説明

通信システム、車両、及び充電スタンド

【課題】充電ケーブル内の通信線を使用して、車両と充電スタンドとの間で良好な通信を行うことを目的とする。
【解決手段】車両1又は充電スタンド3は、車両1に搭載されるバッテリ2の充電制御の状態に応じてレベルが変化するCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで、CPLT信号を送受信するための充電ケーブル8内の通信線32に重畳されるInband信号を送信する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両と充電スタンドとの間の通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、プラグインハイブリッド車や電気自動車などの車両が急速に発展しており、車両に搭載されるバッテリの充電を行う充電スタンドの普及が見込まれる。このような環境下において、車両から充電スタンドにバッテリの充電量や車両の識別情報などを伝える、又は、充電スタンドから車両に課金情報などを伝えるといったような、車両と充電スタンドとの間の相互通信のニーズが高まると予想される。
【0003】
車両と充電スタンドとの間の通信システムとしては、例えば、充電ケーブルの接続の有無や充電準備完了などを示すコントロールパイロット信号(CPLT(Control Pilot)信号))が充電ケーブル内の通信線を介して車両と充電スタンドとの間で送受信されるCPLT通信が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−100569号公報
【特許文献2】特開平07−038474号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、充電ケーブル内の通信線を使用して、車両と充電スタンドとの間で良好な通信を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の通信システムは、車両と充電スタンドとの間の通信システムであって、前記車両又は前記充電スタンドは、前記車両に搭載されるバッテリの充電制御の状態に応じてレベルが変化するCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで、前記CPLT信号を送受信するための充電ケーブル内の通信線に重畳されるInband信号を送信する。
【0007】
これにより、CPLT信号のレベルの変化によりInband信号の振幅の大きさを変動させる能動素子のインピーダンスが変動しても、その能動素子のインピーダンス変動の影響をInband信号が受け難くなるため、Inband信号の振幅の大きさの変動を抑えることができる。また、CPLT信号がローレベルからハイレベルに変化するタイミングやCPLT信号がハイレベルからローレベルに変化するタイミングにCPLT信号に発生するノイズの影響を避けてInband信号を送信することができる。従って、充電ケーブル内の通信線を使用して、車両と充電スタンドとの間で良好な通信を行うことができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、充電ケーブル内の通信線を使用して、車両と充電スタンドとが良好な通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態の通信システムを示す図である。
【図2】制御回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図3】Inband信号を分割した後のパケット構造の一例を示す図である。
【図4】Inband信号の送信タイミングの一例を示す図である。
【図5】充電時のCPLT信号の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1は、本発明の実施形態の通信システムを示す図である。
図1に示す通信システムは、車両1(例えば、プラグインハイブリッド車や電気自動車など)に搭載されるバッテリ2を充電するために、車両1に電力を供給する充電スタンド3を有する。
【0011】
充電スタンド3は、交流電源4と、充電回路5と、CPLT通信装置6と、Inband通信装置7と、充電ケーブル8とを備える。なお、充電ケーブル8の一方端は充電回路5に接続され、充電ケーブル8の他方端はコネクタ9が設けられている。
【0012】
CPLT通信装置6は、レベル検出回路10と、CPLT信号出力回路11と、制御回路12(例えば、マイクロコンピュータなど)とを備える。
Inband通信装置7は、モデム13と、制御回路14(例えば、マイクロコンピュータなど)とを備える。
【0013】
モデム13は、通信回路15と、トランス16と、コンデンサ17、18とを備える。
車両1は、バッテリ2と、充電器19と、CPLT通信装置20と、Inband通信装置21とを備える。
【0014】
CPLT通信装置20は、レベル検出回路22と、抵抗23〜25と、スイッチ26、27と、整流用のダイオード28と、制御回路29(例えば、マイクロコンピュータなど)とを備える。
