CN113268045B - 车载通信系统 - Google Patents

Abstract

诸如中继设备(71至75)这样的能够进行路径控制的交换集线器分别在包括通信线的干线的线束上设置在多个分支位置处。各个中继设备(71至75)包括故障检测部、路由图和路径控制部。通信线的干线形成为使得能够选择性地使用多种类型的路径。当任意中继设备中的故障检测部检测到故障时，路径改变的指示从该中继设备发送到另一中继设备。当任意中介设备接收到来自另一中继设备的路径改变指示时，接收到该指示的中继设备的路由图根据故障发生部位而进行切换。VLAN构建在以太网通信网络上，并且VLAN的逻辑分配由中央网关(77)控制。

Description

车载通信系统

技术领域

本发明涉及一种车载通信系统，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。

发明内容

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最初的通信路径。但是当一回路形式连接多个通信路径用于针对断开备份时，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，需要寻找能够使用的另一通信路径以切换通信路径。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。

另外，例如，在处理100Mbps以上的高速通信的情况下，要求与诸如以太网(注册商标)这样的通信标准相对应的比较昂贵的通信设备。特别地，在车载通信系统的情况下，由于在其通信网络中连接了大量电气部件，所以假定网络的配置是复杂的，并且大量的继电器设备等连接到线束的分支点等。此外，为了考虑到断开的可能性而有助于通信路径的切换，能够想到将诸如路由器或者L3(三层)交换机这样的昂贵通信设备连接到网络上的各种部分，这可能显著增加整个系统的成本。

另外，由于车载系统具有大量的电子装置，并且诸多电子装置安装为分布于车身的各种位置的状态，所以产生用于通信的线束的路径长度长这样的问题。此外，例如，当由于交通事故等在车身中发生损坏时，有必要考虑到发生线束断开并且不能在多个电子装置之间进行通信这样的可能性，并且不能维持系统的正常运转。

根据实施例的车载通信系统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其它通信路径，并且能够在防止通信装置的成本增加的同时减少通信延迟。

一种车载通信系统，在该车载通信系统中，中继设备设置在包括通信线的干线的线束上的能够分支的多个位置的每个位置处，所述中继设备能够根据通信的目的地而进行通信中继和路径选择。

在该车载通信系统中，多个所述中继设备中的每个中继设备均包括：

故障检测部，该故障检测部检测断开或者通信质量的下降；路由图，预先确定的多种类型的路径信息与故障的有无及每个故障部位相对应地保存在该路由图中；以及

路径控制部，该路径控制部控制所述路由图的切换，

其中，所述通信线的所述干线形成为处于能够物理或逻辑地选择性使用多种类型的路径的状态，

其中，当任意中继设备的所述故障检测部检测到故障发生时，检测到所述故障发生的所述故障检测部所属的所述中继设备中的所述路径控制部指示其它中继设备改变路径，并且

其中，当任意中继设备的所述故障检测部接收到来自另一中继设备的路径改变的指示时，至少接收到所述路径改变的指示的所述故障检测部所属的所述中继设备的所述路由图根据故障发生部位而切换。

附图说明

图1是示出安装在车辆上的根据第一实施例的通信系统的配置的框图。

图2A是示出图1所示的通信系统中的第一种状态下的通信路径的框图。

图2B是示出图1所示的通信系统中的第二种状态下的通信路径的框图。

图2C是示出图1所示的通信系统中的第三种状态下的通信路径的框图。

图3是示出一个交换集线器的内部配置实例的框图。

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是示出根据第二实施例的通信系统的配置的框图。

图7A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，具体示出了其正常状态。

图7B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，具体地示出了当发生断开时的连接状态。

图8A是示出图6所示的通信系统中的第一种状态下的通信路径的框图。

图8B是示出图6所示的通信系统中的第二种状态下的通信路径的框图。

图9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10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11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。

具体实施方式

下文将参考附图描述根据本发明的具体实施例。

<第一实施例>

<通信系统的配置的概要>

图1示出了安装在车辆上的根据第一实施例的通信系统的配置。

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1示出了从上方观看车身10的平面中的部件的布局。在图1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设置在车身10的左右两侧。

如图1所示，各种类型的电气部件18大量安装在车身10上的各种位置处。各个电气部件18包括具有以太网(注册商标)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。通信速度被假定为例如100Mbps。

图1所示的通信系统100的传输路径被配置为作为电线的组件的线束。线束包括干线76A、76B、76C、76D和76E。各条干线76A至76E包括以太网标准的通信线、电源线和地线。

