JP2009100288A - 車両用通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型でありながら、自発信機能をも含む所定能力以上の通信能力を有する車両用通信モジュールを提供する。
【解決手段】車両用通信モジュールである電子ナンバーディスプレイ１の受電用アンテナ１０は路側機２００，３００からの電力信号５０１を受信し、受電回路１１は電力信号５０１を整流することで充電用信号を生成する。充電用コンデンサ１２は、充電用信号により充電される。この充電は、電力信号５０１を受信すれば、ＲＦ通信中でなくても行われる。電子ナンバーディスプレイ１のＲＦ送受信回路１３は、路側機３００からの制御信号５０２Ａに応じて起動し、情報信号５０２Ｂを生成して、路側機３００へ情報信号５０２Ｂを送信する。また、ＲＦ送受信回路１３は、制御信号を受けることなく、自発信で情報信号５０２Ｂを送信する。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両の情報を路側機との間で無線通信する車両用通信モジュールに関するものである。

現在、路上に設置された路側機に対して、車両の情報を無線送信するための車両用通信モジュールが開発されており、代表的なものとして電子ナンバープレートがある。電子ナンバーディスプレイは、車両に装着された板状のナンバープレートの裏面等に設置されるものである。電子ナンバーディスプレイは、基本構成として、路側機との無線通信を行う無線通信用アンテナとこれに接続する無線通信部とを備える。そして、電子ナンバーディスプレイは駆動方法に応じてアクティブ型とパッシブ型とが存在する。

アクティブ型の電子ナンバーディスプレイは、特許文献１に示すように、電源部を備え、当該電源からの電力により無線通信部を駆動する。

一方、パッシブ型の電子ナンバーディスプレイは、電源部を備えず、路側機からの無線電力信号を電力源として無線通信部を駆動する。
特開２００４−２５８９７０号公報

しかしながら、アクティブ型の電子ナンバーディスプレイは、電源部を元々内蔵しているため、電源部が寿命になると電力が供給できなくなり、通信不能となる。また、このように通信不能となった場合に電源部を取り替えなければならないが、取り替え作業に手間がかかる。したがって、電源部をできるだけ大容量にするべきであるが、容量が大きくなる分、電源部自体の大きさも大きくしなければならず、ナンバープレートへの装着スペースや外観上の問題が発生する。

一方、パッシブ型の電子ナンバーディスプレイは、電源部を要しないので小型化できるものの、路側機からの電力信号を受信した時にしか無線通信を行うことができない。このため電力容量が小さくなり、通信距離が短く、通信速度も遅くなり、通信可能なデータ量も少なくなる。

したがって、本発明の目的は、上述のアクティブ型とパッシブ型とが有する問題を解決し、小型でありながら、自発信機能をも含む所定能力以上の通信能力を有する車両用通信モジュールを提供することにある。

この発明は、車両に装着され、当該車両の情報を路側機との間で無線通信する車両用通信モジュールに関するものである。この発明の車両用通信モジュールは、自装置側発信を含む路側機との無線通信を行う無線通信手段と、常に外部からの電力生成可能信号を受信して充電用信号を発生することが可能な回路からなり電力生成可能信号を受信すると充電用信号を発生する給電受信手段と、該充電用信号により充電されるとともに無線通信手段の通信時に電力を供給する充電手段と、を備える。

この構成では、給電受信手段は、無線通信手段が路側機と無線通信を行っているかいないかに係わらず、外部から何らかの電力生成可能信号を受信すれば、充電用信号を生成する。すなわち、給電受信手段は、充電用信号が生成可能な電波信号を受信すれば、常に充電用信号を生成する。これにより、充電手段は無線通信時以外でも充電される。

また、この発明の車両用通信モジュールでは、車両は、キーレスエントリー用車載器を備える。給電受信手段は、キーレスエントリー用車載器から送信された電波信号を電力生成可能信号として受信する。

