通信系统的制作方法

本发明涉及一种例如通信系统，其能够用于多个电气部件之间经由车辆上的线束的传输路径的通信，并且特别涉及用于处理诸如通信路径的断开这样的故障的技术。

背景技术：

例如，如专利文献jp-a-2019-137394中公开的，用于简化车辆上的线束的布线路径并缩短电线长度的技术应用到线束的布线结构。此外，公开了一种技术，其实施为具有：电源，其在车辆中供给电力；多个电源分配器；电源干线，其沿着车辆的前后方向或者车辆的宽度方向布设在多个电源分配器之间；电源线，其布置在电源与多个电源分配器中的至少一个分配器之间；多个通信控制部，其控制多个电源分配器；以及通信干线，其布设在多个通信控制部之间。

此外，如专利文献jp-a-2019-137394的图8所示和[0033]段所公开的，形成有一个回路，包括：第一通信控制部21a、第一通信干线22a、第二通信控制部21b、第二通信干线22b、第三通信控制部21c、第三通信干线22c、第四通信控制部21d和第四通信干线22d。因此，当通信控制部检测到与通信控制部连接的通信干线断开时，通信控制部切断与断开的通信干线的电连接。然后，电流能够经由另一路径的通信干线供给到通信控制部。例如，当第二通信控制部21b检测到第一通信干线22a断开时，与第一通信干线22a的电连接可以切断，并且能够将来自第二通信干线22b的电流供给到第二通信控制部21b。通过以这种方式利用多个通信控制部和通信干线形成回路，能够有效地防止车辆的各个部分的故障或失效。

技术实现要素：

技术问题

在如专利文献jp-a-2019-137394的图8所示以回路式形成通信路径的情况下，即使当诸如断开这样的故障在通信路径的一部分中产生时，也能够通过使用未发生故障的另一路径确保通信路径，并且因此能够提高通信可靠性。

然而，针对现有技术中的典型的车载系统，在其中使用了诸如控制器局域网(can)这样的总线型的通信网络的情况下，根据预先确定的路由图确定初始通信路径。但是当多个通信路径以回路形式连接以针对断开备份时，产生了不能创建路由图的问题。

即使车载系统具有用于备份的多个通信路径，当发现由于断开等导致不能经由特定通信路径进行通信时，需要寻找并切换到能够使用的另一通信路径。因此，存在在可以开始正常通信之前需要比较长的时间的可能性。

已经鉴于以上情况而做出本发明，并且本发明的目的是提供一个通信系统，其能够在发生诸如通信路径的断开这样的故障时，使得能够使用未断开的另一通信路径，并且减少通信延迟。

根据实施例的一种通信系统，该通信系统具有被配置为回路形式的通信线和具有连结连接器的传输路径，所述连结连接器设置在所述通信线上的多个连接位置中的每个连接位置处。所述通信系统包括：

