通信系统和通信装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种通信系统和一种通信装置，其能够抑制叠加在控制导频线上的通信信号的衰减。输出电路（20）将在电压产生源（21）处产生的控制导频信号发送至输入电路（60）。通信单元（30）经由变压器（31）连接在输出电路（20）的输出侧的控制导频线（4）与地线（3）之间。通信单元（70）经由变压器（71）连接在输入电路（60）的输入侧的控制导频线（4）与地线（3）之间。低通滤波器（33）介于输出电路（20）与变压器（31）之间。低通滤波器（73）介于输入电路（60）与变压器（71）之间。
【专利说明】通信系统和通信装置【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通信系统和构成该通信系统的通信装置，所述通信系统用于在诸如电动汽车和混合动力汽车之类的车辆与为车辆供电的供电设备之间实现通信。
【背景技术】
[0002]近年来，作为用于应对全球变暖的技术，环境技术受到关注。作为这种环境技术，例如，其中安装了蓄电池组并采用电动机取代消耗汽油的传统内燃机作为驱动单元的电动汽车、混合动力汽车等已经投入实际使用中。 [0003]像电动汽车和混合动力汽车的这种车辆具有以下构造:其中连接至外部供电设备的充电插头连接至设置在车辆中的馈电口的连接器，从而允许从车辆外部给蓄电池组充电。
[0004]将要对车辆供电时在车辆与供电设备(充电站)之间使用的接口已经标准化。例如，在设在供电设备侧的输出电路与设在车辆侧的输入电路之间提供了称为控制导频线的信号线。然后，给定频率的矩形波信号(控制导频信号)被从输出电路输出至输入电路，以允许在供电设备与车辆之间检查诸如车辆的充电状态的信息(见非专利文献I)。
[0005]另一方面，还研究了一种通信系统，其中将通信信号叠加在控制导频线上，以允许在供电设备与车辆之间发送和接收多种其它信息。
[0006]现有技术参考文献(非专利文献)
[0007]非专利文献1:SURFACE VEHICLE RECOMMENDED PRACTICE, SAE International(Society of Automotive Engineers International), January2010o
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]然而，用于发送控制导频信号的输出电路的输出端和用于接收控制导频信号的输入电路的输入端各自设有去除噪声的电容器等。因此，即使通信信号叠加在控制导频线上，通信信号仍被设在输出电路和输入电路中的电容器衰减。这导致了传输速度下降的可能性或噪声抗干扰度下降的可能性。此外，当用于叠加通信信号的通信电路连接至控制导频线时，还会产生由于通信电路的影响而不能实现控制导频信号的发送和接收的可能性。
[0010]鉴于所述情况提出本发明。本发明的一个目的是提供一种其中叠加在控制导频线上的通信信号的衰减得到抑制的通信系统，以及提供构成该通信系统的通信装置。
[0011]技术方案
[0012]根据第一发明的通信系统是这样一种通信系统，其设有:输出电路，其设在为车辆供电的供电设备中，并输出给定频率的矩形波信号；以及输入电路，其设在车辆中并通过多条信号线连接至输出电路，并且接收由输出电路输出的矩形波信号，从而将通信信号叠加在信号线上以在车辆和供电设备之间实现通信，所述通信系统包括:第一通信单元，其设在供电设备中，并通过连接在所述信号线之间的第一变压器发送和接收通信信号；第二通信单元，其设在车辆中，并通过连接在所述信号线之间的第二变压器发送和接收通信信号；第一低通滤波器，其介于输出电路与第一变压器之间；以及第二低通滤波器，其介于输入电路和第二变压器之间。
[0013]根据第二发明的通信系统的特征在于，在第一发明中，第一低通滤波器和第二低通滤波器的每个均包括串联连接至信号线的电感器。
[0014]根据第三发明的通信系统的特征在于，在第二发明中，第一低通滤波器和第二低通滤波器的每个均包括与电感器并联连接的电阻器。
[0015]根据第四发明的通信系统的特征在于，在第二发明中，第一低通滤波器和第二低通滤波器的每个均包括串联连接至电感器的电阻器。
[0016]根据第五发明的通信系统的特征在于，在第二发明中，在第一低通滤波器和第二低通滤波器的每个中，在电感器的输出侧的信号线之间设有由电容器和电阻器构成的串联电路。
