-
[Querverweis auf verwandte Anmeldung]
-
Die vorliegende Offenbarung basiert auf der am 21. Juli 2011 eingereichten
japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2011-159876 auf deren Offenbarung vollinhaltlich Bezug genommen wird.
-
[Technisches Gebiet]
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem und einen Transmitter in dem System, wobei das System mehreren Kommunikationsvorrichtungen erlaubt unter Verwendung einer Stromleitung zu kommunizieren.
-
[Stand der Technik]
-
Es gibt bekannte ECUs (Elektronische Steuereinheiten) in einem Fahrzeug die miteinander kommunizieren, um dabei unterschiedliche Steuerungen in dem Fahrzeug reibungslos auszuführen. Deshalb wird die Einführung des Stromleitungskommunikationssystems (Power Line Communication, PLC) in Betracht gezogen. Dieses Stromleitungskommunikationssystem ist eine Technologie die Signale hochfrequenten Trägern überlagert, um dadurch zu übertragen und zu kommunizieren.
-
Eine derartige Technologie ist in Patentdokument 1 offenbart. Patentdokument 1 beschreibt eine Technologie, bei der ein sich bewegendes Objekt mit einer symmetrischen Speiseleitung ausgestattet ist, die aus zwei parallelen Drahtleitungen besteht. Die symmetrische Speiseleitung ist in der Nähe eines Kopplers angeordnet, der durch eine Schleife ausgebildet ist. Demnach bilden das sich bewegende Objekt und die symmetrische Speiseleitung eine elektromagnetische Induktionsverbindung zwischen ihnen aus.
-
Patentdokument 2 offenbart ein Kommunikationssystem für eine Mehrzahl von Wagen, die entlang einer Schiene fahren. Ein Netzkabel erstreckt sich entlang der Schiene. Das Kabel wird verwendet, um elektrischen Strom zu übertragen, der die beweglichen Körper antreibt und wird auch verwendet, um Informationen zwischen den Wagen zu übertragen. Die Wagen kommunizieren miteinander durch Überlagern von Kommunikationssignalen auf dem Strom durch die Kabel zur Übertragung von Informationen und durch Extrahieren von Kommunikationssignalen von dem Strom durch das Kabel, um die Informationen zu empfangen.
-
Patentdokument 3 offenbart eine Verbindungsstruktur, die es erlaubt, Informationen zwischen verschiedenen Twisted-Pair Leitungen zu übertragen.
-
Patentdokument 4 offenbart ein System zur drahtlosen Übertragung von Leistung, wobei mittels zweier unterschiedlich voneinander schaltbarer Spulen, eine optimierte Übertragung sowohl im Nah- als auch im Fernbereich ermöglicht wird.
-
[Dokumente des Stands der Technik]
-
[Patentdokumente]
-
- Patentdokument 1: JP 2005 - 45 327 A
- Patentdokument 2: US 6 005 475 A
- Patentdokument 3: WO 2004/ 054 179 A1
- Patentdokument 4: WO 2010/ 009 429 A1
-
[Überblick über die Erfindung]
-
Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn eine elektromagnetische Induktionsverbindung unter Verwendung einer herkömmlichen Technologie zum Ermöglichen einer Übertragung von elektrischen Stroms (elektrischer Energie) oder Signalen ausgeführt wird, viel Leckfluss in anderen Abschnitten als Abschnitten (Verbindungsabschnitten) auftritt, die die elektrische Energie und die Signals senden und empfangen.
-
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehenden Situation gemacht. Es ist eine Aufgabe ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem und Transmitter in dem System bereit zu stellen. Das System ermöglicht Energieleitungskommunikation durch Verstärken einer elektromagnetischen Induktionsverbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger.
-
Gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem folgendermaßen bereitgestellt. Ein Transmitter beinhaltet ein Paar verdrillte Drähte, deren Enden miteinander verbunden sind, um schleifenförmig zu sein, als eine Stromleitung und eine Kommunikationsleitung, wobei der Transmitter ein Hochfrequenzsignal auf dem Paar verdrillter Drähte überlagert, um elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) und ein Signal zu übertragen. Ein Empfänger beinhaltet eine Aperturantenne die schleifenförmig ist, wobei die Aperturantenne eine elektromagnetische Induktionsverbindung mit einem elektromagnetischem Feld ausbildet, das in dem Paar verdrillter Drähte gemäß elektrischen Strömen erzeugt wird, die in dem Paar verdrillter Drähte fließen, um hochfrequenten elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) von dem Paar verdrillter Drähte zu empfangen. Die Aperturantenne des Empfängers beinhaltet einen Öffnungsbereich, der einem Öffnungsbereich zwischen mehreren verdrillten Abschnitten des Paars verdrillter Drähte gegenüberliegt. Dies ermöglicht einer Stromleitungskommunikation durch Stärken der elektromagnetischen Induktionsverbindung. Ferner verringert die Verwendung des Paars verdrillter Drähte Leckmagnetfluss.
