本发明涉及一种用于在机动车的多个车辆部件之间传输通信数据的方法。所述多个车辆部件为此通过公共的信道彼此联接。本发明还涉及一种机动车，该机动车被设置为用于执行本方法。
背景技术：
为了在机动车中使车辆部件——例如控制设备和传感器——可以交换通信数据，因此需要数据总线或通信总线。这种通信总线的架构决定了数量流，就是说通过数据总线的架构确定，哪个车辆部件与哪个其他车辆部件可以直接或通过网关通信。如果在机动车研发阶段确定该架构，则相应地设计机动车的布线。这个过程无法在过渡到机动车的批量生产之前另外实现对附加功能的灵活的、快速的研发。此外，基于各个机动车的不同的设计的变型方案导致用于布线的复杂的电缆束变型。总之由于复杂的电缆束使总线架构更重且成本更高。
从文献de102010018994a1中已知一种机动车的驾驶员辅助系统，其中，传感器将其传感器数据以统一的格式存储在数字的环境地图中，然后控制设备可以从该环境地图中读取信息。由此所有的传感器数据都捆绑在数字的环境地图中，并与哪个控制设备接下来使用该传感器数据的情况无关。因此不需要向各个控制设备直接传输传感器数据。这种解决方案的缺点是，仅能一体化地传输可以在数字的环境地图中映射的传感器数据。
从文献de102014100628a1中已知一种总线系统，该总线系统为了在各个车辆部件之间传输数据而设有时隙。这个时隙的大小是变化的，从而可以根据要传输的通信数据将相应匹配的数据框传输到时隙中。在这种总线系统中不利的是，随着每个传输的数据框都需要一个头信息，在该头信息中描述了，接下来的时隙是如何构架的。这产生了不需要的系统开销(overhead)。
从文献de10219439a1中已知一种用于机动车的控制系统，其中，网关连接多个模块总线，通过这些模块总线联合机动车的控制设备的分组/子部分(untergruppe)或部分组/子集(teilgruppe)。网关以模块方式构成，从而为了连接相应的模块总线可以补充安装插卡。在设置网关的情况下不利的是，应该在两个模块总线之间交换的总的数据通信必须通过网关引导，从而该网关可能负荷过大。
技术实现要素：
因此本发明的目的是，可以在机动车中灵活地并以少的时间花费调整通信路径，通过该通信路径在车辆部件之间交换通信数据。
上述目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求、下面的说明以及附图得到。
通过本发明提供一种用于在机动车的多个车辆部件之间传输通信数据的方法。所述多个车辆部件通过公共的信道彼此联接。车辆部件可以是例如控制设备或传感器装置或执行器装置。例如有线连接的数据总线或无线电链路、例如wlan(wirelesslocalareanetwork无线局域网)可以设置为信道。为了能在车辆部件之间灵活地进行通信，根据本发明提出，车辆部件彼此间分别成对地传输通信数据，在该方法中，车辆部件之一将其要发送的通信数据与需求无关地(就是说无需询问其他的车辆部件)在无目标收件人/地址的情况下通过信道发出，从而被发送的通信数据到达其余的车辆部件中的多个或所有车辆部件，其余的车辆部件中的至少一个与需求有关地通过信道读取并存储通信数据。与需求有关在此表示，通过车辆部件的控制程序报告，需要或要处理通信数据。通过在无目标收件人的情况下将通信数据向其余的车辆部件发送，因此不需要设计通信路径。每个车辆部件都可以与需求有关地读取并存储车辆部件所需的那些通信数据。为了使通信数据的发送无冲突地进行，所有执行发送的/用于发送的车辆部件在预定的发送正时/发送时刻发出其相应的通信数据。即基于时隙实现通信数据的发出。所有执行发送的车辆部件在此以独立于总线主控装置的方式基于存储在每个执行发送的车辆部件中的发送时间表为信道确定各车辆部件的发送正时。也可以在执行接收的/用于接收的车辆部件中确定发送时间表，因此该车辆部件得知，哪个车辆部件在哪个发送正时进行发送。通过在发送时间表中确定发送正时，也保证了确定的等待时间，从而根据本发明的方法也适用于控制回路或控制方法或控制算法。此外，如果发出的通信数据可以被所有其余的车辆部件按需求读取，则无需通信数据的路由选择(routing)或交换，这是因为通信数据到达所有其余的车辆部件。