[0017]根据第六发明的通信系统的特征在于，在第一至第五发明的任一个中，输出电路输出IkHz的矩形波信号，并且输入电路输入侧的矩形波信号的上升时间和下降时间为10 μ s或更短。
[0018]根据第七发明的通信装置是这样一种通信装置，其设有通过多条信号线输出给定频率的矩形波信号的输出电路，所述通信装置包括:通信单元，其通过连接在所述信号线之间的变压器将通信信号叠加到信号线上，并且因此发送和接收通信信号；以及低通滤波器，其介于输出电路和变压器之间。
[0019]根据第八发明的通信装置的特征在于，在第七发明中，包括:产生单元，用于产生矩形波信号；电压检测单元，用于检测输出电路的输出电压；以及调节单元，根据通过电压检测单元检测到的电压来调节产生单元产生的矩形波信号。
[0020]根据第九发明的通信装置是这样一种通信装置，其设有通过多条信号线接收给定频率的矩形波信号的输入电路，所述通信装置包括:通信单元，通过连接在所述信号线之间的变压器将通信信号叠加到信号线上，并且因此发送和接收通信信号；以及低通滤波器，介于输入电路和变压器之间。
[0021 ] 根据第十发明的通信装置的特征在于，在第九发明中，包括:电阻器单元，其包括多个电阻器，其中所述电阻器单元的电阻是可调节的；以及调节单元，用于调节电阻器单元的电阻以改变电阻器单元的电压。
[0022]在第一、第七和第九发明中，第一通信单元设在供电设备中，并因此通过连接在布置于输出电路和输入电路间的多条信号线(例如，控制导频线和地线)之间的第一变压器来将通信信号叠加在信号线上，以发送和接收通信信号。此外，第二通信单元设在车辆中，并因此通过连接在布置于输出电路和输入电路间的多条信号线之间的第二变压器将通信信号叠加在信号线上，以发送和接收通信信号。也就是说，在第一和第二通信单元中，变压器连接在所述信号线之间，并且因此将电压叠加在所述信号线之间，以实现通信。第一和第二通信单元使用的通信频带为例如2至30MHz。然而，可采用的通信频带不限于此，并可为
1.0MHz或更高的信号频带。
[0023]第一低通滤波器插入于输出电路与第一变压器之间的信号线中，并且第二低通滤波器插入于输入电路与第二变压器之间的信号线中。第一和第二低通滤波器允许由输出电路输出的给定频率(例如，IkHz)的矩形波信号通过，并且不允许由第一和第二通信单元发送和接收的通信信号(例如，2至30MHz)通过。当第一低通滤波器设于第一通信单元与输出电路之间时，由第一通信单元发送的通信信号传播至第二通信单元而不会发生可能由输入电路和输出电路的电容器引起的衰减。此外，当第二低通滤波器设于第二通信单元与输入电路之间时，由第二通信单元发送的通信信号传播至第一通信单元而不会发生可能由输入电路和输出电路的电容器引起的衰减。这抑制了叠加在控制导频线上的通信信号的衰减。
[0024]在第二发明中，第一和第二低通滤波器的每个均包括串联连接至信号线的电感器。电感器在由输出电路输出的给定频率(例如，IkHz)下具有低阻抗，并且针对由第一和第二通信单元发送和接收的通信信号(例如，2至30MHz)具有高阻抗。因此，通过仅采用简单构造，由第一和第二通信单元发送和接收的通信信号被切断，而控制导频信号通过。
[0025]在第三发明中，第一和第二低通滤波器的每个均包括与电感器并联连接的电阻器。当设置了该电阻器时，例如，表示形成在电感器与设在输出电路或输入电路中的电容器之间的谐振电路中的谐振峰的锐度的Q因数(品质因数)减小，从而抑制了不必要的谐振。
[0026]在第四发明中，第一和第二低通滤波器的每个均包括串联连接至电感器的电阻器。当设置了该电阻器时，例如，表示形成在电感器与设在输出电路或输入电路中的电容器之间的谐振电路中的谐振峰的锐度的Q因数(品质因数)减小，从而抑制了不必要的谐振。
[0027]在第五发明中，第一和第二低通滤波器的每个均包括由电感器的输出侧的信号线之间的电容器和电阻器构成的串联电路。因此，表示形成在电感器与设在输出电路或输入电路中的电容器之间的谐振电路中的谐振峰的锐度的Q因数(品质因数)减小，从而抑制了不必要的谐振。
[0028]在第六发明中，输出电路输出IkHz的矩形波信号。输入电路的输入侧的矩形波信号的上升时间和下降时间为10 μ S或更短。上升时间定义为矩形波信号从10%上升至90%的过程中所用的时间。此外，下降时间定义为矩形波信号从90%下降至10%的过程中所用的时间。为了将上升时间和下降时间设为IOys或更短，适当设定第一和第二低通滤波器的值(例如，电阻器或电感器的值)就足够了。当上升时间和下降时间超过10μ s时，输入电路接收的矩形波信号失真。这妨碍了正确地接收控制导频信号。当上升时间和下降时间设为10μ s或更短时，矩形波信号中的失真减小，并且因此控制导频信号被正确地接收。
