網絡和用於操作網絡的方法

2023-05-23 03:41:11 1

專利名稱：網絡和用於操作網絡的方法
技術領域：
本發明涉及一種網絡以及一種用於操作網絡的方法。
背景技術：
車輛中的控制設備可以通過不同的總線系統諸如CAN (控制器區域網)總線系統、MOST (面向多媒體的系統傳輸)總線系統、FlexRay總線系統或者LIN (局域網際網路)總線系統通信。所提及的總線系統在其特性方面不同，諸如待傳輸數據的數據率、插頭和纜線類型、可連接到總線系統上的控制設備的數目、最大允許的纜線長度等。控制設備的供能可以從車載網絡中進行，通常通過所謂的端子來進行。在此，控制設備可以僅在需要時或者持續從車載網絡中供能。在持續被供電的控制設備中出現這種控制設備持續地為車輛中的能量存儲器、尤其車載電池加負荷的問題，這會導致車載電池完全耗盡。因此開發了用於網絡管理的方法，通過這種方法，控制設備可以在需要時轉換到關斷狀態或休眠狀態中，其中可以從休眠狀態中喚醒控制設備。通過關斷或者轉換到休眠狀態中可以降低控制設備的能耗，這為車載電池減輕負荷。為了進一步節能，如今開發出用於以所謂的子網工作來操作網絡的方法。在此將可能的是，選擇的控制設備在車輛的行駛工作期間也可以有針對性地開啟或關斷，並且由此可以僅在需要時彼此通信。然而，為了實現這種子網工作，需要將複雜的邏輯集成到相應的總線系統的收發器模塊和控制設備中。此外需要適於協調網絡狀態的控制部。這提高了本來就高的系統複雜性並且造成故障可能性提高。與CAN總線系統、FlexRay總線系統和LIN總線系統不同，乙太網允許無直流地通信。由此，在藉助乙太網實現的總線系統中可以將通信信號、通常為交流電壓信號調製到直流電壓上，而不用擔心通信質量有所損失。DE102008030222A1公開了一種用於與差分總線系統通信的控制設備，其中控制設備包括用於饋送和/或用於檢測信號的耦合單元，其中耦合單元使用與連接到總線系統上的其它單元共同的電勢。如果控制設備從車載網絡供能，則會存在將車載電壓的電壓電平變換到相應控制設備的工作電壓的電壓電平上的需求。尤其可以將所謂的開關調節器和所謂的同相調節器用於這種變換。在開關調節器的情況下可以周期性地將開關調節器的輸入電壓接通或斷開並且將該輸入電壓給出到存儲器環節上。在開關調節器或存儲器環節的輸出端上根據接通時間與斷開時間的比例出現確定的平均電壓。在此有利的是小的損耗功率，而不利的是通過快速開關過程造成高的開關開銷和EMV (電磁電容)幹擾。與此相反，同相調節器提供的優點是輸出電壓幹擾較少，卻由於較高的損耗熱而具有比開關調節器差的效率。然而存在的問題是，在從車載網絡為控制設備供電時，每個控制設備必須要關聯至少一個之前描述的調節器
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供如下網絡和如下用於操作網絡的方法，該網絡和該方法保證減少網絡元件、尤其是用於布線的元件並且允許簡單可靠以及節能的子網工作。該技術問題的解決方案從具有獨立權利要求1和10的特徵的主題得出。本發明的其它有利擴展方案從從屬權利要求得出。提出的是一種網絡、尤其是一種車輛中的網絡。在此，網絡優選為無直流的網絡、尤其是乙太網。網絡包括中央用戶和至少一個第一用戶。在此，中央用戶可以是中央控制器、尤其是所謂的網關。第一用戶可以是外圍控制設備。當然，網絡還可以包括除第一用戶之外的其它用戶。中央用戶和至少一個第一用戶通過至少一個第一纜線連接。類似地，其它用戶可以分別通過其它纜線與中央用戶連接。由此，總體上形成根據本發明的網絡的所謂的星型拓撲。中央用戶包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元。藉助信號耦合單元可以將交變電壓施加到第一纜線的至少一個第一線路上或者從其分接交變電壓。交變電壓在此用於數據傳輸，以在中央用戶和第一用戶之間進行通信。在此，通信是雙向均可能的。在發送數據時，例如中央用戶將相應的交變電壓施加到第一纜線的至少一個第一線路上。在接收數據時，中央用戶從第一纜線的至少第一線路分接相應的交變電壓。藉助能量耦合單元能夠將具有預定的第一電壓電平的直流電壓施加到第一纜線的第一線路上。因此，交變電壓和直流電壓可以同時施加到第一纜線的第一線路上。於是可以將交變電壓調製到直流電壓上。藉助能量耦合單元可以將具有其它預定電壓電平的其它直流電壓施加到第一纜線的第二線路上。於是，第一纜線在此包括兩個線路，並且例如可以實施為雙芯纜線。至少一個第一用戶也包括信號耦合單元和至少一個能量耦合單元。藉助信號耦合單元可以從第一纜線的至少一個第一線路分接交變電壓或者將交變電壓施加到其上。