(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置と、車両が有する電力源から出力される電力を搬送するための電力線とを備え、前記電力線と複数の通信装置間で通信を行う車両電力線通信システムにおいて、
前記複数の通信装置はそれぞれ前記電力線とデータを結合するための高周波モジュールを有し、
前記電力線は所定箇所で二つに分割されており、
前記高周波モジュールは分割された二つの電力線にそれぞれ互いに逆向きになるように巻回した二つの信号線を有していること、
を特徴とする車両電力線通信システム。
【請求項２】
前記通信装置はデータ処理機能を有するモデムを備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両電力線通信システム。
【請求項３】
前記高周波モジュールは分配器又はアンテナ基板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両電力線通信システム。
【請求項４】
前記高周波モジュールを前記電力線における信号の入力部と出力部とに配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両電力線通信システム。
【請求項５】
二つに分割された電力線にそれぞれ巻回された前記信号線の長さが等しいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両電力線通信システム。
【請求項６】
二つに分割された電力線にそれぞれ巻回された前記信号線の巻数が等しいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両電力線通信システム。
【請求項７】
前記高周波モジュールはアンテナ基板を備え、該アンテナ基板はインダクタンス素子を有する整合回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の車両電力線通信システム。
【請求項８】
前記電力線における信号の周波数は、前記整合回路の自己共振周波数に実質的に相当し、前記信号の最大利得は、前記整合回路のサイズ、形状、前記信号線の長さ、前記信号線と前記電力線との距離及び媒質の少なくともいずれか一つで実質的に決定されることを特徴とする請求項７に記載の車両電力線通信システム。
【請求項９】
前記アンテナ基板は複数の整合回路を備えていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両電力線通信システム。
【請求項１０】
前記アンテナ基板は多層基板で形成されていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の車両電力線通信システム。
【請求項１１】
前記アンテナ基板はフレキシブル基板で形成されていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の車両電力線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両電力線通信システム、特に、車両内に設置された複数の通信装置間で電力線を介して通信を行うための車両電力線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、自動車内の電力線を用いて通信を行う車両通信システムが記載されている。この通信システムでは、ＭＤプレーヤなどがアダプタ装置とシガー端子及びシガーソケットを介してスピーカとの通信（音声出力）を可能にしている。このように、車内の電力線を用いて通信機能を発揮させることにより、車内の通信用配線を削減することができる。
【０００３】
しかしながら、この車両通信システムでは、車内通信を行う場合、電力線に所定周波数の信号が入力されると、電力線からその周波数に対応するノイズが発生する。このノイズは車内の他の有線通信あるいは無線通信を妨害することになる。また、ＥＴＣ車載機やＭＤプレーヤなどの機器が車内の電力線に直接接続されるため、車内の電力線の不特定箇所で発生した静電気や電圧異常がＥＴＣ車載機などに加わり、機器を電気的に損傷したり、通信異常を発生させる可能性を有している。
【特許文献１】特開２００３−１６３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、信頼性が良好でノイズ障害がなく、通信装置の電気的な損傷などを防止できる車両電力線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明は、
