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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der am 14. April 2016 beim koreanischen Patentamt (KIPO) eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Anmelde-Nr. 10-2016-0045566 , deren Gesamtheit durch Bezugnahme für alle Zwecke hierin einbezogen ist, als wäre sie hierin vollständig beschrieben.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Energieverwaltungsverfahren und betrifft insbesondere Energieverwaltungsverfahren, welche auf einem Zustand eines Kommunikationsknotens in einem Fahrzeugnetzwerk basieren, und Vorrichtungen für dieselben.
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Hintergrund
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Die Anzahl und Vielfalt von elektronischen Vorrichtungen, welche in Fahrzeugen installiert sind, hat sich einher mit der jüngsten Digitalisierung von Fahrzeugteilen signifikant erhöht. Im Allgemeinen können elektronische Vorrichtungen im gesamten Fahrzeug verwendet werden, wie beispielsweise in einem Antriebsstrangsteuerungssystem (z.B. einem Motorsteuerungssystem, einem Automatikgetriebesteuerungssystem oder dergleichen), einem Karosseriesteuerungssystem (z.B. einem Karosserie-Elektronikausstattung-Steuerungssystem, einem Komfortvorrichtungssteuerungssystem, einem Leuchtensteuerungssystem oder dergleichen), einem Chassissteuerungssystem (z.B. einem Lenkungsvorrichtungssteuerungssystem, einem Bremsensteuerungssystem, einem Aufhängungssteuerungssystem oder dergleichen), einem Fahrzeugnetzwerk (z.B. einem Steuerbereichsnetzwerk (kurz CAN; Englisch: „Controller Area Network“), einem FlexRay-basiertem Netzwerk, einem MOST-basierten Netzwerk (MOST = „Media Oriented Systems Transport“; z.B. ein serielles Bussystem zur Übertragung von Audio- und Video-, Sprach- und Datensignalen) oder dergleichen), einem Multimediasystem (z.B. einem Navigationsvorrichtungssystem, einem Telematiksystem, einem Infotainmentsystem oder dergleichen) und so weiter.
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Die elektronischen Vorrichtungen, welche in jedem dieser Systeme verwendet werden, sind mittels eines Fahrzeugnetzwerks, welches Funktionen der elektronischen Vorrichtungen unterstützt, verbunden. Beispielsweise kann ein Fahrzeug-CAN eine Übertragungsrate von bis zu 1 Mbps (Megabit pro Sekunde), automatisches erneutes Übertragen von kollidierenden Nachrichten, eine auf einer zyklischen Redundanz (CRC) basierende Fehlerdetektion und dergleichen unterstützen. Das FlexRay-basierte Netzwerk kann eine Übertragungsrate von bis zu 10Mbps, simultane Datenübertragung durch zwei Kanäle, synchrone Datenübertragung und dergleichen unterstützen. Das MOST-basierte Netzwerk ist ein Kommunikationsnetzwerk für hochqualitatives Multimedia, welches eine Übertragungsrate von bis zu 150 Mbps unterstützt.
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Das Telematiksystem und das Infotainmentsystem erfordern indessen, wie die meisten verbesserten Sicherheitssysteme eines Fahrzeugs, höhere Übertragungsraten und Systemerweiterbarkeit. Das CAN-basierte oder das FlexRay-basierte Netzwerk und dergleichen können jedoch solche Erfordernisse nicht ausreichend unterstützen. Das MOST-basierte Netzwerk kann insbesondere eine höhere Übertragungsrate als das CAN-basierte oder als das FlexRay-basierte Netzwerk unterstützen. Jedoch kann das Anwenden des MOST-basierten Netzwerks auf Fahrzeugnetzwerke kostspielig sein. Aufgrund dieser Einschränkungen wird häufig ein Ethernet-basiertes Netzwerk als ein Fahrzeugnetzwerk verwendet. Das Ethernet-basierte Netzwerk kann bidirektionale Kommunikation durch ein Paar aus Windungen (z.B. Kabel mit verdrillten Adernpaaren) unterstützen und kann eine Übertragungsrate von bis zu 10 Gpbs (Gigabit pro Sekunde) unterstützen. Das Ethernet-basierte Netzwerk kann eine Mehrzahl von Kommunikationsknoten aufweisen. Der Kommunikationsknoten kann ein Gateway (z.B. Netzübergangseinrichtung), ein Switch (oder Bridge), ein Endknoten oder dergleichen sein.
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Die Energieleitung zur Energieversorgung in einem Fahrzeugnetzwerk kann von der Datenleitung, welcher für Kommunikationen zwischen elektronischen Vorrichtungen in dem Fahrzeugnetzwerk verwendet wird, getrennt sein. In diesem Fall können die elektronischen Vorrichtungen elektrische Energie durch die Energieleitung erhalten und Daten durch die Datenleitung empfangen. Alternativ können elektrische Energie und Daten in einem Fahrzeugnetzwerk über eine einzige Leitung übertragen werden. In diesem Fahrzeugnetzwerk kann jedoch ein Überstrom in der Energieleitung erzeugt werden, wenn ein Fehler in einer elektronischen Vorrichtung auftritt (z.B. wenn eine Schaltung, welche die elektronische Vorrichtung bildet, in einem Kurzschluss-Zustand (z.B. einem Zustand, in dem der Schaltkreis an mindestens einer beliebigen Stelle kurzgeschlossen) oder einem Offen-Zustand (z.B. einem Zustand, in dem der Schaltkreis an mindestens einer beliebigen Stelle unterbrochen ist) ist. Der Überstrom kann die elektronische Vorrichtung, die Energieleitung und die Energiequelle beschädigen.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung einer Energieversorgung basierend auf einem Zustand eines Kommunikationsknotens in einem Fahrzeugnetzwerk bereit. Die vorliegende Erfindung stellt ferner Verfahren und Vorrichtungen zum Melden einer fehlerbezogenen Information (z.B. einer einen Fehler betreffende Information) in einem Fahrzeugnetzwerk bereit.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsverfahren eines ersten Kommunikationsknotens in einem Fahrzeugnetzwerk auf: Messen einer Stärke eines (elektrischen) Stroms, welcher an einen zweiten Kommunikationsknoten durch eine Datenleitung in dem Fahrzeugnetzwerk geliefert wird, Vergleichen der gemessenen Stärke des Stroms mit einem vorbestimmten Schwellwert, Erzeugen eines Adressauflösungsprotokoll-(ARP-)Rahmens (in Englisch „adress resolution protocol frame“), welcher eine fehlerbezogene Information aufweist, wenn basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs ermittelt wird, dass der zweite Kommunikationsknoten in einem Fehlerzustand ist, und Übertragen des ARP-Rahmens.
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Die fehlerbezogene Information kann aufweisen mindestens einen von: einem Hinweis, welcher angibt, ob ein Fehler aufgetreten ist, einem Code, welcher eine Art eines Fehlers angibt, und einem Identifikator des zweiten Kommunikationsknotens in dem Fehlerzustand.
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Der Code, welcher die Art des Fehlers angibt, kann in einem Operation-Feld, das in einem ARP-Kopf (bzw. ARP-Nachrichtenkopf; in Englisch „ARP header“) des ARP-Rahmens vorliegt, vorliegen.
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Der Identifikator des zweiten Kommunikationsknotens in dem Fehlerzustand kann eine Physikalische-(PHY-)Schicht-Adresse (Englisch „physical layer address“) oder eine Medienzugriffssteuerung-(MAC-)Schicht-Adresse (Englisch „media access control layer address“) sein.
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Die Stärke des Stroms wird beispielsweise mittels eines in dem ersten Kommunikationsknoten vorhandenen Schalters (z.B. eines intelligenten Schalters mit Strommessfunktion und/oder mit Spannungsmessfunktion), welcher eine Energiezufuhr steuert, gemessen.
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Der erste Kommunikationsknoten ist beispielsweise ein Gateway (z.B. Netzübergangseinrichtung).
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Das Betriebsverfahren kann ferner aufweisen: Ermitteln, dass der zweite Kommunikationsknoten in einem Kurzschluss-Zustand ist, wenn die gemessene Stärke des Stroms größer ist als der vorbestimmte Schwellwert, und Ermitteln, dass der zweite Kommunikationsknoten in einem Offen-Zustand (bzw. Unterbrochen-Zustand) ist, wenn die gemessene Stärke des Stroms kleiner ist als der vorbestimmte Schwellwert.
