JP2013135379A - 車両用電力線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力線を用いた送信側と受信側の電磁誘導結合を強力にして電力線通信できるようにした車両用電力線通信システムを提供する。
【解決手段】車両用電力線通信システム１は、端部で芯線が結合してループ状に形成された一対のツイスト線４を電力線および通信線として用い、この一対のツイスト線４に高周波信号を重畳して電力および信号を送信するマスタ２を備える。また、スレーブ３Ａ…３Ｚは、一対のツイスト線４の通電電流に応じて当該一対のツイスト線４に発生する電磁界を電磁誘導結合して一対のツイスト線４の高周波電力を受信するループ状の開口アンテナ３ｈを具備する。スレーブ３Ａ…３Ｚは、開口アンテナ３ｈにより受信した受信電力をモニタする電源モニタ回路３ｇを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の通信機器が電力線を用いて通信を行う車両用電力線通信システムに関する。

車両内に配置された複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）は、相互に通信を行うことに応じて車両内の各種制御を円滑に行っている。このため、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）システムの導入が検討されている。この電力線通信システムは、信号を高周波キャリアに重畳して伝送して通信する技術である。

このような技術の一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１の技術によれば、平行二線路からなる平衡給電線が、ループ状に形成されている結合器に近接して移動体に取り付けられている。これにより、移動体と平衡給電線との間で電磁誘導結合できる。

特開２００５−４５３２７号公報

しかしながら、このような従来技術を用いて電磁誘導結合を行い、電力又は信号通信を行うと、電力又は信号を授受する部分（結合部）以外での漏れ磁束が多いことが発明者らにより明らかになっている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電力線を用いた送信側と受信側の電磁誘導結合を強力にして電力線通信できるようにした車両用電力線通信システムを提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、マスタが、端部で芯線が結合してループ状に形成された一対のツイスト線を電力線および通信線として用い、この一対のツイスト線に高周波信号を出力して電力および信号を送信する。スレーブは、一対のツイスト線の通電電流に応じて当該一対のツイスト線に発生する電磁界を電磁誘導結合してループ状の開口アンテナによって一対のツイスト線の高周波電力を受信する。

スレーブの開口アンテナは、一対のツイスト線の複数の撚部間の開口領域に対向した開口領域を備えるため、電磁誘導結合を強力にして電力線通信することができる。しかも、一対のツイスト線を用いているため漏れ磁束を少なくできる。しかも、スレーブは開口アンテナにより受信電力をモニタする受信電力測定部を備えるため、受信電力レベルの測定結果を用いて通信処理に反映させることができ信頼性良く通信できる。

請求項２記載の発明のように、一対のツイスト線は複数の撚部間においてスレーブの開口アンテナの開口領域に対向した開口領域が他の開口領域よりも拡大した構成とされていることが望ましい。するとノイズ発生抑制および外来ノイズ除去に好適であると共に、一対のツイスト線および開口アンテナ間の電磁誘導結合を強力にできる。

請求項３記載の発明によれば、一対のツイスト線は複数の撚部を無としたループコイルとして形成されており、ループコイルは受信機の開口アンテナの開口領域に対向した開口領域が他の開口領域より拡大しているため、電磁誘導結合を強力にして電力線通信することができる。しかも、スレーブは開口アンテナによる受信電力レベルをモニタする受信電力測定部を備えるため、受信電力レベルの測定結果を用いて通信処理に反映させることができ信頼性良く通信できる。

請求項４〜６記載の発明のように、マスタが高周波電力の周波数を制御する制御機能（周波数制御部：請求項４）を備えたり、高周波信号の出力電力を制御する制御機能（出力電力制御部：請求項５）を備えたり、マスタまたは／およびスレーブが開口アンテナのインピーダンスをマッチングする整合機能（整合部：請求項６）を備えていることが望ましい。するとマスタおよびスレーブ間で信頼性良く通信できる。

請求項７記載の発明によれば、マスタは高周波信号を出力すると、スレーブは高周波信号を受信して受信電力測定部によって受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル以上となることを条件として、マスタおよびスレーブ間で所定周波数の高周波信号により電力線通信を開始するため、マスタおよびスレーブ間で信頼性良く通信できる。

請求項８記載の発明によれば、マスタが高周波信号を出力すると、スレーブは高周波信号を受信して受信電力測定部によって受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル未満となるときには整合部により整合させるため、スレーブが受信する受信電力レベルを向上することができ、マスタおよびスレーブ間で信頼性良く通信できる。