複数の通信装置と、車両が有する電力源から出力される電力を搬送するための電力線とを備え、前記電力線と複数の通信装置間で通信を行う車両電力線通信システムにおいて、
前記複数の通信装置はそれぞれ前記電力線とデータを結合するための高周波モジュールを有し、
前記電力線は所定箇所で二つに分割されており、
前記高周波モジュールは分割された二つの電力線にそれぞれ互いに逆向きになるように巻回した二つの信号線を有していること、
を特徴とする。
【０００６】
本発明に係る車両電力線通信システムにおいては、通信に使用する電力線を２分割し、２分割された電力線のそれぞれに信号線を巻回しているため、電力供給の信頼性が向上する。また、信号線は二つの電力線にそれぞれ互いに逆向きになるように巻回されているため、信号の位相が逆になり、周波数に基づくノイズが相殺される。また、電力線とデータを結合する高周波モジュールは電力線とは電気的に絶縁して配置されるため、電力線で発生するあるいは電力線を伝達されてくる静電気や電圧変動などが通信装置に加わることがない。
【０００７】
本発明に係る車両電力線通信システムにおいて、通信装置としてはデータ処理機能を有するモデムを使用することができる。また、高周波モジュールは、電力線における信号の入力部と出力部とに配置すればよく、分配器又はアンテナ基板を好適に使用することができる。アンテナ基板はインダクタンス素子を有する整合回路を備えていてもよく、電力線と通信装置との間で交換される高周波の周波数は整合回路の自己共振周波数に実質的に相当する。信号の最大利得は、整合回路のサイズ、形状、信号線の長さ、信号線と電力線との距離及び媒質の少なくともいずれか一つで実質的に決定される。また、複数の整合回路を設ければ送信信号が広帯域化する。アンテナ基板を多層基板で形成すれば、整合回路をコンパクトに内蔵することができる。アンテナ基板はフレキシブル基板であってもよい。二つに分割された電力線にそれぞれ巻回された信号線は、それぞれの長さが等しいこと、あるいは、巻数が等しいことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２分割された電力線のそれぞれに信号線を巻回しているため電力供給の信頼性が良好であり、信号線は二つの電力線にそれぞれ互いに逆向きになるように巻回されているため、ノイズが相殺されるのでノイズ障害を解消できる。また、高周波モジュールは電力線とは電気的に絶縁して配置されるため、静電気や電圧変動などが通信装置に加わることがなく、耐高電圧対策を必要とすることなく通信装置の電気的な損傷を防止できる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る車両電力線通信システムの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施例において共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
（第１実施例、図１参照）
第１実施例である車両電力線通信システムは、図１に示すように、概略、通信装置として機能する入力側のモデム５Ａ及び出力側のモデム５Ｂと、車両が有する直流を搬送するための電力線２０とを備えている。出力側のモデム５Ｂは車両の搭載機器６の信号処理機器７と接続されている。電力線２０はその一端が車両に搭載されているバッテリーなどの直流電源２１に接続され、他端が搭載機器６の直流電源８に接続されている。さらに、電力線２０は二つの電力線２０ａ，２０ｂに分割されている。
【００１１】
モデム５Ａ，５Ｂは、それぞれ、電力線２０とデータを結合するための高周波モジュールとして機能する分配器９Ａ，９Ｂと接続されており、分配器９Ａは信号線２２ａ，２２ｂを有し、分配器９Ｂは信号線２３ａ，２３ｂを有している。信号線２２ａ，２３ａは２分割された一方の電力線２０ａに左巻きに巻回され、信号線２２ｂ，２３ｂは２分割された他方の電力線２０ｂに右巻きに巻回されている。信号線２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂのそれぞれは、長さが等しく、かつ、巻数が等しい。
【００１２】
以上の構成において、モデム５Ａに入力された高周波信号は分配器９Ａ及び信号線２２ａ，２２ｂを介して電力線２０ａ，２０ｂに伝送される。信号線２２ａ，２２ｂは電力線２０ａ，２０ｂに逆向きに巻回されているため、位相を反転させて高周波信号を差動せしめる。高周波信号は電力線２０ａ，２０ｂを伝送されるとき、近傍界においては差動により相殺される。その結果、近傍界に対して信号が漏洩することはなく、他の機器に対するノイズとして影響を及ぼすことはない。電力線２０ａ，２０ｂを伝送された高周波信号は信号線２３ａ，２３ｂによって同相とされて取り出され、分配器９Ｂを介してモデム５Ｂに供給され、さらに、信号処理機器７に転送される。