-
Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem wie folgt bereitgestellt. Ein Transmitter beinhaltet eine Schleifenspule als eine Stromleitung und eine Kommunikationsleitung, wobei der Transmitter ein Hochfrequenzsignal auf der Schleifenspule überlagert, um elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) und ein Signal zu übertragen. Ein Empfänger beinhaltet eine Aperturantenne, die schleifenförmig ist, wobei die Schleifenspule eine elektromagnetische Induktionsverbindung mit einem elektromagnetischen Feld ausbildet, das in der Spule gemäß elektrischen Strömen erzeugt wird, die in der Schleifenspule fließen, um hochfrequenten elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) der Schleifenspule zu empfangen. Die Schleifenspule beinhaltet einen der Apertur gegenüberliegenden Öffnungsbereich, der ein Öffnungsbereich gegenüber einem Öffnungsbereich der Aperturantenne ist, wobei der der Apertur gegenüberliegende Öffnungsbereich größer als ein anderer Öffnungsbereich der Schleifenspule außer dem der Apertur gegenüberliegenden Öffnungsbereich ist. Dies ermöglicht Stromleitungskommunikation durch Stärken der elektromagnetischen Induktionsverbindung.
-
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
-
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen ersichtlicher.
-
Es zeigen:
- 1 ein elektrisches Blockschaltbild, das schematisch ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem illustriert, das in einem Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angebracht ist;
- 2 ein Schaltbild, das Beispiele von Abgleichschaltungen ((a) bis (d) Sendeseite, (e) bis (f) Empfangsseite) angibt;
- 3 ein Diagramm zur Erläuterung einer Versuchsbedingung ((a) ist eine Leitung eines Paars verdrillter Drähte; (b) ist eine Drahtleitung mit einer Öffnung);
- 4 ein Frequenzcharakteristikdiagramm, das ein Versuchsergebnis von Leckstrom angibt;
- 5 ein Diagramm, das vergleichbar mit 1 ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ein Diagramm, das vergleichbar mit 3 ist;
- 7(a) ein Frequenzcharakteristikdiagramm einer Übertragungscharakteristik und 7(b) ein Frequenzcharakteristikdiagramm von Leckfluss;
- 8 ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel einer Stromkommunikationsleitung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angibt; und
- 9 ein Diagramm, das mit 1 vergleichbar ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
-
[Ausführungsformen]
-
(Erste Ausführungsform)
-
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 4 erläutert. 1 gibt schematisch eine Konfiguration eines Fahrzeugstromleitungskommunikationssystems an.
-
Ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem 1 beinhaltet eine Kommunikationsvorrichtung (äquivalent zu einem Transmitter) 2, die als ein so genannter Master dient, und Kommunikationsvorrichtungen 3A ...3Z, die als so genannte Slaves dienen. Die Kommunikationsvorrichtung 2 ist mit einer nicht dargestellten Batterie verbunden. Die Kommunikationsvorrichtung 2 versorgt mehrere Slave-Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z mit elektrischem Strom (Energie) gemäß einem elektrischen Strom(Energie) einer nicht dargestellten Batterie mittels einer Stromleitung. Die mehreren Slave-Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z operieren abhängig vom bereitgestellten Strom (Energie). Die Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z sind mit entsprechenden Lasten 5A ... 5Z verbunden, die Sensoren und Aktuatoren beinhalten.
-
Die Master-Kommunikationsvorrichtung 2 beinhaltet einen Hauptkörper 2f und ein Paar verdrillter Drähte 4, das mit dem Hauptkörper 2f verbunden ist und als Übertragungsantenne dient. Der Hauptkörper 2f beinhaltet eine Steuerschaltung 2a die Kommunikation und andere Funktionen steuert, eine Hochfrequenzenergieerzeugungsschaltung 2b, einen Modulations- und Demodulationsschaltung 2, eine Überlagerungs-/Trennungsschaltung 2d und eine Abgleichschaltung 2e. Die Hochfrequenzenergieerzeugungsschaltung 2b erzeugt ein Hochfrequenzsignal (Trägersignal) abhängig von einem Steuersignal der Steuerschaltung 2a und gibt das erzeugte Signal als ein Energiesignal an die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 2d aus.