この構成では、車両にキーレスエントリー用車載器が設置されていれば、キーレスエントリーシステム用の電波信号を受信して、給電受信手段は、充電用信号を生成する。

また、この発明の車両用通信モジュールは、車両の動きに応じて自己発電して充電用信号を発生する自己発電手段を備える。

この構成では、元々移動する手段である車両が動くことで、自己発電が行われて充電用信号が生成される。これにより、電波信号以外での充電が行われる。

また、この発明の車両用通信モジュールでは、給電受信手段は電力生成可能信号を受信する受電コイルを備え、該受電コイルは、磁性体からなる芯材に巻線部材を巻装してなり、該巻線部材と芯材とは、車両の動きに応じて相対位置が変化するように設置されている。

この構成では、車両の動きにより、磁性体からなる芯材が巻線部材に対して相対的に移動し、誘導起電力が発生する。そして、この誘導起電力が充電用信号として利用される。さらに、このコイルは給電受信手段の受電コイルであるので、給電受信手段が自己発電手段の機能も備える。

また、この発明の車両用通信モジュールの充電手段はコンデンサからなる。

この構成では、充電手段がコンデンサであるので小型化が容易となる。

また、この発明の車両用通信モジュールの充電手段は二次電池である。

この構成では、コンデンサを用いた充電手段よりも大容量の充電手段が構成可能となる。

また、この発明の車両用通信モジュールは、車両のナンバープレートに装着されている。

この発明によれば、無線通信中でなくても充電手段で充電が行われるので、常時所定レベル以上の電力を蓄えておくことができる。これにより、自発信を含む所定レベル以上の通信能力での通信が可能になる。さらに、一次電池等からなる電源部を必要としない。この結果、小型でありながら、所定能力以上の通信能力を有する車両用通信モジュールを実現することができる。

また、この発明によれば、キーレスエントリー搭載車であれば、キーレスエントリー用の電波信号を用いて充電手段が充電されるので、より効果的に充電を行うことができる。

また、この発明によれば、自己発電手段を備えることで、さらに充電手段を充電する方法が増え、効果的な充電を行うことができる。

また、この発明によれば、給電受信手段が自己発電手段を兼ねるので、自己発電手段をも備える構成を小型化することができる。

また、この発明によれば、充電手段がコンデンサであるので、より小型化することができる。

また、この発明によれば、充電手段が一般的な二次電池であることで、コンデンサと比較して大容量にすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用通信モジュールについて図を参照して説明する。なお、本実施形態を含む以下の各実施形態では、車両用通信モジュールとして電子ナンバーディスプレイを例に説明する。
図１（Ａ）は電子ナンバーディスプレイ１の機能ブロック図であり、図１（Ｂ）は路側機３００の主要機能ブロック図であり、図１（Ｃ）は路側機２００の主要機能ブロック図である。

図２は、本実施形態の電子ナンバーディスプレイの機能説明をするための説明図である。図２（Ａ）は、電子ナンバーディスプレイを用いたシステムにおける、電力信号のみを送信する路側機２００に車両１００が近づいた状態を示す図であり、図２（Ｃ）は電力信号と制御・情報信号とを送信する路側機３００に車両１００が近づいた状態を示す図である。また、図２（Ｂ）は、（Ａ）の状態における路側機２００と電子ナンバーディスプレイ１との機能ブロック図であり、図２（Ｄ）は、（Ｂ）の状態における路側機３００と電子ナンバーディスプレイ１との機能ブロック図である。

電子ナンバーディスプレイ１は、車両１００の前後に装着されるナンバープレートに設置されている。

電子ナンバーディスプレイ１は、受電用アンテナ１０、受電回路１１、充電用コンデンサ１２、ＲＦ送受信回路１３、ＲＦ通信用アンテナ１４を備える。
受電用アンテナ１０は、受電コイルを備え、外部からの電波信号を受信して、受電回路１１に出力する。ここで、受電用アンテナ１０は、少なくとも路側機２００，３００からの電力信号を受信し、アンテナ構造上受信可能な電力信号であれば、他の電力信号も受信して、受電回路１１に出力する。

