專利名稱：車輛通信系統(tǒng)與用于操作通信系統(tǒng)的方法
車輛通信系統(tǒng)與用于操作通信系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛的、尤其是工業(yè)或農(nóng)業(yè)用車的通信系統(tǒng)。所 述通信系統(tǒng)包4舌至少兩個主"t喿作組件和網(wǎng)絡(luò)。所述車輛和優(yōu)選至少一
種工作功能(Arbeitsfunktion)可以利用所述主操作組件被操作。主操作 組件具有接口單元并且必要時具有控制單元，通過所述控制單元可以 控制和/或調(diào)節(jié)主操作組件。數(shù)據(jù)或者信息可以從主操作組件的接口 單元通過所述網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)搅硪恢鞑僮鹘M件的接口單元。此外，本發(fā) 明涉及一種用于操作通信系統(tǒng)的方法。
幾十年以來，在農(nóng)用機(jī)械領(lǐng)域，電子學(xué)及電子控制和調(diào)節(jié)的應(yīng)用 越來越重要。許多應(yīng)用可以被簡化，更有效且更好地祐L操縱并且^K吏 用，因為相比于在手動操縱中可能的，電子控制器能夠更精確且更快 地做完許多過程。
為了不同的控制器能夠相互協(xié)調(diào)它們的過程，同步并且相互交換 需要的數(shù)據(jù)，這些控制器通過CAN總線進(jìn)行通信。它是一種串行總 線系統(tǒng)，所述串行總線系統(tǒng)許多年以來在汽車工業(yè)和自動化工業(yè)中是 流行的。CAN總線在理想條件下提供直至最大1 MBit/s的數(shù)據(jù)傳輸 率。典型的數(shù)據(jù)傳輸率位于125 kBit/s、 250 kBit/s或500 kBit/s。
為了能夠傳輸與處理隨著現(xiàn)代車輛系統(tǒng)的功能規(guī)模而增長的數(shù) 據(jù)量，多個總線或總線系統(tǒng)一起被操作，所述總線或總線系統(tǒng)可以通 過網(wǎng)關(guān)相互連接。由此形成變得越來越復(fù)雜的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使得識 別并消除問題越來越困難。
CAN-通信在農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)中的應(yīng)用子領(lǐng)域是在拖拉機(jī)與用于交 換控制命令的設(shè)備之間的通信。這里存在覆蓋制造商的國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11783或ISOBUS)，所述標(biāo)準(zhǔn)確保不同制造商的設(shè)備和牽引車能夠相 互通信并且確保這以哪種方式或以哪種形式發(fā)生。因此，本發(fā)明的任務(wù)是，說明并改進(jìn)一種在文章開始處提及的那 類通信系統(tǒng)，通過所述通信系統(tǒng)克服前面提及的問題。尤其地，應(yīng)才是 供一種簡化的體系結(jié)構(gòu)和/或一種具有較高帶寬的通信系統(tǒng)。
該任務(wù)依照本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征來解決。由從屬權(quán)利要 求得知本發(fā)明的其他有利的實施方案和改進(jìn)方案。
依照本發(fā)明，在文章開始處提及的那類通信系統(tǒng)，其特征在于， 連接所述接口單元的網(wǎng)絡(luò)具有以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
原則上可以規(guī)定,在所有的主操作組件之間設(shè)置有以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡(luò)?？商娲?，也可能僅僅在所選擇的車輛主操作組件之間存在以太 網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
首先已看出，CAN總線(在所述CAN總線上應(yīng)用迄今的ISO標(biāo) 準(zhǔn))的容量在完全使用ISOBUS可能性的情況下可能完全滿負(fù)荷。通 過ISOBUS伸展的調(diào)節(jié)回路超過CAN總線的工作效率，正如用于自 動化在車輛與可適配于車輛的工作設(shè)備之間相互配合中的工作過程 的應(yīng)用。此外，在一些應(yīng)用中要求相比于利用目前CAN總線可實現(xiàn) 的反應(yīng)時間更短的反應(yīng)時間。另外，CAN總線不具有受保證的回復(fù) 時間。另 一個問題是ISOBUS的作用半徑，因為相比于所述總線由于 物理原因允許的， 一些輔助設(shè)備的塊(Masse)具有更大的尺寸。
因此尤其建議，從工業(yè)自動化幾年以來熟知的工業(yè)的以太網(wǎng)-數(shù) 據(jù)網(wǎng)絡(luò)(所述以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被制造商和運營商應(yīng)用于工業(yè)的生產(chǎn) 設(shè)備)被用作針對在輛的主操作組件之間的通信的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或平臺。
由于較高的帶寬(100 MBit/s或1 GBit/s)和較大的作用半徑(在借 助銅纜進(jìn)行連接的情況下直至100 m)，較大的數(shù)據(jù)量也可以沒問題地 被傳輸。為了能夠操作具有實時要求的復(fù)雜的調(diào)節(jié)回路，現(xiàn)在存在多 種不同的基于工業(yè)以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的解決方案，所述解決方案恰當(dāng) 地處理甚至在短的循環(huán)時間(例如幾百微秒)的情況下的高的要求。此 外，工業(yè)的以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)使得能夠更筒單地將車輛連接到辦公室 或管理部門。移動應(yīng)用的特點對所述系統(tǒng)提出更高的要求并因此是首說明書第3/13頁
先在越野領(lǐng)域中的技術(shù)挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)實時的網(wǎng)絡(luò)，例如可以應(yīng)用精
