JP2008244701A - 電力線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車載バッテリに接続された電力線を利用して、高品質の通信を可能にする電力線通信システムを提供する。
【解決手段】車載バッテリ１０に接続された一対の電力線１２，１３に各々接続され、１ＭＨｚ以上の高周波信号を通信する一対の通信配線１８を有する。通信配線１８と車載用の通信機器２２との間に介在され、回路構成が平衡型に形成された平衡型フィルタ２６を備える。平衡型フィルタ２６と各通信機器２２との間に接続されバッテリ１０から電力の供給を受けるとともに、通信機器２２間の通信を行う一対の配線からなり電気的に平衡な平衡線２８を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車載用の直流電源に接続された電力線を用いて、電子機器間での通信を行う電力線通信システムに関する。

従来、自動車のバッテリに接続された配線には、電力の供給を受けて動作する車載電気機器が多数つながれている。一般に、自動車の配線は、接地側端子が車体フレーム等に接続されて、いわゆるボディアースに接続された状態に形成されている。

一方、近年、自動車の電子機器が増加し、各種機器の制御を行う制御装置と電子機器との通信用配線が増加している。そのため、自動車の電子機器には電力用配線と通信用配線が必要となり、配線であるワイヤーハーネスが増加するため、自動車の軽量化の妨げとなっていた。そこで、特許文献１に開示されているように、車内に敷設された電力線を伝送媒体として利用することで、ワイヤーハーネスを削減することができる技術である電力線通信システムが提案されている。この電力線通信（ＰＬＣ、Power Line Communication）は、既設の電力線を使用するため、通信用の専用線を設ける必要がない。そのため、車内のワイヤーハーネスを削減し、自動車の軽量化や部品の削減に貢献するものである。

この自動車用電力線通信システムは、図７に示すように、バッテリ１０の正極側に電力供給用の配線１２が接続され、バッテリ１０の負極側である接地端子は、車のシャーシ等のボディアース１４につながれている。正極側の配線１２には、車載電気機器１６が多数接続され、各々所定の機能を果たしている。また、配線１２から分岐した通信配線１８には、所定の周波数フィルタ２１を介して、通信機器２２が複数接続されている。フィルタ２１は、通信配線１８に接続された電力線通信ブロック２０の通信線のインピーダンスを上げるとともに、電力線通信に用いられる高周波信号が、電力線通信を行わない電気機器の非電力線通信ブロック２４に伝搬するのを防止している。

また、図８に示すように、ボディアースから負極電力線をつなぎ、通信配線１８を正負一対の配線で行う場合もある。
特開２００４−５６１９７号公報

上記従来の技術の図７に示す構成の場合、電力線通信を行う通信経路にボディアースが利用されており、正負一対の配線による通信経路を考えた場合、通信経路が不平衡であり、一定の通信品質が保たれないものであった。また、フィルタ２１の構成が図９に示すように、一対のコイル２５とコンデンサ２６の配置が平衡ではなく、負極側の電力線１３にはコイル２５が配置されておらず、負極である接地側から見たインピーダンスが正極側からのものと異なるものとなっている。これにより、高周波信号を重畳する電力線通信においては、通信の信頼性が低下する問題があり、漏洩電波による電子機器の誤動作の恐れもあった。さらに、電力線通信を行う二本の線をバラバラに距離をおいて配線すると、接地側から見た浮遊容量Ｃ１１，Ｃ１２のインピーダンスが異なり、回路構成は不平衡なものとなる。

そして、通信経路が不平衡な場合、信号の伝搬速度や伝送距離に悪影響を与え、通信経路上に漏洩電界が発生し、電磁波が放射されることが知られている。特に、近年の車載機器の増加と通信データの増大や複雑化により、通信速度の向上が求められているが、高周波化による漏洩電波が問題となる。

また、特許文献１に開示された、図８に示すような電力線通信の回路構成においても、電力線通信の負極電力線がボディアース経由でバッテリ１０の接地側端子に接続され、不平衡な回路に形成されており、高周波信号を重畳する電力線通信システムの配線及びフィルタ構成について、平衡に配置するという概念は全く示唆していない。

この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、車載バッテリに接続された電力線を利用して、高品質の通信を可能にする電力線通信システムを提供することを目的とする。