在此，信號耦合單元用於藉助施加到第一線路上的交變電壓來與中央用戶雙向通信。藉助第一用戶的能量耦合單元可以從第一纜線的至少一個第一線路分接可以由中央用戶施加到第一纜線的第一線路上的直流電壓。根據本發明，第一直流電壓是第一用戶的第一工作電壓，或者可以例如藉助電壓互感器變換為第一用戶的第一工作電壓，該電壓互感器可以是第一用戶的能量耦合單元的一部分。此外，第一工作電壓可以施加到第一用戶的至少一個第一輸入端上。在此，第一直流電壓是第一用戶的第一工作電壓或者可以變換為該第一工作電壓。由此，第一直流電壓對應於對用戶、例如控制設備進行操作所需的供電電壓、例如5V的供電電壓。此外，其它直流電壓是第一用戶的其它工作電壓，或者例如藉助可以是第一用戶的能量耦合單元的元件的電壓互感器可以變換為其它工作電壓。其它工作電壓同樣可以施加到第一用戶的第一或其它輸入端上。在此，第一直流電壓的第一預定電壓電平與其它直流電壓的其它預定電壓電平不同。在此，第一用戶可以具有多個輸入端，具有各不相同的電壓電平的電壓可以施加到這些輸入端上，或者這些輸入端要求電平不同的電壓。例如，第一工作電壓可以用於為第一用戶的微控制器供電。其他工作電壓可以用於第一用戶的存儲器單元的電壓供給。重要的是，中央用戶可以通過第一線路將具有第一預定電壓電平的直流電壓傳輸給第一用戶，並且通過第二線路將具有其它預定電壓電平的直流電壓傳輸給第一用戶，其中兩個電壓電平不同。由此，如果其它直流電壓的其它預定電壓電平例如藉助可以是第一用戶的能量耦合單元的一部分的電壓互感器可以變換為第一預定電壓電平，即其它工作電壓的電壓電平等於第一工作電壓的電壓電平，則該其它電壓電平於是同樣可以施加到第一用戶的第一輸入端上。在該情景中有利地得出，可以在兩個線路上傳輸電壓電平不同的直流電壓。由此線路橫截面增大，從而可以有利地將更高的功率從中央用戶傳輸至第一用戶、尤其傳輸至第一用戶的第一輸入端。然而有利地，其它工作電壓的電壓電平也與第一工作電壓的電壓電平不同，其中其它工作電壓在該情景中可以施加到第一用戶的其它輸入端上。例如，第一直流電壓是第一工作電壓並且可以直接地、即在沒有中間連接的電壓互感器的情況下施加到第一用戶的第一輸入端上，並且，其它直流電壓是其它工作電壓並且可以直接地、即在沒有中間連接的電壓互感器的情況下施加到第一用戶的其它輸入端上。由此有利地得出，第一纜線的第一線路可以用於第一用戶的第一輸入端的供能、例如用於第一用戶的微控制器的供能，其中第二線路可以用於第一用戶的第二輸入端的供能、例如用於第一用戶的存儲器的供能。在第一用戶接通或喚醒狀態中，用於為第一用戶供電的能量通過如下線路傳輸，通過該線路也傳輸交變電壓信號用於在用戶之間進行通信或數據傳輸。由此，第一用戶有利地不必再連接到車載網絡上或者不必再與其連接來供能。由此有利地得出，可以取消用於將第一用戶與車載網絡電連接的開關元件、尤其是用於接線的元件。尤其，當中央用戶除了第一用戶之外還與其它用戶連接時，第一用戶和其它用戶的集中式供能可以從中央用戶來進行。由此，可以有利地對於第一和所有其它用戶省去用於將第一用戶和其它用戶與車載網絡電連接的開關元件。在另一實施形式中，其它直流電壓的電壓電平對應於地電勢，其中可以將其它直流電壓施加到第一用戶的接地輸入端上。由此有利地得出，第一用戶不必再連接到車輛接地端子上，因為相應的地電勢藉助第一纜線的第二線路由中央用戶來提供。由此可以避免第一用戶與車輛或車載網絡側接地端子的高開銷的接線。中央用戶也可以通過預定數目的線路與第一用戶連接，其中可以藉助中央用戶的能量耦合單元將其電壓電平與地電勢對應的直流電壓施加到預定數目的線路中的至少一個線路上，其中可以藉助第一用戶的能量耦合單元從預定數目的線路中的至少一個線路分接該直流電壓，並且可以將其施加到第一用戶的接地輸入端上。預定數目的線路中剩餘的線路在此用於傳輸電壓電平不同的至少兩個直流電壓。於是例如可以想像的是，中央用戶和第一用戶通過兩個雙芯纜線、即通過四個線路電連接。在此，可以藉助中央用戶的能量耦合單元將各一個、即總共三個直流電壓施加到三個線路上，並且可以由第一用戶的能量耦合單元分接這些直流電壓，其中至少三個中的兩個、然而優選所有三個直流電壓具有不同的電壓電平。可以藉助中央用戶的能量耦合單元將其電壓電平與地電勢對應的直流電壓施加到剩餘的第四線路上，其中可以藉助第一用戶的能量耦合單元從第四線路分接該直流電壓，並且可以施加到第一用戶的接地輸入端上。在另一實施形式中，第一用戶的能量耦合單元包括至少一個電壓互感器，其中可以藉助至少一個電壓互感器將第一或其它工作電壓改變其電壓電平。改變了其電壓電平的第一工作電壓可以施加到第一用戶的至少一個其它輸入端上。