-
Die Modulations- und Demodulationsschaltung 2c moduliert Kommunikationsdaten des Masters und gibt Kommunikationsdaten an die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 2d als ein Modulationssignal aus. Die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 2d mischt das Trägersignal und das Modulationssignal und gibt sie an die Abgleichschaltung 2e aus.
-
2(a) bis 2(d) illustrieren zur Abgleichschaltung 2e äquivalente Schaltungen. Die Abgleichschaltung 2e beinhaltet einen Transformator, einen Kondensator, der mit der Primärseite des Transformators in Serie oder parallel verbunden ist, und einen Kondensator, der mit der Sekundärseite des Transformators in Serie oder parallel verbunden ist. Die Abgleichschaltung 2e überträgt (sendet) ein Trägersignal, dem ein Modulationssignal überlagert ist, (Energie und Signal) an das Paar verdrillter Drähte 4. Die verdrillten Drähte 4 sind in dem Fahrzeug installiert und von einem Ausgangsanschluss des Hauptkörpers 2f bis zu einem weitesten ungefähr einen Meter entfernten Abschnitt verlängert. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist das Paar verdrillter Drähte 4 ausgebildet, um schleifenförmig zu sein, um die anderen Enden von Kabelkerndrähten miteinander zu verbinden.
-
Jede Slave-Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z beinhaltet eine Steuerschaltung 3a, eine Modulations- und Demodulationsschaltung 3c, eine Überlagerungs-/Trennungsschaltung 3d, eine Abgleichschaltung 3e und eine Gleichrichtungsschaltung 3f. Die Abgleichschaltung 3e ist mit einer Aperturantenne 3g für Empfang verbunden. Diese Aperturantenne 3g ist schleifenförmig, beispielsweise kreisförmig ausgebildet. Die Antenne empfängt ein elektromagnetisches Feld, das durch das Paar verdrillter Drähte 4 erzeugt wird, mit elektromagnetischer Induktionsverbindung.
-
2(e) bis 2(f) illustrieren äquivalente Schaltungen der Abgleichschaltung 3e der Empfangsseite. Die Abgleichschaltung 3e ist eine Abgleichschaltung, die einen Kondensator, der mit der Aperturantenne 3g parallel oder in Serie verbunden ist, beinhaltet und das Trägersignal (Energie und Signal), wenn es empfangen wird, an die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 3d sendet. Die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 3d trennt das empfangene Trägersignal in ein Wechselstromsignal (Energie) und ein Kommunikationsdatensignal und überträgt das Wechselstromsignal an die Gleichrichtungsschaltung 3f. Die Gleichrichtungsschaltung 3f richtet das Wechselstromsignal gleich, um Gleichstromenergie bereitzustellen und die Gleichstromenergie der Modulations- und Demodulationsschaltung 3c, der Steuerschaltung 3a und der Last 5A bereitzustellen. Die Modulations- und Demodulationsschaltung 3c operiert mit der bereitgestellten Energie, demoduliert das Kommunikationsdatensignal und sendet die Daten an die Steuerschaltung 3a.
-
Die Steuerschaltung 3a operiert mit elektrischer Energie, die von der Gleichrichtungsschaltung 3f bereitgestellt wird, empfängt die demodulierten Daten von der Modulations- und Demodulationsschaltung 3c und betreibt die Last 5A ... 5Z. Dabei können die Daten vom Master zum Slave übertragen werden. Der Slave erlangt ein Sensorsignal, wenn die Last 5A ... 5Z ein Sensor ist, und betreibt einen Aktuator, wenn die Last 5A ... 5Z der Aktuator ist.
-
Im Gegensatz dazu, wenn der Slave Daten an den Master überträgt, findet folgendes statt. Die Steuerschaltung 3a der Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z moduliert die Daten durch die Modulations- und Demodulationsschaltung 3c und sendet das Modulationssignal an die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 3d. Die Überlagerungs-/Trennungsschaltung 3d überlagert das Modulationssignal der Modulations- und Demodulationsschaltung 3c dem Trägersignal und gibt an die Abgleichschaltung 3e aus. Die Abgleichschaltung 3e gibt das Trägersignal, dem das Modulationssignal überlagert ist, an die Aperturantenne 3g aus. Die Aperturantenne 3g gibt dann das Trägersignal als ein Funkwellensignal aus.
