Data communication interface of agriculture utility vehicle

本発明は、農業実用車両、特に、農業用トラクタのデータ通信インターフェースに関する。

従来技術

最近の農業実用車両は、大抵、種々のコントローラをネットワークで繋げるために、車両内データ通信ネットワークを有する。 このコンテキストでは、農業用トラクタの場合、農業用トラクタに取り付けることができる電気制御可能な付属機器に車両内データ通信ネットワークを広げる傾向が広がりつつあることを確認することができる。 これによって、付属機器のしかるべき制御によって、反復作業工程の実行を自動化することが可能になる。 つまり、一例として、ドイツ国特許出願公開第１０ ２００５ ０２９ ４０５号Ａ１は、農業用トラクタおよび梱包機を組み合わせ、農業用トラクタと梱包機との間に形成されたデータ通信リンクによって、梱包機におけるセンサによって取り込まれる収穫の流速（harvest flow rate)に基づいて、農業用トラクタの移動速度が適応されることを公表している。

この場合、付属機器と関連するネットワーク・セクションは、種々の電源線の他に、インターフェース・コネクタによって農業用トラクタに接続される。 この場合、付属機器が異なれば、異なるタイプのデータ通信ネットワークが必要となるのが一般的であり、したがって、インターフェース・コネクタは、モデルおよび技術のレベルに依存する。

したがって、本発明の目的は、異なるタイプのデータ通信ネットワークに同一のインターフェース・コネクタの使用を可能にする、農業実用車両のデータ通信インターフェースについて詳細に記す(specify)ことである。

この目的は、特許請求項１の特徴を有するデータ通信インターフェースによって達成される。

農業実用車両、特に、農業用トラクタ用データ通信インターフェースは、電気的に動作可能な切り替えデバイスによって第１データ通信ネットワークまたは第２データ通信ネットワークのいずれかに接続することができるインターフェース・コネクタを含む。 第１データ通信ネットワークは、切断可能な終端抵抗器によって、インターフェース・コネクタに関連するライン終端において終端されている。 更に、このデータ通信インターフェースは、制御ユニットを含む。 この制御ユニットは、終端抵抗器を切断するために供給される制御信号の存在を推論したときにのみ、切り替えデバイスのしかるべき動作によって、インターフェース・コネクタを第１データ通信ネットワークに接続する。

言い換えると、インターフェース・コネクタは、望ましくないライン反射を回避するために終端抵抗器によって終端される必要がある第１データ通信ネットワークだけでなく、終端抵抗器の切断を必要としない少なくとも１つの他の第２データ通信ネットワークも設けるために使用することができる。

終端抵抗器は、好ましくは、切り替えデバイスおよび制御ユニットと一緒に、インターフェース・コネクタの共有筐体内に内蔵されるのが好ましい。 切り替えデバイスは、半導体スイッチ等の形態である。 あるいは、電気機械スイッチの使用も考えられる。

２つのデータ通信ネットワークは、共有インターフェース・コネクタによって、外部に延長することができる。 一例として、外部延長は、しかるべきネットワーク・セクションが配備されている付属機器を動作させるために使用することができる。 付属機器の追加のネットワーク・セクションがインターフェース・コネクタに接続されると、第１データ通信ネットワークの場合、インターフェース・コネクタに関連する終端抵抗器を切断する必要がある。 次いで、追加のネットワーク・セクションに関連する終端抵抗器を用いて、終端を作る必要がある。 結果的に、制御信号の存在、および終端抵抗器の随伴する終端も、第１データ通信ネットワークを設けることを望むということを信頼性高く知らせることになる。 他の全ての場合において、切り替えデバイスは、その非動作初期位置に留まり、インターフェース・コネクタを第２データ通信ネットワークに接続する。

このように形成されたデュアル・データ通信インターフェースは、同一のインターフェース・コネクタを、第１および第２データ通信ネットワークの双方に使用することを可能にする。

本発明によるデータ通信インターフェースの有利な成果は、従属請求項から明らかになる。

好ましくは、第１データ通信ネットワークはＣＡＮデータ・バスであり、第２データ通信ネットワークはイーサネット（登録商標）・データ・ネットワークである。

ＣＡＮデータ・バスは、特に、線形バスの形態であり、その場合、農業実用車両、およびそれに適した付属機器の動作機能を監視および制御するために、複数の異なるコントローラを並列に中央データ・ラインに接続することができる。 望ましくないライン反射を回避するために、１２０オーム程度の大きさの値を有する抵抗器が、双方のライン端に設けられる。

