CN101199134A - 电力线通信系统及电力线通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力线通信系统，包括：电力线(L)，其具有在分支点分支的多条分支线(LB1～LBn)；通信装置(T1～Tn)，其与分支线(LB1～LBn)连接，通过分支线(LB1～LBn)收发数据；和中继装置(1)，其设置于分支点，对数据的发送进行中继。另外，还包括分支装置(Y)，其由将中继装置(1)与多条分支线(LB1～LBn)耦合并且按每条分支线具有不同谐振频率的多个耦合器(K1～Kn)构成，中继装置(1)将通信频率改变为发送数据的分支线(LB1～LBn)的谐振频率后进行数据的发送。

Description

电力线通信系统及电力线通信方法

技术领域

本发明涉及通过电力线进行数据通信的电力线通信系统及电力线通信方法。

本申请基于2005年6月16日向日本申请的特愿2005-176275号以及2006年4月18日向日本申请的特愿2006-114907号主张优先权，其内容在此援用。

背景技术

近年来，研究了通过在房屋等建筑物内或车辆中布线的电力线来进行电子设备之间的数据通信的技术。例如，正在研究在车辆中预先搭载的车载设备或后来添设的车载设备等各车载设备之间，利用车辆所具有的电力线来良好地进行视频信号或影像信号等的数据通信。

作为车辆中预先搭载的车载设备，有汽车音频设备和汽车导航设备等。另外，作为车辆中后来添设的车载设备，有ETC(Electronic TollCollection)车载设备或倒车监视器用摄像头等。上述电力线用于从车辆所具备的电池等电力源向各车载设备供给电力，和预先搭载于车辆的车载设备直接连接，并且，与后来添设的车载设备通过点烟器插座(cigar socket)等连接。

作为该电力线通信技术，例如在专利文献1中提出了一种在车载设备之间通过电力线进行通信的车辆电力线通信系统。其中，在该车辆电力线通信系统中，记载了通过无线方式与后来添设的装置进行通信的中继装置。

专利文献1：日本专利第3589218号公报(权利要求的范围、图1)在上述现有技术中存在以下课题。

即，在车辆用等现有的电力线通信系统中，如图10所示，布设有电力线L，该电力线L与电池B连接具有在分支点处分支的多条分支线LB1～LBn，各分支线LB1～LBn上分别连接有车载设备的通信装置T1～Tn，但由于相对于通信装置T1～Tn之间的长通信距离而言发送功率小，因此有时不能获得充分的通信品质。尤其是当发送功率小时，由于SN比低，因此传输容量小，难以实现品质高的应用。

反之，当发送功率大时，由于追加的车载设备的阻抗特性变化，因此泄漏电场增大，还可能对其他系统产生影响。

并且，由于多台车载设备同时利用有限的频带，因此存在着利用效率劣化的不良情况。此外，为了将多个车载设备与电力线连接，还存在着结合连线复杂的不良情况。另外，如上述专利文献1所示，当添加基于无线方式的中继装置时，在通信装置侧还需要无线通信装置，并且，还有在障碍物多而无线方式不能到达的位置通信变得困难的不良情况。

发明内容

本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供一种即便以小的发送电力也能进行良好通信并且能改善利用效率的电力线通信系统以及电力线通信方法。

本发明为了解决上述课题而采用了以下构成。即，本发明的电力线通信系统包括：电力线，其具有在分支点处分支的多条分支线；通信装置，其与所述分支线连接，通过所述分支线收发数据；和中继装置，其设置于所述分支点，对所述数据的发送进行中继。

而且，本发明的电力线通信方法用于通过具有在分支点处分支的多条分支线的电力线在多个通信装置之间进行通信，包括：通过所述分支线从所述通信装置的一方对所述通信装置的另一方发送数据的步骤；由设置在所述分支点的中继装置对来自所述通信装置的一方的所述数据进行中继，并通过所述分支线向所述通信装置的另一方进行发送的步骤；和所述通信装置的另一方通过所述分支线接收所述数据的步骤。

在这些电力线通信系统以及电力线通信方法中，由于在电力线的分支点具备中继装置，因此，对与各分支线连接的各通信装置而言可构成最短的通信距离，能够以小的发送电力进行高品质通信，并能减小泄漏电场。另外，可提高SN比，进行高速传输。进而，在不能以无线方式通信的场所也能仅通过电力线确保良好的通信品质。

