JP4533678B2

JP4533678B2 - 車内通信システム

Info

Publication number: JP4533678B2
Application number: JP2004180660A
Authority: JP
Inventors: 邦彦山田; 学堀内
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: JP2006005704A

Description

本発明は、車内通信システムに関し、特に、誘導無線機を利用した車内通信システムに関する。

近年、車内には、電力線や通信線等の多数のケーブル存在し、これらケーブルによるコスト高や重量増等の問題が発生している。そこで、本出願人は、下記特許文献１にて、車外に漏れ難いカットオフ周波数を用いた車内無線通信を可能にして、ケーブルの省線化を図ったシステムを提案した。
特開２００３−１５２５６６号公報

ところが、車内には周知のように、トランク室、エンジン室、車室等のような区画された異なる空間が存在する。このため、上記特許文献１のシステムにより、これら空間の間で無線通信する場合には、電波が伝搬されにくくなる。たとえ、同一空間内の無線通信であっても、無線機間の距離に比例的に、伝搬ロスが発生する。すなわち、従来の車内通信システムでは、区画された異なる空間の間や、離れた場所間での通信は困難であった。

よって本発明は、上述した現状に鑑み、車内における任意の場所間での無線通信が可能になる車内通信システムを提供することを課題としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の車内通信システムは、車内において区画された異なる空間にわたってループ型に構成された信号電送路と、車内に配置され、前記信号電送路に送信電波を誘導させて、前記信号電送路を介して通信する、前記異なる空間に配置された第１誘導無線機及び第２誘導無線機と、を含む車内通信システムであって、前記信号電送路は、前記異なる空間を通過する信号電送線路と、前記信号電送線路に接続された車のボディと、で構成される、ことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、車内において区画された異なる空間にわたってループ型に構成された信号電送路に送信電波を誘導させて、この信号電送路を介して前記異なる空間に配置された第１誘導無線機及び第２誘導無線機とが通信する。したがって、車内における任意の場所間での伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になり、無線通信が困難だとされてきた、車内におけるトランク室、エンジン室、車室等の間での通信も可能になる。さらに、信号電送路の一部として車のボディが利用される。したがって、最低限の信号電送線路を敷設するだけで、伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になる。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の車内通信システムは、車内において区画された異なる空間にわたってループ型に構成された信号電送路と、車内に配置され、前記信号電送路に送信電波を誘導させて、前記信号電送路を介して通信する、前記異なる空間に配置された第１誘導無線機及び第２誘導無線機と、を含む車内通信システムであって、前記信号電送路は、直流駆動の負荷に接続される、車内に配設されたワイヤーハーネスと、前記ワイヤーハーネスに接続されたコンデンサと、で構成され、前記負荷にはスイッチが接続され、前記スイッチの開閉とは無関係に、誘導無線に係る電流が前記信号電送線路を流れるように構成された、ことを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、車内において区画された異なる空間にわたってループ型に構成された信号電送路に送信電波を誘導させて、この信号電送路を介して前記異なる空間に配置された第１誘導無線機及び第２誘導無線機とが通信する。したがって、車内における任意の場所間での伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になり、無線通信が困難だとされてきた、車内におけるトランク室、エンジン室、車室等の間での通信も可能になる。さらに、信号電送路として直流駆動の負荷に接続されるワイヤーハーネスとコンデンサが利用されることにより、信号電送路を全く新設することなく、伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になる。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の車内通信システムは、請求項２記載の車内通信システムにおいて、前記第１誘導無線機は、前記ワイヤーハーネスを介して受信した前記第２誘導無線機からの送信信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベルが所定の閾値よりも低下したときに異常処理を行う異常処理手段と、を含む、ことを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、第１誘導無線機において、第２誘導無線機からの受信レベルが所定の閾値よりも低下したときには異常処理が行なわれる。したがって、ワイヤーハーネスの断線や負荷の故障検出等も可能になる。

請求項３記載の発明によれば、第１誘導無線機において、第２誘導無線機からの受信レベルが所定の閾値よりも低下したときには異常処理が行なわれる。したがって、上記効果に加えて、ワイヤーハーネスの断線や負荷の故障検出等も可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の各実施形態に共通するシステム構成を示す図である。図２は、図１における誘導無線機を示すブロック図である。

図１に示すように、車両１０は、通常、エンジン室１０Ｅ、車室１０Ｒ、トランク室１０Ｔに区画された異なる空間を有する。周知のように、エンジン室１０Ｅには、車両１０を駆動するためのエンジン、冷却ファン、ワイパーモータ等が配置されている。また、車室１０Ｒには、制御パネル、各シート、計器、エアコン、オーディオ機器等等が配置されている。また、トランク室１０Ｔには、バックモニタやオーディオ機器等の各種周辺機器が配置されている。