受電回路１１は、例えば、前記受電コイルに接続されたダイオードを備え、入力された電力信号を整流することで充電用信号を生成して、充電用コンデンサ１２へ出力する。
充電用コンデンサ１２は、充電用信号の入力により充電されるとともに、ＲＦ送受信回路１３に対して電力供給する。このように充電用にコンデンサを用いることで、充電部のスペースを小さくすることができる。
ＲＦ送受信回路１３は、充電用コンデンサ１２からの電力供給により動作し、ＲＦ通信用アンテナ１４を介して路側機３００からの制御信号を受信すると、自車両１００の車両情報を含む情報信号を生成して、ＲＦ通信用アンテナ１４から送信する。また、ＲＦ送受信回路１３は、路側機３００からの制御信号を受け付けなくても、自発信で情報信号を送信することもできる。

ＲＦ通信用アンテナ１４は、路側機３００からの制御信号を受信してＲＦ送受信回路１３へ出力するとともに、ＲＦ送受信回路１３からの情報信号を、路側機３００を含む外部へ送信する。

路側機３００は、送電用アンテナ２０、送電回路２１、ＲＦ送受信回路２３、ＲＦ通信用アンテナ２４を備える。送電回路２１は、電子ナンバーディスプレイへの電力信号を生成して、送電用アンテナ２０へ出力する。送電用アンテナ２０は、電力信号を外部へ送信する。ＲＦ送受信回路２３は、制御信号を生成してＲＦ通信用アンテナ２４へ出力するとともに、ＲＦ通信用アンテナ２４からの情報信号を入力して、当該情報信号を図示しない後段の回路もしくは外部の情報センタ等へ出力する。ＲＦ通信用アンテナ２４は、ＲＦ送受信回路２３から制御信号を外部へ送信するとともに、外部からの情報信号を受信してＲＦ送受信回路２３へ出力する。

路側機２００は、路側機３００におけるＲＦ送受信回路２３およびＲＦ通信用アンテナ２４を省略したものであり、電力信号のみを送信する。

次に、このような構成の電子ナンバーディスプレイ１を装着した車両１００と、路側機２００，３００で実現される電子ナンバーディスプレイシステムのシステム動作について説明する。なお、以下の説明では、路側機３００から制御信号を受け付けた場合に、電子ナンバーディスプレイ１から情報信号を送信する場合を示す。

図２に示すように、道路の路側等に、所定の間隔等で複数の路側機が配置される。この際、全ての路側機が、ＲＦ送受信回路２３を備えた路側機３００である必要はなく、路側機２００と路側機３００とが混在するように配置されている。

電子ナンバーディスプレイ１を備えた車両１００が、路側機２００に近づくと、電子ナンバーディスプレイ１の受電用アンテナ１０は、路側機２００からの電力信号５０１を受信して、受信回路１１へ出力する。受電回路１１は電力信号５０１から充電用信号を生成して、充電用コンデンサ１２を充電する。この際、路側機２００からは制御信号が送信されないので、電子ナンバーディスプレイ１のＲＦ送受信回路１３は待機状態であり情報信号を生成するための起動はしない。したがって、充電用コンデンサ１２からの出力は殆どなく、ほぼ一方的に充電されるだけとなる。すなわち、単純に充電量を増加させることができる。

車両１００が路側機２００を通過し、路側機３００に近づくと、電子ナンバーディスプレイ１は、ＲＦ送受信回路１３で、路側機３００からの制御信号５０２Ａを受信し、作動する。この際、ＲＦ送受信回路１３は、充電用コンデンサ１２から電力供給を受けて、情報信号生成処理を実行する。ＲＦ送受信回路１３は情報信号を出力し、ＲＦ通信用アンテナ１４は情報信号５０２Ｂを路側機３００へ送信する。路側機３００は、ＲＦ通信用アンテナ２４を介してＲＦ送受信回路２３で情報信号５０２Ｂを受信すると、上述のように後段の回路や情報センタ等へ出力する。