請求項９記載の発明によれば、マスタが高周波信号を出力すると、スレーブは高周波信号を受信して受信電力測定部により受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル未満となるときには、マスタは周波数制御部により高周波信号の通信周波数を調整する。このため、スレーブ側の受信電力レベルを向上でき、マスタおよびスレーブ間で信頼性良く通信できる。

請求項１０記載の発明によれば、マスタが高周波信号を出力すると、スレーブは高周波信号を受信し受信電力測定部により受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル未満となるとき、マスタは出力電力制御部により高周波信号の出力電力を高くする。このため、スレーブ側の受信電力レベルを向上でき、マスタおよびスレーブ間で信頼性良く通信できる。

請求項１１記載の発明のように、通常よりも低速の通信速度で調整する調整モードを設け、マスタ，スレーブが通常の電力線通信を開始する前に調整を行うと良い。すると、データ送受信の信頼性を上げることができ、より適切な調整ができる。

本発明の第１実施形態を示すものであり、車両に搭載される電力線通信システムを概略的に示す電気的構成図 整合回路の一例を示す電気的構成図 端部で芯線が結合してループ状に形成された一対のツイスト線の構造を模式的に示す斜視図 受信電力レベルの説明図 調整モードにおける概略的な調整動作を示すフローチャート（（ａ）はマスタ側の処理、（ｂ）はスレーブ側の処理） 本発明の第２実施形態を示す図１相当図 図５相当図 本発明の第３実施形態を示す図１相当図 図５（ａ）相当図 本発明の第４実施形態において、マスタとスレーブの電磁誘導結合関係を示す説明図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、車両用電力線通信システムの構成を概略的に示している。

車両用電力線通信システム１は、マスタ（マスタ側システム）２、スレーブ（スレーブ側システム）３Ａ…３Ｚを備える。マスタ２にはバッテリ（図示せず）が接続されている。このマスタ２は、バッテリ（図示せず）の電力に応じて複数のスレーブ３Ａ…３Ｚに電力線を通じて電力を供給し、複数の各スレーブ３Ａ…３Ｚがこれらの供給電力に応じて動作する。これらのスレーブ３Ａ…３Ｚにはそれぞれセンサ、アクチュエータからなる負荷５Ａ…５Ｚが接続されている。

マスタ２は、通信やその他の機能の制御を行う制御回路２ａ、高周波電力発生回路２ｂ、変復調回路２ｃ、重畳／分離回路２ｄ、整合回路２ｅを通信機器本体（マスタ本体）２ｆに内蔵し、当該通信機器本体２ｆから送信用アンテナとなる一対のツイスト線４を接続して構成される。高周波電力発生回路２ｂは、制御回路２ａの制御信号に応じて高周波信号（搬送波信号）を生成し、電力信号として重畳／分離回路２ｄに出力する。

変復調回路２ｃは、マスタ２側の通信データを変調し重畳／分離回路２ｄに通信データを変調信号として出力する。重畳／分離回路２ｄは、これらの搬送波信号および変調信号をミキシングし整合回路２ｅに出力する。整合回路２ｅは、変調信号が重畳した搬送波信号（電力および信号：高周波信号）を一対のツイスト線４に送出する。

制御回路２ａは、整合回路２ｅに制御線を接続し、これにより整合回路２ｅのインピーダンス整合を調整制御する。また、制御回路２ａは高周波電力発生回路２ｂに制御線を接続し、これにより高周波電力発生回路２ｂが出力する電力信号の周波数を制御する。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は整合回路２ｅの回路構成例を示している。整合回路２ｅは、トランス２ｇと当該トランス２ｇの一次側または／および二次側に直列または並列接続された可変容量コンデンサ２ｈを具備する。この整合回路２ｅはインピーダンス整合できればどのような回路形態を適用しても良い。

図３は、一対のツイスト線４の構造（主に最遠端部の構造）を斜視図によって示している。ツイスト線４は、車両内に設置され本体２ｆの出力端子から最遠部まで１ｍ程度の所定長延伸している。図１に示すように、一対のツイスト線４は、ケーブル芯線の最遠端部（端部）が結合したループ状に形成されている。本願の説明では、このような端部が結合した特殊形状の通信線を一対のツイスト線４または略してツイスト線４と定義して説明する。

図１に示すように、スレーブ３Ａ…３Ｚは、それぞれ、制御回路３ａ、変復調回路３ｃ、重畳／分離回路３ｄ、整合回路３ｅ、整流回路３ｆ、および、電源モニタ回路３ｇを内蔵している。整合回路３ｅには受信用の開口アンテナ３ｈが接続されている。この開口アンテナ３ｈは、円形などのループ状に成形されており、前述のツイスト線４から発生する電磁界を電磁誘導結合により受信する。したがって、スレーブ３Ａ…３Ｚは、マスタ２の通信機器本体２ｆが送信した電力、信号について開口アンテナ３ｈを通じて受信できる。