エンジン室１０Ｅ、車室１０Ｒ、トランク室１０Ｔを通過するように、ループ型の信号電送路７が設けられている。また、車室１０Ｒには、誘導無線機１、２、３が配置され、エンジン室１０Ｅには、誘導無線機４、５が配置され、トランク室１０Ｔには、誘導無線機６が配置されている。各誘導無線機１〜６は共に、信号電送路７に対して、予め求められている最適な距離を維持して配置されている。例えば、誘導無線機１（請求項の第１誘導無線機に対応）は、所定の無線周波数の電波をアンテナ１１より信号電送路７に誘導させ、この信号電送路７に流れる電流により、他の誘導無線機２〜６（請求項の第２誘導無線機に対応）と通信する。

また、エンジン室１０Ｅ、車室１０Ｒ、トランク室１０Ｔに配置される各機器は、車室１０Ｒにある、イグニッションスイッチや制御パネルからの制御信号に応答して駆動指令される。このため、例えば、イグニッションスイッチや制御パネルに誘導無線機１が接続され、他の誘導無線機２〜６には、他の機器がそれぞれ接続されるものとする。そして、イグニッションスイッチや制御パネルからの指令が誘導無線機１から制御信号として送信され、これが信号電送路７を介して他の誘導無線機２〜６にて受信されて、各機器が制御される。勿論、誘導無線機１以外からの誘導無線機からの制御信号を送信するようにしてもよいし、双方向通信するようにしてもよい。

各誘導無線機１（２〜６）は、図２に示すように、ループ型のアンテナ１１、ＲＦ（無線）部１２、変復調部１３、ＣＰＵ１４、メモリ１５、ＲＳＳＩ（受信信号強度）検出部１６を含んで構成される。アンテナ１１及びＲＦ部１２で受信された信号は、変復調部１３で復調されて、復調信号（受信された情報信号）がＣＰＵ１４に与えられる。逆に、ＣＰＵ１４からの変調信号（送信する情報信号）は、変復調部１３で搬送波に乗せられて、ＲＦ部１２及びアンテナ１１から送信される。なお、ＲＳＳＩ検出部１６は、請求項中の受信レベル検出手段に対応する。

ＣＰＵ１４は、後述の図９に示すような処理やこの無線機の主処理を司る演算部である。メモリ１５は、後述する無線機番号に対応づけた閾値テーブルや無線機番号に対応づけた受信レベルテーブルを少なくとも格納する。ＲＳＳＩ検出部１６は、受信した信号の受信信号強度、すなわち、受信レベルを検出して、ＣＰＵ１４に与える。なお、受信した信号には、送信元の無線機番号を示す情報も含まれるので、ＣＰＵ１４は、無線機番号を受信レベルに付加して、メモリ１５に格納する。

図３は、本発明の前提となるシステム構成を示すブロック図である。図３において、信号電送線路７Ａは、図１に示した信号電送路７の一例である。アンテナ１１Ａを含む誘導無線機１Ａ、アンテナ２１Ａを含む誘導無線機２Ａは共に、図２に示した誘導無線機１と同等の構成である。

一般的に、誘導無線機のループ型のアンテナが作る磁界Ｈを効率よく受けるためには、信号電送線路の両端の負荷インピーダンスを低くする必要がある。すなわち、信号電送線路に電流を流しやすい状況を作る必要がある。そこで、信号電送線路７Ａを負荷インピーダンスを０Ωに近づけたループ型にしている。

このような信号電送路７を用いることにより、誘導無線機１Ａ、２Ａ間の距離が一定以上離れていても、誘導無線機１Ａ、２Ａ間の伝搬ロスは、アンテナと電送路との結合ロスの約２倍程度に収めることができる。このような構成により、車内における任意の場所間での伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になる。なお、受信（送信）効率をより向上させるために、ループ型のアンテナに替えて、フェライト等の磁性体を信号電送路に挟み込むような構造にしてもよい。

[第１実施形態]
図４は、本発明の第１実施形態を示すブロック図である。図４において、信号電送線路７Ｂは、図１に示した信号電送路７の一例である。詳しくは、信号電送線路７Ｂは、区画された異なる空間である、車室及びトランク室を通過する信号電送線路７Ｂと、信号電送線路７Ｂに接続された車のボディと、で構成される。アンテナ１１Ｂを含む誘導無線機１Ｂ、アンテナ２１Ｂを含む誘導無線機２Ｂは共に、図２に示した誘導無線機１と同等の構成である。

