JP6733591B2

JP6733591B2 - 車室内通信システム

Info

Publication number: JP6733591B2
Application number: JP2017077935A
Authority: JP
Inventors: 宗範松本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2037-04-11
Also published as: US20200036098A1; US11063347B2; WO2018190095A1; JP2018182489A

Description

本発明は、乗員が所持する携帯端末と車両との間で無線通信する技術に関する。

近年、スマートフォンなどの携帯端末が普及している。そこで、乗員が所持する携帯端末を通じたサービスを提供すべく、携帯端末と車両との間で無線通信を可能とする技術が提案されている。例えば、携帯端末との間で電磁波を送受信するアンテナとして、漏洩同軸ケーブルを利用することが提案されている（特許文献１など）。ここで、漏洩同軸ケーブルとは、側面にスリットが形成された同軸ケーブルであり、そのスリットを通じて電磁波を送受信することができる。こうした漏洩同軸ケーブルをアンテナとして利用すれば、人体などの障害物を回避して様々な位置や角度から電磁波を送受信することができるので、通信状態の安定性を確保することが可能となる。

特開２００８−４９９６０号公報

しかし、アンテナとして漏洩同軸ケーブルを利用した場合、複数箇所から電磁波を送受信することとなるので、電力を消費しやすいという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、アンテナとして漏洩同軸ケーブルを利用した場合の電力消費を抑制することが可能な技術の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために本発明の車室内通信システムは、車両に搭載された車載装置と、その車載装置からの指示に従って所定波長の電磁波を出力する漏洩同軸ケーブルとを備えている。そして、この漏洩同軸ケーブルを通じて、乗員が所持する携帯端末と無線通信することができる。また、漏洩同軸ケーブルは、車両のボディを形成する鋼板よりも内側の位置に、固定部材によって固定される。固定部材は、漏洩同軸ケーブルが装着される装着部と、車両のボディの鋼板に固定される固定部と、装着部と固定部とを連結する連結部とを備えている。そして、連結部の長さは、漏洩同軸ケーブルと鋼板との間隔が、出力する電磁波の半波長の整数倍に相当する所定間隔となる長さに設定されている。
このように、漏洩同軸ケーブルは、固定部材によって鋼板に固定されることによって、鋼板との間隔が、半波長の整数倍に相当する所定間隔となるように配置されるので、この漏洩同軸ケーブルから鋼板に向かう電磁波は、鋼板まで伝搬されたところで節になる。従って、電磁波が鋼板まで伝搬されたときの振動が抑制されるので、鋼板で電磁波のエネルギーが損失されることを抑制することができ、その結果、電力消費を抑制することが可能となる。

車室内通信システム１の構成を示したブロック図である。漏洩同軸ケーブル２０から電磁波が出力される様子を概念的に示した説明図である。漏洩同軸ケーブル２０が配設された様子を示した説明図である。漏洩同軸ケーブル２０を車両１０に固定するための固定部材２１を示した説明図である。漏洩同軸ケーブル２０を、電力損失が大きくなる位置に配設した様子を示した説明図である。漏洩同軸ケーブル２０を、電力損失が小さくなる位置に配設した様子を示した説明図である。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために実施例について説明する。
Ａ．システム構成：
図１には、車室内の乗員が所持する携帯端末１００と車両１０との間で無線通信するための車室内通信システム１の大まかな構成が示されている。
上述した携帯端末１００は、車両１０等と無線通信するための端末側アンテナ（不図示）や、この端末側アンテナに接続された制御装置（不図示）などを有している。この制御装置では、端末側アンテナから電磁波を送信したり、端末側アンテナを通じて電磁波を受信したりすることができる。

