專利名稱：網(wǎng)絡(luò)和用于操作網(wǎng)絡(luò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)以及一種用于操作網(wǎng)絡(luò)的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動車輛中的控制設(shè)備可以通過不同的總線系統(tǒng)諸如CAN (控制器局域網(wǎng))總線系統(tǒng)、MOST (面向多媒體的系統(tǒng)傳輸)總線系統(tǒng)、FlexRay總線系統(tǒng)或者LIN (局域互聯(lián)網(wǎng))總線系統(tǒng)通信。所提及的總線系統(tǒng)在其特性方面不同，諸如待傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率、插頭和纜線類型、可連接到總線系統(tǒng)上的控制設(shè)備的數(shù)目、最大允許的纜線長度等?？刂葡到y(tǒng)的供能可以從車載網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，通常通過所謂的端子來進(jìn)行。在此，控制設(shè)備可以僅在需要時或者持續(xù)從車載網(wǎng)絡(luò)中供能。在持續(xù)被供電的控制設(shè)備中出現(xiàn)這種控制設(shè)備持續(xù)地為機(jī)動車輛中的能量存儲器、尤其車載電池加負(fù)荷的問題，這會導(dǎo)致車載電池完全耗盡。因此開發(fā)了用于網(wǎng)絡(luò)管理的方法，通過這種方法，控制設(shè)備可以在需要時轉(zhuǎn)換到關(guān)斷狀態(tài)或休眠狀態(tài)中，其中可以從休眠狀態(tài)中喚醒控制設(shè)備。通過關(guān)斷或者轉(zhuǎn)換到休眠狀態(tài)中可以降低控制設(shè)備的能耗，這為車載電池去負(fù)荷。為了進(jìn)一步節(jié)能，如今開發(fā)出用于以所謂的子網(wǎng)工作來操作網(wǎng)絡(luò)的方法。在此將可能的是，選擇的控制設(shè)備在機(jī)動車輛的行駛工作期間也可以有針對性地開啟或關(guān)斷，并且由此可以僅在需要時彼此通信。然而，為了實(shí)現(xiàn)這種子網(wǎng)工作，需要將復(fù)雜的邏輯集成到相應(yīng)的總線系統(tǒng)的收發(fā)器模塊和控制設(shè)備中。此外需要適于協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的控制部。這提高了本來就高的系統(tǒng)復(fù)雜性并且造成故障可能性提高。與CAN總線系統(tǒng)、FlexRay總線系統(tǒng)和LIN總線系統(tǒng)不同，以太網(wǎng)允許無直流地通信。由此，在借助以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的總線系統(tǒng)中可以將通信信號、通常為交流電壓信號調(diào)制到直流電壓上，而不用擔(dān)心通信質(zhì)量有所損失。DElO 2008 030 222A1公開了一種用于與差分總線系統(tǒng)通信的控制設(shè)備，其中控制設(shè)備包括用于饋送和/或用于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(tǒng)上的其它單元共同的電勢。如果控制設(shè)備從車載網(wǎng)絡(luò)供能，則會存在將車載電壓的電壓電平變換到相應(yīng)控制設(shè)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(guān)調(diào)節(jié)器和所謂的同相調(diào)節(jié)器用于這種變換。在開關(guān)調(diào)節(jié)器的情況下可以周期性地將開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入電壓接通或斷開并且將該輸入電壓給出到存儲器環(huán)節(jié)上。在開關(guān)調(diào)節(jié)器或存儲器環(huán)節(jié)的輸出端上根據(jù)接通時間與斷開時間的比例出現(xiàn)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(guān)過程造成高的開關(guān)開銷和EMV (電磁電容)干擾。與此相反，同相調(diào)節(jié)器提供的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓干擾較少，卻由于較高的損耗熱而具有比開關(guān)調(diào)節(jié)器差的效率。然而存在的問題是，在從車載網(wǎng)絡(luò)為控制設(shè)備供電時，每個控制設(shè)備必須要關(guān)聯(lián)至少一個之前描述的調(diào)節(jié)器
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供如下網(wǎng)絡(luò)和如下用于操作網(wǎng)絡(luò)的方法，該網(wǎng)絡(luò)和該方法保證減少網(wǎng)絡(luò)元件、尤其是用于布線的元件并且允許簡單可靠以及節(jié)能的子網(wǎng)工作。該技術(shù)問題的解決方案從具有獨(dú)立權(quán)利要求1和10的特征的主題得出。本發(fā)明的其它有利擴(kuò)展方案從從屬權(quán)利要求得出。提出的是一種網(wǎng)絡(luò)、尤其是一種機(jī)動車輛中的網(wǎng)絡(luò)。在此，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選為無直流的網(wǎng)絡(luò)、尤其是以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)關(guān)。第一用戶可以是外圍控制設(shè)備。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)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(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的所謂的星型拓?fù)?。