[0029]在第八发明中，提供了:产生矩形波信号(控制导频信号)的产生单元；检测输出电路的输出电压的电压检测单元；以及调节单元，其根据电压检测单元检测到的电压，来调节产生单元产生的矩形波信号。在矩形波信号中，其占空比可从0%改变至100%。因此，例如，可使用±12V的固定电压。因此，允许输出电路输出期望的控制导频信号。
[0030]在第十发明中，提供了:电阻器单元，其包括多个电阻器，其中所述电阻器单元的电阻是可调节的；以及调节单元，用于调节电阻器单元的电阻以改变电阻器单元的电压。因此，例如，根据车辆的状态调节电阻器单元的电阻，以允许电阻器单元的电压改变为期望的值。
[0031]有益效果
[0032]根据本发明，将通信信号叠加在控制导频线上，从而可靠地实现通信。
【专利附图】
【附图说明】[0033]图1是示出了根据实施例1的通信系统的构造的一个示例的框图；
[0034]图2是示出了通信单元执行的通信中的传输路径衰减特性的一个示例的说明图；
[0035]图3是示出了输出电路输出的控制导频信号的衰减特性的一个示例的说明图；
[0036]图4是示出了输入电路中的控制导频信号的上升特性的一个示例的说明图；
[0037]图5是示出了输入电路侧的传输特性的一个示例的说明图；
[0038]图6是示出了通信单元执行的通信中的传输路径衰减特性的另一示例的说明图；
[0039]图7是示出了输出电路输出的控制导频信号的衰减特性的另一示例的说明图；
[0040]图8是示出了输入电路中的控制导频信号的上升特性的另一示例的说明图；
[0041]图9是示出了输入电路侧的传输特性的另一示例的说明图；以及
[0042]图10是示出了根据实施例2的通信系统的构造的一个示例的框图。
【具体实施方式】
[0043](实施例1)
[0044]以下参照附图描述根据本发明的通信系统的实施例。图1是示出了根据实施例1的通信系统的构造的一个示例的框图。如图1所示，诸如电动汽车和混合动力汽车的车辆通过入口 5 (还称作“馈电口 ”或“连接器”)电连接至供电设备。供电设备包括AC电源6。AC电源6通过电源线I (ACL)和电源线2 (ACN)电连接至车辆的充电器7。充电器7连接至电池(蓄电池组)8。
[0045]因此，当将连接至来自供电设备的充电电缆的插头(未示出)连接至入口 5时，AC电被供应至车辆，因此对安装在车辆上的电池8进行充电。
[0046]根据当前实施例的通信系统包括设在供电设备中的通信装置10和设在车辆中的通信装置50。
[0047]通信装置10包括:输出电路20，其输出给定频率的矩形波信号(还称作“控制导频信号”)；通信单元30，用作第一通信单元；变压器31 ;耦合电容器32 ;以及第一低通滤波器33。
[0048]通信装置50包括:输入电路60，控制导频信号输入至所述输入电路60 ;通信单元70，用作第二通信单元；变压器71 ;耦合电容器72 ;以及第二低通滤波器73。
[0049]输出电路20包括:电压产生源21，用作产生矩形波信号(控制导频信号)的产生单元；电阻器22 ；电容器23 ;微计算机24 ；以及缓冲器25。电压产生源21产生例如频率为IkHz并且峰值为土 12V的矩形波信号(控制导频信号)。控制导频信号的占空比为例如20%。然而，可采用的值不限于此。在矩形波信号中，其占空比可在0%至100%内变化。因此，可使用例如±12V的固定电压。
[0050]输出电路20经由电阻器22将控制导频信号发送至设在车辆中的输入电路60。
[0051]例如为了减小在输出电路20中产生的噪声而设置电容器23。例如，电阻器22的值为1.0kQ，并且电容器23的电容为2.2nF。然而，可采用的值不限于这些。
[0052]缓冲器25具有用于检测输出电路20的输出电压的电压检测单元的功能，并检测电容器23两端的电压然后将检测结果输出至微计算机24。
[0053]微计算机24具有用于调节由电压产生源21产生的矩形波信号的调节单元的功能。因此，允许输出电路20输出±12V的固定电压或具有任意占空比(大于0%且小于100%)且峰值为±12V的矩形波信号(控制导频信号)。
[0054]输入电路60包括电容器61、二极管62、缓冲器63、微计算机64和电阻器单元65。缓冲器63检测电阻器单元65两端的电压Vout并随后将所述值输出至微计算机64。这里，作为检测电阻器单元65两端的电压的替代，可以检测电容器61两端的电压。
[0055]电阻器单元65包括多个电阻器和多个通-断开关。然后，响应于来自微计算机64的信号，通-断开关接通或断开以改变(调节)电阻。