車両１０には、こうした携帯端末１００と無線通信することが可能な車両側アンテナとして、漏洩同軸ケーブル２０が搭載されている。ここで、漏洩同軸ケーブルとは、同軸ケーブルの側面にスロットと呼ばれる開口部を形成したものであり、スロットから電磁波を送受信させることができる。このため、アンテナとしての機能を有する。
この漏洩同軸ケーブル２０は、図示するように、車室内（本実施例では、運転席１１Ｒ、助手席１１Ｌ、および後部座席１１Ｂの下方）を巡るようにして配設されている。このように、漏洩同軸ケーブル２０を車室内に張り巡らせることによって、各座席の乗員が所持する携帯端末１００に対して様々な位置や角度から電磁波を送受信することができ、その結果、通信状態の安定性を確保することができる。
なお、本実施例では、漏洩同軸ケーブル２０を、各座席の下方（真下）に配設したが、配設する位置は、各座席の上方とすることもできるし、各座席の側方とすることもできる。

このように配設された漏洩同軸ケーブル２０は、車載装置３０に接続されている。この車載装置３０では、漏洩同軸ケーブル２０から電磁波を送信したり、漏洩同軸ケーブル２０を通じて電磁波を受信したりすることができる。

図２（ａ）には、漏洩同軸ケーブル２０の内部構造が示されている。図示するように、漏洩同軸ケーブル２０は、銅線などからなる中心導体を芯線として、その周りが絶縁体（例えば、ポリエチレンなど）、外部導体（例えば、金属箔など）、および外皮（例えば、ビニルなど）で覆われている。そして、外部導体には、上述した複数のスロットが一定間隔で形成されている。このため、中心導体に電流を流すと、絶縁体部分に電磁波が放出され、スロットが形成された部分からは電磁波が出力される。
図２（ｂ）には、漏洩同軸ケーブル２０の中心導体に電流を流したことによって、電磁波が出力されている様子が示されている。図示するように、電磁波は、漏洩同軸ケーブル２０と直交する方向に向けて出力される。また、逆にスロットから電磁波を受信すると、電磁誘導によって中心導体に電流が流れる。このようにして、漏洩同軸ケーブル２０から電磁波が送受信される。

Ｂ．漏洩同軸ケーブルの設置方法：
図３には、こうした漏洩同軸ケーブル２０が車両に配設された様子を表したＡ−Ａ断面図が示されている。図示するように、車両１０は、鋼板（例えば、鉄板やステンレス板など）によって形成されるボディ１２を有しており、そのボディ１２の内側に、漏洩同軸ケーブル２０が配設されている。そして、漏洩同軸ケーブル２０は、固定部材２１によってボディ１２に固定されている。
図４には、漏洩同軸ケーブル２０をボディ１２に固定するための固定部材２１が示されている。この固定部材２１は、漏洩同軸ケーブルに装着される装着部２２と、車両１０のボディ１２に固定される固定部２３と、装着部２２と固定部２３とを連結する連結部２４とを有している。

装着部２２は、漏洩同軸ケーブル２０と嵌合されるように、筒状に形成されている。本実施例では、固定部材２１は漏洩同軸ケーブル２０に対して予め嵌合されて、装着されている。このため、漏洩同軸ケーブル２０が装着された固定部材２１を車両１０に固定するだけで、漏洩同軸ケーブル２０を車両１０に設置することが可能となっている。
固定部２３は、板状に形成されており、ネジ２５を挿通するためのネジ孔が所定数（本実施例では２つ）形成されている。このため、ネジ２５をネジ孔に通して、車両１０のボディ１２にネジ止めすることによって、漏洩同軸ケーブル２０が装着された固定部２３を車両１０のボディ１２に固定することができる。

また、装着部２２と固定部２３とは、連結部２４によって一定間隔離間した状態で連結されている。このため、固定部材２１によって漏洩同軸ケーブル２０をボディ１２に固定することで、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２から一定間隔離間した状態で設置することができる。なお、連結部２４の長さは、漏洩同軸ケーブル２０の中心から固定部２３の底面までの長さが、漏洩同軸ケーブル２０が送受信する電磁波の半波長に相当する長さ（あるいは、半波長の整数倍に相当する長さ）となるように設定されている。この理由については後ほど詳しく説明する。
さらに、漏洩同軸ケーブル２０は、こうした固定部材２１を複数用いて、複数箇所で固定される。このため、漏洩同軸ケーブル２０は、ボディ１２との間隔が一定となるように、ボディ１２に対して平行に配設される。