【００１３】
本第１実施例によれば、前述したノイズ相殺の作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。２分割された電力線２０ａ，２０ｂのそれぞれに入力側の信号線２２ａ，２２ｂ及び出力側の信号線２３ａ，２３ｂを巻回しているため電力供給の信頼性が良好である。電力線２０は２本の電力線２０ａ，２０ｂに分割されているが、あくまで信号を差動させるためであり、各電力線２０ａ，２０ｂの太さを半分とすることで重量が増大することはない。分割された電力線２０ａ，２０ｂを合わせた面積を１本の電力線２０と等しくしておけば、電流容量に関しても問題を生じることはない。
【００１４】
（第２実施例、図２〜図５参照）
第２実施例である車両電力線通信システムは、図２に示すように、基本的には前記第１実施例と同様の構成を備え、異なるのは、前記分配器９Ａ，９Ｂに代えて、アンテナ基板１０Ａ，１０Ｂを設けた点にある。
【００１５】
アンテナ基板１０Ａは信号線２４ａ，２４ｂを有し、アンテナ基板１０Ｂは信号線２５ａ，２５ｂを有しており、モデム５Ａ，５Ｂと電気的に接続されている。図３に示すように、信号線２４ａ，２５ａは２分割された一方の電力線２０ａに左巻きに巻回されている。信号線２４ｂ，２５ｂは２分割された他方の電力線２０ｂに右巻きに巻回されている。信号線２４ａ，２４ｂは信号線２４ｃにて接続され，信号線２５ａ，２５ｂは信号線２５ｃにて接続されている。信号線２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂのそれぞれは、長さが等しく、かつ、巻数が等しい。信号線２４ａ，２４ｂ及び信号線２５ａ，２５ｂの長さと巻数を等しくすることにより、電力線２０の近傍におけるノイズをほぼ完全に相殺することができる。
【００１６】
また、信号線２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、図４に示すように、リボン状の金属線であってもよい。この場合、連結用の信号線２４ｃ，２５ｃに幅広部分を設け、各幅広部分にモデム５Ａ，５Ｂをそれぞれ搭載したアンテナ基板１０Ａ，１０Ｂを絶縁性接着剤などにより貼着してもよい。なお、図３及び図４では、アンテナ基板１０Ａ，１０Ｂを便宜上電力線２０ａ，２０ｂの同一箇所に配置して図示しているが、実際には、図２に記載されているように、アンテナ基板１０Ａ，１０Ｂは電力線２０ａ，２０ｂに対して異なる位置に配置されている。
【００１７】
アンテナ基板１０Ａ，１０Ｂは、図５に示す等価回路を備え、整合回路１６を内蔵したものである。整合回路１６は、インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子ＣとでＬＣ直列共振回路を構成している。インダクタンス素子Ｌを構成するコイル状電極パターンは、その巻回軸が電力線２０ａ，２０ｂに対して垂直に位置し、整合回路１６は電力線２０ａ，２０ｂと主として磁気結合している。なお、アンテナ基板１０Ａ，１０Ｂと電力線２０ａ，２０ｂとは電界結合を主として結合してもよい。
【００１８】
この整合回路１６は、所定の周波数で共振し、入力側のアンテナ基板１０Ａにあっては、所定の周波数を有する高周波信号を電力線２０ａ，２０ｂに供給するための回路であり、出力側のアンテナ基板１０Ｂにあっては、電力線２０ｂに重畳されている高周波信号から所定の周波数を有する信号を選択し、モデム５Ｂに供給するための回路である。
【００１９】
以上の構成において、モデム５Ａに入力された高周波信号はアンテナ基板１０Ａ及び信号線２４ａ，２４ｂを介して電力線２０ａ，２０ｂに伝送される。電力線２０ａ，２０ｂを伝送された高周波信号は信号線２５ａ，２５ｂによって同相とされて取り出され、アンテナ基板１０Ｂを介してモデム５Ｂに供給され、さらに、信号処理機器７に転送される。
【００２０】
また、アンテナ基板１０Ａ，１０Ｂは電力線２０ａ，２０ｂとは電気的に絶縁して配置されているため、静電気や電圧変動などがモデム５Ａ，５Ｂに加わることがなく、耐高電圧対策を必要とすることなくモデム５Ａ，５Ｂの電気的な損傷を防止できる
【００２１】
本第２実施例による作用効果は前記第１実施例と同様であり、ノイズ相殺、電力供給の信頼性の向上、モデム５Ａ，５Ｂに対する電気的損傷の防止などの効果を奏する。
【００２２】
（アンテナ基板の第１例、図６参照）