-
Das Paar verdrillter Drähte 4 ist ausgehend vom Hauptkörper 2f der Kommunikationsvorrichtung 2 des Masters zur Nähe jeder der Slave-Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z verlängert. Das Paar verdrillter Drähte 4 sind beispielsweise nicht abgeschirmte Kabel verdrillter Paare gemäß UTP (unsealed twisted pair). Bei der Signalübertragung mit dem Paar verdrillter Drähte 4 erzeugt der elektrische Strom mit dem Hochfrequenzsignal einen Magnetfluss zwischen den angrenzenden verdrillten Punkten (äquivalent zu den verdrillten Abschnitten) 4A, 4B, ... Die angrenzenden Magnetflüsse werden dabei umgekehrt, so dass sie einander auslöschen. Dadurch wird kaum Rauschen nach außen ausgegeben. Ferner, haben die verdrillten Drähte 4 beim Signalempfang einen kleinen Bereich in dem die Magnetflüsse gemäß den elektrischen Wellen, die von außen kommen einkoppeln. Somit wird kaum der Einfluss der von außen kommenden elektrischen Wellen empfangen. Demnach ist die Konfiguration für Rauscherzeugungssteuerung und zur Eliminierung von externem Rauschen geeignet.
-
Unter vielen Öffnungsbereichen zwischen den mehreren verdrillten Abschnitten 4a, ... in den verdrillten Drähten liegt ein Öffnungsbereich zwischen dem verdrillten Abschnitt 4A und dem verdrillten Abschnitt 4B der Aperturantenne 3g der Kommunikationsvorrichtung 3A gegenüber. Darüber hinaus, obwohl Bezugszeichen teilweise nicht illustriert sind, sind ähnlich die entsprechenden Aperturantennen 3g der Kommunikationsvorrichtungen 3B ... 3Z den Öffnungsbereichen zwischen den verdrillten Abschnitten gegenüberliegend (beispielsweise liegt die Aperturantenne 3g der Kommunikationsvorrichtung 3Z dem Öffnungsbereich zwischen dem verdrillten Abschnitt 4C und dem verdrillten Abschnitt 4D gegenüber).
-
Um die Konfiguration der verdrillten Abschnitte 4A, 4B, ..., 4C, 4D in 1 in leicht verständlicher Weise zu illustrieren, stimmen der Öffnungsbereich (zwischen dem verdrillten Abschnitt 4A und dem verdrillten Abschnitt 4B) der verdrillten Drähte 4 und der Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g nur in der x-Richtung überein. Jedoch stimmen sie ebenso in der y-Richtung überein. Die zwei Öffnungsbereiche sind vorgesehen, einander zu überlappen.
-
Demnach bildet das elektromagnetische Feld, das in jedem der Öffnungsbereiche zwischen den verdrillten Abschnitten (4A, 4B, ..., 4C, 4D) der verdrillten Drähte 4 erzeugt wird, die starke elektromagnetische Induktionsverbindung mit der Aperturantenne 3g der Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z aus. Jede Aperturantenne 3g der Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z kann auf kontaktlose Weise elektrische Energie und ein Signal mit dem elektromagnetischen Feld, das in dem Öffnungsbereich zwischen den verdrillten Abschnitten 4A und 4B (4C und 4D) der verdrillten Drähte 4 gemäß dem Hochfrequenzsignal erzeugt wird, empfangen. Ferner kann im Gegensatz dazu, wenn jede Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z ein Signal ausgehend von der Aperturantenne 3g überträgt, die Kommunikationsvorrichtung 2 ein Signal auf kontaktlose Weise mittels der Öffnungsbereiche zwischen den verdrillten Abschnitten (4A, 4B, ..., 4C, 4D) der verdrillten Drähte 4 empfangen.
-
3 (a) gibt eine Messbedingung für den Leckfluss für ein durch die Erfinder durchgeführtes Experiment an. 3 (b) gibt eine Messbedingung für den Leckfluss in einem Vergleichsbeispiel an. 4 gibt Frequenzcharakteristika der Versuchsergebnisse an.
-
Gemäß 3 (a) ist das Paar verdrillter Drähte 4 derart konfiguriert, dass sich zwei Kerndrähte in verdrillter Form linear vom Hauptkörper 2f der Kommunikationsvorrichtung2 zu einem Endabschnitt eine vorbestimmte Länge (1[m]) in eine vorbestimmte Richtung (x-Richtung) mit vorbestimmten Schlaglängen erstrecken und am Endabschnitt miteinander verbunden sind. Die Schlaglänge (ein Intervall oder eine vorbestimmte Teilung zwischen mehreren verdrillten Abschnitten 4a, 4b ...) wird auf 20[mm] festgelegt. Die Kerndrähte sind mit einem Abdeckmaterial bedeckt, dessen Dicke 0.35[mm] beträgt, während ein Intervall zwischen den entsprechenden Kerndrähten des Paars verdrillter Drähte 0.7+a [mm] ist.