図２（ｅ）〜図２（ｆ）は、受信側の整合回路３ｅの等価回路を示している。整合回路３ｅは、開口アンテナ３ｈに並列または直列に可変容量コンデンサ３ｉを接続したマッチング回路を示している。整合回路３ｅは、制御回路３ａの制御に応じて可変容量コンデンサ３ｉの容量値を変化させてインピーダンスマッチングする。

整合回路３ｅは、搬送波信号（電力および信号）を受信すると重畳／分離回路３ｄに送信する。重畳／分離回路３ｄは、受信した搬送波信号について電力交流信号および通信データ信号に分離し、電力交流信号を整流回路３ｆに送出する。整流回路３ｆは、電力交流信号を整流し直流電力として電源モニタ回路３ｇに供給する。電源モニタ回路３ｇは入力された直流電力をモニタする。このように、電源モニタ回路３ｇが直流電力をモニタすることにより、開口アンテナ３ｈを通じて受信した受信電力を測定できる。

また、この電源モニタ回路３ｇは、定電圧電源回路としても動作し、変復調回路３ｃ、制御回路３ａ、負荷５Ａに定電圧電源を供給する。変復調回路３ｃは、供給された直流電力によって動作し、通信データ信号を復調し当該復調されたデータを制御回路３ａに送出する。制御回路３ａは、電源モニタ回路３ｇの供給電力によって動作し、変復調回路３ｃによる復調データを受信し負荷５Ａを動作させる。これらの動作は各スレーブ３Ａ…３Ｚで同様に行われる。これにより、マスタ２からスレーブ３Ａ…３Ｚに通信データを送信できる。

逆に、スレーブ３Ａ…３Ｚからマスタ２にデータ送信するときには次のように動作する。スレーブ３Ａ…３Ｚの制御回路３ａは、変復調回路３ｃによりデータを負荷変調し、変調信号を重畳／分離回路３ｄに送信する。重畳／分離回路３ｄは、変復調回路３ｃの変調信号を搬送波信号に重畳し整合回路３ｅに出力する。整合回路３ｅは、変調信号が重畳された搬送波信号を開口アンテナ３ｈから出力し、開口アンテナ３ｈは電波信号を出力する。

ツイスト線４は、マスタ２の通信機器本体２ｆから撚り対線としてスレーブとなる他のスレーブ３Ａ…３Ｚの近傍まで延設されている。ツイスト線４は、例えばシールドが施されていないＵＴＰ（アンシールドツイステッドペア）のツイストペアケーブルであり、マスタ２による信号送信時においては、その高周波信号による通電電流で発生した隣接する撚り目（撚部に相当）４Ａ、４Ｂ、…間の磁束が隣同士で反転し互いに打ち消しあうため外部にノイズを出力しにくい。また、マスタ２の信号受信時においては、一対のツイスト線４は、外来電波に応じた磁束鎖交領域が少ないため、外部からの到来電波の影響を受けにくい。したがって、ノイズ発生抑制および外来ノイズ除去には好適な態様となっている。

このツイスト線４は、多数の撚り目４Ａ…のうち、一部の撚り目４Ａおよび４Ｂ間の開口領域がスレーブ３Ａの開口アンテナ３ｈに対向して配置されている。また、図１には一部符号を図示していないが、スレーブ３Ｂ…３Ｚのそれぞれの開口アンテナ３ｈも同様に、撚り目（スレーブ３Ｚの開口アンテナ３ｈは４Ｃおよび４Ｄ）間の開口領域に対向して配置されている。

ここで、図１では、特にツイスト線４の撚り目４Ａ、４Ｂ、…、４Ｃ、４Ｄの構成などをわかりやすくするため、ツイスト線４の開口領域（ツイスト線４の撚り目４Ａおよび４Ｂ間）と開口アンテナ３ｈの開口領域とを、ｘ方向のみ一致させて図示しているが、実際には、ｙ方向にも一致しており（図３参照）、開口領域が２重に重なるように設置されている。