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。借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。交變電壓在此用于數(shù)據(jù)傳輸，以在中央用戶和第一用戶之間進(jìn)行通信。在此，通信是雙向均可能的。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，例如中央用戶將相應(yīng)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(shù)據(jù)時，中央用戶從第一纜線的至少第一線路分接相應(yīng)的交變電壓。借助能量耦合單元能夠?qū)⒕哂蓄A(yù)定的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。于是可以將交變電壓調(diào)制到直流電壓上。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。借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，信號耦合單元用于借助施加到第一線路上的交變電壓來與中央用戶雙向通信。借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直流電壓，該直流電壓可以由中央用戶施加到第一纜線的第一線路上。根據(jù)本發(fā)明，第一直流電壓是第一用戶的第一工作電壓，或者可以例如借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(yīng)于對用戶、例如控制設(shè)備進(jìn)行操作所需的供電電壓、例如5V的供電電壓。在此，第一用戶可以具有多個輸入端，具有不同電壓電平的電壓可以施加到這些輸入端上。例如，第一工作電壓可以用于為第一用戶的微控制器供電。第二工作電壓可以用于第一用戶的存儲器單元的電壓供給。此外，第一用戶根據(jù)本發(fā)明包括信號化單元，或者第一用戶關(guān)聯(lián)有信號化單元，其中借助信號化單元可以在第一用戶的關(guān)斷或者休眠狀態(tài)中產(chǎn)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、例如第一纜線的第一線路從信號化單元傳輸給中央用戶。休眠狀態(tài)(Sleep-Modus)表示第一用戶的節(jié)能狀態(tài)。在此，第一用戶的供能實(shí)現(xiàn)為使得第一用戶在從休眠狀態(tài)喚醒時轉(zhuǎn)換到如下工作狀態(tài)中，該工作狀態(tài)與第一用戶曾在激活該休眠狀態(tài)時具有的工作狀態(tài)相同。這形成與用戶的關(guān)斷狀態(tài)主要的區(qū)別。在從關(guān)斷狀態(tài)開啟時，第一用戶轉(zhuǎn)換到初始狀態(tài)中，該初始狀態(tài)通常不對應(yīng)于第一用戶關(guān)斷時所處的工作狀態(tài)。第一用戶在關(guān)斷狀態(tài)中的能量需求也小于在休眠狀態(tài)中。在此，需求信號用于第一用戶的通信需求的信號化。在關(guān)斷狀態(tài)或休眠狀態(tài)中，第一用戶的能耗于是與工作或通信狀態(tài)相比減小，然而在中央用戶與第一用戶之間不能發(fā)生通信。如果在這種狀態(tài)中出現(xiàn)第一用戶的通信需求，則必須從關(guān)斷狀態(tài)或休眠狀態(tài)喚醒第一用戶。根據(jù)本發(fā)明，可以在將通過第一用戶引起的通信需求信號化時也發(fā)起喚醒或者僅在該情況下發(fā)起喚醒。這種所謂的反向喚醒(ruckwarts-wecken )能夠有利地實(shí)現(xiàn)簡單并且從控制邏輯來看不麻煩地以所謂的子網(wǎng)模式操作網(wǎng)絡(luò)。術(shù)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(jìn)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(chǎn)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(guān)聯(lián)的傳感器的信號來實(shí)現(xiàn)。直接關(guān)聯(lián)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并且并未例如像在總線系統(tǒng)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(guān)聯(lián)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、例如通過機(jī)動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(jī)的控制設(shè)備連接以調(diào)整車窗玻璃。在此，伺服電機(jī)的控制設(shè)備是根據(jù)本發(fā)明的第一用戶。如果例如機(jī)動車輛駕駛員操作操縱元件，則檢測到第一用戶的通信需求并且然后產(chǎn)生需求信號。通過根據(jù)對直接與第一用戶關(guān)聯(lián)的傳感器的信號進(jìn)行的評估來發(fā)起需求信號的產(chǎn)生，可以以有利方式實(shí)現(xiàn)與中央邏輯無關(guān)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。由此，有利地可以節(jié)省用于將與第一用戶關(guān)聯(lián)的傳感器和中央邏輯、例如中央控制器接線的元件。在另一實(shí)施形式中，可以借助中央用戶檢測需求信號，其中可以在檢測到需求信號時借助中央用戶的能量耦合單元將第一用戶的第一直流電壓至少施加到第一纜線的第一線路上。通過施加第一用戶的第一直流電壓將第一用戶從關(guān)斷狀態(tài)接通或者從休眠狀態(tài)喚醒。