路径开关；

断开检测部；

网关；以及

通信路径控制部，

其中，能够控制为在稳定状态下切断所述通信线的一部分的所述路径开关设置在一个或多个所述连结连接器的内部或附近，

其中，检测所述通信线中包括的一个以上路径是否存在断开的所述断开检测部设置在一个或多个所述连结连接器的内部或附近，

其中，具有用于控制通信路径的路由图的所述网关连接到所述通信线，并且

其中，当所述断开检测部检测到存在断开时，所述通信路径控制部将一个或多个所述路径开关切换为连接状态，并且改变所述路由图的内容，以能够使用经过所述路径开关的路径。

附图说明

图1a是示出安装在车辆上的根据实施例的通信系统的配置的框图，其具体示出了正常状态下的配置。

图1b是示出安装在车辆上的根据实施例的通信系统的配置的框图，其具体示出了正常状态下的通信路径。

图1c是示出安装在车辆上的根据实施例的通信系统的配置的框图，其具体示出了当发生断开时的通信路径。

图2a是示出通信系统中包括的多个干线端部的连接状态的电气电路图，其具体示出了该多个连接端的正常状态。

图2b是示出通信系统中包括的多个干线端部的连接状态的电气电路图，其具体地示出了当发生断开时的连接状态。

图3是示出一个干线端部处的接头连接器的内部配置的具体实例的框图。

图4是示出当发生断开时的通信系统的状态变化的状态转变流程图。

图5是示出用于处理断开的发生的通信系统的控制操作的流程图。

图6是示出通信系统的配置的变形例的框图。

具体实施方式

下文将参考附图描述本发明的具体实施例。

<通信系统的配置的概要>

在图1a、1b和1c中示出了根据本发明的实施例的通信系统100的配置的概要。图1a示出了正常状态下的配置，图1b示出了正常状态下的通信路径，并且图1c示出了当发生断开时的通信路径。

假定本实施例的通信系统100在安装在诸如汽车这样的车辆上的状态下被使用。图1a、1b和1c示出了在从上方观看车身10的平面中的部件的布局。在图1a、1b和1c中，左侧代表车身10的前侧，并且右侧代表车身10的后侧。四个门10a、10b、10c和10d布置在车身10的左右两侧。

如图1a所示，各种类型的电气部件18a、18b、18c、18d、18e、18f、18g、18h、18i、18j、18k和18l安装在车身10上的各种位置处。各个电气部件18a至18l包括具有can标准的通信功能的电子控制单元(ecu)，并且能够经由通信系统100进行有线通信。

图1a所示的通信系统100的线束包括多个干线12和13以及备用线21。因此，图1a所示的通信系统100的通信路径通常形成为回路形式。开关22连接在备用线21的路径的中途。开关22是在稳定状态下使电路开路的常开型开关，并且是例如能够进行开闭控制的开关，诸如继电器。因此，在稳定状态下，通信路径的回路的一部分开路。

各个干线12、13以及备用线21是对应于can通信标准的通信传输路径，并且包括例如两条通信线、电源线和地线。毫无疑问的，电源线和地线可以分开制备。另外，可以采用诸如与can类似的使用总线型网络的可变速率的can(canfd)这样的另一通信标准来代替can标准。

如图1a所示，通信系统100包括用于控制通信路径的中央网关(g/w)11。在图1a的配置中，干线12的末端12a连接到中央网关11的can标准的一个通信端口，并且干线13的末端13a连接到中央网关11的另一个通信端口。

虽然未示出，但是中央网关11是电子控制单元，其具有对应于can标准的多个通信接口、路由图和控制部。通常基于中央网关11的路由图的内容确定用于电气部件18a至18l等的通信的通信路径。

分配至路由图的内容表示从中央网关11经由干线12或13、一个以上的接头连接器14至17、支线19等到电气部件18a至18l等的通信路径，并且路径被分别分配至各个通信节点。

在图1a的配置中，一个接头连接器(j/c)14连接在干线12的中途，并且接头连接器16连接到干线12的端部12b。电气部件18a、18b和18k分别经由支线19连接到接头连接器14。各个支线19包括两条通信线、电源线和地线。电气部件18i、18j和18l分别经由支线19连接到接头连接器16。

另外，一个接头连接器15连接在干线13的中途，并且接头连接器17连接到干线13的端部13b。电气部件18c、18d和18e分别经由支线19连接到接头连接器15。电气部件18f、18g和18h分别经由支线19连接到接头连接器17。

接头连接器14至17是用于将支线19物理连接且电气连接到干线12和13的部分，该支线19被配置为连接电气部件18a至18l。至少连接到各端部12b和13b的接头连接器16和17还具有稍后将描述的特定功能。

在干线12和13中不发生诸如断开这样的故障的状态下，能够执行如图1b所示的利用通信路径23和24的通信。例如，当在连接于干线12的端部12b的电气部件18j与连接于干线13的端部13b的电气部件18g之间进行通信时，能够使用通信路径23和通信路径24进行通信，其中，通信路径23将接头连接器16与中央网关11连接，通信路径24将中央网关11与接头连接器17连接。

