JP2003249894A - 光通信チャンネル利用エレクトロニクスパワー分配システム - Google Patents
光通信チャンネル利用エレクトロニクスパワー分配システムInfo
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Abstract
LCC内に一体化された少なくとも1つのセンサ及び
(又は)アクチュエータにパワーを分配するパワー分配
システムを提供する。 【解決手段】 本発明の一特徴では、パワーソースと、
少なくとも1つのセンサと、LCC構造体と、エネルギ
をLCC構造体中へ差し向ける少なくとも1つのルーチ
ング手段とを有するパワー分配システムが提供される。
別の特徴では、少なくとも1つのセンサは、電子システ
ムに接続されたLCCバスに接続されている。さらに別
の特徴では、少なくとも1つのセンサにより受け取った
エネルギを蓄えるエネルギ貯蔵手段が提供される。本発
明は又、パワーソースを用いてエネルギを伝達し、エネ
ルギをLCC構造体中へ差し向け、少なくとも1つのセ
ンサを用いてエネルギをパワーソースから受け取るパワ
ー分配方法に関する。
Description
出願された米国仮特許出願第60/330,306号の
利益を主張する出願であり、この米国仮特許出願明細書
の記載内容を本明細書の一部として引用する。
レクトロニクスパワー分配システム及び電子システムの
コンポーネントにパワーを分配する方法に関する。特
に、本発明は、パワーを数個のセンサに分配する光チャ
ンネルを用いるエレクトロニクスパワー分配システムに
関する。
の1つは、パワーをこれらシステムにどのように効率的
に送り又は分配するかにある。代表的には、丸形ワイヤ
及び他の電気コネクタが、パワーを電子システムに分配
するのに用いられる。
ワイヤードセンサは、組立が困難であり且つ組立体に必
要とされる多数のワイヤが信頼性を低下させている。ワ
イヤを通って伝搬する信号は、クロストークを生じさせ
たり隣り合うワイヤ中の信号の伝送を邪魔する場合が多
い。ワイヤを通って伝搬する信号は又、もし或る種の遮
蔽手段が用いられなければ、隣り合うワイヤ中に電磁干
渉を引き起こす。これら干渉により、信号は、ゆがみ又
は歪む。
に検出器を用い電気回路又はコンポーネントにパワーを
供給する種々の他のシステムが当該技術分野において知
られている。しかしながら、光ファイバがワイヤに代え
て用いられ又は成形構造体中に組み込まれる場合がある
が、光ファイバを用いると電子システムのコストが増大
する。加えて、光コンポーネントと電気コンポーネント
の一体化は、組立てが困難なので大量生産に理想的なも
のであるとは言えない。
(例えば、赤外(IR)線、可視光又は紫外線)をLC
C又はLCC構造体の周り又はこの中に配置されたセン
サ及びアクチュエータに伝送する新規な光通信チャンネ
ル(LCC)を利用する中央パワーソースを用いる。好
ましくは、LCCは、光学的に透明な又は半透明な材
料、例えばポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン
テレフタレート又はポリカーボネートで作られている。
好ましくは、LCCは、シートの形態をしているが、他
の形状を用いてもよい。
ルギをパワーソースから受け取る少なくとも1つのセン
サと、エネルギをパワーソースから少なくとも1つのセ
ンサに伝達するLCC構造体と、エネルギをLCC構造
体に沿ってパワーソースから少なくとも1つのセンサに
差し向ける少なくとも1つのルーチング手段とを有する
パワー分電システムが提供される。
エネルギをパワーソースから受け取る少なくとも1つの
センサと、ポリマーから成るLCC構造体と、エネルギ
をLCC構造体を通ってパワーソースから少なくとも1
つのセンサに差し向ける少なくとも1つのルーチング手
段とを有するパワー分配システムが提供される。LCC
構造体は、エネルギをパワーソースから少なくとも1つ
のセンサに伝達し、少なくとも1つのセンサは、電子シ
ステムに接続されたLCCバスに接続されている。
と、エネルギをパワーソースから受け取る少なくとも1
つのセンサと、LCC構造体と、エネルギをLCC構造
体を通ってパワーソースから少なくとも1つのセンサに
差し向ける少なくとも1つのルーチング手段と、少なく
とも1つのセンサで受け取ったエネルギを蓄えるエネル
ギ貯蔵手段とを有するパワー分配システムが提供され
る。LCC構造体は、エネルギをパワーソースから少な
くとも1つのセンサに伝達し、少なくとも1つのセンサ
は、電子システムに接続されたLCCバスに接続されて
いる。
ギを伝達する段階と、少なくとも1つのルーチング手段
を用いてエネルギをパワーソースからLCC構造体を通