如图1所示，交换集线器(SW-HUB)71、72、73和74分别布置在靠近四个门10a、10b、10c和10d的位置处。另外，交换集线器75设置在两个交换集线器71与72之间的中点附近。

在图1所示的实例中，干线76A布设为连接两个交换集线器71与75。类似地，干线76B被布设为连接两个交换集线器72与75，干线76C被布设为连接两个交换集线器71与73，干线76D被布设为连接两个交换集线器72与74，并且干线76E被布设为连接两个交换集线器73与74。

中央网关(GW)77经由以太网标准的通信线连接到交换集线器75。或者，例如，交换集线器75的功能可以合并在中央网关77中以将两者一体化。

作为高阶ECU的中央网关77在通信系统100上构建虚拟网络(VLAN)，并且能够通过使用路由图控制通信系统100中的通信路径。通过使用虚拟网络，物理连接的一个网络(LAN)能够分为多个组，并且能够作为独立用于各组的多个通信路径而被管理。

在图1所示的实例中，多个电气部件18经由支线19连接到交换集线器71至74的各通信端口。如上所述，在安装在车辆中的通信系统100的情况下，由于诸如连接到各个位置处的通信节点的电气部件这样的装置的类型被预先确定，所以决定了通信系统100上的适当通信路径的路由图的内容也能够预先确定。

当线束的一部分由于交通事故等断开时，发生不能以正常的通信路径进行通信的情况。在预先准备不同于正常通信路径的替代路径的情况下，能够通过从正常通信路径切换到替代路径来确保必要的通信路径。能够针对发生诸如断开这样的故障的各个部分并且针对各个通信节点预先指定适当的替代路径。因此，预先确定用于选择发生故障的各个部分的适当的替代路径的多种类型的路由图，并且由中央网关77和交换集线器71至75保存。

因此，当发生诸如断开的故障时，中央网关77和交换集线器71至75能够进行切换，以根据故障的位置选择适当的路由图，并且能够在适当的替代路径中进行通信，而不受断开的影响。

实际上，如后文将描述的，各个交换集线器71至75具有检测诸如断开这样的故障的功能。当在任一干线上发生故障时，识别出故障部，并且通过交换集线器71与75之间的通信，路由图自动切换为适当的路由图，并且因此，能够切换通信路径，使得通信不受故障的影响。

在图1的通信系统100中，由于干线76A至76E布设为围着车身10的车辆内部环绕的回路形式，所以即使当诸如断开这样的故障发生于任一干线76A至76E时，也能够通过选择另一路径而确保通信所需的传输路径。

<通信路径的具体实例>

在图2A至2C中示出图1所示的通信系统100中的三种状态的通信路径。图2A示出了正常通信路径，图2B示出了用于提供路径切换指示的路径，并且图2C示出了切换后的替代路径。在图2A至2C的实例中，图1中的中央网关77和交换集线器75被一体化地表示。

在正常状态下，如图2A所示，中央网关77和交换集线器73经由干线76A、交换集线器71和干线76C连接。因此，当中央网关77与交换集线器73下游侧的电气部件18互相通信时，路由图被确定为使用图2A中的通信路径81。

即，在该情况下，确保了用于从中央网关77经由干线76A、交换集线器71、干线76C、交换集线器73和支线19而与电气部件18通信这样的路径。由于采用了虚拟网络，所以即使当物理连接通信路径时，也存在路径被逻辑断开的部分。

类似地，如图2A所示，中央网关77和交换集线器74经由干线76B、交换集线器72和干线76D连接。因此，当中央网关77与交换集线器74下游侧的电气部件18互相通信时，路由图被确定为使用图2A中的通信路径82。即，在该情况下，确保了用于从中央网关77经由干线76B、交换集线器72、干线76D、交换集线器74和支线19而与电气部件18通信这样的路径。

另一方面，在图2B中，假定在干线76C的中途的断开部76X处发生诸如断开这样的故障。在图2B的实例中，交换集线器73检测到该断开。因此，来自交换集线器73的路径切换指示依次经由指示路径83A、83B和83C传输到交换集线器71。因此，交换集线器71根据接收到的指示在内部路由图之间切换，从而根据断开位置选择适当的路径。切换的路由图的内容也反映在中央网关77的控制中。