通信数据可以是例如传感器数据和/或用于执行器装置的调节数据和/或用于在可编程的控制装置中执行更新的经过更新的控制程序和/或用于调节控制装置和/或传感器装置和/或执行器装置的参数和/或诊断数据和/或用于切换车辆部件中的功能的切换数据。
本发明包括改进方案，通过改进方案的特征得到附加的优点。
一改进方案提出，通过信道向所有的车辆部件发出新的发送时间表作为直到那时/在此之前/迄今为止使用的发送时间表的替代。换言之，因此例如通过新的发送时间表重新确定发送正时。由此可以对为执行发送的车辆部件分配发送正时进行调整。例如由此可以符合优先级调节/控制，该优先级调节在发送通信数据时为预定的车辆部件在预定的时间段内给出在其它的车辆部件之前的优先权。
因此特别提出，根据机动车的运行状态发出新的发送时间表。由此例如可以有利地考虑行驶情况和/或车辆部件之一的运行模式。同样地也可以例如对要通过车辆部件发送的通信数据的数据变化速度作出反应。除了发送时间之外或相对于发送时间另选地，还可以通过新的发送时间表设定数据协议，根据该数据协议发出通信数据。由此得到如下优点，即，数据协议也是灵活的并可以适配于通信数据的要传输的数据量。
为了使仅被授权的车辆部件可以通过信道发送和/或读取通信数据，可以提出，借助于数据加密的方式对通信数据进行加密。在这种情况下，一个有利的改进方案提出，使得在被授权的车辆部件之间——这些车辆部件可以对被加密的通信数据进行解密——也可以进行秘密的通信。为此根据改进方案提出，在车辆部件的部分组内部、例如在正好两个车辆部件之间借助于点对点加密对要传输的通信数据进行加密，从而虽然所有的车辆部件都可以接收发出的、被加密的通信数据，但是仅该部分组中的车辆部件可以对接收到的通信数据进行解密。由此在读取或解读通信数据时也可以阻止被授权的车辆部件，在其中将这些车辆部件排除出部分组。另外的优点是，执行接收的车辆部件可以验证，被加密的通信数据必须来自预定的执行发送的车辆部件或被预定的执行发送的车辆部件发出，其方式是当存在正确的密码时，才确定或验证。
在一改进方案中，车辆部件中的至少一个仅在发出通信数据的那个车辆部件的身份事先得到验证的情况下才将被读取且存储的通信数据用于进一步处理。这可以通过所述点对点加密实现或例如通过可以随通信数据发出的部件标识实现。
一改进方案提出，由车辆部件确定或检查：根据预定的检查标准在当前时刻是否允许所存储的通信数据将会在车辆部件中触发的运行状态变化。换言之，仅当读取的且存储的通信数据在车辆部件中引起当前可容许的状态变化时，车辆部件才使用该通信数据。
一改进方案提出，将通信数据中的至少一部分与时间戳一同发出。由此，执行接收的车辆部件可以检查，通信数据是否对于这些车辆部件是重要的或实时的，否则摒弃这些通信数据。
一改进方案涉及信道的设计方案。该改进方案提出，通过至少一个用于为车辆部件供给电能的供电线提供信道。换言之，通过具有该改进方案的方法可以实现供电线通信。为此例如可以使用机动车的正极线和/或地线。当使用两个线路时，由此得到较高的数据带宽。也可以使用供电线的部分段同时用于传输不同的通信数据，其方式是车辆部件彼此间形成所谓的mesh网络结构，在这种mesh网络结构中首先终止向车辆部件传输通信数据，然后通过这个车辆部件将接收到的通信数据经由另外的供电线转发给另外的车辆部件。
一改进方案提出，为了传输通信数据可以使用多频传输方法/多载波调制方法、特别是ofdm方法(ofdm——orthogonalfrequency-divisionmultiplex正交频分复用)。多个车辆部件借助于多频传输方法可以同时发出其通信数据。