【0015】
Inband通信装置21は、Inband通信装置7と同様に、モデム13と、制御回路14とを備える。
例えば、ユーザによりコネクタ9が車両1側の充電用インレットに接続されると、充電ケーブル8内の電力線31を介して充電スタンド3側の充電回路5と車両1側の充電器19とが互いに接続される。また、充電ケーブル8内の通信線32を介して充電スタンド3側のCPLT通信装置6と車両1側のCPLT通信装置20とが互いに接続されるとともに、通信線32を介して充電スタンド3側のInband通信装置7と車両1側のInband通信装置21とが互いに接続される。
【0016】
充電時、充電スタンド3の充電回路5は、交流電源4から得られる電力を電力線31を介して車両1の充電器19へ供給する。充電器19は、充電スタンド3から供給される電力によりバッテリ2を充電する。
【0017】
また、コネクタ9が車両1側の充電用インレットに接続されているとき、CPLT通信装置6、20は、通信線32を介して互いにCPLT信号を送受信する。
車両1に搭載されるバッテリ2の充電時のCPLT信号は、例えば、図5に示すようになる。
【0018】
まず、コネクタ9が車両1側の充電用インレットに接続されると(時間t1)、通信線32(車両側)のCPLT信号のレベル(充電ケーブル8内の通信線32の電圧)が0[V]からV1(例えば、+12[V])に変化する。すると、車両1の充電器19が起動する。
【0019】
次に、車両1の充電器19の起動が完了すると(時間t2)、車両1は、CPLT信号のレベルをV1からV2(例えば、+9[V])に変化させる。
次に、CPLT信号のレベルがV1からV2になると、充電スタンド3は、−V1(例えば、−12[V])〜V2の大きさの振幅で、かつ、交流電源4の定格電流を示すDutyの矩形波になるようにCPLT信号を発振させる。車両1は、このときのCPLT信号のDutyに基づいて充電の準備を行う。
【0020】
次に、車両1側の充電準備が完了すると(時間t3)、車両1は、CPLT信号の振幅の大きさを−V1〜V3(例えば、+6[V])に変化させる。すると、充電スタンド3から車両1へ充電ケーブル8内の電力線31を介して電力が供給され、バッテリ2の充電が開始される。
【0021】
そして、バッテリ2の充電が完了すると(時間t4)、充電スタンド3は、CPLT信号の発振を停止する。また、車両1は、CPLT信号のレベルをV1に戻す。
すなわち、充電スタンド3のCPLT通信装置6の制御回路12は、レベル検出回路10により検出される通信線32の電圧(CPLT信号のレベル)や充電回路5から送られてくる充電終了通知などに基づいて、CPLT信号出力回路11や充電回路5の動作を制御する。CPLT信号出力回路11は、制御回路12からの指示により、通信線32の電圧を発振させる。
【0022】
例えば、制御回路12は、図5に示すように、通信線32の電圧がV1からV2に変化した旨の検出結果をレベル検出回路10から受け取ると(時間t2)、振幅の大きさが−V1〜V2で、かつ、交流電源4の定格電流を示すDutyの矩形波になるように、通信線32の電圧を発振させる旨の指示をCPLT信号出力回路11へ送る。CPLT信号出力回路11は、通信線32の電圧を発振させる旨の指示を受け取ると、通信線32の電圧を発振させる。また、制御回路12は、通信線32の電圧の振幅の大きさが−V1〜V2から−V1〜V3に変化した旨の検出結果をレベル検出回路10から受け取ると、電力供給許可を充電回路5へ送る。充電回路5は、電力供給許可が送られてくると、交流電源4から得られる電力を電力線31を介して充電器19へ供給する。また、制御回路12は、充電器19から電流が引っぱられなくなり充電回路5から充電終了通知が送られてくると(時間t4)、通信線32の電圧の発振を停止させる旨の指示をCPLT信号出力回路11へ送る。CPLT信号出力回路11は、通信線32の電圧の発振を停止させる旨の指示を受け取ると、通信線32の電圧の発振を停止させる。
【0023】
また、車両1のCPLT通信装置20の制御回路29は、レベル検出回路22により検出される通信線32の電圧や充電器19から送られてくる充電準備完了通知などに基づいて、スイッチ26、27のオン、オフや充電器19の動作を制御する。
【0024】
例えば、制御回路29は、図5に示すように、通信線32の電圧が0[V]からV1に変化すると(時間t1)、充電器19に起動指示を送る。充電器19は、起動指示を受け取ると、自己起動を行う。また、制御回路29は、充電器19の起動が完了すると(時間t2)、スイッチ26をオフからオンにして通信線32にかかる電圧をV1からV2に変化させる。また、制御回路29は、通信線32の発振電圧のDutyに基づく充電準備が完了した旨の通知を充電器19から受け取ると(時間t3)、スイッチ27をオフからオンにして通信線32の発振電圧の振幅の大きさを−V1〜V2から−V1〜V3に変化させる。また、制御回路29は、充電が完了した旨を充電器19から受け取ると(時間t4)、スイッチ26、27をそれぞれオンからオフに制御して通信線32の電圧をV1に戻す。