-
Ferner ist 3 (b) ein Vergleichsbeispiel einer Drahtleitung 5 (nachfolgend als Drahtleitung mit einer (einzigen) Öffnung bezeichnet), die derart konfiguriert ist, dass sich die Kerndrähte in einer vorbestimmten Richtung (x-Richtung) zu einem longitudinalen Endabschnitt erstrecken und miteinander sind, um die Drahtleitung 5 auszubilden, um Leckstromcharakteristik anzugeben. Das Vergleichsbeispiel hat eine Konfiguration der Drahtleitung 5, bei der die Kerndrähte 5 in lateraler Richtung (y-Richtung) um einen vorbestimmten Abstand (10[mm]) voneinander separiert sind, während sie sich linear in einer vorbestimmten Richtung (x-Richtung) um eine vorbestimmte Länge (1[m]) erstrecken und am Endabschnitt miteinander verbunden sind. Die laterale Richtung ist orthogonal zur erweiterten Richtung (x-Richtung) der verdrillten Drähte.
-
Die Erfinder messen den Leckfluss unter der Messbedingung in 3 (a) wie folgt. Die Aperturantenne 3g für Empfang soll eine Messantenne 6 sein. Die Messantenne 6 befindet sich separat zu einer Referenzantenne 7 zur Leckenergiemessung mit einer Lücke die Unterbinden der gegenseitigen Beeinflussung der zwei Antennen 6 und 7 erlaubt. Das Basisende (der Anschlussabschnitt, der mit dem Hauptkörper 2f verbunden ist) des Paars verdrillter Drähte 4, die Antenne 6 zur Messung und die Referenzantenne 7 sind mit entsprechenden unterschiedlichen Anschlüssen des Netzwerkanalysators verbunden. Das Basisende des Paars verdrillter Drähte 4 wird mit einem Referenzstrom zur Messung (0 dBm: eine Frequenz von ca. 10 MHz) versorgt. Während eine Empfangsleistung (Energie) mit der Antenne 6 zur Messung gemessen wird, wird der Leckfluss mit der Referenzantenne 7 gemessen.
-
Zusätzlich messen die Erfinder Leckfluss unter der Messbedingung des Vergleichsbeispiels von 3 (b) wie folgt. Die Aperturantenne 3g für Empfang soll eine Messantenne 6 sein. Die Messantenne 6 ist separat zu einer Referenzantenne 7 für Leckstrommessung mit einer Lücke ähnlich zu der in 3 (A) angeordnet. Das Basisende (der Anschlussabschnitt, der mit dem Hauptkörper 2f) der Drahtleitung 5 mit einer Öffnung verbunden ist, die Antenne 6 zum Messen und die Referenzantenne 7 sind mit entsprechenden unterschiedlichen Anschlüssen eines Netzwerkanalysators verbunden. Das Basisende der Drahtleitung 5 mit einer Öffnung wird mit einem Referenzstrom zum Messen (0 dBm: eine Frequenz von ca. 10 MHz) versorgt. Während eine Empfangsleistung (Energie) mit der Antenne 6 zum Messen gemessen wird, wird der Leckfluss mit der Referenzantenne 7 gemessen.
-
Die Leckflusscharakteristika, die in 4 angegeben sind, geben an, dass die Konfiguration, die ein Paar verdrillter Drähte 4 verwendet, wie in 3 (a) angegeben ist, den Leckfluss verglichen mit der, bei der eine Drahtleitung 5 mit einer Öffnung verwendet wird, wie in 3 (b) angegeben ist, reduzieren kann.
-
Das heißt, die Konfiguration unter Verwendung der Drahtleitung 5 mit einer Öffnung stellt einen Peakwert von ca. 128 [dBµA/m] bei einer Kommunikationsfrequenz von ca. 13 [MHz] bereit. Im Gegensatz dazu stellt die Konfiguration unter Verwendung des Paars verdrillter Drähte 4 einen Peakwert von ca. 101 [dBµA/m] bei einer Kommunikationsfrequenz von ca. 13.8[MHz] bereit und kann den Leckfluss über einen Gesamtbereich der gemessenen Frequenzen reduzieren.
-
In der vorliegenden Ausführungsform liegt ein Öffnungsbereich zwischen den verdrillten Abschnitten 4A bis 4B der verdrillten Drähte 4 einem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g jeder Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z gegenüber. Somit kann das Paar verdrillter Drähte 4 die elektrische Energie teilen, während es Signale kommuniziert. Die vorliegende Ausführungsform kann den Leckfluss verglichen mit der Kommunikation unter Verwendung der Drahtleitung 5 mit einer Öffnung reduzieren. Dabei können die elektrische Energie und das Signal effizient verteilt werden. Zusätzlich kann eine kontaktlose Stromleitungskommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 2 und den Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z erreicht werden.
