JP2008037254A

JP2008037254A - 車両通信システム

Info

Publication number: JP2008037254A
Application number: JP2006213961A
Authority: JP
Inventors: Takeya Doukai; 雄也道海; Noboru Kato; 登加藤; Satoshi Ishino; 聡石野; Ikuhei Kimura; 育平木村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】簡単な構成で車載用機器間を接続できる車両通信システムを得る。
【解決手段】送信機器と受信機器を接続するための車両通信システム。各機器がそれぞれ電磁結合モジュール１を備え、電磁結合モジュール１と車体部分１２０とが電磁結合することにより、該車体部分１２０が通信線路として用いられる。電磁結合モジュール１は、ＲＦ信号入出力端子とインダクタンス素子とキャパシタンス素子とを有する給電回路を備え、該給電回路が車体部分１２０と電磁結合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両通信システム、特に、自動車などの車両内における複数の機器間を接続する車両通信システムに関する。

従来、車両に搭載されたオーディオ装置やナビゲーション装置などの各機器をネットワーク接続することにより、各機器間でのデータ通信を可能とした通信システムが存在する。このようなネットワーク対応の車載用機器は通信インターフェースを内蔵しており、この通信インターフェースにネットワークケーブルを接続することで機器間の接続を確立している。

また、各機器の接続形態としては、リング型、ツリー型、スター型、デイジーチェーン型などがあり、接続形態によってはネットワークケーブルの途中にハブやゲートウェイなどを介在させることもある。この種の車載機器の接続に関しては、特許文献１でも開示されている。

しかしながら、従来の車両内のネットワークは、ネットワークケーブル、ハブ、ゲートウェイなどを組み合わせた複雑な配線が必要であった。
特開２００５−２０２９９号公報

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で車載用機器間を接続できる車両通信システムを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、車両内における複数の機器間を接続する車両通信システムであって、前記複数の機器がそれぞれ電磁結合モジュールを備え、該電磁結合モジュールと車両の車体部分とが電磁結合することにより該車体部分が通信線路として用いられることを特徴とする。

本発明に係る車両通信システムにおいては、電磁結合モジュールが車体部分に電磁結合することによって、車体部分を介して高周波信号を機器間で送受信することができる。従って、車両内ネットワークとして従来必要とされていたネットワークケーブル、ハブ、ゲートウェイなどが不要となり、電磁結合モジュールを車体部分に貼着などで接合させるという簡単な構成で車載用機器間を接続でき、機器を設置する場所の自由度が増す。

本発明に係る車両通信システムにおいて、前記電磁結合モジュールは、少なくとも、ＲＦ信号入出力端子とインダクタンス素子とキャパシタンス素子とを有する給電回路を備え、該給電回路が前記車体部分と電磁結合することが好ましい。給電回路をインダクタンス素子とキャパシタンス素子とで構成することにより、ＲＦ信号入出力端子側から見た機器側のインピーダンスとＲＦ信号入出力端子側から見た車体側のインピーダンスをほぼ同じになるようにインピーダンス設計が可能になる。

また、前記給電回路は必ずしも車体部分と直接的に結合させる必要はなく、車体部分と電気的に接続された金属体と電磁結合させてもよい。これにて、機器の取付けの制約が少なくなる。例えば、車体部分に電気的に接続された短い銅線を電磁結合モジュールの近傍に配置するだけで、電磁結合モジュールを銅線に簡単に電磁結合させることができる。

特に、前記金属体は機器の金属シャーシであってもよい。機器の金属シャーシが車体部分と電気的に接続されているならば、電磁結合モジュールを単に機器の金属シャーシに隣接させるだけでもよい。

また、前記電磁結合モジュールがバンドパスフィルタ又は通信用ＩＣを備えていてもよい。バンドパスフィルタを備えていれば、機器間の通信に用いる周波数以外の車体部分に存在するノイズを除去することができる。通信用ＩＣを備えていれば、電磁結合モジュールを通信モジュールとして使用することができる。これにより、機器のコントロール端子に電磁結合モジュールを接続するだけで車両内通信を行うことができる。

また、前記電磁結合モジュールは複数の共振周波数で動作する共振回路を備えていてもよい。複数の共振周波数を用いることで、機器間に混線が生じることを未然に防止できる。さらに、周波数帯ごとに通信する機器のグループを設定すれば、機器グループ間の混線を防止することができる。