由此，以另一有利方式得出，當(dāng)中央用戶檢測到需求信號時，才以第一工作電壓為第一用戶供電，即接通或喚醒第一用戶。在接通或喚醒狀態(tài)中，用于為第一用戶供電的能量通過如下線路傳輸，該線路與也經(jīng)其傳輸交變電壓信號用于在用戶之間進(jìn)行通信或數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路相同。由此，第一用戶有利地在被喚醒或接通時不必再連接到車載網(wǎng)絡(luò)上或者不必再與其連接來供能。由此有利地得出，可以取消用于將第一用戶與車載網(wǎng)絡(luò)電連接的開關(guān)元件、尤其還有用于接線的元件和/或調(diào)節(jié)器。尤其，當(dāng)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(jìn)行。由此，可以有利地對于第一和所有其它用戶省去用于將第一用戶和其它用戶與車載網(wǎng)絡(luò)電連接的開關(guān)元件。
在另一實(shí)施形式中，可以借助信號化單元產(chǎn)生具有預(yù)定的電壓電平的需求電壓作為需求信號，其中可以借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、例如第一纜線的第一線路。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(jīng)存在的、用于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(shí)施形式中，可以借助中央用戶的能量耦合單元從第一線路分接需求電壓和將需求電壓施加到中央用戶的檢測輸入端上。借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(yù)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(yù)定的電壓電平，則可以借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至少一個第一線路上。由此有利地得出之前描述的反向喚醒的可簡單實(shí)現(xiàn)的作用方式。尤其，通過將傳輸?shù)男枨箅妷号c預(yù)定的電壓電平比較可以實(shí)現(xiàn)與干擾電壓無關(guān)的喚醒或開啟O在一個優(yōu)選實(shí)施形式中，需求電壓的電平低于第一用戶的第一工作電壓和/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小于中央用戶的工作電壓的電平，則工作電壓不用于喚醒或接通中央用戶并且尤其不用于為中央用戶供電。在該情況下，于是中央用戶不能借助需求電壓或者從第一用戶向中央用戶傳輸?shù)闹绷麟妷簛砉┠?。需求電壓的電平也可以低于第一用戶的所有工作電壓的電平。由此有利地得出，用于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(jié)能地設(shè)計反向喚醒。在另一實(shí)施形式中，第一用戶的信號化單元包括至少一個開關(guān)單元。信號化單元可以借助開關(guān)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借助開關(guān)單元與電壓源連接。在該情況下，電壓源的輸出電壓可以高于或低于需求電壓的電平。在該情況下，電壓源例如可以是車載網(wǎng)絡(luò)或車載電池。借助電壓互感器可以將電壓源的輸出電壓變壓到需求電壓的電平上。當(dāng)開關(guān)單元在信號化單元與電壓源之間建立電連接時，需求電壓于是施加到第一纜線的至少一個第一線路上。在此，開關(guān)單元可以借助控制單元來控制，其中控制單元例如評估直接與第一用戶關(guān)聯(lián)的傳感器的信號。開關(guān)單元也可以與直接與第一用戶關(guān)聯(lián)的傳感器連接。由此有利地得出，需求信號可以與第一用戶的狀態(tài)無關(guān)地、尤其與第一用戶的關(guān)斷狀態(tài)或休眠狀態(tài)無關(guān)地傳輸給中央用戶。在另一實(shí)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，其中可以借助至少一個電壓互感器改變第一工作電壓的電壓電平。改變了其電壓電平的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于為微控制器供能的第一輸入端和用于為存儲器單元供能的第二輸入端，則可以借助電壓互感器將從第一纜線的第一線路分接的、在該情況下對應(yīng)于第一工作電壓的直流電壓變換為使得其可以施加到第二輸入端上，由此，用于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(dāng)然，第一用戶的能量耦合單元可以包括其它電壓互感器，借助這些電壓互感器可以將所分接的直流電壓變換到第一用戶的其它輸入端的電壓電平上。在另一實(shí)施形式中，第一纜線包括第二線路，其中可以借助中央用戶的能量耦合單元將第一用戶的其它直流電壓施加到第一纜線的第二線路上。借助第一用戶的能量耦合單元可以從第一纜線的第二線路分接其它直流電壓。其它直流電壓可以是第一用戶的其它工作電壓或者可以變換為其它工作電壓，例如借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來進(jìn)行變換。在此，如下兩個情景是可能的:在第一情景中，其它直流電壓的電壓電平等于第一直流電壓的電壓電平，其中其它直流電壓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，可以將相同的直流電壓傳輸?shù)絻蓚€線路上。由此形成線路橫截面的加倍，由此有利地可以將更高的功率從中央用戶傳輸?shù)降谝挥脩簟⒂绕鋫鬏數(shù)降谝挥脩舻牡谝惠斎攵?。在第二情景中，其它直流電壓的電壓電平與第一直流電壓的電壓電平不同，其中其它直流電壓在該情景中可以作為其它工作電壓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于為第一用戶的第一輸入端供能、例如用于為第一用戶的微控制器供能，其中第二線路可以用于為第一用戶的二輸入端供能、例如用于為其它用戶的存儲器單元供能。