-
Die Kommunikationsvorrichtung 2 kann die elektrische Energie und Signale unter den Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z ohne Verwendung anderer Komponenten wie beispielsweise einem Kabelbaum oder einem Verbinder verteilen.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
5 bis 7 geben eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten Ausführungsform dadurch, dass die Öffnungsbereiche zwischen mehreren verdrillten Abschnitten des Paars verdrillter Drähte einen Öffnungsbereich, der einer Aperturantenne gegenüberliegt, und einen anderen Öffnungsbereich außer dem Öffnungsbereich, der der Aperturantenne gegenüberliegt, beinhalten und nur der Öffnungsbereich, der der Aperturantenne gegenüberliegt, konfiguriert ist, größer zu sein, als der andere Öffnungsbereich. Abschnitten, die identisch zu denen in der vorstehend erläuterten Ausführungsform sind, sind identische Bezugszeichen zugeordnet und sie werden nicht erneut erläutertet. Die anderen Abschnitte werden nachfolgend erläutert.
-
Gemäß 5 ist unter Öffnungsbereichen, die durch die verdrillten Abschnitte des Paars der verdrillten Drähte 4 ausgebildet sind, nur ein Öffnungsbereich zwischen dem verdrillten Abschnitt 4A und dem verdrillten Abschnitt 4B in lateraler Richtung (y-Richtung) vergrößert. Der Öffnungsbereich zwischen dem verdrillten Abschnitt 4A und dem verdrillten Abschnitt 4B der verdrillten Drähte 4 ist angeordnet, um dem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g gegenüber zu liegen. 5 illustriert eine Konfiguration der verdrillten Abschnitte 4A, 4B, ..., 4C der verdrillten Drähte 4 insbesondere auf leicht verständliche Weise. Somit ist der Öffnungsbereich der verdrillten Drähte 4 (zwischen den verdrillten Abschnitten 4A bis 4B) nur in der x-Richtung gegenüber dem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g. Jedoch sind diese Öffnungsbereiche tatsächlich auch in der y-Richtung gegenüberliegend, um sich einander zu überlappen.
-
Um eine vorteilhafte Wirkung einer verbesserten Energieübertragungscharakteristik der vorliegenden Ausführungsform zu bestätigen, haben die Erfinder die folgenden Experimente durchgeführt. 6 (a) gibt eine Versuchsbedingung der vorliegenden Ausführungsform an. 6 (b) gibt eine Versuchsbedingung eines Vergleichsbeispiels an. Ferner gibt 7 (a) ein Versuchsergebnis der Leistungsübertragungscharakteristik an. 7 (b) gibt ein Versuchsergebnis der Leckstromcharakteristik an.
-
Die Versuchsbedingung in 6 (a) gibt eine Messung unter Verwendung der Konfiguration an, bei der der Öffnungsbereich zwischen dem verdrillten Abschnitt 4a und dem verdrillten Abschnitt 4b der verdrillten Drähte einen lateralen Durchmesser aufweist, der ähnlich der der Aperturantenne 3g ist. Das Vergleichsbeispiel in 6 (b) gibt an, dass die Antenne 6 für Messung und die Referenzantenne 7 in der Drahtleitung 5 mit einer Öffnung gegenüberliegend sind. Weitere Versuchsbedingungen sind ähnlich denen der vorstehend erläuterten Ausführungsform.
-
7 (a) gibt an, dass die Drahtleitung 5 mit einer Öffnung und die verdrillten Drähte 4 einen ähnlichen größten Wert der Übertragungscharakteristik bereitstellen. Ferner gibt 7 (b) an, dass die verdrillten Drähte 4 eine effektivere Leckflusscharakteristik bereitstellt als die Drahtleitung 5 mit einer Öffnung. Dies beweist, dass die zweite Ausführungsform die elektromagnetische Induktionsverbindung zwischen den verdrillten Drähten 4 und der Aperturantenne 3g verglichen zur vorhergehenden Ausführungsform stärken kann.