借助于多频传输方法可以设计通信路径。一改进方案为此提出，将多频传输方法的多个频率中的至少一个仅发送给车辆部件的部分组或分组，其中，所有的车辆部件整体上彼此成对地始终还通过公共频率彼此联接或通过在其中两个频率之间传输通信数据的桥部件彼此联接。也可以例如提出，所有的车辆部件可以通过一个频率直接通信并通过另一频率仅使部分组或分组直接通信，从而另外的部分组或分组在没有干扰或妨碍的情况下可以使用与第一分组相同的频率用于在机动车的另外的部分中传输通信数据。为此，可以分别通过如下的频率发出通信数据，该频率仅由具有对通信数据的需求的分组接收。
也可以备选地提出，借助于压缩方法打包地发出通信数据，由此赢得附加的传输带宽。
还可以提出，车辆部件在信道的持续运行中被添加到信道中或与信道分离。由此实现热插拔的机构。因为通过该方法独立于目标收件人实现通信，执行发送的车辆部件的发送行为不会由于这种热插拔受到干扰。
如上所述，本发明还包括一种机动车，该机动车优选是汽车、特别是乘用车。该机动车具有所述类型的多个车辆部件并具有使所述多个车辆部件彼此联接的信道以用于传输通信数据。该信道特别是通过上述的、至少一个供电线形成，通过该供电线将车辆部件特别是与电源、例如车辆电池和/或发电机联接。该机动车被设置为用于执行根据本发明的方法的一实施形式来传输通信数据。由此可以在机动车中灵活地设计并在后来和/或暂时改造在车辆部件之间的通信，而不必为此改变车辆部件的布线。
附图说明
下面说明本发明的一个实施例。为此示出：
图1示出根据本发明的机动车的一个实施形式的示意图；
图2示出用于说明具有多频传输方法的多个频率的信道的简图。
在下面说明的实施例是本发明的优选实施形式。在实施例中该实施形式的所述部件分别是本发明的各个可视为彼此独立的特征，该特征也可以分别彼此独立地改进本发明并因此也单独地或以与示出的组合不同的方式被视为本发明的组成部分。所述实施形式还可以通过本发明的已经描述的其它特征得到补充。
在附图中，功能相同的元件分别设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出机动车1，该机动车例如可以是汽车、特别是乘用车。为了实现更好的定向，示出从车尾2向车辆前部3延伸的车辆纵向方向或x方向。机动车1可以具有控制设备5、6、7、8、9、10。该示出的控制设备5-10仅是示例性的。每个所述控制设备5-10都可以例如是机动车1的车辆部件。为了对控制设备5-10供电，可以在机动车1中提供车载电网11，通过该车载电网可以使控制设备5-10与电源12连接。为此例如以已知方式可以通过车载电网11提供正极线13和地线14。地线14可以特别形成为例如基于接地螺栓的车身接地或形成为分开的、独立的接地回线。
为了说明本发明的另一方面从以下情况出发，即，车载电网11例如基于直流变压器15、16可以具有附加的电网分路17、18。例如还可以设置开关代替直流变压器15、16。控制设备5-10与车载电网11的可能的连接在图1中示例性示出。
车辆部件5-10在其运行期间在机动车1中交换通信数据，其中，在图1中例如从以下情况出发，即，作为执行发送的车辆部件的控制设备5发出通信数据19。在机动车1中为此不需要：使控制设备5-10通过附加的通信总线与总线主控装置联接，由此通过总线主控装置在控制设备5中有针对性地问询通信数据19并转发给目标设备。
在机动车1中替代地规定，执行发送的控制设备5通过车载电网11向所有其余的控制设备6-10发出通信数据19。因此车载电网11是用于交换通信数据19的信道。机动车1还在无确定的目标收件人的情况下发出其通信数据19，并与其余的控制设备6-10之一当前是否需要通信数据19的情况无关。
在图1中示出的示例中，控制设备5-10使用ofdm方法来传输通信数据，通过该ofdm方法例如可以将通信数据19调制到车载电网11的供电电压上。图1示出，通过控制设备5以频率f1发出通信数据19。通信数据19通过正极线13可以直接到达控制设备7、9和19。示例性假设，通过直流变压器15阻断频率f1，从而通信数据19不能直接到达控制设备6。因此在这个示例中控制设备7作为桥元件起作用，该桥元件从正极线13中接收通信数据19，并将该通信数据作为通信数据19′在车载电网分路17中例如以ofdm方法的频率f2向控制设备6转发。