當(dāng)然，第一用戶的能量耦合單元可以包括至少一個其它電壓互感器，其中借助該至少一個其它電壓互感器可以改變其它工作電壓的電壓電平，其中改變了其電壓電平的電壓可以施加到第一用戶的其它輸入端或第一輸入端上。在另一實(shí)施形式中，施加到第一纜線的第二線路的第二直流電壓的預(yù)定的電壓電平對應(yīng)于地電勢，其中可以借助第一用戶的能量耦合單元從第一纜線的第二線路分接第二直流電壓，并且將其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(yīng)的地電勢由中央用戶借助第一纜線的第二線路來提供。第一纜線的線路主要用于中央用戶與第一用戶之間的通信。在將第一工作電壓從中央用戶施加到第一纜線的第一和/或第二線路時要注意的是，應(yīng)根據(jù)直流電阻、長度和流過第一和/或第二線路的電流來選擇所施加的工作電壓。尤其應(yīng)將由中央用戶施加的第一工作電壓選擇為使得考慮在第一和/或第二線路上的壓降。在此，電壓互感器可以是之前闡述的同相調(diào)節(jié)器。尤其可以借助電壓互感器、尤其同相調(diào)節(jié)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。還提出一種用于操作網(wǎng)絡(luò)、尤其在機(jī)動車輛中的網(wǎng)絡(luò)的方法。在此，網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)于之前描繪的網(wǎng)絡(luò)實(shí)施形式來構(gòu)建。在第一用戶的通信狀態(tài)中，借助中央用戶的信號耦合單元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，其中借助中央用戶的能量耦合單元將具有預(yù)定的電壓電平的第一直流電壓施加到第一纜線的第一線路上。在此，通信狀態(tài)表示第一用戶的激活狀態(tài)，其不對應(yīng)于第一用戶的關(guān)斷狀態(tài)或休眠狀態(tài)。尤其，第一用戶在通信狀態(tài)中通過第一纜線的至少一個第一線路來供能。根據(jù)本發(fā)明，第一用戶包括信號化單元，其中借助信號化單元在第一用戶的關(guān)斷或休眠狀態(tài)中在有通信需求時產(chǎn)生需求信號，其中需求信號通過至少一個連接中央用戶和第一用戶的線路從信號化單元傳輸給中央用戶。


借助多個實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)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(shí)施形式的示意圖，圖6示出了第一用戶的另一實(shí)施形式的示意圖，圖7示出了第一用戶的另一實(shí)施形式的示意圖，圖8示出了用戶的另一實(shí)施形式的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面用相同的附圖標(biāo)記表示具有相同或相似技術(shù)特性的元件。在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)I。根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)I包括也可以稱作網(wǎng)關(guān)的中央用戶2。網(wǎng)絡(luò)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?fù)渲械闹行渣c(diǎn)。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。中央用戶2還包括以太網(wǎng)開關(guān)13并且對于連接到中央用戶2上的每個其它用戶3、4、5、6均包括構(gòu)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(jié)構(gòu)例如借助第一用戶3的結(jié)構(gòu)來闡述。第一用戶3同樣包括也構(gòu)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(nèi)部MAC單元17的微控制器16，在該MAC單元上可以連接網(wǎng)絡(luò)的、即以太網(wǎng)的物理層18。此外，第一用戶3包括用于實(shí)施預(yù)定應(yīng)用的控制設(shè)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(diào)節(jié)與中央用戶2的以太網(wǎng)通信。中央用戶2的以太網(wǎng)13在發(fā)送方向上將MAC單元12的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬傳輸信號并且將其以所謂的點(diǎn)對點(diǎn)通信分配到示出為纜線7、8、9、10的相應(yīng)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(shù)字化。在中央用戶2的微控制器11中網(wǎng)絡(luò)信息可用。由此可以導(dǎo)出與其它用戶3、4、5、6有關(guān)的通信需求?；谶@些網(wǎng)絡(luò)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(guān)斷借助能量耦合單元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(jìn)行。在其它用戶3、4、5、6的開啟狀態(tài)中，被以太網(wǎng)通信疊加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。直流電壓又用于為微控制器16供能，其中通信信號(以太網(wǎng)信號)饋送給MAC單元17。需要時微控制器16可以接入控制設(shè)備外圍裝置19并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將由中央電壓源20提供的直流電壓輸入耦合到纜線7、8、