由于这样的关于可用通信路径的信息通常预先确定并且预先登记在中央网关11的路由图中，所以中央网关11能够在开始通信时就立刻确定通信路径。

另一方面，在图1c所示的状态下，假定在将两个接头连接器14与16连接的干线12的中途的断开部12x处发生断开。因此，在图1c所示的状态下，不能在图1b的通信路径23中进行通信。因此，通信系统闭合开关22，以能够使用新的通信路径26，该通信路径26中，两个接头连接器16与17通过备用线21连接。此外，中央网关11上的路由图的内容自动重写，使得能够立即使用通信路径26。

结果，例如，当在图1c所示的状态下在电气部件18a与电气部件18j之间进行通信时，进行路径切换从而立即使用通信路径25和26开始通信。即，电气部件18a与电气部件18j经由接头连接器14、干线12、中央网关11、干线13、接头连接器17、备用线21、开关22和接头连接器16连接。由于断开部12x不用在通信路径25和26中，所以能够避免延迟的发生。由于中央网关11上的路由图的内容被重写为使用通信路径25和26，所以在电气部件18a与18j之间的通信中，能够在开始通信后立即使用通信路径25和26。

在图1c所示的状态下，由于存在断开部12x，所以即使当两个接头连接器16与17通过备用线21和开关22连接时经过干线12和13的路径的整个回路也不闭合，并且能够创建正确的路由图，而不产生can通信标准下的任何问题。能够针对每个断开位置预先确定当发生断开时使用的新的且适当的通信路径。因此，针对每个断开位置而预先确定的多种类型的路径信息能够预先保存在路由图上。因此，在识别出断开位置之后，能够通过与断开位置对应地选择适当的路径信息而简单地重写路由图。

<干线端部的连接状态>

通信系统100中包括的多个干线12和13的端部12b和13b的连接状态的具体实例在图2a和2b中示出。图2a示出了正常状态，并且图2b示出了当发生断开时的连接状态。

在通信系统100中，如图2a和2b所示，干线12的端部12b连接到接头连接器16，并且干线13的端部13b连接到接头连接器17。此外，在图2a和2b的实例中，备用线21一直连接在两个接通连接器16与17之间，并且建立或切断备用线21的连接的开关22a和22b内置于各个接头连接器16和17中。另外，用于传输两个接头连接器16与17之间的专用信号的断开信息传输电路(电线)21b与备用线21并联设置。

干线12的端部12b和多条支线19通过接头连接器16内部的连接部29电连接。类似的，干线13的端部13b和多条支线19通过接头连接器17内部的连接部29电连接。开关22a和22b分别建立和切断备用线21与连接部29之间的连接。

用于检测干线12的断开的断开检测单元27设置在接头连接器16内部，并且用于检测干线13的断开的断开检测单元28设置在接头连接器17内部。断开检测单元27控制开关22a的断开和闭合。断开检测单元28控制开关22b的断开和闭合。在检测到断开时，断开检测单元27经由断开信息传输电路21b将关于断开的信息发送到断开检测单元28。类似地，在检测断开时，断开检测单元28经由断开信息传输电路21b将关于断开的信息发送到断开检测单元27。

在干线12和13中的任意一者中未发生断开的状态下，接头连接器16的开关22a断开，并且接头连接器17的开关22b也断开，如图2a所示，使得备用线21从can总线的通信路径断开。另一方面，当在干线12的断开部12x处发生断开时，接头连接器16中的开关22a闭合，并且接头连接器17中的开关22b也闭合，如图2b所示，使得备用线21被用作两个接头连接器16与17之间的通信路径。

<接头连接器的内部配置>

在图3中示出干线端部处的接头连接器16的内部配置的具体实例。

如图3所示，接头连接器16中的断开检测单元27包括断开检测部31、开关控制部32、断开信息发送/接收部33和路径改变指示部34。接头连接器17中的断开检测单元28具有与断开检测单元27相同的配置。