在如2B所示的状态下切换路由图之后，基于路由图优先选择图2C所示的通信路径81A和82A，并且将其用于实际通信。即，当中央网关77与交换集线器71的下游的电气部件18互相通信时，选择通信路径81A，并且当中央网关77与交换集线器73的下游的电气部件18互相通信时，选择通信路径82A。

图2C所示的通信路径82A从中央网关77经由干线76B、交换集线器72、干线76D、交换集线器74、干线76E、交换集线器73和支线19连接到电气部件18。即，由于已知不能使用包括断开部76X的干线76C的通信路径，所以优先选择通信路径82A作为干线76C的替代路径。结果，能够避免断开部76X的作用。

<交换集线器的内部配置>

图3示出了一个交换集线器71的内部配置实例。注意，其它交换集线器72至75具有与交换集线器71相同的配置。

如图3所示，交换集线器71包括以太网通信部71a、VLAN对应部71b、路径控制部71c、存储装置71d、路由图71e、故障检测部71f、电源部71g、备用电源部71h和多个通信端口P1至P6。

以太网通信部71a是用于发送和接收与以太网标准相对应的信号帧的接口。在图3所示的实例中，由于交换集线器71具有六个通信端口P1至P6，所以多条通信线，例如，图1所示的干线76A和76C以及多条支线19能够连接到通信端口P1至P6。

交换集线器71能够中继从通信端口P1至P6中的任意一个端口输入的信号帧，并且从与信号帧的目的地连接的一个通信端口P1至P6发出信号帧。然而，在虚拟网络中，在存在于相同的交换集线器71中的作为物理端口的通信端口P1至P6中，由于未逻辑分配到相同LAN组的端口彼此分离，所以信号帧不在未逻辑分配到相同的LAN组的端口之间中继。

根据分配至各个装置的介质接入控制(MAC)地址、端口编号、LAN组等，指定并管理由交换集线器71传输的信号帧的发送源和目的地。

VLAN对应部71b针对预先虚拟分配的各个LAN组而分别管理通信端口P1至P6的信号帧。作为高阶ECU的中央网关77确定交换集线器71至75中的每个交换集线器的各通信端口被分配到多个LAN组中的哪个组。

非易失性存储装置71d保存预先寄存的路由图71e。针对发送源通信节点与目的地通信节点的各个组合，路由图71e包括表示两者之间要连接的通信路径的比特分配表。例如，与图2A所示的通信路径81和82相对应的内容作为比特分配表而存在。

除了正常状态下使用的比特分配表之外，针对可能发生诸如断开这样的故障的每个部分，将用于与断开部分关联地优先选择预先确定的替代路径的多个比特分配表登记(register)在路由图71e中。通过切换路由图71e上使用的比特分配表，例如，能够优先地选择图2C所示的通信路径81A和82A。

根据路由图71e上选择的比特分配表，路径控制部71c基于要中继的信号帧中包括的诸如发送源、目的地和下一个跳中继点这样的信息确定信号帧的发送目的地，并且经由VLAN对应部71b和以太网通信部71a从通信端口P1至P6中的一个通信端口发出信号帧。

故障检测部71f能够通过例如与相邻位置处连接的其它交换集线器72和75定期进行通信来检测故障的存在与否以及发生故障的位置。除了诸如断开这样的通信的切断之外，还能够检测在交换集线器之间的通信负荷过大的状态下的通信质量的下降、在通信线的阻抗改变的状态下的通信质量的下降或者在噪声增大的状态下的通信质量的下降。

当故障检测部71f检测到诸如断开这样的通信的切断或者检测到通信质量下降预定值以上的状态时，路径控制部71c根据发生的部位(等同于图2B中的断开部76X)将交换集线器71中的路由图71e切换为适当的比特分配表。同时，检测到故障的交换集线器71生成指示，以切换其它交换集线器72至75中的路由图71e。

例如，如图2B所示，当交换集线器73检测到故障时，由交换集线器73产生的指示通过指示路径83A、83B和83C传输到另一个交换集线器71，使得交换集线器71上的路由图71e被重写。

交换集线器71的电力通常经由线束的电源线供给，并且基于该电力而由电源部71g产生的稳定的电力被供给到交换集线器71的内部电路，即，以太网通信部71a、VLAN对应部71b、路径控制部71c、故障检测部71f等。

另一方面，设置在交换集线器71中的备用电源部71h具有诸如二次电池这样的内置电源。当由于线束的断开等导致从车辆侧到交换集线器71的电力的供给停止时，交换集线器71中的备用电源部71h供给交换集线器71所需的电力。因此，即使当发生线束的断开时，也能够正常地维持交换集线器71的功能。