9、10的線路21、22上。在此，所施加的直流電壓用作其它用戶3、4、5、6的工作電壓，或者可以變壓為所需的工作電壓。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，借助該電壓互感器可以將由中央電壓源20提供的電壓匹配于其它用戶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(shè)備外圍裝置19也完全關(guān)斷。靜態(tài)電流在該情況下為0A。由此，這種網(wǎng)絡(luò)管理有利地非常能量有效。在此，網(wǎng)絡(luò)管理的中央邏輯集成在中央用戶中，由此有利地降低網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度并且提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。因為激活和關(guān)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(shí)現(xiàn)任意的子網(wǎng)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和第一直流電壓通過中央用戶2施加到第一纜線7的第一線路21上(參見圖1)。中央用戶2的信號耦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(shè)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(shè)置在第一纜線7的第二線路22中。借助微控制器11以及在圖2中未示出的MAC單元12和以太網(wǎng)開關(guān)13可以將交變電壓施加到第一線路和第二線路21、22上。在此，電容器Cl、C2用于將中央用戶2與施加到第一線路21上的直流電壓退耦。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。共模扼流圈在此用于衰減干擾發(fā)射(EMI，電磁干擾)。中央用戶2的能量耦合單元14包括電感器L3，其中通過用于對用于通信的交變電壓的高頻進(jìn)行阻止的電感器L3可以將例如5V的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。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(shí)施與之前闡述的中央用戶2的信號耦合單元的電容器Cl、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作為第一工作電壓施加到第一用戶3的第一輸入端23上。此外，能量稱合單兀15包括第一同相調(diào)節(jié)器24和第二同相調(diào)節(jié)器25。通過第一同相調(diào)節(jié)器24將施加到第一線路21上的、對應(yīng)于第一工作電壓的直流電壓變壓到3.3V的電壓電平上并且施加到第一用戶3的第二輸入端26上。借助第二同相調(diào)節(jié)器25將第一工作電壓的電壓電平變換到1.3V的電壓電平上并且施加到第一用戶的第三輸入端27上。由此，可以借助通過第一線路21傳輸?shù)闹绷麟妷簽榈谝挥脩?的三個輸入端供給匹配過的工作電壓。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，其中借助在圖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。借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(guān)輸出端29。借助開關(guān)輸出端29可以切換開關(guān)30，該開關(guān)將中央電壓源20通過電感器L3與第一線路21連接。第一用戶3的信號化單元具有電壓互感器31以及二極管32。此外，信號化單元具有開關(guān)33。借助開關(guān)33可以將電壓互感器31與車載網(wǎng)絡(luò)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。在二極管32上附加地降有具有預(yù)定電平、例如0.7V的所謂的二極管32的正向電壓。如果開關(guān)33閉合，則第一線路21通過電感器L6、二極管32、電壓互感器31和開關(guān)33與車載網(wǎng)絡(luò)連接。通過電壓互感器31和二極管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的需求電壓然后施加到第一線路21上。需求電壓在此用作需求信號，其中借助需求信號可以在第一用戶3的關(guān)斷或休眠狀態(tài)中將通信需求傳輸給中央用戶2。在第一用戶3的關(guān)斷或休眠狀態(tài)中開關(guān)30斷開，即并無直流電壓施加到第一線路21上來為第一用戶3供電。由此，并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(guān)33閉合，則具有預(yù)定的電壓電平的需求信號施加到第一線路21上。借助中央用戶2的檢測輸入端28，通過電感器L3從第一線路21來分接該需求電壓。借助未示出的、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(yù)定的電壓電平、尤其需求電壓的預(yù)定的電壓電平。如果施加在檢測輸入端28上的電壓超過預(yù)定的電壓電平，則借助開關(guān)輸入端29將開關(guān)30控制為使得該開關(guān)閉合并且中央電壓源20通過電感器L3與第一用戶3耦合。由此，第一直流電壓施加到第一線路21上并且第一用戶3供給有工作電壓。同時，開關(guān)33可以再次斷開。在圖5中示出了借助第一纜線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(gòu)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(diào)節(jié)器和第二同相調(diào)節(jié)器24、25借助電感器L7與第一纜線7的第二線路22電連接。也可以借助中央用戶2的能量耦合單元14(參見圖1)將具有與第一直流電壓相同的電壓電平的第二直流電壓施加到第二線路22上。