特許 7524876 車載通信装置の基板接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】車載通信装置の基板接続構造

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/3822 20150101AFI20240723BHJP

   H04B 1/08 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H04B1/3822

H04B1/08

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021165488

(22)【出願日】2021-10-07

(65)【公開番号】P2023056248

(43)【公開日】2023-04-19

【審査請求日】2023-10-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】谷村 康成

【審査官】川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０６３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１０７９０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－２０５４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００４３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１２３３２５７１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００２５７０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－００００５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１９６０６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／３８２２

Ｈ０４Ｂ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも、セルラー通信機能を有するＮＡＤ（Network Access Device；３，５３）が搭載されたメイン基板（１，５２）に対して、
オプションとしての通信機能が搭載されたサブ基板（２，５７）が同軸コネクタ（７）を介して上下に重なる状態で接続可能であり、
前記メイン基板には、前記ＮＡＤ及び前記サブ基板の通信機能が行う無線通信に用いるアンテナ（２４）を接続するためのＲＦコネクタ（５）が搭載されており、
前記サブ基板が接続されると、前記同軸コネクタを介して、前記アンテナが前記サブ基板の通信機能にも接続されるように構成され、
前記ＮＡＤ（５３）は、衛星測位用の通信機能（５４）を有しており、
前記オプションとしての通信機能は、前記ＮＡＤよりも精度が高い衛星測位用の通信機能（５８）である車載通信装置の基板接続構造。

【請求項2】

前記ＮＡＤは、前記メイン基板に前記サブ基板が接続される際には、自身が有している衛星測位用の通信機能を無効化し、
前記サブ基板の通信機能より得られる衛星測位の結果を、自身が行う通信に使用する請求項１記載の車載通信装置の基板接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される通信装置の基板接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、車両は多機能化が進んでいるため、車両において行われる無線通信も様々な種類が増えており、それに応じて搭載される通信機の数も増加する傾向にある。そこで、それらの搭載スペースや重量を削減する目的で、例えば電話やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等の通信を行なう機器の統合も進められている。また、無線通信のシステム仕様は各国で異なるため、統合する通信機能を組み合わせるパターンも増加している。

【0003】

このような通信機能の組み合わせパターンの増加に対応するため、例えば特許文献１には、車両に搭載されるラジオチューナを、各国の放送周波数や仕様の相違に対応させるためモジュール化してサブ基板に実装し、メイン基板に接続するサブ基板を交換可能とした構成が開示されている。また、特許文献２には、同様に無線モジュールを実装したサブ基板をメイン機器に搭載する構成において、小型化，薄型化を図ったものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－２０５４８９号公報

【文献】特許第６２１０６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、チューナ用の２つのアンテナコネクタがサブ基板側に実装されているため、サブ基板にそれらのコネクタを並べるためのスペースが必要となり、通信装置全体の体格が大型化してしまう。

【0006】

また、特許文献２に開示されている構成では、サブ基板に背が低い同軸コネクタを実装することで薄型化しているが、外部アンテナをその同軸コネクタに対して製品の上面又は下面から接続する構成であるため、薄型化のメリットが十分に得られない。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サブ基板に外部アンテナ接続用のコネクタを実装することなく、無線通信機能を搭載したサブ基板をメイン基板に対して挿抜可能な構成とした車載通信装置の基板接続構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１記載の車載通信装置の基板接続構造によれば、少なくとも、セルラー通信機能を有するＮＡＤが搭載されたメイン基板に対して、オプションとしての通信機能が搭載されたサブ基板が同軸コネクタを介して上下に重なる状態で接続可能とする。そして、メイン基板には、ＮＡＤ及びサブ基板の通信機能が行う無線通信に用いるアンテナを接続するためのＲＦコネクタを搭載し、サブ基板が接続されると、同軸コネクタを介して前記アンテナがサブ基板の通信機能にも接続される。

【0009】

このように構成すれば、サブ基板側に、オプションである通信を行うためのアンテナを接続するコネクタを設ける必要がなくなるので、サブ基板を小型に構成できる。そして、メイン基板にサブ基板を接続すると、両者が上下に重なる状態となることで接続された構造体を薄型化することも可能になる。

【0011】

また、請求項１記載の車載通信装置の基板接続構造によれば、オプションとしての通信機能を、メイン基板のＮＡＤよりも精度が高い衛星測位用の通信機能とする。このように構成すれば、メイン基板には予め、比較的精度が低い衛星測位用の通信機能を搭載すれば良く、より精度が高い通信機能が要求される際には、メイン基板にサブ基板を接続して対応できる。したがって、メイン基板の製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態であり、ＳＣＵを構成するメイン基板及びサブ基板の一部を透視して示す分解斜視図