したがって、ツイスト線４の各撚り目（４Ａ、４Ｂ、…、４Ｃ、４Ｄ）間の開口領域で発生する電磁界が、スレーブ３Ａ…３Ｚの開口アンテナ３ｈとの間で強力に電磁誘導結合する。このため、各スレーブ３Ａ…３Ｚの開口アンテナ３ｈは、高周波信号に応じたツイスト線４の撚り目４Ａおよび４Ｂ（４Ｃおよび４Ｄ）間の開口領域に生じる電磁界によって電力および信号を非接触で強力に受電、受信できる。また、各スレーブ３Ａ…３Ｚは、開口アンテナ３ｈから信号を送信すると、ツイスト線４の撚り目（４Ａ、４Ｂ、…、４Ｃ、４Ｄ）間の開口領域を通じて信号を非接触で受信できる。

また、マスタ２は、ツイスト線４の撚り目４Ａ−４Ｂ間のスレーブ３Ａ…３Ｚの開口アンテナ３ｈと対向する領域のみ他の開口領域よりも拡大した構成とされていても良い。すると、ノイズ発生抑制および外来ノイズ除去に好適であると共にツイスト線４および開口アンテナ３ｈ間の電磁誘導結合を強力にできる。

図４は、電源モニタ回路が検出する受信電力を示している。この図４において、Ｐａはスレーブ３Ａ…３Ｚが動作可能な最小電力レベルであり、Ｐｂはスレーブが安定動作できる最小電力レベルである。受信電力が所定レベルＰｂを下回ったときに、整合回路２ｅがツイスト線４とインピーダンスマッチングするか、または、整合回路３ｅが開口アンテナ３ｈとインピーダンスマッチングするように構成すると良い。

また、受信電力がＰｂを下回ったときに、高周波電力発生回路２ｂが出力する高周波信号の周波数を変更しても良いし、この出力電力を高くしても良い。するとスレーブ３Ａ…３Ｚ側の受信電力を高くできる。

図５は、調整モードにおける動作の具体例をフローチャートによって示している。マスタ２は通常モードにおいて各スレーブ３Ａ…３Ｚとの間で電力線通信によりデータ通信するが、マスタ２の起動時には調整モードに移行し、電力線通信に用いられる通信周波数や、マスタ２の出力電力の調整が行われる。この場合、調整モードでは通常モードよりも低速の通信速度で行うと良い。すると、データ送受信の信頼性を向上することができ、より適切な調整ができる。また、各スレーブ３Ａ…３Ｚは、調整モードにおいて各負荷５Ａ…５Ｚへの電力供給をカットすると良い。負荷５Ａ…５Ｚへの電力供給をカットすることで、調整モードにおけるデータ送受信の信頼性をより向上できる。

マスタ２と全スレーブ３Ａ…３Ｚとの間で調整モードにおける調整を行い、マスタ２が全てのスレーブ３Ａ…３Ｚとの間で調整を行った後に通常の電力線通信処理を行う。本実施形態では、この調整モードにおける調整方法に特徴を備えるためこの説明を主に行う。以下では、マスタ２とスレーブ３Ａとの間の調整モードにおける動作について説明を行い、他のスレーブ３Ｂ…３Ｚとの間の調整は省略する。

マスタ２が起動すると（Ｓ１）、高周波電力発生回路２ｂが制御回路２ａの周波数指令に応じて通信周波数Ｆ（＝Ｆ０）の高周波電力を生成し、整合回路２ｅを通じてツイスト線４に出力する。これによりマスタ２は高周波電力をスレーブ３Ａ…３Ｚに送信する（Ｓ２）。このときマスタ２は、起動後最初に高周波電力を出力するときには、調整モードに移行し（Ｓ３）、スレーブ３Ａ…３Ｚから応答信号を待機する。

他方、スレーブ３Ａは起動した（Ｔ１）後、マスタ２が出力する高周波電力を受信すると（Ｔ２）、調整モードに移行する（Ｔ３）。調整モードにおいて、スレーブ３Ａは電力モニタ回路３ｇにより受信電力Ｐが所定レベルＰｂ以上であるか否か判定する（Ｔ４）。このとき、受信電力Ｐが所定レベルＰｂ以上であるときには通常モードに移行し（Ｔ５）、ＡＣＫをマスタ２に送信する（Ｔ６）。

マスタ２はスレーブ３Ａ…３ＺからＡＣＫを受信すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、調整モードを終了し通常モードに移行する（Ｓ５）。通常モードでは、マスタ２は調整モードで設定された周波数、出力電力によってスレーブ３Ａ…３Ｚと通常の電力線通信を行う。

スレーブ３Ａ…３Ｚは、ステップＴ４において受信電力Ｐが所定レベルＰｂ未満であると判定したときには、整合回数ｍ１の数を計数しこの計数結果に応じて処理を分岐する。例えば整合回数ｍ１が所定回数Ｍ１以上であるか判定する（Ｔ７）。