[0056]微计算机64具有用于调节电阻器单元65的电阻以改变电阻器单元65的电压Vout的调节单元的功能。也就是说，为了根据车辆的状态(例如，与充电有关的状态)改变电压Vout，微计算机64改变电阻器单元65的电阻。根据电压Vout的值，允许供电设备和车辆检测与充电有关的状态。
[0057]例如，当电压Vout为12V时，状态指示车辆的充电插头还未连接。此外，当电压Vout为9V时，电阻器单元65的电阻设为2.74k Ω，并且状态指示车辆的充电插头已连接，并且已准备好充电。此外，当电压Vout为6V时，电阻器单元65的电阻设为882 Ω，并且状态指示充电正在进行。此外，当电压Vout为3V时，电阻器单元65的电阻设为246 Ω，并且状态指示充电正在进行并且充电位置需要通风。
[0058]例如，为了减小进入输入电路60的噪声而提供电容器61。例如，电阻器单元65的电阻为2.74k Ω、882 Ω、246 Ω等，并且电容器61的电容为1.8nF。然而，可采用的值不限于这些。
[0059]输出电路20和输入电路60通过多条信号线(控制导频线4和地线3)彼此电连接。这里，也可将地线3看作控制导频线。
[0060]通过将给定通信信号叠加在设置在输出电路20和输入电路60之间的多条信号线(控制导频线4和地线3)上，通信单元30和通信单元70彼此执行通信。与通过利用控制导频信号交换的信息相比，在通信单元30和通信单元70之间发送和接收的信息更为多样化，像关于车辆ID、充电控制(例如，充电开始或结束)、充电量的管理(例如，急速充电和充电量的通知)、计费管理和导航更新的信息等。
[0061]通信单元30和通信单元70的每个均包括调制电路和解调电路，它们采用诸如OFDM (正交频分复用)和SS (扩频)的调制方法。
[0062]例如，由通信单元30和通信单元70执行的通信的通信频带为2至30MHz (例如，Home Plug Green PHY)。然而,可采用的通信频带不限于此,并且可为高于1.0MHz的通信频带。
[0063]由耦合电容器32和32以及变压器31构成的串联电路连接在输出电路20的输出侧的控制导频线4与地线3之间。于是，通信单元30经由变压器31将通信信号叠加在控制导频线4上并接收控制导频线4上的通信信号。
[0064]由耦合电容器72和72以及变压器71构成的串联电路连接在输入电路60的输入侧的控制导频线4与地线3之间。于是，通信单元70经由变压器71将通信信号叠加在控制导频线4上并接收控制导频线4上的通信信号。
[0065]也就是说，在通信单元30和通信单元70中，变压器31或71连接在信号线之间，并且因此电压叠加在所述信号线之间，从而实现通信。该方法可被称作线间(inter-line)通信方法。[0066]低通滤波器33插入于控制导频线4上输出电路20和变压器31经由耦合电容器
32连接的连接点之间。
[0067]此外，低通滤波器73插入于控制导频线4上输入电路60和变压器71经由耦合电容器72连接的连接点之间。例如，耦合电容器32和72的电容为500pF。然而，可采用的值不限于此。
[0068]低通滤波器33和73允许由输出电路20输出的给定频率(例如，IkHz)的矩形波信号(控制导频信号)通过，而不允许由通信单元30和70发送和接收的通信信号(例如，2至30MHz )通过。
[0069]当低通滤波器33设在通信单元30和输出电路20之间时，由通信单元30发送的通信信号传播至通信单元70而没有发生输出电路20的电容器23可能引起的衰减。此外，由通信单元70发送的通信信号传播至通信单元30而没有发生输出电路20的电容器23可能引起的衰减。
[0070]此外，当低通滤波器73设在通信单元70和输入电路60之间时，由通信单元70发送的通信信号传播至通信单元30而没有发生输入电路60的电容器61可能引起的衰减。此外，由通信单元30发送的通信信号传播至通信单元70而没有发生输入电路60的电容器61可能引起的衰减。因此，将通信信号叠加在控制导频线4上以可靠地实现通信。此外，在控制导频信号中未增强失真，并且避免了在读取控制导频信号的过程中可能会由通信信号导致的错误。
[0071]低通滤波器33包括串联连接至控制导频线4的电感器331。电感器331的电感为例如1.5mH。然而，可采用的电感值不限于此。
[0072]在输出电路20的输出的给定频率(例如，IkHz)处，电感器331具有低阻抗。此外，针对由通信单元30和70发送和接收的通信信号(例如，2至30MHz)，电感器331具有高阻抗。因此，通过仅采用简单的构造，由通信单元30和70发送和接收的通信信号被阻断，而控制导频信号得以通过。