確時間協(xié)議Precision Time Protocol(IEEE 1588)。
下列車輛組件被視為在本發(fā)明的意圖中的主4喿作組件 -內(nèi)燃機(jī) -變速箱 -液壓泵
-動力輸出軸(Zap^velle)
-用于控制電機(jī)的變流器
-功率電子器件
-電機(jī)
-發(fā)電機(jī)
-電動機(jī)
-壓縮機(jī)
-車輛避震系統(tǒng)，尤其是在主動(aktiv)控制時
換句話說，主操作組件是具有通常較大的功率消耗或功率輸出 的、用于實施或完成車輛的重要功能(諸如移動或工作功能的實施) 的、較大的機(jī)組(Aggregat)或較大的部件
依照所述通信系統(tǒng)的一種優(yōu)選的實施形式，通過接口單元將發(fā)電 機(jī)的變流器連接到所述網(wǎng)絡(luò)中。此外，同樣地通過接口單元將電動積」 的變流器連接到所述網(wǎng)絡(luò)中。至少在所述的兩個接口單元之間，所述 網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)建為以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，所述以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)尤其是實時 的，從而發(fā)電機(jī)和電動才幾可以相互協(xié)調(diào)地祐:操作。
在所述通信系統(tǒng)的另 一優(yōu)選實施形式中設(shè)置有通信系統(tǒng)服務(wù)器， 所述通信系統(tǒng)服務(wù)器控制主操作組件的單個的接口單元。單個接口單 元的控制可以集中地借助于通信系統(tǒng)服務(wù)器實現(xiàn)，其中由此不一定必 然地造成星形的網(wǎng)絡(luò)拓樸。
如果調(diào)節(jié)回路的一些主操作組件或至少一個主操作組件被控制， 則可以預(yù)料，通過所述網(wǎng)絡(luò)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率處于1至幾MBit/s的范圍內(nèi)。此外，此類調(diào)節(jié)回路可能要求非常短的反應(yīng)時間。因此，在所 述通信系統(tǒng)的 一優(yōu)選實施形式中，所述以太網(wǎng)-凝:據(jù)網(wǎng)絡(luò)被如此構(gòu)建， 使得能夠?qū)崿F(xiàn)實時的數(shù)據(jù)傳輸。
如果在至少兩個接口單元之間的數(shù)據(jù)傳輸在可預(yù)先規(guī)定的持續(xù) 時間內(nèi)完成，則就可能尤其存在實時的數(shù)據(jù)傳輸，其中所述的可預(yù)先
規(guī)定的持續(xù)時間處于IO jis至10ms的范圍內(nèi)。
實時的數(shù)據(jù)傳輸也可以在所謂的確定性的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆懂爟?nèi)實 現(xiàn)。在此，在預(yù)先規(guī)定的時間分別進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這可以被設(shè)置為單 個數(shù)據(jù)分組的形式。典型的循環(huán)時間處于約200jus，但是完全也可 能更短。在這樣的循環(huán)時間內(nèi)完成在網(wǎng)絡(luò)參與者之間的數(shù)據(jù)傳輸。
附加地或可替代地，如果接口單元發(fā)送被指定用于至少一個另外 的接口單元的數(shù)據(jù)，就可能存在實時的數(shù)據(jù)傳輸。在此，最大持續(xù)時 間可以由所述的進(jìn)行發(fā)送的接口單元預(yù)先規(guī)定?？商娲?，可以按其 他方式預(yù)先M^定最大持續(xù)時間。在該最大持續(xù)時間內(nèi)，關(guān)于成功的婆史 據(jù)傳輸?shù)姆答伝蛘哒f驗證必須從所述的進(jìn)行接收的接口單元到達(dá)。
如果接口單元發(fā)送被指定用于至少 一個另外的接口單元的數(shù)據(jù)， 并且所發(fā)送的數(shù)據(jù)例如在循環(huán)時間之后也實際上到達(dá)接收者處，就也 可能存在實時的數(shù)據(jù)傳輸。實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇祟惛拍罡鶕?jù)用于在不同 構(gòu)造中的穩(wěn)定應(yīng)用(stationaere Anwendungen)的現(xiàn)有技術(shù)是熟知的。這 樣的概念要么可以針對這里的本應(yīng)用基本上不改變地被接受，要么特 意#皮匹配到本應(yīng)用情況上。
依照所述通信系統(tǒng)的一種優(yōu)選的實施形式，所述網(wǎng)絡(luò)可以完全或 大部分根據(jù)下列以太網(wǎng)-標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范被構(gòu)建 -IEEE 802.3 (以太網(wǎng)) -IEC SC5C(實時以太網(wǎng)) -IEEE802.il (WLAN) -FlexRay
尤其是針對依照正C SC5C(實時以太網(wǎng))構(gòu)建所述以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，可以按有利的方式動用針對安全要求高的應(yīng)用已驗證的標(biāo) 準(zhǔn)。
此時，接口單元可以作為客戶端和/或作為服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)相互 通信。附加地或可替代地，這可能是合適的，即所述網(wǎng)絡(luò)具有主端
(Master)和至少 一個從端(Slave)。所述主端可以(尤其是在預(yù)先規(guī)定的 時間)將請求數(shù)據(jù)分組通過所述網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所述的至少 一個從端和/或 到所有接口單元。就這點而言，可以動用網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖熘幕?已建立的概念，依賴于這些概念中的哪個針對本應(yīng)用情況顯得適宜。