また、車両内の通信に使用する信号のヘッダ部にＩＤ(Identifier）を設定することが望ましい。同一周波数を複数の機器で使用する場合であっても通信が可能となり、車両外からの電磁波の影響を防止することにより、誤動作を防止することができる。

本発明によれば、電磁結合モジュールを車体部分と電磁結合するという簡単な構成で、従来の車両内ネットワークを必要とすることなく、機器間で通信することが可能となる。

以下、本発明に係る車両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。

（車両通信システムの概略構成、図１及び図２参照）
本発明に係る車両通信システムは、図１に示すように、車両１００内における複数の機器、例えば、運転席スイッチ部１０１とパワーウインド制御部１０２との間の信号の接続、運転席スイッチ部１０１とライティングユニット１０３との間の信号の接続、運転席スイッチ部１０１とドアロックユニット１０４との間の信号の接続、車体後部カメラ部１１０と運転席ディスプレイ部１１１との間の信号の接続、コントローラ部１１２と各種センサ１１３との間の信号の接続などに使用される。

各部１０１，１０２，１１０，１１１，１１２や各ユニット１０３，１０４、センサ１１３はそれぞれ以下に説明する電磁結合モジュール１（１Ａ，１Ｂ）を備え、該電磁結合モジュール１と車両１００の金属材からなる車体部分１２０とが電磁結合することにより、車体部分１２０が通信線路として用いられている。図２はこのような通信を概念的に示したものである。

この車両通信システムにおいては、電磁結合モジュール１を車体部分１２０に電磁結合することによって、車体部分１２０を介して高周波信号を機器間で送受信する。電磁結合モジュール１は車体部分１２０に貼着などで接合するという簡単な構成で機器間を接続でき、従来の複雑な車両内ネットワークが不要であり、機器の設置場所も自由になる。

特に、電磁結合モジュール１が複数の共振周波数で動作する共振回路を備えていれば、複数の機器間に混線が生じることを防止できる。さらに、周波数帯ごとに通信する機器のグループを設定すれば、機器グループ間の混線を防止することができる。また、車両１００内の通信に使用する信号のヘッダ部にＩＤ(Identifier）を設定してもよい。同一周波数を複数の機器で使用する場合であっても通信が可能となり、車両１００外からの電磁波の影響を防止することができる。

（電磁結合モジュールの第１例、図３及び図４参照）
第１例である電磁結合モジュール１Ａは、図３に示す等価回路を備え、給電回路基板１０に共振回路１６を内蔵したものである。給電回路基板１０は前記車体部分１２０に直接的に導通することはなく、該車体部分１２０に近接して設置されている。また、給電回路基板１０にはモデム機能を有する通信用ＩＣ５が接続されている。

共振回路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、その巻回軸が車体部分１２０に対して垂直に位置し、共振回路１６は車体部分１２０と主として磁気的に結合している。

この共振回路１６は、所定の周波数を有する送信信号を車体部分１２０に供給するための回路であるとともに、車体部分１２０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受信信号を選択し、通信用ＩＣ５に供給するための回路であり、送受信信号の周波数で共振する。

給電回路基板１０は、詳しくは、図４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。

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車体部分１２０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、さらに通信用ＩＣ５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、さらに通信用ＩＣ５と接続される。通信用ＩＣ５は、車両内機器（例えば、前記運転席スイッチ部１０１やパワーウインド制御部１０２など）と接続されている。

前述のように給電回路基板１０と通信用ＩＣ５を備えた電磁結合モジュール１Ａは、車体部分１２０に送信機器から送信された高周波信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ周波数帯、あるいは、ＵＨＦ周波数帯）を車体部分１２０から受信し、車体部分１２０と主として磁気的に結合している共振回路１６（インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子ＣからなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを通信用ＩＣ５に供給する。一方、通信用ＩＣ５が接続されている車両内機器からの出力信号は通信用ＩＣ５を介して共振回路１６に入力され、共振回路１６はこの出力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車体部分１２０に送信信号を伝える。

本第１例において、給電回路基板１０は車体部分１２０とは直流的に導通せずに高周波信号のみを交換するため、耐高電圧対策が不要で小型化を達成できる。また、給電回路基板１０を車体部分１２０に隣接させるだけなので、取付けも極めて容易である。特に、コイル状電極パターンはその巻回軸が車体部分１２０に対して垂直に位置しているため、車体部分１２０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。