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Das Betriebsverfahren kann ferner aufweisen: Ermitteln, dass der zweite Kommunikationsknoten in einem Kurzschluss-Zustand ist, wenn ein Strom, der größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, für eine vorbestimmte Zeit oder länger andauert, und Ermitteln, dass der zweite Kommunikationsknoten in einem Offen-Zustand ist, wenn ein Strom, der kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, für die vorbestimmte Zeit oder länger andauert.
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Das Betriebsverfahren kann ferner aufweisen: Stoppen der Energiezufuhr an den zweiten Kommunikationsknoten durch die Datenleitung, wenn ermittelt wird, dass der zweite Kommunikationsknoten in dem Fehlerzustand ist.
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Das Betriebsverfahren kann ferner aufweisen: Speichern der fehlerbezogenen Information in einer Datenbank, wenn ermittelt wird, dass der zweite Kommunikationsknoten in dem Fehlerzustand ist.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ferner ein Betriebsverfahren eines ersten Kommunikationsknotens in einem Fahrzeugnetzwerk auf: Empfangen eines Adressauflösungsprotokoll-(ARP-)Rahmens, welcher eine fehlerbezogene Information aufweist, von einem zweiten Kommunikationsknoten in dem Fahrzeugnetzwerk, Erlangen der fehlerbezogenen Information aus dem ARP-Rahmen, und Identifizieren eines Fehlerzustands eines dritten Kommunikationsknotens in dem Fahrzeugnetzwerk basierend auf der fehlerbezogenen Information.
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Die fehlerbezogene Information kann mindestens einen von einem Hinweis, welcher angibt, ob ein Fehler aufgetreten ist, einem Code, welcher eine Art eines Fehlers angibt, und einem Identifikator eines Kommunikationsknotens in einem Fehlerzustand aufweisen.
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Der Code, welcher die Art des Fehlers angibt, kann in einem Operation-Feld, das in einem ARP-Kopf des ARP-Rahmens vorliegt, vorliegen.
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Der Identifikator, welcher angibt ob der Fehler aufgetreten ist, kann eine Physikalische-(PHY-)Schicht-Adresse oder eine Medienzugriffssteuerung-(MAC-)Schicht-Adresse sein.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ferner ein erster Kommunikationsknoten in einem Fahrzeugnetzwerk auf: mindestens einen Schalter, welcher eine Energiezufuhr steuert, einen Prozessor, welcher den mindestens einen Schalter steuert, und einen Speicher, welcher mindestens einen Befehlscode speichert, der durch den Prozessor durchgeführt wird. Wenn der mindestens eine gespeicherte Befehlscode durchgeführt wird, wird der Prozessor dazu gebracht: eine Stärke eines (elektrischen) Stroms, welcher an einen zweiten Kommunikationsknoten durch eine Datenleitung in dem Fahrzeugnetzwerk geliefert wird, zu messen, die gemessene Stärke des Stroms mit einem vorbestimmten Schwellwert zu vergleichen, einen Adressauflösungsprotokoll-(ARP-)Rahmen, welcher eine fehlerbezogene Information aufweist, zu erzeugen, wenn basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs ermittelt wird, dass der zweite Kommunikationsknoten in einem Fehlerzustand ist, und den ARP-Rahmen zu übertragen.
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Die fehlerbezogene Information kann mindestens einen von einem Hinweis, welcher angibt, ob ein Fehler aufgetreten ist, einem Code, welcher eine Art eines Fehlers angibt, und einem Identifikator des zweiten Kommunikationsknotens in dem Fehlerzustand aufweisen.
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Der Code, welcher die Art des Fehlers angibt, kann in einem Operation-Feld, das in einem ARP-Kopf des ARP-Rahmens vorhanden ist, vorhanden sein.
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Der Identifikator des zweiten Kommunikationsknotens in dem Fehlerzustand kann eine Physikalische-(PHY-)Schicht-Adresse oder eine Medienzugriffssteuerung-(MAC-)Schicht-Adresse sein.
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Der zweite Kommunikationsknoten kann als sich in einem Kurzschluss-Zustand befindend ermittelt werden, wenn die gemessene Stärke des Stroms größer ist als der vorbestimmte Schwellwert, und der zweite Kommunikationsknoten kann als sich in einem Offen-Zustand befindend ermittelt werden, wenn die gemessene Stärke des Stroms kleiner ist als der vorbestimmte Schwellwert.
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Der zweite Kommunikationsknoten kann als sich in einem Kurzschluss-Zustand befindend ermittelt werden, wenn ein Strom, der größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, für eine vorbestimmte Zeit oder länger andauert, und der zweite Kommunikationsknoten kann als sich in einem Offen-Zustand befindend ermittelt werden, wenn ein Strom, der kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, für die vorbestimmte Zeit oder länger andauert.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Gateway (beispielsweise ein Switch, eine Bridge, etc.) wenigstens einen Leistungsschalter (z.B. einen intelligenten Leistungsschalter (IPS), etc.) aufweisen, welcher in der Lage ist, einen Endknoten über eine Datenleitung mit Energie zu versorgen und die Energieversorgung zu steuern. Das Gateway kann ermitteln, dass der Endknoten sich in einem Fehlerzustand befindet, wenn die Stärke des gemessenen Stroms (oder Höhe der gemessenen Spannung) an dem Leistungsschalter, welcher die Energieversorgung steuert, größer oder kleiner ist als ein Referenzstrom (oder eine Referenzspannung). Das Gateway kann die Energiezufuhr an den Endknoten in dem Fehlerzustand stoppen. Folglich können Beschädigungen der Energiequelle, der Datenleitung, usw. verhindert werden.
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Außerdem kann das Gateway einen ARP-Rahmen, welcher die fehlerbezogene Information aufweist, erzeugen und den erzeugten ARP-Rahmen auf einer Rundsenden-Weise (z.B. Übertragung-an-alle-Teilnehmer-Weise; Englisch „broadcast manner“) übertragen. Ein Kommunikationsknoten, welcher ein Fahrzeugnetzwerk bildet (oder eine Diagnosevorrichtung, welche sich außerhalb des Fahrzeugnetzwerks befindet (z.B. eine Diagnosevorrichtung, welche eine Diagnosekommunikation über Internetprotokoll (kurz DoIP; Englisch „Diagnostics over Internet Protocol“) unterstützt)) kann den ARP-Rahmen von dem Gateway empfangen und basierend auf der fehlerbezogenen Information identifizieren, ob oder ob nicht ein Fehler aufgetreten ist, die Art des Fehlers identifizieren, den Kommunikationsknoten, welcher sich in dem Fehlerzustand befindet, identifizieren, etc. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugnetzwerks verbessert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich, indem die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben wird, wobei:
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1 ein Diagramm ist, welches eine Fahrzeugnetzwerktopologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ein Diagramm ist, welches einen Kommunikationsknoten, der ein Fahrzeugnetzwerk bildet, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 ein Diagramm ist, welches eine Fahrzeugnetzwerktopologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt,
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4 ein Diagramm ist, welches eine Fahrzeugnetzwerktopologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt,
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5 ein Blockdiagramm ist, welches eine Ausgestaltung des zweiten Gateways in 4 darstellt,
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6 ein Flussdiagramm ist, welches ein Betriebsverfahren eines Gateways gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert, und
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7 ein Blockdiagramm ist, welches einen ARP-Kopf darstellt.
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Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Wie es den Fachmännern auf dem Gebiet jedoch klar wird, können die beschriebenen Ausführungsformen in zahlreichen verschiedenen Weisen modifiziert werden, ohne dabei vom Sinn oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen ferner durchgehend durch die Beschreibung gleiche oder gleichartige Elemente.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. Die wie hierin verwendeten Singular-Formen „ein“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ sind dazu gedacht, auch die Mehrzahlformen einzuschließen, außer der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin. Ferner ist zu verstehen, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorliegen von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Bauteilen spezifizieren, jedoch nicht die Anwesenheit oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, weist der Begriff “und/oder“ irgendeine sowie alle Kombinationen von einem oder mehreren der dazugehörig aufgezählten Gegenstände auf.
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Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-M“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen einschließt und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden) einschließt.