【図2】メイン基板のみを使用する場合のＳＣＵの機能ブロック図

【図3】メイン基板にサブ基板を接続して使用する場合のＳＣＵの機能ブロック図

【図4】メイン基板のみを使用する場合を概略的に示すＳＣＵの正面図

【図5】メイン基板にサブ基板を接続して使用する場合を概略的に示すＳＣＵの正面図

【図6】第２実施形態であり、メイン基板のみを使用する場合のＳＣＵの機能ブロック図

【図7】メイン基板にサブ基板を接続して使用する場合のＳＣＵの機能ブロック図

【図8】メイン基板のみを使用する場合を概略的に示すＳＣＵの正面図

【図9】メイン基板にサブ基板を接続して使用する場合を概略的に示すＳＣＵの正面図

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の基板接続構造は、メイン基板１及びサブ基板２を相互に電気的に接続する構造であり、これらは車載統合通信機であるＳＣＵ（Smart Communication Unit）５０を構成している。ＳＣＵ５０は、例えば車両においてセンタ装置等と通信を行うために使用される。

【0014】

メイン基板１には、ＮＡＤ（Network Access Device）３，各種の通信のインターフェース（Ｉ／Ｆ）等を外部と接続するためのメインコネクタ４，アンテナが接続されるＲＦコネクタ５（１）及び５（２）や、回路部品６等が搭載されている。ＮＡＤ３は、一般的なセルラー無線通信を行う機能部である。

【0015】

また、メイン基板１には、サブ基板２との間で高周波信号を伝送するための同軸ＢｔｏＢコネクタ７Ｆが搭載されている。このコネクタ７Ｆには、ＲＦコネクタ５（１）及び５（２）が配線パターンにより接続されている。

【0016】

一方、サブ基板２の表面には、Ｖ２Ｘ（Vehicle to X）通信を行う機能部である無線モジュール８が搭載されている。Ｖ２Ｘには、ＤＳＲＣとＣ－Ｖ２Ｘとの２つの方式があり、通信周波数は、例えば数１００ＭＨｚ～数ＧＨｚである。また、サブ基板２の裏面には、メイン基板１の同軸ＢｔｏＢコネクタ７Ｆに接続される同軸ＢｔｏＢコネクタ７Ｍが搭載されている。

【0017】

その他、メイン基板１には、図２に示すように、アプリケーション用のＣＰＵ１１や車載ＬＡＮの一種であるＣＡＮ（登録商標）通信用のＭＰＵ１２，Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信用のモジュール１３等も搭載されている。ＭＰＵ１２には、スイッチＩ／Ｆ１４，インジケータＩ／Ｆ１５，ＣＡＮ＿Ｉ／Ｆ１６，エアバッグＩ／Ｆ１７，イグニッション（ＩＧ）Ｉ／Ｆ１８等が接続されている。ＭＰＵ１２は、ＮＡＤ３及びＣＰＵ１１とメイン基板１内で通信を行う。尚、ＮＡＤ３には、セルラー無線通信機能に加えて、セルラーＶ２Ｘ；Ｃ－Ｖ２Ｘ通信機能を備えていても良い。

【0018】

バックアップバッテリ（ＢＵＢ）１９は、電源コネクタ２０を介してメイン基板１に接続されている。ＢＵＢ１９からの電源は、ＢＵＢ制御部２１及び電源供給部２２を介してメイン基板１及びサブ基板２の各電子部品等に、バックアップ用電源を供給する。

【0019】

Ｗｉ－Ｆｉモジュール１３には、Ｗｉ－Ｆｉ通信用のアンテナ２３（１）及び２３（２）が接続されており、Ｗｉ－Ｆｉモジュール１３は、ＣＰＵ１１とメイン基板１内で通信を行う。ＮＡＤ３には、図２では示さないが、ＲＦコネクタ５（１）及び５（２）を介してＶ２Ｘ通信用のアンテナ２４（１）及び２４（２）が接続されている。その他、ＮＡＤ３には、セルラー通信用のアンテナ２５（１）及び２５（２）や、衛星測位用の通信であるＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)通信用のアンテナ２６が接続されている。

【0020】

また、ＮＡＤ３には、オーディオＩ／Ｆ２７がコーデック２８を介して接続されていると共に、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２９やシムカードであるｅＳＩＭ３０などが接続されている。ＮＡＤ３は、ＣＰＵ１１と通信を行う。ＣＰＵ１１には、図中で「ETH PHY」と示すEthernet（登録商標）のインターフェイス３１や、フラッシュメモリ３２及びＤＤＲ（Double Data Rate SDRAM）３３等のメモリが接続されている。

【0021】

図３は、メイン基板１にサブ基板２が接続された状態を示している。図４，図５は、それぞれ図２，図３の状態に対応したイメージである。メイン基板１にＮＡＤ３を搭載し、オプションとしてＶ２Ｘ通信を行うための無線モジュール８をサブ基板２に搭載することで、メイン基板１の面積を小さく抑えている。そして、Ｖ２Ｘ通信を行う機能が要求される際には、メイン基板１に同軸ＢｔｏＢコネクタ７を介してサブ基板２を接続する。その際に、サブ基板２の無線モジュール８には、ＲＦコネクタ５（１）及び５（２）に接続されているアンテナ２４（１）及び２４（２）を利用して、Ｖ２Ｘ通信を行うことが可能になる。また、この時無線モジュール８は、同軸ＢｔｏＢコネクタ７を介してＣＰＵ１１と通信を行う。