このように、信号電送路の一部として車のボディを利用することにより、最低限の信号電送線路７Ｂを敷設するだけで、伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になる。

[第２実施形態]
図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は、本発明の第２実施形態を示すブロック図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）において、信号電送線路７Ｃ、７Ｄ及び７Ｅは、図１に示した信号電送路７の一例である。ここで、信号電送線路７Ｃ、７Ｄ及び７Ｅは、例えば、直流駆動の負荷であるテールランプＬＤに接続される、車内に配設されたワイヤーハーネスである。テールランプＬＤは、ヒューズＦＳが介設されたワイヤーハーネスを介して、バッテリＢＴから電源供給を受け、スイッチＳＷの開閉によりオンオフ制御される。

図５（Ａ）のアンテナ１１Ｃを含む誘導無線機１Ｃ、アンテナ２１Ｃを含む誘導無線機２Ｃ、図５（Ｂ）のアンテナ１１Ｄを含む誘導無線機１Ｄ、アンテナ２１Ｄを含む誘導無線機２Ｄ、並びに、図５（Ｃ）のアンテナ１１Ｅを含む誘導無線機１Ｅ、アンテナ２１Ｅを含む誘導無線機２Ｅは共に、図２に示した誘導無線機１と同等の構成である。誘導無線機１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ及び誘導無線機２Ｃ、２Ｄ、２Ｅはそれぞれ、例えば、区画された異なる空間である、車室及びトランク室に配置されているものとする。

また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、信号電送線路７Ｃ、７Ｄ及び７Ｅであるワイヤーハーネスには共に、直流カットするためのコンデンサＣが介設されている。これらコンデンサＣにより、スイッチＳＷの開閉とは無関係に、誘導無線に係る電流は、図中矢印で示すように、信号電送線路７Ｃ、７Ｄ及び７Ｅを流れることができる。

このように、信号電送路として直流駆動の負荷に接続されるワイヤーハーネスとコンデンサを利用することにより、信号電送路を全く新設することなく、伝搬ロスの少ない車内無線通信が可能になる。

[第３実施形態]
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本発明の第３実施形態の原理を説明するための図である。図７は本発明の第３実施形態に係る閾値テーブルを示し、図８は本発明の第３実施形態に係る受信レベルテーブルを示す図である。図９は、本発明の第３実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。

第３実施形態は、例えば、上記図５（Ｂ）に示した構成を前提とし、信号電送線路７Ｄのループ近傍に複数の誘導無線機１〜６が配置されているものとする。各誘導無線機１〜６の構成は、例えば、上記図２に示した通りとする。また、誘導無線機１〜６のうち、誘導無線機１は車室内の制御パネルに接続され、他の誘導無線機２〜６は同室又は他室の各機器に接続されているものとする。

図６（Ａ）に示すように、信号電送路７′の近傍において任意の２つの方形微少ループアンテナ１１′を用いて上述のように通信した場合（誘導無線機は不図示）、アンテナ間の結合係数は、両アンテナ１１′間の距離ｄによって、図６（Ｂ）の点線で示すような特性を有する。すなわち、距離ｄが所定以上離れても結合係数（伝搬ロスに対応する）は一定となることがわかる。

ところが、図６（Ｂ）の実線で示すように、信号電送路７′の終端抵抗が∞、すなわち、信号電送路７′がオープンとなると、距離ｄに比例して結合係数も低下する。例えば、距離ｄが１ｍのときには、両者の差は３０ｄＢ以上になる。このような現象を利用して、第４実施形態では、上記図５（Ｂ）の信号電送線路（ワイヤーハーネス）７Ｄの断線を判断する。

信号電送線路７Ｄの断線判断に先立ち、誘導無線機１は、ＲＳＳＩ検出部１６にて各誘導無線機２〜６の受信レベルを検出し、その受信レベルに基づく閾値を無線機番号に対応づけて、図７に示すような閾値テーブルとして、メモリ１５内に登録しておく。この段階では、信号電送線路７Ｄには断線はなく、誘導無線機１及び誘導無線機２〜６、並びに、負荷ＬＤも正常であるものとする。

図６を用いて説明したように、結合係数に依存して、誘導無線機２〜６の受信レベルは全て同値とは限らないが、正常時には各誘導無線機２〜６の受信レベルはほぼ安定しているので、これを図７に示すような閾値テーブルとして登録しておく。

運用時には、誘導無線機１は、所定時間毎に、ＲＳＳＩ検出部１６にて各誘導無線機２〜６の受信レベルを検出し、その結果を無線機番号に対応づけて、図８に示すような受信レベルテーブルとして、メモリ１５内に更新登録していく。