このように、本実施形態の構成とすることで、電子ナンバーディスプレイ１は、ＲＦ通信時以外でも充電されるので、従来のパッシブ型のように電力信号を受けてから情報信号生成のための起動を行う必要が無く、早い応答で情報信号を送信することができる。また、送信に利用する電力量も大きくすることができるので、パッシブ型よりも情報量が多く、高速な通信が可能となる。さらに、自装置からの発信も可能になる。

なお、このような情報信号の生成処理の間も、電子ナンバーディスプレイ１は、路側機２００の場合と同様に充電を行うことができる。充電量の低下をより抑圧することができる。

また、本実施形態の構成とすることで、従来のアクティブ型で利用される一次電池のような電源部を必要としないので、電源部が寿命になった際に取り替えなければならない等の手間が省け、よりメンテナンスフリーな電子ナンバーディスプレイを実現することができる。

また、受電アンテナ、受電回路が簡素な構成からなり、充電用コンデンサを用いることで、容易に小型の電子ナンバーディスプレイを構成することができる。

次に、第２の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイについて図を参照して説明する。
図３は、第２の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイの主要構成を示すブロック図である。

本実施形態の車両１００は、第１の実施形態の構成に加えてキーレスエントリー車載器１５を備えたものである。

キーレスエントリー用車載器１５は、キーレス用ＬＦ回路１６とキーレス用アンテナ１７とを備える。キーレス用ＬＦ回路はキーレス制御用信号を生成し、キーレス用アンテナ１７へ与える。キーレス用アンテナ１７は、キーレスエントリ用携帯器との通信のために、このキーレス制御用信号５１０を定期的に外部へ送信する。

電子ナンバーディスプレイ１の受電用アンテナ１０は、キーレス制御用信号を受信可能な位置および構成からなり、受信したキーレス制御用信号を受電回路１１へ出力する。受電回路１１はキーレス制御用信号を整流することで充電用信号を生成し、充電用コンデンサ１２を充電する。

このような構成とすることで、キーレス制御を搭載する車両であれば、キーレス制御処理時に、充電用コンデンサ１２を充電することができる。これにより、より効率的に充電用コンデンサ１２を充電することができる。

次に、第３の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイについて図を参照して説明する。
図４は、第３の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイの主要構成を示すブロック図である。
本実施形態の車両１００は、第１の実施形態の構成に加えて車載バッテリー１０１に接続する送信回路１０３とアンテナ１０２を備えたものである。この送信回路１０３は、車載バッテリー１０１の出力する電力を電波信号５２０に変換してアンテナ１０２より放射する。なお、送信回路１０３には１３５ｋＨｚ等の発信回路が含まれている。
このアンテナ１０２と電子ナンバーディスプレイ１の受電用アンテナ１０とは、電磁結合による空間伝搬により電波信号５２０が受電用アンテナ１０へ到達するような態様で設置されており、電波信号５２０は受電用アンテナ１０で受信される。受電用アンテナ１０は、受信した電波信号５２０を整流して充電用信号を生成し、充電用コンデンサ１２を充電する。

このような構成とすることで、元々車に搭載されている車載バッテリー１０１の電力により充電用コンデンサ１２を充電することができる。これにより、より効果的に充電用コンデンサ１２を充電することができる。

次に、第４の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイについて図を参照して説明する。
図５は、受電用アンテナ１０及び受電回路１１の主要構成を示す概念図である。
図５に示すように、受電用アンテナ１０は、受電コイルＬを備える。受電コイルＬは、巻線部材１５０と、磁性体からなる芯材１５１とからなり、巻線部材１５０が芯材１５１に巻装されてなる。この際、芯材１５１は、車両１００の動きに応じて巻線部材１５０に対して移動可能に設置されている。すなわち、車両１００が移動したり振動したりすることで、芯材１５１と巻線部材１５０との相対位置関係が異なるように設置されている。このように設置されることで、芯材１５１が巻線部材１５０に対して移動すると、電磁誘導による誘導起電力が発生して、電力信号が生成される。