[0073]低通滤波器73包括串联连接至控制导频线4的电感器731。电感器731的电感为例如1.5mH。然而，可采用的电感值不限于此。
[0074]在输出电路20的输出的给定频率(例如，IkHz)处，电感器731具有低阻抗。此外，针对由通信单元30和70发送和接收的通信信号(例如，2至30MHz)，电感器731具有高阻抗。因此，通过仅采用简单的构造，通过通信单元30和70发送和接收的通信信号被阻断，而控制导频信号得以通过。
[0075]此外，低通滤波器33包括与电感器331并联连接的电阻器332。电阻器332的电阻为例如IkQ。然而，可采用的值不限于此。当设有电阻器332时，例如，表示形成在电感器331和设在输出电路20中的电容器23等之间的谐振电路中的谐振峰的锐度的Q因数(品质因数)减小，从而抑制了不必要的谐振。
[0076]相似地，低通滤波器73包括与电感器731并联连接的电阻器732。电阻器732的电阻为例如IkQ。然而，可采用的值不限于此。当设有电阻器732时，例如，表示形成在电感器731和设置在输入电路60中的电容器61等之间的谐振电路中的谐振峰的锐度的Q因数(品质因数)减小，从而抑制了不必要的谐振。
[0077]图2是示出了由通信单元30和70执行的通信中的传输路径衰减特性的一个示例的说明图。在图2中，水平轴表示频率，竖直轴表示在通信单元30和70之间的控制导频线4中的传输路径衰减(电压降)的幅度。此外，在图2中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，并且符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。
[0078]从图2中看出，与未设置低通滤波器33和73的情况相比，当设置了低通滤波器33和73时，在150kHz至50MHz的范围内，由通信单元30和70引起的在通信信号中的衰减的幅度得到改善。具体地说，在2MHz时具有大约20dB的改善，并且在30MHz时具有大约25dB的改善。因此，在作为通信单元30和70的通信频带的2至30MHz的范围内实现了大约20dB至25dB的改善。
[0079]图3是示出了通过输出电路20输出的控制导频信号的衰减特性的一个示例的说明图。在图3中，水平轴表示频率，竖直轴表示电压Vout的频率成分(频谱)。此外，在图3中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。
[0080]从图3中看出，在IOkHz或更低的频率处，无论设置了还是省略了低通滤波器33和73，衰减特性都相同。也就是说，即使设置了低通滤波器33和73，也与未设置低通滤波器33和73的情况相似，直至频率为IkHz的第十高次谐波被允许在完全无衰减的情况下通过。此外，与未设置低通滤波器33和73的情况相比，在设置了低通滤波器33和73的情况下，当频率低于大约IOOkHz时,控制导频信号的衰减幅度减小。
[0081]换句话说，在采用控制导频信号的频率作为基波的情况下，当低通滤波器33和73的截止频率设为例如第九高次谐波(9kHz)或更高、第十一高次谐波(IlkHz)或更高或者第十五高次谐波(15kHz)或更高时，在控制导频信号中抑制了波形失真或电压波动。较高的截止频率在抑制控制导频信号 中的波形失真或电压波动方面的效果更大。
[0082]图4是示出了输入电路60中的控制导频信号的上升特性的一个示例的说明图。在图4中，水平轴表不时间，竖直轴表不电压Vout。这里,在图4中，电压Vout表不电容器61两端的电压。在图4中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，而符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。作为由输出电路20和输入电路60的电阻进行分压的结果，输入电路60中的控制导频信号变为频率为IkHz并且电压为+9V和-12V的矩形波形。此外，上升时间定义为在电压从10%上升至90%的过程中所用的时间。
[0083]从图4中看出，当未设置低通滤波器33和73时，上升时间为大约7.7 μ S。相比之下，当设置了低通滤波器33和73时，上升时间为大约5.6 μ S。也就是说，在输入电路60的输入侧，控制导频信号的上升时间短于10μ S。