整合回数ｍ１は、整合回路３ｅが制御回路３ａの制御に応じて開口アンテナ３ｈと整合処理を行った回数を意味し、この回数は制御回路３ａが記憶する。調整モードに突入した当初は、インピーダンス整合していない場合があるため、スレーブ３Ａ…３Ｚの受信電力Ｐが低下することがある。

この場合、受信電力Ｐが所定レベルＰｂ未満となる場合もあるが、整合処理が行われ（Ｔ８）、可変容量コンデンサ３ｉの容量値が段階的に調整されると、徐々にスレーブ３Ａ…３Ｚの受信電力を高くできる。

このように、整合回路３ｅによるマッチング調整に応じて受信電力Ｐが所定レベルＰｂ以上となるとき（Ｔ４：ＹＥＳ）に、制御回路３ａは通常モードに移行し（Ｔ５）ＡＣＫを送信する（Ｔ６）。しかし、整合回路３ｅによる整合処理は通信周波数の微調整に過ぎず、調整限度があるため、整合回数ｍ１が所定回数Ｍ１以上となるときには（Ｔ７：ＹＥＳ）、整合による周波数調整を終了する。

このようなときには、スレーブ３Ａの制御回路３ａは整合による周波数調整終了後の受信電力Ｐが所定レベルＰａ以上となるか否かを判定し（Ｔ９）、この判定結果を満たすときには（Ｔ９：ＹＥＳ）、ＮＡＫを送信する（Ｔ１０）。

この条件を満たさないときには（Ｔ９：ＮＯ）、スリープモードに移行し、マスタ２側で調整が行われてスレーブ３Ａ側で所望の電力を受信できるまで待機する。このとき、例えば、マスタ２がインピーダンス整合、通信周波数、出力電力などを調整し、受信電力判定（Ｔ４，Ｔ９）の条件を満たすように整合（Ｔ７）できるまでスリープモードが維持される。

ステップＴ１０において、スレーブ３ＡがＮＡＫを送信し、マスタ２がＮＡＫを受信すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、整合回数ｍ２を計数しこの計数結果に応じて処理を分岐する。例えば、整合回数ｍ２が所定回数Ｍ２以上であるか判定し（Ｓ７）、この条件を満たさないことを条件として（Ｓ７：ＮＯ）、マスタ２の整合回路２ｅ内の可変容量コンデンサ２ｈの容量値を調整することで整合処理を行う（Ｓ８）。

スレーブ３Ａ側と同様に、マスタ２側においても整合回路２ｅの整合処理に限度があるため、整合回数ｍ２の上限を定めた所定回数Ｍ２を設けている。したがって、整合回数ｍ２が所定回数Ｍ２以上であるときには（Ｓ７）、通信周波数Ｆを段階的に変更（＝Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３→…→Ｆｎ）して（Ｓ９）、高周波電力を送信する。

そして、マスタ２側でＡＣＫを受信するまでこれらの処理（Ｓ４，Ｓ６〜Ｓ９）を繰り返す。すると、スレーブ３Ａ側では、たとえスリープモードに移行していたとしても、受信電力Ｐが所定レベルＰｂ以上となれば、通常モードに移行してマスタ２とスレーブ３Ａとの間の通信処理を再開することができる。

＜本実施形態のまとめ＞
本実施形態では、ツイスト線４の撚り目４Ａ−４Ｂ間の開口領域が、スレーブ３Ａ…３Ｚの開口アンテナ３ｈの開口領域に対向して設置されているため、ツイスト線４を用いて電力を分岐（分配）できると共に信号を通信できる。

また、ツイスト線４を用いているため漏れ磁束を低減できる。これにより、電力および信号を効率よく伝播でき、マスタ２とスレーブ３Ａ…３Ｚとの間で非接触電力線通信を効率的に行うことができる。マスタ２は、スレーブ３Ａ…３Ｚに電力および信号を分岐（分配）でき、分岐の際にハーネス、コネクタなどの他部品を用いる必要がなくなる。また、スレーブ３Ａ側では電源モニタ回路３ｇを備えて受信電力を測定し、この受信電力Ｐの測定結果が所定レベルＰｂ以上となるときには通常の電力線通信を開始する。

逆に、受信電力Ｐの測定結果が所定レベルＰｂ未満となるときには、スレーブ３Ａ側の整合回路３ｅにより整合処理を行う。スレーブ３Ａ側で整合回数ｍ１が所定回数Ｍ１以上となるときには、スレーブ３ＡからＮＡＫを送信し、マスタ２側の整合回路２ｅにより整合処理を行う。