そして、図９に示すように、所定時間毎に、受信レベルと閾値とを比較して断線判断を行う。すなわち、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１４は、無線機番号をまず２として、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３においてそれぞれ、メモリ１５から無線機番号２である誘導無線機２の閾値及び受信レベルを読み出す。続いて、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０４において、受信レベルと閾値とを比較し、受信レベルが閾値以下であれば（ステップＳ１０４のＮ）、ステップＳ１０５に進み、受信レベルが閾値より大きければ（ステップＳ１０４のＹ）、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４のＮに続く、ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１４は、ＲＦ部１２及び変復調部１３を制御して通信を停止すると共に、ステップＳ１０６において、これに関する異常処理を行う。受信レベルが閾値以下であるときには、信号電送線路７Ｄの断線、誘導無線機２の故障、及び／又は、負荷ＬＤの故障等が想定されるので、異常処理としては、その旨を表示又は警報するように、制御パネルに指令する。なお、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６は、請求項中の異常処理手段に対応する。

また、ステップＳ１０４のＹに続く、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１４は、全無線機についての比較処理が終了したか否かを判断し、全無線機についての比較処理が終了した場合には（ステップＳ１０７のＹ）、ステップＳ１０８に進んで、ＲＦ部１２及び変復調部１３を制御して通信を継続させる。また、全無線機についての比較処理が終了していない場合には（ステップＳ１０７のＮ）、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０９に進んで、無線機番号をカウントアップして、ステップＳ１０２に戻る。このようにして、全無線機に対してステップＳ１０４の比較処理が行われ、いずれかの無線機に対する比較処理で異常が検出されると（ステップＳ１０４のＮ）、直ちに、上記ステップＳ１０５及びステップＳ１０６の処理が行われる。

なお、図８に示すように、例えば、無線機番号２〜５の誘導無線機２〜５の受信レベルが正常であり、誘導無線機６だけの受信レベルが異常であるときには、信号電送線路７Ｄの断線よりも、誘導無線機６の故障の可能性が高く、その旨警報するようにすることが好ましい。また、誘導無線機１で図９に示したような処理を行う例を示したが、他の誘導無線機２〜６でも同様の処理を行うようにしてもよい。

このように、信号電送線路としてワイヤーハーネスを用いた構成を逆に利用して、車内に配策されたワイヤーハーネスの断線や負荷の故障検出等も可能になる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、車内における任意の場所間、特に、トランク室、エンジン室、車室等のような区画された異なる空間の間での安定した無線通信が可能になる。また、信号電送路と誘導無線機とを有線接続する必要がないので、誘導無線機を付加するだけで、システム拡張等にも容易に対応可能である。

本発明の各実施形態に共通するシステム構成を示す図である。図１における誘導無線機を示すブロック図である。本発明の前提となるシステム構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態を示すブロック図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は、本発明の第２実施形態を示すブロック図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本発明の第３実施形態の原理を説明するための図である。本発明の第３実施形態に係る閾値テーブルを示す図である。本発明の第３実施形態に係る受信レベルテーブルを示す図である。本発明の第３実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１〜６誘導無線機
７信号電送路
１１アンテナ
１２ＲＦ部
１３変復調部
１４ＣＰＵ
１５メモリ
１６ＲＳＳＩ検出部

Claims

車内において区画された異なる空間にわたってループ型に構成された信号電送路と、
車内に配置され、前記信号電送路に送信電波を誘導させて、前記信号電送路を介して通信する、前記異なる空間に配置された第１誘導無線機及び第２誘導無線機と、を含む車内通信システムであって、
前記信号電送路は、前記異なる空間を通過する信号電送線路と、前記信号電送線路に接続された車のボディと、で構成される、
ことを特徴とする車内通信システム。
車内において区画された異なる空間にわたってループ型に構成された信号電送路と、
車内に配置され、前記信号電送路に送信電波を誘導させて、前記信号電送路を介して通信する、前記異なる空間に配置された第１誘導無線機及び第２誘導無線機と、を含む車内通信システムであって、
前記信号電送路は、直流駆動の負荷に接続される、車内に配設されたワイヤーハーネスと、前記ワイヤーハーネスに接続されたコンデンサと、で構成され、
前記負荷にはスイッチが接続され、前記スイッチの開閉とは無関係に、誘導無線に係る電流が前記信号電送線路を流れるように構成された、
ことを特徴とする車内通信システム。
請求項２記載の車内通信システムにおいて、
前記第１誘導無線機は、
前記ワイヤーハーネスを介して受信した前記第２誘導無線機からの送信信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
前記受信レベルが所定の閾値よりも低下したときに異常処理を行う異常処理手段と、を含む、
ことを特徴とする車内通信システム。