如果第一用戶例如包括用於為微控制器供能的第一輸入端和用於為存儲器單元供能的第二輸入端，則可以藉助電壓互感器例如將從第一纜線的第一線路作為第一工作電壓分接的直流電壓變換為使得其可以施加到第二輸入端上，由此，用於為存儲器單元供能的能量同樣可以通過第一纜線的第一線路傳輸。當然，第一用戶的能量耦合單元可以包括其它電壓互感器，藉助所述電壓互感器可以將第一工作電壓變換到第一用戶的其它輸入端的電壓電平上。類似地，改變了其電壓電平的第二工作電壓可以施加到第一用戶的第一或至少一個其它輸入端上。在另一實施形式中，第一用戶包括信號化單元，或者第一用戶關聯有信號化單元，其中藉助信號化單元可以在第一用戶的關斷或者休眠狀態中產生需求信號。需求信號可以通過至少一個連接第一用戶和中央用戶的線路由信號化單元傳輸給中央用戶。例如，需求信號可以通過第一線路和/或第二線路，和/或其它的、連接第一用戶和中央用戶的線路傳輸。休眠狀態(Sleep-Modus)表示第一用戶的節能狀態。在此，第一用戶的供能實現為使得第一用戶在從休眠狀態喚醒時轉換到如下工作狀態中，該工作狀態與第一用戶曾在激活該休眠狀態時具有的工作狀態相同。這形成與用戶的關斷狀態主要的區別。在從關斷狀態開啟時，第一用戶轉換到初始狀態中，該初始狀態通常不對應於第一用戶關斷時所處的工作狀態。第一用戶在關斷狀態中的能量需求也小於在休眠狀態中。在此，需求信號用於第一用戶的通信需求的信號化。在關斷狀態或休眠狀態中，第一用戶的能耗於是與工作或通信狀態相比減小，然而在中央用戶與第一用戶之間不能發生通信。如果在這種狀態中出現第一用戶的通信需求，則必須從關斷狀態或休眠狀態喚醒第一用戶。根據本發明，可以在將通過第一用戶引起的通信需求信號化時也發起喚醒或者僅在該情況下發起喚醒。這種所謂的反向喚醒(riickwarts-wecken )能夠有利地實現簡單並且從控制邏輯來看不麻煩地以所謂的子網模式操作網絡。術語反向喚醒在此包括在將第一用戶的通信需求信號化時進行的喚醒或開啟。如果檢測到第一用戶的通信需求，則例如可以產生需求信號。例如第一用戶的通信需求可以通過評估直接與第一用戶關聯的傳感器的信號來實現。直接關聯例如可以理解為，傳感器與至少一個第一用戶的輸入接口物理地、例如通過至少一個線路來連接。在此，傳感器可以直接與至少一個第一用戶的輸入接口連接，這就是說傳感器的信號直接傳輸給第一用戶並且不是像例如在總線系統中那樣通過其它用戶傳輸給第一用戶。傳感器也可以與第一用戶固定接線。直接關聯也可以理解為，傳感器僅與第一用戶物理地、例如通過至少一個線路連接。在此，傳感器也可以是能夠手動地、例如通過車輛駕駛員操縱的操縱元件。例如，傳感器可以是電車窗升降器的操縱元件，其中操縱元件物理地與伺服電機的控制設備連接以調整車窗玻璃。在此，伺服電機的控制設備是根據本發明的第一用戶。如果例如車輛駕駛員操作操縱元件，則檢測到第一用戶的通信需求並且然後產生需求信號。
通過根據對直接與第一用戶關聯的傳感器的信號進行的評估來發起需求信號的產生，可以以有利方式實現與中央邏輯無關的反向喚醒。尤其，不必再為了確定通信需求和喚醒第一用戶而將傳感器與中央控制單元、例如中央用戶物理地、例如通過線路來連接。在另一實施形式中，可以藉助中央用戶檢測需求信號，其中可以在檢測到需求信號時藉助中央用戶的能量耦合單元將第一直流電壓至少施加到第一纜線的第一線路上，並且將其它直流電壓施加到第一纜線的第二線路上。通過施加第一直流電壓將第一用戶從關斷狀態接通或者從休眠狀態喚醒。由此，以另一有利方式得出，當中央用戶檢測到需求信號時，才由中央用戶以第一工作電壓為第一用戶供電，即接通或喚醒第一用戶。當然，如果檢測到需求信號，也可以藉助中央用戶的能量耦合單元將其它直流電壓施加到預定數目的、將中央用戶與第一用戶連接的線路上，其中所施加的直流電壓中的至少兩個直流電壓具有不同的電壓電平。尤其，如果檢測到需求電壓，可以將電壓電平對應於地電勢的直流電壓施加到預定數目的線路中的至少一個線路上。在另一實施形式中，可以藉助信號化單元產生具有預定的電壓電平的需求電壓作為需求信號，其中可以藉助第一用戶的能量耦合單元將需求電壓施加到至少一個連接第一用戶和中央用戶的線路上。尤其，需求電壓可以是直流電壓。由此有利地得出，需求電壓可以通過已經存在的、用於中央用戶與第一用戶之間的電連接的元件來傳輸。在另一實施形式中，可以藉助中央用戶的能量耦合單元從第一線路分接需求電壓和施加到中央用戶的檢測輸入端上。藉助中央用戶的評估單元可以評估施加在檢測輸入端的電壓是否超過預定的電壓電平。此外，如果施加在檢測輸入端上的電壓超過預定的電壓電平，則可以藉助中央用戶的能量耦合單元將第一直流電壓施加到第一纜線的第一線路上，並且將其它直流電壓施加到第一纜線的第二線路上。由此有利地得出之前描述的反向喚醒的可簡單實現的作用方式。