也可以是所述电力线布设于具有多个车载设备的车辆内，所述通信装置设置于所述车载设备。此时，在该电力线通信系统中，通过从车辆的电池进行电力供给的电力线在车载设备之间进行通信，在车辆内的配电盘等的分支点处设置中继装置，从而可在车辆内的车载设备之间获得良好的通信品质。

本发明的电力线通信系统还可包括设置于所述分支线的端部、并可装卸地连接所述通信装置的连接部，所述连接部可安装在所述车辆的多处。此时，在该电力线通信系统中，由于连接部安装于车辆的多处，因此，例如在车辆内作为通信装置想要在多处以及任意位置设置扬声器时，通过在最靠近设置位置的连接部上连接扬声器，可自由布局且能实现多样的扬声器布局。另外，根据车辆的座位排列等，可任意变更扬声器的配置或追加扬声器。进而，通过在靠近门等的连接部上连接车外的扬声器，从而可在门外等的车外进行音乐再生等。

所述分支点可配置在对所述多条分支线进行分支、耦合的电气连接箱内。此时，在该电力线通信系统中，由于将分支点配置在电气连接箱内，因此，电力线的分支布线变得容易，可实现作业性及维护性的提高。

所述中继装置可以是中继器、桥接器以及路由器中的任意一个。此时，在该电力线通信系统中，当连接同一LAN时，可对中继装置采用中继器，由中继装置对信号进行放大并进行信号失真的修正后进行来回发送。另外，在个别的LAN彼此连接的情况下，对中继装置采用桥接器，根据发送源和发送目的地的地址来选择通信装置的端口，发送数据帧。此外，在电力线与互联网等外部网络连接而连接有多个LAN的情况下，对中继装置采用路由器，根据发送源和发送目的地的地址来选择外部网络的端口和通信装置的端口，发送数据帧。

而且，本发明的电力线通信系统还包括分支装置，其由将所述中继装置与多条所述分支线耦合并且按所述每条分支线具有不同谐振频率的多个耦合器构成，所述中继装置将通信频率改变为发送所述数据的所述分支线的谐振频率后进行所述数据的发送。此时，在该电力线通信系统中，由于具备按每条分支线而谐振频率不同的耦合器构成阵列结构的分支装置，并通过中继装置改变为与所发送的分支线的谐振频率对应的通信频率，因此，各分支线按通信频率被独立化，可提高频带的利用效率。

并且，本发明的电力线通信系统还包括设置于所述分支装置并在所连接的所述分支线的通信频带中阻抗特性为最大的高阻抗熔断器。此时，由于电力线的分支点靠近电池，处于低阻抗状态，因此，有时因阻抗匹配方面的原因难以使传输信号通过，但在该电力线通信系统中，由于将在通信频带内可获得最大阻抗的熔断器在分支装置内与各分支线连接，因此，以分支线中所使用的通信频带在分支点进行高阻抗化来进行阻抗匹配，可使中继装置能容易地通过所希望的信号。

所述熔断器可具有：熔断器元件，其在流过过电流时熔断；支撑端子部，其支撑所述熔断器元件的两端部；和铁素体磁珠，其被设置于所述支撑端子部。此时，在该电力线通信系统中，由于通过设置有铁素体磁珠的支撑端子部支撑熔断器的熔断器元件(熔断线)，因此，通过铁素体磁珠可使阻抗特性设定为在耦合谐振频率中最大，并且通过铁素体磁珠所具有的高频损耗特性可遮断高频噪声，能进行更优异的通信。

(发明效果)

根据本发明将起到以下效果。

即，根据本发明的电力线通信系统以及电力线通信方法，由于在电力线的分支点具备中继装置，因此，可构成装置间最短的通信距离，能以小发送电力进行高品质通信。由此，可减小泄漏电场，能减少干扰波。进而，通过提高通信品质能进行高速传输，从而可应对品质高的高速应用。

