von ECUs, die in einem Fahrzeug installiert sind, und in Abhängigkeit der Menge von Daten, die zu kommunizieren ist, von den vorstehend beschriebenen geändert werden.
Es können beispielsweise alle oder nur ein Teil der einzelnen ECUs 121 bis 123 mit In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen (die eine Hub-Funktion aufweisen), die sich von der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b unterscheiden, verbunden werden bzw. sein.
Ferner können alle oder nur ein Teil der einzelnen ECUs 121 bis 123 mit dem CAN-Bus 15 (und folglich über den CAN-Bus 15 mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1c verbunden sein) verbunden werden bzw. sein, anstatt, wie bei der obigen Ausführungsform, über eine entsprechende Leitung mit der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b verbunden zu sein. Hierdurch würde die erforderliche Anzahl von Verzweigungen des Datenkommunikationshubs, der durch das Motherboard 2b der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1b gebildet wird, verringert werden, so dass das Gesamtsystem vereinfacht werden kann. Ferner können, da eine ECU, die für eine CAN-Kommunikation ausgelegt ist, kostengünstiger als eine ECU ist, die für eine Ethernet-Kommunikation ausgelegt ist, folglich die Fertigungskosten des In-Vehicle-Kommunikationssystems verringert werden.
Weitere Ausführungsformen
Nachstehend sollen Anmerkungen, die eine „In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1” und den „Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a” betreffen, derart verstanden werden, dass sie in gleicher Weise auf jede der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 1, 1a und 1b anwendbar sind.

(1) Zwei CAN-(physikalische Schicht)-Kommunikationsprotokolle sind durch ISO (Internationale Organisation für Normung) spezifiziert worden, d. h. CAN-Hochgeschwindigkeitsübertragung (nachstehend als Hi-CAN bezeichnet) und CAN-Fehlertoleranzübertragung, die eine Datenübertragung geringerer Geschwindigkeit bereitstellt (nachstehend als Lo-CAN bezeichnet). Wenn ein In-Vehicle-Kommunikationssystem mehrere In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen 1 aufweist, so können diese jeweils verschiedene Versionen des CAN-Protokolls (das Hi-CAN oder das Lo-CAN) verwenden. In diesem Fall würde der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer von jeder dieser In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen mit einer Gateway-Funktion für eine Wandlung zwischen der Hi-CAN- und der Lo-CAN-Protokoll-Version versehen werden, um so eine wechselseitige Kommunikation zwischen ihnen zu ermöglichen.
(2) Wenn es nicht erforderlich ist, die Hochgeschwindigkeitskommunikation zu erzielen, die mit den CAN-Standards erzielbar ist, d. h. eine Kommunikation zwischen einer In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 und externen ECUs oder zwischen externen In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen, kann irgendein anderes Kommunikationsprotokoll, wie beispielsweise das LIN-(Local Interconnect Network)-Kommunikationsprotokoll, anstelle des CAN-Protokolls verwendet werden. So kann beispielsweise eine LIN-Kommunikation zwischen einer ECU, die elektrisch betriebene Fenster steuert, und einer ECU, die elektrisch betriebene Türspiegel steuert, ausgeführt werden. Die LIN-Kommunikation bringt den Vorteile hervor, dass nur ein einziger Einzeldrahtbus für eine Kommunikation zwischen ECUs erforderlich ist, so dass die Anzahl von Anschlussleitungen im Kommunikationssystem verringert werden kann. Folglich können die Systemkosten verglichen mit dem Fall, dass Kommunikationsprotokolle, wie beispielsweise CAN, angewandt werden, die eine Zweidrahtbuskonfiguration erfordern, geringer ausgelegt werden, obgleich die Kommunikationsgeschwindigkeit geringer als im Falle des LIN-Kommunikationsprotokolls ist. Ein zusätzlicher Vorteil der LIN-Kommunikation liegt darin, dass ein frequenzbestimmender Oszillator jeder ECU ein CR-Oszillator sein kann (dessen Frequenz auf einem Referenzwiderstand und einem Kondensator basiert). Folglich können die Fertigungskosten jeder ECU verglichen mit dem Fall, dass eine Oszillatorschaltung der Bauart mit einem Keramikelement verwendet wird, geringer ausgelegt werden. In diesem Fall würde der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung 1 mit einer Gateway-Funktion für eine Protokollwandlung und Datenwandlung zwischen den LVDS- und LIN-Standards ausgerüstet werden.