<通信系统的状态改变>

在图4中示出在当发生断开时的通信系统100的状态改变。例如，如图2B所示，当在干线76C的断开部76X处发生断开时，建立图4中所示的状态C1。即，交换集线器71或73的故障检测部71f检测到该断开，并且指明断开的位置(断开部76X)。

然后，状态转变至状态C2。例如，当交换集线器73检测到断开时，利用交换集线器73中的路径控制部71c，表示断开的发生以及发生的位置的信息经由图2B所示的指示路径83A、83B和83C从交换集线器73传输至相对侧的交换集线器71。

在下一状态C3下，在检测到断开的交换集线器73以及接收到断开信息的交换集线器71内部，自动进行路由图71e的重写。根据重写之后的路由图71e，交换集线器71和73优先选择将断开部76X旁路的替代路径。

<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。

在各个交换集线器71至75中存在的故障检测部71f持续或者定期地监控并检查与另一交换集线器的通信路径是否处于可用状态(S11)。

当通信路径没有任何问题而可以使用时，根据各个交换集线器71至75中的路由图71e，由各个交换集线器71至75中的路径控制单元71c确定的通信路径用于进行交换集线器71至75之间的以太网标准的通信(S12)。

通过使用以太网标准的通信，各个交换集线器71至75中的故障检测部71f通知其他交换集线器在当前的通信路径中不存在问题(S13)。

当交换集线器71至75中的任意一个故障检测部71f检测到诸如断开这样的故障时，检测到故障的故障检测部71f将生成的故障信息发送给其它交换集线器(S14)。

当从检测到故障的交换集线器的故障检测部71f发送的故障信息被交换集线器71至75中的其它交换集线器接收到时，接收到故障信息的其它交换集线器重写其内的路由图71e。检测到故障的交换集线器也重写其内的路由图71e。结果，优先地选择不经过断开部76X的替代路径。因此，能够避免当发生断开时或者当由于其他原因导致通信质量恶化时的通信的延迟时间的增加。

<第二实施例>

<通信系统的配置的概要>

根据本发明的第二实施例的通信系统100C的配置的概要如图6所示。

假定图6所示的通信系统100C在安装于诸如汽车这样的车辆上的状态下使用。图6示出了从上方观看车身10的平面中的部件的布局。在图6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6所示，各种类型的电气部件18大量安装在车身10上的各种位置处。各个电气部件18包括具有预定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100C进行有线通信。

图6所示的通信系统100C的通信网络具有多个独立的区域，以及将多个独立的区域连接的高阶通信网络。在图6的实例中，一个区域形成在车身10的右侧的空间中，并且另一个区域形成在左侧的空间中。右侧的区域设置有管理该区域的区域ECU41，并且左侧的区域设置有管理该区域的区域ECU42。可以基于不同的特性而不是空间来形成多个区域，该不同的特性例如是用作控制目标的电气部件的类型、要求的通信速度和车辆上的功能组。

区域ECU41的上游侧经由高阶通信总线16和交换集线器(HUB)43连接到中央网关(GW)11。区域ECU42的上游侧经由高阶通信总线17和交换集线器43连接到中央网关(GW)11。或者，交换集线器43可以并入中央网关11以使得两者一体化。

区域ECU41和42分别具有用于控制下游侧的区域内通信路径的网关功能，并且保存表示为各个通信节点预先分配的路径的路由图。中央网关11是具有控制多个区域中的所有通信路径的功能的高阶ECU，并且保存用于管理所有通信路径的路由图。

在图6所示的通信系统100C中，区域ECU41的下游侧的区域内通信网络形成了CAN总线。区域ECU42的下游侧的区域内通信网络也形成了CAN总线。因此，各个区域ECU41和42中的通信部分、电气部件18以及接头连接器14A、14C、15A和15C包括对应于CAN标准的通信接口，并且在各个区域中进行CAN标准的通信。

另一方面，高阶通信总线16和17被配置为符合以太网通信标准。因此，连接到高阶通信总线16的各个区域ECU41、连接到高阶通信总线17的区域ECU42、连接到高阶通信总线16和17的交换集线器43以及中央网关11包含对应于以太网的通信接口，并且经由高阶通信总线16和17进行以太网通信。

如图6所示，在区域ECU41的下游侧，区域干线12A、12B、12C和备用线21-1连接为形成一个回路。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，并且是能够进行接通-断开控制的开关，例如继电器。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。