って少なくとも1つのセンサに差し向ける段階と、少な
くとも1つのセンサを用いてエネルギをパワーソースか
ら受け取る段階とを有するパワー分配方法に関する。別
の特徴では、少なくとも1つのセンサを用いてLCC構
造体を通って伝搬しているエネルギをパワーソースから
受け取る段階を有するパワー分配方法が提供され、少な
くとも1つのセンサは、電子システムに接続されたLC
Cバスに接続されている。本発明の更に別の特徴では、
エネルギ貯蔵手段を用いて少なくとも1つのセンサで受
け取ったエネルギを蓄える段階を有するパワー分配方法
が提供され、少なくとも1つのセンサは、電子システム
に接続されたLCCバスに接続されている。
ズ、ミラー、ビームスプリッタ又は種々の光要素の組合
せのようなルーチング要素を用いてLCC構造体を通っ
て互いに異なるセンサに差し向けるのがよい。中央パワ
ーソースからの信号又はエネルギを受け取るセンサは好
ましくは、必要に応じてキャパシタ内に蓄えることがで
きる電気に光を変換する光起電力レセプタを有する。次
に、蓄えたエネルギを用いてセンサに電力を供給するこ
とができる。好ましくは、センサは、センサの動作が低
下し始めると、パワーソースから追加の電力の要求を送
ることができる内蔵スマートを有している。センサは
又、これらのデータをプライマリLCCバスを介して送
ることもでき、従って、ワイヤ又は他の電気コネクタを
用いないでパワーを分配することができる。
1つのセンサに向かって差し向けることができる。必要
ならば、種々の波長を生じさせる多数のパワーソースを
用いてこれらの波長に敏感な受光素子を有する互いに異
なるセンサにパワーを供給することができる。このパワ
ー分配システムは、パワーを種々のセンサ、アクチュエ
ータ及び他の装置に送るシステム、例えば計器パネル又
はエンジン搭載システム内に用いることができる。
CCは、少なくとも1種類の光伝送材料を1つの箇所か
ら別の箇所へ光の形態の信号の伝送を可能にする形状に
形成して得られた構造体である。LCCについて以下に
詳細に説明するが、その特性の1つは、これが種々の形
状、例えば矩形スラブ又は例えば計器パネルディスプレ
イのメインフレームの一部又は全体の状態に形成できる
基板、例えば光学基板として用いることができるという
ことにある。したがって、LCCを、少なくとも1つの
信号源から少なくとも1つの信号レシーバに伝搬する信
号、例えば光信号の一次又は二次伝送手段として用いる
ことができる。LCCは、従来型信号合焦手段、例えば
ビームスプリッタ又は合焦レンズを使用することなく、
信号源、例えば光信号を基板内の種々の電子及び(又
は)光学コンポーネントに差し向けることができる種々
の電子及び(又は)光学コンポーネントを含む場合があ
る。LCCは又、他の形状、例えばリング、ストラン
ド、シート又はリボンの形状を取ることもできる。
は、ストランド又は他の構造的形状の形態をしたLCC
を意味している。LCC構造体は、少なくとも1つのコ
ンポーネント又はシステム、例えば検出器、光源又は電
子システムに接続され、又はこれらを備えたLCCを更
に有する。
システムの斜視図である。この実施形態は、中央パワー
ソース102、センサ104,106,108,110
及びLCC構造体100を有している。中央パワーソー
ス102は、可視光源、紫外光源、IR光源又は他の光
源であってもよく、或いはRF源であってもよい。好ま
しくは、パワーソース102は、レーザ又はLEDであ
る。センサ104,106,108,110をLCC構
造体100内に埋め込むのがよく、或いはこれに取り付
けてもよい。中央パワーソース102からの放出信号又
はエネルギを、ルーチング又は伝送手段112、例えば
プリズム、レンズ、ビームスプリッタ、ミラー又はルー
チング要素の種々の組合せを用いてLCC構造体100
を介してセンサ104,106,108,110に差し
向けるのがよい。
好ましくは、光エネルギを電気エネルギに変換する少な
くとも1つの光起電力レセプタを有する。次に、電気エ
ネルギをセンサ104,106,108,110にパワ
ーを供給するのに用いてもよい。一特徴では、電気エネ
ルギは、キャパシタ内に蓄えられ、必要に応じて用いら
れる。
れ又はこれに取り付けられる。本発明の一特徴では、中
央パワーソースからの放出信号又はエネルギをルーチン
グ手段、例えばプリズム、レンズ又はミラーによりLC
Cを介してセンサに差し向けるのがよい。
るパワーソースを用いると、或る特定の波長に敏感な受
光素子を有する種々のセンサにパワーを供給することが
できる。少なくとも1つの光学要素、例えば帯域フィル
タを用いて波長範囲を一段と狭めることができる。
ばIR信号を用いてメインLCCバスを介して電子シス