断开检测部31能够检测干线12中的断开的存在与否。例如，断开检测部31能够通过监控两条通信线之间的电位差、各条通信线的电位、电位或者电位差的是否存在变化以及通信线之间的阻抗中的任意一者或者组合，来检测断开的存在与否。

通常，开关控制部32进行控制，使得开关22a的接点断开，并且当由断开检测部31检测到断开时，开关控制部32将开关22a切换为其接点闭合的状态。

当由断开检测单元27中的断开检测部31检测到断开时，断开信息发送/接收部33经由断开信息传输电路21b将断开信息发送到另一侧的断开检测单元28。另外，当另一侧的断开检测单元28检测到断开时，断开检测单元27中的断开信息发送/接收部33接收由断开检测单元28发送到断开信息传输电路21b的断开信息，并且将该断开信息发送到其路径改变指示部34。

路径改变指示部34包括can标准的通信接口，并且根据由断开信息发送/接收部33接收到的断开信息，通过使用其中未发生断开的干线12的通信路径而将命令改变路径的信息发送到中央网关11。

<通信系统的状态改变>

在图4中示出当发生断开时通信系统的状态改变。

例如，当在干线12的断开部12x处发生断开时，建立图4中的状态c1。即，断开检测部31通过接头连接器16中的断开检测单元27检测干线12的断开。

然后，状态转变为状态c2，并且开关22a的接点在开关控制部32的控制下闭合。此外，由于在断开检测单元28侧开关22b的接点也闭合，所以备用线21可用为替代路径。

在下一状态c3下，收到断开信息的断开检测单元28通过使用经过未发生断开的干线13的通信路径，将断开信息发送到中央网关11。

在下一状态c4下，通过从断开检测单元28接收断开信息即路径改变指示的中央网关11的控制，中央网关11的路由图自动重写为使用备用线21的路径。

<通信系统的控制操作>

在图5中示出用于处理断开的发生的通信系统100的控制操作。

存在于各接头连接器14至17中的断开检测单元27或28持续或者定期地监控并检查与其它接头连接器的通信路径是否能够使用(电连接)(s11)。

当能够没有任何问题地使用通信路径时，根据中央网关11的路由图，各个接头连接器14至17中的断开检测单元27或28通过使用由中央网关11确定的通信路径而与中央网关11进行can标准的通信(s12)。

各个接头连接器14至17中的断开检测单元27或28使用can标准的通信，以通知中央网关11在当前的通信路径中不存在问题(s13)。

当任意接头连接器14至17中的断开检测单元27或28检测到断开时，由检测断开的断开检测单元27或28生成的断开信息被发送至中央网关11(s14)。

当中央网关11接收到从任意接头连接器14至17中的断开检测单元27或28发送的断开信息时，网关11重写其内的路由图(s15)。因此，例如，经过断开部12x的路径被排除，并且改变通信路径的分配，以使用备用线21的路径作为代替。

因此，在执行如图5所示的控制的通信系统100中，当在断开部12x处发生诸如断开这样的故障时，中央网关11的路由图的内容被切换为使用除了断开路径之外的替代路径。因此，即使当发生断开时，也能够避免通信的延迟时间的增加。

<变形例的配置>

在图6中示出第二实施例的通信系统100b的配置。

在图6所示的通信系统100b中，中央网关51、交换集线器(hub)52、区域ecu53和54、高阶通信总线63a和63b、接头连接器14a至14c和15a至15c、区域干线61a、61b、61c、62a、62b和62c以及备用线21-1和21-2连接在通信路径上。

在车身的右侧的区域中，区域干线61a、61b和61c以及备用线21-1连接为形成一个闭合回路。区域ecu53控制该区域的通信路径。开关22-1连接在备用线21-1的路径的中途。开关22-1是在稳定状态下使电路开路的常开型开关，并且是例如能够进行开关控制的开关，诸如继电器。因此，在稳定状态下，区域内的通信路径的回路的一部分开路，并且备用线21-1从can总线断开。