（電磁結合モジュールの第２例、図５〜図７参照）
第２例である電磁結合モジュール１Ｂは、図５に示す等価回路を備え、共振回路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を介して通信用ＩＣ５と接続され、かつ、インダクタンス素子Ｌ２は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、共振回路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５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の双方が車体部分１２０と磁気的に結合している。

給電回路基板１０は、詳しくは、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。

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。

本第２例の作用効果は基本的に前記第１例と同様である。即ち、この電磁結合モジュール１Ｂは、車体部分１２０に送信機器から送信された高周波信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ周波数帯、あるいは、ＵＨＦ周波数帯）を車体部分１２０から受信し、車体部分１２０と主として磁気的に結合している共振回路１６（インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂからなるＬＣ直列共振回路及びインダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂからなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを通信用ＩＣ５に供給する。一方、通信用ＩＣ５が接続されている車両内機器からの出力信号は通信用ＩＣ５を介して共振回路１６に入力され、共振回路１６はこの出力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車体部分１２０に送信信号を伝える。

特に、本第２例では、図７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、共振回路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、通信用ＩＣ５の後段にキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂが挿入されているため、耐サージ性能が向上する。

（他の実施例）
なお、本発明に係る車両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。

例えば、電磁結合モジュールの内部構成の細部などは任意である。また、給電回路は必ずしも車体部分１２０と直接的に結合させる必要はなく、車体部分１２０と電気的に接続された金属体と電磁結合させてもよい。これにて、機器の取付けの制約が少なくなる。例えば、車体部分１２０に電気的に接続された短い銅線を電磁結合モジュールの近傍に配置するだけで、電磁結合モジュールを銅線に簡単に電磁結合させることができる。

さらに、前記金属体は機器の金属シャーシであってもよい。機器の金属シャーシが車体部分１２０と電気的に接続されているならば、電磁結合モジュールを単に機器の金属シャーシに隣接させるだけでもよい。

また、電磁結合モジュールは通信用ＩＣに代えてバンドパスフィルタと組み合わせてもよい。バンドパスフィルタを備えていれば、機器間の通信に用いる周波数以外の車体部分に存在するノイズを除去することができる。さらに、給電回路基板を構成する誘電体は、セラミックだけでなく樹脂などであってもよい。

本発明に係る車両通信システムを備えた車両を示す斜視図である。本発明に係る車両通信システムの概念図である。本発明に係る車両通信システムで使用される電磁結合モジュールの第１例を示す等価回路図である。前記第１例の給電回路基板を示す分解斜視図である。本発明に係る車両通信システムで使用される電磁結合モジュールの第２例を示す等価回路図である。前記第２例の給電回路基板を示す分解斜視図である。前記第２例の反射特性を示すグラフである。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ…電磁結合モジュール
５…通信用ＩＣ
１０…給電回路基板
１６…共振回路
１００…車両
１０１〜１０４，１１０〜１１３…車両内機器
１２０…車体部分
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

Claims

車両内における複数の機器間を接続する車両通信システムであって、
前記複数の機器がそれぞれ電磁結合モジュールを備え、
前記電磁結合モジュールと車両の車体部分とが電磁結合することにより該車体部分が通信線路として用いられること、
を特徴とする車両通信システム。
前記電磁結合モジュールは、少なくとも、ＲＦ信号入出力端子とインダクタンス素子とキャパシタンス素子とを有する給電回路を備え、該給電回路が前記車体部分と電磁結合することを特徴とする請求項１に記載の車両通信システム。
前記給電回路は前記車体部分と電気的に接続された金属体と電磁結合することを特徴とする請求項２に記載の車両通信システム。
前記金属体は前記機器の金属シャーシであることを特徴とする請求項３に記載の車両通信システム。
前記電磁結合モジュールがバンドパスフィルタを備えている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通信システム。
前記電磁結合モジュールが通信用ＩＣを備えている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通信システム。
前記電磁結合モジュールは複数の共振周波数で動作する共振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通信システム。
車両内の通信に使用する信号のヘッダ部にＩＤ(Identifier）を設定することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の車両通信システム。