接头连接器14A设置在区域干线12A的端部处，接头连接器14B设置在区域干线12B和12C的中途，并且接头连接器14C设置在区域干线12C的端部处。

各条区域干线12A、12B、12C和备用线21-1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。

一条或多条支线19连接到区域ECU41和接头连接器14A、14B和14C的各自的位置，并且电气部件18分别连接到支线19的端部。各条支线19均包括由比区域干线12A细的电线形成的两条通信线、电源线和地线。

各个接头连接器14A、14B和14C是用于将区域内干线物理且电气结合到下游支线19的中间部件，并且区域ECU41还具有接头连接器的功能。另外，接头连接器14A、14B和14C之中的至少在路径端部位置处的接头连接器14A和14C具有稍后将描述的断开检测功能。

此外，在区域ECU42的下游侧，区域干线13A、13B、13C和备用线21-2连接为形成一个回路。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断型开关，并且是能够进行接通-断开控制的开关，例如继电器。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处于断开状态。

接头连接器15A设置在区域干线13A的端部处，接头连接器15B设置在区域干线13B和13C的中途，并且接头连接器15C设置在区域干线13C的端部处。

各条区域干线13A、13B、13C和备用线21-2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CANFD这样的另一通信标准来代替CAN标准。

一条或多条支线19连接到区域ECU42和接头连接器15A、15B和15C的各自的位置，并且电气部件18分别连接到支线19的端部。即，各个接头连接器15A、15B和15C是用于将区域内干线结合到下游支线19的部件，并且区域ECU42还具有接头连接器的功能。另外，接头连接器15A、15B和15C之中的至少在路径端部位置处的接头连接器15A和15C具有稍后将描述的断开检测功能。

各个区域ECU41和42均是具有多个通信接口、路由图和控制部的电子控制单元。对于各个通信接口，其上游侧对应于以太网，并且其下游侧对应于CAN标准。通常基于区域ECU41和42以及中央网关11中的路由图的内容确定用于区域内的电气部件18等的通信的通信路径。

分配到路由图的内容表示经由中央网关11、区域ECU41和42、区域干线12A至12C和13A至13C、接头连接器14A至14C和15A至15C、支线19等至电气部件18的通信路径，并且路径单独地分配至各个通信节点。

<区域干线端部的连接状态>

在图7A和7B中示出通信系统100C中包括的多条区域干线12A和12C的端部12Ab和12Cb处的连接状态的具体实例。图7A示出了正常状态，并且图7B示出了当发生断开时的连接状态。

在通信系统100C中，如图7A和7B所示，区域干线12A的端部12Ab连接到接头连接器14A，并且区域干线12C的端部12Cb连接到接头连接器14C。此外，在图7A和7B的实例中，备用线21-1一直连接在两个接通连接器14A与14C之间，并且建立或切断备用线21-1的连接的开关22-1A和22-1B内置于各个接头连接器14A和14C中。另外，用于传输两个接头连接器14A与14C之间的专用信号的断开信息传输电路(电线)21B与备用线21-1并联设置。

区域干线12A的端部12Ab和多条支线19通过接头连接器14A内部的连接部29电连接。类似的，区域干线12C的端部12Cb和多条支线19通过接头连接器14C内部的连接部29电连接。开关22-1A和22-1B分别建立并切断备用线21-1与连接部29之间的连接。

用于检测区域干线12A的断开的断开检测单元27设置在接头连接器14A内部，并且用于检测区域干线12C的断开的断开检测单元28设置在接头连接器14C内部。断开检测单元27控制开关22-1A的打开和闭合。类似地，断开检测单元28控制开关22-1B的打开和闭合。在检测到断开时，断开检测单元27经由断开信息传输电路21-1B将关于断开的信息发送到断开检测单元28。类似地，在检测到断开时，断开检测单元28经由断开信息传输电路21-1B将关于断开的信息发送到断开检测单元27。

在区域干线12A和12C中的任意一者中未发生断开的状态下，接头连接器14A中的开关22-1A打开，并且接头连接器14C中的开关22-1B也打开，如图7A所示，使得备用线21-1从通信路径断开。另一方面，当在区域干线12A的断开部12X处发生断开时，接头连接器14A中的开关22-1A闭合，并且接头连接器14C中的开关22-1B也闭合，如图2B所示，使得备用线21-1被用作两个接头连接器14A与14C之间的通信路径。