附图说明

图1是表示在本发明第一实施方式的电力线通信系统中，分支装置的电路构成以及系统整体的方框构成图；

图2是透过第一实施方式的熔断器(fuse)的内部进行表示的立体图；

图3是表示第一实施方式的分支装置的基板的俯视图；

图4是表示第一实施方式的分支装置以及中继装置的立体图；

图5是表示第一实施方式的电力线通信系统的简略方框构成图；

图6是表示在第二实施方式的电力线通信系统中，分支装置的电路构成以及系统整体的方框构成图；

图7是表示在第三实施方式的电力线通信系统中，分支装置的电路构成以及系统整体的方框构成图；

图8是表示在车辆所应用的第一实施方式的电力线通信系统中各构成的车辆内配置的概略俯视图；

图9是表示图8所示的车辆内的各构成的配置的概略侧面图；

图10是表示与本发明相关的现有电力线通信系统的例子的简略方框构成图。

图中：1、21、31-中继装置；2-熔断器；2a-熔断器元件(fuseelement)；2b-支撑端子部；2c-铁素体磁珠(ferrite beads)；C-车辆；JB-电气连接箱；K1～Kn-耦合器；L-电力线；LB、LB1～LBn-分支线；M1～Mn-车载设备；CS-点烟器插座(连接部)；T1～Tn-通信装置；Y-分支装置。

具体实施方式

下面参照图1～图5，对本发明的电力线通信系统以及电力线通信方法的第一实施方式进行说明。

本实施方式的电力线通信系统如图1所示，包括：电力线L，其布设于车辆内，从作为电力源的电池B向车辆的多个车载设备M1～Mn进行电力供给，并在作为分支点的电气连接箱JB中分支为多条分支线LB1～LBn；通信装置T1～Tn，其搭载于车载设备M1～Mn，与电力线L的分支线LB1～LBn连接，进行数据的收发；中继装置1，其设置于上述分支点的电气连接箱JB，对数据的发送进行中继；和分支装置Y，其由将中继装置1与分支线LB1～LBn耦合并且按每条分支线LB1～LBn具有不同谐振频率的多个耦合器K1～Kn构成。

上述电气连接箱JB被称为所谓接线块(junction block)、接线盒(jointbox)、分线盒(junction box)等，设置在将车辆整体的线束(harness)分配连接到仪器面板(instrumental panel)、机壳(body)、引擎室等的位置，本实施方式中，被设置在仪器面板附近容易维护的位置。

上述分支装置Y在电气连接箱JB内具备：与各分支线LB1～LBn连接且在各分支线LB1～LBn的通信频带内阻抗特性为最大的高阻抗熔断器2、和继电器(省略图示)。

上述耦合器K1～Kn具备：将各分支线LB1～LBn与中继装置1连接的多条中继线LM1～LMn；以及与各中继线LM1～LMn串联连接，谐振频率按每条分支线LB1～LBn不同的电容器C1～Cn以及电感L1～Ln。即，各分支线LB1～LBn通过各耦合器K1～Kn被设定为相互不同的谐振频率fc1～fcn。

上述中继装置1是中继器(repeater)，具有将被发送的数据的信号放大并对失真进行修正，进而将通信频率改变为发送数据的分支线LB1～LBn的谐振频率来进行数据的来回发送的处理电路。

上述熔断器2如图1以及图2所示，包括：流过过剩电流时被熔断的熔断器元件2a、一端对熔断器元件2a的两端部进行支撑并且另一端成为端子的一对支撑端子部2b、被固定在各支撑端子部2b的铁素体磁珠2c、和对这些部件进行收纳的壳体2d。上述铁素体磁珠2c由铁素体形成为圆筒状，以插通支撑端子部2b的状态被固定于支撑端子部2b。此外，熔断器2的等效电路如图1所示，由熔断器元件2a、成为电感的铁素体磁珠2c串联连接而构成。该熔断器2的阻抗特性通过铁素体磁珠2c分别被设定为在所连接的各分支线LB1～LBn的耦合谐振频率中最大。

而且，各熔断器2如图3所示，被安装在分支装置Y内的基板3上。即，在基板3上，以铜箔等图案形成一端与电池B侧的电力线L连接的布线图案4、和一端与各分支线LB1～LBn连接的多个分支线用端子5，各熔断器2被设置成将布线图案4的另一端与各分支线用端子5的另一端悬架。

此外，分支装置Y具备各分支线LB1～LBn可容易插拔的分支线LB1～LBn的连接器构造。而且，如图4所示，中继装置1被固定在分支装置Y上。

另外，上述车载设备M1～Mn可以是预先搭载于车辆的设备及通过点烟器插座等后来添设的与电力线L连接的设备。例如，作为预先搭载于车辆的车载设备M1～Mn，有汽车音频设备和汽车导航设备等。另外，作为后来添设到车辆中的车载设备M1～Mn，有ETC车载设备和倒车监视器用摄像头等。