在图1中作为进一步说明示出，直流变压器16对于频率f1是透明的或导通的，从而通信数据19直接到达控制设备8。相对可以提出，直流变压器16对于第二频率f2是不通的，从而控制设备8在车载电网分路18中可以与另外(未示出)的控制设备在频率f2的情况下通信，而无需使该通信数据到达正极供电线13。
这再一次在图2中借助ofdm方法的频率图示出。在根据图1的在机动车1的设计图上的取向中水平地示出车辆纵向方向x的延伸，而ofdm方法的两个频率信道的频率f作为纵坐标示出。控制设备5-10可以沿着整个车辆长度在频率f1上通信，其中，控制设备8通过直流变压器16可以接入两个频率f1、f2。而控制设备6通过直流变压器15也阻止了从正极供电线13中在频率f1、f2上接收通信数据。在此，控制设备7必须作为桥在车载电网分路17中传输通信数据，其中，在示出的示例中还实现了从频率f1到频率f2的频率转换。
附加地还可以通过有针对性地借助于相应的滤波器将供电电压分为不同频率的传输带和/或借助于分开的接地回线提供“岛”或分开的通信区域。
控制设备5-10可以将所有的、在传统机动车中通过通信总线交换的数据作为通信数据交换。通信数据可以例如是传感器数据或用于执行器的控制数据或用于更新控制设备5-10之一的运行软件或用于对控制设备5-10参数化或改变程序的程序数据。诊断数据也可以作为通信数据被交换。通过车载电网11的数据流也可以用于调节执行器，其中，由于安全原因可以提出，为了调节执行器而发出通信数据的操作数据源明确地在包括要调节的执行器的车辆部件中识别为通信数据的可容许的数据源，具有执行器的车辆部件对该操作数据源进行授权。附加地或另选地可以提出，通过通信数据识别的操作也必须对于车辆部件在当前的时刻(例如激活的运行模式)是可容许的，这例如在作为车辆部件的发动机控制系统中是有利的。通信数据因此一般可以用于，对传感器/执行器进行参数化和/或在相应的车辆部件中开始和/或停止局部功能。
通信数据也可以被压缩地发出，就是说也可以实现压缩算法以用于减小待传输的数据量。
通信数据还可以被加密地交换，其中，优选使用动态的、随时间变化的加密密码。因此可以保证，仅如下的车辆部件可以对密码的变化做出反应，由被授权的销售商和/或被授权的工厂为机动车1提供该车辆部件。除了数据加密之外，在整体的数据流中还可以附加地对各个通信以点对点加密的方式进行加密。
通过上述的将通信数据19向所有其余的控制设备6-10发出的方式，实时地为所有的总线分享者或车辆部件提供所有的通信数据。在此，车辆部件的发送行为可以如此地适配于需求，使得实现动态实时。动态实时是指，为通信数据匹配相应所需的更新时间段或刷新时刻。例如如果在机动车1中实现控制以及例如在两个车辆部件5-10之间交换传感器数据，则可能对于控制系统需要例如以一毫秒的更新的固定的等待时间。与此相比，例如可以在每500毫秒时通过油箱液位传感器报告油箱的汽油含量。轮胎压力传感器可以例如在每10秒时发送，然后例如在轮胎压力以预定的最小比率变化时在每100毫秒时发出。因此通过阈值比较由数据特性、行驶状态、车辆部件的运行模式、数据变化速度(在此为轮胎压力变化)和/或数据限值确定动态实时。
每个车辆部件因此可以根据预定的实时要求通过车载电网11或整体上通过信道发出由该车辆部件发送的通信数据。发出的通信数据到达所有其余的车辆部件。具有传感器的车辆部件在此发出例如测量数据，而具有执行器的控制设备可以发出执行器数据，该执行器数据描述当前的执行器的状态。由于所有车辆部件都得到通信数据，因此车辆部件可以从信道中读取通信数据并在有需求时将通信数据用于自己的功能。为了在此可以分配，哪些通信数据当前在确定的通信频率f1、f2下发出，在每个控制设备中、就是说一般在每个车辆部件中提供发送时间表20，该发送时间表说明了，哪个执行发送的车辆部件在哪个时刻在什么发送频率下发送其通信数据。那么也可以提出，例如以固定的时间间隔更新发送时间表20，就是说向所有的车辆部件发出新的发送时间表。由此，执行发送的车辆部件可以相应地转换其发送行为，执行接收的车辆部件也可以相应地调节其接收行为和/或接收时刻。