尤其，通過將傳輸的需求電壓與預定的電壓電平比較可以實現與幹擾電壓無關的喚醒或開啟。在一個優選實施形式中，需求電壓的電平低於第一用戶的第一工作電壓的和/或中央用戶的工作電壓的電平。如果例如第一用戶的第一工作電壓的電平是5V，則需求電壓的電平例如可以是2V。如果需求電壓的電平低於中央用戶的工作電壓的電平，則需求電壓不能用於喚醒或接通中央用戶並且尤其不能用於為中央用戶供電。在該情況下，於是中央用戶不能藉助需求電壓或者從第一用戶向中央用戶傳輸的直流電壓來供能。需求電壓的電平也可以低於第一用戶的所有工作電壓的電平。由此有利地得出，用於將從第一用戶傳輸給中央用戶的通信需求信號化所需的能量很小，由此節能地設計反向喚醒。在另一實施形式中，第一用戶的信號化單元包括至少一個開關單元。信號化單元可以藉助開關單元與電壓源連接。電壓源在此可以是一次電池或二次電池，其輸出電壓具有需求電壓的電平。信號化單元也可以附加地包括至少一個電壓互感器，其中電壓互感器可以藉助開關單元與電壓源連接。在該情況下，電壓源的輸出電壓可以高於或低於需求電壓的電平。在該情況下，電壓源例如可以是車載網絡或車載電池。藉助電壓互感器可以將電壓源的輸出電壓的電平變壓到需求電壓的電平上。當開關單元在信號化單元與電壓源之間建立電連接時，需求電壓於是施加到第一纜線的至少一個第一線路上。在此，開關單元可以藉助控制單元來控制，其中控制單元例如評估直接與第一用戶關聯的傳感器的信號。開關單元也可以與直接與第一用戶所關聯的傳感器直接連接。由此有利地得出，需求信號可以與第一用戶的狀態無關地、尤其與第一用戶的關斷狀態或休眠狀態無關地傳輸給中央用戶。第一和可能的其它纜線的線路主要用於中央用戶與第一用戶之間的通信。在中央用戶將第一和第二直流電壓施加到第一纜線的第一和第二線路上時要注意的是，應根據直流阻抗、長度和流過第一和第二線路的電流選擇所施加的工作電壓。尤其，應該將中央用戶所施加的第一和其它直流電壓選擇為使得考慮在第一和第二線路上的壓降。在此，電壓互感器可以是之前闡述的同相調節器。尤其可以藉助電壓互感器、尤其同相調節器將從第一纜線的第一線路分接的直流電壓降低其電壓電平。還提出一種用於操作網絡、尤其在車輛中的網絡的方法。在此，網絡對應於之前描繪的網絡實施形式來構建。


藉助多個實施例詳細闡述本發明。其中:圖1示出了根據本發明的網絡的示意性縱覽圖，圖2示出了中央用戶的示意圖，圖3示出了第一用戶的示意圖，圖4示出了中央用戶和第一用戶的示意圖，圖5示出了第一用戶的另一實施形式的示意圖，圖6示出了第一用戶的另一實施形式的示意圖，圖7示出了第一用戶的另一實施形式的示意圖，圖8示出了用戶的另一實施形式的示意圖。
具體實施例方式下面用相同的附圖標記表示具有相同或相似技術特性的元件。在圖1中示出了根據本發明的網絡I。根據本發明的網絡I包括也可以稱作網關的中央用戶2。網絡I還包括第一用戶3、第二用戶4、第三用戶5和第四用戶6。中央用戶2通過第一纜線7與第一用戶3連接。類似地，中央用戶2通過第二纜線8、第三纜線9和第四纜線10與用戶4、5、6連接。由此，中央用戶2用作所謂的星型拓撲中的中性點。中央用戶2包括具有所謂的MAC單元(Media-Access-Control (媒體存取控制)單元)12的微控制器11。中央用戶2還包括乙太網開關13並且對於連接到中央用戶2上的每個其它用戶3、4、5、6均包括構建為直流電壓耦合器的能量耦合單元14。其它用戶3、4、5、6的結構例如藉助第一用戶3的結構來闡述。第一用戶3同樣包括也構建為直流電壓耦合器的能量耦合單元15。此外，第一用戶3包括具有內部MAC單元17的微控制器16，在該MAC單元上可以連接網絡的、即乙太網的物理層18。此外，第一用戶3包括用於實施預定應用的控制設備外圍裝置19。第一用戶3的包含在微控制器16中的MAC單元17調節與中央用戶2的乙太網通信。中央用戶2的乙太網13在發送方向上將MAC單元12的數位訊號轉換為模擬傳輸信號並且將其以所謂的點對點通信分配到示出為纜線7、8、9、10的相應的通信支路上。在用戶3、4、5、6中，物理層18再次將這些模擬信號數位化。在中央用戶2的微控制器11中網絡信息可用。由此可以導出與其它用戶3、4、5、6有關的通信需求。基於這些網絡信息，可以有針對性地在需要時接通或斷開其它用戶3、4、5、6。該接通或斷開通過開啟或關斷藉助能量耦合單元14輸入耦合到纜線7、8、9、10的線路21、22 (例如參見圖4)上的直流電壓來進行。在其它用戶3、4、5、6的開啟狀態中，被乙太網通信疊加的、電壓電平不同的直流電壓施加到纜線7、8、9、10的線路21、22上。在接收器、例如第一用戶3的情況下，在能量耦合單元15中將直流電壓與通信信號分離。