マスタ２側で累積した整合回数ｍ２が所定回数Ｍ２以上となるときには、マスタ２が高周波電力発生回路２ｂの通信周波数Ｆを変更する。これらの処理をマスタ２側でＡＣＫを受信するまで行う。これによりマスタ２およびスレーブ３Ａ間の通信処理を良好にできる。マスタ２およびスレーブ３Ａ間の調整処理を示したが、マスタ２およびスレーブ３Ｂ…３Ｚ間の処理も同様である。

（第２実施形態）
図６および図７は、第２実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、整合回路２ｅ、３ｅによるインピーダンス整合制御を行わず、高周波電力発生回路が生成する高周波電力信号の周波数を制御するところにある。前述実施形態と同一または類似部分については同一又は類似符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。

図６は、本実施形態に係る車両用電力線通信システムの図１相当図を示す。図６が、図１と異なるところを中心に説明する。
制御回路２ａは整合回路２ｅに制御線を接続していない。制御回路２ａは高周波電力発生回路２ｂに制御線を接続し、高周波電力発生回路２ｂが発生する電力信号の周波数を制御する。マスタ２側の整合回路２ｅは、その内部に前述実施形態の可変容量コンデンサ２ｈに代わる固定容量コンデンサを備える。したがって、整合回路２ｅは予め定められたインピーダンスでループ状の一対のツイスト線４と整合する回路となっており、制御回路２ａの制御に応じたインピーダンス調整は不能となっている。

スレーブ３Ａ…３Ｚ側でも同様に、整合回路３ｅはその内部に前述実施形態の可変容量コンデンサ３ｉに代わる固定容量コンデンサを備える。したがって、整合回路３ｅは予め定められたインピーダンスで開口アンテナ３ｈと整合する回路となっており、制御回路３ａの制御に応じたインピーダンス調整は不能となっている。

図７（ａ）、図７（ｂ）は、マスタ−スレーブ間の調整モードにおける動作をフローチャートにより示しており、図５（ａ）、図５（ｂ）と異なるところは、整合回路による整合処理を省いているところである。図７（ａ）に示すように、マスタ２側においては前述実施形態の整合処理（図５（ａ）のＳ７，Ｓ８）を省いて通信周波数変更処理（Ｓ９）のみ行う。また、図７（ｂ）に示すように、スレーブ３Ａ…３Ｚ側においては前述実施形態の整合処理（図５（ｂ）のＴ７，Ｔ８）を省いている。

このような本実施形態の処理を行うと、スレーブ３Ａ…３Ｚ側の受信電界強度レベルが所定値以上となるか判定し、所定レベル未満となるときには、マスタ２側で通信周波数Ｆを変更するため、マスタ２−スレーブ３Ａ…３Ｚ間で適した通信周波数Ｆに変更できる。また、前述実施形態と比較すると、制御回路２ａと整合回路２ｅとの間の制御線、制御回路３ａと整合回路３ｅとの間の制御線を設ける必要がなくなるため、構成回路を簡易化できる。

（第３実施形態）
図８および図９は、第３実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、整合回路によるインピーダンス整合を行なうことなく、しかも高周波電力発生回路が生成する高周波電力信号の周波数をも制御することなく、高周波電力発生回路が生成する高周波電力信号の出力電力を制御しているところにある。前述実施形態と同一または類似部分については同一又は類似符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。

図８は、本実施形態に係る車両用電力線通信システムの図１相当図を示す。図８が図１と異なるところを中心に説明する。制御回路２ａは整合回路２ｅに制御線を接続しておらず、高周波電力発生回路２ｂに制御線を接続しており、高周波電力発生回路２ｂが出力する電力信号の出力電力を制御する。

第２実施形態と同様に、マスタ２側の整合回路２ｅは、その内部に第１実施形態の可変容量コンデンサ２ｈに代わる固定容量コンデンサを備える。したがって、整合回路２ｅは予め定められたインピーダンスでループ状のツイスト線４と整合する回路となっており、制御回路２ａの制御に応じたインピーダンス調整は不能となっている。

スレーブ３Ａ…３Ｚ側でも同様に、整合回路３ｅはその内部に前述実施形態の可変容量コンデンサ３ｉに代わる固定容量コンデンサを備える。したがって、整合回路３ｅは予め定められたインピーダンスで開口アンテナ３ｈと整合する回路となっており、制御回路３ａの制御に応じたインピーダンス調整は不能となっている。