(3) Das Flex-Ray^®-Kommunikationsprotokoll kann anstelle des CAN-Kommunikationsprotokolls angewandt werden. Hierdurch kann eine Multiplexkommunikation mit einer höheren Geschwindigkeit als im Falle des CAN-Protokolls ausgeführt werden. In diesem Fall würde der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a mit einer Gateway-Funktion für eine Protokollwandlung und eine Datenwandlung zwischen den LVDS- und Flex-Ray-Standards ausgerüstet werden.
(4) Im Falle einer Kommunikation zwischen ECUs, die Vorrichtungen steuern, die eine hohe Datenmenge zu bewältigen haben (wie beispielsweise eine Fahrzeugnavigationsvorrichtung, eine Audiovorrichtung, eine Telefonvorrichtung und dergleichen), kann das MOST-(Media Oriented System Transport)-Kommunikationsprotokoll anstelle des CAN-Kommunikationsprotokolls angewandt werden. Hierdurch können hohe Datenmengen bei einer Multiplexkommunikation schneller als bei einer Verwendung des Flex-Ray-Kommunikationsprotokolls übertragen werden. In diesem Fall würde der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer 2a mit einer Gateway-Funktion für eine Protokollwandlung und eine Datenwandlung zwischen den LVDS- und den MOST-Standards ausgerüstet werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-47598 [0001]
JP 2011-20973 [0001]
JP 2007-245891 [0006]

Claims

In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung zur Installation in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung mehrere interne ECUs, einen Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und ein Gehäuse, in welchem die internen ECUs und der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer untergebracht sind, aufweist, wobei der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer dazu ausgelegt ist, die folgenden Funktionen auszuführen: – eine erste Kommunikationsfunktion, gemäß der eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jeder von mehreren externen ECUs ermöglicht wird, indem ein erstes Kommunikationsprotokoll angewandt wird, wobei die externen ECUs außerhalb des Gehäuses angeordnet sind; – eine zweite Kommunikationsfunktion, gemäß der eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jeder der internen ECUs ermöglicht wird, indem ein zweites Kommunikationsprotokoll angewandt wird, wobei das zweite Kommunikationsprotokoll eine höhere Kommunikationsgeschwindigkeit als das erste Kommunikationsprotokoll ermöglicht; und – eine Gateway-Funktion, gemäß der eine Kommunikation zwischen den internen ECUs und den externen ECUs ermöglicht wird, indem eine Wandlung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und dem zweiten Kommunikationsprotokoll ausgeführt wird, und wobei – jede der mehreren internen ECUs dazu ausgelegt ist, eine Kommunikation mit anderen der internen ECUs und mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer zu ermöglichen, indem das zweite Kommunikationsprotokoll angewandt wird.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kommunikationsprotokoll ein Kommunikationsprotokoll umfasst, womit serielle Daten als Differenzspannungssignal mit einer Amplitude von kleiner oder gleich 0,5 V ausgesendet und empfangen werden.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kommunikationsprotokoll ein LVDS-Kommunikationsprotokoll umfasst.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kommunikationsprotokoll ein CAN-Kommunikationsprotokoll umfasst.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die internen ECUs jeweils entsprechende Mikrocomputer aufweisen; und – der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und die Mikrocomputer der internen ECUs jeweils entsprechende Daten-Transceiver aufweisen, wobei die Daten-Transceiver dazu ausgelegt sind, eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und den internen ECUs und eine wechselseitige Kommunikation zwischen den internen ECUs zu ermöglichen, wobei – der entsprechende Mikrocomputer des Kommunikationssteuerungsmikrocomputers und der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer gemeinsam auf einem einzigen IC-Chip gebildet sind, und – jeder der Mikrocomputer der internen ECUs und ein Daten-Transceiver entsprechend dem Mikrocomputer gemeinsam auf einem einzigen IC-Chip gebildet sind.