[0084]为了将使上升时间设为10μ s或更短，适当设置低通滤波器33和73的值(例如，电感器331和731或电阻器332和732的值)就足够了。当上升时间超过10 μ s时，在由输入电路20接收的电压波形中发生过大的失真。这阻碍了正确地接收控制导频信号。当上升时间设为IOys或更短时，电压波形中的失真减少，并且因此，控制导频信号被正确地接收。也就是说，由输出电路20输出的矩形波形的控制导频信号被无失真地传输至输入电路60。这里，已经针对上升时间描述了图4的示例。然而，对于下降时间，也是相同的情况。
[0085]图5是不出了输入电路侧的传输特性的一个不例的说明图。在图5中，水平轴表示频率。竖直轴表示在输入电路60侧的电压Vout处观察到的来自输出电路20的控制导频信号和来自通信单元30和70的通信信号的频率成分。在图5中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，并且符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。
[0086]从图5中看出，当未设置低通滤波器33和73时，来自通信单元30和70的通信信号完整地侵入输入电路60侧而不衰减。因此，当在缓冲器63和微计算机64中执行电压检测(例如，12V、9V、6 V和3V)时，通信信号成为外部干扰的噪声，因此导致了在电压判断中错误的可能性。相比之下，当设置了低通滤波器33和73时，例如2至30MHz的通信信号衰减至其几十至几百分之一。然而，控制导频信号在几乎没有衰减和失真的情况下被输入电路60接收。因此，针对控制导频信号的电压判断和占空比判断未受影响。
[0087]在图2至图5的上述示例中，在耦合电容器32和72侧以及在通信单元30和70侧的变压器的自感各自为9.9 μ H。低通滤波器33和73的电感器331和731的电感为1.5mH。电阻器332和732的电阻为IkQ。耦合电容器32和72的电容为500pF。然而，可采用的值不限于这些。以下描述针对这样的情况进行:耦合电容器32和72侧的变压器的自感为130 μ H、通信单元30和70侧的变压器的自感为6 μ H、低通滤波器33和73的电感器331和731的电感为470 μ H、电阻器332和732的电阻为470 Ω并且耦合电容器32和72的电容为 IOOpF。
[0088]图6是示出了在由通信单元30和70执行的通信中的传输路径衰减特性的另一示例的说明图。在图2中，水平轴表示频率，竖直轴表示在通信单元30和70之间的控制导频线4中的传输路径衰减(电压降)的幅度。此外，在图2中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况 ，并且符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。
[0089]从图6中看出，与未设置低通滤波器33和73的情况相比，当设置了低通滤波器33和73时，在250kHz至50MHz的范围内，由于通信单元30和70导致的通信信号中的衰减的幅度得到改善。具体地说，在2MHz时具有大约20dB的改善，并且在30MHz时具有大约40dB的改善。因此，在作为通信单元30和70的通信频带的2至30MHz的范围内实现了大约20dB至40dB的改善。
[0090]图7是示出了输出电路20输出的控制导频信号的衰减特性的另一示例的说明图。在图7中，水平轴表示频率，竖直轴表示电压Vout的频率成分(频谱)。此外，在图7中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，并且符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。
[0091]从图7中看出，在频率为20kHz或更低时，无论设置还是省略了低通滤波器33和73，衰减特性都相同。也就是说，即使设置了低通滤波器33和73，也与未设置低通滤波器
33和73的情况相似，直至频率为IkHz的第二十高次谐波被允许在完全无衰减的情况下通过。