一例として、ＣＡＮデータ・バスは、ＩＳＯ１１７８３規格に準拠したＩＳＯＢＵＳの形態である。 ＩＳＯ１１７８３規格は、関連するＩＳＯＢＵＳベースの付属機器を含む農業および林業実用車両を制御するためのシリアル・データ通信ネットワークの仕様を定める。 シリアル・データ通信ネットワークは、２対の非遮蔽撚り線対導体を、撚り線クワッド・ケーブルの形態で含み、第１撚り線対導体対は実際のデータ送信に使用され、第２撚り線対導体対は能動抵抗回路または終端バイアス回路（ＴＢＳ）の形態で終端抵抗器に電力を供給するために使用される。 この場合、データは、第１撚り線対導体対を通って、２５０ｋビット／ｓのデータ送信速度で送られる。

加えて、イーサネット（登録商標）・データ・ネットワークは、イーサネット（登録商標）・プロトコルに基づいて、またはリアルタイム・イーサネット（登録商標）として設計することもできる。 ＩＳＯモデルに基づいて、データ・リンク・レイヤの適した評価によって、区別(distinction)が可能である。 これに関して、第２データ通信ネットワークの更なる分割が、ソフトウェア・レベルで考えられる。

更に、インターフェース・コネクタが、ＩＳＯ１１７８３−２規格に準拠したＢＵＳ分離コネクタ（ＩＢＢＣ）の形態であることも考えられる。 装具ＢＵＳ分離コネクタ(Implement BUS Breakaway Connector)は、通例、農業実用車両の後部エリアに収容され、全てのＩＳＯＢＵＳベースの付属機器の接続および動作を可能にし、種々のデータ送信ピンおよび制御ピンだけでなく、複数の電源接続および接地接続も含む。

本発明の要件に対して、装具ＢＵＳ分離コネクタの以下のピンまたは接続は重要であり、使用される省略形は、ＩＳＯ１１７８３−２規格から引用した。

ＩＳＯ１１７８３−２規格は、ＢＵＳ分離コネクタの実現例に関連する終端抵抗器または終端バイアス回路を切断するためには、制御ピンTBC_DISを電源接続ECU_PWRに接続しなければならないことを規定する。 付属機器を取り付けるときにインターフェース・コネクタに接続する必要がある付属機器インターフェース・カップリングは、この目的のために、しかるべき内部ジャンパを有する。

インターフェース・コネクタの制御ピンTBC_DISにＤＣ電圧ECU_PWRが存在することから、農業用実用車両に接続された付属機器のＩＳＯＢＵＳ動作が意図されていることを、直ちに推論することができる。 有利なこととして、ＤＣ電圧ECU_PWRがインターフェース・コネクタの制御ピンTBC_DISに存在することは、したがって、切り替えデバイスを動作させるための制御信号として、制御ユニットによって解釈される。 制御ユニットは、この制御信号が印加されたときにのみ切り替えデバイスを動作させることによって、装具ＢＵＳ分離コネクタを、ＩＳＯＢＵＳの形態で第１データ通信ネットワークに接続する。

他の全ての場合、切り替えデバイスは、その非動作初期位置に留まり、装具ＢＵＳ分離コネクタを第２データ通信ネットワークに接続する。

第２データ通信ネットワークがイーサネット（登録商標）・データ・ネットワークの形態である場合、撚り線クアッド・ケーブルの４本の導体は全て、データ送信の目的に使用することができ、これによって、１００Ｍビット／ｓのデータ送信速度で遮蔽四線１００ＢＡＳＥ＿ＴＸイーサネット（登録商標）・データ・ネットワークの使用が可能になる。 しかしながら、その代わりに、これは任意の他のイーサネット（登録商標）・データ・ネットワークでもよい。 これに関しては、ＩＥＥＥ規格８０２．３ １００Ｂａｓｅ＿Ｔ２に基づく１００Ｍビット／ｓのデータ送信速度の非遮蔽二線イーサネット（登録商標）・データ・ネットワーク、またはこのタイプの相応のデータ・ネットワークを特に述べておく。