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Daten-Transceiver eine Sendeschaltung und eine Konstantstromquelle zum Zuführen eines Betriebsstroms der Sendeschaltung aufweist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – einen Daten-Transceiver, der innerhalb des Gehäuses vorgesehen und in einen Datenübertragungsweg zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und den externen ECUs geschaltet ist; und – eine Schutzschaltung, die innerhalb des Gehäuses vorgesehen, mit dem Daten-Transceiver verbunden und dazu ausgelegt ist, den Daten-Transceiver vor Oberspannungen zu schützen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Schaltungssubstrat aufweist, das innerhalb des Gehäuses vorgesehen und mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jeder der internen ECUs verbunden ist, wobei das Schaltungssubstrat einen internen Kommunikationsbus aufweist, der als ein Muster aus elektrisch leitfähigem Material gebildet und dazu ausgelegt ist, eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jeder der internen ECUs in Übereinstimmung mit dem zweiten Kommunikationsprotokoll zu ermöglichen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat mit einem mehrschichtigen Aufbau gebildet ist, der eine erste Schicht, auf welcher der interne Kommunikationsbus gebildet ist, und eine zweite Schicht, die unmittelbar benachbart zur ersten Schicht angeordnet ist, aufweist, wobei die zweite Schicht eine Masseschicht aufweist, die mit einem Schaltungsmassepotential der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat mit einem mehrschichtigen Aufbau gebildet ist, der eine erste Schicht, auf welcher der Daten-Kommunikationsbus gebildet ist, und eine zweite Schicht und eine dritte Schicht, die jeweils oberhalb und unterhalb der ersten Schicht jeweils unmittelbar benachbart zur ersten Schicht angeordnet sind, aufweist, wobei sowohl die zweite Schicht als auch die dritte Schicht eine Masseschicht aufweist, die mit einem Schaltungsmassepotential der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kommunikationsbus als Mikrostreifenübertragungsleitung ausgebildet ist; und – die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung Masseleitungen aufweist, die als Mikrostreifenaufbau ausgebildet und jeweils mit einem Schaltungsmassepotential der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung verbunden sind, wobei die Masseleitungen jeweils benachbart zum und getrennt vom Datenkommunikationsbus auf gegenüberliegenden Seiten des Datenkommunikationsbusses angeordnet sind.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs jeweils entsprechende Mikrocomputer aufweisen und die In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung aufweist: – einen internen Kommunikationsbus, der mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jedem der Mikrocomputer der internen ECUs verbunden ist, um eine wechselseitige Kommunikation zwischen den Mikrocomputern der internen ECUs und eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jedem der Mikrocomputer der internen ECUs in Übereinstimmung mit dem zweiten Kommunikationsprotokoll zu ermöglichen; und – eine Abschlusswiderstandsschaltung, die mit dem internen Kommunikationsbus verbunden ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusswiderstandsschaltung an einer Position einer Verbindung zwischen dem Kommunikationsbus und dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer mit dem internen Kommunikationsbus verbunden ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusswiderstandsschaltung an einer Position einer Verbindung zwischen dem internen Kommunikationsbus und einem bestimmten der Mikrocomputer der internen ECUs mit dem internen Kommunikationsbus verbunden ist, wobei der bestimmte Mikrocomputer derart bestimmt ist, dass er eine größere Übertragungsweglänge vom Kommunikationssteuerungsmikrocomputer entfernt als irgendein anderer Mikrocomputer der internen ECUs angeordnet ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – einen externen Kommunikationsbus, der mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer und jeder der externen ECUs verbunden ist; und – eine Abschlusswiderstandsschaltung, die an einer Position innerhalb des Gehäuses mit dem externen Kommunikationsbus verbunden ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass – der externe Kommunikationsbus ein Paar von Anschlussleitungen aufweist; und – die Abschlusswiderstandsschaltung einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die zwischen dem Paar von Anschlussleitungen in Reihe geschaltet sind, und einen Kondensator, der zwischen einen Knotenpunkt des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands und ein Massepotential der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung geschaltet ist, aufweist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der internen ECUs modular ausgebildet ist und einen entsprechenden Verbinder aufweist, der dazu ausgelegt ist, die interne ECU entfernbar mit dem Kommunikationssteuerungsmikrocomputer zu verbinden.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer auf einem Substrat befestigt ist; und – das Substrat derart aufgebaut ist, dass es von der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung entfernbar ist.