この発明は、車載バッテリに接続された直流電力線に１ＭＨｚ以上の高周波信号を重畳して通信する電力線通信システムであって、一対の電力線に各々接続される一対の通信配線と、この通信配線と車載用の通信機器との間に介在され回路構成が平衡型に形成された平衡型フィルタと、前記平衡型フィルタと前記各通信機器との間に接続され前記バッテリから電力の供給を受けるとともに前記通信機器間の通信を行う一対の配線から成る電気的に平衡な平衡線とを備えた電力線通信システムである。

前記平衡線の端部には、電気的に平衡な終端器を接続したものである。また、前記平衡線は、ツイストペア線、若しくは密着して配線されている一対の線、またはそれらがシールドされたものである。

この発明の電力線通信システムによれば、車載用通信機器における通信線路が平衡なものとなり、通信が安定し高い通信品質を維持することができる。また、通信線を平衡なものとすることにより、電力線通信に使用する高周波信号の伝搬及び放射による車載電子機器の動作への悪影響を防止することができる。特に、車載通信機器の通信データの増大に対して、通信速度を上げるために高周波化しても、通信信号による漏洩電波がなく、車載電子機器への悪影響がない。

以下、この発明の電力線通信システムの一実施形態について、図１〜図３を基にして説明する。この実施形態の電力線通信システムは、図２に示すように、自動車１１の直流電源であるバッテリ１０に接続された電力供給用の配線１２，１３を用いるものである。図１に示すように、バッテリ１０の正極側に電力供給用の配線１２が接続され、バッテリ１０の接地側端子である負極にも電力線１３が接続されている。正極側の電力線１２は、モータ等の複数の車載電気機器１６に電力を供給する。また、負極側の電力線１３は、車のシャーシ等に接続されてボディアースに接続されている。この実施形態では、車載電気機器１６は、負極側の端子がボディアースに接続された構成となっている。

さらに、一対の通信配線１８が電力線１２，１３から分岐して、所定の周波数フィルタである平衡型フィルタ２６を介して、カーナビゲーションやカーオーディオ等の複数の通信機器２２に接続され、電力の供給を行っている。さらに、平衡型フィルタ２６から延びた配線は、一対が互いに平衡な配線であり、例えば通信用のツイストペア配線やシールド配線等の平衡線２８が用いられ、バッテリ１０からの電力の供給と通信機器２２相互の通信の両方の機能を担っている。

平衡型フィルタ２６の構成は、図３の各図に示すように、コイルとコンデンサにより構成され、一対の通信配線１８と平衡線２８の間に接続されている。なお、図３の各定数値は、重畳する電波の周波数帯域が２ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ以下の場合に好適な一例を示すものである。平衡型フィルタ２６は、通信信号の周波数に対しては、他の周波数の電気信号に対するよりも大きなインピーダンスを発生するように、コイルとコンデンサ等の組み合わせにより、インダクタンスやキャパシタンスがそれぞれ設定されている。図３に示す平衡型フィルタ２６の端子１は、正極側の電力線１２につながり、端子２は負極側である接地側電力線１３につながっている。また、平衡型フィルタ２６の端子３は、通信機器２２に接続された平衡線２８の正極側に接続され、端子４は通信配線１８の負極側に接続される。これにより、電力線通信ブロック２０の通信線のインピーダンスを上げるとともに、電力線通信に用いられる高周波信号が、電力線通信を行わない電気機器の非電力線通信ブロック２４に伝搬するのを防止し、また平衡線２８にノイズが侵入することを防止している。

平衡型フィルタ２６のフィルタ回路例である図３（ａ）は、図示するような同じインダクタンス値のコイルＬ１を各通信配線１８と平衡線２８間に各々配置した簡単な構成を示す。図３（ｂ）は、図示するような同じインダクタンス値の各コイルＬ２をコンデンサＣ１で接続した構成である。図３（ｃ）は、図示するような同じインダクタンス値のコイルＬ３，Ｌ４を直列に接続して、さらに同様の構成としたもの一対設け、各々の端子を通信配線１８と平衡線２８間に介在させ、各コイルＬ３，Ｌ４間をコンデンサＣ３でつないだ構成である。図３（ｄ）は、コイルＬ５とコンデンサＣ３を並列に接続した構成で、図示するような同じインダクタンス値と容量値とした一対の回路を通信配線１８と平衡線２８間に各々接続した例を示す。図３（ｅ）は、図示するような同じインダクタンス値のコイルＬ６，Ｌ７を直列に接続した一対の回路を通信配線１８と平衡線２８間に各々接続し、各コイルＬ６，Ｌ７間を、コンデンサＣ４とコイルＬ８の直列回路でつないだ構成である。これらの各フィルタ回路は、通信配線１８と平衡線２８の正極側及び負極側から見たインピーダンスが各々等しい構成である。