テム、例えば電子コントローラに伝送し、次にデータ処
理を行うのがよい。パワー分配システムを、センサへの
パワー分配を必要とする計器パネル、エンジン搭載シス
テム又は他の装置に組み込むのがよい。
マー材料から成る。LCC構造体100を構成する材料
は、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソブ
チレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ
メチルメタクリレート、シリカ又はポリカーボネートで
あるのがよい。好ましくは、ポリマー材料は、光屈折性
ポリマーである。
を、エンジン構造部材、例えば吸気マニホルドの一部に
接続し又はその一部として製造するのがよい。好ましく
は、モニターしたパラメータに関してセンサから得られ
た情報をLCC構造体100を通って少なくとも1つの
電子システム、例えばプロセス制御エレクトロニクスに
送るのがよい。
の光の伝送を可能にする少なくとも1つの材料で作られ
る。従って、LCC構造体は、例えば、信号の第1の周
波数に透明な又は半透明な第1の材料と、信号の第2の
周波数に透明な又は半透明な第2の材料から成るのがよ
い。
であってよい。従って、LCC構造体は、平らであり、
曲線状であり、波状であり或いは非対称であってよい。
LCC構造体は又、非一様な厚さ、直径、幅及び長さを
含む種々の寸法のものであってもよい。LCCを成形可
能な材料を用いて製作するのがよく、したがってLCC
を注型し、次に所望の形状に硬化させることができるよ
うになっている。LCC構造体100は、回路基板の表
面上に接続され、成形され又は圧接された部分又は領域
を有するのがよい。LCC構造体100を例えばプリン
ト回路基板、可撓性基板、フラットワイヤ及びMID回
路のような構造体と一体化し又は一体に包装することが
できる。
ングするのがよい。好ましくは、このコーティングは、
LCCから伝送された光信号の強度を減少させることに
よりエネルギ損失を最小限に抑える。
とも1つに被着された反射膜を有するのがよい。本発明
の一特徴では、反射膜は、パワーソース102及びセン
サ104,106,108,110がLCC構造体10
0に作動的に連結された表面の部分を除き、LCC構造
体の表面全体又は実質的に表面全体を覆う。変形例とし
て、反射膜は、LCC構造体100の少なくとも1つの
表面を被覆する。反射膜は、LCCの体積部を実質的に
包囲するLCC構造体100の表面のみを被覆するよう
使用でき、パワーソース102からのエネルギは、この
LCCの体積部を介してセンサ104,106,10
8,110に伝送される。
達されるエネルギを反射する材料であれば任意のものか
ら成ってよい。反射膜は、アルミニウム、銅、銀、金等
を含む1以上の金属又は金属合金から成るのがよい。L
CC構造体100は、反射膜とは異なる屈折率を有する
のがよい。好ましくは、LCC構造体100は、反射膜
よりも高い屈折率を有するのがよい。
02は、光源である。好ましい光源の一例は、赤外光源
である。しかしながら、信号は、LCC構造体100を
通って伝わり、パワーソース102とセンサ104,1
06,108,110を互いに通信させることができる
任意の電磁周波数を有するものでもよい。伝送される信
号は、電磁周波数の組合せであってもよい。パワーソー
ス102としては、LED、レーザ又はRF源が挙げら
れるが、これらには限定されない。レーザは、IR光、
可視光又は紫外光を放出するのがよい。
ス102が、LCC構造体100を介して信号を伝送す
る。パワーソース又は別のコンポーネントが信号を遮断
し、又はLCC構造体100の表面が信号を反射しなけ
れば、信号をLCC構造体100内で任意の又は種々の
方向に差し向けることができる。エネルギは、同一方向
又は反対方向に沿って次々に又は同時に伝搬することが
できる。センサ104,106,108,110を、こ
れらセンサが少なくとも1つのパワーソースから少なく
とも1つのエネルギを受け取ることができるLCC構造
体100の表面上の任意適当な場所に配置するのがよ
い。多数の検出器が、エネルギを単一のパワーソースか
ら受け取ってもよい。
及びセンサ104,106,108,110は、LCC
構造体100の少なくとも1つの表面又は端部に作動的
に連結されている。パワーソース102及びセンサ10
4,106,108,110は、LCC構造体100の
同一又は互いに異なる表面上に位置してもよい。「作動
的に連結され」という用語は、信号をLCC構造体10
0を通って伝送して受け取るための光学、電気的又は他
のインタフェースの形成を意味している。「作動的に連
結され」という用語は又、パワーソース102及びセン