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Obwohl beispielhafte Ausführungsformen als eine Mehrzahl von Einheiten nutzend beschrieben werden, um die beispielhaften Vorgänge durchzuführen, ist es zu verstehen, dass die beispielhaften Vorgänge auch durch ein einziges Modul oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Es ist außerdem zu verstehen, dass sich der Begriff Steuereinrichtung / Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist dazu eingerichtet, die Module zu speichern, und der Prozessor ist speziell dazu eingerichtet, die Module auszuführen, um einen oder mehr Vorgänge, welche weiter unten beschrieben werden, durchzuführen. Ferner ist zu verstehen, dass die hierin beschriebenen Einheiten oder Module eine Steuereinrichtung / Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der Einheit oder Module zum Ausdruck bringen können (z.B. als eine solche ausgeführt sein können).
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Ferner kann eine Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als ein nichtflüchtiges, computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt sein, welches ausführbare Programminstruktionen enthält, die mittels eines Prozessors, einer Steuereinrichtung / Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele des computerlesbaren Mediums weisen auf, sind aber nicht beschränkt auf, Nur-Lese-Speicher (kurz ROM; Englisch „Read Only Memory“), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (kurz RAM; Englisch „Random Access Memory“), Compact-Disk-(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flash-Speicher, Chipkarten (z.B. Smartcards, Speicherkarten) und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzwerkverbundenen Computersystemen verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium auf eine verteilte Art gespeichert und ausgeführt wird, z.B. mittels eines Telematikservers oder eines Steuerbereichsnetzwerks (kurz CAN; Englisch „Controller Area Network“).
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Da die vorliegende Erfindung auf zahlreiche Weisen modifiziert werden kann und diverse Formen haben kann, werden bestimmte Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen gezeigt und in der detaillierten Beschreibung im Detail beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass diese nicht dazu gedacht ist, die vorliegende Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen zu beschränken. Die vorliegende Erfindung soll im Gegenteil alle Modifikationen und Alternativen, welche in den Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen abdecken.
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Relationale Begriffe, wie z.B. „erster/erste/erstes“, „zweiter/zweite/zweites“ und dergleichen, können zum Beschreiben verschiedener Elemente verwendet werden, jedoch sind die Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise kann ein erstes Bauteil ein zweites Bauteil genannt werden, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und das zweite Bauteil kann auch auf ähnliche Weise das erste Bauteil genannt werden. Der Begriff „und/oder“ bedeutet irgendeine oder jede Kombination einer Mehrzahl von betreffenden und beschriebenen Gegenständen.
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Wenn davon gesprochen wird, dass eine bestimmte Komponente „verbunden ist mit“ oder „gekuppelt/gekoppelt/angeschlossen ist mit/an“ einer anderen Komponenten, ist zu verstehen, dass die bestimmte Komponente direkt mit der/an die anderen Komponente „verbunden ist“ oder „gekuppelt/gekoppelt/angeschlossen ist“ oder zwischen diesen eine weitere Komponenten angeordnet sein kann. Wenn im Gegensatz dazu erwähnt ist, dass eine bestimmte Komponente „direkt verbunden ist mit“ oder „direkt gekuppelt/gekoppelt/angeschlossen ist mit/an“ einer anderen Komponente, ist zu verstehen, dass zwischen diesen keine weitere Komponente angeordnet ist.
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Wenn nicht besonders erwähnt oder aus dem Kontext naheliegend (z.B. nichts Gegenteiliges besonders erwähnt oder aus dem Kontext naheliegend ist), ist der hierin verwendete Begriff „etwa“ (bzw. „ungefähr“) als innerhalb einer normalen Toleranz in der Technik, z.B. innerhalb 2 Standardabweichungen vom Mittelwert, zu verstehen. „Etwa“ (bzw. „ungefähr“) kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% vom genannten Wert verstanden werden. Wenn nichts Gegenteiliges aus dem Kontext deutlich ist, sind alle hierin bereitgestellten Zahlenwerte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
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Wenn nicht andersartig definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Begriffe) die gleiche Bedeutung wie von einem Fachmann in der Technik, zu welcher diese Erfindung/Offenbarung gehört, im Allgemeinen verstanden wird. Begriffe, wie z.B. Begriffe, welche allgemein verwendet werden und welche in Wörterbüchern vorhanden sind, sollten als Bedeutungen, welche mit den kontextabhängigen Bedeutungen in der Technik übereinstimmen, aufweisend interpretiert werden. Falls nicht klar definiert, sind Begriffe in dieser Beschreibung nicht vollkommen, unverhältnismäßig als die formale Bedeutungen zu interpretieren.
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Beim Beschreiben der Erfindung/Offenbarung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Elemente durchgehend durch die Beschreibung der Figuren und wird eine erneute Beschreibung davon weggelassen, um das Gesamtverständnis der Erfindung/Offenbarung zu erleichtern.
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1 ist ein Diagramm, welches eine Fahrzeugnetzwerktopologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 1 gezeigt, kann ein in dem Fahrzeugnetzwerk vorliegender Kommunikationsknoten ein Gateway (z.B. Netzübergangseinrichtung), ein Switch (oder Bridge; in Deutsch z.B. Netzwerkverteilereinrichtung) oder ein Endknoten sein. Das Gateway 100 kann mit mindestens einem Switch 110, 110-1, 110-2, 120 und 130 verbunden sein und kann dazu eingerichtet sein, unterschiedliche Netzwerke zu verbinden. Beispielsweise kann das Gateway 100 eine Verbindung zwischen einem Switch, welcher ein Steuerbereichsnetzwerk-Protokoll (CAN-Protokoll) (z.B. ein FlexRay-Protokoll, ein MOST-Protokoll oder ein LIN-Protokoll (wobei LIN für „Local Interconnect Network“ steht; zu Deutsch „Lokales Verbindungsnetzwerk“)) unterstützt, und einem Switch, welcher ein Ethernet-Protokoll unterstützt, unterstützen. Jeder der Switches 110, 110-1, 110-2, 120 und 130 kann mit mindestens einem der Endknoten 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132 und 133 verbunden sein. Jeder der Switches 110, 110-1, 110-2, 120 und 130 kann die Endknoten 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132 und 133 (z.B. die ihm zugeordneten Endknoten davon) miteinander verbinden und mindestens einen der Endknoten 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132 und 133, der mit dem Switch verbunden ist, steuern.
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Die Endknoten 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132 und 133 können eine elektronische Steuereinheit (ECU), welche dazu eingerichtet ist, zahlreiche Arten von in einem Fahrzeug montierten Vorrichtungen zu steuern, aufweisen. Beispielsweise können die Endknoten 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132 und 133 die ECU, welche in einer Infotainment-Vorrichtung (z.B. einer Anzeigevorrichtung, einer Navigationsvorrichtung und einer Rundumsichtmonitor-(AVM-)Vorrichtung) vorhanden ist, aufweisen.
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Die in dem Fahrzeugnetzwerk vorhandenen Kommunikationsknoten (z.B. ein Gateway, ein Switch, ein Endknoten oder dergleichen) können in einer Stern-Topologie, einer Bus-Topologie, einer Ring-Topologie, einer Baum-Topologie, einer Vermascht-Topologie (Englisch „mesh topology“) oder dergleichen verbunden sein. Außerdem können die Kommunikationsknoten des Fahrzeugnetzwerks das CAN-Protokoll, das FlexRay-Protokoll, das MOST-Protokoll, das LIN-Protokoll oder das Ethernet-Protokoll unterstützen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf die vorgenannten Netzwerktopologien angewendet werden. Jedoch ist die Netzwerktopologie, auf welche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, nicht auf diese beschränkt und kann auf zahlreiche Weisen ausgestaltet sein.
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2 ist ein Diagramm, welches einen Kommunikationsknoten, der ein Fahrzeugnetzwerk bildet, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Die zahlreichen Verfahren, welche nachstehend diskutiert werden, können insbesondere mittels einer Steuereinrichtung, welche einen Prozessor und einen Speicher aufweist, durchgeführt werden.
