КОММУНИКАЦИОННАЯ ШИНА ДЛЯ МОТОРНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
COMMUNICATION BUS FOR MOTOR VEHICLE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в общем относится к коммуникации в моторном транспортном средстве. В частности, изобретение относится к коммуникационной шине согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и моторному транспортному средству согласно ограничительной части пункта 7 формулы изобретения.
В современных моторных транспортных средствах обмен информацией между блоками и управление различными функциями обычно происходит с помощью коммуникационных шин. Разумеется, важно, чтобы сигналы, передаваемые по коммуникационным шинам, не искажались во время передачи, так как это может подвергать риску функционирование и безопасность транспортного средства. Также важно, чтобы коммуникационная шина не излучала или не допускала утечки электромагнитной энергии некоторым другим путем таким образом, что другие блоки внутри или снаружи транспортного средства подвергаются риску искажения или полного выведения из строя. В настоящее время существуют различные примеры решений для уменьшения этого типа проблемы.
Например, патент США № 5513218 описывает последовательную коммуникационную шину в моторном транспортном средстве, в которой компенсационная схема предотвращает возникновение несоответствий, которые бы в противном случае потенциально несли риск, искажая сигнальные импульсы в шине, и вызывали нежелательное излучение от них. Компенсационная шина включает в себя интегратор, который имитирует напряжение земли при превышении напряжением земли линии напряжения передающего узла. Упомянутый передающий узел деактивируется между сигнальными импульсами для того, чтобы предотвращать дополнительное увеличение напряжения линии. Если, однако, напряжение передающего узла падает ниже напряжения земли линии, передающий узел будет оставаться активным, включая между сигнальными импульсами, так, чтобы увеличивать потенциал напряжения земли линии.
Патент США № 6031823 описывает коммуникационную сеть транспортного средства, которая включает в себя схему для сдвига земли и предназначена для обеспечения интерфейса со схемами передатчика для того, чтобы достигать плавных переходов. Коммуникационная шина здесь выполнена так, чтобы соединяться с множеством приемопередатчиков, причем каждый приемопередатчик подсоединен с помощью элемента сопротивления и подает ток к шине при превышении напряжением передатчика напряжения шины. Сопротивление, добавляемое таким образом, уменьшает изменения тока, которые будут в противном случае возникать в шине при выключении и включении источников тока.
Известный уровень техники также включает в себя окружение сигнальных кабелей в коммуникационной шине с помощью экранирования, которое, в свою очередь, заземлено по постоянному току в одном из узлов сети, при этом экранирование во всех других узлах заземлено только по переменному току. Это обеспечивает возможность очень эффективного ограничения нежелательного излучения электромагнитной энергии от сигнальных кабелей.
Проблемы, связанные с известным уровнем техники
Последняя стратегия является, однако, и дорогостоящей, и технически сложной для реализации в среде транспортного средства, так как коммуникационная шина там будет часто иметь относительно многочисленные точки соединения с шиной, и экранирование должно сохраняться в неизменном виде после всех упомянутых точек соединения.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является, следовательно, обеспечение решения для вышеупомянутой проблемы и предложение простого и экономичного средства коммуникации по шине в моторном транспортном средстве без риска нежелательных воздействий на другие блоки внутри главного транспортного средства или снаружи транспортного средства в результате утечки электромагнитного излучения.
Согласно одному аспекту изобретения, эта задача решается посредством вышеописанной коммуникационной шины, в которой развязывающая линия соединена по переменному току с потенциалом земли в одном и только одном из узлов, включенных в коммуникационную систему.
Эта коммуникационная шина является предпочтительной, так как было показано, что она обеспечивает экранирование сигнальных линий, соответствующее экранированию, достигаемому, как если бы они были окружены традиционным экраном, даже если, например, развязывающая линия состоит только из одного провода, скрученного вокруг сигнальных линий.
Согласно одному варианту осуществления этого аспекта изобретения, развязывающая линия соединена по переменному току с потенциалом земли в узле, который, геометрически, расположен в самом центре из узлов, включенных в коммуникационную систему. Тем самым достигается наиболее эффективное возможное уменьшение электромагнитного излучения от коммуникационной шины.
Согласно другому варианту осуществления этого аспекта изобретения, неэкранированные сигнальные линии соединены по переменному току с потенциалом земли в каждом из узлов. Именно это обеспечивает эффективное симметрирование, при этом заземление в отношении постоянного тока не подвергается воздействию.
Согласно еще одному варианту осуществления этого аспекта изобретения, неэкранированные сигнальные линии скручены вместе друг с другом, например, в форме скрученного двухпроводного проводника. Это также обеспечивает экономичную и простую реализацию. Развязывающая линия дополнительно пригодным образом скручена вместе с сигнальными линиями.