サ104,106,108,110をLCC構造体10
0に取り付けるための取付け構成、取付け物質、他の取
付け機構又はこれらの組合せを含む。取付け構成として
は、LCC構造体100の物理的な適応、例えば凹み又
は圧力嵌め構造が挙げられる。取付け物質としては、接
着剤、樹脂、はんだ等が挙げられるが、これらには限定
されない。
C構造体100を介して光エネルギの形態の信号をセン
サ104,106,108,110のうちの少なくとも
1つに伝送する。特に、パワーソース102は、電子シ
ステム、例えばプロセス制御エレクトロニクスからの入
力信号に応答して少なくとも1つの信号を伝送すること
ができる。光源102は、パルス化され、連続であり又
はパルス化信号と連続信号の組合せであるのがよい少な
くとも1つの信号を伝送することができる。
射線(電磁波)発生装置である。好ましくは、各パワー
ソース102は、光発生装置、例えばレーザ又は発光ダ
イオード(LED)である。変形例として、各パワーソ
ースは、高周波(RF)発生装置、例えばRFトランス
ミッタである。例えば、第1のパワーソースが、電磁放
射線発生装置、例えばLED又はレーザであり、第2の
パワーソースがRFトランスミッタであるのがよい。
06,108,110を、例えばRFトランシーバのよ
うなコンポーネント内に組み込んでもよく、このRFト
ランシーバは、第1の信号を所与の時点で伝送し、別の
時点で第2の信号を受け取ることができる。第1及び第
2の信号は、同一又は互いに異なる周波数のものであっ
てよい。センサは、検出器と集めたエネルギを蓄えるこ
とができる別のコンポーネント、例えばキャパシタの両
方を含むのがよい。
ック)トランスミッタからの光信号を、空中を案内し又
は伝送して、もしこれらの伝送経路中に障害物がなけれ
ば、これらの目的地に達するようにするのがよい。トラ
ンスミッタは好ましくは、固有の波長の光信号を生じさ
せる。本発明の一特徴では、波長選択フィルタが、セン
サの前に配置され、互いに異なるトランスミッタとセン
サとの間の干渉が殆どなく、或いは全く無いようになっ
ている。
は、信号源又はパワーソースから信号又はエネルギを受
け取る装置である。センサによって受け取られた信号
は、光信号であるのがよい。したがって、センサは、少
なくとも1つのコンポーネント、例えば光検出器又は光
検出器とキャパシタの両方から成るのがよい。特に、セ
ンサ104,106,108,110のうちの少なくと
も1つは、電磁放射線受取り又は収集装置、例えばフォ
トダイオード又はRFセンサであるのがよい。センサ1
04,106,108,110としては、フォトダイオ
ード、マイクロチャンネルプレート、光電子増倍管又は
センサの組合せが挙げられるが、これらには限定されな
い。センサ104,106,108,110は、LCC
構造体100を介して少なくとも1つの信号を受け取り
又は集めることができる。本発明の一特徴では、センサ
104,106,108,110は、LCC構造体10
0を通って伝搬する信号に応答して出力信号を電子シス
テムに送る。センサ104,106,108,110は
好ましくは、或る特定の周波数又は周波数範囲をもつ信
号からの干渉を減少させ又は無くす少なくとも1つの周
波数特定フィルタを有する。
を有するシステムの斜視図である。このシステムは、上
述したように一体形パワートレーン制御システム又は別
の電子システムであるのがよい。LCCは、パワーソー
ス、コネクタ、LCC構造体、プラスチックのインサー
ト成形片又は金属及びレフレクタを有する。光信号の伝
搬経路中の障害物を避けるため、光信号の向きを変える
方法を、物質中に具体化してその経路に沿う障害物をバ
イパスするようにするのがよい。所望角度で反射面特性
を持つプラスチック又は金属インサートを、適当な場所
で基板の内側に成形して光信号を特定の場所に差し向け
るのがよい。
し向ける方式を示している。或る特定の用途の場合、発
散又は拡散素子を用いて、出力信号が大きな塊の基板、
例えばLCCを通って伝搬することができるようにす
る。細いビーム、例えば十分にコリメートされたレーザ
ビームを用いる場合、ディフューザを光源と基板との間
に追加して設けるのがよい。光信号が基板に入るように
する素子又はコンポーネントをざらざらにしてこれら光
信号を分散させるディフューザとして働くようにしても
よい。同一の原理により、基板内部のどこかの粗い表面
を用いて光信号を差し向けたり向きを変えたりして多方
向の信号伝送が達成されるようにしてもよい。
ム(IPCS)を有するパワー分配システムを示してい
る。基板の層中に所与の障害物がある場合、方向スプリ
ッタは、例えば、プラスチックのような材料の成形片、