【0025】
また、コネクタ9が車両1側の充電用インレットに接続されているとき、Inband通信装置7、21は、通信線32を介して互いにInband信号を送受信する。なお、Inband信号としては、例えば、バッテリ2の充電量を示す情報(例えば、SOC(State Of Charge)、車両1の識別情報、又は車両1へ供給された電力量に応じた課金情報などが考えられる。また、Inband信号の周波数は、発振時のCPLT信号の周波数(1kHz)よりも高く、例えば、数〜数十MHz程度とする。
【0026】
すなわち、モデム13は、制御回路14から送られてくるInband信号を、通信回路15においてデジタルからアナログに変調した後、トランス16及びコンデンサ17、18を介して通信線32に重畳させる。また、モデム13は、通信回路15において通信線32からトランス16及びコンデンサ17、18を介して得られる信号からInband信号を抽出した後、そのInband信号をアナログからデジタルに復調して制御回路14に送る。
【0027】
これにより、充電スタンド3のInband通信装置7と、車両1のInband通信装置21との間でInband信号を送受信することができる。
ところで、充電ケーブル8内の通信線32に接続される能動素子としてのダイオード28がCPLT信号のレベルの変化によりオン、オフしてダイオード28のインピーダンスが変動すると、そのダイオード28のインピーダンスの変動に伴って、Inband信号の振幅の大きさが変動する。例えば、ダイオード28が、CPLT信号がハイレベル(例えば、図5に示すV1、V2、又はV3)のときにオンし、CPLT信号がローレベル(例えば、図5に示す−V1)のときにオフする場合、ダイオード28がオンしてダイオード28のインピーダンスが低くなると、Inband通信装置7、21側に流れる電流が減ってInband信号の振幅が小さくなる。また、ダイオード28がオフしてダイオード28のインピーダンスが高くなると、Inband通信装置7、21側に流れる電流が増えてInband信号の振幅が大きくなる。このように、CPLT信号のレベルの変化に伴って、Inband信号の振幅の大きさが変動してしまうと、車両1と充電スタンド3との間で所望なレベルのInband信号を得ることができなくなり良好なInband通信の妨げになるおそれがある。
【0028】
そこで、本実施形態の通信システムの特徴とする点は、Inband通信装置7、21において、Inband信号をCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで送信する点である。なお、本実施形態の通信システムでは、CPLT信号のレベル変化に伴ってインピーダンスが変動する能動素子としてダイオード28が車両1側に設けられているが、その能動素子(ダイオードやトランジスタなど)は充電スタンド3側に設けられてもよい。また、モデム13内の通信回路15は、トランス16と、コンデンサ17、18を使用する構成で通信線32に接続しているが、これは、コンデンサのみの構成でも、トランスのみの構成でも、またその他素子を複合的に使用した構成でもよい。
【0029】
図2は、Inband信号送信時のInband通信装置7の制御回路14の動作を示すフローチャートである。なお、Inband信号送信時のInband通信装置21の制御回路14の動作も図2に示すフローチャートと同様とする。
【0030】
まず、制御回路14は、CPLT通信装置6のレベル検出回路10(又はCPLT通信装置20のレベル検出回路22)により検出されるCPLT信号のレベルに基づいて、CPLT信号のDutyを求め(S1)、そのCPLT信号のDutyが50[%]よりも大きいか否かを判断する(S2)。例えば、制御回路14は、CPLT信号の周期が1[ms]、CPLT信号のハイレベル期間が0.5[ms]のとき、CPLT信号のDutyとして、(0.5/1)×100=50[%]を求める。また、Inband通信装置7の制御回路14は、CPLT通信装置6の制御回路12から直接CPLT信号のDutyを取得してもよい。
【0031】
CPLT信号のDutyが50[%]よりも大きいと判断した場合(S2がYes)、制御回路14は、CPLT信号のハイレベル期間を、Inband信号の送信期間に決定し(S3)、CPLT信号のDutyが50[%]以下であると判断した場合(S2がNo)、制御回路14は、CPLT信号のローレベル期間を、Inband信号の送信期間に決定する(S4)。
【0032】
次に、制御回路14は、Inband信号のデータサイズ(例えば、ビット数)や通信パラメータ(例えば、ビットレート(単位時間あたりに送信可能なビット数))などに基づいて、Inband信号を送信するためにかかる時間を求める(S5)。例えば、制御回路14は、Inband信号のビット数を、ビットレートで割ることにより、Inband信号を送信するためにかかる時間を求める。
【0033】