この実施形態の車載用電力線通信システムは、電力線１２，１３に接続された通信配線１８に、正負極から見たインピーダンスが等しく、電気的に平衡な一対の配線が接続され、さらに通信機器２２と電力線１２，１３間に配置されたフィルタ２６は、正負極から見たインピーダンスの等しい回路構成となるように各素子を配置してなる。これにより、ノイズの多い車載用の電力線１２，１３を利用しての電力線通信においても、高品質で安定した通信が可能となり、しかも他の電気機器に悪影響を与える漏洩電波も出さないものである。

なお、この発明の電力線通信システムは上記実施形態に限定されるものではなく、図４に示すように、高周波信号の反射を抑えるために、平衡線２８の両端に終端器３０を接続しても良い。終端器３０の回路構成として、周波数帯域が２ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ以下の場合に好適な一例を図５に示す。この回路構成も、平衡を保つように通信配線１８の正負極側から見たインピーダンスが等しいものとなっている。

また、図６に示すように、電力線通信ブロック２０が電力線通信を行わない非電力線通信ブロック２４の間に挟まれて設けられたものでも良く、この場合、電力線通信ブロック２０の両側に平衡型フィルタ２６を設ける。その他、平衡線はツイストペア線の他、互いに絶縁され密着して配線された一対の線でも良い。さらには、それらがシールドされたものでも良い。

この発明の電力線通信システムが利用される周波数帯域は、１ＭＨｚ以上であればよく、法規制等に鑑みて３０ＭＨｚ以下の場合に好適なものである。

この発明の一実施形態の電力線通信システムの構成を示す概略ブロック図である。 この実施形態の電力線通信システムが用いられる車を示す概略図である。 この実施形態の電力線通信システムの平衡型フィルタの例を示す回路図である。 この発明の電力線通信システムの他の実施形態を示す概略ブロック図である。 他の実施形態の終端器の例を示す回路図である。 この発明の電力線通信システムのさらに他の実施形態を示す概略ブロック図である。 従来の車載用電力線通信システムを示す概略ブロック図である。 他の従来例の車載用電力線通信システムを示す概略ブロック図である。 従来の車載用電力線通信システムのフィルタの構成を示す回路図である。

符号の説明

１０ バッテリ
１２，１３ 電力線
１４ ボディアース
１６ 車載電気機器
１８ 通信配線
２０ 電力線通信ブロック
２２ 通信機器
２４ 非電力線通信ブロック
２６ 平衡型フィルタ
２８ 平衡線
３０ 終端器

Claims (5)

1. 車載バッテリに接続された直流電力線に１ＭＨｚ以上の高周波信号を重畳して通信する電力線通信システムにおいて、一対の電力線に各々接続される一対の通信配線と、この通信配線と車載用の通信機器との間に介在され回路構成が平衡型に形成された平衡型フィルタと、前記平衡型フィルタと前記各通信機器との間に接続され前記バッテリから電力の供給を受けるとともに前記通信機器間の通信を行う一対の配線から成る電気的に平衡な平衡線とを備えたことを特徴とする電力線通信システム。
2. 前記平衡線の端部には、電気的に平衡な終端器を接続したことを特徴とする請求項１記載の電力線通信システム。
3. 前記平衡線は、ツイストペア線であることを特徴とする請求項１または２記載の電力線通信システム。
4. 前記平衡線は、互いに絶縁された一対の線が密着されていることを特徴とする請求項１または２記載の電力線通信システム。
5. 前記平衡線は、シールドされていることを特徴とする請求項３または４記載の電力線通信システム。
   

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