図９は、マスタ−スレーブ間の調整モードにおけるマスタ側の動作をフローチャートにより示しているが、図９が図５（ａ）と異なるところは、図５（ａ）のステップＳ９で通信周波数Ｆを変更しているところに代えて、図９のステップＳ１０で出力電力を変更している（上げている）ところである。すなわち、図９のステップＳ７、Ｓ８の整合処理でインピーダンス整合したとしても、スレーブ３Ａ…３Ｚ側の受信電力レベルの判定結果が悪ければ、図９のステップＳ１０で出力電力を段階的に上げる（ＯＵＴ０→ＯＵＴ１→…→ＯＵＴｎ）ように変更する。

このような本実施形態の処理を行うと、スレーブ３Ａ…３Ｚ側の受信電界強度レベルが所定値以上であるか判定し、所定レベル未満となるときには、マスタ２側の出力電力を変更しているため、スレーブ３Ａ…３Ｚを確実に動作させることができる。また、第１実施形態と比較すると、制御回路２ａと整合回路２ａの制御線、制御回路３ａと整合回路３ｅの制御線を共に引く必要がなくなるため、構成回路を簡易化できる。

（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、端部で芯線が結合した一対のツイスト線の撚部を無としたループコイルを用いており、スレーブの開口アンテナの開口領域に対向したループコイルの開口領域が他の開口部分よりも拡大して構成されているところにある。前述実施形態と同一または類似の部分には同一または類似の符号を付して説明を省略し以下異なる部分について中心に説明する。

図１０は、本実施形態のアンテナ部分の構成例を示している。図１０に示すように、ループコイル８は、マスタ２の通信機器本体２ｆから所定方向（ｘ方向）に直線状に延伸し、所定方向端部で芯線が結合したループ状に成形されている。言い換えると、ループコイル８は、前述実施形態におけるツイスト線４の撚り目４Ａ…４Ｄが無い構造となっている。このループコイル８は、受信用の開口アンテナ３ｈと対向した領域だけ一部幅方向（ｙ方向）に芯線間の間隔が拡大した構造をなしている。

通信機器本体２ｆは、ループコイル８に高周波信号を重畳して電力および信号を送信し、スレーブ３Ａ…３Ｚ（３Ｂ…３Ｚは図示せず）は、ループコイル８の通電電流に応じてループコイル８に発生する電磁界をループ状の開口アンテナ３ｈを用いて電磁誘導結合によりループコイル８の搬送波信号（電力、信号）を受信する。

ループコイル８が、受信用の開口アンテナ３ｈと対向した領域だけ一部幅方向（ｙ方向）に芯線間の間隔が拡大した構造をなしているため電磁誘導結合を強化できる。また、図８に示すように、ループコイル８の拡大開口領域と開口アンテナ３ｈの開口領域との間に、フェライトなどのコア９を設けても良いし、設けなくても良い。

本実施形態によれば、ループコイル８を用いて電力線通信を行い、スレーブ３Ａ…３Ｚの開口アンテナ３ｈの開口領域に対向したループコイル８の開口領域が他の開口部分よりも拡大した構成とされている。このため、前述実施形態と同様にマスタ２−スレーブ３Ａ…３Ｚ間の電磁誘導結合を強力にすることができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記し又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
第１実施形態、第２実施形態におけるツイスト線４の撚り目４Ａ−４Ｂ間の開口領域と開口アンテナ３ｈの開口領域との間に第４実施例で説明したコア９が挿通して構成されても良い。

前述実施形態の図１、図６、図８では、特にツイスト線４の撚り目４Ａ、４Ｂ、…、４Ｃ、４Ｄの構成などの説明をわかりやすくするため、ツイスト線４の開口領域（ツイスト線４の撚り目４Ａ−４Ｂ間）と開口アンテナ３ｈの開口領域とを、ｘ方向のみ一致させて図示しているが、実際にはｙ方向にも一致しており、開口領域が２重に重なるように設置されている。

前述実施形態では、高周波電力発生回路２ｂの周波数制御（第２実施形態）、高周波電力発生回路２ｂの出力電力制御（第３実施形態）、を行う形態を説明している。また、第１実施形態では、これらの制御に加えて、マスタ２側の整合回路２ｅのインピーダンス整合制御、スレーブ３Ａ…３Ｚ側の整合回路３ｅのインピーダンス整合制御、を行う形態を説明している。

これに限定されるものではなく、例えば、マスタ２側の整合回路２ｅのインピーダンス整合制御のみ、スレーブ３Ａ…３Ｚ側の整合回路３ｅのインピーダンス整合制御のみ、または、これらのマスタ２側の整合回路２ｅおよびスレーブ３Ａ…３Ｚ側の整合回路３ｅのインピーダンス整合制御を行うようにしても良い。すると、構成回路を簡易化できる。また、マスタ２側の整合回路２ｅのみをインピーダンス整合制御すると、スレーブ３Ａ…３Ｚの搭載位置による特性変動に対処できる。