接着，对本实施方式的电力线通信系统中的电力线通信方法进行说明。

本实施方式中，例如对在车辆中从车载设备M1向其他车载设备Mn发送影像信号或音频信号作为数据的情况进行说明。

首先，从车载设备M1的通信装置T1(通信装置的一方)，向电力线L的分支线LB1叠加高频信号后发送影像信号等的数据。此时，被发送的数据通过规定的调制方式进行调制。

接着，中继装置1在分支点的电气连接箱JB中，接收通过分支线LB1传输的数据的信号，对信号进行放大并对失真进行修正，向与其他分支线LBn连接的车载设备Mn的通信装置Tn(通信装置的另一方)将数据经由分支装置Y的耦合器Kn来回发送。此时，在耦合器K1中，通过电容器C1以及电感L1使得分支线LB 1的谐振频率被设定为fc1，来自通信装置T1的通信频率也被设定为谐振频率fc1。

另一方面，在耦合器Kn中，通过电容器Cn以及电感Ln使得分支线LBn的谐振频率被设定为与谐振频率fc1不同的值。因此，中继装置1从一方的通信装置T1经由分支线LB1以与谐振频率fc1相同的通信频率接收、返回数据，在向另一方的通信装置Tn发送数据时，将通信频带改变为分支线LBn的谐振频率fcn来进行数据发送。

然后，另一方的车载设备Mn的通信装置Tn接收经由分支线LBn发送的数据，并且基于由译码电路(省略图示)从接收数据中恢复的影像信号，在车载设备Mn的画面上显示影像。

这样，本实施方式中，由于在作为电力线L的分支点的电气连接箱JB中设置有中继装置1，因此，如图5所示，对与各分支线LB1～LBn连接的各通信装置T1～Tn而言，可构成最短的通信距离，能以小发送电力进行高品质的通信，并能减小泄漏电场。另外，可提高SN比，从而能够进行高速传输。

并且，由于具备将按每条分支线LB1～LBn而不同的谐振频率fc1～fcn的耦合器K1～Kn构成阵列构造的分支装置Y，并通过中继装置1改变成与所发送的分支线LB1～LBn的谐振频率fc1～fcn对应的通信频率，因此，各分支线LB1～LBn以通信频率被独立化，可提高频带的利用效率。

而且，由于作为电力线L的分支点的电气连接箱JB靠近电池B，处于低阻抗状态，因此，有时因阻抗匹配方面而难以使传输信号通过，但在本实施方式的电力线通信系统中，由于将可在通信频带内获得最大阻抗的熔断器2在分支装置Y内与各分支线LB1～LBn连接，因此，以在分支线LB 1～LBn中使用的通信频带在分支点进行高阻抗化来进行阻抗匹配，中继装置1中可容易地通过所希望的信号。

并且，由于通过设置有铁素体磁珠2c的支撑端子部2b支撑熔断器元件2a，因此，通过铁素体磁珠2c阻抗特性设定成在耦合谐振频率中最大，并且通过铁素体磁珠2c所具有的高频损耗特性能够遮断高频噪声，可进行更优异的通信。

另外，由于将电力线L的分支点配置在电气连接箱JB内，因此，电力线L的分支布线变得容易，可实现作业性及维护性的提高。即，通过在电气连接箱JB内分配线束，在内部吸收分支，可提高生产率和作业性，并且通过将熔断器2和继电器统一在一处，可提高维护性。此外，通过将熔断器2和继电器集中到电气连接箱JB内，由于大电流线(电池B与电气连接箱JB之间)变短，因此还可实现电压降的降低。

接着，参照图6及图7，对本发明的电力线通信系统以及电力线通信方法的第二及第三实施方式进行说明。

第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，第一实施方式的中继装置1是中继器，而在第二实施方式的电力线通信系统中，如图6所示，中继装置21是桥接器(bridge)，具备与各分支线LB1～LBn连接的各通信装置T1～Tn的端口P1～Pn。

即，在第二实施方式中，单个的LAN彼此通过电力线L连接，中继装置21作为桥接器，根据发送源和发送目的地的地址，选择所连接的通信装置T1～Tn的端口P1～Pn，来发送数据帧。

第三实施方式与第二实施方式的不同之处在于，第二实施方式的中继装置1是桥接器，而在第三实施方式的电力线通信系统中，如图7所示，中继装置31是路由器，具备互联网等外部网络的端口Pw以及各通信装置T1～Tn的端口P1～Pn。