在车身的左侧的区域中，区域干线62a、62b和62c以及备用线21-2连接为形成一个闭合回路。区域ecu54控制该区域的通信路径。开关22-2连接在备用线21-2的路径的中途。开关22-2是在稳定状态下使电路开路的常开型开关，并且是例如能够进行开关控制的开关，诸如继电器。因此，在稳定状态下，区域内的通信路径的回路的一部分开路，并且备用线21-2从can总线断开。

同时，具有中央网关(g/w)51的功能的ecu经由高阶通信总线57连接到交换集线器(hub)52的一个通信端口。交换集线器52的一个通信端口经由高阶通信总线63a连接到区域ecu53，并且交换集线器52的另一个通信端口经由高阶通信总线63b连接到区域ecu54。

这里，将中央网关51、交换集线器52、高阶通信总线63a、63b和57以及区域ecu53和54连接的通信网络形成了以太网(注册商标)标准的传输路径。因此，中央网关51以及各个区域ecu53和54包含对应于以太网的通信接口。

在图6的通信系统100b中，例如，当在车身右侧的区域中的区域干线61a的中途发生断开时，代替区域干线61a，经过备用线21-1和区域干线61c和61b的路径能够被用作将区域ecu53与接头连接器14a连接的通信路径。在该情况下，由于区域ecu53中的断开检测单元或者接头连接器14a检测到断开，并且重写区域ecu53中的路由图，所以能够避免延迟时间的增加，而不受断开部的影响。另外，区域ecu53经由交换集线器52将表示路由图的重写的信息发送到中央网关51。中央网关51根据需要将控制信号发送到区域ecu54。同样适用于车身的左侧的区域。

虽然在任意上述实施例中假定仅当通信线的线束断开时切换通信路径，但是即使在除了断开的状况下也能够想到切换路径。例如，在诸如通信负荷增大的情况、通信线的阻抗改变的情况或者通信噪声增大的情况这样的情况下，通信质量下降。即，由于错误的发生频率增加，并且预测通信速度降低以及延迟时间增加，所以期望以与断开的情况相同的方式切换通信路径。因此，能够与断开的发生同等地对待通信质量的下降。

<通信系统100的优势效果>

利用图1a至1c所示的通信系统100，即使当在断开部12x处发生断开时，例如，也能够通过闭合开关22而将备用线21用作通信的替代路径。此外，当检测到断开时，中央网关11重写路由图的内容，并且优先切换到使用备用线21的路径，并且因此能够避免通信的延迟时间的增加。此外，由于设置了开关，所以能够将通信路径的回路的一部分控制为开路，并且即使当配置诸如can这样的总线型通信网络时，也能够创建具有适当的内容的路由图。

一种通信系统具有：通信线(干线12和13)，其被配置为回路形式；以及传输路径，其具有连结连接器(接头连接器14至17)，该连结连接器设置在通信线上的多个连接位置中的每个连接位置处。该通信系统包括：

路径开关(开关22)；

断开检测部(断开检测单元27)；

网关(中央网关11)；以及

通信路径控制部(断开检测单元27或者中央网关11)。

能够控制为在稳定状态下切断所述通信线的一部分的所述路径开关设置在一个或多个所述连结连接器的内部或附近。

检测所述通信线中包括的一个以上路径的是否存在断开的所述断开检测部设置在一个或多个所述连结连接器的内部或附近。

具有用于控制通信路径的路由图的所述网关连接到所述通信线。

当所述断开检测部检测到断开的存在时，所述通信路径控制部将一个或多个所述路径开关切换为连接状态，并且改变所述路由图的内容，以能够使用经过所述路径开关的路径。

根据具有以上配置的通信系统，由于通信线形成为回路形式，所以当在通信线上发生诸如断开这样的故障时，能够使用另一路径。此时，由于路径开关在稳定状态下切断通信线的一部分，所以回路的一部分在实际路径中为开路。因此，即使当通信线是诸如can这样的总线型通信网络时，也能够没有任何问题地创建路由图。另外，当发生断开时，能够通过闭合路径开关而确保与断开路径不同的路径，使得能够进行通信。此外，当断开检测部检测到断开时，通信路径控制部改变路由图的内容，并且使得能够使用经过路径开关的路径，使得能够减少通信延迟。即，由于能够通过选择启用与断开路径不同的备用路径而开始通信，所以能够防止延迟时间的增加。