一例として、１００ＢＡＳＥ＿ＴＸまたは１００ＢＡＳＥ＿Ｔ２イーサネット（登録商標）・データ・ネットワークの場合、以下のライン連携(line association)を作ることができる。

本発明によるデータ通信インターフェースについて、添付図面を参照して以下で更に詳細に説明する。 図面では、機能に関して一致するコンポーネントまたは相応するコンポーネントは、同じ参照記号で示すこととする。

図１は、農業実用車両のための本発明のデータ通信インターフェースの第１実施形態例を示す。

図２は、農業実用車両のための本発明のデータ通信インターフェースの第２実施形態例を示す。

図３は、本発明によるデータ通信インターフェースにおいて使用するための、装具ＢＵＳ分離コネクタ（ＩＢＢＣ）の形態としたインターフェース・コネクタを示す。

図１は、農業実用車両のための本発明によるデータ通信インターフェースの第１実施形態例を示す。 農業実用車両とは、それに取り付けることができる付属機器を有する農業用トラクタのことである。

農業用トラクタ内に配備されたデータ通信インターフェース１０は、インターフェース・コネクタ１２を含む。 インターフェース・コネクタ１２は、電気的に動作可能な切り替えデバイス１４によって、第１データ通信ネットワーク１６または第２データ通信ネットワーク１８に接続することができる。

望ましくないライン反射を回避するために、第１データ通信ネットワーク１６は、インターフェース・コネクタ１２に関連する第１ライン端２０において、切断可能な第１終端抵抗器２２によって終端されている。

第２終端抵抗器２４が、第１データ通信ネットワーク１６の反対側の第２ライン端２６において設けられている。 ２つの終端抵抗器２２および２４は、各々、１２０オーム程度の大きさの値を有する。

更に、データ通信インターフェース１０は、制御ユニット２８を含む。 制御ユニット２８は、第１終端抵抗器２２を切断するために供給される制御信号の存在を推論したときにのみ、切り替えデバイス１４のしかるべき動作によって、インターフェース・コネクタ１２を第１データ通信ネットワーク１６に接続する。

第１終端抵抗器２２は、インターフェース・コネクタ１２の共有筐体内に、切り替えデバイス１４と共に、半導体スイッチおよび制御ユニット２８の形態で内蔵されている。

２つのデータ通信ネットワーク１６および１８は、共有インターフェース・コネクタ１２によって、外部に延長することができる。 一例として、外部延長は、しかるべきネットワーク・セクション１６'または１８'が装備された付属機器を動作させるために用いることができる。 付属機器の追加のネットワーク・セクション１６'または１８'がインターフェース・コネクタ１２に接続されると、インターフェース・コネクタ１２に関連する第１終端抵抗器２２は、第１データ通信ネットワーク１６の場合、切断される必要がある。 次いで、追加のネットワーク・セクション１６'に関連する第３終端抵抗器３０を使用して、終端を作る必要がある。 前記終端抵抗器は、追加のネットワーク・セクション１６'の第３ライン端３２に設けられている。 その結果、制御信号の存在、そして第１終端抵抗器２２の随伴する終端も、第１データ通信ネットワークを設けることを望むということを信頼性高く知らせることになる。 他の全ての場合、切り替えデバイス１４は、その非動作初期位置に留まり、インターフェース・コネクタ１２を第２データ通信ネットワーク１８に接続する。

一例として、第１データ通信ネットワーク１６はＣＡＮデータ・バス３４であり、第２データ通信ネットワーク１８はイーサネット（登録商標）・データ・ネットワーク３６である。

ＣＡＮデータ・バス３４は、線形バスの形態であり、その場合、農業用トラクタおよびこれに取り付けられる付属機器の動作機能を監視および制御するために複数の異なるコントローラ３８を、中央データ・ラインに並列に接続することができる。

更に正確には、ＣＡＮデータ・バス３４は、ＩＳＯ１１７８３規格に準拠するＩＳＯＢＵＳの形態となっている。 ＩＳＯ１１７８３規格は、関連するＩＳＯＢＵＳベースの付属機器を含む、農業および林業用実用車両を制御するためのシリアル・データ通信ネットワークの仕様を定める。 シリアル・データ通信ネットワークは、２対の非遮蔽撚り線対コネクタ４０および４２を、撚り線クアッド・ケーブルの形態で含み、第１撚り線対導体対４０は、実際のデータ送信に使用され、第２撚り線対導体対４２は、能動的抵抗回路または終端バイアス回路（ＴＢＣ）の形態になっている終端抵抗器２２、２４に電力を供給するために使用される。 この場合、データは、第１撚り線導体対４４を通って、２５０ｋビット／ｓのデータ送信速度で送られる。