Согласно другому аспекту изобретения, задача решается посредством вышеописанного моторного транспортного средства, причем коммуникационный канал в моторном транспортном средстве содержит предложенную коммуникационную шину. Преимущества упомянутого моторного транспортного средства, а также его предпочтительные варианты осуществления представлены в рассмотрении выше со ссылкой на предложенную коммуникационную шину.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет теперь объяснено подробно посредством вариантов осуществления, которые описаны в качестве примеров, и со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Фигура 1 показывает схематическое изображение моторного транспортного средства, которое содержит коммуникационную шину согласно первому варианту осуществления изобретения; и
Фигура 2 показывает несколько коммуникационных шин, которые связаны вместе согласно одному варианту осуществления изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
Ссылаемся в качестве введения на Фигуру 1, которая показывает схематическое изображение моторного транспортного средства 110, содержащего первую коммуникационную шину B1 согласно первому варианту осуществления изобретения. Фигура 2 дополнительно показывает несколько коммуникационных шин B2,..., Bp, которые связаны вместе с первой коммуникационной шиной B1 согласно одному варианту осуществления изобретения. Коммуникационные шины B1, B2,..., Bp могут, например, быть расположены так, чтобы передавать сигналы CAN-типа (CAN=локальная сеть контроллеров).
1
2
3
n
В любом случае коммуникационная шина B1 выполнена так, чтобы передавать электрические сигналы между несколькими узлами, здесь N, N, N,..., N, которые включены в коммуникационную систему в моторном транспортном средстве 110. Коммуникационная шина B1, в свою очередь, содержит две неэкранированные сигнальные линии S1 и S2 и развязывающую линию D. При условии, что коммуникационная шина B1 относится к CAN-типу, первый сигнальный провод S1 может образовывать так называемую высокую линию CAN, а второй сигнальный провод S2 может образовывать так называемую низкую линию CAN.
1
2
n
Неэкранированные сигнальные линии S1 и S2 выполнены так, чтобы передавать информацию между узлами N, N,..., N с помощью дифференциального (симметричного) сигнала. Развязывающая линия D выполнена так, чтобы отклонять нежелательное электромагнитное излучение.
Такое излучение может исходить и от неэкранированных сигнальных линий S1 и S2, и от внешних систем, т.е. источников сигнала, которые не соединены с коммуникационной шиной B1.
3
Согласно изобретению, развязывающая линия D соединена по переменному току с потенциалом земли в одном и только одном из узлов, включенных в коммуникационную систему, например, в узле N. Это значит, что неэкранированные сигнальные линии S1 и S2 будут достигать хорошей симметрии относительно земли (так называемого ослабления синфазного сигнала), и что любые помехи будут эффективно отводиться к земле. Фигура 2 иллюстрирует соединение по переменному току с землей развязывающей линии D со схематическим резистором и схематическую емкость между развязывающей линией D и землей. В фактической реализации сопротивление и емкость будут выбираться так, что достигается хорошее соответствие с импедансными характеристиками коммуникационных шин B1, B2 и Bs.
В целях экономии и с точки зрения достижения простой конструкции для коммуникационной шины и ее соединений развязывающая линия D предпочтительно неэкранирована, как представлено, например, одним изолированным кабелем.
3
1
2
3
n
1
2
3
21
2m
p1
pr
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, развязывающая линия D соединена по переменному току с потенциалом земли только в узле, здесь N, который, геометрически, расположен в самом центре из узлов, включенных в коммуникационную систему, т.е. из узлов N, N, N,..., N на Фигуре 1 и N, N, N,..., N,..., N, N,..., N на Фигуре 2. Было обнаружено, что именно такое состояние земли обеспечивает самую лучшую симметрию относительно земли и, таким образом, наиболее эффективное подавление помех. Так как может быть затруднительно предсказывать, как заданное моторное транспортное средство 110 может быть выполнено во время его изготовления и/или модифицировано после выпуска, предпочтительно для более одного узла и предпочтительно для всех узлов быть подготовленными для соединения по переменному току развязывающей линии D с потенциалом земли. Точка соединения с землей может, таким образом, отслеживаться и перемещаться в зависимости от того, что оказывается образующим и, соответственно, становится наиболее центральным положением в коммуникационной системе транспортного средства, геометрически.
1
2
3
n
21
m
p1
pr
Каждая из неэкранированных сигнальных линий S1 и S2 пригодным образом соединена по переменному току с потенциалом земли в каждом из узлов N, N, N,..., N, N,..., N2 или, соответственно, N,..., N. Это проиллюстрировано на Фигуре 2 с помощью схематических сопротивлений и емкостей между сигнальной линией и землей.
Также предпочтительно для неэкранированных сигнальных линий S1 и S2 скручиваться вместе друг с другом. Они могут, таким образом, образовывать кабель со скрученной парой проводов. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, развязывающая линия D также скручена вместе с сигнальными линиями S1 и S2. Коммуникационная шина B1, B2 и/или Bp может, таким образом, быть представлена скрученным кабелем с тремя проводами.
Изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными со ссылкой на чертежи, но может быть свободно изменено в пределах объема охраны сопровождающей формулы изобретения.