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs jeweilige Funktionen ausführen, die eine Steuerung eines Antriebsstrangsystems des Kraftfahrzeugs betreffen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs jeweilige Funktionen ausführen, die eine Steuerung eines Körpersystems des Kraftfahrzeugs betreffen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs jeweilige Funktionen ausführen, die eine Steuerung eines Sicherheitssystems des Kraftfahrzeugs betreffen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs jeweilige Funktionen ausführen, die eine Steuerung eines Informationssystems des Kraftfahrzeugs betreffen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs ECUs aufweisen, die jeweilige Funktionen ausführen, die eine Steuerung von Vorrichtungen betreffen, die aktiviert werden, wenn ein Zubehörschalter des Kraftfahrzeugs in einen Ein-Zustand versetzt wird.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen ECUs ECUs aufweisen, die dazu ausgelegt sind, jeweilige Funktionen ausführen, die eine Steuerung von Vorrichtungen betreffen, die aktiviert werden, wenn ein Zündschalter des Kraftfahrzeugs in einen Aus-Zustand versetzt wird.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kommunikationssteuerungsmikrocomputer ferner eine dritte Kommunikationsfunktion aufweist, um eine bidirektionale Kommunikation mit einer externen Vorrichtung auszuführen, indem ein drittes Kommunikationsprotokoll angewandt wird, wobei die externe Vorrichtung außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und das dritte Kommunikationsprotokoll eine Kommunikation mit einer höheren Datenübertragungsrate als das erste Kommunikationsprotokoll ermöglicht; und – die Gateway-Funktion eine Wandlung zwischen dem zweiten Kommunikationsprotokoll und dem dritten Kommunikationsprotokoll ausführt, um eine Kommunikation zwischen der externen Vorrichtung und den mehreren ECUs, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, zu ermöglichen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateway-Funktion eine Wandlung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und dem dritten Kommunikationsprotokoll bewirkt, um eine Kommunikation zwischen der externen Vorrichtung und einer ECU, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, zu ermöglichen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Vorrichtung betreibbar ist, um Wartungsoperationen bezüglich einer im Fahrzeug installierten Einrichtung auszuführen.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Vorrichtung betreibbar ist, um ein Umschreiben von Mikrocomputeranwendungssoftware von wenigstens einer internen Vorrichtung zu bewirken, wobei die Mikrocomputeranwendungssoftware in einer Speichervorrichtung der internen Vorrichtung gespeichert gehalten wird.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Vorrichtung als Fehlerdiagnosevorrichtung betreibbar ist, um einen Fehlerzustand der internen Vorrichtung zu diagnostizieren.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kommunikationsprotokoll ein Ethernet^®-Kommunikationsprotokoll umfasst.
In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Datenkommunikationshubfunktion aufweist, um eine bidirektionale Kommunikation in Übereinstimmung mit dem dritten Kommunikationsprotokoll zwischen wenigstens einer der In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen und einer anderen Vorrichtung durch die Vermittlung der Hubfunktion zu ermöglichen.
In-Vehicle-Kommunikationssystem mit mehreren In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtungen nach dem Anspruch 1 und einem Kommunikationsbus, der verbunden ist, um eine Kommunikation zwischen den mehreren In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung zu ermöglichen.
In-Vehicle-Kommunikationssystem mit mehreren Vorrichtungen, die jeweils dazu ausgelegt sind, eine Kommunikation unter Verwendung des dritten Kommunikationsprotokolls auszuführen, wobei die mehreren Vorrichtungen wenigstens eine In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung nach dem Anspruch 1 und wenigstens eine einen Hub aufweisende In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung aufweisen, wobei die einen Hub aufweisende In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung gleich der im Anspruch 31 ausgelegt ist, wobei – die mehreren Vorrichtungen unter Verwendung des dritten Kommunikationsprotokolls durch die Vermittlung der Hubfunktion der einen Hub aufweisenden In-Vehicle-Kommunikationsvorrichtung wechselseitig kommunizieren.
In-Vehicle-Kommunikationssystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vorrichtungen eine externe Vorrichtung mit einer Software-Umschreibungsfunktion nach dem Anspruch 28 aufweisen.
In-Vehicle-Kommunikationssystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vorrichtungen eine externe Vorrichtung mit einer Fehlerdiagnosefunktion nach dem Anspruch 29 aufweisen.