[0092]换句话说，在采用控制导频信号的频率作为基波的情况下，当低通滤波器33和73的截止频率设为例如第九高次谐波(9kHz)或更高、第十一高次谐波(IlkHz)或更高或者第十五高次谐波(15kHz)或更高时，在控制导频信号中抑制了波形失真或电压波动。较高的截止频率在抑制控制导频信号中的波形失真或电压波动方面的效果更大。[0093]图8是示出了输入电路60中的控制导频信号的上升特性的另一示例的说明图。在图8中，水平轴表不时间，竖直轴表不电压Vout。这里,在图8中，电压Vout表不电容器61两端的电压。在图8中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，并且符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。作为由输出电路20和输入电路60的电阻进行分压的结果，输入电路60中的控制导频信号变为频率为IkHz并且电压为+9V和-12V的矩形波形。此外，上升时间定义为电压从10%上升至90%的过程中所用的时间。
[0094]从图8中看出，当未设置低通滤波器33和73时，上升时间为大约7.7 μ S。相比之下，当设置了低通滤波器33和73时，上升时间为大约7.2 μ S。也就是说，在输入电路60的输入侧，控制导频信号的上升时间短于10 μ S。
[0095]为了将上升时间设为10 μ s或更短，适当设定低通滤波器33和73的值(例如，电感器331和731或电阻器332和732的值)就足够了。当上升时间超过10 μ s时，在输入电路60接收的电压波形中发生过大的失真。这阻碍了正确地接收控制导频信号。当上升时间设为10 μ s或更短时，电压波形中的失真减少，并且因此控制导频信号被正确地接收。也就是说，输出电路20输出的矩形波形的控制导频信号被无失真地传输至输入电路60。这里，已经针对上升时间描述了图8的示例。然而，对于下降时间，也是相同的情况。
[0096]图9是示出了输入电路侧的传输特性的另一示例的说明图。在图9中，水平轴表示频率，竖直轴表示在输入电路60侧的电压Vout处观察到的来自输出电路20的控制导频信号和来自通信单元30和70的通信信号的频率成分。在图9中，符号A指示的曲线对应于设置了低通滤波器33和73的情况，并且符号B指示的曲线对应于未设置低通滤波器33和73的情况。
[0097]从图9中看出，当未设置低通滤波器33和73时，来自通信单元30和70的通信信号无衰减地完整地侵入输入电路60。因此，当在缓冲器63和微计算机64中执行电压检测(例如，12V、9V、6V和3V)时，通信信号成为外部干扰的噪声，并且因此导致了在电压判断中错误的可能性。相比之下，当设置了低通滤波器33和73时，例如，2至30MHz的通信信号衰减至其几十至几百分之一。然而，控制导频信号在几乎没有衰减和失真的情况下被输入电路60接收。因此，用于控制导频信号的电压判断和占空比判断未受影响。
[0098]根据当前实施例，当设置了低通滤波器33和73时，在输出电路20或输入电路60中，由通信单元30和70发送和接收的通信信号没有被衰减。这抑制了叠加在控制导频线上的通信信号的衰减。此外，这避免了通信传输速度下降或可能会由通信单元30和70引起的噪声抗扰度的下降。
[0099]此外，不需要改变耦合电容器32和72的电容。因此，从输出电路20测量的通信单元30和70的阻抗无变化。也就是说，如果耦合电容器32和72的电容增大，则在通信频带(在高速PLC中，2至30MHz )中，耦合电容器32和72中的电压降可被减小，并且因此可改善衰减特性，但将在控制导频信号中产生大的失真。相比之下，实际上，由于耦合电容器32和72的电容未改变，因此在由输出电路20输出的控制导频信号中避免了发生失真。
[0100]在上述实施例中，每个低通滤波器均由电感器和电阻器的并联电路构成。然而，可采用的电路构造不限于此。也就是说，可单独采用电感器。作为另外一种选择，可采用电感器和电阻器的串联电路。此外，采用了由控制导频线和地线构成的信号线作为用于矩形波信号或通信信号的通信路径。作为替代，控制导频线和地线中的任一个可由诸如车体和供电设备的壳体之类的导体构成。此外，低通滤波器可具有以下构造。
[0101](实施例2)
[0102]图10是示出了根据实施例2的通信系统的构造的一个示例的框图。与实施例1的不同之处在于，低通滤波器33包括电感器331和由连接在控制导频线4与地线3之间的电容器333和电阻器334构成的串联电路。相似地，低通滤波器73包括电感器731和由连接在控制导频线4与地线3之间的电容器733和电阻器734构成的串联电路。这里，与实施例I中的部件相同的部件由相同标号指代，并且省略对它们的描述。
[0103]由于该构造，表示形成在电感器与设在输出电路或输入电路中的电容器之间的谐振电路中的谐振峰的锐度的Q因数(品质因数)减小，从而抑制了不必要的谐振。