即，第三实施方式中，当电力线L与互联网等外部网络连接，连接有多个LAN时，中继装置3 1作为路由器，根据发送源和发送目的地的地址，选择外部网络的端口Pw和通信装置T1～Tn的端口P1～Pn，来发送数据帧。

接着，参照图8及图9，对将本发明的电力线通信系统以及电力线通信方法的第一实施方式应用到车辆的情况进行说明。

该电力线通信系统中，如图8以及图9所示，在分支线LB1～LB4的端部设置有可装卸地连接扬声器等通信装置的点烟器插座(连接部)CS，这些点烟器插座CS安装于车辆C的多处。在该例中，被应用于三排座的车辆C，在车辆C的发动机罩(bonnet)内设置有中继装置1，而且，在车辆C内配置有与该中继装置1连接的分支线LB1～LB4。并且，分支线LB 1～LB4的各端部靠近第二排和第三排座位ST，被配置在车辆C的顶棚部，分别安装有点烟器插座CS。即，在车室内均匀配置点烟器插座CS。

这样，在该电力线通信系统中，由于点烟器插座CS安装在车辆C的多处，因此，例如，例如在车辆C内作为通信装置想要在多处以及任意位置设置扬声器时，通过在最靠近设置位置的点烟器插座CS上连接扬声器，可自由布局且能实现多样的扬声器布局。另外，根据车辆C的座位排列等，可任意变更扬声器的配置或追加扬声器。进而，通过在靠近门等的点烟器插座CS上连接车外的扬声器，可在门外等位于车外的情况下实现音乐再生等。

此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可施加各种变更。

例如，如上所述，本发明适宜被用于车辆中的电力线通信，但也可应用于一般房屋的建筑物等的电力线通信。

(工业上的可利用性)

本发明的电力线通信系统及电力线通信方法中，由于在电力线的分支点具备中继装置，因此，对与各分支线连接的各通信装置而言，可构成最短的通信距离，能以小发送电力进行高品质通信，并能减小泄漏电场。另外，可提高SN比，进行高速传输。进而，在不能以无线方式通信的场所也能仅通过电力线确保良好的通信品质。

Claims (9)

1.一种电力线通信系统，包括：

电力线，其具有在分支点分支的多条分支线；

通信装置，其与所述分支线连接，通过所述分支线收发数据；和中继装置，其设置于所述分支点，对所述数据的发送进行中继。

2.根据权利要求1所述的电力线通信系统，其特征在于，

所述电力线被布设于具有多个车载设备的车辆内，

所述通信装置设置于所述车载设备。

3.根据权利要求2所述的电力线通信系统，其特征在于，

在所述分支线的端部设置有可装卸地连接所述通信装置的连接部，所述连接部被安装在所述车辆的多处。

4.根据权利要求1所述的电力线通信系统，其特征在于，

所述分支点被配置在对所述多条分支线进行分支、耦合的电气连接箱内。

5.根据权利要求1所述的电力线通信系统，其特征在于，

所述中继装置是中继器、桥接器以及路由器中的任意一个。

6.根据权利要求1所述的电力线通信系统，其特征在于，

还包括分支装置，其由将所述中继装置与多条所述分支线耦合并且按所述每条分支线具有不同谐振频率的多个耦合器构成，

所述中继装置构成为将通信频率改变为发送所述数据的所述分支线的谐振频率后进行所述数据的发送。

7.根据权利要求6所述的电力线通信系统，其特征在于，

还包括设置于所述分支装置并在所连接的所述分支线的通信频带中阻抗特性为最大的高阻抗熔断器。

8.根据权利要求7所述的电力线通信系统，其特征在于，

所述熔断器具有：

熔断器元件，其在流过过电流时熔断；

支撑端子部，其支撑所述熔断器元件的两端部；和

铁素体磁珠，其设置于所述支撑端子部。

9.一种电力线通信方法，通过具有在分支点分支的多条分支线的电力线在多个通信装置之间进行通信，包括：

通过所述分支线从所述通信装置的一方对所述通信装置的另一方发送数据的步骤；

由设置在所述分支点的中继装置对来自所述通信装置的一方的所述数据进行中继，并通过所述分支线向所述通信装置的另一方进行发送的步骤；和

所述通信装置的另一方通过所述分支线接收所述数据的步骤。

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