在此上下文中，通過所述網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膸膸笮』驍?shù)據(jù)分組的幀 大小或者數(shù)據(jù)分組大小也可以是可預(yù)先規(guī)定的和/或被構(gòu)建為可變 的。優(yōu)選地，依賴于要傳輸?shù)男畔⒑?或依賴于在時間上的傳輸密度， 可以可變地確定幀大小。
依照所述通信系統(tǒng)的 一種優(yōu)選的實施形式，所述接口單元按照主 -從協(xié)議通過所述網(wǎng)絡(luò)相互通信。尤其是當(dāng)設(shè)置有對主操作組件的單 個接口單元進(jìn)行集中控制的通信系統(tǒng)服務(wù)器時，適合的是，將該通信 系統(tǒng)服務(wù)器配置為主端并且將主操作組件的接口單元配置為從端。
優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)^皮如此構(gòu)建，4吏得該網(wǎng)癥備具有至少1 MBit/s、
優(yōu)選10 MBit/s或更大的數(shù)據(jù)傳輸率。
單個的接口單元可以按不同方式在網(wǎng)絡(luò)中相互連接。在此，不同
的拓樸可以是適宜的，其中下面布i定，至少兩個接口單元或三個以上 的接口單元至少逐段地以相應(yīng)的拓樸相互連接。尤其優(yōu)選地，至少兩
個接口單元以線形拓樸的形式相互連接。附加地或可替代地，至少兩 個接口單元以環(huán)形拓樸、樹形拓樸和/或星形拓樸的形式相互連接。 環(huán)形拓樸是尤其有利的，因為在網(wǎng)絡(luò)在某位置處斷開的情況下仍然能 夠通過剩下的聯(lián)接的部分傳輸數(shù)據(jù)。
如果不要求所有主操作組件或者它們的接口單元和/或控制單元 相互實時通信，那么可以規(guī)定，所述網(wǎng)絡(luò)的僅僅某段具有實時的數(shù)據(jù) 傳輸。此外，單個網(wǎng)絡(luò)段的最大數(shù)據(jù)傳輸率可以具有不同的值，而且依賴于在相應(yīng)的接口單元之間通常具有所預(yù)期的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)
(Datenverkehr)。
依照所述通信系統(tǒng)的一種優(yōu)選的實施形式，所述網(wǎng)絡(luò)延伸到可適 配于車輛的工作設(shè)備。如果所述車輛被構(gòu)建為農(nóng)業(yè)用車的形式并尤其 被構(gòu)建為拖拉機(jī)的形式，作為工作設(shè)備例如考慮犁、壓捆才幾 (Rundballenpresse)、噴灑器、耙、播種機(jī)和/或割草機(jī)。據(jù)此，工作設(shè) 備在本發(fā)明的意圖內(nèi)尤其是如下工作設(shè)備，即所述工作設(shè)備可以實施 工作功能并被可逆地(reversibel)適配到車輛。在車輛與工作設(shè)備之間 的網(wǎng)絡(luò)連接可以通過電纜連接和/或通過無線電連接來實現(xiàn)。如果所 述工作設(shè)備具有帶接口單元的主操作組件，則車輛的車載網(wǎng)絡(luò)到可逆
備的主操作組件例如可以是電動機(jī)或?qū)υ撾妱訖C(jī)進(jìn)行控制的變流器， 其中所述電動機(jī)例如可以驅(qū)動飼料攪拌車(Futtermischwagen)的攪拌 蝸桿。所述電動才幾可以通過供電線路^皮供給電流，所述電流由凈皮i殳置 在車輛上的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生并被提供給飼料攪拌車。飼料攪拌車的電動機(jī) 可以根據(jù)運轉(zhuǎn)速度、要輸出的飼料、飼料攪拌車的容器的填充狀態(tài)和 其他操作參數(shù)相應(yīng)地被控制或調(diào)節(jié)。在工作設(shè)備上和/或在車輛上的 傳感器的傳感器數(shù)據(jù)也可以通過所述網(wǎng)絡(luò)被傳輸。
通過所述網(wǎng)絡(luò)可以傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)，其中它可以尤其是涉及網(wǎng)絡(luò)上 的單個接口單元的注冊(Anmeldung)的數(shù)據(jù)。此外考慮如下數(shù)據(jù)，即 所述數(shù)據(jù)涉及接口單元的標(biāo)識、或者接口單元或主操作單元的特性數(shù) 據(jù)、或者預(yù)先設(shè)置的參數(shù)、和/或這些組件的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
通過所述網(wǎng)絡(luò)可以可替代地或附加地傳輸過程數(shù)據(jù)。過程數(shù)據(jù)可 以尤其是到主操作組件的命令數(shù)據(jù)、主操作組件的輸入數(shù)據(jù)、主操作 組件的參數(shù)和/或傳感器數(shù)據(jù)。尤其優(yōu)選地，它可以是關(guān)于在發(fā)電機(jī) 與電動機(jī)之間的電能流的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，所述調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)可以在發(fā)電機(jī)的變 流器與電動機(jī)的變流器之間被傳輸。在此，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)都可以4皮 布置在車輛上。可替代地或附加地，也可以考慮，發(fā)電才幾被布置在車輛上而電動積4皮布置在適配于車輛的工作設(shè)備上。
錯誤報告也可以通過所述網(wǎng)絡(luò)被傳輸。該錯誤報告尤其包括錯誤 的時間點、錯誤類型、錯誤原因和/或主操作組件的狀態(tài)。
尤我可以通過所述網(wǎng)絡(luò)傳輸診斷數(shù)據(jù)，其中診斷數(shù)據(jù)尤其具有主 操作組件的操作狀態(tài)和/或參數(shù)。
依照所述通信系統(tǒng)的一種尤其優(yōu)選的實施形式，所述接口單元基 于單芯片技術(shù)。在此，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信以及對主操作組件的控制在半 導(dǎo)體器件(芯片)中被綜合。這一方面使得結(jié)構(gòu)方式緊湊，另一方面4吏
得網(wǎng)絡(luò)盡可能無誤地且可靠地運行(ablaufen)，因為只須使用少量的單 個元件。