直流電壓在此用於為微控制器16供能，其中通信信號(乙太網信號)饋送給MAC單元17。需要時微控制器16可以接入控制設備外圍裝置19並且由此使用例如第一用戶3的輸入-輸出接口(1-0接口)。在此，能量耦合單元14將具有第一預定電壓電平的第一直流電壓輸入耦合到纜線7、8、9、10的第一線路21上，並且將具有第二預定電壓電平的第二直流電壓輸入耦合到纜線7、8、9、10的第二線路22上，該第一直流電壓和第二直流電壓由中央電壓源20提供。在此，所施加的直流電壓分別用作其它用戶3、4、5、6的第一和第二工作電壓。在此示出，第一用戶3需要5V的第一工作電壓、3.3V的第二工作電壓和1.6V的第三工作電壓。第二用戶4需要5V的第一工作電壓和3.3V的第二工作電壓。第三用戶5需要5V的第一工作電壓和1.6V的第二工作電壓。第四用戶6需要3.3V的第一工作電壓和1.6V的第二工作電壓。在此，中央用戶的能量耦合單元14和/或其它用戶3、4、5、6的能量耦合單元15可以包括電壓互感器，藉助該電壓互感器可以將由中央電壓源20提供的電壓匹配於其它用戶
3、4、5、6所需的工作電壓。如果沒有直流電壓施加到纜線7、8、9、10的線路21、22上，則控制設備外圍裝置19也完全關斷。靜態電流在該情況下為0A。由此，這種網絡管理有利地非常能量有效。在此，網絡管理的中央邏輯集成在中央用戶中，由此有利地降低網絡管理的複雜度並且提高網絡的魯棒性。因為激活和關斷的其它用戶3、4、5、6的組合可以自由選擇，所以由此可以有利地實現任意的子網工作。在圖2中示出了中央用戶2的示意圖。在此，尤其示出了將交變電壓以及第一和第二直流電壓通過中央用戶2施加到第一纜線7的第一和第二線路21、22上(參見圖1)。中央用戶2的信號稱合單兀在此包括第一電容器Cl、第二電容器C2、第一電感器LI和第二電感器L2。在此，第一電容器Cl和第一電感器LI設置在第一纜線7的第一線路21中。此外，第二電容器C2和第二電感器L2設置在第一纜線7的第二線路22中。藉助微控制器11以及在圖2中未示出的MAC單元12和乙太網開關13可以將交變電壓施加到第一和第二線路21、22上。在此，電容器C1、C2用於將中央用戶2與施加到第一線路21上的直流電壓退稱。在此，電感器L1、L2用作Common-Mode-Choke (共模扼流圈)。該共模扼流圈具有多個相同、然而雙股繞制的繞組，其相反地被工作電流通流。其磁場在共模扼流圈的芯部中抵消。共模扼流圈在此用於衰減幹擾發射(EMI (電磁幹擾))。中央用戶2的能量耦合單元14包括電感器L3和電感器L9，其中通過用於對用於通信的交變電壓的高頻進行阻止的電感器L3可以將例如5V的第一直流電壓施加到第一線路21上。在圖2中示出，第一直流電壓由中央電壓源20提供。通過同樣用於對用於通信的交變電壓的高頻進行阻止的電感器L9可以將例如3.3V的第二直流電壓施加到第二線路22上。在圖2中示出，第二直流電壓由其它中央電壓源38提供。
在圖3中示意性示出第一用戶3。在此，第一用戶3的信號耦合單元與中央用戶2的信號耦合單元類似地包括第一用戶3的信號耦合單元的第一電容器C3和第二電容器C4。該信號耦合單元還包括第一用戶3的信號耦合單元的第一電感器L4和第二電感器L5。電容器C3、C4和電感器L4、L5在此實施與之前闡述的中央用戶2的信號耦合單元的電容器C1、C2和電感器L1、L2相同的功能。第一用戶3的能量耦合單元15尤其包括線圈L6，通過該線圈可以從第一線路21分接第一直流電壓。在此示出，這樣分接的第一直流電壓可以對應於第一用戶3的第一工作電壓地施加到第一用戶3的第一輸入端23上。此外,能量I禹合單元15包括第一同相調節器24和第二同相調節器25。通過第一同相調節器24將施加到第一線路21上的、同時對應於第一工作電壓的第一直流電壓變壓到3.3V的電壓電平上並且施加到第一用戶3的第二輸入端26上。藉助第二同相調節器25將施加到第一線路21上的第一工作電壓的電壓電平從5V變換到1.3V的電壓電平上並且施加到第一用戶的第三輸入端27上。由此，可以藉助通過第一線路21傳輸的直流電壓為第一用戶3的三個輸入端供給匹配過的工作電壓。在圖3中示出，在第一纜線7的第二線路22上施加具有OV電壓電平的第二直流電壓。在圖4中示出了中央用戶2和第一用戶3的示意性組合電路，其中藉助在圖4中示出的電路闡述所謂的反向喚醒。中央用戶2具有檢測輸入端28。藉助檢測輸入端可以分接施加在第一線路21上的電壓。此外，中央用戶2具有開關輸出端29。藉助開關輸出端29可以切換開關30，該開關將中央電壓源20通過電感器L3與第一線路21連接，並且將其它中央電壓源38通過電感器L9與第二線路22連接。