[发明专利]用于机器上的电能和数据传输的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于机器上的分布式通信的系统和方法，更具体地涉及用于在同一导线/导体上传输数据和电能的系统和方法。

背景技术

机器用于执行多种作业功能，并且可以是运动的或固定不动的。例如，图1中示出一种典型的机器——轮式装载机，其用于许多土方工事和建筑作业。其它类型的机器可包括卡车、汽车、船舶、飞行器、推土机、平地机、挖掘机、牵引车拖车、火车、固定不动的发电机和许多其它机器。

通常，使用电气和电子技术对机器进行供电、控制和监控，这涉及使用电导线来向各个部件和位置供给电能和数据。传统上，电能和数据在各自单独的导线上传输。在这样的机器中，操作员利用经由配设给各个装置的独立数据导线传送的数据从中央位置控制各装置。类似地，用于这些机器中的任一种的电能通常源自一电源并连接到中央位置——通常是保险丝装置，用于沿电能导线独立地配送到机器上的各个位置。

在现有系统中，每个装置需要两条或多条导线。所需导线的总数与机器所用装置的数量成比例地增加以及根据装置间通信的组合的数量而增加，并且该数量不断增加。将来的机器将比现在的机器需要更多的装置。为了将现有机器的组装问题减到最少，导线被捆扎成复杂而繁琐的线束。对于大量的导线，线束成比例地变大且环绕机器的布置成比例地变难。线束的成本和重量也成比例地增加，故障检修的时间也按指数规律增加。为了组装的简便，线束通常使用多刀式连接器。大的线束需要更大和更贵的连接器。甚至加入一个新装置也需要进行线束替换或改动。即使在发现了要维修或改动的目标连接器或连接器位置时，它们也可能并非处在便于进行所需维修或改动或者便于与新装置相连的位置。不幸地是，由于要电子化地执行的机器功能的比例不断增加，问题持续增加。

已经使用多路技术来尝试减少电气通信所需的单条导线的数量。多路技术通常用来将单对信号导线上的多路信息发送至电气数据的独立接收器。但是，电气功能的多路分组的当前技术只部分地解决了系统复杂性问题，并且只是产生了电气体系的附加层而未降低电气系统的复杂性。尽管这些系统和方法对于当前的某些电气功能的速度和带宽而言可能足够了，但是随着信号活动持续增加，速度和容量将变成重要问题。

已尝试使用在相同导线上传送数据和电能的数据通信系统。例如，已知在机动车辆中利用载波电流技术将功能性装置设置成通过连接到车辆电池的供给导线彼此通信。这种采用载波电流的数据通信系统的一个示例公开在授予Malville的美国专利No.5,745,027中。但是，Malville未公开能使电能和数据的组合在机器中传输的特征。例如，Malville未公开将装置连接到配线总线的智能连接器(smart connector)，这些智能连接器配置成与其它智能连接器通信和一起工作。Malville也未公开在组装、维修和升级过程中将智能连接器简便地连接到总线上的任意期望位置的技术。此外，Malville未公开用于在组合的电能和数据传输总线上传输大量数据的技术，所述总线可解决和补偿恶劣环境中的数据干扰问题。

在美国专利No.5,727,025中，Maryanka公开了一种允许声音、音乐、视频和数据在直流电线上传输的系统。但是，Maryanka的系统未公开使用智能连接器来使装置和直流电线之间的接口具有解释指令并基于所作决定控制装置的能力。Maryanka的系统也未包括将智能连接器简便地连接到直流线路上的任意期望位置的技术。

发明内容

应当理解，上述的一般说明和下面的详细说明都仅仅是例示性和说明性的，而并非限制由权利要求所限定的本发明。

本公开内容的一个方面涉及一种用于机器的电能和数据传输系统。该系统包括遍及机器的至少一部分设置的导线、多个处理节点和多个装置，所述多个处理节点各自在相应的期望位置连接到所述导线，所述多个装置中的至少一个连接到所述多个处理节点中的对应的一个处理节点并由该处理节点控制，其中所述期望位置可处在所述导线上的任意点。

本发明的另一方面涉及一种用于机器的电能和数据传输系统。该方面包括遍及机器的至少一部分设置的导线、多个智能连接器和至少一个装置，所述多个智能连接器中的每一个都在任意期望位置连接到所述导线，并且所述多个智能连接器可工作用来使电能和数据信号中的至少一个传输通过所述导线，所述至少一个装置可控地连接到所述多个智能连接器中的每一个。