また、高周波電力発生回路２ｂの周波数制御（第２実施形態）、高周波電力発生回路２ｂの出力電力制御（第３実施形態）、マスタ２側の整合回路２ｅのインピーダンス整合制御のうち何れか２つ以上の制御を組合せても良い。

図面中、１は車両用電力線通信システム、２はマスタ、３Ａはスレーブ、３ｇは電源モニタ回路（受信電力測定部）、３ｈは開口アンテナ、４は一対のツイスト線、４Ａ，４Ｂは撚り目（撚部）を示す。

Claims (11)

1. 端部で芯線が結合してループ状に形成された一対のツイスト線（４）を電力線および通信線として用い、この一対のツイスト線（４）に高周波信号を出力して電力および信号を送信するマスタ（２）と、
   前記一対のツイスト線（４）の通電電流に応じて当該一対のツイスト線（４）に発生する電磁界を電磁誘導結合して前記一対のツイスト線（４）の高周波電力を受信するループ状の開口アンテナ（３ｈ）を具備し、当該開口アンテナ（３ｈ）は前記一対のツイスト線（４）の複数の撚部（４Ａ−４Ｂ）間の開口領域に対向した開口領域を備えたスレーブ（３Ａ）と、を備え、
   前記スレーブ（３Ａ）は、前記開口アンテナ（３ｈ）により受信した受信電力をモニタする受信電力測定部（３ｇ）を具備することを特徴とする車両用電力線通信システム。
2. 前記一対のツイスト線（４）は、前記複数の撚部間において前記スレーブ（３Ａ）の開口アンテナ（３ｈ）の開口領域に対向した開口領域が他の開口領域よりも拡大した構成とされていることを特徴とする請求項１記載の車両用電力線通信システム。
3. 前記一対のツイスト線（４）は、前記複数の撚部を無としたループコイル（８）として形成され、前記ループコイル（８）は、前記スレーブ（３Ａ）の開口アンテナ（３ｈ）の開口領域に対向した開口領域が他の開口領域よりも拡大した構成とされていることを特徴とする請求項１記載の車両用電力線通信システム。
4. 前記マスタ（２）は、高周波信号の送信周波数を制御する周波数制御部（２ａ）を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
5. 前記マスタ（２）は、高周波信号の出力電力を制御する出力電力制御部（２ａ）を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
6. 前記マスタ（２）または／および前記スレーブ（３）は、前記開口アンテナ（３ｈ）のインピーダンスをマッチングする整合部（２ｅまたは／および３ｅ）を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
7. 前記マスタ（２）は高周波信号を出力すると、
   前記スレーブ（３Ａ）は、高周波信号を受信して前記受信電力測定部（３ｇ）によって受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル以上となるときには、前記マスタ（２）および前記スレーブ（３Ａ）間で通常の電力線通信を開始することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
8. 前記マスタ（２）または／および前記スレーブ（３Ａ）は、前記開口アンテナ（３ｈ）のインピーダンスマッチングを行う整合部（２ｅまたは／および３ｅ）を備え、
   前記マスタ（２）が高周波信号を出力すると、
   前記スレーブ（３Ａ）は、高周波信号を受信して前記受信電力測定部（３ｇ）によって受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル未満となるときには前記整合部（２ｅまたは／および３ｅ）により整合させることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
9. 前記マスタ（２）は、高周波信号の通信周波数を制御する周波数制御部（２ａ）を備え、
   前記マスタ（２）が高周波信号を出力すると、
   前記スレーブ（３）は高周波信号を受信して前記受信電力測定部により受信電力レベルを測定し、この測定結果が所定レベル未満となるときには、前記マスタ（２）は前記周波数制御部（２ａ）により高周波信号の通信周波数を調整することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
10. 前記マスタ（２）は、高周波信号の出力電力を制御する出力電力制御部（２ａ）を備え、
    前記マスタ（２）が高周波信号を出力すると、
    前記スレーブ（３Ａ）は高周波信号を受信して前記受信電力測定部（３ｇ）により受信電力レベルを測定し当該測定結果が所定レベル未満となるときには、前記マスタ（２）は前記出力電力制御部（２ａ）により高周波信号の出力電力を高く制御することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の車両用電力線通信システム。
11. 前記マスタ（２）および前記スレーブ（３Ａ）は通常の電力線通信を開始する前に、通常よりも低速の通信速度で調整する調整モードを備えたことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の車両用電力線通信システム。

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