<通信路径的实例>

图8A和图8B示出了在图6所示的通信系统100C中的两种状态下的通信路径。图8A示出了稳定状态下的通信路径，并且图8B示出了当发生故障时的通信路径。

例如在车身10的右侧的区域中，在区域干线12A至12C中未发生诸如断开这样的故障的状态下，能够使用通信路径23和24进行通信，如图8A所示。例如，当要在经由接头连接器14A和支线19而与区域干线12A的端部连接的电气部件18与经由接头连接器14C和支线19而与区域干线12C的端部连接的电气部件18之间进行通信时，能够使用图8A所示的通信路径23和24进行通信。即，能够使用经过中央网关11、区域ECU41、区域干线12A和接头连接器14的通信路径23以及经过中央网关11、区域ECU41、区域干线12B和12C以及接头连接器14B和14C的通信路径24。

由于通常在中央网关11和区域ECU41和42的路由图中预先确定并登记关于可用通信路径的信息，所以能够基于当开始通信时的路由图立即确定通信路径。

另一方面，在图8B所示的状态下，假定在将区域ECU41与接头连接器14A连接的干线12A的中途处的断开部12X处发生断开。因此，在图8B所示的状态下，不能在图8B的通信路径23中进行通信。

因此，通信系统100C闭合开关22-1，如图8B所示，以能够使用新的通信路径25，在该通信路径25中，两个接头连接器14A与14C通过备用线21-1连接。此外，指示从检测到故障的接头连接器14C中的断开检测单元28经由接头连接器14B发送到区域ECU41，使得能够立即使用通信路径25。在接收到指示时，区域ECU41根据该指示自动重写区域ECU41上的路由图的内容。

实际上，由于用于优先使用适当替代路径的多种类型的比特分配表针对每个故障发生部位而预先确定并且保存在路由图上，所以区域ECU41根据接头连接器14C中的断开检测单元28所发送的指示中包含的故障部位信息而选择适当的比特分配表，并且重写该区域ECU41的路由图。

结果，例如，当在图8B所示的状态下要在接头连接器14A的下游侧的电气部件18与接头连接器14C的下游侧的电气部件18之间进行通信时，进行路径切换，从而立即使用通信路径25开始通信。即，在通信路径25中开始通信，该通信路径25经过接头连接器14A、备用线21-1、开关22-1、接头连接器14C、区域干线12C、接头连接器14B、区域干线12B、区域ECU41、高阶通信总线16和中央网关11。

由于在通信路径25中不使用断开部12X，所以能够避免延迟的发生。由于利用多个电气部件18之间的通信，中央网关11以及区域ECU41和42上的路由图的内容被重写为使用通信路径25，所以能够在开始通信后立即使用通信路径25。

在图8B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14A与14C通过备用线21-1和开关22-1连接时，经过区域干线12A、12B和12C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。车身10的左侧上的区域也与右侧上的区域类似地控制。

<通信系统的状态改变>

在图9中示出当发生断开时的通信系统100C的状态改变。

例如，当在区域干线12A的断开部12X处发生断开时，如图8B所示，建立图9中的状态C1。即，断开检测部31(参见图11)利用接头连接器14A中的断开检测单元27检测区域干线12A的断开。

然后，状态转变为状态C2，并且开关22-1A的接点在开关控制部32(参见图11)的控制下闭合。此外，由于在断开检测单元28侧，开关22-1B的接点也闭合，所以备用线21-1可用为替代路径。

在下一状态C3下，接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区域干线12C的通信路径，将断开信息发送到用作网关的区域ECU41等。

在下一状态C4下，通过接收断开信息的区域ECU41中的网关的控制，即，来自断开检测单元28的路径改变指示，路由图自动重写为使用备用线21-1的路径。

<通信系统的控制操作>

在图10中示出用于处理断开的发生的通信系统100C的控制操作。

各个接头连接器14A至14C中存在的断开检测单元27或28持续或者定期监控并检查到其它两个接头连接器的通信路径是否能够使用(电连接)，并且类似地，在各个接头连接器15A至15C中存在的断开检测单元27或28持续或定期地监控并检查到其它两个接头连接器的通信路径是否能够使用(电连接)(S21)。

当没有任何问题而能够使用通信路径时，根据区域ECU41的路由图，各个接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28通过使用由区域ECU41确定的通信路径而进行与区域ECU41的CAN标准的通信，并且类似地，根据区域ECU42的路由图，各个接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28通过使用区域ECU42所确定的通信路径而进行与区域ECU42的CAN标准的通信(S22)。