-
Wie vorstehend erläutert ist, stellt die vorliegende Ausführungsform die Konfiguration bereit, bei der von den Öffnungsbereichen zwischen den verdrillten Abschnitten des Paars verdrillter Drähte 4 nur ein Öffnungsbereich, der sich zwischen dem verdrillten Abschnitt 4A (4a) und dem verdrillten Abschnitt 4B (4b) befindet und der Aperturantenne 3g gegenüberliegt, größer als andere Öffnungsabschnitte bereit gestellt wird, die nicht der Aperturantenne 3g gegenüberliegen. Diese Konfiguration kann die elektromagnetische Induktionsverbindung stärken, während das Lecken des hochfrequenten elektrischen Stroms (Energie) unterdrückt wird.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
8 gibt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorstehenden Ausführungsformen dadurch, dass eine Schleifenspule zur Stromleitungskommunikation verwendet wird, indem ein Paar verdrillter Drähte, dessen Kerndrähte am Endabschnitt verbunden sind, ersetzt werden. Ein Öffnungsbereich der Schleifenspule, der einem Öffnungsbereich einer Aperturantenne eines Empfängers gegenüberliegt, ist konfiguriert, größer als andere Öffnungsbereiche zu sein. Abschnitten, die identisch zu denen in der vorstehend erläuterten Ausführungsform sind, sind identische Bezugszeichen zugeordnet und sie werden nicht erneut erläutertet. Die anderen Abschnitte werden nachfolgend erläutert.
-
8 illustriert ein Konfigurationsbeispiel eines Antennenabschnitts der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 8 angegeben ist, ist die Schleifenspule 8 konfiguriert aus einer Schleife geformt zu sein, die ausgehend vom Hauptkörper 2f der Kommunikationsvorrichtung 2 in einer vorbestimmten Richtung (x-Richtung) verlängert ist, während die Kerndrähte am Endabschnitt der Schleifenspule 8 verbunden sind. Die Schleifenspule 8 ist konfiguriert unter Abschnitten in einer lateralen Richtung (y-Richtung) einen vergrößerten Abschnitt aufzuweisen. Der vergrößerte Abschnitt liegt der Aperturantenne 3g für Empfang gegenüber und hat einen größeren Abstand zwischen den Kerndrähten als Abstände anderer Abschnitte in der lateralen Richtung.
-
Der Hauptkörper 2f der Kommunikationsvorrichtung 2 überlagert ein Hochfrequenzsignal auf der Schleifenspule 8, um elektrische Energie und ein Signal zu übertragen. Die Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z (3B ... 3Z sind nicht dargestellt) empfängt ein Trägersignal (elektrische Energie und Signal) der Schleifenspule 8 unter Verwendung der schleifenförmigen Aperturantenne 3g mittels der elektromagnetischen Induktionsverbindung mit dem elektromagnetischen Feld, das in der Schleifenspule 8 gemäß dem elektrischen Strom in der Schleifenspule 8 erzeugt wird.
-
Wie vorstehend erläutert, beinhaltet die Schleifenspule 8 teilweise in einer lateralen Richtung (y-Richtung) einen vergrößerten Abschnitt, der nur an einem Abschnitt gegenüber der Empfangs-Aperturantenne 3g (Aperturantenne 3g für Empfang) vorgesehen ist. Die Kerndrähte des vergrößerten Abschnitts haben einen größeren Abstand als andere Abstände anderer Abschnitte in lateraler Richtung. Dies kann die elektromagnetische Induktionsverbindung stärken. Darüber hinaus, wie in 8 dargestellt ist, kann ein Kern 9 wie beispielsweise ein Ferrit zwischen dem Öffnungsbereich der Schleifenspule 8 und dem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g nach Bedarf bereitgestellt werden.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schleifenspule 8 zur Stromleitungskommunikation verwendet. Ein Öffnungsbereich der Schleifenspule 8, der einem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g der Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z gegenüberliegt, ist ausgebildet, um größer zu sein, als andere Öffnungsbereiche. Somit kann die elektromagnetische Induktionsverbindung insbesondere wie bei der ersten Ausführungsform gestärkt werden.
-
(Weitere Ausführungsformen)
-
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erläuterten und in den Figuren illustrierten Ausführungsformen beschränkt und kann folgendermaßen modifiziert und erweitert werden.
-
In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform kann der Kern 9, der in der dritten Ausführungsform erläutert ist, zwischen dem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g und dem Öffnungsbereich zwischen den verdrillten Abschnitten 4A bis 4B (4a bis 4b) der verdrillten Drähte eingeführt sein.
-
Wie in 9 angegeben ist, können die Kommunikationsvorrichtungen 3A ... 3Z eine Gleichrichtungs-/Energiespeicherschaltung 3h durch Ersetzen der Gleichrichtungsschaltung 3f aufweisen. 9 illustriert eine Konfiguration verdrillter Abschnitte 4A, 4B, ..., 4C, 4D der verdrillten Drähte insbesondere auf leicht verständliche Weise. Somit ist der Öffnungsbereich der verdrillten Drähte 4 (zwischen den verdrillten Abschnitten 4A bis 4B) nur in der x-Richtung gegenüber dem Öffnungsbereich der Aperturantenne 3g. Jedoch sind diese Öffnungsbereiche tatsächlich ebenso in der y-Richtung gegenüberliegend, um einander zu überlappen.