ここで、アンテナ基板１０Ａ（及び１０Ｂ）の第１例を示す。このアンテナ基板１０Ａは、図６の分解斜視図に示すように、誘電体からなるセラミックシート３１Ａ〜３１Ｆを積層、圧着、焼成した積層体で、接続用電極３２とビアホール導体３３ａを形成したシート３１Ａ、キャパシタ電極３４ａとビアホール導体３３ｂを形成したシート３１Ｂ、キャパシタ電極３４ｂとビアホール導体３３ｃ，３３ｂを形成したシート３１Ｃ、導体パターン３５ａとビアホール導体３３ｄ，３３ｂを形成したシート３１Ｄ（１枚もしくは複数枚）、導体パターン３５ｂとビアホール導体３３ｅ，３３ｂを形成したシート３１Ｅ（１枚もしくは複数枚）、導体パターン３５ｃを形成したシート３１Ｆからなる。
【００２３】
以上のシート３１Ａ〜３１Ｆを積層することにより、ヘリカルの巻回軸が電力線２０ａ，２０ｂと垂直なインダクタンス素子Ｌと、該インダクタンス素子Ｌと直列に接続されたキャパシタンス素子ＣとからなるＬＣ直列共振回路が得られる。キャパシタ電極３４ａはビアホール導体３３ａを介して接続用電極３２に接続され、さらにモデム５Ａと接続され、インダクタンス素子Ｌの一端はビアホール導体３３ｂを介して接続用電極３２に接続され、さらにモデム５Ａと接続される。
【００２４】
このアンテナ基板１０Ａは、モデム５Ａからの高周波信号が整合回路１６に入力され、整合回路１６はこの信号に反射変調を与え、所定の周波数に整合させた後、インダクタンス素子Ｌから磁界結合を介して電力線２０ａ，２０ｂに高周波信号を伝える。一方、出力側のアンテナ基板１０Ｂにあっては、電力線２０ａ，２０ｂに重畳された高周波信号を受信し、電力線２０ａ，２０ｂと主として磁気的に結合している整合回路１６を共振させ、所定の周波数帯の高周波信号のみをモデム５Ｂに供給する。
【００２５】
アンテナ基板１０Ａは電力線２０ａ，２０ｂに沿わすだけなので、取付け作業は極めて容易である。特に、コイル状電極パターンはその巻回軸が電力線２０ａ，２０ｂに対して垂直に位置しているため、電力線２０ａ，２０ｂへの磁束成分が増加して信号エネルギーの伝達効率が向上し、利得が大きい。
【００２６】
（アンテナ基板の第２例、図７〜図９参照）
次に、アンテナ基板１０Ａ（及び１０Ｂ）の第２例を示す。このアンテナ基板１０Ａは、図７に示す等価回路を備え、整合回路１６は互いに磁気結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を備え、インダクタンス素子Ｌ１はキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂを介してモデム５Ａと接続され、かつ、インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂを介して並列に接続されている。換言すれば、整合回路１６は、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとからなるＬＣ直列共振回路と、インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂとからなるＬＣ直列共振回路を含んで構成されており、各ＬＣ直列共振回路は図７にＭで示される磁界結合によって結合されている。そして、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２の双方が電力線２０ａ，２０ｂと磁気的に結合している。
【００２７】
アンテナ基板１０Ａ（及び１０Ｂ）は、詳しくは、図８の分解斜視図に示すように、誘電体からなるセラミックシート８１Ａ〜８１Ｈを積層、圧着、焼成した積層体で、無地のシート８１Ａ、導体パターン８２ａ，８２ｂとビアホール導体８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂを形成したシート８１Ｂ、導体パターン８２ａ，８２ｂとビアホール導体８３ｃ，８４ｃ，８３ｅ，８４ｅを形成したシート８１Ｃ、導体パターン８２ａ，８２ｂとビアホール導体８３ｄ，８４ｄ，８３ｅ，８４ｅを形成したシート８１Ｄ、キャパシタ電極８５ａ，８５ｂとビアホール導体８３ｅを形成したシート８１Ｅ、キャパシタ電極８６ａ，８６ｂを形成したシート８１Ｆ、無地のシート８１Ｇ、裏面にキャパシタ電極８７ａ，８７ｂを形成したシート８１Ｈからなる。
【００２８】
以上のシート８１Ａ〜８１Ｈを積層することにより、導体パターン８２ａがビアホール導体８３ｂ，８３ｃを介して接続されてインダクタンス素子Ｌ１が形成され、導体パターン８２ｂがビアホール導体８４ｂ，８４ｃを介して接続されてインダクタンス素子Ｌ２が形成される。キャパシタ電極８６ａ，８７ａにてキャパシタンス素子Ｃ１ａが形成され、キャパシタ電極８６ａはビアホール導体８３ｅを介してインダクタンス素子Ｌ１の一端に接続されている。キャパシタ電極８６ｂ，８７ｂにてキャパシタンス素子Ｃ１ｂが形成され、キャパシタ電極８６ｂはビアホール導体８３ｄを介してインダクタンス素子Ｌ１の他端に接続されている。さらに、キャパシタ電極８５ａ，８６ａにてキャパシタンス素子Ｃ２ａが形成され、キャパシタ電極８５ａはビアホール導体８４ｅを介してインダクタンス素子Ｌ２の一端に接続されている。キャパシタ電極８５ｂ，８６ｂにてキャパシタンス素子Ｃ２ｂが形成され、キャパシタ電極８５ｂはビアホール導体８４ｄを介してインダクタンス素子Ｌ２の他端に接続されている。