第一用戶3在此如在圖6中所示那樣構建。此外，第一用戶3的信號化單元具有電壓互感器31以及二極體32。此外，信號化單元具有開關33。藉助開關33可以將電壓互感器31與車載網絡34電連接。電壓互感器31在此將車載電壓的例如12V的電平變換到例如2.7V的較低電平。在二極體32上附加地降有具有預定電平、例如0.7V的所謂的二極體32的正向電壓。如果開關33閉合，則第一線路21通過電感器L6、二極體32、電壓互感器31和開關33與車載網絡連接。通過電壓互感器31和二極體32將車載電壓的電平變換降低到需求電壓的例如2V的電平上。2V的需求電壓然後施加到第一線路21上。需求電壓在此用作需求信號，其中藉助需求信號可以在第一用戶3的關斷或休眠狀態中將通信需求傳輸給中央用戶2。在第一用戶3的關斷或休眠狀態中開關30斷開，即並無工作電壓施加到第一線路21上來為第一用戶3供電。由此，並無電壓施加到第一線路21上。如果第一用戶3的信號化單元的開關33閉合，則具有預定電壓電平的需求信號施加到第一線路21上。藉助中央用戶2的檢測輸入端28，該需求電壓通過電感器L3從第一線路21來分接。藉助未示出的、例如可以集成到中央用戶I的微控制器11中的評估單元評估施加在檢測輸入端28上的電壓是否超過預定電壓電平、尤其需求電壓的預定電壓電平。如果施加在檢測輸入端28上的電壓超過預定電壓電平，則藉助開關輸出端29將開關30控制為使得該開關閉合併且中央電壓源20通過電感器L3與第一用戶3耦合。由此，具有例如5V的電壓電平的第一直流電壓施加到第一線路21上，並且具有例如3.3V的電壓電平的第二直流電壓施加到第二線路22上，並且第一用戶3供給有第一工作電壓和第二工作電壓。同時，開關33可以再次斷開。在圖5中示出了藉助第一纜線7的第一線路和第二線路21、22 (參見圖1)為第一用戶3供給電壓的示意性電路框圖。在此，第一用戶3如在圖3中示出那樣構造。然而附加地，第一用戶3的第一輸入端23以及第一同相調節器和第二同相調節器24、25通過電感器L7與第一纜線7的第二線路22電連接。可以藉助中央用戶2的能量耦合單元14(參見圖1)將3.3V的第二直流電壓施加到第二線路22上，該第二直流電壓藉助其它同相調節器37變換到第一工作電壓的電壓電平(5V)上。由此有利地形成導體橫截面的增大，因為用於為第一用戶3供能的電流除了第一線路21之外還可以通過第二線路22流向第一用戶3。在圖6中示出了通過第一線路21為第一用戶3的第一輸入端供給電壓，以及藉助第二線路22以較低的電壓電平為第二輸入端和第三輸入端26、27供給電壓。在此示出，例如藉助中央用戶2的能量耦合單元14 (參見圖1)將對應於第一用戶3的第一工作電壓的、例如5V的第一直流電壓施加到第一線路21上。該第一直流電壓通過電感器L6從第一線路21被分接並且施加到第一用戶3的第一輸入端23上。藉助中央用戶2的能量耦合單元14或其它能量耦合單元將低於第一直流電壓的第二直流電壓施加到第二線路22上。該第二直流電壓通過電感器7從第二線路22分接並且施加到第一用戶的第二輸入端26上。由此，第二直流電壓於是對應於第一用戶3的第二工作電壓。藉助同相調節器36可以將從第二線路22分接的第二工作電壓變換到比該第二工作電壓低的電壓電平上並且將其施加到第一用戶3的第三輸入端27上。在圖7中與圖6不同地示出，從第一線路21分接的、5V的第一工作電壓首先施加到第一用戶3的第一輸入端23上，並且通過第一同相調節器24施加到第一用戶3的第二輸入端26上。比對應於第一工作電壓的第一直流電壓低的、例如1.3V的第二直流電壓施加到在圖1中所示的第一纜線7的第二線路22上。藉助電感器L7從第二線路22分接該第二直流電壓並且將其施加到第一用戶3的第三輸入端27上。有利地，從第二線路22分接的、對應於第二工作電壓的第二直流電壓用作寄存器或存儲器狀態的維持電壓。由此，在根據圖7的實施形式中可以有利地將第一用戶3的第一輸入端和第二輸入端23、26的工作電壓斷開並且還通過第二線路22提供第二工作電壓。由此，存儲在處理器或存儲器中的信息可以保持不變。這也可以稱作所謂的凍結狀態。在這種情況下，第一用戶3在接入5V的第一直流電壓的情況下迅速又轉換到其之前的狀態(在關斷或進入休眠時的狀態)。由此可以省去費時的起動或初始化。在圖8中與圖6和圖7不同地示出，通過第一線路21施加5V的第一直流電壓，並且在第二線路22上施加OV的第二直流電壓。第二線路22在此具有地電勢、尤其是車輛接地的電勢。通過電感器L8可以從第二線路22分接該地電勢並且將其施加到第一用戶3的接地輸入端35上。由此，第一用戶3可以有利地在沒有連接到車輛接地的單獨的端子的情況下工作。附圖標記表I 網絡2中央用戶3第一用戶4第二用戶5第三用戶6第四用戶7第一纜線