優(yōu)選地，在進(jìn)行中的網(wǎng)絡(luò)操作中可以加入或移除接口單元。這樣 的用術(shù)語"熱插拔，，表示的網(wǎng)絡(luò)特征在以下情況中是尤其適宜的，即 工作設(shè)備被適配到車輛并且所述網(wǎng)絡(luò)延伸到工作設(shè)備。在這種情況 下，工作設(shè)備的主操作組件的接口單元在進(jìn)行中的網(wǎng)絡(luò)操:作中在車輛 網(wǎng)絡(luò)中注冊并且接著通過所述網(wǎng)絡(luò)被控制。尤其是在農(nóng)業(yè)工作設(shè)備或 拖拉機(jī)中，經(jīng)常變換工作設(shè)備，從而例如不必關(guān)閉所述網(wǎng)絡(luò)，以將別 的接口單元連接到所述網(wǎng)絡(luò)并且在此期間只利用車輛的受限的功能范圍。
優(yōu)選地設(shè)置有至少 一種措施，利用所述措施可以防止對所述網(wǎng)絡(luò) 的未授權(quán)的訪問。這樣一種措施可以包括防火墻、程序例程、密碼詢 問、用戶權(quán)限管理和/或密碼學(xué)方法。關(guān)于這一點，可以動用現(xiàn)有的 機(jī)制或者標(biāo)準(zhǔn)。
尤其優(yōu)選地設(shè)置有工具，利用所述工具可以將所述網(wǎng)絡(luò)的單個組 件映象到文件系統(tǒng)上。這樣的工具可以尤其包括諸如NFS、 FPT、 SFTP、 RSH、 SSH、 Telnet、 Rlogin和/或X-Windows的例程或系統(tǒng)組 件。因而整個通信系統(tǒng)例如可以向外被表示為簡單的文件系統(tǒng)的形 式。該概念可以被稱為車輛的"虛擬服務(wù)器"。
在此上下文中，例如可以通過所述通信系統(tǒng)服務(wù)器集中地調(diào)整(einspielen)新的和/或修改的軟件。同樣適用于單個接口單元或單個主 操作組件的新的防火墻。在此不要求知道單個數(shù)據(jù)或文件的實際的物 理存儲位置，因為后者例如由通信系統(tǒng)服務(wù)器協(xié)調(diào)。應(yīng)以合適的編址 (Adressierung)為前提。
此外，以這種方式也可以基本上實現(xiàn)或利用以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的 所有服務(wù)和功能。恰恰在用于越野領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方面，所述以太 網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基于其特性可以是可靠且魯棒的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選地適合用于 車輛的單個主操作組件通過相應(yīng)接口單元的通信的本應(yīng)用。
作為用于單個接口單元和/或通信系統(tǒng)服務(wù)器的操作系統(tǒng)，可以 設(shè)置有Unix或Unix派生。在此，可以是多任務(wù)操作系統(tǒng)，所述多任 務(wù)操作系統(tǒng)可以配備有實時能力。可替代地，針對單個的接口單元和 /或通信系統(tǒng)服務(wù)器，可以將微軟Windows或相應(yīng)的派生i殳置為4喿作 系統(tǒng)。
不依賴于運行在網(wǎng)絡(luò)組件上的操作系統(tǒng)，可以給車輛操縱者提供 圖形的和/或多媒體的用戶界面(GUI或Graphical User Interface),所述 用戶界面可以簡單且直觀地被操縱(bedienen)并且給操縱者提供為車 輛操縱所需的信息。在此，所述圖形用戶界面可以被匹配到不同地被 構(gòu)建的、進(jìn)一步被擴(kuò)展的操縱方案"看并感覺(Look&Feel)"。對此 的實例已知有微軟Windows或蘋果的操作系統(tǒng)的用戶界面。Unix操 作系統(tǒng)以及尤其是Linux提供被稱為KDE或GNOME的系統(tǒng)作為用 戶界面。該用戶界面可以單獨地;陂配置，從而該用戶界面例如也可以 具有微軟Windows操作系統(tǒng)的"看并感覺"。
尤其優(yōu)選地，所述通信系統(tǒng)具有到至少一個其他網(wǎng)絡(luò)的接口、和 /或到行業(yè)特有的軟件的接口 、和/或到用于管理工業(yè)或農(nóng)業(yè)用車的軟 件的接口。這樣的其他網(wǎng)絡(luò)例如可以是農(nóng)場的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，所述基礎(chǔ)網(wǎng)
絡(luò)具有在那里所設(shè)置的中央計算機(jī)系統(tǒng)。在這樣的計算機(jī)系統(tǒng)上可以 安裝行業(yè)特有的程序，所述程序被用于操作、管理、和/或統(tǒng)計分析 農(nóng)場的工作。尤其地，通過這樣的到其他網(wǎng)絡(luò)的接口，辦公室應(yīng)用和多媒體應(yīng)用可以被集成到所述車輛網(wǎng)絡(luò)中或由此通信或者說交換數(shù) 據(jù)。
所述的其他網(wǎng)絡(luò)可以尤其地分別完全或大部分地滿足以下網(wǎng)絡(luò)
規(guī)范之一
-IEEE 802.15.1 (藍(lán)牙) -IEEE 802.15.4 (ZigBee) -IEEE 802.1 (WiMax) -GPS -USB
-UMTS或GSM
下面概括本發(fā)明通信系統(tǒng)的優(yōu)點。本發(fā)明通信系統(tǒng)具有更快的數(shù) 據(jù)傳輸并且提供相對于現(xiàn)有技術(shù)(對于可比較的應(yīng)用情況)更高的帶 寬。用于控制單元和/或接口單元和/或主操作組件的控制和調(diào)節(jié)程序 可以更簡單且更快速地被進(jìn)一步開發(fā)，因為能夠簡單地、自動地且全 局地(global)編程，無須明確地針對每個單獨控制單元與有可能專門 的接口相連接。可能的是，直接登錄到通信系統(tǒng)服務(wù)器并且從那里訪 問所有組件，所述組件通過所述網(wǎng)絡(luò)相互連^^妄。
在此上下文中，可以應(yīng)用用戶權(quán)限授予和/或用戶權(quán)限管理。關(guān) 于診斷可能性，也可以實現(xiàn)相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的系統(tǒng)的改進(jìn)， 因為可以傳輸更大的診斷數(shù)據(jù)率。所述通信系統(tǒng)可以由部件、網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議和概念構(gòu)建，所述部件、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和概念看起來是長期以來已知的 并且在技術(shù)上經(jīng)受住考驗。由此，安全且快速的網(wǎng)絡(luò)通信尤其是可能 的。它是可用的技術(shù)，并且標(biāo)準(zhǔn)組件可以以高的件數(shù)在較小的材料成 本的情況下被獲得?？赡艿氖?，對于時間要求高的和/或安全性上重 要的應(yīng)用采用已驗證的標(biāo)準(zhǔn)。