なお、漏洩同軸ケーブル２０を車両１０に設置する方法は、漏洩同軸ケーブル２０をボディ１２と一定間隔離間した状態で設置することができるのであれば別の方法をとることもできる。例えば、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２と一定間隔離れた位置で、ボディ１２以外の部材（座席など）に固定することもできる。あるいは、ボディ１２に所定の厚みの絶縁部材を貼り付け、その上に漏洩同軸ケーブル２０を設置することによって、一定間隔離間させるようにすることもできる。
また、本実施例では、固定部材２１を予め漏洩同軸ケーブル２０に予め装着する方法について説明したが、ボディ１２への設置時に装着する方法をとることもできる。

このように漏洩同軸ケーブル２０を設置することによって、座席に座っている乗員に向けて電磁波を出力することができる。但し、こうして出力される電磁波は、乗員が存在する上方だけでなく、上方以外の方向にも出力される。このため、鋼板で形成されるボディ１２のある下方にも出力され、電磁波が鋼板まで伝搬されると、電磁誘導によって鋼板に電流が流れて、その分だけ電磁波のエネルギーが損なわれてしまう。こうした電力損失を抑制する目的で、本実施例の漏洩同軸ケーブル２０では、固定部材２１の連結部２４の長さを前述した長さに設定している。以下では、この理由について説明する。

図５（ａ）には、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２との間隔がλ／４となるように配設した様子が示されている。ここで、λとは、漏洩同軸ケーブル２０から出力される電磁波の波長である。例えば、携帯端末１００との間でｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信をする場合には、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用することになるので、波長λは、約１２．５ｃｍとなる。
図示するように、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２との間隔がλ／４（本実施例では、約３．１２５ｃｍ）となるように配設した場合には、電磁波が鋼板まで伝搬されたところで電磁波の腹が形成される。従って、電磁波が鋼板まで伝搬されたところで振幅が大きくなり、電磁波によって鋼板内に生じる電流値も大きくなるので、電力損失が大きくなる。
図５（ｂ）には、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２との間隔がλ／４となるように配設した場合における電磁波の強度が示されている。図示するように、電磁波の強度は、電磁波がボディ１２まで伝搬されてから著しく低下している。従って、より遠くにある携帯端末１００まで電磁波を伝搬させるためには、漏洩同軸ケーブル２０に供給する電力を増加させなければならない。

図６（ａ）には、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２との間隔がλ／２（本実施例では、約６．２５ｃｍ）となるように配設した様子が示されている。図示するように、この場合には、電磁波が鋼板まで伝搬されたところで、ちょうど電磁波の節が形成される。従って、電磁波が鋼板に伝搬されたところで電磁波の振幅が小さくなり、電磁波によって鋼板内に生じる電流値は小さく抑制されるので、その結果、電力損失を抑制することが可能となっている。
図６（ｂ）には、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２との間隔がλ／２となるように配設した場合における電磁波の強度が示されている。図示するように、電磁波の強度は、電磁波がボディ１２に到達した後も、低下が抑制されており、電磁波がより遠くまで伝搬されている。従って、漏洩同軸ケーブル２０に供給する電力を抑制しつつ、携帯端末１００まで電磁波を伝搬させることが可能となっている。
なお、電磁波の節は半波長ごとに現れる。従って、漏洩同軸ケーブル２０から出力された電磁波が鋼板に到達したときに節となるようにするためには、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２との間隔がλ／２となるように配設する場合に限らず、漏洩同軸ケーブル２０から出力される電磁波の半波長の整数倍となるように配設すればよい。