8第二纜線9第三纜線10第四纜線11微控制器12MAC 單元13乙太網開關14能量耦合單元15能量稱合單元16微控制器17 MAC 單元18物理層19控制設備外圍裝置20中央供電電壓21第一線路22第二線路23第一輸入端24第一同相調節器25第二同相調節器26第二輸入端27第三輸入端28檢測輸入端29開關輸出端30開關31電壓互感器32二極體33開關34車載網絡電壓35接地輸入端36同相調節器37同相調節器38其它中央電壓源Cl第一電容器C2第二電容器C3第一電容器C4第二電容器LI第一電感器L2第二電感器L3電感器L4第一電感器
L5第二電感器L6電感器L7電感器L8電感器L9電感器
權利要求
1.一種網絡、尤其是車輛中的網絡，其中所述網絡(I)包括中央用戶(2)和至少一個第一用戶(3)，其中所述中央用戶(2)和所述至少一個第一用戶(3)通過至少一個第一纜線(7)連接，其中所述中央用戶(2)包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元(14)，其中能夠藉助所述信號耦合單元將交變電壓施加到所述第一纜線(7)的至少一個第一線路(21)上或者從所述第一纜線(7 )的至少一個第一線路(21)分接交變電壓，其中能夠藉助所述能量耦合單元(14)將具有第一預定電壓電平的第一直流電壓施加到所述第一纜線(7 )的所述第一線路(21)上，並且將具有其它預定電壓電平的其它直流電壓施加到所述第一纜線(7)的第二線路(22)上，其中所述至少一個第一用戶(3)包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元(15)，其中能夠藉助所述信號耦合單元從所述第一纜線(7)的所述至少一個第一線路(21)分接交變電壓或者將交變電壓施加到所述第一纜線(7)的所述至少一個第一線路(21)上，其中能夠藉助所述能量耦合單元(15)從所述第一纜線(7)的所述第一線路(21)分接所述第一直流電壓，並且從所述第一纜線(7)的所述第二線路(21)分接所述其它直流電壓，其特徵在於，所述第一直流電壓是所述第一用戶(3)的第一工作電壓或者能夠變換為所述第一用戶(3)的所述第一工作電壓，其中所述第一工作電壓能夠施加到所述第一用戶(3)的至少一個第一輸入端(23)上，其中所述其它直流電壓是所述第一用戶(3)的其它工作電壓或者可以變換為所述其它工作電壓，其中所述其它工作電壓能夠施加到所述第一用戶(3)的所述第一輸入端(23)或者其它輸入端(26，27，35)上，其中所述第一直流電壓的所述第一預定電壓電平與所述其它直流電壓的所述其它預定電壓電平不同。
2.根據權利要求1所述的網絡，其特徵在於，所述其它直流電壓的電壓電平對應於地電勢，其中所述其它直流電壓能夠施加到所述第一用戶(3)的接地輸入端(35)上。
3.根據上述權利要求之一所述的網絡，其特徵在於，所述第一用戶(3)的所述能量耦合單元(15)包括至少一個電壓互感器(24，25)，其中能夠藉助所述至少一個電壓互感器(24，25)將所述第一工作電壓或所述其它工作電壓改變其電壓電平，其中改變了其電壓電平的所述第一工作電壓能夠施加到所述第一用戶(3)的其它輸入端(26，27)上，其中改變了其電壓電平的所述其它工作電壓能夠施加到所述第一用戶(3)的所述第一輸入端(23)或其它輸入端(26，27)上。
4.根據上述權利要求之一所述的網絡，其特徵在於，所述第一用戶(3)包括信號化單元，其中能夠藉助所述信號化單元在所述第一用戶(3)的關斷或休眠狀態中產生需求信號，其中所述需求信號能夠由所述信號化單元通過至少一個將所述第一用戶和所述中央用戶(3，2)連接的線路傳輸給所述中央用戶(2)。
5.根據權利要求4所述的網絡，其特徵在於，能夠藉助所述中央用戶(2)檢測所述需求信號，其中，如果檢測到所述需求信號，則能夠藉助所述中央用戶(2)的所述能量耦合單元將所述第一直流電壓施加到所述第一纜線(7)的所述第一線路(21)上並且將所述其它直流電壓施加到所述第一纜線(7 )的所述第二線路(22 )上。
6.根據權利要求4或5所述的網絡，其特徵在於，能夠藉助所述信號化單元產生具有預定電壓電平的需求電壓作為需求信號，其中能夠藉助所述第一用戶(3)的所述能量耦合單元(15)將所述需求電壓施加到將所述第一用戶和所述中央用戶(3，2)連接的線路上。