【００２９】
第２例であるアンテナ基板１０Ａの作用効果は基本的に前記第１例と同様である。即ち、このアンテナ基板１０Ａは、モデム５Ａからの高周波信号が整合回路１６に入力され、整合回路１６はこの信号に反射変調を与え、所定の周波数に整合させた後、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２から磁界結合を介して電力線２０ａ，２０ｂに高周波信号を伝える。一方、出力側のアンテナ基板１０Ｂにあっては、電力線２０ａ，２０ｂに重畳された高周波信号を受信し、電力線２０ａ，２０ｂと主として磁気的に結合している整合回路１６を共振させ、所定の周波数帯の高周波信号のみをモデム５Ｂに供給する。
【００３０】
特に、本第２例では、図９に示すように、反射特性における帯域幅Ｘ（−５ｄＢの帯域幅）が１５０ＭＨｚ以上の非常に広い周波数帯域を実現できる。これは、整合回路１６を互いに高い結合度をもって磁気結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を含む複数のＬＣ共振回路にて構成したことに起因する。また、モデム５Ａ，５Ｂとはキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂを介して接続されているため、耐サージ性能が向上する。
【００３１】
（他の実施例）
なお、本発明に係る車両電力線通信システムは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００３２】
例えば、分配器やアンテナ基板の内部構成の細部などは任意であり、セラミック材料のみならず有機材料であってもよい。例えば、ポリイミドや液晶ポリマーなどの誘電体からなるフレキシブルなシート上に厚膜形成法などで電極や導体を形成し、それらのシートを積層して熱圧着などで積層体としてもよい。また、モデムをアンテナ基板上に接続するにも種々の態様を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る車両電力線通信システムの第１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両電力線通信システムの第２実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る車両電力線通信システムにおける信号線と電力線との結合状態の第１例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る車両電力線通信システムにおける信号線と電力線との結合状態の第２例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る車両電力線通信システムを構成するアンテナ基板の第１例を示す等価回路図である。
【図６】アンテナ基板の第１例を示す分解斜視図である。
【図７】本発明に係る車両電力線通信システムを構成するアンテナ基板の第２例を示す等価回路図である。
【図８】アンテナ基板の第２例を示す分解斜視図である。
【図９】アンテナ基板の第２例における反射特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
５Ａ，５Ｂ…モデム
９Ａ，９Ｂ…分配器
１０Ａ，１０Ｂ…アンテナ基板
１６…整合回路
２０，２０ａ，２０ｂ…電力線
２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ…信号線
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…インダクタンス素子
Ｃ，Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ…キャパシタンス素子
【図１】
0004888325.tif 000002
【図２】
0004888325.tif 000003
【図３】
0004888325.tif 000004
【図４】
0004888325.tif 000005
【図５】
0004888325.tif 000006
【図６】
0004888325.tif 000007
【図７】
0004888325.tif 000008
【図８】
0004888325.tif 000009
【図９】
0004888325.tif 000010