在通信系统中，通信线可以包括第一干线(干线12)、第二干线(干线13)和备用线(21)。

第一连结连接器(接头连接器16)可以连接到第一干线的端部。

第二连结连接器(接头连接器17)可以连接到第二干线的端部。

备用线可以连接在第一连结连接器与第二连结连接器之间。

接通和断开所述备用线的连接状态的所述路径开关(开关22a和22b)设置在所述第一连结连接器和所述第二连结连接器中的至少一者中。

根据具有以上配置的通信系统，由于形成了连接第一干线、第一连结连接器、备用线、第二连结连接器和第二干线的路径，所以能够形成回路形式的通信路径。此时，由于路径开关在稳定状态下切断了备用线的连接，所以实际路径不形成回路。然而，由于包括路径开关的整个通信路径为回路形式，所以，例如当在第一干线发生断开时，能够通过使用经过备用线和第二干线两者的路径进行通信。当在第二干线上发生断开时，能够通过使用经过备用线和第一干线两者的路径进行通信。

在通信系统中，所述第一连结连接器(接头连接器16)可以设置有第一路径开关(开关22a)和第一断开检测部(断开检测单元27)。

所述第二连结连接器(接头连接器17)可以设置有第二路径开关(开关22b)和第二断开检测部(断开检测单元28)。

当所述第一断开检测部和所述第二断开检测部中的一者检测到所述第一干线的断开或者所述第二干线的断开时，所述通信路径控制部可以将所述第一路径开关和所述第二路径开关两者切换至连接所述备用线的状态。

根据具有以上配置的通信系统，能够利用第一断开检测部检测第一干线的断开，并且能够利用第二断开检测部检测第二干线的断开。此外，能够通过使用第一路径开关接通和断开第一干线与备用线之间的连接，并且通过使用第二路径开关接通和断开第二干线与备用线之间的连接。另外，由于存在两个路径开关，所以能够将备用线连接到第一干线的端部或者第二干线的端部。

在通信系统中，所述第一断开检测部可以包括第一断开传输部(断开信息发送/接收部33)，该第一断开传输部将断开检测信息传输到所述第二连结连接器和所述网关两者，并且

所述第二断开检测部可以包括第二断开传输部(断开信息发送/接收部33)，该第二断开传输部将断开检测信息传输到所述第一连结连接器和所述网关两者。

根据具有以上配置的通信系统，当第一干线断开时，第二路径开关能够响应于由第一断开传输部发送的断开检测信息而闭合，并且进一步地，能够自动改变网关的路由图。此外，当第二干线断开时，第一路径开关能够响应于由第二断开传输部发送的断开检测信息而闭合，并且进一步地，能够自动改变网关的路由图。

通信系统可以还包括：

断开信息传输电路(21b)，该断开信息传输电路与所述备用线并联地设置，

其中，所述第一断开传输部和所述第二断开传输部可以通过使用所述断开信息传输电路在所述第一连结连接器与所述第二连结连接器之间传输所述断开检测信息。

根据具有以上配置的通信系统，能够一直在第一连结连接器与第二连结连接器之间传输断开检测信息，而不论第一路径开关和第二路径开关的状态如何。

根据本发明的车辆通信系统，当发生诸如一个通信路径断开这样的故障时，能够使用未断开的另一个通信路径，并且因此能够提高通信可靠性。此外，能够通过改变路由图减少通信延迟。