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Wie in 2 gezeigt, kann ein Kommunikationsknoten 200 eines Netzwerks eine PHY-Schicht (physikalische Schicht) 210 und eine Steuereinrichtung 220 aufweisen. Außerdem kann der Kommunikationsknoten 200 ferner einen Regulierer (nicht gezeigt) zur Versorgung mit Energie aufweisen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 200 umgesetzt sein, so dass sie eine Medienzugriffssteuerung-(MAC-)Schicht aufweist. Eine PHY-Schicht 210 kann dazu eingerichtet sein, Signale von einem anderen Kommunikationsknoten zu empfangen oder an den anderen Kommunikationsknoten zu senden. Die Steuereinrichtung 220 kann dazu eingerichtet sein, die PHY-Schicht 210 zu steuern und diverse Funktionen (z.B. eine Infotainment-Funktion oder dergleichen) durchzuführen. Die PHY-Schicht 210 und die Steuereinrichtung 220 können als ein Ein-Chip-System (kurz SoC; Englisch „one system on chip“) realisiert sein oder können alternativ als separate Chips realisiert sein.
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Ferner können die PHY-Schicht 210 und die Steuereinrichtung 220 mittels einer medienunabhängigen Schnittstelle (kurz MII; Englisch „Media Independent Interface“) 230 verbunden sein. Die MII 230 kann eine Schnittstelle, welche in dem IEEE 802.3 definiert ist, aufweisen und kann eine Datenschnittstelle und eine Verwaltungsschnittstelle zwischen der PHY-Schicht 210 und der Steuereinrichtung 220 aufweisen. Eine von einem reduzierten MII (RMII), einem Gigabit-MII (GMII), einem reduzierten GMII (RGMII), einem seriellen GMII (SGMII), einem 10-GMII (XGMII) kann an Stelle des MII 230 verwendet werden. Eine Datenschnittstelle kann einen Sendekanal und einen Empfangskanal aufweisen, von welchen jeder einen unabhängigen Takt, Daten und ein Steuersignal aufweisen kann. Die Verwaltungsschnittstelle kann eine Zwei-Signal-Schnittstelle, wobei ein Signal für den Takt und ein Signal für die Daten ist, aufweisen.
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Die PHY-Schicht 210 kann insbesondere eine PHY-Schicht-Schnittstelle 211, einen PHY-Schicht-Prozessor 212 und einen PHY-Schicht-Speicher 213 aufweisen. Die Ausgestaltung der PHY-Schicht 210 ist nicht darauf beschränkt und die PHY-Schicht 210 kann auf zahlreiche Weisen ausgestaltet sein. Die PHY-Schicht-Schnittstelle 211 kann dazu eingerichtet sein, ein von der Steuereinrichtung 220 empfangenes Signal an den PHY-Schicht-Prozessor 212 zu senden und ein von dem PHY-Schicht-Prozessor 212 empfangenes Signal an die Steuereinrichtung 220 zu senden. Der PHY-Schicht-Prozessor 212 kann dazu eingerichtet sein, Betriebe (z.B. Prozessabläufe) der PHY-Schicht-Schnittstelle 211 und des PHY-Schicht-Speichers 213 auszuführen. Der PHY-Schicht-Prozessor 212 kann dazu eingerichtet sein, ein zu sendendes Signal zu modulieren oder ein empfangenes Signal zu demodulieren. Der PHY-Schicht-Prozessor 212 kann dazu eingerichtet sein, den PHY-Schicht-Speicher 213 zu steuern, um ein Signal einzugeben oder auszugeben. Der PHY-Schicht-Speicher 213 kann dazu eingerichtet sein, das empfangene Signal zu speichern und basierend auf einer Anforderung von dem PHY-Schicht-Prozessor 212 das gespeicherte Signal auszugeben.
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Die Steuereinrichtung 220 kann dazu eingerichtet sein, unter Verwendung der MII 230 die PHY-Schicht 210 zu überwachen und zu steuern. Die Steuereinrichtung 220 kann eine Steuereinrichtungsschnittstelle 221, einen Steuereinrichtungsprozessor 222, einen Hauptspeicher 223 und einen Subspeicher 224 aufweisen. Die Ausgestaltung der Steuereinrichtung 220 ist nicht darauf beschränkt und die Steuereinrichtung 220 kann auf zahlreiche Weisen ausgestaltet sein. Die Steuereinrichtungsschnittstelle 221 kann dazu eingerichtet sein, ein Signal von PHY-Schicht 210 (z.B. der PHY-Schicht-Schnittstelle 211) oder einer übergeordneten Schicht (nicht gezeigt) zu empfangen, das empfangene Signal an den Steuereinrichtungsprozessor 222 zu senden und ein von dem Steuereinrichtungsprozessor 222 empfangenes Signal an die PHY-Schicht 210 oder die übergeordnete Schicht zu senden. Der Steuereinrichtungsprozessor 222 kann ferner eine unabhängige Speichersteuerungslogik oder eine integrierte Speichersteuerungslogik zum Steuern der Steuereinrichtungsschnittstelle 221, des Hauptspeichers 223 und des Subspeichers 224 aufweisen. Die Speichersteuerungslogik kann umgesetzt sein, so dass sie in dem Hauptspeicher 223 und dem Subspeicher 224 vorliegt, oder kann umgesetzt sein, so dass sie in dem Steuereinrichtungsprozessor 222 vorliegt.
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Ferner kann jeder von dem Hauptspeicher 223 und dem Subspeicher 224 dazu eingerichtet sein, ein durch den Steuereinrichtungsprozessor 222 verarbeitetes Signal zu speichern, und dazu eingerichtet sein, basierend auf einer Anforderung von dem Steuereinrichtungsprozessor 222 das gespeicherte Signal auszugeben. Der Hauptspeicher 223 kann ein flüchtiger Speicher (z.B. ein RAM) sein, der dazu eingerichtet ist, temporär Daten, welche für den Betrieb des Steuereinrichtungsprozessors 222 erforderlich sind, zu speichern. Der Subspeicher 224 kann ein nichtflüchtiger Speicher sein, in welchem ein Betriebssystemcode (z.B. ein Systemkern (Englisch „Kernel“) und ein Gerätetreiber) und ein Anwendungsprogrammcode zum Durchführen einer Funktion der Steuereinrichtung 220 gespeichert sein können. Ein Flashspeicher, welcher eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit hat, eine Festplatte (HDD) oder ein Compact-Disk-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM) zur Datenspeicherung von großer Kapazität können als der nichtflüchtige Speicher verwendet werden. Der Steuereinrichtungsprozessor 222 kann typischerweise eine Logikschaltung, welche mindestens einen Prozessorkern aufweist, aufweisen. Ein Kern einer ARM-Familie (wobei ARM für „Advanced RISC Machines“ steht) oder ein Kern einer Atom-Familie kann als der Steuereinrichtungsprozessor 222 verwendet werden.
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Ein Verfahren, welches durch einen Kommunikationsknoten durchgeführt wird, und ein korrespondierender Gegenstück-Kommunikationsknoten in einem Fahrzeugnetzwerk werden nachstehend beschrieben. Obwohl das Verfahren (z.B. Signalsendung oder -empfang) durch einen ersten Kommunikationsknoten durchgeführt wird, kann das Verfahren auf einen zweiten Kommunikationsknoten, welcher dem ersten Kommunikationsknoten entspricht (z.B. dem ersten Kommunikationsknoten entsprechend ausgebildet ist), anwendbar sein. Mit anderen Worten kann, wenn ein Betrieb des ersten Kommunikationsknotens beschrieben wird, der mit diesem korrespondierende zweite Kommunikationsknoten dazu eingerichtet sein, einen mit dem Betrieb des ersten Kommunikationsknotens korrespondieren Betrieb (z.B. einen mit dem Prozessablauf des ersten Kommunikationsknotens korrespondierenden Prozessablauf) durchzuführen. Wenn ein Betrieb des zweiten Kommunikationsknotens beschrieben wird, kann der erste Kommunikationsknoten dazu eingerichtet sein, einen mit einem Betrieb eines Switchs korrespondierenden Betrieb durchzuführen.