在机动车1中因此在通信时的基本思想是，所有的总线分享者或车辆部件透明地直接得到所有的传感器数据和执行器数据并且对于所有的总线分享者或车辆部件的功能也可以自由地使用这些数据，类似于数据民主的意义。通过加密的通信防止了未经允许地使用或滥用自由发出的通信数据。通过通信数据的动态实时还可以调整车辆部件的发送行为。
所述权利平等地发出通信数据——仅通过局部存储的发送时间表协调通信数据的发出——也被称为雾计算(雾数据处理)。
也可以在机动车中提供多个透明的信道或所谓的雾(nebel)。信道可以通过数据连接、所谓的桥或桥元件彼此通信，各个数据流也可以提供给其它雾或信道，如借助控制设备7的示例所述的。
车辆部件可以在图1中示出的机动车1中也通过热插拔在持续运行中与车载电网11连接或与其分离，从而传感器和执行器在无适配的情况下可以被添加到其余的控制设备5-10中或从控制设备5-10中移除。通信数据可以设有时间戳，以便由此能为执行接收的车辆部件识别通信数据的时效。通信数据可以被输入到带有已知延迟的固定的时间网格/时间帧(zeitraster)中，这特别是对于机动车1中的控制任务是有利的。这相应地通过发送时间表20确定。
在机动车1中的雾计算的前提当然是足够大的数据带宽，以便提供具有最快的实时要求的数据更新或通信数据。在此使用上述ofdm方法被证明是有利的。特别是使用多于四个频率。在数据带宽不足的情况下，可以设定优先级控制，以便限制带宽。通过灵活的数据协议可以从小的数据量(例如有利地在停放的机动车1中)直到大的数据量进行连续的或分级的调节，以便也实现高效的通信。图1示出通过宽带的供电电压或供电线通信(plc)实现可能的信道，其中，两个供电线13、14可以用作物理介质。通信数据的发出和接收例如可以固定在相应的plc收发器中，其中，为此可以考虑固件和/或硬编码。用于可能的信道的另外的示例是无线通信。
在控制设备5-10之间的数据连接不必总是直接的；该数据连接也可以实现mesh构架，如在控制设备7处示出的。在此重要的是，通过这种桥不必执行路由选择，即不必对以下情况作出判定：是否让确定的通信数据通过。总是使整个数据传输以无判定的方式转送。
因此，所有的车辆部件在无中间站的情况下直接得到所有的通信数据并可以在无系统开销或路由选择的情况下调用所有的通信数据。这在任意时间都可以实现执行新的、特别是联网的且复杂的功能，而无需改变数据架构、车载电网、电缆束或网关。机动车1在任何时间都可以简单地以无硬件干预的方式改变和/或扩展功能。具有不同的传感器和/或执行器的车辆变型可以简单地构造和扩展，这是因为可以简单地通过供电线连接新的部件并可以将新的部件通过热插拔集成到数据传输中。所有车辆部件的更新/闪存、编程和诊断也可以通过在电源上、就是说车载电网11上的中央的截取/读取(abgriff)实现。还可以完全取消或并行地继续运行车辆网络，如can、lin、flexway、most。可以取消被设置用于通过自己的决策逻辑进行数据分配/转移的网关。由于可以使用车载电网11的供电线13、14，也可以完全取消常见的附加的数据线。
特别有利的是使用通信系统——如图1的机动车中设置的通信系统——用于实现驾驶员辅助系统，这是因为在此执行器和传感器可以分布地布置在机动车1中，即可以分布在多于两个或三个或四个安装位置上，而不会在提供功能时产生缺点。特别是由此可以根据分布的车辆部件实现bcm功能(bodycontrolmodule车身控制模块)。
总之示例示出，如何通过本发明在车辆中基于雾数据处理来提供透明的、直接的、动态实时的数据结构、网络结构和安全结构。