受電回路１１は、ダイオードＤを備え、ダイオードＤのアノードが受電コイルＬの一方端に接続し、ダイオードＤのカソードが充電用コンデンサ１２の＋極側に接続される。また、受電回路１１は、受電コイルＬの他方端と充電用コンデンサ１２の−局側とを接続する伝送線路を備える。このような構成では、受電コイルＬで発生した電力信号がダイオードＤで整流されて充電用信号として充電用コンデンサ１２へ供給される。充電用コンデンサ１２は、この充電用信号により充電される。

このような構成とすることで、電子ナンバーディスプレイ１の基本構成とは別の電力供給手段を設けることなく、より効率的な充電を行うことができる。

なお、上述の各実施形態では、充電用コンデンサを用いた例を示したが、当該充電用コンデンサに替えて化学的二次電池等を用いても良い。この際、二次電池への過充電を防止するため、受電回路と二次電池との間に保護回路を設けると良い。このように二次電池を用いることで、充電用コンデンサを用いる場合よりも比較的大容量を充電することができる。

また、上述の説明では、各電波信号については特に詳述していないが、省電力の３００ＭＨｚや２．５ＧＨｚのＩＳＭ帯を利用すると良い。これにより、充電電力の消費が抑えられる。

また、上述のキーレスエントリー用車載器１５の構成や車載バッテリー１０２による構成や受電コイルＬによる構成を複合的に設けてもよく、複数の構成を同時に設けることで、さらに効率良く充電することができる。

第１の実施形態の電子ナンバーディスプレイ１の機能ブロック図、路側機３００の主要機能ブロック図、および路側機２００の主要機能ブロック図である。 第１の本実施形態の電子ナンバーディスプレイの機能説明をするための説明図である。 第２の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイの主要構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る電子ナンバーディスプレイの主要構成を示すブロック図である。 受電用アンテナ１０及び受電回路１１の主要構成を示す概念図である。

符号の説明

１００−車両、１−電子ナンバーディスプレイ、１０−受電用アンテナ、１１−受電回路、１２−充電用コンデンサ、１３−ＲＦ送受信回路、１４−ＲＦ通信用アンテナ、１６−キーレス用ＬＦ回路、１７−キーレス用アンテナ、１０１−車載バッテリー、１０２−アンテナ、２００，３００−路側機、２０−送電用アンテナ、２１−送電回路、２３−ＲＦ送受信回路、２４−ＲＦ通信用アンテナ、５０１−電力信号、５０２Ａ−制御信号、５０２Ｂ−情報信号、５１０−キーレス制御用信号、５２０−電波信号

Claims (7)

1. 車両に装着され、当該車両の情報を路側機との間で無線通信する車両用通信モジュールであって、
   前記路側機との無線通信を行う自装置側発信を含む無線通信手段と、
   常に外部からの電力生成可能信号を受信して充電用信号を発生することが可能な回路からなり、前記電力生成可能信号を受信すると前記充電用信号を発生する給電受信手段と、
   該充電用信号により充電されるとともに、前記無線通信手段の通信時に電力を供給する充電手段と、
   を備えた車両用通信モジュール。
2. 前記車両は、キーレスエントリー用車載器を備えており、
   前記給電受信手段は、前記キーレスエントリー用車載器から送信された電波信号を、前記電力生成可能信号として受信する、請求項１に記載の電子ナンバーディスプレイ。
3. 前記車両の動きに応じて自己発電して前記充電用信号を発生する自己発電手段を備えた、請求項１または請求項２に記載の車両用通信モジュール。
4. 前記給電受信手段は、前記電力生成可能信号を受信する受電コイルを備え、
   該受電コイルは、磁性体からなる芯材に巻線部材を巻装してなり、
   該巻線部材と芯材とは、車両の動きに応じて相対位置が変化するように設置されている、請求項３に記載の車両用通信モジュール。
5. 前記充電手段はコンデンサからなる請求項１〜４のいずれかに記載の車両用通信モジュール。
6. 前記充電手段は二次電池である請求項１〜４のいずれかに記載の車両用通信モジュール。
7. 前記車両用通信モジュールは、前記車両のナンバープレートに装着されている請求項１〜６のいずれかに記載の車両用通信モジュール。

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