-
Die Gleichrichtungs-/Energiespeicherschaltung 3h dient zum Speichern elektrischer Energie, wenn sie mit der elektrischem Strom (Energie) von der Kommunikationsvorrichtung 2 des Masters versorgt wird. In diesem Fall kann, sogar, wenn die elektrische Energieversorgung nicht ausgehend von der Kommunikationsvorrichtung 2 ausgeführt wird, jede Kommunikationsvorrichtung 3A ... 3Z unabhängig mit der gespeicherten elektrischen Energie operieren. Demnach können die Lasten 5A ... 5Z (Sensor, Aktuator) unabhängig betrieben werden.
-
Aspekte der vorstehend erläuterten Sachverhalte werden nachfolgend angegeben.
-
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem folgendermaßen bereitgestellt. Ein Transmitter beinhaltet ein Paar verdrillter Drähte, deren Enden miteinander verbunden sind, um schleifenförmig zu sein, als eine Stromleitung und eine Kommunikationsleitung, wobei der Transmitter ein Hochfrequenzsignal auf dem Paar verdrillter Drähte überlagert, um elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) und ein Signal zu übertragen. Ein Empfänger beinhaltet eine Aperturantenne die schleifenförmig ist, wobei die Aperturantenne eine elektromagnetische Induktionsverbindung mit einem elektromagnetischem Feld ausbildet, das in dem Paar verdrillter Drähte gemäß elektrischen Strömen erzeugt wird, die in dem Paar verdrillter Drähte fließen, um hochfrequenten elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) von dem Paar verdrillter Drähte zu empfangen. Die Aperturantenne des Empfängers beinhaltet einen Öffnungsbereich, der einem Öffnungsbereich zwischen mehreren verdrillten Abschnitten des Paars verdrillter Drähte gegenüberliegt. Dies ermöglicht Stromleitungskommunikation durch Stärken der elektromagnetischen Kommunikationsverbindung. Ferner verringert die Verwendung des Paares verdrillter Drähte Leckmagnetfluss.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Fahrzeugstromleitungskommunikationssystem wie folgt bereitgestellt. Ein Transmitter beinhaltet eine Schleifenspule als eine Stromleitung und eine Kommunikationsleitung, wobei der Transmitter ein Hochfrequenzsignal auf der Schleifenspule überlagert, um elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) und ein Signal zu übertragen. Ein Empfänger beinhaltet eine Aperturantenne, die schleifenförmig ist, wobei die Schleifenspule eine elektromagnetische Induktionsverbindung mit einem elektromagnetischen Feld ausbildet, das in der Spule gemäß elektrischen Strömen erzeugt wird, die in der Schleifenspule fließen, um hochfrequenten elektrischen Strom (oder Energie oder Leistung) der Schleifenspule zu empfangen. Die Schleifenspule beinhaltet einen der Apertur gegenüberliegenden Öffnungsbereich, der ein Öffnungsbereich gegenüber einem Öffnungsbereich der Aperturantenne ist, wobei der der Apertur gegenüberliegende Öffnungsbereich größer als ein anderer Öffnungsbereich der Schleifenspule außer dem der Apertur gegenüberliegenden Öffnungsbereich ist. Dies ermöglicht Stromleitungskommunikation durch Stärken der elektromagnetischen Kommunikationsverbindung.
-
Gemäß einem dritten Aspekt ist von Öffnungsbereichen zwischen mehreren benachbarten verdrillten Abschnitten eines Paars verdrillter Drähte nur ein Öffnungsbereich gegenüber der Aperturantenne des Empfängers ausgebildet, um größer als ein anderer Öffnungsbereich in den benachbarten verdrillten Abschnitten zu sein. Dies ermöglicht Stromleitungskommunikation durch weiteres Stärken der elektromagnetischen Kommunikationsverbindung.
-
Gemäß einem vierten Aspekt ist ein Kern zwischen den gegenüberliegenden Öffnungsbereichen eingeschoben. Dies ermöglicht Stromleitungskommunikation durch Stärken der elektromagnetischen Kommunikationsverbindung.
-
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen erläutert, ist es naheliegend, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken.
-
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen erläutert wurde, ist es ersichtlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Ferner befinden sich neben den unterschiedlichen Kombination und Konfigurationen weitere Kombinationen und Konfigurationen mit mehr, weniger oder nur einem Element ebenso im Lichte der Lehre und im Umfang der vorliegenden Offenbarung.