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3 ist ein Diagramm, welches eine weitere Fahrzeugnetzwerktopologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 3 gezeigt, kann ein Fahrzeugnetzwerk Gateways 310 und 320, Endknoten 330, 340, 350 und 360 und eine Energiequelle 370 aufweisen. Die Gateways 310 und 320 können Switches, Bridges und dergleichen sein. In den Endknoten 330, 340, 350, 360 können Kameras installiert sein. Beispielsweise kann der erste Endknoten 330 eine Frontkamera, welche die Vorderseite des Fahrzeugs (z.B. einen Außenbereich vor dem Fahrzeug) fotografiert, aufweisen. Der zweite Endknoten 340 kann eine rechte Kamera, welche die rechte Seite des Fahrzeugs (z.B. einen Außenbereich rechts des Fahrzeugs) fotografiert, aufweisen. Der dritte Endknoten 350 kann eine linke Kamera, welche die linke Seite des Fahrzeugs (z.B. einen Außenbereich links des Fahrzeugs) fotografiert, aufweisen. Der vierte Endknoten 360 kann eine Heckkamera, welche die Hinterseite des Fahrzeugs (z.B. einen Außenbereich hinter dem Fahrzeug) fotografiert, aufweisen. Die Energiequelle 370 kann eine Batterie sein, welche Energie an die Einheiten, welche das Fahrzeugnetzwerk bilden, liefert.
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In 3 können durchgezogene Linien, welche die Einheiten in dem Fahrzeugnetzwerk verbinden, Datenleitungen sein und können Daten durch die Datenleitungen übertragen werden. Die Datenleitungen können Kabel, Verbinder (z.B. Steckverbinder), etc. für differenzielle Niederspannungssignalübertragung (kurz LVDS; Englisch: „Low Voltage Differential Signaling“) aufweisen. Die gestrichelten Linien, welche die Objekte verbinden, können Energieleitungen (z.B. Versorgungsleitungen, beispielsweise in Form von Stromleitungen) sein, durch welche die elektrische Energie übertragen werden kann. Die Kommunikationsknoten 310, 320, 330, 340, 350 und 360, welche das Fahrzeugnetzwerk bilden, können mit der Energiequelle 370 durch die Energieleitungen verbunden sein, über die Energieleitungen Energie erhalten und auf Grundlage der erhaltenen Energie arbeiten.
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Das erste Gateway 310 kann mittels eines Anschlusses P15 mit dem zweiten Gateway 320 (z.B. mit einem Anschluss P21 des zweiten Gateways 320) verbunden sein. Das zweite Gateway 320 kann mittels eines Anschlusses P22 mit dem ersten Endknoten 330 (z.B. einem Anschluss P31 des ersten Endknotens 330) verbunden sein und mittels eines Anschlusses P23 mit dem dritten Endknoten 350 (z.B. einem Anschluss P51 des dritten Endknotens 350) verbunden sein. Das zweite Gateway 320 kann außerdem mittels eines Anschlusses P24 mit dem vierten Endknoten 360 (z.B. einem Anschluss P61 des vierten Endknotens 360) verbunden sein und mittels eines Anschlusses P25 mit dem zweiten Endknoten 340 (z.B. einem Anschluss P41 des zweiten Endknotens 340) verbunden sein.
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Die Kommunikationen zwischen dem zweiten Gateway 320 und jedem von den Endknoten 330, 340, 350 und 360 kann auf Basis der LVDS durchgeführt werden. Beispielsweise kann auf Basis der LVDS der erste Endknoten 330 Vorderseite-Bilder des Fahrzeugs an das zweite Gateway 320 senden und kann der zweite Endknoten 340 Rechts-Bilder des Fahrzeugs (z.B. Bilder der rechten Seite des Fahrzeugs) an das zweite Gateway 320 senden. Der dritte Endknoten 350 kann auf Basis der LVDS Links-Bilder des Fahrzeugs (z.B. Bilder der linken Seite des Fahrzeugs) an das zweite Gateway 320 senden und der vierte Endknoten 360 kann Hinterseite-Bilder des Fahrzeugs an das zweite Gateway 320 senden.
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In diesem Fahrzeugnetzwerk kann, wenn ein Fehler in dem Endknoten 330, 340, 350 oder 360 auftritt (z.B. wenn die Schaltung, die den Endknoten 330, 340, 350 oder 360 bildet, in einem Kurzschluss-Zustand oder einem Offen-Zustand ist), ein Überstrom (oder eine Überspannung) erzeugt werden, welcher den Endknoten 330, 340, 350 oder 360, die Energieleitungen und dergleichen beschädigen kann. Es kann viel Zeit und Kosten erfordern, um den beschädigten Endknoten 330, 340, 350 oder 360, die beschädigten Energieleitungen und dergleichen zu ersetzen.
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Eine Energieversorgung über Ethernet (kurz PoE; Englisch „Power over Ethernet“), Energieversorgung über Datenleitungen (kurz PoDL; Englisch „Power over Data Lines“) und dergleichen kann indessen auf das Fahrzeugnetzwerk angewendet werden. In diesem Fall können Energie und Daten in dem Fahrzeugnetzwerk über eine einzige Leitung übertragen werden. Beispielsweise kann Energie über die Datenleitung, welche für Kommunikationen verwendet wird, übertragen werden. Das Fahrzeugnetzwerk gemäß den genannten Modellen kann wie folgt ausgestaltet sein.
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4 ist ein Diagramm, welches eine weitere Fahrzeugnetzwerktopologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 4 gezeigt, kann ein Fahrzeugnetzwerk Gateways 410 und 420, Endknoten 430, 440, 450 und 460 und eine Energiequelle 470 aufweisen. Die Kommunikationsknoten 410, 420, 430, 440, 450 und 460, welche das Fahrzeugnetzwerk bilden, können RFC 1180, IEEE-802.2-Standard und dergleichen unterstützen. Die Gateways 410 und 420 können Switches, Bridges und dergleichen sein. Die Gateways 410 und 420 können die Hardware zurücksetzen, wenn an den Endknoten 430, 440, 450 und 460 eine Diagnose, eine Neuprogrammierung, etc. durchgeführt werden.
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In den Endknoten 430, 440, 450 und 460 können Kameras installiert sein. Beispielsweise kann der erste Endknoten 430 eine Frontkamera, welche die Vorderseite-Bilder des Fahrzeugs fotografiert, aufweisen. Der zweite Endknoten 440 kann eine rechte Kamera, welche die rechte Seite des Fahrzeugs fotografiert, aufweisen. Der dritte Endknoten 450 kann eine linke Kamera, welche die linke Seite des Fahrzeugs fotografiert, aufweisen. Der vierte Endknoten 460 kann eine Heckkamera, welche die Hinterseite des Fahrzeugs fotografiert, aufweisen.
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Die Energiequelle 470 kann eine Batterie sein, welche Energie an die Einheiten, welche das Fahrzeugnetzwerk bilden, liefert. Die Diagnosevorrichtung 480 kann verwendet werden, um die Zustände der Einheiten und des Fahrzeugnetzwerks zu diagnostizieren und kann sich außerhalb des Fahrzeugnetzwerks befinden. Die Diagnosevorrichtung 480 kann eine Diagnosekommunikation über Internetprotokoll (DoIP) unterstützen. Ähnlich wie im Fall von 3 können durchgezogene Linien, welche die Einheiten in dem Fahrzeugnetzwerk verbinden, Datenleitungen sein und können Daten durch die Datenleitungen übertragen werden. Die Datenleitungen können Ethernet-Kabel, Ethernet-Verbinder (z.B. Ethernet-Steckverbinder), etc. zur Ethernet-Datensignalübertragung sein. Beispielsweise können die Datenleitungen mit Kabeln (z.B. Kabel mit ungeschirmten, einzelnen, verdrillten Paaren), welche in der BroadR-Reach-Spezifikation, etc. definiert sind, eingerichtet sein. Außerdem können die gestrichelten Linien, welche die Objekte verbinden, Energieleitungen (z.B. Versorgungsleitungen, beispielsweise in Form von Stromleitung) sein, durch welche die Energie übertragen werden kann.
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Die Gateways 410 und 420 können mit der Energiequelle 470 durch die Energieleitungen verbunden sein, über die Energieleitungen Energie erhalten und auf Grundlage der erhaltenen Energie arbeiten. Anders als die in 3 gezeigten Gateways 310 und 320, können die Gateways 410 und 420 Energie an die Endknoten 430, 440, 450 und 460 durch die Datenleitungen liefern. Anders als die in 3 gezeigten Endknoten 330, 340, 350 und 360, können die Endknoten 430, 440, 450 und 460 mittels der Datenleitungen Energie von den Gateways 410 und 420 erhalten und auf Grundlage der erhaltenen Energie arbeiten.