各个接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28使用CAN标准的通信通知区域ECU41的网关在当前的通信路径中没有问题，并且类似地，各个接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28使用CAN标准的通信通知区域ECU42的网关当前通信路径没有问题(S23)。

当任意接头连接器14A至14C的断开检测单元27或28检测到断开时，检测到断开的断开检测单元27或28闭合开关21-1，以使得备用线21-1可用作替代路径，并且类似地，当任意接头连接器15A至15C的断开检测单元27或28检测到断开时，检测到断开的断开检测单元27或28闭合开关22-2，以使得备用线21-2可用作替代路径(S24)。

此外，为了使用替代路径，由断开检测单元27或28生成的断开信息被对应地发送到区域ECU41或42中的网关(S25)。

当区域ECU41中的网关接收到由任意接头连接器14A至14C中的断开检测单元27或28发送的断开信息时，网关重写其中的路由图，并且类似地，当区域ECU42中的网关接收到由任意接头连接器15A至15C中的断开检测单元27或28发送的断开信息时，网关重写其中的路由图(S26)。因此，例如，经过断开部12X的路径被排除，并且通信路径的分配改变为使用备用线21-1的路径作为代替。

因此，在执行如图10所示的控制的通信系统100C中，当在断开部12X处发生诸如断开这样的故障时，区域ECU41和/或区域ECU42的路由图的内容被转换为使用不同于断开路径的替代路径。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。

<接头连接器的内部配置>

在图11中示出断开检测单元27的配置的实例。

如图11所示，接头连接器14B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15B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能够检测区域干线12B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22-1A的接点打开，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22-1A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58B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58B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，通过使用未发生断开的区域干线12C的通信路径而将指示改变路径的信息发送到区域ECU41。

<通信系统的优势效果>

在图1所示的通信系统100中，由各个通信节点使用的干线76A至76E的传输路径形成为回路形式，并且多个通信类型的路径被配置为以物理和逻辑选择的方式使用。因此，当发生诸如断开这样的故障或者通信质量下降时，能够切换到不经过故障的部位的另一通信路径。另外，由于通过使用交换集线器71至75的功能而自动进行根据指示的故障检测、路径切换指示的传输和路由图的重写，所以在发生故障时优先选择没有故障的通信路径，并且能够避免通信的延迟。

此外，由于构建了虚拟网络，所以能够将适当的通信路径分配到各个通信节点，而无需在交换集线器71至75的部位处安装诸如路由器或者三层交换机这样的昂贵的通信设备。此外，在车载通信系统的情况下，由于连接到各个通信节点的位置的电气部件18的类型、线束的形状等预先已知，所以当发生故障时要选择的适当的通信路径能够预先确定并且预先寄存在路由图71e上。因此，能够根据故障发生部位而立即重写路由图。

在图6所示的通信系统100C中，由于各个区域中的区域干线12A至12C和备用线21-1形成为回路形式，所以当发生故障时能够针对各个区域而确保将故障发生部位旁路的另一通信路径。此外，由于通过切断稳定状态下的开关22-1而使回路的一部分开路，所以在区域ECU41和42的下游侧上使用CAN总线的通信路径这样的通信系统100C中，也能够创建适当的路由图。此外，当发生故障时，区域ECU41基于从检测到故障的接头连接器14A和14C发送的信息而重写路由图，并且因此，能够优先选择备用线21-1的通信路径用于通信。

一种车载通信系统(100)，在该车载通信系统中，中继设备(交换集线器71至75)设置在包括通信线的干线的线束上的能够分支的多个位置的每个位置处，所述中继设备能够根据通信的目的地而进行通信的中继和路径选择。

在该车载通信系统中，多个所述中继设备中的每个中继设备均包括：

故障检测部(71f)，该故障检测部检测断开或者通信质量的下降；

路由图(71e)，预先确定的多种类型的路径信息与故障的有无和每个故障的部位相对应地保存在该路由图中；以及

路径控制部(71c)，该路径控制部控制所述路由图的切换，

其中，所述通信线的所述干线(76A至76E)形成为处于能够物理或逻辑地选择性使用多种类型的路径的状态(参见图1)，

其中，当任意中继设备的所述故障检测部检测到故障发生时，检测到所述故障发生的所述故障检测部所属的所述中继设备中的所述路径控制部指示另一中继设备改变路径(S14)，并且