在方法方面，在文章開始處提及的任務(wù)通過權(quán)利要求34的特征 加以解決。據(jù)此，本發(fā)明方法被用于操作車輛的通信系統(tǒng)。所述通信
系統(tǒng)尤其是按照權(quán)利要求1至33之一被構(gòu)建。所述通信系統(tǒng)包括至輛利用主操作組件被操作。主操作 組件具有接口單元并且必要時具有控制單元，通過所述控制單元控制 和/或調(diào)節(jié)主操作組件。數(shù)據(jù)從主操作組件的接口單元通過所述網(wǎng)絡(luò) 被傳輸?shù)搅?一主操作組件的接口單元。連接所述接口單元的網(wǎng)絡(luò)具有 以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
因為根據(jù)本發(fā)明的方法適合用于操作按照權(quán)利要求1至34之一
的車輛通信系統(tǒng)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言在了解按照權(quán)利要求1至
3 4之 一 的通信系統(tǒng)的情況下也推斷出根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的實 施方案和改進(jìn)方案。在這方面，為了避免重復(fù)，參見說明書的前面部 分。
此時存在不同的可能性，以有利的方式設(shè)置與改進(jìn)本發(fā)明的教 導(dǎo)。對此， 一方面參看從屬權(quán)利要求，另一方面參看下面的借助附圖 對本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明。與借助附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明 相結(jié)合，也一般地闡述優(yōu)選的實施方案和改進(jìn)方案。在附圖中
圖1以示意圖示出了本發(fā)明通信系統(tǒng)的第一實施例， 圖2a-2d以示意圖分別示出了不同的網(wǎng)絡(luò)拓樸，并且 圖3以示意圖示出了本發(fā)明通信系統(tǒng)的可能的服務(wù)器配置的實 施例。
在附圖中利用相同附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。 圖1示出了車輛12的通信系統(tǒng)10。所述車輛12以拖拉機(jī)的形 式、也就是以農(nóng)業(yè)用車的形式被構(gòu)建。在圖1中僅僅利用虛線的邊緣 12來表明，哪些組件被配屬給車輛12。所述通信系統(tǒng)10包括多個主 操作組件14和網(wǎng)絡(luò)16。利用主操作組件14可以搡作車輛12。
作為主操作組件14,在依照圖1的實施例中設(shè)置有內(nèi)燃機(jī)18、 變速箱20、液壓設(shè)備22、具有為其配屬的變流器25的發(fā)電機(jī)24、 和多個電機(jī)，所述電機(jī)可以分別作為電動機(jī)或作為發(fā)電機(jī)被操作。具 體地，它是電機(jī)26,利用所述電機(jī)26驅(qū)動用于冷卻設(shè)備的冷卻器(未 示出)的風(fēng)扇(未示出)。電機(jī)28驅(qū)動空調(diào)設(shè)備的壓縮機(jī)(未示出)。變流器30通過電氣接口(未示出)以各自需要的形式向適配于車輛的工
作設(shè)備40提供電能。在此，可以是直流電流或者具有可預(yù)先規(guī)定頻 率的交流電路或三相電流。因而所述網(wǎng)絡(luò)16延伸到可適配于車輛12 的工作設(shè)備40,而且通過電纜連接和/或無線電連接。所述工作設(shè)備 40具有主操作組件44和接口單元46。所述4妄口單元46在進(jìn)行中的 網(wǎng)絡(luò)操作中可以被添加到網(wǎng)絡(luò)16中或者被從網(wǎng)絡(luò)16中移除。診斷系 統(tǒng)52也可以在進(jìn)行中的網(wǎng)絡(luò)操作中被連接到網(wǎng)絡(luò)16。利用診斷系統(tǒng) 52可以診斷連接到網(wǎng)絡(luò)16的組件。
剛才提及的主操作組件14各具有接口單元32,通過所述接口單 元32可以控制和/或調(diào)節(jié)相應(yīng)的主"^喿作組件14。在圖1所示的通信系 統(tǒng)10中，數(shù)據(jù)可以從主操作組件14的接口單元32通過網(wǎng)絡(luò)16被傳 輸?shù)搅?一主操作組件14的接口單元32。
此外，在網(wǎng)絡(luò)16上連接組件，所述組件在該實施例中不^f皮理解 為主操作組件，然而所述組件控制重要的車輛功能或工作功能。詳細(xì) 地，可電5茲控制的液壓閥34、單個的傳感器36以及單個的液壓促動 器38。這些組件分別被配屬給接口單元32,通過所述接口單元32可 以通過網(wǎng)絡(luò)16控制這些組件。
依照本發(fā)明，連接所述接口單元32的網(wǎng)絡(luò)16具有以太網(wǎng)-數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)。
借助于通信系統(tǒng)服務(wù)器42控制主操作組件14的單個的接口單元 32。通信系統(tǒng)服務(wù)器42(這涉及與網(wǎng)絡(luò)16的對話)被配置為主端。接 口單元32在網(wǎng)絡(luò)操作方面被配置為從端。據(jù)此，在通信系統(tǒng)服務(wù)器 42與接口單元32之間應(yīng)用主-從協(xié)議。
網(wǎng)絡(luò)16的至少那一部分(所述部分在變流器25的4妄口單元32以 及電機(jī)26、 28和變流器30之間延伸)相應(yīng)于依照IEC SC5C的規(guī)范被 構(gòu)建為實時的以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的形式。由此可以在這些接口單元32 與所配屬的主操作組件25、 26、 28、 30之間進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)傳輸。 所述網(wǎng)絡(luò)16具有100MBit/S或更高的數(shù)據(jù)傳輸率。在監(jiān)視和操縱單元48處，為車輛操縱者提供圖形的和多媒體的 用戶界面。在此，操縱者可以讀取車輛12或其主才喿作組件14的當(dāng)前
狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且可以激活和/或去激活車輛12的單個的工作模式。對 此，設(shè)置有控制和接口單元49,利用所述控制和接口單元49設(shè)法實 現(xiàn)操縱者與車輛12的通信系統(tǒng)服務(wù)器42的交互。
所述網(wǎng)絡(luò)16包括到其他網(wǎng)絡(luò)的多個接口。因此設(shè)置接口 50，在 所述接口 50處可以連接i貪斷系統(tǒng)52。通過所述4妄口 50并因此通過 網(wǎng)絡(luò)16可以傳輸診斷數(shù)據(jù)，其中診斷數(shù)據(jù)尤其包括主操作組件14的 操作狀態(tài)和/或參數(shù)。
此外，設(shè)置有4妄口 54,通過所述接口 54所述車輛12例如可以 與零售商、修理車間的計算機(jī)系統(tǒng)和/或操縱者的基本計算機(jī)系統(tǒng)建 立連接。車輛 一側(cè)的計算機(jī)單元(在所述計算機(jī)單元上運行關(guān)于此的 程序例程并準(zhǔn)備特定于車輛的、用于與外部計算機(jī)系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)) 利用附圖標(biāo)記53被示出。僅僅示意地利用附圖標(biāo)記56重現(xiàn)這樣的外 部的計算機(jī)系統(tǒng)和/或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。接口 54可以是電纜連接和常規(guī)的以 太網(wǎng)連接(車輛在廠房(Halle)中與網(wǎng)絡(luò)電纜相連接)。然而，接口 54也 可以被構(gòu)建為無線電連接，所述無線電連4妄相應(yīng)于依照IEEE 802.1 l(WLAN)或IEEE 802.6(WiMax)的規(guī)范被構(gòu)建。
車輛12具有車輛導(dǎo)航系統(tǒng)62,所述車輛導(dǎo)航系統(tǒng)62通過接口 58或至少一個衛(wèi)星60的無線電連接可以接收GPS位置信號。通過接 口 58，車輛導(dǎo)航系統(tǒng)62也可以與基站64通信，所述基站64同樣可 以發(fā)送位置信號并在耕地邊緣處(Feldrand)被定位，從而針對以拖拉 ^L形式^皮構(gòu)建的車輛12能夠在耕地工作中^"確地確定位置。
利用附圖標(biāo)記66至72表示在安全上重要的控制單元，利用所述 控制單元可以將車輛12轉(zhuǎn)向并剎住。網(wǎng)絡(luò)16的與此相關(guān)的段以環(huán)形 拓樸通過實時的以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)服務(wù)器42相連接，所述 以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)用于安全要求高的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)范，例如 TTP(Time Triggered Protocol時間觸發(fā)協(xié)議)或FlexRay。圖2a以示意圖示出了多個用于主操作組件(在圖2a至2d中未示 出)的接口單元32，所述接口單元32以線形拓樸的形式相互連接。圖 2b以示意圖示出了多個用于主操作組件的接口單元32，所述接口單 元32以樹形拓樸的形式相互連接。逐段地，單個的接口單元32以線 形拓樸相互連接。圖2c以示意圖示出了用于主操作組件的接口單元 32,所述接口單元32以星形拓樸的形式相連接。圖2d以示意圖示出 了用于主操作組件的接口單元32,所述接口單元32以環(huán)形拓樸的形 式相連接。優(yōu)選地，至少逐段地將線形拓樸和/或環(huán)形拓樸應(yīng)用于車 輛12的通信系統(tǒng)10。圖1和圖2a至2d的接口單元32基于單芯片 技術(shù)。
圖3以示意圖示出了服務(wù)器配置的實施例，如其例如可用于圖1 所示的通信系統(tǒng)10。在此，通過單個的長方形示出文件系統(tǒng)的部分 74，在所述文件系統(tǒng)中存儲有單個的重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和/或程序模塊。 文件系統(tǒng)的各個路徑說明在相應(yīng)部分74處示范性地被給出。
基于在圖3中所示的文件系統(tǒng)的實施方案，能夠以有利的方式通 過通信系統(tǒng)服務(wù)器42集中地調(diào)整新的和/或修改的軟件。
Unix的派生、也即Linux被設(shè)置為單個接口單元32和/或通信系 統(tǒng)服務(wù)器42的操作系統(tǒng)。
設(shè)置有措施(Massnahme)76，利用所述措施可以阻止對網(wǎng)絡(luò)16的 未授權(quán)的訪問。這些措施76分別以防火墻的形式^皮構(gòu)建。
最后尤其要指明，前面探討的實施例僅僅用于描述被要求權(quán)利的 教導(dǎo)，然而該被要求權(quán)利的教導(dǎo)不限于所述實施例。
權(quán)利要求
1.一種車輛的、尤其是工業(yè)或農(nóng)業(yè)用車的通信系統(tǒng)，具有至少兩個主操作組件(14)和網(wǎng)絡(luò)(16)，其中所述車輛(12)可以利用所述主操作組件(14)被操作，其中主操作組件(14)具有接口單元(32)并且必要時具有控制單元，通過所述控制單元可以控制和/或調(diào)節(jié)所述主操作組件(14)，其中數(shù)據(jù)可以從主操作組件(14)的接口單元(32)通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)被傳輸?shù)搅硪恢鞑僮鹘M件(14)的接口單元(32)，其特征在于，連接所述接口單元(32)的網(wǎng)絡(luò)(16)具有以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