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Das erste Gateway 410 kann mittels eines Anschlusses P11 mit der Diagnosevorrichtung 480 verbunden sein und kann mittels eines Anschlusses P15 mit dem zweiten Gateway 420 (z.B. mit einem Anschluss P21 des zweiten Gateways 420) verbunden sein. Das zweite Gateway 420 kann mittels eines Anschlusses P22 mit dem ersten Endknoten 430 (z.B. einem Anschluss P31 des ersten Endknotens 430) verbunden sein und mittels eines Anschlusses P23 mit dem dritten Endknoten 450 (z.B. einem Anschluss P51 des dritten Endknotens 450) verbunden sein. Das zweite Gateway 420 kann außerdem mittels eines Anschlusses P24 mit dem vierten Endknoten 460 (z.B. einem Anschluss P61 des vierten Endknotens 460) verbunden sein und mittels eines Anschlusses P25 mit dem zweiten Endknoten 440 (z.B. einem Anschluss P41 des zweiten Endknotens 440) verbunden sein.
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Die Gateways 410 und 420 können Schalter (z.B. intelligente Leistungsschalter (IPS), etc.) zum Steuern einer Energiezufuhr aufweisen. In der folgenden Beschreibung kann ein Schalter, welcher eine Energiezufuhr (z.B. eine Stromversorgung) steuert, als ein Leistungsschalter (z.B. auch Netzschalter) bezeichnet werden. Die Energiezufuhr kann basierend auf einer Stärke eines Stroms (oder Höhe einer Spannung), welche durch den Leistungsschalter gemessen wird, gesteuert werden. Das Gateway 420, welches Leistungsschalter aufweist, wird nachstehend beschrieben. Das Gateway 410 kann auch die gleiche oder eine ähnliche Ausgestaltung wie das Gateway 420 aufweisen.
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5 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausgestaltung des zweiten Gateways in 4 darstellt.
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Wie in 5 gezeigt, kann das zweite Gateway 420 eine Mikrocontroller-Einheit (MCU) 421 und mindestens einen Leistungsschalter 422-1, 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 aufweisen. Die MCU 421 kann eine PHY-Schicht-Einheit 212 oder eine MAC-Schicht-Einheit 222, welche unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurden, sein. Die Leistungsschalter 422-1, 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 können jeweilig den Anschlüssen P21, P22, P23, P24 und P25 zugeordnet bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ein jeweiliger der Leistungsschalter 422-1, 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 mit einem jeweiligen der Anschlüsse P21, P22, P23, P24 und P25 verbunden sein.
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Die MCU 421 kann eine Energiezufuhr anfordern mittels Sendens eines EIN-Signals an jeden einzelnen von den Leistungsschaltern 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5. Die Leistungsschalter 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 können Energie an die Endknoten 430, 440, 450 und 460 zuführen, wenn sie das EIN-Signal empfangen. Beispielsweise kann die Energie an die Endknoten 430, 440, 450 und 460 über die Leistungsschalter 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5, die Anschlüsse P22, P23, P24 und P25 und die Energieleitungen übertragen werden. Die Leistungsschalter 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 können außerdem die Stärken der Ströme (oder Spannungen) in Echtzeit messen und die gemessenen Ergebnisse an die MCU 421 melden. Beispielsweise können die Leistungsschalter 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 die Stärken der gemessenen Ströme (oder Spannungen) in Echtzeit an die MCU 421 melden. Alternativ können die Leistungsschalter 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 die Stärken der Ströme (oder Spannungen) an die MCU 421 melden, wenn die gemessenen Stärken der Ströme (oder Spannungen) größer sind als oder kleiner sind als ein vorbestimmter Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert).
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Der vorbestimmte Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert) kann hier die Stärke des Referenzstroms (oder Höhe der Referenzspannung) sein. Die Stärke des Referenzstroms (oder Höhe der Referenzspannung) kann basierend auf einer tatsächlichen Stromaufnahme (oder Spannungsaufnahme), einer Dicke oder Länge der verwendeten Kabel und dergleichen ermittelt (und z.B. im Voraus festgelegt) werden. Wenn der gemessene Strom größer als der vorbestimmte Stromschwellwert ist (oder wenn die gemessene Spannung kleiner als der vorbestimmte Spannungsschwellwert ist), kann sich der korrespondierende Endknoten, welcher mit dem korrespondierenden Leistungsschalter verbunden ist, in einem Kurzschluss-Zustand befinden. Wenn der gemessene Strom kleiner als der vorbestimmte Stromschwellwert ist (oder wenn die gemessene Spannung größer als der vorbestimmte Spannungsschwellwert ist), kann sich der korrespondierende Endknoten, welcher mit dem korrespondierenden Leistungsschalter verbunden ist, in einem Offen-Zustand befinden.
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Die MCU 421 kann die Information (z.B. die Stärken der Ströme oder die Höhen der Spannungen), welche von den Leistungsschaltern 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5 erhalten werden, mit dem vorbestimmten Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert) vergleichen, wodurch ermittelt wird, ob oder ob nicht ein Fehler aufgetreten ist, und die Art des Fehlers ermittelt wird. Beispielsweise kann die MCU 421 ermitteln, dass ein Fehler aufgetreten ist, falls der Strom (oder die Spannung), welche größer oder kleiner als der vorbestimmte Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert) ist, für eine vorbestimmte Zeit (z.B. 100 ms) andauert. Die vorbestimmte Zeit kann eine Zeit sein, welche zum Filtern, beispielsweise eines Rippels, eines Rauschens (Englisch „noise“) und dergleichen, erforderlich ist. Die MCU 421 kann ein AUS-Signal an den korrespondierenden Leistungsschalter unter den Leistungsschaltern 422-2, 422-3, 422-4 und 422-5, der mit dem korrespondierenden fehlerbehafteten Endknoten unter den Endknoten 430, 440, 450 und 460 verbunden ist, senden. Der korrespondierende Leistungsschalter kann die Energiezufuhr stoppen, wenn das AUS-Signal von der MCU 421 erhalten wird.
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In diesem Fahrzeugnetzwerk kann, wenn ein Fehler in dem/den Endknoten 430, 440, 450 und/oder 460 auftritt (z.B. wenn die Schaltung, die den Endknoten 430, 440, 450 und/oder 460 bildet, in einem Kurzschluss-Zustand oder einem Offen-Zustand ist), ein Überstrom (oder eine Überspannung) erzeugt werden, welcher den/die Endknoten 430, 440, 450 und/oder 460 beschädigen kann. Anders als bei dem in 3 gezeigten Fahrzeugnetzwerk, können in dem Fall des in 4 gezeigten Fahrzeugnetzwerks die Energieleitungen nicht beschädigt werden, sogar wenn ein Überstrom (oder eine Überspannung) erzeugt wird. Folglich kann in diesem Fall lediglich die Arbeit zum Ersetzen des beschädigten Endknotens 430, 440, 450 und/oder 460 erforderlich sein.
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Nachstehend werden ein Verfahren zum Steuern einer Energieversorgung und ein Verfahren des Meldens der fehlerbezogenen Information an das Gateway, welche die Leistungsschalter aufweist, beschrieben. Außerdem kann ein Switch (oder Bridge), welcher Leistungsschalter aufweist, in der gleichen oder auf ähnliche Weise wie das nachstehend beschriebene Gateway arbeiten.
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6 ist ein Flussdiagramm, welches ein Betriebsverfahren ein Gateway gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Wie in 6 gezeigt, kann ein Gateway Teil des unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Fahrzeugnetzwerks sein. Beispielsweise kann das Gateway das gleiche oder ein ähnliches wie das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Gateway 420 sein. Zum Beispiel kann das Gateway eine MCU, mindestens einen Leistungsschalter und dergleichen aufweisen. Die Kommunikationsknoten (z.B. die Gateways, die Switches, die Bridges, die Endknoten, etc.), welche das Fahrzeugnetzwerk bilden, können ein Adressauflösungsprotokoll (kurz ARP; in Englisch „address resolution protocol“) unterstützen.