由此有利地形成導(dǎo)體橫截面的加倍，因為用于為第一用戶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，以及借助第二線路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，例如借助中央用戶2的能量耦合單元14 (參見圖1)可以將對應(yīng)于第一工作電壓的、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被分接并且施加到第一用戶3的第一輸入端23上。借助中央用戶2的能量耦合單元14或其他能量稱合單?？梢詫⒌陀诘谝恢绷麟妷翰⑶覍?yīng)于第二工作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被分接并且施加到第一用戶的第二輸入端26上。借助同相調(diào)節(jié)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并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，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，并且通過第一同相調(diào)節(jié)器24施加到第一用戶3的第二輸入端26上。比第一工作電壓低的、例如1.3V的第二工作電壓作為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。借助電感器L7從第二線路22分接該第二工作電壓并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分接的第二工作電壓用作寄存器或存儲器狀態(tài)的維持電壓。由此，在根據(jù)圖7的實(shí)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的第一工作電壓斷開并且還通過第二線路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(jié)狀態(tài)。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(zhuǎn)換到其之前的狀態(tài)(在關(guān)斷或進(jìn)入休眠時的狀態(tài))。由此可以省去費(fèi)時的起動或初始化。在圖8中與圖6和圖7不同地示出，通過第二線路22施加OV的第二直流電壓，即第二線路22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分接該地電勢并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(dú)的端子的情況下工作。附圖標(biāo)記表I網(wǎng)絡(luò)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以太網(wǎng)開關(guān)14能量耦合單元15能量稱合單元16微控制器17MAC 單元18物理層19控制設(shè)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(diào)節(jié)器25第二同相調(diào)節(jié)器26第二輸入端27第三輸入端28檢測輸入端29開關(guān)輸出端30開關(guān)31電壓互感器32二極管33開關(guān)34車載網(wǎng)絡(luò)電壓
35接地輸入端36同相調(diào)節(jié)器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
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)、尤其是機(jī)動車輛中的網(wǎng)絡(luò)，其中所述網(wǎng)絡(luò)(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)，其中能夠借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，其中能夠借助所述能量耦合單元(14)將具有預(yù)定的電壓電平的直流電壓施加到所述第一纜線(7)的所述第一線路(21)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)，其中能夠借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，其中能夠借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)分接所述直流電壓，其特征在于，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，其中所述第一用戶(3)包括信號化單元或者所述第一用戶(3)與信號化單元關(guān)聯(lián)，其中能夠借助所述信號化單元在所述第一用戶(3)的關(guān)斷或休眠狀態(tài)中產(chǎn)生需求信號，其中所述需求信號能夠通過至少一個連接所述第一用戶 和所述中央用戶(3，2)的線路從所述信號化單元傳輸給所述中央用戶(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，能夠借助所述中央用戶(2)檢測所述需求信號，其中，如果檢測到所述需求信號，則能夠借助所述中央用戶(2)的所述能量耦合單元(14)將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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，能夠借助所述信號化單元產(chǎn)生具有預(yù)定的電壓電平的需求電壓作為需求信號，其中能夠借助所述第一用戶(3)的所述能量耦合單元(15)將所述需求電壓施加到連接所述第一用戶和所述中央用戶的線路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，能夠借助所述中央用戶(2)的所述能量耦合單元(14)從所述第一線路(21)分接所述需求電壓，并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，其中能夠借助所述中央用戶(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(yù)定的電壓電平，其中，如果施加在所述檢測輸入端(28 )上的電壓超過所述預(yù)定的電壓電平，則能夠借助所述中央用戶(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述需求電壓的電平低于所述第一用戶(3)的第一工作電壓和/或所述中央用戶(2)的工作電壓的電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5之一所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述第一用戶(3)的所述信號化單元包括至少一個開關(guān)單元，其中所述信號化單元能夠借助所述開關(guān)單元與電壓源連接。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，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)，其中能夠借助所述至少一個電壓互感器(24，25)將所述第一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的其它輸入端(26，27)上。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述第一纜線(7)包括第二線路(22)，其中能夠借助所述中央用戶(2)的所述能量耦合單元(14)將所述第一用戶(3)的其它直流電壓施加到所述第一纜線(7)的第二線路(22)上，其中能夠借助所述第一用戶(3)的所述能量耦合單元(15)從所述第一纜線(7 )的第二線路(22 )分接所述其它直流電壓，其中所述其它直流電壓是所述第一用戶的其它工作電壓或者能夠變換為所述其它工作電壓，其中，所述其它工作電壓的電壓電平等于所述第一工作電壓的電壓電平并且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)上，或者，所述其它工作電壓的電壓電平與所述第一工作電壓的電壓電平不同并且所述其它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。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，施加到所述第二線路(22)上的電壓的預(yù)定的電壓電平對應(yīng)于地電勢，其中能夠借助第一用戶的所述能量耦合單元(15)從所述第一纜線(7)的第二線路(22)分接所述直流電壓，并且將所述直流電壓施加到所述第一用戶(3)的接地輸入端(35)上。
10.一種用于操作網(wǎng)絡(luò)，尤其是在機(jī)動車輛中操作網(wǎng)絡(luò)的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)(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(tài)中能夠借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，其中能夠借助所述能量耦合單元(14)將具有預(yù)定的電壓電平的直流電壓施加到所述第一纜線(7)的所述第一線路(21)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)，其中能夠借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，其中借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)分接所述直流電壓并且將所述直流電壓施加到所述第一用戶(3)的至少一個第一輸入端(23)上，其中所述直流電壓是 所述第一用戶(3)的第一工作電壓，其特征在于，所述第一用戶(3)包括信號化單元或者所述第一用戶(3)與信號化單元關(guān)聯(lián)，其中借助所述信號化單元在所述第一用戶(3)的關(guān)斷或休眠狀態(tài)中產(chǎn)生需求信號，其中所述需求信號通過至少一個連接所述第一用戶和所述中央用戶(3，2)的線路從所述信號化單元傳輸給所述中央用戶(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)，尤其是一種機(jī)動車輛中的網(wǎng)絡(luò)，其中網(wǎng)絡(luò)(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)，其中可以借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，其中可以借助能量耦合單元(14)將具有預(yù)定的電壓電平的直流電壓施加到第一纜線(7)的第一線路(21)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)，其中可以借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，其中可以借助能量耦合單元(15)從第一纜線(7)的至少一個第一線路(21)分接直流電壓或者將直流電壓施加到第一用戶(3)的至少一個第一輸入端(23)上，其中直流電壓是第一用戶(3)的工作電壓，其中第一用戶包括信號化單元或者第一用戶(3)關(guān)聯(lián)有信號化單元，其中可以借助信號化單元在第一用戶(3)的關(guān)斷或休眠狀態(tài)中產(chǎn)生需求信號，其中需求信號可以通過至少一個將第一用戶和中央用戶(3,2)連接的線路從信號化單元傳輸?shù)街醒雴卧?2)上，本發(fā)明還涉及一種用于操作網(wǎng)絡(luò)(1)的方法。
文檔編號H04L12/10GK103181116SQ201180051090
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者M.多林, O.克里格, A.蒂策, H.哈布斯 申請人:大眾汽車有限公司