以上に説明したように、上述した実施例の車室内通信システム１では、乗員が所持する携帯端末１００と無線通信するアンテナとして、漏洩同軸ケーブル２０を採用している。そして、この漏洩同軸ケーブル２０を、車両１０のボディ１２の内側に配設するとともに、ボディ１２との間隔が、漏洩同軸ケーブル２０から出力される電磁波の半波長の整数倍となるように配設している。このため、漏洩同軸ケーブル２０から出力される電磁波がボディ１２に到達したところでは節になる。従って、電磁波が鋼板まで伝搬されたときの振動が抑制されるので、鋼板で電磁波のエネルギーが損失されることを抑制することができ、その結果、電力消費を抑制することが可能となる。

また、上述した本実施例の車室内通信システム１では、漏洩同軸ケーブル２０をボディ１２に固定する固定部材２１が設けられており、この固定部材２１は、漏洩同軸ケーブル２０を、ボディ１２から所定間隔（電磁波の半波長の整数倍）離間した状態で固定する。従って、漏洩同軸ケーブル２０を配線する際に、この固定部材２１によってボディ１２に固定させれば、鋼板からの距離を測ることなく所定間隔（電磁波の半波長の整数倍）離間した状態で設置することができるので、容易に配線することが可能となる。

また、上述した本実施例の車室内通信システム１では、漏洩同軸ケーブル２０は、ボディ１２に対して平行に配設されている。従って、漏洩同軸ケーブル２０の複数箇所から出力された各電磁波が、ボディ１２に到達したところでちょうど節になるので、広い範囲で電力損失を抑制することが可能となっている。

さらに、上述した本実施例の車室内通信システム１では、漏洩同軸ケーブル２０が、各座席の真下に配設されている。このため、配線が目立ちにくくなっている。

なお、上述した実施例の車室内通信システム１では、漏洩同軸ケーブル２０を１本だけ配設する例について説明したが、複数本配設することもできる。例えば、各座席の下方と上方とに各々１本ずつ配設することもできる。こうすれば、乗員の上方と下方の両方から電磁波を送受信することができるので、より広い範囲で電磁波を送受信することが可能となる。例えば、乗員が携帯端末１００を手前のポケットに入れているか、尻ポケットに入れているかに関わらず送受信しやすくなる。
また、漏洩同軸ケーブル２０とは異なるアンテナも搭載することで、電磁波を送受信できる範囲を拡張することもできる。

以上、本実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。

１…車室内通信システム、１０…車両、１２…ボディ、
２０…漏洩同軸ケーブル、２１…固定部材、３０…車載装置、
１００…携帯端末。

Claims

乗員が所持する携帯端末（１００）と車両（１０）との間で無線通信するための車室内通信システム（１）であって、
前記車両に搭載された車載装置（３０）と、
前記車載装置に接続され、該車載装置からの指示に従って所定波長の電磁波を出力する漏洩同軸ケーブル（２０）と、
前記車両のボディ（１２）を形成する鋼板から離間させた状態で、前記漏洩同軸ケーブルを前記鋼板の内側に固定する固定部材（２１）と
を備え、
前記固定部材は、
前記漏洩同軸ケーブルが装着される装着部と、
前記ボディの鋼板に固定される固定部と、
前記装着部と前記固定部とを連結する連結部とを備え、
前記連結部の長さは、前記漏洩同軸ケーブルと前記鋼板との間隔が、前記所定波長の半波長の整数倍に相当する所定間隔となる長さに設定されている
ことを特徴とする車室内通信システム。
請求項１に記載された車室内通信システムであって、
前記漏洩同軸ケーブルは、前記車両のボディに対して平行に配設されている
ことを特徴とする車室内通信システム。
請求項１または請求項２に記載された車室内通信システムであって、
前記漏洩同軸ケーブルは、前記車両に設置された複数の座席の真下に配設されている
ことを特徴とする車室内通信システム。