2. 如權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，主操作組件(14)具有內(nèi)燃機(jī)(18)、變速箱(20)、液壓泵、動力輸出軸、用于控制電機(jī)的變流器、功率電子器件、電機(jī)、發(fā)電機(jī)(24)、電動機(jī)、壓縮機(jī)和/或可主動控制的車輛避震系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有通信系統(tǒng)服務(wù)器(42),所述通信系統(tǒng)服務(wù)器(42)控制所述主操作組件(14)的單個的接口單元(32)。
4. 如權(quán)利要求1至3之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被如此構(gòu)建，使得由此能夠?qū)崿F(xiàn)實時的數(shù)據(jù)傳輸。
5. 如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)在至少兩個接口單元(32)之間的數(shù)據(jù)傳輸在可預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)完成時，就存在實時的數(shù)據(jù)傳輸，其中所述的可預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時間處于IO jas至10ms的范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1至5之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，在預(yù)先規(guī)定的時間分別進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)選地以單個數(shù)據(jù)分組的形式。
7. 如權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)接口單元(32)發(fā)送被指定用于另 一接口單元(32)的數(shù)據(jù)時，就存在實時的數(shù)據(jù)傳輸，并且在此預(yù)先規(guī)定最大持續(xù)時間，在所述最大持續(xù)時間內(nèi)，關(guān)于成功的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆答伇仨殢乃龅倪M(jìn)行接收的接口單元(32)到達(dá)。
8. 如權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，如果接口單元(32)發(fā)送被指定用于至少一個另外的接口單元(32)的數(shù)據(jù)，并且所發(fā)送的數(shù)據(jù)也實際上到達(dá)所述接收者處，那么就存在實時的數(shù)據(jù)傳輸。
9. 如權(quán)利要求1至8之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)完全或大部分地滿足按照IEEE 802.3、 IECSC5C、 IEEE 802.11或FlexRay的頭見范。
10. 如權(quán)利要求1至9之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，相互通信。
11.如4又利要求1至IO之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)具有主端和至少一個從端，所述主端在可預(yù)先規(guī)定的時間點通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)向所述的至少一個從端和/或向所有接口單元(32)發(fā)送請求數(shù)據(jù)分組。
12. 如權(quán)利要求1至11之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述接口單元(32)按照主-從-協(xié)議通過所述網(wǎng)絡(luò)(l 6)相互通信。
13. 如權(quán)利要求1至12之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)傳輸?shù)膸膸膸笮∈强深A(yù)先規(guī)定的和/或可變的，并且優(yōu)選地依賴于要傳輸?shù)男畔⒑?或依賴于在時間上的傳輸密度，可以可變地確定幀大小
14. 如權(quán)利要求1至13之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)(16)被如此構(gòu)建，使得該網(wǎng)絡(luò)具有至少10 MBit/s的數(shù)據(jù)傳輸率。
15. 如權(quán)利要求1至14之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，至少兩個接口單元(32)以線形拓樸的形式相互連接。
16. 如權(quán)利要求1至15之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，至少兩個接口單元(32)以環(huán)形拓樸的形式相互連接。
17. 如權(quán)利要求1至16之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，至少三個接口單元(32)以樹形拓樸和/或星形拓樸的形式相互連接。
18. 如權(quán)利要求1至17之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)(16)的僅僅某段具有實時的數(shù)據(jù)傳輸。
19. 如權(quán)利要求1至18之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)(16)延伸到可適配于所述車輛(12)的工作設(shè)備(40)上，優(yōu)選地通過電纜連接和/或通過無線電連接。
20. 如^5L利要求19所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述工作設(shè)備(40)具有帶接口單元(46)的主操作組件(44)。
21. 如權(quán)利要求1至20之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)可以傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)，其中這樣的數(shù)據(jù)尤其是在所述網(wǎng)絡(luò)(16)上的用于注冊的數(shù)據(jù)、接口單元(32)的標(biāo)識、特性數(shù)據(jù)、預(yù)先設(shè)置的參數(shù)和/或狀態(tài)數(shù)據(jù)。