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Wenn das Fahrzeugnetzwerk etabliert wird (z.B. wenn dem Fahrzeugnetzwerk Energie zugeführt wird), kann das Gateway Adressen (z.B. MAC-Adressen) der Kommunikationsknoten (z.B. der von dem Gateway verschiedenen Kommunikationsknoten) auf Basis des ARP erhalten (S600). Beispielsweise kann das Gateway überprüfen, ob die MAC-Adresse eines jeden der Kommunikationsknoten in einer ARP-Cache-Tabelle, welche das Gateway verwaltet, vorhanden ist und einen ARP-Anforderung-Rahmen (oder ein ARP-Anforderung-Paket; in Englisch „ARP request frame“ oder „ARP request package“) erzeugen, wenn die MAC-Adresse eines jeden der Kommunikationsknoten in der ARP-Cache-Tabelle nicht vorhanden ist (z.B. mindestens eine MAC-Adresse eines Kommunikationsknotens in der ARP-Cache-Tabelle nicht vorhanden ist). Das Gateway kann den ARP-Anforderung-Rahmen in einer Rundsenden-Weise senden.
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Ein Kommunikationsknoten kann den ARP-Anforderung-Rahmen von dem Gateway empfangen. Der Kommunikationsknoten, welcher den ARP-Anforderung-Rahmen empfangen hat, kann verstehen, dass die Übertragung der MAC-Adresse angefordert wird, und kann dementsprechend einen ARP-Antwort-Rahmen (oder ARP-Antwort-Paket; in Englisch „ARP request frame“ oder „ARP reply package“), welcher die MAC-Adresse des Kommunikationsknotens aufweist, erzeugen. Der Kommunikationsknoten kann den ARP-Antwort-Rahmen senden. Das Gateway kann den ARP-Antwort-Rahmen von dem Kommunikationsknoten empfangen und kann die MAC-Adresse des Kommunikationsknotens aus dem ARP-Antwort-Rahmen erhalten. Das Gateway kann die erhaltene MAC-Adresse des Kommunikationsknotens in der ARP-Cache-Tabelle speichern.
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Der ARP-Kopf, welcher in dem ARP-Rahmen vorliegt, kann wie nachfolgt ausgestaltet sein. Der ARP-Rahmen kann hier ein basierend auf dem ARP erzeugter Rahmen (Englisch „frame“) sein. Beispielsweise kann der ARP-Rahmen ein ARP-Anforderung-Rahmen, ein ARP-Antwort-Rahmen oder dergleichen sein.
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7 ist ein Blockdiagramm, welches einen ARP-Kopf darstellt.
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Wie in 7 gezeigt, kann ein ARP-Kopf 700 ein Hardwaretyp-Feld 710, ein Protokolltyp-Feld 720, ein Hardwareadresslänge-Feld 730, ein Protokolladresslänge-Feld 740, ein Operation-Feld 750, ein Sender-Hardwareadresse-Feld 760, ein Sender-Protokolladresse-Feld 770, ein Ziel-Hardwareadresse-Feld 780 und ein Ziel-Protokolladresse-Feld 790 aufweisen.
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Das Hardwaretyp-Feld
710 kann eine Größe von 2 Byte haben und einen Hardwaretyp angeben. Der Hardwaretyp kann wie in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt gesetzt sein. Falls beispielsweise das Hardwaretyp-Feld
710 auf ‘0x0001‘ gesetzt ist, kann es Ethernet angeben. [Tabelle 1]
| Zahl | Hardwaretyp |
| 0 | Reserviert |
| 1 | Ethernet (10Mb) |
| 2 | Experimentelles Ethernet (3Mb) |
| 3 | Amateurfunk AX.25 |
| 4 | Proteon ProNet Token Ring |
| 5 | Chaos |
| 6 | IEEE-802-Netzwerke |
| 7 | ARCNET |
| 8 | Hyperchannel |
| 9 | Lanstar |
| 10 | Autonet-Kurzadresse |
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Das Protokolltyp-Feld 720 kann eine Größe von 2 Byte haben und kann eine Internetprotokollversion (IP-Version) angeben. Das Protokolltyp-Feld 720 kann beispielsweise IPv4, IPv6, den asynchronen Übertragungsmodus (ATM; Englisch: „Asynchronous Transfer Mode“) und dergleichen angeben. Fall das Protokolltyp-Feld 720 beispielsweise auf ‘0x0800‘ gesetzt ist, kann es das IPv4 angeben. Das Hardwareadresslänge-Feld 730 kann eine Größe von 1 Byte haben und kann die Länge einer Hardwareadresse (z.B. einer MAC-Adresse) angeben. Im Fall von Ethernet kann das Hardwareadresslänge-Feld 730 beispielsweise 6 Byte angeben. Das Protokolladresslänge-Feld 740 kann eine Größe von 1 Byte haben und kann die Länge einer Protokolladresse (z.B. Netzwerkschichtadresse) angeben. Falls beispielsweise das IPv4 verwendet wird, kann das Protokolladresslänge-Feld 740 4 Byte angeben.
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Das Operation-Feld 750 kann eine Größe von 2 Byte haben und kann einen Operationscode angeben. Der Operationscode kann den Typ des ARP-Rahmens angeben. Falls beispielsweise der Operationscode auf 1 gesetzt ist, kann er eine ARP-Anforderung angeben, und, falls der Operationscode auf 2 gesetzt ist, kann er eine ARP-Antwort angeben. Falls der Operationscode auf 3 gesetzt ist, kann er eine Umgekehrtes-ARP-(RARP-)Anforderung (Englisch: „Reverse Address Resolution Protocol Request“) angeben, und, falls der Operationscode auf 4 gesetzt ist, kann er eine RARP-Antwort (Englisch: „Reverse Address Resolution Protocol Reply“) angeben.
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Das Sender-Hardwareadresse-Feld 760 kann eine Größe von 6 Byte haben und kann eine Sender-Hardwareadresse (z.B. eine Sender-MAC-Adresse) angeben. Das Sender-Protokolladresse-Feld 770 kann eine Größe von 4 Byte haben und kann eine Sender-Protokolladresse (z.B. eine Sender-IP-Adresse) angeben. Das Ziel-Hardwareadresse-Feld 780 kann eine Größe von 6 Byte haben und kann eine Ziel-Hardwareadresse (z.B. eine Ziel-MAC-Adresse) angeben. Das Ziel-Protokolladresse-Feld 790 kann eine Größe von 4 Byte haben und kann eine Ziel-Protokolladresse (z.B. eine Ziel-IP-Adresse) angeben.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 6 kann das Gateway die Stärken (Höhen) der Ströme (oder Spannungen) an den Leistungsschaltern messen, nachdem es die Adressen der Kommunikationsknoten erhalten hat (S610). Der Schritt S600 des Erhaltens der Adressen der Kommunikationsknoten kann hier ferner weggelassen werden, wobei in diesem Fall das Gateway den Schritt S610 als Erstes ausführt, falls das Fahrzeugnetzwerk erstellt wird. Die Leistungsschalter des Gateways können die Stärken der Ströme (oder Höhen der Spannungen), welche den Kommunikationsknoten durch die zugehörigen Anschlüsse zugeführt werden, in Echtzeit messen und melden die gemessenen Ergebnisse der MCU des Gateways. Beispielsweise kann der Leistungsschalter des Gateways die gemessene Stärke des Stroms (oder Spannung) an die MCU des Gateways melden, wenn die gemessene Stärke des Stroms (oder Spannung) größer oder kleiner als ein vorbestimmter Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert) ist (oder z.B. größer oder kleiner als ein Bereich von vorbestimmten Schwellwerten ist).
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Die MCU des Gateways kann die Stärke des Stroms (oder Höhe der Spannung) mit dem vorbestimmten Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert) vergleichen (oder mit dem Bereich von vorbestimmten Schwellwerten) (S620, S630). Der vorbestimmte Stromschwellwert (oder Spannungsschwellwert oder der Bereich von vorbestimmten Schwellwerten) kann hier die Stärke des Stroms (oder Höhe der Spannung) angeben, welche zu messen ist, wenn der Kommunikationsknoten normal arbeitet. In dem Fall, dass die Stärke des gemessenen Stroms größer als der vorbestimmte Stromschwellwert ist (oder in dem Fall, dass die Höhe der gemessenen Spannung kleiner als der vorbestimmte Spannungsschwellwert ist), kann dies angeben, dass die Schaltung, die den Kommunikationsknoten bildet, in einem Kurzschluss-Zustand ist.