イーサネット（登録商標）・データ・ネットワーク３６は、インターネット・プロトコルに基づいてまたはリアルタイム・イーサネット（登録商標）として設計されている。 ＯＳＩモデルに基づいて、制御ユニット２８がデータ・リンク・レイヤの適した評価によって区別を行うことが可能である。 これに関して、第２データ通信ネットワーク１８が、更に、ソフトウェア・レベルで分割される。

以上の例に関して、インターフェース・コネクタ１２は、ＩＳＯに準拠した装具ＢＵＳ分離コネクタ４４の形態であり、その設計が、関連するピンおよび接続割り当てと共に図３に示されている。 装具ＢＵＳ分離コネクタ４４が農業用トラクタの後部エリアに取り付けられると、全てのＩＳＯＢＵＳベースの付属機器の接続および動作が可能になり、種々のデータ送信ピンまたは制御ピンだけでなく、複数の電源接続および接地接続も含む。

本発明の要件に対して、装具ＢＵＳ分離コネクタ４４の以下のピンまたは接続は重要であり、使用される省略形は、ＩＳＯ１１７８３−２規格から引用した。

ＩＳＯ１１７８３−２規格は、装具ＢＵＳ分離コネクタに関連する終端抵抗器または終端バイアス回路を切断するためには、制御ピンTBC_DISを電源接続ECU_PWRに接続しなければならないことを規定する。 付属機器を取り付けるときにインターフェース・コネクタに接続する必要がある付属機器インターフェース・カップリングは、この目的のために、しかるべき内部ジャンパを有する。

インターフェース・コネクタの制御ピンTBC_DISにＤＣ電圧ECU_PWRが存在することから、農業実用車両に接続された付属機器のＩＳＯＢＵＳ動作が意図されていることを、直ちに推論することができる。 したがって、ＤＣ電圧ECU_PWRがインターフェース・コネクタ１２の制御ピンTBC_DISに存在することは、切り替えデバイス１４を動作させるための制御信号として、制御ユニット２８によって解釈される。 制御ユニット２８は、この制御信号が印加されたときにのみ切り替えデバイス１４を動作させることによって、装具ＢＵＳ分離コネクタ４４を、ＩＳＯＢＵＳの形態で第１データ通信ネットワーク１６に接続する。

他の全ての場合、切り替えデバイス１４は、その非動作初期位置に留まり、装具ＢＵＳ分離コネクタ４４を第２データ通信ネットワーク１６に、イーサネット（登録商標）・データ・ネットワーク３６の形態で接続する。 その基本的な設計は、中央イーサネット（登録商標）・スイッチ５０、およびこれに接続されている複数のコントローラ５２によって示されている。

一例として、撚り線クアッド・ケーブルの利用可能な４本の導体全てがデータ送信の目的で使用され、この場合、四線遮蔽１００ＢＡＳＥ＿ＴＸイーサネット（登録商標）・データ・ネットワーク３６が、１００Ｍビット／ｓのデータ送信速度で使用される。 要求されるＥＭＣ指針遵守を確実に行うために、インターフェース・コネクタ１２および付属機器の関連するインターフェース・カップリング４６'の制御ピンTBC_PWR、CAN_H、CAN_L、およびTBC_RTNの追加の遮蔽５６または５６'が設けられる。

図２は、農業実用車両のための本発明のデータ通信インターフェースの第２実施形態例を示す。 この実施形態例が図１に示した第１実施形態例と異なるのは、第２データ通信ネットワーク１８の形態に関して、１００Ｍビット／ｓのデータ送信速度の非遮蔽二線１００Ｂａｓｅ−Ｔ２イーサネット（登録商標）・データ・ネットワークとなっていることである。 この場合、撚り線クアッド・ケーブルの合計４本の利用可能な導体の内２本だけが、データ送信の目的で使用される。 この場合、インターフェース・コネクタ１２の追加の遮蔽を不要にすることができる。