22. 如權(quán)利要求1至21之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)可以傳輸過程數(shù)據(jù)，其中過程數(shù)據(jù)尤其可以是關(guān)于電機(jī)之間的電能流的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)、到主操作組件(14)的命令數(shù)據(jù)、主操作組件(14)的輸入數(shù)據(jù)和/或主操作組件(14)的參數(shù)。
23. 如權(quán)利要求1至22之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)可以傳輸錯誤報告，所述錯誤報告尤其包括時間點、錯誤類型、錯誤原因和/或主操作組件(14)的狀態(tài)。
24. 如權(quán)利要求1至23之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)可以傳輸診斷數(shù)據(jù)，其中診斷數(shù)據(jù)尤其包括主4喿作組件(14)的操作狀態(tài)和/或參數(shù)。
25. 如權(quán)利要求1至24之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，接口單元(32)基于單芯片技術(shù)，其中尤其是網(wǎng)絡(luò)通信以及對主操作組件(14)的控制在半導(dǎo)體器件中被綜合。
26. 如權(quán)利要求1至25之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，接口單元(32)可以在進(jìn)行中的網(wǎng)絡(luò)操作中被加入或被移除。
27. 如權(quán)利要求1至26之一所述的通信系統(tǒng)， 其特征在于，設(shè)置有至少 一項措施(76),利用所述措施可以防止對所述網(wǎng)絡(luò)(l6) 的未授權(quán)的訪問，其中所述措施包括防火墻、程序例程、密碼詢問、 用戶^又限管理和/或密碼學(xué)方法。
28. 如權(quán)利要求1至27之一所述的通信系統(tǒng)， 其特征在于，"沒置有工具，利用所述工具可以將所述網(wǎng)絡(luò)(16)的單個組件映象 到文件系統(tǒng)上，其中這樣的工具尤其包括諸如NFS、 FPT、 SFTP、 RSH、 SSH、 Telnet、 Rlogin和/或X-Windows的例程或系統(tǒng)組件。
29. 如^l利要求28所述的通信系統(tǒng)， 其特征在于，可以通過通信系統(tǒng)服務(wù)器(42)調(diào)整新的軟件和/或#~改的軟件。
30. 如權(quán)利要求1至29之一所述的通信系統(tǒng)， 其特征在于，作為用于單個接口單元(32)和/或通信系統(tǒng)服務(wù)器(42)的操作系 統(tǒng)，可以設(shè)置有Unix或Unix派生或者微軟Windows或微軟Windows派生。
31. 如權(quán)利要求1至30之一所述的通信系統(tǒng)， 其特征在于，可以給車輛操縱者提供圖形的和/或多媒體的用戶界面(48)，其中 所述圖形用戶界面(48)可以優(yōu)選地被匹配到不同地被構(gòu)建的、進(jìn)一步 被擴(kuò)展的操縱方案，例如匹配到微軟Windows、 KDE、 GNOME或蘋 果操作系統(tǒng)。
32. 如權(quán)利要求1至31之一所述的通信系統(tǒng)，其特征在于到至少 一個另外的網(wǎng)絡(luò)的接口和/或到行業(yè)專用軟件 的接口和/或到用于管理工業(yè)或農(nóng)業(yè)用車的軟件的接口(50， 54, 58)。
33. 如權(quán)利要求32所述的通信系統(tǒng)， 其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)完全地或大部分地滿足按照IEEE 802.15.1、 IEEE 802.15.4、 IEEE 802.1、 GPS、 USB、 UMTS或GSM的規(guī)范。
34. —種用于操作車輛的尤其是如權(quán)利要求1至33之一所述的 通信系統(tǒng)的方法，其中所述通信系統(tǒng)(IO)包括至少兩個主#:作組件(14) 和網(wǎng)絡(luò)(16)，其中所述車輛(12)利用所述主操作組件(14)被操作，其中 主操作組件(14)具有接口單元(32)并且必要時具有控制單元，通過所 述控制單元控制和/或調(diào)節(jié)主操作組件(14)，其中數(shù)據(jù)從主操作組件 (14)的接口單元(32)通過所述網(wǎng)絡(luò)(16)被傳輸?shù)搅?一主操作組件(14) 的接口單元(32)，其特征在于，連接所述接口單元(32)的網(wǎng)絡(luò)(16)具有以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛(12)的、尤其是工業(yè)或農(nóng)業(yè)用車的通信系統(tǒng)(10)。所述通信系統(tǒng)(10)包括至少兩個主操作組件(14)和網(wǎng)絡(luò)(16)。所述車輛(12)和優(yōu)選至少一種工作功能可以利用所述主操作組件(14)被操作。主操作組件(14)具有接口單元(32)并且必要時具有控制單元，通過所述控制單元可以控制和/或調(diào)節(jié)主操作組件。數(shù)據(jù)可以從一主操作組件(14)的接口單元(32)通過網(wǎng)絡(luò)(16)被傳輸?shù)搅硪恢鞑僮鹘M件(14)的接口單元(32)。此外，本發(fā)明涉及一種用于操作通信系統(tǒng)(10)的方法。為了提供一種簡化的結(jié)構(gòu)和/或一種具有較高帶寬的通信系統(tǒng)，建議，連接所述接口單元(32)的網(wǎng)絡(luò)(16)具有以太網(wǎng)-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號B60R16/00GK101652270SQ200880011373
公開日2010年2月17日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者D·沃爾克, N·塔拉辛斯基, N·弗里茨 申請人:迪爾公司