金属又は粗面を用いて光信号を導き直して光信号を拡散
させ、それにより光信号の元の経路中の障害物を避ける
ようにする。さらに、一体成形レフレクタを用いて光信
号の向きを所望の位置又は場所に更に変えることができ
るようにするのがよい。
LCC構造体406を有する電子システム450の斜視
図である。電子システム450は、一体形パワートレー
ン制御システム又は別の電子システムであるのがよい。
電子システム450は好ましくは、ベース428及びカ
バー430を更に有する。電子システム450は好まし
くは、パワーソース402,404、LCC構造体40
6及びセンサ又はコレクタ408,410を有してい
る。一特徴では、LCC構造体406は、ベース428
と一体になった状態でこれを横切って設けるのがよい。
パワーソース402,404とセンサ408,410
は、ワイヤ420,422,424,425によりピン
連結部426に連結され、これらピン連結部は、他のコ
ンポーネント(図示せず)に連結されている。本発明の
一特徴では、パワーソース402,404は、ピン連結
具429からの入力信号に応答して信号を伝送する。好
ましくは、センサ408,410,412は、パワーソ
ース402,404からの信号に応答して、出力信号を
ピン連結具426に伝送する。
02,504及びLCC構造体506を有する電子シス
テム550の切除図である。電子システム550は、上
述したような自動車のコントロールパネル又は別の電気
系統であってよい。電子システム550は、第1のパワ
ーソース502、第2のパワーソース504、LCC構
造体506、第1のセンサ508、第2のセンサ510
及び第3のセンサ512を有している。第1のパワーソ
ース502は、第1の信号を第1のセンサ508及び第
3のセンサ512に送る。第2のパワーソース504
は、第2の信号を第2のセンサ510に送る。第1の信
号と第2の信号は、周波数が同一であってもよく、互い
に異なっていてもよい。
造体606を有する電子システム650の斜視図であ
る。電子システム650は、上述したような自動車のコ
ントロールパネル又は別の電気系統であってよい。電子
システムは、パワーソース902、LCC構造体60
6、第1のセンサ608、第2のセンサ610、第3の
センサ612、第4のセンサ632及び第5のセンサ6
34を有している。パワーソース602は、中央処理装
置(図示せず)からの入力信号に応答して信号を送る。
この信号は、LCC構造体606を通ってセンサ60
8,610,612,632,634に至る。第1のセ
ンサ608は、第1の出力信号を外部電気装置、例えば
環境制御装置636に送る。第2のセンサ610は、第
2の出力信号を別の外部電気装置、例えばオーディオ制
御装置638に送る。これと同様に、第3のセンサ61
2、第4のセンサ632及び第5のセンサ634は、出
力信号を他の外部電子装置に送る。信号は、符号化信号
であってもよく、変調信号であってもよい。
した。しかしながら、説明及び図示の記載内容は、例示
に過ぎない。当業者であれば、本発明の範囲に属する他
の構成例及び具体例を想到できる。したがって、本発明
は、この説明に記載された特定の細部、例示の実施形態
及び例示の具体例には限定されない。したがって、本発
明の範囲は、特許請求の範囲の記載及びこれらの均等範
囲に基づいて定められる。
である。
視図である。
(IPCS)を有するパワー分配システムの実施形態を
示す図である。
の斜視図である。
ステムの切除図である。
の斜視図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 パワー分配システムであって、 パワーソースと、 エネルギをパワーソースから受け取る少なくとも1つの
センサと、 エネルギをパワーソースから少なくとも1つのセンサに
伝達するLCC構造体と、 エネルギをLCC構造体に沿ってパワーソースから少な
くとも1つのセンサに差し向ける少なくとも1つのルー
チング手段と、を有している、 ことを特徴とするパワー分配システム。 - 【請求項2】 LCC構造体は、ポリマーから成る、 請求項1記載のパワー分配システム。
- 【請求項3】 LCC構造体は、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、シリカ及びポリカーボネートから成
る群から選択された材料から成る、 請求項1記載のパワー分配システム。 - 【請求項4】 パワーソースは、発光ダイオード、赤外
光源、可視光源、紫外光源及び高周波源から成る群から
選択されている、 請求項1記載のパワー分配システム。
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