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In dem Fall, dass die Stärke des gemessenen Stroms kleiner als der vorbestimmte Stromschwellwert ist (oder in dem Fall, dass die Höhe der gemessenen Spannung größer als der vorbestimmte Spannungsschwellwert ist), kann dies angeben, dass die Schaltung, die den Kommunikationsknoten bildet, in einem Offen-Zustand ist. Hier kann ein Strom, welcher größer als der vorbestimmte Stromschwellwert ist, als ein „Überstrom“ bezeichnet werden und kann ein Strom, welcher kleiner als der vorbestimmte Stromschwellwert ist, als ein „Unterstrom“ bezeichnet werden. Ferner kann eine Spannung, welche größer als der vorbestimmte Spannungsschwellwert ist, als eine „Überspannung“ bezeichnet werden und kann eine Spannung, welche kleiner als der vorbestimmte Spannungsschwellwert ist, als eine „Unterspannung“ bezeichnet werden.
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Wenn beispielsweise ein Überstrom in dem zweiten Leistungsschalter 422-2 des Gateways detektiert wird, kann dies angeben, dass die Schaltung, welche den ersten Endknoten 430, der mit dem Anschluss P22 verbunden ist, bildet, sich in einem Kurzschluss-Zustand befindet (z.B. der Endknoten 430 einen internen Schaltkreiskurzschluss aufgrund eines Defekts aufweist). Wenn außerdem ein Unterstrom in dem vierten Leistungsschalter 422-4 des Gateways detektiert wird, kann dies angeben, dass die Schaltung, welche den vierten Endknoten 460, der mit dem Anschluss P24 verbunden ist, bildet, sich in einem Offen-Zustand befindet (z.B. der Endknoten 460 eine interne Schaltkreisunterbrechung aufgrund eines Defekts aufweist).
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Das Gateway kann sofort die Energiezufuhr an den korrespondierenden Endknoten stoppen, wenn ein Überstrom (oder ein Unterstrom, eine Überspannung oder eine Unterspannung) detektiert wird (S660). Beispielsweise kann die MCU des Gateways ein AUS-Signal an den Leistungsschalter des Gateways senden und kann der das AUS-Signal empfangende Leistungsschalter die Energiezufuhr stoppen. Alternativ kann das Gateway die Zeitdauer des Überstroms (oder des Unterstroms, der Überspannung oder der Unterspannung) mit einer vorbestimmten Zeit (z.B. 100ms) vergleichen (S640, S650). Die vorbestimmte Zeit kann eine Zeit zum Filtern, beispielsweise eines Rippels, eines Rauschens und dergleichen, sein. Das Gateway kann die Energiezufuhr stoppen, falls die Zeitdauer des Überstroms (oder des Unterstroms, der Überspannung oder der Unterspannung) größer ist als die vorbestimmte Zeit (S660). Beispielsweise kann die MCU des Gateways ein AUS-Signal an den korrespondierenden Leistungsschalter des Gateways senden und kann der korrespondierende Leistungsschalter, der das AUS-Signal empfängt, die Energiezufuhr an den korrespondierenden Endknoten stoppen.
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Das Gateway kann eine fehlerbezogene Information in einer Datenbank speichern, wenn ein Fehler auftritt. Die fehlerbezogene Information kann einen Hinweis, welcher angibt, ob ein Fehler aufgetreten ist, einen Code, welcher eine Fehlerart angibt, und einen Identifikator des fehlerhaften Kommunikationsknotens (z.B. eine PHY-Adresse, eine MAC-Adresse, etc.) aufweisen. Außerdem kann das Gateway einen Rahmen (Frame) erzeugen, welcher die fehlerbezogene Information aufweist, und den erzeugten Rahmen (S670) senden. Der Rahmen kann in einer Rundsenden-Weise (Englisch „broadcast manner“) oder einer Mehrfachsenden-Weise (z.B. Übertragung-an-bestimmte-Teilnehmer-Weise; Englisch „multicast manner“) gesendet werden.
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Das Gateway kann den Rahmen auf Basis des ARP erzeugen. In diesem Fall kann der Code, welcher die Art des Fehlers angibt, in dem Operation-Feld vorliegen, welches in dem ARP-Kopf des Rahmens vorliegt. Der Code, welcher die Art des Fehlers angibt, kann gesetzt sein, so dass er einer von den Operationscodes ist. Beispielsweise kann ein Code, welcher den Kurzschluss-Zustand angibt, definiert sein als ‘0xFF0A‘ und kann ein Code, welcher den Offen-Zustand angibt, definiert sein als ‘0xFF0B‘. Der Code, welcher den Kurzschluss-Zustand oder den Offen-Zustand angibt, ist nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt und kann divers ausgestaltet sein.
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Das Gateway kann deshalb das Operation-Feld, welches in dem ARP-Kopf des Rahmens vorhanden ist, auf ‘0xFF0A‘ setzen, wenn ermittelt wird, dass die Schaltung, die den Kommunikationsknoten bildet, in einem Kurzschluss-Zustand ist. Alternativ kann das Gateway das Operation-Feld, welches in dem ARP-Kopf des Rahmens vorhanden ist, auf ‘0xFF0B‘ setzen, wenn ermittelt wird, dass die Schaltung, die den Kommunikationsknoten bildet, in einem Offen-Zustand ist. Außerdem kann der Rahmen ferner einen Identifikator (z.B. eine PHY-Adresse, eine MAC-Adresse, etc.) aufweisen, welcher den sich in einem Kurzschluss-Zustand oder einem Offen-Zustand befindenden Kommunikationsknoten angibt.
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Ein Kommunikationsknoten (oder eine Diagnosevorrichtung, welche sich außerhalb des Fahrzeugnetzwerks befindet) kann den Rahmen, der die fehlerbezogene Information aufweist, von dem Gateway empfangen. Der Kommunikationsknoten kann die Art des Fehlers basierend auf dem Operation-Feld, das in dem ARP-Kopf des empfangenen Rahmens vorliegt, identifizieren. Falls beispielsweise das Operation-Feld auf ‘0xFF0A‘ gesetzt ist, kann der Kommunikationsknoten identifizieren, dass die Schaltung sich in einem Kurzschluss-Zustand befindet, und, falls das Operation-Feld auf ‘0xFF0B‘ gesetzt ist, kann der Kommunikationsknoten identifizieren, dass die Schaltung sich in einem Offen-Zustand befindet. Ferner kann der Kommunikationsknoten auf Basis des in dem Rahmen vorliegenden Identifikators des Kommunikationsknotens denjenigen Kommunikationsknoten, der sich in einem Kurzschluss-Zustand oder einem Offen-Zustand befindet, identifizieren.
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Das oben beschriebene Prozedere zum Melden der fehlerbezogenen Information unter Verwendung des ARP-Rahmens kann als ein Energieverwaltungsauflösung-Protokoll (kurz PMRP; Englisch „power management resolution protocol“) bezeichnet werden. Das PMRP kann mit dem ARP kompatibel sein. Folglich kann der oben beschriebene ARP-Rahmen als ein basierend auf dem PMRP erzeugter Rahmen bezeichnet werden.
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Die Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als Programmbefehle implementiert sein, welche durch eine Vielzahl von Computern ausführbar sind und welche auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind. Das computerlesbare Medium kann einen Programmbefehl, eine Datendatei, eine Datenstruktur oder eine Kombination daraus aufweisen. Die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Programmbefehle können spezifisch für die vorliegende Erfindung entworfen und eingerichtet sein oder können denjenigen Fachmänner in dem Gebiet der Computersoftware öffentlich bekannt und für diese zugänglich sein.
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Beispiele des computerlesbaren Mediums können eine Hardwarevorrichtung, wie z.B. ROM, RAM und Flashspeicher, welche spezifisch dazu eingerichtet sind, die Programmbefehle zu speichern und auszuführen, aufweisen. Beispiele der Programmbefehle weisen Maschinencodes, welche beispielsweise durch einen Compiler erzeugt werden, sowie Codes höherer Programmiersprachen, die unter Verwendung eines Interpreters durch einen Computer ausführbar sind, auf. Die vorstehende beispielhafte Hardwarevorrichtung kann dazu eingerichtet sein, als mindestens ein Softwaremodul zu arbeiten, um den Betrieb/Ablauf der vorliegenden Erfindung durchzuführen, und umgekehrt.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile vorstehend im Detail beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass zahlreiche Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen darin gemacht vorgenommen werden können, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2016-0045566 [0001]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.3 [0056]
- RFC 1180 [0069]
- IEEE-802.2-Standard [0069]
- IEEE-802-Netzwerke [0089]