【0022】

以上のように本実施形態によれば、ＳＣＵ５０において、少なくともセルラー通信機能が搭載されたメイン基板１に対し、オプションとしての通信機能が搭載されたサブ基板２が同軸ＢｔｏＢコネクタ７を介して上下に重なる状態で接続可能とする。そして、メイン基板１には、ＮＡＤ３及びサブ基板２の通信機能が行う無線通信に用いるアンテナ２４（１）及び２４（２）を接続するためのＲＦコネクタ５（１）及び５（２）を搭載し、サブ基板２が接続されると、同軸ＢｔｏＢコネクタ７を介してアンテナ２４（１）及び２４（２）がサブ基板２の無線モジュール８にも接続される。

【0023】

このように構成すれば、サブ基板２側に、オプションである通信を行うためのアンテナ２４を接続するコネクタを設ける必要がなくなるので、サブ基板２を小型に構成できる。そして、メイン基板１にサブ基板２を接続すれば、両者が上下に重なる状態となることで接続された構造体であるＳＣＵ５０を薄型化することも可能になる。

【0024】

現状では、Ｖ２Ｘ通信の車両への搭載率は低く、また、仕向け地に応じて仕様が異なっているため、メイン基板１のみで予めＶ２Ｘ通信にも対応させることを想定するとバリエーションが多くなり、開発工数が増大すると共に生産管理も煩雑となり、総じてコストアップを招来する。そこで、オプションとしてＶ２Ｘ通信を使用可能にすることで、将来的な汎用性や拡張性に対応させることができる。

【0025】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第２実施形態のＳＣＵ５１は、メイン基板５２に搭載されるＮＡＤ５３の機能が、ＮＡＤ３とは若干相違している。ＮＡＤ５３は、Ｃ－Ｖ２Ｘ通信機能と全球測位衛星システムであるＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）機能とを内蔵しており、これらの機能は、択一的に実行される。

【0026】

図６ではＮＡＤ５３にＧＮＳＳ機能部５４を明示しており、図７では、Ｃ－Ｖ２Ｘ通信機能部５５を明示している。ＧＮＳＳ機能部５４には、ＧＮＳＳ通信用のアンテナ５６が接続されている。図６に示すように、メイン基板５２のみを使用する場合は、ＮＡＤ５３のＧＮＳＳ機能部５４を有効化する。Ｃ－Ｖ２Ｘ通信を行わない場合、ＧＮＳＳに要求される精度は比較的低く、例えば数１０ｍ程度であるから、ＧＮＳＳ機能部５４は、それに応じた低精度のものを用いる。

【0027】

一方、図７に示すように、サブ基板５７には、ＧＮＳＳ受信機５８を搭載する。そして、メイン基板５２にサブ基板５７を接続して使用する場合は、ＮＡＤ５３のＣ－Ｖ２Ｘ通信機能部５５を有効化する。Ｃ－Ｖ２Ｘ通信を行う場合、ＧＮＳＳに要求される精度は比較的高く、例えば数ｍ程度であるから、ＧＮＳＳ受信機５８は、それに応じた高精度のものを用いる。この時、ＧＮＳＳ受信機５８には、同軸ＢｔｏＢコネクタ７を介してアンテナ５６が接続される。図８，図９は、それぞれ図６，図７の状態に対応したイメージである。
尚、図６に示すように、Ｃ－Ｖ２Ｘ通信機能部５５を使用しない場合には、アンテナ２４（１）及び２４（２）をメイン基板５２に接続する必要はない。

【0028】

以上のように第２実施形態によれば、サブ基板５７に搭載するオプションとしての通信機能を、メイン基板５２のＮＡＤ５３が備えるＧＮＳＳ機能部５４よりも、精度が高いＧＮＳＳ受信機５８とする。このように構成すれば、メイン基板５２の製造コストを低減できる共に、より精度が高い通信機能が要求される際には、メイン基板５２にサブ基板５７を接続して対応できる。

【0029】

そして、ＮＡＤ５３は、メイン基板５２にサブ基板５７が接続される際には、ＧＮＳＳ機能部５４を無効化し、サブ基板５７のＧＮＳＳ受信機５８より得られる衛星測位の結果を、Ｃ－Ｖ２Ｘ通信機能部５５で行う通信に使用する。これにより、ＮＡＤ５３は、自身が行うＣ－Ｖ２Ｘ通信に必要な精度の衛星測位の結果を利用できる。

【0030】

（その他の実施形態）
使用する通信プロトコルは、個別の設計に応じて適宜選択すれば良い。
オプションとしての通信機能は、Ｖ２Ｘに限らない。
メイン基板に搭載するＮＡＤの周辺回路も、必要に応じて適宜選択すれば良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0031】

図面中、１はメイン基板、２はサブ基板、３はＮＡＤ、５はＲＦコネクタ、７は同軸ＢｔｏＢコネクタ、８は無線モジュール、２４はアンテナ、５０はＳＣＵを示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】