7.根據權利要求6所述的網絡，其特徵在於，能夠藉助所述中央用戶(2)的所述能量耦合單元(14)從所述將所述第一用戶和所述中央用戶(3，2)連接的線路分接所述需求電壓，並且將所述需求電壓施加到所述中央用戶(2)的檢測輸入端(28)上，其中能夠藉助所述中央用戶(2)的評估單元來評估施加在所述檢測輸入端(28)上的電壓是否超過預定電壓電平，其中，如果施加在所述檢測輸入端(28)上的電壓超過所述預定電壓電平，則能夠藉助所述中央用戶(2)的所述能量耦合單元(14)將所述第一直流電壓施加到所述第一纜線(7)的所述第一線路(21)上並且將所述其它直流電壓施加到所述第一纜線(7)的所述第二線路(22)上。
8.根據權利要求6或7所述的網絡，其特徵在於，所述需求電壓的電平低於所述第一用戶(3)的所述第一工作電壓的電平和/或所述中央用戶(2)的工作電壓的電平。
9.根據權利要求6至8之一所述的網絡，其特徵在於，所述第一用戶(3)的所述信號化單元包括至少一個開關單元，其中所述信號化單元能夠藉助所述開關單元與電壓源連接。
10.一種用於操作網絡，尤其是在車輛中的網絡的方法，其中所述網絡(I)包括中央用戶(2)和至少一個第一用戶(3)，其中所述中央用戶(2)和所述至少一個第一用戶(3)通過至少一個第一纜線(7)連接，其中所述中央用戶(2)包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元(14)，其中在所述第一用戶(3)的通信狀態中藉助所述信號耦合單元將交變電壓施加到所述第一纜線(7)的至少一個第一線路(21)上或者從所述第一纜線(7)的所述至少一個第一線路(21)分接交變電壓，其中藉助所述能量耦合單元(14)將具有第一預定電壓電平的第一直流電壓施加到所述第一纜線(7 )的所述第一線路(21)上，並且將具有其它預定電壓電平的其它直流電壓施加到所述第一纜線(7)的第二線路(22)上，其中所述至少一個第一用戶(3)包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元(15)，其中藉助所述信號耦合單元從所述第一纜線(7)的所述至少一個第一線路(21)分接交變電壓或者將交變電壓施加到所述第一纜線(7)的所述至少一個第一線路(21)上，其中藉助所述能量耦合單元(15)從所述第一纜線(7)的所述至少一個第一線路(21)分接所述第一直流電壓，並且從所述第一纜線(7)的所述第二線路(22)分接所述其它直流電壓，其特徵在於，所述第一直流電壓是所述第一用戶(3)的第一工作電壓或者變換為所述第一用戶(3)的所述第一工作電壓，其中所述第一工作電壓施加到所述第一用戶(3)的至少一個第一輸入端(23)上，其中所述其它直流電壓是所述第一用戶(3)的其它工作電壓或者變換為所述其它工作電壓，其中所述其它工作電壓施加到所述第一用戶(3)的所述第一輸入端(23)或其它輸入端(26，27，35 )上，其中所述第一直流電壓的所述第一預定電壓電平與所述其它直流電壓的所述其它預定電壓電平不同。
全文摘要
本發明涉及一種網絡、尤其是車輛中的網絡，其中網絡(1)包括中央用戶(2)和至少一個第一用戶(3)，其中中央用戶(2)和至少一個第一用戶(3)通過至少一個第一纜線(7)連接，其中中央用戶(2)包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元(14)，其中可以藉助信號耦合單元將交變電壓施加到第一纜線(7)的至少一個第一線路(21)上或者從其分接交變電壓，其中可以藉助能量耦合單元(14)將具有第一預定電壓電平的第一直流電壓施加到第一纜線(7)的第一線路(21)上，並且將具有其它預定電壓電平的其它直流電壓施加到第一纜線(7)的第二線路(22)上，其中至少一個第一用戶(3)包括至少一個信號耦合單元和至少一個能量耦合單元(15)，其中可以藉助信號耦合單元從第一纜線(7)的至少一個第一線路(21)分接交變電壓或者將交變電壓施加到其上，其中可以藉助能量耦合單元(15)從第一纜線(7)的第一線路(21)分接第一直流電壓並且從第一纜線(7)的第二線路(21)分接其它直流電壓，其中第一直流電壓是第一用戶(3)的第一工作電壓或者可以變換為第一用戶(3)的第一工作電壓，其中第一工作電壓可以施加到第一用戶(3)的至少一個第一輸入端(23)上，其中其它直流電壓是第一用戶(3)的其它工作電壓或者可以變換為其它工作電壓，其中其它工作電壓可以施加到第一用戶(3)的第一輸入端(23)或其它輸入端(26,27,35)上，其中第一直流電壓的第一預定電壓電平與其它直流電壓的其它預定電壓電平不同。本發明還涉及一種用於操作網絡的方法。
文檔編號H04L12/40GK103201980SQ201180053533
公開日2013年7月10日 申請日期2011年10月24日 優先權日2010年10月27日
發明者M.多林, O.克裡格, A.蒂策, H.哈布斯 申請人:大眾汽車有限公司