次に、制御回路14は、そのInband信号を送信するためにかかる時間がS3又はS4で決定したInband信号の送信期間に収まらない場合(S6がNo)、Inband信号を複数のInabnd信号に分割した後の各Inabnd信号の送信時間がそれぞれS3又はS4で決定したInband信号の送信期間に収まるように、Inband信号を複数のInabnd信号に分割する(S7)。図3は、分割前のInband信号又は分割後の1つのInabnd信号のパケット構造の一例を示す図である。図3に示すパケット構造は、プリアンブル領域30、アドレス領域31、分割情報領域32、データ領域33、及びFCS(Frame Check Sequence)領域34から構成される。プリアンブル領域30は、パケットの始めを示すプリアンブル信号が含まれる。アドレス領域31は送信先アドレスや送信元アドレスが含まれる。分割情報領域32はInband信号が分割されているか否かを示すフラグやInband信号の分割数などを示す情報が含まれる。データ領域33は上述したSOC、識別情報、又は課金情報などのデータが含まれる。Inband信号の分割時、このデータ領域33に含まれる情報が分割される。FCS領域34はパケットのエラーを検出するための情報が含まれる。
【0034】
次に、S3においてCPLT信号のハイレベル期間をInband信号の送信期間に決定した場合(S8がYes)、制御回路14は、CPLT信号がローレベルからハイレベルになるタイミングになると(S9がYesで、かつ、S10がYes)、モデム13からトランス16及びコンデンサ17、18を介して通信線32へInband信号(又は分割後の1つのInabnd信号)を送信させる(S11)。
【0035】
そして、制御回路14は、Inband信号が複数のInabnd信号に分割されている場合、全てのInabnd信号が送信されるまで(S12がYes)、S9〜S11を繰り返し実行する。例えば、制御回路14は、Inband信号を複数のInabnd信号に分割した場合、図4(a)に示すように、各Inabnd信号をそれぞれCPLT信号のハイレベル期間のみで送信させる。
【0036】
一方、S3においてCPLT信号のローレベル期間をInband信号の送信期間に決定した場合(S8がNo)、制御回路14は、CPLT信号がハイレベルからローレベルになるタイミングになると(S13がYesで、かつ、S14がYes)、モデム13からトランス16及びコンデンサ17、18を介して通信線32へInband信号(又は分割後の1つのInabnd信号)を送信させる(S15)。
【0037】
そして、制御回路14は、Inband信号が複数のInband信号に分割されている場合、全てのInabndが送信されるまで(S16がYes)、S13〜S15を繰り返し実行する。例えば、制御回路14は、Inband信号を複数のInabnd信号に分割した場合、図4(b)に示すように、各Inabnd信号をそれぞれCPLT信号のローレベル期間のみで送信させる。
【0038】
なお、制御回路14は、例えば、図5に示すt2〜t3の期間やt3〜t4の期間において、CPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみでInband信号(又は分割後の各Inabnd信号)を送信するものとする。
【0039】
また、Inband信号を受信する際の制御回路14は、例えば、図3に示す分割情報領域32にInabnd信号が分割されていることを示すフラグが含まれていた場合、分割情報領域32に含まれるInband信号の分割数に基づいて、複数のInabnd信号を受信するとともに、それら受信した各Inband信号を統合して元のInband信号を生成する。
【0040】
このように、本実施形態の通信システムは、Inband通信装置7、21において、Inband信号をCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで送信する構成であるため、CPLT信号のレベルの変化によりダイオード28のインピーダンスが変動しても、ダイオード28のインピーダンス変動の影響をInband信号が受け難くなる。そのため、Inband信号の振幅の大きさの変動を抑えることができる。また、CPLT信号がローレベルからハイレベルに変化するタイミングやCPLT信号がハイレベルからローレベルに変化するタイミングにCPLT信号に発生するノイズの影響を避けてInband信号を送信することができる。従って、充電ケーブル8内の通信線32を使用して、車両1と充電スタンド3との間で良好な通信を行うことができる。
【0041】
また、本実施形態の通信システムは、CPLT信号のDutyが50[%]よりも大きいとき、CPLT信号のハイレベル期間のみでInband信号又は分割後の各Inabnd信号を送信し、CPLT信号のDutyが50[%]以下のとき、CPLT信号のローレベル期間のみでInband信号又は分割後の各Inabnd信号を送信する構成であるため、ビットレートを高めることができ送信時間の短縮を図ることができる。
【符号の説明】
【0042】
1 車両
2 バッテリ
3 充電スタンド
4 交流電源
5 充電回路
6 CPLT通信装置
7 Inband通信装置