其中，当任意中继设备的所述故障检测部接收到来自另一中继设备的路径改变的指示时，至少接收到所述路径改变的指示的所述故障检测部所属的所述中继设备的所述路由图根据故障发生部位而切换(S15)。

根据具有以上配置的车载通信系统，即使当在任意通信线的一部分处发生诸如断开这样的故障时，也能够使用不具有故障的另一路径的通信线，并且因此，能够通过在通信路径之间切换而确保所需通信路径。另外，由于故障检测部、路由图和路径控制部存在于各个中继设备中，所以当发生故障时，能够通过中继设备之间的通信自动切换路由图，并且由于能够优先选择不具有故障的路径，因此能够避免通信的延迟时间增加。

在该车载通信系统中，所述通信线的所述干线可以形成一个以上的回路，该一个以上的回路能够至少物理闭合，从而环绕车辆上的区域(参见图1)。

根据具有以上配置的车载通信系统，由于通信线的干线形成一个以上回路，所以即使当在回路的一部分处发生断开时，也能够确保不经过该断开部位的另一通信路径。此外，由于回路形成为环绕车辆上的特定区域，所以即使当发生交通事故等时，也能够避免在回路的多个部位同时断开。

在车载通信系统中，所述多个中继设备中的每个中继设备均具有VLAN处理部(VLAN对应部71b)，该VLAN处理部将包括多个物理端口的整个物理LAN连接划分并分配为多个组，以形成多个虚拟LAN区段。

根据具有以上配置的车载通信系统，物理连接的一个通信网络(LAN)能够被逻辑划分为多个组，并且针对每个组进行独立管理。因此，即使当诸如昂贵的路由器或者三层交换机这样的通信设备未大量连接到线束，也能够通过中继设备的控制而适当地切换断开时使用的诸如多余路径这样的通信路径。

在车载通信系统中，所述多个中继设备中的每个中继设备均可以包括备用电源(备用电源部71h)，并且

当从外部到所述中继设备的电力供给发生故障时，所述备用电源可以向所述中继设备的内部电路供给所需电力。

根据具有以上配置的车载通信系统，即使在自车辆的交通事故等时线束的一部分断开，并且从车辆侧向中继设备的电力的供给被切断时，也能够使用由中继设备内部的备用电源供给的电力，使得能够维持中继设备的功能。

根据本发明的车载车辆通信系统，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，并且减少通信延迟。此外能够防止通信设备的成本增加。

Claims (5)

1.一种车载通信系统，在该车载通信系统中，中继设备设置在包括通信线的干线的线束上的能够分支的多个位置的每个位置处，所述中继设备能够根据通信的目的地而进行通信中继和路径选择，

其中，多个所述中继设备中的每个中继设备均包括：

故障检测部，该故障检测部检测断开或者通信质量的下降；

路由图，预先确定的多种类型的路径信息与故障的有无及每个故障部位相对应地保存在所述路由图中；以及

路径控制部，该路径控制部控制所述路由图的切换，

其中，所述通信线的所述干线形成为处于能够物理或逻辑地选择性使用多种类型的路径的状态，

其中，当任意中继设备的所述故障检测部检测到故障发生时，检测到所述故障发生的所述故障检测部所属的所述中继设备中的所述路径控制部指示所述多个中继设备中的任何其他中继设备改变路径，并且

其中，当任意中继设备的所述故障检测部接收到来自任何所述其他中继设备的路径改变的指示时，至少接收到所述路径改变的指示的所述故障检测部所属的所述中继设备中的所述路由图根据故障发生部位而切换。

2.根据权利要求1所述的车载通信系统，

其中，所述通信线的所述干线形成一个以上的回路，该一个以上的回路能够至少物理闭合，从而环绕车辆上的区域。

3.根据权利要求1或2所述的车载通信系统，

其中，所述多个中继设备中的每个中继设备均具有VLAN处理部，该VLAN处理部将包括多个物理端口的整个物理LAN连接划分并分配为多个组，以形成多个虚拟LAN区段。

4.根据权利要求1或2所述的车载通信系统，

其中，所述多个中继设备中的每个中继设备均包括备用电源，并且

其中，当从外部到所述中继设备的电力供给发生故障时，所述备用电源向所述中继设备的内部电路供给所需电力。

5.根据权利要求3所述的车载通信系统，

其中，所述多个中继设备中的每个中继设备均包括备用电源，并且

其中，当从外部到所述中继设备的电力供给发生故障时，所述备用电源向所述中继设备的内部电路供给所需电力。