[0104]当前实施例可应用于在2至30MHz的通信频带中执行的通信。然而，可采用的应用不限于此。也就是说，可采用高于1.0MHz的通信频带。此外，采用了由控制导频线和地线构成的信号线作为用于矩形波信号或通信信号的通信路径。作为替代，控制导频线和地线中的任一个可由诸如车体和供电设备的壳体之类的导体构成。
[0105]在所有方面，上面公开的实施例应该被认为是示例性的而非限制性的。本发明的范围将在权利要求中而非在上面给出的说明书中限定。本发明应该包括等同于权利要求的范围或落入权利要求的范围内的任何类型的修改。
[0106]附图标记
[0107]3地线(控制导频线)
[0108]4控制导频线
[0109]10, 50通信装置
[0110]20输出电路
[0111]21电压产生源
[0112]22电阻器
[0113]23电容器
[0114]30, 70通信单元
[0115]31,71 变压器
[0116]32，72耦合电容器
[0117]33，73低通滤波器
[0118]331,731 电感器
[0119]332, 334, 732, 734 电阻器
[0120]333,733 电容器
[0121]60输入电路
[0122]61电容器
[0123]62 二极管
[0124]63缓冲器
[0125]64微计算机
[0126]65电阻器单元
【权利要求】
1.一种通信系统，其设有:输出电路，其设在为车辆供电的供电设备中，并输出给定频率的矩形波信号；以及输入电路，其设在所述车辆中并通过多条信号线连接至所述输出电路，并且接收由所述输出电路输出的矩形波信号，从而将通信信号叠加在所述信号线上以在所述车辆和所述供电设备之间实现通信，所述通信系统包括: 第一通信单元，其设在所述供电设备中，并通过连接在所述信号线之间的第一变压器发送和接收通信信号； 第二通信单元，其设在所述车辆中，并通过连接在所述信号线之间的第二变压器发送和接收通信信号； 第一低通滤波器，其介于所述输出电路与所述第一变压器之间；以及 第二低通滤波器，其介于所述输入电路和所述第二变压器之间。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器的每个均包括串联连接至所述信号线的电感器。
3.根据权利要求2所述的通信系统，其中所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器的每个均包括与所述电感器并联连接的电阻器。
4.根据权利要求2所述的通信系统，其中所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器的每个均包括串联连接至所述电感器的电阻器。
5.根据权利要求2所述的通信系统，其中在所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器的每个中，在所述电感器的输出侧的信号线之间设有由电容器和电阻器构成的串联电路。
6.根据权利要求 1至5中任一项所述的通信系统，其中所述输出电路输出IkHz的矩形波信号，并且所述输入电路的输入侧的矩形波信号的上升时间和下降时间为?ο μ s或更短。
7.一种通信装置，其设有通过多条信号线输出给定频率的矩形波信号的输出电路，所述通信装置包括: 通信单元，其通过连接在所述信号线之间的变压器将通信信号叠加到所述信号线上，从而发送和接收通信信号；以及 低通滤波器，其介于所述输出电路和所述变压器之间。
8.根据权利要求7所述的通信装置，包括: 产生单元，用于产生矩形波信号； 电压检测单元，用于检测所述输出电路的输出电压；以及 调节单元，其根据由所述电压检测单元检测到的电压，来调节所述产生单元产生的矩形波信号。
9.一种通信装置，其设有通过多条信号线接收给定频率的矩形波信号的输入电路，所述通信装置包括: 通信单元，其通过连接在所述信号线之间的变压器将通信信号叠加到所述信号线上，从而发送和接收通信信号；以及 低通滤波器，其介于所述输入电路和所述变压器之间。
10.根据权利要求9所述的通信装置，包括: 电阻器单元，其包括多个电阻器，其中所述电阻器单元的电阻是可调节的；以及.调节单元，用于调节所述电阻器单元的电阻以改变所述电阻器单元的电压。
【文档编号】H04B3/54GK103635360SQ201280031018
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年6月21日
【发明者】冈田辽, 萩原刚志, 小松裕, 泉达也, 二井和彦, 高田阳介, 安藤博哉, 落合勇太, 釜贺隆市, 岩井淳, 宫下之宏, 中川信之 申请人:住友电气工业株式会社, 住友电装株式会社, 株式会社自动网络技术研究所, 丰田自动车株式会社