8 充電ケーブル
9 コネクタ
10 レベル検出回路
11 CPLT信号出力回路
12 制御回路
13 モデム
14 制御回路
15 通信回路
16 トランス
17、18 コンデンサ
19 充電器
20 CPLT通信装置
21 Inband通信装置
22 レベル検出回路
23〜26 抵抗
26、27 スイッチ
28 ダイオード
29 制御回路
31 電力線
32 通信線


【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両と充電スタンドとの間の通信システムであって、
前記車両又は前記充電スタンドは、前記車両に搭載されるバッテリの充電制御の状態に応じてレベルが変化するCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで、前記CPLT信号を送受信するための充電ケーブル内の通信線に重畳されるInband信号を送信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項2】
請求項1に記載の通信システムであって、
前記車両又は前記充電スタンドは、前記CPLT信号のDutyが50%よりも大きいとき、前記Inbnd信号を前記CPLT信号のハイレベル期間のみで送信し、前記CPLT信号のDutyが50%以下のとき、前記Inband信号を前記CPLT信号のローレベル期間のみで送信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の通信システムであって、
前記車両又は前記充電スタンドは、前記Inband信号の送信時間が前記CPLT信号のハイレベル期間又はローレベル期間に収まらないとき、前記Inbnd信号を複数のInabnd信号に分割し、それら複数のInabnd信号をそれぞれ前記CPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで送信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項4】
車両と充電スタンドとの間の通信システムにおける前記車両であって、
前記車両に搭載されるバッテリの充電制御の状態に応じてレベルが変化するCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで、前記CPLT信号を送受信するための充電ケーブル内の通信線に重畳されるInband信号を送信する
ことを特徴とする車両。
【請求項5】
請求項4に記載の車両であって、
前記CPLT信号のDutyが50%よりも大きいとき、前記Inbnd信号を前記CPLT信号のハイレベル期間のみで送信し、前記CPLT信号のDutyが50%以下のとき、前記Inband信号を前記CPLT信号のローレベル期間のみで送信する
ことを特徴とする車両。
【請求項6】
請求項4又は請求項5に記載の車両であって、
前記Inband信号の送信時間が前記CPLT信号のハイレベル期間又はローレベル期間に収まらないとき、前記Inbnd信号を複数のInabnd信号に分割し、それら複数のInabnd信号をそれぞれ前記CPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで送信する
ことを特徴とする車両。
【請求項7】
車両と充電スタンドとの間の通信システムにおける前記充電スタンドであって、
前記車両に搭載されるバッテリの充電制御の状態に応じてレベルが変化するCPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで、前記CPLT信号を送受信するための充電ケーブル内の通信線に重畳されるInband信号を送信する
ことを特徴とする充電スタンド。
【請求項8】
請求項7に記載の充電スタンドであって、
前記CPLT信号のDutyが50%よりも大きいとき、前記Inbnd信号を前記CPLT信号のハイレベル期間のみで送信し、前記CPLT信号のDutyが50%以下のとき、前記Inband信号を前記CPLT信号のローレベル期間のみで送信する
ことを特徴とする充電スタンド。
【請求項9】
請求項7又は請求項8に記載の充電スタンドであって、
前記Inband信号の送信時間が前記CPLT信号のハイレベル期間又はローレベル期間に収まらないとき、前記Inbnd信号を複数のInabnd信号に分割し、それら複数のInabnd信号をそれぞれ前記CPLT信号のハイレベル期間のみ又はローレベル期間のみで送信する
ことを特徴とする充電スタンド。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2013−59176(P2013−59176A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−195201(P2011−195201)
【出願日】平成23年9月7日(2011.9.7)
【出願人】(000003218)株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Fターム(参考)】